JPS60182274A - ビデオカメラにおける焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、ビデオカメラにおける焦点検出装置に関し
、とくに簡単な構成によ如被写体の反射率の差異による
測距誤差を補正することができる焦点検出装置に関する
。

（従来技術） 近赤外光を被写体に投射し、その反射光をある基線長隔
てたセンサで受光し、被写体までの距離を検出し、この
測距信号により焦点検出、さらには自動焦点調節を行う
装置では、投光スポット内で近赤外光に対する反射率に
差異（以下コントラストパターンということがある）が
ある場合に、反射光の強度の重心が反射光束の中心から
ずれるため測距誤差を生じる。

従来、このコントラストノやターンによる測距誤差を補
正するため種々の提案がなされている。その１は、受光
センサとして２画素の差動センサを２組設け、双方の出
力を減算する方式であるが、この方式では回路規模が２
倍になシ、このため消費電力、実装サイズ、コンパクト
性、ｐｌｌ整数数びコスト等の面で不利である。その２
は、投光素子１例えば発光ダイオードの非発光時におけ
る２画素のセンサの出力によシ補正する方式であるが、
この方式では太陽による直流光や商用電源による交流光
を受光し、また任意の波長の照明光を受光する必要があ
るため、ダイナミックレンジが不足し、実用化が困難で
ある。

さらに２画素の差動センサによシコントラスト補正を行
う場合には、一般にセンサの視野は投光スポットの大き
さの１０倍近い太さきであるため、測距に関係しない部
分のコントラストラも測定することになるので、フント
ラスト比及び測距誤差が大きくなる欠点がある。

（目　的） この発明は、従来の焦点検出装置の前述の欠点を除去し
、簡単な構成により被写体の反射率の差異による測距誤
差を補正することができるビデオカメラにおける焦点検
出装置を提供することを目的とする。

（実施例による説明） 以下図示の実施例を参照して上記の目的を達成するため
この発明において講じた手段について例示説明する。下
記の説明は、この発明の焦点検出装置の一実施例の全体
構成、同実施例における補正信号の作成手段及び前記の
実施例に関する変形例の順序で行う。

（この発明の焦点検出装置の一実施例の全体構成）（第
１図、第２図） 第１図はこの発明の焦点検出装置の一実施例における光
学・機械系を、第２図は同じく電気制御系を示すもので
、これらの図において、１は被写体、２はフォーカシン
グレンズであり、３はへリコイド環であってその内周面
のねじ３＆により不図示の鏡筒に螺合し、その外周には
ギア３ｂが設けられ、またカム３ｃが形成されている。

４はバリエータレンズ、５はコンペンセータレンズ、６
はズーム用カム環、７はグイクロイックミラーを有する
ハーフミラ−１８は絞シ、９はリレーレンズである。こ
れらの光学素子の構成及び作用はズームレンズを有する
光学系において周知であるので、その詳細な説明を省略
する。

１０ａは撮像素子であって撮像管、固体撮像素子のいず
れでもよいが、下記の説明では３電極刃式の単管撮像管
であるとする。１０ｂは撮像素子１０ｍに対するカラー
ストライプフィルタである。

１１け被写体１に光スポットを投光するための光源の一
例である発光ダイオード（ＬＥＤ　）、１２は投光レン
ズであり、１３は被写体１からの反射光を受光する受光
部の一例であるフォトダイオード（ＰＤ）であって、フ
ォトダイオード１３は２画素１３Ａ、１３Ｂから構成さ
れている。１４は受光レンズ、１５はフォトダイオード
１３のホルダーである。

１６はモータ、１７はモータ１６の軸に結合されたビニ
オンであってヘリコイド環３の外周に設けられたギア３
ｂとかみ合っているｃ、１８はフォトダイオード１３の
ホルダー１５に螺合する連動ピンであってヘリコイド環
３の外周に形成されたカム３ｃに当接している。

２１は発光ダイオード１１を駆動する発振器、２２Ａ、
２２Ｂはフォトダイオード１３の画素１３に、１３Ｂの
出力をそれぞれ同期検波する同期アンプであって発振器
２１の出力によシ発光ダイオード１１とともに同期制御
される。２３は同期アン７°２２に、２２Ｂの出力よシ
測距信号を算出する演算回路であシ、測距信号としては
、例えば、画素１３に、１３Ｂの出力をそれぞれＡ’　
、　Ｂ’として（Ａ’−Ｂ’　）　／　（Ａ’＋　Ｂ′
）を表わす信号が用（５） いられる。４１は補正回路であって被写体Ｉのコントラ
ストパターンによる測距誤差を補正する信号全作成する
。なお補正回路４１の構成及び作用の詳細については、
第３図〜第５図を参照して後述する。補正回路４１で作
成された補正信号にょシ補正された測距信号はモータ駆
動回路２４を介してモータ１６を正逆回転させ、第１図
のピニオン１７、ギア３ｂｆ介してヘリコイド環３を不
図示の鏡筒に対して正逆回転させることによりヘリコイ
ド環３、したがってフォーカシングレンズ２を第１図中
Ｘ方向に左右に移動させて焦点調節を行い、また上記の
動作に連動してカム３ｃ、連動ピン１８を介してフォト
ダイオード１３を第１図中Ｙ方向に上下に移動させ、補
正回路４１で補正された測距信号がゼロになるように制
御する。

（この発明の一実施例における補正信号作成手段）（第
３図〜第５図） 第３図は映像信号からコントラストパターンに応する補
正信号を作成する補正回路４１を映像信号処理回路とと
もに示すものであって、図中撮像（６） 素子としての３電極カラー撮像管１０　ａには、Ｒ，Ｇ
、Ｈのストライプフィルタ１０ｂに対応した電極が設け
らｎている。これらの電極にそれぞれ接続されたプロセ
ス増幅器３１，３２．３３によｆｉＲ，Ｇ、Ｂのカラー
信号が作ら扛、マトリクス回路３４によシ輝度信号Ｙ並
びに色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙに変換され、カラーエン
コーダ３５により複合カラー映像信号が作成され、記録
ける投光領域５２とを示すものであり、投光領域５２は
被写体（第１図の１）上での投光スポットサイズや撮影
レンズの仕様等によって定まるものであるが、第１図に
示すＴＴＬ投光方式の光学系の構成では、ズーミングに
かかわらず撮影視野５１に対する投光領域５２の関係は
一定である。

投光領域５２は、さらに２つの部分５２Ａ。

５２Ｂに分けられ、これらの部分からのＲ信号を選別す
るために第３図のデート回路４２に、４２Ｂが設けられ
る。これらのダート回路は、撮像管１０ｍを制御する同
期信号（不図示）により制御除算器４４でコントラスト
比の関数である−を表す わす信号が得られ、さらに対数増幅器４５でｋ　ｌｏｇ
−が算出される。この値が、後述のように、近似的に測
距誤差に対応する値でお９、前述の補正信号として用い
られる。そして減算器４６で演算回路２３の出力である
測距信号がこの補正信号によシ補正され、この補正され
た測距信号（Ａ−Ｂ　）／（Ａ＋Ｂ　）に基づいてモー
ター６が前述のように駆動制御される。

次に第５図によシ、コントラストパターンによる測距誤
差について説明する。図で縦軸は測距誤差Ｅを横軸はｌ
ｏｇ−を表わしている。（イ）は、画素１３にと１３Ｂ
とにそれぞれ対応する視野内にそれぞれ含まれる投光領
域５２にと５２Ｂとから得られる信号ａとｂとがそ往ソ
井等しい場合、すなわちコントラストのない被写体の場
合でアシ、測距誤差を生じない。←）は、信号ａが信号
すの１０倍である場合であり、第５図の実線で示す測路
誤差を生じる。（ハ）は、（ロ）と逆に信号ａが信号す
の］ＡＯである場合であり、（ロ）と絶対値が等しく符
号が異なる測距誤差を生じる。図から分かるようにＥと
ｂｇ′との関係は簡単な式では表わせないものであるが
、図で破線で示すように一次式で近似しても実用上支障
はなく、十分な効果が得られるので、上記の実施例は、
Ｅとｌｏｇ”とが−次比例す の関係にあるとして構成したものである。また前記の比
例定数には、コントラスト比が大きいパターンに対する
測距誤差全重視するときは小さな値とし、これが小さい
パターンに対する測距誤差を重視するときは大きな値と
するのを可とするが、一般的には、ａ：ｂ＝４：１程度
のコントラストの場合に完全に補正されるようなｋの値
を選ぶことにより好ましい結果が得られるものである。

Ｒ信号の大きさは、近赤外光に対する反射率との相関が
高いので、第３図に示すように撮像管１０＊の出力中の
Ｒ信号に基づいて前記の補正信号を作成すれば、コント
ラスト誤差を有効に除去（９） することができる。

第３図において積分回路４３１，４３Ｂの積分時間を同
期アンプ２２に、２２Ｂ並びに演算回路２３とは無関係
に任意に長くとっても、実用的に応答性の面で問題がな
いので、被写体への照明が暗い場合でもコントラスト比
を示す信号が検出可能である。また被写体への照明が明
るい場合は上記の積分時間を短くできるうえに、絞り（
第１図の８）が不図示の制御回路によシ制御されて絞シ
こまれるので、補正回路４１のダイナミックレンジが不
足することはない。

さらに照明むらのある照明光の時間的なゆらぎ（例えば
５０又は６０　Ｈｚの螢光灯の点滅）による測定誤差を
除くためには、積分回路４３Ａ。

４３Ｂの積分時間ｋ　３００〜５００　ｍ５ｅｃ程度に
長くとることを可とする。またこの実施例では測距系（
第１図の１１．１３，２１．２２に、２２Ｂ）とは別に
コントラスト比検出系（１０ａ　＊　４１　）を備えて
いるので、コントラスト誤差検出のために本来の焦点検
出が遅れることはなく、応答性のＣ１０） 面で有利である。

（前記の実施例に関する変形例） 第１図〜第３図に示す実施例においては、測距信号とし
て前記の（Ａ　Ｊ＊十Ｂ）を、測距誤差を表わす信号と
して前記のｔＯｇｌを用いたが、との発明を実施するに
当たっては、これら以外の量をもってそれぞれ測距信号
及び測距誤差を表わす補正信号としてもよい。捷だ第１
図〜第３図中の各光学素子、回路又は装置は、それぞれ
前述のものの代わシに適宜公知の手段を用いることがで
きる。例えば撮像素子は前記の３電極単管撮像管の代わ
りに他の撮像管又は固体撮像素子を用いることができる
。

この発明を白黒ビデオカメラに適用するに当たっては、
前記のＲ信号の代わシに輝度信号に基づいて前記の補正
信号を作成することになるが、近赤外光との相関が若干
悪くなるけれども十分有効な補正を行うことができる。

（効　果） 前述のように、この発明によれは、被写体に光ス？ット
を投射し、その反射光により被写体までの距離を検出す
る手段を備えるビデオカメラにおける焦点検出装置にお
いて、映像信号から被写体の反射率の差異に応する補正
信号を得るようにしたので、従来の装置に比べて構成が
簡単であり、かつダイナミックレンジが不足することな
く、正確に被写体の反射率の差異による測距誤差を補正
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の焦点検出装置の一実施例における光
学・機械系の構成図、第２図は同じく電気制御系のブロ
ック図、第３図は第２図中の補正を と同視野内における投光領域とを示す説明図、第５図は
前記の実施例における測距誤差と補正信号との関係を示
す線図である。 符号の説明 １：被写体、１０ｈ：撮像素子の一例である３電極単管
受像管、１１：光源の一例である発光ダイオード、１３
：受光部の一例であるフォトダイ５２：撮影視野内にお
ける投光領域。 （１３） 第２図 第３図 第４図 第５図 ↑　）　↑ α：ｂ＝Ｉ：１０　ａ：ｂ＝１：ｌ　α：ｂ＝ｌｏ：Ｉ
Ｑｅ　○ （ハ）　（イ）　０口）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体に光スポラ）ｆ投射し、その反射光により被写体
   までの距離を検出する測距手段と、映像信号から被写体
   の反射率の差異に応する補正信号を作成する手段と、 この補正信号によシ前記測距手段の出力信号を補正する
   手段と、 金具えるビデオカメラにおける焦点検出装置。