JPS62165615A - 自動焦点装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光学系の焦点を自動的に調整する自動焦点装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年、種々の分野で自動焦点装置が応用されていて、内
視鏡においても自動合焦自動焦点調節ｎ、能付きの内視
鏡が開発されている。この−例として特開昭５５−１６
６６０９号公報に記載の焦点合わせ方法がある。ここで
は、被写体の明るさは照明系と被写体との距離の２乗に
反比例し、被写体の明るさに比例すると仮定して、被写
体の明るさを検出することにより距離情報を得ている。

内視鏡では対物レンズの前側焦点付近に絞りがあるので
、像の明るさは被写体距離の如何にかかわらずほぼ一定
に保たれ、被写体の明るさは像の明るさと見なせる。一
方、内視鏡の視野は余り大きくないので、視野内で被写
体の反射率の変化はさほどなく、像の明るさは被写体距
離の２乗に反比例するとしてよい。

ところが、この従来例では像の明るさは全体の明るさと
して求めているので、視野の中に近い部分と遠い部分が
ある場合、最も近い部分が最も明るいのでそこに焦点が
あってしまう。

さらに、近距離の被写体を撮像する場合は、通常、絞り
等により照明光の光量が減少される。すると、像の明る
さが低下し、フォーカスレンズが遠距離側へ移動され、
ピントがずれてしまう。

また、他の従来例として特開昭５７−１７５３４３号公
報に記載の内視鏡がある。これは、三角プリズム等の測
距用の光学系が必要であり、内視鏡先端部の構造が複雑
になる欠点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、
複雑な測距用の光学系を用いることなく、視野内の任意
の部分に正確な合焦操作ができる自動焦点装置を提供す
ることをその目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明による自動焦点装置は被写体の光学像を得る光
学系と、光学系の視野内の所定の範囲を設定する手段と
、所定の範囲内の被写体の明るさを求める検出手段と、
検出手段により求められた被写体の明るさに応じて光学
系の焦点を調節する焦点調整手段とを具備する。

〔作用〕

この発明による自動焦点装置によれば、視野内の焦点検
出のための測距範囲内の被写体の明るさを求め、これに
応じて焦点を調節するので、視野内の任意の部分につい
ての正確な合焦１１１３作が複雑な測距光学系を用いる
ことなくできる。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による自動焦点装置の一実
施例を説明する。ここでは、自動焦点調節機能付きの内
視鏡として説明する。第１図は一実施例のブロック図で
ある。スコープ本体１の先端部にはフォーカスレンズ２
、固体撮像素子（例えばＣ０Ｄ）３が設けられ、固体ｉ
ｌｌ＠素子３により被写体が撮像される。固体銀像素子
３の出力信号が信号Ｉａ５を介してカメラコントロール
ユニット６に伝送される。なお、固体撮像素子３の駆動
パルスも信号１１５を介して力・タラコントロールユニ
ット６内の図示せぬ駆動パルス発生回路から固体ｍ像素
子３へ供給されている。ここで、信号線５はシールド線
を複数本束ねその外径をさらに全体としてシールドした
構造となっている。スコープ本体１内にはライトガイド
４が配設され、ライトガイド４の俊端が光源１６に接続
され、ライトガイド４の先端がスコープ本体１の先端に
導かれライトガイド４の先端から照明光が被写体に照射
される。ここでは、説明の簡単化のために、ライトガイ
ド４の先端から照射される照明光の光量は一定とする。

固体撮像素子３の出力信号が測光領域設定回路７、領域
ゲート回路８、自動利得側６１１　（ＡＧＣ）回路１２
に供給される。測光領域設定回路７は視野内のどの範囲
を測光するかを指定するものであり、領域ゲート回路８
は測光領域設定回路７の出力により１画面の所定の範囲
の画像信号のみを輝度信号積分回路９へ供給する。輝度
信号積分回路９の出力がフォーカスサーボドライブ回路
１０、ＡＧＣ回路１２に供給される。フォーカスサーボ
ドライブ回路１０には反射率設定機構１１も接続され、
フォーカスサーボドライブ回路１０は輝度信号積分回路
９、反射率設定機構１１の出力に応じて距離情報を生成
し、それをスコープ本体１内のサーボＩＭ４１５に供給
する。サーボ機構１５はワイヤ等の動力伝達部材を介し
てフォーカスレンズ２を光軸方向に移動させ、フォーカ
スレンズ２のピントを合せる。ＡＧＣ回路１２の出力が
映像信号処理回路１３に入力され映像信号が生成される
。映像信号処１回路１３の出力映像信号がモニタ１７に
供給され表示される。同期信号発生回路１４が領域ゲー
ト回路８、映像信号処理回路１３に接続される。

第２図はスコープ本体１の先端部の詳細な断面図である
。先端樹成部本体１８に先端フード２０が設けられ、先
端にはレンズカバーガラス２２がはめられている。フォ
ーカスレンズ２はレンズ枠２４により保持される。この
レンズ枠２４は止メ金３０によりフォーカスワイヤ２６
に接続される。フォーカスワイヤ２６の周囲にはフォー
カスワイヤガイドバイブ２８が設けられ、フォーカスワ
イヤ２６はサーボ別溝１５に接続される。フォーカスワ
イヤ２６内に極細の良導体の線が設けられ、この中の少
なくとも１本が固体撮像素子３の信号線となっている。

このように、固体撮像素子３の信号線とフォーカスワイ
ヤ２６の中の線が兼用されているので、スコープ本体１
の先端を細径化できる。

第３図は測光領域設定回路７の具体例の回路図である。

固体撮像素子３の出力信号が水平同期信号（Ｈ５ｙｎｃ
　）分離回路３６、垂直同期信号（Ｖ　３１／ｎＣ）分
離回路３８に入力される。水平同期信号はカウンタ４０
のクロック端子ＯＫ、カウンタ４２のクリア端子ＣＬＲ
に供給される。垂直同期信号はカウンタ４０のクリア端
子ＣＬＲに供給される。映像信号の各種タイミングの基
準となるクロックパルスを発生するりＯツク発生器４４
の出力がカウンタ４２のクロック端子ＣＫに入力される
。カウンタ４０．４２の出力データがそれぞれＸアドレ
ス、ＹアドレスとしてＲＯＭ４６に供給される。ＲＯＭ
４６には測光したい両縁範囲のアドレスで出力がアクテ
ィブになるようにデータがプログラムされている。この
結果、ＲＯＭ４６からはゲート信号が出力される。ここ
で、ＲＯＭ４６には複数の測光範囲データを格納してお
いて、任意に選択できるようにしてもよい。

次に、この実施例の動作を説明する。測光領域設定回路
７を用いて一画面内の距離を測定したい範囲（測距範囲
）を指定する。これにより、領域ゲート回路８は固体撮
像素子３からの映像信号のうちこの測距範囲の画像信号
のみを輝度信号積分回路９へ供給する。輝度信号積分回
路９は測距範囲内の被写体の明るさを求める。フォーカ
スサーボドライブ回路１０は第４図に示すように被写体
の反射率τ１、τ２、τ３、τ４をパラメータとして被
写体の距離２と被写体の明るさＬの特性を記憶している
。反射率設定機構１１は被写体の種類、例えば人の肌、
光った金属、さびのある表面等によって反射率を指定す
る。フォーカスサーボドライブ回路１０はこの指定され
た反射率（τ３）により特定されるｎ／Ｌ特性と輝度信
号積分回路９により求められた測距範囲内の被写体間る
さくＬｏ）に応じて被写体距離情報（４口）を求め、そ
れをスコープ本体１内のサーボ機構１５に供給する。サ
ーボ機構１５はワイヤ等の動力伝達部材を介してフォー
カスレンズ２を光軸方向に移動させ、フォーカスレンズ
２のピントを合せる。また、ＡＧＣ回路１２は領域設定
回路７により指定された測距範囲の明るさが適正な明る
さになるように利得を調整する。

このような実施例によれば、画像内の測距範囲を指定す
ることができるので、必ずしも画面内の最も近い部分に
焦点があうことはなく、画面内の任意の部分に焦点を正
確に合せることができる。

また、これにより、照明光量が変化しても正確に被写体
距離を検出できる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されず種々変形
可能である。例えば、測距範囲の被写体間るさを求める
手段は上述の例に限定されない。

照明方式はライトガイド方式に限らず先端ランプ方式で
もよい。フォーカス方式としてゾーンフォーカス方式を
用いれば被写体距離と明るさの特性は比較的簡単に求め
ることができる。さらに、個体ａ像素子をスコープ本体
の先端に設けるのではなく、通常のスコープの接眼部に
テレビジョンカメラヘッドを接続してもよい。この場合
、ヘッド本体にスコープのｍ種芋段を設け、スコープの
機種（イメージガイド、ライトガイド）に応じて補正を
行なう必要がある。さらに、通常のスコープを用いる場
合、接眼部にスチルカメラを接続することがあるが、こ
の時はスチルカメラ内に第１図に示した自動焦点回路を
内蔵してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、複雑な測距光学
系を用いることなく、視野内の任意の部分に正確な合、
広動作ができる自動焦点ｖｔ置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による自動焦点＠置の一実施例のブロ
ック図、第２図はこの一実施例のスコープ本体の先端部
の詳細な断面図、第３図はこの一実施例の測光領域設定
回路の回路図、第４図はこの一実施例のフォーカスサー
ボドライブ回路の記憶している被写体距離−被写体間る
さ特性を示す図である。 １・・・スコープ本体 ２・・・フォーカスレンズ ３・・・固体撮像素子 ７・・・測光領域設定回路 ８・・・領域ゲート回路 ９・・・輝度信号積分回路 １０・・・フォーカスサーボドライブ回路１１・・・反
射率設定機構 １７・・・モニタ 出願人代理人　　弁理士　外注　淳 第　２図 手続ネｔｔｉ正出 １．事件の表示 特願昭６１−７４７３号 ２、発明の名称 自動焦点装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル６、
補正の対象 明細書、図面 ７、補正の内容 （１）明１ｆｆｉｌ出第９頁第１２行目乃至第１３行目
に記載の「また、これにより、照明光量が変化しても正
確に被写体距離を検出できる。」を削除する。 （２〕明ａ瀉第１０頁第４行目に記載の「機種手段Ｊを
「ぽ種選別手段」と訂正する。 （３）図面第３図を別紙のように訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体の光学像を得る光学系と、前記光学系の視
   野内の所定の範囲を設定する手段と、前記所定の範囲内
   の被写体の明るさを求める検出手段と、前記検出手段に
   より求められた被写体の明るさに応じて前記光学系の焦
   点を調節する焦点調整手段とを具備する自動焦点装置。
2. （２）前記焦点調整手段は被写体の反射率をパラメータ
   として被写体の距離と被写体の明るさの特性を記憶して
   いる手段と、被写体の反射率を指定する手段と、前記指
   定手段により指定された反射率により特定される前記記
   憶手段に記憶されている特性と前記検出手段により求め
   られた被写体の明るさに応じて前記光学系の焦点を調節
   する手段とを具備することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の自動焦点装置。