JPH0328691B2

JPH0328691B2 -

Info

Publication number: JPH0328691B2
Application number: JP21746882A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-11
Filing date: 1982-12-11
Publication date: 1991-04-19
Also published as: JPS59107313A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、カメラ等の光学機器に用いられる焦
点検出信号処理方法に関するものである。

従来、カメラの焦点検出装置の１つの方法とし
て、撮影レンズの瞳を分割して形成した２像のず
れを観測し、合焦状態を判別するものが知られて
いる。例えば、カメラ撮影レンズの予定結像面に
フライアイレンズ群を配置し、撮影レンズのデフ
オーカス量に対応してずれた２像を発生させる装
置が米国特許第4185191号公報に開示されている。
また、並設した２個の二次結像糸により前記予定
結像面に形成された空中像を固体イメージセンサ
面に導き、それぞれの像の相対的な位置ずれを検
知する所謂二次結像方式が特開昭55−118019号公
報、同55−155331号公報等に開示されている。後
者の二次結像方式は、全長が稍々大きくなるもの
の、特殊光学系を必要としない利点がある。

この二次結像方式の焦点検出の原理を第１図を
用いて簡単に説明すると、焦点調整をする撮影レ
ンズ１と光軸を同じくしてフイールドレンズ２が
配置され、これらの後方に２個の二次結像レンズ
３ａ，３ｂが並列され、更にその後方にそれぞれ
受光用センサアレイ４ａ，４ｂが配置されてい
る。なお、５ａ，５ｂは二次結像レンズ３ａ，３
ｂの近傍に設けられた絞りである。フイールドレ
ンズ２は撮影レンズ１の射出瞳を２個の二次結像
レンズ３ａ，３ｂの瞳面に略々結像している。こ
の結果、二次結像レンズ３ａ，３ｂのそれぞれに
入射する光線束は、撮影レンズ１の射出瞳面上に
おいて各二次結像レンズ３ａ，３ｂに対応する、
互いに重なり合うことのない等面積の領域から射
出されたものとなる。フイールドレンズ２の近傍
に形成された空中像が二次結像レンズ３ａ，３ｂ
によりセンサアレイ４ａ，４ｂの面上に再結像さ
れると、前記空中像が形成された光軸方向の位置
の相違に基づき、再結像された２像はその位置を
変えることになる。

第２図はこの現象が起る様子を示しており、第
２図ａの合焦状態を中心として、第２図ｂ，ｃの
ように前ピント、後ピントのそれぞれでセンサア
レイ４ａ，４ｂの面上に形成された２像はセンサ
アレイ４ａ，４ｂ面上を逆方向に移動する。この
像強度分布をセンサアレイ４ａ，４ｂで光電変換
し電気的処理回路を用いて、前記２像の相対的位
置ずれ量を検出すれば合焦状態の判別を行うこと
ができる。

光電変換された信号の処理方法としては、例え
ば米国特許第4250376号が知られている。これは
２個の二次像を光電変換した受光信号をそれぞれ
ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｎ）とすると
き、上述の例では適当な定数ｋに対し、Ｖ＝_N-K 〓ⁱ⁼¹ ａ（ｉ）−ｂ（ｉ＋ｋ）｜−_N-K 〓ⁱ⁼¹ ａ（ｉ＋ｋ）−ｂ（ｉ）｜ …(1) をアナログ演算回路により、域いはデジタル的に
計算し、このＶの値の正負により撮影レンズ１の
繰り出し方向を決定するものである。

しかし、この(1)式に基づく演算処理方法では、
高々撮影レンズ１の繰り出すべき方向が判別され
るに過ぎない。そこで、２像のずれ量から合焦状
態を判別する焦点検出装置では、２像のずれ量と
デフオーカス量とがほぼ比例する関係を用いて、
一方を他方の像に対し相対的に変位させることに
より、撮影レンズ１の繰り出し量を計算する方法
が知られている。この方法は基線距離計方式の焦
点検出装置について古くから知られている。ま
た、半導体集積素子の価格低下によつて、カメラ
内部においても相当量の情報処理が可能となつて
きたため、高い精度を要するTTL方式の焦点検
出装置についても上述の原理を用いた演算処理方
法が幾つか提案されている。例えば、特開昭56−
75707号公報、同57−45510号公報では、ｂ（ｉ）
では表される像をａ（ｉ）で表される像に対して
相対的に２像の一致の程度を表わす相関量として
(1)式のＶを回路処理により計算している。即ち、Ｖ（ｍ）＝〓ⁱ ｜ａ（ｉ）−ｂ（ｉ＋１−ｍ）｜− 〓ⁱ ｜ａ（ｉ＋１）−ｂ（ｉ−ｍ）｜ …(2) なるＶ（ｍ）を設定された相対変位量ｍを範囲m₁
≦ｍ≦m₂の各整数値について繰り返し演算する。
ｍに対してＶ（ｍ）の値をプロツトしたグラフ図
は第３図に示すようになる。２像が一致したとき
Ｖ（ｍ）は０になるべきであるから、第３図では
1.5ビツト相当の像ずれ量があることになる。

しかし、前記(2)式には絶対値演算という非線形
処理が含まれており、マイクロコンピユータ等を
用いたデジタル処置においても演算ステツプの増
加となつて現われる。また、２信号の差をとるこ
の演算過程では雑音成分の重ね合わせが生じ、耐
ノイズ性が低下する原因となる。

本発明の目的は、上述の実施例の問題点を改良
し、線形演算のみから構成され容易にかつ高精度
で撮影レンズの繰り出し量、即ち焦点のずれ量を
判定し得る焦点検出信号処理方法を提供すること
にあり、その要旨は、複数の異なる光路を通過し
て形成された複数個の被写体像を光電変換素子ア
レイにより検出し、該複数個の被写体像の相対位
置の変化から光学系の合焦状態を判別する方法で
あつて、前記それぞれの被写体像を受光する複数
個の光電変換素子アレイの各素子を一定の対応関
係により対応させ、対応する前記光電変換素子の
光電出力をそれぞれ比較し、その最小又は最大の
出力値を抽出して加算値を求めることを、前記光
電変換素子の対応関係を一定量ずつ変化させなが
ら繰り返して行い、前記対応関係の変化量に対す
る前記加算値の大きさの変化を基に、合焦位置に
対する前記光学系のずれ量を演算することを特徴
とするである。

本発明を第４図以下に図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。

本出願人は先に、Ｖ＝_N-K 〓ⁱ⁼¹ min｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ＋ｋ）｝−_N-K 〓ⁱ⁼¹ min｛ａ（ｉ＋ｋ），ｂ（ｉ）｝ …(3) 或いは、Ｖ＝_N-K 〓ⁱ⁼¹ max｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ＋ｋ）｝−_N-K 〓ⁱ⁼¹ max｛ａ（ｉ＋ｋ），ｂ（ｉ）｝ …(4) を計算し、Ｖの正負により撮影レンズ１の繰り出
し方向を決定する方法を提案した。ただし、ここ
でmin｛ｘ，ｙ｝は２実数ｘ、ｙの内、小なるも
のを表し、max｛ｘ，ｙ｝は２実数ｘ、ｙの内、
大なるものを表しており、ｋは適当な定数で通常
は１である。

本実施例は、一方の像を他像に対し相対的に変
位しながら演算する相関値計算方法として、前記
(3)、(4)式に示されるように、２像の強度分布情報
ａ（ｉ）とｂ（ｉ）を一定の相対関係に基づいて対
応させ、かく対応付けられた２値の組｛ａ（j1），
ｂ（j2）｝の大小関係を比較し、その結果により一
方のみを選択し、加算するという演算過程を採
る。例えば、(3)式を用いる場合は、Ｖ（ｍ）＝〓ⁱ min｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｝− 〓ⁱ min｛ａ（ｉ＋ｋ），ｂ（ｉ−ｍ）｝ …(5) を異なるｍについて演算し、また(4)式を用いる場
合には、Ｖ（ｍ）＝〓ⁱ max｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｝− 〓ⁱ max｛ａ（ｉ＋ｋ），ｂ（ｉ−ｍ）｝ …(6) を異なるｍについて演算する。和をとるｉの範囲
は、各添字ｉ、ｉ＋ｋ−ｍ、ｌ＋ｋ、ｉ−ｍが閉
区間［１、Ｎ］内に入らなければならないという
条件から定まる。(5)式により演算されたＶ（ｍ）
をｍに対してプロツトしたグラフを第４図ａに、
(6)式により演算されたＶ（ｍ）をｍに対してプロ
ツトしたグラフを第４図ｂに示す。

本実施例によれば、絶対値等を含む非線形演算
を用いていないので信号処理回路が簡易に構成さ
れ、デジタル処理時のプログラムステツプ数が減
少し、かつ誤差の累積も従来技術に比較して少な
く演算精度が向上する。

なお第４図において、Ｖ（ｍ）が０となるｍは
整数値でなく端数を生ずるが、これに対して適当
な補間法を用い詳細な値を求めることができる。
最も単純な補間法はこの場合では直線補間であ
り、Ｖ（m₀）とＶ（m₀＋１）の間で符号の反転が
あつたとすると、端数まで含めた像ずれ量M₀は、 M₀＝m₀＋｜Ｖ（m₀）／Ｖ（m₀＋１）−Ｖ（m₀）｜によつて算出できる。

本発明はまた次のような実施例とすることも可
能である。即ち、２像の一致の程度を表す相関量
として、Ｖ＝_N-K 〓ⁱ⁼¹ min｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ）｝ …(7) 或いは、Ｖ＝_N-K 〓ⁱ⁼¹ max｛ａ（ｉ），ｂ（ｉ）｝ …(8) を用いることができる。これらの(7)，(8)式におい
て、一方の像を他像に対し相対的に変位しながら
計算するには、例えば(7)式を用いた場合に、Ｖ(m)＝〓ⁱ min｛ａ(i)，ｂ（ｉ−ｍ）｝ …(9) また、(8)式を用いた場合に、Ｖ(m)＝〓ⁱ max｛ａ(i)，ｂ（ｉ−ｍ）｝ …(10) で定義されるＶ（ｍ）を演算すればよい。(9)式の
Ｖ（ｍ）を相対変位量ｍに対してプロツトしたグ
ラフを第５図ａに、(10)式のＶ（ｍ）をｍに対して
プロツトしたグラフを第５図ｂに示す。一般に、
(9)式のＶ（ｍ）は２像が一致した合焦時に極大と
なり、また(10)式のＶ（ｍ）は合焦時に極小となる。
本実施例においても、極値点に対応するｍは通例
整数とならないので、端数まで含めた詳細な値を
求めるには補間演算を必要とする。この場合の最
も単純な補間法は２次関数による補間が有用であ
る。

なお、本発明に係る方法は撮影レンズを透過し
た光線によつて演算処理されるべき２像が形成さ
れる所謂TTL方式の焦点検出装置に限定される
ものではない。基線距離方式の焦点検出装置等の
２像のずれを用いた焦点検出方法或いは距離測定
方法にも適用し得ることは当然である。

以上述べたように本発明に係る焦点検出信号処
理方法は、２像のずれを用いた焦点検出の信号処
理方法として対応付けられた２個の光電変換出力
値の大小関係を比較し、その結果に基づき前記２
個の出力値の一方を選択加算するものである。従
つて、本発明に係る方法は線形演算のみからな
り、演算時間も早く構成が容易であるにも拘らず
従来技術に劣らない精度を持ち、かつ誤差の累積
が少ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は二次結像方式による焦点検出方法の原
理的説明図、第２図ａ，ｂ，ｃは像ずれ原理の説
明図、第３図は従来例による演算出力値の特性、
第４図以下は本発明に係る焦点検出信号処理方法
の実施例を示し、第４図ａ，ｂはその演算出力特
性図、第５図ａ，ｂは他の実施例による演算出力
特性図である。符号１は撮影レンズ、２はフイールドレンズ、
３ａ，３ｂは二次結像レンズ、４ａ，４ｂはセン
サアレイである。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の異なる光路を通過して形成された複数
個の被写体像を光電変換素子アレイにより検出
し、該複数個の被写体像の相対位置の変化から光
学系の合焦状態を判別する方法であつて、前記そ
れぞれの被写体像を受光する複数個の光電変換素
子アレイの各素子を一定の対応関係により対応さ
せ、対応する前記光電変換素子の光電出力をそれ
ぞれ比較し、その最小又は最大の出力値を抽出し
て加算値を求めることを、前記光電変換素子の対
応関係を一定量ずつ変化させながら繰り返して行
い、前記対応関係の変化量に対する前記加算値の
大きさの変化を基に、合焦位置に対する前記光学
系のずれ量を演算することを特徴とする焦点検出
信号処理方法。２合焦検出されるべき結像光学系の瞳を分割
し、分割されたそれぞれの瞳領域から射出され結
像光束が形成する複数個の被写体像を前記光電変
換素子アレイにより検出する特許請求の範囲第１
項に記載の焦点検出信号処理方法。