JPH0333707A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPH0333707A
JPH0333707A JP17693690A JP17693690A JPH0333707A JP H0333707 A JPH0333707 A JP H0333707A JP 17693690 A JP17693690 A JP 17693690A JP 17693690 A JP17693690 A JP 17693690A JP H0333707 A JPH0333707 A JP H0333707A
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focus
correlation
block
circuit
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Tokuji Ishida
石田 徳治
Masataka Hamada
正隆 浜田
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Minolta Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain equal accuracy in finer units with simpler constitution than a case of acquiring a correction quantity for the best correlation position by quadratic-curve approximation by finding the correction quantity by linear approximation. CONSTITUTION:There is not a large difference even when it is considered that a correlation value varies linearly while the real best correlation position is regarded as a line object nearby the best correlation position, the correction quantity (x) for the best correlation position K is found by a linear approxima tion equation from the best correlation value Hk and correlation values H(k-1) and H(k-1) before and behind it. Namely, when the correlation values are so related that H(k-1) >= H(k-1), the correction quantity (x) is found from an equa tion I, but when H(k-1) < H(k+1), the quantity is found from an equation II. Consequently, interpolative arithmetic operation is performed with the simple constitution and the same accuracy as a case wherein a quadratic curve is used is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、対物レンズ例えば撮影レンズを通過した被写
体光束を受けて、ピント状態を検出するカメラのピント
検出装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a focus detection device for a camera that detects a focus state by receiving a subject light beam that has passed through an objective lens, such as a photographic lens.

従来技術 撮影レンズの光軸を挟む撮影レンズの第1の部分と第2
の部分をそれぞれ通過した被写体光束によりつくられる
二つの像の相関位置を検出して、ピント状態を知るよう
にしたピント検出装置がすでに提案されている。その光
学系の原理的な構成は第1図のようであり、撮影レンズ
(2)の予定焦点面と等価な位置にコンデンサレンズ(
4)が配され、更にコンデンサレンズ(4)の背後に結
像レンズ(6)、(8)が配され、それらの結像面に例
えばCCDによるラインセンサ(10)、(12)が配
されている。ラインセンサ(lO)、(12)上の像(
14)、(16)は、ピントを合わすべき物体の像が予
定焦点面より前方に結像する、いわゆる前ビンの場合、
互いに光軸(18)の方に近づき、反対に後ビンの場合
、光軸(18)から遠ざかる。ピントが合っt;場合、
二つの像(]4)、(16)の互いに対応し合う二点間
の距離は光学系の構成から定められる特定の長さとなる
。したがって、ラインセンサ(l O)、(12)上の
像の光分布パターンを電気信号に変換して、それらの相
対的位置関係を求めると、ピント状態を知ることができ
る。
The first part and the second part of the conventional photographic lens sandwich the optical axis of the photographic lens.
A focus detection device has already been proposed in which the focus state is determined by detecting the correlated position of two images created by the subject light beams that have passed through the respective areas. The basic configuration of the optical system is shown in Figure 1, with a condenser lens (
4), further behind the condenser lens (4), imaging lenses (6) and (8) are arranged, and on their imaging planes, for example, CCD line sensors (10) and (12) are arranged. ing. Line sensor (lO), image on (12) (
14) and (16) are in the case of the so-called front bin, where the image of the object to be focused is formed in front of the planned focal plane.
They move toward each other toward the optical axis (18), and conversely, in the case of the rear bin, they move away from the optical axis (18). If it is in focus,
The distance between two corresponding points of the two images (4) and (16) is a specific length determined from the configuration of the optical system. Therefore, the focus state can be determined by converting the light distribution pattern of the image on the line sensor (lO), (12) into an electrical signal and determining their relative positional relationship.

相対的位置関係は2つの像パターンを比較して画素の1
ピッチ分ずつずらしながら相関をとることで求められる
が、その場合lピッチ単位であるのでピントずれ量の精
度は粗い。そこで、画素ピッチ未満の単位で高精度のも
のにするために、最良相関が得られた位置の前後での相
関値に基づいて真の最良相関の位置を予想する所謂補間
演算を行うことが、例えば特開昭56−75608号公
報で提案されている。この装置では、上記3つの相関値
が二次曲線上に乗ることを前提として、その方程式を求
め最小極値を得る点を真の最良相関の位置として補完を
行っている。
The relative positional relationship is determined by comparing the two image patterns.
It can be found by calculating the correlation while shifting by pitches, but in this case, the accuracy of the amount of focus shift is rough because it is in l pitch units. Therefore, in order to achieve high precision in units smaller than the pixel pitch, it is necessary to perform a so-called interpolation calculation that predicts the true best correlation position based on the correlation values before and after the position where the best correlation was obtained. For example, it has been proposed in Japanese Patent Application Laid-open No. 75608/1983. In this device, on the premise that the above three correlation values lie on a quadratic curve, the equation is calculated and the point where the minimum extremum value is obtained is taken as the position of the true best correlation and interpolated.

解決しようとする問題点 しかし、上述のように2つのラインセンサがらの像信号
で相関を求める場合、第1.第2のラインセンナに第1
.第2の像をそれぞれ結像させるための光学系の特性の
バラツキや取付は誤差、第1、第2のラインセンサの出
力特性のバラツキ等の種々の誤差要因が上記の相関演算
結果(こ加わり、上記3つの相関値は必ずしも理想線上
に乗るとは限らず、上記誤差要因を押えようとするとコ
ストアップにつながる。又、二次曲線の方程式を求めよ
うとすると構成が複雑になる等の不都合が生じていた。
Problems to be Solved However, when determining the correlation using the image signals from two line sensors as described above, the first. 1st to 2nd line senna
.. Various error factors such as variations in the characteristics of the optical system for forming the second images, errors in installation, and variations in the output characteristics of the first and second line sensors may cause the above correlation calculation results (in addition to , the above three correlation values do not necessarily lie on the ideal line, and trying to suppress the above error factors will lead to increased costs.Also, if you try to find the equation of a quadratic curve, the configuration will become complicated, etc. was occurring.

本発明の目的は、上記の補間演算を簡単な構成で行え、
二次曲線の場合と同等の精度が得られるピント検出装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to perform the above interpolation calculation with a simple configuration,
It is an object of the present invention to provide a focus detection device that can obtain accuracy equivalent to that of a quadratic curve.

問題点を解決するための手段 本発明は、最良相関位置近傍では真の最良相関位置を線
対象として相関値が直線的に変化するとみなしても大差
ないことに着目し、最良相関値H,とその前後の相関値
1(。−11+ H(lk+llとから直線近似式で最
良相関位置kに対する補正量χを求めるようにしたこと
を特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention focuses on the fact that in the vicinity of the best correlation position, there is not much difference even if it is assumed that the correlation value changes linearly with the true best correlation position as a line symmetry, and the best correlation value H, The present invention is characterized in that the correction amount χ for the best correlation position k is determined from the correlation values 1(.-11+H(lk+ll) before and after that using a linear approximation formula.

作   用 前後の相関値がHl−〇≧H(kや1.の関係にあるめ
られHfk−n < Ho+l+の関係にある場合は第
2図は、本発明によるピント検出装置をl眼し7カメラ
に適用した場合l:おける光学系等の構成例を示す図で
ある。第2図において、撮影レンズ(22)、反射鏡(
24)、焦点板(26)、ペンタプリズム(28)等は
1−眼レフカメラを構成する周知の要素である。ただし
、ピント検出装置の出力を用いて自動的にピント合わせ
を行うようにカメラを構成する場合は、撮影レンズ(2
2)はモーターを含むレンズ駆動装置(30)によって
焦点調節光学系が駆動され得るように構成される。反射
鏡(24)は、中央部分が半透過性につくられ、その背
後に副ミラー(32)が設けられ、これを介して被写体
光の一部がミラーボックスの低部に配置されたピント検
出装置の受光部(34)に導かれる。受光部(34)は
、コンデンサレンズ(36)、反射鏡(38)、結像レ
ンズ群(40)、ラインセンサ(42)等により構成さ
れている。ラインセンサ(42)の出力は信号処理回路
(44)により後述のようにして処理され、合焦位置か
らのピントのずれ量およびその方向を示すデフォーカス
信号が出力される。このデフォーカス信号に基づいて表
示装置(46)ではピント状態が表示され、駆動装置(
30)により撮影レンズ(22)が合焦位置へ駆動され
る。
If the correlation values before and after the action are in the relationship Hl-〇≧H(k or 1.), and if the relationship is Hfk-n < Ho+l+, then Figure 2 shows that the focus detection device according to the present invention is 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical system, etc. when applied to a camera. In FIG.
24), a focus plate (26), a pentaprism (28), etc. are well-known elements constituting a single-lens reflex camera. However, if the camera is configured to automatically focus using the output of the focus detection device, the shooting lens (2
2) is configured such that the focusing optical system can be driven by a lens driving device (30) including a motor. The reflecting mirror (24) has a semi-transparent central portion, and a sub-mirror (32) is provided behind it, through which a portion of the subject light is sent to the lower part of the mirror box for focus detection. The light is guided to the light receiving section (34) of the device. The light receiving section (34) includes a condenser lens (36), a reflecting mirror (38), an imaging lens group (40), a line sensor (42), and the like. The output of the line sensor (42) is processed by the signal processing circuit (44) as will be described later, and a defocus signal indicating the amount and direction of focus deviation from the in-focus position is output. Based on this defocus signal, the display device (46) displays the focus state, and the drive device (46) displays the focus state.
30) drives the photographing lens (22) to the in-focus position.

第3図は、受光部(34)の光学系を示す図で、直線(
48)は撮影レンズの光軸を示し、点線(50)はフィ
ルム露光面と等価な面を示す。コンデンサレンズ(52
)は、露光等価面(50)の位置ではなく、そこからコ
ンデンサレンズ(52)の焦点距離f、たけ離れた位置
に配しである。
FIG. 3 is a diagram showing the optical system of the light receiving section (34), and shows the straight line (
48) indicates the optical axis of the photographing lens, and the dotted line (50) indicates a plane equivalent to the film exposure plane. Condenser lens (52
) is arranged not at the position of the exposure equivalent plane (50), but at a position far away from it by the focal length f of the condenser lens (52).

コンデンサレンズ(52)の後方には光軸(48)を対
称軸として結像レンズ(54)、(56)が配してあり
、これら結像レンズの前面には視野制限マスク(58)
、(60)が設けである。各結像レンズ(54)、(5
6)の結像面にはCCDによるラインセンサ(62)、
 (64)が配しである。ここで、コンデンサレンズ(
52)が露光等価面(50)から外れた位置に配しであ
るのは次の理由による。ラインセンサ(62)、(64
)には露光等価面(50)の物体像が再結像されるよう
に光学系が構成されるが、この露光等価面(50)にコ
ンデンサレンズ(52)を配しI;場合、このレンズの
表面に疵があったり、はこりが付着したりしていると、
これがラインセンサ上で像となって現れ、本来の物体の
像に対するノイズとなってしまう。したがってコンデン
サレンズ(52)を露光等価面から外しておけば以上の
ようなノイズを避けることができる。さらに、カメラ内
に組込む場合、カメラの光学系に大きな変更を加えるこ
となくおさめることができる。また、マスク(58)、
(60)は、撮影レンズを通過する被写体光のうち特定
絞り値、例えばF5.6相当の開口領域を通過する被写
体光のみを受は入れるように、コンデンサレンズ(52
)との関連において構成される。このようにすれば、撮
影レンズとして種々の交換レンズが用いられる場合、そ
の開放絞り値がF56より小さい撮影レンズであれば、
この撮影レンズ自身の瞳マスク部で一部の光線が蹴られ
た像をラインセンサ(62)、(64)が受けるという
場合がなくなり、常用される大抵の交換レンズが適用で
きるようになる。
Imaging lenses (54) and (56) are arranged behind the condenser lens (52) with the optical axis (48) as the axis of symmetry, and in front of these imaging lenses is a field-limiting mask (58).
, (60) are provided. Each imaging lens (54), (5
6) On the imaging plane, there is a CCD line sensor (62),
(64) is the arrangement. Here, the condenser lens (
52) is arranged at a position away from the exposure equivalent plane (50) for the following reason. Line sensor (62), (64
), an optical system is constructed so that the object image on the exposure equivalent surface (50) is re-imaged.If a condenser lens (52) is arranged on this exposure equivalent surface (50), If there are scratches or lumps on the surface of the
This appears as an image on the line sensor and becomes noise in the original image of the object. Therefore, by removing the condenser lens (52) from the equivalent exposure plane, the above-mentioned noise can be avoided. Furthermore, when it is incorporated into a camera, it can be installed without making any major changes to the camera's optical system. Also, a mask (58),
(60) is a condenser lens (52) that receives only the subject light that passes through an aperture area corresponding to a specific aperture value, such as F5.6, out of the subject light that passes through the photographic lens.
). In this way, when various interchangeable lenses are used as photographic lenses, if the photographic lens has an open aperture value smaller than F56,
This eliminates the case where the line sensors (62), (64) receive an image in which some of the light rays are rejected by the pupil mask section of the photographic lens itself, and most commonly used interchangeable lenses can be applied.

次に、光軸上の点(66)、(68)、(70)は撮影
レンズ前方の一つの物点に対する前ピン、合焦、後ピン
の状!fMjこある像を示す。各像(66)、(68)
、(70)のラインセンサ(62)上における入射点は
それぞれ(72)、(74)、(76)であり、ライン
センサ(64)上においては(78)、(80)、(8
2)である。
Next, points (66), (68), and (70) on the optical axis are front focus, focus, and back focus for one object point in front of the photographing lens! fMj shows a certain image. Each statue (66), (68)
, (70) on the line sensor (62) are (72), (74), and (76), respectively, and on the line sensor (64), they are (78), (80), and (8).
2).

第4図は、前ピン、合焦、後ピンの像(84)、(86
)、(88)に対するラインセンサ領域での再結像を示
す。前ピン像(84)に対する再結像(90)、(92
)は、ラインセンサの受光面(94)より手前に位置し
、かつ光軸(48)側に互いに寄っている。合焦像(8
6)に対する再結像(96)、(98)はラインセンサ
の受光面(94)と一致し、後ピン像(88)に対する
再結像(100)、(102)はラインセンサの受光面
(94)の後方に位置し、光軸(48)から離れている
。したがって、前ピン像(84)に対する再結像(90
)、(92)はラインセンサの受光面(94)上では、
若干ぼけて引伸ばされた像となる。また、後ピン像(8
8)に対する再結像(100)、(102)は受光面(
94)上では若干ぼけて、縮小された像となる。
Figure 4 shows images (84), (86) of front focus, focus, and back focus.
), (88) are shown reimaging in the line sensor area. Re-imaging (90), (92) for the front focus image (84)
) are located in front of the light receiving surface (94) of the line sensor, and are closer to the optical axis (48) side. Focused image (8
Re-imaging (96) and (98) for 6) coincide with the light-receiving surface (94) of the line sensor, and re-imaging (100) and (102) for the rear focused image (88) coincide with the light-receiving surface (94) of the line sensor. 94) and away from the optical axis (48). Therefore, re-imaging (90
), (92) are on the light receiving surface (94) of the line sensor,
The image will be slightly blurred and stretched. In addition, the rear focus image (8
Re-imaging (100) and (102) for 8) is the light receiving surface (
94) The image above is slightly blurred and reduced in size.

次にwg5図を参照して像の合焦位置からのずれ量eに
対するラインセンサ(62)における像の移動量りの関
係を説明する。合焦時に光軸(48)上に結像する像(
68)の光線のうち、コンデンサレンズ(52)を通過
後光軸(48)と平行に進む光線を考える。像(68)
に対してずれ量eだけ前ピンあるいは後ピンの像(66
)、 (70”)の場合、前述の光線は露光等価面(5
0)の位置では光軸(48)からそれぞれgだけ離れた
点(67)又は(71)を通過する。ここで露光等価面
(50)上の3つの点(68)、(67)、(71)を
光源とし、コンデンサレンズ(52)と結像レンズ(5
4)とによる結像系(55)により、上記の光源番二対
する像がラインセンサ(62)上に結像し、それぞれの
像が(74)、(72)、(76)であるとする。また
、結像系(55)の倍率をαとする。第5図を幾何学的
に見れば、次式が成立する。
Next, the relationship between the amount of movement of the image in the line sensor (62) and the amount of deviation e of the image from the in-focus position will be explained with reference to FIG. WG5. The image formed on the optical axis (48) during focusing (
Among the rays 68), consider the ray that travels parallel to the optical axis (48) after passing through the condenser lens (52). Statue (68)
The front or rear focus image (66
), (70”), then the aforementioned ray is on the exposure equivalent surface (5
At position 0), the light passes through a point (67) or (71), which is separated by g from the optical axis (48), respectively. Here, three points (68), (67), and (71) on the exposure equivalent surface (50) are used as light sources, and a condenser lens (52) and an imaging lens (5
4) By the imaging system (55) based on the above, images corresponding to the two light source numbers are formed on the line sensor (62), and the respective images are (74), (72), and (76). . Further, the magnification of the imaging system (55) is assumed to be α. If we look at FIG. 5 geometrically, the following equation holds true.

e    fI a = −・・・・・・ (2) この二つの式から、gを消去すると、 f。e fI a = −・・・・・・(2) If we eliminate g from these two equations, we get f.

e=      h   ・・・・・・ (3)H となLi(3)式においてft/αHは結像系の構成に
よって定められる定数であるから、移動量りが検出され
ればずれ量eが求められる。しかし、第4図で示したよ
うに露光′等価面(50)において正常に結像するのは
合焦像だけであって、他の像はその前後に位置するわけ
であるから、厳密1こは倍率αは一定ではなく、結像系
(55)に対して光源となる像(66)、(70)のそ
れぞれの位置によって異なる。合焦時の倍率をα。とす
れば、第13図のように前ピンの場合はaoより大きく
、後ピンの場合はα。より小さくなる。さらには、光学
系の像面湾曲などの収差によってセンサ面上における像
の位置の違いで倍率が異なる。そこで、より正確なずれ
量の算出にあたっては、後述のように移動量りに応じて
予め倍率を用意しておき、これを用いる。以下、移動量
りおよびずれ量eの検出を行う回路について説明する。
e= h ...... (3) H In equation (3), ft/αH is a constant determined by the configuration of the imaging system, so if the amount of movement is detected, the amount of deviation e can be calculated. It will be done. However, as shown in Fig. 4, only the in-focus image is properly formed on the exposure' equivalent plane (50), and the other images are located before and after it, so it is strictly one-dimensional. The magnification α is not constant, but varies depending on the positions of the images (66) and (70) serving as light sources with respect to the imaging system (55). The magnification when focusing is α. Then, as shown in Fig. 13, in the case of the front pin, it is larger than ao, and in the case of the rear pin, α. become smaller. Furthermore, the magnification varies depending on the position of the image on the sensor surface due to aberrations such as field curvature of the optical system. Therefore, in calculating a more accurate amount of deviation, a magnification is prepared in advance according to the amount of movement and used as described later. A circuit for detecting the amount of movement and the amount of deviation e will be described below.

第6図は第3図のラインセンサ(62)、(64)の画
素構成の一実施例を示す図で、ラインセンサ(62)を
基準部、ラインセンサ(64)を参照部と呼ぶ。画素(
Ll)〜(L!@)、(Rj)〜(Rj゜)はホトダイ
オードであり、電荷結合素子(COD)を構成する。尚
、画素(LlI)と(Rj)との間の空白部にダミーと
しての画素を設けて、二つのラインセンサ(62)、(
64)を一つのラインのCODとして構成してもよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the pixel configuration of the line sensors (62) and (64) in FIG. 3, where the line sensor (62) is called a reference part and the line sensor (64) is called a reference part. Pixel (
Ll) to (L!@) and (Rj) to (Rj°) are photodiodes and constitute a charge-coupled device (COD). In addition, a dummy pixel is provided in the blank space between the pixels (LlI) and (Rj), and the two line sensors (62), (
64) may be configured as one line of COD.

さらには第7図のようにラインセンサ(62)と(64
)の間に電荷転送ライン(65)を這わせてもよい。ホ
トダイオード(67)、(69)はCCDの電荷蓄積時
間を定めるための入射光強度をモニターするためのもの
である。尚、このモニター用ホトダイオードは第8図の
ように画素(Ll)の間のすき間を埋めるような形状に
してもよい。こうすると画素面とほぼ近い強度の光をモ
ニターできるようになる。
Furthermore, as shown in Fig. 7, the line sensor (62) and (64)
) may extend a charge transfer line (65) between them. Photodiodes (67) and (69) are for monitoring the intensity of incident light to determine the charge accumulation time of the CCD. Incidentally, this monitor photodiode may be shaped so as to fill the gap between the pixels (Ll) as shown in FIG. This makes it possible to monitor light with an intensity almost close to that of the pixel surface.

次に、実施例ではラインセンサの基準部(62)におけ
る像パターンが三つのブロックに分割される。第1のブ
ロックは画素(Lり〜(Ll。)、第2のブロックは画
素(L、)〜(Lla)、第3のブロックは画素(Ll
7)〜(L、)における像パターンにそれぞれ対応する
。各ブロックの像パターンは10個の画素からなってい
る。ここでは各ブロックは10個の画素数であるが、そ
れぞれの画素数を必ずしも同数にする必要はない。ピン
ト検出においては各ブロックの像と比較部(64)の像
とが比較される。例えば、第1のブロックの像を用いる
場合は、次のような比較操作が行われる。
Next, in the embodiment, the image pattern at the reference part (62) of the line sensor is divided into three blocks. The first block is a pixel (Lri ~ (Ll.), the second block is a pixel (L,) ~ (Lla), the third block is a pixel (Ll.
7) to (L, ), respectively. The image pattern of each block consists of 10 pixels. Although each block has 10 pixels here, the number of pixels does not necessarily have to be the same. In focus detection, the image of each block and the image of the comparing section (64) are compared. For example, when using the image of the first block, the following comparison operation is performed.

まず、参照領域の画素(Rj)〜(Rj゜)の部分の像
を対称として第1のブロックの像との比較が行われる。
First, the image of the portion of pixels (Rj) to (Rj°) in the reference area is symmetrically compared with the image of the first block.

この場合の比較の内容は(4)式で示され、画素Llと
R8、L、とR2、・・・ LIOとRIOの各組にお
ける画素出力の差の絶対値の和が算出される。
The content of the comparison in this case is shown by equation (4), and the sum of the absolute values of the differences in pixel outputs in each set of pixels Ll and R8, L and R2, . . . LIO and RIO is calculated.

Hl(1)  −Σ I  Li   nk(4) 次いで、前回の像より1画素だけシフトして、参照部(
64)の画素(R8)〜(Rj+)の部分の像が比較さ
れる。その処理内容を(5)式で示す。
Hl(1) -Σ I Link(4) Next, shift by one pixel from the previous image and move the reference part (
Images of pixels (R8) to (Rj+) of 64) are compared. The processing details are shown in equation (5).

以下、同様にして次式で示す比較処理が行われ、合計2 1個の比較結果が得られる。Thereafter, the comparison process shown by the following formula is performed in the same way, and the total 2 One comparison result is obtained.

Hl(3)  −Σ ILh  Rh+il  ・・・
・・・ (6)H、(21)  −Σ 1Lh−Rk+
i。1(7) 今、第1のプロ7りの像が例えば、 画素R3−Rj1 の部分の像と一致する場合は2 1個の比較結果の 中でH,(Q、)が最小となる。
Hl(3) -Σ ILh Rh+il...
... (6)H, (21) -Σ 1Lh-Rk+
i. 1(7) Now, if the image of the first professional 7 matches the image of the portion of pixel R3-Rj1, H, (Q,) will be the minimum among the 21 comparison results.

この最小値に対応 する画素領域を見出オことにより、おおまかなピント位
置を検知できる。
By finding the pixel area corresponding to this minimum value, the approximate focus position can be detected.

第1のブロックの像を用いた比較操作と同様な操作が、
第2および第3のブロックの像を用いて行われる。それ
ぞれの比較内容は一般的に次式で示される。
An operation similar to the comparison operation using the image of the first block is
This is done using images of the second and third blocks. The content of each comparison is generally expressed by the following formula.

H+(Q)  −Σ I  L h  Rh−Q−+ 
I    ・・・ (8)H2(12)  −Σ l 
L h+s−Rk+Q−+ l  ・・・ (9)二二
でQ=1.2.・・・、21である。
H+(Q) −Σ I L h Rh−Q−+
I ... (8) H2 (12) -Σ l
L h+s-Rk+Q-+ l... (9) Q=1.2 in 22. ..., 21.

以上の比較操作により各ブロックの像に対して21個、
全体として63個の比較結果が得られる。
By the above comparison operation, 21 images are obtained for each block image.
In total, 63 comparison results are obtained.

今、合焦の場合、第2のブロックの像が比較部(62)
の画素(Rj1) 〜(R20)の部分の像と一致する
ように光学系を構成する。こうすれば、合焦の場合、第
1のブロックの像は画素(R3)〜(R+z)、第3の
ブロックの像は画素(Rj1)〜(Rza)のそれぞれ
の部分の像と一致する。この場合は、像の状態によって
はいずれのブロックを用いてもピント位置の検出が可能
である。しかし、コントラストが低い像でおおわれたブ
ロックでは、比較結果の中から最小値が特定できない場
合が生ずる。そこで、ある一定値以上のコントラストの
あるブロックを複数個選んでそれらブロックに対応する
比較結果からピント位置の検出を行う。
Now, in the case of focusing, the image of the second block is the comparison part (62)
The optical system is configured to match the image of the pixels (Rj1) to (R20). In this way, in the case of focusing, the image of the first block matches the image of the pixels (R3) to (R+z), and the image of the third block matches the image of each part of the pixels (Rj1) to (Rza). In this case, the focus position can be detected using any block depending on the state of the image. However, in a block covered with images with low contrast, it may not be possible to identify the minimum value from the comparison results. Therefore, a plurality of blocks having a contrast of a certain value or more are selected and the focus position is detected from the comparison results corresponding to these blocks.

また、前ビン状態の場合は、第4図を参照して基準部(
62)と参照部(64)とにおける像は光軸(48)側
に寄った部分で一致するから、第3のブロックの像が参
照部(64)の成る部分の像と一致する。反対に後ビン
の場合は、二つの像は光軸(48)から遠ざかった部分
で一致するから、第1のブロックの像が参照部(64)
の成る部分と一致する。したがって非合焦の場合は、第
1ブロツクあるいはwc3ブロックの像に関する比較結
果の中で最小値が見出せる可能性がある。ただし、像に
コントラストが十分に存在しない場合はピント検出は不
能と見なし、最小値の検出は行わない。尚、第1ブロツ
クと第2ブロツクおよび第2ブロツクと第3ブロツクの
それぞれにおいて、画素り、とLl。およびLl、とL
l、が共用されている。このように画素を共用すると、
例えば、画素り、とLIDの部分で像のコントラストが
存在し、他の画素領域ではコントラスト・が存在しない
ような場合でも、ピント検出が可能となる。画素の共用
が行われないと、二つのブロックの境界の部分のみに像
のコントラストが位置するような場合、各ブロックの中
ではコントラストが存在しないことになり、ピント検出
は不能になってしまう。
In addition, in the case of the front bin state, refer to Fig. 4 and refer to the reference part (
62) and the reference portion (64) coincide in the portion closer to the optical axis (48), so the image of the third block coincides with the image of the portion comprising the reference portion (64). On the other hand, in the case of the rear bin, the two images coincide in the part far from the optical axis (48), so the image of the first block is the reference part (64).
Matches the part consisting of. Therefore, in the case of out-of-focus, there is a possibility that the minimum value can be found among the comparison results for the images of the first block or wc3 block. However, if there is insufficient contrast in the image, focus detection is considered to be impossible, and the minimum value is not detected. Incidentally, in the first block and the second block, and the second block and the third block, respectively, the pixels L and Ll. and Ll, and L
l, is shared. Sharing pixels in this way,
For example, even if there is contrast in the image in the pixel area and the LID area, and contrast does not exist in other pixel areas, focus detection is possible. If pixels are not shared, if image contrast is located only at the boundary between two blocks, there will be no contrast within each block, and focus detection will become impossible.

さて、いずれかのブロックにおいて比較結果の最小値が
見出され、像の一致領域が特定されると、これに対応し
て像のピント位置あるいは合焦位置からのずれ量が特定
される。しかし、以上までの過程で求められるずれ量の
精度は、画素の配列ピッチ分の分解能どまりである。そ
こで、後述のような補間計算処理を行い、さらにピント
検出装置の光学系に基づく誤差要因の補正を行ってずれ
量の精度の向上がはかられる。
Now, when the minimum value of the comparison result is found in any block and the matching area of the images is specified, the focus position of the image or the amount of deviation from the focus position is specified correspondingly. However, the accuracy of the amount of deviation determined through the above process is limited to the resolution of the pixel arrangement pitch. Therefore, an interpolation calculation process as described below is performed, and error factors based on the optical system of the focus detection device are corrected to improve the accuracy of the amount of deviation.

第9図(AXB)は、以上に概説したラインセンサから
の像パターン信号の処理を行う回路構成を示すブロック
回路図である。この信号処理回路はC0D(104)を
含むシステム全体の動作のI:めの制御信号を出力する
制御ロジック(106)ヲモっている。CCD(104
)から直列に送り出される各画素信号は、順次デジタル
化回路(108)により例えば8ビツトのデジタル信号
に変換され、それぞれは予め指定された各番地のランダ
ムアクセスメモリ(110)に貯えられる。
FIG. 9 (AXB) is a block circuit diagram showing a circuit configuration for processing the image pattern signal from the line sensor outlined above. This signal processing circuit has a control logic (106) that outputs control signals for the operation of the entire system including the C0D (104). CCD (104
Each pixel signal sent out in series from ) is sequentially converted into, for example, an 8-bit digital signal by a digitizing circuit (108), and each pixel signal is stored in a random access memory (110) at a predetermined address.

画素信号の記憶が完了すると、基準部のメモリデータか
らコントラスト検出回路(112)により第11第2、
第3の各ブロックのコントラストCt ’ C!・C1
が検出され、予め定めたレベル以上であるか否かが判定
される。コントラスト検出回路 z 、 Csは次式で
示すように隣合う二つの画素の出力の差の絶対値の総和
に相当する。なお、コントラストの算出はブロックの領
域をはみ出さないものとする。また、一つおき、あるい
はそれ以上おきの画素の出力の差を用いてもよい。
When the storage of the pixel signal is completed, the contrast detection circuit (112) extracts the 11th, 2nd,
Contrast of each third block Ct' C!・C1
is detected, and it is determined whether or not it is equal to or higher than a predetermined level. The contrast detection circuit z, Cs corresponds to the sum of the absolute values of the differences between the outputs of two adjacent pixels, as shown in the following equation. Note that the contrast calculation is performed without extending beyond the block area. Alternatively, the difference between the outputs of every other or every other pixel may be used.

C2−Σ I L、ヤ、−Lkや。C2-Σ I L, Ya, -Lk.

(12) C1−Σ ILh++5−Lkヤ、1 ・・・ (13
)求められたコントラストC,,C,,C,はそれぞれ
予め指定された番地のメモリ(114)に貯えられ、さ
らに予め定めたレベルC0と比較回路(116)で大小
関係が判定される。レベルC0を越えている場合は例え
ば“l”が、まt;越えていない場合は“O”が出力さ
れ、コントラストC4゜Cz、Csに対するそれぞれの
判定結果d、、 d、、 d。
(12) C1-Σ ILh++5-Lkya, 1... (13
) The obtained contrasts C, , C, , C, are each stored in a memory (114) at a predetermined address, and the magnitude relationship is determined by a comparison circuit (116) with a predetermined level C0. If it exceeds the level C0, for example, "l" is output; if it does not, "O" is output, and the respective judgment results d, d, d for the contrast C4 Cz, Cs.

がメモリ(120)に貯えられる。is stored in memory (120).

次に各ブロックの像と参照部の像との比較が像比較回路
(122)で行われる。この場合、コントラストが所定
レベルC0に達していないブロックの像についての比較
は行われず、所定レベルC0を越えているブロックのみ
の像と参照部の像との比較が実行される。この比較の内
容は(8)、(9)、(10)式で示した通りである。
Next, the image comparison circuit (122) compares the image of each block with the image of the reference portion. In this case, the images of blocks whose contrast has not reached the predetermined level C0 are not compared, and only the images of the blocks whose contrast exceeds the predetermined level C0 are compared with the image of the reference portion. The contents of this comparison are as shown in equations (8), (9), and (10).

各ブロックについて21個の比較結果が得られるが、こ
れらは順次子め定められた番地のメモリ(124)に貯
えられる。次いで、求められた各ブロックの比較結果の
中の最小値Hl(L)、 H2(Qz)、 H3(4s
)およびそれぞれの比較番目Q、、 Q、、 Q、が検
索回路(126)で検索され、その結果がメモリ(12
8)に貯えられる。
Twenty-one comparison results are obtained for each block, and these are sequentially stored in the memory (124) at predetermined child addresses. Next, the minimum values Hl (L), H2 (Qz), H3 (4s
) and their respective comparison numbers Q, , Q, , Q, are searched in the search circuit (126), and the results are stored in the memory (12
8).

次に標準化回路(130)によりコントラストが所定レ
ベルを越えているブロックに対する上記の最小値Hl(
L)、 Hx(cx)、 H3(123)とコントラス
トC,,C,、C3との比が求められる。それぞれは次
式で示される。
Next, the standardization circuit (130) sets the minimum value Hl(
The ratio between L), Hx(cx), H3(123) and the contrast C,,C,,C3 is determined. Each is shown by the following formula.

1 t 3 これらの比は次のようなことを意味する。前述したよう
に、例えば撮影レンズが合焦位置もしくはその近傍にあ
る場合、三つのブロックのいずれを用いてもピント検出
が可能となる場合がある。このような場合どのブロック
を採用するのが最適であるかというブロックの選択の問
題が生ずる。また、非合焦の場合、どのブロックを採用
すれば前ビンあるいは後ビンの状態が検出できるかとい
う判定の問題が生ずる。特定のブロックの採用にあたっ
ては、求められた各ブロックの最小値H+(1゜Hz(
4z)、 H5(L)の中の最も小さい値をとるブロッ
クを指定すればよいように考えられるが、これは適切で
はない。一般に像のコントラスト状態は−様なものでは
なく、例えば第1のブロックの領域にはコントラストの
大きい像が位置し、他のブロックには、フントラストの
あまり大きくない像が位置するかも知れない。二つの像
パターンの一致を検出する場合、一般にコントラストが
大きい方が有利である。そこで、コントラストをも特定
ブロックの選択の要素に加える。ところで、例えば第1
のブロックについての最小値H,(Q□)に対して画素
lピッチだけ前後にずらせたときの比較結果H+(L−
1)、 HrcQ、+ l )t、:ライf考、t 6
゜この最小値Hl(L)が仮に合焦状態に対するもので
あるとすれば、Hl((21−1)アルイハH1(12
,+1)はコントラスト検出回路(112)で求められ
るコントラストC1と略一致する。というのは、コント
ラストC1比較結果H’+(L  l )、H+(L+
l)のそれぞれが隣合う画素の出力の差に関するものと
いうことに由来する。相違するのは、コントラストC,
が同一像であるのに対して比較結果は異なる像に対する
ものであるという点である。
1 t 3 These ratios mean the following. As described above, for example, when the photographic lens is at or near the in-focus position, focus detection may be possible using any of the three blocks. In such a case, the problem of block selection arises as to which block is best to adopt. Furthermore, in the case of out-of-focus, there arises the problem of determining which block should be adopted to detect the state of the front bin or the rear bin. When adopting a specific block, the minimum value H+(1゜Hz(
4z), H5(L), but this is not appropriate. In general, the contrast state of the images is not -like; for example, an image with a high contrast may be located in the region of the first block, and an image with a not-so-large contrast may be located in the other blocks. When detecting coincidence between two image patterns, it is generally advantageous to have a larger contrast. Therefore, contrast is also added to the selection of specific blocks. By the way, for example, the first
The comparison result when shifting the minimum value H, (Q□) for the block by l pixel pitch is
1), HrcQ, + l) t,: Rai f thought, t 6
゜If this minimum value Hl(L) is for the in-focus state, then Hl((21-1)AlIhaH1(12
, +1) substantially matches the contrast C1 determined by the contrast detection circuit (112). This is because the contrast C1 comparison results H'+(L l ), H+(L+
This is due to the fact that each of l) relates to the difference in output between adjacent pixels. The difference is contrast C,
is the same image, whereas the comparison results are for different images.

このようであるから、最小値H□(L)をコントラスト
C3で割った値N)(+は最小値HI(L)と画素lピ
ッチずらせた場合の比較結果との比に略相当する。これ
を式で示すと ただし、i=1、2,3である。
Since this is the case, the value N) obtained by dividing the minimum value H Expressed as a formula, however, i=1, 2, 3.

今、NHiを標準化指数と呼ぶことにすると、合焦また
は略合焦状態に対応し、かつコントラストが大きいブロ
ックに対応する標準化指数が3個の値の中で最も小さく
なると考えて、これをブロックの選定基準に定める。
Now, if we call NHi a standardization index, we consider that the standardization index corresponding to a block that is in focus or almost in focus and has a large contrast is the smallest among the three values, and then we call this a block. stipulated in the selection criteria.

実際には、基準部と参照部との像の光分布パターンは、
光学系の収差や第1の像と第2の像の光軸に対する位置
的な非対称性などによって完全には一致し得ないので、
最小値H1(121)がOをとることはない。また、非
合焦状態の場合において、像の一致が全く見られないブ
ロックに関しては、標準化指数は比較的大きな値をとる
。そこで、標準化指数に対して予め基準値N H、を定
め、これを越える場合ピント検出は不能であると判定す
る。
In reality, the light distribution pattern of the images of the standard part and the reference part is
Because they cannot be perfectly matched due to aberrations in the optical system and positional asymmetry of the first and second images with respect to the optical axis,
The minimum value H1 (121) never takes O. Furthermore, in the case of an out-of-focus state, the standardization index takes a relatively large value for blocks where images do not match at all. Therefore, a reference value N H is determined in advance for the standardization index, and if this value is exceeded, it is determined that focus detection is impossible.

かくて、求められた多くて3個の標準化指数のうちの最
小値に関し、これが基準値N Hoより小さいとき、こ
の最小値に対応するブロックの検出データLlをピント
のずれ量を示す情報として採用する。すなわち最小値検
出回路(132)で複数ブロックにわたって真の最小値
を求める。同時にそれに対応するブロックを検出し、該
最小値H5(Q、)をとる比較番号Qlをメモリ(12
8)から選出回路(134)によって取り出す。その後
、最小値Hh(IL)をとるブロックの標準化された最
小値NH,が所定値NHOと減算回路(136)で比較
されNH,がN Hoより小さいときに次のステップに
進み、そうでないときはピント検出不能とする。今、第
1のブロックの像に対してalが得られたとし、例えば
Ql−18である゛とする。これは画素(Ll)〜(L
、。)上の像と画素(Rj8)〜(R27)上の像とが
最も良く一致していることを意味する。
In this way, when the minimum value of at most three standardization indexes found is smaller than the reference value NHo, the detected data Ll of the block corresponding to this minimum value is adopted as information indicating the amount of defocus. do. That is, the minimum value detection circuit (132) finds the true minimum value over a plurality of blocks. At the same time, the corresponding block is detected and the comparison number Ql that takes the minimum value H5(Q,) is stored in the memory (12
8) by the selection circuit (134). After that, the standardized minimum value NH, of the block that takes the minimum value Hh (IL) is compared with a predetermined value NHO in a subtraction circuit (136), and if NH, is smaller than NHo, proceed to the next step, and if not, proceed to the next step. It is assumed that the focus cannot be detected. Suppose now that al has been obtained for the image of the first block, and is, for example, Ql-18. This is the pixel (Ll) ~ (L
,. ) means that the images on pixels (Rj8) to (R27) match best.

この場合の二つの画素領域上の像の間隔り、を求める。In this case, the distance between the images on the two pixel areas is determined.

この間隔り、は画素(Ll)と(Ro)との間の間隔で
ある。第6図に示すように画素(Ll)と(Rj)との
間隔を1.50mm、画素のピッチPを30μとすれば D 、 = 1.50+ 0.03X 18−2.04
(mm)・・・・・・(18)と求めることができる。
This interval is the interval between pixels (Ll) and (Ro). As shown in Fig. 6, if the distance between pixels (Ll) and (Rj) is 1.50 mm and the pixel pitch P is 30 μ, then D = 1.50 + 0.03X 18-2.04
(mm) (18).

第1のブロックに関して比較番号りを用いて像の間隔D
lは次式で示される。
Image spacing D using comparison numbers for the first block
l is expressed by the following formula.

D s=1、50+0.03a+ 同様にして第2のブロックの場合について像の間隔D!
を求めると第1のブロックの場合より8画素分短くなる
から D x=1、50−0,03x 8 + 0.03(l
x  ・・・・・・(19)第3のブロックについては
、第2のブロックの場合よりさらに8画素分短くなるか
ら、 D s=1、50−0,03x 8 x 2 + 0.
03L・・・(20)となる。以上の三つの式をさらに
一般化して示すDh=1、50−0,03(8(k−1
)+ah)・・・(21)となる。(21)式で示され
る間隔の限界精度は画素のピッチPに相当する。
D s=1,50+0.03a+ Similarly, for the second block, the image spacing D!
is 8 pixels shorter than the first block, so D x = 1, 50-0,03x 8 + 0.03(l
x (19) Since the third block is 8 pixels shorter than the second block, D s = 1, 50-0,03x 8 x 2 + 0.
03L...(20). Dh=1, 50-0,03(8(k-1
)+ah)...(21). The critical accuracy of the interval expressed by equation (21) corresponds to the pixel pitch P.

第10図にブロック2の像についての比較結果の例を示
す。最小値Ha(12g)をとる比較番号Q2は8とな
っている。第1O図のように比較結果Hz(L−1)と
HzcQx+ 1 )が等しくない場合、真の一致点は
比較番号ff、−8の点ではなく、(1!−8と最小値
H!(L)の次に小さい比較結果をとる比較番号az+
1−9との間に存在する。このような中間点の位置を求
めると、ピント検出精度は画素ピッチ以上に向上する。
FIG. 10 shows an example of the comparison results for the image of block 2. The comparison number Q2 that takes the minimum value Ha (12g) is 8. If the comparison results Hz (L-1) and HzcQx+ 1 ) are not equal as shown in FIG. Comparison number az+ that takes the next smallest comparison result after L)
It exists between 1 and 9. When the position of such an intermediate point is determined, the focus detection accuracy is improved more than the pixel pitch.

そこで、この中間点の位置を求める方法について説明す
る。今、第1O図においてH1(L−1)とHICQ□
)とを結ぶ線を延長し、他方この延長線と勾配が反対で
H2(Q2+ 1 )を通る線を引くとき、両者の交わ
る点が二つの像の真の一致であると見なす。このように
すると、第11図のようなHh(12h−1)≧Hhc
ah+ 1 )の場合、ムと真の一致点qとの間の長さ
βは、図の幾何学的II虞から次式で示され6゜ 第12図のようにHk(れ−1)< Hhcak+ 1
 )の場合は、 となる。
Therefore, a method for determining the position of this intermediate point will be explained. Now, in Figure 1O, H1 (L-1) and HICQ□
), and draw a line whose slope is opposite to this extension line and which passes through H2(Q2+ 1 ), the point where the two intersect is considered to be the true coincidence of the two images. In this way, Hh(12h-1)≧Hhc as shown in FIG.
In the case of ah+1), the length β between the point q and the true matching point q is expressed by the following equation from the geometrical part II of the figure, and as shown in Figure 12, Hk(re-1)< Hhcak+ 1
), then .

第9図の回路では、補開演算回路(138)で(22)
式または(23)式の計算が行われる。
In the circuit of Fig. 9, the compensation calculation circuit (138) and (22)
Equation (23) is calculated.

さらには(21)式に対して補間値βだけ次式のように
補正が加えられる。
Furthermore, the equation (21) is corrected by the interpolated value β as shown in the following equation.

D ’ h −D h±β    ・・・・・・(24
)二二で右辺第2項βの正符号は(22)式が用いられ
る場合に対応し、負符号は(23)式が用いられる場合
に対応する。以上のようにして補開演算回路(138)
から基準部(62)と参照部(64)における二つの像
の間隔D’kが算出される。
D' h −D h±β ・・・・・・(24
)22, the positive sign of the second term β on the right side corresponds to the case where equation (22) is used, and the negative sign corresponds to the case where equation (23) is used. As described above, the compensation calculation circuit (138)
The distance D'k between the two images in the standard part (62) and the reference part (64) is calculated from.

次に、ずれ量演算回路(140)で間隔D’kを用いて
合焦位置からの撮影レンズの像のずれ量eが求められる
。合焦時の二つの像の間隔をり。とすれば第5図におけ
る像の移動量りは次式でされる。
Next, the deviation amount e of the image of the photographing lens from the in-focus position is determined by the deviation amount calculation circuit (140) using the interval D'k. The distance between the two images when in focus. Then, the amount of image movement in FIG. 5 is calculated by the following equation.

h −−(D′ −Do)  ・・・・・・ (25)
ここで、h〈0は前ビン、h〉0は後ピンを示す。
h −−(D′ −Do) ・・・・・・ (25)
Here, h<0 indicates the front pin, and h>0 indicates the rear pin.

第5図の結像系の場合、D、−2Hであるが、実際には
組立誤差などにより若干異なってくるので、組立調整時
にDoとして適切な値をセットすることが好ましい。
In the case of the imaging system shown in FIG. 5, D and -2H are used, but in reality they may differ slightly due to assembly errors, so it is preferable to set an appropriate value for Do during assembly adjustment.

さて、移動量りが求まると(3)式に基づいてずれ量e
が求められるが、倍率σはhに応じて予め、例えば第1
表のような数値を実験的に定めてROM (142)に
用意しておき、これを用いてずれ量eを算出する。
Now, when the amount of movement is determined, the amount of deviation e is calculated based on equation (3).
is calculated, but the magnification σ is determined in advance according to h, for example, the first
Numerical values as shown in the table are determined experimentally and prepared in the ROM (142), and are used to calculate the deviation amount e.

第  1  表 以上のようにして、被写体に対する撮影レンズのずれの
方向およびその量が求められる。
Table 1 As shown above, the direction and amount of displacement of the photographic lens with respect to the subject can be determined.

第14図は、本発明のピント検出装置の信号処理回路に
マイクロコンピュータを利用した一実施例を示す回路図
である。COD (l O4)は、転送パルス発生回路
(144)から三相のパルス11+1’!+ 〆、を受
け、内部の転送ラインは常時データ転送状態にある。C
0D(104)は、マイクロコンピュータ(146)の
端子(PI3)から出力されるクリアパルスにより各画
素の電荷がクリアされる。したがって電荷がクリアされ
た時点が電荷蓄積開始時点となる。この電荷蓄積開始に
伴ってCCD (104)の端子(q、)から被写体輝
度に応じて時間的に降下率の異なる傾斜電圧が出力され
る。この電圧は、比較回路(148)により予め定めた
一定電圧Vsと比較され、この電圧まで降下すると比較
回路(148)は“高”電圧を出力する。この“高”電
圧に応答して端子(P+a)からシフトパルスが出力さ
れ、これに応答してCCD (104)の各画素の電荷
蓄積電荷が転送ラインに移される。CCD (104)
にとっては、端子(q、)にクリアパルスが与えられて
から端子(q、)にシフトパルスが与えられるまでの間
が電荷蓄積時間となる。C0D(104)は第6図で示
した画素とは別にダミーとして用いられる画素及び暗出
力を得るための画素をそれぞれ複数個含んでいる。CO
D (104)はシフトパルスが与えられると出力端子
(ql)からまずダミー信号、暗信号を出力し、統いて
所要の画素信号を出力する。尚、CODの出力は、電源
電圧Vccが変化するとこの変化分が重畳するので、こ
の変化分を相殺除去するための回路(150)に入力さ
れる。この電圧変動除去回路(150)は、入力(15
2)に電源電圧Vccを抵抗(154)、 (156)
で分割した電圧が与えられ、二つの入力の差に応じた電
圧を出力する。画素信号の出力に際し、ccD(l O
4)の積分データ出力の当初の暗信号の一つがサンプル
ホールド回路(158)でサンプルホールドされ、以後
の画素信号RoLは減算回路(160)によりサンプル
ホールド回路(158)の暗信号分だけ減じられる。こ
うして画素信号は、電圧変動成分と暗出力成分が除かれ
たものとなる。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an embodiment in which a microcomputer is used in the signal processing circuit of the focus detection device of the present invention. COD (l O4) is a three-phase pulse 11+1'! from the transfer pulse generation circuit (144). + 〆, the internal transfer line is always in a data transfer state. C
In the 0D (104), the charge of each pixel is cleared by a clear pulse output from the terminal (PI3) of the microcomputer (146). Therefore, the time when the charge is cleared becomes the time when charge accumulation starts. With the start of this charge accumulation, a ramp voltage whose rate of decline varies over time in accordance with the subject brightness is output from the terminal (q,) of the CCD (104). This voltage is compared with a predetermined constant voltage Vs by a comparison circuit (148), and when it drops to this voltage, the comparison circuit (148) outputs a "high" voltage. In response to this "high" voltage, a shift pulse is output from the terminal (P+a), and in response to this, the charge accumulated in each pixel of the CCD (104) is transferred to the transfer line. CCD (104)
For this, the charge accumulation time is the period from when a clear pulse is applied to the terminal (q,) until when a shift pulse is applied to the terminal (q,). In addition to the pixels shown in FIG. 6, C0D (104) includes a plurality of pixels used as dummy pixels and a plurality of pixels for obtaining a dark output. C.O.
When a shift pulse is applied, D (104) first outputs a dummy signal and a dark signal from an output terminal (ql), and then outputs a required pixel signal. Note that when the power supply voltage Vcc changes, the output of the COD is superimposed with this change, so it is input to a circuit (150) for canceling and removing this change. This voltage fluctuation removal circuit (150) has an input (15
2) Connect the power supply voltage Vcc to resistors (154), (156)
It is given a voltage divided by , and outputs a voltage according to the difference between the two inputs. When outputting pixel signals, ccD(l O
One of the initial dark signals of the integral data output in step 4) is sampled and held by the sample and hold circuit (158), and subsequent pixel signals RoL are subtracted by the dark signal of the sample and hold circuit (158) by the subtraction circuit (160). . In this way, the pixel signal becomes one in which the voltage fluctuation component and the dark output component are removed.

減算回路(160)からの画素信号は輝度レベルに応じ
た増幅率で増幅回路(162)により増幅される。増幅
率は輝度レベルが低い程高くなるように制御される。輝
度レベルは端子(q8)からの傾斜電圧を利用し、輝度
レベル検出回路(164)により傾斜電圧の一定時間島
Iこりの変化分として検出され、この変化分が輝度レベ
ルを示す信号として用いられる。増幅された画素信号は
マルチプレクサ(166)を介してデジタル化回路を構
成する電圧比較回路(168)の入力(170)に与え
られる。デジタル化回路は、電圧比較回路(168)と
、デジタル−アナログ変換回路(172)と、8ビツト
の二進数をD−A変換回路(172)に与え、かつ比較
結果を記憶するようにプログラムされたマイクロコンピ
ュータ(146)とから例えば遂次比較形式のA−D変
換回路として構成される。デジタル化された画素信号は
画素番地Ri、Liに応じて予め定めた番地のメモリに
記憶される。以後は、前述したデータ処理がなされて、
撮影レンズのずれ量、その方向が検出され、撮影レンズ
の自動焦点調節制御およびピント状態の表示に用いられ
る。
The pixel signal from the subtraction circuit (160) is amplified by an amplification circuit (162) with an amplification factor depending on the brightness level. The amplification factor is controlled so that it becomes higher as the luminance level becomes lower. The brightness level is detected by the brightness level detection circuit (164) as a change in the slope voltage over a certain period of time using the slope voltage from the terminal (q8), and this change is used as a signal indicating the brightness level. . The amplified pixel signal is applied via a multiplexer (166) to an input (170) of a voltage comparison circuit (168) constituting a digitization circuit. The digitization circuit is programmed to provide the voltage comparison circuit (168), the digital-to-analog conversion circuit (172), and the 8-bit binary number to the D-A conversion circuit (172), and to store the comparison results. The microcomputer (146) is configured as, for example, a sequential comparison type A-D conversion circuit. The digitized pixel signal is stored in a memory at a predetermined address according to the pixel addresses Ri and Li. After that, the data is processed as described above,
The amount and direction of displacement of the photographic lens are detected and used to control the automatic focus adjustment of the photographic lens and display the focus state.

さて、マイクロコンピュータ(146)への給電が開始
されると、これに応答してマイクロコンピュータ(14
6)はCODのイニシャライズのプログラムに移る。ピ
ント検出が開始される前の段階で、COD (104)
の転送ラインおよび画素には電荷が通常の画素信号レベ
ル以上に蓄積されているが、画素信号を取り出す前に、
この不要電荷は転送ラインおよび画素からクリアされる
Now, when power supply to the microcomputer (146) is started, in response to this, the microcomputer (146)
Step 6) moves on to the COD initialization program. Before focus detection starts, COD (104)
Charges are accumulated in the transfer lines and pixels above the normal pixel signal level, but before extracting the pixel signal,
This unnecessary charge is cleared from the transfer line and pixels.

このクリア操作がCODのイニシャライズである。This clearing operation is the initialization of COD.

このイニシャライズでは、通常の画素信号の転送時より
も短い周期(例えば通常のl/I 6)のクロックパル
スをCODに与えて通常より速い転送動作を複数回(例
えば10回)゛繰返し行わせ、こうして転送゛ラインを
空の状態にする。これと平行して画素のクリアも行われ
る。この場合、画素信号の取込み動作は行われない。転
送パルス発生回路(144)は、マイクロコンピュータ
(146)の端子(P、)からの一定周期のクロックパ
ルスを用いて転送パルス11,1’2.1sを生成する
In this initialization, a clock pulse with a cycle shorter than that during normal pixel signal transfer (for example, normal l/I 6) is applied to the COD, and the transfer operation faster than normal is repeated multiple times (for example, 10 times). This leaves the transfer line empty. In parallel with this, pixel clearing is also performed. In this case, no pixel signal capture operation is performed. The transfer pulse generation circuit (144) generates transfer pulses 11,1'2.1s using a clock pulse of a constant period from the terminal (P, ) of the microcomputer (146).

通常時より周期の短い転送パルスは、フリップ70ツブ
(176)がリセット状態にあって、その出力が1高”
電圧になっている場合に、この゛高″電圧に応じて転送
パルス発生回路(144)の内部においてクロックパル
スの分周比が所定値だけ変えられることによりつくられ
る。フリップフロラフ’(176)はマイクロコンピュ
ータ(146)からの画素電荷クリアパルスによりリセ
ットされ、シフトパルスによりセットされる。また、シ
フトパルスにより、転送パルス発生回路(144)は通
常時の転送パルスを生成する状態になる。尚、CCD 
(104)は電荷クリアパルス発生時からシフトパルス
発生までの時間が電荷蓄積時間として規定されるが、こ
の間、転送パルス発生回路(144)からは通常時より
周期の短い転送パルスが出力される。しかし、電荷蓄積
期間中にCCD(104)から転送ラインを介して出力
される信号は不要信号として扱われるので、転送パルス
が速くなっても支障は生じない。
The transfer pulse, which has a shorter cycle than normal, is generated when the flip 70 knob (176) is in the reset state and its output is 1 high.
voltage, the frequency division ratio of the clock pulse is changed by a predetermined value within the transfer pulse generation circuit (144) according to this "high" voltage.Flip flow rough' (176) is reset by a pixel charge clear pulse from the microcomputer (146) and set by a shift pulse.The shift pulse also puts the transfer pulse generation circuit (144) into a state where it generates a normal transfer pulse. , CCD
(104) is defined as the time from when the charge clear pulse is generated to when the shift pulse is generated as the charge accumulation time, and during this period, the transfer pulse generation circuit (144) outputs a transfer pulse with a shorter cycle than normal. However, since the signal outputted from the CCD (104) via the transfer line during the charge accumulation period is treated as an unnecessary signal, no problem occurs even if the transfer pulse becomes faster.

さてイニシャライズ操作として所定回数の転送サイクル
が終了すると、マイクロコンピュータ(146)は、前
述のピント検出のためのプログラムに移る。まず、クリ
アパルスが出力されると、COD (l O4)は電荷
蓄積を開始する。これと同時にC0D(104)の端子
(q2)からは所定電圧から被写体輝度に応じた割合で
降下して行く傾斜電圧が出力され、この電圧が所定レベ
ルVsまで降下すると、電圧比較回路(148)の出力
レベルが“低”から“高“電圧に反転する。この高“電
圧は割込み信号として用いられ、マイクロコンピュータ
(146)は割込みを受付けると端子(P、)からシフ
トパルスを出力する。シフトパルスによりCCI)(1
04)の各画素に蓄積された電荷は並列的に転送う不ン
に移され、次いで直列的に転送されて出力端子(ql)
から順次に電圧信号として出力される。この電圧信号は
前述のようにしてデジタル化され、所定のメモリに取込
まれて行く。画素信号の取込みが終了すると端子(P、
)から、例えば“高“電圧信号が一時的に出力され、こ
れに応答してマルチプレクサ(166)は定電圧回路(
178)からの定電圧を選択して出力し、この定電圧が
デジタル化回路(108)によりデジタル化され、所定
のメモリに取込まれる。このデータは、前述したように
合焦時における基準部と参照部とに結像する二つの像の
間隔が光学系の組立誤差などによって設計値の通りとは
ならないので、この誤差を補正するデータとして用いら
れる。定電圧回路(178)は定電流回路(180)と
半固定抵抗(182)とで構成され、ピント検出装置の
調整行程において半固定抵抗(182)を調節して正確
な像間隔データの設定が行われる。
Now, when a predetermined number of transfer cycles are completed as an initialization operation, the microcomputer (146) moves to the program for focus detection described above. First, when a clear pulse is output, COD (l O4) starts accumulating charge. At the same time, the terminal (q2) of C0D (104) outputs a ramp voltage that drops from a predetermined voltage at a rate according to the subject brightness, and when this voltage drops to a predetermined level Vs, the voltage comparison circuit (148) The output level of is reversed from “low” to “high” voltage. This high voltage is used as an interrupt signal, and when the microcomputer (146) receives an interrupt, it outputs a shift pulse from the terminal (P,).The shift pulse causes CCI) (1
The charges accumulated in each pixel of 04) are transferred in parallel to the output terminal (ql), and then transferred in series to the output terminal
are sequentially output as voltage signals. This voltage signal is digitized as described above and stored in a predetermined memory. When the pixel signal capture is completed, the terminal (P,
), for example, a "high" voltage signal is temporarily output, and in response, the multiplexer (166) activates the constant voltage circuit (
178) is selected and outputted, this constant voltage is digitized by a digitizing circuit (108), and taken into a predetermined memory. As mentioned above, the distance between the two images formed on the standard part and the reference part during focusing does not match the design value due to assembly errors in the optical system, so this data is used to correct this error. used as. The constant voltage circuit (178) is composed of a constant current circuit (180) and a semi-fixed resistor (182), and the semi-fixed resistor (182) is adjusted in the adjustment process of the focus detection device to set accurate image distance data. It will be done.

第15図は、以上説明したピント検出装置の動作の流れ
を示す70−チャートである。
FIG. 15 is a 70-chart showing the flow of the operation of the focus detection device described above.

効   果 上述のように、本発明によれば、直線近似により最良相
関位置に対する補正量を求めるようにしたので、二次曲
線近似で補正量を求める場合に比べ、同等の精度がより
細かい単位で且つ簡単な構成で得られる。
Effects As described above, according to the present invention, since the correction amount for the best correlation position is determined by linear approximation, the same accuracy can be obtained in finer units compared to the case where the correction amount is determined by quadratic curve approximation. Moreover, it can be obtained with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はピント検出装置の光学系の従来例を示す図、第
2図は、本発明のピント検出装置のカメラ内における配
置例を示す図、M3図は本発明のピント検出装置の光学
系の構成を示す図、第4図は、本発明のピント検出装置
の光学系による結像状態を示す図、第5図は、本発明の
ピント検出装置の光学系におけるピントのずれ量とライ
ンセンサ上の像の移動量との関係を示す図、第6図、第
7図および第8図は、本発明によるピント検出装置のラ
インセンサの画素構成例を示す図、第9図(AXB)は
、本発明によるピント検出装置の信号処理回路の構成を
示すブロック回路図、第10図、1.1ffiおよび1
2図は信号処理回路の動作を説明するためのグラフ、第
13図は、本発明によるピント検出装置の光学系の倍率
を示すグラフ、第14図は、本発明によるピント検出装
置の信号処理回路にマイクロコンピュータを用いた場合
のブロック回路図、第15図は、信号処理回路の動作の
流れを示す70−チャートである。 2.22・・・撮影レンズ、12.14.62,64.
104・・・ラインセンサ(CCD)、4.36゜52
・・・コンデンサレンズ、6,40.54.56・・・
結像レンズ、67.69・・・被写体輝度モニターホト
ダイオード
Fig. 1 is a diagram showing a conventional example of an optical system of a focus detection device, Fig. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of the focus detection device of the present invention in a camera, and Fig. M3 is a diagram showing an optical system of the focus detection device of the present invention. 4 is a diagram showing the image formation state by the optical system of the focus detection device of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the amount of focus shift in the optical system of the focus detection device of the present invention and the line sensor. Figures 6, 7, and 8 are diagrams showing the relationship between the upper image and the amount of movement, and Figures 6, 7, and 8 are diagrams showing examples of the pixel configuration of the line sensor of the focus detection device according to the present invention, and Figure 9 (AXB) is , a block circuit diagram showing the configuration of the signal processing circuit of the focus detection device according to the present invention, FIG. 10, 1.1ffi and 1
FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the signal processing circuit, FIG. 13 is a graph showing the magnification of the optical system of the focus detection device according to the present invention, and FIG. 14 is the signal processing circuit for the focus detection device according to the present invention. FIG. 15 is a block circuit diagram in the case where a microcomputer is used. FIG. 15 is a 70-chart showing the flow of operation of the signal processing circuit. 2.22...Photographing lens, 12.14.62,64.
104...Line sensor (CCD), 4.36°52
...Condenser lens, 6,40.54.56...
Imaging lens, 67.69...Subject brightness monitor photodiode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 対物レンズの互いに異なる部分を通過した被写体光束に
より形成される第1及び第2の像の相関を検出すること
により対物レンズのピント状態を検知するピント検出装
置において、第1の像を受けこの像の光分布パターンに
応じた第1の像信号L_i(但しi=1、2、・・・、
m)を出力する第1のラインセンサと、第2の像を受け
この像の光分布パターンに応じた第2の像信号R_j(
但しj=1、2、・・・、n:m<n)を出力する第2
のラインセンサと、ラインセンサの画素ピッチの単位で
第1の像信号と第2の像信号との相関値Hlを式Hl=
■|L_i−R_(_i_+_l_−_1)|(但しl
=1、2、・・・、n−m+1)から求める相関手段と
、相関値Hlのうち最良の相関が得られた位置kでの相
関値H_kとその前後の位置での相関値H_(_k_+
_1_)、H_(_k_−_1_)とから最良相関が得
られた位置kに対する補正値χを以下の直線近似式から
画素ピッチ未満の単位で算出する算出手段と、対物レン
ズの予定焦点位置からのピントずれ量を上記位置k及び
補正値χに基づいて決定する決定手段とを備えたことを
特徴とするピント検出装置: χ=1/2(H_(_k_−_1_)−H_(_k_+
_1_))/(H_(_k_−_1_)−H_k)但し
 H_(_k_−_1_)≧H_(_k_+_1_)又
は χ=1/2(H_(_k_+_1_)−H_(_k_−
_1_))/(H_(_k_+_1_)−H_k)但し
 H_(_k_−_1_)<H_(_k_+_1_) 
である。
[Scope of Claims] A focus detection device that detects the focus state of an objective lens by detecting the correlation between first and second images formed by subject light beams that have passed through different parts of the objective lens. A first image signal L_i (where i=1, 2, . . . ,
m), and a second image signal R_j() which receives a second image and outputs a second image signal R_j(
However, the second output which outputs j=1, 2,..., n: m<n)
The correlation value Hl between the line sensor and the first image signal and the second image signal in units of pixel pitch of the line sensor is expressed by the formula Hl=
■|L_i-R_(_i_+_l_-_1)|(However, l
= 1, 2, ..., nm+1), the correlation value H_k at position k where the best correlation was obtained among the correlation values Hl, and the correlation values H_(_k_+
_1_), H_(_k_-_1_) to calculate the correction value χ for the position k at which the best correlation is obtained from the following linear approximation formula in units less than the pixel pitch; A focus detection device characterized by comprising: determining means for determining the amount of defocus based on the position k and the correction value χ: χ=1/2(H_(_k_−_1_)−H_(_k_+
_1_))/(H_(_k_-_1_)-H_k) However, H_(_k_-_1_) ≥ H_(_k_+_1_) or χ=1/2(H_(_k_+_1_)-H_(_k_-
_1_))/(H_(_k_+_1_)−H_k)However, H_(_k_−_1_)<H_(_k_+_1_)
It is.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5675608A (en) * 1979-11-26 1981-06-22 Ricoh Co Ltd Automatic focus control device and automatic focus detecting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5675608A (en) * 1979-11-26 1981-06-22 Ricoh Co Ltd Automatic focus control device and automatic focus detecting device

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