JPH0333707A - ピント検出装置 - 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 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ｅ　　　　ｆＩ ａ　＝　−・・・・・・　（２） この二つの式から、ｇを消去すると、 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Ｃ２−Σ　Ｉ　Ｌ、ヤ、−Ｌｋや。

（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。

がメモリ（１２０）に貯えられる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この場合の二つの画素領域上の像の間隔り、を求める。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ｈ　−−（Ｄ′　−Ｄｏ）　　・・・・・・　（２５）
ここで、ｈ〈０は前ビン、ｈ〉０は後ピンを示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

このクリア操作がＣＯＤのイニシャライズである。

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
。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。