JPH0456813A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPH0456813A
JPH0456813A JP16514290A JP16514290A JPH0456813A JP H0456813 A JPH0456813 A JP H0456813A JP 16514290 A JP16514290 A JP 16514290A JP 16514290 A JP16514290 A JP 16514290A JP H0456813 A JPH0456813 A JP H0456813A
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JP
Japan
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aperture
diaphragm
parameter
focus detection
detecting
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Pending
Application number
JP16514290A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Otaka
圭史 大高
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0456813A publication Critical patent/JPH0456813A/en
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Abstract

PURPOSE:To make a detecting means for detecting the position of a diaphragm unnecessary and to prevent focus detecting accuracy from being dropped due to the switching of the diaphragm by correcting and converting a sensor signal output by a parameter so as to correct the deviation of a diaphragm aperture from the normal position of its centroid position which is at the time of changing the aperture shape of the diaphragm. CONSTITUTION:The focus detector is provided with a correcting/converting means 61 for correcting/converting a sensor signal output by a parameter related to the deviation of the aperture from the normal position of the centroid position which is generated when the aperture shape of the diaphragm is changed by a diaphragm control means, a correlation arithmetic means 62 for detecting a focus based upon a correction/conversion signal found out by the determined parameter and a parameter determining means 63. Thereby, the deviation of the aperture from the normal position of the centroid position which is generated when the aperture shape of the diaphragm is changed. Consequently, a new detecting means for detecting the position of the diaphragm is not required and focus detection accuracy can be prevented from being dropped due to the switching of the diaphragm.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、カメラ等に配置される焦点検出装置の改良に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Application of the Invention) The present invention relates to an improvement in a focus detection device disposed in a camera or the like.

(発明の背景) カメラ等の焦点検出装置としては種々のものが提案され
ているが、その−例として第5図に示すものがある。
(Background of the Invention) Various types of focus detection devices for cameras and the like have been proposed, and an example thereof is shown in FIG.

第5図において、1は対物レンズ、2は対物レンズ1の
予定焦点面の近傍に配置された視野マスク、3は同じく
フィールドレンズ、4は対物レンズ1の光軸に対して対
称に配置された2つのレンズ4−1.4−2により構成
される二次光学系、5は前記2つのレンズ4−1.4−
2に対応してその後方に配置された2つのセンサ列5−
1゜5−2により構成されるセンサ、6は前記2つのレ
ンズ4−1.4−2に対応して配置された2つの開口部
6−1.6−2を有する絞り、7は分割された2つの領
域7−1.7−2により構成される対物レンズ1の射出
瞳を夫々示している。尚、フィールドレンズ3は開口部
6−1.6−2を対物レンズ1の射出瞳の領域7−1.
7−2の近傍に結像する作用を有しており、各領域7−
1゜7−2を透過した光束がセンサ列5−1.5−2上
に夫々光量分布を形成するようになっている。
In Fig. 5, 1 is an objective lens, 2 is a field mask placed near the planned focal plane of objective lens 1, 3 is also a field lens, and 4 is placed symmetrically with respect to the optical axis of objective lens 1. A secondary optical system composed of two lenses 4-1.4-2, 5 denotes the two lenses 4-1.4-
Two sensor rows 5- corresponding to 2 and arranged behind it
1° 5-2; 6 is a diaphragm having two openings 6-1.6-2 arranged corresponding to the two lenses 4-1.4-2; 7 is a divided sensor; The exit pupil of the objective lens 1 constituted by two regions 7-1 and 7-2 is shown. Note that the field lens 3 has the aperture 6-1, 6-2 located in the exit pupil area 7-1 of the objective lens 1.
It has the effect of forming an image in the vicinity of 7-2, and each area 7-
The light beams transmitted through the sensor arrays 5-1 and 5-2 form light quantity distributions on the sensor arrays 5-1 and 5-2, respectively.

この第5図に示す焦点検出系では、対物レンズ1の結像
点が予定焦点面の前側にある場合は、2つのセンサ列5
−1.5−2上に夫々形成される光量分布が互いに近づ
いた状態となり、また対物レンズ1の結像点が予定焦点
面の後側にある場合は、2つのセンサ列5−1.5−2
上に夫々形成される光量分布が互いに離れた状態となる
。そして、2つのセンサ列5−1.5−2上に夫々形成
された光量分布のずれ量は対物レンズ1の焦点はずれ量
とある関数関係にあるので、そのずれ量を適当な演算手
段で算出すると、対物レンズlの焦点はずれの方向及び
その量とを検出することができる。
In the focus detection system shown in FIG. 5, when the imaging point of the objective lens 1 is in front of the planned focal plane,
When the light intensity distributions formed on -1.5-2 are close to each other and the imaging point of the objective lens 1 is behind the planned focal plane, the two sensor rows 5-1.5 -2
The light quantity distributions formed on each side are separated from each other. Since the amount of deviation in the light intensity distribution formed on the two sensor rows 5-1 and 5-2 has a certain functional relationship with the amount of defocus of the objective lens 1, the amount of deviation is calculated by an appropriate calculation means. Then, the direction and amount of defocus of the objective lens l can be detected.

上記2つの光量分布のずれ量を演算する方法は、例えば
本出願人により特開昭59−107313号に開示され
ている。以下、その方法を簡単に説明する。
A method for calculating the amount of deviation between the two light intensity distributions described above is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 107313/1983 by the present applicant. The method will be briefly explained below.

2つのセンサ列5−1.5−2によって光電変換される
出力をそれぞれa(i) 、 b(i)  (但し、i
=1〜Nで、Nは1つのセンサの画素数)とする時、適
当な定整数kに対して、 V(m)=Σmin  (a(i) 、 b (i+に
−m) )−Σmin  (a (i+k) 、 b 
(i −m) )・・・・・・・・・(1) を異なる整数mについて演算する。但し、m1n(A、
B)はA、Bのうちから大きくない方を抽出する関数で
ある。和をとるiの範囲は、各添字i、i+に−m、i
+に、i+mが閉区間[1,N]に入り、V (m)の
第1項と第2項のiの変動幅が等しくなるように決定さ
れる。
The outputs photoelectrically converted by the two sensor rows 5-1 and 5-2 are respectively a(i) and b(i) (where i
= 1 to N, where N is the number of pixels of one sensor), then for an appropriate constant integer k, V(m) = Σmin (a(i), b (-m to i+)) - Σmin (a (i+k), b
(i − m) )...(1) is calculated for different integers m. However, m1n(A,
B) is a function that extracts the smaller one from A and B. The range of i to calculate the sum is -m, i for each subscript i, i+
+, i+m falls in the closed interval [1, N], and the fluctuation range of i in the first term and the second term of V (m) is determined to be equal.

第6図はV (m)のmによる変化の一例を示したもの
であり、V (m)がrOJとなるmの値がセンサの1
ピツチ(画素)を単位とした時の2つの光量分布のずれ
量となる。通常、整数mに対してV (m)が「○」と
なるとは限らないが、そのような場合は適当な補間方法
を用いて、端数値を求めることができる。最も簡単な補
間法は直線補間であり、V (m o )とV (mo
 + 1 )の間で符号が逆転したとすると、端数を含
めたずれ量Mは・・・ (2) により算出される。
Figure 6 shows an example of the change in V (m) with m, and the value of m at which V (m) becomes rOJ is 1 of the sensor.
This is the amount of deviation between the two light amount distributions when pitch (pixel) is used as a unit. Normally, V (m) is not necessarily "○" for an integer m, but in such a case, a fractional value can be obtained using an appropriate interpolation method. The simplest interpolation method is linear interpolation, where V (m o ) and V (mo
+ 1 ), the deviation amount M including the fraction is calculated as follows (2).

このように求められた2つの光量分布のずれ量Mより対
物レンズ1の焦点はずれ量dを演算する最も簡単な方法
は両者が略比例するものとして比例定数Kを用いて d=に−M            ・・・(3)によ
り求めるものである。尚、この式を改良し、dとMとの
非線型性を考慮した演算方法も本出願人より特開昭59
−107311号に開示されているがここでは詳しい説
明は省略する。
The easiest way to calculate the amount of defocus d of the objective lens 1 from the amount of deviation M between the two light intensity distributions obtained in this way is to use the proportionality constant K, assuming that both are approximately proportional, and calculate d=-M ・...It is obtained by (3). In addition, the present applicant has also proposed a calculation method that improves this formula and takes into account the nonlinearity between d and M.
Although it is disclosed in No. 107311, detailed explanation will be omitted here.

このような焦点検出装置において、精度のよい焦点検出
を行うためには2つのセンサ列上にできる光量分布の共
通部分が同一でなければならない。
In such a focus detection device, in order to perform accurate focus detection, the common portion of the light amount distribution formed on the two sensor rows must be the same.

そのための第1の条件は、2つの光量分布の光量的なレ
ベルが一致している必要がある。第7図は第5図におけ
る対物レンズ1の射出瞳7面上での断面を示したもので
ある。
The first condition for this is that the light quantity levels of the two light quantity distributions must match. FIG. 7 shows a cross section of the objective lens 1 in FIG. 5 on the exit pupil 7 plane.

第7図(a)において、8は対物レンズ1の射出瞳、9
−1.9−2は同射出瞳面上にフィールドレンズ3によ
って形成された絞り6の開口部6−1.6−2の投影像
、即ち焦点検出系の入射瞳をそれぞれ示している。セン
サ面上の光量は焦点検出系の入射瞳の面積に比例すると
考えられるので、第7図(a)に示すように対物レンズ
1の射出瞳8が焦点検出系の入射瞳9−1.9−2を完
全に含んでいる場合には、2つのセンサ列5−1゜5−
2上での光量は等しくなる。それに対して例えば第7図
(b)に示すように何らかの誤差が生じ、対物レンズ1
の射出瞳8によって焦点検出系の入射瞳9−2の一部が
遮られた場合は、これに対応するセンサ列5−2上の光
量が低下する。
In FIG. 7(a), 8 is the exit pupil of the objective lens 1, and 9
-1.9-2 indicates the projected image of the aperture 6-1.6-2 of the aperture 6 formed by the field lens 3 on the exit pupil plane, that is, the entrance pupil of the focus detection system. Since the amount of light on the sensor surface is considered to be proportional to the area of the entrance pupil of the focus detection system, as shown in FIG. -2, two sensor rows 5-1°5-
The amount of light on 2 becomes equal. On the other hand, as shown in FIG. 7(b), for example, some error occurs, and the objective lens 1
When a part of the entrance pupil 9-2 of the focus detection system is blocked by the exit pupil 8 of the lens, the amount of light on the corresponding sensor row 5-2 decreases.

方、第7図(C)のように対物レンズ1の射出瞳lOに
焦点検出系の入射瞳9−1.9−2が完全に含まれては
いないが、両者の遮られた方が対称である場合には、2
つのセンサ列5−1.5−2上の光量の低下は同等とな
り光量的なレベルは一致する。しかしながら、第7図(
c)は特別な状態であって、わずかでも誤差が生じて2
つの入射瞳の遮られた方が非対称となると光量的なレベ
ルは一致しない。従って、第5図のような焦点検出系を
構成する場合には、第7図(d)に示すようにある程度
の誤差が生じても焦点検出系の入射瞳11−1.11−
2が対物レンズ1の射出瞳8で遮られないように、余裕
を持って焦点検出系の絞り開口6−1.6−2の大きさ
が決定されている。特に−眼レフカメラのように、対物
レンズである撮影レンズが交換可能である場合は、使用
可能とすべき全ての撮影レンズの中で最も射出瞳径が小
さいものに合せて絞り開口を小さく設定する必要がある
。この場合、明るい撮影レンズに対しては、明るさと精
度を犠牲にして焦点検出を行うことになる。
On the other hand, as shown in Fig. 7(C), the entrance pupil 9-1, 9-2 of the focus detection system is not completely included in the exit pupil lO of the objective lens 1, but the blocked side of the two is symmetrical. If 2
The decrease in the amount of light on the two sensor rows 5-1 and 5-2 is the same, and the light amount levels match. However, Fig. 7 (
c) is a special condition, and if there is even a slight error, 2
If the blocked side of the two entrance pupils becomes asymmetrical, the light levels will not match. Therefore, when constructing a focus detection system as shown in FIG. 5, even if a certain amount of error occurs as shown in FIG. 7(d), the entrance pupil 11-1.
The size of the diaphragm aperture 6-1, 6-2 of the focus detection system is determined with sufficient margin so that the exit pupil 8 of the objective lens 1 does not block the exit pupil 8 of the objective lens 1. Especially when the photographic lens, which is the objective lens, is replaceable, such as in an eye reflex camera, the aperture aperture is set small to match the one with the smallest exit pupil diameter of all the photographic lenses that should be available. There is a need to. In this case, for a bright photographic lens, focus detection is performed at the expense of brightness and accuracy.

こうした問題の解決策の1つとして、焦点検出系の絞り
の開口の大きさを撮影レンズの明るさに応じて可変とす
る方法が提案されている。例えば使用可能とすべき全て
の撮影レンズを開放Fナンバによって、標準的な明るさ
のレンズ、明るいレンズ、暗いレンズの3つに分類し、
それぞれに対して、第8図(a) (b) (C)で示
されるような大きさ、形状の絞り開口を有する絞りを選
択゛し、二次光学系57に対応させて配置して用いるこ
とにより、撮影レンズからの光束を有効に利用できると
ともに、撮影レンズの射出瞳で必要な光束が遮られるの
を防ぐことができる。
As one solution to these problems, a method has been proposed in which the size of the aperture of the aperture of the focus detection system is made variable in accordance with the brightness of the photographing lens. For example, all photographic lenses that should be usable are categorized into three types based on their aperture f-number: standard brightness lenses, bright lenses, and dark lenses.
For each, a diaphragm having an aperture size and shape as shown in FIGS. 8(a), 8(b), and 8(c) is selected, and used by arranging it in correspondence with the secondary optical system 57. This makes it possible to effectively utilize the luminous flux from the photographic lens, and to prevent the necessary luminous flux from being blocked by the exit pupil of the photographic lens.

また、2つのセンサ列上にできる光量分布の共通部分の
同一性を確保するための第2の条件は、2つのセンサ列
5−1.5−2上の光量分布の対応する位置同士の間隔
が、焦点検出を行う視野範囲全域に渡って一定であるこ
とである。
In addition, the second condition for ensuring the sameness of the common portion of the light amount distribution formed on the two sensor rows is the interval between corresponding positions of the light amount distribution on the two sensor rows 5-1.5-2. is constant over the entire visual field range in which focus detection is performed.

今、第5図において予定焦点面上に光軸との交点を原点
とする座標軸Xをとり、2つのセンサ列5−1.5−2
上には列方向に座標軸x、x’をそれぞれとる。但し、
両座標軸x、x’の原点は座標軸Xの原点と光学的に対
応しているものとする。即ち、X=○からでる主光線は
各センサ列5−1.5−2上のx=O及びx  =Oの
点に到達するものとする。この座標系を用いて、二次結
糸のレンズ4−1.4−2による結像が歪曲収差E (
X)X100%、及びE’ (X)X100%によって x (X)=XBo  (1+E (X))  −(4
)x   (X)=Xβo   (1+E’  (X)
)で表されるとすると、上記の第2の条件はΔx (X
)=x (X) −x  (X)  ・・・(6)が予
定結像面の視野の範囲内の任意のXに対して常に「0」
であることである。但し、ここでβ0β0 ′は基準に
なるX、例えばx=Oでの結像倍率である。また製作誤
差等が無い場合には、系の対称性より β0=β0            ・・・(7)E 
(X)=E”  (−X)       ・・・(8)
が成り立つ。従って、(6)式は △x (X)=Xβ。(E (X)−E’  (X))
=Xβ。(E (X) −E (−X) )・・・(9
) となる。上記(9)式をX軸を縦軸にとり、ΔXを横軸
にとってグラフに描くと、例えば第9図のようになる。
Now, in Fig. 5, a coordinate axis X whose origin is the intersection with the optical axis is taken on the planned focal plane, and
At the top, coordinate axes x and x' are taken in the column direction, respectively. however,
It is assumed that the origins of both coordinate axes x and x' correspond optically to the origin of coordinate axis X. That is, it is assumed that the chief ray emitted from X=○ reaches the points x=O and x=O on each sensor row 5-1, 5-2. Using this coordinate system, the image formation by the lens 4-1.4-2 of the secondary thread has a distortion aberration E (
X)X100% and E' (X)X100%, x (X)=XBo (1+E (X)) −(4
)x (X)=Xβo (1+E' (X)
), then the second condition above is Δx (X
)=x (X) -x (X) ...(6) is always "0" for any X within the field of view of the planned imaging plane
It is to be. However, here, β0β0' is the reference X, for example, the imaging magnification at x=O. In addition, if there are no manufacturing errors, β0 = β0 due to the symmetry of the system (7) E
(X)=E" (-X) ... (8)
holds true. Therefore, equation (6) is △x (X) = Xβ. (E (X)-E' (X))
=Xβ. (E (X) -E (-X) )...(9
) becomes. If the above equation (9) is drawn on a graph with the X axis on the vertical axis and ΔX on the horizontal axis, it will look like the one shown in FIG. 9, for example.

実線は基準となる光の波長例えばd線に対する特性を、
破線はこれと異なる波長例えばg線に対する特性をそれ
ぞれ示している。この図において2つの曲線がともに縦
軸に一致していれば、2つのセンサ列上の光量分布の対
応する位置同士の間隔が焦点検出を行う視野範囲全域に
渡って一定であるといえる。
The solid line indicates the characteristics for the reference wavelength of light, for example, the d-line,
The broken lines each indicate the characteristics for a different wavelength, for example, the g-line. In this figure, if both curves coincide with the vertical axis, it can be said that the interval between corresponding positions of the light amount distribution on the two sensor arrays is constant over the entire visual field range in which focus detection is performed.

上記焦点検出系の絞り開口の切換えを行う場合、特に重
要なことは二次光学系とそれに対応して配置される絞り
開口の相対的な位置関係が常に一定となることであるが
、この条件を満たすことは必ずしも容易ではない。特に
絞りの切換えを機械的な絞り部材の移動を伴って行う場
合には、その駆動精度を高めたり、絞りの位置を検出す
る手段を必要とし、−船釣には大きさ、コストの面で実
現することが非常に難しい。
When switching the diaphragm aperture of the focus detection system mentioned above, it is especially important that the relative positional relationship between the secondary optical system and the diaphragm aperture arranged correspondingly remains constant. It is not always easy to meet these requirements. In particular, when changing the aperture by mechanically moving the aperture member, it is necessary to increase the driving accuracy and to detect the position of the aperture. Very difficult to achieve.

第10図は第8図のような3つの絞りの切換えを行う過
程で両者の相対的な位置関係が変化した状態を同図(a
)の絞りを例にして示したものである。第10図(a)
は絞りの開口が二次光学系57に対して左右方向にずれ
た状態を、第10図(b)は絞りの開口が二次光学系5
7に対して上下方向にずれた状態をそれぞれ示している
。第10図(b)のように絞り開口が上下にずれた場合
には第9図に示す焦点検出系の性能は大きくは変化しな
いが、第10図(a)のように絞り開口が左右にずれた
場合には、第11図に示すように曲線が傾いた状態とな
り、焦点検出精度が低下してしまう。
Figure 10 shows the state in which the relative positional relationship between the three apertures has changed during the process of switching between the three apertures as shown in Figure 8 (a).
) is shown as an example. Figure 10(a)
10(b) shows a state in which the aperture of the diaphragm is shifted in the left-right direction with respect to the secondary optical system 57, and FIG.
7, respectively, are shown shifted in the vertical direction. If the diaphragm aperture is shifted vertically as shown in Fig. 10(b), the performance of the focus detection system shown in Fig. 9 does not change significantly, but as shown in Fig. 10(a), the diaphragm aperture shifts left and right. If it deviates, the curve will be in a tilted state as shown in FIG. 11, and the focus detection accuracy will deteriorate.

ある限られた範囲においては絞り開口の左右のずれ量と
曲線の傾きには比例関係が認められる。前述の座標系X
、x、x’を用い、曲線の傾きをSとすると、上記(9
)式より S=βO(E (X) −E ’  (X) )−(1
0)となる。即ち、曲線の傾きSが変化するということ
は、2像の歪曲収差の差がそれに比例して変化すること
である。
In a certain limited range, there is a proportional relationship between the amount of left and right deviation of the diaphragm aperture and the slope of the curve. The aforementioned coordinate system
, x, x' and the slope of the curve is S, the above (9
) From the formula, S=βO(E (X) −E ' (X) )−(1
0). That is, a change in the slope S of the curve means that the difference in distortion between the two images changes in proportion to it.

第12図は第9図の曲線の傾きが変化した時の上記(1
)式で示されるV(m)のmによる変化をV (m)=
Oとなる付近について示したものである。
Figure 12 shows the above (1) when the slope of the curve in Figure 9 changes.
) The change in V(m) due to m shown in the formula is V(m)=
The figure shows the vicinity of O.

図中、81は曲線の傾きがない場合、82は曲線が正の
傾きをもつ場合、83は曲線が負の傾きをもつ場合をそ
れぞれ示している。図かられかるように曲線が傾いてい
る状態では焦点検出系が算出する合焦点の位置M2やM
、が傾きのない場合の正規の合焦点位置M1からずれて
しまい、正確な焦点検出が行えない、また歪曲により2
つの光量分布の同一性が損なわれているため、相関が十
分にとれず、V(m)が横軸と交差する際の傾きが正規
の場合に比べ小さくなっている。
In the figure, 81 indicates a case where the curve has no slope, 82 indicates a case where the curve has a positive slope, and 83 indicates a case where the curve has a negative slope. As shown in the figure, when the curve is tilted, the focus detection system calculates the in-focus point position M2 and M.
, deviates from the normal in-focus position M1 when there is no tilt, making it impossible to perform accurate focus detection.
Since the identity of the two light quantity distributions is impaired, a sufficient correlation cannot be established, and the slope when V(m) intersects the horizontal axis is smaller than in the normal case.

(発明の目的) 本発明の目的は、上述した問題点を解決し、絞りの位置
を検出するための新たな検出手段を必要とせずに、該絞
りの切換えに伴う焦点検出精度の低下を防止することの
できる焦点検出装置を提供することである。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and prevent a decrease in focus detection accuracy caused by switching the aperture without requiring a new detection means for detecting the position of the aperture. An object of the present invention is to provide a focus detection device that can perform the following functions.

(発明の特徴) 上記目的を達成するために、本発明は、絞り制御手段に
よる絞りの開口形状の変化に際して生じる開口の重心位
置の正規位置からのずれ量に関係づけられた1つのパラ
メータによってセンサ信号出力を補正変換する補正変換
手段と、該補正変換手段からの補正変換信号より光量分
布の相対的な位置関係を検出すると共に、決定されたパ
ラメータにより求められた補正変換信号に基づいて焦点
検出を行う相関演算手段と、少なくとも異なる3つの前
記パラメータの値に対して得られる前記相関演算手段の
結果から1つのパラメータの値を決定するパラメータ決
定手段とを設け、以て、前記パラメータによってセンサ
信号出力を補正変換することで、絞りの開口形状の変化
に際して生じる開口の重心位置の正規位置からのずれ量
を補正するようにしたことを特徴とする。
(Features of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention provides a sensor using one parameter related to the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position that occurs when the aperture shape of the aperture is changed by the aperture control means. A correction conversion means for correcting and converting the signal output, and detecting the relative positional relationship of the light amount distribution from the correction conversion signal from the correction conversion means, and detecting the focus based on the correction conversion signal obtained from the determined parameters. and parameter determining means that determines the value of one parameter from the results of the correlation calculation means obtained for at least three different values of the parameters, and the sensor signal is determined by the parameter. The present invention is characterized in that by correcting and converting the output, the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position that occurs when the aperture shape of the diaphragm changes is corrected.

(発明の実施例) 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
(Embodiments of the Invention) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例である焦点検出装置の基本構
成を示す図であり、第5図の焦点検出系と共通のものに
対しては同一の符号を−付しである。但し、ここで絞り
6はその1対の開口の形状が例えば第8図に示すように
可変となるように構成されているものとする。
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a focus detection device which is an embodiment of the present invention, and parts common to the focus detection system of FIG. 5 are given the same reference numerals. However, it is assumed here that the diaphragm 6 is constructed such that the shape of its pair of openings is variable, as shown in FIG. 8, for example.

第1図において、60は前記絞り6を使用されるレンズ
に応じて可変するための絞り制御手段である。これを実
現するための具体的な方法としては、例えば第2図に示
すように形状の異なる複数の開口対を有する絞り6を同
図の矢印71の方向に移動させる方法が考えられる。6
1はセンサ5より出力される信号を受け、その中に含ま
れる光量分布の歪の量を変化させる補正変換手段、62
は補正変換された信号を受け、その相対的な位置関係を
検出すると共に、後述のパラメータ決定手段にて決定さ
れたパラメータにより求められる補正変換信号に基づい
て相関演算を行い、焦点検出を行う相関演算手段、63
は補正変換手段61の補正変換に必要なパラメータを決
定するためのパラメータ決定手段である。
In FIG. 1, reference numeral 60 denotes an aperture control means for varying the aperture 6 in accordance with the lens used. As a specific method for realizing this, for example, as shown in FIG. 2, a method of moving the diaphragm 6 having a plurality of aperture pairs of different shapes in the direction of the arrow 71 in the same figure can be considered. 6
1 is a correction conversion means 62 that receives a signal output from the sensor 5 and changes the amount of distortion of the light amount distribution contained therein;
receives the corrected and converted signal, detects its relative positional relationship, and performs a correlation calculation based on the corrected converted signal determined by the parameters determined by the parameter determining means described later to perform focus detection. calculation means, 63
is a parameter determining means for determining parameters necessary for the correction conversion of the correction conversion means 61.

ここで、補正変換手段61による補正変換は、後で述べ
るように2つのセンサ列5−1.5−2夫々からの信号
に対して行ってもよいし、一方からの信号のみに対して
行ってもよい。
Here, the correction conversion by the correction conversion means 61 may be performed on the signals from each of the two sensor rows 5-1 and 5-2, as will be described later, or may be performed on the signals from only one of the sensor rows. It's okay.

以上のような構成において、前記絞り制御手段60は外
部からの信号に応答して絞り開口形状を例えば第8図に
示すように変化させる。パラメータ決定手段63は開口
形状が変化したことを検知するとそれに伴って生じる開
口の重心位置の正規位置からのずれ量に関係づけられた
1つのパラメータtを補正変換手段61に送出し、補正
変換手段61はこのパラメータtを用いて後述するよう
な方法によってセンサ出力を補正変換する。相関演算手
段62は補正変換されたセンサ出力の値を用いて上記(
1)式のV (m)のような相対的な位置関係に関する
演算を行う。以上の一連の動作を予め定められた少なく
とも3つの異なるパラメータtに対して行い、パラメー
タ決定手段63はそれらの結果を一時記憶する。このパ
ラメータtとしては、絞り開口の重心位置の正規位置か
らのずれ量そのものを用いてもよいが、後の演算上2つ
の光量分布に含まれる歪曲収差の差に相当する値を用い
るのがよい、これらは前述したように、互いに比例する
量である。具体的には絞り制御手段61の駆動精度によ
って決る絞り開口の重心位置の正規位置からの最大ずれ
量に対応する歪曲収差の差を±bとすると、例えばO及
び±bの3つをパラメータtの値として上記の演算が行
われる。
In the above configuration, the diaphragm control means 60 changes the diaphragm aperture shape as shown in FIG. 8, for example, in response to an external signal. When the parameter determination means 63 detects that the aperture shape has changed, it sends one parameter t associated with the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position to the correction conversion means 61. 61 uses this parameter t to correct and convert the sensor output by a method described later. The correlation calculation means 62 uses the corrected and converted sensor output value to calculate the above (
1) Perform calculations regarding relative positional relationships such as V (m) in the equation. The above series of operations is performed for at least three different predetermined parameters t, and the parameter determining means 63 temporarily stores the results. As this parameter t, the amount of deviation of the center of gravity of the diaphragm aperture from the normal position may be used, but for later calculations, it is better to use a value that corresponds to the difference in distortion included in the two light intensity distributions. , these are quantities proportional to each other, as mentioned above. Specifically, if ±b is the difference in distortion corresponding to the maximum deviation of the center of gravity position of the diaphragm aperture from the normal position, which is determined by the driving accuracy of the diaphragm control means 61, the three of O and ±b can be expressed as the parameter t. The above calculation is performed on the value of .

次に、パラメータ決定手段63は得られた結果より実際
の絞り開口の重心位置の正規位置からのずれによって生
じる歪曲収差の差、即ち精度のよい焦点検出を行うため
に補正変換手段61が必要とするパラメータt。を以下
のように予想し決定する。
Next, the parameter determining means 63 determines, based on the obtained results, that the difference in distortion caused by the deviation of the center of gravity of the actual diaphragm aperture from the normal position, that is, the correction conversion means 61 is necessary to perform accurate focus detection. The parameter t. is predicted and determined as follows.

そのための方法としては、開口の重心位置のずれによっ
て歪曲収差の差が変化すると、2つの光量分布の相関が
とりにくくなり、第12図においてV (m)が横軸と
交差する際の傾きが小さくなることを利用する。
To do this, if the difference in distortion changes due to a shift in the center of gravity of the aperture, it becomes difficult to correlate the two light intensity distributions, and the slope when V (m) intersects the horizontal axis in Figure 12 is Take advantage of being smaller.

第3図は上記パラメータtを横軸とし、これらに対して
得られたV(m)が横軸と交差する際の傾きを縦軸とし
て描いたものである。この図において、補間により最も
傾きが大きくなる極大値を与えるtの値を求めることで
上記パラメータt0が決定される。補間法としては、3
つの値の重心を求める方法や、最小自乗法による方法等
公知の補間方法が用いられる。また、これまでの説明で
は異なる値のパラメータtの数を3つとしてきたが、4
つ以上とすることも可能であり、補間方法もその数にあ
わせて最適なものを選択することができる。
In FIG. 3, the horizontal axis is the parameter t, and the vertical axis is the slope when V(m) obtained for these intersects the horizontal axis. In this figure, the parameter t0 is determined by interpolating the value of t that gives the maximum value that gives the largest slope. As an interpolation method, 3
A known interpolation method is used, such as a method for determining the center of gravity of two values or a method using the least squares method. Also, in the explanation so far, the number of parameters t with different values has been three, but four
It is also possible to have more than one, and the interpolation method can be selected optimally depending on the number.

上記パラメータtoの決定は測距演算の度に行うことで
常に精度の良い焦点検出を行うことができるが、演算時
間の短縮を目的としてカメラの電源の投入の直後、また
は絞り開口を切換えた直後の1回目の測距に先立っての
みパラメータt0の決定を行い、それ以降は新たに絞り
開口が切換えられるまで同一のパラメータを用いるよう
に構成してもよい。
Determination of the above parameter to can always be performed with high accuracy in focus detection by determining the parameter to every time distance measurement calculation is performed. However, in order to shorten calculation time, it is necessary to determine the parameter to immediately after turning on the camera power or immediately after switching the aperture aperture. The parameter t0 may be determined only prior to the first distance measurement, and the same parameter may be used thereafter until the aperture aperture is newly switched.

次に、補正変換手段61の具体的な演算方法について説
明する。
Next, a specific calculation method of the correction conversion means 61 will be explained.

最も一般的な補正方法は、補正前のセンサのn番目の画
素の出力をanとする時、補正後のm番目のセンサの出
力す、を係数k。を用いてす、=Σkn an    
     −(11)と線型変換するものである。しか
し、実際の二次光学系の歪曲収差の量はそれほど大きく
なく、1つの画素の補正変換後の出力は、隣接する2〜
3画素の出力にのみ依存すると考えられるのでba ”
 kn−r an−+ + kn an   ”” (
12)または、 bag  = kn−1a n−1+ kn  an 
 + knit  a n*+・・・ (13) 等の変換式を用いれば十分といえる。ここで歪曲収差の
量が大きくない場合には、m=nまたはm=n−1が成
立つ。上記係数k。は、二次光学系や絞り開口の形状に
よって決る歪曲収差の関数であり、ある仮定の下に理論
的に導き出すことができる。
The most common correction method is that when the output of the n-th pixel of the sensor before correction is an, the output of the m-th sensor after correction is expressed as a coefficient k. is used, =Σkn an
−(11) and performs a linear transformation. However, the amount of distortion in the actual secondary optical system is not so large, and the output after correction conversion of one pixel is
It is thought that it depends only on the output of 3 pixels, so ba ”
kn-r an-+ + kn an ”” (
12) Or bag = kn-1a n-1+ kn an
It is sufficient to use a conversion formula such as +knit a n*+... (13). Here, if the amount of distortion is not large, m=n or m=n-1 holds true. The above coefficient k. is a function of distortion determined by the shape of the secondary optical system and the aperture, and can be derived theoretically under certain assumptions.

まず上記(4)、(5)式よりXとX′の関係を導くと ・・・ (14) ここでβ。=β。′と近似し、E(X)、E”(X)が
十分小さいとすると x  =x [1−(E (X)  E” (X) )
]m=(1−t)        ・・・(15)但し
、上記(l○)式より第11図の曲線の傾きがXによら
ず一定であることから定数tを用いてE(X)−E’(
X)=t     −(16)とおいた。このtが前記
のパラメータである。
First, the relationship between X and X' is derived from equations (4) and (5) above... (14) Here, β. =β. ', and if E(X) and E''(X) are sufficiently small, then x = x [1-(E (X) E'' (X) )
] m = (1-t) ... (15) However, from the above formula (l○), since the slope of the curve in Fig. 11 is constant regardless of X, using the constant t, E(X)- E'(
X)=t-(16). This t is the above-mentioned parameter.

今、−船釣に第1像の光量分布をg (x) 、第2像
の光量分布をf(x”)とすると、光量が等しければ両
者の間には g(x)dx=f(x”)dx   ”(17)の関係
がある。従って(15)式より dx′= (1−t)dx      = (18)よ
って上記(17)式は g (x) dx=f (x (1−t) )(1−t
)dx−(19) 第1像の光量分布を検出するセンサ列の第n番目の画素
中心の座標をU。 、センサピッチをPとすると、第n
番目の画素の出力a。はg (x)の変化がセンサピッ
チ内では十分小さいとして、=g(un”)P    
     ・・・ (20)更に(19)式から an =f(un  ”  (1−t) )  (1−
t) P・・・(21) ここで an A・”1− t          −(22)un 
 ” un   (1j )        ・・・ 
(23)とすると A、=f  (un )P          −(2
4)一方、第1のセンサ列上に第2の光量分布と同じ歪
曲収差をもって光量分布が形成されたと仮定した時に第
1のセンサから得られるべき第m番目の画素の出力B、
は =f  (u、  ’)  P        ・・・
(25)従って u、−1<uwa ”≦un を満たすnに対して補間な行って ・・・ (26) ・・・ (27) となる。上記(27)式は第4図に示すように求めるべ
き出力B、を与えるu、′に最も近い2つの値U。−1
,u、の出力値から直線補間を行ったものであり、上記
(12)式で示す2つの係数を含む場合に相当する。こ
の他にも、例えばU。
Now, when the light intensity distribution of the first image is g (x) and the light intensity distribution of the second image is f (x"), if the light intensity is equal, there will be g (x) dx = f ( x")dx" (17). Therefore, from equation (15), dx'= (1-t)dx = (18) Therefore, equation (17) above is g (x) dx=f (x (1 -t) )(1-t
)dx-(19) Let U be the coordinates of the center of the n-th pixel of the sensor array that detects the light intensity distribution of the first image. , the sensor pitch is P, then the nth
Output a of the th pixel. Assuming that the change in g(x) is sufficiently small within the sensor pitch, =g(un”)P
... (20) Furthermore, from equation (19), an = f(un ” (1-t) ) (1-
t) P...(21) Here an A・"1- t -(22) un
”un (1j)...
(23), then A, = f (un)P - (2
4) On the other hand, when it is assumed that a light quantity distribution is formed on the first sensor row with the same distortion as the second light quantity distribution, the output B of the m-th pixel that should be obtained from the first sensor,
= f (u, ') P...
(25) Therefore, interpolation is performed for n that satisfies u, -1<uwa ''≦un... (26) ... (27) The above equation (27) is as shown in Figure 4. The two values U closest to u,′ that give the output B to be obtained for .−1
, u, and corresponds to the case where the two coefficients shown in equation (12) above are included. In addition to this, for example, U.

に最も近い3つの点での出力を用いて最小自乗法により
ある関数を求め、補間を行う等公知の補間法を適宜用い
ることができる。
A known interpolation method can be used as appropriate, such as finding a certain function by the least squares method using the outputs at the three points closest to , and performing interpolation.

以上は2つの光量分布のうち第1像についてのみ補正変
換する場合について述べたものであるが、第2像の光量
分布のみを補正変換する場合には、上記(15)式の代
りに x=x′ (1+t)        ・・・(28)
とし、これまでの式においてXをX′で、tを−tで置
換えればよい。また、2つの光量分布の両方を補正変換
することも可能であり、その際にはそれぞれの変換式に
おいてtをt/2で置換えればよい。
The above describes the case where only the first image of the two light intensity distributions is corrected and converted, but when only the light intensity distribution of the second image is corrected and converted, instead of the above equation (15), x= x' (1+t) ... (28)
Then, in the above formulas, X can be replaced with X' and t can be replaced with -t. It is also possible to perform correction conversion on both of the two light amount distributions, in which case t may be replaced with t/2 in each conversion formula.

本実施例によれば、開口形状の変化に際して生じる開口
の重心位置の正規位置からのずれ量に関係づけられた1
つのパラメータによってセンサよりの信号出力を補正変
換してこの補正変換信号に。
According to this embodiment, the 1
The signal output from the sensor is corrected and converted using two parameters to create this corrected conversion signal.

より1対の光量分布の相対的な位置関係を検出し、この
様な相対的な位置関係を少なくとも異なる3つのパラメ
ータの値に対して得、これら相関演算結果から1つのパ
ラメータの値を決定し、このパラメータに基づいて補正
変換された信号により相関演算し、焦点検出を行うよう
にしている為、絞りの位置を検出するための新たな検出
手段を必要とすることなく、該絞りの切換えに伴う焦点
検出精度の低下という問題が解決され、どの様な明るさ
のレンズが用いられても最適な焦点検出を行うことが可
能となる。
Detect the relative positional relationship between a pair of light intensity distributions, obtain such relative positional relationship for at least three different parameter values, and determine the value of one parameter from the results of these correlation calculations. Since focus detection is performed by performing a correlation calculation using a signal that has been corrected and converted based on this parameter, there is no need for a new detection means to detect the position of the aperture, and it is possible to switch the aperture. This solves the problem of the accompanying decrease in focus detection accuracy, and makes it possible to perform optimal focus detection no matter what brightness of the lens is used.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、絞り制御手段に
よる絞りの開口形状の変化に際して生じる開口の重心位
置の正規位置からのずれ量に関係づけられた1つのパラ
メータによってセンサ信号出力を補正変換する補正変換
手段と、該補正変換手段からの補正変換信号より光量分
布の相対的な位置関係を検出すると共に、決定されたパ
ラメータにより求められた補正変換信号に基づいて焦点
検出を行う相関演算手段と、少なくとも異なる3つの前
記パラメータの値に対して得られる前記相関演算手段の
結果から1つのパラメータの値を決定するパラメータ決
定手段とを設け、以て、前記パラメータによってセンサ
信号出力を補正変換することで、絞りの開口形状の変化
に際して生じる開口の重心位置の正規位置からのずれ量
を補正するようにしたから、絞りの位置を検出するため
の新たな検出手段を必要とせずに、該絞りの切換えに伴
う焦点検出精度の低下を防止することが可能となる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the sensor is controlled by one parameter related to the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position, which occurs when the aperture shape of the aperture is changed by the aperture control means. A correction conversion means for correcting and converting the signal output, and detecting the relative positional relationship of the light amount distribution from the correction conversion signal from the correction conversion means, and detecting the focus based on the correction conversion signal obtained from the determined parameters. and parameter determining means that determines the value of one parameter from the results of the correlation calculation means obtained for at least three different values of the parameters, and the sensor signal is determined by the parameter. By correcting and converting the output, the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position that occurs when the aperture shape of the aperture changes is corrected, so a new detection means for detecting the aperture position is not required. Therefore, it is possible to prevent the focus detection accuracy from decreasing due to the switching of the aperture.

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

第1図は本発明の一実施例における焦点検出装置の概略
構成を示す図、第2図は第1図図示絞りの構成を示す図
、第3図は本実施例におけるパラメータの決定について
説明する図、第4図は同じく補間について説明する図、
第5図は従来の焦点検出系を示す図、第6図は同じくセ
ンサ出力の一例を示す図、第7図(a)〜(d)は同じ
く対物レンズの射出瞳面上での断面を示す図、第8図(
a)〜(C)は同じく異なる明るさのレンズに対応して
選択される絞り開口の大きさを示す図、第9図は同じく
視野範囲全域に渡る対を成す光量分布曲線が適正な場合
を示す図、第10へ同じく二次光学系と絞りとの間に位
置ずれを生じた場合を示す図、第11図は第9図の対を
成す光量分布曲線が適正でなくなった場合を示す図、第
12図は第9図乃至第11図の様な状態時におけるセン
サ出力状態について示す図である。 2・・・・・・視野マスク、3・・・・・・フィールド
レンズ、4・・・・・・二次光学系、5・・・・・・セ
ンサ、6・・・・・・絞り、60・・・・・・絞り制御
手段、61・・・・・・補正変換手段、62・・・・・
・相関演算手段、63・・・・・・パラメータ決定手段
。 第3図 第4図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a focus detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the aperture shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram explaining the determination of parameters in this embodiment Figure 4 is a diagram also explaining interpolation,
Fig. 5 shows a conventional focus detection system, Fig. 6 shows an example of the sensor output, and Figs. 7 (a) to (d) show cross sections of the objective lens on the exit pupil plane. Figure, Figure 8 (
a) to (C) are diagrams showing the size of the aperture aperture selected corresponding to lenses of different brightness, and Figure 9 similarly shows the case where a pair of light intensity distribution curves over the entire viewing range is appropriate. Figure 10 is a diagram showing the case where a positional shift occurs between the secondary optical system and the aperture, and Figure 11 is a diagram showing the case where the pair of light intensity distribution curves in Figure 9 are no longer appropriate. , FIG. 12 is a diagram showing the sensor output state in the states shown in FIGS. 9 to 11. 2...Field mask, 3...Field lens, 4...Secondary optical system, 5...Sensor, 6...Aperture, 60... Aperture control means, 61... Correction conversion means, 62...
- Correlation calculation means, 63...Parameter determination means. Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対物レンズの瞳の異なる領域からの光束により少
なくとも1対の光量分布を形成するための二次光学系と
、該二次光学系を透過する光束を制限するための形状可
変な開口を有する絞りと、該絞りの開口形状を変化させ
るための絞り制御手段と、前記二次光学系によって形成
された光量分布を検出し、信号出力として取り出すため
のセンサとを備えた焦点検出装置において、前記絞り制
御手段による絞りの開口形状の変化に際して生じる開口
の重心位置の正規位置からのずれ量に関係づけられた1
つのパラメータによって前記センサ信号出力を補正変換
する補正変換手段と、該補正変換手段からの補正変換信
号より光量分布の相対的な位置関係を検出すると共に、
決定されたパラメータにより求められた補正変換信号に
基づいて焦点検出を行う相関演算手段と、少なくとも異
なる3つの前記パラメータの値に対して得られる前記相
関演算手段の結果から1つのパラメータの値を決定する
パラメータ決定手段とを設けたことを特徴とする焦点検
出装置。
(1) A secondary optical system for forming at least one pair of light intensity distributions using light fluxes from different regions of the pupil of the objective lens, and a variable-shape aperture for limiting the light flux that passes through the secondary optical system. A focus detection device comprising: a diaphragm having a diaphragm; a diaphragm control means for changing the aperture shape of the diaphragm; and a sensor for detecting a light amount distribution formed by the secondary optical system and extracting it as a signal output, 1 related to the amount of deviation of the center of gravity of the aperture from the normal position, which occurs when the aperture shape of the aperture is changed by the aperture control means.
a correction conversion means for correcting and converting the sensor signal output using two parameters; and detecting the relative positional relationship of the light quantity distribution from the correction conversion signal from the correction conversion means;
Correlation calculation means for performing focus detection based on a corrected conversion signal obtained by the determined parameter, and determining the value of one parameter from the results of the correlation calculation means obtained for at least three different values of the parameter. What is claimed is: 1. A focus detection device comprising: parameter determining means.
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