JPH0677101B2

JPH0677101B2 - ピント検出装置

Info

Publication number: JPH0677101B2
Application number: JP2176940A
Authority: JP
Inventors: 徳治石田; 正隆浜田
Original assignee: ミノルタカメラ株式会社
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH03148615A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、対物レンズ例えば投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。

従来技術投影レンズの光軸を挟む投影レンズの第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、投影レンズ
（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（10）、（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、いわゆる前ピンの場合、互いに光軸
（18）の方に近づき、反対に後ピンの場合、光軸（18）
から遠ざかる。ピントが合った場合、二つの像（14）、
（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（10）、（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。

さて、相対的位置関係は２つの像パターンを比較するこ
とで求まるが、その際、像パターンの平均的な大きさ
（即ちラインセンサの電荷蓄積レベル）がある値近辺と
なるようにラインセンサの電荷蓄積時間を制御する必要
があり、そのために被写体の平均的輝度を検出するため
の受光素子をラインセンサの近傍に延設し、その測光値
に応じて電荷蓄積時間を制御することが例えば特開昭57
−64711号公報に提案されている。

解決しようとする問題点しかし、従来の装置では、受光素子はラインセンサの画
素の配列方向と平行にラインセンサの上方近傍の位置に
１個設けられているだけであるので、以下のような被写
体に対しては適正な輝度検出はできなかった。即ち、例
えば横縞模様のシャツを着た人物のように受光素子の延
設方向とは直角な方向に輝度変化のある被写体の場合、
受光素子上とラインセンサ上とで輝度差が生じ、それに
よってラインセンサの電荷蓄積レベルが所望レベルから
外れてしまう。

本発明は、上述の不都合を解消し、輝度変化のある被写
体に対応できるように受光素子が配置されたピント検出
装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、ラインセンサの各画素の配列方向と平行な方
向及び垂直な方向にも受光素子が感度を有するように、
一対のラインセンサを挟むように、上記一対のラインセ
ンサの一つに対して第１の側（例えば上側）の近傍及び
上記一対のもう一つに対しては前記第１の側と異なる第
２の側（例えば下側）の近傍に受光素子を配置したこと
を特徴とする。

作用上記のように受光素子を配置したことにより、受光素子
はラインセンサの各画素の配列方向と平行な方向だけで
なく垂直な方向にも充分な感度を有する。

実施例第２図は、本発明によるピント検出装置を１眼レフカメ
ラに適用した場合に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、投影レンズ（22）、反射鏡（2
4）、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、投影レンズ（22）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（4
2）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）により投影レンズ（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（4
8）は投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f₁だけ離れた位置に配してあ
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
設けてある。各結像レンズ（54）、（56）の結像面には
CCDによるラインセンサ（62）、（64）が配してある。
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て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）を配した場合、こ
のレンズの表面に疵があったり、ほ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、投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
写体光のみを受け入れるように、コンデンサレンズ（5
2）との関連において構成される。このようにすれば、
投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より小さい投影レンズであれば、
この投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、常用される大低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）は投影レンズ
前方の一つの物点に対する前ピン、合焦、後ピンの状態
にある像を示す。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）、（7
4）、（76）であり、ラインセンサ（64）上においては
（78）、（80）、（82）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（4
8）側に互いに寄っている。合焦像（86）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（4
8）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（9
4）上では、若干ぼけて引伸ばされた像となる。また、
後ピン像（88）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。

次に第５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ｈ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（4
8）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（50）の位置では光軸（4
8）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（54）とによる結像系（55）により、上記の
光源に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。

この二つの式から、ｇを消去すると、となり、（３）式においてf₁／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ｈ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、厳密には倍率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_０とすれば、第13図の
ように前ピンの場合はα_０より大きく、後ピンの場合は
α_０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ｈ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ｈ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（L₁）〜
（L₂₆）、（R₁）〜（R₃₀）はホトダイオードであり、電
荷結合素子（CCD）を構成する。尚、画素（L₂₆）と
（R₁）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CC
D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（L₁）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（L₁）〜（L₁₀）、第２のブロックは画素（L
₉）〜（L₁₈）、第３のブロックは画素（L₁₇）〜（L₂₆）
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（R₁）〜（R
₁₀）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L₁とR₁、L₂とR₂、…、L₁₀とR₁₀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。

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（R₂）〜（R₁₁）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21
個の比較結果が得られる。

今、第１のブロックの像が例えば、画素R₂〜R₁₁の部分
の像と一致する場合は21個の比較結果の中でH₁（l₂）が
最小となる。この最小値に対応する画素領域を見出すこ
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。

ここでｌ＝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（R₁₁）〜（R
₂₀）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）〜（R₁₂）、第３のブロックの像は画素（R₁₉）〜
（R₂₈）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、前ピン状態の場合は、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）の或る部分の像と一致する。反対に後ピンの場合
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）の或る部分
と一致する。したがって非合焦の場合は、第１ブロック
あるいは第３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ブロックと第２ブロ
ックおよび第２ブロックと第３ブロックのそれぞれにお
いて、画素L₉とL₁₀およびL₁₇とL₁₈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L₉とL₁₀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（Ａ）（Ｂ）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CCD（104）を含む
システム全体の動作のための制御信号を出力する制御ロ
ジック（106）をもっている。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ビッ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（11
2）により第１、第２、第３の各ブロックのコントラス
トC₁・C₂・C₃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C₁，C₂，C₃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。

求められたコントラストC₁，C₂，C₃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“1"が、また越
えていない場合は“0"が出力され、コントラストC₁，
C₂，C₃に対するそれぞれの判定結果d₁，d₂，d₃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
次予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
H₁（l₁），H₂（l₂），H₃（l₃）およびそれぞれの比較番
目l₁，l₂，l₃が検索回路（126）で検索され、その結果
がメモリ（128）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H
₁（l₁），H₂（l₂），H₃（l₃）とコントラストC₁，C₂，C
₃との比が求められる。それぞれは次式で示される。

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
すれば前ピンあるいは後ピ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H₁（l₁），H
₂（l₂），H₃（l₃）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一様なものではな
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、コントラストのあ
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H₁（l₁）に対してピッチだけ
前後にずらせたときの比較結果H₁（l₁−１），H₁（l₁＋
１）について考える。この最小値H₁（l₁）が仮に合焦状
態に対するものであるとすれば、H₁（l₁−１）あるいは
H₁（l₁＋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H₁（l₁−１），H₁（l₁＋１）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C₁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H₁（l₁）を
コントラストC₁で割った値NH₁は最小値H₁（l₁）と画素
１ビ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H_i（l_i）が０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NH₀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NH₀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L_k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（13
2）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H
_k（l_k）をとる比較番号l_kをメモリ（128）から選出回路
（134）によって取り出す。その後、最小値H_k（l_k）を
とるブロックの標準化された最小値NH_kが所定値NH₀と減
算回路（136）で比較されNH_kがNH₀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l₁が得られたと
し、例えばl₁＝18であるとする。これは画素（L₁）〜
（L₁₀）上の像と画素（R₁₈）〜（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D₁を求める。この間隔D₁は画素
（L₁）と（R₁₈）との間の間隔である。第６図に示すよ
うに画素（L₁）と（R₁）との間隔を1.50mm、画素のピッ
チＰを30μとすれば、 D₁＝1.50＋0.03×18＝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l₁を用いて像の間隔D₁は次式で示される。

D₁＝1.50＋0.03l₁ 同様にして第２のブロックの場合について像の間隔D₂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 D₂＝1.50−0.03×８＋0.03l₂ ……（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、 D₃＝1.50−0.03×２＋0.03l₃ ……（20）となる。以上の三つの式をさらに一般化して示す D_k＝1.50−0.03｛８（ｋ−１）＋l_k｝ ……（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H₂（l₂）をとる比較番号l₂は８となってい
る。第10図のように比較結果H₂（l₂−１）とH₂（l₂＋
１）が等しくない場合、真の一致点は比較番号l₂＝８の
点ではなく、l₂＝８と最小値H₂（l₂）の次に小さい比較
結果をとる比較番号l₂＋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10図においてH₂（l₂
−１）とH₂（l₂）とを結ぶ線を延長し、他方この延長線
と勾配が反対でH₂（l₂＋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H_k（l_k−１）≧H_k（l_k＋
１）の場合、l_kと真の一致点ｑとの間の長さβは、宇野
幾何学的構成から次式で示される。

第12図のようにH_k（l_k−１）＜H_k（l_k＋１）の場合は、となる。

第９図の回路では、補間演算回路（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′_ｋ＝D_k±β ……（24）ここで右辺第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間演算回路（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
焦位置からの投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D₀とすれば第５図における像
の移動量ｈは次式でされる。

ここで、ｈ＜０は前ピン、ｈ＞０は後ピンを示す。第５
図の結像系の場合、D₀＝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D₀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ｈ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α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。

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。CCD（104）は、転送パルス発生回路（144）から
三相のパルスφ_１，φ_２，φ_３を受け、内部の転送ライ
ンは常時データ転送状態にある。CCD（104）は、マイク
ロコンピュータ（146）の端子（P₁₇）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（q₂）
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（P₁₆）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（q₇）にクリアパルスが与えられてから端子
（q₆）にシフトパルスが与えられるでの間が電荷蓄積時
間となる。CCD（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。CCD（104）はシフトパル
スが与えられる出力端子（q₁）からまずダミー信号、暗
信号を出力し、続いて所要の画素信号を出力する。尚、
CCD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（15
0）に入力される。この電圧変動除去回路（150）は、入
力（152）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（104）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R_i，L
_iは減算回路（160）によりサンプルホールド回路（15
8）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（q₂）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あたりの変
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ビットの二進数を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コンピュータ
とから例えば逐次比較形式の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R_i，L_i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、投影レンズのずれ量、
その方向が検出され、投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（146）
はCCD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、CCD（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CCD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1/16）のクロックパルスをCCD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（P₁₅）からの
一定周期のクロックパルスを用いて転送パルスφ_１，φ
_２，φ_３を生成する。通常時より周期の短い転送パルス
は、フリップフロップ（176）がリセット状態にあっ
て、その出力が、“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。フリップフロップ（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、CCD（104）は電荷蓄積を開始す
る。これと同時にCCD（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）は割込みを受け
ると端子（P₁₆）からシフトパルスを出力する。シフト
パルスによりCCD（104）の各画素に蓄積された電荷は並
列的に転送ラインに移され、次いで直列的に転送されて
出力端子（q₁）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（P₁₁）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のよって設計値の
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
示すフローチャートである。

効果上述のように本発明によれば、受光素子を一対のライン
センサの各画素の配列方向に対してこのラインセンサを
挟むように、例えば一対のラインセンサの一つに対して
は上側近傍に、もう一つに対しては下側近傍に配置した
ので、例えば投影画面の水平方向又は垂直方向に輝度変
化のある被写体に対してピント検出を行いたい場合、い
ずれの被写体に対しても所望レベルの電荷をラインセン
サから取り出せ、適正なピント検出が行える。

【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、第３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
画素構成を示す図、第８図はピント検出装置のラインセ
ンサの画素構成例を示す参考図、第９図（Ａ）（Ｂ）
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、11図および12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フロ
ーチャートである。 2,22……投影レンズ、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを通過した被写体光束を受けそ
の光量に応じた電荷信号を出力する一対の電荷蓄積型ラ
インセンサを有し、このラインセンサの出力に基づいて
対物レンズのピント状態を検出するピント検出装置にお
いて、ラインセンサの各画素の配列方向に対してこのラインセ
ンサを挟むように上記一対のラインセンサの一つに対し
て第１の側の近傍及び上記一対のもう一つに対しては前
記第１の側と異なる第２の側の近傍に配設された受光素
子と、この受光出力に基づいてラインセンサの電荷蓄積
時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするピ
ント検出装置。