JPH0787376A

JPH0787376A - 合焦情報検出装置

Info

Publication number: JPH0787376A
Application number: JP5174902A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Muramoto; 知孝村本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-03-31
Also published as: US6124890A

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体が周期性のあるパターンを含んでいて
も、ピントのずれによって発生するピーク位置を正しく
判別できる合焦情報検出装置を提供する。【構成】撮像素子１１２上に結像した画像信号の状態
に基づいて、検出領域判別手段１１８は、画像信号が得
られた領域において画素のレベルと該画素の周辺画素の
レベルとの差分値が所定レベル値よりも大きい場合、対
応する領域を合焦情報を検出するのに適した画像領域で
あると判別し、この判別結果に基づいて合焦情報検出領
域が検出領域設定手段１１９により設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子上に結像した
画像信号に基づいて、合焦状態を検出する合焦情報検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像素子上に結像した画像信号に基づい
て、ピントのずれ量から合焦位置を検出する従来の合焦
情報検出装置では、撮影領域の中央付近に測距枠を設定
し、この測距枠内の画像データを使用して自己相関関数
の演算を行って得られたピーク位置に基づき、ピントの
ずれ量を推定していた。

【０００３】このような自己相関関数の演算結果を用い
て最大相関位置を推定する場合には、自己相関関数の演
算結果の微分値を求め、その極性が反転する位置を検出
し、その位置を相関のピークとしていた。この場合、撮
像素子からの出力信号をＸ（ｔ）、相関の演算結果をＣ
（τ）、相関の演算値の微分結果をＹ（τ）、測距に用
いるデータ範囲をＴとすると、相関の演算結果Ｃ（τ）
は、数式１のようになり、相関の演算値の微分結果Ｙ
（τ）は数式２のようになる。

【０００４】

【数式１】Ｙ（τ）＝Ｃ（τ）ｄ／ｄτ …（２）また、相関の演算結果Ｃ（τ）は、変数τに対して図２
６に示すような特性となり、相関の演算値の微分結果Ｙ
（τ）は、変数τに対して図２７に示すような特性とな
る。図２６において、τｂ位置とτｃ位置にそれぞれピ
ークｂとピークｃとがあり、図２７において、τｂ位置
とτｃ位置とで微分結果Ｙ（τ）の極性がそれぞれ変化
している。そして、従来の合焦情報検出装置において
は、τｂ位置とτｃ位置とでは、τｂ位置の方がその前
後での極性の変化量が大きいために、τｂ位置のピーク
ｂが相関のピークであると判定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の合焦情
報検出装置にあっては、被写体が周期性のあるパターン
を含む場合には、その周期に応じて自己相関関数のピー
クが現われるために、ピントのずれによって発生するピ
ーク位置が判別できなくなるという問題があった。

【０００６】また、図２７に示すごとく、ピークの先端
部分の変化量のみでピーク位置を決定しているので、相
関が余り大きくない位置でも急峻なピークが存在する
と、その位置を最大相関位置と判定してしまうという問
題があった。

【０００７】更に、測距枠内の被写界に近景と遠景とが
存在する場合、どちらにピントを合わせるべきかが判定
できなくなるという、所謂遠近競合の問題が発生する。

【０００８】本発明は、上述したような従来の合焦情報
検出装置の現状に鑑みてなされたもので、その第１の目
的は、被写体が周期性のあるパターンを含んでいても、
ピントのずれによって発生するピーク位置を正しく判別
できる合焦情報検出装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、急峻なピー
クの存在で最大相関位置を誤判定することのない合焦情
報検出装置を提供することにある。

【００１０】更に、本発明の第３の目的は、被写界に近
景と遠景とが存在しても遠近競合の問題が発生しない合
焦情報検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１発明は、撮像素子上に結像した
画像信号に基づいて合焦情報を得る合焦情報検出装置に
おいて、前記画像信号の状態に基づいて該画像信号の得
られた領域が前記合焦情報の検出に適した画像領域であ
る合焦情報検出領域か否かを判別する検出領域判別手段
と、この検出領域判別手段の判別結果に基づいて前記合
焦情報検出領域を設定する検出領域設定手段とを具備し
たことを特徴とするものである。

【００１２】また、同じく第１の目的を達成するため
に、本発明の第２発明は、撮像素子上に結像した画像信
号に基づいて合焦情報を得る合焦情報検出装置におい
て、前記画像信号が周期的なパターンを持つ画像か否か
を判別する周期パターン判別手段と、前記撮像素子の出
力信号の自己相関を求める相関演算手段と、前記周期パ
ターン判別手段の判別結果に基づいて周期的なパターン
部分を避けて周期性のない領域のデータを選択するデー
タ選択手段とを備え、該データ選択手段により選択され
たデータに基づいて合焦情報の検出に適した画像領域で
ある合焦情報検出領域か否かを判別することを特徴とす
るものである。

【００１３】また、前記第２の目的を達成するために、
本発明の第３発明は、撮像素子上に結像した画像情報の
相関を相関演算手段により演算することによって合焦情
報を得る合焦情報検出装置において、前記相関演算手段
の相関演算出力値の複数のピークの状態に基づいて該ピ
ークの信頼性を判定する信頼性判定手段を備えたことを
特徴とするものである。

【００１４】更に、前記第３の目的を達成するために、
本発明の第４発明は、撮像素子上に結像した側距枠内の
画像信号に基づいて合焦情報を得る合焦情報検出装置に
おいて、前記側距枠内の画像の遠景と近景とを分離する
分離手段と、前記遠景に対応する画像と前記近景に対応
する画像の面積或いは画素数とを比較する画素数比較手
段と、該画素数比較手段の比較値の大きい方に対してピ
ントを合わせる合焦制御手段とを具備したことを特徴と
するものである。

【００１５】

【作用】第１発明の合焦情報検出装置によると、撮像素
子上に結像された画像信号の状態に基づいて、画像信号
の得られた領域が合焦情報の検出に適した画像領域、即
ち合焦情報検出領域か否かが判別され、この判別結果に
基づき、前記合焦情報検出領域が設定される。

【００１６】第２発明の合焦情報検出装置によると、撮
像素子上に結像された画像信号が周期的なパターンを持
つ画像信号か否かが判別され、この判別結果に基づい
て、周期的なパターン部分を避けて周期的なパターンを
持たない画像信号領域のデータに基づき合焦情報か否か
が判別される。

【００１７】第３発明の合焦情報検出装置によると、撮
像素子上に結像された画像信号の状態に基づいて自己相
関関数が演算され、この自己相関関数の複数のピークの
状態に基づいてピークの信頼性が判別され、この判別結
果に基づいて合焦情報検出領域が設定される。

【００１８】第４発明の合焦情報検出装置によると、撮
像素子上に結像した測距枠内の画像の遠景と近景とが分
離され、遠景に対応する画像と近景に対応する画像の面
積或いは画素数が比較され、その比較値の大きい方にピ
ントが合わせられる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００２０】［第１実施例］先ず、本発明の第１実施例
を図１乃至図６を参照して説明する。図１は第１実施例
に係わる合焦情報検出装置の構成を示すブロック図、図
２は同装置における検出領域判別手段の構成を示すブロ
ック図、図３は撮影画像の説明図、図４は図３の撮影画
像の自己相関関数の説明図、図５は画像信号の画素の説
明図、図６は演算された自己相関関数の特性図である。

【００２１】最初にこの種の合焦情報検出装置の動作を
図３に基づいて検討すると、撮影画面１に対して測距枠
２で領域を設定し、この測距枠２内の画像に対して、自
己相関関数を演算して得られたピークに基づいて、ピン
トのずれに対応したピークを検出することにより合焦情
報が得られる。この場合、図３（ａ）は合焦状態にある
画像を示し、同図（ｂ）、（ｃ）はピントがずれた状態
の画像を示し、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図３
（ａ）、（ｂ））、（ｃ）にそれぞれ対応して演算され
た自己相関関数である。図３（ａ）、（ｂ）では、測距
枠２内に瓦屋根が入っているために、同図（ａ）に示す
合焦状態の画像に対する図４（ａ）に示す自己相関関数
には、瓦の周期に応じた複数のピーク４、５、６が周期
的に現われている。

【００２２】一方、図３（ｂ）のピントがずれた状態の
画像に対する図４（ｂ）に示す自己相関関数にも、瓦の
周期に応じたピーク４〜６が周期的に現われるので、こ
の自己相関関数からピントのずれに対応したピーク位置
を検出することはできない。

【００２３】そこで、この第１実施例では、画像の輪郭
部分及びその周辺部分を合焦情報の検出に適した画像領
域であると判別する検出領域判別手段によって、被写体
の輪郭部分が検出され、この検出された輪郭部分付近の
画像データに基づいて自己相関関数の演算が行われる。

【００２４】図１に示すようにこの第１実施例では、撮
影光学系１１１によって、被写体の光学像が撮像素子１
１２の撮像面に結像され、この撮像素子１１２で光電変
換された電気信号は、サンプルホールド回路１１３に入
力される。このサンプルホールド回路１１３からは、対
応する画像信号が出力されて、この画像信号は処理回路
１１４に入力され、色分離処理とγ変換処理とが行われ
る。

【００２５】この処理回路１１４には、マトリクス回路
１１５と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１１
６とが接続してある。処理回路１１４での処理が施され
た画像信号（アナログ信号）は、マトリクス回路１１５
に入力されると共に、Ａ／Ｄ変換器１１６に入力されて
ディジタル信号に変換された後、信号レベル判定回路１
１７に入力されて所定のレベル判定が行われる。この信
号レベル判定回路１１７でレベル判定された画像信号
は、検出領域判別手段１１８に入力される。

【００２６】この検出領域判別手段１１８は、図２
（ａ）に示すように輪郭検出回路１３１と、輪郭周辺選
択回路１３２とを直列に接続して構成してあり、この検
出領域判別手段１１８で撮影画像の輪郭部分及びその周
辺部分が合焦情報の検出領域として判別される。

【００２７】このようにして判別された検出領域が検出
領域設定手段１１９によって設定され、その設定信号は
相関演算器１２０に入力される。この相関演算器１２０
では、検出領域設定手段１１９によって設定された輪郭
部近傍の画像データに基づいて自己相関関数を演算し、
該演算された自己相関関数を示す信号は合焦情報検出回
路１２１に入力される。この合焦情報検出回路１２１か
ら出力される合焦信号はレンズ駆動器１２２に入力さ
れ、このレンズ駆動器１２２が作動して、撮影光学系１
１１の合焦制御が行われる。

【００２８】ところで、この第１実施例では、検出領域
判別手段１１８は具体的には、図２（ｂ）に示すよう
に、差分値演算回路１４１と比較器１４２とを直列に接
続して構成してあり、差分値演算とその演算結果の基準
値との比較によって、輪郭部分及びその周辺部分を検出
している。。このため検出領域判別手段１１８は、撮像
素子１１２から得られる画像信号Ｘ（ｉ、ｊ）に基づい
て、数式３により差分値信号Ｙ（ｉ、ｊ）を求め、この
差分値信号Ｙ（ｉ、ｊ）に基づいて、閾値を設定して検
出領域の判別を行っている。ここで、ｉは水平方向の座
標ｊは垂直方向の座標である。

【００２９】

【数式２】次いで、この第１実施例では、差分値信号Ｙ（ｉ、ｊ）
の絶対値｜Ｙ（ｉ、ｊ）｜の最大値Ｙｍａｘを求め、Ｙ
ｍａｘを基準にして、閾値ＹｔｈをＹｔｈ＝０．７Ｙｍ
ａｘとして求め、｜Ｙ（ｉ、ｊ）｜がＹｔｈより小さい
範囲のＹ（ｉ、ｊ）の座標ｉｅ、ｊｅを求めて画像の輪
郭部分の座標を演算する。そして、画像のぼけの最大値
（最大と推定される値））の幅に応じて定めた画素のず
れ量ｋｍａｘを用いて自己相関関数の演算を行う範囲を
定める。この場合、輪郭部分と認識した座標（ｉｅ、ｊ
ｅ）を中心に水平方向に±ｋｍａｘの範囲を合焦情報検
出領域に設定する。

【００３０】ところで、自己相関関数Ｃ（τ）は元信号
をｆ（ｔ）、測距に用いるデータ範囲をＴとして数式４
で示される。実際の計算は、撮像素子１１２から出力さ
れる離散的なデータに対して行われるので、元信号ｆ
（ｔ）は撮像面における座標を用いてＸ（ｉ、ｊ）と表
現でき、Ｘ（ｉ、ｊ）を使用すると自己相関関数Ｃ
（ｍ、ｎ）は、数式５のようになる。

【００３１】

【数式３】

【００３２】

【数式４】数式５において、Ｉは測距枠の水平方向の画素数、Ｊは
測距枠の垂直方向の画素数を表し、Ｘ（ｉ、ｊ）とＸ
（ｉ＋ｍ、ｊ＋ｎ）の関係は図３のようになる。数式５
において、ｍとｎが一定の関係にあり、ｍ、ｎがｋの関
数である場合には、Ｃ（ｍ、ｎ）は、一つの変数ｋの関
数としてＣ（ｋ）と表示することができる。また、ｎが
零の場合Ｃ（ｋ）は、図２の連続変数τを離散的な変数
ｋで置き換えたものに等しくなる。更に、数式５は二点
間の相関、つまり二次の相関関数を示すが、数式６に示
すように三点間の相関関数を使用することもできる。

【００３３】

【数式５】数式６についても、数式５の場合と同様にｍ、ｎ、ｐ、
ｑがｋの関数であると、Ｃ３（ｍ、ｎ、ｐ、ｑ）は変数
ｋの関数Ｃ３（ｋ）と表示することができる。この第１
実施例では、以上のようにして設定された合焦情報検出
領域について、自己相関関数Ｃ（ｍ）が演算され、得ら
れた自己相関関数は図６のようになり、同図中、７がピ
ントずれ量に対応したピークであり、その時のｍの値ｍ
ｐが撮像素子１１２上のずれ画像の間隔を示す。

【００３４】このように第１実施例によると、被写体が
周期性のあるパターンを含んでいても、ピントのずれで
発生するピーク位置を精度よく検出することができると
共に、有効な画像信号部分のみに対して相関演算を行う
ので、検出演算の高速化が実現される。

【００３５】尚、上記第１実施例では、数式５のｎが零
の場合を説明したが、ｍが零の場合も同様に考えること
ができ、その場合は、輪郭部分と認識した座標（ｉｅ、
ｊｅ）を中心に垂直方向に±ｋｍａｘの範囲を合焦情報
検出領域とすることができる。また、ｍ、ｎが共に零で
ない場合は、ｍ、ｎ共にｋの関数として扱い、輪郭部分
と認識した座標（ｉｅ、ｊｅ）を中心にｍとｎの関係で
定まる方向に、斜めに±ｋｍａｘに相当する範囲を合焦
情報検出領域として定めることにより、斜め方向のずれ
量を検出することができる。

【００３６】また、この第１実施例の合焦点検出方式は
上述した数式６における三次の自己相関関数に対しても
適用でき、数式７に示すような加算によって相関を求め
る方式等、各種の相関演算に対して適用することができ
る。

【００３７】

【数式６】更に、数式５、数式６及び数式７では、撮像素子１１２
からの画像信号Ｘ（ｉ、ｊ）の相関を求めているが、こ
の第１実施例において、画像信号Ｘ（ｉ、ｊ）の代わり
に、例えば画像信号Ｘ（ｉ、ｊ）の差分を取った信号、
ローパスフィルタを通した信号等に対して自己相関関数
を演算すると、更に効果的である。

【００３８】［第２実施例］次に、本発明の第２実施例
について図７乃至図１１を参照して説明する。図７は第
２実施例に係わる合焦情報検出装置の構成を示すブロッ
ク図、図８は同装置における信頼性判定回路の構成を示
すブロック図、図９は撮影光学系と撮像素子部分の構成
を示す説明図、図１０は第２実施例で演算された自己相
関関数の例を示す特性図、図１１は図１０の自己相関関
数の微分値を示す特性図である。

【００３９】尚、本実施例において、上述した第１実施
例と同一部分については、図面に同一符号を付してあ
る。

【００４０】この第２実施例において、第１実施例と異
なる点は、図１の構成から、検出領域判別手段１１８、
検出領域設定手段１１９及び信号レベル判定回路１１７
をそれぞれ取り除き、レンズ駆動器１２２と合焦情報検
出回路１２１との間に信頼性を判定する信頼性判定回路
１１８Ａを設けたことである。この信頼性判定回路１１
８Ａは、図８（ａ）に示すピーク比検出回路１３１Ａと
判定回路１３２Ａの直列接続回路、同図（ｂ）に示す変
化量検出回路１４１Ａと判定回路１４２Ａの直列接続回
路及び同図（ｃ）に示すピーク値検出回路１５１Ａと判
定回路１５２Ａの直列接続回路をそれぞれ具備してい
る。

【００４１】ピーク比検出回路１３１Ａは、前記相関演
算出力値の複数のピークの高さの比を検出するものであ
る。判定回路１３２Ａは、ピーク比検出回路１３１Ａに
より検出されたピークの高さの比を比較することによ
り、該ピークの信頼性を判定するものである。変化量検
出回路１４１Ａは、前記相関演算出力値の複数のピーク
それぞれのピーク近傍での変化量を検出するものであ
る。判定回路１４２Ａは、変化量検出回路１４１Ａによ
り検出されたピーク近傍での変化量の大小によって、該
ピークの信頼性を判定するものである。ピーク値検出回
路１５１Ａは、前記相関演算出力値のピークの値を検出
するものである。判定回路１５２Ａは、ピーク値検出回
路１５１Ａにより検出されたピークの値の大小によっ
て、該ピークの信頼性を判定するものである。

【００４２】この第２実施例では、図９に示すように、
撮影光学系１１１からの被写体の光学像は、撮影光学系
１１１の後段に配設された遮光板１５により、第１の瞳
位置１３と第２の瞳位置１４とに分離されて、この遮光
板１５の後段に配設された撮像素子１１２に結像する。
この場合、合焦状態では撮像素子１１２は、合焦点位置
ｏに配置されていて、第１の瞳位置１３を通過した光束
と第２の瞳位置１４を通過した光束とは、撮像素子１１
２上の同一位置に結像する。この場合、撮像素子１１２
が後ピン位置ａに位置していると、第１の瞳位置１３を
通過した光束はａ１位置に、第２の瞳位置１４を通過し
た光束はａ２位置にややぼやけた状態で結像する。

【００４３】更に、撮像素子１１２が前ピン位置ｂに位
置していると、第１の瞳位置１３を通過した光束はｂ１
位置に、第２の瞳位置１４を通過した光束はｂ２位置に
ややぼけた状態で、後ピンの場合とは光学像の位置関係
を逆にして結像する。この撮像素子１１２からの画像信
号は、最終的には合焦情報を検出する合焦情報検出回路
１２１に入力される。この合焦情報検出回路１２１に
は、撮影光学系１１１を駆動するレンズ駆動器１２２が
接続してある。

【００４４】この第２実施例では、撮像素子１１２上へ
の結像から得られる画像信号の自己相関関数が相関演算
器１２０によって演算され、該自己相関関数に基づいて
合焦情報検出回路１２１によって合焦状態が判定され、
合焦状態でない場合にはピントのずれ量が推定される。

【００４５】上述したように、自己相関関数Ｃ（τ）は
元信号をｆ（ｔ）、測距に用いるデータ範囲をＴとして
上述した数式４で示される。図１０はこの自己相関関数
Ｃ（τ）の一例を示す図であり、自己相関関数Ｃ（τ）
は二つのピークｂ、ｃを有するが、この第２実施例で
は、ピーク比検出回路１３１Ａによりピークｂ、ｃが比
較され、ピークｂの方がピークｃより相関値が大きいの
で、ピークｂを選択して信頼性の判定を行う。

【００４６】先ず、この第２実施例においては、相関値
が最大のピークｂと相関値が二番目に大きいピークｃと
の相関値の比Ｒｃを数式８に基づいて求める。

【００４７】Ｒｃ＝Ｃ（τｂ）／Ｃ（τｃ） …（８）このようにして得られる相関値の比Ｒｃは常に１より大
きいが、信頼性が低くなるに従って１に近付く。

【００４８】次に、ピークｂにおける相関値の変化量と
ピークｃにおける相関値の変化量とを変化量検出回路１
４１Ａで求め、その比Ｒｚを求める。

【００４９】Ｙ（τ）＝Ｃ（τ）ｄ／ｄτ …（９）Ｚ（τ）＝Ｃ（τ）ｄ／ｄτ …（１０）Ｒｚ＝Ｚ（τｂ）／Ｚ（τｃ） …（１１）数式９〜１１において、Ｙ（τ）は相関値Ｃ（τ）を微
分したもので、Ｚ（τ）はＹ（τ）を微分したものであ
る。Ｒｚは通常は１より大きいが信頼性が低下すると１
より小さくなる。

【００５０】そこで、この第２実施例では、Ｒｃ、Ｒｚ
について基準値として例えば２を設定し、Ｒｃ、Ｒｚ共
に２より大きい場合は、ピークｂの信頼性が十分に高い
と判断する（ケース１）。また、Ｒｃ、Ｒｚの一方が２
よりも大きく、他方が２よりも小さい場合には、信頼性
が少し低いと判断（ケース２）し、Ｒｃ、Ｒｚが共に２
より小さい場合には、信頼性が殆どないと判断する（ケ
ース３）。

【００５１】そして、ケース１ではピークｂの位置τｂ
をずれ量として処理し、ケース２ではＣｂの値が基準値
以上であればτｂをずれ量として処理し、基準値以下で
あればケース３と同様の処理をする。ケース３では、Ｘ
（ｔ）にハイパスフィルタをかけて相関関数の再演算を
行い再度信頼性の判定を行う。二度目の判定でもケース
３となった場合は、ハイパスフィルタの特性を変えて自
己相関関数の演算を行い信頼性の判定を行う。この判定
結果がケース３にならなくなるまで同一処理を繰り返し
てもよいが、処理時間が長過ぎる場合には、途中で処理
を打ち切って判定不能としてもよい。

【００５２】このように第２実施例によると、信頼性判
定手段１１８Ａが自己相関関数の複数のピーク値の状態
によってピーク位置の信頼性を判定し、その判定結果に
基づいて合焦領域設定手段が合焦領域を正しく設定す
る。

【００５３】［第３実施例］次に、本発明の第３実施例
を図１２乃至図１６を参照して説明する。図１２は第３
実施例に係わる合焦情報検出装置の構成を示すブロック
図、図１３は遮光板の正面図、図１４は図１３の遮光板
を使用した場合の被写体の光学像の説明図、図１５は周
期的なパターンを含む画像の説明図、図１６は図１５に
対応する自己相関関数の特性図である。

【００５４】尚、本実施例において、上述した第１実施
例と同一部分については、図面に同一符号を付してあ
る。

【００５５】この第３実施例において、上述した第１実
施例と異なる点は、図１の検出領域判別手段１１８に代
えて周期パターン判別手段１１８Ｂを設け、信号レベル
判定回路１１７に代えて相関演算器１２０を周期パター
ン判別手段１１８Ｂの前段に設けたことである。

【００５６】この第３実施例では、上述した第２実施例
と類似の撮影光学系が使用され、その遮光板１５は図１
３に示すように開口部１８、１９を有し、合焦状態では
開口部１８、１９を通過した光束は撮像素子１１２の一
点に結像する。この場合、図９と同様に撮像素子１１２
が後ピン位置ａに位置していると、開口部１８を通過し
た光束はａ１位置に、開口部１９を通過した光束はａ２
位置にややぼけた状態で結像する。更に、撮像素子１１
２が前ピン位置ｂに位置していると、開口部１８を通過
した光束はｂ１位置に、開口部１９を通過した光束はｂ
２位置にややぼけた状態で、後ピンの場合とは光学像の
位置関係を逆にして結像する。実際の光学像は、合焦状
態では図１４（ａ）のように、前ピン状態にあると同図
（ｂ）のように二つの光学像が重なった二線ぼけの状態
になり、後ピン状態でもほぼ同様な二線ぼけの状態にな
る。

【００５７】ところで、撮像素子１１２から得られる画
像信号を水平方向に１ライン取り出して、上述した数式
５によつて、自己相関関数Ｃ（ｍ、ｊ）を演算すると、
上述したように図６のようになる。同図中、ｍｐで示す
ように２線ぼけの画像の自己相関関数には、ｍ＝０の箇
所以外にピークが現われる。このピークの位置は画像の
ずれ量に対応しており、画像が水平方向にｍｐ画素ずれ
ていることを示している。

【００５８】ここで、図１５に示すような周期的なパタ
ーンを含む画像について説明する。図１５中、２０は測
距枠を示し、この測距枠２０内で撮像素子１１２上に画
像２１が結像している。

【００５９】同図（ａ）は合焦状態にある画像を示し、
同図（ｂ）は前ピン（或いは後ピン）状態にある画像を
示しており、これらの画像でラインｃは周期性のあるラ
イン、ラインｄは周期性のないラインをそれぞれ示して
いる。

【００６０】図１５（ａ）のラインｃ、ｄ上で自己相関
関数を演算すると、それぞれ図１６（ｃ）、（ｄ）のよ
うになり、同図（ｃ）に示すように、周期性のあるライ
ンｃ上の自己相関関数は、ピントが合っているにも拘ら
ず、ｅ〜ｈの４個のピークが出現していて、ラインｃ上
の画像データからは合焦情報を検出することはできな
い。逆に、このように複数のピークがｍ軸上で等間隔に
出現している場合は、周期性のあるパターンと判断する
ことができる。この第３実施例では、自己相関関数を演
算して複数のピークが等間隔で出現した場合には、周期
的なパターンであると見做し、そのラインの自己相関関
数を合焦情報の検出に使用することはやめて、ラインｄ
のように複数のピークが等間隔で出現しないラインの画
像データを合焦情報の検出に使用する。

【００６１】また、図１５（ｂ）でラインｃ上の自己相
関関数を求めると図１６（ｅ）のようになり、ラインｄ
上の自己相関関数を求めると図１６（ｆ）のようにな
る。同図（ｆ）ではピントのずれに対応したピークｉが
出現しているが、同図（ｅ）では周期性のあるピークが
出現していて、ピントのずれによるピークを判別するこ
とができない。

【００６２】このように第３実施例によると、自己相関
関数の演算により該ラインが周期性のあるラインである
と判明すると、他の周期性のないラインの画像データか
ら合焦情報を検出するので、周期性のあるパターンを含
んだ画像からも合焦情報の検出を高精度に行うことがで
きる。

【００６３】この場合、周期性のない複数のラインから
それぞれ自己相関関数を演算し、これらの自己相関関数
の平均値を求めるようにすれば、合焦情報の検出精度を
更に向上させることが可能になる。

【００６４】［第４実施例］次に、本発明の第４実施例
を図１７乃至図２１を参照して説明する。図１７は第４
実施例に係わる合焦情報検出装置の要部構成を示すブロ
ック図、図１８は遮光板の正面図、図１９は図１８の遮
光板を使用した場合の被写体の光学像の説明図、図２０
は図１８の遮光板を使用した場合の画像の説明図、図２
１は図２０に対応する自己相関関数の特性図である。

【００６５】本実施例は、検出領域設定手段の構成が異
なる点以外は、上述した第３実施例と同一である。即
ち、この第４実施例は、検出領域設定手段１１９Ａを、
方向判別回路１６１Ａと方向選択回路１６２Ａとの直列
接続回路で構成し、遮光板１５ａに３個の開口部２２〜
２４が形成してある。方向判別回路１６１Ａは、周期性
のあるパターンを含んだ画像の場合に画面内のどちらの
方向に周期性があるか（例えば、水平方向とか、斜め方
向等）を判別するものである。また、方向選択回路１６
２Ａは周期性のない方向を選択するものである。

【００６６】遮光板１５ａを使用した場合の撮像素子１
１２上の光学像は図１９に示す状態となり、同図中、
（ｊ）は合焦状態にある光学像で、撮像素子１３が撮影
光学系１１１に対して前ピン状態（または後ピン状態）
にある時は、開口部２２〜２４に対応して同図（ｋ）に
示すように三つの光学像がずれて重なった光学像とな
る。この第４実施例におけるその他の構成は、上述した
第３実施例と同一である。

【００６７】図２０は、第４実施例において図１８の遮
光板１５ａを使用した場合に撮像素子１１２から得られ
る画像を示すものであり、同図（ｇ）のラインｐ上の画
像データの自己相関関数は、図２１（ｋ）のように複数
のピークが等間隔で出現し、ラインの周期性のために合
焦情報の検出ができない。そこで、図２０（ｇ）でライ
ンｑ上の方向に画像データを取り出して自己相関関数を
演算すると、変数をｎで表した自己相関関数は図２１
（ｌ）のようになる。この自己相関関数は複数の等間隔
のピーク及び画像のずれによるピークのいずれもなく、
図２０（ｇ）が合焦状態であると判断することができ
る。

【００６８】一方、図２０（ｈ）について自己相関関数
を求めると、ラインｐ上の画像データは図２１（ｍ）に
示すように複数のピークｅ〜ｈが等間隔に出現している
ために、合焦情報の検出には使用できない。そこで、ラ
インｑ上の画像データを取り出して自己相関関数を演算
すると、図２１（ｎ）に示すように周期性の成分が消え
て点ｓに画像のずれ量に対応したピークが出現する。

【００６９】このように第４実施例では、ある方向（例
えば水平方向）のラインについて自己相関関数を演算
し、等間隔の複数のピークが出現した場合はその方向に
周期性があると判断し、別の方向のラインについて自己
相関関数を再度演算する。そして、何度か方向を変えて
行った演算で周期性のあるパターンの影響が自己相関関
数に現われない方向を見付けて、その方向の自己相関関
数のデータで合焦情報を検出することによって、周期性
のあるパターンを持つ画像からも合焦情報を正確に検出
することができる。

【００７０】このように第４実施例によると、画面全体
に亘って周期性のあるパターンが存在するような画像で
あっても、その影響を避けて合焦情報を正しく検出する
ことが可能になる。

【００７１】［第５実施例］次に、本発明の第５実施例
を図２２乃至図２５を参照して説明する。図２２は第５
実施例に係わる合焦情報検出装置の構成を示すブロック
図、図２３は遠景と近景のある被写界の画像を示す図、
図２４は図２３に対応する自己相関関数の特性図、図２
５は図２３に対応する遠景と近景とを分離する説明図で
ある。

【００７２】尚、本実施例において上述した第１実施例
と同一部分については、図面に同一符号を付してある。

【００７３】この第５実施例において上述した第１実施
例と異なる点は、図１の構成の検出領域判別手段１１８
に代えて、遠景近景分離手段１１８Ｃを設けたことであ
る。

【００７４】この第５実施例の被写界は、図２３に示す
ように遠景と近景とからなり、画面の手前に近景となる
二人の人物３３、３４が、この人物３３、３４の間に遠
景となる木３２が存在する。同図（ａ）は遠景である木
３２にピントが合っている状態、同図（ｂ）は遠景の木
３２と近景の人物３３、３４との中間部位にピントが合
っている状態、同図（ｃ）は近景の人物３３、３４にピ
ントが合っている状態をそれぞれ示す。

【００７５】ところで、図２３の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に対応して自己相関関数を演算すると、図２４の
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）がそれぞれ得られる。同図
（ｄ）ではｅ、ｆに二つのピークが存在し、ピークｅは
遠景の木３２に対応し、ピークｆは近景の人物３３、３
４に対応している。この場合は、ピークｆに基づいて合
焦位置の検出を行うので、被写体である人物３３、３４
に対してピントを合わせることができる。同図（ｅ）で
は、３個のピークｇ、ｈ、ｐが出現しており、ピークｈ
は遠景の木３２に対応し、ピークｐは近景の人物３３、
３４に対応している。

【００７６】ここで、ピークｈとピークｐとを比較する
と、遠景である木３２の方がコントラストが高く、自己
相関の絶対値が大きくなるために、ピークｈの方がピー
クｐよりも波高値が大きくなる。この場合、そのままピ
ントのずれ量を検出すると、ｍ＝０に対応するピークｇ
を除いてピークｈが一番高いので、ピークｈからピント
のずれ量を検出して、遠景である木３２にピントが合っ
てしまい、本来の被写体である人物３３、３４にピント
を合わせることができなくなる。

【００７７】そこで、この第５実施例では、図２４に示
した各ピークに対応する画像を、図２５（ｇ）、
（ｈ）、（ｉ）に示すように遠景と近景とに分離する。
即ち、図２５（ｇ）は図２３（ａ）の測距枠２０内の画
像データを、図２４（ｄ）のｆに対応する部分３５とｅ
に対応する部分３６とに分けたものであり、図２５
（ｈ）は図２３（ｂ）の測距枠２０内の画像データを、
図２４（ｅ）のｈに対応する部分３８とｐに対応する部
分３７とに分けたものである。また、図２５（ｉ）は図
２３（ｃ）の測距枠２０内の画像データを、図２４
（ｆ）のｑに対応する部分３９とｒに対応する部分４０
とに分けたものである。

【００７８】そして、この第５実施例では遠景に対応す
る画像と近景に対応する画像の画素数の比較が行われ、
図２５（ｇ）の部分３５と部分３６とを比較すると、対
応する画素数（面積）は部分３５の方が大きく、同図
（ｈ）の部分３７と部分３８とでは部分３７の方が、同
図（ｉ）の部分３９と部分４０とでは部分３９の方がそ
れぞれ大きい。従って、図２５（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）
において、それぞれ大きい方に対応するピークは図２４
のｆ、ｐ、ｑになり、これらは近景である人物３３、３
４に対応するので、これらのピークからずれ量を推定し
て、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の何れの画像に対し
ても本来の被写体である人物３３、３４に対してピント
を検出することが可能になる。

【００７９】このように、第５実施例によると、遠景と
近景とが存在する場合に対応する画素数の比較を行うこ
とにより、本来の被写体に対して誤りなく合焦情報の検
出を行うことが可能になる。

【００８０】［その他の実施例］上述した第１実施例に
おける図１の信号レベル判定回路１１７が、撮像素子１
１２からの画像信号Ｘ（ｉ，ｊ）に対して予め設定され
た上限閾値と下限閾値とを越えるレベルの画像信号を合
焦情報の検出範囲から除去し、当該レベル範囲の画像信
号に基づいて合焦情報の検出を行うようにしてもよい。
このようにすれば、一般に、画像信号Ｘ（ｉ，ｊ）の
内、輝度レベルが極端に高い部分は飽和レベルに近くて
画像信号の変化分が取り出し難く、輝度レベルが低い部
分はノイズに埋もれて有効な情報が取り出し難いが、こ
れらの画像が取り除かれて合焦情報の検出領域が設定さ
れる。

【００８１】このため第１実施例と同様に、被写体が周
期性のあるパターンを含んでいても、ピントのずれで発
生するピーク位置を高精度に検出することができると共
に、有効な画像信号部分のみに対して自己相関関数の演
算を行うので、検出演算の高速化が実現される。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したごとく本発明の第１発明の
合焦情報検出装置によれば、撮像素子上に結像される画
像信号の状態に基づいて、画像信号が得られた領域が合
焦情報を検出するのに適した画像領域か否かが判別さ
れ、その判別結果に基づき合焦情報検出領域が設定され
るので、被写体が周期性のあるパターンを含んでいて
も、ピントのずれで発生するピーク位置を高精度に検出
することができると共に、有効な画像信号部分のみに対
して相関演算を行うことにより、検出演算の高速化が実
現される。

【００８３】また、本発明の第２発明の合焦情報検出装
置によれば、撮像素子上に結像される画像信号が周期的
なパターンを持つ画像信号か否かが判別され、その判別
結果に基づいて周期的なパターン部分を避けて周期的な
パターンを持たない画像信号の領域のデータ信号に基づ
いて合焦情報か否かが判別されるので、被写体が周期性
のあるパターンを含んでいても、ピントのずれで発生す
るピーク位置を高精度に検出することができると共に、
有効な画像信号部分のみに対して相関演算を行うことに
より、検出演算の高速化が実現される。

【００８４】また、本発明の第３発明の合焦情報検出装
置によれば、撮像素子上に結像した画像信号から演算さ
れた自己相関の複数のピーク値の状態に基づき、ピーク
位置の信頼性が判定され、その判定結果により信頼性の
高い合焦情報が得られる。

【００８５】更に、本発明の第４発明の合焦情報検出装
置によれば、撮像素子上に結像した側距枠内の画像の遠
景と近景とを分離し、前記遠景に対応する画像及び近景
に対応する画像の面積或いは画素数を比較し、その比較
値の大きい方に対してピントを合わせるようにしたか
ら、被写界に遠景と近景とが存在しても、遠近競合の問
題が発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる合焦情報検出装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】同装置における検出領域判別手段の構成を示す
ブロック図である。

【図３】同装置における撮影画像の説明図である。

【図４】同装置における撮影画像の自己相関関数の説明
図である。

【図５】同装置における画像信号の画素の説明図であ
る。

【図６】同装置における演算された相関関数の特性図で
ある。

【図７】本発明の第３実施例に係わる合焦情報検出装置
の構成を示すブロツク図である。

【図８】同装置における信頼性判定回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】同装置における撮影光学系と撮像素子部分の構
成を示す説明図である。

【図１０】同装置における自己相関関数の例を示す特性
図である。

【図１１】図１０の自己相関関数の微分値を示す特性図
である。

【図１２】本発明の第４実施例に係わる合焦情報検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図１３】同装置における遮光板の正面図である。

【図１４】図１３の遮光板を使用した場合の被写体の光
学像の説明図である。

【図１５】同装置における周期的なパターンを含む画像
の説明図である。

【図１６】同装置における自己相関関数の例を示す特性
図である。

【図１７】本発明の第５実施例に係わる合焦情報検出装
置の要部構成を示すブロック図である。

【図１８】同装置における遮光板の正面図である。

【図１９】図１８の遮光板を使用した場合の被写体の光
学像の説明図である。

【図２０】図１８の遮光板を使用した場合の画像の説明
図である。

【図２１】同装置における自己相関関数の例を示す特性
図である。

【図２２】本発明の第６実施例に係わる合焦情報検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図２３】同装置における遠景と近景のある被写界の画
像を示す図である。

【図２４】同装置における自己相関関数の例を示す特性
図である。

【図２５】同装置における遠景と近景とを分離する説明
図である。

【図２６】自己相関関数の例を示す特性図である。

【図２７】自己相関関数の微分値の特性図である。

【符号の説明】

１１２撮像素子１１７信号レベル判定手段１１８検出領域判別手段１１８Ａ信頼性判定手段１１８Ｂ周期パターン判別手段１１８Ｃ分離手段、画素位置検出手段１１９検出領域設定手段、データ選択手段、画素数
比較手段１１９Ａ検出領域設定手段１２０相関演算手段１２２合焦制御手段１３１輪郭検出回路１３１Ａピーク比検出回路１３２輪郭周辺選択回路１３２Ａ判定回路１４１差分値演算回路１４１Ａ変化量検出回路１４２比較回路１４２Ａ判定回路１５１方向判別回路１５１Ａピーク値検出回路１５２Ａ判定回路１６１Ａ方向判別回路１６２Ａ方向選択回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子上に結像した画像信号に基づい
て合焦情報を得る合焦情報検出装置において、前記画像
信号の状態に基づいて該画像信号の得られた領域が前記
合焦情報の検出に適した画像領域である合焦情報検出領
域か否かを判別する検出領域判別手段と、この検出領域
判別手段の判別結果に基づいて前記合焦情報検出領域を
設定する検出領域設定手段とを具備したことを特徴とす
る合焦情報検出装置。
【請求項２】前記検出領域判別手段は、画像の輪郭部
分を検出する輪郭検出手段と、前記輪郭部分の周辺部分
を選択する輪郭周辺選択手段とから成ることを特徴とす
る請求項１記載の合焦情報検出装置。
【請求項３】前記検出領域判別手段は、ある画素のレ
ベルと該画素の周辺にある画素のレベルとの差分値を求
める差分値演算手段と、該差分値演算手段により求めら
れた差分値を所定レベル値と比較する比較手段とから成
ることを特徴とする請求項１記載の合焦情報検出装置。
【請求項４】前記撮像素子の出力信号レベルに対して
閾値を設け、合焦情報検出に適さない信号レベルの領域
を判定する信号レベル判定手段を備え、該信号レベル判
定手段の判定結果に基づいて前記合焦情報検出に適さな
い信号レベルの領域を、前記合焦情報検出領域から除外
するようにしたことを特徴とする請求項１記載の合焦情
報検出装置。
【請求項５】撮像素子上に結像した画像信号に基づい
て合焦情報を得る合焦情報検出装置において、前記画像
信号が周期的なパターンを持つ画像か否かを判別する周
期パターン判別手段と、前記撮像素子の出力信号の自己
相関を求める相関演算手段と、前記周期パターン判別手
段の判別結果に基づいて前記周期的なパターン部分を避
けて周期性のない領域のデータを選択するデータ選択手
段とを備え、該データ選択手段により選択されたデータ
に基づいて前記合焦情報検出に適した画像領域である合
焦情報検出領域か否かを判別することを特徴とする合焦
情報検出装置。
【請求項６】前記周期パターン判別手段は、前記撮像
素子の出力信号の自己相関に基づいて前記周期的なパタ
ーンを持つ画像か否かを判別することを特徴とする請求
項５記載の合焦情報検出装置。
【請求項７】前記周期パターン判別手段が周期性のあ
るパターンであると判別したとき画面内の周期性の方向
を判別する方向判別手段と、周期性のない方向を選択す
る方向選択手段とを備え、該方向選択手段の選択データ
に基づいて、前記自己相関を求めて前記合焦情報検出領
域か否かを判別することを特徴とする請求項５記載の合
焦情報検出装置。
【請求項８】撮像素子上に結像した画像情報の相関を
相関演算手段により演算することによって合焦情報を得
る合焦情報検出装置において、前記相関演算手段の相関
演算出力値の複数のピークの状態に基づいて該ピークの
信頼性を判定する信頼性判定手段を備えたことを特徴と
する合焦情報検出装置。
【請求項９】前記信頼性判定手段は、前記相関演算出
力値の複数のピークの高さの比を検出するピーク比検出
回路と、該ピーク比検出回路により検出されたピークの
高さの比を比較することにより該ピークの信頼性を判定
する判定回路とから成ることを特徴とする請求項８記載
の合焦情報検出装置。
【請求項１０】前記信頼性判定手段は、前記相関演算
出力値の複数のピークそれぞれの近傍での変化量を検出
する変化量検出回路と、該変化量検出回路により検出さ
れたピークそれぞれの近傍での変化量の大小に基づいて
前記ピークの信頼性を判定する判定回路とから成ること
を特徴とする請求項８記載の合焦情報検出装置。
【請求項１１】前記信頼性判定手段は、前記相関演算
出力値の複数のピークの値を検出するピーク値検出回路
と、該ピーク値検出回路により検出されたピークの値の
大小に基づいて前記ピークの信頼性を判定する判定回路
とから成ることを特徴とする請求項８記載の合焦情報検
出装置。
【請求項１２】前記信頼性判定手段は、前記相関演算
出力値の複数のピークの高さの比の比較値、前記相関演
算出力値の複数のピークそれぞれの近傍での変化量及び
前記相関演算出力値の複数のピークの値の内の少なくと
も２種類のパラメータに基づいて前記ピークの信頼性を
判定することを特徴とする請求項８記載の合焦情報検出
装置。
【請求項１３】撮像素子上に結像した側距枠内の画像
信号に基づいて合焦情報を得る合焦情報検出装置におい
て、前記側距枠内の画像の遠景と近景とを分離する分離
手段と、前記遠景に対応する画像と前記近景に対応する
画像の面積或いは画素数を比較する画素数比較手段と、
該画素数比較手段の比較値の大きい方に対してピントを
合わせる合焦制御手段とを具備したことを特徴とする合
焦情報検出装置。
【請求項１４】前記撮像素子上に結像した画像信号の
自己相関関数を求める相関演算手段と、該相関演算手段
の演算結果に複数のピークが現われた場合にそれぞれの
ピークに対応する画素の位置を検出する画素位置検出手
段とを具備したことを特徴とする請求項１３記載の合焦
情報検出装置。