JPH0823624B2

JPH0823624B2 - ピント検出装置

Info

Publication number: JPH0823624B2
Application number: JP2176936A
Authority: JP
Inventors: 徳治石田; 正隆浜田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0333707A

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（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。

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１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つのラインセンサからの像信
号で相関を求める場合、第1,第２のラインセンサに第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
ラツキや取付け誤差、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
に加わり、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（ｔ）とその前後の
相関値Ｈ（ｔ＋１）,H（ｔ−１）とから直線近似式で最
良相関位置ｔ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Ｈ（ｔ−１）≧Ｈ（ｔ＋１）の関係に
ある場合は補正量χは、より求められ、Ｈ（ｔ−１）＜Ｈ（ｔ＋１）の関係にあ
る場合は、より求められる。

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、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（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
（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、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け入れるように、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
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）、
（74）、（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）、（8
6）、（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（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）、（10
2）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（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
（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（50）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（6
8）、（67）、（71）を光源とし、コンデンサレンズ（5
2）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（L_i）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
（L₉）〜（L₁₈）、第３のブロックは画素（L₁₇）〜（L
₂₆）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）〜
（R₁₀）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（10
8）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
（112）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（12
0）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（1
28）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,C₃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),H₂(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)に対して画素１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、NH_i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（13
6）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＝1.50−0.03×８×２＋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、図の幾何学的構成から次式で示される。

第12図のようにHk(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までの間が電荷蓄積
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
ルスが与えられると出力端子（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（150）に入力される。この電圧変動除去回路（15
0）は、入力（152）に電源電圧Vccを抵抗（154），（15
6）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（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されたものとな
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）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、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ンズ以上に蓄積
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
を受付けると端子（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、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、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（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……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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−75608（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、上記第１のラインセンサの所定の画素が出力する第１の
像信号（Lp…Lq;1≦（ｐ≦ｑ）≦ｍ）と、第２のライン
センサが出力する第２の像信号を比較し、ラインセンサ
の画素ピッチの単位でこれらの像信号間の相関値Ｈ
（ｌ）を式（但しｌ＝1,2,…,n＋ｐ−ｑ）から求める相関手段と、相関値Ｈ（ｌ）のうち最良の相関が得られた位置ｔでの
相関値Ｈ（ｔ）と、その前後の位置での相関値Ｈ（ｔ＋
１）,H（ｔ−１）とから最良相関が得られた位置ｔ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ｔ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：又はである。