JPS5859416A - 合焦検出方法 - 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】 少なくとも一部分を、多数の九Ｉｌ！変換素子からなる
受光累子列により受光し、この受光素子列の光亀変換信
号を所定の評価関数に従って算出した前記物体像の鮮明
度を表わす評価関数値によって、前記光学系の合焦状態
を検出する合焦検出方法に関するもので、特に一眼レフ
レツクスカメラ用の合焦検出装置に用いるのに好適な合
焦検出方法に関するものである。

第１図は、従来の合焦検出装置の一例の全体構成を示す
ブロック線図である。

被写体ｌの皺は撮影光学系コを通して多数の受光素子を
配列した一対の受光素子列およびこれら受光素子列に光
、を分割して投影する光路分割プリぎムを有する受光装
置ｉ１Ｊに導かれる。受光装置３の各受光素子の照度情
報は、信号処理回路ダによって並列的にデジタル情報に
変換された後順次中央処理装ＷｔＳに取り込まれ、ここ
で所定の評価関数に従って演算処理して評価関数値を算
出し、焦点合致状態を表わす焦点検出信号を得る。この
焦点検出信号は表示装置ｌｔ４に送られて撮影者に焦点
合致状態を知らせると共に光学系駆動開側回路７、光学
系駆動装置ｌを通して撮影光学系λの焦′点調節を行な
う。なお簡易型の装置に於ては光学系の駆動は撮影者が
表示装Ｎ６の指示によって手動で行なうようにして、駆
動制御回路７、駆勅装Ｗ１１は省略されている。

前記受光装置３は例えけそれぞれ多数の光電変換素子か
らなるλつの受光素子列をもって構成し、これら受光素
子列を撮影光学系コの予定焦点面の前後等しい距離にそ
れぞれ配置されている。例えばこれを−眼レフレックス
カメ□うに適用する場合には、第２図に構成の概略を示
すように撮影光学系コとフイルムデとの闇の光路中に配
置されるクイックリターンミラー１０の中央部をハーフ
ミラ−／／とし、このハーフミラ−／ｌで反射される撮
影光束をピント板７２゛、ペンタプリズム１３を具える
観察光学系に導く一方、八−７ミラー１１を透過する光
束を、クイックリターンミラーＩＯの裏面に設けた反射
ミラー／ｌで下方に導くようにし、この下方に導かれた
光束を光路分割プリズム／１に入射させている。この光
路分割プリズム／３には半透面／ｌと全反射面／７とを
互いに平行に設けられており、半透面／６を透過した光
を一方の受光菓子列／Ｉ　Ａに入射させ、半透面／６で
反射された光束を反射面１７を経て能力の受光菓子列／
ＩＩ　Ｂに入射させるように構成されている。受光素子
列／ｌ　Ａ　、　ｎ　Ｂは、フィルム９と光学的に共役
な平面の前後等しい位置に配置してあり、これら受光菓
子列／Ｉ　Ａ　、　／Ｉ　Ｂには被写体／の同一部位の
像が投影されるようになっている。

一般に、物体の結像レンズによる像は、合焦の際に最大
のフントラストを示す。従って、上記のように配置した
二つの受光素子列／Ｉ　Ａ　、　／ｌ　Ｂに投影された
被写体の光強度分布に基づいてフントラストを算出すれ
ば、２つの素子列／ｇ　Ａと／Ｉ　Ｂとの　　′うち、
撮影光学系λによる被写体ｌの結壕位置に近い素子列の
フントラストの方が遠い素子列のコントラストよりも太
きｌｋ値を示し、結像位置が両嵩子列／ｌム、　／ｌ　
Ｂのほば中央にあるときには、画素子Ｐｄ／ｘｋ、ｎＢ
のフントラストは等しくなる。

従って、上記画素子列／Ｉ　Ａ　、　／Ｉ　Ｂの中央位
装置をフィルム面と共役な予定焦点面とすれば、画素子
列／Ｉ　Ａ　、　／Ｉ　Ｂのフントラストを比較するこ
とによって撮影光学系コによる被写体の家がフィルム面
上に結像されているか否か、即ち、撮影レンズλが合焦
状態にあるか否かを検出することができる。

そこで、さきに記述したように前記受光素子列／ｌ　ｋ
　、　／Ｉ　Ｂの各光電変換素子の出力信号を中央処理
装置からの制御信号によって受光業子列別に交互に信号
処理回路ダに導き、ここでデジタル信号に変換した後順
次中央処理装置に取り込んで、コントラストを評価する
所定の評価関数に従って演算処理して、前記素子列／ｌ
　Ａ　、　／ｌ　Ｂごとに評価量Ｔｈ　ｌｌｉを求め１
．これを比較することにより合焦検出信号を得ている。

第３図は、前記の評価関数ｙかＦ　−町（Ｍ、は同一受
光素子列における隣接関係にある光１１１Ｅ変換菓子の
出力の差の絶対値の最大値。）とした場合の評価関数値
を、横軸にデフォーカス量をとって表わしたものである
。

前記二つの受光素子列／ｇム＃　Ｉｔ　Ｂに対する評価
関数Ｆによる評価関数値をそれぞれＦｌｅ　Ｆ２とする
と、Ｆ工＜Ｆ２ならば前ピン、Ｆ□−Ｆ２ならば合焦、
Ｆ工＞Ｆ２ならば後ピンとなる。しかしながら、前記評
価関数は、図示のようにデフォーカス量が大きくなると
二つの受光累子列／Ｉム、　／Ｉ　Ｂに対する評価値が
接近し、所定の判定方法に従い合焦と判断してしまうこ
とが起る。すなわち、合焦でないにもかかわらず、Ｆニ
ーＦ２と判定して誤合焦信号を出してしまうことがある
。なお、この誤合焦信号を以下線信号と呼ぶことにする
。

従来は、この誤信号の発生を避けるため、第４図に示し
たように、デフォーカス方向においてＦ工とＦ２が確実
に弁別できる比較的高レベルの判定レベルＬ１並びに微
少判定レベルδ・お−よびδ２を設け、第３図に示した
流れ図に従って判定し、これにより、結像状態に対応し
た合焦検出信号を発生させて表示するようにしていた。

すなわち、検出開始後まず、真の合焦であるのか、評価
値の山のすそで各受光菓子列に対する評価値が重なって
しまったものであるのかを判断するためＦ工＋Ｆ２と、
２Ｌ＋を比較し、Ｆ工＋Ｆ２＞　２　Ｌの場合は、評価
値の差の絶対ｆｌｌＦニーＦ２１を微少判定しづルδ２
と比較し、ＩＦよ−Ｆ２１＜δ２の場合は合焦、１Ｆよ
−７２１〉δ２の場合はざらにＦニーＦ２を計算し、Ｆ
ニーＦ、＜０の場合は前ビン、ＦニーＦ２＞Ｏの場合は
後ビンと判断する。また前記Ｆ工＋Ｆ２とＪＬの比較結
果がＦ工＋Ｆ２＜コＬで、かつＩＦエニーＦ２１＜δｌ
の場合は誤信号と判断し、何も表示しないかもしくは合
焦検出不能を表示する。また、Ｆ工＋Ｆ２とコＬの比較
結果がＦ工＋Ｆ２＜コＬであってもＩＦよ−Ｆ２１　＞
δ、であれば、Ｆ工＋Ｆ２〉コＬの場合と同じ処理によ
って合焦、前ビン、後ビンの何れかに判断し表示する。

しかしながら上述のような従来の方法では、評価関数Ｆ
ｌ、　Ｆ２の山のすそで評価値が接近しているため、評
価値の比較が困難となるので、実用し得るデフォーカス
方向の結像状態検出範囲が狭く、レンズの全移蛸範囲に
おいて結像状態の検出を行えない欠点がある。

本発明の目的は、上述の如き従来方法における欠点を補
なって、合焦判定表示範囲の拡大を図った新規な合焦検
出方法を提供せんとするものである。

すなわち、本発明の合焦検出不能は、光学系により形成
される物体像の少なくとも一部分を、その光学系の結像
面に共役な面を挾んで一定の光学的距離をもって相前後
して配設した多数の光電変換素子からなる一対の受光素
子列により受光し、受光素子列ごとに当該受光素子列か
らの光電変換信号を所定の評価関数に従って演算処理し
て得た両評価関数筐を比較することによって合焦状態を
検出する合焦構出方法において、前記光学系の轢り出し
臘に応じたオフセットを少なくとも一方の前記受光菓子
列に対する前記評価関数値に加えることにより結像状態
検出範囲を拡大することを特徴とするものである。

本発明の好適な実施例においては、前記評価量、数値が
所定のレベル以下の場合にのみ、前記オフセットを当該
評価関数値に加えるようにする。

以下図面を参照して本発明方法をｆ＃細に説明する。

第６図Ａは、第３図に示したものと同じもので、従来方
法による受光菓子列／Ｉ　Ａ　、　１ｇ　Ｂに対する評
価値Ｆｌ、　Ｆ２を示す。この評価（ｆｉＦ工、Ｆ２は
、さきに説明したように、山のすそで評価値が接近して
いる。

本発明方法は、それら評価＠Ｆ工、Ｆ２の少なくとも一
方、たとえｄＦ、に撮影光学系の繰り出し量に対応して
変化するオフセットＦ′２　　を４えることにより、同
図Ｃに示したように評価１ｉｉＦ２をオフセット値に対
応した傾斜を吃ったＦ２＋Ｆ’２＆、：変換し、これに
よりそのすその部分におけるＦ工およびＦ、がＦ０中Ｆ
２である場合で鼠っでもオフセット値に対応した差が生
ずるようにしてＦ工とＦ　の分離を容品ならしめ、もっ
て結像状態検出範囲を拡大するものである。

同図Ｂに示した例では、同図ムのＦ□およびＦ２に対応
して、撮影レンズコの合焦位ｉｌＰで等価となり、かつ
撮影レンズの繰り出し方向に対して逆特性のオフセット
Ｆ’Ｌ　’　ｔ　Ｆ’２　’を示しており、同図０はこ
れをＦｌ　＊　Ｆ２のそれぞれに、各対応関係にあるオ
フセットＦ′、もしくはＦＳ２を加えたＦ工＋Ｆ′、お
よびＦ２＋　Ｆ’２　’の変化を示しである。同図から
明らかなように僧彰光学系コの繰り出し鰻に対応して変
化しかつその変化特性が逆のオフセットＦ’、、Ｆ’２
　　を、対応するＦ工、Ｆ２のそれぞれに対し４えた場
合には、デフォーカス方向のデフォーカス緻が大きくな
る両側方における各評価値のレベルが大きく相違するこ
とと−なるので、各計画端Ｆ工、Ｆ２のすその部分での
分離が容易となり、従来方法に比べて結像状態検出範囲
を大きく拡大することができる。

なお、上記の実施例においては、撮影光学系の合焦位［
Ｐにおける各オフ七ツ）Ｆ′、ｅｌｉ’６’の１直を同
瞳に設足する必要があり、もしその瞳が相違した場合に
は本発明方法によって合焦であると構出される位置が、
正しい合焦位置からずれてしまうので、その点を留意し
て実施することが必要である。

以下、その点を解決した本発明の龍、の″４施例につい
て説明する。

その方法は、第７図ムに示したように、従来方法と同様
の判定レベルＬ１微少判定レベルδ、およびδ２を設定
する。各受光素子列／ｇ　Ａ　、　／Ｉ　Ｂに対する評
価＠Ｆ工、Ｆ２の加算ｆｉＦよ＋Ｆ２が２Ｌ以下で、か
つそれら各評価値Ｆｌｅ　Ｆ２の差の絶対値が微少判定
レベルδ□以下のときのみ、第７図Ｂに示した撮影光学
系の繰り出し量に対応し、かつその繰り出し方向にいて
逆特性で変化するオフセットＦ’、Ｆ”を、そのＦ工に
はＦｌ　　をまたＦ２に１　　　　　２ は札′をそれぞれ加えることによって、同図Ｃに示した
ように同図Ａの各評価値の差の絶対値がδ、以下となっ
たデフォーカス置よりも大きなデフォーカス置の１＠囲
のみオフセットを４えるようにする。このようにしてＦ
工＋Ｆ′、′とＦ２＋Ｆ′２　　の差の絶対値をδ２と
比較するようにすれば、Ｆ工およびＦ２の値が近接して
いるデフォーカス範囲、すなわち、従来方法では合焦状
態の判定が不能の範囲にのみオフセットをかけることに
より、合焦位置Ｐは、オフセットによりずれることがな
く、シか吃合焦判定表示範囲を拡げることができる。

第を図は、その実施例について流れ図で示したものであ
る。すなわち、まずＦ工＋Ｆ２とコＬと比較し、Ｆ工＋
Ｆ２が２ＬもしくはＬよりも大きい場合は、それら各評
価［Ｆｌ、Ｆ２の差の絶対ｆｔ１ｌＦよ−Ｆ２１を微少
判定レベルａ２と比較し、ＩＦエニー２１〈δ２の場合
は合焦、ＩＦよ−ｙ、１　〉δ２の場合はざらにＦ　　
−Ｆ　　を計算し、ＦニーＦ２く０の場合は前ビン、　
　　　２ ＦニーＦ２〉Ｏの場合は後ピンと判断することは、従来
方法と同じであるが、この実施例においては同図から明
らかなようにＦ工＋Ｆ２とコＬを比較して、Ｆ　　＋Ｆ
　　の方が大きくかつＩＦエニー２１＜δ、の　　　　
２ 場合にのみ各評価１ｄｔ　Ｆｌ　ｅ　Ｆ２のそれぞれに
、デフォーカス方向について逆特性に変化するオフセラ
）Ｆ、、Ｆｅ加えてＦ　　＋Ｆ　　およびＦ２＋Ｆ２’
２　　　　　　　　　　　　１１ とし、この両者の差の絶対１虐を微少判定レベルδ、と
比較して、ｌＣＦよ＋Ｆ工）　−（Ｆ２＋　ｌｉ’２′
）ｌ＞δ、の場合にのみ（Ｆ工＋１４　’）　−（Ｆ２
　十Ｆム゛）を計算し、その結果がＯより小であれば前
ビンＯもしくはそれ以上の端であれば後ピンと判断する
。

上記の名実施例においては、対をなす各受光素子列／ｌ
ム、　／Ｉ　Ｂのそれぞれに対する各＃ｆ価関数厘Ｆ１
．　Ｆ２にオフセットを加えたが、その一方の評価関数
線、たとえばＦ２にのみオフセットを４えるだけでもよ
く、また、第３図および第１図におけるコＬとＦ工＋Ｆ
２の比較結果がコＬ＞Ｆ工＋Ｆ２の場合、ただちにＦ工
およびＦ２をオフセットするようにしてもよいことは勿
論である。

本発明方法を実施するためには、撮影光学系のデフォー
カスに対するオフセットを受光素子列に対する評価関数
線に与える必要上、撮影光学系の繰り出し鰍を情報とし
て得なければならない。

第９図は、そのためのオフ、セット電圧を発生させるた
めの一実施例の構成の概略を、撮影光字糸コを収容する
鏡胴の一部を欠除して示したものである。すなわち、撮
影光学系コは、焦点調節＠／９による焦点調節によって
、ヘリコイド機構〃により光軸１に沿い前後に移動する
ことを利用し、そのヘリフィト部分の撮影光学系−の保
持筒ｎと焦点間１１環／９の対面する円筒面Ｇこ、抵抗
体ｎと摺動接片２１を対接させてポテンショメータ′を
形成するようにＩｉ！１成しである。

その抵抗体ｎには、例えばカメラ本体に収容した電源か
ら電圧を印加して前記摺動接片ｎの光軸〃の方向におけ
る位置、すなわちｍ側光学系λのデフォーカス方向の位
置に対応した電圧を、摺蛎接片λダを介して取り出すよ
うにすれば、その出力電圧は、前記焦点調節環／ｑの操
作により光軸〃の方向に移動する撮影光学系の移動位置
に比例もしくは反比例して変化する。　　　１ このようなポテンショメータ機構によるオフセット電圧
発生手段をヘリコイド部の２１１！所に設けて、焦点調
節Ｉｔ／？の操作に連動して互に逆方向に変化するボテ
ン、ショメータ出力を得るよこにすれは、第６図Ｂまた
は第７図ＢにＦｌ゛および乃で示した如き特性のオフセ
ット電圧を得ることができる。第１θ図はその等価電気
回路を、第９５図と同一部分は同一符号を付して示した
鴨ので、２Ｊ、２？’はヘリフィト部分の一個所に設け
た抵抗体であり、２０．２１’は焦点調節環１９に１！
！動する摺動接片である。なお、Ｂは直流電源、ｘ、ｘ
’は互に逆極性で変化するオフセラ）Ｉｍ圧出力端子で
ある。

第１１図は、本発明方法を用いた合焦検出装置の全体構
成図であり、第１図の従来装置と同−機能部分は、同一
符号をもって示したものである。ｌは第９図および第１
０図に示し説明した撮影光学系２の繰り出し位置検出手
段、すなわちオフセラ）［圧発生手段であり、ここで撮
影光学系の繰り出し置に応じたオフセラ）ｆｌＦ’　　
、Ｆ′２’に変換される。

１は中央処理装置Ｓからの指令によってアナログ信号の
形で人力する前記オフセット埴Ｆ″、Ｆ′２をム一り変
換するためのムーＤ変侠器である。このＡ−Ｄ変換器コ
でデジタル化されたオフセットｆ直Ｆ′ｌ’、Ｆｉ’を
中央処理装置ｊに取り込み、ここで従来方法による評価
関数によって算出した受光装置３の各受光素子列に対す
る評価関数１−ＦよおよびＦ２を算出するとともに、所
定の判定ルーチンに従ってＦ工、Ｆ２に対し撮影光学系
の繰り出し腫に応じたオフセットＦ′ｌ’、Ｆ′２’を
４えるように構成したものである。

本発明方法は１１以上の説明で明らかなように、所定の
評価関数を用いる従来の検出方法において、その評価関
数の痒出値に撮影光学系、の繰り出し置に応じた値のオ
フセットを与えることによって、その撮像光学系の前ピ
ンおよび後ピンもしくは少すくトモソの一方に対応する
デフォーカス方向ノ評価関数値を、能力−の評価関数に
対し積極的に異ならしめて両値を比較するようにしたも
のであるから、両評価関数値が近似したデフォーカス方
向においても０両評価関数値を比較することが可能とな
る。従って本発明方法によれば、従来方法では、結酸状
態の検出が不可能なデフォーカス方向の広い範囲にわた
って結像状態を検出できるという格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の合焦検出装置の一例の全体構成を示すブ
ロック線図、第２図は受光装置の一例を示を構成図、第
３図および＠１図は従来の合焦検出方法を説明するため
の評価関数の特性図、第３図は従来方法を説明するため
の流れ図、第を図は本発明の検出方法の作用の説明図、
第７図は本発明方法の他の実施例説明図、第を図はその
作用を説明するための流れ図、第９図は鏡胴に形成した
撮影光学系の繰り出し量に応じたオフセット電圧発生手
段の一例を、鏡胴の一部を欠除して示した概略的な構成
図、第１θ図はその等価電気回路図、＠ｌ１図は本発明
方法を用いた焦点検出装置の一例をブロック線図で示し
た全体構成図である。 ｌ・・・被写体、コ・・・撮影光学系、３・・・受光装
置、ダ・・・信号処理回路、！・・・中央処理装置、ｔ
・・・表示装置、７・・・光学系駆動制御Ｕ路、ｌ・・
・光学系駆動装置、／θ・・・クイックリターンミラー
、ｌｌ・・・ハーフミラ−１／４Ｉ・・・反射ミラー、
ｌｓ・・・光路分割プリズム、１６・・・半透面、／７
・・・反射面、／Ｉム、　／Ｉ　Ｂ・・・受光素子列、
１９・・・焦点調節環、〃・・・ヘリフィト機構、〃・
・・光軸、ｎ・・・レンズ保持筒、２？　、　２３１・
・・抵抗体、２ダ・・・摺動接片、Ｂ・・・直流電源、
フ、ムト・・セットオフ電圧出力端子、１・・・撮影光
学系繰り出し位置検出手段、１・・・Ａ−Ｄ変換器。 特許出願人　　　第１ルパス光学工業株式会社第８図 第４図 （００）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（ｉｆＬ）７７オー
カス 第５図 第６図 （ｏｏ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（Ｎヶノデ７才一カス 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　光学系により形成される物体像の少なくとも一部分
   を、その光学系の結象面に共役な面を挾んで一定の光学
   的距離をもって相前後して配設した多数の光電変換素子
   からなる一対の受光素子列により受光し、受光素子列ご
   とに当該受光素子列からの光電変換信号を所定の評価関
   数に従って演算処理して得た両評価関数値を比較するこ
   とによって結像状態を検出する合焦検出方法において、
   前記光学系の繰り出し量に応じたオフセットを少なくと
   も一方の前記受光素子列に対する前記評価関数値に加え
   ることにより結像状態検出範囲を拡大することを特徴と
   する合焦検出方法。 ２　′前記評価関数値が所定のレベル以下の場合にのみ
   、前記オフセットを当該評価関数値に加えることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の合焦検出方法。