JPS604914A - 焦点検出装置 - 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】 技術分野 本発明は、撮影レンズを通過した被写体光を受光して撮
影レンズピント状態を検出するカメラの焦点検出装置に
関する。

従来技術 光軸に対して互いに対称な関係にある撮影レンズの第１
と第２の領域のそれぞれを通過した被写体光束をそれぞ
れ再結像させて二つの像をつくり、この二つの像の相互
位置関係をめて、結像位置の予定焦点位置からのずれ量
およびその方向（結像位置が予定焦点位置の前側か、後
側か、即ち前ピンか後ピンか）８得るようにした焦点検
出装置がすでに提案されている。このような焦点検出装
置の光学系は、第１図に示すような構成となってお・す
、この光学系は撮影レンズ（２）の後方の予定焦点面（
４）あるいはこの面からさらに後方の位置にコンデンサ
レンズ（６）を有し、さらにその後方に再結像レンズ（
８）　、　（１０）を有し、各再結像レンズの結像面に
は例えばＣＣＤ１受光素子として有するラインセンサ（
１２１、（１４Ｊを配しである。各ラインセンサ（１２
１。

（１４１上の像は、第２図に示すように、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、光軸（１８）に近くなり互に近づき
、反対に後ピンの場合、夫々光軸（１８）から遠くなる
。ピントが合った場合、二つの像の互いに対応し合う二
点の間の間隔は、ピント検出装置の光学系の構成によっ
て規定される特定の距離となる。

したがって、原理的には二つの像の間隔を検出すればピ
ント状態が分かることになる。この像間隔の検出方法の
一つとして次のような方法が公知である。

即ち、第３図において、センサ（１２）　、　（１４１
のそれぞれは例えば１０個および１６個のホトダイオー
ドのセルａ１〜ａ１ｏ、　ｂｔ〜ｂｔａからなっている
。今、便宜上客セルに付けた符号は各セルの出力をも表
わすものとする。ここで、センサ（１４Ｊにおいて連続
する１０個のセルの組を考えると、図のように７つの組
Ｂｌ、　Ｂ２．・・・Ｂ７ができる。これら７組のうち
どの組の像がセンサ（１２）の像と最も一致しているか
を検出してピント状態を知るわけである。今、例えばセ
ンサ（１２）の像がセンサ（１４）の組Ｂ１の部分の像
と一致しているものとする。つまり、セルａｌ。

Ｂ２．１−　ａｌｏの各出力とセフｔｚ　ｂｔ、　ｂｌ
、　・−・ｂ４ｏ　Ｏ）各出力との間ニａｔ　＝　ｂｔ
、　ａ２＝　ｂｚ、−１ａｌｏ−＝　ｂｘ。

の関係が成立しているものとする。この場合、５ｔ＝ｌ
ａｔ−ｂｌｌ−４−１ａ２−Ｂ２１−１−・・・１ａｔ
ｏ−ｂｔｏｌ　−・・（１）二　〇 となるが、Ｓ＋は組Ｂ！以外の組の像に対する同様な計
算結果よりも小さく、すへての組の像に対する計算結果
の中で最小となる。このような最小値をとる組を見い出
すために、まず各組の像に対して上記のような計算が行
われる。次いで、得られた計算結果の中から最小値を見
い出す操作が行われる。このようにしてピント状態の検
出かなされていた。しかしながら、上記のようにしてめ
た各計算値の中の最小値が、二つの像が最も一致した場
合に対応するのは、二つの像のパターンか合同であると
ともに二つのセンサの感度が互いに等しい場合である。

合同性がくずれたり、センサ間に感度差かある場合は、
上記の最小値は必ずしも二つの像の一致状態に対応しな
くなり、これはピント検出誤差となる。以上のことを第
４図を用いて説明する。第４図＋ａｌは、階段状の明暗
部を持っタヒント検出対象を示し、枠■の部分が二つの
センサ（１２１、（Ｉω上に結像されるものとする。第
４図（ｂｌは、実線（Ｏｕｔｌ）　、点線（ｏｕｔ２）
が第４図Ｆａ＋の検出対象に対するセンサ（１２）　、
　（１４１の出力を示すグラフである。グラフに示すよ
うに、二つの出力が合同ではなく、検出対象の明部に対
応するところで出力間に差が生ずるような、場合を例と
して考える。尚グラフは、センサ（１２）上の像がセン
サ（１ωの第３の組Ｂ３の部分の像と一致する場合を示
し、像の一致に対応させて二つの出力を重さね合わせた
ものである。さて、二つの出力（ｏｕｔｌ）と（ｏｕＬ
２）とが合同であれば ５３−１Σ””　−ｂｉ−Ｊ−ｚｌ　＋ｚ　（２）１＝
１ で示される計算値Ｓ３は０となって他の合計値を含めた
もののうちで最小となる。ところが、グラフに示すよう
に両者が合同でない場合には計算値Ｓ３は最小とはなら
ず、むしろ出力（ｏｕｔｌ）のグラフをセルの１ピンチ
分だけ左・＼シフトした状態の場合の計算値Ｓ２の方が
小さくなる。つまりｌピッチ分だけ検出誤差を生ずる。

今、ｌピッチが例えば３０μに相当するとすれば、ｌピ
ッチ分の検出誤差は、撮影レンズの光軸方向における検
出誤差に直して例えばｌ　ｙｒｖｒ程になる。このよう
な誤差は、例えば１眼レフカメラにとっては実用上支障
をきたす量である。

一方、本発明に係わる焦点検出装置における光学系は、
第２図に示すように上下のセンサに結像される二つの像
が光軸に関して非対称となるような構成であり、このこ
とが二つの像の合同性を崩す要因の一つとなっている。

さらに、コンデンサレンズおよび再結像レンズの収差特
性によって像面湾曲が生じ、これが合同性を崩す要因に
なっている。もっとも像面湾曲は、コンデンサレンズを
　゛非球面レンズにしたり、複数のレンズを組合わせて
用いたりして改善を計ることはできるか、それでも完全
に満足を得るところまで改善を計ることは困難である。

さらにまた、二つの再結像光学系を撮影レンズの光軸に
関して十分に対称に構成、配置することが生産上困難で
あり、これが二つの像の非合同性を生ずる要因となるの
である。以上のような種々の要因によって二つの像ある
いは各像に応じた出カバターンが合同とならないことが
不可避であり、したがって上述したような従来の像比較
方法ではピント検出誤差の発生は避けられない。

目　的 本発明は、上述のようなピント検出誤差を発生しない、
改良を加えた焦点検出装置を提供することを目的とし、
さらには検出精度の高い焦点検出装置を提供することを
目的とする。

要　旨 この目的を達成するため、本発明においては、二つのセ
ンサの出カバターンを直接的に比較するようにした従来
の方法に代えて、各センサの出力信号について各出力信
号からその信号の位相を所定量だけ所定方向・＼シフト
した信号をつくり、このシフトした信号とシフト前の元
の信号との間の差に応じた信号をめ、こうしてめた各セ
ンサの出力信号に対応する二つの差信号を相互に比較す
ることにより二つの像の間隔を検出するようにしたこと
を要旨とする。本発明の実施例では、二つのセンサとし
て一つに連なっｆこＣＯＤを用い、このｃｃｎから時系
列的に出力される光電変換信号を遅延回路を介して所定
画素対応の信号分たけ遅延せしめ、この遅延回路を通過
した信号と通過しない信号とを減算回路に与えて差信号
を得るようにしている。

実施例 まず、第４図（ｂｌの出力（ｏｕｔｌ）　、（ｏｕｔ２
）　ノ場合について本発明装置におけるピント検出方法
がどのような結果を生じるか考察を行ってみる。第５図
に示す出力０ｕＬｌ’は、第４図（ｂｌにおいて出力０
ｕＬ１　（；　右側へ２ピッチ分シラトしてシフト前の
出力０ｕＬｌからシフトした出力を減じたものである。

出力ｏｕＬ２’は同様にして出力Ｏｕ【２からつくった
ものである。第５図において二つの出力０ｕｔｌ’。

ｏｕｔ２’は第４図（ｂｌと同様に二つの像を互いに重
ね合わせた状態に対応させて示しである。このような二
つの出力に対して第４図ｉｂｌの出力に対して行ったよ
うな計算値をめる計算を行うと、第５図のような出力の
組合わせの場合が最も計算値（５３′とする）は小さく
なる。ちなみに、第５図において、出力ｏｕＬｌ’を１
ピッチ分右側ヘシフトさせた場合を想定して、この場合
の計算値Ｓ２’を考えると５２’　＞Ｓ　ａ’となるこ
とは容易に見出すことができる。尚、第４図ｆｂｌの場
合はＳ３が最小となるべきところ、Ｓ２＜５３の関係が
成立して、ピント検出誤差が生ずることとなっていた。

以上に見るように、第５図のように変換した信号を用い
るとピント検出精度を改善することができる。この改善
効果の生ずる理由は、元の信号に含まれる、誤差を生ず
る土台となっている直流成分が抑制され、比較にとって
有効な交流成分が強調されるところにあると考えらる。

次に第６図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図
で、センサとしてＣＯＤ　（電荷結合素子）が用いであ
る。尚、第１図ではセンサ（１２＋　、　（１４）を別
々のものとして図示しであるが、実際には同一チップ上
に形成した１個のＣＣＤを用い、ＣＣＤ上の各セルの出
力を時系列的に出力せしめ、その中の所要出力だけを選
択的に取り出して用いる。第８図には、ＣＣＤ　（２２
＋のセルのうちで出力を利用するものについて符号Ｌｌ
、　Ｒ２，・・◆Ｌ２８．　Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒ３０
を付けて示しである。ここで、セルＬ１ζＩ・２８　の
部分およびセルＲ１〜Ｒ３０の部分は、弔１図の例えば
センサｌ１２）　、　１１４）にそれぞれ対応ず６゜向
、各セルに付けた符号は各セルの出カケも示すものとす
る。また、セルＬ１〜Ｌ２８の部分を基準部と呼ひ、セ
ル−Ｒ１〜Ｒａｏの部分を参照部と呼ぶことにする。

さて、ＣＣＤ（２２）からは、例えばＬｌ、　Ｌｚ、・
・・Ｒ２８゜Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒ３ｏの順番で積分高
力が送り出される。実際には、出力し１の左側、出力Ｌ
２８とＲ１との間、出力Ｒｓｏの右側にも使用されない
セルの部分が存在する。第６図に戻って、上述のように
送出されるＣＣＤの出力信号は、直接に減算回路例の入
力伽）に与えられるとともに、遅延回路（３０）ヲ介し
て減算回路（財）のもう一方の入力（２８）に与えられ
る。

遅延回路（３０）は、例えば、ＣＣＤを用いることがで
き出力４画素分の遅延を行う。減算回路例は、入力（２
６）の信号Ｓｎから入力例の信号Ｓｄを減する。

第１７図国には、基準部についての信号ＳｎとＳｄとを
例示してあり、第１７図（ｂｌには第１７図Ｆａｌの信
号Ｓｎ、Ｓｄについての減算・出力（Ｓｎ−３ｄ）を示
しである。基準部の信号についての第１番目の減算出力
は１１＝　Ｌｓ　−Ｌｌで示され、最後゛の減算出力は
１２４＝　Ｌ２ｇ　−Ｌ２４で示される。かくて、４画
素分の遅延出力と組み合わせて減算出力を得る場合は、
２８個のセル出力に対してそれよりも４個少ない２４個
の減算出力が得られる。同様にして参照部からのセル３
０個分の積分出力に対して２６個の減算出力が得られる
。これら減算出力は順次にアナログ・デジタル変換回路
□□□によりデジタル値に変換され、次いでメモ１月圓
に貯えられる。すべての減算出力が得られると相関回路
（１）によりメモＩＪ　（３４）のデータを用いて撮影
レンズのずれ量をめる計算が行われる。以後、上記の減
算出力を２次出力といい、その波形を第２次像という。

尚、計算の方法については後で詳細に説明する。

第７図は、本発明の他の実施例を示すブロック図で、Ｃ
ＣＤ（２２）からの積分出力はまずアナログ・デジタル
変換回路（３８）によりデジタル値に変換され、次いで
変換されたデジタル値は直接に減算回路（４２）の入力
（４４）に与えられるとともに、遅延回路（４０）を介
して減算回路（４２）のもう一方の入力（４６）に与え
られる。

減算回路（４２）の出力はメモ１月圓に貯えられる。尚
、遅延回路（４■および減算回路（４２）はデジタル回
路で構成されるが、それぞれは第６図における遅延回路
（３０１と減算回路（２８）と目的とする機能は同じで
あり、メモＩＪ　（３４）以後における信号処理は第６
図の場合と同じである。

次に、メモ１月力のデータを用いたずれ量計算のための
データ処理について説明するが、その前に第１０図を参
照して像の合焦位置（４）からのずれ量ｄとセンサ（１
２）における像のシフト量ｅとの関係を考察する。尚、
第１０図は第１図および第２図に示す光学系と同一のも
のである。第１０図において光線（４８）は、撮影レン
ズの射出瞳の外周近くを通過するとともに合焦面と光軸
との交点（（３））を通過してセンサ上の点（５２）に
達する。この光線（４８）は、例えば交点（■で結像す
る光線群の中の−っである。光線（圓は、光線（４８）
と同一の光源からのもので、ただ撮影レンズをｄの距離
だけ繰り出した場合のものである。この光線（財）は交
点（労からｇだけ離れた点邸）を通過してセンサ上の点
呼）に達する。光線画は、逆に撮影レンズをｄだけ繰り
入れた場合のもので、合焦面との交点（６２１を通過し
て、センサ上の点（６４）に達する。ここで交点ω）と
（５６）、あるいは交点（圓）と（６２）との間の線分
を合焦面上での一つの像と考えると、センサ上の点（５
２）と（５８）あるいは点（５２）と（圓との間の線分
は、合焦面上の各像に対して再結像された像ということ
になる。そこで各線分の長さｇとｅとを用いてβ＝　ｅ
／ｇを考え、これを像倍率と呼ぶこととする。（この像
倍率βはレンズ（６１、（８）等の光学系の構成によっ
て定まる。）一方、光線（４８）と光軸（１８）とがな
す角をθとすれば、距離ｇとｄとの間にはＬａｎθ＝　
ｇ／ｄが成立する。ここでθは、レンズ（６）　、　（
８１、絞り開口［９＋等からなる光学系の構成に依存す
る定数となる。以」二から、ｄとｅの関係４は次式のよ
うになる。

ｄ−□　・・・（３） βｔａｎθ （３）式が示すように、センサ上における像のシフト量
ｅが分かると合焦位置からの像のずれ量ｄを算出するこ
とができる。尚、厳密には像倍率βは定数とはならず、
シフト量ｅに応じて変化し、合焦時の像倍率に対して前
ピンの場合は大きく、後ピンの場合は小さくなる傾向に
ある。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によっても異なる。し
たがって、後述するようにより正確なずれ量の算出に際
しては、シフト量ｅに応じた像倍率を予め用意しておき
、これを用いる。以下、シフト量ｅおよびずれ量ｄの検
出について説明する。

第６図にもどって、メモ１月例には、上述のように基準
部のセル出力からつくられた２４個の二次出力１ｉ（ｉ
＝ｌ、２．・・・２４）と参照部のセル出力からつくら
れた２６個の減算出力ｒ１（ｉ＝１．２．・・・２６）
とが貯えられる。尚、各二次出力を貯えるメモリの番地
は予め定められる。ここで、以後の信号処理の都合のた
めに、第８図に示すように各二次出力ｌｉ、ｆｉを基準
部、参照部のセルに対応づける。例えば、二次出力１＋
は基準部のセルＬ１の出力からセルＬ５の出力を減じた
ものであるが、これをセルＬｌとＬＳの中心位置にある
セルＬ３を代表する信号であると対応づける。以下、他
の二次出力１２、１３−−−１２４．　ｒｔ、　ｒ２．
−一γ２６ニツイテモ同様に考え、それぞれはセルＬ４
．　ＬＳ、・・・Ｌ２６　Ｒ３Ｒ４，・・・Ｒ２ｇを代
表する信号であると対応づける。

次に、基準部に対応する２次出力列（心を第８図のよう
に第１ブロツク、第２ブロツクおよび第３ブロツクとい
う三つの信号ブロックに分けて考える。

第１ブロツクは２次出力４１〜１１２の部分、第２ブロ
ツクは二次出力１５〜１２ｏの部分、第３ブロツクは２
次出力１１ｓ〜ｌｚ４の部分である。この三つの信号ブ
ロックのそれぞれは、ラインセンサ上においてはセルＬ
＋　＋−Ｌ１６．　Ｌ５〜Ｌ２４．　Ｌ１３〜Ｌ２［１
のそれぞれの部分の像に対応する。ずれ量検出において
は、三つのブロックのそれぞれについて第３図に示した
ようなパターン比較操作を行う。第３図においては１０
個のセル出力からなる基準パターンＡ１が１６個のセル
出力からなる参照部に対して７通りに対比された。これ
以上の対比も可能であるが、その場合、互いに比較され
るセル出力の数は１０個より少なくなる。本発明の焦点
検出装置においては基準パターンを構成する信号の数を
一定にして比較を行うものとする。

さて、第８図に戻って、第１と第３のブロックには１２
個の二次出力かあり、参照部圓には２６個の２次出力が
あるから、第１と第３のブロックはそれぞれ１５通りの
比較が可能である。また、第２のブロックは、１６個の
２次出力があるから、１１通りの比較が可能である。と
ころで、第２図を参照すると、再結像レンズ（８１、（
１０）による二つの像は前ピンの場合は光軸（１８）寄
りになり、後ピンの場合は光軸（１８）からより外れ、
合焦あるいは合焦近傍では両者の中間°に位置する。こ
のようであるから、第１のブロックを大きな後ピンの場
合のずれ量検出に用い、第２のブロックを合焦あるいは
合焦近傍の場合のずれ量の検出に用い、第３のブロック
を大きな前ピンの場合のずれ量検出に用いる。

今、設計の基準として、第２のブロックと参照部（１６
）の２次出力γ６〜γ２１の部分（合焦ブロックという
）とが一致関係を生ずるような場合を合焦状態とするよ
うに光学系の構成を定めるものとする。

第９図（ａｌは、第２ブロツクを合焦ブロックに対比さ
せた状態を示す。この状態から第２ブロツクを右へセル
５個分シフトさせた状態を第９図（ｂｌに示す。このよ
うな右シフトにより５通りの比較場面が得られる。これ
以上さらにシフトさせると、第２ブロツクは参照部に対
してはみ出る部分が生ずるようになる。そこで、第２ブ
ロツクの右シフトによる場合の比較は第９図ｆｂｌの状
態までとし、さらに右シフトする場合の比較は弗１ブロ
ックを用いて行うようにする。第９図（ｂｌの状態にお
いて、第１ブロツクは参照部の二次出力ｒ７〜γ１８の
部分と対置されている。この状態を１右５個シフト状態
“という。この右５個シフト状態は、第２ブロツクの右
シフト最終状態にあたり、かつ、第１ブロツクの右シフ
ト開始状態にあたる。第１ブロツクは、この右５個シフ
ト状態から出発して第９図ＦＣＩのように右１３個シフ
ト状態までの９通りの比較を行う。尚、第１ブロツクは
第９図（１〕ｌの状態から左方向へのシフトが可能であ
って、同図の状態を除いて６通りの比較ができるが、こ
の６通りの比較は採用しない。つまり、この場合の検出
は第２ブロツクにより行なわれるからである。以上と同
様にして第２ブロツクは第９図［ａｌの状態からセル５
個分左シフトでき、５通りの比較場面が得られる。こう
して第２ブロツクにより第９図ｔａｌの状態を含めて合
計１１通りの比較場面が得られる。

さらに左方向へのシフトを行う場合の検出は第３ブロツ
クに担当させることにする。第９図ｉｄｌは第３ブロツ
クを左１３個シフト状態に置いた場合を示す。第１ブロ
ツクの場合と同様に、考えて、第３ブロツクを用いる場
合は、左５個シフト状態から左５個シフト状態までの９
通りの比較場面が得られる。第１１図は、各ブロックが
担当する比較場面の領域を示す。第１１図において、数
直線（６Ｇ）上の数値０の位置は第９図ｔａ＋の対比場
面を表わすものとする。以下、数値５の位置は第９図（
ｂｌの対比場面を表わし、数値−１３の位置は第９図＋
ｄｌの対比場面を表わすという具合いである。以上のよ
うに、本発明の実施例では、センサ（１２）と圓上の像
が合焦の場合を基準として互いに反対方向にそれぞれの
移動量の合計としてセル１３個分だけ移動する領域がず
れ量検出域となる。こうして数直線（印）上のどの位置
で比較結果の一致度が最も高いか、つまり二つの像の移
動量（ΔＥとする）が分かれば、（３）式に基づいて撮
影レンズの露光面に対するずれ量をめることができる。

尚、合焦状態を基準にした二つの像の移動量ΔＥの半分
（ΔＥ／２）が（３１式におけるシフト量ｅに相当する
。

以下、センサ上での像のずれ量を検出する方法をさらに
詳細に説明する。尚、説明の都合のために、第１１図の
数直線（６６）を数直線ｔ６８）に振り替えて用い、例
えば数直線（６６）上の数値−１３に対応する数直線（
銘）上の数値０は、回路における信号処理の面から見て
第３ブロツクを参照部と比較するに際して第３ブロツク
のシフト位置が０であるということを表わすものと定義
する。したがって、例えば数直線（６６）上の数値０（
移動量０）に対応する数直線（６８１上の数値５は、第
２ブロツクのシフト位置が５であることを示す。

次に、第１２図について説明する。＄１２図においてＣ
Ｃｌ２１からメモリ（圓までの構成は第７図のものと同
一である。メモ１月圓には、二次出力１１〜１２４゜ｒ
１〜ｆｚ６が格納される。回路ブロック（７２）は、基
準部対応の各信号ブロックと参照部との比較操作を行い
、各ブロック毎に一致度が最も高いシフト位置およびそ
のシフト位置に対応する比較出力を検出する。この比較
出力の内容については以下に述べる。まず、第１ブロツ
クを用いた比較操作について説明する。第１ブロツクは
、前述のように二次出力１１〜ｌｘｚの信号で構成され
ているものであり、これが参照部の二次出力ｒ７〜ｒ゛
２６の部分と９通りの場合に比較される。９通りの場合
の第１番目は、二次出力１１〜ｌｘｚのブロックとｒ７
〜ｒ１８のブロックとにおける次式で示される内容の比
較である。

Ｈｌｆｏｌ−Ｘ　Ｉ　ｌｋ　−７’に十ｅ　Ｉ　”１４
）ｋ＝ｘ これは、第１１図の数直線（（ト）上における＄１プロ
・ツクのシフト位置０に対応する。次いて、第２番目の
比較内容は Ｈｌ（１）−ｋＡｌｌｌｋ−ｒｋ＋７１・・・（５）て
示され、これは第１ブロツクのシフト位置１に対応する
。以下、同様にして第１ブロツクのシフト位置３，４．
・・・８のそれぞれに対応する比較が行われる。第１ブ
ロツクのシフト位置ｊ　（ｊ＝０．１，２．・・・・８
）に対応する比較内容を一般式で示すと町（Ｊｌ　＝　
ｋＪ：１１１１に＝γにオ。＋ｊＩ・・・（６）となる
。以上のような９通りの比較によりめられる計算値町（
ｊ）を比較出力という。この９個の比較出力の中で最小
のものを第１ブロツクに関する比較場面において一致度
が最も高いものと見なし、これをｍ１ｎＨ１（ｊ）で示
すとともに、これに対応するシフト位置を５１（ｊ）で
示す。このｍ１ｎＨ１（ｊ）の検出は、例えばまずＨｌ
（ｏ）に次いでＨｌ（１）が算出されると両者の比較を
行って小さい方を選出する。次いでＨｌ（２）が算出さ
れると、先に選出された比較出力とＨｌ（２）とを比較
し、小さい方を選出する。以下、同様にして進めて行く
。こうするとＨｌ（８）が算出されて先に選出された比
較出力との比較がなされた時点でｍ１ｎＨ１（ｊｌが確
定する。一方、５ｔ（ｊ）の検出は、例えば、当初０が
セットされ比較出力が算出される毎にまたけインクレメ
ントされるカウンタと二つの比較出力の比較において新
しく算出された比較出力の方が小さい場合にｎ丁ｊ記カ
ウンタの内容を取り込むレジスタを用意しておけば、第
１ブロツクの最終の比較出力ＣＩ（８）と先に選出され
た比較出力との比較処理時点でレジスタに５１（ｊ）が
得られる。ただし、レジスタは当初０にセットしておく
。

次に、第２ブロツクについて Ｈ２ｉｊｌ　＝　、４工Ｉ　／１ｋ−Ｈ−γに＋ｊ　ｌ
　・・・（７）で示される比較が行われ、ｍ１ｎＨ２（
Ｊ）および５２ｆｊｌの検出が行われる。たたし、１４
＋２ブロツクの場合のｊは０から１０までの整数である
。ここでＨ２＋０１は、二次出力１５〜１２０とｒＩ〜
ｒ＋ａとの比較による比較出力で、第２ブロツクのシフ
ト位置のＯの場合に対応する。同様にして、第３ブロツ
クについて Ｈ３（ｊ）　−ｋｇｘ’　ｌｋ＋ｔ２−ｒｋ−１−ｊ　
ｌ　・・・（８）で示される比較が行われ、ｍ１ｎＨ３
（Ｊ）および５３（ｊ）の検出が行われる。ただし、こ
の場合ｊは０から８である。ここで［３（０）は、第３
図（ｄｌの場合の比較出力を示し、第１０図において第
３ブロツクのシフト位置０の場合を示す請求められた各
ブロックに対する検出値ｍ１ｎＨ１（ｊｌ、ｍ１ｎＨ２
ｆｊｌ　ｓ　ｍ１ｎＨ３０１、Ｓ１山、５２（ｊｌ、５
３（ｊ）はメモリ（Ｍｌ）、（Ｎ２）　、　（Ｎ３）、
（Ｎ４）　、（Ｎ５）　、（Ｎ６）に貯えられる。

次に回路ブロック（７勾は、メモリ（圓のニー次出力デ
ータを用いて、次のように定義されるコントラスト信号
を算出する。尚、一般的には、像のコントラストは異な
る二つの特定領域における像の明るさの差を示すものと
して扱われ、例えば隣り合うセルの出力の差がコントラ
ストを示す信号として用いられる。これに対し、本発明
の実施例では二つのセル出力間の差を用いるのではなく
、一つの二次出力間の差をコントラスト信号と称し、こ
れを検出して像のコントラストを示す信号として代用す
る。尚、二つのセル出力の差をコントラスト信号として
用いても勿論よいが、実施例では、メ記 モリの節約を計る目的から各セルの出力を伸憶するメモ
リは用意しないこととし、もっばら代用きしてのコント
ラスト信号を二次出力からめている。ここで、代用のコ
ントラスト信号が像のコントラストを示すものとして利
用できる理由は、第４図および第５図から見てとれるで
あろう。尚、コントラスト信号は、被写体のコントラス
トが低すぎてピント検出が不能となる場合を知るために
必要となる。かくして、回路ブロック閥では、各信号ブ
ロック毎について次式で示すコントラスト信号Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３がめられる。

Ｃ３＝　Σ　ｌ　ｌｋ＋ｌｚ　−ｌｋ＋ｕ　ｌ　・・・
　（１１）ここでＣＩは、第１ブロツクの二次信号１ｌ
−１ｘ２において一つの二次信号ｌｋに対して２個隣り
の二次（ｔ　号ｌｋ＋２との差を１０通りにわたってめ
、各絶対値の総和をとったものである。尚、互いに隣り
合う二次出力ｌｋ、　ｌｋ＋１の間の差をめるようにし
てもよいが、二次出力１個分だけ間を置いた場合の方が
差を強調して取り出すことができ、後段の処理において
有利となる。次いで、Ｃ２，Ｃ３は第２および第３ブロ
ツクについてのコントラスト信号である。Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３はメモリ（Ｎ７）　、（Ｎ８）　。

（Ｎ９）にそれぞれ貯えられる。

回路ブロック（７６）は、回路ブロック（７２）でめら
れた各ブロックの最小比較出力ｍ１ｎＨ１（ｊｌ　、ｍ
１ｎＨ２（ｊｌ。

ｍ１ｎＨ３（Ｊｌのそれぞれと回路ブロック（踵でめら
れタコントラスト信号Ｃ１１Ｃ２，Ｃ３のそれぞれとの
比 ｍ１ｎＨ２（Ｊ） Ｎ２（ｊ）＝□　・・・　（１３） ２ をめる。ここで、第１ブロツク七第３ブロツクとの最小
比較出力は、それぞれ１２個の比較出力１１〜ｌ＊ｚ、
　ｌｓ３〜ｌｚ４を用いて算出されているか、第２ブロ
ツクに関しては１６個の比較出力１５〜１２゜を用いて
算出されている。したがって、同一の像に対して第１あ
るいは第３ブロツクの最小比較出力と第２ブロツクの最
小出力とは同じとはならず、互いに対比される信号量の
多い第２ブロツクの最小比較出力の方が大きくなる。こ
のような訳で、三つの最小比較出力の中てどれが最も一
致度の高いシフト位置を示すものであるかを検出する目
的で、それぞれを互いに対等とみなして比較することは
妥当ではない。一方、コントラスト信号ＣＩ。

Ｃｚ　、Ｃ３においては同一の像に対してＣ２が０１あ
るいはＣ３より大きくなる。このようであるがら、上式
のような比をとることによりＮ１（ｊ）、　Ｎ２（ｊ）
。

Ｎ５（ｊ）のそれぞれを傾向として互いに対等な情報に
変換されたものと見なすことにする。尚、これらめられ
た比を規格化最小値と称する。また、それぞれはメモリ
（ＭＩＯ）、（Ｍｌｌ）　、（ＭＮ２）に貯えられる。

次に、回路ブロック（７８）は、各コントラスト信号Ｃ
Ｉ、　Ｃ２，Ｃ３が予め定めたコントラスト判定レベル
に１より高いか否かの判定を行ない、例えば判定の結果
に１より高い場合は１１“高くない場合は１０′が出力
され、それぞれをＣＣ１，（：Ｃ２，ＣＣ３としてメモ
リ（Ｍｌｏ）　、（！ｖｌ＋　ｔ）　、（ＭＮ２）に貯
える。さらには三つのコントラスト信号の全てが判定レ
ベルに＋に達していない場合は、この旨を示す一つの信
号を出力する。この信号は、被写体のコントラストが不
足していてピント検出が不能であることを示すものとし
て扱う。

回路ブロック（８０）は、回路ブロック（７８）の判定
結果に基ツいて、回路ブロック（７６）でめられた三つ
の規格化最小値の中から次のようにして一つを最も一致
度の高いシフト位置を示す信号として選出する。まず、
回路ブロック（７８）によるコントラスト判定の結果、
コントラストが不足であると判定されたブロックに対応
する規格化最小値は除外し、残りのブロックの規格化最
小値を選出対象とする。

コントラストが不足するブロックが存在しない場合はす
べてのブロックの規格化最小値Ｎ１（ｊ）。

Ｎ２（ｊ）、　Ｎ５（ｊ）を選出対象とする。こうして
選出の対象となった規格化最小値の中から最も小さいも
のを選出し、これを最も一致度の高いシフト位置を示す
ものとして確定する。つまり、第１１図の数直線制）あ
るいは（銘）においてどの位置が像一致の対応位置であ
るかが定まる。尚、例えばＮ１（ｊ）−Ｎ２（ｊｌのよ
うな場合、Ｎの後に付した数字の大きいＮ２（ｊ）の方
を選出するものとする。ここで選出された規格化最小値
をＭＮ（ｊ）とし、対応のシフト位置をＭＳ（ｊ）とす
る。これらはメモリ（ＭＮ４）　、（Ｍｌｓ）に、また
その対応の信号ブロックがどのブロックであるかを示す
データがメモリ（Ｎ１６）に貯えられる。以上により、
セルの配列ピッチの単位でシフト位置が検出されたこと
になる。ところで、例えばセルの配列ピッチが３０μ；
（３）式におけるθが２．８°、像倍率βが０．３であ
るような場合、この１ピッチ分の移動量は撮影レンズの
光軸方向でのずれ量にして例えば１鯖程になる。つまり
、以上の検出結果によれば検出精度はｌ　ａｍ程度とい
うことになる。しかし、例えばｌ眼しフカメラでは５０
μ程度の検出精度が要求されるので、■ピッチ以下の分
解能でのシフト位置の検出が望まれる。第１３図は、撮
影レンズがある特定位置にある場合の各シフト位置に対
する比較出力の一例を示すグラフで、この場合第２ブロ
ツクのシフト位置２の点が一致位置のようである。

続いて、以上の検出結果を用いて、さらに精度を高めた
ずれ量を算出する回路ブロワ′りについて説明する。

回路ブロック（８２１は、回路ブロック印）でめられた
規格化最小値ＭＮ　（ｊ　）と、予め定めた限界値に２
との比較を行う。ＭＮ（ｊ）　＞　Ｎ２の場合は、ピン
ト検出不可能であるとする。そして、とりあえずまって
いるシフト位置ＭＳ（ｊ）に基づいて、それが例えば後
ピンを示すものである場合は撮影レンズを繰出すような
制御を行い、改めてピント検出動作をＣＣＤのデータの
採取から行う。尚、Ｎ２の値は実験的に定める。

回路ブロック（８４１は、回路ブロック（８０）でめら
れた規格化最小値ＭＮ（ｊ）に対応するシフト位置Ｍｓ
ｔＪ＋およびその位置に対するセル１ビット前後の位置
５（ｊ−１）、Ｓ（ｊ＋１）の三つの位置の各々につい
て、メモ１月圓の二次出力を用いて比較出力Ｈ（ｊ−］
）　。

Ｈ（ｊ）、Ｈ（ｊ＋１）をめる。尚、この三つの比較出
力は０、その他の比較出力を含めて回路プロ・ツク（７
２）で算出されるのであるが、システムのメモリ数を節
約するために各信号ブロックの最小比較出力以外のもの
は放棄している。メモリに余裕があれば回路ブロック（
７粉で算出される比較出力すべてをメモリに格納してお
き、シフト位置ＭＳ　（ｊ　）がめられた段階でこのソ
フト位置およびその前後のシフト位置についての比較出
力をメモリから読み出すようにしてもよい。さて請求め
られたシフト位置が例えば第１ブロツクのシフト位置６
に相当するものであれば、回路ブロック（８４）では、
シフト位置５、、６．７の三つの位置についての比較出
力可（５）。

Ｈｌ　（６１、Ｈｌ　［７１がめられる。尚、信号ブロ
ックの両端のシフト位置がＭＳ（ｊ）に相当するようび
、例えば第１ブロツクのシフト位置が０の場合、その位
置を二つの像の合致位置と見なし、回路プロ・ツクでの
計算は取り止める。

回路ブロック（謹は、回路ブロック（圓でめられた三つ
の比較出力を用いて二つの像の真の合致位置を算出する
。回路ブロック（８０）において得られたシフト位置Ｍ
Ｓ（ｊ）は必ずしも真の合致位置を示すものではない。

これは、二つの像の比較は、セルの配列ピッチの単位ご
とにとびとひにすらせてしか行うことができず、一方二
つの像の互いの間隔は連続的に変化するものであること
に帰因する。

ここて、合致点の算出方法の理解のために、第１４図の
グラフを参照して三つの比較出力と合致点との関係を考
察する。第１４図Ｆａｌは、二つの比較出力ｎ（ｊ−１
）とＨ（ｊ＋１）が互いに等しい場合で、この場合のシ
フト位置ｊを真の合致を見なす。第１４図Ｆｂｌ。

＋ＣＩ、［ｄｌは、同図（ａｌのグラフを１／４ピツチ
つつ左へずらせたもので、真の合致位置が１／４ピツチ
づつすれて行く場合に対応する。第１４図（ｂｌ、［ｄ
ｌは、真の合致位置が最小の比較出力とその次に小さい
比較出力に対応する二つのシフト位置の間に存在し、か
つシフト位置ＳＭ（ｊ）により近い側に存在することを
示している。第１４図ｆｃｌは、最小の比較出力が二個
の場合は、それらのシフト位置の中心点が真の合致であ
ることを示している。

このような合致位置をめるための計算式にっいて以下に
説明する。今、−例きして第１５図（ａｌの場合につい
て考える。これは第１２図（ｂｌ　＋ｃ相当する。最小
比較出力ＨＵＩの隣りの比較出力Ｋ（ｊ−１）との差Ｈ
（ｊ）−Ｈ（ｊ−１）および最小比較出力のもう一方の
隣りの比較出力Ｈ（ｊ＋１）と最小比較出力との差ＨＣ
ｊ＋ｏ−Ｈ（ｊ）とを考え、それぞれをシフト位置ｊ−
１とｊとの中心点Ｑ１およびシフト位置ｊとｊ＋１との
中心点Ｑ２での線分ＹｌとＹ２の傾きを示すものきする
。第１５図ｆｂｌに、上述のように考えた二つの傾きが
点Ｐ１．Ｐａとしてプロットしである。

次に線分ＰｔＰａを考え、横軸Ｘとの交点Ｐ２を真の合
致点と見なす。このようにして、点Ｑ２から点Ｐ２まで
の距離χをめる。尚、−距離の単位として当面セルの配
列ピッチをとり、これを１単位とする。

したがって２２点の位置ＸＭは この式（１６）は第１５図ｆａｌ以外の場合についても
適用できる。よって回路ブロック（ｆｆｉ）は、（１６
）式の演算を行って真の合致位置ＸＭを算出する。ここ
でめられた合致位置ＸＭは、三つの信号ブロックのいず
れかに属し、第１１図において数直線（６８１Ｊ：の一
点に対応し、例えば矢印（７０）で示す第３ブロツクの
シフト位置２．２０という具合いである。また、このシ
フト位置２．２０は、数直線（６６）上に戻して見れば
矢印（７１）で示す数値−１０，８０（＝−１３−１−
０，２０）の位置となり、これは基準部と参照部の二つ
の像が合焦状態の場合に対して１０．８０ピッチ分だけ
センサ上において互いに近づく方向に移動していること
、つまり移動量ΔＥが前ピン側に１．０．８０であるこ
とを示すものである。かくて、回路ブロック（８６）に
より数直線（６８）上の一点が定められると、これに対
応する数直線（６６）上での点、つまり移動量ΔＥか定
まることとなる。このΔＥの決定が回路ブロックｔ８８
）で行われる。第１１図を参照して第１ブロツクに関す
るシフト位置ＸＭに対応する移動量ΔＥはΔＥ−ＸＭ−
１−５　・・・（１７） 第２ブロツクに関するシフト位置ＸＭに対応する移動量
ΔＥは ΔＥ＝ＸＭ　−５・・・（１８） さらに第３ブロツクに関もするものとしてはΔＥ　＝　
ＸＭ　−１３・・・（１９）となる。尚、この移動量Δ
Ｅの半分がシフト量ｅに相当することは前述したとうり
である。回路ブロック（８８）は、回路ブロック（謙か
らのシフト位置ＸＭの情報と回路ブロック（胆のメモリ
（Ｍｌｅ）に貯えられた信号ブロックの情報とに基づい
て、（１７）　、　（１８）　。

（１９）式のいずれかの計算を行う請求められたΔＥは
セルの配列ピッチを単位とするものである。

次の回路ブロック（（イ））は、ΔＥの値に応じて（１
）式に含まれる像倍率βを決定する。前述したようにβ
はシフトｉｅに応じて変化する量なので、設計段階にお
いてβとｅとの関係ケ実験的に定め、これに基づいてｅ
つまりはΔＥに応じたβをメモ１月曲に用意しておく。

この場合、ΔＥを複数の領域に分割し、この分割領域に
応じた複数のβを用意し、回路ブロック（労では、ΔＥ
がどの分割領域に属するかを判定し、次いで判定された
分割領域に対応するメモリのβを読み出し、次段の回路
ブロック（９２）に向けて出力する。

回路ブロック（９２）は、以上の情報を用いてずれ量ｄ
を算出する。ここで、セルの配列の１ピツチの長さをＰ
とずればシフト量ｅはΔＥ　、　Ｐ／２となる。

したがって（１１式は次式のように示される。

ΔＥ β　−−（２０） ただしＫは定数でＰ／２ｔａｎθに相当し、メモＩＪ（
Ｍ２りに予め用意される。かくて、回路ブロック（９２
）は（加）式の計算を行ってずれ量ｄを算出する。

第１６図は、第１２図に示す本発明によるピント検出装
置の回路をマイクロコンピュータを用いて実現した場合
の構成を示すブロック図である。第１６図においてマイ
クロコンピュータ制）は、一般的な８ビツトのワンチッ
プのマイクロコンピュータ（例えばモトローラ社製　タ
イプ６５０２　）においてメモリ容量の増加を計ったも
のを用いる。マイクロコンピュータを利用すると、第１
２図に示す回路ブロックのうちＡ−Ｄ変換回路臼）の構
成の一部およびその後段の部分は全てマイクロコンピュ
ータ制）による構成部分となる。マイクロコンピュータ
ａ）の外部にはＡ−Ｄ変換回路（３９）、合焦動作を指
令するスイッチ（（ト）、ＣＯＤ駆動回路ａ［相］、モ
ーター駆動回路（１，０２）　、表示回路（１０８）等
が接続される。

Ａ−Ｄ変換回路（３９）は、電圧比較回路とＤ−Ａ変換
回路が含まれ、Ａ−Ｄ変換時にマイクロコンピュータｔ
％ｌから、時間的に変化するデジタルコードが与えられ
て、これに対応するアナログ電圧とＣＣＤ（２２）から
のセル出力との比較を行ない、両者が所定の関係に達し
たときのデジタルコードがＡ　−Ｄ変換値とする。

ＣＣＤ駆動回路ＱＯＩは、ＣＣＤ　（２２）の駆動制御
に必要な制御信号をマイクロコンピュータ（（ト）から
供給されるクロックパルスからつくる。モーター駆動回
路（１０２）は、検出されたずれ量の信号に基づいて撮
影レンズ（１０６）　７ｉｌ−合焦位置へ駆動すべくレ
ンズ駆動モーター（１０４）への給電制御を行う。表示
回路（１０８）は、すれ量の信号に基づいて前ピン、合
焦、後ピン、合焦不能等の表示をファインダ内で表示す
る。以上のピント検出装置は、スイッチ（９８）が閉じ
られている間は、前述のずれ量の検出動作を繰り返えし
行ない、撮影レンズを合焦位置へ向けて移動させる。尚
、ＣＣＤ■とＡ−Ｄ変換回路（３９）との間には、例え
ば、ＣＣＤ特有の暗出力成分を除去するための回路や、
各セルの出力信号を被写体輝度に応じて増幅したりする
ための回路が設けられるが、本発明に直接に係わるもの
ではないので説明は省略する。また実際の装置は、ＣＣ
Ｄの積分時間をセルへの入射光強度に応じて変化させる
等、公知の技術を種々適用して構成されるものであると
いうことは論するまでもない。

効　果 以上詳細に説明したように、本発明は、二つの像の相対
的な位置関係を検出して撮影レンズのずれ量を検出する
ピント検出装置において、二つの像パターンを示すライ
ンセンサの出力を互いに比較する代りに、ラインセンサ
の出力と、この出力を所定のビット数たけシフトしたも
のとの差に対応する信号を用いるようにして、二つの像
の非合第１図は、本発明に係わるピント検出装置の光学
系の概略構成図、第２図４ま、第１図の光学系の部分拡
大図、第３図は、従来の検出方法を説明するための説明
図、＠４図は、第３図におけるセンサ出力を示すグラフ
、＄５図は、本発明の詳細な説明するためのグラフ、第
６図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図、第７
図は、本発明の弗２の実施例を示すブロック図、第８図
は、本発明のピント検出装置に用いられるラインセンサ
の各セルの配列構成例および各セルと第２次出力との関
係を示す説明図、第９図は、第８図における基準部と参
照部との第２次出力を対比した状態を示す説明図、第１
０図は、撮影レンズのすれ量ｄとラインセンサ」二の像
のシフト量ｅとの関係を示す説明図、第１１図は、本発
明のピント検出装置の信号処理の手続きを説明するため
の説明図、第１２図は、第７図における相関計算回路部
の構成を示すブロック図、第１３図は、二つの第２次出
力の比較出力の一例を示すグラフ、第１４図および＠１
５図は、ラインセンサ上の二つの像の相対的位置を確定
するための計算方法を説明するためのグラフ、第１６図
は、第１２図の回路ブロックをマイクロコンピュータを
用いて構成した場合のブロック図、第１７図はラインセ
ン゛すの出力と第２次出力との関係を示すグラフである
。

２：撮！レンズ、１２　、１４　：ホトダイオードセル
列、　０ｕＬｌ’　、　０ｕＬ２’　：二次信号出願人
　ミノルタカメラ株式会社 第１　図 第２図 第３図 第１３図 第７４図 ／−／　♂　♂？／　／７７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　撮影レンズの光軸を挾む、該撮影レンズの第１の
   部分と第２の部分とをそれぞれ通過した被写体光束から
   つくられる第１と第２の二つの像の相対的な位置関係を
   検出して撮影レンズの合焦位置からのずれ量を検出する
   ピント検出装置にオシ）で、第１および第２の像を受け
   て、各像の光強度分布パターンに応じた像信号を出力す
   べく所定数のホトダイオードセルを一列に配したライン
   センサと、前記像信号とこの像信号を所定のホトダイオ
   ードセル数分たけシフトしたものとの差に対応する二次
   信号を得る回路とを有し、前記第１および第２の像のそ
   れぞれに対応する前記二次信号を比較して、前記第１と
   第２の二つの像の相対的位置関係を検出するようにした
   ことを特徴とするピント検出装置。