JPS6236206B2 - - Google Patents
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- JPS6236206B2 JPS6236206B2 JP54005270A JP527079A JPS6236206B2 JP S6236206 B2 JPS6236206 B2 JP S6236206B2 JP 54005270 A JP54005270 A JP 54005270A JP 527079 A JP527079 A JP 527079A JP S6236206 B2 JPS6236206 B2 JP S6236206B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、対物レンズ（結像光学系）の合焦状
態を検出する焦点検出装置に関するものである。
態を検出する焦点検出装置に関するものである。
従来この種の装置としては、対物レンズの空間
的に異なる部分を通過した２光束による一対の光
像を一対の光電素子アレイ上にそれぞれ導き、こ
の一対の光電素子アレイ出力を比較処理して合焦
状態を検出する方法がいろいろ提案されている。
的に異なる部分を通過した２光束による一対の光
像を一対の光電素子アレイ上にそれぞれ導き、こ
の一対の光電素子アレイ出力を比較処理して合焦
状態を検出する方法がいろいろ提案されている。
例えば、上記一対の光電素子アレイ出力の差出
力の総和、およびコントラストを用いて合焦状態
を検出する方法が特開昭52―142512号に記載され
ている。この従来例では、上記一対の光像の相対
的偏倚が焦点合致状態により変わることと、焦点
合致時にはコントラストが最大となることを利用
して焦点検出装置について述べている。この方法
によれば、（特開昭52―142512号の第５図に示さ
れるように）検出出力曲線h3が焦点合致位置にお
いて鋭く立上り、そして閾値ε０を設定して焦点
合致範囲を定めている。
力の総和、およびコントラストを用いて合焦状態
を検出する方法が特開昭52―142512号に記載され
ている。この従来例では、上記一対の光像の相対
的偏倚が焦点合致状態により変わることと、焦点
合致時にはコントラストが最大となることを利用
して焦点検出装置について述べている。この方法
によれば、（特開昭52―142512号の第５図に示さ
れるように）検出出力曲線h3が焦点合致位置にお
いて鋭く立上り、そして閾値ε０を設定して焦点
合致範囲を定めている。
しかしながら、この従来例では、この検出出力
曲線がコントラストに影響をうけているために、
特定の被写体については適正に機能するが、例え
ば被写体のコントラスト量の異なるものでは、こ
の検出出力曲線h3のレベルが変化（即ち第５図上
の縦軸方向にずれる）してしまうために、閾値ε
０を一定としたのでは良好な結果が得られない欠
点がある。また、この従来例の演算処理では、合
焦位置および合焦近傍の判断はできても、前ピ
ン、後ピンのような像ずれ方向やずれ量を判別す
ることはできない欠点がある。
曲線がコントラストに影響をうけているために、
特定の被写体については適正に機能するが、例え
ば被写体のコントラスト量の異なるものでは、こ
の検出出力曲線h3のレベルが変化（即ち第５図上
の縦軸方向にずれる）してしまうために、閾値ε
０を一定としたのでは良好な結果が得られない欠
点がある。また、この従来例の演算処理では、合
焦位置および合焦近傍の判断はできても、前ピ
ン、後ピンのような像ずれ方向やずれ量を判別す
ることはできない欠点がある。
本発明は、これらの欠点を解決し、被写体のコ
ントラストに影響されない安定した焦点検出装置
を提供することを目的とする。
ントラストに影響されない安定した焦点検出装置
を提供することを目的とする。
本発明では上記目的を達成するために、像の鮮
明度を示すコントラスト量信号を算出するコント
ラスト演算手段と、２像の相対的変位に応じて変
わる相関量信号を出力する相関演算手段とを設
け、さらにコントラスト量信号を第１所定レベル
と比較する第１判定手段と、相関量信号を前記コ
ントラスト量信号の影響が除去された形で第２所
定レベルと比較する第２判定手段とを備えた焦点
検出装置を構成して、そして、コントラスト量信
号と第１所定レベルとを比較することにより、合
焦されるべき被写体像の鮮明度が焦点検出に必要
な量であることを保証し、被写体のコントラスト
が著しく低いことで多分に誤差が含まれた焦点検
出演算の検出信号（即ち不確かな検出信号）を、
事前に知ることができ対処できる効果を得、さら
に相関量信号を前記コントラスト量信号の影響が
除去された形で第２所定レベルと比較することに
より、被写体像のコントラストによつて影響され
ることなく、焦点検出演算で得られた信号が有効
である範囲を適切に識別できる効果を得ている。
明度を示すコントラスト量信号を算出するコント
ラスト演算手段と、２像の相対的変位に応じて変
わる相関量信号を出力する相関演算手段とを設
け、さらにコントラスト量信号を第１所定レベル
と比較する第１判定手段と、相関量信号を前記コ
ントラスト量信号の影響が除去された形で第２所
定レベルと比較する第２判定手段とを備えた焦点
検出装置を構成して、そして、コントラスト量信
号と第１所定レベルとを比較することにより、合
焦されるべき被写体像の鮮明度が焦点検出に必要
な量であることを保証し、被写体のコントラスト
が著しく低いことで多分に誤差が含まれた焦点検
出演算の検出信号（即ち不確かな検出信号）を、
事前に知ることができ対処できる効果を得、さら
に相関量信号を前記コントラスト量信号の影響が
除去された形で第２所定レベルと比較することに
より、被写体像のコントラストによつて影響され
ることなく、焦点検出演算で得られた信号が有効
である範囲を適切に識別できる効果を得ている。
またさらに、本発明の実施例では、焦点検出演
算により、２像のずれ量およびずれ方向を検出
し、少なくとも２像合致の近傍では高精度に検出
できるように構成されている。
算により、２像のずれ量およびずれ方向を検出
し、少なくとも２像合致の近傍では高精度に検出
できるように構成されている。
第１図において、対物レンズ１の固定焦点面又
はそれと共役な面にフイールドレンズ２が設けら
れている。カメラでは、固定焦点面にはフイルム
が配置されるので、このフイールドレンズ２は対
物レンズ１の光路を分路し、その分路した光路中
に設けることになる。再結像レンズ３，４に関し
てフイールドレンズ２すなわち、レンズ１の固定
焦点面と共役な位置にそれぞれ光電素子アレイ
５，６が設けられている。この例では、各アレイ
５，６は８つの光電素子P1〜P8、P1′〜P8′から構
成されている。対物レンズが合焦すべき物体に、
合焦された場合、対物レンズ１と再結像レンズ
３，４によつてそれぞれ光電素子アレイ５，６上
に形成される物体の光像と、対応するアレイ５，
６と、の位置関係が同一となるように、再結像レ
ンズ３，４、アレイ５，６の位置関係等が定めら
れている。従つて、合焦状態のとき、１対のアレ
イ５６の位置的に対応する光電素子P1とP1′……
P8とP8′への入射光強度は等しくなる。また、対
物レンズ１による物体の像がフイールドレンズ２
の前方に形成された時（前ピンのとき）アレイ５
上の像は下方へ、他方アレイ６上の像は上方へ移
動する。逆に、対物レンズ１による像がフイール
ドレンズ２の後方に形成された時（後ピンの
時）、アレイ５，６上の像はそれぞれ前ピンのと
きと逆方向へ移動する。アレイ５の各光電素子P1
〜P8の光電出力はそれぞれ線型増幅されまたは、
対物増幅されたりして、その光電出力に関連した
電気出力υ１〜υ８としてアレイ５の出力端子５
ａ〜５ｈより出力される。アレイ６の光電素子
P1′〜P8′の光電出力も同様であつて関連電気出力
υ1′〜υ8′が、出力端子６ａ〜６ｈより出力され
る。
はそれと共役な面にフイールドレンズ２が設けら
れている。カメラでは、固定焦点面にはフイルム
が配置されるので、このフイールドレンズ２は対
物レンズ１の光路を分路し、その分路した光路中
に設けることになる。再結像レンズ３，４に関し
てフイールドレンズ２すなわち、レンズ１の固定
焦点面と共役な位置にそれぞれ光電素子アレイ
５，６が設けられている。この例では、各アレイ
５，６は８つの光電素子P1〜P8、P1′〜P8′から構
成されている。対物レンズが合焦すべき物体に、
合焦された場合、対物レンズ１と再結像レンズ
３，４によつてそれぞれ光電素子アレイ５，６上
に形成される物体の光像と、対応するアレイ５，
６と、の位置関係が同一となるように、再結像レ
ンズ３，４、アレイ５，６の位置関係等が定めら
れている。従つて、合焦状態のとき、１対のアレ
イ５６の位置的に対応する光電素子P1とP1′……
P8とP8′への入射光強度は等しくなる。また、対
物レンズ１による物体の像がフイールドレンズ２
の前方に形成された時（前ピンのとき）アレイ５
上の像は下方へ、他方アレイ６上の像は上方へ移
動する。逆に、対物レンズ１による像がフイール
ドレンズ２の後方に形成された時（後ピンの
時）、アレイ５，６上の像はそれぞれ前ピンのと
きと逆方向へ移動する。アレイ５の各光電素子P1
〜P8の光電出力はそれぞれ線型増幅されまたは、
対物増幅されたりして、その光電出力に関連した
電気出力υ１〜υ８としてアレイ５の出力端子５
ａ〜５ｈより出力される。アレイ６の光電素子
P1′〜P8′の光電出力も同様であつて関連電気出力
υ1′〜υ8′が、出力端子６ａ〜６ｈより出力され
る。
次にこの関連電気出力υ１〜υ８、υ1′〜υ
8′の処理を説明する。第２図において空間周波数
成分抽出回路７は、アレイ５上の光像の特定の第
１空間周波数成分を表わす第１電気信号V1と、
その1/2の空間周期の空間周波数成分を表わす第
２電気信号V2とを、上記関連電気出力υ１〜υ
８から抽出する。第２空間周波数成分は第１空間
周波数成分と異なる空間周期を持つものであれば
よく、上記例に限るものではない。この第１電気
信号V1はアレイ５上の光像が、素子の配列方向
に変位した時、その変位に応じて、一定の関係で
変化する位相情報φ１と、その抽出空間周波数成
分の大きさを表わす大きさ情報γ１とを含む。第
２電気信号も同様で、位相情報φ２と大きさ情報
γ２を含む。他方の空間周波数成分抽出回路８
は、回路７と同一のもので、アレイ６の関連電気
出力υ1′〜υ8′から、そのアレイ上の光像の第
１、第２空間周波数成分を抽出しそれらをそれぞ
れ表わす第１、第２電気信号を作る。この第１、
第２電気信号はそれぞれ位相情報φ1′，φ2′大き
さ情報γ1′，γ2′を含む。
8′の処理を説明する。第２図において空間周波数
成分抽出回路７は、アレイ５上の光像の特定の第
１空間周波数成分を表わす第１電気信号V1と、
その1/2の空間周期の空間周波数成分を表わす第
２電気信号V2とを、上記関連電気出力υ１〜υ
８から抽出する。第２空間周波数成分は第１空間
周波数成分と異なる空間周期を持つものであれば
よく、上記例に限るものではない。この第１電気
信号V1はアレイ５上の光像が、素子の配列方向
に変位した時、その変位に応じて、一定の関係で
変化する位相情報φ１と、その抽出空間周波数成
分の大きさを表わす大きさ情報γ１とを含む。第
２電気信号も同様で、位相情報φ２と大きさ情報
γ２を含む。他方の空間周波数成分抽出回路８
は、回路７と同一のもので、アレイ６の関連電気
出力υ1′〜υ8′から、そのアレイ上の光像の第
１、第２空間周波数成分を抽出しそれらをそれぞ
れ表わす第１、第２電気信号を作る。この第１、
第２電気信号はそれぞれ位相情報φ1′，φ2′大き
さ情報γ1′，γ2′を含む。
この抽出回路の原理を第３図により説明する。
同図において、光電素子P1〜P8の関連電気出力υ
１〜υ８はベクトル化回路９によつて、順次それ
ぞれ２π／８位相のずれたベクトルexp（i2π×０／８
）、 exp（i2π×１／８）……exp（i2π×７／８）が乗ぜら
れ、 ベクトルに変換される。加算回路１０はベクトル
化回路９の出力を加算する。従つて加算回路１０
の出力Ｖは以下の如くなる。
同図において、光電素子P1〜P8の関連電気出力υ
１〜υ８はベクトル化回路９によつて、順次それ
ぞれ２π／８位相のずれたベクトルexp（i2π×０／８
）、 exp（i2π×１／８）……exp（i2π×７／８）が乗ぜら
れ、 ベクトルに変換される。加算回路１０はベクトル
化回路９の出力を加算する。従つて加算回路１０
の出力Ｖは以下の如くなる。
この出力υ１はアレイの光電素子P1〜P8の配列
方向の空間長さｄを空間周期とする空間周波数成
分の情報を含むことになる。この出力Ｖは特願昭
第53―12144号において証明した如くアレイ上の
光像が変位するとその位相φが、変化する。ま
た、出力Ｖの大きさγは光像中の抽出した空間周
波数成分の大きさを表わす。
方向の空間長さｄを空間周期とする空間周波数成
分の情報を含むことになる。この出力Ｖは特願昭
第53―12144号において証明した如くアレイ上の
光像が変位するとその位相φが、変化する。ま
た、出力Ｖの大きさγは光像中の抽出した空間周
波数成分の大きさを表わす。
前述の出力Ｖを第１電気信号とするとそれとは
異なつた空間周期の空間周波数成分に関する第２
電気信号を求めるには、次の如くすればよい。ベ
クトル化回路９において、関連電気出力υ１〜υ
４、υ５〜υ８に、ベクトルexP（i2π×０／４）〜 exP（i2π×３／４）をそれぞれ乗することにより、４ つの光電素子の長さｄ／２と等しい周期の空間周
波数成分が得られる。
異なつた空間周期の空間周波数成分に関する第２
電気信号を求めるには、次の如くすればよい。ベ
クトル化回路９において、関連電気出力υ１〜υ
４、υ５〜υ８に、ベクトルexP（i2π×０／４）〜 exP（i2π×３／４）をそれぞれ乗することにより、４ つの光電素子の長さｄ／２と等しい周期の空間周
波数成分が得られる。
アレイ５，６と空間周波数抽出回路７，８の具
体的回路例を第４図、第５図に示す。
体的回路例を第４図、第５図に示す。
第４図において、アレイ５，６のフオトダイオ
ードP1〜P8、P1′〜P8′の光電流は、演算増幅器と
その帰還トランジスタ．ダイオードからなる対数
変換回路１２ａ〜１２ｈ、１３ａ〜１３ｈによつ
て入射光強度の対数に比例した関連電気出力υ１
〜υ８、υ1′〜υ8′に変換される。なお、図では
対数変換回路１２ｂ〜１２ｈ、１３ａ〜１３ｈの
帰還トランジスタとダイオードを示していない。
回路１５は関連電気出力υ１〜υ８、υ1′〜υ
8′の平均値が零となるように帰還をかけている。
この平均値を零にすることはベクトル化回路によ
つて掛けられるベクトルの値の誤差、具体的には
左動増幅器１６〜２３の入力抵抗などの誤差の影
響を小さくするためである。
ードP1〜P8、P1′〜P8′の光電流は、演算増幅器と
その帰還トランジスタ．ダイオードからなる対数
変換回路１２ａ〜１２ｈ、１３ａ〜１３ｈによつ
て入射光強度の対数に比例した関連電気出力υ１
〜υ８、υ1′〜υ8′に変換される。なお、図では
対数変換回路１２ｂ〜１２ｈ、１３ａ〜１３ｈの
帰還トランジスタとダイオードを示していない。
回路１５は関連電気出力υ１〜υ８、υ1′〜υ
8′の平均値が零となるように帰還をかけている。
この平均値を零にすることはベクトル化回路によ
つて掛けられるベクトルの値の誤差、具体的には
左動増幅器１６〜２３の入力抵抗などの誤差の影
響を小さくするためである。
次に、抽出回路を示す第５図において端子５ａ
〜５ｈ、６ａ〜６ｈはそれぞれ第４図の同一符号
の端子５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｈに接続されるベク
トル化回路は関連電気出力υ１〜υ８、υ1′〜υ
8′にベクトルexP（i2π×０／８）〜exP（i2π×７／
８）を そのｘ成分とｙ成分の形で乗ずるものである。差
動増幅器１６は、上述のベクトルのｎ成分を、関
連電気出力υ１〜υ８に乗じ加算するもので、
各々の入力抵抗の値は乗ずべきｘ成分の逆数に比
例したものとなつている。こうして差動増幅器１
６の出力は空間周期ｄの空間周波数成分に関する
第１電気信号V1のｘ成分となる。
〜５ｈ、６ａ〜６ｈはそれぞれ第４図の同一符号
の端子５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｈに接続されるベク
トル化回路は関連電気出力υ１〜υ８、υ1′〜υ
8′にベクトルexP（i2π×０／８）〜exP（i2π×７／
８）を そのｘ成分とｙ成分の形で乗ずるものである。差
動増幅器１６は、上述のベクトルのｎ成分を、関
連電気出力υ１〜υ８に乗じ加算するもので、
各々の入力抵抗の値は乗ずべきｘ成分の逆数に比
例したものとなつている。こうして差動増幅器１
６の出力は空間周期ｄの空間周波数成分に関する
第１電気信号V1のｘ成分となる。
差動増幅器１７は上述のベクトルのｙ成分を関
連電気出力υ１〜υ８に乗じそれを加算するもの
である。この出力は第１電気信号V1のｙ成分に
相当する。また、差動増幅器１８，１９は、アレ
イ６の関連電気出力υ1′〜υ8′について、増幅器
１７，１８と全く同様にして第１電気出力V1′の
ｘ成分、ｙ成分を作り出す。また、差動増幅器２
０，２１は、アレイ５についてｄ／２の空間周期
の空間周波数成分に関する第２電気信号V2のｘ
成分、ｙ成分をそれぞれ出力し、差動増幅器２
２，２３はアレイ６について、第２電気信号
V2′のｘ成分、ｙ成分をそれぞれ出力する。
連電気出力υ１〜υ８に乗じそれを加算するもの
である。この出力は第１電気信号V1のｙ成分に
相当する。また、差動増幅器１８，１９は、アレ
イ６の関連電気出力υ1′〜υ8′について、増幅器
１７，１８と全く同様にして第１電気出力V1′の
ｘ成分、ｙ成分を作り出す。また、差動増幅器２
０，２１は、アレイ５についてｄ／２の空間周期
の空間周波数成分に関する第２電気信号V2のｘ
成分、ｙ成分をそれぞれ出力し、差動増幅器２
２，２３はアレイ６について、第２電気信号
V2′のｘ成分、ｙ成分をそれぞれ出力する。
乗算器２４，２６，２８，３０は、差動増幅器
１６，１８，２０，２２の出力に回路３２からの
交流出力coswtを乗じ、乗算器２５，２７，２
９，３１は、差動増幅器１７，１９，２１，２３
の出力に回路３２からの交流出力sinwtを乗ず
る。加算器３３，３４、３５，３６はそれぞれ乗
算器２４と２５，２６と２７，２８と２９，３０
と３１の出力を加算する。これらの加算器３３，
３４，３５，３６の交流出力がそれぞれ第１電気
信号V1，V1′、第２電気信号V2，V2′に相当しそれ
らの位相が前記位相φ１、φ1′、φ２、φ2′であ
り、それらの出力を整流回路３７，３８，３９，
４０によつて整流したものがそれぞれ前記大きさ
情報γ１、γ1′、γ２、γ2′となる。
１６，１８，２０，２２の出力に回路３２からの
交流出力coswtを乗じ、乗算器２５，２７，２
９，３１は、差動増幅器１７，１９，２１，２３
の出力に回路３２からの交流出力sinwtを乗ず
る。加算器３３，３４、３５，３６はそれぞれ乗
算器２４と２５，２６と２７，２８と２９，３０
と３１の出力を加算する。これらの加算器３３，
３４，３５，３６の交流出力がそれぞれ第１電気
信号V1，V1′、第２電気信号V2，V2′に相当しそれ
らの位相が前記位相φ１、φ1′、φ２、φ2′であ
り、それらの出力を整流回路３７，３８，３９，
４０によつて整流したものがそれぞれ前記大きさ
情報γ１、γ1′、γ２、γ2′となる。
再び第２図において、こうして得た空間周波数
成分抽出回路７，８の第１電気信号V1，V1′の位
相差φ１―φ1′は、第６図ａに示す如く対物レン
ズが合焦位置にあるとき零となり、前ピン位置で
は例えば正となり、後ピン位置では負となり、そ
の差の大きさは合焦位置からのすれ量に応じて大
きくなる。
成分抽出回路７，８の第１電気信号V1，V1′の位
相差φ１―φ1′は、第６図ａに示す如く対物レン
ズが合焦位置にあるとき零となり、前ピン位置で
は例えば正となり、後ピン位置では負となり、そ
の差の大きさは合焦位置からのすれ量に応じて大
きくなる。
第２電気信号V2，V2′の位相差φ２―φ2′につ
いても第６図ｂに示す如く同様である。
いても第６図ｂに示す如く同様である。
例えば第２電気信号V2，V2′が前述した説明の
とおり４画素で一周期をなしており、したがつて
１画素の幅は90゜の位相差に相当している。第７
図に示したような位相差検出回路は、この90゜の
位相差を容易に数十分割できるので、Φ２―Φ
2′の信号を用いれば１画素幅の数十分の１以上の
相対的変位の検出が可能であり、高い検出精度を
有する。
とおり４画素で一周期をなしており、したがつて
１画素の幅は90゜の位相差に相当している。第７
図に示したような位相差検出回路は、この90゜の
位相差を容易に数十分割できるので、Φ２―Φ
2′の信号を用いれば１画素幅の数十分の１以上の
相対的変位の検出が可能であり、高い検出精度を
有する。
即ち、第６図に示すように、その有効適用範囲
が２像の合致する状態の近傍に限られてはいる
が、２像の変位を方向も含めて精度よく検出でき
る焦点検出演算を行う。
が２像の合致する状態の近傍に限られてはいる
が、２像の変位を方向も含めて精度よく検出でき
る焦点検出演算を行う。
次に検出精度は粗いが２像の合致する状態の近
傍を他の状態から識別する方法に関して以下に詳
述する。この目的を達成するために本発明では２
像の相対的変位に関して相関量信号を出力する相
関演算手段と、像の鮮明度を示すコントラスト量
信号を出力するコントラスト演算手段とを設け、
相関量信号をコントラスト量信号で規格化した規
格相関出力を作成し、これを所定の閾値と比較す
ることで、どんな被写体に対しても有効に２像の
合致位置の近傍を識別する方法を用いる。この処
理を行うのが第２図相関検出部４１である。とこ
ろが第６図ａ，ｂから明らかなように、合焦位置
から大きく前ピン又は後ピン位置へずれた場合に
も位相差φ１―φ1′、φ２―φ2′が零となつてし
まうので、この位相差のみから、合焦検出を行う
と誤つてしまう恐れがある。これを防止するため
に、対物レンズが合焦位置近傍であることを検出
する相関検出部４１が設けられている。この相関
検出部４１は、規格相関関数 を算出する。この規格相関関数１の分子は、物体
の輝度分布がほぼ一様であるとき小さくなり、そ
れに応じて分母も小さくなるので、この規格相関
関数は輝度分布に無関係に、対物レンズの焦点位
置に依存するような規格化されたものとなつてい
る。この規格相関関数の分子は、一対の光像に
関する相互相関関数を表し、分母は、光像の自己
相関関数すなわち光像のコントラスト（鮮明度）
を表している。詳述すると合焦位置のときυｉ＝
υ′ｉであるから分子が零となり、＝０とな
り、アレイ５上の像がアレイ６上の像に対して相
対的に光電素子１個分ずれているような後ピン又
は前ピンのとき物体の輝度分布に無関係にυ2′＝
υ１，υ3′＝υ２，…υ8′＝υ７又はυ２＝υ
1′，υ３＝υ2′…υ８＝υ7′がそれぞれ成立する
ので、＝１となる。
傍を他の状態から識別する方法に関して以下に詳
述する。この目的を達成するために本発明では２
像の相対的変位に関して相関量信号を出力する相
関演算手段と、像の鮮明度を示すコントラスト量
信号を出力するコントラスト演算手段とを設け、
相関量信号をコントラスト量信号で規格化した規
格相関出力を作成し、これを所定の閾値と比較す
ることで、どんな被写体に対しても有効に２像の
合致位置の近傍を識別する方法を用いる。この処
理を行うのが第２図相関検出部４１である。とこ
ろが第６図ａ，ｂから明らかなように、合焦位置
から大きく前ピン又は後ピン位置へずれた場合に
も位相差φ１―φ1′、φ２―φ2′が零となつてし
まうので、この位相差のみから、合焦検出を行う
と誤つてしまう恐れがある。これを防止するため
に、対物レンズが合焦位置近傍であることを検出
する相関検出部４１が設けられている。この相関
検出部４１は、規格相関関数 を算出する。この規格相関関数１の分子は、物体
の輝度分布がほぼ一様であるとき小さくなり、そ
れに応じて分母も小さくなるので、この規格相関
関数は輝度分布に無関係に、対物レンズの焦点位
置に依存するような規格化されたものとなつてい
る。この規格相関関数の分子は、一対の光像に
関する相互相関関数を表し、分母は、光像の自己
相関関数すなわち光像のコントラスト（鮮明度）
を表している。詳述すると合焦位置のときυｉ＝
υ′ｉであるから分子が零となり、＝０とな
り、アレイ５上の像がアレイ６上の像に対して相
対的に光電素子１個分ずれているような後ピン又
は前ピンのとき物体の輝度分布に無関係にυ2′＝
υ１，υ3′＝υ２，…υ8′＝υ７又はυ２＝υ
1′，υ３＝υ2′…υ８＝υ7′がそれぞれ成立する
ので、＝１となる。
こうして、この規格相関関数は、第６図Ｃに
示すごとく最大相関のある位置αと像の相対変位
が±１画素に相当する位置β、γの三点で期格化
されている。即ち、±１画素前後の範囲が前記一
対の光像が合致する状態の近傍に対応する。もち
ろんこのような規格化された相関関数はこれに限
るものでなく、種々のものが考えられる。例え
ば、規格相関関数の分母は光像のコントラスト
に対応する量であれば何でも良く、この分母を空
間周波数成分の大きさ情報r1、r2、r3、r4の総和
で代用して、 でもよい。
示すごとく最大相関のある位置αと像の相対変位
が±１画素に相当する位置β、γの三点で期格化
されている。即ち、±１画素前後の範囲が前記一
対の光像が合致する状態の近傍に対応する。もち
ろんこのような規格化された相関関数はこれに限
るものでなく、種々のものが考えられる。例え
ば、規格相関関数の分母は光像のコントラスト
に対応する量であれば何でも良く、この分母を空
間周波数成分の大きさ情報r1、r2、r3、r4の総和
で代用して、 でもよい。
即ち、規格相関関数は２像の相関量をコント
ラストに対応する量で規格化したものである。
ラストに対応する量で規格化したものである。
以上で精度は粗いが２像の合致する状態の近傍
を他の状態から識別する方法の説明を終え、第７
図に記載した実施例の回路に基づいて第２図の制
御部５０の説明を行う。
を他の状態から識別する方法の説明を終え、第７
図に記載した実施例の回路に基づいて第２図の制
御部５０の説明を行う。
比較器５１は空間周期ｄの第１空間周波数成分
に関する大きさ情報γ１，γ1′の和の1/2と、空
間周期ｄ／２の第２空間周波数成分に関する大き
さ情報γ２、γ2′の和とを比較し、前者が大きい
ときすなわち、光像中に第１空間周波数成分が多
く含まれているとき“Ｈ”レベルの出力を発生
し、位相φ１、φ1′に関するFET52を導通状態に
する。他方、後者が大きいとき、“Ｌ”レベルの
出力を発生しインバータ５３を介して、位相φ
２、φ2′に関するFET54を導通にする。なお、こ
こで、γ１とγ1′の和を1/2倍したのは、第２空
間周波数成分に関する位相情報の方が、第１空間
周波数成分のものに比べ、精度が良いためであ
る。FET52がオンのときは交流信号φ１、φ
1′が、他方FET54がオンのときは交流信号φ２、
φ2′がそれぞれ波形整形回路５５によつて矩形波
に変換後、Ｄ―フリツプフロツプ５６と排他的論
理和回路５７に入力される。Ｄ―フリツプフロツ
プ５６は両交流信号の位相差φ１―φ1′又はφ２
―φ2′の正負を判別する。前述した如く、この正
負は、前ピン又は後ピンを表わすことになる。排
他的論理和回路５７は、上記位相差の絶対値すな
わち大きさを測定する。この大きさは、合焦位置
からのずれ量を表わす。従つて、フリツプフロツ
プ５６の出力と回路５７の出力により、合焦状
態、前ピン、後ピン及びその程度が分ることにな
る。
に関する大きさ情報γ１，γ1′の和の1/2と、空
間周期ｄ／２の第２空間周波数成分に関する大き
さ情報γ２、γ2′の和とを比較し、前者が大きい
ときすなわち、光像中に第１空間周波数成分が多
く含まれているとき“Ｈ”レベルの出力を発生
し、位相φ１、φ1′に関するFET52を導通状態に
する。他方、後者が大きいとき、“Ｌ”レベルの
出力を発生しインバータ５３を介して、位相φ
２、φ2′に関するFET54を導通にする。なお、こ
こで、γ１とγ1′の和を1/2倍したのは、第２空
間周波数成分に関する位相情報の方が、第１空間
周波数成分のものに比べ、精度が良いためであ
る。FET52がオンのときは交流信号φ１、φ
1′が、他方FET54がオンのときは交流信号φ２、
φ2′がそれぞれ波形整形回路５５によつて矩形波
に変換後、Ｄ―フリツプフロツプ５６と排他的論
理和回路５７に入力される。Ｄ―フリツプフロツ
プ５６は両交流信号の位相差φ１―φ1′又はφ２
―φ2′の正負を判別する。前述した如く、この正
負は、前ピン又は後ピンを表わすことになる。排
他的論理和回路５７は、上記位相差の絶対値すな
わち大きさを測定する。この大きさは、合焦位置
からのずれ量を表わす。従つて、フリツプフロツ
プ５６の出力と回路５７の出力により、合焦状
態、前ピン、後ピン及びその程度が分ることにな
る。
比較器５８は規格相関関数出力と基準レベル
Ｖ1とを比較し、前者が低いとき“Ｌ”レベル
出力を発生する。この基準レベルＶ1は第６図
ｃに示す如く、相関関数出力がこのレベル以下
である範囲では、第６図ａ，ｂに示す如く、位相
差φ１―φ1′、φ２―φ2′が必ず正常な範囲l1、l2
にあることを保障するように選定されている。こ
うして、比較器５８の出力が“Ｌ”レベルである
とき、対物レンズは合焦近傍にあり、Ｄ―フリツ
プフロツプ５６の出力や排他的論理和回路５７の
出力は正常な焦点検出信号であることが保障され
ている。
Ｖ1とを比較し、前者が低いとき“Ｌ”レベル
出力を発生する。この基準レベルＶ1は第６図
ｃに示す如く、相関関数出力がこのレベル以下
である範囲では、第６図ａ，ｂに示す如く、位相
差φ１―φ1′、φ２―φ2′が必ず正常な範囲l1、l2
にあることを保障するように選定されている。こ
うして、比較器５８の出力が“Ｌ”レベルである
とき、対物レンズは合焦近傍にあり、Ｄ―フリツ
プフロツプ５６の出力や排他的論理和回路５７の
出力は正常な焦点検出信号であることが保障され
ている。
その輝度分布がほとんど一様でアレイ５，６上
の光像が第１空間周波数成分や第２空間周波数成
分をほとんど含まない黒板の如き物体がある。こ
のような物体に関しては、位相差φ１―φ1′、φ
２―φ2′は、ノイズ等が大きく影響し、アレイ
５，６上の光像の相対位置の変化を忠実に表わす
ものでなくなつてしまう。従つて、この位相差は
対物レンズの正確な焦点検出信号ではなくなつて
しまう。そこで、このような第１、第２空間周波
数成分をほとんど含まない場合には当然、大きさ
情報γ１、γ1′、γ２、γ2′が小さくなつている
ので、比較回路６０，６１によつて情報γ１、γ
1′が一定レベルＶ2以上か否かを検出し、同様
に比較回路６２，６３によつて情報γ２、γ2′が
一定レベルＶ3以上か否かを検出し、ともに一
定レベル以上である場合のみにOR回路６４の出
力を“Ｌ”レベルにする。すなわちこのOR回路
６４の出力の“Ｌ”レベルはフリツプフロツプ５
６と回路５７の出力とが正しいことを表わす。
の光像が第１空間周波数成分や第２空間周波数成
分をほとんど含まない黒板の如き物体がある。こ
のような物体に関しては、位相差φ１―φ1′、φ
２―φ2′は、ノイズ等が大きく影響し、アレイ
５，６上の光像の相対位置の変化を忠実に表わす
ものでなくなつてしまう。従つて、この位相差は
対物レンズの正確な焦点検出信号ではなくなつて
しまう。そこで、このような第１、第２空間周波
数成分をほとんど含まない場合には当然、大きさ
情報γ１、γ1′、γ２、γ2′が小さくなつている
ので、比較回路６０，６１によつて情報γ１、γ
1′が一定レベルＶ2以上か否かを検出し、同様
に比較回路６２，６３によつて情報γ２、γ2′が
一定レベルＶ3以上か否かを検出し、ともに一
定レベル以上である場合のみにOR回路６４の出
力を“Ｌ”レベルにする。すなわちこのOR回路
６４の出力の“Ｌ”レベルはフリツプフロツプ５
６と回路５７の出力とが正しいことを表わす。
また、相関出力の分母が非常に小さい場合
は、相関出力は多分に誤差を多く含むので、こ
の場合は比較器５８の出力を合焦近傍を表わす信
号として採用することは適当でない。そこで、比
較器６５によつて、分母が一定レベルＶ4より
大きいか否かを検出する。そして比較器６５は、
分母がＶ4より小さいとき“Ｈ”レベルとな
り、この“Ｈ”レベルは比較器５８の合焦近傍か
否かを表わす出力が正しくないかもしれないこと
を意味する。そしてOR回路６６はその出力が
“Ｈ”レベルのとき、位相差φ１―φ1′、φ２―
φ2′か規格相関出力かの少なくとも一方が正し
くないことが表わされる。
は、相関出力は多分に誤差を多く含むので、こ
の場合は比較器５８の出力を合焦近傍を表わす信
号として採用することは適当でない。そこで、比
較器６５によつて、分母が一定レベルＶ4より
大きいか否かを検出する。そして比較器６５は、
分母がＶ4より小さいとき“Ｈ”レベルとな
り、この“Ｈ”レベルは比較器５８の合焦近傍か
否かを表わす出力が正しくないかもしれないこと
を意味する。そしてOR回路６６はその出力が
“Ｈ”レベルのとき、位相差φ１―φ1′、φ２―
φ2′か規格相関出力かの少なくとも一方が正し
くないことが表わされる。
本実施例では、検出精度を高めるために２つの
位相差φ１―φ1′、φ２―φ2′を作り出したが、
もちろん１つのみでもよい。
位相差φ１―φ1′、φ２―φ2′を作り出したが、
もちろん１つのみでもよい。
また、第４図の例は、フオトダイオードからの
出力は並列的に取り出す例であつたが、例えば、
時系列的に取り出す場合、フオトダイオードの電
荷積蓄時間を、γ１＋γ1′＋γ２＋γ2′＝一定と
なるようにAGCをかければ、単に相関出力Σ｜
υo―υ′o｜が規格されたものとなる。
出力は並列的に取り出す例であつたが、例えば、
時系列的に取り出す場合、フオトダイオードの電
荷積蓄時間を、γ１＋γ1′＋γ２＋γ2′＝一定と
なるようにAGCをかければ、単に相関出力Σ｜
υo―υ′o｜が規格されたものとなる。
以上のように本発明によれば、コントラスト演
算手段のコントラスト量信号と第１所定レベルと
を比較することで、合焦されるべき被写体像が鮮
明度が焦点検出に必要な量あることを保証し、か
つ相関量信号が光像のコントラストに依存しない
形で第２所定レベルと比較することで、被写体像
の輝度分布によつて影響されることなく適正に２
像が合致する状態の近傍を他の状態から識別し、
この２像合致近傍において方向も含めて２像のず
れ量を精密に演算しており、前後ピンの判定が可
能で検出精度が高く、かつ被写体の如何を問わず
誤動作のない安定した焦点検出装置を得ることが
できる。
算手段のコントラスト量信号と第１所定レベルと
を比較することで、合焦されるべき被写体像が鮮
明度が焦点検出に必要な量あることを保証し、か
つ相関量信号が光像のコントラストに依存しない
形で第２所定レベルと比較することで、被写体像
の輝度分布によつて影響されることなく適正に２
像が合致する状態の近傍を他の状態から識別し、
この２像合致近傍において方向も含めて２像のず
れ量を精密に演算しており、前後ピンの判定が可
能で検出精度が高く、かつ被写体の如何を問わず
誤動作のない安定した焦点検出装置を得ることが
できる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の配置図、
第２図は一実施例の信号処理系のブロツク図、第
３図は空間周波数成分抽出回路の原理を示すブロ
ツク図、第４図は光電素子アレイの具体的回路例
を示す回路図、第５図は空間周波数成分抽出回路
の具体的回路例を示す回路図、第６図ａ，ｂはそ
れぞれ位相差出力のグラフで、第６図ｃは相関出
力のグラフである。第７図は制御部の具体的回路
例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明、１……対物レンズ、
５，６……光電素子アレイ、７，８……空間周波
数成分抽出回路、４１……相関検出部。
第２図は一実施例の信号処理系のブロツク図、第
３図は空間周波数成分抽出回路の原理を示すブロ
ツク図、第４図は光電素子アレイの具体的回路例
を示す回路図、第５図は空間周波数成分抽出回路
の具体的回路例を示す回路図、第６図ａ，ｂはそ
れぞれ位相差出力のグラフで、第６図ｃは相関出
力のグラフである。第７図は制御部の具体的回路
例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明、１……対物レンズ、
５，６……光電素子アレイ、７，８……空間周波
数成分抽出回路、４１……相関検出部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被写体の同一部分からの光がそれぞれ異なる
経路を介して視差を有する光学的開口を通り、該
光束から作られる一対の光像を光電変換する光電
変換手段と、 前記光電変換手段上の一対の光像の相対的変位
から焦点検出演算を行う焦点検出手段と、 前記光像の鮮明度を示すコントラスト量信号を
出力するコントラスト量演算手段と、 前記一対の光像の相対的変位に関連した相関量
信号を出力する相関演算手段と、 前記コントラスト演算手段のコントラスト量信
号が第１所定レベルを越えていることを判定する
第１判定手段と、 前記相関量信号が前記コントラスト信号の影響
を除去された形で第２所定レベルを越えているこ
とを判定する第２判定手段とを有し、 前記第１判定手段と前記第２判定手段との判定
結果が、それぞれ第１及び第２所定レベルを越え
ていれば、前記焦点検出演算が適正であると判定
することを特徴とする焦点検出装置。 ２ 前記焦点検出手段の焦点検出演算は、少なく
とも前記一対の光像が合致する状態の近傍では前
記相対的変位の大きさとその方向とを演算するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焦
点検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP527079A JPS5598710A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Focus detector |
| US06/112,350 US4336450A (en) | 1979-01-20 | 1980-01-15 | Focus detecting apparatus |
| DE19803001767 DE3001767A1 (de) | 1979-01-20 | 1980-01-18 | Fokussiererfassungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP527079A JPS5598710A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Focus detector |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP808986A Division JPS61209413A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5598710A JPS5598710A (en) | 1980-07-28 |
| JPS6236206B2 true JPS6236206B2 (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=11606529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP527079A Granted JPS5598710A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Focus detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5598710A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202555A (en) * | 1983-01-10 | 1993-04-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Focus detecting device for use with cameras with correlation and contrast detecting means |
| US4636624A (en) * | 1983-01-10 | 1987-01-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Focus detecting device for use with cameras |
| JPS60247210A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Minolta Camera Co Ltd | 焦点検出装置 |
| JPH0727106B2 (ja) * | 1984-12-20 | 1995-03-29 | 株式会社ニコン | カメラの焦点検出装置 |
| JPS61209413A (ja) * | 1986-01-20 | 1986-09-17 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 焦点検出装置 |
| JP2558377B2 (ja) * | 1990-07-03 | 1996-11-27 | ミノルタ株式会社 | ピント検出装置 |
| JPH0333708A (ja) * | 1990-07-03 | 1991-02-14 | Minolta Camera Co Ltd | ピント検出装置 |
| JP6124564B2 (ja) * | 2012-11-21 | 2017-05-10 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置及び方法、及び撮像装置 |
| JP2019061264A (ja) * | 2018-11-29 | 2019-04-18 | 株式会社ニコン | 焦点検出装置、カメラ、及び電子機器 |
| JP2020166297A (ja) * | 2020-06-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | 焦点検出装置、カメラ、及び電子機器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5914723B2 (ja) * | 1976-05-22 | 1984-04-05 | 旭光学工業株式会社 | 一眼レフカメラの焦点検出装置 |
-
1979
- 1979-01-20 JP JP527079A patent/JPS5598710A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5598710A (en) | 1980-07-28 |
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