JP2572372B2

JP2572372B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2572372B2
Application number: JP60111144A
Authority: JP
Inventors: 洋介日下; 健歌川
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPS61269106A; US4812636A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は焦点検出装置に関し、特に、イメージセンサ
受光部上に光像を形成して得られたイメージセンサ出力
に基づいて光像の状態を検出し、それにより撮影レンズ
の焦点を検出する装置、例えばカメラ等の光学機器に用
いて好適な焦点検出装置に関するものである。

（発明の背景）この種の焦点検出装置、例えばカメラに用いられる焦
点検出装置では、撮影レンズの射出瞳の異なる部分を通
過した光束による一対の被写体像の相対的ずれ量を光電
的に検出して、そのずれ量から撮影レンズの焦点検出を
行なう。第２図にその光学系を示す。第２図において、
撮影レンズ40の射出瞳の第１部分41および第２部分42を
それぞれ通過した光束のそれぞれは、撮影レンズ40の予
定結像面43の近傍に第１および第２の被写体像をそれぞ
れ形成する。この第１および第２の被写体像の各々は、
フイールドレンズ44を介して、第１および第２の再結像
レンズ45,46により第１および第２の光電変換素子アレ
イ（以下イメージセンサ）SA,SB上に再結像される。イ
メージセンサSAおよびSBは各々Ｎ個の光電変換部a1〜a
N、b1〜b1〜bNから形成されており、光電変換部の配列
方向の幅は、光電変換部の配列ピツチPOとほぼ同じであ
る。イメージセンサSA,SBは光電変換部上の光強度分布
に対応した時系列アナログ出力Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）、Ｂ
（１）〜Ｂ（Ｎ）を出力する。そして、このようにして
求められた時系列アナログ出力に対して所定の演算処理
が施されて時系列的に発生するデフオーカス信号が得ら
れる。ここで、デフオーカス信号は、撮影レンズによる
被写体結像面と予定焦点面（フイルム面）との差、すな
わち距離を示す信号であり、絶対量および符号（予定焦
点位置に対する結像位置の方向）から成る。次いで、こ
れらのデフオーカス信号に対して所定の重み係数を乗じ
てデフオーカス信号の平均値を求め、この平均値に基づ
いて撮影レンズを駆動制御して合焦させたり、あるい
は、焦点調節状態を表示している。

このような焦点検出装置は、特開昭56−78811号、特
開昭57−128307号、特開昭59−68713号の各公報に開示
されていて、時系列的に発生するデフオーカス信号中の
ノイズ成分が平均化により低減されて動作が安定すると
いう利点がある。

しかしながら、上述した従来の焦点検出装置では、時
系列的に検出された複数のデフォーカ信号に対して、そ
れぞれのデフォーカス信号の信頼性については何ら考慮
せず、画一的な重みをつけて平均化しているので、得ら
れた最終的なデフォーカス信号の信頼性が低くなる場合
がある。例えば、被写体像データの中には焦点検出演算
に悪影響を及ぼすデータが多く含まれるものがあり、そ
のような被写体像データに基づいて演算されたデフォー
カス信号の信頼性は低く、最終的なデフォーカス信号の
信頼性も低下する。

また、通常、撮影レンズの焦点調節を行なう時には、
ファインダー内フォーカスフレームと呼ばれる焦点検出
領域に、合焦させたい被写体を捕捉して焦点検出を行な
い、その焦点検出結果にしたがつて撮影レンズの焦点調
節を行なう。ところが、焦点検出時間間隔が長いと、そ
の間に手振れなどにより被写体が変動する可能性が高く
なり、時系列的に出力されるデフォーカス信号が大きく
変化する。しかし、従来の焦点検出装置では、時系列的
に検出されたデフォーカス信号に画一的に重みをつけて
平均化しているので、このような被写体変動に対応でき
ず、過去と現在との平均的な被写体位置に合焦させてし
まう。

なお、特開昭59−68713号公報に開示されたもので
は、最新のデフオーカス信号に最も大きい重み付けをす
るようにし、過去のデフオーカス信号ほど影響が少なく
なるようにしているが、その重み付け係数は、焦点演算
に有効な情報とは無関係であり、予め画一的に定められ
ており、上述したと同様の問題を含んでいる。

（発明の目的）本発明の目的は、このような問題点を除去し、種々の
被写体およびその変化に対応ができ、信頼性の高いデフ
ォーカス信号を検出する焦点検出装置を提供することに
ある。

（発明の概要）本発明は、イメージセンサーから第１の時点に発生さ
れた第１の一対の被写体像データに基づいて、撮影レン
ズの焦点調節状態を示す第１の焦点調節情報を演算する
とともに、第１の一対の被写体像データに含まれる焦点
検出に有効な情報量を示す第１の情報量信号を演算す
る。また、イメージセンサーから第１の時点と異なる第
２の時点に発生された第２の一対の被写体像データに基
づいて、撮影レンズの焦点調節状態を示す第２の焦点調
節情報を演算するとともに、第２の一対の被写体像デー
タに含まれる焦点検出に有効な情報量を示す第２の情報
量信号を演算する。そして、第１の焦点調節情報を第１
の情報量信号に応じた重みで重み付けするとともに、第
２の焦点調節情報を第２の情報量信号に応じた重みで重
み付けして統計処理により統計的焦点調節情報を演算す
る。

また、本発明は、イメージセンサーから被写体像デー
タが出力されるたびに、その被写体像データに基づく撮
影レンズの焦点調節情報を繰り返し演算するとともに、
焦点調節情報が出力される時間間隔を繰り返し計時す
る。そして、複数の焦点調節情報を、それぞれの焦点調
節情報に対応する時間間隔に応じた重みで統計処理し、
統計的焦点調節情報を演算する。

さらに、本発明は、繰り返し検出される測距情報の検
出時間間隔を計時し、複数の測距情報をそれぞれの測距
情報に対応する時間間隔に応じた重みで統計処理し、統
計的測距情報を演算する。

（実施例）第１図は本発明の焦点検出装置を一眼レフカメラに適
用した一実施例を示す。

第１図において、符号１は一眼レフカメラを示し、被
写体からの光束は、撮影レンズ２、ハーフミラー３を通
過した後サブミラー４により反射され、フイルム面５と
等価の位置に配設された光電変換素子アレイ６上で被写
体像を形成する。光電変換素子アレイ６としては、例え
ば一対のCCDイメージセンサSAおよびSBを用いることが
できる。一対のイメージセンサSA,SBは、形成された被
写体像の照度分布に対応した光電変換出力、すなわち時
系列アナロク信号Ａ（ｎ）およびＢ（ｎ）をそれぞれ出
力する。これらのアナログ信号Ａ（ｎ）,B（ｎ）は、ア
ナログ−デジタル変換器（以下、AD変換器）７でデジタ
ル信号A1（ｎ）,R1（ｎ）に変換された後、所定周波数
成分を多く含む信号を抽出するフイルタ回路８によりフ
イルタリングされて信号ａ（ｍ）,b（ｍ）の形態でメモ
リ９に格納される。メモリ９には焦点演算回路10および
有効情報量抽出回路11が接続されている。

焦点演算回路10は、被写体像に対応したメモリ９内の
データに所定の焦点演算処理を施し、そのメモリ内のデ
ータが得られた時点における、被写体結像面とフイルム
面との差に対応するデフオーカス信号ｄ（ｉ）を時系列
的に発生する。

なお、焦点演算回路10が時系列的に発生するデフオー
カス信号ｄ（ｉ）の時間隔Ｔ（ｉ）は、イメージセンサ
SA,SBにおける電荷蓄積時間、焦点演算回路10へのデー
タ転送時間および焦点演算回路10における演算時間等に
よつて定められ、被写体の輝度の高低等によつてかなり
の範囲で変動する。

有効情報量抽出回路11は、焦点演算回路10で用いられ
た被写体像のデータ中に、焦点検出演算に有効な情報が
どの程度含まれているかを演算するものであり、被写体
像に対応したデータに所定の演算処理を施すことによ
り、上述したデフオーカス信号ｄ（ｉ）と同期して時系
列手に有効情報量信号Ｅ（ｉ）を発生する。従つて、１
回の被写体像に対応したデータ採取により、それに対応
したデフオーカス信号ｄ（ｉ）と有効情報量信号Ｅ
（ｉ）とが一対となつて発生する。この有効情報量信号
Ｅ（ｉ）が大きな値であればあるほどデフオーカス信号
ｄ（ｉ）の信頼性は高いものとなる。

焦点演算回路10および有効情報量抽出回路11には統計
処理回路12が後続している。統計処理回路12は、時系列
的に一対になつて発生する複数のデフオーカス信号ｄ
（ｉ）および有効情報量信号Ｅ（ｉ）を受け、入来する
複数のデフオーカス信号ｄ（ｉ）に対して、対応する有
効情報量信号Ｅ（ｉ）に応じて内容の異なる統計処理演
算を施し、これにより統計的デフオーカス信号▲
▼を得る。

このようにして求められた統計的デフオーカス信号▲
▼は表示装置13およびレンズ駆動制御回路14に
供給され、表示装置13は撮影レンズ２の焦点調節状態を
表示する。レンズ駆動制御回路14はギア等で構成される
動力伝達機構15と接続され、統計的デフオーカス信号▲
▼に基づいて、レンズ駆動量、方向、速度、停
止等を制御して動力伝達機構15を介してレンズ２をその
光軸に沿つて前後に移動させ焦点を自動的に調節する。
撮影レンズ２の移動量は、フオトインタプタ等により構
成された光学式エンコーダ16によりモニタされ、エンコ
ーダ16からのレンズ移動量信号をレンズ駆動制御回路14
にフイードバツクすることにより、統計的デフオーカス
信号▲▼と併せて閉ループサーボ制御によりレ
ンズ移動制御系が構成される。

なお、CCDイメージセンサSA,SBの電荷蓄積時間中、デ
ータ転送時間中および焦点検出演算処理時間中に撮影レ
ンズを駆動する場合には、特開昭56−78823号や特開昭5
9−68713号の各公報に提案されているように、レンズ移
動量信号を焦点演算回路10あるいは統計処理回路12に供
給することにより、それらの時間中に撮影レンズが移動
した量を考慮して、最新のデフオーカス信号が発生した
時点におけるデフオーカス信号および統計的デフオーカ
ス信号、すなわち、撮影レンズ移動に供したデフオーカ
ス信号と統計的デフオーカス信号とに基づいて、最新の
デフオーカス信号を補正すればよい。

次に、上述した各要素について更に詳しく説明する。
なお、第１図に示した一眼レフカメラ１における焦点検
出光学系は第２図に示した光学系と等価であり、第２図
に示したイメージセンサSA上には、第２図における第１
の射出瞳42に応じた被写体像が形成されて時系列アナロ
グ信号Ａ（ｎ）（但し、ｎ＝１〜Ｎ）を発生し、イメー
ジセンサSBには、第２の射出瞳41に応じた被写体像が形
成されて時系列アナログ信号Ｂ（ｎ）を発生するものと
する。

−フイルタ回路− イメージセンサSAおよびSBからの出力Ａ（ｎ）,B
（ｎ）は、AD変換器７によりAD変換されてデジタルデー
タA1（ｎ）,B1（ｎ）となり、更にフイルタ回路８によ
りフイルタリングされてメモリ９にデータａ（ｍ）,b
（ｍ）（但し、ｍ＝１−L L≦Ｎ）として格納される。

フイルタ回路８は、生のAD変換データA1（ｎ）,B1
（ｎ）に含まれている。焦点検出演算に悪影響を及ぼす
ナイキスト周波数以上の比較的高い周波数成分や、直流
成分に近い比較的低い周波数成分を除去する。ここで、
イメージセンサSA,SBの各素子間ピツチをＰで表わす
と、以下の説明におけるナイキスト周波数は1/2Pであ
る。

比較的高い周波数、すなわち1/2P以上の周波数成分を
除去するには、例えば、 A2(ｎ)＝0.28×A1(ｎ)＋0.76×A1(ｎ＋１)＋A1(ｎ＋２) ＋0.76×A1(ｎ＋３)＋0.28×A1(ｎ＋４) B2(ｎ)＝0.28×B1(ｎ)＋0.76×B1(ｎ＋１)＋B1(ｎ＋２) ＋0.76×B1(ｎ＋３)＋0.28×B1(ｎ＋４) 但し、ｎ＝１〜（Ｎ−４） ……（１）のようなフイルタ演算を施すことにより、フイルタの周
波数伝達関数は第３図（ｂ）に示すようになり、周波数
成分1/4P以上の周波数成分がほぼ抑制される。従つて、
後の演算においては、イメージセンサSA,SBの配列ピツ
チＰの２倍のサンプリングピツチ2Pでデータを抽出して
も、サンプリングピツチ2Pに関するナイキスト周波数1/
4P以上の成分が除去されているので精度よいデータが得
られる。

なお、第３図（ａ）は、イメージセンサSA,SBの配列
ピツチや形状にのみ依存する伝達関数を示すものであ
る。

また、（１）式により得られたデータから、比較的低
い周波数成分を更に除去するため、ａ(ｍ)＝−0.5×A2(ｎ)＋A2(ｎ＋４)−0.5×A2(ｎ＋８) ｂ(ｍ)＝−0.5×B2(ｎ)＋B2(ｎ＋４)−0.5×B2(ｎ＋８) 但し、m,n＝１〜Ｍ≦Ｎ−12 ……（２）のフイルタ演算を施すと、フイルタの周波数伝達関数は
第３図（ｃ）に示すようになり、以つて、比較的低い周
波数成分も十分抑制できる。この場合には、伝達関数の
ピツチは1/8Pとなり、すなわち、被写体像のデータに含
まれている空間周波数成分のうちで主に1/8Pの周波数成
分を含むデータを用いて焦点検出演算を行うことにな
る。

−焦点演算回路− 焦点演算回路10は、メモリ９に格納されている被写体
像に対応した被写体像データａ（ｍ）,b（ｍ）（ｍ＝１
−Ｍ）を互いにシフトして相関度の最も高いシフト量を
求め、それにより二つの像の相対的偏位量を求める。

相対的シフト量を求めるために例えば次式のような相
関演算が行われる。

（３）式においてＬはデータ列間の相対的シフト量を
パラメータであり、（３）式で求められるＣ（Ｌ）が小
さい程相関が高いことを示す。

（３）式のｑおよびｒは、ｉの上限下限を与えて総和
演算（Σ）の項数を規定し、それらは最大シフト量の絶
対値Lmaxに関係する。例えばLmax＝７とするとｑ＝８、
ｒ＝37のように決められる。

第４図（ａ）は（３）式のようにしてＬを−７から＋
７まで移動しながらｃ（Ｌ）を求めた場合のグラフであ
る。図においてＬを連続量として仮定した場合の相関値
Ｃ（Ｌ）の最小値を与えるＬが一対のデータ列間の相対
的シフト量となる。相関値Ｃ（Ｌ）はＬが整数の値につ
いて離散的に求められているので、例えば第４図（ｂ）
のような内挿法により、相関値Ｃ（Ｌ）の最小値を与え
る真のシフト量Lexが求められる。例えば、シフト量Lex
の両側の相関関数Ｃ（Ｌ）の傾き（直線l1,l2で示す）
が等しいとして、Lexの近傍の３点L_-1,L₀,L₊₁の整数シ
フト量における相関値C_-1,C₀,C₊₁から、相関関数Ｃ
（Ｌ）の最小値CexおよびLexを求めるものである。

CexおよびLexは次式で求められる。

Cex＝F0−|DL| Lex＝L0＋DL/E ……（４）（４）式において、パラメータDL、Ｅは第４図（ｂ）
に示す量を表すもので次式で求められる。

DL＝0.5＋（C_-1−C₊₁）Ｅ＝Max〔C_-1−C₀,C₊₁−C₀〕 ……（５）このようにしてシフト量Lexが求まると、デフオーカ
ス量ｄは、ｄ＝β×Lex ……（６）として求められる。ここで、βは光電変換素子アレイの
配列ピツチＰ、焦点検出光学系のパラメータによつて定
まる値である。

−有効情報量抽出回路− 有効情報量抽出回路11は、メモリ９に格納されている
データ、すなわち焦点演算回路10により焦点演算処理さ
れる被写体像データａ（ｍ）,b（ｍ）（ｍ＝１〜Ｍ）か
ら焦点演算処理に有効な情報の量を抽出する。上述した
例では、焦点検出演算に悪影響を及ぼさない、換言する
と焦点検出に有効な1/8Pの空間周波数成分を対象として
焦点検出を行うようにしたので、有効情報量抽出回路11
は、データａ（ｍ）,b（ｍ）の中にどの程度1/8Pの周波
数成分を含んでいるかを演算する。

（１）実施例１有効情報量抽出回路11をフーリエ変換演算回路として
構成することができる。データａ（ｍ）,b（ｍ）から1/
8Pの空間周波数成分を抽出するには、フーリエ変換演算
回路により、を演算すればよい。ここで（７）式は、データａ
（ｍ）,b（ｍ）に対して1/8Pの空間周波数成分を抽出す
る離散的フーリエ変換となつている。

（２）実施例２有効情報量抽出回路11の他の例では、（３）式の相関
演算で求められる相関量Ｃ（Ｌ）の挙動が、元のデータ
ａ（ｍ）,b（ｍ）中に1/8Pの空間局周波数成分を多く含
む程最小値付近の相関量Ｃ（Ｌ）の落ち込みが急峻にな
るということに着目し、（５）式で求めたパラメータＥ
を有効情報量信号Ｅ（ｉ）として用いることができる。

本例では、実施例１のように有効情報量抽出演算とし
て（７）式のような特別な演算をすることなく焦点検出
演算で得られるパラメータＥを同様にして求めればよい
ので、焦点演算回路10中で求めたパラメータＥをそのま
ま用いる場合には、有効情報量抽出回路11が焦点演算回
路10中に共通に設けられていると考えることができる。

（３）その他有効情報量抽出回路11は上述の２実施例に限定される
ものではなく、被写体像データの焦点検出に対する有効
性を表わす情報であればどのようなものでもよい。例え
ば、被写体のコントラストが低い場合には有効性が低
く、高い場合には有効性が高いと判定することにして、但し、ｌは任意の値、Ｍはデータ数。

の演算からコントラスト信号を求め、それを有効情報量
信号Ｅとして用いることもできる。

また、特開昭57−45510号に開示された焦点検出方式
において用いられる微分値Dm、すなわち、２像の相対的
偏位量を検出するための関数Viの合焦点における微分値
も、デフオーカス量の信頼性や焦点検出に有効な空間周
波数成分の量との対応が十分にあるので、上述した有効
情報量信号Ｅとして取扱うことができる。

−統計処理回路− （１）実施例１本例では、過去ｋ回のデフオーカス信号に対して、各
々、有効情報量の大きさに応じた重み係数を乗じて平均
化し、これにより統計的デフオーカス信号▲▼
を得る。いま、最新のデフオーカス信号をｄ（ｉ）、そ
れと対なる最新の有効情報量信号をＥ（ｉ）とすると、
統計的デフオーカス信号▲▼は、但し、Ｓ（ｉ）＝Ｅ（ｉ）＋Ｅ（ｉ−１）＋…＋Ｅ
（ｉ−ｋ＋１）と表わすことができる。

（９）式に基づいた具体的な回路例について第５図を
参照して説明する。

第５図はｋ＝５とした場合の統計処理回路12の第１の
実施例を示し、シフトレジスタ21には時系列的に焦点演
算回路10から供給されるデフオーカス信号ｄ（ｉ）が順
次にシフトされながら格納され、シフトレジスタ22には
各デフオーカス信号ｄ（ｉ）と一対となる有効情報量信
号Ｅ（ｉ）が、デフオーカス信号ｄ（ｉ）と同期して、
有効情報量抽出回路11から供給されて順次にシフトされ
ながら格納される。第５図に示す時点においては、最新
デフオーカス信号ｄ（ｎ）および有効情報量信号Ｅ
（ｎ）がそれぞれシフトレジスタ21,22に格納され、従
つて、各レジスタ21,22には、ｄ（ｎ）〜ｄ（ｎ−４）
およびＥ（ｎ）〜Ｅ（ｎ−４）がそれぞれ格納されてい
る。各シフトレジスタ21,22に格納されている各５個の
データは、５個の乗算器23により対になつて乗算され、
その結果が加算器24に送出されて加算される。従つて、
加算器24の出力I1は、 I1＝Ｅ(ｎ)×ｄ(ｎ)＋Ｅ(ｎ−１)×ｄ(ｎ−１)＋Ｅ(ｎ
−２) ×ｄ(ｎ−２)＋Ｅ(ｎ−３)×ｄ(ｎ−３)＋Ｅ(ｎ−４)×
ｄ(ｎ−４) ……（10）となる。一方、シフトレジスタ22に格納された有効情報
量信号Ｅ（ｎ）〜Ｅ（ｎ−４）は加算器25に送出されて
加算される。従つて、加算器25の出力I2は、 I2＝Ｅ(ｎ)＋Ｅ(ｎ−１)＋Ｅ(ｎ−２)＋Ｅ(ｎ−３)＋Ｅ
(ｎ−４) ……（11）となる。これらの出力I1およびI2は除算器26に送出され
て、の演算が行なわれ、ｎ個目のデータｄ（ｎ）,E（ｎ）に
対する統計的デフオーカス信号▲▼が得られ
る。この統計的デフオーカス信号▲▼は表示装
置13およびレンズ駆動制御回路14に送出される。

本実施例によれば、重みづけに上述したパラメータＥ
を用いたので、例えば合焦動作中に手ぶれや被写体光路
中に物体が横切つた場合などには、最新のデフオーカス
信号ｄ（ｎ）が信頼性の低いものとなり、同様にそれと
同期して出力される有効情報量信号Ｅ（ｎ）に対応する
重み係数も小さくなり、その結果、焦点検出演算に有効
な情報が少ないデータから得られたデフオーカス信号に
は小さな重み係数が、有効な情報が多いデータから得ら
れたデフオーカス信号には大きな重み係数が乗ぜられ、
以つて、全体としてバランスのとれた安定した統計的デ
フオーカス信号を得ることができる。

（２）実施例２第６図は統計処理回路12の第２の例を示し、ある時点
で、最新デフオーカス信号ｄ（ｎ）およびそれと一対と
なる最新の有効情報量信号Ｅ（ｎ）が得られると、ま
ず、ｎ回目の有効情報量信号Ｅ（ｎ）とデフオーカス信
号ｄ（ｎ）とがそれぞれ乗算器34に送給されて乗算され
る。また、レジスタ35に格納されている前回求められ
た、すなわち（ｎ−１）回目の統計的デフオーカス信号
▲▼と、レジスタ31に格納されている前
回、すなわち（ｎ−１）回目に求められた統計的有効情
報量信号▲▼とが乗算器36で乗ぜられる。
そして乗算器34および36の結果が加算器37で加算され
る。従つて加算器37の出力は、｛Ｅ（ｎ）×ｄ（ｎ）＋▲▼×▲
▼｝となる。一方、加算器32では、ｎ回目の有効情報量信号
Ｅ（ｎ）と（ｎ−１）回目の統計的有効情報量信号▲
▼とが加算され、その結果が除算器38に供給
され、従つて、除算器38がを演算してｎ回目の統計的デフオーカス信号▲
▼が得られる。この値▲▼は、レンズ駆動制御
回路14および表示装置13に送出されてレンズ位置の調節
が行なわれる。また、レジスタ35にも送出され、（ｎ−
１）回目のデータ▲▼として格納される。
また、加算器32の加算結果が除算器33に供給されて２で
割られ、その結果、が（ｎ−１）回目の統計的有効情報量信号▲
▼としてレジスタ31に新たに格納される。

第２の実施例によれば、演算過程で格納する情報は▲
▼と▲▼だけでよく、第５図に示した
第１の実施例と比較してレジスタまたはメモリの個数を
低減できる。

なお、ｎ回目の統計的有効情報量信号▲▼が
極端に大きく、それ以降の焦点検出演算が過去のデフオ
ーカス量に引きずられて精度が下がる惧れがある場合に
は、ｎ回目の統計的有効情報量信号▲▼を、として、その最大値Emで上限を制限した後に（ｎ−１）
回目のデータ▲▼として所定の領域に格納
してもよい。

また、但し、ｑ＝２とし、それを▲▼のレジスタに格納して次
回の演算に用いたり、更に、ｑをある量の関数としても
よい。更にまた、統計処理回路12は、以上述べた実施例
に限定されず、有効情報量信号Ｅ（ｎ）とデフオーカス
信号ｄ（ｎ）とを関連させた統計的手法であれば、換言
すると、焦点検出演算にとつて有効な情報量を加味した
統計的手法であればどのようなものでもよい。

（３）実施例３統計的デフオーカス信号ｄ（ｉ）に基づいてレンズ駆
動制御を行なう場合にはその時間応答性が問題となるの
で、上述した統計的手法に時間の概念を組み時間応答性
を考慮した実施例について以下に説明する。本実施例で
は、マイクロプロセツサを用いて焦点演算、統計処理演
算等を行なうものであるが、その特徴は、時系列的に発
生するデフオーカス信号の発生時間隔、すなわち第ｉ回
目のデフオーカス信号ｄ（ｉ）と第（ｉ−１）回目のデ
フオーカス信号ｄ（ｉ−１）との発生時間隔Ｔ（ｉ）を
モニタし、その時間隔Ｔ（ｉ）が短かくなれば過去に求
めた統計的デフオーカス信号に相対的に大きい重みづけ
をし、発生時間隔Ｔ（ｉ）が長くなると最新のデフオー
カス信号に対する重み付けを相対的に増すようにする点
にある。

第７図を参照するに、ステツプS1では各機器、各要素
を初期化する。ステツプS2では、イメージセンサSA,SB
からのアナログ信号Ａ（ｎ）,B（ｎ）をAD変換してデジ
タル信号A1（ｎ）,B1（ｎ）を得る。ステツプS3では、
そのデジタル信号A1（ｎ）,B1（ｎ）に上述したような
フイルタリングを施して結像データａ（ｍ）,b（ｍ）を
求める。ステツプS4では上述した（６）式に基づいてデ
フオーカス信号ｄ（ｉ）を求める。ステツプS5では上述
した（５）式に基づいて有効情報量信号Ｅ（ｉ）を求め
る。次いでステツプS6では、デフオーカス信号ｄ（ｉ）
の発生時間隔Ｔ（ｉ）をモニタするタイマＴの値をレジ
スタＡに格納した後にタイマＴをリセツトして再起動す
る。ステツプS7では、前回までの演算で既に求められて
いる▲▼および▲▼を読み出
す。以下、ステツプS8では、▲▼×▲
▼を演算してその結果をレジスタＢに格納し、
ステツプS9では、Ｅ（ｉ）×ｄ（ｉ）を演算してその結
果をレジスタＣに格納する。また、ステツプS10では、
レジスタＢおよびＣの内容を加算してその結果をレジス
タＤに格納し、ステツプS11では、Ｅ（ｉ）＋▲
▼を演算してその結果をレジスタＦに格納する。
次のステツプS12では、（但し、Tmは基準の時間隔である）と１のうち最小値を
αとして所定の領域に格納する。そしてステツプS13に
おいて、統計的デフオーカス信号▲▼を、 ▲▼＝α×ｄ（ｉ）＋（１−α）×▲
▼ ……（14）から求める。そしてステツプS14において、そのように
して求められた▲▼を用いてレンズ駆動制御お
よび／または焦点調節表示制御を行ない、ステツプS15
において、最新の▲▼を前回の統計的デフオー
カス信号▲▼として所定の領域に格納す
る。また、ステツプS16において、を前回の統計的有効情報量信号▲▼として
所定の領域に格納する。

（４）実施例４実施例１をマイクロコンピュータと用いたソフトウエ
アにて構成した例について第８図を参照して説明する。

ステツプS21〜S25は第７図に示したステツプS1〜S5と
同一内容であり説明は省略する。デフオーカス信号ｄ
（ｉ）および有効情報量信号Ｅ（ｉ）を求めた後にステ
ツプS26に進み、一対のｄ（ｉ）およびＥ（ｉ）が幾つ
求められたかを計数するカウンタＣを＋１だけ歩進す
る。ステツプS27では、カウンタＣが予め定めた所定数
ｋに達したか否かを判定する。否定判定されるとステツ
プS22に戻り、再びステツプS22〜S26を実行してデフオ
ーカス信号ｄ（ｉ）、有効情報量信号Ｅ（ｉ）を求めて
カウンタＣを＋１だけ歩進させる。カウンタＣがｋにな
るとｋ個のデフオーカス信号ｄ（ｉ）およびｋ個の有効
情報量信号Ｅ（ｉ）が求められたことになり、ステツプ
S27が肯定判定されてステツプS28に進む。ステツプS28
では、 I1＝Ｅ（ｉ）×ｄ（ｉ）＋Ｅ（ｉ−１）×ｄ（ｉ−１）
…＋＋Ｅ（ｉ−ｋ＋１）×ｄ（ｉ−ｋ＋１）を演算し、ステツプS29では、 I2＝Ｅ（ｉ）＋Ｅ（ｉ−１）＋…Ｅ（ｉ−ｋ＋１）を演算する。ステツプS30では、を演算して、統計的デフオーカス信号▲▼＝13
を求め、その▲▼を用いてレンズ駆動制御およ
び焦点調節状態の表示を行なう。そして、ステツプS32
において、カウンタＣをリセツトして零とし、次のステ
ツプ（不図示）を順次に実行してステツプS22に戻る。

（５）実施例５実施例２をマイクロコンピユータを用いたソフトウエ
アにて構成した例について第９図を参照して説明する。

ステツプS41〜S45は第７図に示したステツプS1〜S5と
同一内容であり説明は省略する。ステツプS46では、前
回の焦点演算で求められた統計的デフオーカス信号▲
▼および有効情報量信号▲▼を
読み出し、ステツプS47において、これらを乗算してそ
の結果をレジスタＡに格納する。次いで、ステツプS48
では、今回の焦点演算で求められたデフオーカス信号ｄ
（ｉ）と有効情報量信号Ｅ（ｉ）とを乗算してその結果
をレジスタＢに格納する。ステツプS49では、レジスタ
ＡおよびＢの値を加算してその結果をレジスタＣに格納
する。次いでステツプS50では、最新の有効情報量信号
Ｅ（ｉ）と前回の統計的有効情報量信号▲
▼とを加算してその結果をレジスタＤに格納する。そし
てステツプS51において、レジスタＣの値をレジスタＤ
の値で除して統計的デフオーカス信号▲▼を得
て所定の領域に格納する。ステツプS52においては、そ
の統計的デフオーカス信号▲▼を用いてレンズ
駆動制御および焦点調節状態の表示制御を行なう。ステ
ツプS53では、レジスタＤの値を２で割り、その結果を
前回の統計的有効情報量信号▲▼として所
定の領域に格納する。最後に、ステツプS54において、
今回求められてレンズ駆動制御等に用いた統計的デフオ
ーカス信号▲▼を前回の統計的デフオーカス信
号▲▼として所定の領域に格納する。そし
て、不図示の各ステツプを順次に実行した後にステツプ
S42に戻る。

以上の説明における焦点検出演算では第２図に示した
瞳分割型を例にして説明したが、これ以外でも、コント
ラスト検出型、外光式の２像合致型の焦点検出法でもよ
く、デフオーカス信号が時系列的に繰返して得られるも
のであればどのような焦点検出演算にも本発明を適用で
きる。また、上述した統計的手法を合焦点近傍の領域に
おける焦点検出にだけ使用し、その他の領域では従来の
ように、過去のデータに一律に一定の重み係数を考慮し
て焦点検出をするようにしてもよい。

（発明の効果）イメージセンサーから第１の時点に発生された第１の
一対の被写体像データに基づいて、撮影レンズの焦点調
節状態を示す第１の焦点調節情報を演算するとともに、
第１の一対の被写体像データに含まれる焦点検出に有効
な情報量を示す第１の情報量信号を演算する。また、イ
メージセンサーから第１の時点と異なる第２の時点に発
生された第２の一対の被写体像データに基づいて、撮影
レンズの焦点調節状態を示す第２の焦点調節情報を演算
するとともに、第２の一対の被写体像データに含まれる
焦点検出に有効な情報量を示す第２の情報量信号を演算
する。そして、第１の焦点調節情報を第１の情報量信号
に応じた重みで重み付けするとともに、第２の焦点調節
情報を第２の情報量信号に応じた重みで重み付けして統
計処理により統計的焦点調節情報を演算するようにした
ので、焦点検出時の被写体のぶれや動き、あるいはノイ
ズなどによる影響を低減できる上に、信頼性の高い焦点
調節情報を検出することができる。

また、イメージセンサーから被写体像データが出力さ
れるたびに、その被写体像データに基づく撮影レンズの
焦点調節情報を繰り返し演算するとともに、焦点調節情
報が出力される時間間隔を繰り返し計時し、複数の焦点
調節情報をそれぞれの焦点調節情報に対応する時間間隔
に応じた重みで統計処理し、統計的焦点調節情報を演算
するようにした。時間間隔が長い時は、被写体変動の発
生の可能性が高くその変動量も大きいと判断し、最新の
焦点調節情報に対して相対的に大きい重み付けを行うこ
とにより、被写体変動の影響を低減して信頼性の高い焦
点調節情報を検出することができる。逆に、時間間隔が
短い時は、被写体変動の発生の可能性が低くその変動量
も小さいと判断し、過去の焦点調節情報に対して相対的
に大きい重み付けを行なうことにより、過去の情報との
平均化による焦点検出の安定性を向上させることができ
る。

さらに、繰り返し検出される測距情報の検出時間間隔
を計時し、複数の測距情報をそれぞれの測距情報に対応
する時間間隔に応じた重みで統計処理し、統計的測距情
報を演算するようにした。時間間隔が長い時は、被写体
変動の発生の可能性が高くその変動量が大きいと判断
し、最新の測距情報に対して相対的に大きい重み付けを
行うことにより、被写体変動の影響を低減して信頼性の
高い焦点調節情報を検出することができる。逆に、時間
間隔が短い時は、被写体変動の発生の可能性が低くその
変動量が小さいと判断し、過去の測距情報に対して相対
的に大きい重み付けを行なうことにより、過去の情報と
の平均化による焦点検出の安定性を向上させることがで
きる。

尚、本発明を実施例の如く構成すれば、有効情報量抽
出手段の第２実施例では、焦点演算過程で得られたパラ
メータＥ、すなわち、一対の光電変換素子アレイの出力
から得られた結像データａ（ｍ）とｂ（ｍ）との間の送
関関係から求められたパラメータＥを有効情報量として
用いるようにしたので、有効情報量抽出手段は焦点演算
手段と共通化でき、演算時間や構成の点で格段に効果的
である。

統計処理手段の第２実施例では、デフオーカス信号や
有効情報量の記憶領域を第１の実施例に比べて低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一眼レフカメラに適用した一実施例を
示すブロツク図、第２図は焦点検出光学系の一例を示す
図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）はフイルタ手段の空
間周波数伝達関係を示すグラフ、第４図（ａ），（ｂ）
は相関値Ｃ（Ｌ）およびパラメータＥを説明する図、第
５図および第６図は統計処理手段の第１および第２実施
例を示す回路図、第７図〜第９図は統計処理手段の第３
〜第５実施例を示すフローチヤートである。 10……焦点演算回路、 11……有効情報量抽出回路、 12……統計処理回路、 14……レンズ駆動制御装置、 40……撮影レンズ、 45,46……再結像レンズ、 SA,SB……CCDイメージセンサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズを通過した被写体からの光束に
より形成される一対の被写体像を受光し、第１の時点に
おける一対の被写体像の光強度分布に応じた第１の一対
の被写体像データと、前記第１の時点と異なる第２の時
点における一対の被写体像の光強度分布に応じた第２の
一対の被写体像データとを発生するイメージセンサー
と、前記第１の一対の被写体像データに基づいて前記撮影レ
ンズの焦点調節状態を検出し、該焦点調節状態に応じた
第１の焦点調節情報を演算するとともに、前記第２の一
対の被写体像データに基づいて前記撮影レンズの焦点調
節状態を検出し、該焦点調節状態に応じた第２の焦点調
節情報を演算する焦点演算手段と、前記第１の一対の被写体像データに含まれる焦点調節状
態の検出に有効な情報量を示す第１の情報量信号を演算
するとともに、前記第２の一対の被写体像データに含ま
れる焦点調節状態の検出に有効な情報量を示す第２の情
報量信号を演算する有効情報量演算手段と、前記第１の焦点調節情報を前記第１の情報量信号に応じ
た重みで重み付けするとともに、前記第２の焦点調節情
報を前記第２の情報量信号に応じた重みで重み付けして
統計処理により統計的焦点調節情報を演算する統計処理
手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】前記有効情報量演算手段は、前記イメージ
センサーから出力される一対の被写体像データに含まれ
る所定の空間周波数成分に基づいて有効情報量信号を演
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。
【請求項３】前記有効情報量演算手段は、前記イメージ
センサーから出力される一対の被写体像データの相関に
基づいて有効情報量信号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。
【請求項４】前記有効情報量演算手段は、前記イメージ
センサーから出力される一対の被写体像データのコント
ラストに基づいて有効情報量信号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。
【請求項５】撮影レンズを通過した被写体からの光束に
より形成される被写体像を受光し、この被写体像の光強
度分布に応じた被写体像データを繰り返し出力するイメ
ージセンサーと、このイメージセンサーから出力される被写体像データに
基づいて前記撮影レンズの焦点調節情報を演算して出力
する焦点演算手段と、この焦点演算手段から焦点調節情報が出力される時間間
隔を計時する計時手段と、前記焦点演算手段から出力された複数の焦点調節情報
を、それぞれの焦点調節情報に対応して前記計時手段に
より計時された時間間隔に応じた重みで統計処理し、統
計的焦点調節情報を演算する統計処理手段とを備えるこ
とを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】被写体までの撮影距離を検出して測距情報
を繰り返し出力する測距手段と、この測距手段から測距情報が出力される時間間隔を計時
する計時手段と、前記測距手段から出力された複数の測距情報を、それぞ
れの測距情報に対応して前記計時手段により計時された
時間間隔に応じた重みで統計処理し、統計的測距情報を
演算する統計処理手段とを備えることを特徴とする焦点
検出装置。