JP2692049B2

JP2692049B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2692049B2
Application number: JP61160824A
Authority: JP
Inventors: 彰明石; 明石崎; 康夫須田; 一朗大貫; 圭史大高; 剛史小山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: US4812869A; JPS6318314A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、物体の２像の相対的位置関係より焦点状態
を検出する焦点検出装置の改良に関するものである。（発明の背景）従来、カメラの焦点検出装置の一つのタイプとして、
撮影レンズの射出瞳を分割し、各瞳領域を通過した光束
が形成する対の像の相対位置変位を観測することで、合
焦状態を判別する、いわゆる「像ずれ型」が知られてい
る。前記像信号から像ずれ量を検出する信号処理方法とし
ては、特開昭58-142306号公報、米国特許第4333007号公
報等が開示されている。これらの方法はセンサ列より出
力される総ての信号を用いて焦点検出処理を行ってい
る。ところが、前記センサ列の列方向の長さはファイン
ダー上ではかなりの長さを有し、例えば奥行のある被写
体を見た場合、各部の非合焦量（デフォーカス量）が異
なりセンサ列の出力信号の右側部分と左側部分で像のず
れ量が異なるといった事がよくあり、そういった出力信
号の総てを用いて焦点検出処理を行うと、右側の焦点と
左側の焦点の中間的な焦点を検出してしまう。このよう
な問題に対処するには、センサ列の出力信号の一部を用
いて焦点検出処理を行えばいいわけだが、このようにす
ると今度は信号の像ずれ量が大きい場合、即ち非合焦量
が大きい時に正しく像ずれ量を検出することができない
った不都合が生じてしまう。（発明の目的）本発明は、上述した問題点を解決し、奥行のある対象
物や、大なる非合焦量の対象物に対しても、正確な焦点
状態を検出することができる焦点検出装置を提供するこ
とである。（発明の特徴）上記目的を達成するために、本発明は、演算手段中
に、第１と第２の信号から第１と第２の像のずれ量を求
める処理過程で利用する、第１と第２の信号を発生する
処理対象画素範囲を、結像光学系の焦点状態の非合焦量
が所定量以上の時に広い処理対象画素範囲とし、非合焦
量が前記所定量より小さい時に狭い処理対象画素範囲に
切り換える画素範囲変更手段を設け、以て、結果として
結像光学系の焦点状態が大なる非合焦の場合には、広い
画素範囲の第１と第２の信号が用いられ、合焦近傍の場
合には、狭い画素範囲の第１と第２の信号が用いられて
焦点検出が行われるようにしたことを特徴とする。（発明の実施例）まず初めに、この種の装置における焦点検出原理をを
第15図を用いて説明する。焦点検出されるべき撮影レン
ズFLNSと光軸を同じくしてフィールドレンズFLDが配置
される。その後方の、光軸に関して対称な位置に、２個
の二次結像レンズFCLA,FCLBが配置される。更にその後
方にセンサ列SAA,SABが配置される。二次結像レンズFCL
A,FCLBの近傍には絞りDIA,DIBが設けられる。フィール
ドレンズFLDは撮影レンズFLNSの射出瞳を２個の二次結
像レンズFCLA,FCLBの瞳面にほぼ結像する。その結果、
二次結像レンズFCLA,FCLBにそれぞれ入射する光線束
は、撮影レンズFLNSの射出瞳面上において各二次結像レ
ンズFCLA,FCLBに対応する、互いに重なり合うことのな
い等面積の領域から射出されたものとなる。フィールド
レンズFLDの近傍に形成された空中像が二次結像レンズF
CLA,FCLBによりセンサ列SAA,SABの面上に再結像される
と、光軸方向の空中像位置の変位に基づき、センサ列SA
A,SAB上の２像はその位置を変えることになる。従っ
て、２像の相対的位置の変位（ずれ）を検出すれば、撮
影レンズFLNSの焦点状態を知ることができる。前記センサ列SAA,SABより出力される像信号から像ず
れ量を検出する信号処理方法としては、特開昭58-14230
6号公報、特開昭59-107313号公報、特開昭60-101513号
公報などが本願出願人により開示されている。具体的に
は、センサ列SAA又はSABを構成する画素数をＮとし、ｉ
番目（ｉ＝0,…,N−１）のセンサ列SAA,SABからの像信
号をＡ（ｉ）,B（ｉ）とするときあるいはなる式を、k₁≦ｋ≦k₂について演算する。尚Ｍは（Ｍ＝
Ｎ−|k|−１）で表される演算画素数であり、又ｋは相
対変位量と呼ばれ、k₁,k₂は通常−N/2,N/2にとられるこ
とが多い。ここでmax｛a,b｝なる演算子はa,bの内大な
るものを抽出することを表し、min｛a,b｝なる演算子は
a,bの内小なるものを抽出することを表す。従って、前
記（１），（２）式における項X₁(k),X₂(k),Y₁(k),Y
₂(k)は広義の相関量と考えることができる。更に、前記
（１），（２）式を詳細に見ると、X₁(k),Y₁(k)は現実
には（ｋ−１）変位における上記夫々の定義による相関
量を、X₂(k),Y₂(k)は（ｋ＋１）の変位における相関量
を、それぞれ表している。それゆえ、X₁(k),X₂(k)の差
である評価量Ｘ（ｋ）は相対変位量ｋにおける像信号Ａ
（ｉ）,B（ｉ）の相関量の変化量を意味する。 X₁(k),X₂(k)なる相関量は上記定義から明らかなよう
に２像の相関が最も高いときに最小となる。よってその
変化量であるＸ（ｋ）は相関最高のときに「０」で、且
つ傾きは負となるはずである。ところがＸ（ｋ）は離散
データであるから、実際にはＸ（kp）≧0,X（kp＋１）＜０（３）且つＸ（kp）−Ｘ（kp＋１）が最大なる相対変位の区間
［kp,kp＋１］に相関量のピークが存在すると考えて、の補間演算を行うことにより、画素単位以下の像ずれ量
PRを検出することができる。一方、Y₁(k),Y₂(k)なる相関量は上記定義より２像の
相関が最も高いとき、X₁(k),X₂(k)とは逆に最大とな
る。よってその変化量であるＹ（ｋ）は相関最高のとき
に「０」で、且つ傾きは正となるはずである。Ｙ（ｋ）
もＸ（ｋ）と同様にＹ（kp）≦0,Y（kp＋１）＞０（６）で且つＹ（kp）−Ｙ（kp＋１）が最大のときの補間演算を行うことにより、画素単位以下の像ずれ量
PRを検出することができる。また、Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）のいずれの焦点評価量を用い
ても像ずれ量の検出は可能であるが、特開昭60-101513
号公報からわかる様に、|X（kp）−Ｘ（kp＋１）｜＞|Y
（kp＋１）−Ｙ（kp）｜の時には焦点評価量Ｘ（ｋ）
を、|X（kp）−Ｘ（kp＋１）｜＞|Y（kp＋１）−Ｙ（k
p）｜の時には焦点評価量Ｙ（ｋ）を用いて像ずれ量PR
を求めた方がS/N的に精度が良い。第１図は本発明を実施するのに適したカメラの焦点調
節装置の一例を示すブロック図である。PRSはカメラの
制御回路で、例えば内部にCPU（中央演算処理部）、RA
M、ROM、EEPROM（電気的消去可能プログラマブルRO
M）、入出力ポート及びA/D変換機能付アナログ入力ポー
ト等が配置された１チップマイクロコンピュータであ
り、前記ROM内にはカメラのシーケンス、AF（自動焦
点）、AE（自動露出）制御用のソフトウエアが、EEPROM
内にはAF、AE制御に必要なパラメータが格納されてい
る。SHTは前記制御回路PRSより制御信号CSHTが入力して
いる間データバスDBUSを介して入力するデータを受け付
け、該データに基づいて不図示のシャッタ先幕及び後幕
の走行制御を行うシャッタ制御回路、APRは制御信号CAP
Rが入力している間データバスDBUSを介して入力するデ
ータを受け付け、該データに基づいて不図示の絞り機構
を制御する絞り制御回路、DSPは制御信号CDSPが入力し
ている間データバスDBUSを介して入力するデータを受け
付け、該データに基づいて各種撮影情報を表示する表示
回路、SWSは不図示のレリーズスイッチ、シャッタ、絞
り等各種情報設定用のスイッチなどカメラの外部並びに
内部に配置されたスイッチ群である。 SPCは測光回路であり、その出力であるアナログ測光
信号SSPCは前記制御回路PRSのA/D変換機能付アナログ入
力ポートへ送られ、A/D変換されて前述のシャッタ制御
回路SHT及び絞り制御回路APRを制御するための測光デー
タとして用いられる。LCOMは制御信号CLCOMが入力して
いる間データバスDBUSを介して入力するデータを受け付
け、該データに基づいて後述するレンズユニットとシリ
アル通信を行うレンズ通信回路で、クロック信号LCKに
同期して撮影レンズFLNSの光軸方向への移動量を示すレ
ンズ駆動用のデータDCLを後述するレンズ内制御回路へ
伝送し、又この時同時に該レンズ内制御回路から撮影レ
ンズFLNSの非合焦量対レンズ移動量の係数等のレンズ情
報DLCがシリアル入力する。BSYは撮影レンズFLNSが移動
中であるか否かをカメラ側に知らせるための信号で、こ
の信号が“H"（ハイレベル）の時は前記シリアル通信は
不可能となる。 LNSUはレンズユニット、LPRSはシリアル入力したデー
タDCLに基づいてモータMTRを駆動し、撮影レンズFLNSを
光軸方向に移動させるレンズ内制御回路、ENCは例えば
撮影レンズFLNSを保持しているレンズ鏡筒の移動に伴っ
て発生するパルス信号を検出し、撮影レンズFLNSのその
時々の位置情報としてエンコーダパルス信号EPLをレン
ズ内制御回路LPRSへ出力するエンコーダ回路。 SDRは前記制御回路PRSより入力する各信号STR,CKに従
って２つのセンサ列SAA,SABを有する、例えばCCDなどの
ラインセンサSNSを制御するセンサ駆動回路である。次に、動作について第２〜14図を用いて説明する。な
お、前記シャッタ制御回路SHT、絞り制御回路APR、表示
回路DSP及び測光回路SPCの動作は本発明とは直接関係な
いので、ここでは詳細な説明は省略する。又本実施例で
は、カメラのシーケンス・フローから「AF」フローがサ
ブルーチンとしてコールされる形式をとっている。 AFの動作が開始されると、先ずフラグRCFLGとフラグN
RSDFLGの２つのフラグを“N"（NOを意味する）とする
（第２図ステップ10）。前記フラグRCFLG、NRSDFLGの働
きについては後述する。次に像信号読み込みのサブルー
チン「IMAGE」をコールする（ステップ11）。ここで
は、センサ駆動回路SDRを介してラインセンサSNSが駆動
され、２像の像信号Ａ（ｉ）,B（ｉ）が得られる。この
時のセンサ駆動回路SDR及びラインセンサSNS等の動作を
第1,3図を用いて簡単に説明する。制御回路PRSより“H"
の蓄積開始信号STRが出力されると（第３図ステップ5
0）、センサ駆動回路SDRよりクリア信号CLがラインセン
サSNSへ出力され、センサ列SAA,SABの各光電変換部の電
荷がクリアされる。するとラインセンサSNSにて前段に
配置されている二次結像レンズ等（第１図では図示して
いないが、第15図の如き状態で配置されている）によっ
てセンサ列SAA,SAB上に形成される光像の光電変換及び
電荷蓄積動作が開始される。前記の動作が開始されてか
ら所定の時間が経過すると、センサ駆動回路SDRから転
送信号SHがラインセンサSNSへ出力され、光電変換部に
蓄積された電荷がCCD部へ転送される。同時に前記セン
サ駆動回路SDRには“H"の蓄積終了信号IENDが発生し、
該信号は制御回路PRSに入力される（ステップ51）。そ
の後制御回路PRSからCCD駆動クロックCKが出力される
と、センサ駆動回路SDRからCCD駆動信号φ₁，φ₂が出力
される。これにより、ラインセンサSNSからこの信号に
従ってアナログ像信号SSNSが制御回路PRSへ出力され、
これを受けて制御回路PRSはCCD駆動クロックCKに同期し
てアナログ像信号SSNSをA/D変換し、２像の像信号Ａ
（ｉ）,B（ｉ）としてRAM内の所定のアドレスに格納す
る（ステップ52〜55）。ここでセンサ列SAA,SABの画素
数は40と仮定している。再び第２図に戻って、ステップ12は非合焦状態によっ
て全画素を処理対象範囲として焦点検出演算を行うか、
一部の画素を処理対象範囲として焦点検出演算かを、つ
まり焦点検出演算を行う処理対象画素範囲の設定を行う
フラグVSNで、“WD"（大なる非合焦量を意味する）の時
は焦点検出用サブルーチン「WPRED」を、“NR"（合焦近
傍を意味する）の時は焦点検出用サブルーチン「NPRE
D」をコールする（ステップ12）。例えば、第４図のよ
うに像信号が合焦から大きくずれている場合にはサブル
ーチン「WPRED」を採用し、第５図のように合焦近傍に
なるとサブルーチン「NPRED」を採用する。なお、電源
投入時フラグVSNは“WD"に設定（最初の時点であり、非
合焦状態がわからないため）されており、AFの動作が開
始されると、その時点における焦点状態により“WD"あ
るいは“NR"に再設定される。この再設定については後
述する。サブルーチン「WPRED」がコールされた時の焦点検出
処理を第６図のフローに従って述べる。ステップ100〜1
05では、相対変位量ｋを「−20〜20」の範囲内で変えた
時の焦点評価量Ｘ（ｋ）を求めている。ここで相対変位
量ｋを−20から20の範囲としているのは、前述の如くセ
ンサ列SAA,SABの画素数を「40」と仮定しているからで
あるが、この処理対象画素範囲は使用される撮影レンズ
FLNSの焦点距離に応じて可変としても良い。まずステップ101ではＭ＝39−|k|という式で演算画素
数Ｍを計算する。演算画素数Ｍは相対変位量ｋに応じて
可変であり、ｋの絶対値が大きい程小さくなる。これは
相対変位量ｋが大きくなるにつれて対応するセンサの出
力が端部から欠落していくからである。ステップ102で
相対変位量ｋの符号（正か負か）を調べ、次いでその符
号に応じてＡ像,B像の演算を開始する先頭の画素位置P
A,PBをステップ103或いは104で計算する。ステップ105
では焦点評価量Ｘ（ｋ）の演算を行う。ここで前記ステップ100〜105での処理過程を第７図を
用いて説明する。第７図（ａ）は２つの像信号Ａ
（ｉ）,B（ｉ）を表している。第７図（ｂ）はｋ＝−20
における相関演算のセンサ列の対応関係を表しており、
この時Ｍ＝39−|20|＝19で、PAは「０」,PBは「20」で
ある。即ち相対変位量ｋは負の値であるのでＢ像がｋ画
素（−20画素）だけ相対的に左側へ変位している。この
対応関係から更にＢ像を１画素左側へ変位した対応関係
で演算したのがＸ（−20）を求める場合の式の第１項
に、逆にＡ像を１画素左側へ変位した対応関係で演算し
たのが第１項に、それぞれ相当する。この第１項，第２
項でＡ像,B像を各１画素ずつ左へ変位して演算するた
め、前記演算画素数Ｍを計算する時、Ｍ＝40−|k|とし
ないでＭ＝39−|k|としている。第７図（ｃ）はｋ＝０
の時の対応関係を表している。第７図（ｄ）はｋ＝20に
おける相関演算の対応関係を表しており、前記第７図
（ｂ）とは逆にＡ像が20画素だけ左側に変位している。前述のようにして演算した焦点評価量Ｘ（ｋ）をプロ
ットしたものの一例を第８図に示す。第６図のフローに戻って、ステップ110では焦点評価
量Ｘ（ｋ）から２像A,Bの画素単位の像ずれ量のピーク
値kpを検出する。以下、ステップ120〜146で画素単位以
下の像ずれ量PRを求めるわけであるが、前記ステップ11
0で求めたピーク値kpに基づいて、ステップ120〜135で
は２つの焦点評価量Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）を再演算する。こ
の理由は二つある。一つは、kpを求める先のステップで
は演算画素数Ｍが相対変位量ｋに応じて可変であり、こ
の様に可変となる演算範囲にて演算した焦点評価量Ｘ
（ｋ）を補間して画素単位以下の像ずれ量PRを求める
と、演算画素数Ｍが一致していないことに起因する誤差
を含む恐れがある。今一つは、焦点評価量Ｘ（ｋ）のみ
で像ずれ量PRを求めるよりも、Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）を組み
合わせて用いた方が先願（特開昭60-101513号公報）に
て述べた様に被写体の信号パターンによってはS/N的に
すぐれているからである。以上のことから、ステップ12
0〜135では、kpを基に演算画素数Ｍを一定にし（ステッ
プ120）、焦点評価量Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）を同時に求めて
いる。まずステップ120ではＭ＝38−|kp|なる計算をして演
算画素数Ｍの値を決める。次いでステップ130〜135では
先に求めたkpを中心にして、ｋ＝kp−1,kp,kp＋１の３
点で焦点評価量Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）を先と同様に演算す
る。尚前記演算画素数Ｍを求める時、Ｍ＝38−|kp|とし
たのは、ｋ＝kp−1,kp,kp＋１の３点のうち絶対値が最
大の相対変位量における演算画素数Ｍに固定するためで
ある。次に、前述のようにして求めた焦点評価量Ｘ
（ｋ）,Y（ｋ）から再び各々の焦点評価量による画素単
位の像ずれ量kpx,kpyを検出する（ステップ140,141）。
この時各焦点評価量Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）のコントラスト評
価量を概ね表すXD（XD＝Ｘ（kpx）−Ｘ（kpx＋１））と
YD（YD＝Ｙ（kpx＋１）−Ｙ（kpx））も求めておく。こ
れは、この実施例では先願にて開示した様な演算方法に
従って相対変位毎に端部の像信号の大小を比較するので
はなく（演算処理が複雑になるため）、非合焦量が大き
い時に、端部の像信号の情報も考慮されたコントラスト
評価量XD,YDをみることであたかも相対変位毎の端部の
像信号をみているかの如き情報が得られることに着目し
て該情報を用いるためであり、コントラスト評価量XD,Y
Dが大きい程S/N的にすぐれていることになる。それ故ス
テップ142で二つのコントラスト評価量XD,YDを比較し
て、XD≧YDの時は焦点評価量Ｘ（ｋ）を採用し（ステッ
プ143）、XD＜YDの時は焦点評価量Ｙ（ｋ）を採用する
（ステップ144）。ステップ145,146では、採用したZD
（Z₁−Z₂），k_Zを用いて PR＝Kz＋｜Z₁/ZD| の補間演算を行い、画素単位以下の像ずれ量PRを求め
る。この過程を第９図に示している。この図の様な例で
は、XD＜YDの関係にあるので焦点評価量Ｙ（ｋ）が採用
され、画素単位以下の像ずれ量PR演算時にはk₂＝kpy,Z₁
＝Ｙ（kp），Z₂＝Ｙ（kp＋１）が用いられる。ステップ150〜158は焦点状態を判定する処理であり、
まずステップ150で４つのフラグLCFLG,SDFLG,NJFFLG,JF
FLGを“N"にセットする。夫々のフラグの意味を定性的
に述べると、「LCFLG」は被写体像信号が低コントラス
トであることを表すフラグであり、「SDFLG」は２像の
ずれ量が比較的小さい、すなわち撮影レンズFLNSの非合
焦量が比較的小さいことを表すフラグであり、「NJFFL
G」は２像のずれ量がかなり小さい、すなわち撮影レン
ズFLNSが略合焦であることを表すフラグであり、「JFFL
G」は２像のずれ量がほとんどない、すなわち合焦であ
ることを表すフラグである。次に、採用した焦点評価量のコントラスト評価量ZDと
所定値LCTHを比較する（ステップ151）。この結果ZD＜L
CTHの場合にはコントラストが低いとみなし、「LCFLG」
を“Y"（YESを意味する）とし、サブルーチン「WPRED」
を終了する。ZD≧LCTHの場合には焦点検出を行うのに十
分なコントラストであるとみなし、次のステップ153へ
移行する。ステップ153では、像ずれ量PRの絶対値PRと
所定値「３」を比較し、PR＞３の場合、即ち像ずれ量が
３画素以上である時にはサブルーチン「WPRED」を終了
する。PR≦３の場合は比較的非合焦量が小さいので「SD
FLG」を“Y"とし（ステップ154）、次いでPRと所定値
「１」を比較する（ステップ155）。この結果PR＞１の
場合、即ち像ずれ量が１画素以上である時にはここでサ
ブルーチン「WPRED」を終了する。PR＞１の場合には略
合焦であるとして「NJFFLG」を“Y"とし（ステップ15
6）、最後にPRと所定値JFTHを比較する（ステップ15
7）。尚所定値JFTHは像ずれ量PRが合焦とみなし得る値
である。この結果PR＞JFTHの場合にはここでサブルーチ
ン「WPRED」を終了する。PR≦JFTHの場合には合焦であ
るとみなして「JFFLG」を“Y"とし（ステップ158）、サ
ブルーチン「WPRED」を終了する。なお、前記４つのフ
ラグLCFLG,SDFLG,NJFFLG,JFFLGの働きについては後述す
る。続いてサブルーチン「NPRED」について説明する。「N
PRED」は合焦近傍になると適用される焦点検出処理で、
全センサのうち、ファインダー内の測距枠に相当する範
囲内のデータでのみ焦点検出処理を行う。このことをフ
ァインダーとセンサ列SAの位置関係を示している第10図
を用いて説明する。該図においてFFRMはファインダー上
の測距枠である。サブルーチン「NPRED」では測距枠FFR
Mの範囲をさらにR₁,R₂,R₃にて示す様に３つの領域に分
割し、各部毎に測距枠FFRM内の領域R₁,R₂,R₃がセンサ列
SAのどの画素に位置しているかは各部の先頭に相当する
画素位置NR₁,NR₂,NR₃を調整工程で予め調べておき、制
御回路PRS内のEEPROMに記憶させておく。この時各部に
含まれるNNPXは同じ（R₁＝R₂＝R₃）であり、この値NNPX
も同様にEEPROMに記憶させておく。この実施例ではNNPX
＝12で、NR₁,NR₂,NR₃は夫々「８」，「14」，「20」で
あり、（NNPX＋ｋ）がこの場合の処理対象範囲となる
（第12図の斜線部分）。これらの値は焦点検出用光学系
並びにラインセンサSNSの取り付け状況に応じて数画素
ずれることがあるが、前記の如くEEPROMに記憶させてい
るため、測距枠FFRMと焦点検出処理を行う演算の範囲を
一致させることができる。前記第５図の像信号に対して
示しているR₁,R₂,R₃が上記サブルーチン「NPRED」処理
における分割領域である。サブルーチン「NPRED」がコールされた時の動作を第1
1図のフローに従って述べる。ステップ200で演算画素数
ＭをNNPXとする。前述したサブルーチン「WPRED」では
相対変位量ｋに応じて演算画素数Ｍは可変であったが、
この焦点検出処理ではNNPXに固定である。これは、「WP
RED」が全画素出力を演算に用いるのに対して、「NPRE
D」ではセンサ列SAの一部の出力を用いるために、変位
によって対応するセンサ出力の端のデータが欠落するこ
とがないからである。それ故「NPRED」では、「WPRED」
のステップ120〜141で行った演算画素数Ｍを一定にした
再演算を行うことはない。また、再演算を行わないと言
うことから、最初から評価量Ｘ（ｋ）,Y（ｋ）を同時に
求めていく。ステップ210〜221は領域R₁の像データに対する焦点検
出処理である。図中「WPRED」と同一の処理部分は同じ
ステップ番号を付してある。サブルーチン「NPRED」で
は相対変位量ｋの範囲を（−４〜４）としている。これ
は「NPRED」が合焦近傍で適用されるものであるため、
もともと像ずれ量が小さいからである。この場合ステッ
プ212,213に示した様に、領域R₁の先頭位置NR₁が考慮さ
れている。この処理過程を第13図（ａ）に示す。図中実
線が焦点評価量Ｘ（ｋ）を、又破線がＹ（ｋ）を表す。
「WPRED」にて説明したのと同様の処理（ステップ140〜
146）により領域R₁における像ずれ量PR₁を求る。ステッ
プ221で像ずれ量PR₁とコントラスト評価量ZD₁を制御回
路PRS内のRAMに記憶しておく。同様に、ステップ230〜2
41では領域R₂におけるにおける像ずれ量PR₂，コントラ
スト評価量ZD₂（第13図（ｂ）参照）を求め、ステップ2
50〜261では領域R₃における像ずれ量PR₃，コントラスト
評価量ZD₃（第13図（ｃ）参照）を求め、これらも制御
回路PRS内のRAMに記憶しておく。ステップ270〜278では前述のようにして求めた３つの
領域R₁,R₂,R₃の像ずれ量PR₁,PR₂,PR₃のうち、いずれの
像ずれ量を最終的な像ずれ量PRとするかといった判断を
行っている。即ち、本実施例では３つの領域のうち、コ
ントラストが十分に高くて、且つ最大の像ずれ量を採用
するようにしている。ここで最大の像ずれ量を採用する
意味は、像ずれ量が正の時は後ピントであり、最も後ピ
ントの被写体とは最も至近側の被写体であり、その被写
体にピントを合わせるということである。最終的な像ず
れ量PRとコントラスト評価量ZDを求めた後、ステップ28
0で焦点状態の判定を行う。ここでの処理は「WPRED」に
て説明した処理と同様であるので、その説明は省略す
る。以上のように、非合焦量が大きい様な状態にあっては
サブルーチン「WPRED」により、合焦近傍状態にあって
はサブルーチン「NPRED」により、その時の像ずれ量、
すなわち撮影レンズFLNSの非合焦量の検出を行うことが
できる。第２図に戻って、ステップ15よりの説明を続ける。ス
テップ15はフラグLCFLGを見て先に行われた「WPRED」或
いは「NPRED」の焦点検出処理時でのコントラストをチ
ェックする。LCFLGが“Y"の時はコントラストが低いと
して次回の焦点検出処理は「WPRED」を用いるようにフ
ラグVSNを“WD"とし（ステップ35）、表示サブルーチン
「DISP」、レンズ制御サブルーチン「LENS」を実行する
（ステップ19,20）。前記表示サブルーチン「DISP」は
本発明とは直接関係ないのでここでは割愛するが、レン
ズ制御サブルーチン「LENS」については後述する。ステップ16では再びフラグVSNをチェックする。VSNが
“WD"の時にはステップ17以下の処理を行い、“NR"の時
にはステップ28以下の処理を行う。まずVSN＝“WD"の時の処理を説明する。VSN＝“WD"と
は、先の焦点検出処理を「WPRED」で行ったことを表
す。ステップ17ではフラグRCFLGをチェックする。RCFLG
は「AF」のルーチン内で２回焦点検出処理をするときは
“Y"となっている。本実施例では、「AF」のルーチンを
実行する時、最初は前回の「AF」で設定されたVSNで「W
PRED」或いは「NPRED」いずれかを実行する（なおレリ
ーズが行われた初期においてはVSNは“WD"となってい
る）が、その結果である像ずれ量がそれぞれの条件にふ
さわしくない時、VSNを設定し直してフラグRCFLGを“Y"
として今度は異なる焦点検出処理「NPRED」或いは「WPR
ED」を実行するようになる。RCFLGはそのためのフラグ
である。VSNの再設定については後述する。フラグRCFLGが“N"、即ち第１回目の焦点検出処理の
時、フラグSDFLGをチェックする（ステップ18）。SDFLG
は前述した様に「WPRED」或いは「NPRED」中で設定され
るフラグで（このステップでのSDFLGは「WPRED」中に設
定されている）、このフラグが“Y"（３画素以内）の時
は現在の焦点状態が比較的合焦に近いことを意味してい
る。従って、VSNが“WD"でSDFLGが“N"（３画素以上）
ならば、「WPRED」は適切であったとして表示サブルー
チン「DISP」、レンズ制御サブルーチン「LENS」の実行
へと移行する。一方、SDFLGが“Y"であれば「NPRED」で
再演算した方が適切である、即ち精度の良い像ずれ量PR
を得ることができると考えて、VSNを“NR"にし（ステッ
プ21）、像ずれ量PRをバッファBPRに一時格納し（ステ
ップ22）、RCFLGを“Y"として（ステップ23）、再度ス
テップ12よりのルーチン（実際はステップ12→ステップ
14→ステップ15→ステップ16→ステップ28→ステップ33
→）の実行へと移行する。前記ステップ22において像ず
れ量PRをバッファBPRに一時格納する理由は、次のサブ
ルーチン「NPRED」にて演算した結果が適切でない場
合、つまり「NPRED」にて演算した結果、ステップ33で
のSDFLGが“N"（３画素以上）であった場合、サブルー
チン「WPRED」１回目で得た像ずれ量PRを採用するため
である（ステップ34→ステップ27→）。ステップ17でRCFLGが“Y"の時、即ち２回目の焦点検
出処理の時は、ステップ24へ移行しここでSDFLGをチェ
ックする。その結果SDFLGが“N"の場合はこの時の焦点
検出処理が「WPRED」であるからここでの焦点検出処理
は適切であるとして表示サブルーチン「DISP」、レンズ
制御サブルーチン「LENS」の実行へと移行する。又SDFL
Gが“Y"の場合は、RCFLGが“Y"でVSNが“WD"であるか
ら、１回目の焦点検出処理は「NPRED」で行われ、且つ
結果が「NPRED」では適切でなかったことになる。後述
するが、「NPRED」の１回目では、フラグNJFFLGが
“Y"、すなわち略合焦でなければ適切でないと判断して
いるが、SDFLGが“Y"であればフラグNRSDFLGを“Y"（合
焦ではないが１画素以内である）としている。つまりNR
SDFLGが“Y"であれば、「NPRED」の１回目において、略
合焦ではないが比較的合焦に近かったことを意味してい
る。この時「NPRED」での像ずれ量PRはバッファBPRに一
時格納されている。従ってステップ24でSDFLGが“Y"な
らば、「WPRED」２回目で比較的合焦に近いということ
であるので、「NPRED」１回目の結果を参照すべくステ
ップ25でフラグNRSDFLGをチェックする。ここでNRSDFLG
が“N"（１画素以上）ならば、１回目は適切でないこと
になり、「WPRED」２回目の像ずれ量PRを用いて表示サ
ブルーチン「DISP」、レンズ制御サブルーチン「LENS」
の実行へと移行する。NRSDFLGが“Y"ならば、次回の「A
F」では１回目の焦点検出処理を「NPRED」にすべくVSN
を“NR"とし（ステップ26）、バッファBPR内に既に格納
済みの「NPRED」１回目での像ずれ量PRを取り出して
（ステップ27）、表示サブルーチン「DISP」、レンズ制
御サブルーチン「LENS」の実行へと移行する。フローを逆上って、ステップ16でVSNが“NR"と判断さ
れた場合はステップ28でフラグRCFLGをチェックする。
ここでRCFLGが“N"の時は「NPRED」１回目を、“Y"の時
は「NPRED」２回目を意味している。“N"の場合にはス
テップ29でSDFLGをチェックする。SDFLGが“N"の時は
「NPRED」では適切でないとして、２回目の焦点検出処
理を「WPRED」で行わせるべくVSNを“WD"とし（ステッ
プ30）、「WPRED」での像ずれ量PRをバッファBPRに一時
格納し（ステップ22）、RCFLGを“Y"として（ステップ2
3）、再びステップ12よりのルーチンの実行へと移行す
る（実際はステップ12→ステップ13→ステップ15→ステ
ップ17→ステップ24→）の実行へと移行する。ステップ
29でSDFLGが“Y"であった時はステップ31でフラグNJFFL
Gをチェックする。これは先のステップ25でも説明した
が、「NPRED」１回目ではNJFFLGによって焦点検出処理
が適切であったか否かを判定している。ステップ31でNJ
FFLGが“N"（１画素以上、３画素以内）ならば略合焦で
はないが比較的合焦に近いということで、もしもの場合
を考えて再度行う焦点検出処理「WPRED」２回目のステ
ップ25において使用するために、フラグNRSDFLGを“Y"
としてステップ30へと移行する。またステップ22でバッ
ファBRPに一時格納される「NPRED」１回目の像ずれ量PR
は必要に応じて、即ち「WPRED」２回目のステップ27に
おいて使用される。前記ステップ28でRCFLGが“Y"の時は「NPRED」２回目
であり、前述からもわかるように１回目は「WPRED」に
おいて結果が不適切と判定されたことを意味する。又前
述した様に、ステップ33でSDFLGをチェックして“Y"な
らば「NPRED」２回目は適切と判定し、そのままの像ず
れ量PRで表示サブルーチン「DISP」、レンズ制御サブル
ーチン「LENS」の実行へと移行する。SDFLGが“N"であ
れば「NPRED」２回目は不適切として、次回の「AF」に
おける焦点検出処理を「WPRED」に設定すべくVSNを“W
D"とし（ステップ34）、「WPRED」１回目で一時記憶バ
ッファBPRに格納されている像ずれ量PRを取り出して
（ステップ27）、表示サブルーチン「DISP」、レンズ制
御サブルーチン「LENS」の実行へと移行する。以上の「AF」の処理の流れを簡単にまとめると、「A
F」がコールされると、センサ列SAの像信号を読み込み
（「IMAGE」）、焦点検出処理「WPRED」或いは「NPRE
D」を行うわけであるが、「WPRED」は非合焦量が大きい
時に、「NPRED」は合焦近傍時に適用されるという前提
のもとに、検出された像ずれ量がその時の処理に不適切
な場合、適切な処理方式にて同一像信号を再演算し、結
局レンズ制御に採用する像ずれ量PRは、非合焦量が大き
い時には「WPRED」により、合焦近傍時には「NPRED」に
より演算されたものとなる。つまり、非合焦量が大きい
時には「WPRED」により焦点検出処理を行った方が非合
焦状態が良くわかり、この結果が合焦近傍時であると判
断された場合には「NPRED」により焦点検出処理を行っ
た方が焦点検出精度を高めることができるからである。次に、第14図のフローを用いてサブルーチン「LENS」
について説明する。ステップ60でフラグLCFLGをチェッ
クする。このフラグは前述した様に焦点検出処理の対象
となる像信号のコントラスト評価量が高い時は“N"とな
っている。LCFLGが“N"の時は、像信号には焦点検出処
理に十分なコントラストがあったとして、処理結果であ
る像ずれ量PRに基づいて撮影レンズFLNSの制御を行う。
まずレンズ通信回路LCOMに入力する信号BSYをチェック
する（ステップ61）。この信号BSYが“H"の間はレンズ
内制御回路LPRSとは通信不能であるので、該信号BSYが
“L"（ローレベル）になるまで待つ。前記信号BSYが
“L"になると、レンズ内制御回路LPRSから撮影レンズFL
NSのデフォーカス対レンズ移動量の係数Ｓを信号DLCよ
り入力する（ステップ62）。次に像ずれ量PRから撮影レ
ンズFLNSのデフォーカス量DEFを、DEF＝Ｋ・PRなる式に
て計算する（ステップ63）。Ｋは焦点検出用光学系によ
って設定される値で、予め設定されている。続いてデフ
ォーカス量DEFと係数Ｓから撮影レンズFLNSの移動量FP
を、FP＝DEF/Sで計算する（ステップ64）。FPはエンコ
ーダ回路ENCのカウント数に相当する。そして、ステッ
プ65で再び信号BSYのチェックを行い、信号BSYが“L"と
なると、前記レンズ移動量FP（信号DCL）をレンズ内制
御回路LPRSへ通信する（ステップ66）。一方、LCFLGが
“Y"の時は、コントラストが十分でないでないとして、
サーチ動作を行うべく撮影レンズFLNSの移動量FPを、FP
＝CDEF/Sで計算する（ステップ67）。CDEFは１回のサー
チ動作で移動させるレンズ移動量をデフォーカス量に換
算してものであり、予め設定されている。レンズ内制御回路LPRSは前記レンズ移動量FPが入力す
ると、該情報に基づいて撮影レンズFLNSの駆動制御を行
う。撮影レンズFLNSが停止することにより、像信号Ａ
（ｉ）,B（ｉ）の入力から始まった焦点調節の一連の
「AF」処理が終了する。本実施例によれば、撮影レンズFLNSの非合焦量が大き
い場合には、必ず広い範囲のセンサ出力を利用して像ず
れ量PRを求め（第７図の状態）、逆に非合焦量が小さ
い、即ち合焦近傍の場合には、必ず狭い範囲のセンサ出
力を利用して像ずれ量PRを求める（第12図参照）ように
したため、従来説明で述べたような問題点を解消、すな
わち奥行のある被写体や非合焦量の大きい場所に位置す
る被写体に対しても正しく焦点検出を行うことが可能と
なる。（発明と実施例の対応）本実施例において、撮影レンズFLNSが本発明の結像光
学系に、フィールドレンズFLD,二次結像レンズFCLA,FCL
Bが光学系に、センサ列SAA,SABが複数画素から成る光電
変換手段に、CPUが演算手段に、それぞれ相当し、又第
２図のフロー中のステップ18,21,24〜27,29〜34での処
理を行うものが画素範囲変更手段に相当する。（変形例）本実施例では、「WPRED」において全画素の出力信号
を用いるようにしたが、これに限定されるものではな
く、「NPRED」時に使用する画素よりも多い数の画素よ
りの出力信号を用いれば良いことは言うまでもないであ
ろう。また、焦点検出処理サブルーチンとして、処理対象画
素範囲の異なる「WPRED」，「NPRED」の２種類を用意し
たが、像ずれ量に応じてさらに種類を増せば、一層効果
的な処理が可能となる。（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、演算手段中
に、第１と第２の信号から第１と第２の像のずれ量を求
める処理過程で利用する、第１と第２図の信号を発生す
る処理対象画素範囲を、結像光学系の焦点状態の非合焦
量が所定量以上の時に広い処理対象画素範囲とし、非合
焦量が前記所定量より小さい時に狭い処理対象画素範囲
に切り換える画素範囲変更手段を設け、以て、結果とし
て結像光学系の焦点状態が大なる非合焦の場合には、広
い画素範囲の第１と第２の信号が用いられ、合焦近傍の
場合には、狭い画素範囲の第１と第２の信号が用いられ
て焦点検出が行われるようにしたから、奥行のある対象
物や、大なる非合焦量の対象物に対しても、正確な焦点
状態を検出することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を実施するのに好適なカメラの焦点調節
装置の一例を示すブロック図、第２図はその一部のフロ
ーチャート、第３図は同じく一部のフローチャート、第
４図及び第５図はセンサ列より出力される像信号の一例
を示す図、第６図は一部のフローチャート、第７図は焦
点検出演算時の２像の対応関係を示す図、第８図は評価
量の変化を示す図、第９図は同じく一部の評価量の変化
を示す図、第10図はファインダー測距枠とセンサ列の位
置関係を示す図、第11図は一部のフローチャート、第12
図は焦点検出演算時の２像の対応関係を示す図、第13図
は一部の評価量の変化を示す図、第14図は一部のフロー
チャート、第15図は一般的な二次結像方式焦点検出装置
の光学系を示す配置図である。 PRS……制御回路、LCOM……レンズ通信回路、LNSU……
レンズユニット、SDR……センサ駆動回路、SAA,SAB……
センサ列、FLNS……撮影レンズ、ｋ……相対変位量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須田康夫神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者大貫一朗神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者大高圭史神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者小山剛史神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭59−126517（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−4914（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−17418（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．焦点検出されるべき結像光学系の焦点状態に応じ
て、相対的な位置関係が変化する第１と第２の像を形成
する光学系と、前記第１と第２の像に対応する、光電変
換された第１と第２の信号をそれぞれ出力する、複数画
素から成る光電変換手段と、前記第１と第２の光電変換
出力信号を演算上で相対的に変位させて前記第１と第２
の像のずれ量を求めて、前記結像光学系の焦点状態を検
出する演算手段とを備えた焦点検出装置において、前記
演算手段中に、前記第１と第２の信号から第１と第２の
像のずれ量を求める処理過程で利用する、前記第１と第
２の信号を発生する処理対象画素範囲を、前記結像光学
系の焦点状態の非合焦量が所定量以上の時に広い処理対
象画素範囲とし、非合焦量が前記所定量より小さい時に
狭い処理対象画素範囲に切り換える画素範囲変更手段を
設けたことを特徴とする焦点検出装置。