JP2985087B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカメラの焦点検出装置に関するものである。

（従来技術および発明が解決しようとする問題点） 被写体から異なる光路で撮像光学系等に入射し通過し
た２光束により形成される一対の被写体像を、一対の光
電変換手段により光電交換することにより一対の離散的
データからなる被写体像信号を得、該一対の被写体像信
号を相対的にずらしながら所定の相関演算を行ない、相
関度の一番高いずらし量を捜し、該ずらし量から撮像光
学系のデフォーカス量を算出する焦点検出装置が知られ
ている。

このような焦点検出装置について、第20図、第21図を
用いて説明する。

第20図は従来技術である焦点検出装置をレンズ交換型
一眼レフカメラに適用した一例を示すもので、カメラボ
ディ105に対して交換可能なレンズ100が着脱自在にマウ
ントし得るようになされている。

レンズ100を装着した状態において、被写体から到来
する撮影光束は撮影レンズ103を通ってカメラボディ105
に設けられているメインミラー107によって一部は上方
な反射されて不図示のファインダに導かれる。

これと同時に撮影光束の他の一部がメインミラー107
が透過してさらにサブミラー108によって反射されるこ
とにより、焦点検出用光束としてオートフォーカスモジ
ュール120（以後AFモジュールという）に導かれる。

AFモジュール120の構成例を第21図（ａ）に示す。

第21図（ａ）においてAFモジュールはフィールドレン
ズ122及び一対の再結像レンズ124等からなる焦点検出光
学系と一対の受光部Ａ、Ｂを有するCCD（チャージカッ
プルドデバイス）25とから構成されている。

以上のような構成において撮影レンズ103の射出瞳に
含まれる光軸に対して対称な一対の領域を通る光束はフ
ィールドレンズ122付近で一次像を形成し更にフィール
ドレンズ122及び再結像レンズ124によってCCD125の一対
の受光部上に一対の二次像を形成する。前記一次像が不
図示のフィルム共役面と一致している時CCD125上で一対
の二次像の受光部並び方向の相対的位置は焦点検出光学
系の構成によって決まる所定値となる。即ち、第21図
（ｂ）に示した一対の受光部Ａ、Ｂは、各々ｎケの受光
素子ai、bi（ｉ＝０〜ｎ−１）から成り、一次像がフィ
ルム共役面と一致している時に受光部A,B上にほぼ等し
い範囲の被写体像が形成されるように配置されている。

前記一次像がフィルム共役面からずれた面に形成され
ている場合には、CCD125上での一対の二次像の相対的位
置は、一次像の光軸方向のずれ方向（即わち前ピンか後
ピンか）に応じて、前記一致している場合の所定位置か
ら変化する。例えば後ピンの場合には、一対の二次像の
位置関係は相対的に広がり前ピンの場合には狭まる。

受光部Ａ、Ｂを形成する受光素子ai、biは、フォート
ダイオード等の電荷蓄積型素子によって構成されてお
り、CCD125上の照度に応じた電荷蓄積時間だけ電荷蓄積
を行なうことにより、受光素子出力を後述の処理に適す
る出力レベルとすることができる。

再び第20図に戻り説明を続ける。

インターフェース部およびメモリ部112、113は演算制
御部（AFCPU）110のポートからの電荷蓄積開始及び終了
指令を受け取り指令に応じた制御信号をCCD125に与える
ことによりCCD125の電荷蓄積開始及び終了を制御すると
ともに転送クロック信号をCCD125に与え受光素子出力信
号を時系列的にインタフェース部に転送する。インタフ
ェース部に内蔵のAD変換手段により受光素子出力をサン
プリングAD変換して受光素子数に応じたAD変換データ
（2nケ）をメモリ部112に記憶する。演算制御部は該デ
ータに基づき後述する公知の焦点検出演算を行ない一次
像とフィルム共役面との差に対応するデフォーカス量を
求める。

AFCPU110は焦点検出演算結果に基づいてAF表示手段11
4の表示形態を制御する。例えば前ピン又は後ピンの場
合は三角表示部、合焦の場合は丸表示部が、各々アクテ
ィブになるように、AFCPU114は制御信号を出力する。

又AFCPU110は焦点検出演算結果に基づいてAFモータ10
9の駆動方向及び駆動量を制御して、撮影レンズ103を合
焦点に移動させる。

まずAFCPU110はデフォーカス量の符号（前ピン、後ピ
ン）に従ってAFモータ109を撮影レンズ103が合焦点に近
づく方向へ回転させる駆動信号を発生する。AFモータの
回転運動はボディ105に内蔵されたギヤ等から構成され
たボディ伝達系を経てボディ105とレンズ100のマウント
部に設けられたボディ側のカップリング109aに伝達され
る。

ボディ側のカップリング109aに伝達された回転運動は
更にこれにかん合するレンズ側のカップリング101及び
レンズ100に内蔵されたギヤ等から構成されたレンズ伝
達系102に伝達され最終的に投影レンズ103が合焦方向へ
と移動する。

レンズ100にはレンズ内蔵演算手段（レンズCPU）104
が内蔵されており、AFCPU110に必要な例えば撮影レンズ
103の単位移動量当りのカップリング101の回転数等のAF
関連情報を、マウント部に設けたレンズ側接点とボディ
側接点106を介してAFCPU110に送る。

以下に上記AFCPU110における焦点検出演算について述
べる。

第21図（ｂ）のイメージセンサA,Bから得られた全画
像出力に対して、第22図（ａ），（ｂ），（ｃ）のよう
に画像出力のシフトを行って像ずれ量を算出している。

即ち、イメージセンサA,Bの画像出力をそれぞれa0…
…a39,b0……b39とすると（ここで受光素子数ｎ＝40と
した）、第22（ａ）はシフト量Ｌが20のとき、第22
（ｂ）はシフト量Ｌ＝０の場合、第22（ｃ）はシフト量
Ｌ＝−20の場合を示したもので、各シフト位置でイメー
ジセンサA,Bの対応する位置の画像との相関を求め、各
シフト位置に関する相関の程度を比較して最も相関の良
いシフト量Ｌを像ずれ量とする。この像ずれ量を算出す
る相関演算等の焦点検出演算に基づいてレンズ103等が
駆動されるのである。

このようなシフトの取り方を別の形式で表して見る
と、第22図（ｅ）のようになる。図のマトリックス・印
で示した点が比較対応画素である。この場合、シフト数
（シフト量）Ｌの−20から20までの範囲が演算対象とな
っており、相関の演算時間はこの範囲に含まれた部分の
ます目の数に比例する。

第15図は一眼レフカメラのファインダースクリーン31
00とその焦点検出視野を示したものである。従来の場
合、検出領域枠3101はこの中に後述する奥行きが入らな
い程度に検出視野つまり焦点検出領域を狭くして焦点検
出を行っている。ピントが合った状態で、イメージセン
サA,Bは第15図の実線の狭い枠（検出領域）3101と等価
の位置に配置されることになる。） つまり、実線の枠3101はイメージセンサーの検出可能
な範囲に対応しており、3102はその検出可能な範囲の境
界に対応してファインダー視野に刻まれた印である。

しかしこのように狭い検出領域3101しか持たない場合
には、第16図（Ａ）（この図は第15図中央の検出視野を
拡大して示してある。）のように検出視野3101内の被写
体に適当なパターンがあれば問題ないが、手ぶれ等によ
り第16図（ｃ）のようにパターンが無くなった場合には
検出不能に陥り、撮影レンズが不必要にスキャンを開始
する等の煩わしさがあった。

そこで、上記の相関演算の精度を維持あるいは向上さ
せてなおかつファインダ視野のうち焦点検出可能な画像
の範囲を広くするために、画素数（受光素子数）つまり
第22図（ｅ）のます目の数を増加させて焦点検出装置の
焦点検出領域を広げる要求があった。

ところがこの要求にしたがって画素数を増加させた場
合に、以下の種々の問題が生じた。

検出領域が広いとその中に距離の異なる奥行きのあ
る被写体が入る可能性が高く、広い検出領域を複数の部
分検出領域に分けて各部分検出領域に対して焦点検出演
算を行う必要が生じる。この部分検出領域の分け方に関
する問題がある。

上記の部分検出領域のそれぞれに対応するデフォー
カス量からどれを用いて表示・駆動を行うかという点。
そこに使用者の意図をどのようにして反映できるように
するかという問題。

領域が広いので、どの部分を対象としてAGC（後
述）をかけるかという問題等検出領域が広い事に伴って
生じる解決課題が存在する。

検出に使える画像範囲が広くなると、像の相関をと
る際のシフト量（後述）が大きくとれるので検出できる
デフォーカス範囲が広く取れる利点が生じる反面、従来
の演算方法では時間がかかるという問題がある。

まずの問題について説明する。

まず従来公知の方法で部分検出領域に分割した場合の
問題点について説明する。

第26図のイメージセンサA,Bの一方Ａに関して（イ）
のように重複なしの部分検出領域R1、R2、R3に分ける第
１の方法、（ロ）のように相互に重複した部分検出領域
R1′,R2′,R3′に分ける第２の方法が知られている。
（このような例としては、特開昭63−18314に示された
焦点検出演算がある。この例ではデフォーカスの大きい
時と小さい時で像ずれ検出演算の方法を変更している。
つまり、デフォーカスの大きい場合には第21図（ｂ）の
イメージセンサA,Bの全画像出力に対して第22図
（ａ），（ｂ），（ｃ）のようなシフトを行って像ずれ
量を算出している。一方、デフォーカスの小さい場合
は、第22図（ｄ）に示したように、イメージセンサＡを
相互に重複した部分検出領域R1′,R2′,R3′に分割して
イメージセンサ間A,Bの相関を検出している。） この二つの分割の方法の優劣を比べてみると、例えば
第27図（Ａ）のような光強度分布を有す被写体がイメー
ジセンサーＡ上に投影されている場合、第26図の（イ）
では部分領域R2とイメージセンサーＢとの像ずれ検出に
より、又第26図の（ロ）では部分領域R2′とイメージセ
ンサーＢとの像ずれ検出により、何れの場合にも像ずれ
量が算出可能である（被写体に光強度分布の変化がある
ときのみ像ずれ量が検出できる）。

次に、第27図（Ｂ）のようはエッジのある光強度分布
被写体がイメージセンサーＡ上に投影されている場合に
ついて考えてみる。（イ）の分割方法では明暗のエッジ
の部分が丁度、部分検出領域R1とR2との間にまたがって
かかっており、このように検出領域の端に明暗変化の大
きい（情報量の大きい）部分が存在する場合には、他方
のイメージセンサＢに投影された画像信号シフトをしな
がら最も相関の良いシフト量を求める際に、前記明暗変
化の激しい部分がシフトにおいて領域から出入りするた
めに像ずれ検出の精度が悪くなると言う問題がある。
（イ）の分割の方法において丁度エッジが領域の境に来
た時には、検出領域R1,R2の両方についてこのことが当
てはまるため、エッジがこの位置に来た時だけ検出精度
が悪くなったり、検出不能になったりするという問題点
がある。

他方（ロ）の分割方法による検出領域分けの場合には
このエッジがR1′かR2′の少なくとも一方には完全に含
まれた形になるので上記の問題は生じない。

さらに、奥行きの存在する場合について考えてみる。
像の中に奥行きの存在する場合には、例えばイメージセ
ンサーＡ上には第28図（１）のような像が、イメージセ
ンサーＢ上には第28図（４）のような像が投影される。
この場合手前の領域同士および奥の領域同士はシフトに
より相互に重合わせる事が出来るがその境の領域はシフ
トによって重ねることは出来ない。従って手前の像と奥
の像が共存する領域は検出不能となる。

まず第28図（１）の像がイメージセンサーＡ上に形成
されている場合には、（イ）の分割では丁度手前の像と
奥の像の境がR1とR2の境にほぼ一致しているので、R1の
部分検出領域を用いて手前の像が、R2とR3によって奥の
像が検出可能となる。また（ロ）の分割におけるR1′と
R2′の領域はいずれもその中に奥ゆきのある像が含まれ
るので、この二つの領域は検出不能となる。R3′の領域
は奥の像が検出可能である。

このことを表にしたのが以下の第１表（１）である。

同様にしてイメージセンサーＡ上の像が少しずつずれ
た位置に配置された場合について第28図（２）、（３）
に示し、その時の検出可能性を第１表（２）、（３）に
示した。

この結果から分かるとおり、奥行きのある場合に対し
ては領域を重複なしにわける（イ）の分け方が方が検出
可能性が高い。

これは部分検出領域が重複している場合に、その部分
に奥行きが入ると両領域とも検出不能となることから明
らかである。

このように部分検出領域の分け方（イ），（ロ）には
それぞれ一長一短があった。

次にの問題即ち、部分検出領域のそれぞれに対応す
るデフォーカス量からどれを用いて表示・駆動を行うか
という点での問題について説明する。

例えば第14図の様に、部分検出領域R₁〜R₇に分割され
たイメージセンサーＡ上に遠、中、近の被写体像が投影
されたときに、そのうちのどの被写体にピントを合わせ
るかは撮影者の意図で決まるべきものであって、カメラ
が全く独自の判断で決めてしまうと撮影者の意図に反す
る場合が生じてしまう。自的の被写体に正確にピント合
わせが出来るためには、まず焦点検出領域を奥行きが入
らない程度にあらかじめ狭く設定しておく必要がある。

これに関連して、特開昭63−11906ではファインダー
スクリーンの中央部に第19図のように分離された３つの
検出領域3601、3602、3603を設け、これらの検出結果に
基づいてピント合わせを行う方式が提案されているが、
この場合各検出領域の間があいているために中央領域36
01で検出不能な時には端の領域3603により検出が可能と
なるが、このばあい中央から離れているので中央部（室
内の壁）とは違う距離のもの（窓の外の木）にピントが
合ってしまう確率が高くなるという問題があった。

次にの問題について説明する。

一続きのイメージセンサーＡ（第14図に示したように
部分検出領域R₁〜R₇を有するもの）によって、広い範囲
の複数の被写体像を検出する場合、それぞれの被写体輝
度が著しく異なる場合には、AGCのかけかたに工夫が必
要となるが、そのような場合の処理の問題について説明
する。

まずアナログ量である画像出力をA/D変換してメモリ1
13に格納する際に、A/D変換能力が８ビット程度しかな
い場合について述べる。

この程度のダイナミックレンジでは上述のように輝度
差の激しい場合に対しては、蓄積時間をコントロールし
て（AGCをかけて）も一部の被写体に対してしか出力レ
ベルの量適化を図る事は出来ない。

例えば第17図の様にファインダスクリーン中央部を検
出するイメージセンサー上にポスターが貼ってある壁と
その近傍の窓が投影されている場合について考えてみ
る。

中央部の所定範囲の画像出力のピークが所定値（例え
ば150）となるようにAGCをかけた場合が第17図（Ｂ）
で、全画像出力のピークが所定値（例えば150）となる
ようにAGCをかけた場合が第17図（Ｃ）である。

図から明らかなように第17図（Ｃ）の場合には中央の
画像はつぶれてしまい、中央の画像に対応してイメージ
センサＡの部分検出領域R4を用いた時には焦点検出不能
となる。そこで順次領域をイメージセンサＡの部分検出
領域R3,R5,R2,R6と外側に変更していくと、部分検出領
域R6に於いて初めて焦点検出可能となる。

しかし撮影者は中央のポスターに当然ピントが合う筈
だと思っているので、撮影者の意図に反した場合が生じ
る可能性がある。

最後にの問題について説明する。すでに従来技術に
述べたように、イメージセンサA,B間の相関の演算にお
いては、第22図（ｅ）のごとく演算のための処理時間
は、ほぼます目の数に比例することになる。

第22図（ｅ）の例では画素数40対であったが、画素数
80対以上に対してこの方法を用いると演算時間が数倍と
なってしまう欠点がある。

これに対して、特開昭60−4914ではイメージセンサＡ
の画像を第25図のように３つのブロックに分け、第23図
に示すようにデフォーカスが小さくシフト数Ｌの小さい
範囲でイメージセンサA,Bを比較する場合（ロ）で示し
た第２ブロックの画素列とイメージセンサＢのデータの
各シフト後における相関量Ｃ（Ｌ）を求め、デフォーカ
スの大きいシフト数Ｌの大きい（イ），（ハ）の範囲に
ついては第１ブロック、第３ブロックをイメージセンサ
Ｂのデータの各シフト後位置に対して相関量Ｃ（Ｌ）を
算出している。

この方法では第23図に見るように各ブロックの継ぎ目
に相当するシフト数のところで相関量が不連続となり、
この近傍での極値の判断に不都合が生じる。

（問題を解決するための手段および作用） 上記の問題を解決するため、本発明においては、焦点
検出装置を、 全検出領域が予め決められた複数の初期部分検出領域
に分割され、投影される被写体像の光強度分布に対応し
た被写体像信号を発生する第１受光手段と、 前記第１受光手段の光路と異なる光路を通った前記被
写体像が投影され、前記被写体像の光強度分布に対応し
た被写体像信号を発生する第２受光手段と、 前記第１受光手段の初期部分検出領域からの被写体像
信号と、それに対応する領域の前記第２受光手段からの
被写体像信号とに基づき複数の相対的焦点ずれ量を検出
する焦点検出手段と、 前記第１受光手段の隣接する前記初期部分検出領域の
境界の近傍において前記被写体像信号の変化量を検出
し、該変化量が相対的に小さい位置に該境界を変更し設
定する境界設定手段とを備えて構成する。

更に、実施例に沿って説明すると、の問題を解決す
るため、検出手段は、初期検出領域を選択するさいに、
第一受光素子列内で予め設定された隣接する検出領域間
の境界の近傍について隣接する受光素子間の被写体像信
号の変化を検出し、被写体像信号の変化の少ない隣接す
る受光素子間に前記初期検出領域の境界を設定すること
とした。（つまり、第１のイメージセンサにおいて、部
分検出領域を重複なしに分けるとともに、被写体の輝度
パターンに応じて部分検出領域の境界を変更可能とし、
境界上に輝度変化の激しいパターン部分が来ないように
している。）尚、以上の装置おいて、前記被写体像信号
は被写体像の光強度分布の差分に対応するものであって
もよい。即ち、ここで被写体像信号とは被写体像の直接
の光強度分布そのものでなくてもよく、通常行われてい
るように被写体像の光強度分布の差分をとる等のフィル
タ処理をした画像を被写対像信号として扱ってもよいと
言うことである。

の問題を解決するための方法および装置の一例につ
いて第４図〜第６図に概略的に示した。

この例について説明すると、第１受光素子列であるイ
メージセンサーＡのa1からa86までの86画素を例えば第
５図のように７つの部分検出領域R1〜R7に分けるととも
に、隣接する領域間に複数の可能な境界を用意する。

もし第４図のような強度変化を有する像が投影された
場合には、なるべく変化の激しくない位置を境界に選ぶ
ようにする。即ち部分領域R2とR3の境界部分とその上の
像を横軸方向に拡大したものを第６図（Ａ）に示すが、
領域境界近傍の受光素子（画素）a22からa26までの被写
体像信号（画像出力）に対して、第６図（Ｂ）のような
差分|a_i−a_i+1|を計算し、これが最小となる位置a25とa
26との間に領域境界を決定する。

このようにすれば前記焦点検出精度の低下を防止する
事ができる。

また、の問題を解決するため、前記検出手段は、基
本的には第一受光素子列の中央部に設定された部分検出
領域で焦点検出を行なうとともに、中央部の部分検出領
域に検出可能な被写体像パターンの無い時には順次中央
から周辺に向かって検出可能なパターンを捜し、検出可
能なパターンのうち中央に近い部分検出領域の被写体像
パターンによって焦点検出を行う中央部優先測距を行
う。（つまり、連続した受光素子例から第１受光素子列
を構成すれば、被写体像を広いイメージセンサの検出領
域の中央部から端部までで検出可能であり、なおかつ中
央部よりの部分検出領域を優先して検出することが可能
である。（例えば、第19図では窓の外の風景でなく窓枠
の方を優先して合焦を行なうことになり、よりイメージ
センサの中央部に近い被写体に対して焦点を合わせられ
る。）） また、の問題が解決するため、前記検出手段は、基
本的には第１受光素子列の中央部に設定された部分検出
領域で、焦点検出のための所定量のAGCをかけることと
する。（つまり、イメージセンサ中央部の部分検出領域
に検出可能な被写体像パターンがあれば（第17図
（Ａ））、これを対象にしてAGCをかけることで中央の
部分検出領域で合焦が可能であり、中央部に検出可能な
被写体像パターンがなければ（例18図（Ａ））、上記中
央の部分検出領域に隣接する次の部分検出領域（18図
（Ａ）の窓枠）でAGCをかける。これにより、各部分検
出領域で最適のAGCをかけることができる。

またの問題を解決するため、前記検出手段は、前記
所定の受光素子列を選択する際に、前記第一受光素子列
のうち被写体像信号の変化の大きい受光素子列部分を含
む検出領域を選択して固定部分検出領域とし、この固定
部分検出領域と他方の第２受光素子列との被写体像信号
から合焦検出を行なった。

の問題を解決するための方法および装置について、
第１図〜第３図に概略的に示した。

この例ではイメージセンサーA,Bはそれぞれa1…a86、
b1…b86の86対の画素を持つ場合を示している。先ず検
出手段は第１受光素子列よりなるイメージセンサＡの全
域の中から情報量の大きい部分検出領域Ai（画素数Mi）
を決定する、情報量が大きい部分とは例えば第１図に見
るように被写体像信号の画像出力の変化の激しい部分で
あるが、情報量の大きい部分領域の決定方法の例につい
ては後述する。この選択された部分検出領域Aiの画素列
にたいして第１図の如く第１受光素子列よりなるイメー
ジセンサＢの対応画素列範囲を順次シフトさせて相関量
を算出する。この方法により図の場合にはシフト量Ｌに
関して−37から37の範囲について調べる事が出来る。

これより大きなシフト範囲についてはシフトのさせか
たを図のように変更する。即ち第２受光素子列よりなる
イメージセンサＢの受光素子（画素）はこれ以上外側に
は無いので、イメージセンサＢの端部のMi個の画素にた
いして今度はイメージセンサＡ側の対応部分検出領域を
順次シフトした移動部分検出領域で相関量の演算を縦続
する。

このようにしてシフト数Ｌについて−37から−74の範
囲及び37から74の範囲まで焦点検出が可能となる。

このようにこの方法によれば情報量の大きい部分検出
領域を抽出して像ずれを求めることができるので、少な
い計算量で大きなシフト範囲を検出できる。選択した部
分検出領域における画素数Miとしては10ないし20画素て
いどあれば所定の検出精度を達成することは可能であり
最大でも30画素もあれば充分である。従って情報量の少
ない部分を割愛したことの影響はない。

選択された部分検出領域Aiが中央以外の場所にあると
きのシフトの取り方の例を第２図、第３図に示す。これ
から明らかなように選択された部分検出領域Aiがどこに
きても対応が可能であり、同様に広い範囲のシフトに対
して対処することができる。

また、第23図に示したような、３つの分離されたブロ
ックからなる従来例とは異なり、各シフト量Ｌにおける
相関量Ｃ（Ｌ）が第24図のように連続に変わるので問題
が少ない。

因みに第１図の場合の各シフトにおける相関量は、 で与えられる。

（実施例） 次に、中央部優先測距を行う焦点検出装置の第１実施
例について説明する。

なお、第１実施例を適用したカメラ全体の構成は第20
図の従来技術とほぼ同一の構成を有すため、説明は略
す。ただし、演算制御部110で行なわれる処理等につい
ては従来技術とは異なるが、これを以下に説明してゆ
く。

第７図は、この演算制御部（検出手段）110の焦点検
出のフローチャートを示したものである。

また、第８図は焦点検出手段の検出手段（演算制御
部）の構成について示したものである。

第７図でカメラに対する電源オンまたはレリーズボタ
ン半押しにより、焦点検出装置に給電が開始されると、
初期化の行われるステップで蓄積時間の設定をイメー
ジセンサー中央部のモニター部（第21図（ｂ）M2）の出
力により行うモードを設定する。

CCDイメージセンサーの蓄積時間の制御の方法はハー
ドウェアAGCとソフトウェアAGCとの二通りの方法が公知
である。ソフトウェアAGCは前回の蓄積時間と前回の画
像出力の大きさから次の蓄積時間を決めるものであり、
ハードウェアAGCは電荷蓄積の開始と共にモニター部も
同時に蓄積を開始し、このモニター部の出力を絶えず検
出してこれが所定値となったときにイメージセンサーの
蓄積を終了させるものである。

起動時には前のデータがないので、ソフトウェアAGC
使用した場合に収束が遅くハードウェアAGCが選択され
る。

本実施例では第21図の様に、イメージセンサーＡに並
列して三つのモニター部M1,M2,M3が配置され、演算制御
部110はハードウェアAGCとしてモニター部M1,M2,M3のど
れを用いるかを選択する事ができる。

しかしハードウェアAGCは広い範囲の平均光量を見て
いる事と、部分検出領域と見ている部分の対応が完全で
ないこととにより、問題とする領域に投影された被写体
像の画像出力が必ずしも適正とならず例えばオーバーフ
ローしていることがある。従って二回目以降はソフトウ
ェアAGCで対応する（ステップ）。

このようにして蓄積時間の決定後ステップで蓄積が
開始され、ステップで蓄積終了となり、ステップで
画像データはインターフェイス部112でA/D変換され、メ
モリー部113に記憶される。

ステップにおいて、第８図の境界決定手段1002は各
部分領域の境界を前記の方法により決定する。即ち後出
の第２表（Ｂ）の如く予め定められた領域終点の初期値
Ｑ′（ｒ）に対して、その近傍の画像出力ａを例えば
以下のプログラムに従って比較して第６図で説明した部
分検出領域の境界を決定する。

〔部分検出領域の境界決定のプログラム〕

こうして決定した各部分検出領域境界を始点ｐ
（ｒ）、終点ｑ（ｒ）を第２表（Ａ）で示した各要素に
対応するメモリー領域R1〜R7に記憶する。

ステップにおいて各領域コントラスト算出手段1003
は各領域（ｒを変数とする）のコントラストCut（ｒ）
を、 で計算し第２表（Ａ）で示した各要素に対応するメモリ
ー領域に記憶する。

また各領域での最大値Ｍ（ｒ）及び最小値Ｓ（ｒ）を
求めて第２表（Ａ）で示した各要素に対応するメモリー
領域に記憶する。

ステップ（詳細：第７図）では中央を優先した像ず
れ演算を及行う。その為に中央優先領域決定手段1004は
第９図（ステップ，を除く）の如くまず中央の部分
検出領域R4から順次部分検出領域を指定していく。

最初はステップ，でｒ＝４の部分検出領域が選択
され、ステップで指定領域のコントラストが充分かど
うかがCut（ｔ）＞Cthにより判定される。コントラスト
が充分な時にはステップで後述の所定の方法で像ずれ
演算手段1005により像ずれ量Ｚ（ｒ）と情報量Ｅ（ｒ）
を算出し、不充分の時にはステップで情報量Ｅ（ｒ）
＝０として、ステップに進む。

ステップは中央領域以外は中央から等距離にある左
右の領域がともに像ずれ演算が終了してから次の結果判
定に持ち込む為のもので、ｒ＝４ではそのままステップ
に進む。

ステップで判定手段1006は情報量の大小にもとずい
て第３表のようにして結果の判定を行う。

即ちｒ＝４（ｉ＝０）では情報量Ｅ（４）が所定値Et
h1より大きい時には検出可能なので検出フラグFI＝１と
し、小さい時は検出不能なのでFI＝０とするなおFI＝１
の時には後述のステップのデフォーカス量算出の所で
デフォーカス量DEFとして領域ｒ＝４でのDEF（４）の値
を決定する。

ステップで検出の可否をFI＞０か否かで判定し、検
出可の時はステップに進む。検出不可の時には、ステ
ップで全ての部分領域を調べたか否かを判定し、全て
の部分領域を調べ終えていたら全て検出不可でも次のス
テップへ進む。

まだ領域の残っている時にはステップでｉ＝ｉ＋１
とし（今の場合ｉ＝１）、ステップでｒ＝４−ｉ（今
の場合ｒ＝３）の領域を指定し、まえと同様にステップ
を経てステップに進み、ｒ＝３なのでステップ
に行きｒ＝４＋ｉ（今の場合ｒ＝５）としてまえと同
様にステップを経てステップに進む。

今度はｒ＝５なので次のステップに進む。この時ｒ
＝３とｒ＝５の領域に関して情報量が確定している。

今度はｉ＝１の場合の結果判定について第３表で説明
する。

先ずＥ（３）、Ｅ（５）ともに所定値Eth1より大きい
ときにはFI＝10として、後述のステップのデフォーカ
ス量算出時にはデフォーカス量DEFとしてDEF（３）、DE
F（５）のうちカメラに近い被写体に対応する方の値を
採用する。

またＥ（３）かＥ（５）のいずれか一方のみが所定値
Eth1より大きいときには、Ｅ（３）が大きい時、Ｅ
（５）が大きい時それぞれFI＝11、FI＝12のフラグを立
てて後述のステップのデフォーカス量算出時にはデフ
ォーカス量DEFとしてそれぞれDEF（３）、DEF（５）を
用いる。

他方いずれの情報量も所定値に満たない時には、それ
までに演算した全ての検出領域或いはそれまでに演算し
た全ての検出領域中の複数の検出領域について情報量の
和を求め、これが所定値Eth2より大きいときにはFI＝13
として後述のステップのデフォーカス量算出時にはデ
フォーカス量DEFとしてDEF（３）、DEF（４）、DEF
（５）の結果を合成して求める。これ以外のときにはFI
＝０（検出不能）とする。

次にステップで検出の可否をFI＞０か否かで判定
し、検出可の時はステップに進む。検出不可の時に
は、ステップで全ての部分領域を調べたか否かを判定
し、全ての部分領域を調べ終えていたら全て検出不可で
も次のステップへ進む。

まだ領域の残っている時にはステップでｉ＝ｉ＋１
とし（今の場合ｉ＝２）、ステップでｒ＝４−ｉ（今
の場合ｒ＝２）の領域を指定し、まえと同様にステップ
を経てステップに進み、ｒ＝２なのでステップ
に行きｒ＝４＋ｉ（今の場合ｒ＝６）としてまえと同
様にステップを経てステップに進む。

以下同様のプロセスを繰り返す。

ここでステップにおける像ずれ演算手段1005の内容
について説明する。

一対の画像出力から像の相対的変位を求める方法につ
いては様々な方法が知られており、これらを用いる事が
出来るがここでは本出願人による特開昭60−37513記載
の方法について述べる。

例えば部分検出領域R3（ｒ＝３）の場合について説明
するとし、この領域が第２表（Ａ）のごとく出力a25か
らa37に対応している場合、Ｌ画素ずれに対する相関量
Ｃ（Ｌ）は ｓ＝ｐ（ｒ）＋〔Ｌ×0.5〕，（ｒ＝３ではｐ（３）＝2
5） ｆ＝ｑ（ｒ）＋〔Ｌ×0.5〕，（ｒ＝３ではｑ（３）＝3
7） （ただし、〔Ｙ〕はＹより小さい最大の整数を意味す
る。こととしている。） このようにして第10図のごとく各画素シフトＬに対し
て相関量を求める。シフト量Ｌは±５から10程度とすれ
ばよい。（この場合、イメージセンサＡの検出領域を請
求項に述べた移動部分検出領域としたことになる。）ま
たｒ＝1,7の端の領域ではシフトにともなって対応画素
がなくなるがこの場合第10図のごとく加算から外す。

（つまり合焦状態からはずれた領域の検出は行なわな
いことになる。） このあと連続する３つの相関量Ｃ（Ｌ−１）,C
（Ｌ）,C（Ｌ＋１）に対して Ｃ（Ｌ−１）≧Ｃ（Ｌ）かつＣ（Ｌ＋１）＞Ｃ（Ｌ）
となるシフト量Ｌに対して Ｄ＝（Ｃ（Ｌ−１）−Ｃ（Ｌ＋１））/2 Ｅ＝MAX（Ｃ（Ｌ−１）−Ｃ（Ｌ）,C（Ｌ＋１）−Ｃ
（Ｌ）） Cext＝Ｃ（Ｌ）−|D| Cmin＝Cext/E を算出する。またＬの値を変えてゆき規格化された相関
量Cminを求めこれを所定値例えば0.4と比較しこれ以下
であればそこが真の相関位置と判断できる。勿論シフト
量を全範囲でシフトさせてCextまたはCminを捜しそこを
最大相関位置と判断してもよい。

この最大相関位置における値Ｅが情報量であり、この
値が小さくなると焦点検出精度が保証出来なくなる。

この最大相関シフト量Ｌを用いて像すれ量はＺ＝Ｌ＋
D/Eにより算出される。

次に再び第７図にもどる。ステップに於いてステッ
プでいずれかの部分検出領域に於いて焦点検出が可能
であったか否かが判定され、可であった時にはステップ
でデフォーカス量の算出が行われる。このデフォーカ
ス量の算出については既に第３表の所で説明しているの
でその部分の説明は省き補足の説明を行う。

前記各検出領域に於いて検出された像ずれ量Ｚ（ｒ）
と第２表の如くメモリ領域に記憶された部分検出領域の
オフセット量Ｏ（ｒ）と変換係数ｋ（ｒ）を用いて、前
記各検出領域のデフォーカス量は DEF（ｒ）＝Ｚ（ｒ）×ｋ（ｒ）＋０（ｒ） により算出される。ここで部分検出領域毎に変換係数ｋ
（ｒ）が異なるのは焦点検出光学系の特性に基づくもの
であり、予め所定の値が各部分検出領域毎に記憶され
る。またオフセット量Ｏ（ｒ）は焦点検出装置が装着さ
れるボディごとにその調整状態に応じて値が異なるの
で、個々のボディごとにEEPROM等に書き込まれる。

複数の像ずれ演算結果からどのようにして一つの結果
を選択するかについては、Ｅ（ｒ）の少なくとも一つが
Eth1以上の時についてはすでに説明した。（第３表） 次にEth1以上の領域が一つも無い場合、即ちFI＝13の
場合（すでにこの場合についてはいくらか触れてい
る。）について説明する。この場合単独の領域では情報
量が不足しているが複数の領域の情報量の和E345が所定
値Eth2以上となるならば焦点検出は可能である。具体的
な算出方法としては例えば、 DEF＝DEF（３）×Ｅ（３）/E345＋DEF（４）× Ｅ（４）/E345＋DEF（５）×Ｅ（５）/E345 （但し E345＝Ｅ（３）＋Ｅ（４）＋（５）） とすれば良い。

同様にして検出領域を増加させた場合（ｉ＝２とｉ＝
３）においてEth1以上の領域が一つも無い場合は、第３
表記載の如くして複数の部分検出領域の情報量の和に応
じてデフォーカス量DEFを合成する。

ステップで全部分検出領域で検出不可とされた時に
は、ステップに進み再びデフォーカス量が大きい時に
対応する像ずれ演算領域の決定を行う。この場合、合焦
近傍にないので大きい範囲のシフト量にわたって相関の
良いところを捜さなければならない。

その場合第22図（ｃ）に示す様に全領域を用いて演算
しても良いが、部分検出領域R1からR7で最もコントラス
トCnt（ｒ）の大きい検出領域を選び、第１図で説明し
た如く固定部分検出領域としてシフト量を検出すると演
算時間が少なくてすむ。更に、デフォーカス量が大きい
ために像のボケが大きく、最もコントラストCnt（ｒ）
の大きい領域でもコントラストが所定値に満たない場合
にはその両側の部分領域も加えた領域を一つの領域（第
１図の検出領域Aiに当たる）として扱うようにする、こ
の場合画素数は30を越えるので大きなボケ状態でも対処
出来る。

即ちステップではコントラストCnt（ｒ）の最大の
領域を選び、このコントラストが所定値以上であればそ
の領域を第１図の検出領域Aiに相当する固定部分検出領
域として決定し、コントラストが所定値に満たないとき
にはその両側の部分領域も加えた領域を一つの固定部分
検出領域（第１図のAiに当たる）として検出領域の決定
をする。

ステップでは像ずれ演算を行い。情報量と像ずれ量
を求める。最大相関位置が見つからないか見つかっても
情報量が所定値以下の時は検出不可なので低コントラス
トフラグをたててステップをかいしてステップにす
すむ。検出可の時ステップをかいしてステップに進
み、デフォーカス量を算出してからステップにすす
む。

ステップでは前記結果判定時にどの部分検出領域ま
で用いたか（ｉ＝0,1,2,3のどれか）に応じて、その領
域に対応した画像出力データにもとずき、その範囲の次
回のピーク値が所定値となるように次回の蓄積時間を決
定する。

ステップでは算出されたデフォーカス量にもとずい
てレンズの駆動を実行し駆動完了とともにステップの
蓄積に移る。但しステップで検出不可の時には駆動の
開始と共にステップでの蓄積を開始し検出可能となる
レンズ位置を捜す。

次に、中央部優先測距方式を変形した指定領域優先測
距を行なう焦点検出装置の第２実施例について説明を行
なう。

中央部優先測距方式では中央部の測距結果を優先使用
し、中央で検出不能の時に中央に近い検出領域から順に
検出領域を広げて焦点検出演算を行ったが、指定領域優
先測距方式では指定した検出領域の測距結果を優先使用
し、指定検出領域で検出不能の時に指定検出領域に近い
検出領域から順に検出領域を広げて焦点検出演算を行う
のである。

そのために撮影者はなんらかの手段により焦点検出領
域の指定を行う。

そのような領域指定の実施例を第11図（Ａ）で説明す
る（第１実施例に対応する第20図に示された部分の説明
は略す。）この例ではシャッターレリーズボタンの上面
に検出領域選択部材としてスイッチI,II,IIIを設けてお
りシャッターレリーズボタンから手を離さずに瞬時に領
域切り換えが可能である。

まず通常のシャッターレリーズ動作について説明する
と、部材151が押しさげられて、部材152に接し演算制御
を行うマイコン110の入力ポートI2の電位がＨになると
いわゆる半押し状態となり焦点検出動作が開始する、そ
してさらに部材151が押しさげられて部材153まで導通
し、入力ポートI1と電位がＨになる全押し状態となると
ミラーアップと露光が開始される。シャッターレリーズ
ボタンの上面に領域選択部材として設けられたスイッチ
I,II,IIIの構成は小型の機械的スイッチでも接触スイッ
チでも感圧スイッチでもよいがいずれにしてもスイッチ
I,II,IIIのオン，オフに伴って、入力ポートI3,I4,I5の
電位がそれぞれH,Lに変化するものとする。

勿論機械的スイッチのときには前記半押し、全押しの
ときより充分軽いタッチでオン，オフの動作が可能であ
ることが必要であり、接触スイッチや感圧スイッチは入
力ポートI3,I4,I5との間に所定の回路部材が入る。

検出領域の選択は第11図（Ｂ）：中央選択、第11図
（Ｃ）：左領域選択、第11図（Ｄ）：右領域選択、のよ
うにどのスイッチだけがオン状態にあるかに対応させて
も良いが、スイッチI,II,IIIが図の如く指より小さいと
きにはこうする事は難しい。

そこで第４表（Ａ）のテーブルに示す如くスイッチＩ
がＨのときは他のスイッチの状態によらず左検出領域優
先とし、スイッチＩがＬでスイッチIIがＨのときには他
のスイッチの状態によらず中央検出領域優先とし、スイ
ッチＩとスイッチIIがＬでスイッチIIIがＨのときは右
検出領域優先とすれば、第11図（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）
のような指の位置の場合にそれぞれ左，中央，右の検出
領域の選択が可能となり操作性が向上する。

上記第11図（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）の図はカメラの背
面（フィルム側）から見たもので、第11図（Ｅ）の時に
第11図（Ｈ）のファインダー視野内の左側の部分検出領
域が、第11図（Ｆ）の時の第11図（Ｈ）のファインダ
ー視野内の中央の部分検出領域が、第11図（Ｇ）の時
に第11図（Ｈ）のファインダー視野内の右側の部分検出
領域が優先検出領域とされる。

さらにスイッチをふやして選択可能な領域数の大きく
したときは例えば第４表（Ｂ）のようにすれば良い。こ
こで＊印はＨでもＬでもよいことを意味している。

つぎに指定領域優先測距方式での動作の流れを第12図
（Ａ）で説明する。

これはスイッチが指定領域優先像ずれ演算に変わっ
たことを除いて第７図のものと同等である。

まずスイッチの初期化に於いて、入力ポートI3,I4,
I5の状態を読み取り第４表（Ａ）の判定基準に基づいて
優先領域を決定する。優先検出領域がR2,R4,R6のいづれ
かに応じてハードAGCを第21図のそれぞれのモニター部M
1,M2,M3のうちどのモニター部の出力に基づいてかける
かを決定する。

ステップの最初の蓄積終了はこの指定されたモニタ
ー出力に基づいて決定され、２回目以降はすでに述べた
ようにステップにおける蓄積時間の設定に基づき制御
される。

ステップからは前と同じである。

ステップの流れは第13図に示す。

同図のうちステップが第12図（Ｂ）の像ずれ演算手
段1005にあたり、ステップ′が第12図（Ｂ）の判定手
段1706にあたり、残りの部分が指定領域優先の領域決定
手段1704にあたる。

まずステップで指定領域を読み取る、第４表（Ａ）
にもとずき指定検出領域がR2,R4,R6のいづれかに応じて
それぞれξ＝2,4,6が設定される。

ステップ′，，′，，，，，等によ
り、例えばξ＝２の場合について説明すると焦点検出さ
れる部分領域は優先順位の高い順に、 ｉ＝０でｒ＝２ ｉ＝１でｒ＝１と３ ｉ＝２でｒ＝４ ｉ＝３でｒ＝５ ｉ＝４でｒ＝６ ｉ＝５でｒ＝７ となる。

ステップ′でｒが範囲外となるときにはステップ
でＥ（ｒ）＝０とする。

ステップ，，，の作用は前に述べたものと同
じである。

ステップ′の内容は第５表の通りであり、その趣旨
は第３表の場合と同じで有るが例えばξが２と６の場合
にはｉ＝２から先に片側しか領域がとれない点だけが異
なっている。

ステップではステップで焦点検出演算しステップ
でデフォーカス量として採用された領域のピークが所
定値になるように次回の蓄積時間を決定する。

（発明の効果） 以上の実施例においては、すべに述べた方法によっ
て、広範囲の検出領域をもつイメージセンサを高速処理
可能に部分検出領域に分割、選択して確度の高い焦点検
出を行なっているため、焦点検出精度がむしろ向上す
る。また検出領域を広げたことにより、撮影者の手ぶれ
のため検出領域が被写体に対して振れたときにも、ピン
ト位置の検出結果に変化が少なく、レンズがむやみにハ
ンチングする事が少なく、意図したところのピントを確
実に捕捉しつづけるという利点を生む。

請求項１の発明では焦点検出領域を部分検出領域に分
割して焦点検出演算処理をすることにしたので、容易に
広範囲の焦点検出領域をカバーできる一方で、広範囲の
焦点検出領域をカバーするにも拘わらず、各部分検出領
域において焦点検出を高精度に行うことができる。ま
た、従来の焦点検出領域を複数の部分検出領域に分割し
て焦点検出を行う方式では、被写体の高コントラスト部
分が部分検出領域の境界に位置した場合に当該部分を焦
点検出に利用できないという問題があったが、本願請求
項１の発明では隣接する初期部分検出領域の境界近傍で
被写体像信号の変化量を検出し、焦点検出にとって有用
な情報（即ち被写体像信号の変化量が大きくコントラス
トの高い部分）が検出領域の境界に来てしまうことのな
いように、被写体像信号の変化量が相対的に（つまり境
界近傍範囲で比較して）小さい位置に当該境界を変更し
再設定することで（即ち初期部分検出領域の幅を変更す
ることで）、被写体像信号の変化が大きい情報部分をい
ずれかの部分検出領域に取り込むことができるので、高
コントラスト部分を確実に利用した焦点検出ができ、高
精度の焦点検出が可能となる。

請求項２の発明によれば、予め設定されている初期焦
点検出領域の境界上において被写体像信号の変化を検出
し、焦点検出にとって有用な情報が検出領域の境界に来
てしまうことのないように、被写体像信号の変化量が相
対的に小さい位置に当該境界を変更し再設定すること
で、被写体像信号の変化が大きい情報部分を検出領域に
取り込むことができるので、請求項１と同様に高コント
ラスト部分を確実に利用した焦点検出ができ、高精度の
焦点検出が可能となる。

請求項３の発明によれば、外部操作可能な検出領域指
示手段によりユーザーが所望の焦点検出領域を設定でき
るので、撮影者の意図した被写体の焦点検出を確実にか
つ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の焦点検出装置の相関演算の方
法について示した図であり、 第４図〜第６図は本発明における部分検出領域の境界決
定方法について示した図であり、 第７図〜第10図は本発明の第１実施例について示した図
面であり、 第11図〜第13図は本発明の第２実施例について示した図
面であり、 第14図〜第19図は本発明の中央優先焦点検出について説
明するための図であり、 第20図，第21図は、従来技術の焦点検出装置の構成につ
いて示した図であり、 第22図は従来技術の相関演算について示した図であり、 第23図，第25図は従来技術による部分検出領域の分割に
ついて示した図であり、 第24図は部分検出領域を重複なく分割した場合のイメー
ジセンサの出力について示した図であり、 第26〜第28図は部分検出領域を重複なく分割した場合と
重複するよう分割した場合とについてイメージセンサの
出力等について示した図である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全検出領域が予め決められた複数の初期部
   分検出領域に分割され、投影される被写体像の光強度分
   布に対応した被写体像信号を発生する第１受光手段と、 前記第１受光手段の光路と異なる光路を通った前記被写
   体像が投影され、前記被写体像の光強度分布に対応した
   被写体像信号を発生する第２受光手段と、 前記第１受光手段の初期部分検出領域からの被写体像信
   号と、それに対応する領域の前記第２受光手段からの被
   写体像信号とに基づき複数の相対的焦点ずれ量を検出す
   る焦点検出手段と、 前記第１受光手段の隣接する前記初期部分検出領域の境
   界の近傍において前記被写体像信号の変化量を検出し、
   該変化量が相対的に小さい位置に該境界を変更し設定す
   る境界設定手段とを備えたことを特徴とする焦点検出装
   置。
2. 【請求項２】予め設定された初期焦点検出領域に投影さ
   れた被写体像の光強度分布に対応した被写体像信号を発
   生する第１受光手段と、 前記第１受光手段の光路と異なる光路を通った前記被写
   体像が投影され、前記被写体像の光強度分布に対応した
   被写体像信号を発生する第２受光手段と、 前記第１受光手段の初期焦点検出領域からの被写体像信
   号とそれに対応する領域の前記第２受光手段からの被写
   体像信号とに基づき相対的焦点ずれ量を検出する焦点検
   出手段と、 前記初期焦点検出領域の境界の近傍において前記被写体
   像信号の変化量を検出し、該変化量が相対的に小さい位
   置に該境界を変更し設定する境界設定手段を備えたこと
   を特徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】前記焦点検出領域を、外部操作に応じて所
   望の領域に設定できる検出領域指定手段を更に有するこ
   とを特徴する請求項２に記載の焦点検出装置。