JPH0197912A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPH0197912A
JPH0197912A JP25581787A JP25581787A JPH0197912A JP H0197912 A JPH0197912 A JP H0197912A JP 25581787 A JP25581787 A JP 25581787A JP 25581787 A JP25581787 A JP 25581787A JP H0197912 A JPH0197912 A JP H0197912A
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JP
Japan
Prior art keywords
objective lens
amount
pattern member
photoelectric conversion
conversion element
Prior art date
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Pending
Application number
JP25581787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Otaka
圭史 大高
Takashi Koyama
剛史 小山
Akira Akashi
明石 彰
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to JP25581787A priority Critical patent/JPH0197912A/en
Publication of JPH0197912A publication Critical patent/JPH0197912A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the focus detection precision of an objective lens by averaging the light quantity distribution of a background pattern included in the light quantity distribution of a pattern member. CONSTITUTION:A background pattern averaging control means 24 is provided which changes relative position relations of the light quantity distribution of a pattern member 26 projected on photoelectric transducer arrays 16a and 16b by a pattern member 26 included in an optical means and outputs stored electric signals of photoelectric transducer arrays 16a and 16b, on which the light quantity distribution of the pattern member 26 is projected, during this change to operating means 18 and 22 as a signal indicating the light quantity distribution of the pattern member 26 in case of calculation of an initial value indicating relative position relations of the light quantity distribution at the time of focusing an objective lens 14. Then, the light quantity distribution of the background pattern included in the light quantity distribution of the pattern member 26 is averaged. Thus, the focus detection precision of the objective lens is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、カメラなどに好適なもので、対物レンズの瞳
の分割された複数の領域を透過した光束により複数の光
量分布を形成し、これら光量分布の相対的な位置関係か
ら対物レンズの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。
Detailed Description of the Invention (Field of Application of the Invention) The present invention is suitable for cameras and the like, and forms a plurality of light intensity distributions by a light beam transmitted through a plurality of divided regions of the pupil of an objective lens. The present invention relates to an improvement of a focus detection device that detects the focus state of an objective lens from the relative positional relationship of light amount distribution.

(発明の背景) カメラ等の焦点検出装置として1種々のものが提案され
ているが、その1つとして第7図に示すものがある。
(Background of the Invention) Various types of focus detection devices for cameras and the like have been proposed, one of which is shown in FIG.

第7図において、lは対物レンズ、2は対物レンズlの
予定結像面、3は視野マスク、4は予定結像面2の近傍
に配置されたフィールドレンズ、5は対物レンズlの光
軸に対して対称に配置された2つの二次結像レンズ5a
、5bにより構成される二次結像光学系、6は2つの二
次結像レンズ5a 、5bに対応してその後方に配置さ
れた2つの光電変換素子列6a、6bにより構成される
光電変換系、7は2つの二次結像レンズ5a、5bに対
応して配置された2つの開口部7a、7bを有する絞り
、8は対物レンズlの射出瞳で、分割された2つの領域
8a、8bを含むものである。
In FIG. 7, l is the objective lens, 2 is the intended imaging plane of the objective lens l, 3 is a field mask, 4 is a field lens placed near the intended imaging plane 2, and 5 is the optical axis of the objective lens l. Two secondary imaging lenses 5a arranged symmetrically with respect to
, 5b, and 6 is a photoelectric conversion system consisting of two photoelectric conversion element rows 6a, 6b arranged behind the two secondary imaging lenses 5a, 5b. system, 7 is an aperture having two apertures 7a, 7b arranged corresponding to the two secondary imaging lenses 5a, 5b, 8 is the exit pupil of the objective lens l, divided into two areas 8a, 8b.

なお、フィールドレンズ4は絞り7の開口部7a、7b
を対物レンズ1の射出瞳8の領域8a。
Note that the field lens 4 has openings 7a and 7b of the diaphragm 7.
is the area 8a of the exit pupil 8 of the objective lens 1.

8b付近にそれぞれ結像する作用を有しており、各領域
8a、8bを透過した光束が光電変換素子列6a、6b
上にそれぞれ光量分布(ピントの合わないものをも含め
た物体像)を形成するようになっている。
It has the effect of forming an image near 8b, and the light flux transmitted through each region 8a, 8b is reflected in the photoelectric conversion element rows 6a, 6b.
A light intensity distribution (object image including objects that are out of focus) is formed on each of the above.

第7図に示される焦点検出装置では、対物レンズlの結
像点が予定結像面2の前側にある場合には、2つの光電
変換素子列6a、6b上にそれぞれ形成される光量分布
が互いに近づいた状態となり、また、対物レンズlの結
像点が予定結像面2の後側にある場合には、2つの光電
変換素子列6a、6b上にそれぞれ形成される光量分布
が互いに離れた状態となる。しかも、2つの光電変換素
子列6a、6b上に形成される光量分布のずれ量は対物
レンズlの焦点はずれ量と成る関数関係にあるので、そ
のずれ量を適当な演算手段により算出すると、対物レン
ズlの焦点はずれの方向と量とを検出することができる
In the focus detection device shown in FIG. 7, when the imaging point of the objective lens l is in front of the intended imaging plane 2, the light amount distribution formed on the two photoelectric conversion element rows 6a and 6b, respectively, is When they are close to each other and the imaging point of the objective lens l is behind the intended imaging plane 2, the light intensity distributions formed on the two photoelectric conversion element arrays 6a and 6b are separated from each other. The state will be as follows. Moreover, since the amount of deviation in the light intensity distribution formed on the two photoelectric conversion element arrays 6a and 6b has a functional relationship with the amount of defocus of the objective lens l, if the amount of deviation is calculated by an appropriate calculation means, The direction and amount of defocus of lens l can be detected.

2つの光量分布のずれ量を演算する方法は、例えば本願
出願人により特開昭59−107313号公報に開示さ
れている。以下、その方法を簡単に説明する。
A method for calculating the amount of deviation between two light intensity distributions is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 107313/1983 by the applicant of the present invention. The method will be briefly explained below.

2つの光電変換素子列6a、6bによって光電変換され
た出力をそれぞれa (i) 、 b (i)  −(
但しi=1〜N、N=一つの光電変換素子列中の素子数
)とするとき、適当な定整数kに対してV(m)、= 
 Σ  min  (a (i)、b  (i+に−m
)  1電 −@   sin  (a(i+k)、b(i−s) 
 )鵞 ・・・(1) を異なる整数m(ずらし量)について演算する。
The outputs photoelectrically converted by the two photoelectric conversion element arrays 6a and 6b are expressed as a (i) and b (i) −(
However, when i = 1 to N, N = number of elements in one photoelectric conversion element array), V(m), =
Σ min (a (i), b (−m to i+
) 1den-@sin (a(i+k), b(i-s)
) Calculate...(1) Calculate for different integers m (shift amounts).

なお、m1n(a、b)は2実数alb17)うちの小
なるものを表す、和をとるiの範囲は、各添字i 、i
+に−m、i+に、i−mが閉区間〔1゜N]に入り、
V (m)の第1項と第2項の1の変動幅が等しくなる
ように決定される* V (m) ”0となるmの値が
光電変換素子列中の1素子を単位とした時の2つの光量
分布のずれ量となる0通常、整数mに対してV (m)
が0となるとは限らないが、このような場合は適当な補
間法を用いて、端数値を求めることができる。最も簡単
な補間法は直線補間であり、V(no)とV (Ino
 +1)との間で符号が反転したとすると、端数を含め
たずれ量Mは ・・・(2) により算出される。
Note that m1n (a, b) represents the smaller of two real numbers alb17), and the range of i for which the sum is calculated is for each subscript i, i
+ -m, i+, i-m enter the closed interval [1°N],
It is determined so that the fluctuation range of the first term and the second term of V (m) is equal to 1. Normally, V (m) for an integer m, which is the amount of deviation between the two light intensity distributions at
is not necessarily 0, but in such a case, a fractional value can be obtained using an appropriate interpolation method. The simplest interpolation method is linear interpolation, where V(no) and V(Ino
+1), the deviation amount M including fractions is calculated as follows (2).

このようにして求められた2つの光量分布のずれ量Mよ
り、対物レンズ1の焦点はずれ量dを演算する最も簡単
な方法は、両者がほぼ比例するものとして比例定数Kを
用いて d=K(M−δ。′)       ・・・(3)から
求めるものである。但し、δ0は対物レンズ1が合焦状
態の時の2つの光量分布のずれ量である。以後、このδ
0を初期ずれ量(初期値)ということにする、初期ずれ
量δ0は設計的に、或いは初期状態における調整時の測
定によって決定される。
The easiest way to calculate the amount of defocus d of the objective lens 1 from the amount of deviation M between the two light intensity distributions obtained in this way is to use the constant of proportionality K, assuming that both are approximately proportional. (M−δ.′) ... is obtained from (3). However, δ0 is the amount of deviation between the two light quantity distributions when the objective lens 1 is in the focused state. From now on, this δ
The initial deviation amount δ0, where 0 is defined as the initial deviation amount (initial value), is determined by design or by measurement during adjustment in the initial state.

(3)式を改良して、さらに精度よく焦点はずれ量dを
求める方法として、焦点はずれ量dと光量分布のずれ量
Mとの非直線性を考慮した演算方法も、本願出願人によ
り、特開昭59−107311号公報に開示されている
が、ここでは、詳細は省略する。
As a method for improving equation (3) and obtaining the amount of defocus d with higher accuracy, the applicant has also proposed a calculation method that takes into account the nonlinearity between the amount of defocus d and the amount of deviation M in the light intensity distribution. Although it is disclosed in JP-A-59-107311, the details are omitted here.

(3)式からも明らかなように、このような焦点検出装
置においては、初期ずれ量δ。を基準としているので、
精度のよい焦点検出を行うためには、初期ずれ量δ0が
常に一定であることが必要!ある。
As is clear from equation (3), in such a focus detection device, the initial deviation amount δ. Since it is based on
In order to perform accurate focus detection, it is necessary that the initial deviation amount δ0 is always constant! be.

しかしながら、当初、初期ずれ量δ。がある値であった
としても、系を構成する各部材は、経年変化や外界の環
境変動に伴う変化を生じ、初期ずれ量δ0が常に一定に
保たれるとは限らない0例えば、第7図において、2つ
の二次結像レンズ5a、5bの間隔が温度や湿度の変化
によって伸縮すると、それに伴って初期ずれ量δ。も変
化することになる。温湿度による伸縮量は一般に少ない
と考えられるが、通常、対物レンズ1の焦点はずれ量に
対する光量分布のずれ量はlO数分の1〜数10分の1
程度と非常に小さいため、精度よく対物レンズ1の焦点
状態を検出する上では、わずかの初期ずれ量δ0の変化
も障害となる。
However, initially, the initial deviation amount δ. Even if the value is a certain value, each member constituting the system changes with aging and changes in the external environment, and the initial deviation amount δ0 may not always be kept constant. In the figure, when the distance between the two secondary imaging lenses 5a and 5b expands and contracts due to changes in temperature and humidity, the initial shift amount δ changes accordingly. will also change. Although the amount of expansion and contraction due to temperature and humidity is generally considered to be small, the amount of deviation in the light intensity distribution relative to the amount of defocus of the objective lens 1 is usually 1/10 to 1/10/10.
Since the amount of initial deviation δ0 is very small, even a slight change in the initial deviation amount δ0 becomes an obstacle in accurately detecting the focal state of the objective lens 1.

特に光学部材としてプラスチックを用いた場合、その温
湿度等の変化に伴う伸縮量もガラスに比べて大きく、さ
らに屈折率の変化も加わって、検出精度の影響は非常に
大きい。
In particular, when plastic is used as an optical member, the amount of expansion and contraction due to changes in temperature and humidity is greater than that of glass, and when the change in refractive index is added, the effect on detection accuracy is extremely large.

こうした問題を回避する1つの方法として温湿度センサ
を系の内部に設け、検出された値に応じて補正を行うこ
とも考えられるが、精度がよく、取扱いが簡便なセンサ
、特に湿度に対するセンサは適当なものが見い出し得な
いのが現状である。
One way to avoid these problems is to install a temperature/humidity sensor inside the system and make corrections according to the detected value, but a sensor with good accuracy and easy handling, especially a sensor for humidity, is recommended. The current situation is that we cannot find anything suitable.

仮に、こうしたセンサがあったとしても、これを設ける
ためにはスペースが必要であり、またコストアップにも
なる。さらに、時々刻々変化する温湿度の影響は各構成
部材の表面から徐々に浸透していくものであり、補正を
行う時点での瞬間的な温湿度だけから精度のよい補正を
行うことは困難である。
Even if such a sensor were available, it would require space and increase costs. Furthermore, the influence of temperature and humidity, which changes from moment to moment, gradually permeates through the surface of each component, making it difficult to perform accurate corrections based solely on the instantaneous temperature and humidity at the time of correction. be.

以上の問題に鑑み、本願出願人は既に、その対策法を提
案している(特願昭61−247195号)。
In view of the above problems, the applicant of the present application has already proposed a countermeasure (Japanese Patent Application No. 61-247195).

第8図は上記先願における実施例の一部を示したもので
あり、第7図における光電変換素子列6a、6bと、そ
の上に形成される視野マスク3の投影像9a、9b(ピ
ントが合っていないものも含む)との位置関係を表して
いる0図中、斜線部分が遮光部である。光電変換素子列
6a、6bの全域を利用するという意味からすれば、視
野マスク3の投影像9a、9bは第9図に示す如く、光
電変換素子列6a、6bを含むように形成されるのが普
通であるが、先願実施例では、第8図に示す工うに、視
野マスク3の投影像9a、9bの長手方向のエツジ像1
0a、lOb、lla、11bが光電変換素子列6a、
8b内にかかっているのが特徴である。このような状態
で、対物レンズ1を被写体に向けると、被写体の明るさ
が少しでもあれば、光電変換素子列6a、6b上には、
視野マスク3のエツジ部がエツジ像10a−11bとし
て投影される。
FIG. 8 shows a part of the embodiment in the above-mentioned prior application, and shows the photoelectric conversion element arrays 6a, 6b in FIG. 7 and projected images 9a, 9b (focus In Figure 0, which shows the positional relationship with the light-shielding parts (including those that do not match), the shaded area is the light-shielding part. In terms of utilizing the entire area of the photoelectric conversion element arrays 6a, 6b, the projected images 9a, 9b of the field mask 3 are formed to include the photoelectric conversion element arrays 6a, 6b, as shown in FIG. However, in the embodiment of the prior application, as shown in FIG.
0a, lOb, lla, 11b are photoelectric conversion element rows 6a,
It is characteristic that it falls within 8b. In this state, when the objective lens 1 is directed toward the subject, if the subject is even slightly bright, light will appear on the photoelectric conversion element arrays 6a and 6b.
The edge portions of the field mask 3 are projected as edge images 10a-11b.

視野マスク3が予定結像面2に一致しているとすると、
例えば投影像9a、9bの同じ側のエツジ像10a、l
obの付近についてのみ、(1)及び(2)式の演算を
行えば、その結果の値である2つの光量分布のずれ量M
は、まさにこの時点での初期ずれ量と考えられ、この値
をδ′とする。したがって、この値δ′を(3)式の6
0として用いd=K(M−δ′)      ・ ・・
・(0とすれば、たとえ、経時変化や環境変化による初
期ずれ量の変化があったとしても、正確に焦点はずれ量
dを計算することができる。或いは、初期ずれ量δ0の
補正という意味では Δ=δ′−δ。         ・・・(5)として d=K (M−(δ。+Δ))   ・・・(6)の演
算を行ってもよい。
Assuming that the field mask 3 coincides with the planned image plane 2,
For example, edge images 10a, l on the same side of projected images 9a, 9b
If we calculate equations (1) and (2) only in the vicinity of ob, the resulting value, the amount of deviation M between the two light intensity distributions, will be
is considered to be the initial deviation amount at this point, and this value is designated as δ'. Therefore, this value δ′ is 6 in equation (3).
Used as 0, d=K(M-δ')...
(If set to 0, the defocus amount d can be calculated accurately even if there is a change in the initial deviation amount due to changes over time or environmental changes.Alternatively, in the sense of correcting the initial deviation amount δ0 Δ=δ′−δ. (5), and the calculation of d=K (M−(δ.+Δ)) (6) may be performed.

このような方法によると、特別な装置を用いることなく
、初期ずれ量δ0の補正が可能である。
According to such a method, the initial deviation amount δ0 can be corrected without using a special device.

しかしながら、本方式においては、初期ずれ量δ0を演
算する場合、視野の明るさを背景として視野マスク3の
エツジ像lOに、tobを情報としてとり込んでいるた
め、対物レンズlが焦点はずれを起こしている時には、
背景パターンの混入により精度のよい補正が困難な場合
がある。
However, in this method, when calculating the initial shift amount δ0, tob is taken as information into the edge image lO of the visual field mask 3 against the background of the brightness of the visual field, so the objective lens l may be out of focus. When you are
Accurate correction may be difficult due to the inclusion of background patterns.

第10図はこの状態を示したもので、第7図と同じもの
には同じ符号が付しである。第1θ図においては、対物
レンズlに対して被写体12と視野マスク3は結像関係
になく、また、光束としては視野マスク3の端の点に収
束するものに着目して図示しである。この図から明らか
なように、対物レンズlが焦点はずれの状態の時には、
視野マスク3の投影像9a、9b(第8図)として光電
変換素子列6a、6b上に形成される光量分布は、被写
体12上の領域13a、13bのパターンに依存する。
FIG. 10 shows this state, and the same parts as in FIG. 7 are given the same reference numerals. In FIG. 1θ, the object 12 and the field mask 3 are not in an imaging relationship with respect to the objective lens l, and the illustration focuses on the light beam that converges on the end point of the field mask 3. As is clear from this figure, when the objective lens l is out of focus,
The light amount distribution formed on the photoelectric conversion element arrays 6a, 6b as projected images 9a, 9b (FIG. 8) of the field mask 3 depends on the pattern of the regions 13a, 13b on the subject 12.

即ち、領域13aと領域13bのパターンが著しく異な
る場合には、それぞれのパターンが視野マスク3のエツ
ジ像10a、lObに重ね合わされて、第11図のよう
に2つの光量分布が異なり、補正値を求める上で障害と
なる。
That is, if the patterns of the region 13a and the region 13b are significantly different, the respective patterns will be superimposed on the edge images 10a and 10b of the field mask 3, and the two light intensity distributions will be different as shown in FIG. It becomes an obstacle to the search.

(発明の目的) 本発明の目的は、上述した問題点を解決し、光量分布の
相対的な位置関係の初期値を補正するに際して、背景パ
ターンの混入による障害を軽減することができ、それに
よりさらに対物レンズの焦点検出精度を向上させること
ができる焦点検出装置を提供することである。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to reduce the trouble caused by the mixing of background patterns when correcting the initial value of the relative positional relationship of the light intensity distribution. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a focus detection device that can improve focus detection accuracy of an objective lens.

(発明の特徴) 上記目的を達成するために、本発明は、対物レンズの合
焦時の光量分布の相対的な位置関係を表す初期値の演算
に際して、光学手段に含まれるパターン部材により各光
電変換素子列上に投影されたパターン部材光量分布の相
対的位置関係を所定範囲にわたって変化させると共に、
該変化の間中の、前記パターン部材光量分布が投影され
た前記各光電変換素子列の蓄積電気信号を前記パターン
部材光量分布を表す信号として演算手段へ出力させる背
景パターン平均化制御手段を設け、以て、パターン部材
光量分布に含まれる、背景パターンの光量分布を、平均
化するようにしたことを特徴とする。
(Characteristics of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention uses a pattern member included in an optical means to calculate each photoelectron when calculating an initial value representing the relative positional relationship of the light amount distribution when an objective lens is focused. While changing the relative positional relationship of the pattern member light quantity distribution projected onto the conversion element array over a predetermined range,
providing background pattern averaging control means for outputting the accumulated electrical signals of each photoelectric conversion element array onto which the pattern member light amount distribution is projected during the change to the calculation means as a signal representing the pattern member light amount distribution; The present invention is characterized in that the light amount distribution of the background pattern included in the pattern member light amount distribution is averaged.

(発明の実施例) 第1図は本発明の一実施例を示す。(Example of the invention) FIG. 1 shows an embodiment of the invention.

14は対物レンズ、15は光電変換系、16a、16b
は2系列の電荷蓄積機能を有する光電変換素子列、17
は光量をモニタするためのモニタセンサ、18は演算回
路、19は駆動制御回路、20は対物レンズ14を移動
させるモータ、21は抽出回路、22は補正値演算回路
、23は記憶回路、24は背景パターン平均化制御回路
である。なお、第5図に示されている視野マスク3以下
のAF光学系は省略しである。
14 is an objective lens, 15 is a photoelectric conversion system, 16a, 16b
is a photoelectric conversion element array having two series of charge storage functions, 17
18 is a calculation circuit, 19 is a drive control circuit, 20 is a motor for moving the objective lens 14, 21 is an extraction circuit, 22 is a correction value calculation circuit, 23 is a storage circuit, and 24 is a monitor sensor for monitoring the amount of light. This is a background pattern averaging control circuit. Note that the AF optical system below the field mask 3 shown in FIG. 5 is omitted.

本実施例では、視野マスク3(第7図)のエツジ部のエ
ツジ像10a、10b (第8図)の位置から補正値Δ
を求めるという基本的な考え方は、前出の特願昭61−
247195号に示される発明と同じであるので、補正
値Δの演算に際しては、本発明のパターン部材に相当す
る視野マスク3のエツジ部が投影される位置付近での光
電変換素子列16a、16bの出力値のみを考えればよ
い、環境変化や経年変化による視野マスク3のエツジ像
10 a ’、 10 bの位置変化を見込んでも、通
常5〜6個前後の素子出力情報があれば十分な場合が多
い。
In this embodiment, a correction value Δ
The basic idea of seeking
Since the invention is the same as the invention disclosed in No. 247195, when calculating the correction value Δ, the photoelectric conversion element arrays 16a and 16b near the position where the edge portion of the field mask 3 corresponding to the pattern member of the present invention is projected is It is only necessary to consider the output value; even if we take into account changes in the position of the edge images 10a' and 10b of the visual field mask 3 due to environmental changes or secular changes, it is usually sufficient to have output information from around 5 to 6 elements. many.

まず、通常の自動焦点調節を行う際(以下AFモードと
いう)の動作を説明する。
First, the operation when performing normal automatic focus adjustment (hereinafter referred to as AF mode) will be explained.

AFモードが選択されている時には、例えば。For example, when AF mode is selected.

不図示のレリーズボタンの第1段の押し込み等によりA
F動作が開始される。対物レンズ14の瞳の異なる領域
を透過した光は不図示のAF光学系によって2つの光電
変換素子列16a、16b上に光量分布をそれぞれ形成
する。光電変換素子列16a、16bは、モニタセンサ
17−の出力がある一定値に達するまで蓄積を行い、蓄
積が終了すると、各素子の出力を1つの時系列信号とし
て演算回路18へ送り出す、演算回路18は得られた信
号と記憶回路23からのその時点での初期ずれ量δ0の
補正値Δとを用いて、(L)式、(2)式及び(6)式
の演算を行い、焦点はずれ量dを算出する。駆動制御回
路19は得られた焦点はずれ量dに応じて必要な量だけ
モータ20を駆動して、対物レンズ14を合焦状態へ導
く。
A by pressing the first stage of the release button (not shown), etc.
F operation is started. The light transmitted through different regions of the pupil of the objective lens 14 forms a light amount distribution on the two photoelectric conversion element arrays 16a and 16b, respectively, by an AF optical system (not shown). The photoelectric conversion element arrays 16a and 16b accumulate the output of the monitor sensor 17- until it reaches a certain value, and when the accumulation is completed, the output of each element is sent to the arithmetic circuit 18 as one time-series signal. 18 uses the obtained signal and the correction value Δ of the initial shift amount δ0 at that time from the memory circuit 23 to calculate the equations (L), (2), and (6), and calculates the focus deviation. Calculate the quantity d. The drive control circuit 19 drives the motor 20 by a necessary amount according to the obtained defocus amount d, and brings the objective lens 14 into focus.

次に、初期ずれ量δ0の補正を行う際(以下補正モード
という)の動作を説明する。
Next, the operation when correcting the initial deviation amount δ0 (hereinafter referred to as correction mode) will be described.

操作部材の操作などにより補正モードが選択されると、
例えば、不図示のレリーズボタンの第1段の押し込み等
により補正動作が開始される。対物レンズ14からの光
は視野マスク3を照明し、不図示のAF光学系によって
2つの光電変換素子列16a、16bに視野マスク3の
エツジ像10a、10b、即ち視野マスクエツジ光量分
布がそれぞれ形成される。この視野マスクエツジ光量分
布は背景パターンの光量分布が重ね合わされたものであ
る。光電変換素子列lea、16bは、モ二タセンサ1
7の出力がある一定値に達するまで蓄積を行い、AFモ
モ−時の動作と同様に、演算回路18は対物レンズ14
の焦点はずれ量dを演算する。背景パターン平均化制御
回路24は、得られた焦点はずれ量dに対して、 d →+ d−e−a の変換を行う、但し、εは第7図における予定結像面2
から測った視野マスク3までの符号材の距離で、aは成
る定数である。
When the correction mode is selected by operating the operating member, etc.
For example, the correction operation is started by pressing the first stage of a release button (not shown). The light from the objective lens 14 illuminates the field mask 3, and an AF optical system (not shown) forms edge images 10a and 10b of the field mask 3, that is, field mask edge light intensity distributions, on two photoelectric conversion element rows 16a and 16b, respectively. Ru. This visual field mask edge light amount distribution is obtained by superimposing the light amount distribution of the background pattern. The photoelectric conversion element array lea, 16b is the monitor sensor 1
The arithmetic circuit 18 accumulates the output of the objective lens 14 until it reaches a certain value.
The amount of defocus d is calculated. The background pattern averaging control circuit 24 converts the obtained defocus amount d as follows: d → + d-e-a, where ε is the planned imaging plane 2 in FIG.
a is a constant consisting of the distance of the code material from the field mask 3 to the field mask 3 measured from .

背景パターン平均化制御回路24は、この変換後の焦点
はずれ量dを駆動制御回路19へ出力し、対物レンズ1
4を平均化開始位置14−1へ移動させる。この動作に
より、対物レンズ14は視野マスク3から測った焦点は
ずれ量(以下補正焦点はずれ量)がほぼ−aSSの位置
に設定されたことになる0以上のレンズ設定が終了する
と、背景パターン平均化制御回路24は、焦点はずれ量
dとして(−ε+a)を駆動制御回路19へ送る。駆動
制御回路19は、焦点はずれ量(−(+a)に従って対
物レンズ14の一定速度での駆動をはじめる。それと同
時に、背景パターン平均化制御回路24は2つの光電変
換素子列16a、16bに電気信号の蓄積を開始させる
。対物レンズ14の移動が完了し、平均化終了位置14
−2に到達すると、光電変換素子列16a、16bに電
気信号の蓄積を終了させる。抽出回路21は、この間に
蓄積された各素子の出力値を示す時系列信号の中から、
演算に必要な素子出力、例えば視野マスク3のエツジ像
10a、lObが投影される位置付近の5素子の出力値
を抽出する。補正値演算回路22は、抽出された出力値
に基づいて(1)式及び(2)式の演算を行い、2つの
エツジ像lOa、10b (第8図)、即ち視野マスク
エツジ光量分布のずれ量である(2)式のMの値を算出
する。この値はその時点の初期ずれ量δ′であるから、
当初の初期ずれ量δ0との差を Δ=δ′−60 とすれば、これが初期ずれ量δ0の補正値となる。補正
値Δは記憶回路23に記憶され、これ以後のAFモード
の時の演算回路18での演算の際に用いられる。
The background pattern averaging control circuit 24 outputs the converted defocus amount d to the drive control circuit 19, and the objective lens 1
4 to the averaging start position 14-1. With this operation, the objective lens 14 is set to a position where the defocus amount measured from the field mask 3 (hereinafter referred to as the corrected defocus amount) is approximately -aSS. When the lens setting of 0 or more is completed, the background pattern is averaged. The control circuit 24 sends (-ε+a) to the drive control circuit 19 as the defocus amount d. The drive control circuit 19 starts driving the objective lens 14 at a constant speed according to the defocus amount (-(+a). At the same time, the background pattern averaging control circuit 24 sends electrical signals to the two photoelectric conversion element arrays 16a and 16b. The movement of the objective lens 14 is completed and the averaging end position 14 is started.
-2, the photoelectric conversion element arrays 16a and 16b stop accumulating electrical signals. The extraction circuit 21 extracts, from among the time-series signals indicating the output values of each element accumulated during this period,
Element outputs necessary for the calculation, for example, output values of five elements near the positions where the edge images 10a and lOb of the visual field mask 3 are projected are extracted. The correction value calculation circuit 22 calculates the equations (1) and (2) based on the extracted output value, and calculates the deviation amount of the two edge images lOa and 10b (Fig. 8), that is, the field mask edge light intensity distribution. The value of M in equation (2) is calculated. Since this value is the initial deviation amount δ′ at that point,
If the difference from the original initial deviation amount δ0 is Δ=δ'-60, this becomes the correction value for the initial deviation amount δ0. The correction value Δ is stored in the storage circuit 23, and is used in subsequent calculations in the calculation circuit 18 in the AF mode.

ここで、本実施例の効果を第2〜4図により説明する。Here, the effects of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.

第2図は一様光により照明された視野マスク3の2つの
光電変換素子列16a、18b上での光量分布である。
FIG. 2 shows the light amount distribution on the two photoelectric conversion element rows 16a and 18b of the field mask 3 illuminated with uniform light.

第3図は視野マスク3がないよした時の光電変換素子列
16a、16b上に投影されるべき被写体(背景パター
ン)の光量分布であり、破線は補正、焦点はずれ量が+
aの時、−点鎖線は補正焦点はずれ量が−aの時をそれ
ぞれ示している0本実施例においては、補正焦点はずれ
量が−aから+aとなる範囲にわたって対物レンズ14
を移動させなから光電変換素子列16a、16bに光電
変換された電気信号の蓄積を行わせているから、光電変
換素子列16a、16bに実質的に投影される光量分布
は、第3図の一点鎖線と破線とを連続的に重ね合わせた
、同図の実線のような分布となる。これに視野マスク3
による遮光を考慮すると、最終的に光電変換素子列16
a、16bが検出する視野マスクエツジ光量分布は第4
図のような形状となる。この光量分布は、′第3図の一
点m線ないし破線で示される光量分布に比べ微細な凹凸
が埋められて、背景パターンの平均化が図られている。
FIG. 3 shows the light intensity distribution of the object (background pattern) to be projected onto the photoelectric conversion element arrays 16a and 16b when the field mask 3 is not present, and the broken line indicates correction, and the defocus amount is +.
When a, the - dotted chain line indicates when the corrected defocus amount is -a. In this embodiment, the objective lens 14 is adjusted over the range where the corrected defocus amount is from -a to +a.
Since the photoelectric conversion element rows 16a and 16b accumulate the photoelectrically converted electrical signals without moving the photoelectric conversion element rows 16a and 16b, the light intensity distribution substantially projected onto the photoelectric conversion element rows 16a and 16b is as shown in FIG. The distribution is like the solid line in the same figure, which is a continuous overlapping of the dashed-dotted line and the broken line. This and field mask 3
Considering the light shielding caused by the photoelectric conversion element array 16
The field mask edge light intensity distribution detected by a and 16b is the fourth
The shape will be as shown in the figure. In this light quantity distribution, fine irregularities are filled in compared to the light quantity distribution shown by dotted lines or broken lines in FIG. 3, and the background pattern is averaged.

しかも、視野マスク3の位置を中心に正負はぼ等しい補
正焦点はずれ量の間の光量分布の重ね合わせであるので
、最終的に得られる第4図の視野マスクエツジ光量分布
はほぼ同一形状となる0以上のことから、先に述べた背
景パターンの混入による障害がほぼ完全に取り除かれる
Furthermore, since the light intensity distributions are superimposed between corrected defocus amounts whose positive and negative values are approximately equal around the position of the field mask 3, the finally obtained field mask edge light intensity distribution in FIG. 4 has almost the same shape. As a result of the above, the above-mentioned problem caused by the background pattern contamination can be almost completely removed.

以上説明した実施例においては、まず、補正焦点はずれ
量が−aとなるように対物レンズ14を駆動したが、補
正モード動作を開始する時の対物レンズ14の位置が補
正焦点はずれ量+aの位置に近い場合は、補正焦点はず
れ量が+aから−aになるように対物レンズ14を駆動
してももちろんよい。
In the embodiment described above, first, the objective lens 14 was driven so that the corrected defocus amount was -a, but the position of the objective lens 14 when starting the correction mode operation was the corrected defocus amount + a. If it is close to , it is of course possible to drive the objective lens 14 so that the amount of corrected defocus changes from +a to -a.

さらに、焦点はずれ量dと光電変換素子列16a、16
b上での光量分布のずれ量Mは必ずしも比例せず、ある
非線形性を有するので、その量を考慮して、光電変換素
子列16a、16b上での視野マスク3のエツジ像10
a、fobに対する背景パターンの投影像の移動量が正
負で等しくなるように、前後の補正焦点はずれ量を不等
に設定することも有効である。
Furthermore, the amount of defocus d and the photoelectric conversion element rows 16a, 16
Since the deviation amount M of the light intensity distribution on b is not necessarily proportional and has a certain nonlinearity, the edge image 10 of the field mask 3 on the photoelectric conversion element arrays 16a and 16b is taken into consideration.
It is also effective to set the front and rear corrected focus deviation amounts to be unequal so that the moving amounts of the projected image of the background pattern with respect to a and the fob are equal in positive and negative directions.

なお、以上の実施例においては、視野マスク3のエツジ
部の光量分布の位置変化から初期ずれ量δ0の補正値Δ
を求めているが、本発明はこれに限らず、前出の特願昭
61−247195号に記載されているような、第5図
や第6図のパターン部材に対しても適用されるものであ
る。第5図に示されるものは、視野マスク3の端に複数
の開口25をパターン部材として設けたもので、エツジ
部のように情報量の少ないパターン部材に対して生じや
すい演算誤差を低減することができる。第6図に示され
るものは、視野マスク3による視野の周辺と中心での誤
差を排除するための視野中心部に不図示の駆動機構によ
り、補正モード時に遮光部材26が挿入されるものであ
る。
In the above embodiment, the correction value Δ of the initial deviation amount δ0 is determined from the positional change of the light intensity distribution at the edge portion of the field mask 3.
However, the present invention is not limited to this, but is also applicable to pattern members shown in FIGS. 5 and 6, as described in the aforementioned Japanese Patent Application No. 61-247195 It is. The one shown in FIG. 5 is one in which a plurality of openings 25 are provided as pattern members at the ends of the visual field mask 3, and this reduces calculation errors that tend to occur in pattern members with a small amount of information, such as edge portions. Can be done. In the device shown in FIG. 6, a light shielding member 26 is inserted in the center of the field of view by a drive mechanism (not shown) during the correction mode in order to eliminate errors at the periphery and center of the field of view caused by the field of view mask 3. .

(発明と実施例の対応) 第7図の視野マスク3、フィールドレンズ4゜絞り7及
び二次結像光学系5が本発明の光学手段に相当し、視野
マスク3のエツジ部、端の開口25又は遮光部材26が
パターン部材に相当し、初期ずれ量δ0又はδ′が初期
値に相当し、第1図の演算回路18及び補正値演算回路
22が演算手段に、背景パターン平均化制御回路24が
背景パターン平均化制御手段に、それぞれ相当する。
(Correspondence between the invention and the embodiments) The field mask 3, the field lens 4° aperture 7, and the secondary imaging optical system 5 in FIG. 25 or the light shielding member 26 corresponds to the pattern member, the initial deviation amount δ0 or δ' corresponds to the initial value, the arithmetic circuit 18 and the correction value arithmetic circuit 22 in FIG. 24 correspond to background pattern averaging control means.

(変形例) 第1図図示実施例においては、補正焦点はずれ量が正負
等しくなる範囲にわたって対物レンズ14を移動させた
が、簡便な方法として、補正モードを開始する際の対物
レンズの位置に対して補正焦点L1ずれ量の絶対値が大
きくなる方向へ一定量又は移動限界まで対物レンズを駆
動させなから光電変換素子列に電気信号の蓄積を行わせ
るようにしてもよい、このようにすることによって、対
物レンズの焦点はずれ量の増大により光電変換素子列上
の背景パターンの投影像のぼけが大きくなり、背景パタ
ーンの平均化が図られる。
(Modified example) In the embodiment shown in FIG. 1, the objective lens 14 is moved over a range where the corrected defocus amount is equal to positive and negative, but as a simple method, it is possible to Instead of driving the objective lens by a certain amount or to the limit of movement in the direction in which the absolute value of the corrected focal point L1 shift amount increases, the photoelectric conversion element array may be made to accumulate electrical signals. As a result, the blur of the projected image of the background pattern on the photoelectric conversion element array increases due to an increase in the amount of defocus of the objective lens, and the background pattern is averaged.

ざらに筒略化して、補正モード開始時の焦点はずれ量を
演算せず、無条件に所定の方向及び所定の量だけ対物レ
ンズを駆動しなから光電変換素子列の電気信号の蓄積を
行っても、背景パターンの平均化という点ではかなりの
効果が得られる。
Roughly simplifying the cylinder, the amount of defocus at the start of the correction mode is not calculated, the objective lens is unconditionally driven in a predetermined direction and by a predetermined amount, and then electrical signals of the photoelectric conversion element array are accumulated. However, a considerable effect can be obtained in terms of averaging the background pattern.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、対物レンズの合
焦時の光量分布の相対的な位置関係を表す初期値の演算
に際して、光学手段に含まれるパターン部材により各光
電変換素子列上に投影されたパターン部材光量分布の相
対的位置関係を所定範囲にわたって変化させると共に、
該変化の間中の、前記パターン部材光量分布が投影され
た前記各光電変換素子列の蓄積電気信号を前記パターン
部材光量分布を表す信号として演算手段へ出力させる背
景パターン平均化制御手段を設け、以て、パターン部材
光量分布に含まれる、背景パターンの光量分布を、平均
化するようにしたから、光量分布の相対的な位置関係の
初期値を補正するに際して、背景パターンの混入による
障害を軽減することができ、それによりさらに対物レン
ズの焦点検出精度を向上させることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, when calculating the initial value representing the relative positional relationship of the light amount distribution when the objective lens is focused, each photoelectric While changing the relative positional relationship of the pattern member light quantity distribution projected onto the conversion element array over a predetermined range,
providing a background pattern averaging control means for outputting the accumulated electric signal of each photoelectric conversion element array onto which the pattern member light amount distribution is projected during the change to the calculation means as a signal representing the pattern member light amount distribution; As a result, the light intensity distribution of the background pattern included in the pattern member light intensity distribution is averaged, so that when correcting the initial value of the relative positional relationship of the light intensity distribution, problems caused by the background pattern being mixed in can be reduced. This allows the focus detection accuracy of the objective lens to be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2〜4
図は本発明の一実施例による効果を説明するための光量
分布を示す図、第5図は本発明におけるパターン部材の
他の例を示す正面図、第6図は本発明におけるパターン
部材の別の例を示す正面図、第7図は従来の焦点検出装
置を示す概要図、第8図は先願の実施例における光電変
換素子列と視野マスクの投影像との位置関係を示す正面
図、第9図は従来の光電変換素子列と視野マスクの投影
像との位置関係を示す正面図、第10図はパターン部材
光量分布に背景パターンの光量分布が混入する状態を示
す概要図、第11図はパターン部材光量分布を表す電気
信号のレベルを示す図である。 !・・・・・・対物レンズ、2・旧・・予定焦点面、3
・・・・・・視野マスク、4・・・・・・フィールドレ
ンズ、5・・・・・・二次結像光学系、6a、6b・・
・・・・光電変換素子列、7・・・・・・絞り、8・・
・・・・射出瞳、8a、8b・・・・・・領域、lOa
、lOb、lla、llb・−=−z−7ジ像、12・
・・・・・被写体、13a、13b・・・・・・領域、
14・・・・・・対物レンズ、16a、16b・・・・
・・光電変換素子列、18・・・・・・演算回路、21
・・・・・・抽出回路、22・・・・・・補正値演算回
路、23・・・・・・記憶回路、24・・・・・・背景
パターン平均化制御回路、25・・・・・・視野マスク
の開口、26・・・・・・遮光部材。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
5 is a front view showing another example of the pattern member in the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing another example of the pattern member in the present invention. 7 is a schematic diagram showing a conventional focus detection device; FIG. 8 is a front view showing the positional relationship between the photoelectric conversion element array and the projected image of the field mask in the embodiment of the prior application; FIG. 9 is a front view showing the positional relationship between the conventional photoelectric conversion element array and the projected image of the field mask, FIG. 10 is a schematic diagram showing the state in which the light amount distribution of the background pattern is mixed into the light amount distribution of the pattern member, and FIG. The figure is a diagram showing the level of an electric signal representing the pattern member light amount distribution. !・・・・・・Objective lens, 2・Old・・・Planned focal plane, 3
...Field mask, 4...Field lens, 5...Secondary imaging optical system, 6a, 6b...
...Photoelectric conversion element array, 7...Aperture, 8...
...exit pupil, 8a, 8b...area, lOa
, lOb, lla, llb・-=-z-7 di-image, 12・
...Subject, 13a, 13b...area,
14...Objective lens, 16a, 16b...
...Photoelectric conversion element array, 18... Arithmetic circuit, 21
...Extraction circuit, 22...Correction value calculation circuit, 23...Storage circuit, 24...Background pattern averaging control circuit, 25... ...Aperture of field mask, 26... Light shielding member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対物レンズの瞳の異なる領域を透過した少なくと
も2つの光束により複数の光量分布を形成する光学手段
と、前記複数の光量分布を電気信号に変換する複数の光
電変換素子列と、前記光学手段に含まれ、前記各光電変
換素子列上にパターン部材光量分布をそれぞれ投影する
パターン部材と、前記パターン部材光量分布の相対的な
位置関係より、前記対物レンズの合焦時の前記光量分布
の相対的な位置関係を表す初期値を演算し、前記光量分
布の相対的な位置関係及び前記初期値に基づいて前記対
物レンズの焦点はずれ量を求める演算手段とを備えた焦
点検出装置において、前記初期値の演算に際して、前記
パターン部材光量分布の相対的位置関係を所定範囲にわ
たって変化させると共に、該変化の間中の、前記パター
ン部材光量分布が投影された前記各光電変換素子列の蓄
積電気信号を前記パターン部材光量分布を表す信号とし
て前記演算手段へ出力させる背景パターン平均化制御手
段を設けたことを特徴とする焦点検出装置。
(1) an optical means that forms a plurality of light intensity distributions by at least two light beams transmitted through different regions of the pupil of an objective lens; a plurality of photoelectric conversion element arrays that convert the plurality of light intensity distributions into electrical signals; The light amount distribution when the objective lens is focused is determined from the relative positional relationship between a pattern member included in the means and which projects a pattern member light amount distribution onto each of the photoelectric conversion element arrays and the pattern member light amount distribution. and a calculation means for calculating an initial value representing a relative positional relationship and determining an amount of defocus of the objective lens based on the relative positional relationship of the light amount distribution and the initial value, the focus detection device comprising: When calculating the initial value, the relative positional relationship of the pattern member light amount distribution is changed over a predetermined range, and during the change, the accumulated electric signal of each photoelectric conversion element row on which the pattern member light amount distribution is projected is calculated. A focus detection device comprising background pattern averaging control means for outputting the background pattern averaging control means to the calculation means as a signal representing the light amount distribution of the pattern member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002341231A (en) * 2001-05-17 2002-11-27 Canon Inc Focus detecting device, focus adjustment quantity detecting device, and image pickup device

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