JPH022130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動焦点検出装置及び自動焦点制御装
置に関する。

従来、自動焦点制御装置には撮影レンズの結像
作用光線を瞳分割光学系により瞳分割して２組の
光電素子群で受けその出力信号より撮影レンズの
合焦点からのズレ量（デフオーカス量）に応じた
デフオーカス信号を演算してピント合わせを行う
ものが考えられている。ところが、撮影レンズの
Ｆナンバーが大きくなると、その結像作用光線が
光電素子群で受光されなくなることから、撮影レ
ンズのＦナンバーによる瞳分割角の制限があり、
また合焦精度を可変にして合焦の要求精度を選択
できるようにすることが考えられている。さら
に、撮影レンズの合焦位置よりの繰出量に正確に
比例する焦点はずれ量（デフオーカス量）を検出
して表示し、又は撮影レンズを制御することが必
要である。これらの点から、撮影レンズのＦ値に
応じて撮影レンズの結像作用光線が光電素子群で
受光されなくなることがないようにすべく、或い
は合焦精度を選択すべく測距モードを切換えて測
距Ｆ値を切換えることが要望される。ここに、測
距Ｆ値は上述の瞳分割光学系及び２組の光電素子
群により決まる。そこで、従来は上記焦点制御装
置において、上記受光素子群を含むAFモジユー
ルとして１台のカメラの中に交換可能な撮影レン
ズあるいは撮影実絞りに段階的に対応した複数の
瞳分割角をもつ（複数の測距Ｆ値モードをもつ）
AFモジユールを用意し、これらの中の１つのAF
モジユールを選択することにより測距Ｆ値を切換
えてそのAFモジユールにより撮影レンズの結像
作用光線を瞳分割して受光するようにしている。

しかし、このような焦点制御装置にあつてはデ
フオーカス量が変化しなくても測距Ｆ値の切換に
より２組の光電素子群上の像の位置ズレ量が変化
し、それに伴つてデフオーカス信号とデフオーカ
ス量との関係が変化してしまう。

第１図はカメラにおける撮影レンズ射出瞳分割
によるTTL（Through The Taking Lens）方式
焦点検出光学系の一例を示す。

コンデンサーレンズ１１、微小なレンズ群１２
よりなる瞳分割光学系により撮影レンズ１３の射
出瞳１４が分割されて射出瞳１４の一部１４Ａ，
１４Ｂを通過する撮影レンズ１３の結像作用光線
がＡ群の微小な光電素子A₁〜AnとＢ群の微小な
光電素子B₁〜Bnに対応して入射する。これらの
光電素子はA₁とB₁、A₂とB₂、…AnとBnがそれ
ぞれ対になつており、この対になつている２つの
光電素子にはピント検出面の同一場所に入射する
光線のうち射出瞳１４の一部１４Ａ，１４Ｂを通
過する結像作用光線が対応して入射する。

この焦点検出光学系においては例えば光電素子
A₁〜An，B₁〜Bnとして、各一対の光電素子の
ピツチが異なるものが複数組用意され、その中の
一組が選択されることにより測距Ｆ値の切換が行
われる。光電素子A₁〜Anの出力信号と光電素子
B₁〜Bnの出力信号とは演算手段により相関度が
演算されてその演算結果がデフオーカス信号とさ
れ、このデフオーカス信号により撮影レンズが駆
動されてピント合わせが行われる。光電素子A₁
〜An，B₁〜Bn上の各像パターン，は測距Ｆ
値がF₁の場合には第９図ａ，ｂに示すようにな
り、測距Ｆ値がF₂の場合には第１０図ａ，ｂに
示すようになる。測距Ｆ値がF₁の場合でも測距
Ｆ値がF₂の場合でも光電素子A₁〜Anのピツチ、
光電素子B₁〜Bnのピツチは同一のピツチＰであ
り、このピツチＰは測距Ｆ値が切換えられても変
化しない。測距Ｆ値が例えばF₁からF₂に切換え
られた場合には各一対の光電素子Ai₁，Bi₁のピツ
チがP₁からP₂に切換えられる。このことにより
測距射出瞳径がD₁からD₂に変化し、三角測距の
基線長が変化したことと同様になる。

以上によりデフオーカス量が同一であつても測
距Ｆ値の切換えにより光電素子A₁〜An，B₁〜
Bn上の各像の位相ズレ量j′が異なつた量j′_F1，j′_F2
となりF₁＜F₂の場合にはj′_F1＞j′_F2となる。したが
つて、デフオーカス量が変化しなくても測距Ｆ値
の切換により光電素子A₁〜An，B₁〜Bnの各像
の位相ズレ量j′が変化してデフオーカス信号とデ
フオーカス量との関係が変化してしまう。

本発明は上記欠点を改善し、測距Ｆ値の切換に
影響されない自動焦点検出装置及び自動焦点制御
装置を提供することを目的とする。

以下本発明について実施例を上げて説明する。

本発明の実施例では上記第１図の光学系を用い
たが、第２図に示すようなTTL方式焦点検出光
学系を用いることも可能である。

この焦点検出光学系では射出瞳１４の一部１４
Ａを通過した結像作用光線がハーフミラー１５、
プリズム１６、結像レンズ１７を介して光電素子
A₁〜Anに入射し、射出瞳１４の一部１４Ｂを通
過した結像作用光線がハーフミラー１５で反射さ
れてプリズム１８、結像レンズ１９を通つて光電
素子B₁〜Bnに入射する。

光電素子A₁〜An，B₁〜Bnはホトダイオード
アレイ、CCD、BBD等が用いられる。Ｆ値モー
ドの切換は撮影レンズのＦ値に応じて測距光線が
設けられないようにする為あるいは合焦精度を変
える（例えば自動露出演算により撮影Ｆ値に応じ
て変える）為に行うが、これは自動焦点検出装置
がもつている機能の１つである。そしてＦ値モー
ドの切換は第１図の光学系にあつては対になつて
いる光電素子Ai，Bi間のピツチを変えたりレン
ズ群１２と光電素子A₁〜An・B₁〜Bnとの間の
測距を変えたりレンズ群１２の焦点距離を変えた
りして行なう。第２図の光学系にあつてはプリズ
ム１６，１８の頂角を変えてＦ値モードの切換え
を行なう。

各光電素子群A₁〜An，B₁〜Bn上に形成され
る像パターン，の位相ズレj′が０になつた２
重像合致時が合焦時である。今撮影レンズの焦点
がある位置にあつてパターン，が第４図のよ
うになつていたとすると、パターンの位置ズ
レj′を検出すればそれよりデフオーカス量ｅを知
ることができる。j′は２次元（平面）被写体の場
合には第４図ａのように１つの値しかとらない
が、３次元（立体）被写体の場合には第４図ｂの
ように複数の値j′₁，j′₂をとる。

j′とｅの関係はｅ∝j′／2θ_F＝j′×Ｆ（Ｄ＝ｆ／
Ｆ≒2θ_F ×ｆ）となる。但し、Ｆは測距Ｆ値であり、第５
図のようにＤは測距射出瞳有効径、ｆは撮影レン
ズ１３の焦点距離、2θ_Fは合焦点から射出瞳１４
Ａ，１４Ｂを見た角度である。デフオーカス量は
合焦面Ｐからピント検出面PDまでの距離であり、
第５図のように測距Ｆ値モードの切換によりＦが
F₁からF₂になつた場合にはj′も変化する。例えば
F₂＞F₁であればj′は第３図ａの値から第３図ｂの
小さい値になり、第３図ｃのようにデフオーカス
量ｅが同一値e₁であつても測距Ｆ値が例えばF₁か
らF₂に切換えられることにより、j′がj′_F1からj′_F2
に変化してしまう。そしてデフオーカス信号は
j′より求まるので、Ｆの変化によりj′が変化すれ
ばデフオーカス信号も変化してしまう。デフオー
カス信号と撮影レンズ繰出し量との関係を一定に
するには前述のj′とｅとの関係式より例えばF₂モ
ードの時にデフオーカス信号にF₂／F₁を掛けて
デフオーカス信号と撮影レンズの合焦位置からの
ずれ量との関係を測距Ｆ値の切換に影響されない
ように補正してやればよい。このようにすること
によりF₁モードの時と同じデフオーカス信号対
撮影レンズ繰出し量の関係が得られる。またＦ値
モードの切換により撮影レンズ移動量検出用パル
ス発生器の撮影レンズ移動量に対するパルス数を
変えることにより、あるいは撮影レンズ駆動側で
デフオーカス信号に対するゲインを変えることに
より同様のことができる。

焦点が任意の位置にある時に光電素子群A₁〜
An，B₁〜Bnの出力よりj′を求めるにはＡ群の光
電素子A₁〜Anの出力a₁〜a_oとＢ群の光電素子B₁
〜Bnの出力b₁〜b_oを一組のメモリに数列として
記憶し、その一方の数列に対して他方の数列をシ
フトしてそれらの相関度を算出すればよい。そし
てこれらの数列の相関度を算出するには演算式
Yイ＝Σ（a_i−b_i）^q又はYロ＝Σ｛（a_i−b_i+1）^p−（a_i
+1
−b_i）^p｝を使用することができる。但しＰ＝１、
２、３…であり、ｐが奇数の時にはYイ＝Σ（a_i
−b_i）^q、Yロ＝Σ｛｜a_i−b_i+1｜^p−｜a_i+1−b_i｜^p｝
とする。第４図に示す光電素子群A₁〜An，B₁〜
Bnの出力の相関度を上記演算式で演算した結果
Yイ，Yロを第６図に示す。第６図ａ，ｂは２次
元被写体の場合〔第４図ａ〕についての演算結果
を示し、第６図ｃ，ｄは３次元被写体の場合〔第
４図ｂ〕についての演算結果を示す。３次元被写
体の場合被写体の遠近の構成に伴ないj′が複数個
発生するが、演算結果Yイによるとそれらの全て
を検出でき、演算結果Yロによると被写体遠近分
布の比率に応じてその中間位置を検出できる。

第７図は本発明の一実施例における電気回路を
示す。

この実施例では第１図の焦点検出光学系が用い
られ、光電素子群A₁〜An，B₁〜Bnは前述のよ
うに各一対の光電素子のピツチが異なる複数組の
ものが設けられていてCCD２５により構成され
ており、その中の１組のものが測距モードにより
コントロール回路２６からの信号により選択され
て測距Ｆ値が切換えられる。CCD２５はコント
ロール回路２６により駆動され光電素子群A₁〜
An，B₁〜Bnに相当するホトセンサー群２７で各
入射光を光電変換して積分し並列にシフトレジス
タ２８に転送して直列に出力する。CCD２５に
おいて上記選択された組の光電素子群の出力信号
a₁〜a_o，b₁〜b_oはＡ／Ｄ変換器２９によりデイジ
タル信号に変換されてメモリ３０，３１に記憶さ
れる。この場合メモリ３０にはＡ群の信号a₁〜a_o
が記憶され、同時にメモリ３１にＢ群の信号b₁〜
b_oが記憶される。メモリ３０の出力信号はメモリ
３２に転送され、さらにメモリ３３に転送され
る。メモリ３１の出力信号はシフト回路３４でコ
ントロール回路２６の出力信号によりシフトされ
てメモリ３５に転送され、さらにメモリ３６に転
送される。メモリ３０〜３３，３５，３６は信号
を同期して転送し、メモリ３２，３３，３５，３
６は１ワード構成となつている。従つてメモリ３
３内の信号がa_iであればメモリ３２の内容はa_i+1
となり、メモリ３５，３６の内容はa_i+1-j、a_i-jと
なる。ここにｊはシフト回路３４のシフト量であ
る。メモリ３３，３６の出力信号は差動回路３７
で差がとられ、その出力信号が累乗回路３８でｑ
乗されて積算回路３９で演算されることによつて
Yイ＝Σ（a_i−b_i-j）^qなる演算が行われる。この演
算は各シフト量ｊについてくり返して行なわれ、
コントロール回路２６はシフト量ｊを順次に変化
させて行く。ピーク検出回路４０は積算回路３９
の出力信号のピーク値近傍の第６図ａのような値
Yj（min）_-1，Yj（min），Yj（min）₊₁とこれらに対
応するシフト量ｊ（min）_-1，ｊ（min），ｊ（min）_+
１を検出する。一方、メモリ３３，３５の出力信
号は差動回路４１で差がとられ、その出力が累乗
回路４４でｐ乗される。又メモリ３２，３６の出
力信号は差動回路４３で差がとられ、その出力が
累乗回路４４でｐ乗されて差動回路４５で累乗回
路４２の出力との差がとられる。そしてこの差動
回路４５の出力が積算回路４６で積算され、 Yロ＝Σ｛（a_i−b_i+1-j）^p−（a_i+1−b_i-j）^p｝ なる演算がなされる。この演算は各シフト量ｊに
ついてくり返して行なわれる。ゼロクロス検出回
路４７は積算回路４６の出力信号のゼロ近傍の第
６図ｂに示すような値Yj（≧０），Yj（≦０）と、
これらに対応するシフト量ｊ（≧０），ｊ（≦０）
を検出する。j′演算回路４８はピーク検出回路４
０の出力よりj′に対応したｊと、Yイのピーク値
Yイ_jを求める。すなわちj′演算回路４８はピーク
値検出回路４０の出力（ｊ（min）_-1，Yj（min）_-
１），（ｊ（min），Yj（min）），（ｊ（min）₊₁，Yj
（min）₊₁）に対してはこれらより近似２次曲線Ｙ
＝Cj²＋Dj＋Ｅを求めてそのピーク位置のｊ，Ｙ
の値jイ_j（＝−Ｄ／2C），Yイ_jを算出し、ゼロクロス 検出回路４７の出力（ｊ（≧０），Yj（≧０）），
（ｊ（≦０），Yj（≦０））に対してはこれらを直線
近似して jロ_j＝ｊ（≧０）−ｊ（≧０−ｊ（≦０）／Yj（≧０
）−Yj（≦０）×Yj（≧ ０）を算出する。

jイ_jは３次元被写体に対して複数の値をとる
が、遠方の被写体になるに従つてjイ_j1＞jイ_j2＞…
＞jイ_jNという具合にjイが小さい値をとるように
すると、jイ_jの小さい方又は大きい方を選択して
被写体の遠、近を優先させて合焦位置を検出する
ことが可能となる。またYイ_jの値の最小値をコ
ントロール回路２６で選択することにより上記相
関度が最も大きいjイ_jを選択することができる。
jロ_jは３次元被写体に対して遠近被写体分布の平
均位置を示すので、測距モードとして例えば遠、
近、平均の各重点モードを用意すれば測距モード
設定部４９からの各モードを設定信号に応じてコ
ントロール回路２６で上記jイ_j大きい方又は小さ
い方の値、jロ_jのいずれかを選択することにより
いかなる被写体にも対応することができる。この
場合コントロール回路２６は遠重点モード又は近
重点モードが設定された時にはjイ_jの小さい方の
値又は大きい方の値を選択し、平均重点モードが
設定された時にはjロ_jを選択し、通常はYイ_jの最
小値に対応するjイ_jを選択することになる。

ピーク検出回路４０でピーク検出を行う時にシ
フト回路３４で信号b₁〜b_oをシフトする方向は信
号b₁〜b_oを１回シフトさせることにより積算回路
３９の出力Yイの傾きが判るので、コントロール
回路２６でそれにもとづいてシフト方向をシフト
量が少なくなるように決定することができる。但
し３次元被写体の時は第６図ｃのようにYイのピ
ーク値が１つにならないので、シフトを全量行う
必要がある。ゼロクロス検出回路４７でゼロクロ
ス検出を行う時は信号b₁〜b_oをシフトしなくても
（ｊ＝０でも）Yロの正負によりコントロール回
路２６でシフト方向をシフト量が少なくなるよう
に決定することができる。

２回目以降の１回目と違つたレンズ位置での測
距時は撮影レンズを１回目の測距で合焦方向へ移
動させる限り必要なシフト量ｊは前回のシフト量
より大きくはならないので、最大シフト量をコン
トロール回路２６で決めることができる。このよ
うにシフト方向、シフト量を決定することにより
演算速度を上げることができる。

上記演算の範囲ORは第８図のように信号b₁〜
b_oがｌ−ｎ≦ｊ≦ｋ−１の範囲でシフトされて信
号a_k〜a_lに相対したものと、信号a_k〜a_lとになつ
ている。シフト量ｊの最大値は使用レンズの最大
繰出し量に対応して決められ通常｜ｌ−ｎ｜＝｜
ｋ−１｜である。

コントロール回路２６は上記の如く選択したｊ
をデフオーカス信号としてこれとＦ値モード設定
部５０からのＦ値モード信号よりデフオーカス量
ｅを求めて表示装置５１に表示させると共に減算
カウンター５２にセツトし、モーター駆動回路５
３に回転方向信号及び速度信号を与えてモーター
５４を回転させ撮影レンズ１３を移動させる。パ
ルス発生器５５は撮影レンズ１３の移動量に比例
した数のパルスを発生し、このパルスにより減算
カウンター５２が減算される。減算カウンター５
２は０になると、モーター駆動回路５３に停止信
号を送つてモーター５４を停止させ、これにより
撮影レンズが合焦位置で停止する。Ｆ値モード設
定部５０は前述の如く測距光線が光電素子群で受
光されなくなることがないように測距モードを設
定して測距Ｆ値を設定するが、そのＦ値モード信
号によりコントロール回路２６がデフオーカス信
号を補正し、これによりデフオーカス信号とデフ
オーカス量との関係がＦ値モードの切換にもかか
わらず一定になつてデフオーカス信号と撮影レン
ズ繰出し量との関係が一定になる。即ち、コント
ロール回路２６はＦ値モード設定部５０からのＦ
値モード信号により測距Ｆ値に応じてデフオーカ
ス信号を補正してデフオーカス信号と撮影レンズ
の合焦位置からのずれ量との関係を測距Ｆ値の切
換に影響されないように一定にする。例えば第３
図に示すように測距Ｆ値がF₁からF₂に切換えら
れることにより像パターンの位相ズレ量j′とデフ
オーカス量ｅとの関係が変化してもデフオーカス
信号は前述の如くF₂／F₁が掛けられて測距Ｆ値
に比例して増減するように補正され、デフオーカ
ス信号とデフオーカス量ｅとの関係が一定にな
る。なおＦ値モード設定部５０からのＦ値モード
信号によりパルス発生器５５のパルス発生周期を
制御して又は撮影レンズ駆動部のゲインを制御し
てデフオーカス信号と撮影レンズ繰出し量との関
係を一定にしてもよい。コントロール回路２６は
ピント合わせ中には警告装置５６に警告表示を行
なわせる。又はメモリ３６の出力信号が積算回路
５７で積算されて除算回路５８により信号数で除
算されることによりΣbi／ｉなる演算が行なわれ
て被写体の明るさが測定される。コントロール回
路２６は除算回路５８の出力信号によりCCD２
５の積分時間を制御すると共に自動露出回路５９
に測光信号を与えて露出を演算させ、その出力に
より露出制御を行う。

以上のように本発明によればデフオーカス信号
と撮影レンズ繰出し量との関係が一定になるよう
にしたので、Ｆ値モードが撮影レンズの交換等で
切換えられてもその影響を受けなくなり、正確な
撮影レンズの焦点検出又は焦点制御が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は焦点検出光学系の各例を示
す正面図、第３図〜第６図は本発明を説明するた
めの図、第７図は本発明の一実施例における電気
回路を示すブロツク図、第８図は同電気回路の演
算範囲を示す図、第９図ａ，ｂ及び第１０図ａ，
ｂは従来装置を説明するための図である。 ２６…コントロール回路、５０…Ｆ値モード設
定部、５５…パルス発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮影レンズの結像作用光線を瞳分割する瞳分
   割光学系と、この瞳分割光学系により瞳分割され
   た結像作用光線を各々受光する第１の光電素子群
   及び第２の光電素子群と、この第２の光電素子群
   の出力信号と前記第１の光電素子群の出力信号と
   の相関度を演算してこの演算結果をデフオーカス
   信号とする演算手段と、前記瞳分割光学系及び第
   １の光電素子群、第２の光電素子群により決まる
   測距Ｆ値を前記撮影レンズのＦ値に応じて切換え
   る切換手段と、この切換手段で切換えられた測距
   Ｆ値に比例して増減させてデフオーカス信号と前
   記撮影レンズの合焦位置からのずれ量との関係が
   一定になるように前記デフオーカス信号を補正す
   る補正手段とを備えたことを特徴とする自動焦点
   検出装置。 ２ 撮影レンズの結像作用光線を瞳分割する瞳分
   割光学系と、この瞳分割光学系により瞳分割され
   た結像作用光線を各々受光する第１の光電素子群
   及び第２の光電素子群と、この第２の光電素子群
   の出力信号と前記第１の光電素子群の出力信号と
   の相関度を演算してこの演算結果をデフオーカス
   信号とする演算手段と、前記瞳分割光学系及び第
   １の光電素子群、第２の光電素子群により決まる
   測距Ｆ値を前記撮影レンズのＦ値に応じて切換え
   る切換手段と、この切換手段で切換えられた測距
   Ｆ値に比例して増減させてデフオーカス信号と前
   記撮影レンズの合焦位置からのずれ量との関係が
   一定になるように前記デフオーカス信号を補正す
   る補正手段と、この補正手段からのデフオーカス
   信号により前記撮影レンズを移動させる撮影レン
   ズ駆動手段とを備えたことを特徴とする自動焦点
   制御装置。