JPH0340366B2

JPH0340366B2 -

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Publication number: JPH0340366B2
Application number: JP55140605A
Authority: JP
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1991-06-18
Also published as: JPS5764711A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は被写体像のコントラストの変化を利
用して自動的に焦点検出を行なうカメラの自動焦
点検出装置に関するものである。

レンズで結像される被写体の光学像は、焦点整
合（以下、合焦という）時にその像の明暗の差、
すなわちコントラストが最大になるという性質を
持つている。これは被写体像の各空間周波数にお
ける光強度（パワースペクトル）が合焦時に最大
になるために起こる現象であり、この現象を捕ら
えれば自動的に焦点を検出することができる。

従来、このようなコントラスト情報そのものを
抽出する方法には、CdS等の非直線性光導電素子
を用いる方法や、像面に多数の微小な光電素子を
並べて、それらの内の隣接した一対の素子間の光
電出力差を静的に検出する方法や、例えば本件出
願人による実開昭53−95830号、特開昭55−
298780号、および特開昭55−35317号等に開示さ
れているような複数個の微小光電素子からなる単
列の光電素子群と、この光電素子群に対応した走
査回路とからなる自己走査形光電変換部を用い
て、微小光電素子の光電出力から動的にコントラ
スト信号を得る方法等が提案されている。

また上記のようなコントラスト検出素子を用い
て合焦状態を検出する方法としては、例えば、特
開昭55−29832号、実開昭53−95830号等に開示さ
れているように、１個のコントラスト検出素子を
撮像面と等価な位置に配置して、コントラスト信
号が最大値を示す状態を検知する方法や、同じく
１個のコントラスト検出素子を光軸上で撮像面と
等価な面の前後に機械的に振動させて、振動周期
内のコントラスト出力の変化状態を解析する方法
や、さらには例えば特願昭54−15257号に開示さ
れているように撮像面に等価な位置の前後で等距
離の２位置に２個のコントラスト検出素子を配設
し、これら両コントラスト検出素子からのコント
ラスト信号出力が等しくなる状態を検知する方法
が知られている。

これらの被写体像のコントラスト情報を利用す
る自動焦点検出方式は、いわゆるTTL合焦検出
装置としての一眼フカメラの自動焦点検出装置に
組み込むのに適している。

ところで一眼レフカメラなどの高級カメラはレ
ンズが交換できるので、そのために撮影できる被
写体距離の範囲が広く、又高性能のレンズを用い
るために鮮鋭な画像が得られ、さらには撮影でき
る被写体の輝度の範囲が広い。

このため自動焦点検出装置を上記のような一眼
レフカメラに適用するには、数々の厳しい条件を
満足しなければならない。即ち、第１には焦点検
出精度が高いこと、第２には適用できる被写体輝
度の範囲が広いこと、第３には手振れ存在下や動
きのある被写体に対しても適用できること、第４
には各種交換レンズに対して適用できることなど
が要求される。しかしながら、前記従来の装置な
いしは方法はこれらの条件に対して必ずしも満足
できるものではなかつた。

また、従来から被写体の高輝度によりイメージ
センサにおける蓄積電荷の飽和や、低輝度により
イメージセンサからの時系列信号が得られなくな
ること等を防止するためにイメージセンサの蓄積
時間を制御して被写体の輝度に拘りなく常に適正
な時系列信号を得るようにして、正確な合焦が行
なえるようにした自動焦点検出装置が知られてい
るが、この種の制御は、イメージセンサの出力を
利用して該イメージセンサの蓄積時間を制御する
ものと、自動露出のために被写体の像を受光する
フオトダイオードによつてその蓄積時間を制御す
るものとであり、前者にあつては、最初の一走査
期間では蓄積時間が適正に制御されず、このた
め、イメージセンサが飽和したり、イメージセン
サからの時系列信号が出力されなかつたりするの
で、その一走査期間ではレンズ系を合焦する方向
に移動させることができず、このため、とくに高
速で移動している被写体を撮影する場合、レンズ
系ををその被写体の移動に合わせて迅速に合焦さ
せることが難しいという問題点があり、後者にあ
つては、フオトダイオードはイメージセンサと異
なる領域の光を受光するので、イメージセンサの
蓄積時間を適正に制御することができず、このた
め、レンズ系の合焦精度が悪くなるという問題点
があつた。

この発明は、上記の事情に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは、被写体の輝度にか
かわらず、最初の一走査期間から適正な時系列信
号をイメージセンサから得ることができ、しかも
高速で移動している被写体に合わせて迅速にしか
も正確に合焦させることのできるカメラの自動焦
点検出装置を提供することにある。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明を一眼レフカメラ１に適用
した実施例を示す図である。

同図において、符号２はレンズ系、３はハーフ
ミラー、４は全反射ミラーで、この全反射ミラー
４の反射光の光路上に、この発明に係る自動焦点
検出装置Ｕにおける自己走査形光電変換部５が配
置されている。

また符号６は後述の合焦状態表示用の発光ダイ
オードで、図の紙面に垂直な方向に３個の（後記
の６ａ，６ｂ，６ｃ）が配列され、カメラ本体１
の後方にその確認窓（（図示せず）が設けられて
いる。

符号７はフイルム、８は焦点板、９はコンデン
サレンズ、１０はペンタプリズム、１１は接眼レ
ンズである。フイルム７への露光時には、ハーフ
ミラー３及び全反射ミラー４は図示しないミラー
移動機構によつて光路から退避させられる。

第２図は、上記のようなカメラにおける被写体
像の一般的なコントラスト分布の様子を示してい
る。

レンズ系２によつて結像される被写体１２の像
のコントラスト値は、合焦位置で最大値となる単
峰状の分布を示している。この分布がピーク（尖
頭値）を示すという性質を利用するか、あるいは
その分布が左右対称であるという性質を利用する
かによつて、コントラスト情報を用いた焦点検出
方式は２種類に大別される。このうち、この発明
は後者の方式に係るものである。

次に第３図は、前記第１図におけるカメラの自
動焦点検出装置Ｕの全体構成例を示すものであ
る。

自己走査形光電変換部５を含む受光部Ｕ１の後
段には、順次にビデオ回路Ｕ２、コントラスト検
出回路Ｕ３、フオーカス（焦点）判定回路Ｕ４、
および表示駆動回路Ｕ５が連ねられ、さらに表示
駆動回路Ｕ５の出力線路が２分されて、一方は前
記の発光ダイオード６からなる焦点表示素子に接
続され、他方はレンズ駆動装置Ｕ６に接続されて
いる。レンズ駆動装置Ｕ６はレンズ駆動モーター
等で構成される。

そしてレンズ系２によつて結像される被写体像
が自己走査形光電変換部５に入射すると、この自
己走査形光電変換部５はビデオ回路Ｕ２によつて
駆動及び光電変換がなされ、被写体像の照度分布
に相当する時系列光電出力（以下ビデオ出力とい
う）が得られる。そのビデオ出力からコントラス
ト検出回路Ｕ３によつて光電変換部５における両
イメージセンサ（後述）上のそれぞれの被写体像
のコントラスト値がコントラスト信号として抽出
される。そのコントラスト信号出力からフオーカ
ス判定回路Ｕ４によつて、合焦状態等を示す焦点
指示信号が得られ、その焦点指示信号に基づい
て、表示駆動回路Ｕ５を経て焦点表示素子６の点
滅制御やレンズ駆動装置Ｕ６によるレンズ系２の
繰り出し量制御がなされる。

以下、第３図における各構成回路等を更に詳し
く説明する。

まず、第４図及び第５図は受光部Ｕ１の構成例
を示している。

受光部Ｕ１は、図における下方からセンサパツ
ケージ１４、光分割器１６、および赤外カツトフ
イルタ１７が順次に積層されている。

そして、センサパツケージ１４には、次に述べ
るような一対の自己走査形光電変換部５ａ，５ｂ
と、この自己走査形光電変換部５ａ，５ｂのそれ
ぞれに付設された被写体の平均照度検出用のモニ
ターセンサMA，MB（以下、MAをＡモニターセ
ンサ、MBをＢモニターセンサという）とが同一
平面に体に組み込まれたセンサICチツプ（基板）
１５が装着されている。

上記一対の自己走査形光電変換部５ａ，５ｂ
は、それぞれ複数個の微小光電素子からなる光電
素子列SA，SB（以下、SAをＡイメージセンサ、
SBをＢイメージセンサという）と、それぞれの
イメージセンサSA，SBを走査駆動するためのシ
フトレジスタからなる走査回路SR１，SR２とで
構成されている。そして、モニターセンサMa，
MbはイメージセンサSA，SBが形成された基板
１５上のイメージセンサSA，SBの隣接位置に、
かつ、イメージセンサSA，SBが延びる方向に沿
つて長く延びるように設けられている。これは、
イメージセンサSA，SB上に形成される像とモニ
ターセンサMa，Mb上に形成される像とを一致
させるものであり、しかも、モニターセンサ
Ma，Mbが被写体の平均測光を行なうようにし
たものである（これは、モニターセンサMa，
Mbを長く延ばして形成したので、被写体の平均
測光を行なうことができるものである）。

イメージセンサSA，SBとしては、具体的には
CCD（Charge Coupled Device），BBD（Bucket
Brigade Device）、またはMOS−FET等を適用
することができる。これらは、いずれも光電変換
機能に加えて光電変換により発生した信号電荷を
各単位セルで蓄積することができる信号電荷蓄積
機能を有している。

この発明においては、MOS−FET形を適用し
た場合について説明を続ける。なお各イメージセ
ンサSA，SBの一端部には後述のように光遮断用
のマスクが取り付けられたマスクセンサが配設さ
れている。

またモニターセンサMA，MBは非走査形で電
荷蓄積形の光電素子で構成されている。このモニ
ターセンサMA，MBは、平均照度を検出するた
めに用いられ、対応した各イメージセンサSA，
SBにできるだけ接近して配置することが望まし
い。

このようにすることにより、モニターセンサ
MA，MBが受光する被写体の像とメージセンサ
SA，SBが受光する像とが殆ど同一となり、モニ
ターセンサMA，MBは、イメージセンサSA，
SBが受光する高輝度の被写体像によつて飽和し
ているか、低輝度の被写体像のため該イメージセ
ンサSA，SBから出力される後述する時系列光電
出力（時系列信号）が微弱過ぎるか否かを常に正
確に検出することができ、これによりイメージセ
ンサSA，SBの蓄積時間（これについては後で説
明する）を適正に制御することができる。そして
図の例においては、各イメージセンサSA，SBに
それぞれ１個づつで合計２個配設されているが、
必ずしも２個配設することは必要ではなく、１個
のみを配設し、これを両イメージセンサSA，SB
に対して共用としてもよい。しかしＡイメージセ
ンサSA上の光強度とＢイメージセンサSB上の光
強度とが異なることがあるので、このような場合
に備えて、図示のように２個のモニターセンサ
MA，MBを配設する方がより効果的にモニター
機能がなされる。

次に光分割器１６には、ＡイメージセンサSA
に対するハーフミラー１６ａと、Ｂイメージセン
サSBに対する全反射ミラー１６ｂとが組み込ま
れており、第５図に示すようにハーフミラー１６
ａを透過した光はＡイメージセンサSAおよびＡ
モニターセンサMAに入射し、ハーフミラー１６
ａで反射した光は全反射鏡１６ｂで再び反射して
ＢイメージセンサSBに入射する。このように構
成することにより、ＡイメージセンサSAとＢイ
メージセンサSBは光軸上で一定距離だけ離れた
位置に置かれたことと等価となり、受光部Ｕ１全
体を所定の位置に配置することにより、フイルム
等価面（レンズ系２の撮像面と等価な面）の前後
で、かつ等距離の２位置にＡ，Ｂイメージセンサ
SA，SBを位置させることができる。

ところでイメージセンサSA，SBの電荷蓄積時
間は、モニターセンサMA，MB上に入射した光
量、すなわち、被写体の平均照度（平均輝度）に
反比例する如く構成されている。

赤外カツトフイルタ１７は、両イメージセンサ
SA，SBやモニターセンサMA，MBの分光感度
が赤外部にまで広がつている場合に不用な赤外光
を遮断するものであつて、その装着は必須とする
ものではない。

第６図および第７図Ａ，Ｂは上記のように配設
された自己走査形光電変換部５ａ，５ｂによる焦
点の検出原理を示す概念図である。Ａイメージセ
ンサSAとＢイメージセンサSBがフイルム等価面
の前後に等距離の位置に置かれいるので、両イメ
ージセンサSA、SBには光軸上で一定距離離れた
像がそれぞれ入射することになる。被写体像のコ
ントラスト分布が左右対称であれば、第７図Ａに
示すように、それぞれのイメージセンサSA，SB
上のコントラスト値が理論的には等しくなつたと
きにそのフイルム等価面と合焦位置が一致する。
第７図Ｂに示すように、そのフイルム等価面面と
合焦位置が一致しないと、それぞれのコントラス
ト値は差ΔCを生ずる。したがつて両イメージセ
ンサSA，SB上のコントラスト値の一致、不一致
を検出することによつて、焦点検出を行うことが
できるのである。

次にビデオ回路Ｕ２について説明する。

ビデオ回路Ｕ２は、上述の自己走査形光電変換
部５ａ，５ｂを駆動して、被写体像の照度分布に
相当するビデオ出力を得るものであるから、第８
図以下の各図には自己走査形光電変換部５ａ，５
ｂも併せ示して、これとの関連においてビデオ回
路Ｕ２を説明する。

まず第８図は、ブロツク図により原理的に示し
たものである。

ビデオ回路Ｕ２には、スタートパルス発生回路
１８、イメージセンサ駆動回路１９、クロツクパ
ルス発生回路２０、およびアンプ２１が具えられ
ている。

そして、モニターセンサMA，MBから出力さ
れる光電流がスタートパルス発生回路１８に入力
され、モニターセンサMA，MB上の光量、すな
わち、被写体の平均輝度に比例した周波数のパル
ス列信号が作られる。このパルス列信号とクロツ
クパルス発生回路２０によつて作られるクロツク
パルスがイメージセンサ駆動回路１９に入力さ
れ、イメージセンサSA，SB走査用の駆動パルス
が作られる。一方イメージセンサSA，SBの出力
信号はアンプ２１によつて増巾され、出力端２２
にビデオ信号が出力される。

ここでイメージセンサSA，SBは前記のように
電荷蓄積形であるため、電荷蓄積時間を変化させ
ることによつて、その光電特性のダイナミツクレ
ンジを広げることができる。第９図はイメージセ
ンサSA，SBそれぞれの光電特性を模式的に示し
ている。電荷蓄積時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞ
れに対し、その光電特性は分布２３ａ，２３ｂ，
２３ｃのように変化する。その電荷蓄積時間Ｔ１
＜Ｔ２＜Ｔ３という関係になつている。電荷蓄積
時間が例えばＴ２に固定されれば、その光電特性
の飽和しないダイナミツクレンジはｄで表わされ
るが、蓄積時間をＴ１からＴ３まで変化させるこ
とにすればそのダイナミツクレンジはd′まで広が
る。

したがつて、被写体像の明るさに応じて電荷蓄
積時間を変化させれば結果的にその光電特性のダ
イナミツク特性を広げることができる。さらに、
被写体像の平均的な明るさに反比例して電荷蓄積
時間を変化させることにすると、被写体の平均的
な明るさが変動しても、各イメージセンサSA，
SBから読み出される時系列的な光電出力、言い
換えれば出力端２２から出力されるビデオ出力は
変化せず、結果的には後述のコントラスト出力は
不変のものが得られる。

次に第１０図は、前記スタートパルス発生回路
１８およびイメージセンサ駆動回路１９の具体的
な回路例である。

スタートパルス発生回路１８中、符号Ｍはモニ
ターセンサダイオードで、前記モニターセンサ
MA，またはMBを代表して示している。また２
５は定電流源、２６はコンパレータ、Ｓ１はアナ
ログスイツチである。

一方、イメージセンサ駆動回路１９における符
号FF１はＤフリツプフロツプ回路、２４ａ，２
４ｂ，２４ｃはインバータ、２７はアンドゲー
ト、２８は８ビツトバイナリカウンタ、２９〜３
１はオアゲート、３２〜３４はノアゲートであ
る。

次いで、上記スタートパルス発生回路１８およ
びイメージセンサ駆動回路１９の動作を、第１１
図および第１２図を参照して説明する。

まず、モニターセンサダイオードＭからはイメ
ージセンサSA，SBと同じように電荷蓄積モード
を利用して光電変換信号が抽出される。即ち、モ
ニターセンサダイオードＭで生じた電荷はダイオ
ードＭの内部出力線あるいは外部出力線等の容量
により蓄積される。ダイオードＭは非走査形なの
で、その蓄積とともにアノード端子に第１１図に
示すような電圧Vmが生じる。

この電Vmと定電流源２５によつて抵抗Ｒ１の
端子に生じるしきい値電圧Mtとがコンパレータ
２６で比較される。コンパレータ２６の出力Ｍ０
は、VmがMtに一致するとハイレベルになり、
ＤフリツプフロツプFF１の出力が後述する制御
によりハイレベルとされたときに、アンドゲート
２７の出力はハイレベルとなつてＤフリツプフロ
ツプFF１をリセツトする。このときＤフリツプ
フロツプFF１の出力はローレベルになつて、Ｄ
フリツプフロツプFF１のリセツトは解除される
とともに、８ビツトバイナリカウンタ２８のリセ
ツトも解除され、カウンタ動作を開始する。

ちなみに、ＤフリツプフロツプFF１のＱ端子
の出力は、当該ＤフリツプフロツプFF１のクロ
ツク端子Ｃに第１２図に示すように次の立上りパ
ルス（端子８から出力されるパルスの立上り
部）が入力するまでローレベルに保たれる（端子
φ８から出力されるパルスの立下がり部まで）。
したがつて、このローレベルに保持されている
間、コンパレータ２６の出力端子にハイレベルの
出力Ｍ０が現われたとしても、アンドゲート２７
の出力はハイレベルとなることはない。

一方、カウンタ動作を開始した８ビツトバイナ
リカウンタ２８からは、クロツクパルス発生回路
２０によつて作られるクロツクパルス（図示せ
ず）にしたがい、第１２図に示すように、一連の
デジタル波形が端子φ１〜φ８から出力される。
端子φ３〜φ７の出力はオアゲート２９に入力さ
れる。オアゲート２９の出力はノアゲート３２，
３３の一入力端に入力される。

オアーゲート２９の出力端子からは、端子φ３
〜φ７からの信号が全てローレベルのときのみ、
ローレベルの信号が出力される。そして、オアゲ
ート２９からのローレベル出力信号と、端子φ８
からのローレベル出力信号とがノアゲート３２に
入力されてＡイメージセンサSAのスタートパル
スASが作られる。また、オアゲート２９からの
ローレベル出力信号と、端子φ８からのハイレベ
ル出力信号がインバータ２４ｂにより反転された
信号とが、ノアゲート３３に入力されてＢイメー
ジセンサSBのスタートパルスBSが作られる。

スタートパルスAsはアナログスイツチＳ１の
制御端子に入力されて、モニターセンサダイオー
ドＭの出力をリセツトしてシヤーシ電位レベル
VSに落とし、モニターセンサダイオードＭを再
び電荷蓄積初期状態に戻す。

端子φ８から出力された信号は、インバータ２
４ａを介してＤフリツプフロツプFF１のクロツ
ク端子Ｃに入力される。このφ８パルスがハイレ
ベルからローレベルに変化した瞬間、Ｄフリツプ
フロツプFF１の出力を再びハイレベルにして、
８ビツトバイナリカウンタ２８をリセツトする。
そして、次にモニターセンサダイオードの出力
VmがMtに一致する瞬間まで８ビツトバイナリ
カウンタ２８は待機することになる。

φ８パルスの一周期内で両イメージセンサSA，
SBの走査が完了し、この一走査が完了するまで
は、ＤフリツプフロツプFF１の出力はローレベ
ルに保持されているので、コンパレータ２６の出
力Mo（タイミングパルス）が再びハイレベルと
なつても、アンドゲート２７の出力はローレベル
のままであり、この期間スタートパルスAS，BS
等が発生することはない。

端子φ８に出力された信号はＡイメージセンサ
SAとＢイメージセンサSBの出力を結合させるた
めにセンサICチツプ１５に入力される信号とな
る。

また、端子φ１，φ２から出力される信号から
オアゲート３０，３１およびインバータ２４ｃに
よつて、Ａ，ＢイメージセンサSA，SBを走査す
るための走査パルスφa，φbが作られる。端子φ
１に出力される信号とＤフリツプフロツプFF１
の出力信号とから、Ａ，ＢイメージセンサSA，
SBの各ビツトの光電出力をリセツトするための
ビデオリセツトパルスφrが作られる。

上述のようにコンパレータ２６の出力Ｍ０のパ
ルス信号に基づきＡイメージセンサSAを駆動す
るスタートパルスAsが作られ、走査パルスφa，
φbによつて、ＡイメージセンサSAの走査が行な
われ、その走査が終了すると引続いてＢイメージ
センサSBの走査が行なわれる。Ａイメージセン
サSAの電荷蓄積時間はスタートパルスAsの間
隔、ＢイメージセンサSBの電荷蓄積時間はスタ
ートパルスBsの間隔で決められる。このように
すると、ビデオ出力videoは第１１図最下段の如
くになり、電荷蓄積時間が異なつてもビデオ出力
の各ピツト間の間隔は常に等しいため、後段の光
電出力抽出回路の構成を簡単にすることができ
る。

次に第１３図は、上記のようの各信号の出力端
子が導出されたビデオ回路Ｕ２とセンサICチツ
プ１５との接続関係を、さらに示したものであ
る。

センサICチツプ１５内には、公知のノイズ補
償ダイオード（図示せず）を組み込み、ビデオ出
力からのノイズを除去して焦点検出を一層正確な
らしめるようにしてもよい。

次いで第１４図は、イメージセンサSA，SB部
を電気回路的に例示したもので、ビデオ回路Ｕ２
から導出された各出力端子との接続関係をさらに
具体的に示したものである。同図中符号３５ａ〜
３５ｎ，３５a′〜３５n′，３６ａ，３６ｂ，３７
ａ，３７ｂはそれぞれFETゲート、２４ｄはイ
ンバータである。

そして、スタートパルスAsと走査パルスφa，
φbはＡシフトレジスタSR１に入力され、FETゲ
ート３５ａ，３５ｂ〜３５ｎを順次オンしてい
き、ＡイメージセンサSAの各微小光電素子（以
下単にビツトという）に蓄積された電荷を順次出
力線３８ａに取り出していく。同様に、スタート
パルスBsと走査パルスφa，φbはＢシフトレジス
タSR１に入力され、FETゲート３５a′，３５
b′〜３５n′によつてＢイメージセンサSBの各ビ
ツトに蓄積された電荷が出力線３８ｂに取り出さ
れる。それらのＡ，ＢイメージセンサSA，SBの
出力は、φ８端子からの信号によつて制御される
FETゲート３７ａ，３７ｂおよびインバータ２
４ｄによつて切換えられ、一個の時系列光電出力
Viとなつて出力される。このイメージセンサの
出力は微小光電素子（フオトダイオード）の内部
の接合容量あるいは外部出力線のビデオライン容
量に充電された充電電圧として取り出されるため
に、各ビツト毎に、信号φRによつて制御される
FETゲート３６ａ，３６ｂを用いてリセツトす
ることにより、初期状態に戻される。

走査パルスφA，φBとリセツトパルスφRと時
系列光電出力Viのタイミングチヤートを第１５
図に示す。

このように、モニタセンサMA，MBは非走査
形なので、時間の経過とともに増加していく蓄積
量に応じた電圧Vmを経時的に出力し、その電圧
でイメージセンサSA，SBの蓄積時間を制御する
ので、モニタセンサMA，MBの蓄積開始からイ
メージセンサSA，SBが適正なイメージ信号を出
力するまでを短時間で行なうことができる。すな
わち、モニターセンサMA，MBの受光開始と同
時にイメージセンサSA，SBの受光を開始させ、
モニターセンサMA，MBの出力信号（電圧Vm）
がMtに達したとき、イメージセンサSA，SBを
走査してイメージ信号を出力させているので、そ
の受光開始から短時間で適正なイメージ信号をえ
ることができる。

また、モニターセンサMA，MBは非走査形な
ので、走査回路を必要とせず、さらにモニターセ
ンサMA，MBの出力信号Vmが所定値Mtに達し
たか否かの判断はコンパレータ２６で行なつてい
るので、全体の回路構成は簡単なものとなる。

このようにして検出された光電出力（イメージ
信号）は、ビデオ回路Ｕ２におけるアンプ２１に
よつて増巾されてビデオ出力videoとなり、後段
の処理回路に入力される。

次に第１６図は、コントラスト検出回路Ｕ３の
回路構成例を示している。以下、その構成を作動
と共に説明する。このコントラスト検出回路Ｕ３
はイメージセンサSA，SBの一定間隔を持つた任
意の２個づつのビツト間、例えば１ビツトおきの
２ビツト間の光電出力差をコントラスト出力とす
るものである。端子３９に入力されたビデオ出力
は第１〜第４の４個のサンプルホールド回路４
０，４１，４２，４３に同時に入力する。第１の
サンプルホールド回路４０は第１８図に示すよう
に離散的なビデオ出力の４ビツト毎の出力を保持
するようにサンプルパルスが設定されている。第
２のサンプルホールド回路４１は第１のサンプル
ホールド回路４０のサンプルパルスから１ビツト
遅れてサンプルパルスが設定され、同じく４ビツ
ト毎の出力が保持される。同様に、第３のサンプ
ルホールド回路４２は第２のサンプルホールド回
路４１から、第４のサンプルホールド回路４３は
第３のサンプルホールド回路４２からそれぞれ１
ビツト分遅れてサンプルパルスが設定され、同じ
く４ビツト毎の出力が保持される。

第１のサンプルホールド回路４０と第３のサン
プルホールド回路４２から出力された信号の差が
第１の差動回路４４によつて抽出される。同様
に、第２のサンプルホールド回路４１と第４のサ
ンプルホールド回路４３から出力された信号の差
が第２の差動回路４５によつて抽出される。これ
らの第１、第２の差動回路４４，４５の出力信号
は第１スイツチ回路４６によつて、イメージセン
サの１ビツト毎に切換えられ、一個の時系列光電
出力信号に変換される。この合成された差分信号
は絶対値回路４７によつて、正または負の絶対値
信号に変換される。次に、第２スイツチ回路４８
によつて、その絶対値信号はＡイメージセンサ
SAの部分とＢイメージセンサSBの部分に分けら
れる。それぞれの絶対値信号はＡ尖頭値検出回路
４９およびＢ尖頭値検出回路５０に入力され、そ
れぞれの絶対値波形の一走査周期内の尖頭値が検
出され、次の走査周期の開始時まで保持される。

これらの尖頭値信号が被写体像のコントラスト
信号を表わし、ＡイメージセンサSAのコントラ
スト信号が端子５１に、ＢイメージセンサSBの
コントラスト信号が端子５２に出力される。以
下、それぞれのコントラスト信号をＡコントラス
ト信号及びＢコントラスト信号という。

第１７図は、第１６図の回路構成図のさらに具
体的な回路例を示している。図中Ｓ２〜Ｓ１１は
アナログスイツチ、Ｃ１〜Ｃ６はコンデンサであ
る。第１８図はビデオ出力が処理される様子を表
わしている。

第１９図は第１７図の回路で使用されるアナロ
グスイツチＳ２〜Ｓ１１の制御パルスとイメージ
センサSA，SBのビデオ出力のタイミングScを表
わすタイミングチヤートである。端子３９に入力
されたビデオ出力はアナログスイツチＳ２，Ｓ
３，Ｓ４，Ｓ５に同時に入力され、コンデンサＣ
１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によつてサンプルホールド
信号に変換される。それぞれのアナログスイツチ
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を制御するために、端子
５３にはサンプルパルスＰ１が、端子５４にはサ
ンプルパルスＰ２が、端子５５にはサンプルパル
スＰ３が、端子５６にはサンプルパルスＰ４が第
１９図に示しているようなタイミングで入力され
る。アナログスイツチＳ２と、アナログスイツチ
Ｓ４を用いてサンプルホールドされた信号は、バ
ツフアアンプとなる演算増巾器５７ａ，５７ｃを
介して差動アンプとなる演算増巾器４４ａに入力
され、両者の差分出力が抽出される。同様に、ア
ナログスイツチＳ３とアナログスイツチＳ５を用
いてサンプルホールドされた信号は演算増巾器５
７ｂ，５７ｄを介して差動アンプとなる演算増巾
器４５ａに入力され、両者の差分出力が抽出され
る。演算増巾器５７ａの出力は第１８図ｂの如く
になり、用様に、演算増巾器５７ｂ，５７ｃ，５
７ｄの出力はそれぞれ第１７図ｃ，ｄ，ｅの如く
になる。第１８図ａはビデオ出力を表わしてい
る。演算増巾器４４ａの出力は第１８図ｆの如く
になり、演算増巾器４５ａの出力は第１８図ｇの
如くになる。それら２個の差分出力は端子５８，
５９にそれぞれ制御パルスＰ５，Ｐ６が入力され
るアナログスイツチＳ６，Ｓ７によつて１ビツト
毎に交互に切換えられ、１個の時系列信号に合成
される。その合成された差分出力は演算増巾器４
７ａとダイオードＤ１，Ｄ２によつて正の絶対値
信号に変換される。このようにして変換された絶
対値信号は第１８図ｈのようになり、第１８図
ｆ，ｇの斜線部の信号の絶対値を抽出したものと
なつている。この絶対値信号は丁度、ビデオ出力
の１ビツトおきの２ビツト間の光電出力差に相当
している。次に、その絶対値信号は演算増巾器４
７ｂによつて増巾された後、２個のアナログスイ
ツチS8，Ｓ９に同時に入力する。アナログスイ
ツチＳ８の端子６０には第１９図の如き制御パル
スＰ７が入力し、演算増巾器４９ａとダイオード
Ｄ３とコンデンサＣ５によつて、Ａイメージセン
サSAの部分の一走査周期内の前記絶対値信号の
尖頭値が保存される。同様に、アナログスイツチ
Ｓ９の端子６１には制御パルスＰ８が入力し、演
算増巾器５０ａとダイオードＤ４とコンデンサＣ
６によつて、ＢイメージセンサSBの部分の尖頭
値が保存される。アナログスイツチＳ１０，Ｓ１
１は端子６２，６３に制御パルスＰ９を入力させ
ることによつて、一走査周期毎にコンデンサＣ５
およびＣ６の電荷を放電するために設けられてい
る。それらの尖頭値はバツフアアンプとなる演算
増巾器４９ｂ，５０ｂを通して、端子５１にＡコ
ントラスト信号、端子５２にＢコントラスト信号
として出力される。

次いで第２０図Ａ，Ｂ、第２１図および第２２
図Ａ，Ｂは、前記コントラスト信号の特徴を説明
するための図である。合焦時に被写体像が分布６
５ａの如き照度分布を持つていたとすると、非合
焦時には分布６５ｂの如き照度分布となる。ここ
で、横軸は光軸に垂直な面内における移動距離ｌ
（フイルム等価面からのずれ量）である。これら
の照度分布が縦、横の長さがそれぞれｙ，ｗ，ピ
ツチｐの受光開口を持つイメージセンサにおける
各ビツトSA１〜SA７に入射すると、各ビツトは
ｗ×ｙの面積内の光が受光されて光電出力に変換
され、間隔ｐの２ビツト間の光電出力差が検出さ
れる。実線６６ａは分布６５ａに対応する光電出
力差の分布を示していて、点線６７ａは分布６５
ｂに対応する光電出力差の分布を示している。こ
れらの光電出力差の分布の尖頭値がコントラスト
信号６６ｂ，６７ｂとなり、被写体像が合焦状態
から外れるにつれて、そのコントラスト信号は低
下していく。なお、第２０図Ｂにおいて実線６６
ａ、点線６７ａが階段上に示されているのは、た
とえば、暗電流に基づく出力の変動分を考慮した
からである。

イメージセンサSAのビツト列に、第２１図に
示すように明部と暗部を持つエツヂチヤート６８
が投影されていて、そのエツヂチヤート６８が横
に速度ｖで移動したとする。もし隣接ビツト間の
光電出力差を検出する方式であれば、第２２図Ａ
のようにエツヂチヤートの像６８ａのエツヂ部が
イメージセンサにおける各ビツトの開口部に入つ
た時コントラスト信号は低下する。たとえば、エ
ツジチヤートの像のエツジ部がビツトの中央に位
置していたとすると、そのビツトの出力は理論的
には明部のみが位置していたときの光電出力の半
分になる。時間を固定して考えると、エツジチヤ
ートの像のエツジ部がビツト間にあるときと例え
ばビツトの中央にあるときで、その光電出力差が
異なることになる。従つて、徐々にエツジチヤー
トの像のエツジ部があるビツトを横切つて隣のビ
ツトにかかつて行く状態を考えると、光電出力差
（コントラスト信号）はビツトの左側に像のエツ
ジ部がかかりはじめると徐々に減少し、像のエツ
ジ部が中央に位置するときに最小となり、像のエ
ツジ部が右に移るに伴つてコントラスト信号は再
び増加し、結果として第２２図Ａのようになる。
エツジチヤートの像の移動は、被写体そのものの
移動もあるが、手振れによるものもあり、つま
り、これらによつてコントラスト信号が変動し、
従つて、精度の良い焦点検出を行なうことができ
ないことになる。一方、前記の１ビツトおきの光
電出力差を検出する方式にすると、エツジチヤー
トの像６８ａのエツジ部が、あるビツトを基準に
したとき手ぶれ等によつて一ビツト隣の微小光電
素子に入るとは考えられず、エツジ部が隣のビツ
トに入る確率よりも一ビツト隣の微小光電素子に
入る確率の方が低いと考えられ、第２２図Ｂに示
す如く、エツヂチヤートの像６８ａが移動して
も、コントラスト信号は変動せずに安定したもの
となる。従つて、結果的に精度の良い焦点検出を
行なうことができる。

なお、第２２図Ａ，Ｂの横軸はエツヂチヤート
の像６８ａのエツヂ部の移動位置に対応した時間
である。

次に、第２３図〜第２６図Ａ，Ｂを参照して前
記のＡコントラスト信号とＢコントラスト信号か
ら合焦状態を検出する方法について説明する。

エツヂチヤート６８の像が第２３図に示すよう
に、明部に対して照度がＩ１、暗部に対して照度
がＩ２となつて、照度の差がΔIであれば、それ
らに対する光電出力Ｖ１，Ｖ２は照度Ｉ１，Ｉ２
にそれぞれ比例する。したがつて、それらの光電
出力差Δv＝Ｖ１−Ｖ２＝ｋ・ΔI＝ｗ（Ｉ１−Ｉ
２）となる。ここで、ｋは比例定数である。第２
４図に示すように、光分割器１６によつて被写体
像が２分されれば、Ｅのエネルギーーの光がＡイ
メージセンサSA上ではτaE、Ｂイメージセンサ
SB上ではτbEとなる。τa，τbは２つの光路に対
する光分割器１６の透過率である。これら２つの
光路の透過率τa，τbが異なれば、第２５図Ａ，
Ｃに示すように、ＡイメージセンサSAに対して
エツヂチヤート６８が結像された時、光電出力差
ΔvaはΔva＝Ｖ１ａ−Ｖ２ａ＝ｋ・τa・ΔI＝ｋ・
τa（Ｉ１−Ｉ２）となる。一方、第２５図Ｂ，Ｄ
に示すように、ＢイメージセンサSBに対してエ
ツヂチヤート６８が結像された時、光電出力差
ΔvbはΔvb＝Ｖ１ｂ−Ｖ２ｂ＝ｋ・τb・ΔI＝ｋ・
τb（Ｉ１−Ｉ２）となる。第２５図Ｃ，Ｄに示す
ようなビデオ出力であると、合焦位置での光電出
力差の信号は第２５図Ｅの如くになり、Ａ，Ｂイ
メージセンサSA，SB部の尖頭値であるＡコント
ラスト信号およびＢコントラスト信号は一致せ
ず、それらのコントラスト信号の比はτa／τbと
なる。レンズ繰り出し量lEに対するＡ，Ｂコント
ラスト信号は第２６図Ｂの如くになり、もしＡコ
ントラスト信号分布CAとＢコントラスト信号分
布CBが同形であれば、それらの分布の交点の位
置７１が合焦位置となつてフイルム等価面７２に
焦点が合わされる。しかし、第２５図Ｅに示した
ように、ＡイメージセンサSAに結像された時
（位置７３）のＡコントラスト信号の値と、Ｂイ
メージセンサSBに結像された時（位置７３′）の
Ｂコントラスト信号の値が異なれば、例えばＡコ
ントラスト信号CA′の如くになつて、それらの分
布の交点は位置７４になり、合焦位置から外れて
しまう。

したがつて、正確な焦点検出を行なうには、Ａ
コントラスト信号分布CAおよびＢコントラスト
信号分布CBの如く、両者が対称であることが必
要となる。このためには、光分割器１６の透過率
の不均衡によつて生じる弊害を解決する方法の一
つとして、ＡイメージセンサSAおよびＢイメー
ジセンサSBのそれぞれの光電変換出力を別々の
増巾器に入力し、それらの増巾器のゲインを適当
に調節することによつて両者のビデオ出力の平衡
をとつてもよい。

この発明では、前記のコントラスト信号がτa
あるいはτbに比例することに着目して、Ａコン
トラスト信号あるいはＢコントラスト信号のいず
れかの信号を増巾あるいは減衰させることによ
り、互いに対称なABコントラスト信号分布を
得、それらの透過率の不均衡の問題を解決してい
る。

例えば、Ａイメージセンサの光電出力差ΔVa
をΔVa′＝ΔVa・（τb／τa）となるように増巾あ
るいは減衰させれば、ABコントラスト信号分布
は対称形となる。これらは、実測により測定可能
である。

次にフオーカス（焦点）判定回路Ｕ４について
説明する。この回路Ｕ４は、前記Ａコントラスト
信号CAとＢコントラスト信号CBから、合焦位
置、前ピン状態、後ピン状態および合焦検出不可
を表わす状態を示す各焦点指示信号を得るもので
ある。

まず第２７図は、フオーカス判定回路Ｕ４の構
成例を示している。

図において、符号７５はＡコントラスト信号
CAの入力端子、７６はＢコントラスト信号CBの
入力端子、７７はコントラスト補償回路、７８は
フオーカス検出回路、７９は方向検出回路、８０
は不可（以下NGという）検出回路、８１はフオ
ーカス有効域判定回路、８２はフオーカス状態判
定回路、８３は合焦表示信号の出力端子、８４は
前ピン表示信号出力端子、８５は後ピン表示信号
出力端子である。

そして、端子７５に入力されたＡコントラスト
信号CAと端子７６に入力されたＢコントラスト
信号CBはコントラスト補償回路７７に入力され、
互いに合焦位置にあるときに対称なコントラスト
信号分布となるようにそれらのコントラスト信号
が調整され、フオーカス検出回路７８およびフオ
ーカス有効域判定回路８１に入力される。フオー
カス検出回路７８では合焦位置を示す信号が、
NG検出回路８０では合焦検出不可を示す信号が
それぞれフオーカス有効域判定回路８１の出力信
号とともに、フオーカス状態判定回路８２に入力
され、論理処理された後、端子８３に合焦表示信
号を、端子８４に前ピン表示信号を、そして端子
８５に後ピン表示信号を出力する。合焦検出不可
表示信号は端子８４と端子８５に同時に出力され
る。

コントラスト補償回路７７は前述の如く光分割
器１６の透過率の不均衡に起因するＡ，Ｂ両コン
トラスト信号分布の不均衡を補正するために、Ａ
コントラスト信号CAあるいはＢコントラスト信
号CBのどちらか、あるいは両方の出力を増巾あ
るいは減衰させる。このコントラスト補償回路７
７は、例えば第２８図に示すような回路を適用す
る。端子８６にＡまたはＢコントラスト信号が入
力されると、抵抗Ｒ１９，Ｒ２０，Ｒ２１の値を
予め適宜選んでおき、可変抵抗Ｒ２２を調節する
ことによつて、端子８７に増巾あるいは減衰され
たコントラスト信号が得られる。この増巾率ある
いは減衰率を光分割器１６の透過率の比に合わせ
ることによつて、合焦位置にあるときに、均衡の
とれたＡおよびＢのコントラスト信号分布を得る
ことができる。

ここでフオーカス判定回路Ｕ４によつて合焦状
態を判別する原理を第２９図Ａ，Ｂ，Ｃを用いて
説明する。第２９図Ａに示すように、レンズ繰り
出し量leに対してＡコントラスト信号分布CAと
Ｂコントラスト信号分布CBがあり、これらの交
点７１が正確な合焦位置である。但し、これらの
コントラスト信号CAまたはCBはコントラスト補
償回路７７によつて補正されている。フオーカス
有効域制限レベル８８が設定されていて、両コン
トラスト信号CA，CBがこのレベル８８より大き
い時のみ合焦表示信号の出力が許される。フオー
カス有効域制限レベル８８はコントラスト信号が
所定以上の大きさであるかを判断するために用い
る。コントラスト信号が余りに低いと合焦判定を
正確に行うことがきないからである。

両コントラスト信号CA，CBは、第２９図Ｂに
示すように両者の差がとらえ、そのコントラスト
差信号CDが正の時に前ピン状態８３ａ、負の時
に後ピン状態８５ａを表わす信号が出力される。
そして第２９図Ｃに示すように両コントラスト信
号CA，CBの差の絶対値CEがフオーカス（焦点）
検出しきい値レベル８９より小さくて、かつ、前
記合焦表示の有効域８８にある場合に合焦表示域
８４ａがあり、合焦表示信号が出力される。又、
その絶対値CEが前記合焦表示領域８８になくて、
NGレベル９０より小さい場合にNG表示域９０
ａ，９０ｂがあり、合焦検出不可表示信号が出力
される。これらの合焦表示域８４ａとNG表示域
９０ａ，９０ｂ以外の部分で前記の前ピンおよび
後ピン表示信号がそれぞれ前ピン表示域８３ｂお
よび後ピン表示域８５ｂにおいて出力される。こ
の合焦表示域８４ａは第２９図Ｂのコントラスト
差信号でしきい値８３ａ，８５ａに挟まれた部分
に相当し、正確な合焦位置７１からやや外れた部
分でも合焦表示信号が出力されることになるが、
その合焦表示域８４ａを実用上、焦点が合つてい
るとみなせる位に狭くすることができる。

このように合焦表示域８４ａにある程度の巾を
持たせることによつて、実際の撮影時には安定し
た合焦表示を行なうことができるようになる。

Ａコントラスト信号CA分布とＢコントラスト
信号CB分布が均衡を保つたまま増減しても、そ
れらの交点７１（合焦点）の位置は変わらない。

すなわち、被写体のコントラストの高低にかか
わらず、正確な焦点検出が行なえることを意味し
ている。この効果がフイルム等価面を挟んだ２個
のビツトを用いる方式の利点である。

しかし、前述の如く、合焦位置近傍である巾を
持つた合焦表示域（合焦領域）８４ａを設定する
場合には、フオーカス検出しきい値レベル８９が
固定であると、被写体のコントラストの高低によ
つて、その合焦表示域８４ａの巾が変化するとい
う問題が生じる。例えば第３０図に示すように、
被写体のコントラストが変動し、ビデオ出力が分
布９１から分布９２に変化したとすると、光電出
力差９１ａから光電出力差９２ａに変化する。こ
の時のABコントラスト信号CA，CBの差の絶対
値は第３１図の分布CEから分布CFのように低下
する。もし、フオーカス検出しきい値レベル８９
が固定であるとすると、分布CEに対して合焦表
示域（合焦領域）８４ｆが分布CFに対しては合
焦表示域８４ｅが得られる。すなわち、被写体の
コントラストが低くなると合焦表示域８４ａの巾
は広くなる。

このような方式であると、低コントラストの被
写体に対して合焦精度が悪くなるとともに、合焦
位置近傍で合焦表示状態が不安定になつてしま
う。

上記欠点を解消するために、この発明では、前
記フオーカス検出しきい値レベル８９をＡおよび
Ｂコントラスト信号の和に比例したレベルとする
ことによつて、被写体のコントラストに依存しな
い合焦表示域を得ている。第３２図ＡはＡおよび
Ｂコントラスト信号CA，CBの分布を示し、第３
２図Ｄは第３２図Ａの場合よりも低いコントラス
ト信号分布CA′，CB′を示している。第３２図Ｂ
は第３２ＡのABコントラスト信号CA，CBの和
CA＋CBを示していて、同様に、第３２図Ｅは第
３２図ＤのABコントラスト信号CA′，CB′の和
CA′＋CB′を示している。これらの和に比例した
値を第３２図Ｃ，Ｆの如くフオーカス検出しきい
値レベル８９ａ，８９ｂとしてそれぞれ設定す
る。高いコントラスト信号に較べて相対的に低い
コントラスト信号の場合には、分布の幅が広がる
ために、かつ、コントラスト信号の出力も小さく
なるため、絶対値信号を評価するためのフオーカ
ス検出閾値レベル８９ａ（８９ｂ）が固定である
と、合焦域が広がることになるが、このようにす
ると、合焦表示域８４ａと８４a′とはほとんど変
わらない巾を持つことになり、被写体のコントラ
ストにかかわらず精度が良く、且つ安定した焦点
検出を行なうことができる。

次に第３３図は、前方第２７図に示したフオー
カス判定回路Ｕ４のさらに詳細な構成例を示した
ものである。

即ち、フオーカス判定回路７８は、差動回路９
０、加算回路９１、絶対値回路９２、減衰回路９
３、および比較回路９４で構成されている。

またNG検出回路８０は、NGレベル発生回路
９５、および比較回路９６で構成され、さらにフ
オーカス有効域判定回路８１は、フオーカス有効
域制限レベル発生回路９７および比較回路９８で
構成されている。

そして、端子７５に入力されたＡコントラスト
信号CAはコントラスト補償回路７７によつてＢ
コントラスト信号CBと均衡を保つように補正さ
れ、このＢコントラスト信号CBとともに差動回
路９０に入力され、補正されたＡコントラスト信
号CA１とＢコントラスト信号CBの差が検出され
る。その差分出力（コントラスト差信号）から方
向検出回路７９によつて前ピン、後ピンの状態を
示す信号が抽出される。その差分出力は同時に絶
対値回路９２に入力されて、AB両コントラスト
信号の差の絶対値に相当する信号が出力される。

一方、補正されたＡコントラスト信号CA１と
Ｂコントラスト信号CBは加算回路９１に入力さ
れ、その加算出力は減衰回路９３によつて一定の
比率で減衰させられ、フオーカス検出しきい値レ
ベルとなり、前記絶対値回路９２からの絶対値出
力と比較回路９４で比較される。その絶対値出力
はNGレベル発生回路９５で作られたNGレベル
と比較回路９６で比較される。さらに、補正され
たＡコントラスト信号CA１とＢコントラスト信
号CBは、フオーカス有効域制限レベル発生回路
９７で作られたフオーカス有効域制限レベルと比
較回路９８で比較される。方向検出回路７９と比
較回路９４，９６，９８の出力はフオーカス状態
判定回路８２に入力され、端子８３，８４，８５
に前記フオーカス状態を示す信号が出力される。

第３４図は、上記の第３２図に示した方向検出
回路７９とフオーカス検出回路７８およびNG検
出回路８０のさらに具体的な回路例である。

以下この回路の動作を説明することにより併せ
て構成も説明する。端子７５′に補正されたＡコ
ントラスト信号CA１、端子７６にＢコントラス
ト信号CBが入力され、差動回路となる演算増巾
器９０ａによつて両者の差が抽出され、同時に加
算回路となる演算増巾器９１ａによつて両者の和
が抽出される。

そして演算増巾器９０ａの出力信号たるコント
ラスト差信号は演算増巾器９２ａ、ダイオードＤ
５，Ｄ６および演算増巾器９２ｂによつて、その
差の絶対値信号に変換されて、コンパレータ９４
ａとコンパレータ９６ａに入力される。

また上記の演算増巾器９０ａの出力信号たるコ
ントラスト差信号はコンパレータ７９ａに入力さ
れて、そのコントラスト差信号が正であるか、負
であるかを示すデジタル信号が端子９９に出力さ
れる。一方演算増巾器９１ａによつて加算された
信号は抵抗Ｒ３９，Ｒ４０，Ｒ４１によつて一定
の比率で減衰させられて、フオーカス検出しきい
値レベルとなる。スイツチ９３ａはこのフオーカ
ス検出しきい値レベルを２段階に切換えるために
設けられていて、このスイツチ９３ａによつて焦
点検出精度を調整することができる。この回路で
は２段階の切換えを行つているが、同様にして多
段階に切換えることもできる。そしてこのフオー
カス検出しきい値レベルはコンパレータ９４ａに
入力され、端子１００に前記差の絶対値信号との
大小関係を表わすデジタル信号が出力される。ま
たNGレベルは抵抗Ｒ４２とＲ４３で作られ、コ
ンパレータ９６ａで前記差の絶対値信号と比較さ
れ、それらの大小関係を表わすデジタル信号が端
子１０１に出力される。

第３５図Ａ〜Ｅは、端子９９および端子１０１
に出力されるデジタル信号の様子を示している。
まず第３５図Ａは補正されたＡコントラスト信号
CA１とＢコントラスト信号CBとを、第３５図Ｂ
はそれらの差信号を、第３５図Ｄはその差信号の
絶対値を示している。端子９９に出力されるデジ
タル信号は第３５図Ｃのようになり、ハイレベル
の時が前ピン状態、ローレベルの時が後ピン状態
を示している。第３５図Ｅは端子１０１に出力さ
れるデジタル信号を表わしていて、前記差の絶対
値信号よりもNGレベル９０の方が大きい時にハ
イレベルとなる。フオーカス有効域制限レベルに
基づくデジタル信号との誤解を避けるために、重
ねて説明するが、この第３５図Ｅに示すデジタル
信号は端子１０１から出力され、第４２図に示す
アンド回路１２６の一入力端子に入力される。一
方、フオーカス有効域制限レベルに基づくデジタ
ル信号は第４２図に示すアンド回路アンド回路１
２５の一入力端子に入力される。この第４１図に
示すフオーカス状態判定回路については後述す
る。

第３５図Ｃに示したようなデジタル信号は、焦
点外れ量が大きくなつた時には補正されたＡコン
トラスト信号CA１とＢコントラスト信号CBは第
３６図Ａのすその部分でほぼ一致するので、両コ
ントラスト信号の大小関係が逆になり易く、第３
６図Ｂに示すように前ピン状態であつてもローレ
ベルを示すことが多い。このため、CA１および
CBのコントラスト信号の差がNGレベル９０よ
り小さくなつた時、NG表示域９０ａとして、前
ピン、後ピンの表示を行なわないようにすること
が前記NG検出回路８０の目的の一つである。

第３７図と第３８図ａ〜ｈは、前記フオーカス
有効域判定回路８１の動作を説明するための図で
ある。

前述の如く、フオーカス有効域制限レベル８８
よりもCA１およびCBの両コントラスト信号が大
きい時のみ合焦表示信号の出力が許されるのであ
るが、それらのコントラスト信号は被写体によつ
て高くなつたり低くなつたりするので、そのフオ
ーカス有効域制限レベル８８が固定であると合焦
状態でない所で合焦表示がされることがある。第
３８図ａは比較的高いコントラスト信号分布を示
し、第３８図ｅは比較的低いコントラスト信号分
布を示している。第３８図ｂ，ｆはそれぞれコン
トラスト差信号の絶対値信号を表わしている。固
定されたフオーカス有効域制限レベル８８および
フオーカス検出しきい値レベル８９ａ，８９ｂが
図のように設定されているとすると、フオーカス
有効域１０４，１０４′が得られ、この時には、
第３８図ｃ，ｇのように合焦表示信号が得られ
る。第３８図ｃでは斜線部の偽合焦信号が現われ
ている。このように、フオーカス有効域制限レベ
ル８８が固定されていると、コントラスト信号が
高い時には合焦判定可能領域が広くなつて全ての
領域で合焦可能と判断され、偽合焦表示信号がで
るという問題が起こる。そこで、この発明に係る
装置では、コントラスト信号が高くなる状態の時
にそのフオーカス有効域制限レベル８８を高くす
ることにより、合焦判定可能領域を狭くし、偽合
焦表示信号の発生を防止している。この可変フオ
ーカス有効域制限レベル設定方式はビデオ出力の
ピーク値に比例してフオーカス有効域制限レベル
が定められる。第３７図に示すように、ビデオ出
力１０５からビデオ出力１０５ａに変化すれば、
コントラスト信号も高くなると同時にＢイメージ
センサ部のピーク値１０６はピーク値１０６ａに
変化し、やはり高くなる。このピーク値に比例し
てフオーカス有効域制限レベルが変化すれば、第
３８図ａ，ｅのフオーカス有効域制限レベル１０
７，１０８の如くなり、フオーカス有効域１０７
ａ，１０８ａが得られ、この時には第３８図ｄ，
ｈのように正確な合焦表示信号が得られる。この
ように、可変フオーカス有効域制限レベル設定方
式では偽合焦表示の発生を防ぐことができる。第
３８図ではＢイメージセンサ部のビデオ信号のピ
ーク値を利用しているが、Ａイメージセンサ部の
ビデオ信号のピーク値でもよく、両者の平均値で
も同様の効果を得ることができる。固定フオーカ
ス有効域制限レベル設定方式でも、そのレベルを
高くすれば前記偽合焦表示を防止することができ
るが、低いコントラストの被写体に対して焦点検
出ができなくなつてしまう。この可変フオーカス
有効域制限レベル設定方式では低いコントラスト
の被写体に対しても焦点検出が可能で、且つ偽合
焦表示を防止できる。

次に第３９図は、上記の可変フオーカス有効域
制限レベル設定方式を適用したフオーカス有効域
判定回路８１の回路構成例である。同図におい
て、符号１１０はビデオ信号入力端子、１１１は
減算回路、１１２はピークホールド回路、１１３
は暗レベル検出回路、１１４は差動回路、１１５
は減衰回路、および１１６は判定回路である。

そして端子１１０からビデオ信号が入力される
と、まず減算回路１１１によつて一定レベルがこ
のビデオ出力から差し引かれ、ピークホールド回
路１１２によつてビデオ出力のピーク値が検出さ
れる。一方、暗レベル検出回路１１３によつて前
記第１３図に示したマスクセンサ３５ａまたは３
５ｂの出力が検出され、このマスクセンサ出力
と、前記ピーク値とが差動回路１１４に入力され
る。そしてその差分出力が減衰回路１１５に入力
されて、フオーカス有効域制限レベル８８が作ら
れる。次いでこのフオーカス有効域制限レベル８
８と、端子７５ａに入力されたCA１および端子
７５ｂに入力されたCBのコントラスト信号が判
定回路１１６によつて比較され、端子１１７にフ
オーカス有効域を示す矩形信号が出力される。こ
の矩形信号はＡコントラスト信号とＢコントラス
ト信号とが両方ともフオーカス有効域制限レベル
よりも大きいときにハイレベルとなる。その詳細
な説明を以下に行う。

第４０図は第３９図に示したフオーカス有効域
判定回路のさらに具体的な回路例である。以下動
作を説明することにより併せてその構成を説明す
る。

フオーカス有効域制限レベルが抽出される過
程、および第４０図の回路に適用するアナログス
イツチＳ１２〜Ｓ１５の制御パルスのタイミング
が第４１図に示してある。第４１図に示すタイミ
ングによる制御パルスＰ１０が入力されるアナロ
グスイツチＳ１２とコンデンサＣ７とによつて端
子１１０に入力されたビデオ出力中からマスクセ
ンサ３５ａまたは３５ｂの出力１２が抽出され
て、これがサンプルホールドされ、バツフアアン
プとなる演算増巾器１１３ａを介して差動アンプ
となる演算増巾器１１４ａの一方の端子に入力さ
れる。このサンプルホールドされた出力Vdは、
イメージセンサSAまたはSBの暗電流によつて生
じる暗レベルに相当している。コンデンサＣ７に
蓄積された電荷は、端子１２０に第４１図に示す
制御パルスＰ１１が入力されるアナログスイツチ
Ｓ１３によつて放電され、リセツトされる。一
方、上記のビデオ出力は抵抗Ｒ４４と定電流源１
１８によつて、一定レベルが差し引かれ、端子１
２１に第４１図に示す制御パルスＰ１２が入力さ
れるアナログスイツチＳ１４と、演算増巾器１１
２ａと、ダイオードＤ７とコンデンサＣ８によつ
て、ＢイメージセンサSB部のビデオ出力のピー
ク値が抽出される。そしてこのピーク値はバツフ
アアンプとなる演算増巾器１１２ｂを介して、演
算増巾器１１４ａの他方の端子に入力される。コ
ンデンサＣ８に蓄積された電荷は、端子１２２に
第４１図に示す制御パルスＰ１３が入力されるア
ナログスイツチＳ１５によつて放電されリセツト
される。次いで演算増巾器１１４ａからの差分出
力が、抵抗Ｒ５０，Ｒ５１，Ｒ５２によつて減衰
させられフオーカス有効域制限レベルが作られ
る。スイツチ１１５ａはそのフオーカス有効域制
限レベルを２段階に切り換えるために設けられ、
このスイツチ１１５ａによつてレンズのＦ値の変
化等によるコントラスト信号分布の変化に対応し
て、適切な値からなるフオーカス有効域制限レベ
ルを選択することができる。図においては２段階
の切り換えを行なつているが、２以上の多段階に
切り換えるようにしてもよい。このフオーカス有
効域制限レベルは、一方は端子７５ａに入力され
たコントラスト信号CA１と１１６ａによつて比
較され、他方は端子７５ｂに入力されたコントラ
スト信号CBとコンパレータ１１６ｂによつて比
較され、アンドゲート１１６ｃによつて、CA１
およびCBの両コントラスト信号が前記フオーカ
ス有効域制限レベルより大きい時に、ハイレベル
となる信号が端子１１７に出力される。

第４１図のVp−Ｑ１の信号波形は、演算増巾
器１１２ｂの出力を示していて、ビデオ出力のピ
ークホールド波形Vpから一定量Ｑ１を差し引い
た波形に相当している。Vp−Ｑ１−Vdの波形は
演算増巾器１１４ａの出力を示し、前記Vp−Ｑ
１の波形から暗レベルVdを差し引いた波形に相
当している。このように暗レベルVdを差し引く
と、電荷蓄積時間が長くなる時や温度のために暗
レベルが高くなることができるので、被写体の輝
度変化あるいは温度の変化の影響を受けない適切
なフオーカス有効域制限レベル１２４が得られ
る。ここで一定量Ｑ１を差し引くことは必ずしも
必要ではなく、ビデオ出力のピーク値に比例した
フオーカス有効域制限レベルであれば同様の効果
が得られる。

第４２図は、フオーカス状態判定回路８２の具
体的な回路例である。第４３図には、上記のフオ
ーカス状態判定回路８２に用いる制御パルス等が
示されている。また第４４図には、フオーカス状
態判定回路８２に入力される信号、および出力さ
れる表示信号の様子が示されている。端子９９に
は第４４図ｅに示すような前記方向検出回路７９
の出力信号（第３５図のＣに示す信号を参照）が
入力される。端子１００には第４４図ｃに示すよ
うな前記フオーカス検出回路７８の出力信号（第
３８図のｃ，ｄ，ｇ，ｈに示す信号を参照）が入
力される。端子１０１には第４４図ｆに示すよう
な前記NG検出回路８０の出力信号（第３５図の
Ｅに示す信号を参照）が入力され、端子１１７に
は第４４図ｄに示すような前記フオーカス有効域
判定回路８１の出力信号が入力される。これらの
信号は、アンドゲート１２５，１２６、ノアゲー
ト１２７，１２８、オアゲート１３２，１３３、
およびインバータＩ５，Ｉ６，Ｉ７によつて論理
処理がなされ、ＤフリツプフロツプFF２，FF
３，FF４のＱ端子に３種の信号が出力される。
それら３個のＤフリツプフロツプのクロツク端子
Ｃには、端子１３５から第４３図に示すような制
御パルスＰ１４が入力される。したがつて、これ
ら３個の信号は、一旦処理されると一走査期間
Tsの間保持される。このため安定した表示信号
が得られる。これら３個のＤフリツプフロツプ
FF２，FF３，FF４のＱ出力端子は、それぞれ
ノアゲート１２９，１３０，１３１の一方の端子
に接続され、これらのノアゲート１２９，１３
０，１３１を介して合焦表示信号の出力端子８
３、前ピン表示信号の出力端子８４、後ピン表示
信号の出力端子８５にそれぞれ連ねられている。
そして第４２図においては図示を省略したが、第
３図に示したように、３個の出力端子８３，８
４，８５は表示駆動回路Ｕ５を介して焦点表示素
子たる発光ダイオード６ａ，６ｂ，６ｃに接続さ
れると共にレンズ駆動装置Ｕ６に連ねられてい
る。

また前記の各ノアゲート１２９，１３０，１３
１の他方の入力端子には、２個の端子１３６，１
３７が、オアゲート１３４を通じて共通に接続さ
れていて、この２個の端子１３６，１３７からの
入力信号が同時にローレベルの場合にだけ発光ダ
イオード６ａ，６ｂ，６ｃ等を発光表示させる。

そして上記の２個の端子のうち、一方の端子１
３６には、第４３図に示すような一走査期間Ts
毎に切換わるデジタル信号Ｐ１５が入力されて、
発光ダイオード６ａ〜６ｃに対しては、これらの
点灯を点滅状態とする。このようにすることによ
つて、被写体の輝度に比例した周波数の点滅発光
が実現でき、低輝度時に点滅周波数が遅くなるこ
とでこれの警告を行なうことができる。また他方
の端子１３７には、シヤツタレリーズ時にハイレ
ベルとなるようなデジタル信号Ｐ１６が入力さ
れ、シヤツタレリーズ時に焦点表示用の発光ダイ
オード６ａ〜６ｃの光が露出制御のための測光に
影響するのを防止している。したがつて測光への
影響が他の手段によつて防げるならば、端子１３
７は特に必要としない。

また発光ダイオード６ａ〜６ｃの点灯区間は第
４３図の信号Ｐ１７の如くになる。

そしてこのフオーカス状態判定回路８２によつ
て、発光ダイオード６ａには第４４図ｇの如き信
号が、また発光ダイオード６ｂには第４４図ｈの
如き信号が、さらに発光ダイオード６ｃには第４
４図ｉの如き信号が与えられて、合焦表示域では
発光ダイオード６ａが点灯し、前ピン状態では発
光ダイオード６ｂが点灯し、さらに後ピン状態で
は発光ダイオード６ｃが点灯し、さらにはまた合
焦検出不可状態では発光ダイオード６ｂおよび６
ｃが同時に点灯する。

また上記のような、各発光ダイオード６ａ〜６
ｃによる表示動作とともに、前記のように上記の
前ピンないしは後ピン信号によりレンズ駆動装置
Ｕ６が制御され、レンズ系２の繰り出し量が制御
されて合焦操作が自動的になされるのである。

補足的に説明すると、NG検出回路の端子１０
１（第３４図参照）からの出力信号はアンド回路
１２６（第４２図参照）の一入力端子に入力さ
れ、有効域判定回路の端子１１７からの出力信号
はインバータ２４ｅを介してアンド回路１２６の
他入力端子に入力されている。第３４図のＥにつ
いて考えれば、両端のデジタル信号がハイレベル
のときに、アンド回路１２６はハイレベルとなる
が、第３４図のＥの中央のハイレベル出力に対し
ては、アンド回路１２６の他入力端子に有効域判
定回路の出力信号が反転入力されるため、アンド
回路１２６の出力はローレベルとなり、従つて、
第３４図のＥの中央のハイレベルに対しては、合
焦不可表示が行われないことになる。

次に、アンド回路１２５の一入力端子にはフオ
ーカス検出回路の出力信号が偽合焦信号も含めて
入力されている。アンド回路１２５の他入力端子
には有効域判定回路の出力信号がそのまま入力さ
れている。従つて、アンド回路１２５は双方の入
力端子に入力される出力信号がハイレベルのとき
にハイレベルとなり、アンド回路１２５は偽の合
焦信号を除去して合焦表示信号を出力することに
なる。残余のことは、論理回路を順に追つて行け
ば明かになるので、その詳細な説明は省略する。

このように、モニターセンサMA，MBはは非
走査形で且つ電荷蓄積形であり、このモニターセ
ンサMA，MBをイメージセンサSA，SBが形成
されている基板上１５のイメージセンサSA，SB
の隣接位置に、イメージセンサSA，SBが延びる
方向に沿つて長く延びるように一体に設けたもの
であるから、イメージセンサSA，SB上に形成さ
れる像とモニターセンサMA，MB上に形成され
る像とが一致し、モニターセンサMA，MBが行
なう平均測光とイメージセンサSA，SB上に形成
される像の平均輝度とが一致する。このため、イ
メージセンサSA，SBの蓄積時間を適正に制御す
ることができ、しかも、モニターセンサMA，
MBは非走査形且つ電荷蓄積形なので、モニター
センサMA，MBの出力が所定値に達したら直ち
にイメージセンサSA，SBを走査することができ
る。

したがつて、モニターセンサMA，MBの受光
開始からイメージセンサSA，SBの走査開始する
までの期間が短時間で済み、しかも最初の一走査
期間から被写体の明暗に応じた正確な時系列光電
出力を得ることができる。これにより、最初の一
走査期間からレンズ系を合焦する方向に移動させ
ることができるので、高速で移動している被写体
を撮影する場合においても、レンズ系をその被写
体の移動に合わせて迅速にしかも正確に合焦させ
ることができる。

この発明に係わるカメラの自動焦点検出装置
は、以上説明したように、レンズ系の撮像面位置
と等価な部位に、複数個の電荷蓄積形微小光電素
子からなる光電素子列および該光電素子列に対応
した走査回路を有する自己走査形光電変換部が具
えられ、該自己走査形光電変換部の光電出力を用
いて被写体像の合焦状態を検出するカメラの自動
焦点検出装置において、前記光電素子列が形成されている基板上に該光
電素子列の隣接位置にその光電素子列の延びる方
向に沿つて長く延びる非走査形で、かつ、電荷蓄
積形の光電素子からなるモニター用の光電検出器
を一体に設け、入射光量に対応した当該光電検出
器の電荷蓄積量に応じて前記自己走査型光電変換
部の電荷蓄積時間を制御するようにしたものであ
るから、以下のような極めて優れた効果が得られ
る。

光電素子列（イメージセンサ）上に形成される
像と光電検出器（モニターセンサ）上に形成され
る像とが一致し、モニターセンサが行なう平均測
光とイメージセンサ上に形成される像の平均輝度
とが一致する。このため、イメージセンサの蓄積
時間を適正に制御することができ、しかも、モニ
ターセンサは非走査形且つ電荷蓄積形なので、モ
ニターセンサの出力が所定値に達したら直ちにイ
メージセンサを走査することができる。

したがつて、モニターセンサの受光開始からイ
メージセンサの走査開始するまでの期間が短時間
で済み、しかも最初の一走査期間から被写体の明
暗に応じた正確な時系列光電出力を得ることがで
きる。これにより、最初の一走査期間からレンズ
系を合焦する方向に移動させることができるの
で、高速で移動している被写体を撮影する場合に
おいても、レンズ系をその被写体の移動に合わせ
て迅速にしかも正確に合焦させることができる。

また、モニターセンサは非走査形且つ電荷蓄積
形なので、モニターセンサが蓄積したその蓄積量
に応じた信号を得るのに走査回路を必要としな
い。このため、全体の回路構成は簡単なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るカメラの自動焦点検出
装置を一眼レフカメラに組み込んだ実施例を示す
模式図、第２図は被写体像のコントラスト分布を
表わす模式図、第３図はこの発明に係るカメラの
自動焦点検出装置の実施例を示すブロツク線図、
第４図は同上装置における受光部の分解斜視図、
第５図は同上受光部の光路等の説明図で側面図を
以つて示す、第６図および第７図Ａ，Ｂは第３図
の装置の焦点検出原理の説明図、第８図は第３図
の装置におけるビデオ回路の一例を示すブロツク
線図、第９図はイメージセンサの光電変換特性を
示す特性図、第１０図は第８図におけるスタート
パルス発生回路およびイメージセンサ駆動回路の
具体的な構成例を示すブロツク線図、第１１図は
第１０図の回路に適用する制御パルスのタイミン
グチヤート、第１２図は第１０図におけるバイナ
リカウンタの出力パルス等を示すタイミングチヤ
ート、第１３図は第８図をさらに詳細に示すブロ
ツク線図、第１４図は第３図の受光部におけるイ
メージセンサの回路図、第１５図は同上イメージ
センサを駆動するためのパルスのタイミングチヤ
ート、第１６図は第３図におけるコントラスト検
出回路の一例を示すブロツク線図、第１７図は第
１６図の具体的な回路図、第１８図ａ〜ｈは第１
６図の回路によるコントラスト信号の抽出過程を
示す図、第１９図は第１７図の回路に適用する制
御パルスのタイミングチヤート、第２０図Ａ，
Ｂ、第２０図、第２１図および第２２図Ａ，Ｂは
第１６図の回路によるコントラスト信号の特徴を
説明するための模式図、第２３図、第２４図、第
２５図Ａ〜Ｅおよび第２６図Ａ，Ｂは２個のコン
トラスト信号の不均衡によつて生じる問題の説明
図、第２７図は第３図におけるフオーカス判定回
路の一例を示すブロツク線図、第２８図は第２７
図の回路におけるコントラスト補償回路の一例を
示す回路図、第２９図Ａ，Ｂ，Ｃは第２７図の回
路によるフオーカス判別動作を説明するための特
性曲線図、第３０図、第３１図、および第３２図
Ａ〜Ｆは第３図によるフオーカス検出作用を説明
するための特性線図、第３３図は第２７図のフオ
ーカス判定回路をさらに具体化した一例を示すブ
ロツク線図、第３４図は第３３図の具体的な回路
例を示す図、第３５図Ａ〜Ｅおよび第３６図Ａ，
Ｂは第３３図による方向検出信号および合焦検出
不可表示信号を説明するための特性図、第３７図
および第３８図ａ〜ｈは第３３図の回路における
フオーカス有効域判定回路の作用を説明するため
の図、第３９図は可変フオーカス有効域制限レベ
ル設定方式による第３３図中のフオーカス有効域
判定回路の一構成例を示すブロツク線図、第４０
図は第３９図の具体的な回路例を示す図、第４１
図は第４０図の回路による信号処理過程の説明
図、第４２図は第３３図によるフオーカス状態判
定回路の具体的な回路例を示す図、第４３図は第
４２図の回路に適用する制御パルスのタイミング
チヤート、第４４図ａ〜ｉは第４２図の回路によ
る信号処理過程を説明するための特性図である。２…レンズ系、５ａ，５ｂ…自己走査形光電変
換部、１５…ICチツプ（基板）、１８…スタート
パルス発生回路、１９…イメージセンサ駆動回
路、７８…フオーカス検出回路、７９…方向検出
回路、MA，MB…モニターセンサ、SA，SB…
イメージセンサ、SR１，SR２…走査回路、Ｕ１
…受光部、Ｕ２…ビデオ回路、Ｕ３…コントラス
ト検出回路、Ｕ４…フオーカス判定回路。

Claims

【特許請求の範囲】１レンズ系の撮像面位置と等価な部位に、複数
個の電荷蓄積形微小光電素子からなる光電素子列
および該光電素子列に対応した走査回路を有する
自己走査形光電変換部が具えられ、該自己走査形
光電変換部の光電出力を用いて被写体像の合焦状
態を検出するカメラの自動焦点検出装置におい
て、前記光電素子列が形成されている基板上に該光
電素子列の隣接位置にその光電素子列の延びる方
向に沿つて長く延びる非走査形で、かつ、電荷蓄
積形の光電素子からなるモニター用の光電検出器
を一体に設け、入射光量に対応した当該光電検出
器の電荷蓄積量に応じて前記自己走査型光電変換
部の電荷蓄積時間が制御されていることを特徴と
するカメラの自動焦点検出装置。２自己走査形光電変換部の電荷蓄積時間は、光
電検出器の電荷蓄積量が所定の閾値レベルに達す
るまでの時間と等しくされている特許請求の範囲
第１項記載のカメラの自動焦点検出装置。３光電検出器の電荷蓄積量が所定の閾値レベル
に達した時に生ずるタイミングパルスに起動され
て自己走査形光電変換部駆動用の１個のスタート
パルスと前記光電素子列を走査するための一定繰
返し周波数の走査用パルス列信号とを出力する駆
動回路が配設され、自己走査形光電変換部の電荷
蓄積時間は、スタートパルスが発生してから次の
スタートパルスが発生するまでの時間間隔と等し
くなるように制御されている特許請求の範囲第２
項記載のカメラの自動焦点検出装置。４走査用パルス列信号が出力されている間は、
タイミングパルスが生じてもスタートパルスは出
力しないようにされている特許請求の範囲第３項
記載のカメラの自動焦点検出装置。５自己走査形光電変換部は２組装備され、該２
組の自己走査形光電変換部における各光電素子列
は、レンズ系の撮像面に等価な位置の前後で等距
離の２位置にそれぞれ配置され、さらに前記光電
素子列のそれぞれに対してモニター用の光電検出
器が配置され、当該２個の光電検出器における電
荷蓄積量の総和により前記自己走査形光電変換部
の電荷蓄積時間が制御されている特許請求の範囲
第１項ないし第４項記載のカメラの自動焦点検出
装置。