JPH0554042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、多数の受光部を配列して成る受光部
アレイ上に光像を投影し、その受光部アレイの一
連の光電出力を処理し光像の状態を検出する例え
ばカメラ用焦点検出装置等の光像検出装置に係
り、特に光像中の特定の空間周波数成分を抑制す
るフイルタリング装置に関する。

撮影レンズの射出瞳の異なる部分を通過した光
束による一対の被写体像の相対的ずれ量を光電的
に検出し、そのずれ量から撮影レンズの焦点検出
をする又は三角測距方式に基づき被写体までの距
離を測定するカメラ用焦点検出装置は多数提案さ
れている。

第１図と第２図とにそのうちの代表的な焦点検
出装置の光学系を示す。

第１図は特開昭54−104859号公報に記載された
光学系を示し、撮影レンズ１の射出瞳の第１及び
第２部分１ａ，１ｂを夫々通過した光束は、撮影
レンズ１の予定結像面２の近傍に第１及び第２被
写体像を夫々形成する。この第１第２被写体像は
夫々フイールドレンズ３を介して第１及び第２再
結像レンズ４，５により第１及び第２光電素子ア
レイ６，７上に再結像される。光電素子アレイ
６，７は共に第１図ｂに示す如く幅p₀を有する光
電素子PTがピツチp₀で即ち実質的に間〓なく配
列されている。第１光電素子アレイ６の一連の光
電出力a₁，a₂，a₃……のパターンは、第１被写体
像の照度分布パターンに、第２光電素子アレイ７
の一連の光電出力b₁，b₂，b₃……のパターンは第
２被写体像の照度分布パターンに夫々対応する。
上記両光電出力パターンから上記第１と第２被写
体像の相対的ずれが検出される。

第２図はu.s.p4230941に記載された光学系を示
し、同図ａにおいて撮影レンズ１の照射瞳の第１
及び第２部分１ａ，１ｂを夫々通過した光束は、
フイールドレンズ３を経て撮影レンズ１の予定結
像面２の近傍に夫々第１及び第２被写体像を形成
する。この予定結像面２の近傍には、小レンズア
レイ８が配置されている。この小レンズアレイ８
は、第２図ｂに示す如く互にわずかな間〓を隔て
てピツチp₀で一方向に配列された多数の小レンズ
８０１，８０２，……から構成されている。各小
レンズ８０１，８０２……の背後には、一対の光
電素子PT₁，PT₂が配置されている。第１、第２
被写体像は夫々小レンズアレイ８の小レンズによ
り小部分に分割され、この分割された第１被写体
像は、第１光電素子群PT₁，PT₁……により、第
２被写体像は第２光電素子群PT₂，PT₂により
夫々光電変換される。第１被写体像の照度分布パ
ターンに対応する第１光電素子群の光電出力a₁，
a₂，a₃……のパターンと第２被写体像の照度分布
パターンに対応する第２光電素子群の光電出力
b₁，b₂，b₃……のパターンとから像ずれが検出さ
れる。

上記被写体像は、第１図ではピツチp₀で配列さ
れた光電素子により量子化されて光電変換され、
第２図ではピツチp₀で配列された小レンズにより
量子化され、対応の光電素子により光電変換され
る。この様に、光像を量子化し光電変換する部分
を本明細書においては受光部と言い、それらが配
列されたものを受光部アレイと言う。従つて、第
１図では光電素子それ自身が受光部であり、第２
図では小レンズとその背後の光電素子との組合せ
が受光部に相当する。

光電出力a₁，a₂，a₃，……及びb₁，b₂，……を
夫々サンプリングピツチｐ（＝np₀，ｎは１以上の
整数）でサンプリングして、このサンプリングさ
れたデータに基づき像のずれを検出する場合、サ
ンプリングピツチｐで決まるナイキスト周波数
N＝１／2p以上の光像の空間周波数成分は、像ずれ 検出の誤差要因となる。このことを第３図乃至第
７図を用いて例証する。尚、以下の説明ではｐ＝
p₀とし、光電素子アレイからの光電出力をすべて
サンプリングするものとする。従つてこの時のサ
ンプリングピツチで決まるナイキスト周波数N
は１／2p₀となる。

第３図は、ピツチp₀で配列された幅p₀の光電素
子PT₁〜PT₅と、各光電素子の光電出力a₁〜a₅と
を示す。

第４図ａ〜ｆは、空間周波数３／4p₀を持つ周期格 子像（ハツチングが付されている。）が光電素子
アレイPT₁〜PT₅上を矢印方向に移動した時の状
態を夫々示し、第４図a′〜f′は第４図ａ〜ｆの時
の光電出力a₁〜a₅の変化を示す。第５図ａ〜ｆ，
a′〜f′、第６図ａ〜ｆ，a′〜f′、及び第７図ａ〜
ｆ，a′〜f′は、夫々空間周波数１／2p₀，３／8p₀，１
／4p₀ の周期格子像に関する第４図ａ〜ｆ，a′〜f′と同
様の図である。なお、第６図と第７図では、光電
出力のパターンの変化を明らかにする為に、光電
素子数を10個として示してある。

第４図に示す様に周波数３／4p₀即ちナイキスト周 波数１／2p₀の1.5倍の空間格子像に関しては、光像 の動き方向とそれに伴う光電出力パターンの動き
方向とが逆になる。一般に、ナイキスト周波数
Nからその２倍の周波数2Nまでの間の周波数
の空間格子像は、像の移動と光電出力パターンの
位相変化とは方向が逆となる。第５図において、
空間周波数１／2p₀即ちナイキスト周波数に等しい周 波数の空間格子像に関しては、光像の移動に伴う
光電出力パターンが振幅を変化させるのみで、光
電出力パターンの位相変化は無い。第６図におい
て、ナイキスト周波数の３／４倍の周波数３／8p₀を有 する空間格子像に関しては光像の矢印方向の動き
に対して、光電出力パターン位相も同方向へ変化
するが、その位相変化は滑らかさを欠く。第７図
において、ナイキスト周波数の1/2の周波数１／4p₀ を有する空間格子像ついては、光像の矢印方向へ
動きに応じて光電出力パターンの位相も同方向へ
滑らかに変化している。

以上の事から明らかなように、サンプリングさ
れた出力パターンの位相の動きから光像の変位を
検出する為には、ナイキスト周波数N以上の高
次の空間周波数成分を充分に除去する必要があ
る。

ところが、第１図に示す様に幅p₀を有する矩形
受光部のMTF特性は第８図ａの実線Ａに示すご
とく、空間周波数１／p₀でほぼ零となる特性を有す る。このピツチp₀で発生する光電出力を上述のご
とくすべてサンプリングするとすれば、第８図ａ
の実線Ａに示した受光部のMTF特性は、ナイキ
スト周波数N＝１／2p₀以上の高次の空間周波数成 分を多量に含むものとなる。同様に第２図に示し
た受光部ピツチp₀の0.8倍の直径を有する受光部
のMTF特性は第８図ａの実線Ｂに示す如くナイ
キスト周波数N＝１／2p₀以上の高次の空間周波数 成分を第１図のものよりも更に多く含む。従つ
て、従来の焦点検出装置は被写体像が低空間周波
数成分に比べてナイキスト周波数以上の高空間周
波数成分を多く含むときには誤つた焦点検出を行
うと言う欠点があつた。

そこで、本出願人は、特願昭56−185723号と特
願昭56−177827号の２件の特許出願において上記
欠点を低減した焦点検出装置を提案している。前
者の出願は、受光部アレイの隣接する受光部同士
の光電出力をすべて加算し、サンプリングピツチ
は受光部ピツチp₀のままである新たな加算信号を
作成するフイルタ手段を設け、この加算信号を用
いて像ずれ検出の演算を行う焦点検出装置を開示
している。このフイルタ手段と第１図の受光部と
から決まる合成MTF特性及びこのフイルタ手段
と第２図の受光部とから決まる合成MTF特性は
夫々第８図ｂとｃにおいて実線で示す如く、ナイ
キスト周波数N＝１／2p₀において零をとるもので あり、上記ナイキスト周波数近傍の空間周波数成
分を同図において点線で示した受光部のみの
MTF特性よりも一層抑制しているが、しかし周
波数零付近の低空間周波数に第１ピークを、ナイ
キスト周波数１／2p₀とその２倍の周波数１／p₀との間 にかなり大きな第２ピークp_kが存在している。後
者の出願は、受光部アレイの受光部１箇を置いて
隣り合う受光部の光電出力を減算するフイルタ手
段を設け、その減算信号を上記と同様に用いて像
ずれ検出の演算を行う焦点検出装置を開示してい
る。このフイルタ手段と第１図の受光部とにより
決まる合成MTF特性は、第８図ｄにおいて実線
で示す如く周波数零において零となる点を除い
て、第８図ｂとほぼ同一となる。

以上の如く、これらの先願の発明に係る焦点検
出装置も、ナイキスト周波数より大きい周波数成
分の除去は必ずしも十分ではなく、光像によつて
は誤検出を行う可能性を有する。

また、以上では、受光部アレイに対する光像の
ずれ検出におけるナイキスト周波数以上の周波数
成分の除去の必要性を述べたが、この様な除去は
上記例に限らず、光像をサンプリングして処理し
光像の状態を検出する装置には必要である。

（発明の目的） 本発明の目的は、相対的の像ずれを算出に用い
る受光部出力のサンプリングピツチに関するナイ
キスト周波数以上の成分の悪影響を除去し、また
上記像ずれ算出に用いる受光部出力のサンプリン
グピツチより細かい幅の線像に対する相対的ずれ
の検出精度を向上させることにある。

（発明の実施例） 以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

第９図は、実施例に係る焦点検出装置の光学系
を示し、この光学系は基本的には第１図の光学系
と同一であるが、全体の構成の小型化を図つたも
のである。同図において撮影レンズの如き結像光
学系１の予定焦点面（１次像面）の近傍に、フイ
ールドレンズ１５が配置され、このフイールドレ
ンズ１５はその中央部に矩形の光透過領域１５ａ
を有し、その領域１５ａ以外は遮光領域となつて
いる。ほぼ直方体状の透明ブロツク１６はガラス
やプラスチツク等の高屈折率物質から成り、この
一端面１６ａには上記フイールドレンズ１５が貼
付されている。この一端面１６ａに対向した他端
面１６ｂには、互に逆方向にわずかに傾いた一対
の凹面鏡１７，１８が設けられている。これらの
凹面鏡１７，１８は夫々第１図の再結像レンズ
４，５に対応する。この両端面１６ａ，１６ｂの
間のブロツク１６中には所定の間〓を隔てて一対
のミラー１９，２０がほぼ45°の角度で斜設され
ている。透明ブロツク１６の下方には、夫々光電
変換装置２１が配置されている。この光電変換装
置２１は、上記ミラー１９，２０の下方に夫々に
対応した一次元イメージセンサ２２Ａ，２２Ｂが
形成されている。

結像光学系１を通過した光束はフイールドレン
ズ１５の光透過領域１５ａを通過しブロツク１６
内に入り、ミラー１９，２０の間の間〓を通つて
一対の凹面鏡１７，１８に入射する。一方の凹面
鏡１７は入射光をミラー１９の方へ、他方の凹面
鏡１８は入射光をミラー２０の方へ夫々反射し、
各反射光はミラー１９，２０を介して夫々イメー
ジセンサ２２Ａ，２２Ｂに到達する。こうしてほ
ぼ同一被写体についての一対の被写体像がセンサ
２２Ａ，２２Ｂ上に形成される。

この光電装置２１からの光電出力を処理する回
路系を第１０図により説明する。

第１０図において、一次元イメージセンサ２２
Ａ，２２Ｂは、間隔p₀で配列された受光部から成
る受光部アレイ２３Ａ，２３Ｂと、トランスフア
ゲート２４Ａ，２４Ｂと、電荷転送シフトレジス
タ２５Ａ，２５Ｂとから構成される。受光部アレ
イ２３Ａ，２３Ｂの各受光部の電荷信号即ち光電
出力a₁……a_p，b₁……b_pは、トランスフアーゲー
ト２４Ａ，２４Ｂを介して夫々電荷転送シフトレ
ジスタ２５Ａ，２５Ｂに並列的に送られ、受光部
の配列順に時系列化される。イメージセンサ２２
Ａ，２２Ｂの一連の光電出力は、夫々対応のフイ
ルタ手段２６Ａ，２６Ｂに送られる。尚、この光
電出力とは光電素子の出力に関連した信号を意味
し、従つて光電素子出力を線形増幅や対数増幅し
たものを当然含む。このフイルタ手段２６Ａ，２
６Ｂは共に第１１図ａに示すトランスパーサルフ
イルタにより構成されている。このトランスパー
サルフイルタは、互に直列接続された一画素分の
遅延回路D₁〜D_qと、各遅延回路D₁〜D_qの出力端
子にアンプAmを介して接続された乗算器W₁〜
W_qと、これらの乗算器の出力を加算する加算器
T₁とから成る。乗算器W₁は遅延回路D₁の出力に
重みW₁を乗算し、残りの乗算器W₂〜W_qも同様
に遅延回路D₂〜D_qの出力に夫々重みW₂〜W_qを
掛ける。ここでW₁〜W_qは正、零、又は負の数で
ある。フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂは以上の如き
構成であるので、例えばイメージセンサ２２Ａか
らの一連の光電出力a₁，a₂……a_qがフイルタ手段
２６Ａに順次入力され、最初の光電出力a₁が遅延
回路D_qに送られると、フイルタ手段２６Ａは加
算出力I₁＝_q 〓^m=1 W_n・a_nを発生し、続いて光電出力
の転送が進むにつれて、加算出力I₂，I₃，……を
順次出力する。フイルタ手段２６Ｂについても同
様である。サンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂ
は夫々フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂの加算出力
I₁，I₂，I₃……をｎ個毎にサンプルホールドする。
例えばｎ＝２とすると、加算出力I₁，I₃，I₅，I₇
……がサンプリングされる。上記サンプリング間
隔をｎとすることは、空間的にみるとサンプリン
グピツチｐがｐ＝npoとなることにあたる。上記
フイルタ手段とサンプルホールド回路とから、第
１手段を構成し、この第１手段は、近接した複数
個の受光部の光電出力に夫々所定の重みを付して
加算した加算出力を、所定ピツチnp₀毎に作成す
る。

変位検出手段として働く演算手段２８は、上記
サンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂの各出力を
演算し、両回路２７Ａ，２７Ｂの出力パターンの
位相差を算出し、受光部アレイ２３Ａ，２３Ｂ上
の光像のずれ即ち光像の変位を検出する。この演
算手段２８の出力に基づき、撮影レンズの合焦駆
動又は、焦点調節状態の表示が行われる。

第１１図ｂは第１１図ａのトランスバーサルフ
イルタの具体的構成例である分割電極形CCDト
ランスバーサルフイルタを示す。３相クロツクラ
インφ₁，φ₂，φ₃のうちのクロツクラインφ₃の転
送電極は重みＷに応じて分割されている。CMは
カレントメータである。尚、複数の重みに正の数
と負の数とが存在する場合には、正の重みに関す
る部分和と負の重みに関する部分和とを夫々求め
た後、それらの部分和の差を求めるとよい。

このフイルタ手段２６Ａ，２６Ｂとして、第１
２図ａに示す如く、W_q＝W₅とし、W₁＝0.28、
W₂＝0.76、W₃＝1.0、W₄＝0.76、W₅＝0.28であ
るフイルタを用いた場合の、このフイルタ手段と
受光部形状とから決まる合成MTFを第１２図ｂ
の実線Ａに示す。尚、同図の点線Ｂは、受光部形
状のみから決まるMTFである。同図から分るよ
うにこの合成MTFは、空間周波数零から周波数
が大きくなるにつれて徐々に減少し、周波数１／4p₀ の近傍で零となり、該近傍より高い広い周波数帯
域にわたつて零のままであり、周波数１／p₀の両側 近傍に非常に小さな第２ピーク、第３ピークが現
われる特性を有する。このときのナイキスト周波
数Nは、サンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂ
のサンプリングピツチｐ＝np₀によつて決まるn
＝１／2p＝１／2np₀となり、例えばｎ＝１のとき１／2p
₀、 ｎ＝２のとき１／4p₀となる。第１２図ｂと第９図ａ 〜ｄとの対比からも明らかな様に、本実施例の焦
点検出装置はナイキスト周波数が１／4p₀、１／2p₀のい ずれであつても、上述した従来又は先願に係る焦
点検出装置に比べてナイキスト周波数以上の高空
間周波数成分を充分抑制している。

尚、焦点検出装置が、本実施例の如き合成
MTF特性を有する場合には、サンプリングピツ
チをp₀よりも2p₀とした方が以下の理由により望
ましい。即ち、いずれの場合にも抽出される情報
量は等しいがサンプリングピツチを2p₀とした時
は、p₀とした時よりもサンプリングされるサンプ
ル数が1/2となり、演算手段２８の演算規模を小
さくできるからである。

次に、上記実施例の如く互に近接した５個の受
光部の光電出力に重みを付して加算するフイルタ
手段が、焦点検出装置全体のMTF特性を改善で
きる理由を説明する。

第１３図ａは、第８図ｂ，ｄにおいて説明した
先願に係る焦点検出装置のフイルタ手段単独の
MTF特性を示すもので、実線Ａは、第１３図ｂ
に示す如く隣接する２受光部の光電出力に互に等
しい重みW₁，W₂を掛けて加算するフイルタ手段
のMTFを、破線Ｂは第１３図Ｃに示す如く一個
置きに隣接する２受光部の光電出力に互に符号の
異なる重みW₁，W₃を掛けて加算するフイルタ手
段のMTFを夫々示す。従つて同図の重みW₂は零
である。第１４図ａは上記実施例のフイルタ手
段、即ち近接する５個の受光部の光電出力を第１
４図ｂに示す重みW₁〜W₅を掛けて加算するフイ
ルタ手段単独のMTF特性を示す。これらのフイ
ルタ手段のMTFは、空間周波数１／2p₀に関して対 称な形となり又１／p₀の周期関数となる。先願に係 るフイルタ手段のMTFA，Ｂは第１３図ａに示
す如くいずれも空間周波数１／2p₀で局所的に零にな るが、そこから高周波側及び低周波側で直ちに立
ち上がる特性であるのに対し、第１４図ａの本実
施例のフイルタ手段のMTFは、周波数１／2p₀を中 心とした広い周波数帯域l₀具体的には１／4p₀〜３／4p₀ にわたつて充分小さく抑制されている。周波数
１／2p₀より高い周波数域について、第１３図ａと第 １４図ａのMTF特性を比較すると、第１３図ａ
のMTFは、周波数１／2p₀よりわずかに高い周波数 についてかなり多くの抽出効率を有するので、受
光部のMTFが第８図ａに示す特性であつても、
受光部とフイルタ手段との合成MTFは第８図ｂ，
ｄの如く大きな第２ピークが残存する。他方、本
実施例のフイルタ手段のMTFは３／4p₀付近より高 い領域でのみ高い抽出効率を有するが、この領域
では受光部MTFは第８図ａに示す如く充分小さ
くなつているので、合成MTFは第１２図の如く、
第２ピークは実質的に無視し得る程小さくなつて
いる。

以上の対比から明らかなように、本実施例のフ
イルタ手段はそのMTFが周波数１／2p₀を中心に広 い周波数帯域にわたつて充分小さくなつているの
で、受光部のMTF特性と相俟つて、誤検出を惹
起する高い空間周波数成分を充分抑制できる。

第１５図ａ〜第１９図ａは、夫々本発明の別の
フイルタ手段のMTF特性を示し、第１５図ｂ〜
第１９図ｂは、それらの重みを示す。

第１５図ａのフイルタ手段は、４個の重みW₁
〜W₄を用いるもので、周波数１／2p₀を中心とする MTF抑制帯域l₀は３／8p₀〜５／8p₀となる。このフイ ルタ手段は第１４図のフイルタ手段よりもMTF
抑制帯域l₀が狭くなつているが、第１３図のフイ
ルタ手段よりは大幅に広く、受光部のMTF特性
と共に周波数１／2p₀以上の高周波数成分をほぼ満足 できる程度に抑制できる。またサンプリングピツ
チnp₀を2p₀とした時、ナイキスト周波数は１／4p₀と なり、これ以上の周波数帯域１／4p₀〜１／2p₀の空間周 波数成分もわずかに抽出するが、この程度の量は
光像の変位検出に大きな悪影響を及ぼさず許容で
きる。しかしサンプリングピツチを2p₀とした時
は、MTF抑制帯域l₀を第１４図ａ又は第１６図
ａ〜第１９図ａの如く、１／4p₀〜３／4p₀以上に広く定 めることが望ましい。第１６図のフイルタ手段
は、MTF抑制帯域l₀が１／8p₀〜７／8p₀と広いので、 ナイキスト周波数を１／2p₀と定めることは有効な空 間周波数成分１／8p₀〜１／2p₀を余りにも多く抑制し過 ぎる為、好ましくなく、ナイキスト周波数が１／4p₀ 又は１／8p₀となる様にサンプリング周期を選定する ことが望ましい。

本発明のフイルタ手段が具備すべき条件は以下
の通りである。即ち零でない重みの数は４個以上
であり、そのMTF特性が少なくとも、３／8p₀から ５／8p₀までの周波数帯域l₀において充分小さく、そ の周波数帯域の下限からそれより小さい所定周波
数まで徐々に増大することである。重みが４個よ
り少ないと、上記周波数帯域l₀を得ることが困難
であり、周波数帯域l₀が上記範囲より狭いと受光
部のMTF特性による１／2p₀以上の周波数成分の抑 制が極めて困難となる。サンプリングピツチnp₀
のｎが２以上である場合には、上記周波数帯域l₀
が３／4np₀〜（１／p₀−３／4np₀）以上であることが必
要 であり、望ましくは１／2np₀〜（１／p₀−１／2np₀）以
上 であるとよい。上記周波数帯域l₀の下限３／4np₀は この時のナイキスト周波数１／2np₀の3/2倍に相当 し、この下限を上記値３／4np₀より大きくすると、 ナイキスト周波数からこの下限値までの空間周波
数成分の悪影響を実質的に無視し得なくなる。

第１０図の一方のセンサ２２Ａの一連の光電出
力a₁，a₂，……と、他方のセンサ２２Ｂの一連の
光電出力b₁，b₂，……とが同一の出力端子から、
a₁，b₁，a₂，b₂，……の如く交互に出力される場
合に適したフイルタ手段を第２０図に示す。Ｓ個
の乗算器W₁〜W_sとｍ個の遅延回路D₁〜D_nが使
用され、隣接する乗算器W₁とW₂、W₂とW₃……
との間に遅延回路D₁〜D_nが２個介在している。
その他の構成は第１１図ａと同一である。この構
成によりフイルタ手段３０は、センサ２２Ａの一
連の光電出力a₁，a₂……とセンサ２２Ｂの一連の
光電出力b₁，b₂，……とを交互にフイルタリング
する。

以上の説明では、フイルタ手段のMTF特性が、
サンプリングピツチにより決まるナイキスト周波
数以上の周波数領域において具備すべき条件を述
べたので、次にナイキスト周波数以下の領域にお
いて具備することが望ましい条件を説明する。

第２１図のグラフは、横軸が一対の受光部アレ
イ上の光像の相対的ずれ量を表し、縦軸が焦点検
出装置により検出された像ずれ検出量を表し、実
線Ａは像ずれ量と検出量とが一致した理想的な状
態を示す。一点鎖線Ｂ及び破線Ｃは従来の焦点検
出装置の検出状態を示し、両線Ｂ，Ｃは実線Ａと
サンプリングピツチｐの整数倍の所で交わつてお
り、光像のずれ量がサンプリングピツチｐの整数
倍に等しい時はそれを正確に検出するが、整数倍
に等しくない時にはそれを正確に検出できず誤差
を含むことを表わしている。この様な誤差は、像
ずれ検出演算に使用する周波数成分中にナイキス
ト周波数以上の成分をも含まれている事により生
ずることはもちろんのこと、たとえナイキスト周
波数以下の周波数成分のみを用いた場合にも生ず
る。この理由は、ナイキスト周波数N以下の周
波数帯域N／２〜Nのうちナイキスト周波数Nの 近傍においては、第６図において例示した如く、
光像の変位に対する光電出力パターンの位相変化
は滑らかさを著く欠くからである。この様な理由
により、周波数帯域N／２〜N内のナイキスト周 波数N近傍の周波数成分を焦点検出に使用する
と、第２１図ａに示す如くサンプリングピツチの
整数倍に等しくない光像のずれ量に対しては誤差
が増大することになる。上記周波数帯域N／２〜 Nにおける光電出力パターンの位相変化の非円
滑性は、この帯域内で周波数が大きい程著しい。
従つて、フイルタ手段の、ナイキスト周波数程度
以下のMTF特性は、第２２図ａの如く、ナイキ
スト周波数N近傍において充分小さく、そこか
ら周波数の減小に伴い漸増し、ほぼ周波数N／２よ り小さい周波数において充分大きくなることが望
ましい。このMTFが充分大きな値を取るのは、
上述の如く周波数N／２程度以下であるべきである が、情報の有効利用を考慮すると、周波数帯域約
N／２〜約N／４内であることが好ましい。第２２図 ｂの実線は、MTFが周波数N／４で充分大きくな る例を示している。上記二つのMTF特性曲線は、
その漸増を開始する点即ち立上り点がナイキスト
周波数近傍であつたが、この点は多少高周波側に
ずらしてもよく、逆に低周波側にずらしてもよ
い。この低周波側へのずらし量を大きくする程、
上記光電出力パターンの位相変化の非円滑性を呈
する周波数帯域N／２〜N内の周波数成分をより 多く除去できる利点が生ずるが、同時に、有効な
情報をも一層多く除去してしまうという問題も招
来する。そこで、上記非円滑性周波数成分の除去
と有効情報の除去とを考慮すると、MTFの上記
立上り点の下限周波数としては第２２図ｂの一点
鎖線で示す如く、約N／２とすることが望ましい。

この一点鎖線で示したMTFは約N／２以上の周波 数領域において充分小さく、その周波数N／２付近 から低周波側に漸増し、N／４付近で充分に大きく なつているため、上記非円滑性周波数帯域の周波
数成分を実質的にすべて除去できる。

尚、第２２図ａの如きMTF特性を有するフイ
ルタ手段は、第１７図ｂに示した重み数値を用い
ることにより得ることができる。即ちサンプリン
グピツチを2p₀とすると、ナイキスト周波数Nは
１／4p₀となり、第１７図ａのMTFはこのナイキス ト周波数N付近から立上り、周波数N／２（＝ １／8p₀）まで漸増し、その周波数N／２で充分大きく なり、そこから周波数零までほぼ一定となつてお
り、第２２図ａのMTF特性とほぼ同一となる。
同様に、第２２図ｂの実線のMTF特性は、近似
的に第１４図のフイルタ手段により達成できる。
この第１４図ａのMTF特性はサンプリングピツ
チを2p₀とした時のナイキスト周波数N＝１／4p₀か ら、その1/4の周波数N／４（＝１／16p₀）付近まで漸 増し、そこで充分大きくなつている。第２２図ｂ
の一点鎖線のMTF特性は、ナイキスト周波数を
１／2p₀とした場合の第１７図ａの特性に相当する。

焦点検出光学系の特性により光像の一部がケラ
レたり、又は一対の光電素子アレイの増幅率が不
均一である等の原因により、像ずれ検出量を表わ
す直線が、第２１図ｂに示す如く、平行移動し、
座標の原点を通過せず、焦点検出に誤差が生ず
る。この誤差を除去する為には、周波数零付近の
低次の空間周波数成分を抑制すればよい。即ち、
フイルタ手段のMTFを上記低次空間周波数付近
を低下させればよい。そこで、上誤差を低減させ
る為のフイルタ手段のMTF特性は、第２２図ｃ
及びｄに示す如く、ナイキスト周波数N近傍以
上の周波数領域において充分小さく、N／４〜N／２ 付近でピークとなり、低次空間周波数側で漸減す
る。このような誤差低減の効果をもたらすために
は、この周波数零付近におけるMTFは、実線又
は一点鎖線で示す如くピークのほぼ1/2以下とす
ることが望ましい。これらの第２２図ｃ，ｄに実
線で示したMTF特性は、近似的に第１８図のフ
イルタ手段により、また一点鎖線で示したMTF
特性は、近似的に第１９図のフイルタ手段により
夫々得られる。

第１４図〜第１９図から分るように、本発明の
フイルタ手段単独のMTFは周波数１／p₀付近に大き なピークを有するので、受光部のMTFは同周波
数１／p₀付近で充分小さいことが望ましい。しかし ながら、従来の受光部MTFはその付近で充分小
さいものとは言えなかつた。これを詳述すると、
第２３図ａに示したピツチp₀で配列された幅p₀の
矩形光電変換部PTのMTFは第２４図ａの実線Ａ
で示す特性を有し、第２３図ｂに示したピツチp₀
で配列された幅0.8p₀の矩形光電変換部PTの
MTFは第２４図ｂの一点鎖線Ｂの特性を有し、
ピツチp₀で配列された直径0.8p₀の小レンズの
MTFは第２４図ｂの破線Ｃの特性を有する。尚、
第２４図ｂにおいてダブルハツチング３１は隣接
光電変換部PTの間の間〓である。これらの従来
の受光部のMTF特性Ａ，Ｂ，ＣのうちＡは周波
数１／p₀で零であるか、その近傍例えば0.9／p₀で0.109 とかなり大きくなり、特性Ｂ，Ｃは周波数１／p₀で すら大きな値を示している。

そこでMTFを１／p₀付近で充分小さくした受光部 を以下に説明する。

第２５図ａはCCD受光部アレイの断面図を示
し、３２はポリシリコン電極、３３は二酸化シリ
コン膜、３４は受光部を区画するチヤンネルスト
ツパ、３５はシリコン基板であり、点線はポテン
シヤルの井戸を示す。チヤンネルストツパ３４に
入射した光により発生した電荷は、隣接するポテ
ンシヤルの井戸の両方に流れ込むので、個々の光
電変換部の感度分布は、第２５図ｂに示す如く台
形となる。ｕはこの台形の半値幅であり、ｖは台
形の斜辺の幅でチヤンネルストツパのｘ方向の長
さに相当する。この様な台形状の感度分布は、上
記受光部構造に限ることなく、第２６図ａ，ｂの
如き光電変換部PTをその配列方向ｘに対して傾
斜させても得ることができる。この光電変換部
PTの、配列方向の幅をｕ、隣接光電変換部の境
界の、ｘ方向への投影長をｖとすると、この感度
分布は、第２６図ｃに示す如く台形となり、この
台形の半値幅と斜辺の幅は夫々上記値ｕとｖの大
きい方及び小さい方である。第２５図ｂ又は第２
６図ｃの如き台形の感度分布を有する受光部の
MTFは、ｕ＝p₀、ｖ＝0.5p₀とした時、ｕ＝p₀、
ｖ＝0.7p₀の時、夫々第２４図Ｃの一点鎖線Ｄ、
二点鎖線Ｅとなり、ｕ＝ｖ＝p₀の時、第２４図ｄ
の三点鎖線Ｆとなる。また第２６図ａ，ｂの如く
光電変換部を傾斜させた場合には、ｖを光電変換
部ピツチp₀よりも大きく設定することができ、例
えばｕ＝p₀、ｖ＝1.33p₀とすることができる。こ
の値における受光部MTFを第２４図ｄの破線Ｇ
に示す。これらの本発明に係る受光部のMTF特
性Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇはいずれも周波数１／p₀で零とな り、それらのうち特性Ｄ，Ｅは周波数0.9／p₀におい てピークの0.1以下であり、特性Ｆ，Ｇは、周波
数0.8／p₀においてすら0.1以下となつており、第２ ４図ａ，ｂの従来の受光部MTFA，Ｂ，Ｃに比
べて周波数１／p₀付近において著しく抑制されてい ることが分る。

尚、この様なMTF特性は、第２７図ａに示す
如き受光部形状によつても達成することができ
る。この受光部は複数列、具体的には第１〜第４
の小レンズアレイ３６，３７，３８，３９から成
り第２と第４小レンズアレイ３７，３９の小レン
ズ配列は第１と第３小レンズアレイ３６，３８に
対して所定量、具体的にはp₀／２だけずれている。

これらの各小レンズアレイは第２図の小レンズア
レイと同一構成で、各小レンズは図では左端に位
置する小レンズにのみ示した如く一対の光電素子
PT₁，PT₂を有する。各小レンズアレイにおい
て、位置的に対応する小レンズの一対の光電素子
の対応する光電素子同士PT₁とPT₁、PT₂とPT₂
が導体４０により接続されている。この導体４０
は、接続した光電素子の出力を合成する働きをす
るものであるから、この導体の代りに、各小レン
ズアレイ毎に光電素子の出力を読み出した後に、
対応する出力同士を加算するようにしてもよい。
この様な構成においては、各受光部は各小レンズ
アレイの位置的に対応する四つの小レンズから成
り、この受光部の感度分布は第２７図ｂに示す特
性となる。この感度分布特性を適宜設定すること
により、第２４図ｃ，ｄのMTF特性を得ること
ができる。

以上に詳述した本発明に係る受光部は、周波数
0.9／p₀以上の周波数においてMTFが0.1以下である ことが必要であり、周波数0.8／p₀以上の周波数にお いて0.1以下であれば申し分ない。受光部MTFが
0.9／p₀以上の周波数において0.1以下であれば、重 みを４個しか用いないMTF抑制帯域l₀の多少狭
い第１５図のフイルタ手段を用いたとしても、そ
れらの合成MTFは１／p₀付近の高周波成分を充分抑 制した満足できるものとなる。また、受光部
MTFが0.8／p₀以上の周波数において0.1以下であれ ば、本願に係るフイルタ手段との合成MTFはも
ちろんのこと、先願に係る第１３図のフイルタ手
段との合成MTFも充分満足のいくものとなる。
又、先願のフイルタ手段以外にも３項以下の重み
数値で決まる例えばW₁＝１、W₂＝０、W₃＝−
0.5とか、W₁＝−0.3、W₂＝０、W₃＝１、W₄＝
０、W₅＝−0.3といつたフイルタに対してもほぼ
満足のいくものとなる。更に、第２４図ｄの破線
Ｇの如く周波数0.7／p₀以上の周波数においてMTF が0.1以下である受光部は、これ単独で高周波成
分抑制用フイルタ手段を設けなくてもよい程に、
周波数１／2p₀以上の空間周波数成分を抑制してい る。

また、上記実施例は焦点検出装置に関するもの
であるが本発明はそれに限ることなく、他の光像
検出装置にも適用できるものである。

（発明の効果） 本発明によると、複数の受光部出力に重み付け
すると共に合成することで、演算処理するデータ
数を減らすことができる。更に、この加算合成済
のデータを使用することで、相対的ずれ算出に用
いる光像のサンプリングピツチに関するナイキス
ト周波数以上の成分の悪影響を除去し、また上記
サンプリングピツチより細かい幅の線像に対する
相対的ずれの検出精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の焦点検出装置の光学系を
示す光学図とその受光部の正面図、第２図は別の
従来の焦点検出装置の第１図ａ，ｂと同様の図、
第３図は受光部アレイを示す正面図、第４図乃至
第７図は、受光部アレイ上の光像の変位とそのと
きの光電出力パターンとを夫々示す説明図、第８
図ａは、受光部のMTF特性を第８図ｂ乃至ｄは、
先願に係る焦点検出装置のMTF特性を夫々示す
グラフ、第９図は本発明の一実施例の焦点検出装
置の光学系を示す斜視図、第１０図は、上記実施
例の電気処理系を示すブロツク図、第１１図ａ及
びｂは夫々トランスバーサルフイルタを示すブロ
ツク図と回路図、第１２図ａ及びｂは夫々本発明
のフイルタ手段の一例のMTF特性と重み数値を
示すグラフ、第１３図ａ，ｂ，ｃは先願に係るフ
イルタ手段のMTF特性とその重み数値とを夫々
示すグラフ、第１４図ａ，ｂ乃至第１９図ａ，ｂ
は夫々本発明に係るフイルタ手段のMTF特性と
重み数値とを示すグラフ、第２０図はトランスバ
ーサルフイルタの別の構成例を示すブロツク図、
第２１図ａ及びｂは光像の変位量とその検出量と
の関係を示すグラフ、第２２図ａ乃至ｄは、本発
明に係るフイルタ手段のMTF特性を示すグラフ、
第２３図ａ乃至ｃは従来の受光部アレイを示す正
面図、第２４図ａ及びｂは夫々第２３図の受光部
のMTFを、第２４図ｃ及びｄは本発明に係る受
光部のMTFを夫々示すグラフ、第２５図乃至第
２７図は、第２４図ｃとｄのMTFを与える受光
部とその感度分布とを示す説明図である。 １……結像光学系、２６……フイルタ手段、２
８……演算手段、PT……光電素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空間的に異なる光路を通過した光束による被
   写体のほぼ同一部分に関する一対の光像をそれぞ
   れ一対の受光素子アレイ上に形成し、該一対の受
   光素子アレイの出力から該一対の光像の位相差を
   求める焦点検出装置において、 前記一対の受光素子アレイの各々の出力につい
   て、１受光部以上の間を置いた所定間隔の受光部
   出力をサンプリングすると共に、該サンプリング
   された受光部出力を含めて連続する少なくとも４
   つの受光部出力を加重合成し、 その加重の重みとしてはサンプリングされた受
   光部の重みの値を１とするとき、サンプリングさ
   れた受光部の両隣りの受光部の重みの値を１以下
   0.5以上、更にその隣り以降の受光部の重みの値
   を前記両隣りの受光部の重みの値より小さい値に
   して合成し、 その結果、データ数を前記受光素子アレイの受
   光部数の半分以下にし、この減少したデータを使
   用して該一対の光像の位相差を求めることを特徴
   とする焦点検出装置。