JPH0585883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は対象物体の光像を形成する結像光学系
の焦点調節状態を検出するカメラ等の光学装置用
の焦点検出装置に関する。 （発明の背景） 従来の一眼レフカメラ用焦点検出装置は、撮影
レンズの瞳上の異つた領域を通つた光束による被
写体のほぼ同一部分に関する２像を、多数の光電
変換素子が配列されて成る一対の光電変換素子ア
レイ上に導き、上記光電変換素子アレイの光電出
力を演算処理して上記光電変換素子アレイ上の光
像の相対的変位を検出し、この検出結果から焦点
検出を行う相対変位検出方式が知られている。 このような相対変位検出方式による焦点検出装
置の光学的構成としては特開昭54−159259号公報
に記載の微少レンズ列アレイを用いるタイプと、
一対の再結像光学系を用いるタイプとが知られて
いる。 いずれも被写体のほぼ同一部分に関する２像を
一対の光電素子アレイ上に導き、光像の相対的変
位を検出しており、焦点検出光学系の構成に依存
して光電素子アレイの配列は異なるものの、対の
前記光電素子アレイ出力とては原理的には同等の
ものが得られ、光学系としては等価である。 この場合、該２像をサンプルするピツチは、微
少レンズアレイを用いるタイプでは微少レンズの
ピツチがこれに相当し、該結像レンズタイプでは
光電素子アレイを再結像レンズにより焦点検出面
に逆投影した時の画素像のピツチがこれに相当す
る。 焦点検出精度を高め、より微細な被写体像に対
しても検出を可能にする為には前記のサンプルピ
ツチを小さくする必要がある。しかしながら、サ
ンプルピツチを細かくすると、これに反比例して
画像数が増大するため、演算処理の時間が増大し
応答性が悪くなるという問題点があつた。 また、像の相対的変位を検出するための像の比
較に際しては、精度を満たすためにある程度の画
像数を用いる必要があり、（サンプルピツチ×画
素数）で決まる検出領域が大きくなる為に、検出
領域内に奥行きのある被写体が入つた場合には焦
点検出が不能もしくは精度が悪くあるという問題
点があつた。 （発明の目的） 本発明は、焦点検出精度を高め、より微細な被
写体像に対しても検出を可能とすると共に、必要
に応じてサンプリングピツチを変更し、粗いサン
プリングピツチでも検出精度の低下を来さず、且
つその際の演算時間が著しく増大しないような装
置を提供すること目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、光電変換素子が多数配列された一対
の光電変換素子アレイと、 前記一対の光電変換素子アレイ上にそれぞれ対
象物のほぼ同一部分の２像を投影する焦点検出光
学系と、 前記一対の光電変換素子アレイの光電出力に基
づいて２像の相対的変位を算出し、その演算結果
に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出
する焦点検出手段とを有する焦点検出装置におい
て、 前記光電変換素子アレイの光電変換素子を一画
素以上間をおいた所定画素間隔のサンプリングピ
ツチでサンプリングを行うと共に、サンプリング
された光電変換素子の重みを１とする時、該サン
プリングされた光電変換素子の両側でサンプリン
グされなかつた光電変換素子に１より小さい重み
を付加し、少なくともこれら３つ以上の光電変換
素子の光電出力を合成して一連の合成光電出力を
出力する第一サンプリング手段と、 前記光電変換素子アレイの光電変換素子に対し
て前記第一サンプリング手段より細かいサンプリ
ングピツチでサンプリングを行い一連の光電出力
を出力する第二サンプリング手段とを具備し、 前記前記第一サンプリング手段もしくは前記第
二サンプリング手段の出力に基づいて、前記焦点
検出手段が焦点検出を行うことを特徴とする焦点
検出装置である。 （作用） 本発明は、サンプリング手段によりサンプリン
グされない光電出力も、所定の重みが付加されて
サンプリングされた光電出力に加算されるように
なつているので、例えばサンプリングされなかつ
た光電素子に、対象物の焦点検出に影響を与える
ようなエツジ部分等が投影されていたとしても、
焦点検出に悪影響を及ぼすことがない。 （実施例） 本発明の第１実施例を以下に説明する。 第１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１７，１
８が設けられている。この両端面１６ａ，１６ｂ
の間のブロツク１６中には所定の間隔を隔てて一
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
に対応した光電変換素子アレイ２２，２３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の間の間隙を通つて
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を介して夫々光電変
換素子アレイ２２，２３に到達する。こうしてほ
ぼ同一被写体について一対の被写体像がアレイ２
２，２３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２図により説明する。 第２図において、光電装置２１は、CCDイメ
ージセンサーであり第１光電変換素子アレイ２２
と、第２光電変換素子アレイ２３と、トランスフ
アーゲート２４と、転送部２５，２６とを少なく
とも含み、これらの外に光電出力を線形又は対数
増幅する増幅器等を含んでいてもよい。勿論光電
装置としてはMOS型イメージセンサやその他の
構造のものであつても構わない。第１光電変換素
子アレイ２２を構成する光電変換素子₁……_oは
互に極く近接した状態で一列状にピツチP_pで配列
され、第２光電変換素子アレイ２３の構成も全く
同一である。この光電装置２１は第１アレイ２２
の光電出力a₁……a_oと、第２アレイ２３の光電出
力b₁……b_oとを、a₁，b₁，a₂，b₂……a_o，b_oの如
く互に交互に出力すると共に、この一連の光電出
力a₁，b₁……a_o，b_oを所定時間間隔で繰返し出力
する。この様な光電変換素子アレイ２２，２３は
夫々第３図ａの如きMTF特性を有する。第１、
第２フイルタ手段２７，２８は入力端子が光電装
置２１の出力端子に接続されている。この第１フ
イルタ手段２７は第３図ｂに示す如く低次空間周
波数成分を通すが、周波数１／8P_p付近以上の高
次空間周波数成分を充分抑制するようなMTF特
性を有し、第２フイルタ手段２８は第３図ｃに示
す如く低次空間周波数成分を通すが、周波数1/4
P_p付近以上の高次空間周波数成分を充分抑制する
ようなMTF特性を有する。このように第２フイ
ルタ手段２８は第１フイルタ手段２７に比べて高
次側の空間周波数成分をも通過するように定めら
れている。選択手段２９は第１、第２フイルタ手
段２７，２８の出力を択一的に選択し、サンプル
ホールド手段３０に送る。このサンプルホールド
手段３０は互に直列接続された前段サンプルホー
ルド回路３０Ａと後段サンプルホールド回路３０
Ｂとから構成されている。Ａ／Ｄ変換器３１はサ
ンプルホールド回路３０Ｂの出力をＡ／Ｄ変換す
る。メモリ手段３２は結果を記憶する。 演算手段３３の演算内容の例に関しては簡単に
以下に述べる。 一方の光電変換素子アレイに関するフイルタ済
出力を複数の領域Ａ(1)，Ａ(2)，Ａ(3)……Ａ（ｉ）
……Ａ（Ｌ）に区切り、又他方の光電変換素子ア
レイに関するフイルタ済出力も対応してＢ(1)，Ｂ
(2)，Ｂ(3)……Ｂ（ｊ）……Ｂ（Ｌ）に区切り、これ
らの領域の複数のＡ（ｉ），Ｂ（ｊ）の対に関して
その整合性を演算し、最も整合性の良い組合せ
（ｉ，ｈ）及びその近傍の組合せの値を用いて両
アレイ上の光像の相対的変位の量を演算しデフオ
ーカス量Ziを算出する。例えば各領域の構成要素
の数が等しく（Ｍ＋１）個である場合には Ａ（ｉ）＝｛A_i，A_i+1，A_i+2，……A_i+M｝ Ｂ（ｊ）＝｛B_j，B_j+1，B_j+2，……B_j+M｝ である。整合性の程度を表わす相関量は、ｌ個分
のデータ位置だけ像のずれた場合に対してｌ＝ｉ
−ｊを用い、〔ｘ〕をｘを越えない最大整数を表
わすものとして Ｃ（ｌ）＝_M 〓^m=0 ｜A_i+n−B_j+n｜； （ｉ＝〔Ｌ＋ｌ＋１／２〕，ｊ＝ｉ−ｌ） により与えられる。 この相関量Ｃ（ｌ）をｌ＝−（Ｌ−１）、……−
１，０，１……（Ｌ−１）の各ずらし量に関して
演算し最大相関の位置即ちＣ（ｌ）が最も小さい
値となるずれの量ｌ＝l_pが求まる。l_pが両端の値
（Ｌ−１又は−Ｌ＋１）に等しくない時にはさら
に細かいずれ量の端数Δl₀を例えば以下の式 Δl₀＝１／２（Ｃ（l₀＋１）−Ｃ（l₀−１））／（２×
Ｃ （l₀）−Ｃ（l₀＋１）−Ｃ（l₀−１）） により外挿する事ができる。 この様にして求められた端数を含むずれ量l₀＋
Δl₀からデフオーカス量を表わす焦点検出信号Zi
が求められる。 第１実施例では後述するように第１フイルタ手
段を用いる場合と第２フイルタ手段を用いる場合
でサンプリングピツチが異なり、上記ずれ量l₀＋
Δl₀からデフオーカス量を算出するときの比例定
数が異なる。又第１フイルタ手段選択の場合と第
２フイルタ手段選択の場合で前記区分された複数
領域の数Ｌも必ずしも同じでないので演算手段３
３の演算内容は選択されたフイルタ手段によつて
幾分違う事になる。この事は第２図で判別手段３
４からフイルタ手段選択信号３４ａを演算手段３
３にも入力する事で識別され一部異なつた演算が
行なわれる。 又第１、第２フイルタ手段の出力中の情報量を
表わす情報量信号Diとしては、例えばフイルタ
手段の出力データのうち最大のものと最小のもの
の差を用いる事もできるが、上記相関量Ｃ（ｌ）
の最大のものＣ（ｌ）_MAXと最小のものＣ（ｌ）_MINの
差をとつてもよい。又像ずれ量が像ずれ判定領
域、−（Ｌ−１）≦ｌ≦（Ｌ−１）の範囲に入らない
場合について考えてみると、この場合にもＣ(1)の
値は上記範囲内のｌのある値で最小となつており
まぎらわしい。しかしこの様な場合には、Ｃ(1)_MI
Ｎ／（Ｃ（ｌ）_MAX−Ｃ（ｌ）_MINは像ずれ量が判定領
域の範囲内にある場合程に小さくならないので適
当なしきい値C_THを設けて除外することができる。
即わちＣ（ｌ）_MIN／Ｃ（ｌ）_MAX−Ｃ（ｌ）_MIN）＞C_TH
の
時は通常は正の値をとる前記情報量信号Diに零
又は負の値を付与する事により相関外として除外
する。判別手段３４はこのような焦点検出信号Zi
と情報量信号Diとを入力し、第１、第２フイル
タ手段選択時の情報量信号Di１，Di２が夫々の
所定値Do(1)、Do(2)より小さい場合、焦点検出信
号Ziに無関係に、選択手段２９が現在第１フイル
タ手段２７を選択しているとしたら、第２フイル
タ手段２８を選択させる第２フイルタ選択信号、
具体的にはＨレベル出力を、逆に現在第２フイル
タ手段２８を選択しているとしたら第１フイルタ
手段２７を選択させる第１フイルタ選択信号、具
体的にはＬレベル出力を夫々出力端子３４ａに発
生し、他方、情報量信号Di１又はDi２が対応の
所定量Do(1)，Do(2)以上である場合、焦点検出信
号Zi１又はZi２の絶対値が対応の所定値Zo(1)，
Zo(2)より大きい時、上記第１フイルタ選択信号
を、所定値Zo(1)，Zo(2)以下の時、上記第２フイ
ルタ選択信号を夫々出力端子３４ａに発生する。
更にこの判別手段３４は、情報量信号Di１，Di
２が所定量Do(1)，Do(2)以上である時、記憶更新
信号を出力端子３４ｂに発生する。この記憶更新
信号に応じてメモリ回路３５は、その時の焦点検
出信号Ziを記憶する。このメモリ回路３５に記憶
された焦点検出信号Ziに応じて、表示装置３６は
焦点調節状態を表示し、駆動装置３７は結像光学
系１を合焦点位置の方へ駆動する。サンプルパル
ス発生回路３８は判別手段３４の出力端子３４ａ
に接続され、サンプルホールド回路３０Ａ，３０
Ｂにサンプルホールドを開始させるサンプルパル
スを給供する。このサンプルパルスの周期は判別
手段３４の出力に応じて変化し、それが第１フイ
ルタ手段選択信号であるときの上記周期は、第２
フイルタ手段選択信号のときよりも大きく、本実
施例では２倍に選定されている。上記サンプルパ
ルス発生回路３８は第１カウンタ３９の出力端子
３９ａからスタート信号、具体的にはＨレベル信
号を受けると、上記サンプルパルスの発生を開始
し、第２カウンタ４０の出力端子４０ａからの終
了信号、具体的にはＨレベル信号を受けると、上
記サンプルパルスの発生を停止する。この第１カ
ウンタ３９はプリセツタブルカウンタで、設定部
４１からゲート手段４２を介して送られるプリセ
ツト値をプリセツトすると共に、ANDゲート４
３かのパルス出力をダウンカウントし、内容が零
になつたとき、Ｈレベルのスタート信号を出力す
る。第２カウンタ４０もプリセツタブルカウンタ
でありゲート手段４４を介した設定部４１からの
プリセツト値にプリセツトされると共に、後段サ
ンプルホールド回路３０Ｂへのサンプルパルスを
ダウンカウントし、内容が零となつたときＨレベ
ルの終了信号を発生する。上記設定部４１は、第
１フイルタ手段２７の選択時に用いられる第１カ
ウンタ用第１プリセツト値と第２カウンタ用第１
プリセツト値及び第２フイルタ手段の選択時に用
いられる第１カウンタ用第２プリセツト値と第２
カウンタ用第２プリセツト値が予め記憶されてお
り、出力端子４１ａ，４１ｃに夫々第１フイルタ
手段選択時の第１カウンタ用第１プリセツト値と
第２カウンタ用第１プリセツト値が出力された出
力端子４１ｂ，４１ｄには夫々第２フイルタ手段
選択時の第１カウンタ用第２プリセツト値と第２
カウンタ用第２プリセツト値とが出力される。こ
の例では出力端子４１ａの第１プリセツト値は、
出力端子４１ｂの第２プリセツト値より小さく、
また出力端子４１ｃの第１プリセツト値は、出力
端子４１ｄの第２プリセツト値に等しく定められ
ている。 入力端子４５には、光電装置２１からの一連の
光電出力a₁，b₁……a_o，b_oの転送開始に同期して
図示なきシークエンスコントロール部からＨレベ
ル信号が入力される。この信号はすべてのデータ
のサンプルホールド終了後から次回のプリセツト
値をプリセツトカウンター３９，４０にセツトす
るまでの適当な時期にＬレベルにリセツトされ
る。入力端子４６には、上記一連の光電出力を転
送する転送クロツクに同期したクロツクが入力さ
れる。 この作用を以下に説明する。 判別手段３４が出力端子３４ａに第１フイルタ
手段選択信号であるＬレベル出力を発生している
とする。この選択信号により、選択手段２９は第
１フイルタ手段２７を選択し、ゲート手段４２と
４４は設定部４１の出力端子４１ａと４１ｃから
の第１カウンタ用プリセツト値と第２カウンタ用
プリセツト値とを夫々第１カウンタ３９と第２カ
ウンタ４０とに入力し、それぞれのカウンタをそ
のプリセツト値にプリセツトする。この後シーク
エンスコントロール部からの信号により光電装置
２１から一連の光電出力a₁，b₁，a₂，b₂……a_o，
b_oが読み出される。この一連の光電出力a₁，b₁…
…a_o，b_oのうち第１光電変換素子アレイ２２から
の光電出力a₁，a₂……a_oを第４図ａに示す。上記
一連の光電出力a₁，b₁……a_o，b_oは第１フイルタ
手段２７によりフイルタリング処理され、第５図
ａに示すフイルタ済出力A₁，B₁……A_o，B_oに変
換される。このフイルタ済出力A₁，B₁……A_o，
B_oのうち第１光電変換素子アレイに関連するも
のA₁，……A_oを第４図ｂに示す。この第４図ｂ
とａとを比べると、第１フイルタ手段２７による
高次空間周波数成分の抑制効果が明らかである。
一方、上記光電装置２１からの読出に同期して入
力端子４５にＨレベル信号が入力されるので、
ANDゲート４３は入力端子４６からの転送クロ
ツクを出力する。第１カウンタ３９は上記プリセ
ツト値から、転送クロツク数を減算し、入力クロ
ツク数が上記プリセツト値に等しくなつたとき、
スタート信号であるＨレベル出力を発生する。こ
のスタート信号は、サンプルパルス発生回路３８
に入力されると共に、反転されてANDゲート４
３に入力されそのゲートを閉じる。サンプルパル
ス発生回路３８は上記スタート信号に応じて第５
図ｂとｃに示す前段用及び後段用サンプルパルス
SP１，SP２を前段及び後段サンプルホールド回
路３０Ａと３０Ｂとに夫々給供する。前段サンプ
ルホールド回路３０Ａは前段用サンプルパルス
SP１に応じて、フイルタ済出力A₁，B₁……A_o，
B_oからA₄，B₄，A₈，B₈，A₁₂，B₁₂……をサンプ
リングする。この前段サンプルホールド回路３０
Ａは第５図ｂに矢印の範囲で示した如く第１光電
変換素子アレイに関連する出力A₄，A₈……を短
時間、第２光電変換素子アレイに関連する出力
B₄，B₈……を比較的長時間夫々保持する。この
両者の保持時間を等しくする為に、後段サンプル
ホールド回路３０Ｂは、後段サンプルパルスSP
２に応じて前段サンプルホールド回路３０Ａの出
力をサンプルホールドする。第２カウンタ４０は
後段用サンプルパルスSP２を計数し、それが第
１プリセツト値に等しくなつたとき終了信号を発
生し前段及び後段サンプルパルスSP１，SP２の
発生を停止させる。 第４図ｂにおいて、第１光電変換素子アレイに
関するフイルタ済出力A₁……A_oのうちサンプリ
ングされたフイルタ済出力A₄，A₈，A₁₂……に
は、その出力の下にマークM_sが付されている。
この図から分るように、このサンプリングされた
フイルタ済出力の分布範囲（以下サンプリング領
域という。）l₂はフイルタ済出力A₁……A_oの範囲
の大部分を占めていることが分る。 Ａ／Ｄ変換器３１は後段サンプルホールド回路
３０Ｂの出力をＡ／Ｄ変換し、メモリ手段３２に
送る。尚、後段サンプルホールド回路３０Ｂを設
けた理由は以下の通りである。もし前段サンプル
ホールド回路３０Ａの出力を直接Ａ／Ｄ変換する
ならば、前段サンプルホールド回路３０Ａの、出
力B₄，B₈……の保持時間に比べて出力A₄，A₈…
…の保持時間が短かいので、その短い方の保持時
間内でＡ／Ｄ変換動作が終了するように、Ａ／Ｄ
変換器３１として高価な高速Ａ／Ｄ変換器を使用
しなければならない。また高速Ａ／Ｄ変換器を用
いても、保持時間の長い出力B₄，B₈……のＡ／
Ｄ変換においては、その高速性の特長が生かされ
ない。ところが、後段サンプルホールド回路３０
Ｂの使用により上述の問題は解消される。尚、第
５図ｄ，ｅに示されるように第２フイルタ手段選
択時のサンプリング周期は第１フイルタ手段選択
時のそれよりも小さいので、換言すると後段サン
プルホールド回路３０Ｂの保持時間は第２フイル
タ手段選択時の方が短いので、Ａ／Ｄ変換器３１
の変換所要時間は、この第２フイルタ手段選択時
の上記保持時間によつて決定されることになる。
すると、当然第１フイルタ手段選択時には変換所
要時間に比べて後段サンプルホールド回路の保持
時間が不必要に長くなる。この無駄を避けるため
には第１フイルタ手段選択時の光電出力の転送ク
ロツクの周波数を第２フイルタ手段選択時よりも
大きくし、両選択時における後段サンプルホール
ド回路３０Ｂの保持時間を等しくすればよい。 演算手段３３はメモリ手段３２に記憶されたフ
イルタ済出力を演算して焦点検出信号Zi１と情報
量出力Di１を出力する。判別手段３４は上記信
号Zi１，Di１を対応する所定値Zo(1)，Do(1)と比
較する。 (イ) Di(1)がDo(1)以上である場合 この場合、判別手段３４は記憶更新信号を出力
端子３４ｂに発生し、このときの焦点検出信号Zi
１をメモリ回路３５に記憶させる。表示装置３６
と駆動装置３７はこの記憶された信号Zi１に基づ
き夫々焦点調節状態の表示及び、結像光学系１の
合焦位置への駆動を行う。また、上記判別手段３
４は、信号Zi１が所定値Zo(1)より大きい時、出
力端子３４ａに第１フイルタ手段選択信号を出力
し続ける。従つてこの時、光電装置２１が更に一
連の光電出力a₁，b₁……a_o，b_oを出力すると、こ
の全回路は上述と同一動作を行う。 信号Zi１が所定値Zo(1)以下である時は、判別
手段３４は、第２フイルタ手段選択信号であるＨ
レベル出力を端子３４ａに出力する。この第２フ
イルタ手段選択信号に応じて、選択手段２９は第
２フイルタ手段２８を選択し、またゲート手段４
２，４４は設定部４１の出力端子４１ｂ，４１ｄ
からの第１、第２カウンタ用第２プリセツト値を
夫々第１、第２カウンタ３９，４０に送る。その
後に光電装置２１から読出された一連の光電出力
a₁，b₁……a_o，b_oは第２フイルタ手段２８により
フイルタリング処理されA₁，B₁……A_o，B_oに変
換される。このときの第１光電変換素子アレイに
関するフイルタ済出力A₁，A₅……A_oを第４図ｃ
に示す。この第４図ｃと第４図ｂを比べると、第
４図ｃの図形の方が滑らかでなく、第２フイルタ
手段２８が第１フイルタ手段２７よりも高次空間
周波数成分を通過させていることが分る。一方第
１カウンタ３９は上記光電出力の読出に同期して
ANDゲート４３の出力転送パルスを計数し、そ
の計数値が第２プリセツト値に一致したときスタ
ート信号を発生する。この第２フイルタ手段選択
時の第１カウンタ用第２プリセツト値は、第１フ
イルタ手段選択時の第１カウンタ用第１プリセツ
ト値よりも大きく定められているので、この時の
スタート信号発生時点は、第１フイルタ手段選択
時のスタート信号発生時点よりも遅くなつてい
る。このスタート信号によりサンプルパルス発生
回路３８は第５図ｄ，ｅに示す前段及び後段用サ
ンプルパルスSP３，SP４を発生する。このサン
プルパルスSP３，SP４の周期は、判別手段３４
から送られる第２フイルタ手段選択信号に従い、
第１フイルタ手段選択時のサンプルパルスSP１，
SP２よりも短かく、本実施例では1/2倍に定めら
れている。従つて、前段及び後段サンプルホール
ド回路３０Ａ，３０Ｂは第５図ｄ，ｅに示す如
く、第１フイルタ手段選択時の1/2倍の周期でフ
イルタ済出力A₁，B₁……A_o，B_oをサンプリング
し、A₈，B₈，A₁₀，B₁₀，A₁₂，B₁₂……を出力す
る。第２カウンタ４０は、後段用サンプルパルス
SP４を計数しその計算値が第２プリセツト値に
一致した時、終了信号を発生し、サンプルパルス
SP３，SP４の発生を停止させる。この第２カウ
ンタ用第２プリセツト値は第１フイルタ手段選択
時の第２カウンタ用第１プリセツト値と等しく定
められているので、この第２フイルタ手段選択時
にサンプリングされるフイルタリング済出力A₈，
B₈，A₁₀，B₁₀……の数は第１フイルタ手段選択
時のそれと等しくなつている。 こうしてサンプリングされたフイルタ済出力の
うち第１光電変換素子アレイに関するものが第４
図ｃにマークM_sで示されている。本実施例では
第１フイルタ手段選択時のサンプリング周期及び
サンプル数を夫々第２フイルタ手段選択時の1/2
及び同等としたので、第４図ｂに示すサンプリン
グ領域l₁は、第４図ｃのl₂の２倍になつている。
勿論両者のサンプル数は必ずしも等しくなくても
良い。なお、第５図ｄ，ｅのグラフは作図の関係
上、サンプリングの開始時点を早めて描いてあ
る。 上記サンプリングされた出力はＡ／Ｄ変換器３
１とメモリ手段３２を介して演算手段３３に送ら
れ演算される。この時のフイルタ済出力は第１フ
イルタ手段選択時よりも高次空間周波数成分を多
く含んでいるので、この第２フイルタ手段選択時
の焦点検出信号Zi２は合焦位置近傍において一層
高精度となつている。Di(2)≧Do(2)かつ｜Zi２｜
≦Zo(2)の時には判別手段３４は第２フイルタ手
段選択信号を出力端子３４ａに出力し続けると共
に記憶更新信号を出力端子３４ｂに送り、この時
の焦点検出信号Zi２をメモリ回路３５に記憶させ
る。この記憶内容に応じて、表示及び結像光学系
駆動が行われる。Di(2)≧Do(2)で、｜Zi(2)｜＞｜
Zo(2)｜の場合には、判別回路３４は第１フイル
タ手段選択信号を出力する。 (ロ) Di(1)又はDi(2)がDo(1)又はDo(2)より小さい場
合。 この場合は焦点検出信号Ziに無関係に判別手段
３４はもしその時が第１フイルタ手段選択時であ
れば第２フイルタ手段選択信号を、逆に第２フイ
ルタ手段選択時であれば第１フイルタ手段選択信
号を出力端子３４ａに夫々出力する。これにより
選択手段２９は選択するフイルタ手段を切換え
る。またこの信号Diが所定値Doより小さい場合
の焦点検出信号Ziは精度的に極めて低いので、判
別手段３４は記憶更新信号を発生しない。従つて
この時の信号Ziは表示及び結像光学系の駆動には
使用されない。尚、信号Ziに無関係なフイルタ手
段の切換は以下の理由にの為に行われる。即ち、
例えばその被写体が低次空間周波数成分をほとん
ど含まず高次空間周波数成分を多量に含む場合、
第２フイルタ手段２８の選択により必要な情報が
得られるからである。 本実施例では、第１フイルタ手段の選択時、即
ちデフオーカス量が大きく、第１、第２光電素子
アレイ上の被写体像の相対的ずれ量が大きい時に
は、第４図ｂに示す如くサンプリング領域l₁を広
く、第２フイルタ手段選択時、即ち上記ずれ量が
小さい時には、第４図ｃに示す如くサンプリング
領域l₂を狭く定めている。このことは焦点検出
上、非常に有効である。即ち、サンプリング領域
を広くすると、上記被写体像が相対的に大きくず
れてもそのずれを検出できる。従つて撮影レンズ
が合焦位置から大きく離れていてもデフオーカス
量の検出が可能となる。他方、サンプリング領域
を広くすることはそこに距離の異つた被写体又
は、奥行きのある被写体が入つて来る可能性が増
大する。デフオーカス量が大きい時の焦点検出は
前ピンか後ピンかの判別かあるいはおおよそのデ
フオーカス量の決定が出来れば充分で、デフオー
カス量の絶対値の正確な測定は必ずしも必要ない
ので、奥行きある被写体等がサンプリング領域に
存在しても影響は少ない。ところが、デフオーカ
ス量が小さく、その絶対値を正確に測定しなけれ
ばならない時には、上記奥行きある被写体の存在
は上記測定に大きな誤差を引き起こしがちであ
る。そこで高精度の焦点検出の必要な第２フイル
タ手段選択時には高次の空間周波数成分情報を用
いる事で検出精度を上げるとともにサンプリング
領域を狭くして奥行きある被写体がそこに入り込
む可能性が少なくしている。 一般的にはサンプリング領域広くしたからとい
つてサンプリング周期を必ずしも大きくする必要
はなく、例えば第４図ｂの出力に関するl₁の領域
を図示のサンプリングピツチ4Poより小さくとり
Poあるいは2Poのピツチでサンプリングしても良
い事は勿論である。しかし、サンプリングピツチ
をPo又は2Poと小さくする事はサンプリング数が
それぞれ４倍、２倍となりメモリ手段３２の記憶
容量や演算手段３３の演算規模の著しい増大を招
きあまり好ましい事ではない。従つて本実施例の
ごとくサンプリング領域を変えた場合にも、サン
プル数は同程度とする事が極めて有効である。 このように低次空間周波数成分のみ通過する第
１フイルタ手段の選択時にはサンプリング周期を
4Poと大きくし、高次空間周波数を通す第２フイ
ルタ手段の選択時にはサンプリング周期を2Poと
小さくすることは情報の利用の点で極めて有利で
ある。ここでサンプリングピツチとフイルターの
MTF特性の関係について詳述すると、第１フイ
ルタ選択時にはサンプリング周期を4Poとしたの
で、この時のナイキスト周波数は1/8Poとなる。
サンプリング定理からこの周波数1/8Po以上の空
間周波数成分は誤動作の原因ともなるので除去さ
れている事が望ましい。第３図ｂに示される様
に、第１フイルタ手段のMTFは上記ナイキスト
周波数1/8Po付近以上の成分を充分抑制し、それ
以下の成分を通過させるので、この通過した成分
を有効に利用できる。ところが第１フイルタ手段
選択時にもサンプリング周期をPoとすると、こ
の時のナイキスト周波数は1/2Poとなり、この周
波数以下の空間周波数成分を焦点検出に利用でき
ることになる。しかし第３図ｂに示される様に周
波数1/8Po以上の成分は第１フイルタ手段によつ
て除去されているので、結局、サンプリング周期
Poは、サンプリング周期4Poに比べサンプリング
数を４倍も増加しても、利用できる空間周波数成
分の量は同一となり、上記サンプリング数の増加
は全く無駄に帰する。以上から明らかなようにサ
ンプリング周期の決定は、情報の有効利用と言う
観点からは、その周期により決まるナイキスト周
波数がフイルタ手段のMTF周波数帯域の端部付
近に有するように定めることが望ましい。また、
設定手段４１のプリセツト値を外部から変更可能
にすれば、サンプリング領域即ち焦点検出に使用
する被写体領域の広がりを任意に可変とすること
ができ、奥行きある被写体が上記領域内に入るこ
とを防止できる。 次に第２図のブロツクの具体的構成例を説明す
る。 第６図は、フイルタ手段２７，２８の一例を示
すもので一画素分の遅延回路D₁，D₂……D_nが直
列に接続され、遅延回路D₁，D₂，D₃……D_nには
夫々増幅器A_nを介して乗算器W₁……W_sに接続
されている。これらの乗算器W₁……W_sは入力に
夫々重みW₁……W_sを乗ずる。この重みは正又は
負の数である。加算回路T₂は各乗算器の出力を
加算する。遅延回路D₁に光電装置２１からの一
連の光電出力が順次入力されると、加算回路T₂
からフイルタリング済出力が出力される。 具体的には、光電変換素子アレイから一連の光
電出力a₁，b₁，a₂，b₂……a_i，b_i、……a_o，b_oが
一画素分の遅延回路D₁，D₂，……D_nに入力され
る。 そうすると、フイルター手段２７では第１２図
に示されるように、D₁，D₃，D₅，……に一画素
置きに入力されたａ列の光電出力a₁〜a₅が乗算器
W₁……W₅に入力され、夫々重みW₁……W₅が乗
ぜられ、加算回路Ｔ２で各乗算器の出力が〔（a₁
×W₁）＋（a₂×W₂）＋（a₃×W₃）÷（a₄×W₄）＋（a₅
×W₅）〕の如く加算され、フイルターリング済出
力として出力される。 次にはａ列の光電出力a₂〜a₆が同様にしてフイ
ルターリング済出力として出力され、順次、
（a_i-2×W₁），（a_i-1×W₂），（a_i×W₃），（a_i+1×
W₄），（a_i+2×W₅）の如くａ列の各光電出力につ
いて上記処理が施され、フイルター済出力が出力
される。 また、同様にフイルター手段２８ではｂ列の光
電出力について上記処理が施され、フイルター済
出力が出力される。所定のMTF特性を与える重
みW₁……W_sのとり方はいろいろ考えられる一意
的に決定されるものではないが、以下に幾つか具
体的な例を示す。 第３図ｃの如きMTF特性のフイルタ手段を得
るにはD_n＝D₉，W_s＝W₅とし、W₁……W₅をその
相互の大きさの傾向が第７図ａに示す如きものと
なる様に定める。具体的一例としてはW₁＝0.28
W₂＝0.76 W₃＝１ W₄＝0.76，W₅＝0.28である。
同様に第３図ｂのMTF特性のフイルタ手段を得
るにはD_n＝D₁₇，W_s＝W₉としW₁……W₉を第７
図ｂの如く定める。具体的一例としては W₁＝0.28 W₂＝0.52 W₃＝0.76 W₄＝0.94 W₅＝
１ W₆＝0.94 W₇＝0.76 W₈＝0.52 W₉＝0.28で
ある。第３図ｄの特性には第７図ｃ又はｄの重み
を、第３図ｅの点線e₁，実線e₂の特性にはそれぞ
れ第７図ｅ，ｆの重みを、第３図ｆの特性には第
７図ｇの重みを夫々用いればよい。 このような第７図ａ〜ｇのMTF特性を適宜組
合せることにより第１フイルタ手段と第２フイル
タ手段との組合せが得られる。 またこのフイルタ手段としてCCDトランスバ
ーサルフイルタを使用すると簡単にフイルタ手段
を構成する事ができる。 第８図に第２図の判別手段３４の具体的構成例
を示す。 第８図ａにおいて第１メモリ３４０と第２メモ
リ３４１は夫々所定値Do(1)，Do(2)，Zo(1)，Zo(2)
をゲート手段３４２，３４３を介して、コンパレ
ータ３４４，３４５に送る。このコンパレータ３
４４はゲート手段３４２により選択されたメモリ
３４０の出力Do(1)，Do(2)の一方と演算手段３３
からの情報量信号Diとを比較する。同様にコン
パレータ３４５はメモリ３４１の出力Zo(1)，Zo
(2)の一方と焦点検出信号Ziとを比較する。ゲート
手段３４６はコンパレータ３４４の出力αとコン
パレータ３４５の出力βとこの判別手段３４の出
力γとを入力する。このゲート手段３４６の具体
的構成を第８図ｂに示す。Ｄ型フリツプフロツプ
３４７は上記α，βの出力が決定された後のタイ
ミングで発生するクロツクパルスを３４８に受け
ゲート手段３４６の出力δを入力し記憶する。こ
のフリツプフロツプ３４７の更新された出力が判
別手段３４の出力として使用される。 この判別手段３４の動作例を以下の表に示す。

【表】 以上の第１実施例の説明では情報量Diとデフ
オーカス量Ziとに依存させて複数のフイルタ手段
を切り変えることを主題として話を進め、それに
従属する形で情報量Diとデフオーカス量とに依
存させてサンプリング領域の広がりを切り換えか
つ対応してサンプリングピツチを切り換える事を
述べた。実際には第２実施例のごとくこの両者を
かえ具えるのが最も好ましいが、情報量Diとデ
フオーカス量の大小でフイルターを切り換える事
と、デフオーカス量とに依存させてサンプリング
領域及びサンプリングピツチを切り換える事はナ
イキスト周波数に関連した問題はあるものの一応
別の事であり、後者だけを用いてもそれなりに有
効な焦点検出装置を提供する事が可能である。例
えばフイルタ手段としては第３図ｃのMTF特性
のものを１つだけ用い、合焦近傍では第４図ｃの
ごとくサンプリング周期2Poでl₂の領域にわたつ
てサンプリングしたデータで演算を行ない、デフ
オーカスの大きい所ではフイルタ手段はこのまま
とするがサンプリング周期4Poで第４図ｂのl₁相
当の広がりの領域にわたつてサンプリングしたデ
ータで前後ピン判定の演算を行なう。この場合デ
フオーカスの大きい所でフイルタ手段のMTF特
性を第３図ｂのものに切り換える場合に比べて、
ナイキスト周波数以上の成分を少し抽出してしま
うので幾分誤動作を起こしやすかつたり、高次の
空間周波数成分の存在による偽合焦発生の可能性
は増大するが、これらの幾分の可能性を除けばデ
フオーカスの大きい所では光像のボケも大きい事
も手伝つてそれなりの効果が期待され得る。即ち
前述したデフオーカス量によつてサンプリング領
域を変えかつサンプリングピツチを変える事の効
果はそのまま期待される。勿論単一フイルタとし
てはそのMTF特性が第３図ｃのものに限らず第
３図ｅの点線e₂やその他の特性のものであつても
構わない。 以上の第１実施例では第１フイルタ手段のフイ
ルタ済出力に基づく焦点検出信号と第２フイルタ
リング手段のフイルタ済出力に基づく焦点検出信
号とを、情報量Diとデフオーカス量に応じて択
一的に選択するものであつた。次に、上記択一的
選択の代りに、夫々の焦点検出信号を所定の関係
で同時に使用する本発明の第２実施例を説明す
る。第９図において、光電装置５０からの一連の
光電出力a₁，b₁……a_o，b_oは遅延手段５１を介し
て第１フイルタ手段５２と、直接に第２フイルタ
手段５３とを夫々送られる。上記光電装置５０は
第１又は第２実施例のものと同様の構成であり、
第１、第２フイルタ手段５２，５３も第１、第２
実施例のものと同様で、第１フイルタ手段５２の
MTF周波帯域の中心が第２フイルタ手段５３の
それよりも低次空間周波数側にずれている。上記
遅延手段５１の遅延時間は、上記一連の光電出力
について第２フイルタ手段５３のフイルタ済出力
がすべてサンプルホールド手段５４に送られた後
に、第１フイルタ手段５２のフイルタ済出力が上
記サンプルホールド手段５４に送られる様に、設
定されるている。もちろんこの遅延手段５１は第
２フイルタ手段側に設けることもできる。このサ
ンプルホールド手段５４及びそれに続くＡ／Ｄ変
換器５５、メモリ手段５６、演算手段５７は夫々
第１実施例のものと同様の構成である。この演算
手段は最初に送られた第２フイルタ手段５３のフ
イルタ済出力について演算し、信号Di２，Zi２
を算出し、次いで第１フイルタ手段５２のフイル
タ済出力について信号Di１，Zi１を算出する。
メモリ回路５８は演算手段５７からの信号Di１，
Di２，Zi１，Zi２をすべて記憶する。合成手段５
９は、メモリ回路５８からの上記信号を入力し、
焦点検出信号Zi１と、Zi２とを以下の所定の関係
で合成した出力Ｚを算出する。即ちＺ＝（１−α）
Zi１＋αZi２ここで、重みαは０以上１以下の数
で、出力Zi１，Zi２，Di１，Di２の大きさに応
じて決定される。具体的にはαの決定は、信号Zi
１又はZi２が小さい時、即ち結像光学系が合焦位
置の近傍に位置している時には、帯域が高次空間
周波数の第２フイルタ手段５３の出力に基づく信
号Zi２が、強調されるようにαを１又はそれに近
い値とし、逆に信号Zi１，Zi２が充分大きい時に
は帯域が低次空間周波数側の第１フイルタ手段５
２の出力に基づく信号Zi１が強調される様にαを
零又はそれに近い値とする。また、合焦近傍にお
いて信号Di２が非常に小さい場合には信号Zi２
は精度的に低下しているので、このとき信号Di
１が大きければ、信号Zi１の重みが増加するよう
にし、その逆に合焦位置が離れていても、信号
Di１が非常に小さい場合には信号Di２が大きけ
れば、信号Zi２の重みを増すようにする。 メモリ回路６０は、信号Di１とDi２との少な
くとも一方が対応の所定値Do(1)，Do(2)を越えて
いる時の合成出力Ｚを記憶する。このメモリ回路
６０の出力に応じて、第１、第２実施例と同様に
表示及び結像光学系駆動が行われる。サンプルパ
ルス発生回路６１は第２図とそれと同様ある。 （発明の効果） 以上のように本発明によれば、サンプリング手
段によりサンプリングされない光電出力も、所定
の重みが付加されてサンプリングされた光電出力
に加算されるようになつているので、例えばサン
プリングされなかつた光電素子に、対象物の焦点
検出に影響を与えるようなエツジ部分等が投影さ
れていたとしても、焦点検出に悪影響を及ぼすこ
とがなく、検出不能となることもなく、焦点検出
精度を向上できる。 つまり、飛ばされる光電素子の光電出力を所定
の重みを付加してサンプリングされる光電素子の
光電出力に加算するようにしているので、粗いサ
ンプリングをすることに伴う粗いサンプリングピ
ツチにおけるナイキスト周波数以上の空間周波数
成分の増大を食い止めるという効果がある。 また、本発明の実施例によれば、常時、細かい
ピツチで光電変換素子の光電出力をサンプリング
して焦点検出演算を行うのでは時間がかかる為
に、低次の空間周波成分を多く含む対象物の焦点
検出に際しては粗いピツチで光電変換素子の光電
出力をサンプリングして焦点検出演算を行い、ま
た、高次の空間周波成分を多く含む対象物の焦点
検出に際してはこれよりも細かいピツチで光電変
換素子の光電出力をサンプリングして焦点検出演
算を行うようにしているので、焦点検出演算の演
算時間が著しく増大することはない。 また、本発明の実施例によれば、像の相対的変
位を算出する光電変換素子アレイ上の焦点検出領
域を、サンプリングピツチの大きさに依存して変
更するようにしているので、つまり、粗いサンプ
リングピツチでは焦点検出領域を広く取り、又細
かいサンプリングピツチでは焦点検出領域を狭く
取つているので、微細な被写体に対しては細かい
ピツチで狭い焦点検出領域で検出することで奥行
きのなる被写体が検出領域に入るのを防止でき且
つ焦点検出演算の高速化が達成でき、また、微細
でない被写体や焦点ずれの大きい被写体の時には
粗いピツチで広い焦点検出領域で検出することで
精度の良い検出を可能としている。』と訂正する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光学系を示す光
学図、第２図は第１実施例の回路系を示すブロツ
ク図、第３図ａは光電変換素子アレイのMTF特
性のグラフ、第３図ｂ〜ｆはフイルタ手段の
MTF特性のグラフ、第４図ａ，ｂ，ｃは夫々光
電出力、第１フイルタ手段の出力及び第２フイル
タ手段の出力を示す波形図、第５図ａ〜ｅはフイ
ルタ手段の出力及びサンプルパルスを示すタイミ
ングチヤート、第６図はフイルタ手段の具体的構
成例を示すブロツク図、第７図ａ〜ｇはフイルタ
手段の重みを示す図、第８図ａ，ｂは判別手段の
具体的構成例を示すブロツク図、第９図は本発明
の第２実施例の回路系を示すブロツク図である。 ４，２１，５０……光電装置、５，２７，５２
……第１フイルタ手段、６，２８，５３……第２
フイルタ手段、７，２９……選択手段、１０，３
３，５７……演算手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光電変換素子が多数配列された一対の光電変
   換素子アレイと、 前記一対の光電変換素子アレイ上にそれぞれ対
   象物のほぼ同一部分の２像を投影する焦点検出光
   学系と、 前記一対の光電変換素子アレイの光電出力に基
   づいて２像の相対的変位を算出し、その演算結果
   に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出
   する焦点検出手段とを有する焦点検出装置におい
   て、 前記光電変換素子アレイの光電変換素子を一画
   素以上間をおいた所定画素間隔のサンプリングピ
   ツチでサンプリングを行うと共に、サンプリング
   された光電変換素子の重みを１とする時、該サン
   プリングされた光電変換素子の両側でサンプリン
   グされなかつた光電変換素子に１より小さい重み
   を付加し、少なくともこれら３つ以上の光電変換
   素子の光電出力を合成して一連の合成光電出力を
   出力する第一サンプリング手段と、 前記光電変換素子アレイの光電変換素子に対し
   て前記第一サンプリング手段より細かいサンプリ
   ングピツチでサンプリングを行い一連の光電出力
   を出力する第二サンプリング手段とを具備し、 前記前記第一サンプリング手段もしくは前記第
   二サンプリング手段の出力に基づいて、前記焦点
   検出手段が焦点検出を行うことを特徴とする焦点
   検出装置。 ２ 前記第一及び第二サンプリング手段は、前記
   サンプリングピツチの大きさに応じて、前記相対
   的変位を検出する為の前記光電変換素子アレイ上
   の焦点検出領域を変更し、前記第一サンプリング
   手段の粗いサンプリングピツチで決まる該焦点検
   出領域が、前記第二サンプリング手段の細かいサ
   ンプリングピツチで決まる該焦点検出領域より広
   いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   焦点検出装置。 ３ 前記サンプリング手段は、前記焦点検出手段
   から得られる焦点検出結果の信頼度を示す情報量
   または焦点調節状態を示すズレ量に依存させて、
   前記光電変換素子のサンプリングに当たり、前記
   第一サンプリング手段及び前記第二サンプリング
   手段のいずれか一方を選択することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。