JPH06103182B2 - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH06103182B2 JPH06103182B2 JP13686091A JP13686091A JPH06103182B2 JP H06103182 B2 JPH06103182 B2 JP H06103182B2 JP 13686091 A JP13686091 A JP 13686091A JP 13686091 A JP13686091 A JP 13686091A JP H06103182 B2 JPH06103182 B2 JP H06103182B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の光電素子アレイ
上にそれぞれ結像されたほぼ同一物体の光像の相対的変
位を検出する焦点検出装置に係わり、特に、カメラ等の
焦点検出装置や測距装置に使用される。 【０００２】 【従来の技術】図１（ａ）は一般のカメラ等の焦点検出
装置の光学系を示すもので被写体１００は撮影レンズ１
０１によりフィールドレンズ１０２の近傍に結像され
る。この被写体１００の一次像は第１、第２の再結像レ
ンズ１０３、１０４によりそれぞれ第１、第２の光電素
子アレイ１０５、１０６上に２次像として結像される。
このアレイ１０５、１０６上の２次像の相対的位置関係
がアレイのイメージ出力から検出される。 【０００３】このような焦点検出を高精度に行う為に
は、光電素子アレイ１０５上に分布する光像の各点と光
電素子アレイ１０６上に分布する光像の対応する各点と
が、合焦時には互に相対的に完全に一致し、非合焦時に
は各対応する点とも非合焦量に応ずる同量だけずれてい
ることが必要である。もちろん、合焦時に対応する各点
が一定量ずれるように定めることもできる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、フィールド
レンズ１０２や再結像レンズ１０３、１０４等から成る
焦点検出光学系の収差や調整不足等の原因により、上記
条件が満たされず、例えば合焦時に図１（ｂ）に示すよ
うに被写体１００の中心点１００ａの像点１０７ａ、１
０８ａは、各アレイ１０５、１０６の同一位置（例えば
中心）に結像するが、周辺の点１００ｂの像点１０７
ｂ、１０８ｂは相対的にずれて結像される。 【０００５】この為、点像１０７ａと１０８ａとに基づ
く焦点検出結果と点像１０７ｂと１０８ｂとに基づく焦
点検出結果とでは差異が生じ正しい焦点検出が不可能と
なる。このような各アレイとその上の光像との相対位置
の、アレイの場所に応じた差異（以下これを位置ずれと
称する。）を除去するには、収差の極めて少ない焦点検
出光学系を採用しかつ光学的調整を極めて入念に行なわ
なければならず、これは焦点検出光学系のコストの上昇
及び量産性の著しい低下を招来する。 【０００６】以上のような問題は図１の瞳分割式焦点検
出装置に限らず、同一物体に関する一対の光像を光電検
出しその相対位置から測距又は焦点検出する装置におい
て、光電的像変位検出を行う際に共通するものである。
本発明の目的は光学的調整が容易でかつ量産性が高い高
精度な焦点検出装置（測距装置）を提供することであ
る。 【０００７】上記目的を達成する為に、本発明では焦点
検出光学系の収差や調整不足の影響を補正するために、
光電素子アレイの場所に応じた補正データを記憶すると
共に、光電素子アレイ上の光像のどの部分が焦点検出結
果である相対的ずれ量にどの程度寄与したかを求め、前
記補正データと前記寄与度データとに基づいて焦点検出
結果である相対的ずれ量を補正している。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図２において、光電変換部２０１にはそれぞれ
ＣＣＤ等のイメージセンサーから成る一対の光電素子ア
レイ１０５、１０６が並置されている。この各光電素子
アレイには図１と同様の焦点検出光学系により同一被写
体の像が結像される。アレイ１０５からのイメージ出力
ａ１…ａＮは順次時系列的にＡ／Ｄコンバータ２０２に
よりＡ／Ｄ変換され、マイクロコンピュータ２０３内の
データメモリ手段２０４に記憶され、全く同様にアレイ
１０６からのイメージ出力ｂ１…ｂＮもＡ／Ｄコンバー
タ２０２を介してデータメモリ手段２０４に記憶され
る。 【０００９】像ずれ演算手段２０５は前記一対のイメー
ジ出力ａ１…ａＮ、ｂ１…ｂＮに基づき両イメージ出力
の相対的ずれ量、即ち、一対のアレイ上の光像の相対的
ずれ量を演算する。もちろん、像ずれ演算に用いるデー
タは必ずしもアレイの直接のイメージ出力である必要は
なく，これらの出力を適当にフィルタリング処理したり
サンプリングしたイメージ出力であってもよい。 【００１０】補正データ記憶手段２０７は、上記像ずれ
演算手段２０５の出力を補正する補正データを記憶して
いる。この補正データは以下のように定められている。
即ち、焦点検出装置の製造の際に焦点検出光学系の一応
の調整が済んだ後に、合焦状態時におけるアレイ１０
５、１０６上の光像の対応する各像点毎の相対的位置ず
れ量を測定しこのアレイ上の各像点毎の相対的位置ずれ
量を上記補正量として記憶手段２０７に記憶する。 【００１１】具体的な一例を述べると、図１（ｂ）に示
すようにアレイ１０５、１０６の光電素子の配列方向の
位置をｘとし、各アレイ１０５、１０６の中心ｘｏとし
た時、アレイ１０５、１０６上の光像の対応する像点が
アレイの中心ｘｏにおいて合焦時に合致するように調整
することは比較的容易である。そこでこの様に調整する
と各点の相対的位置ずれ量は、例えば図３に示すように
合焦点には実線に示す特性Ｓ（ｘ）を、非合焦時には特
性Ｚ（ｘ）をそれぞれ持つ。 【００１２】ここで合焦時の特性Ｓ（ｘ）は上記調整に
よりアレイ中心ｘｏで相対的位置ずれ量が零でありここ
からアレイ周辺に向かって一次関数的に大きくなること
を示し、非合焦点の特性Ｚ（ｘ）はその非合焦の程度に
応じた量ＺＴだけ、特性Ｓ（ｘ）から平行移動されたも
のとなっている。この合焦点の位置ずれＳ（ｘ）が補正
データ記憶手段２０７に記憶される。 【００１３】この記憶の仕方としてアレイの場所ｘ毎の
Ｓ（ｘ）の値をすべて記憶することは記憶データの数が
多くなり好ましくない。このため、図３のように位置ず
れ量Ｓ（ｘ）がほぼ原点ｘｏを通る直線で近似できる時
には、この直線の傾きのみによりこの位置ずれ量Ｓ
（ｘ）を特定出来るので、記憶手段２０７にはこの傾き
を表すデータを記憶すればよい。この場合、補正データ
記憶手段２０７は極めて簡単化でき、図４（ａ）に示す
ようにポテンショメータ４０１の値を前記特性直線Ｓ
（ｘ）の傾きを表すように調整し、このポテンショメー
タ４０１の出力をＡ／Ｄコンバータ４０２を介してマイ
コン２０３に入力する構成とすることができる。 【００１４】また補正データ記憶手段２０７として図４
（ａ）の如き上記傾きを記憶したＲＯＭを用いてもよ
い。このＲＯＭは、出力端子Ｐ１〜Ｐ８の各々も電源ラ
インＶｃｃとアースラインＥｔとに夫々接続していたも
のと、記憶すべきデータに応じて各出力端子Ｐ１〜Ｐ８
が電源ラインとアースラインとの一方のみに接続するよ
うに処理したものである。また、補正データ記憶手段２
０７としてマイコン２０３内のＲＯＭを用いることもで
きる。 【００１５】補正データＳ（ｘ）が直線でなく図５に示
すように曲線となる場合にはこの曲線をｎ次式で近似し
て、これを（ｎ＋１）個の数値で特定するようにすれば
よい。あるいは、数個の所定の位置ｘｉに関する補正デ
ータを記憶しておき、その中間の位置の補正データが必
要であれば、例えばラグランジエ補間を使用してもよ
い。 【００１６】再び図２に戻って、補正演算手段２０６は
像ずれ演算手段２０５の出力Ｚ（ｘ）を補正データ記憶
手段２０７の補正データＳ（ｘ）で補正し、具体的には
Ｚ（ｘ）−Ｓ（ｘ）の演算を行って、補正された像ずれ
量ＺＴを算出する。この補正済像ずれ量ＺＴは、補正演
算手段２０６でデフォーカス量（被写体像と撮影レンズ
の所定結像面との間のずれ量）に換算され、表示駆動手
段２０８に送られる。この手段２０８はデフォーカス量
に基づき焦点調節状態を表示し、また撮影レンズを合焦
位置に駆動する。 【００１７】この作用を以下に述べる。一対のアレイ１
０５、１０６からのイメージ出力ａ１…ａＮ、ｂ１…ｂ
ＮはＡ／Ｄ変換後にデータメモリ手段２０４に記憶され
る。データメモリ手段２０４に記憶されたイメージ出力
ａ１…ａＮを図６（ａ）に例示する。像ずれ演算手段２
０５は、このイメージ出力を図６（ｂ）又は（ｃ）に示
すように例えば５個の領域Ｘ−２、Ｘ−１、Ｘ０、Ｘ
１、Ｘ２に分割し、全く同様にイメージ出力ｂ１…ｂＮ
をも５個の領域Ｘ−２、Ｘ−１、Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２に分
割し、各部分領域Ｘ１のイメージ出力から部分領域Ｘｉ
の中心ｘｉに関する部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）を個々に演
算する。 【００１８】補正演算手段２０６は補正データ記憶手段
２０７の内容から場所ｘｉの部分補正量Ｓ（ｘｉ）を算
出する。この部分補正量Ｓ（ｘｉ）は図３に示すように
関数Ｓ（ｘ）にｘ＝ｘｉを代入したものである。この
後、補正演算手段２０６は部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）から
部分補正量Ｓ（ｘｉ）を減じて、補正済部分像ずれ量Ｚ
Ｔ（ｘｉ）を得る。即ち、ＺＴ（ｘｉ）＝Ｚ（ｘｉ）−
Ｓ（ｘｉ）を得る。 【００１９】こうして、補正演算手段２０６は各部分領
域Ｘｉに関する補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）を求
め、例えば、これらの値の単純平均ΣＺＴ（ｘｉ）／５
を最終像ずれ量として算出して、これをデフォーカス量
に換算し表示駆動手段２０８に送出する。尚、各部分領
域Ｘｉに関する部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）から最終像ず
れ量ＺＴを求める方法はその目的に応じて種々考えられ
るが、以下にいくつかの例を示す。 （Ａ１） 上述の如く補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）
の平均値を最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ２） 補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）の最大と最
小のものを除いた残りの補正済部分像ずれ量の平均値を
最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ３） 補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）を大きい順
にならべた時の中央のものを最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ４） 後述する情報量Ｅ（ｘ）が最大の部分領域に
関する補正済部分像ずれ量ＺＴを最終像ずれ量ＺＴとす
る。 （Ａ５） 上記情報量が相対的に大きい複数の部分領域
に関する補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）の平均値を又
は情報量に応じて加重加算した平均値を最終像ずれ量Ｚ
Ｔとする。 【００２０】尚、各部分領域Ｘｉのデータから部分像ず
れ演算を行うアルゴリズムとしては、例えばイメージ出
力をフーリエ変換し位相を比較する手段（特開昭５４−
１０４８５９号公報）や相関演算を行い最大相関を与え
るシフト量を求める手段（特開昭５７−４５５１０号公
報）を用いることが可能である。部分領域Ｘｉに含まれ
る光電変換素子数の少ない時は上記フーリエ変換法を用
いる方が精度がよい。 【００２１】アレイ上に奥行きのある被写体が結像され
ている場合、アレイの全領域のイメージ出力を用いて像
ずれ量を算出すると、奥行き被写体のどの部分に自動合
焦されるかは全く不明となる。このような奥行き被写体
に関する問題は、上述のように部分領域Ｘｉ毎の部分像
ずれ量Ｚ（ｘｉ）を演算することにより以下の如く解決
できる。 （Ｂ１） 複数の部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）のうちから最
も像ずれ量の小さいものを選択し、これに基づき最終像
ずれ量ＺＴを求めれば、奥行き被写体の最も近い部分に
ついてのデフォーカス量を得ることができ、逆に部分像
ずれ量の最も大きいものの選択により遠方部分について
のデフォーカス量を、更に中間のものの選択により中間
距離の部分についてのデフォーカス量を得ることができ
る。 （Ｂ２） 複数の部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）のうちでほぼ
等しい値をとるものがあれば、その値を選択しこれに基
づき最終像ずれ量ＺＴを求めれば、比較的広い領域を占
める被写体についてのデフォーカス量を得ることができ
る。 （Ｂ３） 後述する情報量の最も大きい部分領域Ｘｉで
の部分像ずれ量を選択しこれに基づき最終像ずれ量ＺＴ
を求めれば、焦点検出の為の情報が最も多い被写体、一
般的にはコントラストの最も良い被写体についてのデフ
ォーカス量を得ることができる。 【００２２】次に上述のように部分像ずれ量を算出する
場合の具体例をフローチャートを用いて説明する。図７
においてステップで各部分領域Ｘｉにおける部分像ず
れ量Ｚ（ｘｉ）と情報量Ｅ（ｘｉ）とを像ずれ演算手段
２０５によって算出する。ここで情報量Ｅ（ｘｉ）とは
対応する部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）の信頼度を表すもの
で、この情報量の値が大きい程、対応する部分像ずれ量
の精度が高くなる。具体的には、情報量としては像ずれ
演算がフーリエ変換後の位相比較により行われるのであ
るならば、フーリエ変換後の振幅に関連した値（特開昭
５５−９８７１０号公報のｒ１、ｒ１' 、ｒ２、ｒ２'
が該当する。）を用いることができ、また像ずれ演算が
相関法である場合には後述の自己相関値Ｗｍを用いるこ
とができる。 【００２３】ステップにおいて、上記各部分領域Ｘｉ
の情報量Ｅ（ｘｉ）を所定閾値Ｅｔｈと比較し、この閾
値よりも大きい値の情報量Ｅ（ｘｊ）の部分領域Ｘｉを
選択する。ステップにおいて、補正データ記憶手段２
０７の内容Ｓ（ｘ）から上記選択された部分領域ｘｊに
おける部分補正量Ｓ（ｘｊ）を算出すると共に、選択部
分領域Ｘｊでの部分像ずれ量Ｚ（ｘｊ）を部分像ずれ量
Ｚ（ｘｉ）から選択する。 【００２４】ステップにおいて選択領域Ｘｊに関する
補正された部分像ずれ量ＺＴ（ｘｊ）をＺＴ（ｘｊ）＝
Ｚ（ｘｊ）−Ｓ（ｘｊ）から求める。ステップにおい
て、ステップで求めた補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘ
ｊ）のバラツキが所定値ΔＺより小さいか否か、具体的
には、補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｊ）のうちの最大値
と最小値との差が所定値より小さいか否かを判別し、小
である時、被写体に奥行きがないとしてステップへ移
り、小でない時、奥行きある被写体と判定しステップ
へ移る。 【００２５】ステップでは、例えば前記（Ａ１）〜
（Ａ５）のいずれかの処理により最終ずれ量ＺＴを求め
る。ステップでは、例えば上述の（Ｂ１）〜（Ｂ３）
のいずれかの処理で最終像ずれ量ＺＴを求める。以上の
実施例では、一対のイメージ出力から複数の部分像ずれ
量を算出する例であったが、次に単一の像ずれ量を算出
する第２実施例を説明する。 【００２６】図８（ａ）は図２のデータメモリ手段２０
４に記憶される一対のデータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮ
の一方を示す。このデータ列としては、前述の如く光電
素子アレイのイメージ出力そのものでも、またそれをフ
ィルタリングやサンプリング処理したイメージ出力であ
ってもよい。図２において、像ずれ演算手段２０５はデ
ータメモリ手段２０４に記憶された一対のデータ列Ａ１
…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮを用い、一方のデータ列Ａ１…ＡＮ
を他方のデータ列Ｂ１…ＢＮに対して所定量ずつシフト
しながら、各シフト量Ｌ毎の相関量Ｃ（Ｌ）を求める。 【００２７】即ち、 【００２８】 【数１】 【００２９】この関数Ｃ（Ｌ）が最小となるシフト量Ｌ
m を像ずれ量として求める。このように相関演算により
求めた像ずれ量Ｌm は上述のような光学系の調整不足等
に起因する誤差を含んでいるので、この像ずれ量Ｌm を
補正データＳ（ｘ）で補正しなければならない。しかし
ながら、この像ずれ量はデータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…Ｂ
Ｎの全領域から算出しているので、補正量として補正デ
ータＳ（ｘ）のどの領域を用いるかが問題となる。 【００３０】この問題は、次のように解決される。デー
タ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮは、そのどの部分も上記相
関量Ｃ（Ｌ）に等しく寄与しているのでなく、図８
（ａ）に示した如くデータ列の変化の激しい部分Ｙが大
きく寄与し変化のゆるやかな部分は寄与が小さい。即ち
各部分のコントラストの大小に依存している。従ってデ
ータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮの場所ｘ毎の上記寄与の
程度（以下寄与度と称する。）を求め、この場所に応じ
た寄与度補正データＳ（ｘ）とから補正量を求めればよ
い。この寄与度Ｗm は、例えばデータ列の隣接するデー
タの差分から求め得る。 【００３１】 即ち、Ｗm ＝｜Ａm −Ａm+1 ｜又は｜Ｂm −Ｂm+1 ｜。 この値Ｗm を図８（ｂ）に示す。もちろんＷm として｜
Ａm −Ａm+1 ｜＋｜Ｂm −Ｂm+1 ｜を用いることもでき
る。補正量ＳＴは、 【００３２】 【数２】 【００３３】ここでＳm は、ｘ＝ｍとしたときのｓ
（ｘ）である。従って、補正済像ずれ量ＺＴは次式より
求まる。ＺＴ＝Ｌm −ＳＴ尚、第１光電素子アレイとそ
れ上の光像との相対位置と、第２光電素子アレイとそれ
上の光像との相対位置との間の場所に応じた位置ずれ量
が著しく大きい場合には、補正データＳ（ｘ）により像
ずれ量を高精度で補正することは困難となることがあ
る。そこで、第１及び第２光電素子アレイの光電素子の
ピッチを場所に応じて変化させることにより上記位置ず
れ量を予め或る程度補正し、それでも残存した位置ずれ
量を補正データとして記憶するようにすることが望まし
い。 【００３４】 【発明の効果】以上本発明によれば、ほぼ合焦状態にお
ける、第１の光電素子アレイ上の光像と第２の光電素子
アレイ上の光像との互いに対応する各像点毎の相対的位
置ずれ量に関連する補正データを記憶すると共に、焦点
検出結果である相対的ずれ量に対して前記光像のどの部
分がどの程度の寄与をしたかを評価し、前記光像の部分
に応じた寄与度を算出し、この補正データと寄与度デー
タとにより相対的ずれ量を補正しているので、精度の良
い、焦点検出（測距）が可能となる。
上にそれぞれ結像されたほぼ同一物体の光像の相対的変
位を検出する焦点検出装置に係わり、特に、カメラ等の
焦点検出装置や測距装置に使用される。 【０００２】 【従来の技術】図１（ａ）は一般のカメラ等の焦点検出
装置の光学系を示すもので被写体１００は撮影レンズ１
０１によりフィールドレンズ１０２の近傍に結像され
る。この被写体１００の一次像は第１、第２の再結像レ
ンズ１０３、１０４によりそれぞれ第１、第２の光電素
子アレイ１０５、１０６上に２次像として結像される。
このアレイ１０５、１０６上の２次像の相対的位置関係
がアレイのイメージ出力から検出される。 【０００３】このような焦点検出を高精度に行う為に
は、光電素子アレイ１０５上に分布する光像の各点と光
電素子アレイ１０６上に分布する光像の対応する各点と
が、合焦時には互に相対的に完全に一致し、非合焦時に
は各対応する点とも非合焦量に応ずる同量だけずれてい
ることが必要である。もちろん、合焦時に対応する各点
が一定量ずれるように定めることもできる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、フィールド
レンズ１０２や再結像レンズ１０３、１０４等から成る
焦点検出光学系の収差や調整不足等の原因により、上記
条件が満たされず、例えば合焦時に図１（ｂ）に示すよ
うに被写体１００の中心点１００ａの像点１０７ａ、１
０８ａは、各アレイ１０５、１０６の同一位置（例えば
中心）に結像するが、周辺の点１００ｂの像点１０７
ｂ、１０８ｂは相対的にずれて結像される。 【０００５】この為、点像１０７ａと１０８ａとに基づ
く焦点検出結果と点像１０７ｂと１０８ｂとに基づく焦
点検出結果とでは差異が生じ正しい焦点検出が不可能と
なる。このような各アレイとその上の光像との相対位置
の、アレイの場所に応じた差異（以下これを位置ずれと
称する。）を除去するには、収差の極めて少ない焦点検
出光学系を採用しかつ光学的調整を極めて入念に行なわ
なければならず、これは焦点検出光学系のコストの上昇
及び量産性の著しい低下を招来する。 【０００６】以上のような問題は図１の瞳分割式焦点検
出装置に限らず、同一物体に関する一対の光像を光電検
出しその相対位置から測距又は焦点検出する装置におい
て、光電的像変位検出を行う際に共通するものである。
本発明の目的は光学的調整が容易でかつ量産性が高い高
精度な焦点検出装置（測距装置）を提供することであ
る。 【０００７】上記目的を達成する為に、本発明では焦点
検出光学系の収差や調整不足の影響を補正するために、
光電素子アレイの場所に応じた補正データを記憶すると
共に、光電素子アレイ上の光像のどの部分が焦点検出結
果である相対的ずれ量にどの程度寄与したかを求め、前
記補正データと前記寄与度データとに基づいて焦点検出
結果である相対的ずれ量を補正している。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図２において、光電変換部２０１にはそれぞれ
ＣＣＤ等のイメージセンサーから成る一対の光電素子ア
レイ１０５、１０６が並置されている。この各光電素子
アレイには図１と同様の焦点検出光学系により同一被写
体の像が結像される。アレイ１０５からのイメージ出力
ａ１…ａＮは順次時系列的にＡ／Ｄコンバータ２０２に
よりＡ／Ｄ変換され、マイクロコンピュータ２０３内の
データメモリ手段２０４に記憶され、全く同様にアレイ
１０６からのイメージ出力ｂ１…ｂＮもＡ／Ｄコンバー
タ２０２を介してデータメモリ手段２０４に記憶され
る。 【０００９】像ずれ演算手段２０５は前記一対のイメー
ジ出力ａ１…ａＮ、ｂ１…ｂＮに基づき両イメージ出力
の相対的ずれ量、即ち、一対のアレイ上の光像の相対的
ずれ量を演算する。もちろん、像ずれ演算に用いるデー
タは必ずしもアレイの直接のイメージ出力である必要は
なく，これらの出力を適当にフィルタリング処理したり
サンプリングしたイメージ出力であってもよい。 【００１０】補正データ記憶手段２０７は、上記像ずれ
演算手段２０５の出力を補正する補正データを記憶して
いる。この補正データは以下のように定められている。
即ち、焦点検出装置の製造の際に焦点検出光学系の一応
の調整が済んだ後に、合焦状態時におけるアレイ１０
５、１０６上の光像の対応する各像点毎の相対的位置ず
れ量を測定しこのアレイ上の各像点毎の相対的位置ずれ
量を上記補正量として記憶手段２０７に記憶する。 【００１１】具体的な一例を述べると、図１（ｂ）に示
すようにアレイ１０５、１０６の光電素子の配列方向の
位置をｘとし、各アレイ１０５、１０６の中心ｘｏとし
た時、アレイ１０５、１０６上の光像の対応する像点が
アレイの中心ｘｏにおいて合焦時に合致するように調整
することは比較的容易である。そこでこの様に調整する
と各点の相対的位置ずれ量は、例えば図３に示すように
合焦点には実線に示す特性Ｓ（ｘ）を、非合焦時には特
性Ｚ（ｘ）をそれぞれ持つ。 【００１２】ここで合焦時の特性Ｓ（ｘ）は上記調整に
よりアレイ中心ｘｏで相対的位置ずれ量が零でありここ
からアレイ周辺に向かって一次関数的に大きくなること
を示し、非合焦点の特性Ｚ（ｘ）はその非合焦の程度に
応じた量ＺＴだけ、特性Ｓ（ｘ）から平行移動されたも
のとなっている。この合焦点の位置ずれＳ（ｘ）が補正
データ記憶手段２０７に記憶される。 【００１３】この記憶の仕方としてアレイの場所ｘ毎の
Ｓ（ｘ）の値をすべて記憶することは記憶データの数が
多くなり好ましくない。このため、図３のように位置ず
れ量Ｓ（ｘ）がほぼ原点ｘｏを通る直線で近似できる時
には、この直線の傾きのみによりこの位置ずれ量Ｓ
（ｘ）を特定出来るので、記憶手段２０７にはこの傾き
を表すデータを記憶すればよい。この場合、補正データ
記憶手段２０７は極めて簡単化でき、図４（ａ）に示す
ようにポテンショメータ４０１の値を前記特性直線Ｓ
（ｘ）の傾きを表すように調整し、このポテンショメー
タ４０１の出力をＡ／Ｄコンバータ４０２を介してマイ
コン２０３に入力する構成とすることができる。 【００１４】また補正データ記憶手段２０７として図４
（ａ）の如き上記傾きを記憶したＲＯＭを用いてもよ
い。このＲＯＭは、出力端子Ｐ１〜Ｐ８の各々も電源ラ
インＶｃｃとアースラインＥｔとに夫々接続していたも
のと、記憶すべきデータに応じて各出力端子Ｐ１〜Ｐ８
が電源ラインとアースラインとの一方のみに接続するよ
うに処理したものである。また、補正データ記憶手段２
０７としてマイコン２０３内のＲＯＭを用いることもで
きる。 【００１５】補正データＳ（ｘ）が直線でなく図５に示
すように曲線となる場合にはこの曲線をｎ次式で近似し
て、これを（ｎ＋１）個の数値で特定するようにすれば
よい。あるいは、数個の所定の位置ｘｉに関する補正デ
ータを記憶しておき、その中間の位置の補正データが必
要であれば、例えばラグランジエ補間を使用してもよ
い。 【００１６】再び図２に戻って、補正演算手段２０６は
像ずれ演算手段２０５の出力Ｚ（ｘ）を補正データ記憶
手段２０７の補正データＳ（ｘ）で補正し、具体的には
Ｚ（ｘ）−Ｓ（ｘ）の演算を行って、補正された像ずれ
量ＺＴを算出する。この補正済像ずれ量ＺＴは、補正演
算手段２０６でデフォーカス量（被写体像と撮影レンズ
の所定結像面との間のずれ量）に換算され、表示駆動手
段２０８に送られる。この手段２０８はデフォーカス量
に基づき焦点調節状態を表示し、また撮影レンズを合焦
位置に駆動する。 【００１７】この作用を以下に述べる。一対のアレイ１
０５、１０６からのイメージ出力ａ１…ａＮ、ｂ１…ｂ
ＮはＡ／Ｄ変換後にデータメモリ手段２０４に記憶され
る。データメモリ手段２０４に記憶されたイメージ出力
ａ１…ａＮを図６（ａ）に例示する。像ずれ演算手段２
０５は、このイメージ出力を図６（ｂ）又は（ｃ）に示
すように例えば５個の領域Ｘ−２、Ｘ−１、Ｘ０、Ｘ
１、Ｘ２に分割し、全く同様にイメージ出力ｂ１…ｂＮ
をも５個の領域Ｘ−２、Ｘ−１、Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２に分
割し、各部分領域Ｘ１のイメージ出力から部分領域Ｘｉ
の中心ｘｉに関する部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）を個々に演
算する。 【００１８】補正演算手段２０６は補正データ記憶手段
２０７の内容から場所ｘｉの部分補正量Ｓ（ｘｉ）を算
出する。この部分補正量Ｓ（ｘｉ）は図３に示すように
関数Ｓ（ｘ）にｘ＝ｘｉを代入したものである。この
後、補正演算手段２０６は部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）から
部分補正量Ｓ（ｘｉ）を減じて、補正済部分像ずれ量Ｚ
Ｔ（ｘｉ）を得る。即ち、ＺＴ（ｘｉ）＝Ｚ（ｘｉ）−
Ｓ（ｘｉ）を得る。 【００１９】こうして、補正演算手段２０６は各部分領
域Ｘｉに関する補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）を求
め、例えば、これらの値の単純平均ΣＺＴ（ｘｉ）／５
を最終像ずれ量として算出して、これをデフォーカス量
に換算し表示駆動手段２０８に送出する。尚、各部分領
域Ｘｉに関する部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）から最終像ず
れ量ＺＴを求める方法はその目的に応じて種々考えられ
るが、以下にいくつかの例を示す。 （Ａ１） 上述の如く補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）
の平均値を最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ２） 補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）の最大と最
小のものを除いた残りの補正済部分像ずれ量の平均値を
最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ３） 補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）を大きい順
にならべた時の中央のものを最終像ずれ量ＺＴとする。 （Ａ４） 後述する情報量Ｅ（ｘ）が最大の部分領域に
関する補正済部分像ずれ量ＺＴを最終像ずれ量ＺＴとす
る。 （Ａ５） 上記情報量が相対的に大きい複数の部分領域
に関する補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｉ）の平均値を又
は情報量に応じて加重加算した平均値を最終像ずれ量Ｚ
Ｔとする。 【００２０】尚、各部分領域Ｘｉのデータから部分像ず
れ演算を行うアルゴリズムとしては、例えばイメージ出
力をフーリエ変換し位相を比較する手段（特開昭５４−
１０４８５９号公報）や相関演算を行い最大相関を与え
るシフト量を求める手段（特開昭５７−４５５１０号公
報）を用いることが可能である。部分領域Ｘｉに含まれ
る光電変換素子数の少ない時は上記フーリエ変換法を用
いる方が精度がよい。 【００２１】アレイ上に奥行きのある被写体が結像され
ている場合、アレイの全領域のイメージ出力を用いて像
ずれ量を算出すると、奥行き被写体のどの部分に自動合
焦されるかは全く不明となる。このような奥行き被写体
に関する問題は、上述のように部分領域Ｘｉ毎の部分像
ずれ量Ｚ（ｘｉ）を演算することにより以下の如く解決
できる。 （Ｂ１） 複数の部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）のうちから最
も像ずれ量の小さいものを選択し、これに基づき最終像
ずれ量ＺＴを求めれば、奥行き被写体の最も近い部分に
ついてのデフォーカス量を得ることができ、逆に部分像
ずれ量の最も大きいものの選択により遠方部分について
のデフォーカス量を、更に中間のものの選択により中間
距離の部分についてのデフォーカス量を得ることができ
る。 （Ｂ２） 複数の部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）のうちでほぼ
等しい値をとるものがあれば、その値を選択しこれに基
づき最終像ずれ量ＺＴを求めれば、比較的広い領域を占
める被写体についてのデフォーカス量を得ることができ
る。 （Ｂ３） 後述する情報量の最も大きい部分領域Ｘｉで
の部分像ずれ量を選択しこれに基づき最終像ずれ量ＺＴ
を求めれば、焦点検出の為の情報が最も多い被写体、一
般的にはコントラストの最も良い被写体についてのデフ
ォーカス量を得ることができる。 【００２２】次に上述のように部分像ずれ量を算出する
場合の具体例をフローチャートを用いて説明する。図７
においてステップで各部分領域Ｘｉにおける部分像ず
れ量Ｚ（ｘｉ）と情報量Ｅ（ｘｉ）とを像ずれ演算手段
２０５によって算出する。ここで情報量Ｅ（ｘｉ）とは
対応する部分像ずれ量Ｚ（ｘｉ）の信頼度を表すもの
で、この情報量の値が大きい程、対応する部分像ずれ量
の精度が高くなる。具体的には、情報量としては像ずれ
演算がフーリエ変換後の位相比較により行われるのであ
るならば、フーリエ変換後の振幅に関連した値（特開昭
５５−９８７１０号公報のｒ１、ｒ１' 、ｒ２、ｒ２'
が該当する。）を用いることができ、また像ずれ演算が
相関法である場合には後述の自己相関値Ｗｍを用いるこ
とができる。 【００２３】ステップにおいて、上記各部分領域Ｘｉ
の情報量Ｅ（ｘｉ）を所定閾値Ｅｔｈと比較し、この閾
値よりも大きい値の情報量Ｅ（ｘｊ）の部分領域Ｘｉを
選択する。ステップにおいて、補正データ記憶手段２
０７の内容Ｓ（ｘ）から上記選択された部分領域ｘｊに
おける部分補正量Ｓ（ｘｊ）を算出すると共に、選択部
分領域Ｘｊでの部分像ずれ量Ｚ（ｘｊ）を部分像ずれ量
Ｚ（ｘｉ）から選択する。 【００２４】ステップにおいて選択領域Ｘｊに関する
補正された部分像ずれ量ＺＴ（ｘｊ）をＺＴ（ｘｊ）＝
Ｚ（ｘｊ）−Ｓ（ｘｊ）から求める。ステップにおい
て、ステップで求めた補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘ
ｊ）のバラツキが所定値ΔＺより小さいか否か、具体的
には、補正済部分像ずれ量ＺＴ（ｘｊ）のうちの最大値
と最小値との差が所定値より小さいか否かを判別し、小
である時、被写体に奥行きがないとしてステップへ移
り、小でない時、奥行きある被写体と判定しステップ
へ移る。 【００２５】ステップでは、例えば前記（Ａ１）〜
（Ａ５）のいずれかの処理により最終ずれ量ＺＴを求め
る。ステップでは、例えば上述の（Ｂ１）〜（Ｂ３）
のいずれかの処理で最終像ずれ量ＺＴを求める。以上の
実施例では、一対のイメージ出力から複数の部分像ずれ
量を算出する例であったが、次に単一の像ずれ量を算出
する第２実施例を説明する。 【００２６】図８（ａ）は図２のデータメモリ手段２０
４に記憶される一対のデータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮ
の一方を示す。このデータ列としては、前述の如く光電
素子アレイのイメージ出力そのものでも、またそれをフ
ィルタリングやサンプリング処理したイメージ出力であ
ってもよい。図２において、像ずれ演算手段２０５はデ
ータメモリ手段２０４に記憶された一対のデータ列Ａ１
…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮを用い、一方のデータ列Ａ１…ＡＮ
を他方のデータ列Ｂ１…ＢＮに対して所定量ずつシフト
しながら、各シフト量Ｌ毎の相関量Ｃ（Ｌ）を求める。 【００２７】即ち、 【００２８】 【数１】 【００２９】この関数Ｃ（Ｌ）が最小となるシフト量Ｌ
m を像ずれ量として求める。このように相関演算により
求めた像ずれ量Ｌm は上述のような光学系の調整不足等
に起因する誤差を含んでいるので、この像ずれ量Ｌm を
補正データＳ（ｘ）で補正しなければならない。しかし
ながら、この像ずれ量はデータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…Ｂ
Ｎの全領域から算出しているので、補正量として補正デ
ータＳ（ｘ）のどの領域を用いるかが問題となる。 【００３０】この問題は、次のように解決される。デー
タ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮは、そのどの部分も上記相
関量Ｃ（Ｌ）に等しく寄与しているのでなく、図８
（ａ）に示した如くデータ列の変化の激しい部分Ｙが大
きく寄与し変化のゆるやかな部分は寄与が小さい。即ち
各部分のコントラストの大小に依存している。従ってデ
ータ列Ａ１…ＡＮ、Ｂ１…ＢＮの場所ｘ毎の上記寄与の
程度（以下寄与度と称する。）を求め、この場所に応じ
た寄与度補正データＳ（ｘ）とから補正量を求めればよ
い。この寄与度Ｗm は、例えばデータ列の隣接するデー
タの差分から求め得る。 【００３１】 即ち、Ｗm ＝｜Ａm −Ａm+1 ｜又は｜Ｂm −Ｂm+1 ｜。 この値Ｗm を図８（ｂ）に示す。もちろんＷm として｜
Ａm −Ａm+1 ｜＋｜Ｂm −Ｂm+1 ｜を用いることもでき
る。補正量ＳＴは、 【００３２】 【数２】 【００３３】ここでＳm は、ｘ＝ｍとしたときのｓ
（ｘ）である。従って、補正済像ずれ量ＺＴは次式より
求まる。ＺＴ＝Ｌm −ＳＴ尚、第１光電素子アレイとそ
れ上の光像との相対位置と、第２光電素子アレイとそれ
上の光像との相対位置との間の場所に応じた位置ずれ量
が著しく大きい場合には、補正データＳ（ｘ）により像
ずれ量を高精度で補正することは困難となることがあ
る。そこで、第１及び第２光電素子アレイの光電素子の
ピッチを場所に応じて変化させることにより上記位置ず
れ量を予め或る程度補正し、それでも残存した位置ずれ
量を補正データとして記憶するようにすることが望まし
い。 【００３４】 【発明の効果】以上本発明によれば、ほぼ合焦状態にお
ける、第１の光電素子アレイ上の光像と第２の光電素子
アレイ上の光像との互いに対応する各像点毎の相対的位
置ずれ量に関連する補正データを記憶すると共に、焦点
検出結果である相対的ずれ量に対して前記光像のどの部
分がどの程度の寄与をしたかを評価し、前記光像の部分
に応じた寄与度を算出し、この補正データと寄与度デー
タとにより相対的ずれ量を補正しているので、精度の良
い、焦点検出（測距）が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は一般的な焦点検出光学系と光電素子ア
レイとの関係を示す光学図。（ｂ）は光電素子上の光像
位置を示す正面図。 【図２】本発明の一実施例を示すブロック図。 【図３】相対的位置ずれ量の一例を示すグラフ。 【図４】 （ａ）及び（ｂ）は補正データ記憶手段の具
体的構成例を示す回路図。 【図５】 相対的位置ずれ量の別の例を示すグラフ。 【図６】（ａ）はイメージ出力の一例を示すグラフ。
（ｂ）及び（ｃ）はイメージ出力を複数の領域に分割す
る様子を示す図。 【図７】第１実施例の具体的な作用を示すフローチャー
ト。 【図８】（ａ）はイメージ出力の別の例を示すグラフ。
（ｂ）はイメージ出力の変化の激しさを示すグラフであ
る。 【主要部分の符号の説明】 １０５、１０６…光電素子アレイ ２０５…像ずれ演算手段 ２０６…補正演算手段 ２０７…補正データ記憶手段
レイとの関係を示す光学図。（ｂ）は光電素子上の光像
位置を示す正面図。 【図２】本発明の一実施例を示すブロック図。 【図３】相対的位置ずれ量の一例を示すグラフ。 【図４】 （ａ）及び（ｂ）は補正データ記憶手段の具
体的構成例を示す回路図。 【図５】 相対的位置ずれ量の別の例を示すグラフ。 【図６】（ａ）はイメージ出力の一例を示すグラフ。
（ｂ）及び（ｃ）はイメージ出力を複数の領域に分割す
る様子を示す図。 【図７】第１実施例の具体的な作用を示すフローチャー
ト。 【図８】（ａ）はイメージ出力の別の例を示すグラフ。
（ｂ）はイメージ出力の変化の激しさを示すグラフであ
る。 【主要部分の符号の説明】 １０５、１０６…光電素子アレイ ２０５…像ずれ演算手段 ２０６…補正演算手段 ２０７…補正データ記憶手段
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 第１、第２の光電素子アレイと、前記第１、第２
の光電素子アレイ上に被写体に関して視差を有する一対
の光像を形成する焦点検出光学系と、前記第１、第２光
電素子アレイの光電出力に基づき前記各光電素子アレイ
の一対の光像の相対的ずれ量を検出する像ずれ演算手段
とを有し、前記像ずれ演算手段の出力に基づいて焦点調
節を行う焦点検出装置において、前記像ずれ演算手段の
前記相対的ずれ量の検出において前記光像のどの部分が
どの程度の寄与をしたかを評価し、前記光像の部分に応
じた寄与度を算出する寄与度算出手段と、前記焦点検出
光学系の収差等の影響を除去するように前記第１もしく
は第２の光電素子アレイ上の位置に対応して決められる
補正データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段の前記
補正データと、前記寄与度算出手段の前記寄与度データ
とに基づいて、前記検出された前記相対的ずれ量を補正
する補正演算手段とを具備し、前記補正演算手段による
補正結果に基づいて前記焦点調節を行うことを特徴とす
る焦点検出装置。 (2) 前記寄与度算出手段の前記寄与度は、前記光像の
部分ごとのコントラストに関連するデータであることを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の焦点検出装
置。 (3) 前記コントラストは、前記光像の部分における隣
接する前記光電出力の差分に対応することを特徴とする
特許請求の範囲第(2)項記載の焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686091A JPH06103182B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686091A JPH06103182B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 焦点検出装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11946284A Division JPH0684890B2 (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04230715A JPH04230715A (ja) | 1992-08-19 |
| JPH06103182B2 true JPH06103182B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15185211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13686091A Expired - Fee Related JPH06103182B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103182B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10311945A (ja) * | 1997-05-12 | 1998-11-24 | Canon Inc | 焦点検出装置 |
| JP4817552B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2011-11-16 | セイコープレシジョン株式会社 | 位相差検出方法、位相差検出装置、測距装置および撮像装置 |
| JP5966426B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2016-08-10 | 株式会社ニコン | 焦点検出装置 |
| JP5963514B2 (ja) * | 2012-04-19 | 2016-08-03 | キヤノン株式会社 | 測距装置、測距方法及び撮像システム |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP13686091A patent/JPH06103182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04230715A (ja) | 1992-08-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |