JPH06308377A - 両移相型センサを用いた位相差型距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カメラの焦合検出等に用いられる、対象物ま
での距離を検出する位相差検出型の距離検出装置に関
し、測定を行う対称像がどのような像であっても、精度
の高い測距値を検出することができる位相差検出型の距
離検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 同一の対象物の画像を第１光センサ（１３
Ｌ）と第２光センサ（１３Ｒ）に各々結像させる結像手
段（１２Ｌ，１２Ｒ）と、第１光センサから、位相を制
御して第１信号を読み出す手段（１４）と、第２光セン
サから、位相を制御して第２信号を読み出す手段（１
４）と、第１信号と第２信号との相関度を演算する相関
演算手段（１５）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、距離検出方法に関し、
特にカメラの焦合検出等に用いられる、対象物までの距
離を検出する位相差検出型の距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に、従来の技術によるＴＴＬ（thro
ugh the lens）型の位相差検出型距離検出装置の例を示
す。図７（Ａ）は構成例を示し、図７（Ｂ）はその処理
回路の例を示す。カメラ用の焦合検出装置を例にとって
説明する。

【０００３】被写体である対象物からの光線は、撮影レ
ンズ５１によって収束され、フィルム等価面５２を通過
し、コンデンサレンズ５３、セパレータレンズ５４に達
する。セパレータレンズ５４は、入射する光を２つの光
束に分け、それぞれ基準ラインセンサ５５および参照ラ
インセンサ５６に投射させる。撮影レンズ５１の光軸５
８上にある対象物の像は、セパレータレンズ５４によっ
て２つの画像となり、ラインセンサ５５、５６上にそれ
ぞれ結像する。

【０００４】ラインセンサ５５は、ｐ個の受光素子を有
し、基準として用いられるため基準ラインセンサと呼ば
れる。ラインセンサ５６は、ｐ個よりも多いｑ個の受光
素子を有し、位相を変化させつつそのｐ個の受光素子か
らの信号を読みだして、基準ラインセンサ５５からの信
号と比較して位相差を検出するためのもので、参照ライ
ンセンサと呼ばれる。

【０００５】基準ラインセンサ５５および参照ラインセ
ンサ５６からの検出信号は、処理回路５７に供給され
る。参照ラインセンサ５６からの検出信号の読み出し位
相を変化させつつ、処理回路５７は後に述べる相関度の
演算を行い、相関度の極値を検出し、合焦位置を検出す
る。

【０００６】なお、撮影レンズ５１を通さず、参照ライ
ンセンサ、基準ラインセンサの前に配置した同一特性の
一対のレンズによって外光を取込み、同様に対象物まで
の距離を測定する方式も提案されている。

【０００７】図７（Ｂ）は、処理回路５７の構成例を示
す。基準ラインセンサ５５および参照ラインセンサ５６
からの信号は、Ａ／Ｄ変換器５９に供給され、アナログ
信号がデジタル信号に変換される。このデジタル信号
は、ＣＰＵ６０を介して一旦、ＲＡＭ６１に記憶され
る。その後、ＲＡＭ６１に記憶されたデジタル信号を読
み出し、ＣＰＵ６０が相関演算を行って相関度の極値を
検出し、対象物までの距離を表す出力信号を発生する。

【０００８】図７（Ａ）、（Ｂ）に示した焦合検出装置
においては、ホトセンサに蓄積された電荷をそのまま電
荷−電圧変換して検出信号を形成し、デジタル信号に変
換後ＲＡＭ６１に記憶してこの信号を読みだすことによ
り、演算を行っている。

【０００９】本出願人は、光を照射することによって蓄
積した電荷を非破壊的に読み出し、アナログ量のまま直
接演算処理する焦合検出装置を提案した。図８（Ａ）
は、このような焦合検出装置の光センサ部の構成例を示
す。図８（Ａ）において、光検出部分は、ｎ^- 型シリコ
ン基板６４の表面に、ｐ型ウェル６６を形成し、その一
部にｎ⁺ 型領域６８を形成してｐｎ接合６９を形成する
ことによって構成している。このｐｎ接合６９近傍に光
が入射すると、電子・正孔対が形成され、ｐｎ接合周辺
の電位勾配にしたがって、電子と正孔は分離され、蓄積
される。

【００１０】ｐ型ウェル６６は、図中ｐｎ接合６９の左
側に延在し、その上に絶縁されたポリシリコンのゲート
電極７１〜７４、フローティングゲート電極７６が形成
されている。ホトダイオードに隣接して、ゲート電極７
１を備えた障壁部８１が形成されており、障壁部８１の
隣には、ゲート電極７２を備えた蓄積部８２が形成され
ている。

【００１１】すなわち、受光部に入射された光に対応す
る電荷が、ｐｎ接合６９近傍から障壁部８１を介して蓄
積部８２に蓄積される。蓄積部８２は、トランスファゲ
ート電極７３下の電位障壁８３を介してゲート電極７４
を備えたシフトレジスタ部８４に連続しており、シフト
レジスタ８４部はバイアス印加用アルミニウム電極７５
を上に備えたフローティングゲート電極７６下の読出領
域８６に連続している。

【００１２】すなわち、ホトダイオード部で入射した光
に応答して電子・正孔対が形成されると、キャリアは障
壁部８１を越えてゲート電極７２下の蓄積部８２に蓄積
され、さらにトランスファゲート電極７３下の電位障壁
８３を越えてゲート電極７４下のシフトレジスタ部８４
に転送される。シフトレジスタ部８４に蓄積された電荷
は、ゲート電極７５の電圧に依存してフローティングゲ
ート電極７６下の読出領域８６に転送される。フローテ
ィングゲート電極７６には、転送された電荷に対応する
電荷が誘起され、この電荷量によって入射光量が非破壊
的に読みだされる。読み出し後、キャリアは再びシフト
レジスタ部８４に戻され、シフトされる。このようにし
て、シフトレジスタ部８４の電荷が順次非破壊的に読み
出される。

【００１３】図８（Ａ）に示すような光センサを用いた
場合には、スイッチトキャパシタ積分回路を用いること
により検出信号をアナログ量に保ったまま数式１の演算
を行うことができる。

【００１４】図８（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積分回
路の例を示す。図８（Ｂ）において、基準光センサから
の電荷信号Ｂ（ｋ）および、参照光センサからの電荷信
号Ｒ（ｋ）は、それぞれスイッチトキャパシタ積分回路
の入力端子Ｐｂ、Ｐｒに印加され、アンプを介して差動
増幅器８８の反転入力端子および非反転入力端子に印加
される。差動アンプ８８は、入力信号Ｂ（ｋ）、Ｒ
（ｋ）の大小に応じて符号信号Ｓgnを発生し、チャネル
セレクト回路８９に供給する。チャネルセレクト回路８
９は、符号信号Ｓgnに応じて相対関係が反転する一対の
セレクト信号Φ１、Φ２およびＫＡ、ＫＢを発生する。

【００１５】入力端子Ｐｒには、セレクト信号ＫＢで制
御されるスイッチ９０を介して、キャパシタＣS1が接続
され、キャパシタＣS1の両端は、それぞれセレクト信号
ＫＡおよびΦ１で制御されるスイッチ９３、９４を介し
て接地に接続されている。キャパシタＣS1のスイッチ９
４側電極は、さらにセレクト信号Φ２で制御されるスイ
ッチ９１を介してオペアンプ９２の反転入力端子に接続
されている。

【００１６】同様、入力端子Ｐｂは、アンプを介しセレ
クト信号ＫＡで制御されるスイッチ９５を介して、キャ
パシタＣS2に接続されている。キャパシタＣS2の両電極
は、セレクト信号ＫＢおよびΦ１で制御されるスイッチ
９７、９８を介してそれぞれ接地に接続されている。キ
ャパシタＣS2のスイッチ９８側電極は、さらにセレクト
信号Φ２によって制御されるスイッチ９６を介してオペ
アンプ９２の反転入力端子に接続されている。

【００１７】オペアンプ９２の非反転入力端子は接地に
接続されている。また、オペアンプ９２の出力端子９９
は、キャパシタＣ_I とセレクト信号Φ_RST によって制御
されるスイッチ８７の並列接続を介して反転入力端子に
帰還されている。セレクト信号ＫＡとＫＢとは同時にハ
イ状態になることはなく、セレクト信号Φ１とΦ２も同
時にハイ状態になることはない。

【００１８】たとえば、まずセレクト信号ＫＢとΦ１が
ハイ状態になると、スイッチ９０、９４および９７、９
８が閉じる。信号Ｒ（ｋ）は、キャパシタＣS1に充電さ
れる。他のキャパシタＣS2は両極が接地に接続され、ク
リアされる。

【００１９】次に、セレクト信号ＫＡとΦ２がハイ状態
になると、スイッチ９１、９３および９５、９６が閉じ
る。キャパシタＣS1は、図中右側電極が接地されていた
状態から、左側電極が接地され、右側電極がオペアンプ
９２の反転入力端子に接続された状態に変わる。このた
め、実効的にＲ（ｋ）の電位が反転したことになる。キ
ャパシタＣS2は、スイッチ９５、９６を介して入力端子
Ｐｂとオペアンプ９２の反転入力端子間に接続される。
したがって、キャパシタＣS2には信号Ｂ（ｋ）が充電さ
れる。このようにして、オペアンプ９２の反転入力端子
には、信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との差電圧が印加され
る。

【００２０】信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との大小関係が逆
になったときは、チャネルセレクト回路８９は符号信号
Ｓgnに基づいてセレクト信号ＫＡとＫＢおよびΦ１とΦ
２の位相関係を反転させる。すると、信号Ｂ（ｋ）が先
にキャパシタＣS2に充電され、符号が反転してオペアン
プ９２の反転入力端子に印加される。信号Ｒ（ｋ）はキ
ャパシタＣS1を介してオペアンプ９２の反転入力端子に
印加される。

【００２１】したがって、オペアンプ９２の反転入力端
子には常に信号Ｂ（ｋ）とＲ（ｋ）との差の絶対値に対
応する信号が印加される。このようにして、対応する基
準信号と参照信号との差の絶対値を検出し、その和を算
出することによって相関関数Ｈの値を演算することによ
り、位相差を検出し、合焦状態を検出することができ
る。

【００２２】図９は、片移相型センサの動作を説明する
ための概念図である。基準ラインセンサＣＣＤＢには、
基準ラインセンサ用レンズを介した被写体の画像が結像
されている。また、参照ラインセンサＣＣＤＦには、参
照ラインセンサ用レンズを介した被写体の画像が結像さ
れている。

【００２３】被写体までの距離による画像間の位置ずれ
を検出するために、後に述べる相関演算が行われる。図
７に示す処理回路５７は、参照ラインセンサＣＣＤＦか
らの検出信号の読み出し位相を変化させつつ、基準ライ
ンセンサＣＣＤＢからの信号と比較して相関度を演算す
る。

【００２４】つまり、基準ラインセンサＣＣＤＢからの
読み出し位相は変化させずに、参照ラインセンサＣＣＤ
Ｆからの読み出し位相のみを制御可能な状態において読
み出しを行う。

【００２５】基準画素データＳＢは、基準ラインセンサ
ＣＣＤＢより読み出された信号であり、参照画素データ
ＳＦは、参照ラインセンサＣＣＤＦより読み出された信
号である。それぞれのラインセンサより読み出された基
準画素データＳＢの画素数と参照画素データＳＦの画素
数は同数である。

【００２６】基準ラインセンサＣＣＤＢより読み出され
た基準画素データＳＢの画素数と、基準ラインセンサＣ
ＣＤＢが受光可能な画素数とは同数であってもよい。一
方、参照ラインセンサＣＣＤＦより読み出された参照画
素データＳＦの画素数は、参照ラインセンサＣＣＤＦが
受光可能な画素数よりも少ない。

【００２７】参照ラインセンサＣＣＤＦは、読み出され
る参照画素データの画素数に加えて、読み出されない余
裕画素の画素数が存在する。位相シフト数が変化する毎
に参照ラインセンサから読み出される参照画素データの
領域が変化するので、それに伴い、余裕画素の領域も変
化する。

【００２８】つまり、参照ラインセンサＣＣＤＦが受光
可能な画素数は、基準ラインセンサＣＣＤＢが受光可能
な画素数よりも余裕画素の画素数分だけ多くなる。基準
ラインセンサＣＣＤＢは、余裕画素をもつ必要はない。

【００２９】処理回路は、参照ラインセンサＣＣＤＦに
対しては受光素子のセンサピッチ毎に読み出し領域をシ
フトさせ、基準ラインセンサＣＣＤＢからの信号と参照
ラインセンサＣＣＤＦからの信号を読み出す。ラインセ
ンサをセンサピッチだけシフトさせた時を１シフトとす
る。

【００３０】図９に示すようにシフト数＝０の場合に
は、基準ラインセンサＣＣＤＢから基準画素データＳＢ
０が読み出され、参照ラインセンサＣＣＤＦから参照画
素データＳＦ０が読み出される。シフト数＝１の場合に
は、シフト数＝０の場合に比べて、参照ラインセンサＣ
ＣＤＦは１シフトされた状態において参照画素データＳ
Ｆ１が読み出され、基準ラインセンサＣＣＤＢはシフト
されていない状態において基準画素データＳＢ１が読み
出される。

【００３１】シフト数＝２の場合には、シフト数＝０の
場合に比べて、参照ラインセンサＣＣＤＦは２シフトさ
れた状態において参照画素データＳＦ２が読み出され、
基準ラインセンサＣＣＤＢはシフトされていない状態に
おいて基準画素データＳＢ２が読み出される。

【００３２】シフト数＝３の場合には、シフト数＝０の
場合に比べて、参照ラインセンサＣＣＤＦは３シフトさ
れた状態において参照画素データＳＦ３が読み出され、
基準ラインセンサＣＣＤＢはシフトされていない状態に
おいて基準画素データＳＢ３が読み出される。

【００３３】以下、同様にして、シフト数＝ｉの場合に
は、シフト数＝０の場合に比べて、参照ラインセンサＣ
ＣＤＦはｉシフトされた状態において参照画素データＳ
Ｆｉが読み出され、基準ラインセンサＣＣＤＢはシフト
されていない状態において基準画素データＳＢｉが読み
出される。ここで、ｉは０以上の整数を表す。

【００３４】この時、シフトする参照ラインセンサＣＣ
ＤＦのシフト方向は一定である。つまり、シフト数＝ｉ
においては、参照ラインセンサＣＣＤＦを（センサピッ
チ×ｉ）の長さだけシフトさせた状態において参照画素
データＳＦｉを読み出す。

【００３５】また、各シフト数において、基準ラインセ
ンサＣＣＤＢをシフトさせずに基準画素データＳＢを読
み出しているので、基準画素データＳＢ０〜ＳＢ３のデ
ータは全て同じデータを表している。

【００３６】ここで、相関演算による位相差検出につい
て図１０を参照してより詳細に説明する。図１０（Ａ）
に示すように、基準ラインセンサ５５には、基準ライン
センサ用レンズにより被写体の画像が結像されている。
また、基準ラインセンサ５５と基線長水平方向に離され
た参照ラインセンサ５６にも、参照ラインセンサ用レン
ズを介して被写体の画像が結像されている。

【００３７】被写体が所定位置にあるときは、基準ライ
ンセンサ５５と参照ラインセンサ５６の対応する受光素
子には同一の画像が結像される。被写体が所定位置から
外れると、基準ラインセンサ５５、参照ラインセンサ５
６上の画像は水平方向に変位する。すなわち、被写体が
近付けば画像間の距離は広がり、被写体が遠ざかれば画
像間の距離は近付く。この画像間の距離の変動を検出す
るために、参照用ラインセンサ５６は基準用ラインセン
サ５５よりも素子数が多く設定されている。

【００３８】画像間の距離の変動を検出するために、相
関演算による位相差検出手法が用いられている。相関演
算による位相検出は、数式１に基づく演算によりライン
センサ５５、５６上の一対の結像の相関度を求め、相関
度が最小となるまでのこれらの結像の相対移動値（位相
差）を求めることによって合焦状態を識別する。

【００３９】

【数１】 Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝１〜ｎ）｜Ｂ（ｋ）−Ｒ（ｋ＋ｍ）｜ ただし、Σ（ｋ＝１〜ｎ）はｋが１からｎまでの関数の
和を表し、ｋは基準となるラインセンサ５５内の素子を
指定する。また、ｍはたとえば−６から６までの整数
で、上記の相対移動量を示す。

【００４０】たとえば、Ｂ（ｋ）は基準ラインセンサ５
５の各画素より時系列的に出力される電気信号、Ｒ（ｋ
＋ｍ）は参照ラインセンサ５６の画素より時系列的に出
力される電気信号であり、ｍを−６から６まで順次変化
させる毎に数式１の演算を行えば、図１０（Ｂ）に示す
ような相関度Ｈ（−６）、Ｈ（−５）、…、Ｈ（６）が
得られる。たとえば、相関度Ｈ（０）が最小値となる場
合に被写体までの距離が所定の値になるようにあらかじ
め設定しておく。これよりずれた位置での相関度が最小
値となれば、そのずれ量すなわちｍ＝０までの位相差に
よって被写体の所定位置からのずれ、すなわち被写体ま
での距離を検出することができる。

【００４１】ところで、基準ラインセンサ５５、参照ラ
インセンサ５６の受光素子は、たとえば２０μｍのピッ
チで配置されている。相関度は画像面において２０μｍ
を単位とした距離毎に演算される。被写体までの距離
が、受光素子のピッチの中間位置に相当するときは、図
１０（Ｂ）の破線で示すように相関度の極値の右側の相
関度と左側の相関度の値が異なるようになる。このよう
な場合、補間演算を行うことによってピッチ間隔以上の
解像度を得ることができる。

【００４２】図１０（Ｃ）は、３点補間の方法を説明す
るための概略図である。極小の相関度の得られた位置を
ｘ２とし、その両側のサンプル位置をｘ１、ｘ３とす
る。実際に演算で得られた相関度を黒丸で示す。図で示
すように、ｘ３における相関度ｙ３がｘ１における相関
度ｙ１より低い場合、真の極小値はｘ２からｘ３に幾分
進んだところに存在すると考えられる。もし、極小値が
正確にｘ２の位置にある場合、相関度曲線は破線ｆ１で
示すようにｘ２で折れ曲がり、左右対称に立ち上がると
すればｘ３における相関度ｙ３ａはｘ１における相関度
ｙ１と等しくなる。

【００４３】一方、ｘ２とｘ３の中点が真の最小相関度
の位置であるとすれば、相関度曲線は破線ｆ２で示すよ
うにｘ２とｘ３の中点で折れ曲がり、ｘ２における相関
度ｙ２とｘ３における相関度ｙ３ｂは等しくなる。図に
示すように、これら２つの場合における相関度の差（ｙ
３ａ−ｙ３ｂ）はｘ１とｘ２の間の相関度の差（ｙ１−
ｙ２）に等しい。すなわち、半ピッチ進むことによって
１単位の相関度が変化する。そこで、実際に演算で得ら
れた相関度が上に述べた２つの場合のどの中間位置にあ
るかを調べることにより、真の相関度最小の位置を得る
ことができる。ｘ２からのずれ量ｄは、 ｄ＝（ｙ１−ｙ３）／２（ｙ１−ｙ２） で与えられる。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】従来の片移相型センサ
を用いた距離検出装置は、基準ラインセンサからの読み
出し位相を変化させずに、参照ラインセンサからの読み
出し位相のみを制御して読み出しを行う。参照ラインセ
ンサが受光可能な画素数は、基準ラインセンサが受光可
能な画素数よりも余裕画素の画素数分だけ多い。

【００４５】片移相型センサにより相関度曲線を求めた
場合には、真の最小相関度のシフト数を軸にして左右の
シフト数における相関度が対称とならない場合が少なく
ない。相関度曲線が対称ではない状態において、相関度
曲線の内の最小値周辺の３点を用いる３点補間法によ
り、測距値を求めても精度のよい値は得られない。

【００４６】３点補間法は、相関度曲線が真の最小相関
度を軸にして対称であることを前提にして、求められる
方法であるので、相関度が対称でない場合には３点補間
法を用いても信頼性の高い測距値を得ることができな
い。

【００４７】本発明の目的は、測定を行う対称像がどの
ような像であっても、精度の高い測距値を検出すること
ができる位相差検出型の距離検出装置を提供することで
ある。

【００４８】

【課題を解決するための手段】本発明の位相差検出型の
距離検出装置は、同一の対象物の画像を第１光センサと
第２光センサに各々結像させる結像手段と、第１光セン
サから、位相を制御して第１信号を読み出す手段と、第
２光センサから、位相を制御して第２信号を読み出す手
段と、第１信号と第２信号との相関度を演算する相関演
算手段とを有する。

【００４９】

【作用】１対のセンサのうち一方からの読み出し位相の
みを変化させる片移相型センサを用いて距離検出を行っ
た場合に、得られた相関度曲線が真の最小相関度のシフ
ト数を軸にして対称とならない場合であっても、１対の
センサの両方からの読み出し位相を変化させる両移相型
センサを用いた距離検出を行うことにより、相関度曲線
を対称にすることができる。

【００５０】両移相型センサを用いた距離検出では、３
点補間法と両移相補間法を使い分けることにより、精度
の高い合焦検出を行うことができる。それに従い、精度
の高い測距値を検出することができる。

【００５１】

【実施例】図１は、本発明の実施例による両移相型セン
サの動作を説明するための概念図である。

【００５２】被写体である対象物からの光線は、左ライ
ンセンサ用レンズと右ラインセンサ用レンズを介して、
１対のラインセンサに投射される。左ラインセンサＣＣ
ＤＬには、左ラインセンサ用レンズを介した被写体の画
像が結像され、右ラインセンサＣＣＤＲには、右ライン
センサ用レンズを介した被写体の画像が結像される。

【００５３】ラインセンサから信号を読み出す際には、
左ラインセンサＣＣＤＬからの検出信号の読み出し位相
を変化させることができ、また右ラインセンサＣＣＤＲ
からの検出信号の読み出し位相を変化させることもでき
る。そして、左ラインセンサＣＣＤＬから読み出した信
号と右ラインセンサＣＣＤＲから読み出した信号を比較
して相関度を演算する。

【００５４】左画素データＳＬは、左ラインセンサＣＣ
ＤＬより読み出された信号であり、右画素データＳＲ
は、右ラインセンサＣＣＤＲより読み出された信号であ
る。それぞれのラインセンサより読み出された左画素デ
ータＳＬの画素数と右画素データＳＲの画素数は基本的
に同数である。左ラインセンサＣＣＤＬの受光可能な画
素数と、右ラインセンサＣＣＤＲの受光可能な画素数と
は同数であることが望ましい。

【００５５】読み出し位相を可変とするために、左ライ
ンセンサＣＣＤＬより読み出された参照画素データＳＬ
の画素数は、左ラインセンサＣＣＤＬが受光可能な画素
数よりも少ない。同様に、右ラインセンサＣＣＤＲより
読み出された右画素データＳＲの画素数は、右ラインセ
ンサＣＣＤＲが受光可能な画素数よりも少ない。

【００５６】ラインセンサの読み出し制御部は、左ライ
ンセンサＣＣＤＬの読み出し領域と右ラインセンサＣＣ
ＤＲの読み出し領域を交互に、受光素子分（センサピッ
チ）シフトさせ、左ラインセンサＣＣＤＬからの信号と
右ラインセンサＣＣＤＲからの信号を読み出す。ライン
センサをセンサピッチだけシフトさせた時を１シフトと
する。

【００５７】シフト数＝０の場合には、左ラインセンサ
ＣＣＤＬから左画素データＳＬ０が読み出され、右ライ
ンセンサＣＣＤＲから右画素データＳＲ０が読み出され
る。シフト数＝１の場合には、シフト数＝０の場合に比
べて、左ラインセンサＣＣＤＬは１シフトされた状態に
おいて左画素データＳＬ１が読み出され、右ラインセン
サＣＣＤＲはシフトされていない状態において右画素デ
ータＳＲ１が読み出される。

【００５８】シフト数＝２の場合には、シフト数＝０の
場合に比べて、左ラインセンサＣＣＤＬは１シフトされ
た状態において左画素データＳＬ２が読み出され、右ラ
インセンサＣＣＤＲは１シフトされた状態において右画
素データＳＲ２が読み出される。

【００５９】シフト数＝３の場合には、シフト数＝０の
場合に比べて、左ラインセンサＣＣＤＬは２シフトされ
た状態において左画素データＳＬ３が読み出され、右ラ
インセンサＣＣＤＲは１シフトされた状態において右画
素データＳＲ３が読み出される。

【００６０】以下、同様にして、シフト数の増加に伴
い、左ラインセンサＣＣＤＬと右ラインセンサＣＣＤＲ
を交互にシフトさせて、ラインセンサから画素データを
読み出す。シフト数＝ｉの場合には、シフト数＝０の場
合に比べて、右ラインセンサＣＣＤＲはｍシフトされた
状態において右画素データＳＲｉが読み出され、左ライ
ンセンサＣＣＤＬはｎシフトされた状態において左画素
データＳＬｉが読み出される。ここで、 ｉ＝ｍ ＋ ｎ ｎ＝ｍ or ｍ＋１ の関係が成立する。ｉ，ｍ，ｎは０または正の整数を表
す。

【００６１】以上、左ラインセンサＣＣＤＬと右ライン
センサＣＣＤＲとを交互にシフトさせる動作について説
明した。シフト数＝１の時に右ラインセンサＣＣＤＲを
シフトさせずに、左ラインセンサＣＣＤＬを１シフトさ
せ、その後順次左ラインセンサＣＣＤＬの方を右ライン
センサＣＣＤＲよりも先にシフトさせる場合について説
明したが、右ラインセンサＣＣＤＲの方から先にシフト
させてもよい。

【００６２】図２は、両移相型センサを用いた際の相関
度曲線を表す。横軸にシフト数をとり、縦軸に相関度を
とった時の相関度曲線である。図２において、測定点
（Ｘｎ２，Ｙｎ２）、測定点（Ｘｎ１，Ｙｎ１）、測定
点（Ｘｍ，Ｙｍ）、測定点（Ｘｐ１，Ｙｐ１）および測
定点（Ｘｐ２，Ｙｐ２）の５点は、計測により得られた
点である。測定点（Ｘｍ，Ｙｍ）が最小相関度を示す測
定点である。

【００６３】測定点（Ｘｎ２，Ｙｎ２）は、シフト数＝
Ｘｎ２における相関度がＹｎ２であることを示し、測定
点（Ｘｎ１，Ｙｎ１）は、シフト数＝Ｘｎ１における相
関度がＹｎ１であることを示し、測定点（Ｘｍ，Ｙｍ）
は、シフト数＝Ｘｍにおける相関度がＹｍであることを
示し、測定点（Ｘｐ１，Ｙｐ１）は、シフト数＝Ｘｐ１
における相関度がＹｐ１であることを示し、測定点（Ｘ
ｐ２，Ｙｐ２）は、シフト数＝Ｘｐ２における相関度が
Ｙｐ２であることを示す。

【００６４】最小相関度の測定点（Ｘｍ，Ｙｍ）の１シ
フト前は測定点（Ｘｎ１，Ｙｎ１）が示す相関度であ
り、２シフト前は測定点（Ｘｎ２，Ｙｎ２）が示す相関
度である。測定点（Ｘｎｉ，Ｙｎｉ）は、最小相関度を
示す測定点（Ｘｍ，Ｙｍ）のｉシフト前の相関度を示す
点である。

【００６５】測定点（Ｘｍ，Ｙｍ）の１シフト後は測定
点（Ｘｐ１，Ｙｐ１）が示す相関度であり、２シフト後
は測定点（Ｘｐ２，Ｙｐ２）が示す相関度である。測定
点（Ｘｐｉ，Ｙｐｉ）は、最小相関度を示す測定点（Ｘ
ｍ，Ｙｍ）のｉシフト後の相関度を示す点である。

【００６６】ところで、測定点は離散的に分布してお
り、真の最小相関度は測定点と測定点の中間にある場合
が一般的である。この真の最小相関度の位相を求めるに
は補間演算が必要である。

【００６７】シフト数＝Ｘ０において、相関度が最小値
Ｙ０となると仮定する。合焦点が存在する場合、（Ｘ
０，Ｙ０）が合焦点を表す。両移相型センサを用いた場
合には、左ラインセンサと右ラインセンサのシフトする
動作が対称となるために、相関度曲線は真の最小相関度
を軸にして巨視的には対称となる。しかし、左ラインセ
ンサをシフトさせた時と右ラインセンサをシフトさせた
時とでは、図２に示すように相関度にずれが生じる場合
がある。

【００６８】図２に示す相関度曲線は、シフト数を増加
させる際に、左ラインセンサと右ラインセンサを交互に
シフトさせている。そのため、相関度曲線に細かな段差
が生じ、左ラインセンサをシフトさせた時の系列と右ラ
インセンサをシフトさせた時の系列の２つの系列の相関
度曲線が得られる。

【００６９】以上のような関係が、図２に示す相関度曲
線においては成り立つ。このような場合においては、通
常の３点補間法を用いた測距値演算を行っても信頼性の
高い測距値は得られない。そこで、次に述べる両移相補
間法を用いて測距値を求める。

【００７０】測定点（Ｘｎ２，Ｙｎ２）と測定点（Ｘ
ｍ，Ｙｍ）と測定点（Ｘｐ２，Ｙｐ２）とは、第１系列
を成し、測定点（Ｘｎ１，Ｙｎ１）と測定点（Ｘｐ１，
Ｙｐ１）とは、第２系列を成している。つまり、１つ置
きの点の集合が１つの系列を成す。

【００７１】図２に示す相関度曲線において、真の最小
相関度Ｙ＝Ｙ０を軸にして、（Ｘｎ１，Ｙｎ１）と対称
となる対称点（Ｘｎ１，Ｙｎ１’）と、（Ｘｐ２，Ｙｐ
２）と対称となる対称点（Ｘｐ２，Ｙｐ２’）を想定す
る。

【００７２】すると、測定点（Ｘｎ２，Ｙｎ２）と測定
点（Ｘｍ，Ｙｍ）と合焦点（Ｘ０，Ｙ０）と対称点（Ｘ
ｐ２，Ｙｐ２’）を通る直線Ｌ１と、測定点（Ｘｐ１，
Ｙｐ１）と合焦点（Ｘ０，Ｙ０）と対称点（Ｘｎ１，Ｙ
ｎ１’）を通る直線Ｌ２とは合焦点（Ｘ０，Ｙ０）で交
差する。

【００７３】測距値を求めるためには、真の最小相関度
Ｙ０を示すシフト数の値Ｘ０を求めればよい。直線Ｌ１
と直線Ｌ２の交点となる合焦点（Ｘ０，Ｙ０）のシフト
数Ｘ０の算出法を次に示す。

【００７４】直線Ｌ１は、数式２により表される。

【００７５】

【数２】ｙ−Ｙｍ＝ｍ１（ｘ−Ｘｍ） ここで、傾きｍ１は次式により表される。

【００７６】

【数３】ｍ１＝（Ｙｍ−Ｙｐ２’）／（Ｘｍ−Ｘｐ２） 直線Ｌ２は、数式４により表される。

【００７７】

【数４】ｙ−Ｙｐ１＝ｍ２（ｘ−Ｘｐ１） ここで、傾きｍ２は次式により表される。

【００７８】

【数５】 ｍ２＝（Ｙｐ１−Ｙｎ１’）／（Ｘｐ１−Ｘｎ１） 真の最小相関度Ｙ０は数式６と数式７の関係にある。

【００７９】

【数６】Ｙ０＝（Ｙｎ１＋Ｙｎ１’）／２

【００８０】

【数７】Ｙ０＝（Ｙｐ２＋Ｙｐ２’）／２ なお、

【００８１】

【数８】 Ｘｍ−Ｘｎ１＝Ｘｐ１−Ｘｍ＝Ｘｐ２−Ｘｐ１＝１ である。

【００８２】直線Ｌ１と直線Ｌ２は、合焦点において交
差するので、直線Ｌ１を表す数式２と直線Ｌ２を表す数
式４に合焦点の座標（Ｘ０，Ｙ０）を代入する。その式
より、数式６と数式７を用いてＹｎ１’とＹｐ１’を消
去し、真の最小相関度Ｙ０を消去すると、数式９の関係
となる。

【００８３】

【数９】 ａＸ０² −２（ａＸｍ＋ｂ）Ｘ０＋ａＸｍ² ＋２ｂＸｍ＋ｃ＝０ ここで、係数ａ，ｂ，ｃは、数式１０〜１２のように表
される。

【００８４】

【数１０】ａ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｐ２−Ｙｍ

【００８５】

【数１１】ｂ＝Ｙｎ１−Ｙｍ

【００８６】

【数１２】ｃ＝Ｙｎ１−Ｙｐ１ 測定値中の最小相関度Ｙｍを示すシフト数Ｘｍの値と、
真の最小相関度Ｙ０を示すシフト数Ｘ０の値との関係に
は２通り考えられる。シフト数がＸｍ≦Ｘ０の関係とＸ
ｍ≧Ｘ０の関係の２つである。

【００８７】まず、シフト数がＸｍ≦Ｘ０の関係にある
場合についてを考える。この場合のシフト数Ｘｍとシフ
ト数Ｘ０の関係は数式１３のようになる。

【００８８】

【数１３】Ｘｍ＝Ｘ０−α （０≦α＜１） つまり、シフト数Ｘｍは、シフト数Ｘ０とシフト数Ｘｎ
１の間の位置に存在する。シフト数Ｘｎ１は、数式８よ
り次式のように表すことができる。

【００８９】Ｘｎ１＝Ｘｍ−１ 数式１３の条件下において、数式９は、数式１４のよう
に書き換えることができる。

【００９０】

【数１４】ａα² −２ｂα＋ｃ＝０ αについて、数式１４の２次方程式を解き、０≦α＜１
の条件を当てはめると、数式１５に示す解が得られる。

【００９１】

【数１５】α＝｛ｂ−（ｂ² −ａｃ）^1/2 ｝／ａ 求めるべき真の最小相関度のシフト数Ｘ０は、数式１３
と数式１５より、数式１６により表される。

【００９２】

【数１６】 Ｘ０＝Ｘｍ＋｛ｂ−（ｂ² −ａｃ）^1/2 ｝／ａ 次に、シフト数がＸｍ≧Ｘ０の関係にある場合について
を考える。この場合のシフト数Ｘｍとシフト数Ｘ０の関
係は数式１７のようになる。

【００９３】

【数１７】Ｘｍ＝Ｘ０＋β （０≦β＜１） つまり、シフト数Ｘｍは、シフト数Ｘ０とシフト数Ｘｐ
１の間の位置に存在する。シフト数Ｘｎ１は、数式８よ
り次式のように表すことができる。

【００９４】Ｘｐ１＝Ｘｍ＋１ 数式１７の条件下では、数式１４に対応して、数式１８
のように表すことができる。

【００９５】

【数１８】ｅβ² −２ｆβ＋ｇ＝０ ここで、係数ｅ，ｆ，ｇは、数式１９〜２１により表さ
れる。

【００９６】

【数１９】ｅ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｎ２−Ｙｍ

【００９７】

【数２０】ｆ＝Ｙｐ１−Ｙｍ

【００９８】

【数２１】ｇ＝Ｙｐ１−Ｙｎ１ βについて、数式１８の２次方程式を解き、０≦β＜１
の条件を当てはめると、数式２２に示す解が得られる。

【００９９】

【数２２】β＝｛ｆ−（ｆ² −ｅｇ）^1/2 ｝／ｅ 求めるべき真の最小相関度のシフト数Ｘ０は、数式１７
と数式２２より、数式２３により表される。

【０１００】

【数２３】 Ｘ０＝Ｘｍ−｛ｆ−（ｆ² −ｅｇ）^1/2 ｝／ｅ 図３は、両移相型距離検出回路の構成を示すブロック図
である。

【０１０１】被写体である対象物からの光線は、左ライ
ンセンサ用レンズ１２Ｌと右ラインセンサ用レンズ１２
Ｒを介して、ラインセンサ１３に投射される。左ライン
センサ１３Ｌには、左ラインセンサ用レンズ１２Ｌを介
した被写体の画像が結像され、右ラインセンサ１３Ｒに
は、右ラインセンサ用レンズ１２Ｒを介した被写体の画
像が結像される。

【０１０２】両移相駆動処理回路１４は、左ラインセン
サ１３Ｌからの読み出し位相と、右ラインセンサ１３Ｒ
からの読み出し位相を制御しながら検出信号を読み出
す。ラインセンサ１３をシフトさせた状態で信号を読み
出すことにより、所定のシフト数における検出信号を読
み出す。左ラインセンサ１３Ｌからの読み出し位相と、
右ラインセンサ１３Ｒからの読み出し位相は、シフト数
の値に関連して制御される。

【０１０３】両移相駆動処理回路１４から出力された検
出信号は、電気信号として相関演算回路１５に供給され
る。相関演算回路１５は、左ラインセンサ１３Ｌから読
み出された信号と右ラインセンサ１３Ｒから読み出され
た信号を比較して相関度を演算する。それぞれのシフト
数について、ラインセンサ１３から信号を読み出し、相
関度を求める。

【０１０４】合焦検出回路２１は、最小相関度検出回路
１６、相関度曲線段差検出回路１７、両移相補間回路１
８および３点補間回路２０を有する。合焦検出回路２１
は、相関演算回路１５において出力された相関度の値か
ら合焦状態におけるシフト数を検出する。そして、検出
されたシフト数は測距値演算回路１９に供給される。

【０１０５】相関演算回路１５において求められた相関
度は、最小相関度検出回路１６に入力される。最小相関
度検出回路１６は、各シフト数における相関度について
比較を行い、相関度の最小値を検出し、その相関度を最
小相関度とする。そして、その最小相関度を示すシフト
数をシフト数Ｘｍとして出力する。

【０１０６】シフト数＝Ｘｍにおいて相関度曲線が対称
であれば、シフト数Ｘｍの位置で合焦状態となり、最小
相関度検出回路１６から、合焦状態におけるシフト数と
してシフト数Ｘｍの信号が測距値演算回路１９に供給さ
れる。

【０１０７】測距値演算回路１９では、入力された合焦
状態におけるシフト数の値より、測距値の値を演算し測
距値を出力する。最小相関度検出回路１６において、シ
フト数＝Ｘｍにおいて対称でないと判断されたら、相関
度曲線段差検出回路１７に相関度情報が供給される。相
関度曲線段差検出回路１７は、供給された相関度曲線に
おいて、段差があるかどうかを調べる。

【０１０８】相関度曲線に段差がない場合には、相関度
情報が３点補間回路２０に供給される。３点補間回路２
０では、相関度曲線の内の最小の相関度を示す３点を検
出して、その３点を用いて３点補間を行う。３点補間に
より得られた補間値は、合焦状態におけるシフト数とし
て測距値演算回路１９に供給される。

【０１０９】測距値演算回路１９では、入力された合焦
状態におけるシフト数の値より、測距値の値を演算し測
距値を出力する。相関度曲線段差検出回路１７におい
て、相関度曲線に段差があると判断された場合には、相
関度情報が両移相補間回路１８に供給される。両移相補
間回路１８では、数式１６または数式２３を用いて、合
焦状態におけるシフト数を算出する。算出されたシフト
数は、合焦状態におけるシフト数として測距値演算回路
１９に供給される。

【０１１０】測距値演算回路１９では、入力された合焦
状態におけるシフト数の値より、測距値の値を演算し測
距値を出力する。次に、合焦検出回路２１における合焦
検出処理の詳細な説明をフローチャートを参照しながら
行う。

【０１１１】図４は、合焦位置の検出処理のフローチャ
ートである。図３に示す相関演算回路１５において出力
された相関度の値から合焦状態におけるシフト数Ｘ０を
検出する処理方法を示す。

【０１１２】処理がスタートすると、ステップＳ１１と
ステップ１２において、図３に示す最小相関度検出回路
１６の回路動作に相当する処理を行う。各シフト数にお
ける相関度について比較を行い、相関度の最小値を示す
最小相関度におけるシフト数Ｘｍを検出する。

【０１１３】相関度曲線において、各シフト数における
相関度について比較を行い、相関度の最小値を検出し、
その相関度を最小相関度Ｙｍとする。その最小相関度Ｙ
ｍを示すシフト数をシフト数Ｘｍとする。

【０１１４】数式８より、シフト数Ｘｍとシフト数Ｘｍ
の１シフト前のシフト数Ｘｎ１の関係は、次式のように
なる。 Ｘｎ１＝Ｘｍ−１ これより、シフト数Ｘｎ１における相関度Ｙｎ１を検出
する。

【０１１５】同様に、数式８より、シフト数Ｘｍとシフ
ト数Ｘｍの１シフト後のシフト数Ｘｐ１の関係は、次式
のようになる。 Ｘｐ１＝Ｘｍ＋１ これより、シフト数Ｘｐ１における相関度Ｙｐ１を検出
する。

【０１１６】相関度曲線において、最小相関度Ｙｍを示
すシフト数Ｘｍの値と、合焦状態における相関度Ｙ０を
示すシフト数Ｘ０の値との関係には３通り考えられる。
シフト数がＸｍ＝Ｘ０の関係とＸｍ＞Ｘ０の関係とＸｍ
＜Ｘ０の関係の３つである。

【０１１７】ステップＳ１１において、シフト数がＸｍ
＝Ｘ０の関係にあるかどうかを調べる。上式により求め
た相関度Ｙｎ１と相関度Ｙｐ１との間に、数式２４の関
係が成り立つかどうかを判断する。

【０１１８】

【数２４】Ｙｎ１＝Ｙｐ１ 数式２４が、成り立つのであれば、シフト数Ｘｍは合焦
状態におけるシフト数Ｘ０と同じであると推定すること
ができる。この場合には、ステップＳ３５に進む。数式
２４が、成り立たない場合には、ステップＳ１２に進
む。

【０１１９】ステップＳ３５においては、シフト数Ｘｍ
の位置が合焦位置であるとして、合焦状態におけるシフ
ト数Ｘ０はＸｍであるとする。求めるべき合焦状態にお
けるシフト数として、Ｘｍを出力し、処理は終了する。

【０１２０】ステップＳ１２において、シフト数Ｘｍと
シフト数Ｘ０の位置関係を調べる。シフト数がＸｍ＞Ｘ
０の関係とＸｍ＜Ｘ０の関係の２つの関係が考えられ
る。この２つの関係の内のどちらであるのかの判断を行
う。

【０１２１】ステップＳ１１において求めた相関度Ｙｎ
１と相関度Ｙｐ１との間に、数式２５の関係が成り立つ
かどうかを判断する。

【０１２２】

【数２５】Ｙｎ１＜Ｙｐ１ 数式２５が、成り立つのであれば、最小相関度における
シフト数Ｘｍと合焦状態におけるシフト数Ｘ０の関係
は、次式のようになる。

【０１２３】Ｘｍ＞Ｘ０ つまり、シフト数Ｘｍは、シフト数Ｘ０とシフト数Ｘｐ
１の間の位置に存在する。シフト数Ｘｐ１は、次式のよ
うに表すことができる。

【０１２４】Ｘｐ１＝Ｘｍ＋１ 数式２５が、成り立たない場合には、最小相関度におけ
るシフト数Ｘｍと合焦状態におけるシフト数Ｘ０の関係
は、次式のようになる。

【０１２５】Ｘｍ＜Ｘ０ つまり、シフト数Ｘｍは、シフト数Ｘ０とシフト数Ｘｎ
１の間の位置に存在する。シフト数Ｘｎ１は、次式のよ
うに表すことができる。

【０１２６】Ｘｎ１＝Ｘｍ−１ 数式２５が成り立てばステップＳ２２へと進み、成り立
たないのであればステップＳ２１へと進む。

【０１２７】ステップＳ２１とステップ２２は、図３に
示す相関度曲線段差検出回路１７の回路動作に相当する
処理を行う。ステップＳ２１において、相関度曲線に段
差があるかどうかを調べる。数式１０を用いて、係数ａ
の値を算出する。係数ａについて、数式２６の等式が成
立するかを判断する。

【０１２８】

【数２６】ａ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｐ２−Ｙｍ＝０ 数式２６が成り立てば、相関度曲線に段差がないとし
て、相関度曲線はシフト数Ｘ０を軸にして対称となるこ
とを示す。この場合には、ステップＳ３１に進む。

【０１２９】数式２６が成り立たない場合には、相関度
曲線に段差があるとして、相関度曲線はシフト数Ｘ０を
軸にして対称とならないことを示す。この場合には、ス
テップＳ３２に進む。

【０１３０】ステップＳ３１は、図３に示す３点補間回
路２０の回路動作に相当する処理を行う。相関度曲線の
内の最小の相関度から順に小さな相関度を示す３点を検
出して、その３点を用いて３点補間を行う。

【０１３１】３点補間に用いる３点は、シフト数Ｘｍ，
Ｘｎ１，Ｘｐ１における３点である。３つのシフト数に
おける相関度Ｙｍ，Ｙｎ１，Ｙｐ１の３つの値を用い
て、合焦状態におけるシフト数Ｘ０を求める。シフト数
Ｘ０を、３点補間法を用いて数式２７により算出する。

【０１３２】

【数２７】 Ｘ０＝Ｘｍ＋（Ｙｎ１−Ｙｐ１）／｛２（Ｙｎ１−Ｙｍ）｝ 算出されたシフト数Ｘ０の位置が合焦状態であるとし
て、シフト数Ｘ０を出力し、処理は終了する。

【０１３３】ステップＳ３２は、図３に示す両移相補間
回路１８の回路動作に相当する処理を行う。相関度曲線
の内の最小の相関度から順に小さな相関度を示す４点を
検出して、その４点を用いて両移相補間を行う。

【０１３４】両移相補間に用いる４点は、シフト数Ｘ
ｍ，Ｘｎ１，Ｘｐ１，Ｘｐ２における４点である。４つ
のシフト数における相関度Ｙｍ，Ｙｎ１，Ｙｐ１，Ｙｐ
２の４つの値を用いて、合焦状態におけるシフト数Ｘ０
を求める。

【０１３５】ステップＳ２１において係数ａを算出した
ので、残りの係数ｂ，ｃを求める。係数ｂは数式１１よ
り算出され、係数ｃは数式１２より算出される。以上に
より算出された係数ａ，ｂ，ｃを用いて、シフト数Ｘ０
を数式１６より求める。そして、算出されたシフト数Ｘ
０の位置が合焦位置であるとして、シフト数Ｘ０を出力
し、処理は終了する。

【０１３６】ステップＳ２２において、相関度曲線に段
差があるかどうかを調べる。数式１９を用いて、係数ｅ
の値を算出する。係数ｅについて、数式２８の等式が成
立するかを判断する。

【０１３７】

【数２８】ｅ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｎ２−Ｙｍ＝０ 数式２８が成り立てば、相関度曲線に段差がないとし
て、相関度曲線はシフト数Ｘ０を軸にして対称となるこ
とを示す。この場合には、ステップＳ３３に進む。

【０１３８】数式２８が成り立たない場合には、相関度
曲線に段差があり、相関度曲線はシフト数Ｘ０を軸にし
て対称とならないことを示す。この場合には、ステップ
Ｓ３４に進む。

【０１３９】ステップＳ３３は、図３に示す３点補間回
路２０の回路動作に相当する処理を行う。相関度曲線の
内の最小の相関度から順に小さな相関度を示す３点を検
出して、その３点を用いて３点補間を行う。

【０１４０】３点補間に用いる３点は、シフト数Ｘｍ，
Ｘｎ１，Ｘｐ１における３点である。３つのシフト数に
おける相関度Ｙｍ，Ｙｎ１，Ｙｐ１の３つの値を用い
て、合焦状態におけるシフト数Ｘ０を求める。シフト数
Ｘ０を３点補間法を用いて、数式２９により算出する。

【０１４１】

【数２９】 Ｘ０＝Ｘｍ−（Ｙｐ１−Ｙｎ１）／｛２（Ｙｐ１−Ｙｍ）｝ 算出されたシフト数Ｘ０の位置が合焦位置であるとし
て、シフト数Ｘ０を出力し、処理は終了する。

【０１４２】ステップＳ３４は、図３に示す両移相補間
回路１８の回路動作に相当する処理を行う。相関度曲線
の内の最小の相関度から順に小さな相関度を示す４点を
検出して、その４点を用いて両移相補間を行う。

【０１４３】両移相補間に用いる４点は、シフト数Ｘ
ｍ，Ｘｎ２，Ｘｎ１，Ｘｐ１における４点である。４つ
のシフト数における相関度Ｙｍ，Ｙｎ２，Ｙｎ１，Ｙｐ
１の４つの値を用いて、合焦状態におけるシフト数Ｘ０
を求める。

【０１４４】ステップＳ２２において係数ｅを算出した
ので、残りの係数ｆ，ｇを求める。係数ｆは数式２０よ
り算出され、係数ｇは数式２１より算出される。以上に
より算出された係数ｅ，ｆ，ｇを用いて、シフト数Ｘ０
を数式２３より求める。そして、算出されたシフト数Ｘ
０の位置が合焦位置であるとして、シフト数Ｘ０を出力
し、処理は終了する。

【０１４５】次に、両移相型補間法を用いた位相差距離
検出のシミュレーション結果を示す。合焦位置でのシフ
ト数を１０．６０に設定して、シミュレーションを行っ
た。図５は、シミュレーションにより得られたラインセ
ンサの出力波形である。被写体である対象物からの光線
は、左右のレンズを介して、左ラインセンサと右ライン
センサに投射される。投射された光は、ラインセンサの
受光素子に入力され、それぞれの受光素子から読み出し
た信号を出力とする。その出力された信号を図５に示
す。

【０１４６】出力波形は、右ラインセンサと左ラインセ
ンサの両方のラインセンサについて示す。右画素データ
ＳＲＤは、ラインセンサに被写体が投射されてから、１
番最初に右ラインセンサから読み出される画素データで
あり、左画素データＳＬＤは、ラインセンサに被写体が
投射されてから、１番最初に左ラインセンサから読み出
される画素データである。

【０１４７】右画素データＳＲＤに含まれているライン
センサの出力波形と、左画素データＳＬＤに含まれてい
るラインセンサの出力波形は、明らかに異なる。このよ
うに、最初に読み出される右画素データの出力波形と左
画素データの出力波形が、大きく異なる時には、相関度
曲線にずれが出やすい。

【０１４８】図６は、シミュレーションにより得られた
ラインセンサの出力信号より、演算された相関度曲線を
示す。図５に示すラインセンサ出力波形より、左ライン
センサと右ラインセンサからの読み出し位相を制御し、
シフト数を変化させた状態で、左ラインセンサから左画
素データを読み込み、右ラインセンサから右画素データ
を読み出す。そして、読み出した左画素データと右画素
データの相関度を演算する。それぞれのシフト数につい
て、相関度を演算した結果が図６の相関度曲線である。

【０１４９】得られた相関度曲線は、図６に示すように
段差が生じている。このような段差を有する相関度曲線
に対して、合焦位置を求めた結果を次に示す。合焦位置
を求める方法として、３点補間法と両移相補間法の２つ
の補間方法により、合焦状態におけるシフト数Ｘ０の演
算を行い、比較した。

【０１５０】シミュレーションでは、シフト数が１０．
６０において合焦状態となるように予め設定を行った。
シミュレーションにより合焦位置を検出した結果、３点
補間法では合焦状態におけるシフト数として１０．４５
０の値が得られ、上述の両移相補間法では合焦状態にお
けるシフト数として１０．５１７の値が得られた。

【０１５１】以上より、両移相補間法を用いた位相差型
距離検出を行うことにより、測距値の誤差に低減が見ら
れる。以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明
はこれらに制限されるものではない。たとえば、種々の
変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。

【０１５２】

【発明の効果】距離検出すべき被写体が、位相差検出型
の距離検出により得られる相関度曲線に悪影響を与える
ような、測距値の誤差原因を含むものであっても、精度
の高い測距値を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による両移相型センサの動作を
説明するための概念図である。

【図２】両移相型センサを用いた際の相関度曲線を表
す。

【図３】両移相型距離検出回路の構成を示すブロック図
である。

【図４】合焦位置の検出処理のフローチャートである。

【図５】シミュレーションにおけるラインセンサの出力
波形である。

【図６】シミュレーションより得られた相関度曲線を示
す。

【図７】従来の技術を示す。図７（Ａ）は構成例を示す
概略図、図７（Ｂ）は処理回路の回路図である。

【図８】従来の技術を示す。図８（Ａ）は光センサの概
略断面図、図８（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積分回路
の概略回路図である。

【図９】片移相型センサの動作を説明するための概念図
である。

【図１０】相関演算による位相差検出を説明するための
図である。図１０（Ａ）は基準部と参照部に得られる画
像信号を示すグラフ、図１０（Ｂ）は得られる相関度曲
線を示すグラフ、図１０（Ｃ）は３点補間の方法を説明
するための概略図である。

【符号の説明】

ＣＣＤＬ 左ラインセンサ ＣＣＤＲ 右ラインセンサ ＳＬ 左画素データ ＳＲ 右画素データ １２ レンズ １３ ラインセンサ １４ 両移相駆動処理回路 １５ 相関演算回路 １６ 最小相関度検出回路 １７ 相関度曲線段差検出回路 １８ 両移相補間回路 １９ 測距値演算回路 ２０ ３点補間回路 ２１ 合焦検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０ Ｊ 8837−5Ｌ (72)発明者 長谷川 潤 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者 三井田 高 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の対象物の画像を第１光センサと第
   ２光センサに各々結像させる結像手段と、 前記第１光センサから、位相を制御して第１信号を読み
   出す手段と、 前記第２光センサから、位相を制御して第２信号を読み
   出す手段と、 前記第１信号と前記第２信号との相関度を演算する相関
   演算手段とを有する位相差検出型の距離検出装置。
2. 【請求項２】 同一の対象物の画像を２つの光センサに
   各々結像させ、２つの光センサから位相を変化させつつ
   読み出された信号同士を比較して相関度を検出し、位相
   差を変化させたそれぞれの相関度の値から合焦位置を検
   出する合焦検出方法において、 前記複数の位相差における相関度の中で最小値を表す最
   小相関度Ｙｍを検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍを示す位相差Ｘｍを検出する工程
   と、 前記最小相関度Ｙｍの１単位前の位相差における相関度
   Ｙｎ１を検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍの１単位後の位相差における相関度
   Ｙｐ１を検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍの２単位後の位相差における相関度
   Ｙｐ２を検出する工程とを含み、 合焦状態における位相差Ｘ０を算出する計算式が、 Ｘ０＝Ｘｍ＋｛ｂ−（ｂ² −ａｃ）^1/2 ｝／ａ ここで、 ａ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｐ２−Ｙｍ ｂ＝Ｙｎ１−Ｙｍ ｃ＝Ｙｎ１−Ｙｐ１ である位相差検出型の合焦検出方法。
3. 【請求項３】 同一の対象物の画像を２つの光センサに
   各々結像させ、２つの光センサから位相を変化させつつ
   読み出された信号同士を比較して相関度を検出し、位相
   差を変化させたそれぞれの相関度の値から合焦位置を検
   出する合焦検出方法において、 前記複数の位相差における相関度の中で最小値を表す最
   小相関度Ｙｍを検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍを示す位相差Ｘｍを検出する工程
   と、 前記最小相関度Ｙｍの２単位前の位相差における相関度
   Ｙｎ２を検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍの１単位前の位相差における相関度
   Ｙｎ１を検出する工程と、 前記最小相関度Ｙｍの１単位後の位相差における相関度
   Ｙｐ１を検出する工程とを含み、 合焦状態における位相差Ｘ０を算出する計算式が、 Ｘ０＝Ｘｍ−｛ｆ−（ｆ² −ｅｇ）^1/2 ｝／ｅ ここで、 ｅ＝Ｙｐ１＋Ｙｎ１−Ｙｎ２−Ｙｍ ｆ＝Ｙｐ１−Ｙｍ ｇ＝Ｙｐ１−Ｙｎ１ である位相差検出型の合焦検出方法。