JPH07281082A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】合焦点検出が短時間で行え、かつ、広視野内で
起こる遠近競合の影響を受けない測距装置を提供する。 【構成】位相差式焦点検出法を用いた測距装置におい
て、出力される光電変換信号を複数のブロックに分割
し、各ブロック毎に上記光電変換信号の中から特徴的部
分に対応する画素信号を用いてマイコン１内のシフト演
算１により、一致度の高いシフト量が求められる。この
シフト演算１によって演算された上記シフト量に基づい
てマイコン１により、主要被写体の存在するブロックが
選択される。そして、このマイコン１によって選択され
た上記ブロックに対応する上記光電変換信号に基づいて
マイコン１内のシフト演算２により、焦点状態が演算さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体からの光束を異
なる瞳を通った２つの像のずれ量から求める、いわゆる
位相差式焦点検出法を用いた測距装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラの自動焦点検出方法とし
て、被写体からの光束を異なる瞳を通った２つの像のず
れ量から求める、いわゆる位相差式焦点検出法というも
のが知られている。例えば、特開昭５９ー１２６５１７
号公報のカメラのピント検出装置によれば、一対のライ
ンセンサ上に形成される２像のうち、基準部となるライ
ンセンサを複数の重なり合ったブロックに分けて、各ブ
ロックのコントラストを求め、コントラストが高いブロ
ックについて参照部の対応する大きさの部分との２像の
一致度を相関演算によって求める方法が開示されてい
る。この方法では、まず初めに基準部の中からコントラ
ストの高い部分を探し、それに対応する参照部の部分と
でしか相関演算を行わないため、この相関演算に要する
時間を短くすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法では広視野で十分なデフォーカスの検出ができ
るような仕様、すなわち、ラインが長く、画素数が多い
ものに対して演算を行うときに以下のような問題が生じ
る。

【０００４】広視野の場合、遠景と近景とが同じ視野内
に存在する、いわゆる遠近競合のため演算結果の精度が
悪くなるという問題点である。この対策としては、従来
例では基準ブロックの大きさを小さく設定することで同
じ視野内が狭くなり、これによって遠近情報の分離が可
能となるという手法がある。

【０００５】ところが、この手法では参照部との一致度
を調べる相関演算を行うときには基準ブロックが小さく
てもデフォーカス量に対応した分の相関演算が必要であ
るため、全デフォーカス範囲対して演算しなければなら
ない。よって、基準ブロックを小さくすることにより、
かえって対策前よりも演算時間が相当長くなってしま
う。

【０００６】これに対し、データを間引いて演算を行う
ことでデータ処理時間の短縮を図ることが考えられる
が、単にデータを間引くだけでは演算精度を低下させる
だけで、信頼性が低くなってしまう。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、合焦点検出が短時間で行え、かつ、
広視野内で起こる遠近競合の影響を受けない測距装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の測距装置は、撮影レンズの異なる
部分を通過した被写体からの光束を一対に光束に分離
し、この分離された光束によって結像される一対の被写
体像を受光し光電変換信号に変換する一対の光電変換素
子列を有する受光手段と、上記光電変換素子列から出力
される光電変換信号に基づいて上記一対の被写体像の位
相差より上記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点状態
検出手段と、を有する測距装置において、上記光電変換
信号を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に上記光
電変換信号の中から特徴的部分に対応する画素信号を用
いて一致度の高いシフト量を求める第１演算手段と、こ
の第１演算手段によって演算された上記シフト量に基づ
いて主要被写体の存在するブロックを選択する選択手段
と、この選択手段によって選択された上記ブロックに対
応する上記光電変換信号に基づいて焦点状態を演算する
第２演算手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載の測距装置は、上記
特徴部分が、上記光電変換信号中の最大値または最小値
を含むことを特徴とする。また、請求項３に記載の測距
装置は、上記選択手段が、上記撮影レンズの撮影画面の
略中央部分に対応するブロックを優先的に選択すること
を特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の測距装置では、撮影レンズの異なる部
分を通過した被写体からの光束を一対に光束に分離し、
この分離された光束によって結像される一対の被写体像
を受光し光電変換信号に変換する一対の光電変換素子列
を有する受光手段と、上記光電変換素子列から出力され
る光電変換信号に基づいて上記一対の被写体像の位相差
より上記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点状態検出
手段を有する測距装置において、上記光電変換信号を複
数のブロックに分割し、各ブロック毎に上記光電変換信
号の中から特徴的部分に対応する画素信号を用いて第１
演算手段により、一致度の高いシフト量が求められる。
この第１演算手段によって演算された上記シフト量に基
づいて選択手段により、主要被写体の存在するブロック
が選択される。そして、この選択手段によって選択され
た上記ブロックに対応する上記光電変換信号に基づいて
第２演算手段により、焦点状態が演算される。

【００１１】また、さらに本発明の測距装置では、上記
特徴部分に上記光電変換信号中の最大値または最小値が
含まれる。また、さらに本発明の測距装置では、上記選
択手段に上記撮影レンズの撮影画面の略中央部分に対応
するブロックが優先的に選択される。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係る実施例の測距装置を含む測
距及び測光装置の構成を示す図である。

【００１３】マイクロコンピュータ（以下マイコンと略
記する）１は測距及び測光装置の動作を制御し、同時
に、測距部及び測光部からの出力信号をＡ／Ｄ変換して
演算処理を行う。

【００１４】上記マイコン１は、制御部２へ信号ＭＯ
Ｎ、ＲＥＳ、ＥＮＤバー、ＣＥＮ、ＲＥＡＤ、Ｇａｉｎ
を出力し、上記制御部２は上記信号を受けて測距及び測
光装置の回路各部の動作を制御する。

【００１５】測光部では１対の測光用フォトダイオード
３ａ、３ｂのアノード、カソードがそれぞれ図１に示し
たように接続され、上記測光用フォトダイオード３ａ、
３ｂから出力された信号は圧縮、伸張部４で信号処理さ
れた後、出力部５から信号ＡＥＤＡＴＡとしてマイコン
１のＡ／Ｄ変換入力部へ出力される。この測光出力はセ
ンサが動作状態の時は常に出力される。ここで、この測
光出力は温度特性を持つため、Ａ／Ｄ変換するときは図
示しないＡ／Ｄ用基準電圧にも温度特性を持つものを使
用し、温度特性をキャンセルする。

【００１６】また、測距部は制御部２からの命令により
測距各部の動作を行う。ラインセンサ６は、像信号出力
部である受光部６ａと遮光された画素からの出力を得る
遮光部６ｂとからなる。ここで、上記受光部６ａは図２
に示した２１Ｌと２１Ｒに相当する。

【００１７】上記受光部６ａには受光による信号の蓄積
状態をモニタするためのピーク検出部７ａが受光部６ａ
に接続され、上記ピーク検出部７ａによりピーク検出さ
れた出力は引き算器とサンプルホールド回路８を経て出
力部９へ導かれる。なお、ピーク検出部７ｂは遮光部６
ｂに接続されている。

【００１８】また、受光部６ａは被写体の明るさに応じ
て自動的に感度が、高感度と低感度に切り替わるような
構成になっている。そして、制御部２からの命令によ
り、上記感度の調整中には上記ピーク検出部７ａ、７ｂ
によりピーク検出された出力がマイコン１のＡ／Ｄ変換
入力部へ出力され、上記感度の調整が終了し適正感度に
なったときに、後述するＡＦ信号出力がマイコン１のＡ
／Ｄ変換入力部へ出力されるように信号ＡＦＤＡＴＡの
出力が切り替えられる。

【００１９】また、上記受光部６ａは制御部２からの信
号を受けて初期化され、蓄積を開始する。所定量の電荷
を蓄積すると、各画素に蓄積された電荷は蓄積終了信号
とともに読み出し部１０へ同時に送られ、読み出し信号
によってシフトレジスタ１１が上記読み出し部１０に保
持された電荷を順次読み出す。読み出された信号は受光
部６ａの信号から遮光部６ｂの信号分が差し引かれ、予
め設定された増幅率に基づいて増幅部１２で所定の大き
さの信号に増幅され、ＡＦ信号出力となる。このＡＦ信
号出力は温度特性を持たないため、Ａ／Ｄ変換するとき
はＡ／Ｄ用基準電圧には温度変化しない基準電圧を用い
る。

【００２０】以下に、本発明に係る実施例の測距装置の
動作について説明する。図２（ａ）は、上記実施例の受
光部の一対のラインセンサを示す図である。図２（ａ）
において、２１Ｌ、２１Ｒはそれぞれ光学系によって導
かれた測距用の光束を受光する一対のラインセンサの中
の測距視野に相当する部分を表している。上記ラインセ
ンサで受光された被写体情報は光電変換され、Ａ／Ｄ変
換されて、出力２０のように各素子の光量に対応した大
きさの出力として得られる。そのｉ番目の画素出力をＤ
（ｉ）と表すことにする。

【００２１】上記２１Ｌと２１Ｒとの相関を行うとき
に、まずＬ列の出力から所定の画素出力を得る。図２
（ａ）では（Ｌａ、Ｄ（Ｌａ））、（Ｌｂ、Ｄ（Ｌ
ｂ））のみ記してあるが、同様に、Ｌ列を４分割して４
つのブロック２２、２３、２４、２５に分け、それぞれ
の両端の位置に当たる画素出力を得る。次に、上記画素
出力によって囲まれる範囲中の各々の位置での信号中の
最大値と最小値とを検出する。従って、１分割内で４つ
の特徴点が検出される。

【００２２】図２（ａ）では、そのうち一番左のブロッ
ク２２に相当する位置で、最大値を取るときの画素番号
とそのときの最大値（ｍｘ，Ｄ（ｍｘ））、及び最小値
を取るときの画素番号とそのときの最小値（ｍｎ，Ｄ
（ｍｎ））のみを示す。

【００２３】このような処理で視野内をブロック分割
し、各ブロック毎に両端の値とブロック内の最大値、最
小値とそれぞれの画素番号（座標）が求められる。この
４点をそのブロックの代表値として扱う。

【００２４】ここで、図２（ａ）における視野は、Ｖで
示す大きさを持ち、フィルム面２６に対しては図２
（ｂ）に示すような関係になっている。次に、上記実施
例での測距装置における測距時の合焦点検出処理の手順
について説明する。

【００２５】図３は、上記実施例での測距装置における
測距時の合焦点検出処理の手順を示すフローチャートで
ある。まず、基準とするブロックを有するＬ列側のブロ
ックシフト量Ｓａを０に初期化し（ステップＳ１）、さ
らに測距視野内のブロック変数ＢＬを０に初期化する
（ステップＳ２）。

【００２６】次に、測距視野内のブロック変数ＢＬの相
関計算は以下のように行われる。図２（ａ）に示すＬ列
の測距視野を４分割し、ブロック２２の左側端面のデー
タＬａの値を決める。そして、ブロック２２両端の値Ｄ
（Ｌａ）、Ｄ（Ｌｂ）を読み込む（ステップＳ３、Ｓ
４）。

【００２７】次に、ブロック２２内の最大値Ｄ（ｍ
ｘ）、最小値Ｄ（ｍｎ）とその座標を計算し（ステップ
Ｓ５）、その差ＳＩＮＮ＝Ｄ（ｍｘ）−Ｄ（ｍｎ）がコ
ントラスト条件ＣＭＩＮ以下になっているかが判断され
る（ステップＳ６）。

【００２８】ここで、ＳＩＮＮがＣＭＩＮ以下になって
いないとき、すなわちコントラストが十分にあるとき
は、シフト演算１を実行する。このシフト演算１は上記
の４点を用い、Ｌ列とＲ列とを以下の式によって求める
ものである。

【００２９】ＳＬ（ＢＬ）＝｜Ｄ（Ｌａ）−Ｄ（Ｌａ＋
ａ）｜＋｜Ｄ（Ｌｂ）−Ｄ（Ｌｂ＋ａ）｜＋｜Ｄ（ｍ
ｘ）−Ｄ（ｍｘ＋ａ）｜＋｜Ｄ（ｍｎ）−Ｄ（ｍｎ＋
ａ）｜ ここで、ａは２像間隔を表し、すなわち、それは図４に
示すＬ列のブロック位置に対して対応するＲ列のブロッ
ク位置との間隔を表す。そして、その位置から前後に±
３シフトした位置までａを変化させ、結局、シフト演算
１の処理でブロック変数ＢＬについて、計７回のシフト
演算が行われる。その中でシフト演算の結果求められた
相関値が小さい、すなわち、相関度が高いときの演算結
果とシフト位置とが記憶される。

【００３０】また、ブロック両端の値Ｌａ、Ｌｂはブロ
ック変数ＢＬの値により定められる変数である。以上の
動作で１ブロックのシフト演算１の動作を終了する（ス
テップＳ７）。

【００３１】次に、シフト演算１終了、あるいはＳＩＮ
ＮがＣＭＩＮ以下のときは、ブロック変数ＢＬ＞３かど
うかを判断し（ステップＳ８）、上記ブロック変数が３
より大きくないときはブロック変数ＢＬに１を加え（ス
テップＳ９）、ステップＳ３へ戻る。すなわち、ステッ
プＳ８、Ｓ９で次のブロックに移る処理を行う。

【００３２】これをブロック変数ＢＬ＝０〜３の各ブロ
ックについて同様に行い、ブロック毎に相関最小値とそ
のときのシフト位置とを求める。全ブロックの計算が終
了後、すなわち、ステップＳ８でブロック変数ＢＬ＞３
のときは、基準ブロック列Ｓａ＞Ｓａｓｔｏｐかどうか
を判断し（ステップＳ１０）、上記基準ブロック列Ｓａ
がＳａｓｔｏｐより大きくないときは上記基準ブロック
列Ｓａ＝Ｓａ＋ｄ（本実施例ではｄ＝３）だけシフトし
（ステップＳ１１）、ステップＳ２へ戻る。

【００３３】こうして、図４に示す基準部Ｌ（２４Ｌ）
と参照部Ｒ（２４Ｒ）の全範囲でシフト演算を行うま
で、すなわち、ステップＳ１０、Ｓ１１で基準ブロック
列Ｓａ＞Ｓａｓｔｏｐになるまで、シフト演算を繰り返
す処理を行う。

【００３４】図４は、上記シフト演算１でのシフトの仕
方を示す図である。ここで、基準部Ｌをｄだけシフトし
たとき、Ｌ列のブロック内最大値、最小値はブロックが
シフトするので再計算する必要がある。しかし、Ｌ列の
シフトによる変化はｄの大きさだけしか起こらない。よ
って、シフトした後のブロック内最大値、最小値は新た
な移動分ｄに対してのみ行えば良いので、計算規模は小
さくて済む。

【００３５】図５（ａ）、（ｂ）は、上記実施例の視野
の選択方法を示す図である。シフト演算の結果、各ブロ
ック毎に求められた相関値ＳＬ（ＢＬ）、ＢＬ＝０〜３
のうち最小値を与える位置をｓｍｉｎ（ＢＬ）とする。

【００３６】図５（ａ）は、５つの条件で視野を決定す
る表である。条件１〜条件４は各ブロックの最小相関値
を与える位置ｓｍｉｎ（ＢＬ）と各条件での差の絶対値
を比較する式で、ブロック変数ＢＬ＝０〜３の各位置は
図２に示した２２、２３、２４、及び、２５の各位置に
対応する。

【００３７】条件１は、中央の２つのブロックの最小値
の差が４以下かどうかを判断する。この判断値を４とし
たのは、信号のＳ／Ｎが低いときでもこのブロックを優
先して選択するためである。

【００３８】上記条件１を満たすとき、シフト演算２の
視野として、ブロック２３、２４の視野を選択する。こ
のときの視野の左端の画素をＬ列、Ｒ列それぞれ、ｓａ
Ｌ、ｓｂＬとするとｓａＬ＝ｓａｎ（１）、ｓｂＬ＝ｓ
ｂｎ（１）となる。ここで、ｓａｎ（１）、ｓｂｎ
（１）はブロック２３のシフト演算１でのｓｍｉｎ
（１）のときのＬ列、Ｒ列の左端の画素番号である。

【００３９】条件２ではブロック２２とブロック２３の
最小値の差が２以下かどうかの判断を行い、この条件２
を満たすとき、ブロック２２、２３を選択する。同様
に、条件３ではブロック２４、２５、条件４ではブロッ
ク２２、２５を選択する。条件１、２、３は隣合ったブ
ロックを選択し、条件４は中抜け対策として両端のブロ
ックを選択する。各ブロックの大きさは予め設定するた
め、左端の画素位置とブロック位置がわかればシフト演
算に用いる画素の位置はわかる。

【００４０】条件５では上記の条件以外で、かつ、各ブ
ロックの相関の最小値の中の最小のものが１０以下かど
うかを判断している。この条件を満たすとき、被写体は
被写体が狭視野か、一つのブロック内でのみコントラス
トが存在していると判断し、そのブロックのみを採用す
る。以上の視野ブロックの選択処理がステップＳ１２で
行われる。このステップＳ１２は上記条件１〜５を順次
満足をするか判定し、満足した時点で次の条件の判定は
行わず、視野選択を終了する。なお、この視野選択は画
面中央が選択され易いように、条件１〜５が決められて
いる。

【００４１】上記にて求められた視野を用いてシフト演
算２を行う（ステップＳ１３）。図６は、シフト演算２
のブロックを表し、Ｌ列の選択された視野に対し、それ
に対するＲ列の位置を±３画素分シフトする。これは、
上記視野選択の条件に幅を持たせているために、選択し
た左端データが最小値に対してシフトしている可能性が
あり、その分と補完に必要なシフト分とを見込んだため
である。ここで、シフト演算２の結果得られる最小値と
その両端の値とを用いて補完計算を行う（ステップＳ１
４）。補完にはさまざまな方法があるが、本実施例では
図７に示すような一次関数近似で求める。

【００４２】その後、求められた値の信頼性を判定する
ために、図８に示すような信頼性判断を行い、この値が
所定値よりも大きいときは信頼性がないと判断し、非合
焦扱いとする。一方、信頼性があるときは合焦と判断し
（ステップＳ１５）、合焦点検出シーケンスを終了す
る。

【００４３】なお、信頼性は補完に用いる３点ＦＭＩ
Ｎ、ＦＭ、及び、ＦＰとを用いて、 ＳＫ＝（ＦＭＩＮ＋ＦＰ）／（ＦＭ−ＦＭＩＮ） （Ｆ
Ｍ＞ＦＰ）、 ＳＫ＝（ＦＭＩＮ＋ＦＭ）／（ＦＰ−ＦＭＩＮ） （Ｆ
Ｍ＜ＦＰ） で計算する。

【００４４】なお、上記実施例においては、視野の選択
で狭視野の場合、一つのブロックのみで行ったが、図５
（ｂ）に示すように図５（ａ）の条件５を更に２つの場
合に分け、シフト演算１の最小値を与えるブロックが０
か１のときはそのブロックの左端の値をｓａ１、ｓｂ１
とする方法も考えられる。これはブロックを小さくする
ことで逆に演算精度が落ちる場合を考え、このような条
件では隣合ったブロックを用いても悪影響は少ないと考
えられるからである。また、上記選択方法では比較的中
央のブロックのデータを優先的に使うようにしている。

【００４５】また、上記実施例においては、各ブロック
内での最大値、最小値を用いて演算データとしたが、例
えば各ブロック内の面積の比較によって、シフト演算１
を行っても良い。この場合、予めブロック内の面積の加
算値を求めておく必要がある。

【００４６】なお、本発明の上記実施態様によれば、以
下のごとき構成が得られる。 （１） 被写体からの光束を受光し、光電変換する受光
手段と、この受光手段から読み出された信号を基に被写
体の合焦状態を求める処理手段と、を有する位相差式の
焦点検出装置において、所定の条件の位置の複数の画素
信号と所定の信号中に含まれる特徴を有する画素信号と
を基に複数の位置での像の一致度を求める第１演算手段
と、上記第１演算手段の結果から視野を選択する視野選
択手段と、上記第１演算手段の結果と上記視野選択手段
で選択された視野に基づいて像の一致度を求める第２演
算手段と、を具備することを特徴とする焦点検出装置。 （２） 上記第１演算手段は上記特徴を有する画素の関
係が所定の条件を満たしている時のみ行われることを特
徴とする上記（１）に記載の焦点検出装置。 （３） 上記第１演算手段の特徴抽出は少なくとも所定
信号中の最大値か最小値を含むことを特徴とする上記
（１）または（２）に記載の焦点検出装置。 （４） 上記第１演算手段の特徴抽出は所定信号中の信
号を１度処理した信号からなることを特徴とする上記
（１）乃至（３）に記載の焦点検出装置。 （５） 上記視野選択手段は中央部の視野が周辺に対し
て重み付けされていることを特徴とする上記（１）乃至
（４）に記載の焦点検出装置。 （６） 上記視野選択手段は上記第１演算手段の結果、
得られる複数の位置の一致度の内、第１の位置と第２の
位置との関係が所定の条件を満たすときに上記第１の位
置と第２の位置を視野として選択することを特徴とする
上記（１）乃至（５）に記載の焦点検出装置。

【００４７】上記（１）乃至（６）に記載の実施態様に
よれば、複数の視野に分割し、各視野毎の特徴部分を用
いて予め一致度の高い視野を選択し、この視野について
位相差を演算するので、合焦点検出のための演算時間を
短縮することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、短時
間で行え、かつ、広視野内で起こる遠近競合の影響を受
けず、円滑な合焦点検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の測距装置を含む測距及び
測光装置の構成を示す図である。

【図２】（ａ）は本発明に係る実施例の測距装置のライ
ンセンサ中の測距視野に相当する部分を示す図であり、
（ｂ）は上記ラインセンサ中の測距視野に相当する部分
とフィルム面との関係を示す図である。

【図３】実施例での測距時の合焦点検出処理の手順を示
すフローチャートである。

【図４】実施例のシフト演算１でのシフトの仕方を示す
図である。

【図５】実施例の視野の選択方法を示す図である。

【図６】実施例のシフト演算２のブロックの様子を示す
図である。

【図７】実施例の補完計算に用いる一次関数近似を示す
図である。

【図８】実施例の信頼性判断について示す図である。

【符号の説明】

１…マイクロコンピュータ（マイコン）、２…制御部、
３ａ、３ｂ…フォトダイオード、４…圧縮、伸張部、５
…出力部、６…ラインセンサ、７ａ、７ｂ…ピーク検出
部、８…サンプルホールド回路、９…出力部、１０…読
み出し部、１１…シフトレジスタ、１２…増幅部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズの異なる部分を通過した被写
   体からの光束を一対の光束に分離し、この分離された光
   束によって結像される一対の被写体像を受光し光電変換
   信号に変換する一対の光電変換素子列を有する受光手段
   と、上記光電変換素子列から出力される光電変換信号に
   基づいて上記一対の被写体像の位相差より上記撮影レン
   ズの焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、を有する
   測距装置において、 上記光電変換信号を複数のブロックに分割し、各ブロッ
   ク毎に上記光電変換信号の中から特徴的部分に対応する
   画素信号を用いて一致度の高いシフト量を求める第１演
   算手段と、 この第１演算手段によって演算された上記シフト量に基
   づいて主要被写体の存在するブロックを選択する選択手
   段と、 この選択手段によって選択された上記ブロックに対応す
   る上記光電変換信号に基づいて焦点状態を演算する第２
   演算手段と、 を具備したことを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 上記特徴部分は、上記光電変換信号中の
   最大値または最小値を含むことを特徴とする請求項１に
   記載の測距装置。
3. 【請求項３】 上記選択手段は、上記撮影レンズの撮影
   画面の略中央部分に対応するブロックを優先的に選択す
   ることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。