JPH0762728B2 - 光像検出装置 - Google Patents

光像検出装置

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JPH0762728B2
JPH0762728B2 JP60109777A JP10977785A JPH0762728B2 JP H0762728 B2 JPH0762728 B2 JP H0762728B2 JP 60109777 A JP60109777 A JP 60109777A JP 10977785 A JP10977785 A JP 10977785A JP H0762728 B2 JPH0762728 B2 JP H0762728B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、結像レンズによりイメージセンサ受光部上に
形成される光像から得られた出力を、処理することによ
り光像の状態を検出する例えばカメラ用焦点検出装置等
の光像検出装置に関するものである。
(発明の背景) 従来のこの種の光像検出装置の代表的な例としては、カ
メラの焦点検出装置が知られている。例えば第7図は、
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行なう装置の光学
系を示したものである。
第7図において撮影レンズ1の射出瞳の第1部分及び第
2部分:2,3を夫々通過した光束は、撮影レンズ1の予定
結像面4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及び第2の被写体像は夫々フィールドレン
ズ5を介して第1及び第2再結像レンズ6,7により第1
及び第2のイメージセンサSA,SB上に再結像される。
イメージセンサSA,SBは各々Nケの光電変換部a1〜aN,b1
〜bNから形成されており、光電変換部の幅は、配列ピッ
チP0とほぼ等しい。イメージセンサSA,SBは光電変換部
上の光強度分布に対応した時系列出力A1……AN,及びB1
……BNを出力する。
第8図は、イメージセンサSA、SBの出力A1……AN,及びB
1……BNを処理してイメージセンサSA,SB上の第1及び第
2の被写体像の相対的ずれを検出する従来の焦点検出装
置の演算処理系のブロック図である。第8図において、
イメージセンサSA,SBの出力A1……AN,及びB1……BNはフ
ィルタ手段8,9に送られる。このフィルタ手段8,9は出力
A1……AN,及びB1……BNに含まれている焦点検出に悪影
響を及ぼす空間周波数成分を除去する目的のためのもの
で、例えば第9図に示すようなトランスバーサルフィル
タにより構成されている。
このトランスバーサルフィルタは互いに直列接続された
一画素分の遅延回路D1〜DQと、各遅延回路D1〜DQの出力
端子にアンプAmを介して接続された乗算器W1〜WQ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の出力に重み係数W1を乗算し、残り
の乗算器W2〜WQも同様に遅延回路D2〜DQの出力に夫々重
み係数W2〜WQを乗ずる。ここで重み係数W1〜WQは正、零
又は負の数である。
フィルタ手段8,9は以上の如き構成であるので、例えば
イメージセンサSAから一連の光電出力A1……ANがフィル
タ手段8に順次入力され、最初の光電出力A1が遅延回路
DQに送られると、フィルタ手段8は、 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……IP,(但しP=N−Q+1)を順次出力する。
一般に出力ILは次式で表される。
但し K=M−L+1 フィルタ手段9も同様に加算出力J1……JPを順次出力す
る。A/D変換手段10はこれらの加算出力I1……IP,J1……
JPをデジタル化し、更に演算手段11はこれらのデジタル
化した出力列間のずれ量を求め、このずれ量に基づいて
焦点調節状態の表示及び/又は撮影レンズの駆動が行な
われる。
フィルタ手段8,9は、第10図(a)に示す如く乗算器の
個数Q=5とし、重み係数をW1=0.28,W2=0.76,W3=1.
0,W4=0.76,W5=0.28に設定している。フィルタを用い
た場合このフィルタ手段と光電変換形状とから決まる合
成MTFを第10図(b)の実線Aに示す。尚同図の点線B
は光電変換部形状のみから決まるMTFである。これらの
図からも明らかなように上記フィルタを通すことによ
り、焦点検出に悪影響を与える高周波成分を除去するこ
とができる。
又フィルタ手段8,9として第11図(b)に示す如くQ=
9として重み係数W1〜W9が図に示す値であるフィルタを
用いた場合このフィルタ手段のMTFは第11図(a)に示
す如くなり、焦点検出に悪影響を与える低周波成分を除
去することができる。
従来上記のようなフィルタ手段8,9は回路により構成し
た場合には重み係数W1〜WQに対応するアンプのゲイン等
を調整すること等により任意に決定することが出来た
が、フィルタ手段を数々の電気回路要素から構成せねば
ならず、検出装置の構成が複雑になったり調整が必要と
なるいう欠点を有していた。
そこで上記のフィルタ手段の動作をマイコン内の演算で
行なうことも考えられるが、通常(1)式のような乗算
を含む演算は演算時間内が加減算に比較して大幅にかか
り、イメージセンサ出力のように大量のデータを扱う場
合には全体として演算時間がかかりすぎるので実用的で
なかった。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、全体の構成を複雑にす
ることなくかつ演算時間を短縮できる光像検出装置を得
ることを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、フィルタ手段の演算処理に乗算を含まない形
で行うことを技術的要点としている。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
り一対のイメージセンサSA,SBの光電変換出力A1〜AN,B1
〜BNは、A/D変換手段12によりデジタル化され各々デジ
タルデータE1〜EN,F1〜FNとなりマイクロコンピュータ
(以後、マイコンと呼ぶ)に送られる。マイコン内にお
いて、まずフィルタ手段13により上記デジタルデータE1
〜EN,F1〜FNをフィルタ処理して加算デジタルデータG1
〜GP,H1〜HPを求め、次に演算手段14により該加算デジ
タルデータG1〜GP,H1〜HPのずれ量を検出し、以下先に
述べた従来の焦点検出装置と同様に焦点調節状態の表示
及び/又は撮影レンズの駆動が行なわれる。
フィルタ手段13の重み係数は、従来のフィルタ手段8,9
で重み係数W1=0.28,W2=0.76,W3=1,W4=0.76,W5=0.2
8であったものが本実施例では第2図で示すように重み
係数W1=0.25,W2=0.75,W3=1,W4=0.75,W5=0.25と近
似して選ばれている。
このように重み係数を選ぶことによりフィルタ演算
(1)式を、フィルタ入力E1〜EN,F1〜FNとフィルタ出
力G1〜GP、H1〜HPとを用いて表わすと(2)式のように
表わされる。
但し K=M−L+1、Q=5 (2)式においてWK・EMおよびWK・FMの演算は乗算であ
るが、本実施例のように重み係数を選ぶと、例えばW1又
はW5=0.25であるからW1又はW5は(3)式のように書き
替えることが出来る。
W1=W5=0.25=2-2 (3) 通常、マイコン内では2進法により数値表現や演算がな
されている。従って、(3)式に示す重み係数W1=W5=
0.25をある値に乗ずることは2進法で表現されているあ
る値を下の桁の方向へ2桁シフトする(2ビットシフト
する)ことと同等である。一般にこのような桁シフトは
乗算に比較して演算時間が大巾に短かくなる。
同様に重み係数W2=W4=0.75は(4)式のように書き変
えることが出来る。
W2=W4=0.75=20−2-2 ……(4) 従ってW2=W4=0.75をある値に乗ずることは、ある値か
らある値を下桁の方向に2桁シフトした値を引くこと、
即ち減算と同等になる。また、(4)式はW2=2-1+2-2
と表せ、即ち加算と同等になる。
上記のように重み係数を取ればフィルタ演算中に含まれ
る乗算を加減算とシフト演算に置換することが出来るわ
けである。
一般には重み係数WKを次式のように選ぶことによりフィ
ルタ演算の乗算を全て加減算とシフト演算に置換でき
る。
但し、Tは整数、STは−1又は0又は1の任意の値を取
る。
第3図は上記説明したフィルタ手段の動作をマイコンの
演算で行なう場合のフローチャートである。第4図はデ
ジタルデータE1〜EN,F1〜FN、加算デジタルデータG1〜G
P,H1〜HPがマイコン内のメモリにどのように格納される
かを示すメモリーマップである。
第3図及び第4図を参照してフィルタ手段の動作を説明
する。
まずブロック31にて、デジタルデータE1〜ENをメモリー
内に格納するために、アドレスAXを開始アドレスAd10に
セットする。同じくアドレスAYを加算デジタルデータG1
〜GPの格納開始アドレスAd12にセットし、加算データFY
=0とする。
次のブロック32ではアドレスAXつまりここではAd10の内
容E1を読出して2ビット下桁へシフトしてFYに加える。
即ちFY=0.25・E1となる。ブロック33には、アドレスAX
に1を加えつまりここではAd20となる。
次のブロック34ではアドレスAX即ちAd20の内容E2を読出
してE2と2ビット下桁へシフトしたものとの差をFYに加
える。即ちFY=0.25・E1+(E2−0.25E2)=0.25E1+0.
75E2となる。そしてブロック35にアドレスAXに1を加え
AX=Ad30となる。
次のブロック36ではアドレスAX即ちAd30の内容E3を読出
してFYに加えFY=0.25E1+0.75E2+E3とし、再びブロッ
ク37にてアドレスAXに1を加えAX=Ad40とする。
次のブロック38ではアドレスAX即ちAd40の内容E4を読出
し、E4と2ビット下桁へシフトしたものとの差をFYに加
える。従ってFY=0.25E1+0.75E2+E3+(E4−0.25E4)
=0.25E1+0.75E2+E3+0.75E4となる。次にブロック39
にてアドレスAXに1を加えAX=Ad50とする。
次のブロック40ではアドレスAX即ちAd50の内容E5を読出
し、2ビット下桁へシフトしFYに加える。この時点でFY
=G1=0.25E1+0.75E2+E3+0.75E4+0.25E5となる。
次のブロック41ではアドレスAY=Ad12にFY即ちG1を格納
する。
次にアドレスAXがデジタルデータEI〜ENの格納終了番地
AdN1であるか調べる。この段階ではAX=Ad50≠AdNIであ
るからフローチャートで右に分岐する(ブロック42)。
そしてアドレスAXが格納終了番地AdNOとなっているか調
べる(ブロック43)。この段階ではAX=Ad50≠AdNOであ
るのでフローチャートで下に分岐しアドレスAXから4を
引く即ちAX=Ad10となる(ブロック45)。又加算デジタ
ルデータ格納アドレスAYに1を加えAY=Ad22とする。次
に加算デジタルデータFY=0とリセットしてブロック32
に戻る(ブロック44)。
このような演算のループを回るうちに加算デジタルデー
タG1〜GPがメモリアドレスAd12〜AdP2に格納されアドレ
スAX=AdNOとなると、アドレスAXはデジタルデータFI〜
FNの格納開始番地Ad11にリセットされる。又アドレスAY
は加算デジタルデータHI〜HP格納開始番地Ad13にセット
され再び同様な動作をくり返し、加算デジタルデータHI
〜HPがメモリアドレスAd13〜AdP3に格納される。最初に
アドレスAXがデジタルデータFI〜FNの格納終了番地AdN1
となったことを検出して上記のフィルタ動作が完了す
る。
以上述べたようにフィルタ演算に乗算を含まず加減算と
シフト演算のみで構成しているので演算時間を大巾に短
縮できる。特にデジタルデータの数又は重み係数の項数
が多い場合には非常に有効である。
次に本発明の第2の実施例について説明する。第2の実
施例の構成は第1図と同じであるがフィルタ手段13の重
み係数の与え方が異なる。重み係数が第2図に示すよう
なフィルタ手段を有する第1の実施例に対応する第2の
実施例のフィルタ手段の重み係数は例えば第5図
(a),(b)のようになる。
第1の実施例と第2の実施例の違いを説明すると、第1
の実施例においては加算デジタルデータ となっており、例えばマイコンが8ビットタイプでデジ
タルデータEMが8ビットデータ即ち0〜255の値である
とすると加算デジタルデータGLの取り得る値は(6)式
で表される。
0≦GL≦(W1+W2+W3+W4+W5) ×255=3×255 ……(6) 従って(6)式のように重み係数WKが1より大きくなる
と加算デジタルデータGLが8ビットでは表現できず、10
ビットを要することになるが、加算デジタルデータも8
ビットで表現しておいたほうがメモリ容量や転送、後の
焦点検出演算を考慮すると都合が良い。
第2の実施例では加算デジタルデータGLの取り得る範囲
がデジタルデータEMの取り得る範囲を越えないようにフ
ィルタ手段の重み係数が定められている。即ち第5図
(a)に示す重み係数においては W1+W2+W3+W4+W5=2-4+(2-2−2-4)+2-2 +(2-2−2-4)+2-4 =2-2(0.25+0.75+1+0.75+0.25) =3/4 ……(7) となっているので加算デジタルデータGLの取り得る範囲
は8ビットを越えない。又重み係数が2のべき乗の和及
び差から構成されており乗算は含まないので演算時間が
短かいという利点を持つ。第2実施例と同様なフィルタ
動作をさせる場合には、第1実施例の加算デジタルデー
タFYをメモリーに格納する前に2ビット下桁へ移動すれ
ば良い。
又第5図(b)に示す重み係数においては W1+W2+W3+W4+W5 =1/3(0.25+0.75+1+0.75+0.25)=1 となっているので加算デジタルデータGLの取り得る範囲
は8ビットになる。この場合加算デジタルデータを1つ
演算するのに1回の除算を必要とする重み係数をいちい
ち乗算するのに比較すればその演算回数は大巾に少ない
ので演算時間上の問題はない。
このような重み係数の場合には第1の実施例の動作のフ
ローチャート第3図で加算デジタルデータFYがメモリー
に格納される前に、FYを3で除するだけで同様なフィル
タ動作が行なわれる。
一般的には重み係数の絶対値の和が1以下となるように
定めておけば、上記効果即ち加算デジタルデータの変動
範囲を元のデジタルデータの変動範囲内に納めるという
効果が達成できる。又、重み係数の中に負のものがある
場合に加算デジタルデータが負になる場合があり、その
場合には演算処理がしずらいので、加算デジタルデータ
を元のデータ範囲(正の範囲)内に収めるように一定の
バイアスを加える必要がある。
例えば簡単のために重み係数の個数が2ケで重み係数W1
=0.5 W2=−0.5である場合には元のデジタルデータの
変動範囲を8ビット即ち0〜255とすると加算デジタル
データの変動範囲は−128〜+127となるので加算デジタ
ルデータにあらかじめ+128のバイアスを加えておけば
変動範囲を8ビット0〜255におさめることができる。
次に本発明の第3の実施例について説明する。前記第1
及び第2の実施例においてはフィルタ演算においてデジ
タルデータの下桁へのシフトが行なわれるのでシフト分
のビットだけ情報が失なわれてしまっている。例えば元
のデジタルデータの低周波成分を除去する2次微分型の
フィルタを第2の実施例に基づいて重み係数を決定する
と第6図(a)のようになる。一般的な被写体において
は高周波成分よりも低周波成分を多く含む傾向にあり従
ってデジタルデータも低周波成分を多く含んでいるわけ
で、このようなデジタルデータに対して第6図(a)に
示す重み係数を有するフィルタ手段を動作させるとその
加算デジタルデータの変動範囲は元のデジタルデータの
変動範囲の数分の1になってしまい元のデジタルデータ
の情報を有効に抽出出来なくなってしまう。
第6図(b)は第6図(a)に示す重み係数を有する第
2実施例に基づく2次微分型フィルタに対応する第3の
実施例の2次微分型フィルタの重み係数を示している。
このように重み係数を与えることによりデジタルデータ
の下桁へのシフトはなく全て上位桁へのシフトとなるの
でA/D変換されたデジタルデータから情報が失なわれる
ことはない。
一般には重み係数の組が公約数を持たない整数の組とな
っていれば上記効果を達成することが出来る。
又上記のように重み係数の組が公約数を持たない整数の
組とすると重み係数の数が多い場合には加算デジタルデ
ータの変動範囲が元のデジタルデータの変動範囲と大巾
に食い違ってくので、重み係数の絶対値の和が1〜8程
度に納まるように重み係数を定めても、上記効果をある
程度達成できる。
又第1の実施例及び第2の実施例においては重み係数の
絶対値の和が1以上となっているので、デジタルデータ
の値によっては加算デジタルデータの値がデジタルデー
タの変動範囲を越えてしまう場合がある。例えば第6図
(a)に示す重み係数を有するフィルタの場合バイアス
を+128とすると、加算デジタルデータの変動範囲は−1
28〜+383となる。従って8ビット(0〜255)におさま
らない加算デジタルデータを8ビットになるように切り
捨てや切り上げてしまうように構成してもよい、即ちこ
の場合加算デジタルデータの加算値が−128−−1の場
合にはその値を0に切り上げ+256〜+383の場合にはそ
の値を+255に切り下げるのである。
このようしておけば加算デジタルデータの値も8ビット
で表現できるのでメモリを有効に利用することができ
る。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、重み係数の少なくとも1
つの値を2のベキ乗の加減算を用いているので、表現で
きる重み係数の種類が増し、重み係数の選択の幅がひろ
がる。また、第一のデジタルデータと第二のデジタルデ
ータとは同じビット数であるので、第二のデジタルデー
タの桁落ち防止が可能になり、また、第二のデジタルデ
ータを格納するメモリーを節約することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光像検出装置のブロック図。 第2図は第1の実施例におけるフィルタ手段の重み係数
を示す図。 第3図は第1の実施例のフィルタ手段の動作を示すフロ
ーチャート図。 第4図はマイコン内のメモリーマップ図。 第5図は第2の実施例におけるフィルタ手段の重み係数
を示す図。 第6図は第3の実施例におけるフィルタ手段の重み係数
を示す図。 第7図は光像検出装置の光学系を示す図。 第8図は従来の光像検出装置のブロック図。 第9図は従来のフィルタ手段重み係数を示す図。 第10図は従来のフィルタ手段の重み係数とMTFの一例を
示す図。 第11図は従来のフィルタ手段の重み係数とMTFの一例を
示す図。 (主要部分の符号の説明) SA、SB……イメージセンサ 8、9、13……フィルタ手段 10、12……A/D変換手段 11、14……演算手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光電変換部が配列され、結像光学系
    により該複数の光電変換部上に形成された光像の光強度
    分布に応じた光電出力列を発生するイメージセンサー
    と、 前記光電出力列の各光電出力を、それぞれ2進法で表さ
    れる所定ビット数の第一のデジタルデータに変換するAD
    変換手段と、 少なくとも5個以上の重み係数を用いて、前記メモリに
    格納された前記第一のデジタルデータをデジタルフィル
    ター処理し、前記第一のデジタルデータに含まれる特定
    の周波数成分を除去した第二のデジタルデータを求める
    フィルター手段と、 前記第一及び第二のデジタルデータを格納するメモリ
    と、 前記メモリに格納された前記第二のデジタルデータから
    前記光像の状態を検出する検出手段とを備えた光像検出
    装置において、 前記重み係数の少なくとも1つの値は、2のベキ乗の加
    減算で表現可能な値であり、 前記フィルター手段は、前記第一のデジタルデータの桁
    シフトと前記加減算とにより前記デジタルフィルター処
    理を行い、前記第二のデジタルデータを前記第一のデジ
    タルデータと同じビット数にすることを特徴とする光像
    検出装置。
  2. 【請求項2】前記デジタルフィルター処理は次式で表現
    され 但し、K=M−L+1、 Q≧5、 EMは第一のデジタルデータ、 GLは第二のデジタルデータ、 WKは重み係数、 KとMとはそれぞれサフィックス、 ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光
    像検出装置。
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