JPH08106041A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPH08106041A
JPH08106041A JP26840394A JP26840394A JPH08106041A JP H08106041 A JPH08106041 A JP H08106041A JP 26840394 A JP26840394 A JP 26840394A JP 26840394 A JP26840394 A JP 26840394A JP H08106041 A JPH08106041 A JP H08106041A
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JP
Japan
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light
ccd
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image
gravity
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Application number
JP26840394A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ishikawa
剛 石川
Kazuo Nakamura
一夫 中村
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2つの投影像の倍率が全く同じでなくても焦
点位置を高精度に検出し、また、CCDの出力信号にノ
イズが含まれていても、このノイズの影響を実質的に受
けることなく焦点位置を検出する。 【構成】 撮影レンズ11により得られた被写体像をセ
パレータレンズ12、13によって2つに分離する。こ
の分離された2つの被写体像を第1のCCD14と第2
のCCD15にそれぞれ投影する。重心演算部16にお
いて、CCD14、15上の投影像の光量分布の重心位
置を演算する。重心差分演算部17において、2つの投
影像の重心位置の差分を演算し、この差分に基づいて、
撮影レンズ11の焦点位置を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカメラの焦点検出装置に
関し、特に位相差方式により焦点位置を検出する装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、位相差方式による焦点位置の検出
は、例えば水平方向に配置されたCCDラインセンサを
用いて次のようにして行われている。撮影レンズの異な
る瞳領域を通過したそれぞれの光束は、フィルム等価面
にいったん結像した後、セパレータレンズによりCCD
上に再結像する。CCDの各受光面に結像された被写体
像(受光量分布)の間隔は、デフォーカス量にほぼ比例
する。撮影レンズによる像がフィルム等価面にある時す
なわち撮影レンズが合焦状態である時、CCD上の像間
隔が所定値をとるとすると、像間隔が所定値よりも小さ
いとき前ピン状態であり、像間隔が所定値よりも大きい
とき後ピン状態である。この像間隔を検出するため、各
受光面の対応する画素位置における出力信号の差が演算
され、差の総和が最小になるような各受光面の画素位置
の対応関係が求められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような焦
点位置の検出では、2つの投影像の倍率が全く同じでな
ければならず、2つの像倍率が異なると高精度な検出を
行うことができず、これらの像倍率が同一になるように
調整することは困難である。また、各画素位置において
2つの出力信号の差を求めているため、CCDの出力信
号のノイズの影響を受けやすい。さらに、出力信号の差
の総和が最小になるような位置関係は、補間により求め
られる近似解であり、誤差を含んでいる。
【0004】本発明は、以上の問題点を解決するもので
あり、2つの投影像の倍率が全く同じでなくても焦点位
置を高精度に検出することができ、また、CCDの出力
信号にノイズが含まれていても、このノイズの影響を実
質的に受けることなく焦点位置を検出することができる
焦点検出装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る焦点検出装
置は、被写体像を光学的に2つに分離する手段と、この
分離手段により得られた2つの被写体像が投影されるこ
とにより、各投影像に応じた信号を出力する投影像検出
手段と、この投影像検出手段の出力信号に基づいて各投
影像の光量分布の重心位置を演算する手段と、これらの
重心位置の差分を演算する手段と、この差分演算手段か
ら出力される差分に基づいて、撮影レンズの焦点位置を
演算する手段とを備えたことを特徴としている。
【0006】
【実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説明す
る。図1は本発明の一実施例である焦点検出装置の概略
的な構成を示すブロック図である。
【0007】図示しない被写体から来た光は撮影レンズ
11を通り、いわゆる瞳分割光学系としてのセパレータ
レンズ12、13により2つに分離されて第1および第
2の光電検出素子(CCDラインセンサ)14、15の
受光面に導かれる。すなわち、被写体像はセパレータレ
ンズ12、13によって光学的に2つに分離され、CC
D14、15には、2つの被写体像が投影されることに
よって各投影像に応じた電気信号が発生する。
【0008】CCD14、15の出力信号は重心演算部
16において処理され、これによりCCD14、15に
おける投影像の光量分布の重心位置が演算される。重心
差分演算部17では、2つの投影像の重心位置の差が演
算されるとともに、この差に基づいて撮影レンズ11の
デフォーカス量が求められ、撮影レンズ駆動部18に出
力される。デフォーカス量の求め方は周知であるので、
その説明は省略する。撮影レンズ駆動部18では、この
デフォーカス量に基づいて撮影レンズ11の移動量が求
められる。撮影レンズ11は駆動部18によって光軸方
向に駆動され、合焦状態に定められる。
【0009】記憶部19には、一様光による影響と、セ
パレータレンズ12、13およびCCD14、15等の
性能のばらつきとを補正するための修正データが記憶さ
れている。この補正は目的に応じて省略することもでき
る。なお、補正の内容については後述する。
【0010】本実施例の作用として、記憶部19に記憶
された修正データを用いない焦点位置検出について説明
する。図2(a)、(b)は、第1および第2のCCD
14、15の出力信号を示している。横座標はCCD1
4、15の画素位置を示し、縦座標はCCD14、15
の出力信号すなわち光量を示す。丸印はCCD14、1
5の各画素位置における光量のデータを示し、破線S
1、S2は光量のデータを滑らかな曲線で結んだもの、
すなわちCCD14、15上の投影像の光量分布を示し
ている。各投影像は、実際には水平方向に並んでいる
が、説明のために上下に配置して図示されている。
【0011】破線S1、S2により示すように、CCD
14、15の中央部では、被写体像が結像されているた
め光量が他の部分よりも多い。また、CCD14、15
にはほぼ同じ被写体像が投影されているが、その水平方
向の位置は相対的にずれている。すなわち図2では、第
1のCCD14に投影された投影像(破線S1)は、第
2のCCD15に投影された投影像(破線S2)よりも
相対的に左方向にずれている。本実施例では、投影像の
各光量分布S1、S2の重心位置G1、G2の差分(ず
れ量)dを求め、この差分dに基づいて撮影レンズ11
のデフォーカス量を求めている。
【0012】第1のCCD14の投影像の光量分布S1
の重心位置(水平座標位置)AG は、 AG =Σ(ai * i )/Σai ・・・(1) により求められる。ただし、iは水平座標位置、ai
水平座標位置iにおける光量である。同様にして、第2
のCCD15の投影像の光量分布S2の重心位置(水平
座標位置)BG は、 BG =Σ(bi * i )/Σbi ・・・(2) により求められる。ただし、bi は水平座標位置iにお
ける光量である。(1)式および(2)式による演算は
重心演算部16により実行され、またCCD14、15
の全画素について行われる。
【0013】重心差分演算部17では、 D=AG −BG ・・・(3) が演算され、2つの投影像の重心位置の差Dが求められ
る。この重心位置の差Dは2つの投影像の間の距離であ
り、デフォーカス量にほぼ比例する。差Dは、撮影レン
ズ11が合焦状態であるとき所定値をとり、焦点位置が
フィルム面よりも前にあるとき所定値よりも小さく、焦
点位置がフィルム面よりも後ろにあるとき所定値よりも
大きくなる。撮影レンズ11の焦点位置はαDにより求
められ、αはセパレータレンズ12、13等の性能によ
り定まる定数である。
【0014】上述したように、撮影レンズ駆動部18で
はデフォーカス量に基づいて撮影レンズ11の移動量が
求められ、撮影レンズ11はこの移動量だけ変位して合
焦状態に定められる。
【0015】以上の焦点位置検出は一様光の影響に基づ
く補正を行わない場合であるが、この補正を施すことよ
り焦点位置検出の精度を高めることができる。すなわち
撮影レンズ11に一様光が入射した場合、各CCD1
4、15の受光面全体にわたって均一な光量の像が投影
されるわけではなく、図3に示すように、CCD14、
15の端部において光量が相対的に少なく、またこの一
様光による光量分布はCCD14(図3(a))とCC
D15(図3(b))では逆になる。なお図3において
縦座標は、CCDの出力信号の様子を分かりやすくする
ため、図2よりも引き延ばされている。
【0016】次に、この一様光の投影像に基づく補正を
行う場合、すなわち記憶部19に記憶された修正データ
を用いた焦点位置検出について説明する。
【0017】修正データは、一様光を撮影レンズ11を
介してCCD14、15に投影することにより得られ、
第1のCCD14において水平座標位置iの光量がani
(図3(a))であり、第2のCCD15において水平
座標位置iの光量がbni(図3(b))であるとする。
第1のCCD14の投影像の光量分布S1の重心位置
(水平座標位置)AHGは、 AHG=(Σai * i −Σani* i )/(Σai −Σani) ・・・(4) により求められる。また第2のCCD15の投影像の光
量分布S2の重心位置(水平座標位置)BHGは、 BHG=(Σbi * i −Σbni* i )/(Σbi −Σbni) ・・・(5) により求められる。すなわち、(1)式および(2)式
の分母および分子において一様光の光量に相当する分を
差し引けばよい。
【0018】その他の作用は上述したものと同様であ
る。
【0019】以上のように本実施例は、CCD14、1
5上の2つの投影像の重心位置を求め、これらの重心位
置の差分に基づいて焦点位置を検出するように構成され
ている。重心位置は、投影像の形状が多少の誤差を有し
ていても実用上は影響を受けないため、2つの投影像が
正確に同じである必要はなく、これらの像倍率が同一に
なるように調整する必要はない。したがって回路構成が
単純であり、また演算処理は高速に行われる。
【0020】また本実施例は、(1)〜(5)式から明
らかなように分母と分子に光量ai等(すなわちCCD
14、15の出力信号)が含まれているため、これらの
出力信号のノイズの影響を受けにくい。さらに本実施例
は、従来装置のように補間を用いることなく、2つの投
影像間の距離を直接求めているので、この距離は誤差を
含んでおらず、したがって焦点位置を高精度に求めるこ
とができる。
【0021】図4はCCD14、15の全画素について
重心位置の演算を行うのではなく、所定の範囲のデータ
のみを用いて重心位置を求める例を示している。すなわ
ちこの例では、閾値shよりも低い光量はノイズの影響
が大きいと見なし、光量が閾値sh以上である範囲Rの
データを用いて光量分布の重心位置が演算される。演算
式は(1)と(2)式、あるいは(4)と(5)式が用
いられる。この例によれば、ノイズの影響を受けにくく
なるため、焦点位置の検出精度がさらに高められる。
【0022】なお上記実施例では、CCDラインセンサ
を用いて被写体像の光量分布を検出していたが、本発明
はこれに限定されず、他のセンサを用いて被写体像の光
量分布を検出してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、2つの投
影像の倍率が全く同じでなくても焦点位置を高精度に検
出することができ、また、CCDの出力信号にノイズが
含まれていても、このノイズの影響を実質的に受けるこ
となく焦点位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である焦点検出装置の概略的
な構成を示すブロック図である。
【図2】第1および第2のCCDの出力信号を示す図で
ある。
【図3】一様光のみが入射した時における第1および第
2のCCDの出力信号を示す図である。
【図4】所定の範囲のデータのみを用いて重心位置を求
める例を示す図である。
【符号の説明】
11 撮影レンズ 12、13 セパレータレンズ 14、15 CCD
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 3/00 A

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体像を光学的に2つに分離する手段
    と、この分離手段により得られた2つの被写体像が投影
    されることにより、各投影像に応じた信号を出力する投
    影像検出手段と、この投影像検出手段の出力信号に基づ
    いて各投影像の光量分布の重心位置を演算する手段と、
    これらの重心位置の差分を演算する手段と、この差分演
    算手段から出力される差分に基づいて、撮影レンズの焦
    点位置を演算する手段とを備えたことを特徴とする焦点
    検出装置。
  2. 【請求項2】 撮影レンズを合焦状態に定める撮影レン
    ズ駆動手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の
    焦点検出装置。
  3. 【請求項3】 第1の投影像の光量分布の重心位置AG
    と第2の投影像の光量分布の重心位置BG が、次式によ
    り求められることを特徴とする請求項1に記載の焦点検
    出装置。 AG =Σ(ai * i )/ΣaiG =Σ(bi * i )/Σbi ただし、iは水平座標位置、ai は水平座標位置iにお
    ける光量、bi は水平座標位置iにおける光量である。
  4. 【請求項4】 前記重心位置演算手段が、一様光の投影
    像に基づく補正を施す手段を備えたことを特徴とする請
    求項1に記載の焦点検出装置。
  5. 【請求項5】 前記重心位置演算手段が、前記投影像の
    範囲を限定して前記重心位置を演算することを特徴とす
    る請求項1に記載の焦点検出装置。
JP26840394A 1994-10-06 1994-10-06 焦点検出装置 Pending JPH08106041A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009244854A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Canon Inc 撮像装置
US8711270B2 (en) 2008-03-11 2014-04-29 Canon Kabushiki Kaisha Focus detection device and imaging apparatus having the same

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JP2009244854A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Canon Inc 撮像装置
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