JPH085902A

JPH085902A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH085902A
Application number: JP14291294A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Musashi; 剛八道
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、検出信号に低周波ノイズが発生し
ている場合でも、精度良く、且つ測距時間も短い焦点検
出を可能にするために、第１の検出結果の信頼性が低い
ときは第２の検出処理を行い、第２の検出終了後、第１
の結果と比較して合焦判断を行うことを特徴とする。【構成】測光部１２の出力は、圧縮部１３、出力部１４
を経て、端子ＡＥＤＡＴＡとしてマイクロコンピュータ
１０へ供給される。マイクロコンピュータ１０に接続さ
れた制御部１１には、受光部１５ａ、遮光部１５ｂから
成るラインセンサ１５と、読出し部１８、シフトレジス
タ１９が接続される。受光部１５ａ、遮光部１５ｂの出
力は、ピーク検出部１６ａ、１６ｂ、引算器とサンプル
ホールド回路１７、出力部を経て、端子ＡＦＤＡＴＡか
らマイクロコンピュータ１０へ供給される。シフトレジ
スタ１９で読出された信号は、増幅部２０で増幅され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は焦点検出装置に関し、
特にセンサ出力にフレアや汚れ等によって低周波ノイズ
が生じたときにも精度良い焦点検出が行える焦点検出装
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。

【０００３】例えば、図１０に示されるように、撮影レ
ンズ１の異なる領域を通った光束は、１次結像面付近に
配置された視野絞り２で視野が制限され、コンデンサレ
ンズ３、絞りマスク４、及び再結像レンズ５を経て、イ
メージセンサ６上の受光面に導かれる。上記光束は、焦
点状態に応じて、イメージセンサ６面上で基準間隔から
光軸を挟んで対称的にずれる。よって、受光した信号出
力を基に、２像の位置関係を相関演算によって求めれば
焦点状態が判明する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮影条
件によっては、イメージセンサ６上に形成される２像に
ノイズが発生することがある。例えば、比較的暗い状態
ではセンサの暗電流や温度による熱雑音が発生するし、
被写体の周波数や光線具合でフレアが生じたりする。

【０００５】従来、検出は信号出力の２像データの相関
から焦点検出状態を求めていたが、上記ノイズが不特定
の条件で発生した場合には、検出精度が低下するという
不具合が生じるものであった。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、検出信号が正確な信号として得られているときは勿
論、検出信号にフレア等の低周波ノイズが発生している
場合でも、精度良く、且つ測距時間も短い焦点検出が可
能な焦点検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、被
写体からの一対の光束を受光し、一対の像信号を出力す
る受光手段と、上記一対の像信号を入力し、２像のずれ
量を求めるずれ量演算手段と、ずれ量演算結果の信頼値
を求める信頼値演算手段とを備え、上記信頼値が所定値
よりも低いと判断されたときに限り、上記一対の像信号
をフィルタ演算した後、再度ずれ量を求めることを特徴
とする。

【０００８】またこの発明は、一対の被写体光束をそれ
ぞれ結像し、一対のラインセンサでそれぞれ受光した２
像信号により撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出
装置に於いて、上記２像信号の一致度を演算する相関演
算手段と、この相関演算手段による相関演算結果に応答
して２像のずれ量を演算する補間演算手段と、この補間
演算手段による補間演算結果を評価するための信頼値を
演算する信頼値演算手段と、上記２像信号の空間周波数
の低い成分を除去するフィルタ演算手段とを備え、上記
ずれ量演算値を決定するにあたり、上記信頼値が予め決
められた所定値を越えないとき、その信頼値を一旦上記
所定値に置換え、上記フィルタ演算を実行した後、ずれ
量と信頼値とを再度演算し、これにより得られた新たな
信頼値が上記所定値を越えるときには、新たなずれ量演
算結果を有効とすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明の焦点検出装置にあっては、被写体か
らの一対の光束が受光手段で受光されて一対の像信号が
出力される。そして、上記一対の像信号は、ずれ量演算
手段に入力されて２像のずれ量が求められる。このずれ
量演算結果、その信頼値が信頼値演算手段で求められ
る。そして、上記信頼値が所定値よりも低いと判断され
たときに限り、上記一対の像信号はフィルタ演算され、
その後、再度ずれ量が求められる。

【００１０】また、この発明の焦点検出装置では、一対
の被写体光束がそれぞれ結像され、一対のラインセンサ
でそれぞれ受光された２像信号により撮影レンズの焦点
状態が検出される。そして、相関演算手段で上記２像信
号の一致度が演算され、この相関演算手段による相関演
算結果に応答して、補間演算手段によって２像のずれ量
が演算される。また、この補間演算手段による補間演算
結果を評価するための信頼値が信頼値演算手段で演算さ
れる。更に、上記２像信号の空間周波数の低い成分がフ
ィルタ演算手段で除去される。そして、上記ずれ量演算
値を決定するにあたり、上記信頼値が予め決められた所
定値を越えないとき、その信頼値は一旦上記所定値に置
換えられ、上記フィルタ演算が実行された後、ずれ量と
信頼値とが再度演算される。これにより得られた新たな
信頼値が上記所定値を越えるときには、新たなずれ量演
算結果が有効とされる。これにより、センサ出力にノイ
ズが多く含まれている場合でも精度良く焦点検出が行え
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１は、この発明の焦点検出装置に適用される
センサ信号処理回路のブロック図である。

【００１２】図１に於いて、マイクロコンピュータ１０
は、センサ動作を制御し、同時に出力信号をＡ／Ｄ変換
して演算処理するものである。このマイクロコンピュー
タ１０以外の構成要素は、全てセンサチップ上に形成さ
れている。上記マイクロコンピュータ１０には、このマ
イクロコンピュータ１０からの信号を受けてセンサ回路
各部に対して動作を行う制御部１１が接続されている。

【００１３】また、一対の測光用フォトダイオードのア
ノード及びカソードがそれぞれ並列接続された測光部１
２は、この測光部１２からの信号処理を行う圧縮部１３
を経た後、出力部１４から端子ＡＥＤＡＴＡとして、マ
イクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換入力部へ接続され
る。上記測光部１２の測光出力は、センサが動作状態の
時は、常に出力される。

【００１４】一方、測距部は、制御部１１からの命令で
各部の動作を行う。ラインセンサ１５は、像信号出力部
である受光部１５ａと、遮光された画素からの出力を得
る遮光部１５ｂとから成り、制御部１１に接続されてい
る。上記受光部１５ａ及び遮光部１５ｂの出力は、ピー
ク検出部１６ａ、１６ｂを介して、引算器とサンプルホ
ールド回路１７を経て出力部へ導かれる。ピーク検出部
１６ａ、１６ｂで検出された出力は、上記モニタ出力
と、後述するＡＦ信号出力とが制御部１１からの命令に
より切替えられて、端子ＡＦＤＡＴＡからマイクロコン
ピュータ１０へ供給される。

【００１５】上記受光部１５ａは、被写体の明るさに応
じて感度が自動的に高感度と低感度に切替わるような構
成になっている。受光部１５ａでは、制御部１１からの
信号を受けて初期化され、蓄積が開始される。そして、
所定量の電荷が蓄積されると、各画素に蓄積された電荷
は、蓄積終了信号と共に読出し部１８へ同時に送られ
る。そして、読出し信号によって、シフトレジスタ１９
が読出し部１８に保持された電荷を順次読出す。読出さ
れた信号は、受光部１５ａから遮光部１５ｂの信号分が
引かれ、予め設定された増幅率に基いて、増幅部２０で
所定の大きさの信号に増幅される。

【００１６】尚、２１は電源であり、図１に於いては結
線は省略されているが、各構成要素に所定の電圧を供給
するように接続している。図２は、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たものである。同
図に於いて、３０Ｌ、３０Ｒ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（基準ブロック）であ
る。上記センサ列で受光された被写体光情報からは、光
電変換され、Ａ／Ｄ変換されて、図示されるように各素
子の光量に対応した大きさの出力３０が得られる。ここ
で、そのｉ番目の画素出力をＤ（ｉ）と表すことにす
る。

【００１７】ラインセンサ３０Ｌと３０Ｒとの相関演算
を行うときには、先ず３０Ｌ列の出力から所定画素のデ
ータを得られる。同図では、（Ｌａ，Ｄ（Ｌａ））、
（Ｌｂ，Ｄ（Ｌｂ））のみ記されているが、同様に、Ｌ
列が４分割されて、その両端の位置に当たる画素のデー
タが得られる。次に、上記データによって囲まれる範囲
の中の各々の位置での信号中の最大値と最小値とが検出
される。

【００１８】したがって、１分割内で４つの特徴点が検
出される。図２に於いては、そのうち一番左のブロック
に相当する位置での最大値と画素番号（ｍｘ，Ｄ（ｍ
ｘ））、及び最小値と画素番号（ｍｎ，Ｄ（ｍｎ））の
み示される。

【００１９】上記処理で視野内がブロック分割され、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、それぞれの座標が求められる。これらの４点が、そ
のブロックの代表値として扱われる。

【００２０】ここで、同図の視野は、Ｖで示される大き
さを持つ。次に、図３及び図４のフローチャートを参照
して、信号処理の動作を説明する。

【００２１】先ず、基準ブロック３０Ｌ列側のブロック
シフト量Ｓａ、測距視野内ブロック変数ＢＬが初期化さ
れる（ステップＳ１、Ｓ２）。ブロック変数ＢＬの相関
計算は、以下のようにして行われる。

【００２２】図２の基準ブロック３０Ｌ列に示される測
距視野が４分割され、ブロックの左側端面のデータＬａ
の値が決定される。そして、ブロック両端の値Ｄ（Ｌ
ａ），Ｄ（Ｌｂ）が読込まれる（ステップＳ３、Ｓ
４）。

【００２３】次に、ブロック内の最大値ｍｘ、最小値ｍ
ｎと、その座標が計算され、その差ＳＩＮＮ＝ｍｘ−ｍ
ｎ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Ｓ５、Ｓ６）。コントラストが十分
にある時は、シフト演算１が実行される（ステップＳ
７）。シフト演算１では、上記の４点が用られ、Ｌ列と
Ｒ列とはＳＬ（ＢＬ）＝｜Ｄ（Ｌａ）−Ｄ（Ｌａ＋ａ）｜＋｜Ｄ（Ｌｂ）−Ｄ（Ｌｂ＋ａ）｜＋｜Ｄ（ｍｘ）−Ｄ（ｍｘ＋ａ）｜＋｜Ｄ（ｍｎ）−Ｄ（ｍｎ＋ａ）｜によって求められる。

【００２４】ここで、ａは２像間隔を表し、図５に示さ
れる３０Ｌ列のブロック位置に対し、対応する３０Ｒ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時の演
算結果とシフト位置とが記憶される。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。

【００２５】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。シフト演算１の終了、或いはＳＩＮ
ＮがＣＭＩＮ以下の時は、次のブロック変数ＢＬに移る
（ステップＳ８、Ｓ９）。

【００２６】そして、上記ステップＳ３〜Ｓ９にて、Ｂ
Ｌ＝０〜３の各ブロックについて同様に行われ、ブロッ
ク毎に相関最小値とそのときのシフト位置とが求められ
る。一方、全ブロックの計算が終了、すなわち上記ステ
ップＳ８に於いてＢＬ＞３の時は、基準ブロック３０Ｌ
列が、Ｓａ＝Ｓａ＋ｄ（同実施例ではｄ＝３）だけシフ
トされる（ステップＳ１０、Ｓ１１）。こうして、図５
に示される基準部３０Ｌと参照部３０Ｒの全範囲でシフ
ト演算が行われるまで、すなわち、Ｓａ＞Ｓａ_stopにな
るまで、シフト演算が繰返される。

【００２７】シフト演算が終わると、その結果から後述
する方法で視野ブロックが決定される（ステップＳ１
２）。そして、選択された視野内の全データが用いられ
て、シフト演算２が実行される（ステップＳ１３）。

【００２８】次いで、シフト演算２で最小となる、すな
わち２像の一致度が最も高いずれ量と、その前後の値と
から、後述する方法で補間計算１が行われる（ステップ
Ｓ１４）。更に、信頼性の判断が行われて（ステップＳ
１５）、信頼性係数ＳＫが求められる。

【００２９】ずれ量の計算結果が信頼できるかどうか
は、所定の基準値ＳＫ０よりも計算結果が良いかどうか
が比較されて判断される（ステップＳ１６）。ここで、
ＳＫ＜ＳＫ０のときは計算結果が十分信頼できるものと
判断され、補間１の結果をもって合焦判定が行われる
（ステップＳ２５）。これに対して、ＳＫ≧ＳＫ０のと
きは、ＳＫがＳＫ１に代入されて記憶される。

【００３０】その後、センサ出力に対してフィルタ処理
が行われる。同実施例では、Ｄ（ｉ）＝１２８−（Ｄ（ｉ＋３）−Ｄ（ｉ））により、フィルタ処理が行われる（ステップＳ１８）。
この式は、一種の微分処理を表し、低周波ノイズの影響
を受けにくいよう、３画素離れた位置の差分をとってい
る。例えば２像間にＤＣ的なノイズが発生しているとき
は、この処理によって直流分を無視でき、ノイズをキャ
ンセルすることができる。そして、上記処理された信号
からシフト演算２が再び行われる（ステップＳ１９）。

【００３１】その結果を基に補間計算がなされ、続いて
信頼性判断がなされる（ステップＳ２０、Ｓ２１）。こ
こで、フィルタ処理後の信頼性係数ＳＫが、ＳＫ＜ＳＫ
１のときのフィルタ処理で求められた結果をもって合焦
判定が行われる（ステップＳ２３、Ｓ２４）。

【００３２】一方、上記ステップＳ２２にてＳＫ≧ＳＫ
１のときは、非合焦判定として（ステップＳ２３）検出
動作が終了する。図５は、上記シフト演算のシフトの様
子を表した図である。

【００３３】ここで、基準部３０Ｌをｄだけシフトした
とき、３０Ｌ列のブロック内の最大値、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。しかしなが
ら、３０Ｌ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の最
大値、最小値は、新たに移動分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。

【００３４】図６は、視野ブロックの選択について示し
たものである。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のうちの最小
値を与える位置をＳｍｉｎ（ＢＬ）とする。ＢＬ＝０〜
３の各位置は、図２に示されたブロック３０₁ 、３０
₂ 、３０₃ 及び３０₄ の各位置に対応する。

【００３５】視野は、最小ブロックが検出されると、そ
のブロックと隣接するもう１つのブロックの２つのブロ
ックが選択される。すなわち、ＢＬ＝１または２のと
き、視野はＢＬ＝１とＢＬ＝２が選択される。ＢＬ＝０
のとき、視野はＢＬ＝０とＢＬ＝１が選択される。そし
て、ＢＬ＝３のとき、視野はＢＬ＝２とＢＬ＝３が選択
される。以上は、各ブロックの相関値が最小の条件での
場合を述べたものである。

【００３６】次に、上記の条件での検出結果、信頼性が
低い場合、２番目に小さい相関値を与えるブロックで視
野を決定する場合の選択方法について述べる。２番目に
相関の良いブロックがＢＬ＝１のとき、視野はＢＬ＝０
とＢＬ＝１とが選択される。また、ＢＬ＝２のとき、視
野はＢＬ＝２、ＢＬ＝３とが選択される。ＢＬ＝０とＢ
Ｌ＝３のとき、視野はＢＬ＝０とＢＬ＝３とが選択され
る。

【００３７】以上のようにして選択された各々２つのブ
ロックのうち、小さい方のブロック番号のＬ列、Ｒ列の
左端の画素番号を記憶すれば、シフト演算を行うときの
画素の位置はわかる。

【００３８】次に、図７を参照して、シフト演算２につ
いて説明する。図７は、シフト演算のブロックを表した
ものであり、Ｌ列の選択された視野に対し、それに対応
するＲ列の位置が±３画素分シフトされる。これは、上
記視野選択の条件で選択された左端のブロックの２像間
隔が最小値に対してシフトしている場合があり、その分
と補間に必要なシフト分とを見込んだためである。

【００３９】図８は、補間計算を説明するための図であ
る。補間は、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計算する。同図に示されるよう
に、相関演算で得られた３点とＬ列の自己相関とから、
Ｆ_M ≦Ｆ_P のとき、ＺＲ＝ＺＲ０−（Ｆ_P Ｌ−２×Ｆ_M ＋Ｆ_MIN ＋Ｆ_P ）／
（４×Ｆ_P Ｌ）Ｆ_M ＞Ｆ_P のとき、ＺＲ＝ＺＲ０＋（Ｆ_M Ｌ−２×Ｆ_P ＋Ｆ_MIN ＋Ｆ_M ）／
（４×Ｆ_M Ｌ）とから求められる。ここで、Ｆ_P Ｌ、Ｆ_M Ｌは自己相関
で求められた値であり、ＺＲは２像間隔、ＺＲ０は基準
２像間隔を表す。詳細な説明は省略する。

【００４０】図９は、自己相関で求められた傾きの信頼
性判断を説明する図である。ＳＫ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、検出シーケンス
を終了する。

【００４１】信頼性は補間に用いる３点Ｆ_MIN 、Ｆ_M 及
びＦ_P とを用いて、Ｆ_M ＞Ｆ_P のとき、ＳＫ＝（Ｆ_MIN ＋Ｆ_P ）／（Ｆ_M −Ｆ_MIN ）Ｆ_M ≦Ｆ_P のとき、ＳＫ＝（Ｆ_MIN ＋Ｆ_M ）／（Ｆ_P −Ｆ_MIN ）で計算する。

【００４２】以上、この発明の実施例について説明した
が、信号出力をフィルタ処理した後のシフト演算２（ス
テップＳ１９）は、センサ出力から計算した結果の信頼
性がある程度高いときは省略しても問題なく補間計算が
できる。したがって、省略することで演算時間を更に短
縮することも可能である。

【００４３】尚、この発明の上記実施態様によれば、以
下の如き構成が得られる。（１）一対の被写体光束を受光し、光電変換して一対の
像信号を出力する受光手段と、上記一対の像信号を入力
し、２像の一致度を求める第１の演算手段と、この第１
の演算手段の演算結果の信頼性を判断する信頼性判断手
段と、上記信頼性判断の結果、信頼性が所定値よりも低
いと判断されたときに限り上記第１の演算手段の入力信
号をフィルタ演算処理してから再度２像の一致度を求め
る第２の演算手段とを備え、上記第１、第２の演算手段
の結果に基いて結果を出力することを特徴とする焦点検
出装置。

【００４４】（２）上記信頼性判断手段は、第１の演算
の結果が所定の判定条件を満たさないときに限り、第２
の演算の結果を評価することを特徴とする上記（１）に
記載の焦点検出装置。

【００４５】（３）上記信頼性判断手段の判定条件は、
少なくとも信頼性と被写体コントラストのうち何れかを
含む方法であることを特徴とする上記（１）に記載の焦
点検出装置。

【００４６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、信号出
力から計算した焦点検出結果に応じて信頼性が比較的低
いときのみフィルタ処理を行い、その結果とフィルタ処
理無しの結果とを比較して信頼性の高い方の結果を基に
合焦動作を行う。したがって、検出信号が正確な信号と
して得られているときは勿論、検出信号にフレア等の低
周波ノイズが発生している場合でも、精度良く、且つ測
距時間も短い焦点検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の焦点検出装置に適用されるセンサ信
号処理回路のブロック図である。

【図２】一対のラインセンサの中の測距視野に相当する
部分を表した図である。

【図３】信号処理の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図４】信号処理の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図５】図２のセンサブロックに於けるシフト演算での
シフトの様子を表した図である。

【図６】視野ブロックの選択について示した図である。

【図７】シフト演算２について説明するもので、シフト
演算のブロックを表した図である。

【図８】補間計算を説明するための図である。

【図９】自己相関で求められた傾きの信頼性判断を説明
する図である。

【図１０】従来の位相差式焦点検出法による焦点検出の
概略を示した図である。

【符号の説明】

１０…マイクロコンピュータ、１１…制御部、１２…測
光部、１３…圧縮部、１４…出力部、１５…ラインセン
サ、１５ａ…受光部、１５ｂ…遮光部、１６ａ、１６ｂ
…ピーク検出部、１７…引算器とサンプルホールド回
路、１８…読出し部、１９…シフトレジスタ、２０…増
幅部、２１…電源、３０Ｌ、３０Ｒ…基準ブロック（ラ
インセンサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの一対の光束を受光し、一対
の像信号を出力する受光手段と、上記一対の像信号を入力し、２像のずれ量を求めるずれ
量演算手段と、ずれ量演算結果の信頼値を求める信頼値演算手段とを備
え、上記信頼値が所定値よりも低いと判断されたときに限
り、上記一対の像信号をフィルタ演算した後、再度ずれ
量を求めることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】一対の被写体光束をそれぞれ結像し、一
対のラインセンサでそれぞれ受光した２像信号により撮
影レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置に於いて、上記２像信号の一致度を演算する相関演算手段と、この相関演算手段による相関演算結果に応答して２像の
ずれ量を演算する補間演算手段と、この補間演算手段による補間演算結果を評価するための
信頼値を演算する信頼値演算手段と、上記２像信号の空間周波数の低い成分を除去するフィル
タ演算手段とを備え、上記ずれ量演算値を決定するにあたり、上記信頼値が予
め決められた所定値を越えないとき、その信頼値を一旦
上記所定値に置換え、上記フィルタ演算を実行した後、
ずれ量と信頼値とを再度演算し、これにより得られた新
たな信頼値が上記所定値を越えるときには、新たなずれ
量演算結果を有効とすることを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項３】上記フィルタ演算は、センサからの離散
的な像信号に対して３画素離れたデータとの差をとり、
センサ出力のダイナミックレンジの中心点から折返す演
算処理であることを特徴とする請求項１若しくは２に記
載の焦点検出装置。