JPH0875986A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影レンズが合焦状態にある時に一対のイメ
ージセンサーの出力信号列の間に誤差があっても、短時
間に正確な焦点検出を可能にする。 【構成】 撮影レンズが合焦状態にある時の一対の光電
変換素子列の出力信号列間の誤差量に関する数値に基づ
いて、一対の光電変換素子列の一対の出力信号列から一
対の有効信号列を抽出し、この一対の有効信号列に基づ
いて撮影レンズの焦点調節状態を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラやビデオなどに用
いられる焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位相差検出方式のカメラの焦点検出装置
が知られている。図６は位相差検出方式による焦点検出
装置の概要を示す。撮影レンズ１００の領域１０１から
入射した光束は視野マスク２００、フィールドレンズ３
００、絞り開口部４０１および再結像レンズ５０１を通
り、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換素
子を一次元状に並べたイメージセンサーアレイＡ上に結
像する。同様に、撮影レンズ１００の領域１０２から入
射した光束は視野マスク２００、フィールドレンズ３０
０、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通
り、イメージセンサーアレイＢ上に結像する。これらイ
メージセンサーアレイＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被
写体像は、撮影レンズ１００が予定焦点面よりも前に被
写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざ
かり、逆に予定焦点面よりも後ろに被写体の鮮鋭像を結
ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づき、ちょうど予定
焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時にはイメ
ージセンサーアレイＡ列、Ｂ列上の被写体像は相対的に
一致する。したがって、この一対の被写体像をイメージ
センサーアレイＡ列、Ｂ列により光電変換して電気信号
に変え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の
相対的な位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１
００の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている
量とその方向（以後、デフォーカス量と略す）が分か
る。

【０００３】図６における視野マスク２００、フィール
ドレンズ３００、絞り開口部４０１と４０２、再結像レ
ンズ５０１と５０２、イメージセンサーＡ列とＢ列は一
つのモジュール６００に組み込まれ、カメラボディ内に
搭載される。

【０００４】ここで、デフォーカス量を求める演算処理
方法について述べる。イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ
列はそれぞれ複数の光電変換素子からなっており、複数
の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ
［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する（図８（ａ）、
（ｂ）参照）。そして、この一対の出力信号列の内の所
定範囲のデータを相対的に所定のデータ分Ｌずつシフト
しながら相関演算を行う。最大シフト数をｌｍａｘとす
るとＬの範囲は−ｌｍａｘからｌｍａｘとなる。具体的
には相関量Ｃ［Ｌ］を数式１で算出する。

【数１】Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜， Ｌ＝-lmax,...,-2,-1,0,1,2,...,lmax、 ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表わす。数式１に
おいてＬは上述のごとくデータ列のシフト量に当たる整
数である。初項ｋと最終項ｒは例えば数式２に示すよう
に、シフト量Ｌに依存して変化させる。

【数２】Ｌ≧０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝、 Ｌ＜０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝、 ここで、ｋ０、ｒ０はシフト量Ｌが０の時の初項と最終
項である。この数式２によって初項ｋと最終項ｒを変化
させた時の、数式１におけるＡ列信号とＢ列信号との差
分の絶対値を算出する信号の組み合わせと、それらの差
分の絶対値を加算する演算範囲とを図９に示す。このよ
うに、シフト量Ｌの変化にともなってＡ列、Ｂ列の相関
演算に使用する範囲が互いに逆方向にずれていく。初項
ｋと最終項ｒをシフト量Ｌにかかわらず一定とする方法
もあり、この場合は、一方の列の相関演算に使用する範
囲は常に一定となり、他方の列のみがずれる。そして、
相対的な位置ずれ量は一対のデータが一致したときのシ
フト量Ｌとなるので、こうして得られた相関量Ｃ［Ｌ］
の中で極小値となる相関量を与えるシフト量を検出し、
これに図６に示す光学系及び、イメージセンサーアレイ
の光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数を掛けた
ものがデフォーカス量となる。よって、最大シフト数ｌ
ｍａｘが大きいほど大きなデフォーカス量でも検出でき
ることになる。

【０００５】ところで、相関量Ｃ［Ｌ］は図８（ｃ）に
示すように離散的な値であり、検出可能なデフォーカス
量の最小単位はイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列の光
電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。そこ
で、離散的な相関量Ｃ［Ｌ］に基づいて補間演算を行う
ことにより、新たに真の極小値Ｃｅｘを算出し、綿密な
焦点検出を行う方法が本出願人により特開昭６０−３７
５１３号公報に開示されている。これは、図７に示すよ
うに、極小値である相関量Ｃ［ｌ］と、その両側のシフ
ト量における相関量Ｃ［ｌ＋１］、Ｃ［ｌ−１］を用い
て、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを数式
３、数式４により算出するものである。

【数３】ＤL＝（Ｃ［ｌ−１］−Ｃ［ｌ＋１］）／２， Ｃex＝Ｃ［ｌ］−｜ＤL｜， Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［ｌ＋１］−Ｃ［ｌ］，Ｃ［ｌ−１］−
Ｃ［ｌ］｝

【数４】Ｌｓ＝ｌ＋ＤL／Ｅ 数式３においてＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内
の大なる方を選択することを意味する。そしてデフォー
カス量ＤＦは前記ずれ量Ｌｓから数式５によって算出さ
れる。

【数５】ＤＦ＝Ｋｆ×Ｌｓ 数式５においてＫｆは図６に示す光学系及びイメージセ
ンサーアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定まる
定数である。

【０００６】こうして得られたデフォーカス量が真にデ
フォーカス量を示しているのか、ノイズなどによる相関
量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、数
式６に示す条件を満たしたとき、デフォーカス量は信頼
ありとする。

【数６】Ｅ＞Ｅ１ ＆ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ 数式６におけるＥ１、Ｇ１は所定のしきい値である。数
値Ｅは相関量の変化の様子を示し被写体のコントラスト
に依存する値であり、値が大きいほどコントラストが高
く信頼性が高いことになる。Ｃｅｘは一対のデータが最
も一致したときの差分であり本来は０となる。しかしな
がらノイズの影響や、さらに領域１０１と領域１０２と
で視差が生じているために、一対の被写体像に微妙な差
が生じることにより、０とはならない。ノイズや被写体
像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さい
ので、一対のデータの一致度を表す数値としてはＣｅｘ
／Ｅを用いている。当然ながらＣｅｘ／Ｅが０に近いほ
ど一対のデータの一致度が高く信頼性が高いことにな
る。なお、数値Ｅの代わりに一対のデータの一方に関す
るコントラストを算出し、それを用いて信頼性判定を行
う場合もある。そして、信頼性ありと判定されるとデフ
ォーカス量ＤＦに基づく撮影レンズ１００の駆動、ある
いは表示を行う。以上、数式１から数式６までの相関演
算、補間演算、条件判定をまとめて焦点検出演算と呼ぶ
ことにする。

【０００７】特開昭６０−３７５１３号公報に開示され
た焦点検出装置では、相関量Ｃ［Ｌ］を全シフト範囲
（−ｌｍａｘ〜ｌｍａｘ）に対して算出せず、シフト量
Ｌを０、１、−１、２、−２、．．．、Ｌｍａｘ、−Ｌ
ｍａｘの順に変化させて相関量Ｃ［Ｌ］を算出し、数式
６を満たす信頼性のあるデフォーカス量が得られた時点
で相関量の演算を中止するようにしている。このように
すると、撮影レンズ１００が合焦状態に近い場合にはＣ
［０］が極小値となるので、Ｃ［０］、Ｃ［１］、Ｃ
［−１］の３個の相関量を算出するだけで短時間にデフ
ォーカス量を算出することができ、被写体が移動物体で
ある場合には被写体の動きに追従して撮影レンズをすば
やく合焦させることができる。

【０００８】ところで、実際には、モジュール６００を
カメラに搭載する際の装着位置の誤差などによって、撮
影レンズ１００が合焦状態にあってもイメージセンサー
Ａ列、Ｂ列の出力信号列は完全に一致せずに誤差を生じ
る。したがって、撮影レンズが合焦状態にある時に一対
のイメージセンサーの出力信号列の間に生じる誤差量
（以下、この明細書では単に誤差量と呼ぶ）を補正する
必要があり、そのために上述した数式５に代えて数式７
によりデフォーカス量を算出する。

【数７】ＤＦ＝Ｋｆ×（Ｌｓ−Ｈｚ） 数式７におけるＨｚは誤差量Ｚの補正項であり、誤差量
Ｚが光電変換素子のピッチ幅を単位とした場合にＺであ
ったとすると、数式７における補正項ＨｚはＺとなる。
誤差量Ｚはカメラボディごとに異なるので、カメラの組
み立て後、あるいは組み立て中に測定装置により誤差量
Ｚを測定し、カメラボディ内の例えばＥＥＰＲＯＭなど
の記憶装置に格納する。

【０００９】換言すれば、上述した一対のイメージセン
サーアレイの誤差量Ｚをカメラごとに記憶しておき、デ
フォーカス量を算出するたびにこの誤差量Ｚを用いて演
算結果を補正すれば、撮影レンズが合焦状態にあっても
イメージセンサーアレイの一対の出力信号列を完全に一
致させる必要がなくなるので、図６に示す焦点検出光学
系の設計の自由度が増し、モジュール６００をカメラに
搭載する際の厳密な調整の必要がなくなる。なお、誤差
量Ｚには符号があり、図９から明らかなようにＡ列の被
写体像がＢ列の被写体像に対して光電変換素子番号の小
さい側にずれた場合にマイナスとなり、逆にずれた場合
にプラスとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た一対のイメージセンサーの誤差量Ｚが光電変換素子の
ピッチ幅より小さい場合には問題はないが、光電変換素
子のピッチ幅を越えるほど大きくなると、合焦時に極小
値となる相関量を与えるシフト量が０ではなく、誤差量
Ｚだけ移動するために、次のような問題が発生する。 （１） 合焦点が−ｌｍａｘ〜ｌｍａｘのシフト範囲の
中心からずれるので、その分だけデフォーカス量の大き
さが前ピンと後ピンとで大きく異なる。 （２） シフト量Ｌを０，１，−１，２，−２，・・・
の順に変えて相関量Ｃ［Ｌ］を算出し、数式６を満たす
信頼性のあるデフォーカス量が得られた時点で相関量の
演算を中止するようにした焦点検出装置では、合焦時に
Ｃ［０］が極小値にならない場合にはその分だけ演算時
間がかかることになる。例えば誤差量Ｚが光電変換素子
の２素子分であるとすると、合焦時にはシフト量Ｌ＝２
の時に相関量Ｃ［Ｌ］は極小値となる。合焦時にＣ
［０］が極小値になる場合は、３個の相関量Ｃ［０］、
Ｃ［１］、Ｃ［−１］を算出すれば真の極小値を演算で
きるのに対し、合焦時に相関量Ｃ［Ｌ＝２］が極小値と
なる場合は、６個の相関量Ｃ［０］、Ｃ［１］、Ｃ［−
１］、Ｃ［２］、Ｃ［−２］、Ｃ［３］を算出しなけれ
ば真の極小値を演算できない。

【００１１】本発明の目的は、撮影レンズが合焦状態に
ある時に一対のイメージセンサーの出力信号列の間に誤
差があっても、短時間に正確な焦点検出を可能にした焦
点検出装置を提供することにある。

【００１２】

【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の発明は、複数の光電変換素子からなり、
一対の被写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出
力する一対の光電変換素子列と、撮影レンズを通過した
被写体からの一対の光束を前記一対の光電変換素子列へ
導き、前記一対の被写体像を結像する焦点検出光学系
と、前記一対の光電変換素子列の一対の出力信号列に基
づいて、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点
検出演算手段とを備えた焦点検出装置に適用される。そ
して、前記撮影レンズが合焦状態にある時の前記一対の
光電変換素子列の出力信号列間の誤差量に関する数値を
記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている誤
差量に関する数値に基づいて前記一対の光電変換素子列
の一対の出力信号列から一対の有効信号列を抽出する信
号抽出手段とを備え、前記焦点検出演算手段によって、
前記信号抽出手段により抽出された一対の有効信号列に
基づいて、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する。
請求項２の発明は、複数の光電変換素子からなり、一対
の被写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出力す
る一対の光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写
体からの一対の光束を前記一対の光電変換素子列へ導
き、前記一対の被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記一対の光電変換素子列の一対の出力信号列を、予め
設定されたシフト範囲内で所定量ずつ相対的にシフトし
ながらそれぞれのシフト位置における相関量を算出し、
極小となる相関量を与えるシフト位置に基づいて前記撮
影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段と
を備えた焦点検出装置に適用される。そして、前記撮影
レンズが合焦状態にある時の前記一対の光電変換素子列
の出力信号列間の誤差量に関する数値を記憶する記憶手
段を備え、前記焦点検出演算手段によって、前記記憶手
段に記憶されている誤差量に関する数値に基づいて前記
相関量の算出におけるシフト範囲を設定する。

【００１３】

【作用】請求項１の焦点検出装置では、撮影レンズが合
焦状態にある時の一対の光電変換素子列の出力信号列間
の誤差量に関する数値に基づいて、一対の光電変換素子
列の一対の出力信号列から一対の有効信号列を抽出し、
この一対の有効信号列に基づいて撮影レンズの焦点調節
状態を演算する。請求項２の焦点検出装置では、撮影レ
ンズが合焦状態にある時の一対の光電変換素子列の出力
信号列間の誤差量に関する数値に基づいて相関量の算出
におけるシフト範囲を設定し、そのシフト範囲内で一対
の光電変換手段の一対の出力信号列を所定量ずつ相対的
にシフトしながらそれぞれのシフト位置における相関量
を算出し、極小となる相関量を与えるシフト位置に基づ
いて撮影レンズの焦点調節状態を検出する。

【００１４】

【実施例】

−第１の実施例− 第１の実施例では、イメージセンサーの出力信号列の内
のある範囲を有効信号列として抽出し、抽出した有効信
号列に基づいて焦点検出演算を行う場合に、上述した誤
差量Ｚに応じて有効信号列の範囲を決定する。この第１
の実施例の有効信号列の範囲の決定動作を、図４（ａ）
に示すように、撮影レンズが合焦状態にある時に、一対
のイメージセンサーＡ列、Ｂ列の出力信号列が−２．２
素子分だけずれている場合を例に上げて説明する。この
ような出力信号列を用いて数式１、数式２により相関量
Ｃ［Ｌ］を算出すると、図４（ｂ）に示すようにＣ［−
２］が極小値となる。そこで、Ｂ列の有効信号列として
図４（ａ）に破線で示す範囲の信号列を抽出し、このＢ
列の有効信号列に対して２素子分だけ素子番号の小さい
側にシフトした範囲（図４（ａ）に実線で示す範囲）を
Ａ列の有効信号列として抽出する。その結果、図５
（ａ）に示すように−０．２素子分だけずれた一対の有
効信号列が得られる。このような有効信号列を用いて数
式１、数式２により相関量Ｃ［Ｌ］を算出すると、図５
（ｂ）に示すようにＣ［０］が極小値となり、上述した
問題が解決される。

【００１５】図１は第１の実施例の構成を示す機能ブロ
ック図である。焦点検出光学系１は、撮影レンズ１００
を通過した被写体からの光をイメージセンサー２へ導く
焦点検出光学系であり、図６に示すように、視野マスク
２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１、
４０２、再結像レンズ５０１、５０２から構成される。
なお、焦点検出光学系１は図６に示す構成に限定されな
い。イメージセンサー２は、複数の光電変換素子からな
る一対のイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列を有する。
イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列はそれぞれ５２個の
光電変換素子からなり、それぞれ５２個のデータからな
る出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を出力する。なお、イ
メージセンサーアレイの光電変換素子数はこの実施例に
限定されない。誤差量記憶メモリ４は、一対のイメージ
センサーアレイＡ列、Ｂ列の誤差量に関する数値を記憶
するＥＥＰＲＯＭなどのメモリである。信号抽出回路５
は、誤差量記憶メモリ４に格納された誤差量に関する数
値に基づいて、イメージセンサー２の出力信号列ａ
［ｉ］、ｂ［ｉ］（ｉ＝１〜５２）から有効信号列ｙａ
［ｉ］、ｙｂ［ｉ］（ｉ＝１〜４８）を抽出する。焦点
検出演算回路３は、信号抽出回路５により抽出された有
効信号列ｙａ［ｉ］、ｙｂ［ｉ］を用いて数式１、２、
３、４、６、７により焦点検出演算を行い、撮影レンズ
１００の焦点調節状態を検出する。

【００１６】次に、第１の実施例の動作を説明する。誤
差量記憶メモリ４には誤差量に関する数値として誤差量
そのものが格納されており、誤差量はＺｘ（単位は光電
変換素子ピッチ）であるとする。信号抽出回路５は、誤
差量Ｚｘに基づいてイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列
の有効信号列の先頭となる出力信号列の光電変換素子番
号Ａｓ、Ｂｓ（以後、先頭素子番号Ａｓ，Ｂｓと呼ぶ）
を決定し、有効信号列を抽出する。

【００１７】図２により、信号抽出回路５の動作を説明
する。ステップＳ１でイメージセンサー２から出力信号
列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］（ｉ＝１〜５２）を入力し、続く
ステップＳ２で誤差量記憶メモリ４から誤差量Ｚｘを入
力する。そしてステップＳ３で、誤差量Ｚｘに基づいて
先頭素子番号Ａｓ、Ｂｓを決定する。この決定方法は、
数式８により、有効信号列を抽出する範囲がＡ列とＢ列
とで誤差量Ｚｘに相当する量だけずれるようにする。

【数８】Ｚｘ＜−３．５ ・・・・ Ａｓ＝１，Ｂｓ＝５， −３．５≦Ｚｘ＜−２．５ ・・・・ Ａｓ＝２，Ｂｓ＝５， −２．５≦Ｚｘ＜−１．５ ・・・・ Ａｓ＝２，Ｂｓ＝４， −１．５≦Ｚｘ＜−０．５ ・・・・ Ａｓ＝３，Ｂｓ＝４， −０．５≦Ｚｘ＜ ０．５ ・・・・ Ａｓ＝３，Ｂｓ＝３， ０．５≦Ｚｘ＜ １．５ ・・・・ Ａｓ＝４，Ｂｓ＝３， １．５≦Ｚｘ＜ ２．５ ・・・・ Ａｓ＝４，Ｂｓ＝２， ２．５≦Ｚｘ＜ ３．５ ・・・・ Ａｓ＝５，Ｂｓ＝２， ３．５≦Ｚｘ ・・・・ Ａｓ＝５，Ｂｓ＝１ ステップＳ４で、Ａ列の先頭素子番号Ａｓに基づいてＡ
列の有効信号列を抽出する。

【数９】ｙａ［ｉ］＝ａ［Ａｓ＋ｉ−１］， ここで、ｉ＝１〜４８ さらにステップＳ５で、Ｂ列の先頭素子番号Ｂｓに基づ
いてＢ列の有効信号列を抽出する。

【数１０】ｙｂ［ｉ］＝ｂ［Ｂｓ＋ｉ−１］， ここで、ｉ＝１〜４８

【００１８】焦点検出演算回路３は、抽出した有効信号
列ｙａ［ｉ］、ｙｂ［ｉ］を用いて数式１、２、３、
４、６、７により焦点検出演算を行い、デフォーカス量
を算出する。有効信号列ｙａ［ｉ］とｙｂ［ｉ］はほぼ
一致しているので、シフト量Ｌ＝０の時に極小値となる
相関量Ｃ［Ｌ］を得ることができる。したがって、シフ
ト量Ｌを０、１、−１、２、−２、．．．、Ｌｍａｘ、
−Ｌｍａｘの順に変化させて相関量Ｃ［Ｌ］を算出し、
数式６を満たす信頼性のあるデフォーカス量が算出され
た時点で相関量の演算を中止するようにしても、合焦状
態に近い場合にはＣ［０］が極小値となるので、Ｃ
［０］、Ｃ［１］、Ｃ［−１］の３個の相関量を算出す
るだけで短時間にデフォーカス量を求めることができ
る。数式７における補正項Ｈｚは、誤差量記憶メモリ４
に格納されている誤差量Ｚｘと、信号抽出回路５により
決定した素子番号Ａｓ、Ｂｓとに基づいて数式１１によ
り求める。

【数１１】Ｈｚ＝Ｚｘ−（Ａｓ−Ｂｓ）

【００１９】なお、誤差量記憶メモリ４に予め先頭素子
番号Ａｓ、Ｂｓを格納しておいてもよい。そうすれば、
信号抽出回路５により先頭素子番号Ａｓ、Ｂｓを決定す
る必要がないので演算量を減らすことができる。また、
この場合、誤差量記憶メモリ４に誤差量Ｚｘそのものを
格納せずに、数式１１による演算結果の補正項Ｈｚを格
納するようにしてもよい。そうすれば、誤差量記憶メモ
リ４から補正項Ｈｚを読み出して数式７によるデフォー
カス量の演算にそのまま用いることができ、数式１１の
演算を実行する必要がなくなり、焦点検出演算回路３の
負担を軽減することができる。

【００２０】また、上述した第１の実施例では有効信号
列を抽出する際の先頭素子番号Ａｓ、Ｂｓを両方とも可
変としたが、一方の先頭素子番号を固定とし、他方の先
頭素子番号のみを可変としてもよい。そうすれば、先頭
素子番号Ａｓ、Ｂｓの一方が不要となる。さらに、焦点
検出演算回路３では有効信号列そのものを用いて数式１
の相関演算を行なわず、有効信号列に対してフィルター
処理を施してフィルター処理データを求め、そのフィル
ター処理データを用いて数式１による相関演算を行うよ
うにしてもよい。

【００２１】撮影画面内に複数の焦点検出領域を有し、
各焦点検出領域ごとに焦点検出光学系とイメージセンサ
ーを設けた焦点検出装置では、各焦点検出領域ごとに誤
差量を記憶し、各焦点検出領域ごとに先頭素子番号を決
定すればよい。また、一対のイメージセンサーの出力信
号列を複数のブロックに分割し、複数のブロックごとに
焦点検出演算を行って複数のデフォーカス量を得るよう
にした焦点検出装置では、例えば複数のブロックに対応
する複数の誤差量を記憶し、複数の誤差量の平均に基づ
いて先頭素子番号を決定したり、複数の誤差量の内の一
つの誤差量に基づいて先頭素子番号を決定すればよい。

【００２２】−第２の実施例− 第２の実施例では、誤差量Ｚの値に基づいてイメージセ
ンサーの一対の出力信号列の相関演算におけるシフト範
囲を変更して焦点検出演算を行う。この第２の実施例の
シフト範囲の変更動作を、図４（ａ）に示すように、撮
影レンズが合焦状態にある時に、一対のイメージセンサ
ーＡ列、Ｂ列の出力信号列が−２．２素子分だけずれて
いる場合を例に上げて説明する。この場合は、図４
（ｂ）に示すようにシフト範囲が−４〜４であるが、誤
差量が−２．２であるから極小となる相関量を与えるの
はシフト量Ｌ＝−２の場合である。そこで、シフト量Ｌ
＝−２がシフト範囲の中心になるように、シフト範囲を
−６〜２とする。これによってＣ［０］が極小値となる
場合と同等になり、上述した問題が解決される。

【００２３】図３は第２実施例の構成を示す機能ブロッ
ク図である。焦点検出光学系１は、撮影レンズ１００を
通過した被写体からの光をイメージセンサー２へ導く焦
点検出光学系であり、図６に示すように、視野マスク２
００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１、４
０２、再結像レンズ５０１、５０２から構成される。な
お、焦点検出光学系１は図６に示す構成に限定されな
い。イメージセンサー２は、複数の光電変換素子からな
る一対のイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列を有する。
イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列はそれぞれ５２個の
光電変換素子からなり、それぞれが５２個のデータから
なる出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を出力する。なお、
イメージセンサーアレイの光電変換素子数はこの実施例
に限定されない。誤差量記憶メモリ４は、一対のイメー
ジセンサーアレイＡ列、Ｂ列の誤差量に関する数値を記
憶するＥＥＰＲＯＭなどのメモリである。焦点検出演算
回路３は、イメージセンサー２の出力信号列ａ［ｉ］、
ｂ［ｉ］に対して焦点検出演算を行い、撮影レンズ１０
０の焦点調節状態を検出する。

【００２４】次に、第２実施例の動作を説明する。誤差
量記憶メモリ４には誤差量に関する数値として誤差量そ
のものが格納されており、誤差量はＺｘ（単位は光電変
換素子ピッチ）であるとする。ここで、焦点検出演算回
路３において行なわれる演算の中で、相関量Ｃ［Ｌ］の
演算は上述した数式１、２と異なるので、それについて
説明する。まず、合焦状態において数式１、２により相
関量Ｃ［Ｌ］を算出した時に、Ｃ［Ｏｓ］が極小値とな
るような変換量Ｏｓを誤差量Ｚｘに基づいて数式１２に
より決定する。

【数１２】Ｚｘ＜−３．５ ・・・・ Ｏｓ＝−４， −３．５≦Ｚｘ＜−２．５ ・・・・ Ｏｓ＝−３， −２．５≦Ｚｘ＜−１．５ ・・・・ Ｏｓ＝−２， −１．５≦Ｚｘ＜−０．５ ・・・・ Ｏｓ＝−１， −０．５≦Ｚｘ＜ ０．５ ・・・・ Ｏｓ＝０， ０．５≦Ｚｘ＜ １．５ ・・・・ Ｏｓ＝１， １．５≦Ｚｘ＜ ２．５ ・・・・ Ｏｓ＝２， ２．５≦Ｚｘ＜ ３．５ ・・・・ Ｏｓ＝３， ３．５≦Ｚｘ ・・・・ Ｏｓ＝４， 続いて変換量Ｏｓを用いてシフト量ＬをＬ’に変換し、
相関量Ｃ［Ｌ’］を数式１３により算出する。

【数１３】 Ｃ［Ｌ’］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ’］−ｂ［ｉ］｜、 ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表わす。数式１３
におけるＬ’は数式１４によりＬから変換される。

【数１４】Ｌ’＝Ｌ＋Ｏｓ， Ｌ＝-lmax,...,-2,-1,0,1,2,...,lmax 初項ｋと最終項ｒは変換したシフト量Ｌ’に基づいて数
式１５により算出する。

【数１５】Ｌ’≧０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ’／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ’／２｝、 Ｌ’＜０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ’＋１）／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ’＋１）／２｝

【００２５】数式１２〜１５によって相関量Ｃ［Ｏｓ−
ｌｍａｘ］〜Ｃ［Ｏｓ＋ｌｍａｘ］が算出され、合焦時
に極小値となるＯｓがシフト範囲の中心となる。また、
シフト量Ｌを０、１、−１、２、−２、．．．、Ｌｍａ
ｘ、−Ｌｍａｘの順に変化させると、Ｌ’はＯｓ、Ｏｓ
＋１、Ｏｓ−１、Ｏｓ＋２、Ｏｓ−２、．．．、Ｏｓ＋
Ｌｍａｘ、Ｏｓ−Ｌｍａｘの順に変化することになり、
合焦状態に近い場合にはＣ［Ｏｓ］が極小値となるの
で、Ｃ［Ｏｓ］、Ｃ［Ｏｓ＋１］、Ｃ［Ｏｓ−１］の３
個の相関量を算出するだけで、短時間で数式６を満たす
信頼性のあるデフォーカス量を得ることができる。数式
７における補正項Ｈｚは、誤差量記憶メモリ４に格納さ
れている誤差量Ｚｘと変換量Ｏｓとに基づいて数式１６
により算出する。

【数１６】Ｈｚ＝Ｚｘ−Ｏｓ

【００２６】なお、誤差量記憶メモリ４に予め変換量Ｏ
ｓを記憶しておいてもよい。そうすれば、焦点検出演算
回路３で数式１２により変換量Ｏｓを決定する必要がな
いので演算量を減らすことができる。また、この場合、
誤差量記憶メモリ４に誤差量Ｚｘそのものを格納せず
に、数式１６による演算結果の補正項Ｈｚを格納するよ
うにしてもよい。そうすれば、誤差量記憶メモリ４から
補正項Ｈｚを読み出して数式７によるデフォーカス量の
演算にそのまま用いることができ、数式１６の演算を実
行する必要がなくなり、焦点検出演算回路３の負担を軽
減することができる。また、焦点検出演算回路３では出
力信号列そのものを用いて相関演算を行なわず、出力信
号列に対してフィルター処理を施してフィルター処理デ
ータを求め、フィルター処理データを用いて相関演算を
行うようにしてもよい。

【００２７】撮影画面内に複数の焦点検出領域を有し、
各焦点検出領域ごとに焦点検出光学系とイメージセンサ
ーを設けた焦点検出装置では、各焦点検出領域ごとに誤
差量を記憶し、各焦点検出領域ごとに変換量を決定すれ
ばよい。また、一対のイメージセンサーの出力信号を複
数のブロックに分割し、複数のブロックごとに焦点検出
演算を行って複数のデフォーカス量を得るようにした焦
点検出装置では、例えば複数のブロックのそれぞれに対
応する複数の誤差量を記憶し、複数の誤差量の平均に基
づいて変換量を決定したり、複数の誤差量の内の一つの
誤差量に基づいて変換量を決定すればよい。

【００２８】上述した第１およぼ第２の実施例におい
て、誤差量の測定はカメラボディ内で行ってもよいし、
ボディとは別の測定器により行ってもよい。同様に、先
頭素子番号Ａｓ、Ｂｓ、変換量Ｏｓを予め誤差量記憶メ
モリ４に格納しておく場合も、これらの測定はカメラボ
ディ内で行ってもよいし、ボディとは別の測定器により
行ってもよい。

【００２９】以上の実施例の構成において、イメージセ
ンサー２が一対の光電変換素子列を、焦点検出演算回路
３が焦点検出演算手段を、誤差量記憶メモリ４が記憶手
段を、信号抽出回路５が信号抽出手段をそれぞれ構成す
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、撮影レンズが合焦状態にある時の一対の光電変換
素子列の出力信号列間の誤差量に関する数値に基づい
て、一対の光電変換素子列の一対の出力信号列から一対
の有効信号列を抽出し、この一対の有効信号列に基づい
て撮影レンズの焦点調節状態を演算するようにしたの
で、撮影レンズが合焦状態にある時の一対の光電変換素
子列の出力信号列間の誤差量に拘らず、デフォーカス量
が前ピンと後ピンで均等になり、合焦状態では極小値と
なる相関量が直ちに演算されて、短時間に正確な焦点検
出が可能となる。請求項２の発明によれば、撮影レンズ
が合焦状態にある時の一対の光電変換素子列の出力信号
列間の誤差量に関する数値に基づいて相関量の算出にお
けるシフト範囲を設定し、そのシフト範囲内で一対の光
電変換手段の一対の出力信号列を所定量ずつ相対的にシ
フトしながらそれぞれのシフト位置における相関量を算
出し、極小となる相関量を与えるシフト位置に基づいて
撮影レンズの焦点調節状態を検出するようにしたので、
撮影レンズが合焦状態にある時の一対の光電変換素子列
の出力信号列間の誤差量に拘らず、デフォーカス量が前
ピンと後ピンで均等になり、合焦状態では極小値となる
相関量が直ちに演算されて、短時間に正確な焦点検出が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図２】第１の実施例の信号抽出動作を示すフローチャ
ート。

【図３】第２の実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図４】誤差量が生じた場合の出力信号列と相関量Ｃ
［Ｌ］を表す図。

【図５】誤差量が生じた場合の出力信号列に対して第１
の実施例を適用した場合の有効信号列と相関量Ｃ［Ｌ］
を表す図。

【図６】従来の焦点検出原理を説明する図。

【図７】従来の焦点検出演算を説明する図。

【図８】従来の焦点検出演算を説明する図。

【図９】従来の相関演算を説明する図。

【符号の説明】

１ 焦点検出光学系 ２ イメージセンサー ３ 焦点検出演算回路 ４ 誤差量記憶メモリ ５ 信号抽出回路 １００ 撮影レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子からなり、一対の被
   写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出力する一
   対の光電変換素子列と、 撮影レンズを通過した被写体からの一対の光束を前記一
   対の光電変換素子列へ導き、前記一対の被写体像を結像
   する焦点検出光学系と、 前記一対の光電変換素子列の一対の出力信号列に基づい
   て、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出
   演算手段とを備えた焦点検出装置において、 前記撮影レンズが合焦状態にある時の前記一対の光電変
   換素子列の出力信号列間の誤差量に関する数値を記憶す
   る記憶手段と、 この記憶手段に記憶されている誤差量に関する数値に基
   づいて前記一対の光電変換素子列の一対の出力信号列か
   ら一対の有効信号列を抽出する信号抽出手段とを備え、 前記焦点検出演算手段は、前記信号抽出手段により抽出
   された一対の有効信号列に基づいて、前記撮影レンズの
   焦点調節状態を演算することを特徴とする焦点検出装
   置。
2. 【請求項２】 複数の光電変換素子からなり、一対の被
   写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出力する一
   対の光電変換素子列と、 撮影レンズを通過した被写体からの一対の光束を前記一
   対の光電変換素子列へ導き、前記一対の被写体像を結像
   する焦点検出光学系と、 前記一対の光電変換素子列の一対の出力信号列を、予め
   設定されたシフト範囲内で所定量ずつ相対的にシフトし
   ながらそれぞれのシフト位置における相関量を算出し、
   極小となる相関量を与えるシフト位置に基づいて前記撮
   影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段と
   を備えた焦点検出装置において、 前記撮影レンズが合焦状態にある時の前記一対の光電変
   換素子列の出力信号列間の誤差量に関する数値を記憶す
   る記憶手段を備え、 前記焦点検出演算手段は、前記記憶手段に記憶されてい
   る誤差量に関する数値に基づいて前記相関量の算出にお
   けるシフト範囲を設定することを特徴とする焦点検出装
   置。