JPH0990204A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一方向毎に対をなし配置方向の異なる複数の
ラインイメージセンサを用いた焦点検出装置では、各対
のラインセンサにより求まる合焦距離が異なる場合があ
り、自動焦点調節動作が不安定になる。 【構成】 各対のラインセンサから求まる結果について
信頼性を判定し、信頼性の高い結果を採用することと
し、信頼性判定の方法として、各ラインセンサの出力映
像信号のコントラストと、各対毎に相互の映像信号の相
関とを求め、両方の演算結果を総合して信頼性を判定す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラインイメージセンサ
を用いて被写体像を受光することにより撮影レンズの焦
点状態を検出し、検出された焦点状態に基づいて撮影レ
ンズを駆動し焦点調節を行う自動焦点調節装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来上記のようなラインイメージセンサ
が、例えばカメラの焦点検出装置に用いられている。し
かしこのラインイメージセンサでは、単一方向のライン
状の光量分布しか検出できないため、以下のような問題
があった。

【０００３】イメージセンサによって得られる映像信号
を解析する型の焦点検出装置ではイメージセンサ上の像
に或る程度以上のコントラストがないと信頼性のある焦
点検出ができない。イメージセンサとしてラインイメー
ジセンサを用いる場合、イメージセンサ上の像のライン
方向のコントラストが低いと焦点検出ができないが、そ
のときでもセンサのラインと異なる方向における像のコ
ントラストは充分である場合が多い。人物とか外景を写
真撮影する場合、水平方向のコントラストの方が垂直方
向のコントラストより高い場合の方が多いので、焦点検
出にラインイメージセンサを用いるときは、イメージセ
ンサを水平方向に配置するのが合理的である。しかしこ
のようにすると、たまたま水平方向のコントラストは低
いが垂直方向のコントラストは高い被写体の場合、焦点
検出ができないことになる。又、カメラを縦位置で使用
する場合にも同様の問題が生じる。この問題は二次元的
なイメージセンサを用いることで解決される。この種の
焦点検出装置として、特開昭５９−１７４８０７号によ
る提案がなされている。この提案の要旨は受光素子を二
次元的に並べて、その上に被写体像を形成するように
し、この受光素子の配列から一方向の一列の受光素子の
出力を読出してコントラストが不足であった場合、方向
を変えて受光素子列から出力を読取る。このようにして
充分なコントラストが得られる方向を探して、焦点検出
演算を行うものであるが、二次元的なイメージセンサを
用いるので高価なものとなる。

【０００４】このためラインイメージセンサを複数個ラ
イン方向を変えて配置し、二次元的イメージセンサの代
わりにすることが考えられるが、この場合各方向のライ
ンイメージセンサ毎に合焦距離（撮影レンズの現在位置
から被写体にピントが合うまでの撮影レンズ移動量のこ
と、即ち焦点状態）を算出すると、各々の合焦距離は必
ずしも一致しない。これは上述したイメージセンサのラ
イン方向によって被写体の明暗分布が異なるため合焦距
離の算出精度が異なるためである。このためそのままで
はカメラのレンズ駆動装置は複数の合焦距離のどれに合
わせるかが分からず、動作が不安定になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上述したように方向を異にする複数のラインイメー
ジセンサの各々から算出した合焦距離が一致しないと
き、その中のどれか一つを採択するための選択基準とし
て、最も適切なものを設定することにより、最も正確な
合焦距離を得ようとすることにある。

【０００６】

【問題点解決のための手段】被写界の複数領域において
焦点状態の検出が可能であり、各領域において検出され
た焦点状態に基づいて焦点調節を行う自動焦点調節装置
において、上記複数領域に対応して各別に被写体像を形
成する光学手段と、上記複数領域に対応して配置され、
上記光学手段によって形成された被写体像を受光する複
数の撮像手段と、これらの各撮像手段から出力される映
像信号に基づいて、各撮像手段毎に相関演算を行なう相
関演算手段と、上記各撮像手段から出力される映像信号
に基づいて、各撮像手段毎にコントラストを検出するコ
ントラスト検出手段と、上記相関演算結果と上記コント
ラスト検出結果に基づいて、各撮像手段の出力から検出
された焦点状態毎にその信頼性を判定する信頼性判定手
段と、上記信頼性判定手段の判定結果に基づいて、上記
複数の撮像手段の出力から検出された焦点状態のうち、
信頼性のあるものに基づいて焦点調節を行なう焦点調節
手段とにより自動焦点調節装置を構成し、信頼性判定手
段としては、上記相関演算結果を上記コントラスト検出
結果によって規格化した値を信頼性評価値とし、この信
頼性評価に基づいて焦点状態の信頼性を判定することと
し、また焦点調節手段は、信頼性判定手段によって各撮
像手段の出力から検出された焦点状態がいずれも信頼性
がないと判定された場合、焦点調節を行なわないことと
した。

【０００７】

【作用】本発明は、ライン方向の異なるラインイメージ
センサにより得られる合焦距離のうち、一番信頼性の高
いものを選択して、その情報に基づき焦点の調節を行う
ものである。ここで信頼性の判定方法として、２種のデ
ータを参照することとした。即ち各イメージセンサの出
力である映像信号に対する合焦位置算出のデータ処理の
過程で、映像信号のコントラストのデータと同じ方向の
イメージセンサの映像信号の間の相互相関のデータが得
られるから、この両方を参照して信頼性の評価を行うの
である。コントラストが高い場合の方が一般に合焦距離
の信頼性は高い。また上記した相関が良いほど一般に信
頼性が高い。しかしこれらの信頼性の評価は絶対的なも
のではないので、何れか一方のデータだけで信頼性を評
価するより、コントラストと相関の両方で信頼性を評価
する方が信頼性の判定の確度が向上することになる。

【０００８】ここで相関と云っているのは、ライン方向
が同じである一対のラインイメージセンサにおいて、そ
の映像出力を少しずつずらせながら重ねて見ると、或る
ずらせ量の所で二つの映像信号が最も良く一致する。こ
のときのずらせ量が合焦距離の値に対応するので、この
相関のデータは合焦距離の算出動作で出てくるものであ
る。そこでライン方向を異にする複数対のラインイメー
ジセンサ毎にこの相関を求めれば、一番相関の高い結果
を出す方向があるわけである。

【０００９】

【実施態様】本発明の内容は図９及びそれに関連した説
明に表明されており、段落番号００２１〜００２５に記
載されているが、まず本発明自動焦点調節装置の全体構
成について述べ、次いで各部について述べて行く。

【００１０】図１は本発明の一実施例の光学系及びイメ
ージセンサの配置の斜視図で、図２は同実施例装置の分
解斜視図である。図１で１はカメラの撮影レンズ、６は
コンデンサレンズ、８は四個の再結像レンズで１０はイ
メージセンサである。コンデンサレンズ６は四個の再結
像レンズ８の前面に置かれた瞳マスクの像を撮影レンズ
１上に形成する。図で撮影レンズ上に画かれた点線の円
がこの投影像である。コンデンサレンズ６の前面には十
字形の開口を持った視野マスク２が配置され、このマス
ク面は撮影レンズ１の予定焦点面でカメラのフィルム面
と等価な位置にある。再結像レンズ８は視野マスク２の
面の像をイメージセンサ１０上に形成する。この構成で
例えば再結像レンズ８のうちの一つイ′のコンデンサレ
ンズ６によるレンズ１上の像はイ、同様にしてロ′の像
はロであって、撮影レンズ１のイの円で囲まれた領域を
通過した被写体光によって視野マスク２上に形成された
像が、再結像レンズイ′によってイメージセンサ１０上
に形成される。同様にして、撮影レンズ上のロの領域を
通過した被写体光によって視野マスク２上に形成された
像が、再結像レンズロ′によってイメージセンサ上に形
成される。イメージセンサ１０上で十字形に並んだ長方
形は、Ｘ1 が再結像レンズイ′よる視野マスク２の十字
形の開口の水平部分の像であり、Ｘ2 が再結像レンズ
ロ′による視野マスクの十字形開口の水平部分の像であ
る。Ｙ1 ，Ｙ2 も同様にして縦方向に並んだ一対の再結
像レンズによる視野マスクの十字形開口の縦の部分の像
である。Ｘ1 ，Ｘ2 上には被写体の同じ部分の像が形成
されているが、被写体の撮影レンズ１による像が丁度視
野マスク２上に形成されている、つまりピントが合って
いるとき、被写体の同一部分のＸ1 ，Ｘ2 上の再結像像
の位置を基準にすると、被写体像が視野マスクより撮影
レンズ寄りにできているとき（前ピン）、Ｘ1 ，Ｘ2 上
の再結像像は互いに近づき、反対に後ピンのときは互い
に遠ざかる。そこでＸ1 ，Ｘ2 を連ねる方向にラインイ
メージセンサを配置し、映像信号上の処理操作で、Ｘ1
上の被写体像の映像信号に対して、Ｘ₂ 上の被写体像の
映像信号を少しずつずらせて重ね、両方の映像信号の相
関が最大になるずらせ量を検出することによって、被写
体の像が正しいピント位置からどちら側へどれだけ寄っ
ているかが算定できる。以上がこの発明における焦点検
出の原理であるが、映像信号の処理操作に関しては本件
特許出願人により特許出願された特開昭６０−２４７２
１０号に記載されている。以上の原理に従ってイメージ
センサ１０の面上にはＸ1 ，Ｘ2 の並び方向及びそれと
直交するＹ1 ，Ｙ2 の並び方向に沿って夫々ラインイメ
ージセンサが配置されている。

【００１１】図２では撮影レンズは図外にあり、一眼レ
フレックスミラーの中央部の透明部の後に４５°傾けて
下向きに配置されたミラーにより撮影レンス透過光は赤
外線カットフィルタ３、視野マスク２、コンデンサレン
ズ６に向けて転向され、更に４５°のミラー４によって
水平方向に転向されて瞳マスク７、再結像レンズ８（二
対四個）を経てイメージセンサ１０上に投影される。５
は上述した全ての要素を一ユニットに結合する枠であ
る。イメージセンサ１０は上述したように水平方向（Ｘ
1 ，Ｘ2 を連ねる方向）と垂直方向とに夫々ラインイメ
ージセンサを配置したものであるが、ラインイメージセ
ンサとしてはＣＣＤイメージセンサが用いられている。

【００１２】ＣＣＤイメージセンサは、フォトダイオー
ドとその出力光電流を積分するコンデンサとが一画素分
の要素となり、このような要素がアレー状に並んだもの
で、各要素一斉に適当時間光電流積分を行なった所で積
分コントロールゲートにシフトパルスを印加することに
より、各要素毎の蓄積電荷による光量信号をシフトレジ
スタにパラレルに転送し、その後シフトレジスタに転送
クロックを印加するとにより、シフトレジスタ内の電荷
信号を順次電圧信号として読出すことにより、映像信号
を得るようになっている。図３は本発明実施例における
ＣＣＤイメージセンサ周辺の回路構成を示す。この図で
ＰＤアレイＩ〜ＰＤアレイIVはＣＣＤイメージセンサに
おける上記した要素のアレイであって、ＰＤアレイＩは
図１におけるＸ1 の位置に、ＰＤアレイIII は同じくＸ
2 の位置に、またＰＤアレイIIはＹ1 の位置に、ＰＤア
レイIVはＹ2 の位置に配置されている。またＰＤアレイ
上に投影されている像の平均輝度によって光電流の積分
時間を決めるため、ＰＤアレイＩに沿わせてモニタ用の
フォトダイオード（ＰＤ）Ｍ1 をまたＰＤアレイIIに沿
わせてモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）Ｍ2 が配置し
てある。Ｇ1 〜Ｇ4はＰＤアレイＩ〜ＰＤアレイIVに対
応する積分コントロールゲート列でＰＤアレイの各要素
と一対一対応している。Ｒ1 ，Ｒ2 はシフトレジスタで
ある。シフトレジスタＲ1 はＰＤアレイＩとIVとに対応
しており、積分コントロールゲートＧ1 及びＧ4 にシフ
トパスルが印加されると、ＰＤアレイＩ及びIV内の各要
素の光電流積分電荷が並列的にシフトレジスタＲ1 に転
送される。積分コントロールゲートＧ1 ，Ｇ4 に印加れ
るシフトパルスのタイミングは異なっている。シフトレ
ジスタＲ2 はＰＤアレイII，III に対応していて、ＰＤ
アレイII，III 内の電荷信号が転送される。これらのシ
フトレジスタは二相の転送クロックパルスφ1 ，φ2 に
よって駆動され、同レジスタに記憶された情報が順次出
力される。

【００１３】以後の説明の便宜上、幾つかの言葉を決め
ておく。ラインイメージセンサの方向に関して、図１に
示したようにｘ方向（水平）ｙ方向（垂直）を決める。
この二方向は図３で矢印ｘ，ｙで示した方向である。総
コントラストと云うのは映像信号における隣接する差分
データの差の絶対値の総和のことで、明暗の差が大きい
程、また明暗が細かく入り混じっている程総コントラス
トは大きくなる。“ＬｏｗＣｏｎ”はＬｏｗ Ｃｏｎｆ
ｉｄｅｎｃｅの略で焦点検出の信頼性が低いと云う意味
である。以下装置各部の構成及び動作について詳述す
る。

【００１４】（ＣＣＤイメージセンサ回路）図３におい
て、ＣＣＤアナログシフトレジスタＲ1 ，Ｒ2 は二相ク
ロックφ1，φ2 で電荷転送を行う。その出力端には電
圧変換部とバッファが設けられＰＤアレイＩ及びIVの蓄
積電荷はアナログシフトレジスタＲ1 を介しＯＳＩ端子
から出力され、ＰＤアレイII及びIII の蓄積電荷はアナ
ログシフトレジスタＲ2 を介しＯＳII端子から出力され
る。またモニタ用ＰＤの出力側はＰＤアレイの蓄積電荷
と同様の構成となっており、電圧変換部とバッファを介
しモニタ（ＰＤ）Ｍ1の蓄積電荷はＡＧＣＯＳＩ端子か
ら、モニタ（ＰＤ）Ｍ2 の蓄積電荷はＡＧＣＯＳII端子
から出力される。またこのモニタＰＤの基準電圧出力の
ために、ＰＤが接続されないかまたはアルミ遮光された
ＰＤを接続した電圧変換部が設けられており、基準電圧
ＤＯＳが出力される。この出力は後述のシフトパルスの
発生タイミングを制御するのに用いられる。

【００１５】積分コントロールゲートＧ1 ，Ｇ3 は、ｘ
方向のＰＤアレイＩ及びIII に対応し、端子ＳＨ1 を介
して共通のシフトパルスＳＨ1 が印加される。同様にし
て積分コントロールゲートＧ2 ，Ｇ4 はｙ方向のＰＤア
レイII及びIVに対応し、端子ＳＨ2 を介して共通のシフ
トパルスＳＨ2 が印加されるようになっている。また各
積分コントロールゲートＧ1 〜Ｇ4 には端子ＳＨを介し
て一斉にシフトパルスＳＨを印加することもできるよう
になっている。ＣＣＤイメージセンサから得られる映像
信号は被写体輝度にかかわりなく、焦点検出に適する信
号レベルになっている必要があるから、積分時間はモニ
タ用フォトダイオード（ＰＤ）Ｍ1 ，（ＰＤ）Ｍ2 の出
力によって制御される。ここで被写体のｘ方向，ｙ方向
の帯状部分の平均輝度が異なる場合があるから、シフト
パルスＳＨ1 とＳＨ2 とは別々に印加できるようになっ
ている。

【００１６】ＰＤアレイＩ〜IVは積分クリヤ信号ＩＣＧ
パルスによって一斉にクリヤされ、その時点から光電流
積分が開始される。ここで例えば被写体のｘ方向帯状部
分の方がｙ方向より平均輝度が高い場合、シフトパルス
ＳＨ1 が先に出力されて、ＰＤアレイＩ，III の光電流
積分信号が積分コントロールゲートＧ1 ，Ｇ3 に中間的
に保持される。その後ＰＤアレイII，IVの映像信号が適
正値に達すると、シフトパルスＳＨ2 が発せられ、ＰＤ
アレイII，IVの光電流積分信号が積分コントロールゲー
トＧ2 ，Ｇ4 に中間的に保持される。その後各ゲートＧ
1 〜Ｇ4 に一斉にシフトパルスＳＨが印加されること
で、ｘ方向，ｙ方向の映像信号が全てシフトレジスタＲ
1 ，Ｒ2 に転送される。

【００１７】上述したように積分コントロールゲートＧ
1 〜Ｇ4 はＰＤアレイＩ〜IVの出力を一時的に保持して
これをシフトレジスタＲ1 ，Ｒ2 に並列的に転送する機
能を有するが、そのための回路構成を図４に示す。図４
は一画素分の構成を示しＰＤアレイで光電変換された電
荷はバリアゲートを介して積分クリヤパルスＩＣＧによ
り略電源レベルまで充電される第一蓄積部Ｃ1 にバリア
ゲートを介して蓄積される。このＰＤアレイ列の平均輝
度をモニタＰＤによってモニタした積分信号が適正積分
レベルに達した時ＳＨ₁ 或はＳＨ2 パルスが印加され各
画素の電荷は蓄積部Ｃ1 から並列にＣ２に移送される。
この時Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｃ1 ，Ｃ2 の容量差により電荷移送
は略完全に行なわれる。こうしてＩＣＧパルスの印加か
らＳＨｎ（ｎ＝１又は２）パルスの印加までの間に蓄積
された電荷は蓄積部Ｃ1 からＣ2に移送され、このまゝ
の状態でもう一方の像が投影されているＰＤアレイの電
荷の蓄積が完了するのを待つ。この第二蓄積部Ｃ2 では
光電流は発生することがなくその電荷量は略維持され
る。もう一方のＰＤアレイも電荷蓄積が完了すると、Ｃ
ＣＤイメージセンサの全画素の電荷が第二蓄積部Ｃ2 に
合焦検出演算に適したレベルで揃えられた状態となる。
次に、ＳＨゲートにＳＨパルスを印加することによりア
ナログシフトレジスタに全画素の情報を適正なレベルで
並列に移送し、以後転送クロックに同期して、ＯＳＩ，
ＯＳII端子より順次この電荷が出力される。

【００１８】（合焦検出及び合焦調整を行う回路）次に
図５に、イメージセンサを駆動し合焦検出，合焦調整を
行う回路構成を示す。２０はイメージセンサ１０を駆動
し、その情報を入力し合焦検出演算を行い、モータ駆動
回路９０を通じてレンズ駆動を行い、合焦状態表示回路
１００を通じて行う制御を司るＡＦ用マイクロコンピュ
ータである。ＡＦ用マイクロコンピュータはＡＦスター
トスイッチＳＡＦＳのＯＮで動作を開始する。３０はｘ
方向のモニタ出力ＡＧＣＯＳ1 を検出し、ｘ方向のＰＤ
アレイＩ，III に対して積分完了を行なわせるシフトパ
ルスＳＨ1 を発生するシフトパルス発生回路、３１はｙ
方向のモニタ出力ＡＧＣＯＳ2 を検出し、ｙ方向のＰＤ
アレイII，IVに対して積分完了を行わせるシフトパルス
ＳＨ2 を発生するシフトパルス発生回路である。この回
路は、図６に示すような回路で構成される。基準電圧Ｄ
ＯＳはバッファ回路Ｂｕｆ1 に入力され、その出力から
抵抗Ｒ31と定電流Ｉ31による定電圧ΔＶ1分だけ降ろさ
れた電圧がコンパレータＣｏｍ1 の（＋）入力に印加さ
れる。このコンパレータの（−）入力にはモニタ出力Ａ
ＧＣＯＳｎが印加されている。積分クリヤパルスＩＣＧ
の印加により両出力ＤＯＳ，ＡＧＣＯＳｎは等電位とな
るが、その後ＡＧＣＯＳｎの電位はモニタＰＤでの電荷
発生分、すなわち入射光量に比例して低下する。コンパ
レータＣｏｍ1 の入力レベルでみるとＩＣＧ印加時点で
は（−）入力はΔＶ1 だけ高いが電荷蓄積とともに低下
し、（−）入力が（＋）入力を下回るとコンパレータの
出力が反転する。この反転時の映像信号の平均レベルで
合焦検出を行うと適正な合焦検出結果が得られるようＲ
31，Ｉ31すなわちΔＶ1 を設定しておく。この時このコ
ンパレータＣＯＭ1 の反転信号はパルスＩＣＧでリセッ
トされたフリップフロップＦＦ31をセットし、ＦＦ31出
力反転がＡＮＤ31，ＩＮＶ31，遅延回路３２によってパ
ルスに変換されＳＨｎ（ｎ＝１又は２）信号として出力
される。またパルスＩＣＧの印加からこのＳＨｎ信号が
出力されるまでの時間は、低輝度になる程長い時間が必
要となるので、最大積分時間を設けこの時間の経過時に
シフトパルスＳＨをマイクロコンピュータにより発生さ
せて、積分時間に制限をつけることも可能となってい
る。これらの低輝度時の扱いについては、特開昭６０−
１２５８１７号等で説明されたものと同等である。

【００１９】回路４０は転送クロック発生回路で、ＣＫ
端子にマイクロコンピュータから供給される基本クロッ
クを分周しφ1 ，φ2 パルスを発生させる。Ｓφ端子に
は転送クロック周波数を切換えるための信号がマイクロ
コンピュータ２０から供給され、この信号はｘ，ｙ両方
向の出力を入力する際にはＨｉｇｈとなり、ｘ，ｙ方向
のうちの一方向の出力のみを入力する際にはＳφ信号を
Ｌｏｗとして転送クロック周波数を前述両方向出力の入
力時の倍として入力することで電荷転送時間の短縮を計
っている。また、前述の第二の蓄積手段Ｃ2 よりアナロ
グシフトレジスタへの電荷移送の際同期をとる必要があ
るため、ＳＨ信号が入力されている。５０，５１は各画
素出力ＯＳＩ，ＯＳIIのアナログ処理回路で基本的構成
は図７に示す。各画素出力は差動増幅器Ａｍｐ５１にお
いて、基準電圧Ｖ５２との差として出力される。この出
力は各フォトダイオードアレイＰＤＩ〜IVの出力の最前
部に設けられたアルミ遮光画素の暗出力信号が出力され
る時マイクロコンピュータ２０により出力されるＳＰ1
或はＳＰ2 の信号でサンプリングされ、Ｃ51によりホー
ルドされ、以後出力される光出力との差を差動増幅器Ａ
ｍｐ５２でとることで光出力成分のみの抽出を行う。

【００２０】ここで各ＰＤアレイＩ〜IVで暗出力をサン
プルホールドするのは、ＰＤアレイＩ，III とII，IVと
が異なる積分時間で制御されており、暗出力電圧に差が
生じるためである。こうして光成分のみ抽出された画素
出力は次にサンプルホールド回路６０，６１に入力され
た後マルチプレクサ７０に入力される。ここでマルチプ
レクサ７０はサンプルホールドされた画素出力Ｉ1 ，Ｉ
2 のうちの一方を入力データ選択ゾーン信号ＳＺによっ
て選択してＡ／Ｄ変換回路８０にＤ1 端子から出力す
る。前述のようにマイクロコンピュータがｘ，ｙ両方向
のデータ入力を行う場合はＳφ信号Ｈｉを出力し転送ク
ロックを通常速で発生させるとともにＡＮＤ2 ，ＯＲ1
を介してマルチプレクサ７０の出力切換えを転送クロッ
クφ1 に同期して切換える。この結果タイミングチャー
ト図８（ａ）に示すようにＣＣＤシフトレジスタＲ1 ，
ＣＣＤシフトレジスタＲ2 の出力信号が交互に出力さ
れ、Ａ／Ｄ変換回路８０でデジタル化されマイクロコン
ピュータに入力される。一方ｘ方向或はｙ方向のみを入
力する場合においてはＳφ信号をＬｏｗとし、ＡＮＤ2
の一入力をＬｏｗにすることでマルチプレクサの出力切
換えはマイクロコンピュータの選択信号ＳＺによるもの
になる。またこの時ＣＣＤイメージセンサの転送ロック
周波数は倍速になる。マイクロコンピュータはｘ方向な
ら基準部出力、ｙ方向なら参照部出力を入力し次にＳＺ
信号を反転させ、ＣＣＤシフトレジスタＩ，IIの出力ｘ
方向の参照部出力ｙ方向の基準部出力を入力する。この
ようにＡ／Ｄ変換時間をフルに活用することでデータの
転送時間の短縮を計ることができるこの時のタイミング
を図８（ｂ）に示す。

【００２１】（自動焦点検出動作）本発明においては自
動焦点検出に当っては幾つかの動作モードが可能であ
る。これらのモードにおける動作の具体例をフローチャ
ート図９〜図１１に示す。図９はｘ方向，ｙ方向で合焦
検出演算を行い、その結果被写体がよりカメラに近いと
判断された方向についての合焦検出結果に基づきレンズ
駆動を行うフローである。図１０はｘ，ｙ両方向の総コ
ントラストを比較し、コントラストの高い方向を優先的
に合焦検出演算を行ってレンズ駆動し、ＬｏｗＣｏｎと
なった場合のみもう一方の合焦検出演算を行いレンズ駆
動を行うフローである。ここでコントラスト値が大きく
ＬｏｗＣｏｎとなるのは、ＬｏｗＣｏｎ判別基準とし
て、特開昭６０−２４７２１０号で本出願人が提案して
いるように、相関演算による評価関数ＹＭ（ＸＮ）／Ｃ
Ｎが所定値以下であることも条件にされているためで、
遠近競合被写体のような場合評価関数が著しく劣化する
場合等が考えられる。図１１にはｘ方向の合焦検出機能
を優先して合焦調整を行い、ｘ方向がＬｏｗＣｏｎとな
った場合のみｙ方向の合焦検出機能を活用させる例を示
す。

【００２２】まず図９について説明する。ＡＦスイッチ
ＳＡＦＳがＯＮになると、マイクロコンピュータ２０が
起動される。マイクロコンピュータはまずＣＣＤイメー
ジセンサの初期化を行う。これは電源供給以前或は転送
クロック停止中にレジスタ及び光電変換部に予め蓄積さ
れた不要電荷の排出を行うためで起動時に一度行う必要
がある。次にマイクロコンピュータ２０はＣＣＤイメー
ジセンサ１０にＩＣＧパルスを供給し積分開始する。こ
のＩＣＧパルスの印加によりイメージセンサは各画素の
蓄積電荷を排出するとともに、モニタ出力の蓄積電荷を
も排出し、このパルスの消滅とともにその両者で発生電
荷の蓄積が開始される。以後マイクロコンピュータはＴ
ＩＮＴ1 ，ＴＩＮＴ2 両端子の反転すなわちＰＤアレイ
ＩとIII 、ＰＤアレイIIとIVの各画素蓄積電荷の平均が
予め設定されたレベルに達してシフトパルスＳＨ1 ，Ｓ
Ｈ2 が発生し、各画素の第二蓄積部Ｃ2 にＰＤアレイ
Ｉ，III の蓄積電荷が、各画素の第二蓄積部Ｃ2 にＰＤ
アレイII，IVの蓄積電荷が移送完了するのを待つ。この
完了をマイクロコンピュータが検知すると、マイクロコ
ンピュータはＳＨパルスを発生させＰＤアレイＩ，IVの
蓄積電荷をアナログシフトレジスタ（ＣＣＤレジスタ）
Ｒ1 に、ＰＤアレイII，III の蓄積電荷をアナログシフ
トレジスタ（ＣＣＤレジスタ）Ｒ2 に並列移送する。

【００２３】以後転送クロックに同期して、ＯＳＩ，Ｏ
ＳII両端子から各画素信号が出力され、マイクロコンピ
ュータはこれ以後の一画素信号のＡ／Ｄ変換完了信号Ａ
／ＤＥＯＣをカウントすることで出力画素数を知り、ま
た各ＰＤアレイＩ〜IVに設置されたアルミ遮光画素の暗
出力サンプル信号ＳＰ1 ，ＳＰ2 を出力し、これに引続
いて出力される各光出力画素のＡ／Ｄ変換値を順次入力
することで像情報を得る。このタイミングは後述する。
このようにして合焦検出演算に必要な全画素出力のデジ
タル情報をマイクロコンピュータ内に格納し終えると、
マイクロコンピュータは合焦検出演算を開始する。マイ
クロコンピュータはまずｘ方向の相関演算を行う。まず
ｘ方向差分データの作成を行う。この差分データはＵｘ
（ｋ）＝Ｓｘ（ｋ）−Ｓｘ（ｋ＋４），Ｖｘ（ｋ）＝Ｔ
ｘ−Ｔｘ（ｋ＋４）というように四つおきの生データの
差分をとる。これは合焦検出演算不能な低周波成分をカ
ットするためである。基準部，参照部の差分データ２７
ケ，３５ケが揃うと、マイクロコンピュータは像ズラシ
量を一ピッチずつ増加させながら、それぞれの像ズラシ
量で相関値ＹＭ（ｌ）を求める。また総コントラスト
値、すなわち差分データの隣接データの和を求める。こ
うして求められた相関値ＹＭ（ｌ）のうち最も相関度の
高い像ズレ量、すなわち相関値ＹＭ（ｌ）の値が最小と
なるｌｘを求める。このｌｘはレンズデフオーカス量に
対して関与したものであるが、ここで用いるシステムで
はより精度を求めるために、隣接像ズレ時の相関値とそ
の像ズレ量での相関値を用いて補間演算を行う。この補
間演算についは特開昭６０−２４７２１１号で詳しく本
出願人が説明しているので参照されたい。こうして精度
良く、詳細な像スレ量ＸＭ，相関評価関数ＹＭ（ＸＭ）
／ＣＸが求められる。この相関評価関数ＹＭ（ＸＭ）／
ＣＸ，総コントラスト値ＣＸ、及び全出力生データ値の
三点でＬｏｗＣｏｎ判別を行う。このＬｏｗＣｏｎ判別
については同様に特開昭６０−２４７２１０号で説明し
ているのでここでは省略する。尚ｌｘ＝１又は９の両端
での相関値が最小となる場合はＬｏｗＣｏｎとする。

【００２４】ＬｏｗＣｏｎでないと判断された場合には
ＰＸ値としてＸＭ−５、すなわち合焦時像ズレ量との差
を求めメモリしておく。またｌｍｉｎ＝ｌｘ−１として
メモリしｙ方向の相関演算の像ズラシ範囲に制限を加え
る。一方ＬｏｗＣｏｎと判別された場合にはｙ方向の相
関演算の像ズラシ範囲を設けず、全範囲に渡って相関演
算を行う。こうしてｙ方向の相関演算範囲の制限をメモ
リした後、ｙ方向の差分データをｘ方向の場合と同様に
して作成する。Ｕｙ（ｋ）＝Ｓｙ（ｋ）−Ｓｙ（ｋ＋
４），Ｖｙ（ｋ）＝Ｔｙ（ｋ）−Ｔｙ（ｋ＋４）こうし
て作成された差分データを基にｘ方向で求めたのと同様
に相関値の演算を行う。但しここではｘ方向の相関演算
結果で求められたｌｍｉｎ以上の像ズレ量に対してのみ
相関演算を行う。これは被写体が近接被写体である程そ
の像間隔は大きいものとなるため、ｘ，ｙ両方向での相
関演算結果の像ズレ量が大の方を選択する。そのため先
に求めたｘ方向の像ズレ量より大の部分のみ相関演算を
施すことで充分であり、相関演算の短縮化が計れる。こ
うしてｙ方向においても相関値を求め、その相関の最も
高い部分を算出する。次にｘ方向時と同様に補間演算を
施し、ｙ方向の相関演算結果として像ズレ量ｘＮ、相関
評価関数ＹＭ（ＸＮ）／Ｃｙを算出する。この評価関数
ＹＭ（ＸＮ）／Ｃｙ、ｙ方向の総コントラスト値Ｃｙ、
ｙ方向生データピーク値を判別するとともに相関演算像
ズレ量の両端ｌｍｉｎ、９に算出最小相関値像間隔ｌｘ
１がないかどうかの四点を判別し、ＬｏｗＣｏｎでない
と判断された場合にはＰＹとして合焦状態からの像ズレ
量ｘＮ−５をメモリする。こうしてｘ，ｙ両方向につい
て相関演算が完了するとマイクロコンピュータはこの
ｘ，ｙ両方向の両相関演算結果によりレンズ駆動を行
う。

【００２５】まず両方向ともにＬｏｗＣｏｎであると判
別された場合にはマイクロコンピュータはレンズを駆動
させコントラストの検出できるレンズ位置をさがす動作
（ＬｏｗＣｏｎ Ｓｃａｎ）を行う。この動作は全レン
ズ駆動範囲を少なくとも一度走査し終えた状態でレンズ
駆動を停止し、そのままのレンズ位置で合焦検出演算の
みを繰返し、コントラストが検知された状態でレンズ駆
動を再開するモードである。少なくとも一方がＬｏｗＣ
ｏｎでない場合には求められたｘ方向の像ズレ量の大小
比較を行い大きい方をＰとして以後のレンズ駆動に用い
る像間隔量として採用する。ここでＬｏｗＣｏｎ時には
Ｐｘ乃至Ｐｙの値はＭｉｎ値（−４）にセットされてい
るものとする。ｙ方向の演算時に制限を加えたにも拘ら
ず、あえてここで大小比較を行うのは像ズレ量一ピッチ
内でかなりのデフオーカス量を有し補間演算による値で
デフオーカス量に大きな差を生じるためである。この演
算像ズレ量Ｐをデフオーカス量に換算し、レンズによっ
て異なるレンズ駆動量変換係数を乗算することでレンズ
駆動量を算出し、合焦判別を行う。レンズ駆動量が極め
て小さく、レンズ駆動を行う必要のない場合には、合焦
表示を行い、そうでない時はそのレンズ駆動量に従って
レンズ駆動を行い、再度合焦検出動作を行うためにイメ
ージセンサの再積分を行う。

【００２６】次に図１０のフローチャートを用いて、総
コントラスト量が大となる方向についての相関演算を優
先的に行ってレンズ駆動し、その方向が遠近競合被写体
である等の影響によりＬｏｗＣｏｎ状態となった時には
じめて他方の合焦検出相関演算を行い、その結果により
レンズ駆動を行う合焦検出装置の動作について説明す
る。動作を開始し、データ入力が完了するところまでは
前述の図９の場合と同様にｘ，ｙ両方向についてのイメ
ージセンサデータがマイクロコンピュータ内に格納され
る。マイクロコンピュータはまずｘ方向の差分データを
図９の場合と同様に作成し、差分データの隣接差の和を
求めることによりｘ方向総コントラスト値Ｃｘを算出す
る。引続いてｙ方向の差分データを作成し同様にｙ方向
総コントラスト値Ｃｙを算出する。こうしてｘ，ｙ両方
向の総コントラスト値Ｃｘ，Ｃｙを算出した後この両者
の大小比較を行う。ここで総コントラスト値が大となる
方向についての相関演算結果は、総コントラスト値が小
となる方向についての相関演算結果より信頼性が高いと
通常考えられる。

【００２７】そこで総コンントラスト値の大きな方向Ｚ
について優先的に相関演算を行う。この相関演算につい
ては図９で示した手法と同じ手法を用いて行う。相関の
高い部分の算出，補間演算を行い像ズレ量ｘＭ、相関評
価関数ＹＭ（ＸＭ）／ＣＺを算出する。この結果を用い
てＬｏｗＣｏｎ判別を行い、ＬｏｗＣｏｎでないと判別
された場合にはこの像ズレ量ＸＭにより、合焦時との像
ズレ量算出を行い、デフオーカス量、レンズ駆動量の算
出を行う。合焦か否かの判別で合焦時には合焦表示を行
い、非合焦時にはレンズ駆動量に従いレンズ駆動を行
う。一方、ＬｏｗＣｏｎと判別された場合には、今度は
逆方向についての相関演算を行う。この結果により相関
の高い部分の算出，補間演算を行い、像ズレ量ＸＭ，Ｙ
Ｍ（ＸＭ）／ＣＺの算出を行う。再びこの結果を用いて
ＬｏｗＣｏｎ判別を行い、ＬｏｗＣｏｎでないと判別さ
れた場合にはこの像ズレ量ＸＭにより、合焦時との像ズ
レ量算出を行い、デフオーカス量、レンズ駆動量の算出
を行う。合焦か否かの判別で合焦時には合焦表示を行
い、非合焦時にはレンズ駆動量に従いレンズ駆動を行
う。また、ＬｏｗＣｏｎと判別された場合には今度は
ｘ，ｙ両方向がＬｏｗＣｏｎと判別されたわけで、前述
のＬｏｗＣｏｎ Ｓｃａｎを行う。最後にコントラスト
の高い部分が配置される頻度の高いｘ方向（水平方向）
を優先して合焦検出演算し、ｘ方向がＬｏｗＣｏｎと判
別された時のみｙ方向について合焦検出演算を行う合焦
検出装置について図１１のフローチャートを用いて説明
する。この合焦検出装置では上記図９及び図１０の２例
と異なり、ｘ方向のデータのみを優先的に入力する。積
分時間及びデータ転送時間の短縮を計り、システムの応
答性を高めるために、ＡＦ動作開始後ＣＣＤのイニシャ
ライズが完了した時点でマイクロコンピュータは転送ク
ロック周波数を上記例の場合の倍速に設定しＳφ＝Ｌｏ
ｗを出力し高速で一方向のみの出力を図８（ｂ）に示し
たような形で実施する。

【００２８】積分開始するために積分クリヤパルスを印
加後マイクロコンピュータはｘ方向の積分完了を示すＴ
ＩＮＴ1 信号の反転信号を待つ。ＴＩＮＴ1 信号の反転
を検知するとマイクロコンピュータはｙ方向の積分の完
了、未完了に関係なくシフトパルスを発生させ、ｘ方向
の画素出力データの入力を開始する。まずＯＳ1 よりＰ
ＤアレイＩ、ｘ方向基準部画素出力が出力されるのでＳ
Ｚ＝Ｈｉを出力し、マルチプレクサ７０のＤ1 出力をＩ
1 信号すなわちＯＳ1 処理信号とすることでｘ方向の基
準部画素の出力をＡ／Ｄ変換しマイクロコンピュータに
入力する。この間ＯＳ２から出力されるｙ方向基準部出
力は無視される。このｘ方向基準部の入力が完了すると
マイクロコンピュータはＳｚ＝Ｌｏｗを出力しマルチプ
レクサ７０のＤ1 出力をＩ2 信号すなわちイメージセン
サのＯＳ2 処理信号とすることでｘ方向の参照部の出力
をＡ／Ｄ変換して入力する。こうしてｘ方向の基準部、
参照部の入力が完了すると、これらのデータについて前
述の二例と同様に差分データ作成、相関値算出、最高相
関の抽出、補間計算、ＬｏｗＣｏｎ判定を行う。上記二
例で示したのと同様のＬｏｗＣｏｎ判定の結果、Ｌｏｗ
Ｃｏｎでなく求められた像ズレ量が信頼性の高いデータ
であると判別されると、その像ズレ量から合焦像ズレ量
との差Ｐ＝ＸＭ−５を算出デフオーカス量ＰＦ、レンズ
駆動量の算出を行い、レンズ駆動量が極めて小の時は合
焦と判断し合焦表示を行い、そうでない時は算出された
レンズ駆動量に従いレンズの駆動を行い、ｘ方向の各画
素について再積分、再合焦検出演算を繰返す。

【００２９】一方ｘ方向の合焦検出演算結果がＬｏｗＣ
ｏｎであると判別された場合には、マイクロコンピュー
タは次にｙ方向のイメージセンサの積分、合焦検出演算
を開始する。マイクロコンピュータは一方向のデータ入
力を行うためにＳφ＝Ｌｏｗを出力しながら、積分クリ
ヤ信号ＩＣＧを発生させ以後ｙ方向の積分完了信号ＴＩ
ＮＴ2 の反転を待つ。このＴＩＮＴ2 の反転を検知する
と今度はｘ方向の積分の完了，未完了に拘らずＳＨパル
スを発生しｙ方向データの入力を開始する。この時上述
のｘ方向入力時とは逆にまずＳＺ＝Ｌｏｗを出力しｘ方
向基準部出力を無視しながら、ｙ方向基準部出力のみＩ
2 をマルチプレクサで通過させＡ／Ｄ変換後データ入力
を行い、これが完了するとＳＺ＝Ｈｉを出力しｘ方向参
照部出力を無視しながら、ｙ方向参照部出力のみＩ1 を
マルチプレクサで通過させＡ／Ｄ変換後データ入力を行
う。

【００３０】こうしてｙ方向のみの全データを入力し終
えると、マイクロコンピュータはｙ方向の差分データ作
成、相関値算出、最高相関の抽出、補間計算、ＬｏｗＣ
ｏｎ判別をｘ方向について行なったのと同様の手順で行
う。ＬｏｗＣｏｎ判定の結果ＬｏｗＣｏｎでなく求めら
れた像ズレ量が信頼性の高いデータであると判別される
と、その像ズレ量から合焦像ズレ量との差Ｐ＝ｘＭ−５
の算出、デフオーカス量ＤＦ、レンズ駆動量の算出を行
い、レンズ駆動量が極めて小の時は合焦と判断し合焦表
示を行い、そうでない時は算出されたレンズ駆動量に従
いレンズの駆動を行い、ｘ方向の再合焦検出動作は一切
行なわずｙ方向の各画素についての再積分、再合焦検出
演算を繰返す。一方、ｙ方向においてもＬｏｗＣｏｎで
あると判別された場合ｘ，ｙ両方向についてＬｏｗＣｏ
ｎと判定されたことになりＬｏｗＣｏｎ Ｓｃａｎを行
いながら、イメージセンサｘ，ｙ両方向についての再積
分、再合焦検出を繰返しＬｏｗＣｏｎでなくなる状態を
待つ。

【００３１】

【効果】ライン方向を異にする複数のラインイメージセ
ンサを用いる自動焦点調節装置で、夫々の方向のイメー
ジセンサの出力から算出される合焦距離は通常一致しな
いから、何れか一つの合焦距離を選択する必要があり、
その選択基準は算出結果の信頼性である。所がこの信頼
性は色々な条件で決まり、一つの信頼性評価基準だけで
信頼性を決めるのは不確かである。本発明は映像信号の
コントラストの大小と、対をなすラインイメージセンサ
の映像信号間の相関度の両方を用いて信頼性を評価する
ので、複数の合焦距離情報から一つを選択するときの適
確性がより高くなり、殆ど全ての被写体に対して良好な
ピント合わせができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的構成を示す斜視図

【図２】一実施例の光学部分の分解斜視図

【図３】同実施例におけるイメージセンサ周辺の回路図

【図４】同実施例における積分コントロールゲートの回
路図

【図５】同実施例のおけるイメージセンサ駆動及び合焦
検出及び合焦調整を行う部分の回路図

【図６】上記回路中の一部の詳細回路図

【図７】同じく他の一部の詳細回路図

【図８】上記回路の動作のタイムチャート

【図９】上記実施例における一動作モードのフローチャ
ート

【図１０】同じく他の動作モードのフローチャート

【図１１】同じく他の動作モードのフローチャート

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ 視野マスク ６ コンデンサレンズ ８ 再結像レンズ（二対四個） １０ イメージセンサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】 １．被写界の複数領域において焦点状態の検出が可能で
あり、各領域において検出された焦点状態に基づいて焦
点調節を行う自動焦点調節装置において、 上記複数領域に対応しで各別に被写体像を形成する光学
手段と、 上記複数領域に対応して配置され、上記光学手段によっ
て形成された被写体像を受光する複数の撮像手段と、 これらの各撮像手段から出力される映像信号に基づい
て、各撮像手段毎に相関演算を行なう相関演算手段と、 上記各撮像手段から出力される映像信号に基づいて、各
撮像手段毎にコントラストを検出するコントラスト検出
手段と、 上記相関演算結果と上記コントラスト検出結果に基づい
て、各撮像手段の出力から検出された焦点状態毎にその
信頼性を判定する信頼性判定手段と、 上記信頼性判定手段の判定結果に基づいて、上記複数の
撮像手段の出力から検出された焦点状態のうち、信頼性
のあるものに基づいて焦点調節を行なう焦点調節手段
と、 を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。 ２．上記信頼性判定手段は、上記相関演算結果を上記コ
ントラスト検出結果によって規格化した値を信頼性評価
値とし、この信頼性評価値に基づいて焦点状態の信頼性
を判定することを特徴とする特許請求の範囲１に記載の
自動焦点調節装置。 ３．上記焦点調節手段は、上記複数の撮像手段の出力か
ら検出された焦点状態のうち信頼性の高いもの１つを選
択し、この焦点状態に基づいて焦点調節を行なうことを
特徴とする特許請求の範囲１に記載の自動焦点調節装
置。 ４．上記焦点調節手段は、信頼性判定手段によって各撮
像手段の出力から検出された焦点状態がいずれも信頼性
がないと判定された場合、焦点調節を行なわないことを
特徴とする特許請求の範囲１に記載の自動焦点調節装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐崎 敏彦 大阪市中央区安土町２丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 糊田 寿夫 大阪市中央区安土町２丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 谷口 信行 大阪市中央区安土町２丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写界の複数領域において焦点状態の検
   出が可能であり、各領域において検出された焦点状態に
   基づいて焦点調節を行う自動焦点調節装置において、 上記複数領域に対応して各別に被写体像を形成する光学
   手段と、 上記複数領域に対応して配置され、上記光学手段によっ
   て形成された被写体像を受光する複数の撮像手段と、 これらの各撮像手段から出力される映像信号に基づい
   て、各撮像手段毎に相関演算を行なう相関演算手段と、 上記各撮像手段から出力される映像信号に基づいて、各
   撮像手段毎にコントラストを検出するコントラスト検出
   手段と、 上記相関演算結果と上記コントラスト検出結果に基づい
   て、各撮像手段の出力から検出された焦点状態毎にその
   信頼性を判定する信頼性判定手段と、 上記信頼性判定手段の判定結果に基づいて、上記複数の
   撮像手段の出力から検出された焦点状態のうち、信頼性
   のあるものに基づいて焦点調節を行なう焦点調節手段
   と、 を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】 上記信頼性判定手段は、上記相関演算結
   果を上記コントラスト検出結果によって規格化した値を
   信頼性評価値とし、この信頼性評価値に基づいて焦点状
   態の信頼性を判定することを特徴とする請求項１に記載
   の自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 上記焦点調節手段は、上記複数の撮像手
   段の出力から検出された焦点状態のうち信頼性の高いも
   の１つを選択し、この焦点状態に基づいて焦点調節を行
   なうことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装
   置。
4. 【請求項４】 上記焦点調節手段は、信頼性判定手段に
   よって各撮像手段の出力から検出された焦点状態がいず
   れも信頼性がないと判定された場合、焦点調節を行なわ
   ないことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装
   置。