JPS59107313A - 焦点検出信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カメラ等の光学機器に用いられる焦点検出信
号処理方法に関するものである。

従来、カメラの焦点検出装置の一つの方法として、撮影
レンズの瞳を分割して形成した２像のずれを観測し、合
焦状態を判別するものが知られている。例えば、カメラ
撮影レンズの予定結像面にフライアイレンズ群を配置し
、撮影レンズのデフォーカス量に対応してずれた２像を
発生させる装置が米国特許第４１８５１９１号公報に開
示されている。また、並設した２個の二次結像系により
前記予定結像面に形成された空中像を固体イメージセン
サ面に導き、それぞれの像の相対的な位置ずれを検知す
る所謂二次結像方式が特開昭５５−１１８０１８号公報
、同５５−１５５３３１号公報等に開示されている。後
席の二次結像方式は、全長が稍々大きくなるものの、特
殊光学系を必要としない利点かある。

この二次結像方式の焦点検出の原理を第１図を用いて簡
単に説明すると、焦点調整をする撮影レンズｌと光軸を
同じくしてフィールドレンズ２が配置され、これらの後
方に２個の二次結像レンズ３ａ、３ｂか並列され、更に
その後方にそれぞれ受光用センサアレイ４ａ、４ｂが配
置されている。なお、５ａ、５ｂは二次結像レンズ３ａ
、３ｂの近傍に設けられた絞りである。フィールドレン
ズ２は撮影レンズｌの射出瞳を２個の二次結像レンズ３
ａ、３ｂの瞳面に略々結像している。

この結果、二次結像レンズ３ａ、３ｂのそれぞれに入射
する光線束は、撮影レンズＩの射出ｕｔ画面上おいて各
二次結像レンズ３ａ、３ｂに対応する、互いに重なり合
うことのない等面積の領域から身１出されたものとなる
。フィールドレンズ′２の近傍に形成された空中像が二
次結像レンズ３ａ、３ｂによりセンサアレイ４ａ、４ｂ
の面上に再結像されると、前記空中像が形成された光軸
方向の位置の相違に基づき、再結像された２、像はその
付属を変えることになる。

第２図はこの現象が起る様子を示しており、第２図（ａ
）の合焦状態を中心として、第２図（ｂ）。

（Ｃ）のように前ピント、後ピントのそれぞれでセンサ
アレイ４ａ、４ｂの面上に形成された２像はセンサアレ
イ４ａ、４ｂ面上を逆方向に移動する。この像強度分布
をセンサアレイ４ａ、４ｂで光電変換し電気的処理回路
を用いて、前記２像の相対的位置ずれ量を検出すれば合
焦状態の判別を行うことができる。

光電変換された信号の処理方法としては、例えば米国特
許第４２５０３７６号が知られている。これは２個の二
次像を光電変換した受光信号をそれぞれａ（ｉ）　、　
　ｂ（ｉ）　　（但しｉ＝１〜Ｎ）とするとき、・・・
（１） をアナログ演算回路により、或いはデジタル的に旧算し
、このＶの値の正負により撮影レンズｌの繰り出し方向
を決定するものである。

しかし、この（１）式に基づく演算処理方法では、高々
撮影しンズｌの繰り出すべき方向が判別されるに過ぎな
い。そこで、２像のずれ量から合焦状態を判別する焦点
検出装置では、２像のずれ量とデフォーカス量とがほぼ
比例する関係を用いて、一方を他方の像に対し相対的に
変位させることにより、撮影レンズＩの繰り出し量を計
算する方法が知られている。この方法は基線距離計方式
の焦点検出装置について古くから知られている。

また、半導体集積素子の価格低下によって、カメラ内部
においても相当量の情報処理が可能となっできたため、
高い精度を要するＴＴＬ方式の焦点検出装置についても
上述の原理を用いた演算処理方法が幾つか提案されてい
る。例えば、特開昭５６−　７５７０７号公報、同５？
−４５５１０号公報では、ｂ（ｉ）では表される像を、
ａ（ｉ）で表される像に対して相対的に２像の一致の程
度を表わす相関量として（１）式のＶを回路処理により
計算している。即ち、 Ｖ（ｍ）＝ΣＩ　ａ（ｉ）　−ｂ（ｉ＋１−ｍ）　ｌ一
千Ｉａ（ｉ＋１）−ｂ（ｉ−ｍ）Ｉ　　　−（２）であ
る。なお、Ｖ（ｍ）を設定された相対変位量ｍを範囲ｍ
１≦ｍ≦ｍ２の各整数値について繰り返し演算する。ｍ
に対してＶ　（ｍ）の値をプロットしたグラフは第３図
に示すようになる。２像が一致したときＶ　（ｍ）はＯ
になるべきであるから、第３図では１．５ピント相当の
像ずれ量があることになる。

しかし、前記（２）式には絶対値演算という非線形処理
が含まれており、マイクロコンピュータ等・・を用いた
デジタル処置においても演算ステップの増加となって現
われる。また、２個号の差をとるこの演算過程では雑音
成分の重ね合わせが生じ。

１耐ノイズ製が低下する原因となる。

本発明の目的は、上述の実施例の問題点を改良し、線形
演算のみから構成され容易にかつ高精度で撮影レンズの
繰り出し量を、即ち焦点のずれ量を判定し得る焦点検出
信号処理方法を提供することにあり、その要旨は、複数
の異なる光路を通過して形成された複数個の被写体像を
光電変換素子アレイにより検出し、該複数個の被写体像
の相対位置の変化から光学系の合焦状態を判別する方法
であ、って、前記それぞれの被写体像を受光する複数個
の光電変換素子アレイの各素子を一定の対応関係により
対応させ、これら対応する素子の光電出力をそれぞれ比
較し、この対応関係を変化させながらその小さい又は大
きい方の出力値を線形的に抽出積算し、この対応関係か
ら合焦状態に対するずれ量を演算することを特徴とする
方法である。

本発明を第４図以下に図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

本出願人は先に、 或いは、 を計算し、■の正負により撮影レンズｌの繰り出し方向
を決定する方法を提案した。仁だし、ここでｍ１ｎ（ｘ
、ｙ）は２実線ｘ、ｙの内、小なるものを表し、　ｍａ
ｗ（ｘ、ｙ）は２実線ｘ、ｙの内、大なるものを表して
おり、ｋは適当な定数で通常はｌである。

本実施例は、一方の像を他像に対し相対的に変位しなが
ら演算する相関値計算力として、前記（３）　、　（４
）式に示されるように２像の強度分布情報ａ（ｉ）とｂ
（ｉ）を一定の相対関係に基づいて対応させ、かく対応
付けられた２値の組（ａ（ｊｌ）、ｂ（ｊ２））の大小
関係を比較し、その結果により一方・のみを選釈し、加
算するという演算過程を採っている。例えは（３）式を
用いる場合は、Ｖ（ｍ）＝Σｍ１ｎ（ａ（ｉ）、ｂ（ｉ
＋に−ｍ））一Σｍ１ｎ（ａ（ｉ十ｋ）、ｂ（ｉ−ｍ）
ｌ　”・（５）を異なるｍについて演算し、また（４）
式を用いる場合には、 Ｖ（ｍ）＝Σｍａｘ（ａ（ｉ）、ｂ（ｉ＋に−ｍ））−
各ｍａｗ（ａ（ｉ＋ｋ）、ｂ（ｉ−ｍ））　　−（８）
を異なるｍについて演算する。和をとるｉの範囲は、各
添字ｉ、　ｉ＋に−ｍ　、　　ｌ＋に、ｉ−＋ｎが閉区
間［１、Ｎ］内に入らなければならないという条件から
定まる。（５）式により演算されたＶ　（ｍ）をｍに対
してプロットしたグラフを第４図（ａ）に、（６）式に
より演算されたＶ　（ｍ）をｍに対してプロットしたグ
ラフを第４図（ｂ）に示す。

本実施例によれば、絶対値等を含む非線形演算を用いて
いないので信号処理回路が簡易に構成され、デジタル処
理時のプログラムステップ数が減少し、かつ誤差の累積
も従来技術に比較して少なく演算精度が向上する。

なお第４図において、Ｖ　（ｍ）がＯとなるｍは整数値
でなく端数を生ずるが、これに対して適当な補間法を用
い詳細な値を求めることができる。最も単純な補間法は
−この場合では直線補間であり、ｖ（ｍｏ）とＶ　（’
ｍ（、＋１）の間で符号の反転があったとすると、端数
まで含めた像ずれ量Ｍ。

は、 Ｍ（、＝Ｍ、）　＋　ｌ　Ｖ（ｍｏ）／Ｖ（ｍｏ　＋１
）−Ｖ（ｉ＋ｏ　）　Ｉによって算出できる。

本発明はまた次のような実施例とすることも可能である
。即ち、２像の一致の程度を表す相関量として、 ■＝Σ　ｍ１ｎ（ａ（ｉ）、ｂ（ｉ））　　　　　　　
　　　−（７）ｉ＝１ 或いは、 階 を用いることができる。これらの（７）　、　（８）式
において、一方の像を他像に対し相対的に変位しながら
計算するには、例えば（７）式を用いた場合に、 Ｖ（ｍ）＝　Σ　ｍ１ｎ（ａ（ｉ）、ｂ（ｉ−ｍ））　
　　　　　−（９）また、（８）式を用いた場合に、 Ｖ（ｍ）＝Σｍａｘ（ａ（ｉ）、ｂ（ｉ−ｍ））　　　
−（１０）で定義されるＶ　（＋ｎ）を演算すればよい
。（９）式のＶ　（ｍ）を相対変位量ｍに対してプロッ
トしたグラフを第５図（ａ）に、（１０）式のＶ（ｍ）
をｍに対してプロントしたグラフを第５図（ｂ）に示す
。一般に、（８）式のＶ　（ｍ）は２像が一致した合焦
時に極大となり、また（１０）式のＶ　（ｍ）は合焦時
に極小となる。本実施例においても、極値点に対応する
ｍは通例整数とならないので、単数まで含めた詳細な値
を求めるには補間演算を必要とする。この場合の最も単
純な補間法は２次関数による補間が有用である。

なお、本発明に係る方法は撮影レンズを透過した光線に
よって演算処理されるべき２像が形成される所ａｔｖ　
Ｔ　Ｔ　Ｌ方式の焦点検出装置に限定されるものではな
い。基線距離方式の焦点検出装置等の２像のずれを用い
た焦点検出方法或いは距離測定方法にも適用し得ること
は当然である。

以−ヒ述べたように本発明に係る焦点検出°信号処理方
法は、２像のずれを用いた焦点検出の信号処理方法とし
て対応付けられた２個の光電変換出力値の大小関係を比
較し、その結果に基つき前記２個の出力値の一方を選択
加算するものである。

従って、本発明に係る方法は線形演算のみからなり、演
算時間も早く構成が容易であるにも拘らず従来技術に劣
らない精度を持ち、かつ誤差の事績が少ないという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は二次結像方式による焦点検出方法の原理的説明
図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は像ずれ原
理の説明図、第３図は従来例による演算出力値の特性、
第４図以下は本発明に係る焦点検出信号処理方法の実施
例を示し、第４図（ａ）　、　（ｂ）はその演算出力特
性図、第５図（ａ）　、　（ｂンは他の実施例による演
算出力特性図である。 符号１は撮影レンズ、２はフィールドレンズ、３ａ、３
ｂは二次結像レンズ、４ａ、４ｂはセンサアレイである
。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第１図 第２図 第２図 第３図 Ｖ（ｍ） 第４図 （Ｇ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の異なる光路を通過して形成された複数個の被
   写体像を光電変換素子アレイにより検出し、該複数個の
   被写体像の相対位置の変化から光学系の合焦状態を判別
   する方法であって、前記それぞれの被写体像を受光する
   複数個の光電変換素子アレイの各素子を一定の対応関係
   により対応させ、これら対応する素子の光電出力をそれ
   ぞれ比較し、この対応関係を変化させながらその小さい
   又は大きい方の出力値を線形的に抽出積算し、この対応
   関係から合焦状態に対するずれ量を演算することを特徴
   とする焦点検出信号処理方法。 ２、合焦検出されるべき結像光学系の瞳を分割し、分割
   されたそれぞれの瞳領域から射出され結像光束が形成す
   る複数個の被写体像を光電変換素子アレイより検出する
   特許請求の範囲第１項に記載の焦点検出信号処理方法。