JPS59146009A - 合焦検出方法 - 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】 状態を検出する合焦検出装置に関するものである。

結像光学系によって形成される物体像の合焦状態検出方
法として、結像レンズの予定焦面の前後の像の鮮鋭度を
比較するいゎゆるぼげ像桓・出方式と像相関法による横
ずれ像絶出方式が従来がらよく知られている。第１図番
ｊ１そのぼけ像検出方式を実施する合焦検出装置を一眼
レフカメラに適用した場合の構成例を示す線図である。

同図において、結像レンズ１がらの光束は、一部をハー
フミラ−２１（−形成したクイックリターンミラー３に
よ−って、その−）′Ａ（ま１−は全部を・２分割し、
その−・方はフォーカシングスクリーン４、ペンタプリ
ズム５等からなるファインダ系に導くとともに、そのハ
ーフミラ−２を透過した叱方は、そのクイックリターン
ミラー８の後方に配置した全反射ミラー６（によって下
方のビームスプリッタフに導き、ここでさらに二分割し
て、πとえば前記結像レンズ１の予定焦平面８（フィル
ム面）と共役なｉｉ　８’を挟んで一定距離を隔てた図
示のＦ、Ｆ　　面に対応２ する位ｔｉｌｔに配置した一対の受光素子列９ａ、９ｂ
のそれぞれに結像させるようにしている。

以上のような構成において、一方の受ｙ６素子列の出力
ｆ、Ｘ。とじて、たとえば、 Ｓ””　’　Ｘｎ　−ｘｎ−１’ＭＡＸ＋’　Ｘｎ　−
ｘｎ−ｘ　’ＳＬ、ＩＢＭＡＸのような値を考えると、
これは像のり、Ｉ鋭（ｔｙ　＋、・−従って変化する像
の鮮鋭Ｉ藁に関する評価値をｑ・える。

前記２個の受ｙ６累子列９ａおよび９ｂの出力について
、上式から求めた評価値Ｓ′５−それぞれＳｏ。

Ｓ２とすると、Ｓ工およびｓ２はデフォーカスに対して
第２図に示したように変化する。従って８１と８２の差
を観測していれば、Ｓｌ　＜　３２　　で前ビン、Ｓ　
１　）　Ｓ２で後ビン、５ｌ−８２で合焦というように
、デフォーカス方向と合焦位ニイが検出できることにな
る。

以上のようなぼけ像検出方式は、比較的簡単な光学系を
・用いることより高い精度で合焦状態を検出し得る長所
がある。しかしながらその反面第３ピント外れに対し急
激に減衰し、大きなピント外れｆｉｔｃｌｚでは変化率
が極端に小さくなるため、各受光素子列９ａ、９ｂが極
端に犬き４ツ６路差４・もっ７０束を受光しない限り、
結像レンズ１の結像面が合焦手足位置から大きく外れた
場合、第２図からオっかるように、評価値Ｓ１どＳ、の
差が小さくなり、結像レンズ駆動の全範囲にわたって合
焦状態を検出し得ないことである。また、受ｘＳ素子列
９ａ。

９ｂ間の光路差を大きくとると、高周波成分しかもたな
い像では、予定焦平面における合焦時に、各受光素子列
ｓ＋ａ、ｎｂ面における像の鮮鋭度を表わすＳＲＨＳ２
が低レベルとなり、これらの比較値が、広いデフォーカ
ス範囲にわたってあまり変化せず、このため合焦状態を
検出することが困輝となる等、デフォーカス方向につい
ての実用し得る検出範囲が狭い欠点がある。

また、第４図は、横ずれ像検出方式の一例を説列１１が
設りられている。その受ｙ６素子列１１と結像レンズ１
との間にはフライアイレンズ１２が、受光素子列を構成
する受ｙＣ素子群の隣接する２個の受ツ６素子Ａｎ−１
，１Ｂｎ−１あるいはＡ１０，１３ｎ等の１対全１組と
して、その組るＺなず各受ｙＣｃ素ｆ−にフライアイ１
．・ンズ１２を構成する個々のレンズ素子を通過した結
像レンズ１の下半分および上半分の光束が、各別に集ツ
６するように配設されていて）。

例えば、図示の例では、７ライアイレンズ１２を構成す
るレンズ素子ｌを通る結像レンズ１の下半分の光束は、
鮎の受ツＣ素子に、またレンズ素子ｌを通る結像レンズ
】の−Ｆ−半分のｙｒ束はＢ１１の受光素子にそれぞね
集光している状態を示しており、ＡｎおよびＢｎの受光
素子は、レンズ素子ｌに対し対をなす１組を構成してい
る。

第５図において、いま、ある物点からの結像レンズ１を
介して得たｙ６束のうち、フライアイレンズ１２のレン
ズ＃千１０を通る結像レンズ１の−１−半分の光束の中
心光をＲ工、同様にレンズ素子１１を通る結像レンズ１
の下半分の光束の中心光４・Ｒ２、また前記物点の隣り
の点かＵ）のレンズ素子１２奈通る結像レンズ１の」二
半分の光束の中心ｙＣをＲ８、同点からの結像レンズ１
の下半分を通るｙｅ　、ｇｙの中心光をＲ４とすると、
フライアイレンズ１２が結像レンズ１の合焦位置Ｐにあ
るとき、レンズ素−ｆ１ １、を通るＲ１．Ｒ２はそのレンズ素Ｔ−７１に対向し
て設けた対をなす受光１千８１．　Ａ□にそれぞれ人射
し、受ｙｃ素子１２　を通るＲ８．Ｒ４は、その受ｙｃ
素子１２に対向Ｌ７て設けた対をなす受光素子Ｂ２゜Ａ
２にそれぞれ入射する。すなわち、Ａ群の受ｙ（′。

素子とＢ群の受光素子で受光するｙｃ分布パターンは、
合焦時には、フライアイレンズ上にできる像の平均値で
あり、Ａ群とＢ群の各受ｙｃ素子列上のパターンは一致
している。

一方、フライアイレンズ１２が結像ｌ／レンズの焦点か
らはずれて、Ｐ２の位置に来た場合、いままで７２で示
したレンズ素子の中心ｙｃであったＲ８は、１８で示し
た隣りのｌ、−ンズ素子を通りそれに対応して設けた受
光素子Ｂ８に入射することとなり、同様にＲ６は反対側
に’ＵＲり合うレンズ素子ｌ□を通り、それに対応した
受ツＣ素子Ａ□に入射することとなる。従って、結像し
・ンズの焦点面がＰ工からＰ２　にはずれた場合には、
Ａ　　、Ａ　　・・・の２ 受ｙＣ素子からなるＡ群の受ツＣ〕素子列で受光するバ
９−：ｚＡとＢ、Ｂ　　・・・の受ｙｃ素子からなるＢ
群２ の受光素子列で受光するパターンＢは、第（（肉に示し
たように互に横ずれし、’Ｉｆ！Ｉビンと後ビンでほぞ
のずれ方向が異なる。そこで、ＡｆｆｌとＢ群の各受ｙ
Ｃ素子列の出力を信号処理して、横ずれ川を検知するよ
うにすれば、結像レンズ１に関しデフォーカス方向が判
別でき、結像レンズ１の合焦状紡を判定できることがで
きる。

上述の如き横ずれ像検出方式のものは、合焦状態を検出
し得るデフォーカス方向の範囲が広い点で有利である反
面、っき゛の如き欠点割石する。

フライアイレンズ１２によって形成される結像レンズ１
の射出瞳の像が、防り合う受光素子対で重なり合わない
ようにするため、プライアイレンズ１２を構成する微少
レンズ素子間に隙間を設ける必留があり、そのため高周
波成分をもつ像たとえば光強度分布が急激に変化するス
テップ状変化部分をもつ像の場合、そのステップ状変化
部分が前記隙間に入ると、この部分が像横ずれの不感帯
となって合焦検出精度が低ドすることである。すなわち
、被写体像が高周波成分をもつ場合、その像とフライア
イレンズ１２の相対的な位’Ｉｔ関係により、合焦とさ
れる結像レンズの位置が変化し２１かつ精度が不十分と
なる。一方低周波成分が多い像の場合には、そのような
欠点は比較的目立たない。上記の欠点全解消するために
は、フライアイレンズ径を小さくするか、プライアイレ
ンズの焦点距離を短かくして、前記隙間を小さくすれば
よいが、利用できるｙ６１’、ｉの低化や、微小レンズ
の加工技術等の問題があって、実際にはその欠点を解消
することは容易でない。

本発明の目的は、」〕述した描ずれ像検出方式による従
来装置の欠点を解消し、比較的簡単な構成によりぼけ像
検出方式と容易に併用し得て、それら両方式の特長を生
かし欠点な相補うように実施することができる合焦検出
力法を提供せんとするものである。

本発明の合焦検出方法は、結像光学系の予定用事ｍ１ま
たはその面と共役な面の前後に、それぞれ受光素子列を
［’ｉｔ’置し、これら受光素子列の光入射側に設けら
れ、かつ前記結像ｙＣ学系におけるｙＣ透過領域の異な
る領域からのｙＣ束をそれぞれ主光束とする三光束に分
割して前記受ｙ（、素子列のそれぞれに入射するように
構成した光重分割手段によ゛つて、前記予定焦平面また
はそれと共役な而における前記結像光学系による投影像
の結像状態に応じ互いに逆方向に横ずれする像を、前記
各受光素子列のそれぞれに形成し、これら像の横ずれを
検出して得た横ずれ情報に基づいて合焦状態を・検出す
ることを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第７図は、本発明の実施例における光学系の構成の一例
を示す練肉であり、第１図に示した従来のぼけ像方式に
よる構成部分と同一機能１１５分は、同一符号をもって
示しである。

被写体からの反射元来は、結像レンズ１を通り、ハーフ
ミラ−１５により下方に反射し、ハーフミラ−１６およ
び全反射ミラー１７を内蔵するビームスブリッタフによ
って光路差２Δを有する九狙１対１の三光束に分割され
、それぞれ光束分割手段たとえば詳細を後記する開口部
と遮光部とからなる横ずれｙＣ学学系８を介して、１対
の受光素子列１８．１９に各別に入射する構成となって
いる。

また、その受光素子列１９．２０は、図示り）例では紙
面に垂直な方向に複数の受光素子を直線的に配列した構
成を有し、共通の基板２１上に形成されており、ぼけ像
方式と同様に結像レンズ１の予定焦平面８と共役な而８
′の前後の当該共役面８′から光学的に等距離Δを隔て
た位置に配置されている。その配置位置は、同図の予定
焦平面８についていえば、Ｆ工、Ｆ２で示した位置に相
当する。

前記横ずれｙＣ学系１８は、受光素子列１ｊ＋、２（１
に対し、前記ビームスプリッタフによって二分割された
それぞれのｙ６束中から、結像レンズ１の互いに異なる
領域を通過した光束を主として余沢して各別に入射させ
るように構成、配置されており、これにより各受光素子
列１９．２０上にデフォーカス量に応じて互いに逆方向
に光強度分布が変位する横ずれ像を得るようにしている
。

本発明は、このように予定焦平面８またはそれ、と共役
な而８′を挟んで、結像レンズ１から異なった光路長の
位置における１対の受光素子列１９゜２０上にそれぞれ
に投影される互いに逆方向に変位する投影像のずれ量か
ら合焦状態を検出するものであり、また、各受光素子列
１９．２０上に投影される像の鮮鋭度に関する情報から
ぼけ像方式による合焦状態の検出も容易に行ない得るよ
うにしたものである。

本発明方法のように、結像レンズ１の予定焦平面８もし
くはそれと共役な而８１の前後に設けた１対の受光素子
列１９．２Ｎのそれぞれに、前記結像レンズの互いに異
なる領域からの光束を主光束した像を各別に投影したと
き、各受ｙｃ素子列１９゜２０上の各投影像の横ずれ状
態が、予定焦平面８もしくはそれと共役な面８１の合焦
状態に対応することについて、第８図ないし第１０図に
より説明する。

第８図は、結像レンズｌの予定焦平面８の付近の詳細を
示し、第９図は、ステップ状ｙｃ強度分布像が前記予定
焦平面８に合焦したときの予定合焦面８およびその前後
に配置される受ｙ（′、素子列１ｇ。

２（１の位置と光学的に等価な面Ｆ１．　Ｆ２　におけ
るｙＣ強度分布をそれぞれ示している。すなわち、第９
ＦＡＡは２１面、同図Ｂは予定合焦面８、同図Ｏは２３
面におけるそれぞ７１の光強度分布図であって、横軸に
受光素子列１９．２０を構成する受光素子番号を、縦軸
に各受ｙｔ、素子の出力をそれぞれとって表わし、結像
レンズ１の互いに異なる領域からのＦ０束を主光束とす
る、たとえば第８図の結像レンズ１の上半分の領域を主
に透過したツＣ束によるものを実線で１下半分の領域を
主に透過した光束によるもの撃破線で示している。

なお、予定ｆ、４．％平面８には受ツＣ素子列が配置さ
れていないが、同図Ｂでは、同図ＡおよびＣの光強度分
布図と対比して示すため、便宜上横軸に受ｙＣ素子番号
をとって表示しである。

第８図示のように、結像レンズ１のｙｅ透過領域の上半
分の領域、を透過したツＣ束Ｒと、下半分の領域奈透過
した光束りは、当該結像レンズ１が予定焦平面８に合焦
したとき、その予定焦平面８上で交わる。このときのＦ
□而およびＦ２面すなわち、第７図の一対の受光素子列
１１１　、２　（＋上では、互いに光軸Ｏに対し直角方
向にｙＣ像が変位した関係になり、その変位方向が予定
焦平面８の前後で逆になる。また、各受光素子列１９．
２（＋に対応するＦｌ、Ｆ２の位置は予定焦平面８から
Δだけ離れているので、そのデフォーカス±Δに応じて
Ｆ０面およびＦ２面における像の魚■鋭度は低下する。

この合焦時に、一方の受光素子列１ｇのピント面（Ｆ□
而に相当）上に作られる結像レンズ】の上半分の領域を
透過した主光束Ｒによる像（実線）と、池方の受光素子
列２０のヒント面（Ｆ２面に相当）上に作られる前記結
像レンズ１の下半分の領域を透過した主ツＣ東りによる
像（破線）は、ぼけの程度が等しく、かつ予定焦平面８
上の合焦１像からの横ずれ散は等しくなる。

すなわち、像のツＣ強度分布ａ３．ａ２．ａ８を考えた
場合、第１０図Ａは予定焦平面８上にピントが合ってい
る状態を表わす。受光素子列Ｉｌｌのピント面Ｆ０上に
おける結像レンズ１の主計下半分の領域からの光束りに
よって作られる像の光強度分布ａ□／、　ａ二、　ａ、
／と、池方の受ツＣ素子列２ｏのピント而Ｆ２上に前記
結像レンズ１における主に上半分の領域からの光束Ｒに
よって作られる像のｙｃ強度分布ａｌ’　Ｈ？Ｌ２’　
ｐ　ａＢの横ずれ量は、結像レンズ１の光軸Ｏからあま
り遠くない範囲では一致しており、しかもＦ□　および
Ｆ２　における変移位置も常に正対する関係になってい
る。従って、この場合、各受光素子列１９．２０に等価
な位置のＦ１１Ｆ２面におけるａ、／　、　ａ、′、ａ
、／およびａ□′。

ａ２’ｌ　”ｇのそれぞれからなる２つの像のｙ６強度
分布間の横ずれ量は零である。これを換言すれば、結像
レンズ１が予定焦平面８に合焦したとき前記横ずれ鍛は
零になることを意味しており、これによって周知のぼけ
偉力式を用いて合焦状態を検出しうることは明らかであ
る。

一方、同図Ｂに示した前ピンの状態および同図Ｃに示し
た後ピンの状態では、受光素子列１９゜２０のピント面
に等価なＦ□、Ｆ２而にそれぞれ作られる、結像レンズ
１の主として下半分の領域がらの光束りによる像の光強
度分布ａ１　’　ｒ　％’　ｐ　Ｆ３．Ｂと、結像レン
ズ１の主として下半分の領域からの光束Ｒによる像の光
強度分布ａ□、ａ２．ａＢとは、互いに逆方向にずれ、
結像レンズＩの光軸０からあまり遠くない範囲では、そ
のずれ量δはデフォーカス鍜に比例する関係にある。

従って、周知の横すれ方式によりその横ずれ散および横
ずれ方向からデフォーカス方向およびデフォーカス状態
を容易に検出することができる。

第７図の実施例において１８で示し勾横ずれ光学系は、
受ｙＣ素子列１９．２ｆ１に、結像レンズ１からの）“
０束を、そのレンズ１の互いに異なる領域を透過した光
束全主光束とする二つの光束に分割して入射させるため
のもので、第１１図にその構成の一例の概略と各受ｙＣ
素子１９，２（＋の配置関係を示す。

第１１図において、各受光素子列１９．２０は、共通の
基板２１（図示省略）上に形成したＡ□。

Ａ２．・・・ＡＮおよびＢ、Ｂ、　　・・・Ｂ１でそれ
ぞれ２ 示した複数の受光素子によって構成されており、横ずれ
光学系１８は、これら受光素子列１９゜２１１を構成す
る個々の受ｙｔ、素子Ａｌ　ｐ　Ａ９　ｐ　　・・・Ａ
Ｎ。

Ｂ□、Ｂ２．・・・ＢＮに対応して設けた斜線で示す遮
光部Ｃ１ｐ　ｃ９．　　・・・（３Ｎ、ＤＤ　　　・・
・ＤＮと、そｌｊ　　　　ｇ＋ の遮光部間に形成された開口部Ｅからなる２列の遮光部
材列２２．２８がらなっている。しかして、その遮ツＣ
部材列２２．２３は、遮光部００〜ｃＮ。

Ｄ０〜ＤＮが透明なたとえばガラス基板の片面に、適当
な手段たとえばエツチング法等によって、この例では図
示のように、各受光素子列１９．２０の対向関係位置に
あって対をなす受ｙ（７素子対ＡＩＢＩＡ２Ｂ、・・・
ＡＮＢＮに対し、互い違いとなる関係に形成しである。

このように構成した横ずれ光学系を受光素子列１９　、
２１１の基板またはビームスプリツタフに適当な方法に
より固定した構成となっている。すなわち、各遮光部材
列２２．２３ｉ構成する各遮光部Ｃ□〜Ｃ！Ｎ、Ｄ□〜
ＤＮは、各受光素子列１９．２０の個々の受光素子Ａ□
〜ＡＮおよびＢ０〜ＢＮに対し、第１２図ＡおよびＢに
示したように、結像レンズ１における射出瞳における異
なった領域、たとえば光軸を含む而を境にする各領域か
らのう゛Ｃ束ＲおよびＬが主として選択的に開口部Ｅを
介して入射する関係に配列されている。このように受光
素子列１９．２＋１に対し横ずれ光学系光面のａ、ｂ間
あるいはａ’、ｂ／間に、前記結像レンズの各領域から
の光束Ｒ，Ｌの一部がともに入射したとしても、前記各
領域からの入射光束中、ｂ、ｃ間あるいはｂ’、ｃ’間
の光束を主が束とするＦ０束に分割して、各受光素子列
１９．２０の個々の受ツＣ素子Ａｎ、Ｂｎに入射させる
ことができる。

第１３図Ａ、Ｂは、その場合の各受ツＣ素子列１９．２
（＋の個々の受光素子ＡｎおよびＢｎに入射するｙＣの
角度依存性を示すもので、光束の重心角が１結像レンズ
１の互いに異なった領域からの各光束にあることをそれ
ぞれ示している。この重心角は、受光素子Ａｎあるいは
Ｂｎに対する横ずれ光学系１８における遮：ｙｃｓｃｎ
、Ｄｎの間隔を調整して、開口部Ｅを制御することによ
り容易に調整することができる。

以上のようにして得られた各受ｙｃ素子列１９゜２０上
の像の横ずれ状態、すなわち結像レンズ１の合焦状態は
、周知の手法により名受ｙｅ素子列１１１．２（１（１
，’ｌｌ電電変換出力珪■いて横ずれ評価間１数を求め
ることによって容易に検出することができる。

たとえば、各受ツＣ素子列１１Ｊ、２０のｎ番目の出力
ダそれぞれＡｎ、Ｂｎとしたとき、横ずれ評価関数Ｙと
しで、 −１ ・・・（１） を用いた場合、その横ずれ評価関数Ｙは、第１４図Ａに
示す如く、デフォーカス方向について変化する。すなわ
ち、さきに第］（）図Ａにより説明したように、予定焦
平面・８に結像レンズ１が合焦したときには、各受光素
子列１！１．２０上における６像は横ずれしないので、
Ｙの値は０となり、前ビンおよび後ビンの状態では、Ｙ
の値が正または負となるのでＹの値の変化がら合焦位置
を容易に検出することができる。

つぎに、ぼけ偉力式により合焦位置を検出する場合は、
各受光素子列１９．２０上の像の＆ｌ：鋭度に関する評
価関数を、たとえばそれぞれＳａおよびＳｂとしたとき
、 Ｓａ””　”　ｎ　−Ａｎ−ｘ　’ｍａ）（”・（２）
Ｓｂ　”　’　Ｂｎ　−Ａｎ−ｉ　’ｍａｘ　　　”’
　（３）を求めて、従来と同様にｓａとｓｂを比較ず、
ればよい。第１４図Ｂは、その評価関数Ｓおよびｓｂの
デフォーカス方向についての評価値を示［７たもので、
５ａ＝Ｓｂのときに合焦、ｓａ＞ｓｂのとき前ビン、Ｓ
ａ＜Ｓｂのとき後ビンとしてそれぞれ判定することによ
り合焦状態を検出することができる。

本発明方法を実施するにあたっては、上述の横ずれ方式
およびぼけ偉力式の両方式を併用することによって、検
出精度を−・段と向上させることができる。

第１５図に、その場合における動作の手順の一例を′ｆ
Ｉｔすれ図で示す。

まず、各受光素子列１９，２０の出力ＡｎおよびＢｎを
用いて前述の（１）、（２）および（３）の各式から横
ずれ評価値Ｙおよびぼけ像１・Ｆ価値Ｓａ、Ｓｂをそれ
ぞれｉｔ算４−る。横ずれ評価関数Ｙは、第１４図Ａに
より説明したようにデフォーカス方向の広い範囲ｄｙに
わたって表示できるので、まず、そのＹを用いて判定す
る。この場合、Ｙは、合焦位置から遠く離れたデフォー
カス方向の位置では、図示のように零値に接近するため
偽０焦奮検出″８Ｉ−る恐れがあるので、これを防ぐ７
こめＹの絶対ｆ１へを所定の閾値Ｌ０と比較し、ＩＹＩ
がＬ以」二の場合には、像コントラストがＳａまたはＳ
ｂか所定の閾値Ｌ３以上であっても、Ｓａ＋Ｓｂがぼけ
像検出方式による合焦検出可能なデフォーカス範囲ｄを
ｉめるための閾値Ｌ２（第１４図Ｂ＃照）以下のときは
、低周波像であっても検出精度が低下しない横ずれ検出
方式により検出する。すなわち、Ｙ−０のときは合焦、
Ｙ＜００ときは後ビン、Ｙ〉０のときは前ビンと判定す
る。

また、ＩＹＩ＜Ｌ、のときＳａ＋Ｓｂ＞Ｌ２であれは、
デフォーカス位置がぼけ像検出可能範囲にあるものとし
て高周波成分像に対して合焦検出精度の優れているぼけ
像検出方式により合焦状態を検出する。すなわち、Ｓａ
とＳｂを比較し、５ａ−８ｂ＝（ｌのときはζ１焦、５
ａ−８ｂ＞ｔ＋のときは後ビン、５ａ−８ｂ＜ｏのと矛
前ビンと判定する。

なお、ＩＹＩ＜Ｌｌで、しカ２も番、日づ゛像評価値Ｓ
ａまたはＳｂが、ぼけ像検出方式により合焦状態を検出
し得るレベルかどうかを判定するために設けた前記閾値
Ｌ８以下の場合は、検出不能として表示するようにして
いる。

以上のようにしで、合焦検出を行なうようじすれば、第
１４図Ａに示す横ずれ偉力式の評価値Ｙにより、結像レ
ンズ１の駆動可能な全範囲ｄｙにわたって合焦検出がで
き、低周波成分の像の場合には横ずれ偉力式により、ま
た高周波成分の像の場合には同図Ｂに示すぼけ偉力式の
評価値へ。

Ｓｂの比較により、それぞれ精度高く合焦状態を検出で
きること（、Ｔなる。

第１（）図は、自１１ノ合焦装竹に本発明方法を実施す
る場合の信号処理回路の一例について概略構成を示す線
図である。

本例では１対紮なす各受光素子列１９．２［］を、受受
光素子駆動回路３によって交互に駆動して、名受ｙ（′
、素子列１９．２０を構成する個々の受光素子の出力を
、受ｙ（、素子判別に順次増幅器を含むサンプルホール
ド回路８２によりサンプルホールドし、０変換器３３に
よってディジタル信号に変換して、記憶回路３４に受光
素子列対に記憶させる。演算・判定回路３５では、その
記憶回路８４から各受光素子列の出力Ａｎｌ　Ｂｎを順
次読み出して、前記（ＬＬ（２）および（３）式に基づ
いて横ずね評価関数Ｙ、各古畳０素子列上の像の鮮鋭度
情報をもつぼけ像評価関数Ｓａ、Ｓｂを演算し、さきに
第１５図の流れ図によって説明した処即手順例により、
ぼけ像検出方式または横ずれ像検出方式によって合焦状
態を判定し、その結果を制御回路３６に送る。

制御回路３６は、その判定結果信号に基づいて表示回路
８γを駆動して判定結果を表示すると同時に、レンズ駆
動用モータ８　をその判定結果に描像レンズｌが予定焦
平面に自動的に合焦するように構成したものである。

なお、受光素子駆動回路８１．サンプルホールド回路８
２　、　ＶＤ変換器８８．記憶回路Ｑ４．演算・判定回
路３５のそれぞれも、制御回路３６からの制御信号によ
って制御されるようになっている。

第７図の実施例においては、横ずれ）゛６学糸１８とし
て第１１図に示した構成のもの音用いたが、この横ずれ
ｙＣ学系および受５’ｅ’Ｘ子列１９．２０との配置に
ついては、幾多の変形が可能である。

第１７図は、その変形例の一例を示したもので、第１１
図と同一部分は同一符号を伺して示しである。この変形
例では、第１１図の実施例における受光素子列１９．２
０および遮光部利列２２゜２３の配置位置関係をもたゼ
だ状態のまま、１１：いにずらせることによって、各受
光素子列対対応する位置にある受ｙＣ素子対ＡＩＢ□、
Ａ２Ｂ、、・・・ＡＮＢＮに入射する光束が、像の同一
部分からの分割ｙＣ束となるようにした構成となってい
る。

このような構成の横ずれｙｃ学系を用いることによって
、各受光素子列１９．２（＋の入射面に投影される像は
、等しいｙ０強度分布をもつことになるので、これによ
り合焦検出精度の一段の向上が期待できる。

以上の実施例においては、各受光素子列１９　。

２０上の横ずれ像を用いて、この横ずれ像の＊’！’鋭
度に関する情報を比較するようにしたぼけ像検出方式を
併用する場合について説明したが、前記各受光素子列１
９．２０を構成する受ツＣ素千間にぼけ像検出用の受ｙ
Ｃ素子を間挿し、これによって形成される新たな二つの
受光素子列には、結像レンズ１の全領域からの７０束が
入射１−るように前記横ずれｙｃ学系を構成し、配置す
ることにより、ぼけ像検出方式により検出するときのみ
それら新たに設けた受光素子列対の出力を用いて、ぼけ
像検出方式により合焦状態を検出するようにしてもよい
。

第１８図は、イのための横ず第１光学系１８の構成と、
Ａ１−ＡＮおよびＢ□〜ＢＮで示した横ずｔ１１方式に
用いる受光素子列１−９’　、　２　（１’と、新た６
５３才けたＧ□〜’　ＧＮおよびＧ□′〜ＧＮ′のそれ
ぞ第１がらなこの実冷例では、図示のようにＡ１〜Ａ、
Ｈの受光素子群お上びＢ０〜ＢＮの受光素子群のイれぞ
ｔｔｃ・二よって構成１．た横ずれ検出方式用の６傳・
光才子列１９　、２０に対してのみ、横ずれ光学系＞　
１８４Ｊ：よる結像レンズの互いＧこ異なる領域がらσ
）主光東が分割されて入射するようにするとともに、ぼ
け像検出方式用の受光素子列２４．２５を構成】る各受
光素子σ１〜ＧＮ　ｔ　Ｇｔ’−ＧＮ’　に対しては、
前記結像レンズｌの前記−ｌＴいに異なる領域からの光
束が同時に入射するように、各遮光部月刊２２’、２８
’が形成されている。すｔ「わち、各遮光部材列２２′
。

２３′の各遮ゲ０部０１〜ＯＮ　、　Ｄ□〜Ｉ）Ｎ６：
丁、はけ像検出方式用の各受光素子列２４＋２５の各受
光素ｆ・Ｇ□〜ＧＮ、　ａ１’〜ＧＮ′に対しては遮光
せざるよう、各間［１部Ｅ′が形成されており、これに
よりぼけ像検出方式用の各受光素子列２４．２５上に、
十分な光Ｈ）が投影されるようにしたものである。

しかして、その横ずれ検出方式用の受光素子列１９．２
０からは横ずれ量に対応した情報を、またぼけ偉力式用
の受光素子列２４．２５のそれぞれからは像の鮮鋭度情
報を得、さきに第１５図により説明した処理手順により
信号処理すればよい。

なお、この実涌）例では、ぼけ像検出方式用の受光孝子
列２４．２５の受光素子０１〜ＧＮ　、　０１’〜ＣＮ
′の個々の間に、横ずれ方式用の受光素子Ａ１〜ＡＮ。

Ｂ０〜ＢＮが間挿された形となるので、その部分がぼけ
像方式としての不感帯と４Ｃるが、これは何ら問題にな
らない。その理由は、本来の合焦時に受光素子列１９．
２０上にできる点像が、ぼけ偉力式用の受光素子Ｇｎ、
Ｇｎ＋、あるいはＧ合Ｉ　Ｇ；、や、にまたがった拡が
りを持ち、０１〜ＧＮあるいけ０１′〜ＧＮ′のナイキ
スト周波数により決定されるピッチよりも大きくなるか
らである。同様に、この不感帯に関する効果は、横ずれ
方式用の受光素子Ａ□〜ＡＮ、Ｒ□〜ＢＮに対しても期
待できる。また、この実帥例は、ぼけ像検出方式に対し
入射光量が増大するのでＳ／Ｎが改善されるだけではな
く像鮮鋭度の変化を急激にすることができるので、合焦
検出精度が一段と向上する利点がある。

以トの各実施例においては、結像レンズの互いに異なっ
た領域からの光束を分割する手段として、いずれも遮光
部材列によって構成した横ずれ光学系を用いたが、微小
レンズアレイ、ビンボール、光偏光プリズムまたは臨界
角ブリズ、／−等を用いて結像レンズの互いに異なった
領域からの光束を分離するようにしてもよいこと（ま勿
論であり、この場合、本発明方法における対をなす受光
素子列の個々に入射する光束の主光束が、前記各領域か
らの光束であればよいことは、さきにａ明したとおりで
ある。

以上詳細に説明したように、本発明方法によれば、合焦
状態の検出をぼけ像方式による場合と同様に、結像レン
ズの予定焦平面またはそれと共役な面の前後に一対の受
光素子列を配γｔし、前記結像レンズの互いに異なる透
光領域Ｄ）らのそれぞれの光束を主とする二つの光束に
分割して前記対をなす各受光素子列にそれぞれ投影し、
これによって得られる各受光素子列」−の１９間の横ず
れに対応した情報によって、前記結像光学系の予定焦平
面における合焦状態を検出するものであるから、各受光
素子列上に投影される各像は、はぼ−・致したγＣ強度
分布形状のものとなる。従っ°Ｃ各受光素子列から得ら
れる横ずれ像の光強度分布に対応した光電変換出力の分
布形状も、はぼ哨しいので、従来構成のものＧこ比べ横
ずれ方式による焦点検出精度の向上が期待でき、しがも
各受光素子列のＢＪ力を用いてぼけ像方式による焦点検
出も、光学系には何ら変更を加λ、ることなく容易に実
施可能であり、このぼけ像方式を併用して実施すること
により、それら両力式の長短を相補った合焦検出装置を
容易に実現し得る効果がある。

ずなわぢ、本発明方法は、基本的には横ずれ方式に属す
るので、合焦検出可能範囲が広く、ぼけ像方式では合焦
検出が困難な低同波成分の像であっても、精度高く合焦
検出が可能であり、また合焦時には、各受光素子列に対
しぼけた像が与えられるので、光強度分布がステップ状
の像の場合でも、ステップ状変化部分の変位等によるｉ
ｌ［が解消し、これを起因する検出精度の低下の恐れが
ない０ また、ぼけ像検出方式を併用して実施した場合には、第
１５図に例示した処理手順によって、合焦状態を判定す
るように構成することにより、横ずれ像検出方式および
ぼけ像検出方式のそれぞれの特長、すなわちぼけ像検出
方式では不可能であったデフォ一方向についての広い合
焦検出範囲および低固波成分像についての高い検出精度
、ならびに横ずれ像検出方式による従来構成のものでは
不感帯の発生等により精度が不十分であった高固波成分
像に対する高い検出精度および高利得等をもった合焦検
出装置を容易に実現することができる。なお、そのよう
な実施形態を採用するため、第１７図に示したように受
光素子列］、　９　、２０をずらせた構成のものにおい
ては、各受光素子列１９．２０から得られるそれぞれの
出力分布形状が一致することとなるので、合焦検出精度
を一段と向上させることができる。さらに、第１８図に
示した実施形態のように、ぼけ像検出方式専用の受光素
子列２４．２５を設けたものにおいては、ぼけ像検出方
式の光利用率が向上し、Ｓ／Ｎがよくなって、ぼけ像検
出方式による合焦検出精度の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はぼけ像検出方式の構成例を示す線図、第２図お
よび第３図はそのぼけ像検出方式における評価ツ１数の
一例の特性およびピント外れ量に対する点イφの照度の
関係をそれぞれ示す曲線図、第４４図ないし第６図はぼ
け像検出方式の原理説明図、 第７図は本発明の実施例の構成の一例を示す線図、 第８図ないし第１０図Ａ、ＢおよびＣは本発明方法によ
る合焦検出の原理説明図、 第１１図は第７図の実施例における横ずれ光学系の構成
の一例と、受光素子列に対する配置６関係荀示す図、 第１２図および第１３図は横ずれ光学系の作用説明図、 第１４図は横ずれ像方式とぼけ像方式を併用した本発明
方法の実施例におけるそれら両方式の各評価関数の特性
の関係の説明図、 第１５図は本発明′方式を実施するための処理の手順の
一例を示す流れ図、 第１６図は本発明方法を実施するための信号処理回路の
構成の一例を示すブロック線図、第１７図および第１８
図は本発明方法の他のそれぞれ異なる実施例における一
対の受光素子列と、横ずれ光学系の配置関係の（１り成
を示ず各線図である。 １・・・結像レンズ　　　　７・・・ビームスプリッタ
８・・・予定焦平面　　　　　８′・・・予定焦平面と
共役な１９１１５・・・ハーフミラ− １６・・・ビームスプリッタに内蔵したハーフミラ−１
７・・・ビームスプリッタに内蔵した全反射ミラー］８
・・・横ず才１光学系　　１９，２０・・・受光素子列
２１・・・基板　　　　　　　２２．２３・・・遮光部
材列２４　、２５・・・ぼけ像検出方式専用受光素子列
３］・・・受光素子駆動回路 ３２・・・ザンブル・ホールド回路 ３３・・・Ａ／Ｄ変換器　　　３４・・・記憶回路３５
・・・演算・判定回路　　３６１．・制御回路３７・・
・表示回路　　　　３８・・・レンズ駆動用モータＡ工
〜ＡＮ、　Ｂ、〜ＢＮ、　Ｇ１〜ＧＮ　Ｔ　Ｇｔ’〜Ｇ
Ｎ′・・・受光素子Ｃ工〜□（’３Ｎ　、Ｄ□〜ＤＮ　
　−ｊ麻　光音１＜Ｅ・・・開口部 特許出願人　　　　オリンパス光学工業株式会社第３囚 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 ５６−−− 第ｉ０１ ビン（−力＼“ろ）τ（Ｉ３ａ 質】、０図 第１１図 第１２図 八３ 第１３図 Ａ　　　　　　　　　　Ｂ 第１７図 第１８図 手続補正書 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第　１９５９２　　号２、発明
の名称 合焦検出方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０３７）　　オリンパス光学丁業株式会礼５゜ ６、補正の対象　明細書の１発明の詳細な説明」の欄１
．図面７、補−正の内容　（別紙の通り） １、明細書第２頁第２（）行中の「予定焦面」１［゛予
定焦平面−１と訂正する。 ２同第８頁第８行中の「判定できることができる。」２
「判定することができる。」と訂正する。 ３同第１１頁第８行中の［１ｓ　、１９Ｊを「１９゜２
０」と訂正する。 ４同第１２頁第１２行中の「主光束」を「主光束と」と
訂正する。 ５、同第１５頁筆］５行中の「ぼけ偉力式を用いて」を
「また番ま後述の横ずれ評価によって−１と訂正する。 ６同第１６頁第７行中の「横ずれ方式により１号「横ず
れ評価によって」と訂正し、 同頁第１５行中の「各受光素子１９．２０Ｊを［各受光
素子列１９，２０Ｊと訂正する。 ７、同第２０頁ｔから第８行中の数式 ％式％ （３） と訂正する。 ８同第２１頁第１８行中のｒＬＪｆｉ：ｒＬ、Ｊと訂正
する。 ９、同第２４頁第６行中の「描像レンズ１」を「結像レ
ンズ１」とＪ」正する。 １０同第２６頁第８行中σ）［受光素子列１υｌ　、　
２０１Ｊを［受光素子列１９．２ＤＪと訂正する０１１
同第２７頁第１０行中の「Ｃ□′〜ＣＮ′Ｊを「０１′
〜ＯＮ′」と訂正する。 １２図面中、第１０図Ａおよび第１８図を別紙訂正図の
とおりそれぞれＪＪ圧する。 代理人弁理士　　　杉　　村　　暁　　秀外１名 第１ＯトＩ Ａ　　　　　（ＲＪ’　ｊｔ、ｒ４） 第１８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　結像ｙＣ学系の予定焦平面またはその面と共役な面
   の前後に、それぞれ受光素子列を配置ａし、これら受光
   素子列のツＣ入射側に設けられ、かつ前記結像ｙＣ学系
   における光透過領域の異なる領域からのツＣ束をそれぞ
   れ主ツＣ束とする二元束に分割して前記受光素子列上そ
   れぞれに入射するように構成した光束分割手段によって
   、前記予定焦平面またはそれと共役な而における前記結
   像ｙＣ学系による投影像の結像状態に応じ互いに逆方向
   に横ずれする像を、前記各受光素子列のそれぞれに形成
   し、これら像の横ずれを検出して得た横ずれ情報に基づ
   いて合焦状態を検出することを持久とする合焦検出方法
   。 区　前記各受光素子列上に形成されるそれぞれの像の鮮
   鋭度に関する情報を比較することによって得た前記予定
   焦平面またはその面と共役な面における像の鮮鋭度に関
   する情報と、前記横ずれ情報とに基づいて前記合焦状態
   を検出することを特徴とする特許Ｉ’！求の範囲第１項
   に記載の台焦検ｔｉ方法。 ８、　前記各受光素子列を構成する受光素ｆ間に、前記
   結像光学系の前記異なる領域の双方からの光束が入射す
   るように別個の受光素子な配置し、前記各受光素子列内
   に別個に設けた受光素子による各受光素子列には横ずれ
   しない像を投影し、これら６像の鮮鋭度に関する情報を
   比較して得た前記予定焦平面または・その而と共役な面
   における像の鮮鋭度に関する情報と、前記横ずれ情報と
   に基づいて前記合焦状態を検出することる特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の合焦検出方法。