JPS59174807A

JPS59174807A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPS59174807A
Application number: JP4943583A
Authority: JP
Inventors: Takao Kinoshita; 貴雄木下; Tokuichi Tsunekawa; 恒川　十九一; Shinji Sakai; 堺　信二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1984-10-03

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】本発明は焦点検出装置、特に焦点検出の可能な領域を拡
大した焦点検出装置に関する。

従来より例えばカメラの焦点検出装置とじて予定焦点面
（フィルム面）の前後の等距離位置での像の鮮明度の大
小を比較して撮影光学系の焦点を検出するものがある。

これはピント位置が予定焦点面上にある場合、像の鮮明
度は予定焦点面の前後の等距離位置で各々等しくなシ、
ピント位置が予定焦点面に対して前後どちらかに偏奇し
ていると、予定焦点面の前後の等距離位置で検出される
像の鮮明度はピント位置の偏奇している側で高くなる性
質を利用するものである。

第１図は従来の焦点検出装置の光学系の概略図であシ、
予定焦点面１の前後の等距離の位置にラインセンサー２
，３が配置されている。いま対物レンズ４を左方に、く
シ出して行く（ピント位置が左方、すなわち対物レンズ
４側の前方に移動していく）と第２図に示すようにライ
ンセンサー２，３よシ得られる像の鮮明度に応じた信号
出力が得られる。第２図の縦軸は像の鮮明度に応じて出
力される値を鮮明度値として示した。同図において、ま
ずラインセンサー３によシ検出される像の鮮明度値３′
が上昇していき、その後を追ってラインセンサー２によ
υ検出される像の鮮明度値τが上昇していく。ラインセ
ンサー３は０点に於いて鮮明度値のピークを検出するが
、これは対物レンズ４のピント位置がラインセンサー３
上に来たことを示している。その後、ラインセンサー３
による像の鮮明度値３′は下降し始め、０点に於いてラ
インセンサー２による像の鮮明度値２′と等しくな９、
この点■が合焦位置である。その後、フィンセンサー３
による鮮明度値３′は下降を続け、一方ラインセンサー
２による鮮明度値２′は０点に於いてピークに達する。

即ち、対物レンズ４のピント位置がラインセンサー２の
位置に来たことを示す。以上のことからラインセンサー
２，３により検出される像の鮮明度値２’　、　３’を
比較する（例えばラインセンサー２，３に於ける、それ
ぞれのエレメント間の検出信号の差分をとシ、これを２
乗して加え合せたものを比較する）ことによって対物レ
ンズ４の合焦位置又はピント位置の方向が検出でき、こ
れらの鮮明度値を用いれば自動的に焦点検出動作も行な
えるのである０ところが、上記焦点検出装置においては被写体像がライ
ンセンサ２，３のライン方向りに十分なコントラストを
有していないと予定焦点面の前後の等距離位置でライン
センサーによって検出される像の鮮明度値が共に小さな
値となり、これらの値を用いて焦点検出を行うのが困難
になるという欠点があった。

本発明は以上の事情に鑑み成されたもので、その特徴と
するところは入力信号の積分情報をくり返し読み出すこ
との可能な素子を２次元的に複数配列したエリアセンサ
と、上記エリアセンサの出力に基づいて結像光学系の焦
点をセ突出する焦点検出回路と、上記エリアセンサの各
素子の出力を読み出す為のゲートと、上記エリアセンサ
を種々の一部元パターンで読み出すようにゲートを制御
する為のパターン発生回路と、上記パターン発生回路に
よって読み出した上記エリアセンサからの出力が、焦点
検出を行なうのに適当な信号でない場合、上記パターン
発生回路の読み出しパターンを変更させる信号を供給す
るパターン変更回路とを有し種々の像信号に対してもき
わめて高速度に焦点検出が行なえる検出領域を拡大した
焦点検出装置を提供しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を図面を基に説明する０第３図は、入力信号の積分情報をくシ返し出力できる非
破壊な読み出しが可能な蓄積型素子としての５ＩＴ７オ
トセンサ素子の構造の概略図であり、ｎ＋層のシリコン
基板の上にｎ一層。

Ｐ層、ｎ＋層を図示の如く形成して構成されている。感
光面であるｎ＋層に入射した光は正孔と電子対を作り、
正孔がＰ層に蓄積される。Ｐ層に蓄積される正孔は入射
光の強さに比例するものであり、フォトトランジスタの
ベースの電位を形成する。このペース電位に基づいて、
負荷抵抗ＲＬを介して、蓄積された光情報の光電変換さ
れた出力信号が得られる。ＤＶはＳＩＴフォトセンサ素
子を駆動する駆動手段としての駆動回路であり、ＤＶの
出力が高レベルの時には光情報の蓄積及び読み出しが行
われており、ＤＶの出力が低レベルの時にはＰ層に蓄積
されていた正孔が９フレツシユ（クリア）される。即ち
、ＤＶが高レベルの時には、蓄積された光情報を非破壊
に何度でも読み出しが出来る。

第４図は第３図のＳＩＴフォトセンサ素子に信号読み出
し用のゲートを設けた素子ユニットの構成を模式的に示
した説明図で、素子ユニットＵはＳＩＴフォトセンサ素
子ＰＴと素子ＰＴの出力を制御するグー）ＧＸ、ＧＹが
直列に接続されて構成されている。素子ＰＴは駆動回路
ＤＶから高レベルの信号が駆動入力端りよす入力される
と光情報の蓄積を開始し、又グー　トＧＸ　、ＧＹのゲ
ート制御人力Ｘ、Ｙにそれぞれ高レベルの信号が入力さ
れるとグー）ＧＸ、ＧＹが開き素子ＰＴに蓄積された情
報は出力端０から出力される。尚ＲＬは抵抗である。

第５図は第４図に示す素子ユニツ）Ｕをカメラ内に配置
して焦点検出を行なう場合の構成図で、１は結像光学系
としての対物レンズ、２はたとえば反射率が５０チのノ
・−７クインクリターンミラー、３は副ミラー、４は光
入力をカットする為のシャッタで機械的なものであって
も物性的なものであっても構わない。１５はビームスプ
リッタ−１１６はフィルム面、１７はピントクラス、１
８はコンデンサーレンズ、１９はペンタプリズム、Ｅは
接眼レンズ、２０．２１は第４図に示す素子ユニットＵ
を２次元的に配列して構成したエリアセンサで、その配
置位置は第６図に示す如くフィルム面１６の前後の等距
離位置と光学的に等価な位置に配置されている。２２は
予定焦点面の前後の等距離位置に配置したエリアセンサ
２０．２１から被写体像の鮮明度に応じて得られる出力
によシ鮮明度値を各々比較し、焦点検出を行なう為の焦
点検出部、２３は表示素子でたとえばＬＥＤを用いてフ
ァインダ内でその点滅状態が視認可能となるように配置
されており、焦点検出が不能状態となった場合に表示す
るものである。

第７図は第５図の焦点検出部２２をさらに詳しく説明す
るもので、第５図と同一のものには同一の番号を付して
示しである。エリアセンサ２０．２１は説明の便宜上、
第４図の素子ユニツ）Ｕを縦横に５列ずつ配置して構し
た計２５個の素子ユニットＵ１．１″″Ｕ６．．を示し
である。

図中エリアセンサ２１はエリアセンサ２０と構成が全く
同一なので一部省略しである。尚エリアセンサ２０．２
１の素子ユニットの数は必要に応じていくつにしても構
わないことは言うまでもない。エリアセンサ２０，２１
はその各素子ユニツ）　Ｕ、、、〜Ｕ５．．の駆動入力
端りに第３図示の駆動回路ＤＶが接続されており、−芳
容素子ユニットＵ１．．〜Ｕ１．５の出力端０は信号線
ＲＱ。

Ｍ２に接続されている。又容素子ユニツ）　Ｕ、、１〜
占、６のゲート制御人力Ｘ１にはシフトレジスタＳＲＸ
の各出力端ｘ１〜ｘ５がそれぞれ縦の列ごとに接続され
ておシ、ゲート制御人力ＹにはシフトレジスタＳＲＹの
各出力端ｙ１〜ｙ５７５ｉそれぞれ横列ごとに接続され
ている。従って例えばシフトレジスタＳＲＸが出力端ｘ
３よυ高レベルの信号を出力し、シフトレジスタＳＲＹ
が出力端ｙ３より高レベルの信号を出力すれば素子ユニ
ットＵ、４のゲー）ＧＸ、ＧＹが共に開き、素子ユニッ
トＵ３．３から積分情報が信号線Ｍｌ。

Ｍ２に出力される。１０１はシフトレジスタＳ　ＲＸ。

ＳＲＹの出力を制御するパターン発生回路で、エリアセ
ンサ２０．２１に於ける各素子ユニットＵ、、、−Ｕ□
の積分情報を種々の一部元パターンで読み出すパターン
信号を供給する。尚エリアセンサ２０，２１では像の同
一部分に対応した同一パターンの積分情報が読み出され
る。

パターン発生回路１０１は例えば第８図１ｂ＋　、　＋
ｂｌ。

ｔｅｌ　、　ｌｄｌに示す様な４つの読み出しパターン
を有している。

尚、読み出し方法はこの他目的に応じて種々変えてもよ
い。

第８図１ｂ＋は第１の読み出しパターンで、パターン発
生回路１０１からシフトレジスタＳＲＸ。

ＳＲＹにこの第１のパターン信号が出力されるとシフト
レジスタＳＲＸは出力端ｘｉ、ｘ２・・・ｘ５より順次
高レベルの信号を出力し、シフトレジスタＳＲＹは出力
端ｙ３より継続的に高レベルの信号を出力する。これに
よシエリアセンサ２０，２１からは矢印の如く素子ユニ
ットＶ、、ｌ　ｖｔｓ　＊・・・■、３の積分情報が真
中圧から右へ順次読み出される。

第８図１ｂ＋は第２の読み出しパターンでパターン発生
回路１０１からシフトレジスタＳＲＸ、ＳＲＹにこの第
２のパターン信号が出力されるとシフトレジスタＳＲＸ
は出力端ｘ３より高レベルの信号を継続的に出力し、シ
フトレジスタＳＲＹは出力端’Ｊ　１　＋　３’　２・
・・ｙ５よシ順次高レベルの信号を出力する。これによ
りエリアセンサ２０゜２１からは矢印の如く素子ユニッ
トＶ、、　、　Ｖ、、　。

・・・Ｖ□の積分情報が真中上から下へと順次読み出さ
れる。

第８図１ｃＩは＠３の読み出しパターンでバターン発生
回路１０１からシフトレジスタＳＲＸ　、　ＳＲＹにこ
の第３のパターン信号が出力されるとシフトレジスタＳ
ＲＸは出力端ｘ１．ｘ２・・・Ｘ５よシ順次高レベルの
信号を出力し、シフトレジスタＳＲＹは出力端ｙ１，７
２・・ｙ５より上記シフトレジスタＳＲＸの各出力端に
対応したタイミングで順次高レベルの信号を出力する。

これによりエリアセンサ２０．２１からは矢印の如く、
左斜め上から右斜め下方向に並んでいる素子二二ツ）　
Ｕｌ、ｌ　、ｔｒ、、、・・・Ｕ５．、の積分情報が順
次読み出される。

第８図＋ｔｌ＋は第４の読み出しパターンでパターン発
生回路１０１からシフトレジスタＳＲＸ　、　ＳＲＹに
この第３のパターン信号が出力されるとシフトレジスタ
ＳＲＸは出力端ｘｉ、ｘ２．・・・Ｘ５より順次高レベ
ルの信号を出力し、シフトレジスタＳＲＹは出力端ｙ５
＋ｙ４＋・・・ｙｌよシ上記シフトレジスタＳＲＸの各
出力端に対応したタイミングで順次高レベルの信号を出
力する、これによシ、エリアセンサ２０．２１からは矢
が順次読み出される。

１０２は公知の焦点検出回路で、予定焦点面前後の等距
離位置でのエリアセンサ２０．２１からの出力による像
の鮮明度値を比較し、焦点が合っているか否かの検出を
行なう。又焦点検出回路１０２は被写体像が信号の読み
出し方向にコントラストを有しておらず鮮明度値による
比較ができない様な場合、焦点検出が不能であるという
信号Ｎを後述のパターン変更回路１０３に供給する。

尚、焦点検出回路１０２の更なる詳細な構成については
例えば特開昭５５−７６３１１号公報に示されているの
でここではその説明は省略する。

１０３はパターン変更回路で焦点検出回路１０２よシ焦
点検出が不能である旨の信号Ｎが入力されると、パター
ン発生回路１０１にパターン変更信号を供給し、パター
ン発生回路１０１が出力していたパターン信号を別のパ
ターン信号に変更する。これによってパターン発生回路
１０１のパターン信号は例えば第１のパターン信号から
順次第２．第３．第４のパターン信号を発生し、パター
ン信号に応じた読み出しを行うようにしている。

又、パターン変更回路１０３は焦点検出回路１０２から
例えば４回の焦点検出が不能である旨の信号Ｎが入力さ
れると表示素子２３を点灯させ、撮影者に警告するよう
になっている。

これはパターン発生回路１０１が有するすべてのパター
ン信号によってエリアセンサ２０　、２１の積分情報を
読み出したにもかかられず焦点検出が可能な信号が得ら
れなかったことを撮影者に表示するものである。この場
合、被写体像がある方向にのみコントラストを有してい
ないのではなく、被写体像全体がコントラストの少ない
ものか又は対物レンズのピント位置が予定結像面より犬
きく外れていることを意味し、これ以上エリアセンサ２
０．２１から積分情報を読み出してその信号により鮮明
度値を比較してみても焦点の検出が良好に行なえないこ
とを使用者に警告するものである。

尚、第５図の焦点検出部２２はパターン発生回路１０１
、焦点検出回路１０２、パターン変更回路１０３等を含
むものである。

次に第５図並びに第７図を参照して上記構成の作動につ
いて説明する。

まず、不図示の焦点検出用スイッチを閉成する。すると
、シャッタ１４が開放し、被写体光束りが撮影レンズ１
１、ハーフクイックリターンミラー１２、副ミラー１３
を介してビームスプリッタ−１５で２方向に分割される
。そしてこの２方向に分割された光束りはフィルム面１
６の前後の等距離位置と光学的に等価な位置に配置され
たエリアセンサ２０．２１にそれぞれ導かれる。一方エ
リアセンサ２０．２１ではその各素子ユニットＵ、、１
〜Ｕ１．５の駆動入力端りに駆動回路ＤＶから高レベル
の信号が入力され、上記被写体光束りによって形成され
る像に対応して光情報の蓄積が開始される。その後パタ
ーン発生回路１０１からシフトレジスタＳＲＸ、ＳＲＹ
に第１のパターン信号が出力される。

これにより、シフトレジスタＳＲＸからは、出力端ｘｉ
、ｘ２・・・ｘ５よシ順次高レベルの信号が出力され、
シフトレジスタＳＲＹからは、出力端ｙ３より継続的に
高レベルの信号が出力される。この為、エリアセンサ２
０．２１では第８図１８１の矢印に示す如く中央圧から
右に向かって素子ユニツ）　ｕ、、１．ＵＲ，ｔ・・・
Ｕ３．、より積分情報が順次信号線Ｍｌ、Ｍ２に出力さ
れ、焦点検出回路１０２に入力される。そしてこの情報
を基に焦点検出回路１０２は、エリアセンサ２０，２１
上に形成される像の鮮明度、即ちフィルム面１６の前後
の等距離位置での像の鮮明度値を比較し、撮影レンズ１
１の焦点検出を行なう。

一方、パターン発生回路１０１の第１のパターン信号で
読み出されたエリアセンサ２０　、２１の情報が共に、
きわめて低い鮮明度値を表わすものである場合、即ち像
がパターン発生回路１０１による第８図１８１の如き第
１の読み出しパターンの方向にコントラストを有してい
ない様な場合、焦点検出回路１０２は鮮明変位比較が行
なえず焦点検出が不能となる。この際、焦点検出回路１
０２は焦点検出が不能である旨の信号Ｎをパターン変更
回路１０３に出力する。

パターン変更回路１０３はこの焦点検出が不能である旨
の信号Ｎを受けるとパターン発生回路１０１にパターン
変更信号を送り、パターン発生回路１０１のパターン信
号を第１パターン信号から第２パターン信号に出力を変
更させる。そうするとパターン発生回路１０１からは第
２のパターン信号がシフトレジスタＳＲＸ、ＳＲＹに出
力され、シフトレジスタＳＲＸでは出力端ｘ３から高レ
ベルの信号が継続的に出力される。一方、シフトレジス
タＳＲＹでは出力端）’　１　ｔ　７２　＋・・・ｙ５
よシ順次高レベルの信号が出力される。

そおするとエリアセンサ２０．２１は第８図１ｂｌ情報
を順次焦点検出回路１０３に入力するので再び鮮明度値
を比較することによって焦点検出を行うことができる。

ここで更に鮮明度値が共に低く焦点検出が不能となった
場合、焦点検出回路１０２から再び焦点検出が不能であ
る旨の信号Ｎがパターン変更回路１０３に出力され、パ
ターン変更回路１０３、はパターン発生回路１０１のパ
ターン信号を第２のパターン信号から第３のパターン信
号に変更させ、シフトレジスタＳＲＸ。

ＳＲＹに出力させる。これによってシフトレジスタＳＲ
Ｘは出力端ｘｉ、ｘ２．・・・ｘ５の順で高レベルの信
号を出力すると共にシフトレジスタＳＲＹはシフトレジ
スタＳＲＸの各出力に同期して出力端ｙｌ、ｙ２．・・
・ｙ５の順で高レベルの信号を出力する。この為エリア
センサ２０゜２１は第８図１８１の矢印に示す如く左斜
め上から右斜め下に向かって素子ユニツ）　Ｕｌ、１　
、Ｕｔ、１１・・・Ｕ、、ｌｌから順次積分情報が出力
され、この信号によって再び焦点検出回路１０２が焦点
検出を行なう。ここで、また鮮明度値が共に低く焦点検
出が不能となった場合、焦点検出回路１０２から再び焦
点検出の不能である旨の信号Ｎがパターン変更回路１０
３に出力され、パターン変更回路１０３はパターン発生
回路１０１のパターン信号を第４パターン信号に変更さ
せ、シフトレジスタＳＲＸ。

ＳＲＹに出力させる。これによってシフトレジスタＳＲ
Ｘは出力端ｘ１．ｘ２．・−ｘ５の順で高レベルの信号
を出力すると共にシフトレジスタＳＲＹはシフトレジス
タＳＲＸの各出力に同期して出力端’ｌ　５　＋　７４
・・−ｙｌの順で高レベルの信号を出力する。この為エ
リアセンサ２０゜２１は第８図６１１に示す如く左斜め
下から右斜め上に向かって素子ユニツ）　Ｕｌ、！＝　
、ｕ、、、・・・Ｕ５４よシ順次、積分情報が出力され
、この信号によって焦点検出回路１０２は再び焦点検出
を行なう。

ここで再度得られた鮮明度値が共に低く、焦点検出が行
なえない様な場合、焦点検出回路１０２から再び焦点検
出が不能である旨の信号Ｎがパターン変更回路１０３に
出力される。パターン変更回路１０２にｔの最終的な焦
点検出が不能である旨の信号Ｎが入力されると今度は表
示素子囚全点灯して撮影者に焦点検出が不能状態にある
ことを警告する。これは、第８図＋ｆｉ１〜（ｄ）に示
される４つのパターンでエリアセンサ２０，２１の蓄積
信号を読み出したにもかかわらずエリアセンサ２０．２
１から焦点検出可能な鮮明度値が得られない為、被写体
像がある方向にのみコントラストを有していなかった為
に検出できないのではなく、被写体像全体のコントラス
トが極めて小さいか又は対物レンズのピント位置が予定
結像面よシ大きく外れた位置にあると判断してこれ以上
、エリアセンサ２０．２１から信号を読み出しても焦点
検出ができないことを表示素子１３によって撮影者に知
せるものである。

以上の様に、本発明は入力信号の積分情報を非破壊に読
み出すことのできる素子を２次元的に多数配列したエリ
アセンサを用い該エリアセンナからの信号の読み出しを
種々な一部元パターンで行い、このときエリア−センサ
ーから得られた信号よｐ像の鮮明度値を比較し、対物レ
ンズの焦点検出を行なうことを特徴としている。

従って本発明によれば被写体のコントラストがある方向
に小さくて、その方向に関する信号を読み出したのでは
焦点検出が良好に行なえない場合でもエリア−センサー
からの出力信号の読み出し方向を適当に変えることによ
って良好な焦点検出が可能となる。又本発明によれば積
分情報を非破壊に読み出すことの可能な素子を用いてい
る為に素子からの信号の読み出しをくシ返し行なっても
、その都度その素子に信号を蓄積する必要がないのでき
わめて高速度でしかも焦点検出の可能な領域を拡大した
自動焦点検出装置が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は焦点検出方法の原理図、第２図は第１図の説明を補足するグラフ、第３図はＳＩ
Ｔ素子の断面図、第４図は第３図の素子にゲートを設けた模式第５図は本
発明に係る焦点検出装置のカメラ内での構成図第６図は第５図の装置の補足説明図、第７図は第５図の装置の詳細説明図、第８図は第５図の装置によるエリアセンサの信号読み出
し方向を示す説明図１４・・・シャッタ、２０，２１・・・エリアセンサ、
２２・・・焦点検出装置、２３・・・表示素子、ＤＶ・
・・駆動回路、ＳＲＸ　、ＳＲＹ・・・シフトレジスタ
、１０１・・・パターン発生回路、１０２・・・焦点検
出回路、１０３・・パターン変更回路。出願人　　キャノン株式会社Ｔ３団（α）（Ｃ）ＲＹ（ｂ）（Ｄ）ｂバＹ手続補正書（自発）昭和５８年６り？４日特許庁長官　　若　杉和　夫　殿１　事件の表示昭和５８年　特許願　　第　４９４５５　　　号２、発
明の名称焦点検出装置３、補正をする者事侑との関係　　　　　　　特許出願人任　所　東京都
大８］区下丸子３−３０−２名称　（＋００）キャノン
株式会社代表者賀来龍三部４代理人居　所　１ｉ１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５
、補正の対象明細書６、補正の内容（１）明細書第７頁第６行中「１は結像光学系」を「１
１は結像光学系」に訂正する。？（２）明細書第７頁第６行中１交は」を「１２は」に訂
正する。（３）明細書第７頁第５行中「６は副ミラー、４は光入
力を」を「１６は副ミラー、１４は光入力を」に訂正す
る。（４）明細書第１０頁第８行中ｒ　Ｖ　ｌ”　ｇ　Ｖ”
　ｓ　ｔ　＠ａ　＠ＶＳＢの」を「ＵＩＳ　、　Ｕｚｓ
　、　１１＠１１　Ｕｓｓの」に訂正する。（５）明細！第１０頁第１７行〜第１８行中「素子ユニ
ツ）　ＹＢ２．　Ｖｓｚ　、・・・ＶＢ２　（１）　Ｊ
　ヲ「素子ユニットＵｓｔ　、　Ｕｓｚ　、　ｓｅａ　
Ｕａｓの」に訂正する。（６）明細書第１６頁第２０行中「順次焦点検出回路１
０６」を「順次焦点検出回路１０２」に訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

入力信号の積分情報を非破壊に繰シ返し読み出すことの
できる素子を２次元的に複数個配列したエリアセンサと
、上記エリアセンサの出力に基づいて結像光学系の焦点
を検出する焦点検出回路と、上記エリアセンサの各素子
から出力を読み出すゲートと上記エリアセンサの出力を
種々の一部元パターンで読み出し可能で、ある−次元パ
ターンで読み出した該エリアセンサの出力値が適正なも
のでないとき、別の一部元パターンで該エリアセンサの
出力を読み出すパターン発生回路とを有することを％徴
とする焦点検出装置。