JPS6317416A - 焦点検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、撮影レンズを通過した被写体光に基いて撮
影レンズの合焦状態を検出するカメラ及びビデオカメラ
の焦点検出装置に関する。

〔従来の技術〕

カメラなどに用いられる自動焦点検出装置では、焦点検
出エリアが画面中央の被写体を捕捉するために比較的狭
い範囲に設定されているものや、被写体のローコントラ
ストによる焦点検出不能状態を避けるため、あるいは画
面中央から少々はずれた被写体に対しても一応の焦点検
出を可能とするためかなり広い範囲に設定されているも
の等がある。

前者は画面中央に被写体がない場合には焦点検出不能と
なり、又、動きの速い被写体では画面中央に被写体を常
時捕捉することができず、しばしば測距不能となること
があった。後者では逆に画面中央の被写体のまわりに他
の被写体がある場合にどの被写体を選択するか判断がで
きず、ねらった被写体に合焦しないことが多々発生する
。

又、撮影者が被写体を判断して人為的に焦点検出範囲を
変えるもの訝あるが、これは被写体の性質を的確に判断
し、切換え動作をおこなわなければならず、撮影者にか
なり負担がかかると共に、切換えを忘れることもあり、
必らずしも十分に機能を発揮するものではなかった。

このため、焦点検出エリアを複数設定しておき、まず画
面中央部の検出エリアで焦点検出をおこない、焦点検出
が不能の場合、その他の第２．第３の焦点検出エリアに
自動的に切換えてゆく焦点検出装置が本出願人により提
案されている（特開昭６０−２４３６１８号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記した焦点検出エリアを複数設定して
おき、焦点検出の結果により検出エリアを自動的に切換
えるようにしたものでは、先に焦点検出をおこなった中
央の焦点検出エリアで被写体に合焦させることができな
いと、その後一定の順序で焦点検出エリアの切換がなさ
れてゆくから、先に焦点検出をおこなう焦点検出エリア
内の被写体に合焦した場合は、そこで焦点検出動作が終
了してしまい、それ以外の焦点検出エリアに合焦させた
い被写体が存在しても合焦させることができず、多様な
被写体の位置、コントラストの状態に対して撮影者の作
画意図に合致した画像を撮影することができないことに
なり、従来の焦点検出装置のもつ欠点をすべて解決する
ことはできなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の焦点検出装置は上記問題点を解決することを
目的とするもので、 撮影レンズを通過した被写体光に基いて焦点検出エリア
内の被写体に対する撮影レンズの合焦状態を検出する焦
点検出装置において、 焦点検出用受光手段と、 位置と面積の異なる複数の焦点検出エリアを設定し、こ
れに対応して複数の焦点検出ゾーンを前記焦点検出用受
光手段上に設定する焦点検出ゾーン設定手段と、 撮影画面中央部に対応する焦点検出ゾーンから焦点検出
を開始し、焦点検出不能と判断されたときは前記焦点検
出ゾーン設定手段により設定された複数の焦点検出ゾー
ンから所定の順序で順次焦点検出すべき焦点検出ゾーン
を選択して焦点検出をおこない、最も近距離の被写体の
存在する焦点検出エリアに対応する焦点検出ゾーンの検
出信号に基いて撮影レンズの合焦状態の検出をおこなう
焦点検出手段を備えたことを特徴とするものである。

〔作　　用〕

焦点検出用受光手段はＣＣＤラインセンサ等から構成さ
れる。そしてマイクロプロセッサのプログラムにより構
成される焦点検出ゾーン設定手段により、前記焦点検出
用受光手段上に撮影画面中央部のほか、例えば、その左
右の焦点検出エリアなど撮影画面上に設定された位置と
面積の異なる複数の焦点検出エリアに対応して複数の焦
点検出ゾーンが設定される。

焦点検出は撮影画面中央部に対応する焦点検出ゾーンか
ら開始し、焦点検出可能であればその検出信号を出力す
るが、焦点検出不能のときはその他の焦点検出ゾーン、
例えば左右に設定された複数の焦点検出ゾーンで順次検
出する。そして最も近距離の被写体の存在する焦点検出
エリアに対応する焦点検出ゾーンの検出信号を出方する
。

以上の焦点検出動作はマイクロプロセッサのＺ゛ログラ
ムより構成される焦点検出手段で実行される。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

まず、この実施例で採用した焦点検出手段から説明する
。焦点検出手段はスポット優先方式と遠近判別方式との
２種類が備えられる。

第１の焦点検出手段であるスポット優先方式は第１図（
ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　Ｋ示すように焦点検出
エリアとしてＡａ、　Ｂａ、　Ｃａ、　Ｄａの４個が用
意されており、通常は中央のエリアＡａを用いて焦点検
出をおこなう。エリアＡａＫ被写体がない場合、又は被
写体コントラストが低い等の理由から焦点検出不能の場
合にエリアＢａを選択し、このエリアによっても焦点検
出不能の場合にエリアＧａを選択して焦点検出をおこな
う。そしてエリアＡａ、　Ｂａ、　Ｃａいづれによって
も焦点検出不能の場合に焦点検出エリアを拡大してエリ
アＢａとエリアＣａを合せたエリアＤａにより焦点検出
をおこなうものである。

一方、第２の焦点検出手段である遠近判別方式は第２図
に示すように焦点検出範囲を一部分重複させて３個に分
割して焦点検出エリア１ａ、…ａ、ｌａを設定しておき
、撮影に際しては同一の焦点検出エリア内に可能な限り
遠方被写体と近側被写体とが混在しないようＫしてから
、順次エリア（ａ、　ｆｌａ＋１［ａについてそれぞれ
焦点検出をおこない、それぞれのエリアで捕捉した被写
体のうち最も近距離側に位置するり写体な選択するもの
である。

次に焦点検出部の構成について説明する。

第３図は焦点検出部の構成を光学系を含めて示したもの
で、１０は撮影レンズ、１１はコンデンサレンズ、１２
は１対の再結像レンズ、１３はＣＣＤラインセンサ、１
４は絞りマスクである。

撮影レンズ１０の所定の瞳位置を通過した被写体光は絞
りマスク１４を通過して一対の再結像レンズ１２により
ＣＣＤラインセンサ１３上に設定された基準部りと参照
部Ｒの２つの領域に結像する。ＣＣＤ上に結像した２つ
の像間隔は、第４図に示すように合焦時を１０とすると
前ピンの場合はｌ。より小さく、また後ピンの場合は１
０より犬となる。そしてこの像間隔はデフォーカス量に
ほぼ比例する。したがって、この像間隔を検出すること
により、合焦、非合焦、非合焦にあってはデフォーカス
量を知ることができる。

次Ｋ　ＣＣＤラインセンサ１３上に設定される基準部り
と参照部Ｒ１及びこの上に設定される焦点検出ゾーンの
関係を第５図により説明する。

焦点検出ゾーンはＣＣＤラインセンサ上に設定されるが
、これは被写界の焦点検出エリアに対応するものであっ
て、第１図に示す焦点検出エリアＡａには焦点検出ゾー
ンＡが、エリアＢａにはゾーンＢが、エリアＣａにはゾ
ーンＣが、エリアＩａにはゾーン１が、エリアＩｌａに
はゾーン■が、エリアｌ１ｌａにはゾーン１がそれぞれ
対応する。

なお、基準部、参照部、焦点検出ゾーン等はＣＣＤの出
力信号を処理するマイクロプロセッサのプログラム上で
設定されるものである。

基準部りは一本のＣＣＤラインセンサを構成する１１乃
至ｌ！あの３５個の画素が割当てられている。また参照
部ＲはＣＣＤラインセンサを構成するｒｌ乃至１３９０
３９個の画素が割当てられている。

焦点検出ゾーンは、スポット優先方式ではゾーンＡは１
１゜乃至ｌｙ、の１７（（ｉｌｌの画素が割当てられて
おり、これはＣＣＤ画素の中３画素を隔てた２つの画素
１１ｏと１１４の出力差分データＪｌ’５１Ｇから同じ
く画素ムとムの出力差分データ１５□２までの１３個の
データを使用する範囲であって、第５図でＡ″として示
されたデータ使用範囲である。

ゾーンＢ　’ｗｉＴｏ乃至１１７０１７個の画素が割当
てられており、これはＣＣＤ画素の中３画素を隔てた２
つの画素１１と１５の出力差分データ１５．から同じく
画素Ａ’１３と１１□の出力差分データ１５□３までの
１３個のデータを使用する範囲であって、第５図で°゛
Ｂ″として示されたデータ使用範囲である。

ゾーンＣは１１９乃至１３ｓの１７個の画素が割当てら
れており、ＣＣＤ画素の中３画素を隔てた２つの画素右
、とムの出力差分データ１５□９から同じ（画素１３、
とムの出力差分データ１５３１までの１３個のデータを
使用する範囲であって、第５図でＩＣ１″として示され
たデータ使用範囲である。

遠近判別方式の焦点検出ゾーンは、第５図に示すとおり
３つに分割設定される各焦点検出ゾーンが、それぞれス
ポット優先方式の３つの焦点検出ゾーンに対応しており
、ゾーンＩはゾーンＢに、ゾーン■はゾーンＡに、ゾー
ン■はゾーンＣＫ等しく同一のＣＣＤ画素、差分データ
範囲をもつ。したがって、各ゾーンに属する画素、差分
データ範囲についての説明は省略する。

なお、ＣＣＤ画素の差分データをとるのは、ＣＣＤの時
系列出力から誤差の多い低周波成分の影響を除くためで
あり、また中３画素を隔てた２つの画素の出力の差をと
りだしているのは良好な実験結果を得たことから決めら
れたものであって、必らずしもこれに限定されるもので
はない。

次に、各焦点検出ゾーンにおける焦点検出と検出ゾーン
の選択に関する演算九ついて説明する。

なお、ここではスポット優先方式の場合について説明す
るが、遠近優先方式の場合も各検出ゾーンにおける演算
は同じである。

焦点検出ゾーンとして先に説明したゾーンＡ、ゾーンＢ
１ゾーンＣのいづれを選択するかはそれぞれのゾーンに
対応した焦点検出エリア円建ある被写体について焦点検
出が可能か否かにより決定される。被写体に向けた撮影
レンズが合焦か非合焦かを判断するにはＣＣＤラインセ
ンサ上に設定された基準部と参照部の出力信号から、そ
の位相のずれを調べることによりおこなわれるが、被写
体の明暗の差が小さなものであるとき、即ちコントラス
トが低いとき、あるいは被写体が暗いときはＣＣＤの各
画素の出力差が小さく、したがって基準部と参照部の出
力差の相関がとりにくくなり、これにノイズ等が加わる
ので合焦の判定が困難になる。そこで基準部と参照部の
最良相関量を求めた際、これをコントラストで正規化し
た値が所定値に達しないときはその最良相関量に信頼性
がない、即ち焦点検出不能と判断し、焦点検出ゾーンを
他のゾーンに切換えたり、拡大して再度焦点検出を試み
るのである。

以下、その演算内容を説明する。

まず、ＣＣＤ画素のうち、中３個を隔てた２個の画素の
出力差分データを基準部、参照部のそれぞれについて求
める。

即ち、基準部の差分データＪｓｋ ｌＳｋ：１ｋ−ｌ（ｋ＋４）　　　　但し、ｋ＝１〜３
１参照部の差分データｒｓｋ ｒＳｋ　：　’に−ｒ（ｋ＋＜）　　　　但し、ｋ＝１
〜３５次に、基準部の隣接する２つの差分データの差を
加算したものをコントラストとして求める。

即ち、ゾーンＡ上の像のコントラストＣＡはｃＡ　＝Σ
ｌ　ｌｓｋ　　４．（＆＋１）ｌ　　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（１）ｋ＝１０ ゾーンＢ上の像のコントラストＣ８は ゾーンＣ上の像のコントラストＣＣは ゾーンＢとＣと合せたゾーンＤ上の像のコントラストＣ
Ｄは 父 更に、基準部の出力と参照部の出力の相関量を求める。

即ち、ゾーンＡの相関量ＨＩｌｆ）は ＨＡ（１）＝ΣＩ　１ｓｃｋ＋ｑ）　　’ｓｃｋ＋ｌ）
　Ｉ　””・・・・”’＝・・ｆ５１に＝１ （５）式でｌ＝ｏ〜２２の各について求めた相関量ＨＡ
（０）〜ＨＡ（２２のうち、最小のものＨＡ（Ａ’ＭＡ
）を最も相関度の高い部分として求める。即ち、 ＨＡ（１ＭＡ）＝ＭＬｒＬＣＨＡ（Ｏ）、・・・・・・
ＨＡ（２２〕・・・・・・・・・（６）次に、このよう
にして求めた最良相関量が信頼できるか否か、換言する
と、それに基づく像間隔並びにデフォーカス量算出（焦
点検出結果）が信頼できるか否かの判断をするが、この
ためには前記（６）式で求めた最良相関量ＨＡ（１ＭＡ
）を先に（１）式で求めた基準部のコントラストＣＡで
正規化する０正規化するのは被写体輝度に応じてＣＣＤ
の電荷蓄積量が変化してＨＡ（ｌユ（Ａ）の値が変動し
ても常に一定レベルで判断できるようにするためである
。

正規化した最良相関量は、 Ｙ廐＝ＨＡＣｌユ（Ａ）／ＣＡ　　　−−−−０，−０
，−０−−−−−−ｉ７１で表わされ、これをあらかじ
め設定しである所定の基準レベルＹ８と比較する。この
結果Ｙ　　≦　Ｙ８　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）Ａ であればゾーンＡで焦点検出可能（焦点検出結果が信頼
できる）であると判断される。また、ＹＭＡ＞Ｙｓ　　
　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（９）であれは、エリアＡでは焦
点検出不能（焦点検出結果に信頼性が乏しい）であると
判断される。即ち、一般的に云って被写体輝度が低いと
きはＣＣＤ出力のＳ／Ｎ比が劣化し、焦点検出結果が不
女定になる場合であり、（７）式ではＣＡが小さくなる
からＹＭＡは大きくなる。また、被写体が模様の無い壁
などでもＣＣＤ出力の差分データの差が小さくなり、Ｃ
Ａが小さくなるからＹＭＡは大きくなる。

焦点検出可能か否かを判断した結果、前記（８）式に示
したものとなり、焦点検出可能であればこのゾーンＡで
合焦演算をおこなう。合焦基準位置からのラインセンサ
上の２つの像のずれ量ＸＭＡはＸＭＡ：ｌλ（Ａ−１１
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ｕ
ｌであり、７ＭＡは基準部の画素単位での左右シフト量
（０，・・・・・・ηのいづれか）であって、合焦時に
はｌｈｇｈ　＝　ＩＩ　、　ＸＭＡ”　０　トナル。

一方、焦点検出可能か否かを判断した結果、前記（９）
式に示すものとなり、焦点検出不可能となったときは焦
点検出ゾーンを他のゾーンに切換える。

他のゾーンについての演算内容もゾーンＡに準するもの
であるから演算式のみを示す。

まず、ゾーンＢについては、 相関量ＨＢ（１）は ＨＢ（ｌり＝Σ”　ｓｋ　　　ｒｓｃｋ＋ｌ）Ｉ　　　
・・・・・・＝−−ｔＪυに＝ｔ Ｊ＝Ｏ〜ｎ 相関量の最小値ＨＢ（ＩＭＢ）は ＨＢ（ＩＭＢ）　　＝　　ＭｚｎしＨＢ（０）、　　＝
−・−１−ＩＢＩ２’；Ａ　　〕　　−＝・　・−（１
２）これを正規化した値ＹＭＢは、 ＹＭＢ　＝　ＨＢ（ｌ八（Ｂ）／ＣＢ　　　　　　・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（１３）合焦基準位
置からのラインセンサ上の２つの像のずれ量ＸＭＢ’ｔ
ｓ。

Ｘユ（Ｂ　”　ＩＭＢ　−２・・・・・・・・・・・・
・・・・・・由・・・・・・・・・αａ合焦時はＩＭＢ
＝　２、ＸＭＢ　＝　Ｏとなる。

また、ゾーンＣＫついては 相関量Ｈｅ（Ａ’）は Ｈｃ（！り＝　ＩＩ　ｌ５（ｋ＋１８）　　’ｓ（＆＋
ｌ）Ｉ　　・・・”・”・”’α最に≧１ １１八１ｃ＝　０〜２２ 相関量の最小値Ｈｃ（／ＭＯ）は Ｈｃ（１Ｍｃ）　＝　ＭｉｎＣＨＣ（０）　＋　・・・
＝　ＨＣ（２３Ｅ　・・・・・・αｅこれを正規化した
値ＹＭＣは ＭＭＣ＝　Ｈａ（１Ｍｃ）／Ｃａ　　・・・・・・・日
・・・山田・・・・・ａＤ合焦基準位置からのラインセ
ンナ上の２つの像のずれ量ＸＭｃは ＸＭＣ＝　１Ｍｃ−加　　“°゛°°゛°゛°゛°゛°
°°パ°°°°°゛３゛°°゛０印合焦時ＩＭＱ　＝　
２０．　　ＸＭｏ＝　Ｏとなる。

さらに、ゾーンＤについては 相関量ＨＤ（１）は ＨＤ（ｌり＝Σｌ　ｌｓｋ　　’ｓｃｋづ）１　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ａ９に＝１ ／＝Ｑ〜４ 相関量の最小値ＨＤ（１ＭＤ）は ＨＤ（ＪＢＨ））　＝　ＭｔｎＣＨＤ（０）　、　−・
・・ＨＤ（４）　）　　・・”ＱＣｆｉこれを正規化し
た値ＹＭＤは ＹＭＤ＝ＨＤ（１ＭＤ）ｌＣＤ　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・の合焦基準位置
からのラインセンサ上の２つの像のずれ量ＸＭＤは、 ＸＭＤ　”　１ＭＤ　　２　　　　°°°゛°°゛°°
°°°°゛°°゛′°°゛′°°°°゛の合焦時は１Ｍ
Ｄ＝２．ＸＮＩＤ＝０となる。

以上説明した焦点検出に関する演算内容はスポット優先
方式の場合のゾーンＡ、Ｂ、Ｃについて説明したが、遠
近判別方式のゾーンＩ、ＩＩ、Ｉについても全く同様で
ある。

なお、デフォーカス量ΔＬは基本的にはΔＬ二α・Ｘ（
αは光学系固有の常数、Ｘは上記＋１０１　、　（＋（
１）。

０８１・（２２１式のＸＭＡ・ＸＭＢ・ＸＭＣ・Ｘ５１
．ＩＤ　）で与えられる。

スポット優先方式の焦点検出ゾーンと遠近判別方式の焦
点検出ゾーンとの対応関係は先に説明したとおりゾーン
Ａはゾーン■に、ゾーンＢはゾーンＩに、ゾーンＣはゾ
ーンＩＫ対応するものであるから、遠近判別方式の場合
の演算式は前記各式における添字Ａを■に、Ｂを■に、
Ｃを■に置きかえたものとする。

次に焦点検出に関する信号処理回路の概略を説明する。

第６図はこの発明の焦点検出装置を適用したビデオカメ
ラの焦点検出関連部分の回路ブロック図である。１３は
ＣＣＤラインセンサ、ｎはＣＣＤ駆動制御回路、ｎはマ
イクロプロセッサで、焦点検出に関する各種の演算割筒
、撮影レンズの合焦制御をおこなう。２４は撮影レンズ
駆動用モータの制御回路、δは撮影レンズ駆動用モータ
、あはシステムコントローラ、２７は表示駆動回路、沼
は電子式ファインダを構成するＣＲＴである。またＳＷ
Ｉは複数の焦点検出エリアにそれぞれ焦点検出可能な被
写体が捕捉されたとき、カメラに近い側の被写体を選ん
で合焦させるか、遠い側の被写体を選んで合焦させるか
あらかじめ選択決定しておくための遠近選択スイッチ、
ＳＷ　２は焦点検出モード選択スイッチで、スポット優
先方式か、遠近判別方式かを選択するものである。

回路の動作の概略を説明すると、まず、撮影に先立って
撮影者がカメラ外部から操作できる焦点検出モード選択
スイッチＳＷ２を操作して、スポット優先方式か遠近判
別方式かを選択する。また遠近選択スイッチＳＷＩを操
作して近側、あるいは遠側のいづれの被写体に合焦させ
るかを選択する。

図示していないカメラの操作スイッチを投入すると、マ
イクロプロセッサｎは前記スイッチ３ｗ１゜ＳＷ２から
選択された情報を読取る。ついで、マイクロプロセッサ
おからＣＣＤＣＤ駆動制御回路側御信号が出力され、こ
れに応じてＣＣＤＣＤ駆動制御回路側ＣＤ　２１を駆動
して焦点検出エリア内の被写体の明るさの分布を検出し
、マイクロプロセッサ乙に入力する。マイクロプロセッ
サおはこの入力信号に基いて各焦点検出ゾーン（これは
マイクロプロセッサのプログラムによりＣＣＤを構成し
ている画素の上に形成されている）について、先に説明
した演算式によってコントラスト、相関量などを算出し
、焦点検出可能か否かの判断、焦点検出不能の場合の検
出ゾーンの変更、選択の処理、最終的に決定された焦点
検出ゾーンでの合焦演算をおこなう。そしてこの演算結
果に基いて撮影レンズ駆動用モータ制御回路２４を経て
撮影レンズ駆動用モータを作動させ、撮影レンズを合焦
させる。また最終的に焦点検出不能となった場合は、そ
の旨の警告表示をシステムコントローラ２６、表示、駆
動回路ｎを経てＣＲＴ２８に表示する。ＣＲＴ２８には
その他必要な撮影情報も表示される。

次に、焦点検出動作に関してマイクロプロセッサ内でお
こなわれる処理を第７図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ
）のフローチャートにより説明する。

スタートすると、まず焦点検出モードと合焦させるべき
被写体の遠側、近側の選択情報をスイッチＳＷ２　　、
　　ＳＷｌより読込む（ステップ８１　）。なお、ここ
では説明の都合上、スイッチＳＷＩはカメラに近い被写
体に合焦させる近側か選択されているものとする。

次に、焦点検出モードの判定をおこなう（ステップ３２
　）。その結果、スポット優先方式の場合はステップＳ
３に進み、ゾーンＡを選択する。そして、先忙説明した
ＣＣＤ画素の差分データを算出し、これに基いてゾーン
Ａのコントラストを（１）式により算出、さらに相関量
とその最小値、そしてこれを正規化した値ＹＭＡを式＋
５１　、　（６１、（７１により求める。

次に、（７）式で求めたＹＭＡをあらかじめ設定しであ
る所定の基準レベルＹｓと比較してゾーンＡで焦点検出
可能か否かの判断をおこなう（ステップＳ４　）。

この結果、ＹＭＡ＞Ｙｓ、即ち焦点検出不能のときはス
テップＳ５に進み、ゾーンＢを選択する。

そしてゾーンＡと同じく先に説明した弐〇〇、Ｏ３゜０
３により相関量を算出し、これを正規化した値ＹＭＢを
求める。

ゾーンＡの場合と同様にゾーンＢで焦点検出可能か否か
の判断をおこない（ステップＳ６）、この結果、ＹＭＢ
＞Ｙｓ、即ち焦点検出不能のときはステップ８７に進み
、ゾーンＣを選択する。そしてゾーンＡと同じく先に説
明した式（１５１、Ｑ■、（１７）により相関量を算出
し、これを正規化した値ＹＭＣを求めるＯゾーンＡの場
合と同様にゾーンＣで焦点検出可能か否かの判断をおこ
ない（ステップ８８）、この結果、Ｙｈ＜ｃ　＞　ｙｓ
、即ち焦点検出不能のと・きはステップＳ９に進み、ゾ
ーンＤを選択する。

ゾーンＤはゾーンＢとゾーンＣとを合せた範囲の焦点検
出ゾーンであって、ゾーンＢ、ゾーンＣではそれぞれコ
ントラスト不足であった場合でも、両前点検出範囲全体
でみると少しづつコントラストが変化していて焦点検出
可能なコントラストが捕捉できる場合があり、ゾーンｂ
で焦点検出結果の信頼性を判別する意義がある。ゾーン
ＤにおいてもゾーンＡの場合と同様に先に説明した式＜
１１　。

（イ）、（２υにより相関量を算出し、これを正規化し
た値ＹＭＤを求める（ステップＳ９　）。そして焦点検
出可能か否かの判断をおこない（ステップ５１０）、こ
の結果ＹＭＤ≦Ｙ８．即ち焦点検出可能であればステッ
プＳ１１に進み、ゾーンＤで合焦演算をおこなう。また
、ステップＳＩＯでの焦点検出可能か否かの判断の結果
、ＹＭＤ　＞　ＹＳ　、即ち焦点検出不能のときはステ
ップ８１２に進み、焦点検出不能の警告表示などの処理
をおこなう。

ステップＳ８における焦点検出可能か否かの判断の結果
、ＹＭｃ≦Ｙ８．即ち焦点検出可能であればステップＳ
　１３に進み、ゾーンＣで合焦演算をおこなう。

ステップＳ６における焦点検出可能か否かの判断の結果
、ＹＭＢ≦Ｙｓ、即ち焦点検出可能であればステップＳ
　１４に進み、ゾーンＣを選択し、ステップＳ７におけ
ると同一の演算をおこない、正規化した相関量ＹＭＯを
求める。そして焦点検出可能か否かの判断をおこなう（
ステップ５１５）。

この結果、ＹＭｃ＞ＹＳ、即ち焦点検出不能であればゾ
ーンＢＫＬか焦点検出可能な被写体が存在しないことに
なるから、ステップＳ　１７に進み、ゾーンＢで合焦演
算をおこなう。またＹＦＩ（Ｃ≦Ｙｓ　のときは、ゾー
ンＢ、ゾーンＣのいづれでも焦点検出可能な被写体が存
在することになるから、どちらのゾーンで焦点検出をお
こなうか選択が必要となる。この選択はカメラに近い側
の被写体に合焦させることにするものとし、その判定は
次のようにしておこなう。即ち、合焦時に被写体からＣ
ＣＤ面に入射する光の位置を基準としてみると、これよ
り近距離にある被写体からＣＣＤ面に入射する光は、基
準部と参照部の中間位置側に寄り、遠距離忙ある被写体
からの入射光はこれと反対側に寄り、これは先に説明し
たＱｌ　、　Ｑ４）　、α樟式におけるＸＭＡ、Ｘい：
Ｂ。

ＸＭＯが負側忙大きい方がより近い側にある被写体を示
し、正側に大きい方がより遠い側にある被写体を示すこ
とになる。したがって、ＸＭＢとＸＭＯとの大小関係を
判定し、Ｘい４Ｂ　＜　ＸＭＣ！のときはゾーンＢに近
側の被写体があることになるのでゾーンＢを選択し、Ｘ
ＭＢ≧ＸＭＣのときはゾーンＣを選択する（ステップ８
１６）。そしてゾーンＢを選択したときはステップ３１
７に進み、エリアＣを選択したときはステップＳ　１３
に進み合焦演算をおこなう。

またステップ３４において焦点検出可能か否かの判断の
結果、ＹＭＡ≦ＹＳ、即ち焦点検出可能であればステッ
プ５１８Ｖｃ進み、ゾーンＡで合焦演算をおこなう。

ステラ７’Ｓ２において焦点検出モードを判定した結果
、遠近判別方式の場合はステップＳ　２１に進み、ゾー
ン１を選択する。そしてスポット優先方式の場合と同じ
＜　ＣＣＤ画素の差分データの算出をおこない、更にゾ
ーン！のコントラスト、相関量そして正規化した値ＹＭ
Ｉを式０υ、（１２）、０３）Ｋより求める。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ５２２
）、ＹＭＩ＞ＹＳＩ即ち焦点検出不能であればゾーン■
を選択し、先と同様に正規化した相関量ＹＭＩを式＋５
１　、　＋６１　、　＋７１により求める（ステップ５
２３）。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ５２４
）、ＹＭＩＩ　＞　ｙ５．即ち焦点検出不能であればゾ
ーン■を選択し、先と同様忙正規化した相関量ＹＭ１１
１を式１５）、（１６）、（１７）Ｋヨ’）求メル（ｘ
テップ５２５）。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ８２６
）、Ｙへｊｕｌ＞ＹＳ、即ち焦点検出不能であればステ
ップＳ２７に進み、警告表示など焦点検出不能表示処理
をおこなう。またＹＭｚ≦Ｙ５．即ち焦点検出可能であ
ればステップＳ　２８に進み、ゾーン■で合焦演算をお
こなう。

ステップＳ　２４において、ＹＮｆＩｌ≦Ｙｓ、即ち焦
点検出可能であればステップＳ２９に進み、ゾーン■を
選択し、ステップＳ２５におけると同様の演算をおこな
って正規化した相関量Ｙλ（■を求める。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ５３０
）、￥Ｍｍ　＞　ｙｓ、即ち焦点検出不能であれば、こ
こではゾーンＨのみに焦点検出可能な被写体が存在する
ことになるのでステップＳ　３２に進み、合焦演算をお
こなう。また、ｙｈ＋ｍ≦Ｙ５．即ち焦点検出可能であ
れば、ここではゾーン■とゾーン■のいずれにも焦点検
出可能な被写体が存在することになるから、どちらのゾ
ーンで焦点検出をおこなうかの選択をおこなう。

この選択は先に説明したスポット優先方式の場合のステ
ップＳ　１６での選択と同様、カメラに近い側の被写体
の存在するゾーンを選択するものとし、先に説明したＸ
ＭｎとＸＭｍの大小関係を判定してＸユ、ｒｉ＜ＸＭＩ
ＩＩのときはゾーン■を、ｘｈｔ　Ｉｔ≧ＸＭＩＩＩの
とぎはゾーン■を選択し、それぞれステップＳ　３２、
又はＳ２８に進み合焦演算をおこなう。

ステップＳ２２において焦点検出可能か否かの判断をし
た結果、ＹＭ■≦Ｙｓ、即ち焦点検出可能であればステ
ップＳ　３３に進み、ゾーンＨを選択して、ステップ８
２３におけると同様に演算をおこなって正規化した相関
量ＹＭｎを求める。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ５３４
）、Ｙｈｉｎ　＞　Ｙ５　、即ち焦点検出不能であれば
、ゾーン■を選択しくステップＳ　３５　）　、ステッ
プＳ四と同様の演算をおこなって正規化した相関量ＹＭ
ＩＩＩを求め、焦点検出可能か否かの判断をおこなう（
ステップ５３６）。その結果、ＹＭＩＩＩ　＞　ｙ５．
即ち焦点検出不能であれば、ここではゾーンＩのみに焦
点検出可能な被写体が存在することになるから、ステッ
プＳ　３７に進み、合焦演算をおこなう。また、ＹＭｆ
ｆｌ≦Ｙ、５．即ち焦点検出可能であれば、ここではゾ
ーン１とゾーン■のいづれＫも焦点検出可能な被写体が
存在することになる。そこでステップＳ３１における判
断と同様に、近側被写体の存在するゾーンを選択するも
のとし、Ｘｐ、（１＜　ＸＭｍのときはゾーンＩを、ｘ
ｈｔ　Ｉ≧ＸＭ１１のときはゾーン■を選択し、それぞ
れステップＳ３７．又はＳ２８に進み、合焦演算をおこ
なう。

ステップＳ３４の判断の結果、焦点検出可能のときはス
テップ４０に進み、ゾーン璽を選択し、ステップ８３５
におけると同様の演算をおこなって正規化した相関量Ｙ
ＭＩＩＩを求める。

焦点検出可能か否かの判断をおこない（ステップ５４１
）、ＹＭＩＩＩ≦Ｙｓ、即ち焦点検出可能であれば、こ
こではゾーンＩ、ｎ、Ｉのいづれにも焦点検出可能な被
写体が存在することになるから、ステップＳ４２に進み
、まずゾーンＩと■とのいづれ忙近側の被写体が存在す
るかをＸＭＩとＸＭＩＩとの大小関係から判断し、ゾー
ンＩに存在すると判断されたときは、ゾーンＩと１との
いづれ九近側の被写体が存在するかを調べるため、先に
説明したステップＳ３８に移る。また、ゾーンＩＩＫ存
在すると判断されたときは、ゾーン■と■とのいづれに
近側の被写体が存在するかを調べるため、先に説明した
ステップＳ　３１に移る。

ステップ３４１の判断の結果、ＹユＩｒＡ＞ＹＳｅ即ち
焦点検出不能であれば、ここではゾーンＩとゾーン■の
いづれＫも焦点検出可能な被写体が存在することになる
から、ステップ８４３に進み、ゾーン１とゾーン■のい
づれに近側の被写体が存在するかをＸ６，１とＸＭ［の
大小関係から判断し、ゾーン１に存在すると判断された
ときはステップＳ　３７に進み、ゾーンＵＫ存在すると
判断されたときはステップＳ　３２に進み、合焦演算を
おこなう。

かくして、合焦演算が完了したならば、そのデフォーカ
ス量に基いてレンズ駆動回路を作動させ、撮影レンズを
合焦させる（ステップ５４４）。

セして合焦完了のとき、および焦点検出不能処理をおこ
なったときはレンズ駆動回路を停止させ（ステップ５４
５）、次の処理に備えてステップＳ１にコントロールを
戻す。

なお、ステップ８１２，３２７で行なわれた焦点検出不
能処理によりなされた警告表示等は、焦点検出が可能と
なるまで継続される。

以上説明した実施例では遠近選択スイッチＳＷ　１が近
側選択の場合を示した。すなわち、スポット優先方式で
はエリアＢａ　、エリアＣａのどちらの焦点検出エリア
にも検出可能な被写体があるときは、ステップＳ　１６
においてゾーンＢ、Ｃについて算出した相関係数が最小
となるＸ？１（Ｂ　＋　Ｘｈ＜ｃのうち小さい方を選択
し、カメラに近い側の被写体に対して合焦させている。

しかしながら、カメラから遠い側の被写体に合焦させた
い場合には遠近選択スイッチＳＷ１を遠側に選択し、ス
テップＳ　１７において、ＸＭＢ　、　ｘＭｃのうち大
きい方を選択すればよい。

遠近判別方式の場合も同様で、前記実施例においては遠
近選択スイッチＳＷＩが近側選択の場合を示しており、
エリアＩａ、　Ｉｌａ、　Ｉａのいづれにも焦点検出可
能な被写体が存在するときは焦点検出エリアの選択のた
め各焦点検出ゾーンで算出した相関係数が最小となるＸ
ＭＩ　ｔ　ＸＭＩＩ　＋　Ｘｈｔｍの５ち最小のものを
選んでカメラに最も近い被写体に対して合焦させている
。これをカメラから最も遠い被写体に合焦させたいとき
は遠近選択スイッチｙ１を遠側に選択し、ＸＭＩ　＋　
Ｘｈｔｎ　ｒ　Ｘｂｉａのうち最大のものを選択すれば
よい。

では次に、以上説明したスポット優先方式と遠近判別方
式のもつ焦点検出の特徴を、撮影すべき被写体の配置と
検出エリア、そして焦点検出される被写体を例示して説
明する。

第８図から第１０図まではスポット優先方式と遠近判別
方式の焦点検出の違いを説明する図であって、ここでは
被写体は近側か選択されているものとする。

第８図はスポット優先方式による焦点検出の例で、同図
（ａ）はエリアＡａを使用して人物のみに合焦させてい
る。このとき遠近判別方式を用いると左手前にある電柱
に合焦してしまう。

また、同図（ｂ）は、中央から片寄った位置の被写体に
もエリアＢａを用いて合焦させることができる例で、同
図（ｃ）は、各エリアＢａ、Ｃａにそれぞれ被写体があ
るときは近側の被写体に合焦させることができる例であ
る。

第９図は遠近判別方式による焦点検出の例で、遠い被写
体、近い被写体が混在している場合でも同図（ａ）のよ
うに中央に近側の被写体があるときはエリアＩｌａによ
り焦点検出され、同図（ｂ）のように左側に近側の被写
体があるときはエリアｌａＫより焦点検出される。

第１０図はスポット優先方式と遠近判別方式とによる焦
点検出の違いを示したもので、図のような被写体の配置
のとき、スポット優先方式のときは同図（ａ）Ｋ示すよ
うに中央の遠側の被写体に合焦してしまうが、遠近判別
方式を用いるときは同図（ｂ）に示すように近側の被写
体に合焦させることができる。

以上、この発明の一実施例について説明したが、上記実
施例におけるスポット優先方式および遠近判別方式での
焦点検出ゾーン（従って焦点検出エリア）の設定の仕方
は一例を示したにすぎず、必要に応じて変更できること
はもちろんである。また、各焦点検出ゾーンを用いて焦
点検出可能か否かの判断は、単にｆｉｌ　、　＋２１　
、　＋３１　、　＋４１式で表わされるコントラスト値
が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する（即ちコン
トラスト値が所定の閾値よりも小さければ焦点検出不能
とする）ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の焦点検出装置によれば
撮影画面中央部に被写体があるときはこの被写体に優先
的に合焦させることができる。また、撮影画面中央部に
被写体がなく、その左又は右に被写体があるときはいづ
れか近距離の被写体に合焦させることができ、従来と比
べて焦点検出不能となる確率が低（なり、より自動化さ
れた焦点検出が可能となる。

さらに、以上の過程では被写体コントラストが低く、焦
点検出不能であっても、撮影画面の広い範囲でみるとコ
ントラストがあるような場合に備えて位置と面積の異な
る複数の焦点検出エリアを設定して広い焦点検出エリア
でも焦点検出できるように構成したから、撮影条件や撮
影中の被写体の移動などにより焦点検出不能となっても
自動的に焦点検出エリアを切換えて拡大して焦点検出を
続行し、焦点検出不能となる事態を著しく少くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスポット優先方式の焦点検出エリアの配置例を
示す図、第２図は遠近判別方式の焦点検出エリアの配置
例を示す図、第３図は焦点検出部の構成を示す図、第４
図は焦点検出状態の説明図、第５図はＣＣＤラインセン
サとその上に設定される基準部、参照部、焦点検出ゾー
ンの説明図、第６図はこの発明を適用したビデオカメラ
の焦点検出関連部分の回路ブロック図、第７図は焦点検
出動作に関するフローチャート、第８図はスポット優先
方式の場合の被写体と焦点検出エリアの関係を示す図、
第９図は遠近判別方式の場合の被写体と焦点検出エリア
の関係を示す図、第１０図は画然点検出方式の違いを説
明する図である。 １０：撮影レンズ、１１：リレーレンズ、１２：再結像
レンズ、　１３　：　ＣＣＤラインセンサ、１４：絞り
マスク、２３＝マイクロプロセツサ、ＳＷＩ：遠近選択
スイッチ、ＳＷ２：焦点検出モード選択スイッチ。 第　　１　　図 第３図 第　　４　　図 ■ 第６図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ａ）（ｂ）　
　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ａ） 第　　８　　図 （ｂ） 第　１０　　　区 手　　続　　補　　正　　書　　　　　　　　　　　５
昭和６２年７月２９日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿　　　　　　６１、
事件の表示　　　　　　　　　　　　　　　　　７昭和
６１年特許願第１３１７７５号 ２、発明の名称　　　　　　　　　　　　　　　　　　
「。 焦点検出装置　　　　　　　　　　　　　　　　補。 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　大阪府大阪市東区安土町２丁目３０番地　　
大阪国際ビル 名　称　　（６０７）ミノルタカメラ株式会社代表者　
１）嶋　英　雄 ４、代理人 住所　〒１０７ 東京都港区赤坂１丁目１１番４１号 、補正命令の日付 自発補正 ・補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 、補正の内容 （１）明細書第１２頁第１２行乃至第１３行、所定値に
達しない」を、「所定値を越える」と正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影レンズを通過した被写体光に基いて焦点検出
   エリア内の被写体に対する撮影レンズの合焦状態を検出
   する焦点検出装置において、焦点検出用受光手段と、位
   置と面積の異なる複数の焦点検出エリアを設定し、これ
   に対応して複数の焦点検出ゾーンを前記焦点検出用受光
   手段上に設定する焦点検出ゾーン設定手段と、撮影画面
   中央部に対応する焦点検出ゾーンから焦点検出を開始し
   、焦点検出不能と判断されたときは前記焦点検出ゾーン
   設定手段により設定された複数の焦点検出ゾーンから所
   定の順序で順次焦点検出すべき焦点検出ゾーンを選択し
   て焦点検出をおこない、最も近距離の被写体の存在する
   焦点検出エリアに対応する焦点検出ゾーンの検出信号に
   基いて撮影レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段を
   備えたことを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）焦点検出手段は、設定された複数の焦点検出ゾー
   ンから所定の順序で順次焦点検出すべき焦点検出ゾーン
   を選択して焦点検出をおこなう際、選択された焦点検出
   ゾーンのうち２以上の焦点検出ゾーンで焦点検出可能と
   判断されるときは最も近距離の被写体の存在する焦点検
   出エリアに対応する焦点検出ゾーンの検出信号に基いて
   、その他の場合は焦点検出可能と判断された焦点検出ゾ
   ーンの検出信号に基いて撮影レンズの合焦状態を検出す
   るよう構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の焦点検出装置。