JP2712412B2

JP2712412B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2712412B2
Application number: JP63279357A
Authority: JP
Inventors: 洋介日下
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1998-02-10
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: JPH02126212A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はカメラ等の焦点検出装置に関するものであ
る。

［従来技術］撮影光学系の異なる部分を通過する光束により形成さ
れる一対の被写体像を、一対の光電変換手段により光電
変換することにより一対の離散的データからなる被写体
像信号を得、該一対の被写体像信号を相対的にずらしな
がら所定の相関演算を行い、相関度の一番高いずらし量
を捜し、該ずらし量（シフト量）から撮影光学系のデフ
ォーカス量を算出する焦点検出装置が知られている。

このような焦点検出装置について、第６図〜第13図を
用いて説明する。

第６図は従来技術である焦点検出装置をレンズ交換型
一眼レフカメラに適用した実施例を示すもので、カメラ
ボディ20に対して交換可能なレンズ10が着脱自在にマウ
ントし得るようになされている。

レンズ10を装着した状態において、被写体から到来す
る撮影光束は撮影レンズ11を通ってカメラボディ20に設
けられているメインミラー21によって一部は上方に反射
されて不図示のファインダに導かれる。

これと同時に撮影光束の他の一部がメインミラー21を
透過してさらにサブミラー22によって反射されることに
より、焦点検出用光束としてオートフォーカスモジュー
ル23（以後AFモジールという）に導かれる。

AFモジュール23の構成例を第２図に示す。

第２図においてAFモジュールはフィールドレンズ27及
び一対の再結像レンズ28A、28Bからなる焦点検出光学系
24と一対の受光部29A、29Bを有するCCD（チャージカッ
プルドデバイス）25とから構成されている。

以上のような構成において撮影レンズ11の射出瞳16に
含まれる光軸17に対して対称な一対の領域18A、18Bを通
る光束はフィールドレンズ27付近で一次像として結像さ
れ更にフィールドレンズ27及び再結像レンズ28A、28Bに
よってCCD25の一対の受光部上に一対の二次像を形成す
る。前記一次像がフィルムの共役面である予定焦点面
（不図示）と一致した場合は合焦状態であり、CCD25上
における一対の二次像の受光部並び方向の相対的位置は
焦点検出光学系の構成によって決まる所定値となる。
尚、一対の受光部29A、29Bは、各々ｎケの受光素子Ai、
Bi（ｉ＝１〜ｎ）から成り一次像がフィルム共役面と一
致している時に対応する受光素子（A₁とB₁,A₂とB₂…
…）の出力が等しくなるように配置されている。

前記一次像の結像面がフィルム共役面からずれた面に
位置している場合には、CCD25上での一対の二次像の相
対的位置は一次像の光軸方向のずれ方向（即ち前ピンか
後ピンか）に応じて前記一致している場合の所定値から
変化する。例えば後ピンの場合には、一対の二次像の位
置関係は相対的に広がり前ピンの場合には狭まる。

受光部29A、29Bを形成する受光素子Ai、Biはフォート
ダイオード等の電荷蓄積型素子によって構成されてお
り、CCD25上の照度に応じた電荷蓄積時間だけ電荷蓄積
を行なうことにより受光素子出力を後述の処理に適する
出力レベルとすることができる。

再び第６図に戻り説明を続ける。

センサー制御手段26は焦点検出演算手段（AFCPU）30
のポートP4からの電荷蓄積開始及び終了指令を受け取り
指令に応じた制御信号をCCD25に与えることによりCCD25
の電荷蓄積開始及び終了を制御するとともに転送クロッ
ク信号をCCD25に与え受光素子出力信号を時系列的にAFC
PUに転送する。又受光素子出力信号の発生時にセンサー
制御手段26は、同期信号をAFCPU30のポートP4に送り、A
FCPU30は前記発生同期信号に同期して内蔵のAD変換手段
によりAD変換をスタートさせ以後前記転送クロックのサ
イクルタイム毎に受光素子出力をポートP3にてサンプリ
ングAD変換して受光素子数に応じたAD変換データ（2n
ケ）を得た後、該データに基づき後述する公知の焦点検
出演算（相関演算）を行ない第１次像の結像面とフィル
ム共役面との差に対応するデフォーカス量を求める。

AFCPU30は焦点検出演算結果に基づいてオートフォー
カス表示手段（AF表示手段）40の表示形態をポートP5を
用いて制御する。例えば前ピンの場合は三角表示部41
を、後ピンの場合は三角表示部43を、合焦の場合は丸表
示部２を、焦点検出不能の場合はバツ表示部44をそれぞ
れアクティブにするように、AFCPU30はAF表示手段40を
制御する。

又AFCPU30は焦点検出演算結果に基づいてAFモータ50
の駆動方向及び駆動量を制御して、撮影レンズ11を合焦
点に移動させる。

まずAFCPU30はデフォーカス量の符号（前ピン、後ピ
ン）に従ってポートP2からAFモータ50を撮影レンズ11が
合焦点に近づく方向へ回転させる駆動信号を発生する。
AFモータの回転運動はボディ20に内蔵されたギヤ等から
構成されたボディ伝達系51を経てボディ20とレンズ10の
マウント部に設けられたボディ側のカップリング53に伝
達される。

ボディ側のカップリング53に伝達された回転動は更に
これにかん合するレンズ側のカップリング14及びレンズ
10に内蔵されたギヤ等から構成されたレンズ伝達系12に
伝達され最終的に撮影レンズ11が合焦方向へと移動す
る。

又AFモータ50の駆動量は、前記ボディ伝達系51のギヤ
等の回転量をフォトインタラプタ等によって構成される
エンコーダ52によってパルス数に変換することによって
ポートP1からAFCPU30にフィードバックされる。

つまり、AFCPU30は、ボディ伝達系51及びレンズ伝達
系12の減速比等のパラメータに応じて、AFモータ50の駆
動量即ちエンコーダ52からフィードバックされるパルス
数を制御することにより、撮影レンズ11を所定移動量だ
け移動することができる。

AFCPU30はポートP1より入力するパルス数をカウント
するためのパルスカウンタと、該パルスカウンタの内容
と比較するための比較レジスタを内蔵しており、該パル
スカウンタと比較レジスタの内容が一致した時に内部割
込がかかる機能を有している。

AFCPU30は以下のような順序でAFモータ50の駆動量を
制御する。まずAFモータ50の駆動開始前にパルスカウン
タの内容をクリアし比較レジスタに所望のパルス数をセ
ットする。

次にAFモータ50の駆動を開始する。

AFモータ50の回転によりエンコーダ52がパルスを発生
し、このパルスがパルスカウンタにカウントアップされ
る。

パルスカウンタの内容が比較レジスタと一致した時に
割込みがかかりAFCPUは割込処理でAFモータを停止させ
る。このようにしてAFモータは所望のパルス数だけ駆動
制御される。

レンズ10にはレンズCPU13が内蔵されており、AFCPU30
に必要な情報（例えば撮影レンズ11の単位移動量当りの
カップリング14の回転数等のAF関連情報）を、マウント
部を設けたレンズ側接点15ボディ側接点63を介してボデ
ィ側の通信バス64に送る。

AFCPU30はレンズCPU13からのAF関連情報を通信バス64
につながったポートP6より受け取る。

以下に上記AFCPU30における相関演算等の焦点検出演
算の概要について第８図、第９図、第10図を用いて説明
する。

AFCPU30がAD変換して得た、受光素子AiおよびBi（ｉ
＝１〜ｎ）に対応するCCDデータ（場合によってはその
差分）をaiおよびbi（ｉ＝１〜ｎ）とすると、（１）式
に示す相関演算によって相関量Ｃ（Ｌ）が求められる。

ただし（１）式においてＬは整数であり一対のCCDデ
ータの受光素子のピッチを単位とした相対的シフト量
（ずらし量）である。また（１）式の相関演算において
パラメータｉのとる範囲は、シフト量Ｌおよびデータ数
ｎに応じて適宜決定される。

CCDデータai,biをマトリックスの行列に対応させた場
合、例えば第10図（Ａ）のごとく（１）式におけるCCD
データの組合せ即ちパラメータｉのとる範囲を決めるこ
とができる。第10図（Ａ）においてシフト量Ｌは−４〜
＋４の範囲で変化され、「＊」および「０」により各シ
フト量Ｌで演算が行われるCCDデータの組合せをマトリ
ックス上の位置で表わしている。この様に設定された場
合、パラメータｉのとる範囲は次式のようになる。

INT（（Ｌ＋１）/2＋３）≦ｉ≦INT（（Ｌ＋１）/2＋ｎ−２） …（２）また第10図（Ｂ）のごとくパラメータｉのとる範囲を
決めることもできる。この場合は、パラメータｉのとる
範囲は次式のようになる。

Ｌ≦ｉ≦ｎ（Ｌ≧０）、１≦ｉ≦ｎ＋Ｌ（Ｌ＜０） …（３）（１）式の演算結果は、第８図において相対的シフト
量Ｌを横軸に取りかつ相関量Ｃ（Ｌ）を縦軸に取って示
すように、１対のCCDデータの相関が高いシフト量Ｌに
おいて、相関量Ｃ（Ｌ）は最小になる。

ところが実際上当該相対的シフト量Ｌは受光部29A、2
9Bを構成する受光素子から離散的に得られるデータに基
づいて決まるので、相関量Ｃ（Ｌ）そのものも離散的に
なる。そこで演算により求めた相関量Ｃ（Ｌ）から必ず
しも直接に相関量Ｃ（Ｌ）の最小値が得られるとは限ら
ない。

そこで第４図に示す３点内挿の手法を用いて相関量Ｃ
（Ｌ）の最小値Ｃ（x_m）を求める。

すなわち離散的に求められた相関量Ｃ（Ｌ）における
最小値が相対的シフト量ＬがＬ＝ｘのとき得られたとす
ると、その前後の相対的シフト量ｘ−１、ｘ、ｘ＋１に
対応する相関量Ｃ（Ｌ）はＣ（ｘ−１）、Ｃ（ｘ）、Ｃ
（ｘ＋１）になる。そこで先ず得られたデータのうち最
小の相関量Ｃ（ｘ）と、残る前後の２個の相関量Ｃ（ｘ
−１）及びＣ（ｘ＋１）のうち大きい相関量（第９図の
場合Ｃ（ｘ＋１））とを結ぶ直線Ｈを引き、次に残る相
関量Ｃ（ｘ−１）を通りかつ直線Ｈと傾きが反対な直線
Ｊを引いてこれら２つの直線Ｈ及びＪの交点Ｗを求め
る。

この交点Ｗの座標は相関シフト値x_mと、その相関量Ｃ
（x_m）とで表すことができ、この座標によって連続的な
シフト量について相関状態を最大にする相関シフト値x_m
と最小相関量Ｃ（x_m）を決定することができる。

かかる３点内挿手法を演算式で表せば、相関シフト値
x_mは次式のように表すことができると共に、その相関量Ｃ（x_m）
は次式Ｃ（x_m）＝Ｃ（ｘ）−|D| …（５）で表わされる。

ここで（４）式及び（５）式においてＤは次式によって表すことができる。

また（４）式及び（５）式においてSLOPは、相対的シ
フト量ｘ−１、ｘ、ｘ＋１に対応する相関量Ｃ（ｘ−
１）、Ｃ（ｘ）、Ｃ（ｘ＋１）間の偏差のうち大きい方
の偏差を表し、次式 SLOP＝MAX（Ｃ（ｘ＋１）−Ｃ（ｘ）、 C（ｘ−１）−Ｃ（ｘ）） …（７）のように表すことができる。

（４）式で求められた相関シフト量x_mは１対のCCDデ
ータの相対的ずれ量を表し、受光素子のピッチをｙとす
れば、CCD25上に結像される２つの被写体像の相対的な
横ずれ量ｇはｇ＝ｙ×x_m …（８）のように表すことができる。

また焦点面におけるデフォーカス量DEFは次式 DEF＝KX×ｇ …（９）のように近似することができる。

ここで、KXは第６図に示した焦点検出光学系の構成上
の条件などによって決まる係数である。

又（７）式で求めたパラメータSLOPはその値が大きい
程第８図で示す相関量Ｃ（Ｌ）のへこみが深く即ち相関
が大きいことを示し従って求められたデフォーカス量DE
Fの信頼性が高いことを示している。

つぎに具体的なシフト量Ｌのとりかたについて説明す
る。

第11図はCCDデータ数ｎを16、シフト量Ｌの範囲を−1
2〜＋12と設定した場合ち、相関演算に使用されるCCDデ
ータai、biの組合せをマトリックス上で「＊」および
「０」で表したものである。この場合、各シフト量Ｌに
つき（１）式の相関演算に用いられるaiとbiの組は４ペ
アである。シフト量Ｌ＝０において相関量Ｃ（Ｌ）の極
値が現れた場合が、撮影レンズが合焦している状態であ
りデフォーカス量はほぼ０である。シフト量Ｌが０から
離れて行くに従い撮影レンズのデフォーカスの量の絶対
値が大きくなっていく。

第12図はある被写体像が撮影レンズによって合焦点近
傍に形成されている場合の、シフト量Ｌと相関量Ｃ
（Ｌ）の関係をグラフで表したものである。この図で
は、シフト量Ｌ＝−１において相関量Ｃ（Ｌ）が最低値
を示している。またシフト量Ｌ＝−１の近傍では、相関
量Ｃ（Ｌ）の落込みが急激になっていることがわかる。
この図左側において示されたＫは、シフト量Ｌで相関演
算を行なう順序を表しており、Ｌ＝−12から１ずつＬを
増加させていき＝＋12まで演算を行なうことを示してい
る。

一方第13図は同じ被写体に対して被写体像が大きくデ
フォーカスされて形成されている場合の、シフト量Ｌと
相関量Ｃ（Ｌ）の関係をグラフで表したものである。こ
の図においては、シフト量がＬ＝＋６のとき相関量Ｃ
（Ｌ）が最低値を示す。またシフト量Ｌ＝６の近傍で
は、第７図ほど相関量Ｃ（Ｌ）の落込みが急激でなくゆ
るやかになっており、両端の最大のシフト量Ｌ＝−12、
＋12においても、相関量Ｃ（Ｌ）は第12図ほど大きな値
にはなっていない。つまり、被写体像が大きくデフォー
カスされて形成された場合、高い空間周波数成分が除去
されて低周波成分だけの像となるので、相関状態を表わ
すピークがなだらかになってしまうためである。

このようにして求めたデフォーカス量に基づいて、撮
影レンズ11を通した被写体像の結像位置を逐次監視し、
目的とする被写体に対して撮影レンズ10を合焦させてい
た。

［発明が解決しようとする問題点］上記の如き従来技術において、一対の被写体像信号を
相対的にずらしながら所定の相関演算を行ない、相関度
の一番高いずらし量を捜す場合に、一対の被写体像信号
の相対的なずらしかたの組合せの数が多いと、全てのず
らし量に対して相関演算を行なってゆくため演算量が膨
大になり、結果的に演算時間が増大するので、焦点検出
の応答性が低下してしまうという問題点があった。

しかも、撮影レンズが合焦状態からはずれた状態にあ
り、デフォーカス量の絶対値の大きな状態即ちシフト量
Ｌの絶対値がおおきなところで相関量Ｃ（Ｌ）の極値を
捜す場合には、シフト量Ｌの変分を細かくとる必要はな
いわけである。またデフォーカス量の絶対値が大きい場
合には、高精度にデフォーカス量を計算する必要はな
く、場合によってはデフォーカスの正負さえ検出できれ
ばよいので、その理由からもシフト量Ｌのピッチを合焦
近傍ほど細かくとる必要がなかった。

他方合焦近傍では（４）式に従って高精度のデフォー
カス量を与える相関シフト値X_mを求めるために、なるべ
く細かいシフト量Ｌの変分で相関量Ｃ（Ｌ）を求めてお
く必要があった。

［問題点を解決するための手段］本発明は、異なる光路を通る被写体光により一対の被
写体像を形成する焦点検出光学系と、前記一対の被写体
像を受光して一対の被写体像信号を発生する一対の光電
変換手段と、前記一対の被写体像信号を一対の被写体像
データに変換する変換手段と、前記一対の被写体像デー
タを相対的にシフトしながら前記一対の被写体像データ
の相関量を演算する相関演算手段とを備えた焦点検出装
置において、前記相関演算手段は、前記シフト量が所定
範囲内である時は前記一対の被写体像データを第１のピ
ッチで相対的にシフトしながら前記一対の被写体像デー
タの相関量を演算し、前記シフト量が前記所定範囲外で
ある時は前記一対の被写体像データを前記第１のピッチ
より大きな第２のピッチで相対的にシフトしながら前記
一対の被写体像データの相関量を演算するようにした。

［作用］本発明においては、焦点検出装置が上記のように構成
されているので、精度が必要な合焦近傍のデフォーカス
量を与える第１のシフト量の範囲では、シフト量の変化
分（ピッチ）を細かくするが、あまり精度が必要でない
合焦点から離れた大きなデフォーカス量を与える第１シ
フト量の範囲外では、シフト量の変化分（ピッチ）を大
きくすることができ、従って演算時間を短縮することが
できる。

［実施例］第１図で本発明の焦点検出装置100を概略的に示し
た。焦点検出光学系24に被写体の像を導く光学系等11、
21、20は、すべち述べた従来技術と同様のものである。

カメラボディ内のサブミラー22で反射された被写体か
らの２光束は、従来技術に示されたものと同様の焦点検
出光学系24に導かれ、それぞれの光束が一次像および二
次像を形成する。

光電変換手段25′は、一対の上記二次像の光強度分布
に対応した一対の被写体像信号を発生する。これは従来
技術に示されたものと同様のCCD25およびセンサー制御
手段26により達成される。

焦点検出演算手段30′は従来技術に示したAFCPU30に
対応するものであって、上記被写体像信号のAD変換を行
ない場合によってはそのAD変換後の被写体像信号の差分
（シフト量に対する被写体像信号の微係数）を算出す
る。さらに、所定のプログラムにしたがって一対の被写
体像信号を所定のシフト量Ｌで相対的にシフトさせて相
関演算を行ない、前記一対の被写体像信号の間の相関状
態を最大にする相関シフト値x_mをこれらの相関演算から
決定し、該相関シフト値x_mから前記撮影レンズ11の結像
面の位置と予定合焦面の位置との差に対応するデフォー
カス量を算出する。

本発明においては、上記焦点検出演算手段（AFCPU）3
0′の動作に特徴を有す。

以下第１実施例におけるAFCPU30′の動作について第
２図を参照しながら説明を行う。

第２図（Ａ）はAFCPU30′内部で行われる相関演算の
フローチャートの一部であって、第２図（Ｂ）は第12図
の相関グラフを得た時と同じ焦点状態に対して第２図
（Ａ）の実施例を適用した際に得られる、シフト量Ｌと
相関量Ｃ（Ｌ）の関係をグラフで表したものである。

第２図（Ａ）は、カメラが被写体に向けられて撮影レ
ンズがある焦点位置にある時について適用されるフロー
チャートであり、外部からの合焦動作の指令により結像
位置を逐次監視するためのフローチャートである。

ある焦点位置において相関演算がスタートし、＃100
でシフト量Ｌの初期値を−12に設定する。

つぎに＃105では設定されたシフト量Ｌに対して相関
量Ｃ（Ｌ）を（１）式等により演算する。

＃110では現在設定されているシフト量Ｌが12になっ
たかテストし、12になっていた場合には相関演算ループ
からぬける。シフト量Ｌが12になっていない場合は、＃
115でシフト量ＬがＬ＜−４かＬ≧４のどちらかの条件
（第１シフト量の範囲外）を満足するかテストし、満足
しない場合すなわちシフト量Ｌが合焦近傍に対応する値
であった場合には＃120で増分Δを１として＃130に進
む。

一方、＃115で条件を満足した場合すなわちデフォー
カス量の絶対値が大きい状態に対応するシフト量Ｌであ
った場合には、＃125で増分Δを２として＃130に進む。
＃130では、現在のシフト量Ｌに増分Δを加えることに
よりシフト量Ｌを更新し＃105に戻り、上記の動作を繰
り返す。

最終的にシフト量Ｌ＝12に対してまで相関量Ｃ（Ｌ）
を演算して求めると、＃110で相関演算のループから抜
ける。そのあと求められた相関量Ｃ（Ｌ）の中から最小
（大）値のものを選び出し、第８図、第９図で説明した
ごとく相関シフト値X_mを求め最終的にデフォーカス量を
算出し、それを用いて前述のようにデフォーカス表示、
レンズ駆動を行なう。第２図（Ｂ）にしめすように相関
演算が順番Ｋ＝１から17まで行なわれると、それに従っ
てシフト量Ｌも−12,−10,−8,−6,−4,−3,−２・・・
2,3,4,6,8,10,12と変化していく。第２図（Ｂ）のよう
に相関量Ｃ（Ｌ）の最低値を示すシフト量Ｌが変分１の
範囲で見つかった場合は、上記のように相関シフト値X_m
を求めることができる。相関量Ｃ（Ｌ）の最低値を示す
シフト量Ｌが合焦に対応するシフト量Ｌ＝０前後の変分
１（第１のピッチ）の範囲で見つからなかった場合は、
あらためて該シフト量Ｌの近傍で変分１（第１のピッ
チ）として相関演算をしなおして相関量Ｃ（Ｌ）を求
め、上記と同じようにして相関シフト値X_mを求めてもよ
いし、もともとデフォーカス量の絶対値が大きい状態な
ので精度はそれほど必要ないとして最低値を示すシフト
量Ｌを直接相関シフト値X_mとして採用することもでき
る。

以下本発明の第２実施例について第３図を参照しなが
ら説明を行なう。（第２実施例も第１実施例と同様の焦
点検出光学系24、光電変換手段25′、AFCPU30′等から
構成されている。）第３図（Ａ）はAFCPU30′内部で行なわれる相関演算
のフローチャートの一部であって、第３図（Ｂ）は第13
図の相関グラフを得た時と同じ状態に対して第３図
（Ａ）に示すフローチャートを適用した際に得られる、
シフト量Ｌと相関量Ｃ（Ｌ）の関係をグラフで表したも
のである。

第３図（Ａ）においてまず＃200でシフト量Ｌの初期
値を０、変数LPおよびLMの初期値をＬすなわち０に設定
する。

つぎに＃205では設定されたシフト量Ｌに対して相関
量Ｃ（Ｌ）を（１）式等により演算する。

＃210では現在設定されているシフト量Ｌが−12にな
ったかテストし、−12になっていた場合には相関演算ル
ープからぬける。

−12になっていない場合は＃215でシフト量ＬがＬ＞
０の条件を満足するかテストし、満足しない場合すなわ
ち後ピン状態のＬであった場合には＃220で変数LPがLP
≧４の条件を満足するかテストし、満足する場合すなわ
ちデフォーカス量の絶対値が大きい状態のLPであった場
合には、＃225で増分Δを２として＃235に進む。

＃220で変数LPがLP≧４の条件を満足しなかった場合
すなわち合焦近傍のLPであった場合には、＃230で増分
Δを１として＃235に進む。

＃235では、現在の変数LPに増分Δを加えて変数LPを
更新し、さらに＃236においてシフト量Ｌを変数LPに設
定し、＃205へ戻り、上記の動作を繰り返す。

一方、＃215でＬ＞０の条件を満足した場合すなわち
前ピン状態のＬであった場合には、＃240で変数LMがLM
≦−４の条件を満足するかテストし、満足する場合すな
わちデフォーカス量の絶対値が大きなLMであった場合に
は、＃245で増分Δを−２として＃255に進む。

＃240で変数LMがLM≦−４の条件を満足しなかった場
合すなわち合焦近傍のLMであった場合には、＃250で増
分Δを−１として＃255に進む。

＃255では、現在の変数LMに増分Δを加えて変数LMを
更新し、さらに＃256においてシフト量Ｌを変数LMに設
定し＃205へ戻り、上記の動作を繰り返す。

最終的にシフト量Ｌ＝−12に対してまで相関量Ｃ
（Ｌ）を演算して求めると、＃210で相関演算のループ
から抜ける。そのあと求められた相関量Ｃ（Ｌ）の中か
ら最小（大）値のものを選び出し、第８図、第９図で説
明したごとく相関シフト値X_mを求め最終的にデフォーカ
ス量を算出し、それを用いて前述のようにデフォーカス
表示、レンズ駆動を行なう。第３図（Ｂ）にしめすよう
に相関演算が順番Ｋ＝１から17まで行われると、それに
従ってシフト量Ｌも0,1,−1,2,−2,3,−3,4,−4,6,−6,
8,・・・12,−12と変化していく。

相関量Ｃ（Ｌ）の最低値を示すシフト量Ｌが合焦に対
応するシフト量Ｌ＝０前後の変分１の範囲（第１ピッチ
のシフト量の範囲）で見つかった場合は、前記のように
即シフト値X_mを求めることができる。また第３図（Ｂ）
のように相関量Ｃ（Ｌ）の最低値を示すシフト量Ｌが変
分１の範囲（第１ピッチのシフト量の範囲）で見つから
なかった場合は、あらためて該シフト量Ｌの近傍で変分
１（ピッチ１）で相関演算をしなおして相関量Ｃ（Ｌ）
を求め、上記と同じようにして相関シフト値X_mを求めて
もよいし、もともとデフォーカス量の絶対値が大きい状
態なので精度はそれほど必要ないとして最低値を示すシ
フト量Ｌを直接相関シフト値X_mとして採用することもで
きる。

以下本発明の第３実施例について第４図を参照しなが
ら説明を行う。（第３実施例も第１実施例と同様の焦点
検出光学系24、光電変換手段25′、AFCPU30′等から構
成されている。）第４図（Ａ）はAFCPU30′内部で行われる相関演算の
フローチャートの一部であって、第４図（Ｂ）は第13図
の相関グラフを得た時と同じ状態に対して第４図（Ａ）
に示すフローチャートを適用した際に見られる、シフト
量Ｌと相関量Ｃ（Ｌ）の関係をグラフで表したものであ
る。

第４図（Ａ）においてまず＃300でシフト量Ｌの初期
値を−12に設定し、増分Δの初期値を５に設定する。

つぎに＃305では設定されたシフト量Ｌに対して相関
量Ｃ（Ｌ）を（１）式等により演算する。

＃310では現在設定されているシフト量Ｌが12になっ
たかテストし、12になっていた場合には相関演算ループ
からぬける。12になっていない場合は＃315でシフト量
ＬがＬ＜−４かＬ≧４のどちらかの条件を満足するかテ
ストし、満足しない場合すなわち合焦近傍のＬであった
場合には＃325で増分Δを１として＃340に進む。

一方、＃315で条件を満足する場合すなわちデフォー
カス量の絶対値が大きい状態のＬであった場合には、＃
320でシフト量ＬがＬ＜−４であるかテストし、Ｌ＜−
４であった場合には、＃330で現在の増分Δから１を減
じて増分Δを更新する。＃320でＬ＜−４でなかった場
合は、＃335に進み現在の増分Δに１を加えて増分Δを
更新する。

＃340では、現在のシフト量Ｌに増分Δを加えること
によりシフト量Ｌを更新し、＃305に戻り上記の動作を
繰り返す。

最終的にシフト量Ｌ＝12に対してまで相関量Ｃ（Ｌ）
を演算して求めると、＃310で相関演算のループから抜
ける。そのあと求められた相関量Ｃ（Ｌ）のから最小
（大）値のものを選び出し、第８図、第９図で説明した
ごとく相関シフト値X_mを求め最終的にデフォーカス量を
算出し、それを用いて前述のようにデフォーカス表示、
レンズ駆動を行う。第４図（Ｂ）にしめすように相関演
算が順番Ｋ＝１から13まで行われると、それに従ってシ
フト量Ｌも−12,−8,−5,−3,−2,−1,0,1,2,3,5,8,12
と変化していく。このように、合焦近傍に対応する第１
のシフト量Ｌの範囲ではその変分を１とし、上記第１シ
フト量の範囲外では、シフト量の絶対値が大きくなるに
従って（第１のシフト量の範囲から離れるに従って）そ
の変分を2,3,4と漸次増加させた。その後の処理は前記
の実施例と同じようにして行われる。

以下本発明の第４実施例について第５図を参照しなが
ら説明を行う。（第４実施例も第１実施例と同様の焦点
検出光学系24、光電変換手段25′、AFCPU30′等から構
成されている。）第５図（Ａ）はAFCPU30′内部で行われる相関演算フ
ローチャートの一部であって、第５図（Ｂ）は第13図の
相関グラフを得た時と同じ状態に対して第５図（Ａ）に
示すフローチャートを適用した際に得られる、シフト量
Ｌと相関量Ｃ（Ｌ）の関係をグラフで表したものであ
る。

第５図（Ａ）においてまず＃400でシフト量Ｌを−４
≦Ｌ≦４の範囲で変分１として相関量Ｃ（Ｌ）を演算す
る。その際の順番は第５図（Ｂ）にＫ＝１から９で示す
とおりであり、シフト量ＬはＬ＝0,1,−1,2,−2,,3,−
3,4,−４と変化し、求められた相関量Ｃ（Ｌ）は第５図
（Ｂ）に「＊」で示されている。

＃405では信頼性のある相関量Ｃ（Ｌ）の最小値が−
３≦Ｌ≦３の範囲でみつかったかテストする。即ち、前
述の相関シフト値X_mを求めるためには、−４≦Ｌ≦４の
範囲で第８図、第９図で示した相関量Ｃ（Ｌ）のへこみ
が存在することが必要であり、また信頼性は該へこみの
落込み量や落込みの傾斜度等から判定される。

＃405で信頼性のある相関量Ｃ（Ｌ）の最小値がみつ
かった場合（実際には＃400と＃405は結合して動作する
ので、シフト量Ｌを必ずしも−４まで変化させる必要は
なく、最小値がＬ＝０でみつかればＬ＝0,1,−１で相関
演算を終了すればよい。）には、＃410をスキップして
相関演算のループから抜ける。

＃405で信頼性のある相関量Ｃ（Ｌ）の最小値がみつ
からなかった場合例えば第12図（Ｂ）に示すような場合
には、＃410に進みシフト量Ｌを−12≦Ｌ≦−６、６≦
Ｌ≦12の範囲で変分２として相関量Ｃ（Ｌ）を演算す
る。その際の順番は第５図（Ｂ）にＫ＝10から17で示す
とおりであり、シフト量ＬはＬ＝−12,−10,−8,−6,6,
8,10,12と変化し、求められた相関量Ｃ（Ｌ）は第５図
（Ｂ）に＃で示されている。

＃410以降の処理は前述の実施例と同様なので省略す
る。

上述の第１〜第４の実施例においては、相関量Ｃ
（Ｌ）を求める際に、合焦近傍のシフト量Ｌの範囲では
シフト量Ｌの変分を１として演算を行い、デフォーカス
量の絶対値の大きなシフト量Ｌの範囲ではシフト量Ｌの
変分を２以上として演算を行っているが、前記合焦近傍
のシフト量Ｌの範囲（例えば第２図（Ａ）の実施例では
−４≦Ｌ≦４）を手動または自動的に変更可能にしてお
いてもよい。

例えば、交換レンズ毎に合焦近傍のシフト量Ｌの範囲
をレンズ情報として記憶させておき、この情報に基づき
カメラの合焦近傍のシフト量Ｌの範囲を設定してもよい
し、装着されたレンズの焦点距離等のレンズ情報からカ
メラが合焦近傍のシフト量Ｌの範囲を設定してもよい。

また応答時間や演算時間に関係する各種のカメラの動
作モード（マニュアルまたはワンショットまたはコンテ
ニユアス、焦点検出領域がワイドかマルチまたはスポッ
ト、モータ巻き上げの速度が早いか遅いか、移動被写体
に対する追尾動作を行うか否か等）に応じて上記合焦近
傍のシフト量Ｌの範囲を変更したり、あるいは合焦近傍
とそれ以外の範囲でシフト量Ｌの変分を変更するか否か
を設定したりしてもよい。

［発明の効果］本発明においては、相関量Ｃを求める際に、シフト量
が所定範囲内である時は前記一対の被写体像データを第
１のピッチで相対的にシフトしながら一対の被写体像デ
ータの相関量を演算し、シフト量が所定範囲外である時
は一対の被写体像データを第１のピッチより大きな第２
のピッチで相対的にシフトしながら一対の被写体像デー
タの相関量を演算するので、焦点検出領域が広がりデー
タ数が増加しても、合焦近傍での焦点検出精度を維持
し、かつデフォーカス量の絶対値が大きなシフト量にい
たるまで演算時間を増加することなく検出することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焦点検出装置の構成図であり、第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１実施例のフローチ
ャートおよび説明図であり、第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２実施例のフローチ
ャートおよび説明図であり、第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３実施例のフローチ
ャートおよび説明図であり、第５図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第４実施例のフローチ
ャートおよび説明図であり、第６図は従来技術の焦点検出装置等の構成図であり、第７図は従来技術の焦点検出光学系の説明図であり、第８図、第９図、第10図、第11図、第12図、第13図は焦
点検出演算の説明図である。［主要部分の符号の説明］ 10……撮影レンズ、 13……レンズCPU、 20……カメラボディ、 24……焦点検出光学系、 25……CCDセンサー、 25′……光電変換手段、 30,30′……AFCPU（焦点検出演算手段）、 40……AF表示手段、 50……AFモータ、 100……焦点検出装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる光路を通る被写体光により一対の被
写体像を形成する焦点検出光学系と、前記一対の被写体像を受光して一対の被写体像信号を発
生する一対の光電変換手段と、前記一対の被写体像信号を一対の被写体像データに変換
する変換手段と、前記一対の被写体像データを相対的にシフトしながら前
記一対の被写体像データの相関量を演算する相関演算手
段とを備えた焦点検出装置において、前記相関演算手段は、前記シフト量が合焦位置に相当す
るシフト量近傍の所定範囲内である時は、前記一対の被
写体像データを前記相関演算に用いる被写体像データの
ピッチと同じ第１のピッチで相対的にシフトしながら前
記一対の被写体像データの相関量を演算し、前記シフト
量が前記所定範囲外である時は、前記一対の被写体像デ
ータを前記相関演算に用いる被写体像データのピッチよ
り大きな第２のピッチで相対的にシフトしながら前記一
対の被写体像データの相関量を演算することを特徴とす
る焦点検出装置。