JPH0411004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

（発明の技術分野） 本発明は、多数の受光部を配列して成る受光部
アレイ上に光像を投影し、その受光部アレイの一
連の光電出力を処理し光像の状態を検出する例え
ばカメラ用焦点検出装置等の光像検出装置に係
り、特に光像中の空間周波数成分を抑制するフイ
ルタリング装置に関する。 撮影レンズの射出瞳の異なる部分を通過した光
束により一対の被写体像の相対的ずれ量を光電的
に検出し、そのずれ量から撮影レンズの焦点検出
をする又は被写体までの距離を測定するカメラ用
焦点検出装置は多数提案されている。 第１図と第２図とにそのうちの代表的な焦点検
出装置の光学系を示す。 第１図は特開昭54−104859号公報に記載された
光学系を示し、撮影レンズ１の射出瞳の第１及び
第２部分１ａ，１ｂを夫々通過した光束は、撮影
レンズ１の予定結像面２の近傍に第１及び第２被
写体像を夫々形成する。この第１第２被写体像は
夫々フイールドレンズ３を介して第１及び第２再
結像レンズ４，５により第１及び第２光電素子ア
レイ６，７上に再結像される。光電素子アレイ
６，７は共に第１図ｂの示す如く幅ｐを有する光
電素子PTがピツチｐで即ち実質的に間隙がなく
配列されている。第１光電素子アレイ６の一連の
光電出力a₁，a₂，a₃……のパターンは、第１被写
体像の照度分布パターンに、第２光電素子アレイ
７の一連の光電出力b₁，b₂，b₃……のパターンは
第２の被写体像の照度分布パターンに夫々対応す
る。上記両光電出力パターンから上記第１と第２
被写体像の相対的ずれは検出される。 第２図はU.S.P4230941に記載された光学系を
示し、同図ａにおいて撮影レンズ１の射出瞳の第
１及び第２部分１ａ，１ｂを夫々通過した光束
は、フイールドレンズ３を経て撮影レンズ１の予
定結像面２の近傍に夫々第１及び第２被写体像を
形成する。この予定結像面２の近傍には、小レン
ズアレイ８が配置されている。この小レンズアレ
イ８は、第２図ｂに示す如く互にわずかな間隙を
隔ててピツチｐで一方向に配列された多数の小レ
ンズ８０１，８０２，……から構成されている。
各小レンズ８０１，８０２……の背後には、一対
の光電素子PT₁，PT₂が配置されている。第１、
第２被写体像は夫々小レンズアレイ８の小レンズ
により小部分に分割され、この分割された第１被
写体像は、第１光電素子群PT₁，PT₂……によ
り、第２被写体像は第２光電素子群PT₂，PT₂に
より夫々光電変換される。第１被写体像の照度分
布パターンに対応する第１光電素子群の光電出力
a₁，a₂，a₃……のパターンと第２被写体像の照度
分布パターンに対応する第２光電素子群の光電出
力b₁，b₂，b₃……のパターンとから像ずれが検出
される。 上記被写体像は、第１図ではピツチｐで配列さ
れた光電素子により量子化されて光電変換され、
第２図ではピツチｐで配列された小レンズにより
量子化され、対応の光電素子により光電変換され
る。この様に、光像を量子化し光電変換する部分
を本明細書においては受光部と言い、それらが配
列されたものを受光部アレイと言う。従つて、第
１図では光電素子それ自信が受光部であり、第２
図では小レンズとその背後の光電素子との組合せ
が受光部に相当する。 ところが、これらの焦点検出装置にあつては、
第１、第２光電素子アレイに関する各光学系の光
透過率等の差異又は両アレイの増幅率の差異若く
はD.Cオフセツト量の差異などのわずかな誤差要
因が存在すると、焦点検出に無視出来ない誤差を
生ずるといつた問題がある。これを詳述する。第
３図はそれぞれ上記第１、第２光電素子アレイ上
の像の実際の相対的ずれ量を横軸にとり、焦点検
出装置により検出されたずれ検出量を縦軸にとつ
たものである。上記誤差要因が存在しない理想的
な場合には第３図の実線の如く実際の像ずれ量と
検出したずれ量とは一致するが、上記誤差要因が
存在する場合には像ずれ検出量を表わす直線が破
線の如くなり座標の原点を通過せず、焦点検出に
誤差をもたらす。 そこで本出願人はこの様な検出誤差を除去した
検出装置を特願昭56−177827に提案した。この検
出装置は、光電素子アレイの光電出力をフイルタ
に通して光像中の空間周波数成分のうち、周波数
零即ちD.C成分を完全に除去した後、像ずれを検
出するものである。このようにD.C成分又はその
極く近傍の低周波成分（以下D.C成分とこの低周
波成分とを含めてD.C成分と言う。）を完全に除
去した場合には、確かに上記誤差を充分避けるこ
とが出来るがしかし、低周波数成分を主体とする
光像については、焦点検出に必要な情報もほとん
ど除去されてしまい、結局焦点検出が不可能若く
はその精度が若しく低下してしまうという問題が
あつた。 又D.C成分を完全に除去してしまう事は、デフ
オーカスの大きい所で擬似の合焦信号を発生させ
る可能性を高めるという欠点も有していた。 （発明の目的） そこで、本発明の目的は上記焦点検出誤差を除
去すると共に、低周波数成分を主体とする光像に
ついても焦点検出を可能としデフオーカスの大き
い所での擬似合焦信号を発生を防止できる焦点検
出装置を提供することである。 （発明の概要） この目的を達成する為に、本発明は、フイルタ
手段のMTF特性と受光部の形状により決まる
MTF特性との合成MTFがD.C成分を或程度抑制
するが所定量は抽出するように定めたものであ
る。 （発明の実施例） 以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。 第４図は、実施例に係る焦点検出装置の光学系
を示し、この光学系は基本的には第１図の光学系
と同一であるが、全体の構成の小型化を図つたも
のである。同図において撮影レンズの如き結像光
学系１の予定焦点面（１次像面）の近傍に、フイ
ールドレンズ１５が配置され、このフイールドレ
ンズ１５はその中央部に矩形の光透過領域１５ａ
を有し、その領域１５ａ以外は遮光領域となつて
いる。ほぼ直方体状の透明ブロツク１６はガラス
やプラスチツク等の高屈折率物質から成り、この
一端面１６ａには上記フイールドレンズ１５が貼
付されている。この一端面１６ａに対向した他端
面１６ｂには、互に逆方向にわずかに傾いた一対
の凹面鏡１７，１８が設けられている。これらの
凹面鏡１７，１８は夫々第１図の再結像レンズ
４，５に対応する。この両端面１６ａ，１６ｂの
間のブロツク１６中には所定の間隙を隔てて一対
のミラー１９，２０がほぼ45°の角度で斜設され
ている。透明ブロツク１６の下方には、夫々光電
変換装置２１が配置されている。この光電変換装
置２１は、上記ミラー１９，２０の下方に夫々に
対応した一次元イメージセンサ２２Ａ，２２Ｂが
形成されている。 結像光学系１を通過した光束はフイールドレン
ズ１５の光透過領域１５ａを通過しブロツク１６
内に入り、ミラー１９，２０の間の間隙を通つて
一対の凹面鏡１７，１８に入射する。一方の凹面
鏡１７は入射光をミラー１９の方へ、他方の凹面
鏡１８は入射光をミラー２０の方へ夫々反射し、
各反射光はミラー１９，２０を介して夫々イメー
ジセンサ２２Ａ，２２Ｂに到達する。こうしてほ
ぼ同一被写体についての一対の被写体像がセンサ
２２Ａ，２２Ｂ上に形成される。 この光電装置２１からの光電出力を処理する回
路系を第５図により説明する。 第５図において、一次元イメージセンサ２２
Ａ，２２Ｂは、間隔ｐで配列された受光吹から成
る受光部アレイ２３Ａ，２３Ｂと、トランスフア
ゲート２４Ａ，２４Ｂと、電荷転送シフトレジス
タ２５Ａ，２５Ｂとから構成される。受光部アレ
イ２３Ａ，２３Ｂの各受光部の電荷信号即ち光電
出力a₁……a_p，b₁……b_pは、トランスフアーゲー
ト２４Ａ，２４Ｂを介して夫々電荷転送シフトレ
ジスタ２５Ａ，２５Ｂに並列的に送られ、受光部
の配列順に時系列化される。イメージセンサ２２
Ａ，２２Ｂの一連の光電出力は、夫々対応のフイ
ルタ手段２６Ａ，２６Ｂに送られる。尚、この光
電出力とは光電素子の出力に関連した信号を意味
し、従つて光電素子出力を線形増幅や対数増幅し
たものを当然含む。このフイルタ手段２６Ａ，２
６Ｂは共に第６図に示すトランスバーサルフイル
タにより構成されている。このトランスバーサル
フイルタは、互に直列接続された一画素分の遅延
回路D₁〜D_qと、各遅延回路D₁〜D_qの出力端子に
アンプルAmを介して接続された乗算器W₁〜W_q
と、これらの乗算器の出力を加算する加算器T₁
とから成る。乗算器W₁は遅延回路D₁の出力に重
みW₁を乗算し、残りの乗算器W₂〜W_qも同様に
遅延回路D₂〜D_qの出力に夫々重みW₂〜W_qを掛
ける。ここでW₁〜W_qは正、零、又は負の数であ
る。フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂは以上の如き構
成であるので、例えばイメージセンサ２２Ａから
の一連の光電出力a₁，a₂……a_pがフイルタ手段２
６Ａに順次入力され、最初の光電出力a₁が遅延回
路D_qに送られると、フイルタ手段２６Ａは加算
出力I₁＝_q 〓^m=1 W_n・a_nを発生し、続いて光電出力の
転送が進むにつれて、加算出力I₂，I₃，……を順
次出力する。フイルタ手段２６Ｂについても同様
である。サンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂは
夫々フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂの加算出力I₁，
I₂，I₃……を順次サンプルホールドする。 変位検出手段として働く演算手段２８は、上記
サンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂの各出力を
演算し、両回路２７Ａ，２７Ｂの出力パターンの
位相差を算出し、受光部アレイ２３Ａ，２３Ｂ上
の光像のずれ即ち光像の変位を検出する。この演
算手段２８の出力に基づき、撮影レンズの合焦駆
動又は、焦点調節状態の表示が行われる。 これらの第１、第２フイルタ手段２６Ａ，２６
ＢのMTF特性は、第５図の焦点検出装置全体の
MTF特性が第７図の実線Yoに示す如く周波数零
（ｆ＝０）即ちDC成分とナイキスト周波数f_N＝
１／2pとの間で１つのピークApを有すると共にDC 成分の抽出高率Aoがピークの抽出効率Apの10％
〜80％の範囲内に収まる様、即ち0.1Ap＜Ao＜
0.8Apを満たす様に、定められている。更に詳細
すると、第５図の焦点検出装置において、イメー
ジセンサ２２Ａ，２２Ｂ上の光像の空間周波数成
分をフイルタリングする要素としては、第１、第
２フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂの外に、受光部ア
レイ２３Ａ，２３Ｂが存在する。従つて焦点検出
装置全体のMTF特性Yoは、受光部形状により決
まるMTF特性とフイルタ手段２６Ａ，２６Ｂ自
身のMTF特性とを合成したもの即ち両者の積で
ある。この受光部形状から決まるMTF特性は、
第７図の破線Xoに示す如く空間周波数成分のD.
C成分を100％抽出し周波数が大きくなるにつれ
て徐々に減少する特性である。よつて、第１、第
２フイルタ手段のMTF特性は、受光部形状によ
り決まるMTF特性Xoと共に、合成MTF特性が
上述したピークApの位置条件とD.C成分Aoの条
件とを充足するように設定されている。もちろ
ん、受光部形状により決まるMTF特性XoはDC
成分の抽出効率がほぼ100％であるので、DC成分
に関する合成MTF特性Yoは第１、第２フイルタ
手段のMTF特性と同一である。 この様に、合成MTF特性はD.C成分とナイキ
スト周波数との間に存ずる中間の周波数成分にピ
ークが存在し、かつD.C成分Aoが0.1Ap〜0.8Ap
の範囲内に収められているため、光電素子アレイ
２２Ａ，２２Ｂからの光電出力に含まれる光像の
空間周波数成分のうち焦点検出用情報として重要
な上記中間の周波数成分を充分に抽出すると共
に、D.C成分をかなり抑制し一部のみを抽出して
それらをサンプルホールド回路２７Ａ，２７Ｂを
介して演算手段２８に送出する。従つて通常の光
像については、上記D.C成分の抑制により前述の
諸誤差要因の影響を非常に小さくし上記中間周波
数成分により高精度に焦点検出できまた低周波数
成分を主体とする光像については、上記抽出した
一部のD.C成分により焦点検出できる。 なお、D.C成分の抽出効率Aoが、その範囲の
上限0.8Apに近い程、上記諸誤差要因の影響の除
去効果は小さくなり、逆に下限0.1に近い程、低
周波数成分主体の光像についての焦点検出が困難
になる。従つてAoの値の設定は、上記諸誤差要
因の大きさと低周波数成分主体の光像の検出精度
低下とを勘案して、上記範囲内で決定されるが、
一般的にはAoが0.8Ap付近では、誤差要因影響
の除去効果がかなり弱いので、この点で0.7Ap以
下であることが望ましく、また0.1Ap付近では低
周波成分の抽出がかなり小さく、この点で0.2Ap
以上であることが望ましい。これをまとめると、
0.2Ap≦Ao≦0.7Apの範囲にすることが、上述の
効果を一層発揮できる。 又DC成分をある程度残しておく事により、合
焦精度は改善しながらデフオーカスの大きい所で
擬似的に合焦判定が行なわれる確率を低くする事
ができる。即ちDC成分を完全に除去してしまう
と、フイルターされた出力パターンは高次成分し
か含まないのでわずかな像ズレで再び両出力パタ
ーンが相互に合致する場合の頻度が高まり、擬似
的な合焦判定の可能性が高まるという欠点があつ
た。しかしDC成分をある程度残す事でこの様な
欠点は解決される。 次に、第１、第２フイルタ手段の具体的MTF
特性とそれを達成する重みＷの値とを第８図に例
示する。 第８図Ａ−１〜Ｅ−１における破線Xoは、受
光部形状のみから決まるMTF特性であり、この
受光部形状は上述の様にD.C成分を100％抽出し
ている。第８図Ａ−１の破線a₁は、上記受光部形
状のMTFXoと第１、第２フイルタ手段のMTF
特性との合成MTF特性を示すものであり、また、
第８図Ａ−１の実線a₂は、上記受光部形状の
MTFXoと第１、第２フイルタ手段のMTF特性
との合成MTF特性（破線a₁の合成MTFとは別の
合成MTF）を示すものである。この破線a₁と実
線a₂のD.C成分抽出効率Aoは、受光部形状から
決るMTF特性XoのAp位置での効率を図の場合
0.9として、夫々0.74Ap、0.24Apであり、この様
なMTF特性は実質的に２ケの重みW₁，W₃を使
用したフイルタ手段により達成でき、MTF特性
a₁は、第８図Ａ−２に示す如くW₁＝１、W₃＝−
0.2の重みにより、またMTF特性a₂は第８図Ａ−
３に示すW₁＝１、W₃＝−0.64の重みにより達成
される。 第８図Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３は、重みを３ケ
用いた例で、第８図Ｂ−２の如くW₁＝−0.1、
W₃＝１、W₅＝−0.1に選定すると受光部形状か
ら決るMTF特性XoのAp位置での効率を0.9とし
てAo＝074Apとなり、そのMTF特性は第８図Ｂ
−１の破線b₁となる。第８図Ｂ−３の如くW₁＝
−0.32、W₃＝１、W₅＝−0.32とするとAo＝
0.24Apとなり、そのMTF特性は第８図Ｂ−１の
実線b₂となる。 第８図Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３は、重みを５
ケ、第８図Ｄ−１，Ｄ−２，Ｄ−３は重みを７
ケ、第８図Ｅ−１，Ｅ−２は重みを11ケとした例
である。 この事から明らかなように重みの数を増すと、
MTFのピークの位置が、サンプリングピツチｐ
から決るナイキスト周波数f_N＝１／2pに対してより 低周波数側に移動する。以上の議論においてはこ
れらのフイルタ手段を通過した後もサンプリング
ピツチはｐである事を前提としていた。しかし第
８図Ｅ−１の様なフイルタ特性の場合にはf_N＝
１／2pに対してf_N／２の近傍の焦点検出に有効な情 報の抽出が不可能となる。従つて第８図Ｅ−１の
様な場合にはフイルター手段通過後のサンプリン
グピツチを2pとしてナイキスト周波数f_N′＝１／4pと しても問題なく、むしろこの方がサンプル数が少
なくなるので演算処理が容易となる。 なお、重みＷの与え方としては、第８図Ｂ−
２，Ｂ−３，Ｄ−２，Ｄ−３，Ｅ−２の様に、重
み数値列を中央の重みに関して対称とすること
が、フイルタリング効果を光像の照度分布に依存
してない様にできる点でより有効である。 これらの理由により、サンプリングピツチｐで
与えられたデータから、DC成分を抑制するとと
もに、焦点検出に有効なf_N／２＝１／4p程度までの なるべく高次の空間周波数成分まで有効に抽出で
きるフイルターとしてはその対称性も考慮して第
８図Ｂ−２，Ｂ−３，Ｄ−２，Ｄ−３が好ましい
と言える。 さらにフイルタ手段の加重加算フイルタ処理を
マイクロコンピユータ等で行なう時には、重み個
数は少い方が処理時間が短かくなるのでフイルタ
手段の重みとしては第８図Ｂ−２，Ｂ−３のごと
く３ケの対称な重み数値が最も望ましい。 そこで、この対称型の３個の重み数値列W₁，
W₃，W₅が上述のMTF特性0.1Ap＜Ao＜0.8Ap…
及び0.2Ap≦Ao≦0.7Ap…を与える為の条件
を以下に述べる。 今W₃＝１としW₁＝W₅＝ｘ（負の数）とする
と、このフイルタ手段２６Ａ，２６ＢのみのDC
成分抽出効率Aoと最大抽出効率Ap′の間には Ao＝１＋2x／１−2xAp′の関係がある。 焦点検出装置全体の合成MTF特性の最大抽出
効率ApはAp＝γ・Ap′（γは受光部形状により決
まる値である。）となり全体のDC成分抽出効率
Aoと最大抽出効率Apの間には Ao＝１＋2x／１−2x・１／γApの関係がある。 これを式に代入して整理すると 0.1＜１＋2x／１−2x・１／γ＜0.8 これからｘを求めると −１／２10−γ／10＋γ＜ｘ＜−１／２10−
8γ／10＋8γ 受光部形状から決まるMTFに基づくγの値は
一般に１γ0.9程度であり従つて γ＝１の時には −0.41＜ｘ＜−0.06 γ＝0.9の時には −0.42＜ｘ＜−0.08 となる。 同様に上記Apを式に代入してｘを求めると −１／２10−2γ／10＋2γ≦ｘ≦−１／２10−7γ
／10＋7γとなり γ＝１の時には −0.33≦ｘ≦−0.09 γ＝0.9の時には −0.35≦ｘ≦−0.11 となる。 なおこの様なフイルタ手段の重みはW₁，W₃，
W₅とサンプリングデータの１つおきのデータに
対して与えられたが、これはナイキスト周波数f_N
の1/2の所にMTFのピークを持つて来る為であつ
た。従つて別のなんらかのフイルタ手段によりf_N
近傍より大きい空間周波数が十分除去されている
場合にはW₁＝W₃＝−0.3、W₂＝１といつた連続
した重みづけでも、系全体としての合成MTFを
第７図に近い形にする事は可能である。 さらにこの様なフイルタ手段の演算を後述のご
とくマイクロコンピユータ等により行なう場合に
はｘ＝−１／2ⁿの形にすれば、乗算は単に桁の移動 により達成でき処理が容易となる。そこで、この
ｘ＝−１／ⁿと上述の式を満たすｘの値を求める と、ｘ＝−0.25、−0.125となる。 尚、上記フイルタ手段２６Ａ，２６Ｂは第６図
の如くハードウエアにより構成する代りに、マイ
クロコンピユータ等により構成することも可能
で、この場合には光電出力をサンプルホールド
し、Ａ／Ｄ変換後メモリに記憶し演算すればよ
い。 また上述の例では、第１、第２フイルタ手段は
それぞれ単独のフイルタから構成したが、その代
りに互に異つたMTF特性を有する複数個のフイ
ルタから構成してもよい。この場合にはこれらの
複数のフイルタのMTF特性は、各フイルタの合
成MTF特性が上記第１、第２フイルタ手段の
MTF特性の条件を満たす様に選定される。また
これらの複数個のフイルタのすべてをハードで構
成しても若くはマイクロコンピユータで構成して
もよく、またそれらの一部のフイルタをハードに
より残部のフイルタをマイクロコンピユータによ
り構成してもよい。 焦点検出の誤差要因として、上述した光学系の
透過率の差異や光電素子アレイの増幅率の差異等
の諸誤差要因の外に、光電素子アレイ上の光像に
生ずるケラレが存在する。このケラレは一般に撮
影レンズが交換可能で、この撮影レンズとしてＦ
値の大きい即ち暗いレンズを用いた場合に生ず
る。このケラレの影響はD.C成分を上記諸誤差要
因の場合に比べて、大幅に除去することにより、
避けることができる。 このケラレの影響と上記諸誤差要因とを共に除
去した第２実施例を第４図及び第９図に基づき説
明する。 本実施例の焦点検出装置は撮影レンズが交換可
能なカメラに組込まれており、第４図において、
撮影レンズ１は交換可能でカメラへの装着面に自
信のＦ値に対応した図示なき信号部材を有してい
る。フイールドレンズ１５とブロツク１６と光電
素子アレイ２２Ａ，２２Ｂは、カメラ本体に内蔵
されている。撮影レンズ１の透過光を分割し、焦
点検出光学系１５，１６と、図示なきフイルムや
撮像素子とに夫々導く光路分割手段は図示を省略
されている。 第９図において一対の光電素子アレイ２２Ａ，
２２Ｂからの光電出力は、この場合a₁，b₁，a₂，
b₂……と交互に時系列的に出力されるものとす
る。この出力はフイルタ選択スイツチ４０を介し
て第１フイルタ手段第４２Ａ又は第２フイルタ手
段４２Ｂで処理されて、サンプルホールド部４３
で所定のピツチと出力がホールドされる。演算部
４４では焦点検出のための演算が行なわれ、例え
ばデフオーカス量を示す焦点検出信号が出力され
る。この第１フイルタ手段４２Ａと第２フイルタ
手段４２ＢはMTF特性が異なり前者は後者に比
べてDC成分を多く抽出し例えば第１実施例のご
とく焦点検出装置全体の合成MTF特性のDC成分
Aoがそのピーク成分Apの20％〜70％となる様に
選定されており、後者は、例えばDC成分を大幅
に除去し、ほとんど零とするものである。 フイルタ選択手段４１は、装着された撮影レン
ズの信号部材に応じて、スイツチ４０を第１又は
第２のフイルタ手段４２Ａ，４２Ｂの一方に接続
する。第１０図は第１、第２フイルタ手段の構成
を示すものであり、これは重みの個数が５個
（W₁〜W₅）の場合の例である。こと例では出力
はa₁，b₁，a₂，b₂……と交互に出力されるので、
一画素分の遅延回路D₁〜D₉の１つおきの出力に
関して重みW₁〜W₅が乗ぜられて加算回路T₁によ
り加算され、加重加算合成出力Inが演算される。
即わちD₉の出力にa_iがD₈の出力がb_iがD₇の出力に
a_i+1が……D₁の出力にa_i+4が現われた時にａ系列
に関する加重加算合成出力I_i＝₅ 〓^m=1 Wm・a_i+n-1が
現われ、D₉の出力にb_iが、D₈の出力にa_i+1が、D₇
の出力にb_i+1が、D₁の出力にb_i+4が現われた時に
ｂ系列に関する加重加算合成出力I_i′＝₅ 〓^m=1 W_n・
b_i+n-1が現われることになる。 この作用の説明をする。 Ｆ値の大きい暗い撮影レンズをカメラに装着す
ると、そのレンズの信号部材に応じて選択手段４
１は、スイツチ４０を第２フイルタ手段４２Ｂに
接続する第２フイルタ手段４２ＢはD.C成分及び
低周波数成分を大幅に除去するもので、低周波数
成分を主体とする被写体の焦点検出は多少困難に
なるが、通常の被写体の焦点検出は上記ケラレや
上記諸誤差要因の影響を受けずに高精度に行うこ
とができる。他方、ケラレを生じない明るい撮影
レンズを装着すると、その信号部材により、スイ
ツチ４０が第１フイルタ手段４２Ａに接続され
る。この第１フイルタ手段４２Ａは第２フイルタ
手段４２Ｂに比べてD.C成分をかなり多く抽出す
るので、低周波数成分を主体とする光像をも高精
度に焦点検出できかつ上記諸誤差要因の影響も除
去できる。 上記ケラレはＦ値の外に、その撮影レンズの射
出瞳位置によつても発生する。従つて上記信号部
材にはＦ値の外に、射出瞳位置の情報を加えると
よい。また、スイツチ４０の切換は上記実施例の
如く信号部材に応じて自動的に行う代りに、手動
によつて行う様にしてもよい。 第１１図は第９図の機能をマイクロコンピユー
タを用いて達成した例である。 一対の光電素子アレイ２２Ａ，２２Ｂからa₁，
b₁，a₂，b₂……と順次出力された光電出力はサン
プルホールド部４６を介してＡ／Ｄ変換部４７に
より例えば8bit情報にデジタル化されてマイクロ
コンピユータ４８にとり込まれ、メモリ４９に記
憶保持される。フイルタ選択手段５０からのフイ
ルタ選択信号を、マイクロコンピユータ４８によ
り読み込み、それによつてマイクロコンピユータ
４８はメモリ４９に記憶されている画像情報に対
して第８図Ｂ−１の破線b₁あるいは実線b₂のフイ
ルタ処理を行ない、そのようにして得られたフイ
ルターされた画像情報にもとずいて焦点検出のた
めの演算を行ない、焦点検出信号を出力する。従
つてこの場合のフイルタ処理はすべてソフトウエ
アで行なわれる。 複数のフイルタを合成して所望のMTF特性を
得る第３実施例を次に説明する。 第１２図において、光電素子アレイ２２Ａ，２
２Ｂからの光電出力は、a₁，b₁，a₂，b₂，……の
順にフイルタ手段６０の入力端子６０ａに入力さ
れる。このフイルタ手段６０は、第１３図に示す
如く二つのフイルタ６０Ａと６０Ｂと合成手段６
０Ｃとから構成される。各フイルタ６０Ａ，６０
Ｂは互に異つたMTF特性を有し、第10図のフイ
ルタと同様の構成である。合成手段６０Ｃは、フ
イルタ６０Ａの出力V₁に係数αを、フイルタ６
０Ｂの出力V₂に係数βを夫々乗じた後に加算し、
即ちV₁×α＋V₂×βを演算し、その結果を出力
端子６０ｂに出力する。第１２図の選択手段４１
は、撮影レンズの信号部材からの情報に応じて又
は手動操作に応じて、上記係数α、βの値を設定
する。フイルタ手段６０の出力はサンプルポール
ド回路６１を介して演算手段６２に入力され、そ
こで、デフオーカス量が演算され出力端子６２ａ
より出力される。 上記フイルタ手段６０機能を説明する。 フイルタ６０Ａの重み数値を例えば第１４図ａ
に示す如く、W₁＝W₂＝W₁₀＝W₁₁＝０、W₃＝
W₉＝0.16、W₄＝W₈＝0.465、W₅＝W₇＝0.86、
W₆＝１とし、フイルタ６０Ｂの重み数値を例え
ば第１４図ｂに示す如くW₁＝W₁₁＝0.18、W₂＝
W₁₀＝0.32、W₃＝W₁＝0.44、W₄＝W₈＝0.335、
W₅＝W₇＝0.14、W₆＝０とする。係数α、βの値
をα＝１、β＝−0.6とすると、合成した重み数
値は第１５図Ａ−１の如くなり、この合成MTF
特性即ち、フイルタ手段６０のMTF特性は第１
５図Ａ−２の如くAo≒0.75Apとなり、D.C成分
とf_N／２との中間にピークを有する。またα＝
１、β＝−１とすると、合成重み数値は第１５図
Ｂ−１の如くなりその合成MTF特性は第１５図
Ｂ−２の如く、Ao≒0.4Apとなる。またα＝１、
β＝−1.4とすると合成重み数値と合成MTFは
夫々第１５図Ｃ−１，Ｃ−２の如くAo≒０とな
りα＝１、β＝０とすると第１５図Ｄ−１，Ｄ−
２の如くAo＝Apとなる。このように、係数αと
βの値を適宜選定することにより、Ao＝０〜Ap
までの任意のMTF特性を得ることができる。 そこで、選択手段４１は、撮影レンズの信号部
材に応じて又は手動操作に応じてα，βを撮影レ
ンズに好適のMTF特性を得る様に設定する。ま
た、係数α，βは、上述の如く撮影レンズの種類
に応じて設定する代りに又はそれに加えて、演算
手段６２の出力に応じて設定するようにしてもよ
い。例えば、撮影レンズが合焦位置から大きくず
れているとき、光電素子アレイ上の光像は大きく
ボケており、その光像は、低次の空間周波数成分
が相対的に多くなり、逆に合焦位置に近いときは
高次の空間周波数成分が相対的に多くなる。従つ
て、第１２図に示すように、判別手段６３が、演
算手段６２からのデフオーカス信号を判別し、そ
のデフオーカス量が、大きい時、即ち撮影レンズ
が合焦位置から大きく離れている時、α，βを
DC成分を多く抽出する様に設定し、またデフオ
ーカス量が小さい時、即ち撮影レンズが合焦位置
に近いとき、α、βをDC成分を抑制する様に設
定する。この様にする事によりデフオーカスの大
きい所での擬合焦発生を避け、かつ合焦近傍での
検出精度を高くする事ができる。 第１６図は、第１３図のフイルタ６０Ａ，６０
ＢをCCDトランスバサールフイルタにより構成
した例を示し、この様なCCDトランバーサルフ
イルタは電子通信学会技術研究報告SSD78−１に
詳説されている。第１７図は第１３図の合成手段
60Cの具体的構成例で、入力端子８０，８１には
夫々フイルタ６０Ａ，６０Ｂの出力V₁，V₂が入
力され、抵抗r₁〜r₅は、r₁＝r₂＝r₄＝Ｒ、r₃＝
Ｒ／0.6、r₅＝Ｒ／1.4に選定されている。スイツチ８２ 〜８５は、上記選択手段４１又は判別手段６３に
よりオンオフ制御される。８６〜８８はOPアン
プでこのOPアンプ８８の出力端子が、この合成
手段の出力端子６０ｂとなつている。 この様な構成により、第１５図に例示したα、
βの値を設定するには、下表の如く、スイツチ８
２〜８５を制御すればよい。 (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a method of projecting an optical image onto a light receiving array formed by arranging a large number of light receiving sections, and detecting the state of the optical image by processing a series of photoelectric outputs of the light receiving array. The present invention relates to an optical image detection device such as a focus detection device for a camera, and particularly to a filtering device that suppresses spatial frequency components in an optical image. For cameras that photoelectrically detects the amount of relative deviation between a pair of subject images using light beams that have passed through different parts of the exit pupil of the photographing lens, and detects the focus of the photographing lens or measures the distance to the subject based on the amount of deviation. Many focus detection devices have been proposed. FIGS. 1 and 2 show the optical system of a typical focus detection device. FIG. 1 shows an optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-104859, in which the luminous flux that has passed through the first and second portions 1a and 1b of the exit pupil of the photographic lens 1 is the expected result of the photographic lens 1. First and second subject images are formed near the image plane 2, respectively. The first and second subject images are re-imaged onto the first and second photoelectric element arrays 6, 7 by the first and second re-imaging lenses 4, 5 via the field lens 3, respectively. Both photoelectric element arrays 6 and 7 have photoelectric elements PT having a width p arranged with a pitch p, that is, with substantially no gaps, as shown in FIG. 1b. The pattern of the series of photoelectric outputs a ₁ , a ₂ , a _{3 .} The patterns ₂ , b ₃ . . . correspond to the illuminance distribution pattern of the second subject image, respectively. From the above two photoelectric output patterns, the first and second
A relative shift in the subject image is detected. FIG. 2 shows the optical system described in USP 4230941. In FIG. First and second subject images are formed in the vicinity of the planned imaging plane 2, respectively. A small lens array 8 is arranged near the planned imaging plane 2. The small lens array 8 is composed of a large number of small lenses 801, 802, . . . arranged in one direction at a pitch p with a small gap between them, as shown in FIG. 2b.
A pair of photoelectric elements PT ₁ and PT ₂ are arranged behind each of the small lenses 801, 802, . . . . First,
The second subject image is divided into small parts by the small lenses of the small lens array 8, and the divided first subject image is divided into small parts by the first photoelectric element groups PT ₁ , PT ₂ . Photoelectric conversion is performed by two photoelectric element groups PT ₂ and PT ₂ , respectively. Photoelectric output of the first photoelectric element group corresponding to the illuminance distribution pattern of the first subject image
An image shift is detected from the pattern of a ₁ , a ₂ , a ₃ ... and the pattern of photoelectric outputs b ₁ , b ₂ , b ₃ ... of the second photoelectric element group corresponding to the illuminance distribution pattern of the second subject image. be done. In FIG. 1, the subject image is quantized and photoelectrically converted by photoelectric elements arranged at pitch p,
In FIG. 2, the light is quantized by small lenses arranged at a pitch p, and photoelectrically converted by a corresponding photoelectric element. In this specification, the portion that quantizes and photoelectrically converts the optical image is referred to as a light receiving section, and the arrangement thereof is referred to as a light receiving section array. Therefore, in Fig. 1, the photoelectric element itself is the light receiving part, and the second
In the figure, the combination of the small lens and the photoelectric element behind it corresponds to the light receiving section. However, with these focus detection devices,
If there is a slight error factor such as a difference in the light transmittance of each optical system regarding the first and second photoelectric element arrays, a difference in the amplification factor of both arrays, or a difference in the amount of DC offset, it cannot be ignored in focus detection. There is a problem that can cause errors. This will be explained in detail. In FIG. 3, the horizontal axis represents the actual relative displacement of the images on the first and second photoelectric element arrays, and the vertical axis represents the detected displacement detected by the focus detection device. In an ideal case where the above error factors do not exist, the actual amount of image shift and the detected amount of shift match, as shown by the solid line in Figure 3, but if the above error factors exist, it represents the detected amount of image shift. The straight line becomes like a broken line and does not pass through the origin of the coordinates, causing an error in focus detection. Therefore, the present applicant proposed in Japanese Patent Application No. 56-177827 a detection device that eliminates such detection errors. This detection device detects image shift after passing the photoelectric output of the photoelectric element array through a filter to completely remove the zero frequency, ie, DC component, from among the spatial frequency components in the optical image. If the DC component or the low frequency component very close to it (hereinafter the DC component and this low frequency component are collectively referred to as the DC component) is completely removed in this way, the above error can certainly be sufficiently avoided. However, for optical images that mainly consist of low frequency components, most of the information necessary for focus detection is removed, resulting in the problem that focus detection becomes impossible or the accuracy deteriorates slightly. It was hot. Furthermore, completely removing the DC component also has the disadvantage of increasing the possibility of generating a false focusing signal in areas where the defocus is large. (Objective of the Invention) Therefore, the object of the present invention is to eliminate the focus detection error mentioned above, enable focus detection even for optical images mainly consisting of low frequency components, and generate pseudo-focus signals in areas where the differential focus is large. It is an object of the present invention to provide a focus detection device that can prevent such problems. (Summary of the invention) In order to achieve this object, the present invention is based on the MTF characteristics of the filter means and the shape of the light receiving part.
Although the composite MTF with the MTF characteristic suppresses the DC component to some extent, it is determined that a predetermined amount is extracted. (Embodiment of the Invention) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows the optical system of the focus detection device according to the embodiment. This optical system is basically the same as the optical system shown in FIG. 1, but the overall configuration is made smaller. . In the same figure, a field lens 15 is arranged near a planned focal plane (primary image plane) of an imaging optical system 1 such as a photographic lens, and this field lens 15 has a rectangular light transmission area 15a in its center.
The area other than the area 15a is a light-shielding area. The substantially rectangular parallelepiped transparent block 16 is made of a high refractive index material such as glass or plastic, and the field lens 15 is attached to one end surface 16a. A pair of concave mirrors 17 and 18 that are slightly inclined in opposite directions are provided on the other end surface 16b opposite to the one end surface 16a. These concave mirrors 17 and 18 correspond to the reimaging lenses 4 and 5 of FIG. 1, respectively. A pair of mirrors 19 and 20 are provided diagonally at an angle of approximately 45° in the block 16 between the end faces 16a and 16b with a predetermined gap therebetween. Photoelectric conversion devices 21 are arranged below the transparent blocks 16, respectively. In this photoelectric conversion device 21, one-dimensional image sensors 22A and 22B are formed below the mirrors 19 and 20, respectively. The light beam that has passed through the imaging optical system 1 passes through the light transmission area 15a of the field lens 15 and enters the block 16.
The light passes through the gap between the mirrors 19 and 20 and enters the pair of concave mirrors 17 and 18. One concave mirror 17 reflects the incident light toward the mirror 19, and the other concave mirror 18 reflects the incident light toward the mirror 20.
Each reflected light reaches image sensors 22A and 22B via mirrors 19 and 20, respectively. In this way, a pair of subject images of substantially the same subject are formed on the sensors 22A, 22B. A circuit system for processing the photoelectric output from the photoelectric device 21 will be explained with reference to FIG. In FIG. 5, the one-dimensional image sensor 22
A and 22B are composed of light receiving arrays 23A and 23B consisting of light receiving holes arranged at an interval p, transfer gates 24A and 24B, and charge transfer shift registers 25A and 25B. The charge signals of the light receiving sections of the light receiving section arrays 23A and 23B, that is, the photoelectric outputs a ₁ ... a _p , b ₁ ... b _p are connected in parallel to charge transfer shift registers 25 A and 25 B, respectively, via transfer gates 24 A and 24 B. The data is sent in chronological order according to the arrangement of the light receiving units. Image sensor 22
The series of photoelectric outputs A, 22B are sent to corresponding filter means 26A, 26B, respectively. Note that this photoelectric output means a signal related to the output of the photoelectric element, and therefore naturally includes linear amplification and logarithmically amplified output of the photoelectric element. This filter means 26A, 2
6B are both constituted by transversal filters shown in FIG. This transversal filter includes delay circuits D ₁ to D _q for one pixel connected in series, and multipliers W 1 to D 1 connected to the output terminals of each delay circuit D ₁ to D _q via ampules Am _. W _q
and an adder T ₁ that adds the outputs of these multipliers.
It consists of Multiplier W ₁ multiplies the output of delay circuit D ₁ by weight W ₁ , and the remaining multipliers W ₂ to W _q similarly multiply the outputs of delay circuits D ₂ to D _q by weights W ₂ to W _q, respectively. . Here, W ₁ to W _q are positive, zero, or negative numbers. Since the filter means 26A and 26B have the above-described configuration, for example, a series of photoelectric outputs a ₁ , a ₂ . . . a _p from the image sensor 22A is transmitted to the filter means 2
6A, and the first photoelectric output a ₁ is sent to the delay circuit D _q , the filter means 26A generates the addition output I ₁ = _q 〓 ^m=1 W _n ·a _n , and then the photoelectric output As the transfer progresses, addition outputs I ₂ , I ₃ , . . . are sequentially output. The same applies to the filter means 26B. The sample and hold circuits 27A and 27B receive the addition outputs I _{1 and 2} of the filter means 26A and 26B, respectively.
Sample and hold I ₂ , I ₃ ... sequentially. The calculation means 28, which functions as a displacement detection means, calculates the outputs of the sample and hold circuits 27A and 27B, calculates the phase difference between the output patterns of both circuits 27A and 27B, and calculates the phase difference between the output patterns of the two circuits 27A and 27B. The deviation, that is, the displacement of the optical image is detected. Based on the output of the calculation means 28, the focusing drive of the photographic lens or the display of the focus adjustment state is performed. These first and second filter means 26A, 26
The MTF characteristics of B are for the entire focus detection device in Figure 5.
As shown in the solid line Yo in Fig. 7, the MTF characteristic has a frequency of zero (f = 0), that is, a DC component and a Nyquist frequency f _N =
It has one peak Ap between 1/2p and the extraction efficiency Ao of the DC component is 10% of the peak extraction efficiency Ap.
~80%, i.e. 0.1Ap＜Ao＜
It is specified to satisfy 0.8Ap. More specifically, in the focus detection device shown in FIG. 5, the elements for filtering the spatial frequency components of the light images on the image sensors 22A and 22B include a light receiving section in addition to the first and second filter means 26A and 26B. Arrays 23A and 23B are present. Therefore, the MTF characteristic Yo of the entire focus detection device is a combination of the MTF characteristic determined by the shape of the light receiving portion and the MTF characteristic of the filter means 26A, 26B themselves, that is, the product of both. The MTF characteristics determined by the shape of the light receiving part are
As shown by the broken line Xo in Figure 7, the spatial frequency component D.
This is a characteristic that extracts 100% of the C component and gradually decreases as the frequency increases. Therefore, the MTF characteristics of the first and second filter means, together with the MTF characteristics Xo determined by the shape of the light receiving part, are set so that the composite MTF characteristics satisfy the above-mentioned position conditions of the peak Ap and conditions of the DC component Ao. ing. Of course, the MTF characteristic Xo determined by the shape of the light receiving part is DC
Since the component extraction efficiency is approximately 100%, the composite MTF characteristic Yo for the DC component is the same as the MTF characteristics of the first and second filter means. In this way, the composite MTF characteristic has a peak in the intermediate frequency component that exists between the DC component and the Nyquist frequency, and the DC component Ao is 0.1Ap to 0.8Ap.
Since it is within the range of The DC component is considerably suppressed and only a portion thereof is extracted and sent to the calculation means 28 via sample and hold circuits 27A and 27B. Therefore, for normal optical images, by suppressing the DC component, the effects of the various error factors described above can be extremely reduced, and the intermediate frequency components can be used to detect the focus with high precision. , focus can be detected using some of the DC components extracted above. Note that the closer the DC component extraction efficiency Ao is to the upper limit of the range, 0.8Ap, the smaller the effect of removing the influence of the various error factors mentioned above, and conversely, the closer the DC component extraction efficiency Ao is to the lower limit of 0.1, the lower the effect on the optical image mainly consisting of low frequency components. Focus detection becomes difficult. Therefore, the setting of the value of Ao is determined within the above range, taking into account the magnitude of the various error factors mentioned above and the decrease in detection accuracy of optical images consisting mainly of low frequency components.
Generally, when Ao is around 0.8Ap, the effect of removing the influence of error factors is quite weak, so in this respect it is desirable that it is 0.7Ap or less.Also, when Ao is around 0.1Ap, the extraction of low frequency components is quite small; at 0.2Ap
The above is desirable. To summarize this,
The above effect can be further exhibited by setting the range to 0.2Ap≦Ao≦0.7Ap. Furthermore, by leaving a certain amount of the DC component, it is possible to improve focusing accuracy and reduce the probability that a false focus judgment will be made in areas with large defocus. In other words, if the DC component is completely removed, the filtered output pattern will only contain high-order components, which will increase the frequency of the two output patterns matching each other again due to a slight image shift, resulting in false focusing. The disadvantage was that the possibility of judgment was increased. However, this drawback can be solved by leaving a certain amount of DC component. Next, the specific MTF of the first and second filter means
The characteristics and the value of the weight W that achieves them are illustrated in FIG. The broken line Xo in FIGS. 8A-1 to E-1 is the MTF characteristic determined only by the shape of the light receiving section, and this shape of the light receiving section extracts 100% of the DC component as described above. The broken line a1 in FIG. 8A- ₁ indicates the MTFXo of the light receiving part shape and the MTF of the first and second filter means.
It shows the composite MTF characteristics with the characteristics, and also,
The solid line _a2 in Fig. 8 A-1 indicates the shape of the light receiving part mentioned above.
This shows a composite MTF characteristic of MTFXo and the MTF characteristics of the first and second filter means (a composite MTF different from the composite MTF indicated by the broken line _a1 ). The DC component extraction efficiency Ao of the broken line _a1 and solid line _a2 is the efficiency at the Ap position of the MTF characteristic Xo determined from the shape of the light receiving part.
0.9, they are 0.74Ap and 0.24Ap, respectively, and such MTF characteristics can be practically achieved by filter means using two weights W ₁ and W ₃ , and the MTF characteristics
a ₁ is W ₁ =1, W ₃ =- as shown in Figure 8 A-2.
With a weight of 0.2, the MTF characteristic a ₂ is also shown in Figure 8A-
This is achieved by the weights of W ₁ =1 and W ₃ =-0.64 shown in Figure 3. Figure 8 B-1, B-2, and B-3 are examples using three weights, and as in Figure 8 B-2, W ₁ = -0.1,
When W ₃ = 1 and W ₅ = -0.1, the MTF characteristic Xo determined from the shape of the light receiving part becomes Ao = 074Ap, assuming the efficiency at the Ap position is 0.9, and the MTF characteristic is shown in Figure 8B.
-1 broken line b ₁ . W ₁ = as shown in Figure 8 B-3
−0.32, W ₃ = 1, W ₅ = −0.32, then Ao =
0.24Ap, and its MTF characteristic is shown by the solid line _b2 in FIG. 8B-1. Figure 8 C-1, C-2, C-3 has a weight of 5
KE, D-1, D-2, and D-3 in Figure 8 have weights of 7.
8. E-1 and E-2 in FIG. 8 are examples in which the weight is set to 11. As is clear from this, when increasing the number of weights,
The position of the MTF peak is the sampling pitch p
It moves to the lower frequency side with respect to the Nyquist frequency f _N =1/2p determined by . In the above discussion, it was assumed that the sampling pitch remains p even after passing through these filter means. However, in the case of filter characteristics as shown in Figure 8 E-1, f _N =
It becomes impossible to extract information effective for focus detection in the vicinity of f _N /2 with respect to 1/2p. Therefore, in the case as shown in Fig. 8 E-1, there is no problem even if the sampling pitch after passing through the filter means is 2p and the Nyquist frequency f _N '=1/4p.In fact, this method reduces the number of samples and requires less calculation processing. It becomes easier. In addition, the method of giving the weight W is as shown in Fig. 8B-
2, B-3, D-2, D-3, and E-2, making the weight value sequence symmetrical about the central weight makes the filtering effect not dependent on the illuminance distribution of the optical image. It is more effective in that it can be For these reasons, from the data given at the sampling pitch p, it is possible to suppress the DC component and to effectively extract as high a spatial frequency component as possible up to about f _N /2 = 1/4p, which is effective for focus detection. Considering the symmetry of the filter, filters B-2, B-3, D-2, and D-3 in FIG. 8 are preferable. Furthermore, when the weighted addition filter processing of the filter means is performed by a microcomputer or the like, the smaller the number of weights, the shorter the processing time. A symmetric weight value of is most desirable. Therefore, this symmetrical three weight value sequence W ₁ ,
W ₃ and W ₅ have the above MTF characteristics 0.1Ap＜Ao＜0.8Ap…
The conditions for providing 0.2Ap≦Ao≦0.7Ap... are described below. Now, if W ₃ = 1 and W ₁ = W ₅ = x (negative number), then the DC of only these filter means 26A and 26B
There is a relationship between component extraction efficiency Ao and maximum extraction efficiency Ap' as Ao=1+2x/1-2xAp'. The maximum extraction efficiency Ap of the composite MTF characteristic of the entire focus detection device is Ap = γ・Ap′ (γ is a value determined by the shape of the light receiving part), which is the overall DC component extraction efficiency.
The relationship between Ao and the maximum extraction efficiency Ap is Ao=1+2x/1-2x·1/γAp. Substituting this into the formula and sorting it out: 0.1<1+2x/1-2x・1/γ<0.8 Calculating x from this: -1/210-γ/10+γ<x<-1/210-
8γ/10+8γ The value of γ based on MTF determined from the shape of the light receiving part is generally about 1γ0.9, so when γ=1, -0.41<x<-0.06, and when γ=0.9, -0.42<x<-0.08. . Similarly, substituting the above Ap into the formula to find x: -1/210-2γ/10+2γ≦x≦-1/210-7γ
/10+7γ, and when γ=1, −0.33≦x≦−0.09, and when γ=0.9, −0.35≦x≦−0.11. Note that the weights of such filter means are W ₁ , W ₃ ,
W ₅ and every other sampling data, which is the Nyquist frequency f _N
The purpose was to have an MTF peak at 1/2 of the Therefore, by some other filter means f _N
If spatial frequencies larger than those in the vicinity are sufficiently removed, even with continuous weighting such as W ₁ = W ₃ = -0.3 and W ₂ = 1, the composite MTF for the entire system will be in a form similar to that shown in Figure 7. It is possible to do so. Furthermore, when such calculations by the filter means are performed by a microcomputer or the like as described later, by setting x=-1/2 ⁿ , multiplication can be accomplished simply by shifting digits, making processing easier. Therefore, when we find the value of x that satisfies this x=-1/ ⁿ and the above equation, we get x=-0.25, -0.125. Note that the filter means 26A and 26B can be constructed from a microcomputer or the like instead of being constructed from hardware as shown in FIG. All you have to do is store it and calculate it. Further, in the above-described example, the first and second filter means are each composed of a single filter, but instead, they may be composed of a plurality of filters having mutually different MTF characteristics. In this case, the MTF characteristics of these plurality of filters are such that the composite MTF characteristics of each filter are the same as those of the first and second filter means.
It is selected to satisfy the conditions of MTF characteristics. Further, all of these filters may be constructed of hardware or may be constructed of a microcomputer, or some of the filters may be constructed of hardware and the remaining filters may be constructed of a microcomputer. In addition to various error factors such as the above-mentioned differences in transmittance of the optical system and differences in the amplification factors of the photoelectric element array, there is vignetting that occurs in the optical image on the photoelectric element array as an error factor in focus detection. This vignetting is generally caused by the interchangeable photographic lens, and this photographic lens is
This occurs when a lens with a large value, that is, a dark lens is used. The effect of this vignetting can be eliminated by removing the DC component to a greater extent than in the case of the various error factors mentioned above.
It can be avoided. A second embodiment in which both the influence of this vignetting and the various error factors mentioned above are eliminated will be described with reference to FIGS. 4 and 9. The focus detection device of this embodiment is incorporated into a camera with an interchangeable photographic lens, and as shown in FIG.
The photographic lens 1 is replaceable and has a signal member (not shown) corresponding to the F value of the user on the surface to be attached to the camera. The field lens 15, block 16, and photoelectric element arrays 22A and 22B are built into the camera body. Optical path splitting means for splitting the light transmitted through the photographic lens 1 and guiding it to the focus detection optical systems 15 and 16 and to a film or an image pickup device (not shown) is not shown. In FIG. 9, a pair of photoelectric element arrays 22A,
The photoelectric output from 22B is in this case a ₁ , b ₁ , a ₂ ,
b ₂ ... shall be output in chronological order alternately. This output is processed by the first filter means 42A or the second filter means 42B via the filter selection switch 40, and is processed by the sample hold section 43.
A predetermined pitch and output are held. The calculation unit 44 performs calculations for focus detection, and outputs a focus detection signal indicating, for example, the amount of defocus. The first filter means 42A and the second filter means 42B have different MTF characteristics, and the former extracts more DC components than the latter. For example, as in the first embodiment, the DC component of the composite MTF characteristic of the entire focus detection device is
Ao is selected to be 20% to 70% of the peak component Ap, and the latter is, for example, to largely remove the DC component to almost zero. The filter selection means 41 connects the switch 40 to one of the first or second filter means 42A, 42B depending on the signal member of the attached photographic lens. FIG. 10 shows the configuration of the first and second filter means, and this is an example in which the number of weights is five (W ₁ to W ₅ ). In this example, the output is alternately a ₁ , b ₁ , a ₂ , b ₂ ..., so
Every other output of the delay circuits D ₁ to _{D 9} for one pixel is multiplied by weights W ₁ to _{W 5} and added by the adding circuit T ₁ to calculate a weighted addition composite output In.
In other words, the output of D ₉ is a _i , the output of D ₈ is the output of b _i , and the output of D ₇ is
a _i+1 ... When a _i+4 appears in the output of D ₁ , the weighted addition composite output I _i = ₅ 〓 ^m=1 Wm・a _i+n-1 appears in the output of D ₉ . b _i to the output of D ₈ , a _i+1 to the output of D ₇
When b _i+1 appears in the output of D 1 and b _i+4 appears in the output of D ₁ , the weighted addition synthesis output for the b sequence I _i ′= ₅ 〓 ^m=1 W _n・
b _i+n-1 will appear. This effect will be explained. When a dark photographic lens with a large F value is attached to the camera, the selection means 4 is selected depending on the signal component of that lens.
1 connects the switch 40 to the second filter means 42B. The second filter means 42B largely removes DC components and low frequency components, which makes it somewhat difficult to detect the focus of an object mainly composed of low frequency components. However, focus detection of a normal object can be performed with high precision without being affected by the vignetting or the various error factors described above. On the other hand, when a bright photographing lens that does not cause vignetting is attached, the signal member connects the switch 40 to the first filter means 42A. Since this first filter means 42A extracts considerably more DC components than the second filter means 42B, it is possible to detect the focus of an optical image mainly composed of low frequency components with high precision, and also eliminate the influence of the various error factors mentioned above. can. The above-mentioned vignetting is caused not only by the F number but also by the position of the exit pupil of the photographic lens. Therefore, in addition to the F-number, information on the exit pupil position may be added to the signal member. Further, the switching of the switch 40 may be performed manually instead of being performed automatically according to the signal member as in the above embodiment. FIG. 11 is an example in which the functions shown in FIG. 9 are achieved using a microcomputer. a ₁ from the pair of photoelectric element arrays 22A and 22B,
The photoelectric outputs sequentially outputted as b ₁ , a ₂ , b ₂ . Memory is retained. A filter selection signal from the filter selection means 50 is read by the microcomputer 48, whereby the microcomputer 48 selects the image information stored in the memory 49 from the broken line b 1 or the solid line b ₂ in FIG. 8B- ₁ . Based on the filtered image information thus obtained, calculations for focus detection are performed and a focus detection signal is output. Therefore, all filter processing in this case is performed by software. A third embodiment in which a desired MTF characteristic is obtained by combining a plurality of filters will be described next. In FIG. 12, photoelectric element arrays 22A, 2
The photoelectric output from 2B is input to the input terminal 60a of the filter means 60 in the order of a ₁ , b ₁ , a ₂ , b ₂ , . . . . This filter means 60 includes two filters 60A and 60B and a combining means 6 as shown in FIG.
It consists of 0C. Each filter 60A, 60
Filters B have different MTF characteristics and have the same configuration as the filter shown in FIG. The synthesizing means 60C applies a coefficient α to the output V ₁ of the filter 60A, and
The output V ₂ of 0B is multiplied by the coefficient β and then added,
That is, V ₁ ×α+V ₂ ×β is calculated, and the result is output to the output terminal 60b. Selection means 41 in FIG.
sets the values of the coefficients α and β in accordance with information from the signal member of the photographing lens or in accordance with manual operation. The output of the filter means 60 is inputted to the calculation means 62 via the sample poll circuit 61, where the defocus amount is calculated and sent to the output terminal 62a.
It is output from The function of the filter means 60 will be explained. For example, the weight value of the filter 60A is shown in FIG.
As shown, W ₁ = W ₂ = W ₁₀ = W ₁₁ = 0, W ₃ =
W ₉ = 0.16, W ₄ = W ₈ = 0.465, W ₅ = W ₇ = 0.86,
W ₆ =1, and the weighting values of the filter 60B are, for example, as shown in FIG. 14b: W ₁ =W ₁₁ =0.18, W ₂ =
W ₁₀ = 0.32, W ₃ = W ₁ = 0.44, W ₄ = W ₈ = 0.335,
Let W ₅ =W ₇ =0.14 and W ₆ =0. If the values of coefficients α and β are α=1 and β=−0.6, the combined weight values will be as shown in Figure 15 A-1, and this combined MTF
The MTF characteristic of the filter means 60 is the first
As shown in Fig. 5 A-2, Ao≈0.75Ap, with a peak between the DC component and f _N /2. Also α=
1, β=-1, the composite weight value becomes as shown in FIG. 15B-1, and the composite MTF characteristic becomes Ao≈0.4Ap as shown in FIG. 15B-2. Also, α=1,
When β=-1.4, the composite weight value and composite MTF are Ao≈0 as shown in Figure 15 C-1 and C-2, respectively, and when α=1 and β=0, Figure 15 D-1 and D-
As shown in 2, Ao=Ap. In this way, by appropriately selecting the values of coefficients α and β, Ao=0~Ap
Any MTF characteristic up to can be obtained. Therefore, the selection means 41 sets α and β according to the signal member of the photographic lens or according to manual operation so as to obtain MTF characteristics suitable for the photographic lens. Further, the coefficients α and β may be set according to the output of the calculating means 62 instead of or in addition to setting according to the type of photographic lens as described above. For example, when the photographic lens deviates significantly from the in-focus position, the optical image on the photoelectric element array is greatly blurred, and the optical image has a relatively large amount of low-order spatial frequency components, which conversely causes the optical image to be out of focus. When it is close to the position, high-order spatial frequency components become relatively large. Therefore, as shown in FIG. 12, the discriminating means 63 discriminates the defocus signal from the arithmetic means 62, and when the amount of defocus is large, that is, when the photographing lens is far from the in-focus position, α , β
Settings are made to extract a large amount of DC components, and α and β are set to suppress the DC components when the amount of defocus is small, that is, when the photographing lens is close to the in-focus position. By doing this, it is possible to avoid the occurrence of false focusing in areas where the defocus is large, and to increase the detection accuracy near the in-focus area. FIG. 16 shows the filters 60A, 60 of FIG.
An example in which B is configured by a CCD transversal filter is shown, and such a CCD transversal filter is detailed in the Technical Research Report SSD78-1 of the Institute of Electronics and Communication Engineers. Figure 17 shows the synthesis means of Figure 13.
In a specific configuration example of 60C, the outputs V ₁ and V ₂ of filters 60A and 60B are inputted to input terminals 80 and 81, respectively, and the resistors r ₁ to r ₅ are set as r ₁ = r ₂ = r ₄ = R, r ₃ =
R/0.6 and r ₅ =R/1.4 were selected. The switches 82 to 85 are controlled on and off by the selection means 41 or the discrimination means 63. 86 to 88 are OP amplifiers, and the output terminal of this OP amplifier 88 is the output terminal 60b of this synthesizing means. With this configuration, α, as illustrated in FIG.
To set the value of β, turn switch 8 as shown in the table below.
2 to 85 may be controlled.

【表】 さらに第１４図に示した重みづけを用いた場合
にはα＝β＝１にとることで第１５図Ｅ−１，Ｅ
−２様な特性を持たせる事ができる。このフイル
ターを用いた場合にはＡ−１〜Ｄ−１までのフイ
ルターを用いた場合のサンプルピツチの２倍のピ
ツチのサンプリングすれば十分なので同じサンプ
ル数で２倍の領域をカバーできるため、デフオー
カス量の大きい場合の検出や、判定に広い領域を
必要とする非常に空間的変化の少ない低周波数成
分主体の被写体を検出する時に特に有効となる。 もちろん、第１３図のフイルタ６０Ａ，６０
Ｂ、合成手段６０Ｃのすべて又は一部をマイクロ
コンピユータで構成することも可能である。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明による
と、フイルタ手段のMTF特性を0.1Ap＜Ao＜
0.8Apとし、光像中の空間周波数成分のうちDC
成分を或る程度抑制するが完全には除去しない様
にしたので、諸誤差要因の影響を避けデフオーカ
スした所で擬合焦が発生する事なく真の合焦位置
での検出精度を上げることができると共に、低周
波数成分が主体の光像に対しても焦点検出が可能
となる。[Table] Furthermore, when using the weighting shown in Fig. 14, by setting α = β = 1, Fig. 15 E-1, E
-2 types of characteristics can be given. When using this filter, it is sufficient to sample twice the sample pitch when using filters A-1 to D-1, so the same number of samples can cover twice the area, so the defocus This is particularly effective when detecting large amounts of images or when detecting objects consisting mainly of low frequency components with very little spatial variation that require a wide area for determination. Of course, the filters 60A and 60 in FIG.
B. It is also possible to configure all or part of the synthesis means 60C with a microcomputer. (Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the present invention, the MTF characteristic of the filter means is 0.1Ap<Ao<
0.8Ap, and among the spatial frequency components in the optical image, DC
By suppressing the component to some extent but not completely removing it, it is possible to avoid the influence of various error factors and increase the detection accuracy at the true focus position without causing false focusing at the defocused location. At the same time, it becomes possible to perform focus detection even for optical images that are mainly composed of low frequency components.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図及び第２図は、従来の焦点検出光学系を
夫々示す光学図、第３図は、光像のずれ量とその
検出量との関係を示すグラフ図、第４図は本発明
の一実施例の光学系を示す斜視図、第５図は上記
実施例の信号処理系を示すブロツク図、第６図
は、フイルタ手段の構成例を示すブロツク図、第
７図は、本発明に係るフイルタ手段のMTF特性
を示すグラフ図、第８図は、上記MTF特性の具
体例とそれらを与える重み数値を夫々示すグラフ
図、第９図は本発明の第２実施例を示すブロツク
図、第１０図は、フイルタ手段の構成例を示すブ
ロツク図、第１１図は、第２実施例の変形例を示
すブロツク図、第１２図は、本発明の第３実施例
を示すブロツク図、第１３図は第３実施例のフイ
ルタ手段の構成例を示すブロツク図、第１４図は
重み数値を示す図、第１５図は重み数値とMTF
特性とを示す図、第１６図はフイルタの具体的構
成例を示す回路図、第１７図は合成手段の具体的
構成例を示す回路図である。 １……結像光学系、２２Ａ，２２Ｂ……受光部
アレイ、２６Ａ，２６Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，６０
……フイルタ手段。 FIGS. 1 and 2 are optical diagrams showing conventional focus detection optical systems, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of deviation of an optical image and its detected amount, and FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the signal processing system of the above embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of filter means, and FIG. 7 is a block diagram showing an example of the structure of the filter means. FIG. 8 is a graph diagram showing specific examples of the MTF characteristics and weighting values giving them, and FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the filter means, FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the second embodiment, and FIG. 12 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of the filter means of the third embodiment, FIG. 14 is a diagram showing weight values, and FIG. 15 is a diagram showing weight values and MTF.
FIG. 16 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the filter, and FIG. 17 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the synthesizing means. 1... Imaging optical system, 22A, 22B... Light receiving array, 26A, 26B, 42A, 42B, 60
...filter means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 対象物の光像を形成する結像光学系の焦点調
節状態を検出する焦点検出装置において、 (a) それぞれ複数の光電変換素子を有する一対の
光電変換素子アレイと、 (b) 前記結像光学系の瞳の異なる部分を通過する
光束に基づき、前記一対の光電変換素子アレイ
にそれぞれ前記対象物のほぼ同一部分の２光像
を投影する焦点検出光学系と、 (c) 前記一対の光電変換素子アレイの光電出力を
入力し、それぞれの前記光電変換素子アレイの
複数の光電出力に対して非零なる２項以上の所
定の重みを付して加算した加算出力を作成する
フイルター手段と、 (d) 前記フイルター手段の出力を入力し、それに
基づき前記焦点調節状態を表す信号を作成する
演算手段とを具備し、 前記フイルター手段のMTF特性と前記光電変
換素子の形状により決まるMTF特性との合成
MTFが、0.1Ap＜Ao＜0.8Ap（但し、Aoは周波
数零の成分の抽出効率、Apは上記合成MTFが最
大となる周波数成分の抽出効率である）を充足す
るように、前記フイルター手段の所定の重みを設
定したことを特徴とする焦点検出装置。[Scope of Claims] 1. A focus detection device that detects the focus adjustment state of an imaging optical system that forms an optical image of an object, comprising: (a) a pair of photoelectric conversion element arrays each having a plurality of photoelectric conversion elements; (b) a focus detection optical system that projects two optical images of substantially the same part of the object onto the pair of photoelectric conversion element arrays, respectively, based on the light fluxes passing through different parts of the pupil of the imaging optical system; c) inputting the photoelectric outputs of the pair of photoelectric conversion element arrays, and adding a predetermined weight of two or more non-zero terms to the plurality of photoelectric outputs of each of the photoelectric conversion element arrays; (d) calculation means for inputting the output of the filter means and creating a signal representing the focus adjustment state based on the output of the filter means, and calculating the MTF characteristic of the filter means and the shape of the photoelectric conversion element. Synthesis with MTF characteristics determined by
The filter means is adjusted such that the MTF satisfies 0.1Ap<Ao<0.8Ap (where Ao is the extraction efficiency of the zero frequency component, and Ap is the extraction efficiency of the frequency component for which the composite MTF is maximum). A focus detection device characterized in that a predetermined weight is set.