JPH0545578A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPH0545578A
JPH0545578A JP23393591A JP23393591A JPH0545578A JP H0545578 A JPH0545578 A JP H0545578A JP 23393591 A JP23393591 A JP 23393591A JP 23393591 A JP23393591 A JP 23393591A JP H0545578 A JPH0545578 A JP H0545578A
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JP
Japan
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JP23393591A
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English (en)
Inventor
Minoru Arai
実 荒井
Hiroyuki Iwasaki
博之 岩崎
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントラストの分布が細かい被写体像を光電
変換素子列で受光した場合でも、撮影レンズの焦点状態
を良好に検出する。 【構成】 同一被写体からの二つの光束を各々受光する
CCDが配置されている。マイクロコンピュータは、C
CDから得られる第1及び第2の像信号のうち一方の像
信号とこの像信号を所定量、且つ所定方向にシフトした
シフト信号との差に対応した差分信号の絶対値の総和を
コントラスト値とし、高周波判定を行う。コントラスト
値が大の場合には、第1及び第2の像信号を各々差分処
理し、得られた第1及び第2の差分信号を所定範囲ずつ
平均化するローパス処理を行う。ローパス処理で得られ
た第1及び第2の二次信号を用いて撮影レンズの焦点状
態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ及びスチルビデ
オカメラ等で用いられる焦点検出装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、米国特許第4250376号に開
示されているように、撮影レンズの瞳領域を通過した二
つの光束を光電変換素子列に結像させ、光電変換素子列
の出力信号に基づいてそれぞれ二つの像の相対的な位置
ずれを相関演算により検出する焦点検出装置が開示され
ている。ところで、前述した装置では、二つの光束を光
電変換素子列に結像させるための再結像光学系を、撮影
レンズの光軸に対して厳密に対称に配置することが困難
であるため、再結像光学系により形成された二つの像に
非合同性が生ずる。この問題を除去するために、特開昭
60−4914号公報では、光電変換素子列の出力信号
に基づいてそれぞれ差分処理を行った後に相関演算によ
り二つの像の相対的な位置ずれを検出している。差分処
理は、光電変換素子列から得られる二つの出力信号のう
ち一方を基準出力信号、他方を参照出力信号と割り振
り、これらの基準及び参照出力信号の各々について、位
相を所定量だけ所定方向にシフトした基準及び参照シフ
ト信号をつくり、基準及び参照シフト信号と基準及び参
照出力信号との差に応じた基準及び参照差分信号を求め
る。このように得られた基準及び参照差分信号を相互に
比較することで、二つの像の相対的な位置ずれ量が精度
良く検出することができ、焦点検出精度の向上が図られ
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者で
説明した公報の装置でも、コントラストの分布が細かい
被写体像を光電変換素子列で受光した場合、得られる二
つの出力信号中に高周波成分が含まれ、空間周波数が光
電変換素子列のピッチで決められるナイキスト周波数以
上になると正確な標本化ができなくなって、各々の差分
信号の相互間にも非合同性が生じやすく、従来の像比較
方法では、焦点検出誤差の発生が避けられなかった。
【0004】本発明は、上述のような背景に鑑みてなさ
れたもので、コントラストの分布が細かい被写体像を光
電変換素子列で受光した場合でも、焦点検出誤差が生じ
ないようにした焦点検出装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の焦点検出装置は、同一被写体からの二つの
光束を各々受光する光電変換素子列と、光電変換素子列
により得られた第1及び第2の像信号とこれらの像信号
を所定量、且つ所定方向にシフトした第1及び第2のシ
フト信号との差に対応する第1及び第2の差分信号を得
る手段と、第1及び第2の差分信号のうち少なくとも何
れか一方の信号の各絶対値の総和をコントラスト値とし
て算出するコントラスト算出手段と、前記コントラスト
値の大小に応じ、前記第1及び第2の差分信号又はこれ
らの差分信号を所定範囲ずつ平均化した第1及び第2の
二次信号を出力する信号変換手段と、信号変換手段から
得られる信号を用いて撮影レンズの焦点状態を検出する
検出手段とから構成されているものである。
【0006】
【実施例】図2は、本発明の焦点検出装置の原理図を示
すものである。焦点検出される撮影レンズ10と光軸1
1を同じにしてフィールドレンズ12が配置されてい
る。フィールドレンズ12の後方には、絞り13を介し
て光軸11に対して対称な位置に2個の2次結像レンズ
14が配置されており、2次結像レンズ14の後方に
は、センサ装置15が配置されている。フィールドレン
ズ12は、撮影レンズ10の射出瞳を2個の2次結像レ
ンズ14の瞳面上にほぼ結像する。2次結像レンズ14
に入射する光束は、撮影レンズ10の射出瞳面上におい
て、互いに重なり合うことのない等面積の領域から射出
されたものとなる。フィールドレンズ12の近傍に形成
された空中像が2次結像レンズ14によりセンサ装置1
5の面上に再結像され、空中像の光軸11の方向に沿っ
た変位に基づいて、センサ装置15の面上の像が変化す
る。
【0007】センサ装置15は、例えば、図3に示すよ
うにCCDセンサ列等から構成された光電変換素子列1
6を有するものである。この光電変換素子列16は、撮
影レンズ10の異なる領域を通過した二つの光束を受光
する。そして、光電変換素子列16は、各セルの出力を
時系列的に出力し、その中の所要出力だけを選択的に取
り出して用いる。各セルのうちで出力を利用するものに
ついては、セルa1〜an,b1〜bm(m>n)の部
分を利用し、各セルから順に積分出力が送り出される。
各セルから出力された信号は、被写体像のコントラスト
に応じた信号となり、これらの信号のうちで、セルa1
〜anの部分に応じた像信号「K(1)〜K(n)」を
基準像信号「K(i)」とし、セルb1〜bmの部分に
応じた像信号「S(1)〜S(m)」を参照像信号「S
(i)」とする。基準及び参照像信号「K(i)」,
「S(i)」は、それぞれA/D変換17でデジタル変
換されマイクロコンピュータ18に取り込まれる。
【0008】マイクロコンピュータ18は、基準及び参
照像信号「K(i)」,「S(i)」を形成する各々の
データをメモリしておき、図1に示すフローチャートに
従ってコントラストの計算、差分処理、及び高周波判定
等の処理を行ってゆく。コントラスト値「CON」の算
出方法は、数1に示す式で求める。
【0009】
【数1】
【0010】このようにコントラスト値「CON」は、
基準像信号「K(i)」とこの基準像信号「K(i)」
を所定量、且つ所定方向にシフトした基準シフト信号と
の差データの各絶対値の総和で求める。また、数1に使
用した「α」は予め定められた定数である。例えば、基
準像信号「K(i)」をシフトする量がセルの2画素分
とすると「α」は2となる。なお、コントラスト値「C
ON」は、被写体像のコントラスト分布を判断するため
に用いるものであり、ここでは基準像信号「K1
(i)」を用いて算出しているが、もちろん参照像信号
「S(i)」に同様な処理を行って算出してもよい。
【0011】さらに、マイクロコンピュータは、差分処
理を行い基準差分信号「K1(i)」及び参照差分信号
「S1(i)」とを得る。差分処理は、数2に示す式で
求める。
【0012】
【数2】
【0013】このように基準差分信号「K1(i)」及
び参照差分信号「S1(i)」は、基準及び参照像信号
「K(i)」,「S(i)」とこれらの像信号「K
(i)」,「S(i)」を所定量、且つ所定方向にシフ
トした基準及び参照シフト信号との差から得られる。な
お、数2に使用した「β」は予め定められた定数であ
る。例えば、基準及び参照差分信号「K1(i)」,
「S1(i)」をシフトする量がセルの2画素分とする
と「β」は2となる。
【0014】マイクロコンピュータは、得られた基準差
分信号「K1(i)」及び参照差分信号「S1(i)」
を構成する各々のデータをメモリに格納しておき、高周
波判定を行う。高周波判定は、前記コントラスト値「C
ON」を予め定められた定数「X」と比較する。この定
数「X」は、基準差分信号中の空間周波数が光電変換素
子列のセルピッチで決められるナイキスト周波数を基準
に定めた数値である。比較結果により前記コントラスト
値「CON」が定数「X」よりも大きい場合には、ロー
パス処理を行う。ローパス処理は、基準及び参照差分信
号「K1(i)」,「S1(i)」を構成する各々のデ
ータを複数個ずつ平均化することによって基準及び参照
二次信号「K2(i)」,「S2(i)」を算出するも
のであり、基準及び参照二次信号「K2(i)」,「S
2(i)」を求める式を数3に示す。
【0015】
【数3】
【0016】数3に使用した「λ」は、予め定められた
定数である。例えば、基準及び参照差分信号「K1
(i)」,「S1(i)」をシフトする量がセルの2画
素分とすると「λ」は2となる。これにより、得られた
基準及び参照二次信号「K2(i)」,「S2(i)」
とに基づいて所定のシフト位置ごとに相関演算を行い、
この結果から補間演算により撮影レンズ10の移動方向
及び移動量とを算出する。なお、比較結果によりコント
ラスト値「CON」が定数「X」よりも小さい場合に
は、基準及び参照差分信号「K1(i)」,「S1
(i)」とに基づいて所定のシフト位置ごとに相関演算
を行い、補間演算で撮影レンズ10の移動方向及び移動
量を算出する。これにより得られた移動量に応じた信号
をドライバ20に送出し、レンズモータ21が駆動さ
れ、撮影レンズ10が移動される。
【0017】次に、以上のように構成された実施例の作
用について簡単に説明する。細かいコントラスト分布と
なった被写体像が光電変換素子列16のセルa1〜an
に結像された場合には、例えば、セルa1〜an面上で
図4に示すようにコントラストに応じた明暗が生ずる。
セルa1〜anは、被写体像を受光し、積分信号で出力
する。この信号は、A/D変換を介してマイクロコンピ
ュータ18に順に取り込まれる。マイクロコンピュータ
18は、図5に示すようなデータ構成となった基準像信
号「K(i)」をそれぞれメモリした後に、図1に示し
たフローチャートに従って処理を行う。なお、図示して
いないが、セルb1〜bmの面上にも前述したと同じ被
写体像が結像されており、セルb1〜bmから得られる
参照像信号「S(i)」もマイクロコンピュータ18に
取り込まれメモリされている。
【0018】次に、コントラスト値「CON」を数1に
示す式から求める。このコントラスト値「CON」は、
基準像信号「K(i)」とこの基準像信号「K(i)」
を所定量、且つ所定方向にシフトした基準シフト信号と
の差に対応する基準差分信号「K1(i)」を形成する
各データの絶対値の総和をとったものであるから、例え
ば、基準シフト信号が図5に示す基準像信号「K
(i)」を右にセルの2画素分シフトしたものとする
と、図6に示すような基準差分信号「K1(i)」が得
られ、これを構成する各々のデータの絶対値の総和で求
まる。これによればコントラスト値「CON」は、図6
に示すグラフを見てもわかるように基準像信号「K
(i)」中に高周波成分が多く含まれるほど大きな値と
なる。
【0019】次に、差分処理により基準及び参照像信号
「K(i)」,「S(i)」と、これらの像信号「K
(i)」,「S(i)」を所定量、且つ所定方向にシフ
トした基準及び参照シフト信号との差に対応する基準及
び参照差分信号「K1(i)」,「S1(i)」を求め
る。この基準及び参照差分信号「K1(i)」,「S1
(i)」は、数2に示した式から求められ、各々のデー
タから構成される基準及び参照差分信号「K1
(i)」,「S1(i)」はメモリに各々格納される。
なお、例えば、基準シフト信号が図5に示す基準像信号
「K(i)」を右にセルの2画素分シフトしたものとす
ると、図6に示すような基準差分信号「K1(i)」が
得られる。なお、図示してないが参照差分信号「S1
(i)」も同様な差分処理により求められる。
【0020】その後、高周波判定を行い、先に算出した
コントラスト値「CON」と定数「X」とを比較する。
コントラスト値「CON」が定数「X」よりも大きい場
合には、基準差分信号「K1(i)」中の空間周波数が
光電変換素子列のセルピッチで決められるナイキスト周
波数以上であると判断し、ローパス処理を行う。このロ
ーパス処理では、基準及び参照差分信号「K1
(i)」,「S1(i)」を構成する各々のデータを複
数個ずつ平均化して基準及び参照二次信号「K2
(i)」,「S2(i)」とを算出する。例えば、数3
中の「λ」を2とすると図6に示すようなデータを構成
する基準差分信号「K1(i)」から図7に示したよう
なデータを構成する基準二次信号「K2(i)」が得ら
れる。
【0021】そして、基準及び参照二次信号「K2
(i)」,「S2(i)」に基づいて所定のシフト位置
ごとに相関演算を行い、この結果から補間演算によって
撮影レンズ10の移動方向と移動量とを求めることがで
きる。なお、コントラスト値「CON」が定数「X」よ
りも小さい場合には、基準差分信号「K1(i)」中の
空間周波数が光電変換素子列のセルピッチで決められる
ナイキスト周波数以下であると判断されるからローパス
処理を行わず、先に算出した基準及び参照差分信号「K
1(i)」,「S1(i)」に基づいて所定のシフト位
置ごとに相関演算を行い、この結果から補間演算によっ
て撮影レンズ10の移動方向及び移動量とを求めること
ができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の焦点検出装置に
よれば、コントラスト値の大小に応じ、第1及び第2の
差分信号とこれらの差分信号を所定範囲ずつ平均化した
第1及び第2の二次信号とのいずれか一方を用いて撮影
レンズの焦点状態を検出するから、細かいコントラスト
分布となった被写体像においても、撮影レンズの焦点状
態を良好に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る焦点検出装置の処理動作を示すフ
ローチャートである。
【図2】焦点検出装置を示す原理図である。
【図3】光電変換素子列の構成を示す説明図である。
【図4】光電変換素子列の面上に照射された被写体像の
明暗を示すグラフである。
【図5】各データで構成された像信号を示すグラフであ
る。
【図6】各データで構成された差分信号を示すグラフで
ある。
【図7】各データで構成された二次信号を示すグラフで
ある。
【符号の説明】 10 撮影レンズ 12 フィールドレンズ 14 2次結像レンズ 16 光電変換素子列 18 マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7811−2K G03B 3/00 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一被写体からの二つの光束を各々受光
    する光電変換素子列と、光電変換素子列により得られた
    第1及び第2の像信号とこれらの像信号を所定量、且つ
    所定方向にシフトした第1及び第2のシフト信号との差
    に対応する第1及び第2の差分信号を得る手段と、第1
    及び第2の差分信号のうち少なくとも何れか一方の信号
    の各絶対値の総和をコントラスト値として算出するコン
    トラスト算出手段と、前記コントラスト値の大小に応
    じ、前記第1及び第2の差分信号又はこれらの差分信号
    を所定範囲ずつ平均化した第1及び第2の二次信号を出
    力する信号変換手段と、信号変換手段から得られる信号
    を用いて撮影レンズの焦点状態を検出する検出手段とか
    ら構成されていることを特徴とする焦点検出装置。
JP23393591A 1991-08-21 1991-08-21 焦点検出装置 Pending JPH0545578A (ja)

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JP23393591A JPH0545578A (ja) 1991-08-21 1991-08-21 焦点検出装置

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