JPH0875985A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体パターンに応じて焦点検出領域内にお
ける最適な焦点検出演算範囲を設定する。 【構成】 光電変換素子列上に第１の領域を設定し、そ
の第１の領域に含まれる複数の光電変換素子の出力信号
列に基づいて、第１の領域の被写体像のコントラストを
算出するとともに、第１の領域の一部を第２の領域とし
て設定し、その第２の領域に含まれる複数の光電変換素
子の出力信号列に基づいて、第２の領域の被写体像のコ
ントラストを算出する。そして、第１の領域のコントラ
ストと第２の領域のコントラストとに基づいて、第１の
領域または第２の領域を焦点検出演算範囲に決定し、演
算範囲に決定された第１の領域または第２の領域の出力
信号列に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を演算す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラやビデオなどに用
いられる焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位相差検出方式のカメラの焦点検出装置
が知られている。図１１は位相差検出方式による焦点検
出装置の概要を示す。撮影レンズ１００の領域１０１か
ら入射した光束は視野マスク２００、フィールドレンズ
３００、絞り開口部４０１および再結像レンズ５０１を
通り、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換
素子を一次元状に並べたイメージセンサーアレイＡ上に
結像する。同様に、撮影レンズ１００の領域１０２から
入射した光束は視野マスク２００、フィールドレンズ３
００、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通
り、イメージセンサーアレイＢ上に結像する。これらイ
メージセンサーアレイＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被
写体像は、撮影レンズ１００が予定焦点面よりも前に被
写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざ
かり、逆に予定焦点面よりも後ろに被写体の鮮鋭像を結
ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づき、ちょうど予定
焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時にはイメ
ージセンサーアレイＡ列、Ｂ列上の被写体像は相対的に
一致する。したがって、この一対の被写体像をイメージ
センサーアレイＡ列、Ｂ列により光電変換して電気信号
に変え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の
相対的な位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１
００の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている
量とその方向（以後、デフォーカス量と略す）が分か
る。そして、イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列の再結
像レンズ５０１、５０２による投影像は予定焦点面近傍
で重なることになり、図１５に示すように撮影画面にお
ける中央部の領域とするのが一般的であり、この領域が
焦点検出領域となる。

【０００３】ここで、デフォーカス量を求める演算処理
方法について述べる。イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ
列はそれぞれ複数の光電変換素子からなっており、複数
の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ
［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する（図１３（ａ）、
（ｂ）参照）。そして、この一対の出力信号列の内の所
定範囲のデータを相対的に所定のデータ分Ｌずつシフト
しながら相関演算を行う。最大シフト数をｌｍａｘとす
るとＬの範囲は−ｌｍａｘからｌｍａｘとなる。具体的
には相関量Ｃ［Ｌ］を数式１で算出する。

【数１】Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜， Ｌ＝-lmax,...,-2,-1,0,1,2,...,lmax， ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表わす。数式１に
おいてＬは上述のごとくデータ列のシフト量に当たる整
数である。初項ｋと最終項ｒは例えば数式２に示すよう
に、シフト量Ｌに依存して変化させる。

【数２】Ｌ≧０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝， Ｌ＜０の時、 ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝， ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝， ここで、ｋ０、ｒ０はシフト量Ｌが０の時の初項と最終
項である。この数式２によって初項ｋと最終項ｒを変化
させた時の、数式１におけるＡ列信号とＢ列信号との差
分の絶対値を算出する信号の組み合わせと、それらの差
分の絶対値を加算する演算範囲とを図１４に示す。この
ように、シフト量Ｌの変化にともなってＡ列、Ｂ列の相
関演算に使用する範囲が互いに逆方向にずれていく。初
項ｋと最終項ｒをシフト量Ｌにかかわらず一定とする方
法もあり、この場合は、一方の列の相関演算に使用する
範囲は常に一定となり、他方の列のみがずれる。そし
て、相対的な位置ずれ量は一対のデータが一致したとき
のシフト量Ｌとなるので、こうして得られた相関量Ｃ
［Ｌ］の中で極小値となる相関量を与えるシフト量を検
出し、これに図１１に示す光学系及び、イメージセンサ
ーアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数
を掛けたものがデフォーカス量となる。よって、最大シ
フト数ｌｍａｘが大きいほど大きなデフォーカス量でも
検出できることになる。

【０００４】ところで、相関量Ｃ［Ｌ］は図１３（ｃ）
に示すように離散的な値であり、検出可能なデフォーカ
ス量の最小単位はイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列の
光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。そ
こで、離散的な相関量Ｃ［Ｌ］に基づいて補間演算を行
うことにより、新たに真の極小値Ｃｅｘを算出し、綿密
な焦点検出を行う方法が本出願人により特開昭６０−３
７５１３号公報に開示されている。これは、図１２に示
すように、極小値である相関量Ｃ［ｌ］と、その両側の
シフト量における相関量Ｃ［ｌ＋１］、Ｃ［ｌ−１］を
用いて、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを
数式３、数式４により算出するものである。

【数３】ＤL＝（Ｃ［ｌ−１］−Ｃ［ｌ＋１］）／２， Ｃex＝Ｃ［ｌ］−｜ＤL｜， Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［ｌ＋１］−Ｃ［ｌ］，Ｃ［ｌ−１］−
Ｃ［ｌ］｝

【数４】Ｌｓ＝ｌ＋ＤL／Ｅ 数式３においてＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内
の大なる方を選択することを意味する。そしてデフォー
カス量ＤＦは前記ずれ量Ｌｓから数式５によって算出さ
れる。

【数５】ＤＦ＝Ｋｆ×Ｌｓ 数式５においてＫｆは図１１に示す光学系及びイメージ
センサーアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定ま
る定数である。

【０００５】こうして得られたデフォーカス量が真にデ
フォーカス量を示しているのか、ノイズなどによる相関
量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、数
式６に示す条件を満たしたとき、デフォーカス量は信頼
ありとする。

【数６】Ｅ＞Ｅ１ ＆ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ 数式６におけるＥ１、Ｇ１は所定のしきい値である。数
値Ｅは相関量の変化の様子を示し被写体のコントラスト
に依存する値であり、値が大きいほどコントラストが高
く信頼性が高いことになる。Ｃｅｘは一対のデータが最
も一致したときの差分であり本来は０となる。しかしな
がらノイズの影響や、さらに領域１０１と領域１０２と
で視差が生じているために、一対の被写体像に微妙な差
が生じることにより、０とはならない。ノイズや被写体
像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さい
ので、一対のデータの一致度を表す数値としてはＣｅｘ
／Ｅを用いている。当然ながらＣｅｘ／Ｅが０に近いほ
ど一対のデータの一致度が高く信頼性が高いことにな
る。なお、数値Ｅの代わりに一対のデータの一方に関す
るコントラストを算出し、それを用いて信頼性判定を行
う場合もある。そして、信頼性ありと判定されるとデフ
ォーカス量ＤＦに基づく撮影レンズ１００の駆動、ある
いは表示を行う。以上、数式１から数式６までの相関演
算、補間演算、条件判定をまとめて焦点検出演算と呼ぶ
ことにする。

【０００６】以上の焦点検出演算の説明ではイメージセ
ンサーアレイの出力信号をそのまま用いているが、出力
信号に対してフィルター処理を施してフィルター処理デ
ータを算出し、そのフィルター処理データを用いて焦点
検出演算を行う方法が特開昭６１−２４５１２３公報な
どに開示されている。

【０００７】また、撮影レンズ１００が合焦状態では、
シフト量Ｌがほぼ０の時に一対のデータが一致するよう
に焦点検出装置を構成するのが一般的であるので、被写
体の像がイメージセンサーアレイのＡ列、Ｂ列の初項ｋ
０から最終項ｒ０までの範囲に形成されていなければ、
その被写体に撮影レンズ１００を合焦させることはでき
ない。したがって、焦点検出を行う領域は初項ｋ０と最
終項ｒ０によって決定されることになり、例えば初項ｋ
０と最終項ｒ０をイメージセンサーアレイの中央部の一
部分とすると、焦点検出を行う領域は図１５に示すよう
に撮影画面における中央部の実線で示す領域となる。以
後、初項ｋ０から最終項ｒ０までのデータ範囲を演算範
囲と呼ぶことにする。そして、撮影画面上で演算範囲に
相当する領域が焦点検出領域であり、撮影者はこの焦点
検出領域内に被写体を捕捉することによって所望の被写
体に撮影レンズを合焦することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
焦点検出装置では、被写体のパターンによって最適な演
算範囲が異なる。この問題について図７、図８、図９を
用いて説明する。これらの図は一対のイメージセンサー
アレイの内の一方の出力信号を表す。図７に示す低周波
数成分のみからなるパターンの被写体の場合に、広い演
算範囲ｃｅ１と狭い演算範囲ｃｅ２を比較すると、演算
範囲内に含まれるコントラストは広い演算範囲ｃｅ１の
方が多いので、数式１から数式６までの焦点検出演算を
行って得られる数値Ｅは広い演算範囲ｃｅ１の方が大き
くなり、演算範囲ｃｅ１における焦点検出結果のほうが
信頼性が高い。また、図８に示す高周波数成分を含み、
局地的にコントラストが存在するパターンの被写体の場
合に、広い演算範囲ｃｅ１と狭い演算範囲ｃｅ２を比較
すると、演算範囲内に含まれるコントラストはどちらの
演算範囲も同一であるので、数式１から数式６までの焦
点検出演算を行って得られる数値Ｅも同一となる。しか
しながら、ノイズなどの影響は演算範囲が広い方が強い
ので数値Ｃｅｘは狭い演算範囲ｃｅ２の方が小さくな
り、演算範囲ｃｅ２における焦点検出結果の方が信頼性
が高い。さらに、図９に示す高周波数成分を含む細かい
パターンが広く分布しているパターンの被写体の場合
に、広い演算範囲ｃｅ１と狭い演算範囲ｃｅ２とを比較
すると、演算範囲内に含まれるコントラストは広い演算
範囲ｃｅ１の方が多いので、数式１から数式６までの焦
点検出演算を行って得られる数値Ｅは広い演算範囲ｃｅ
１の方が大きくなり、演算範囲ｃｅ１における焦点検出
結果の方が信頼性が高い。

【０００９】このような被写体パターンによって最適な
演算範囲が異なるという問題を解決するために、本出願
人は、特開平４−２１１２１３号公報に、被写体パター
ンに含まれる周波数成分を検出し、高周波数成分を含む
場合には演算範囲を狭くし、高周波数成分を含まない場
合には演算範囲を広くする焦点検出方法を開示してい
る。この方法によれば図７と図８に示す場合には最適な
演算範囲が選択されるが、図９に示すように高周波数成
分を含むが広い演算範囲が好ましい場合には対応できな
い。また、図８に示すパターンの位置がズレて図１０に
示すような出力信号になると、狭い演算範囲ｃｅ２内に
コントラストがなくなってしまい、信頼性のある焦点検
出結果が得られなくなる。

【００１０】本発明の目的は、被写体パターンに応じて
焦点検出領域内における最適な焦点検出演算範囲を設定
するようにした焦点検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の光電変換素子からなり、
被写体像の光強度分布に応じた信号列を出力する光電変
換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光を前
記光電変換素子列へ導き、前記光電変換素子列上に被写
体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列
上に第１の領域を設定し、その第１の領域に含まれる複
数の光電変換素子の出力信号列に基づいて、前記第１の
領域の被写体像のコントラストを算出する第１のコント
ラスト算出手段と、前記第１の領域の一部を第２の領域
として設定する領域設定手段と、この領域設定手段によ
り設定された前記第２の領域に含まれる複数の光電変換
素子の出力信号列に基づいて、前記第２の領域の被写体
像のコントラストを算出する第２のコントラスト算出手
段と、前記第１のコントラスト算出手段により算出され
た前記第１の領域のコントラストと、前記第２のコント
ラスト算出手段により算出された前記第２の領域のコン
トラストとに基づいて、前記第１の領域または前記第２
の領域を焦点検出演算範囲に決定する演算範囲決定手段
と、この演算範囲決定手段により演算範囲に決定された
前記第１の領域または前記第２の領域の出力信号列に基
づいて、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点
検出演算手段とを備える。請求項２の発明は、複数の光
電変換素子からなり、被写体像の光強度分布に応じた信
号列を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過し
た被写体からの光を前記光電変換素子列へ導き、前記光
電変換素子列上に被写体像を結像する焦点検出光学系
と、前記光電変換素子列の出力信号列をフィルター処理
してフィルター処理信号列を出力するフィルター処理手
段と、前記光電変換素子列上に第１の領域を設定し、そ
の第１の領域に含まれる複数の光電変換素子に対応する
フィルター処理信号列に基づいて、前記第１の領域の被
写体像のコントラストを算出する第１のコントラスト算
出手段と、前記第１の領域の一部を第２の領域として設
定する領域設定手段と、この領域設定手段により設定さ
れた前記第２の領域に含まれる複数の光電変換素子に対
応するフィルター処理信号列に基づいて、前記第２の領
域の被写体像のコントラストを算出する第２のコントラ
スト算出手段と、前記第１のコントラスト算出手段によ
り算出された前記第１の領域のコントラストと、前記第
２のコントラスト算出手段により算出された前記第２の
領域のコントラストとに基づいて、前記第１の領域また
は前記第２の領域を焦点検出演算範囲に決定する演算範
囲決定手段と、この演算範囲決定手段により演算範囲に
決定された前記第１の領域または前記第２の領域のフィ
ルター処理信号列に基づいて、前記撮影レンズの焦点調
節状態を演算する焦点検出演算手段とを備える。請求項
３の焦点検出装置は、前記領域設定手段によって、前記
第１の領域のコントラスト分布の重心位置を算出し、そ
の重心位置を中心とする所定の幅の第２の領域を設定す
るようにしたものである。請求項４の焦点検出装置は、
前記領域設定手段によって、前記第１の領域に対応する
出力信号列またはフィルター処理信号列の内の、隣接す
る信号どうしの差の絶対値または所定の間隔だけ離れた
信号どうしの差の絶対値が最大となる位置を算出し、そ
の最大位置を中心として所定の幅の第２の領域を設定す
るようにしたものである。請求項５の焦点検出装置は、
前記演算範囲決定手段によって、前記第１の領域のコン
トラストと前記第２の領域のコントラストとを比較し、
両者の差が所定値以下であれば前記第２の領域を演算範
囲に決定し、両者の差が所定値よりも大きければ前記第
１の領域を演算範囲に決定するようにしたものである。

【００１２】

【作用】請求項１の焦点検出装置では、光電変換素子列
上に第１の領域を設定し、その第１の領域に含まれる複
数の光電変換素子の出力信号列に基づいて、第１の領域
の被写体像のコントラストを算出するとともに、第１の
領域の一部を第２の領域として設定し、その第２の領域
に含まれる複数の光電変換素子の出力信号列に基づい
て、第２の領域の被写体像のコントラストを算出する。
そして、第１の領域のコントラストと第２の領域のコン
トラストとに基づいて、第１の領域または第２の領域を
焦点検出演算範囲に決定し、演算範囲に決定された第１
の領域または第２の領域の出力信号列に基づいて撮影レ
ンズの焦点調節状態を演算する。請求項２の焦点検出装
置では、光電変換素子列の出力信号列をフィルター処理
してフィルター処理信号列を生成する。また、光電変換
素子列上に第１の領域を設定し、その第１の領域に含ま
れる複数の光電変換素子に対応するフィルター処理信号
列に基づいて、第１の領域の被写体像のコントラストを
算出するとともに、第１の領域の一部を第２の領域とし
て設定し、その第２の領域に含まれる複数の光電変換素
子に対応するフィルター処理信号列に基づいて、第２の
領域の被写体像のコントラストを算出する。そして、第
１の領域のコントラストと第２の領域のコントラストと
に基づいて第１の領域または第２の領域を焦点検出演算
範囲に決定し、演算範囲に決定された第１の領域または
第２の領域のフィルター処理信号列に基づいて撮影レン
ズの焦点調節状態を演算する。請求項３の焦点検出装置
では、第１の領域のコントラスト分布の重心位置を算出
し、その重心位置を中心とする所定の幅の第２の領域を
設定する。請求項４の焦点検出装置では、第１の領域に
対応する出力信号列またはフィルター処理信号列の内
の、隣接する信号どうしの差の絶対値または所定の間隔
だけ離れた信号どうしの差の絶対値が最大となる位置を
算出し、その最大位置を中心として所定の幅の第２の領
域を設定する。請求項５の焦点検出装置では、第１の領
域のコントラストと第２の領域のコントラストとを比較
し、両者の差が所定値以下であれば第２の領域を演算範
囲に決定し、両者の差が所定値よりも大きければ第１の
領域を演算範囲に決定する。

【００１３】

【実施例】

−第１の実施例− 図１は第１実施例の構成を示す機能ブロック図である。
焦点検出光学系１は、撮影レンズ１００を通過した被写
体からの光をイメージセンサー２へ導く光学系であり、
例えば上述した図１１に示す視野マスク２００、フィー
ルドレンズ３００、絞り開口部４０１、４０２、再結像
レンズ５０１、５０２から成る。イメージセンサー２
は、それぞれが例えば５２個の光電変換素子からなる一
対のイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列から構成され、
それぞれが５２個のデータからなる出力信号列ａ
［ｉ］、ｂ［ｉ］を出力する。演算範囲決定回路３は、
イメージセンサー２から出力される出力信号列ａ
［ｉ］、ｂ［ｉ］に基づいて焦点検出演算範囲を決定す
る回路である。演算範囲決定回路３は、イメージセンサ
ーアレイＡ列、Ｂ列上に設定された広い基準領域におけ
るコントラストと、基準領域内のコントラスト強い部分
を中心とした狭い第２領域におけるコントラストとを比
較し、比較結果に基づいて基準領域または第２領域を焦
点検出演算範囲に決定する。この演算範囲決定方法につ
いては後に詳しく説明する。焦点検出演算回路４は、イ
メージセンサー２から出力される出力信号列ａ［ｉ］、
ｂ［ｉ］の内の、演算範囲決定回路３により決定された
演算範囲に対応する出力信号列に基づいて数式１〜数式
６の焦点検出演算を行い、撮影レンズ１００の焦点調節
状態を検出する。なお、演算範囲決定回路３、焦点検出
演算回路４はマイクロコンピューターによって実現され
るようにしてもよい。

【００１４】このように構成された第１の実施例の焦点
検出動作を、図２により説明する。ステップＳ４０１に
おいて、演算範囲決定回路３はイメージセンサー２の出
力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を入力する。ステップＳ４
０２で、演算範囲決定回路３により初項ｋ０と最終項ｒ
０を定めて演算範囲を決定する。この決定方法について
は後述する。ステップＳ４０３で、出力信号列ａ
［ｉ］、ｂ［ｉ］の内の演算範囲の対応する信号列に基
づいて数式１〜数式６の焦点検出演算を行い、続くステ
ップＳ４０４で、信頼性のあるデフォーカス量が得られ
たか否かを判別する。信頼性のあるデフォーカス量が得
られた場合はステップＳ４０６へ進み、焦点検出可能と
して動作を終了する。また、信頼性がない場合はステッ
プＳ４０５へ進み、焦点検出不能として動作を終了す
る。なお、ステップＳ４０３〜Ｓ４０６は焦点検出演算
回路４の動作である。

【００１５】図３により、図２のステップＳ４０２にお
ける演算範囲決定回路３の動作を説明する。ステップＳ
３０１において、広い基準領域におけるコントラスト値
ＢＣを算出する。ここでは、Ａ列の出力信号列ａ［ｉ］
を用い、基準領域は５２個の光電変換素子の内の中央部
の３６個とする。コントラスト値ＢＣは数式７により求
められる。

【数７】ＢＣ＝Σ｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜、 ここで、Σはｉ＝９〜４４−ｔにおける総和演算を示
す。また、ｔは整数であり、値は１から４程度が好まし
い。この演算において、ノイズの影響を除去するために
差分の絶対値が所定値以下の場合には、差分の絶対値を
０と置き換えて加算するとよい。

【００１６】ステップＳ３０２で基準領域内の一部を第
２領域として設定する。この第２領域の設定は基準領域
のコントラスト分布に基づいて行われ、例えば次の２つ
の方法がある。第１の方法は、基準領域におけるコント
ラスト分布の重心位置Ｊｓを算出し、この重心位置Ｊｓ
を中心とする所定の幅の領域を設定し、それを第２領域
とする方法である。重心位置Ｊｓは数式８により求めら
れる。

【数８】Ｊｓ＝Σ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜×ｉ｝
／Σ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜｝、 ここで、Σはｉ＝９〜４４−ｔにおける総和演算を示
す。また、ｔは数式７のものと同一である。Ｊｓは小数
点以下を切り捨て、あるいは四捨五入といった処理を行
って整数とする。そして、重心位置Ｊｓを中心とする例
えば幅１２データの第２領域を設定する。例えばｔが１
である場合は、ＪｓからＪｓ＋１の範囲が中心となるの
で、第２領域の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓ
ｅは数式９により定まる。

【数９】Ｓｓ＝Ｊｓ−５， Ｓｅ＝Ｊｓ＋６

【００１７】第２の方法は、隣接するデータあるいは所
定データ分離れたデータ間の差分の絶対値が最大となる
部分Ｍｃを検出し、その最大部分Ｍｃを中心とする所定
の幅の領域を設定し、それを第２領域とする方法であ
る。最大部分Ｍｃは数式１０により求められる。

【数１０】 Ｍｃ＝Ｍａｘ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜｝、 ここで、Ｍａｘはｉ＝９〜４４−ｔにおける最大値を示
す。算出された最大部分Ｍｃを中心とする例えば幅１２
データの第２領域を設定する。例えばｔが１である場合
はＭｃからＭｃ＋１の範囲が中心となるので、第２領域
の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅは数式１１
により求められる。

【数１１】Ｓｓ＝Ｍｃ−５， Ｓｅ＝Ｍｃ＋６

【００１８】ステップＳ３０３で、上記ステップで抽出
した第２領域のコントラスト値ＮＣを数式１２により算
出する。

【数１２】ＮＣ＝Σ｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜、 ここで、Σはｉ＝Ｓｓ〜Ｓｅ−ｔにおける総和演算を示
す。また、ｔは数式７のものと同一である。この演算に
おいて、ノイズの影響を除去するために差分の絶対値が
所定値以下の場合には、差分の絶対値を０と置き換えて
加算するとよい。ステップＳ３０４で、基準領域のコン
トラスト値ＢＣと第２領域のコントラスト値ＮＣとを比
較し、いずれか一方の領域を焦点検出演算範囲に決定す
る。この決定方法は、両者がほとんど同じ値であれば第
２領域を演算範囲とし、差が大きい場合には基準領域を
演算範囲とする。具体的には、数式１３に示す条件の判
定を行い、条件を満たす場合は第２領域を選択し、そう
でなければ基準領域を選択する。

【数１３】ＢＣ＜Ｋｓ×ＮＣ、 ここで、Ｋｓは実数であり、１から２程度が好ましい。

【００１９】ステップＳ３０５で第２領域が選択された
か否かを判別し、第２領域が選択された場合にはステッ
プＳ３０６へ進み、基準領域が選択された場合にはステ
ップＳ３０７へ進む。第２領域が選択された時は、ステ
ップＳ３０６で初項ｋ０と最終項ｒ０に次の値を設定し
て処理を終了する。

【数１４】ｋ０＝Ｓｓ， ｒ０＝Ｓｅ 一方、基準領域が選択された時は、ステップＳ３０７で
初項ｋ０と最終項ｒ０に次の値を設定して処理を終了す
る。

【数１５】ｋ０＝９， ｒ０＝４４

【００２０】−第２の実施例− この第２の実施例では、上述した第１の実施例のように
イメージセンサーの出力信号をそのまま用いるのではな
く、フィルター処理を施してフィルター処理データを算
出し、このフィルター処理データを用いて演算範囲決定
と焦点検出演算を行う。なお、フィルター処理について
は特開昭６１−２４５１２３号方法などに開示されてお
り、説明を省略する。図４は第２実施例の構成を示す機
能ブロック図である。焦点検出光学系１は、撮影レンズ
１００を通過した被写体からの光をイメージセンサー２
へ導く光学系であり、例えば図１１に示す視野マスク２
００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１、４
０２、再結像レンズ５０１、５０２から成る。イメージ
センサー２は、それぞれが例えば５２個の光電変換素子
からなる一対のイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列から
構成され、それぞれが５２個のデータからなる出力信号
列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を出力する。

【００２１】フィルター処理回路５は、イメージセンサ
ー２から出力される出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］に対
してフィルター処理を施し、フィルター処理データＦａ
［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を出力する。フィルター処理には数
式１６に示す高周波カットフィルターや、数式１７に示
すＤＣカットフィルターがある。

【数１６】Ｆａ［ｉ］＝（ａ［ｉ］＋２×ａ［ｉ＋１］
＋ａ［ｉ＋２］）／４， Ｆｂ［ｉ］＝（ｂ［ｉ］＋２×ｂ［ｉ＋１］＋ｂ［ｉ＋
２］）／４、 ここで、ｉ＝１〜５０とする。

【数１７】Ｆａ［ｉ］＝−ａ［ｉ］＋２×ａ［ｉ＋ｓ］
−ａ［ｉ＋２ｓ］， Ｆｂ［ｉ］＝−ｂ［ｉ］＋２×ｂ［ｉ＋ｓ］−ｂ［ｉ＋
２ｓ］、 ここで、ｉ＝１〜５０−２ｓとする。フィルター処理回
路５では、これらの数式１６と数式１７のフィルター処
理の内のどちらか一方のみを行ってもよいが、出力信号
列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］に対してまず数式１８によって高
周波カットを行い、高周波カットを行ったデータＰａ
［ｉ］、Ｐｂ［ｉ］に対してさらに数式１９によってＤ
Ｃカット処理を行うようにするのが好ましい。

【数１８】Ｐａ［ｉ］＝（ａ［ｉ］＋２×ａ［ｉ＋１］
＋ａ［ｉ＋２］）／４， Ｐｂ［ｉ］＝（ｂ［ｉ］＋２×ｂ［ｉ＋１］＋ｂ［ｉ＋
２］）／４、 ここで、ｉ＝１〜５０とする。

【数１９】Ｆａ［ｉ］＝−Ｐａ［ｉ］＋２×Ｐａ［ｉ＋
ｓ］−Ｐａ［ｉ＋２ｓ］， Ｆｂ［ｉ］＝−Ｐｂ［ｉ］＋２×Ｐｂ［ｉ＋ｓ］−Ｐｂ
［ｉ＋２ｓ］、 ここで、ｉ＝１〜５０−２ｓとする。数式１７と数式１
９においてｓは１から１０程度の整数であり、数値が大
きいほど被写体パターンのより低周波数成分を抽出し、
数値が小さいほど被写体パターンのより高周波数成分を
抽出することになる。被写体パターンによって含まれる
周波数成分が異なるので、最初はｓを２として高周波数
成分を抽出するフィルター処理を行ない、焦点検出演算
回路４によって信頼性のあるデフォーカス量を得られれ
ば終了し、得られない場合にはｓを４として低周波数成
分を抽出するフィルター処理を行ない、ふたたび焦点検
出演算回路４によって焦点検出演算を行う。

【００２２】演算範囲決定回路３は、フィルター処理回
路５から出力されるフィルター処理データＦａ［ｉ］、
Ｆｂ［ｉ］に基づいて演算範囲を決定する。すなわち、
フィルター処理回路５がｓを２として高周波数成分を抽
出したフィルター処理データを出力した場合には、イメ
ージセンサーＡ列、Ｂ列上に設定された広い基準領域に
おけるコントラストと、基準領域におけるコントラスト
の強い部分を中心とした狭い第２領域のコントラストと
を比較し、比較結果に基づいて基準領域または第２領域
を焦点検出演算範囲に決定する。また、フィルター処理
回路５がｓを４として低周波数成分を抽出したフィルタ
ー処理データを出力した場合には、所定の広い演算範囲
を設定する。これらの演算範囲の決定方法については後
に詳しく説明する。焦点検出演算回路４は、フィルター
処理回路５から出力されるフィルター処理データＦａ
［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］の内の、演算範囲決定回路３により
決定された演算範囲に対応するフィルター処理データに
基づいて数式１〜数式６の焦点検出演算を行い、撮影レ
ンズ１００の焦点調節状態を検出する。なお、フィルタ
ー処理回路５、演算範囲決定回路３、焦点検出演算回路
４はマイクロコンピューターによって実現されるように
してもよい。

【００２３】このように構成された第２の実施例の焦点
検出動作を、図５により説明する。ステップＳ６０１に
おいて、フィルター処理回路５はイメージセンサー２か
ら出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を入力する。ステップ
Ｓ６０２で、数式１８によりフィルター処理データＰａ
［ｉ］、Ｐｂ［ｉ］を算出する。ステップＳ６０３で数
式１９のｓに２を設定してステップＳ６０４へ進み、数
式１９のフィルター処理演算を実行してフィルター処理
データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を算出する。このステッ
プＳ６０２〜Ｓ６０４はフィルター処理回路５の動作で
ある。ステップＳ６０５で、演算範囲決定回路３により
初項ｋ０と最終項ｒ０を定めて焦点検出演算範囲を決定
する。この詳細は後述する。ステップＳ６０６で、フィ
ルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］の内の演算範
囲に対応するデータに基づいて数式１〜数式６の焦点検
出演算を行う。ステップＳ６０７において信頼性のある
デフォーカス量が得られたか否かを判別し、得られた場
合はステップＳ６１４へ進み、焦点検出可能として動作
を終了する。一方、信頼性がない場合はステップＳ６０
８へ進む。このステップＳ６０６、Ｓ６０７は焦点検出
演算回路４の動作である。

【００２４】ステップＳ６０８において数式１９のｓに
４を設定してステップＳ６０９へ進み、数式１９の演算
を実行してフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ
［ｉ］を算出する。このステップＳ６０８、Ｓ６０９は
フィルター処理回路５の動作である。ステップＳ６１０
で、演算範囲決定回路３により初項ｋ０と最終項ｒ０を
定めて焦点検出演算範囲を決定する。この詳細も後述す
る。次にステップＳ６１１で、フィルター処理データＦ
ａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］の内の演算範囲に対応するデータ
に基づいて数式１〜数式６の焦点検出演算を行う。そし
て、ステップＳ６１２で信頼性のあるデフォーカス量が
得られたか否かを判別し、得られた場合はステップＳ６
１４へ進み、焦点検出可能として動作を終了する。一
方、信頼性がない場合はステップＳ６１３へ進み、焦点
検出不能として動作を終了する。これらステップＳ６１
１〜Ｓ６１４は焦点検出演算回路４の動作である。

【００２５】図６により、図５のステップＳ６０５およ
びＳ６１０における演算範囲決定動作を説明する。ステ
ップＳ５０１においてフィルター処理回路５からフィル
ター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を入力してステ
ップＳ５０２へ進み、数式１９のｓの値が２であるか否
かを判別する。ｓが２でなければ４であり、この場合は
低周波数成分を抽出するフィルター処理なので演算範囲
は広い方が好ましい。そこで、広い演算範囲を設定すべ
くステップＳ５１０へ進む。一方、ｓが２の場合は高周
波数成分を抽出するフィルター処理であり、ステップＳ
５０３へ進む。高周波数成分を抽出するフィルター処理
を行なう時は、ステップＳ５０３で広い基準領域におけ
るコントラスト値ＢＣを算出する。ここでは、Ａ列のフ
ィルター処理データＦａ［ｉ］を用い、基準領域は５２
個の光電変換素子の内の中央部の３６個、すなわちフィ
ルター処理データ４６個の内の中央部の３６個とする。
この基準領域のコントラスト値ＢＣは数式２０により求
められる。

【数２０】ＢＣ＝Σ｜Ｆａ［ｉ］−Ｆａ［ｉ＋ｔ］｜、 ここで、Σはｉ＝６〜４１−ｔの総和演算を表わす。ま
た、ｔは整数であり、１から４程度が好ましい。この演
算において、ノイズの影響を除去するために差分の絶対
値が所定値以下の場合には差分の絶対値を０と置き換え
て加算するとよい。

【００２６】ステップＳ５０４において、基準領域の内
の一部を第２領域として設定する。第２領域の設定は基
準領域のコントラスト分布に基づいて行われ、例えば次
の２つの方法がある。第１の方法は、基準領域内のコン
トラスト分布の重心位置Ｊｓを算出し、この重心位置Ｊ
ｓを中心とする所定の幅の領域を設定し、それを第２領
域とする方法である。この重心位置Ｊｓは数式２１によ
り算出される。

【数２１】Ｊｓ＝Σ｛｜Ｆａ［ｉ］−Ｆａ［ｉ＋ｔ］｜
×ｉ｝／Σ｛｜Ｆａ［ｉ］−Ｆａ［ｉ＋ｔ］｜｝、 ここで、Σはｉ＝６〜４１−ｔの総和演算を表わす。ま
た、ｔは数式２０のものと同一であり、Ｊｓは小数点以
下を切り捨て、あるいは四捨五入といった処理を行って
整数とする。次に、重心位置Ｊｓを中心とする例えば幅
１２データの第２領域を設定する。例えばｔが１である
場合はＪｓからＪｓ＋１の範囲が中心となるので、第２
領域の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅは数式
２２により定められる。

【数２２】Ｓｓ＝Ｊｓ−５， Ｓｅ＝Ｊｓ＋６ 第２の方法は、隣接するデータあるいは所定データ分離
れたデータ間の差分の絶対値が最大となる部分Ｍｃを検
出し、最大部分Ｍｃを中心とする所定の幅の領域を設定
し、それを第２領域とする方法である。最大部分Ｍｃは
数式２３により求められる。

【数２３】 Ｍｃ＝Ｍａｘ｛｜Ｆａ［ｉ］−Ｆａ［ｉ＋ｔ］｜｝、 ここで、Ｍａｘはｉ＝６〜４１−ｔにおける最大値を示
す。そして、最大部分Ｍｃを中心とする例えば幅１２デ
ータの第２領域を設定する。例えばｔが１である場合は
ＭｃからＭｃ＋１の範囲が中心となるので、第２領域の
先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅは数式２４に
より求められる。

【数２４】Ｓｓ＝Ｍｃ−５， Ｓｅ＝Ｍｃ＋６

【００２７】ステップＳ５０５において、抽出された第
２領域のコントラスト値ＮＣを数式２５により算出す
る。

【数２５】ＮＣ＝Σ｜Ｆａ［ｉ］−Ｆａ［ｉ＋ｔ］｜、 ここで、Σはｉ＝Ｓｓ〜Ｓｅ−ｔにおける総和演算を表
わす。また、ｔは数式２０のものと同一である。この演
算においてノイズの影響を除去するために差分の絶対値
が所定値以下の場合には、差分の絶対値を０と置き換え
て加算するとよい。ステップＳ５０６で、基準領域のコ
ントラスト値ＢＣと第２領域のコントラスト値ＮＣとを
比較し、いずれか一方の領域を焦点検出演算範囲に決定
する。この決定方法は、両者がほとんど同じ値であれば
第２領域を演算範囲とし、差が大きい場合には基準領域
を演算範囲とする。具体的には、数式２６に示す条件の
判定を行い、条件を満たす場合には第２領域を選択し、
満たさない場合は基準領域を選択する。

【数２６】ＢＣ＜Ｋｓ×ＮＣ、 ここで、Ｋｓは実数であり、１から２程度が好ましい。

【００２８】ステップＳ５０７で、第２領域が選択され
たか否かを判別し、第２領域が選択された場合はステッ
プＳ５０８へ進み、基準領域が選択された場合はステッ
プＳ５０９へ進む。第２領域が選択された時は、ステッ
プＳ５０８で第２領域を演算範囲とし、初項ｋ０と最終
項ｒ０に次の値を設定して処理を終了する。

【数２７】ｋ０＝Ｓｓ， ｒ０＝Ｓｅ 一方、基準領域が選択された時は、ステップＳ５０９で
基準領域を演算範囲とし、初項ｋ０と最終項ｒ０に次の
値を設定して処理を終了する。

【数２８】ｋ０＝６， ｒ０＝４１ なお、ステップＳ５０２で数式１９のｓの値が２でない
と判別された時はｓ＝４としてステップＳ５１０へ進
み、低周波数成分を抽出するフィルター処理であるか
ら、演算範囲に所定の広い範囲を設定して処理を終了す
る。すなわち、

【数２９】ｋ０＝４， ｒ０＝３９ なお、この第２の実施例ではフィルター処理の種類をｓ
＝２とｓ＝４の２種類としたが、他の種類としてもよ
い。

【００２９】上述した第１の実施例および第２の実施例
による焦点検出演算範囲の決定の様子を、図７〜図１０
の被写体パターンを例に上げて説明する。図７に示す被
写体パターンでは、広い基準領域ｃｅ１に含まれるコン
トラストは狭い第２領域ｃｅ２に含まれるコントラスト
よりも多いので、広い基準範囲ｃｅ１が焦点検出演算範
囲に決定される。また、図８に示す被写体パターンで
は、基準領域ｃｅ１に含まれるコントラストも第２領域
ｃｅ２に含まれるコントラストも同じであるので、第２
領域ｃｅ２が演算範囲に決定される。さらに、図９に示
す被写体パターンでは、基準領域ｃｅ１に含まれるコン
トラストは第２領域ｃｅ２に含まれるコントラストより
も多いので基準領域ｃｅ１が演算範囲に決定される。な
お、広い基準領域ｃｅ１のコントラスト分布に基づいて
狭い第２領域ｃｅ２が設定されるので、図１０に示すよ
うにコントラストが存在しない領域が第２領域に設定さ
れるようなことはなく、図８に示すようにコントラスト
が存在する領域が第２領域として設定される。

【００３０】以上の実施例の構成において、イメージセ
ンサー２が光電変換素子列を、演算範囲決定回路３が第
１のコントラスト算出手段、第２のコントラスト算出手
段、領域設定手段および演算範囲決定手段を、フィルタ
ー処理回路５がフィルター処理手段を、焦点検出演算回
路４が焦点検出演算手段をそれぞれ構成する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
電変換素子列上に第１の領域を設定し、その第１の領域
に含まれる複数の光電変換素子の出力信号列に基づい
て、第１の領域の被写体像のコントラストを算出すると
ともに、第１の領域の一部を第２の領域として設定し、
その第２の領域に含まれる複数の光電変換素子の出力信
号列に基づいて、第２の領域の被写体像のコントラスト
を算出する。そして、第１の領域のコントラストと第２
の領域のコントラストとに基づいて、第１の領域または
第２の領域を焦点検出演算範囲に決定し、演算範囲に決
定された第１の領域または第２の領域の出力信号列に基
づいて撮影レンズの焦点調節状態を演算するようにした
ので、被写体パターンに応じて焦点検出領域内に最適な
焦点検出演算範囲を設定でき、信頼性の高い焦点検出結
果が得られる。また、光電変換素子列の出力信号列をフ
ィルター処理してフィルター処理信号列を生成する。ま
た、光電変換素子列上に第１の領域を設定し、その第１
の領域に含まれる複数の光電変換素子に対応するフィル
ター処理信号列に基づいて、第１の領域の被写体像のコ
ントラストを算出するとともに、第１の領域の一部を第
２の領域として設定し、その第２の領域に含まれる複数
の光電変換素子に対応するフィルター処理信号列に基づ
いて、第２の領域の被写体像のコントラストを算出す
る。そして、第１の領域のコントラストと第２の領域の
コントラストとに基づいて第１の領域または第２の領域
を焦点検出演算範囲に決定し、演算範囲に決定された第
１の領域または第２の領域のフィルター処理信号列に基
づいて撮影レンズの焦点調節状態を演算するようにした
ので、上記の効果に加え、光電変換素子列の出力信号列
からノイズや光電変換素子列の特性のバラツキの影響が
低減されて、焦点検出の信頼性をさらに向上させること
ができる。また、第１の領域のコントラスト分布の重心
位置を算出し、その重心位置を中心とする所定の幅の第
２の領域を設定するか、あるいは、第１の領域に対応す
る出力信号列またはフィルター処理信号列の内の、隣接
する信号どうしの差の絶対値または所定の間隔だけ離れ
た信号どうしの差の絶対値が最大となる位置を算出し、
その最大位置を中心として所定の幅の第２の領域を設定
するようにしたので、コントラストが存在する部分に焦
点検出演算範囲を正確に設定でき、信頼性の高い焦点検
出結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図２】第１の実施例の焦点検出動作を示すフローチャ
ート。

【図３】第１の実施例の演算範囲の決定方法を示すフロ
ーチャート。

【図４】第２の実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図５】第２の実施例の焦点検出動作を示すフローチャ
ート。

【図６】第２の実施例の演算範囲の決定方法を示すフロ
ーチャート。

【図７】低周波数成分のみからなる被写体パターン例を
示す図。

【図８】高周波数成分を含み、局地的にコントラストを
有する被写体パターン例を示す図。

【図９】高周波数成分を含み、広い範囲にコントラスト
を有する被写体パターン例を示す図。

【図１０】高周波数成分を含み、局地的にコントラスト
を有する被写体パターン例を示す図。

【図１１】従来の焦点検出原理を説明する図。

【図１２】従来の焦点検出演算を説明する図。

【図１３】従来の焦点検出演算を説明する図。

【図１４】従来の相関演算を説明する図。

【図１５】従来の撮影画面と焦点検出領域との位置関係
を示す図。

【符号の説明】

１ 焦点検出光学系 ２ イメージセンサー ３ 演算範囲決定回路 ４ 焦点検出演算回路 ５ フィルター処理回路 １００ 撮影レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子からなり、被写体像
   の光強度分布に応じた信号列を出力する光電変換素子列
   と、 撮影レンズを通過した被写体からの光を前記光電変換素
   子列へ導き、前記光電変換素子列上に被写体像を結像す
   る焦点検出光学系と、 前記光電変換素子列上に第１の領域を設定し、その第１
   の領域に含まれる複数の光電変換素子の出力信号列に基
   づいて、前記第１の領域の被写体像のコントラストを算
   出する第１のコントラスト算出手段と、 前記第１の領域の一部を第２の領域として設定する領域
   設定手段と、 この領域設定手段により設定された前記第２の領域に含
   まれる複数の光電変換素子の出力信号列に基づいて、前
   記第２の領域の被写体像のコントラストを算出する第２
   のコントラスト算出手段と、 前記第１のコントラスト算出手段により算出された前記
   第１の領域のコントラストと、前記第２のコントラスト
   算出手段により算出された前記第２の領域のコントラス
   トとに基づいて、前記第１の領域または前記第２の領域
   を焦点検出演算範囲に決定する演算範囲決定手段と、 この演算範囲決定手段により演算範囲に決定された前記
   第１の領域または前記第２の領域の出力信号列に基づい
   て、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出
   演算手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 複数の光電変換素子からなり、被写体像
   の光強度分布に応じた信号列を出力する光電変換素子列
   と、 撮影レンズを通過した被写体からの光を前記光電変換素
   子列へ導き、前記光電変換素子列上に被写体像を結像す
   る焦点検出光学系と、 前記光電変換素子列の出力信号列をフィルター処理して
   フィルター処理信号列を出力するフィルター処理手段
   と、 前記光電変換素子列上に第１の領域を設定し、その第１
   の領域に含まれる複数の光電変換素子に対応するフィル
   ター処理信号列に基づいて、前記第１の領域の被写体像
   のコントラストを算出する第１のコントラスト算出手段
   と、 前記第１の領域の一部を第２の領域として設定する領域
   設定手段と、 この領域設定手段により設定された前記第２の領域に含
   まれる複数の光電変換素子に対応するフィルター処理信
   号列に基づいて、前記第２の領域の被写体像のコントラ
   ストを算出する第２のコントラスト算出手段と、 前記第１のコントラスト算出手段により算出された前記
   第１の領域のコントラストと、前記第２のコントラスト
   算出手段により算出された前記第２の領域のコントラス
   トとに基づいて、前記第１の領域または前記第２の領域
   を焦点検出演算範囲に決定する演算範囲決定手段と、 この演算範囲決定手段により演算範囲に決定された前記
   第１の領域または前記第２の領域のフィルター処理信号
   列に基づいて、前記撮影レンズの焦点調節状態を演算す
   る焦点検出演算手段とを備えることを特徴とする焦点検
   出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の焦点検
   出装置において、 前記領域設定手段は、前記第１の領域のコントラスト分
   布の重心位置を算出し、その重心位置を中心とする所定
   の幅の第２の領域を設定することを特徴とする焦点検出
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の焦点検
   出装置において、 前記領域設定手段は、前記第１の領域に対応する出力信
   号列またはフィルター処理信号列の内の、隣接する信号
   どうしの差の絶対値または所定の間隔だけ離れた信号ど
   うしの差の絶対値が最大となる位置を算出し、その最大
   位置を中心として所定の幅の第２の領域を設定すること
   を特徴とする焦点検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの項に記載の焦
   点検出装置において、 前記演算範囲決定手段は、前記第１の領域のコントラス
   トと前記第２の領域のコントラストとを比較し、両者の
   差が所定値以下であれば前記第２の領域を演算範囲に決
   定し、両者の差が所定値よりも大きければ前記第１の領
   域を演算範囲に決定することを特徴とする焦点検出装
   置。