JPS5915208A - 合焦検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カメラ等光学機械の合焦検出装置に関するも
のである。対物レンズの射出瞳の右半分を通った光束と
、左半分を通った光束を適当な分離手段によって分離し
、それぞれの画像に対応した波形の信号に光電変換して
、両者の位相ずれを比較することにより前ビン、後ビン
、合焦等の各信号を得るという技術思想は、例えば特開
昭４８−６０６４５号公報や特開昭５２−９５２２１号
公報に開示されている。しがし、前者のものは光束分離
手段として振動スリットを用いているため機械的な可動
部品が必要となり、また後者のものは対物レンズの予定
焦平面の後方にリレーレンズを設ける必要があるため比
較的広いスペースが必要になる欠点があると共に、何れ
においても対物レンズの光軸を含む面を境とする２つの
領域をそれぞれ通過する光束の光電変換出力分布の相関
性を十分高くして取出し得ない欠点がある。

また、上記特開昭５２−９５２２１号公報に記載された
ものを発展させたものとして特開昭５４−１５９２５９
号公報には、リレーレンズの代りに複数個の微小レンズ
を設けると共に、各微小レンズに対応して受光素子対を
設け、これら受光素子対を微小レンズのアレイに対して
列状に並べた合焦検出装置が開示されている。かかる合
焦検出装置においては、対物レンズの射出瞳の光軸を含
む平面を境とする一方の領域を通った光束による光量分
布と他方の領域を通った光束の光量分布とを、任意の対
物レンズの位置に対し各受光素子対について１：１で比
較し、二つの光量分布が完全に一致する対物レンズの位
置を合焦位置とみなしている。しかし、この装置では各
微小レンズに対応する受光素子対が対物レンズの射出瞳
の一方の領域位Ｖを皿型Ａ２υ唾も を通った光束を完全に分離して受光するように配置され
ているため、受、光素子対に入射する両光束の主光線の
開き角が大きく、このため−眼レフカメラのように繰出
し量の大きい撮影レンズ等を用いた場合にはデフォーカ
ス量が大きくなって横ずね量が大きくなると相関をとる
のに必要な像部分が受光素子をとび出して精度の高い焦
点検出ができなくなると共に、検出不能になる恐れがあ
る。

これを防止する方法としては受光素子を大きくすること
が考えられるが、対を成す受光素子との配Ｍ関係上大き
くするにも限度があり、またこのようにすると掛止りの
低下による受光素子の製作コストの増加をまねき、かつ
実装スペースを余分に必要とする不具合がある。

本発明の目的は、上述した種々の欠点や不具合を解消し
、小形かつ簡単な構成により常に高精度で焦点状態を検
出し得るよう適切に構成した合焦検出装置を提供しよう
とするものである。

本発明の合焦検出装置は、結像光学系の予定焦平面また
はこれと共役な平面の近傍に配列した複、数の光束分割
素子を有する光束分割手段と、これら複数の光束分割素
子の各々に対応して各光束分割素子で分？！＋１された
光束を受光するように配列した複数の受光素・子を有し
、隣接する受光素子の各々に入射する光束の結像光学系
の射出瞳における断面が少くとも互いに重ならない領域
を含むように配置した光電変換手段と、これら複数の受
光素子の出力に基いて結像光学系の焦点状態を検出する
検出手段とを具えることを特徴とするものである。

以下本発明を、図面を参照して詳記する。

周知のように、レンズの光軸を含む面を境にした各半分
の領域を通過した各光束による光像は、デフォーカスに
伴ない横ずれを生ずる。第１図はその原理の説明図であ
って、撮影レンズｌの光軸″０を中心に開孔を有する絞
り２によって、撮影レンズ１に入射する被写体８からの
光束が、その撮影レンズ１の上下各半分の各領域を通過
するようにしている。撮影レンズ１の上側および下側の
各領域を通過した光束による像を考えると、図示の□よ
うに検出面上では後ピン、合焦、前ビンの各状態により
撮影レンズ１の上側の領域を通過した光束による像ａ、
ｂ、Ｃと、撮影レンズｌの下側の領域を通過した光束に
よる像ａ′、ｂ′、ＣＩとの位置関係が異なっている。

この現象を利用し、撮影レンズ１の上側の領域を通過し
た光束と、撮影レンズ１の下側の領域を通過した光束と
を分離して、それぞれの光束による像の横ずれの方向お
よび横ずれ量を検出することにより、合焦判定を行なう
ことができる。

第２図は、そのようにして得られたデフォーカス状態に
おける撮影レンズ１の上側領域および下側領域を通過し
た光束による像を、各別に受光素子で受光して光電変換
して得られた出力分布信号Ａ、Ｂの一例を示したもので
、両信号の位相差Ｘが横ずれ量に相当する。

第８図は本発明の合焦検出装置の光学系の一例の構成を
示す線図である。本例では結像光学系１１の予定焦平面
またはその近傍に微小レンズアレイ１２を配置し、この
微小レンズアレイ１２によって結像光学系１１の射出瞳
の像を、各微小しンズに対応して１個の受光素子を配置
して成る受光素子列１３に結像させる。第４図に微小レ
ンズアレイ１２および受光素子列１３の一部分を示すよ
うに受光素子列１３の各受光素子１３−１〜１８−５は
対応する各微小レンズ１２−１〜１２−５を介して入射
する光スの結像光学系１］（第３図参照）の射出瞳にお
ける断面がいずれも結像光学系１１の光軸を含むと共に
、奇数番目の受光素子１３−１．１３−．３．−−−一
および偶数番目の受光素子１８−２．１．３−４、−−
−一が結像光学系１１の光軸を含む平面を境とする射出
瞳の互いに反対側め領域を通った光束をそれぞれ主とし
て受光するように配列する。

このようにすれば、受光素子列１３の出方分布は例えは
第５図に示すようになり、×印で示す奇数番目の受光素
子の出力分布および○印で示す偶数番目の受光素子の出
力分布は、合焦時においてほぼ一致し、非合焦時におい
てはそのずれの方向および鰍に応じて横ずれを起すこと
になる。そこで、本例では受光素子列１３の各受光素子
の光電変換出力を順次読１出し、従来と同様にして奇数
番目の受光素子群の出力分布と偶数番目の受光素子群の
出力分布との比較に基いて焦点状態を検出する。

上述した実施例によれば、１つの微小レンズに１つの受
光素子を対応させるようにしたから、受光素子として所
望の大きさのものを容易に使用することができる。また
、隣接する受光素子の各々に入射する光束の結像光学系
１１の射出瞳における断面を、いずれも結像光学系１１
の光軸を含むようにすると共に、これら隣接する受光素
子の各々に、射出瞳の光軸を含む平面を境とする互いに
反対側の領域を通った光束を主として入射させるように
したから、受光素子を容易に大きくできることと相俟っ
て一眼レフカメラのように繰出し量の大きい撮影レンズ
を用いた場合にデフォーカス量が大きくなっても像が受
光素子をとび出すことなく常に焦点状態を検出すること
ができる。すなわち、この場合の横ずれ量ｔは、各受光
素子の両端に入射する光線の成す角度を２等分する光線
を主光線として、この主光線と微小レンズの中心光線と
の成す角度をθ、デフォーカスｆｊＬｋΔとすると、ｔ
−２Δｔａｎθで表わされるが、このθ（、ｌｉｉ！ｌ
接する受光素子に入射する両光束の主光線の開き角の＋
）は受光素子に入射する光束の射出瞳における断面が光
軸を含むから、従来のように１つの微小レンズに２個の
受光素子を対応さセで射出瞳の光軸を含む平面を境とす
る互いに反射側の領域を通った光束を分離して受光する
場合υこ比べ、小さくできる。したがって、デフォーカ
ス量に対する横ずれ量が比較的小さくなるから、受光素
子を容易に大きくできることと相俟って結像光学系１１
の広範囲の移動位Ｉｎで焦点状態を有効に検出すること
ができる。

上述した実施例において、横ずれ法により比較される２
つの像は、奇数番目の受光素子の出力（×印）のみをつ
ないで得た像の強度分布と、偶数番目の受光素子の出力
（○印）のみをつないで得た像の強度分布となるが、受
光素子列１３の隣接する受光素子に入射する光束は、各
受光素子および微小レンズを無限に小さくしない限り異
なる像点からのものとなる。しかしながら、受光素子の
大きさは一般に数十μｍ２であり、極端に小面積にする
ことはＳ／Ｎおよび上述したように横ずれが大きくても
像を有効に受光する点から不利であり、また写真レンズ
の分解能は通常前記の受光素子の大きさと同程度あるい
はそれ以下であり、さらに微小レンズの大きさは製作上
有限である。このため、偶数番目の受光素子群の出力分
布と奇数番目の受光素子群の出力分布の相関度は、全く
同じ像が横ずれした場合のものと比較して低くなる。

したがって、」二連した実施例においては受光素子列１
３上の像が、ある程度以上ぼけたときは、結像光学系の
駆動方向を示す評価関数値の正負は正しい値を示し、前
ビンあるいは後ピンの検出が可能であるが、合焦位置に
近くなると正負の判定が正しく検出されない場合がある
。

そこで本発明の他の実施例においては、第５図の奇数番
目の受光素子の出力（×印〕のみを結んだ出力分布およ
び偶数番目の受光素子の出力（○、印）のみを結んだ出
力分布を比較するに当り、奇数番目の受光素子群からの
出力分布については奇数番目同志の隣接する受光素子の
出力を、また偶数番目の受光素子群からの出力分布につ
いては偶数番目同志の隣接する受光素子の出力を、それ
ぞれたとえば荷重平均することによって補間値を求めて
挿入して得た出力分布によって比較する。

第６図ＡおよびＢは、奇数番目の受光素子群の出力のみ
、および偶数番目の受光素子群の出力のみのものに、そ
れぞれさきに説明した補間値（△・印）を挿入して得た
出力分布曲線の例を示したものである。このようにして
補間値を挿入して得た両受光素子群の出力分布曲線間の
相関は、補間値を挿入しない場合の相関に比べはるかに
高くなっていることは明らかである。

補間されるべき値は、たとえば奇数番目の受光素子の出
力分布についていえば、元来隣接して存在する筈の偶数
番目の受光素子の出力について欠落しているので、その
受光素子が存在すると仮定した場合に得られる出力値で
あり、偶数番目の受光、素子の出力分布についても同様
である。

その補間値を直線補間する場合の例について以下簡単に
述べる。

いま、偶数番目の受光素子群の出力分布の補間について
考えてみる。ｎ＝１　、２　、−−−、　ｍとした−と
き２ｎ番目の微小レンズと２ｎ＋１番目の微小レンズの
中心間距離をｌ工、２　ｎ＋１番目の微小レンズと２ｎ
＋２番目の微小レンズの中心間距原トをｌ。

とする。また２ｎ番目の受光素子の出力をＡ、ｎ。

２ｎ＋２番目の受光素子の出力をＡ　、ｎ−１−２とし
、補間する値をＡｆ、ｎ＋１とすると、 より、 となり、ｌ□＝ｌ、となるようにすれば補間値は平均値
となる。同様にして奇数番目の受光素子群の出力分布に
ついても補間すればよい。

このようにして得られた補間値と実際に測定して得た受
光素子の出力値とを含めて奇数番目の受光素子群から得
られた出力分布をＢＱ　Ｉ　Ｂｉ２１　””””−ＩＢ
ｍ−□とじ、偶数番ｌ」の受光素子群から得られた出力
分布をＡＢ　＋　１３　＋　−−−ｒ　Ａｍ−１（ＡＩ
　ｒ　ＡｍとＢ１゜Ｂｍは除く。）とずれば、たとえば
評価関数ＦをＦ　＝　ｆ’ｉ　（ｌＡｎ−Ｂｎ＋ｔ　ｌ
−１Ａｎ＋ｔ−Ｂｎｌ）から求めることにより、第７図
にその評価−数曲線を示したように結像光学系の移動に
関連してその計測関数値の正、負が合焦位槓゛を挟んで
反転することになるので合焦、前ピン、後ビンを容易に
判定することができる。

第８図はかかる合焦検出装置の一例の回路構成を示すブ
ロック図である。

結像光学系１１は、モータ２１により光軸方向・に駆動
制御可能になっている。符号２２は、第８図および第Φ
図で説明したように結像光学系１１の予定焦平面または
その近傍に配列した微小レンズアレイとこの微小レンズ
アレイの結像位置に配置した受光素子列とから成る光電
変換部であり、その受光素子列に結像光学系１１の射出
瞳の像が結像される。なお、その受光素子列は、例えば
００Ｄ　、　ＭＯＳフォトダイオードアレイ等の固体撮
像素子により形成されている。

駆動回路２３からのスタート信号により光電変換部２２
内の受光素子列を動作させて一定時間積分後、受光素子
列の奇数番目の受光素子群と偶数番目の受光素子組の入
射光量に対応した光電変換信号を各別に順次読み出し、
それぞれＡ／Ｉ）変換器２４・によりディジタル信号に
変換し、記憶回路２５に記憶する。この記憶値を演３４
．　（：！１路ｚ６にとり込みその記憶した値をもとに
、奇数番目の受光素子の出力分布および偶数番１の受光
素子の出力分布について、それぞれさきに説明した補間
値を所定の計算式により言１算して補間するとともに、
所定の計算式による評価関数の泪わを行なう。このよう
にして得られた評価値に１ノシ、して制御回、路２７に
より表示回路２８に焦点状＆［ν、・示させると共に、
モ・−夕２１を制御して結像光学系１１を駆動すること
により、結像光学、４＋１を自Ｂ［目的に前記予宇焦平
面に合焦させる。なお、駆動回路２３、Ａ／Ｄ変換器２
牛、記憶１０ｊ路２５および演算回路２６のそれぞれの
動作タイミングは、定められたプログラムによって動作
する制御回路２７によって制御する。

本実施例においては、奇ｖ！ｉ番目の受光素子群からの
出力分布については奇数番目同志の隣接する受光素子の
出力を、また偶数番目の受光素子群からの出力分布につ
いては偶数番目同志の隣接する受光素子の出力を、それ
ぞれたとえは荷重平均することによって補間値を求めて
挿入してそれぞれの受光素子群の出力分布を得、これに
基いて横ずれを検出するようにしたから、極めて相関の
大きい出力分布を比較することができ、したかつて受光
素子列から得られる６横ずれ像に対応した出力□分布が
異なる場合であっても、精度高く、シかも結像光学系の
広い駆動範凹にわたって９点状態を検出することができ
る。

以上の実施例においては、受光素子出力３の奇数番目お
よび偶数番目の受光素子群の各々について、受光素子出
力と補間値とを含む出力分布を得て相関度を検出するよ
うにしたが、両受光素子群の補間値のみの分布や、一方
の受光素子群については受光素子の出力と補間値とを含
む出力分布を得、他方の受光素子群については受光素子
の出力のみから我る出力分布を得て相関度を検出するこ
ともできるし、また一方の受光素子群については袖間植
のみの分布を得、他方の受光素子群については受光素子
の出力のみから成る出力分布を得て相関度を検出するこ
ともでき、いずれの場合でも上述したと同様に結像光学
系の広範囲の移動に亘って常に高精度に焦点状態を検出
することができる。

第９図は本発明の合焦検出装置の他の例の構成を示すブ
ロック図である。本例では、第３図および第４図に示し
た受光素子列１８の奇数番目の受光素子の順次の出力を
、α１．α２．・・・、αｍ。

・・・、αｍとし、偶数番目の受光素子の順次の出力を
、β１．β２．・・・、β。、・・・、βｍとするとき
、評価関数Ｆとして、 を演舞して焦点状態を検出する。すなわち、本例では奇
数番目の受光素子群における補間値のみの分布と偶数番
目の受光素子群における受光素子の出力のみから成る出
力分布との相関度を検出して焦点情報を得る。第９図に
おいては、制御回路３１により受光素子列１３の順次の
受光素子の出力を順次読出して、Ａ／Ｄ変換器３２によ
り順次デジアル信号に変換し、これを加Ｎ器ａａの一方
の入力端子に供給すると共に、シフトレジスタ３４．８
５．８６および３７を経て加ｎ器３８の一方の入力端子
に供給する。第１Ｏ図ＡＣ′：ｉ制御回路８１からＡ／
Ｄ変換Ｎ８Ｚおよびシフトレジスタ３４１〜３７に供給
する駆動パルスを示す。このように、受光素子列１３の
順次の出力をＡ／Ｄ変換器８２を経て、シフトレジスタ
３４〜３７に順次供給すれは、これらＡ／Ｄ変換器８２
、シフトレジスタ８４　、８５　、８６および３７の出
力はそれぞれ第１０図Ｂ、Ｏ，Ｄ、ＥおよびＦに示すよ
うになる。加算器８３および８８のそれぞれ他方の入力
端子にはシフトレジスタ８５の出力（第１Ｏ図Ｄ）をそ
れぞれ供給し、加算器３．３において（αｎ＋□＋αｎ
＋１！”’ｆｉ　　を演算し、加算器３８において（α
。＋αｎ＋１　）／２を演所する。加祈器３３の出力は
絶対値回路３９の一方の入力端子に供給し、この絶対値
回路８９の他方の入力端子にはシ“７トレジスタ３６の
出力（第１０図Ｅ）を供給して、ここで　１（α。。、
＋αｎ＋２　）／２−βｎ１を演算する。また、加算器
３８の出力は絶対値回路４・０の一方の入力端子に供給
し、この絶対値回路４０の他方の入力端子にはシフトレ
ジスタ３Φの出力（ｔｉｏ図Ｃ）を供給して、ここで　
１（α□＋αｎ＋１　）／’ｌ−βｎ＋ｌ　ｌ　　を演
ｐする。絶対６ｔｔ回路；（９および４・０の出力は減
ｐＩ器４．１に供給し、ここで１（ａｎ十αｎ＋□）／
２−βｎ４□１−１（αｎ＋、＋αｎ＋２　）／ｊｉ−
βｎ１　を演算してそのｌ−１１１力を加算器４２に供
給する。加算ツ４・２は制御回路３１から＋７）第１０
図Ｇに示１制御パルスのタイミングで総和をとることに
より評価値Ｆを求め、これを焦点情報として出力端子４
・８に供給する。このようにして得られる焦点情報は、
第７図に示したと同様に評４１）１餉Ｆの極性が合焦位
ｒ）を挾んで反転したものとなるから、この焦点情報（
こ基いて表示回路に焦点状態を表示させたり、結像光学
系の駆卵１を制御してこれを自動的に合焦位置に調整す
ることができる。

上述した実施例では、受光素子列１３の出力をデジタル
的に処理して焦点情報を得るようにしたが、アナログ的
に処理して同様の焦点情報を得ることができる。

第１１図はその一例の回路構成を示すブロック図である
。本例では受光素子列１３を２４９の受・光素子１３−
１〜ｌ　８’−２４芥もって構成する。

したがって微小レンズアレイＩＩ　２　（第３図参照）
も２４個の微小レンズから成る。受光素子１３−１〜１
３−２４はそれぞれアナログゲート用のＦＢ：、Ｔ　（
ｉ！！、界効果型トラ〉ジスタ）５４−１〜５４−２４
を介して共通のコンデンサ５５に接続し、ＦＥＴ　５４
−１〜５４１−２４ヲク０７り発生！ａ５６からのクロ
ック信号によりリングカウンタ５７を介して順次繰返し
導通させることにより、受光素子１３−１〜１３−２４
．の各光電変換出力を順次繰返し読出す。このようにす
れば、コンデンサ５５には順次に読出される受光素子１
８−１〜１３−２４の各々の光電変換出力の平均値電圧
が保持され、その出力端子５８からノイズのない時系列
的な光電変押出力を得ることができる。

出力端子５８に供給される時系列的な光電変換出力はサ
ンプリングホールド回路６ｔおよヒ６２にそれぞれ供給
する。また、クロック発生器５６の出力はフリップフロ
ップ６８に供給してこれをトリガーすると共に、このフ
リップフロップ６３のリセット端子には第１２図＾に示
すリングカウンタ５７の第１相の信号すなわち第１番目
の受光素子ｌ３−１の光電変換出力を読出ずためにＦＥ
Ｔ　５４・−１のゲートに供給するゲートパルスを供給
する。

したがって、フリップフロップ６３のＱ　ＩＪＩ　力は
、第１２１ＱＪＢに示すように奇数番目の受光素子の読
出しタイミングでＬレベル、イ出数番目の受光素子の読
出しタイミングでＨレベルとなり、Ｑ出力は第１２図Ｃ
に示すように逆に画数番目のタイミングでＨレベル、偶
数番目のタイミングでＬレベルとなる。このフリップフ
ロップ６８のＱおよσＱ出力はそオーｌぞれサンプリン
グパルス発生器６Φおよび６５にそれぞね供給し、これ
らサンプリングパルス発生器６４および６５（こおいて
入力するＱおよびＱ出力の立下りエツジに同期４−る第
１２図りおよびＥ＆こ示ずようなサンプリングパルスを
それぞれ発生させ、これらサンプリングパルスをサンプ
リングホールド回路６］および６２にそれぞれ供給する
。

ここで、例えは受光素子列Ｉ３から第１２図Ｆに示ずよ
うな時系列的な光電変押出力が得られたとすると、その
奇数番目の受光素子の光電変押出力はサンプリングパル
ス発生器６４から発生される第１２図りに示すサンプリ
ングパルスによりサンプリングホールド回路６１におい
てサンプリングホールドさね、また偶数番目の受光素子
の光電変換出力はサンプリングパルス発生器６５から発
生される第１２図Ｅに示すサンプリングパルスによりサ
ンプリングホールド回路６２においてサンプリングホー
ルドされる。したがって、サンプリングホールド回路６
１および６２からは、第１２図Ｇに示すように奇数番目
の受光素子の光電変換出力６６と偶数番目の受光素子の
光電変換出力６７とが分離して出力される。

サンプリングホールド回路６１および６２の出力はそれ
ぞれ微分回路７１および７２において微分して第１２図
Ｈおよび■に示すような出力波形を得、これら微分回路
７１および７２の出力を混合器７８で混合して第１２図
Ｊに示すような出力波形を得る。このｌＮ２合器７ａの
出力はレベルセン・す７Φおよび７５にそれぞれ供給す
る。レベルセンづ７４は正極性の微分パルスを検出する
もので、そのスレッショールド涌１圧は第１２図Ｊに符
号７６テ示すレベルにＶ定され、このスレッショールド
′…、圧よりも高い微分パｌ−スを検出したときにＬレ
ベルの出力を発生する。したがって、レベル→・ンサ７
４・の出力波形は第１２図Ｋに示すようになる。

また、レベルセンサ７５は負極性のｍ分パルスを検出す
るもので、そのスレッショールドπｆ圧は第１２図Ｊに
符号７７で示すレベルに設定され、このスレッショール
ド電圧よりも低い微分パルスを検出したときにＬレベル
の出力を発生する。したがって、レベルセンサ７５の出
力波形は第１２図りに示すようになる。これらレベルセ
ンサ７４址よび７５の出力はＲ−８７リツプフロツプ７
８のリセットおよびプリセット入力端子にそれぞれ供給
する。

このようにすれは、Ｒ−Ｓフリップフロップ７８からは
、第１２図Ｆに示す時系列的な光電変出力が増加しつつ
ある領域Ｐ（正極性領域）では、第１２図Ｍに示すよう
、にＨレベルとなり、減少しつつある領域Ｎ（負極性領
域）ではＬレベルとなる極性判別信号が得られる。

ここで、合焦時においては受光素子列１３の奇数番目の
受光素子借と偶数番目の受光素子群とに形成される像は
けは一致し、その照度分布は例えば第１３図Ａに符号８
１で示すようになる。この場合、奇数番目の受光素子の
光電変換出力をサンプリングするサンプリングホールド
回路６Ｊの出・・力波形は勾号８２て示すようになり、
また偶数番目の受光素子の光電変換Ｕ１力をサンプリン
グするサンプリングホールド回路６２の出力波形は符号
８３で示すようになる。第１３図Ａから明らかなように
、合焦時においては偶数２ｎ番目の受光素子の゛丈ンブ
リングホールドレベ／しをｖ２ｎ１そのｒｌ′ｉ［後の
引数２ｎ−］および２ｎ千１番目の受光素子のサンプリ
ングホールドレベルをそれぞれ■２ｎ−］および■２ｎ
＋□とすると、Ｖ２ｎ中（ｖ２ｎ−１＋ｖ２ｎ＋１　）
／２となり、また奇数ｚｍ＋１番目の受光素子のサンプ
リングホールドレベルをｖ２□ｎ＋□、そのＩＱ後の偶
数２ｍおよび２ｍ＋２番目の受光素子のサンプリングホ
ールドレベルをそれぞれＶ　およびＶ２ｍ＋２３ｍ と覆ると、Ｖ　　中（Ｖ＋Ｖ）／２となる。

２ｍ＋１　　　　　　２ｍ　　　　　２ｍ＋２これは、
奇ｖ１％目のサンプリングと偶数番目のサンプリングと
が交互に行なわれ、しかも奇数番目のセンプリング周期
の中央において偶数番目のサンプリングが行なわれるた
めであり、この関係は単一の受光素子間に急峻なコント
ラスト変化が生じない限り成立する。これに対し、前ビ
ン方向に非合焦になると、第１８図Ｂに示すように奇数
番目の受光素子群上の照度分布８４が偶数番目の受光素
子群上の照度分布８５に対して右側に像ずれを生じて上
述した関係がくずれ、正極性領域Ｐではｖ　〉（ｖ　　
＋Ｖ　　）／２．ｖ　　〈（７２ｍ２！ｎ　　　　　　
　２ｎ−１２４１＋１　　　　　　　　　　　２ｍ＋１
＋ｖ　　　）／２．となり、負極性領域Ｎてはそれ２ｍ
＋２ らの関係が逆になる。また、後ビン方向に非合焦になる
と、第１８図Ｃに示すように奇数番目め受光素子群上の
照度分布８４が偶数番目の受光素子群上の照度分布蔦へ
か偶数混抛匈受光素子群上螺照度分布８５に対して左側
に像ずれを生じ、正極性領域Ｐでは■２ｎ〈（ｖ２ｎ−
□＋■２ｎ＋１）／２．ｖ２ｍ＋□〉（■２ｍ＋■２ｍ
＋２）／２となり、負［２拌領域Ｎではそれらの関係が
逆になって、前ビンの場合とは互いに逆の関係になる。

本実緯例においては、以上のように■２ｎと（ｖ２４１
−１＋■２ｎ＋１　）／２（筒数番目の受光集子群の補
ｍｊ値）およびＶ　　と（ｖｚｍ　”　７２ｍ４４　）
／　２　（偶２ｍ＋１ 数番目の受光素子群の補間値）との関係が焦点状態によ
って変化するのを利用して焦点情報を検出する。

第１１図において、偶ｖ！１．番目の受光素子の読出し
タイミング出力であるフリップフロップ６８のＱ出力は
、移相回路９１を経てサンプリングパルス発生器９２に
供給し、このサンプリングパルス発生器９２から第１８
図りに示すように奇数番目の受光素子の読出しタイミン
グの直１＋＋においてサンプリングパルスを発生させ、
このサンプリングパルスによりサンプ、リングホールド
回路９３においてサンプリングホールド回路６１の出力
をサンプリングホールドする。第１８図Ｅはサンブリン
クホー・ルド回路９３の出力波形であり、この出力波形
はサンプリングホールド回路６１の出・力をア＋　ｏ　
り的に一周期（例えは奇数タイミングの一周期長）遅延
させた形となる。また、奇数番目の受光素子の読出しタ
イミング出力であるフリップフロップ６３のＱＵＡ力は
、＃送回路９４・を絆てサンプリングパルス発生器９５
に供給し、このサンプリングパルス発生器９５からｖ、
１８　図Ｆに示すように偶数番目の受光素子の読出しタ
イミングの直前においてサンプリングパルスを発生させ
、このサンプリングパルスによりサンプリングホールド
回路９６においてサンプリングホールド回路６２この出
力波形は第１３図Ｅと同様サンプリングホールド回路６
２の出力をアナログ的に一周期（例えば偶数タイミング
の一周期長）遅延させた形となる。

サンブリー、ングホールド回路９８の出力は混合比がｌ
；１の混合器９７の一方の入力端子に供給し、この混合
器９７の他方の入力端子にはサンプリングホールド回路
６１の出力を供給する。したがって、この混合器９７か
らはサンプリングホールド回路６１の出力電圧とサンプ
リングボールド回路９３の出力電圧との中間の電圧、す
なわち奇数番目の受光素子群の隣接する受光素子間の補
間値である（ｖ２ｎ−ｘ　＋Ｖ２１＋１　）　／　２の
出力電圧が発生ずる。この混合器９７の出力は差検出回
路９８の負入力端子に供給し、また差検出回路９８の正
入力端子にはサンプリングボールド回路６２から出力さ
れる偶ＷｌＺｎ番目のサンプリングホールド出力Ｖ　を
供給してそれらの差、すなわち（ｖ２ｎ＝ｎ （Ｖ　　　＋Ｖ　　　）／２）を検出する。この差検出
！５ｎ−１２Ｉｎ＋１ 回路９８の出力は、合焦時においては（Ｖ、ｎ、、、□
＋ｖ、ｎ＋□）／２−ｉ＝Ｖ□１となるから０ボルトと
なり、前ピン方向に非合焦のときは正極性領域Ｐでかつ
奇数番目の受光素子の読出しタイミングと次の偶数番目
の受光素子の読出しタイミングとの間の位°相部分（第
１３図Ｂにおいて符号９９で示す）では、’Ｖ　　＞（
Ｖ　　　＋Ｖ　　　）／２となるから焦点Ｑｎ　　　　
　　１ｉｎ−１２ｎ＋１ ずれ塊に比例して正電圧方向に生じ、負極性領域Ｎで偶
数番目の受光素子の読出しタイミングと次の奇数番目の
受光素子の読出しタイミングとの間の位相部分（第１８
図りに符号１００で示す）ではＶ　　＜（Ｖ　　　＋Ｖ
　　　）／２となるから焦点ず２ｎ　　　　　　２ｎ−
１２ｎ＋１ れ量に比例して負電圧方向に生じる。また、後ビン方向
に非合焦のときは上述した＋１ｒ＋ビンの場合とは逆の
関係になる。

同様に、サンプリングホールド回路９６の出力は混合比
が１＝１の混合器１０１の一方の入力端子に供給し、こ
の混合器１０１の他方の入力端子にはサンプリングボー
ルド回路６２の出力を供給する。したがって、この混合
器１０１からはサンプリングホールド回路６２の出力型
ｌＪ：、とサンプリングホールド回路９６の出力電圧と
の中間の電圧、すなわち偶数番目の受光素子群の隣接す
る受光素子間の補間値である（■２ｍ＋ｖ２ｍ＋２）／
２の出力電圧が発生する。この混合器１０１の出力は差
検出回路１０２の負入力端子に供給し、また差検出回路
１０２の正入力端子にはサンプリングホールド回路６１
から出力される奇数２ｍ＋１番目のサンプリングボール
ド出力ｖｌ！ｍ＋１を供給してそれらの差、すなわち（
７２ｍ＋１　　（７２ｍ　＋ｖ２ｒ１１４−２）　／　
２）を検出する。この差検出回路１０２の出力は、合焦
時においては０ボルトとなり、前ピン方向に非合焦のと
きは正極性領域Ｐで負電圧方向に、負極性領域Ｎで正電
圧方向にそれぞれ焦点ずれ量に比例した電圧が発生する
。また、後ビン方向に非合焦のときは上述した前ピンの
場合とは逆の関係になる。

差検出回路９８および１０２のそれぞれの出力はアナロ
グスイッチ１０３に供給する。このアナログスイッチ１
０３はＲ−Ｓフリップフロップ７８からの極性判別信号
により、それがＨレベルすなわち正極性領域Ｐのときに
差検出回路９８側に切換り、Ｌレベルすなわち負極性領
域Ｎのときに差検出回路１０２側に切換る。したがって
、アナログスイッチ１０３からは正極性領域Ｐおよび負
極性領域Ｎに関係なく同一符号の焦点情報が得られる。

ただし、このような焦点情報が得られる部分は、第１３
図Ｂに示したように正極性領域Ｐでは奇数番目のタイミ
ングの位相部分９９であり、負極性領域Ｎでは偶数番目
のタイミングの位相部分１（）０である。このため、ア
ナログスイッチ１０３の出力をサンプリングホールド回
路１０４に供給して、上記位相部分でサンプリングホー
ルドする。

以下、このアナログスイッチ１０１の出力のサンプリン
グについて説明する。

フリップフロップ６８　＆）　Ｑおよびて出力はサンプ
リングパルス発生器１０５および１０６にそれぞれ供給
し、それら大刀信号の立下りエツジにおいて第１３図Ｈ
および工にそれぞれ示すようなサンプリングパルスを発
生させる。ここで、サンプリングパルス発生器１０５が
ら発生する第１８図Ｈに示すサンプリングパルスは奇数
番目のタイミングに一致し、またサンプリングパルス発
生器１０６から発生する第１３図工に示すサンプリング
パルスは偶数番目のタイミングに一致する。これらサン
プリングバルジ発生Ｗ１０５および１（）６の出力−そ
れぞれＡＮＤ回路１０７および１０８の一方の入力端子
に供給する。また、Ｒ−Ｓフリップフロップ７８からの
極性判別信号はＡＮＤ回路１０７の他方の入力端子に供
給すると共に、インバータ１０９を経てＡＮＤ回路１０
８の他方の入力端子に供給する。したがって、ＡＮＤ回
路１、０７は正極性領ＭＰにおいてのみオン状態となり
、ＡＮＤ回路１．０８は負極性領域Ｎにおいてのみオン
状態となる。これらＡＮＤ回路１０７および１０８の出
力はＯＲ回路１１０に供給し、このＯＲ回路１１０の出
力をアナログスイッチ１０３の出力を受けるサンプリン
グホールド回路１０４にサンプリングパルスとして供給
する。したがって、サンプリングホールド回路１０４に
は正極性領域Ｐにおいてはフリップフロップ７８の。出
方により、すなわち奇数番目のタイミングで発生するサ
ンプリングパルスが供給され、負極性領域Ｎにおいては
可出力により、すなわち偶数番目のり゛イミングで発生
するサンプリングパルスが供給されることになるから、
その出力は、前ビン方向の非合焦の場合には第１３図Ｋ
に祠号１１１で示すように正極性の電圧どなり、逆に後
ピン方向へ非合焦の場合には符号１１２で示すように負
極性の電圧となる。また、合焦時においては差検出回路
９８および１０２の出力電圧が０ボルトになるから、−
リンプリングホールド回路１０４の出力は第１３図Ｋに
符号１１３で示ずように零電圧となる。

このサンプリングボールド回路１　（１４の出力は積分
回路１１４に供給して積分する。このようにずれば、そ
の出力端子１１５から、合焦時に零電圧で、前ピンおよ
び後ピン方向にずれているときはそのずれの鍬に比例し
た正極性および負４ル（性の電圧の焦点ｆ＃報を得るこ
とができるから、この焦点情報に基いて表示回路に焦点
状態を表示したり、結像光学系の駆動を制御してこれを
自動的に合焦位置に調整することができる。

以」＝述べたように、本実施例においては受光素子列１
８の各光電変換出力をＡ　／　Ｄ　斐侯してデジタル処
理するのではなく、アナログ信号のまま処理するように
したから焦点情報がリアルタイムで得られる利点がある
。

なお、上述した実施例においては隣接する受光素子の各
々に入射する光束の結像光学系の射出瞳における断面が
、いずれも結像光学系の光軸を含むようにしたが、これ
らが光軸を含まないように受光素子を配置してもよい。

また、受光素子の配列を粗くしてずれの方向のみを検出
するようにし、合焦附近の焦点情報は他の検出方式、例
えばボケ像検出方式により得るようにすることもできる
。

以上述べたように本発明によれば、１つの光束分割素子
に１つの受光素子を対応させるようにしたから、受光素
子として所望の大きさのものを容易に使用することがで
き、したがって受光面積の大きいものを用いてＳ／Ｎの
良好な出力を得ることができる。また、隣接する受光素
子の各々に入射する光束の結像光学系の射出瞳における
断面を、いずれも結像光学系の光軸を含むようにすると
共に、これら隣接する受光素子の各々に、射出瞳の°光
軸を含む平面を境とする互いに反対側の領域を通った光
束を主として入射させるようにすれば、受光素子を容易
に大きくできること＼相俟って一眼レフカメラのように
繰出しＩＩ七の大きい撮影レンズを用いた場合にデフォ
ーカス１社が大きくなっても像が受光素子をとび出Ｊこ
とがなく、広範囲に亘って常に焦点状態を検出すること
ができる０更に、受光素子列の奇数番目の受光素子から
成る受光素子群および偶数番目の受光素子から成る受光
素子群の少く共一方の受光素子群の受光素子の出力を補
間して少く共一方の受光素子群について補間値のみ、あ
るいは補間値を含む出力分布を得て、両受光素子群の出
力の相関度を検出すれば、極めて相関の大きい出力分布
を比較することとなるので、受光素子列から得られる横
ずれ像に対応した出力分布が異なる場合であっても、精
度高く、シかも結像光学系の広い駆動範囲にわたって焦
点状態を検出することができる効果がある。

更にまた、横ずれ像を検出するための受光素子列の間隔
が等間隔でなくとも、その間隔に比例して補間値を得る
ことができるから、合焦検出装置としての構成が比較的
に簡単となり、かつ検出ネ１１度を向上させることがで
きる。

また、受光素子の大きさを受光面積を増やす方゛向で変
えることにより、主光線の傾きを受光素子の面積を小さ
くすることなく任意に変化させることができることから
、これにより横ずれ量を変えることができ、したがって
横ずれ鍬が大きくなり過ぎて、相関をとるのに必要な光
像ｍｌ１分が受光素子分とび出して検出不能になるよう
な不具合を容易に解消でき、しかも精度、検出範囲をあ
る範囲内で任意に変化させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、横ずれ方式による焦点検出方法の原理説明図
、 第２図は、横ずれ方式による受光素子列の出力分布の説
明図、 第３図は、本発明の合焦検出装置の光学系の一例の概略
構成を示す線図、 第４図は、第３図の部分詳細図、 第５図は、受光素子列の出力分布図、 第６図ＡおよびＢは、それぞれ補間値を挿入した奇数番
目の受光素子列および偶数番目の受゛光素子列の各出力
分布図、 第７図は、結像光学系の移動位置に外ｊする３１２価関
数値の変化の一例を示す線図、 第８図は、本発明の合焦検出装置の一例の回路構成を示
すブロック図、 第９図は本発明の合焦検出装置の他の例の回路構成を示
すブロック図、 第１０図Ａ〜Ｇは同じくその動作をａ９明するため゛の
線図、 第１１図は本発明の合焦検出装置ａの史Ｏこ他の例の回
路構成を示すブロック図、 第１２図Ａ−Ｍおよび第１８図Ａ〜には同じく、その動
作を説明するための線図である。 １１・・・結像光学系　　　１２・・・微小レンズアレ
イ１２−１〜１２−５・・・微小レンズ １３・・・受光素子列 １８−１〜１３−２４・・・受光素子 °２１・・・モータ　　　　　２２・・・光電変換部２
８・・・駆動回路　　　　２４・・・Ａ／Ｄ変換器２５
・・・記１．は回路　　　　ｚ６・・・演算回路２７・
・・制御回路　　　　２８・・・表示回路８１・・・制
御回路　　　　８２・・・Ａ／Ｄ変換器３　Ｌ　８８．
４２・・・加算器 ３４１、３５．３６．８７・・・シフトレジスタ３９、
４０・・・絶対値回路 ４１・・・減算器　　　　　４３・・・出力端子５４−
１〜５４−２４＝−ＦＥＴ ５５・・・コンデンサ　　　５６・・・クロック発生器
５７・・・リングカウンタ　５８・・・出力端子６１、
６２．９３．９６．１０４１・・・サンプリングホール
ド回路 ６３・・・フリップフロップ ６４、６５．９２．９５．１０５．　ｌ　０６・・・サ
ンプリングパルス発生器 ７１、７２・・・微分回路　　７８．９７，１．０１・
・・混合器７４、７５・・・レベルセンサ ７８・・・Ｒ−８フリツプフロツブ ９８、１０２・・・差検出回路 １０３・・・アナログスイッチ １０７、１０８・・・ＡＮＤ回路 １０９・・・インバータ　　１１０・・・ＯＲ回路１１
４１・・・積分回路　　　１１５−出力端子特許出願人
　　オリンパス光学工業株式会社第５図 第６図 受ｆｔ栗子ｔｇ 第７図 第８図 手続補正書 昭和５８年　８月２５　　日 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１０３０８６　′？、−２、
発明の名称 合焦検出装置 ３、補正をする者 事ヂ１との関係　特許出願人 （０３７）　　オリンパス光学工業株式会社５゜ ６、補正の対象　明細書の「発明の詳細な説明」の欄７
゛補ｉＥ　ｔ７）　ｌ’ｌ容°”゛”（ａｖ’ａ　’）
）　　／（＝］−■明細書第１０頁第３行の「数十μｍ
２」を「数百μｍ２」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　結像光学系の予定焦平面またはこれと共役な平面の
   近傍に配列した複数の光束分割素子を有する光束分割手
   段と、これら複数の光束分割素子の各々に対応して各光
   束分割素子で分割された光束を受光するように配列した
   複数の受光素子を有し、隣接する受光素子の各々に入射
   する光束の結像光学系の射出瞳における断面が少くとも
   互いに重ならない領域を含むように配置した光電変換手
   段と、これら複数の受光素子の出力に基いて結像光学系
   の焦点状態を検出する検出手段とを具えることを特徴と
   する合焦検出装置。 区　前記光電変換手段の隣接する受光素子の各々に入射
   する光束の結像光学系の射出瞳における断面が、いずれ
   も結像光学系の光軸を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の合焦検出装置。 ８、　前記検出手段には、前記光電変換手段の複数の受
   光素子の奇７数番目の受光素子から成る受光素子群およ
   び偶数番目の受光素子から成る受光素子群の少くとも一
   方の受光素子群の受光素子の出力を補間する手段を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載
   の合焦検出装置。