JPS59210407A - Automatic focus detector of camera - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the ability to detect a focus by calculating two contrast distribution curves through specific arithmetic from the outputs of two self-scanning type photoelectric converters arranged at positions equivalent to the image pickup surface of a lens system, and utilizing the symmetry between both curves. CONSTITUTION:An image of a body other than a subject obtained through the lens system 2 is made incident to the photodetection part U1 consisting of two self-scanning type photoelectric converters such as CCDs arranged at positions equivalent to the image pickup surface through a light splitter 16, and the photodetection part U1 is driven by a driving circuit U7 to perform photoelectric conversion by a video circuit U2. Two video outputs are sent to a microcomputer U4 through an AD converter U3. The microcomputer U4 calculates contrast data AC and BC by the absolute value of the difference between the video signals as to every bit of a photoelectric element array, and only data which have the absolute values larger than the threshold value are extracted to calculate the contrast distribution curves 18a and 18b from the total of their squares. The curves 18a and 18b have left-right symmetry, so the focus is detected with high precision from their intersection (c).

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被写体像のコントラストの変化を利用して自
動的に焦点検出を行なう、カメラの自動焦点検出装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic focus detection device for a camera that automatically performs focus detection using changes in the contrast of a subject image.

レンズで結像される被写体の光学像は、焦点整合時（以
下合焦、または合焦状態という）において像の明暗差、
すなわちコントラストが最大になるという性質を持って
いる。これは被写体像の各空間周波数における光強度（
パワースペクトル）が合焦時に最大になるために起る現
象であり、この現象を捕えれば自動的に焦点を検出する
ことができる。The optical image of the subject formed by the lens is determined by the difference in brightness and darkness of the image during focus adjustment (hereinafter referred to as focus or in-focus state).
In other words, it has the property of maximizing contrast. This is the light intensity (
This phenomenon occurs because the power spectrum (power spectrum) reaches its maximum at the time of focusing, and if this phenomenon is captured, the focus can be automatically detected.

従来このようなコントラスト情報そのものを抽出する方
法には、Ｃｄｓ等の非直線性光導電素子（コントラスト
検出素子）を用いる方法や、実開昭５３−９５８３０号
、特開昭５’５−２９８７８号、特開昭５５−３５３１
７号等に開示されているように、複数個の微小光電素子
からなる単列の光電素子群と、この光電素子群に対応し
た走査回路からなる自己走査型光電変換装置を用いて微
小光電素子の光電出力から動的にコントラスト信号を得
る方法等が知られている。Conventionally, methods for extracting such contrast information itself include a method using a non-linear photoconductive element (contrast detection element) such as CDS, and a method described in Utility Model Application Publication No. 53-95830 and Japanese Patent Application Publication No. 5'5-29878. , Japanese Patent Publication No. 55-3531
As disclosed in No. 7, etc., a self-scanning photoelectric conversion device consisting of a single-row photoelectric element group consisting of a plurality of micro-photoelectric elements and a scanning circuit corresponding to this photoelectric element group is used to convert micro-photoelectric elements. A method of dynamically obtaining a contrast signal from the photoelectric output of a photoelectric sensor is known.

また上記のようなコントラスト検出素子を用いて合焦状
態を検出する方法としては、特開昭５７−３７３３６号
に開示されるように、該コントラスト検出素子を光軸」
二の撮像面に等価な位置の前後で等距剛の二位置に配置
し、これらのコントラスト検出素子を構成する微小光電
素子群のうち、ある一定の間隔を持った任意の二個ずつ
の微小光電素子間の光電出力差の一走査期間内における
尖頭値を、コントラスト検出回路によりレンズの繰り出
し量に対応して時系列的に出力させ、さらにこの二個の
コントラスト信号の差信号の絶対値が該二個のコントラ
スト信号の和に比例した所定の焦点検出閾値レベルより
も小さい場合に、焦点判定回路により合焦指示信号を出
力するようにした装置も知られている。これら被写体像
のコントラスト信号を利用する自動焦点検出装置は、い
わゆるＴＴＬ合焦検出装置として一眼レフカメラの自動
焦点検出装置に組み込むのに適している。Furthermore, as a method of detecting the in-focus state using the contrast detection element as described above, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-37336, the contrast detection element is connected to the optical axis.
Arranged at two equidistant rigid positions before and after the position equivalent to the second imaging plane, any two microscopic photoelectric elements with a certain distance from among the microscopic photoelectric element groups that constitute these contrast detection elements. The peak value of the photoelectric output difference between the photoelectric elements within one scanning period is outputted in time series by a contrast detection circuit in accordance with the amount of lens extension, and the absolute value of the difference signal between these two contrast signals is There is also known an apparatus in which a focus determination circuit outputs a focus instruction signal when the contrast signal is smaller than a predetermined focus detection threshold level proportional to the sum of the two contrast signals. These automatic focus detection devices that utilize a contrast signal of a subject image are suitable for being incorporated into an automatic focus detection device of a single-lens reflex camera as a so-called TTL focus detection device.

ところで−眼レフカメラ等の高級カメラはレンズ交換が
可能であり、このため撮影できる被写体距離の範囲も広
く、また高性能レンズを用いるので鮮鋭な画像が得られ
、さらに撮影できる被写体の輝度の範囲も広い。このよ
うな−眼レフカメラに適用する自動焦点検出装置は、数
々の厳しい条件を満足しなければならない。すなわち第
一にコントラストの低い被写体に対しても焦点検出が可
能であること、第二に焦点検出精度が高いこと、第三に
適用できる被写体の輝度範囲が広いこと、第四に手振れ
がある場合や被写体に動きのある場合にも適用可能であ
ること等が要求される。By the way, high-end cameras such as reflex cameras have interchangeable lenses, which allows them to take pictures over a wide range of subject distances, and because they use high-performance lenses, they produce sharp images, and they also have a wide range of subject brightness that can be photographed It's also spacious. An automatic focus detection device applied to such an eye reflex camera must satisfy a number of strict conditions. Firstly, focus detection is possible even for subjects with low contrast, secondly, focus detection accuracy is high, thirdly, the brightness range of subjects that can be applied is wide, and fourthly, when there is camera shake. It is also required that the method be applicable even when the subject is moving.

しかしながら上記従来の装置ないし方法は、これらの条
件を必ずしも満足できるものではなく、例えばコントラ
スト信号の値が小さくなるコントラストの低い被写体に
対しては焦点検出が不能となるという問題があった。However, the above-mentioned conventional devices and methods cannot necessarily satisfy these conditions, and there is a problem in that, for example, focus detection is impossible for a subject with low contrast where the value of the contrast signal is small.

本発明は、このような従来の問題点を解消するべくなさ
れたもので、レンズ系の撮像面と等価な位置の前後二位
置に配置され、それぞれ複数個の微小光電素子からなる
光電素子列と該光電素子列に対応した走査回路とを備え
た二組の自己走査型光電変換装置を用い、この二組の自
己走査型光電変換装置における一定間隔を持った二個ず
つの微小光電素子間の光電出力差の絶対値を絶対値演算
手段により求め、求めた絶対値演算値が所定の閾値以下
の場合この演算値を零とし、閾値以上の場合には該演算
値と閾値の差をコントラストデータとして補正演算−Ｌ
段により求めた後、この補正演算の結果を非線形変換し
、さらに上記光電変換装置の全変換領域において積分し
た値をコントラスト信号として演算するコントラスト変
換演算手段と、この二組のコントラスト信号の差の絶対
値が該二組のコントラスト信号の和に比例した所定の焦
点検出閾値レベルよりも小さいとき合焦指示信号を出力
する焦点判定演算手段とを設けたことを特徴としている
。この構成により、得られるコントラスト信号の値を大
きくし、がっ合焦時と非合焦時のコントラスト信号の差
を大きくとることができ、よって上記従来の問題点を解
決することができる。The present invention has been made to solve these conventional problems, and includes photoelectric element arrays that are arranged at two positions before and after a position equivalent to the imaging surface of a lens system, each consisting of a plurality of microphotoelectric elements. Two sets of self-scanning photoelectric conversion devices equipped with scanning circuits corresponding to the photoelectric element rows are used, and the distance between two microphotoelectric elements with a constant interval in the two sets of self-scanning photoelectric conversion devices is used. The absolute value of the photoelectric output difference is determined by an absolute value calculation means, and if the calculated absolute value is less than a predetermined threshold value, this calculated value is set to zero, and if it is greater than the threshold value, the difference between the calculated value and the threshold value is used as contrast data. Correction calculation as −L
Contrast conversion calculation means non-linearly converts the result of this correction calculation and further calculates the integrated value in the entire conversion area of the photoelectric conversion device as a contrast signal, and The present invention is characterized in that it is provided with focus determination calculation means that outputs a focus instruction signal when the absolute value is smaller than a predetermined focus detection threshold level proportional to the sum of the two sets of contrast signals. With this configuration, the value of the obtained contrast signal can be increased, and the difference between the contrast signal when the camera is in focus and when it is out of focus can be increased, and the above-mentioned conventional problems can therefore be solved.

以ド木発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発明
を一眼レフカメラ１に適用した実施例を示す。同図にお
いて符号２はレンズ系、３はレンズ系２を透過した光の
一部をファインダ光学系４に反射させ、残りを透過する
ハーフミラ−で、このハーフミラ−３の背後、フィルム
面５の前に全反射ミラー６が配置されている。シャッタ
は図示・していない。本発明の自動焦点検出装置Ｕの自
己走査型光電変換装置７は、この全反射ミラー６の光路
上、カメラボディの底部に置かれている。The invention will now be explained based on the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a single-lens reflex camera 1. As shown in FIG. In the figure, reference numeral 2 is a lens system, and 3 is a half mirror that reflects part of the light transmitted through the lens system 2 to the finder optical system 4 and transmits the rest. A total reflection mirror 6 is arranged at . The shutter is not shown or shown. The self-scanning photoelectric conversion device 7 of the automatic focus detection device U of the present invention is placed on the optical path of the total reflection mirror 6 at the bottom of the camera body.

ファインダ光学系４は、焦点板８、コンデンサレンズ９
、ペンタプリズム１０および接眼レンズ１１から構成さ
れ、焦点板８の上に、合焦表示用の発光タイオート１２
が位置している。この発光ダイオード１２は、紙面に垂
直な方向に配列した前ビン表示用１２ａ、合焦表示用１
２ｂ、および後ピン表示用１２ｃの三個からなっており
、カメラの後方にその確認窓（図示せず）が設けられて
いる。フィルム面５への露光時には、ハーフミラ−３お
よび全反射ミラー６は図示しないミラー駆動機構により
撮影光路から退避する。The finder optical system 4 includes a focusing plate 8 and a condenser lens 9.
, a pentaprism 10 and an eyepiece 11, and a light-emitting tie auto 12 for displaying focus is placed on the focus plate 8.
is located. The light emitting diodes 12 include a front bin display 12a and a focus display 12a arranged in a direction perpendicular to the paper surface.
2b, and rear focus display 12c, and a confirmation window (not shown) is provided at the rear of the camera. When exposing the film surface 5, the half mirror 3 and the total reflection mirror 6 are retracted from the photographing optical path by a mirror drive mechanism (not shown).

第２図はレンズ系２によって結像される被写体像１３の
一般的なコントラスト分布の様子を示している。同図に
明らかなようにこのコントラストあるという性質を利用
するかによって、コントラスト情報を用いた焦点検出方
法または装置は二種類に大別されるが、本発明は後者の
性質を利用するものである。FIG. 2 shows a general contrast distribution of a subject image 13 formed by the lens system 2. As shown in FIG. As is clear from the figure, there are two types of focus detection methods or devices that use contrast information, depending on whether the property of contrast is utilized, and the present invention utilizes the latter property. .

次に第３図は、第１図に示した自動焦点検出装置Ｕの全
体構成例をブロックで示すものである。Next, FIG. 3 shows in block form an example of the overall configuration of the automatic focus detection device U shown in FIG.

自己走査型光電変換装置７を含む受光部Ｕｌの後段には
、順次ビデオ回路Ｕ２、Ａ／Ｄ変換器Ｕ３、演算回路と
して機能するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、以下マイ
コンと略す）Ｕ４が連ねられ、マイコンＵ４からの出力
線が二分されて一方は表示駆動回路Ｕ５および上記三個
の発光ダイオード１２からなる焦点表示器Ｕ８に順次連
ねられ、他方はレンズ駆動装置Ｕ６に接続されている。A video circuit U2, an A/D converter U3, and a microcomputer (CPU, hereinafter abbreviated as microcomputer) U4 functioning as an arithmetic circuit are sequentially connected to the rear stage of the light receiving unit Ul including the self-scanning photoelectric conversion device 7. The output line from U4 is divided into two, one of which is sequentially connected to a display drive circuit U5 and a focus display U8 consisting of the three light emitting diodes 12, and the other is connected to a lens drive device U6.

レンズ駆動装置Ｕ６は駆動モータ等から構成されるもの
で、焦点検出信号によりレンズ系２を光軸方向に駆動す
る。また上記受光部Ｕ１には自己走査型光電変換部装置
の駆動回路Ｕ７が接続されている。The lens drive device U6 is composed of a drive motor and the like, and drives the lens system 2 in the optical axis direction based on a focus detection signal. Further, a drive circuit U7 of a self-scanning photoelectric conversion unit device is connected to the light receiving unit U1.

上記ブロックにより構成される水装置は、レンズ系２に
よって結像される被写体像が自己走査型光電変換装置７
に入射すると、この自己走査型光電変換装置７がその駆
動回路Ｕ７によって駆動され、かつビデオ回路Ｕ４によ
って光電変換される結果、被写体像の照度分布に相当す
る時系列光電出力（以下ビデオ出力という）が得られる
。このビデオ出力はＡ／Ｄ変換器Ｕ３でＡ／Ｄ変換され
マイコンＵ４によって、光電変換装置７における、一定
間隔を持った二個の微小光電素子上のそれぞれの被写体
像のコントラスト値がコントラスト信号として演算され
、該コントラスト信号から、合焦信号、および前ピン、
後ピンを示す焦点指示信号が得られ、その焦点指示信号
に基づき表示駆動回路Ｕ５を経て焦点表示素子Ｕ８の点
滅制御や、レンズ駆動回路Ｕ６によるレンズ系２の繰り
出し量制御がなされる。In the water device constituted by the above-mentioned blocks, the subject image formed by the lens system 2 is transmitted to the self-scanning photoelectric conversion device 7.
When the self-scanning photoelectric conversion device 7 is driven by its drive circuit U7 and photoelectrically converted by the video circuit U4, a time-series photoelectric output (hereinafter referred to as video output) corresponding to the illuminance distribution of the subject image is produced. is obtained. This video output is A/D converted by an A/D converter U3, and a microcomputer U4 converts the contrast value of each subject image on two minute photoelectric elements with a constant interval in the photoelectric conversion device 7 as a contrast signal. A focus signal and a front focus are calculated from the contrast signal.
A focus instruction signal indicating rear focus is obtained, and based on the focus instruction signal, the blinking of the focus display element U8 is controlled via the display drive circuit U5, and the amount of extension of the lens system 2 is controlled by the lens drive circuit U6.

第４図、第５図は、受光部Ｕ１の具体的構成例を示す。4 and 5 show specific configuration examples of the light receiving section U1.

この受光部Ｕ１は特開昭５７−３７３３８号に示されて
いる受光部と同様の構成をしており、図の下方からセン
サパッケージ１４、光分割器１６゜赤外カットフィルタ
１７が順次積層されている。This light receiving section U1 has the same structure as the light receiving section shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 57-37338, in which a sensor package 14, a light splitter 16° infrared cut filter 17 are sequentially stacked from the bottom of the figure. ing.

センサパッケージ１４には二組の自己走査型光電変換装
置５ａ、５ｂと、この光電変換装置５ａ、５ｂのそれぞ
れに付設されたモこタセンサＭａ、Ｍｂ（以下ＭａをＡ
列モニタセンサ、ＭｂをＢ列モこタセンサという）が組
み込まれたセンサＩＣチップ１５が装着されている。自
己走査型光電変換装置５ａ、５ｂは、それぞれ複数個の
微小光電素子からなる光電素子列Ｓａ、Ｓｂ（以下Ｓａ
をＡ列イメージセンサ、Ｓｂを３列イメージセンサトイ
−＞）と、このＡ列イメージセンサ、３列イメージセン
サの駆動回路ＳＲ１，ＳＲ２から構成されている。この
駆動回路ＳＲ１，ＳＲ２はイメージセンサの走査回路と
して用いられるものである。勿論走査回路は駆動回路と
は別個に設けてもよい。The sensor package 14 includes two sets of self-scanning photoelectric conversion devices 5a and 5b, and mokota sensors Ma and Mb (hereinafter referred to as A) attached to the photoelectric conversion devices 5a and 5b, respectively.
A sensor IC chip 15 incorporating a row monitor sensor (Mb is referred to as a B row monitor sensor) is attached. The self-scanning photoelectric conversion devices 5a and 5b are photoelectric element arrays Sa and Sb (hereinafter referred to as Sa) each consisting of a plurality of microphotoelectric elements.
It consists of an A-row image sensor, Sb a 3-row image sensor toy, and drive circuits SR1 and SR2 for the A-row image sensor and the 3-row image sensor. These drive circuits SR1 and SR2 are used as scanning circuits of an image sensor. Of course, the scanning circuit may be provided separately from the drive circuit.

イメージセンサは、光電変換機能に加えて、光電変換に
より発生した信号電荷蓄積機能を有するもので、本発明
はこの機能を有するものであれば、ＣＣＤ、ＢＢＤ、Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ等を利用することができるが、この実施例
ではＭＯＳ−ＦＥＴを用いている。またＡ列、Ｂ列のモ
ニタセンサは光電素子から形成されるもので、平均照度
を検出し、Ａ列、Ｂ列のイメージセンサの電荷蓄積時間
を変化させる機能を持っている。In addition to a photoelectric conversion function, an image sensor has a signal charge storage function generated by photoelectric conversion, and the present invention applies to CCD, BBD, M as long as it has this function.
Although an OS-FET or the like can be used, a MOS-FET is used in this embodiment. The monitor sensors in the A and B rows are formed from photoelectric elements and have the function of detecting average illumination and changing the charge accumulation time of the A and B rows of image sensors.

光分割器１６には、Ａ列イメージセンサに対するハーフ
ミラ−１６ａと、３列イメージセンサに対する全反射鏡
１６ｂが組み込まれており、゛第５゜図に示すように、
ハーフミラ−１６ａを透過した光はＡ列イメージセンサ
および３列イメージセンサへ入射し、ハーフミラ−１６
ｂで反射した光は全反射鏡１６ｂで再び反射して３列イ
メージセンサおよび３列モニタセンサへ入射する。この
構成により、Ａ列イメージセンサと３列イメージセンサ
は光軸上で一定距離だけ離れた位置に置かれたことと等
価となり、受光部Ｕｌ全体を所定の位置に配置すること
により、レンズ系２の撮像面と等価な位置の前後でかつ
等距離の二位置にＡ列、Ｂ列のイメージセンサを位置さ
せることができる。The light splitter 16 includes a half mirror 16a for the A-row image sensor and a total reflection mirror 16b for the 3-row image sensor, and as shown in FIG.
The light transmitted through the half mirror 16a enters the A-row image sensor and the 3-row image sensor, and the light passes through the half mirror 16a.
The light reflected by b is reflected again by the total reflection mirror 16b and enters the three-row image sensor and the three-row monitor sensor. With this configuration, the A-row image sensor and the 3rd-row image sensor are equivalent to being placed a certain distance apart on the optical axis, and by arranging the entire light receiving section Ul at a predetermined position, the lens system 2 Image sensors in rows A and B can be positioned at two positions equidistant, before and after a position equivalent to the imaging surface of .

赤外カットフィルタ１７は、Ａ列、Ｂ列のイメージセン
サＳａ、ＳｂやモニタセンサＭａ、Ｍｂの分光感度が赤
外部にまで広がっている場合に不要な赤外光を遮断する
もので、その装着は必須のものではない。The infrared cut filter 17 blocks unnecessary infrared light when the spectral sensitivity of the image sensors Sa, Sb and monitor sensors Ma, Mb in the A and B rows extends to the infrared region. is not required.

第３図について説明した自己走査型光電変換装置７の駆
動回路Ｕ７には、イメージセンサ駆動回路、クロックパ
ルス発生回路等が備えられている。またビデオ回路Ｕ２
は、上記Ａ列、Ｂ列のイメージセンサからそれぞれ出力
されるビデオ出力とノイズ出力を作動増幅し、ビデオ信
号として出力する。さらにＡ／Ｄ変換部Ｕ３は、このビ
デオ回路Ｕ２から出力される、上記Ａ列、Ｂ列のイメー
ジセンサからのそれぞれのビデオ信号をディジタル信号
へ変換し出力するものである。The drive circuit U7 of the self-scanning photoelectric conversion device 7 described with reference to FIG. 3 includes an image sensor drive circuit, a clock pulse generation circuit, and the like. Also video circuit U2
amplifies the video output and noise output output from the image sensors in the A row and the B row, respectively, and outputs the amplified video signals as video signals. Further, the A/D converter U3 converts the respective video signals from the image sensors in the A column and B column, which are output from the video circuit U2, into digital signals and outputs the digital signals.

次に演算回路であるマイコンＵ４は、このようにしてデ
ィジタル信号に変換されたビデオ信号なコントラスト もので、第６図にそのフローチャートを示している。第
６図はＡ列のイメージセンサＳａから得られたビデオ信
号をコントラスト信号に変換する演９を示すものである
が、Ｂ列についても全く同様、である。まず」二足Ａ／
Ｄ変換器Ｕ３から入力される、Ａ列の自己走査型光電変
換装置７のイメージセンサＳａから得られたビデオ信号
を、マイコンビ４内部のＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）へ記憶する。次に自己走査型光電変換装置７の微小
光電素子列のうち、ｎ番目からのビデオ信号をＡｎとし
、またコントラストデータをＡｃとして、（１）式によ
り、１ビツトおきのビデオ信号の差の絶対値を求める。Next, the microcomputer U4, which is an arithmetic circuit, receives the contrast video signal converted into a digital signal in this way, and the flowchart thereof is shown in FIG. FIG. 6 shows performance 9 of converting the video signal obtained from the image sensor Sa in the A row into a contrast signal, and the same applies to the B row. First, two pairs of A/
A video signal input from the D converter U3 and obtained from the image sensor Sa of the self-scanning photoelectric conversion device 7 in the A column is stored in a RAM (random access memory) inside the microcombi 4. Next, let An be the video signal from the n-th micro-photoelectric element array of the self-scanning photoelectric conversion device 7, and let Ac be the contrast data, and use equation (1) to calculate the absolute value of the difference between every other bit of the video signal. Find the value.

Ａｃ＝　ｌＡｍ−Ａｎ　ｊ（ｍ＝ｎ＋２）（１）ここで
ｎは１から自己走査型光電変換装置７の光電素子散逸の
値をとる。Ac=lAm-An j (m=n+2) (1) where n takes a value from 1 to the photoelectric element dissipation of the self-scanning photoelectric conversion device 7.

次に上記コントラストデータＡｃの値に応じて次の補正
演算を行ない，新たなコントラストデータＡｃ２を求め
る。すなわちＡｃが所定の閾値α以下の場合には、Ａｃ
２を「０」とし、Ａｃが閾値α以上の場合は（２）式に
よりＡｃ２を求める。Next, the next correction calculation is performed according to the value of the contrast data Ac to obtain new contrast data Ac2. That is, if Ac is less than or equal to the predetermined threshold α, then Ac
2 is set as "0", and when Ac is equal to or greater than the threshold value α, Ac2 is determined by equation (2).

Ａｃ２＝Ａｃ−ｃｔ　　　　　　　　　　（２）次にこ
のＡｃ７を非線形変換するため二乗変換し、その後」二
足自己走査型光電変換装置７の全領域で積分したコント
ラスト信号Ａｓｑを次の（３）式で求める。Ac2=Ac-ct (2) Next, this Ac7 is square-transformed for non-linear transformation, and then the contrast signal Asq integrated over the entire area of the bipedal self-scanning photoelectric conversion device 7 is determined by the following equation (3). .

Ａｓｑ−Σ（Ａｃ２）２　　　　　（３）なお（３）式
は第６図のフローチャート上では（４）式のように示さ
れているが、これはマイコンＵ４のプログラム上での表
現であり、（３）式と（４）式は、（４）式がｎ回繰り
返されることで等価なものとなる。Asq-Σ(Ac2)2 (3) Equation (3) is shown as equation (4) on the flowchart of FIG. 6, but this is an expression on the program of microcomputer U4, and ( Equation 3) and Equation (4) become equivalent when Equation (4) is repeated n times.

Ａｓｑ＝Ａｓｑ十（Ａｃ２）　２　　（４）Ｂ列のイメ
ージセンサｓｂから得られたビデオ信号からコントラス
ト信号を得るのは上記Ａ列についての手順と全く同じで
あり、次に上記式（１）ないしく４）式に対応させてＢ
列のコントラスト信号Ｂｓｑを求める＠算式（５）ない
しく８）を示す。符号はＡ列を示すＡをＢに換えた点だ
けが異なる。Asq=Asq+(Ac2) 2 (4) Obtaining the contrast signal from the video signal obtained from the image sensor sb of the B row is exactly the same as the procedure for the A row above, and then the above formula (1) is used. 4) Corresponding to formula B
Formulas (5) to 8) for determining the column contrast signal Bsq are shown below. The only difference in the symbols is that A, which indicates column A, is replaced with B.

Ｊ３ｃ＝　ｌＢｍ−Ｂｎ　ｌ　　（ｍ＝ｎ＋２）　　（
５）Ｂｃ２＝Ｏ（Ｂｅ＜ｃｔのとき） Ｂ　ｃ　２＝Ｂ　ｃ−ａ　（Ｂｃ＞ａのとき）（６）Ｂ
ｓｑ−Σ（Ｂｃ２）２　　　　　　　（７）Ｂｓｑ＝Ｂ
ｓｑ＋　　（Ｂｃ２）　ｚ　　　　（８）以上の演算で
Ａ列、Ｂ列のイメージセンサによるビデオ出力からコン
トラスト信号が得られる。J3c= lBm-Bn l (m=n+2) (
5) Bc2=O (when Be<ct) B c2=B c-a (when Bc>a) (6) B
sq−Σ(Bc2)2 (7) Bsq=B
sq+ (Bc2) z (8) By the above calculation, a contrast signal can be obtained from the video output from the image sensors in the A column and the B column.

第８図は得られたコントラスト信号とレンズ系２の繰り
出し量を対応させたコントラスト分布を示すものである
。FIG. 8 shows a contrast distribution in which the obtained contrast signal corresponds to the amount of extension of the lens system 2.

第８図において分布曲線１８ａはＡ列のイメージセンサ
Ｓａから得られたコントラスト分布、同１８ｂはＢ列の
イメージセンサ１８ｂがら得られたコントラスト分布を
示すものであり、両回線の本発明は、コントラスト分布
が左右対春になるという性質を利用しているため、被写
体のコントラストの違いによってコントラスト分布が変
化しても検出される合焦位置には影響がない。また本発
明で得られるコントラスト信号は、ビデオ信号の非線形
変換および積分演算を経て得られ、その効果で低い値の
コントラスト信号は抑制されて変換され、高い値のコン
トラスト信号は強められて変換されるため、自己走査型
光電変換装置の微小光電素子の出力差の尖頭値をコント
ラスト信号とする従来装置に比較して、コントラストの
低い被写体の場合にもコントラスト信号の値が大きくな
り、また合焦時と非合焦時のコントラスト値の差か大き
くなるため焦点検出能力が向上することになる。In FIG. 8, a distribution curve 18a shows the contrast distribution obtained from the image sensor Sa in the A row, and a distribution curve 18b shows the contrast distribution obtained from the image sensor 18b in the B row. Since the distribution takes advantage of the property that the distribution is vertically aligned, even if the contrast distribution changes due to differences in the contrast of the subject, the detected focus position will not be affected. Furthermore, the contrast signal obtained in the present invention is obtained through nonlinear conversion and integral calculation of the video signal, and as a result, the contrast signal with a low value is suppressed and converted, and the contrast signal with a high value is strengthened and converted. Therefore, compared to conventional devices that use the peak value of the output difference of the microphotoelectric elements of a self-scanning photoelectric conversion device as a contrast signal, the value of the contrast signal becomes large even for objects with low contrast, and it also becomes difficult to focus. Since the difference between the contrast value when in focus and when out of focus increases, the focus detection ability improves.

次にマイコンＵ４が行なう焦点判定演算について、第７
図に示す焦点判定演算のフローチャートを用いて詳細に
説明する。まず上記コントラスト変換演算で得られたＡ
列イメージセンサＳａがらのコントラスト信号Ａｓｑと
、Ｂ列イメージセンサｓｂからのコントラスト信号Ｂｓ
ｑをこの焦点判定演算回路に入力する。焦点検出閾値レ
ベルをＹとし、所定の比例定数をβとして次式（９）に
よりＹを求める。Next, regarding the focus determination calculation performed by the microcomputer U4, the seventh
The focus determination calculation will be explained in detail using the flowchart shown in the figure. First, A obtained by the above contrast conversion calculation
Contrast signal Asq from row image sensor Sa and contrast signal Bs from row B image sensor sb
q is input to this focus determination calculation circuit. Y is determined by the following equation (9), where Y is the focus detection threshold level and β is a predetermined proportionality constant.

Ｙ＝　（Ａｓｑ＋Ｂｓｑ）β　　　　　（９）上式から
明らかなようにこの閾値ＹはＡｓｑとＢｓｑの和に比例
した値であり、そのレベルは。Y= (Asq+Bsq)β (9) As is clear from the above equation, this threshold Y is a value proportional to the sum of Asq and Bsq, and its level is.

βの値をレンズ系２の開放Ｆ値に応じ２以上の値に切り
替えることで切り替えることができる。The value of β can be changed by changing the value of β to a value of 2 or more according to the open F value of the lens system 2.

そしてこの閾値Ｙと、予め駿足した所定の焦点検出不り
丁レベルＮｇとを比較し、ＹがＮｇ以下の場合には、焦
点検出不可信号を出力する不可検出演算を行ない、演算
を終る。またこの閾値ＹがＮｇ−以」−の場合には両コ
ントラスト信号Ａ’ｓｑ、Ｂｓｑの差の絶対値をＤとし
、このＤをＹと比較する。すなわち ”Ｄ＝　１Ａｓｑ−Ｂｓｑｌ　　　　　（１０）そして
このＤがＹ以下の場合には合焦状態であるから、合焦信
号を出力し演算を終る。またこのＤが７以上の場合には
、ＡｓｑとＢｓｑの大小を比較し、ＡｓｑがＢｓｑより
も大きい値のときには前ピン状態を指示する方向指示信
号を、ＡｓｑがＢｓｑよりも小さいときには後ピン状態
を指示する方向指示信号を、それぞれ出力する方向演算
を行ない演算を終る。This threshold value Y is compared with a predetermined focus detection failure level Ng, and if Y is less than Ng, a failure detection calculation is performed to output a focus detection failure signal, and the calculation is terminated. Further, when this threshold value Y is less than or equal to Ng-, the absolute value of the difference between both contrast signals A'sq and Bsq is set as D, and this D is compared with Y. That is, "D = 1Asq - Bsql (10) And if this D is less than Y, it is in focus, so a focus signal is output and the calculation ends. Also, if this D is 7 or more, Asq and A direction calculation that compares the magnitude of Bsq and outputs a direction instruction signal that instructs the front pin state when Asq is larger than Bsq, and outputs a direction instruction signal that instructs the rear pin state when Asq is smaller than Bsq. and complete the calculation.

上記の方向指示信号を出力する方向検出演算では、両コ
ントラスト信号ＡｓｑおよびＢｓｑの大小関係で出力を
決めているが、これは両コントラスト信号の差の正負極
性から方向指示信号を出力する場合と等価な演算である
。また上記焦点検出閾値レベルＹは、合焦指示信号が出
力される状態にある程度の幅を持たせ、実用上動作の安
定性を確保するために必要な値である。In the direction detection calculation for outputting the above direction indication signal, the output is determined based on the magnitude relationship of both contrast signals Asq and Bsq, but this is equivalent to outputting a direction indication signal based on the positive/negative polarity of the difference between the two contrast signals. This is a calculation. Further, the focus detection threshold level Y is a value necessary to provide a certain range of states in which the focus instruction signal is output and to ensure operational stability in practical terms.

第９図に上記レンズ系２が低Ｆ値の場合の上記コントラ
ス［・信けの差の絶対値りと閾値Ｙの曲線２０．２１、
およびコントラスト分布曲線１９ａ、１９ｂを示す。こ
の図における上記比例定数βは０．１である。コントラ
スト分布曲線１９ａはＡ列のイメージセンサＳａから得
られたもの、動１９ｂはＢ列のそれから得られたもので
あり、符号−２２で示す範囲が−に記演算により合焦と
判断される領域である。FIG. 9 shows the contrast when the lens system 2 has a low F number [・Curve 20.21 of the absolute value of the difference in reliability and the threshold value Y,
and contrast distribution curves 19a and 19b. The proportionality constant β in this figure is 0.1. The contrast distribution curve 19a is obtained from the image sensor Sa in the A row, and the contrast distribution curve 19b is obtained from that in the B row. It is.

さらに第１０図は上記レンズ系２が高Ｆ値の場合のＤと
Ｙの曲線２４．２５、およびコントラスト曲線２３ａ、
２３ｂを示す。この例ではレンズ系のＦ値が高いことに
対応させて比例定数βを０．０５に設定している。コン
トラスト曲線２３のサフィンクスａ、ｂは第９図のそれ
と同じであり、合焦と検出される幅は符号２６で示され
ている。Furthermore, FIG. 10 shows the D and Y curves 24.25 and the contrast curve 23a when the lens system 2 has a high F value.
23b is shown. In this example, the proportionality constant β is set to 0.05 in response to the high F value of the lens system. The suffixes a and b of the contrast curve 23 are the same as those in FIG. 9, and the width detected as in-focus is indicated by the reference numeral 26.

この第９図、第１０図の例から、撮影する被写体やレン
ズ系２のＦ値に応じて比例定数βを適当な値に切り替え
ることで、常に最適な合焦検出幅を得ることができるこ
とが分る。また以上め焦点判定演算によれば、合焦検出
不可信号を上記閾値Ｙの値だけで決定することができる
ため、偽合焦状態を防ぐことができ、また同時に二つの
信号か出力されることはないから、焦点判定演算は簡単
で確実なものとなる。From the examples in Figures 9 and 10, it is clear that by switching the proportionality constant β to an appropriate value depending on the subject to be photographed and the F value of the lens system 2, it is possible to always obtain the optimal focus detection width. I understand. Furthermore, according to the focus determination calculation described above, the in-focus detection failure signal can be determined only by the value of the threshold value Y, so false focusing can be prevented, and two signals can be output at the same time. Since there is no focus determination calculation, the focus determination calculation is simple and reliable.

なお表示用素子駆動回路Ｕ５は、上記演算を行なうマイ
コンＵ４からの出力、つまり合焦指示信号、方向指示信
号、および焦点検出不可信号を受けて、これらの各信号
に対応した表示素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃを駆動する
ものである。すなわち合焦指示信号がマイコンＵ４から
出力された場合には表示素子１２ｂを駆動し、前ピンを
示す方向指示信号が出力された場合には表示素子１２ａ
を駆動し、後ピンを示す方向指示信号が出力された場合
には表示素子１２ｃを駆動し、焦点検出不可信号が出力
された場合には表示素子１２ａとＬ２ｃの両者を同時に
駆動する。勿論焦点検出不Ｏｆ信号が出力された場合に
駆動される表示素子を別途設けてもよい。Note that the display element drive circuit U5 receives outputs from the microcomputer U4 that performs the above calculations, that is, a focus instruction signal, a direction instruction signal, and a focus detection impossible signal, and drives the display elements 12a and 12b corresponding to each of these signals. , 12c. That is, when a focus instruction signal is output from the microcomputer U4, the display element 12b is driven, and when a direction instruction signal indicating front focus is output, the display element 12a is driven.
When a direction indicating signal indicating rear focus is output, the display element 12c is driven, and when a focus detection impossible signal is output, both display elements 12a and L2c are driven at the same time. Of course, a display element that is driven when the focus detection failure signal is output may be provided separately.

レンズ駆動装置Ｕ６は、マイコンＵ４から合焦指示信号
が出力された場合にはレンズ系２を静止させ、方向指示
信号が出力された場合には指示された方向へレンズ系２
を繰り出しまたは繰り入れ、合焦検出不可信号が出力さ
れた場合には任意の方向へレンズ系２を駆動する。もっ
ともこのレンズ駆動装置Ｕ６は、本発明装置を、手動で
フォーカシングを行なうカメラの単なるフォーカスイン
ジケータとして利用する場合は不要である。The lens driving device U6 stops the lens system 2 when a focus instruction signal is output from the microcomputer U4, and moves the lens system 2 in the instructed direction when a direction instruction signal is output.
The lens system 2 is moved in or out, and when a focus detection failure signal is output, the lens system 2 is driven in an arbitrary direction. However, this lens driving device U6 is not necessary when the device of the present invention is used simply as a focus indicator for a camera that performs manual focusing.

なお以上の実施例では、演算回路にマイクロコンピュー
タを用いたが、本発明はアナログ演算子を用いた演算回
路でも実施可能である。また上記実施例では、説明の便
宜上、コントラスト変換演算と焦点判定演算を別のプロ
グラムで示したが、この一つ演算は同一のプログラム上
にまとめることかできる。さらに上記実施例では自己走
査型光゛正変換装置７から出力されるビデオ出力の１ビ
ツトおきの光電出力差をコントラストデータとして用い
ているが、２ビツトおき、３ビツトおき等の一定間隔の
光電出力差をコントラストデータとす−ることもできる
。またコントラストデータの非線形変換は、上記実施例
では二乗変換で行なったが、三乗変換、四乗変換等の変
換によってもよい。In the above embodiments, a microcomputer is used as the arithmetic circuit, but the present invention can also be implemented with an arithmetic circuit using analog operators. Further, in the above embodiment, for convenience of explanation, the contrast conversion calculation and the focus determination calculation were shown as separate programs, but these one calculation can be combined on the same program. Furthermore, in the above embodiment, the difference in photoelectric output of every other bit of the video output output from the self-scanning optical positive conversion device 7 is used as contrast data, but the photoelectric output difference of every other bit, such as every 2 bits or every 3 bits, is used as the contrast data. The output difference can also be used as contrast data. Furthermore, although the non-linear transformation of the contrast data is performed by square transformation in the above embodiment, it may also be transformed by cube transformation, fourth power transformation, or the like.

以」二のように本発明のカメラの自動焦点検出装置は、
撮像面と等価な面の前後に配置した二組の自己走査型光
電変換装置を用い、一定間隔を持った２個ずつの微小光
電素子の光電出力差の絶対値から求めたコントラストデ
ータを非線形変換し、かつ光電変換装置の全変換領域で
積分した値をコントラスト信号とするコントラスト変換
演算と、一つのコントラスト信号の差の絶対値が該二つ
のコントラスｉ・信号の和に比例する閾値以下の場合に
合焦信号を出力する焦点判定演算を行なうことで、合焦
判定に用いるコントラスト信号を大きくするとともに、
コントラスト信号が小さい値のときは抑制する変換を行
ない、大きい値のときは強めて変換することができる。As described below, the camera automatic focus detection device of the present invention has the following features:
Using two sets of self-scanning photoelectric conversion devices placed before and after a surface equivalent to the imaging surface, nonlinear conversion is performed on contrast data obtained from the absolute value of the photoelectric output difference of two microphotoelectric elements spaced at a constant interval. and when the absolute value of the difference between the contrast signal and the contrast signal is the value integrated over the entire conversion area of the photoelectric conversion device, and the absolute value of the difference is less than or equal to a threshold proportional to the sum of the two contrast i signals. By performing a focus judgment calculation that outputs a focus signal, the contrast signal used for focus judgment is increased, and
When the contrast signal has a small value, it can be suppressed, and when it has a large value, it can be strengthened.

よって合焦時と非合焦面のコントラスト信号の値の差を
大きくし、コントラストの低い被写体でも焦点検出能力
を向上させることができ、また焦点判定演算もまた簡単
で確実なものとすることかできる等の効果がある。Therefore, it is possible to increase the difference in contrast signal values between in-focus and out-of-focus surfaces, improve focus detection ability even for subjects with low contrast, and make focus determination calculations simple and reliable. There are effects such as being able to do it.

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

第１図は本発明に係るカメラの自動焦点検出装置を一眼
レフカメラに組み込んだ実施例を示す光学系統図、第２
図は被写体像のコントラスト分布を示す模式図、第３図
は本発明に係るカメラの自動焦点検出装置の実施例を示
すブロック図、第４図は同光電変換装置の受光部の分解
斜視図、第５図は同受光部の光路を示す側面図、第６図
は本発明装置で行なうコントラスト変換演算のフローチ
ャート、第７図は同焦点判定演算のフローチャート、第
８図は第６図のフローチャートに示す演算によって得ら
れるコントラスト分布の例を示すグラフ、第９図、第１
０図はそれぞれ本発明装置の演算手段によって得られる
焦点判定演算の結果を示すグラフである。 ２・・・レンズ系、７・・・自己走査型光電変換装置、
１２　（１２ａ、１２ｂ、１２　ｃ　）　・−・発光タ
イオード（表示素子）、１６・・・光分割器、Ｓａ、Ｓ
ｂ・・・イメージセンサ、Ｍａ、Ｍｂ・・・モニタセン
サ、ＳＲ１，ＳＲ２・・・走査回路、Ｕｌ・・・受光部
、Ｕ２・・・ビデオ回路、Ｕ３・・・Ａ／Ｄ変換部、Ｕ
４・・・マイコン、Ｕ５・・・表示駆動回路、Ｕ６・・
・レンズ駆動回路、Ｕ７・・・自己走査型光電変換装置
駆動回路、Ｕ８・・・焦点表示素子。 特許出願人　　旭光学工業株式会社 同代理人　　　　三　浦　邦　夫 第２図 ２ 第３図 第４図 ７ 第５図 ７ ５（１ ５ｂ（８列）　　５ｏ（Ａダ’Ｊ） 第６図 第７図 第１Ｏ図FIG. 1 is an optical system diagram showing an embodiment in which an automatic focus detection device for a camera according to the present invention is incorporated into a single-lens reflex camera, and FIG.
3 is a block diagram showing an embodiment of the automatic focus detection device for a camera according to the present invention; FIG. 4 is an exploded perspective view of the light receiving section of the photoelectric conversion device; Fig. 5 is a side view showing the optical path of the light receiving section, Fig. 6 is a flowchart of contrast conversion calculation performed by the device of the present invention, Fig. 7 is a flowchart of parfocality determination calculation, and Fig. 8 is similar to the flowchart of Fig. 6. Graph showing an example of the contrast distribution obtained by the calculation shown in FIG.
FIG. 0 is a graph showing the results of focus determination calculations obtained by the calculation means of the apparatus of the present invention. 2... Lens system, 7... Self-scanning photoelectric conversion device,
12 (12a, 12b, 12c) ---Light emitting diode (display element), 16... Light splitter, Sa, S
b...Image sensor, Ma, Mb...Monitor sensor, SR1, SR2...Scanning circuit, Ul...Light receiving section, U2...Video circuit, U3...A/D conversion section, U
4...Microcomputer, U5...Display drive circuit, U6...
- Lens drive circuit, U7... Self-scanning photoelectric conversion device drive circuit, U8... Focus display element. Patent applicant Asahi Optical Co., Ltd. Agent Kunio Miura Figure 2 2 Figure 3 4 Figure 7 Figure 5 7 5 (1 5b (row 8) 5o (Ada'J) Figure 6 7 Figure 1O

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （１）レンズ系の撮像面と等価な位置の前後二位置に配
置され、それぞれ複数個の微小光電素子からなる光電素
子列と該光電素子列に対応した走査回路とを備えた二組
の自己走査型光電変換装置と：この二組の自己走査型光
電変換装置における一定間隔を持った二個ずつの微小光
電素子間の光電出力差の絶対値を求める絶対値演算手段
と；この絶対値演算手段により求めた演算値が所定の閾
イｒｒｉ以ド、の場合４この演算値を零とし、上記閾値
以上の場合には該演算値と閾値の差を求める演算を行な
う補正演算手段と；この補正演算手段の演算結果を４１
線形変換し、上記光電変換装置の全変換領域において積
分した値をコントラスト信号として演算するコントラス
ト変換演算手段と；この二組のコントラスト信号の差の
絶対値が該二組のコントラスト信号の和に比例した所定
の焦点検出閾値レベルよりも小さいとき合焦指示信号を
出力する焦点判定演算手段とを備えてなるカメラの自動
焦点検出装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、焦点判定演算手
段は、焦点検出閾値レベルが一定の検出可能レベル以下
の場合に合焦検出不可指示信号を出力する合焦検出不可
演算手段を備えているカメラの自動焦点検出装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、焦
点判定演算手段は、合焦信号および合焦検出不可指示信
号が非出力状態の場合、二組のコントラスト信号の差の
絶対値を演算し、その正負極性により前ピンまたは後ピ
ン状態であることを出力する方向検出演算手段を備えて
いるカメラの自動焦点検出装置。 （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか−
において、焦点判定演算手段は、焦点検出閾値レベルを
、レンズ系の開放Ｆ値に応じて切替可能であるカメラの
自動焦点検出装置。 （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか−
において、レンズ系にはレンズ駆動装置が付設され、こ
のレンズ駆動装置は、焦点判定演算手段の出力に応じて
、レンズ系を合焦状態となる方向に駆動するカメラの自
動焦点検出装置。[Scope of Claims] (1) A photoelectric element array consisting of a plurality of microphotoelectric elements and a scanning circuit corresponding to the photoelectric element array, which are arranged at two positions before and after a position equivalent to the imaging surface of the lens system, each consisting of a plurality of microphotoelectric elements. two sets of self-scanning photoelectric conversion devices comprising: absolute value calculation means for calculating the absolute value of the photoelectric output difference between two microphotoelectric elements with a constant interval in the two sets of self-scanning photoelectric conversion devices; If the calculated value obtained by this absolute value calculation means is less than or equal to a predetermined threshold value, 4, this calculated value is set to zero, and if it is greater than or equal to the above-mentioned threshold, a calculation is performed to find the difference between the calculated value and the threshold value. A correction calculation means; the calculation result of this correction calculation means is
contrast conversion calculation means for linearly converting and calculating the integrated value over the entire conversion area of the photoelectric conversion device as a contrast signal; the absolute value of the difference between the two sets of contrast signals is proportional to the sum of the two sets of contrast signals; an automatic focus detection device for a camera, comprising: focus determination calculation means for outputting a focus instruction signal when the focus detection threshold level is smaller than a predetermined focus detection threshold level. (2. In claim 1, the focus determination calculation means includes a focus detection failure calculation means that outputs a focus detection failure instruction signal when the focus detection threshold level is below a certain detectable level. (3) In claim 1 or 2, when the focus signal and the focus detection failure instruction signal are in a non-output state, the focus determination calculation means detects two sets of An automatic focus detection device for a camera, which is equipped with direction detection calculation means that calculates the absolute value of the difference between contrast signals and outputs a front focus or rear focus state depending on the positive and negative polarities of the difference. (4) Claim No. Any of paragraphs 1 to 3 -
In the automatic focus detection device for a camera, the focus determination calculation means can switch a focus detection threshold level according to an aperture F value of a lens system. (5) Any one of claims 1 to 4-
In the automatic focus detection device of the camera, a lens drive device is attached to the lens system, and the lens drive device drives the lens system in a direction to bring the lens system into focus according to the output of the focus determination calculation means.