JPS61209413A - Focus detector - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the focus detecting accuracy by extracting plural space frequency components relating to the outputs of a pair of photoelectric transfer element arrays and detecting the relative dislocation of an image from the phase differences of corresponding space frequency components. CONSTITUTION:A space frequency component extracting circuit 7 extracts the 1st electrical signal V1 expressing the 1st specific space frequency component of an optical image on the array 5 and the 2nd electrical signal V2 expressing the space frequency component of a space frequency half said signal V1 from relating electrical outputs v1-v8. The other space frequency component extracting circuit 8 is of the same constitution as the circuit 7, extracts the 1st and 2nd space frequency components on the optical image of the array 6 from relating electrical outputs v1'-v8' of the array 6, and generates the 1st and 2nd electrical signals showing the 1st and 2nd space frequency components. The 1st and 2nd electrical signals include two pieces of phase information phi1' and phi2' and two pieces of magnification information gamma1' and gamma2'. Thus plural pieces of information is compared to decide focusing, thereby executing the focus detecting at high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は対物レンズの合焦状態を検出する焦点検出装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a focus detection device that detects the in-focus state of an objective lens.

１対の光電素子アレイにそれぞれ合焦すべき物体の光像
を形成し、対物レンズの合焦位置からのずれに応じて各
７レイ上の像の相対位置が変化するようにし、各７レイ
からの光電出力から対応する光像の特定の空間周波数成
分を抽出し、その抽出空間周波数成分の位相の差から両
光型素子アレイ上の光像の相対的変位を検出し、それに
よって対物レンズの焦点位置を検出するような焦点検出
装置を本出願人は既に、！＃願昭５３−１２１４４号と
して出願している。このような合焦検出装置は一般的に
は、十分機能するが、しかし、該特定の空間周波数成分
を全く含まない時には焦点検出ができないという欠点を
有している。An optical image of an object to be focused is formed on each of a pair of photoelectric element arrays, and the relative position of the image on each of the 7 rays changes according to the deviation from the focus position of the objective lens. A specific spatial frequency component of the corresponding optical image is extracted from the photoelectric output from the optical element, and the relative displacement of the optical image on both optical element arrays is detected from the phase difference of the extracted spatial frequency component. The present applicant has already developed a focus detection device that detects the focal position of ! #It has been filed as Application No. 53-12144. Although such a focus detection device generally functions satisfactorily, it has the drawback that focus detection cannot be performed when the specific spatial frequency component is not included at all.

本発明の目的は抽出する空間周波数成分を複数にするこ
とによって上述の欠点を除去するものである。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks by extracting a plurality of spatial frequency components.

又さらに、複数の空間周波数成分の大きさ情報を算出す
る手段を設け、該複数の大きさ情報を比較して合焦判定
を行うことによシ、よシ精度の高い焦点検出装置を提供
することを目的とする。Furthermore, a means for calculating size information of a plurality of spatial frequency components is provided, and by comparing the plurality of size information and determining focus, a highly accurate focus detection device is provided. The purpose is to

第１図において、対物レンズ１の固定焦点面又はそれと
共役な面にフィールドレンズ２が設けられている。カメ
ラでは、固定焦点面にはフィルムが配置されるので、こ
のフィールドレンズ２は対物レンズ１の光路を分路し、
その分路した光路中に設けることＫなる。再結１逮レン
ズ３．４に関してフィールドレンズ２すなわち、レンズ
１の固定焦点面と共役な位置にそれぞれ光電素子アレイ
５．６が設けられている。この例では、各アレイ５．６
は８つの光電素子Ｐ　１−Ｐ８　、ＰＩ’〜Ｐ８′から
構成されている。対物レンズが合焦すべき物体に、合焦
された場合、対物レンズ１と再結像レンズ３．４によっ
てそれぞれ光電素子アレイ５．６上に形成される物体の
光像と、対応するアレイ５．６と、の位置関係が同一と
なるように、再結像レンズ３．４、アレイ５．６の位置
関係等が定められている。従って、合焦状態のとき、１
対の７レイ５．６の位置的に対応する光電素子Ｐｌとｐ
（・・・・・・Ｐ８とｐ８１への入射光強度は等しくな
る。また、対物レンズ１による物体の像がフィールドレ
ンズ２の前方に形成された時（前ピンのとき）アレイ５
上の像は下方へ、他方アレイ６上の像は上方へ移動する
。逆に、対物レンズ１による像がフィールドレンズ２の
後方に形成された時（後ピンの時）、アレイ５．６上の
像はそれぞれ前ピンのときと逆方向へ移動する。ア１イ
５の各光′亀素子ｐ１％Ｐ、の光電出力はそれぞれ線型
増幅されまｆＣは、対数増幅されたシして、その光′厄
出力に関連した′電気出力Ｖ、〜ｖ８　としてアレイ５
の出力端子５８〜５ｈよ多出力される。アレイ６の光電
素子ｐ　、／〜Ｐ８′の光電出力も同様であって関連電
気出力ｖ１′〜ｖ８′が、出力端子６ａ〜６ｈよ多出力
される。In FIG. 1, a field lens 2 is provided on a fixed focal plane of an objective lens 1 or a plane conjugate thereto. In a camera, the film is placed at a fixed focal plane, so this field lens 2 shunts the optical path of the objective lens 1,
It is necessary to provide it in the shunted optical path. A photoelectric element array 5.6 is provided at a position conjugate to the fixed focal plane of the field lens 2, that is to say the lens 1, with respect to the refocusing lens 3.4. In this example, each array has 5.6
is composed of eight photoelectric elements P 1 to P8 and PI' to P8'. When the objective lens is focused on the object to be focused, the optical image of the object formed by the objective lens 1 and the reimaging lens 3.4, respectively, on the photoelectric element array 5.6 and the corresponding array 5. The positional relationship between the re-imaging lens 3.4 and the array 5.6 is determined so that the positional relationship between the re-imaging lens 3.4 and the array 5.6 is the same. Therefore, when in focus, 1
Pair of 7-ray 5.6 positionally corresponding photoelectric elements Pl and p
(...The intensity of the incident light on P8 and p81 becomes equal. Also, when the image of the object by the objective lens 1 is formed in front of the field lens 2 (when the front focus is on), the array 5
The upper image moves downwards, while the image on array 6 moves upwards. Conversely, when the image by the objective lens 1 is formed behind the field lens 2 (back focus), the images on the array 5.6 move in the opposite direction to the front focus. The photoelectric output of each optical element p1%P of A1 and A5 is linearly amplified. array 5
Multiple outputs are output from the output terminals 58 to 5h. The same applies to the photoelectric outputs of the photoelectric elements p,/-P8' of the array 6, and the related electric outputs v1' to v8' are outputted from the output terminals 6a to 6h.

次にこの関連電気出力Ｖ、〜ｖ８、ｖ、／　、　ｖ８′
の処理を説明する。第２図において空間周波数成分抽出
回路７は、アレイ５上の光像の特定の第１空間周波数成
分を表わす第１屯気信号Ｖ、と、その１／／２の空間周
期の空間周波数成分を表わす第２電気信号ｖ２とを、上
記関連電気出力Ｖ、〜ｖ８から抽出する。第２空間周波
数成分は第１空間周波数成分と異なる空間周期を持つも
のであればよく、上記例に限るものでない。この第１電
気信号ｖ１はアレイ５上の光像が、素子の配列方向に変
位した時、その変位に応じて、一定の関係で変化する位
相情報φ１　と、その抽出空間周波数成分の大きさを表
わす大きさ情報γＩとを含む。Then this associated electrical output V, ~v8, v, / , v8'
Explain the process. In FIG. 2, the spatial frequency component extraction circuit 7 extracts a first air signal V representing a specific first spatial frequency component of the optical image on the array 5 and a spatial frequency component with a spatial period of 1/2 of the first air signal V. A second electrical signal v2 representing the second electrical signal v2 is extracted from the associated electrical outputs V, .about.v8. The second spatial frequency component may have a spatial period different from the first spatial frequency component, and is not limited to the above example. When the optical image on the array 5 is displaced in the arrangement direction of the elements, this first electrical signal v1 contains phase information φ1 that changes in a fixed relationship according to the displacement, and the magnitude of the extracted spatial frequency component. and size information γI.

第２電気信号も同様で、位相情報φ２と大きさ情報γ２
を含む。他方の空間周波数成分抽出回路８は、回路Ｔと
同一のもので、アレイ６の関連電気出力ｖ１′〜ｖ　、
／から、そのアレイ上の光像の第１、第２空間周波数成
分を抽出しそれらをそれぞれ表わす第１、第２電気信号
を作る。この第１、第２電気信号はそれぞれ位相情報φ
１′、φ２′大きさ情報１．１　、　？２／を含む。The same goes for the second electrical signal, with phase information φ2 and magnitude information γ2
including. The other spatial frequency component extraction circuit 8 is identical to the circuit T and has the associated electrical outputs v1' to v of the array 6,
/, extracts first and second spatial frequency components of the optical image on the array, and generates first and second electrical signals representing them, respectively. These first and second electrical signals each have phase information φ
1', φ2' size information 1.1, ? Including 2/.

この抽出回路の原理を第３図によシ説明する。同図にお
いて、光電素子Ｐ、％Ｐ、の関連電気出力ｖ１〜ｖ８は
ベクトル化回路９によルｅｘｐ口２π×−）、ｅｘｐ口
２π×百）・・・・・・・・・ｅｘｐ　（ｉ　２πＸＴ
）　　が乗ぜられ、ベクトルに変換びわる。加算回路１
０はベクトル化回路９の出力を加算する。従゛つて加算
回路１０の出力Ｖは以Ｆの如くなる。The principle of this extraction circuit will be explained with reference to FIG. In the same figure, the related electrical outputs v1 to v8 of the photoelectric elements P and %P are transmitted to the vectorization circuit 9 by the vectorization circuit 9. i 2πXT
) is multiplied and converted to a vector. Addition circuit 1
0 adds the output of the vectorization circuit 9. Therefore, the output V of the adder circuit 10 is as follows.

■＝　Σ　ｖｎｅｘｐ（Ｊ２πｘ　−）ｎ＝１　　　　
　　　　　　　　　　　８この出力Ｖ、はアレイの光電
素子ｐ、−ｐ８の配列方向の空間長さｄを空間周期とす
る空間周波数成分の情＠を含むことになる。この出力Ｖ
は特願昭筒５３−１．２１４４号において証明した如く
アレイ上の光像が変位するとその位相φが、変化する。■= Σ vnexp(J2πx −) n=1
8 This output V includes information of a spatial frequency component whose spatial period is the spatial length d in the arrangement direction of the photoelectric elements p and -p8 of the array. This output V
As demonstrated in Japanese Patent Application No. 53-1.2144, when the optical image on the array is displaced, its phase φ changes.

また、出力Ｖの大きさｒは光像中の抽出した空間周波数
成分の大きさを表わす。Further, the magnitude r of the output V represents the magnitude of the extracted spatial frequency component in the optical image.

前述の出力■を第１゛岨気信号とするとそれとは異なっ
た空間周期の空間周波数成分に関する第２電気信号を求
めるには、次の如、〈すればよい。ベクトル化回路９に
おいて、関連眠気出力Ｖ、〜ｖ４、ｖ５〜ｖ８　に、ペ
クトルｅｘｐ　（＋　２π×７）〜ｅｘｐ　（＋　２π
×７）をそれぞれ乗することによシ、４つの光電素子の
長さｄ／２と等しい周期の空間周波数成分が得られる。Assuming that the above-mentioned output (2) is the first impulse signal, the second electrical signal regarding the spatial frequency component of a different spatial period can be obtained as follows. In the vectorization circuit 9, vector exp (+2π×7) ~exp (+2π
×7), spatial frequency components with a period equal to the length d/2 of the four photoelectric elements are obtained.

アレイ５．６と空間周波数抽出回路７．８、の具体的回
路列を第４図、第５図に示す。Specific circuit arrays of the array 5.6 and the spatial frequency extraction circuit 7.8 are shown in FIGS. 4 and 5.

第４図において、アレイ５．６のフォトダイオードＰ１
〜Ｐ　［１、ＰＩ’〜Ｐ８′の光電流は、演算増幅器と
その帰還トランジスタ、ダイオードからなる対数変換回
路１２ａ〜１２ｈ１１３ａ〜１３ｈによって入射光強度
の対数に比例した関連電気出力ｖ１〜ｖ８、ｖＩ′〜ｖ
８′に変換される。なお、図では対数変換回路１２ｂ〜
１２ｈ１１３ａ〜１３ｈの帰還トランジスタとダイオー
ドを示していない。回路１５は関連電気出力ｖ　　”＋
ｖ　　、　　ｖ、′〜ｖ、’の平均値が零となるように
帰還をかけている。In FIG. 4, photodiode P1 of array 5.6
~P [1, PI' to P8' photocurrents are converted into associated electrical outputs v1 to v8, vI proportional to the logarithm of the incident light intensity by logarithmic conversion circuits 12a to 12h 113a to 13h consisting of operational amplifiers, their feedback transistors, and diodes. '～v
8'. In addition, in the figure, the logarithmic conversion circuits 12b to
The feedback transistors and diodes of 12h113a to 13h are not shown. The circuit 15 has an associated electrical output v ”+
Feedback is applied so that the average value of v, v,' to v,' becomes zero.

この平均値を零にすることはベクトル化回路によって掛
けられるベクトルの値の誤差、具体的には左動増幅器１
６〜２３の入力抵抗などの誤差の影響を小さくするため
である。Setting this average value to zero means that the error in the value of the vector multiplied by the vectorization circuit, specifically, the left dynamic amplifier 1
This is to reduce the influence of errors such as input resistances 6 to 23.

次に、抽出回路を示す第５図において端子５ａ〜５ｈ、
６ａ〜６ｈはそれぞれ第４図の同一符号の端子５ａ〜５
ｈ、６ａ〜６ｈに接続されるベクトル化回路は関連電気
出力ｖ１〜ｖ８、ｖ、′〜ｖ８′にベクトルｅｘｐ　（
ｉ　２π×百）〜ｅｘｐ（＋２πｘ、）　　をそのＸ成
分とＸ成分の形で乗するものである。差動増幅器１６は
、上述のベクトルのｎ成分を、関連電気出力■、〜ｖ８
に乗じ加算するもので、各々の入力抵抗の値は乗ずべき
Ｘ成分の逆数に比例したものとなっている。こうして差
動増幅器１６の出力は空間周期ｄの空間周波数成分に関
する第１′Ｉｔ気信号ｖ１のＸ成分となる。Next, in FIG. 5 showing the extraction circuit, terminals 5a to 5h,
6a to 6h are terminals 5a to 5 with the same symbols in FIG. 4, respectively.
The vectorization circuit connected to h, 6a to 6h outputs a vector exp (
i2π×100) to exp(+2πx,) is multiplied by its X component and its X component. The differential amplifier 16 converts the n components of the above-mentioned vector into associated electrical outputs ■, ~v8
The value of each input resistance is proportional to the reciprocal of the X component to be multiplied. Thus, the output of the differential amplifier 16 becomes the X component of the 1'-th signal v1 regarding the spatial frequency component of the spatial period d.

差動増幅器１Ｔは上述のベクトルのＸ成分を関連電気出
力ｖ１〜ｖ８に乗じそれを加算するものである。この出
力は＝１ｍ１＝気信１のＸ成分に相当する。また、差動
増幅器１８．１９は、アレイ６の関連電気出力Ｖ′〜Ｖ
ｓ　Ｉについて、増幅器１７．１８と全く同様にして第
１電気出力左の　Ｘ成分、Ｘ成分を作り出す。また、差
動増幅器２０．２１は、アレイ５についてｄ／２の空間
周期の空間周波数成分に関するｇ　２　を気信号ｖ２の
Ｘ成分、Ｘ成分をそれぞれ出力し、差動増幅器２２．２
３はアレイ６について、第２亀気信号Ｖ２′のＸ成分、
Ｘ成分をそれぞれ出力する。The differential amplifier 1T multiplies the related electrical outputs v1 to v8 by the X component of the vector described above and adds them. This output corresponds to the X component of =1m1=spirit 1. The differential amplifiers 18, 19 also provide the associated electrical outputs V' to V of the array 6.
Regarding s I, the X component and the X component on the left side of the first electrical output are created in exactly the same way as amplifiers 17 and 18. Further, the differential amplifier 20.21 outputs g 2 related to the spatial frequency component of the spatial period of d/2 for the array 5 as the X component and the X component of the air signal v2, respectively, and the differential amplifier 22.2
3 is the X component of the second turtle signal V2' for the array 6;
Output each X component.

乗算器２４．２６．２８．３０は、差動増幅器１６．１
８．２０．２２の出力に回路３２からの交流出力ｃｏｓ
ｗｔ　　を乗じ、乗算器２５．２７．２９．３１は、差
動増幅器１７゜１９．２１．２３の出力に回路３２から
の交流出力ｓｉｎｗｔ　　を乗する。加算器３３．３４
．３５．３Ｂはそれぞれ乗算器２４と２５．２６と２７
．２Ｂと２９．３０と３１の出力を加算する。これらの
加算器３３．３４．３５．３６の交流出力がそれぞれ第
１’ｇ気信号ｖ１、ｖ１′、第２＝気信号Ｖ２、■２′
ニ相当りそれらの位相が前記位相φ１、φ１′、φ２、
φ２′であシ、それらの出力を整流回路３７，３８．３
９．４０によって整流したものがそれぞれ前記大きさ情
報ｒ１、ｒ１′、ｒ２、ｒ２′　　となる。Multiplier 24.26.28.30 is a differential amplifier 16.1
8. AC output cos from circuit 32 at output of 20.22
The multiplier 25.27.29.31 multiplies the output of the differential amplifier 17°19.21.23 by the AC output sinwt from the circuit 32. Adder 33.34
．． 35.3B are multipliers 24, 25.26 and 27 respectively
．． Add the outputs of 2B, 29.30, and 31. The alternating current outputs of these adders 33, 34, 35, and 36 are the 1st signal v1, v1', the 2nd signal V2, 2', respectively.
Their phases correspond to the phases φ1, φ1', φ2,
φ2′ and their outputs are connected to rectifier circuits 37, 38.3
9.40 becomes the size information r1, r1', r2, r2', respectively.

再び第２図において、こうして得た空間周波数成分抽出
回路７．８の第１亀気信号ｖ１１ｙ、　ｒの位相差φ１
−φ１′は、第６図（ａ）に示す如く対物レンズが合焦
位置にあるとき零となシ、前ピン位置では例えば正とな
シ、後ピン位置では負となシ、その差の大きさは合焦位
置からのすれ量に応じて大きくなる。Referring again to FIG. 2, the phase difference φ1 between the first tortoise signals v11y and r of the spatial frequency component extraction circuit 7.8 obtained in this way is
-φ1' is zero when the objective lens is in the in-focus position as shown in Figure 6(a), positive at the front focus position, negative at the rear focus position, and the difference between them. The size increases depending on the amount of deviation from the in-focus position.

第２電気信号Ｖ２、■２′の位相差φ２−φ２′につい
ても第６図（ｂ）に示す如く同様である。ところが第６
図（ａ）、（ｂ）から明らかなように、合焦位置から大
きく前ピン又は後ピン位置へずれた場合にも位相差φ、
−φ、′、φ２−φ２Ｉ　　が零となってしまうので、
この位相差のみから、合焦検出を行うと誤ってしまう恐
れがある。The same holds true for the phase difference φ2-φ2' between the second electrical signals V2 and 2', as shown in FIG. 6(b). However, the sixth
As is clear from Figures (a) and (b), the phase difference φ,
Since −φ,′,φ2−φ2I becomes zero,
If focus detection is performed based only on this phase difference, there is a risk of errors.

これを防止するために、対物レンズが合焦位置近傍であ
ることを検出する相関検出部４１が設けられている。こ
の相関検出部４１は、Ｖ′。＋１１）　を算出する。こ
の相関関数■の分子は、物体の輝度分布がほぼ一様であ
るとき小さくなり、それに応じて分母も小さくなるので
、この相関関数は輝度分布に無関係に１、対物レンズの
焦点位置に依存するような規格化されたものとなってい
る。詳述すると合焦位置のときｖｉ＝ｖｒであるから分
子が零とな、６、ｘ＝ｏとなり、アレイ５上の１家が７
レイ６上の像に対して相対的に光電素子１個分ずれてい
るような後ピン又は前ピンのとき物体の輝度分布に無関
係にｖ２′＝ｖ１．ｖ３′＝ｖ２゜・・・ｖ’＝ｖ　　
又は　Ｖ　　＝Ｖ　’　＋　Ｖ３　”’　Ｖ　２’・・
・ｖ８＝ｖ、／がそれぞれ成立するので、■＝１となる
。In order to prevent this, a correlation detection section 41 is provided that detects that the objective lens is near the in-focus position. This correlation detection section 41 detects V'. +11) is calculated. The numerator of this correlation function ■ becomes small when the brightness distribution of the object is almost uniform, and the denominator becomes small accordingly, so this correlation function is 1 regardless of the brightness distribution, but it depends on the focal position of the objective lens. It has become standardized. To explain in detail, since vi = vr at the in-focus position, the molecule is zero, 6, x = o, and one house on array 5 is 7.
When the rear focus or front focus is shifted by one photoelectric element relative to the image on the ray 6, v2'=v1 regardless of the brightness distribution of the object. v3'=v2゜...v'=v
Or V = V' + V3 ''' V 2'...
・Since v8=v and / hold true, ■=1.

こうして、この相関関数Ｉは第６図（ｃ）に示す如く合
焦位置α、像の相対位置が１光電素子分すれた前ピン位
置β、同様の後ピン位置ｒの３点で規格化されている。In this way, this correlation function I is normalized at three points: the focus position α, the front focus position β where the relative position of the image is separated by one photoelectric element, and the same rear focus position r, as shown in FIG. 6(c). ing.

もちろんこのような規格化された相関関数はこれに限る
ものでなく、撞々のものが考えられる。例えば、１’＝
Σｌ　ｖ、−ｖ６　ｌ　／　（ｒ１＋γ１′＋４＋γ２
′）ｎ＝　ｔ でもよい。Of course, such a standardized correlation function is not limited to this, and a wide range of correlation functions can be considered. For example, 1'=
Σl v, -v6 l / (r1+γ1'+4+γ2
') n=t may also be used.

次に制御部５０を説明する。この制御部５０は合焦検出
をするのに物体の輝度分布に応じて、位相差φ！−φｌ
′を用いるか他方の位相差φ２−φ２′を用いるかの選
択を行ったシ、位相差φｌ−φｌ′、６−φ２′　や相
関関数■が信頼性の高いものであるか否かの判定などを
行っている。第７図により詳述する。比較器５１は空間
周期ｄの第１空間周波数成分に関する大きさ情報γ！、
γ１′の和の百と、空間周期ｄ／２の第２空間周波数成
分に関する大きさ情報γ２、γ２′の和とを比較し、前
者が大きいときすなわち、光像中に第１空間周波数成分
が多く含まれているとき″Ｈ＃レベルの出力を発生し、
位相φ１１φ１′に関するＦＥＴ５２を導通状態にする
。他方、後者が大きいとき、”Ｌ＃レベルの出力を発生
しインバータ５３を介して、位相φ２、φ２′に関する
ＦＥＴ５４を導通にする。なお、ここで、γ１　とｒ１
′の和を１／２倍したのは、第２空間周波数成分に関す
る位相情報の方が、第１空間周波数成分のものに比べ、
精度が良いためである。ＦＥＴ５２がオンのときは交流
信号φ１１φｌ′が、他方ＦＥＴ５４がオンのときは交
流信号φ２、φ２′がそれぞれ波形整形回路５５によっ
て矩形波に変換後、Ｄ−フリップフロップ５６と排他的
論理和回路５７に入力される。Ｄ−フリップフロップ５
６は両交流信号の位相差φ！−φ１′又はφ２−φ２′
の正負を判別する。前述した如く、この正負は、前ピン
又は後ピンを表わすことになる。排他的論理和回路５１
は、上記位相差の絶対値すなわち大きさを測定する。Next, the control section 50 will be explained. The control unit 50 determines the phase difference φ! according to the brightness distribution of the object to perform focus detection. −φl
′ or the other phase difference φ2−φ2′, it is determined whether the phase difference φl−φl′, 6−φ2′ and the correlation function ■ are highly reliable. etc. This will be explained in detail with reference to FIG. The comparator 51 receives magnitude information γ! regarding the first spatial frequency component of the spatial period d. ,
The sum of γ1′ is compared with the sum of size information γ2 and γ2′ regarding the second spatial frequency component with a spatial period of d/2, and when the former is large, that is, the first spatial frequency component is present in the optical image. When it contains a large amount, it generates an H# level output,
The FET 52 related to the phase φ11φ1' is made conductive. On the other hand, when the latter is large, an output of "L# level is generated and the FET 54 related to the phases φ2 and φ2' is made conductive via the inverter 53. Here, γ1 and r1
' is multiplied by 1/2 because the phase information regarding the second spatial frequency component is higher than that of the first spatial frequency component
This is because the accuracy is good. When the FET 52 is on, the AC signal φ11φl' is converted into a rectangular wave, and when the FET 54 is on, the AC signals φ2 and φ2' are converted into rectangular waves by the waveform shaping circuit 55, and then the D-flip-flop 56 and the exclusive OR circuit 57. is input. D-flip flop 5
6 is the phase difference φ between both AC signals! -φ1' or φ2-φ2'
Determine whether it is positive or negative. As mentioned above, the positive and negative numbers represent the front pin or the rear pin. Exclusive OR circuit 51
measures the absolute value or magnitude of the phase difference.

この大きさは、合焦位置からのずれ量を表わす。従って
、フリップフロップ５６の出力と回路５７の出力によシ
、合焦状態、前ピン、後ピン及びその程度が分ることに
なる。This size represents the amount of deviation from the in-focus position. Therefore, from the output of the flip-flop 56 and the output of the circuit 57, the in-focus state, front focus, rear focus, and the degree thereof can be determined.

比較器５８は規格相関関数比カニと基準レベルＶｆ　　
とを比較し、前者が低いとき”Ｌ”しベル出力を発生す
る。この基準レベルＶｆ　は第６図（ｃ）に示す如く、
相関関数比カニがこのレベル以下である範囲では、第６
図（ａ）、（ｂ）に示す如く、位相差φ１−φ１′、φ
２−φ２′　が必ず正常な範囲ｔｈ　ｔ２　　にあるこ
とを保障するように選定されている。こうして、比較器
５８の出力が“Ｌ″レベルあるとき、対４勿レンズは合
焦近傍にあシ、Ｄ−フリップフロップ５６の出力や排他
的論理和回路５７の出力は正常な焦点検出信号であるこ
とが保障されている。The comparator 58 compares the standard correlation function ratio and the reference level Vf.
When the former is low, it goes "L" and generates a bell output. This reference level Vf is as shown in FIG. 6(c).
In the range where the correlation function ratio is below this level, the sixth
As shown in Figures (a) and (b), the phase differences φ1-φ1', φ
2-φ2' is always within the normal range th t2 . In this way, when the output of the comparator 58 is at the "L" level, the pair 4 lens is in the vicinity of focus, and the output of the D-flip-flop 56 and the output of the exclusive OR circuit 57 are normal focus detection signals. Something is guaranteed.

その輝度分布がほとんど一様で７レイ５．６上の光像が
第１空間周波数成分や第２空間周波数成分をほとんど含
まない黒板の如き物体がある。このような物体に関して
は、位相差φｌ−φｌ′、φ２−φ２′は、ノイズ等が
大きく影響し、アレイ５．６上の光像の相対位置の変化
を忠実に表わすものでなくなってしまう。There is an object such as a blackboard whose luminance distribution is almost uniform and the light image on the 7-ray 5.6 hardly contains the first spatial frequency component or the second spatial frequency component. Regarding such objects, the phase differences φl-φl' and φ2-φ2' are greatly affected by noise and the like, and no longer faithfully represent changes in the relative positions of the optical images on the array 5.6.

従って、この位相差は対物レンズの正確な焦点検出信号
ではなくなってしまう。そこで、このような第１、第２
空間周波数成分をほとんど含まない場合には当然、大き
さ情報ｒ１八′γ２ｒ２′が小さくなっているので、比
較回路６０．６１によってｉ１ｆ報ｒｉｒｍ’　　が一
定レベルｖｆ２　　以上か否かを検出し、同様に比較回
路６２．６３によって情報γ２　γ２′　が一定レベル
Ｖｆ３以上か否かを検出し、ともに一定レベル以上であ
る場合のみにＯＲ回路６４の出力を゛Ｌ’レベルにする
。すなわちこのＯＲ回路６４の出力のＬ”レベルはフリ
ップフロップ５６と回路５７の出力とが正しいことを表
わす。Therefore, this phase difference is no longer an accurate focus detection signal for the objective lens. Therefore, the first and second
Naturally, when almost no spatial frequency components are included, the magnitude information r18'γ2r2' is small, so the comparison circuits 60 and 61 detect whether or not the i1f information rirm' is above a certain level vf2, and similarly Then, comparison circuits 62 and 63 detect whether information γ2 and γ2' are above a certain level Vf3, and only when both are above a certain level, the output of OR circuit 64 is set to the "L" level. That is, the L'' level of the output of the OR circuit 64 indicates that the outputs of the flip-flop 56 and the circuit 57 are correct.

また、相関出力■の分母が非常に小さい場合は、相関出
力■は多分に誤差を多く含むので、この場合は比較器５
８の出力を合焦近傍を表わす信号として採用することは
適当でない。そこで、比較器６５によって、分母が一定
しベルｖｆ４より大きいか否かを検出する。Also, if the denominator of the correlation output ■ is very small, the correlation output ■ will likely contain a lot of error, so in this case, the comparator 5
It is not appropriate to employ the output of No. 8 as a signal representing the vicinity of focus. Therefore, the comparator 65 detects whether the denominator is constant and larger than the bell vf4.

そして比較器６５は、分母がＶｆ４よシ小さい　　゛と
き“Ｈ”レベルとなり、この″″Ｈ＃Ｈ＃レベル器５８
の合焦近傍か否かを表わす出力が正しくないかもしれな
いことを意味する。The comparator 65 becomes "H" level when the denominator is smaller than Vf4, and the "H#H# level device 58
This means that the output indicating whether or not the object is near focus may not be correct.

そしてＯＲ回路６６はその出力が″Ｈ”レベルのとき、
位相差φ、−φ１′、φ２−φ２′が相関出力Ｉかの少
なくとも一方が正しくないことが表わされる。When the output of the OR circuit 66 is at "H" level,
This indicates that at least one of the phase differences φ, -φ1', φ2-φ2' and the correlation output I is incorrect.

また、第４図の例は、フォトダイオードからの出力は並
列的に収り出す例でめったが、例えば、時系列的に取り
出す場合、フォトダイオードの菟荷槓蓄時間を、ｒ、十
ｒ、’十γ２＋ｒ２’；一定となるようにＡＧＣをかけ
れば、単に相関出力Σｌ　ｖｎ−ｖ気１が規格化された
ものとなる。In addition, in the example shown in FIG. 4, the output from the photodiode is rarely collected in parallel, but for example, when taking out the output in time series, the output storage time of the photodiode is r, 10r, '10γ2+r2': If AGC is applied so that it is constant, the correlation output Σl vn-vki1 simply becomes the normalized one.

以上のように本発明によれば、１対の光電変換素子アレ
イの出力に関してそれぞれ複数の空間周波数成分を抽出
し、対応する空間周波数成分の位相差から像の相対的変
位を検出しているので、単独の空間周波数成分しか抽出
していない場合よ）も焦点検出能力が高いと同時に、該
Ｍ数の空間周波数成分の大きさ情報ケそれぞれ比較して
合焦判定を行うので、焦点検出精度が高いという効果が
ある。As described above, according to the present invention, a plurality of spatial frequency components are extracted from each of the outputs of a pair of photoelectric conversion element arrays, and the relative displacement of an image is detected from the phase difference between the corresponding spatial frequency components. , when only a single spatial frequency component is extracted), the focus detection ability is high, and at the same time, the focus detection accuracy is improved because the focus judgment is made by comparing the size information of the M number of spatial frequency components. It has the effect of being expensive.

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

第１図は本発明の一実施例の光学系の配置図、第２図は
一実施例の信号処理系のブロック図、第３図は空間周波
数成分抽出回路の原理を示すブロック図、第４図は光電
素子アレイの具体的回路例を示す回路図、第５図は空間
周波数成分抽出回路の具体的回路例を示す回路図、第６
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ位相差出力のグラフで、第
６図（Ｃ）は相関出力のグラフである。 ７ｇ７図は制御部の具体的回路例を示す回路図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・対物レンズ、５．６・・・光電素子アレイ、７
．８・・・空間周波数成分抽出回路、４１・・・相関検
出部。 手続補正口　　− 昭和６１年３月１７日Fig. 1 is a layout diagram of an optical system according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a signal processing system according to an embodiment, Fig. 3 is a block diagram showing the principle of a spatial frequency component extraction circuit, and Fig. 4 is a block diagram showing the principle of a spatial frequency component extraction circuit. The figure is a circuit diagram showing a specific circuit example of a photoelectric element array, FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific circuit example of a spatial frequency component extraction circuit, and FIG.
Figures (a) and (b) are graphs of phase difference output, respectively, and Figure 6 (C) is a graph of correlation output. FIG. 7g7 is a circuit diagram showing a specific example of the circuit of the control section. [Explanation of symbols of main parts] 1...Objective lens, 5.6...Photoelectric element array, 7
．． 8... Spatial frequency component extraction circuit, 41... Correlation detection unit. Procedural amendment - March 17, 1986

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）被写体の同一部分から発せられ、それぞれ異なる
経路を介して視差を有する光学的 開口を通つた光束から作られる一対の光像 を光電変換する光電変換手段と、対物レン ズの合焦状態を検出する焦点検出手段とを 有する焦点検出装置において、 前記一対の光像に含まれる複数の空間周 波数成分中の一部の第一の空間周波数成分 を抽出し、それに基づいて前記一対の光像 の相対的ずれ量に対応する位相差出力を出 力する第一位相差検出手段と、 前記複数の空間周波数成分中から前記第 一の空間周波数成分と異なる一部の第二の 空間周波数成分を抽出し、それに基づいて 前記一対の光像の相対的ずれ量に対応する 位相差出力を出力する第二位相差検出手段 と、 前記第一及び第二位相差検出手段からの ２つの空間周波数成分の出力に基づいてそ れぞれの空間周波数成分に関する大きさ情 報を検出する第三検出手段とを有し、 前記焦点検出手段は、前記第三検出手段 で検出されるそれぞれの大きさ情報を比較 し、この比較結果に基づいて前記対物レン ズの合焦状態を検出することを特徴とする 焦点検出装置。(1) A photoelectric conversion means that photoelectrically converts a pair of light images created from a beam of light emitted from the same part of the subject and passed through an optical aperture with parallax via different paths, and a photoelectric conversion means that converts the focusing state of the objective lens. A focus detection device having a focus detection means for detecting, extracting a part of a first spatial frequency component among a plurality of spatial frequency components included in the pair of optical images, and extracting a first spatial frequency component from among a plurality of spatial frequency components included in the pair of optical images, based on which a first spatial frequency component is extracted. a first phase difference detection means for outputting a phase difference output corresponding to a relative shift amount; and extracting a part of second spatial frequency components different from the first spatial frequency components from the plurality of spatial frequency components. , a second phase difference detection means that outputs a phase difference output corresponding to the relative shift amount of the pair of optical images based on the second phase difference detection means; and outputs of two spatial frequency components from the first and second phase difference detection means. and third detection means for detecting size information regarding each spatial frequency component based on the focus detection means, the focus detection means compares each size information detected by the third detection means, and the focus detection means compares the size information detected by the third detection means, A focus detection device, characterized in that the focus state of the objective lens is detected based on the result.