JPS62133412A - 焦点検出方式 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、物体の２像の相対的位置関係より焦点状態を
検出する焦点検出方式の改良に関するものである。

（発明の背景） 従来、カメラの焦点検出装置の一つのタイプとして、撮
影レンズの射出瞳を分割し、各瞳領域を通過した光束が
形成する２像の相対位置変位を観測することで、合焦状
態を判別するものが知られている０例えば、並設された
２個の二次結像光学系により予定焦点面（フィルム面相
当面）に形成された空中像を２つのセンサ面に導き、そ
の２像の相対的位置の変位を検知する二次結像方式が。

特開昭５５−１１８０１９号公報、特開昭５５−１５５
３３１号公報などに開示されている。

前記二次結像方式の焦点検出装置の概略を第３図に示す
、焦点検出されるべき撮影レンズ１と光軸２を同じくし
てフィールドレンズ３が配置される。その後方の、光軸
２に関して対称な位置に、２個の二次結像レンズ４ａ、
４ｂが配置される。

更にその後方に光電変換素子列５ａ、５ｂが配置される
。二次結像レンズ４ａ、４ｂの近傍には絞り６ａ、６ｂ
が設けられる。フィールドレンズ３は撮影レンズ１の射
出瞳を２個の二次結像レンズ４ａ、４ｂの瞳面にほぼ結
像する。その結果、二次結像レンズ４ａ、４ｂにそれぞ
れ入射する光線束は、撮影レンズ１の射出瞳面上におい
て各二次結像レンズ４ａ、４ｂに対応する。互いに重な
り合うことのない等面積の領域から射出されたものとな
る。フィールドレンズ３の近傍に形成された空中像が二
次結像レンズ４ａ、４ｂにより光電変換素子列５ａ、５
ｂの面上に再結像されると、光軸方向の空中像位置の変
位に基づき、光電変換素子列５ａ、５ｂ上の２像はその
位置を変える。第４図はこの様子を示すもので、第４図
（＾）に示されるように合焦時には、２像は光電変換素
子列５ａ、５ｂの中央部に位置し、第４図（Ｂ）に示さ
れるように後ピント時には、２像は光軸２から離れる方
向に移動し、第４図ＣＣ）に示されるように前ピント時
には、２像は光軸２に近づく方向に移動する。この像強
度分布を光電変換し、電気的信号処理により２像の相対
的位置の変位（ずれ）を検出すれば、撮影レンズ１の焦
点状態を検出することができる。

前記光電変換素子列５ａ、５ｂより出力される光電変換
信号を処理する方法としては、特開昭５８−１４２３０
６号公報、米国特許第４３３３００７号公報などが開示
されている。具体的には。

光電変換素子列５ａ又は５ｂを構成する光電変換素子の
数をＮとし、１番目（ｉ≠０．・・・・・・、Ｎ−１）
の光電変換素子列５ａ、５ｂからの像信号をＡ（ｉ）　
、　Ｂ（ｉ）とするとき、下記の式％式％（ を、ｋＩ≦に≦に２について演算する。尚Ｍは（Ｍ　＝
　Ｎ　−１ｋｌ−１）で表される演算画素数である。Ａ
（ｉ）ＯＢ　（ＤはＡ（ｉ）、ＢＵ）に対する演算子で
あり、例えば Ａ　（ｉ）口ＢＮ）＝　ｌ　Ａ（ｉ）　−Ｂ（Ｄ　　Ｉ
　　　（２）ｍ。

Ａ（ｉ）ＯＢＵ）＝　ｌ　Ａ（ｉ）−ＢＵ）Ｉ　　　（
３）Ａ（ｉ）ＯＢ（ｊ）＝ｍａｘ　　［Ａ（ｉ）。

Ｂ（Ｄｌ　　　　　　　　　　　（４）Ａ（ｉ）ＯＢＵ
）＝ｍ　ｌ　　ｎ　　［Ａ（ｉ）。

Ｂ（ｊ）］　　　　　　　　　　　（５）等の演算式が
考えられ、（２）式はＡ（ｉ）　、　Ｂ　（Ｄの差の絶
対値を、（３）式はその累乗値を、（４）式はＡ（ｉ）
、Ｂ（Ｄのうち大なるものを、（５）式は小なるものを
、抽出することをそれぞれ表す、上記の定義により、　
Ｖｓ　（ｋ）　、　Ｖ２　（ｋ）は広義の相関量と看な
すことができる。更に、Ｖｌ（ｋ）は（１）式によると
現実には（ｋ−１）の変位における上記定義による相関
量を、同様にｖ２（ｋ）は（ｋ＋　１）の変位における
相関量を、それぞれ意味している。したがッテ、　Ｖｔ
　（ｋ）　、　Ｖ２　（ｋ）　ノ差である評価量Ｖ　（
ｋ）は相対変位量ｋにおける像信号Ａ（ｉ）　　、　Ｂ
（ｉ）の相関量の変化を表している。相関量のピークに
おいてその変化量は−ｒＱＪとなることから、 Ｖ（ｋ）　−Ｖ（ｋ＋　１　）　＜　０　　　　　　　
（８）なる区間［ｋ　、に＋　１３に相関量のピークが
存在すると考えて、ｖ（ｋ）、ｖ（ｋ＋ｔ）の値を補間
して、像信号Ａ（ｉ）　　、Ｂ（ｉ）のずれ量を知るこ
とができる。第５図に光電変換素子の数を１６個（Ｎ＝
　１６）とした時の２１の像信号Ａ（ｉ）、Ｂ（ｉ）を
示している。この場合、Ｐなる量のずれ量がある。第６
図には相対変位量ｋを−Ｎ／２≦に≦Ｎ／２の演算範囲
で変えた時の前記（２）式による評価量Ｖ　（ｋ）を表
している。前述したようにＶ（ｋ）−Ｖ（ｋ＋１）＜０
なるＶ（ｋ）、Ｖ（ｋ＋１）の値を直線補間してずれ量
Ｐを得ることができる。更に第７図には、相対変位量ｋ
を一３≦に≦３の演算範囲で変えた時の各評価量Ｖ　（
ｋ）を演算する時の像信号Ａ（ｉ）　　、　Ｂ（ｉ）の
対応関係を図式的に表しており、斜線部が相関演算の対
象となる光電変換素子である。

上記の評価量Ｖ　（ｋ）の演算において、相対変位量に
の演算範囲によって演算時間は大幅に変化する。従って
、なるべくなら小さい範囲にて演算を行わせたいところ
であるが、あまり小さくしすぎると、ｔｉ影レンズが大
デフォーカスした時の２像のずれ量が相対変位量にの演
算範囲を逸脱し、正確な焦点検出を行えないことがあっ
た。このため、通常前記演算範囲の下限値に１及び上限
値に２は、光電変換素子列の光電変換素子数（センサの
画素数）Ｎに対応して、ｋ、＝−Ｎ／２゜ｋ２＝Ｎ／２
とすることが多い、このことから、−回の焦点検出演算
にかなりの演算時間を要し、連写中のように高速の動作
が要求される場合には、著しく連写性を害するものであ
った。

（発明の目的） 本発明は、上述した問題点を解決し、高速連写に対応し
た焦点検出を行うことができる焦点検出方式を提供する
ことである。

（発明の特徴） 上記目的を達成するために、本発明は、連写モード時に
は、第１と第２の信号を相対的に変位させる演算範囲を
、少なくとも連写二駒目以後は通常の演算範囲よりも小
さくし、以て、焦点検出に要する演算時間の高速化を図
るようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例） 以下１本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明を実施するのに適したカメラの焦点調節
装置の一例を示すブロック図である。ＰＨ１はカメラの
制御回路で１例えば内部にＣＰＵ（中央演算処理部）、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＦＲＯＭ（電気的消去可能プログ
ラマブルＲＯＭ）及び入出力ボート等が配置されたｌチ
ップマイクロコンピュータであり、前記ＲＯＭ並びにＥ
ＥＦＲＯＭ内にはＡＦ制御を含む一連のカメラの制御用
ソフトウェア及びパラメータが格納されている。

ＤＢＵＳはデータバス、ＳＨＴは前記制御回路ＰＲ３よ
り制御信号Ｃ３ＨＴが入力している間データバスＤＢＵ
Ｓを介して入力するデータを受は付け、該データに基づ
いて不図示のシャッタ先幕及び後幕の走行制御を行うシ
ャッタ制御回路、ＡＰＲは制御信号ＣＡＰＲが入力して
いる間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受
は付け、該データに基づいて不図示の絞り機構を制御す
る絞り制御回路、ＤＳＰは制御信号ＣＤ５Ｐが入力して
いる間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受
は付け、該データに基づいて各種撮影情報を表示する表
示回路、ＳＷＳは不図示のレリーズスイッチ、連写モー
ドスイッチ並びに各種情報設定用のスイッチ等のスイッ
チ群である。

ＳＰＣは測光回路であり、その出力であるアナログ測光
信号５ＳＰＣは前記制御回路ＰＲ３へ送られ、該回路に
てＡ／Ｄ変換されて前述のシャッタ制御回路ＳＨＴ及び
絞り制御回路ＡＰＲを制御するための測光データとして
用いられる。　ＬＣＯＭは制御信号ＣＬＣＯＭが入力し
ている間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを
受は付け、該データに基づいて後述するレンズユニット
とシリアル通信を行うレンズ通信回路で、クロック信号
ＬＣＫに同期してレンズ駆動用のデータＤＣＬを後述す
るレンズ内制御回路へ伝送し、又この時同時に該レンズ
内制御回路から撮影レンズ（後述する）の最大デフォー
カス量等のレンズ情報ＤＬＣがシリアル入力する。ＢＳ
Ｙは後述する撮影レンズが移動中であることをカメラ側
に知らせるための信号で、この信号が発生している時は
前記シリアル通信は行われない。

ＬＮＳＵはレンズユニット、ＬＰＲＳはシリアル入力し
たデータＤＣＬに基づいてモータＭＴＲを駆動し、撮影
レンズＬＮＦを移動させるレンズ内制御回路で、内部に
前記撮影レンズＬＮＦの最大デフォーカス量、焦点距離
、開放Ｆ値などの情報を記憶しているＲＯＭを有してい
る。ＥＮＣは、例えば撮影レンズＬＮＦを保持している
レンズ鏡筒の移動に伴って発生するパルス信号を検出し
、撮影レンズＬＮＦのその時々の位置信号としてエンコ
ーダパルス信号ＥＰＬを前記レンズ内制御回路ＬＰＲＳ
へ出力するエンコーダ回路、ＳＤＲは前記制御回路ＰＲ
Ｓより入力する各信号に従って２つのセンサ列ＳＡＡ、
ＳＡＢを有する、例えばＣＯＤなどのラインセンサＳＮ
Ｓを制御するセンサ駆動回路である。

次に、動作について第２図のフローチャートにより説明
する。なお、前記シャッタ制御回路５）（Ｔ、絞り制御
回路ＡＰＲ１表示回路ＤＳＰ及び測光回路ＳＰＣの動作
は本発明とは直接関係ないので、ここでは省略する。

［ステップｌ］　センサ駆動回路ＳＤＲを介してライン
センサＳＮＳを駆動し、２像の像信号Ａ（ｉ）　　、　
Ｂ（ｉ）を得る。この時の制御回路ＰＲ３、センサ駆動
回路ＳＤＲ及びラインセンサＳＮＳの各動作を簡単に説
明すると、制御回路ＰＲ３に蓄積開始信号ＳＴＲが発生
すると、センサ駆動回路ＳＤＲはクリア信号ＣＬをライ
ンセンサＳＮＳへ出力し、センサ列ＳＡＡ　、ＳＡＢの
各光電変換部の電荷をクリアする。するとラインセンサ
ＳＮＳは前段に配置されている二次結像レンズ等（第１
図では図示していないが、第３図の如き状態で配置され
ている）によってセンサ列ＳＡＡ　、ＳＡＢ上に形成さ
れる光像の光電変換及び電荷蓄積動作を開始する。前記
の動作が開始してから所定の時間が経過すると、センサ
駆動回路ＳＤＲは転送信号Ｓ）（をラインセンサＳＮＳ
へ出力し、光電変換部に蓄積された電荷をＣＣＤ部へ転
送する。同時に前記センサ駆動回路ＳＤＲは蓄積終了信
号ＥＮＤを制御回路ＰＲ３へ出力し、該制御回路ＰＲ３
からＣＣＤＣＤ駆動クロックＣ向力するのを待つ、ＣＣ
ＤＣＤ駆動クロックＣ向力すると、センサ駆動回路ＳＤ
ＲはＣＣＤ駆動信号φｌ　、φ２を生成し、該信号をラ
インセンサＳＮＳへ出力する。ＣＣＤ駆動信号φ１　、
φ２が入力すると、ラインセンサＳＮＳはこの信号に従
ってアナログ像信号５ＳＮＳを制御回路ＰＲ３へ出力す
る。これにより制御回路ＰＲ３はＣＣＤＣＤ駆動クロッ
クＣ向期してアナログ像信号５ＳＮＳをＡ／Ｄ変換し、
２像の像信号Ａ（ｉ）　　、Ｂ（ｉ）としてＲＡＭ内の
所定のアドレスに格納する。

［ステップ２］　スイッチ群ＳＷＳの内の連写モードス
イッチの状態を調べ、連写モードであればステップ１３
へ、そうでなければステップ３へ移行する。

［ステップ３］　レンズ通信回路ＬＣＯＭを介してレン
ズユニー／　トＬ　Ｎ　Ｓ　Ｕと通信を行い、レンズ情
報ＤＬＣより現在装着されている撮影レンズＬＮＳの最
大デフォーカス量ＭＤを得、この値に従って相対変位量
ｋを−ＭＤ≦に≦ＭＤの演算範囲に、すなわちに１＝−
ＭＤ　、に２＝ＭＤに設定する。

［ステップ４］　例えば前述した（２）〜（５）式のよ
うな相関演算を行い、焦点検出情報を、すなわちこの時
の２像のずれ量Ｐを得る。

［ステップ５］　ずれ量Ｐの検出ができても信号のコン
トラストが低くて結果の信頼性が乏しい場合、焦点検出
不能であるため、このような場合にはステップ１０へ、
焦点検出可能な場合はステップ６へ移行する。

［ステップ６］　ずれ量Ｐの絶対値と所定の値とを比較
し、ずれ量Ｐが所定の値よりも小さい、すなわち合焦と
看なし得る変化量の場合はステップ９へ、そうでない場
合にはステップ７へ移行する。

【ステップ７］　ずれ量Ｐの符号（正か負か）により前
ピントであるか或いは後ピントであるかを調べ、そのデ
ータを表示回路ＤＳＰへ送り、その時のピント状態を表
示させる。

［ステップ８］　ステップ４で得られたずれ量Ｐに基づ
いて撮影レンズＬＮＳの移動量を計算し、そのデータを
レンズ通信回路ＬＣＯＭを介してレンズ内制御回路ＬＰ
Ｒ３へ出力する。この時のレンズユニットＬＮＳＵ側で
の、動作を簡単に説明すると、レンズ内制御回路ＬＰＲ
３はモータＭＴＲを駆動し、撮影レンズＬＮＳを前記デ
ータに対応した位置まで移動、すなわちエンコーグ回路
ＥＮＣより入力するエンコーダパルス信号ＥＰＬの数が
前記データに一致するまで移動させる。

［ステップ９］　合焦であることを示すデータを表示回
路ＤＳＰへ送り、その表示を行わせる。

［ステップ１０］　　ステップ５の段階で焦点検出不能
であると判定された、ステップ３で得られた最大デフォ
ーカス量ＭＤと固定のデフォーカス量ＭＳを比較し、Ｍ
Ｄ＞ＭＳであればステップ１２へ、ＭＤ≦ＭＳであれば
ステップ１１へ移行する。

［ステップ１１］　　ＭＤ≦ＭＳの場合、現在装着され
ている撮影レンズＬＭＳのデフォーカスの最大値が比較
的小さいことを意味しており、この場合撮影レンズＬＭ
Ｓを所定量移動させ１、いわゆるサーチ動作を行わせ、
再び焦点検出を行っても、もともとデフォーカス量が小
さいからコントラストの上昇は期待できず、その結果今
度焦点検出可能とする確率は低い、従って、このような
場合はサーチ動作は行わせず、表示回路ＤＳＰへ焦点検
出不能であることを示すデータを出力し、その表示を行
わせる。その後再びステップ１へ移行する。

［ステップ１２］　　ＭＤ＞ＭＳの場合、ＭＤ≦ＭＳの
場合とは逆にサーチ動作によって焦点検出可能となる確
率が高いことから、サーチ動作を行わせる。

［ステップ１３］　連写の一駒目かどうかの判定をし、
−駒目であれば前記ステップ３へ移行し、そうでなけれ
ばステップ１４へ移行する。

［ステップ１４］　連写モードの場合、単写モード時よ
りも短時間で焦点検出を行わなければならないことや、
連写中は被写体のデフォーカスの変化があまりないこと
が期待できることから、比較的小さい演算範囲の相対変
位量ｋｃを設定、すなわちに、＝　−ｋｃ　、に２＝ｋ
ｃを設定し、演算の高速化を図る。

［ステップ１５］　　ステップ１４で設定した演算範囲
にて焦点検出情報を得るために相関演算を行う。

［ステップ１６］　　ステップ５の場合と同様、焦点検
出が可能であるか不能であるかの判定を行い、焦点検出
不能の場合には、連写中にサーチ動作を行うことは連写
性の面等で好ましくないのでステップ１１へ移行して不
能表示を行わせ、焦点検出可能な場合にはステップ６へ
移行し、合焦の判定を行う、その後は前述と同様、ステ
ップ９又はステップ７→ステフプ８へと移行する。

本実施例によれば、連写モード時には、相関演算を行う
範囲、すなわち演算範囲を小さくするようにしたので、
焦点検出処理に要する時間が短くなり、高速連写に対応
した焦点検出を行うことが可能となる。また、連写の一
駒目は通常の撮影時（単写時）と同様の動作を行い、二
駒目以後に初めて変位させる範囲の大きさを相対変位量
ｋｃに設定するようにしているため、焦点検出不能とな
る確率が減る。

（変形例） 本実施例では、連写の一駒目は通常の撮影時と同様の動
作を行うようにしたが、連写モード時には直ちにステッ
プ１４へ移行する、すなわち演算暉囲の大きさを相対変
位量ｋｃに設定するようにしてもよい、このようにすれ
ば、焦点検出可能となる確率は低くなるものの、連写モ
ードを選択する場合の本来の主旨にあった撮影が可能と
なる。

（発明の効果）・ 以上説明したように、本発明によれば、連写モード時に
は、第１と第２の信号を相対的に変位させる演算範囲を
、少なくとも連写二駒目以後は通常の演算範囲よりも小
さくし、以て、焦点検出に要する演算時間の高速化を図
るようにしだから、高速連写に対応した焦点検出を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するカメラの焦点調節装置の一例
を示すブロック図、第２図はそのフローチャート、第３
図は一般的な二次結像方式焦点検出装置の光学系を示す
配置図、第４図は二次結像方式における焦点検出状態と
像すれとの関係を示す図、第５図は二次結像方式におけ
る２つのセンサ列より出力される像信号の一例を示す図
、第６図は二次結像方式における評価量の変化を示す図
、第７図は二次結像方式における焦点検出演算時の２像
の対応関係を示す図である。　　　　。 ＰＨ１・・・・・・制御回路、ＬＣＯＭ・・・・・・レ
ンズ通信回路、ＬＮＳＵ・・・・・・レンズユニット、
ＳＤＲ・・・・・・センサ駆動回路、ＳＮＳ・・・・・
・ラインセンサ、ｋ・・・・・・相対変位量。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　中　　　村　　　　　稔第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、焦点検出されるべき結像光学系の焦点状態に応じて
   、相対的な位置関係が変化する第１と第２の像を光学系
   により形成し、該第１と第２の像に対応する光電変換さ
   れた第１と第２の信号をそれぞれ複数の光電変換手段に
   よって得、該第１と第２の信号を演算上で相対的に変位
   させて相関情報を演算し、該相関情報に基づいて前記第
   １と第２の像の相対位置関係を求めて、前記結像光学系
   の焦点状態を検出する焦点検出方式において、連写モー
   ド時には、前記第１と第２の信号を相対的に変位させる
   演算範囲を、少なくとも連写二駒目以後は通常の演算範
   囲よりも小さくするようにしたことを特徴とする焦点検
   出方式。