JPH0584882B2

JPH0584882B2 -

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Publication number: JPH0584882B2
Application number: JP10880188A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki; Akira Ishizaki; Akira Akashi; Keisuke Aoyama; Terutake Kadohara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1993-12-03
Also published as: JPH01277211A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は瞳分割像ずれ検知方式焦点検出装置に
於て、周期性パターンの被写体に対する焦点検出
能力の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、カメラの焦点調節装置の一つのタイプと
して、焦点検出用の光学系によつて撮影レンズの
射出瞳を２つに分割し、各瞳領域を通過した光束
が形成する２つの被写体像を、光電変換素子列
（例えば、CCDセンサ列）で受光し、その出力か
ら撮影レンズの焦点状態を検出し、その検出結果
に基づいて撮影レンズを駆動する、というような
方法が知られている。

第１図において焦点検出されるべき撮影レンズ
LNSと光軸を同じくフイールドレンズFLDが配
置される。その後方の光軸に関して対称な位置に
２個の２次結像レンズFCLA，FCLBが配置され
る。さらにその後方にセンサ列SAA，SABが配
置される。２次結像レンズFCLA，FCLBの近傍
には絞りDIA，DIBが設けられる。フイールドレ
ンズFLDは撮影レンズLNSの射出瞳を２個の２
次結像レンズFCLA，FCLBの瞳面にほぼ結像す
る。その結果、２次結像レンズFCLA，FCLBに
それぞれ入射する光線束は撮影レンズLNSの射
出瞳面上において各２次結像レンズFCLA，
FCLB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。フイール
ドレンズFLDの近傍に形成された空中像が２次
結像レンズFCLA，FCLBによりセンサ列SAA，
SAB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いて、センサ列SAA，SAB
上の２像はその位置を変えることになる。従つ
て、センサ列上の２像の相対位置の変位（ずれ）
量を検出すれば、撮影レンズLNSの焦点状態を
知ることができる。

上記の様な焦点状態検知方法は、被写体条件に
依つては良好に作動しないことがある。その最も
典型的なものは低輝度の被写体である。光電セン
サの光電荷蓄積時間には実用上の限界があり、そ
の間に十分な光電荷を生ずるだけの光量がない
と、信号が形成できない。この様な場合、蓄積時
間を延ばしてもカメラとして極めて使いにくいも
のになるか、暗電流が増加して実効Ｓ／Ｎが改善
しない。そこで焦点検出用補助光をカメラに搭載
し、低輝度時の光量不足を補うことがよく行われ
る。第１図の上部光学系が補助光投光系で、光源
のLEDによる発光光はコンデンサレンズCONを
介してパターンチヤートCHTを照明し、CHTの
パターンは投光レンズLELによる被写体面に投
影される。第１図の様に撮影レンズと投光レンズ
を別にするとパララツクスを生ずるが、撮影レン
ズから投光するとゴーストを生じやすいので通
常、撮影系の外部に別途投光系が設けられる。

補助光投光は低輝度被写体以外にも低コントラ
スト被写体に有効なことが知られている。低コン
トラスト時には演算の基本となるべき明暗パター
ンがなく焦点検出ができない。この様な場合、パ
ターンを被写体面に投影して強制的に被写体に明
暗パターンを与え、それを足がかりに焦点検出演
算を行うことが出来る。

第２図は該第１図構成によるセンサ列SAA，
SAB上に形成された２像の光電変換出力の例を
示す。SAAの出力をＡ(i)、SABの出力をＢ(i)と
する。尚、センサの画素数は最低限５個程度必要
で、望ましくは数10個以上が望ましい。像信号Ａ
(i)，Ｂ(i)から像ずれ量PRを検出する信号処理方
法としては特開昭58−142306号公報、特開昭59−
107313号公報、特開昭60−101513号公報、あるい
は特願昭61−160824号などが本出願人により開示
されている。

これらの公報に開示された方法により像ずれ量
を求め、これに基づいて撮影レンズの焦点調節を
行うことによつて撮影レンズを合焦状態にもつて
いくことができる。

上記公報に開示された方法は、たとえば２個の
像信号Ａ(i)，Ｂ(i)，ｉ＝1.2，……，Ｎに対し、Ｖ(m)＝〓ⁱ max｛Ａ(i)，Ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｝− 〓ⁱ max｛Ａ（ｉ＋ｋ），Ｂ（ｉ−ｍ）｝ (1) を整数値ｍについて計算する。和をとるｉの範囲
は各添字ｉ，ｉ＋ｋ−ｍ，ｉ＋ｋ，ｉ−ｍが閉区
間［ｉ，Ｎ］内に入らなければならないという条
件から定まる。ｋは整数定数であり、通常はｋ＝
１である。またｍの範囲はどの程度大きな像ずれ
量まで検出するかという目的に関わり一概に決ま
らないが通例−Ｎ／２ｍＮ／２内でｍを変化させる (1)式で定義された相関量は一例であり、これ以外
の公知の相関量でも以下の原理は全く同様であ
る。

相関量式として(1)式以外では例えば〓min｛Ａ(i)，Ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｝−〓min｛Ａ
（ｉ＋ｋ），Ｂ（ｉ−ｍ）｝〓｜Ａ(i)−Ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｜−〓｜｛Ａ（ｉ
＋ｋ），Ｂ（ｉ−ｍ）｜〓｜Ａ(i)−Ｂ（ｉ＋ｋ−ｍ）｜²−〓｜｛Ａ（ｉ
＋ｋ），Ｂ（ｉ−ｍ）｜² が採用される。

上記(1)式を各ｍについて演算した典型的な結果
は第３図の様になり、Ｖ(m)が正負を反転するｍの
ところが画素ピツチ単位で表現した像ずれ量であ
る。この値は普通整数をとらない。Ｖ（m₀）とＶ
（m₀＋１）の間で符号の反転があつたとすると端
数まで含めた像ずれ量M₀は M₀＝m₀＋｜Ｖ（m₀）／｛Ｖ（m₀＋１） −Ｖ（m₀）｝｜(2) によつて算出できる。

尚、撮影レンズの射出瞳を分割する手段は、上
記従来例以外にもusp4185191に開示されている
様に、光電センサペアの前に微小レンズを配した
ユニツトを多数直線上に配列しても良く特に限定
されない。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

上記の様な像ずれ量検知を基本とした焦点検出
装置は、一般的に周期性の被写体パターンに対し
て誤動作するという特性を持つている。この欠陥
は２像のずれを検知する原理から直接に由来する
ものである。

たとえば第４図の様に被写体像が光電センサー
面上でピツチＰの周期のくり返しパターンである
とすると。この時、２像Ａ(i)とＢ(i)の位置合わせ
をしようとすると、矢印αの方向へＡ(i)をずらし
ても、また矢印βの方向へＢ(i)をずれしても２像
を一致させることが出来、像ずれ量を一意（→
−）に定義できない。さらに２像が合致するシフ
ト点は上記α，β以外にも周期性の１ピツチ毎に
存在する。

上記の事情のため周期性パターンを持つ被写体
は従来の方法では像ずれ量検出不可であり、従つ
て撮影レンズのデフオーカス量を演算できず、撮
影レンズの合焦状態を判定できない。周期性パタ
ーンは人工構築物では存外多く、たとえば窓格子
やてすり、ブラインド、チエツクやストライプの
服地、整列された本棚等、カメラの被写体として
も無視できないケースが多々ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被写体面からの結像光束を受光する
光電変換素子列の出力を用い、被写体面明暗パタ
ーンの周期性の強さを演算・判定する手段を有
し、少なくとも周期性の強さがあらかじめ定めら
れた基準を超えたときには、補助光発光手段の発
光時に於て、受光された結像光束の光電変換素子
列出力を用い、撮影レンズの合焦状態の検出を行
うことにより、上記の問題点を解決するものであ
る。本発明の焦点検出方法を用いることに依り、
補助光発光が有効な距離内にあるすべての周期性
被写体に焦点検出可能となる。また本発明は周期
性の強さの判定手段を有するので、必要な場所だ
け補助光発光させることが出来、エネルギー効率
の点からも有利である。更に、本発明の周期性判
定手段はデジタル演算で構成するのに適し、自動
焦点検出カメラでは標準的に搭載されているマイ
クロプロセツサに収納することができる。また本
発明を外光除去機能を有する光電変換素子との組
み合せで用いると本発明は更に有効である。この
様な組み合せでは焦点検出に有害無益な周期性被
写体パターンは打ち消され、補助光の投光パター
ンのみが焦点検出用像信号として残るので、誤動
作の余地のない焦点検出装置が得られる。

〔実施例〕

次いで、本発明の実施例につき説明する。第５
図は本発明に係る焦点検出装置に用いる２次結像
分離光学系を用いた瞳分割方式焦点検出光学系で
ある。カメラの撮影レンズ等は省略し、焦点検出
光学系のみを示している。第５図でフイールドレ
ンズFLDの近傍に測距視野開口Ｚを有する視野
マスクが置かれ、視野マスクとフイールドレンズ
との組は、不図示の撮影レンズの予定結像面近傍
に配置されている。視野Ｚの像はレンズFCLAで
センサ列SAA上に、またレンズFCLBでセンサ
列SAB上に分離結像される。２個のセンサ列
SAA，SABの両隣には入射光量に応じて、セン
サの蓄積時間を制御するためのAGC回路及び各
画素のデータが逐次外部出力するための読み出し
回路RDがオンチツプで集積されている。センサ
列の動作原理はCCD構造をとるものでも、MOS
構造をとるものでも、ライン上の光量分布を検
出・出力するものであれば何でも良い。

第６図は本発明に関わる自動焦点装置を備えた
カメラの実施例を示す回路図である。

図において、PRSはカメラの制御装置で、例
えば、内部にCPU（中央処理装置）、ROM，
RAM，Ａ／Ｄ変換機能を有する１チツプのマイ
クロコンピユータである。PRSはROMに格納さ
れたカメラのシーケンス・プログラムに従つて、
自動露出制御機能、自動焦点調節機能、フイルム
の巻き上げ・巻き戻し等のカメラの一連の動作を
行つている。そのために、PRSは通信用信号SO，
SI，SCLK、通信選択信号CLCM，CSDR，
CDDRを用いて、カメラ本体内の周辺回路および
レンズ内制御装置と通信を行つて、各々の回路や
レンズの動作を制御する。

SOはPRSから出力されるデータ信号、SIは
PRSに入力されるデータ信号、SCLKは信号SO，
SIの同期クロツクである。

LCMはレンズ通信バツフア回路であり、カメ
ラが動作中のときにはレンズ用電源端子VLに電
力を供給するとともに、PRSからの選択信号
CLCMが高電位レベル（以下、“Ｈ”と略記し、
低電位レベルは“Ｌ”と略記する）のときには、
カメラとレンズ間の通信バツフアとなる。

PRSがCLCMを“Ｈ”にして、SCLKに同期し
て所定のデータをSOから送出すると、LCMはカ
メラ・レンズ間通信接点を介して、SCLK，SO
の各々のバツフア信号LCK，DCLをレンズへ出
力する。それと同時にレンズからの信号DLCの
バツフア信号をSIに出力し、PRSはSCLKに同期
してSIからレンズのデータを入力する。

SDRは、CCD等から構成される焦点検出用の
ライン・センサ装置SNSの駆動回路である。ラ
イン・センサ装置SNSは第５図に示した様に構
成され、受光素子列SAA，SABや信号処理回路
等が集積されている。又、駆動回路SDRは信号
CSDRが“Ｈ”のとき選択されて、SO，SI，
SCLKを用いてPRSから制御される。信号CKは
CCD駆動用クロツクΦ１，Φ２を生成するため
のクロツクであり、信号INTENDは蓄積動作が
終了したことをPRSに知らせる信号である。

SNSの出力信号OSはクロツクΦ１，Φ２に同
期した時系列の像信号であり、SDR内の増幅回
路で増幅された後、AOSとしてPRSに出力され
る。PRSはAOSをアナログ入力端子から入力し、
CKに同期して、内部のＡ／Ｄ変換機能でデイジ
タル信号として、RAMの所定アドレスに順次格
納する。

同じくSNSの出力信号であるSAGCは、SNS
内のAGC（自動利得制御：Auto Gain Control）
センサの出力であり、SDRに入力されて、SNS
の蓄積制御に用いられる。

SPCは撮影レンズを介した被写体からの光を受
光する、露出制御用の測光センサであり、その出
力SSPCはPRSのアナログ入力端子に入力され、
Ａ／Ｄ変換後、所定のプログラムに従つて自動露
出制御に用いられる。AuTは補助光ユニツトで
あり、制御装置PRSと接点を介して通信する。
SALは補助光発光信号であり、SALがＨレベル
に於て補助光ALEDを点灯する。

DDRはスイツチ検知および表示用回路であり、
信号CDDRが“Ｈ”のとき選択されて、SO，SI，
SCLKを用いてPRSから制御される。即ち、PRS
から送られてくるデータに基づいてカメラの表示
部材DSPの表示を切り替えたり、カメラの各種
操作部材のオン・オフ状態を通信によつてPRS
に報知する。

SW１，SW２は不図示のレリーズボタンに連
動したスイツチで、レリーズボタンの第一段階の
押下によりSW１がオンし、引き続いて第２段階
の押下でSW２がオンする。PRSはSW１オンで
測光、自動焦点調節を行い、SW２オンをトリガ
として露出制御とフイルムの巻き上げを行う。

なお、SW２はマイクロコンピユータである
PRSの「割り込み入力端子」に接続され、SW１
オン時のプログラム実行中でもSW２オンによつ
て割り込みがかかり、直ちに所定の割り込みプロ
グラムへ制御を移すことができる。

MTR１はフイルム給送用、MTR２はミラー
アツプ・ダウンおよびシヤツタばねチヤージ用の
モータであり、各々の駆動回路MDR１，MDR
２により正転、逆転の制御が行われる。PRSか
らMDR１，MDR２に入力されている信号M1F，
M1R，M2F，M2Rはモータ制御用の信号であ
る。

MG１，MG２は各々シヤツタ先幕・後幕走行
開始用マグネツトで、信号SMG1，SMG2、増幅
トランジスタTR１，TR２で通電され、PRSに
よりシヤツタ制御が行われる。なお、スイツチ検
知および表示用回路DDR、モーター駆動回路
MDR１，MDR２、シヤツタ制御は本発明と直
接関わりがないので、詳しい説明は省略する。

レンズ内制御回路LPRSにLCKに同期して入力
される信号DCLは、カメラからレンズFLNSに対
する命令のデータであり、命令に対するレンズの
動作は予め決められている。LPRSは所定の手続
きに従つてその命令を解析し、焦点調節や絞り制
御の動作や、出力DLCからレンズの各部動作状
況（焦点調節光学系の駆動状況や、絞りの駆動状
態等）や各種パラメータ（開放Ｆナンバ、焦点距
離、デフオーカス量対焦点調節光学系の移動量の
係数等）の出力を行う。

実施例では、ズームレンズの例を示しており、
カメラから焦点調節の命令が送られた場合には、
同時に送られてくる駆動量・方向に従つて焦点調
節用モータLTMRを信号LMF，LMRによつて
駆動して、光学系を光軸方向に移動させて焦点調
節を行う。光学系の移動量はエンコーダ回路
ENCのパルス信号SENCでモニタし、LPRS内の
カウンタで計数しており、所定の移動が完了した
時点でLPRS自身が信号LMF，LMRを“Ｌ”に
してモータLMTRを制動する。

このため、一旦カメラから焦点調節の命令が送
られた後は、カメラの制御装置PRSはレンズの
駆動が終了するまで、レンズ駆動に関して全く関
与する必要がない。また、カメラから要求があつ
た場合には、上記カウンタの内容をカメラに送出
することも可能な構成になつている。

カメラから絞り制御の命令が送られた場合に
は、同時に送られてくる絞り段数に従つて、絞り
駆動用としては公知のステツピング・モータ
DMTRを駆動する。なお、ステツピング・モー
タはオープン制御が可能なため、動作をモニタす
るためのエンコーダを必要としない。

上記第６図の動作を説明する前に本発明の周期
性判定動作について説明する。

まず、被写体パターンの周期性を焦点検出用相
関演算の結果から判定する場合につき説明する。
上記(1)式に基づき２個の被写体像Ａ(i)，Ｂ(i)の相
互相関（の微分形）を演算すると、周期性の強く
ない通常の被写体パターンでは第３図の様なＶ(m)
が得られ、撮影レンズデフオーカス量に対応した
ゼロクロス点が判定できる。しかし第４図に示し
た様な強い周期性パターンでは、Ｖ(m)を計算する
と第７図ａ状にくり返し現われ、ゼロクロス点で
複数出現する。あるm₁とm₁＋１の間でＶ(m)の正
負の反転が生じたとすると、 △Ｖ（m₁）＝Ｖ（m₁＋１）−Ｖ（m₁） (3) の絶対値の大きさ｜△Ｖ（m₁）｜がそのゼロクロ
ス点の２像合致点としての信頼度を表わすが、異
なるゼロクロス点で｜△Ｖ(m)｜の値が大差なく出
現するのが周期性被写体に対する相関演算の結果
の特徴である。すなわち、Ｖ(m)の符号が反転するｍ＝m₁，m₂，……等
のゼロクロス点数が複数個存在し、かつ｜△Ｖ（m₁）｜｜△Ｖ（m₂）｜……であ
る。

尚、通常の非周期性被写体でも複数のゼロクロ
ス点が発生することはあるが、第７図ｂに示す様
に｜△Ｖ（m₁）｜≫｜△Ｖ（m₂）｜であり真の２像
合致点に対応するゼロクロス点m₁に対し、明瞭
に他のゼロクロス点は信頼性の点で区別される。

以上の事実から、たとえばひとつの周期性判定
方法として最大の｜△Ｖ(m)｜を示すゼロクロス点
をm₁としたとき、｜△Ｖ(m)｜＞Ｆ×｜△Ｖ（m₁）｜ (4) となるｍがＬ個以上あることを周期性パターンで
あることの判定条件として用いることができる。
ここでＦは０＜Ｆ≦１なる正数定数、Ｌは１以上
の正整数である。またこの判定条件を用いるに際
し、ゼロクロス点の信頼性因子｜△Ｖ(m)｜を被写
体のコントラストＣで除算し正規化しても良い。

通例ＣとはＣ＝MAX｛Ａ(i)｝−MIN｛Ａ(i)｜（5a） or Ｃ＝_N 〓ⁱ⁼² ｜Ａ(i)−Ａ（ｉ−１）｜（5b）のことである。ここでMAX｛Ａ(i)｝は像信号A₁，
A₂，……A_Nの最大値、MIN｛Ａ(i)｝は像信号A₁，
A₂，……A_Nの最小値を意味する。Ａ(i)のかわり
にＢ(i)を用いても良く、また両像信号を併用して
Ｃを演算しても良い。

別の判定基準としては、たとえばもつと簡易的
にＶ(m)を符号反転するゼロクロス点の数を単純に
カウントして閾値を設けても良いし、またはゼロ
クロス点の信頼性因子｜△Ｖ(m)｜の大きさの順に
ゼロクロス点ｍをリストアツプし、Ｌ番目のゼロ
クロス点について信頼性閾値を定義しても良い。

以上開示した様な方法により被写体パターンの
周期性を判定し、被写体の周期性が大であると判
定された場合は、補助光発光手段を発光し、被写
体面にパターンを投光する。補助光の光量分布は
パターンを持つている必要があり、例えば第８図
ａの様な周期性被写体に対し、同図ｂの光量分布
を持つ補助光を投影し、被写体の輝度分布を同図
ｃのごとくなし、非周期性被写体に変化させるこ
とで、焦点検出可能状態へ移行させることが出来
る。

次いで、第６図に示した本発明に係る焦点検出
装置のフローに従つて説明する。

不図示の電源スイツチが操作されると、マイク
ロコンピユータPRSへの給電が開始され、PRS
はROMに格納されたシーケンスプログラムの実
行を開始する。

第９図ａは上記プログラムの全体の流れを表わ
すフローチヤートである。

上記操作にてプログラムの実行が開始される
と、ステツプ（002）においてレリーズボタンの
第１ストロークにオンとなるスイツチSW₁の状態
検知がなされ、スイツチSW₁がオフのときには、
ステツプ（003）でPRS内のRAMに設定されて
いる制御用のフラグが全てクリアされる。尚、こ
のスイツチSW₁の検出はコンピユータPRSから
信号CDDRをＨとなし回路DDRを選択し、スイ
ツチSW₁の検知命令としてのSO信号をDDRに伝
えることにより、スイツチSW₁の状態検知を
DDRにて行い、その結果をSI信号としてPRSに
伝えることにて行う。上記ステツプ（002），
（003）はスイツチSW₁がオンとなるか、あるいは
電源スイツチがオフとなるまでくり返し実行さ
れ、SW₁がオンとなることによつてステツプ
（004）へ移行する。

ステツプ（004）は「AE制御」のサブルーチン
を意味している。この「AE制御」サブルーチン
では測光演算処理、露光制御ならびに露光後のシ
ヤツタチヤージ、フイルム巻上げ等の一連のカメ
ラ動作制御が行われる。

なお、「AE制御」サブルーチンは本発明とは直
接関わりがないので詳細な説明は省略するが、こ
のサブルーチンの機能の概要は次の通りである。

SW₁がオン中はこの「AE制御」サブルーチン
が実行され、その度にカメラのモード設定や測光
および露光制御演算、表示が行われる。不図示の
レリーズボタンの第２ストロークでスイツチSW₂
がオンになると、マイクロコンピユータPRSの
持つ割り込み処理機能によつてレリーズ動作が開
始され、上記露光制御演算で求められた露光量に
基づいて絞りあるいはシヤツタ秒時の制御を行
い、露光終了後にはシヤツタ・チヤージおよびフ
イルム給送動作を行うことによつてフイルム１コ
マの撮影が実行する。

さて、ステツプ（004）にて「AE制御」が終了
すると、ステツプ（005）の「AE制御」サブルー
チンが実行される。

第９図ｂに「AF制御」サブルーチンのフロー
チヤートを示す。

先ずステツプ（102）でフラグPRMVの状態を
検知する。PRMVは後で述べるようにレンズ制
御に関わるフラグであるが、前述したようにSW₁
オフ中はステツプ（003）にて全てのフラグがク
リアされているので、SW₁オンから初めてステツ
プ（005）の「AF制御」サブルーチンがコールさ
れたときには、フラグPRMVも０であるのでス
テツプ（106）へ移行する。

ステツプ（106）ではフラグAUXJFの状態を
検知する。AUXJFは補助光制御に関わるフラグ
であり、前述したようにステツプ（003）にてク
リアされておりフラグAUXJFもφであるからス
テツプ（108）へ移行する。

ステツプ（108）は「像信号入力」のサブルー
チンであり、このサブルーチンを実行すること
で、マイクロコンピユータPRSのRAM上の所定
アドレスにセンサ装置SNSから像信号のＡ／Ｄ
変換信号が格納される。又、ステツプ（108）で
は、像信号のレベルと、（5a），（5b）等で定義さ
れたコントラストＣを入力と同時に演算し、低輝
度もしくは低コントラスト（Ｃが小）と判定され
たときにフラツグLSIGFLGを１にセツトする。

ステツプ（111）ではフラグAUXMODの状態
を検知する。フラグAUXMODは補助光モードで
あることを表わすフラグである。補助光に関する
制御は後で述べる。

前述したように（003）にて全フラグがクリア
されており、フラグAUXMODも０であるから、
ステツプ（112）に移行する。ステツプ（112）で
はフラグLSIGFLGの状態検知を行う。
LSIGFLGはステツプ（108）の「像信号入力」
サブルーチン内で設定されるフラグで、被写体輝
度が低いもしくは、像信号のコントラストが低い
場合には１にセツトされる。ここでは被写体輝
度、コントラストがともに充分あるもの
（LSIGFLGは０）として説明を進める。フラグ
LSIGFLGは０であるから、ステツプ（113）に
移行し、被写体輝度、コントラストが充分である
ということから補助光モードフラグAUXMODを
クリアする。

次にステツプ（114）において「焦点検出」サ
ブルーチンを実行する。

このサブルーチン内では、RAMに格納されて
いる像信号データから撮影レンズの焦点を(1)式、
(2)式を用いて演算、検出し、合焦状態ならば合焦
フラグJFを１にし、被写体が補助光投光にもか
かわらず、低コントラストのために焦点検出が不
可能であつたならば焦点検出不能フラグAFNG
を１にし、両者の内のいずれかの状態の場合には
レンズ駆動を禁止するためのレンズ駆動禁止フラ
グLMVDIを１にセツトしてリターンする。ま
た、コントラストが高く合焦でない場合にはデフ
オーカス量を求める。尚、この時はフラグ
LMVDIは０のまま保持される。

次のステツプ（115）では、周期性の判定を行
なう。たとえば(1)式にて求めたＶ(m)に対するゼロ
クス点に対して(3)式及び(4)式によりゼロクス点で
の近似した｜△Ｖ(m)｜が複数存在するかを判定
し、即ち複数個の相関ゼロ点の信頼度判定を行な
い、２像合致と認める点が複数存在するときに、
LSIGFLGを１にセツトし、ステツプ（131）に
分岐する。周期性被写体でないときは、ステツプ
（116）へ進。ステツプ（131）以降の補助光関係
のフラグ制御は、後述するステツプ（121）以下
と基本的には同じである。

次のステツプ（116）では合焦または焦点検出
不能を表示するための「表示」サブルーチンを実
行する。これは表示回路DDRに所定のデータを
通信して表示装置DSPに表示せしめるわけであ
るが、この動作は本発明と直接関わりがないの
で、これ以上の説明は省略する。

さて次のステツプ（117）ではフラグLMVDI
の状態を検知する。先に述べたように、レンズ駆
動が必要ない場合にはLMVDIが１にセツトされ
るので、ステツプ（117）においてフラグ
LMVDIが１ならば、ステツプ（118）で「AF制
御」サブルーチンをリターンする。LMVDIが０
ならばステツプ（119）に移行してレンズ駆動サ
ブルーチン「レンズ駆動」を実行し演算されたデ
フオーカス量に応じてレンズを駆動する。

「レンズ駆動」サブルーチン（119）が終了す
れば、ステツプ（120）にてレンズ駆動実行フラ
グPRMVを１にセツトしたのち、ステツプ
（130）で「AF制御」サブルーチンをリターンす
る。

「AF制御」サブルーチンをリターンするとス
テツプ（002）に戻り、スイツチSW₁がオンの限
り、AE制御とAF制御サブルーチンがくり返され
る。

今、第９図ａのメイン・フローにおいて再び
（２回目）ステツプ（005）の「AF制御」がコー
ルされたとすると、ステツプ（102）でフラグ
PRMVの状態検知が行われる。

前回の「AF制御」ルーチンでの合焦あるいは
焦点検出不能ならば、フラグPRMVを１にセツ
トされていないから、ステツプ（106）以降の上
述のフローを再び実行してゆく。前回レンズ駆動
が行われた場合にはステツプ（120）にてPRMV
が１にセツトされているから、ステツプ（103）
へ移行する。

ステツプ（103）ではレンズと通信して、現在
のレンズの駆動状況を検知し、レンズ側からステ
ツプ（119）で指示した所定の駆動が終了したこ
とが知らされればステツプ（105）にてフラグ
PRMVを０にし、ステツプ（106）以降のフロー
を実行してゆく。尚、この判定はエンコーダ
ENCからレンズ駆動中はモニター信号SENCが
送出されているので、この信号SENCをコンピユ
ータPRSにて検知することにて行われる。また、
レンズ側から未だ駆動中であることが知らされた
ならばステツプ（104）に移行して、「AF制御」
サブルーチンをリターンする。

従つて、「AF制御」サブルーチンではレンズが
駆動していない状態でのみ新たな焦点検知動作、
レンズ制御を行うことになる。

すなわち、通常モードではスイツチSW₁がオン
の限り、AEとAF制御サブルーチンが絞り返さ
れ、かつAF制御サブルーチンでは像信号に基づ
きデフオーカス量検知がなされ、像信号もしくは
演算値について所定の条件が満たされなければ焦
点検出不能表示を行い、合焦判定がされれば合焦
表示を行い、非合焦でデフオーカス量が求められ
ると、このデフオーカス量分のレンズ駆動がなさ
れ合焦状態へ移行させることとなる。

次に補助光に関わる動作について説明する。

上記AF制御サブルーチンにおいて被写体輝度
が低い、もしくはコントラストが低い場合には、
ステツプ（108）で、また周期性被写体の場合は
ステツプ（115）でフラグLSIGFLGが１にセツ
トされ、ステツプ（112）のLSIGFLG状態検知
でステツプ（121）に移行する。

ステツプ（121）では補助光ユニツトAUT装置
部材の状態を検知し、ユニツトAUTが装着され
ていなければステツプ（113）へ移行し、これま
で説明してきた通常と同じ動作を行う。ユニツト
が装着されていればステツプ（122）に移行し、
補助光モードフラグAUXMODを１にセツトす
る。尚、補助光ユニツトAUTがカメラ本体に内
蔵されている場合は、ステツプ（121）を省略し
ても良い。

次にステツプ（123）でフラグAUXUSEの状
態を検知する。AUXUSEは実際に補助光投光が
なされたときに、（フラグAUXMODが１にセツ
トされた状態で）ステツプ（108）の「像信号入
力」サブルーチンが実行された時において１にセ
ツトされるフラグである。いま説明している状況
では初めて補助光モードになつたわけであるか
ら、それ以前には補助光投光がなされておらずス
テツプ（124）で一旦「AF制御」がリターンす
る。すなわち、この場合ステツプ（108）で入力
した像信号データは破棄し、次の「AF制御」に
おいて補助光投光状態で像信号を入力し、これを
焦点検出に使用することとなる。

さて、ステツプ（122）にて初めてAUXMOD
が１にセツトされた状態で、「AF制御」がリター
ンしての後上記の如くして再び「AF制御」サブ
ルーチンがコールされると、ステツプ（108）の
「像信号入力」サブルーチンでは補助光投光状態
で像信号を入力し、ステツプ（111）での補助光
モードフラグAUXMODの状態検知でステツプ
（121）に移行する。

尚、該「像信号入力」サブルーチンではフラグ
AUXMODが１にセツトされているため、像信号
の蓄積に際し、SALをＨレベルとなし補助光
ALEDを点灯させる。

ステツプ（121），（122）を経てステツプ（123）
では補助光使用フラグAUXUSEの状態検知を行
う。既にステツプ（108）において補助光投光状
態で「像信号入力」サブルーチンを実行しており
AUXUSEは１にセツトされているからステツプ
（114）へ移行し、「焦点検出」サブルーチンを実
行する。以降は通常のAF制御と同様である。

又、ステツプ（115）にて繰り返しの周期性が
検知された時にはステツプ（131），（132），（134）
が上述の低コントラスト検知下でのステツプ
（121），（122），（123）と同様に行なわれ「AF制
御」をリターンし、その後再び「AF制御」がコ
ールされると、上述の補助光モードと同様にして
ステツプ（108），（111），（121），（122），（123
）
を介してステツプ（114）を実行する。よつて繰
り返し周期性が高いと判定された場合も低コント
ラスト時と同様に補助光投光下でのAF制御動作
が行なわれる。

上述したように低輝度、低コントラストもしく
は周期性被写体の条件下であり、かつ補助光ユニ
ツトが装着された時に補助光モードとなり、補助
光発光下での検知像信号に基づき焦点調節動作を
行うわけであるが、補助光投光状態で合焦した場
合、ステツプ（114）の「焦点検出」サブルーチ
ン内で補助光合焦フラグAUXJFが１にセツトさ
れ、この場合「AF制御」のフローにおいては、
ステツプ（106）でAUXJFの状態が検知されて
ステツプ（107）へ移行したのち「AF制御」サブ
ルーチンをリターンする。即ち補助光投光状態で
合焦した場合には、スイツチSW₁をオフするまで
は再び焦点調整動作及びレンズ駆動は行わないよ
うになる。

第１０図は周期性判定の他の一例を示す説明図
である。該第１０図に示した様な被写体像信号Ａ
(i)もしくはＢ(i)があるとき、その最大値Amax
と、最小値Aminを求め、その中間にスライスレ
ベルSLを設定する。

SL＝（Amax＋Amin）／２ (6) 周期性パターンであれば、スライスレベルに対
する像信号Ａ(i)の大小関係がｉに依存して周期的
に変化する。

この現象は、（Ａ(i)−SL）の符号だけに着目し
て見て行けば良いので容易に検出でき、正負の交
互の周期的な反転数が所定数を越えたときに周期
性の強い被写体パターンと判定すれば良い。尚、
スライスレベルとしてはＡ(i)の視野全体の平均値
（〓ＮＡ(i)）／Ｎとして設定しても良い。また被写
体の周期パターンに重畳してゆるい輝度分布が存
在することも多いので、スライスレベルを、局部
的な像信号平均値として、ｉとともに変化させる
と、もつと良好な判別ができる。すなわち SL(i)＝_j 〓^l=-J Ａ（ｉ＋ｌ）／（2J＋１） (7) とする。ただしＪは適当な正整数で、スムージン
グ幅（2J＋１）が問題にしている周期性パターン
のピツチより十分大きくなる様にとる。

上記の方法はＡ(i)の変動の激しいことを検出し
ているだけで、変動の周期性までは検出していな
い。本発明の主旨としては周期性被写体を含む、
もう少し大きな像信号の集合に対し周期的判定信
号を出しても良いので、発光不要の被写体に対し
補助光発光する場合が若干ある以外は本方法で充
分実用性を持つ。

上記(6)，(7)式等を用いて像信号の変動から直接
に周期性判定する場合には、焦点検出演算の手前
で判定を実行できるので、無効な演算が少なくな
る。すなわち前記第９図のフローチヤートに於
て、ステツプ（108）の像信号入力時から、ステ
ツプ（112）のLSIGFLGセツト状態検出までの
間に(6)，(7)式等用いて像信号の周期性を判定する
サブルーチンを挿入し、周期性被写体であると、
判定したときにはLSIGFLGを１にセツトし、ス
テツプ（112）からステツプ（121）に分枝するフ
ローにする。このとき、第９図ｂのステツプ
（115）及び、ステツプ（131）以下は省略できる。

又、周期性判定の他の方法としてデジタルフー
リエ変換を用いる方法を採つても良い。像信号輝
度分布のデジタルフーリエ変換のパワースペクト
ルを演算すると、非周性被写体では第１１図ａの
様になだらかなあまり激しい変動のないパワース
ペクトルが得られる。図で横軸は空間周波数、_N
はナイトキスト周波数である。ところで周期性パ
ターンでは同図ｂの様に特定の空間周波数で強い
ピークが見られ、非周期性パターンと明瞭に区別
される。従つて、全パワースペクトル和に対する
特定スペクトルの比率を求め、その値が一定値を
超えれば周期性被写体と判定できる。具体的に
は、像信号Ａ(i)，ｉ＝１，２，……Ｎのパワース
ペクトル成分をＡ〜²(i)，ｉ＝１，２，……Ｎとす
るとき、 γ_i＝Ａ〜²(i)／_N 〓ⁱ⁼¹ Ａ〜²(i) (8) を求め、γ_i＞Ｒを満たすｉがあれば周期性被写体
とする。Ｒは０＜Ｒ＜１のあらかじめ定められた
定数である。また、Ａ〜²(i)の大なる方からＪ番目
までを加え、その和が閾値Ｒを超えたとき周期性
が強いと判定すればもつと確実な動作ができる。

尚、本実施例で言うパワースペクトルとはフー
リエ正弦変換と、余弦変換の２乗和である。

また、(8)式はパースバルの定理により、 γ_i＝Ａ〜２(i)／_N 〓ⁱ⁼¹ Ａ(i)² (9) と変形できるので、全部のｉについてパワースペ
クトルＡ〜２(i)を演算する必要はない。高速フーリ
エ変換では全部のｉで同時にスペクトル成分が求
まるが、画素数Ｎが必ずしも多くないのとＮ＝2_K
（Ｋ整数）の条件を満たすとは限らないので、高
速変換アルゴリズムが有利とは言えない。数少な
いｉについてパワースペクトルを演算することは
比較的容易であり、実空間での演算でスペクトル
演算すべきｉを概略推定することも可能である。
尚、像信号から直接演算判定をしてもデジタルフ
ーリエ変換しても、フローチヤートに占めるサブ
ルーチンの位置づけは変らない。

以上の実施例では全て、補助光発光のない状態
で形成された像信号を用い、周期性判定し、周期
性が強いと判定された被写体に対し、パターンの
ある補助光を投光し、再度像信号を形成する様な
シーケンスを前提とした。しかし、本発明は、光
量分布パターンのある補助光を被写体面に投光し
て、周期性の強い被写体輝度分布を非周期性に変
換する方法、及びその方法の有効性を判定する手
段を提示するものである。例えば補助光発光時の
像信号と、非発光時の像信号とを有し、その選択
を行なう様なシーケンスにおいても本発明は有効
である。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明の焦点検出装置に依れば、従
来像ずれ検知方式焦点検出法では、検出不可とさ
れていた周期性被写体でも正確な自動焦点検出が
できる。また本発明は周期性パターンだけに特異
的に反応するパターン判定手段を備えているの
で、補助光発光を最少限にとどめることができ電
力消費の点でも有利である。さらに上記周期性判
定手段は簡易なソフトウエアで構成できるので、
自動焦点カメラ内蔵のマイクロプロセツサ上で動
作させることができ容易に実現できる等多大な効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動焦点検出装置の光学系を示す構成
図、第２図はセンサーにおける像信号を示す説明
図、第３図は焦点検出装置による相関量を示す説
明図、第４図は同期性を有する像信号を示す説明
図、第５図は本発明に係る焦点検出装置の光学系
を示す構成図、第６図は本発明に係る焦点検出装
置の一実施例を示す回路図、第７図ａ，ｂは本発
明に係る焦点検出装置に用いられる周期性の判定
動作を説明するための説明図、第８図ａ，ｂ，ｃ
は補助光投光時における像信号変化を示す説明
図、第９図ａ，ｂは第６図示の焦点検出装置の動
作を説明する説明図、第１０図は周期性判定の他
の一例を示す説明図、第１１図ａ，ｂは周期性判
定の他の一例を示す説明図である。 AUT……補助光ユニツト、PRS……マイクロ
コンピユーター。

Claims

【特許請求の範囲】１被写体からの像をそれぞれ受光する第１と第
２の光電変換素子列と、該第１と第２の光電変換
素子列の出力に基づいて撮影レンズの焦点状態を
検出するカメラのための焦点検出装置において、
前記光電変換素子列の出力に基づき光電変換素子
列の出力信号の周期性の強さを演算・判定する演
算回路と、該演算回路にて周期性が強いと判定さ
れた際に補助光源を駆動してパターン投光を行わ
せる補助光駆動回路を設け、光電変換素子列の出
力信号の周期性が強い時にパターン投光下におけ
る前記光電変換素子列の出力信号に基づいて焦点
状態検出を行うことを特徴とするカメラの焦点検
出装置。２前記演算回路は第１と第２の光電変換素子列
の各出力信号間関係をシフトしながらシフトごと
の相関量を求め、所定値以上の相関量を示した数
が所定値以上の時に周期性が強いと判定する特許
請求の範囲第１項に記載のカメラの焦点検出装
置。