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JPH0677101B2 - Focus detection device - Google Patents
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JPH0677101B2 - Focus detection device - Google Patents

Focus detection device

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JPH0677101B2
JPH0677101B2 JP2176940A JP17694090A JPH0677101B2 JP H0677101 B2 JPH0677101 B2 JP H0677101B2 JP 2176940 A JP2176940 A JP 2176940A JP 17694090 A JP17694090 A JP 17694090A JP H0677101 B2 JPH0677101 B2 JP H0677101B2
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focus
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JP2176940A
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Inventor
徳治 石田
正隆 浜田
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ミノルタカメラ株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、対物レンズ例えば投影レンズを通過した被写
体光束を受けて、ピント状態を検出するカメラのピント
検出装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus detection device for a camera that receives a subject light flux that has passed through an objective lens, for example, a projection lens, and detects a focus state.

従来技術 投影レンズの光軸を挟む投影レンズの第1の部分と第2
の部分をそれぞれ通過した被写体光束によりつくられる
二つの像の相関位置を検出して、ピント状態を知るよう
にしたピント検出装置がすでに提案されている。その光
学系の原理的な構成は第1図のようであり、投影レンズ
(2)の予定焦点面と等価な位置にコンデンサレンズ
(4)が配され、更にコンデンサレンズ(4)の背後に
結像レンズ(6)、(8)が配され、それらの結像面に
例えばCCDによるラインセンサ(10)、(12)が配され
ている。ラインセンサ(10)、(12)上の像(14)、
(16)は、ピントを合わすべき物体の像が予定焦点面よ
り前方に結像する、いわゆる前ピンの場合、互いに光軸
(18)の方に近づき、反対に後ピンの場合、光軸(18)
から遠ざかる。ピントが合った場合、二つの像(14)、
(16)の互いに対応し合う二点間の距離は光学系の構成
から定められる特定の長さとなる。したがって、ライン
センサ(10)、(12)上の像の光分布パターンを電気信
号に変換して、それらの相対的位置関係を求めると、ピ
ント状態を知ることができる。
Prior Art The first part and the second part of the projection lens sandwiching the optical axis of the projection lens
A focus detection device has already been proposed, which detects the correlation position of two images formed by the subject light fluxes that have respectively passed through the above-mentioned portions to detect the focus state. The principle configuration of the optical system is as shown in FIG. 1, in which a condenser lens (4) is arranged at a position equivalent to the planned focal plane of the projection lens (2) and is connected behind the condenser lens (4). Image lenses (6) and (8) are arranged, and CCD line sensors (10) and (12) are arranged on their image forming planes. Image (14) on line sensor (10), (12)
In the case of the so-called front focus, in which the image of the object to be focused is formed in front of the planned focal plane, (16) approach each other toward the optical axis (18), and conversely in the case of the rear focus, the optical axis ( 18)
Stay away from. When in focus, two images (14),
The distance between two mutually corresponding points in (16) is a specific length determined by the configuration of the optical system. Therefore, the focus state can be known by converting the light distribution patterns of the images on the line sensors (10) and (12) into electric signals and determining the relative positional relationship between them.

さて、相対的位置関係は2つの像パターンを比較するこ
とで求まるが、その際、像パターンの平均的な大きさ
(即ちラインセンサの電荷蓄積レベル)がある値近辺と
なるようにラインセンサの電荷蓄積時間を制御する必要
があり、そのために被写体の平均的輝度を検出するため
の受光素子をラインセンサの近傍に延設し、その測光値
に応じて電荷蓄積時間を制御することが例えば特開昭57
−64711号公報に提案されている。
Now, the relative positional relationship can be obtained by comparing two image patterns. At that time, the average size of the image patterns (that is, the charge accumulation level of the line sensor) of the line sensor is set to be around a certain value. It is necessary to control the charge storage time, and for that purpose, a light receiving element for detecting the average luminance of the subject is provided in the vicinity of the line sensor, and the charge storage time is controlled according to the photometric value. Kaisho 57
-64711.

解決しようとする問題点 しかし、従来の装置では、受光素子はラインセンサの画
素の配列方向と平行にラインセンサの上方近傍の位置に
1個設けられているだけであるので、以下のような被写
体に対しては適正な輝度検出はできなかった。即ち、例
えば横縞模様のシャツを着た人物のように受光素子の延
設方向とは直角な方向に輝度変化のある被写体の場合、
受光素子上とラインセンサ上とで輝度差が生じ、それに
よってラインセンサの電荷蓄積レベルが所望レベルから
外れてしまう。
However, in the conventional device, only one light receiving element is provided in a position in the vicinity of and above the line sensor in parallel with the pixel array direction of the line sensor. However, the proper luminance could not be detected. That is, for example, in the case of a subject whose brightness changes in a direction perpendicular to the extending direction of the light receiving element, such as a person wearing a horizontal striped shirt,
A brightness difference occurs between the light receiving element and the line sensor, which causes the charge accumulation level of the line sensor to deviate from the desired level.

本発明は、上述の不都合を解消し、輝度変化のある被写
体に対応できるように受光素子が配置されたピント検出
装置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned inconvenience and provide a focus detection device in which a light receiving element is arranged so as to be able to deal with a subject having a change in brightness.

問題点を解決するための手段 本発明は、ラインセンサの各画素の配列方向と平行な方
向及び垂直な方向にも受光素子が感度を有するように、
一対のラインセンサを挟むように、上記一対のラインセ
ンサの一つに対して第1の側(例えば上側)の近傍及び
上記一対のもう一つに対しては前記第1の側と異なる第
2の側(例えば下側)の近傍に受光素子を配置したこと
を特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention provides a light-receiving element having sensitivity in a direction parallel to the arrangement direction of each pixel of a line sensor and also in a direction perpendicular to the arrangement direction.
A second side different from the first side in the vicinity of the first side (for example, the upper side) with respect to one of the pair of line sensors and a second side different from the first side so as to sandwich the pair of line sensors. The light receiving element is arranged in the vicinity of the side (for example, the lower side).

作用 上記のように受光素子を配置したことにより、受光素子
はラインセンサの各画素の配列方向と平行な方向だけで
なく垂直な方向にも充分な感度を有する。
Action By arranging the light receiving element as described above, the light receiving element has sufficient sensitivity not only in the direction parallel to the arrangement direction of each pixel of the line sensor but also in the vertical direction.

実施例 第2図は、本発明によるピント検出装置を1眼レフカメ
ラに適用した場合における光学系等の構成例を示す図で
ある。第2図において、投影レンズ(22)、反射鏡(2
4)、焦点板(26)、ペンタプリズム(28)等は1眼レ
フカメラを構成する周知の要素である。ただし、ピント
検出装置の出力を用いて自動的にピント合わせを行うよ
うにカメラを構成する場合は、投影レンズ(22)はモー
ターを含むレンズ駆動装置(30)によって焦点調節光学
系が駆動され得るように構成される。反射鏡(24)は、
中央部分が半透過性につくられ、その背後に副ミラー
(32)が設けられ、これを介して被写体光の一部がミラ
ーボックスの低部に配置されたピント検出装置の受光部
(34)に導かれる。受光部(34)は、コンデンサレンズ
(36)、反射鏡(38)、結像レンズ群(40)、ラインセ
ンサ(42)等により構成されている。ラインセンサ(4
2)の出力は信号処理回路(44)により後述のようにし
て処理され、合焦位置からのピントのずれ量およびその
方向を示すデフォーカス信号が出力される。このデフォ
ーカス信号に基づいて表示装置(46)ではピント状態が
表示され、駆動装置(30)により投影レンズ(22)が合
焦位置へ駆動される。
Second Embodiment FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an optical system and the like when the focus detection device according to the present invention is applied to a single-lens reflex camera. In FIG. 2, the projection lens (22) and the reflecting mirror (2
4), the focusing screen (26), the penta prism (28), etc. are well-known elements that constitute a single-lens reflex camera. However, when the camera is configured to automatically focus using the output of the focus detection device, the projection lens (22) can drive the focus adjustment optical system by the lens driving device (30) including a motor. Is configured as follows. The reflector (24)
The central part is made semi-transparent, and the secondary mirror (32) is provided behind it, and a part of the subject light is placed at the bottom of the mirror box through this, and the light receiving part (34) of the focus detection device is provided. Be led to. The light receiving section (34) includes a condenser lens (36), a reflecting mirror (38), an imaging lens group (40), a line sensor (42), and the like. Line sensor (4
The output of 2) is processed by the signal processing circuit (44) as described later, and a defocus signal indicating the amount of focus deviation from the in-focus position and its direction is output. A focus state is displayed on the display device (46) based on the defocus signal, and the drive lens (30) drives the projection lens (22) to the in-focus position.

第3図は、受光部(34)の光学系を示す図で、直線(4
8)は投影レンズの光軸を示し、点線(50)はフィルム
露光面と等価な面を示す。コンデンサレンズ(52)は、
露光等価面(50)の位置ではなく、そこからコンデンサ
レンズ(52)の焦点距離f1だけ離れた位置に配してあ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an optical system of the light receiving section (34).
8) shows the optical axis of the projection lens, and the dotted line (50) shows the surface equivalent to the exposed surface of the film. The condenser lens (52) is
It is arranged not at the position of the exposure equivalent surface (50) but at a position separated from it by the focal length f 1 of the condenser lens (52).

コンデンサレンズ(52)の後方には光軸(48)を対称軸
として結像レンズ(54)、(56)が配してあり、これら
結像レンズの前面には視野制限マスク(58)、(60)が
設けてある。各結像レンズ(54)、(56)の結像面には
CCDによるラインセンサ(62)、(64)が配してある。
ここで、コンデンサレンズ(52)が露光等価面(50)か
ら外れた位置に配してあるのは次の理由による。ライン
センサ(62)、(64)には露光等価面(50)の物体像が
再結像されるように光学系が構成されるが、この露光等
価面(50)にコンデンサレンズ(52)を配した場合、こ
のレンズの表面に疵があったり、ほこりが付着したりし
ていると、これがラインセンサ上で像となって現れ、本
来の物体の像に対するノイズとなってしまう。したがっ
てコンデンサレンズ(52)を露光等価面から外しておけ
ば以上のようなノイズを避けることができる。さらに、
カメラ内に組込む場合、カメラの光学系に大きな変更を
加えることなくおさめることができる。また、マスク
(58)、(60)は、投影レンズを通過する被写体光のう
ち特定絞り値、例えばF5.6相当の開口領域を通過する被
写体光のみを受け入れるように、コンデンサレンズ(5
2)との関連において構成される。このようにすれば、
投影レンズとして種々の交換レンズが用いられる場合、
その開放絞り値がF56より小さい投影レンズであれば、
この投影レンズ自身の瞳マスク部で一部の光線が蹴られ
た像をラインセンサ(62)、(64)が受けるという場合
がなくなり、常用される大低の交換レンズが適用できる
ようになる。
Imaging lenses (54) and (56) are arranged behind the condenser lens (52) with the optical axis (48) as a symmetry axis, and the field limiting masks (58) and (56) are provided in front of these imaging lenses. 60) is provided. The imaging plane of each imaging lens (54), (56)
CCD line sensors (62) and (64) are provided.
Here, the reason why the condenser lens (52) is arranged at a position deviated from the exposure equivalent surface (50) is as follows. The line sensors (62) and (64) are configured with an optical system so that the object image on the exposure equivalent surface (50) is re-imaged. A condenser lens (52) is attached to the exposure equivalent surface (50). When arranged, if the surface of this lens has a flaw or dust is attached, this appears as an image on the line sensor and becomes noise to the image of the original object. Therefore, if the condenser lens (52) is removed from the exposure equivalent surface, the above noise can be avoided. further,
When incorporated in a camera, it can be stored without making major changes to the optical system of the camera. Further, the masks (58) and (60) are configured to receive only the subject light passing through a specific aperture value, for example, an aperture area corresponding to F5.6, of the subject light passing through the projection lens, so that the condenser lens (5
2) In relation to. If you do this,
When various interchangeable lenses are used as the projection lens,
If the projection lens has an open aperture value smaller than F56,
This eliminates the case where the line sensors (62) and (64) receive an image in which a part of the light rays are distorted by the pupil mask portion of the projection lens itself, and a commonly used interchangeable lens of various sizes can be applied.

次に、光軸上の点(66)、(68)、(70)は投影レンズ
前方の一つの物点に対する前ピン、合焦、後ピンの状態
にある像を示す。各像(66)、(68)、(70)のライン
センサ(62)上における入射点はそれぞれ(72)、(7
4)、(76)であり、ラインセンサ(64)上においては
(78)、(80)、(82)である。
Next, points (66), (68), and (70) on the optical axis represent images in a front-focused, in-focus, and rear-focused state with respect to one object point in front of the projection lens. The incident points on the line sensor (62) of the images (66), (68) and (70) are (72) and (7), respectively.
4) and (76), and (78), (80) and (82) on the line sensor (64).

第4図は、前ピン、合焦、後ピンの像(84)、(86)、
(88)に対するラインセンサ領域での再結像を示す。前
ピン像(84)に対する再結像(90)、(92)は、ライン
センサの受光面(94)より手前に位置し、かつ光軸(4
8)側に互いに寄っている。合焦像(86)に対する再結
像(96)、(98)はラインセンサの受光面(94)と一致
し、後ピン像(88)に対する再結像(100)、(102)は
ラインセンサの受光面(94)の後方に位置し、光軸(4
8)から離れている。したがって、前ピン像(84)に対
する再結像(90)、(92)はラインセンサの受光面(9
4)上では、若干ぼけて引伸ばされた像となる。また、
後ピン像(88)に対する再結像(100)、(102)は受光
面(94)上では若干ぼけて、縮小された像となる。
Fig. 4 shows images of front focus, focus, rear focus (84), (86),
Re-imaging in the line sensor area for (88) is shown. The re-imaging images (90) and (92) for the front pinned image (84) are located in front of the light receiving surface (94) of the line sensor, and the optical axis (4
8) Close to each other. The re-imaging (96) and (98) for the focused image (86) coincide with the light receiving surface (94) of the line sensor, and the re-imaging (100) and (102) for the rear focus image (88) are the line sensor. Is located behind the light-receiving surface (94) of the optical axis (4
8) away from. Therefore, the re-imaging (90), (92) for the front pinned image (84) is
4) Above, the image is slightly blurred and stretched. Also,
The re-imagings (100) and (102) for the rear focus image (88) are slightly blurred on the light receiving surface (94) and become a reduced image.

次に第5図を参照して像の合焦位置からのずれ量eに対
するラインセンサ(62)における像の移動量hの関係を
説明する。合焦時に光軸(48)上に結像する像(68)の
光線のうち、コンデンサレンズ(52)を通過後光軸(4
8)と平行に進む光線を考える。像(68)に対してずれ
量eだけ前ピンあるいは後ピンの像(66)、(70)の場
合、前述の光線は露光等価面(50)の位置では光軸(4
8)からそれぞれgだけ離れた点(67)又は(71)を通
過する。ここで露光等価面(50)上の3つの点(68)、
(67)、(71)を光源とし、コンデンサレンズ(52)と
結像レンズ(54)とによる結像系(55)により、上記の
光源に対する像がラインセンサ(62)上に結像し、それ
ぞれの像が(74)、(72)、(76)であるとする。ま
た、結像系(55)の倍率をαとする。第5図を幾何学的
に見れば、次式が成立する。
Next, with reference to FIG. 5, the relationship of the amount of movement h of the image in the line sensor (62) with respect to the amount of deviation e of the image from the in-focus position will be described. Of the light rays of the image (68) that are formed on the optical axis (48) when focused, after passing through the condenser lens (52), the optical axis (4
Consider a ray traveling parallel to 8). In the case of the images (66) and (70) that are front-focused or rear-focused by the displacement amount e with respect to the image (68), the above-mentioned light ray is transmitted through the optical axis (4) at the position of the exposure equivalent surface (50).
Pass point (67) or (71), which is separated from point 8) by g. Here, three points (68) on the exposure equivalent surface (50),
(67) and (71) are used as light sources, and an image of the light source is formed on the line sensor (62) by the image forming system (55) including the condenser lens (52) and the image forming lens (54). Each image is (74), (72), (76). Further, the magnification of the imaging system (55) is α. From a geometrical view of FIG. 5, the following equation holds.

この二つの式から、gを消去すると、 となり、(3)式においてf1/αHは結像系の構成によ
って定められる定数であるから、移動量hが検出されれ
ばずれ量eが求められる。しかし、第4図で示したよう
に露光等価面(50)において正常に結像するのは合焦像
だけであって、他の像はその前後に位置するわけである
から、厳密には倍率αは一定ではなく、結像系(55)に
対して光源となる像(66)、(70)のそれぞれの位置に
よって異なる。合焦時の倍率をαとすれば、第13図の
ように前ピンの場合はαより大きく、後ピンの場合は
αより小さくなる。さらには、光学系の像面湾曲など
の収差によってセンサ面上における像の位置の違いで倍
率が異なる。そこで、より正確なずれ量の算出にあたっ
ては、後述のように移動量hに応じて予め倍率を用意し
ておき、これを用いる。以下、移動量hおよびずれ量e
の検出を行う回路について説明する。
Eliminating g from these two equations, Since f 1 / αH in the equation (3) is a constant determined by the configuration of the imaging system, the shift amount e can be obtained if the movement amount h is detected. However, as shown in FIG. 4, only the in-focus image is normally formed on the exposure equivalent surface (50), and the other images are located in front of and behind it. α is not constant and varies depending on the positions of the images (66) and (70) which are light sources with respect to the imaging system (55). If the magnification upon focusing and alpha 0, in the case of front focus, as FIG. 13 larger than alpha 0, in the case of rear focus smaller than alpha 0. Further, the magnification varies depending on the position of the image on the sensor surface due to aberrations such as field curvature of the optical system. Therefore, in more accurate calculation of the shift amount, a magnification is prepared in advance according to the movement amount h and used as will be described later. Hereinafter, the movement amount h and the shift amount e
A circuit for detecting is described.

第6図は第3図のラインセンサ(62)、(64)の画素構
成の一実施例を示す図で、ラインセンサ(62)を基準
部、ラインセンサ(64)を参照部と呼ぶ。画素(L1)〜
(L26)、(R1)〜(R30)はホトダイオードであり、電
荷結合素子(CCD)を構成する。尚、画素(L26)と
(R1)との間の空白部にダミーとしての画素を設けて、
二つのラインセンサ(62)、(64)を一つのラインのCC
Dとして構成してもよい。さらには第7図のようにライ
ンセンサ(62)と(64)の間に電荷転送ライン(65)を
這わせてもよい。ホトダイオード(67)、(69)はCCD
の電荷蓄積時間を定めるための入射光強度をモニターす
るためのものである。尚、このモニター用ホトダイオー
ドは第8図のように画素(L1)の間のすき間を埋めるよ
うな形状にしてもよい。こうすると画素面とほぼ近い強
度の光をモニターできるようになる。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the pixel configuration of the line sensors (62) and (64) in FIG. 3, and the line sensor (62) is called a standard part and the line sensor (64) is called a reference part. Pixel (L 1 ) ~
(L 26 ) and (R 1 ) to (R 30 ) are photodiodes, which form a charge coupled device (CCD). In addition, a dummy pixel is provided in the blank portion between the pixels (L 26 ) and (R 1 ),
CC of two line sensors (62), (64) in one line
May be configured as D. Further, as shown in FIG. 7, a charge transfer line (65) may be provided between the line sensors (62) and (64). Photodiodes (67) and (69) are CCD
It is for monitoring the incident light intensity for determining the charge accumulation time of. The monitor photodiode may be shaped so as to fill the gap between the pixels (L 1 ) as shown in FIG. By doing so, it becomes possible to monitor the light having the intensity almost close to that of the pixel surface.

次に、実施例ではラインセンサの基準部(62)における
像パターンが三つのブロックに分割される。第1のブロ
ックは画素(L1)〜(L10)、第2のブロックは画素(L
9)〜(L18)、第3のブロックは画素(L17)〜(L26
における像パターンにそれぞれ対応する。各ブロックの
像パターンは10個の画素からなっている。ここでは各ブ
ロックは10個の画素数であるが、それぞれの画素数を必
ずしも同数にする必要はない。ピント検出においては各
ブロックの像と比較部(64)の像とが比較される。例え
ば、第1のブロックの像を用いる場合は、次のような比
較操作が行われる。まず、参照領域の画素(R1)〜(R
10)の部分の像を対称として第1のブロックの像との比
較が行われる。この場合の比較の内容は(4)式で示さ
れ、画素L1とR1、L2とR2、…、L10とR10の各組における
画素出力の差の絶対値の和が算出される。
Next, in the embodiment, the image pattern in the reference portion (62) of the line sensor is divided into three blocks. The first block has pixels (L 1 ) to (L 10 ), and the second block has pixels (L 1 )-(L 10 ).
9 ) to (L 18 ), the third block is pixels (L 17 ) to (L 26 ).
In the image pattern. The image pattern of each block consists of 10 pixels. Here, each block has 10 pixels, but the numbers of pixels do not necessarily have to be the same. In focus detection, the image of each block is compared with the image of the comparison unit (64). For example, when using the image of the first block, the following comparison operation is performed. First, the pixels (R 1 ) to (R 1
The image of the portion 10 ) is made symmetrical and the comparison with the image of the first block is performed. The content of the comparison in this case is expressed by the equation (4), and the sum of the absolute values of the pixel output differences in each group of the pixels L 1 and R 1 , L 2 and R 2 , ..., L 10 and R 10 is calculated. To be done.

次いで、前回の像より1画素だけシフトして、参照部
(64)の画素(R2)〜(R11)の部分の像が比較され
る。その処理内容を(5)式で示す。
Then, the image of the pixels (R 2 ) to (R 11 ) of the reference portion (64) is compared by shifting the pixel by 1 pixel from the previous image. The processing content is shown by equation (5).

以下、同様にして次式で示す比較処理が行われ、合計21
個の比較結果が得られる。
In the same manner, the comparison process shown in the following equation is performed, and a total of 21
Individual comparison results are obtained.

今、第1のブロックの像が例えば、画素R2〜R11の部分
の像と一致する場合は21個の比較結果の中でH1(l2)が
最小となる。この最小値に対応する画素領域を見出すこ
とにより、おおまかなピント位置を検知できる。
Now, for example, when the image of the first block matches the image of the portion of the pixels R 2 to R 11 , H 1 (l 2 ) is the smallest among the 21 comparison results. A rough focus position can be detected by finding a pixel area corresponding to this minimum value.

第1のブロックの像を用いた比較操作と同様な操作が、
第2および第3のブロックの像を用いて行われる。それ
ぞれの比較内容は一般的に次式で示される。
An operation similar to the comparison operation using the image of the first block is
This is done using the images of the second and third blocks. The content of each comparison is generally expressed by the following equation.

ここでl=1,2,…,21である。 Here, l = 1, 2, ..., 21.

以上の比較操作により各ブロックの像に対して21個、全
体として63個の比較結果が得られる。今、合焦の場合、
第2のブロックの像が比較部(62)の画素(R11)〜(R
20)の部分の像と一致するように光学系を構成する。こ
うすれば、合焦の場合、第1のブロックの像は画素
(R3)〜(R12)、第3のブロックの像は画素(R19)〜
(R28)のそれぞれの部分の像と一致する。この場合
は、像の状態によってはいずれのブロックを用いてもピ
ント位置の検出が可能である。しかし、コントラストが
低い像でおおわれたブロックでは、比較結果の中から最
小値が特定できない場合が生ずる。そこで、ある一定値
以上のコントラストのあるブロックを複数個選んでそれ
らブロックに対応する比較結果からピント位置の検出を
行う。
By the above comparison operation, 21 comparison results are obtained for each block image, and 63 comparison results are obtained as a whole. Now, if in focus,
The image of the second block is the pixels (R 11 ) to (R 11 ) of the comparison unit (62).
20 ) Configure the optical system so that it matches the image of the part. By doing this, in the case of focusing, the image of the first block is pixels (R 3 ) to (R 12 ) and the image of the third block is pixel (R 19 ) to (R 19 ).
Consistent with the image of each part of (R 28 ). In this case, depending on the state of the image, the focus position can be detected using any block. However, in a block covered with an image having low contrast, the minimum value may not be specified from the comparison results. Therefore, a plurality of blocks having a contrast equal to or higher than a certain fixed value are selected, and the focus position is detected from the comparison result corresponding to those blocks.

また、前ピン状態の場合は、第4図を参照して基準部
(62)と参照部(64)とにおける像は光軸(48)側に寄
った部分で一致するから、第3のブロックの像が参照部
(64)の或る部分の像と一致する。反対に後ピンの場合
は、二つの像は光軸(48)から遠ざかった部分で一致す
るから、第1のブロックの像が参照部(64)の或る部分
と一致する。したがって非合焦の場合は、第1ブロック
あるいは第3ブロックの像に関する比較結果の中で最小
値が見出せる可能性がある。ただし、像にコントラスト
が十分に存在しない場合はピント検出は不能と見なし、
最小値の検出は行わない。尚、第1ブロックと第2ブロ
ックおよび第2ブロックと第3ブロックのそれぞれにお
いて、画素L9とL10およびL17とL18が共用されている。
このように画素を共用すると、例えば、画素L9とL10
部分で像のコントラストが存在し、他の画素領域ではコ
ントラストが存在しないような場合でも、ピント検出が
可能となる。画素の共用が行われないと、二つのブロッ
クの境界の部分のみに像のコントラストが位置するよう
な場合、各ブロックの中ではコントラストが存在しない
ことになり、ピント検出は不能になってしまう。
Also, in the case of the front focus state, referring to FIG. 4, since the images of the reference portion (62) and the reference portion (64) match at the portion closer to the optical axis (48) side, the third block Of the image of the reference part (64) coincides with the image of a certain part. On the other hand, in the case of the rear pinning, the two images coincide with each other at a position away from the optical axis (48), so that the image of the first block coincides with a part of the reference portion (64). Therefore, in the case of out-of-focus, there is a possibility that the minimum value can be found in the comparison result regarding the image of the first block or the third block. However, if there is not enough contrast in the image, focus detection is considered impossible and
The minimum value is not detected. The pixels L 9 and L 10 and the pixels L 17 and L 18 are shared in each of the first block and the second block and the second block and the third block.
When the pixels are shared in this way, focus detection can be performed even in the case where image contrast exists in the pixels L 9 and L 10 and contrast does not exist in other pixel regions. If the pixels are not shared, if the contrast of the image is located only at the boundary between the two blocks, the contrast does not exist in each block, and the focus detection becomes impossible.

さて、いずれかのブロックにおいて比較結果の最小値が
見出され、像の一致領域が特定されると、これに対応し
て像のピント位置あるいは合焦位置からのずれ量が特定
される。しかし、以上までの過程で求められるずれ量の
精度は、画素の配列ピッチ分の分解能どまりである。そ
こで、後述のような補間計算処理を行い、さらにピント
検出装置の光学系に基づく誤差要因の補正を行ってずれ
量の精度の向上がはかられる。
Now, when the minimum value of the comparison result is found in any of the blocks and the matching area of the image is specified, the amount of deviation from the focus position or the in-focus position of the image is specified correspondingly. However, the accuracy of the displacement amount obtained in the above process is only the resolution corresponding to the pixel arrangement pitch. Therefore, the accuracy of the deviation amount can be improved by performing an interpolation calculation process as described below and further correcting an error factor based on the optical system of the focus detection device.

第9図(A)(B)は、以上に概説したラインセンサか
らの像パターン信号の処理を行う回路構成を示すブロッ
ク回路図である。この信号処理回路はCCD(104)を含む
システム全体の動作のための制御信号を出力する制御ロ
ジック(106)をもっている。CCD(104)から直列に送
り出される各画素信号は、順次デジタル化回路(108)
により例えば8ビットのデジタル信号に変換され、それ
ぞれは予め指定された各番地のランダムアクセスメモリ
(110)に貯えられる。画素信号の記憶が完了すると、
基準部のメモリデータからコントラスト検出回路(11
2)により第1、第2、第3の各ブロックのコントラス
トC1・C2・C3が検出され、予め定めたレベル以上である
か否かが判定される。コントラストC1,C2,C3は次式で
示すように隣合う二つの画素の出力の差の絶対値の総和
に相当する。なお、コントラストの算出はブロックの領
域をはみ出さないものとする。また、一つおき、あるい
はそれ以上おきの画素の出力の差を用いてもよい。
FIGS. 9A and 9B are block circuit diagrams showing a circuit configuration for processing the image pattern signal from the line sensor outlined above. This signal processing circuit has a control logic (106) that outputs a control signal for the operation of the entire system including the CCD (104). Pixel signals sent in series from the CCD (104) are digitized by a digital circuit (108).
Is converted into, for example, an 8-bit digital signal, and each is stored in the random access memory (110) of each predesignated address. When the pixel signal storage is completed,
Contrast detection circuit (11
According to 2), the contrasts C 1 , C 2, and C 3 of the first, second, and third blocks are detected, and it is determined whether or not the contrasts are above a predetermined level. The contrasts C 1 , C 2 , and C 3 correspond to the sum of the absolute values of the differences between the outputs of two adjacent pixels, as shown in the following equation. It should be noted that the calculation of the contrast does not exceed the block area. Alternatively, the difference between the outputs of every other pixel or every other pixel may be used.

求められたコントラストC1,C2,C3はそれぞれ予め指定
された番地のメモリ(114)に貯えられ、さらに予め定
めたレベルC0と比較回路(116)で大小関係が判定され
る。レベルC0を越えている場合は例えば“1"が、また越
えていない場合は“0"が出力され、コントラストC1
C2,C3に対するそれぞれの判定結果d1,d2,d3がメモリ
(120)に貯えられる。
The obtained contrasts C 1 , C 2 and C 3 are respectively stored in the memory (114) at the prespecified address, and the magnitude relationship is determined by the predetermined level C 0 and the comparison circuit (116). For example, if the level C 0 is exceeded, “1” is output, and if the level C 0 is not exceeded, “0” is output, and the contrast C 1 ,
C 2, each of the determination results of C 3 d 1, d 2, d 3 are stored in the memory (120).

次に各ブロックの像と参照部の像との比較が像比較回路
(122)で行われる。この場合、コントラストが所定レ
ベルC0に達していないブロックの像についての比較は行
われず、所定レベルC0を越えているブロックのみの像と
参照部の像との比較が実行される。この比較の内容は
(8)、(9)、(10)式で示した通りである。各ブロ
ックについて21個の比較結果が得られるが、これらは順
次予め定められた番地のメモリ(124)に貯えられる。
次いで、求められた各ブロックの比較結果の中の最小値
H1(l1),H2(l2),H3(l3)およびそれぞれの比較番
目l1,l2,l3が検索回路(126)で検索され、その結果
がメモリ(128)に貯えられる。
Next, the image comparison circuit (122) compares the image of each block with the image of the reference portion. In this case, not performed comparison for an image block that contrast does not reach the predetermined level C 0, compared with the images of the reference portion of only the blocks exceeds a predetermined level C 0 is executed. The contents of this comparison are as shown in equations (8), (9) and (10). 21 comparison results are obtained for each block, which are sequentially stored in the memory (124) at a predetermined address.
Then, the minimum value among the calculated comparison results of each block
The search circuit (126) searches H 1 (l 1 ), H 2 (l 2 ), H 3 (l 3 ) and their respective comparison numbers l 1 , l 2 , l 3 and the results are stored in the memory (128). Stored in.

次に標準化回路(130)によりコントラストが所定レベ
ルを越えているブロックに対する上記の最小値H
1(l1),H2(l2),H3(l3)とコントラストC1,C2,C
3との比が求められる。それぞれは次式で示される。
Next, the standardization circuit (130) sets the above minimum value H for the block whose contrast exceeds a predetermined level.
1 (l 1 ), H 2 (l 2 ), H 3 (l 3 ) and contrast C 1 , C 2 , C
The ratio with 3 is required. Each is shown by the following formula.

これらの比は次のようなことを意味する。前述したよう
に、例えば撮影レンズが合焦位置もしくはその近傍にあ
る場合、三つのブロックのいずれを用いてもピント検出
が可能となる場合がある。このような場合どのブロック
を採用するのが最適であるかというブロックの選択の問
題が生ずる。また、非合焦の場合、どのブロックを採用
すれば前ピンあるいは後ピンの状態が検出できるかとい
う判定の問題が生ずる。特定のブロックの採用にあたっ
ては、求められた各ブロックの最小値H1(l1),H
2(l2),H3(l3)の中の最も小さい値をとるブロック
を指定すればよいように考えられるが、これは適切では
ない。一般に像のコントラスト状態は一様なものではな
く、例えば第1のブロックの領域にはコントラストの大
きい像が位置し、他のブロックには、コントラストのあ
まり大きくない像が位置するかも知れない。二つの像パ
ターンの一致を検出する場合、一般にコントラストが大
きい方が有利である。そこで、コントラストをも特定ブ
ロックの選択の要素に加える。ところで、例えば第1の
ブロックについての最小値H1(l1)に対してピッチだけ
前後にずらせたときの比較結果H1(l1−1),H1(l1
1)について考える。この最小値H1(l1)が仮に合焦状
態に対するものであるとすれば、H1(l1−1)あるいは
H1(l1+1)はコントラスト検出回路(112)で求めら
れるコントラストC1と略一致する。というのは、コント
ラストC1,比較結果H1(l1−1),H1(l1+1)のそれ
ぞれが隣合う画素の出力の差に関するものということに
由来する。相違するのは、コントラストC1が同一像であ
るのに対して比較結果は異なる像に対するものであると
いう点である。このようであるから、最小値H1(l1)を
コントラストC1で割った値NH1は最小値H1(l1)と画素
1ビッチずらせた場合の比較結果との比に略相当する。
これを式で示すと ただし、i=1,2,3である。
These ratios mean the following. As described above, for example, when the taking lens is at or near the focus position, focus detection may be possible using any of the three blocks. In such a case, there arises a problem of selecting a block, which block is optimum to be adopted. Further, in the case of out-of-focus, there arises a problem of determining which block should be adopted to detect the state of the front pin or the rear pin. When adopting a specific block, the minimum values H 1 (l 1 ) and H of each block found
It seems possible to specify the block with the smallest value among 2 (l 2 ) and H 3 (l 3 ), but this is not appropriate. In general, the contrast state of the image is not uniform. For example, an image with high contrast may be located in the area of the first block, and an image with low contrast may be located in other blocks. When detecting the coincidence of two image patterns, it is generally advantageous that the contrast is high. Therefore, contrast is also added as an element for selecting a specific block. By the way, for example, comparison results H 1 (l 1 −1) and H 1 (l 1 +) when the pitch is shifted back and forth with respect to the minimum value H 1 (l 1 ) for the first block.
Think about 1). If this minimum value H 1 (l 1 ) is for the focused state, then H 1 (l 1 -1) or
H 1 (l 1 +1) substantially matches the contrast C 1 obtained by the contrast detection circuit (112). This is because the contrast C 1 and the comparison results H 1 (l 1 −1) and H 1 (l 1 +1) each relate to the difference between the outputs of adjacent pixels. The difference is that the contrast C 1 is for the same image, whereas the comparison result is for different images. Since this is the case, the value NH 1 obtained by dividing the minimum value H 1 (l 1 ) by the contrast C 1 is approximately equivalent to the ratio between the minimum value H 1 (l 1 ) and the comparison result when the pixel 1 bit is shifted. .
This can be expressed by the formula However, i = 1,2,3.

今、NHiを標準化指数と呼ぶことにすると、合焦または
略合焦状態に対応し、かつコントラストが大きいブロッ
クに対応する標準化指数が3個の値の中で最も小さくな
ると考えて、これをブロックの選定基準に定める。
Now, when NHi is called a standardized index, the standardized index corresponding to a block having a high contrast, which corresponds to an in-focus state or a substantially in-focus state, is considered to be the smallest among the three values. Stipulated in the selection criteria of.

実際には、基準部と参照部との像の光分布パターンは、
光学系の収差や第1の像と第2の像の光軸に対する位置
的な非対称性などによって完全には一致し得ないので、
最小値Hi(li)が0をとることはない。また、非合焦状
態の場合において、像の一致が全く見られないブロック
に関しては、標準化指数は比較的大きな値をとる。そこ
で、標準化指数に対して予め基準値NH0を定め、これを
越える場合ピント検出は不能であると判定する。かく
て、求められた多くて3個の標準化指数のうちの最小値
に関し、これが基準値NH0より小さいとき、この最小値
に対応するブロックの検出データLkをピントのずれ量を
示す情報として採用する。すなわち最小値検出回路(13
2)で複数ブロックにわたって真の最小値を求める。同
時にそれに対応するブロックを検出し、該最小値H
k(lk)をとる比較番号lkをメモリ(128)から選出回路
(134)によって取り出す。その後、最小値Hk(lk)を
とるブロックの標準化された最小値NHkが所定値NH0と減
算回路(136)で比較されNHkがNH0より小さいときに次
のステップに進み、そうでないときはピント検出不能と
する。今、第1のブロックの像に対してl1が得られたと
し、例えばl1=18であるとする。これは画素(L1)〜
(L10)上の像と画素(R18)〜(R27)上の像とが最も
良く一致していることを意味する。この場合の二つの画
素領域上の像の間隔D1を求める。この間隔D1は画素
(L1)と(R18)との間の間隔である。第6図に示すよ
うに画素(L1)と(R1)との間隔を1.50mm、画素のピッ
チPを30μとすれば、 D1=1.50+0.03×18=2.04(mm) ……(18) と求めることができる。第1のブロックに関して比較番
号l1を用いて像の間隔D1は次式で示される。
Actually, the light distribution pattern of the image of the standard part and the reference part is
Due to the aberration of the optical system and the positional asymmetry of the first image and the second image with respect to the optical axis, they cannot completely match.
The minimum value H i (l i ) never takes 0. Further, in the non-focused state, the standardization index takes a relatively large value for a block in which no image match is seen. Therefore, a reference value NH 0 is set in advance for the standardized index, and if it exceeds this value, focus detection is determined to be impossible. Thus, regarding the minimum value of at most three standardized indexes obtained, when this is smaller than the reference value NH 0 , the detection data L k of the block corresponding to this minimum value is used as information indicating the focus shift amount. adopt. That is, the minimum value detection circuit (13
In step 2), find the true minimum value over multiple blocks. At the same time, the block corresponding to it is detected, and the minimum value H
The comparison number l k that takes k (l k ) is retrieved from the memory (128) by the selection circuit (134). Thereafter, the standardized minimum value NH k of the block having the minimum value H k (l k ) is compared with a predetermined value NH 0 in a subtraction circuit (136), and when NH k is smaller than NH 0 , the next step is performed, Otherwise, the focus cannot be detected. Now, suppose that l 1 is obtained for the image of the first block, for example, l 1 = 18. This is the pixel (L 1 ) ~
It means that the image on (L 10 ) and the image on pixels (R 18 ) to (R 27 ) are in best agreement. In this case, the distance D 1 between the images on the two pixel areas is obtained. This distance D 1 is the distance between the pixels (L 1 ) and (R 18 ). As shown in FIG. 6, if the distance between the pixels (L 1 ) and (R 1 ) is 1.50 mm and the pixel pitch P is 30 μ, then D 1 = 1.50 + 0.03 × 18 = 2.04 (mm) ...... (18) can be obtained. Using the comparison number l 1 for the first block, the image spacing D 1 is given by:

D1=1.50+0.03l1 同様にして第2のブロックの場合について像の間隔D2
求めると第1のブロックの場合より8画素分短くなるか
ら D2=1.50−0.03×8+0.03l2 ……(19) 第3のブロックについては、第2のブロックの場合より
さらに8画素分短くなるから、 D3=1.50−0.03×2+0.03l3 ……(20) となる。以上の三つの式をさらに一般化して示す Dk=1.50−0.03{8(k−1)+lk} ……(21) となる。(21)式で示される間隔の限界精度は画素のピ
ッチPに相当する。
D 1 = 1.50 + 0.03l 1 Similarly, if the image interval D 2 for the second block is obtained, it will be 8 pixels shorter than that for the first block, so D 2 = 1.50−0.03 × 8 + 0.03l 2 ... (19) for the third block, since it becomes even eight pixels shorter than those of the second block, and D 3 = 1.50-0.03 × 2 + 0.03l 3 ...... (20). D k = 1.50-0.03 {8 (k-1) + l k } (21), which is a generalization of the above three equations. The marginal accuracy of the interval represented by the equation (21) corresponds to the pixel pitch P.

第10図にブロック2の像についての比較結果の例を示
す。最小値H2(l2)をとる比較番号l2は8となってい
る。第10図のように比較結果H2(l2−1)とH2(l2
1)が等しくない場合、真の一致点は比較番号l2=8の
点ではなく、l2=8と最小値H2(l2)の次に小さい比較
結果をとる比較番号l2+1=9との間に存在する。この
ような中間点の位置を求めると、ピント検出精度は画素
ピッチ以上に向上する。そこで、この中間点の位置を求
める方法について説明する。今、第10図においてH2(l2
−1)とH2(l2)とを結ぶ線を延長し、他方この延長線
と勾配が反対でH2(l2+1)を通る線を引くとき、両者
の交わる点が二つの像の真の一致であると見なす。この
ようにすると、第11図のようなHk(lk−1)≧Hk(lk
1)の場合、lkと真の一致点qとの間の長さβは、宇野
幾何学的構成から次式で示される。
FIG. 10 shows an example of the comparison result for the image of block 2. The comparison number l 2 that takes the minimum value H 2 (l 2 ) is 8. As shown in Fig. 10, the comparison results H 2 (l 2 -1) and H 2 (l 2 +
When 1) is not equal, the true coincidence point is not the point of the comparison number l 2 = 8, but the comparison number l 2 + 1 = which takes the second smallest comparison result of l 2 = 8 and the minimum value H 2 (l 2 ). It exists between 9 and. When the position of such an intermediate point is obtained, the focus detection accuracy is improved more than the pixel pitch. Therefore, a method for obtaining the position of this intermediate point will be described. Now in FIG. 10, H 2 (l 2
-1) and the line connecting H 2 (l 2 ) are extended, and on the other hand, when a line with a gradient opposite to this extended line and passing through H 2 (l 2 +1) is drawn, the intersection of the two is Consider it a true match. By doing so, H k (l k −1) ≧ H k (l k +) as shown in FIG.
In the case of 1), the length β between l k and the true coincidence point q is expressed by the following equation from the Uno geometric configuration.

第12図のようにHk(lk−1)<Hk(lk+1)の場合は、 となる。 When H k (l k −1) <H k (l k +1) as shown in FIG. 12, Becomes

第9図の回路では、補間演算回路(138)で(22)式ま
たは(23)式の計算が行われる。さらには(21)式に対
して補間値βだけ次式のように補正が加えられる。
In the circuit shown in FIG. 9, the interpolation calculation circuit (138) calculates the equation (22) or the equation (23). Further, the correction is added to the equation (21) by the interpolation value β as shown in the following equation.

D′=Dk±β ……(24) ここで右辺第2項βの正符号は(22)式が用いられる場
合に対応し、負符号は(23)式が用いられる場合に対応
する。以上のようにして補間演算回路(138)から基準
部(62)と参照部(64)における二つの像の間隔D′
が算出される。
D ′ k = D k ± β (24) Here, the positive sign of the second term β on the right side corresponds to the case where the expression (22) is used, and the negative sign corresponds to the case where the expression (23) is used. . As described above, the distance D' k between the two images in the standard part (62) and the reference part (64) from the interpolation calculation circuit (138).
Is calculated.

次に、ずれ量演算回路(140)で間隔D′を用いて合
焦位置からの投影レンズの像のずれ量eが求められる。
合焦時の二つの像の間隔をD0とすれば第5図における像
の移動量hは次式でされる。
Next, the shift amount calculation circuit (140) obtains the shift amount e of the image of the projection lens from the in-focus position by using the interval D' k .
If the distance between the two images at the time of focusing is D 0 , the image movement amount h in FIG. 5 is given by the following equation.

ここで、h<0は前ピン、h>0は後ピンを示す。第5
図の結像系の場合、D0=2Hであるが、実際には組立誤差
などにより若干異なってくるので、組立調整時にD0とし
て適切な値をセットすることが好ましい。
Here, h <0 indicates a front pin and h> 0 indicates a rear pin. Fifth
In the case of the imaging system shown in the figure, D 0 = 2H, but it actually varies slightly due to an assembly error or the like, so it is preferable to set an appropriate value as D 0 during assembly adjustment.

さて、移動量hが求まると(3)式に基づいてずれ量e
が求められるが、倍率αはhに応じて予め、例えば第1
表のような数値を実験的に定めてROM(142)に用意して
おき、これを用いてずれ量eを算出する。
Now, when the movement amount h is obtained, the shift amount e is calculated based on the equation (3).
However, the magnification α is set in advance according to h, for example, the first
Numerical values as shown in the table are experimentally determined and prepared in the ROM (142), and the shift amount e is calculated using this.

以上のようにして、被写体に対する撮影レンズのずれの
方向およびその量が求められる。
As described above, the direction and amount of shift of the taking lens with respect to the subject are obtained.

第14図は、本発明のピント検出装置の信号処理回路にマ
イクロコンピュータを利用した一実施例を示す回路図で
ある。CCD(104)は、転送パルス発生回路(144)から
三相のパルスφ,φ,φを受け、内部の転送ライ
ンは常時データ転送状態にある。CCD(104)は、マイク
ロコンピュータ(146)の端子(P17)から出力されるク
リアパルスにより各画素の電荷がクリアされる。したが
って電荷がクリアされた時点が電荷蓄積開始時点とな
る。この電荷蓄積開始に伴ってCCD(104)の端子(q2
から被写体輝度に応じて時間的に降下率の異なる傾斜電
圧が出力される。この電圧は、比較回路(148)により
予め定めた一定電圧Vsと比較され、この電圧まで降下す
ると比較回路(148)は“高”電圧を出力する。この
“高”電圧に応答して端子(P16)からシフトパルスが
出力され、これに応答してCCD(104)の各画素の電荷蓄
積電荷が転送ラインに移される。CCD(104)にとって
は、端子(q7)にクリアパルスが与えられてから端子
(q6)にシフトパルスが与えられるでの間が電荷蓄積時
間となる。CCD(104)は第6図で示した画素とは別にダ
ミーとして用いられる画素及び暗出力を得るための画素
をそれぞれ複数個含んでいる。CCD(104)はシフトパル
スが与えられる出力端子(q1)からまずダミー信号、暗
信号を出力し、続いて所要の画素信号を出力する。尚、
CCDの出力は、電源電圧Vccが変化するとこの変化分が重
畳するので、この変化分を相殺除去するための回路(15
0)に入力される。この電圧変動除去回路(150)は、入
力(152)に電源電圧Vccを抵抗(154),(156)で分割
した電圧が与えられ、二つの入力の差に応じた電圧を出
力する。画素信号の出力に際し、CCD(104)の積分デー
タ出力の当初の暗信号の一つがサンプルホールド回路
(158)でサンプルホールドされ、以後の画素信号Ri,L
iは減算回路(160)によりサンプルホールド回路(15
8)の暗信号分だけ減じられる。こうして画素信号は、
電圧変動成分と暗出力成分が除かれたものとなる。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an embodiment in which a microcomputer is used for the signal processing circuit of the focus detection device of the present invention. The CCD (104) receives the three-phase pulses φ 1 , φ 2 , φ 3 from the transfer pulse generation circuit (144), and the internal transfer line is always in the data transfer state. The charge of each pixel of the CCD (104) is cleared by the clear pulse output from the terminal (P 17 ) of the microcomputer (146). Therefore, the time when the charge is cleared becomes the charge accumulation start time. CCD (104) terminal (q 2 )
Outputs a ramp voltage having a temporally different drop rate according to the subject brightness. This voltage is compared with a predetermined constant voltage Vs by the comparison circuit (148), and when it drops to this voltage, the comparison circuit (148) outputs a "high" voltage. The "high" shift pulses from the terminal in response (P 16) on voltage is output, in response to which the charge accumulated charge of each pixel of the CCD (104) is transferred to the transfer line. For CCD (104), between at terminal shift pulse from given the clear pulse to (q 7) to the terminal (q 6) is given a charge accumulation time. In addition to the pixels shown in FIG. 6, the CCD (104) includes a plurality of pixels used as a dummy and a plurality of pixels for obtaining a dark output. The CCD (104) first outputs a dummy signal and a dark signal from an output terminal (q 1 ) to which a shift pulse is given, and then outputs a required pixel signal. still,
When the power supply voltage Vcc changes, this change is superimposed on the CCD output, so a circuit for canceling and eliminating this change (15
It is input to 0). This voltage fluctuation eliminating circuit (150) is supplied with a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by resistors (154) and (156) at an input (152) and outputs a voltage according to the difference between the two inputs. When the pixel signal is output, one of the initial dark signals of the integrated data output of the CCD (104) is sampled and held by the sample and hold circuit (158), and the pixel signals R i and L after that are held.
i is a sample hold circuit (15
It is reduced by the dark signal of 8). Thus the pixel signal is
The voltage fluctuation component and the dark output component are removed.

減算回路(160)からの画素信号は輝度レベルに応じた
増幅率で増幅回路(162)により増幅される。増幅率は
輝度レベルが低い程高くなるように制御される。輝度レ
ベルは端子(q2)からの傾斜電圧を利用し、輝度レベル
検出回路(164)により傾斜電圧の一定時間あたりの変
化分として検出され、この変化分が輝度レベルを示す信
号として用いられる。増幅された画素信号はマルチプレ
クサ(166)を介してデジタル化回路を構成する電圧比
較回路(168)の入力(170)に与えられる。デジタル化
回路は、電圧比較回路(168)と、デジタル−アナログ
変換回路(172)と、8ビットの二進数をD−A変換回
路(172)に与え、かつ比較結果を記憶するようにプロ
グラムされたマイクロコンピュータ(146コンピュータ
とから例えば逐次比較形式のA−D変換回路として構成
される。デジタル化された画素信号は画素番地Ri,Li
応じて予め定めた番地のメモリに記憶される。以後は、
前述したデータ処理がなされて、投影レンズのずれ量、
その方向が検出され、投影レンズの自動焦点調節制御お
よびピント状態の表示に用いられる。
The pixel signal from the subtraction circuit (160) is amplified by the amplification circuit (162) at an amplification factor according to the brightness level. The amplification factor is controlled to be higher as the brightness level is lower. The brightness level uses the ramp voltage from the terminal (q 2 ), and is detected by the brightness level detection circuit (164) as a change amount of the tilt voltage per constant time, and this change amount is used as a signal indicating the brightness level. The amplified pixel signal is given to the input (170) of the voltage comparison circuit (168) which comprises a digitization circuit via a multiplexer (166). The digitizing circuit is programmed to provide a voltage comparison circuit (168), a digital-analog conversion circuit (172), an 8-bit binary number to the DA conversion circuit (172), and store the comparison result. Microcomputer (configured as a successive approximation type A / D conversion circuit from a 146 computer. Digitized pixel signals are stored in a memory of a predetermined address corresponding to pixel addresses R i and L i ) After that,
By the above-mentioned data processing, the deviation amount of the projection lens,
The direction is detected and used for automatic focusing control of the projection lens and display of the focus state.

さて、マイクロコンピュータ(146)への給電が開始さ
れると、これに応答してマイクロコンピュータ(146)
はCCDのイニシャライズのプログラムに移る。ピント検
出が開始される前の段階で、CCD(104)の転送ラインお
よび画素には電荷が通常の画素信号レベル以上に蓄積さ
れているが、画素信号を取り出す前に、この不要電荷
は、転送ラインおよび画素からクリアされる。このクリ
ア操作がCCDのイニシャライズである。このイニシャラ
イズでは、通常の画素信号の転送時よりも短い周期(例
えば通常の1/16)のクロックパルスをCCDに与えて通常
より速い転送動作を複数回(例えば10回)繰返し行わ
せ、こうして転送ラインを空の状態にする。これと平行
して画素のクリアも行われる。この場合、画素信号の取
込み動作は行われない。転送パルス発生回路(144)
は、マイクロコンピュータ(146)の端子(P15)からの
一定周期のクロックパルスを用いて転送パルスφ,φ
,φを生成する。通常時より周期の短い転送パルス
は、フリップフロップ(176)がリセット状態にあっ
て、その出力が、“高”電圧になっている場合に、この
“高”電圧に応じて転送パルス発生回路(144)の内部
においてクロックパルスの分周比が所定値だけ変えられ
ることによりつくられる。フリップフロップ(176)は
マイクロコンピュータ(146)からの画素電荷クリアパ
ルスによりリセットされ、シフトパルスによりセットさ
れる。また、シフトパルスにより、転送パルス発生回路
(144)は通常時の転送パルスを生成する状態になる。
尚、CCD(104)は電荷クリアパルス発生時からシフトパ
ルス発生までの時間が電荷蓄積時間として規定される
が、この間、転送パルス発生回路(144)からは通常時
より周期の短い転送パルスが出力される。しかし、電荷
蓄積期間中にCCD(104)から転送ラインを介して出力さ
れる信号は不要信号として扱われるので、転送パルスが
速くなっても支障は生じない。
Now, when power supply to the microcomputer (146) is started, in response to this, the microcomputer (146)
Moves to the CCD initialization program. Before the focus detection is started, charges are accumulated in the transfer line and pixels of the CCD (104) above the normal pixel signal level. However, before extracting the pixel signal, this unnecessary charge is transferred. Cleared from lines and pixels. This clear operation is the initialization of the CCD. In this initialization, a clock pulse with a shorter cycle (for example, 1/16 of normal) than when transferring a normal pixel signal is given to the CCD to make the transfer operation faster than normal repeated a plurality of times (for example, 10 times). Leave the line empty. In parallel with this, the pixels are also cleared. In this case, the pixel signal acquisition operation is not performed. Transfer pulse generation circuit (144)
Is a transfer pulse φ 1 , φ using a clock pulse of a constant period from the terminal (P 15 ) of the microcomputer (146).
2 and φ 3 are generated. When the flip-flop (176) is in the reset state and the output thereof is at the “high” voltage, the transfer pulse having a shorter cycle than the normal time is generated in accordance with the “high” voltage. 144), the frequency division ratio of the clock pulse is changed by a predetermined value. The flip-flop (176) is reset by the pixel charge clear pulse from the microcomputer (146) and set by the shift pulse. Further, the shift pulse causes the transfer pulse generation circuit (144) to be in a state of generating a transfer pulse in a normal time.
The CCD (104) defines the charge accumulation time from the time the charge clear pulse is generated until the shift pulse is generated. During this period, the transfer pulse generation circuit (144) outputs a transfer pulse with a shorter cycle than normal. To be done. However, since the signal output from the CCD (104) via the transfer line during the charge accumulation period is treated as an unnecessary signal, there is no problem even if the transfer pulse becomes faster.

さてイニシャライズ操作として所定回数の転送サイクル
が終了すると、マイクロコンピュータ(146)は、前述
のピント検出のためのプログラムに移る。まず、クリア
パルスが出力されると、CCD(104)は電荷蓄積を開始す
る。これと同時にCCD(104)の端子(q2)からは所定電
圧から被写体輝度に応じた割合で降下して行く傾斜電圧
が出力され、この電圧が所定レベルVsまで降下すると、
電圧比較回路(148)の出力レベルが“低”から“高”
電圧に反転する。この“高”電圧は割込み信号として用
いられ、マイクロコンピュータ(146)は割込みを受け
ると端子(P16)からシフトパルスを出力する。シフト
パルスによりCCD(104)の各画素に蓄積された電荷は並
列的に転送ラインに移され、次いで直列的に転送されて
出力端子(q1)から順次に電圧信号として出力される。
この電圧信号は前述のようにしてデジタル化され、所定
のメモリに取込まれて行く。画素信号の取込みが終了す
ると端子(P11)から、例えば“高”電圧信号が一時的
に出力され、これに応答してマルチプレクサ(166)は
定電圧回路(178)からの定電圧を選択して出力し、こ
の定電圧がデジタル化回路(108)によりデジタル化さ
れ、所定のメモリに取込まれる。このデータは、前述し
たように合焦時における基準部と参照部とに結像する二
つの像の間隔が光学系の組立誤差などのよって設計値の
通りとはならないので、この誤差を補正するデータとし
て用いられる。定電圧回路(178)は定電流回路(180)
と半固定抵抗(182)とで構成され、ピント検出装置の
調整行程において半固定抵抗(182)を調節して正確な
像間隔データの設定が行われる。
When a predetermined number of transfer cycles are completed as the initialization operation, the microcomputer (146) shifts to the above-mentioned program for focus detection. First, when the clear pulse is output, the CCD (104) starts charge accumulation. At the same time, from the terminal (q 2 ) of the CCD (104), a ramp voltage that drops from the predetermined voltage at a rate according to the subject brightness is output, and when this voltage drops to the predetermined level Vs,
The output level of the voltage comparison circuit (148) is from "low" to "high"
Invert to voltage. The "high" voltage is used as an interrupt signal, the microcomputer (146) outputs a shift pulse when receiving an interrupt from the terminal (P 16). The charge accumulated in each pixel of the CCD (104) by the shift pulse is transferred in parallel to the transfer line, then transferred in series, and sequentially output as a voltage signal from the output terminal (q 1 ).
This voltage signal is digitized as described above and taken into a predetermined memory. When the pixel signal acquisition is completed, for example, a “high” voltage signal is temporarily output from the terminal (P 11 ), and in response thereto, the multiplexer (166) selects the constant voltage from the constant voltage circuit (178). The constant voltage is digitized by a digitizing circuit (108) and taken into a predetermined memory. As described above, this data is corrected because the distance between the two images formed on the standard portion and the reference portion at the time of focusing is not the designed value due to the assembly error of the optical system. Used as data. Constant voltage circuit (178) is constant current circuit (180)
And a semi-fixed resistor (182), the semi-fixed resistor (182) is adjusted in the adjustment process of the focus detection device to set accurate image interval data.

第15図は、以上説明したピント検出装置の動作の流れを
示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of operations of the focus detection apparatus described above.

効果 上述のように本発明によれば、受光素子を一対のライン
センサの各画素の配列方向に対してこのラインセンサを
挟むように、例えば一対のラインセンサの一つに対して
は上側近傍に、もう一つに対しては下側近傍に配置した
ので、例えば投影画面の水平方向又は垂直方向に輝度変
化のある被写体に対してピント検出を行いたい場合、い
ずれの被写体に対しても所望レベルの電荷をラインセン
サから取り出せ、適正なピント検出が行える。
Effect As described above, according to the present invention, the light receiving element is placed near the upper side of one of the pair of line sensors so as to sandwich the line sensor in the arrangement direction of each pixel. , The other is placed near the lower side. For example, if you want to detect focus on a subject whose brightness changes in the horizontal or vertical direction of the projection screen, you can set the desired level for any subject. The electric charges of can be taken out from the line sensor, and proper focus detection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はピント検出装置の光学系の従来例を示す図、第
2図は、本発明のピント検出装置のカメラ内における配
置例を示す図、第3図は本発明のピント検出装置の光学
系の構成を示す図、第4図は、本発明のピント検出装置
の光学系による結像状態を示す図、第5図は、本発明の
ピント検出装置の光学系におけるピントのずれ量とライ
ンセンサ上の像の移動量との関係を示す図、第6図、第
7図は、本発明によるピント検出装置のラインセンサの
画素構成を示す図、第8図はピント検出装置のラインセ
ンサの画素構成例を示す参考図、第9図(A)(B)
は、本発明によるピント検出装置の信号処理回路の構成
を示すブロック回路図、第10図、11図および12図は信号
処理回路の動作を説明するためのグラフ、第13図は、本
発明によるピント検出装置の光学系の倍率を示すグラ
フ、第14図は、本発明によるピント検出装置の信号処理
回路にマイクロコンピュータを用いた場合のブロック回
路図、第15図は、信号処理回路の動作の流れを示すフロ
ーチャートである。 2,22……投影レンズ、12,14,62,64,104……ラインセン
サ(CCD)、4,36,52…コンデンサレンズ、6,40,54,56…
結像レンズ、67,69…被写体輝度モニターホトダイオー
FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of an optical system of a focus detection device, FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of a focus detection device of the present invention in a camera, and FIG. 3 is an optical diagram of the focus detection device of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the system, FIG. 4 is a diagram showing an image formation state by the optical system of the focus detection apparatus of the present invention, and FIG. 5 is a focus shift amount and line in the optical system of the focus detection apparatus of the present invention. 6 and 7 are diagrams showing the pixel configuration of the line sensor of the focus detection device according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship with the amount of movement of the image on the sensor. Reference diagram showing a pixel configuration example, FIGS. 9A and 9B
Is a block circuit diagram showing the configuration of the signal processing circuit of the focus detection device according to the present invention, FIGS. 10, 11 and 12 are graphs for explaining the operation of the signal processing circuit, and FIG. 13 is according to the present invention. FIG. 14 is a graph showing the magnification of the optical system of the focus detection device, FIG. 14 is a block circuit diagram when a microcomputer is used for the signal processing circuit of the focus detection device according to the present invention, and FIG. 15 shows the operation of the signal processing circuit. It is a flowchart which shows a flow. 2,22 …… Projection lens, 12,14,62,64,104 …… Line sensor (CCD), 4,36,52… Condenser lens, 6,40,54,56…
Imaging lens, 67,69 ... Photodiode for monitoring subject brightness

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対物レンズを通過した被写体光束を受けそ
の光量に応じた電荷信号を出力する一対の電荷蓄積型ラ
インセンサを有し、このラインセンサの出力に基づいて
対物レンズのピント状態を検出するピント検出装置にお
いて、 ラインセンサの各画素の配列方向に対してこのラインセ
ンサを挟むように上記一対のラインセンサの一つに対し
て第1の側の近傍及び上記一対のもう一つに対しては前
記第1の側と異なる第2の側の近傍に配設された受光素
子と、この受光出力に基づいてラインセンサの電荷蓄積
時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするピ
ント検出装置。
1. A pair of charge storage type line sensors that receive a subject light flux that has passed through an objective lens and output a charge signal according to the amount of light, and detect the focus state of the objective lens based on the output of the line sensors. In the focus detection device, the line sensor is sandwiched in the arrangement direction of each pixel of the line sensor with respect to one of the pair of line sensors near the first side and the other of the pair of line sensors. A light receiving element disposed near a second side different from the first side, and a control means for controlling the charge storage time of the line sensor based on the received light output. Focus detection device.
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