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JP3239413B2 - カメラのオートフォーカス装置 - Google Patents

カメラのオートフォーカス装置

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JP3239413B2
JP3239413B2 JP1229892A JP1229892A JP3239413B2 JP 3239413 B2 JP3239413 B2 JP 3239413B2 JP 1229892 A JP1229892 A JP 1229892A JP 1229892 A JP1229892 A JP 1229892A JP 3239413 B2 JP3239413 B2 JP 3239413B2
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勝 村松
忠 大谷
末之 大石
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Nikon Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラのオートフォー
カス装置に係わり、特に、二つの被写体像の位相差から
被写体までの距離を測定するカメラのオートフォーカス
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より二つの光学系を通してCCD等
のイメージセンサー上に結像させた二つの被写体像の位
相差から被写体までの距離を測定するカメラのオートフ
ォーカス装置が知られている。
【0003】そして、このような従来のオートフォーカ
ス装置では、イメージセンサー上の二像を、距離に応じ
て走査しながら二像の相関を演算し、その相関値の変化
の様子から、二像の相関が最も一致するピークを求め、
この点を被写体までの距離としている。
【0004】また、この点を採用するかどうかは、相関
のピークの高さ、および、ピークの鋭さ等に判定値を設
けて採用基準としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カメラのオートフォーカス装置では、周期的なパターン
のように、測距視野内に形状が似ている被写体が複数存
在すると、異なる被写体に対して同一の物体と認識し
て、全く的外れな測距値を出力する場合があり(以下偽
合焦という)、このような場合には、ピントが大きくず
れるという問題があった。
【0006】この偽合焦は、特に、本来遠距離の被写体
が、極近距離側に間違って合焦する場合に目立ちやす
い。本発明は、かかる従来の問題を解決するためになさ
れたもので、偽合焦が発生するような被写体に対して、
ピントが大きくずれることを確実に防止することができ
るカメラのオートフォーカス装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1のカメラのオー
トフォーカス装置は、撮影レンズを透過した光束以外の
光束を受光する位置に設けた異なる二つの光学系を通し
て撮像素子上に結像された二つの被写体像の相関を検出
し、検出された相関値と該相関値により検出された被写
体距離を採用するか否かを判断するための値である判定
値により、被写体距離を検出するカメラのオートフォー
カス装置において、前記判定値を、相関を演算する像間
隔に応じて変化させる判定手段を有するものである。
【0008】請求項2のカメラのオートフォーカス装置
は、請求項1において、前記判定値は、前記被写体距離
が3mから7m相当の像間隔で緩やかな設定となるよう
に変化するものである。請求項3のカメラのオートフォ
ーカス装置は、請求項1において、前記判定値は、遠距
離側に相当する像間隔で緩やかに、近距離側に相当する
像間隔で厳しい設定となるように変化するものである。
【0009】
【作用】本発明のカメラのオートフォーカス装置では、
検出された被写体距離を採用するか否かを判断するため
の値である判定値が、相関を演算する像間隔に応じて変
化される。そして、判定値を、被写体距離が3mから7
m相当の像間隔において緩やかな設定となるように変化
することにより、常用距離における二像の相関が最も一
致する点が優先的に採用される。また、近距離側に相当
する像間隔において厳しい設定となるように変化するこ
とにより、周期パターン等のように偽合焦を生じるよう
な被写体でも、近距離側に間違って合焦する虞れが低減
される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。図1は、本発明のオートフォーカス装置の
一実施例が配置されるカメラを示している。
【0011】このカメラでは、カメラ本体1内に配置さ
れる撮影レンズ2を通過した被写体光は、フィルム面3
に結像される。カメラ本体1の上部には、パッシブ型三
角測距式のAF光学系4が配置されており、被写体光
は、一対の測距レンズL1,L2を通り、ミラー5,6
で反射された後、イメージセンサーS1,S2上に二つ
の像として検出される。
【0012】このイメージセンサーS1,S2で検出さ
れた、二つの被写体像は、マイクロプロセッサー等によ
り構成される測距演算装置7に送られる。測距演算装置
7では、検出した被写体像の間隔から被写体までの距離
が得られる。
【0013】この測距演算装置7の測距結果に応じて、
レンズ駆動装置8により撮影レンズ2が駆動され、被写
体にピントが合わせられる。図2は、この実施例の測距
原理を示すもので、被写体Oは、測距レンズL1,L2
を通して、イメージセンサーS1,S2上に結像され、
イメージセンサーS1,S2は、被写体像の強度に応じ
たセンサー出力I1,I2を出力する。
【0014】そして、イメージセンサーS1,S2の幅
より小さな相関窓W1,W2が、仮想的に設定され、こ
の相関窓W1,W2内で、センサー出力I1,I2の相
関が演算される。
【0015】なお、この実施例では、イメージセンサー
S1,S2は、それぞれ20の画素Gを有しており、相
関窓W1,W2は、10画素分の長さを有している。こ
の相関窓W1,W2の間隔D(以下相関窓間隔Dとい
う)が、被写体Oまでの距離に対応し、遠距離側では小
さく、近距離側では大きくなる。
【0016】ここで、測距レンズL1,L2の焦点距離
をf、間隔をBとすると、被写体Oから測距レンズL
1,L2までの距離Rと、相関窓間隔Dの関係は次式の
ようになる。
【0017】 R=f・B/(D−B) ・・・(1) 図3は、被写体Oが特定の距離に存在する時に、相関窓
間隔Dを変えた時の相関値Cの変化を示している。
【0018】ここで、相関値Cとは、相関窓W1,W2
内におけるセンサー出力I1,I2の差の絶対値の総和
であり、両者が最も一致する位置で、最小の値となる。
図3では、Dnの位置となり、この時の相関値は、Cn
である。
【0019】この時、図3に示すように、相関値Cは、
イメージセンサーS1,S2の画素単位で離散的に求め
られ、さらに、相関の最小値の前後の数点を用いて内挿
演算を行うことにより、1画素以下の量まで求めること
が可能である。
【0020】この相関の谷CBnを採用するかどうか
は、この相関の谷の鋭さと、谷の最小値の高さで決定す
ることになる。すなわち、今、Cn−1が、Cn+1よ
り大きい時に、相関の谷の鋭さSLを、 SL=Cn-1−Cn ・・・(2) とし、相関の谷の底CBを、 CB=Cn−〔(Cn-1−Cn+1)/2〕 ・・・(3) とすると、この実施例では、これ等の相関の谷の鋭さS
Lと、相関の谷の底CBに対する判定値HSLおよびH
CBは、判定値を、相関窓間隔Dの関数HSL(D)お
よびHCB(D)とし、求めた相関の谷の鋭さSLが、
判定値HSL(D)より大きく、相関の谷の底CBが、
判定値HCB(D)より低い場合に、この位置に被写体
Oが存在すると判定している。
【0021】図4は、判定値の関数HSL(D)および
HCB(D)を示すもので、これ等の判定値の関数は、
予め設定される。この実施例では、相関の谷の鋭さSL
の判定値HSL(D)は、相関窓間隔Dが大きくなる
(被写体O距離が近くなる)と大きくなり、近距離側で
は、相関の谷が鋭くないと被写体Oの存在を認めないよ
うにし、また、相関の谷の底CBの判定値HCB(D)
は、相関窓間隔Dが大きくなる(被写体O距離が近くな
る)と低くなり、近距離側では、相関の谷の底が低くな
いと被写体Oの存在を認めないようにしている。
【0022】なお、判定値の関数HSL(D)は、例え
ば、近距離側において、遠距離側の2〜3倍程度になる
ように設定され、関数HCB(D)は、例えば、遠距離
側において、近距離側の2〜3倍程度になるように設定
される。
【0023】図5は、偽合焦が生じる被写体Oを測距し
ている状態を示している。この実施例では、被写体Oに
は、所定間隔を置いて白と黒のパターンが形成されてお
り、相関窓W1,W2を移動していくと、図6に示すよ
うに、相関窓間隔Dが、DaおよびDbの位置において
相関の谷CBaおよびCBbが生ずる。
【0024】すなわち、真の被写体O位置は、Daの位
置であり、この時の検出距離がRaであるが、被写体O
に白と黒のパターンが形成されているために、Dbの位
置においても、相関の谷CBbが生じ、この時の検出
離がRbとなる。
【0025】そして、イメージセンサーS1,S2の感
度ムラや、被写体Oの反射特性ムラ等により、図6に示
したように、相関の谷CBaよりCBbの方が低くなる
ことがあり、このような場合に、判定値を一定にしてお
くと、相関の谷CBbが採用され、検出距離がRbとな
り、誤った検出距離を得ることになる。
【0026】そこで、この実施例では、図4に示したよ
うに、判定値HSL(D)および判定値HCB(D)を
変化することにより、相関の谷CBbが採用されること
が防止される。
【0027】以下、この実施例のオートフォーカス装置
の詳細を、図7ないし図10に示すフローチャートによ
り説明する。図7は、測距のためのメインルーチンであ
り、ここでは、左右それぞれ20画素を有するイメージ
センサーS1,S2に、10画素分の相関窓W1,W2
を仮想して測距を行う場合が示される。
【0028】先ず、配列変数I1〔0..19〕,I2
〔0..19〕に、イメージセンサーS1,S2の20
画素のデータを読み込む(ステップS1)。次に、相関
窓W1,W2の間隔が最も小さい方から2個の相関値C
を、図8に示す相関演算の関数Corr(n)で演算
し、配列変数C
〔0〕、C〔1〕に格納する(ステップ
S2、ステップS3)。
【0029】相関演算の関数Corr(n)の演算は、
図8のステップS81からステップS85に示すよう
に、引数nによって20画素の中から10画素分の相関
窓W1,W2を設定し、それぞれの差の絶対値の総和を
演算することにより行われる。
【0030】ここで、引数nは、0の時に最も相関窓W
1,W2の間隔が狭くとられ、1増加する毎に、図2に
示した左のイメージセンサーS1では、相関窓W1は、
1画素左に移動し、右のイメージセンサーS2では、相
関窓W2は、1画素右に移動する。
【0031】なお、さらに精度を高めるためには、相関
窓W1,W2の移動は、左右交互に1画素ずつ行っても
良いし、あるいは、一方の相関窓W1,W2のみを移動
しても良い。
【0032】次に、相関窓W1,W2の初期位置として
nに1を設定する(ステップS4)。この後、新しく演
算した相関値を配列変数C〔n+1〕に格納する(ステ
ップS5)。
【0033】次に、配列変数C〔n〕が、C〔n−1〕
およびC〔n+1〕よりも小さいかどうかを判断する
(ステップS6)。小さい時には、相関の谷の鋭さSL
を演算する(ステップS7)。
【0034】次に、相関の谷の鋭さSLを、図9に示す
判定値の関数HSL(n)と比較し、この位置を採用す
るかどうかを判定する(ステップS8)。この実施例で
は、図9に示すように、判定値の関数HSL(n)は、
一次式とされ、係数k1,k2は、実施する測距光学系
に応じて、予め最適な値に設定されている。
【0035】相関の谷の鋭さSLが、判定値の関数HS
L(n)より大きい時には、内挿演算に使用するDLの
値を求める(ステップS9)。このDLの値は、上述し
た式(3)の第2項に対応する値である。
【0036】次に、相関の谷の底CBをDLより算出す
る(ステップS10)。この後、相関の谷の底CBを、
図10に示す判定値の関数HCB(n)と比較し、この
位置を採用するかどうかを判定する(ステップS1
1)。
【0037】この実施例では、図10に示すように、判
定値の関数HCB(n)は、HSL(n)と同様に、一
次式とされ、係数k3,k4は、実施する測距光学系に
応じて、予め最適な値に設定されている。
【0038】相関の谷の底CBの値が、関数HCB
(n)より大きい時には、相関窓W1,W2の位置を設
定するnの値を1増加する(ステップS12)。この
後、相関窓W1,W2が終了位置どうかを判定し(ス
テップS13)、終了位置でない時には、ステップS5
に戻る。
【0039】そして、相関窓W1,W2が終了位置であ
る時には、被写体Oに明確なパターンがない場合等のよ
うに、どの距離でも決定的な相関がとれなかった場合で
あるので、被写体O距離は不明として、ここでは、被写
体距離Rに0を格納して(ステップS14)ルーチンを
終了する。
【0040】一方、ステップS11において、CBがH
CB(n)より小さい時には、この時のnが被写体Oの
存在する位置であると判断された場合であるため、被写
体距離Rを、n、SL、DLを用い、内挿演算により1
画素以下まで求めて(ステップS15)ルーチンを終了
する。
【0041】なお、ここで、fは、測距レンズL1,L
2の焦点距離、Bは測距レンズL1,L2の間隔、D0
は相関窓W1,W2の間隔の初期値、pはイメージセン
サーS1,S2の画素の間隔である。
【0042】しかして、以上のように構成されたカメラ
のオートフォーカス装置では、判定値に相関窓間隔Dの
関数HCB(D)を用いているため、図6に示したよう
に、CBaが、判定値HCB(D)より低い位置にな
り、CBbが、判定値HCB(D)より高い位置とな
り、この結果、CBaが判定値を満足していることにな
り、相関窓間隔Dとして、真の被写体O位置に対応する
Daが採用されるため、偽合焦が発生するような被写体
Oに対して、ピントが大きくずれることを確実に防止す
ることが可能となる。
【0043】また、この実施例では、判定値HCB
(D)により相関の谷の底CBを判定するとともに、判
定値HSL(D)により相関の谷の鋭さSLをも判定す
るようにしたので、偽合焦が発生するような被写体Oに
対して、ピントが大きくずれることをより確実に防止す
ることができる。
【0044】さらに、この実施例では、図4に示したよ
うに、判定値の関数HCB(D)およびHSL(D)を
一次式とし、近距離側で厳しく判定するようにしたの
で、周期パターン等の偽合焦を生じるような被写体Oで
あっても、極端に近距離側に間違って合焦することを確
実に防止することが可能となる。
【0045】図11は、本発明の他の実施例において設
定される判定値HCB(D)および判定値HSL(D)
を示すもので、この実施例では、判定値HCB(D)
は、k1n2 +k2n+k3の二次関数とされ、判定値
HSL(D)は、k4n2 +k5n+k6の二次関数と
されている。
【0046】そして、例えば、ポートレート撮影におい
て常用される、例えば、3〜7mの距離において、判定
値が緩やかな値になるように設定されている。このよう
に判定値を設定することにより、例えばポートレート撮
影において、極端に近距離側に間違って合焦することを
確実に防止することが可能になる。
【0047】なお、以上述べた実施例では、判定値を一
次式あるいは二次式により設定した例について説明した
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
3次式以上の高次式で設定しても良く、あるいは、階段
状等に設定しても良いことは勿論である。
【0048】また、以上述べた実施例では、判定値の関
数を予め所定の関数に設定した例について説明したが、
本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例え
ば、ポートレート撮影,風景撮影等のモードを選択でき
るようなカメラでは、これ等のモードの選択により、判
定値の関数を変更できるようにしても良いことは勿論で
ある。
【0049】
【0050】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のカメラのオ
ートフォーカス装置では、検出された被写体距離を採用
するか否かを判断するための値である判定値を、相関を
演算する像間隔に応じて変化させるようにしたので、偽
合焦が発生するような被写体に対して、ピントが大きく
ずれることを確実に防止することができる。
【0051】そして、判定値を、被写体距離が3mから
7m相当の像間隔において緩やかな設定となるように変
化することにより、常用距離における合焦位置を優先的
に採用し、常用距離においてピントが大きくずれること
を確実に防止することができる。
【0052】また、近距離側において厳しい設定となる
ように変化することにより、周期パターン等のように偽
合焦を生じるような被写体でも、近距離側に間違って合
焦する虞れが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のオートフォーカス装置の一実施例を備
えたカメラを示す説明図である。
【図2】図1のオートフォーカス装置の測距原理を示す
説明図である。
【図3】相関値と相関窓間隔との関係を示す説明図であ
る。
【図4】相関の谷の鋭さの判定値と相関の谷の底の判定
値を示す説明図である。
【図5】偽合焦が生じる場合を示す説明図である。
【図6】図5における相関値と相関窓間隔との関係を示
す説明図である。
【図7】図1のオートフォーカス装置の流れ図である。
【図8】関数Coor(n)の値を求める演算を示す流
れ図である。
【図9】関数HSL(n)の値を求める演算を示す流れ
図である。
【図10】関数HCB(n)の値を求める演算を示す流
れ図である。
【図11】本発明のオートフォーカス装置の他の実施例
の相関の谷の鋭さの判定値と相関の谷の底の判定値を示
す説明図である。
【符号の説明】
O 被写体 L1,L2 測距レンズ S1,S2 イメージセンサー W1,W2 相関窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−15222(JP,A) 特開 平2−15220(JP,A) 特開 平1−172810(JP,A) 特開 昭58−59412(JP,A) 特開 平4−145776(JP,A) 特開 昭62−14127(JP,A) 特開 昭63−252214(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/28 - 7/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮影レンズを透過した光束以外の光束を
    受光する位置に設けた異なる二つの光学系を通して撮像
    素子上に結像された二つの被写体像の相関を検出し、検
    出された相関値と該相関値により検出された被写体距離
    を採用するか否かを判断するための値である判定値によ
    り、被写体距離を検出するカメラのオートフォーカス装
    置において、 前記判定値を、相関を演算する像間隔に応じて変化させ
    る判定手段を有することを特徴とするカメラのオートフ
    ォーカス装置。
  2. 【請求項2】 前記判定値は、前記被写体距離が3mか
    ら7m相当の像間隔で緩やかな設定となるように変化す
    ることを特徴とする請求項1記載のカメラのオートフォ
    ーカス装置。
  3. 【請求項3】 前記判定値は、遠距離側に相当する像間
    で緩やかに、近距離側に相当する像間隔で厳しい設定
    となるように変化することを特徴とする請求項1記載の
    カメラのオートフォーカス装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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