JPH01277211A

JPH01277211A - カメラのための焦点検出装置

Info

Publication number: JPH01277211A
Application number: JP10880188A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki; 謙二鈴木; Akira Ishizaki; 明石崎; Akira Akashi; 明石　彰; Keisuke Aoyama; 圭介青山; Terutake Kadohara; 輝岳門原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-11-07
Also published as: JPH0584882B2

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】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っ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（してフィールドレンズ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凍結像
しンズ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凍結像しンズＦＣＬＡ、　　ＦＣＬＢの近傍には絞
りＤＩＡ、ＤＩＢが設けられる。フィールドｌノノズＦ
ＬＤは撮影レンズＬＮＳの射出瞳を２個の２凍結像しン
ズＦＣＬＡ、　ＦＣＬＢの瞳面にほぼ結像する。その結
果、２凍結像しンズ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。フィールドレンズＦＬＤの近傍に形成された空中
像が２凍結像しンズ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。従って、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、被写体条件に依っては
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ャートＣＲＴを
照明し、ＣＨＴのパターンは投光レンズＬＥＬにより被
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ックスを生ずるが、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５
９−１０７３１３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っ
て撮影レンズを合焦状態にもって上記公報に開示された
方法は、たとえば２個の像信号Ａ（’）＋　　Ｂ（１）
＋　１＝：１．２．・・・、Ｎに対し、Ｖ（ｍ）＝Σｍ
ａｘ　（Ａ（ｉ）、Ｂ（ｉ十ｋ　　ｍ）１一Σｍａｘ　
ＩＡ（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＋に−ｍ、　ｉ＋に、　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、通常はに＝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　　　　　　　　　
Ｎ −−＜　ｍ　＜−内でｍを変化させる（１）式で定義２
〜　〜２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Σｍｉｎ　［Ａ
（ｉ）、　Ｂ（ｉ＋に−ｍ）］〜Σｍｉｎ　（Ａ（ｉ＋
ｋ）、　Ｂ（ｉ−ｍ）］Σｌ　Ａ（ｉ）　−Ｂ（ｉ＋に
−ｍ）　ｌ−Σｌ　ｆＡ（ｉ＋ｋ）　−Ｂ（ｉ−ｍ）　
ｌΣｌ　Ａ（ｉ）　　Ｂ（ｉ＋に−ｍ）　ｌ　”−Σｌ
　［Ａ（ｉ＋ｋ）　−Ｂ（ｉ−ｍ）　ｌ”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、■（ｍ）が正負を反転するｍのところ
が画素ピッ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（ｍｏ）とＶ　Ｃｍｏ　＋１）
の間で符号の反転があったとすると端数まで含めた像ず
れ量Ｍ０はＭｏ＝ｍ０＋　ＩＶ（ｍｏ）　／　［Ｖ（ｍｏ＋ｔ）　
−Ｖ（ｍｏ）１１　（２）によって算出できる。

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ットを多
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、−船釣に周期性
の被写体パターンに対し誤動作するという特性を持って
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
ッチ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、従って撮影レンズの
デフォ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
（、たとえば窓格子やてすり、ブラインド、チエツクや
ストライブの服地、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
ロプロセッ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図でフィールドレンズ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
クとフィ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Ｓ
ＡＡ、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
を逐次外部出力するための読み出し回路ＲＤがオンチッ
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ｌチップのマイクロコンピュー
タである。ＰＲＳはＲＯＭに格納されたカメラのシーケ
ンス・プログラムに従って、自動露出制御機能、自動焦
点調節機能、フィルムの巻き上げ・巻き戻し等のカメラ
の一連の動作を行っている。

そのために、ＰＲＳは通信用信号Ｓｏ、Ｓｒ、５ＣＬＫ
。

通信選択信号ＣＬＣＭ、Ｃ３ＤＲ，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
を行って、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、５ＣＬＫは信号Ｓｏ、　　Ｓ
Ｉの同期クロックである。

ＬＣＭはレンズ通信バッファ回路であり、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ッファとな
る。

ＰＲＳがＣＬＣＭを“Ｈ″にして、Ｓ　ＣＬ　Ｋ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、５ＣＬＫ、Ｓ。

の各々のバッファ信号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のバッファ信
号をＳｌに出力し、ＰＲＳはＳ　ＣＬ　Ｋに同期してＳ
Ｉからレンズのデータを入力する。

ＳＤＲは、ＣＯＤ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Ｃ３ＤＲがＨ″のとき選択され
て、Ｓｏ、ＳＩ、５ＣＬＫを用いてＰＲＳから制御され
る。信号ＣＫはＣＯＤ駆動用クロりクΦｌ、Φ２を生成
するためのクロックであり、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Ｏ８はクロック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、ＡＯ３としてＰＲＳに出力される。ＰＲＳはＡＯ
３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変換機能でディジタル信号として、ＲＡＭの
所定アドレスに順次格納する。

同じ（ＳＮＳの出力信号である５ＡＧＣは、ＳＮＳ内の
ＡＧＣ（自動利得制御：　Ａｕｔｏ　Ｇａ１ｎ　　Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ）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５ｓｐｃ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って自動露出制御に用いられる。

ＡｕＴは補助光ユニットであり、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、Ｓ
ＡＬがＨレベルに於て補助光ＡＬＥＤを点灯する。

ＤＤＲはスイッチ検知および表示用回路であり、信号Ｃ
ＤＤＲが“Ｈ”のとき選択されて、Ｓｏ、　Ｓｌ。

５ＣＬＫ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Ｄ
ＳＰ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ってＰＲＳに報知する。

ＳＷＩ、ＳＷ２は不図示のレリーズボタンに連動したス
イッチで、レリーズボタンの第一段階の押下によりＳＷ
ｌ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ィルムの巻き
上げを行う。

なお、ＳＷ２はマイクロコンピュータである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オンによっ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。

ＭＴＲＩはフィルム給送用、ＭＴＲ２はミラーアップ・
ダウンおよびシャッタばねチャージ用のモータであり、
各々の駆動回路ＭＤＲＩ、ＭＤＲ２により正転、逆転の
制御が行われる。ＰＲＳからＭＤＲＩ。

ＭＤＲ２に入力されている信号ＭＩＦ、ＭＩＲ，Ｍ２Ｆ
。

Ｍ２Ｒはモータ制御用の信号である。

ＭＣＩ、ＭＧ２は各々シャッタ先幕・後幕走行開始用マ
グネットで、信号ＳＭＧＩ、５ＭＧ２、増幅トランジス
タＴＲＩ、ＴＲ２で通電され、ＰＲ３によりシャッタ制
御が行われる。なお、スイッチ検知および表示用回路Ｄ
ＤＲ，モーター駆動回路ＭＤＲＩ。

ＭＤＲ２、シャッタ制御は本発明と直接間わりがないの
で、詳しい説明は省略する。

レンズ内制御回路ＬＰＲ３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。ＬＰＲ３は所定の手続きに従ってその命
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、デフォ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
（る駆動量・方向に従って焦点調節用モータＬＴＭＲを
信号ＬＭＦ、ＬＭＲによって駆動して、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５ＥＮＣでモニタし、Ｌ
ＰＲ８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ＬＰＲ３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、−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ＰＲ３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った場合には、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っている
。

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って、絞り駆動用としては公
知のステッピング・モータＤＭＴＲを駆動する。なお、
ステッピング・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、撮影レンズデフォ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（り返しが現われ、ゼロクロス点が複数出現す
る。あるｍｌとｍ１＋１の間でＶ（ｍ）の正負の反転が
生じたとすると、△Ｖ　（ｍ　、）＝Ｖ（ｍ　Ｈ＋１）
−Ｖ（ｍ　＋）　　　　　　　　（３）の絶対値の大き
さ１△Ｖ（ｍ、）ｌ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１△Ｖ
（ｍ）ｌの値が大差な（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：ｍｌ　、ｍ２．・・・
等のゼロクロス点数が複数個存在し、かつ■１△Ｖ（ｍ
　Ｉ　）　ｌ　＝　ｌ△Ｖ（ｍ　２　）　Ｉ　＝　−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１△Ｖ（
ｍ＋）Ｉ）Ｉ△Ｖ（ｍ２）ｌ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１△Ｖ（ｍ）ｌを示すゼロクロス点をｍ、とし
たとき、１△Ｖ（ｍ）ｌ　＞ＦＸ　ｌΔＶ（ｍ　Ｉ　）　＋　　
　　　（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。

ここにＦはＯ＜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１△Ｖ（ｍ　）　ｌ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（ｉｌ−ＭＩＮ［Ａ（＋）］　　　　　
　　　（５ａ）Ｎｏｒ　　　　Ｃ＝、Σ　ｌ　Ａ（ｉ）　−Ａ（ｉ−１）
　ｌ　　　　　　　　　　　（５ｂ）！＝２のことである。ここでＭＡＸ［Ａ（ｉ）ｌは像信号Ａｌ
＋Ａ２．・・・ＡＮの最大値、ＭＩＮ　（Ａ（ｉ）ｌは
像信号Ａ　Ｉ　＋　　Ａ２　＋　・・・ＡＮの最小値を
意味する。Ａ（＋）のかわりにＢ（ｉ）を用いても良く
、または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、たとえばもっと簡易的にＶ（ｍ
）が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１△Ｖ（ｍ）ｌの大きさの順にゼロクロス点ｍをリ
ストアツブし、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っている必要が
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
ローに従って説明する。

不図示の電源スィッチが操作されると、マイクロコンピ
ュータＰＲ５への給電が開始され、ＰＲ３（ｔＲＯＭ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
ローチャートである。

上記操作にてプログラムの実行が開始されると、ステッ
プ（００２）においてレリーズボタンの第１ストローク
にてオンとなるスイッチＳＷ、の状態検知がなされ、ス
イッチＳＷ、がオフのときには、ステップ（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、このスイッチＳＷ１の検出はコン
ピュータＰＲ８から信号ＣＤＤＲをＨとなし回路ＤＤＲ
を選択し、スイッチＳＷ１の検知命令としてのＳＯ倍信
号ＤＤＲに伝えることにより、スイッチＳＷ１の状態検
知をＤＤＲにて行い、その結果をＳＩ倍信号してＰＲ３
に伝えることにて行う。上記ステップ（００２）、　　
（００３）はスイッチＳＷ１がオンとなるか、あるいは
電源スィッチがオフとなるまでくり返し実行され、ＳＷ
ｌがオンとなることによってステップ（００４）へ移行
する。

ステップ（００４）はｒＡＥ制御」のサブルーチンを意
味している。このｒＡＥ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ャッタチャージ、
フィルム巻上げ等の一連のカメラ動作制御が行われる。

なお、ｒＡＥ制御」サブルーチンは本発明とは直接間わ
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。

ＳＷｌがオン中はこのｒＡＥ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ストロークでスイッチＳＷ２がオンになると、マイク
ロコンピュータＰＲ３の持つ割り込み処理機能によって
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ャツタ秒時の制御を
行い、露光終了後にはシャッタチャージおよびフィルム
給送動作を行うことによってフィルム１コマの撮影が実
行する。

さて、ステップ（００４）にて「ＡＥ制御」が終了する
と、ステップ（００５）のｒＡＥ制御」サブルーチンが
実行される。

第９図（ｂ）にｌ’−ＡＦ制御」サブルーチンのフロー
チャートを示す。

先づステップ（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ＳＷ。

オフ中はステップ（００３）にて全てのフラグがクリア
されているので、ＳＷ、オンから初めてステップ（００
５）のｒＡＦ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であるのでステップ（１０６）
へ移行する。

ステップ（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ップ（００３）にてクリアされてお
りフラグＡＵＸＪＦもφであるからステップ（１０８）
へ移行する。

ステップ（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
ンピュータＰＲ３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
、ステップ（１０Ｂ）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ッグＬＳＩＧＦＬＧを１にセッ
トする。

ステップ（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、ステップ（
１１２）に移行する。ステップ（１１２）ではフラグＬ
ＳＩＧＦＬＧの状態検知を行う。ＬＳＩＧＦＬＧはステ
ップ（１０Ｂ）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ｌにセットされる。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（Ｌ
ＳＩＧＦＬＧはＯ）として説明を進める。フラグＬＳＩ
ＧＦＬＧはＯであるからステップ（１１３）に移行し、
被写体輝度、コントラストが充分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。

次にステップ（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ったならば焦点検
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にセッ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ォー
カス量を求める。なお、この時はフラグＬＭＶＤＩはＯ
のまま保持される。

次のステップ（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１△Ｖ（ｍ）ｌ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にセットし、ステップ（１３１）に分枝する。周期性
被写体でないときは、ステップ（１１６）へ進む。ステ
ップ（１３１）以降の補助光関係のフラグ制御は、後述
するステップ（１２１）以下と基本的には同じである。

次のステップ（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Ｄ
ＳＰに表示せしめるわけであるが、この動作は本発明と
直接間わりがないので、これ以上の説明は省略する。

さて次のステップ（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にセットされるので、ステッ
プ（１１７）においてフラグＬＭＶＤＩが１ならば、ス
テップ（１１Ｂ）でｒＡＦ制御」サブルーチンをリター
ンする。ＬＭＶＤＩが０ならばステップ（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
演算されたデフォ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、
ステップ（１２０）にてレンズ駆動実行フラグＰＲＭＶ
を１にセットしたのち、ステップ（１３０）でｒＡＦ制
御」サブルーチンをリターンする。

ｒＡＦ制御」サブルーチンをリターンするとステップ（
００２）に戻り、スイッチ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）ステップ（００５）のｒＡＦ制御」がコールされた
とすると、ステップ（１０２）でフラグＰＲＭＶの状態
検知が行われる。

前回の「ＡＦ副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はｌにセットされていない
から、ステップ（１０６）以降の上述のフローを再び実
行してゆ（。前回レンズ駆動が行われた場合にはステッ
プ（１２０）にてＰＲＭＶが１にセットされているから
、ステップ（１０３）へ移行する。

ステップ（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、レンズ側からステップ（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
ステップ（１０５）にてフラグＰＲＭＶを０にし、ステ
ップ（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５ＥＮＣが送出されているので、この信号５ＥＮＣを
コンピュータＰＲ３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
らばステップ（１０４）に移行して、「ＡＦ副制御サブ
ルーチンをリターンする。

従って、ｒＡＦ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ッチ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ォーカス量検
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、非合焦でデフォーカス量が
求められると、このデフォ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、ステップ（１０
８）で、また周期性被写体の場合はステップ（１１５）
でフラグＬ　Ｓ　Ｉ　Ｇ　Ｆ　Ｌ　Ｇが１にセットされ
、ステップ（１１２）のＬ　Ｓ　Ｉ　Ｇ　Ｆ　Ｌ　Ｇ状
態検知でステップ（１２１）に移行する。

ステップ（１２１）では補助光ユニットＡＵＴ装置部材
の状態を検知し、ユニットＡＵＴが装着されていなけれ
ばステップ（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。ユニットが装着されていればス
テップ（１２２）に移行し、補助光モードフラグＡＵＸ
ＭＯＤを１にセットする。

尚、補助光ユニットＡＵＴがカメラ本体に内蔵されてい
る場合は、ステップ（１２１）を省略しても良い。

次にステップ（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にセットされた状態
で）ステップ（１０８）の［像信号人力Ｊサブルーチン
が実行された時においてｌにセッ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っ
たわけであるから、それ以前には補助光投光がなされて
おらずステップ（１２４）　７−旦ｒＡＦ制御」をリタ
ーンする。すなわち、この場合ステップ（１０８）で入
力した像信号データは破棄し、次のｒＡＦ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、ステップ（１２２）にて初めてＡＵＸＭＯＤが１
にセットされた状態で、ｒＡＦ制御Ｊがリターンしての
後上記の如くして再びｒＡＦ制御」サブルーチンがコー
ルされると、ステップ（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、ステッ
プ（１１１）での補助光モードフラグＡＵＸＭＯＤの状
態検知でステップ（１２１）に移行する。

尚、該「像信号入力」サブルーチンではフラグＡＵＸＭ
ＯＤが１にセットされているため、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
。

ステップ（１２１）、　　（１２２）を経てステップ（
１２３）では補助光使用フラグＡＵＸＵＳＨの状態検知
を行う。既にステップ（１０８）において補助光投光状
態で「像信号人力」サブルーチンを実行しておりＡＵＸ
ＵＳＥはｌにセットされているからステップ（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、ステップ（１１５）にて繰り返しの周期性が検知さ
れた時にはステップ（１３１）、　　（１３２）、　　
（１３４）が上述の低コントラスト検知下でのステップ
（１２１）。

（１２２）、　　（１２３）と同様に行なわれｒＡＦ制
御」をリターンし、その後再びｒＡＦ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ップ（１
０Ｂ）、（１１１）、（１２１）、（１２２）、（１２
３）を介してステップ（１１４）を実行する。よって繰
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、かつ補助光ユニットが装着され
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、ステップ（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
にセットされ、この場合ｒＡＦ制御」のフローにおいて
は、ステップ（１０６）でＡＵＸＪＦの状態が検知され
てステップ（１０７）へ移行したのちｒＡＦ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、スイッチＳＷ、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Ａｍ１ｎを求め、その中間にスライスレベルＳＬを設
定する。

ＳＬ＝（Ａｍａｘ＋Ａｍ１ｎ）／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）−８Ｌ）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（ΣＡ（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、ｉとともに変化させると、もっと良好な判
別ができる。すなわち５Ｌ（ｉ）＝Σ　　Ａ（ｉ＋１り／（２Ｊ＋１）　　　
　　　　　（７）Ａ＝−Ｊ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ッチよ
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
判定を実用できるので、無効な演算が少なくなる。すな
わち前記第９図のフローチャートに於て、ステップ（１
０８）の像信号入力時から、ステップ（１１２）のＬＳ
ＩＧＦＬＧセッ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ＬＳ
ＩＧＦＬＧを１に　　。

セットし、ステップ（１１２）からステップ（１２１）
に分枝するフローにする。このとき、第９図（ｂ）のス
テップ（１１５）及び、ステップ（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
を用いる方法を採っても良い。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、非理
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、ｆＮはナイトキスト周波数である。とこ
ろが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。従って、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〜２クトル成分をＡ（３）、　ｉ＝１．２．・・・Ｎとする
とき、を求め、γ＋＞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
ればもっ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）式はパースパルの定理により、と変形でき
るので、全部のｉについてパワースペクトルでは全部の
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＝２Ｋ（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、フローチャ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ェ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ッサ上で動作させる
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・・・補助光ユニットＰＲ８・・・マイクロコンピュータ− 特許出願人　　キャノン株式会社・　　　　　　る（ｂ）（ｂ）（Ｃ）ＣｒＮＤ（α）（ｂ、） δＮ

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。