JP3491343B2 - 焦点検出装置および焦点検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラやビデオなどに
用いられる焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラやビデオなどの撮影レンズの焦点
調節状態を検出する焦点検出装置が知られている。図８
は位相差検出方式の焦点検出装置の構成を示す。撮影レ
ンズ１００の領域１０１を介して入射した光束は視野マ
スク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０
１および再結像レンズ５０１を通り、入射強度に応じた
出力を発生する複数の光電変換素子を一次元的に並べた
イメージセンサーアレイＡ上に結像する。同様に、撮影
レンズ１００の領域１０２を介して入射した光束は視野
マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４
０２および再結像レンズ５０２を通り、イメージセンサ
ーアレイＢ上に結像する。これらイメージセンサーアレ
イＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被写体像は撮影レンズ
１００が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶい
わゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面
より後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では
互いに近づき、ちょうど予定焦点面に被写体の鮮鋭像を
結ぶいわゆる合焦時にはイメージセンサーアレイＡ列、
Ｂ列上の被写体像は相対的に一致する。したがって、こ
の一対の被写体像をイメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列
で光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算処
理して一対の被写体像の相対的な位置ずれ量を求めるこ
とによって、撮影レンズ１００の焦点調節状態、ここで
は合焦状態からはなれている量とその方向（以後、デフ
ォーカス量と略す）が分かる。なお、焦点検出領域はイ
メージセンサーアレイＡ列、Ｂ列が再結像レンズ５０
１，５０２によって投影されて予定焦点面近傍で重なっ
た部分となり、図９に示すように撮影画面の中央部に位
置させるのが一般的である。

【０００３】次に、デフォーカス量の演算方法を説明す
る。イメージセンサーアレイＡ列、Ｂ列はそれぞれ複数
の光電変換素子から構成されており、図１０（ａ），
（ｂ）に示すように複数の光電変換出力信号列ａ
１．．．ａｎ，ｂ１．．．ｂｎを出力する。そして、こ
の一対のデータ列を相対的に所定のデータ分Ｌずつシフ
トしながら相関演算を行う。最大シフト数をｌｍａｘと
するとＬの範囲は−ｌｍａｘ〜＋ｌｍａｘとなる。具体
的には相関量Ｃ［Ｌ］を数式１で算出する。

【数１】Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａｉ−ｂｊ｜ ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和を示す。また、ｊ−ｉ＝
Ｌ、 Ｌ＝−ｌｍａｘ，．．，−１，０，１，．．，ｌｍａｘ 数式１においてＬは上述のごとくデータ列のシフト量に
当たる整数であり、初項ｋと最終項ｒはシフト量Ｌに依
存して変化させてもよい。相対的な位置ずれ量は一対の
データが一致したときのシフト量Ｌであるから、相関量
Ｃ［Ｌ］の中で極小値となる相関量を与えるシフト量Ｌ
を検出し、これに図８に示す光学系およびイメージセン
サーアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定まる定
数を掛けたものがデフォーカス量となる。しかしなが
ら、相関量Ｃ［Ｌ］は図１０（ｃ）に示すように離散的
な値であり、検出可能なデフォーカス量の最小単位はイ
メージセンサーアレイＡ列、Ｂ列の光電変換素子のピッ
チ幅によって制限されてしまう。

【０００４】そこで、離散的な相関量Ｃ［Ｌ］に基づい
て補間演算を行うことによって新たに真の極小値Ｃｅｘ
を算出し、綿密な焦点検出を行う方法が本出願人により
特開昭６０−３７５１３号に開示されている。これは、
図１１に示すように極小値である相関量Ｃ［ｌ］とその
両側のシフト量における相関量Ｃ［ｌ＋１］、Ｃ［ｌ−
１］を用いて、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量
Ｌｓを数式２および数式３により算出するものである。

【数２】ＤＬ＝（Ｃ［ｌ−１］−Ｃ［ｌ＋１］）／２ Ｃｅｘ＝Ｃ［ｌ］−｜ＤＬ｜ Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ[ｌ＋１]−Ｃ［ｌ］，Ｃ［ｌ−１］−Ｃ
［ｌ］｝ ただし、ＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内で大き
な方を選択することを意味する。

【数３】Ｌｓ＝ｌ＋ＤＬ／Ｅ そして、デフォーカス量ＤＦはずれ量Ｌｓに基づいて数
式４により算出される。

【数４】ＤＦ＝Ｋｆ×Ｌｓ ただし、Ｋｆは図８に示す焦点検出光学系およびイメー
ジセンサーアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定
まる定数である。

【０００５】こうして得られたデフォーカス量が真にデ
フォーカス量を示しているのか、ノイズなどによる相関
量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、数
式５に示す条件を満たした時、デフォーカス量は信頼あ
りとする。

【数５】Ｅ＞Ｅ１ で且つ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ ここで、Ｅ１，Ｇ１は所定のしきい値である。数値Ｅは
相関量の変化の様子を示し被写体のコントラストに依存
する値であり、値が大きいほどコントラストが高く信頼
性が高いことになる。極小値Ｃｅｘは一対のデータが最
も一致したときの差分であり本来は０となる。しかしな
がら、ノイズの影響や、さらに領域１０１と領域１０２
とで視差があるため、一対の被写体像に微妙な差が生じ
て極小値Ｃｅｘは０にならない。そして、ノイズや被写
体像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さ
いので一対のデータの一致度を表す数値としてはＣｅｘ
／Ｅを用いている。当然ながらＣｅｘ／Ｅが０に近いほ
ど一対のデータの一致度が高く信頼性が高いことにな
る。信頼ありと判定されるとデフォーカス量ＤＦに基づ
く撮影レンズ１００の駆動、あるいは表示を行う。な
お、以下では上述した相関演算、補間演算および条件判
定をまとめて焦点検出演算と呼ぶ。

【０００６】ところで、上述した焦点検出装置では、撮
影距離の異なる複数の被写体がイメージセンサーアレイ
上に結像した場合に不具合が生じる。例えば図５（ａ）
に示すように、焦点検出領域内に主要被写体Ｐと主要被
写体Ｐから遠くに位置する背景ＢＬとが混在する場合を
考える。撮影レンズ１００が背景ＢＬに合焦している時
は、図５（ｂ）に示すように一対のデータ（実線がＡ列
データ、破線がＢ列データであるとする）は背景ＢＬの
パターンに相当する部分は相対的に一致しているが主要
被写体Ｐに相当する部分ではずれを生じている。したが
って、一対のデータが一致するようなシフト量は存在し
なく、極小値Ｃｅｘは大きな値となり、Ｃｅｘ／Ｅが数
式５の条件を満たさずに焦点検出不能となる。なお、こ
の明細書では、被写界に撮影距離の異なる複数の被写体
が混在する場合に、そのような被写体を遠近競合被写体
と呼ぶ。

【０００７】そこで、一対のイメージセンサーアレイを
それぞれ複数のブロックに分割することにより焦点検出
領域を細分化し、それぞれのブロックについて焦点検出
演算を行ってデフォーカス量Ｄｆを算出する。そして、
複数のブロックの中で、例えばデフォーカス量が最至近
を示すブロックや数値Ｅが最大のブロックを選択し、そ
のブロックのデフォーカス量を撮影レンズの焦点調節状
態を示す最終デフォーカス量とし、この最終デフォーカ
ス量にしたがって撮影レンズの駆動と表示を行う焦点検
出方法が特開昭６０−２６２００４号に開示されてい
る。

【０００８】また、特開昭６１−１８９１２号には、被
写体が遠近競合被写体であるか否かを検出し、通常の被
写体の場合は焦点検出領域全体で焦点検出演算を行い、
遠近競合被写体の場合は焦点検出領域を複数のブロック
に分割して焦点検出演算を行うという焦点検出方法が開
示されている。ここで、ブロックに分割するとは、例え
ば上述した数式１の相関演算においてシフト量Ｌ＝０に
おける初項ｋと最終項ｒの組を複数個形成して行う。例
えば図７（ａ）に示ように、それぞれ４６データからな
る一対のイメージセンサーアレイをそれぞれ８データか
ら成る５個のブロックに分割して焦点検出演算を行うに
は、ブロック１ではシフト量Ｌ＝０においてｋ＝４、ｒ
＝１１と設定して数式１により相関量Ｃ［Ｌ］を演算
し、これらに基づいて数式２，３によりずれ量Ｌｓを算
出し、さらに数式４によりデフォーカス量ＤＦを演算す
る。同様に、ブロック２，３，４，５ではそれぞれ、シ
フト量Ｌ＝０においてｋ＝１２，ｒ＝１９、ｋ＝２０，
ｒ＝２７、ｋ＝２８，ｒ＝３５、ｋ＝３６，ｒ＝４３と
設定して焦点検出演算を行う。一方、図７（ｂ）に示よ
うに、同じ一対のイメージセンサーアレイにおいて、ブ
ロック１をｋ＝３，ｒ＝１６とし、ブロック２をｋ＝１
７，ｒ＝３０とし、ブロック３をｋ＝３１，ｒ＝４４と
すれば、それぞれ１４データから成る３個のブロックに
分割され、図７（ａ）の場合よりも広いブロックを形成
できる。なお以下では、初項ｋと最終項ｒはそれぞれブ
ロックの先頭データ番号、終端データ番号と呼ぶ。

【０００９】図５（ｂ）に示すように、イメージセンサ
ーアレイをブロック１〜６の６個のブロックに分割する
と、主要被写体Ｐのパターンはブロック３だけに位置す
るので、このブロック３のセンサー出力に基づいて焦点
検出演算を行えば主要被写体Ｐに対するデフォーカス量
を得ることができる。また、その他のブロックでは背景
ＢＬのパターンが位置するので背景ＢＬに対するデフォ
ーカス量を得ることができる。

【００１０】焦点検出領域のブロック分割を行う焦点検
出装置では、ブロックの幅を可変にする方法がある。す
なわち、最初は狭いブロックで焦点検出演算を行い、す
べてのブロックで焦点検出不能な場合はブロックを広く
してふたたび焦点検出演算を行う。また、ブロックの境
界に被写体のコントラストが位置すると焦点検出不能と
なる場合があるので、特開平２−１３５３１１号公報に
は、ブロックの境界近傍において隣接するデータの差の
絶対値を算出し、差の絶対値が最小となる部分がブロッ
クの境界となるように境界位置を移動する方法が開示さ
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の焦点検出装置のブロック分割では、遠近競合被
写体に対する正確な焦点検出結果が得られないという問
題がある。今、図５（ａ）に示す被写体例において、撮
影者が構図を変えることによって焦点検出領域が図の左
側に少しずれたとする。そうすると一対のデータは図５
（ｃ）に示すようになり、ブロック２とブロック３に背
景ＢＬと主要被写体Ｐの両方とパターンが混在する。す
なわち、ブロック２とブロック３の被写体は遠近競合被
写体となるので、主要被写体Ｐに対するデフォーカス量
を得ることができない。このように、焦点検出領域にお
けるブロック分割によって、あるブロックが遠近競合と
なって焦点検出ができなくなったり、逆に遠近競合が解
消されて特定の被写体に対する焦点検出が可能になるこ
とがある。

【００１２】この問題を解決するために、例えば図７
（ｃ）に示すように、ブロック１〜５のブロック分割に
対して２つのブロックに重なる別のブロック６〜９を追
加し、すべてのブロック１〜９で焦点検出演算を行い、
遠近競合によって焦点検出不可能になるのを防止する方
法が考えられる。あるいは、ブロック分割をさらに細か
くすることによって遠近競合によって焦点検出不可能に
なるのを防止する方法も考えられる。しかし、前者の方
法では追加したブロックの数だけ焦点検出演算量が増加
してしまうという欠点があり、後者の方法ではブロック
を構成するイメージセンサーアレイのデータ数が減少す
るために焦点検出演算精度が低下してしまうという欠点
がある。

【００１３】本発明の目的は、焦点検出領域内に撮影距
離の異なる複数の被写体が混在しても、任意の被写体の
デフォーカス量を正確に短時間で検出する焦点検出装置
および焦点検出方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図３に対
応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明は、撮影
レンズを透過した一対の光束により一対の被写体像を結
像する焦点検出光学系と、複数の光電変換素子から成
り、焦点検出光学系により結像された一対の被写体像の
光強度に応じて光電変換素子ごとに電気信号に変換し、
一対の電気信号列を出力する一対の光電変換素子列と、
この一対の光電変換素子列から出力される一対の電気信
号列を複数のブロック１〜５に分割し、各ブロック１〜
５ごとの電気信号列に基づいて撮影レンズの焦点調節状
態を示すデフォーカス量を演算する焦点検出演算手段と
を備えた焦点検出装置に適用される。そして、各ブロッ
ク１〜５ごとの電気信号列に基づいて撮影距離が異なる
複数の被写体が混在している遠近競合ブロックか否かを
各ブロック１〜５ごとに判定する遠近競合判定手段を備
え、焦点検出演算手段によって、遠近競合判定手段によ
りいずれかのブロック（例えばブロック３とする）が遠
近競合ブロックであると判定されると、その遠近競合ブ
ロック（３）の一部を含む新たなブロック３’，３”を
設定し、その新設ブロック３’，３”に対応する電気信
号列に基づいてデフォーカス量を演算することにより、
上記目的を達成する。請求項２の焦点検出装置は、新設
ブロック３’，３”を遠近競合ブロック（３）よりも小
さくしたものである。請求項３の焦点検出装置は、遠近
競合ブロック（３）の電気信号列に基づいて遠近競合ブ
ロック（３）内の相対的にコントラストの高い部分を検
出するコントラスト検出手段を備え、焦点検出演算手段
によって、遠近競合ブロック（３）内の、コントラスト
検出手段により検出されたコントラストの高い部分を含
み、且つ遠近競合ブロック（３）よりも小さいブロック
を新たに設定し、その新設ブロックに対応する電気信号
列に基づいてデフォーカス量を演算するようにしたもの
である。請求項４の発明は、撮影レンズを透過した一対
の光束により一対の被写体像を結像する焦点検出光学系
と、複数の光電変換素子から成り、焦点検出光学系によ
り結像された一対の被写体像の光強度に応じて光電変換
素子ごとに電気信号に変換し、一対の電気信号列を出力
する一対の光電変換素子列と、この一対の光電変換素子
列から出力される一対の電気信号列を複数のブロック１
〜５に分割し、各ブロック１〜５ごとの電気信号列に基
づいて撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量
を演算する焦点検出演算手段とを備えた焦点検出装置に
適用される。そして、各ブロック１〜５ごとの電気信号
列に基づいて撮影距離が異なる複数の被写体が混在して
いる遠近競合ブロックか否かを各ブロック１〜５ごとに
判定する遠近競合判定手段を備え、焦点検出演算手段に
よって、遠近競合判定手段によりいずれかのブロック
（例えばブロック３とする）が遠近競合ブロックである
と判定されると、その遠近競合ブロック（３）とその周
辺に遠近競合ブロック（３）よりも小さい複数のブロッ
ク３．１〜３．３を新たに設定し、それらの新設ブロッ
ク３．１〜３．３に対応する電気信号列に基づいてデフ
ォーカス量を演算することにより、上記目的を達成す
る。請求項５の発明は、撮影レンズを透過した一対の焦
点検出用光束を一対の光電変換素子列により受光し、こ
の一対の光電変換素子列から出力される一対の電気信号
列を複数のブロック１〜５に分割し、各ブロック１〜５
ごとの電気信号列に基づいて撮影レンズのデフォーカス
量を演算する焦点検出方法に適用され、各ブロック１〜
５ごとの電気信号列に基づいて撮影距離が異なる複数の
被写体が混在している遠近競合ブロックか否かを各ブロ
ック１〜５ごとに判定し、いずれかのブロック（例えば
ブロック３とする）が遠近競合ブロックであればその遠
近競合ブロック（３）の一部を含む新たなブロック
３’，３”を設定し、その新設ブロック３’，３”に対
応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算する
ことにより、上記目的を達成する。請求項６の焦点検出
方法は、遠近競合ブロック（３）の電気信号列に基づい
て遠近競合ブロック（３）内の相対的にコントラストの
高い部分を検出し、そのコントラストの高い部分を含み
且つ遠近競合ブロック（３）よりも小さいブロックを新
たに設定し、その新設ブロックに対応する電気信号列に
基づいてデフォーカス量を演算するようにしたものであ
る。請求項７の発明は、撮影レンズを透過した一対の焦
点検出用光束を一対の光電変換素子列により受光し、こ
の一対の光電変換素子列から出力される一対の電気信号
列を複数のブロック１〜５に分割し、各ブロック１〜５
ごとの電気信号列に基づいて撮影レンズのデフォーカス
量を演算する焦点検出方法に適用され、各ブロック１〜
５ごとの電気信号列に基づいて撮影距離が異なる複数の
被写体が混在している遠近競合ブロックか否かを各ブロ
ック１〜５ごとに判定し、いずれかのブロック（例えば
ブロック３とする）が遠近競合ブロックであればその遠
近競合ブロック（３）とその周辺に遠近競合ブロック
（３）よりも小さい複数のブロック３．１〜３．３を新
たに設定し、それらの新設ブロック３．１〜３．３に対
応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算する
ことにより、上記目的を達成する。

【００１５】

【作用】通常は予め分割された各ブロックごとの電気信
号列に基づいてデフォーカス量を演算するが、いずれか
のブロックが撮影距離の異なる複数の被写体が混在して
いる遠近競合ブロックであれば、その遠近競合ブロック
の一部を含む新たなブロックを設定し、その新設ブロッ
クに対応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演
算する。また、いずれかのブロックが遠近競合ブロック
であれば、その遠近競合ブロック内の相対的にコントラ
ストの高い部分を含み、且つ遠近競合ブロックよりも小
さいブロックを新たに設定し、その新設ブロックに対応
する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算するよ
うにしてもよい。さらに、いずれかのブロックが遠近競
合ブロックであれば、その遠近競合ブロックとその周辺
に遠近競合ブロックよりも小さい複数のブロックを新た
に設定し、それらの新設ブロックに対応する電気信号列
に基づいてデフォーカス量を演算するようにしてもよ
い。

【００１６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【００１７】

【実施例】本発明の焦点検出装置をカメラに応用した一
実施例を説明する。図１は一実施例の構成を示す。焦点
検出光学系１は図８に示す視野マスク２００、フィール
ドレンズ３００、絞り開口部４０１，４０２および再結
像レンズ５０１，５０２を有し、撮影レンズ１００を透
過した焦点検出用光束をイメージセンサー２上へ導き、
イメージセンサー２上に一対の被写体の２次像を形成す
る。イメージセンサー２は複数の光電変換素子から成る
イメージセンサーアレイを一対有し、一対の被写体の２
次像の光強度分布に応じた焦点検出信号を出力する。こ
のイメージセンサー２の一対のイメージセンサーアレイ
は、図７（ａ）に示すようにそれぞれ４６個の光電変換
素子から構成されるとともに、それぞれ８個の光電変換
素子から成る５個のブロックに分割される。なお、以下
では１個の光電変換素子が被写体像の１画素に対応する
ので、光電変換素子を画素と呼ぶこともある。焦点検出
演算部３はイメージセンサー２から出力される焦点検出
信号をＡ／Ｄ変換し、変換結果のデータ列に基づいて撮
影レンズ１００の焦点調節状態を算出する。遠近競合検
出部４は焦点検出演算部３の算出結果に基づいて被写体
の遠近競合を検出する遠近競合検出部である。

【００１８】なお、焦点検出演算部３および遠近競合検
出部４はＡＤコンバーターやメモリなどの周辺部品を有
するマイクロコンピューター１０により構成され、後述
する制御プログラムを実行して焦点検出演算、遠近競合
検出および遠近競合ブロック内のコントラスト検出など
を行う。

【００１９】図２は、マイクロコンピューター１０の制
御プログラムを示すフローチャートである。このフロー
チャートにより、実施例の動作を説明する。図示しない
カメラのシャッターレリーズボタンが半押しされると、
マイクロコンピューター１０はこの制御プログラムの実
行を開始する。実行開始後のステップＳ１において、イ
メージセンサー２から焦点検出信号を入力し、Ａ／Ｄ変
換して一対の被写体像のデータ列を生成する。続くステ
ップＳ２で、データ列を図７（ａ）に示すように複数の
ブロックに分割し、ステップＳ３で、焦点検出演算を行
うブロック番号を示すパラメーターｂｌに１を設定す
る。ステップＳ４で、ブロックｂｌで上述した数式１〜
数式４による焦点検出演算を行い、さらにステップＳ５
で、数式５によって焦点検出が可能か否かを判別する。
可能な場合はステップＳ８へ進み、不能な場合はステッ
プＳ６へ進む。焦点検出不能な場合は、ステップＳ６
で、ブロックｂｌが遠近競合被写体が存在するブロック
（以後、遠近競合ブロックと呼ぶ）であるか否かを判別
する。遠近競合ブロックであればステップＳ７へ進み、
そうではなければステップＳ８へ進む。

【００２０】上述したように、遠近競合被写体の場合に
は、一対の被写体像のデータ列が一致する度合いが低下
するので、数式２および数式３における極小値Ｃｅｘが
大きな値となり、その結果、Ｃｅｘ／Ｅがしきい値Ｇ１
よりも大きくなって焦点検出不能となる。つまり、Ｃｅ
ｘ／Ｅが所定値Ｇ１以上で且つ所定値Ｇ２よりも小さい
所定の範囲にある場合には遠近競合被写体である可能性
が高い。したがって、次式を満たす場合に遠近競合ブロ
ックであると判定する。

【数６】Ｅ＞Ｅ１ で且つ Ｇ２＞Ｃｅｘ／Ｅ≧Ｇ１

【００２１】ステップＳ７において遠近競合対策を施
す。なお、遠近競合対策の詳細は後述する。続くステッ
プＳ８で、パラメーターｂｌが５であればすべてのブロ
ックに対する焦点検出演算が終了しているのでステップ
Ｓ１０へ進み、パラメーターｂ１が５でなければステッ
プＳ９へ進む。ステップＳ９では、次のブロックで焦点
検出演算を行うためにパラメーターｂ１をインクリメン
トしてステップＳ４へ戻り、上述した動作を繰り返す。
一方、すべてのブロックに対して焦点検出演算を終了し
た時は、ステップＳ１０で、焦点検出が可能であったブ
ロックで検出されたデフォーカス量の中からレンズ駆動
または表示に用いる最終デフォーカス量を設定する。こ
の設定方法としては、例えば最も至近距離を示すデフォ
ーカス量や、最も合焦に近いデフォーカス量や、あるい
はデフォーカス量の平均値を最終デフォーカス量とす
る。なお、上述した制御プログラムの中のステップＳ６
が遠近競合検出部４の処理であり、その他のステップが
焦点検出演算部３の処理である。

【００２２】次に、上述した制御プログラムのステップ
Ｓ７における遠近競合対策の詳細を説明する。 −第１の遠近競合対策例− この第１の対策例では、遠近競合ブロックとその隣接ブ
ロックの両方に重なるブロックを新たに設定し、この新
設ブロックにおいて焦点検出演算を行う。例えば、図３
（ａ）に示すように、ブロック３が遠近競合ブロックで
あった場合は、遠近競合ブロック３と隣接ブロック２の
両方に重なるブロック３’を設定するととともに、遠近
競合ブロック３と隣接ブロック４の両方に重なるブロッ
ク３”を設定し、新設ブロック３’，３”に対して数式
１〜５による焦点検出演算を行う。そして、新設ブロッ
ク３’，３”でともに信頼性のあるデフォーカス量が得
られた場合は、それらの内の例えば最至近を示すデフォ
ーカス量や、あるいは上述した数値Ｅが大きくなるデフ
ォーカス量を選択してブロック３のデフォーカス量とす
る。一方、新設ブロック３’，３”のいずれか一方で信
頼性のあるデフォーカス量が得られた場合は、そのデフ
ォーカス量をブロック３のデフォーカス量とする。

【００２３】図７（ｃ）に示すように、１〜５のブロッ
ク分割における焦点検出演算の結果、ブロック３に遠近
競合被写体が存在することが判明した場合、ブロック６
〜９に再分割してふたたびそれらのブロックで焦点検出
演算を行う方法でも、遠近競合被写体が存在するブロッ
ク３のデフォーカス量が得られる。しかし、そのような
方法に比べてこの第１の遠近競合対策例では、遠近競合
ブロック３においてデフォーカス量が検出できる点では
上記方法と同様であるが、遠近競合ブロック３に対して
だけ遠近競合対策のためのブロック３’と３”が設定さ
れるので、焦点検出演算を行うブロック数が少なくな
り、その分だけ短時間で焦点検出が可能になる。なお、
遠近競合ブロックとその隣接ブロックの両方に重なる新
設ブロックの幅を遠近競合ブロックの幅よりも小さくす
れば、それらの新設ブロックにおいて焦点検出が可能と
なる確率がさらに高くなる。

【００２４】−第２の遠近競合対策例− この対策例では、遠近競合ブロックとその周辺部をさら
に幅の狭い複数のブロックに分割し、これらのブロック
で焦点検出演算を行う。例えば、図３（ｂ）に示すよう
に、ブロック３が遠近競合であった場合は、ブロック３
の周辺を通常のブロック幅の半分の４データから成る３
つのブロック３．１，３．２，３．３を設定し、それぞ
れのブロックで数式１〜５による焦点検出演算を行う。
そして、得られたデフォーカス量の中から最至近を示す
デフォーカス量や、あるいは数値Ｅが最大なデフォーカ
ス量を選択してブロック３のデフォーカス量とする。こ
の第２の遠近競合対策では、いずれのブロックにも遠近
競合被写体が存在しなければ、通常の幅のブロック分割
で焦点検出演算を行うので精度の高いデフォーカス量が
得られる上に、遠近競合被写体が存在すると、遠近競合
ブロックを細かく分割して焦点検出演算を行うので遠近
競合ブロックのデフォーカス量が検出できる。

【００２５】−第３の遠近競合対策− この対策例では、遠近競合ブロック内で被写体パターン
のコントラストが高い部分を含む幅の狭いブロックを新
たに設定し、これらの新設ブロックで数式１〜５による
焦点検出演算を行う。一般に背景と主要被写体では輝度
が異なるので、背景と主要被写体のパターンの境は比較
的コントラストの強いエッジパターンとなることが多
い。そこで、このようなエッジパターン部分で焦点検出
演算を行うと、主要被写体に対するデフォーカス量が得
られる。

【００２６】図４は遠近競合ブロックの被写体パターン
の例を示す。図において、左側が背景のパターン、右側
が主要被写体のパターンであり、両者の境はコントラス
トの強いエッジパターンとなっている。つまり、遠近競
合ブロック内のコントラストの高い部分を抽出するとエ
ッジパターンが抽出され、その部分で焦点検出演算を行
えば主要被写体に対するデフォーカス量を検出できる。
背景と主要被写体とのパターンの境が強いエッジパター
ンとならない場合でも、主要被写体のコントラストが背
景よりも高ければ主要被写体のパターンを抽出するブロ
ックを設定し、主要被写体に対するデフォーカス量を検
出できる。

【００２７】図６は、第３の遠近競合対策例の制御プロ
グラムを示すフローチャートである。このフローチャー
トにより、第３の遠近競合対策例の動作を説明する。ス
テップＳ１０１において、一対のイメージセンサーアレ
イの内の一方のデータ列に対して、遠近競合ブロック内
のコントラスト値Ｃｎｔ［ｉ］を次式により算出する。

【数７】Ｃｎｔ［ｉ］＝｜Ｄａ［ｉ＋ｋ−１］−Ｄａ
［ｉ＋ｋ−１＋Ｎ］｜ ただし、ｉ＝１〜（ｒ−ｋ＋１−Ｎ）、Ｄａはイメージ
センサー２の一対のデータ列の一方のデータ列、ｋは先
頭データ番号、ｒは終端データ番号、Ｎは１以上の整数
（１〜４程度が好ましい）である。ステップＳ１０２
で、得られたコントラスト値Ｃｎｔ［ｉ］の中から最大
のものを検出し、続くステップＳ１０３で、検出した最
大値が所定値以上か否かを判別する。所定値以上の場合
は焦点検出演算を行うためにステップＳ１０４へ進み、
所定値に満たない場合は焦点検出演算は無駄であると判
断してステップＳ１０８へ進む。

【００２８】ステップＳ１０４で、コントラスト値Ｃｎ
ｔ［ｉ］の最大値を与えるデータ番号ｉに基づいて新た
なブロックを設定する。例えば、Ｃｎｔ［ｉ］がデータ
番号ｉ＝Ｉの時に最大値になり、Ｎ＝３の場合で６デー
タのブロックを設定する場合、新設するブロックの先頭
データ番号ｋ’と終端データ番号ｒ’は次のように設定
される。

【数８】ｋ’＝Ｉ＋ｋ−２ ｒ’＝ｋ’＋５ ステップＳ１０５で、数式１のｋとｒに上記ステップＳ
１０４で得られたｋ’とｒ’を用いて相関量を算出し、
さらに数式２〜４によって焦点検出演算を行う。ステッ
プＳ１０６で、数式５により焦点検出可能か否かを判別
し、可能であればステップＳ１０７へ進み、可能でなけ
ればステップＳ１０８へ進む。焦点検出可能な場合は、
ステップＳ１０７で、得られたデフォーカス量を遠近競
合ブロックのデフォーカス量とする。一方、焦点検出不
可能な場合は、ステップＳ１０８で、遠近競合ブロック
は検出不能とする。

【００２９】この第３の遠近競合対策例によれば、いず
れのブロックにも遠近競合被写体が存在しなければ、通
常の幅のブロック分割で焦点検出演算を行うので精度の
高いデフォーカス量が得られる上に、遠近競合被写体が
存在すると、その遠近競合ブロックでは通常よりも幅の
狭い一つのブロックを新設するだけなので、焦点検出演
算量の増加分は上述した第１および第２の対策例よりも
さらに少なくて済む。なお、この第３の遠近競合対策例
では、一対のイメージセンサーアレイの内の一方のデー
タ列に対して、遠近競合ブロック内のコントラスト値を
検出したが、両方のデータ列に対して遠近競合ブロック
内のコントラスト値を算出し、どちらかの結果を選択す
るようにしてもよい。

【００３０】また、一対のデータ列の内の一方のデータ
列に基づいて設定した新設ブロックと、一対のデータ列
の内の他方のデータ列に基づいて設定した別の新設ブロ
ックとの２つの新設ブロックで焦点検出演算を行い、ど
ちらかのデフォーカス量を選択するようにしたり、ある
いは一対のデータ列の内の一方のデータ列に基づいて設
定した新設ブロックで焦点検出演算を行い、信頼性のあ
るデフォーカス量が得られない場合には一対のデータ列
の他方のデータ列に基づいて別の新設ブロックを設定
し、この別の新設ブロックにおいて焦点検出演算を行う
ようにしてもよい。

【００３１】なお、焦点検出領域の個数と、各焦点検出
領域のブロック分割数および分割方法は上述した各実施
例に限定されない。

【００３２】以上の実施例の構成において、焦点検出光
学系１が焦点検出光学系を、イメージセンサー２のイメ
ージセンサーアレイが光電変換素子列を、マイクロコン
ピューター１０が焦点検出演算手段、遠近競合判定手段
およびコントラスト検出手段をそれぞれ構成する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常は予め分割された各ブロックごとの電気信号列に基づ
いてデフォーカス量を演算するが、いずれかのブロック
が撮影距離の異なる複数の被写体が混在している遠近競
合ブロックであれば、その遠近競合ブロックの一部を含
む新たなブロックを設定し、その新設ブロックに対応す
る電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算するよう
にしたので、焦点検出領域内に撮影距離の異なる複数の
被写体が混在している場合でも、任意の被写体のデフォ
ーカス量を正確に短時間で検出することができる。ま
た、いずれかのブロックが遠近競合ブロックであれば、
その遠近競合ブロック内の相対的にコントラストの高い
部分を含み、且つ遠近競合ブロックよりも小さいブロッ
クを新たに設定し、その新設ブロックに対応する電気信
号列に基づいてデフォーカス量を演算するようにしたの
で、焦点検出領域内に撮影距離の異なる複数の被写体が
混在している場合でも、任意の被写体のデフォーカス量
を正確に短時間で検出することができる。さらに、いず
れかのブロックが遠近競合ブロックであれば、その遠近
競合ブロックとその周辺に遠近競合ブロックよりも小さ
い複数のブロックを新たに設定し、それらの新設ブロッ
クに対応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演
算するようにしたので、焦点検出領域内に撮影距離の異
なる複数の被写体が混在している場合でも、任意の被写
体のデフォーカス量を正確に短時間で検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図２】焦点検出演算部と遠近競合検出部を構成するマ
イクロコンピューターの制御プログラムを示すフローチ
ャート。

【図３】一実施例のブロック分割例を示す図。

【図４】遠近競合ブロックにおける被写体パターンを示
す図。

【図５】被写体と焦点検出領域のブロック分割を説明す
る図。

【図６】第３の遠近競合対策例の制御プログラムを示す
フローチャート。

【図７】焦点検出領域のブロック分割例を示す図。

【図８】焦点検出光学系の構成を示す図。

【図９】焦点検出領域を示す図。

【図１０】焦点検出演算を説明する図。

【図１１】焦点検出演算を説明する図。

【符号の説明】

１ 焦点検出光学系 ２ イメージセンサー ３ 焦点検出演算部 ４ 遠近競合検出部 １０ マイクロコンピューター １００ 撮影レンズ ２００ 視野マスク ３００ フィールドレンズ ４０１，４０２ 絞り開口部 ５０１，５０２ 再結像レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−135311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−18912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−22316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−163007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−194240（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120666（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−143391（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281082（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−248303（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズを透過した一対の光束により
   一対の被写体像を結像する焦点検出光学系と、 複数の光電変換素子から成り、前記焦点検出光学系によ
   り結像された一対の被写体像の光強度に応じて光電変換
   素子ごとに電気信号に変換し、一対の電気信号列を出力
   する一対の光電変換素子列と、 この一対の光電変換素子列から出力される一対の電気信
   号列を複数のブロックに分割し、各ブロックごとの電気
   信号列に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を示す
   デフォーカス量を演算する焦点検出演算手段とを備えた
   焦点検出装置において、 前記各ブロックごとの電気信号列に基づいて撮影距離が
   異なる複数の被写体が混在している遠近競合ブロックか
   否かを前記各ブロックごとに判定する遠近競合判定手段
   を備え、 前記焦点検出演算手段は、前記遠近競合判定手段により
   いずれかのブロックが遠近競合ブロックであると判定さ
   れると、その遠近競合ブロックの一部を含む新たなブロ
   ックを設定し、その新設ブロックに対応する電気信号列
   に基づいてデフォーカス量を演算することを特徴とする
   焦点検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記新設ブロックは前記遠近競合ブロックよりも小さい
   ことを特徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の焦点検
   出装置において、 前記遠近競合ブロックの電気信号列に基づいて前記遠近
   競合ブロック内の相対的にコントラストの高い部分を検
   出するコントラスト検出手段を備え、 前記焦点検出演算手段は、前記遠近競合ブロック内の、
   前記コントラスト検出手段により検出されたコントラス
   トの高い部分を含み、且つ前記遠近競合ブロックよりも
   小さいブロックを新たに設定し、その新設ブロックに対
   応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
4. 【請求項４】 撮影レンズを透過した一対の光束により
   一対の被写体像を結像する焦点検出光学系と、 複数の光電変換素子から成り、前記焦点検出光学系によ
   り結像された一対の被写体像の光強度に応じて光電変換
   素子ごとに電気信号に変換し、一対の電気信号列を出力
   する一対の光電変換素子列と、 この一対の光電変換素子列から出力される一対の電気信
   号列を複数のブロックに分割し、各ブロックごとの電気
   信号列に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を示す
   デフォーカス量を演算する焦点検出演算手段とを備えた
   焦点検出装置において、 前記各ブロックごとの電気信号列に基づいて撮影距離が
   異なる複数の被写体が混在している遠近競合ブロックか
   否かを前記各ブロックごとに判定する遠近競合判定手段
   を備え、 前記焦点検出演算手段は、前記遠近競合判定手段により
   いずれかのブロックが遠近競合ブロックであると判定さ
   れると、その遠近競合ブロックとその周辺に前記遠近競
   合ブロックよりも小さい複数のブロックを新たに設定
   し、それらの新設ブロックに対応する電気信号列に基づ
   いてデフォーカス量を演算することを特徴とする焦点検
   出装置。
5. 【請求項５】 撮影レンズを透過した一対の焦点検出用
   光束を一対の光電変換素子列により受光し、この一対の
   光電変換素子列から出力される一対の電気信号列を複数
   のブロックに分割し、各ブロックごとの電気信号列に基
   づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を演算する焦点
   検出方法において、 前記各ブロックごとの電気信号列に基づいて撮影距離が
   異なる複数の被写体が混在している遠近競合ブロックか
   否かを各ブロックごとに判定し、いずれかのブロックが
   遠近競合ブロックであればその遠近競合ブロックの一部
   を含む新たなブロックを設定し、その新設ブロックに対
   応する電気信号列に基づいてデフォーカス量を演算する
   ことを特徴とする焦点検出方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の焦点検出方法におい
   て、 前記遠近競合ブロックの電気信号列に基づいて前記遠近
   競合ブロック内の相対的にコントラストの高い部分を検
   出し、そのコントラストの高い部分を含み且つ前記遠近
   競合ブロックよりも小さいブロックを新たに設定し、そ
   の新設ブロックに対応する電気信号列に基づいてデフォ
   ーカス量を演算することを特徴する焦点検出方法。
7. 【請求項７】 撮影レンズを透過した一対の焦点検出用
   光束を一対の光電変換素子列により受光し、この一対の
   光電変換素子列から出力される一対の電気信号列を複数
   のブロックに分割し、各ブロックごとの電気信号列に基
   づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を演算する焦点
   検出方法において、 前記各ブロックごとの電気信号列に基づいて撮影距離が
   異なる複数の被写体が混在している遠近競合ブロックか
   否かを各ブロックごとに判定し、いずれかのブロックが
   遠近競合ブロックであればその遠近競合ブロックとその
   周辺に前記遠近競合ブロックよりも小さい複数のブロッ
   クを新たに設定し、それらの新設ブロックに対応する電
   気信号列に基づいてデフォーカス量を演算することを特
   徴とする焦点検出方法。