焦點檢測裝置及其控制方法

專利名稱：焦點檢測裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及高速進行照相機的焦點檢測運算的焦點檢測裝置及其控制方法。
背景技術：
有一種TTL(Transistor Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯)相位差自動焦點檢測(AFAutomatic Focus)方式，是把通過了攝影鏡頭的光束引導到一對光電轉換元件上，執行基于該各光電轉換元件的輸出的焦點檢測運算，由此檢測攝影鏡頭的散焦(Defocus)量。該方式一般在單鏡頭反光相機中廣泛采用。
并且，在最近的單鏡頭反光相機中廣泛采用了具有多個焦點檢測區域的多點AF(Multi AF)，其測距點數也變得較多。
從而，焦點檢測運算不僅花費運算時間，而且測距點增多，因此要對所有焦點檢測區域完成運算需要幾十ms單位的時間，導致了到對焦為止的延時的增加。
焦點檢測運算一般使用微計算機的各種運算命令(計算機程序)而構成焦點檢測算法，并進行焦點檢測運算，為了縮短運算時間而使微計算機的工作時鐘高速化，或使用高性能微計算機，但這種高速化終究是有限度的。
因此，有不采用通過微計算機進行的運算、而通過運算專用硬件進行焦點檢測運算的技術。
例如有，在專用的硬件上進行反復進行的運算處理而運算焦點偏移量的技術(例如專利文獻1)。而且，還有具備以縮短運算時間為目的、為了進行像偏移運算而求出焦點檢測傳感器數據的相關度結果的極值的電路的技術(例如專利文獻2)。
這樣，已知有為了縮短運算時間而通過硬件進行焦點檢測運算的技術。
專利文獻1 日本特開平5-88076號公報專利文獻2 日本特許3085014號公報在上述現有技術中存在如下的問題點。
在焦點檢測運算中最費運算時間的是運算一對光電轉換元件的輸出的相關度的相關度運算部分，如專利文獻1中公開的技術所示，通過專用硬件來進行反復進行預定運算的相關度運算，具有很大的縮短效果。但是，雖然揭示了通過硬件進行相關度運算，但對于除此之外的運算處理，對于微計算機和硬件的運算的分擔則沒有揭示。
并且，雖然公開了根據相關度運算結果運算像偏移量，但根據相關度運算結果來運算像偏移量需要復雜的判斷處理，通過硬件來運算像偏移量在硬件設計上很困難。
而且，根據專利文獻2中公開的技術，判斷到了相關度值的極值在硬件設計上也很困難。
即，硬件所擅長的運算處理為如專利文獻1中揭示的那樣是反復運算，并且，從將算法硬件化的角度來看，必須是以后不會有設計變更的單純運算處理。相反地，微計算機所擅長的運算處理是通過硬件實現時電路規模變大的復雜的運算部分。另外，關于處理速度，是通過硬件進行運算更為高速。
這樣，對焦點運算進行硬件化時，對所有的運算算法進行硬件化是困難的，需要結合運算時間和運算處理內容而對硬件化到何種程度為好進行劃界。
但是，還沒有發現揭示了這種劃界的現有技術。

發明內容
本發明就是鑒于現有技術的上述問題點而提出，其目的在于，在對焦點檢測運算的一部分進行了硬件化的照相機的焦點檢測裝置中，使焦點運算專用硬件的規模最小、縮短運算時間。更具體講，其目的在于，僅對運算時間縮短效果較大的運算部分、或能以較小的電路規模進行運算的運算部分、或以后沒有運算方式變更的可能性的運算部分進行硬件化而縮短運算時間，除此之外的運算部分通過作為控制單元的微計算機進行運算，并且把作為焦點檢測傳感器數據、即硬件運算部的輸入的一對光電轉換元件輸出分割成多個塊而并行地進行運算處理，由此實現進一步高速化。
本發明提供了一種焦點檢測裝置，其具有通過多個受光部接收來自被攝體的反射光而進行光電轉換的自動對焦傳感器，包括轉換電路，其把從上述自動對焦傳感器輸出的傳感器數據轉換成數字信號；存儲電路，其對從上述轉換電路輸出的傳感器數據進行存儲；多個運算電路，其同時取得上述存儲電路的存儲內容，分別并行地執行焦點檢測運算；以及控制電路，其根據上述多個運算電路的運算結果，執行焦點檢測動作。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述多個運算電路包括對上述存儲電路中存儲的一對傳感器數據的相關程度進行運算的相關度運算電路。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述存儲電路分別針對上述多個運算電路，并列地輸出上述傳感器數據。
在本發明的焦點檢測裝置中，通過上述轉換電路轉換成數字信號的傳感器數據按照從上述轉換電路讀出的順序寫入并存儲到上述存儲電路中。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述存儲電路是觸發器。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述多個運算電路分別把一個焦點檢測區域分割成多個而進行焦點檢測運算。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述多個運算電路分別由與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路構成。
在本發明的焦點檢測裝置中，與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路分別并行地執行運算。
在本發明的焦點檢測裝置中，與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路分別在上述多個焦點檢測區域之間也并行地執行運算。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述自動對焦傳感器由與多個焦點檢測區域相對應的多個行構成，針對每一個行設置了上述多個運算電路。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述多個運算電路由硬件構成，上述控制電路由軟件構成。
在本發明的焦點檢測裝置中，上述多個運算電路包括相關度運算電路，其對存儲在上述存儲電路中的一對傳感器數據的相關程度進行運算；單調性判斷電路，其判斷通過上述相關度運算電路進行相關度運算的傳感器數據是否單調地增減；以及對比度判斷電路，其判斷通過上述相關度運算電路進行相關度運算的傳感器數據是否有對比度。
本發明還提供了一種焦點檢測裝置的控制方法，該焦點檢測裝置具有通過多個受光部接收來自被攝體的反射光而進行光電轉換的自動對焦傳感器，該方法包括以下步驟把從上述自動對焦傳感器輸出的傳感器數據轉換成數字信號；對從上述轉換電路輸出的傳感器數據進行存儲；多個運算電路同時取得上述存儲電路的存儲內容，通過該各運算電路并行地執行焦點檢測運算；以及根據上述焦點檢測運算的結果，執行焦點檢測動作。
在本發明的焦點檢測裝置的控制方法中，并行地執行上述焦點檢測運算的步驟包括對存儲在上述存儲電路中的一對傳感器數據的相關程度進行運算的步驟。
在本發明的焦點檢測裝置的控制方法中，還包括以下步驟上述存儲電路分別向上述多個運算電路并列地輸出上述傳感器數據。
本發明的效果是可以使焦點運算專用硬件的規模最小，并縮短運算時間。


圖1是表示本發明的概念的圖。
圖2是表示本發明的概念的比圖1更詳細的圖。
圖3是表示一種實施方式的具體結構的圖。
圖4是表示一種實施方式的照相機系統所搭載的AF機構的結構的圖。
圖5是表示圖4中的AF光學系統和AF傳感器的結構的圖。
圖6是表示一種實施方式中的多點AF傳感器的傳感器結構的圖。
圖7是表示一種實施方式中的第1AF運算部、第2AF運算部、以及存儲部內的數據流的圖。
圖7-1是表示圖7所示實施方式的變形例的圖。
圖8是用于說明一種實施方式中的運算IC的AF傳感器控制和運算的時序圖。
圖9是用于說明一種實施方式中的運算順序的大致的時序圖。
圖10是表示一種實施方式中的偏移校正的概念的圖。
圖11是放大表示圖10中的原點附近的圖。
圖12是表示一種實施方式中的偏移校正運算電路的硬件動作的圖。
圖13是表示一種實施方式中的照度校正的概念的圖。
圖14是表示一種實施方式中的拍攝均勻亮度面時的照度校正前的輸出的圖。
圖15是表示一種實施方式中的拍攝均勻亮度面時的照度校正后的輸出的圖。
圖16是表示一種實施方式中的照度校正電路的硬件動作的圖。
圖17是表示一種實施方式中的微分濾波運算的概念的圖。
圖18是表示一種實施方式中的微分濾波運算電路的硬件動作的圖。
圖19是用于說明一種實施方式中的相關度運算電路的相關度運算的圖。
圖20是用于說明一種實施方式中的中央測距框內的相關度運算的移位的圖。
圖21是用于說明一種實施方式中的左測距框內的相關度運算的移位的圖。
圖22是用于說明一種實施方式中的右測距框內的相關度運算的移位的圖。
圖23是表示一種實施方式中的相關度運算電路的硬件動作的圖。
圖24是表示一種實施方式中的對比度判斷的概念的圖。
圖25是表示一種實施方式中的對比度判斷電路的硬件動作的圖。
圖26是表示一種實施方式中的單調性判斷的概念的圖。
圖27是表示一種實施方式中的單調性判斷電路的硬件動作的圖。
圖28是表示一種實施方式中的第3AF運算部的運算的流程圖。
圖29是表示一種實施方式中的相關度運算結果的相關度值的極值(最小值)和該點的求出方法的圖。
圖30是表示一種實施方式中的相關度運算結果的相關度值的極值(最小值)和該點的求出方法的圖。
圖31是表示一種實施方式中的相關度運算結果的相關度值的極值(最小值)和該點的求出方法的圖。
圖32是表示一種實施方式中的相關度運算結果的相關度值的極值(最小值)和該點的求出方法的圖。
圖33是表示一種實施方式中的相關度運算結果的相關度值的極值(最小值)和該點的求出方法的圖。
圖34是表示在各實施方式中求出的作為真正的最小值的移位量的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的一種實施方式進行說明。
首先，在圖1中示出了本發明的概念。201是作為控制部的外部控制器、202是運算集成電路(稱作運算IC)、203是自動對焦傳感器(稱作AF傳感器)。運算IC 202具有模擬/數字轉換部(稱作A/D轉換部)204、存儲部205、以及運算部206。外部控制器201對運算IC 202及AF傳感器203的動作進行控制。
下面，對動作進行說明。
由AF傳感器203輸出的傳感器數據(模擬信號)通過A/D轉換部204轉換成數字信號。該A/D轉換后的傳感器數據被存儲到存儲部205中。運算部206讀取存儲部205中所存儲的傳感器數據而執行焦點檢測運算，由多個運算部207、208、209構成。這些運算部207、208、209同時取得傳感器數據而并列地進行各個運算動作。
這樣，不是分時地進行多個運算動作，而是并列地同時執行，由此可以大幅縮短運算時間。
運算部206的運算結果被提供給外部控制器201。外部控制器201根據運算部206的運算結果進行其余的焦點檢測運算，執行焦點調節動作。
關于本發明，在圖2中示出了本發明的概念的比圖1更詳細的情況。
存儲部205由多個存儲部210、211、212構成。在這些存儲部210、211、212中存儲了各不相同的、或一部分重復的、或完全相同的傳感器數據(來自A/D轉換部204的傳感器數據)。其它結構與圖1相同，省略其說明。
存儲部210、211、212向運算部206內的運算部207、208、209輸出數據。運算部207、208、209同時取得來自存儲部210、211、212的數據，分別并行地執行焦點檢測運算。
這樣，不是按照時間順序進行多個運算動作，而并行地同時執行，由此可以大幅縮短運算時間。
下面，通過圖3對本發明的具體結構進行說明。
1是承擔全體AF控制的AF控制部(控制單元)，搭載了微計算機(CPU)，相當于上述外部控制器201。2是運算集成電路(稱作運算IC)，由AF控制部1控制而進行多點AF傳感器3的控制和AF運算的一部分，因此相當于上述運算IC 202。3是具有多個焦點檢測區域的多點自動對焦傳感器(稱作多點AF傳感器)，相當于上述AF傳感器203。
下面，對到計算出焦點檢測結果為止的流程進行說明。
AF控制部1通過串行通信部4設定寄存器部5的值。該寄存器部5設定與多點AF傳感器3的控制和AF運算相關的各種參數。
從時鐘發生部6向多點AF傳感器3提供寄存器部5中設定的頻率值的時鐘。該時鐘發生部6產生用于驅動多點AF傳感器3的源振時鐘。
多點AF傳感器3由多個光電轉換元件構成。AF傳感器控制部7根據寄存器部5的設定參數值，負責多點AF傳感器3中的各光電轉換元件的電荷積蓄動作(累加動作)的控制或電荷積蓄狀態的讀取控制。即，AF傳感器控制部7是產生用于控制多點AF傳感器3的預定脈沖的定序器。
多點AF傳感器3根據AF傳感器控制部7的控制，在結束了累加動作之后，輸出累加結果(模擬值)作為傳感器數據。針對每一個像素向A/D轉換部(轉換單元)8輸出該傳感器數據。A/D轉換部8依次把針對每一個像素輸入的傳感器數據轉換成數字值，提供給后級的第1AF運算部9。
作為AF運算單元，準備了下面的第1AF運算部9、第2AF運算部11、第3AF運算部13三個。第1AF運算部9、第2AF運算部11、第3AF運算部13相當于圖1和圖2的運算部207、208、209。
首先，第1AF運算部9對每個像素的傳感器數據執行后述的運算。每當A/D轉換部8輸出了一個像素的傳感器數據時，針對該像素輸出執行該運算。從而，一邊進行A/D轉換一邊進行運算，因此由于第1AF運算部9進行運算而對照相機全體帶來的延時的增加非常微小。第1AF運算部9的運算結果被存儲到第2存儲部10中，并且提供給第1存儲部(存儲單元)14。第1存儲部14相當于圖1和圖2的存儲部205(由多個存儲部210、211、212構成)。
在第2存儲部10中存儲了AF傳感器控制和AF運算用IC 2的所有運算結果。可以通過串行通信部4把該第2存儲部10內的運算結果讀取到AF控制部1中。
第2AF運算部11相當于圖1和圖2中的運算部206，把第1AF運算部9的輸出(存儲部14內的數據)同時取到多個運算部中而分別并行地執行焦點檢測運算，執行后述的對多點AF傳感器3內的一對光電轉換元件的輸出的相關度進行運算的相關度運算，作為焦點檢測運算。該相關度運算在AF控制部1內運算時，運算時間較長，因此為了縮短對照相機全體帶來的延時，在由硬件構成的第2AF運算部11中執行。即，第1AF運算部9和第2運算部11是由加法器或減法器或乘法器等構成的硬件。把第2AF運算部11的運算結果存儲到第2存儲部10中。
第2AF運算部11除了上述相關度運算以外還進行用于判斷被攝體的對比度或單調變化性的運算。對此也將在后面敘述。
而且，對焦點檢測區域中的第2AF運算部11的運算結束時，從中斷發生部12向AF控制部1提供預定的中斷信號，通報運算結束。
最后，AF控制部1接收到上述中斷信號時，從第2存儲部10讀取運算結果，通過AF控制部1內的第3AF運算部13執行AF的最終運算。
第3AF運算部13從運算第2AF運算部11的相關度運算結果的可靠性開始一直進行到運算未圖示的攝影鏡頭的散焦量。該第3AF運算部13的運算由于是反復部分的運算部分較少、運算算法復雜、且還存在變更的可能性的運算，因此不適合通過硬件執行。并且，不像相關度運算那樣需要較長的運算時間，因此傾向于通過微計算機進行運算。
通過如上的流程，控制多點AF傳感器3而運算作為最終輸出的攝影鏡頭的散焦量。
圖4示出了照相機系統所搭載的AF機構。示出把TTL相位差AF方式應用于單鏡頭反光照相機的情況的示例。
30是交換鏡頭，具有對焦透鏡31。對焦透鏡31通過在光軸方向上進行驅動而得到對焦狀態。32是驅動對焦透鏡31的電機驅動器。33是鏡頭CPU，從照相機主體接收散焦量，運算對焦透鏡31的驅動量，以該驅動量對對焦透鏡31進行驅動控制。34是主反射鏡，在AF時如圖所示地降低，把光束分割到AF光學系統38和取景光學系統36中，而在攝影時向上方提升，把所有光束導向攝像元件44。35是取景用屏，36是取景光學系統，37是取景器目鏡。38是副反射鏡，在降低了主反射鏡34時，把光束全反射到AF光學系統39，而在提升了主反射鏡34時，一起提升到不遮擋射向攝像元件44的光束的位置。39是AF光學系統，通過圖5對此進行詳細說明。
40是AF傳感器，把由AF光學系統分割的光束入射到內部的一對光電轉換元件陣列上而產生用于焦點檢測的信號，是具有多個的例如一對光電轉換元件陣列的多點AF傳感器，相當于圖3中的多點AF傳感器3。對此，通過圖5和圖6進行詳細說明。41是承擔AF控制的CPU，在進行運算之前從鏡頭CPU 33接收運算所需的鏡頭數據，把作為運算結果的散焦量發送給鏡頭CPU 33，相當于圖3中的AF控制部1。42是AF傳感器控制用和AF運算用的運算集成電路(稱作運算IC)，通過CPU 41進行控制，由此承擔AF傳感器40的控制和AF運算的一部分，相當于圖3中的運算IC 2。
43是焦平面快門，44是攝像元件(CCD)，如果是銀鹽相機則相當于膠卷。45是輔助光電路，在被攝體為低亮度而無法進行焦點檢測的情況下，向被攝體發出輔助焦點檢測的輔助光。46是輔助光投射用的投射鏡頭。
在圖5中示出了AF光學系統39和AF傳感器40的結構。由于是公知的TTL相位差AF光學系統的結構，所以進行簡單的說明。
在攝影鏡頭50處于對焦狀態時，透過了攝影鏡頭50的光束在作為AF光學系統39前面的假想面的攝像等價面51上聚焦，通過聚光透鏡52會聚和分割后通過分離光闌53縮小光束，通過分離透鏡54分別成像在作為AF傳感器40內的受光部(光電轉換元件)的傳感器陣列55A及傳感器陣列55B上。
構成了通過測量傳感器陣列55A和傳感器陣列55B的成像間隔來測量攝影鏡頭的散焦量的公知的TTL相位差AF方式。
在圖6中示出了AF傳感器40是4線3點式的多點AF傳感器時的攝影畫面內的測距區的配置。中央點是縱線61和橫線60的交叉區域，左右兩點是縱線62、63的線區域。即，形成了存在四組圖5所示的一對光電轉換元件陣列(傳感器陣列55A、55B)的結構。
在圖7中示出了AF傳感器控制用和AF運算用的運算IC 42中的第1 AF運算部9和第2AF運算部11以及第2存儲部10內的數據流。
如圖3所示，多點AF傳感器3的輸出針對每一個像素通過A/D轉換電路8由模擬信號轉換為數字信號，每當一個像素的轉換結束時發送給第1 AF運算部9。第1 AF運算部9由偏移校正運算電路15、照度校正運算電路16、以及微分濾波運算電路17構成。
A/D轉換電路8的輸出被輸入給上述偏移校正運算電路15。偏移校正運算電路15對光電轉換元件的各像素的偏移輸出(在累加時間＝0的情況下輸出的偏移成分)進行校正。運算的詳細情況將在后面敘述。
偏移校正運算電路15的輸出被輸入給上述照度校正運算電路16。照度校正運算電路16對因為配置在多點AF傳感器3前面的AF光學系統39內的聚光透鏡52和分離透鏡54的周邊光量降低而造成的照度不均性進行校正，且對光電轉換元件的各像素的感光度偏差進行校正。運算的詳細情況將在后面敘述。
照度校正運算電路16的輸出被輸入給上述微分濾波運算電路17。微分濾波運算電路17進行微分處理而進行去除DC成分的運算。運算的詳細情況將在后面敘述。
在進行偏移校正運算電路15和照度校正運算電路16的運算時，使用存儲在第2存儲部10的偏移校正/照度校正用數據存儲器56中的校正數據，進行校正運算。
第1AF運算部9的輸出被作為傳感器數據存儲到第2存儲部10內的傳感器數據存儲器18中。傳感器數據存儲器18具有存儲4線中的3線的像素輸出的區域。傳感器數據存儲器18的內容可以由AF控制電路1讀出。
并且，第1AF運算部9的輸出被作為傳感器數據提供給傳感器數據觸發器(FF)29并存儲起來。傳感器數據觸發器29相當于圖3中的第1存儲部14，作為存儲部而工作，能夠通過AF控制電路1進行寫入。
傳感器數據觸發器29向第2AF運算部11的各電路并列地輸出傳感器數據。與此相對，采用了RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲器)作為傳感器數據存儲器18。一般，在相同存儲容量的情況下，觸發器的電路規模要比RAM大。因此，傳感器數據觸發器29不具有所有四線的容量，而具有存儲與一線對應的像素輸出的區域。由此防止了電路規模增大。
從而，按照讀出順序把四線的傳感器數據寫到傳感器數據觸發器29中。即，在讀出了四線的情況下，把最后讀出的線的傳感器數據存儲到傳感器數據觸發器29中。
并且，傳感器數據存儲器18具有三線的存儲容量，構成為在讀出了四線的情況下，可以存儲最初的三線的傳感器數據。
這樣，對于四線的傳感器數據，把三線的數據存儲到傳感器數據存儲器18中，把一線的數據存儲到傳感器數據觸發器29中，由此沒有無用的存儲區域而減小了電路規模。
另外，對于傳感器數據觸發器29，可以通過AF控制電路1寫入數據。
第2AF運算部11具有相關度運算電路19a、19b、19c、單調性判斷電路20a、20b、20c、以及對比度判斷電路21a、21b、21c。對于這些電路，從傳感器數據觸發器29分別獨立地輸入傳感器數據。
上述相關度運算電路19a、19b、19c對傳感器陣列55A的傳感器數據和傳感器陣列55B的傳感器數據之間的相關度進行運算。該運算是用于運算傳感器陣列55A和傳感器陣列55B的成像間隔的最重要的運算。并且，相關度運算是所有AF運算中最需要運算時間的運算部分，且反復單純的運算，因此最適合于硬件進行的運算，并且也是延時的縮短效果較大的運算部分。相關度運算結果被存儲到第2存儲部10內的相關度運算結果存儲器22中，可以由AF控制電路1讀出。運算的詳細情況將在后面敘述。
上述單調性判斷電路20a、20b、20c是判斷通過相關度運算電路19a、19b、19c進行相關度運算的傳感器數據是否單調地增減的電路。該單調性判斷結果被存儲在第2存儲部10內的單調性判斷結果存儲器23中，可以由AF控制電路1讀出。為了簡化硬件的結構，構成為只是把判斷結果留在存儲器中，而實際地把判斷結果反映到運算上是由AF控制電路1內的第3AF運算部13進行。運算的詳細情況將在后面敘述。
上述對比度判斷電路21a、21b、21c是判斷通過相關度運算電路19a、19b、19c進行相關度運算的傳感器數據是否有對比度的電路。該對比度判斷結果被存儲在第2存儲部10內的對比度判斷結果存儲器24中，可以由AF控制電路1讀出。為了簡化硬件的結構，構成為只是把判斷結果留在存儲器中，而實際地把判斷結果反映到運算上是由AF控制電路1內的第3AF運算部13進行。運算的詳細情況將在后面敘述。
以上的第1AF運算部9及第2運算部11中的各運算電路是下述的電路由于反復運算較多、且是已經確定的運算技術，因此也沒有以后變更運算方式的可能性，另外，特別是假設相關度運算電路19a、19b、19c通過微計算機進行運算時，需要很多的運算時間。從而，適合于由硬件進行的運算。
AF控制電路1包括按照存儲在未圖示的閃速ROM(Flash Read OnlyMemory，閃速只讀存儲器)中的AF運算算法的程序進行AF運算的第3AF運算部13，從第2存儲部10的各存儲區域中讀出數據，進行如下的運算而運算攝影鏡頭50的散焦量。即，第3AF運算部13具有最小值/極值判斷電路25、可靠性判斷電路26、散焦量運算電路27、以及散焦量校正運算電路28。
上述最小值/極值判斷電路25是如下電路從相關度運算結果存儲器22、單調性判斷結果存儲器23、以及對比度判斷結果存儲器24的數據中，選擇相關度運算結果的極小值，選擇其最小值等。運算的詳細情況將在后面敘述。
上述可靠性判斷電路26是根據最小值/極值判斷電路25的判斷結果(選擇結果)而判斷相關度運算的可靠性的電路。運算的詳細情況將在后面敘述。
上述散焦量運算電路27是如下電路根據最小值/極值判斷電路25和可靠性判斷電路26的判斷結果，運算傳感器陣列55A和傳感器陣列55B的成像位置的像間隔(兩像間隔)，并根據該像間隔運算攝影鏡頭50的散焦量。運算的詳細情況將在后面敘述。
上述散焦量校正運算電路28是如下的電路對散焦量運算電路27所運算的散焦量進行校正，進行與溫度或像差等相關的散焦量的校正，運算最終發送給鏡頭CPU 33的散焦量。
以上的第3AF運算部13內部的各運算中反復運算較少，且還有以后變更運算方式的可能性，并且即使由微計算機進行運算也不是需要很長運算時間的部分。從而，適合于由微計算機進行的運算。
另外，圖7中的AF傳感器40的讀出線僅為一個，但如圖7-1所示，也可以是設置三個AF傳感器40的讀出線(線A、線B以及線C)的結構。
在該圖7-1中，與讀出線A對應地、與圖7相同地設置了A/D轉換電路8、和包括第1 AF運算部9、存儲部10以及第2 AF運算部11的運算模塊160。并且，與讀出線B對應地設置了A/D轉換電路308和具有與運算模塊160相同功能的運算模塊302。而且，與讀出線C對應地設置了A/D轉換電路408和具有與運算模塊160相同功能的運算模塊402。
并且，由作為單芯片IC的運算IC 170構成上述的A/D轉換電路8和運算模塊160、A/D轉換電路308和運算模塊302、A/D轉換電路408和運算模塊402。該結構中的運算的詳細情況將在后面敘述。
圖8是運算IC 2中的AF傳感器控制和運算的時序圖。
如圖6中所說明的，AF傳感器40具有四個獨立的區域(光電轉換元件陣列有4線的結構)。首先，CPU 41向寄存器部5設定累加條件(感光度等的累加所需的條件)。而且，使AF傳感器控制部7通過寄存器部5進行動作，4個區域一起開始AF傳感器40的累加動作。
累加動作開始之后，AF傳感器40在達到適當的電荷積蓄量時由未圖示的內部電路動作而停止累加。分配到各區域的光的量分別不同，因此在累加結束時在各區域中各不相同。
在累加時間最長的(最暗的)區域的累加結束時，通過寄存器部5使AF傳感器控制部7工作而控制A/D轉換部8，AF傳感器40輸出的每一個像素的模擬輸出被轉換成數字信號。該各像素輸出例如與AF傳感器40輸出的十幾μs周期的脈沖波形同步地按照模擬信號輸出，A/D轉換部8與該脈沖波形同步地轉換成數字信號。
按照區域1～4的順序讀出像素輸出，每當讀出了一個像素的像素信號時，進行與該像素輸出對應的第1AF運算部9的運算。即，第1AF運算部9應在十幾μs之內結束該像素的運算處理，對于硬件運算器而言是可以充分進行處理的時間。從而，構成為幾乎不存在由于執行第1AF運算部9而產生的延時增加。
在區域1的最終像素輸出結束時，接著，A/D轉換部8開始對區域2進行讀出。在第1 AF運算部9進行針對區域1的最終像素輸出的運算處理之后，進行第2 AF運算部11的運算處理。
針對區域1的第2 AF運算部的處理在區域2的A/D轉換中(即，區域2的第1AF運算部的處理中)并行地執行。即，第2 AF運算部11應在(十幾μs×區域1的像素數)之內結束該像素的運算處理，需要是能夠達到這一點的硬件運算器的結構。從而，構成為幾乎不存在由于執行第2 AF運算部11而產生的延時增加。
對于所有區域進行如上說明的區域1的讀出及運算處理。在區域4的第2 AF運算部11的運算結束時，中斷發生部12向CPU 41輸出中斷信號，通報運算結束。
并且，在接收到中斷信號時，CPU 41通過串行通信部4從第2存儲部10中讀出運算結果，由第3 AF運算部13通過微計算機進行運算。
在該第3 AF運算部13中的運算結束時，運算出了作為焦點檢測運算的最終運算結果的攝影鏡頭散焦量。
圖9是表示運算順序的大致的時序圖。
第1 AF運算部9接收到A/D轉換部8的輸出后，首先進行偏移校正運算，接著進行照度校正運算，最后進行微分濾波運算(圖8和圖9的運算1)。
而且，第2 AF運算部11接收到第1 AF運算部9的輸出后，并列地進行對比度判斷、單調性判斷及相關度運算這三項(圖8和圖9的運算2)。
并且，第2 AF運算部11如后述那樣，在把相當于AF傳感器的1線的測距區分割為3份(中央測距框、左測距框、右測距框)而形成的檢測電路中分別進行運算。如圖9所示，針對對比度判斷、單調性判斷以及相關度運算的各個運算，分別并列地執行上述三個電路(中央測距框、左測距框、右測距框)的運算。
這樣，相對于分時(串行)地對上述三個電路進行的運算，運算時間縮短為約1/3，實現了高速化。
另外，根據圖7-1的結構，針對AF傳感器40設置了線A、線B以及線C三個讀出線，因此不必從AF傳感器40的區域1～4中依次讀出三個區域的傳感器數據，而可以并行地讀出。因此，可以對三個區域的傳感器數據分別并行地進行對比度判斷、單調性判斷以及相關度運算，相對于圖7的結構，可以更高速地進行運算處理。而且，也可以是設置與AF傳感器40的區域數相同的四個上述讀出線的結構。在這種情況下，能夠對四個區域的傳感器數據全部并行地進行運算處理，能夠更高速地進行運算處理。
而且，第3 AF運算部13接收到第2 AF運算部11的輸出之后，首先進行最小值/極值判斷，接著進行可靠性判斷，接著進行散焦量運算，接著進行散焦量校正運算。
首先，對第1 AF運算部9內的基于硬件的運算結構進行說明。
下面說明各運算模塊的詳細情況。
即使對理想的均勻亮度面進行拍攝，實際上由于AF光學系統透鏡(聚光透鏡52和分離透鏡54)的周邊光量低下以及各個像素的感光度偏差(斜率成分、偏移成分)而無法形成平直的傳感器輸出。
這樣，這里把對與AF光學系統和傳感器像素特性相關的噪聲成分進行校正的校正統稱為平直度校正，校正為在拍攝理想的均勻亮度面時傳感器輸出變得平直。
在平直度校正中有偏移校正和照度校正，這里把對各個像素的偏移成分(固定模式噪聲去除)進行校正稱作偏移校正，這里把對AF光學系統的周邊光量低下和各像素的感光度偏差進行校正稱作照度校正。
圖10是偏移校正的概念圖。
光電轉換元件由于電荷積蓄時間(累加時間)及其輸出(傳感器數據)大致成正比，因此各個像素的斜率稍有不同，形成如圖10所示的輸出特性。對其原點附近(圖示虛線圍成的部分)進行放大時，如圖11所示，即使累加時間＝0也隨著各像素產生少許的輸出差。該成分是偏移成分(固定模式成分)，所謂偏移校正是指預先測量該偏移量之后，在傳感器數據中對該量進行校正以使各像素通過該圖原點。
在圖12中示出了偏移校正運算電路15的硬件動作。
作為輸入及輸出如下。
輸入A/D轉換電路8的輸出D(i)(A/D轉換電路8的輸出值)傳感器感光度數據(KAND、1位)(寄存器部5的設定值)偏移校正數據01(i)、02(i)(偏移校正/照度校正用數據存儲器)像素選擇數據(1位)(寄存器部5的設定值)輸出校正后的數據D’(i)這里，A/D轉換電路8的輸出D(i)就是像素輸出。
傳感器感光度數據(KAND)表示AF傳感器40的感光度。在AF傳感器40中有低感光度模式和高感光度模式，這里是因為偏移成分隨感光度而不同。
偏移校正數據01(i)及02(i)是各感光度的偏移校正數據(01(i)是低感光度模式下的校正數據，02(i)是高感光度模式下的校正數據)。這些校正數據在工廠里的制造過程中針對各個相機而測量，并存儲到AF控制電路1內的未圖示的FROM內。在偏移校正開始之前，預先在偏移校正/照度校正用數據存儲器56中設定校正數據。
并且，由于偏移校正是最初的運算，因此根據寄存器5中所設定的像素選擇信息僅進行有效像素的運算。即，A/D轉換電路8的輸出還包含遮光像素和啞元像素的輸出，因此僅選擇有效像素而輸出到以后的運算部中。
首先，根據傳感器感光度數據(KAND)72，通過選擇器73對要把高感光度用偏移校正數據70和低感光度用偏移校正數據71(例如，8位數據)中的哪一個用作校正值進行選擇，作為校正值，發送給后級的寄存器(16位)74。
另一方面，每當AD轉換電路輸出75(例如10位傳感器數據)結束了AD轉換時，針對每一個像素輸出給選擇器76(例如，以16位為單位進行運算)。
選擇器78根據像素選擇信息(1位、“1”是要校正(有效像素)，“0”是不校正(無效像素))77選擇此次讀出第幾像素的像素數據，選擇器76僅在選擇器78為“1”時把A/D轉換電路輸出75的輸出發送給后級的寄存器(16位、前6位＝0)79。
減法器80從寄存器79的輸出(例如，16位)D(i)中減去寄存器74的輸出(例如，8位)0(i)，把其結果D’(i)輸出給寄存器(16位，前6位＝0)81。
D’(i)＝D(i)-0(i)最后，把寄存器81中所存儲的結果(例如，16位中10位有效，前6位是0)D’(i)發送給下面的照度校正電路16。
圖13是照度校正的概念圖。
像在圖10中也說明過的那樣，累加時間和傳感器輸出(傳感器數據)大致成正比。因為對于每個像素存在感光度偏差，因此如圖10所示，對于每個像素斜率稍有不同。照度校就是對該感光度偏差和光學系統的周邊光量低下進行校正，校正為輸出與作為所有像素的特定感光度(這里為中間感光度)的像素一致。
即，對于感光度較低的像素，乘以大于等于“1”的系數而增大輸出，相反，對于感光度較高的像素，乘以小于“1”的系數而減小輸出。
圖14和圖15示出了拍攝均勻亮度面時的照度校正前后的輸出。橫軸示出了各像素的排列，連接了相鄰像素的輸出。
校正前的數據由于光學系統的周邊光量低下和各像素的感光度偏差，形成多管型鋸齒紋的輸出，但校正后的數據變成平直的輸出。
預先測定各像素的校正系數，對校正前的傳感器數據乘以這個量，使均勻亮度面的輸出在各像素上變得相等。
圖16是表示照度校正電路16的硬件動作的圖。
作為輸入及輸出如下。
輸入偏移校正運算電路的輸出D’(i)(寄存器81的輸出值)傳感器感光度數據(KAND、1位)(寄存器72的值，與偏移校正相同)照度校正數據H1(i)、H2(i)(偏移校正/照度校正用數據存儲器56)輸出校正后的數據D”(i)
照度校正數據H1(i)及H2(i)是各感光度的照度校正數據(H1(i)是低感光度模式下的校正數據，H2(i)是高感光度模式下的校正數據)。這些校正數據在工廠里的制造過程中針對各個相機而測定，存儲在AF控制電路1內的未圖示的FROM內。在照度校正開始之前，預先在偏移校正/照度校正用數據存儲器56中設定了校正數據。
照度校正數據是前述的校正系數，是“1”前后的值，因此例如以整數部分為1位且小數部分為8位共9位構成。
首先，根據傳感器感光度數據(KAND)72，通過選擇器84對要把高感光度用照度校正數據(9位)82和低感光度用照度校正數據(9位)83中的哪一個用作校正值進行選擇，作為校正值，發送給后級的寄存器85(16位，前7位＝0)作為校正數據H(i)。
乘法器86把偏移校正結果的寄存器81的輸出D’(i)和寄存器85的輸出H(i)相乘，把其結果D”(i)輸出給寄存器87。
D”(i)＝D’(i)×H(i)最后，把寄存器87中所存儲的結果(例如，16位中10位有效，前6位是0)發送給下面的微分濾波運算電路17。
圖17是微分濾波運算的概念圖。
照度校正運算的結果取例如相鄰4像素的像素間的變化時，變成進行微分處理。把進行該微分處理后的傳感器數據作為進行后級的相關度運算等的運算對象傳感器數據。
由此可以去掉低頻成分。特別是可以在立體感不強的被攝體中期待檢測精度的提高。
并且，由于消除了傳感器陣列55A的傳感器數據與傳感器陣列55B的傳感器數據之間的電平差，因此不會有由于電平差的影響而造成的相關度運算的可信性降低。
圖18是表示微分濾波運算電路17的硬件動作的圖。
作為輸入及輸出如下。
輸入照度校正電路的輸出D”(i)(寄存器87的輸出值)微分運算的偏移值(寄存器部5的設定值)
是否要執行微分濾波運算的開/關寄存器(寄存器部5的設定值)輸出微分濾波運算后的數據D ”’(i)如已全部說明過的那樣，A/D轉換電路8在每當1像素轉換結束時執行照度校正運算，其結果依次存儲到寄存器87中。微分運算濾波器例如把相鄰4像素的像素之間的差分作為輸出，因此待相鄰4像素的像素的照度校正運算結束后依次進行運算。
首先，把進行運算的對象的照度校正電路輸出存儲到寄存器88中，等待相鄰4像素的對方像素的照度校正運算電路輸出向寄存器89的輸出結束。
并且，通過加法器91對寄存器90中所存儲的微分運算的偏移值(OFFSET)和寄存器(16位(前6位＝0))88的值進行加法運算。該偏移值的作用是，由于當微分濾波運算的結果為負數時，后級的相關度運算的運算器變得復雜，因此不讓此類情況發生。并且，在減法運算之前加上偏移值的原因是使得在中途不會出現負數而簡化運算器的結構。
并且，通過減法器92從該加法運算結果中減去寄存器89所輸出的相鄰4像素的結果，把結果存儲到寄存器(16位(前6位＝0))93中。
并且，根據確定是否要執行濾波運算的濾波運算開/關寄存器94，選擇器95把寄存器88或寄存器93中的任意一個的值輸出給后級的選擇器96。選擇器96根據當前正在進行第幾像素的處理來選擇存儲器中所存儲的地址。
最后，把微分濾波運算結果存出到由選擇器96所選擇的地址的傳感器數據存儲器18中。在濾波運算開/關寄存器94中已設定為執行濾波運算的情況下，傳感器數據存儲器18的最后4像素的數據不存在。這是因為相鄰4像素的像素不存在的緣故。
在如上所述那樣構成硬件時，可以通過硬件來實現運算的高速化，因此可以與AD轉換電路8的轉換動作大致并行地進行三個運算處理(偏移校正、照度校正、微分濾波運算)，不會有由于進行運算處理而產生的延時增加。
接著，對于由第2AF運算部11內的硬件實現的運算結構進行說明。首先，對相關度運算電路19a、19b、19c進行說明。
圖19是把一個區域分割成3份而進行相關度運算的示意圖。，把一個測距區100分割成左測距框(1框)101、中央測距框(2框)102、右測距框(3框)103三份而進行相關度運算。作為分割的原因，是為了即使被攝體位于測距區100的端部也能夠進行檢測。
即，對于一個測距區進行三個框的相關度運算、對比度判斷以及單調性判斷。
圖20是說明中央測距框102內的相關度運算的移位的圖。
有這樣的示例，某一個測距區內的傳感器陣列55A的輸出(微分濾波運算結果、傳感器數據存儲器18)有60像素、同樣地傳感器陣列55B的輸出有60像素。這里，把傳感器陣列55A的輸出定義為L(左)傳感器數據(16位)、把傳感器陣列55B的輸出定義為R(右)傳感器數據(16位)，從左側的先頭像素開始賦予連續編號而描述全部“120”個像素。
對于最上側的28像素的相關塊(圖的網點部)而言，右側的先頭像素的編號是“93”，左側的先頭像素的編號是“1”，因此右-左的偏移量成為92像素。
下面，當如圖20那樣把左右配置成人字形的64像素移位時，就構成了中央測距框102內的相關度運算的移位，具有偏移量29像素～92像素的檢測能力。
在各移位位置中，對于左右的相關塊進行下面的運算。
F＝∑|DL(i)-DR(i)|(i＝1～28)這里，DL(i)左側的相關塊內第i個輸出DR(i)右側的相關塊內第i個輸出F相關度值該F值是相關度值，左右的相關塊內的輸出越相似(相關度越高)，F值就成為越小的值。這里，通過硬件進行F值的運算。
在各移位中，把相關度值F的運算結果存儲到相關度運算結果存儲器22中。
后述的單調性判斷結果也分別按左和右與單調性判斷結果存儲器23相對應地進行存儲。并且，對比度判斷結果也分別按左和右存儲在對比度判斷結果存儲器24中。
這里，僅進行相關度值F的運算、單調性判斷以及對比度判斷，使用其結果進行散焦量的運算的是第3AF運算部13。在硬件中僅執行這樣單純的運算，由此可以簡化硬件結構。
中央測距框102內的相關度運算通過相關度運算電路(中央)19a進行。
圖20是說明左測距框101內的相關度運算的移位的圖。
在左測距框101中如圖所示地配置相關塊。中央測距框102的塊內是28像素，但這里是20像素。
對于最上側的20像素的相關塊(圖的網點部)而言，右側的先頭像素的編號是“69”，左側的先頭像素的編號是“1”，因此右-左的偏移量成為68像素。
下面，在如圖21那樣左右移位43像素時，就構成了左測距框101內的相關度運算的移位，具有偏移量26像素～68像素的檢測能力。
在各移位位置，進行與中央測距框相同的相關度運算。對于運算結果的存儲器而言，與中央測距框相同。左測距框101內的相關度運算通過相關度運算電路(左)19b進行。
圖22是說明右測距框103內的相關度運算的移位的圖。
在右測距框103中如圖所示地配置相關塊。與左測距框101同樣，塊內是20像素。
對于最上側的20像素的相關塊(圖的灰色部分)而言，右側的先頭像素的編號是“100”，左側的先頭像素的編號是“32”，因此右-左的偏移量成為68像素。
下面，在如圖22那樣左右移位43像素時，就構成了右測距框103內的相關度運算的移位，具有偏移量33像素～68像素的檢測能力。
在各移位位置，進行與中央測距框相同的相關度運算。對于運算結果的存儲器而言，與中央測距框相同。
圖23是表示相關度運算電路19a、19b、19c的硬件動作的圖。
作為輸入及輸出如下。
輸入左傳感器數據DL(i)右傳感器數據DR(i)(是微分濾波運算電路17的輸出，傳感器數據FF29的存儲值)移位數的值SFT(表示此次運算是圖15～圖17的第幾移位編號的運算)區域編號EREA(表示此次運算是1～4中的哪個區域的運算)框編號WAKU(表示此次運算是中央左右的哪個框內的運算)輸出相關度運算結果F(k)(k＝1～SFT)在圖21中說明的中央測距框102的情況下進行說明(假設EREA和WAKU設定成了適當值)。
首先，成為SET＝“1”，進行圖20的移位圖的最上側的相關塊內的相關度運算。選擇器109和110從左右各自的傳感器數據觸發器29中僅抽取該塊(左是從第1個像素開始的28像素，右是從第93個像素開始的28像素)。
然后，選擇器112從選擇器109所抽取的左傳感器數據區域111中選擇一個像素(寄存器113)，選擇器115從選擇器110所抽取的右傳感器數據區域114中選擇一個像素(寄存器116)。
然后，減法器117減去寄存器113和寄存器116的值，絕對值運算器118計算減法器117的結果的絕對值。累加運算器119對絕對值運算器118的結果進行累加。
反復進行預定次數的從選擇器112和選擇器115的動作至累加運算器119的動作(如果是中央測距框，為28次，如果是左右測距框，為20次)。
即，進行了F＝∑|DL(i)-DR(i)|(i＝1～28)的運算，計算出一個相關塊的相關度值F，因此存儲到選擇器120所指定的地址的相關度運算結果存儲器22中。選擇器120根據此次的SFT值選擇存儲的地址。
根據圖20中的所有相關塊進行上述運算，對于所有的相關塊，把相關度值F存儲到相關度運算結果存儲器22中。
因此，選擇器109和選擇器110構成為可以按照人字形配置的圖20的移位來選擇傳感器數據。
與圖21中所說明的左測距框101的情況下的相關度運算電路19b同樣，圖22中所說明的右測距框103的情況下也通過相關度運算電路19c執行。
通過使與以上說明的中央測距框102、左測距框101、右測距框103對應的相關度運算電路(中央、左、右)19a、19b、19c同時工作，可以縮短運算時間。
圖24是對比度判斷的概念圖。
需要判斷相關塊內的對比度是否充分。因為對比度低的相關塊就沒有充分的AF可靠性。
如圖24所示，把進行相關度運算的相關塊內的最大輸出值和最小輸出值之差定義為對比度值。這里，從對比度檢查對象中排除相關塊像素的兩端兩個像素。其理由是，只有在端部即使存在對比度也會妨礙相關度運算。
CONTRAST＝MAX-MIN將該CONTRAST值與預定值進行比較，如果存在預定值以上的對比度，則對比度判斷結果為OK，如果小于預定值，則對比度判斷結果為NG。
圖25是表示對比度判斷電路21a、21b、21c的硬件動作的圖。
作為輸入及輸出如下。
輸入左傳感器數據DL(i)右傳感器數據DR(i)移位數的值SFT、區域編號EREA、框編號WAKU(以上，與相關度運算電路19a、19b、19c的輸入相同)對比度判斷值CMIN(寄存器部5的設定值)輸出左測距框(1框)左對比度判斷結果CL1(k)中央測距框(2框)左對比度判斷結果CL2(k)右測距框(3框)左對比度判斷結果CL3(k)
左測距框(1框)右對比度判斷結果CR1(k)中央測距框(2框)右對比度判斷結果CR2(k)右測距框(3框)右對比度判斷結果CR3(k)當前對比度判斷中的左塊的對比度值ContL當前對比度判斷中的右塊的對比度值ContR(k＝1～SFT)針對左傳感器數據的對比度判斷動作與針對右傳感器數據的動作相同，因此僅說明針對左傳感器數據的動作。
選擇器109的動作與圖23中的表示相關度運算電路19a、19b、19c的硬件動作的圖相同。通過最大值檢測器123從在選擇器109所抽取的左傳感器數據區域111(與圖23相同)中排除了端部的兩個像素后的區域121中抽取出表示最大值的值，通過最小值檢測器124從區域121中抽取出表示最小值的值。
然后，通過減法器125從最大值檢測器123的結果中減去最小值檢測器124的結果，把其結果存儲到寄存器126(右側的運算時為寄存器127)中作為相關塊內的對比度值。寄存器126的值繼續在單調性判斷電路20a、20b、20c中使用。
而且，減法器128從作為對比度值的減法器125的結果中減去寄存器129中存儲的對比度判斷值。該減算結果的符號信息(進位、借位)130為對比度判斷電路21a、21b、21c的結果。存儲到選擇器131所指定的地址的對比度判斷結果存儲器24中。選擇器131根據此次的SFT值選擇存儲的地址。按照左右和框編號存儲到不同的存儲器區域中。
與相關度運算動作并行地執行以上的對比度判斷動作。對比度判斷動作的執行時間比相關度運算動作的時間短，不會出現由于執行對比度判斷而引起的延時增加。
對比度判斷通過與中央測距框102、左測距框101、右測距框103對應的對比度判斷電路(中央、左、右)21a、21b、21c同時并行地執行。
圖26是單調性判斷的概念圖。
需要判斷相關塊內的傳感器數據是否單調增加或單調減少。因為在單調性的傳感器數據中沒有充分的AF可靠性。
單調變化檢查的范圍與對比度檢查的范圍相同(除去端部兩個像素)。
運算在檢查對象范圍內相鄰的像素間的輸出差的絕對值之和∑|D(i+1)-D(i)|并如下地進行判斷。
如果∑|D(i+1)-D(i)|≤(對比度值×系數)且∑|D(i+1)-D(i)|的最大值≤最大判斷值，則判斷為單調變化。
即，在完全單調變化時，由于∑|D(i+1)-D(i)|＝對比度值，因此為了得到一定程度的幅值而乘以系數。并且，即使具有單調性，由于在∑|D(i+1)-D(i)|的最大值具有一定程度的對比度時，可以高精度地AF，因此在這種情況下不判斷為具有單調性。
圖27是表示單調性判斷電路20a、20b、20c的硬件動作的圖。
作為輸入及輸出如下。
輸入左傳感器數據DL(i)右傳感器數據DR(i)移位數的值SFT、區域編號EREA、框編號WAKU(以上，與相關度運算電路19a、19b、19c的輸入相同)單調性判斷值LIMIT1(寄存器部5的設定值)單調性判斷系數COEFF(寄存器部5的設定值)相關塊內對比度值ContL、ContR(作為對比度判斷電路的輸出的寄存器126和127)輸出左測距框(1框)的單調性判斷結果SL1(k)中央測距框(2框)的單調性判斷結果SL2(k)右測距框(3框)的單調性判斷結果SL3(k)左測距框(1框)的單調性判斷結果SR1(k)中央測距框(2框)的單調性判斷結果SR2(k)右測距框(3框)的單調性判斷結果SR3(k)
(k＝1～SFT)針對左傳感器數據的單調性判斷動作與針對右傳感器數據的動作相同，因此僅說明針對左傳感器數據的動作。
選擇器109的動作與圖23中的表示相關度運算電路19a、19b、19c的硬件動作的圖相同。針對從選擇器109所抽取的左傳感器數據區域111(與圖23相同)中排除端部的兩個像素后的區域121內的傳感器數據進行單調性判斷。至此為止，與對比度判斷電路21a、21b、21c相同。
選擇器132從區域121內選擇一個像素數據(寄存器133)，再選擇其相鄰的像素數據(寄存器134)，減法器135進行其減法運算。絕對值運算器136運算減法器135的結果的絕對值，累加運算器137對絕對值運算器136的結果進行累加。
反復預定次數(中央框為23次，左右框為15次)的選擇器132的動作～累加運算器137的動作。即，進行∑|DL(i)-DL(i+1)|的運算，其結果用于減法器138中的運算。
并且，通過乘法器140把作為對比度判斷電路21a、21b、21c的輸出的對比度值結果存儲寄存器126的值和判斷系數存儲寄存器139的結果相乘。該寄存器139的系數為整數部分1位和小數部分8位，使寄存器126的值成為預定倍。把乘法器140的結果存儲到寄存器141中作為判斷值。
而且，減法器138從累加運算器137的結果中減去寄存器141中所存儲的判斷值。其減算結果的符號信息(進位、借位)142為單調性判斷電路20a、20b、20c的結果之一，并發送給與運算器148。
并且，通過最大值檢測器144檢測絕對值運算器136的最大值，接著減法器145從最大值檢測器144的結果中減去寄存器146中所存儲的一個判斷值。該減法結果的符號信息(進位、借位)147為單調性判斷電路20a、20b、20c的結果之一，并發送給與運算器148。
與運算器148對符號信息142和符號信息147的值進行與運算，其為最終結果。
這樣構成以后，如果∑|D(i+1)-D(i)|≤(對比度值×系數)、
且|D(i+1)-D(i)|的最大值≤最大判斷值，則判斷為單調變化。
存儲到選擇器149所指定的地址的單調性判斷結果存儲器23中。選擇器149根據此次的SFT值選擇存儲的地址。按照左右和框編號存儲到不同的存儲器區域中。
與相關度運算動作并行地執行以上的單調性判斷動作。單調性判斷動作的執行時間比相關度運算動作的時間短，不會出現由于執行單調性判斷而引起的延時增加。
并且，單調性判斷通過與中央測距框102、左測距框101、右測距框103對應的單調性判斷電路(中央、左、右)20a、20b、20c同時并行地執行而縮短了延時。
以上，結束了基于硬件的所有運算，并如圖8所述那樣，向AF控制電路1發送通報運算結束的中斷信號，AF控制電路1收到該信號時進行如下的第3AF運算部13的運算。
圖28是表示第3AF運算部13的運算的流程圖。
如圖8所述，步驟S1是通過串行通信部4把存儲器10中所存儲的運算結果信息轉發給AF控制電路1的第3AF運算部13內的存儲器(未圖示)的步驟。
接著，反復步驟S2～S7，通過圖29～圖33進行說明，求出移位數與相關度值F之間的關系。從在圖20～圖22中所說明的初始位置的相關塊(圖20～圖22的移位圖的最上側的相關塊)開始到該圖最下側的相關塊的所有移位中，反復步驟S2～S7而求出移位數和相關度值F的特性。
步驟S2、S3是根據轉發到第3AF運算部13內的存儲器(未圖示)的對比度判斷結果來判斷在相關塊內是否存在對比度的步驟，并判斷是否已判斷為左右相關塊雙方均存在對比度。在沒有對比度的情況下，由于是參照相關度值F的相關塊的對象之外，因此轉到步驟S7，移位到下一個相關塊。
步驟S4、S5是根據轉發到第3AF運算部13內的存儲器(未圖示)的單調性判斷結果來判斷相關塊內是否存在單調性的步驟，并判斷是否已判斷為左右相關塊的雙方均沒有單調性。在有單調性的情況下，由于是參照相關度值F的相關塊的對象之外，因此轉到步驟S7，移位到下一個相關塊。
步驟S6針對具有對比度且沒有單調性的相關塊求出相關度運算結果22的相關度值的極值(最小值)及其點。對此，通過圖29～圖33進行說明。
步驟S7判斷是否反復執行了步驟S2～S7一直到圖20～圖22中所說明的初始位置的相關塊(圖20～圖22的移位圖的最上側的相關塊)的最下側的相關塊，當還有下一個塊時轉到步驟S2。
以上相當于最小值/極值判斷電路25的動作。
以上，通過步驟S2～S7，得到相關度值F和移位數之間的關系。對此，通過圖29～圖33進行說明。圖29～圖33示出了相關度值F與移位數之間的關系。
在圖29～圖33中，縱軸是相關度運算結果22中所存儲的相關度值F，橫軸是從圖20中所說明的起點開始的移位數。
如圖29所示，通常存在某一點的極小值(最小值)，相關度值F在該點附近為最小。圖28中的步驟S6是搜索該極小值的值及其點的步驟。并且，如圖30所示，也有極小值和最小值不同的情況，但在該情況下搜索極小值。
并且，如圖31所示，在反復模樣的被攝體等的情況下，也有存在多個極小值的情況，但在搜索到最小值和第二小的極小值兩個而其差為某個閾值D_TH以下的情況下，判斷為無法AF。當大于閾值D_TH時，判斷為能夠AF。
而且，如圖32和圖33所示，當不存在極小值時也判斷為無法AF。
返回圖28中的說明，步驟S8是判斷是否極小數＝0的步驟，極小數＝0是指圖32和圖33中所說明的相關度值的特性，在這種情況下由于無法AF而轉到步驟S25，清除預定的AF運算可能標志。
步驟S9是判斷是否極小數＝1的步驟，如圖29所述，通常為極小數＝1，在一個極小數的情況下轉到步驟S12中。
步驟S10是當極小數≥2時如圖31中說明的那樣運算第二小的極小相關度值和最小相關度值之差D的步驟。
步驟S11是判斷該差D是否為某閾值D_TH以下的步驟，在閾值以下時，由于無法AF而轉到步驟S25中。
接著，當至此還未判斷為無法AF時，進行可靠性系數的運算及其判斷。在此之前，求出表現出最小相關度值的相關塊點的兩個相鄰相關塊的相關度值。
步驟S12從存儲器中讀出比最小相關塊大一個偏移量的相關塊(以圖20～圖22為例，上一個的相關塊中的相關度值)中的相關度值。把其結果設為FP。
步驟S13從存儲器中讀出比最小相關塊小一個偏移量的相關塊(以圖20～圖22為例，下一個的相關塊中的相關度值)中的相關度值。把其結果設為FM。
步驟S14根據步驟S12和步驟S13的結果由下式運算第1可靠性系數SK1。
(1)當FM＞FP時第1可靠性系數SK1＝FM-FMIN(2)當FM≤FP時第1可靠性系數SK1＝FP-FMIN這里，FMIN是最小相關度值。
步驟S15根據步驟S12和步驟S13以及步驟S14的結果由下式運算第2可靠性系數SK2。
(1)當FM＞FP時SK2＝(FMIN+FP)/SK1(2)當FM≤FP時SK2＝(FMIN+FM)/SK1步驟S16是判斷SK1是否大于某個可靠性閾值SK1_TH(存儲在未圖示的存儲器中)的步驟，當小于SK1_TH時，由于數據沒有可靠性而判斷為無法AF，轉到步驟S25中。
步驟S17是判斷SK2是否小于某個可靠性閾值SK2_TH(存儲在未圖示的存儲器中)的步驟，當大于SK2_TH時，由于數據沒有可靠性而判斷為無法AF，轉到步驟S25中。
以上，步驟S8～S17相當于可靠性判斷電路26的動作。
由于執行到此時是能夠進行AF運算，因而步驟S18設立預定的AF運算可能標志。該標志表示可否AF運算，存在于所有區域中。
步驟S19根據FMIN、FP、FM的數據由下式運算兩像間隔ZR。兩像間隔是指如圖5中說明的那樣，傳感器陣列55A和傳感器陣列55B的成像間隔。
(1)當FM＞FP時兩像間隔ZR＝(右-左偏移量)+((FM-FP)/SK1)/2(2)當FM≤FP時兩像間隔ZR＝(右-左偏移量)-((FP-FM)/SK1)/2這里，(右-左偏移量)是圖20～圖22中所述的左右的偏移量，并根據在哪個移位點上形成最小相關度值來確定。
即，通過進行該運算，根據至此的一個像素間隔的離散的相關度數據，求出插值后的成為真正最小值的移位數(參照圖34)。
根據由步驟S20、S19求出的兩像間隔求出攝影鏡頭的散焦量DF。
傳感器面偏移量＝兩像間隔ZR-基準兩像間隔ZR0DF＝系數B/(系數A-傳感器面偏移量)-系數C這里，基準兩像間隔ZR0是指在攝影鏡頭處于對焦的狀態下的兩像間隔，由于是隨每一臺照相機所固有的值，因此是在工廠的制造過程中進行調節并存儲在未圖示的存儲器中的值。
并且，系數A～C是根據AF光學系統39的特性而以光學形式確定的常數，是對焦附近可以高精度地近似的系數(存儲在未圖示的存儲器中)。
以上，步驟S18～S20相當于散焦量運算電路27的動作。
步驟S21對由溫度引起的散焦量的變化進行校正。一般，AF光學系統39隨溫度而變化，因此檢測出的散焦量也隨溫度而變化。在AF光學系統39的附近設置了未圖示的溫度傳感器，根據溫度輸出把相當于與基準溫度(兩像間隔調節時的溫度)之差的校正量校正為散焦量。
步驟S22對像高誤差成分進行校正。像高誤差是指隨傳感器陣列上的位置有少許的檢測散焦量的差異，因此對其進行校正。
具體講，對端部的左測距框101或右測距框103所檢測出的散焦量相對于圖19中說明的中央測距框102所檢測出的散焦量差多少進行校正。
步驟S23對由光源引起的散焦量之差(色差)進行校正。根據未圖示的光源傳感器的輸出，按照光源求出校正值來進行校正。
由于檢測散焦量隨攝影鏡頭的焦距不同而不同，因此步驟S24對其進行校正。在工廠里進行的基準兩像間隔的調節為某焦距下的基準兩像間隔，基準兩像間隔隨各焦距不同而有少許不同，因此需要該校正。針對每個焦距，校正值從鏡頭CPU 33發送到CPU 41中作為鏡頭數據，根據該鏡頭數據求出校正值并進行校正。
以上，步驟S21～S24相當于散焦量校正電路28的動作。在第3 AF運算部13中的運算中，反復運算部分較少、或判斷分支等較多而不適合于硬件中的運算，并且特別是散焦校正電路28大多以后會變更包括鏡頭數據在內的校正方式。因此，第3AF運算部13中的運算傾向于微計算機中的運算。
步驟S25如已全部說明過的那樣，當無法AF檢測時清除預定的AF運算可能標志，轉到步驟S26中。
步驟S26在所有區域中進行以上的運算，因此當有未運算區域時，返回步驟S2。
通過以上步驟結束了第3 AF運算部13的運算，針對各區域求出了AF檢測可能標志、以及在可以檢測時，求出校正后的散焦量，作為輸出。
AF控制電路1通過預定的算法根據這些信息確定最終選擇的區域，把該區域的校正后的散焦量發送給鏡頭CPU 33，鏡頭CPU 33根據所發送的散焦量對對焦透鏡31進行驅動控制而得到對焦狀態。
如上所述，把多點AF傳感器3的輸出轉換為數字信號，并把該轉換輸出存儲到存儲部14中，把該存儲部14的存儲內容同時取到第2AF運算部11中的多個運算部中而通過該各運算部并行地執行焦點檢測運算。由此，延時縮短效果較大，能夠以較小的電路規模來構成。并且，構成為僅使沒有方式變更的可能性的運算部硬件化、通過微計算機進行除此之外的運算，并且把硬件運算部的輸入分割成多個而并行地進行運算處理，由此可以在限制電路規模的同時實現高速化。
另外，本發明不限于上述實施方式，而在實施階段可以在不脫離其宗旨的范圍內對構成要素進行變形而具體化。并且，可以通過上述實施方式中所公開的多個構成要素的適當組合形成各種發明。例如，也可以從實施方式中所示的所有構成要素中刪除幾個構成要素。
權利要求
1.一種焦點檢測裝置，具有通過多個受光部接收來自被攝體的反射光而進行光電轉換的自動對焦傳感器，包括轉換電路，其把從上述自動對焦傳感器輸出的傳感器數據轉換成數字信號；存儲電路，其對從上述轉換電路輸出的傳感器數據進行存儲；多個運算電路，其同時取得上述存儲電路的存儲內容，分別并行地執行焦點檢測運算；以及控制電路，其根據上述多個運算電路的運算結果，執行焦點檢測動作。
2.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述多個運算電路包括對上述存儲電路中存儲的一對傳感器數據的相關程度進行運算的相關度運算電路。
3.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述存儲電路分別針對上述多個運算電路，并列地輸出上述傳感器數據。
4.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，通過上述轉換電路轉換成數字信號的傳感器數據按照從上述轉換電路讀出的順序寫入并存儲到上述存儲電路中。
5.根據權利要求4所述的焦點檢測裝置，其中，上述存儲電路是觸發器。
6.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述多個運算電路分別把一個焦點檢測區域分割成多個而進行焦點檢測運算。
7.根據權利要求6所述的焦點檢測裝置，其中，上述多個運算電路分別由與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路構成。
8.根據權利要求7所述的焦點檢測裝置，其中，與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路分別并行地執行運算。
9.根據權利要求8所述的焦點檢測裝置，其中，與分割成上述多個的焦點檢測區域相對應的多個運算電路分別在上述多個焦點檢測區域之間也并行地執行運算。
10.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述自動對焦傳感器由與多個焦點檢測區域相對應的多個行構成，針對每一個行設置了上述多個運算電路。
11.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述多個運算電路由硬件構成，上述控制電路由軟件構成。
12.根據權利要求1所述的焦點檢測裝置，其中，上述多個運算電路包括相關度運算電路，其對存儲在上述存儲電路中的一對傳感器數據的相關程度進行運算；單調性判斷電路，其判斷通過上述相關度運算電路進行相關度運算的傳感器數據是否單調地增減；以及對比度判斷電路，其判斷通過上述相關度運算電路進行相關度運算的傳感器數據是否有對比度。
13.一種焦點檢測裝置的控制方法，該焦點檢測裝置具有通過多個受光部接收來自被攝體的反射光而進行光電轉換的自動對焦傳感器，該方法包括以下步驟把從上述自動對焦傳感器輸出的傳感器數據轉換成數字信號；對從上述轉換電路輸出的傳感器數據進行存儲；多個運算電路同時取得上述存儲電路的存儲內容，通過該各運算電路并行地執行焦點檢測運算；以及根據上述焦點檢測運算的結果，執行焦點檢測動作。
14.根據權利要求13所述的焦點檢測裝置的控制方法，其中，并行地執行上述焦點檢測運算的步驟包括對存儲在上述存儲電路中的一對傳感器數據的相關程度進行運算的步驟。
15.根據權利要求13所述的焦點檢測裝置的控制方法，其中，還包括以下步驟上述存儲電路分別向上述多個運算電路并列地輸出上述傳感器數據。
全文摘要
焦點檢測裝置及其控制方法。本發明的課題是提供可以大幅縮短運算時間、由此延時較少且檢測能力非常高的焦點檢測裝置及其控制方法。作為解決手段，具有通過多個受光部接收來自被攝體的反射光而進行光電轉換的自動對焦傳感器(3)；把該自動對焦傳感器(3)的輸出轉換成數字信號的A/D轉換部(8)；對該A/D轉換部(8)的輸出進行存儲的存儲部(14)；以及根據該存儲部(14)內的數據，并行地同時執行多個焦點檢測運算的第2AF運算部(11)。
文檔編號G03B13/36GK1782772SQ20051012907
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者井出昌孝 申請人:奧林巴斯株式會社