JP3550601B2 - 焦点検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体の視差を有する一対の像を１対のイメージセンサー上に導き、これらのイメージセンサーの画像出力に基づいて一対の像の相対的なずれ量を算出し、撮影レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。
図４により、この種の焦点検出装置の概要を説明する。
撮影レンズ１の領域２１を介して入射した被写体からの光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７、視野マスク２、フィールドレンズ３、絞り開口部４１および再結像レンズ５１から構成される焦点検出光学系８を通り、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ上に結像する。同様に、撮影レンズ１の領域３１を介して入射した被写体からの光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７、視野マスク２、フィールドレンズ３、絞り開口部４２および再結像レンズ５２から構成される焦点検出光学系８を通り、イメージセンサー９のセンサー列９Ｂ上に結像する。
ここで、撮影レンズ１の領域２１の大きさは絞り開口部４１のフィールドレンズ３による逆投影像に等しく、同様に、領域３１の大きさは絞り開口部４２のフィールドレンズ３による逆投影像に等しい。
【０００３】
焦点検出光学系８によりイメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂ上に結像した一対の被写体像の２次像は、撮影レンズ１により結像される被写体の鮮鋭像が予定焦点面よりも前に像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面よりも後に像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。また、撮影レンズ１により結像される被写体の鮮鋭像が予定焦点面に像を結ぶいわゆる合焦時には、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂ上の被写体像は相対的に一致する。
したがって、焦点検出光学系８により結像される一対の被写体像の２次像をイメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの一対の被写体像信号を相関演算処理して一対の被写体像の２次像の相対位置を求めることにより、撮影レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向（以下、デフォーカス量と呼ぶ）を検出する。
なお、焦点検出領域は、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９Ｂが焦点検出光学系８により逆投影されて予定焦点面近傍で重なった部分となる。
【０００４】
次に、デフォーカス量を求める演算処理方法について述べる。
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂはそれぞれ複数の光電変換素子から成り、図５（ａ）、（ｂ）に示すように複数の光電変換出力ａ１．．．ａｎ、ｂ１．．．ｂｎを出力する。そして、それぞれ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。具体的には相関量Ｃ（Ｌ）を次式により算出する。
【数１】
Ｃ（Ｌ）＝Σ｜ａｉ−ｂｊ｜
ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表わす。また、Ｌはデータ列のシフト量に当たる整数であり、ｊ−ｉ＝Ｌ、Ｌ＝−ｌｍａｘ，．．．，−２，−１，０，１，２，．．．，ｌｍａｘ。
なお、数式１において、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。
【０００５】
こうして得られた相関量Ｃ（Ｌ）の中で、極小値となる相関量を与えるシフト量に図４に示す光学系およびイメージセンサー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５（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９のセンサー列９Ａ、９Ｂの光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。
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り新たに極小値Ｃｅｘを算出し、正確な焦点検出を行う方法が特開昭６０−３７５１３号公報に提案されている。これは、図６に示すように、極小値である相関量Ｃ（０）とその両側のシフト量での相関量Ｃ（１）、Ｃ（−１）によって算出する方法で、極小値Ｃｅｘを与えるシフト量Ｆｍとデフォーカス量ＤＦは次式により求まる。
【数２】
ＤＦ＝Ｋｆ＊Ｆｍ，
Ｆｍ＝Ｌ＋ＤＬ／Ｅ，
ＤＬ＝｛Ｃ（−１）−Ｃ（１）｝／２，
Ｃｅｘ＝Ｃ（０）−｜ＤＬ｜，
Ｅ＝ＭＡＸ［｛Ｃ（１）−Ｃ（０）｝，｛Ｃ（−１）−Ｃ（０）｝］
ここで、ＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内の大きい方を選択することを意味し、Ｋｆは図６に示す光学系およびイメージセンサー９の光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数である。
【０００６】
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、それとも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、次の条件を満たした時にデフォーカス量は信頼ありとする。
【数３】
Ｅ＞Ｅ１ 且つ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１
ここで、Ｅ１，Ｇ１は所定値である。
数式３において、Ｅは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り、Ｃｅｘ／Ｅは像の一致度に主に依存し、０に近いほど信頼性が高いことになる。そして、信頼性ありと判定されるとデフォーカス量ＤＦに基づいて撮影レンズ１が駆動される。
【０００７】
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂにより光電変換された被写体像信号は、被写体の輝度に応じて出力レベルが異なる。そのため、被写体の輝度に関わらず、被写体像信号が焦点検出演算に適するレベルになるように、被写体像信号を増幅する必要がある。また、電荷蓄積時間を制御することにより、被写体像信号を焦点検出演算に適したレベルにすることも可能である。
上述した位相差検出方式による焦点検出動作を繰り返し行うことにより、撮影レンズのデフォーカス量を繰り返し検出する。そして、検出されたデフォーカス量が信頼性有りと判定されると、検出されたデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動を行い、撮影レンズの焦点調節状態が合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量となるまで駆動を行う。
また、撮影レンズの焦点調節状態が合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量にあると判定された後も、繰り返し焦点検出動作を行うことによって、撮影レンズの焦点調節状態が合焦状態であると見なせるデフォーカス量を越えたと判定されたときには、ただちに合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量になるまで撮影レンズを駆動することができる。
このように、繰り返し焦点検出動作を行うことにより撮影レンズは常に合焦状態を維持する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂから出力される被写体像信号には、種々の電気回路からのノイズ成分や、光電変換素子の暗電流によるノイズ成分などが光電変換素子ごとにランダムに重畳している。また、光電変換素子の暗電流は動作温度が高くなるほど増加することが知られている。
そこで、例えば、信号増幅回路により、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂから出力される被写体像信号を焦点検出演算に適するレベルとなるように増幅すると、被写体像信号だけでなく被写体像信号に重畳するノイズ成分も増幅される。
【０００９】
この問題を図３により詳細に説明する。
図３に示すグラフは、被写体像信号にノイズ成分が重畳している様子を示す図である。図において、縦軸は信号出力の大きさを示し、ｖを付した破線は焦点検出演算に適した出力レベルを示す。また、横軸はイメージセンサー９のセンサー列９Ａの光電変換素子ａ１．．．ａｎの並びを示す。なお以下では、被写体像信号には被写体像の信号成分とノイズ成分とが含まれているものとし、これらをそれぞれ被写体像成分およびノイズ成分と呼ぶ。
図３（ａ）、（ｂ）−１、（ｃ）−１は被写体像信号の増幅前の信号出力を示し、図３（ｂ）−２、（ｃ）−２は被写体像信号の増幅後の信号出力を示す。図３に示すグラフ中のＡｎ１、Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｃｎ１、Ｃｎ２はノイズ成分の大きさを表し、Ａｓ１、Ｂｓ１、Ｂｓ２、Ｃｓ１、Ｃｓ２は被写体像成分の大きさを表す。
図３（ａ）に示すイメージセンサー９からの出力信号は焦点検出演算に適切なレベルであるから、この被写体像信号を増幅する必要はない（増幅率１倍）。一方、図３（ｂ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）の被写体像信号の出力の約半分であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには、約２倍の増幅率で増幅する必要がある。２倍の増幅率で増幅した結果を図３（ｂ）−２に示す。図３（ｂ）−１に示す被写体像成分の大きさＢｓ１を２倍に増幅したたので、Ｂｓ２はＢｓ１の約２倍の大きさになる。ところが、被写体像信号と同様にノイズ成分も増幅されるので、Ｂｎ１も約２倍のＢｎ２の大きさになる。つまり、図３（ａ）における被写体像成分Ａｓ１に対するノイズ成分Ａｎ１の割合よりも、図３（ｂ）−２における被写体像成分Ｂｓ２に対するノイズ成分Ｂｎ２の割合の方が大きくなる。
【００１０】
同様に、図３（ｃ）−１に示す被写体増信号の出力は図３（ａ）に示す被写体増信号の出力の約１／４であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには、約４倍の増幅率で増幅する必要がある。４倍の増幅率で増幅した結果を図３（ｃ）−２に示す。図３（ｃ）−１に示す被写体像成分の大きさＣｓ１を４倍に増幅したので、Ｃｓ２はＣＳ１の約４倍の大きさになる。ところが、被写体像成分と同様にノイズ成分も増幅されるから、Ｃｎ１も約４倍のＣｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ｂ）−２における被写体像信号Ｂｓ２に対するノイズ成分Ｂｎ２の割合よりも、図３（ｃ）−２における被写体像信号Ｃｓ２に対するノイズ成分Ｃｎ２の割合の方が大きくなる。
以上のことから、被写体像信号に対する増幅率が高くなるほど、被写体像成分に対するノイズ成分の割合が大きくなることが分かる。
上述したノイズはイメージセンサー９の一対のセンサー列９Ａ、９Ｂの複数の光電変換素子にランダムに現れるので、上述した相関演算を行うと対の２次像の一致度に大きな影響を与えることになり、焦点検出演算結果は大きくばらついてしまう。
【００１１】
また、蓄積時間を長くした場合にもノイズ成分が増える。これを図３を用いて詳細に説明する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）−１、（ｃ）−１は同じ蓄積時間で電荷の蓄積を行ったものとし、図３（ｂ）−２、（ｃ）−２は、図３（ｂ）−１、（ｃ）−１に示す被写体像信号が焦点検出演算に適する出力レベルとなる蓄積時間を設定して、電荷の蓄積を行なったものとする。また、Ａｎ１、Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｃｎ１、Ｃｎ２は暗電流の大きさを表し、他の符号は上述したとおりとする。
図３（ａ）は、イメージセンサー９の出力が焦点検出演算に適したレベルとなる蓄積時間で電荷蓄積を行なったものとする。図３（ｂ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）の場合と同じ蓄積時間で蓄積を行ったにもかかわらず、図３（ａ）の被写体像信号の出力の約半分である。したがって、図３（ｂ）−１の場合は、焦点検出演算に適した出力レベルにするために、図３（ａ）に比べ約２倍の蓄積時間で蓄積を行う必要がある。２倍の蓄積時間で蓄積を行った結果を図３（ｂ）−２に示す。図３（ｂ）−２に示す被写体像成分の大きさＢｓ２は、２倍の蓄積時間で蓄積を行ったのでＢｓ１の約２倍のＢｓ２の大きさになる。ところが、暗電流も２倍の蓄積時間で蓄積されるので、Ｂｎ１も約２倍のＢｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ａ）における被写体像成分Ａｓ１に対する暗電流Ａｎ１の割合よりも、図３（ｂ）−２における被写体像成分Ｂｓ２に対する暗電流Ｂｎ２の割合の方が大きくなることが分かる。
【００１２】
同様に、図３（ｃ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）に示す被写体像信号の出力の約１／４であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには約４倍の蓄積時間で蓄積を行う必要がある。４倍の蓄積時間で電荷の蓄積を行なった結果を図３（ｃ）−２に示す。図３（ｃ）−２に示す被写体像成分の大きさＣｓ２は、４倍の蓄積時間で蓄積を行ったのでＣｓ１の約４倍のＣｓ２の大きさになる。ところが、暗電流も４倍の蓄積時間で蓄積されるので、Ｃｎ１も約４倍のＣｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ｂ）−２に示す被写体像信号Ｂｓ２に対する暗電流Ｂｎ２の割合よりも、図３（ｃ）−２に示す被写体像信号Ｃｓ２に対する暗電流Ｃｎ２の割合の方が大きくなる。
以上のことから、蓄積時間が長くなるほど、被写体像成分に対する暗電流の割合が大きくなることが分かる。
つまり、蓄積時間を長くした場合にも被写体像信号に占める暗電流のノイズ成分が増えるので、上述した相関演算を行うと対の２次像の一致度に大きく影響を与え、焦点検出演算結果は大きくばらついてしまう。
【００１３】
このように、被写体像信号に重畳するノイズ成分によって焦点検出演算結果がばらつき、撮影レンズがいったん合焦した後も合焦近傍で細かく駆動される上に、撮影レンズの焦点調節状態を示すファインダー内の表示も不安定になるので、撮影者に煩わしさを与える。また、撮影レンズが合焦した時だけシャッターレリーズが許可される、いわゆる合焦優先の撮影時には、ノイズ成分の重畳によって焦点検出演算結果がばらつき、撮影レンズが合焦近傍にあってもシャッターレリーズが禁止されることになり、シャッターチャンスを逃すこともある。
【００１４】
本発明の目的は、被写体像信号に重畳するノイズ成分の影響を排除して正確な焦点検出を行うようにした焦点検出装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、この信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記信号増幅手段の増幅率が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項２の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間が長くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項３の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、前記信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて前記合焦判定手段の合焦許容範囲を変更し、増幅率が高くなるほど、電荷蓄積時間が長くなるほど合焦許容範囲を広くする合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項４の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出された周囲温度が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段とを備える。
請求項５の焦点検出装置は前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、前記合焦許容範囲変更手段によって、前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正するようにしたものである。
請求項６の焦点検出装置は、前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、前記合焦許容範囲変更手段によって、前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正するようにしたものである。
【００１６】
【作用】
請求項１の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、被写体像信号の増幅率が高くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項２の焦点検出装置では、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、電荷蓄積時間が長くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項３の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率が高くなるほど、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど、撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、増幅率が高くなり、且つ電荷蓄積時間が長くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項４の焦点検出装置では、光電変換素子列の周囲温度が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、周囲温度が高くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号の暗電流のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項５の焦点検出装置では、電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正する。これにより、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項６の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率と光電変換素子列の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正する。これにより、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
【００１７】
【実施例】
本発明の焦点検出装置を一眼レフレックスカメラに適用した一実施例を説明する。
図１は焦点検出装置を備えた一眼レフレックスカメラの断面図である。なお、図４に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。
図において、１０は信号増幅回路、１１は焦点検出演算回路、１２は蓄積制御回路、１３はモータ駆動制御回路、１４はモータ、１５はメインミラー、１６はサブミラー、１７はフィルム面、１８はファインダースクリーン、１９はペンタダハプリズム、２０は接眼レンズ、２２は温度検出装置である。
撮影レンズ１を通過した被写体からの光束はメインミラー１５により上方に偏向され、ファインダースクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、接眼レンズ２０からなるファインダー光学系に導かれる。
メインミラー１５の後方に配置されたフィルム面１７には、感光フィルムが配置される。撮影時にはメインミラー１５とサブミラー１６が撮影レンズ１とフィルム面１７の光路から退避され、撮影レンズ１を通過した被写体からの光束によりフィルム面１７に配置された感光フィルムが露光される。
【００１８】
また、メインミラー１５の一部分は半透過になっており、この半透過部の後方にはサブミラー１６が取り付けてある。メインミラー１５の半透過部を透過した被写体からの光束は、サブミラー１６によりカメラボディの底方向に偏向され、撮影レンズ１のフィルム等価面６の近傍に配置された焦点検出光学系８へ導かれる。さらに、焦点検出光学系８を通過した被写体からの光束は電荷蓄積型イメージセンサー９へ導かれる。
なお、焦点検出光学系８とイメージセンサー９は、撮影画面上に設定された焦点検出領域において焦点検出が可能なように構成されている。
イメージセンサー９は、センサー列９Ａ、９Ｂ上に形成された被写体像の２次像を光電変換し、被写体像の光強度分布に対応する電気的な被写体像信号を発生して信号増幅回路１０へ送る。
【００１９】
信号増幅回路１０は、イメージセンサー９から出力される被写体像信号を増幅し、焦点検出演算回路１１へ送る。蓄積制御回路１２は、この信号増幅回路１０の増幅率を制御する。
焦点検出演算回路１１は、被写体像信号を上述した焦点検出演算により処理し、撮影レンズ１の結像面とフィルム等価面６との間のデフォーカス量を算出する。また、焦点検出演算回路１１は増幅された被写体像信号の情報を蓄積制御回路１２へ送る。蓄積制御回路１２は次回の電荷蓄積時間と増幅率を決定し、イメージセンサー９のセンサー列Ａ、Ｂの電荷蓄積動作を制御する。
モータ駆動制御回路１３は、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量に基づいてモータ１４の駆動方向および駆動量を制御する。モータ１４は撮影レンズ１と機械的に結合しており、モータ駆動制御回路１３により駆動量と駆動速度が制御され、撮影レンズ１を合焦状態にする。
【００２０】
以上の実施例の構成において、イメージセンサー９が光電変換素子列を、焦点検出演算回路１１が焦点検出演算手段、合焦判定手段および合焦許容範囲変更手段を、蓄積制御回路１２が蓄積制御手段を、温度検出装置２２が温度検出手段をそれぞれ構成する。なお、これらの各手段は上記実施例に限定されない。
【００２１】
図２は焦点検出動作を示すフローチャートである。図２により、実施例の焦点検出動作を説明する。
ステップ（以下、図面では単にＳと記述する）１００において、不図示のカメラのメインスイッチが投入されるか、あるいは不図示のレリーズボタンが半押しされると、焦点検出動作を開始する。ステップ１０１で、蓄積制御回路１２に設定された蓄積時間でイメージセンサー９の蓄積制御を行い、蓄積制御回路１２に設定された増幅率で信号増幅回路１０により被写体像信号の増幅を行う。なお、焦点検出動作を開始した直後には蓄積制御を行うための情報がないので、初期設定に従って蓄積制御を行う。
ステップ１０２で、焦点検出演算回路１１により、被写体像信号の増幅率に応じて合焦許容範囲の設定を行う。例えば、基準合焦許容範囲をＤｏ、増幅率の倍率をＧｎ、所定値をαとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数４】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）｝
【００２２】
ステップ１０３で、焦点検出演算回路１１により、信号増幅回路１０から被写体像信号を読み込んで撮影レンズ１のデフォーカス量を算出する。続くステップ１０４で、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量がステップ１０２で設定された合焦許容範囲内にあるか否かを判定する。合焦許容範囲内にあればステップ１０６へ進み、許容範囲外であればステップ１０５へ進む。合焦許容範囲外の時はステップ１０５で、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量にしたがって、モータ駆動制御回路１３によりモータ１４を駆動制御し、撮影レンズ１を合焦位置へ駆動する。一方、合焦許容範囲内の時は、ステップ１０６でシャッターレリーズを許可する。
このように、被写体像信号の増幅率が高い場合に被写体像信号のノイズ成分による焦点検出演算結果のばらつきが発生しても、安定した撮影動作が可能になる。
【００２３】
上述した実施例ではいわゆる合焦優先とし、ステップ１０６でレリーズ許可を与えたが、いわゆるレリーズ優先とする場合は、ステップ１０６で表示器に合焦表示を行うようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した実施例では被写体像信号の増幅率に基づいて合焦許容範囲を設定したが、電荷蓄積時間に基づいて合焦許容範囲を設定してもよい。この場合は、基準合焦許容範囲をＤｏ、基準蓄積時間をＴｏ、蓄積時間をＴｎ、所定値をβとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数５】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋β＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２５】
さらに、被写体像信号の増幅率と蓄積時間とに基づいて合焦許容範囲を設定するようにしてもよい。この場合は、基準合焦許容範囲をＤｏ、増幅率の倍率をＧｎ、所定値をα、基準蓄積時間をＴｏ、蓄積時間をＴｎ、所定値をβとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数６】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）＋β＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２６】
さらにまた、暗電流はイメージセンサー９の動作温度が高いほど大きくなるので、温度検出装置２２による検出温度に基づいて合焦許容範囲Ｄを設定するようにしてもよい。この場合は、数式５または数式６の所定値βを、温度が高いほど大きな値になる、温度ｋに依存する変数β（ｋ）としてそれぞれ数式７または数式８により合焦許容範囲Ｄを求める。
【数７】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋β（ｋ）＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【数８】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）＋β（ｋ）＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、被写体像信号の増幅率が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、被写体像信号の増幅率が高くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項２の発明によれば、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、電荷蓄積時間が長くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項３の発明によれば、被写体像信号の増幅率が高くなるほど、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど、撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、増幅率が高くなり、且つ電荷蓄積時間が長くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項４の発明によれば、光電変換素子列の周囲温度が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、周囲温度が高くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号の暗電流のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項５の発明によれば、電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正するようにしたので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項６の発明によれば、被写体像信号の増幅率と光電変換素子列の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正するようにしたので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】一実施例の焦点検出動作を示すフローチャート。
【図３】被写体像信号の説明図。
【図４】位相差検出方式の焦点検出装置の光学系およびイメージセンサーを示す図。
【図５】相関演算の説明図。
【図６】相関演算の説明図。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ
２ 視野マスク
３ フィールドレンズ
６ フィルム等価面
７ バンドパスフィルター
８ 焦点検出光学系
９ イメージセンサー
１５ メインミラー
１６ サブミラー
１７ フィルム面
１８ ファインダースクリーン
１９ ペンタダハプリズム
２０ 接眼レンズ
２１，３１ 絞り開口部の逆投影像
２２ 温度検出装置
４１，４２ 絞り開口部
５１，５２ 再結像レンズ
【産業上の利用分野】
本発明は撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体の視差を有する一対の像を１対のイメージセンサー上に導き、これらのイメージセンサーの画像出力に基づいて一対の像の相対的なずれ量を算出し、撮影レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。
図４により、この種の焦点検出装置の概要を説明する。
撮影レンズ１の領域２１を介して入射した被写体からの光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７、視野マスク２、フィールドレンズ３、絞り開口部４１および再結像レンズ５１から構成される焦点検出光学系８を通り、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ上に結像する。同様に、撮影レンズ１の領域３１を介して入射した被写体からの光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７、視野マスク２、フィールドレンズ３、絞り開口部４２および再結像レンズ５２から構成される焦点検出光学系８を通り、イメージセンサー９のセンサー列９Ｂ上に結像する。
ここで、撮影レンズ１の領域２１の大きさは絞り開口部４１のフィールドレンズ３による逆投影像に等しく、同様に、領域３１の大きさは絞り開口部４２のフィールドレンズ３による逆投影像に等しい。
【０００３】
焦点検出光学系８によりイメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂ上に結像した一対の被写体像の２次像は、撮影レンズ１により結像される被写体の鮮鋭像が予定焦点面よりも前に像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面よりも後に像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。また、撮影レンズ１により結像される被写体の鮮鋭像が予定焦点面に像を結ぶいわゆる合焦時には、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂ上の被写体像は相対的に一致する。
したがって、焦点検出光学系８により結像される一対の被写体像の２次像をイメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの一対の被写体像信号を相関演算処理して一対の被写体像の２次像の相対位置を求めることにより、撮影レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向（以下、デフォーカス量と呼ぶ）を検出する。
なお、焦点検出領域は、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９Ｂが焦点検出光学系８により逆投影されて予定焦点面近傍で重なった部分となる。
【０００４】
次に、デフォーカス量を求める演算処理方法について述べる。
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂはそれぞれ複数の光電変換素子から成り、図５（ａ）、（ｂ）に示すように複数の光電変換出力ａ１．．．ａｎ、ｂ１．．．ｂｎを出力する。そして、それぞれ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。具体的には相関量Ｃ（Ｌ）を次式により算出する。
【数１】
Ｃ（Ｌ）＝Σ｜ａｉ−ｂｊ｜
ここで、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表わす。また、Ｌはデータ列のシフト量に当たる整数であり、ｊ−ｉ＝Ｌ、Ｌ＝−ｌｍａｘ，．．．，−２，−１，０，１，２，．．．，ｌｍａｘ。
なお、数式１において、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。
【０００５】
こうして得られた相関量Ｃ（Ｌ）の中で、極小値となる相関量を与えるシフト量に図４に示す光学系およびイメージセンサー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５（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９のセンサー列９Ａ、９Ｂの光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。
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り新たに極小値Ｃｅｘを算出し、正確な焦点検出を行う方法が特開昭６０−３７５１３号公報に提案されている。これは、図６に示すように、極小値である相関量Ｃ（０）とその両側のシフト量での相関量Ｃ（１）、Ｃ（−１）によって算出する方法で、極小値Ｃｅｘを与えるシフト量Ｆｍとデフォーカス量ＤＦは次式により求まる。
【数２】
ＤＦ＝Ｋｆ＊Ｆｍ，
Ｆｍ＝Ｌ＋ＤＬ／Ｅ，
ＤＬ＝｛Ｃ（−１）−Ｃ（１）｝／２，
Ｃｅｘ＝Ｃ（０）−｜ＤＬ｜，
Ｅ＝ＭＡＸ［｛Ｃ（１）−Ｃ（０）｝，｛Ｃ（−１）−Ｃ（０）｝］
ここで、ＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内の大きい方を選択することを意味し、Ｋｆは図６に示す光学系およびイメージセンサー９の光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数である。
【０００６】
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、それとも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、次の条件を満たした時にデフォーカス量は信頼ありとする。
【数３】
Ｅ＞Ｅ１ 且つ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１
ここで、Ｅ１，Ｇ１は所定値である。
数式３において、Ｅは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り、Ｃｅｘ／Ｅは像の一致度に主に依存し、０に近いほど信頼性が高いことになる。そして、信頼性ありと判定されるとデフォーカス量ＤＦに基づいて撮影レンズ１が駆動される。
【０００７】
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂにより光電変換された被写体像信号は、被写体の輝度に応じて出力レベルが異なる。そのため、被写体の輝度に関わらず、被写体像信号が焦点検出演算に適するレベルになるように、被写体像信号を増幅する必要がある。また、電荷蓄積時間を制御することにより、被写体像信号を焦点検出演算に適したレベルにすることも可能である。
上述した位相差検出方式による焦点検出動作を繰り返し行うことにより、撮影レンズのデフォーカス量を繰り返し検出する。そして、検出されたデフォーカス量が信頼性有りと判定されると、検出されたデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動を行い、撮影レンズの焦点調節状態が合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量となるまで駆動を行う。
また、撮影レンズの焦点調節状態が合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量にあると判定された後も、繰り返し焦点検出動作を行うことによって、撮影レンズの焦点調節状態が合焦状態であると見なせるデフォーカス量を越えたと判定されたときには、ただちに合焦または合焦状態と見なせるデフォーカス量になるまで撮影レンズを駆動することができる。
このように、繰り返し焦点検出動作を行うことにより撮影レンズは常に合焦状態を維持する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂから出力される被写体像信号には、種々の電気回路からのノイズ成分や、光電変換素子の暗電流によるノイズ成分などが光電変換素子ごとにランダムに重畳している。また、光電変換素子の暗電流は動作温度が高くなるほど増加することが知られている。
そこで、例えば、信号増幅回路により、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ、９Ｂから出力される被写体像信号を焦点検出演算に適するレベルとなるように増幅すると、被写体像信号だけでなく被写体像信号に重畳するノイズ成分も増幅される。
【０００９】
この問題を図３により詳細に説明する。
図３に示すグラフは、被写体像信号にノイズ成分が重畳している様子を示す図である。図において、縦軸は信号出力の大きさを示し、ｖを付した破線は焦点検出演算に適した出力レベルを示す。また、横軸はイメージセンサー９のセンサー列９Ａの光電変換素子ａ１．．．ａｎの並びを示す。なお以下では、被写体像信号には被写体像の信号成分とノイズ成分とが含まれているものとし、これらをそれぞれ被写体像成分およびノイズ成分と呼ぶ。
図３（ａ）、（ｂ）−１、（ｃ）−１は被写体像信号の増幅前の信号出力を示し、図３（ｂ）−２、（ｃ）−２は被写体像信号の増幅後の信号出力を示す。図３に示すグラフ中のＡｎ１、Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｃｎ１、Ｃｎ２はノイズ成分の大きさを表し、Ａｓ１、Ｂｓ１、Ｂｓ２、Ｃｓ１、Ｃｓ２は被写体像成分の大きさを表す。
図３（ａ）に示すイメージセンサー９からの出力信号は焦点検出演算に適切なレベルであるから、この被写体像信号を増幅する必要はない（増幅率１倍）。一方、図３（ｂ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）の被写体像信号の出力の約半分であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには、約２倍の増幅率で増幅する必要がある。２倍の増幅率で増幅した結果を図３（ｂ）−２に示す。図３（ｂ）−１に示す被写体像成分の大きさＢｓ１を２倍に増幅したたので、Ｂｓ２はＢｓ１の約２倍の大きさになる。ところが、被写体像信号と同様にノイズ成分も増幅されるので、Ｂｎ１も約２倍のＢｎ２の大きさになる。つまり、図３（ａ）における被写体像成分Ａｓ１に対するノイズ成分Ａｎ１の割合よりも、図３（ｂ）−２における被写体像成分Ｂｓ２に対するノイズ成分Ｂｎ２の割合の方が大きくなる。
【００１０】
同様に、図３（ｃ）−１に示す被写体増信号の出力は図３（ａ）に示す被写体増信号の出力の約１／４であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには、約４倍の増幅率で増幅する必要がある。４倍の増幅率で増幅した結果を図３（ｃ）−２に示す。図３（ｃ）−１に示す被写体像成分の大きさＣｓ１を４倍に増幅したので、Ｃｓ２はＣＳ１の約４倍の大きさになる。ところが、被写体像成分と同様にノイズ成分も増幅されるから、Ｃｎ１も約４倍のＣｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ｂ）−２における被写体像信号Ｂｓ２に対するノイズ成分Ｂｎ２の割合よりも、図３（ｃ）−２における被写体像信号Ｃｓ２に対するノイズ成分Ｃｎ２の割合の方が大きくなる。
以上のことから、被写体像信号に対する増幅率が高くなるほど、被写体像成分に対するノイズ成分の割合が大きくなることが分かる。
上述したノイズはイメージセンサー９の一対のセンサー列９Ａ、９Ｂの複数の光電変換素子にランダムに現れるので、上述した相関演算を行うと対の２次像の一致度に大きな影響を与えることになり、焦点検出演算結果は大きくばらついてしまう。
【００１１】
また、蓄積時間を長くした場合にもノイズ成分が増える。これを図３を用いて詳細に説明する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）−１、（ｃ）−１は同じ蓄積時間で電荷の蓄積を行ったものとし、図３（ｂ）−２、（ｃ）−２は、図３（ｂ）−１、（ｃ）−１に示す被写体像信号が焦点検出演算に適する出力レベルとなる蓄積時間を設定して、電荷の蓄積を行なったものとする。また、Ａｎ１、Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｃｎ１、Ｃｎ２は暗電流の大きさを表し、他の符号は上述したとおりとする。
図３（ａ）は、イメージセンサー９の出力が焦点検出演算に適したレベルとなる蓄積時間で電荷蓄積を行なったものとする。図３（ｂ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）の場合と同じ蓄積時間で蓄積を行ったにもかかわらず、図３（ａ）の被写体像信号の出力の約半分である。したがって、図３（ｂ）−１の場合は、焦点検出演算に適した出力レベルにするために、図３（ａ）に比べ約２倍の蓄積時間で蓄積を行う必要がある。２倍の蓄積時間で蓄積を行った結果を図３（ｂ）−２に示す。図３（ｂ）−２に示す被写体像成分の大きさＢｓ２は、２倍の蓄積時間で蓄積を行ったのでＢｓ１の約２倍のＢｓ２の大きさになる。ところが、暗電流も２倍の蓄積時間で蓄積されるので、Ｂｎ１も約２倍のＢｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ａ）における被写体像成分Ａｓ１に対する暗電流Ａｎ１の割合よりも、図３（ｂ）−２における被写体像成分Ｂｓ２に対する暗電流Ｂｎ２の割合の方が大きくなることが分かる。
【００１２】
同様に、図３（ｃ）−１に示す被写体像信号の出力は、図３（ａ）に示す被写体像信号の出力の約１／４であるから、焦点検出演算に適する出力レベルにするためには約４倍の蓄積時間で蓄積を行う必要がある。４倍の蓄積時間で電荷の蓄積を行なった結果を図３（ｃ）−２に示す。図３（ｃ）−２に示す被写体像成分の大きさＣｓ２は、４倍の蓄積時間で蓄積を行ったのでＣｓ１の約４倍のＣｓ２の大きさになる。ところが、暗電流も４倍の蓄積時間で蓄積されるので、Ｃｎ１も約４倍のＣｎ２の大きさになる。
つまり、図３（ｂ）−２に示す被写体像信号Ｂｓ２に対する暗電流Ｂｎ２の割合よりも、図３（ｃ）−２に示す被写体像信号Ｃｓ２に対する暗電流Ｃｎ２の割合の方が大きくなる。
以上のことから、蓄積時間が長くなるほど、被写体像成分に対する暗電流の割合が大きくなることが分かる。
つまり、蓄積時間を長くした場合にも被写体像信号に占める暗電流のノイズ成分が増えるので、上述した相関演算を行うと対の２次像の一致度に大きく影響を与え、焦点検出演算結果は大きくばらついてしまう。
【００１３】
このように、被写体像信号に重畳するノイズ成分によって焦点検出演算結果がばらつき、撮影レンズがいったん合焦した後も合焦近傍で細かく駆動される上に、撮影レンズの焦点調節状態を示すファインダー内の表示も不安定になるので、撮影者に煩わしさを与える。また、撮影レンズが合焦した時だけシャッターレリーズが許可される、いわゆる合焦優先の撮影時には、ノイズ成分の重畳によって焦点検出演算結果がばらつき、撮影レンズが合焦近傍にあってもシャッターレリーズが禁止されることになり、シャッターチャンスを逃すこともある。
【００１４】
本発明の目的は、被写体像信号に重畳するノイズ成分の影響を排除して正確な焦点検出を行うようにした焦点検出装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、この信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記信号増幅手段の増幅率が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項２の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間が長くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項３の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、前記信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて前記合焦判定手段の合焦許容範囲を変更し、増幅率が高くなるほど、電荷蓄積時間が長くなるほど合焦許容範囲を広くする合焦許容範囲変更手段を備える。
請求項４の発明は、被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出された周囲温度が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段とを備える。
請求項５の焦点検出装置は前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、前記合焦許容範囲変更手段によって、前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正するようにしたものである。
請求項６の焦点検出装置は、前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、前記合焦許容範囲変更手段によって、前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正するようにしたものである。
【００１６】
【作用】
請求項１の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、被写体像信号の増幅率が高くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項２の焦点検出装置では、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、電荷蓄積時間が長くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項３の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率が高くなるほど、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど、撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、増幅率が高くなり、且つ電荷蓄積時間が長くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項４の焦点検出装置では、光電変換素子列の周囲温度が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定する。これにより、周囲温度が高くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号の暗電流のノイズ成分が増加し、焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されるので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項５の焦点検出装置では、電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正する。これにより、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項６の焦点検出装置では、被写体像信号の増幅率と光電変換素子列の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正する。これにより、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
【００１７】
【実施例】
本発明の焦点検出装置を一眼レフレックスカメラに適用した一実施例を説明する。
図１は焦点検出装置を備えた一眼レフレックスカメラの断面図である。なお、図４に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。
図において、１０は信号増幅回路、１１は焦点検出演算回路、１２は蓄積制御回路、１３はモータ駆動制御回路、１４はモータ、１５はメインミラー、１６はサブミラー、１７はフィルム面、１８はファインダースクリーン、１９はペンタダハプリズム、２０は接眼レンズ、２２は温度検出装置である。
撮影レンズ１を通過した被写体からの光束はメインミラー１５により上方に偏向され、ファインダースクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、接眼レンズ２０からなるファインダー光学系に導かれる。
メインミラー１５の後方に配置されたフィルム面１７には、感光フィルムが配置される。撮影時にはメインミラー１５とサブミラー１６が撮影レンズ１とフィルム面１７の光路から退避され、撮影レンズ１を通過した被写体からの光束によりフィルム面１７に配置された感光フィルムが露光される。
【００１８】
また、メインミラー１５の一部分は半透過になっており、この半透過部の後方にはサブミラー１６が取り付けてある。メインミラー１５の半透過部を透過した被写体からの光束は、サブミラー１６によりカメラボディの底方向に偏向され、撮影レンズ１のフィルム等価面６の近傍に配置された焦点検出光学系８へ導かれる。さらに、焦点検出光学系８を通過した被写体からの光束は電荷蓄積型イメージセンサー９へ導かれる。
なお、焦点検出光学系８とイメージセンサー９は、撮影画面上に設定された焦点検出領域において焦点検出が可能なように構成されている。
イメージセンサー９は、センサー列９Ａ、９Ｂ上に形成された被写体像の２次像を光電変換し、被写体像の光強度分布に対応する電気的な被写体像信号を発生して信号増幅回路１０へ送る。
【００１９】
信号増幅回路１０は、イメージセンサー９から出力される被写体像信号を増幅し、焦点検出演算回路１１へ送る。蓄積制御回路１２は、この信号増幅回路１０の増幅率を制御する。
焦点検出演算回路１１は、被写体像信号を上述した焦点検出演算により処理し、撮影レンズ１の結像面とフィルム等価面６との間のデフォーカス量を算出する。また、焦点検出演算回路１１は増幅された被写体像信号の情報を蓄積制御回路１２へ送る。蓄積制御回路１２は次回の電荷蓄積時間と増幅率を決定し、イメージセンサー９のセンサー列Ａ、Ｂの電荷蓄積動作を制御する。
モータ駆動制御回路１３は、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量に基づいてモータ１４の駆動方向および駆動量を制御する。モータ１４は撮影レンズ１と機械的に結合しており、モータ駆動制御回路１３により駆動量と駆動速度が制御され、撮影レンズ１を合焦状態にする。
【００２０】
以上の実施例の構成において、イメージセンサー９が光電変換素子列を、焦点検出演算回路１１が焦点検出演算手段、合焦判定手段および合焦許容範囲変更手段を、蓄積制御回路１２が蓄積制御手段を、温度検出装置２２が温度検出手段をそれぞれ構成する。なお、これらの各手段は上記実施例に限定されない。
【００２１】
図２は焦点検出動作を示すフローチャートである。図２により、実施例の焦点検出動作を説明する。
ステップ（以下、図面では単にＳと記述する）１００において、不図示のカメラのメインスイッチが投入されるか、あるいは不図示のレリーズボタンが半押しされると、焦点検出動作を開始する。ステップ１０１で、蓄積制御回路１２に設定された蓄積時間でイメージセンサー９の蓄積制御を行い、蓄積制御回路１２に設定された増幅率で信号増幅回路１０により被写体像信号の増幅を行う。なお、焦点検出動作を開始した直後には蓄積制御を行うための情報がないので、初期設定に従って蓄積制御を行う。
ステップ１０２で、焦点検出演算回路１１により、被写体像信号の増幅率に応じて合焦許容範囲の設定を行う。例えば、基準合焦許容範囲をＤｏ、増幅率の倍率をＧｎ、所定値をαとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数４】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）｝
【００２２】
ステップ１０３で、焦点検出演算回路１１により、信号増幅回路１０から被写体像信号を読み込んで撮影レンズ１のデフォーカス量を算出する。続くステップ１０４で、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量がステップ１０２で設定された合焦許容範囲内にあるか否かを判定する。合焦許容範囲内にあればステップ１０６へ進み、許容範囲外であればステップ１０５へ進む。合焦許容範囲外の時はステップ１０５で、焦点検出演算回路１１により算出されたデフォーカス量にしたがって、モータ駆動制御回路１３によりモータ１４を駆動制御し、撮影レンズ１を合焦位置へ駆動する。一方、合焦許容範囲内の時は、ステップ１０６でシャッターレリーズを許可する。
このように、被写体像信号の増幅率が高い場合に被写体像信号のノイズ成分による焦点検出演算結果のばらつきが発生しても、安定した撮影動作が可能になる。
【００２３】
上述した実施例ではいわゆる合焦優先とし、ステップ１０６でレリーズ許可を与えたが、いわゆるレリーズ優先とする場合は、ステップ１０６で表示器に合焦表示を行うようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した実施例では被写体像信号の増幅率に基づいて合焦許容範囲を設定したが、電荷蓄積時間に基づいて合焦許容範囲を設定してもよい。この場合は、基準合焦許容範囲をＤｏ、基準蓄積時間をＴｏ、蓄積時間をＴｎ、所定値をβとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数５】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋β＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２５】
さらに、被写体像信号の増幅率と蓄積時間とに基づいて合焦許容範囲を設定するようにしてもよい。この場合は、基準合焦許容範囲をＤｏ、増幅率の倍率をＧｎ、所定値をα、基準蓄積時間をＴｏ、蓄積時間をＴｎ、所定値をβとすると、合焦許容範囲Ｄは次式により求められる。
【数６】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）＋β＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２６】
さらにまた、暗電流はイメージセンサー９の動作温度が高いほど大きくなるので、温度検出装置２２による検出温度に基づいて合焦許容範囲Ｄを設定するようにしてもよい。この場合は、数式５または数式６の所定値βを、温度が高いほど大きな値になる、温度ｋに依存する変数β（ｋ）としてそれぞれ数式７または数式８により合焦許容範囲Ｄを求める。
【数７】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋β（ｋ）＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【数８】
Ｄ＝±｛Ｄｏ＋α＊（Ｇｎ−１）＋β（ｋ）＊（Ｔｎ−Ｔｏ）｝，
ただし、Ｔｎ＜Ｔｏの時、Ｔｎ＝Ｔｏ
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、被写体像信号の増幅率が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、被写体像信号の増幅率が高くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項２の発明によれば、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、電荷蓄積時間が長くなって被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項３の発明によれば、被写体像信号の増幅率が高くなるほど、光電変換素子列の電荷蓄積時間が長くなるほど、撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、増幅率が高くなり、且つ電荷蓄積時間が長くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項４の発明によれば、光電変換素子列の周囲温度が高くなるほど撮影レンズの合焦許容範囲が広くなるように変更し、焦点検出演算結果の焦点調節状態を変更後の合焦許容範囲と比較して撮影レンズの合焦／非合焦を判定するようにしたので、周囲温度が高くなって光電変換素子列から出力される被写体像信号の暗電流のノイズ成分が増加し、それにより焦点検出演算結果が大きくばらついても、そのばらつきをキャンセルするように合焦許容範囲が広く変更されて正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項５の発明によれば、電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正するようにしたので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
請求項６の発明によれば、被写体像信号の増幅率と光電変換素子列の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、光電変換素子列の周囲温度に基づいて補正するようにしたので、正確な合焦／非合焦の判定がなされ、合焦近傍での撮影レンズの動きと表示器による合焦表示が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】一実施例の焦点検出動作を示すフローチャート。
【図３】被写体像信号の説明図。
【図４】位相差検出方式の焦点検出装置の光学系およびイメージセンサーを示す図。
【図５】相関演算の説明図。
【図６】相関演算の説明図。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ
２ 視野マスク
３ フィールドレンズ
６ フィルム等価面
７ バンドパスフィルター
８ 焦点検出光学系
９ イメージセンサー
１５ メインミラー
１６ サブミラー
１７ フィルム面
１８ ファインダースクリーン
１９ ペンタダハプリズム
２０ 接眼レンズ
２１，３１ 絞り開口部の逆投影像
２２ 温度検出装置
４１，４２ 絞り開口部
５１，５２ 再結像レンズ
Claims (6)
- 被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、
撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、この信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、
この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、
前記信号増幅手段の増幅率が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、
撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、
この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、
前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間が長くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、
撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記光電変換素子列から出力される被写体像信号を増幅する信号増幅手段と、
前記光電変換素子列の電荷蓄積時間を制御する蓄積制御手段と、
前記信号増幅手段により増幅された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、
この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、
前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて前記合焦判定手段の合焦許容範囲を変更し、増幅率が高くなるほど、電荷蓄積時間が長くなるほど合焦許容範囲を広くする合焦許容範囲変更手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 被写体像の光強度分布に応じた被写体像信号を出力する光電変換素子列と、
撮影レンズを通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列へ導き、前記被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記光電変換素子列から出力された被写体像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を演算する焦点検出演算手段と、
この焦点検出演算手段により演算された焦点調節状態を所定の合焦許容範囲と比較して前記撮影レンズの合焦／非合焦を判定する合焦判定手段とを備えた焦点検出装置であって、
前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段により検出された周囲温度が高くなるほど前記合焦判定手段の合焦許容範囲が広くなるように変更する合焦許容範囲変更手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、
前記合焦許容範囲変更手段は、前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間に応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正することを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記光電変換素子列の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、
前記合焦許容範囲変更手段は、前記信号増幅手段の増幅率と前記蓄積制御手段の電荷蓄積時間とに応じて変更した合焦許容範囲を、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて補正することを特徴とする焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26561894A JP3550601B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26561894A JP3550601B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 焦点検出装置 |
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| JPH08122626A JPH08122626A (ja) | 1996-05-17 |
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Family Applications (1)
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| JP26561894A Expired - Lifetime JP3550601B2 (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 焦点検出装置 |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021010022A1 (ja) * | 2019-07-12 | 2021-01-21 | ソニー株式会社 | 撮像装置、絞り機構制御方法 |
-
1994
- 1994-10-28 JP JP26561894A patent/JP3550601B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH08122626A (ja) | 1996-05-17 |
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