JP4054422B2

JP4054422B2 - カメラ及び交換レンズ装置

Info

Publication number: JP4054422B2
Application number: JP32723597A
Authority: JP
Inventors: 康夫須田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JPH11142724A; US6112029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換素子からの出力を用いることにより焦点検出を可能とする焦点検出視野を撮像画面内に複数持つ焦点検出装置を有するカメラや、交換レンズ装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりカメラ用の焦点検出装置として、ＴＴＬ（Through The Lens）位相差検出方式の焦点検出装置が用いられている。ＴＴＬ位相差検出方式とは、撮影レンズの瞳の異なる部分を通過した２光束を用いて物体像をそれぞれ形成し、二つの物体像間の位置の位相を検出して、これを撮影レンズのデフォーカス量に換算するものである。
【０００３】
この焦点検出方式は撮影レンズの焦点距離に関わらずデフォーカス検出が可能であることや、焦点検出視野の大きさが撮影レンズの焦点距離に関わらず固定されていることから、撮影レンズ交換式のカメラシステムに好適である。また近年、ＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出装置であって複数の焦点検出視野を有するものも製品化されている。
【０００４】
ところで、ＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出装置では焦点検出光束の一部にケラレが生じると焦点検出精度が著しく低下するため、装着される撮影レンズは各焦点検出視野についてケラレが発生しない瞳の大きさを持っていなければならない。このため、各種の撮影レンズを自動焦点調節カメラシステムに含めるに際し、二つの方向性が考えられる。第一は、カメラ本体が持っているすべての焦点検出視野が機能するように対象となる撮影レンズの範囲を制限するものであり、第二は、焦点検出視野毎にその動作を許可するか不許可とするか、あるいは、その検出結果を採用するかしないかを、撮影レンズ等の状態に応じて決定するものである。
【０００５】
上記第一のシステム構成では、カメラとしては、装着される全ての撮影レンズの全てのズーム位置，距離環位置において、各焦点検出視野に入射する焦点検出光束のケラレがなく、逆に撮影レンズは、全てのズーム位置，距離環位置で、カメラのすべての焦点検出光束を制限することがない。
【０００６】
また、上記第二のシステム構成では、カメラから見れば、装着される撮影レンズのズーム位置，距離環位置によって、各焦点検出視野に入射する焦点検出光束のケラレが発生し、逆に撮影レンズは、ズーム位置，距離環位置次第で、焦点検出光束を制限することがある。
【０００７】
第一のシステム構成で自動焦点調節の対象となる撮影レンズは例えば次のようなものである。
【０００８】
１）開放ＦナンバーがＦ5.6 を越えないような、ある程度以上の明るさを持った撮影レンズ
２）さらにやや暗くても特殊な射出窓を持つ撮影レンズ
ここで、特殊な射出窓を持つ撮影レンズとは、射出窓の位置と形状が撮影レンズ群全体の中央値にあるような撮影レンズであって、例えば反射型光学系をその一つとすることもできる。
【０００９】
この自動焦点検出カメラシステムでは、少なくともＦ5.6 よりも暗くない撮影レンズであればどんなレンズでもカメラに装着して自動焦点調節が行える。
【００１０】
第二のシステム構成では、もっと撮影レンズの範囲を拡大することも可能である。また、逆に焦点検出光束側の自由度を高くして、より広範囲に焦点検出視野を配置することも可能である。
【００１１】
特公平６−９０３４９号に開示されているように、撮影レンズのズーム範囲の中から最も大きい開放Ｆナンバーを出力し、カメラの焦点検出動作の可否を判定する様にすれば、出来るだけ多くの焦点検出視野での焦点検出動作を行わせつつ、撮影レンズのズーミングによって焦点検出光束のケラレが現れるような場合にも前もって焦点検出を不作動にすることができる。
【００１２】
また、特公平７−６２７３１号に開示されているところの、測距基線長の異なる二つのＴＴＬ焦点検出系を備えたカメラで、対となる像信号の相似性を検出してどちらの焦点検出系を用いるかを切り換える技術も、複数の焦点検出視野の検出結果を選択的に採用するために応用可能なものとして挙げることができる。
【００１３】
このように装着された撮影レンズの性質や像信号の状態によって複数の焦点検出視野での焦点検出動作を選択的に行わせれば、光学的に焦点検出精度が保証された焦点検出視野のみからの焦点検出情報に基づいて撮影レンズの結像位置を制御することが可能になるため、よりピントの正確な写真を得ることができて有効である。
【００１４】
さて、以上のようなシステム構成が知られている中で、次に、撮影レンズの焦点距離を拡大するテレコンバージョンレンズを追加装着したときについて考えてみる。一例として、マスターレンズとしては焦点距離３００mm／開放Ｆナンバー４の撮影レンズを、テレコンバージョンレンズとしては焦点距離を２倍にするリアコンバータ光学系を、そして、カメラとしては画面中央と左右に合計５箇所の焦点検出視野を備えたものを取り上げる。
【００１５】
このとき、マスターレンズとテレコンバージョンレンズとを合成して得られる撮影レンズ系は「焦点距離６００mm／開放Ｆナンバー８」である。特公平６−１９４８８号に開示されているところの、撮影レンズの焦点距離を大きくするためのテレコンバージョンレンズ内にレンズ駆動手段を備え、マニュアルフォーカス専用のマスターレンズを用いた場合についてもこの一例と考えることが出来る。
【００１６】
まず、マスターレンズについて言えば、「３００mm／Ｆ４」は開放ＦナンバーがＦ5.6 よりも明るいため、第一のシステム構成でも第二のシステム構成でも問題なく自動焦点調節システムの対象レンズである。
【００１７】
ところが、テレコンバージョンレンズを含んだ撮影レンズ系としての開放Ｆナンバーは上記のようにＦ８であり、Ｆ5.6 よりも暗くなる。特殊な射出窓を持つ撮影レンズにも該当しないので、第一のシステム構成ではこの撮影レンズ系は自動焦点調節システムの対象外となる。すなわち、このときピント合わせは手動で行うしかない。
【００１８】
一方、第二のシステム構成は焦点検出視野毎にその動作を許可するか不許可とするか、あるいは、その検出結果を採用するかしないかを、撮影レンズ等の状態に応じて決定するものであるので、撮影レンズの光軸に近い３箇所の焦点検出視野が動作可能と言うこともあり得る。
【００１９】
すなわち、特開平５−３２３１８２号に説明されているように、光軸から外れた位置の焦点検出視野で焦点検出光束にケラレが生じるかどうかは、その焦点検出視野と焦点検出視野位置に対応した撮影レンズ系の射出窓との関係で決定される。ケラレがあれば、多くの場合対となる像信号の相似性が低く、この焦点検出結果は採用できないし、予めケラレが発生することが分かれば、その焦点検出視野を動作させないようにする必要がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの先行技術には次のような欠点があって、十分に満足できるものではなかった。
【００２１】
（１）第一のシステム構成では、カメラ本体が持っているすべての焦点検出視野が機能するように対象となる撮影レンズの範囲を制限するため、前述のような５点の焦点検出領域を備えたカメラ等と開放Ｆナンバーの大きい暗い撮影レンズとの組み合わせでは、画面中央付近の焦点検出視野に焦点検出光束のケラレが発生しないにも関わらず、画面周辺の焦点検出視野に焦点検出光束のケラレが発生するために対象レンズから外されてしまうといったことがある。したがって、焦点検出システムの対象となるレンズはかなり制限され、システムを構成するレンズ群は小さくなる。
【００２２】
（２）第二のシステム構成で予め焦点検出視野毎にその動作を許可するか不許可とするかを決定するものでは、特公平６−９０３４９号，特開平５−３２３１８２号に開示されるように、判定処理が非常に複雑で、かなりの高速処理が可能なマイクロンピュータが必要となってしまう。したがって、コスト的に高価にならざるを得ない。しかも、使用可能な焦点検出視野を決定する撮影レンズの性質が難解であり、どの焦点検出視野が使用可能になるのかが撮影者には分かりにくいという重大な欠点がある。
【００２３】
また、焦点検出視野毎の検出結果を採用するかしないかを演算処理によって決定するものでは、例えば特公平７−６２７３１号に開示されるように、判定以前に焦点検出センサの駆動と像信号の信号処理が必要であるわけで、結果的に使用しない焦点検出視野までも含んだ処理時間が焦点検出の度に必要となる。したがって、ピント調節の応答性が悪く、迅速な撮影には適さない。
【００２４】
特に、特公平６−１９４８８号に開示されるテレコンバージョンレンズに関する技術では、焦点検出装置が取り込む焦点検出光束のケラレを判定するためにこのような処理が必須となる。
【００２５】
（発明の目的）
本発明の目的は、焦点検出動作を可能とする撮影光学系を出来るだけ制限せず、カメラに装着して使用できる撮影光学系の数を増やすことができ、迅速な焦点調節を行うことを可能にするカメラ及び交換レンズ装置を提供しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、装着された撮影光学系とデータの授受を行う通信手段と、前記撮影光学系による物体像を複数の画素を持つ光電変換素子上に再結像する一対の再結像光学系、及び、該再結像光学系の入射瞳を前記撮影光学系の定められた位置に投影する瞳投影手段を具備し、前記光電変換素子からの出力を用いることにより焦点検出を可能とする焦点検出視野を撮像画面内に複数持つ焦点検出装置とを有するカメラにおいて、前記複数の焦点検出視野が、前記撮影光学系の第１の開放Ｆナンバーに対応し、該第１の開放Ｆナンバーを越えない場合には焦点検出が対応可能であって、かつ該第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第１の焦点検出視野群と、前記第１の開放Ｆナンバーよりも小さい第２の開放Ｆナンバーに対応し、該第２の開放Ｆナンバーを越えない場合に前記第１の焦点検出視野群での焦点検出より高精度の焦点検出が対応可能であって、かつ前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、該第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第２の焦点検出視野群とを有し、当該カメラに装着される撮影光学系の現在の開放Ｆナンバーが、前記第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第１の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断し、前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、かつ前記第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第２の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断する判断手段を有するカメラとするものである。
【００３６】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、装着された交換レンズ装置とデータの授受を行う通信手段と、前記交換レンズ装置による物体像を複数の画素を持つ光電変換素子上に再結像する一対の再結像光学系、及び、該再結像光学系の入射瞳を前記撮影光学系の定められた位置に投影する瞳投影手段を具備し、前記光電変換素子からの出力を用いることにより焦点検出を可能とする焦点検出視野を撮像画面内に複数持つ焦点検出装置とを備え、前記複数の焦点検出視野が、前記撮影光学系の第１の開放Ｆナンバーに対応し、該第１の開放Ｆナンバーを越えない場合には焦点検出が対応可能であって、かつ該第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第１の焦点検出視野群と、前記第１の開放Ｆナンバーよりも小さい第２の開放Ｆナンバーに対応し、該第２の開放Ｆナンバーを越えない場合に前記第１の焦点検出視野群での焦点検出より高精度の焦点検出が対応可能であって、かつ前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、該第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第２の焦点検出視野群とを有し、当該カメラに装着される撮影光学系の現在の開放Ｆナンバーが、前記第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第１の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断し、前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、かつ前記第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第２の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断する判断手段を有するカメラに装着される交換レンズ装置において、前記判断手段が特定の焦点検出視野で焦点検出動作を行えるか否かの許可情報を記憶する記憶手段を有する交換レンズ装置とするものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００４０】
図４は本発明のカメラシステムを構成するカメラの要部を示す構成図、図５及び図６は焦点検出装置の主要部分を示す図である。
【００４１】
焦点検出装置は撮影レンズの瞳を縦方向に分離する検出系と、横方向に分離する検出系とを持ち、図５は前者の、図６は後者の、それぞれ光路を撮影レンズの光軸を含む平面上に投影して示したものである。
【００４２】
これらの図において、４０６はカメラボディー、４０１は撮影レンズ、４０１ａは絞り、４０１ｂは撮影レンズ４０１の前側開口、４０１ｃは撮影レンズ４０１の後側開口、４０７はレンズ駆動装置、１０１は撮影レンズの光軸、１０２は撮像面であって、写真フィルムあるいはＣＣＤといった撮像手段が置かれている。１０３は撮影レンズの光軸１０１上に配置され、中央部に半透過性の領域を有する主ミラー、４０３はフォーカシングスクリーン、４０４はペンタプリズム、４０５は接眼レンズ、１０４は撮影レンズの光軸１０１上に斜めに配置された第一の反射鏡、１０５は第一の反射鏡１０４によって折り返された、撮像面１０２に共役な近軸的結像面、１０６は第二の反射鏡、１０７は赤外線カットフィルタ、１０８は４つの開口部を有する絞り、１０９は絞りの開口部に対応して４つのレンズ部を有する再結像レンズブロック、１１０は第三の反射鏡、１１１は二対の二次元型受光エリア１１１−１，１１１−２を有するエリアセンサ（光電変換素子）である。
【００４３】
各受光エリアは同一の受光開口を持った多数の画素より成る複数のセンサ列で構成され、センサ列同士も対を成している。ここで、第一の反射鏡１０４は楕円鏡であって、楕円を定義する二つの焦点は、撮影レンズの光軸１０１上の光線が主ミラー１０３で屈折した後の光路を逆に撮影レンズ４０１側に延長した線上と、その光線が第一の反射鏡１０４によって反射した後の光路を延長した線上にそれぞれ位置する。また、第一の反射鏡１０４は焦点検出領域を制限する視野マスクの役割を兼ねるため、必要な領域のみが光を反射するようになっている。第二の反射鏡１０６と第三の反射鏡１１０は平面鏡である。なお、これらの構成要素のうちの光学的に機能する部分は何れも紙面に対して対称に構成されている。
【００４４】
図７は絞り１０８の平面図であり、該絞り１０８は金属製あるいは樹脂製の遮光性薄板よりなる。
【００４５】
同図において、１０８ｅ〜１０８ｈは絞り開口部、１０８ｉ，１０８ｊは位置決め穴である。絞り１０８は位置決め穴１０８ｉ，１０８ｊを介して再結像レンズブロック１０９に固定される。再結像レンズブロック１０９の光入射側は、第一の反射鏡１０４によって偏向した撮影レンズ４０１の光軸上に中心を持つ単一の凹状球面となっており、射出側は互いに反対方向に偏心した二対の凸レンズ１０９ｅ〜１０９ｈとなっている。さらに、凹状球面の中心は第一の反射鏡１０４によって形成される撮影レンズ４０１の近軸的結像面１０５に、また、前記二対のレンズ部１０９ｅ〜１０９ｈの中心は前記絞り開口中心の近傍に位置している。このような形にレンズのパワーを配置する事によって、広い光の波長域に渡っての高精度な焦点検出が可能である。
【００４６】
絞り１０８と再結像レンズブロック１０９との位置関係は、図７に破線で示した如く、絞り１０８の背後に二対のレンズ１０９ｅ〜１０９ｈが位置するように設定してある。したがって、絞り開口そのものが再結像光学系の入射瞳である。絞り開口１０８ｅ，１０８ｇの開口重心は、撮影レンズ４０１の光軸近傍の光路に平行であってレンズ部１０９ｅ，１０９ｇの曲率中心Ｐ６，Ｐ７を含む第一の平面ＰＬ１上にあり、また、絞り開口１０８ｆ，１０８ｈの開口重心とレンズ部１０９ｆ，１０９ｈの曲率中心は撮影レンズ４０１の光軸近傍の光路を含み第一の平面ＰＬ１と直交する第二の平面ＰＬ２上にある。
【００４７】
焦点検出光束の光路としては、絞り開口部とレンズ部とで同一の添え字で示したもの同士が対応し、各開口部を通過した光束は第三の反射鏡１１０を介してエリアセンサ１１１上に二次物体像を形成する。なお、異なる添え字の要素を通過した光束はエリアセンサ１１１上の所望の位置に到達しないため、焦点検出には寄与しない。添え字ｅ，ｇで示した要素を通過する光束を用いる検出系は、撮影レンズ４０１の射出瞳を縦方向に分離し、一方、添え字ｆ，ｈで示した要素を通過する光束を用いる検出系は、撮影レンズ４０１の射出瞳を横方向に分離する。以降、瞳を縦方向に分離する検出系を第一の焦点検出系と、瞳を横方向に分離する検出系を第二の焦点検出系と、それぞれ呼ぶことにする。
【００４８】
図８は焦点検出装置の回路構成を示すブロック図であり、エリアセンサ１１１にはインターフェイス回路１６０が接続され、さらにインターフェイス回路１６０は処理装置であるマイクロコンピュータ１６５に接続されている。マイクロコンピュータ１６５により、焦点検出に用いるエリアセンサ１１１の受光エリア内の領域指定や、光電荷の蓄積制御が行われる。マイクロコンピュータ１６５はＣＰＵ（中央処理部）１６１，ＲＯＭ１６２，ＲＡＭ１６３，ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）１６４を有し、ＲＯＭ１６２に格納されているプログラムに従って焦点検出処理動作を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１６４には焦点検出光学系の光学情報が調整行程などによって予め格納されている。１６７は液晶表示器５００を駆動するための液晶駆動回路である。また、１６６はカメラに装着された撮影レンズ側のマイクロコンピュータである。
【００４９】
以上の構成における光学作用を説明する。
【００５０】
図５及び図６に示した１１２ｅ，１１２ｇ，１１２ｆ（１１２ｈ）は絞り１０８を通過して焦点検出に使われる画面中央への光束である。これらの光線の進む順に説明を加える。
【００５１】
まず、撮影レンズ４０１からの光束の一部は主ミラー１０３を透過した後、第一の反射鏡１０４によってほぼ主ミラー１０３の傾きに沿った方向に反射される。第一の反射鏡１０４は前述のように楕円鏡であって、二つの焦点の近傍同士を実質的に投影関係におくことができる。ここでは一方の焦点を撮影レンズ４０１の代表射出瞳位置の光学的な等価点に、他方の焦点を再結像光学系の入射瞳となる絞り１０８の光学的な等価点に設定し、フィールドレンズとしての機能を持たせている。すなわち第一の反射鏡１０４は再結像光学系の入射瞳を撮影レンズ４０１の代表射出瞳位置に投影する瞳投影手段である。
【００５２】
この撮影レンズ４０１の代表射出瞳位置とは、カメラに装着される種々の撮影レンズの射出窓の条件を勘案し総合的に決定される焦点検出系固有の仮定瞳位置である。
【００５３】
射出窓は撮影レンズ４０１の前側開口４０１ｂと後側開口４０１ｃをそれぞれそれ以降のレンズ系を通してみた虚像であり、図４に示したような簡単な撮影レンズでは、前側開口４０１ｂを撮影レンズを通して見たときの虚像と後側開口４０１ｃそのものになる。但し、ズームレンズにおいては多くのレンズが口径蝕に関与することからも分かるように、一般には前側開口と後側開口は像が投影される撮像面上の位置に応じて変化する。
【００５４】
第一の反射鏡１０４で反射した光束は第二の反射鏡１０６で再び反射し、赤外線カットフィルタ１０７に入射する。焦点検出の精度を低下させる要因となる赤外線がここで除去され、撮影レンズ４０１の収差補正が十分に成されている波長域の光のみが背後に置かれた絞り１０８や再結像レンズブロック１０９まで到達する。再結像レンズブロック１０９の作用で収斂した光束は第三の反射鏡１１０を介して二次物体像をエリアセンサ１１１上に形成する。
【００５５】
図９はエリアセンサ１１１上の二次物体像の様子を示す図であって、格子状の物体についての例である。再結像レンズブロック１０９の４つのレンズによって４つの二次物体像が形成され、１２２ｇ，１２２ｅ及び１２２ｆ，１２２ｈがそれぞれ相対的位置関係を検出するための対の像となる。ここで、絞り１０８の開口部１０８ｅ，１０８ｇの間隔と、開口部１０８ｆ，１０８ｈの間隔とは異なり、間隔の広い第二の焦点検出系の方が二次物体像の移動が敏感になるため、より高精度な焦点検出が可能である。
【００５６】
物体が投影される範囲は、第一の焦点検出系の二次物体像１２２ｇ，１２２ｅと第二の焦点検出系の二次物体像１２２ｆ，１２２ｈとでは異なり、二次物体像１２２ｇ，１２２ｅでは第一反射鏡１０４の大きさで決定される領域に、二次物体像１２２ｆ，１２２ｈではその絞り開口部の間隔の差異から、主ミラー１０３や第二の反射鏡１０６上で光線が通れるだけの領域となって、二次物体像１２２ｇ，１２２ｅよりも狭くなる。また、第一の反射鏡１０４が斜設されていることに起因して、各像には一種の偏心ディストーションである軸対称性の無いかなり大きな歪みが生じる。
【００５７】
但し、このような歪みが存在する場合であっても、次の二つの条件を満たせば特に速やかなピント合わせが必要なカメラ用の焦点検出装置としても問題はない。その条件とは、正確な合焦判定を得るために、▲１▼少なくとも撮影レンズが合焦しているとき、検出対象となる一対のセンサ列上には物体上で同一位置に対応する二次物体像が投影されていること、つまり、センサ列に直交する方向において二像の倍率差が小さいことである。また、正確なデフォーカス検出を得るために、▲２▼撮影レンズのデフォーカスが生じた際、検出対象となる一対のセンサ列上には物体上で同一位置に対応する二次物体像が位置的な位相差を持って投影されていることである。
【００５８】
さて、このような観点からこの焦点検出系の像とセンサについて説明する。
【００５９】
まず、瞳を縦方向に分離する第一の焦点検出系については、第一の反射鏡１０４の傾きが瞳の分離方向と一致した図５の紙面内であるために、図９に示した二次物体像１２２ｇ，１２２ｅの何れについても歪みはこの紙面に対称な扇形状となり、歪み自体はかなり大きい。しかし、二像間での歪みの差に注目すればそれは僅かであって、特に瞳の分離と直交する方向に相当する図９の横方向の像倍率差はほとんど無い。したがって、例えば図１０の如く受光エリアとセンサ列を配置すれば、一方の受光エリア上の任意のセンサ列上に投影された物体像と対になる物体像は、他方の受光エリア上の対応するセンサ列上に投影されることになる。つまり、上記の条件▲１▼を満たす。
【００６０】
図１１は二次像の移動方向を説明するために位相差検出方式の焦点検出系全体の役割を一般的に示した要部ブロック図である。
【００６１】
同図において、５１０は物体、５１１は対物レンズ、５１４は焦点検出光学系、５１５はエリアセンサである。焦点検出光学系５１４にはフィールドレンズとかフィールドミラーといった光学素子からなる瞳投影光学系５１２と、一対の結像レンズ等で構成される再結像光学系５１３が含まれている。５１６はエリアセンサの出力を処理するＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）である。
【００６２】
ここでエリアセンサ５１５に投影される物体の二次像に歪が生じる要因は、瞳投影光学系５１２と再結像光学系５１３にあり得る。詳細にはこれらの光学系について別個に光線トレースを行うことによって歪曲についてのそれぞれ性質を求めている。
【００６３】
仮に二次像の歪が再結像光学系に起因している場合について、撮影レンズのデフォーカスに伴う二次像の移動を一次像面に置き換えて考えれば、一次像面に於いては再結像光学系の絞り開口の並び方向に正確に移動している物体像が再結像光学系によって歪めてエリアセンサ上に投影されていると理解できるわけで、二次像の移動は歪に沿った方向となることがわかる。逆に瞳投影光学系に起因している場合には、一次像面上にすでに歪んだ像があってこれを視差を持った再結像光学系が歪みなくエリアセンサ上に投影していると理解できるため、撮影レンズのデフォーカスに伴う二次像の移動方向は再結像光学系の絞り開口の並び方向となることが判る。
【００６４】
図９に戻って、この焦点検出光学系による歪曲の主な要因を考える。
【００６５】
まず、簡単な光学的考察よりこのうちの再結像光学系のみを通して逆投影したエリアセンサ上の格子はかなり歪みが少ないことが判る。つまり、二次物体像の歪みの要因は第一の反射鏡１０４、すなわち瞳投影光学系にあり、第一反射鏡１０４の近軸的結像面１０５に生じた歪が、再結像レンズブロック１０９によってそのままエリアセンサ１１１上に投影されていると言える。したがって、二次物体像の移動方向は絞り開口部１０８ｅ，１０８ｇの並び方向であって、像倍率の変化分を取り除けばエリアセンサ上で図１２に示す矢印の方向である。
【００６６】
上記のようにセンサ列を設定することによって同時に▲２▼の条件をも満たし、これをもって二次物体像の相対的位置関係を比較し、撮影レンズのデフォーカス量を求めることが可能である。
【００６７】
特に、撮影レンズにテレコンバージョンレンズが装着されたときには、マスターレンズだけで生じるデフォーカス量よりも大きなデフォーカスが生じることが多くなるが、条件▲２▼を満たすことによって、問題なく焦点調節を行うことができる。
【００６８】
図１３はこのように配置した受光エリアによる撮像面上での焦点検出領域を示す。歪みのある二次物体像を矩形に整列した受光エリア１１１ｇ，１１１ｅ（図１０参照）で光電変換するために、焦点検出領域１３１は撮像面１３０内で図のように歪んだ形状となる。なお、第一の反射鏡１０４が撮影レンズの光軸１０１に対して斜設されているため、絞り１０８と第一の反射鏡１０４との距離は焦点検出視野上の位置によって異なる。先に説明したように第一の反射鏡１０４にはフィールドレンズとしての作用があり、絞り１０８が撮影レンズ側に投影される際に、この距離差が原因となって、図１４に示す様に、その像１８０，１８１は図のように斜めになる。これを換言すれば、撮像面１０２上に図示の如く点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを定義したときに、これらの点から絞りの像１８０，１８１の重心を見込む角θ１，θ２，θ３の間には
θ１＜θ２＜θ３
なる大小関係があるということである。
【００６９】
すなわち、撮影レンズの瞳を二つに分割したときの視差θ１，θ２，θ３が焦点検出視野上の位置によって異なり、撮影レンズのデフォーカスで二つの像が互いに近づいたり遠ざかったりする速度は一律でない。
【００７０】
また、二つの像の歪曲は厳密には同じではなく、図１０の上下方向、つまりセンサ列の方向について言えば、二次物体像１２２ｇの方が二次物体像１２２ｅよりも大きく投影されている。
【００７１】
このように像同士の大きさが異なって二像の相似性が低い状態では、検出された像間隔が意味を持たず、無論これを合焦判定に用いることはできない。そこで焦点検出を有効にするためには、像の歪曲と像ズレ敏感度の補正を演算処理上で行い、修正された像信号上で二像の大きさを揃え、さらに像の移動速度を一律にすればよい。この演算処理は、具体的には二つの像の一次像面上での仮想のサンプリング点を同一とし、しかもこのとき仮想サンプリング点のピッチが像ズレ敏感度の分布に応じて変化するように演算上で像信号を変換することである。
【００７２】
以上に示した焦点検出領域を分割して複数の縦型焦点検出視野を設定し、より細分化された焦点情報を得られるようにすれば、撮像面上のデフォーカスマップから、主となる被写体の中で最も適切な位置に撮影レンズのピントを自動制御することが可能である。
【００７３】
次に、瞳を横方向に分離する第二の焦点検出系について説明する。
【００７４】
第二の焦点検出系では、二像間での像倍率差が瞳の分離と直交する方向で小さくなるのが撮像面の中央部に近い領域だけに限定される。そこで、この部分だけに受光エリアを設ければ、一方の受光エリア上の任意のセンサ列上に投影された物体像と対になる物体像は、他方の受光エリア上の対応するセンサ列上に投影され、上記の条件▲１▼を満たすことになる。
【００７５】
図１５は図１０に示した第一の焦点検出系の受光エリア１１１ｇ，１１１ｅに加えて、第二の焦点検出系のための受光エリア１１１ｆ，１１１ｈを描いたエリアセンサの平面図である。対となる二次物体像１１２ｆ，１２２ｈの移動方向は第一の焦点検出系と同様の理由から絞り開口部１０８ｆ，１０８ｈの並び方向であって、センサ列を図のように設定することにより既に▲２▼の条件も満たすことができている。このような受光エリアによる撮像面上での焦点検出領域は図１６に示す通りであり、焦点検出領域１３４は撮像面１３０内の中央部で、これらは複数の横型焦点検出視野である。
【００７６】
次に、焦点検出領域の分割と焦点検出視野の配置について詳述する。
【００７７】
図１７は焦点検出視野の分布の様子をカメラのファインダから見た状態として示した図である。図１８に以後説明に用いる焦点検出視野の名称を示した。
【００７８】
撮影画面２０１の中央部に、千鳥状に配置された合計４５個の焦点検出視野を表す矩形の表示部があり、各行はそれぞれ７，１０，１１，１０，７個の焦点検出視野よりなっている。第一の焦点検出系は４５個の焦点検出視野のすべてを、また、第二の焦点検出系は焦点検出視野Ｔ０，ＵＬ１，ＵＲ１，Ｃ０，ＤＬ１，ＤＲ１，Ｂ０を構成している。このように焦点検出視野を整列させると、視覚的に好ましいうえ、焦点検出視野を任意に選択する際にも上下左右方向の移動だけに整理されることで都合がよい。なお、焦点検出視野Ｔ０，ＵＬ１，ＵＲ１，Ｃ０，ＤＬ１，ＤＲ１，Ｂ０は第一の焦点検出系と第二の焦点検出系の両方によって焦点検出が行われるため、被写体上の縦方向の輝度分布と横方向の輝度分布のどちらに対しても良好な感度を持たせることが出来る。
【００７９】
前述のように扇形状の二次物体像の歪みがあるために、より広い焦点検出領域を持つ第一の焦点検出系では焦点検出視野を整列させるためにかなりの工夫を必要とする。第二の焦点検出系ではエリアセンサをラインセンサの集合体として考え、先ずこれらを連続する５グループに分けてその内の中央と上下のグループを使うことで、Ｔ０，Ｃ０，Ｂ０の焦点検出視野を作ることが出来る。さらに、残りのグループをライン方向にそれぞれ二分割して用いれば、ＵＬ１，ＵＲ１とＤＬ１，ＤＲ１の焦点検出視野を簡単に得ることが出来る。第一の焦点検出系の焦点検出領域の分割方法については以下に詳述する。
【００８０】
図１９は第一の焦点検出系の受光エリアを示した図である。
【００８１】
受光エリア２０２，２０３は、図２０に示した３タイプのセンサ列タイプＡ，Ｂ，Ｃを組み合わせることによって構成されている。各センサ列は焦点検出回路によって蓄積時間が同一に制御される複数の隣接した画素から成る固定された画素領域を有し、図ではこのような画素領域をハッチングで示している。センサ列タイプＡには３つの画素領域が、センサ列タイプＢ，Ｃには２つの画素領域がそれぞれ充てられている。焦点検出光学系を通してこれらの画素領域に入射する光の強さに応じて、画素領域毎の蓄積時間は独立に制御され、各々適切なレベルの像信号を得る事が可能である。
【００８２】
図２１はエリアセンサ蓄積制御回路の要部である。
【００８３】
各画素領域の対毎に最大値検出回路と差動アンプを持ち、各差動アンプの出力が共通の所定レベルＶ_R に到達するまで蓄積を行い、到達した時点で蓄積動作を終了し、読みだし信号φ_R を各画素領域毎に送る。
【００８４】
回路規模の縮小のため、制御回路５１は基準クロック信号ICLKに基づいて各画素領域毎に設けられたアナログスイッチAS1a，AS1b〜ASna、ASnb（ｎは一つの受光エリアにおける画素領域の数）を順次走査し、共通のコンパレータＣ０Ｍで全領域の蓄積終了判断を行う様に構成されている。
【００８５】
図２２は図１７に示した４５個の焦点検出視野の中心を受光エリア２０２上に投影した状態を示す図である。なお、受光エリア２０３上への投影もディストーション状態がほぼ等しいので、同等と考えてよい。図中、円の中心が各焦点検出視野の中心の投影位置であって、第一の反射鏡１０４による像の歪曲の為に千鳥状に整列していた焦点検出視野がここでは円弧に添った形に配列される。
【００８６】
図１１を用いて先に説明したように、撮影レンズのデフォーカスに伴って、物体像が移動する方向は、像倍率の変化分を取り除けば図１２の矢印方向となる為、センサ列を像の歪曲に合わせて配置するのは適切でない。
【００８７】
一般に、エリアセンサの画素間には配線を通すスペースを必要とする為に比較的大きな不感帯が生じ、リニアセンサの場合よりも像の移動がセンサ出力に反映されにくく、エリアセンサを焦点検出に用いると焦点検出精度の低下がしばしば起こる。図２２に示したエリアセンサでは、焦点検出の精度をできるだけ上げる為に、殆どの焦点検出視野に対して、歪曲した像に関して互いの位相差が１／２画素相当となる並列した二つの画素領域を用意し、各画素領域での焦点検出結果の平均値を出力するようにしている。この場合、最終的な焦点検出結果では像の位相検出誤差が打ち消され、特に高周波成分の多い物体パターンで検出精度の向上が期待できる。
【００８８】
各焦点検出視野を構成するセンサ列タイプを、図２３に示す。
【００８９】
複数のセンサ列タイプを用い、さらに、例えば焦点検出視野ＴＬ６，ＣＬ６，ＢＬ６の列のように、使用するセンサ列タイプをＡ／Ｃ，Ａ／Ａ，Ａ／Ａという具合に乗り移らせることによって、扇形状の像の歪曲を許容しながらも千鳥状の焦点検出視野配置が可能となっている。
【００９０】
前述のように、ＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出装置では焦点検出光束の一部にケラレが生じると焦点検出精度が著しく低下するため、装着される撮影レンズは各焦点検出視野についてケラレが発生しない瞳の大きさを持っていなければならない。
【００９１】
次に、瞳を縦方向に分離する第一の焦点検出系と瞳を横方向に分離する第二の焦点検出系のそれぞれの焦点検出視野について、ケラレの起こり易さの観点で説明を加える。
【００９２】
第一の焦点検出系の各焦点検出視野は全て再結像レンズブロック１０９の凸レンズ１０９ｅ，１０９ｇを通る光束によって形成された二次物体像を用いている。前述の図１４は第一の焦点検出系の光路を説明するための図であり、第一の焦点検出系の焦点検出視野の端部に達する光束のうち、凸レンズ１０９ｅ，１０９ｇの前に置かれた絞り開口部１０８ｅ，１０８ｇの重心を通る光線を描いてあり、簡単のために主ミラー１０３と第二の反射鏡１０６を省略し、一部の光路を展開してある。
【００９３】
焦点検出光束を絞り１０８の側から逆に撮影レンズ側に辿って考えると、各焦点検出視野からの焦点検出光束は楕円鏡である第一の反射鏡１０4 の焦点近傍に一旦収束し、その後周辺の焦点検出視野の光束ほど撮影レンズの光軸から離れるように再び発散していくことが分かる。
【００９４】
この焦点位置は撮影レンズの代表射出瞳位置であるため、多くの撮影レンズに対して、焦点検出光束にケラレが生じ難い。しかしながら、一般にカメラ用撮影レンズの場合、画面周辺での口径蝕に起因して、ケラレの発生の有無は射出窓の位置と大きさで決定される。したがって、撮影レンズと焦点検出視野の組み合わせによってはケラレが発生することも考え得る。この際、射出窓が小さくしかも代表射出瞳位置から離れている撮影レンズでは、周辺の焦点検出視野ほどケラレが発生しやすい。逆に、光軸上の焦点検出視野は最もケラレ難いと言える。
【００９５】
第一の焦点検出系では、このカメラシステムに含まれる開放Ｆナンバーが 5.6を越えない明るさを持つ撮影レンズの全ての状態に対して、前述した４５点の焦点検出視野で光束のケラレがないように設定してある。
【００９６】
さて、この第一の焦点検出系と、前述したテレコンバージョンレンズ装着との関係について考えてみる。マスターレンズとしては焦点距離３００mm／開放Ｆナンバー４の撮影レンズを、テレコンバージョンレンズとしては焦点距離を２倍にする光学系を取り上げる。
【００９７】
図２４はカメラボディーと撮影レンズの間にテレコンバージョンレンズを装着した状態を示す図である。
【００９８】
同図において、４０２はテレコンバージョンレンズであり、カメラボディー４０６と撮影レンズ４０１の中間に不図示のレンズマウントを介して機械的および電気的に接続されている。テレコンバージョンレンズ４０２は全体として凹レンズを構成し、マスターレンズとテレコンバージョンレンズとを合成して得られる撮影レンズ系は焦点距離６００mm／開放Ｆナンバー８になり、Ｆ5.6 を越える。また、射出窓はマスターレンズよりも小さく、フィルム面からは遠くなる。
【００９９】
この状態で焦点検出光束のケラレについて調べてみると、例えば無限遠において、図１８に示した焦点検出視野ＵＬ１，ＵＲ１，ＣＬ２，Ｃ０，ＣＲ２，ＤＬ１，ＤＲ１ではケラレは発生せず、さらに光軸から離れた位置にあるこれ以外の焦点検出視野ではケラレが発生するために高精度な焦点検出は不可能といったことになる。
【０１００】
図２５は焦点検出光束のケラレが発生する焦点検出視野ＣＬ８に入射する光束の説明図である。
【０１０１】
同図において、１０１は撮影レンズの光軸、７０は写真フィルムによる撮像面、７１は焦点検出視野ＣＬ８に相当する撮像面上の位置、７３と７４はこの位置についての撮像レンズ系６００mm／Ｆ８の射出窓、７５と７６は絞り開口１０８ｅと１０８ｇの第一の反射鏡１０４による投影像である。
【０１０２】
焦点検出視野７１と絞り開口の投影像７５，７６の外周を結ぶ曲面が何れも射出窓７３，７４の内側を通っていれば、焦点検出光束にケラレはない。ところが、この図２５では焦点検出光束が射出窓７３を斜めに横切るときに、この曲面が射出窓７３と交差し、一部の光束がここで蹴られていることを表している。
【０１０３】
次に、第二の焦点検出系について説明する。
【０１０４】
第二の焦点検出系の各焦点検出視野は全て再結像レンズブロック１０９の凸レンズ１０９ｆ，１０９ｈを通る光束によって形成された二次物体像を用いている。第一の焦点検出系と同様に、各焦点検出視野からの焦点検出光束は楕円鏡である第一の反射鏡１０４の焦点の近傍に一旦収束し、その後周辺の焦点検出視野の光束ほど撮影レンズの光軸から離れるように再び発散していく。したがって、第二の焦点検出系においても、射出窓が小さくしかも代表射出瞳位置から離れている撮影レンズでは周辺の焦点検出視野ほどケラレが発生しやすく、逆に、光軸上の焦点検出視野は最もケラレ難いと言える。
【０１０５】
第二の焦点検出系では、このカメラシステムに含まれる開放Ｆナンバーが 2.8を越えない明るさを持つ撮影レンズの全ての状態に対して、前述した７点の焦点検出視野で光束のケラレがないように設定してある。
【０１０６】
この第二の焦点検出系と、前述した焦点距離３００mm／開放Ｆナンバー４の撮影レンズとの関係について考えてみる。
【０１０７】
焦点検出光束のケラレについて調べると、例えば無限遠において、図１８に示した焦点検出視野ＵＬ１，ＵＲ１，Ｃ０，ＤＬ１，ＤＲ１ではケラレは発生せず、さらに光軸から離れた位置にあるＴ０，Ｂ０ではケラレが発生するために高精度な焦点検出は不可能といったことになる。さらに、前述のテレコンバージョンレンズを装着した状態では、全ての焦点検出視野でケラレが発生するために高精度な焦点検出は不可能である。
【０１０８】
これらの撮影レンズ系の場合、距離環位置が無限遠での焦点検出光束のケラレのない焦点検出視野を、第一の焦点検出系と第二の焦点検出系のそれぞれについてまとめると、図２６（ａ）のようになる。
【０１０９】
図２６（ａ）は距離環が無限遠の状態についての結果であるが、近距離にピントを合わせようとすると、射出窓の状態が変化するために、ケラレのない焦点検出視野はもっと少なくなる。すなわち、３００mm／Ｆ４、２倍のテレコンバージョンレンズ、距離環位置固定といったように条件を固定すれば、ケラレのない焦点検出視野は一通りに定まるが、距離環位置やズームレンズに於けるズーム位置が変化するような実際の使用状態では、ケラレのない焦点検出視野は常に変動することになる。したがって、ケラレのない焦点検出視野は開放Ｆナンバーによって、図２６（ｂ）のように分類される。
【０１１０】
すなわち、第一の焦点検出系でＦ5.6 を越えるとき、射出窓の状態に応じてケラレのない焦点検出視野が変化し、第二の焦点検出系でＦ2.8 を越えるとき、射出窓の状態に応じてケラレのない焦点検出視野が変化する。この射出窓の状態は撮影レンズの光学データを用いることにより光線トレース等の手法によって求められるが、前述のように、撮影レンズの距離環位置やズーム位置で変化し、撮影レンズ毎に固定されるものでもない。したがって、ケラレのない全ての焦点検出視野に対して焦点検出動作を許可すると、距離環の繰り出しやズーム動作に伴って、直前に使用していた焦点検出視野が突然動作不許可状態に変わってしまうこともあり得る。
【０１１１】
そこで、本実施の形態においては、開放ＦナンバーがＦ5.6 を越える撮影レンズ系に対しては、撮影レンズ系のいかなる状態においても第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０に光束のケラレがなければ、この焦点検出動作を許可し、仮に中央以外の焦点検出視野にケラレがなく動作可能であっても、焦点検出動作を許可しないようにする。また、開放ＦナンバーがＦ2.8 を越える撮影レンズ系に対しては、撮影レンズ系のいかなる状態においても第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０に光束のケラレがなければ、この焦点検出動作を許可し、仮に中央以外の焦点検出視野にケラレがなく動作可能であっても、基本的には焦点検出動作を許可しないようにする。
【０１１２】
こうすることによって、後述する図３（ｃ）の表示を確認することと相まって、撮影者にとってどの焦点検出視野が使用可能であるのかが大変理解しやすくなる。しかも、予め動作させても焦点検出精度が保証できない焦点検出視野が分かっているため、無駄な焦点検出演算をすることがなく、焦点調節の高速化に結びつく。
【０１１３】
図２７はこのようなカメラの動作をまとめた図である。また、動作許可の出る焦点検出視野が変化することを撮影者に知らせるための表示態様（詳細は図３を用いて以下に述べる）についても記している。焦点検出視野選択方法が任意選択モードであるかそれとも自動選択モードであるかで異なる表示態様が用意されている。
【０１１４】
図３はカメラの外部表示を示す図である。
【０１１５】
同図において、５００は液晶表示器、５０１は焦点調節動作がワンショットモードであることを表すマーク、５０２は高速連続撮影モードであることを表すマーク、５０３は撮影枚数カウンタ、５０４は撮影枚数カウンタ５０３が逆算表示であることを表すマーク、５０５は焦点検出視野の選択モードが任意選択モードに設定されていることを表すマーク、５０６は焦点検出視野の選択モードが自動選択モードに設定されていることを表すマーク、５０７は第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野のみが動作するモードであることを表すマークである。全ての焦点検出視野の動作許可が下りないときには、図３（ｄ）の様に、焦点調節に関係する表示は行われない。
【０１１６】
また、開放ＦナンバーがＦ5.6 を越える撮影レンズ系には超望遠レンズにテレコンバージョンレンズが装着された状態が多く含まれるが、一般にこのような撮影レンズ系では被写体の初期デフォーカスが大きいケースが多い。その際には初回の焦点検出ではデフォーカス量の検出が困難である場合がある。こういった場合、無限端や至近端への撮影レンズのサーチ駆動を行いながら焦点検出を繰り返し、デフォーカスの検出がうまく行った時点で所定位置への高速駆動に切り換える。したがって、焦点検出のサイクルを短くできれば、撮影レンズのサーチ駆動スピードを早くできるので、合焦に至るまでの時間を短縮することが出来る。中央の焦点検出視野に限定した動作を行うことで焦点検出のサイクルが短くなり、超望遠レンズにテレコンバージョンレンズが装着された状態でも迅速な焦点調節が可能である。
【０１１７】
図１及び図２は、図８のＲＯＭ１６２に格納されている焦点検出処理等に関するプログラムのフローチャートである。
【０１１８】
マイクロコンピュータ１６５は、先ずステップ＃１０１でレリーズ釦に連動したスイッチＳＷ１の状態を判定する。レリーズ釦が半押しされてＳＷ１がＯＮしていれば次のステップに移行し、ＯＮしていなければ、ステップ＃１０１を繰り返す。次のステップ＃１０２では、装着されている撮影レンズ側のマイクロコンピュータ１６６との通信を行い、撮影レンズの種類毎に固有の値（図２７参照）を有するレンズＩＤを取得する。続くステップ＃１０３では、取得したレンズＩＤがＲＯＭ１６２に用意されたＩＤリストにあるかどうかを調べる。この結果、リストに有る場合はステップ＃１０４に移行し、無い場合はステップ＃１０５に移行する。
【０１１９】
尚、ＩＤリストに記載されているレンズＩＤを有するレンズに関して、焦点検出視野を中央にするかの視野許可情報はカメラ内のＲＯＭ１６２にレンズに対応して記載されている。
【０１２０】
ステップ＃１０４では、図１８に示した４５個の焦点検出視野の中央、すなわちＣ０の焦点検出視野の動作を許可するかどうかの情報の取得先をカメラ内のＲＯＭ１６２に設定する。これは、このカメラ以前に製造された撮影レンズをもこのカメラシステムに加えることで、対象となる撮影レンズの数を出来るだけ増やすための措置である。
【０１２１】
ステップ＃１０５では、Ｃ０の焦点検出視野の動作を許可するかどうかの情報の取得先を撮影レンズ内のＲＯＭに設定する。これは、このカメラ以降にこのカメラシステムの構成レンズとして製造される撮影レンズのための措置である。即ち、ステップ＃１０３でＩＤリストに無いと判定された場合は、このカメラがそのレンズに関して認識していないということであり、例えばこのカメラが製造された以後に開発されたレンズ等であるので、この場合にはカメラ内のＲＯＭにそのレンズに関して上記視野許可情報は記載されていない。従って、この場合はレンズ内ＲＯＭに上記視野許可情報を記載しておき、ステップ＃１０５にて、レンズ内のＲＯＭからこの情報を読み取ることで、上記の場合に対応出来るようにしている。尚、ステップ＃１０４，＃１０５における情報の取得先は、ＲＯＭに限定されず、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリであっても良い。
【０１２２】
ステップ＃１０６では、撮影レンズとの通信を行って、開放Ｆナンバーを取得する。続くステップ＃１０７では、開放Ｆナンバーの値がＦ5.6 以下、つまりＦ5.6 よりも明るいかどうかを判定する。Ｆ5.6 以下であればステップ＃１０８に移行し、ここでは、第一の焦点検出系について４５点全ての焦点検出視野を動作対象に設定する。そして、次のステップ＃１０９では、開放Ｆナンバーの値がＦ2.8 以下であるかどうかを判定する。以下であればステップ＃１１０に移行し、第二の焦点検出系について７点全ての焦点検出視野を動作対象に設定する。また、開放Ｆナンバーの値がＦ2.8 以下でなければステップ＃１０９からステップ＃１１１に移行し、先のステップ＃１０４あるいは＃１０５で設定された取得先から第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０の許可情報を取得する。
【０１２３】
尚、装着されたレンズがＦ４までのレンズの場合は上記ステップ＃１０４，＃１０５でのＲＯＭには、このレンズは第二の焦点検出系では中央の視野を許可する情報が記憶されているものとする。
【０１２４】
ステップ＃１１２では、第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０の許可情報を判定し、許可されていればステップ＃１１４に移行し、第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０を動作対象に設定する。一方、許可されていなければステップ＃１１３に移行し、被写体輝度が低い状況等で、焦点検出を補助するための不図示の補助光投光装置が作動するモードであるかどうかを判定する。補助光モードであれば、上記のステップ＃１１４に移行して第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０を動作対象に設定し、補助光モードでなければ、図２のステップ＃１１８に移行する。
【０１２５】
補助光投光装置はカメラの付属品としてのスピードライト等に一体に設けられており、閃光発光用のコンデンサの充電が完了すると共に作動モードに入る。焦点検出の精度を上げるために焦点検出視野に直交した多数の線状パターンを投光する。従来一般的であった中央の横型焦点検出視野に対応するため、この線状パターンは縦縞である。縦縞に良好な感度を有する焦点検出系は第二の焦点検出系であるので、補助光モードの時には第２の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０を動作可能とする。このとき焦点検出光束にケラレが発生するが、第二の焦点検出視野にとって有利なパターンが投光されるために検出精度の低下は極僅かで無視できる。
【０１２６】
また、上記ステップ＃１０７にて開放Ｆナンバーの値が 5.6以下でなければステップ＃１１５へ移行し、ここでは先のステップ＃１０４あるいは＃１０５で設定された取得先から第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０の許可情報を取得する。マスターレンズのみの時とマスターレンズにテレコンバージョンレンズが付加されている時とで、それぞれ独立に許可情報が出力される。すなわち、マスターレンズのみの時の図２７に対応する情報と、テレコンバージョンレンズが装着された時の図２７に対応する情報がそれぞれＲＯＭ内に記憶されており、この種の情報が、本発明で云う「撮影光学系別の動作可否情報」に相当する。又、ＲＯＭに記憶されている許可情報としては、第一の焦点検出系ではＦ８までのレンズの場合、中央の焦点検出視野を許可する情報が記憶されているものとする。
【０１２７】
尚、ステップ＃１０７等で判定される開放Ｆナンバー値としては、マスターレンズにテレコンバージョンレンズが付加されている時は、これらの組み合わせの撮影光学系でのトータルな開放Ｆナンバーを示すものとする。
【０１２８】
次のステップ＃１１６では、第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０の許可情報を判定し、許可されていればステップ＃１１７に移行し、第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０を動作対象に設定する。また、許可されていなければマニュアルフォーカスとなるので、図２のステップ＃１２６にスキップする。
【０１２９】
図２のステップ＃１１８では、カメラの操作スイッチ等で設定されている焦点検出視野の選択方法について調べる。焦点検出視野の選択方法には二通りあり、その一つは任意選択であって、撮影者が動作許可された焦点検出視野の内の任意の一つまたは数個を選択するものである。それからもう一つは自動選択であり、動作許可された全焦点検出視野を使ってカメラが自動的に焦点調節を行うものである。任意選択が選ばれていればステップ＃１１９に移行し、自動選択が選ばれていればステップ＃１２１までスキップする。上記ステップ＃１１９では、撮影者の視線位置を検出する不図示の視線入力手段の出力や、不図示のトラックボール等で構成された焦点検出視野設定手段の出力に基づいて、一つまたは数個の焦点検出視野を決定する。そして、次のステップ＃１２０では、選択された焦点検出視野をファインダ内にスーパーインポーズ表示する。
【０１３０】
ステップ１２１では、補助光モードであるかどうかを判定する。補助光モードであればステップ＃１２１に移行し、補助光の発光指示を出し、ステップ＃１２３へ移行する。また、補助光モードでなければ直ちにステップ＃１２３に移行する。ステップ＃１２３では、光電荷の蓄積をエリアセンサ 1１１に対して指示する。光電荷が所定量になるように画素領域毎に蓄積時間が制御され、後のステップで取り出される像信号の大きさは物体の輝度に関わらずほぼ一定となる。二次物体像の光量分布に応じて蓄積された電荷を像信号として読み出してＲＡＭに格納する。
【０１３１】
続くステップ＃１２４では、所定の受光エリアからの像信号の読み出しが完了した後、先ずＥＥＰＲＯＭ１６４に格納されている焦点検出光学系の情報に従って、その像信号を焦点検出処理に適した形に変換する。具体的には、瞳を縦方向に分離する第一の焦点検出系について、演算上で歪曲を整える処理と、デフォーカスに伴う像の移動速度を一定に変換する補正処理を行う。次に、第一及び第二の焦点検出系の像信号に対して低周波成分を取り除くフィルタ処理を施し、処理された像信号を用いて公知の像間隔検出処理により焦点検出視野の焦点状態が検出される。焦点検出視野選択方法が任意選択であればこの一連の処理を選択された焦点検出視野に対して行い、自動選択であれば、動作可能な全ての焦点検出視野に対して行う。さらに、全ての焦点検出結果のうち信頼性のある検出結果だけを選択し、更にこれらの情報から一つのデフォーカス量を導き出す。
【０１３２】
ステップ＃１２５では、先のステップで算出されたデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動量を算出し、これを撮影レンズ側に通信する。撮影レンズ側のマイクロコンピュータ１６６はこの量に基づいて、図１に示したレンズ駆動回路４０７を駆動し、ピント調節を行う。次のステップ＃１２６では、レリーズ釦が完全に押し込まれたことを検知するスイッチＳＷ２の状態を調べる。この結果、該スイッチＳＷ２がＯＮしていなければこのステップ＃１２６を繰り返す。その後、スイッチＳＷ２がＯＮするとステップ＃１２７に移行し、シャッタを走行させて写真フィルムに被写体像を露光させる。続くステップ＃１２８では、写真フィルムを巻き上げて次の撮影に備え、一連のシーケンスをリターンする。
【０１３３】
以上の実施の形態によれば、カメラのＲＯＭ内に、該カメラに装着可能な撮影レンズ（これに装着されるテレコンバージョンレンズを含む）別の動作可否情報（図２７の第一及び第二の焦点検出系に対応する、開放Ｆナンバーと焦点検出視野との関係を示す情報）を記憶しておき、その時の撮影レンズの開放ＦナンバーがＦ5.6 を越える場合には、前記ＲＯＭ内の情報より画面中央の焦点検出視野Ｃ０による動作を許可する情報が記憶されているか否かを判別し、許可情報が記憶されている場合には、この時の撮影レンズにより撮影を可能にするべく、前記焦点検出視野Ｃ０により焦点検出動作を行うようにしている。
【０１３４】
更に詳しくは、開放ＦナンバーがＦ5.6 を越える撮影レンズ系に対しては、撮影レンズ系のいかなる状態においても第一の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０に光束のケラレがなければ、この焦点検出動作を許可し、また、開放ＦナンバーがＦ2.8 を越える撮影レンズ系に対しては、撮影レンズ系のいかなる状態においても第二の焦点検出系の中央の焦点検出視野Ｃ０に光束のケラレがなければ、この焦点検出動作を許可するようにしている。
【０１３５】
これにより、従来であれば、自動焦点調節システムの対象外となるような場合であっても、最も光束のケラレが少ない焦点検出視野Ｃ０を基準にして、自動焦点調節システムの対象とするか対象外とするかを決定するようにしている為、焦点検出システムの対象となる撮影レンズの制限を緩和することができ、システムを構成するレンズの数を増すことが可能となった。
【０１３６】
また、開放ＦナンバーがＦ5.6 を越える場合には、中央の焦点検出視野Ｃ０に限定して焦点検出動作を行わせるようにしている為、従来の様に無限端や至近端への撮影レンズのサーチ駆動を行いながら焦点検出を繰り返し、デフォーカスの検出がうまく行った時点で所定位置への高速駆動に切り換えるといった処理が不要になり、合焦に至るまでの時間を短縮することが可能となる。
【０１３７】
さらに、中央の焦点検出視野Ｃ０に限定した動作を行う場合には、図３（ｃ）に示す様に、その旨の表示を行うようにしている為、どの焦点検出視野が使用可能になるのかを撮影者に理解し易くすることができた。
【０１３８】
尚、本発明は、一眼レフカメラに適用した例を述べているが、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の種々の形態のカメラ、さらにはカメラ以外の焦点検出機能を備えた光学機器やその他の装置に対しても適用できるものである。
【０１３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点検出動作を可能とする撮影光学系を出来るだけ制限せず、カメラに装着して使用できる撮影光学系の数を増やすことができ、迅速な焦点調節を行うことを可能にするカメラ又は交換レンズ装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るカメラシステムの一連の動作の一部を示すフローチャートである。
【図２】図１の動作の続きを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態においてカメラの外部表示について説明する為の図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係るカメラシステムの光学系の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態に係る焦点検出装置の光学系の主要部分を示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る焦点検出装置の光学系の主要部分を図５とは異なる方向より見て示す図である。
【図７】本発明の実施の一形態に係る焦点検出装置の光学系の構成要素の一つである絞りを示す平面図である。
【図８】本発明の実施の一形態に係る焦点検出装置の回路構成の概略を示すブロック図である。
【図９】図３等に示したエリアセンサ上の二次物体像の様子を示す図である。
【図１０】図３等に示した一部のエリアセンサの平面図である。
【図１１】本発明の実施の一形態に係る位相差検出方式の焦点検出系全体の役割を一般的に示した要部ブロック図である。
【図１２】本発明の実施の一形態において撮影レンズのデフォーカスに伴って、物体像が移動する方向を示す図である。
【図１３】本発明の実施の一形態において撮像面上での焦点検出領域を示す図である。
【図１４】本発明の実施の一形態において第一の焦点検出系の光路を説明するための図である。
【図１５】図３等に示したエリアセンサの平面図である。
【図１６】本発明の実施の一形態において撮像面上での一部の焦点検出領域を示す図である。
【図１７】本発明の実施の一形態において焦点検出視野の分布の様子をカメラのファインダから見た状態として示した図である。
【図１８】本発明の実施の一形態において焦点検出視野の名称を示す図である。
【図１９】本発明の実施の一形態において第一の焦点検出系の受光エリアを示した図である。
【図２０】本発明の実施の一形態においてセンサ列のタイプを示す図である。
【図２１】本発明の実施の一形態においてエリアセンサ蓄積制御回路の要部である。
【図２２】本発明の実施の一形態において焦点検出視野の中心を受光エリア上に投影した状態を示す図である。
【図２３】本発明の実施の一形態において各焦点検出視野におけるセンサ列のタイプを示す図である。
【図２４】本発明の実施の一形態においてカメラ本体と撮影レンズの間にテレコンバージョンレンズを装着した状態を示す光学系の配置図である。
【図２５】本発明の実施の一形態において焦点検出光束のケラレが発生する焦点検出視野に入射する光束を説明する為の図である。
【図２６】焦点検出光束のケラレのない焦点検出視野を、第一と第二の焦点検出系のそれぞれについて、更に開放Ｆナンバーとの関係について示す図である。
【図２７】図２６に対応する本発明の実施の一形態での状態及びそれぞれおける表示形態について示す図である。
【符号の説明】
１０４第一の反射鏡
１０８絞り
１０９再結像レンズブロック
１１１エリアセンサ
１６５マイクロコンピュータ
１６２ＲＯＭ
４０１撮影レンズ
４０６カメラボディー
５００液晶表示器

Claims

装着された撮影光学系とデータの授受を行う通信手段と、前記撮影光学系による物体像を複数の画素を持つ光電変換素子上に再結像する一対の再結像光学系、及び、該再結像光学系の入射瞳を前記撮影光学系の定められた位置に投影する瞳投影手段を具備し、前記光電変換素子からの出力を用いることにより焦点検出を可能とする焦点検出視野を撮像画面内に複数持つ焦点検出装置とを有するカメラにおいて、
前記複数の焦点検出視野は、前記撮影光学系の第１の開放Ｆナンバーに対応し、該第１の開放Ｆナンバーを越えない場合には焦点検出が対応可能であって、かつ該第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第１の焦点検出視野群と、前記第１の開放Ｆナンバーよりも小さい第２の開放Ｆナンバーに対応し、該第２の開放Ｆナンバーを越えない場合に前記第１の焦点検出視野群での焦点検出より高精度の焦点検出が対応可能であって、かつ前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、該第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第２の焦点検出視野群とを有し、
当該カメラに装着される撮影光学系の現在の開放Ｆナンバーが、前記第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第１の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断し、前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、かつ前記第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第２の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断する判断手段を有することを特徴とするカメラ。
前記特定の焦点検出視野は、撮影画面内の中央の焦点検出視野であることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
焦点検出動作を行う焦点検出視野の位置を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のカメラ。
前記撮影光学系は、撮影レンズ、又は、撮影レンズとカメラとの間に装着され、前記撮影レンズとは異なる焦点距離と開放Ｆナンバーを得る為のレンズ系と前記撮影レンズとにより構成されることを特徴とする請求項１，２又は３記載のカメラ。
前記撮影レンズとは異なる焦点距離と開放Ｆナンバーを得る為のレンズ系とは、テレコンバージョンレンズであることを特徴とする請求項４記載のカメラ。
装着された交換レンズ装置とデータの授受を行う通信手段と、前記交換レンズ装置による物体像を複数の画素を持つ光電変換素子上に再結像する一対の再結像光学系、及び、該再結像光学系の入射瞳を前記撮影光学系の定められた位置に投影する瞳投影手段を具備し、前記光電変換素子からの出力を用いることにより焦点検出を可能とする焦点検出視野を撮像画面内に複数持つ焦点検出装置とを備え、前記複数の焦点検出視野は、前記撮影光学系の第１の開放Ｆナンバーに対応し、該第１の開放Ｆナンバーを越えない場合には焦点検出が対応可能であって、かつ該第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第１の焦点検出視野群と、前記第１の開放Ｆナンバーよりも小さい第２の開放Ｆナンバーに対応し、該第２の開放Ｆナンバーを越えない場合に前記第１の焦点検出視野群での焦点検出より高精度の焦点検出が対応可能であって、かつ前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、該第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合にはケラレにより焦点検出が対応不可能な場合のある第２の焦点検出視野群とを有し、当該カメラに装着される撮影光学系の現在の開放Ｆナンバーが、前記第１の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第１の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断し、前記第１の開放Ｆナンバーを越えず、かつ前記第２の開放Ｆナンバーよりも大きい場合には前記第２の焦点検出視野群のうちの特定の視野で焦点検出動作を許可するか否かを判断する判断手段を有するカメラに装着される交換レンズ装置において、
前記判断手段が特定の焦点検出視野で焦点検出動作を行えるか否かの許可情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする交換レンズ装置。