JPH08122626A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 被写体像信号の増幅率に応じて撮影レンズの
合焦許容範囲を変更し、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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５
２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３
１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９
Ａ、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ａ
１．．．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Ｃ
ｅｘ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、９
Ｂ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、Ｃ
ｓ１、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Ｂ
ｓ１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９
Ａ、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
段の増幅率に応じて前記合焦判定手段の合焦許容範囲を
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に応じて前記
合焦判定手段の合焦許容範囲を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
に応じて前記合焦判定手段の合焦許容範囲を変更する合
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
増幅率に応じて撮影レンズの合焦許容範囲を変更し、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に応じて撮影レンズの合
焦許容範囲を変更し、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と光電変換素子列
の電荷蓄積時間とに応じて撮影レンズの合焦許容範囲を
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に応じて撮影レンズの合
焦許容範囲を変更し、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１
８、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１
６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）１０
０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２
２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に応じて撮影レンズの合焦
許容範囲を変更し、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
に応じて撮影レンズの合焦許容範囲を変更し、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
号の増幅率と光電変換素子列の電荷蓄積時間とに応じて
撮影レンズの合焦許容範囲を変更し、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
囲温度に応じて撮影レンズの合焦許容範囲を変更し、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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に応じて前記合焦判定手段の
   合焦許容範囲を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。
2. 【請求項２】 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に応じて前記合焦判定
   手段の合焦許容範囲を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。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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に応じて前
   記合焦判定手段の合焦許容範囲を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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。