JP2000019383A - 焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の焦点検出領域の中から、焦点検出演算
およびその演算結果に基づくレンズ駆動の対象とすべき
焦点検出領域を自動選択するのに要する時間を短縮す
る。 【解決手段】 演算部６は、Ａ／Ｄ変換部４を介してイ
メージセンサ３１〜３６のそれぞれから出力される信号
を入力する。そして、これらの信号の一部が所定の条件
を満足していないと判定した場合にはイメージセンサ駆
動制御部１２にイメージセンサ駆動用の制御信号を発
し、上述の動作を繰り返す。このすべての信号が所定の
条件を満たすと判定すると、演算部６はイメージセンサ
３１〜３６のうち、どのイメージセンサから出力される
信号に基づいて焦点検出演算を行うかを決定し、決定し
たイメージセンサから出力される信号に基づいて焦点検
出演算を行い、この焦点検出演算結果に基づいてレンズ
駆動制御部１３に制御信号を発する。レンズ駆動制御部
１３はモータ１４を介して対物レンズ１を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラの焦点検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラの自動焦点検出装置に於ける焦点
検出方式の１つとして、位相差検出方式のものが知られ
ている。この位相差検出方式は、撮影レンズにより形成
される被写体像を瞳分割して一対のイメージセンサーア
レイ上に再結像させ、イメージセンサーアレイの出力信
号に基づいて各イメージセンサアレイ上に再結像される
被写体像の相対的ずれ量を算出して撮影レンズの焦点位
置を求めるものである。

【０００３】上述の位相差検出方式による焦点検出にお
いて、焦点検出の可否や、検出された焦点位置の信頼性
などは被写体の光輝度分布であるコントラストの高さに
大きく依存している。つまり、各イメージセンサアレイ
上に再結像される被写体像の相対的ずれ量を算出するに
あたっては、各イメージセンサアレイから出力される信
号にめりはりがあると相関が取り易くなる。

【０００４】したがって被写体の有するコントラスト
を、各イメージセンサーから出力される信号にできるだ
け高く反映させることにより焦点検出精度を高めること
ができる。このため、イメージセンサには駆動制御部が
接続され、この駆動制御部により入射光量制御が行われ
る。

【０００５】この入射光量制御について説明する。イメ
ージセンサは、駆動制御部により蓄積動作と信号出力動
作とを繰り返し行うように制御されるが、このときに蓄
積動作に係る時間も制御される。一定照度の光がイメー
ジセンサに入射する状態では、蓄積時間を延ばす程イメ
ージセンサから出力される信号レベルは高まり、信号の
めりはりがつく。しかし、入射光量が多すぎればイメー
ジセンサから出力される信号は飽和してしまって信号の
めりはりが無くなる。逆に、蓄積時間が短ければ信号レ
ベルは低くなり、信号のめりはりが無くなる。このた
め、駆動制御部は、イメージセンサに入射する光の照度
に応じて蓄積時間を変化させる。具体的には、前回の蓄
積時間と、このときの蓄積動作に基づいてイメージセン
サから出力される信号とに基づいて、次の蓄積動作に際
しての蓄積時間を決定する。これを繰り返し行なって、
イメージセンサから出力される信号が焦点検出に適した
状態となるように収束させる。これが駆動制御部により
行われる入射光量制御である。

【０００６】ところで近年、撮影画面内の複数の領域で
上述した焦点検出が可能な多点測距方式のものも知られ
ている。この多点測距方式において、上記複数の領域の
うち、どの領域に主要被写体が存在するかについては撮
影者が手動選択するものと、焦点検出装置が自動的に判
定するものとがある。

【０００７】例えば、ユーザによる手動選択の場合はユ
ーザが手動選択部材により選択した焦点検出領域に対応
するイメージセンサーの出力に基づいて焦点検出演算を
行い、その結果に基づいてレンズ駆動を行う。

【０００８】焦点検出装置による自動選択が行われるも
のについては、例えば特開昭５９−１４６０２８号公報
に開示されている。これは、焦点検出装置がすべての焦
点検出領域において焦点検出演算を行って、その複数の
演算結果のうちの最も至近のデフォーカス量を示した焦
点検出領域を選択するようにするものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記自動選択
の場合において焦点検出領域の数が多いと、自動焦点検
出動作開始から焦点検出領域の自動選択までに要する時
間が長くなってしまうという問題があった。つまり、焦
点検出開始直後の状態では上述の入射光量制御が収束し
ておらず、「焦点検出に適した状態」の出力が得られに
くい。

【００１０】上述の状態で焦点検出装置が焦点検出演算
を行った場合、必ずしもすべての焦点検出領域で焦点検
出演算結果が得られるとは限らない。この場合、ほとん
どの焦点検出領域で演算結果が得られたにもかかわら
ず、たった１つの焦点検出領域に対応するイメージセン
サの入射光量の制御が間に合わないために、焦点検出演
算ができなくなるような場合も有り得る。そのような場
合、焦点検出装置はすべての焦点検出領域に関して上述
した一連の焦点検出動作を繰り返し、焦点検出演算をや
り直すことになる。この結果、焦点検出領域の自動選択
完了までの所要時間が長くなってしまう。

【００１１】本発明は、複数の焦点検出領域の中から焦
点検出演算およびその演算結果に基づくレンズ駆動の対
象とすべき焦点検出領域を自動選択するのに要する時間
を短縮することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応付けて本発明を説明する。 （１） 請求項１に記載の発明は、被写界内の複数の焦
点検出領域のそれぞれに対応して設けられる複数の光電
変換手段３１〜３６と；複数の光電変換手段３１〜３６
からそれぞれ出力される信号に基づいて複数の光電変換
手段３１〜３６による光電変換の動作を制御する光電変
換制御手段６および１２と；複数の光電変換手段３１〜
３６からそれぞれ出力される信号がそれぞれ所定の条件
を満足しているか否かを判定する判定手段６と；複数の
光電変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号に
基づいて複数の焦点検出領域における撮影レンズ１の焦
点調節状態を演算する演算手段６と；演算手段６により
複数の焦点検出領域における撮影レンズ１の焦点調節状
態が演算された結果に基づき、撮影レンズ１の焦点調節
を行う焦点調節装置に適用される。そして、複数の光電
変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号のすべ
てが所定の条件を満足していることが判定手段６によっ
て判定されるまで光電変換動作を繰り返し、すべての信
号が所定の条件を満足した場合に、演算手段６による撮
影レンズ１の焦点調節状態の演算を行うことにより上述
の目的を達成する。 （２） 請求項２に記載の発明は、複数の光電変換手段
３１〜３６の各々が入射する光量に応じた信号が出力さ
れる複数の画素を有しており；判定手段６は、複数の画
素のそれぞれに対応して出力される信号のうちの最大値
が所定値近傍となった場合に所定の条件を満足したと判
定するものである。 （３） 請求項３に記載の発明は、複数の光電変換手段
３１〜３６の各々が入射する光量に応じた信号が出力さ
れる複数の画素を有しており；判定手段６は、複数の画
素のそれぞれに対応して出力される信号の平均値が所定
値近傍となった場合に所定の条件を満足したと判定する
ものである。 （４） 請求項４に記載の発明は、判定手段６により繰
り返し行われる判定の回数を計数する計数手段６をさら
に有し；計数手段６の計数結果が所定値に達した場合、
複数の光電変換手段３１〜３６のうち、判定手段６によ
り所定の条件を満足していると判定された光電変換手段
から出力される信号に基づいて演算手段による焦点調節
状態の演算を行うものである。 （５） 請求項５に記載の発明は、被写体に向けて光を
発する光源１６と；複数の光電変換手段３１〜３６の出
力に基づいて、光源１６を発光させるか否かを判定する
発光判定手段６とをさらに有し；判定手段６による判定
が繰り返し行われている途中で発光判定手段６が光源１
６を発光させると判定した場合には、計数手段６による
計数結果を初期値にリセットし、かつ光源１６を発光さ
せるものである。

【００１３】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１４】

【発明の実施の形態】− 焦点調節装置の構成 − 本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成を示す図
１および被写界中の焦点検出領域を示す図２を参照し、
本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成について
説明する。被写界中の複数の焦点検出領域３１Ａ、３２
Ａ、…、３６Ａ（図２）に対応する位置からの光束は、
図１に示すように対物レンズ１を通り、焦点検出光学系
２を通って各焦点検出領域に対応して配設されるイメー
ジセンサ３１、３２、…、３６上に結像される。本実施
の形態において、焦点検出光学系およびイメージセンサ
群３等で構成される焦点検出ユニット２０は、位相差検
出方式のものである。なお、焦点検出ユニット２０の構
成およびこの焦点検出ユニット２０による焦点検出の原
理については後で説明する。

【００１５】Ａ／Ｄ変換部４は、イメージセンサ群３か
ら順次出力される信号（アナログ信号）をディジタル信
号に変換して演算部６に入力する。ピーク検出部５は、
イメージセンサ群３から順次出力される信号のピーク値
を各イメージセンサごとに検出し、このピーク値はＡ／
Ｄ変換部４でディジタルデータに変換されて演算部６に
出力される。

【００１６】演算部６は、Ａ／Ｄ変換部４でＡ／Ｄ変換
されたイメージセンサ３１、３２、…、３６の出力信号
に基づいて焦点検出演算を行い、各焦点検出領域におけ
るデフォーカス量を算出する。この演算部６は、デフォ
ーカス量の算出結果に基づいて焦点調節を行う対象とす
べき焦点検出領域を選択する。演算部６はまた、イメー
ジセンサ３１、３２、…、３６の制御データと出力とに
基づいて補助光発光の要否を判定する。

【００１７】イメージセンサ駆動制御部１２は、演算部
６からの出力に基づいてイメージセンサ群３を駆動制御
する。レンズ駆動制御部１３は、演算部６から出力され
た制御信号に基づいてモータ１４を駆動し、対物レンズ
１を合焦駆動する。補助光駆動制御部１５は、演算部６
による補助光要否判定結果に基づいて補助光投光部１６
より補助光を発光させる。

【００１８】 − 焦点検出ユニットによる焦点検出の動作原理 − 図３を参照し、焦点検出ユニット２０の構成およびこの
焦点検出ユニット２０による焦点検出動作の原理につい
て説明する。なお、焦点検出ユニット２０は、図１に示
されるようにイメージセンサ３１、３２、…、３６から
なるイメージセンサ群３を有するものであるが、図３で
はイメージセンサ３１のみを示して説明をする。

【００１９】焦点検出ユニット２０は、赤外光カットフ
ィルタ７００、視野マスク２００、フィールドレンズ３
００、開口マスク４００、再結像レンズ５０１および５
０２、そしてイメージセンサ３１などで構成される。な
お、再結像レンズ５０１、５０２は、各イメージセンサ
３１、３２、…、３６に対応して設けられるが、図３で
はイメージセンサ３２、…、３６と同様に図示を省略す
る。

【００２０】領域１００は対物レンズ１（図１）の射出
瞳である。また、領域１０１、１０２は、開口マスク４
００に穿設される開口部４０１、４０２をフィールドレ
ンズ３００によって領域１００上に逆投影した像の存す
る領域である。なお、赤外光カットフィルタ７００の位
置は視野マスク２００の右側でも左側でも構わない。

【００２１】領域１０１、１０２を介して入射した光束
は、フィルム等価面６００上で焦点を結んだ後、赤外光
カットフィルタ７００、視野マスク２００、フィールド
レンズ３００、開口部４０１、４０２および再結像レン
ズ５０１、５０２を通りイメージセンサアレイ３１ａ、
３１ｂ上に結像する。

【００２２】これらイメージセンサアレイ３１ａ、３１
ｂ上に結像した一対の被写体像は、対物レンズ１がフイ
ルム等価面６００よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭
像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆にフ
イルム等価面６００よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶい
わゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。そして、イメー
ジセンサアレイ３１ａ、３１ｂ上に結像した被写体像が
所定の間隔となるときに被写体の鮮鋭像はフイルム等価
面６００上に位置する。したがってこの一対の被写体像
をイメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂで光電変換して
電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被
写体像の相対距離を求めることにより対物レンズ１の焦
点調節状態、つまり対物レンズ１により鮮鋭な像が形成
される位置が、フイルム等価面６００に対してどの方向
にどれだけ離れているか、つまりずれ量が求められる。
以下、本明細書中ではこのずれ量を「デフォーカス量」
と称する。図３において焦点検出領域は、イメージセン
サアレイ３１ａ、３１ｂが再結像レンズ５０１、５０２
によって逆投影されて、フイルム等価面６００の近傍で
重なった部分に相当する。

【００２３】次に、イメージセンサアレイ３１ａ、３１
ｂより出力されるデフォーカス量を求める演算処理方法
について述べる。イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂ
は、それぞれ複数の光電変換素子から成っており、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のデータ列ａ１、ａ
２、…、ａｎ、ｂ１、ｂ２、…、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）を式（１）で算出する。

【数１】 j-i=L、 L=-lmax,...,-2,-1,0,1,2,...,lmax

【００２４】ここでＬは上述のごとくデータ列のシフト
量にあたる整数であり、初項ｋと最終項ｒはシフト量Ｌ
に依存して変化させてもよい。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３に示すフィールドレンズ３００および再結像レ
ンズ５０１、５０２からなる光学系の諸元数値や、イメ
ージセンサアレイ３１ａ、３１ｂの光電変換素子のピッ
チ幅など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４
（ｃ）の白丸で示される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アレ
イＡ、Ｂの光電変換素子のピッチ幅によって制限されて
しまう。

【００２５】そこで離散的な相関量Ｃ（Ｌ）より補間演
算を行うことにより新たに極小値Ｃ_exを算出し、綿密な
焦点検出を行う方法が提案されている。（特開昭６０−
３７５１３号公報参照）。これは図４（ｃ）を部分的に
拡大した図５に示すように極小値である相関量Ｃ₀とそ
の両側のシフト量での相関量Ｃ₁、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は次式により求められる。

【数２】 Ｆｍ ＝Ｌ＋ＤＬ／Ｅ … 式（２） ＤＦ＝Ｋｆ＊Ｆｍ … 式（３） Ｅ＝ＭＡＸ｛（Ｃ₁−Ｃ₀）、（Ｃ_-1−Ｃ₀）｝ … 式（４） ＤＬ＝（Ｃ_-1−Ｃ₁）／２ … 式（５） Ｃ_ex＝Ｃ₀−｜ＤＬ｜ … 式（６） ここでＭＡＸ｛Ｃａ、Ｃｂ｝は、ＣａとＣｂのうちの大
きい方を選択することを意味し、Ｋｆは図３に示す光学
系およびイメージセンサアレイの光電変換素子のピッチ
幅によって定まる定数である。

【００２６】こうして得られたデフォーカス量ＤＦが真
にデフォーカス量を示しているのか、それともノイズ等
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 … 式（７） かつ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ … 式（８） ここでＥ１、Ｇ１は所定値である。

【００２７】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
に近い程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に基づいて対物レンズ
１を駆動する。

【００２８】 − イメージセンサから出力される信号の調節 − 以上のような焦点調節状態の検出ができるか否か、ある
いは得られた検出結果の信頼性などは被写体の光輝度分
布であるコントラストの高さに大きく依存している。し
たがって被写体の有するコントラストを最適にイメージ
センサ出力に反映させる必要がある。

【００２９】例えば図６（ａ）のようなパターンがイメ
ージセンサ群３を構成するいずれかのイメージセンサで
とらえられた場合、このイメージセンサからは図６
（ｃ）のような信号が出力されるのが望ましい。なお、
図６において、Ｖ_satは光電変換素子の飽和電圧を示
す。

【００３０】図６（ｃ）に示される理想状態に対し、蓄
積時間が短いと図６（ｂ）のようにコントラストが低く
なってしまう。逆に蓄積時間が長いと図６（ｄ）のよう
に本来あるべきコントラストがなくなってしまうことも
ある。そのため、イメージセンサから出力される信号が
適当な大きさ、すなわち後述する焦点検出演算に適した
大きさとなるように制御する必要がある。このために行
われるのが蓄積時間の制御である。この蓄積時間の制御
は、前回の蓄積動作における蓄積時間とイメージセンサ
から出力される信号のレベルに基づいて次回の蓄積動作
における出力のピーク値等が適当な値になるような蓄積
時間を算出して制御を行うものである。これにより、イ
メージセンサから出力される信号にコントラストが得ら
れるようにする。

【００３１】例えばイメージセンサから図６（ｂ）のよ
うな出力が得られ、その時の蓄積時間がＴｂ、ピーク出
力（イメージセンサから出力される信号のうちのピーク
値）がＶｂであったとする。この場合、次回の蓄積動作
によってイメージセンサから図６（ｃ）に示されるよう
な出力を得るには蓄積時間Ｔｃを以下の式で求めればよ
い。

【数４】 Ｔｃ＝（Ｖｃ／Ｖｂ）×Ｔｂ … 式（９）

【００３２】式（９）において、Ｖｃは次回の蓄積動作
における目標ピーク出力値である。この目標ピーク出力
値Ｖｃは、カメラの組立／調整工程においてイメージセ
ンサ３１、３２、…、３６で飽和状態を作り出し、その
時のイメージセンサ出力をＶ_satとして、以下の式より
Ｖｃを算出してカメラ内部に記憶する。

【数５】Ｖｃ＝Ａ×Ｖ_sat … 式（１０） Ａは１未満の正の実数であり、このＡの大きさでイメー
ジセンサから出力される信号のレベルが決定する。つま
り、このＡが小さいとイメージセンサから出力される信
号のコントラストが常に低くなってしまい、逆に大きい
と被写体の明るさが少し明るく変化しただけでイメージ
センサから出力される信号はすぐに飽和してしまう。

【００３３】以下、本明細書中では式（９）に基づいて
次回の蓄積動作における蓄積時間を定めることを以後
「ＡＧＣ処理をする」（Automatic Gain Control）と称
する。また、目標ピーク出力値Ｖｃを「ＡＧＣ目標値」
と称する。

【００３４】ここで演算部６によるＡＧＣ可否判定動作
について説明する。演算部６は、イメージセンサ３１、
３２、…、３６のそれぞれから順次出力される各信号の
ピーク値検出結果を、Ａ／Ｄ変換部４を介してピーク検
出部５より入力する。そして、これらのピーク値に基づ
き、イメージセンサ３１、３２、…、３６の出力がすべ
てＡＧＣのかかった状態にあるか否かを判定する。ここ
で「ＡＧＣがかかっている」とは、例えば各イメージセ
ンサに対応するピーク値毎に以下の式が成り立つか否か
で判断する。

【数６】 ｜Ｖ_peak−Ｖｃ｜＜Ｂ … 式（１１） ここでＶ_peakは各イメージセンサ毎に出力される信号の
ピーク値、Ｖｃは上述した各イメージセンサ毎のＡＧＣ
目標値、Ｂは許容値である。許容値Ｂについては、イメ
ージセンサ毎に設定してもよい。

【００３５】上述のＡＧＣ可否判定動作において演算部
６は、早く蓄積を終了したイメージセンサから順にＡＧ
Ｃがかかった状態にあるか否かを判定するものであって
もよい。あるいは、ピーク検出部５を経ずに、Ａ／Ｄ変
換部４を介して各イメージセンサ毎の全画素の信号を入
力し、この全画素の信号の中からピーク値を求め、ＡＧ
Ｃがかかった状態にあるか否かを判定してもよい。

【００３６】なお、ＡＧＣ可否判定動作に際して演算部
６は、イメージセンサから出力される信号のピーク値で
はなく、平均値に基づくものであってもよい。

【００３７】− 焦点検出演算手順 − 図１および図７を参照して演算部６で実行される焦点検
出演算プログラムについて説明する。図７のフローチャ
ートに示される焦点検出演算プログラムは、不図示のレ
リーズ釦を撮影者が半押しすることにより演算部６で実
行が開始される。

【００３８】ステップＳ１で演算部６は、イメージセン
サ駆動制御部１２に対して各イメージセンサの蓄積時間
の初期値Ｔ₀を与える。Ｔ₀は適当な所定値でもよいし、
被写体が明るい場合であってもイメージセンサ出力が飽
和しないように、最短蓄積時間としてもよい。また、露
出制御用の測光素子出力に基づいて各イメージセンサ毎
に最適な初期値Ｔ₀を算出してもよい。

【００３９】ステップ２で演算部６は、ＡＧＣ可否判定
部の全体ＡＧＣフラグを０に、そしてＡＧＣカウントを
１にセットする。全体ＡＧＣフラグは、すべてのイメー
ジセンサ出力にＡＧＣがかかっているか否かを示すフラ
グであり、１ならばすべてのイメージセンサ出力にＡＧ
Ｃがかかっていることを、０ならばＡＧＣがかかってい
ないイメージセンサが存在することを意味する。また、
ＡＧＣカウントは、図７のプログラムが実行を開始して
からＡＧＣ動作が何回行われたかを記録するためのカウ
ンタである。

【００４０】ステップＳ３において演算部６は、イメー
ジセンサ駆動制御部１２に制御信号を発する。これを受
けてイメージセンサ駆動制御部１２は、設定されたＣＣ
Ｄ制御データすなわち蓄積時間に基づいて蓄積動作を行
うようにイメージセンサ３１、３２、…、３６に駆動信
号を発する。ステップＳ４において演算部６は、全体Ａ
ＧＣフラグが０であるかどうかを判定する。そしてステ
ップＳ４の判定が肯定されるとステップＳ５に進む。

【００４１】ステップＳ５において演算部６は、早く蓄
積の終了したイメージセンサから順にピーク検出回路５
で検出されてＡ／Ｄ変換部４でＡ／Ｄ変換されたピーク
出力を入力する。ステップＳ６において演算部６は、全
イメージセンサでＡＧＣがかかったか否か、またはＡＧ
Ｃカウントが所定回数Ｓthlに達したか否かを判定す
る。そしてステップＳ６での判定が否定されると演算部
６は、ステップＳ７でＡＧＣカウントをインクリメント
（ＡＧＣカウントを１増加）してステップＳ９に進む。
一方、ステップＳ６の判定が肯定されると演算部６は、
ステップＳ８でＡＧＣ全体フラグを１にセットしてステ
ップＳ９に進む。以上、ステップＳ５およびステップＳ
６が先に説明したＡＧＣ可否判定動作に相当する。ステ
ップＳ９において演算部６は、ＣＣＤ制御データの設定
を行う。つまり、演算部６は今回の各イメージセンサの
蓄積時間と出力に基づいてＡＧＣ処理をする。

【００４２】ステップ１０で演算部６は、イメージセン
サ３１、３２、…、３６の蓄積時間と出力から被写体の
輝度を予測して、暗い場合は補助光の必要ありと判定す
る。ステップＳ１１において演算部６は、ステップＳ１
０での判定を受けて消灯状態にある補助光を点灯状態へ
切り換えるかどうかについて判定する。演算部６は、ス
テップＳ１１での判定が否定される（既に補助光を点灯
させる状態に切り換えられているか、補助光を点灯状態
に切り換える必要のない場合がこれに相当する）とステ
ップＳ３に戻る一方、肯定されるとステップＳ１２でＡ
ＧＣカウントを１にリセットしてステップＳ３に戻る。
ステップＳ１１での判定が肯定されると、演算部６は以
後ステップＳ３で行われるイメージセンサ３１、３２、
…、３６の蓄積動作に同期して補助光駆動制御部１５に
制御信号を発して補助光投光部１６を点灯させる。な
お、ステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットす
る理由については後で説明する。

【００４３】ステップＳ４での判定が否定された場合に
行われる演算部６の処理について説明する。ステップＳ
４においてＡＧＣ全体フラグ＝０ではない、つまりすべ
てのイメージセンサ３１、３２、…、３６から出力され
る信号にＡＧＣがかかったと判定されると演算部６はス
テップＳ１３に分岐する。ステップＳ１３において演算
部６は、自動選択領域が未定か否かについて判定する。
イメージセンサ３１、３２、…、３６から出力される信
号のうち、どの信号に基づいて焦点検出演算を行うのか
がまだ決まっていない場合、演算部６はステップＳ１４
に分岐する。

【００４４】演算部６は、ステップＳ１４においてイメ
ージセンサ３１、３２、…、３６のうち、蓄積動作を終
えたイメージセンサから順にＡ／Ｄ変換部４を介して信
号を入力し、この信号に基づいてステップＳ１５で焦点
検出演算を行う。

【００４５】ステップＳ１６において演算部６は、すべ
てのイメージセンサから信号を入力し終えたかどうかを
判定し、否定されればステップＳ１４に進む。一方、ス
テップＳ１６の判定が肯定された場合には、演算部６は
ステップＳ１７に進む。

【００４６】ステップＳ１７において演算部６は、すべ
てのイメージセンサ３１、３２、…、３６からの出力に
基づく焦点検出演算結果に基づき、自動選択領域を決定
する。すなわち演算部６は、以後どのイメージセンサか
ら出力される信号に基づいて焦点検出演算を優先して行
うかを決定する。この決定に際し、たとえば最も近距離
に被写体の存在する焦点検出領域に対応するイメージセ
ンサから出力される信号に基づいて焦点検出演算を行う
よう決定してもよい。あるいは、現状の対物レンズ１
（図１）の焦点調節状態に対して最も近い（デフォーカ
ス量の小さい）位置に被写体の存在する焦点検出領域に
対応するイメージセンサから出力される信号に基づいて
焦点検出演算を行うよう決定してもよい。

【００４７】ステップＳ１８において演算部６は、決定
された自動選択領域に対応するイメージセンサから出力
される信号から算出された焦点検出演算結果に基づき、
レンズ駆動制御部１３に制御信号を発する。これを受け
てレンズ駆動制御部１３は、モータ１４を介して対物レ
ンズ１を駆動する。そして演算部６は、ステップＳ１８
での処理を終えてステップＳ９に進む。

【００４８】ステップＳ１３における判定が否定された
場合、すなわち自動選択領域が既に決まっている場合、
演算部６はステップＳ１９に分岐する。ステップＳ１９
において演算部６は、選択された領域に対応するイメー
ジセンサからＡ／Ｄ変換部４を介して信号を入力し、こ
の信号に基づいてステップＳ２０で焦点検出演算を行
う。

【００４９】ステップＳ２１において演算部６は、ステ
ップＳ１９実行時点で選択されていた領域に対応するイ
メージセンサ以外のイメージセンサから読み出しを行う
か否かを判定する。この判定が肯定された場合、演算部
６は新たな領域を選択してステップＳ１９に戻る。な
お、ステップＳ２１における演算部６の判定動作の詳細
については後で説明する。

【００５０】ステップＳ２１における判定が否定された
場合、演算部６はステップＳ２２に進む。ステップＳ２
２において演算部６は、ステップＳ２０で算出された焦
点検出演算結果に基づき、レンズ駆動制御部１３に制御
信号を発する。これを受けてレンズ駆動制御部１３は、
モータ１４を介して対物レンズ１を駆動する。

【００５１】ステップＳ２３において演算部６は、焦点
検出演算の対象外のイメージセンサから出力される信号
それぞれのピーク値をピーク検出部５よりＡ／Ｄ変換部
４を介して入力し、ステップＳ９に進む。このピーク値
は、ステップＳ９におけるＡＧＣ処理で用いられる。

【００５２】演算部６により実行される以上の焦点検出
演算プログラムについて総括して説明する。演算部６
は、ステップＳ６の判定結果に基づき、ステップＳ８で
全体ＡＧＣフラグが１にセットされるまでの間、図７の
ステップＳ３〜Ｓ７、Ｓ９〜Ｓ１２で形成されるループ
を循環する。このときには焦点検出演算は行われていな
い。そして、すべてのイメージセンサから出力される信
号にＡＧＣがかかるか、あるいはＡＧＣカウントが所定
回数Ｓthlに達した場合にはステップＳ４からステップ
Ｓ１３に分岐して焦点検出演算を行う。このとき、自動
選択領域が未定であればステップＳ１３〜Ｓ１８が実行
されて焦点検出領域の選択と、その焦点検出領域に対す
る焦点調節が行われる。一方、自動選択領域が決まって
いればステップＳ１９〜Ｓ２３が実行される。つまり、
イメージセンサから出力される信号のすべてが所定の条
件を満足、すなわちＡＧＣがかかって焦点検出演算に適
した状態になったことが判定されると焦点検出演算を行
う。これにより、焦点検出演算とその演算結果に基づく
レンズ駆動を行う対象とすべき焦点検出領域を複数の焦
点検出領域の中から選択する動作を短時間のうちに行う
ことができる。

【００５３】演算部６により実行される以上の焦点検出
演算プログラムについてさらに説明する。

【００５４】図７に示す焦点検出演算プログラムが実行
される間、撮影シーンや被写体の輝度は一定とは限らな
い。したがって、一度全体ＡＧＣフラグが１にセットさ
れた後に、あるイメージセンサのＡＧＣがかからなくな
ることも有り得る。これに対して、ステップＳ８におい
て全体ＡＧＣフラグが１にセットされた場合、以降のス
テップＳ４での判定結果に基づく分岐先は常にステップ
Ｓ１３となる。つまり、一度全体ＡＧＣフラグが１にセ
ットされた場合、以降はステップＳ６の判定を行わない
が、これは以下の理由による。

【００５５】先に述べたように、被写体の輝度や輝度分
布は常に一定であるとは限らないので、上述のＡＧＣが
かからなくなったあるイメージセンサ以外はすべてＡＧ
Ｃがかかっているにもかかわらず、焦点検出演算を行わ
ずにＡＧＣを繰り返した場合、半押しｏｎからレンズ駆
動完了までに要する時間が長くなる。これは大事なシャ
ッターチャンスを逃すことにもなりかねない。そこで輝
度の変化の激しい領域についてはＡＧＣがかからなくて
もやむを得ないとして、この領域に対するＡＧＣを無視
する方が得策である。図７に示す焦点検出演算プログラ
ムでは、全体ＡＧＣフラグが一度１にセットされた後に
あるイメージセンサのＡＧＣがかからなくなったとして
も、ＡＧＣのかかっている残りのイメージセンサからの
出力に基づいて焦点検出演算を行うのでこのような不具
合を生じることがない。

【００５６】以上に説明したのと同様の理由によりステ
ップＳ６の判定が行われる。すなわち、ステップＳ６お
よびＳ８では全イメージセンサのＡＧＣがかかるか、Ａ
ＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達するか、いずれかの
場合に全体ＡＧＣフラグを１にセットする。つまり、被
写体が暗い場合のようにＡＧＣのかかりにくいイメージ
センサに対していつまでもＡＧＣを繰り返すと、半押し
Ｏｎからレンズ駆動完了までに要する時間が長くなると
いう不具合を生じる。図７に示す焦点検出演算プログラ
ムでは、ＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達するとＡ
ＧＣのかかっているイメージセンサからの出力に基づい
て焦点検出演算を行うのでこのような不具合を生じるこ
とがない。

【００５７】ステップＳ１１において補助光を消灯から
点灯を切り換えると判定された場合、演算部６はステッ
プＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットするが、この
理由について以下に説明する。

【００５８】図７の焦点検出演算プログラムの実行が開
始されてからステップＳ１１で補助光を消灯から点灯に
切り換えると判定するまでの間に、ステップＳ３〜Ｓ１
２の処理は何度か繰り返されている可能性がある。そし
て、このときまでにＡＧＣのかかっているイメージセン
サも存在しうる。

【００５９】一方、補助光を点灯させた場合には被写体
の輝度が変わるので、補助光の点灯前にＡＧＣのかかっ
ていたイメージセンサも補助光の点灯直後はＡＧＣがか
からなくなる可能性が大きい。この状態でＡＧＣカウン
トが所定回数Ｓthlに達した場合、ほとんどのイメージ
センサでＡＧＣがかからないまま焦点検出演算を行うこ
とになり、焦点検出演算結果の信頼性も低下する。

【００６０】そこで演算部６は、ステップＳ１１におい
て補助光を消灯から点灯に切り換えると判定した場合
に、ステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットす
る。これにより補助光点灯状態におけるＡＧＣの処理を
繰り返し行うことを可能とし、上述の不具合を防止す
る。

【００６１】ステップＳ２１における演算部６の判定動
作について説明する。ステップＳ２１は、選択されたイ
メージセンサが同一の被写体をとらえているかどうかを
判定するためのものである。つまり、この判定は前回ま
での焦点検出動作の結果（主要被写体はカメラに対して
静止しているか、動いているとすればどの方向にどれく
らいの速度で動いているか、レンズ駆動はどのくらの速
度で行われているか等）に基づいて行われる。そして、
上述した前回までの焦点検出動作の結果から予測される
デフォーカス量に対して今回の焦点検出動作の結果が近
ければ同一の被写体をとらえていると判定できる。逆
に、予想されるデフォーカス量に対して今回の焦点検出
動作の結果が大きく異なる場合、選択された焦点検出領
域から捕捉すべき被写体が外れていると考えられる。演
算部６は、選択された焦点検出領域から捕捉すべき主要
被写体が外れていると予測される場合、ステップＳ２１
で別センサの読み出しを行うと判定するとともに、次は
どのイメージセンサからの出力に基づいて焦点検出演算
を行うかを決定する。

【００６２】このようにしてステップＳ２１からステッ
プＳ１９に分岐した場合、演算部６はステップＳ２１で
上述のように決定されたイメージセンサからＡ／Ｄ変換
部４を介して信号を入力し、この信号に基づいてステッ
プＳ２０で焦点検出演算を行う。

【００６３】上記ステップＳ１９〜Ｓ２１のフローに関
し、すべての焦点検出領域に対応するイメージセンサか
ら信号を読み出して焦点検出演算を行い、予測されるデ
フォーカス量に最も近い結果が得られた焦点検出領域を
以降の自動選択領域としてもよい。あるいは所定順番に
したがってイメージセンサからの信号の読出および焦点
検出演算を行い、予想されるデフォーカス量に近い結果
が得られた時点で自動選択領域を決定し、以降の読出を
打ち切るものであってもよい。

【００６４】以上の実施の形態の説明において、イメー
ジセンサ群３はイメージセンサ３１、３２、…、３６を
有するものであったが、このイメージセンサは複数であ
ればその数を問わない。また焦点検出領域については図
２に示す例に限定されるものではない。

【００６５】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、イメージセンサ群３が光電変換手段を、演算
部６およびイメージセンサ駆動制御部１２が光電変換制
御手段を、演算部６が判定手段、演算手段、計数手段お
よび発光判定手段を、対物レンズ１が撮影レンズを、補
助光投光部１６が光源をそれぞれ構成する。さらに、演
算部６により実行される図７の焦点検出演算プログラム
と請求項との対応を以下に説明すると、ステップＳ９お
よびステップＳ３が光電変換制御手段を、ステップＳ４
が判定手段を、ステップＳ１５およびステップＳ２０が
演算手段を、ステップＳ７が計数手段を、ステップＳ１
０およびＳ１１が発光判定手段をそれぞれ構成する。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したように、 （１） 請求項１に記載の発明によれば、光電変換手段
からそれぞれ出力される信号のすべてが所定の条件を満
足していると判定されると撮影レンズの焦点調節状態の
演算を行うようにしたので、焦点検出演算とその演算結
果に基づくレンズ駆動の対象とすべき焦点検出領域を複
数の焦点検出領域の中から選択する動作を短時間のうち
に行うことができる。 （２） 請求項２に記載の発明によれば、光電変換手段
から複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号の
最大値が所定値近傍となった場合に撮影レンズの焦点調
節状態の演算を行うようにしたので、光電変換手段から
出力される信号が飽和することもなく、逆に信号が小さ
すぎることもない状態で焦点調節状態の演算を行うこと
ができる。したがって、焦点調節精度を高めることが可
能となる。 （３） 請求項３に記載の発明によれば、複数の画素の
それぞれに対応して出力される信号の平均値が所定値近
傍となった場合に撮影レンズの焦点調節状態の演算を行
うようにしたので、光電変換手段から出力される信号が
小さすぎることのない状態で焦点調節状態の演算を行う
ことができる。したがって、焦点調節精度を高めること
が可能となる。 （４） 請求項４に記載の発明によれば、判定手段によ
り繰り返し行われる判定の回数が所定回数に達した場合
には、判定手段が所定の条件を満足していると判定した
光電変換手段から出力される信号に基づいて撮影レンズ
の焦点調節状態の演算を行うので、より迅速に焦点調節
を行うことができる。 （５） 請求項５に記載の発明によれば、判定手段によ
る判定が繰り返し行われている途中で発光判定手段が光
源を発光させると判定した場合には、計数手段による計
数結果を初期値にリセットして光源を発光させることに
より、光源の発光による被写体の輝度の変化に対応して
高精度の焦点調節演算結果を得ることができる、

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成
を示すブロック図。

【図２】被写界中の焦点検出領域を説明する図。

【図３】位相差検出方式の焦点検出装置の光学系および
イメージセンサを示す図。

【図４】一対のイメージセンサから出力される信号に対
して相関演算を行う様子を説明する図であり、（ａ）お
よび（ｂ）がイメージセンサの出力信号の一例を示し、
（ｃ）が相関量の変化を示すグラフである。

【図５】相関演算によりデフォーカス量を求める様子を
説明する図である。

【図６】イメージセンサから出力される信号を説明する
図であり、（ａ）が被写体のコントラストパターンを示
し、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）が（ａ）のパターンを
とらえたイメージセンサより出力される信号が蓄積時間
に応じて変化する様子を示す。

【図７】演算部で実行される焦点検出演算プログラムを
説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 対物レンズ ２ 焦点検出光学系 ３ イメージセンサ群 ４ Ａ／Ｄ変換部 ５ ピーク検出部 ６ 演算部 １２ イメージセンサ駆動制御部 １３ レンズ駆動制御部 １４ モータ １５ 補助光駆動制御部 １６ 補助光投光部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写界内の複数の焦点検出領域のそれぞれ
   に対応して設けられる複数の光電変換手段と、 前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号に
   基づいて前記複数の光電変換手段による光電変換の動作
   を制御する光電変換制御手段と、 前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号が
   それぞれ所定の条件を満足しているか否かを判定する判
   定手段と、 前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号に
   基づいて前記複数の焦点検出領域における撮影レンズの
   焦点調節状態を演算する演算手段と、 前記演算手段により前記複数の焦点検出領域における撮
   影レンズの焦点調節状態が演算された結果に基づき、前
   記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節装置において、 前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号の
   すべてが所定の条件を満足していることが前記判定手段
   によって判定されるまで前記光電変換動作を繰り返し、
   すべての信号が前記所定の条件を満足した場合に、前記
   演算手段による前記撮影レンズの焦点調節状態の演算を
   行うことを特徴とする焦点調節装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の焦点調節装置において、 前記複数の光電変換手段の各々は、入射する光量に応じ
   た信号が出力される複数の画素を有しており、 前記判定手段は、前記複数の画素のそれぞれに対応して
   出力される信号のうちの最大値が所定値近傍となった場
   合に前記所定の条件を満足したと判定することを特徴と
   する焦点調節装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の焦点調節装置において、 前記複数の光電変換手段の各々は、入射する光量に応じ
   た信号が出力される複数の画素を有しており、 前記判定手段は、前記複数の画素のそれぞれに対応して
   出力される信号の平均値が所定値近傍となった場合に前
   記所定の条件を満足したと判定することを特徴とする焦
   点調節装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点
   調節装置において、 前記判定手段により繰り返し行われる前記判定の回数を
   計数する計数手段をさらに有し、 前記計数手段の計数結果が所定値に達した場合、前記判
   定手段により所定の条件を満足していると判定された光
   電変換手段から出力される信号に基づいて前記演算手段
   による前記焦点調節状態の演算を行うことを特徴とする
   焦点調節装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の焦点装置において、 被写体に向けて光を発する光源と、 前記複数の光電変換手段の出力に基づいて、前記光源を
   発光させるか否かを判定する発光判定手段とをさらに有
   し、 前記判定手段による前記判定が繰り返し行われている途
   中で前記発光判定手段が前記光源を発光させると判定し
   た場合には、前記計数手段による計数結果を初期値にリ
   セットし、かつ前記光源を発光させることを特徴とする
   焦点調節装置。