JP2000155259A

JP2000155259A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2000155259A
Application number: JP10330911A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Aoyanagi; 英彦青柳
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、瞳時分割位相差検出方式の焦点検
出装置に関し、像ズレ量を演算する基礎データとなる画
像信号から透過状態にある分割瞳開口以外の光束によっ
て発生する雑音を除去し、焦点検出の精度を向上するこ
とを目的とする。【解決手段】被写体像を画像信号に変換する光電変換
手段１２と、互いに開口重心位置の異なるｎ個の開口部
を備え、開口部を時分割で開閉する瞳分割手段１０と、
撮影光学系２０の焦点状態を検出する焦点検出手段１３
とを備えた焦点検出装置において、焦点検出手段１３
は、第ｋ番目の開口部のみを光学的に開口し第ｋ番目の
開口部を除く（ｎ−１）個の開口部を光学的に遮光して
得られる第ｋの画像信号と、ｎ個の開口部をすべて光学
的に遮光して得られる全閉画像信号とを光電変換手段１
２から受けて、第ｋの画像信号を全閉画像信号に応じて
修正した第ｋの修正画像信号に基づいて焦点状態を検出
することで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影装置の焦点検
出装置に関する。特に、瞳時分割位相差検出方式によっ
て像ズレ量を検出する焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の焦点検出装置には、コン
トラスト検出方式や位相差検出方式などがあるが、瞳時
分割による位相差検出方式を図８に基づいて説明する。
図８は、瞳時分割位相差検出方式を説明する原理図であ
る。図８に示すように、瞳時分割位相差検出方式による
焦点検出装置は、被写体１０５からの光束１０６a 、１
０６b を時分割する瞳分割１００と、撮影光学系（図８
に不図示）の結像面に配置されるＣＣＤラインセンサ１
０２と、このＣＣＤラインセンサ１０２からの一組の画
像信号に基づいて像ズレ量を演算する信号処理部１０３
とから構成される。

【０００３】また、瞳分割１００は、撮影光学系の光軸
と瞳分割１００の光軸１０４とが一致するように射出瞳
の近傍に配置される。被写体１０５は、説明を簡単にす
るため、撮影光学系の光軸上に配置された点光源であ
る。図９は、瞳分割１００の正面図である。図９に示す
ように、瞳分割１００は、被写体１０５からの光束１０
６a 、１０６b を分割する一組の分割瞳開口１０１a 、
１０１b を備え、これら分割瞳開口１０１a 、１０１b
は、相互に開口重心位置が異なる位置に形成されてい
る。そして、この分割瞳開口１０１ a、１０１b は、光
束１０６a 、１０６b が光学的に透過する状態（以下、
「透過状態」と称する）と光学的に遮光する状態（以
下、「遮光状態」と称する）を図８および図９に不図示
の手段により、時分割で交互に切り換えることができ
る。

【０００４】例えば、この時分割で交互に切り換える手
段として、分割瞳開口１０１a 、１０１b が瞳分割１０
０を穿孔して形成される場合には、瞳分割１００の前面
または後面に光束を遮るマスク板（図８には不図示）を
設け、このマスク板の位置を交互に切り換えて分割瞳開
口１０１a 、１０１b の透過状態と遮光状態とを交互に
切り換える方法がある。

【０００５】また、例えば、この時分割で交互に切り換
える手段として、未だ出願公開されていないが、本願と
同じ特許出願人によって、瞳分割１００と分割瞳開口１
０１a 、１０１b とを液晶で形成する場合が提案されて
いる（特願平10-006923号）。この場合には、分割瞳開
口１０１a 、１０１b の部分の液晶に印加される電圧を
オン・オフすることによって分割瞳開口１０１a 、１０
１b の透過状態と遮光状態とを交互に切り換えることが
できる。

【０００６】このような手段により、分割瞳開口１０１
a 、１０１b の透過状態と遮光状態とを時分割で切り換
えることによって、分割瞳開口１０１a が透過状態で且
つ分割瞳開口１０１b が遮光状態である場合と分割瞳開
口１０１a が遮光状態で且つ分割瞳開口１０１b が透過
状態である場合とを得る。そして、分割瞳開口１０１a
が透過状態で且つ分割瞳開口１０１b が遮光状態である
場合の被写体１０５からの光束１０６a を結像面に配置
されるＣＣＤラインセンサ１０２で受光し、第１の画像
像信号を得る。

【０００７】また、分割瞳開口１０１a が遮光状態で且
つ分割瞳開口１０１b が透過状態である場合の被写体１
０５からの光束１０６b を結像面に配置されるＣＣＤラ
インセンサ１０２で受光し、第２の画像像信号を得る。

【０００８】図１０(a)〜(c)は、被写体１０５の位置と
ＣＣＤラインセンサ上の像位置との関係を説明する図で
ある。なお、図１０(a)〜(c)において、説明の都合上、
分割瞳開口１０１a と分割瞳開口１０１b が同時に透過
状態であるように図示されているが、上記において説明
したように、実際には、これら分割瞳開口１０１a と分
割瞳開口１０１b は、いずれか一方のみが時分割で交互
に透過状態となる。

【０００９】図１０(a) は、被写体１０５に対し、撮影
光学系が合焦している状態である。この場合には、分割
瞳開口１０１a を通過する光束１０６a と分割瞳開口１
０１b を通過する光束１０６b は、ＣＣＤラインセンサ
１０２上で一致する（図１０(a) のＡ点）。一方、図１
０(b) は、撮影光学系が図１０(a) の場合と同じであっ
て、被写体１０５が図１０(a) の場合よりも瞳分割１０
０から遠い位置にあるときである。この場合には、分割
瞳開口１０１a を通過する光束１０６a'は、光軸１０４
に対し分割瞳開口１０１a と反対側のＣＣＤラインセン
サ１０２上に位置し（図１０(b)のＢ点）、分割瞳開口
１０１b を通過する光束１０６b'は、光軸１０４に対し
分割瞳開口１０１b と反対側のＣＣＤラインセンサ１０
２上に位置する（図１０(b)のＣ点）。

【００１０】また、図１０(c) は、撮影光学系が図１０
(a) の場合と同じであって、被写体１０５が図１０(a)
の場合よりも瞳分割１００に近い位置にあるときであ
る。この場合には、分割瞳開口１０１a を通過する光束
１０６a'' は、光軸１０４に対し分割瞳開口１０１a と
同じ側のＣＣＤラインセンサ１０２上に位置し（図１０
(c) のＤ点）、分割瞳開口１０１b を通過する光束１０
６b'' は、光軸１０４に対し分割瞳開口１０１b と同じ
側のＣＣＤラインセンサ１０２上に位置する（図１０
(c) のＥ点）。

【００１１】このように、被写体１０５が撮影光学系に
よって結像面に合焦している場合では、２つの光束１０
６a 、１０６b による被写体１０５の像は、結像面に配
置されるＣＣＤラインセンサ１０２上で一致し、被写体
１０５がそれ以外の位置にあるときは、２つの光束１０
６a 、１０６b による被写体１０５の像は、ＣＣＤライ
ンセンサ１０２上で一致しない。

【００１２】瞳時分割位相差検出方式は、この原理を利
用して、第１の画像信号と第２の画像信号とから、分割
開口瞳１０１a 、１０１b を通過してＣＣＤラインセン
サ１０２上の位置に結像したそれぞれの像ズレ量Ｙ1
（またはＹ2 ）を演算し、この像ズレ量Ｙ1 （またはＹ
2 ）と分割瞳開口１０１a 、１０１b の中心間の距離Ｘ
と瞳分割１００からＣＣＤラインセンサ１０２までの距
離Ｌとから幾何学的に撮影光学系の焦点ズレ量Ｚ1 （ま
たはＺ2 ）を信号処理部１０３において演算する。

【００１３】また、図１０(b)(c)から解るように、被写
体１０５が合焦位置から瞳分割１００に遠いか近いかに
よって、分割瞳開口１０１a を通過する光束１０６a
は、ＣＣＤラインセンサ１０２上において光軸１０４に
対し分割瞳開口１０１a と反対側に位置するか同じ側に
位置するか異なるので、第１の画像信号と第２の画像信
号とから、像ズレ方向も信号処理部１０３において判断
する。

【００１４】そして、像ズレ量と像ズレ方向から撮影光
学系の焦点状態および焦点ズレ量（以下、両者を併せて
「デフォーカス量」と称する）を検出し、撮影装置は、
信号処理部１０３からのデフォーカス量に関する制御信
号に基づいて、撮影光学系のレンズ位置等を制御して被
写体１０５に合焦する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
瞳時分割位相差検出方式による焦点検出装置では、像ズ
レ量を第１の画像信号と第２の画像信号とから演算して
いるので、第１の画像信号に、分割瞳開口１０１a を通
過した被写体１０５からの光束以外の光束（以下、「迷
光」と称する）による雑音が混入すると、被写体１０５
の像の位置の検出精度が低下し、その結果、焦点検出の
精度が低下するという問題が生じる。

【００１６】この迷光の原因として、一般に、次のよう
な原因を主に挙げることができる。第１に、外部の光束
が撮影装置の接眼部からペンタプリズムを介してライン
センサなどの光電変換手段に入射する場合である。第２
に、被写体からの光束のうちレンズ鏡胴の内壁によって
反射して光電変換手段に入射する場合である。

【００１７】第３に、液晶によって瞳分割および分割瞳
開口が形成されているときは液晶では完全に遮光できな
いので、被写体からの光束のうち遮光状態にある分割瞳
開口と分割瞳開口以外の瞳分割部分の液晶によって拡散
された光強度の光束となって光電変換手段に入射する場
合である。そこで、請求項１および請求項２に記載の発
明では、画像信号に含まれる迷光による雑音を除去する
ことによって、焦点検出の精度を向上した焦点検出装置
を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】（請求項１）請求項１に
記載の発明では、被写体からの光束を結像する撮影光学
系の結像面に配置され、被写体の像を画像信号に変換す
る光電変換手段と、撮影光学系と光電変換手段との間の
光路中又は撮影光学系内の光路中に配置されるととも
に、互いに開口重心位置の異なるｎ個（ｎはｎ≧２の自
然数）の開口部を備え、開口部を光束に対して時分割で
開閉する瞳分割手段と、瞳分割手段によって光電変換手
段に形成される被写体の像による画像信号に基づいて撮
影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた
焦点検出装置において、焦点検出手段は、第ｋ番目（ｋ
はｋ≦ｎの自然数）の開口部のみを光学的に開口しこの
第ｋ番目の開口部を除く（ｎ−１）個の開口部を光学的
に遮光して得られる第ｋの画像信号と、ｎ個の開口部を
すべて光学的に遮光して得られる全閉画像信号とを光電
変換手段から受けて、第ｋの画像信号を全閉画像信号に
応じて修正した第ｋの修正画像信号に基づいて撮影光学
系の焦点状態を検出することで構成する。

【００１９】（請求項２）請求項２に記載の発明では、
被写体からの光束を結像する撮影光学系の結像面に配置
され、被写体の像を画像信号に変換する光電変換手段
と、撮影光学系と光電変換手段との間の光路中又は撮影
光学系内の光路中に配置されるとともに、互いに開口重
心位置の異なる第１および第２の開口部を備え、開口部
を光束に対して時分割で開閉する瞳分割手段と、瞳分割
手段によって光電変換手段に形成される被写体の像によ
る画像信号に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する
焦点検出手段とを備えた焦点検出装置において、焦点検
出手段は、第１の開口部を光学的に開口し第２の開口部
を光学的に遮光した場合の第１の前記画像信号と、第２
の開口部を光学的に開口し第１の開口部を光学的に遮光
した場合の第２の前記画像信号と、第１および第２の開
口部を共に光学的に遮光した場合の全閉画像信号とを光
電変換手段から受けて、第１の画像信号を全閉画像信号
に応じて修正した第１の修正画像信号と第２の画像信号
を全閉画像信号に応じて修正した第２の修正画像信号と
に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出することで構成
する。

【００２０】（作用）請求項１、２に記載の発明におい
て、全閉画像信号は、迷光による画像信号となるから、
第ｋの画像信号をこの全閉画像信号に応じて修正するこ
とにより、迷光による雑音を第ｋの画像信号から除去し
た第ｋの修正画像信号を得ることができる。

【００２１】したがって、この第ｋの修正画像信号を用
いることにより、第ｋの画像信号を用いた場合に比べ、
格段に焦点検出の精度を向上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。

【００２３】（本実施形態の構成）本実施形態は、請求
項１、２に記載の発明に対応する焦点検出装置の実施の
形態である。図１は、本実施形態の焦点検出装置をフィ
ルムを使用するスチルカメラに組み込んだ場合の概略構
成を示す図である。図２は、本実施形態に使用する瞳分
割１０の正面図である。

【００２４】図１において、本実施形態の焦点検出装置
を組み込んだスチルカメラは、スチルカメラ本体１と交
換レンズ２とから構成され、スチルカメラ本体１と交換
レンズ２とは、図１に不図示のマウントを介して接続さ
れる。このマウントは、カメラ本体１と交換レンズ２と
の間で相互に後述する各種情報を電気信号によって交換
することができる。

【００２５】また、スチルカメラ本体１は、メインミラ
ー２１、サブミラー２２、シャッター２３、フィルム２
４、ペンタプリズム２５、接眼部２６、ＣＣＤラインセ
ンサ１２、演算制御部１３および駆動モータ１４から構
成される。そして、交換レンズ２は、撮影光学系２０、
瞳分割１０および情報蓄積部１５から構成される。

【００２６】瞳分割１０は、図１に不図示の射出瞳の近
傍に配置され、演算制御部１３および情報蓄積部１５と
電気的に接続している。図２において、瞳分割１０に
は、光軸１６を挟んで相互に開口重心位置が異なる位置
に１組の分割瞳開口１１a 、１１b が形成される。この
瞳分割１０は、分割瞳開口１１a 、１１b の部分も含め
て、液晶によって形成される。そして、瞳分割１０は、
演算制御部１３からの信号によって瞳分割１０の透過状
態と遮光状態および分割瞳開口１１a 、１１b の透過状
態と遮光状態が制御され、その透過状態、遮光状態の情
報が情報蓄積部１５に送られる。

【００２７】図１に戻って、撮影光学系２０の結像面に
配置されたＣＣＤラインセンサ１２は、ｘ個の光電変換
素子で構成され、被写体からの光束を分割瞳開口１１a
１１b を介して受光し、光電変換する。そして、ＣＣＤ
ラインセンサ１２は、演算制御部１３と電気的に接続し
ており、被写体像に基づく画像信号を演算制御部１３に
出力する。

【００２８】演算制御部１３は、瞳分割１０、ＣＣＤラ
インセンサ１２、駆動モータ１４および情報蓄積部１５
と電気的に接続している。演算制御部１３は、ＣＣＤラ
インセンサ１２からの画像信号および情報蓄積部１５か
らの各種信号を処理してデフォーカス量を演算し、駆動
モータ１４の駆動方向と駆動量および分割瞳１０と分割
瞳開口１１a 、１１b の透過状態・遮光状態を制御す
る。

【００２９】また、撮影光学系２０とも接続している駆
動モータ１４は、演算制御部１３からの制御信号に応じ
て撮影光学系２０を被写体に対して前方または後方に所
定量だけ駆動する。情報蓄積部１５は、撮影光学系２０
の焦点距離、球面収差・像面湾曲などの収差情報、撮影
光束のケラレに関する情報、分割瞳開口１１a 、１１b
の形状、瞳分割１０の光軸１６の位置および射出瞳面内
の位置などの情報を予めＲＯＭ（read-only-memory）な
どの記憶手段によって蓄積しているとともに、瞳分割１
０および分割瞳開口１１a 、１１b の透過状態・遮光状
態の情報を瞳分割１０から受ける。そして、これらの各
種情報を電気信号として演算制御部１３に送る。

【００３０】撮影光学系２０は、駆動モータ１４により
被写体に対して前後に移動することができる。この撮影
光学系２０の移動によって被写体像をフィルム２４の面
上に結像する。（本発明と本実施形態との対応関係）以下、本発明と本
実施形態との対応関係について説明する。

【００３１】請求項１、２に記載の発明と本実施形態と
の対応関係については、光電変換手段はＣＣＤラインセ
ンサ１２に対応し、瞳分割手段は瞳分割１０および演算
制御部１３に対応し、開口部は分割瞳開口１１a 、１１
b に対応し、焦点検出手段は演算制御部１３に対応し、
焦点検出装置は瞳分割１０、ＣＣＤラインセンサ１２お
よび演算制御部１３に対応する。

【００３２】（本実施形態の作用効果）図３は、本実施
形態を説明するために使用する被写体板の正面図であ
る。以下の説明を簡単にするために、図３に示すよう
に、被写体板３０は、黒色表面３２に一筋の帯状の白色
表面３１が垂直方向に形成されている。このような被写
体板３０に対して、焦点検出を行う場合を以下に説明す
る。

【００３３】例えば、スチルカメラのレリーズボタン半
押しによる焦点検出の開始信号によって、まず、演算制
御部１３は、瞳分割１０に制御信号を送り、分割瞳開口
１１a を透過状態にし、分割瞳開口１１b および分割瞳
開口１１a 、１１b の部分以外の瞳分割１０の部分を遮
光状態にする。なお、本実施形態の作用効果の説明に限
って、分割瞳開口１１a 、１１b の部分を除いた瞳分割
１０の残余の部分を「分割瞳開口外瞳分割部」と称す
る。

【００３４】この分割瞳開口１１a 、１１b および分割
瞳開口外瞳分割部の状態変化は、液晶に印加される電圧
を制御することより液晶の状態を変化させて行う。この
状態において、被写体板３０からの光束は、撮影光学系
２０と瞳分割１０とメインミラー２１とサブミラー２２
を介して、ＣＣＤラインセンサ１２に到達し、光電変換
される。この光電変換された電荷は、第１の画像信号と
して、ＣＣＤラインセンサ１２から演算制御部１３に送
られる。そして、この第１の画像信号を演算制御部１３
は、記憶しておく。次に、演算制御部１３は、瞳分割１
０に制御信号を送り、分割瞳開口１１b を透過状態に
し、分割瞳開口１１a および分割瞳開口外瞳分割部を遮
光状態にする。

【００３５】この状態において、被写体板３０からの光
束は、撮影光学系２０と瞳分割１０とメインミラー２１
とサブミラー２２を介して、ＣＣＤラインセンサ１２に
到達し、光電変換される。この光電変換された電荷は、
第２の画像信号として、ＣＣＤラインセンサ１２から演
算制御部１３に送られる。そして、この第２の画像信号
も演算制御部１３は、記憶しておく。さらに、演算制御
部１３は、瞳分割１０に制御信号を送り、分割瞳開口１
１a、分割瞳開口１１b および分割瞳開口外瞳分割部を
遮光状態にする。すなわち、瞳分割１０を遮光状態にす
る。

【００３６】この状態において、被写体板３０からの光
束は、撮影光学系２０と瞳分割１０とメインミラー２１
とサブミラー２２を介して、ＣＣＤラインセンサ１２に
到達し、光電変換される。この光電変換された電荷は、
第３の画像信号として、ＣＣＤラインセンサ１２から演
算制御部１３に送られる。そして、この第３の画像信号
も演算制御部１３は、記憶しておく。

【００３７】ここで、請求項１，２に記載の発明につい
て、第ｋの画像信号は第１の画像信号、第２の画像信号
に対応し、全閉画像信号は第３の画像信号に対応する。
このように、演算制御部１３によって、瞳分割１０の分
割瞳開口１１a 、１１b および分割瞳開口外瞳分割部
は、時分割で、透過状態または遮光状態が制御される。

【００３８】これらの画像信号を図示したのが、図４
(a)〜(c)である。図４(a)〜(c)の縦軸は、画像信号の信
号レベルに相当し、その横軸は、ＣＣＤラインセンサ１
２上の位置に相当する。図４(a) は、第１の画像信号を
示す図であり、この第１の画像信号のうち信号レベルＬ
1 である部分４１b が被写体板３０の黒色表面３２に基
づく画像信号であり、信号レベルＬ2 であるピーク部分
４１a が被写体板３０の白色表面３１に基づく画像信号
である。

【００３９】また、図４(b) は、第２の画像信号を示す
図であり、この第２の画像信号のうち信号レベルＬ3 で
ある部分４２b が被写体板３０の黒色表面３２に基づく
画像信号であり、信号レベルＬ4 であるピーク部分４２
a が被写体板３０の白色表面３１に基づく画像信号であ
る。

【００４０】これら信号レベルＬ1 である部分４１b と
信号レベルＬ3 である部分４２b は、ＣＣＤラインセン
サ１２が暗電流などを発生しない理想的なデバイスであ
ると仮定し迷光がなければ、０となる。しかし、図４
(a) または図４(b) に示すように、０ではなく、ある信
号レベルＬ1 、Ｌ3 を発生する。これは、迷光によって
発生した信号レベルである。そして、信号レベルＬ2 で
あるピーク部分４１a および信号レベルＬ4 であるピー
ク部分４２a においても画像信号が迷光分だけ底上げさ
れている。

【００４１】さらに、図４(c) は、第３の画像信号すな
わち全閉画像信号（以下、第３の画像信号を全閉画像信
号に統一して記載する。）を示す図である。信号レベル
Ｌ5である部分４３が、全閉画像信号であり、迷光によ
る画像信号である。このように、第１の画像信号と第２
の画像信号には迷光によって発生する画像信号成分を含
んでいるため、この画像信号成分を全閉画像信号を用い
て除去する。

【００４２】具体的には、演算処理部１３に記憶されて
いる第１の画像信号、第２の画像信号および全閉画像信
号から、次式に従って、演算制御部１３が演算する。Ｖ1r（ｉ）＝Ｖ1（ｉ）−Ｖc（ｉ）／ｍ（１）式Ｖ2r（ｉ）＝Ｖ2（ｉ）−Ｖc（ｉ）／ｍ（２）式ここで、Ｖ1（ｉ）は、第１の画像信号のうちの第ｉ番
目の光電変換素子の出力である。Ｖ2（ｉ）は、第２の
画像信号のうちの第ｉ番目の光電変換素子の出力であ
る。Ｖc（ｉ）は、全閉画像信号のうちの第ｉ番目の光
電変換素子の出力である。ｉは、１〜ｘまでの整数であ
る。

【００４３】また、ｍは、実験によって設定される修正
係数であり、分割瞳開口の開口面積比、分割瞳開口の液
晶の透過率に差があるときはその差などに依存する。本
実施形態では、迷光の原因が主に遮光状態の分割瞳開口
１１a 、１１b によって拡散され一様となった光束であ
るとし、かつ分割瞳開口１１a 、１１b の開口面積比が
１でありその透過率にも差がないことから、ｍ＝２とし
た。

【００４４】こうして演算したＶ1r（ｉ）が第１の修正
画像信号であり、Ｖ2r（ｉ）が第２の修正画像信号であ
る。図５(a)(b)は、第１の修正画像信号および第２の修
正画像信号を示す図である。図５(a) において、（１）
式により第１の画像信号から迷光による影響を除去する
ことができるので、被写体板３０の白色表面３１に基づ
く信号のみが信号レベルＬ6 のピーク部分４４として現
れ、被写体板３０の黒色表面３１に基づく信号は、信号
レベル「０」となる。

【００４５】また、図５(b) において、（２）式により
第２の画像信号から迷光による影響を除去することがで
きるので、被写体板３０の白色表面３１に基づく信号の
みが信号レベルＬ7 のピーク部分４５として現れ、被写
体板３０の黒色表面３１に基づく信号は、信号レベル
「０」となる。図１に戻って、演算制御部１３は、これ
ら第１の修正画像信号と第２の修正画像信号を用いて、
周知の相関演算による像ズレ検出演算を行い、第１の画
像信号と第２の画像信号の相対的な位置ズレ量である像
ズレ量を演算する。

【００４６】そして、演算制御部１３は、分割瞳開口１
１a 、１１b の形状、瞳分割１０の光軸１６の位置およ
び射出瞳面内の位置などの各種情報を電気信号として受
け、像ズレ量を光軸方向のデフォーカス量に変換する。
さらに、演算制御部１３は、このデフォーカス量に基づ
いて駆動モータ１４によって、撮影光学系２０を所定方
向および所定量に移動させて焦点を被写体板３０に合わ
せる。

【００４７】そして、シャッターを切ると演算制御部１
３は、瞳分割１０を透過状態に制御し、被写体板３０が
撮影される。このように本実施形態では、像ズレ量を第
１の画像信号および第２の画像信号から直接演算するの
ではなく、第１の画像信号および第２の画像信号から迷
光の影響を除去した第１の修正画像信号および第２の修
正画像信号から演算しているので、焦点検出の精度を向
上することができる。

【００４８】本実施形態では、瞳分割として、２つの分
割瞳開口１１a 、１１b を形成した瞳分割１０を使用し
たが、これに限定されるものではない。例えば、図６に
示すように、本実施形態の瞳分割１０の代わりに４つの
分割瞳開口５１a 、５１b 、５１c 、５１d を形成した
瞳分割５０を使用することができる。図６は、このよう
な分割瞳５０の正面図である。

【００４９】瞳分割５０は、瞳分割１０と同様に射出瞳
の近傍に配置される。図６において、瞳分割５０には、
光軸５２を挟んで相互に開口重心位置が異なる位置に４
つの分割瞳開口５１a 、５１b 、５１c 、５１d が形成
される。この瞳分割５０は、分割瞳開口５１a 、５１b
、５１c 、５１d の部分も含めて、液晶によって形成
される。

【００５０】図７は、瞳分割５０を使用した場合のＣＣ
Ｄエリアセンサ５５の正面図である。ＣＣＤエリアセン
サ５５は、ｙ個の光電変換素子で構成され、ＣＣＤライ
ンセンサ１２の代わりに撮影光学系２０の結像面に配置
される。このような瞳分割５０とＣＣＤエリアセンサ５
５とを使用した場合、第ｋの修正画像信号は、次のよう
にして得ることができる。

【００５１】すなわち、第１の画像信号は、瞳分割５０
の分割瞳開口５１a を透過状態にし、分割瞳開口５１b
と分割瞳開口５１c と分割瞳開口５１d と分割瞳開口外
瞳分割部とを遮光状態にした場合に、ＣＣＤエリアセン
サ５０から得られる画像信号である。第２の画像信号
は、瞳分割５０の分割瞳開口５１b を透過状態にし、分
割瞳開口５１a と分割瞳開口５１c と分割瞳開口５１d
と分割瞳開口外瞳分割部とを遮光状態にした場合に、Ｃ
ＣＤエリアセンサ５０から得られる画像信号である。第
３の画像信号は、瞳分割５０の分割瞳開口５１c を透過
状態にし、分割瞳開口５１a と分割瞳開口５１b と分割
瞳開口５１d と分割瞳開口外瞳分割部とを遮光状態にし
た場合に、ＣＣＤエリアセンサ５０から得られる画像信
号である。第４の画像信号は、瞳分割５０の分割瞳開口
５１d を透過状態にし、分割瞳開口５１a と分割瞳開口
５１b と分割瞳開口５１c と分割瞳開口外瞳分割部とを
遮光状態にした場合に、ＣＣＤエリアセンサ５０から得
られる画像信号である。

【００５２】なお、瞳分割５０とＣＣＤエリアセンサ５
５とを使用した場合においては、分割瞳開口外瞳分割部
は、分割瞳開口５１a 、５１b 、５１c 、５１d の部分
を除いた瞳分割５０の残余の部分を指す。また、全閉画
像信号は、瞳分割５０を遮光状態にした場合にＣＣＤエ
リアセンサ５５から得られる画像信号である。

【００５３】そして、本実施形態と同様にして、第１の
画像信号ないし第４の画像信号を全閉画像信号に応じて
修正し、第１の修正画像信号ないし第４の修正画像信号
を得る。なお、瞳分割５０とＣＣＤエリアセンサ５５と
を使用した場合において、例えば、撮影画面の中央にお
いて焦点検出を行いたい場合は、図７(a) におけるＣＣ
Ｄエリアセンサ５５の影部分の領域５６または図７(b)
におけるＣＣＤエリアセンサ５５の影部分の領域５８の
信号に基づいて焦点検出を行えばよい。また、撮影画面
の周辺において焦点検出を行いたい場合は、図７(c) に
おけるＣＣＤエリアセンサ５５の影部分の領域６０の信
号に基づいて焦点検出を行えばよい。

【００５４】なお、焦点検出動作の速さを要求される場
合には、焦点検出を行うごとに全閉画像信号を取り込む
のではなく、複数回の焦点検出動作に対して１回だけ全
閉画像信号を得て演算制御部１３などに記憶しておき、
そのほかの焦点検出の際には、この記憶してある全閉画
像信号を用いることによって第ｋの修正画像信号を演算
してもよい。

【００５５】また、本実施形態では、修正係数によって
全閉画像信号を割り算しているが、その代わりに全閉画
像信号を得る際に電荷蓄積時間を修正係数に応じた電荷
蓄積時間に調整して全閉画像信号を得てもよい。

【００５６】例えば、修正係数が「２」である場合に
は、その電荷蓄積時間を第１の画像信号の電荷蓄積時間
（第２の画像信号の電荷蓄積時間）の１／２の電荷蓄積
時間に調整して全閉画像信号を得て、第１の修正画像信
号および第２の修正画像信号を演算してもよい。この場
合は、（１）式および（２）式は、それぞれ次の（３）
式および（４）式となる。

【００５７】Ｖ1r（ｉ）＝Ｖ1（ｉ）−Ｖct（ｉ）（３）式Ｖ2r（ｉ）＝Ｖ2（ｉ）−Ｖct（ｉ）（４）式ここで、Ｖct（ｉ）は、電荷蓄積時間を１／２に調整し
て得た全閉画像信号のうちの第ｉ番目の光電変換素子の
出力である。さらに、本実施形態では、瞳分割が液晶で
構成されている場合を挙げたが、これに限定されるもの
ではない。迷光の原因は、被写体からの光束のうち遮光
状態にある分割瞳開口と分割瞳開口以外の瞳分割部分の
液晶によって拡散された光強度の光束となって光電変換
手段に入射する場合だけでなく、外部の光束が撮影装置
の接眼部からペンタプリズムを介して光電変換手段に入
射する場合、被写体からの光束のうちレンズ鏡胴の内壁
によって反射して光電変換手段に入射するする場合など
があるため、これらの原因による迷光の影響を像ズレ量
を演算する画像信号から除去することにも有効である。

【００５８】また、本実施形態では、第ｋの修正画像信
号を得る際に、第ｋの画像信号から全閉画像信号を修正
係数で割った値を引き算する演算方法を示したが、これ
に限定されるものではない。本発明は、迷光による画像
信号に基づいて像ズレ量を演算する画像信号を修正する
ことにある。さらに、本実施形態では、焦点検出装置を
スチルカメラに組み込んだ実施形態を説明したが、本発
明は、これに限定されるものではない。被写体の画像デ
ータを半導体メモリやフロッピーディスクなどに記録す
る電子スチルカメラ、シネカメラ、ビデオカメラなどの
撮影装置一般に組み込むことができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２に記
載の発明では、全閉画像信号によって第ｋの画像信号が
修正される。よって、第ｋの画像信号に及ぼす迷光の影
響を除去することができる。そのため、迷光の影響を除
去した第ｋの修正画像信号を用いて像ズレ量を演算する
ので、焦点検出の精度を向上することができる。

【００６０】また、第ｋの画像信号から迷光の影響を除
去することができるので、暗い状況下で焦点検出を行う
ことができる対暗検出能力、および諧調のゆるやかな被
写体でも焦点検出を行うことができる低コントラスト検
出能力を向上することができる。特に、パッシブタイプ
である位相差検出方式の焦点検出装置においては、暗く
なると焦点検出を行うことができなくなるので、対暗検
出能力の向上は、大変有利である。

【００６１】さらに、焦点検出装置に固定パターンノイ
ズが存在する場合には、第ｋの画像信号および全閉画像
信号にこの固定パターンノイズが重畳するので、全閉画
像信号に応じて第ｋの画像信号を修正することによっ
て、この固定パターンノイズも除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の焦点検出装置をスチルカメラに組み
込んだ場合の概略構成を示す図である。

【図２】瞳分割１０の正面図である。

【図３】被写体板３０の正面図である。

【図４】第ｋの画像信号および全閉画像信号を示す図で
ある。

【図５】第ｋの修正画像信号を示す図である。

【図６】瞳分割５０の正面図である。

【図７】ＣＣＤエリアセンサ５５の正面図である。

【図８】瞳時分割位相差検出方式を説明する原理図であ
る。

【図９】従来技術における瞳分割１００の正面図であ
る。

【図１０】被写体１０５の位置とＣＣＤラインセンサ上
の像位置との関係を説明する図である。

【符号の説明】

１スチルカメラ本体２交換レンズ１０瞳分割１１a 分割瞳開口１１b 分割瞳開口１２ＣＣＤラインセンサ１３演算制御部１４駆動モータ１５情報蓄積部１６光軸２０撮影光学系２１メインミラー２２サブミラー２３シャッター２４フィルム２５ペンタプリズム２６接眼部３０被写体板３１被写体板の白色表面３２被写体板の黒色表面４１a 信号レベルＬ1 のピーク部分４１b 信号レベルＬ2 の部分４２a 信号レベルＬ3 のピーク部分４２b 信号レベルＬ4 の部分４３信号レベルＬ5 の部分４４信号レベルＬ6 のピーク部分４５信号レベルＬ7 のピーク部分５０瞳分割５０５１a 分割瞳開口５１b 分割瞳開口５１c 分割瞳開口５１d 分割瞳開口５５ＣＣＤエリアセンサ５６ＣＣＤエリアセンサの一部分５８ＣＣＤエリアセンサの一部分６０ＣＣＤエリアセンサの一部分１００瞳分割１０１a 分割瞳開口１０１b 分割瞳開口１０２ＣＣＤラインセンサ１０３信号処理部１０４光軸１０５被写体１０６a 光束１０６b 光束１０６a' 光束１０６b' 光束１０６a'' 光束１０６b'' 光束

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光束を結像する撮影光学系
の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換
する光電変換手段と、前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は
前記撮影光学系内の光路中に配置されるとともに、互い
に開口重心位置の異なるｎ個（ｎはｎ≧２の自然数）の
開口部を備え、前記開口部を前記光束に対して時分割で
開閉する瞳分割手段と、前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される
前記被写体の像による画像信号に基づいて前記撮影光学
系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた焦点検
出装置において、前記焦点検出手段は、第ｋ番目（ｋはｋ≦ｎの自然数）の開口部のみを光学的
に開口し該第ｋ番目の開口部を除く（ｎ−１）個の開口
部を光学的に遮光して得られる第ｋの画像信号と、ｎ個
の開口部をすべて光学的に遮光して得られる全閉画像信
号とを前記光電変換手段から受けて、前記第ｋの画像信号を前記全閉画像信号に応じて修正し
た第ｋの修正画像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点
状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】被写体からの光束を結像する撮影光学系
の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換
する光電変換手段と、前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は
前記撮影光学系内の光路中に配置されるとともに、互い
に開口重心位置の異なる第１及び第２の開口部を備え、
前記開口部を前記光束に対して時分割で開閉する瞳分割
手段と、前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される
前記被写体の像による画像信号に基づいて前記撮影光学
系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた焦点検
出装置において、前記焦点検出手段は、前記第１の開口部を光学的に開口し前記第２の開口部を
光学的に遮光した場合の第１の前記画像信号と、前記第
２の開口部を光学的に開口し前記第１の開口部を光学的
に遮光した場合の第２の前記画像信号と、前記第１及び
第２の開口部を共に光学的に遮光した場合の全閉画像信
号とを前記光電変換手段から受けて、前記第１の画像信号を前記全閉画像信号に応じて修正し
た第１の修正画像信号と前記第２の画像信号を前記全閉
画像信号に応じて修正した第２の修正画像信号とに基づ
いて前記撮影光学系の焦点状態を検出することを特徴と
する焦点検出装置。