JP2002131629A - 焦点検出装置、電子カメラ、及び焦点検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡易な構成で、高速な焦点検出を行うと共に
パララックスのない焦点検出技術を提供する。 【解決手段】 被写体距離Ｌの被写体の被写体光は、被
写体光７に示すように撮影光学系３を介してＣＣＤ５に
結像されると共に、被写体光１１に示すように受光レン
ズ６を介してラインセンサー４に結像される。このとき
のＣＣＤ５の出力信号１０とラインセンサー４の出力信
号１２の位相差は、Ｓ＋ｘになる。このとき、被写体距
離Ｌは、Ｌ：Ｓ＝ａ：ｘより、Ｌ＝Ｓａ／ｘとなる。
Ｓ、ａは既知であり、ｘは上記位相差により求まるの
で、被写体距離Ｌが求まる。求めた被写体距離Ｌによ
り、フォーカスレンズの合焦位置を求め、現在のフォー
カスレンズ位置に基づいて、移動方向及び移動量を求
め、この移動方向及び移動量に基づいてフォーカスレン
ズを合焦位置へ移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラの焦点
検出技術に関し、特に、撮影用の二次元撮像素子（ＣＣ
Ｄ）と撮像素子（ラインセンサー）を対に使用して焦点
検出を行う焦点検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子カメラで利用されるＡＦ（自動焦点
調節）方式には様々なものがある。例えば、良く利用さ
れているＡＦ方式にコントラストＡＦ方式がある。これ
は、フォーカスレンズの無限遠位置から最至近位置まで
の所定のサンプリング位置において、撮像素子であるＣ
ＣＤ（Charge Coupled Device ）から出力される出力信
号の高周波成分に基づいて被写体像の鮮鋭度を示すコン
トラスト値を検出し、これが最大となる位置を求めるこ
とにより焦点検出を行い、このコントラスト値が最大と
なる位置（合焦位置）へフォーカスレンズを移動させる
ものである。従って、このＡＦ方式では、撮影時及び焦
点検出時に同じＣＣＤを利用するためにパララックスが
なく、また他にＡＦ用センサー（ラインセンサーなど）
を設ける必要がないという長所を有している反面、焦点
検出時間に長時間を要するという短所を有している。

【０００３】また、ＣＣＤとは別にＡＦ用センサーとし
てラインセンサーを設けた位相差ＡＦ方式などがある。
位相差ＡＦ方式は、銀塩カメラで多く利用されているＡ
Ｆ方式であり、ＡＦ用センサーで受光する被写体光が撮
影光学系を通過したものであるか否かにより、更に、Ｔ
ＴＬ（Through the Lens）位相差ＡＦ方式と外部位相差
ＡＦ方式に分けられる。

【０００４】ＴＴＬ位相差ＡＦ方式は、撮影光学系を通
過する被写体光を一対のラインセンサーで受光し、それ
ぞれのラインセンサー出力信号の位相差に基づいて焦点
検出を行い、合焦位置へフォーカスレンズを移動させる
ものである。従って、このＡＦ方式では、撮影時及び焦
点検出時に使用する被写体光は、同じ撮影光学系を通過
した被写体光になるためにパララックスがなく、また、
上記位相差に基づいて短時間で焦点検出を行うことがで
きるという長所を有している反面、撮影光学系を通過し
た被写体光をＡＦセンサーへ導くためのクイックリター
ンミラーや分岐プリズムなどを設けなければならず、構
成が複雑化するという短所を有している。また、分岐プ
リズムを使用したときには、ＣＣＤに到達する被写体光
の光量が低下するという短所も有している。

【０００５】また、外部位相差ＡＦ方式は、撮影光学系
を通過しない被写体光を、撮影レンズ鏡筒の近傍に設け
られた一対のラインセンサーで受光し、それぞれのライ
ンセンサー出力信号の位相差に基づいて焦点検出を行
い、合焦位置へフォーカスレンズを移動させるものであ
る。従って、このＡＦ方式では、上記位相差に基づいて
短時間で焦点検出を行うことができるという長所を有し
ている反面、撮影時にＣＣＤで受光する被写体光と焦点
検出時にラインセンサーで受光する被写体光が異なるた
めにパララックスが発生し焦点検出精度が低下するとい
う短所を有している。特に近接撮影時にはパララックス
が発生しやすい。

【０００６】一方、特許第２７３７３８８号公報には、
上記コントラストＡＦ方式による合焦速度を高速化させ
るため、ラインセンサー（外部測距手段）を設けた電子
カメラが提案されている。この電子カメラでは、フォー
カスレンズ位置が合焦位置から遠い位置にあるときに
は、ラインセンサー出力に基づく第２の距離情報などに
基づいて合焦方向（フォーカスレンズの移動方向）を決
定し、該合焦方向へフォーカスレンズを高速に移動させ
ながらコントラストＡＦを行い、合焦位置に近づいたら
フォーカスレンズを低速に移動させながらコントラスト
ＡＦを行うものである。また、焦点検出時にフォーカス
レンズ位置が合焦位置から近い位置にあるときや、近接
撮影によるパララックスの発生が予想されるときには、
上記のようなフォーカスレンズの移動速度を可変するよ
うな制御は行わず、通常のコントラストＡＦを行うもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、コン
トラストＡＦ方式では焦点検出に長時間を要するために
連写や動画などの連続撮影に対応できず、ＴＴＬ位相差
ＡＦ方式では構成が複雑になるためにカメラを小型化す
ることが難しく、また分岐プリズムを使用したときには
ＣＣＤに到達する被写体光の光量が低下するという問題
も有している。また、外部位相差ＡＦ方式ではパララッ
クスが発生するため、特に近接撮影時に焦点検出精度が
低下するという問題を有している。

【０００８】また、上記特許第２７３７３８８号公報に
提案されている電子カメラでは、従来のコントラストＡ
Ｆ方式に比べれば焦点検出速度を高速化させたが、１回
の検出で焦点検出が可能な位相差ＡＦ方式ほどの高速な
焦点検出速度は得られていない。

【０００９】従って、従来の電子カメラにおける焦点検
出技術では、簡易な構成で、焦点検出を高速に行うと共
にパララックスのない焦点検出技術を実現することがで
きなかった。本発明の課題は、上記実情に鑑み、簡易な
構成で焦点検出を高速に行うと共にパララックスのない
焦点検出技術を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様であ
る焦点検出装置は、被写体光を光電変換して画像信号を
出力する二次元撮像素子と、該二次元撮像素子により光
電変換される被写体光とは異なる経路を経由する被写体
光を光電変換する撮像素子と、前記二次元撮像素子から
出力される画像信号と前記撮像素子の出力信号の位相を
比較する位相比較手段と、該位相比較手段により比較さ
れた位相比較結果に基づいて被写体までの距離を算出す
る被写体距離算出手段とを備えるように構成される。

【００１１】上記の構成によれば、焦点検出時と撮影時
に同じ二次元撮像素子が使用されるために、パララック
スがなく、また、１回の検出で焦点検出が可能になるの
で、検出速度の高速化が可能になる。また、被写体光の
光路を変更するための構成を必要としないので、構成を
簡易にすることができる。

【００１２】本発明の第二の態様である電子カメラは、
被写体光を光電変換して画像信号を出力する二次元撮像
素子と、該二次元撮像素子により光電変換される被写体
光とは異なる経路を経由する被写体光を光電変換する撮
像素子と、前記二次元撮像素子から出力される画像信号
と前記撮像素子の出力信号の位相を比較する位相比較手
段と、該位相比較手段により比較された位相比較結果に
基づいて被写体までの距離を算出する被写体距離算出手
段とを備える焦点検出装置を備え、撮影時には、前記二
次元撮像素子を撮影用撮像素子として使用するように構
成される。

【００１３】上記の構成によれば、簡易な構成で、パラ
ラックスのない高速な焦点検出を可能にする電子カメラ
を実現することができる。本発明の第三の態様である焦
点検出方法は、被写体光を光電変換する二次元撮像素子
の出力信号と、前記二次元撮像素子により光電変換され
る被写体光とは異なる経路を経由する被写体光を光電変
換する撮像素子の出力信号との位相差に基づいて被写体
までの距離を算出するようにする。

【００１４】上述した方法を使用して焦点検出を行うよ
うにすれば、簡易な構成で、パララックスのない高速な
焦点検出が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a) は、本発明の一実施
の形態を示す電子カメラの外観斜視図であり、同図(b)
は、電子カメラを前面から見たときのラインセンサーと
ＣＣＤの位置関係を示す図である。

【００１６】同図(a) に示すように、電子カメラ１は、
前面上部にＡＦ窓２、前面中央部に撮影レンズ部（撮影
光学系）３などを備えて構成されている。尚、不図示で
はあるが、ＡＦ窓２の奥部には受光レンズ及びラインセ
ンサー（撮像素子）が設けられ、また撮影レンズ部３の
奥部にはＣＣＤ（二次元撮像素子）が設けられている。

【００１７】同図(b) に示すように、このラインセンサ
ー４とＣＣＤ５は、電子カメラ１を前面から見たとき、
基線長Ｓだけ離れた位置に設けられている。本実施形態
に示す電子カメラ１は、上記ラインセンサー４とＣＣＤ
５を対に使用して焦点検出を行う構成を有している。

【００１８】図２(a) は、ラインセンサー４とＣＣＤ５
を対に使用する焦点検出方式の原理を説明する図であ
り、同図(b) は、ＣＣＤ５の焦点検出エリアの一例を示
す図である。同図(a) では、電子カメラ１を上面から見
たときの、ラインセンサー４、ＣＣＤ５、撮影光学系
３、受光レンズ６を示し、その他の構成については省略
して示している。また、受光レンズ６は、ラインセンサ
ー４の受光面から前方向（同図(a) 左方向）に距離ａ離
れて設けられている。

【００１９】同図(a) において、ＣＣＤ５の中心線上に
ある被写体の被写体光（同図光線）は、撮影光学系３を
介してＣＣＤ５に結像されると共に、受光レンズ６を介
してラインセンサー４に結像される。例えば、無限遠位
置にある被写体の被写体光は、被写体光７に示すように
撮影光学系３を介してＣＣＤ５に結像されると共に、被
写体光８に示すように受光レンズ６を介してラインセン
サー４に結像される。このように被写体が無限遠位置に
ある場合、ラインセンサー４に結像される被写体光８
と、ＣＣＤ５に結像される被写体光７は、ほぼ平行にな
る。従って、このときのラインセンサー４の出力信号９
とＣＣＤ５の出力信号１０との位相差は、基線長Ｓとな
る。

【００２０】また、受光レンズ６から距離Ｌ離れた位置
にある被写体の被写体光は、被写体光７に示すように撮
影光学系３を介してＣＣＤ５に結像されると共に、被写
体光１１に示すように受光レンズ６を介してラインセン
サー４に結像される。このときのラインセンサー４の出
力信号１２とＣＣＤ５の出力信号１０との位相差はＳ＋
ｘとなる。

【００２１】また、受光レンズ６から最至近位置（例え
ば５０ｃｍ）にある被写体の被写体光は、被写体光７に
示すように撮影光学系３を介してＣＣＤ５に結像される
と共に、被写体光１３に示すように受光レンズ６を介し
てラインセンサー４に結像される。このときのラインセ
ンサー４の出力信号１４とＣＣＤ５の出力信号１０との
位相差はＳ＋ｘ＋ｙとなる。

【００２２】尚、ラインセンサー４は、無限遠位置から
最至近位置までにある被写体の被写体光を受光できる幅
を有して構成されていることは言うまでもない。このよ
うに、被写体までの距離に応じて、ラインセンサー４の
出力信号とＣＣＤ５の出力信号との位相差が異なること
になるため、この位相差に基づいて被写体までの距離Ｌ
を求めることが可能になる。

【００２３】同図(a) より、被写体距離Ｌは、次のよう
にして求めることができる。 Ｌ：Ｓ＝ａ：ｘ である。これより、 Ｌ＝Ｓａ／ｘ （１） を得る。

【００２４】式（１）において、基線長Ｓ及び距離ａは
設計事項により既知であり、またラインセンサー４の出
力信号とＣＣＤ５の出力信号に基づいて位相差ｘが求ま
るので、被写体距離Ｌを求めることが可能になる。被写
体距離Ｌが求まれば、このＬに基づいて、例えば、被写
体距離Ｌとフォーカスレンズ位置（合焦位置）の対応テ
ーブルや計算式などにより、フォーカスレンズの合焦位
置が求まり、この合焦位置と現在のフォーカスレンズ位
置に基づいて合焦位置までのフォーカスレンズ移動量及
びその移動方向を求め、この移動量及び移動方向に基づ
いてフォーカスレンズを移動させることによりＡＦを行
うことが可能になる。

【００２５】尚、位相差ｘを求めた時点で、例えば、位
相差ｘとフォーカスレンズ位置（合焦位置）の対応テー
ブルや計算式などにより、直接合焦位置を求め、この合
焦位置へフォーカスレンズを移動させるようにしても良
い。このようにラインセンサー４とＣＣＤ５を対に使用
して焦点検出を行うことにより、１回の被写体光の検出
で焦点検出が可能になるので焦点検出を高速に行うこと
ができると共に、撮影時に使用する被写体光を使用して
焦点検出を行うのでパララックスの発生もない。また、
被写体光を他へ導くためのクイックリターンミラーや分
岐プリズムなどを設ける必要がないので、構成が簡易に
なり、電子カメラ１の小型化が可能になる。

【００２６】このような方式により焦点検出を行うと
き、ＣＣＤ５の受光領域において、焦点検出に使用する
受光領域は、その全てを使用するのではなく、同図(b)
に示したＣＣＤ５の中心付近の焦点検出領域１５を使用
する。この場合、焦点検出領域１５は、その高さｈをラ
インセンサー４の受光領域の１画素高さと同程度にすれ
ば良い。これは、例えばＣＣＤ５の４０画素分に相当す
る。

【００２７】図３は、電子カメラ１のシステム構成を示
す図である。同図において、撮影光学系３は、ズームレ
ンズ２０、及び被写体像をＣＣＤ５に結像するフォーカ
スレンズ２１などを含んで構成されている。ＣＣＤ５
は、フォーカスレンズ２１により結像される被写体像を
光電変換して画像を示す電気信号を出力する二次元撮像
素子である。

【００２８】撮像回路２２は、ＣＣＤ５から出力される
電気信号のリセット雑音などを除去する相関二重サンプ
リング回路（以下、単にＣＤＳ（Correlated Double Sa
mpling）と言う）と、このＣＤＳの出力信号の信号レベ
ルを調節するオートゲインコントロールアンプ（以下、
単にＡＧＣ（Automatic Gain Control）という）と、こ
のＡＧＣ出力信号をデジタル信号に変換するアナログ／
デジタル変換器などを含んで構成され、このデジタル信
号をＡＦ領域信号抽出部２３又はバスライン２４へ出力
する。

【００２９】ＡＦ領域信号抽出処理部２３は、撮像回路
２２から出力されるデジタル信号から、図２(b) に示し
た焦点検出領域１５のデジタル信号を抽出し、これを位
相比較処理部２５へ出力する。ラインセンサー４は、受
光レンズ６により結像される被写体像を光電変換して電
気信号を出力する撮像素子である。

【００３０】ＡＭＰ２６は、ラインセンサー４から出力
される電気信号を増幅してデジタル信号に変換し、この
デジタル信号を位相比較部２５へ出力する。位相比較部
２５は、ＡＦ領域信号抽出処理部２３から出力されるデ
ジタル信号と、ＡＭＰ２６から出力されるデジタル信号
の位相を比較してその位相差を求め、この位相差をメイ
ンＣＰＵ２７へ出力する。この時出力される位相差は、
例えば、図２(a) において、無限遠位置の被写体の場合
にはＳとなり、距離Ｌ離れた位置の被写体の場合にはＳ
＋ｘとなり、最至近位置の被写体の場合にはＳ＋ｘ＋ｙ
となる。

【００３１】また、メインＣＰＵ２７、画像処理部２
８、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group ）処
理部２９、ＬＣＤドライバー（同図 LCD Driver ）３
０、ＳＳＦＤＣ（Solid State Floppy Disk Card）３
１、ＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）３２、フラッシュ
メモリ３３、コントラストＡＦ処理部３４は、いずれも
バスライン２４に接続されており、このバスライン２４
を介して相互にデータの授受が行われる。

【００３２】画像処理部２８は、ＳＤＲＡＭ３２に格納
される画像データを再生表示若しくは記録するとき、或
いはＳＳＦＤＣ３１に記録されている画像データを再生
表示するときに、画像の明暗・彩度・色合いなどを補正
する、γ補正処理・色処理などを施す。

【００３３】ＪＰＥＧ処理部２９は、ＳＤＲＡＭ３２に
格納されている画像データを記録する際のＪＰＥＧ方式
によるデータ圧縮処理、及びＪＰＥＧ方式による圧縮処
理が施されてＳＳＦＤＣ３１に記録されている画像デー
タを再生表示する際のデータ伸張処理を行う。

【００３４】ＬＣＤドライバー３０は、ＬＣＤディスプ
レイ（同図 LCD Display）３５を駆動制御する。ＬＣＤ
ディスプレイ３５は、ＬＣＤドライバー３０の制御の基
に画像を再生表示する。

【００３５】ＳＳＦＤＣ３１は、いわゆるスマートメデ
ィア（ＳｍａｒｔＭｅｄｉａは、株式会社東芝の登録商
標）であり、画像データを記録する記録媒体として用い
られ、電子カメラ１に着脱可能に構成されている。ＳＤ
ＲＡＭ３２は、撮像回路２２ら出力される画像データ
（デジタル信号）を一時的に記憶するメモリである。ま
た、ＪＰＥＧ処理部２９による画像データの圧縮・伸張
処理における処理中の画像データの一時記憶用として、
また、メインＣＰＵ２７による制御処理の実行のための
ワークエリアとしても使用される。

【００３６】フラッシュメモリ３３は、電子カメラ１の
制御プログラムであるカメラプログラムなどを記憶す
る。コントラストＡＦ処理部３４は、コントラストＡＦ
方式による焦点調節を行うときに、撮像回路２２から出
力される画像データ（デジタル信号）から被写体像の鮮
鋭度を示すコントラスト値を検出し、これをメインＣＰ
Ｕ２７へ出力する。

【００３７】メインＣＰＵ２７は、中央演算処理部であ
り、フラッシュメモリ３３に格納されているカメラプロ
グラムに従って、ＳＤＲＡＭ３２をワークエリアとして
使用しながら、電子カメラ１全体の動作を制御する。例
えば、ＡＦ制御を行うときには、位相比較処理部２５か
ら出力される位相差に基づいて被写体距離を求め、この
被写体距離に基づいてフォーカスレンズ２１の合焦位置
を決定し、現在のフォーカスレンズ２１位置に基づいて
合焦位置へのフォーカスレンズの移動量及び移動方向を
求め、この移動量と移動方向をレンズ駆動部３６へ出力
する。又は、コントラストＡＦ処理部３４から出力され
るコントラスト値に基づいてそのピーク値を求め、その
ピーク値を示す位置（合焦位置）へフォーカスレンズ２
１を移動すべく、フォーカスレンズ２１の移動量及び移
動方向をレンズ駆動部３６へ出力する。また、その他、
撮影・再生に係る処理なども行う。

【００３８】レンズ駆動部３６は、メインＣＰＵ２７か
ら出力されるフォーカスレンズ移動量及びその移動方向
に基づいて、フォーカスレンズ２１を駆動制御する。次
に、上記構成の電子カメラ１において、メインＣＰＵ２
７により行われる制御処理について説明する。

【００３９】図４は、カメラプログラムを実行すること
によりメインＣＰＵ２７により行われる制御処理の処理
内容を示すフローチャートであり、特に本発明に関係す
る、ラインセンサー４とＣＣＤ５を対に使用する焦点検
出処理の一例を示したものである。

【００４０】同図に示すフローは、単写モード、連写モ
ード、及び動画モードの何れかによる撮影が可能な撮影
モード時に実行される処理である。まず撮影モード時
に、撮影者によるシャッターボタンの１ｓｔレリース操
作が行われるまでは（Ｓ４０４がＮ）、ＣＣＤ５に結像
されている被写体像をＬＣＤディスプレイ３５上に表示
するモニター画表示を行い（ステップ（以下、単にＳと
言う）４０１）、所定時間毎に、ＡＥ（Auto Exposure
）処理（Ｓ４０２）、及び位相ＡＦ処理（Ｓ４０３）
を繰り返す。ＡＥ処理（Ｓ４０２）では、被写体輝度な
どに基づいて、絞りやシャッタースピードなどを変更し
て露出設定を行い、位相ＡＦ処理（Ｓ４０３）では、上
述の図２(a) に示したラインセンサー４及びＣＣＤ５を
対に使用した焦点検出方式によるＡＦ処理を行う。この
ように、モニター画表示の為のＡＦ処理に、１回の被写
体像の検出で焦点検出が可能な位相ＡＦ処理を適用する
ことにより、消費電流を低減させることが可能になる。
尚、Ｓ４０３の位相ＡＦ処理は、モニター画表示用に行
うものであるため、実際の撮影時の合焦条件よりも粗め
の合焦条件が設定されている。

【００４１】そして、撮影者による１ｓｔレリース操作
が行われると（Ｓ４０４がＹ）、再度ＡＥ処理（Ｓ４０
５）を行い、絞り、シャッタースピードなどの露出設定
を行い、コントラストＡＦ処理（Ｓ４０６）を行う。本
フローでは、より高い合焦精度を得るため、単写モード
と、連写モード及び動画モードの１回目の撮影時には、
位相ＡＦではなくコントラストＡＦによるＡＦ処理を行
うように構成されている。

【００４２】続いての処理は、設定されたモードに対応
する処理が行われる。すなわち、単写モードである場合
には（Ｓ４０７）、２ｎｄレリース操作が行われると
（Ｓ４０８がＹ）、撮影処理（Ｓ４０９）を行い、例え
ば、撮影した画像データをＳＳＦＤＣ３１へ記録するな
どして当該フローを終了する。

【００４３】また、連写モードである場合には（Ｓ４１
０）、２ｎｄレリース操作が行われると（Ｓ４１１が
Ｙ）、撮影処理を行い（Ｓ４１２）、続けて２ｎｄレリ
ース操作が行われていると（Ｓ４１３がＹ）、再度ＡＥ
処理（Ｓ４１４）、位相ＡＦ処理（Ｓ４１５）を行い、
次の画像の撮影処理（Ｓ４１６）を行ってＳ４１３の処
理に戻る。このＳ４１４〜Ｓ４１６の処理は、２ｎｄレ
リース操作が中止されるまで繰り返され、これが中止さ
れると（Ｓ４１３がＮ）、当該フローを終了する。

【００４４】このように、連写モードにおける２ｎｄレ
リース操作以降のＡＦ処理として、焦点検出速度の高速
な位相ＡＦ処理を行うことにより、より高速の連続撮影
が可能になり、また、連写モードにおける近接撮影にお
いても、パララックスがないので、パララックスに起因
する合焦精度の低下を防止することが可能になる。

【００４５】また、動画モードである場合には（Ｓ４１
７）、上述した連写モードの処理（Ｓ４１１〜Ｓ４１
６）と同様の処理（Ｓ４１８〜Ｓ４２３）が行われ、上
記連写モードと同様の効果を得ることができる。尚、動
画モードでは、連写モードに比べて、更に高速の処理が
要求されるため、例えば、Ｓ４２１に示すＡＥ処理及び
Ｓ４２２に示す位相ＡＦ処理を、Ｓ４２３に示す撮影処
理が所定回数行われる毎に１回行うように構成しても良
い。

【００４６】図５(a) は、図４に示した位相ＡＦ処理を
示すフローチャートである。図５(a) に示すように、位
相ＡＦ処理では、まず、被写体の被写体光をラインセン
サー４及びＣＣＤ５で検出し、位相比較処理部２５から
出力される、ラインセンサー４の出力信号とＣＣＤ５の
出力信号との位相差に基づいて被写体距離を求める（Ｓ
５０１）。この被写体距離は、例えば、位相差と被写体
距離の対応テーブルや計算式などにより求めることがで
きる。

【００４７】続いて、求めた被写体距離に基づいてフォ
ーカスレンズ２１の合焦位置を求め、この合焦位置とフ
ォーカスレンズ２１の現在位置を比較し合焦位置までの
フォーカスレンズ移動量及び移動方向を求める（Ｓ５０
２）。ここで、フォーカスレンズ移動量が所定値未満で
あるときには（Ｓ５０２がＮ）、合焦とみなし、当該フ
ローを終了（リターン）する。一方、フォーカスレンズ
移動量が所定値以上あるときには（Ｓ５０２がＹ）、フ
ォーカスレンズ２１を上記移動方向へ移動量分移動させ
（Ｓ５０３）当該フローを終了（リターン）する。尚、
フォーカスレンズ２１の合焦位置は、例えば、被写体距
離とフォーカスレンズ２１の合焦位置との対応テーブル
や計算式などにより求めることができる。

【００４８】また、モニター画表示の位相ＡＦ処理（図
４のＳ４０３）においては、高い合焦精度が要求されな
いので、合焦条件（フォーカスレンズの合焦位置と現在
位置の許容差）は、連写モード及び動画モード時の位相
ＡＦ処理（図４のＳ４１５、Ｓ４２２）に比べて粗め
（許容差大）に設定されている。

【００４９】また、図５(b) は、図４に示したコントラ
ストＡＦ処理を示すフローチャートである。図５(b) に
示すように、コントラストＡＦ処理では、まず、フォー
カスレンズ２１を無限遠位置から最至近位置まで移動さ
せながら、所定サンプリングピッチ毎に、ＣＣＤ５に結
像される被写体像を検出し、この検出値から被写体像の
鮮鋭度を示すコントラスト値を取得する、いわゆる山登
り検出処理を行い（Ｓ５０４）。

【００５０】続いて、得られたコントラスト値に基づい
てそのピーク値を求め、このピーク値のときのフォーカ
スレンズ２１の位置（合焦位置）を決定し（Ｓ５０
５）、この位置へフォーカスレンズ２１を移動させて
（Ｓ５０６）、当該フローを終了（リターン）する。

【００５１】次に、本実施形態の変形例を示す。図６
(a),(b) は、本実施形態の変形例を示す図であり、同図
(a) は、ＣＣＤ５の焦点検出領域の変形例を示す図であ
り、同図(b) は、そのときのラインセンサー４とＣＣＤ
５を対に使用する焦点検出方式の原理を説明する図であ
る。

【００５２】同図(a) に示すＣＣＤ５は、電子カメラ１
を後面から見たときの図であり、焦点検出領域４０は、
その中心がＣＣＤ５の中心に対して同図右側に距離ｄ離
れた位置に設定されている。この場合、同図(b) に示す
ように、ＣＣＤ５の焦点検出領域４０と撮影光学系３の
フォーカスレンズ２１を結ぶ直線上に位置する被写体の
焦点検出が可能である。

【００５３】ここでは、一例として、被写体が、ＣＣＤ
５の受光面中心から同図(b) 上側へ距離ｄ離れた位置と
フォーカスレンズ２１の中心を結ぶ直線上であって、且
つ被写体距離Ｌの位置に存在する場合を示している。
尚、この場合の被写体距離Ｌとは、同図(b) に示すよう
に、受光レンズ６の中心軸を通る直線に被写体から垂線
を引いたときの交点Ｍから受光レンズ６の中心までの距
離を言う。また、ＣＣＤ５の受光面から撮影光学系３の
フォーカスレンズ２１までの距離をａ´、フォーカスレ
ンズ２１の中心軸を通る直線に被写体から垂線をひいた
ときの交点Ｎからフォーカスレンズ２１の中心までの距
離をＬ´とする。

【００５４】このときの被写体の被写体光は、被写体光
４１に示すようにフォーカスレンズ２１を介してＣＣＤ
５に結像されると共に、被写体光４２に示すように受光
レンズ６を介してラインセンサー４に結像される。この
ときの被写体距離Ｌは、次のようにして求めることがで
きる。

【００５５】同図(b) より、 Ｃ：Ｌ´＝ｄ：ａ´ である。これより、 ｄ／ａ´＝Ｃ／Ｌ´ を得る。ここで、Ｌ´≒Ｌであるので、 Ｃ＝Ｌｄ／ａ´ （２） を得る。一方、同図(b) より、 Ｓ＋Ｃ：Ｌ＝ｘ：ａ である。これより、 ｘ／ａ＝（Ｓ＋Ｃ）／Ｌ （３） を得る。この式（３）を式（２）に代入して、 Ｌ＝Ｓａａ´／（ａ´ｘ−ａｄ） （４） を得る。

【００５６】また、ラインセンサー４の出力信号とＣＣ
Ｄ５の出力信号との位相差は、同図(b) より（Ｓ−ｄ）
＋ｘとなる。Ｓ及びｄは既知であるため、得られた位相
差によりｘが求まる。従って、Ｓ、ａ、ａ´ｘ、ｄは既
知となるので、式（４）より被写体距離Ｌを求めること
が可能になる。

【００５７】このように、ＣＣＤ５の焦点検出領域を、
ＣＣＤ５の中心付近ではなく、図６(b) に示した焦点検
出領域４０に設定するようにしたときであっても、焦点
検出を行うことが可能になる。

【００５８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、簡易な構成で、パララックスのない高速な焦点
検出を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の一実施の形態を示す電子カメラ
の外観斜視図であり、(b) は電子カメラを前面から見た
ときのラインセンサーとＣＣＤの位置関係を示す図であ
る。

【図２】(a) はラインセンサーとＣＣＤを対に使用する
焦点検出方式の原理を説明する図であり、(b) はＣＣＤ
５の焦点検出エリアの一例を示す図である。

【図３】電子カメラのシステム構成を示す図である。

【図４】メインＣＰＵにより行われる制御処理の処理内
容を示すフローチャートである。

【図５】(a) は図４の位相ＡＦ処理を示すフローチャー
ト、(b) は図４のコントラストＡＦ処理を示すフローチ
ャートである。

【図６】(a) はＣＣＤ５の焦点検出領域の変形例を示し
た図、(b) はそのときのラインセンサーとＣＣＤを対に
使用する焦点検出方式の原理を説明する図である。

【符号の説明】

１ 電子カメラ ２ ＡＦ窓 ３ 撮影レンズ部 ４ ラインセンサー ５ ＣＣＤ ６ 受光レンズ ７ 被写体光 ８ 被写体光 ９ 出力信号 １０ 出力信号 １１ 被写体光 １２ 出力信号 １３ 被写体光 １４ 出力信号 １５ 焦点検出領域 ２０ ズームレンズ ２１ フォーカスレンズ ２２ 撮像回路 ２３ ＡＦ領域信号抽出処理部 ２４ バスライン ２５ 位相比較処理部 ２６ ＡＭＰ ２７ メインＣＰＵ ２８ 画像処理部 ２９ ＪＰＥＧ処理部 ３０ ＬＣＤドライバー ３１ ＳＳＦＤＣ ３２ ＳＤＲＡＭ ３３ フラッシュメモリ ３４ コントラストＡＦ処理部 ３５ ＬＣＤディスプレイ ３６ レンズ駆動部 ４０ 焦点検出領域 ４１ 被写体光 ４２ 被写体光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体光を光電変換して画像信号を出力
   する二次元撮像素子と、 該二次元撮像素子により光電変換される被写体光とは異
   なる経路を経由する被写体光を光電変換する撮像素子
   と、 前記二次元撮像素子から出力される画像信号と前記撮像
   素子の出力信号の位相を比較する位相比較手段と、 該位相比較手段により比較された位相比較結果に基づい
   て被写体までの距離を算出する被写体距離算出手段と、 を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 被写体光を光電変換して画像信号を出力
   する二次元撮像素子と、該二次元撮像素子により光電変
   換される被写体光とは異なる経路を経由する被写体光を
   光電変換する撮像素子と、前記二次元撮像素子から出力
   される画像信号と前記撮像素子の出力信号の位相を比較
   する位相比較手段と、該位相比較手段により比較された
   位相比較結果に基づいて被写体までの距離を算出する被
   写体距離算出手段とを備える焦点検出装置を備え、 撮影時には、前記二次元撮像素子を撮影用撮像素子とし
   て使用する、 ことを特徴とする電子カメラ。
3. 【請求項３】 被写体光を光電変換する二次元撮像素子
   の出力信号と、前記二次元撮像素子により光電変換され
   る被写体光とは異なる経路を経由する被写体光を光電変
   換する撮像素子の出力信号との位相差に基づいて被写体
   までの距離を算出する、 ことを特徴とする焦点検出方法。