JP2007052206A - 焦点検出装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被写体像が低コントラストで、かつデフォーカス量が大きい場合であっても、デフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を正確に行えるようにする。
【解決手段】 撮影レンズ１８の異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂで被写体像（Ａ像及びＢ像）信号として検出し、カメラＭＰＵ１０において、各被写体像信号に基づいて撮影レンズ１８のデフォーカス量を算出し、前記デフォーカス量に応じて、被写体像のコントラストによる第１の判定要素の許容範囲を変更するとともに、被写体像の一致度による第２の判定要素の許容範囲を変更し、第１の判定要素及び第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一眼レフレックスカメラ等に代表される焦点検出装置及びその制御方法に関する。

従来、カメラの焦点検出方法として、カメラの撮影レンズの異なる射出瞳位置を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に結像させ、結像された一対のラインセンサ上の被写体像の相対位置の変化量を求めることにより、被写体に対する撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量を検出し、このデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動を行う、いわゆる位相差検出方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１を用いて位相差検出方式を説明すると、撮影レンズ１８を通過した被写体からの光束は、サブミラー４で反射され、焦点検出光学系ユニット５に導かれ、光電変換ユニット１１の一対のラインセンサ２１ａ及び２１ｂ上に被写体像（図１の例では、Ａ像及びＢ像）として結像する。

位相差検出方式によるデフォーカス量の求め方は、既に様々な方法が提案されているが、一例をあげると、一対のラインセンサ２１ａ及び２１ｂの各画素から得られる一対の画像信号値のうち、お互いの画像信号値を相対的に所定量ずつシフトしながら、対応する画素毎に画像信号値の差分の絶対値の和をそれぞれ求める（以下、これを「相関量」と称する）。そして、この相関量の極小値となるシフト位置の中から、極小値付近の相関変位量の変化が最も大きい値となるシフト位置に基づいてデフォーカス量を求める。

より具体的には、図２に示すような被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号が得られた場合のシフト位置ｉにおける相関量ＣＯＲ（ｉ）、及び相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）＝ＣＯＲ（ｉ−１）−ＣＯＲ（ｉ＋１）は、図３のようになる。そして、この相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）が０となるシフト位置が求めたい相関量の極小値であるが、相関量ＣＯＲ（ｉ）及び相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）は、シフト位置ｉが離散的な整数値のときしか求まらないので、より精度よくシフト位置を求めるために、小数点以下を補間する。具体的には、相関変位量がＣＯＲ'（ｉ）＞０で且つ、ＣＯＲ'（ｉ＋１）＜０となるシフト位置ｉに対して、補間されたシフト位置Ｉは、以下に示す数式１で求まる。

この例では、相関量が極小値となるシフト位置Ｉは、「−４．２８」、「１．５」、「６．２７」の３点である。また、それぞれの位置での相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）＝ＣＯＲ'（ｉ）−ＣＯＲ'（ｉ＋１）は、「８５６」、「３２４１」、「８５６」であり、シフト位置Ｉが「１．５」での相関変位量の変化が最も大きい値となるので、このシフト位置からデフォーカス量を検出する。

上述したようにデフォーカス量は求められるが、そのデフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかを判定する信頼性判定は、被写体像のコントラストの大小及び被写体像の一致度の２つの観点から行われる。

まず、第１の観点である被写体像のコントラストによる信頼性判定は、被写体像のコントラストが小さいほど正確な焦点検出を行うために必要な情報量が不足していることに着目し、被写体像のコントラストがある所定値以下の場合には、求めたデフォーカス量の誤差が大きいと判断し、焦点検出が失敗であると判定する。
被写体像のコントラストの求め方には様々な方法があるが、その一例としては、Ａ像、Ｂ像の各像の隣接する画素の差分の絶対値における和を計算したり、Ａ像、Ｂ像の各像の隣接する画素の２乗の和を計算したりするのが一般的である。また、上述した相関変位量の変化値ＣＯＲ''（ｉ）は、被写体像のコントラストに依存する値なので、これをコントラストと見なして計算を簡略化する方法もある。

また、第２の観点である被写体像の一致度による信頼性判定は、デフォーカス量を計算する上で、そもそもＡ像、Ｂ像の相関が低い場合には、正確な焦点検出を行うことができないことに着目し、被写体像の一致度がある所定値以下より低い場合には、求めたデフォーカス量の誤差が大きいと判断し、焦点検出が失敗であると判定する。

被写体像の一致度の求め方にも様々な方法があるが、その一例としては、Ａ像とＢ像が完全に一致する理想的な被写体像の場合に０となるシフト位置Ｉでの補間された相関量ＣＯＲ（Ｉ）を、被写体像のコントラストで割るというの一般的である。上述したように、相関量ＣＯＲ（ｉ）はシフト位置ｉが離散的な整数値のときしか求まらないので、小数点以下を補間する。相関変位量がＣＯＲ'（ｉ）＞０で且つ、ＣＯＲ'（ｉ＋１）＜０となる相関量ＣＯＲ（ｉ）に対して、補間された相関量ＣＯＲ（Ｉ）は、以下に示す数式２で求まる。
ＣＯＲ（Ｉ） ＝ ｜ＣＯＲ（ｉ）−ＣＯＲ'（ｉ）×Ｉ｜ …… （数式２）

また、被写体像の一致度による信頼値ＣＯＦは、被写体像のコントラストを相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）でみなすと、以下に示す数式３で求まる。
ＣＯＦ ＝ ＣＯＲ（Ｉ）／ ＣＯＲ''（Ｉ） …… （数式３）

この例では、信頼値ＣＯＦは、「０．０２８」である。この信頼値ＣＯＦは、０に近いほど信頼性が高い。例えば、一般的に、逆光によって片方の像にだけ一様光が入射する場合には、Ａ像、Ｂ像に信号差が発生する。仮に、図４に示すような信号差の発生した一対の被写体像信号が得られた場合のシフト位置ｉにおける相関量ＣＯＲ（ｉ）、及び相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）は、図５のようになる。そしてこの場合、シフト位置Ｉは「１．９２」で、相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）は「２１６１」、ＣＯＦは「０．４３７」となる。

ここで、被写体像のコントラストによる判定要素である相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）、及び被写体像の一致度による判定要素である信頼値ＣＯＦに対して、以下の数式４、及び数式５に示すような範囲を焦点検出成功許容範囲とする。
ＣＯＲ''（Ｉ） ＞ α …… （数式４）
ＣＯＦ ＞ β …… （数式５）

数式４及び数式５において、例えば、定数としてα＝１５００、β＝０．１と設定し、数式４及び数式５が成立するときに焦点検出成功と判定する。このとき、図２の被写体像は、数式４及び数式５を満たすので焦点検出が成功と判定され、図４の被写体像は、数式４は満たすが数式５は満たさないので、焦点検出が失敗と判定される。

Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ ４，４３４，３６２

焦点検出すべき被写体像が大デフォーカス量を持っていた場合、図６に示すように被写体像そのものが大ぼけ状態となる。このときの相関量ＣＯＲ（ｉ）、及び相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）は、図７のようになる。このときのシフト位置Ｉは「１１．５」で、相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）は「１０３５」、信頼値ＣＯＦは「０．０３１３」となり、上述の数式４を満たせず、低コントラストのために、被写体像は焦点検出失敗と判定される。この欠点に対して、特許文献１によれば、デフォーカス量が大きくなるほど、コントラストに対する判定の閾値（数式４のα）を小さくする判定方法を開示している。

この特許文献１の方法は、デフォーカス量がある程度までの量の場合には、信頼値ＣＯＦの値があまり変化しないので有効な手段である。しかしながら、デフォーカス量がある程度以上の大デフォーカス量になると、単純に「デフォーカス時の被写体像は低コントラスト」という概念で閾値αをどんどん小さくしていくと、数式４がほとんどの被写体像に対して成立してしまい、被写体像のコントラストによる信頼性判定の効果かなくなってしまう。この場合、数式５のみでデフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を行うことになり、当該信頼性判定を正確に行うことが困難になるという問題があった。

本発明は上述の問題点にかんがみてなされたものであり、被写体像が低コントラストで、かつデフォーカス量が大きい場合であっても、デフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を正確に行うことを実現する焦点検出装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の焦点検出装置は、撮影レンズの異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、ラインセンサ上に一対の被写体像として結合させる焦点検出光学系と、前記ラインセンサ上に結合された一対の被写体像を一対の被写体像信号に光電変換して、前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算手段と、前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第１の判定要素における第１の焦点検出成功許容範囲を変更する第１の焦点検出成功許容範囲変更手段と、前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第２の判定要素における第２の焦点検出成功許容範囲を変更する第２の焦点検出成功許容範囲変更手段と、前記第１の判定要素及び前記第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する焦点検出成功判定手段とを有する。

本発明の焦点検出装置の制御方法は、撮影レンズの異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、ラインセンサ上に一対の被写体像として結合させる焦点検出光学系を備えた焦点検出装置の制御方法であって、前記ラインセンサ上に結合された一対の被写体像を一対の被写体像信号に光電変換して、前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算ステップと、前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第１の判定要素における第１の焦点検出成功許容範囲を変更する第１の焦点検出成功許容範囲変更ステップと、前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第２の判定要素における第２の焦点検出成功許容範囲を変更する第２の焦点検出成功許容範囲変更ステップと、前記第１の判定要素及び前記第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する焦点検出成功判定ステップとを有する。

本発明によれば、被写体像が低コントラストで、かつデフォーカス量が大きい場合であっても、デフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を正確に行うことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。また、以下の説明においては、本発明に係る焦点検出装置として、一眼レフレックスカメラに適用した例で説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係る一眼レフレックスカメラの概略構成図である。
この一眼レフレックスカメラは、カメラ本体１と、レンズユニット２とを有して構成されており、また、カメラ本体１とレンズユニット２とは、マウント接点２０を介して光学的に且つ電気的に接続されている。

図１のカメラ本体１内には、光学部品、機械部品、電気回路、及びフィルム又はＣＣＤ等の撮像素子などの撮像部が収納されており、フィルムを用いた写真撮影、又は、撮像素子による画像撮影を行うことができる。

カメラ本体１内のメインミラー３は、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。また、メインミラー３は、ハーフミラーとなっており、撮影光路内に斜設されているときは、被写体からの光束の約半分を焦点検出検出光学ユニット５へ透過させる。カメラ本体１内のサブミラー４は、メインミラー３とともに、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。このサブミラー４は、斜設されたメインミラー３を透過した光束を下方に折り曲げて、焦点検出光学系ユニット５の方へ導くものである。

カメラ本体１内のピント板６は、ファインダー光学系を構成する撮影レンズの予定結像面に配置されている。カメラ本体１内のペンタプリズム７は、ファインダー光路を変更するためのものである。カメラ本体１内のアイピース８は、撮影者がこの窓からピント板６を観察することで、撮影画面を確認可能とするものである。カメラ本体１内の撮像部９は、撮像面に入射した光を撮像するものであり、銀塩フィルム、又は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられて構成されている。

焦点検出光学系ユニット５は、光電変換ユニット１１内に設けられた一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に、撮影レンズ１８の異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、メインミラー３及びサブミラー４を介してそれぞれ一対の被写体像（図１のＡ像及びＢ像）として結合させるものである。

続いて、カメラ本体１内の電気的な構成について説明する。
カメラ本体１内のカメラマイクロプロセッシングユニット（以下、「カメラＭＰＵ」と称する）１０は、当該一眼レフレックスカメラを統括的に制御するものであり、光電変換ユニット１１、撮像ユニット１２、ダイヤルユニット１３、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２が接続されている。また、カメラＭＰＵ１０は、レンズユニット２内に配置されたレンズマイクロプロセッシングユニット（以下、「レンズＭＰＵ」と称する）１４とマウント接点２０を介して信号伝達を行う。

光電変換ユニット１１は、焦点検出光学系ユニット５から送られた前記一対の被写体像（Ａ像及びＢ像）をそれぞれ受光する一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂを具備しており、各ラインセンサにおいて受光した各被写体像を一対の被写体像信号に光電変換する。そして、光電変換ユニット１１は、各被写体像信号をアナログチャンネルを介してカメラＭＰＵ１０に出力する。

カメラＭＰＵ１０は、前記アナログチャンネルに対応したＡ／Ｄ変換ユニット１５を内蔵しており、光電変換ユニット１１から出力された各被写体像信号を当該Ａ／Ｄ変換ユニット１５でＡ／Ｄ変換して、上述した位相差検出方式により被写体に対する撮影レンズ１８の焦点調節状態、具体的には合焦状態からはなれている量を示すデフォーカス量を演算により算出する。そして、カメラＭＰＵ１０は、レンズＭＰＵ１４と通信を行い、レンズＭＰＵ１４に対して算出したデフォーカス量に基づく撮影レンズ１８の焦点調節制御を行わせる。

カメラ本体１内の第１のスイッチＳＷ１は、不図示のレリーズボタンの第１ストローク（半押し）操作でＯＮし、ＡＦ（自動焦点調節）などの撮影準備を開始させるスイッチである。カメラ本体１内の第２のＳＷ２は、前記レリーズボタンの第２ストローク（全押し）操作でＯＮし、露光動作を開始させるスイッチである。

カメラ本体１内のダイヤルユニット１３は、カメラの諸設定（シャッター速度、絞り値、撮影モード等）を切り替えるためのものである。第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、撮像ユニット１２、及びダイヤルユニット１３、並びに、その他の操作部材（不図示）であるＩＳＯ感度設定スイッチ、絞り設定スイッチ、シャッター速度設定スイッチなどの各スイッチからの出力信号は、カメラＭＰＵ１０に入力されて、そのぞれの信号に応じた制御がなされる。

続いて、レンズユニット２内の電気的な構成について説明する。
上述したように、カメラ本体１とレンズユニット２とは、マウント接点２０を介して相互に電気的に接続されている。

レンズユニット２内のレンズＭＰＵ１４は、カメラＭＰＵ１０からの制御信号に基づき、レンズ駆動ユニット１６及び絞り駆動ユニット１７の動作を制御し、撮像レンズ１８の焦点調節と絞りを制御する。

レンズ駆動ユニット１６は、撮影レンズ１８を光軸上で前後に移動することで撮影画面の焦点位置を調整するものである。絞り駆動ユニット１７は、絞り１９の開口径を変化させて、通過させる光を調整するものである。

次に、焦点検出光学系ユニット１１の構成、及び、焦点検出光学系ユニット１１と撮影レンズ１８との光学的位置関係について説明する。
焦点検出光学系ユニット１１は、不図示ではあるが、視野マスク、フィールドレンズ、ＡＦマスク、及び、二次結像レンズを有して構成されている。

撮影レンズ１８を通過した被写体からの光束は、サブミラー４で反射され、撮像面と共益な面にある視野マスクの近傍に一旦結像する。この視野マスクは、撮影画面内の測距点（焦点検出領域）以外の余分な光を遮光するものである。フィールドレンズは、ＡＦマスクの各開口部を各測距点に対応する撮影レンズ１８の射出瞳付近に結像する作用を有している。ＡＦマスクの後方には、二次結像レンズが配置されている。この二次結像レンズは、一対のレンズから構成されており、各レンズはＡＦマスクの各開口部に対応している。視野マスク、フィールドレンズ、ＡＦマスク、及び二次結像を通過した各測距点に対応する光束は、光電変換ユニット１１内に設けられた一対のラインセンサ（センサアレイ）２１ａ、２１ｂ上にそれぞれＡ像及びＢ像として結像される。本実施形態においては、これら一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂから得られる視差を有する２つの被写体像（Ａ像及びＢ像）に基づいて、上述した位相差検出方式によりデフォーカス量を求める。

次に、一眼レフレックスカメラにおける制御方法について説明する。
図１１は、本発明の実施形態に係る一眼レフレックスカメラの制御方法を示したフローチャートである。

一眼レフレックスカメラの動作が開始されると、まず、ステップＳ１では、カメラＭＰＵ１０は、各構成部による駆動を制御し、焦点検出光学系ユニット５において、撮影レンズ１８の異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、ラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に一対の被写体像（Ａ像及びＢ像）として結合させる。

続いて、ステップＳ２では、光電変換ユニット１１は、ラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に結合された一対の被写体像（Ａ像及びＢ像）を一対の被写体像信号に光電変換し、各被写体像信号をカメラＭＰＵ１０に出力する。

続いて、ステップＳ３では、カメラＭＰＵ１０は、光電変換ユニット１１から出力された各被写体像信号をＡ／Ｄ変換ユニット１５でＡ／Ｄ変換して、上述した位相差検出方式により被写体に対する撮影レンズ１８の焦点調節状態、具体的には合焦状態からはなれている量を示すデフォーカス量を演算により算出する。

続いて、ステップＳ４では、カメラＭＰＵ１０は、算出したデフォーカス量に応じて、被写体像のコントラストによる第１の判定要素である相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）の許容範囲（第１の焦点検出成功許容範囲）を変更する。具体的には、カメラＭＰＵ１０は、算出したデフォーカス量が大きくなるのに従って、前記第１の焦点検出成功許容範囲が広くなるように変更を行う。さらに詳しくは、カメラＭＰＵ１０は、以下の数式６において、算出したデフォーカス量が大きくなるのに従って、変数γの値を大きくして、前記第１の焦点検出成功許容範囲が広くなるようにする。この際、数式６のαの値は、数式４で示したものと同様に定数である。
ＣＯＲ''（Ｉ） ＞ α − γ × ｜Ｉ｜ …… （数式６）

続いて、ステップＳ５では、カメラＭＰＵ１０は、算出したデフォーカス量に応じて、被写体像の一致度による第２の判定要素である信頼値ＣＯＦの許容範囲（第２の焦点検出成功許容範囲）を変更する。具体的には、カメラＭＰＵ１０は、算出したデフォーカス量が大きくなるのに従って、前記第２の焦点検出成功許容範囲が狭くなるように変更を行う。さらに詳しくは、カメラＭＰＵ１０は、以下の数式７において、算出したデフォーカス量が大きくなるのに従って、変数δの値を小さくして、前記第２の焦点検出成功許容範囲が狭くなるようにする。この際、数式７のβの値は、数式５で示したものと同様に定数である。
ＣＯＦ ＞ β − δ × ｜Ｉ｜ …… （数式７）

続いて、ステップＳ６では、カメラＭＰＵ１０は、ステップＳ４で設定した被写体像のコントラストによる第１の判定要素、及び、ステップＳ５で設定した被写体像の一致度による第２の判定要素における判定結果に応じて、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ６では、ステップＳ３で算出したデフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を行う。ここで、本実施形態では、このステップＳ６において、第１の判定要素及び第２の判定要素を満たすと判定した場合に、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であると判定する。

ここで、以下に、ステップＳ６における判定処理の例を説明する。
まず、カメラＭＰＵ１０は、各被写体像（Ａ像及びＢ像）を受光した一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂの各画素から出力された一対の被写体像信号の値のうち、互いの被写体像信号の値を相対的に１画素ずつシフトしながら、上述した相関量を求める。そして、この相関量の極小値となるシフト位置の中から、極小値付近の相関変位量の変化値が１番目に大きいものからシフト位置Ｉを求める。

次に、シフト位置Ｉにおける数式６及び数式７を用いた信頼性判定を行う。
例えば、数式６の定数αの値をα＝１５００に設定し、ステップＳ４により変数γの値がγ＝５０とされ、数式７の定数βの値をβ＝０．１に設定し、ステップＳ５により変数δの値がδ＝０．１０とされた場合について考察する。

図２に示すような被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号の場合には、シフト位置Ｉ＝１．５における数式６の相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）が「３２４１」、数式７の信頼値ＣＯＦが「０．０２８」となり、数式６及び数式７の判定要素を満たすので、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が成功であると判定される。

また、図４に示すような被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号の場合には、シフト位置Ｉ＝１．４４における数式６の相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）が「２１６１」、数式７の信頼値ＣＯＦが「０．４３７」となり、数式６の判定要素は満たすが、数式７の判定要素は満たさないので、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が失敗であると判定される。

また、図６に示すような被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号の場合には、シフト位置Ｉ＝１１．５における数式６の相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）が「１３０６」、数式７の信頼値ＣＯＦが「０．０３１」となり、数式６及び数式７の判定要素を満たすので、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が成功であると判定される。

ここで、数式７の判定要素の役割を考えると、これらの理想的な被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号では、ほとんど効果がないことがわかる。しかしながら、実際のコントラストが小さい被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号は、図８に示すように、Ｓ／Ｎ比が悪く多くのノイズ成分を含んでいる。

図８に示すようなＳ／Ｎ比の悪い被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号が得られた場合、シフト位置ｉにおける相関量ＣＯＲ（ｉ）、及び相関変位量ＣＯＲ'（ｉ）は、図９のようになる。そして、シフト位置Ｉ＝１．５における数式６の相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）が「１２９０」、数式７の信頼値ＣＯＦが「０．０９７」となり、数式７の判定要素だけを満たすので、低コントラストのために、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が失敗と判定される。

しかしながら、図１０に示すように、図８のＡ像、Ｂ像の被写体像信号を単純に逆方向に１０だけシフトさせた被写体像（Ａ像、Ｂ像）信号を考えるとき、シフト位置Ｉ＝１１．５における相関変位量の変化値ＣＯＲ''（Ｉ）が「１２９０」となり、数式６の判定要素が成り立ってしまう。ただし、本発明の実施形態では、逆に、シフト位置Ｉ＝１１．５での信頼値ＣＯＦが「０．０９７」となり、数式７の判定要素を満たさないので、被写体像の一致度が悪いために、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が失敗と判定されることになる。

一般的に、このような被写体像のコントラストが信頼性判定の閾値付近にある場合、Ｓ／Ｎ比が悪くノイズ成分が多いため、被写体像の一致度も悪くなる。しかしながら、ノイズ成分は各画素に対してランダムに発生するため、ある１回の焦点検出に限っては、本来ならば焦点検出が失敗と判定されるべき被写体像であっても、被写体像の一致度がたまたま良いことがある。

すなわち、被写体像のコントラストの値が小さい場合には、単純に、焦点検出を行うために必要な情報量が不足しているだけでなく、被写体像の一致度による信頼性判定の精度も落ちている。よって、特許文献１のように、デフォーカス量が大きくなるほど、被写体像のコントラストに対する判定閾値だけを小さくする判定方法では、デフォーカス量が大きい場合には、信頼性判定の精度が悪いまま判定を行うことになるため、デフォーカス量による焦点検出が失敗と判定すべきところを成功と誤判定する可能性が高くなる。

本発明の実施形態では、この問題を解決するために、デフォーカス量が大きくなるほど、被写体像の一致度による判定要素の許容範囲を狭く、すなわち判定要素の閾値を高くするようにして、前期誤判定の可能性を低くしている。これにより、より正確にデフォーカス量による焦点検出の成功／失敗を判定することができる。

ステップＳ６での判定の結果、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が成功であると判定された場合には、ステップＳ７に進み、カメラＭＰＵ１０は、レンズＭＰＵ１４に対して、算出したデフォーカス量に基づく撮影レンズ１８の焦点調節制御を行わせる。一方、ステップＳ６での判定の結果、ステップＳ３で算出したデフォーカス量による焦点検出が成功でない、すなわち失敗であると判定された場合には、当該焦点検出処理を終了する。なお、ステップＳ６で焦点検出が失敗であると判定された場合に、処理をステップＳ１に戻して、再度、焦点検出の処理を繰り返し行うようにしてもよい。

以上、説明したように、本実施形態に係る一眼レフレックスカメラでは、焦点検出光学系ユニット５において、撮影レンズ１８の異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、一対のラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に一対の被写体像（Ａ像及びＢ像）として結合させ（ステップＳ１）、光電変換ユニット１１において、ラインセンサ２１ａ、２１ｂ上に結合された一対の被写体像を一対の被写体像信号に光電変換し（ステップＳ２）、カメラＭＰＵ１０において、各被写体像信号に基づいて撮影レンズ１８のデフォーカス量を算出し（ステップＳ３）、前記デフォーカス量に応じて、被写体像のコントラストによる第１の判定要素の許容範囲を変更するとともに（ステップＳ４）、被写体像の一致度による第２の判定要素の許容範囲を変更し（ステップＳ５）、第１の判定要素及び第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定するようにしている（ステップＳ６）。

具体的に、本実施形態に係る一眼レフレックスカメラでは、前記デフォーカス量が大きくなるのに従って、第１の判定要素の許容範囲が広くなるように変更するとともに、第２の判定要素の許容範囲が狭くなるように変更するようにしている。

本実施形態に係る一眼レフレックスカメラによれば、デフォーカス量に応じて、被写体像のコントラストによる第１の判定要素の許容範囲、及び被写体像のコントラストによる第１の判定要素の許容範囲を変更するようにしたので、被写体像が低コントラストで、かつデフォーカス量が大きい場合であっても、デフォーカス量が焦点検出結果として信頼し得るものかどうかの信頼性判定を正確に行うことが可能となる。

前述した本発明の実施形態に係る一眼レフレックスカメラを構成する図１の各手段、並びに一眼レフレックスカメラの制御方法を示した図１１の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る一眼レフレックスカメラの機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る一眼レフレックスカメラの機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る一眼レフレックスカメラの機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

本発明の実施形態に係る一眼レフレックスカメラの概略構成図である。 理想的な各被写体像（Ａ像及びＢ像）信号の例を示した図である。 図２の各被写体像信号における相関量と相関変位量を示した特性図である。 信号差のある各被写体像（Ａ像及びＢ像）信号の例を示した図である。 図４の各被写体像信号における相関量と相関変位量を示した特性図である。 大デフォーカス量を持った各被写体像（Ａ像及びＢ像）信号の例を示した図である。 図６の各被写体像信号における相関量と相関変位量を示した特性図である。 低コントラストでＳ／Ｎ比の悪い各被写体像（Ａ像及びＢ像）信号の例を示した図である。 図８の各被写体像信号における相関量と相関変位量を示した特性図である。 図８の各被写体像信号を逆方向に１０だけシフトさせた被写体像信号を示した図である。 本発明の実施形態に係る一眼レフレックスカメラの制御方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１ カメラ本体
２ レンズユニット
３ メインミラー
４ サブミラー
５ 焦点検出光学系ユニット
６ ピント板
７ ペンタプリズム
８ アイピース
９ 撮像部
１０ カメラＭＰＵ
１１ 光電変換ユニット
１２ 撮像ユニット
１３ ダイヤルユニット
１４ レンズＭＰＵ
１５ Ａ／Ｄ変換ユニット
１６ レンズ駆動ユニット
１７ 絞り駆動ユニット
１８ 撮影レンズ
１９ 絞り
２０ マウント接点
２１ａ、２１ｂ ラインセンサ（センサアレイ）

Claims (6)

1. 撮影レンズの異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、ラインセンサ上に一対の被写体像として結合させる焦点検出光学系と、
   前記ラインセンサ上に結合された一対の被写体像を一対の被写体像信号に光電変換して、前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算手段と、
   前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第１の判定要素における第１の焦点検出成功許容範囲を変更する第１の焦点検出成功許容範囲変更手段と、
   前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第２の判定要素における第２の焦点検出成功許容範囲を変更する第２の焦点検出成功許容範囲変更手段と、
   前記第１の判定要素及び前記第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する焦点検出成功判定手段と
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記第１の焦点検出成功許容範囲変更手段は、前記デフォーカス量が大きくなるのに従って、前記第１の焦点検出成功許容範囲が広くなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記第２の焦点検出成功許容範囲変更手段は、前記デフォーカス量が大きくなるのに従って、前記第２の焦点検出成功許容範囲が狭くなるように変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
4. 前記焦点検出成功判定手段は、前記第１の判定要素として前記被写体像のコントラストの大小を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 前記焦点検出成功判定手段は、前記第２の判定要素として前記被写体像の一致度を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
6. 撮影レンズの異なる射出瞳位置を通過した被写体からの一対の光束を、ラインセンサ上に一対の被写体像として結合させる焦点検出光学系を備えた焦点検出装置の制御方法であって、
   前記ラインセンサ上に結合された一対の被写体像を一対の被写体像信号に光電変換して、前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算ステップと、
   前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第１の判定要素における第１の焦点検出成功許容範囲を変更する第１の焦点検出成功許容範囲変更ステップと、
   前記デフォーカス量に応じて、前記一対の被写体像信号に基づく第２の判定要素における第２の焦点検出成功許容範囲を変更する第２の焦点検出成功許容範囲変更ステップと、
   前記第１の判定要素及び前記第２の判定要素における判定結果に応じて、前記デフォーカス量による焦点検出が成功であるか否かを判定する焦点検出成功判定ステップと
   を有することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。

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