JP2009128437A

JP2009128437A - 焦点検出装置

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Publication number: JP2009128437A
Application number: JP2007300729A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Kikuchi; 哲央菊地
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP5013291B2

Abstract

【課題】再結像レンズが温度勾配を持ったとしても、正しい焦点検出結果が得られる焦点検出装置を提供すること。
【解決手段】再結像レンズ１１９の２像分割方向に沿った両端に温度検出部１２０ａ、１２０ｂを設ける。デフォーカス量の算出後、温度検出部１２０ａ、１２０ｂの出力のうちで何れか小さい方の出力を用いて第１段階目の温度補正を行う。その後、温度検出部１２０ａ、１２０ｂの出力の差分と、再結像レンズ１１９の温度勾配のリニアリティを示す係数である温度勾配係数γとから第１段階目の補正結果をさらに補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の焦点検出領域を有する焦点検出装置に関する。

従来、位相差方式の焦点検出装置において、再結像レンズ対にプラスチックを用いた場合には、温度変化によって再結像レンズ対のレンズ間隔が変化してデフォーカス量が変化してしまうことが知られている。このようなデフォーカス量の変化を防止するために、特許文献１では焦点検出装置内、特に再結像レンズの近傍の温度を検出し、この検出した温度に所定の係数を掛けた補正値をもとのデフォーカス量から減ずることで、デフォーカス量の温度補正を行うことが提案されている。また、特許文献２においては、異なる基準２像間隔を持ち、複数の焦点検出領域の焦点状態を検出可能な焦点検出装置において、複数対の再結像レンズにおいて、異なる温度補正係数を持たせることが提案されている。
特開昭６０−２３５１１０号公報特開昭６３−１７２２１６号公報

ここで、上述した従来技術においては、再結像レンズを構成する光学部材の温度分布を考慮してデフォーカス量の補正を行うものではないので、十分な温度補正の精度が得られない場合がある。

一般に、再結像レンズの温度補正係数は、再結像レンズの光学設計（材料、形状、光学仕様等）に応じて異なるが、通常２〜２０μｍ/℃となることが知られている。ここで、例えば、温度補正係数が１６μｍ/℃の場合、再結像レンズが２℃分の温度勾配を持つと、デフォーカス量は約１０μｍ分の影響を受けるとのシミュレーション結果が得られている。

即ち、上述の従来技術のように、再結像レンズに対して、一箇所のみに温度検出部を持たせた場合には、再結像レンズの内部において温度勾配が存在すると、上記した比率で温度補正の結果がずれてしまうこととなる。

デジタルカメラにおいては、撮像素子や電源、信号処理ＩＣ等、カメラ内の熱源が複数存在するため、再結像レンズにおいて温度勾配を持ってしまう場合がある。この場合、従来の温度補正手法では十分な精度が得られるとは限らず、必ずしも正確な焦点検出結果が得られるとは限らない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、再結像レンズが温度勾配を持ったとしても、正しい焦点検出結果が得られる焦点検出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の焦点検出装置は、撮影画面内の複数の測距点における被写体の焦点状態を検出する焦点検出装置において、被写体像を形成する撮影光学系と、前記撮影光学系による被写体像を受光する焦点検出用センサと、前記撮影光学系の異なる瞳位置を通過した被写体像を前記焦点検出用センサに再結像させる再結像光学系と、前記焦点検出用センサの出力に基づいて、前記撮影光学系のデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部と、前記再結像光学系の複数の部位の温度を検出する複数の温度検出部と、前記複数の温度検出部の出力に応じて、前記デフォーカス量検出部で検出された前記デフォーカス量を補正する温度補正部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、再結像レンズが温度勾配を持ったとしても、正しい焦点検出結果が得られる焦点検出装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。最初に、本発明の第１の実施形態における温度検出及び温度補正の概要について説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態における再結像レンズ（以下、Ｓレンズと称する）の外観構成及び温度検出部の配置を示す図である。図１（ｂ）は、第１の実施形態におけるＳレンズ内部における温度勾配の一例を示す図である。

図１（ａ）に示すＳレンズ１１９は、水平方向に１対と垂直方向に１対の計４枚のＳレンズ１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄが配置されて構成されている。そして、撮影光学系の異なる瞳位置を通過した被写体像を、後段に配される焦点検出用（ＡＦ）センサに再結像させる。ここで、Ｓレンズ１１９ａとＳレンズ１１９ｂとにより、図示ｘ方向の被写体像を再結像させる。また、Ｓレンズ１１９ｃとＳレンズ１１９ｄとにより、図示ｙ方向の被写体像を再結像させる。

本実施形態においては、各Ｓレンズ１１９ａ〜１１９ｄのそれぞれの近傍の温度を検出できるように、それぞれのＳレンズに対応した温度検出部を設ける。これによって、Ｓレンズ１１９に温度勾配が生じても正しくデフォーカス量の温度補正を行えるようにする。具体的には、図１（ａ）に示すように、Ｓレンズ１１９の周囲の４面、ａ、ｂ、ｃ、ｄに、温度検出部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄをそれぞれ１個ずつ（計４個）配置する。これら温度検出部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは例えばサーミスタ等の温度センサである。

温度検出部１２０ａと温度検出部１２０ｂとにより図示ｘ方向に沿った温度勾配を検出することが、温度検出部１２０ｃと温度検出部１２０ｄとにより図示ｙ方向に沿った温度勾配を検出することが可能である。

ここで、図１（ａ）の例では、４つの温度検出部を配置する例について説明しているが、温度検出部をａ面、ｂ面と、ｃ面又はｄ面にそれぞれ１個ずつ（計３個）配置するようにしても良い。この場合、ｙ方向の温度勾配については、ａ面の温度とｂ面の温度との平均値と、ｃ面又はｄ面の温度との温度差から検出することが可能である。

また、低コストのカメラに利用する場合や、ｙ方向の温度差が小さい構成の場合には、温度検出部をａ面、ｂ面にそれぞれ１個ずつ（計２個）配置してｘ方向の温度勾配のみを検出するようにしても良い。

以下、ｘ方向の温度補正の概要について説明する。ｙ方向についてもｘ方向と同様の考え方を適用することができる。

図１（ｂ）において、ａ面とｂ面との間の温度勾配のリニアリティを示す係数（温度勾配係数と称する）γ≒１の場合、即ち図１（ｂ）の破線２０１に示すように、ａ面とｂ面との間の温度勾配がほぼ直線である場合には、温度検出部１２０ａの出力と温度検出部１２０ｂの出力の平均値を用いて温度補正を行うことで、正確な温度補正がなされる。

しかしながら、Ｓレンズの形状、材料等の様々な要因によって、温度勾配係数γが１とはならない場合がある。

例えば、γ＜１である場合には、温度勾配は、図１（ｂ）の実線２０２で示すものとなる。この場合、温度検出部１２０ａの出力と温度検出部１２０ｂの出力の平均値を用いて温度補正を行うと、Ｓレンズの中心付近の温度は平均値より小さいため、温度補正の誤差が発生し、焦点検出精度が低下することとなる。したがって、γ＜１の場合は、温度補正値はγ≒１の場合に比べて小さくする必要がある。一方、γ＞１の場合は、再結像レンズの中心付近の温度が平均値より大きいため、温度補正値はγ≒１の場合に比べて大きくする必要がある。

本実施形態では、予め、Ｓレンズの温度勾配における温度勾配係数γを測定してカメラ内に記憶させておき、温度補正を行う際には、記憶させている温度勾配係数γを読み出して最終的な温度補正値を決定する。この温度補正処理の詳細については後述する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置を有するカメラの構成を示す図である。なお、図２のカメラは、レンズ交換式の一眼レフレックスカメラを想定して図示したものである。カメラ１００は、交換レンズ１０１とカメラボディ１１０とを有している。そして、交換レンズ１０１は、カメラボディ１１０の前面に設けられた図示しないカメラマウントを介してカメラボディに着脱自在に取り付けられている。

交換レンズ１０１は、フォーカスレンズ１０２と、レンズ駆動部１０３と、レンズＣＰＵ１０４とを備えている。

フォーカスレンズ１０２は、撮影光学系に含まれる焦点調節用のレンズであり、レンズ駆動部１０３に設けられるモータによってその光軸方向（図２の矢印Ａで示す方向）に駆動される。なお、実際の撮影光学系は、複数のレンズから構成されているが、図２ではフォーカスレンズ１０２のみを図示している。レンズ駆動部１０３は、モータ、モータドライバ、レンズ駆動機構等から構成されている。そして、レンズＣＰＵ１０４の制御に従ってフォーカスレンズ１０２を駆動させる。

レンズＣＰＵ１０４は、レンズ駆動部１０３の制御等の交換レンズ１０１の各部の制御を行う制御回路である。レンズＣＰＵ１０４は、交換レンズ１０１がカメラボディ１１０に装着されたときに、通信コネクタ１０５を介してカメラボディ１１０内のＡＦコントローラ１２２と通信可能に接続される。レンズＣＰＵ１０４からＡＦコントローラ１２２には、レンズＣＰＵ１０４の図示しないメモリ内に予め記憶されている、フォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報などのレンズデータが送信される。

カメラボディ１１０は、メインミラー１１１と、フォーカシングスクリーン１１２、ペンタプリズム１１３、接眼レンズ１１４からなるファインダ光学系と、サブミラー１１５と、コンデンサレンズ１１６、全反射ミラー１１７、セパレータ絞り（以下、Ｓ絞りと称する）１１８、再結像レンズ（Ｓレンズ）１１９からなるＡＦ光学系と、温度検出部１２０と、焦点検出用（ＡＦ）センサ１２１と、ＡＦコントローラ１２２と、システムコントローラ１２３と、撮像素子１２４と、表示部１２５と、記録部１２６と、操作部１２７と、補助光発光部１２８とを備えている。

メインミラー１１１は、回動可能に構成され、その中央部がハーフミラーで構成されたミラーである。メインミラー１１１は、ダウン位置（図示位置）にあるときに、交換レンズ１０１を介してカメラボディ１１０内に入射する図示しない被写体からの光束の一部を反射し、一部を透過させる。フォーカシングスクリーン１１２は、メインミラー１１１で反射された光束が結像される。ペンタプリズム１１３は、フォーカシングスクリーン１１２に結像された被写体像を正立像として、接眼レンズ１１４に入射させる。接眼レンズ１１４はペンタプリズム１１３からの被写体像をユーザが観察可能なように拡大する。このようにして、図示しない被写体の状態を観察することができる。

サブミラー１１５は、メインミラー１１１のハーフミラー部の背面に設置され、メインミラー１１１のハーフミラー部を透過した光束をＡＦ光学系の方向に反射する。なお、メインミラー１１１がアップ位置にある時には、サブミラー１１５は折り畳まれるようになっている。

ＡＦ光学系のコンデンサレンズ１１６は、サブミラー１１５で反射され、１次結像面上に結像した光束を集光して全反射ミラー１１７の方向に入射させる。全反射ミラー１１７は、コンデンサレンズ１１６からの光束をＡＦセンサ１２１の側に反射させる。Ｓ絞り１１８はＡＦセンサ１２１の前面に配され、全反射ミラー１１７からの光束を２像分割する。Ｓレンズ１１９はＳ絞り１１８で２像分割された光束を集光してＡＦセンサ１２１に再結像させる。ＡＦセンサ１２１は、例えばフォトダイオードからなる画素が配列されて構成され、Ｓ絞り１１８、Ｓレンズ１１９によって２像分割された被写体像を電気信号に変換する。ここで、ＡＦセンサ１２１は、撮影視野内の複数のフォーカス検出エリアにおける焦点状態を検出可能なように構成されている。なお、ＡＦ光学系、ＡＦセンサについては後でさらに説明する。

ＡＦコントローラ１２２は、ＡＦセンサ１２１から、２像分割された被写体像に対応した電気信号を読み出し、読み出した電気信号より、被写体像の２像間隔値を例えば相関演算によって算出する。さらに、算出した２像間隔値から、対応する焦点検出領域（測距点）のデフォーカス量を算出し、この算出したデフォーカス量をレンズＣＰＵ１０４に送信する。レンズＣＰＵ１０４は、このデフォーカス量に基づいてレンズ駆動部１０３を制御してフォーカスレンズ１０２の合焦駆動を行う。

システムコントローラ１２３は、ＡＦコントローラ１２２の制御や、撮像素子１２４で得られた画像信号の処理、表示部１２５の表示制御や記録部１２６への画像の記録制御等の図１のカメラの全体の動作を制御する。

撮像素子１２４は、メインミラー１１１がアップ位置（図２に示す光軸上から退避する位置）にあるときに、フォーカスレンズ１０２を介して結像される被写体像を電気信号に変換する。撮像素子１２４において被写体像が電気信号に変換された場合、システムコントローラ１２３は、撮像素子１２４で得られた電気信号に対して種々の画像処理を施す。その後、システムコントローラ１２３は、画像処理によって得られる画像を表示部１２５に表示させたり、記録部１２６に格納したりする。表示部１２５は、例えば液晶ディスプレイ等の表示部であり、システムコントローラ１２３の制御に従って各種の画像を表示する。記録部１２６は、例えばカメラボディ１１０に着脱自在に構成されたメモリカードであり、画像処理された画像等の各種データが記録される。

操作部１２７は、ＡＦ開始の指示及び撮像開始の指示をシステムコントローラ１２３に与えるためのレリーズボタンやカメラにおける各種の選択操作を行うための選択ボタン等の各種の操作部材である。補助光発光部１２８は、被写体の輝度が低い等の理由でＡＦが不能な場合に、システムコントローラ１２３の制御に従ってＡＦ用の補助光を発光する。補助光発光部１２８は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等から構成される。

ここで、ＡＦ光学系及びＡＦセンサについて更に詳しく説明する。図３（ａ）は、ＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示した図である。ここで、図３（ａ）における破線は１次結像面を示し、一点鎖線はＡＦ光学系の光路を示している。

図３（ａ）に示すように、Ｓレンズ１１９の後方にはＡＦセンサ１２１が配置されている。本実施形態におけるＡＦセンサ１２１は、横線検出センサ列１２１ａと縦線検出センサ列１２１ｂとが十字形状に配置されて構成されている。

図３（ｂ）はフォーカスレンズ１０２からＡＦセンサに至る光束の様子を図示したものである。ここで、図３（ｂ）では、光路の折り返しのための全反射ミラー１１７の図示を省略している。また、光束については撮影画面の横方向に関する焦点状態を検出するための横線検出光束のみを図示し、横線検出光束と直交する縦線検出光束については図示を省略している。なお、以下の説明は横線検出光束を対象としているが、縦線検出光束の場合も同様である。

図３（ｂ）において、フォーカスレンズ１０２の異なる射出瞳を通過した１対の横線検出光束は、サブミラー１１５で反射された後、コンデンサレンズ１１６に入射してそれぞれ集光される。そして、集光された１対の横線検出光束が全反射ミラー１１７において反射された後、Ｓ絞り１１８を介してＳレンズ１１９に入射する。さらに、Ｓレンズ１１９にそれぞれ入射した横線検出光束が、図３（ａ）に示すようにして上下方向に配置された横線検出センサ列１２１ａの特定領域（アイランド）に結像する。

次に、ＡＦセンサ１２１の回路構成について述べる。この回路は、横線検出光束に対しては横線検出センサ列１２１ａの一方を基準部、他方を参照部として機能させる。また、縦線検出光束に対しては縦線検出センサ列１２１ｂの一方を基準部、他方を参照部として機能させる。

本実施形態におけるＡＦセンサ１２１は、例として図４（ａ）に示す１５点の焦点検出領域（測距点）についての焦点状態を検出可能に構成されている。このような１５点の測距点の焦点状態を検出するためのセンサ列の配置例を図４（ｂ）に示す。

即ち、横線検出センサ列１２１ａは５対のセンサ列が互いに平行にかつ等間隔に配置されて構成されている。また、縦線検出センサ列１２１ｂは、３対のセンサ列が互いに平行にかつ等間隔に配置された構成されている。

図４（ｂ）のようなセンサ列の配置に対し、例えば図４（ａ）の測距点Ａに対応する被写体像に基づく光束は図４（ｂ）のＡで示す領域（アイランド）内の画素に結像する。また、図４（ａ）の測距点Ｂに対応する被写体像に基づく光束は図４（ｂ）のＢで示す領域（アイランド）内の画素に結像する。

このような構成のＡＦセンサ１２１からの電気信号はＡＦコントローラ１２２に入力される。ＡＦコントローラ１２２は、ＡＦセンサ１２１から入力された信号をＡＦコントローラ１２２に内蔵された図示しないＡ／Ｄ変換器にてデジタル信号に変換した後、内部のメモリにデータ（センサデータ）として保持する。その後、ＡＦコントローラ１２２は、保持したセンサデータに基づいて各測距点の焦点状態を検出する。この焦点状態の検出は、例えば相関演算の手法を用いて行う。

次に、ＡＦ時の制御動作について説明する。図５は、本実施形態におけるＡＦ時の制御動作について示したフローチャートである。

まず、ＡＦコントローラ１２２は、ＡＦセンサ１２１の出力信号から、各測距点のセンサデータを取得して図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ１）。次に、ＡＦコントローラ１２２は、各センサ列内に設けられた各アイランドに対応した画素列を構成するフォトダイオードの出力の不均一性を補正するための補正データを用いて、図示しないメモリに記憶させたセンサデータの照度補正を行う（ステップＳ２）。この補正データは、例えば均一輝度面を観察したときのセンサデータのばらつきを補正するデータを用いればよい。

センサデータの照度補正が終了した後、ＡＦコントローラ１２２は、相関演算を行う（ステップＳ３）。ここでの相関演算は、例えば、基準部と参照部とで対をなすセンサ列間に入射した２像の間隔値を算出するための演算である。この相関演算においては、対をなすセンサ列間でセンサデータの比較（相関値の算出演算）を行い、この比較の結果、相関値が最も小さくなるような２像間隔値を求める。

２像間隔値の演算後、ＡＦコントローラ１２２は、算出した２像間隔値に基づいて被写体距離やフォーカスレンズ１０２を駆動するために必要なデフォーカス量を算出する。実際には、相関演算の信頼性が低い場合には、誤ったデフォーカス量が算出されるおそれがあるので、ＡＦコントローラ１２２は、デフォーカス量の算出を行うのに先立って相関演算に用いられたセンサデータの信頼性を判定する（ステップＳ４）。その後、ＡＦコントローラ１２２は、２像間隔値から、光学的に算出されたデフォーカス係数によりデフォーカス量を算出する（ステップＳ５）。その後、算出した被写体との距離によりフォーカスレンズ１０２の合焦動作を行うことになる。

デフォーカス量の算出後、ＡＦコントローラ１２２は、カメラの測距点選択モードに応じて測距点の選択を行う（ステップＳ６）。例えば、測距点選択モードがシングルポイントモード（測距点１点）の場合には、撮影者によって指定された測距点を使用する。また、測距点選択モードがマルチモード（自動選択）の場合には、全測距点の中で信頼性の高いセンサデータを出力する測距点を抽出し、その中でさらに、最至近の測距点を選択する。

次に、ＡＦコントローラ１２２は、ステップＳ６において、測距点選択が行えたかを判定する（ステップＳ７）。例えば、ステップＳ４の信頼性判定において信頼性の高いセンサデータを出力する測距点がない、若しくは信頼性の高いセンサデータを出力する測距点がステップＳ６において選択されなかった場合には、ステップＳ７において測距点選択が行えなかったと判定する。ステップＳ７の判定において、測距点選択が行えなかった場合に、ＡＦコントローラ１２２は、システムコントローラ１２３にその旨を通知する。システムコントローラ１２３は、現在、補助光発光部１２８が未発光であるかを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８の判定において、補助光発光部１２８が発光済みである場合に、システムコントローラ１２３は、ＡＦコントローラ１２２に対してスキャンＡＦの実行を指示する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ８の判定において、補助光発光部１２８が未発光である場合に、システムコントローラ１２３は、補助光発光部１２８に対して補助光の発光を指示する（ステップＳ１０）。その後、ＡＦコントローラ１２２に対して再度のデフォーカス量の演算を指示する。

スキャンＡＦを行った場合に、ＡＦコントローラ１２２は、スキャンＡＦの結果、測距が正しく行えるかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定において、測距が正しく行える場合には、ステップＳ１に戻って再度のデフォーカス量の演算を実行する。一方、ステップＳ１１の判定において、測距が正しく行えない場合には、最終的に測距ＮＧと判断する。この場合には、ＡＦコントローラ１２２は、システムコントローラ１２３に測距が正しく行えなかった旨を通知する。これを受けてシステムコントローラ１２３は、例えばファインダ内に合焦不可の表示を行って（ステップＳ１２）、図５に示す処理を終了させる。

一方、ステップＳ７の判定において、測距点の選択が正しく行えた場合に、ＡＦコントローラ１２２は、選択された測距点におけるデフォーカス量に対し、温度補正処理を実行する（ステップＳ１３）。この温度補正処理については後述する。

温度補正処理の後、ＡＦコントローラ１２２は、製造時のカメラボディ１１０のばらつきの補正、製造時のフォーカスレンズ１０２のばらつきの補正等の各種補正処理を行って最終的なデフォーカス量を決定する（ステップＳ１４）。最終的なデフォーカス量を決定した後、ＡＦコントローラ１２２は、最終的なデフォーカス量が所定の合焦範囲内であるかを判定する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５の判定において、最終的なデフォーカス量が所定の合焦範囲内である場合に、ＡＦコントローラ１２２は、その旨をシステムコントローラ１２３に通知する。これを受けてシステムコントローラ１２３は、例えばファインダ内に合焦表示を行って（ステップＳ１６）、図５に示す処理を終了させる。一方、ステップＳ１５の判定において、最終的なデフォーカス量が所定の合焦範囲内でない場合に、ＡＦコントローラ１２２は、算出したデフォーカス量をレンズＣＰＵ１０４に送信する。この送信されたデフォーカス量に基づいてレンズＣＰＵ１０４がレンズ駆動部１０３を制御することにより、フォーカスレンズ１０２の合焦駆動が行われる（ステップＳ１７）。この合焦駆動は、ステップＳ１５において、デフォーカス量が合焦範囲内となるまで繰り返される。

次に、ステップＳ１３の温度補正処理について詳しく説明する。本実施形態においては、温度補正を２段階で実施する。即ち、第１段階目の温度補正にて１つの温度検出部により検出した温度で温度補正を行った後、第２段階目の温度補正にて温度勾配を考慮した温度補正を行う。なお、温度補正は、ｘ方向のＳレンズ対を用いる場合は温度検出部１２０ａと温度検出部１２０ｂの出力を用い、ｙ方向のＳレンズ対を用いる場合は温度検出部１２０ｃと温度検出部１２０ｄを用いる。

（第１段階）
温度補正処理の第１段階目においては、温度検出部１２０ａと温度検出部１２０ｂの出力の内で何れか小さい方、又は温度検出部１２０ｃと温度検出部１２０ｄの出力の内で何れか小さい方を用いて温度補正を行う。この温度補正は以下の式（１）に基づいて行う。
温度補正後の２像間隔値_{第１段階目}＝温度補正前の２像間隔値−温度補正係数×（温度値_{小さい方の温度検出部}−基準温度値_{小さい方の温度検出部}）・・・（１）
ここで、温度補正係数は、温度値に対する２像間隔値の補正量を示す補正係数である。温度補正係数は、例えば、複数サンプル（１０個程度）の温度補正係数の平均値から求める。また、基準温度値は、カメラボディ１１０の製造時に、フォーカスレンズ１０２が合焦している状態で取得した基準となる２像間隔値を取得したときの、複数の温度検出部にて得られた温度値のことであり、温度検出部を構成する温度センサの固体ばらつきを取り除くための値である。

（第２段階）
温度補正処理の第２段階目においては、対をなす温度検出部の出力差を用いて温度勾配分の温度補正を行う。この温度補正は以下の式（２）に基づいて行う。
温度補正後の２像間隔値_{第２段階目}＝温度補正後の２像間隔値_{第１段階目}−温度補正係数×温度勾配係数γ×（温度値_{大きい方の温度検出部}−温度値_{小さい方の温度検出部}）・・・（２）
ここで温度勾配係数γは、０.１〜２.０の範囲で表すことができる係数で、図１（ａ）に示すとおり、Ｓレンズの温度勾配のリニアリティを示すものである。なお、式（２）の温度勾配係数γは、Ｓレンズ１１９の中央部におけるリニアリティ（直線２０１に対する比率）に相当した値である。

温度勾配係数γは、複数のサンプルにて温度勾配を持たせたときの２像間隔値の変化量の実測値から算出することができる。または、シミュレーション値から算出することも可能である。

この温度勾配係数γは、カメラの製造時においてＡＦコントローラ１２２の内部のメモリに記憶されるものであり、温度補正の際に読み出されて利用される。

ここで、γ＝1であれば、温度勾配は直線で示すことが出来る。この場合、２段階の温度補正は必要なく、１回の補正で済む。この場合の温度補正は以下の式（３）に基づいて行う。
温度補正後の２像間隔値＝温度補正前の２像間隔値−温度補正係数×（複数の温度検出部の温度値の平均値−基準温度値の平均値）・・・（３）
以上説明したように、第１の実施形態によれば、複数の温度検出部によってＳレンズの２像分割方向に沿った両端位置の温度を測定し、この両端位置の温度からＳレンズの温度勾配を検出してデフォーカス量を補正することができる。また、温度勾配係数を考慮して補正を行うことにより、温度勾配が直線でない場合にも補正を行うことが可能である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、１対のＳレンズ内に複数のアイランドが存在する構成にて説明した。第２の実施形態においては、１対のＳレンズに対応するＡＦセンサ１２１には１アイランドのみが存在し、複数対のＳレンズにより複数のアイランドを実現する構成における温度補正方法について説明する。なお、これら以外の、例えば焦点検出装置が搭載されるカメラの構成やＡＦ制御の全体的な動作については第１の実施形態と同様である。

図６（ａ）は、第２の実施形態におけるＳレンズの外観構成及び温度検出部の配置を示す図である。図６（ａ）におけるＳレンズ１１９は、中央部に垂直方向１対、水平方向１対のＳレンズが配置され、両端部に垂直方向１対のＳレンズがそれぞれ配置されている。このような構成により、３点の測距点における焦点状態を検出可能である。

また、図６（ａ）に示すように、第２の実施形態では、このようなＳレンズ１１９の２面、ａ、ｂにそれぞれ温度検出部１２０ａ、１２０ｂが配置されている。

図６（ｂ）は、第２の実施形態におけるＳレンズ内部における温度勾配の一例を示す図である。図６（ａ）においては、Ｓレンズ１１９は４対存在し、これらのＳレンズ対の中心位置をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると（Ｂは中央部における水平センサ列用のＳレンズ中心位置、Ｄは中央部における垂直センサ列用のＳレンズ中心位置）。温度勾配に対する温度補正は、これらＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの位置に対応する温度勾配係数γと温度検出部の温度差を用いて行うことができる。

なお、温度補正処理は第１の実施形態と同様に２段階で実施し、第１段階目にて１つの温度検出部により検出した温度で温度補正を行った後、第２段階目にて温度勾配を考慮した温度補正を行う。

（第１段階）
温度補正処理の第１段階目においては、温度検出部１２０ａ、１２０ｂの出力の内で何れか小さい方の温度検出部の出力を用いて温度補正を行う。この温度補正は以下の式（４）に基づいて行う。
温度補正後の２像間隔値_{第１段階目}＝温度補正前の２像間隔値−温度補正係数×（温度値_{小さい方の温度検出部}−基準温度値_{小さい方の温度検出部}）・・・（４）
（第２段階）
温度補正処理の第２段階目においては、左右端の温度検出部の出力差を用いて温度勾配分の温度補正を行う。この温度補正は以下の式（５）に基づいて行う。
温度補正後の２像間隔値_{第２段階目}＝温度補正後の２像間隔値_{第１段階目}−温度補正係数×温度勾配係数γｘ×（温度値_{大きい方の温度検出部}−温度値_{小さい方の温度検出部}）・・・（５）
ここで、式（５）に示す温度勾配係数γｘは、図６（ｂ）に示すγＡ、γＢ、γＣの何れかであり、０.１〜２.０の範囲で表すことができる係数である。式（５）におけるγＡ、γＢ、γＣ、は、センサデータの取り込みに使用されたＳレンズに対応するものを使用する。

以上説明したように、第２の実施形態においては、複数対のＳレンズのそれぞれにアイランドが存在する構成の焦点検出装置であっても、温度勾配による影響を考慮した正しいデフォーカス量の補正を行うことが可能である。

ここで、第２の実施形態においては、ｙ方向についてはＳレンズを示していないが、ｙ方向に複数対のＳレンズを配置するようにしても良い。この場合には、第１の実施形態と同様に、ｃ面、ｄ面にも温度検出部を配置し、ｃ面とｄ面との温度差を検出することでｙ方向の温度補正を実施することが可能である。また、ｘｙ方向以外にＳレンズ対が存在するような配置（例えば図６（ａ）のＥ点）も考えられる。この場合には、ｘ方向に関して温度勾配を考慮した補正を行った後、ｙ方向に関して温度勾配を考慮した補正を行えば良い。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、Ｓレンズの構成として、第１の実施形態で説明したものと第２の実施形態で説明したものとを組み合わせたものも存在する。具体的には、１対のＳレンズに複数アイランドが存在し、このような構成のＳレンズが複数対配置されるものである。この場合も第２の実施例と同様に各Ｓレンズ対のそれぞれにて温度勾配を考慮した補正係数γｘに基づいて温度補正を行うことで、高精度の焦点状態検出が可能となる。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態における再結像レンズの外観構成及び温度検出部の配置を示す図である。図１（ｂ）は第１の実施形態における再結像レンズ内部における温度勾配の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置を有するカメラの構成を示す図である。図３（ａ）はＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示した図であり、図３（ｂ）はフォーカスレンズからＡＦセンサに至る光束の様子を図示したものである。図４（ａ）は第１の実施形態に係る焦点検出装置が焦点状態を検出可能な測距点配置の例を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す測距点の焦点状態を検出するためのセンサ列の配置例を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるＡＦ時の制御動作について示したフローチャートである。図６（ａ）は本発明の第１の実施形態における再結像レンズの外観構成及び温度検出部の配置を示す図である。図６（ｂ）は第１の実施形態における再結像レンズ内部における温度勾配の一例を示す図である。

符号の説明

１００…カメラ、１０１…交換レンズ、１０２…フォーカスレンズ、１０３…レンズ駆動部、１０４…レンズＣＰＵ、１０５…通信コネクタ、１１０…カメラボディ、１１１…メインミラー、１１２…フォーカシングスクリーン、１１３…ペンタプリズム、１１４…接眼レンズ、１１５…サブミラー、１１６…コンデンサレンズ、１１７…全反射ミラー、１１８…セパレータ絞り（Ｓ絞り）、１１９…再結像レンズ（Ｓレンズ）、１２０…温度検出部、１２１…焦点検出用（ＡＦ）センサ、１２２…ＡＦコントローラ、１２３…システムコントローラ、１２４…撮像素子、１２５…表示部、１２６…記録部、１２７…操作部、１２８…補助光発光部

Claims

撮影画面内の複数の測距点における被写体の焦点状態を検出する焦点検出装置において、
被写体像を形成する撮影光学系と、
前記撮影光学系による被写体像を受光する焦点検出用センサと、
前記撮影光学系の異なる瞳位置を通過した被写体像を前記焦点検出用センサに再結像させる再結像光学系と、
前記焦点検出用センサの出力に基づいて、前記撮影光学系のデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部と、
前記再結像光学系の複数の部位の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記複数の温度検出部の出力に応じて、前記デフォーカス量検出部で検出された前記デフォーカス量を補正する温度補正部と、
を具備することを特徴とする焦点検出装置。
前記複数の温度検出部はそれぞれ、前記再結像光学系の２像分割方向において、その両端に配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
前記温度補正部は、前記複数の温度検出部の出力の差を用いて前記デフォーカス量を補正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。
前記温度補正部は、前記複数の温度検出部の出力の平均値を用いて前記デフォーカス量を補正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。