JP4636706B2 - カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段を有するカメラの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、撮影レンズを通過した光束をファインダ光学系に導く半透過部を有する主ミラーと、該主ミラーの半透過部を通過した光束を焦点検出装置に導くサブミラーとを備え、焦点検出時及びファインダ観察時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路内の定位置まで侵入させてこの位置で静止させ、撮影時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路外へ退避させるよう移動可能に構成されたカメラが提案されている。
【０００３】
この種のカメラにおいては、主ミラー及びサブミラーの作動回数が増加すると、該主ミラー及びサブミラーの駆動に関わる部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出装置に導かれる光束の光路長変化により、焦点検出装置で検出される合焦位置と結像面の合焦位置がずれてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、特開平９−５４２４３号では、あらかじめ光学部材の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、焦点検出時に、そのときの作動積算回数とあらかじめ記憶された作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係に基づいて焦点検出信号を補正するカメラが提案されている。
【０００５】
図１４は、前記特開平９−５４２４３号に開示されるカメラの要部を示す構成図である。
【０００６】
同図において、１０１は撮影レンズ、１０１ａは撮影レンズの光軸、１０２は撮影レンズ１０１を通過した被写体像を結像させる画像記録媒体である。１０３は撮影時には撮影光路外へ移動可能に設けられた半透過部を有する主ミラーであり、撮影レンズ１０１を通過した光束の一部を、ピント板１０４、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６から成るファインダ光学系へ導いている。一方、主ミラー１０３の半透過部を通過した残りの光束は、主ミラー１０３の動作に同期して移動可能なように構成されるサブミラー１０７によって下方へ反射され、一対の光電変換素子列から成るイメージセンサ、一対の２次結像レンズ、一対の開口部を有する絞り、フィールドレンズなどから構成される周知の位相差方式の焦点検出装置１０８に導かれる。
【０００７】
ここで、位相差方式の焦点検出原理について、図１５を用いて説明する。なお、図１４と同一の記号を付した部分は、同一の機能を有するものである。また、この図１９においては、図の煩雑さをなくすため、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を省略し、フィールドレンズ１１５、一対の開口部を有する絞り１１６、一対の２次結像レンズ１１７、一対の光電変換素子列などから成るイメージセンサ１１８を、撮影レンズの光軸１０１ａ上に展開している。
【０００８】
光軸１０１ａ上の一点を発した光束は、撮影レンズ１０１を通過後、画像記録媒体１０２と光学的に共役な位置関係にある１次結像面に結像し、フィールドレンズ１１５、絞り１１６、２次結像レンズ１１７を介して、イメージセンサ１１８上に一定の間隔を隔てて結像している。前記フィールドレンズ１１５は、撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂと一対の２次結像レンズ１１７の入射瞳、即ち絞り１１６付近が結像するように配置されており、絞り１１６の一対の開口部に対応して撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂを図中上下方向に分割している。
【０００９】
このような構成で、例えば、撮影レンズ１０１を図中左方に繰り出して、画像記録媒体１０２より左方に光束が結像すると、イメージセンサ１１８上の一対の像は、図中矢印方向に変位する。この被写体像の相対位置変位量は撮影レンズの焦点外れ量と特定の関数関係にあるため、各センサ列対でそのセンサ出力に対してそれぞれ適当な演算を施せば、撮影レンズの焦点外れ量、いわゆるデフォーカス量を検出する事ができる。よって、この一対の像の相対的なずれ量をイメージセンサ１１８で検出することで、撮影レンズ１０１の焦点調節を行うことが可能である。尚、撮影レンズ１０１を図中右方に繰り込んだ場合も同様である。また、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａ以外の物点についても同様である。
【００１０】
以上のような原理の焦点検出装置１０８を用いて、撮影レンズ１０１の焦点検出を行う。
【００１１】
図１４に戻り、１０９はカメラの各種の動作を処理、制御するマイクロコンピュータであり、内部にＣＰＵ１０９ａ、焦点検出処理動作などに関わるプログラムが格納されたＲＯＭ１０９ｂ，ＲＡＭ１０９ｃ，ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）を具備している。１１０はイメージセンサ１１８に接続された焦点検出回路、１１１は前記主ミラー１０３を撮影光路外へ移動する為のミラー駆動手段、１１２はミラー駆動手段１１１を駆動する為のミラー駆動回路、１１３は撮影レンズ１０１の焦点調節を行う為のレンズ駆動手段、１１４はレンズ駆動手段１１３を駆動する為のレンズ駆動回路である。
【００１２】
マイクロコンピュータ１０９に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１０９ｄには、予め実験的なデータにより主ミラー１０３の積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係が記憶されており、ＲＡＭ１０９ｂに記憶されている現在までの主ミラー１０３の積算作動回数と該ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに記憶された積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係を基に、ＲＯＭ１０９ｃに格納される焦点検出処理動作に従って、焦点検出装置１０８、焦点検出回路１１０により得られる焦点検出信号を補正する。従って、主ミラー１０３及びサブミラー１０７の作動積算回数が増加した場合には、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を移動可能に保持する部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化により、焦点検出装置１０８、焦点検出回路１１０で検出される合焦位置と画像記録媒体１０２上の合焦位置がずれてしまうが、そのときの主ミラー１０３の積算作動回数による焦点検出信号の補正を行うので、高精度の焦点検出を実現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、短期集中的に主ミラー１０３を作動させた場合と、適度な間隔を経て主ミラーを作動させた場合とでは、積算作動回数が同じでも、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を保持する部材の摩耗具合や疲労度は異なり、それに伴う焦点検出信号のずれも異なる。
【００１４】
上記従来例においては、主ミラー１０３及びサブミラー１０７の積算作動回数によって一律に焦点検出信号を補正してしまうため、適切な焦点検出信号補正が期待できないものであった。
【００１５】
また、個々の部品の製造誤差や組立誤差によっても、摩耗具合や疲労度は異なり、適切な焦点検出信号の補正が行えないものであった。
【００１６】
（発明の目的）
本発明の目的は、焦点検出光路内に具備される光学部材の作動回数の増加により焦点検出時における該光学部材に位置変化が生じ、焦点検出光学系の光路長が変化しても、焦点検出手段により得られる合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適正に補正し、高精度な焦点検出を行うことのできるカメラを提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、前記光学部材は一部が低反射率となるように構成されており、該低反射率の部位によりパターンが形成され、前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラとするものである。また、別の側面の本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、前記光学部材にはパターンが形成され、前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記パターンの像の検出回数が所定回数に至る毎に、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラとするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の第１の形態）
図１は本発明の実施の各形態に係るカメラの要部を示す構成図であり、上記図１４と同じ機能を有する部分は同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。
【００２２】
図１において、撮影レンズ１０１を通過した光束の一部は、半透過部を有する主ミラー１０３により図中上方に反射され、ピント板１０４、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６から成るファインダ光学系へ導かれる。一方、主ミラー１０３の半透過部を通過した残りの光束は、サブミラー１０７によって図中下方へ反射され、周知の位相差方式を採用した焦点検出装置１０８に導かれる。
【００２３】
上記サブミラー１０７により図中下方に反射された光束は、撮影レンズ１０１の結像面、即ち画像記録媒体１０２と光学的共役な位置関係にある１次結像面１０２ａで一度結像し、視野マスク１、撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂと２次結像レンズの入射瞳を結像させるフィールドレンズ１１５を通過後、全反射ミラー２により図中左方に光路を変換する。その後、赤外線カットガラス３、一対の開口部を有する絞り１１６、一対の射出面を有する２次結像レンズ１１７を介し、対の光電変換素子列から成るイメージセンサ１１８上に一対の被写体像を形成している。
【００２４】
ここで、主ミラー１０３は主ミラー回転軸１０３ａを中心に回転可動に設けられており、焦点検出時には、図１に示す位置に静止し、撮影時には、撮影光路外へ退避する周知のクイックリターン機構により構成されている。サブミラー１０７についても同様である。また、２次結像レンズ１１７の入射面は、光束が無理に屈折されることがないように凹面形状とし、イメージセンサ１１８上の広範囲で歪みのない良好な像を得ることができる。
【００２５】
イメージセンサ１１８は、図２に示すように、複数の光電変換素子から形成される対の光電変換素子列で構成され、２次結像レンズ１１７の一対の射出面に対応した一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂを形成している。この一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂで一対の被写体像に関する光量分布を検出することにより、周知の位相差方式の焦点検出により撮影レンズ１０１の焦点調節状態を検出している。
【００２６】
なお、図中、光電変換素子列４ａ，４ｂのみ１画素毎に光電変換素子を示したが、その他の光電変換素子列５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂについても同様に構成される。また、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂは、図中示されるように、領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に分割されているが、その他の光電変換素子列５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂについても同様に分割されている。
【００２７】
図３は、イメージセンサ１１８上の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂを画像記録媒体１０２上に逆投影し、撮影レンズ１０１側から見た図であり、画像記録媒体１０２上では、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂはそれぞれほぼ一致して重なり、図中、４，５，６として示している。また、図３において、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、ファインダ内に表示する焦点検出枠（不図示）を画像記録媒体１０２上に逆投影したものである。
【００２８】
ここで、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、前述したようにそれぞれ領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に分割されており、したがって、逆投影された光電変換素子列４，５，６も、光電変換素子列４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの分割された領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に対応して３つに分割されており、分割されたそれぞれの領域が１つの焦点検出領域を形成している。この焦点検出領域に対応して、焦点検出枠は設けられており、したがって、焦点検出枠を画像記録媒体１０２上に逆投影すると、図３に示すように、焦点検出領域に対応した位置に７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは位置する。
【００２９】
以上のような構成で、画像記録媒体１０２上の７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに対応したファインダ内の焦点検出枠に目標とする被写体を合わせることで、撮影レンズの焦点調節状態を検出することができる。なお、焦点検出領域４，５，６の分割された焦点検出領域の中で、図３において点線で示される焦点検出領域に対応した光電変換素子列４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ中の領域▲１▼及び▲３▼は、本実施の形態において焦点検出に用いられていない。
【００３０】
図４は、図１に示したサブミラー１０７を撮影レンズ１０１側から見た反射面正面図である。
【００３１】
サブミラー１０７の反射面側には、図中に示されるようにパターン８ａ，８ｂが印刷などの手段により設けられており、反射率が限りなく低くなるように黒色の低反射性塗料などで構成されている。したがって、イメージセンサ１１８上に形成される被写体像は、サブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂを除いた領域で反射された光束である。また、パターン８ａ，８ｂはイメージセンサ１１８の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼でそれぞれ検出可能なように、領域▲３▼に対応したサブミラー１０７上の位置に設けられている。
【００３２】
以上のような構成とすることにより、撮影に伴い移動可能に設けられたサブミラー１０７の焦点検出時の静止位置が積算作動回数の増加などの理由で変化しても、サブミラー１０７上に設けられたパターン８ａ，８ｂのイメージセンサ１１８による検出結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することが可能となり、高精度の焦点検出が可能である。
【００３３】
以下に、イメージセンサ１１８によるパターン８ａ，８ｂの検出時について説明する。
【００３４】
図５は、サブミラー１０７の静止位置が変化していない初期状態において、図２のイメージセンサ１１８上にサブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂを投影した図である。
【００３５】
一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼上に、パターン８ａ，８ｂに対応した図中斜線領域で示される一対のパターン像９ａ，９ｂ及び９ｃ，９ｄが所定の間隔を隔てて形成される。実際、サブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂは反射率が極めて低いため、イメージセンサ１１８上においては、像は形成されないが、パターン８ａ，８ｂに対応したイメージセンサ１１８上の領域を解りやすくするため、斜線領域として示している。また、実際イメージセンサ１１８上に形成される像は一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂの受光部領域のみで、それ以外の領域には光束が導かれないように図１の視野マスク１で制限されている。
【００３６】
図６は、図５に示される光電変換素子列４ａ，４ｂのパターン像９ａ，９ｂ付近を拡大した要部拡大図であり、図５と同様に、撮影レンズ１０１の焦点は画像記録媒体１０２上に結像している。
【００３７】
図中、１０ａ，１０ｂはパターン像に関する光量分布を基に光電変換素子列４ａ，４ｂから出力される像信号を、Ｚ0 は像信号１０ａ，１０ｂより公知の像間隔検出処理を経て得られる像間隔を、それぞれ示している。サブミラー１０７上のパターン８ａは１次結像面１０２から離れているため、実際イメージセンサ１１８上に形成される一対のパターン像９ａ，９ｂはボケ像になる。したがって、例えば光電変換素子列４ａ，４ｂの領域▲３▼において、均一で適切な輝度の被写体を検出すると、出力される像信号は１０ａ，１０ｂで示されるように立ち下がりが少しゆるやかな曲線を描く。
【００３８】
また、イメージセンサ１１８上のパターン像９ａ，９ｂが形成される位置も光学的に共役な位置から多少ずれてしまう。しかしながら、光電変換素子列４ａ，４ｂの領域▲３▼にほぼ均一で適切な輝度の被写体を検出させた場合、イメージセンサ１１８より出力される像信号は図６の１０ａ，１０ｂに示されるように、平らな高輝度部分（ピーク部）と平らな低輝度部分（ボトム部）が顕著に表れるため、パターン像９ａ，９ｂの像間隔をＺ0 とすると、公知の像間隔検出処理を用いて像間隔Ｚ0 を検出することが可能である。この像間隔Ｚ0 がサブミラー１０７の静止位置が変化していない初期状態における像間隔となる。なお、パターン像９ａ，９ｂに関する像信号１０ａ，１０ｂに演算フィルタ処理を催してノイズ成分を除去すれば、多少不均一な被写体であっても像間隔Ｚ0 を精度良く検出することが可能である。
【００３９】
また、サブミラー１０７上のパターン８ａは、撮影レンズと１次結像面１０２ａの間に位置するので、撮影レンズ１０１の焦点調節状態（デフォーカス）による影響を受けず、像間隔Ｚ0 は、どのような焦点調節状態であっても、常に一定である。即ち、像間隔Ｚ0 は、被写体と光学部材の位置変化に依存している。
【００４０】
次に、サブミラー１０７の作動回数増加により静止位置が変化した場合について説明する。
【００４１】
図７は、図１におけるサブミラー１０７を中心とした部分を拡大した要部拡大図であり、図１等と同一の符号を付した部分は同一の機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【００４２】
カメラの撮影動作に伴い作動する主ミラー１０３及びサブミラー１０７の積算作動回数が増加すると、これらの作動機構を構成する部材の摩耗、疲労により主ミラー１０３及びサブミラー１０７の静止位置は変化する。
【００４３】
そこで、例えば、図７に示すように、サブミラー１０７の静止位置がサブミラー回転軸１０７ａを中心に点線で示す１０７’のように変化した場合を考える。なお、主ミラー１０３の積算作動回数による静止位置の変化については、サブミラー１０７に比較して、焦点検出装置１０８に及ぼす影響は少ないために省略する。
【００４４】
サブミラー１０７の静止位置が変化しない場合、即ち初期状態においては、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａは、主ミラー１０３を通過後、サブミラー１０７により図中下方に方向を変更した光軸１０１ｃとなり、焦点検出装置１０８に導かれる。一方、サブミラー１０７の静止位置が変化し、図中点線で示す１０７’のようになった場合、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａは主ミラー１０３を通過後、サブミラー１０７’によって光路を変更され、１０１ｃ’となる。したがって、１次結像面１０２ａも図中点線で示される１０２ａ’のように図中右方かつ上方にずれながら傾く。
【００４５】
図８は、図６と同様の要部拡大図であり、サブミラー１０７が、図７における１０７’の静止位置に変位した場合にパターン６をイメージセンサ１１８上へ投影した図である。なお、図５及び図６と同様、撮影レンズ１０１の焦点は画像記録媒体１０２上に結像している。又図中、上記した各図と同一の符号を付した部分は同じ機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【００４６】
上記図７に示したように、１次結像面１０２ａが１０２ａ’となり、１次結像面が撮影レンズ１０１側に移動し、１次結像面からイメージセンサ１１８までの光路長が長くなるので、一対のパターン像９ａ，９ｂは互いに像間隔が縮まる方向に移動し、図８の点線で示される９ａ’，９ｂ’となる。なお、厳密には一対のパターン像１０ａ，１０ｂのそれぞれの移動量は異なる。それに伴い、イメージセンサ１１８による像信号１０ａ，１０ｂも、図中点線で示される１０ａ’，１０ｂ’となり、公知の像間隔検出処理によってサブミラー１０７の静止位置変化後の像間隔Ｚ1 が算出される。
【００４７】
ここで、初期状態の像間隔Ｚ0 とサブミラー１０７の静止位置変化後の像間隔Ｚ1 から、以下の式（１）により像間隔ずれ量ΔＺ1 を算出する。
【００４８】
ΔＺ1 ＝Ｚ1 −Ｚ0 …………（１）
この像間隔ずれ量ΔＺ1 を撮影レンズ１０１の焦点調節量に反映することで、サブミラー１０７の静止位置が変化しても高精度の焦点検出を実現することができる。
【００４９】
以上、ここまでは、サブミラー１０７上のパターン８ａについて説明してきたが、パターン８ｂについても同様であるため、その説明は省略する。
【００５０】
次に、焦点検出信号の補正に関連した実際の動作について説明する。
【００５１】
図９は、本実施の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図であり、上記の各図と同じ機能を有する部分には同一符号を付してある。
【００５２】
イメージセンサ１１８には焦点検出回路１１０が接続され、更に焦点検出回路１１０は処理装置であるマイクロコンピュータ１０９に接続されており、イメージセンサ１１８の受光領域指定や、光電荷の蓄積制御を行っている。マイクロコンピュータ１０９は、ＣＰＵ（中央処理部）１０９ａ，ＲＯＭ１０９ｂ，ＲＡＭ１０９ｃ，ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）１０９ｄを有し、ＲＯＭ１０９ｂに格納されているプログラムにしたがって焦点検出動作を実行する。
【００５３】
また、ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄには、焦点検出光学系の光学情報などが調整工程時に予め格納されている。更に、マイクロコンピュータ１０９には、撮影者により操作されるレリーズボタンの第１のストロークによりＯＮするスイッチＳＷ１、第２のストロークによりＯＮするスイッチＳＷ２が接続されている。また、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を撮影時に撮影光路外へ退避させるミラー駆動手段１１１を駆動する為のミラー駆動回路１１２、撮影レンズ１０１の不図示のフォーカスレンズ列を焦点検出状態に従って調節移動させるレンズ駆動手段１１３を駆動する為レンズ駆動回路１１４が、それぞれマイクロコンピュータ１０９に接続されている。
【００５４】
次に、ＲＯＭ１０９ｂに格納されている焦点検出処理プログラムに従って処理を進めるマイクロコンピュータ１０９の動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
まず、ステップ＃１０１において、撮影者によりレリーズボタンが操作されてスイッチＳＷ１がＯＮしたかを判定し、ＯＮすることによりステップ＃１０２へ進む。そして、このステップ＃１０２において、予め選択された少なくとも１つの焦点検出枠に対応したイメージセンサ１１８の各領域において光電荷蓄積を開始し、蓄積された電荷を一対の像信号として読み出し、ＲＡＭ１０９ｃに格納する。続くステップ＃１０３においては、像信号の信頼性を判定し、信頼性が所定条件を満たしていない場合は焦点検出不能と判定してステップ＃１０４へ進み、焦点検出不能時の処理に進む。
【００５６】
一方、焦点検出信号の信頼性が所定条件を満たしている場合はステップ＃１０３からステップ＃１０５へ進み、一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を実行する。そして、次のステップ＃１０６において、一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施すことで、合焦時の像間隔と現在の像間隔から像ずれ量を算出する。なお、合焦時の像間隔は、図３で説明した焦点検出領域毎に異なり、それぞれ焦点検出領域における合焦時の像間隔が予めＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納されている。その後、温度による像間隔の補正など各種補正が行われ、先に選択された焦点検出枠における撮影レンズ１０１の焦点調節量が算出される。
【００５７】
次に、ステップ＃１０７において、算出された焦点調節量から撮影レンズ１０１の不図示のフォーカスレンズの駆動量を算出し、レンズ駆動回路１１４を経て算出した駆動量だけレンズ駆動装置１１３を駆動し、撮影レンズ１０１の焦点調節を行う。そして、次のステップ＃１０８において、レンズ駆動後の焦点調節状態が合焦範囲内にあるか否かを判定し、合焦範囲内にあると判定した場合はステップ＃１０９へ進み、一方、合焦範囲内にないと判定した場合はステップ＃１０２の焦点検出処理へ戻る。
【００５８】
ステップ＃１０９へ進むと、ここでは図４及び図５に示される、パターン８ａ及び８ｂが投影されたイメージセンサ１１８の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼において蓄積された光電荷を一対の像信号として読み出し、ＲＡＭ１０９に格納する。ここでは、パターン８ａ及び８ｂに関する２つの一対の像信号が格納される。そして、次のステップ＃１１０において、一対の像信号の信頼性を判定し、２つの一対の像信号のうちどちらか一方の、若しくは両方の一対の像信号の信頼性が所定条件を満たしていると判定した場合はステップ＃１１１へ進み、信頼性が所定条件を満たしていないと判定した場合は直ちにステップ＃１１６へ進み、パターン検出処理を終了する。
【００５９】
ここで、信頼性の判定方法としては、図５を用いて説明したように、均一で適切な輝度の被写体を検出した場合のパターン８ａ及び８ｂに関する像信号を予め製造工程時にＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納しておき、この像信号とパターン検出時の像信号の相関量に基づいて判定するなどの方法が考えられる。
【００６０】
像信号の信頼性が所定条件を満たしているとしてステップ＃１１１へ進むと、ここでは一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を行う。そして、次のステップ＃１１２において、まず、信頼性が所定条件を満たしていると判定された一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施し、像間隔を算出する。次に、予め製造工程時にＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納された初期状態の像間隔から、前記式（１）により像間隔ずれ量を算出し、同時に積算検出回数を算出する。ここでの積算検出回数とは、上記ステップ＃１１０における信頼性判定で所定条件を満たしている場合を１回とした、現在までの積算回数を意味し、次回のステップ＃１１２を通過するときには１回増加した値に書き換えられる。
【００６１】
ここで、積算検出回数ｎ回のときのパターン８ａによる像間隔ずれ量をΔＺan、パターン８ｂによる像間隔ずれ量をΔＺbnとすると、以下の式（２）により代表像間隔ずれ量ΔＺn が算出される。
【００６２】
ΔＺn ＝（ΔＺan＋ΔＺbn）／２ …………（２）
但し、上記ステップ＃１１０の信頼性判定の結果により、像間隔ずれ量ΔＺan、若しくは像間隔ずれ量ΔＺbnのどちらか一方しか算出されなかった場合は、上記式（２）に依らず、算出された方の像間隔ずれ量を代表像間隔ずれ量ΔＺn とする。
【００６３】
次のステップ＃１１３においては、代表像間隔ずれ量ΔＺn とそのときの積算検出回数ｎをＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納する。そして、次のステップ＃１１４において、積算検出回数ｎが閾値ｍ以上か否かを判定し、閾値ｍ以上の場合（この時の積算検出回数をｍと記す）はステップ＃１１５の補正量算出へ進み、閾値ｍより小さい場合はステップ＃１１８へ進む。ここで、このように閾値ｍを設けるのは、サブミラー１０７の作動１回毎の静止位置の微少なばらつき、被写体によるパターン検出信号のばらつきなどによる影響を除去するためで、複数のパターン検出結果を用いて補正することにより、高精度な焦点検出が実現できるからである。
【００６４】
なお、サブミラー１０７の作動回数増加に比べて、積算検出回数ｎが極端に少なく閾値ｍに届きそうにない場合は、サブミラー１０７の作動回数に応じて閾値ｍの値を変化させるようにし、適切なタイミングで補正が行われるようにするのが望ましい。
【００６５】
次にステップ＃１１５へ進むと、ここでは上記ステップ＃１１３にてＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納した複数の代表像間隔ずれ量ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺm から像間隔修正量ΔＺC を導き出す。このとき像間隔修正量ΔＺC は検出された複数の代表像間隔ずれ量ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺn ，・・・ ，ΔＺm の平均値として求める。すなわち以下の式（３）となる。
【００６６】
ΔＺC ＝（ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺn ，・・・ ，ΔＺm ）／ｍ…………（３）
この像間隔修正量ΔＺC にそれぞれの焦点検出領域に応じた係数を乗じ、焦点検出領域別の像間隔修正量を算出する。例えば、図３の焦点検出枠７ａ（なお、図３の７ａ〜７ｄは実際には前述した様に焦点検出枠の投影像であるが、便宜上、これを焦点検出枠とも記す）に対応した焦点検出領域における係数をＣFP1 とすると、焦点検出領域別像間隔修正量ΔＺFP1Cは、以下の式（４）により算出される。
【００６７】
ΔＺFP1C＝ ＣFP1 × ΔＺC …………（４）
このように像間隔修正量ΔＺC に、焦点検出領域に応じた係数ＣFPを乗じるのは、図７に示すように、サブミラー１０７の静止位置はサブミラー回転軸１０７ａを中心に変化すると仮定すると、焦点検出光学系の光路長変化は、サブミラー１０７上の光束反射位置によって異なるからである。上式（４）より求められた焦点検出領域別像間隔修正量ΔＺFP1Cに基づいて、あらかじめＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納された初期状態の合焦時の像間隔を修正し、上記ステップ＃１１３にて格納される積算検出回数ｎをリセットし、０とする。
【００６８】
今、焦点検出枠７ａに対応した焦点検出領域における初期状態合焦時の像間隔をＺFP1 とすると、以下の式（５）に従って像間隔ＺFP1 は書き換えられ、次回の焦点検出からサブミラー１０７の静止位置変化に伴う像間隔のずれが補正される。
【００６９】
ＺFP1 ＝ＺFP1 ＋ΔＺFP1C …………（５）
同様にして、その他の焦点検出枠７ｂ〜７ｅに対応した焦点検出領域においても像間隔のずれが補正される。また、焦点検出領域に応じた係数ＣFP1 は、実験的にサブミラー１０７の作動回数増加に伴う静止位置変化を測定し、その実験結果から推定される定数であり、あらかじめ決定されている。
【００７０】
次に、ステップ＃１１６において、レリーズボタンの第２のストロークによってＯＮするスイッチＳＷ２が撮影者によって操作された否かを判定し、該スイッチＳＷ２がＯＮした場合はステップ＃１１７へ進み、ミラー駆動回路１１２を介してミラー駆動手段１１１を駆動し、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を撮影光束外へ退避させ、不図示のシャッタ開閉により撮影を実行し、一連の動作を終了させる。
【００７１】
また、上記ステップ＃１１６にてスイッチＳＷ２がＯＮしていなければステップ＃１１８へ進み、ここではスイッチＳＷ１のＯＮ，ＯＦＦを再度確認し、ＯＮ状態を維持していればステップ＃１１８へ戻り、ＯＦＦしていればステップ＃１０１のスタート状態に復帰する。
【００７２】
図１１は本発明の実施の第１の形態における像間隔修正量ΔＺC を示す図であり、ここでは像間隔修正量ΔＺC を積算検出回数ｍ回毎に更新していくことを示している。ここで用いられる像間隔修正量ΔＺC は、前述のように代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データから求められる平均値である。
【００７３】
初回の０回からｍ1 回までは代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データがないため修正は行われないが、ここでは従来例の説明で述べたように光学部材（サブミラー）の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、この補正量を反映している。
【００７４】
次のｍ1 回からｍ2 回までは、０回からｍ1 回までの検出結果から求められた像間隔修正量ΔＺC1を用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。その後は同様に、ｍn 回からｍn+1 回まではｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から求められた像間隔修正量ΔＺCnを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００７５】
以上のように、上記実施の第１の形態によれば、サブミラー１０７の作動回数が増加して回転支持部材や静止位置を規制するための部材の摩耗により、該サブミラー１０７の静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化によって撮影レンズ１０１の合焦位置と焦点検出演算により得られる合焦位置がずれても、サブミラー１０７上に設けられたパターン８ａ，８ｂによる像間隔ずれを検出することで、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正することが可能となり、焦点検出光学系を構成する光学部材の作動回数に影響されない高精度の焦点検出を実現することができる。また、パターン８ａ，８ｂの検出を撮影レンズ１０１の合焦後に行うようにしているので、合焦スピードを低下させることもない。
【００７６】
この実施の形態では、位相差方式の焦点検出装置を用いて説明したが、コントラスト（ぼけ）検出方式の焦点検出装置にも応用は可能であり、この場合、パターンによる初期状態からの像ずれを検出し、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正すればよい。
【００７７】
（実施の第２の形態）
図１２は本発明の実施の第２の形態による焦点検出光学系の補正量を示す図である。ここでも像間隔修正量ΔＺC を積算検出回数ｍ回毎に更新していくことを示している。なお、カメラの構成は上記実施の第１の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００７８】
ここで用いられる像間隔修正量ΔＺC は代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データと検出回数ｍとの相関から推定して求められる近似式から決定される補正量である。例えば、１次関数に近似した場合は式（６）のようになる。なお、ｋは推定して求める定数、ΔＺcaは各区間で始点となる補正量である。
【００７９】
ΔＺc ＝ ｋn ×ｍ＋ΔＺca …………（６）
初回の０回からｍ1 回までは代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データがないため修正は行われないが、ここでは従来例の説明で述べたように光学部材（サブミラー）の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、この補正量を反映している。次のｍ1 回からｍ2 回までの像間隔修正量ΔＺc は、０回からｍ1 回までの検出結果から推定された1 次近似式の傾きｋ1 とあらかじめ記憶しているｍ1 回における補正量ΔＺc1を始点として決定される。ｍ1 回からｍ2 回まではこのようにして求められた像間隔修正量ΔＺC1を用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８０】
その後、同様にｍn 回からｍn+1 回までの像間隔修正量ΔＺc は、ｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から推定された１次近似式の傾きｋn とｍn 回における補正量ΔＺcnを始点として決定され、これを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８１】
当然ながら代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データと検出回数ｍとの相関から推定して求められる近似式は１次式に限定せず、より正確に近似できる場合は１次以外の式に近似すればよい。
【００８２】
（実施の第３の形態）
図１３は本発明の実施の第３の形態による焦点検出光学系の補正量を示す図である。なお、カメラの構成は上記実施の第１の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００８３】
上記実施の第２の形態では、各区間における像間隔修正量ΔＺCnの始点を前区間で決定された終点としているが、この方法では誤差が積み重なる虞れがある。
【００８４】
そこで、本発明の実施の第３の形態では、各区間の始点位置を不連続とし、毎区間毎に始点位置を再決定するようにしたものである。式で表せば前述の（６）と同様であるが、ここでのΔＺcaは前区間から求められる平均値とする。すなわち、ｍn 回からｍn+1 回までの像間隔修正量ΔＺc はｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から推定された１次近似式の傾きｋn と、ｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から求められる平均値ΔＺcaで決定される。
【００８５】
これにより、前区間から推定された補正量に対して毎区間毎に再修正がかかることになりより高精度な像間隔修正量ΔＺc が求められる。これを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８６】
以上の実施の各形態によれば、イメージセンサ１１８へ光束を導くために使用する光学部材（サブミラー１０７）の有効範囲内にパターン８ａ，８ｂを設け、前記イメージセンサ１１８で前記パターン８ａ，８ｂに関する光量分布を検出し、この複数回の検出結果に基づいて撮影レンズの焦点検出に関する補正量を算出するようにしているため、光学部材の作動回数増加により該光学部材とイメージセンサ１１８の相対位置関係が初期状態から変化しても、パターン８ａ，８ｂに関する光量分布のずれをイメージセンサ１１８で検出することで、光学部材の位置変化を知ることができ、パターン８ａ，８ｂに関する光量分布のずれ検出結果に基づいて焦点検出回路１１０により得られる情報を補正することで、光学部材の位置変化に左右されない高精度な焦点検出を実現できる。
【００８７】
また、撮影レンズの焦点検出に関する補正量を、光量分布の検出回数が所定回数に至る毎に更新するようにしているので、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去でき、安定して高精度な焦点検出に関する補正ができる。
【００８８】
また、前記補正量を、所定回数の光量分布の検出結果の平均値とすることにより、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去しながらより安定して高精度な焦点検出を実現できる。
【００８９】
また、前記補正量を、光量分布の検出回数に応じて変化する値とすることにより、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去しながらより安定して高精度な焦点検出を実現できる。
【００９０】
また、本実施の形態におけるカメラとは、画像記録媒体１０２をフィルムとすれば銀塩カメラを意味し、画像記録媒体１０２をセンサ等の撮像素子とすればデジタルカメラを意味することは云うまでもない。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点検出光路内に具備される光学部材の作動回数の増加により焦点検出時における該光学部材に位置変化が生じ、焦点検出光学系の光路長が変化しても、焦点検出手段により得られる合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適正に補正し、高精度な焦点検出を行うことができるカメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの光学的構成を示す概略図である。
【図２】図１のイメージセンサの受光面の概略構成を示す図である。
【図３】図１の画像記録媒体上に、イメージセンサの光電変換素子列及び焦点検出枠を逆投影した図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態においてサブミラー反斜面のパターンを示す図である。
【図５】図１のイメージセンサの受光面に図４のパターンを投影した図である。
【図６】図５のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図７】図１のサブミラーの付近を拡大した要部拡大図である。
【図８】図５のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図９】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの主要部分の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の第１の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１２】本発明の実施の第２の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１３】本発明の実施の第３の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１４】従来のカメラの光学的構成及び回路構成を示す概略図である。
【図１５】位相差（像ずれ）方式の原理を示す図である。
【符号の説明】
１ 視野マスク
８ａ，８ｂ パターン
１０１ 撮影レンズ
１０３ 主ミラー
１０７ サブミラー
１０９ マイクロコンピュータ
１１０ 焦点検出回路
１１１ ミラー駆動手段
１１２ ミラー駆動回路
１１７ ２次結像レンズ
１１８ イメージセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段を有するカメラの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、撮影レンズを通過した光束をファインダ光学系に導く半透過部を有する主ミラーと、該主ミラーの半透過部を通過した光束を焦点検出装置に導くサブミラーとを備え、焦点検出時及びファインダ観察時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路内の定位置まで侵入させてこの位置で静止させ、撮影時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路外へ退避させるよう移動可能に構成されたカメラが提案されている。
【０００３】
この種のカメラにおいては、主ミラー及びサブミラーの作動回数が増加すると、該主ミラー及びサブミラーの駆動に関わる部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出装置に導かれる光束の光路長変化により、焦点検出装置で検出される合焦位置と結像面の合焦位置がずれてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、特開平９−５４２４３号では、あらかじめ光学部材の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、焦点検出時に、そのときの作動積算回数とあらかじめ記憶された作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係に基づいて焦点検出信号を補正するカメラが提案されている。
【０００５】
図１４は、前記特開平９−５４２４３号に開示されるカメラの要部を示す構成図である。
【０００６】
同図において、１０１は撮影レンズ、１０１ａは撮影レンズの光軸、１０２は撮影レンズ１０１を通過した被写体像を結像させる画像記録媒体である。１０３は撮影時には撮影光路外へ移動可能に設けられた半透過部を有する主ミラーであり、撮影レンズ１０１を通過した光束の一部を、ピント板１０４、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６から成るファインダ光学系へ導いている。一方、主ミラー１０３の半透過部を通過した残りの光束は、主ミラー１０３の動作に同期して移動可能なように構成されるサブミラー１０７によって下方へ反射され、一対の光電変換素子列から成るイメージセンサ、一対の２次結像レンズ、一対の開口部を有する絞り、フィールドレンズなどから構成される周知の位相差方式の焦点検出装置１０８に導かれる。
【０００７】
ここで、位相差方式の焦点検出原理について、図１５を用いて説明する。なお、図１４と同一の記号を付した部分は、同一の機能を有するものである。また、この図１９においては、図の煩雑さをなくすため、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を省略し、フィールドレンズ１１５、一対の開口部を有する絞り１１６、一対の２次結像レンズ１１７、一対の光電変換素子列などから成るイメージセンサ１１８を、撮影レンズの光軸１０１ａ上に展開している。
【０００８】
光軸１０１ａ上の一点を発した光束は、撮影レンズ１０１を通過後、画像記録媒体１０２と光学的に共役な位置関係にある１次結像面に結像し、フィールドレンズ１１５、絞り１１６、２次結像レンズ１１７を介して、イメージセンサ１１８上に一定の間隔を隔てて結像している。前記フィールドレンズ１１５は、撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂと一対の２次結像レンズ１１７の入射瞳、即ち絞り１１６付近が結像するように配置されており、絞り１１６の一対の開口部に対応して撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂを図中上下方向に分割している。
【０００９】
このような構成で、例えば、撮影レンズ１０１を図中左方に繰り出して、画像記録媒体１０２より左方に光束が結像すると、イメージセンサ１１８上の一対の像は、図中矢印方向に変位する。この被写体像の相対位置変位量は撮影レンズの焦点外れ量と特定の関数関係にあるため、各センサ列対でそのセンサ出力に対してそれぞれ適当な演算を施せば、撮影レンズの焦点外れ量、いわゆるデフォーカス量を検出する事ができる。よって、この一対の像の相対的なずれ量をイメージセンサ１１８で検出することで、撮影レンズ１０１の焦点調節を行うことが可能である。尚、撮影レンズ１０１を図中右方に繰り込んだ場合も同様である。また、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａ以外の物点についても同様である。
【００１０】
以上のような原理の焦点検出装置１０８を用いて、撮影レンズ１０１の焦点検出を行う。
【００１１】
図１４に戻り、１０９はカメラの各種の動作を処理、制御するマイクロコンピュータであり、内部にＣＰＵ１０９ａ、焦点検出処理動作などに関わるプログラムが格納されたＲＯＭ１０９ｂ，ＲＡＭ１０９ｃ，ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）を具備している。１１０はイメージセンサ１１８に接続された焦点検出回路、１１１は前記主ミラー１０３を撮影光路外へ移動する為のミラー駆動手段、１１２はミラー駆動手段１１１を駆動する為のミラー駆動回路、１１３は撮影レンズ１０１の焦点調節を行う為のレンズ駆動手段、１１４はレンズ駆動手段１１３を駆動する為のレンズ駆動回路である。
【００１２】
マイクロコンピュータ１０９に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１０９ｄには、予め実験的なデータにより主ミラー１０３の積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係が記憶されており、ＲＡＭ１０９ｂに記憶されている現在までの主ミラー１０３の積算作動回数と該ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに記憶された積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係を基に、ＲＯＭ１０９ｃに格納される焦点検出処理動作に従って、焦点検出装置１０８、焦点検出回路１１０により得られる焦点検出信号を補正する。従って、主ミラー１０３及びサブミラー１０７の作動積算回数が増加した場合には、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を移動可能に保持する部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化により、焦点検出装置１０８、焦点検出回路１１０で検出される合焦位置と画像記録媒体１０２上の合焦位置がずれてしまうが、そのときの主ミラー１０３の積算作動回数による焦点検出信号の補正を行うので、高精度の焦点検出を実現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、短期集中的に主ミラー１０３を作動させた場合と、適度な間隔を経て主ミラーを作動させた場合とでは、積算作動回数が同じでも、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を保持する部材の摩耗具合や疲労度は異なり、それに伴う焦点検出信号のずれも異なる。
【００１４】
上記従来例においては、主ミラー１０３及びサブミラー１０７の積算作動回数によって一律に焦点検出信号を補正してしまうため、適切な焦点検出信号補正が期待できないものであった。
【００１５】
また、個々の部品の製造誤差や組立誤差によっても、摩耗具合や疲労度は異なり、適切な焦点検出信号の補正が行えないものであった。
【００１６】
（発明の目的）
本発明の目的は、焦点検出光路内に具備される光学部材の作動回数の増加により焦点検出時における該光学部材に位置変化が生じ、焦点検出光学系の光路長が変化しても、焦点検出手段により得られる合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適正に補正し、高精度な焦点検出を行うことのできるカメラを提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、前記光学部材は一部が低反射率となるように構成されており、該低反射率の部位によりパターンが形成され、前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラとするものである。また、別の側面の本発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、前記光学部材にはパターンが形成され、前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記パターンの像の検出回数が所定回数に至る毎に、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラとするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の第１の形態）
図１は本発明の実施の各形態に係るカメラの要部を示す構成図であり、上記図１４と同じ機能を有する部分は同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。
【００２２】
図１において、撮影レンズ１０１を通過した光束の一部は、半透過部を有する主ミラー１０３により図中上方に反射され、ピント板１０４、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６から成るファインダ光学系へ導かれる。一方、主ミラー１０３の半透過部を通過した残りの光束は、サブミラー１０７によって図中下方へ反射され、周知の位相差方式を採用した焦点検出装置１０８に導かれる。
【００２３】
上記サブミラー１０７により図中下方に反射された光束は、撮影レンズ１０１の結像面、即ち画像記録媒体１０２と光学的共役な位置関係にある１次結像面１０２ａで一度結像し、視野マスク１、撮影レンズ１０１の瞳１０１ｂと２次結像レンズの入射瞳を結像させるフィールドレンズ１１５を通過後、全反射ミラー２により図中左方に光路を変換する。その後、赤外線カットガラス３、一対の開口部を有する絞り１１６、一対の射出面を有する２次結像レンズ１１７を介し、対の光電変換素子列から成るイメージセンサ１１８上に一対の被写体像を形成している。
【００２４】
ここで、主ミラー１０３は主ミラー回転軸１０３ａを中心に回転可動に設けられており、焦点検出時には、図１に示す位置に静止し、撮影時には、撮影光路外へ退避する周知のクイックリターン機構により構成されている。サブミラー１０７についても同様である。また、２次結像レンズ１１７の入射面は、光束が無理に屈折されることがないように凹面形状とし、イメージセンサ１１８上の広範囲で歪みのない良好な像を得ることができる。
【００２５】
イメージセンサ１１８は、図２に示すように、複数の光電変換素子から形成される対の光電変換素子列で構成され、２次結像レンズ１１７の一対の射出面に対応した一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂを形成している。この一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂで一対の被写体像に関する光量分布を検出することにより、周知の位相差方式の焦点検出により撮影レンズ１０１の焦点調節状態を検出している。
【００２６】
なお、図中、光電変換素子列４ａ，４ｂのみ１画素毎に光電変換素子を示したが、その他の光電変換素子列５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂについても同様に構成される。また、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂは、図中示されるように、領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に分割されているが、その他の光電変換素子列５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂについても同様に分割されている。
【００２７】
図３は、イメージセンサ１１８上の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂを画像記録媒体１０２上に逆投影し、撮影レンズ１０１側から見た図であり、画像記録媒体１０２上では、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂはそれぞれほぼ一致して重なり、図中、４，５，６として示している。また、図３において、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、ファインダ内に表示する焦点検出枠（不図示）を画像記録媒体１０２上に逆投影したものである。
【００２８】
ここで、一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、前述したようにそれぞれ領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に分割されており、したがって、逆投影された光電変換素子列４，５，６も、光電変換素子列４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの分割された領域▲１▼，▲２▼，▲３▼に対応して３つに分割されており、分割されたそれぞれの領域が１つの焦点検出領域を形成している。この焦点検出領域に対応して、焦点検出枠は設けられており、したがって、焦点検出枠を画像記録媒体１０２上に逆投影すると、図３に示すように、焦点検出領域に対応した位置に７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは位置する。
【００２９】
以上のような構成で、画像記録媒体１０２上の７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに対応したファインダ内の焦点検出枠に目標とする被写体を合わせることで、撮影レンズの焦点調節状態を検出することができる。なお、焦点検出領域４，５，６の分割された焦点検出領域の中で、図３において点線で示される焦点検出領域に対応した光電変換素子列４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ中の領域▲１▼及び▲３▼は、本実施の形態において焦点検出に用いられていない。
【００３０】
図４は、図１に示したサブミラー１０７を撮影レンズ１０１側から見た反射面正面図である。
【００３１】
サブミラー１０７の反射面側には、図中に示されるようにパターン８ａ，８ｂが印刷などの手段により設けられており、反射率が限りなく低くなるように黒色の低反射性塗料などで構成されている。したがって、イメージセンサ１１８上に形成される被写体像は、サブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂを除いた領域で反射された光束である。また、パターン８ａ，８ｂはイメージセンサ１１８の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼でそれぞれ検出可能なように、領域▲３▼に対応したサブミラー１０７上の位置に設けられている。
【００３２】
以上のような構成とすることにより、撮影に伴い移動可能に設けられたサブミラー１０７の焦点検出時の静止位置が積算作動回数の増加などの理由で変化しても、サブミラー１０７上に設けられたパターン８ａ，８ｂのイメージセンサ１１８による検出結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することが可能となり、高精度の焦点検出が可能である。
【００３３】
以下に、イメージセンサ１１８によるパターン８ａ，８ｂの検出時について説明する。
【００３４】
図５は、サブミラー１０７の静止位置が変化していない初期状態において、図２のイメージセンサ１１８上にサブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂを投影した図である。
【００３５】
一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼上に、パターン８ａ，８ｂに対応した図中斜線領域で示される一対のパターン像９ａ，９ｂ及び９ｃ，９ｄが所定の間隔を隔てて形成される。実際、サブミラー１０７上のパターン８ａ，８ｂは反射率が極めて低いため、イメージセンサ１１８上においては、像は形成されないが、パターン８ａ，８ｂに対応したイメージセンサ１１８上の領域を解りやすくするため、斜線領域として示している。また、実際イメージセンサ１１８上に形成される像は一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂの受光部領域のみで、それ以外の領域には光束が導かれないように図１の視野マスク１で制限されている。
【００３６】
図６は、図５に示される光電変換素子列４ａ，４ｂのパターン像９ａ，９ｂ付近を拡大した要部拡大図であり、図５と同様に、撮影レンズ１０１の焦点は画像記録媒体１０２上に結像している。
【００３７】
図中、１０ａ，１０ｂはパターン像に関する光量分布を基に光電変換素子列４ａ，４ｂから出力される像信号を、Ｚ0 は像信号１０ａ，１０ｂより公知の像間隔検出処理を経て得られる像間隔を、それぞれ示している。サブミラー１０７上のパターン８ａは１次結像面１０２から離れているため、実際イメージセンサ１１８上に形成される一対のパターン像９ａ，９ｂはボケ像になる。したがって、例えば光電変換素子列４ａ，４ｂの領域▲３▼において、均一で適切な輝度の被写体を検出すると、出力される像信号は１０ａ，１０ｂで示されるように立ち下がりが少しゆるやかな曲線を描く。
【００３８】
また、イメージセンサ１１８上のパターン像９ａ，９ｂが形成される位置も光学的に共役な位置から多少ずれてしまう。しかしながら、光電変換素子列４ａ，４ｂの領域▲３▼にほぼ均一で適切な輝度の被写体を検出させた場合、イメージセンサ１１８より出力される像信号は図６の１０ａ，１０ｂに示されるように、平らな高輝度部分（ピーク部）と平らな低輝度部分（ボトム部）が顕著に表れるため、パターン像９ａ，９ｂの像間隔をＺ0 とすると、公知の像間隔検出処理を用いて像間隔Ｚ0 を検出することが可能である。この像間隔Ｚ0 がサブミラー１０７の静止位置が変化していない初期状態における像間隔となる。なお、パターン像９ａ，９ｂに関する像信号１０ａ，１０ｂに演算フィルタ処理を催してノイズ成分を除去すれば、多少不均一な被写体であっても像間隔Ｚ0 を精度良く検出することが可能である。
【００３９】
また、サブミラー１０７上のパターン８ａは、撮影レンズと１次結像面１０２ａの間に位置するので、撮影レンズ１０１の焦点調節状態（デフォーカス）による影響を受けず、像間隔Ｚ0 は、どのような焦点調節状態であっても、常に一定である。即ち、像間隔Ｚ0 は、被写体と光学部材の位置変化に依存している。
【００４０】
次に、サブミラー１０７の作動回数増加により静止位置が変化した場合について説明する。
【００４１】
図７は、図１におけるサブミラー１０７を中心とした部分を拡大した要部拡大図であり、図１等と同一の符号を付した部分は同一の機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【００４２】
カメラの撮影動作に伴い作動する主ミラー１０３及びサブミラー１０７の積算作動回数が増加すると、これらの作動機構を構成する部材の摩耗、疲労により主ミラー１０３及びサブミラー１０７の静止位置は変化する。
【００４３】
そこで、例えば、図７に示すように、サブミラー１０７の静止位置がサブミラー回転軸１０７ａを中心に点線で示す１０７’のように変化した場合を考える。なお、主ミラー１０３の積算作動回数による静止位置の変化については、サブミラー１０７に比較して、焦点検出装置１０８に及ぼす影響は少ないために省略する。
【００４４】
サブミラー１０７の静止位置が変化しない場合、即ち初期状態においては、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａは、主ミラー１０３を通過後、サブミラー１０７により図中下方に方向を変更した光軸１０１ｃとなり、焦点検出装置１０８に導かれる。一方、サブミラー１０７の静止位置が変化し、図中点線で示す１０７’のようになった場合、撮影レンズ１０１の光軸１０１ａは主ミラー１０３を通過後、サブミラー１０７’によって光路を変更され、１０１ｃ’となる。したがって、１次結像面１０２ａも図中点線で示される１０２ａ’のように図中右方かつ上方にずれながら傾く。
【００４５】
図８は、図６と同様の要部拡大図であり、サブミラー１０７が、図７における１０７’の静止位置に変位した場合にパターン６をイメージセンサ１１８上へ投影した図である。なお、図５及び図６と同様、撮影レンズ１０１の焦点は画像記録媒体１０２上に結像している。又図中、上記した各図と同一の符号を付した部分は同じ機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【００４６】
上記図７に示したように、１次結像面１０２ａが１０２ａ’となり、１次結像面が撮影レンズ１０１側に移動し、１次結像面からイメージセンサ１１８までの光路長が長くなるので、一対のパターン像９ａ，９ｂは互いに像間隔が縮まる方向に移動し、図８の点線で示される９ａ’，９ｂ’となる。なお、厳密には一対のパターン像１０ａ，１０ｂのそれぞれの移動量は異なる。それに伴い、イメージセンサ１１８による像信号１０ａ，１０ｂも、図中点線で示される１０ａ’，１０ｂ’となり、公知の像間隔検出処理によってサブミラー１０７の静止位置変化後の像間隔Ｚ1 が算出される。
【００４７】
ここで、初期状態の像間隔Ｚ0 とサブミラー１０７の静止位置変化後の像間隔Ｚ1 から、以下の式（１）により像間隔ずれ量ΔＺ1 を算出する。
【００４８】
ΔＺ1 ＝Ｚ1 −Ｚ0 …………（１）
この像間隔ずれ量ΔＺ1 を撮影レンズ１０１の焦点調節量に反映することで、サブミラー１０７の静止位置が変化しても高精度の焦点検出を実現することができる。
【００４９】
以上、ここまでは、サブミラー１０７上のパターン８ａについて説明してきたが、パターン８ｂについても同様であるため、その説明は省略する。
【００５０】
次に、焦点検出信号の補正に関連した実際の動作について説明する。
【００５１】
図９は、本実施の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図であり、上記の各図と同じ機能を有する部分には同一符号を付してある。
【００５２】
イメージセンサ１１８には焦点検出回路１１０が接続され、更に焦点検出回路１１０は処理装置であるマイクロコンピュータ１０９に接続されており、イメージセンサ１１８の受光領域指定や、光電荷の蓄積制御を行っている。マイクロコンピュータ１０９は、ＣＰＵ（中央処理部）１０９ａ，ＲＯＭ１０９ｂ，ＲＡＭ１０９ｃ，ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）１０９ｄを有し、ＲＯＭ１０９ｂに格納されているプログラムにしたがって焦点検出動作を実行する。
【００５３】
また、ＥＥＰＲＯＭ１０９ｄには、焦点検出光学系の光学情報などが調整工程時に予め格納されている。更に、マイクロコンピュータ１０９には、撮影者により操作されるレリーズボタンの第１のストロークによりＯＮするスイッチＳＷ１、第２のストロークによりＯＮするスイッチＳＷ２が接続されている。また、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を撮影時に撮影光路外へ退避させるミラー駆動手段１１１を駆動する為のミラー駆動回路１１２、撮影レンズ１０１の不図示のフォーカスレンズ列を焦点検出状態に従って調節移動させるレンズ駆動手段１１３を駆動する為レンズ駆動回路１１４が、それぞれマイクロコンピュータ１０９に接続されている。
【００５４】
次に、ＲＯＭ１０９ｂに格納されている焦点検出処理プログラムに従って処理を進めるマイクロコンピュータ１０９の動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
まず、ステップ＃１０１において、撮影者によりレリーズボタンが操作されてスイッチＳＷ１がＯＮしたかを判定し、ＯＮすることによりステップ＃１０２へ進む。そして、このステップ＃１０２において、予め選択された少なくとも１つの焦点検出枠に対応したイメージセンサ１１８の各領域において光電荷蓄積を開始し、蓄積された電荷を一対の像信号として読み出し、ＲＡＭ１０９ｃに格納する。続くステップ＃１０３においては、像信号の信頼性を判定し、信頼性が所定条件を満たしていない場合は焦点検出不能と判定してステップ＃１０４へ進み、焦点検出不能時の処理に進む。
【００５６】
一方、焦点検出信号の信頼性が所定条件を満たしている場合はステップ＃１０３からステップ＃１０５へ進み、一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を実行する。そして、次のステップ＃１０６において、一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施すことで、合焦時の像間隔と現在の像間隔から像ずれ量を算出する。なお、合焦時の像間隔は、図３で説明した焦点検出領域毎に異なり、それぞれ焦点検出領域における合焦時の像間隔が予めＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納されている。その後、温度による像間隔の補正など各種補正が行われ、先に選択された焦点検出枠における撮影レンズ１０１の焦点調節量が算出される。
【００５７】
次に、ステップ＃１０７において、算出された焦点調節量から撮影レンズ１０１の不図示のフォーカスレンズの駆動量を算出し、レンズ駆動回路１１４を経て算出した駆動量だけレンズ駆動装置１１３を駆動し、撮影レンズ１０１の焦点調節を行う。そして、次のステップ＃１０８において、レンズ駆動後の焦点調節状態が合焦範囲内にあるか否かを判定し、合焦範囲内にあると判定した場合はステップ＃１０９へ進み、一方、合焦範囲内にないと判定した場合はステップ＃１０２の焦点検出処理へ戻る。
【００５８】
ステップ＃１０９へ進むと、ここでは図４及び図５に示される、パターン８ａ及び８ｂが投影されたイメージセンサ１１８の一対の光電変換素子列４ａ，４ｂ及び６ａ，６ｂの領域▲３▼において蓄積された光電荷を一対の像信号として読み出し、ＲＡＭ１０９に格納する。ここでは、パターン８ａ及び８ｂに関する２つの一対の像信号が格納される。そして、次のステップ＃１１０において、一対の像信号の信頼性を判定し、２つの一対の像信号のうちどちらか一方の、若しくは両方の一対の像信号の信頼性が所定条件を満たしていると判定した場合はステップ＃１１１へ進み、信頼性が所定条件を満たしていないと判定した場合は直ちにステップ＃１１６へ進み、パターン検出処理を終了する。
【００５９】
ここで、信頼性の判定方法としては、図５を用いて説明したように、均一で適切な輝度の被写体を検出した場合のパターン８ａ及び８ｂに関する像信号を予め製造工程時にＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納しておき、この像信号とパターン検出時の像信号の相関量に基づいて判定するなどの方法が考えられる。
【００６０】
像信号の信頼性が所定条件を満たしているとしてステップ＃１１１へ進むと、ここでは一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を行う。そして、次のステップ＃１１２において、まず、信頼性が所定条件を満たしていると判定された一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施し、像間隔を算出する。次に、予め製造工程時にＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納された初期状態の像間隔から、前記式（１）により像間隔ずれ量を算出し、同時に積算検出回数を算出する。ここでの積算検出回数とは、上記ステップ＃１１０における信頼性判定で所定条件を満たしている場合を１回とした、現在までの積算回数を意味し、次回のステップ＃１１２を通過するときには１回増加した値に書き換えられる。
【００６１】
ここで、積算検出回数ｎ回のときのパターン８ａによる像間隔ずれ量をΔＺan、パターン８ｂによる像間隔ずれ量をΔＺbnとすると、以下の式（２）により代表像間隔ずれ量ΔＺn が算出される。
【００６２】
ΔＺn ＝（ΔＺan＋ΔＺbn）／２ …………（２）
但し、上記ステップ＃１１０の信頼性判定の結果により、像間隔ずれ量ΔＺan、若しくは像間隔ずれ量ΔＺbnのどちらか一方しか算出されなかった場合は、上記式（２）に依らず、算出された方の像間隔ずれ量を代表像間隔ずれ量ΔＺn とする。
【００６３】
次のステップ＃１１３においては、代表像間隔ずれ量ΔＺn とそのときの積算検出回数ｎをＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納する。そして、次のステップ＃１１４において、積算検出回数ｎが閾値ｍ以上か否かを判定し、閾値ｍ以上の場合（この時の積算検出回数をｍと記す）はステップ＃１１５の補正量算出へ進み、閾値ｍより小さい場合はステップ＃１１８へ進む。ここで、このように閾値ｍを設けるのは、サブミラー１０７の作動１回毎の静止位置の微少なばらつき、被写体によるパターン検出信号のばらつきなどによる影響を除去するためで、複数のパターン検出結果を用いて補正することにより、高精度な焦点検出が実現できるからである。
【００６４】
なお、サブミラー１０７の作動回数増加に比べて、積算検出回数ｎが極端に少なく閾値ｍに届きそうにない場合は、サブミラー１０７の作動回数に応じて閾値ｍの値を変化させるようにし、適切なタイミングで補正が行われるようにするのが望ましい。
【００６５】
次にステップ＃１１５へ進むと、ここでは上記ステップ＃１１３にてＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納した複数の代表像間隔ずれ量ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺm から像間隔修正量ΔＺC を導き出す。このとき像間隔修正量ΔＺC は検出された複数の代表像間隔ずれ量ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺn ，・・・ ，ΔＺm の平均値として求める。すなわち以下の式（３）となる。
【００６６】
ΔＺC ＝（ΔＺ1 ，ΔＺ2 ，・・・ ，ΔＺn ，・・・ ，ΔＺm ）／ｍ…………（３）
この像間隔修正量ΔＺC にそれぞれの焦点検出領域に応じた係数を乗じ、焦点検出領域別の像間隔修正量を算出する。例えば、図３の焦点検出枠７ａ（なお、図３の７ａ〜７ｄは実際には前述した様に焦点検出枠の投影像であるが、便宜上、これを焦点検出枠とも記す）に対応した焦点検出領域における係数をＣFP1 とすると、焦点検出領域別像間隔修正量ΔＺFP1Cは、以下の式（４）により算出される。
【００６７】
ΔＺFP1C＝ ＣFP1 × ΔＺC …………（４）
このように像間隔修正量ΔＺC に、焦点検出領域に応じた係数ＣFPを乗じるのは、図７に示すように、サブミラー１０７の静止位置はサブミラー回転軸１０７ａを中心に変化すると仮定すると、焦点検出光学系の光路長変化は、サブミラー１０７上の光束反射位置によって異なるからである。上式（４）より求められた焦点検出領域別像間隔修正量ΔＺFP1Cに基づいて、あらかじめＥＥＰＲＯＭ１０９ｄに格納された初期状態の合焦時の像間隔を修正し、上記ステップ＃１１３にて格納される積算検出回数ｎをリセットし、０とする。
【００６８】
今、焦点検出枠７ａに対応した焦点検出領域における初期状態合焦時の像間隔をＺFP1 とすると、以下の式（５）に従って像間隔ＺFP1 は書き換えられ、次回の焦点検出からサブミラー１０７の静止位置変化に伴う像間隔のずれが補正される。
【００６９】
ＺFP1 ＝ＺFP1 ＋ΔＺFP1C …………（５）
同様にして、その他の焦点検出枠７ｂ〜７ｅに対応した焦点検出領域においても像間隔のずれが補正される。また、焦点検出領域に応じた係数ＣFP1 は、実験的にサブミラー１０７の作動回数増加に伴う静止位置変化を測定し、その実験結果から推定される定数であり、あらかじめ決定されている。
【００７０】
次に、ステップ＃１１６において、レリーズボタンの第２のストロークによってＯＮするスイッチＳＷ２が撮影者によって操作された否かを判定し、該スイッチＳＷ２がＯＮした場合はステップ＃１１７へ進み、ミラー駆動回路１１２を介してミラー駆動手段１１１を駆動し、主ミラー１０３及びサブミラー１０７を撮影光束外へ退避させ、不図示のシャッタ開閉により撮影を実行し、一連の動作を終了させる。
【００７１】
また、上記ステップ＃１１６にてスイッチＳＷ２がＯＮしていなければステップ＃１１８へ進み、ここではスイッチＳＷ１のＯＮ，ＯＦＦを再度確認し、ＯＮ状態を維持していればステップ＃１１８へ戻り、ＯＦＦしていればステップ＃１０１のスタート状態に復帰する。
【００７２】
図１１は本発明の実施の第１の形態における像間隔修正量ΔＺC を示す図であり、ここでは像間隔修正量ΔＺC を積算検出回数ｍ回毎に更新していくことを示している。ここで用いられる像間隔修正量ΔＺC は、前述のように代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データから求められる平均値である。
【００７３】
初回の０回からｍ1 回までは代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データがないため修正は行われないが、ここでは従来例の説明で述べたように光学部材（サブミラー）の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、この補正量を反映している。
【００７４】
次のｍ1 回からｍ2 回までは、０回からｍ1 回までの検出結果から求められた像間隔修正量ΔＺC1を用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。その後は同様に、ｍn 回からｍn+1 回まではｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から求められた像間隔修正量ΔＺCnを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００７５】
以上のように、上記実施の第１の形態によれば、サブミラー１０７の作動回数が増加して回転支持部材や静止位置を規制するための部材の摩耗により、該サブミラー１０７の静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化によって撮影レンズ１０１の合焦位置と焦点検出演算により得られる合焦位置がずれても、サブミラー１０７上に設けられたパターン８ａ，８ｂによる像間隔ずれを検出することで、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正することが可能となり、焦点検出光学系を構成する光学部材の作動回数に影響されない高精度の焦点検出を実現することができる。また、パターン８ａ，８ｂの検出を撮影レンズ１０１の合焦後に行うようにしているので、合焦スピードを低下させることもない。
【００７６】
この実施の形態では、位相差方式の焦点検出装置を用いて説明したが、コントラスト（ぼけ）検出方式の焦点検出装置にも応用は可能であり、この場合、パターンによる初期状態からの像ずれを検出し、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正すればよい。
【００７７】
（実施の第２の形態）
図１２は本発明の実施の第２の形態による焦点検出光学系の補正量を示す図である。ここでも像間隔修正量ΔＺC を積算検出回数ｍ回毎に更新していくことを示している。なお、カメラの構成は上記実施の第１の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００７８】
ここで用いられる像間隔修正量ΔＺC は代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データと検出回数ｍとの相関から推定して求められる近似式から決定される補正量である。例えば、１次関数に近似した場合は式（６）のようになる。なお、ｋは推定して求める定数、ΔＺcaは各区間で始点となる補正量である。
【００７９】
ΔＺc ＝ ｋn ×ｍ＋ΔＺca …………（６）
初回の０回からｍ1 回までは代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データがないため修正は行われないが、ここでは従来例の説明で述べたように光学部材（サブミラー）の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、この補正量を反映している。次のｍ1 回からｍ2 回までの像間隔修正量ΔＺc は、０回からｍ1 回までの検出結果から推定された1 次近似式の傾きｋ1 とあらかじめ記憶しているｍ1 回における補正量ΔＺc1を始点として決定される。ｍ1 回からｍ2 回まではこのようにして求められた像間隔修正量ΔＺC1を用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８０】
その後、同様にｍn 回からｍn+1 回までの像間隔修正量ΔＺc は、ｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から推定された１次近似式の傾きｋn とｍn 回における補正量ΔＺcnを始点として決定され、これを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８１】
当然ながら代表像間隔ずれ量ΔＺn の蓄積データと検出回数ｍとの相関から推定して求められる近似式は１次式に限定せず、より正確に近似できる場合は１次以外の式に近似すればよい。
【００８２】
（実施の第３の形態）
図１３は本発明の実施の第３の形態による焦点検出光学系の補正量を示す図である。なお、カメラの構成は上記実施の第１の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００８３】
上記実施の第２の形態では、各区間における像間隔修正量ΔＺCnの始点を前区間で決定された終点としているが、この方法では誤差が積み重なる虞れがある。
【００８４】
そこで、本発明の実施の第３の形態では、各区間の始点位置を不連続とし、毎区間毎に始点位置を再決定するようにしたものである。式で表せば前述の（６）と同様であるが、ここでのΔＺcaは前区間から求められる平均値とする。すなわち、ｍn 回からｍn+1 回までの像間隔修正量ΔＺc はｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から推定された１次近似式の傾きｋn と、ｍn-1 回からｍn 回までの検出結果から求められる平均値ΔＺcaで決定される。
【００８５】
これにより、前区間から推定された補正量に対して毎区間毎に再修正がかかることになりより高精度な像間隔修正量ΔＺc が求められる。これを用いて各焦点検出領域別の像間隔修正量を算出し、焦点検出光学系の補正を行う。
【００８６】
以上の実施の各形態によれば、イメージセンサ１１８へ光束を導くために使用する光学部材（サブミラー１０７）の有効範囲内にパターン８ａ，８ｂを設け、前記イメージセンサ１１８で前記パターン８ａ，８ｂに関する光量分布を検出し、この複数回の検出結果に基づいて撮影レンズの焦点検出に関する補正量を算出するようにしているため、光学部材の作動回数増加により該光学部材とイメージセンサ１１８の相対位置関係が初期状態から変化しても、パターン８ａ，８ｂに関する光量分布のずれをイメージセンサ１１８で検出することで、光学部材の位置変化を知ることができ、パターン８ａ，８ｂに関する光量分布のずれ検出結果に基づいて焦点検出回路１１０により得られる情報を補正することで、光学部材の位置変化に左右されない高精度な焦点検出を実現できる。
【００８７】
また、撮影レンズの焦点検出に関する補正量を、光量分布の検出回数が所定回数に至る毎に更新するようにしているので、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去でき、安定して高精度な焦点検出に関する補正ができる。
【００８８】
また、前記補正量を、所定回数の光量分布の検出結果の平均値とすることにより、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去しながらより安定して高精度な焦点検出を実現できる。
【００８９】
また、前記補正量を、光量分布の検出回数に応じて変化する値とすることにより、パターン検出信号のばらつき等による影響を除去しながらより安定して高精度な焦点検出を実現できる。
【００９０】
また、本実施の形態におけるカメラとは、画像記録媒体１０２をフィルムとすれば銀塩カメラを意味し、画像記録媒体１０２をセンサ等の撮像素子とすればデジタルカメラを意味することは云うまでもない。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点検出光路内に具備される光学部材の作動回数の増加により焦点検出時における該光学部材に位置変化が生じ、焦点検出光学系の光路長が変化しても、焦点検出手段により得られる合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適正に補正し、高精度な焦点検出を行うことができるカメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの光学的構成を示す概略図である。
【図２】図１のイメージセンサの受光面の概略構成を示す図である。
【図３】図１の画像記録媒体上に、イメージセンサの光電変換素子列及び焦点検出枠を逆投影した図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態においてサブミラー反斜面のパターンを示す図である。
【図５】図１のイメージセンサの受光面に図４のパターンを投影した図である。
【図６】図５のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図７】図１のサブミラーの付近を拡大した要部拡大図である。
【図８】図５のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図９】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の第１の形態に係るカメラの主要部分の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の第１の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１２】本発明の実施の第２の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１３】本発明の実施の第３の形態での像間隔修正量を示す図である。
【図１４】従来のカメラの光学的構成及び回路構成を示す概略図である。
【図１５】位相差（像ずれ）方式の原理を示す図である。
【符号の説明】
１ 視野マスク
８ａ，８ｂ パターン
１０１ 撮影レンズ
１０３ 主ミラー
１０７ サブミラー
１０９ マイクロコンピュータ
１１０ 焦点検出回路
１１１ ミラー駆動手段
１１２ ミラー駆動回路
１１７ ２次結像レンズ
１１８ イメージセンサ
Claims (5)
- 複数の光電変換素子から成る受光手段と、
焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、
前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、
前記光学部材は一部が低反射率となるように構成されており、該低反射率の部位によりパターンが形成され、
前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラ。 - 複数の光電変換素子から成る受光手段と、
焦点検出の際に光路内にあって、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材と、
前記受光手段からの出力に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出し、前記撮影レンズを制御する焦点検出手段とを有し、
前記光学部材にはパターンが形成され、
前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御は、前記パターンの像の検出回数が所定回数に至る毎に、前記光学部材に設けられたパターンの像の受光結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することを特徴とするカメラ。 - 前記光学部材が撮影光路内に移動させられた際の該光学部材の位置ずれによる前記受光手段における受光位置のずれ量を検出する位置ずれ検出手段を有し、
前記位置ずれ検出手段は、前記パターンの像の光量分布に基づいて、前記パターンの像の受光位置のずれ量を検出することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。 - 前記光学部材が撮影光路内に移動させられた際の前記受光手段における前記パターンの像の受光位置情報を記憶している記憶手段を有し、
前記位置ずれ検出手段は、前記光学部材が撮影光路内に移動させられた際の実際の前記受光手段における前記パターンの像の受光位置情報と前記記憶手段が記憶している受光位置情報とを比較することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のカメラ。 - 前記位置ずれ検出手段により検出された前記ずれ量に基づいて、前記焦点検出手段により検出される焦点状態を補正する補正量を演算する補正量演算手段を有し、
前記補正量演算手段は、前記パターンの像の複数回の検出結果に基づいて前記補正量を演算し、該補正量に応じて前記焦点検出手段による前記撮影レンズの制御を変えることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のカメラ。
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