JP4882184B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤなどの電荷蓄積型受光素子を用いて焦点検出用の被写体像を撮像し、受光素子から出力される電荷蓄積信号に基づいて、撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出する焦点検出装置がある。この焦点検出装置の受光素子を用いて、被写体輝度を検出する測光技術が知られている。たとえば、特開平１０−１６１０１４号公報には、焦点検出用と測光用とで別々に電荷蓄積を行う技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
受光素子の電荷蓄積時間は、前回の電荷蓄積後に受光素子から出力される電荷蓄積信号レベル、および前回の電荷蓄積時の蓄積時間を用いて、次回の電荷蓄積後に得られる電荷蓄積信号レベルを所定のレベルにするように決定する、いわゆるＡＧＣ処理が行われている。一般に、焦点検出用には、測光用に比べて撮影画面の狭い領域に対応する電荷蓄積信号が用いられ、測光用には、焦点検出用に比べて撮影画面の広い領域に対応する電荷蓄積信号が用いられる。電荷蓄積時間を決定するとき、焦点検出用と測光用とで同じ蓄積時間にすると、焦点検出用と測光用とでそれぞれ用いられる電荷蓄積信号の範囲が異なるので、正確にＡＧＣを行うことができなかった。
【０００４】
本発明の目的は、電荷蓄積型受光素子に対し、焦点検出用領域と測光用領域とに対応して、それぞれ正確に電荷蓄積時間を制御するようにした焦点検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明による焦点検出装置は、撮影画面の所定の領域に対応する被写体光を受光し、焦点検出用の電荷蓄積後に焦点検出に用いられる焦点検出用信号を出力可能であり、測光用の電荷蓄積後に測光に用いられる測光用信号を出力可能な複数の電荷蓄積型受光素子と、前記焦点検出用信号及び前記測光用信号を増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅された前記焦点検出用信号に基づいて焦点検出演算を行う焦点検出回路と、前記増幅部で増幅された前記測光用信号に基づいて被写体輝度を検出する測光回路と、前記複数の電荷蓄積型受光素子のうち、前記焦点検出用信号を出力させる素子が備えられる第１領域と、前記測光用信号を出力させる素子が備えられる前記第１領域よりも広い第２領域とを設定する設定部と、前記焦点検出用の電荷蓄積後に前記第１領域から出力される前記焦点検出用信号に応じて焦点検出用の次の電荷蓄積時間を設定し、前記測光用の電荷蓄積後に前記第２領域から出力される前記測光用信号に応じて測光用の次の電荷蓄積時間を設定する制御部とを備え、前記制御部は、前記焦点検出用の次の電荷蓄積時間が第１閾値より大きいとき、前記増幅部のゲインを増大させることにより前記焦点検出用の次の電荷蓄積時間を短縮し、前記測光用の次の電荷蓄積時間が前記第１閾値より小さい第２閾値より大きいとき、前記増幅部のゲインを増大させることにより前記測光用の次の電荷蓄積時間を短縮することを特徴とする。
請求項２に記載の発明による焦点検出装置は、撮影画面の所定の領域に対応する被写体光を受光し、蓄積電荷信号を出力する複数の電荷蓄積型光電変換素子と、前記複数の電荷蓄積型光電変換素子のうちの第1の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の各蓄積電荷信号うちの最大値を検出する焦点検出用の最大値検出手段と、前記複数の電荷蓄積型光電変換素子のうちの、前記第１の所定数よりも大きい第２の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の各蓄積電荷信号のうちの最大値を検出する測光用の最大値検出手段と、前記焦点検出用の最大値検出手段によって検出された最大値に基づき、焦点検出用の電荷蓄積時間を算出する焦点検出用の蓄積時間算出手段と、前記測光用の最大値検出手段によって検出された最大値に基づき、測光用の電荷蓄積時間を算出する測光用の蓄積時間算出手段と、前記焦点検出用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する焦点検出用の蓄積時間制御手段と、前記測光用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する測光用の蓄積時間制御手段と、前記焦点検出用の蓄積時間制御手段によって電荷蓄積時間を制御された前記第１の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号に基づき焦点検出演算を行う焦点検出手段と、前記測光用の蓄積時間制御手段によって電荷蓄積時間を制御された前記第２の所定数以上の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号に基づき被写体輝度を検出する測光手段と、前記焦点検出用の電荷蓄積時間が第1の所定時間以上か否かを判定する第１の判定手段と、前記測光用の電荷蓄積時間が前記第１の所定時間よりも小さい第２の所定時間以上か否かを判定する第２の判定手段と、前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段と、を更に備え、前記第１の判定手段によって前記焦点検出用の電荷蓄積時間が前記第1の所定時間以上と判定された場合に、前記焦点検出用の蓄積時間制御手段は、前記焦点検出用の電荷蓄積時間よりも短い電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として第１の増幅率を使用し、前記第１の判定手段によって前記焦点検出用の電荷蓄積時間が前記第1の所定時間未満と判定された場合には、前記焦点検出用の蓄積時間制御手段は、前記焦点検出用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として前記第１の増幅率よりも低い第２の増幅率を使用し、前記第２の判定手段によって前記測光用の電荷蓄積時間が前記第２の所定時間以上と判定された場合に、前記測光用の蓄積時間制御手段は、前記測光用の電荷蓄積時間よりも短い電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として第３の増幅率を使用し、前記第２の判定手段によって前記測光用の電荷蓄積時間が前記第２の所定時間未満と判定された場合に、前記測光用の蓄積時間制御手段は、前記測光用の電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として前記第３の増幅率よりも低い第４の増幅率を使用することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による焦点検出装置を備えるカメラの光学系を示す図である。図１において、カメラ本体１に着脱可能な交換レンズ２が装着されている。撮影レンズ３を通過した光束は、レリーズ前にメインミラー４によって図１の上方に折り曲げられ、スクリーン６上に一旦結像する。光束はさらに、ペンタプリズム７、接眼レンズ８を通り、撮影者によって観察される。
【０００７】
メインミラー４はハーフミラーであり、一部の光束を透過する。メインミラー４を透過した一部の光束は、サブミラー９によって図１の下方に折り曲げられ、測光焦点検出用光束として測光焦点検出部１０へ導かれる。
【０００８】
カメラがレリーズ操作されると、メインミラー４およびサブミラー９が上方に跳ね上げられ、撮影レンズ３を通過した光束は、不図示のシャッターを介して感光部材１２上に結像する。感光部材１２は、銀塩フィルムもしくは撮像素子である。
【０００９】
測光焦点検出部１０は、撮影画面内にあらかじめ用意されている複数の焦点検出領域のうち１つを用いて、位相差検出方式による焦点検出を行う。図２は、撮影画面と焦点検出領域との対応を説明する図である。測光焦点検出部１０は、図２に示すように、焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲのそれぞれにおいて、後述する一対の像を検出する。測光焦点検出部１０は、焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲのいずれかで検出される一対の像の間隔を所定の間隔、すなわち、撮影レンズ３を合焦状態にするようにモータ１１に駆動指令を送出する。モータ１１が不図示のフォーカスレンズを光軸方向に駆動することにより、撮影レンズ３が合焦制御される。
【００１０】
焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲのうちどの領域を用いて合焦させるかは、撮影者がエリア選択部材１３を操作することによってカメラに設定する。エリア選択部材１３は、たとえば、ジョイスティック、プッシュボタン、十字キーなどである。焦点検出領域の設定には、撮影者がエリア選択部材１３を操作して任意の焦点検出領域を選択する手動設定の他、被写体が最も近くに位置する領域をカメラが自動的に選択(至近選択)する自動設定がある。
【００１１】
測光焦点検出部１０はさらに、複数の焦点検出領域の全てを用いて、被写体輝度を検出する。検出した被写体輝度は、不図示の感度設定部材によって入力されている感光部材の露光感度とともに露光演算に用いられる。たとえば、被写体輝度および露光感度が周知のプログラム露出演算に用いられると、シャッタ秒時および絞り値が決定される。得られたシャッタ秒時および絞り値により、撮影時の露光制御が行われる。
【００１２】
図３は、測光焦点検出部１０の概略構成を示すブロック図である。測光焦点検出部１０は、焦点検出光学系１４と、イメージセンサー１５と、可変ゲインアンプ１６と、測光演算部１７と、焦点検出演算部１８と、蓄積制御部１９と、エリア選択部２０と、モーター駆動制御部２１とを有する。焦点検出光学系１４には、上述した焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲに対応して、光学系１４Ｌ，１４Ｃ，１４Ｒがそれぞれ設けられている。イメージセンサー１５には、各焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲに対応して、イメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒがそれぞれ設けられている。
【００１３】
図４は、１つの焦点検出領域に対応する焦点検出光学系１４およびイメージセンサー１５の詳細を示す図である。図４に示される構成は、各焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲごとに存在する。図４において、焦点検出光学系は、撮影レンズ１００、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１，４０２、および再結像レンズ５０１，５０２を有する。イメージセンサー６００は、１対のラインセンサー６００Ｂおよび６００Ａによって構成される。ラインセンサー６００は、その電荷蓄積時間を各焦点検出領域のラインセンサーごとに独立して設定することが可能に構成されている。
【００１４】
撮影レンズ１００を介して入射した被写体光束は、視野マスク２００に設けられている開口２０１によって制限され、フィールドレンズ３００に入射される。フィールドレンズ３００を射出した光束は、並べて配設されている絞り開口部４０２および４０１によって２つに分割され、再結像レンズ５０２および５０１によってラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａ上にそれぞれ結像される。すなわち、撮影レンズ１００の領域１０１および１０２を通過した光束が、ラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａ上にそれぞれ導かれる。
【００１５】
ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂ上に結像された一対の被写体像は、撮影レンズ１００が予定焦点面よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。そして、ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂ上に結像された被写体像が所定の間隔となるとき、被写体の鮮鋭像が予定焦点面に位置する。したがって、この被写体像をラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることにより、撮影レンズ１００の焦点調節状態、つまり、レンズ１００により形成される鮮鋭な像の位置が、予定焦点面に対してどの方向にどれだけ離れているか、つまり、デフォーカス量が求められる。
【００１６】
並べて配設される絞り開口部４０２および４０１は、焦点検出領域ＦａＣ，ＦａＬ，ＦａＲの形状に対応する方向に配設される。たとえば、焦点検出領域ＦａＣは水平方向に長いので、開口部４０２および４０１が水平方向に配設される。これにより、再結像レンズ５０２および５０１、ラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａも、それぞれ水平方向に配設される。一方、焦点検出領域ＦａＬおよびＦａＲは垂直方向に長いので、開口部４０２および４０１が垂直方向に配設される。これにより、再結像レンズ５０２および５０１、ラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａも、それぞれ垂直方向に配設される。
【００１７】
ラインセンサー６００は電荷蓄積型受光素子であり、たとえば、ＣＣＤによって構成される。ラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａは、たとえば、５０個ずつの光電変換素子をライン状に配列した構成を有する。ラインセンサー対６００Ｂおよび６００Ａは電荷蓄積後に、各画素に対応して信号列Ｂ［１］〜Ｂ［５０］および信号列Ａ［１］〜Ａ［５０］から構成される電荷蓄積信号をそれぞれ出力する。
【００１８】
ラインセンサー６００の電荷蓄積時間は、電荷蓄積後にラインセンサー６００から出力される電荷蓄積信号レベル、この電荷蓄積信号を増幅を増幅する可変ゲインアンプ１６（図３）の増幅率、および当該電荷蓄積時の電荷蓄積時間に応じて、次の電荷蓄積時の電荷蓄積時間が決定される。被写体の輝度が低くてラインセンサー６００に入射される光量が少ないとき、次の電荷蓄積時間が長くされ、被写体の輝度が高くてラインセンサー６００に入射される光量が多いとき、次の電荷蓄積時間が短くされる。このように、前回の電荷蓄積後の電荷蓄積信号レベルと前回の電荷蓄積時の蓄積時間を用いて、次回の電荷蓄積後に得られる電荷蓄積信号レベルを所定のレベルにするように、次回の電荷蓄積時間を決定するＡＧＣ処理が行われる。
【００１９】
図３において、イメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒのそれぞれに対する電荷蓄積時間の設定は、イメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒのそれぞれから出力される電荷蓄積信号に対する可変ゲインアンプ１６Ｌ，１６Ｃ，１６Ｒに対する増幅率の設定とともに蓄積制御部１９によって行われる。エリア選択部２０は、エリア選択部材１３（図１）から入力されるエリア選択信号に応じて焦点検出領域を選択し、選択した領域を示す信号を蓄積制御部１９および焦点検出演算部１８へ送る。これにより、蓄積制御部１９が当該領域に対応するイメージセンサーの電荷蓄積時間、および当該領域に対応する可変ゲインアンプの増幅率を制御する。
【００２０】
各可変ゲインアンプ１６Ｌ，１６Ｃ，１６Ｒは、それぞれ対応するイメージセンサーから出力される電荷蓄積信号を所定の増幅率で増幅する。増幅率は、低ゲインの増幅率と高ゲインの増幅率とがあり、両者間に次式（１）が成立する。
【数１】
Ａhigh ＝ Ｃnt × Ａlow （１）
ただし、Ａhighは高ゲインの増幅率、Ａlowは低ゲインの増幅率、ＡhighとＡlowとの比Ｃntは、２〜８のいずれかの値を有する。
【００２１】
測光演算部１７は、測光用の電荷蓄積後に各イメージセンサーから出力され、測光用の増幅率で増幅された電荷蓄積信号に基づいて、被写体輝度を求める測光演算を行う。焦点検出演算部１８は、焦点検出用の電荷蓄積後に選択されているイメージセンサーから出力され、焦点検出用の増幅率で増幅された電荷蓄積信号に基づいて、上述したデフォーカス演算を行う。モータ駆動制御部２１は、デフォーカス量に応じてモータ１１（図１）を駆動する。
【００２２】
本発明は、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積の両方を行う測光焦点検出部１０のイメージセンサー１５に対する電荷蓄積時間の設定、および当該イメージセンサー１５から出力される電荷蓄積信号を増幅する可変ゲインアンプ１６に対する増幅率の設定に特徴を有する。蓄積制御部１９は、以下のように電荷蓄積時間および増幅率を決定する。
▲１▼測光用に電荷蓄積する場合、全てのイメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒのほぼ全画素に対応する前回の電荷蓄積時の電荷蓄積信号レベルと、前回の電荷蓄積時間とを用いて、次回の電荷蓄積時間を算出する。また、算出された次回の電荷蓄積時間が所定時間ST2より長いとき、可変ゲインアンプ１６Ｌ，１６Ｃ，１６Ｒの増幅率をＡhighにする。
▲２▼焦点検出用に電荷蓄積する場合、領域選択されているイメージセンサーの所定の画素に対応する前回の電荷蓄積時の電荷蓄積信号レベルと、前回の電荷蓄積時間とを用いて、次回の電荷蓄積時間を算出する。また、算出された次回の電荷蓄積時間が所定時間ST1より長いとき、可変ゲインアンプの増幅率をＡhighにする。
【００２３】
イメージセンサー１５に対する電荷蓄積時間の設定処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５のフローチャートによるプログラムは、カメラの不図示のレリーズスイッチが半押し操作されることにより、測光焦点検出１０に電源が供給されて起動する。ステップＳ１において、蓄積制御部１９は、初期化処理を行ってステップＳ２へ進む。初期化処理の内容は、次式（２）〜（８）で表される。
【数２】
TLE[0]=TLE[1]=TLE[2]=TLC （２）
TLF[0]=TLF[1]=TLF[2]=TLC （３）
TE[0]=TE[1]=TE[2]=TLC （４）
TF[0]=TF[1]=TF[2]=TLC （５）
GE[0]=GE[1]=GE[2]=Ａlow （６）
GF[0]=GF[1]=GF[2]=Ａlow （７）
EFF[0]=EFF[1]=EFF[2]= １ （８）
ただし、TLEは測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間、TLFは焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間、TEは測光用電荷蓄積時間、TFは焦点検出用電荷蓄積時間、GEは測光用の増幅率、GFは焦点検出用の増幅率、EFFは測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積との兼用可否フラグである。フラグ＝１が兼用可、フラグ＝０が兼用否を示す。[0]、[1]、[2]は、それぞれイメージセンサー１５Ｃ，１５Ｌ，１５Ｒに対応することを示す。TLCは、低ゲインの増幅率Ａlowに対応する電荷蓄積時間の初期値である。
【００２４】
ステップＳ２において、蓄積制御部１９は、エリア選択部２０からの信号により焦点検出領域を設定してステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、蓄積制御部１９は、焦点検出領域を示す変数Ａｎに初期値０をセットしてステップＳ４へ進む。Ａｎの値と焦点検出領域との対応は、０が焦点検出領域ＦａＣに、１が焦点検出領域ＦａＬに、２が焦点検出領域ＦａＲに、それぞれ対応する。
【００２５】
ステップＳ４において、蓄積制御部１９は、変数Ａｎの値に相当する領域が、選択されている焦点検出領域と一致するか否かを判定する。変数Ａｎによる領域が焦点検出領域のとき、蓄積制御部１９はステップＳ４を肯定判定してステップＳ５へ進み、変数Ａｎによる領域が焦点検出領域でないとき、蓄積制御部１９はステップＳ４を否定判定してステップＳ１１へ進む。
【００２６】
ステップＳ５において、蓄積制御部１９は、変数Ａｎの値に相当するイメージセンサーの電荷蓄積時間をTF[Ａｎ]に、変数Ａｎの値に相当する可変ゲインアンプの増幅率をGF[Ａｎ]にそれぞれ設定し、ステップＳ６へ進む。これにより、焦点検出用の電荷蓄積が変数Ａｎの値に相当するイメージセンサーで行われる。ステップＳ６において、蓄積制御部１９は、増幅後の信号列Ｂ［１］〜Ｂ［５０］および信号列Ａ［１］〜Ａ［５０］を入力してステップＳ７へ進む。
【００２７】
ステップＳ７において、蓄積制御部１９は、入力した信号列のうち、たとえば、信号列Ｂ［１５］〜Ｂ［３６］および信号列Ａ［１５］〜Ａ［３６］の範囲内で狭範囲最大値Ｐnを検出してステップＳ８へ進む。ここで、焦点検出処理に用いられる電荷蓄積信号は、ライン状に５０個ずつ配列された素子のうち、ラインセンサー対を構成する各ラインセンサーで１５番目〜３６番目の素子から出力される信号とする。
【００２８】
ステップＳ８において、蓄積制御部１９は、焦点検出演算部１８に増幅後の信号列Ｂ［１５］〜Ｂ［３６］および信号列Ａ［１５］〜Ａ［３６］を入力させてステップＳ９へ進む。これにより、焦点検出演算部１８はデフォーカス量Ｄf［Ａn］を演算する。ステップＳ９において、蓄積制御部１９は、狭範囲最大値Ｐnを用いて焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLF、焦点検出用の増幅率GF、および焦点検出用電荷蓄積時間TFによる焦点検出用蓄積条件を更新してステップＳ１０へ進む。
【００２９】
図６は、焦点検出用蓄積条件の更新処理を説明するフローチャートである。ステップ１０１において、蓄積制御部１９は、次式（９）により次回の電荷蓄積時の焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFを算出してステップＳ１０２へ進む。
【数３】
TLF[Ａｎ]=TLF[Ａｎ]×Ｐo／Ｐn （９）
ただし、Ｐoは次回の電荷蓄積後に得られる狭領域最大値の目標値である。
【００３０】
ステップＳ１０２において、蓄積制御部１９は、算出した蓄積時間TLFが所定時間ST1より長いか否かを判定する。蓄積時間TLFが所定時間ST1より長いとき、蓄積制御部１９はステップＳ１０２を肯定判定してステップＳ１０３へ進む。この場合には、電荷蓄積時間が長くなることに起因して焦点検出処理の応答性が悪くならないように、増幅率を上げて電荷蓄積時間を短縮させる。ステップＳ１０３において、蓄積制御部１９は、焦点検出用の増幅率GF[Ａｎ]をＡhighにするとともに、次式（１０）により次回の焦点検出用の電荷蓄積時間TFを算出して図６による処理を終了する。
【数４】
TF[Ａｎ]=TLF[Ａｎ]／Ｃnt （１０）
所定値Ｃntは、上述したようにＡhighとＡlowの比である。
【００３１】
一方、蓄積時間TLFが所定時間ST1以下のとき、蓄積制御部１９はステップＳ１０２を否定判定してステップＳ１０４へ進む。この場合には、焦点検出処理の応答性が悪くならないので増幅率を上げる必要はない。ステップＳ１０４において、蓄積制御部１９は、焦点検出用の増幅率GF[Ａｎ]をＡlowにするとともに、次回の焦点検出用の電荷蓄積時間TF[Ａｎ]を焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLF[Ａｎ]として図６による処理を終了する。
【００３２】
図５のステップＳ１０において、蓄積制御部１９は、蓄積兼用可否フラグが１か否かを判定する。フラグ＝１の場合に兼用可とみなし、ステップＳ１０を肯定判定してステップＳ１３へ進み、フラグ＝０の場合に兼用否とみなし、ステップＳ１０を否定判定してステップＳ１１へ進む。
【００３３】
ステップＳ１１において、蓄積制御部１９は、変数Ａｎの値に相当するイメージセンサーの電荷蓄積時間をTE[Ａｎ]に、変数Ａｎの値に相当する可変ゲインアンプの増幅率をGE[Ａｎ]にそれぞれ設定し、ステップＳ１２へ進む。これにより、測光用の電荷蓄積が変数Ａｎの値に相当するイメージセンサーで行われる。ステップＳ１２において、蓄積制御部１９は、増幅後の信号列Ｂ［１］〜Ｂ［５０］および信号列Ａ［１］〜Ａ［５０］を入力してステップＳ１３へ進む。
【００３４】
ステップＳ１３において、蓄積制御部１９は、入力した信号列のうち、たとえば、信号列Ｂ［５］〜Ｂ［４６］および信号列Ａ［５］〜Ａ［４６］の範囲内で広範囲最大値Ｐwを検出してステップＳ１４へ進む。
【００３５】
ステップＳ１４において、蓄積制御部１９は、測光演算部１７に増幅後の信号列Ｂ［１］〜Ｂ［５０］および信号列Ａ［１］〜Ａ［５０］を入力させてステップＳ１５へ進む。これにより、測光演算部１７は被写体輝度を演算する。ステップＳ１５において、蓄積制御部１９は、広範囲最大値Ｐwを用いて測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLE、測光用の増幅率GE、および測光用電荷蓄積時間TEによる測光用蓄積条件を更新してステップＳ１６へ進む。
【００３６】
図７は、測光用蓄積条件の更新処理を説明するフローチャートである。ステップ２０１において、蓄積制御部１９は、次式（１１）により次回の電荷蓄積時の測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEを算出してステップＳ２０２へ進む。
【数５】
TLE[Ａｎ]=TLE[Ａｎ]×Ｐo'／Ｐw （１１）
ただし、Ｐo'は次回の電荷蓄積後に得られる広領域最大値の目標値である。
【００３７】
ステップＳ２０２において、蓄積制御部１９は、算出した蓄積時間TLEが所定時間ST2より長いか否かを判定する。時間ST2は、上述した時間ST1より短い。蓄積時間TLEが所定時間ST2より長いとき、蓄積制御部１９はステップＳ２０２を肯定判定してステップＳ２０３へ進む。この場合には、電荷蓄積時間が長くなることに起因して測光処理の応答性が悪くならないように、増幅率を上げて電荷蓄積時間を短縮させる。ステップＳ２０３において、蓄積制御部１９は、測光用の増幅率GE[Ａｎ]をＡhighにするとともに、次式（１２）により次回の測光用の電荷蓄積時間TEを算出して図７による処理を終了する。ST2＜ST1にされているため、測光用増幅率GE[Ａｎ]の方が焦点検出用増幅率GF[Ａｎ]より高ゲインＡhighになりやすい。
【数６】
TE[Ａｎ]=TLE[Ａｎ]／Ｃnt （１２）
所定値Ｃntは、上述したようにＡhighとＡlowの比である。
【００３８】
一方、蓄積時間TLEが所定時間ST2以下のとき、蓄積制御部１９はステップＳ２０２を否定判定してステップＳ２０４へ進む。この場合には、測光処理の応答性が悪くならないので増幅率を上げる必要はない。ステップＳ２０４において、蓄積制御部１９は、測光用の増幅率GE[Ａｎ]をＡlowにするとともに、次回の測光用の電荷蓄積時間TE[Ａｎ]を測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLE[Ａｎ]として図７による処理を終了する。
【００３９】
図５のステップＳ１６において、蓄積制御部１９は、蓄積兼用可否判定を行ってステップＳ１７へ進む。図８は、蓄積兼用可否判定処理を説明するフローチャートである。ステップ３０１において、蓄積制御部１９は、変数Ａｎの値に相当する領域が選択されている焦点検出領域と一致するか否かを判定する。変数Ａｎによる領域が焦点検出領域のとき、蓄積制御部１９はステップＳ３０１を肯定判定してステップＳ３０３へ進み、変数Ａｎによる領域が焦点検出領域でないとき、蓄積制御部１９はステップＳ３０１を否定判定してステップＳ３０２へ進む。
【００４０】
ステップＳ３０３へ進む場合は、当該領域で焦点検出用の電荷蓄積が行われているときである。ステップＳ３０３において、蓄積制御部１９は、焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFと測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEとの比EFRを次式（１３）により算出してステップＳ３０４へ進む。
【数７】
EFR[Ａｎ]=TLF[Ａｎ]／TLE[Ａｎ] （１３）
【００４１】
ステップＳ３０４において、蓄積制御部１９は、比EFRが次式（１４）で示される所定範囲にあるか否かを判定する。
【数８】
１／Ｒ１≦EFR[Ａｎ]≦Ｒ１ （１４）
ただし、Ｒ１は１〜３のいずれかの数値である。蓄積制御部１９は、上式（１４）が成立するとき、ステップＳ３０４を肯定判定してステップＳ３０５へ進み、上式（１４）が成立しないとき、ステップＳ３０４を否定判定してステップＳ３０６へ進む。
【００４２】
ステップＳ３０５へ進む場合は、ラインセンサーの広範囲の信号列と狭範囲の信号列との間の信号レベルの差が小さいので、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とが兼用できるとみなす。ステップＳ３０５において、蓄積制御部１９は、次式（１５）〜（１８）の設定を行って図８による処理を終了する。
【数９】
GE[Ａｎ]=GF[Ａｎ] （１５）
TE[Ａｎ]=TF[Ａｎ] （１６）
TLE[Ａｎ]=TLF[Ａｎ] （１７）
EFF[Ａｎ]=１ （１８）
【００４３】
ステップＳ３０６へ進む場合は、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とを別々に行う。蓄積制御部１９は、EFF[Ａｎ]=０をセットして図８による処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ３０２へ進む場合は、当該領域で焦点検出用の電荷蓄積が行われていないときである。ステップＳ３０２において、蓄積制御部１９は、次式（１９）〜（２２）の設定を行って図８による処理を終了する。
【数１０】
GF[Ａｎ]=GE[Ａｎ] （１９）
TF[Ａｎ]=TE[Ａｎ] （２０）
TLF[Ａｎ]=TLE[Ａｎ] （２１）
EFF[Ａｎ]=１ （２２）
以上のように設定するのは、後から当該領域が焦点検出領域に設定変更されることにより、焦点検出演算が必要になる場合に備えるためである。
【００４５】
図５のステップＳ１７において、蓄積制御部１９は、変数Ａｎ＝２か否かを判定する。Ａｎ＝２の場合にステップＳ１７を肯定判定してステップＳ１９へ進み、ステップＡｎ≠２の場合にステップＳ１７を否定判定してステップＳ１８へ進む。ステップＳ１９において、モーター制御部２１がモーター１１（図１）に対する駆動指令を出力してステップＳ２０へ進む。これにより、撮影レンズ３が合焦位置へ駆動される。ステップＳ２０において、蓄積制御部１９は、不図示のレリーズスイッチの半押し操作が解除されたか否かされかを判定する。半押し操作が解除された場合に処理終了とみなしてステップＳ２０を肯定判定し、図５による処理を終了する。半押し操作が継続されている場合は、ステップＳ２０を否定判定し、再びステップＳ２へ戻る。
【００４６】
ステップＳ１７を否定判定して進むステップＳ１８において、蓄積制御部１９は、変数Ａnに１を加えて再びステップＳ４へ戻る。
【００４７】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）測光用電荷蓄積および焦点検出用電荷蓄積の両方を行う測光焦点検出部１０のイメージセンサー１５で測光用の電荷蓄積を行うとき、全てのイメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒのほぼ全画素に対応する電荷蓄積信号（信号列[１]〜[５０]）を用いて測光演算を行う。これにともない、各イメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒのほぼ全域の信号列[５]〜[４６]を用いて各イメージセンサーに対する次回の電荷蓄積時間TLEをそれぞれ算出するようにした。一般に、信号列の範囲が狭いと、被写体がわずかに移動しただけでも測光演算結果が大きく変動するおそれがある。信号列の範囲をイメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１６Ｒのほぼ全域になるように広くすることで、適切な測光演算を行うことができる。
【００４８】
（２）測光用電荷蓄積および焦点検出用電荷蓄積の両方を行う測光焦点検出部１０のイメージセンサー１５で焦点検出用の電荷蓄積を行うとき、選択されている領域に対応するイメージセンサーの所定画素に対応する電荷蓄積信号（信号列[１５]〜[３６]）を用いて焦点検出演算を行う。これにともない、当該イメージセンサーの信号列[１５]〜[３６]を用いて当該イメージセンサーに対する次回の電荷蓄積時間TLFを算出するようにした。一般に、被写体は平面でないことが多く、信号列の範囲が広いと異なる距離に位置する被写体が数多くイメージセンサーに撮像される。この結果、正確に焦点検出を行うことが困難になる。本実施の形態のように、信号列の範囲をイメージセンサーの撮像範囲に比べて狭くすることで、適切な焦点検出演算を行うことができる。
【００４９】
（３）焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFが所定時間ST1より長いとき、可変ゲインアンプの増幅率GFをＡlowからＡhighに高くし、電荷蓄積時間をTLF／Ｃntに短くする。測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEが所定時間ST2より長いとき、可変ゲインアンプの増幅率GEをＡlowからＡhighに高くし、電荷蓄積時間をTLE／Ｃntに短くする。これにより、電荷蓄積時間が長くかかることに起因して焦点検出処理が長くなり、焦点検出処理の応答性が損なわれることを防止できる。また、電荷蓄積時間が長くかかることに起因して測光処理が長くなり、測光処理の応答性が損なわれることを防止できる。
【００５０】
（４）所定時間ST2＜ST1としたので、測光用電荷蓄積の場合に可変ゲインアンプの増幅率GEがＡlowからＡhighに変わりやすい。一般に、アンプの増幅率を高くすると信号列にノイズが含まれるようになる。焦点検出演算は、一対の被写体像の間隔を求めるので、信号列にノイズが重畳するとセンサー対間の信号差を正確に検出することが困難になる。そこで、電荷蓄積時間が少し長くなるとしても、焦点検出時の増幅率をより低ゲインにしておくことで、センサー対間の位相差を正確に検出できるようになる。一方、測光演算は、信号列の平均を算出するので、信号列にノイズが重畳してもある程度まではノイズの影響をキャンセルできる。この場合には、ノイズが少し増えるとしても測光時の増幅率をより高ゲインとすることで、電荷蓄積時間を短縮して測光処理の応答性を向上させることができる。
【００５１】
（５）焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFと測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEとの比EFRが所定範囲内のとき、当該領域における焦点検出用電荷蓄積および測光用電荷蓄積を兼用するようにした。この結果、測光用電荷蓄積を省略できるので、処理時間の短縮が可能になる。
【００５２】
以上の説明では、焦点検出領域として選択されている領域に対応するイメージセンサー対から出力される信号列Ａ[１５]〜[３６]およびＢ[１５]〜[３６]を用いて焦点検出演算を行うようにした。また、当該イメージセンサー対の信号列Ａ[１５]〜[３６]およびＢ[１５]〜[３６]を用いて当該イメージセンサーに対する次回の電荷蓄積時間TLFを算出するようにした。使用する信号列の範囲は、上記の説明の通りでなくてもよい。たとえば、信号列Ａ[２１]〜[３０]およびＢ[２１]〜[３０]を用いてもよいし、信号列Ａ[１１]〜[４０]およびＢ[１１]〜[４０]を用いてもよい。要するに、測光時に用いられる信号列の範囲より狭ければよい。
【００５３】
また、上述した説明では、測光領域として選択されている領域に対応するイメージセンサー対から出力される信号列Ａ[１]〜[５０]およびＢ[１]〜[５０]を用いて焦点検出演算を行うようにした。また、当該イメージセンサー対の信号列Ａ[５]〜[４６]およびＢ[５]〜[４６]を用いて当該イメージセンサーに対する次回の電荷蓄積時間TLFを算出するようにした。使用する信号列の範囲は、上記説明の通りでなくてもよい。たとえば、信号列Ａ[１１]〜[４０]およびＢ[１１]〜[４０]を用いてもよい。要するに、焦点検出時に用いられる信号列の範囲より広ければよい。
【００５４】
上述したステップＳ３０３において、蓄積制御部１９が焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFと測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEとの比EFRを算出し、比EFRが所定範囲にある場合に、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とが兼用できるとみなした。この代わりに、焦点検出用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLFと測光用低ゲイン相当の電荷蓄積時間TLEとの差EFDを算出し、この差EFDが所定範囲にある場合に、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とが兼用できるとみなしてもよい。
【００５５】
上記の説明では、焦点検出用電荷蓄積（ステップＳ５）を測光用電荷蓄積（ステップＳ１１）より先に行い、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とを兼用可と判定する（ステップＳ１０で肯定判定）場合に、測光用電荷蓄積を省略するようにした。この代わりに、測光用電荷蓄積を焦点検出用電荷蓄積より先に行い、測光用電荷蓄積と焦点検出用電荷蓄積とを兼用可と判定する場合に、焦点検出用電荷蓄積を省略するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明したように、測光用電荷蓄積および焦点検出用電荷蓄積の両方を行うイメージセンサー１５を備えるものであれば、レンズシャッターカメラ、一眼レフカメラ、銀塩カメラ、電子カメラを問わず本発明を適用することができる。
【００５７】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。撮影画面の所定の領域は、たとえば、焦点検出領域ＦａＬ，ＦａＣ，およびＦａＲに対応する。電荷蓄積型受光素子は、たとえば、ラインセンサー６００(ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂ)、イメージセンサー１５Ｌ，１５Ｃ，１５Ｒによって構成される。蓄積電荷信号は、ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂから出力される信号列が対応する。焦点検出回路は、たとえば、測光焦点検出部１０によって構成される。測光回路は、たとえば、測光焦点検出部１０によって構成される。第１の画素領域は、たとえば、ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂの画素列[１５]〜[３６]によって構成される。第２の画素領域は、たとえば、ラインセンサー対６００Ａおよび６００Ｂの画素列[５]〜[４６]によって構成される。蓄積時間設定回路、増幅制御回路および制御回路は、たとえば、蓄積制御部１９によって構成される。増幅回路は、たとえば、可変ゲインアンプ１６Ｌ，１６Ｃ，１６Ｒによって構成される。選択手段は、たとえば、エリア選択部材１３によって構成される。
【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、電荷蓄積型受光素子に対し、焦点検出用領域および測光用領域のそれぞれに対応して正確に電荷蓄積時間を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による焦点検出装置を備えるカメラの光学系を示す図である。
【図２】撮影画面と焦点検出領域との対応を説明する図である。
【図３】測光焦点検出部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】１つの焦点検出領域に対応する焦点検出光学系およびイメージセンサーの詳細を示す図である。
【図５】イメージセンサーに対する電荷蓄積時間の設定処理を説明するフローチャートである。
【図６】焦点検出用蓄積条件の更新処理を説明するフローチャートである。
【図７】測光用蓄積条件の更新処理を説明するフローチャートである。
【図８】蓄積兼用可否判定処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…カメラ本体、 ２…交換レンズ、
３…撮影レンズ、 １０…測光焦点検出部、
１４…焦点検出光学系、 １５…イメージセンサー、
１６…可変ゲインアンプ、 １７…測光演算部、
１８…焦点検出演算部、 １９…蓄積制御部、
２０…エリア選択部、 ２１…モータ駆動制御部、
ＦａＬ，ＦａＣ，ＦａＲ…焦点検出領域

Claims (2)

1. 撮影画面の所定の領域に対応する被写体光を受光し、焦点検出用の電荷蓄積後に焦点検出に用いられる焦点検出用信号を出力可能であり、測光用の電荷蓄積後に測光に用いられる測光用信号を出力可能な複数の電荷蓄積型受光素子と、
   前記焦点検出用信号及び前記測光用信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部で増幅された前記焦点検出用信号に基づいて焦点検出演算を行う焦点検出回路と、
   前記増幅部で増幅された前記測光用信号に基づいて被写体輝度を検出する測光回路と、
   前記複数の電荷蓄積型受光素子のうち、前記焦点検出用信号を出力させる素子が備えられる第１領域と、前記測光用信号を出力させる素子が備えられる前記第１領域よりも広い第２領域とを設定する設定部と、
   前記焦点検出用の電荷蓄積後に前記第１領域から出力される前記焦点検出用信号に応じて焦点検出用の次の電荷蓄積時間を設定し、前記測光用の電荷蓄積後に前記第２領域から出力される前記測光用信号に応じて測光用の次の電荷蓄積時間を設定する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記焦点検出用の次の電荷蓄積時間が第１閾値より大きいとき、前記増幅部のゲインを増大させることにより前記焦点検出用の次の電荷蓄積時間を短縮し、前記測光用の次の電荷蓄積時間が前記第１閾値より小さい第２閾値より大きいとき、前記増幅部のゲインを増大させることにより前記測光用の次の電荷蓄積時間を短縮することを特徴とする焦点検出装置。
2. 撮影画面の所定の領域に対応する被写体光を受光し、蓄積電荷信号を出力する複数の電荷蓄積型光電変換素子と、
   前記複数の電荷蓄積型光電変換素子のうちの第1の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の各蓄積電荷信号うちの最大値を検出する焦点検出用の最大値検出手段と、
   前記複数の電荷蓄積型光電変換素子のうちの、前記第１の所定数よりも大きい第２の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の各蓄積電荷信号のうちの最大値を検出する測光用の最大値検出手段と、
   前記焦点検出用の最大値検出手段によって検出された最大値に基づき、焦点検出用の電荷蓄積時間を算出する焦点検出用の蓄積時間算出手段と、
   前記測光用の最大値検出手段によって検出された最大値に基づき、測光用の電荷蓄積時間を算出する測光用の蓄積時間算出手段と、
   前記焦点検出用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する焦点検出用の蓄積時間制御手段と、
   前記測光用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する測光用の蓄積時間制御手段と、
   前記焦点検出用の蓄積時間制御手段によって電荷蓄積時間を制御された前記第１の所定数の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号に基づき焦点検出演算を行う焦点検出手段と、
   前記測光用の蓄積時間制御手段によって電荷蓄積時間を制御された前記第２の所定数以上の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号に基づき被写体輝度を検出する測光手段と、
   前記焦点検出用の電荷蓄積時間が第1の所定時間以上か否かを判定する第１の判定手段と、
   前記測光用の電荷蓄積時間が前記第１の所定時間よりも小さい第２の所定時間以上か否かを判定する第２の判定手段と、
   前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の蓄積電荷信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段と、を更に備え、
   前記第１の判定手段によって前記焦点検出用の電荷蓄積時間が前記第1の所定時間以上と判定された場合に、前記焦点検出用の蓄積時間制御手段は、前記焦点検出用の電荷蓄積時間よりも短い電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として第１の増幅率を使用し、
   前記第１の判定手段によって前記焦点検出用の電荷蓄積時間が前記第1の所定時間未満と判定された場合には、前記焦点検出用の蓄積時間制御手段は、前記焦点検出用の電荷蓄積時間に基づき前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として前記第１の増幅率よりも低い第２の増幅率を使用し、
   前記第２の判定手段によって前記測光用の電荷蓄積時間が前記第２の所定時間以上と判定された場合に、前記測光用の蓄積時間制御手段は、前記測光用の電荷蓄積時間よりも短い電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として第３の増幅率を使用し、
   前記第２の判定手段によって前記測光用の電荷蓄積時間が前記第２の所定時間未満と判定された場合に、前記測光用の蓄積時間制御手段は、前記測光用の電荷蓄積時間に基づいて前記複数の電荷蓄積型光電変換素子の電荷蓄積時間を制御すると共に、前記増幅手段は、前記所定の増幅率として前記第３の増幅率よりも低い第４の増幅率を使用することを特徴とする焦点検出装置。

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