JPH03196106A

JPH03196106A - カメラの焦点検出装置

Info

Publication number: JPH03196106A
Application number: JP1337023A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Yamazaki; 正文山崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1991-08-27
Also published as: US5138360A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はカメラの焦点検出装置、詳しくは被写体の結像
予定焦点位置に対するズレ量を検出し、これに基づいて
合焦位置へ撮影レンズを駆動する自動焦点調節カメラで
あって、焦点検出領域を複数個有するカメラの焦点検出
装置に関する。

［従来の技術］焦点検出領域を複数個有する自動焦点調節カメラにおい
て、焦点検出を行う複数の領域につき、それぞれ個別に
光軸方向のズレ量を補正することにより、各受光手段と
光学系との光軸方向の寸法誤差があっても、正確な焦点
検出結果を得られるようにした自動焦点検出装置が、特
開昭６３−１７２２０９号に開示されている。この自動
焦点検出装置では、各受光手段からの信号ＤＴＡ−ＤＴ
Ｃを、第１の算出手段に入力してデフォーカス量Δε＾
〜ΔεＣが算出される。記憶手段に記憶された各領域毎
の光軸方向のズレ量ΔεＡ２〜Δεｃ２と、第１の算出
手段によって得られたデフォーカス量Δε＾〜ΔεＣと
に基づいて補正されたデフォーカス量ΔεＡ＋ΔεＡｚ
’ΔεＢ＋ΔεＢｚ’　　ΔεＣ＋Δεｃ２が第２の算
出手段により新たに算出される。これにより、各受光手
段についての光軸方向のズレ量の補正を個別に行うこと
ができるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、記憶手段に記憶された各領域毎の光軸方
向のズレ量Δε＾２〜Δε。２と、第１の算出手段によ
って得られたデフォーカス量Δε　〜ΔεＣとに基づい
て補正されたデフォ−＾カス量ΔεＡ十ΔεＡ２．ΔεＢ＋ΔεＢ２．ΔεＣ十
Δεｃ２を第２の算出手段により算出するようにした上
記特開昭６３−１７２２０９号公報記載の技術手段では
、焦点検出を行う複数の領域について、それぞれ個別に
光軸方向のズレ量を補正している。従って、焦点検出を
行う領域の数が多くなればなる程、ズレ量を記憶するた
めの工数が増大したり、ＲＯＭ容量が増えたりするので
コストアップになってしまう。

そこで本発明の目的は、上述の問題点を解消し、焦点検
出領域の数が増えても、少ない領域の合焦時のズレ量（
２像間隔）を記憶し、ズレ量が記憶されていない領域に
おいては、上記記憶されたズレ量に基づいて補正するこ
とにより、機械的な調整をすることなく、しかも、少な
いＲＯＭ容量で精度の高い焦点検出信号を求めることの
できるカメラの焦点検出装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明のカメ
ラの焦点検出装置は、撮影画面の複数の領域に配置され
た充電変換素子列と、上記光電変換素子列の出力信号を
演算処理して焦点検出信号を出力する演算手段と、物体
までの距離と撮影レンズの繰出し量が特定の関係にある
ときの少なくとも二つの領域の焦点検出信号を記憶する
記憶手段と、上記記憶手段の出力に基づいて、撮影画面
の任意領域の焦点検出信号を補正する手段と、上記補正
された焦点検出信号に基づいて撮影レンズを合焦位置に
駆動する手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。

［実　施　例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は、この発明の焦点検出装置が適用される自動焦
点調節（ＡＦ）カメラの構成を概略的に示したブロック
構成図である。図において、このカメラは、撮影レンズ
１、焦点検出光学系２、エリアイメージセンサ３、イン
ターフェイス回路４、ＣＰＵ　（セントラル・プロセシ
ング・ユニット）５、ＲＯＭ　（リード・オンリ争メモ
リ）６、レンズＲＯＭ７、レンズ駆動回路８、レンズ駆
動用モータ９、スリットｌＯ、フォトインタラプタを構
成する発光ダイオードｌｌａとフォトトランジスタｌｌ
ｂ、および表示装置１２等から構成されている。

上記センサ３は、焦点検出光学系２によって結像される
像を電気信号（映像信号）に光電変換するものである。

また、上記インターフェイス回路４は、センサ３を駆動
したり、センサ３からの電気信号（アナログ信号）をデ
ィジタル信号に変換してＣＰＵ５に出力する。このＣＰ
Ｕ５は、カメラ全体の動作制御を司るもので、例えばセ
ンサ３の出力に基づいて被写体距離を演算したり、上記
表示装置１２における合焦、非合焦などの表示制御を行
うようになっている。

上記ＲＯＭ６は、焦点検出を行う複数の領域における合
焦時のズレｆｆ１（二像間隔）を記憶する。

また、上記レンズＲＯＭ７は、レンズ鏡筒内に設けられ
、レンズのＦナンバや像のズレ量からデフォーカス量を
求めるための変換係数など、焦点検出に必要な各種のデ
ータを記憶するものである。

更にまた、上記レンズ駆動回路８は、ＣＰＵ５の制御に
よってモータ９を駆動することにより、前記撮影レンズ
１の位置を移動するものである。

通常、被写体距離を検出し、その距離情報に基づいて撮
影レンズ１を駆動するＡＦ動作においては、レンズ１の
駆動量をＣＰＵ５にフィードバックする必要がある。こ
の場合、レンズ１が実際に移動されたその移動量を、駆
動用モータ９の回転数で代用するのが一般的となってい
る。このため、ここでは前記スリット１０をフォトイン
タラプタでカウントすることにより求めるようにしてい
る。

即ち、レンズ駆動回路８が動作してモータ９が回転され
ると、レンズ＃Ａ筒の回転部材に等間隔に設けられたス
リット１０が回転される。すると、このスリット１０が
、対向配置された発光ダイオードｌｌａとフォトトラン
ジスタｌｌｂとの間を通過することにより、その回転数
がＣＰＵ５によってカウントされる。この後、カウント
数が所定値に達したところで、モータ９の回転を停止す
るように制御される。なお、ＳＷは、ＡＦ動作のための
作動スイッチである。

第２図は、上記第１図における焦点検出光学系２の詳細
な構成を示す光学配置図である。この焦点検出光学系２
は、矢印Ａ１の方向に移動可能に設けられたクイックリ
ターンミラー２ａと、プリズム２ｂと、フィールドレン
ズ２ｃと、明るさ絞り２１や光軸類はプリズム２゜など
からなる視野像伝達光学系２ｄとにより構成されている
。上記クイックリターンミラー２ａは、上記撮影レンズ
１からの光束（画像情報）を、ＡＦ動作時にはプリズム
２ｂの方向へ、また撮影時にはフィルム面２ｅの方向へ
それぞれ導くためのものである。また、視野像伝達光学
系２ｄは、導かれる光束を瞳分割によって２つに分割し
、センサ３上に２像Ｉａ、Ｉｂを結像するようになって
いる。

ここで、この発明における焦点検出の原理について説明
する。なお、ここでは、瞳分割による２像１ａ、Ｉｂの
間隔から被写体距離を求める、所謂、位相差方式が採用
されている。即ち、撮影レンズ１を通過した光束は、フ
ィールドレンズ２ｃを通過した後、視野像伝達光学系２
ｄによって分割され、エリアイメージセンサ３上にそれ
ぞれ像Ｉａ、Ｉｂとなって結像される。この場合、例え
ば合焦（ジャストピント）時には、第３図（Ａ）に示す
ように、被写体距離に拘らず２像１ａ、Ｉｂはある間隔
ｆａをもって結像される。また、このジャストピント時
に対して、被写体の前にピントが合っている前ビン時に
は、第３図（Ｂ）に示すように、２像１ａ、Ｉｂの間隔
ｆｂがジャストピント時の間隔ｆａよりも狭くなる。更
に、被写体の後にピントが合っている後ピン時には、第
３図（Ｃ）に示すように、２像１ａ、Ｉｂの間隔ｆｃが
ジャストピント時の間隔ｆａよりも広くなる。従って、
これら２像１ａ、Ｉｂの間隔を演算することにより、被
写体までの距離を得ることができる。

以上が位相差方式による焦点検出の原理である。

第４図は、エリアイメージセンサ３の平面図である。図
において、被写体像は１対のエリアイメージセンサ３Ａ
、３Ｂに分割される。今、撮影画面３Ａ、３Ｂを、それ
ぞれ９個のブロックＡ１１゜Ａ１２．・・・・・・、Ａ
３３およびＢ１１．Ｂ１２．・・・・・・、Ｂ３３に分
割し、例えば、撮影画面の分割されたエリアＡｌｌ、Ｂ
ｌｌに相当する領域に存在する被写体に合焦させようと
する。この場合、分割されたエリアＡｌｌとＢｌｌの光
電変換出力信号を、所定のアルゴリズムに従って演算処
理を行い、２像のズレ量（２像間隔）を求めれば、デフ
ォーカス量を求めることができる。この演算処理につい
ては、例えば特開昭６３−７３２１０号公報に開示され
ているので、ここでの詳細な説明は省略する。なお、第
４図において３Ａ、３Ｂの２像ズレ量は（Ａ　ｓｎ、　
　Ｂ　ａｎ）のブロックの組合せの中でしか行われない
。

上記のように構成されたＡＦセンサモジュールにおいて
は、様々な要因により検出精度に誤差が発生する。この
誤差の要因としては、 ■光学部材の設計、加工１ｍ立、調整に起因するもの ■センサ、インターフェース等の電装回路に起因するも
の ■アルゴリズムに起因するものに大別できる。そして、本発明は、主として上記０項に
起因する検出精度の誤差を軽減する方法に関するもので
、その主なものとしては像高誤差と回転誤差とである。

像高誤差とは、撮影画面の被写体位置の変化によって生
じる焦点検出誤差のことで、その主たる要因は、前記第
２，３図に示したフィールドレンズ２Ｃや視野伝達光学
系２ｄにより発生する収差、レンズの傾き、主光軸に垂
直な面に対するエリアイメージセンサの傾き、Ｃ０８４
乗則による照度分布の不均一１等である。

第５図（Ａ）、（Ｂ）は、エリアイメージセンサ上のＸ
方向とｙ方向の照度分布を示す線図である。図から明ら
かなように、合焦判定すべきエリアＡｌｌとＢｌｌのブ
ロックでズレ量を求めても誤差の発生することは明らか
である。また、この誤差は焦点検出領域が変化すると、
変化することも推察できる。しかしながら、このような
誤差は、光学系の基本設計に係わる問題なので、設計に
より＝Ｉ成りのレベルまで軽減することができる。そし
て、焦点検出領域が広くなることにより、特に大きな誤
差要因となるのは、主光軸に垂直な面に対するエリアイ
メージセンサの傾きである。

第６図は、主光軸に垂直なｘ、ｙ平面に対するエリアイ
メージセンサの傾きを示す斜視図で、第７図はこの第６
図におけるセンサの傾きによる像高誤差を示す線図であ
る。各図において、エリアイメージセンサがＸ方向、ｙ
方向にそれぞれθＸ。

θｙだけ傾いていたとすると、誤差は、第７図に示すよ
うに略像高に比例して大きくなる。このような誤差を補
正する手段として（イ）機械的に調整する。

（ロ）すべての焦点検出領域の合焦時のズレ量を求め、
ＲＯＭに書き込んでおくことにより、補正する。

等がある。上記（イ）の手段では、傾き数秒以下の精度
を要するため調整が難しい。また、上記（ロ）の手段で
は、焦点検出領域の数が多くなる程、ＲＯＭ容量が増大
すると共に、所要工数も可成りのものとなってしまう。

そこで本発明は、複数個の焦点検出領域のうちから、例
えば上記第４図の分割された各エリア中の４隅に位置す
るエリア（Ａｌｌ、Ｂ１１）。

（Ａ１３，８１３）、（Ａ３１．Ｂ５１）。

（Ａ３３．Ｂ３Ｂ）を選び、これらの各領域における合
焦時のズレ量、つまり２像間隔δ１□、δ１３゜δ３１
’　　Ｂ３３を求め、その他の領域についてはこれらの
ズレ量から補間により求めようというものである。例え
ば、上記第４図のように分割された各エリア中の（Ａ２
１．Ｂ２１）の領域における合焦時の２像間隔δ２、は δ２１″″（δ１１＋δ３Ｉ）／２で求められる。同様に、分割エリア（Ａ１２．８１２）
、　　（Ａ２２．Ｂ２２）については、δ１２−（δ１
□十６１３）／２ δ２２−（δ１１＋６３３）／２等のようにして補間により求めることができる。

そして、焦点検出領域の分割数が多くなっても同様であ
る。

ところで、デフォーカス状態のズレ量をδ、上記のよう
にして求めた合焦時のズレ量をδ。とすると、撮影レン
ズの焦点位置とフィルム面位置との差であるデフォーカ
ス量Δはとなる。ここで、ｋ　１．ｋ　２は、焦点検出光学系の
各光学部材の配置によって設計的に決まる値である。従
って、レンズの駆動量をＬとすると、Ｌ−εΔ となる。ここで、εはレンズの種類やデフォーカス量Δ
の値によって変化する値で、実際はテーブル表により求
められる。

以上のようにして像高誤差が理論的には補正されたとし
ても、誤差はなお残る。それは、上記したように、実際
のレンズで惹起する照度分布の不均一等による像高誤差
が除去されないためである。

第８図と第９図は、このような照度分布の不均一等の影
響を加味した像高誤差の線図で、第８図は、補正前の像
高誤差を、第９図は補正後の像高誤差をそれぞれ示して
いる。そこで、第９図に示す補正後の誤差を更に小さく
するには、ＲＯＭに記憶される合焦時のズレ量を多くと
ればよいことになる。尚、以上の説明においては、ＲＯ
Ｍに記憶されるズレ量データは合焦時のものであったが
、上記デフォーカス量Δがある一定条件の基のズレ量デ
ータを求め、その値を上記（１）式により合焦時のズレ
量に換算することによって、任意領域の合焦時のズレ量
を求めてもよい。

一方、回転誤差の軽減は本発明の課題ではないが、これ
について簡単に説明する。回転誤差は、２個の光軸類は
プリズム２２　（ｍ２図参照）の中心を結ぶ線が、エリ
アイメージセンサに対して傾いていることにより生じる
。今、この傾きをθとしたとき垂直方向の矩形チャート
に対するズレ量をδ１、垂直方向に対しαだけ傾いたチ
ャートに対するズレ量を６２とするときの関係がある。これよりθを求め、機械的にθだけエリ
アイメージセンサを回転することにより、回転誤差を吸
収する。

第１０図は、モジュール組立時の調整のフローチャート
である。次に、これについて説明する。

まず、第１１図（＾）に示すチャート１を被写体として
所定位置にセットする（ステップＳｌ）。次にＸ方向の
ズレ量を演算する（ステップＳ２）。

これは、第６図に示すセンサの光学的なエレメント中心
軸に対するＸ方向のズレ量で、第１２図に示すように、
２像の中心ｇ　とセンサ中心ｇ２とのズレ量ηに相当す
る。そこで、ηだけＸ方向に機械的調整を行い（ステッ
プＳ３）、Ｘ方向のズレをなくする。

ステップＳ４で第１１図（Ｂ）に示すチャート２をセッ
トし、Ｙ方向のズレ量を求める（ステップＳ５）。Ｙ方
向ズレがあれば、センサの出力信号は、第１３図に示す
ように均一とならず、Ｙｌ。

Ｙ２の差を生ずるから、ステップＳ６で“Ｙ：Ｊｓ整”
を行う。このときのＹ方向の調整量は ΔＹ−Ｋ　（Ｙｌ−Ｙ２）で求まる。なお、Ｋは定数である。そして、ステシブＳ
７に進んで再び第１１図（Ａ）に示すチャート１をセッ
トし、このときのズレ量δ１を求める（ステップＳ８）
。次に、ステップｓ９で第１１図＜Ｃ＞に示すチャート
３をセットし、ズレ量δ２を求める（ステップ５１０）
。このとき、上記したように回転誤差はで求まる（ステップ５１１）。この演算後、ステップＳ
１２に進んでθだけ回転調整を行う。以上の調整は、撮
影画面中央付近に配置されたセンサ出力を用いて行う。

そして、本発明のポイントであるステップＳ１４、Ｓ１
５に進み、上記第１１図（Ａ）〜（Ｃ）に示すチャート
１〜３より広い領域をカバーする第１１図（Ｄ）に示す
チャート４を用いて、第４図に示す分割されたエリア（
Ａｌｌ、８１．１）。

（Ａ１３，８１３）、（Ａ３１．Ｂ５１）。

（Ａ３３，８３３）の各領域のズレ量δ１１．δ１３゜
δ３□、δ３３を求め、ＲＯＭ、例えば不揮発性のＥ２
ＦＲＯＭ等に書き込む。以上で、センサモジュールの組
立調整を完了してエンドとなる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、焦点検出領域の数が
増えても少ない領域の合焦時のズレ量を記憶し、その他
の領域については上記記憶されたズレ量に基づいて補正
することにより、機械的な微調整をすることなく、しか
も少ないＲＯＭ容量で、像高誤差の小さい高精度な焦点
検出信号を得ることができるという顕著な効果が発揮さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の焦点検出装置が適用される自動焦点
調節カメラの構成を概略的に示したブロック構成図、第２図は、上記第１図における焦点検出光学系の詳細な
構成を示す光学配置図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、（Ｃ）は、結像光学系と
該光学系を透過してセンサ上に結像される２像を示す配
置図で、第３図（Ａ）は合焦時を、第３図（Ｂ）は前ビ
ン時を、第３図（Ｃ）は後ビン時を、それぞれ示す図、第４図は、エリアイメージセンサの平面図、第５図（Ａ
）　、　（Ｂ）は、エリアイメージセンサ上の照度分布
を示す線図で、ｍ５図（Ａ）はＸ方向の、第５図（Ｂ）
はＸ方向の、それぞれの照度分布を示す図、第６図は、主光軸に垂直なｘ、　　ｙ平面に対するエリ
アイメージセンサの傾きを示す斜視図、第７図は、上記
第６図におけるセンサの傾きによる像高誤差を示す線図
、第８．９図は、照度分布の不均一等の影響を加味した像
高誤差の線図で、第８図は補正前の、第９図は補正後の
、それぞれの像高誤差を示す線図、第１０図は、モジュ
ール組立時の調整のフローチャート、第１１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）
は、上記第１０図における調整過程で使用されるチャー
トの平面図、第１２図と第１３図は、上記第１０図にお
けるＸ方向とＹ方向のそれぞれのずれ量を示す線図であ
る。３・・・・・・・・・エリアイメージセンサ（光電変換
素子列）５・・・・・・・・・ＣＰＵ　（演算手段および焦点検
出信号を補正する手段）６・・・・・・・・・ＲＯＭ　（記憶手段）９・・・・
・・・・・レンズ駆動用モータ（撮影レンズを合焦位置
に駆動する手段）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影画面の複数の領域に配置された光電変換素子
列と、上記光電変換素子列の出力信号を演算処理して焦点検出
信号を出力する演算手段と、物体までの距離と撮影レンズの繰出し量が特定の関係に
あるときの少なくとも二つの領域の焦点検出信号を記憶
する記憶手段と、上記記憶手段の出力に基づいて、撮影画面の任意領域の
焦点検出信号を補正する手段と、上記補正された焦点検
出信号に基づいて撮影レンズを合焦位置に駆動する手段
と、を具備することを特徴とするカメラの焦点検出装置。