JPH07151961A

JPH07151961A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH07151961A
Application number: JP6094614A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Utagawa; 健歌川; Yosuke Kusaka; 洋介日下; Shigeyuki Uchiyama; 重之内山; Shozo Yamano; 省三山野; Kenji Ishizuki; 謙司石月; Hiroshi Hasegawa; 洋長谷川; Akira Ogasawara; 昭小笠原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-06-16
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2754455B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】複数の焦点検出領域に対応する光電素子アレ
イを適正に制御し、複数の焦点検出領域にそれぞれ対応
する適正な焦点検出信号を得る。【構成】それぞれ独立してフォーカス状態を検出する
ための複数の焦点検出用電荷蓄積型センサー手段と、前
記複数の電荷蓄積型センサー手段に対する蓄積時間制御
をそれぞれの前記センサー手段毎に行い各前記センサー
手段による像信号の蓄積動作終了毎に蓄積動作終了信号
を形成する蓄積時間制御手段と、前記蓄積動作終了に応
答して蓄積動作が終了した前記センサー手段の光電変換
信号を他の前記センサー手段が像信号の蓄積中であって
も取り出し保持する保持手段と、前記保持手段に保持さ
れた光電変換信号に対する焦点検出演算を演算する演算
手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦点検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３の焦点検出装置は、カメラに適用
された構成例を示している。カメラの撮影レンズ系１０
１を通った被写体光は、視野絞り１０３及びフィールド
レンズ１０４及び一対の再結像レンズ１０５ａ，１０５
ｂを通って、一対の電荷蓄積型光電素子アレイ１０６
ａ，１０６ｂの形成された焦点検出基板１０６に結像さ
れる。焦点検出基板１０６に形成された一対の光電素子
アレイ１０６ａ，１０６ｂは、結像された被写体光像に
対応する光電出力を発生し、この光電出力をＡ／Ｄ変換
部１０によりデジタル値に変換してメモリ部１１に記憶
し、デフォーカス量算出手段１２によりこの記憶された
デジタル値に基づき撮影レンズ系１０１の合焦点までの
ズレ量を算出し、駆動表示部１３により算出されたズレ
量に基づき焦点調節状態を表示部１４で行うと共にモー
タ１５により撮影レンズ系１０１を合焦点に向けて駆動
する。

【０００３】また、第１３図に示す焦点検出装置を基本
原理とし、複数の光電素子アレイを有し、複数の焦点検
出領域に対応する焦点検出信号を出力できる焦点検出装
置も知られている。

【０００４】

【発明の解決しようとする問題点】しかしながら、複数
の焦点検出領域の焦点検出がてきる焦点検出装置では、
複数の光電素子アレイが電荷蓄積型素子アレイである為
に、被写体輝度に応じて蓄積時間を適正に制御する必要
がある。ところが、複数の光電素子アレイを同一の蓄積
時間で全て同時に蓄積制御を行うと、各々の光電素子ア
レイが見ている被写体が異なるため、輝度が異なり、得
られる像信号の出力レベルが焦点処理系に対して不適正
となる場合がある。例えば、被写体のある部分の輝度が
高くて、その部分に対応する光電素子アレイの蓄積時間
を早めに終了させると、他の暗い部分に対応する光電素
子アレイからはほとんど像信号の出力が得られないと言
う不都合がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み成されたもの
で、複数の焦点検出領域に対応するセンサー手段（電荷
蓄積型光電素子）を適正に制御し、複数の焦点検出領域
にそれぞれ対応する適正な焦点検出信号が得られる焦点
検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
為に、本発明の焦点検出装置では、それぞれ独立してフ
ォーカス状態を検出するための複数の電荷蓄積型センサ
ー手段と、前記複数の電荷蓄積型センサー手段に対する
蓄積時間制御をそれぞれの前記センサー手段毎に行い各
前記センサー手段による像信号の蓄積動作終了毎に蓄積
動作終了信号を形成する蓄積時間制御手段と、前記蓄積
動作終了に応答して蓄積動作が終了した前記センサー手
段の光電変換信号を他の前記センサー手段が像信号の蓄
積中であっても取り出し保持する保持手段と、前記保持
手段に保持された光電変換信号に対する焦点検出演算を
演算する演算手段とを設け、前記蓄積動作が終了された
前記センサー手段での光電変換信号に対する焦点検出演
算を他の前記センサー手段が像信号の蓄積中であっても
行わせることを特徴とする（図２（ｃ）を参照）。

【０００７】

【作用】本発明では、全てのセンサー手段の蓄積終了ま
で演算開始を待たないので、焦点検出の応答性が改善さ
れる。

【０００８】

【実施例】

− 第一実施例 − 図１〜図４は、本発明の第一実施例であり、図１はカメ
ラに適用した焦点検出装置の概念図、図２は前記焦点検
出装置の第一及び第二デフォーカス量算出手段の出力タ
イミングを示すタイミングチャート図、図３は前記焦点
検出装置のフローチャート図、図４は前記焦点検出装置
の焦点検出基板の構成図を示す。

【０００９】図１において、焦点検出用の光学系１０１
〜１０５は、図１３の光学系と同様な構成である。焦点
検出基板１０６は、画素ピッチの小さいの一対の光電素
子アレイ１０７（第一光電素子アレイ部１０７ａ及び第
二光電素子アレイ部１０７ｂ）と、ほぼこれに並列した
ピッチの大きいの一対の光電素子アレイ１０９（第三光
電素子アレイ部１０９ａ及び第四光電素子アレイ部１０
９ｂ）とが形成されると共に、それぞれ外側に、第一及
び第二光電素子アレイ部１０７ａ，１０７ｂ用のシフト
レジスター部１０８と、第三及び第四光電素子アレイ部
１０９ａ，１０９ｂ用のシフトレジスター部１１０とが
形成されたＩＣ基板から構成されている。

【００１０】この焦点検出基板１０６上の大小２つの画
素ピッチの異なる光電素子アレイ１０７，１０９は、被
写体上でなるべく近接した所を見るように配置されてい
ることが好ましいので、光電素子アレイ１０７と１０９
との間はなるべく狭く配置され、従ってシフトレジスタ
１０８，１１０は光電素子アレイの外側に配置されてい
る。

【００１１】次に、図４を用いて、この焦点検出基板１
０６の光電素子アレイについて詳しく説明する。この光
電素子アレイ１０７（１０９）の画素ピッチは、撮影レ
ンズ１０１の焦点面（視野絞り１０３の面と共役）であ
る一次像面換算でのピッチから求めることができ、二次
像面すなわち焦点検出基板１０６上での画素ピッチは一
次像面換算でのピッチに再結像光学系１０５ａ，ｂの倍
率Ｍ（０．１〜１程度）を乗じることで算出できる。例
えば、３５ｍｍカメラとして充分微細なパターンにまで
焦点検出が可能である為にはフィルム面すなわち焦点面
（一次像面）換算でのサンプルピッチが少なくとも１０
０μより細かいことが必要であり、５０μ程度であれば
充分であることが実験的に分かっている。ここで、サン
プルピッチとは、画像処理に用いるデータ採取点の空間
的な間隔を指すものであり、この第一実施例ではこのサ
ンプルピッチと画素ピッチとは同一であるが、後述する
一部実施例では、サンプルピッチと画素ピッチとが異な
るものもある。従って、画素ピッチの小さい光電素子ア
レイ１０７の一次像面換算でのサンプルピッチＰ_Sとし
ては、５０μ程度以上１００μ程度以下であることが好
ましく、光電素子アレイ１０７の実際の基板上での画素
ピッチは前記倍率Ｍを用いて、Ｍ・Ｐ_S（５０μ≦Ｐ_S
≦１００μ）とする。また、画素ピッチの大きい光電素
子アレイ１０９の一次像面換算でのサンプルピッチＰ_L
としては、１００μ程度以上であることが好ましく、例
えば、光電素子アレイの実際の基板上での画素ピッチは
Ｍ・Ｐ_L（１００μ≦Ｐ_L≦３００μ）とすることが好
ましい。

【００１２】更に、画素ピッチを変えるだけでなく、光
電素子アレイの並び方向と直角方向の幅についても、サ
ンプルピッチの大きいものは、大きくした方が好まし
く、この幅はサンプルピッチの４〜５倍程度が最適であ
り、これはサンプルピッチに対して該幅が小さいとエネ
ルギー的に損であり、逆に該幅が大きすぎるとサンプル
ピッチが細かくても該幅方向で情報が相殺されてサンプ
ルピッチの細かい情報がとれなくなるからである。

【００１３】そこで、一次像面換算での光電素子アレイ
１０７の画素面積をＳ_Sとし、また一次像面換算での光
電素子アレイ１０９の画素面積をＳ_Lとし、サンプルピッチの比…Ｐ_S：Ｐ_L＝１：２画素面積の比 …Ｓ_S：Ｓ_L＝１：４の場合を考える。

【００１４】大きい方の画素面積が小さい方向の画素面
積の４倍なので、同一の信号電荷量を蓄積するのに４分
の１の時間ですむことになり、従来の焦点検出装置が小
さい方の光電素子アレイのみで構成されていることから
すると、被写体の暗い場合などは従来装置では電荷蓄積
時間が長くなり応答性を悪化させていたのに対して、本
実施例では従来装置で電荷蓄積時間に４００ｍsec かか
った時でも大きい画素の光電素子アレイ１０９によれば
１００ｍsec の蓄積時間で済み、大幅な高速化を達成で
きる。

【００１５】図１の構成を図３のフローチャート図に基
づき説明する。ステップＳ１にて、インタフェイス部１
１１からの蓄積開始信号を受けて焦点検出基板１０６の
４つの光電素子アレイ部は同時に蓄積を開始する。この
光電素子アレイ部の蓄積時間の制御は、公知の方法すな
わち特開昭56-154880 に開示されているように、受光部
で発生した電荷を蓄える蓄積電極の電位を、蓄積開始と
同時に所定値にリッセトした後にフローティングとし、
露光量に応じて変化するこの蓄積電極の電位をモニター
信号として検出し、このモニター信号が所定値となった
ことを検出して蓄積を終了させる。

【００１６】ステップＳ２，Ｓ４にて、焦点検出基板１
０６の光電素子アレイ１０７に関する受光量を反映した
第一モニタ信号と、光電素子アレイ１０９に関する受光
量を反映した第二モニタ信号とが出力されると、インタ
フェース部１１１は、これらモニタ信号を同一の所定値
と比較し、各モニタ信号が所定値に達したらそれぞれ蓄
積終了の信号を焦点検出基板１０６に送り各光電素子ア
レイ１０７，１０９の電荷蓄積を終了する。光電素子ア
レイ１０７に関する第一画像出力は、光電素子アレイ１
０９に関する第二画像出力よりアレイ面積が小さい分だ
け蓄積時間の終了が遅れ、例えばアレイ面積比に対応す
る分だけ遅れる。

【００１７】前記第一画像出力と前記第二画像出力の転
送開始タイミングがどのようであっても問題が生じない
ようにするために、本実施例では図２に示すように第一
画像出力の発生タイミングと第二画像出力の発生タイミ
ングとが基準となるクロック信号に関して１／２位相ず
れるような構成をとる。図２（Ａ）では、被写体が明る
く、光電素子アレイ１０７，１０９の電荷蓄積時間が転
送クロック周期以下の時の第二画像出力と第一画像出力
との発生タイミイングを示し、また図２（Ｂ）では、被
写体が少し暗く、第二画像出力の転送中に第一画像出力
が転送開始となる際の転送のタイミイングを示し、また
図２（Ｃ）では、被写体が暗く、第二画像出力の転送終
了後に第一画像出力の転送が開示される場合の転送のタ
イミングを示している。そして、図２（Ａ）〜（Ｃ）中
の○印はＡ／Ｄ変換のタイミングを示している。このよ
うに、どのようなタイミングで蓄積が終了して転送が開
始されても、Ａ／Ｄ変換のタイミングは重なることがな
いので問題は生じない。

【００１８】こうして、ステップＳ３，Ｓ５にて、各光
電素子アレイ１０７，１０９は、それぞれ被写体像の画
像信号を時系列的にインタフェイス１１１に送り、そこ
でＡ／Ｄ変換して各画素に関する出力値をメモリ部１１
２に記憶する。インタフェイス１１１でＡ／Ｄ変換され
た第一画像出力及び第二画像出力は、メモリ部１１２に
記憶されると、夫々、第一画像出力に基づき、第一デフ
ォーカス量算出手段１１３により第一デフォーカス量及
び第一情報量が算出され、また、第二画像出力に基づ
き、第二デフォーカス量算出手段１１４により第二デフ
ォーカス量及び第二情報量が算出されることになる。

【００１９】この情報量とは、デフォーカス量算出に用
いた画像出力データのコントラスト又はコントラストに
関連した量であり、これが所定値より大きければ算出し
たデフォーカス量に信頼性があることを示す（例えば、
特開昭60-151607 のパラメータＥ）。ステップＳ２〜Ｓ
６にて、この第一画像出力と第二画像出力の転送、メモ
リ部１１２への記憶は、図２に示されるように同時とは
ならず、蓄積時間の短い第二画像出力が常に先行する。
そして、第二画像出力のメモリ部１１２への格納後に、
直ちに第二画像出力に関してデフォーカス量及び情報量
の算出が行われるが、この演算中に、第一画像出力の転
送が開始された場合、具体的には図２（Ｃ）の如くな
る。図２（Ｃ）のように粗いサンプルピッチの光電素子
アレイ１０９の第二画像出力に基づく第二デフォーカス
量算出手段１１４の演算処理が開始された後（時点ｔ１
後）に、細かいサンプルピッチの光電素子アレイ１０７
の電荷蓄積が終了して第一画像出力の転送が開始（時点
ｔ２）された場合には、第一画像出力の転送、メモリ部
１１２への記憶を割り込み処理として優先させて処理し
ている。

【００２０】従って、光電素子アレイ１０９の第二画像
出力に基づく第二デフォーカス量算出手段１１４の演算
を、別の光電素子アレイ１０７が電荷蓄積中であっても
行わせており、はやく電荷蓄積が終了した光電素子アレ
イから順に焦点検出処理を独立して行っている。また、
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のように、第二画像出力の後
直ぐに第一画像出力が発生する場合には、焦点検出基板
１０６からインタフェース部１１１へ第一画像出力を出
力するタイミングと第二画像出力を出力するタイミング
を半周期ずらしていることから、第一画像出力の転送、
メモリ部１１２への記憶と、第二画像出力の転送、メモ
リ部１１２への記憶とが交互に行われることになる。い
ずれにしても、ステップＳ６において第二画像出力に関
して、第二デフォーカス量と第二情報量とが算出され
る。

【００２１】ステップＳ７にて、上記第二情報量を所定
値と比較して所定値を満たさない時には低鮮明（低コン
トラスト）の被写体となり、ステップＳ１１に進む。低
鮮明の場合は、デフォーカス量が非常に大きくて被写体
像が完全にぼけている場合の他に、合焦近傍ではあるが
被写体パターンが細か過ぎて第二画像出力データからは
検出できない場合を含んでおり、細かいサンプルピッチ
の第一画像出力データを用いる為にステップＳ１１に進
む。

【００２２】また、ステップＳ７にて、低鮮明でない場
合には、ステップＳ８にて、第二デフォーカス量の絶対
値と所定値δの大小を比較する。ここで、所定値δは、
一次像面換算で３ｍｍ程度以下の値である。デフォーカ
ス量が３ｍｍ以上になって被写体像のぼけが小さい方の
サンプルピッチの３倍以上になると、小さいサンプルピ
ッチで検出しても大きいサンプルピッチで検出しても得
られる情報の空間周波数の上限は同じになってしまい、
小さいピッチで検出する利点が失われるばかりか、蓄積
時間の増大や演算時間の増大といった欠点が現れる為
に、第一画像出力データを用いる意味がなくなる。ステ
ップＳ９では、第二デフォーカス量がδより大きい場合
には、とにかく撮影レンズ１０１を駆動すべくモータ１
１８を制御する。

【００２３】尚、所定値δの最適値としては、一回のデ
フォーカス量検出と駆動制御で確実にデフォーカス量誤
差が±５０μ以内に停止されられる範囲を考えれば、１
５０μ≦δ≦１ｍｍ程度の値とするのが良い。これは、
高速化の為に第一デフォーカス量に基づく駆動制御を最
終の１回のみにしようとする観点に基づくものである。

【００２４】ステップＳ８にて、第二デフォーカス量≦
δの場合には、合焦近傍であるので、より精度の高い焦
点検出をする為に、ステップＳ１１に進む。ステップＳ
１１にて、被写体が暗い場合には未だ第一画像出力デー
タが転送されていないので、第一画像出力データの転送
が終了してメモリ部１１２に記憶されるのを待つ。

【００２５】ステップＳ１２にて、第一画像出力データ
に基づき、第一デフォーカス量算出手段１１３により第
一デフォーカス量及び第一情報量が算出される。判定、
制御手段１１５はステップＳ１３にて、第一情報量及び
第二情報量を、それぞれ第一所定値及び第二所定値と比
較し、両方とも所定値に満たない場合には低鮮明と判定
され、ステップＳ１４にて、再度、撮影レンズの位置を
変えて焦点検出を行う為にスキャン駆動を行う。また、
少なくとも何れか一方の情報量が所定値を越えていれ
ば、対応するデフォーカス量を用いて、ステップＳ１５
にて、撮影レンズ１０１の駆動を行う。

【００２６】また、両方の情報量が所定値を越えれば、
基本的にはサンプルピッチが細かい光電素子アレイ１０
７の第一画像出力に基づく方が検出精度が高いと予想さ
れるので、第一デフォーカス量をレンズ駆動に用いるの
が良いが、第一デフォーカス量と第二デフォーカス量と
の平均や、情報量で重み付けした平均をデフォーカス量
として算出し、これにより、ステップＳ１５でレンズ駆
動を行うようにしてもよい。

【００２７】ステップＳ１５，Ｓ１６にて、判定・制御
手段１１５は決定されたデフォーカス量に基づき、駆動
・表示部１１６を制御して撮影レンズ１０１をモータ１
１８で駆動し、合焦調節状態を示す表示部１１７を制御
する。また、ステップＳ９，Ｓ１４に続くステップＳ１
０では、再度焦点検出を行う為に、光電素子アレイの受
光部をリセットして、ステップＳ１の電荷蓄積に移る。
ここで受光部のリセットとは、例えば第一画像出力デー
タに関して蓄積中だとしても、蓄積動作を直ちに中止
し、蓄積電荷をクリアにする事である。

【００２８】このような構成なので、撮影レンズが合焦
近傍に近づいた最後の一回の焦点検出を除き、通常、蓄
積時間の短い光電素子アレイ１０９の画像出力のみ用い
てデフォーカス量算出演算を繰り返すので、従来の焦点
検出装置より蓄積、演算のサイクルタイムが例えば４分
の１になり、焦点検出の高速化が達成されると共に、ス
キャン動作中に像を捕らえる確率も高くなり、また動体
追従性も向上する。

【００２９】次に、焦点検出動作を上記のように、光電
素子アレイ１０７と光電素子アレイ１０９との出力デー
タを使い分けて、高精度の焦点検出を行う焦点検出装置
の他に、外部スイッチ等により焦点検出の高速モードと
高精度モードとの切換えを行う焦点検出装置について説
明する。この焦点検出装置は、高精度モードでは前述し
た図３のフローチャートに従い処理するものであり、ま
た高速モードでは、基本的には粗いサンプルピッチの光
電変換アレイ１０９のみを使用して、レンズ駆動を行う
ものであり、例えば図３のフローチャートに従えばステ
ップＳ８にてデフォーカス量の絶対値が所定値δより小
さくてもステップＳ１１には進まずに、ステップＳ１５
に進み処理すれば良い。この高速モードは、特に、移動
するような被写体の焦点検出に有効である。

【００３０】以上のように第一実施例によれば、デフォ
ーカス量が大きい時には、サンプルピッチが大きく、蓄
積時間の短い光電素子アレイを用い、またデフォーカス
量が小さい時及び微細パターンの被写体の場合には、サ
ンプルピッチの小さい光電素子アレイを用い、これら両
光電素子アレイを使い分けているので、焦点検出の応答
性に優れ、微細パターンの検出も可能な高精度な焦点検
出装置が得られる。また、光電素子アレイの画素面積の
大きい方の画像出力は、同一照度なら蓄積時間が短くで
き応答性に優れるが、蓄積時間を同一とすればより暗い
被写体まで検出が可能となる。即ち、非常に低輝度の時
でも画素面積の大きい方の光電素子アレイでは、面積比
分だけ情報を多く蓄積できるので、低輝度検出の限界を
下げることができ、低輝度の被写体にも充分対応できる
焦点検出装置を得ることができる効果がある。 − 第二実施例 − 図５は、第二実施例である焦点検出装置の焦点検出基板
１０６の正面図を示している。

【００３１】図５において、サンプルピッチの細かい光
電素子アレイ５０７（第一光電素子アレイ部５０７ａ及
び第二光電素子アレイ部５０７ｂ）と、サンプルピッチ
の粗い光電素子アレイ５０９（第三光電素子アレイ部５
０９ａ及び第四光電素子アレイ部５０９ｂ）とは、第一
実施例の光電素子アレイ１０７と１０９との配置と同様
であり、またシフトレジスタ部５０８，５１０の配置も
第一実施例と同様である。
光電素子アレイの画素数が増すと、それだけ演算
時間が増加するので、サンプルピッチの細かい方の光電
素子アレイはアレイ部の長さを短くしてあり、光電素子
アレイ５０７のアレイ部の長さは、一次像面換算で長さ
Ｌ_S（２．５〜４ｍｍ程度）とし、またサンプルピッチ
の粗い方の光電素子アレイ５０９のアレイ部の長さは、
一次像面換算で長さＬ_L（４ｍｍ以上）とすることが望
ましい。すなわち、サンプルピッチの細かい光電素子ア
レイは、合焦近傍のみを判定すればよいので、像ずれ量
を算出する範囲も小さくてすむため長さＬ_Sが小さくて
よい。また、サンプルピッチの粗い光電素子アレイは、
できるだけ像ずれ量の算出範囲を広くとる方が前後ピン
の判定域が広がり有利なので、長さＬ_Lをできるだけ大
きくとる。

【００３２】この第一光電素子アレイ部５０７ａ及び第
二光電素子アレイ部５０７ｂは、それぞれ第三光電素子
アレイ部５０９ａ及び第四光電素子アレイ部５０９ｂの
中央付近に配置されている。以上のよう
に、第二実施例では、限られたメモリ領域に記憶される
データの量を一定とした時に、その利用効率を高める為
に、粗いサンプルピッチのアレイ部を長くし、細かいサ
ンプルピッチのアレイ部を短くしている。 − 第三実施例 − 図６は、本発明の第三実施例であり、焦点検出装置の焦
点検出基板の正面図を示す。

【００３３】図６において、光電素子アレイ６０７（第
一光電素子アレイ部６０７ａ及び第二光電素子アレイ部
６０７ｂ）と、光電素子アレイ６０９（第三光電素子ア
レイ部６０９ａ及び第四光電素子アレイ部６０９ｂ）と
の間に、わずかな空隙をあけて図のごとく並列的に配置
し、一方のアレイ部６０７ａと６０９ａとの間にモニタ
用画素部６１２が配置され、また他方のアレイ部６０７
ｂと６０９ｂとの間に並列的に色温度識別用センサ６１
１ａ，６１１ｂが配置されている。この例では第一実施
例と異なり、モニタ部６１２を別に設けている。また、
シフトレジスタ部６０８，６１０は、それぞれ光電素子
アレイ６０７，６０９の外側に配置されている。

【００３４】このモニタ用画素部６１２は、一画素のみ
で平均光量をモニタするか、あるいは実施例のように複
数の画素としてその中の最大値を取ってモニタ出力とし
ている。また、色温度識別用センサ６１１ａ，６１１ｂ
は、極近接しており数μの間隔で並置され、それぞれ幅
が１０μ程度以下、長さが該幅の５０倍程度とすること
により、実質的にわずかに異なる部位を見ていることの
影響を軽減している。この色温度識別用センサ６１１
ａ，６１１ｂは、両者の波長分光感度を変える為に、一
方の上部に色フィルターを載置するか、あるいは後述す
るようにＰウエルの深さを変えている。このように、波
長分光感度の異なるセンサ６１１ａ，６１１ｂの出力を
用いて色収差を補正する。この色温度識別用センサ６１
１ａ，６１１ｂの出力は光電素子アレイのシフトレジス
タ部６０８へ画像出力の転送に合わせて出力するようす
るのが出力端子の増加を招かず効率的である。 − 第四実施例 − 図７（Ａ）〜図８は、本発明の第四実施例であり、図７
（Ａ）は焦点検出基板の正面図を示し、図７（Ｂ）及び
図７（Ｃ）は説明の都合上、簡単化した焦点検出基板上
の色温度識別用センサの断面図を示し、図７（Ｄ）は色
温度識別用センサの分光感度分布図を示し、図８は図７
（Ａ）の改良型の焦点検出基板の正面図を示している。

【００３５】色温度識別を行うためには実質的に被写体
の同一部分を分光感度を変えて検出することが必要であ
り、その為の手段として、分光感度を変えて被写体の略
同一部分の出力、さらに好ましくはコントラストを比較
する。コントラストを比較するには複数の画素が必要で
あり、色温度識別用に焦点検出用とは別に一対の画素列
が必要となり、そのような構成を簡単な構成で達成する
例が図７（Ａ）及び図８である。

【００３６】第一及び第二光電素子アレイ部７０７ａ
（８０７ａ），７０７ｂ（８０７ｂ）の画素のうち焦点
検出に用いるのは、第二実施例で述べたように中央部だ
けで良いので、色温度検出用の画素として、中央部以外
の両側の画素列を使用する。図７（Ａ）では、第一及び
第二光電素子アレイ部７０７ａ，７０７ｂの一方の端に
続いて、複数の画素から成る色温度識別用のアレイ部７
１２ａ，７１２ｂを設けている。ここで、点線で囲んだ
アレイ部７１２ｂには、アレイ部７１２ａと分光感度特
性を変える為に、色フィルターを設けるか、あるいはＰ
ウエルの深さを変えるかしている。

【００３７】図７（Ｂ）がＰウェルＬ１の浅い場合を示
し、また、図７（Ｃ）がＰウェルＬ２の深い場合を示し
ている。図７（Ｄ）に示すように、浅いＰウエルＬ１の
分光分布は実線Ｔで表され、また深いＰウエルＬ２の分
光分布は実線Ｓで表され、このようにＰウエルの深さを
変えることにより透過させる波長域を変化させることが
できる。

【００３８】この色温度識別用アレイ部７１２ａ，７１
２ｂの出力から夫々コントラストを算出し、両者の比を
とることにより検出光に含まれる赤外光の多寡を知り、
撮影レンズの赤外収差量のデータをボディ側で読み取っ
て、赤外光成分の多寡と赤外収差量の大きさに応じて算
出したデフォーカス量に補正を行うことができる。図８
では、第一及び第二光電素子アレイ部８０７ａ，８０７
ｂのそれぞれの両端に、２対の色温度識別用アレイ部８
１２ａ，８１２ｂ及び、８１３ａ，８１３ｂを設けた。
このようにすれば、片側の色温度識別用アレイ部の出力
がほとんど検出できない時でも、反対側の色温度識別用
アレイ部の出力から検出できる確率を高くできる。そし
てアレイ部８１２ｂ，８１３ｂに対して、前述と同様に
波長分布感度が他のアレイ部と異なるように処理してい
る。

【００３９】また、例えば、図９に示すように、焦点検
出基板８０６に光電素子アレイ８０７のみ形成した焦点
検出装置の構成、作用を説明する。すなわち、第一及び
第二光電素子アレイ部８０７ａ，８０７ｂには、それぞ
れ色温度識別用アレイ部８１２ａ，８１２ｂ及び８１３
ａ，８１３ｂが形成され、点線で囲まれたアレイ部８１
２ｂ，８１３ｂには前述したように波長分布感度を変え
るための構成が施されている。この第一光電素子アレイ
部８０７ａの全域（色温度識別用アレイ部８１２ａ，８
１３ａを含む）は同じ波長分布感度を有している。この
場合、公知の像ずれ検出による焦点検出演算処理の為の
相関演算処理は、一対の光電素子アレイ部の比較領域
を、アレイ部８０７ｂの中央部（イ）に対してアレイ部
８０７ａの全域（ロ）〜（ハ）とし、この中央部（イ）
に対して全域（ロ）〜（ハ）の範囲で画素をずらして行
う。特開昭62-86318では焦点検出用のアレイ部とは全く
別に色温度識別用のアレイ部を並列して配置する方法が
開示されているが、この方法では色温度識別用のアレイ
はこの目的にしか利用できず、アレイの利用効率が悪
い。しかし本実施例では、色温度識別用アレイ部８１２
ａ，８１３ａからの画素出力データを、色温度識別用と
してのみ使用するのではなく、焦点検出のずれ検出のシ
フト範囲として使用するものであり、限られたデータを
多目的に利用できる効果がある。実際に、カメラ等に内
蔵されたＲＡＭエリアは、かなり容量が少ないので、デ
ータが多目的に使用できることはＲＡＭエリアの節約と
なり非常に有効である。

【００４０】以上のように、第四実施例では、焦点検出
用の光電素子アレイ部の端に、色温度識別用のアレイ部
を設けるので、別段、特別な色温度識別用のアレイ部を
形成することなく、簡単の構成で焦点検出精度を損なう
ことなく、色温度の識別が可能である。 − 第五実施例 − 図１０及び図１１は、本発明の第五実施例であり、焦点
検出基板の正面図を示す。

【００４１】一般に有限のピッチでサンプルして焦点検
出を行うと、サンプルピッチから決まるナイキスト周波
数以上の空間周波数を含む光像に対しては誤った焦点検
出を行ってしまうことがある。その為に、有限のピッチ
でサンプルする場合には、前記ナイキスト周波数以上の
成分が含まれないように何らかの処理が必要である。そ
の方法としては、光学系でナイキスト周波数成分以上
の成分がなくなるまでボカす方法、素子を傾けてナイ
キスト周波数成分以上を相殺する方法（アレイ配列と直
角方向に一様な構造をもつパターンに対してのみ有効だ
が、カメラの被写体にはこのような構造物が多い）、
加重加算フィルターを用い且つ最適なサンプルピッチを
とる方法等が知られている。しかしながら、の光学
系によるボケの利用は一番簡単に実施しやすいが、画素
ピッチの異なる列が二列あるので、それぞれ最適なボケ
量が異なってくる。そのために、粗いサンプルピッチに
介するナイキスト周波数以上を除去するまでボカしてし
まうと、細かいサンプルピッチの光電素子アレイでは微
細パターンの検出が不能となる欠点がある。この欠点を
解決したのが、前記の方法を適用した図１０及び前記
の方法を適用した図１１の実施例である。

【００４２】図１０では、粗いサンプルピッチの光電素
子アレイ９０９（第一光電素子アレイ部９０９ａ，第二
光電素子アレイ部９０９ｂ）の画素が図の如く１画素〜
２画素幅程度傾けて配列されている。被写体パターンＹ
のように、非常に細かい縦線が焦点検出基板９０６に投
影された時には、必ず２画素以上にまたがって投影され
るので、この縦線が画素の幅より微少量移動しても画像
出力が変化して検出可能となる。

【００４３】また、図１１では、粗いサンプルピッチの
光電素子アレイ１００９（第一光電素子アレイ部１００
９ａ及び第二光電素子アレイ部１００９ｂ）の画素は、
画素ピッチ自体が例えばサンプルピッチの半分、すなわ
ち細かいサンプルピッチの光電素子アレイ１００７の画
素ピッチと同程度のものである。この光電素子アレイ１
００９では、粗いサンプルピッチに関するナイキスト周
波数以上の成分を除いた画像出力を得る為に、シフトレ
ジスタ１０１０の最後に設けた電気的な加重加算フィル
ター１０１１で処理している。

【００４４】この加重加算フィルター１０１１を図１２
（Ａ）〜（Ｃ）に基づき説明する。図１２（Ａ）に示す
ように、シフトレジスタ１０１０から出力される個々の
データＤ１〜Ｄ５は、図１２（Ｂ）で示す重み係数ω１
〜ω５に従ってそれぞれ加重加算され、その結果、一つ
のデータとして出力信号Ｉ_nが得られる。この出力信号
Ｉ_nが、図１２（Ｃ）の如く順次、出力され、その出力
信号Ｉ_nを一つ置きにサンプル（空間的にＭＰ_Lに相
当）してインターフェイス部１１１に出力されることに
なる。

【００４５】従って、サンプルピッチの異なる複数列の
光電素子アレイすなわち、光電素子アレイ１００７及び
１００９を使用する場合に、サンプルピッチを必ずしも
前述した実施例の如く画素ピッチと同等に構成する必要
はなく、光電素子アレイの画素ピッチが１００７と１０
０９とで同じでも、加重加算フィルターを用いてサンプ
ルピッチを異ならしてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上のうように本発明によれば、早く電
荷蓄積が終了したセンサー手段の光電出力に基づき焦点
検出処理を実行するように制御しているので、各センサ
ー手段が異なる輝度の被写体を見ていたとしても、無駄
な待ち時間を無くし、焦点検出の応答性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第一実施例であり、カメラに
適用した焦点検出装置の概念図である。

【図２】図２は前記焦点検出装置の第一及び第二デフォ
ーカス量算出手段の出力タイミングを示すタイミングチ
ャート図である。

【図３】図３は前記焦点検出装置のフローチャート図で
ある。

【図４】図４は前記焦点検出装置の焦点検出基板の構成
図である。

【図５】図５は、本発明の第二実施例である焦点検出装
置の焦点検出基板１０６の正面図である。

【図６】図６は、本発明の第三実施例であり、焦点検出
装置の焦点検出基板の正面図を示す。

【図７】図７は、本発明の第四実施例であり、図７
（Ａ）は焦点検出基板の正面図を示し、図７（Ｂ）及び
図７（Ｃ）は説明の都合上、簡単化した焦点検出基板上
の色温度識別用センサの断面図を示し、図７（Ｄ）は色
温度識別用センサの分光感度分布図を示す。

【図８】図８は図７（Ａ）の改良型の焦点検出基板の正
面図を示す。

【図９】図９は焦点検出基板に一つの光電素子アレイを
形成した時の正面図を示す。

【図１０】図１０は、本発明の第五実施例であり、焦点
検出基板の正面図を示す。

【図１１】図１１は、本発明の第五実施例であり、焦点
検出基板の正面図を示す。

【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は前記焦点検出
基板の加重加算フィルターの説明図を示す。

【図１３】図１３は、従来の焦点検出装置の概念図を示
す。

【主要部分の符号の説明】

１０１…撮影レンズ、１０３…視野絞り、１０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１
００６…焦点検出基板、１０７ａ，５０７ａ，６０７ａ，７０７ａ，９０７ａ，
１００７ａ…第一光電素子アレイ部１０７ｂ，５０７ｂ，６０７ｂ，７０７ｂ，９０７ｂ，
１００７ｂ…第二光電素子アレイ部１０９ａ，５０９ａ，６０９ａ，７０９ａ，９０９ａ，
１００９ａ…第三光電素子アレイ部１０９ｂ，５０９ｂ，６０９ｂ，７０９ｂ，９０９ｂ，
１００９ｂ…第四光電素子アレイ部１０８，１１０，５０８，５１０，６０８，６１０，７
０８，７１０，９０８，９１０，１００８，１０１０…
シフトレジスタ部６１１ａ，６１１ｂ，７１２ａ，７１２ｂ，８１２ａ，
８１２ｂ…色温度識別センサ６１２…モニタ用センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山野省三東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者石月謙司東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者長谷川洋東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者小笠原昭東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ独立してフォーカス状態を検出す
るための複数の電荷蓄積型センサー手段と、前記複数の電荷蓄積型センサー手段に対する蓄積時間制
御をそれぞれの前記センサー手段毎に行い各前記センサ
ー手段による像信号の蓄積動作終了毎に蓄積動作終了信
号を形成する蓄積時間制御手段と、前記蓄積動作終了に応答して蓄積動作が終了した前記セ
ンサー手段の光電変換信号を他の前記センサー手段が像
信号の蓄積中であっても取り出し保持する保持手段と、前記保持手段に保持された光電変換信号に対する焦点検
出演算を演算する演算手段とを設け、前記蓄積動作が終了された前記センサー手段での光電変
換信号に対する焦点検出演算を他の前記センサー手段が
像信号の蓄積中であっても行わせることを特徴とする焦
点検出装置。