JPH07333489A - 焦点検出装置および焦点検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦点検出可能な撮影条件の範囲を拡大し且つ
焦点検出精度を向上させる。 【構成】 焦点検出光学系２ａにより撮影レンズ１を通
過した焦点検出用光束を光電変換素子列６０へ導き、こ
の光電変換素子列６０から出力される焦点検出用信号に
基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検出する焦点検
出装置に、光拡散特性を有する光拡散部材２ｂと、焦点
検出用光束の光路への光拡散部材２ｂの挿入と退避を行
う駆動手段２ｃと、焦点検出を行う際の条件に基づいて
光拡散部材２ｂの挿入と退避を制御する制御手段１０１
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラなどのＴＴＬ位
相差検出方式による焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からカメラなどに用いられているＴ
ＴＬ位相差検出方式の焦点検出装置の基本構成を図１３
に示す。この焦点検出装置の焦点検出光学系２ａは、撮
影レンズ１の光軸Ｏ上に撮影レンズ１の射出瞳１０、視
野マスク２０、コンデンサーレンズ３０、絞りマスク４
０、再結像レンズ５０および光電変換素子列６０が配置
されている。

【０００３】射出瞳１０の分割された二つの領域１１，
１２を透過した光束は、撮影レンズ１により視野マスク
２０の近傍に被写体の第１次像を形成する。そして、視
野マスク２０により光束の抽出が行われ、コンデンサー
レンズ３０への被写体からの光束が制限される。コンデ
ンサーレンズ３０を透過した光束は、同様に不要な光束
を制限する絞りマスク４０を経て、再結像レンズ５０に
より光電変換素子列６０上に第２次像として再形成され
る。つまり、撮影レンズ１により形成される第１次像の
後方に、コンデンサーレンズ３０、絞りマスク４０およ
び再結像レンズ５０を有する再結像系を配置して、第１
次像と略相似で且つ撮影レンズ１の焦点調節状態に応じ
て相対的な位置関係が変化する二つの第２次像を光電変
換素子列６０上に再結像させ、撮影レンズ１の焦点調節
状態を検出する。

【０００４】このようなＴＴＬ位相差検出方式の基本原
理に基づく焦点検出装置において、射出瞳１０の位置は
従来から一般的にコンデンサーレンズ３０を介して絞り
マスク４０と共役な位置にある（以下では、単に共役位
置と呼ぶ）。すなわち、射出瞳１０の光束の透過する二
つの領域１１，１２は、絞りマスク４０の二つの開口４
１，４２のコンデンサーレンズ３０による逆投影像にな
っているため、光軸Ｏ上の位置が固定され且つ光軸Ｏに
関して対称な互いに分離独立した境界の際立った領域に
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の焦点検出装置には次のような問題がある。すな
わち、実際に装着する撮影レンズの射出瞳位置は一定で
はなく、撮影レンズの種類によって様々で、コンデンサ
ーレンズによる絞りマスクと共役な位置とは異なる場合
が多い。撮影レンズの実際の射出瞳位置が著しく異なる
場合に、第１次像面上の撮影レンズの光軸より離れた位
置、すなわち撮影画面の中心以外の点で焦点検出を行う
と、撮影レンズの実際の射出瞳の、光軸に対して極めて
不対称な二つの領域を透過する光束を用いて焦点検出を
行わざるを得なくなる。そのため、二つの光束に残存す
る収差の対称性が損なわれて焦点検出に誤差を生じ、さ
らに著しい場合は、開口効率による焦点検出用光束の一
部欠損、いわゆるケラレが生じて焦点検出不能となる。

【０００６】また、コンデンサーレンズによる収差のた
め、コンデンサーレンズによる絞りマスク開口４１，４
２の逆投影像である射出瞳１０の二つの領域１１，１２
は、撮影画面上の焦点検出を行う位置によってその形
状、重心間隔などがわずかに異なってしまう。そのた
め、撮影画面上の異なる点で同一距離にある被写体に対
して焦点検出を行っても、その結果に違いが生じてしま
う。

【０００７】すなわち、上述した撮影レンズの実際の射
出瞳の光軸Ｏに対する不対称と、コンデンサーレンズに
よる収差とにより、画面中心を含む線上の、画面中心か
ら離れた位置における焦点検出結果は、画面中心におけ
る焦点検出結果との誤差が発生し易い。

【０００８】さらに、撮影レンズの製作工程において、
レンズの偏心などの組立誤差により、射出瞳１０の二つ
の領域１１，１２を透過する光束に残存する収差の不対
称性が増すため、画面中心から周辺まで焦点検出領域全
般に渡って焦点検出結果に誤差を生じ易くなる。

【０００９】このような問題点を解決するために、例え
ば特開平４−７０６１５号公報などに撮影レンズの予定
焦点面近傍に透過性を有する光拡散部材（一眼レフカメ
ラのピント板など）を配置する方法が提案されている。
しかしこの方法によると、光拡散部材は焦点検出光学系
の光路中に固定されるため、コントラストの低いパター
ンを含む被写体像が、光拡散部材が配置されている予定
焦点面近傍から外れて合焦している場合、第２次像面上
のコントラストがさらに低下するので相対的な位置関係
の判別に誤差を生じ易くなり、焦点検出結果に誤差を生
じるという問題点がある。

【００１０】本発明の目的は、焦点検出可能な撮影条件
の範囲を拡大し且つ焦点検出精度を向上させた焦点検出
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図２に対応づけて請求項１〜８の発明を説明すると、
請求項１の発明は、焦点検出光学系２ａにより撮影レン
ズ１を通過した焦点検出用光束を光電変換素子列６０へ
導き、この光電変換素子列６０から出力される焦点検出
用信号に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検出す
る焦点検出装置に適用される。そして、光拡散特性を有
する光拡散部材２ｂと、焦点検出用光束の光路への光拡
散部材２ｂの挿入と退避を行う駆動手段２ｃ，１０２
と、焦点検出を行う際の条件に基づいて光拡散部材２ｂ
の挿入と退避を制御する制御手段１０１とを備え、これ
により、上記目的を達成する。請求項２の焦点検出装置
は、制御手段１０１によって、撮影レンズ１に関するレ
ンズ情報に基づいて光拡散部材２ｂの挿入と退避を制御
するようにしたものである。請求項３の焦点検出装置
は、レンズ情報が撮影レンズ１の射出瞳位置であり、制
御手段１０１によって、撮影レンズ１の射出瞳位置が予
め設定された位置と異なる場合は光拡散部材２ｂを挿入
するようにしたものである。請求項４の焦点検出装置
は、レンズ情報が撮影レンズ１のＦ値であり、制御手段
１０１によって、撮影レンズ１のＦ値が所定値以上の場
合は光拡散部材２ｂを挿入するようにしたものである。
請求項５の焦点検出装置は、制御手段１０１によって、
被写体情報に基づいて光拡散部材２ｂの挿入と退避を制
御するようにしたものである。請求項６の焦点検出装置
は、制御手段１０１によって、光電変換素子列６０から
出力される焦点検出用信号に基づいて被写体の光強度分
布の周期パターンを検出し、光強度が振幅一定で周期的
に変化する周期パターンの場合は光拡散部材２ｂの挿入
時と退避時の光強度分布のコントラストの変化に基づい
て周期パターンの被写体に対する合焦／偽合焦を判定す
るようにしたものである。請求項７の焦点検出装置は、
制御手段１０１によって、光電変換素子列６０から出力
される焦点検出用信号に基づいて被写体の光強度分布の
空間周波数を検出し、被写体が高周波パターンの場合は
光拡散部材２ｂを挿入するようにしたものである。請求
項８の焦点検出装置は、制御手段１０１によって、焦点
検出モードに応じて光拡散部材２ｂの挿入と退避を制御
するようにしたものである。一実施例を示す図１および
図１２に対応づけて請求項９〜１１の発明を説明する
と、請求項９の発明は、焦点検出光学系２ａにより撮影
レンズ１を通過した焦点検出用光束を光電変換素子列６
０へ導き、この光電変換素子列６０から出力される焦点
検出用信号に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検
出する焦点検出装置に適用される。そして、それぞれ異
なる光拡散特性を有する複数の光拡散部材２ｂ，２ｄ
と、焦点検出用光束の光路への各光拡散部材２ｂ，２ｄ
の挿入と退避を行う駆動手段２ｃと、撮影レンズ１に関
するレンズ情報に基づいて各光拡散部材２ｂ，２ｄの挿
入と退避を制御する制御手段１０１とを備え、これによ
り、上記目的を達成する。請求項１０の焦点検出装置
は、レンズ情報が撮影レンズの射出瞳位置であり、制御
手段１０１によって、撮影レンズ１の射出瞳位置に基づ
いて各光拡散部材２ｂ，２ｄの挿入と退避を制御するよ
うにしたものである。請求項１１の焦点検出装置は、レ
ンズ情報が撮影レンズ１のＦ値であり、制御手段１０１
によって、撮影レンズ１のＦ値に基づいて各光拡散部材
２ｂ，２ｄの挿入と退避を制御するようにしたものであ
る。一実施例を示す図１および図２に対応づけて請求項
１２〜１７の発明を説明すると、請求項１２の発明は、
焦点検出光学系２ａにより撮影レンズ１を通過した焦点
検出用光束を光電変換素子列６０へ導き、この光電変換
素子列６０から出力される焦点検出用信号に基づいて撮
影レンズ１の焦点調節状態を検出する焦点検出方法に適
用される。そして、所定の焦点検出条件の場合は焦点検
出用光束の光路へ光拡散部材２ｂを挿入し、この光拡散
部材２ｂを通過した焦点検出用光束に基づいて焦点検出
を行うことにより、上記目的を達成する。請求項１３の
焦点検出方法は、撮影レンズ１の射出瞳位置が予め設定
された位置と異なる場合は焦点検出用光束の光路へ光拡
散部材２ｂを挿入するようにしたものである。請求項１
４の焦点検出方法は、撮影レンズ１のＦ値が所定値以上
の場合は焦点検出用光束の光路へ光拡散部材２ｂを挿入
するようにしたものである。請求項１５の焦点検出方法
は、光電変換素子列６０から出力される焦点検出用信号
に基づいて被写体の光強度分布の周期パターンを検出
し、光強度が振幅一定で周期的に変化する周期パターン
の場合は光拡散部材の挿入時と退避時の光強度分布のコ
ントラストの変化に基づいて周期パターンの被写体に対
する合焦／偽合焦を判定するようにしたものである。請
求項１６の焦点検出方法は、光電変換素子列６０から出
力される焦点検出用信号に基づいて被写体の光強度分布
の空間周波数を検出し、被写体が高周波パターンの場合
は焦点検出用光束の光路へ光拡散部材２ｂを挿入するよ
うにしたものである。請求項１７の焦点検出方法は、所
定の焦点検出モードが選択された場合は焦点検出用光束
の光路へ光拡散部材２ｂを挿入するようにしたものであ
る。

【００１２】

【作用】焦点検出を行う際の条件に応じて光拡散部材を
焦点検出用光束の光路へ挿入または光路から退避する。
これにより、焦点検出の際、誤差が生じ易い焦点検出条
件の場合は光拡散部材を挿入することによって誤差を最
小限に抑制できるとともに、光拡散部材を必要としない
焦点検出条件下では光拡散部材を退避して焦点検出精度
の低下を防止し、焦点検出可能な撮影条件の範囲を拡大
しながら、焦点検出精度を向上させることができる。射
出瞳位置やＦ値などの撮影レンズに関するレンズ情報に
応じて光拡散部材を焦点検出用光束の光路へ挿入または
光路から退避する。例えば、撮影レンズの射出瞳位置が
予め設定された位置と異なる場合や、撮影レンズのＦ値
が所定値以上の場合は光拡散部材を挿入する。撮影レン
ズの射出瞳位置が予め設定された位置（コンデンサーレ
ンズを介して絞りマスク開口と共役な位置）と異なる場
合、あるいは撮影レンズのＦ値が所定値以上の場合は、
二つの焦点検出用光束が実際の撮影光束の主光線（撮影
レンズの虹彩絞りの中心を通過する光線）に対して不対
称となるので、光拡散部材を焦点検出用光束の光路へ挿
入することにより、二つの焦点検出用光束に残存する収
差の不対称性を緩和して適正な焦点検出が可能となる。
また、著しい光束の不対称によりケラレが発生する場合
に、光拡散部材を挿入することによって、絞りマスクの
二つの開口のコンデンサーレンズによる逆投影像である
射出瞳の焦点検出用光束の通過する二つの領域は境界が
曖昧となり、ケラレの影響による光束重心の移動が緩和
され、検出誤差を軽減することができる。なお、光拡散
特性の異なる複数の光拡散部材の中からレンズ情報に応
じていずれかを選択し、焦点検出用光束の光路へ挿入す
るようにしてもよい。また、被写体情報に応じて光拡散
部材を焦点検出用光束の光路へ挿入または光路から退避
する。例えば、光強度が振幅一定で周期的に変化する光
強度分布を有する周期パターンの被写体の場合には、焦
点検出用光束の光路へ光拡散部材を挿入する。撮影レン
ズが周期パターンの被写体に合焦している場合は光拡散
部材を挿入しても周期パターンのコントラストがほとん
ど変化しないが、偽合焦の場合は光拡散部材を挿入する
と光拡散部材が高周波成分のカットフィルターとして機
能するため、周期パターンのコントラストが低下する。
したがって、光拡散部材を焦点検出用光束の光路へ挿入
した場合と光路から退避した場合の周期パターンのコン
トラストの変化を確認することによって、周期パターン
の被写体に対する合焦判別が可能となり、焦点検出に際
して周期パターンの被写体に対する偽合焦を避けること
ができる。さらに、被写体が高周波パターンの場合は光
拡散部材を挿入する。光拡散部材が高周波成分カットフ
ィルターとして機能するため焦点検出用信号の高周波成
分が除去され、低周波成分に基づいて焦点検出を行うこ
とが可能となり、高周波パターンの被写体に対する焦点
検出誤差を低減できる。さらにまた、例えば広域な焦点
検出領域を有し且つその焦点検出領域中で主要被写体を
選択するための焦点検出モードを複数備える場合、所定
の焦点検出モードが選択された場合に光拡散部材を挿入
することにより、被写体画像中に内在する低周波成分を
抽出して焦点検出を行うことができ、広域な焦点検出領
域全般に対して平均的且つ代表的な位置の焦点検出を行
うことが可能となる。

【００１３】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【００１４】

【実施例】図１〜図１２により、本発明の一実施例を説
明する。なお、これらの図において図１３に示す従来装
置と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を
中心に説明する。図１は一実施例の焦点検出装置を装備
するカメラの断面図である。撮影レンズ１を通過した被
写体からの光束の一部は、主ミラー３で反射されて焦点
板４ａを介して周知のペンタプリズム４に導かれ、接眼
レンズ４ｂを介してファインダ視野内の被写体像が視認
できる。

【００１５】焦点検出装置２は、上述したＴＴＬ位相差
検出方式の焦点検出光学系２ａを備える。撮影レンズ１
を通過した被写体からの光束の一部は、上記主ミラー３
を透過してその背面側に設けた副ミラー５へ導かれ、副
ミラー５で反射されてカメラボディの下方に配置される
焦点検出装置２へ導かれる。この光束は、撮影レンズ１
の焦点調節状態を検出するために用いられる焦点検出用
光束である。

【００１６】この実施例では、焦点検出装置２へ入射す
る焦点検出用光束の光路（以下では、単に焦点検出用光
路と呼ぶ）の、焦点検出光学系２ａの直前の位置に、十
分な透過性を有する光拡散部材２ｂと、この光拡散部材
２ｂを焦点検出用光路へ挿入または焦点検出用光路から
退避するための駆動機構２ｃとその駆動回路１０２を備
える。

【００１７】図２は、焦点検出装置２を撮影レンズ１の
光軸Ｏ上に展開した説明図である。撮影レンズ１の射出
瞳１０の二つの領域１１，１２を通過した焦点検出用光
束は、主ミラー３および副ミラー５を経て視野マスク２
０の近傍に物体の第１次像を形成する。図１３に示す基
本構成の焦点検出装置と同様に、二つの焦点検出用光束
は、コンデンサーレンズ３０、絞りマスク４０および再
結像レンズ５０を経て、光電変換素子列６０上に第１次
像と略相似で且つ撮影レンズ１の焦点調節状態に応じて
相対的な位置関係が変化する二つの第２次像を形成し、
その光量分布に応じた電気信号を生成する。この電気信
号は、撮影レンズ１の焦点調節状態を検出するために用
いられる焦点検出用信号である。

【００１８】ふたたび図１に戻り、焦点検出用光路への
光拡散部材２ｂの挿入と退避を決定するための回路構成
を説明する。撮影レンズ１を内蔵するレンズ鏡筒１ａ
は、撮影レンズ１の実際の射出瞳位置やＦナンバーなど
のレンズ情報を記憶するレンズ情報メモリ１０３を備え
ている。また演算回路１０４は、焦点検出装置２の光電
変換素子列６０から出力される焦点検出用信号に基づい
て撮影レンズ１の焦点調節状態を示す被写体像情報を出
力する。焦点検出モード外部入力部材１０５は各種焦点
検出モードを設定するための操作部材を備えている。判
定回路１０１は、レンズ情報記憶メモリ１０３から送ら
れるレンズ情報と、演算回路１０４から送られる被写体
像情報と、焦点検出モード外部入力部材１０５から送ら
れる焦点検出モード情報とに基づいて、光拡散部材２ｂ
を焦点検出用光路へ挿入するか、または焦点検出用光路
から退避させるかの判定を行い、判定結果に基づいて駆
動回路１０２を制御する。

【００１９】またこの実施例では、焦点検出光学系２ａ
の視野マスク２０とコンデンサーレンズ３０との間に、
焦点検出用光束から不要な赤外光成分を除去する赤外カ
ットフィルター２１を設けるとともに、さらにコンデン
サーレンズ３０と絞りマスク４０との間に、焦点検出用
光路を折り曲げるためのミラー３１（図２に破線で示
す）を設ける。

【００２０】図３は焦点検出光学系２ａの絞りマスク４
０の正面図である。また、図４はコンデンサーレンズ３
０による絞りマスク４０の二つの開口４１，４２の射出
瞳１０上への逆投影像を示す図であり、（ａ）は光拡散
部材２が焦点検出用光路から退避されている場合を示
し、（ｂ）は光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入し
た場合を示す。光拡散部材２ｂを焦点検出用光路から退
避した場合（図４（ａ））は、焦点検出用光束が透過す
る二つの領域１１，１２が、撮影レンズ１の光軸Ｏに対
して対称な互いに分離独立した境界の際立った状態にな
る。これに対して光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿
入した場合（図４（ｂ））は、焦点検出用光束が透過す
る二つの領域１１，１２が、それぞれの領域が拡大し且
つ境界があいまいとなり、撮影レンズ１の光軸Ｏを挟ん
でオーバーラップする状態になる。

【００２１】撮影レンズの実際の射出瞳位置がコンデン
サーレンズ３０による絞りマスク４０と共役な射出瞳１
０の位置（共役位置）と著しく異なる場合、または、Ｆ
ナンバーの大きな撮影レンズを装着したためにレンズの
開口が小さいので焦点検出用光束の透過領域１１，１２
が開口内に収まらない場合は、光拡散部材２ｂを焦点検
出用光路へ挿入することにより、図４（ｂ）に示すよう
に拡大した領域１１，１２から焦点検出光束を得ること
ができる。これにより、二つの焦点検出用光束に残存す
る収差の不対称性や焦点検出用光束のケラレの影響を緩
和することが可能となり、光拡散部材２ｂを挿入しない
場合に比べて適正な焦点検出用信号を得ることができ、
射出瞳位置が共役位置と異なる撮影レンズや、Ｆナンバ
ーの大きな撮影レンズを装着した時の焦点検出精度が向
上する。

【００２２】図５は、射出瞳位置やＦナンバーなどの撮
影レンズ１に関するレンズ情報に基づく判定回路１０１
の判定動作を示すフローチャートである。ステップＳ２
０１において、レンズ情報記憶メモリ１０３から撮影レ
ンズ１の射出瞳位置やＦナンバーなどのレンズ情報を読
み込み、続くステップＳ２０２で、レンズ情報に基づい
て焦点検出用光路へ光拡散部材２ｂを挿入するか否かを
判別する。撮影レンズ１の実際の射出瞳位置が共役位置
から所定距離以上離れている場合、あるいは撮影レンズ
１のＦナンバーが所定値以上の場合は、光拡散部材２ｂ
を焦点検出用光路へ挿入する必要があるのでステップＳ
２０３へ進み、駆動回路１０２を制御して駆動機構２ｃ
により光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入する。一
方、撮影レンズ１の射出瞳位置が共役位置から所定距離
以内にあり、且つ撮影レンズ１のＦナンバーが所定値よ
りも小さい場合は、光拡散部材を焦点検出用光路へ挿入
する必要がないのでステップＳ２１３へ進み、駆動回路
１０２を制御して駆動機構２ｃにより光拡散部材２ｂを
光路から退避させる。

【００２３】ステップＳ２０４で焦点検出装置２の光電
変換素子列６０から焦点検出用信号を入力し、ステップ
Ｓ２０５で演算回路１０４により焦点検出用信号に基づ
いて周知の焦点検出演算を行い、撮影レンズ１の焦点調
節状態を検出する。ステップＳ２０６において、演算回
路１０４により検出された焦点調節状態に基づいて撮影
レンズ１が被写体に合焦しているか否かを判別し、撮影
レンズ１が合焦していれば処理を終了し、合焦していな
ければステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７で
は、不図示のレンズ駆動装置により撮影レンズ１を駆動
して焦点調節を行い、ステップＳ２０４へ戻る。

【００２４】図６は、光強度が振幅一定で周期的に変化
する周期パターンの光強度分布の被写体に対して合焦し
ている時の光電変換素子列６０の二つの受光部６１，６
２の出力を示す図であり、（ａ）は光拡散部材２ｂを焦
点検出用光路から退避した場合の出力を示し、（ｂ）は
光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入した場合の出力
を示す。光拡散部材２ｂを焦点検出用光路から退避した
場合（図６（ａ））は、受光部６１と６２の出力の比較
により周期パターンの被写体像が予定焦点面上に結像し
ていることを示す焦点検出用信号が出力される。一方、
光拡散部材２ｂを焦点検出用光束の光路に挿入した場合
（図６（ｂ））は、（ａ）に示す光拡散部材２ｂを退避
した場合とほぼ同じ振幅の周期パターンの焦点検出用信
号が出力される。すなわち、撮影レンズが周期パターン
の被写体に合焦している場合は、焦点検出用光路へ光拡
散部材２ｂを挿入した時と退避した時とで焦点検出用信
号のコントラストがほとんど変化しない。

【００２５】図７は、周期パターンの被写体に対して撮
影レンズ１が予定焦点面から外れて合焦している、いわ
ゆる偽合焦の際の光電変換素子列６０の二つの受光部６
１，６２の出力を示す図であり、（ａ）は光拡散部材２
ｂを退避した場合の出力を示し、（ｂ）は光拡散部材２
ｂを挿入した場合の出力を示す。光拡散部材２ｂを焦点
検出用光路から退避した場合（図７（ａ））は、図６
（ａ）に示す合焦時の信号とほぼ同様であり、受光部６
１と６２の出力の比較により周期パターンの被写体像が
予定焦点面上に合焦していると判定されてしまう。一
方、光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入した場合
（図７（ｂ））は、焦点検出用信号の振幅が低下する。
すなわち、撮影レンズが周期パターンの被写体に偽合焦
している場合は、光拡散部材２ｂを予定焦点面近傍に挿
入すると焦点検出用信号のコントラストが低下する。

【００２６】図８は、演算回路１０４からの被写体像情
報に基づく判定回路１０１の判定動作を示すフローチャ
ートである。このフローチャートにより、被写体像情報
に基づいて周期パターンの被写体に対する偽合焦を回避
する動作を説明する。ステップＳ３０１で、焦点検出装
置２の光電変換素子列６０から焦点検出用信号を入力
し、続くステップＳ３０２で、演算回路１０４により光
電変換素子列６０の受光素子ごとの焦点検出用信号に基
づいて被写体像の周期性を演算する。ステップＳ３０３
で被写体が周期パターンか否かを判別し、周期パターン
の被写体であればステップＳ３０４へ進み、そうでなけ
ればステップＳ３２４へ進む。

【００２７】被写体が周期パターンの場合は、ステップ
Ｓ３０４で駆動回路１０２を制御して光拡散部材２ｂを
焦点検出用光束の光路に挿入し、ステップＳ３０５へ進
む。ステップＳ３０５では、焦点検出装置２の光電変換
素子列６０から焦点検出用信号を入力し、不図示のメモ
リに記憶する。ステップＳ３０６で演算回路１０４によ
り焦点検出用信号に基づいて周知の焦点検出演算を行
い、撮影レンズ１の焦点調節状態を検出する。ステップ
Ｓ３０７において、演算回路１０４により検出された焦
点調節状態に基づいて撮影レンズ１が被写体に合焦して
いるか否かを判別し、撮影レンズ１が合焦していればス
テップＳ３０９へ進み、合焦していなければステップＳ
３０８へ進む。ステップＳ３０８では、不図示のレンズ
駆動装置により撮影レンズ１を駆動して焦点調節を行
い、ステップＳ３０５へ戻る。

【００２８】周期パターンの被写体に対して光拡散部材
２ｂを焦点検出用光路へ挿入し、撮影レンズが被写体に
合焦していると判定された時は、ステップＳ３０９で光
拡散部材２ｂを焦点検出用光路から退避する。次にステ
ップＳ３１０で焦点検出装置２の光電変換素子列６０か
ら焦点検出用信号を入力し、ステップＳ３１１でメモリ
に記憶されている光拡散部材２ｂを挿入した時の焦点検
出用信号と比較し、周期パターンの被写体に対する撮影
レンズの合焦、偽合焦を演算する。ステップＳ３１２で
偽合焦か否かを判別し、偽合焦であればステップＳ３０
４へ戻って上記処理を繰り返し、偽合焦でなければ処理
を終了する。

【００２９】被写体が周期パターンでない時は、ステッ
プＳ３２４で焦点検出用光路へ光拡散部材２ｂを挿入せ
ずにステップＳ３２５へ進む。ステップＳ３２５で光電
変換素子列６０から焦点検出用信号を入力し、続くステ
ップＳ３２６で演算回路１０４により焦点検出用信号に
基づいて焦点検出演算を行い、撮影レンズ１の焦点調節
状態を検出する。ステップＳ３２７において、演算回路
１０４により検出された焦点調節状態に基づいて撮影レ
ンズが被写体に合焦しているか否かを判別し、合焦して
いれば処理を終了し、合焦していなければステップＳ３
２５へ戻って焦点検出を繰り返す。

【００３０】図９は、被写体の光強度分布の空間周波数
が高い、いわゆる高周波パターンを含む被写体に対して
撮影レンズ１が予定焦点面から外れて合焦している場合
の光電変換素子列６０の二つの受光部６１，６２の出力
を示す図であり、（ａ）は光拡散部材２ｂを退避した場
合の出力を示し、（ｂ）は光拡散部材２ｂを挿入した場
合の出力を示す。光拡散部材２ｂを焦点検出用光路から
退避した場合（図９（ａ）は、出力信号が光電変換素子
列６０の画素のピッチよりも細かい類似パターンの繰り
返しとなるため、受光部６１と６２の焦点検出用信号に
基づく焦点検出演算において誤差を生じ易い。一方、光
拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入した場合（図９
（ｂ））は、光拡散部材２ｂにより被写体像に含まれる
高周波成分が除去され、光電変換素子列６０から低周波
の焦点検出用信号が出力される。つまり、高周波数パタ
ーンの被写体に対しては、光拡散部材を焦点検出用光路
へ挿入することによって焦点検出誤差を低減することが
できる。

【００３１】図１０は、演算回路１０４からの被写体像
情報に基づく判定回路１０１の判定動作を示すフローチ
ャートである。このフローチャートにより、被写体情報
に基づいて高周波パターンの被写体に対する焦点検出誤
差を低減する動作を示す。ステップ４０１で光電変換素
子列６０から焦点検出用信号を入力し、続くステップ４
０２で演算回路１０４により光電変換素子列６０の受光
素子ごとの焦点検出用信号に基づいて被写体像の周期性
を演算する。ステップＳ４０３において被写体が高周波
パターンであるか否かを判別し、高周波パターンの被写
体であればステップＳ４０４へ進んで焦点検出光路へ光
拡散部材２ｂを挿入し、高周波パターンでなければステ
ップＳ４１４へ進んで光拡散部材２ｂを挿入しない。ス
テップＳ４０５で光電変換素子列６０から焦点検出用信
号を入力し、続くステップＳ４０７で演算回路１０４に
より焦点検出用信号に基づいて焦点検出演算を行い、撮
影レンズ１の焦点調節状態を検出する。ステップＳ４０
７では、演算回路１０４により検出された焦点調節状態
に基づいて撮影レンズ１が被写体に合焦しているか否か
を判別し、合焦していれば処理を終了し、合焦していな
ければステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０８で
は、撮影レンズ１の焦点調節を行ってステップＳ４０５
へ戻り、上記処理を繰り返す。

【００３２】図１１は、外部入力部材１０５により設定
された焦点検出モードに基づく判定回路１０１の判定動
作を示すフローチャートである。ステップＳ５０１で外
部入力部材１０５から焦点検出モードの選択情報を入力
し、ステップ５０２で選択された焦点検出モードに基づ
いて光拡散部材２ｂを焦点検出用光路へ挿入すべきか否
かを判別する。例えば、複数の焦点検出領域において検
出された焦点検出結果に基づいて最終的な撮影レンズの
焦点調節状態を決定する場合には、それぞれの焦点検出
結果の平均値を選択する焦点検出モードや、至近を示す
焦点検出結果を選択する焦点検出モードなどがあるが、
それらの焦点検出モードごとに光拡散部材２ｂを用いる
か否かを予め設定しておき、選択された焦点検出モード
に応じて光拡散部材２ｂの挿入を決定する。複数の焦点
検出結果の平均値を選択する焦点検出モードなどの、予
め光拡散部材２ｂを挿入することが設定された焦点検出
モードが選択された時はステップＳ５０３へ進み、焦点
検出用光路へ光拡散部材２ｂを挿入する。一方、予め光
拡散部材２ｂが不要と設定された焦点検出モードが選択
された時はステップＳ５１３へ進み、光拡散部材２ｂを
挿入しない。

【００３３】ステップＳ５０４で光電変換素子列６０か
ら焦点検出用信号を入力し、続くステップＳ５０５で焦
点検出用信号に基づいて演算回路１０４により焦点検出
演算を行い、撮影レンズ１の焦点調節状態を検出する。
ステップＳ５０６で検出された撮影レンズ１の焦点調節
状態に基づいて合焦しているか否かを判別し、合焦して
いれば処理を終了し、合焦していなければステップＳ５
０７へ進んで撮影レンズ１の焦点調節を行った後、ステ
ップＳ５０４へ戻る。

【００３４】上述した実施例では撮影レンズの実際の射
出瞳位置やＦナンバーなどレンズ情報は、レンズ鏡筒に
内蔵されたレンズ情報メモリーに予め記憶させておき、
判定時に読み出す例を示したが、レンズ鏡筒のマウント
部を介して機械的にレンズ情報を伝達したり、外部から
レンズ情報を入力するなど、他の方法によりレンズ情報
を入力するようにしてもよい。

【００３５】さらに、判定手段１０１における周期パタ
ーン、高周波パターンの判定に対しては、専用の判定ア
ルゴリズムを用いて判定するようにしてもよく、あるい
は、操作部材を設けて判定処理に撮影者の意思を反映さ
せるようにしてもよい。

【００３６】また、上述した実施例では一つの焦点検出
光学系２ａを備えた焦点検出装置２を例に上げて説明し
たが、複数の焦点検出光学系を備え、異なる位置あるい
は方向に対して焦点検出が可能な焦点検出装置に対して
も本発明を適用できる。

【００３７】さらに、上述した構成による焦点検出装置
２において、拡散特性の異なる光拡散部材を複数備え、
焦点調節状態を検出する条件により光拡散部材を切り換
えるようにしてもよい。そのような構成による実施例の
概略構成の展開図を図１２に示す。図中２ｄは前述の光
拡散部材２ｂと異なる拡散特性を有する光拡散部材であ
り、駆動機構２ｃにより焦点検出用光路へ光拡散部材２
ｂまたは光拡散部材２ｄを挿入したり、あるいは２つの
光拡散部材２ｂ、２ｄをともに光路から退避させる。

【００３８】また、上述した実施例では駆動回路１０２
および駆動機構２ｃによって光拡散部材２ｂを機械的に
可動する例を示したが、電気的に光拡散特性を可変でき
る液晶などの光拡散部材を所定の焦点検出用光路に固定
し、その駆動回路により光拡散特性を駆動制御するよう
にしてもよい。

【００３９】以上の実施例の構成において、焦点検出光
学系２ａが焦点検出光学系を、光電変換素子列６０が光
電変換素子列を、光拡散部材２ｂ，２ｄが光拡散部材
を、駆動機構２ｃおよび駆動回路１０２が駆動手段を、
判定回路１０１が制御手段をそれぞれ構成する。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、焦
点検出を行う際の条件に応じて光拡散部材を焦点検出用
光束の光路へ挿入または光路から退避するようにしたの
で、誤差が生じ易い焦点検出条件の場合は光拡散部材を
挿入することによって誤差を最小限に抑制できるととも
に、光拡散部材を必要としない焦点検出条件下では光拡
散部材を退避して焦点検出精度の低下を防止し、焦点検
出可能な撮影条件の範囲を拡大しながら、焦点検出精度
を向上させることができる。射出瞳位置やＦ値などの撮
影レンズに関するレンズ情報に応じて光拡散部材を焦点
検出用光束の光路へ挿入または光路から退避する。例え
ば、撮影レンズの射出瞳位置が予め設定された位置と異
なる場合や、撮影レンズのＦ値が所定値以上の場合は光
拡散部材を挿入するようにした。撮影レンズの射出瞳位
置が予め設定された位置（コンデンサーレンズを介して
絞りマスク開口と共役な位置）と異なる場合、あるいは
撮影レンズのＦ値が所定値以上の場合は、二つの焦点検
出用光束が実際の撮影光束の主光線（撮影レンズの虹彩
絞りの中心を通過する光線）に対して不対称となるの
で、光拡散部材を焦点検出用光束の光路へ挿入すること
により、二つの焦点検出用光束に残存する収差の不対称
性を緩和して適正な焦点検出が可能となる。また、著し
い光束の不対称によりケラレが発生する場合に、光拡散
部材を挿入することによって、絞りマスクの二つの開口
のコンデンサーレンズによる逆投影像である射出瞳の焦
点検出用光束の通過する二つの領域は境界が曖昧とな
り、ケラレの影響による光束重心の移動が緩和され、検
出誤差を軽減することができる。なお、光拡散特性の異
なる複数の光拡散部材の中からレンズ情報に応じていず
れかを選択し、焦点検出用光束の光路へ挿入するように
してもよい。また、被写体情報に応じて光拡散部材を焦
点検出用光束の光路へ挿入または光路から退避するよう
にした。例えば、光強度が振幅一定で周期的に変化する
光強度分布を有する周期パターンの被写体の場合には、
焦点検出用光束の光路へ光拡散部材を挿入する。撮影レ
ンズが周期パターンの被写体に合焦している場合は光拡
散部材を挿入しても周期パターンのコントラストがほと
んど変化しないが、偽合焦の場合は光拡散部材を挿入す
ると光拡散部材が高周波成分のカットフィルターとして
機能するため、周期パターンのコントラストが低下す
る。したがって、光拡散部材を焦点検出用光束の光路へ
挿入した場合と光路から退避した場合の周期パターンの
コントラストの変化を確認することによって、周期パタ
ーンの被写体に対する合焦判別が可能となり、焦点検出
に際して周期パターンの被写体に対する偽合焦を避ける
ことができる。さらに、被写体が高周波パターンの場合
は光拡散部材を挿入するようにした。光拡散部材が高周
波成分カットフィルターとして機能するため焦点検出用
信号の高周波成分が除去され、低周波成分に基づいて焦
点検出を行うことが可能となり、高周波パターンの被写
体に対する焦点検出誤差を低減できる。さらにまた、例
えば広域な焦点検出領域を有し且つその焦点検出領域中
で主要被写体を選択するための焦点検出モードを複数備
える場合、所定の焦点検出モードが選択された場合に光
拡散部材を挿入することにより、被写体画像中に内在す
る低周波成分を抽出して焦点検出を行うことができ、広
域な焦点検出領域全般に対して平均的且つ代表的な位置
の焦点検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の焦点検出装置を装備したカメラの断
面図。

【図２】一実施例の焦点検出装置を撮影レンズの光軸上
に展開した説明図。

【図３】焦点検出光学系の絞りマスクの正面図。

【図４】コンデンサーレンズによる絞りマスク開口の撮
影レンズの射出瞳上への逆投影像を示す図。

【図５】射出瞳位置やＦナンバーなどのレンズ情報に基
づく判定回路の判定動作を示すフローチャート。

【図６】周期パターンの光強度分布を有する被写体に対
して撮影レンズが合焦している時の光電変換素子列の二
つの受光部の出力を示す図。

【図７】周期パターンの被写体に対して撮影レンズが予
定焦点面から外れて合焦している時の光電変換素子列の
二つの受光部の出力を示す図。

【図８】演算回路からの被写体像情報に基づく判定回路
の判定動作を示すフローチャート。

【図９】高周波パターンの被写体に対して撮影レンズが
予定焦点面から外れて合焦している時の光電変換素子列
の出力を示す図。

【図１０】演算回路からの被写体像情報に基づく判定回
路の判定動作を示すフローチャート。

【図１１】外部入力部材により設定された焦点検出モー
ドに基づく判定回路の判定動作を示すフローチャート。

【図１２】２個の光拡散部材を設置した実施例の変形例
の焦点検出光学系の構成を示す図。

【図１３】従来の焦点検出装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ 焦点検出装置 ２ａ 焦点検出光学系 ２ｂ 光拡散部材 ２ｃ 駆動機構 ２ｄ 光拡散部材 ３ 主ミラー ４ ペンタプリズム ４ａ 焦点板 ４ｂ 接眼レンズ ５ 副ミラー １０ 撮影レンズの射出瞳 １１ 射出瞳の領域 １２ 射出瞳の領域 ２０ 視野マスク ２１ 赤外カットフィルター ３０ コンデンサーレンズ ３１ ミラー ４０ 絞りマスク ４１ 開口 ４２ 開口 ５０ 再結像レンズ ５１ 再結像レンズ部 ５２ 再結像レンズ部 ６０ 光電変換素子列 ６１ 素子列（受光部） ６２ 素子列（受光部） １０１ 判定回路 １０２ 駆動回路 １０３ レンズ情報記憶メモリ １０４ 演算回路 １０５ 焦点検出モード外部入力部材 Ｏ 撮影レンズ光軸

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点検出光学系により撮影レンズを通過
   した焦点検出用光束を光電変換素子列へ導き、この光電
   変換素子列から出力される焦点検出用信号に基づいて前
   記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に
   おいて、 光拡散特性を有する光拡散部材と、 前記焦点検出用光束の光路への前記光拡散部材の挿入と
   退避を行う駆動手段と、 焦点検出を行う際の条件に基づいて前記光拡散部材の挿
   入と退避を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
   る焦点検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記制御手段は前記撮影レンズに関するレンズ情報に基
   づいて前記光拡散部材の挿入と退避を制御することを特
   徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記レンズ情報は前記撮影レンズの射出瞳位置であり、 前記制御手段は前記撮影レンズの射出瞳位置が予め設定
   された位置と異なる場合は前記光拡散部材を挿入するこ
   とを特徴とする焦点検出装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記レンズ情報は前記撮影レンズのＦ値であり、 前記制御手段は前記撮影レンズのＦ値が所定値以上の場
   合は前記光拡散部材を挿入することを特徴とする焦点検
   出装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記制御手段は被写体情報に基づいて前記光拡散部材の
   挿入と退避を制御することを特徴とする焦点検出装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記制御手段は、前記光電変換素子列から出力される焦
   点検出用信号に基づいて被写体の光強度分布の周期パタ
   ーンを検出し、光強度が振幅一定で周期的に変化する周
   期パターンの場合は前記光拡散部材の挿入時と退避時の
   光強度分布のコントラストの変化に基づいて前記周期パ
   ターンの被写体に対する合焦／偽合焦を判定することを
   特徴とする焦点検出装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記制御手段は、前記光電変換素子列から出力される焦
   点検出用信号に基づいて被写体の光強度分布の空間周波
   数を検出し、被写体が高周波パターンの場合は前記光拡
   散部材を挿入することを特徴とする焦点検出装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記制御手段は焦点検出モードに応じて前記光拡散部材
   の挿入と退避を制御することを特徴とする焦点検出装
   置。
9. 【請求項９】 焦点検出光学系により撮影レンズを通過
   した焦点検出用光束を光電変換素子列へ導き、この光電
   変換素子列から出力される焦点検出用信号に基づいて前
   記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に
   おいて、 それぞれ異なる光拡散特性を有する複数の光拡散部材
   と、 前記焦点検出用光束の光路への前記各光拡散部材の挿入
   と退避を行う駆動手段と、 前記撮影レンズに関するレンズ情報に基づいて前記各光
   拡散部材の挿入と退避を制御する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする焦点検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の焦点検出装置におい
    て、 前記レンズ情報は前記撮影レンズの射出瞳位置であり、 前記制御手段は前記撮影レンズの射出瞳位置に基づいて
    前記各光拡散部材の挿入と退避を制御することを特徴と
    する焦点検出装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の焦点検出装置におい
    て、 前記レンズ情報は前記撮影レンズのＦ値であり、 前記制御手段は前記撮影レンズのＦ値に基づいて前記各
    光拡散部材の挿入と退避を制御することを特徴とする焦
    点検出装置。
12. 【請求項１２】 焦点検出光学系により撮影レンズを通
    過した焦点検出用光束を光電変換素子列へ導き、この光
    電変換素子列から出力される焦点検出用信号に基づいて
    前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出方法
    において、 所定の焦点検出条件の場合は前記焦点検出用光束の光路
    へ光拡散部材を挿入し、この光拡散部材を通過した焦点
    検出用光束に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする
    焦点検出方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の焦点検出方法にお
    いて、 前記撮影レンズの射出瞳位置が予め設定された位置と異
    なる場合は前記焦点検出用光束の光路へ前記光拡散部材
    を挿入することを特徴とする焦点検出方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の焦点検出方法にお
    いて、 前記撮影レンズのＦ値が所定値以上の場合は前記焦点検
    出用光束の光路へ前記光拡散部材を挿入することを特徴
    とする焦点検出方法。
15. 【請求項１５】 請求項１２に記載の焦点検出方法にお
    いて、 前記光電変換素子列から出力される焦点検出用信号に基
    づいて被写体の光強度分布の周期パターンを検出し、光
    強度が振幅一定で周期的に変化する周期パターンの場合
    は前記光拡散部材の挿入時と退避時の光強度分布のコン
    トラストの変化に基づいて前記周期パターンの被写体に
    対する合焦／偽合焦を判定することを特徴とする焦点検
    出方法。
16. 【請求項１６】 請求項１２に記載の焦点検出方法にお
    いて、 前記光電変換素子列から出力される焦点検出用信号に基
    づいて被写体の光強度分布の空間周波数を検出し、被写
    体が高周波パターンの場合は前記焦点検出用光束の光路
    へ前記光拡散部材を挿入することを特徴とする焦点検出
    方法。
17. 【請求項１７】 請求項１２に記載の焦点検出方法にお
    いて、 所定の焦点検出モードが選択された場合は前記焦点検出
    用光束の光路へ前記光拡散部材を挿入することを特徴と
    する焦点検出方法。