JPH083575B2 - 焦点検出装置を備えたカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカメラ等の焦点検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、フィールドレンズとレンズレットアレイから成
る焦点検出光学系と、その直後に配置された１対のイメ
ージセンサと、該イメージセンサの出力を所定のアルゴ
リズムにより処理する手段とによって構成された焦点検
出装置（特開昭54−159259に開示されたカメラ等の焦点
検出装置）や、フィールドレンズと１対の再結像レンズ
とから成る焦点検出光学系と、再結像面に配置された１
対のイメージセンサと、該イメージセンサの出力を所定
のアルゴリズムにより処理する手段とによって構成され
た焦点検出装置（特開昭54−104859に開示された焦点検
出装置）等が知られている。

従来この種の焦点検出装置においては、カメラ等の撮
影光学系や焦点検出光学系の赤外収差による焦点検出精
度の悪影響を除去するために、焦点検出光学系の光路中
に赤外カットフィルタを設置して赤外光を除去してい
た。一般にこの種の赤外カットフィルタにおいては分光
透過率が50％となる波長（以下カット波長と呼ぶ）は可
視光領域と赤外光領域の境界の650〜700nmに取られてい
る。このような赤外カットフィルタを使用することによ
り焦点検出には可視光のみを利用することになり、光学
系の赤外収差の影響を受けることなく高精度な焦点検出
が可能となる。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら上記の焦点検出装置においては被写体輝
度が低くなると、イメージセンサとしてCCDのような電
荷蓄積型素子を使用していた場合には、その電荷蓄積時
間が、むやみに長くなり焦点検出装置の応答性が悪くな
るという欠点があった。

又上記のように被写体輝度が低い場合には、補助光装
置により被写体を証明することも知られているが、その
光源波長は、人にまぶしさを与えないことや高出力が得
られること等の理由で赤外波長に選ばれてることが多
い。このような場合には、焦点検出装置に前記のような
赤外カットフィルタを使用すると、せっかく補助光装置
により補助照明を行ってもその抽出効率が悪かったりひ
どい場合には補助照明の効果が全く得られないというこ
とになってしまうという欠点があった。

逆に低輝度時や、補助光照明時のことを重視して焦点
検出光学系の光路中に配置する赤外カットフィルタのカ
ット波長をより長波長側にのばし赤外光を一部焦点検出
に利用することも考えられる。このようにすれば低輝度
時においても、イメージセンサには可視光＋赤外光の光
量が得られ、CCD等のイメージセンサの蓄積時間も可視
光のみの光量の時よりも短くて済むので焦点検出装置の
応答性も維持できるし、補助光照明時でも効率よく焦点
検出が行なえる。しかしこのような焦点検出装置は通常
輝度の被写体に対しては前に述べたような撮影光学系や
焦点検出光学系の赤外収差の影響により焦点検出精度が
悪くなるという欠点を有していた。

本発明はこれらの欠点を解決し、通常輝度においては
高精度な焦点検出ができると同時に低輝度においても、
焦点検出限界輝度が低く、又補助光焦点検出も可能な焦
点検出装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本願発明は、一実施例を表す図１に対応付けて説明す
ると、被写体に特定波長の近赤外光を照明する照明手段
（３）を用いて前記被写体の焦点検出検出を行う焦点検
出装置を備えたカメラであって、撮影レンズ（21）を透
過した被写体光を集光する焦点検出光学系と、前記被写
体の輝度を検出する輝度検出手段（11）と、前記特定波
長よりも赤外側の波長をカットして、可視光のみを透過
させる分光特性を有する第１の光学フィルタ（15A）
と、前記可視光を透過させるとともに、前記特定波長を
含む所定の赤外波長を透過させる分光特性を有する第２
の光学フィルタ（15B）と、第１の光学フィルタ（15A）
と第２の光学フィルタ（15B）とのいずれか一方を前記
焦点検出光学系の光路中に挿入する切換手段（14）と、
輝度検出手段（11）より検出された前記被写体の輝度が
所定値以上のときは、照明手段（３）の照明を禁止させ
るとともに、第１の光学フィルタ（15A）を前記焦点検
出光学系の光路中に挿入させるように切換手段（14）を
制御し、輝度検出手段（11）より検出された前記被写体
の輝度が所定値未満のときは、照明手段（３）により前
記被写体を照明させるとともに、第２の光学フィルタ
（15B）を前記焦点検出光学系の光路中に挿入させるよ
うに切換手段（14）を制御する制御手段（11）と、前記
焦点検出光学系を透過した被写体光に基づいて、前記被
写体の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（11）とを
設けている。

（作用） 本発明は、分光特性の異なるフィルタを焦点検出光路
中で切り替えることにより、焦点検出に用いられる光束
の分光分布を焦点検出に対して最適化する。

（実施例） 第１図は本発明の実施例であり、カメラボディ１には
種々の交換レンズ２が装着可能であり、また焦点検出を
補助する為に被写体に光を投射する補助光装置３が内蔵
あるいは着脱自在となるように設けられている。レンズ
２の撮影光学系21を通過した光束は、カメラボディ内の
メインミラー５を通りサブミラー６により反射され、焦
点検出光学系及びイメージセンサからなるセンサモジュ
ール13に導かれる。イメージセンサ駆動手段12は、中央
処理手段11からイメージセンサの蓄積開始及び終了の信
号を受けてイメージセンサの蓄積時間を制御すると共
に、イメージセンサの駆動に必要な種々のクロツクをイ
メージセンサに与えている。中央処理手段11は、イメー
ジセンサにより光電変換されたデータをとり込み、焦点
検出アルゴリズムによりこれらのデータを処理して焦点
検出を行い、撮影光学系21の焦点調整状態に関する情報
を得る。

フィルタ切換手段14は中央処理手段11の指令によりフ
ィルタ15を焦点検出光学系中で駆動する。

レンズ２内に設けられたレンズ情報送出手段22は中央
処理手段11に対して撮影光学系21の赤外収差データ等の
情報を出力する。

補助光装置３は、投光光学系31、IRED（近赤外発光ダ
イオード）等の光源32、光源駆動手段33から成り、光源
駆動手段33は中央処理手段11の指令を受けて光源32を発
光させ、投光光学系31により被写体が照明されるように
なっており、例えば被写体上に特定のパターンが投影さ
れる。この補助光装置３は、被写体が暗く焦点検出が不
可能である場合に、自動的にあるいは外部操作に応じて
作動させられるように構成されている。この補助光装置
３の作動により、暗い被写体でもセンサモジュール13に
より検出されて、その検出データが中央処理手段11によ
り処理され焦点検出状態が求められる。

フィルタ15は分光透過率特性が異なる２つの部分15
A、15Bより構成されている。このフィルタ15Aの分光透
過率特性は、第２図（Ａ）に示すようになっており、そ
のカット波長λ_ｃは660nm付近に選ばれている。一方フ
ィルタ15Bの分光透過率特性は、第２図（Ｂ）に示すよ
うになっており、そのカット波長λ_ｃは760nm付近に選
ばれている。

第３図はフィルタ15A、15Bとセンサモジュール13との
位置関係を表わした斜視図であり、第３図（Ａ）はフィ
ルタ15Aがセンサモジュール13上に即ち焦点検出光学系
光路中に移動された状態を示し第３図（Ｂ）はフィルタ
15Bがセンサモジュール13上に即ち焦点検出光学系中に
移動された状態を示している。

従って第３図（Ａ）の状態では焦点検出には波長300n
m〜700nmの光が利用され、一方第３図（Ｂ）の状態では
焦点検出には波長300nm〜800nmの光が利用されることに
なる。

上記のような焦点検出装置の構成においてフィルタ15
A、15Bの切換を被写体輝度の条件に応じて行なう実施例
について述べる。以下簡単のためフィルタ15A、15Bをフ
ィルタＡ、フィルタＢとして述べる。

第４図は本発明による焦点検出装置の第１実施例にお
ける、上記中央処理手段11によるフィルタ切換動作シー
ケンスを示したフローチャートである。

まず、ステップS1で開始するとステップS2において中
央処理手段11はフィルタ切換手段14に対してフィルタＡ
に切り換えるように指令を出し、焦点検出光学系光路中
にフィルタＡが挿入される。これは即ちシステムの初期
状態においては、赤外光を完全にカットするフィルタを
使用することにより赤外収差等の影響を除去し、より精
度の高い焦点検出を行おうとするものである。

又中央処理手段11内ではカウンタN1が０にリセットさ
れる。カウンタN1はフィルタＡあるいはフィルタＢが焦
点検出光学系光路中に挿入された状態での焦点検出回数
を計数するためのカウンタである。

次にステップS3において中央処理手段11は焦点検出処
理を行なう。具体的にはまずイメージセンサ及びイメー
ジセンサ駆動手段12を制御して、焦点検出演算に必要な
イメージセンサ出力データを取り込み該出力データに所
定の焦点検出演算を施して撮影光学系21の焦点調節状態
に関する情報を得る。

前記イメージセンサ制御において、イメージセンサ出
力レベルが被写体輝度にかかわらず一定のレベルとなる
ようにその電荷蓄積時間が制御されている。（以下AGC
と呼ぶ）。例えばイメージセンサの受光部近傍にモニタ
ー受光部を設けイメージセンサ電荷蓄積開始と同時にモ
ニター受光部の電荷蓄積を開始しその電荷量をモニター
し、その電荷量が一定のレベルとなった時イメージセン
サの電荷蓄積を終了させたりイメージセンサ受光部の上
に透明電極を設け直接受光部に蓄積された電荷量をモニ
ターしその電荷量が一定のレベルとなった時イメージセ
ンサの電荷蓄積を終了させる方式が知られている（以下
ハードAGCと呼ぶ）。

又中央処理手段11が１回前のイメージセンサ出力結果
に応じて次回のイメージセンサの電荷蓄積時間を決定
し、イメージセンサの制御を行なう方式も知られている
（以下ソフトAGCと呼ぶ）。

いずれの方式においても、被写体輝度に応じてイメー
ジセンサの電荷蓄積時間が変わり、イメージセンサの出
力が焦点検出処理において適正なレベルとなるようにす
ることができる。

従って中央処理手段11はハードAGCにおいては蓄積時
間を測定することにより又ソフトAGCにおいては蓄積時
間は既知であるのでこの蓄積時間の情報により間接的に
被写体輝度の情報を得ることができる。

もちろんカメラ内蔵の測光手段による出力を中央処理
手段11が受けるように構成し直接被写体輝度情報を得る
ようにしてもかまわない。

ステップS3の焦点検出処理が終了するとステップS4に
移り現在焦点検出光学系光路中に挿入されているフィル
タがフィルタＡであるかテストする。

この結果、フィルタＡであった場合はステップS5に進
み、被写体輝度が所定値B1以上であるかテストし所定値
B1以上であった場合にはステップS10に進みカウンタN1
を０にセットしステップS7に進む。一方ステップS5で被
写体輝度が所定値B1以下であった場合にはステップS6に
進みカウンタN1に１を加え、ステップS7に進む。即ちス
テップS4〜S6及びステップS10においては、赤外光を完
全にカットするフィルタが挿入されており、かつ被写体
輝度が所定値B1以下である時の焦点検出回数がカウンタ
N1に積算されるとともに１度でも被写体輝度が所定値B1
以上となった時にはカウンタN1がリセットされるように
構成されている。

ステップS7ではカウンタN1が所定値N2以上であるかを
テストし所定値N2以下の時はステップS3に戻り所定値N2
以上の場合にはステップS8に進み中央処理手段11はフィ
ルタ切換手段14に対してフィルタＡをフィルタＢに切り
換えるように指令し焦点検出光学系光路中に設置されて
いたフィルタＡがとり除かれ代わりにフィルタＢが挿入
される。次にステップS9に進みカウンタN1を０にリセッ
トしてステップS3に戻り次回の焦点検出ルーチンに移
る。

即ちステップS7〜S9においては、フィルタＡが挿入さ
れておりかつ被写体輝度が低い場合の焦点検出回数が所
定数N2以上となった場合にはフィルタＡが赤外光を一部
透過するフィルタＢに切り換えられ、従って以後イメー
ジセンサが受ける一定時間当りの光量が増加する。従っ
て次回のイメージセンサの蓄積時間が短縮され応答性が
向上することになる。

又ステップS4でフィルタＡが挿入されていないと判断
された場合にはステップS11以降のルーチンへ移る。

ステップ11では被写体輝度が所定値B2以上であるかテ
ストし所定値B2以下であった場合には、ステップS16へ
進みカウンタN1を０にリセットしステップS13に進む。

一方ステップS11で被写体輝度が所定値B2以上であっ
た場合にはステップS12に進みカウンタN1に１を加えス
テップS13に進む。即ちステップS4,S11,S12及びステッ
プS16においては赤外光を一部透過するフィルタＢが挿
入されており、かつ被写体輝度が所定値B2以上である時
の焦点検出回数がカウンタN1に積算されるとともに１度
でも被写体輝度が所定値B2以下となった時はカウンタN1
がリセツトされるように構成されている。

尚、輝度比較用の所定値B1及びB2は通常B1＜B2と選ば
れており、ヒステリシスにより系の安定性が維持されて
いる。

ステップ13ではカウンタN1が所定値N3以上であるかを
テストし、所定値N3以下の時にはステップS3に戻り、所
定値N3以上の場合にはステップS14に進む。中央処理手
段11はフィルタ切換手段14に対してフィルタＢをフィル
タＡに切り換えるように指令し、焦点検出光学系光路中
に設置されていたフィルタＢが取り除かれ替りにフィル
タＡが挿入される。次にステップS15に進みカウンタN1
を０にリセットしてステップS3に戻り次回の焦点検出ル
ーチンに移る。

即ちステップS13〜S15においては、フィルタＢが挿入
されておりかつ被写体輝度が高い場合の焦点検出回数が
所定値N3以上となった場合にはフィルタＢが赤外光を完
全にカツトするフィルタＡに切り換えられ従って以後イ
メージセンサは可視光のみを受光し、赤外収差の影響の
ない高精度の焦点検出が可能となる。

以上のように第１実施例によれば、被写体輝度が高い
場合には高精度な焦点検出が行なえると同時に、被写体
輝度が低い場合にはフィルタＢがセンサモジュール13上
に挿入されてフィルタＡよりも赤外光成分を多く透過さ
せるように成っており、そのため赤外収差の影響を少し
は受けるがその分、応答性の高い焦点検出が行なえる。

次に本発明の第２実施例について述べる。この実施例
においては、カメラボディに取り付けられた補助光手段
３が作動する時のみ、赤外光を一部透過するフィルタＢ
が焦点検出光学系光路中に挿入され補助光手段の効果を
高めると同時に通常時には赤外光を完全にカットするフ
ィルタＡが挿入され高精度な焦点検出を可能としてい
る。

第５図は第２実施例の焦点検出装置における中央処理
手段11の動作シーケンスを示したフローチヤートであ
り、ステップS1で開始するとステップS2で中央処理手段
11はフィルタ切換手段14に対してフィルタＡに切り換え
るように指令を出し焦点検出光学系光路中にフィルタＡ
が挿入される。

次にステップS3に進み、被写体輝度が所定値B0以上で
あるかテストし、以上であった場合にはステップS8に進
み、また以下の場合にはステップS4に進む。ステップS4
では補助光装置３が装着されており作業準備完了である
かをテストし、装着されていない場合や装着されていて
も作動準備が完了していない場合はステップS8に進み、
補助光装置が装着されていてかつ作動準備が完了してい
る場合にはステップS5に進む。

ステップS5では焦点検出のモードを補助光モードすな
わち補助光装置３が作動するモードとして、ステップS6
に進み現在フィルタＡが焦点検出光学系光路中に挿入さ
れているかテストする。ステップS6でフィルタＡが挿入
されていない場合すなわちフィルタＢが挿入されている
場合はステップS11に直接進む。フィルタＡが挿入され
ている場合にはステップS7に進み中央処理手段11はフィ
ルタ切換手段14に対してフィルタＢに切り換える指令を
出し焦点検出光学系光路中にフィルタＢが挿入され、ス
テップS11に進む。

従ってステップS5〜S7においては焦点検出モードが補
助光モードにセツトされると共に、焦点検出光学系光路
通には赤外光を一部透過し、補助光の効果を高められる
フィルタＢが設置されることになる。

一方、ステップ８では焦点検出モードが通常モードに
セツトされ、ステップS9において現在フィルタＢが焦点
検出光学系光路中に挿入されているかテストされ、フィ
ルタＢが挿入されていない場合すなわちフィルタＡが挿
入されている場合にはステップS11に直接進み、フィル
タＢが挿入されている場合には、ステップS10において
中央処理手段11がフィルタ切換手段14に対してフィルタ
Ａに切換える指令を出し焦点検出光学系光路中にフィル
タＡが挿入されステップS11に進む。

従ってステップS8〜ステップS10においては焦点検出
モードが通常モードにセツトされるとともに、焦点検出
光学系光路中には赤外光を完全にカットし赤外収差の影
響を受けずに高精度な焦点検出が可能なフィルタＡが設
置されることになる。

ステップS11においては、焦点検出モードが補助光モ
ードの場合は中央処理手段11は光源駆動手段33に指令を
出しイメージセンサの電荷蓄積時間中光源32を発光させ
被写体を照明させ、得られたイメージセンサデータに基
づいて焦点検出処理を行ない撮影光学系21の焦点調節状
態に関する情報を得、その後次回の焦点検出処理に移り
ステップS3に戻る。

一方通常モードの場合はイメージセンサの電荷蓄積時
間中に中央処理手段11は光源駆動手段31に対して指令を
出さないので補助光なしのイメージセンサデータが得ら
れ該データに基づいた焦点検出処理が行なわれステップ
S3に戻り次回の焦点検出処理に移ることになる。

以上の実施例では補助装置３がカメラボディイに対し
て着脱可能に構成されていたが、カメラボディイ内に補
助装置が内蔵されていてもかまわない。

第２実施例によれば、補助光装置３により投光された
赤外光を効率良くセンサモジュール13に導くためにフィ
ルタＢが挿入されるので、被写体が暗くても応答性の良
い焦点検出が可能となっている。

以上第１の実施例、第２の実施例においては、低輝度
時又は補助光作動時に赤外光を一部透過するフィルタＢ
を焦点検出光学系光路中に挿入したので、焦点検出処理
時に赤外収差の影響がでる可能性があるが、第４図ステ
ップS3、第５図ステップS11の焦点検出処理において第
６図に示すような処理を加えることにより赤外収差の影
響をとり除くことができる。

第６図においてイメージセンサから得られたデータと
処理することにより撮影光学系21のフィルム面に対する
デフォーカス量（D_f）がステップS1で算出されると、ス
テップS2で現在焦点検出光学系光路中にフィルタＢが挿
入されているかテストする。フィルタＢが挿入されてい
ない場合には算出されたデフォーカス量（D_f）には何の
補正も加えられず次のステップに進む。

一方フィルタＢが挿入されている場合にはステップS3
に進み中央処理手段11は、種々の交換レンズ２毎にレン
ズ情報送出手段22から撮影光学系21の赤外収差データ
（IR_off）を読み取り、赤外収差（IR_off）に基づきデフ
ォーカス量（D_f）にその収差の影響が除去されるように
補正を加え、次のステップに進む。

以上のようにステップ１〜３においてフィルタＢが焦
点検出光学系光路中に挿入されている場合には、フィル
タＢにより透過した赤外光による赤外収差を補正すべく
算出されたデフォーカス量に赤外収差補正が行なわれる
ことになる。なお赤外収差の補正は赤外収差データ（IR
_off）そのものを用いるのではなく赤外カットフィルタ
のカット波長λ_ｃに応じた適当な定数γ（λ_ｃ）及びδ
（λ_ｃ）を用い赤外補正をγ（λ_ｃ）＊IR_off＋δ（λ
_ｃ）で算出するようにすれば赤外カットフィルタのカッ
ト波長に応じて、より最適化された補正が可能である。
従ってこの場合フィルタＡかフィルタＢかによって係数
γ、δはそれぞれ別々の値を用いて補正量を算出し補正
を行なうことになる。

以上の実施例では２種類のフィルタを切換えていたが
２種類以上のフィルタを切換えるように構成してもかま
わないし複数のフィルタの組み合わせでも良い。

又フィルタを切り換える条件として被写体輝度、補助
光の有無の条件により切り換えていたが、カメラボディ
イに設けられた外部スイッチを撮影者が任意に選択切り
換えしてフィルタを切り換える等その他の外部条件によ
り切り換えるように構成してもよい。

又、第１及び第２実施例を組み合わせ、被写体の低輝
度を検出した場合、あるいは補助光装置が作動した場合
のいずれにも応じてフィルタA,Bを切換えようにしても
良い。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、所定の条件例えば被写
体輝度の高低、補助光の有無等の照明状態により、焦点
検出に対して最適なフィルタを選択して焦点検出光学系
光路中に設置することができるので、焦点検出装置に要
求される諸特性（精度、応答性等）のバランスが最適に
選択された焦点検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焦点検出装置の構成図。 第２図は本発明による焦点検出装置に用いられるフィル
タの特性図。 第３図は本発明による焦点検出装置に用いられるフィル
タ配置図。 第４図は本発明による焦点検出装置の第１の実施例の動
作シーケンス図。 第５図は本発明による焦点検出装置の第２の実施例の動
作シーケンス図。 第６図は本発明による焦点検出装置の焦点検出処理の説
明図。 〔主要部分の符号の説明〕 １……カメラボディ、２……レンズ、 ３……補助光手段、５……メインミラー、 ６……サブミラー、11……中央処理手段、 12……イメージセンサ駆動手段、 13……イメージセンサモジュール、 14……フィルタ切換手段、15……フィルタ、 21……撮影光学系、 22……レンズ情報送出手段、 31……投光光学系、32……光源 33……光源駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体に特定波長の近赤外光を照明する照
   明手段を用いて前記被写体の焦点検出検出を行う焦点検
   出装置を備えたカメラにおいて、 撮影レンズを透過した被写体光を集光する焦点検出光学
   系と、 前記被写体の輝度を検出する輝度検出手段と、 前記特定波長よりも赤外側の波長をカットして、可視光
   のみを透過させる分光特性を有する第１の光学フィルタ
   と、 前記可視光を透過させるとともに、前記特定波長を含む
   所定の赤外波長を透過させる分光特性を有する第２の光
   学フィルタと、 前記第１の光学フィルタと前記第２の光学フィルタとの
   いずれか一方を前記焦点検出光学系の光路中に挿入する
   切換手段と、 前記輝度検出手段より検出された前記被写体の輝度が所
   定値以上のときは、前記照明手段の照明を禁止させると
   ともに、前記第１の光学フィルタを前記焦点検出光学系
   の光路中に挿入させるように前記切換手段を制御し、前
   記輝度検出手段より検出された前記被写体の輝度が所定
   値未満のときは、前記照明手段により前記被写体を照明
   させるとともに、前記第２の光学フィルタを前記焦点検
   出光学系の光路中に挿入させるように前記切換手段を制
   御する制御手段と、 前記焦点検出光学系を透過した被写体光に基づいて、前
   記被写体の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを設
   けたことを特徴とする焦点検出装置を備えたカメラ。
2. 【請求項２】前記照明手段は、前記被写体に特定のパタ
   ーンを投影することを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の焦点検出装置を備えたカメラ。
3. 【請求項３】前記焦点検出手段は、前記第２の光学フィ
   ルタが前記焦点検出光学系の光路中に挿入されたとき
   に、前記撮影レンズの赤外収差特性データを読み取っ
   て、赤外収差に関する補正をすることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の焦点検出装置を備えたカメ
   ラ。