JPH103032A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最良ピント位置の補正を行う焦点調節装置で
も正確に被写体移動速度の算出が行えるようにする。 【解決手段】 撮影画面内の特定の検出領域に対して焦
点検出を行ない、焦点検出信号を出力する焦点検出手段
２０と、撮影レンズ固有のデータおよび焦点検出手段固
有のデータに基づいて、撮影レンズ１の収差に起因する
ピント位置のずれに応じた補正を焦点検出信号に加える
補正手段２３と、焦点検出信号に基づいて撮影レンズの
光軸方向への被写体の移動を予測する予測手段２１とを
備えた焦点検出装置において、予測手段２１は、補正手
段による補正が加わる前の焦点検出信号に基づいて予測
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラなどに用い
られる焦点検出装置、特に被写体の移動予測が可能なも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラにおける焦点検出方法の一つとし
て、撮影レンズの予定焦点面つまりフィルム面と、被写
体像が実際に結像されている面とのずれ量（以下、デフ
ォーカス量と呼ぶ）を検出する位相差検出方式が知られ
ている。図３によりＴＴＬ位相差検出方式の一つである
瞳分割方式について説明する。撮影レンズ１の領域２１
を経て入射した光束は、フィルム等価面６上で焦点を結
んだ後、焦点検出光学系８を構成するバンドパスフィル
ター７，視野マスク２，フィールドレンズ３，絞り開口
部４１および再結像レンズ５１を経てイメージセンサー
９のセンサー列９Ａ上に結像する。同様に撮影レンズ１
の領域３１を経て入射した光束は、フィルム等価面６上
で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７，視野マス
ク２，フィールドレンズ３，絞り開口部４２および再結
像レンズ５２を通りイメージセンサー９のセンサー列９
Ｂ上に結像する。

【０００３】撮影レンズ１の領域２１の大きさは、フィ
ールドレンズ３による絞り開口部４１の逆投影像に等し
く、同様に領域３１の大きさは、フィールドレンズ３に
よる絞り開口部４２の逆投影像に等しい。また撮影レン
ズの領域２１，３１の重心間隔ＰＦは、焦点検出光学系
８の検出開口の大きさに相当するＦ値で、以下、開口相
当Ｆ値と呼ぶ。

【０００４】イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９
Ｂ上に結像した被写体像の一対の２次像は、撮影レンズ
１により結像される被写体像が予定焦点面よりも前に像
を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予
定焦点面よりも後に像を結ぶいわゆる後ピン状態では互
いに近づく。被写体像が予定焦点面に像を結ぶ時には、
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９Ｂ上の一対の
２次像は、相対的な位置が一致する。イメージセンサー
９は、そのセンサー列９Ａ、９Ｂに結像された一対の２
次像の光強度分布に対応した電気信号（被写体像信号）
を出力する。これらの被写体像信号を演算処理し、一対
の被写体像の２次像の相対位置を求めることにより、撮
影レンズ１の焦点調節状態つまりデフォーカス量とデフ
ォーカス方向（前ピンか後ピンかによって決る）が求ま
る。

【０００５】上述の焦点検出方法を用いて所定の時間間
隔で複数回のデフォーカス量を検出し、これに基づいて
被写体の撮影光軸方向の移動を検出する方法が知られて
いる。その一例を図４を用いて説明する。図４におい
て、横軸は時間を、縦軸は検出されたデフォーカス量を
それぞれ表わしている。時刻ｔｎでのデフォーカス量Ｄ
ｆｎと、時刻ｔｎ＋１でのデフォーカス量Ｄｆｎ＋１と
から被写体像面の移動速度が算出され、次の時刻ｔｎ＋
２でのデフォーカス量Ｄｆｎ＋２が予想される。また撮
影レンズの焦点距離と、無限遠端からのレンズの繰り出
し量とから被写体の撮影倍率を算出することにより、被
写体の移動速度が算出される。

【０００６】例えば特開昭６０−２１４３２５号公報に
は、動いている被写体に対してなめらかに追従合焦する
方法が提案されている。これは、検出された複数回のデ
フォーカス量と、そのデフォーカス量を算出するときの
イメージセンサーの電荷蓄積のタイミング、時間等を考
慮して次回のデフォーカス量を推定し、被写体の移動量
に最適な撮影レンズの駆動を行なうものである。

【０００７】一方、従来から最良ピント位置が撮影時の
絞り値により移動することが知られている。例えば開口
相当Ｆ値ＰＦがＦ８であるとすると、撮影時の絞り値が
Ｆ８であれば、撮影レンズの絞り値Ｆ８での最良ピント
位置と、焦点検出装置により検出されるピント位置とが
一致するため問題ないが、それ以外の絞り値の撮影で
は、焦点検出装置により検出されるピント位置と、撮影
レンズの最良ピント位置とがずれるために、ピントの甘
い、撮影レンズによってはピンぼけの写真となってしま
う。この様子を図５を用いて説明する。

【０００８】図５は開放Ｆ値１．４の撮影レンズの球面
収差を表わし、横軸は収差量を、縦軸はＦ値をそれぞれ
示す。横軸の「０」の位置はガウス像面を表わす。横軸
０から点線で示したＡ２は撮影レンズの絞りがＦ２の時
の最良ピント面であり、同様にＡ４は絞り値Ｆ４の時
の、Ａ８は絞り値Ｆ８の時の最良ピント面である。例え
ば、焦点検出光学の開口相当Ｆ値ＰＦがＦ８である場合
は、この開口相当Ｆ値ＰＦは撮影レンズの絞り値とは無
関係にＦ８で一定であるので、最良像面が像面Ａ８上に
きたときに撮影レンズが合焦状態にあると検出される。
すなわち、図３でのフィルム等価面６に相当する位置が
図５の面Ａ８であり、この位置で焦点検出が行なわれる
ことになる。

【０００９】このような位置で撮影レンズ１の合焦状態
を検出した後、シャッターレリーズ操作を行なうと、こ
れに伴って撮影レンズ１の駆動が禁止され、撮影レンズ
１が合焦位置に保持される。同時に撮影レンズ１の絞り
が適正露出が得られる絞り値まで絞り込まれる。今、適
正露出を得る絞り値がＦ８であったとすると、フィルム
露光時と焦点検出時とで最良像面位置が一致し、フィル
ム等価面６上に撮影レンズ１の最良ピント位置がくるの
で、正確にピントのあった撮影がなされる。

【００１０】これに対して適正露出を得る絞り値が例え
ばＦ４であったとすると、この時の最良ピント位置は面
Ａ４となるが、焦点検出装置はＦ８の最良像面位置を検
出しているので、Ｆ４における最良ピント位置Ａ４と、
焦点検出装置により検出される最良像面位置Ａ８との間
に、撮影レンズ１の光軸上で（Ａ４−Ａ８）の差が生じ
ることになる。同様に、撮影レンズの絞り値がＦ２に制
御された場合には、撮影レンズ１の光軸上で（Ａ２−Ａ
８）の差が生じることになる。このようにフィルム露光
時の絞り値と、焦点検出光学系の開口相当Ｆ値ＰＦとが
異なる場合には、撮影レンズ１の最良ピント位置が焦点
検出光学系の開口相当Ｆ値ＰＦに対応する像面からずれ
てしまい、正しく合焦状態を検出しているにも関わら
ず、フィルム露光時には正確にピントのあった撮影がな
されなくなってしまう。ここで、レンズの収差は撮影レ
ンズの種類毎に異なるから、焦点検出光学系の焦点検出
面とのズレは撮影レンズ毎に異なる。

【００１１】例えば特開昭６２−２２７１０８号公報に
は、上述した絞り値による最良ピント位置の移動に対し
て補正を行なう焦点検出装置が開示されている。これ
は、予め収差に関する情報を撮影レンズ内のメモリに記
憶しておき、この情報に基づいてカメラボディ側でデフ
ォーカス量を補正するものである。この補正により、絞
り値の変化による最良ピント位置の移動に拘らず常にピ
ントの合った写真が得られる。この特開昭６２−２２７
１０８号公報では、撮影レンズの光軸近くの像高の低い
位置での補正であるが、撮影レンズの光軸よりも離れた
像高の高い位置でも本質的に変わるものではなく、特開
平６−１３０２８３号公報には、撮影レンズの光軸近く
だけではなく、撮影レンズの光軸から離れた像高の高い
位置での補正について詳しく開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように最良ピン
ト位置の移動に対する補正をデフォーカス量に加えるこ
とにより、通常の焦点調節では絞り値に拘らずピントが
合い易くなるが、これを上述した被写体移動速度の算出
に用いた場合、次のような問題が発生する。すなわち、
撮影者が意図的にまたはカメラ自身が適正な露出を得よ
うとして撮影レンズの絞り値の設定を変えた場合、その
絞り値の変化に対応してデフォーカス量が補正される。
被写体移動速度の検出を行うカメラは、このデフォーカ
ス量の変化が被写体の移動によるものと誤認し、静止被
写体でもあるにも拘らず次回のデフォーカス量を予測し
てレンズを駆動してしまい、ピントのボケた写真となっ
てしまう。

【００１３】本発明の目的は、最良ピント位置の補正を
行う焦点調節装置でも正確に被写体移動速度の算出が行
えるようにすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る焦点検出装
置は、撮影画面内の特定の検出領域に対して焦点検出を
行ない、焦点検出信号を出力する焦点検出手段と、撮影
レンズ固有のデータおよび焦点検出手段固有のデータに
基づいて、撮影レンズの収差に起因するピント位置のず
れに応じた補正を焦点検出信号に加える補正手段と、焦
点検出信号に基づいて撮影レンズの光軸方向への被写体
の移動を予測する予測手段とを備えた焦点検出装置に適
用される。そして、補正手段による補正が加わる前の焦
点検出信号に基づいて予測を行うよう予測手段を構成
し、これにより上記問題点を解決する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１および図２により本発明の一
実施の形態を説明する。図１は本発明に係る焦点検出装
置を備えた一眼レフレックスカメラの断面図で、撮影レ
ンズ１を装着した状態を示している。１３はメインミラ
ー、１４はサブミラー、１５はフィルム面、１６はファ
インダースクリーン、１７はペンタダハプリズム、１８
は接眼レンズである。撮影レンズ１を通過した被写体か
らの光束は、メインミラー１３により上方に偏向され、
ファインダースクリーン１６、ペンタダハプリズム１
７、接眼レンズ１８からなるファインダー光学系に導か
れる。撮影時にはメインミラー１３およびサブミラー１
４が撮影レンズ１とフィルム面１５との間の光路から退
避し、撮影レンズ１を通過した被写体の光束がフィルム
面１５に置かれた感光フィルムに露光される。

【００１６】メインミラー１３の一部分は半透過となっ
ており、この半透過部の後方にサブミラー１４が取り付
けてある。したがって、被写体からの光束の一部はメイ
ンミラー１３を透過した後、サブミラー１４によりカメ
ラボディの底方向に偏向し、撮影レンズ１のフィルム等
価面６の近傍に配置された焦点検出回路２０に導かれ
る。焦点検出回路２０は、図３で説明した焦点検出光学
系８と、イメージセンサー９と、イメージセンサー９か
らの出力信号により、撮影レンズの焦点状態を演算する
焦点検出演算回路から成る。

【００１７】焦点検出光学系８およびイメージセンサー
９は、撮影画面上に設定された焦点検出領域（例えば画
面中央部）において焦点検出が可能なように構成されて
いる。イメージセンサー９は、上述したようにセンサー
列９Ａ，９Ｂ上に形成された被写体像の２次像を光電変
換し、被写体像の強度分布に対応する電気的な被写体像
信号を発生し、被写体像信号を焦点検出演算回路に送
る。

【００１８】焦点検出演算回路は、被写体像信号から公
知の方式により撮影レンズ１の結像面とフィルム等価面
６との間のデフォーカス量を算出し、このデフォーカス
量を焦点検出信号として制御回路２３に繰り返し送る。
イメージセンサー９の電荷蓄積時間の決定は、デバイス
の工夫によりイメージセンサー９自体にそのような機能
を持たせてもよいし、イメージセンサー９からの被写体
像信号を焦点検出回路で処理して決めてもよい。焦点検
出回路２０は、決められた電荷蓄積の開始と終了のタイ
ミングを検出されたデフォーカス量と共に制御回路２３
に送る。

【００１９】制御回路２３には、被写体の移動検出を行
う移動検出回路２１と、撮影レンズ１を駆動する駆動制
御回路２４と、焦点検出光学系８の開口相当Ｆ値、撮影
画面内での焦点検出位置、焦点検出方向に関する固有デ
ータが記憶されたボディ側メモリ２２とが接続されてい
る。撮影レンズ１には、撮影レンズ１の最良ピント位置
に関する固有のデータを記憶したレンズ側メモリ２６お
よびレンズ制御回路２５が接続され、レンズ制御回路２
５は、撮影レンズの焦点距離と、無限遠端を基準とした
ときの繰り出し量とから算出される撮影倍率を制御回路
２３に送る。

【００２０】図２は制御回路２３による焦点調節制御の
処理手順を示すフローチャートである。不図示のレリー
ズスイッチがオンされるとステップＳ１００からこのプ
ログラムがスタートし、ステップＳ１０１で電荷蓄積お
よび焦点検出演算を行うべく焦点検出回路２０に指示を
出す。焦点検出回路２０は、上述したようにイメージセ
ンサ９の電荷蓄積の開始と終了のタイミングおよびデフ
ォーカス量を求めて制御回路２３に繰返し送る。

【００２１】ステップＳ１０２では、焦点検出回路２０
から繰り返し送られてくるデフォーカス量と、電荷蓄積
の開始と終了のタイミングとから被写体の像面移動速度
を算出し、被写体が撮影レンズの光軸方向に対して移動
しているか、静止しているかを判別するとともに、被写
体移動速度を算出すべく移動検出回路２１に指示を出
す。移動検出回路２１は、繰り返し検出されるデフォー
カス量と、電荷蓄積時間のタイミングと、制御回路２３
を介してレンズ制御回路２５から受取った撮影倍率のデ
ータとに基づいて被写体移動速度を算出するとともに、
よりなめらかな追従合焦を行なうように、検出されたデ
フォーカス量に被写体移動速度に応じた補正を加えて制
御回路２３に送る。ここで、被写体移動速度の算出にデ
フォーカス量を用いているが、このデフォーカス量には
ステップＳ１０３で行われる最良ピント位置に関する補
正は含まれていない。

【００２２】ステップＳ１０３では、レンズ側メモリ２
６に記録されたデータ（その撮影レンズ１の最良ピント
位置に関するデータなど）およびボディ側メモリ２２に
記憶されたデータ（焦点検出光学系８の開口相当Ｆ値な
ど）から撮影時の絞り値に応じた最良ピント面に対する
補正量を算出するとともに、この補正量をデフォーカス
量（ステップＳ１０２で補正されたデフォーカス量）に
加えて補正する。撮影時の絞り値とは、撮影者が決めた
絞り値あるいはカメラ自身が適正露出と判断する絞り値
である。この補正により、焦点検出光学系８の開口相当
Ｆ値と撮影レンズ１の絞り値とが異なる場合でも適正な
焦点調節が行える。

【００２３】ステップＳ１０４では、補正後のデフォー
カス量に基づいて撮影レンズを合焦位置に導くためのレ
ンズ駆動量および駆動方向を求め、これらを駆動制御回
路２４に出力する。駆動制御回路２４は入力された情報
に基づいて撮影レンズ１を駆動し、所定の被写体に合焦
させる。その後、ステップＳ１０５で本焦点調節動作を
終了する。

【００２４】以上のように本実施の形態では、被写体移
動速度の算出にデフォーカス量を用いているが、このデ
フォーカス量にはステップＳ１０３で行われる最良ピン
ト位置に関する補正は含まれていないので、上記補正に
よるデフォーカス量の変化が被写体の移動によるものと
誤認することがなく、正確な移動予測を行える。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、撮影レンズの収差に起
因するピント位置のずれに応じた補正を加える前の焦点
検出信号に基づいて被写体の移動予測を行うようにした
ので、上記補正によるデフォーカス量の変化が被写体の
移動によるものと誤認することがなく、正確な移動予測
を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るカメラの概略側面
図。

【図２】実施の形態の動作を示すフローチャート。

【図３】焦点検出装置の光学系およびイメージセンサー
を示す図。

【図４】被写体の移動を説明する模式図。

【図５】撮影レンズの収差を説明する模式図。

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ 視野マスク ３ フィールドレンズ ６ フィルム等価面 ７ バンドパスフィルター ８ 焦点検出光学系 ９ イメージセンサー １４ メインミラー １５ サブミラー １６ フィルム面 １７ ファインダースクリーン １８ ペンタダハプリズム １９ 接眼レンズ ２１，３１ 絞り開口部の逆投影像 ４１，４２ 絞り開口部 ５１，５２ 再結像レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影画面内の特定の検出領域に対して焦
   点検出を行ない、焦点検出信号を出力する焦点検出手段
   と、 撮影レンズ固有のデータおよび前記焦点検出手段固有の
   データに基づいて、撮影レンズの収差に起因するピント
   位置のずれに応じた補正を前記焦点検出信号に加える補
   正手段と、 前記焦点検出信号に基づいて前記撮影レンズの光軸方向
   への被写体の移動を予測する予測手段とを備えた焦点検
   出装置において、 前記予測手段は、前記補正手段による補正が加わる前の
   焦点検出信号に基づいて前記予測を行うことを特徴とす
   る焦点検出装置。