JPH1184224A

JPH1184224A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH1184224A
Application number: JP9248436A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Uchiyama; 重之内山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-26
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: JP4140069B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の蓄積時間制御では、特定の状況におい
ては、受光装置の蓄積電荷量が、過大になったり、過小
になるので、正しく焦点の状態を検出できない。本発明
は、より多くの様々な条件下において、焦点状態の検出
を可能にすることを目的とする。【解決手段】互いに独立に電荷蓄積時間が制御される
第１の受光手段１１，１２と第２の受光手段２１，２２
を設ける。第１の受光手段に入射する光の強度に基づい
て、第１の受光手段の電荷蓄積時間Ｔ１を決定し、第２
の受光手段に過去に入射した光の強度に関する情報に基
づいて、第２の受光手段の電荷蓄積時間Ｔ２を決定す
る。被写体の明るさ変化に対して、電荷蓄積時間Ｔ１の
応答速度を速く、電荷蓄積時間Ｔ２の応答速度を遅くす
る。第１の受光手段の出力と第２の受光手段の出力の一
方に基づいて、焦点の状態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カメラ，
ディジタルスチルカメラ，ビデオカメラ等に搭載される
焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、焦点検出装置においては、撮影
光学系を介して入射する、１つ又は複数の経路を通った
入射光の、光量分布状態に基づいて、焦点の状態を検出
する。入射光量分布を検出するために、撮影光学系を介
して入射する被写体像の一部分が、受光装置に導かれ
る。受光装置としては、通常、１つ又は２つの１次元イ
メージセンサが用いられる。

【０００３】焦点の状態を検出する方法には、いくつか
の種類がある。例えば、検出される光量分布のコントラ
ストに基づいて、焦点の状態を検出できる。最も実用的
な焦点検出方法では、撮影光学系の互いに異なる位置を
通って入射する２組の光束の光量分布を、２組の１次元
イメージセンサでそれぞれ検出する。そして、検出され
た２組の光量分布の位相差（位置の差）に基づいて、焦
点の状態を検出する。

【０００４】しかし、何れの方法を用いる場合でも、焦
点の状態を正確に検出するためには、検出される光量分
布のコントラスト、すなわち、位置の違いによる明るさ
の変化が、ある程度大きくなければならない。ところ
で、実際に用いられる受光装置は、一般に、ＣＣＤなど
の電荷蓄積型のイメージセンサである。従って、受光装
置に入射する光束の光量が小さすぎると、受光装置が出
力する信号のレベルが小さくなり、ノイズなどの影響に
より、出力信号のレベル変化、即ちコントラストが小さ
くなる。

【０００５】逆に、受光装置に入射する光束の光量が大
きすぎると、受光装置の内部に蓄積される電荷量が許容
量を越えて、電荷のオーバーフローが生じるので、この
場合には、光量分布が正確に検出できない。そこで、従
来より、受光装置の電荷蓄積時間を調整し、前記電荷蓄
積時間内に受光装置に入射する光束の光量、即ち蓄積電
荷量を適正に制御することが、試みられている。

【０００６】例えば、特開平２−１１３２１５号公報の
技術では、過去の実績に基づいて、受光装置の電荷蓄積
時間を決定する。即ち、受光装置の出力レベルの目標値
Ｌｒを予め定め、前回制御時の電荷蓄積時間をＴ０、前
回制御時の受光装置の出力レベルをＬ０とする場合、電
荷蓄積時間Ｔ１は、次式により決定される。Ｔ１＝Ｔ０・Ｌｒ／Ｌ０・・・（１）また、特開昭５７−６４７１１号公報の技術では、ホト
ダイオードを光量モニタ用として、受光装置の近傍に設
ける。そして、前記ホトダイオードから出力される電荷
の蓄積量を、予め定めた閾値と比較する。この比較結果
により、受光装置の電荷蓄積の終了を制御する。つま
り、モニタ光量が一定になるように、受光装置の電荷蓄
積時間が制御される。

【０００７】また、特開平８−７５９９４号公報の技術
では、合焦するまでは証券検出する度に、受光装置の電
荷蓄積時間を制御し、一旦、合焦すると、受光装置の電
荷蓄積時間を固定するように制御する。そして、被写体
の輝度が低下するなどして焦点検出が不可能となる状態
が所定回数連続するまでは、一旦決めた電荷蓄積時間を
変更しない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来の
受光装置の電荷蓄積時間制御については、それぞれ一長
一短がある。例えば、特開昭５７−６４７１１号公報に
開示されたように、ホトダイオードの出力に基づいて電
荷蓄積を制御する場合には、次のような不具合が生じ
る。

【０００９】即ち、被写体が移動物体の場合、背景の輝
度はその時の条件に応じて異なる。この影響で、蓄積時
間が変動し、主要被写体に対して適した蓄積時間になら
ず、適切な出力が得られない。あるいは、主要被写体の
背後に移動物体があり、背景の輝度が変化した場合に
も、同様の不具合が生じる。また、特開平８−７５９９
４号公報に開示されたように、合焦状態で、電荷蓄積時
間を固定すると、次のように、不具合が生じる可能性が
ある。

【００１０】移動する被写体を撮影する場合に、日向か
ら日陰に被写体が移動すると、被写体の明るさが低下す
るので、電荷蓄積時間が一定であると、受光装置の蓄積
電荷量が低下し、焦点状態の検出ができなくなる。合焦
状態になった後でも、焦点状態を検出できないときに、
被写体の移動によって、カメラと被写体との距離が変化
すると、焦点がずれるので合焦状態で撮影ができない。

【００１１】しかし、特開平８−７５９９４号公報に開
示されているように、合焦状態で、電荷蓄積時間を固定
することにより、好ましい結果が得られる場合も多い。
本発明は、より多くの様々な条件下において、焦点状態
の検出を可能にすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の焦点検出装置
は、撮影光学系を介して入射する光の強度に応じて発生
する電荷を蓄積し、第１の電荷蓄積時間中に蓄積された
電荷量に応じた信号を出力する第１の受光手段と、前記
撮影光学系を介して入射する光の強度に応じて発生する
電荷を蓄積し、第２の電荷蓄積時間中に蓄積された電荷
量に応じた信号を出力する第２の受光手段と、前記撮影
光学系の焦点状態を、前記第１の受光手段と第２の受光
手段の少なくとも一方が出力する信号に基づいて検出す
る焦点検出手段と、前記第１の受光手段に入射する光の
強度に基づいて、前記第１の電荷蓄積時間を決定すると
ともに、前記第２の受光手段に過去に入射した光の強度
に関する情報に基づいて、前記第２の電荷蓄積時間を決
定する蓄積制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項２は、請求項１記載の焦点検出装置
において、前記蓄積制御手段は、前記第２の受光手段に
よって、過去に得られた複数の前記光の強度に関する情
報に基づいて、前記第２の電荷蓄積時間を決定すること
を特徴とする。請求項３は、請求項１記載の焦点検出装
置において、前記蓄積制御手段は、過去の第１時点にお
いて前記第１の受光手段によって得られた前記光の強度
に基づいて、前記第１の電荷蓄積時間を決定するととも
に、前記第１時点より過去の第２時点において前記第２
の受光手段によって得られた前記光の強度に基づいて、
前記第２の電荷蓄積時間を決定することを特徴とする。

【００１４】請求項４は、請求項１記載の焦点検出装置
において、前記蓄積制御手段は、互いに異なる時点に、
前記第１の受光手段によって得られた前記光の強度に関
する複数のＮ個の情報に基づいて、前記第１の電荷蓄積
時間を決定するとともに、互いに異なる時点に、前記第
２の受光手段によって得られた前記光の強度に関するＮ
とは異なる数の複数の情報に基づいて、前記第２の電荷
蓄積時間を決定することを特徴とする。

【００１５】請求項５は、請求項１記載の焦点検出装置
において、入射光の強度を検出する光量検出手段を、前
記第１の受光手段の近傍に設け、前記蓄積制御手段が、
前記光量検出手段の出力に基づいて前記第１の電荷蓄積
時間を決定することを特徴とする。請求項６は、請求項
１記載の焦点検出装置において、検出される焦点の状態
が、予め定めた目標範囲内になると、前記蓄積制御手段
が、前記第２の電荷蓄積時間の更新を停止することを特
徴とする。

【００１６】請求項７は、請求項１記載の焦点検出装置
において、前記蓄積制御手段は、前記第１の受光手段に
入射する光の強度変化に対する前記第１の電荷蓄積時間
の応答特性と、前記第２の受光手段に入射する光の強度
変化に対する前記第２の電荷蓄積時間の応答特性とが互
いに異なるように、前記第１の電荷蓄積時間及び第２の
電荷蓄積時間を決定することを特徴とする。

【００１７】請求項８は、請求項１記載の焦点検出装置
において、前記第１の受光手段が検出する像の領域と、
前記第２の受光手段が検出する像の領域とが互いに近接
した状態で、前記第１の受光手段と前記第２の受光手段
を配置したことを特徴とする。請求項９は、請求項１記
載の焦点検出装置において、前記第１の受光手段が検出
する像の領域と、前記第２の受光手段が検出する像の領
域とが部分的に重なった状態で、前記第１の受光手段と
前記第２の受光手段を配置したことを特徴とする。

【００１８】請求項１０は、請求項１記載の焦点検出装
置において、前記第１の受光手段が検出する像の領域の
軸方向と、前記第２の受光手段が検出する像の領域の軸
方向とが互いにほぼ直交する状態で、前記第１の受光手
段と前記第２の受光手段を配置したことを特徴とする。
請求項１１は、請求項１記載の焦点検出装置において、
前記第１の受光手段の信号から求められる第１のデフォ
ーカス量の信頼度と、前記第２の受光手段の信号から求
められる第２のデフォーカス量の信頼度を識別する、信
頼度識別手段を設け、前記焦点検出手段が、前記第１の
デフォーカス量の信頼度と第２のデフォーカス量の信頼
度に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出するこ
とを特徴とする。

【００１９】請求項１２は、請求項１記載の焦点検出装
置において、前記第１の電荷蓄積時間を決定する処理と
前記第２の電荷蓄積時間を決定する処理との組み合わせ
を、複数の中から選択的に切り替えるスイッチ手段を設
けたことを特徴とする。

【００２０】（作用）（請求項１）撮影光学系を介して入射する光束は、第１
の受光手段と第２の受光手段にそれぞれ入射する。焦点
検出手段は、前記第１の受光手段と第２の受光手段の少
なくとも一方が出力する信号に基づいて、前記撮影光学
系の焦点状態を検出する。

【００２１】本発明では、第１の受光手段と第２の受光
手段の電荷蓄積時間が、互いに独立に制御される。第１
の受光手段の蓄積電荷量に影響を及ぼす第１の電荷蓄積
時間と、第２の受光手段の蓄積電荷量に影響を及ぼす第
２の電荷蓄積時間は、蓄積制御手段により決定される。
つまり、第１の受光手段の蓄積電荷量が適正になるよう
に、第１の電荷蓄積時間が制御され、第２の受光手段の
蓄積電荷量が適正になるように、第２の電荷蓄積時間が
制御される。

【００２２】前記第１の電荷蓄積時間は、前記第１の受
光手段に入射する光の強度に基づいて決定され、前記第
２の電荷蓄積時間は、前記第２の受光手段に過去に入射
した光の強度に関する情報に基づいて決定される。従っ
て、被写体の明るさの変化に対する応答速度について
は、第１の電荷蓄積時間は比較的速く、第２の電荷蓄積
時間は比較的遅い。

【００２３】被写体の明るさの変化に対する電荷蓄積時
間の応答性は、状況に応じて、速い方が良い場合と遅い
方が良い場合がある。例えば、被写体の日向から日陰へ
の移動、あるいは日陰から日向への移動によって、被写
体の明るさが変化する場合には、合焦後であっても、被
写体の明るさの変化に速く追従しないと、光量分布を示
す信号のレベル低下、あるいは信号の飽和によって、焦
点検出ができなくなる。

【００２４】しかし、例えば目的とする被写体の近傍
を、被写体よりも明るい障害物が通り過ぎるような場合
には、少なくとも合焦後は、障害物に反応しない方が良
い。また、例えば、背景に比べて明るさの大きい被写体
の移動が速く、被写体が焦点検出領域に入ったり出たり
を繰り返すような場合には、電荷蓄積時間の応答が速い
方が良い場合もあるし、遅い方が良い場合もある。

【００２５】本発明では、被写体の明るさの変化に対す
る応答速度が、第１の電荷蓄積時間は比較的速く、第２
の電荷蓄積時間は比較的遅いので、様々な状況におい
て、第１の電荷蓄積時間と第２の電荷蓄積時間の少なく
とも一方は、適切な状態に定められる。つまり、第１の
受光手段の蓄積電荷量と第２の受光手段の蓄積電荷量の
何れか一方は適正になるので、焦点検出手段は、前記第
１の受光手段と第２の受光手段の少なくとも一方が出力
する信号に基づいて、常に前記撮影光学系の焦点状態を
検出できる。

【００２６】（請求項２）前記第２の電荷蓄積時間が、
前記第２の受光手段によって過去に得られた、複数の前
記光の強度に関する情報に基づいて決定される。つま
り、平均化された光の強度に基づいて、前記第２の電荷
蓄積時間が決定される。従って、変化の速い前記光の強
度変化には追従しないように、前記第２の電荷蓄積時間
が制御される。これにより、例えば、被写体の近傍を通
り過ぎる高輝度障害物などの影響を受けにくくなる。

【００２７】（請求項３）前記第１の電荷蓄積時間が、
過去の第１時点において前記第１の受光手段によって得
られた前記光の強度に基づいて決定され、前記第２の電
荷蓄積時間が、前記第１時点より過去の第２時点におい
て前記第２の受光手段によって得られた前記光の強度に
基づいて決定される。

【００２８】つまり、前記第１の電荷蓄積時間と前記第
２の電荷蓄積時間が、互いに異なる時点で検出された光
の強度に基づいて決定される。従って、前記第１時点と
第２時点の間に、被写体の輝度に大きな変化が生じた場
合、前記第２の受光手段の蓄積電荷量は、変化前の輝度
に基づいて制御され、前記第１の受光手段の蓄積電荷量
は、変化後の輝度に基づいて制御される。このため、前
記第１の受光手段及び第２の受光手段の少なくとも一方
は、蓄積電荷量が適正に制御される。

【００２９】つまり、被写体の輝度が大きく変動する場
合であっても、前記第１の受光手段及び第２の受光手段
の少なくとも一方の出力する信号に基づいて、焦点の状
態を検出できる。（請求項４）前記第１の電荷蓄積時間は、互いに異なる
時点に、前記第１の受光手段によって得られた前記光の
強度に関する複数のＮ個の情報に基づいて決定される。
また、前記第２の電荷蓄積時間は、互いに異なる時点
に、前記第２の受光手段によって得られた前記光の強度
に関するＮとは異なる数の複数の情報に基づいて決定さ
れる。

【００３０】つまり、前記第１の電荷蓄積時間及び前記
第２の電荷蓄積時間は、何れも光の強度に関する複数の
情報を平均化した実績値に基づいて決定される。但し、
前記第１の電荷蓄積時間を決定する実績値の平均化期間
と前記第２の電荷蓄積時間を決定する実績値の平均化期
間は異なる。従って、被写体の明るさの変化に対する応
答速度が、第１の電荷蓄積時間は比較的速く、第２の電
荷蓄積時間は比較的遅くなる。

【００３１】（請求項５）この発明では、入射光の強度
を検出する光量検出手段の出力に基づいて、前記第１の
電荷蓄積時間が決定される。これにより、第１の電荷蓄
積時間よりも短い周期で、被写体の明るさが変動する場
合でも、それに追従するように、第１の電荷蓄積時間を
制御できる。

【００３２】（請求項６）この発明では、検出される焦
点の状態が、予め定めた目標範囲内になると、前記第２
の電荷蓄積時間が固定される。従って、例えば被写体の
近傍を高輝度障害物が通過する場合でも、合焦後は、被
写体の輝度に基づいて第２の受光手段の蓄積電荷量が決
定される。

【００３３】（請求項７）被写体の輝度変化に対して、
前記第１の電荷蓄積時間は応答が速く、前記第２の電荷
蓄積時間は応答が遅い。つまり、第１の受光手段の蓄積
電荷量は、輝度変化の速い被写体に対して適正に制御さ
れ、第２の受光手段の蓄積電荷量は、輝度変化の遅い被
写体に対して適正に制御される。

【００３４】従って、輝度変化の速い被写体について
は、第１の受光手段の出力に基づいて焦点の状態を常時
検出できる。また、輝度変化の遅い被写体については、
第２の受光手段の出力に基づいて焦点の状態を常時検出
できる。（請求項８）前記第１の受光手段が検出する像の領域
と、前記第２の受光手段が検出する像の領域とが互いに
近接している。

【００３５】従って、前記第１の受光手段の出力信号と
前記第２の受光手段の出力信号とを切り替えて、焦点の
状態を検出しても、検出される焦点の状態が大きく変動
することがない。（請求項９）前記第１の受光手段が検出する像の領域
と、前記第２の受光手段が検出する像の領域とが部分的
に重なっている。

【００３６】従って、前記第１の受光手段の出力信号と
前記第２の受光手段の出力信号とを切り替えて、焦点の
状態を検出しても、検出される焦点の状態が大きく変動
することがない。

【００３７】（請求項１０）前記第１の受光手段及び前
記第２の受光手段は、それらが検出する領域の軸方向
が、互いにほぼ直交する状態で配置されている。従っ
て、水平方向のみに輝度変化のある被写体と、垂直方向
にのみ輝度変化のある被写体の何れであっても、前記第
１の受光手段及び前記第２の受光手段の何れか一方の出
力に基づいて、焦点の状態を検出できる。

【００３８】（請求項１１）信頼度識別手段は、前記第
１の受光手段の信号から求められる第１のデフォーカス
量の信頼度と、前記第２の受光手段の信号から求められ
る第２のデフォーカス量の信頼度を識別する。前記焦点
検出手段は、前記第１のデフォーカス量の信頼度と第２
のデフォーカス量の信頼度に基づいて、前記撮影光学系
の焦点状態を検出する。これによって、検出される焦点
の状態の信頼度を、より高めることができる。

【００３９】（請求項１２）前記第１の電荷蓄積時間を
決定する処理と前記第２の電荷蓄積時間を決定する処理
との組み合わせとしては、様々なものが考えられる。し
かし、最良の組み合わせは、被写体の種別や状況に応じ
て変わる。この発明では、スイッチ手段により、前記第
１の電荷蓄積時間を決定する処理と前記第２の電荷蓄積
時間を決定する処理との組み合わせを、複数の中から選
択的に切り替えることができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）この形態の焦点検出装置の構成と
動作を、図１，図２，図３，図４，図５，図６，図７，
図８，図９，図１０，図１１，図１２，図１３，図１
４，図１５，図１６，図１７及び図１８に示す。

【００４１】この形態は請求項１，請求項２，請求項
３，請求項４，請求項５，請求項６，請求項７，請求項
９，請求項１０，請求項１１及び請求項１２に対応す
る。図１は、焦点検出装置の光学系の構成を示す分解斜
視図である。図２は、図１の光学系を備える焦点検出装
置の電気回路を示すブロック図である。図３は、図２の
焦点検出装置における主要な信号タイミングの例を示す
タイミングチャートである。

【００４２】図４は、図２の制御ユニット３０の動作の
概略を示すフローチャートである。図５は、図４のステ
ップＳ４の詳細を示すフローチャートである。図６は、
図４のステップＳ５の詳細を示すフローチャートであ
る。図７は、図５のステップＳ２３の詳細を示すフロー
チャートである。図８は、図５のステップＳ２４の詳細
を示すフローチャートである。図９は、図５のステップ
Ｓ２５の詳細を示すフローチャートである。

【００４３】図１０は、図６のステップＳ２８の詳細を
示すフローチャートである。図１１は、図６のステップ
Ｓ２９の詳細を示すフローチャートである。図１２は、
図４のステップＳ１２の詳細を示すフローチャートであ
る。図１３は、図１２のステップＳ７０及びＳ７１の詳
細を示すフローチャートである。図１４は、互いに異な
る経路を通る光を検出して得た２つの１次元画像信号Ｖ
ａ，Ｖｂの分布を示すグラフである。図１５は、２つの
１次元画像信号Ｖａ，Ｖｂの相関量を示すグラフであ
る。

【００４４】図１６は、図１５の一部分の詳細を示すグ
ラフである。図１７は、撮影画面中の焦点検出領域を示
す正面図である。また、図１８は、相関量を算出する際
に参照される、２つの１次元画像信号Ｖａ，Ｖｂの画素
の組み合わせを示す模式図である。この形態において、
請求項１の各要素は、次のように具体化されている。

【００４５】第１の受光手段：イメージセンサ１１及び１２第１の電荷蓄積時間：蓄積時間Ｔ１第２の受光手段：イメージセンサ２１及び２２第２の電荷蓄積時間：蓄積時間Ｔ２焦点検出手段：制御ユニット３０（図４のステップＳ１
２）蓄積制御手段：制御ユニット３０（図４のステップＳ
４，５）また、請求項５の光量検出手段はセンサＭａとして具体
化されている。請求項１１の信頼度識別手段は、制御ユ
ニット３０（図１３のステップＳ８６及びＳ８７）とし
て具体化されている。請求項１２のスイッチ手段は、モ
ードスイッチＳＷとして具体化されている。

【００４６】まず、焦点検出装置の光学系について説明
する。図１に示すように、撮影レンズ５１の光軸上に
は、視野マスク５２，フィールドレンズ５３，絞り５
４，再結像レンズ５５及び検出基板５６が配置されてい
る。視野マスク５２は、その中央部に、十字形の開口部
５２ａを有している。視野マスク５２は、撮影レンズ５
１の予定焦点面の近傍に配置されている。視野マスク５
２は、撮影レンズ５１によって結像する、被写体の空中
像を規制する。

【００４７】絞り５４は、４つの開口部５４ａ，５４
ｂ，５４ｃ及び５４ｄを有している。これらの開口部５
４ａ，５４ｂ，５４ｃ及び５４ｄは、それぞれ、フィー
ルドレンズ５３によって、領域５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
及び５１ｄとして、撮影レンズ５１上に投影される。再
結像レンズ５５は、絞り５４の開口部５４ａ，５４ｂ，
５４ｃ及び５４ｄに対応する位置にそれぞれ配置され
た、４つのレンズ５５ａを備えている。再結像レンズ５
５は、視野マスク５２の開口部５２ａを通る像を、検出
基板５６上に結像する。

【００４８】検出基板５６上には、４つのイメージセン
サ１１，１２，２１及び２２と、センサＭａ及びＭｂが
設置されている。イメージセンサ１１，１２，２１及び
２２は、何れも、多数の受光部が１列に配列された１次
元撮像ユニットである。２つのイメージセンサ１１及び
１２は、受光部の配列方向がＸ軸方向に向くように配置
されている。残りの２つのイメージセンサ２１及び２２
は、受光部の配列方向がＹ軸方向に向くように配置され
ている。

【００４９】イメージセンサ１１，１２，２１及び２２
は、ＣＣＤ素子で構成されている。従って、イメージセ
ンサ１１，１２，２１及び２２の出力には、制御される
蓄積時間の間に各受光部で蓄積される電荷量、即ち受光
量に応じた電気信号が、各受光部の画素信号として得ら
れる。センサＭａ及びＭｂは、何れも、単一のホトダイ
オードを内蔵した受光素子である。また、センサＭａ及
びＭｂの受光部は、細長く形成してある。

【００５０】センサＭａは、その受光部の長手方向をＸ
軸方向に向けて、イメージセンサ１１の近傍に配置して
ある。従って、センサＭａは、イメージセンサ１１にお
ける多数の受光部の、平均的な受光量を検出できる。セ
ンサＭｂは、その受光部の長手方向をＹ軸方向に向け
て、イメージセンサ２１の近傍に配置してある。従っ
て、センサＭｂは、イメージセンサ２１における多数の
受光部の、平均的な受光量を検出できる。

【００５１】撮影レンズ５１の領域５１ａを通過する入
射光は、視野マスク５２，フィールドレンズ５３，絞り
５４の開口部５４ａ及び再結像レンズ５５の１つのレン
ズ５５ａを介して、イメージセンサ１１の受光面に結像
する。同様に、撮影レンズ５１の領域５１ｂ，５１ｃ及
び５１ｄを通過する入射光は、それぞれ、イメージセン
サ２１，１２及び２２の受光面に結像する。

【００５２】イメージセンサ１１で検出される像と、イ
メージセンサ１２で検出される像との相対的な位置ずれ
量Ｌｓは、撮影レンズ５１を通った光の結像位置が、予
定焦点面と一致する場合（合焦時）には、所定値にな
る。

【００５３】また、位置ずれ量Ｌｓは、撮影レンズ５１
を通った光の結像位置が、予定焦点面より前にある場合
（前ピン時）には、前記所定値より小さくなり、予定焦
点面より後ろにある場合（後ピン時）には大きくなる。
従って、イメージセンサ１１及び１２で検出される像に
基づいて、撮影レンズ５１の焦点の状態を検出できる。
但し、イメージセンサ１１及び１２の検出範囲内におい
て、被写体からの像の明るさの変化（コントラスト）
が、Ｘ軸方向に関して十分になければならない。

【００５４】上記と同様に、イメージセンサ２１及び２
２で検出される像に基づいて、撮影レンズ５１の焦点の
状態を検出できる。但し、イメージセンサ２１及び２２
の検出範囲内において、被写体からの像の明るさの変化
（コントラスト）が、Ｙ軸方向に関して十分になければ
ならない。この例では、Ｘ軸方向に配置されたイメージ
センサ１１及び１２と、Ｙ軸方向に配置されたイメージ
センサ２１及び２２が備わっているので、被写体がＸ軸
とＹ軸の少なくとも一方の方向に対してコントラストを
有する場合には、焦点の検出が可能である。

【００５５】イメージセンサ１１及び１２が検出する水
平方向の領域Ａｈと、イメージセンサ２１及び２２が検
出する垂直方向の領域Ａｖは、図１７に示すように、撮
影画面のほぼ中央部に位置している。また、領域Ａｈと
領域Ａｖは、互いに一部分が重なるように配置してあ
る。なお、図１においては、焦点検出に関係のある部分
のみが示されている。例えば、カメラの場合には、被写
体からの光束は、撮影レンズ５１を通った後、所定のフ
ァインダー光学系又はフィルム面に結像される。撮影レ
ンズ５１を通った光束の一部分のみが、図１に示すよう
な焦点検出用光学系を通って、イメージセンサ１１，１
２，２１及び２２に結像される。

【００５６】また、図示しないが、焦点位置の調節のた
めに、撮影レンズ５１には、それを光軸方向に移動する
駆動装置が連結される。次に、図２を参照して、焦点検
出装置の電気回路について説明する。この例では、イメ
ージセンサ１１及び１２及びセンサＭａを検出ユニット
Ｕ１とし、イメージセンサ２１及び２２とセンサＭｂを
検出ユニットＵ２として、これらを区分してある。

【００５７】検出ユニットＵ１とＵ２を区分したのは、
イメージセンサ１１，１２の蓄積時間Ｔ１と、イメージ
センサ２１，２２の蓄積時間Ｔ２を独立に制御するため
である。イメージセンサ１１，１２，２１及び２２は、
多数の受光部の各々について、外部からの信号によって
制御される蓄積時間の間、受光強度に応じて発生する電
荷を蓄積する。蓄積される電荷量は、蓄積時間の間の総
受光量に相当する。

【００５８】被写体からの入射光の強度が小さすぎる
（暗い）場合には、各受光部に蓄積される電荷量が小さ
くなるので、ノイズの影響が大きくなり、得られる信号
レベルの画素間のコントラストが小さくなる。しかし、
蓄積時間を長くすれば、蓄積される電荷量が増大し、信
号レベルのコントラストも改善される。また、被写体か
らの入射光の強度が大きすぎる場合には、各受光部に蓄
積される電荷量が許容量を越えるので、正確な受光量が
検出できなくなる。しかし、蓄積時間を短くすれば、蓄
積される電荷量が許容量を越えるのを回避できる。

【００５９】従って、様々な条件の下で焦点の検出を可
能にするには、蓄積時間を適正に制御する必要がある。
蓄積時間を決定する方法としては、様々な方法が考えら
れる。しかし、何れの方法で蓄積時間を決定する場合で
も、ある種の条件の下では、不具合が生じる可能性があ
る。そこで、この例では、イメージセンサ１１，１２の
蓄積時間Ｔ１と、イメージセンサ２１，２２の蓄積時間
Ｔ２が、互いに異なる方法で決定される。そして、イメ
ージセンサ１１，１２の蓄積時間Ｔ１と、イメージセン
サ２１，２２の蓄積時間Ｔ２が互いに独立に制御され
る。

【００６０】従って、様々な条件の下で、検出ユニット
Ｕ１を構成するイメージセンサ１１，１２の蓄積電荷量
と、検出ユニットＵ２を構成するイメージセンサ２１，
２２の蓄積電荷量の少なくとも一方は、適正に制御され
る可能性が高い。つまり、検出ユニットＵ１，Ｕ２の一
方で光量分布が検出できなくても、他方で検出した光量
分布に基づいて、焦点の検出が可能である。

【００６１】図２に示すように、この焦点検出装置に
は、検出ユニットＵ１，Ｕ２，タイミング制御回路１
３，２３，サンプリング回路１４，２４，光量検出回路
１５，２５，Ａ／Ｄ変換回路１６，２６，比較回路１
７，２７，制御ユニット３０，焦点検出スイッチ４０及
びモードスイッチＳＷが備わっている。検出ユニットＵ
１のイメージセンサ１１，１２は、タイミング制御回路
１３が出力する信号（複数）３１によって制御される。
信号３１には、図３に示す蓄積制御信号，画素転送信号
及びリセット信号が含まれている。

【００６２】イメージセンサ１１，１２の各受光部は、
入射光の明るさに応じて発生する電荷を、蓄積制御信号
が高レベルの期間、即ち図３の蓄積時間Ｔ１の間、蓄積
する。従って、各受光部の蓄積電荷量は、入射光量と蓄
積時間Ｔ１によって定まる。蓄積制御が終了した後で、
画素転送信号及びリセット信号を与えると、イメージセ
ンサ１１，１２は、各受光部の蓄積電荷量に相当するア
ナログ画素信号を、１画素ずつ順次に出力する。出力さ
れるアナログ画素信号群は、イメージセンサ１１，１２
に入射した光束の光量分布を示す。

【００６３】イメージセンサ１１，１２が出力するアナ
ログ画素信号は、サンプリング回路１４によって、画素
毎にサンプリングされる。サンプリングされたイメージ
センサ１１，１２のアナログ画素信号は、それぞれ、Ａ
／Ｄ変換回路１６に入力され、画素毎に、明るさが複数
ピットで表現されたディジタル画素信号に変換される。
このディジタル画素信号は、制御ユニット３０に入力さ
れる。

【００６４】センサＭａは、イメージセンサ１１，１２
と同様に、入射光の明るさに応じて電荷を発生する。セ
ンサＭａが発生する電荷は、光量検出回路１５に蓄積さ
れる。光量検出回路１５は、蓄積電荷量に比例する信号
を出力する。光量検出回路１５の蓄積電荷量は、タイミ
ング制御回路１３が出力する信号３１によって、前記蓄
積時間Ｔ１の開始時に、リセットされる。つまり、光量
検出回路１５の蓄積電荷量は、イメージセンサ１１，１
２が蓄積時間Ｔ１中に受光した光量に相当する。

【００６５】比較回路１７は、光量検出回路１５が検出
した蓄積電荷量と、予め定めた閾値電圧Ｖｘとを比較す
る。比較回路１７の比較結果は、２値信号３４として、
タイミング制御回路１３に印加される。タイミング制御
回路１３が出力する蓄積制御信号の蓄積時間Ｔ１は、基
本的に、制御ユニット３０が出力する信号３３によって
決定される。但し、信号３３の制御により、比較回路１
７が出力する２値信号３４によって、蓄積時間Ｔ１を決
定することもできる。

【００６６】比較回路１７が出力する２値信号３４で、
蓄積時間Ｔ１を制御する場合には、センサＭａの受光光
量が閾値電圧Ｖｘに相当する所定光量に達した時に、蓄
積時間Ｔ１が終了し、タイミング制御回路１３の出力す
る蓄積制御信号が、高レベルから低レベルに変化する。
検出ユニットＵ２のイメージセンサ２１，２２は、タイ
ミング制御回路２３が出力する信号（複数）３５によっ
て制御される。信号３５には、図３に示す蓄積制御信
号，画素転送信号及びリセット信号が含まれている。

【００６７】イメージセンサ２１，２２の各受光部は、
入射光の明るさに応じて発生する電荷を、蓄積制御信号
が高レベルの期間、即ち図３の蓄積時間Ｔ２の間、蓄積
する。従って、各受光部の蓄積電荷量は、入射光量と蓄
積時間Ｔ２によって定まる。蓄積制御が終了した後で、
画素転送信号及びリセット信号を与えると、イメージセ
ンサ２１，２２は、各受光部の蓄積電荷量に相当するア
ナログ画素信号を、１画素ずつ順次に出力する。出力さ
れるアナログ画素信号群は、イメージセンサ２１，２２
に入射した光束の光量分布を示す。

【００６８】イメージセンサ２１，２２が出力するアナ
ログ画素信号は、サンプリング回路２４によって、画素
毎にサンプリングされる。サンプリングされたイメージ
センサ２１，２２のアナログ画素信号は、それぞれ、Ａ
／Ｄ変換回路２６に入力され、画素毎に、明るさが複数
ピットで表現されたディジタル画素信号に変換される。
このディジタル画素信号は、制御ユニット３０に入力さ
れる。

【００６９】センサＭｂは、イメージセンサ２１，２２
と同様に、入射光の明るさに応じて電荷を発生する。セ
ンサＭｂが発生する電荷は、光量検出回路２５に蓄積さ
れる。光量検出回路２５は、蓄積電荷量に比例する信号
を出力する。光量検出回路２５の蓄積電荷量は、タイミ
ング制御回路２３が出力する信号３５によって、前記蓄
積時間Ｔ２の開始時に、リセットされる。つまり、光量
検出回路２５の蓄積電荷量は、イメージセンサ２１，２
２が蓄積時間Ｔ２中に受光した光量に相当する。

【００７０】比較回路２７は、光量検出回路２５が検出
した蓄積電荷量と、予め定めた閾値電圧Ｖｘとを比較す
る。比較回路２７の比較結果は、２値信号３８として、
タイミング制御回路２３に印加される。タイミング制御
回路２３が出力する蓄積制御信号の蓄積時間Ｔ２は、基
本的に、制御ユニット３０が出力する信号３７によって
決定される。但し、信号３７の制御により、比較回路２
７が出力する２値信号３８によって、蓄積時間Ｔ２を決
定することもできる。

【００７１】比較回路２７が出力する２値信号３８で、
蓄積時間Ｔ２を制御する場合には、センサＭｂの受光光
量が閾値電圧Ｖｘに相当する所定光量に達した時に、蓄
積時間Ｔ２が終了し、タイミング制御回路２３の出力す
る蓄積制御信号が、高レベルから低レベルに変化する。

【００７２】制御ユニット３０に接続されたモードスイ
ッチＳＷは、６つの接点を有している。手操作でモード
スイッチＳＷを切り替えることにより、モード１，モー
ド２，モード３，モード４，モード５及びモード６の何
れかを選択できる。これらのモードは、前記蓄積時間Ｔ
１，Ｔ２の決定処理の組み合わせの種別を示す。制御ユ
ニット３０に接続された焦点検出スイッチ４０は、焦点
検出動作のオン／オフを切り替えるために備わってい
る。

【００７３】制御ユニット３０は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，タ
イマなどを含むマイクロコンピュータを内蔵している。
また、撮影レンズ５１の位置を光軸に沿って移動する駆
動回路や表示回路も内蔵している。制御ユニット３０の
マイクロコンピュータによって実行される、処理の概略
を図４に示す。図４に示す各処理ステップの内容につい
て、以下に説明する。装置（カメラなど）の主電源が投
入されると、最初にステップＳ１を実行する。

【００７４】ステップＳ１では、装置全体の初期化を実
行する。例えば、撮影レンズ駆動用のモータを停止し、
表示をクリアし、内部メモリの内容をクリアする。ま
た、内部メモリ上に割り当てたカウンタＣＮＴに、１を
プリセットする。ステップＳ２では、焦点検出スイッチ
４０の状態を調べ、焦点検出指示のオン／オフを識別す
る。焦点検出スイッチ４０がオフの場合、ステップＳ
１，Ｓ２を繰り返す。焦点検出スイッチ４０がオンな
ら、次のステップＳ３に進む。

【００７５】ステップＳ３では、モードスイッチＳＷの
状態を読み取って、現在のモードを調べる。ステップＳ
４では、イメージセンサ１１，１２の蓄積時間Ｔ１を決
定するための処理を実行する。この処理の詳細は、図５
に示されている。図５の内容については、後で説明す
る。

【００７６】ステップＳ５では、イメージセンサ２１，
２２の蓄積時間Ｔ２を決定するための処理を実行する。
この処理の詳細は、図６に示されている。図６の内容に
ついては、後で説明する。ステップＳ６では、イメージ
センサ１１，１２，２１及び２２の各々が電荷蓄積を開
始するように制御する。即ち、信号３３を操作して、タ
イミング制御回路１３及び２３を制御し、図３に示す蓄
積制御信号を低レベルから高レベルに切り替える。電荷
蓄積を開始してからの経過時間を計数するように、内部
タイマをセットする。

【００７７】ステップＳ７では、内部タイマの計数値を
調べて、電荷蓄積を開始してからの経過時間がＴ１，Ｔ
２の何れかに到達したか否かを調べる。経過時間がＴ１
又はＴ２の時には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８
では、イメージセンサ１１，１２，２１及び２２に対す
る電荷蓄積の終了制御を実施する。即ち、内部タイマの
計数値が、蓄積時間Ｔ１と一致する場合には、信号３３
を操作して、タイミング制御回路１３を制御し、イメー
ジセンサ１１及び１２に印加される蓄積制御信号を、高
レベルから低レベルに切り替える。

【００７８】また、内部タイマの計数値が、蓄積時間Ｔ
２と一致する場合には、信号３７を操作して、タイミン
グ制御回路２３を制御し、イメージセンサ２１及び２２
に印加される蓄積制御信号を、高レベルから低レベルに
切り替える。なお、比較回路１７の２値信号３４による
蓄積時間制御を優先する動作モードでは、タイミング制
御回路１３に対するステップＳ８の動作は無効である。
同様に、比較回路２７の２値信号３８による蓄積時間制
御を優先する動作モードでは、タイミング制御回路２３
に対するステップＳ８の動作は無効である。

【００７９】ステップＳ９では、イメージセンサ１１及
び１２に対する蓄積終了制御と、イメージセンサ２１及
び２２に対する蓄積終了制御が共に完了したか否かを調
べる。内部タイマの計数値が、Ｔ１，Ｔ２の何れよりも
大きい場合には、蓄積終了制御が完了しているので、ス
テップＳ１０に進む。

【００８０】ステップＳ１０では、イメージセンサ１１
の各受光部に蓄積された信号，イメージセンサ１２の各
受光部に蓄積された信号，イメージセンサ２１の各受光
部に蓄積された信号及びイメージセンサ２２の各受光部
に蓄積された信号を、それぞれ順次に読み取る。即ち、
制御ユニット３０は、信号３３を操作してタイミング制
御回路１３を制御し、図３に示す画素転送信号及びリセ
ット信号をイメージセンサ１１及び１２に与える。ま
た、サンプリング信号をサンプリング回路１４に与え、
Ａ／Ｄ変換開始信号をＡ／Ｄ変換回路１６に与える。

【００８１】この制御によって、イメージセンサ１１及
び１２の各受光部から読み出される信号は、１画素ずつ
順次に、サンプリング回路１４及びＡ／Ｄ変換回路１６
を介して、ディジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変
換が終了する度に、変換されたディジタル画素信号は、
制御ユニット３０に読み取られる。また、制御ユニット
３０は、信号３７を操作してタイミング制御回路２３を
制御し、図３に示す画素転送信号及びリセット信号をイ
メージセンサ２１及び２２に与える。また、サンプリン
グ信号をサンプリング回路２４に与え、Ａ／Ｄ変換開始
信号をＡ／Ｄ変換回路２６に与える。

【００８２】この制御によって、イメージセンサ２１及
び２２の各受光部から読み出される信号は、１画素ずつ
順次に、サンプリング回路２４及びＡ／Ｄ変換回路２６
を介して、ディジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変
換が終了する度に、変換されたディジタル画素信号は、
制御ユニット３０に読み取られる。制御ユニット３０
は、イメージセンサ１１，１２，２１及び２２から読み
取ったディジタル画素信号列を、内部メモリ上の予め定
めた領域に記憶する。

【００８３】ステップＳ１１では、上記ステップＳ１０
の処理によって内部メモリ上に記憶された、ディジタル
画素信号列のデータを参照し、最大値Ｖｍ１，Ｖｍ２を
検出する。

【００８４】最大値Ｖｍ１は、イメージセンサ１１及び
１２から得られたディジタル画素信号列の中で、明るさ
が最大の画素の値（信号レベル）である。また、最大値
Ｖｍ２は、イメージセンサ２１及び２２から得られたデ
ィジタル画素信号列の中で、明るさが最大の画素の値で
ある。最大値Ｖｍ１は、イメージセンサ１１及び１２の
蓄積電荷量（実績）の基準として利用される。また、最
大値Ｖｍ２は、イメージセンサ２１及び２２の蓄積電荷
量の基準として利用される。

【００８５】ステップＳ１２では、上記ステップＳ１０
の処理によって内部メモリ上に記憶された、ディジタル
画素信号列のデータに基づいて、焦点検出処理を実行す
る。また、カウンタＣＮＴの値は、ステップＳ１２を実
行する毎に更新される。この焦点検出処理の詳細は、図
１２に示されている。これについては、後で詳細に説明
する。

【００８６】ステップＳ１３では、ステップＳ１２で検
出された焦点の状態に基づいて、合焦でなければ、合焦
位置に近づくように、撮影レンズ５１を移動する。ま
た、合焦か否かに応じて、合焦表示のオン／オフを制御
する。焦点検出スイッチ４０がオンの時には、上記ステ
ップＳ２〜Ｓ１３の処理が繰り返し実行される。

【００８７】ステップＳ４の「蓄積時間Ｔ１決定」処理
では、図５に示すように、モードスイッチＳＷによって
選択されたモードに応じた処理が実行される。即ち、モ
ード１又はモード２の場合には、ステップＳ２０を通っ
てステップＳ２３が実行される。モード３又はモード４
の場合には、ステップＳ２０，Ｓ２１を通って、ステッ
プＳ２４が実行される。モード５又はモード６の場合に
は、ステップＳ２０，Ｓ２１，Ｓ２２を通って、ステッ
プＳ２５が実行される。

【００８８】ステップＳ２３の「時間決定Ａ１」，ステ
ップＳ２４の「時間決定Ａ２」及びステップＳ２５の
「時間決定Ａ３」は、いずれも蓄積時間Ｔ１を決定する
ための処理である。つまり、モードスイッチＳＷによっ
て選択されるモードの違いに応じて、蓄積時間Ｔ１を決
定する処理の内容が変更される。ステップＳ２３の「時
間決定Ａ１」，ステップＳ２４の「時間決定Ａ２」及び
ステップＳ２５の「時間決定Ａ３」の処理の内容は、そ
れぞれ、図７，図８及び図９に示されている。

【００８９】図７に示すように、「時間決定Ａ１」の処
理では、ステップＳ３１が実行される。このステップＳ
３１では、センサＭａの出力に応じて蓄積時間Ｔ１を決
定する。つまり、制御ユニット３０は、タイミング制御
回路１３に与える信号３３を制御して、比較回路１７が
出力する２値信号３４の制御を優先させる。従って、こ
の場合には、イメージセンサ１１及び１２の蓄積終了タ
イミングは、２値信号３４によって制御される。即ち、
蓄積時間Ｔ１は、センサＭａの実際の受光光量と、閾値
電圧Ｖｘにより定まる。

【００９０】また、制御ユニット３０は、２値信号３４
のレベルが切り替わるタイミングを検出して、実際の蓄
積時間Ｔ１を把握する。この蓄積時間Ｔ１は、実績情報
Ｔｐ１として、内部メモリに記憶される。一方、「時間
決定Ａ２」の処理では、初回を除き、図８に示すステッ
プＳ３３によって、蓄積時間Ｔ１が決定される。即ち、
蓄積時間Ｔ１は次式により決定される。

【００９１】Ｔ１＝Ｔｐ１・Ｌｒ／Ｖｍ１・・・（２）Ｔｐ１：前回制御時の蓄積時間Ｔ１（実績値）Ｌｒ：イメージセンサ１１，１２の画素信号の目標レベ
ルＶｍ１：ステップＳ１１で得られる最大値この処理では、実際のイメージセンサ１１，１２の電荷
蓄積量（実績）に基づいて蓄積時間Ｔ１が決定されるの
で、より高い精度で蓄積時間Ｔ１を制御できる。被写体
の明るさの変化に対する蓄積時間Ｔ１の応答速度につい
ては、ステップＳ３１と比べると、１制御周期だけ遅く
なる。

【００９２】なお、初回の制御では、実績情報Ｔｐ１及
び最大値Ｖｍ１が存在しないので、ステップＳ３３の計
算を実行できない。従って、カウンタＣＮＴが１の場合
には、ステップＳ３２を通ってステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４の内容は、前記ステップＳ３１と同一で
ある。つまり、センサＭａの出力に応じて蓄積時間Ｔ１
を決定する。

【００９３】次に、「時間決定Ａ３」の処理について、
図９を参照して説明する。カウンタＣＮＴが１の場合、
即ち初回は、計算に必要な情報が存在しないので、ステ
ップＳ５０からＳ５７に進む。この場合には、前記ステ
ップＳ３１と同様に、センサＭａの出力に応じて蓄積時
間Ｔ１を決定する。初回以外は、ステップＳ５０からＳ
５１に進む。図９の処理においては、過去Ｎ回の互いに
異なる時点における蓄積時間Ｔ１を記憶するために、Ｎ
個のメモリＰＴ[１]〜ＰＴ[Ｎ]を使用する。メモリＰＴ
[１]には最も新しい蓄積時間Ｔ１を記憶し、メモリＰＴ
[Ｎ]には最も古い蓄積時間Ｔ１を記憶する。

【００９４】新しい蓄積時間Ｔ１を記憶する領域を確保
するために、ステップＳ５１では、メモリＰＴ[ｉ]のデ
ータをＰＴ[ｉ＋１]に転送する（ｉ＝Ｎ−１，Ｎ−２，
・・・３，２，１）。これによって、最も古いメモリＰ
Ｔ[Ｎ]のデータは更新され、メモリＰＴ[１]〜ＰＴ[Ｎ
−１]のデータは位置がシフトされる。ステップＳ５２
では、前記第２式を用いて計算を実施して蓄積時間Ｔ１
を求める。つまり、前回の実績である蓄積時間Ｔｐ１及
び最大値Ｖｍ１と、目標レベルＬｒに基づいて、蓄積時
間Ｔ１を求める。求めた蓄積時間Ｔ１は、メモリＰＴ
[１]に記憶する。

【００９５】ステップＳ５３では、カウンタＣＮＴの値
を定数Ｎと比較する。つまり、Ｎ個の実績情報がメモリ
ＰＴ[１]〜ＰＴ[Ｎ]上に揃ったか否かを識別する。カウ
ンタＣＮＴの値が定数Ｎを越えている場合には、ステッ
プＳ５５に進み、そうでなければステップＳ５４に進
む。

【００９６】ステップＳ５４では、Ｎ個の実績情報が揃
っていないので、カウンタＣＮＴの値から１を引いた値
を、有効な実績情報の数として、レジスタＳに記憶す
る。ステップＳ５５では、Ｎ個の実績情報が揃っている
ので、カウンタＣＮＴの値を、有効な実績情報の数とし
て、レジスタＳに記憶する。ステップＳ５６では、メモ
リＰＴ[１]〜ＰＴ[Ｎ]上の蓄積時間Ｔ１の実績情報のう
ち有効なデータについて、それらの平均値を、今回の蓄
積時間Ｔ１として計算する。この蓄積時間Ｔ１は、実績
情報Ｔｐ１としてメモリに記憶する。

【００９７】つまり、「時間決定Ａ３」の処理では、制
御周期のＮ倍に相当する計算期間の平均値として、蓄積
時間Ｔ１が決定される。定数Ｎは、例えば、前記計算期
間が１００ｍsec〜２００ｍsecになるように、２〜４程
度に定められる。図４のステップＳ５の「蓄積時間Ｔ２
決定」処理では、図６に示すように、モードスイッチＳ
Ｗによって選択されたモードに応じた処理が実行され
る。即ち、モード１，３又は５の場合には、ステップＳ
２６を通ってステップＳ２８が実行される。モード２，
４又は６の場合には、ステップＳ２６，Ｓ２７を通っ
て、ステップＳ２９が実行される。

【００９８】ステップＳ２８の「時間決定Ｂ１」及びス
テップＳ２９の「時間決定Ｂ２」は、いずれも蓄積時間
Ｔ２を決定するための処理である。つまり、モードスイ
ッチＳＷによって選択されるモードの違いに応じて、蓄
積時間Ｔ２を決定する処理の内容が変更される。従っ
て、モード１の場合には、「時間決定Ａ１」と「時間決
定Ｂ１」の組み合わせが選択される。モード２の場合に
は、「時間決定Ａ１」と「時間決定Ｂ２」の組み合わせ
が選択される。モード３の場合には、「時間決定Ａ２」
と「時間決定Ｂ１」の組み合わせが選択される。

【００９９】モード４の場合には、「時間決定Ａ２」と
「時間決定Ｂ２」の組み合わせが選択される。モード５
の場合には、「時間決定Ａ３」と「時間決定Ｂ１」の組
み合わせが選択される。モード６の場合には、「時間決
定Ａ３」と「時間決定Ｂ２」の組み合わせが選択され
る。ステップＳ２８の「時間決定Ｂ１」及びステップＳ
２９の「時間決定Ｂ２」の処理の内容は、それぞれ、図
１０及び図１１に示されている。

【０１００】次に、「時間決定Ｂ１」の処理について、
図１０を参照して説明する。カウンタＣＮＴが１の場
合、即ち初回は、計算に必要な情報が存在しないので、
ステップＳ４０からＳ４８に進む。ステップＳ４８で
は、センサＭｂの出力に応じて蓄積時間Ｔ２を決定す
る。つまり、制御ユニット３０は、タイミング制御回路
２３に与える信号３７を制御して、比較回路２７が出力
する２値信号３８の制御を優先させる。

【０１０１】従って、この場合には、イメージセンサ２
１及び２２の蓄積終了タイミングは、２値信号３８によ
って制御される。即ち、蓄積時間Ｔ２は、センサＭｂの
実際の受光光量と、閾値電圧Ｖｘにより定まる。また、
制御ユニット３０は、２値信号３８のレベルが切り替わ
るタイミングを検出して、実際の蓄積時間Ｔ２を把握す
る。この蓄積時間Ｔ２は、実績情報Ｔｐ２として、内部
メモリに記憶される。

【０１０２】カウンタＣＮＴが１の場合には、まだ焦点
の状態が検出されていないので、ステップＳ４９では、
合焦フラグＦｉｎをクリアする。カウンタＣＮＴが１で
なければ、ステップＳ４０からＳ４１に進む。ステップ
Ｓ４１では、最終デフォーカス量ＤｆＬが、予め定めた
所定範囲内にあるか否かを識別する。つまり、合焦状態
か否かを識別する。最終デフォーカス量ＤｆＬは、ステ
ップＳ１２の「焦点検出処理」で得られる。

【０１０３】焦点検出が不可能な状態では、最終デフォ
ーカス量ＤｆＬに有効な値がセットされない。その場合
には、最終デフォーカス量ＤｆＬが範囲外、即ち合焦で
ないとみなす。合焦状態でなければ、ステップＳ４１か
らＳ４２に進む。合焦状態ならステップＳ４１からＳ４
６に進む。

【０１０４】ステップＳ４２では、合焦フラグＦｉｎの
状態を調べる。合焦が検出された後でなければ、合焦フ
ラグＦｉｎはクリアされているので、ステップＳ４２か
らＳ４５に進む。合焦フラグＦｉｎがセットされている
場合には、ステップＳ４２からＳ４３に進む。ステップ
Ｓ４３では、内部タイマで計数される時間Ｔｄを、予め
定めた閾値Ｔthと比較する。時間Ｔｄは、合焦状態が検
出されなくなってからの経過時間を示す。時間Ｔｄが閾
値Ｔthより大きい場合には、ステップＳ４３からＳ４４
に進む。時間Ｔｄが閾値Ｔth以内なら、蓄積時間Ｔ２を
更新せずに、図１０の処理を終了する。

【０１０５】ステップＳ４４では、時間Ｔｄが閾値Ｔth
より大きいので、合焦フラグＦｉｎをクリアする。ステ
ップＳ４５では、次式に基づいて蓄積時間Ｔ２を決定す
る。Ｔ２＝Ｔｐ２・Ｌｒ／Ｖｍ２・・・（３）Ｔｐ２：前回制御時の蓄積時間Ｔ２（実績値）Ｌｒ：イメージセンサ２１，２２の画素信号の目標レベ
ルＶｍ２：ステップＳ１１で得られる最大値また、ステップＳ４５では、求めた蓄積時間Ｔ２を、実
績情報Ｔｐ２として記憶する。

【０１０６】ステップＳ４６では、最終デフォーカス量
ＤｆＬが所定範囲内なので、合焦フラグＦｉｎをセット
する。ステップＳ４７では、合焦状態が検出されている
ので、時間Ｔｄを計数するタイマの計数値をクリアす
る。

【０１０７】図１０の処理においては、合焦状態では、
ステップＳ４５を実行しないので、蓄積時間Ｔ２の更新
が停止する。つまり、蓄積時間Ｔ２は、非合焦から合焦
状態に変化したときの、過去の蓄積時間（実績値）Ｔ２
に固定される。また、最終デフォーカス量ＤｆＬが所定
範囲を外れても、合焦フラグＦｉｎが１である間は、ス
テップＳ４５を実行しないので、蓄積時間Ｔ２は変化し
ない。但し、非合焦になってからの経過時間が閾値Ｔth
を越えると、ステップＳ４３からＳ４４に進み、合焦フ
ラグＦｉｎがクリアされるので、次のステップＳ４５
で、蓄積時間Ｔ２が更新される。

【０１０８】次に、「時間決定Ｂ２」の処理について、
図１１を参照して説明する。カウンタＣＮＴが１の場
合、即ち初回は、計算に必要な情報が存在しないので、
ステップＳ６０からＳ６７に進む。ステップＳ６７で
は、上記ステップＳ４８と同様に、センサＭｂの出力に
応じて蓄積時間Ｔ２を決定する。つまり、制御ユニット
３０は、タイミング制御回路２３に与える信号３７を制
御して、比較回路２７が出力する２値信号３８の制御を
優先させる。

【０１０９】カウンタＣＮＴが１でなければ、ステップ
Ｓ６０からＳ６１に進む。図１１の処理においては、過
去Ｋ回の互いに異なる時点における蓄積時間Ｔ２を記憶
するために、Ｋ個のメモリＰＴ２[１]〜ＰＴ２[Ｋ]を使
用する。メモリＰＴ２[１]には最も新しい蓄積時間Ｔ２
を記憶し、メモリＰＴ２[Ｋ]には最も古い蓄積時間Ｔ２
を記憶する。

【０１１０】新しい蓄積時間Ｔ２を記憶する領域を確保
するために、ステップＳ６１では、メモリＰＴ２[ｉ]の
データをＰＴ２[ｉ＋１]に転送する（ｉ＝Ｋ−１，Ｋ−
２，・・・３，２，１）。これによって、最も古いメモ
リＰＴ[Ｋ]のデータは更新され、メモリＰＴ[１]〜ＰＴ
[Ｋ−１]のデータは位置がシフトされる。ステップＳ６
２では、前記第３式を用いて計算を実施して蓄積時間Ｔ
２を求める。つまり、前回の実績である蓄積時間Ｔｐ２
及び最大値Ｖｍ２と、目標レベルＬｒに基づいて、蓄積
時間Ｔ２を求める。求めた蓄積時間Ｔ２は、メモリＰＴ
２[１]に記憶する。

【０１１１】ステップＳ６３では、カウンタＣＮＴの値
を定数Ｋと比較する。つまり、Ｋ個の実績情報がメモリ
ＰＴ２[１]〜ＰＴ２[Ｋ]上に揃ったか否かを識別する。
カウンタＣＮＴの値が定数Ｋを越えている場合には、ス
テップＳ６５に進み、そうでなければステップＳ６４に
進む。ステップＳ６４では、Ｋ個の実績情報が揃ってい
ないので、カウンタＣＮＴの値から１を引いた値を、有
効な実績情報の数として、レジスタＳに記憶する。

【０１１２】ステップＳ６５では、Ｋ個の実績情報が揃
っているので、カウンタＣＮＴの値を、有効な実績情報
の数として、レジスタＳに記憶する。ステップＳ６６で
は、メモリＰＴ２[１]〜ＰＴ２[Ｋ]上の蓄積時間Ｔ２の
実績情報のうち有効なデータについて、それらの平均値
を、今回の蓄積時間Ｔ２として計算する。この蓄積時間
Ｔ２は、実績情報Ｔｐ２としてメモリに記憶する。

【０１１３】つまり、「時間決定Ｂ２」の処理では、制
御周期のＫ倍に相当する計算期間の平均値として、蓄積
時間Ｔ２が決定される。定数Ｋは、例えば、前記計算期
間が７００ｍsec程度になるように、５〜１４に定めら
れる。モードスイッチＳＷによってモード６が選択され
た場合には、図９に示す「時間決定Ａ３」処理によって
蓄積時間Ｔ１が決定され、図１１に示す「時間決定Ｂ
２」処理によって蓄積時間Ｔ２が決定される。

【０１１４】「時間決定Ａ３」と「時間決定Ｂ２」は、
いずれも過去の互いに異なる時点で得られた複数の実績
情報の平均に基づいて、蓄積時間Ｔ１又はＴ２を決定す
る。しかし、「時間決定Ａ３」の定数Ｎと「時間決定Ｂ
２」の定数Ｋの値は互いに異なる。従って、被写体の明
るさの変化に対する応答特性も、蓄積時間Ｔ１と蓄積時
間Ｔ２とで異なる。つまり、蓄積時間Ｔ１の応答は比較
的速く、蓄積時間Ｔ２の応答は比較的遅い。

【０１１５】モードスイッチＳＷによって、モード１，
モード２，モード３，モード４，モード５及びモード６
のいずれを選択する場合であっても、蓄積時間Ｔ１を決
定する処理と、蓄積時間Ｔ２を決定する処理とが互いに
異なる。このため、被写体の明るさの変化に対して、蓄
積時間Ｔ１の応答は比較的速く、蓄積時間Ｔ２の応答は
比較的遅くなる。従って、イメージセンサ１１及び１２
の電荷蓄積状態とイメージセンサ２１及び２２の電荷蓄
積状態は、互いに異なる。

【０１１６】次に、図１２に示す「焦点検出処理」の各
ステップについて説明する。ステップＳ６９では、カウ
ンタＣＮＴの値に１を加算してＣＮＴを更新する。な
お、カウンタＣＮＴの値が所定の上限値に達すると、ス
テップＳ６９の処理は省略される。ステップＳ７０で
は、イメージセンサ１１及び１２によって得られたディ
ジタル画素信号列に基づいて、デフォーカス量ＤＦ１を
算出する。デフォーカス量は、合焦状態に対する撮影レ
ンズ５１の位置ずれ量及び方向を意味する。ステップＳ
７０の処理の詳細は、図１３に示されている。

【０１１７】図１３のステップＳ８０では、イメージセ
ンサ１１によって得られた画素信号列Ｖａとイメージセ
ンサ１２によって得られた画素信号列Ｖｂとの相関量Ｃ
[Ｌ]を求める。イメージセンサ１１の画素信号列Ｖａと
イメージセンサ１２の画素信号列Ｖｂは、例えば、図１
４に示すように、それぞれが被写体からの入射光の強度
分布を示す。

【０１１８】画素信号列Ｖａ，Ｖｂを、図１４に示す所
定距離Ｌｓだけ横軸方向に相対的にずらすと、画素信号
列Ｖａ，Ｖｂの相関は非常に大きくなる。また、画素信
号列Ｖａ，Ｖｂの相関量Ｃ[Ｌ]は、図１５に示すよう
に、画素信号列Ｖａ，Ｖｂの相対シフト量Ｌに応じて変
化する。

【０１１９】デフォーカス量は、図１４に示す距離Ｌ
ｓ、即ち、図１５に示す相関量Ｃ[Ｌ]が最小になるシフ
ト量Ｌから求められる。ステップＳ８０においては、イ
メージセンサ１１によって得られた画素信号列Ｖａの
（ｉ＋Ｌ）番目の位置の画素データ（ａ[ｉ＋Ｌ]）とイ
メージセンサ１２によって得られた画素信号列Ｖｂのｉ
番目の位置の画素データ（ｂ[ｉ]）との差分を計算す
る。この差分の絶対値を、ｋからｒまでの範囲のｉにつ
いて加算し、総和を相関量Ｃ[Ｌ]として求める。

【０１２０】シフト量Ｌは、−ＬmaxからＬmaxの範囲で
順次に変更し、各々のシフト量Ｌについて相関量Ｃ[Ｌ]
をそれぞれ求める。Ｌmaxは、予め定められる最大シフ
ト量である。ステップＳ８０のｉの範囲を定めるｋ，ｒ
は、各々次のように、シフト量Ｌに応じて決定される。

【０１２１】Ｌ≧０の場合：ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ（−Ｌ／２）・・・（４）ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ（−Ｌ／２）・・・（５）Ｌ＜０の場合：ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ（−(Ｌ＋１)／２）・・・（６）ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ（−(Ｌ＋１)／２）・・・（７）但し、ｋ０及びｒ０は、それぞれシフト量Ｌが０の場合
のｋ及びｒである。また、ＩＮＴ（）は、括弧内の数値
の絶対値を示す。

【０１２２】ステップＳ８０において、相関を調べる画
素の組み合わせの範囲は、例えば図１８に示すように、
シフト量Ｌに応じて変化する。ステップＳ８０の処理に
よって、図１５に示すように、相関量Ｃ[Ｌ]とシフト量
Ｌの関係が求められる。図１５に示すように、相関量Ｃ
[Ｌ]は離散的な値である。従って、相関量Ｃ[Ｌ]が最小
になるシフト量から、直接デフォーカス量を求める場合
には、画素ピッチが大きいと、正確なデフォーカス量が
得られない。

【０１２３】より正確なデフォーカス量を求めるため
に、ステップＳ８１，Ｓ８２，Ｓ８３及びＳ８４の処理
が実施される。ステップＳ８１では、まず、図１６に示
すように、相関量Ｃ[Ｌ]が最小になるシフト量Ｌｅを求
める。そして、シフト量Ｌｅに隣接する２つの位置の相
関量（Ｃ[Ｌ−１]）と（Ｃ[Ｌ＋１]）との差分の半分
を、ＤＬとして得る。

【０１２４】ステップＳ８２では、相関量Ｃ[Ｌ]の最小
値であるＣ[Ｌｅ]から、ステップＳ８１で求めたＤＬの
絶対値を減算した結果を、相関量の真の極小値Ｃexとし
て求める。ステップＳ８３では、相関量Ｃ[Ｌ]の特性の
傾きＥを次式により求める。Ｅ＝Ｍａｘ（Ｃ[Le+1]−Ｃ[Le]，Ｃ[Le-1]−Ｃ[Le]）・・・（８）なお、Ｍａｘ（）は、括弧内の複数要素のうち、値が大
きい方を選択することを意味する。

【０１２５】ステップＳ８４では、前記Ｌｅ，ＤＬ，Ｅ
に基づいて、画素信号列Ｖａ，Ｖｂの相関量Ｃ[Ｌ]が最
小になる正確なシフト量Ｌｓを、次式により求める。Ｌｓ＝Ｌｅ＋ＤＬ／Ｅ・・・（９）ステップＳ８５では、イメージセンサ１１及び１２によ
って得られたデフォーカス量ＤＦ１を次式によって求め
る。

【０１２６】ＤＦ１＝Ｋｆ・Ｌｓ・・・（１０）ここで、Ｋｆは、図１に示す光学系の特性と、イメージ
センサ１１及び１２の画素ピッチの大きさによって定ま
る定数である。ステップＳ８５で得られたデフォーカス
量ＤＦ１は、ノイズ等によって相関量に生じた揺らぎの
影響を受けている可能性もある。そこで、次のステップ
Ｓ８６及びＳ８７で、デフォーカス量ＤＦ１の信頼度を
調べる。

【０１２７】ステップＳ８６では、ステップＳ８３で求
めた相関量の傾きＥを、予め定めた閾値Ｅ１と比較す
る。傾きＥは、イメージセンサ１１及び１２によって得
られた画素信号列のコントラストに依存する。即ち、傾
きＥが大きいほど、コントラストが大きく、信頼度が高
いと考えられる。傾きＥが閾値Ｅ１より大きい場合に
は、信頼度が高いとみなし、ステップＳ８７に進む。傾
きＥが閾値Ｅ１以下なら、ステップＳ８９に進む。

【０１２８】ステップＳ８７では、ステップＳ８２で求
めた極小値ＣexとステップＳ８３で求めた傾きＥを用い
て、係数（Ｃex／Ｅ）を計算する。この係数を予め定め
た閾値Ｇ１とを比較する。極小値Ｃexは、理想的には０
になる。しかし実際には、ノイズの影響や、撮影レンズ
５１の領域の違いによって生じる視差の影響を受けるの
で、極小値Ｃexは０より大きくなる。また、ノイズや視
差の影響は、被写体のコントラストが高いほど小さくな
る。そこで、係数（Ｃex／Ｅ）を用いて信頼度を調べ
る。

【０１２９】そこで、係数（Ｃex／Ｅ）が閾値Ｇ１より
小さい場合には、信頼度が高いとみなし、ステップＳ８
８に進む。係数（Ｃex／Ｅ）が閾値Ｇ１以上なら、ステ
ップＳ８９に進む。なお、イメージセンサ１１及び１２
の何れか一方により得られる、画素信号列のコントラス
トに基づいて、信頼度を識別することもできる。

【０１３０】ステップＳ８８では、ステップＳ８５で得
られたデフォーカス量ＤＦ１の信頼度が高いとみなし、
信頼度フラグＦＧ１をセットする。ステップＳ８９で
は、ステップＳ８５で得られたデフォーカス量ＤＦ１の
信頼度が低いとみなし、信頼度フラグＦＧ１をクリアす
る。図１２のステップＳ７１では、イメージセンサ２１
及び２２によって得られたディジタル画素信号列に基づ
いて、デフォーカス量ＤＦ２を算出する。この処理の内
容は、次の点を除き、図１３の処理と同様である。

【０１３１】ステップＳ８０で処理される画素信号列
（ａ[ｉ＋Ｌ]，ｂ[ｉ]）は、イメージセンサ２１及び２
２によって得られたデータに変更される。ステップＳ８
５で算出されるデフォーカス量は、ＤＦ２として保存さ
れる。ステップＳ８８及びＳ８９の信頼度フラグＦＧ１
の代わりに、信頼度フラグＦＧ２が操作される。ステッ
プＳ７２では、前記信頼度フラグＦＧ１の状態を調べ
て、デフォーカス量ＤＦ１の信頼度を識別する。即ち、
信頼度フラグＦＧ１がセットされている場合には、デフ
ォーカス量ＤＦ１の信頼度が高いので、ステップＳ７３
に進む。信頼度フラグＦＧ１がクリアされている場合に
は、デフォーカス量ＤＦ１の信頼度が低いので、ステッ
プＳ７７に進む。

【０１３２】ステップＳ７３では、前記信頼度フラグＦ
Ｇ２の状態を調べて、デフォーカス量ＤＦ２の信頼度を
識別する。即ち、信頼度フラグＦＧ２がセットされてい
る場合には、デフォーカス量ＤＦ２の信頼度が高いの
で、ステップＳ７５に進む。信頼度フラグＦＧ２がクリ
アされている場合には、デフォーカス量ＤＦ２の信頼度
が低いので、ステップＳ７４に進む。

【０１３３】ステップＳ７４では、デフォーカス量ＤＦ
２よりもデフォーカス量ＤＦ１の方が信頼度が高いの
で、デフォーカス量ＤＦ１を最終デフォーカス量ＤｆＬ
として保存する。ステップＳ７５では、デフォーカス量
ＤＦ１とデフォーカス量ＤＦ２を比較する。この場合に
は、信頼度フラグＦＧ１，ＦＧ２が共にセットされてい
るので、デフォーカス量ＤＦ１とデフォーカス量ＤＦ２
は、いずれも信頼度が高い。しかし、この例では、ＤＦ
１，ＤＦ２の何れか小さい方が、より信頼度が高いとみ
なす。つまり、ＤＦ１，ＤＦ２のうち、合焦状態により
近い方を選択する。

【０１３４】デフォーカス量ＤＦ１がデフォーカス量Ｄ
Ｆ２より小さい場合には、ステップＳ７４に進む。デフ
ォーカス量ＤＦ１がデフォーカス量ＤＦ２以上の場合に
は、ステップＳ７６に進む。

【０１３５】ステップＳ７６では、デフォーカス量ＤＦ
１よりもデフォーカス量ＤＦ２の方が信頼度が高いの
で、デフォーカス量ＤＦ２を最終デフォーカス量ＤｆＬ
として保存する。ステップＳ７７では、前記信頼度フラ
グＦＧ２の状態を調べて、デフォーカス量ＤＦ２の信頼
度を識別する。即ち、信頼度フラグＦＧ２がセットされ
ている場合には、デフォーカス量ＤＦ２の信頼度が高い
ので、ステップＳ７６に進む。信頼度フラグＦＧ２がク
リアされている場合には、デフォーカス量ＤＦ２の信頼
度が低いので、ステップＳ７８に進む。

【０１３６】ステップＳ７８では、デフォーカス量ＤＦ
１，ＤＦ２共に、信頼度が低いので、最終デフォーカス
量ＤｆＬに無効データを記憶する。（第２の実施の形態）この形態における焦点検出装置
の、光学系の構成を図１９に示す。また、撮影画面中の
焦点検出領域を図２０に示す。この形態は、請求項８に
対応する。図示しない部分の構成及び動作については、
前記第１の実施の形態と同様である。また、図１９にお
いて、第１の実施の形態と同一の要素には、同一の符号
を付けてある。

【０１３７】図１９を参照して説明する。第１の実施の
形態と同様に、撮影レンズ５１の光軸上には、視野マス
ク５２Ｂ，フィールドレンズ５３，絞り５４Ｂ，再結像
レンズ５５Ｂ及び検出基板５６Ｂが配置されている。視
野マスク５２Ｂ，絞り５４Ｂ及び再結像レンズ５５Ｂ
は、開口部の形状や位置が、第１の実施の形態の対応す
る要素と多少異なっている。

【０１３８】検出基板５６Ｂ上の４つのイメージセンサ
１１，１２，２１及び２２は、配置が第１の実施の形態
と異なっている。即ち、第１組のイメージセンサ１１，
１２と第２組のイメージセンサ２１，２２は、受光部の
並び方向が共に水平方向（Ｘ方向）に向けてある。ま
た、２つのイメージセンサ１１及び１２は、互いに近い
位置に、上下に並べて配置してある。

【０１３９】このため、第１組のイメージセンサ１１，
１２の検出対象となる領域Ａ１と、第２組のイメージセ
ンサ２１，２２の検出対象となる領域Ａ２は、図２０に
示すように、互いに近接しているが、上下に多少ずれた
位置に配置される。また、受光光量を検出するために１
つのセンサＭａだけを、イメージセンサ１１の近傍に配
置してある。第２組のイメージセンサ２１，２２の受光
光量も、センサＭａによって検出される。

【０１４０】なお、第１及び第２の実施の形態では、イ
メージセンサ１１，１２，２１及び２２の受光光量を検
出するために、センサＭａ，Ｍｂを設けているが、セン
サＭａ，Ｍｂの代わりに特別な光量測定装置を用いても
良い。また、前記モード１及びモード２を使用しない場
合には、センサＭａ，Ｍｂの設置を省略しても良い。そ
の場合、実績情報が存在しないとき、つまりカウンタＣ
ＮＴが１の時には、予め定めた定数を蓄積時間Ｔ１，Ｔ
２としてセットすれば良い。

【０１４１】上記第１の実施の形態では、複数の蓄積時
間設定モードを備えて、何れかのモードを選択する機能
を設けてある。しかし本発明は、これに限定されず、少
なくとも１つのモードを有していればよい。

【０１４２】

【発明の効果】

（請求項１）本発明では、被写体の明るさの変化に対す
る応答速度が、第１の電荷蓄積時間は比較的速く、第２
の電荷蓄積時間は比較的遅いので、様々な状況におい
て、第１の電荷蓄積時間と第２の電荷蓄積時間の少なく
とも一方は、適切な状態に定められる。

【０１４３】従って、第１の受光手段の蓄積電荷量と第
２の受光手段の蓄積電荷量の何れか一方は適正になり、
焦点検出手段は、前記第１の受光手段と第２の受光手段
の少なくとも一方が出力する信号に基づいて、常に前記
撮影光学系の焦点状態を正しく検出できる可能性が高
い。（請求項２）本発明では、変化の速い前記光の強度変化
には追従しないように、前記第２の電荷蓄積時間が制御
される。従って、例えば、被写体の近傍を通り過ぎる高
輝度障害物などの影響を受けにくくなる。

【０１４４】（請求項３）本発明では、前記第１時点と
第２時点の間に、被写体の輝度に大きな変化が生じた場
合、前記第２の受光手段の蓄積電荷量は、変化前の輝度
に基づいて制御され、前記第１の受光手段の蓄積電荷量
は、変化後の輝度に基づいて制御される。このため、前
記第１の受光手段及び第２の受光手段の少なくとも一方
は、蓄積電荷量が適正に制御される。

【０１４５】従って、被写体の輝度が大きく変動する場
合であっても、前記第１の受光手段及び第２の受光手段
の少なくとも一方の出力する信号に基づいて、焦点の状
態を正しく検出できる可能性が高い。（請求項４）被写体の明るさの変化に対する応答速度
が、第１の電荷蓄積時間は比較的速く、第２の電荷蓄積
時間は比較的遅くなる。従って、様々な状況において、
前記第１の受光手段及び第２の受光手段の少なくとも一
方の蓄積電荷量が適正になる。

【０１４６】（請求項５）この発明では、第１の電荷蓄
積時間よりも短い周期で、被写体の明るさが変動する場
合でも、それに追従するように、第１の電荷蓄積時間を
制御できる。従って、前記第１の受光手段の蓄積電荷量
が適正になる可能性が高い。（請求項６）この発明では、例えば被写体の近傍を高輝
度障害物が通過する場合でも、合焦後は、被写体の輝度
に基づいて第２の受光手段の蓄積電荷量が決定される。
従って、前記第２の受光手段の蓄積電荷量が適正になる
可能性が高い。

【０１４７】（請求項７）本発明では、輝度変化の速い
被写体については、第１の受光手段の出力に基づいて焦
点の状態を常時検出できる。また、輝度変化の遅い被写
体については、第２の受光手段の出力に基づいて焦点の
状態を常時検出できる。（請求項８）本発明では、前記第１の受光手段の出力信
号と前記第２の受光手段の出力信号とを切り替えて、焦
点の状態を検出しても、検出される焦点の状態が大きく
変動することがない。

【０１４８】（請求項９）本発明では、前記第１の受光
手段の出力信号と前記第２の受光手段の出力信号とを切
り替えて、焦点の状態を検出しても、検出される焦点の
状態が大きく変動することがない。（請求項１０）本発明では、水平方向のみに輝度変化の
ある被写体と、垂直方向にのみ輝度変化のある被写体の
何れであっても、前記第１の受光手段及び前記第２の受
光手段の何れか一方の出力に基づいて、焦点の状態を検
出できる。

【０１４９】（請求項１１）本発明では、前記焦点検出
手段が、第１のデフォーカス量の信頼度と第２のデフォ
ーカス量の信頼度に基づいて、撮影光学系の焦点状態を
検出するので、検出される焦点の状態の信頼度を、より
高めることができる。（請求項１２）本発明では、スイッチ手段により、前記
第１の電荷蓄積時間を決定する処理と前記第２の電荷蓄
積時間を決定する処理との組み合わせを、複数の中から
選択的に切り替えることができる。従って、様々な状況
において、第１の受光手段の蓄積電荷量と第２の受光手
段の蓄積電荷量が適正に制御される。

【図面の簡単な説明】

【図１】焦点検出装置の光学系の構成を示す分解斜視図
である。

【図２】図１の光学系を備える焦点検出装置の電気回路
を示すブロック図である。

【図３】図２の焦点検出装置における主要な信号タイミ
ングの例を示すタイミングチャートである。

【図４】図２の制御ユニット３０の動作の概略を示すフ
ローチャートである。

【図５】図４のステップＳ４の詳細を示すフローチャー
トである。

【図６】図４のステップＳ５の詳細を示すフローチャー
トである。

【図７】図５のステップＳ２３の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図８】図５のステップＳ２４の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図９】図５のステップＳ２５の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図１０】図６のステップＳ２８の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図１１】図６のステップＳ２９の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図１２】図４のステップＳ１２の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図１３】図１２のステップＳ７０及びＳ７１の詳細を
示すフローチャートである。

【図１４】互いに異なる経路を通る光を検出して得た２
つの１次元画像信号Ｖａ，Ｖｂの分布を示すグラフであ
る。

【図１５】２つの１次元画像信号Ｖａ，Ｖｂの相関量を
示すグラフである。

【図１６】図１５の一部分の詳細を示すグラフである。

【図１７】撮影画面中の焦点検出領域を示す正面図であ
る。

【図１８】相関量を算出する際に参照される、２つの１
次元画像信号Ｖａ，Ｖｂの画素の組み合わせを示す模式
図である。

【図１９】第２の実施の形態における焦点検出装置の、
光学系を示す平面図である。

【図２０】第２の実施の形態における撮影画面中の焦点
検出領域を示す正面図である。

【符号の説明】

１１，１２，２１，２２イメージセンサ１３，２３タイミング制御回路１４，２４サンプリング回路１５，２５光量検出回路１６，２６Ａ／Ｄ変換回路１７，２７比較回路３０制御ユニット３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８信
号線４０焦点検出スイッチ５１撮影レンズ５２，５２Ｂ視野マスク５３フィールドレンズ５４，５４Ｂ絞り５５，５５Ｂ再結像レンズ５６，５６Ｂ検出基板Ｍａ，ＭｂセンサＳＷモードスイッチＵ１，Ｕ２検出ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影光学系を介して入射する光の強度に
応じて発生する電荷を蓄積し、第１の電荷蓄積時間中に
蓄積された電荷量に応じた信号を出力する第１の受光手
段と、前記撮影光学系を介して入射する光の強度に応じて発生
する電荷を蓄積し、第２の電荷蓄積時間中に蓄積された
電荷量に応じた信号を出力する第２の受光手段と、前記撮影光学系の焦点状態を、前記第１の受光手段と第
２の受光手段の少なくとも一方が出力する信号に基づい
て検出する焦点検出手段と、前記第１の受光手段に入射する光の強度に基づいて、前
記第１の電荷蓄積時間を決定するとともに、前記第２の
受光手段に過去に入射した光の強度に関する情報に基づ
いて、前記第２の電荷蓄積時間を決定する蓄積制御手段
を設けたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記蓄積制御手段は、前記第２の受光手段によって、過
去に得られた複数の前記光の強度に関する情報に基づい
て、前記第２の電荷蓄積時間を決定することを特徴とす
る焦点検出装置。
【請求項３】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記蓄積制御手段は、過去の第１時点において前記第１
の受光手段によって得られた前記光の強度に基づいて、
前記第１の電荷蓄積時間を決定するとともに、前記第１
時点より過去の第２時点において前記第２の受光手段に
よって得られた前記光の強度に基づいて、前記第２の電
荷蓄積時間を決定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記蓄積制御手段は、互いに異なる時点に、前記第１の
受光手段によって得られた前記光の強度に関する複数の
Ｎ個の情報に基づいて、前記第１の電荷蓄積時間を決定
するとともに、互いに異なる時点に、前記第２の受光手
段によって得られた前記光の強度に関するＮとは異なる
数の複数の情報に基づいて、前記第２の電荷蓄積時間を
決定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】請求項１記載の焦点検出装置において、
入射光の強度を検出する光量検出手段を、前記第１の受
光手段の近傍に設け、前記蓄積制御手段が、前記光量検
出手段の出力に基づいて前記第１の電荷蓄積時間を決定
することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】請求項１記載の焦点検出装置において、
検出される焦点の状態が、予め定めた目標範囲内になる
と、前記蓄積制御手段が、前記第２の電荷蓄積時間の更
新を停止することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記蓄積制御手段は、前記第１の受光手段に入射する光
の強度変化に対する前記第１の電荷蓄積時間の応答特性
と、前記第２の受光手段に入射する光の強度変化に対す
る前記第２の電荷蓄積時間の応答特性とが互いに異なる
ように、前記第１の電荷蓄積時間及び第２の電荷蓄積時
間を決定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記第１の受光手段が検出する像の領域と、前記第２の
受光手段が検出する像の領域とが互いに近接した状態
で、前記第１の受光手段と前記第２の受光手段を配置し
たことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】請求項１記載の焦点検出装置において、
前記第１の受光手段が検出する像の領域と、前記第２の
受光手段が検出する像の領域とが部分的に重なった状態
で、前記第１の受光手段と前記第２の受光手段を配置し
たことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】請求項１記載の焦点検出装置におい
て、前記第１の受光手段が検出する像の領域の軸方向
と、前記第２の受光手段が検出する像の領域の軸方向と
が互いにほぼ直交する状態で、前記第１の受光手段と前
記第２の受光手段を配置したことを特徴とする焦点検出
装置。
【請求項１１】請求項１記載の焦点検出装置におい
て、前記第１の受光手段の信号から求められる第１のデ
フォーカス量の信頼度と、前記第２の受光手段の信号か
ら求められる第２のデフォーカス量の信頼度を識別す
る、信頼度識別手段を設け、前記焦点検出手段が、前記
第１のデフォーカス量の信頼度と第２のデフォーカス量
の信頼度に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出
することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】請求項１記載の焦点検出装置におい
て、前記第１の電荷蓄積時間を決定する処理と前記第２
の電荷蓄積時間を決定する処理との組み合わせを、複数
の中から選択的に切り替えるスイッチ手段を設けたこと
を特徴とする焦点検出装置。