KR20080011142A

KR20080011142A - 초점검출장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20080011142A
Application number: KR1020070076192A
Authority: KR
Inventors: 이사오 나카자와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-01-31
Also published as: CN101115142A; US20080024764A1; CN100539642C; EP1882966B1; KR100942201B1; EP1882966A1; US7582854B2

Abstract

초점검출장치는, 광전변환소자를 이용해 초점 검출 시야에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하도록 동작가능한 초점검출수단을 구비하고, 상기 초점검출수단은, 상기 광전변환소자의 제1 개수의 영역을 이용해 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제1 모드와, 상기 제1 개수와 다른 상기 광전변환소자의 제2 개수의 영역을 이용해서 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제2 모드를 전환가능하다.

초점검출, 광전변환, 촬영렌즈, 피사체 상

Description

초점검출장치 및 그 제어방법{FOCUS DETECTION APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 렌즈에 의한 피사체 상의 결상 상태를 검출하는 초점검출장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래부터 카메라 등의 촬영 렌즈를 통과한 광 빔을 이용해서 초점검출을 하는, 소위 위상차 검출 방식에 근거한 초점 검출 기술이 공지되어 있다. 이 기술에 다양한 개량이 더해져 해마다 진화해서 유저에 있어서 편리한 기능이 실현되고 있다. 그러한 하나의 개량은, 초점 검출 시야의 수를 증가시키는 것이다. 즉, 초점 검출 시야의 수를 증가시키고 또 주변 점에도 초점을 맞추기 위해, 초기에 이 시야에서 중앙의 1점에 초점을 맞추도록 설계되었던 초검 검출 시야와 관련된 기술이 개량되었다. 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개평 06-001189호에는 다수의 거리 측정 시야를 스태거(staggered) 또는 격자 형상으로 배치함으로써 거리 측정 시야의 밀도를 높게 한 초점검출장치가 기재되어 있다. 이 장치는, 피사체에 대하여 보다 적절한 위치에 촬영 렌즈의 초점을 맞추는 것이 가능하다. 또한, 같은 관점에서 초점 검출 시야를 균일하게 고밀도로 분포시키도록 설계된 초점검출장치가 일본국 공개특허공보 특개평 11-014896호에 기재되어 있다.

상기 종래기술과 비교해서 초점 검출 시야의 수를 증가시키기 위해서는, 센서 어레이의 사이즈를 줄여서 센서 어레이의 수를 증가시키는 것이 필요하다. 이것에 의해, 회로 규모가 증가하고, 또 광전변환소자의 크기 및 비용도 증가하는 등의 결점이 생긴다.

또한, 센서 어레이의 크기를 감소시킴으로써, 제조 프로세스의 난이도 및 비용이 증가하는 등의 결점이 생긴다. 또한, 1화소당의 면적이 감소하기 때문에, 저휘도 성능이 저하하고, 라인 어레이 길이가 짧아진다. 이것에 의해, 예를 들면, 측정 가능한 디포커스의 양이 감소하는 등의 결점도 생긴다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 결점을 일으키지 않고 초점 검출 시야의 수를 증가시킬 수 있는 초점 검출 기술을 실현한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 초점검출장치는, 광전변환소자를 이용해 초점 검출 시야에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하도록 동작가능한 초점검출수단을 구비하고, 상기 초점검출수단은, 상기 광전변환소자의 제1 개수의 영역을 이용해 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제1 모드와, 상기 제1 개수와 다른 상기 광전변환소자의 제2 개수의 영역을 이용해서 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제2 모드를 전환가능하다.

본 발명의 또 다른 국면에 따른 초점검출방법은, 광전변환소자를 이용해, 초점 검출 시야에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하는 것과, 상기 광전변환소자의 제1 개수의 영역을 이용해 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 제1 모드와, 상기 제1 개수와 다른 상기 광전변환소자의 제2 개수의 영역을 이용해서 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 제2 모드를 전환하는 것을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 센서 어레이의 수의 증가나, 광전변환소자의 대형화나, 초점검출능력 또는 저휘도 성능의 저하를 일으키는 일없이, 초점 검출 시야의 수를 증가시켜, 보다 고밀도의 초점 검출 시야를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들은 (첨부된 도면을 참조하면서) 이하의 예시한 실시 예의 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명을 실행하기 위한 최선의 모드에 대해서 상세히 설명한다.

이하에 설명하는 실시 예는, 단순히 본 발명을 실현하기 위한 일례이며, 본 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건에 의존해서 필요에 따라 수정 또는 변 경될 수 있다. 본 발명은 이하의 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 초점검출장치를 카메라 등의 광학기기에 적용했을 때의 실시 예의 주요부의 개략도이다. 도 2는 도 1의 초점검출장치의 주요부분의 개략도다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 참조번호 101은 광축 O를 갖는 대물렌즈이고, 참조번호 1은 CMOS 센서 등에 대표되는 촬상소자로 이루어진 이미지 센서이며, 참조번호 2는 적외선을 잘라내거나 감쇠시키는 광학 로패스 필터로서 기능을 하는 로패스 필터이고, 참조번호 3은 대물렌즈(101)의 광축 O 위에 배치된 반투과성의 주 미러이며, 참조번호 103은 대물렌즈(101)로부터 입사하는 광 빔으로서의 피사체 상이 주 미러(3)를 통해서 결상되는 초점판이고, 참조번호 104는 펜타 프리즘이고, 참조번호 105는 접안렌즈로서, 유저는 접안렌즈를 통해서 초점판(103) 위의 피사체 상을 관찰한다.

참조번호 4는 대물렌즈(101)의 상면(image plane)측에 대하여 광축 0 위에 비스듬히 배치되는 제1의 반사경으로, 집광성의 요면경이나 타원면경 등으로 이루어져 있고, 참조번호 5는 제1의 반사경(4)에 의해 결상되는 이미지 센서(1) 위의 결상면에 공역한 근축의 결상면으로서, 그 위에는 피사체상이 결상되어 있다.

참조번호 6은 제2의 반사경, 참조번호 7은 적외 커트 필터, 참조번호 8은 2개의 개구 8-1 및 8-2을 갖는 조리개, 참조번호 9는 조리개(8)의 2개의 개구 8-1 및 8-2에 대응해서 배치된 2개의 렌즈 9-1 및 9-2을 갖는 2차 결상계, 참조번호 10은 제3의 반사경, 참조번호 11은 2개의 에어리어 센서 11-A 및 11-B을 갖는 광전변 환소자이다. 제1의 반사경(4), 제2의 반사경(6), 2차 결상계(9) 등은 광학부의 1개의 요소를 구성하고 있다.

본 실시 예에 있어서의 제1의 반사경(4)은 집광성의 곡률을 가지며, 조리개(8)의 2개의 개구 8-1 및 8-2을 대물렌즈(101)의 사출 동공(101a) 부근에 투영한다. 제1의 반사경(4)에는 필요한 영역만이 빛을 반사하도록 알루미늄이나 은 등의 금속막이 증착되어 있다. 제1의 반사경(4)은 초점 검출 범위를 제한하는 시야 마스크(규제장치)로서도 기능을 한다.

반사경 6 및 10의 최저한의 필요 영역에만, 광전변환소자(11) 위에 입사하는 포유 광의 양을 감소시키기 위해서, 광을 반사시키기 위한 금속막이 증착되어 있다. 반사면으로서 기능을 하지 않는 각 반사경의 영역에는 규제장치가 설치되어 있다. 예를 들면, 그러한 영역에 광 흡수성의 도료 등을 도포하거나, 차광부재를 그 영역의 근방에 설치한다.

도 3은 도 1의 조리개(8)를 나타내는 평면도이다. 조리개(8)는 옆으로 긴 2개의 개구 8-1 및 8-2을 개구의 치수(폭 치수)가 작은 방향(촬영 범위의 상하방향)으로 나란히 배열함으로써 형성된다. 도 3에 있어서의 점선은, 조리개(8)의 개구 8-1 및 8-2에 대응하여, 그 후방에 배치되어 있는 상기 2차 결상계(9)의 각 렌즈 9-1 및 9-2이다.

도 4는 광전변환소자(11)의 평면도이다. 도 1에 나타낸 2개의 에어리어 센서 11-A 및 11-B은 도 4에 나타낸 바와 같이, 수직방향으로 다수의 화소가 배열되고, 2차원적으로 배치되어 있는 센서 어레이로 구성되어 있다.

광전변환소자(11)는 마이크로컴퓨터(12)에 접속하고, 마이크로컴퓨터(12)로부터의 지시에 따라, 전하 축적 제어 등의 초점검출에 필요한 동작을 수행한다. 또한, 마이크로컴퓨터(12)는 광전변환소자로부터의 출력을 처리해서 초점 검출 동작을 수행하는 초점 검출 처리 회로의 역할도 한다. 한편, 마이크로컴퓨터(12)는, CPU, CPU의 제어용 프로그램 및 각종 데이터를 기억한 ROM, CPU의 워크 에어리어(work area)로서 사용되는(예를 들면 각종 데이터를 기억하는) RAM, 다른 기기와의 인터페이스를 제어하는 Ⅰ/F부 등으로 구성된다.

이상의 구성에 있어서, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 도 1의 대물렌즈(10)로부터의 2개의 광 빔 OP-1 및 OP-2는, 주 미러(3)를 통해서 투과되고, 제1의 반사경(4)에 의해, 주 미러(3)의 평면과 거의 평행한 방향으로 반사되어, 근축의 결상면(5)에 피사체 상을 형성한다. 제1의 반사경(4)은 피사체 상을 근축의 결상면(5) 위에 축소해서 결상한다. 근축의 결상면(5)에 형성된 피사체 상으로부터의 광 빔은, 제2의 반사경(6)에 의해 반사되고, 다시 그들의 방향을 변경한다. 그 후에 광 빔은, 적외 커트 필터(7) 및 조리개(8)의 2개의 개구 8-1 및 8-2을 통해서 2차 결상계(9)의 각 렌즈 9-1 및 9-2에 의해 집광된다. 집광된 광 빔은 제3의 반사경(10)을 거쳐서 광전변환소자(11)의 에어리어 센서 11-A 및 11-B에 각각 도달한다.

도 2의 광 빔 OP-1 및 OP-2은 이미지 센서(1)의 중앙에 결상하도록 집광된 광 빔을 예시하고 있다. 그렇지만, 다른 위치에 결상하도록 집광되는 광 빔도 마찬가지의 경로를 통해서 광전변환소자(11)에 도달한다. 광전변환소자(11)의 에어리어 센서 11-A 및 11-B 위에, 대응하는 피사체 상의 광량 분포가 형성된다. 이 피사체 상은, 이미지 센서(1) 위의 소정의 2차원 영역에 대응한다. 본 실시 예에서는, 상기 에어리어 센서 11-A 및 11-B을 사용함으로써, 2차원 영역 내의 복수의 점에 있어서 초점 검출이 가능해지고 있다. 이것은, 이하의 설명에 있어서 초점 검출 시야가 복수 있다는 것을 나타낸다.

본 실시 예에 있어서, 제1의 반사경(4)은, 2차 곡선을 축 주위에 회전시킴으로써 형성된 곡면의 일부로 구성되어 있다. 이 반사경으로서, 특히 회전 타원면을 이용하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 제1의 반사경(4)의 표면형상은 점 20을 정점으로서 갖는 타원(21)을 축(22)의 주위에 회전시킴으로써 형성된 회전 타원면의 일부로 이루어진다. 제1의 반사경(4)의 초점은 제2의 반사경(6)에 있어서의 조리개(8)의 중심의 상 위치(23)부근과, 주 미러(25)를 투과한 후의 광축(24)의 연장상의 점(도면에 나타내지 않음)의 부근에 각각 설정된다.

광축(24)의 연장상의 점이 대물렌즈(101)의 사출 동공 위치(다양한 대물렌즈를 교환해서 사용할 수 있는 경우에, 그것들의 평균적인 사출 동공 위치를 사용)의 부근에 설정되어, 대물렌즈(101)의 사출 동공 위치와 2차 결상계(9)의 입사 동공 위치에서 대략 결상된다. 이에 따라 제1의 반사경(4)이 이상적인 필드 렌즈로서 기능을 하게 된다. 도 2로부터 분명한 것처럼, 회전축 및 정점을 포함하지 않는 회전 타원면의 영역은, 제1의 반사경(4)으로서 광학적으로 사용된다.

상기한 바와 같이 취득된 대응하는 한 쌍의 피사체 상의 광량 분포에 대하여, 종래기술로서 제시된 위상차 검출 방식에 근거한 초점검출방법과 같은 원리를 이용해서 초점 상태를 검출한다. 구체적으로는, 대물렌즈(101)의 사출 동공을 세로방향으로 분리하고, 도 4에 나타낸 2개의 에어리어 센서 11-A 및 11-B의 상하방향의 상대적인 위치 관계를, 복수의 화소가 배열된 에어리어 센서 11-A 및 11-B의 각 화소 위치에서 산출한다. 이에 따라 대물렌즈(101)의 초점상태(결상 상태)를 2차원적으로 촬영 범위 내의 임의의 영역 및/또는 복수의 영역에서 검출가능하게 된다.

다음에 초점 검출 시야 배치의 최적화에 관하여 설명한다.

도 5는 초점 검출 시야 배치를 카메라의 뷰파인더로부터 본 모식도이다. 참조번호 13은 시야 프레임으로서, 원으로 표시된 각 부분은 1개의 초점 검출 시야에 대응하는 표시 영역을 나타낸다. 도 6은 도 5에 있어서의 초점 검출 시야를 광전변환소자(11)의 에어리어 센서 11-A(11-B) 위에 투영했을 때의 이전에 고찰한 제1의 구성을 나타낸 모식도다.

이전에 고찰한 제1의 구성에서는, 1개의 초점 검출 시야(1개의 원)의 2쌍의 피사체 상을 각각 2개의 라인 어레이를 이용해서 검출한다. 이 경우, 초점 검출 시야에 대응하는 인접한 라인 어레이의 각 쌍을, 다음의 라인 어레이의 쌍으로부터 초점 검출 시야의 피치의 1/2 어긋나게 한다. 이 구성에 의해 정밀도의 향상과 저휘도 성능의 향상을 도모할 수 있다. 이 기술은, 일본국 공개특허공보 특개평 10-104503호에 상세히 기재되어 있기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다. 또한, 다음의 이유 때문에 4개의 모서리 부근에 초점 검출 시야가 배치되지 않는다. 제1의 반사경(4)이 타원 등의 곡면으로 구성되어 있기 때문에, 4개의 모서리까지 광 빔을 도달시키도록 장치를 설계하면, 실용상 문제를 발생할 만큼 장치가 대형화된다.

도 7은 초점 검출 시야의 이전에 고찰한 제2의 구성에 있어서의 중앙의 초점 검출 시야를 구성하는 라인 어레이 L1-A와 L2-A(L1-B과 L2-B)의 확대도이다. 이들 2개의 라인 어레이 L1-A와 L2-A에는 3개의 초점 검출 시야(C-0, T-0, B-O)가 설치된다. 각 라인 어레이는 3개의 초점 검출 영역에 대응한 장방형 영역(예를 들면, 라인 어레이 L1-A의 경우에는, L1-A-C， L1-A-T, L1-A-B)로 구분되도록 제어된다. 이 제어에 의한 구분에 근거해, 상기 장치는 예를 들면, L1-A-C, L1-A-T, 및 L1-A-B의 각 영역마다 적절한 전하 축적(이하, AGC(Auto Gain Control)이라고도 한다.)의 제어를 수행한다. 또한, 상기 장치는 각 영역마다 대응하는 한 쌍의 피사체 상에 의거해 초점 검출 연산을 수행한다.

이 경우, 1개의 라인 어레이를 상기 설명한 것과 같은 더 많은 장방형 영역으로 구분하면 초점 검출 시야의 수를 증가시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 1개의 초점 검출 시야에 있어서 1개의 라인 어레이(1개의 장방형 영역)의 길이가 짧아지면, 디포커스의 양이 큰 상태(크게 흐릿한 상태)에서는 한 쌍의 피사체 상의 위상의 어긋남을 검출하는 것이 어려워진다. 즉, 초점 검출 능력이 저하할 것이다.

1개의 라인 어레이의 폭을 작게 하면 수평방향에 있어서 보다 고밀도로 초점검출 시야를 배치할 수 있다. 그렇지만, 이것은, 수광 면적을 감소시키기 때문에, 저휘도상태에서의 한 쌍의 피사체 상의 위상의 어긋남을 검출하는 것이 어려워진다. 따라서, 초점 검출 능력이 저하해버린다.

도 7에 나타낸 초점 검출 시야의 구분의 제어는, 전술한 결점을 감안하여 초점 검출 시야를 적정하게 배치한 결과이다. 도 7과 같은 구분을 에어리어 센서 전 체 면에 실행해 얻은 결과를 도 8에 나타낸다.

초점 검출 시야가 도 8과 같이 구분되도록 제어되었을 경우, 초점 검출 시야의 수는 증가하지만, 라인 어레이는 라인 어레이의 배열 방향(도 8의 수평(제1)방향)으로는 조밀하고, 라인 어레이 방향(수직(제2)방향)으로는 드문드문하다. 즉, 이 배열은 종횡의 초점 검출 시야 간의 밸런스를 떨어뜨린다. 종횡의 초점 검출 시야 간의 구분 밸런스가 향상된 것이 도 6 및 도 7에 나타낸 스태거(staggered) 배치다(일본국 공개특허공보 특개평11-014896호 참조). 즉, 인접하는 초점 검출 시야를 라인 어레이 방향으로 장방형 영역의 길이의 1/2 어긋나게 해서 구분해 초점 검출 시야를 제어함으로써 밸런스가 좋은 배치를 얻을 수 있게 된다.

이 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, 장방형 영역의 길이의 1/2 어긋난 2개의 초점 검출 시야(U-R1, D-R1)에 대응한 장방형 영역(예를 들면, 라인 어레이 L4-A의 경우에는, L4-A-U, L4-A-D)로 각 라인 어레이가 구분되고, 상기의 장치는 그 영역의 범위 내에서 적절한 AGC 제어와 초점 검출 연산을 수행한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 있어서의 에어리어 센서 11-A측에 초점 검출 시야를 투영한 상태를 나타낸다. 각 원은 도 6에 나타낸 초점 검출 시야 중에서 하나의 시야를 나타내고, 각 사각은 도 6의 초점 검출 시야에 새롭게 추가된 추가 초점 검출 시야를 나타낸다. 부수적으로, 도 10은, 도 6과 비교해서 더 쉽게 이해하기 위해 본 실시 예에 있어서의 초점 검출 시야를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 11로부터 분명한 것처럼, 본 실시 예에 있어서의 초점 검출 시야의 정확한(true) 위치는 실제로 각 라인에 있어서의 장방형 영역의 중앙에 있다.

도 11은 중앙의 초점 검출 시야에 대응하는 2개의 라인 어레이(L1-A， L2-A)를 추출해서 나타낸 도면이다. 한 개의 라인 어레이 L1-A는 3개의 초점 검출 시야(C-0, T-0, B-0)에 알맞은 장방형 영역(L1-A-C, L1-A-T, L1-A-B)으로 구분되어 있다. 라인 어레이 L1-A에 인접한 라인 어레이 L2-A는 2개의 초점 검출 시야(U-R1, D-R1)에 알맞은 장방형 영역(L2-A-U, L2-A-D)로 구분되어 있다. 이것에 의해 각 장방형 영역의 범위 내에 있어서 적절한 AGC 제어와 초점 검출 연산이 행해지도록 구성되어 있다. 3개의 장방형 영역(L1-A-C, L1-A-T, L1-A-B)의 중앙에는 초점 검출 시야(C-0, T-0, B-0)가 있다. 이것은, 도 9의 라인 L1-A 및 L2-A에 대응하는 3개의 초점 검출 시야와 비교해, 도 11의 3개의 초점 검출 시야(C-0, T-0, B-0)가 라인 폭의 1/2 어긋나 있다는 것을 의미한다. 이것은 도 11의 2개의 장방형 영역(L2-A-U, L2-A-D)에도 적용한다. 실제로, 이 정도의 초점 검출 시야의 어긋남의 영향은 촬영자에 있어서는 무시할 수 있는 정도이다.

이상 설명한 바와 같이, 초점 검출 시야에 대응하는 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상의 검출을 1개의 라인 어레이를 이용해서 수행함으로써 다음과 같은 효과가 있다. 초점 검출 시야에 대응하는 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상의 검출을 2개의 라인 어레이를 이용해서 수행하면, 1개의 라인 어레이에 있어서 3개 또는 2개의 초점 검출 시야를 구성하는 것에 대해(도 9 참조), 2개의 라인 어레이에 있어서는 5개의 초점 검출 시야를 구성할 수 있게 된다. 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 이것에 의해 초점 검출 시야의 수를 많이 증가시키는 것이 가능해 진다.

다음에, 각 장방형 영역마다 정해진 전하 축적 시간의 제어에 대해서 설명한다. 1개의 라인 어레이에는 도 12에 나타나 있는 바와 같이 5개의 AGC 범위(AGC-T, AGC-U, AGC-C, AGC-D, AGC-B)가 미리 설정되어 있다. 이들 AGC 범위(AGC-T, AGC-U, AGC-C, AGC-D, AGC-B)의 각각에 있어서, 전하 축적 시간이 설정된다.

라인 어레이 L1-A 및 L2-A의 타입의 양쪽의 타입에 대하여 각 라인 어레이에 축적된 전하를 독출하도록 상기 장치가 구성된다. 이 구성은, 장방형 영역으로서 구성된 영역을 제어함으로써 달성될 수 있다. 각각의 타입에서 독출된 전하에 의거하여 초점 검출 연산이 행해진다.

예를 들면, 도 11에 나타낸 초점 검출 시야에 대한 초점 검출 동작을 행할 경우에는, 상기의 장치는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 초점 검출 시야 T-0에 대하여 AGC-T 범위에서 L1-A-T의 영역에 대한 AGC 제어, 즉 전하 축적 시간의 제어를 수행한다. 그리고, 상기 장치는 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상에 대응하는 신호로서 영역 L1-A-T로부터 출력된 신호에 의거하여 초점 검출 연산을 수행한다. 또한, 나머지 4개의 초점 검출 시야(U-R1, C-0, D-R1, B-0)에 대하여도 마찬가지로 같은 동작을 수행함으로써 모든 초점 검출 시야의 초점 검출 동작이 가능해진다.

상기 구성에 의해, 한 번의 초점 검출 동작으로 도 10에 나타낸 모든 초점 검출 시야에 대한 초점 검출이 가능해 진다.

제1의 모드에 있어서, 본 실시 예에서는, 1개의 초점 검출 시야가 2개의 라인 어레이로 구성되는 것에도 불구하고, 각 초점 검출 시야에 대하여 1개의 라인 어레이를 이용해서 초점 검출 동작을 수행한다. 즉, 2개의 라인 어레이를 이용해 초점 검출 동작을 수행했을 경우보다 초점 검출 정밀도가 나쁜 경우(예를 들면, 피사체가 저휘도인 경우), 2개의 라인 어레이로 취득한 데이터의 합에 근거해 초점 검출을 행하여 보다 고정밀화를 달성하는 제2의 모드로 전환하는 것이 가능하다.

본 실시 예에서는 AGC 제어 범위 및 초점 검출 연산 범위를 적당하게 전환할 수 있다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 구분에 근거한 제어는 도 8에 나타낸 구분으로 전환된다. 또한, 그 범위는 도 14a 및 14b에 나타낸 바와 같이 전환될 수도 있다. 도 14a 및 14b의 그늘진 영역은 AGC 제어 범위를 나타낸다. 좀더 구체적으로, 본 실시 예에서는, 도 14a에서 C-0, T-0, B-0의 3개의 초점 검출 시야에 대하여, 또 도 14b에서 U-R1 및 D-R1의 2개의 초점 검출 시야에 대하여, 2개의 라인 어레이를 이용한 초점검출 동작을 수행할 수 있다.

이와 같이, 복수의 모드를 이용하면 1개의 라인 어레이를 이용해 초점 검출 동작을 수행할 때 발생할 수 있는 성능 저하를 방지하는 것이 가능해 진다. 예를 들면, 제1의 모드에 있어서, 초점 검출 시야에 대응하는 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상을 제1 개수의 영역(본 예에서는, 2개의 영역)을 이용해 검출한다. 제2의 모드에 있어서는, 제1 개수의 영역과 다른 제2 개수의 영역(본 실시 예에서는, 1개의 영역)를 이용해 초점 검출 시야에 대응하는 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상을 검출한다. 제2의 모드의 경우의 초점 검출 시야의 수는 제1의 모드의 경우보다도 많지만, 제1의 모드의 경우에는 제2의 모드의 경우보다도 더 높은 정밀도를 달성할 수 있다.

도 15는 본 실시 예에 있어서의 초점 검출 동작을 나타내는 플로차트다. 상 술한 각 스텝은, 카메라의 기록 동작에 대하여 마이크로컴퓨터(12)가 ROM에 기억된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

도 15에 있어서, 초점 검출 동작이 시작하면, 마이크로컴퓨터(12)는 스텝 S201에서 도 11에 나타낸 각각의 초점 검출 시야에 있어서의 AGC 제어에 따라 광 전하를 축적해서, 피사체 휘도에 관계없이 거의 일정한 크기의 상 신호를 취득한다.

스텝 S202에서는, 마이크로컴퓨터(12)가 각각의 상 신호로부터 주 피사체일 가능성이 가장 높은 초점 검출 시야를 결정한다.

스텝 S203에서는, 마이크로컴퓨터(12)가 결정된 초점 검출 시야의 상 신호의 신뢰성을 판정한다. 마이크로컴퓨터(12)가 신뢰성이 OK라고 판정하면, 이 처리는 스텝 S205로 진행되어, 상 신호로부터 저주파 성분을 제거하는 등의 필터 처리를 수행한다.

스텝 S206에서는, 마이크로컴퓨터(12)가 2개의 상 간의 거리의 상관 관계로부터 대물렌즈(101)의 상태 등의 각종 정보를 고려해서 초점상태를 검출하도록 초점 검출 연산을 수행한다.

마이크로컴퓨터(12)가, 스텝 S203에서 검출된 상 신호의 신뢰성이 좋지 않다고 판정한 경우에는(NG), 처리가 스텝 S207로 진행되어, 다시 광 전하를 축적해, 또 다른 상 신호를 출력한다. 여기에서 다시 광 전하를 축적할 때, 예를 들면, 전술한 제2의 모드가 제1의 모드로 전환된다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(12)가 스텝 S202에서 결정된 초점 검출 시야에 대하여, 도 14a 및 14b에 나타나 있는 바와 같 이 2개의 라인 어레이 중 하나를 이용해서 축적 및 독출 동작을 수행한다. 예를 들면, 스텝 S202에서 결정된 초점 검출 시야가 T-0이면, 도 14a의 라인 어레이를 이용한다. D-R1이면, 도 14b의 라인 어레이를 이용한다. 피사체가 저휘도인 경우에는, 2개의 라인 어레이로부터의 상 신호를 더해서 신호 레벨을 상승시키고 이 신호를 SN비가 높은 신호로서 다루는 것이 가능해진다. 그 후에는 플로우가 스텝 S204로 이행하여, 상기와 마찬가지로 초점 검출 동작을 수행해 초점 검출 연산을 행한다.

상기 동작에 의하면, 1개의 라인 어레이를 이용한 초점 검출 동작의 정밀도의 신뢰성이 낮은 경우에는, 2개의 라인 어레이를 이용한 초점검출 동작이 행해진다. 따라서, 상기 장치는, 전체로서 2개의 라인 어레이를 이용한 초점 검출 동작과 같은 검출 정밀도를 실현할 수 있다.

또한, 초점 검출 시야의 상 신호의 신뢰성이 NG이면, 상기 장치는 다시 전하를 축적한다. 이 때문에, 필요한 처리 시간이 증가한다. 그렇지만, 이미 결정된 초점 검출 영역에 대해서만 이 동작이 행해지기 때문에, 상기 장치는, 지극히 적은 시간 증가만으로 상기 동작을 수행할 수 있다.

본 실시 예에 의하면, 센서 어레이의 수의 증가나 광전변환소자의 대형화, 초점 검출 능력의 저하나 저휘도 성능의 저하를 초래하는 일없이, 초점 검출 시야의 수의 증가가 가능해져, 보다 밀도가 높은 초점 검출 시야 배치가 실현된다.

또한, 상기 설명에서는, 한 쌍의 피사체 상 중 1개의 피사체 상을 검출할 때에, 제1의 모드에서는 2라인을 사용하고, 제2의 모드에서는 1라인을 사용했다. 그 렇지만, 제1의 모드에서는 3라인을 사용하고, 제2의 모드에서는 2라인 또는 1라인을 구분 제어해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시 예는 촬영 렌즈, 수광 영역을 포함한 광전변환소자, 및 상기 촬영 렌즈를 통과하는 광 빔을 상기 광전변환소자에 투영해서 상기 촬영 렌즈의 초점 상태를 검출하는 복수의 초점 검출 시야를 형성하는 결상 광학계를 구비하는 초점 검출장치를 제공할 수 있고, 상기 초점검출장치는, 적어도 1개의 상기 수광 영역 내에서, 제1 및 제2 직교하는 방향으로 배치되어 있는 복수의 센서 에어리어를 형성하는 수단과, 그러한 초점 검출 시야의 제1 및 제2 서로 다른 구성을 전환하는 수단을 더 구비하되, 상기 제1 구성은 상기 제2 구성보다 초점 검출 시야의 개수가 더 많다.

본 발명의 또 다른 실시 예는, 촬영 렌즈, 수광 영역을 포함한 광전변환소자, 및 상기 촬영 렌즈를 통과하는 광 빔을 상기 광전변환소자에 투영해서 상기 촬영 렌즈의 초점 상태를 검출하는 복수의 초점 검출 시야를 형성하는 결상 광학계를 구비하는 초점 검출장치를 제공할 수 있고, 상기 초점검출장치는, 적어도 1개의 상기 수광 영역 내에서, 제1 및 제2 직교하는 방향으로 배치되어 있는 복수의 센서 에어리어를 형성하는 수단과, 제1 개수의 센서 에어리어를 이용해서 초점 검출 시야에 대한 초점 검출을 행하는 제1 초점 검출 동작과, 상기 제1 개수와 다른 제2 개수의 센서 에어리어를 이용해서 초점 검출 시야에 대한 초점 검출을 행하는 제2 초점 검출 동작을 전환하는 수단을 더 구비한다.

도 10에 있어서, 양쪽 모드에서는, 센서 11-A을 구분했던 영역들이 동일하 고, 제1 모드에 있어서의 초점 검출 시야에 대해서는 2개의 영역이 이용되고, 제2 모드에 있어서의 초점 검출 시야에 대해서는 1개의 영역이 이용된다는 것이 이해될 것이다. 그렇지만, 각 모드에 있어서 1개의 영역을 이용하는 것도 가능한데, 하나의 모드에 사용된 영역은, 다른 모드에 사용된 영역과 사이즈가 다르다.

이와 같이, 촬영 렌즈, 수광 영역을 포함한 광전변환소자, 및 상기 촬영 렌즈를 통과하는 광 빔을 상기 광전변환소자에 투영해서 상기 촬영 렌즈의 초점 상태를 검출하는 복수의 초점 검출 시야를 형성하는 결상 광학계를 구비하는 초점 검출장치를 제공할 수 있고, 상기 초점검출장치는, 적어도 1개의 상기 수광 영역 내에서, 제1 및 제2 직교하는 방향으로 배치되어 있는 복수의 센서 에어리어를 형성하는 수단과, 제1 사이즈를 갖는 센서 에어리어를 이용해 초점 검출 시야에 대한 초점 검출을 행하는 동작의 제1 모드와, 상기 제1 사이즈와 다른 제2 사이즈의 센서 에어리어를 이용해 초점 검출 시야에 대한 초점 검출을 행하는 동작의 제2 모드를 전환하는 수단을 더 구비한다.

본 발명은, 예시한 실시 예를 참조해서 설명했지만, 본 발명은 이 개시된 예시 실시 예에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위는 모든 변형, 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석될 것이다.

도 1은 본 발명을 적용한 실시 예의 주요부의 개략도다.

도 2는 도 1의 초점검출장치를 구성하는 주요부분의 개략도다.

도 3은 도 1의 조리개의 평면도다.

도 4는 광전변환소자의 평면도다.

도 5는 초점 검출 시야 배치를 카메라의 뷰파인더에서 본 모식도다.

도 6은, 이전에 고찰한 하나의 초점 검출 장치에 있어서 초점 검출 시야를 광전변환소자의 에어리어 센서에 투영한 모식도다.

도 7은 이전에 고찰한 또 다른 초점 검출 장치에 있어서 중앙의 초점 검출 시야를 구성하는 라인 어레이의 확대된 모식도다.

도 8은 도 7에 나타낸 복수의 라인 어레이를 에어리어 센서의 전체 면에 배열한 모식도다.

도 9는 도 6의 초점 검출 장치에 있어서 중앙의 초점 검출 시야를 구성하는 라인 어레이의 확대된 모식도다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 있어서 초점 검출 시야의 모식도다.

도 11은 도 10의 중앙의 초점 검출 시야에 대응한 라인 어레이의 확대된 모식도다.

도 12는 도 10의 라인 어레이의 AGC 범위를 나타낸 모식도다.

도 13은 도 11의 초점 검출 시야에 대응한 연산 범위와 AGC 범위를 나타낸 확대 모식도다.

도 14a 및 14b는 주어진 초점 검출 시야에 대하여 2개의 라인 어레이를 이용해서 초점검출을 행하는 또 다른 초점 검출 동작을 설명할 때 이용하는 개략적인 확대도다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 있어서의 초점 검출 동작을 설명할 때 이용하는 플로차트다.

Claims

광전변환소자를 이용해 초점 검출 시야에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하도록 동작가능한 초점검출수단을 구비하고,

상기 초점검출수단은, 상기 광전변환소자의 제1 개수의 영역을 이용해 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제1 모드와, 상기 제1 개수와 다른 상기 광전변환소자의 제2 개수의 영역을 이용해서 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 동작의 제2 모드를 전환가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광전변환소자를, 상기 피사체 상을 검출하는 초점 검출수단이 사용하기 위한 복수의 영역으로 구분하도록 동작가능한 구분수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 2 항에 있어서,

상기 구분수단은, 상기 제1 모드에서는 상기 복수의 영역의 제1 구성을 형성하고, 상기 제2 모드에서는 상기 제1 구성과 다른 상기 복수의 영역의 제2 구성을 형성하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 영역은 서로 같은 영역인 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 개수는 상기 제2 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 5 항에 있어서,

초기에는 상기 제2 모드에서 상기 초점검출수단을 동작시키고, 상기 제1 모드에서의 검출 결과가 만족스럽지 못한 경우에는 상기 제1 모드로 전환시키도록 동작가능한 제어수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 제1 개수는 2개이며, 상기 제2 개수는 1개인 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 초점검출수단은, 상기 광전변환소자를 이용해 복수의 초점 검출 시야의 각각에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제1 모드에 있어서의 초점 검출 시야의 구성은, 상기 제2 모드에 있어서의 초점 검출 시야의 구성과 다른 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 제1 모드에 있어서의 초점 검출 시야의 총 개수는, 상기 제2 모드에 있어서의 초점 검출 시야의 총 개수와 다른 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광전변환소자는, 복수의 라인을 갖는 센서를 구비하고, 상기 구분수단 은, 각 상기 라인을 따라 1개 이상의 상기 영역을 형성하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 11 항에 있어서,

상기 초점검출수단이, 상기 제1 및 제2 모드 중 적어도 1개의 모드에서 동작하고 있을 때, 상기 구분수단은, 1개의 상기 라인에 형성된 상기 1개 이상의 영역을 다음 라인에 형성된 상기 1개 이상의 영역에 대하여 스태거시키도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
제 8 항에 있어서,

상기 초점검출수단은, 상기 한 쌍의 피사체 상에 대응한 상기 광전변환소자의 영역에 대하여, 상기 초점 검출 시야마다 전하 축적을 제어하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 초점검출장치.
광전변환소자를 이용해, 초점 검출 시야에 대응한 한 쌍의 피사체 상 간의 상대적인 위치 관계를 검출하는 것과,

상기 광전변환소자의 제1 개수의 영역을 이용해 초점 검출 시야에 대응한 피 사체 상을 검출하는 제1 모드와, 상기 제1 개수와 다른 상기 광전변환소자의 제2 개수의 영역을 이용해서 초점 검출 시야에 대응한 피사체 상을 검출하는 제2 모드를 전환하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 초점검출방법.
컴퓨터에 의해 실행될 때, 청구항 14에 기재된 초점검출방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 매체.