(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系からの光束を受けて光電変換し、複数の領域に対応した電荷蓄積型の光電変換手段と、
前記複数の領域に対応した光電変換手段の入射面側に配置され、複数の領域からなる前記光電変換手段上に各像を形成し、前記光電変換手段の焦点整合状態を検出する焦点検出手段と、
前記光電変換手段の電荷蓄積を制御する蓄積制御手段を備える自動焦点調節装置において、
前記蓄積制御手段は、前記複数の領域に対応する光電変換手段の各々の蓄積時間の中心時刻を同一にすることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
前記複数の領域に対応した各光電変換手段の蓄積時間のうち所定値よりも長いものと短いものとを含む場合には、前記蓄積制御手段は、前記蓄積時間が短い光電変換手段の蓄積開始時刻を、前記蓄積時間が長い光電変換手段の蓄積時間の中心に合わせることを特徴とする請求項１記載の自動焦点検出装置。
【請求項３】
前記複数の領域に対応した各光電変換手段の蓄積時間のうち所定値よりも長いものと短いものとを含む場合には、前記蓄積制御手段は、前記蓄積時間が短い光電変換手段の蓄積終了時刻を、前記蓄積時間が長い光電変換手段の蓄積時間の中心に合わせることを特徴とする請求項１記載の自動焦点検出装置。
【請求項４】
前記複数の領域に対応した各光電変換手段の蓄積時間が、共に所定値より短い場合には、前記蓄積制御手段は、前記複数の領域に対応する光電変換手段の各々の蓄積時間の蓄積開始時刻と蓄積終了時刻とが連続するように制御することを特徴とする請求項１記載の自動焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
複数の領域の光電変換手段を有する自動焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相差検出の焦点検出装置において、複数の対になる検出領域を持つ電荷蓄積型光電変換装置を用いた焦点検出装置が知られている。この焦点検出装置の光電変換装置には、蓄積型の光電変換手段（ＣＣＤ、ＭＯＳ等）が用いられている。上記焦点検出装置の制御方法には、蓄積時間各領域が完全に独立に制御する第１の方法と、各領域の蓄積開始を合わせる第２の方法と、各領域の蓄積終了を合わせる第３の方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の対になる検出領域を持つ電荷蓄積型光電変換装置を用いた焦点検出装置は、蓄積中の平均被写体像面位置を検出することになり、領域が増えればそれだけ記憶するデータが多くなる。従って、前述の従来技術のような蓄積制御方式ではそれぞれの領域の蓄積中心時刻を記憶しなければならないという問題点が挙げられる。
【０００４】
また、蓄積中心時刻が異なる為、例えば、図５を用いた場合、ＡＢ列とＣＤ列に跨がる像が１つの被写体なのか、それともＡＢ列及びＣＤ列の夫々に跨がる２つの被写体なのか区別がつかないことあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために  撮影光学系からの光束を受けて光電変換し、複数の領域に対応した電荷蓄積型の光電変換手段と、前記複数の領域に対応した光電変換手段の入射面側に配置され、複数の領域からなる前記光電変換手段上に各像を形成し、前記光電変換手段の焦点整合状態を検出する焦点検出手段と、前記光電変換手段の電荷蓄積を制御する蓄積制御手段を備える自動焦点調節装置において、前記蓄積制御手段は、前記複数の領域に対応する光電変換手段の各々の蓄積時間の中心時刻を同一にすることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
複数領域を持つ蓄積型光電変換手段の各領域の蓄積中心時刻を合わせることにより被写体移動による各領域の被写体位置の差と別の被写体を検出していることによる被写体位置の差を区別することができる。
【０００７】
【実施例】
図１、図５〜図１４を用いて本発明の第１実施例である自動焦点調節装置の説明をする。
図６を用いて実施例の構成を説明する。
本実施例は、オートフォーカス機構を備えたカメラである。
【０００８】
図６は本発明の簡単な構成図である。撮影レンズ１を通った被写体２からの光の一部をメインミラー３、サブミラー４でＡＦモジュール５へ導き、ＡＦモジュール５で撮影レンズ１の焦点調節状態を表す電気信号に変換される。ＡＦモジュール５は公知の焦点検出装置で再結像光学系とセンサーから構成され、センサー駆動回路６により制御されている。電気信号に変換された焦点調節状態を表す電気信号はＣＰＵ７でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ７内のメモリに記憶される。レンズ情報記憶回路８は撮影レンズ１の焦点距離やデフォーカス量レンズ駆動量変換係数等のレンズに固有な情報を記憶している。ＣＰＵ７内に記憶されたデータとレンズ情報記憶部８に記憶されているデフォーカス量レンズ駆動量変換係数のデータに基づいてレンズ    駆動量を計算し、このレンズ駆動量に基づいてＣＰＵ７はモーター  制御回路９とレンズ    駆動量、または位置をエンコーダ１０でモニターしながらモーター  １１を駆動制御する。モーター  １１からの駆動力はレンズ移動機構１２に伝達され焦点調節を行う。操作部材１３は複数のスイッチから構成されている。操作部材１３にはレンズの焦点調節を開始するＳＷ１（  以後半押しスイッチと呼ぶ。）  と半押しスイッチの第２ストローク    でオンになるＳＷ２（  以後全押しスイッチと呼ぶ。）  等で構成されている。
【０００９】
これらの制御はＣＰＵ７内のソフトウェアにより実行される。ソフトウェアのルーチンについてフローチャートに基づいて説明する。
図７は本発明のメインフローチャートである。Ｓ１０１は使用するメモリやフラグの初期化を行う。例えば過去に検出されたデフォーカス量、蓄積中心時刻、動体フラグ、合焦フラグ等である。Ｓ１０２は半押しスイッチが" オン" になっているかどうかをテストし、" オン" になっていなければＳ１０１へ進み、"オン" になっていればＳ１０３へ進む。Ｓ１０３は蓄積制御のサブルーチンである。蓄積制御のサブルーチンでは複数領域のＣＣＤ蓄積の開始終了の制御を行い、更に各領域の蓄積中の平均レンズ位置をエンコーダ１０からのパルスをモニターすることで算出する。ＡＦモジュール５のセンサーは図５のように配置されている。蓄積制御のサブルーチンではABとCDの各組の蓄積時間を制御する。Ｓ１０４は蓄積制御のサブルーチンで光電変換されたアナログ信号をA/D 変換しＣＰＵ７に接続されたメモリに格納する。Ｓ１０５は公知のデフォーカス量演算のサブルーチンである。ここでは、メモリに格納された光電変換信号に基づいて各領域( 以後AB列のある領域を領域１、CD列のある領域を領域２とする。) のデフォーカス量を演算する。Ｓ１０６はデフォーカス量演算のサブルーチンで計算された各領域のデフォーカス量と記憶された過去の焦点検出情報（デフォーカス量と平均レンズ位置と蓄積中心時刻）に基づいて被写体の将来の移動を予測する。Ｓ１０７は現在合焦しているかどうかを判定する。Ｓ１０８はレンズ駆動量を計算しレンズ駆動を行う。
【００１０】
次に、蓄積制御のサブルーチンを説明する。蓄積時間の制御は図４のＡＢ列とＣＤ列の２つの領域の蓄積開始終了を制御する。ＡＢ列とＣＤ列の各センサーの蓄積時間をＴａｂ  、Ｔ  ｃｄとする。これら蓄積時間は過去の各センサーの蓄積時間とその時のセンサー出力により算出される。一般にこのことをソフトＡＧＣと呼んでいる。このソフトＡＧＣについては公知なので説明を省略する。
【００１１】
条件１：Ｔａｂ＞Ｔｔｈ    ａｎｄ  Ｔｃｄ  ＞Ｔｔｈ
条件１の場合は図１に示すように各々の蓄積の中心時刻がＴｉｎｔ０  になるようにＡＢ、ＣＤ列の蓄積開始、終了時刻を決定する。
図８に示す被写体目標位置計算のサブルーチンを図９に基づいて説明する。
図９では説明を簡単にするために静止被写体を想定している。
【００１２】
被写体目標位置Ｐ０は蓄積中心時刻Ｔｉｎｔ０  の被写体位置を表す。被写体目標位置Ｐ０の計算は次に示すように計算する。まず、領域１のデフォーカス量ＤＦａｂをフィードバックパルス換算のレンズ移動量に変換する。この時に今回の蓄積中心時刻に取得したデフォーカス量レンズ駆動量変換係数ＫＬ、Ｌ  の２つの係数とレンズ駆動量パルス変換係数ＫＢ（  ボディにおいて固定の値）  を用いて次式数１のように計算する。
【００１３】
【数１】
0003561965.tif 000002
【００１４】
同様にして、領域２のフィードバックパルス換算のレンズ移動量は次式数２のように計算される。
【００１５】
【数２】
0003561965.tif 000003
【００１６】
ここで、計算されたレンズ    移動量は各領域の蓄積中の平均レンズ位置からみたレンズ移動量なので、このままでは領域１と領域２の目標被写体位置の計算ができない。しかしながら、各々の領域のレンズ移動量ＤＰａｂ、ＤＰｃｄに各々の蓄積中の平均レンズ位置ＬＰａｂ、ＬＰｃｄを加えることで各領域の被写体目標位置Ｐａｂ  、Ｐｃｄ  を計算することができる。したがって、各領域の被写体目標位置は各々次式数３のようになる。
【００１７】
【数３】
0003561965.tif 000004
【００１８】
つまり、各領域の蓄積中の平均レンズ位置が異なり、更に検出するデフォーカス量は平均レンズ位置からの相対量だからである。したがって、各領域の蓄積中にレンズが等速度で移動するかまたは、停止している場合を除いては蓄積時間の異なる領域でデフォーカス量を単純に合成または、遠近の比較をすることはできない。各領域の被写体目標位置を合成した被写体目標位置Ｐ０を次式数４で計算する。
【００１９】
【数４】
0003561965.tif 000005
【００２０】
ここで、α、βは重みづけ係数。これらの重み付け係数は被写体コントラスト、被写体輝度、蓄積時間等により変化させてもよい。
次に移動被写体を想定した場合を図１０に基づいて説明する。蓄積型の光電変換素子を用いた焦点検出装置の場合は必ず蓄積中の平均被写体位置を検出することになる。したがって、図１０で明らかなように被写体位置の移動が蓄積期間中にほぼ等速度とみなせる場合には蓄積中の平均被写体位置と蓄積中心時刻の被写体位置は一致することになる。この様な理由から蓄積中心時刻を合わせることによりデータの記憶量を減らすことができる。更に、蓄積中心時刻が異なると各領域の被写体位置に差が生じた場合に、被写体の移動により差が生じたのかそれとも別の被写体を検出したことにより差が生じたものかどうかを判別することができなくなる。
【００２１】
次に図１１の予測計算サブルーチンについて説明する。Ｓ３０１はレンズ    の位置を固定したと想定したときの被写体の移動により生じる像面の移動速度（  像面移動速度）  と異なる時間間隔に被写体を合焦させるためのレンズ    位置の変化速度（  合焦位置変化速度）  を計算する。像面移動速度は動体判定に利用し、合焦位置変化速度はレンズ移動制御に利用する。像面移動速度、合焦位置変化速度の計算方法について図１２に基づいて説明する。デフォーカス量は予定結像面から見た被写体の結像面までの相対位置であり、更にレンズの移動によるデフォーカス量の変化の関係は一般に比例関係が成り立たずレンズの位置により異なるのでレンズ位置の異なる場所でのデフォーカス量を加減算する事はできない。そこで、像面移動速度を計算するために一度、今回の蓄積中心時刻のレンズ位置から見た前回の蓄積中心時刻の被写体位置の相対値ＤＰ１’を次式数５により計算する。
【００２２】
【数５】
0003561965.tif 000006
【００２３】
ここで、Ｐ１は前回の被写体目標位置
次に、相対値ＤＰ１’をデフォーカス量レンズ駆動量変換係数を用いて対応するデフォーカス量ＤＦ１’に変換する。
【００２４】
【数６】
0003561965.tif 000007
【００２５】
今回のデフォーカス量ＤＦ０  と今回の蓄積中心時刻レンズ位置から見た前回の蓄積中心時刻のデフォーカス量ＤＦ１’とこの間の時間間隔から像面移動速度を次式数７のように求める。
【００２６】
【数７】
0003561965.tif 000008
【００２７】
この実施例では複数領域のデフォーカス量の合成を行うために今回のデフォーカス量ＤＦ０  は今回の蓄積中心レンズ位置ＬＰ０  と今回の蓄積中心時刻被写体位置Ｐ０の差をデフォーカス量レンズ移動量変換係数を用いてデフォーカス量ＤＦ０  に変換する。この変換は複数の焦点検出領域を持たない場合、複数の焦点検出領域を持っていても蓄積開始と終了が同じ場合は相対位置を計算してデフォーカス量を逆計算する必要はない。
【００２８】
次に、合焦位置変化速度の計算方法を図１２に基づいて説明する。前回の蓄積中心時刻ｔ１での被写体に合焦させるためのレンズ位置Ｐ１と今回の蓄積中心時刻ｔ０での被写体に合焦させるためのレンズ位置Ｐ０とその間の時間間隔から単位時間当たりの合焦レンズ位置の変化量である合焦位置変化速度ＳＰ０  を次式数８により計算する。
【００２９】
【数８】
0003561965.tif 000009
【００３０】
この実施例は像面移動速度と合焦位置変化速度の計算のために今回と前回の焦点検出結果を用いたが必ずしもこの様にする必要はない。今回と前々回の結果を用いるようにしてもよい。
Ｓ３０２は今回計算した像面移動速度Ｓ０と前回計算した像面移動速度Ｓ１の方向が反転しているかどうかをテストし、反転している場合は焦点検出エリアから被写体が外れたために別の被写体を検出し移動方向が反転した、または予測計算に不適な被写体なのでＳ３０７へ進み、動体と認識しないようにする。Ｓ３０３は今回の像面移動速度Ｓ０が所定値Ｓｔｈ  以上かどうかをテストする。所定値Ｓｔｈ  以下の場合は被写体は動体ではないと判断しＳ３０７へ進む。Ｓ３０４は前回の像面移動速度Ｓ１と今回の像面移動速度Ｓ０の比（Ｓ０／Ｓ１）  を計算しこの比が所定範囲内かどうかをテストする。所定範囲内の場合は今回の焦点検出の結果は信頼できるのでＳ３０５へ進み動体と判断する。所定範囲外の場合は焦点検出エリアから被写体が外れたために別の被写体を検出したと考えられるのでＳ３０７へ進み動体とは判断しない。Ｓ３０５は今回動体と判断できるので動体フラグをセットする。Ｓ３０６はレンズ制御のためのレンズ移動目標速度ＶＰ０  にＳＰ０  を代入する。Ｓ３０７は今回動体と判断できないまたは、静止被写体なので動体フラグをクリアする。Ｓ３０８はレンズ制御のためのレンズ移動目標速度をＶＰ０  を０  に設定する。
【００３１】
次に合焦判定のサブルーチンについて説明する。
合焦判定のサブルーチンを図１３に、判定するときに使用するデフォーカス量ＤＦＩＦの計算を説明する図面を図１４に示す。図１３でレンズ通信と書いているところの”Ｔ”  の記号はレンズ通信によりボディ−レンズ間でデータのやり取りをしていることを示している。”Ｉ”  の記号は光電変換素子の蓄積、”Ｃ”  は焦点検出演算を時間を示している。ここでは、説明を簡単にするために２つの領域の少なくとも一方が蓄積している間を”Ｉ”  と表示している。Ｓ４０１は合焦を判定するためのデフォーカス量を計算するためにデフォーカス量レンズ移動量変換係数をレンズ通信により取得する。なぜなら、デフォーカス量レンズ移動量変換係数はレンズ位置により大きく変化するレンズが存在するからである。Ｓ４０２はレンズ通信開始時のレンズ位置ＬＰＩＦを取得する。これは、合焦判断のデフォーカス量ＤＦＩＦ（  レンズ通信開始時のデフォーカス量）  を計算するためである。Ｓ４０３はレンズ通信開始時の被写体位置ＰＩＦ  を次式数９で計算する。
【００３２】
【数９】
0003561965.tif 000010
【００３３】
この数９でｔＩＦ  はＳ４０１のレンズ通信の開始の時刻を示している。Ｓ４０４は合焦判断時の残駆動量ＤＰＩＦを次式数１０で計算する。
【００３４】
【数１０】
0003561965.tif 000011
【００３５】
レンズ通信開始時の残駆動量ＤＰＩＦとＳ４０１のレンズ通信で得たデフォーカス量レンズ駆動量変換係数を用いて次式数１１で合焦判断のデフォーカス量ＤＦＩＦを計算する。
【００３６】
【数１１】
0003561965.tif 000012
【００３７】
Ｓ４０５は今回の蓄積中心時刻から合焦判断時までのレンズの移動量が所定値ＩＦＪｔｈ  以下かどうかをテスト    する。これは、レンズの移動量が大きい場合は計算誤差により間違った合焦判定をすることがあるので、所定値より大きい場合は今回は合焦判定を行わないようにする。Ｓ４０６は合焦判断時のデフォーカス量ＤＦＩＦが合焦幅ＩＦＷｔｈ  以内かどうかを判定し、以内の場合はＳ４０７へ進み合焦フラグをセットする。以上の場合はＳ４０８へ進み合焦フラグをクリアする。
【００３８】
次に、図１５に示すレンズ駆動のサブルーチンを説明する。Ｓ５０１は今回動体と判定されているかどうかを動体フラグによりテストし、動体の場合は合焦判定によりレンズ駆動を停止することはないので今回計算された駆動目標データに更新する。ここで、駆動目標データは今回の蓄積中心時刻の被写体位置Ｐ０とその時のレンズ移動目標速度ＶＰ０  である。Ｓ５０２は今回動体と判定されなかった場合に実行され今回合焦していると判定されなかった場合は今回の計算された駆動目標データに更新する。合焦と判定された場合はＳ５０３へ進む。Ｓ５０３は現在レンズが移動中であるかどうかを判定し、移動中の場合は今回の計算された駆動目標データに更新する。現在駆動中の場合は合焦幅内に入っていてもすぐに止めずにデフォーカス量が０になる位置まで駆動する。今回駆動中でない場合は新たなレンズ駆動は行わないので今回の駆動目標データに更新せずに前回の駆動目標データを維持する。Ｓ５０５は設定された駆動目標データに基づくレンズ駆動を開始する。
【００３９】
本発明の第２実施例について説明する。
構成は第１実施例と同様なので説明は省略する。
条件２：（Ｔａｂ  ＞Ｔｔｈ    ａｎｄ  Ｔｃｄ  ＜Ｔｔｈ）  ｏｒ（Ｔａｂ  ＜Ｔｔｈ    ａｎｄ  Ｔｃｄ  ＞Ｔｔｈ）
条件２の場合は図２に示すように蓄積時間の長い方の蓄積中心時刻がＴｉｎｔ０  になるようにし、短い方の蓄積開始時刻は長い方の蓄積中心時刻Ｔｉｎｔ０  になるようにする。この様にすることで、蓄積時間が非常に短い場合に制御を簡単にすることが出来る。図２では説明を簡単にするためにＡＢ列の蓄積時間が所定値Ｔｔｈ  より大きい場合を示している。ＣＤ列の蓄積時間が長い場合はＣＤ列の蓄積中心時刻にＡＢ列の蓄積を開始するようにすればよい。
【００４０】
また、条件２では図３のように蓄積時間の長い方の蓄積中心時刻がＴｉｎｔ０  になるようにし、短い方の蓄積終了時刻は長い方の蓄積中心時刻Ｔｉｎｔ０  になるようにする。この様にすることで、図２の方法と同様に蓄積時間が非常に短い場合に制御を簡単にすることが出来る。
尚、本実施例を使用したレンズ駆動の方法は第１実施例の実施内容を除き同様なので省略する。
【００４１】
本発明の第３実施例について説明する。
構成は第１実施例と同様なので説明は省略する。
条件３：Ｔａｂ≦Ｔｔｈ    ａｎｄ  Ｔｃｄ  ≦Ｔｔｈ
条件３の場合は図３に示すように各列とも蓄積時間が所定時間より短いので各列の蓄積をシーケンシャル    に行う。この様にすることで制御を簡単にすることができる。本来は蓄積中心時刻を一致させなければならないが蓄積時間が短い場合は少しずれたとしても大きな誤差にならないのでこの様にすることが簡単な制御ができる。更に、蓄積制御のサブルーチンでは蓄積中の平均レンズ    位置を算出するために各領域の蓄積の開始から終了までのエンコーダ１１からのフィードバックパルスをカウントして各領域の平均レンズ位置ＬＰａｂ、ＬＰｃｄを求める。蓄積中心時刻Ｔｉｎｔ０  のレンズ情報（  デフォーカス量レンズ駆動量変換係数、開放Ｆ  値等）  を取得するために時刻Ｔｉｎｔ０  にレンズ通信を開始する。ここで、レンズ側はレンズ    通信開始時のレンズ情報を送るようになっている。蓄積中心時刻Ｔｉｎｔ０  の時のレンズ位置ＬＰｉｎｔ０を記憶する。
【００４２】
尚、本実施例を使用したレンズ駆動の方法は第１実施例の実施内容を除き同様なので省略する。
【００４３】
【発明の効果】
複数領域の光電変換素子の蓄積中心時刻を一致させることにより複数領域のデフォーカス量を合成することができるので、各領域の蓄積中心時刻を記憶する必要がなく、記憶容量をを減らすことができる。さらに、蓄積時間は時間差を生じないのでカメラでの速度検出に誤差を生じることがない。すなわち、静止被写体に対し動体被写体と間違えて、ピンボケの写真を撮ることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の蓄積のタイミングを説明する図である。
【図２】本発明の第２実施例の蓄積のタイミングを説明する図である。
【図３】本発明の第２実施例の蓄積のタイミングを説明する図である。
【図４】本発明の第３実施例の蓄積のタイミングを説明する図である。
【図５】センサー上の光電変換素子の配置を説明する図である。
【図６】本発明の用いたカメラの構成図である。
【図７】カメラのメインフローチャートである。
【図８】被写体位置計算のフローチャートである。
【図９】複数領域の検出デフォーカス量の合成を説明する図である。
【図１０】複数領域の検出デフォーカス量の合成を説明する図である。
【図１１】予測計算のフローチャートである。
【図１２】像面移動速度の計算方法を説明する図である。
【図１３】合焦判定のフローチャートである。
【図１４】合焦判定を説明する図である。
【図１５】レンズ駆動のフローチャートである。
【符号の説明】
１…撮影レンズ        ２…被写体    ３…メインミラー      ４…サブミラー５…ＡＦモジュール        ６…センサー駆動回路    ７…ＣＰＵ    ８…レンズ    情報記憶回路
９…レンズ駆動制御回路    １０…エンコーダ      １１…モータ        １２…レンズ移動機構１３…操作部材
【図１】
0003561965.tif 000013
【図２】
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【図３】
0003561965.tif 000015
【図４】
0003561965.tif 000016
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003561965.tif 000019
【図８】
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【図９】
0003561965.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
0003561965.tif 000023
【図１２】
0003561965.tif 000024
【図１３】
0003561965.tif 000025
【図１４】
0003561965.tif 000026
【図１５】
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