(57)【要約】【課題】  赤外光を含まない光源下（被写体）での撮影において焦点検出を安価な構成で精度よく行う。【解決手段】  焦点検出手段に含まれる光電変換素子列中の一部に赤外光のみを透過する赤外透過フィルタを配置し、該センサーからの出力により、撮影光源（被写体）に赤外光が含まれるか否かを判定する。【選択図】  図１
2006337646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて被写体像に関する対の光量分布が形成されるセンサー列を１対以上有し、該対の光量分布の相対的な位置関係を該センサー列からの信号により求め、該センサー列からの信号を用いて該撮影レンズの合焦状態を求める焦点検出装置であって、該センサー列は対となるセンサー列の一方のセンサー列の一部がそれ以外のセンサー領域とは異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記センサー列のうち異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域には、その光入射側にフィルター部材を設け、該フィルター部材の特性によってそれ以外のセンサー領域とは異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１から２に記載の焦点検出装置において、前記フィルター部材は可視光のみを透過するフィルターであることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１から２に記載の焦点検出装置において、前記フィルター部材は赤外光を透過する可視光カットフィルターであることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
前記対となるセンサー列のうち、異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の出力と該センサー領域に対応する他方のセンサー領域の出力から、可視光と赤外光の光量比を算出する演算手段を有することを特徴とする請求項１から４に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の焦点検出装置において、前記センサー列からの信号を用いて前記撮影レンズの合焦状態を求める際には、前記異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の信号は用いず、該センサー領域に対応する信号を対となっているセンサー列の他方のセンサー列の該センサー領域に対応する出力から補間して作成し、該信号を用いて合焦状態の検出を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１から５に記載の焦点検出装置において、前記センサー列からの信号を用いて前記撮影レンズの合焦状態を求める際には、前記異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の出力および該センサー領域と対になるセンサー列の他方のセンサー列の該センサー領域に対応する出力の信号は用いずに合焦状態の検出を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
前記演算手段の出力に応じて合焦状態の検出結果を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１から７に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラの焦点検出装置に関するものであり、特に撮影光源や被写体色の違いによらず高精度な焦点検出を行う焦点検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラの焦点検出手段としては、従来の銀塩一眼レフカメラに用いられているのと同様に、位相差方式の焦点検出手段が主に用いられている。
【０００３】
前記位相差検出方式は、撮影光束の一部を２つに分割し、これら２つの光束をそれぞれラインセンサー上に結像させ、これらラインセンサー上の２つの像のずれ方向とずれ量を検出することにより予定焦点面（撮影面と共役な面）で合焦させるために必要な焦点調節レンズの移動方向および移動量を算出し、焦点調節レンズを駆動するものである。このように位相差検出方式では、合焦に必要な焦点調節レンズの移動方向および移動量を直接算出することができるので、合焦を素早く得ることができる。
【０００４】
しかしながら、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラにおいて、上記位相差方式のみの焦点検出方法では、充分な合焦精度が得られないおそれがある。その主な理由としては、 観察または撮影される像を形成する撮像光学系の光束と焦点検出手段が取り込む光束が一般に異なることがあげられる。また、 位相差検出方式の焦点検出手段においては、本来縦（光軸）方向の収差量によって決定されるべき焦点位置あるいは焦点はずれ量を横方向の収差に関連した像のずれに変換して求めているため、 撮像光学系に収差がある場合には、 収差補正の状態によってその両者に差が生じることが考えられる。こうした問題を解決するために、各撮像レンズ毎に固有の補正値Ｃを用いて、例えば焦点はずれ量を表す焦点検出信号Ｄを
ＤＣ＝Ｄ−Ｃ                                        …………（１）
により補正するための補正手段を設け、 得られた補正焦点検出信号に基づいて撮像光学系の全体もしくは一部を駆動手段により駆動し、最良結像位置を撮像面と一致させるようにレンズを制御している。
【０００５】
ここで前記補正値は、主に太陽光のように可視光領域及び赤外領域の光を含む光源で撮影する場合の補正値と、暗所での撮影時に、主に赤外領域の光を含む補助光を用いて焦点検出を行う場合の補正値の２種類の補正値を有しており、前記補助光を用いる時以外は、前記可視光領域及び赤外領域の光を含む光源に対応した補正値を用いる。
【０００６】
しかしながら、上述したような構成において前記補助光を用いる時以外は主に太陽光下での補正値を用いるため、例えば、蛍光灯のように赤外領域の光を含まない場合においては、太陽光下での補正値を用いてしまうと、焦点検出誤差が生じることがある。
【０００７】
そのため、補助光を用いない場合でも光源の可視光成分と赤外光成分とを検出する検出手段が必要であり、該検出手段の出力に応じて、該出力に適した補正値を用いることが必要となる。
【０００８】
又、従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２０００−２７５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような可視光成分と赤外光成分との比率を検出するために従来開示されている方法によれば、例えば、可視光量域に感度を有する受光センサーと赤外光領域に感度を有する受光センサーとをそれぞれ配置する必要があったり、受光センサーはひとつであっても、焦点検出系の光路中に受光センサーに到達する光束の分光特性を補正するためのフィルターを出し入れするような機構が必要となる。
【００１０】
しかし、近年ではカメラの小型化、軽量化、低価格化が求められており、上述したような方法では小型で安価で高精度な焦点検出装置を提供することが困難である。
【００１１】
本発明は、以上の問題点を鑑み、簡易な構成で被写体光に含まれる可視光成分と赤外光成分を検出し安価で高精度な焦点検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１に記載の本発明は、撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて被写体像に関する対の光量分布が形成されるセンサー列を有し、該対の光量分布の相対的な位置関係を該センサー列からの信号により求め、該センサー列からの信号を用いて該撮影レンズの合焦状態を求める焦点検出装置であって、該センサー列は対となるセンサー列の一方のセンサー列の一部がそれ以外のセンサー領域とは異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、前記センサー列のうち異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域には、その光入射側にフィルター部材を設け、該フィルター部材の特性によってそれ以外のセンサー領域とは異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３および４に記載の発明では、前記フィルター部材は可視光のみを透過するフィルターもしくは赤外光を透過する可視光カットフィルターであることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、前記対となるセンサー列のうち、異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の出力と該センサー領域に対応する他方のセンサー領域の出力から、可視光と赤外光の光量比を算出する演算手段を有することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６から７に記載の発明では、前記センサー列からの信号を用いて前記撮影レンズの合焦状態を求める際には、前記異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の信号は用いず、該センサー領域に対応する信号を対となっているセンサー列の他方のセンサー列の該センサー領域に対応する出力から補間して作成し、該信号を用いて合焦状態の検出を行う、または、前記異なる分光特性で被写体に関する光量分布を検出するセンサー領域の出力および該センサー領域と対になるセンサー列の他方のセンサー列の該センサー領域に対応する出力の信号は用いずに合焦状態の検出を行うことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明では、前記演算手段の出力に応じて合焦状態の検出結果を補正する補正手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、前記焦点検出を行う為のセンサー列上の一部にそれ以外の画素とは異なる分光透過率特性を与えることで、簡単な構成によって焦点検出を行う際の光源中に含まれる赤外光の量を検知することが可能となり、光源の特性に合せて高精度な焦点件調節を行うことが可能となる。また、前記センサー列上の分光透過率特性がそれ以外の画素と異なる領域の出力を、補間もしくは使用しないで相関演算を行うことで、焦点検出の精度を著しく低下させることなく焦点検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の第１の実施例を表す図である。図中１は焦点検出を行う領域を制限する視野絞り、２はフィールドレンズ、３は複数の開口部を有する絞り、４は該絞りの各開口部に対応した２次結像レンズ、５はセンサーである。図２は図１中の絞り１を説明する図である。絞り１は中央に十字型の開口部２−１、両側の周辺部に縦長の開口部２−２、２−３が設けられており、開口部２−１で画面中心付近の焦点検出領域を制限している。また、２−２、２−３によって画面周辺部の焦点検出領域を各々制限している。図３は図１中の絞り３を説明する図である。中央部には上下左右に一対ずつ計4つの開口３−１ａ、３−１ｂ、３−１ｃ、３−１ｄを有する開口部３−１が、また左右の周辺部には一対2つの開口部３−２、３−３がそれぞれ設けられている。前記フィールドレンズ２これらの開口部３−１、３−２、３−３を不図示の撮像光学系の射出瞳付近に結像する作用を有している。図４は図１中の２次結像レンズ４を説明する図である。２次結像レンズ４は４対計８つのレンズ４−１ａ、４−１ｂ、４−１ｃ、４−１ｄ、４−２ａ、４−２ｂ、４−３ａ、４−３ｂからなる２次結像系を一体化した光学部材であり、絞り３の各開口に対してその後方に配置されている。図５は図１中のセンサー５を説明する図である。センサー５は４対計８つのセンサー列５−１ａ、５−１ｂ、５−１ｃ、５−１ｄ、５−２ａ、５−２ｂ、５−３ａ、５−３ｂからなる光電変換素子であり、各２次結像系のレンズに対応してその像を受光するように配置されている。図６はセンサー５上に形成される被写体像の状態を表したものである。６−１ａ、６−１ｂ、６−１ｃ、６−１ｄは視野マスク１の中央の開口部２−１及びフィールドレンズ２の中央部を透過した光束が絞りの開口３−１ａ、３−１ｂ、３−１ｃ、３−１ｄで規制された後、その後方の２次結像レンズ４のレンズ４−１ａ、４−１ｂ、４−１ｃ、４−１ｄによってセンサー５上に形成される像領域をそれぞれ表している。また６−２ａ、６−２ｂは視野マスク１の周辺の開口部２−２及びフィールドレンズ２の周辺部を透過した光束が絞り３の開口３−２ａ、３−２ｂによって規制された後、その後方の２次結像レンズ４のレンズ４−２ａ、４−２ｂによってセンサー５上に形成される像領域を示している。図１に示す焦点検出手段の焦点検出原理は一般に位相差検出方式と呼ばれているもので、図示しない撮像光学系の結像点が予定焦点面の前側、即ち撮像光学系側にある場合には一対のセンサー列上に形成される被写体像に関する光量分布が互いに近づいた状態となり、逆に撮像光学系の結像点が予定焦点面の後側、即ち撮像光学系２と反対側にある場合には一対のセンサー列上に形成される被写体像に関する光量分布が互いに離れた状態となる。しかも、一対のセンサー列上に形成される被写体像に関する光量分布のずれ量は撮像光学系のデフォーカス量即ち焦点はずれ量とある関数関係にあるのでそのずれ量を適当な演算手段で算出すると、撮像光学系の焦点はずれの方向と量を検出することができる。
【００２０】
さらに本発明では、図７に示すように前記センサー５の７−１ａ、７−２ａ、７−３ａの領域に可視光のみを透過するフィルターを配置している。ここで、７−１ａ、７−２ａ、７−３ａの領域は各センサー列のうち極一部（１画素のみ）の領域となっている。
【００２１】
図７中の７−１ａ、７−２ａ、７−３ａの領域の可視光透過フィルターの分光透過率特性は図８に示した特性となっており、主に波長が４００ｎｍから６７０ｎｍの可視光量域を透過するような特性を与えている。その一方で、図７中の７−１、７−２、７−３以外の領域、例えば７−１ｂ、７−２ｂ、７−３ｂには図９に示しているように主に波長が４００ｎｍから７１０ｎｍの領域を透過するような特性を与えている。
【００２２】
以上のような構成により焦点検出動作を行う方法を図１０を用いて説明する（ここでは、センサー列５−１ａ、５−１ｂを用いた例を説明する）。図示していないカメラのレリーズボタン等の焦点検出動作の開始を指示するスイッチ（以下ＳＷ１とする）がｏｎされると（ＳＴｅｐ１００１）、前記センサー５のセンサー列５−１ａ、５−１ｂのうち図７に示している７−１ａ、７−１ｂの領域の出力を検出し、７−１ａの出力をＡ１、７−１ｂの出力をＢ１とした場合に、
Ａ１：（Ｂ１−Ａ１）から可視光と近赤外光との比率を算出する（Ｓｔｅｐ１００２）。
【００２３】
例えば、図１１に示しているような蛍光灯下でのＡ１：（Ｂ１−Ａ１）の出力を算出すると、Ａ１：（Ｂ１−Ａ１）は１００：１．７９となり可視光に対して近赤外光の量は１．７９％となる。それに対し図１２に示しているような太陽光下（Ｄ６５光源下）ではＡ１：（Ｂ１−Ａ１）は１００：８．６となり可視光にたいして近赤外光の量は８.６％となる。
【００２４】
以上のよう蛍光灯下では近赤外光が可視光に比べて少なく、太陽光下では近赤外光が蛍光灯下に比べて８倍程度と多くなる為、前記７−１ａの出力と７−１ｂの出力から、焦点検出を行う際の光源が蛍光灯であるか、太陽光であるかを判別することが可能となる。
【００２５】
次に、焦点検出を行う為の相関演算を行うが、ここで、図１３のような光量分布を持った被写体が太陽光下で前記センサー対５−１に像を結んだ場合の相関演算を考えると、図１４のような出力がセンサー列５−１から得られる。１４−（ａ）は前記センサー列５−１ａ上に作られる被写体の光量分布（センサー列からの出力）を表しており、１４−（ｂ）は前記センサー列５−１ｂ上に作られる被写体の光量分布（センサー列からの出力）を表している。ここで、前記センサー列５−１ａ上の６番目の画素に前記主に波長が４００ｎｍから６７０ｎｍの可視光量域を透過するような特性を与えており、１４−（ａ）上６番の位置が前記７−１ａに対応する。また、１４−（ｂ）上の６番目の位置が前記７−１ｂに対応する。
【００２６】
このような場合、前記センサー列５−１ｂ上の７−１ｂの出力は丸で囲ったようになっており、５−１ａ上の７−１ａに比べ大きな出力となる。これは、太陽光下では、近赤外光が蛍光灯下に比べ多く含まれる為に生じる。
【００２７】
このような出力を用いて相関演算を行おうとすると、相関演算を行うための出力が異なるため、焦点検出の精度の低下を招く恐れが生じる。
【００２８】
そこで、本実施例では７−１ａの出力は直接相関演算に用いず、前記７−１ｂの出力であるＢ１の出力を用いて補間する（Ｓｔｅｐ１００３）。ここで、図１５は前記７−１ａの出力を前記７−１ｂの出力で補間したものであり、５−１ｂと精度よく相関演算が行えるようななっている。
【００２９】
ここで、前記可視光と近赤外光との比率から光源に含まれる近赤外光の量が少ない場合には、前記７−１ａと７−１ｂの出力はほぼイコールとなるため、上記７−１ｂからの補間を行わなくてもよい。
【００３０】
次に、センサー列５−１ａ、５−１ｂのそれぞれ補間後の出力から相関演算を行い（Ｓｔｅｐ１００４）、前記５−１ａ、５−１ｂ上の被写体光量分布の位置関係から焦点はずれ量Ｄを算出する（Ｓｔｅｐ１００５）。
【００３１】
次に、該焦点はずれ量Ｄを上述した各撮像レンズ毎に固有の補正値Ｃを用いて補正するが、ここでは前記Ｓｔｅｐ１００２にて算出した可視光と近赤外光との比率に応じて使用する補正値Ｃを算出する（Ｓｔｅｐ１００６）。
【００３２】
次に、前記Ｓｔｅｐ１００５で求めた焦点はずれ量Ｄを前記Ｓｔｅｐ１００６で求めた補正値Ｃで補正する（Ｓｔｅｐ１００７）。
【００３３】
最後に、Ｓｔｅｐ１００７で補正された焦点はずれ量ＤＣを元に、図示していない撮影光学系中の焦点調節光学系を移動させて焦点調節を行う。
【００３４】
ここで、本実施例では前記７−１ａ、７−２ａ、７−３ａに主に波長が４００ｎｍから６７０ｎｍの可視光量域を透過するような特性のフィルターを配置しているが、図1６のように波長が６７０ｎｍから７３０ｎｍの領域を透過するような特性の近赤外光領域を透過するような特性のフィルターを配置してもよい。その場合、前記７−１ａの出力をＡ１、‘前記７−１ｂの出力をＢ１’とした時に
（Ｂ１‘−Ａ１’）：Ａ１‘から可視光と近赤外光との比率を算出する。
【００３５】
また、前記相関演算を行う前の前記７−１ａ部分の出力値の補間は前述したように７−１ｂの出力から補間すればよい。その際、前記７−１ａの出力は常に近赤外光のみの出力値であるため、光源によらず必ず補間を行うようにしなくてはならない。
【００３６】
また、前記センサー５では７−１ａ、７−２ａ、７−３ａの領域は極一部（センサー列の一画素分）としているが、これは前述した隣接画素からの補間を容易にする為であり、センサー列中に前記７−１ａのような画素が隣接して配置されない限りは、センサー列中に複数そのような画素が存在してもよい。
【００３７】
次に本発明の本発明の第２の実施例について説明する。本発明の第２の実施例では第１の実施例と同じ構成で、前記７−１ａ部分の補間方法（Ｓｔｅｐ１００３）のみが異なるため、ここでは補間方法（Ｓｔｅｐ１００３）について説明する。
【００３８】
前記実施例１同様に図１３のような光量分布を持った被写体が太陽光下で前記センサー対５−１に像を結んだ場合の相関演算を考える。この場合、実施例１と同様に図１４のような出力がセンサー列５−１から得られる。１４−（ａ）は前記センサー列５−１ａ上に作られる被写体の光量分布（センサー列からの出力）を表しており、１４−（ｂ）は前記センサー列５−１ｂ上に作られる被写体の光量分布（センサー列からの出力）を表している。ここで、前記センサー列５−１ａ上の６番目の画素に前記主に波長が４００ｎｍから６７０ｎｍの可視光量域を透過するような特性を与えており、１４−（ａ）上６番の位置が前記７−１ａに対応する。また、１４−（ｂ）上の６番目の位置が前記７−１ｂに対応する。
【００３９】
ここで、実施例１では７−１ａの出力値を７−１ｂでの出力で補間したが、実際には焦点検出系の誤差によりセンサー列５−１ａ、５−１ｂに形成される被写体像に光量ムラが生じることがあり、７−１ａの出力を７−１ｂの出力で補間するとセンサー列５−１ａ、５−１ｂに形成される被写体像の出力波形が異なったものとなってしまう。図１７はセンサー列５−１ａ、５−1ｂに形成される被写体像に光量ムラが生じた場合のそれぞれのセンサー列の出力を表しており、１７−（ａ）は前記センサー列５−１ａの出力を、１７−（ｂ）は前記センサー列５−１ｂの出力を表している。ここで、実施例１と同様に７−１ａの出力（図１７−（ａ）のグラフ上左から６番目の出力）を７−１ｂの出力（図１７−（ｂ）のグラフ上左から６番目の出力）で補間した場合には前記センサー列５−１ａの出力は図１８のようになる。この場合、前記センサー列５−１ａの出力である図１８の出力波形と前記センサー列５−１ｂの出力である図１７−（ｂ）の出力波形は異なったものとなり、該波形を用いて相関演算を行うと、焦点検出の精度低下を招いてしまう恐れがある。
【００４０】
そのため、本発明の第２の実施例では前記７−１ａ、７−１ｂの出力を０として相関演算に用いないようにする。
【００４１】
図１９は前記７−１ａ、７−１ｂの出力を０とした場合の前記センサー列５−１ａ、５−１ｂのセンサー出力波形である。図１９−（ａ）はセンサー列５−１ａの出力を表しており、図１９−（ｂ）はセンサー列５−１ｂの出力を表している。
【００４２】
このように前記７−１ａ、７−１ｂの出力を０として相関演算を行えば、前記センサー列５−１ａ、５−１ｂのセンサー出力波形が同様のものとなり、焦点検出の精度を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の焦点検出装置の構成を表す図である。
【図２】図１中の絞り１を説明する図である。
【図３】図１中の絞り３を説明する図である。
【図４】図１中の２次結像レンズ４を説明する図である。
【図５】図１中のセンサー５を説明する図である。
【図６】センサー５上に形成される被写体像の状態を表したものである。
【図７】図１中のセンサー５を説明する図である。
【図８】図７中の７−１ａ、７−２ａ、７−３ａの領域の分光透過率特性を表す図である。
【図９】図７中の７−１ｂ、７−２ｂ、７−３ｂの領域の分光透過率特性を表す図である。
【図１０】本発明の構成により焦点検出動作を行う際の動作を説明する図である。
【図１１】蛍光灯の分光特性を表す図である。
【図１２】太陽光（Ｄ６５光源）の分光特性を表す図である。
【図１３】被写体の光量分布を表す図である。
【図１４】センサー列５−１から得られる出力を表す図である。
【図１５】前記７−１ａの出力を前記７−１ｂの出力で補間した際のセンサー列５−１ａの出力を表す図である。
【図１６】近赤外光領域を透過するような分光透過率特性を表す図である。
【図１７】センサー列５−１から得られる出力を表す図である。
【図１８】前記７−１ａの出力を７−１ｂの出力で補間した場合の前記センサー列５−１ａの出力を表す図である。
【図１９】前記７−１ａ、７−１ｂの出力を０とした場合の前記センサー列５−１ａ、５−１ｂのセンサー出力波形を表す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  視野絞り
２  フィールドレンズ
３  絞り
４  ２次結像レンズ
５  センサー
【図１】
2006337646.tif 000003
【図２】
2006337646.tif 000004
【図３】
2006337646.tif 000005
【図４】
2006337646.tif 000006
【図５】
2006337646.tif 000007
【図６】
2006337646.tif 000008
【図７】
2006337646.tif 000009
【図８】
2006337646.tif 000010
【図９】
2006337646.tif 000011
【図１０】
2006337646.tif 000012
【図１１】
2006337646.tif 000013
【図１２】
2006337646.tif 000014
【図１３】
2006337646.tif 000015
【図１４】
2006337646.tif 000016
【図１５】
2006337646.tif 000017
【図１６】
2006337646.tif 000018
【図１７】
2006337646.tif 000019
【図１８】
2006337646.tif 000020
【図１９】
2006337646.tif 000021