(57)【要約】【課題】レンズの距離環駆動範囲設定に応じて、最適なデフォーカス演算範囲を決定し、無駄な演算処理を排除し、処理の高速化や誤測距の防止を行う。【解決手段】レンズの距離環駆動範囲設定を切り換えると、カメラ側はレンズからレンズの距離環に応じた最大デフォーカス量を取得し、その最大デフォーカス量に基づいて、位相差の検出を行う。これによって、距離環駆動範囲外の被写体に対する無駄なデフォーカス演算がなくなり、処理の高速化や誤測距の防止をすることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離環駆動範囲を少なくとも２領域以上に設定可能な領域設定手段を備えたレンズと、
前記領域設定の状態に応じて焦点検出演算範囲を設定する演算範囲設定手段を備え、
演算範囲設定手段の範囲に応じて焦点検出演算を実施することを特徴とした焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１のレンズは交換レンズであり、カメラとの間で通信を行う通信手段を備えることを特徴する。
【請求項３】
請求項１の演算範囲設定手段とは、焦点検出演算範囲である無限側最大演算範囲と至近側最大演算範囲のそれぞれの値を設定すること特徴とする。
【請求項４】
請求項１の焦点検出演算とは位相差検出方式で用いられる相関演算のことである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等光学機器の焦点検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの焦点検出装置の１つの方法として、撮影レンズの射出瞳を２つの領域に分割し、各瞳領域を通過した光束が形成する２つの被写体像の相対位置変位を観測することで、撮影レンズの焦点状態を検出する装置がよく知られている。その原理を図１を用いて簡単に説明する。
【０００３】
焦点検出をすべき撮影レンズ１と光軸２を同じくしてフィールド・レンズ３が配置され、その後方に２個の二次結像レンズ４ａ、４ｂが並列され、さらにその後方にそれぞれ受光用光電変換センサ列５ａ、５ｂが配置されている。なお、６ａ、６ｂは二次結像レンズの近傍に設けられた絞りである。フィールド・レンズ３は撮影レンズ１の射出瞳を２個の二次結像レンズ４ａ、４ｂの瞳面に結像している。この結果、二次結像レンズ４ａ、４ｂのそれぞれに入射する光束は、撮影レンズ１の射出面上において各二次結像レンズ４ａ、４ｂに対応する、互いに重なり合うことのない等面積の領域から射出されたものとなる。
【０００４】
フィールド・レンズ３の近傍に形成された空中像が二次結像レンズ４ａ、４ｂによりセンサ列５ａ、５ｂの面上に再結像されると、前記空中像が形成された光軸方向の位置の相違に基づき、再結像された２像はその位置を変えることになる。
【０００５】
図２はこの現象が起こる様子を示しており、図２（ａ）の合焦状態を中心として図２（ｂ）、（ｃ）のようにいわゆるピント状態が前ピン、後ピンかによって、センサ列５ａ、５ｂの面上に形成された２像は面上を逆方向に移動する。この像強度分布を光電変換し、得られた光電変換信号に対して電気的処理を施すことによって、前記２像相対的位置ずれを検知すれば、撮影レンズの焦点検出を行うことができる。
【０００６】
前記焦点検出方法を図３で簡単に示す。図３は図２のセンサ列５ａ、５ｂ上で結像された像を重ね合わせた図で、５ａ上で結像された像をＡ像、５ｂ上で結像された像をＢ像とする。Ｂ像は固定で、シフト量範囲内でＡ像をシフトさせていき、Ａ像、Ｂ像が重なった部分の面積が極大値となるシフト位置を決定し、２像の相対的位置（位相差）を検出する。上記シフト量はカメラ側がレンズより、最大デフォーカス量を取得し、その最大デフォーカス量をもとにして算出される。シフト量とデフォーカス量との関係は、シフト量≒Ｃ×デフォーカス量（Ｃは光学系パラメータ）となっている。
【０００７】
また上記方法のように装着しているレンズの最大デフォーカス量からシフト量を算出しているので、レンズを交換しても適正な演算範囲で処理を行うことが可能となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のレンズでは、そのレンズに対する最大デフォーカス量は固定値となっていたため、距離環駆動範囲設定が行える超望遠レンズ等では、距離環駆動範囲を切り換えても無限側、至近側最大デフォーカス範囲はそのままとなり、距離環駆動範囲外の被写体に対してもデフォーカス演算を行うことがあり、無駄な演算処理や誤測距をしてしまう場合があった。
【０００９】
本発明の目的は、レンズの距離環駆動範囲設定に応じて、最適なデフォーカス演算範囲を決定し、無駄な演算処理を排除し、処理の高速化や誤測距の防止を行える焦点検出装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、レンズの距離環駆動範囲設定に基づいて、無限側最大演算範囲と至近側最大演算範囲を設定する演算範囲設定手段を備え、演算範囲設定手段の範囲に応じて焦点検出演算を実施するようにしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図５は本発明を実施するのに適したカメラの焦点検出装置の一例を示すブロック図である。ＰＲＳはカメラの制御回路で、例えば内部にＣＰＵ（中央演算処理部），ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）及び入出力ポート等が配置された１チップマイクロコンピュータであり、前記ＲＯＭ並びにＥＥＰＲＯＭ内には各種補正データを含む一連のカメラの制御用ソフトウエア及びパラメータが格納されている。ＤＢＵＳはデータバス、ＳＨＴは前記制御回路ＰＲＳより制御信号ＣＳＨＴが入力している間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受け付け、該データに基づいて不図示のシャッター先幕及び後幕の走行制御を行うシャッター制御回路。ＡＰＲは制御信号ＣＡＰＲが入力している間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受け付け、該データに基づいて不図示の絞り機構を制御する絞り制御回路。ＤＳＰは制御信号ＣＤＳＰが入力している間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受け付け、該データに基づいて各種撮影情報を表示する表示回路。ＳＷＳは合焦スイッチ（ＳＷ１）、レリーズスイッチ（ＳＷ２）、その他不図示の各種情報設定用のスイッチ群である。
【００１３】
ＳＰＣは測光回路であり、その出力であるアナログ測光信号ＳＳＰＣは前記制御回路ＰＲＳへ送られ、該回路にてＡ／Ｄ変換されて前記のシャッター制御回路ＳＨＴ及び絞り制御回路ＡＰＲを制御するための測光データとして用いられる。
【００１４】
ＬＣＯＭは制御信号ＣＬＣＯＭが入力している間データバスＤＢＵＳを介して入力するデータを受け付け、該データに基づいてＬＮＳＵ（レンズユニット）とシリアル通信を行うレンズ通信回路で、クロック信号ＬＣＫに同期してレンズ駆動用のデータＤＣＬを後述するレンズ内制御回路ＬＰＲＳへ伝送し、それと同時にレンズ情報ＤＬＣをシリアル入力する。ＬＮＳＵは本請求項２の交換レンズに相当する。
【００１５】
ＬＰＲＳはシリアル入力したデータＤＣＬに基づいてモータＭＴＲを駆動し、撮影レンズＬＮＦを移動させるレンズ内制御回路で、内部に撮影レンズＬＮＦの最大デフォーカス量、焦点距離、開放Ｆ値などの情報を記憶しているＲＯＭを有している。ＬＰＲＳへクロック信号ＬＣＫに同期して入力される信号ＤＣＬは、カメラからレンズＬＮＳＵに対する命令のデータであり、命令に対するレンズ動作は予め決められている。
【００１６】
前記ＬＰＲＳは、所定の手続きに従ってその命令を解析し、焦点調節や絞り制御の動作や、信号ＤＬＣからのレンズの各種の動作状況（現在のレンズ距離環位置情報や、至近側、無限側であるか、絞りが何段絞られているか等）やパラメータ（開放Ｆナンバ、焦点距離、最大デフォーカス量等）の出力を行う。ＢＳＹは焦点調節用レンズが移動中であることをカメラ側に知らせるための信号で、この信号が発生しているときは前記シリアル通信を行わない。
【００１７】
（００１３）〜（００１５）に示したＬＣＯＭとＬＰＲＳ間の通信は本請求項２の交換レンズとカメラの間で通信を行う通信手段に相当する。
【００１８】
ＥＮＣは、例えば撮影レンズＬＮＦを保持しているレンズ鏡筒の移動に伴って発生するパルス信号を検出し、撮影レンズＬＮＦのその時々の位置情報としてエンコーダパルス信号ＥＰＬを前記レンズ内制御回路ＬＰＲＳへ出力するエンコーダ回路で、ＥＰＬはＬＰＲＳ内のカウンタで計数しており、所定の移動が完了した時点で、或いは至近側、無限側に達した時点で、ＭＴＲを制動する。
【００１９】
このため、一旦カメラからレンズ駆動の命令が送られた後は、カメラ内の制御回路ＰＲＳはレンズの駆動が終了するまで、レンズ駆動に関して全く関与する必要がない。またカメラから要求があった場合には、上記カウンタの内容、或いはレンズの距離環位置、無限側、至近側最大デフォーカス量等の情報をカメラに送出することも可能な構成になっている。
【００２０】
ＳＷＤＳはレンズ内制御回路ＬＰＲＳに接続されたスイッチで、レンズの距離環駆動範囲を設定するスイッチ郡である。
【００２１】
ＳＷＤＳは本請求項１の距離環駆動範囲を少なくとも２領域以上に設定可能な領域設定手段に相当する。
【００２２】
ＳＤＲは前記制御回路ＰＲＳより入力する各信号に従って３ペアのセンサ列ＳＡＡ１，ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３，ＳＡＢ３を有する、例えばＣＣＤなどのラインセンサＳＮＳを制御するセンサ駆動回路である。
【００２３】
カメラ制御回路ＰＲＳが蓄積開始信号ＳＴＲをセンサ駆動回路ＳＤＲに送ると、センサ駆動回路ＳＤＲはクリア信号ＣＬをラインセンサＳＮＳへ出力し、センサ列ＳＡＡ１、ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３、ＳＡＢ３の全光電変換部の電荷を一旦クリアする。するとラインセンサＳＮＳは前段に配置されている二次結像レンズ等（図５では図示していないが、図１の如き状態で配置されている）によってセンサ列ＳＡＡ１、ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３、ＳＡＢ３上に形成される光像の光電変換及び電荷蓄積動作を開始する。
【００２４】
前記の動作が開始してから所定の時間が経過すると、センサ駆動回路ＳＤＲは転送信号ＳＨ１〜ＳＨ３をラインセンサＳＮＳへ出力し、光電変換部に蓄積された電荷をＣＣＤ部へ転送する。同時に前記センサ駆動回路ＳＤＲは蓄積終了信号ＥＮＤを制御回路ＰＲＳへ出力し、該制御回路ＰＲＳからＣＣＤ駆動クロックＣＫが入力するのを待つ。ＣＣＤ駆動クロックＣＫが入力すると、センサ駆動回路ＳＤＲはＣＣＤ駆動信号φ１，φ２を生成し、該信号をラインセンサＳＮＳへ出力する。ＣＣＤ駆動信号φ１，φ２が入力すると、ラインセンサＳＮＳはこの信号に従ってアナログ像信号ＳＳＮＳを制御回路ＰＲＳへ出力する。これにより制御回路ＰＲＳはＣＣＤ駆動クロックＣＫに同期してアナログ像信号ＳＳＮＳをＡ／Ｄ変換し、ペアの像信号をＲＡＭ内の所定アドレスに順次格納する。
【００２５】
図４はファインダ内の測距位置を示す図である。画面内の測距エリア１を通った光束は、センサ列ＳＡＡ１、ＳＡＢ１に結像される。測距エリア２，３についても同様に、センサ列ＳＡＡ２、ＳＡＢ２〜ＳＡＡ３、ＳＡＢ３に結像され、それぞれの場所において焦点状態の検出が行われる。
【００２６】
次に、本実施例の動作について図４〜図７を用いて説明する。なお、前記シャッター制御回路ＳＨＴ、絞り制御回路ＡＰＲ、表示回路ＤＳＰ及び測光回路ＳＰＣの動作は本発明とは直接関係ないので、ここでは省略する。
【００２７】
［ステップ１００］
ＳＷ１の状態検知がなされ、ＳＷ１がＯＦＦの時は再びステップ１００に戻り、ＳＷ１がＯＮの時はステップ１０１へ移行する。
【００２８】
［ステップ１０１］
カメラ制御回路ＰＲＳはデータバスＤＢＵＳを介してＬＣＯＭにレンズ情報取得データを出力し、ＬＣＯＭはレンズ内制御回路ＬＰＲＳに該データをクロック信号ＤＣＬとして出力する。ＬＰＲＳはその命令を解析して現在のレンズ距離環位置ＤＬＰ、また、レンズの距離環駆動範囲設定スイッチＳＷＤＳの状態を検知し、その状態に応じて適切な無限側最大デフォーカス量、至近側最大デフォーカス量をクロック信号ＤＬＣとして出力する。これらレンズ情報はＤＢＵＳを介してＰＲＳに出力し、ＲＡＭ上に格納する。
【００２９】
前記無限側最大デフォーカス量、至近側最大デフォーカス量の値はレンズの距離環駆動範囲によって異なる。
【００３０】
本実施例では、レンズの距離環範囲は２領域の設定が可能で、ＳＷＤ１、ＳＷＤ２で距離環駆動範囲の切り換えが可能となる。ＳＷＤ１は距離環全範囲駆動可能で、ＳＷＤ２を選択すると距離環駆動範囲が制限される。
【００３１】
それを示したものが図７であり、距離環駆動範囲を１０分割し、現在の距離環位置を４とした場合、ＳＷＤ１選択時では無限側の距離環駆動範囲が分割区間４〜０で無限側最大デフォーカス量はＩＮＤ１となり、至近側の距離環駆動範囲が分割区間４〜９で至近側最大デフォーカス量ＮＭＤ１となる。
【００３２】
ＳＷＤ２選択時では無限側の距離環駆動範囲が分割区間４〜２に制限され、無限側最大デフォーカス量はＩＭＤ２となり、至近側の距離環駆動範囲が分割区間４〜６に制限され、至近側最大デフォーカス量ＮＭＤ２となる。
【００３３】
本実施例ではＳＷＤ２が選択されたものとし、無限側最大デフォーカス量ＩＭＤ２、至近側最大デフォーカス量ＮＭＤ２とする。
【００３４】
［ステップ１０２］
カメラ制御回路ＰＲＳが蓄積開始信号ＳＴＲをセンサ駆動回路ＳＤＲに送り、センサ駆動回路ＳＤＲはクリア信号ＣＬをラインセンサＳＮＳへ出力し、各センサ列ＳＡＡ１、ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３、ＳＡＢ３の全光電変換部の電荷をクリア後、図４の各測距エリアを通過した光束は各センサ列に結像され、蓄積動作が開始される。前記蓄積動作が所定の時間を経過すると、センサ駆動回路ＳＤＲは転送信号ＳＨ１〜ＳＨ３をラインセンサＳＮＳへ出力し、光電変換部に蓄積された電荷をＣＣＤ部へ転送する。センサ駆動回路ＳＤＲは蓄積終了信号ＥＮＤを制御回路ＰＲＳへ出力し、該制御回路ＰＲＳからＣＣＤ駆動クロックＣＫが入力するのを待つ。ＣＣＤ駆動クロックＣＫが入力すると、センサ駆動回路ＳＤＲはＣＣＤ駆動信号φ１，φ２を生成し、該信号をラインセンサＳＮＳへ出力する。ＣＣＤ駆動信号φ１，φ２が入力すると、ラインセンサＳＮＳはこの信号に従ってアナログ像信号ＳＳＮＳを制御回路ＰＲＳへ出力する。これにより制御回路ＰＲＳはＣＣＤ駆動クロックＣＫに同期してアナログ像信号ＳＳＮＳをＡ／Ｄ変換し、ペアの像信号をＲＡＭ内の所定アドレスに順次格納する。
【００３５】
以上の動作にてセンサＳＡＡ１、ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３、ＳＡＢ３上の像パターンに応じたセンサ毎の像信号がデジタル値としてマイコンＰＲＳ内のＲＡＭに記憶されることになる。（以降ＳＡＡの像をＡ像、ＳＡＢの像をＢ像と呼ぶ）
［ステップ１０３］
ステップ１０４の相関演算に用いるためのシフト量を決定する。シフト量はステップ１０１で取得した無限側最大デフォーカス量ＩＭＤ２、至近側最大デフォーカス量ＮＭＤ２をもとに算出でき、ＳＷＤ２選択時の至近方向シフト量はＳＦＴ＿ＮＭＤ２≒Ｃ×ＮＭＤ２、無限方向シフト量はＳＦＴ＿ＩＭＤ２≒Ｃ×ＩＭＤ２式より算出できる（Ｃは光学系パラメータ）。ＳＷＤ１選択時も同様の式で算出で、至近方向シフト量はＳＦＴ＿ＮＭＤ１、無限方向シフト量はＳＦＴ＿ＩＭＤ１となる。
【００３６】
（ステップ１０３）は本請求項１の焦点検出演算範囲を設定する演算範囲設定手段に相当する。
【００３７】
［ステップ１０４］
ステップ１０２で取得した各センサ列Ａ，Ｂ像データとステップ１０３で求めた至近方向シフト量ＳＦＴ＿ＮＭＤ２、無限方向シフト量ＳＦＴ＿ＩＭＤ２をもとに、相関演算を行う。相関演算については特開平０５−０２７１６１等に開示されている方法を用いる。ここで相関演算によって位相差が得られた測距エリアのみを抽出する。
【００３８】
例えば各測距エリアの被写体Ａ、Ｂ像を重ね合わせた時、図８の様になったとする。このとき測距エリア１の被写体は至近側方向、測距エリア２の被写体は無限側方向、測距エリア３の被写体は至近側方向に位置しているとする。
【００３９】
図８の例では、測距エリア１では（１ａ）ＳＦＴ＿ＮＭＤ１、（１ｂ）ＳＦＴ＿ＮＭＤ２でも位相差δ１を算出することができる。同様に測距エリア２では（２ａ）ＳＦＴ＿ＩＭＤ１、（２ｂ）ＳＦＴ＿ＩＭＤ２でも位相差δ２を算出することができる。測距エリア３では（３ｂ）ＳＦＴ＿ＮＭＤ１では位相差δ３を算出できるが、（３ｂ）ＳＦＴ＿ＮＭＤ２では位相差δ３を算出することはできない。
【００４０】
これを図７で説明すると、測距エリア１の被写体は距離環分割区間４〜６、測距エリア２の被写体は距離環分割区間４〜０、測距エリア３の被写体は距離環分割区間４〜６の範囲内にないことを意味する。
【００４１】
本実施例では、至近方向シフト量、無限方向シフト量がＳＦＴ＿ＩＭＤ２、ＳＦＴ＿ＮＭＤ２であるので、ＳＦＴ＿ＮＭＤ２、ＳＦＴ＿ＩＭＤ２をもとにした相関演算では測距エリア１，２の位相差が得られる。測距エリア３は位相差が得られないので以降測距エリア３に関するデータは扱わない。従来ではＳＷＤ２の選択でもＳＦＴ＿ＩＭＤ１、ＳＦＴ＿ＮＭＤ１のシフト量で計算していたため、測距エリア３の位相差も算出されていたが、本実施例では、シフト量がＳＦＴ＿ＩＭＤ２、ＳＦＴ＿ＮＭＤ２であるので、測距エリア３に関するデータは排除され、デフォーカス演算以降の処理を行わなくて済むようになる。
【００４２】
上記方法による相関演算は本請求項１の演算範囲設定手段に応じて焦点検出演算を実施する焦点検出装置に相当する。
【００４３】
［ステップ１０５］
ステップ１０４で求めた各測距エリアの位相差からデフォーカス量を算出する（位相差とデフォーカス量の関係は、焦点検出用二次光学系と撮影レンズの光学系パラメータにより決定される）。それぞれ求められたデフォーカス量をＤＦ（１）、ＤＦ（２）とする。
【００４４】
［ステップ１０６］
各測距エリアのデフォーカス量ＤＦ（１）、ＤＦ（２）とステップ１０１で記憶したレンズの距離環位置ＤＬＰから、各測距エリアの焦点検出している絶対距離ＡＤ（１）、ＡＤ（２）を求める。次にＡＤ（１）、ＡＤ（２）を比較して、レンズ至近側に近い順に番号をつけ、それぞれをＮ１、Ｎ２とする。適応する測距エリアは至近側に最も近いＮ１を選択する。従来なら測距エリア３もデフォーカス演算対象となっていたため、最も至近側に近い被写体Ｎ１として測距エリア３が選択され、誤測距の原因となっていたが、本実施例では、すでに測距エリア３はデフォーカス演算対象外となっているので、誤測距はされなくなる。
【００４５】
［ステップ１０７］
Ｎ１が合焦範囲内に収まっていればステップ１０８へ、そうでない場合は、ステップ１１０へ移行する。
【００４６】
［ステップ１０８］
ＳＷ２の状態検知がなされ、ＳＷ２がＯＦＦの時は再びステップ１０８に戻り、ＳＷ２がＯＮの時はステップ１０９へ移行する。
【００４７】
［ステップ１０９］
マイコンＰＲＳはＤＢＵＳを介してシャッター制御回路、絞り制御回路へ、撮影に必要な情報を出力し、撮影を行う。
【００４８】
［ステップ１１０］
レンズ駆動用モータＭＴＲを駆動し焦点調節用レンズＬＮＦの移動を開始する。エンコーダ回路ＥＮＣによりレンズ駆動量を検出する。駆動量が規定駆動量に達したなら、モータＭＴＲの駆動を停止してステップ１００に移行する。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、レンズの距離環駆動範囲設定スイッチＳＷＤＳに応じて、相関演算を行うための演算範囲（シフト量）の調節を行うことで、距離環駆動範囲外の被写体に対するデフォーカス演算やレンズ駆動等の無駄な演算処理が不要となり、処理の高速化や誤測距の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な二次結像方式の焦点検出装置の構成について説明するための図である。
【図２】焦点検出光学系の原理を説明するための図である。
【図３】図１で検出された２像を重ね合わせた図である。
【図４】図５のカメラのファインダ内における測距点を示す図である。
【図５】本発明の実施例であるレンズの距離環駆動範囲設定の切り換えに応じて、適切なデフォーカス演算を可能とする装置を備えたカメラの構成を示すブロック図である。
【図６】図５のカメラの一連動作を示すフローチャートである。
【図７】距離環駆動範囲設定の切り換えによる最大デフォーカス範囲の違いを示した図である。
【図８】レンズの距離環駆動範囲設定の切り換えに応じたシフト量を表した図である。
【符号の説明】
ＰＲＳ・・・制御装置
ＬＣＯＭ・・・レンズ通信回路
ＬＰＲＳ・・・レンズ内制御回路
ＬＮＦ・・・焦点調節用レンズ
ＳＷＤＳ・・・距離環駆動範囲設定スイッチ
ＳＤＲ・・・センサ駆動回路
ＳＮＳ・・・ラインセンサ
ＳＡＡ１、ＳＡＢ１〜ＳＡＡ３〜ＳＡＢ３・・・センサ列
ＮＭＤ１、ＮＭＤ２・・・至近側最大デフォーカス量
ＩＭＤ１、ＩＭＤ２・・・無限側最大デフォーカス量
ＳＦＴ＿ＮＭＤ１、ＳＦＴ＿ＮＭＤ２・・・至近方向シフト量
ＳＦＴ＿ＩＭＤ１、ＳＦＴ＿ＩＭＤ２・・・無限方向シフト量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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