(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補助光投光が可能な視野画面内に、複数の焦点検出点が配置され、前記焦点検出点に対応した複数の光電変換手段と、それぞれの焦点検出点を選択できる焦点検出点選択手段とを有する焦点検出装置において、前記焦点検出点選択手段によって選択された焦点検出点から得られる情報により補助光投光の可否を判断するための基準となる補助光発光しきい値を、焦点検出点によって異なった値に設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記複数の焦点検出点を視野画面内の上下の領域で区分し、それぞれの前記領域で異なった補助光発光しきい値を設定することを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記複数の焦点検出点を視野画面内の中央部とその周辺部の領域に区分し、それぞれの前記領域で異なった補助光発光しきい値を設定することを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記複数の焦点検出点で、対応するそれぞれの前記光電変換手段の視野の長さによって異なった補助光発光しきい値を設定することを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項５】
複数の焦点検出領域を備え、各焦点検出領域でそれぞれ焦点検出を行うことができる焦点検出装置において、焦点検出が適正に行われないと判定した際に補助光を投光させた状態で焦点検出動作を行う補助光モードを有すると共に、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定基準を前記焦点検出領域に応じて異ならせたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
前記複数の焦点検出領域は複数のグループに分割され、該グループは少なくとも２つの領域を含むと共に、各グループ毎に前記判定基準が異なることを特徴とする請求項５記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記焦点検出領域を選択する選択手段を有し、該選択手段により選択される焦点検出領域に対して設定された判定基準によって、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定動作を行うことを特徴とする請求項５記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記焦点検出領域を選択する選択手段を有し、該選択手段により選択される焦点検出領域の属するグループに対して設定された判定基準によって、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定動作を行うことを特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記焦点検出領域のうち画面の上方に位置する焦点検出領域の属するグループと、該グループよりも下方にある焦点検出領域の属するグループとで、前記判定基準が異なることを特徴とする請求項６又は８に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
前記上方のグループでの判定基準に比して前記下方のグループでの判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項９記載の焦点検出装置。
【請求項１１】
前記判定基準は前記焦点検出領域における光電変換手段の長さに応じた値に設定されることを特徴とする請求項５記載の焦点検出装置。
【請求項１２】
前記選択手段は撮影者又は観察者の意志により前記焦点検出領域を選択することを特徴とする請求項７又は８に記載の焦点検出装置。
【請求項１３】
前記焦点検出領域のうち画面の上方に位置する焦点検出領域と、該焦点検出領域よりも下方にある焦点検出領域とで、前記判定基準が異なることを特徴とする請求項５又は７に記載の焦点検出装置。
【請求項１４】
前記上方の焦点検出領域での判定基準に比して前記下方の焦点検出領域での判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項１３記載の焦点検出装置。
【請求項１５】
前記焦点検出領域のうち画面の周辺に位置する焦点検出領域と、該焦点検出領域よりも内側にある焦点検出領域とで、前記判定基準が異なることを特徴とする請求項５又は７に記載の焦点検出装置。
【請求項１６】
前記周辺の焦点検出領域での判定基準に比して前記内側の焦点検出領域での判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項１５記載の焦点検出装置。
【請求項１７】
前記焦点検出領域のうち画面の周辺に位置する焦点検出領域の属するグループと、該グループよりも内側にある焦点検出領域の属するグループとで、前記判定基準が異なることを特徴とする請求項６又は８に記載の焦点検出装置。
【請求項１８】
前記周辺のグループでの判定基準に比して前記内側のグループでの判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項１７記載の焦点検出装置。
【請求項１９】
複数の焦点検出領域を備え、各焦点検出領域でそれぞれ焦点検出を行うことができる焦点検出装置であり、前記焦点検出領域を撮影者の意図により選択する第１の選択モードと自動的に選択する第２の選択モードを有するカメラに具備された焦点検出装置において、焦点検出が適正に行われないと判定した際に補助光を投光させた状態で焦点検出動作を行う補助光モードを有すると共に、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定基準を、前記第１の選択モード時には選択された焦点検出領域に応じて異ならせ、前記第２の選択モード時には固定の判定基準に設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２０】
前記第２の選択モード時に設定される判定基準は前記第１の選択モード時における判定基準のうちの最も低い判定基準であることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２１】
前記焦点検出領域のうち画面の上方に位置する焦点検出領域の属するグループと、該グループよりも下方にある焦点検出領域の属するグループとで、前記第１の選択モード時の判定基準が異なることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２２】
前記上方のグループでの判定基準に比して前記下方のグループでの前記第１の選択モード時の判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項２１記載の焦点検出装置。
【請求項２３】
前記第１の選択モード時の判定基準は前記焦点検出領域における光電変換手段の長さに応じた値に設定されることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２４】
前記焦点検出領域のうち画面の上方に位置する焦点検出領域と、該焦点検出領域よりも下方にある焦点検出領域とで、前記第１の選択モード時の判定基準が異なることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２５】
前記上方の焦点検出領域での判定基準に比して前記下方の焦点検出領域での前記第１の選択モード時の判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項２４記載の焦点検出装置。
【請求項２６】
前記焦点検出領域のうち画面の周辺に位置する焦点検出領域と、該焦点検出領域よりも内側にある焦点検出領域とで、前記前記第１の選択モード時の判定基準が異なることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２７】
前記周辺の焦点検出領域での判定基準に比して前記内側の焦点検出領域での前記第１の選択モード時の判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項２６記載の焦点検出装置。
【請求項２８】
前記焦点検出領域のうち画面の周辺に位置する焦点検出領域の属するグループと、該グループよりも内側にある焦点検出領域の属するグループとで、前記第１の選択モード時の判定基準が異なることを特徴とする請求項１９記載の焦点検出装置。
【請求項２９】
前記周辺のグループでの判定基準に比して前記内側のグループでの前記第１の選択モード時の判定基準は補助光モードを選択しやすい判定基準に設定されることを特徴とする請求項２８記載の焦点検出装置。
【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、ビデオカメラ等の撮影装置、又は種々の観察装置に搭載される、位相差検出方式、コントラスト検出方式等のいわゆるパッシブＡＦ方式（被写体からの光で焦点検出を行う方式）の焦点検出装置に関し、さらに詳しくは、パッシブＡＦ方式での補助光の効率的な投光を可能とする焦点検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来の焦点検出装置が組み込まれたカメラの例を示したものである。
図中、１００は補助光発光装置、１０１は撮影を行うための対物レンズ、１０２は半透過性の主ミラー、１０３は焦点板、１０４はペンタプリズム、１０５は接眼レンズ、１０６はサブミラー、１０７はフィルム、１０８は焦点検出装置をそれぞれ示している。この図において、不図示の被写体からの光は対物レンズ１０１を透過後、主ミラー１０２により上方に反射され、焦点板１０３上に像を形成する。焦点板１０３上に形成された像はペンタプリズム１０４による複数回の反射を経て接眼レンズ１０５を介して撮影者又は観察者によって視認される。
【０００３】
一方、対物レンズ１０１から主ミラー１０２に到達した光束のうちの一部は主ミラー１０２を透過し、サブミラー１０６により下方に反射され、焦点検出装置１０８に導かれる。
【０００４】
図１６は、焦点検出の原理を説明するために図１５における対物レンズ１０１と焦点検出装置１０８のみを取り出し、展開して示した図である。
【０００５】
図１６の焦点検出装置１０８内において、１０９は対物レンズ１０１の予定焦点面、即ちフィルム面と共役な面付近に配置された視野マスク、１１０は同じく予定焦点面の付近に配置されたフィールドレンズ、１１１は２つのレンズ１１１−１，１１１−２からなる２次結像系、１１２は２つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応してその後方に配置された２つのセンサ列１１２−１，１１２−２を含む光電変換素子、１１３は２つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応して配置された２つの開口部１１３−１，１１３−２を有する絞り、１１４は分割された２つの領域１１４−１，１１４−２を含む対物レンズ１０１の射出瞳をそれぞれ示している。なお、フィールドレンズ１１０は、絞り１１３の開口部１１３−１，１１３−２を対物レンズ１０１の射出瞳１１４の領域１１４−１，１１４−２の近傍に結像する作用を有しており、各領域１１４−１，１１４−２を透過した光束１１５−１，１１５−２が２つのセンサ列１１２−１，１１２−２にそれぞれ光量分布を形成するようになっている。
【０００６】
焦点検出装置１０８は一般的に位相差検出方式と呼ばれているもので、対物レンズ１０１の結像点が予定焦点面の前側、即ち対物レンズ１０１側にある場合には２つのセンサ列１１２−１，１１２−２上にそれぞれ形成される光量分布が互いに離れた状態となる。しかも、２つのセンサ列１１２−１，１１２−２上に形成される光量分布のずれ量は対物レンズ１０１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、対物レンズ１０１の焦点はずれの方向と量を検出することができる。
【０００７】
また、被写体が暗い場合やコントラストが低い場合に焦点検出精度が悪くなったり、焦点検出ができなくなる条件の時には、被写体を照明したり、被写体上にコントラストのあるパターンを投光するなどの補助光発光装置を装着、或いは内蔵したカメラが提案されている。
【０００８】
図１７は一般的な補助光発光装置の構成を示す図であり、発光部１１６からの光がパターン１１７を照明し、このパターン１１７を被写体上に投影させる投光レンズ１１８は、保護板１１９によって保護されている。
【０００９】
図１８は図１７のパターン１１７による被写体上のパターン像１２０を示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
焦点検出装置を組み込んだカメラにおいて、被写体輝度が低い場合は焦点検出を行うことができないため、補助光発光装置により被写体を照明したり、パターン投光を行って、被写体のコントラストを増すことで被写体輝度が低くても、焦点検出を可能としてきた。しかし、被写体の反射率や背景の状態、焦点検出手段の焦点検出能力によっては、補助光を投光しても十分な効果が得られず、無駄に投光したり、補助光投光によって焦点検出の精度アップが期待できるにも関わらず発光しなかったり、と補助光発光の判断条件が低輝度での焦点検出能力を大きく左右している。
【００１１】
近年、焦点検出点の多点化や焦点検出領域の拡大が進み、複数の焦点検出点を有する焦点検出装置においては、それぞれの焦点検出点の被写体上の位置の違いや、それぞれの焦点検出点の焦点検出能力も異なるため、補助光投光の可否の判断基準を一律に設定してはますます無駄な補助光投光を増やしたり、補助光投光によって焦点検出精度の向上が期待出来るにもかかわらず、投光しないなどの問題が発生してしまう。
【００１２】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、複数の焦点検出点或いは焦点検出領域が配置された画面に補助光を投光する場合に、低輝度時の焦点検出点或いは焦点検出領域の位置の違いによる背景からの影響差や、焦点検出点或いは焦点検出領域に対応する光電変換手段の視野の長さの違いによるデフォーカス検出能力差、補助光の投光領域内の輝度分布からくる焦点検出能力差をカバーし、低輝度での焦点検出の向上と効率的な補助光投光を可能にする焦点検出装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、複数の焦点検出点或いは焦点検出領域を自動で選択する選択モードにおいても、任意に焦点検出点或いは焦点検出領域を選択する選択モードと同様な低輝度時の補助光投光による焦点検出精度を実現することができる焦点検出装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、補助光投光が可能な視野画面内に、複数の焦点検出点が配置され、前記焦点検出点に対応した複数の光電変換手段と、それぞれの焦点検出点を選択できる焦点検出点選択手段とを有する焦点検出装置において、前記焦点検出点選択手段によって選択された焦点検出点から得られる情報により補助光投光の可否を判断するための基準となる補助光発光しきい値を、焦点検出点によって異なった値に設定することを特徴とするものである。
【００１５】
同じく、上記第１の目的を達成するために、請求項５記載の本発明は、複数の焦点検出領域を備え、各焦点検出領域でそれぞれ焦点検出を行うことができる焦点検出装置において、焦点検出が適正に行われないと判定した際に補助光を投光させた状態で焦点検出動作を行う補助光モードを有すると共に、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定基準を前記焦点検出領域に応じて異ならせたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項１９記載の本発明は、複数の焦点検出領域を備え、各焦点検出領域でそれぞれ焦点検出を行うことができる焦点検出装置であり、前記焦点検出領域を撮影者の意図により選択する第１の選択モードと自動的に選択する第２の選択モードを有するカメラに具備された焦点検出装置において、焦点検出が適正に行われないと判定した際に補助光を投光させた状態で焦点検出動作を行う補助光モードを有すると共に、補助光モードでの焦点検出動作を行うか否かの判定基準を、前記第１の選択モード時には選択された焦点検出領域に応じて異ならせ、前記第２の選択モード時には固定の判定基準に設定することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である焦点検出装置が組み込まれたカメラの具体的な構成の一例を示す回路図であり、先ず各部の構成について説明する。
【００１９】
図１において、ＰＲＳはカメラの制御装置で、例えば、内部にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換等の機能を有する１チップのマイクロコンピュータである。制御装置ＰＲＳはＲＯＭに格納されたカメラのシーケンス・プログラムに従って、自動露出制御機能、自動焦点調節機能、フィルムの巻き上げ・巻き戻し等のカメラの一連の動作を行っている。そのために、制御装置ＰＲＳは通信用信号ＳＯ，ＳＩ，ＳＣＬＫ、通信選択信号ＣＬＣＭ，ＣＤＤＲ，ＣＩＣＣを用いて、カメラ本体内の周辺回路およびレンズ内制御回路と通信を行って、各々の回路やレンズの動作を制御する。
【００２０】
ＳＯは制御装置ＰＲＳから出力されるデータ信号，ＳＩは制御装置ＰＲＳに入力されるデータ信号、ＳＣＬＫはデータ信号ＳＯ，ＳＩの同期クロックである。
【００２１】
ＬＣＭはレンズ通信バッファ回路であり、カメラが動作中のときにはレンズ用電源端子ＶＬに電力を供給するとともに、制御装置ＰＲＳからの通信選択信号ＣＬＣＭが高電位レベル（以下Ｈと略記し，低電位レベルはＬと略記する）のときには、カメラとレンズ間の通信バッファとなる。
【００２２】
制御装置ＰＲＳが通信選択信号ＣＬＣＭをＨにして、同期クロックＳＣＬＫに同期して所定のデータ信号ＳＯを送出すると、レンズ通信バッファ回路ＬＣＭはカメラ・レンズ間の通信接点を介して、同期クロックＳＣＬＫ、データ信号ＳＯの各々のバッファ信号ＬＣＫ，ＤＣＬをレンズＬＮＳへ出力する。それと同時に、レンズＬＮＳからの信号ＤＬＣのバッファ信号であるデータ信号ＳＩを出力し、制御装置ＰＲＳは同期クロックＳＣＬＫに同期してデータ信号ＳＩを入力する。
【００２３】
ＤＤＲは各種のスイッチＳＷＳの検知および表示用回路であり、通信選択信号ＣＤＤＲがＨのときに選択され、データ信号ＳＯ，ＳＩ、同期クロックＳＣＬＫを用いて制御装置ＰＲＳにより制御される。即ち、制御装置ＰＲＳから送られてくるデータに基づいてカメラの表示部材ＤＳＰの表示を切り換えたり、カメラの各種操作部材のオン・オフ状態を通信によって制御装置ＰＲＳに報知する。ＯＬＣはカメラ上部に位置する外部液晶表示装置であり、ＩＬＣはファインダ内部液晶表示装置である。本実施形態では、焦点検出の動作領域（焦点検出点の選択）の設定等はこのスイッチＳＷＳにて行われる。
【００２４】
ＳＷ１，ＳＷ２は不図示のレリーズボタンに連動したスイッチで、レリーズボタンの第一段階の押下によりスイッチＳＷ１がオンし、引き続いて第２段階の押下でスイッチＳＷ２がオンする。制御装置ＰＲＳはスイッチＳＷ１のオンで測光、自動焦点調節を行い、スイッチＳＷ２のオンをトリガとして露出制御とその後のフィルムの巻き上げを行う。
【００２５】
なお、スイッチＳＷ２はマイクロコンピュータである制御装置ＰＲＳの「割り込み入力端子」に接続され、スイッチＳＷ１のオン時のプログラム実行中でも、スイッチＳＷ２のオンによって割り込みがかかり、直ちに所定の割り込みプログラムへ制御を移すことができる。ＭＴＲ１はフィルム給送用、ＭＴＲ２はミラーアップ・ダウンおよびシャッタばねチャージ用のモータであり、各々の駆動回路ＭＤＲ１，ＭＤＲ２により正転、逆転の制御が行われる。制御装置ＰＲＳから駆動回路ＭＤＲ１，ＭＤＲ２に入力されている信号Ｍ１Ｆ，Ｍ１Ｒ，Ｍ２Ｆ，Ｍ２Ｒはモータ制御用の信号である。
【００２６】
ＭＧ１，ＭＧ２は各々シャッタ先幕・後幕走行開始用マグネットで、信号ＳＭＧ１，ＳＭＧ２、増幅トランジスタＴＲ１，ＴＲ２で通電され、制御装置ＰＲＳによりシャッタ制御が行われる。
【００２７】
なお、モータ駆動及びシャッタ制御は、本発明と直接関わりがないので、詳しい説明は省略する。レンズ内制御回路ＬＰＲＳに同期クロックＬＣＫと同期して入力される信号ＤＣＬは、カメラからレンズＬＮＳに対する命令のデータ信号であり、命令に対するレンズＬＮＳの動作は予め決められている。レンズ内制御回路ＬＰＲＳは所定の手続きに従ってその命令を解析し、焦点調節、絞り制御の動作や、データ信号ＤＬＣによりレンズＬＮＳの各部動作状況（焦点調節光学系の駆動状況や、絞りの駆動状態等）や各種パラメータ（開放Ｆナンバ、焦点距離、デフォーカス量対焦点調節光学系の移動量の係数、各種ピント補正量等）の出力を行う。本実施形態では、ズームレンズの例を示しており、カメラから焦点調節の命令が送られた場合には、同時に送られてくる駆動量・方向に従って焦点調節用モータＬＭＴＲを信号ＬＭＦ，ＬＭＲによって駆動して、光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。光学系の移動量は光学系に連動して回動するパルス板のパターンをフォトカプラーにて検出し、移動量に応じた数のパルスを出力するエンコーダ回路ＥＮＣＦのパルス信号ＳＥＮＣＦでモニタし、レンズ内制御回路ＬＰＲＳ内のカウンタで係数しており、所定の移動が完了した時点でレンズ内制御回路ＬＰＲＳ自身が信号ＬＭＦ，ＬＭＲをＬにして焦点調節用モータＬＭＴＲを制動し、停止させる。
【００２８】
このため、一旦カメラから焦点調節の命令が送られた後は、カメラの制御装置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をカメラに送出することも可能な構成になっている。
【００２９】
カメラから絞り制御の命令が送られた場合には、同時に送られてくる絞り段数に従って、絞り駆動用としては公知のステッピング・モータＤＭＴＲを駆動する。なお、ステッピング・モータＤＭＴＲはオープン制御が可能なため、動作をモニタするためのエンコーダを必要としない。
【００３０】
ズームモータＺＭＴＲは信号ＺＭＲ，ＺＭＦによって駆動され、ズーム光学系のズーム位置を移動させる。ＥＮＣＺはズーム光学系に付随したエンコーダ回路であり、レンズ内制御回路ＬＰＲＳはエンコーダ回路ＥＮＣＺからの信号ＳＥＮＣＺを入力してズーム位置を検出する。レンズ内制御回路ＬＰＲＳ内には各ズーム位置におけるレンズ・パラメータが格納されており、カメラ側の制御装置ＰＲＳから要求があった場合には、現在のズーム位置に対応したパラメータをカメラに送出する。
【００３１】
ＩＣＣはＣＣＤ等から構成される焦点検出用エリアセンサＳＮＳ及びその駆動制御回路の集積回路であり、通信選択信号ＣＩＣＣがＨのときに選択されて、データ信号ＳＯ，ＳＩ、同期クロックＳＣＬＫを用いて制御装置ＰＲＳにより制御される。φＶ，φＨ，φＲはエリアセンサ出力の読み出し、リセット信号であり、制御装置ＰＲＳからのこれらの信号に基づいて集積回路ＩＣＣ内の駆動制御回路によりセンサ制御信号が生成される。センサ出力はセンサ部からの読み出し後増幅され、蓄積時間、読み出し時の増幅ゲインとともに出力信号ＩＭＡＧＥとして制御装置ＰＲＳのアナログ入力端子に入力され、制御装置ＰＲＳは、同信号をＡ／Ｄ変換後、そのデジタル値をＲＡＭ上の所定のアドレスへ順次格納し、また、これらデジタル変換された信号を用いて焦点検出を行っていく。
【００３２】
ＶＲはセンサ部の各差動アンプに共通の蓄積終了判定レベルであり、ＩＮＴＥは蓄積終了出力信号（センサ部出力の積分値が適正レベルになったことを上記蓄積終了判定レベルとの比較により判定された特に出力される信号）、ＩＣＬＫは集積回路ＩＣＣ内の駆動制御回路の基準クロック信号である。また、信号を読み出す際に一緒に読み出される蓄積時間信号（蓄積終了までの時間を表わす信号）によって、補助光投光により焦点検出精度がアップすることが期待できると判断された場合には、制御装置ＰＲＳは補助光発光を指令する。
【００３３】
ＡＵＸＳは制御装置ＰＲＳから補助光ユニットＡＵＸへの補助光発光命令であり、ＡＵＸＬＥＤは補助光を発光する発光ダイオードであり、ドライブ回路ＡＤＲによって制御され、ＡＵＸＬＥＮＳは補助光パターンの投光レンズであり、ＡＵＸＰは補助光パタ−ンを分割するプリズムである。
【００３４】
図２は図１のカメラにおける撮影画面内の複数の焦点検出点で焦点検出を行うための各構成要素の光学的配置図である。図中１は不図示の対物レンズの光軸、２はフィルム、３は対物レンズの光軸１上に配置された半透過性の主ミラー、４は同様に対物レンズの光軸１上に斜めに配置された第１の反射鏡、５は第１の反射鏡４によるフィルム２に共役な近軸的結像面、６は第２の反射鏡、７は赤外カットフィルタ、８は２つの開口８−１，８−２を有する絞り、９は絞り８の２つの開口８−１，８−２に対応して配置された２つのレンズ９−１，９−２を有する２次結像系、１０は第３の反射鏡、１１は２つのエリアセンサ１１−１，１１−２を有する光電変換素子をそれぞれ示している。ここで、第１の反射鏡４は曲率を有し、絞り８の２つの開口８−１，８−２を不図示の対物レンズの射出瞳付近に投影する収束性のパワーを持っている。また、第１の反射鏡４は必要な領域のみが光を反射するようにアルミニウムや銀等の金属膜が蒸着されていて、焦点検出を行う範囲を制限する視野マスクの働きを兼ねている。
【００３５】
他の反射鏡６，１０においても光電変換素子１１上に入射する迷光を減少させるため、必要最小限の領域のみが蒸着されている。各反射鏡の反射面として機能しない領域に光吸収性の塗料等を塗布したり、遮光部材を近接して設けることも有効である。
【００３６】
以上の構成において、図２の不図示の対物レンズからの光束１２−１，１２−２は主ミラー３を透過後、第１の反射鏡４により、ほぼ主ミラー３の傾きに沿った方向に反射され、第２の反射鏡６により再び方向を変えた後、赤外カットフィルタ７、絞り８の２つの開口８−１，８−２を経て、２次結像系９の各レンズ９−１，９−２により集光され、第３の反射鏡１０を介して光電変換素子１１のエリアセンサ１１−１，１１−２上にそれぞれ到達する。図中の光束１２−１，１２−２はフィルム２の中央に結像する光束を示したものであるが、他の位置に結像する光束についても同様の経路を経て、光電変換素子１１に達し、全体としてフィルム２上の所定の２次元領域に対応する２つの光量分布が光電変換素子１１の各エリアセンサ１１−１，１１−２上に形成される。
【００３７】
本実施形態において、第１の反射鏡４は、２次曲線を軸回りに回転してできる曲面の一部で構成されていて、特に回転楕円面が好適に用いられる。図２においては、第１の反射鏡４の表面形状は点２０を頂点とする楕円２１を軸２２の回りに回転してできる回転楕円面の一部からなり、その焦点は第２の反射鏡６による絞り８の中心の像位置２３付近と、主ミラー３透過後の光軸 24 の延長上の点（不図示）の付近に設定されている。もし、光軸２４の延長上の点が対物レンズの射出瞳位置（種々の対物レンズが交換して用いられる場合にはそれらの平均的な射出瞳位置）の付近にあれば、対物レンズの射出瞳位置に２次結像系９の入射位置がほぼ結像されることになり、第１の反射鏡４は理想的なフィールドレンズとしての機能を果たすことになる。図２から明らかなように、第１の反射鏡４として光学的に使用されている部分は回転楕円面の回転軸及び頂点を含まない領域である。
【００３８】
また、本実施形態においては、２次結像系９の第一面を凹面形状とすることで、２次結像系９に入射する光が無理に屈折されることがないような構成とし、光電変換素子１１の２次元領域の広い範囲にわたって良好で一様な結像性能を確保している。
【００３９】
このようにして得られた２つの光量分布に対して、図１５において説明したのと同様な原理に基づき、図２に示す２つのエリアセンサ１１−１，１１−２の分離方向の相対的位置関係をエリアセンサ１１−１，１１−２の各位置で算出することで対物レンズの焦点状態を２次元的に検出することができる。
【００４０】
なお、第１の反射鏡４は、撮影に際し、主ミラー３と同様に撮影光路外に退避されるものである。
【００４１】
次に、光電変換素子１１について詳しく説明する。
【００４２】
図３は本実施形態における焦点検出点の分布の様子をカメラのファインダから見た状態で描いたものである。図３のように撮影画面３１の上から７分割、１０分割、１１分割、１０分割、７分割の計４５点の焦点検出点３２での焦点検出が可能である。この４５の焦点検出点３２の各々に対応するように図２の光電変換素子１１の２つのエリアセンサ１１−１，１１−２を４５分割して用いている。
【００４３】
４５分割されたエリアセンサ１１−１，１１−２の各領域はそれぞれ独立に蓄積制御が行われ、被写体の輝度に応じて最適な信号出力が得られるような回路構成になっている。
【００４４】
また、エリアセンサ１１−１，１１−２の４５分割された各領域からは信号出力の読み出しの際に一緒に蓄積時間情報とセンサ出力のアンプゲイン情報も得られるようになっている。
【００４５】
蓄積時間情報などにより最適な信号出力が得られないと判断された場合や焦点検出手段による演算結果が不良である場合には、内蔵或いは外装の補助光発光装置を発光させ、被写体を照明し、或いは被写体上にパターン投光を行い、最適な信号出力が得られるようにしている。
【００４６】
図４は複数の焦点検出点に対しパターン投光を行う補助光発光装置の例を示す図であり、４１は発光部にパターン４１ａを持つ発光ダイオードであり、４２は発光ダイオード４１の光を集光させる集光レンズであり、４３は発光ダイオード４１のパターン４１ａを被写体上にパターン投光させる投光レンズであり、４４は投光されたパターン像を上下に分割する分割プリズムである。
【００４７】
図５は図４の補助光発光装置による投光パターンの例を示す図であり、５１は発光ダイオード４１のパターン４１ａが被写体上に投光されたパターン像の形を示し、５１ａ，５１ｂ，５１ｃは上下に３分割された分割パターン像をそれぞれ示している。３２は焦点距離２８ｍｍレンズ装着時の被写体上の４５の焦点検出点を示している。
【００４８】
図６は制御装置ＰＲＳがスイッチＳＷ１のオンから焦点検出終了、或いは焦点検出不良と判断するまでのフローチャートであり、ステップ１では複数の焦点検出点から任意に焦点検出点を選択し、ステップ２ではレリーズボタンの第１段階の押し下げによりスイッチＳＷ１がオンとなったか否かを認識する。スイッチＳＷ１がオンと認識されたらステップ３へ進み、補助光発光フラグAUX_FLG を０、サーチ動作フラグSRCH_FLGを０に設定する。次にステップ４では選択された焦点検出点に対応した補助光発光しきい値（図６では蓄積時間データのしきい値）を設定し、ステップ５では選択された焦点検出点に対応する光電変換手段を動作させる。ステップ６では光電変換手段から得られる信号出力や蓄積時間等の情報を取得し、ステップ７ではステップ４で設定された補助光発光しきい値とステップ６で得られた情報を比較し、最適な信号出力が得られると判断された場合はステップ８へ進み、焦点検出が可能かを判定する。焦点検出可能と判断された場合にはステップ９へ進み、デフォーカス演算を行う。次に、ステップ１０では演算されたデフォーカス量が合焦範囲内かを判断し、合焦範囲内ならばステップ１１で合焦表示を行い、焦点検出動作を終了する。
【００４９】
また、ステップ１０でデフォーカス量が合焦範囲外と判断された場合には、ステップ１２でデフォーカス量に基づいてレンズ駆動を行い、ステップ５へ戻り、一連の動作を再開させる。
【００５０】
また、ステップ７で最適な信号出力が得られないと判断された場合には、ステップ１３へ進み、前回補助光を発光したかを補助光発光フラグAUX_FLG によって判断し、前回補助光発光していない場合にはステップ１４へ進み、補助光発光を行う。そして、ステップ１５では補助光発光フラグAUX_FLG を１にし、ステップ５へ戻り、一連の動作を再開させる。また、ステップ１３で前回補助光を発光したと判断された場合にはステップ８へ進み、焦点検出可能かの判断を行う。
【００５１】
ステップ８で焦点検出不良と判断された場合にはステップ１６へ進み、前回補助光が発光したかを判断し、発光していなければステップ１４へ進み、前述の動作を行う。ステップ１６で前回補助光が発光したと判断された場合にはステップ１７へ進み、前回サーチ動作を行ったかを判断し、サーチ動作が行わていなければステップ１８へ進み、サーチ動作を行う。サーチ動作は、焦点検出が不良の場合に、とりあえずレンズを駆動し、レンズの駆動中或いは所定量駆動後、焦点検出動作を行い、焦点位置を探す動作である。そして、サーチ動作フラグSRCH_FLGを１にし、ステップ５へ戻り、一連の動作を再開させる。ステップ１７で前回サーチ動作を行っていればステップ２０へ進み、焦点検出不良の表示を行う。
【００５２】
図７（Ａ）（Ｂ）は室内撮影で焦点検出を行った際の焦点検出点３２の撮影画面内の位置の違いによって、焦点検出能力が異なることを示した図である。図７（Ａ）は撮影画面内の上側の焦点検出点で焦点検出を行った場合を示す図であり、図７（Ｂ）は撮影画面内の下側の焦点検出点で焦点検出を行った場合を示す図である。
【００５３】
図７（Ａ）（Ｂ）それぞれにおいて、７１は照明であり、７２は被写体を示し、３２は４５点の焦点検出点を示し、７３ａは撮影画面の上側に配置されている焦点検出点のグループを示し、７３ｂは撮影画面の下側に配置されている焦点検出点のグループを示している。
【００５４】
図７（Ｂ）において撮影画面の上側の焦点検出点グループ７３ａの領域で焦点検出を行った場合には、焦点検出点グループ７３ａに天井の照明７１など比較的高輝度なものが入りやすく、焦点検出光学系内の内面反射等によりゴーストが発生しやすく、被写体７２の輝度の低下に対し焦点検出精度が悪化しやすい。
【００５５】
一方、図７（Ａ）においては撮影画面の上側の焦点検出点グループ７３ａで焦点検出を行った場合には、焦点検出点グループ７３ａに天井の照明７１など比較的高輝度なものが入りにくく、焦点検出光学系内の内面反射によるゴーストがなく、良好な信号が得られるため，焦点検出精度がよい。
【００５６】
このように同じ輝度の被写体７２に対して焦点検出を行っていても、撮影画面の上側と下側の焦点検出点では、焦点検出精度に差が現れてしまう。
【００５７】
図８（Ａ）（Ｂ）は図７（Ａ）（Ｂ）の状態におけるセンサ出力の例を示した図であり、図８（Ｃ）は図７（Ｂ）の状態で補助光を投光した場合のセンサ出力を示した図である。
【００５８】
それぞれの図において、ａ，ｂは位相の異なる二つのセンサ出力であり、図８（Ａ）ではセンサ出力ａ，ｂのレベル差はなく、位相差検出に誤差がなく，正常な焦点検出が得られることがわかる。図８（Ｂ）ではゴーストによりセンサ出力ａ，ｂにレベル差が発生し、位相差検出に誤差が発生し、正しい焦点検出ができない。図８（Ｃ）では補助光のパターン投光による被写体７２のコントラストと輝度のアップにより、信号出力が高く、センサ出力ａ，ｂにレベル差がなくなり、良好な焦点検出が可能になる。
【００５９】
図９（Ａ）は補助光発光しきい値を設定するための撮影画面内の焦点検出点を上下の領域で分割した図であり、撮影画面内の上側の焦点検出点グループを７３ａ、下側の焦点検出点グループを７３ｂとしている。また、図９（Ｂ）はカメラを縦位置にした場合の図であり、図９（Ａ）と同様に撮影画面の上側の焦点検出点グループを７３ｃ、下側の焦点検出点グループを７３ｄとしている。
【００６０】
具体的な補助光発光の可否判断について以下に説明する。
【００６１】
撮影画面上の上側の領域にある焦点検出点をＡグループ、下側の領域にある焦点検出点をＢグループとし、それぞれに対応するセンサをＳＮＳＡ，ＳＮＳＢとし、センサの蓄積時間をIntTime_Ａ，IntTime_Ｂとし、Ｔref は補助光発光の可否を判断するセンサの蓄積時間に対する補助光発光しきい値であり、Ｔref をセンサ蓄積時間が上回った場合に補助光発光の許可を判断するものである。
【００６２】
従来は補助光発光しきい値Ｔref が一律で、IntTime_Ａ＞Ｔref ，IntTime_Ｂ＞Ｔref であり、補助光発光しきい値Ｔref をＡグループの焦点検出点に対し合せ込みを行うと、Ｂグループの領域の焦点検出点では焦点検出精度が悪化してから補助光発光条件に入るため、効率的な補助光発光にはなっていない。
【００６３】
この問題を改善するために、それぞれの補助光発光判定をIntTime_Ａ＞Ｔref_Ａ，IntTime_Ｂ＞Ｔref_Ｂとし、Ｔref_Ａ＞Ｔref_Ｂとすることで、Ｂグループの焦点検出については補助光を投光しやすくなっているため、補助光を投光することで焦点検出精度のアップが期待できるタイミングで適切に補助光投光の許可を判断することができる。なお、Ｔref_ＡはＡグループの焦点検出点に対する補助光発光しきい値、Ｔref_ＢはＢグループの焦点検出点に対する補助光発光しきい値である。これらの補助光発光しきい値Ｔref_Ａ，Ｔref_Ｂは、設計者により実験などに基づいて予め決定される。例えば、補助光発光しきい値Ｔref_ＡとＴref_Ｂの差は整数倍程度（２倍位）に設定される。
【００６４】
次に、撮影画面内の複数の焦点検出点の補助光発光しきい値をグループ分けする方法についての第２の例を図１０に示す。
【００６５】
Ｔ，Ｕ，Ｃ，Ｄ，Ｂは撮影画面を上下方向に５分割したそれぞれの領域を示し、Ｓｔ，Ｓｕ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｂはそれぞれの焦点検出点３２のセンサ視野を示している。センサ視野は光電変換が可能な領域或いはフィルム面上のセンサの視野を意味し、その中心が焦点検出点となる。撮影画面内の上下方向の周辺部の領域Ｔ，Ｂの焦点検出点では光学系の制約により外側のセンサ視野が短くなってしまい、Ｓｔ＝Ｓｂ＜Ｓｕ＝Ｓｃ＝Ｓｄとなっている。センサ視野が短いと、大きな位相差が検出できないために、デフォーカス検出能力が低くなる。また、外側のセンサ視野では撮影レンズのデフォーカスによるセンサ上の像倍率変化による像の移動量が大きい。この二つの要因により、一般的に周辺視野の方がデフォーカス検出能力が低くなる。センサ視野の長さ方向（図１０の上下方向）とは、センサ素子列の並び方向或いは位相差検出方向を意味する。
【００６６】
したがって、焦点距離の長いレンズが装着された場合、中央の焦点検出点ではデフォーカス量が大きくても補助光投光パターンを検出しやすく、逆に上下の周辺の焦点検出点では、補助光投光してもパターンを検出し難いということがある。
【００６７】
したがって、中央の領域Ｕ，Ｃ，ＤをＡグループ、周辺の領域Ｔ，ＢをＢグループとし、最初の例と同様に、それぞれの蓄積時間をIntTime_Ａ，IntTime_Ｂとし、補助光発光判定をIntTime_Ａ＞Ｔref_Ａ，IntTime_Ｂ＞Ｔref_Ｂとし、Ｔref_Ａ＜Ｔref_Ｂとすることで、画面中央のＡグループの焦点検出点では補助光を投光しやすく、周辺部の焦点検出点では無駄な補助光投光を減らすことができる。
【００６８】
次に、撮影画面内の複数の焦点検出点の補助光発光しきい値をグループ分けする方法についての第３の例を図１１に示す。
【００６９】
Ａは補助光投光範囲の中央部に位置する焦点検出点グループであり、Ｂは補助光投光範囲の周辺部に位置する焦点検出点グループである。補助光発光は光軸上である中央部が最も明るく、パターンも鮮明に投光されるが、周辺にいくにしたがって、補助光の光量が低下し、パターンも収差によって歪曲してしまうため、補助光としての性能が中心は高く、周辺にいくほど低下してしまう。したがって、周辺では被写体の輝度が十分低下しないと補助光パターンの効果が得られにくく、光軸上では、補助光の能力が高いため、被写体輝度が多少高くても、十分焦点検出精度をアップさせることができる。撮影画面の中央の焦点検出点と周辺の焦点検出点とでグループ分けし、中央の焦点検出点のグループをＡ、その外側の焦点検出点のグループをＢとする。
【００７０】
それぞれのグループでの蓄積時間をIntTime_Ａ，IntTime_Ｂとし、補助光発光判定をIntTime_Ａ＞Ｔref_Ａ，IntTime_Ｂ＞Ｔref_Ｂとし、Ｔref_Ａ＜Ｔref_Ｂとすることで、画面中央のＡグループの焦点検出点では補助光を投光しやすく、周辺部の焦点検出点では無駄な補助光投光を減らすことができる。
【００７１】
上記実施形態では、ＡグループとＢグループとで補助光発光しきい値を異ならせているが、焦点検出点の間隔が広い場合などにはすべての焦点検出点の補助光発光しきい値を異ならせるようにする場合もあり得る。
【００７２】
図１２及び図１３は、焦点検出点を選択する方法を示すものである。図１２は撮影画面上の４５点の焦点検出点３２を示し、水平方向の移動をＸ方向、垂直方向の移動をＹ方向とし、図１３（Ａ）はそれぞれの移動方向に対応する操作部材８１，８２により任意の焦点検出点を選択する方法を示している。図１３（Ｂ）は選択する焦点検出点を移動させる操作部材８３と、操作部材８３の選択方向をＸ方向とＹ方向に切り換える釦８４で、４５点の焦点検出点を選択する方法を示している。なお、ＡグループとＢグループのいずれか一方を選択する場合には、その選択手段は２個の釦スイッチ或いは切換スイッチでよい。
【００７３】
また、センサの蓄積時間に対し、しきい値を設定しているが、センサ出力のコントラストや、センサ出力のアンプゲイン等のセンサ出力の特性を示す特性値に対してしきい値を設定し、補助光発光の判断基準としてもよい。
【００７４】
図１〜１３において説明した実施形態は、焦点検出点選択手段によって任意の焦点検出点を選択する任意選択モードの場合のものであるが、この任意選択モードと、自動選択手段によって自動で焦点検出点の選択を行う自動選択モードの二つのモードのいずれかを選択できるモード選択手段（具体的には図１のスイッチＳＷＳの一つ）を有する焦点検出装置において、モード選択手段により自動選択モードが選択された場合の実施形態を図１４により説明する。
【００７５】
ＡＦｐ１〜ＡＦｐ４５は４５点の焦点検出点を示している。それぞれの焦点検出点でのデフォーカス量をＤｅｆ１〜Ｄｅｆ４５とすると、自動選択手段は、４５のデフォーカス量Ｄｅｆ１〜Ｄｅｆ４５のうちで相対的に最もプラスのデフォーカス量を示す焦点検出点を選択する。これにより、背景の影響を受けず、最も手前にある被写体を選択し、焦点調節動作を行うことができる。
【００７６】
しかし、自動選択手段による自動選択モードにおいて、被写体輝度が低く、焦点検出ができない場合には、焦点検出点が定まらないため、補助光発光しきい値を適切に設定することが困難である。
【００７７】
そこで、自動選択モードにおいては、補助光発光しきい値を焦点検出点の任意選択モード時における最も低い値に設定する。これによって、被写体がどの位置にあっても補助光発光をしやすくし、任意選択モードと同様の焦点検出精度を実現することができる。
【００７８】
なお、図１ではカメラとレンズが別体（レンズ交換が可能）となるもので表現されているが、本発明はカメラ・レンズ一体なるものでも何等問題なく、これ等に限定されるものではない。
【００７９】
本発明はカメラのみならず、視野画面或いは観察画面に複数の焦点検出点を有する望遠鏡、双眼鏡、顕微鏡等の観察装置にも適用することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、補助光投光の無駄をなくし、効率良く投光させることによって、低輝度での焦点検出の向上を図り、効率的な補助光投光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である焦点検出装置が組み込まれたカメラ、レンズ及び補助発光装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態である焦点検出装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の一形態における撮影画面内の複数の焦点検出点の配置を示す図である。
【図４】本発明において使用される補助光発光装置の一例の概略構成図である。
【図５】図５の補助光発光装置による補助光の被写体上に投光されるパターンの例を示す図である。
【図６】図１の制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】撮影画面内における図３の焦点検出点と被写体との関係を示す図である。
【図８】図７の場合の光電変換素子列による光量分布を示す図である。
【図９】図３の焦点検出点のグループ分けの一の例を示す図である。
【図１０】図３の焦点検出点のグループ分けの他の例を示す図である。
【図１１】図３の焦点検出点のグループ分けの別の例を示す図である。
【図１２】本発明における焦点検出点選択手段の移動方向の例を示す図である。
【図１３】本発明における焦点検出点選択手段の構成例を示す図である。
【図１４】本発明における自動選択モードでの焦点検出点を示す図である。
【図１５】従来の焦点検出装置及び補助光発光装置のカメラ内配置例を示す図である。
【図１６】従来の焦点検出装置の構成例を示す図である。
【図１７】従来の補助光発光装置の概略構成図である。
【図１８】従来の補助光の被写体上に投光されるパターンを示す図である
【符号の説明】
１  対物レンズの光軸
２  フィルム
３  主ミラー
４  第１の反射鏡
５  結像面
６  第２の反射鏡
７  赤外カットフィルタ
８  絞り
９  ２次結像系
１０  第３の反射鏡
１１  光電変換素子
３１  撮影画面
３２  焦点検出点
４１  発光ダイオード
４１ａ  パターン
５１  パターン像
７３ａ〜７３ｄ  焦点検出点グループ
８１，８２，８３  操作部材
８４  釦
ＰＲＳ  制御装置
ＳＮＳ  焦点検出用エリアセンサ
ＡＵＸ  補助光ユニット
Ｓｔ，Ｓｕ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｂ  焦点検出点のセンサ視野
Ａ，Ｂ  焦点検出点のグループ
【図１】
0004560173.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004560173.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004560173.tif 000008
【図８】
0004560173.tif 000009
【図９】
0004560173.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004560173.tif 000014
【図１４】
0004560173.tif 000015
【図１５】
0004560173.tif 000016
【図１６】
0004560173.tif 000017
【図１７】
0004560173.tif 000018
【図１８】
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