(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの異なる部分を通過した一対の光束を分離する焦点検出光学系と、
前記一対の光束をそれぞれ受光して被写体のパターンに対応する一対の出力信号列を発生する一対のイメージセンサーアレイを有するイメージセンサーと、
前記撮影レンズから前記イメージセンサーにかけての光路上において該撮影レンズの予定焦点面またはその近傍に位置するとともに、透明状態と拡散状態とに切り替え可能な可変拡散部材と、
前記イメージセンサーが発生する前記一対の出力信号列に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段と、
繰り返しパターンの被写体に起因した複数の前記焦点調節状態が前記焦点検出演算手段によって検出された場合に、前記可変拡散部材が透明状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値に対し、前記可変拡散部材が拡散状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値が所定の関係より低下している時は、前記撮影レンズが偽合焦していると判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記撮影レンズが偽合焦していると判定された場合に、前記焦点検出演算手段で検出される前記複数の焦点調節状態のうち、前記偽合焦となった前記撮影レンズ位置以外を示す前記焦点調節状態を選択して前記判定手段による判定を行う制御手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記焦点検出手段は、前記イメージセンサーが発生する前記一対の出力信号列の相関量に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出すると共に、前記相関量の変化を表す値に基づいて前記焦点調節状態の信頼性を判定し、
前記判定手段は、前記焦点検出演算手段によって信頼性のある複数の前記焦点調節状態が検出された場合に、前記可変拡散部材が透明状態にあるときの前記相関量の変化を表す値と、前記可変拡散部材が拡散状態にあるときの前記相関量の変化を表す値とに基づいて前記撮影レンズが合焦状態にあるか否かを判定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】
前記可変拡散部材は、高分子−液晶複合材料であり、該高分子−液晶複合材料は、印加された電界に応じて透明状態と拡散状態とに切り替わることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とするカメラ。
【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、ビデオ等に用いられる焦点検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラに於ける焦点検出方式として、位相差検出方式がある。この方式では、撮影レンズによって一旦集光した光を分割後に一対のイメージセンサーアレイ上に再結像する。これらのイメージセンサーアレイ上にそれぞれ結像される一対の被写体像は、撮影レンズがいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆にいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかり、いわゆる合焦時には、両イメージセンサーアレイ上の被写体像は相対的に一致する。
【０００３】
従って、これら一対の被写体像を両イメージセンサーアレイで光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズの焦点調節状態、ここでは合焦状態からはなれている量とその方向（以後、デフォーカス量と略す）が分かる。
【０００４】
さらに、本出願人による特開平６−２６５７７８号公報では、撮影レンズの予定焦点画又はその近傍に拡散率可変な光拡散部材を追加配置し、被写体に合わせて拡散率を制御することにより、低コントラスト被写体に対する正確な焦点検出が可能な焦点検出装置を開示している。
【０００５】
しかし、上記のような合焦検出方法では、例えば被写体パターンが周期的な繰り返しパターンである場合、相関量は繰り返しパターンとなって極小値となる相関量が複数存在することになり、信頼性のあるデフォーカス量が複数得られることになる。この場合、特定の誤ったデフォーカス量を選択すると、大きくデフォーカスしている状態であるにもかかわらず合焦状態を示すデフォーカス量が得られてしまう、いわゆる偽合焦を生じる。
【０００６】
そこで、特開平２−２３８４１５号公報では、相関量の極小値の数に基づいて被写体が周期的なパターンを持つことを判定し、警告を発することとしている。
【０００７】
また、特開平６−９４９８７号公報では、極小値である相関量を与えるシフト量から所定のシフト数はなれたシフト量における相関量と、所定のシフト数はなれたシフト量の近くのシフト量における相関量とから被写体が周期パターンであることを判定し、周期パターンの被写体と判定されたブロックでは信頼性があるデフォーカス量が得られたとしても焦点検出不能として処理している。
【０００８】
また、特開昭６３−３０８１１号公報では、複数のデフォーカス量に基づいてレンズを順次駆動し、最もコントラストの高くなるレンズ位置を真の合焦点と判定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
被写体が周期的な繰り返しパターンであり、信頼性のあるデフォーカス量が複数得られた場合に、選択した特定のデフォーカス量が適正であるか否かを判定する適切な方法は未だに無い。
【００１０】
例えば、前述の特開昭６３−３０８１１号公報では、複数のデフォーカス量の位置へ撮影レンズを駆動し、それぞれのレンズ位置でコントラストを算出して比較する必要があり、無駄なレンズ駆動が多いという問題がある。
【００１１】
また、周期パターンの周期が荒く、両イメージセンサーアレイからの信号のシフト範囲内において極小となる相関量が唯一つになってしまう場合、上記のような従来技術では、周期パターンか否かを判別できず、偽合焦を防ぐことができない。
【００１２】
また、偽合焦は周期パターンからなる被写体だけではなく通常の被写体であっても生じることがあり、この場合には、偽合焦であるか否か判別する手だてがない。
【００１３】
本発明は、この様な問題点に鑑みてなされた物であり、偽合焦であるか真の合焦であるかを直ちに判別可能な焦点検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題解決のために本発明に係る焦点検出装置は、撮影レンズの異なる部分を通過した一対の光束を分離する焦点検出光学系と、前記一対の光束をそれぞれ受光して被写体のパターンに対応する一対の出力信号列を発生する一対のイメージセンサーアレイを有するイメージセンサーと、前記撮影レンズから前記イメージセンサーにかけての光路上において該撮影レンズの予定焦点面またはその近傍に位置するとともに、透明状態と拡散状態とに切り替え可能な可変拡散部材と、前記イメージセンサーが発生する前記一対の出力信号列に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段と、繰り返しパターンの被写体に起因した複数の前記焦点調節状態が前記焦点検出演算手段によって検出された場合に、前記可変拡散部材が透明状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値に対し、前記可変拡散部材が拡散状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値が所定の関係より低下している時は、前記撮影レンズが偽合焦していると判定する判定手段と、前記判定手段によって前記撮影レンズが偽合焦していると判定された場合に、前記焦点検出演算手段で検出される前記複数の焦点調節状態のうち、前記偽合焦となった前記撮影レンズ位置以外を示す前記焦点調節状態を選択して前記判定手段による判定を行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで、撮影レンズが合焦状態にあるとき、可変拡散部材が拡散状態と透明状態のいずれにあっても、いずれかのイメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値に大きな差は生じにくい。一方、撮影レンズが合焦状態にないとき（例えば偽合焦状態にあるとき）、可変拡散部材が拡散状態と透明状態のいずれにあるかによって、上記のイメージセンサーが発生する出力信号列のコントラストに関する値に大きな差が生じる。このことを利用すれば、一対のイメージセンサーが発生する一対の出力信号列に位置ずれがなく演算処理上合焦と判定されても、判定手段により、撮影レンズが合焦状態にあるか偽合焦状態にあるかを確実に判定することができる。
【００１６】
また、好ましい態様によれば、前記焦点検出手段は、前記イメージセンサーが発生する前記一対の出力信号列の相関量に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出すると共に、前記相関量の変化を表す値に基づいて前記焦点調節状態の信頼性を判定し、前記判定手段は、前記焦点検出演算手段によって信頼性のある複数の前記焦点調節状態が検出された場合に、前記可変拡散部材が透明状態にあるときの前記相関量の変化を表す値と、前記可変拡散部材が拡散状態にあるときの前記相関量の変化を表す値とに基づいて前記撮影レンズが合焦状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
【００１８】
また、好ましい態様によれば、前記可変拡散部材が高分子−液晶複合材料であり、該高分子−液晶複合材料が印加された電界に応じて透明状態と拡散状態とに切り替わることを特徴とする。
【００１９】
これにより、可変拡散部材の拡散状態と透明状態とを迅速に切り替えることができ、撮影レンズが合焦状態にあるか否かを迅速に判定することができる。
また、本発明にかかるカメラは、前記焦点検出装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、実施形態の焦点検出装置を組み込んだカメラの構造を概念的に説明する図である。
【００２１】
このカメラは、カメラボディ１０に交換可能に装着されて被写体の像を結像する撮影レンズ１と、撮影レンズ１を通った光束を反射するメインミラー２と、メインミラー２で反射された光束が結像するスクリーン１１と、スクリーン１１に投影された被写体像を観察するためのペンタダハプリズム１３及び接眼レンズ１４と、メインミラー２を透過した焦点検出光を下方に反射するサブミラー１５と、撮影レンズ１の予定焦点面であってスクリーン１１と共役な位置に配置された可変拡散部材３と、位相差方式で合焦状態を検出するため可変拡散部材３に投影された検出光を２分割する焦点検出光学系４と、分割された一対の検出光の位置ずれを検出するイメージセンサ装置５と、可変拡散部材３やイメージセンサ装置５を統括制御する制御装置７とを備える。
【００２２】
図１のカメラの動作の概要について説明する。被写体から到来した光束は、撮影レンズ１を通ってカメラボディ１０内に設けられているメインミラー２により一部反射されてスクリーン１１へ導かれ、そこに被写体像が結像される。スクリーン１１上に結像した被写体像は、ペンタダハプリズム１３及び接眼レンズ１４を経て撮影者（ファインダー観察者）に観察される。一方、メインミラー２を透過した焦点検出光は、メインミラー２を透過してサブミラー１５により反射され、制御装置７によって拡散度が調節された可変拡散部材３を透過した後、焦点検出光学系４を経てイメージセンサ装置５上に投影される。制御装置７は、イメージセンサ装置５の出力に基づいて撮影レンズ１の合焦状態を表す合焦信号を出力する。なお、メインミラー２を撮影レンズ１の光路上から待避させれば、メインミラー２後方のフィルム面（図示を省略）上に被写体像が投影される。
【００２３】
図２は、焦点検出装置の構造を説明する図である。この焦点検出装置は、可変拡散部材３と焦点検出光学系４とイメージセンサ装置５とからなる。
【００２４】
ここで、可変拡散部材３は、例えばＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）といった高分子−液晶の複合材料を透明な表面電極を形成した一対のガラス板で挟んだ構造を有する拡散板からなる。このような拡散板に電圧を印加すると、液晶分子が整列して拡散性が無くなって透明な部材となり、拡散板を配置しない場合とほぼ同等となる。この拡散板に電圧を印加しないと液晶分子はランダムな配列となって入射した光を拡散し、拡散性のある部材を配置した場合と同等となる。なお、可変拡散部材３は、撮影レンズ１の予定焦点面に限らず、その近傍に配置することもできる。
【００２５】
焦点検出光学系４は、撮影レンズ１側からイメージセンサ装置５側にかけて、予定焦点面すなわち可変拡散部材３の近傍に配置される視野マスク４１と、これに近接して配置されるフィールドレンズ４２と、一対の開口４３ａ、４３ｂを備える絞り部４３と、両開口４３ａ、４３ｂに対向して配置される再結像レンズ４４、４５とを備える。
【００２６】
イメージセンサ装置５は、分割された一対の検出光を個別に検出する一対のイメージセンサアレイ５ａ、５ｂを備える。各イメージセンサアレイ５ａ、５ｂは、検出光の入射強度に応じた出力を発生する複数（ｎ個）の光電変換素子を一次元的に等間隔で配列した構造となっており、各光電変換素子からの光電変換信号を時系列的に並べたｎ個のデータからなる出力信号列を発生する。
【００２７】
撮影レンズ１の領域１ａを介して入射した光束は、ハーフミラー２、可変拡散部材３、視野マスク４１、フィールドレンズ４２、開口４３ａ、及び再結像レンズ４４を通り、イメージセンサアレイ５ａ上に結像する。同様に、撮影レンズ１の領域１ｂを介して入射した光束は、ハーフミラー２、可変拡散部材３、視野マスク４１、フィールドレンズ４２、開口４３ｂ、及び再結像レンズ４５を通りイメージセンサアレイ５ｂ上に結像する。
【００２８】
これらイメージセンサアレイ５ａ、５ｂ上に結像した一対の被写体像は、撮影レンズ１が予定焦点面よりも前側に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面より後側に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかり、ちょうど予定焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時にはイメージセンサアレイ５ａ、５ｂ上の被写体像は相対的に一致する。
【００２９】
従って、これら一対の被写体像をイメージセンサアレイ５ａ、５ｂで光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態からはなれている量とその方向（以後、デフォーカス量と略す）が分かる。
【００３０】
また、可変拡散部材３の透明状態時においてイメージセンサアレイ５ａが発生する出力信号列のコントラスト値と、可変拡散部材３の拡散状態時においてイメージセンサアレイ５ａが発生する出力信号列のコントラスト値との差を検出し、この差が所定値を超える場合、上記デフォーカス量がゼロを示していても、撮影レンズ１が合焦していない（偽合焦）と判定する。
【００３１】
つまり、撮影レンズ１が合焦状態にあるとき、可変拡散部材３が拡散・透明のいずれの状態にあっても、いずれか一方のイメージセンサ５ａからの出力信号列のコントラスト値に大きな差が生じない。一方、撮影レンズ１が合焦状態にないとき、可変拡散部材３が拡散・透明状態のいずれにあるかで、イメージセンサ５ａからの出力信号列のコントラスト値に大きな差が生じる。このことを利用すれば、デフォーカス量に基づく合焦検出では撮影レンズ１が複数の位置で合焦状態にあると判定されてしまう場合に、いずれかの状態にある撮影レンズ１が合焦状態にあるか否かを簡易かつ正確に判定することができる。
【００３２】
図３は、図２の装置の制御系を説明するブロック図である。制御装置７は、可変拡散部材３に印加する電圧を制御して可変拡散部材３を拡散・透明のいずれかの状態に保持する印加電圧制御部７１と、イメージセンサ装置５からの一対の出力信号列を演算処理して一対の被写体像の相対位置のずれ量とその方向とに基づいてデフォーカス量を求める焦点検出演算部７２と、可変拡散部材３を拡散状態と透明状態とに切り替えた際にイメージセンサ５ａから出力される一対の出力信号列のコントラスト値に大きな差が生じるか否かを判断する合焦状態判定部７３と、焦点検出演算部７２及び合焦状態判定部７３の出力に基づいて撮影レンズ１を駆動するレンズ駆動部７４とを備える。
【００３３】
図４は、図２及び図３に示す撮像装置の合焦動作の概要を説明するフローチャートである。なお、以下の動作は、撮影者がスイッチ等を操作することによって制御装置７に焦点検出作動指令が送られることによって開始する。
【００３４】
まず、ステップＳ１で、印加電圧制御部７１によって可変拡散部材３に電圧を印加し、可変拡散部材３を透明部材状態にする。次に、ステップＳ２で、イメージセンサアレイ５ａ、５ｂの出力を読み込む。次に、ステップＳ３で、後に詳述する焦点検出演算を実行し、デフォーカス量ＤＦを得る。次に、ステップＳ４で、デフォーカス量ＤＦが所定範囲にあるか否かを判断し、所定範囲外の時にはデフォーカス量が大きく、合焦していないものとしてステップＳ５へ進み、所定範囲内の時には合焦しているものとしてステップＳ６へ進む。
【００３５】
ステップＳ５では、ステップＳ３で得たデフォーカス量ＤＦに基づき、レンズ駆動部７４によって撮影レンズ１を駆動した後、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ６では、合焦状態判定部７３によって可変拡散部材３が透明状態にある場合おけるイメージセンサ５ａからの出力のコントラスト値Ｃｔ１を算出する。ステップＳ７では、印加電圧制御部７１による可変拡散部材３への電圧印加を停止し、可変拡散部材３を拡散部材状態にする。ステップＳ８では、両イメージセンサアレイ５ａ、５ｂの出力を読み込む。ステップＳ９では、合焦状態判定部７３により、可変拡散部材３が拡散状態にある場合おけるイメージセンサ５ａからの出力のコントラスト値Ｃｔ２を算出する。ステップＳ１０では、合焦状態判定部７３により、透明状態と拡散状態のそれぞれにおけるコントラスト値Ｃｔ１、Ｃｔ２を比較し、以下の数式１の条件を満たすか否かを判定する。
【００３６】
【数１】
Ｃｔ２／Ｃｔ１  ＞  α
ここでαは所定の係数であり、例えば０．７５とする。なお、この係数αは、焦点検出装置の結像特性等を考慮して設定する必要があるが、通常は０．５〜１．０の値が好ましい。ステップＳ１１で数式１の条件が成り立つ場合には、ステップＳ１２へ進み、成り立たない場合にはステップＳ１３へ進む。
【００３７】
ステップＳ１２では、数式１が成立した、すなわち透明状態と拡散状態とでコントラストの変化が小さかったことになるので、合焦状態判定部７３は、現在の撮影レンズ１の位置が真の合焦位置であると判定する。ステップＳ１３では、数式１が成立しなかった、すなわち透明状態に対して拡散状態ではコントラストの低下が大きかったことになるので、合焦状態判定部７３は、現在の撮影レンズ１の位置が偽合焦位置であると判定する。
【００３８】
この様に上記実施形態の焦点検出装置によれば、現在のレンズ位置が真の合焦位置なのか偽合焦位置なのかを直ちに判別できる。つまり、周期パターンの被写体では、複数のレンズ位置でデフォーカス量が合焦を示してしまう場合が生じ得るが、上記焦点検出装置によれば、それぞれの位置に撮影レンズ１を駆動する必要がなくなる。なお、周期パターンの被写体ではない通常の被写体であっても、複数のレンズ位置でデフォーカス量が合焦を示す場合があり得るが、この場合も偽合焦か否かを判別できる。
【００３９】
なお、ステップＳ１１で数式１の条件が成立せずに偽合焦であると判定された場合、その後は被写体が周期パターンの場合には複数のデフォーカス量の内で偽合焦となったレンズ位置を示すもの以外のデフォーカス量を選択して本発明の動作を行い、数式１の条件を満たすレンズ位置を捜せばよい。また、被写体が荒い周期パターンであったり周期パターンではない場合には、撮影レンズ１を駆動させ、偽合焦となったレンズ位置以外を示すデフォーカス量を捜し、上記実施形態の方法によって偽合焦ではないことを判別すればよい。
【００４０】
以下、焦点検出演算部７２によってデフォーカス量を求める演算処理方法の詳細について説明する。まず、両イメージセンサアレイ５ａ、５ｂからの一対の複数の出力信号列ａ［１］，…，ａ［ｎ］，ｂ［１］，…，ｂ［ｎ］を出力する。
【００４１】
図５（ａ）、（ｂ）は、各イメージセンサアレイ５ａ、５ｂからの出力信号列ａ、ｂを示すグラフである。図からも明らかなように、両出力信号列ａ、ｂは各イメージセンサアレイ５ａ、５ｂの延びる方向に一定量だけシフトした波形となっている。
【００４２】
これら一対の出力信号列における所定範囲の離散的なデータ列を相対的に所定のデータ分ずつシフトしながら相関演算を行う。最大シフト数をｌｍａｘとするとシフト量Ｌの範囲は−ｌｍａｘから＋ｌｍａｘとなる。具体的には相関量Ｃ［Ｌ］を数式２に基づいて算出する。
【００４３】
【数２】
0004045649.tif 000002
数式２において、Ｌは上述のごとくデータ列のシフト量に相当する整数である。初項ｋと最終項ｒは、例えば以下に示す数式３の如く、シフト量Ｌに依存して変化させる。
【００４４】
【数３】
0004045649.tif 000003
ここで、ｋ０、ｒ０は、シフト量Ｌ＝０の時の初項と最終項である。
【００４５】
図５（ｃ）は、シフト量Ｌと相関量Ｃ［Ｌ］との関係を説明する説明する図である。被写体の画像に周期パターン等がなければ、最初はシフト量Ｌの増加にともなって相関量Ｃ［Ｌ］が漸減し、シフト量Ｌがある値を超えた段階でシフト量Ｌの増加にともなって相関量Ｃ［Ｌ］が漸増する。相関量Ｃ［Ｌ］の増減が切り替わるシフト量Ｌは、以下に詳細に説明するが、撮影レンズ１のデフォーカス量に対応する値となっている。
【００４６】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、上記の数式３にしたがって初項ｋと最終項ｒを変化させた際の、数式２における出力信号列ａ、ｂの差分の絶対値を算出する組み合わせと、差分の絶対値を加算する演算範囲とを示す。シフト量Ｌの変化に伴って、出力信号列ａ、ｂの相関演算に使用する範囲が互いに逆方向にずれていく。
初項ｋと最終項ｒをシフト量Ｌにかかわらず一定とする方法もあり、この場合は一方の列の相関演算に使用する範囲は常に一定となり、他方の列のみがずれる。
相対位置ずれ量は、一対のデータが一致したときのシフト量Ｌとなるので、こうして得られた相関量Ｃ［Ｌ］の中で極小値となる相関量を与えるシフト量を検出し、これに図２に示す光学系１、４２、４４、４５の結像特性とイメージセンサアレイ５ａ、５ｂの光電変換素子のピッチ幅とによって定まる定数を掛けたものがデフォーカス量となる。
【００４７】
ところで相関量Ｃ［Ｌ］は、図５（ｃ）に示すように離散的な値であり、検出可能なデフォーカス量の最小単位はイメージセンサアレイ５ａ、５ｂの光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。そこで離散的な相関量Ｃ［Ｌ］より補間演算を行うことにより新たに真の極小値Ｃｅｘを算出し、綿密な焦点検出を行う。
【００４８】
図７は、相関量Ｃ［Ｌ］の真の極小値Ｃｅｘを求める方法を説明する図である。現実の極小値である相関量Ｃ［Ｌｅ］とその両側のシフト量での相関量Ｃ［Ｌｅ＋１］、Ｃ［Ｌｅ−１］を用いて真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを数式４、数式５により算出する。
【００４９】
【数４】
ＤＬ＝（Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ＋１］）／２
Ｃｅｘ＝Ｃ［Ｌｅ］−｜ＤＬ｜
Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［Ｌｅ＋１］−Ｃ［Ｌｅ］，Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ］｝
【００５０】
【数５】
Ｌｓ＝Ｌｅ＋ＤＬ／Ｅ
数式４においてＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝は、ＣａとＣｂのうちの大なる方を選択することを意味する。そして、デフォーカス量ＤＦは、ずれ量Ｌｓから数式６によって算出される。
【００５１】
【数６】
ＤＦ＝Ｋｆ×Ｌｓ
数式６において、Ｋｆは、図２に示す光学系１、４２、４４、４５の結像特性とイメージセンサアレイ５ａ、５ｂの光電変換素子のピッチ幅とによって定まる定数である。こうして得られたデフォーカス量ＤＦが真のデフォーカス量を示しているのか、ノイズ等による相関量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、数式７に示す２つの条件を満たしたとき、得られたデフォーカス量は信頼ありとする。
【００５２】
【数７】
Ｅ＞Ｅ１
Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１
数式７におけるＥ１，Ｇ１は所定のしきい値である。数値Ｅは相関量の変化の様子を示し、数式４、数式５の演算に寄与した情報量であって被写体のコントラストに依存する値であり、値が大きいほどコントラストが高くそれ自体で信頼性が高いことになる。以後、数値Ｅを情報量と呼ぶこととする。Ｃｅｘは一対のデータが最も一致したときの差分であり本来は０となる。しかしながらノイズの影響、更に撮影レンズ１の領域１ａと領域１ｂとで視差が生じているために一対の被写体像に微妙な差が生じることにより、現実には０とはならない。そしてノイズ、被写体像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さいので一対のデータの一致度を表す数値としてはＣｅｘ／Ｅを用いている。当然ながらＣｅｘ／Ｅが０に近いほど一対のデータの一致度が高く信頼性が高いことになる。なお、情報量Ｅの代わりに一対のデータの一方に関するコントラストを算出し、これを用いて信頼性判定を行う場合もある。そして信頼性ありと判定されるとデフォーカス量ＤＦに基づく撮影レンズ１の駆動、あるいは表示を行う。
【００５３】
図８は、複数のデフォーカス量が求まる場合について説明する。例えば被写体パターンが周期的な繰り返しパターンの場合、図８（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すようなイメージセンサアレイ５ａ、５ｂの出力信号列が得られ、相関量Ｃ［Ｌ］は、図８（ｃ）に示すように繰り返しパターンとなって極小値となる相関量が複数存在することになる。この場合、一見信頼性のあるデフォーカス量が複数得られることになり、大きくデフォーカスしている状態であるにもかかわらず合焦状態を示すデフォーカス量が得られてしまういわゆる偽合焦を生じる。ここで、誤ったデフォーカス量の選択を行うと撮影レンズ１が偽合焦状態に保持されてしまうことになる。
【００５４】
以下、合焦状態判定部７３によってデフォーカス量の真偽を判定する方法について説明する。まず概要について説明すると、印加電圧制御部７１によって可変拡散部材３へ電荷が印加され透明状態になっている場合におけるイメージセンサ５ａの出力と、印加電圧制御部７１によって可変拡散部材３へ電荷が印加されず拡散状態になっている場合におけるイメージセンサアレイ５ａの出力とを比較し、現在のレンズ位置が真に合焦状態であるか、偽合焦であるかを判定する。
【００５５】
比較にはコントラスト値を数式８によって算出して用いる。
【００５６】
【数８】
Ｃｔ＝Σ｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｓ］｜
ｉ＝１〜ｎ−ｓ
ここでｓは１〜５程度の整数である。数式８はイメージセンサアレイ５ａからの出力信号列ａについてコントラスト値Ｃｔを算出しているがこれに限ることはなく、イメージセンサアレイ５ｂからの出力信号列ｂについてコントラスト値を算出してもよく、両イメージセンサアレイ５ａ、５ｂからの出力信号列ａ、ｂについてそれぞれコントラスト値を算出してそれらの平均値を算出しても良い。最後に、透明状態と拡散状態のそれぞれにおけるコントラスト値Ｃｔ１，Ｃｔ２を比較し、既に説明した数式１の条件を満たすか否かを判定する。
【００５７】
ここで、可変拡散部材３の拡散性の変化によってどのような効果があるかを説明する。印加電圧制御部７１からの印加電圧によって可変拡散部材３が透明な状態の場合、合焦状態とデフォーカス量が大きい状態とでイメージセンサ５ａ、５ｂに形成される被写体像のコントラストにはそれほど大きな差は生じない。一方、印加電圧制御部７１によって電圧が印加されておらず可変拡散部材３が拡散性を有する状態の場合、合焦状態でイメージセンサアレイ５ａ、５ｂに形成される被写体像に比較してデフォーカス量が大きい状態でイメージセンサ５ａ、５ｂに形成される被写体像で大きなコントラスト低下が生じる。
【００５８】
つまり、撮影レンズ１が真に合焦状態にある時、可変拡散部材３が透明状態と拡散状態のいずれであってもイメージセンサアレイ５ａ（或いはイメージセンサアレイ５ｂ）に形成される被写体に大きな変化はなく、イメージセンサアレイ５ａ（或いはイメージセンサアレイ５ｂ）の出力にも大きな差は生じない。一方、撮影レンズ１が偽合焦状態にある場合、撮影レンズ１は合焦点から離れた位置にあり実際にはデフォーカス量が大きいので、可変拡散部材３が透明状態と拡散状態のいずれにあるかでイメージセンサアレイ５ａ（或いはイメージセンサアレイ５ｂ）に形成される被写体のコントラストが大きく異なり、イメージセンサアレイ５ａ（或いはイメージセンサアレイ５ｂ）の出力のコントラストにも大きな差を生じる。従って、透明状態に対する拡散状態のイメージセンサアレイ５ａ、５ｂの出力のコントラストの低下を見ることにより、真に合焦であるか偽合焦であるかを直ちに区別できる。なお、同様の目的は、拡散板を予定焦点面に配置するか否かによっても実現できるが、拡散板を装着脱着する機構を必要とし、複雑な可動部が加わることになるので現実的ではない。上記実施形態のように高分子−液晶の複合材料を用いることにより、電気的に切り替えが可能となり、可動部を要さないという利点がある。
【００５９】
以上、実施形態に即してこの発明を説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、コントラストとして、数式８の値を用いる必要はなく、数式４の情報量Ｅをコントラストに相当する値として合焦、偽合焦の別を判別するために用いることができる。例えば、透明状態でのコントラスト値Ｃｔ１に代えて情報量Ｅを用いた場合、図４のステップＳ３の焦点検出演算で情報量Ｅが得られるためにステップＳ６の動作が不要になるという利点がある。さらに、拡散状態でのコントラスト値Ｃｔ２も情報量Ｅに代えると、ステップＳ９のコントラスト値の演算の変わりにステップＳ３と同様の焦点検出演算を行うことになり、数式８による演算が不要になるという利点がある。これらの場合には数式１相当する条件判定においてαの値を適切な値に置き換える必要がある。
【００６０】
また、上記実施形態では、数式８によってコントラスト値を算出する際にイメージセンサアレイ５ａからの出力信号列ａ［１］，…，ａ［ｎ］そのものを用いているが、特開昭６１−２４５１２３号公報によって開示されているように、出力信号列に対して低周波成分を除去し高周波成分を抽出するフィルタ演算処理を施し、高周波成分を抽出したフィルタデータを用いてコントラスト算出を行ってもよい。デフォーカス量が大きい状態で、可変拡散部材３が拡散状態になってコントラストの低下が生じると、被写体像の高周波成分が消えて低周波成分のみの像となるので、高周波成分を抽出したフィルタデータを用いることによって可変拡散部材３が透明状態と拡散状態とに変化すると偽合焦の場合のコントラスト低下がより明白になるという利点がある。
【００６１】
また、以上の説明では、可変拡散部材３として高分子−液晶の複合材料を例に挙げたが、可変拡散部材３の材料はこれに限定されるものではなく、透明状態と拡散状態に切り替え可能な各種材料を利用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の焦点検出装置によれば、判定手段が、前記可変拡散部材が透明状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列と、前記可変拡散部材が拡散状態にあるときに前記イメージセンサーが発生する出力信号列とに基づいて前記撮影レンズが合焦状態にあるか否かを判定するので、一対のイメージセンサーが発生する一対の出力信号列に位置ずれがなく合焦と判定されても、撮影レンズが合焦状態にあるか偽合焦状態にあるかを確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の焦点検出装置を組み込んだカメラの構造を説明する図である。
【図２】図１のカメラに組み込まれた焦点検出装置の構造を説明する図である。
【図３】図２の焦点検出装置の制御系の構成を表すブロック図である。
【図４】図３の焦点検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、焦点検出演算を説明するグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、相関演算を説明する図である。
【図７】焦点検出演算の一部を説明する図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、周期パターン時の不具合を説明する図である。
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２  ハーフミラー
３  可変拡散部材
４  焦点検出光学系
５  イメージセンサ装置
５ａ、５ｂ  イメージセンサアレイ
７  制御装置
４２  フィールドレンズ
４４、４５  再結像レンズ
７１  印加電圧制御部
７２  焦点検出演算部
７３  合焦状態判定部
７４  レンズ駆動部
【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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