(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを透過した被写体光束の少なくとも一部を、観察用光束としてファインダ光学系に導く一眼レフレックス方式のカメラにおいて、
前記ファインダ光学系中に配置されて前記観察用光束からＲＧＢ三色にそれぞれ対応した一部の波長の光を回折する三層の回折格子と、
前記三層の回折格子による像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像情報に基づいて前記三層の回折格子による像のコントラストを演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づいてコントラスト方式による前記撮影レンズの自動合焦動作を行わせる制御手段とを備え、前記観察用光束のうち前記回折格子で回折された光を除く光を前記ファインダ光学系により観察可能としたことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記撮像素子の撮像情報に基づいて前記撮影レンズによる像の測光を行う測光手段を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記被写体光束の少なくとも一部に基づいて位相差方式により前記撮影レンズの焦点調節状態を求める焦点検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記焦点検出手段によって求めた焦点調節状態に基づいて前記撮影レンズの第１合焦動作を行った後に、前記演算手段で演算された前記コントラストに基づいて第２合焦動作を行う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、一眼レフレックス方式のカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフレックス方式のデジタルスチルカメラの自動合焦システムは、これまでに実績のある銀塩一眼レフレツクスカメラの自動合焦システムをほぼそのまま流用したものが多かった。一般的に、銀塩カメラに搭載されている合焦システムは位相差方式と呼ばれるものであって、結像予定面と結像面とのずれ量が算出でき、合焦動作が高速であることが特徴である。
【０００３】
一方、一眼レフレックス方式でないデジタルスチルカメラでは、コントラスト方式と呼ばれる合焦システムが採用されている。コントラスト方式では、撮像素子で撮像された画像データに基づいて、空間周波数から、すなわち画像の「ぼけ」から焦点調整状態を判断する。コントラスト方式では、自動合焦に要する時間に関しては位相差方式に及ばないものの、上述したように撮像画像の「ぼけ」から焦点調整状態を判断しているため、搭載された撮像素子に見合った合焦精度を得ることができる。
【０００４】
また、位相差方式に比べて合焦速度が遅いという点に関しては、次のような理由で合焦動作量が小さくなることからかなり軽減されている。すなわち、一眼レフレックス方式でないデジタルスチルカメラに搭載されている撮像素子の大きさは、一眼レフレックス方式のデジタルスチルカメラのものに比べてかなり小さいため、それに応じて撮影レンズの焦点距離は短くなる。像面移動量は焦点距離の二乗に比例して小さくなるので、例えば、画像サイズが１／４になれば、合焦動作量は１／１６にまで小さくなる。
【０００５】
ところで、撮像素子においては、画素の規則的配列や画素サイズの一様さという銀塩フィルムには見られない特性を有している。その結果、デジタルスチルカメラでは画面のざらつきが見られず、ぼけやコントラストが非常に目立つようになってきている。言い換えると、光学的な分解能に対する鋭敏さや微細コントラストが急峻化し、それらが強調されるようになった。また、電子画像では、画像がモニタ上で最大限まで引き延ばされて観察されることが多い。そのため、デジタルスチルカメラに要求される品質は、電子画像への移行しつつあった時期において一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラに対して想像されていた画像品質よりも遙かに厳しいことがわかってきた。そのため、より高い合焦精度を得るためには、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラにおいてもコントラスト方式による自動焦点が望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一眼レフレックス方式のデジタルスチルカメラでは、フォーカルプレーンシャッタのように機械的なシャッタ機構であることや、クイックリターンミラーの構造的な理由などから、撮像素子を直接利用したコントラスト方式を採用するのが困難であった。すなわち、オートフォーカス（ＡＦ）のためにクイックリターンミラーを光路から退避させてしまうと、ファインダで被写体像を確認することができなくなる。また、ＡＦ時のデータ取り込みの度に、例えば、秒当たり数十回もシャッタ開閉を行っていたのでは、時間的にも耐久性の面でもさらに使用者の感触面においても実用からほど遠いものとなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、コントラスト方式により合焦動作を行う一眼レフレックス方式のカメラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるカメラは、撮影レンズを透過した被写体光束の少なくとも一部を、観察用光束としてファインダ光学系に導く一眼レフレックス方式のカメラに適用され、ファインダ光学系中に配置されて観察用光束からＲＧＢ三色にそれぞれ対応した一部の波長の光を回折する三層の回折格子と、三層の回折格子による像を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像情報に基づいて三層の回折格子による像のコントラストを演算する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいてコントラスト方式による撮影レンズの自動合焦動作を行わせる制御手段とを備え、観察用光束のうち回折格子で回折された光を除く光をファインダ光学系により観察可能としたことにより上述の目的を達成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明によるカメラの第１の実施の形態を示す図であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ１の焦点検出関係の構成を示す図である。撮影レンズ２は、通過した被写体光束を撮像素子５の撮像面上に結像するように焦点位置の調節を行うフォーカスレンズ（不図示）と、撮影レンズ２の焦点距離を変えるためのズームレンズ（不図示）とを備えている。
【００１０】
撮影レンズ２および絞り１１を通過した被写体光束の一部は、ハーフミラーで構成されるメインミラー３によってファインダスクリーン４方向に反射される。ファインダスクリーン４は被写体像が結像される撮像素子５と光学的に共役な位置に配設されており、ファインダスクリーン４上には被写体像が結像される。なお、カメラがレリーズ操作されるとメインミラー３が上方に跳ね上げられ、撮影レンズ２を通過した光束はシャッタ１０を介して撮像素子５上に結像する。なお、撮像素子５には、ＣＣＤ撮像素子の代わりにＭＯＳ型撮像素子やＣＩＤなどを用いてもよい。
【００１１】
図２に示すように、ファインダスクリーン４を透過した光束Ｌはペンタプリズム６のダハ面６ａで反射されて、ペンタプリズム６の面６ｂに到達する。本実施の形態では、ペンタプリズム６の面６ｂに反射型の回折格子であるホログラム７が貼り付けられており、そのホログラム７の背面側に銀蒸着した反射板１２が密着して設けられている。図２では、ホログラム７および反射板１２を第３反射面６ｂから離して図示したが、実際には面６ｂに密着して設けられている。そして、反射板１２が、被写体光束をファインダ接眼レンズ９へと反射する第３反射面を構成している。
【００１２】
ところで、従来のペンタプリズムでは第３反射面を構成する面６ｂは銀蒸着され、面６ｂに入射した光束はファインダ接眼レンズ９へと反射される。一方、本実施の形態のペンタプリズム６では面６ｂに到達した光束Ｌは、面６ｂを通過してホログラム７に入射する。ホログラム７は、所定波長の光Ｌ１が所定方向に導かれるように回折し、かつ、光束Ｌ１を結像する結像作用を有している。ＡＦ用撮像素子８は、ホログラム７により結像される被写体像の結像位置に配設されている。すなわち、光束Ｌの一部（所定波長の光）Ｌ１はホログラム７の回折作用によってＡＦ用撮像素子８方向に導かれ、その撮像面に被写体像を結像する。また、所定波長以外の波長を有する光Ｌ２はホログラム７を透過し、第３反射面である反射板１２によりファインダ接眼レンズ９方向へと反射される。
【００１３】
ＡＦ用撮像素子８には、エリア型のＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ素子などが用いられる。ＡＦ用撮像素子８の受光面（撮像面）はファインダスクリーン４のスクリーン面とと光学的に共役になっており、結像倍率は異なるが撮像素子５に結像される被写体像と共役な被写体像が撮像面に投影される。なお、図１、２では図示を省略したが、ファインダスクリーン４の散乱光をペンタプリズム６を介して受光するＡＥ用測光素子１５（図３参照）も設けられている。
【００１４】
図３は、図１に示すカメラのブロック図である。信号処理回路２１は、撮像素子５から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調整や雑音除去などの処理を行った後、Ａ／Ｄ変換し、さらにホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正などの処理を行う。圧縮伸長回路２２は、画像データを所定の圧縮形式（例えば、ＪＰＥＧ方式）により原画像の圧縮と圧縮画像の伸長を行う。
【００１５】
バッファーメモリ２３は、撮像後の原画像データおよび圧縮後の画像データを一時的に記憶するメモリであり、ＳＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどを用いることができる。メモリカード２４は画像を記録するための着脱可能な記録媒体であり、フラッシュメモリなどを用いることができる。シャッタ駆動装置２５はアクチュエータによりシャッタ１０の開閉を行い、絞り駆動装置２６はアクチュエータにより絞り１１の開閉を行う。また、レンズ駆動装置２７はアクチュエータにより撮影レンズ２を駆動する。
【００１６】
信号処理回路３１はＡＦ用撮像素子８に関する信号処理回路であって、上述した信号処理回路２１と同様の機能を有している。すなわち、ＡＦ用撮像素子８から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調整や雑音除去などの処理を行った後、Ａ／Ｄ変換し、さらにホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正などの処理を行う。信号処理回路３１で処理された信号は、一旦バッファーメモリ２３に格納される。
【００１７】
コントローラ２８は、マイクロコンピュータとＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータなどの周辺部品を備え、焦点調節制御、露出制御、閃光発光制御、撮像制御などを行う。コントローラ２８は、ＡＦ用撮像素子８の出力信号に関してバンドパスフィルタ３２、積算回路３３およびＡＦ制御回路３４を備えている。また、コントローラ２８には、シャッタボタン（不図示）の半押し時にオンする半押しスイッチ２９と、シャッタボタンの全押し時にオンするレリーズスイッチ３０などが接続されている。
【００１８】
信号処理回路３１からバッファーメモリ２３に記憶された画像データのうち、焦点検出用のデータすなわちＡＦエリア内のデータがバッファーメモリ２３から読み出され、バンドパスフィルタ３２に入力される。バンドパスフィルタ３２では、焦点検出用の画像データが有する空間周波数から所定の高周波成分が抽出される。積算回路３３では、抽出された高周波成分の絶対値に関して積算が行われる。この積算値は、焦点調節の際に焦点評価値として使用される。
【００１９】
図４は、撮影レンズ２内に設けられたフォーカスレンズ（不図示）の位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。図４において、横軸はフォーカスレンズの位置を表し、縦軸は焦点評価値を表している。焦点評価値が最大となるレンズ位置Ｐは、フォーカスレンズの合焦位置に対応している。ＡＦ制御回路３４は、積算回路３２で算出された焦点評価値が最大となるように、すなわち、ＡＦ用撮像素子８により撮像された被写体像のエッジのボケをなくしてコントラストが最大となるように、レンズ駆動装置２７を制御してフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。
【００２０】
このようなＡＦ制御は、一般的に「コントラスト方式」によるＡＦ動作と呼ばれている。コントラスト方式による合焦動作では、撮影データを取り込んで焦点評価値を算出し、その算出値を直前の算出値と比較しながら焦点評価値が最大とるレンズ位置に徐々に近づけるため、合焦速度が遅いという欠点を有している。一方、より高精度な合焦を行わせることができる。
【００２１】
なお、上述したようにバンドパスフィルタ３２を通した後に積算をして評価値としたが、窓関数フーリエ変換や、ウェーブレット変換などで局所的な周波数成分を算出して評価値としても良い。
【００２２】
ＡＦ制御回路３４は、フォーカスレンズを図４の至近方向に駆動して焦点評価値が減少すると、フォーカスレンズを∞方向に駆動する。逆に、フォーカスレンズを∞方向に駆動して焦点評価値が減少すると、フォーカスレンズを至近方向に駆動する。つまり、フォーカスレンズは、焦点評価値を最大にする位置(合焦位置Ｐ)を挟んで至近方向と∞方向に交互に駆動され、焦点評価値が最大となった位置Ｐでフォーカスレンズの駆動を停止する。
【００２３】
ところで、被写体像観察のためのファインダ光束Ｌ２には、明るく、かつ、実際の被写体像をクリアに再現することが要求される。一方、ＡＦの精度を高めるためにはＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ１の光量が多い方が良い。そのためには、光束を分割する際の光学的な損失をできるだけ小さく抑えることが望まれる。
【００２４】
ホログラム７を用いて光束Ｌを光束Ｌ１，Ｌ２に分割する場合、特定波長の光のみがＡＦ用撮像素子８へと導かれるという波長選択性がある。すなわち、反射板１２で反射されてファインダ接眼レンズ９へと向かう光束Ｌ２は、ホログラム７が作用しない光である。そのため、ホログラム７により光束Ｌの内のＡ％が光束Ｌ１としてＡＦ用撮像素子８へと導かれるとすると、光束Ｌ２は（１００−Ａ）％となり、原理的には分割の際の損失を避けることができる。
【００２５】
上述したカメラ１では、図１に示したようにペンタプリズム６の面６ｂにホログラム７を貼り付けることによって、ファインダ光学系に導かれた観察用光束Ｌを２つの光束Ｌ１，Ｌ２に分割した。以下では、光束分割の変形例について説明する。
【００２６】
（第１変形例）
図５は第１の変形例を示す図であり、図２の場合と同様にペンタプリズム部分の拡大図である。ペンタプリズム６の第３反射面６ｂには、特定波長の光だけを通過させる帯域通過コーティングが施されている。第３反射面６ｂの後方には、所定の焦点距離を持つ凹面鏡４０が光軸から所定量だけ偏心させた状態で配設されている。凹面鏡４０を偏心させることにより生じるプリズム効果によって、反射角度を所定量だけ傾けることができる。その結果、凹面鏡４０により反射された特定波長の光束Ｌ１によって、ファインダスクリーン４上の被写体像がＡＦ用撮像素子８上に結像される。特定波長以外の光は第３反射面６ｂで反射されて、光束Ｌ２としてファインダ接眼レンズ９に導かれる。
【００２７】
光束Ｌを２つの光束Ｌ１，Ｌ２に分割する際の「光の損失」に関しては、第１変形例においても上述した実施の形態と同様に損失を避けることができる。すなわち、凹面鏡４０で反射された特定波長の光は、影響を受けることなく第３反射面の帯域通過コーティングを透過する。そのため、光束Ｌの内のＡ％が帯域通過コーティングを透過すると仮定すれば、ＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ１はＡ％となり、ファインダ接眼レンズ９に導かれる光束Ｌ２は（１００−Ａ）％となる。
【００２８】
従来、光束を分割する代表的なものとしては、ハーフミラーを用いて光分割を量的に行う方法がある。第１変形例においても、帯域通過コーティングに代えて、第３反射面６ｂがハーフミラーとして機能するようなコーティングを施しても良い。この場合、第３反射面６ｂで反射された光束Ｌ１はＡＦ用撮像素子８に導かれ、第３反射面６ｂを透過して凹面鏡４０で反射された光束Ｌ２はファインダ接眼レンズ９に導かれる。しかしながら、ハーフミラーを用いる方法は色彩面での再現性が確保できるという利点があるが、ハーフミラーを透過する際に必ず光の分割が行われるため、分割による光の損失が必ず生じてしまうという欠点がある。
【００２９】
例えば、ペンタプリズム６の第３反射面６ｂを、５０％の光を反射して、残りの５０％を透過するハーフミラーとした場合を考える。この場合、光束Ｌの５０％は、光束Ｌ２としてファインダ接眼レンズ９ヘと導かれる。一方、第３反射面６ｂを透過した５０％の光は、凹面鏡４０で反射されて再び第３反射面６ｂを透過する際にさらに５０％に減少する。すなわち、ＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ１は光束Ｌの２５％（＝５０％×５０％）になり、２５％の損失が生じる。ところが、上述したような帯域通過コーティングとした場合には損失が無いため、ＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ１を５０％とすれば、ファインダ接眼レンズ９に導かれる光束Ｌ２は残りの５０％となる。
【００３０】
（第２変形例）
上述した第１変形例と同様に、第３反射面６ｂに特定波長の光だけを通過する帯域通過コーティングを形成する。第３反射面６ｂの背面にはホログラム７を貼り付ける。この場合、第３反射面６ｂを通過する帯域を、ホログラム７により回折される所定波長に設定する。第２変形例では、ペンタプリズム６の第３反射面６ｂで反射された光束Ｌ２がファインダ接眼レンズ９へと導かれるので、図２に示したような反射板１２は必要ない。第３反射面６ｂを通過した光はホログラム７の回折効果によりＡＦ用撮像素子８に導かれ、撮像面上に被写体像を結像する。
【００３１】
第２変形例の場合には、帯域通過コーティングによってホログラム７で回折される所定波長の光だけを通過させるようにできれば、第１変形例と同様に光分割の際の損失を避けることができる。しかし、所定波長に対して通過帯域に幅がある場合には、ホログラム７によってＡＦ用撮像素子８方向へと回折されない光が生じ、その分は損失となる。
【００３２】
（第３変形例）
図６は第３変形例を示す図であり、光学ガラス製ペンタプリズム６に代えて中空式のペンタプリズム５０を用いている。中空式ペンタプリズムは光学ガラスから成るプリズムではなく、反射鏡をプリズム反射面に用いるものであって複数の反射鏡５１，５２および５３で構成されている。反射鏡５１および５２は第１，第２反射面であるダハ面を構成しており、反射鏡５３は第３反射面を構成している。第３変形例では、第３反射面を構成する反射鏡５３の反射面側に第１の実施の形態と同様のホログラム７を貼り付ける。
【００３３】
光束Ｌの内の所定波長を有する光Ｌ１はホログラム７の回折効果によりＡＦ用撮像素子８へと導かれ、撮像面上に被写体像を結像する。一方、ホログラム７を透過した光Ｌ２は、反射鏡５３によりファインダ接眼レンズ９方向に反射される。第３変形例の場合には、ホログラム７を透過した光は反射鏡５３により全てファインダ接眼レンズ９に導かれるので、光分割の際の損失をさけることができる。
【００３４】
（第４変形例）
図７は第４変形例を示す図である。第４変形例では、分割した光束Ｌ１をペンタプリズムの上方に導くようにした。図７において、（ａ）は中空式ペンタプリズムの場合を示し、（ｂ）は光学ガラス製ペンタプリズムの場合を示す。ＡＦ用撮像素子８は、ペンタプリズム５０，６の上部に配設されている。ホログラム５７は、所定波長の光（Ｌ３）を上部に設けられたＡＦ用撮像素子８方向へ回折し、撮像面上に被写体像を結像するように設定されている。光束Ｌ３は反射鏡５１，５２と反射鏡５１との隙間を抜けてＡＦ用撮像素子８に達する。一方、ホログラム５７を透過して反射鏡５３で反射された光束Ｌ４は、ファインダ接眼レンズ９へと導かれる。
【００３５】
図７（ｂ）のように光学ガラス製ペンタプリズム６を用いる場合には、光束Ｌ３がペンタプリズム６の出射面を抜ける際にプリズム効果が発生する。そのため、プリズム効果を補正するための補正用プリズム５８を出射部分に挿入している。第４変形例では、ＡＦ用撮像素子８およびファインダ接眼レンズ９をペンタプリズム６，５０に関して異なる部位にそれぞれ配設することができるため、配置スペースの点で有利である。ただし、結像させる光学部材（ホログラム５７）から撮像面までの距離が小さくなるため、スクリーン像の投影倍率が小さくなる。そのため、図７に示すような配置構成の場合には、ＡＦ用撮像素子８としてより高い画素密度を有するものが必要とされる。
【００３６】
上述したように、第１の実施の形態では、ファインダ光学系に導かれた観察用光束Ｌを２つの光束（Ｌ１，Ｌ２）または（Ｌ３，Ｌ４）に分割し、光束Ｌ１，Ｌ２を用いたコントラスト方式により焦点調節を行うようにしたので、位相差方式で焦点調節を行う従来のカメラに比べてより高精度なＡＦを行うことができる。
【００３７】
なお、ホログラムや帯域通過コーティングを利用して特定の帯域の光を分離し、その光をＡＦ用光束として用いる場合には、特定周波数の光が除かれてしまうためにファインダに再現される像の色が実際の被写体と違う色に変化してしまうという問題がある。これを防ぐためには、ＡＦヘの波長選択性を狭帯域として、できるだけ色の変化を目立たないようにする方法が最も現実的である。例えば、５４０ｎｍを中心として３０ｎｍ前後の帯域の光を抜いたとしても、実用上目立った変化は感じられない。
【００３８】
別の方法としては、ＲＧＢの三色に対応してホログラム７，５７を三層構造とし、ＲＧＢ三色に対応した各狭帯域の光を三層の各ホログラムで反射して使用する方法も考えられる。その結果、ファインダ像の色彩変化を防ぐと同時に、ＡＦの波長依存性をなくすことができる。
【００３９】
一方、第１変形例で述べたように、第３反射面６ｂをハーフミラーで構成した場合には、光の損失という問題があるが、ファインダ像の色彩変化やＡＦの波長依存性という問題がない。そのため、光損失が受容できるレベルであれば、光分割を帯域分割ではなくハーフミラー式にすることも十分実用的である。
【００４０】
また、デジタルスチルカメラでは、可視光を含む６００ｎｍ以上の長波長光を赤外カットフィルタで除去しているので、６００ｎｍ以上の波長の光をＡＦ用に使用すことは、光量面から望ましいことであるといえる。ただし、この場合には６００ｎｍ以上の波長の光しか用いていないので、ＡＦの際に波長補正が必要となる。
【００４１】
−第２の実施の形態−
図８は本発明によるカメラの第２の実施の形態を示す図である。図８は、第１の実施の形態の図１と同様に一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラの焦点検出関係の構成を示したものである。なお、図８では図１と同一の部分には同一の符号を付し、以下では異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
図８において、メインミラー３の裏面側にはサブミラー６０が設けられている。サブミラー６０は、メインミラー３を透過した光束を反射してカメラ底部に設けられた焦点検出装置６１に導く。焦点検出装置６１の詳細は後述するが、第２の実施の形態のカメラでは、焦点検出装置６１の検出結果を利用した位相差方式による第１のＡＦ動作と、上述したＡＦ撮像素子８の撮像データを利用したコントラスト方式による第２のＡＦ動作との両方を用いることによって、合焦動作が速く、かつ、高精度に合焦させることができるようにした。
【００４３】
図９は焦点検出装置６１の構成を示す斜視図である。焦点検出装置６１は、視野マスク６２、フィールドレンズ６３、セパレータレンズ６４、およびＡＦセンサ６５を備えている。このカメラ１の場合には、図１０に示すように被写界中に一つのＡＦエリアＦを有しており、ＡＦセンサ６５はＡＦエリアＦに対応して一対のラインセンサ６５ａ，６５ｂを備えている。
【００４４】
視野マスク６２の中央に形成された開口６２ａによって矩形状に制限された光束は、水平方向に並べて配設されたセパレータレンズ６４ａおよび６４ｂによって２つに分割され、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂ上にそれぞれ結像される。
ラインセンサ対６５ａ，６５ｂ上に結像された一対の被写体像は、撮影レンズ２が一次結像面よりも前（被写体側）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、逆に一次結像面よりも後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る。
【００４５】
そして、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂ上に結像された被写体像が所定の間隔となるとき、被写体の鮮鋭像が一次結像面に位置する。したがって、この被写体像をラインセンサ対６５ａ，６５ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることにより、撮影レンズ２の焦点調節状態、つまり撮影レンズ２により鮮鋭な像が形成される位置が、一次結像面に対してどの方向にどれだけ離れているか、つまり、焦点ずれ量が求められる。
【００４６】
次に、一対の被写体像の相対距離の検出動作について説明する。図１１は、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂによる出力信号例を示す図である。図１１において、横軸はラインセンサ対の画素番号であり、縦軸は出力信号レベルである。ラインセンサ対６５ａ，６５ｂは、被写界のほぼ同じ領域の被写体像を撮像するので、各センサ６５ａ，６５ｂから各々出力される信号波形はほぼ等しくなる。例えば、各センサ６５ａ，６５ｂによる出力が最大となる画素番号を求めると、センサ対の画素サイズから換算して一対の被写体像の間隔が求められる。これにより、焦点ずれ量を求めることができる。ここで、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂに対する電荷蓄積時間は、センサ対の出力信号を８ビット分解能（０〜２５５）のＡ／Ｄ変換器を用いてＡ／Ｄ変換する場合に換算して表すと、出力信号の最大値が１２８程度になるように調節される。
【００４７】
図１２は図８に示したカメラのブロック図であり、図３と同様の部分には同一の符号を付した。コントローラ２８には、コントラスト方式によるＡＦ制御を行うＡＦ制御回路３４とは別に、焦点検出装置６１の検出結果に基づいて上述した位相差方式によるＡＦ制御を行うＡＦ制御回路６６が設けられている。半押しスイッチ２９がオンされると、コントローラ２８は以下のような手順でＡＦ動作を行わせる。
【００４８】
最初に、(1)焦点検出装置６１の検出結果に基づく位相差方式による合焦動作を行わせる。この段階では、高精度な焦点調節は行わず、精度は粗いが素早い焦点調節を行わせる。次いで、(2)ＡＦ用撮像素子８の撮像データに基づくコントラスト方式による合焦動作を行わせる。コントラスト方式による合焦動作は位相差方式による合焦動作に比べて合焦動作速度が遅いが、第１段階の合焦動作により粗い焦点調節が完了しているので、コントラスト方式だけで合焦を行わせる場合に比べて合焦時間は格段に短くなる。
【００４９】
前述したように、位相差方式の場合には合焦速度が速く、一方、コントラスト方式の場合には合焦精度が高い。第２の実施の形態では、位相差方式およびコントラスト方式を併用することによって両方式の長所を生かすことができる。すなわち、合焦精度が高く、かつ、合焦速度の速いＡＦ動作を実現することができる。
【００５０】
上述した実施の形態では、一眼レフ方式のデジタルスチルカメラを例に説明したが、本発明は、銀塩フィルムを用いる一眼レフカメラにも適用することができる。また、従来のＡＥ用の測光素子にＣＣＤのようなエリア型の撮像素子を使用し、測光素子の撮像データに基づいて、ＡＥだけでなく上述したようなコントラスト方式のＡＦを行わせるようにしても良い。
【００５１】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、光束Ｌは観測用光束を、ＡＦ用撮像素子８は撮像素子を、バンドパスフィルタ３２および加算回路３３は請求項１の演算手段を、ＡＦ制御回路３４は制御手段をそれぞれ構成する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一眼レフレックス方式のカメラにおいて、コントラスト方式による自動合焦動作を行わせるようにしたので、従来よりも高精度に合焦させることができる。
さらに、位相差方式の合焦動作およびコントラスト方式の合焦動作を順に実行して自動合焦動作を行わせるようにしたので、高速かつ高精度な自動合焦動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカメラの第１の実施の形態を示す図であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラの焦点検出関係の構成を示す図である。
【図２】図１のペンタプリズム部分の拡大図である。
【図３】カメラ１のブロック図である。
【図４】撮影レンズ２内に設けられたフォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。
【図５】第１の変形例を示す図であり、ペンタプリズム部分の拡大図である。
【図６】第３変形例を示す図である。
【図７】第４変形例を示す図であり、（ａ）は中空式ペンタプリズムの場合を示し、（ｂ）は光学ガラス製ペンタプリズムの場合を示す。
【図８】本発明によるカメラの第２の実施の形態を示す図である。
【図９】焦点検出装置６１の構成を示す斜視図である。
【図１０】被写界中のＡＦエリアＦを示す図である。
【図１１】ラインセンサ対６５ａ，６５ｂによる出力信号例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態のカメラのブロック図である。
【符号の説明】
１  一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ
２  撮影レンズ
３  メインミラー
４  ファインダスクリーン
５  撮像素子
６  ペンタプリズム
７，５７  ホログラム
８  ＡＦ用撮像素子
９  ファインダ接眼レンズ
１０  シャッタ
１２  反射板
２８  コントローラ
３２  バンドパスフィルタ
３３  積算回路
３４，６６  ＡＦ制御回路
４０  凹面鏡
５０  中空式ペンタプリズム
５１〜５３  反射鏡
６０  サブミラー
Ｌ，Ｌ１〜Ｌ４  光束
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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