(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界内の複数の焦点検出領域のそれぞれに対応して設けられる複数の光電変換手段と、
前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号に基づいて前記複数の光電変換手段による光電変換の動作を制御する光電変換制御手段と、
前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号に基づいて前記複数の焦点検出領域における撮影レンズの焦点調節状態を演算する演算手段と、
前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号がそれぞれ前記演算手段による演算に適する所定の値であるか否かを判定する判定手段と、
前記演算手段により前記複数の焦点検出領域における撮影レンズの焦点調節状態が演算された結果に基づき、前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節装置において、
前記判定手段により繰り返し行われる前記判定の回数を計数する計数手段と、
前記複数の光電変換手段の出力に基づいて、被写体に向けて光を発する光源を発光させるか否かを判定する発光判定手段と、
前記計数手段の計数結果が所定値に達するまでは、前記複数の光電変換手段からそれぞれ出力される信号のすべてが前記所定の値であることが前記判定手段によって判定されるまで、前記演算手段による演算を行わずに前記光電変換動作を繰り返し、すべての信号が前記所定の値である場合に前記演算手段による前記撮影レンズの焦点調節状態の演算を行うとともに、前記判定手段による前記判定が繰り返し行われている途中で前記発光判定手段が前記光源を発光させると判定した場合には、前記計数手段による計数結果を初期値にリセットして前記光源を発光させ、前記計数結果が所定値に達した場合は、前記判定手段により所定の値であると判定された光電変換手段から出力される信号に基づいて前記演算手段による前記焦点調節状態の演算を行う制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記複数の光電変換手段の各々は、入射する光量に応じた信号が出力される複数の画素を有しており、
前記判定手段は、前記複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号のうちの最大値が所定値近傍となった場合に前記所定の値であると判定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記複数の光電変換手段の各々は、入射する光量に応じた信号が出力される複数の画素を有しており、
前記判定手段は、前記複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号の平均値が所定値近傍となった場合に前記所定の値であると判定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
位相差式検出方式で焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記複数の焦点検出領域は、交差する焦点検出領域を含むことを特徴とする焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの自動焦点検出装置に於ける焦点検出方式の１つとして、位相差検出方式のものが知られている。この位相差検出方式は、撮影レンズにより形成される被写体像を瞳分割して一対のイメージセンサーアレイ上に再結像させ、イメージセンサーアレイの出力信号に基づいて各イメージセンサアレイ上に再結像される被写体像の相対的ずれ量を算出して撮影レンズの焦点位置を求めるものである。
【０００３】
上述の位相差検出方式による焦点検出において、焦点検出の可否や、検出された焦点位置の信頼性などは被写体の光輝度分布であるコントラストの高さに大きく依存している。つまり、各イメージセンサアレイ上に再結像される被写体像の相対的ずれ量を算出するにあたっては、各イメージセンサアレイから出力される信号にめりはりがあると相関が取り易くなる。
【０００４】
したがって被写体の有するコントラストを、各イメージセンサーから出力される信号にできるだけ高く反映させることにより焦点検出精度を高めることができる。このため、イメージセンサには駆動制御部が接続され、この駆動制御部により入射光量制御が行われる。
【０００５】
この入射光量制御について説明する。イメージセンサは、駆動制御部により蓄積動作と信号出力動作とを繰り返し行うように制御されるが、このときに蓄積動作に係る時間も制御される。一定照度の光がイメージセンサに入射する状態では、蓄積時間を延ばす程イメージセンサから出力される信号レベルは高まり、信号のめりはりがつく。しかし、入射光量が多すぎればイメージセンサから出力される信号は飽和してしまって信号のめりはりが無くなる。逆に、蓄積時間が短ければ信号レベルは低くなり、信号のめりはりが無くなる。このため、駆動制御部は、イメージセンサに入射する光の照度に応じて蓄積時間を変化させる。具体的には、前回の蓄積時間と、このときの蓄積動作に基づいてイメージセンサから出力される信号とに基づいて、次の蓄積動作に際しての蓄積時間を決定する。これを繰り返し行なって、イメージセンサから出力される信号が焦点検出に適した状態となるように収束させる。これが駆動制御部により行われる入射光量制御である。
【０００６】
ところで近年、撮影画面内の複数の領域で上述した焦点検出が可能な多点測距方式のものも知られている。この多点測距方式において、上記複数の領域のうち、どの領域に主要被写体が存在するかについては撮影者が手動選択するものと、焦点検出装置が自動的に判定するものとがある。
【０００７】
例えば、ユーザによる手動選択の場合はユーザが手動選択部材により選択した焦点検出領域に対応するイメージセンサーの出力に基づいて焦点検出演算を行い、その結果に基づいてレンズ駆動を行う。
【０００８】
焦点検出装置による自動選択が行われるものについては、例えば特開昭５９−１４６０２８号公報に開示されている。これは、焦点検出装置がすべての焦点検出領域において焦点検出演算を行って、その複数の演算結果のうちの最も至近のデフォーカス量を示した焦点検出領域を選択するようにするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記自動選択の場合において焦点検出領域の数が多いと、自動焦点検出動作開始から焦点検出領域の自動選択までに要する時間が長くなってしまうという問題があった。つまり、焦点検出開始直後の状態では上述の入射光量制御が収束しておらず、「焦点検出に適した状態」の出力が得られにくい。
【００１０】
上述の状態で焦点検出装置が焦点検出演算を行った場合、必ずしもすべての焦点検出領域で焦点検出演算結果が得られるとは限らない。この場合、ほとんどの焦点検出領域で演算結果が得られたにもかかわらず、たった１つの焦点検出領域に対応するイメージセンサの入射光量の制御が間に合わないために、焦点検出領域の選択ができなくなるような場合も有り得る。そのような場合、焦点検出装置はすべての焦点検出領域に関して上述した一連の焦点検出動作を繰り返し、焦点検出演算をやり直すことになる。この結果、焦点検出領域の自動選択完了までの所要時間が長くなってしまう。
【００１１】
本発明は、複数の焦点検出領域の中から焦点検出演算およびその演算結果に基づくレンズ駆動の対象とすべき焦点検出領域を自動選択するのに要する時間を短縮することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１に対応付けて本発明を説明する。
（１）  請求項１に記載の発明は、被写界内の複数の焦点検出領域のそれぞれに対応して設けられる複数の光電変換手段３１〜３６と；複数の光電変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号に基づいて複数の光電変換手段３１〜３６による光電変換の動作を制御する光電変換制御手段６および１２と；複数の光電変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号に基づいて複数の焦点検出領域における撮影レンズ１の焦点調節状態を演算する演算手段６と；複数の光電変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号がそれぞれ演算手段６による演算に適する所定の値であるか否かを判定する判定手段６と；演算手段６により複数の焦点検出領域における撮影レンズ１の焦点調節状態が演算された結果に基づき、撮影レンズ１の焦点調節を行う焦点調節装置に適用される。そして、判定手段６により繰り返し行われる判定の回数を計数する計数手段６と；複数の光電変換手段３１〜３６の出力に基づいて、被写体に向けて光を発する光源１６を発光させるか否かを判定する発光判定手段６と；計数手段６の計数結果が所定値に達するまでは、複数の光電変換手段３１〜３６からそれぞれ出力される信号のすべてが所定の値であることが判定手段６によって判定されるまで、演算手段６による演算を行わずに光電変換動作を繰り返し、すべての信号が所定の値である場合に演算手段６による撮影レンズ１の焦点調節状態の演算を行うとともに、判定手段６による判定が繰り返し行われている途中で発光判定手段６が光源１６を発光させると判定した場合には、計数手段６による計数結果を初期値にリセットして光源１６を発光させ、計数結果が所定値に達した場合は、判定手段６により所定の値であると判定された光電変換手段３１〜３６から出力される信号に基づいて演算手段６による焦点調節状態の演算を行う制御手段６とを備えることにより上述の目的を達成する。
（２）  請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の焦点調節装置において、複数の光電変換手段３１〜３６の各々が入射する光量に応じた信号が出力される複数の画素を有しており；判定手段６は、複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号のうちの最大値が所定値近傍となった場合に所定の値であると判定するものである。
（３）  請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の焦点調節装置において、複数の光電変換手段３１〜３６の各々が入射する光量に応じた信号が出力される複数の画素を有しており；判定手段６は、複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号の平均値が所定値近傍となった場合に所定の値であると判定するものである。
（４）  請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、位相差検出方式で焦点調節を行うものである。
（５）  請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、複数の焦点検出領域は、交差する焦点検出領域を含むものである。
【００１３】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
−  焦点調節装置の構成  −
本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成を示す図１および被写界中の焦点検出領域を示す図２を参照し、本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成について説明する。被写界中の複数の焦点検出領域３１Ａ、３２Ａ、…、３６Ａ（図２）に対応する位置からの光束は、図１に示すように対物レンズ１を通り、焦点検出光学系２を通って各焦点検出領域に対応して配設されるイメージセンサ３１、３２、…、３６上に結像される。本実施の形態において、焦点検出光学系およびイメージセンサ群３等で構成される焦点検出ユニット２０は、位相差検出方式のものである。なお、焦点検出ユニット２０の構成およびこの焦点検出ユニット２０による焦点検出の原理については後で説明する。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換部４は、イメージセンサ群３から順次出力される信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換して演算部６に入力する。ピーク検出部５は、イメージセンサ群３から順次出力される信号のピーク値を各イメージセンサごとに検出し、このピーク値はＡ／Ｄ変換部４でディジタルデータに変換されて演算部６に出力される。
【００１６】
演算部６は、Ａ／Ｄ変換部４でＡ／Ｄ変換されたイメージセンサ３１、３２、…、３６の出力信号に基づいて焦点検出演算を行い、各焦点検出領域におけるデフォーカス量を算出する。この演算部６は、デフォーカス量の算出結果に基づいて焦点調節を行う対象とすべき焦点検出領域を選択する。演算部６はまた、イメージセンサ３１、３２、…、３６の制御データと出力とに基づいて補助光発光の要否を判定する。
【００１７】
イメージセンサ駆動制御部１２は、演算部６からの出力に基づいてイメージセンサ群３を駆動制御する。レンズ駆動制御部１３は、演算部６から出力された制御信号に基づいてモータ１４を駆動し、対物レンズ１を合焦駆動する。補助光駆動制御部１５は、演算部６による補助光要否判定結果に基づいて補助光投光部１６より補助光を発光させる。
【００１８】
−  焦点検出ユニットによる焦点検出の動作原理  −
図３を参照し、焦点検出ユニット２０の構成およびこの焦点検出ユニット２０による焦点検出動作の原理について説明する。なお、焦点検出ユニット２０は、図１に示されるようにイメージセンサ３１、３２、…、３６からなるイメージセンサ群３を有するものであるが、図３ではイメージセンサ３１のみを示して説明をする。
【００１９】
焦点検出ユニット２０は、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、開口マスク４００、再結像レンズ５０１および５０２、そしてイメージセンサ３１などで構成される。なお、再結像レンズ５０１、５０２は、各イメージセンサ３１、３２、…、３６に対応して設けられるが、図３ではイメージセンサ３２、…、３６と同様に図示を省略する。
【００２０】
領域１００は対物レンズ１（図１）の射出瞳である。また、領域１０１、１０２は、開口マスク４００に穿設される開口部４０１、４０２をフィールドレンズ３００によって領域１００上に逆投影した像の存する領域である。なお、赤外光カットフィルタ７００の位置は視野マスク２００の右側でも左側でも構わない。
【００２１】
領域１０１、１０２を介して入射した光束は、フィルム等価面６００上で焦点を結んだ後、赤外光カットフィルタ７００、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、開口部４０１、４０２および再結像レンズ５０１、５０２を通りイメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂ上に結像する。
【００２２】
これらイメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂ上に結像した一対の被写体像は、対物レンズ１がフイルム等価面６００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、逆にフイルム等価面６００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。そして、イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂ上に結像した被写体像が所定の間隔となるときに被写体の鮮鋭像はフイルム等価面６００上に位置する。したがってこの一対の被写体像をイメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂ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対物レンズ１の焦点調節状態、つまり対物レンズ１により鮮鋭な像が形成される位置が、フイルム等価面６００に対してどの方向にどれだけ離れているか、つまりずれ量が求められる。以下、本明細書中ではこのずれ量を「デフォーカス量」と称する。図３において焦点検出領域は、イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂが再結像レンズ５０１、５０２によって逆投影されて、フイルム等価面６００の近傍で重なった部分に相当する。
【００２３】
次に、イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂより出力されるデフォーカス量を求める演算処理方法について述べる。イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂは、それぞれ複数の光電変換素子から成っており、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のデータ列ａ１、ａ２、…、ａｎ、ｂ１、ｂ２、…、ｂｎを出力する。そしてそれぞれのデータ列を相対的に所定のデータ分Ｌずつシフトしながら相関演算を行う。具体的には相関量Ｃ（Ｌ）を式（１）で算出する。
【数１】
0004134382.tif 000002
【００２４】
ここでＬは上述のごとくデータ列のシフト量にあたる整数であり、初項ｋと最終項ｒはシフト量Ｌに依存して変化させてもよい。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に、図３に示すフィールドレンズ３００および再結像レンズ５０１、５０２からなる光学系の諸元数値や、イメージセンサアレイ３１ａ、３１ｂの光電変換素子のピッチ幅など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。しかしながら相関量Ｃ（Ｌ）は、図４（ｃ）の白丸で示される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Ａ、Ｂの光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。
【００２５】
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極小値Ｃexを算出し、綿密な焦点検出を行う方法が提案されている。（特開昭６０−３７５１３号公報参照）。これは図４（ｃ）を部分的に拡大した図５に示すように極小値である相関量Ｃ0とその両側のシフト量での相関量Ｃ1、Ｃ-1によって算出する方法で、極小値Ｃexを与えるシフト量Ｆｍとデフォーカス量ＤＦは次式により求められる。
【数２】
Ｆｍ ＝Ｌ＋ＤＬ／Ｅ                           …  式（２）
ＤＦ＝Ｋｆ＊Ｆｍ                              …  式（３）
Ｅ＝ＭＡＸ｛（Ｃ1−Ｃ0）、（Ｃ-1−Ｃ0）｝     …  式（４）
ＤＬ＝（Ｃ-1−Ｃ1）／２                       …  式（５）
Ｃex＝Ｃ0−｜ＤＬ｜                           …  式（６）
ここでＭＡＸ｛Ｃａ、Ｃｂ｝は、ＣａとＣｂのうちの大きい方を選択することを意味し、Ｋｆは図３に示す光学系およびイメージセンサアレイの光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数である。
【００２６】
こうして得られたデフォーカス量ＤＦが真にデフォーカス量を示しているのか、それとも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、次の条件を満たした時にデフォーカス量は信頼ありとする。
【数３】
Ｅ＞Ｅ１              …  式（７）
かつ
Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１      …  式（８）
ここでＥ１、Ｇ１は所定値である。
【００２７】
Ｅは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信頼性が高いことになり、Ｃｅｘ／Ｅは像の一致度に主に依存し、０に近い程信頼性が高いことになる。そして信頼性ありと判定されるとデフォーカス量ＤＦに基づいて対物レンズ１を駆動する。
【００２８】
−  イメージセンサから出力される信号の調節  −
以上のような焦点調節状態の検出ができるか否か、あるいは得られた検出結果の信頼性などは被写体の光輝度分布であるコントラストの高さに大きく依存している。したがって被写体の有するコントラストを最適にイメージセンサ出力に反映させる必要がある。
【００２９】
例えば図６（ａ）のようなパターンがイメージセンサ群３を構成するいずれかのイメージセンサでとらえられた場合、このイメージセンサからは図６（ｃ）のような信号が出力されるのが望ましい。なお、図６において、Ｖsatは光電変換素子の飽和電圧を示す。
【００３０】
図６（ｃ）に示される理想状態に対し、蓄積時間が短いと図６（ｂ）のようにコントラストが低くなってしまう。逆に蓄積時間が長いと図６（ｄ）のように本来あるべきコントラストがなくなってしまうこともある。そのため、イメージセンサから出力される信号が適当な大きさ、すなわち後述する焦点検出演算に適した大きさとなるように制御する必要がある。このために行われるのが蓄積時間の制御である。この蓄積時間の制御は、前回の蓄積動作における蓄積時間とイメージセンサから出力される信号のレベルに基づいて次回の蓄積動作における出力のピーク値等が適当な値になるような蓄積時間を算出して制御を行うものである。これにより、イメージセンサから出力される信号にコントラストが得られるようにする。
【００３１】
例えばイメージセンサから図６（ｂ）のような出力が得られ、その時の蓄積時間がＴｂ、ピーク出力（イメージセンサから出力される信号のうちのピーク値）がＶｂであったとする。この場合、次回の蓄積動作によってイメージセンサから図６（ｃ）に示されるような出力を得るには蓄積時間Ｔｃを以下の式で求めればよい。
【数４】
Ｔｃ＝（Ｖｃ／Ｖｂ）×Ｔｂ      …  式（９）
【００３２】
式（９）において、Ｖｃは次回の蓄積動作における目標ピーク出力値である。この目標ピーク出力値Ｖｃは、カメラの組立／調整工程においてイメージセンサ３１、３２、…、３６で飽和状態を作り出し、その時のイメージセンサ出力をＶsatとして、以下の式よりＶｃを算出してカメラ内部に記憶する。
【数５】
Ｖｃ＝Ａ×Ｖsat     …  式（１０）
Ａは１未満の正の実数であり、このＡの大きさでイメージセンサから出力される信号のレベルが決定する。つまり、このＡが小さいとイメージセンサから出力される信号のコントラストが常に低くなってしまい、逆に大きいと被写体の明るさが少し明るく変化しただけでイメージセンサから出力される信号はすぐに飽和してしまう。
【００３３】
以下、本明細書中では式（９）に基づいて次回の蓄積動作における蓄積時間を定めることを以後「ＡＧＣ処理をする」（Automatic Gain Control）と称する。また、目標ピーク出力値Ｖｃを「ＡＧＣ目標値」と称する。
【００３４】
ここで演算部６によるＡＧＣ可否判定動作について説明する。演算部６は、イメージセンサ３１、３２、…、３６のそれぞれから順次出力される各信号のピーク値検出結果を、Ａ／Ｄ変換部４を介してピーク検出部５より入力する。そして、これらのピーク値に基づき、イメージセンサ３１、３２、…、３６の出力がすべてＡＧＣのかかった状態にあるか否かを判定する。ここで「ＡＧＣがかかっている」とは、例えば各イメージセンサに対応するピーク値毎に以下の式が成り立つか否かで判断する。
【数６】
｜Ｖpeak−Ｖｃ｜＜Ｂ        …    式（１１）
ここでＶpeakは各イメージセンサ毎に出力される信号のピーク値、Ｖｃは上述した各イメージセンサ毎のＡＧＣ目標値、Ｂは許容値である。許容値Ｂについては、イメージセンサ毎に設定してもよい。
【００３５】
上述のＡＧＣ可否判定動作において演算部６は、早く蓄積を終了したイメージセンサから順にＡＧＣがかかった状態にあるか否かを判定するものであってもよい。あるいは、ピーク検出部５を経ずに、Ａ／Ｄ変換部４を介して各イメージセンサ毎の全画素の信号を入力し、この全画素の信号の中からピーク値を求め、ＡＧＣがかかった状態にあるか否かを判定してもよい。
【００３６】
なお、ＡＧＣ可否判定動作に際して演算部６は、イメージセンサから出力される信号のピーク値ではなく、平均値に基づくものであってもよい。
【００３７】
−  焦点検出演算手順  −
図１および図７を参照して演算部６で実行される焦点検出演算プログラムについて説明する。図７のフローチャートに示される焦点検出演算プログラムは、不図示のレリーズ釦を撮影者が半押しすることにより演算部６で実行が開始される。
【００３８】
ステップＳ１で演算部６は、イメージセンサ駆動制御部１２に対して各イメージセンサの蓄積時間の初期値Ｔ0を与える。Ｔ0は適当な所定値でもよいし、被写体が明るい場合であってもイメージセンサ出力が飽和しないように、最短蓄積時間としてもよい。また、露出制御用の測光素子出力に基づいて各イメージセンサ毎に最適な初期値Ｔ0を算出してもよい。
【００３９】
ステップ２で演算部６は、ＡＧＣ可否判定部の全体ＡＧＣフラグを０に、そしてＡＧＣカウントを１にセットする。全体ＡＧＣフラグは、すべてのイメージセンサ出力にＡＧＣがかかっているか否かを示すフラグであり、１ならばすべてのイメージセンサ出力にＡＧＣがかかっていることを、０ならばＡＧＣがかかっていないイメージセンサが存在することを意味する。また、ＡＧＣカウントは、図７のプログラムが実行を開始してからＡＧＣ動作が何回行われたかを記録するためのカウンタである。
【００４０】
ステップＳ３において演算部６は、イメージセンサ駆動制御部１２に制御信号を発する。これを受けてイメージセンサ駆動制御部１２は、設定されたＣＣＤ制御データすなわち蓄積時間に基づいて蓄積動作を行うようにイメージセンサ３１、３２、…、３６に駆動信号を発する。ステップＳ４において演算部６は、全体ＡＧＣフラグが０であるかどうかを判定する。そしてステップＳ４の判定が肯定されるとステップＳ５に進む。
【００４１】
ステップＳ５において演算部６は、早く蓄積の終了したイメージセンサから順にピーク検出回路５で検出されてＡ／Ｄ変換部４でＡ／Ｄ変換されたピーク出力を入力する。ステップＳ６において演算部６は、全イメージセンサでＡＧＣがかかったか否か、またはＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達したか否かを判定する。そしてステップＳ６での判定が否定されると演算部６は、ステップＳ７でＡＧＣカウントをインクリメント（ＡＧＣカウントを１増加）してステップＳ９に進む。一方、ステップＳ６の判定が肯定されると演算部６は、ステップＳ８でＡＧＣ全体フラグを１にセットしてステップＳ９に進む。以上、ステップＳ５およびステップＳ６が先に説明したＡＧＣ可否判定動作に相当する。ステップＳ９において演算部６は、ＣＣＤ制御データの設定を行う。つまり、演算部６は今回の各イメージセンサの蓄積時間と出力に基づいてＡＧＣ処理をする。
【００４２】
ステップ１０で演算部６は、イメージセンサ３１、３２、…、３６の蓄積時間と出力から被写体の輝度を予測して、暗い場合は補助光の必要ありと判定する。ステップＳ１１において演算部６は、ステップＳ１０での判定を受けて消灯状態にある補助光を点灯状態へ切り換えるかどうかについて判定する。演算部６は、ステップＳ１１での判定が否定される（既に補助光を点灯させる状態に切り換えられているか、補助光を点灯状態に切り換える必要のない場合がこれに相当する）とステップＳ３に戻る一方、肯定されるとステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットしてステップＳ３に戻る。ステップＳ１１での判定が肯定されると、演算部６は以後ステップＳ３で行われるイメージセンサ３１、３２、…、３６の蓄積動作に同期して補助光駆動制御部１５に制御信号を発して補助光投光部１６を点灯させる。なお、ステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットする理由については後で説明する。
【００４３】
ステップＳ４での判定が否定された場合に行われる演算部６の処理について説明する。ステップＳ４においてＡＧＣ全体フラグ＝０ではない、つまりすべてのイメージセンサ３１、３２、…、３６から出力される信号にＡＧＣがかかったと判定されると演算部６はステップＳ１３に分岐する。ステップＳ１３において演算部６は、自動選択領域が未定か否かについて判定する。イメージセンサ３１、３２、…、３６から出力される信号のうち、どの信号に基づいて焦点検出演算を行うのかがまだ決まっていない場合、演算部６はステップＳ１４に分岐する。
【００４４】
演算部６は、ステップＳ１４においてイメージセンサ３１、３２、…、３６のうち、蓄積動作を終えたイメージセンサから順にＡ／Ｄ変換部４を介して信号を入力し、この信号に基づいてステップＳ１５で焦点検出演算を行う。
【００４５】
ステップＳ１６において演算部６は、すべてのイメージセンサから信号を入力し終えたかどうかを判定し、否定されればステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１６の判定が肯定された場合には、演算部６はステップＳ１７に進む。
【００４６】
ステップＳ１７において演算部６は、すべてのイメージセンサ３１、３２、…、３６からの出力に基づく焦点検出演算結果に基づき、自動選択領域を決定する。すなわち演算部６は、以後どのイメージセンサから出力される信号に基づいて焦点検出演算を優先して行うかを決定する。この決定に際し、たとえば最も近距離に被写体の存在する焦点検出領域に対応するイメージセンサから出力される信号に基づいて焦点検出演算を行うよう決定してもよい。あるいは、現状の対物レンズ１（図１）の焦点調節状態に対して最も近い（デフォーカス量の小さい）位置に被写体の存在する焦点検出領域に対応するイメージセンサから出力される信号に基づいて焦点検出演算を行うよう決定してもよい。
【００４７】
ステップＳ１８において演算部６は、決定された自動選択領域に対応するイメージセンサから出力される信号から算出された焦点検出演算結果に基づき、レンズ駆動制御部１３に制御信号を発する。これを受けてレンズ駆動制御部１３は、モータ１４を介して対物レンズ１を駆動する。そして演算部６は、ステップＳ１８での処理を終えてステップＳ９に進む。
【００４８】
ステップＳ１３における判定が否定された場合、すなわち自動選択領域が既に決まっている場合、演算部６はステップＳ１９に分岐する。ステップＳ１９において演算部６は、選択された領域に対応するイメージセンサからＡ／Ｄ変換部４を介して信号を入力し、この信号に基づいてステップＳ２０で焦点検出演算を行う。
【００４９】
ステップＳ２１において演算部６は、ステップＳ１９実行時点で選択されていた領域に対応するイメージセンサ以外のイメージセンサから読み出しを行うか否かを判定する。この判定が肯定された場合、演算部６は新たな領域を選択してステップＳ１９に戻る。なお、ステップＳ２１における演算部６の判定動作の詳細については後で説明する。
【００５０】
ステップＳ２１における判定が否定された場合、演算部６はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において演算部６は、ステップＳ２０で算出された焦点検出演算結果に基づき、レンズ駆動制御部１３に制御信号を発する。これを受けてレンズ駆動制御部１３は、モータ１４を介して対物レンズ１を駆動する。
【００５１】
ステップＳ２３において演算部６は、焦点検出演算の対象外のイメージセンサから出力される信号それぞれのピーク値をピーク検出部５よりＡ／Ｄ変換部４を介して入力し、ステップＳ９に進む。このピーク値は、ステップＳ９におけるＡＧＣ処理で用いられる。
【００５２】
演算部６により実行される以上の焦点検出演算プログラムについて総括して説明する。演算部６は、ステップＳ６の判定結果に基づき、ステップＳ８で全体ＡＧＣフラグが１にセットされるまでの間、図７のステップＳ３〜Ｓ７、Ｓ９〜Ｓ１２で形成されるループを循環する。このときには焦点検出演算は行われていない。そして、すべてのイメージセンサから出力される信号にＡＧＣがかかるか、あるいはＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達した場合にはステップＳ４からステップＳ１３に分岐して焦点検出演算を行う。このとき、自動選択領域が未定であればステップＳ１３〜Ｓ１８が実行されて焦点検出領域の選択と、その焦点検出領域に対する焦点調節が行われる。一方、自動選択領域が決まっていればステップＳ１９〜Ｓ２３が実行される。つまり、イメージセンサから出力される信号のすべてが所定の条件を満足、すなわちＡＧＣがかかって焦点検出演算に適した状態になったことが判定されてから焦点検出演算を行う。これにより、焦点検出演算とその演算結果に基づくレンズ駆動を行う対象とすべき焦点検出領域を複数の焦点検出領域の中から選択する動作を短時間のうちに行うことができる。
【００５３】
演算部６により実行される以上の焦点検出演算プログラムについてさらに説明する。
【００５４】
図７に示す焦点検出演算プログラムが実行される間、撮影シーンや被写体の輝度は一定とは限らない。したがって、一度全体ＡＧＣフラグが１にセットされた後に、あるイメージセンサのＡＧＣがかからなくなることも有り得る。これに対して、ステップＳ８において全体ＡＧＣフラグが１にセットされた場合、以降のステップＳ４での判定結果に基づく分岐先は常にステップＳ１３となる。つまり、一度全体ＡＧＣフラグが１にセットされた場合、以降はステップＳ６の判定を行わないが、これは以下の理由による。
【００５５】
先に述べたように、被写体の輝度や輝度分布は常に一定であるとは限らないので、上述のＡＧＣがかからなくなったあるイメージセンサ以外はすべてＡＧＣがかかっているにもかかわらず、焦点検出演算を行わずにＡＧＣを繰り返した場合、半押しｏｎからレンズ駆動完了までに要する時間が長くなる。これは大事なシャッターチャンスを逃すことにもなりかねない。そこで輝度の変化の激しい領域についてはＡＧＣがかからなくてもやむを得ないとして、この領域に対するＡＧＣを無視する方が得策である。図７に示す焦点検出演算プログラムでは、全体ＡＧＣフラグが一度１にセットされた後にあるイメージセンサのＡＧＣがかからなくなったとしても、ＡＧＣのかかっている残りのイメージセンサからの出力に基づいて焦点検出演算を行うようにすれば、このような不具合を生じることがない。
【００５６】
以上に説明したのと同様の理由によりステップＳ６の判定が行われる。すなわち、ステップＳ６およびＳ８では全イメージセンサのＡＧＣがかかるか、ＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達するか、いずれかの場合に全体ＡＧＣフラグを１にセットする。つまり、被写体が暗い場合のようにＡＧＣのかかりにくいイメージセンサに対していつまでもＡＧＣを繰り返すと、半押しＯｎからレンズ駆動完了までに要する時間が長くなるという不具合を生じる。図7に示す焦点検出演算プログラムでは、ＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達すると、それ以上光電変換動作を繰り返すことは無いため、このような不具合を生じることがない。また、この場合、ＡＧＣのかかっているイメージセンサからの出力に基づいて焦点検出演算を行うようにしてもよい。
【００５７】
ステップＳ１１において補助光を消灯から点灯を切り換えると判定された場合、演算部６はステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットするが、この理由について以下に説明する。
【００５８】
図７の焦点検出演算プログラムの実行が開始されてからステップＳ１１で補助光を消灯から点灯に切り換えると判定するまでの間に、ステップＳ３〜Ｓ１２の処理は何度か繰り返されている可能性がある。そして、このときまでにＡＧＣのかかっているイメージセンサも存在しうる。
【００５９】
一方、補助光を点灯させた場合には被写体の輝度が変わるので、補助光の点灯前にＡＧＣのかかっていたイメージセンサも補助光の点灯直後はＡＧＣがかからなくなる可能性が大きい。この状態でＡＧＣカウントが所定回数Ｓthlに達した場合、ほとんどのイメージセンサでＡＧＣがかからないまま焦点検出演算を行うことになり、焦点検出演算結果の信頼性も低下する。
【００６０】
そこで演算部６は、ステップＳ１１において補助光を消灯から点灯に切り換えると判定した場合に、ステップＳ１２でＡＧＣカウントを１にリセットする。これにより補助光点灯状態におけるＡＧＣの処理を繰り返し行うことを可能とし、上述の不具合を防止する。
【００６１】
ステップＳ２１における演算部６の判定動作について説明する。ステップＳ２１は、選択されたイメージセンサが同一の被写体をとらえているかどうかを判定するためのものである。つまり、この判定は前回までの焦点検出動作の結果（主要被写体はカメラに対して静止しているか、動いているとすればどの方向にどれくらいの速度で動いているか、レンズ駆動はどのくらの速度で行われているか等）に基づいて行われる。そして、上述した前回までの焦点検出動作の結果から予測されるデフォーカス量に対して今回の焦点検出動作の結果が近ければ同一の被写体をとらえていると判定できる。逆に、予想されるデフォーカス量に対して今回の焦点検出動作の結果が大きく異なる場合、選択された焦点検出領域から捕捉すべき被写体が外れていると考えられる。演算部６は、選択された焦点検出領域から捕捉すべき主要被写体が外れていると予測される場合、ステップＳ２１で別センサの読み出しを行うと判定するとともに、次はどのイメージセンサからの出力に基づいて焦点検出演算を行うかを決定する。
【００６２】
このようにしてステップＳ２１からステップＳ１９に分岐した場合、演算部６はステップＳ２１で上述のように決定されたイメージセンサからＡ／Ｄ変換部４を介して信号を入力し、この信号に基づいてステップＳ２０で焦点検出演算を行う。
【００６３】
上記ステップＳ１９〜Ｓ２１のフローに関し、すべての焦点検出領域に対応するイメージセンサから信号を読み出して焦点検出演算を行い、予測されるデフォーカス量に最も近い結果が得られた焦点検出領域を以降の自動選択領域としてもよい。あるいは所定順番にしたがってイメージセンサからの信号の読出および焦点検出演算を行い、予想されるデフォーカス量に近い結果が得られた時点で自動選択領域を決定し、以降の読出を打ち切るものであってもよい。
【００６４】
以上の実施の形態の説明において、イメージセンサ群３はイメージセンサ３１、３２、…、３６を有するものであったが、このイメージセンサは複数であればその数を問わない。また焦点検出領域については図２に示す例に限定されるものではない。
【００６５】
以上の発明の実施の形態と請求項との対応において、イメージセンサ群３が光電変換手段を、演算部６およびイメージセンサ駆動制御部１２が光電変換制御手段を、演算部６が判定手段、演算手段、計数手段および発光判定手段を、対物レンズ１が撮影レンズを、補助光投光部１６が光源をそれぞれ構成する。さらに、演算部６により実行される図７の焦点検出演算プログラムと請求項との対応を以下に説明すると、ステップＳ９およびステップＳ３が光電変換制御手段を、ステップＳ４が判定手段を、ステップＳ１５およびステップＳ２０が演算手段を、ステップＳ７が計数手段を、ステップＳ１０およびＳ１１が発光判定手段をそれぞれ構成する。
【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したように、
（１）  請求項１に記載の発明によれば、光電変換手段からそれぞれ出力される信号のすべてが所定の条件を満足していると判定されると撮影レンズの焦点調節状態の演算を行うようにしたので、焦点検出演算とその演算結果に基づくレンズ駆動の対象とすべき焦点検出領域を複数の焦点検出領域の中から選択する動作を短時間のうちに行うことができる。
（２）  請求項２に記載の発明によれば、光電変換手段から複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号の最大値が所定値近傍となった場合に撮影レンズの焦点調節状態の演算を行うようにしたので、光電変換手段から出力される信号が飽和することもなく、逆に信号が小さすぎることもない状態で焦点調節状態の演算を行うことができる。したがって、焦点調節精度を高めることが可能となる。（３）  請求項３に記載の発明によれば、複数の画素のそれぞれに対応して出力される信号の平均値が所定値近傍となった場合に撮影レンズの焦点調節状態の演算を行うようにしたので、光電変換手段から出力される信号が小さすぎることのない状態で焦点調節状態の演算を行うことができる。したがって、焦点調節精度を高めることが可能となる。
（４）  請求項４に記載の発明によれば、判定手段により繰り返し行われる判定の回数が所定回数に達した場合には、判定手段が所定の条件を満足していると判定した光電変換手段から出力される信号に基づいて撮影レンズの焦点調節状態の演算を行うので、より迅速に焦点調節を行うことができる。
（５）  請求項５に記載の発明によれば、判定手段による判定が繰り返し行われている途中で発光判定手段が光源を発光させると判定した場合には、計数手段による計数結果を初期値にリセットして光源を発光させることにより、光源の発光による被写体の輝度の変化に対応して高精度の焦点調節演算結果を得ることができる、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る焦点調節装置の構成を示すブロック図。
【図２】被写界中の焦点検出領域を説明する図。
【図３】位相差検出方式の焦点検出装置の光学系およびイメージセンサを示す図。
【図４】  一対のイメージセンサから出力される信号に対して相関演算を行う様子を説明する図であり、（ａ）および（ｂ）がイメージセンサの出力信号の一例を示し、（ｃ）が相関量の変化を示すグラフである。
【図５】  相関演算によりデフォーカス量を求める様子を説明する図である。
【図６】イメージセンサから出力される信号を説明する図であり、（ａ）が被写体のコントラストパターンを示し、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）が（ａ）のパターンをとらえたイメージセンサより出力される信号が蓄積時間に応じて変化する様子を示す。
【図７】演算部で実行される焦点検出演算プログラムを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１      対物レンズ
２      焦点検出光学系
３      イメージセンサ群
４      Ａ／Ｄ変換部
５      ピーク検出部
６      演算部
１２    イメージセンサ駆動制御部
１３    レンズ駆動制御部
１４    モータ
１５    補助光駆動制御部
１６    補助光投光部
【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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