(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファインダ上の一の焦点検出領域に対応する第１のセンサ列の出力から第１のデフォーカス量を検出するとともに、前記第１のセンサ列とは位相がずれた関係にあって前記一の焦点検出領域に対応する第２のセンサ列の出力から第２のデフォーカス量を検出する焦点状態検出手段と、
前記検出された第１、第２のデフォーカス量とが第１の差のときには当該第１および第２のデフォーカス量に基づいて焦点位置を制御し、前記検出された第１、第２のデフォーカス量の差が前記第１の差より大きい第２の差のときには当該第１のデフォーカス量または第２のデフォーカス量に基づいて焦点位置を制御する制御手段とを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１、第２のデフォーカス量の差が所定値よりも小さい場合は、前記第１、第２のデフォーカス量の平均を、前記一の焦点検出領域に対応するデフォーカス量と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】
前記複数のセンサ列に結像される像のコントラスト、又は対を成す２像の一致度を基に複数のデフォーカス量の信頼度を判定する判定手段を有し、
前記制御手段は、前記判定手段による信頼度に基づいて焦点位置を制御する際のデフォーカス量を変えることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第１のセンサ列、第２のセンサ列はそれぞれ一対のセンサ列から構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、該焦点検出装置からの出力を基に光学系を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項５に記載の焦点調節装置を有する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、実質的に同一部分に対して、それぞれ独立に焦点状態を検出する焦点状態検出手段を有した焦点検出装置、該焦点検出装置を具備した焦点調節装置及び該焦点調節装置を具備したカメラの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、焦点検出の原理を説明する為に、対物レンズと焦点検出装置のみを取り出し、展開して示した図である。
【０００３】
同図において、１０８は焦点検出装置、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は二つのレンズ１１１−１，１１１−２から成る２次結像系、１１２は２次結像系１１１の二つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応してその後方に配置された二つのセンサ列１１２−１，１１２−２を含むセンサ部、１１３は２次結像系１１１の二つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応して配置された二つの開口部１１３−１，１１３−２を有する絞り、１１４は分割された二つの領域１１４−１，１１４−２を含む対物レンズ１０１の射出瞳である。
【０００４】
尚、フィールドレンズ１１０は、対物レンズ１０１の射出瞳１１４の領域１１４−１，１１４−２に対応して絞り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、射出瞳１１４の各領域１１４−１，１１４−２を透過した光束１１５−１，１１５−２が二つのセンサ列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。
【０００５】
上記焦点検出装置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にある場合、即ち対物レンズ１０１側にある場合には、二つのセンサ列１１２−１，１１２−２上にそれぞれ形成される光量分布が互いに近づいた状態となり、又対物レンズ１０１の結像点が予定焦点面の後側にある場合、二つのセンサ列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。しかも二つのセンサ列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。この焦点はずれの方向とはずれ量に応じてレンズ系の位置を移動して、そのはずれ量をほぼ零となるように設定して、焦点検出の動作を終了する。
【０００６】
この様な焦点検出装置１０８を組み込んだカメラにおいては、図１６に示す様に、焦点検出領域Ｂは撮影画面Ａに対し狭く一次元的な範囲となる。これは光電変換素子１１２中、１組のラインセンサ列１１２−１，１１２−２を用いての検出装置であることで決定される。
【０００７】
この種の焦点検出装置において、焦点検出光学系から導かれる光量分布を受光する受光素子に、第１センサと、該第１センサよりも光量に対する検出感度の高い第２センサを並設し、低輝度でも焦点検出が可能としたカメラがある。
【０００８】
さらに、連続撮影中はこれらのセンサのうち、第２センサを優先的に使用することによって高速連続撮影を可能にするカメラ（特開平６−１８６４７３号）や、被写体の移動速度が一定以上の場合は第２センサを使用したり（特開平６−２６５７７４号）、通常は第１センサを使用し第１センサの信号出力に基づく焦点検出結果が不能または信頼性が低い場合は、第２センサの信号出力に基づく焦点検出を行う（特開平７−１４６４３４号）カメラなどがこれまでに開示されている。
【０００９】
一方、図１７は焦点検出領域の拡大を行った例で、撮影画面Ａに対して、焦点検出領域Ｂが三つの領域になっている。これは図１６での検出領域に対して直交方向に３箇所領域を増したものである。この図１７に示した焦点検出領域を増加した例を図１８に示しており、図示の様に、複数のセンサ列対Ｃ〜Ｈを備えた光電変換素子と、それに対応した不図示の焦点検出光学系を用いることで実現される。
【００１０】
焦点検出領域が複数設定された焦点検出装置において、焦点検出領域を選択するモードとして、自動選択モードと手動選択モードとを備え、自動選択モードが選択されると、各焦点検出領域毎に一部のセンサ列のみを駆動して焦点検出を行い、所定の条件を満たす焦点検出結果で撮影レンズを駆動する焦点検出装置が、特開平８−２６２３１９号にて開示されている。
【００１１】
さらに、複数の領域における焦点状態をそれぞれ独立に検出する焦点検出装置における焦点検出領域の選択を迅速行わせると共に、正確な焦点検出を可能にする為に、複数の焦点検出結果のうち、最先に得られたものが所定の基準を満たしていれば、他の焦点検出結果とは無関係に最先に得られた焦点検出結果を最終的な焦点検出出力とする焦点検出装置が、特開平５−０４５５７６号に開示されている。
【００１２】
以上は一次元のセンサ列、即ちラインセンサを用いての焦点検出装置であり、焦点検出領域は各センサ列の受光部に対応する視野となり、‘線’の組合せ以上のものではない。
【００１３】
そこで、更なる検出領域の拡張を目指した場合、必然的に二次元的に広がった受光部を有する光電変換素子、即ちエリアセンサを用いての焦点検出装置が必要となる。
【００１４】
図１９はエリアセンサを用いた焦点検出装置での撮影画面Ａに対する焦点検出領域Ｂを示したもので、前述の図１６，図１７に比較して大幅に焦点検出領域を拡大している。
【００１５】
このエリアセンサは、位相差検出方式を採用するならば、図２０の様に、二つのエリア領域が並んだエリアセンサ対Ｊとなる。
【００１６】
従来からラインセンサを用いた撮像装置とした場合、センサ列上の物体像のかかり具合（いわゆるフェーズｉｎ／フェーズｏｕｔ）により発生する焦点検出ばらつきの問題があったが、２次元的なエリアセンサを用いてもこのフェーズｉｎ／フェーズｏｕｔ（以下、フェーズｉｎ／ｏｕｔと記す）の問題は改善されず、依然残ってしまう問題がある。
【００１７】
また、この焦点検出を行うエリアセンサ対上に結像する物体像は像が２次元に広がることで像の歪みが大きくなり、ファインダ上の焦点検出マークと実際の焦点検出位置がずれてしまったり、焦点検出の誤差の原因になる。しかし、この像の歪みを改善するためには光学的に補正をかけるための部材が新たに必要であり、技術的に困難で、かつ、構成が複雑になるなどの問題も加わり、極めて難しい問題である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
撮影画面又は観察画面上の広い範囲に渡り２次元的、連続的に焦点検出を可能とする焦点検出装置において、受光部である連続した２次元的な広がりを有する複数の光電変換素子を、隣接するセンサ列は互いに物体像に対し位相がずれた関係に配置し、センサ列上の物体像のかかり具合（いわゆるフェーズｉｎ／ｏｕｔ）により発生する焦点検出値の検出ばらつきを改善する提案が、特開平１０−１０４５０３号になされている。
【００１９】
しかしながら、まったく同じ被写体をフェーズの違う２対のセンサ部で焦点検出を行う場合は、いわゆるフェーズｉｎ／ｏｕｔの影響による焦点検出誤差を改善する事ができるが、実際は、それぞれのセンサ部が焦点検出する被写体の位置が微妙に違う為、必ずしも焦点検出誤差を改善できるとは限らない。
【００２０】
例えば、二つのセンサ部がそれぞれ別の被写体の焦点検出を行っている場合がある。この場合、二つのセンサ部で求めた焦点検出結果を合成してしまうと正しい焦点検出結果を得られない。また、片方のセンサ部の焦点検出結果の信頼性が悪い場合なども、信頼性が良いセンサの焦点検出結果より合成した焦点検出結果の方が悪くなってしまう。
【００２１】
（発明の目的）
本発明の目的は、複数のセンサ列が同一の検出対象について焦点検出をしていない場合や、一部のセンサ列の検出結果の信頼性が低い場合でも、精度良く焦点状態の検出を行うことのできる焦点検出装置、焦点調節装置及びカメラを提供しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ファインダ上の一の焦点検出領域に対応する第１のセンサ列の出力から第１のデフォーカス量を検出するとともに、前記第１のセンサ列とは位相がずれた関係にあって前記一の焦点検出領域に対応する第２のセンサ列の出力から第２のデフォーカス量を検出する焦点状態検出手段と、前記検出された第１、第２のデフォーカス量とが第１の差のときには当該第１および第２のデフォーカス量に基づいて焦点位置を制御し、前記検出された第１、第２のデフォーカス量の差が前記第１の差より大きい第２の差のときには当該第１のデフォーカス量または第２のデフォーカス量に基づいて焦点位置を制御する制御手段とを有する焦点検出装置とするものである。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記焦点検出装置と、該焦点検出装置からの出力を基に光学系を駆動する駆動手段とを有する焦点調節装置とするものである。
【００２４】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記焦点調節装置を有するカメラとするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の一形態に係る一眼レフカメラの複数の焦点検出領域での焦点検出を行う為の各構成要素の光学的配置図である。
【００２８】
同図において、１は図中左側に配置された不図示の対物レンズの光軸、２は対物レンズの焦点位置に配置された銀塩系のフィルム、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は前記第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は焦点検出用の第２の反射鏡、７は赤外線を阻止する赤外カットフィルタ、８は二つの開口８−１，８−２を有する絞り、９は前記絞り８の二つの開口８−１，８−２に対応して配置された二つのレンズ９−１，９−２を有する２次結像系、１０は焦点検出用の第３の反射鏡、１１は二つのエリアセンサ１１−１，１１−２を有する光電変換素子である。
【００２９】
ここで、上記第１の反射鏡４は曲率を有し、絞り８の二つの開口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。又、この第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。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４，６，１０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。
【００３０】
図２は、上記絞り８の平面図であり、横長の二つの開口８−１，８−２を開口幅の狭い方向に並べた構成となっている。図中点線で示されているのは、絞り８の開口８−１，８−２に対応してその後方に配置されている前記２次結像系９の各レンズ９−１，９−２である。
【００３１】
図３は、光電変換素子１１の概略平面図であり、図１で示した二つのエリアセンサ１１−１，１１−２はこの図に示すように２次元的に画素（センサ部）が配列され、光電変換素子上に結像される物体像に対応した位置に、エリアセンサを二つ並べたものである。
【００３２】
図４は、従来のセンサ列上のフェーズｉｎ／ｏｕｔを示す図であり、２０−１はセンサ列を１個，１個を示し、２０−２はセンサ列上の物体像を示している。
【００３３】
図５は、図４のセンサ列上の物体像のフェーズｉｎ／ｏｕｔにより発生する焦点検出ばらつきを示す図であり、図４の２０−２で示す物体像が矢印の方向に移動したとき、各光電変換素子ｄ，ｅ，ｆの被写体像の位置を横軸に、素子列の出力レベルを縦軸として示した図であり、光電変換素子毎の位置による焦点検出値の変化を示している。
【００３４】
この図５からわかるように、センサ列上の物体像のフェーズｉｎ／ｏｕｔにより発生する焦点検出値のばらつきは、光電変換素子の幅を１周期とした変化を示している。
【００３５】
フェーズｉｎ／ｏｕｔにより発生する焦点検出ばらつきを改善し、常に安定したデフォーカス量の検出を可能とする手法として、図６に示す様に配置することが知られている。図６では、一ラインのａ〜ｇの画素（センサ部）と他方の一ラインのｈ〜ｎの画素とが１／２素子分ずれた関係で配置されている。そして、このセンサ列による焦点検出値を図７に示している。
【００３６】
図７では、図５の場合の画素ａ〜ｇによる実線で示す焦点検出値の変化２６−１に対して、画素ｈ〜ｎによる点線で示す焦点検出値の変化２６−２とが検出され、両者を単に加算すれば２６−３として示す零になる。センサ列を互いに位相がずれた関係に配置し、隣接する複数のセンサ列の出力に基づいて一つの焦点検出値を求める方法があり、隣接するセンサ列間の位相差は光電変換素子幅の２分の１ピッチずらした関係が最も改善効果があることが理論上の実験の結果から明らかになっている。
【００３７】
しかし、隣接するセンサ列を互いに所定量ずらした配置にすることは以前より数多く出願されているが（例えば、特開昭５９−１０５６０６号）、２次元的に広がる物体像に対しては単純に隣接するセンサ列を所定量ずらしただけでは、物体像に歪みがあるために隣接するセンサ列間で物体像との位相差が所定量とは異なってしまい、十分な改善効果が得られなくなってしまう。
【００３８】
この問題を改善した実施の形態の光電変換素子を図８に示し、その一部を拡大した図を図９に示している。図９の２４−１は画素（光電変換素子）であり、２４−２は各画素上の物体像の歪みを現している。
【００３９】
図１０は、図９のセンサ列の一部を拡大した図であり、センサ列２７−１と隣接するセンサ列２７−２は、斜線で示す物体像２７−３に対し位相がずれた位置に配置されている。物体像２７−３のセンサ列上のフェーズがセンサ列２７−１，２７ー２の隣接するラインで２分の１ピッチずれている。図６と異なる点は、光電変換素子は物体像の歪みに対応して隣接する複数ラインを配置し、隣接するライン間で被写体からの光束位置に対し、位相がずれた関係に構成されたことを特徴とする。
【００４０】
従って、本実施の形態では、隣接するセンサ列を被写体からの光束位置に対し互いに画素の所定ピッチ（本実施の形態では２分の１ピッチ）ずらした関係に配置し、隣接する複数のセンサ列の出力から検出されるデフォーカス量及び信頼性やそれぞれのデフォーカス量の比較を行って最終的な焦点検出出力を得るので、フェーズｉｎ／ｏｕｔにより発生する焦点検出ばらつきの影響を防ぎ、さらに、同一の被写体を焦点検出していない場合や、一部のセンサの検出結果が悪い場合でも精度良く焦点検出を行うことが可能となる。
【００４１】
以上の構成において、図１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の二つの開口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。
【００４２】
図１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二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。
【００４３】
本実施の形態において、第１の反射鏡４は２次曲線を軸回りに回転して出来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１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成り、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、半透明の主ミラー３の透過後の光軸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）の付近に焦点があれば、対物レンズの射出位置と２次結像系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１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しているのは、回転楕円面の回転軸及び頂点を含まない領域である。
【００４４】
また、本実施の形態においては、２次結像系９の入射側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。
【００４５】
この様にして得られた二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、分離方向、即ち図３に示す二つのエリアセンサ１１−１，１１−２の上下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。
【００４６】
尚、第１の反射鏡４は、銀塩フィルム２への撮影に際し、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。
【００４７】
次に、光電変換素子１１について詳しく説明する。
【００４８】
図１１は本実施の形態における焦点検出領域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。
【００４９】
同図の様に本実施の形態では、撮影画面３１の中央部分に左右１１、上下５分割の計５５領域（図中、□が１領域を表す）での焦点検出が可能である。この５５の分割領域の各々に対応するように光電変換素子１１の二つのエリアセンサ１１−１，１１−２を５５分割して用いている。このファインダから見た５５分割領域は、図８において、両センサ列１１−１，１１−２上でそれぞれ５５分割分の領域に分けられ、図９に示す一方のセンサ列１１−１も５５分割領域に分けられ、レンズ系の歪みに沿ってセンサ列１１−１を配置すると共に、隣接するセンサ列を相互に１／２画素分ずらせている。このことより、エリアセンサによる焦点検出の際に発生するフェーズｉｎ／ｏｕｔによる焦点検出ばらつきを大幅に削減でき、改善できる。
【００５０】
図１１の焦点検出領域と光電変換素子の対応関係を、図１２を使って詳しく説明する。図１２は、図８の右上の部分を拡大した図である。
【００５１】
図８で示した様に、この光電変換素子には対になるもう一方があるが、ここでは片方のみ図示する。図１１において、最も右上の焦点検出領域ａ１１に対応するセンサ部（画素）は、図１２のＡ２１−１とＡ２２−１（エリアセンサ１１−１上）及びもう一方のセンサ部１１−２上のＡ２１−２，Ａ２２−２（不図示）である。図１１において、ａ１１の下の焦点検出領域ｂ１１部分の焦点検出を行うセンサ部は、図１２のセンサ部Ｂ２１−１，Ｂ２２−１及び不図示のＢ２１−２、Ｂ２２−２である。同様に、焦点検出領域ｂ０９に対応するのは、センサ部Ｂ１７−１，Ｂ１８−１と不図示のＢ１７−２，Ｂ１８−２である。
【００５２】
図１３は上記の毎き各焦点検出装置を備えたカメラの電気的な構成の一例を示すブロック図であり、先ず各部の構成について説明する。
【００５３】
図１３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、Ｄ／Ａ変換機能を有する１チップのマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記す）である。このマイコン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。そのためにマイコン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装置と通信を行って、各々の回路やレンズの動作を制御する。
【００５４】
ＳＯはマイコンＰＲＳから出力されるデータ信号、ＳＩはマイコンＰＲＳに入力されるデータ信号、ＳＣＬＫは信号ＳＯ，ＳＩの同期クロックである。
【００５５】
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、マイコンＰＲＳからの選択信号ＣＬＣＭが高電位レベル（以下、‘Ｈ’と記し、低電位レベルは‘Ｌ’と記する）のときには、カメラとレンズ間の通信バッファとなる。
【００５６】
マイコンＰＲＳが選択信号ＣＬＣＭを‘Ｈ’にして、同期クロックＳＣＬＫに同期して所定のデータをデータ信号ＳＯから送出すると、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のバッファ信号をデータ信号ＳＩに出力し、マイコンＰＲＳは同期クロックＳＣＬＫに同期してデータ信号ＳＩからレンズのデータを入力する。
【００５７】
ＤＤＲは各種のスイッチＳＷＳの検知および表示用回路であり、信号ＣＤＤＲが‘Ｈ’のとき選択され、データ信号ＳＯ，ＳＩ、同期クロックＳＣＬＫを用いてマイコンＰＲＳから制御される。即ち、マイコン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マイコン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の設定等は、上記検知および表示用回路ＤＤＲに属するスイッチＳＷＳにて行っている。
【００５８】
ＳＷ１、ＳＷ２は不図示のレリーズボタンに連動したスイッチであり、レリーズボタンの第１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。マイコン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。
【００５９】
なお、スイッチＳＷ２はマイコン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。
【００６０】
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。マイコンＰＲＳから駆動回路ＭＤＲ１，ＭＤＲ２に入力されている信号Ｍ１Ｆ，Ｍ１Ｒ，Ｍ２Ｆ，Ｍ２Ｒはモータ制御用の正転及び反転制御信号である。
【００６１】
ＭＧ１，ＭＧ２は各々シャッタ先幕・後幕走行開始用マグネットであり、制御信号ＳＭＧ１，ＳＭＧ２、増幅トランジスタＴＲ１，ＴＲ２により通電され、マイコンＰＲＳによりシャッタ制御が行われる。なお、モータ駆動回路ＭＤＲ１，ＭＤＲ２、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。
【００６２】
レンズＬＮＳ内制御回路ＬＰＲＳにバッファ信号ＬＣＫと同期して入力されるバッファ信号ＤＣＬは、カメラからレンズＬＮＳに対する命令のデータであり、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ＬＮＳ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、焦点調節や絞り制御の動作や、出力ＤＬＣからレンズ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ナンバー，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。ＺＭＴＲは信号ＺＭＲ，ＺＭＦにて駆動されるズームモータである。
【００６３】
本実施の形態では、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正逆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ＬＮＳ内制御回路ＬＰＲＳ内のカウンタで計数しており、レンズの前玉の所定の移動が完了した時点でレンズＬＮＳ内制御回路ＬＰＲＳ自身が信号ＬＭＦ，ＬＭＲを‘Ｌ’にしてモータＬＭＴＲを制動する。
【００６４】
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、カメラの制御装置であるマイコン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。
【００６５】
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。
【００６６】
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ＬＮＳ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ＬＮＳ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、カメラ側のマイコン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側に送出する。
【００６７】
ＩＣＣは、光電変換素子であるＣＣＤ等から構成される焦点検出用エリアセンサ及びその駆動制御回路である焦点検出回路であり、選択信号ＣＩＣＣが‘Ｈ’のとき選択されて、データ信号ＳＯ，ＳＩ、同期信号ＳＣＬＫを用いてマイコンＰＲＳから制御される。
【００６８】
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、マイコンＰＲＳから信号に基づいて焦点検出回路ＩＣＣ内の駆動回路によりセンサ制御信号が生成される。センサ出力は光電変換素子からの読み出し後増幅され、出力信号ＩＭＡＧＥとしてマイコンＰＲＳのアナログ入力端子に入力され、マイコンＰＲＳは出力信号ＩＭＡＧＥ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てゆく。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。
【００６９】
ＶＲは前述した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、ＩＣＬＫは焦点検出回路ＩＣＣ内の制御回路部の基準クロック信号である。
【００７０】
上述のカメラの全システム中、特に焦点検出回路ＩＣＣの動作は各エリアセンサによる焦点検出の動作を行い、その結果はマイコンＰＲＳを介してレンズＬＮＳ内制御回路ＬＰＲＳにより適切な焦点ポイントにレンズ系を移動・保持し、その後シャッタが動作することで、焦点のあった画像を取得することができる。
【００７１】
尚、上記図１３ではカメラとレンズＬＮＳ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。
【００７２】
ここで、焦点検出機能について、図１４のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００７３】
このサブルーチン「焦点検出」では、特定の焦点検出領域における複数のセンサの焦点状態（デフォーカス量）を検出し、最終的にその焦点検出領域の焦点検出を行うことを目的としている。そいて、このサブルーチン「焦点検出」で求めたデフォーカス量は、所定のアルゴリズムにしたがってレンズ駆動量に変換し、レンズ駆動に供される。
【００７４】
まず、カメラに対し所定の操作が行われると、マイコンＰＲＳはサブルーチン「焦点検出」をコールする（ステップ＃１）。
【００７５】
このサブルーチンをコールした後、ステップ＃２において、マイコンＰＲＳは焦点検出回路ＩＣＣを制御し、焦点検出用エリアセンサの蓄積を開始する。この実施の形態では、エリアセンサ全てで焦点検出を行うのではなく、所定の焦点検出領域における複数のセンサ部の蓄積を制御の対象とする場合の説明を行う。なお、複数の焦点検出領域の場合もそれぞれの焦点検出領域毎に以下の演算を行えば良い。
【００７６】
次のステップ＃３においては、上記センサ部の蓄積が終了するのを待つ。この実施の形態では、センサ部の蓄積開始は全て同時に開始されるが、蓄積の終了はセンサ部上の光量分布により部分的に独立に行われる。すなわち、光量の多い部分では蓄積時間が短くなり、少ない部分では蓄積時間が長くなる。
【００７７】
ステップ＃４においては、蓄積終了した部分からセンサ部の読み出しを前述のように行い、マイコンＰＲＳ内のＲＡＭにセンサ信号を格納する。次のステップ＃５においては、ＲＡＭに読込んだセンサ信号を所定のアルゴリズムにしたがって演算することによってデフォーカス量を計算し、続くステップ＃６において、計算したデフォーカス量の信頼性を計算する。この信頼性は、センサ像のコントラストや、２像の一致度等で計算される。ここではデフォーカス量を計算した後に信頼性の計算を行う場合を例にしたが、必ずしもデフォーカス計算時に計算されるのに限定されるものではなく、デフォーカス演算と同時に計算される場合や、デフォーカス演算に先駆けて行う場合もある。
【００７８】
１対のセンサ部の焦点状態の計算が終了したら、次にステップ＃７において、全センサ部のデフォーカス演算が終了したか否かを判定する。この例では、エリアセンサ内のすべてのセンサ部のデフォーカス演算ではなく、所定の焦点検出領域に対する複数のセンサ部のデフォーカス演算が終了すればステップ＃８へ進むものとする。デフォーカス演算が終了していなければステップ＃３へ戻り、再び蓄積終了待ちを行う。
【００７９】
上記の様に所定の焦点検出領域に対する複数のセンサ部のデフォーカス演算が終了すればステップ＃８へ進み、ここでは対象となるセンサ部から求めたデフォーカス量の信頼性が所定の基準を満たしているか否かを判定する。この結果、所定の焦点検出領域内の複数のセンサの信頼性が良ければステップ＃９へ進み、そうでなければステップ＃１２へ進む。すなわち、所定の焦点検出領域に２対のセンサ部がある場合、二つそれぞれに対するデフォーカス量とその信頼性を検出し、信頼性が二つとも良い場合はステップ＃９へ進むことになる。
【００８０】
ステップ＃９においては、二つのデフォーカス量の差を計算し、それが所定値より大きいか比較する。二つのセンサ部のデフォーカス値の差は、本来フェーズｉｎ／ｏｕｔで発生し得るデフォーカス差より小さい筈である。ところが、二つのセンサがそれぞれ別々の被写体を焦点検出していた場合や、片方のセンサ部のみ誤った焦点検出を行った場合などでは二つのデフォーカス量の差が大きくなる。
【００８１】
もしデフォーカス量の差が少ない場合はステップ＃１０へ進み、二つのデフォーカス量を合成し、その焦点検出領域の最終的なデフォーカス量を求める。二つのデフォーカス量の合成は通常平均値等が用いられる。また、デフォーカス量の差が大きい場合はステップ＃１１へ進み、どちらか一方のデフォーカス量を最終的なデフォーカス量とする。複数の焦点検出結果から一つを選択する方法は既に数多く提案されているが、通常、カメラから近い方のデフォーカス量を採用するというのが一般的である。
【００８２】
上記ステップ＃８にて全て信頼性が良かった場合は、このようにして最終的なデフォーカス量を計算し、ステップ＃１５でこのサブルーチン「焦点検出」をリターンする
また、上記ステップ＃８にて全てのセンサ部で計算したデフォーカス量の信頼性が良い場合以外はステップ＃１２へ進み、ここでは少なくとも片方のセンサ部で求めたデフォーカス信頼性が良いかどうかを判定し、良ければステップ＃１３へ進み、信頼性の良かったセンサ部で求めたデフォーカス量を最終的な焦点検出結果とする。又少なくとも片方のセンサ部で求めたデフォーカス信頼性が良くなかった場合はステップ＃１４へ進み、ここでは焦点検出ができなかった事を示すＮＧフラグを設定する。そして、上記ステップ＃１３又はステップ＃１４を実行後はステップ＃１５へ進み、このサブルーチン「焦点検出」をリターンする。
【００８３】
（発明と実施の形態の対応）
上記実施の形態において、焦点検出回路ＩＣＣ及びマイコンＰＲＳ内の図１４のステップ＃２〜＃５の動作を行う部分が本発明の焦点状態検出手段に、マイコンＰＲＳ内の図１４のステップ＃６の動作を行う部分が本発明の判定手段に、マイコンＰＲＳ内の図１４のステップ＃８からステップ＃１４までの動作を行う部分が本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
【００８４】
また、図１１における焦点検出領域ａ１１，ｂ１１，ｂ０９等が本発明のファインダ上の一の焦点検出領域に、図１２のセンサ部Ａ２１−１及びＡ２１−２等が本発明の第１のセンサ列及び第２のセンサ列に、それぞれ相当する。また、図１４のステップ＃９における所定値以下のデフォーカス量の差が本発明の第１の差に、所定値より大きい差が第２に差に、それぞれ相当する。
【００８５】
（変形例）
本実施の形態では、所定の焦点検出領域に対応して２個のセンサ部が配置され、そこから求められる二つの焦点検出結果から最終的な焦点検出結果を決定したが、一つの焦点検出領域におけるセンサ部の数は２個に限定されるものではなく、一つの焦点検出領域で求められる焦点検出結果が二つより多い場合も本実施の形態と同様に考えて、信頼性の良い焦点検出結果の中でデフォーカス量の差を求め、差が大きいものは除外し、差の小さい焦点検出結果のみを合成すれば良い。
【００８６】
また、エリアセンサに対して、対物レンズからの入射光を二つの視差を有する２像に分離してからそれぞれ結像しているが、所定の基線長離れた二つのレンズを介して入射する二つの像を各エリアセンサに入射して良い。
【００８７】
さらに、撮影レンズからの入射光を二つの視差を有する２像に分離し、それをフェイズをずらした複数対のセンサで焦点検出を行っているが、同一の焦点検出領域を焦点検出するのであれば、２像の分離方向が互いに直交していても良い。
【００８８】
上記実施の形態では、一眼レフカメラに適用した例を述べているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ビデオカメラ等のカメラに適用することの可能である。さらに、焦点検出を必要とする焦点検出装置単体や、焦点検出結果に基づいて焦点調節を必要とする焦点調節装置、更には、これら装置を備えた観察装置等の光学器への適用も可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のセンサ列が同一の検出対象について焦点検出をしていない場合や、一部のセンサ列の検出結果の信頼性が低い場合でも、精度良く焦点状態の検出を行うことのできる焦点検出装置、焦点調節装置又はカメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るカメラに具備される焦点検出装置の光学系の配置の概略を示す構成図である。
【図２】図１の焦点検出装置に具備される絞りおよび２次結像系を示す図である。
【図３】図１の焦点検出装置に具備される光電変換素子を示す図である。
【図４】従来の光電変換素子列上の物体像を示す図である。
【図５】一般的なフェーズｉｎ／ｏｕｔによる焦点検出値の変化を示す図である。
【図６】図１の焦点検出装置に具備される光電変換素子列上の物体像を示す図である。
【図７】本発明の実施の一形態におけるフェーズｉｎ／ｏｕｔによる焦点検出値の変化を示す図である。
【図８】本発明の実施の一形態における物体像の歪みとエリアセンサ全体の素子配置を示す図である。
【図９】本発明の実施の一形態における物体像の歪みとエリアセンサの素子配置を示す図である。
【図１０】被写体像の歪みと本発明の実施の一形態のエリアセンサを拡大した一部を示す図である。
【図１１】本発明の実施の一形態の焦点検出領域の分布を示す図である。
【図１２】図１１の焦点検出領域と光電変換素子の対応関係を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の一形態に係るカメラおよびレンズの回路構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の一形態に係るカメラの焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図１５】従来の焦点検出装置を説明する為の光学配置図である。
【図１６】従来の焦点検出領域の分布を示す図である。
【図１７】従来の焦点検出領域の分布を示す図である。
【図１８】従来の光電変換素子及びその蓄積制御を説明する図である。
【図１９】従来方式で焦点検出領域を２次元に拡大した場合の説明図である。
【図２０】従来方式で焦点検出領域を２次元に拡大した場合の説明図である。
【符号の説明】
１１１    ２次結像系
１１２    光電変換素子
１１３    絞り
１１４    対物レンズの射出瞳
Ａ        撮影画面領域
Ｂ        焦点検出領域
ＰＲＳ    マイコン
ＳＤＲ    センサ駆動回路
ＬＮＳ    レンズ
ＩＣＣ    焦点検出装置
ａ１１，ｂ１１，ｂ０９  焦点検出領域
Ａ２１−１，Ａ２２−１  センサ部
Ｂ２１−１，Ｂ２２−１  センサ部
Ｂ１８−１，Ｂ１７−１  センサ部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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