(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画面内に複数の焦点検出領域を設定し、それぞれの焦点検出領域において撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、
前記各焦点検出領域に対応して設けられ、被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する複数の光電変換手段と、
前記各焦点検出領域の被写体像を対応する前記光電変換手段上に再結像する焦点検出光学系と、
複数の焦点検出演算モードを有し、前記各光電変換手段の出力信号に基づいて焦点検出演算を行ない、前記各焦点検出領域ごとに焦点調節状態を検出する演算手段と、
前記演算手段で演算された前記複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択手段とを備え、
前記演算手段は、前回の焦点調節状態の検出において前記選択手段により最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで前記複数の焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、前回の焦点調節状態の検出において前記選択手段により最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず前記複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なうことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
撮影画面内に複数の焦点検出領域を設定し、それぞれの焦点検出領域において撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、
前記各焦点検出領域に対応して設けられ、被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する複数の光電変換手段と、
前記各焦点検出領域の被写体像を対応する前記光電変換手段上に再結像する焦点検出光学系と、
前記複数の焦点検出領域の中から優先領域を設定する設定手段と、
複数の焦点検出演算モードを有し、前記各光電変換手段の出力信号に基づいて焦点検出演算を行ない、前記各焦点検出領域ごとに焦点調節状態を検出する演算手段と、
前記演算手段で演算された前記複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択手段とを備え、
前記演算手段は、前記設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで前記焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、前記設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず前記複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なうことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記各焦点検出演算モードは、前記光電変換手段の出力信号に異なるフィルター処理を施して焦点検出用信号を生成し、その信号に基づいて焦点検出演算を行なうことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記一部の焦点検出演算モードは、前記光電変換手段の出力信号から高周波数成分を抽出するフィルター処理を施して焦点検出用信号を生成し、その信号に基づいて焦点検出演算を行なうことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出領域について焦点調節状態が検出可能か否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域において前記焦点調節状態が検出不可能であると判定された場合に、前記優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域に対する焦点検出演算を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出方法であって、
前記各焦点検出領域について被写体像の光強度分布に応じた信号を検出する信号検出ステップと、
複数の焦点検出演算モードを実行可能であるとともに、出力された前記信号のそれぞれに基づいて焦点検出演算を行うことにより、前記各焦点検出領域の焦点調節状態を繰り返し検出する演算ステップと、
求めた前記複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択ステップとを備え、
前記演算ステップは、前回の焦点調節状態の検出において前記選択ステップにより最終的な焦点調節状態に選択された焦点調節領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで前記複数の焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行い、前回の焦点調節状態の検出において前記選択ステップにより最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘わらず前記複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行うことを特徴とする焦点検出方法。
【請求項７】
撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出方法であって、
前記各焦点検出領域について被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する信号検出ステップと、
前記複数の焦点検出領域の中から優先領域を設定する設定ステップと、
複数の焦点検出演算モードを実行可能であるとともに、出力された前記信号のそれぞれに基づいて焦点検出演算を行うことにより、前記各焦点検出領域の焦点調節状態を繰り返し検出する演算ステップと、
検出した前記複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択するステップとを備え、
前記演算ステップは、前記設定ステップにおいて優先領域に設定された焦点検出領域については、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで前記焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行い、前記設定ステップにおいて優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域については、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘わらず前記複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行うことを特徴とする焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相差検出方式のカメラの焦点検出装置が知られており、図９により位相差検出方式による焦点検出動作を説明する。
撮影レンズ１００の領域１０１を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１および再結像レンズ５０１を通り、イメージセンサーアレイ６００のＡ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＡ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。また同様に、撮影レンズ１００の領域１０２を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通り、イメージセンサーアレイ６００のＢ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＢ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。
【０００３】
これらイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被写体像は、撮影レンズ１００が予定焦点面よりも前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遠ざかり、逆に予定焦点面より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近づき、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ーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上の被写体像は所定の間隔になる。したがって、この一対の被写体像をイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列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１００の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向（以後、デフォーカス量と呼ぶ）が分かる。
イメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列の再結像レンズ５０１、５０２による投影像は予定焦点面近傍で重なることになり、通常、図１３に示すように予定焦点面に設定された撮影画面の中央部に焦点検出領域を設定する。
【０００４】
イメージセンサーアレイ６００としては電荷蓄積型のＣＣＤなどが用いられ、被写体の輝度が低くてイメージセンサーアレイに入射する光量が少ない場合には蓄積時間を長くし、被写体の輝度が高くてイメージセンサーアレイに入射する光量が多い場合には蓄積時間を短くすることによって、イメージセンサーの出力信号レベルを焦点検出演算処理に適したレベルにする。
【０００５】
ここで、デフォーカス量を算出するための焦点検出演算について説明する。
イメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列はそれぞれ複数の光電変換画素から構成されており、複数の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する（図１１（ａ），（ｂ））。そして、この一対の出力信号列の内の、所定範囲のデータ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。最大シフト数をｌｍａｘとすると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１で算出する。
【数１】
Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜
数式１において、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和を示し、初項ｋと最終項ｒは例えば数式２のようにシフト量Ｌに依存して変化させる。また、Ｌは上述したデータ列のシフト量に当たる整数であり、Ｌ＝−ｌmax，．．．，−２，−１，０，１，２，．．．，ｌmaxである。
【０００６】
【数２】
Ｌ≧０の時；
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝，
Ｌ＜０の時；
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝
ここで、ｋ０、ｒ０はシフト量Ｌが０の時の初項と最終項である。
【０００７】
この数式２によって初項ｋと最終項ｒを変化させた時の、数式１におけるＡ列、Ｂ列の信号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を図１２に示す。このように、シフト量Ｌの変化にともなってＡ列、Ｂ列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に関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。そして、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９に示す光学系およびイメージセンサーアレイ６００の光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数とを掛けたものがデフォーカス量となる。よって、最大シフト数ｌmaxが大きいほど大きなデフォーカス量でも検出できることになる。
【０００８】
ところで、相関量Ｃ［Ｌ］は図１１（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ーアレイ６００のＡ列、Ｂ列の光電変換画素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］に基づいて補間演算を行うことによって新たに真の極小値Ｃｅｘを算出し、綿密な焦点検出を行う方法が、本出願人により特開昭６０−３７５１３号公報で開示されている。この方法は、図１０に示すように、極小値である相関量Ｃ［Ｌｅ］と、その両側のシフト量における相関量Ｃ［Ｌｅ＋１］、Ｃ［Ｌｅ−１］とを用いて、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを数式３、数式４により算出するものである。
【０００９】
【数３】
ＤL＝（Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ＋１］）／２，
Ｃex＝Ｃ［Ｌｅ］−｜ＤL｜，
Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［Ｌｅ＋１］−Ｃ［Ｌｅ］，Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ］｝
【数４】
Ｌｓ＝Ｌｅ＋ＤL／Ｅ
数式３において、ＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内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は上記ずれ量Ｌｓから数式５によって算出される。
【数５】
ＤＦ＝Ｋｆ・Ｌｓ
数式５において、Ｋｆは図９に示す光学系およびイメージセンサーアレイ６００の光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数である。
【００１０】
こうして得られたデフォーカス量が真にデフォーカス量を示しているのか、ノイズなど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６に示す条件を満たしたとき、デフォーカス量は信頼ありとする。
【数６】
Ｅ＞Ｅ１  ＆  Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１
数式６において、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、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、さらに領域１０１と領域１０２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て０にならない。このようなノイズと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。
【００１１】
なお、数値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１００の駆動、あるいは表示を行う。
この明細書では、数式１から数式６の相関演算、補間演算、条件判定をまとめて焦点検出演算と呼ぶ。
【００１２】
以上の説明では、イメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．，ｂ［ｎ］そのものを焦点検出演算に用いている。しかしながら、画素ピッチＰｉにより決るナイキスト周波数より高い周波数成分や、ハードウエアのばらつきに起因したＡ列とＢ列の出力のアンバランスの影響で、正しい焦点検出ができないことがある。そこで、出力信号列に対してフィルター演算処理を施し、フィルター処理データを用いて焦点検出演算を行う方法が、本出願人により特開昭６１−２４５１２３号公報などで開示されている。
【００１３】
フィルター処理に関しては、特開昭５９−２０４８０８号公報、特開昭６０−６１７１３号公報、特開昭６０−１５１６０７号公報などで詳細に述べられているので、ここでは簡単に説明する。
画素ピッチをＰｉとし、出力信号列ｊ０［１］，．．．，ｊ０［ｎ］を出力するイメージセンサーアレイを例に上げて説明する。このイメージセンサーアレイのＭＴＦ特性は、図１４（ａ）に細線で示すように、ＤＣ成分（０本／ｍｍ）付近で十分大きく、そこから周波数（本／ｍｍ）が大きくなるにつれて低下し、１／Ｐｉの周波数付近で０となる。したがって、出力信号列ｊ０［１］，．．．，ｊ０［ｎ］は、光像のＤＣ成分を多く含み、１／Ｐｉ付近の周波数成分をほとんど含まない。
【００１４】
また、図１４（ａ）の太線は数式７のフィルター処理のＭＴＦ特性である。
【数７】
ｊ１［ｉ］＝（ｊ［ｉ］＋２×ｊ［ｉ＋１］＋ｊ［ｉ＋２］）／４
このフィルター処理によって得られるデータｊ１［１］，．．．，ｊ１［ｎ−２］のＭＴＦ特性は、図１４（ａ）に示す２つのＭＴＦ特性の合成となり、図１４（ｂ）に示すようにナイキスト周波数である１／（２Ｐｉ）本／ｍｍ以上の成分をほとんど除去できる。以後、この明細書ではナイキスト周波数以上の成分を無視して説明を行う。
【００１５】
図１５は数式８のフィルター処理のＭＴＦ特性である。
【数８】
ｊ１’［ｉ］＝−ｊ０［ｉ］＋２×ｊ０［ｉ＋ｓ］−ｊ０［ｉ＋２ｓ］
ここで、ｓはフィルター処理のＭＴＦ特性を調整するためのパラメータである。図１５の細線はｓ＝４、太線はｓ＝２の場合を示す。このように、これらデータはＤＣ成分（すなわち０本／ｍｍ）が完全に除去されているので、出力のアンバランスの影響を除去できる。ＭＴＦが最大となる最低の空間周波数はｓ＝２の場合には１／（４Ｐｉ）本／ｍｍ、ｓ＝４の場合には１／（８Ｐｉ）本／ｍｍとなる。この空間周波数は、パラメータｓの値とイメージセンサーアレイの画素ピッチＰｉによって数式９のように定まる。
【数９】
１／（２・ｓ・Ｐｉ）
【００１６】
出力信号ｊ０［１］，．．．，ｊ０［ｎ］に対して数式７と数式８のフィルター処理を施して得られるデータのＭＴＦ特性は、図１６に示す特性になる。この特性は、図１４（ｂ）に示す数式７のフィルター処理により得られるデータのＭＴＦ特性と、図１５に示す数式８のフィルター処理により得られるデータのＭＴＦ特性とを合成した特性である。図１６の細線はｓ＝４の場合、太線はｓ＝２の場合である。このように、数式７と数式８の両方のフィルター処理を施すことによって、ナイキスト周波数以上の成分を除去し、パラメータｓの値によってＭＴＦ最大となる空間周波数を抽出でき、その抽出される空間周波数は数式９によって定まる空間周波数にほぼ等しくなる。この明細書では、ＭＴＦ最大となる空間周波数をピーク周波数と呼ぶ。
【００１７】
次に、具体的にイメージセンサー６００の出力信号列のフィルター処理について説明する。
まず、数式１０により、Ａ列とＢ列の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．，ｂ［ｎ］から高周波成分カットフィルター処理データＰａ［１］，．．．，Ｐａ［ｎ−２］、Ｐｂ［１］，．．．，Ｐｂ［ｎ−２］を得る。この処理は、上述した図１４（ｂ）に示す数式７のフィルター処理に相当する。
【数１０】
Ｐａ［ｉ］＝（ａ［ｉ］＋２×ａ［ｉ＋１］＋ａ［ｉ＋２］）／４，
Ｐｂ［ｉ］＝（ｂ［ｉ］＋２×ｂ［ｉ＋１］＋ｂ［ｉ＋２］）／４，
i＝１〜ｎ−２
こうして得られたフィルター処理データＰａ［１］，．．．，Ｐａ［ｎ−２］、Ｐｂ［１］，．．．，Ｐｂ［ｎ−２］に対して、数式１１により、Ａ列とＢ列の出力のアンバランスの影響を除去するためのフィルター処理を施し、フィルター処理データＦａ［１］，．．．，Ｆａ［ｎ−２−２ｓ］、Ｆｂ［１］，．．．，Ｆｂ［ｎ−２−２ｓ］を得る。この処理は、上述した図１５に示す数式８のフィルター処理に相当する。
【数１１】
Ｆａ［ｉ］＝−Ｐａ［ｉ］＋２×Ｐａ［ｉ＋ｓ］−Ｐａ［ｉ＋２ｓ］，
Ｆｂ［ｉ］＝−Ｐｂ［ｉ］＋２×Ｐｂ［ｉ＋ｓ］−Ｐｂ［ｉ＋２ｓ］，
i＝１〜ｎ−２−２ｓ
【００１８】
数式１１において、パラメータｓは１〜１０程度の整数であり、数値が大きいほどピーク周波数が低くなるので被写体パターンのより低周波数成分を抽出し、数値が小さいほどピーク周波数が高くなるので被写体パターンのより高周波数成分を抽出することになる。
また、フィルター処理データの数はパラメータｓが大きいほど減少する。合焦状態付近では被写体像は高周波数成分を多く含むので、パラメータｓとしては比較的小さい値が好ましい。逆に、非合焦状態では被写体像はぼけて低周波数成分のみとなるので、パラメータｓは大きい値が好ましい。パラメータｓが小さいと低周波数成分がほとんど除去されてしまうので、デフォーカス量が大きくて高周波数成分がない場合には焦点検出不能となる。したがって、この場合には、数式１における最大シフト数ｌｍａｘをあまり大きくしても意味がなく、比較的小さな値でよい。逆に、パラメータｓが大きい場合には、低周波数成分を抽出するためにデフォーカス量が大きくても焦点検出可能となり、ｌｍａｘに比較的大きな値を設定する。
【００１９】
ここで、イメージセンサー上に結像された被写体像のパターンを検出する際には、焦点検出光学系の倍率とイメージセンサーの画素のピッチとにより検出結果が変化する。焦点検出光学系が同じであっても画素ピッチが変ると被写体像パターンの検出結果は異なるものになり、画素ピッチが同じでも焦点検出光学系が変ると検出結果は異なる。また、焦点検出光学系と画素ピッチがともに変っても当然、検出結果は異なる。したがって、イメージセンサー上において被写体像パターンの周波数成分を論議するのは好ましくない。
そこで、この明細書では、被写体像パターンの空間周波数は、イメージセンサーアレイ上に結像した被写体像パターンの空間周波数ではなく、予定焦点面における被写体像パターンの空間周波数とする。したがって、数式９によるピーク周波数の演算は、イメージセンサーアレイの画素ピッチそのものではなく、予定焦点面換算の画素ピッチを用いる。
【００２０】
通常、焦点検出光学系の再結像レンズは、予定焦点面の像をイメージセンサーアレイ上に縮小して結像するように構成されるので、この焦点検出光学系の倍率を縮小倍率と呼ぶ。縮小倍率が大きいほど、予定焦点面の像はイメージセンサーアレイ上より縮小されて結像する。
予定焦点面換算の画素ピッチは、イメージセンサーアレイの再結像レンズによる予定焦点面の投影像の画素ピッチであるから、予定焦点面換算の画素ピッチは縮小倍率ＳＲにより次式で算出される。
【数１２】
Ｐｉ×ＳＲ
したがって、数式１１のフィルター処理演算によって得られるフィルター処理データのピーク周波数はｓの値が大きく、縮小倍率が大きく、光電変換素子のピッチ幅が広いほど低周波数となる。逆に、ｓの値が小さく、縮小倍率が小さく、光電変換素子のピッチ幅が狭いほど高周波となる。
【００２１】
また、パラメータｓの値が比較的大きい場合には、数式１１により算出されたフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］をそれぞれ１データおきに抜き出し、データ数を半分に間引くことがある。このようにすると、１つのデータで２画素分の幅を持つことになるので、同じ焦点検出領域とするのに、間引かない場合と比べて半分の演算範囲ですむ。また、間引いた場合のシフト量１は間引かない場合のシフト量２に相当するので、最大シフト数を半分としても同じ大きさのデフォーカス量を検出できる。
【００２２】
図１７は、低周波数成分のみの被写体像パターンに対するイメージセンサーの出力信号列（ａ）、ｓ＝２のフィルター処理データ（ｂ）、ｓ＝４のフィルター処理データ（ｃ）を示す。なお、グラフの横軸はイメージセンサーの画素の並びを表わし、縦軸はレベルを表わす。撮影レンズが合焦状態にあって、Ａ列の出力信号列とＢ列の出力信号列とが重なっているものとする。
低周波成分のみの被写体像パターンに対するｓ＝２のフィルター処理データは、ほとんどコントラストがなく平坦なものとなる。ところが、ｓ＝４のフィルター処理を施すことによってコントラストが十分となり、信頼性のあるデフォーカス量を得ることができる。
【００２３】
図１８は、高周波成分のみからなる被写体像パターンに対するイメージセンサーの出力信号列（ａ）、ｓ＝２のフィルター処理データ（ｂ）、ｓ＝４のフィルター処理データ（ｃ）を示す。なお、グラフの横軸はイメージセンサーの画素の並びを表わし、縦軸はレベルを表わす。撮影レンズが合焦状態にあって、Ａ列の出力信号列とＢ列の出力信号列とが重なっているものとする。
高周波数成分のみの被写体像パターンに対するｓ＝２のフィルター処理データは、コントラストが十分であり、信頼性のあるデフォーカス量を得ることができる。
【００２４】
図１９は、高周波数成分と低周波数成分の両方を含む被写体像パターンに対するイメージセンサーの出力信号列（ａ）、ｓ＝２のフィルター処理データ（ｂ）、ｓ＝４のフィルター処理データ（ｃ）を示す。なお、グラフの横軸はイメージセンサーの画素の並びを表わし、縦軸はレベルを表わす。撮影レンズが合焦状態にあって、Ａ列の出力信号列とＢ列の出力信号列とが重なっているものとする。この被写体像パターンは、図１３に示す焦点検出領域内に被写体の白い部分と黒い部分の境界が位置している場合に得られるパターンである。このパターンではｓの値にかかわらず十分なコントラストが得られる。
【００２５】
被写体によって像パターンに含まれる周波数成分が異なるので、まず、ｓを２として高周波数成分を抽出するフィルター処理を行ない、このフィルター処理データを用いて数式１から数式６の焦点検出演算を行なう。信頼性のあるデフォーカス量が得られれば焦点検出処理を終了し、信頼性のあるデフォーカス量が得られない場合には、ｓを４として低周波数成分を抽出するフィルター処理を行ない、このフィルター処理データを用いて数式１から数式６の焦点検出演算を行なう。このような手順で焦点検出を行ない、信頼性のあるデフォーカス量が得られるまでｓの値を増大させていくという方法がある。
【００２６】
この方法によれば、最初は高周波成分を抽出するので、通常の被写体の合焦状態付近であれば、その時点で信頼性のあるデフォーカス量を得ることができる。被写体が人物の顔などで低周波数成分のみを持つ場合には、低周波成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算でデフォーカス量を得ることができ、デフォーカス量が大きい場合には低周波成分を抽出するフィルター処理データを用いて最大シフト数ｌｍａｘを大きくして焦点検出演算を行うことによって、デフォーカス量を得ることができる。よって、合焦状態付近では演算時間が短くてすむので被写体が移動体である場合にも容易に追従し、低周波成分のみ被写体であっても合焦可能であり、大きなデフォーカス量も検出することができる。
【００２７】
上述した焦点検出装置では、イメージセンサーアレイ６００が一方向のみに設置されている例を示した。例えば、イメージセンサーアレイが撮影画面に対して水平方向に設置されているとすると、撮影画面に垂直な方向のみにコントラストを有する被写体に対しては焦点検出を行うことができない。そこで、垂直、水平の両方向にイメージセンサーアレイを配置し、このような問題を解決する焦点検出装置があり、これを図２０により説明する。
【００２８】
撮影レンズ１００の光軸上に視野マスク２０、フィールドレンズ３０、絞り４０、再結像レンズ５０、イメージセンサーアレイ６０が配置されている。イメージセンサーアレイ６０はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ列を有し、Ａ、Ｂ列は撮影画面の水平方向に配置され、Ｃ、Ｄ列は撮影画面の垂直方向に配置されている。視野マスク２０は十字形の開口部を有しており、撮影レンズ１００の予定焦点面近傍に配置され、撮影レンズ１００によって結像した被写体の空中像を規制するものである。絞り４０は４１、４２、４３、４４の４つの開口部を有し、これらの開口部はフィールドレンズ３０によって撮影レンズ上に１１、１２、１３、１４として投影される。再結像レンズ５０は、図２０（ｂ）に示すように絞り４の開口部４１、４２、４３、４４に対応する５１、５２、５３、５４の４つのレンズからなり、視野マスク２０の像をイメージセンサーアレイ６０上に結像する。したがって、撮影レンズ１００の１１の領域から入射した光束は視野マスク２０、フィールドレンズ３０、絞り４０の開口部４１、再結像レンズのレンズ５１を通りイメージセンサーアレイ６０のＡ列上に結像する。同様に、撮影レンズ１００の１２、１３、１４の領域より入射した光束はそれぞれイメージセンサーアレイ６０のＢ、Ｃ、Ｄ列上に結像する。
【００２９】
イメージセンサーアレイ６０のＡ、Ｂ列に結像した被写体像は撮影レンズ１００が前ピンの時は互いに遠ざかり、後ピンの時は互いに近ずき、合焦時にはある所定の間隔に並ぶ。よって、イメージセンサーアレイ６０のＡ、Ｂ列の出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を前述のように演算処理することにより、撮影レンズ１００の水平方向に関するのデフォーカス量を算出することができる。同様に、イメージセンサーアレイ６０のＣ、Ｄ列に結像した被写体像は撮影レンズ１００が前ピンの時は互いに遠ざかり、後ピンの時は互いに近ずき、合焦時にはある所定の間隔に並ぶ。よって、イメージセンサーアレイ６０のＣ、Ｄ列の出力信号列ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］を前述のように演算処理することによって、撮影レンズ１００の垂直方向に関するのデフォーカス量を算出することができる。このような光学系、イメージセンサーを用いることにより水平方向と垂直方向の焦点検出領域は図１７（ａ）に示すように撮影画面で交差する。
【００３０】
また、図９または図２０に示す光学系を複数組有することにより、撮影画面の複数の位置でデフォーカス量を得ることができる焦点検出装置もあり、この場合の焦点検出領域は例えば図２１（ｂ）に示すようになる。
【００３１】
これらのように、複数のデフォーカス量を得る焦点検出装置では、複数のデフォーカス量から最終的なデフォーカス量を一つ定め、この最終デフォーカス量に基づく撮影レンズの駆動あるいは表示を行う。複数のデフォーカス量から一つの最終デフォーカス量を得る方法は、特開昭６０−２６２００４号公報、特開平２−１７８６４１号公報、特開平４−２３５５１２号公報などに開示されている。
特開昭６０−２６２００４号公報には、複数のデフォーカス量を平均する、最も至近を示すものを選択する、上述した数値Ｅが最大のものを選択するなどの方法が開示されている。
また、特開平２−１７８６４１号公報および特開平４−２３５５１２号公報には、複数のデフォーカス量の中でほとんど近い値を示すもの同士を平均して複数の平均デフォーカス量を算出し、複数の平均デフォーカス量から例えば最も至近を示すものを選択している。
さらに、複数の焦点検出領域の１つを選択し、選択された焦点検出領域を優先的に用い、他の焦点検出領域を補助的に用いる焦点検出もある。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の焦点検出装置における、信頼性のあるデフォーカス量が得られるまで、あるいはｓが所定の値となるまでｓの値を増大させていくという方法は、被写体にコントラストが全くなく、信頼性のあるデフォーカス量が得られない場合（焦点検出不能）には、合焦状態付近で最初に設定したｓの値によるフィルター処理データで信頼性のあるデフォーカス量が得られる場合（焦点検出可能）に比べて演算時間は圧倒的に長くなる。これは図１３に示すように焦点検出領域が１つである焦点検出装置では仕方のないことである。
【００３３】
しかしながら、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように複数の焦点検出領域を有する焦点検出においては全体的な演算時間が焦点検出不能な焦点検出領域によって決ってしまうという問題がある。例えば図２１（ａ）に示すように、撮影画面の横方向と縦方向に焦点検出領域を有する焦点検出装置で、縦線一本のような被写体に対して焦点検出を行なう場合を考える。この場合、コントラストは横方向だけに存在するので、横方向の焦点検出領域では焦点検出可能となって合焦近傍であれば演算時間は短くてすむが、縦方向にはコントラストがないから焦点検出不能となる。したがって、全体の演算時間は長くなってしまうことになり、例えば移動する被写体に対して繰り返し焦点検出を行う場合に追従性能が悪化してしまう。
そこで、横で焦点検出可能、縦で焦点検出不能な場合には、それ以後は横方向だけで焦点検出を行う方法も考えられる。しかしながら、高速で移動する被写体に対して１つの焦点検出領域だけでは検出領域内に被写体を捕捉するのが困難になり、結局、追従性能が悪化する。
【００３４】
本発明の目的は、複数の領域で焦点検出を行なう場合に、演算時間の短縮を図るとともに、移動被写体に対する追従性能の悪化を防止することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
（１）  請求項１の発明は、撮影画面内に複数の焦点検出領域を設定し、それぞれの焦点検出領域において撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、各焦点検出領域に対応して設けられ、被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する複数の光電変換手段と、各焦点検出領域の被写体像を対応する光電変換手段上に再結像する焦点検出光学系と、複数の焦点検出演算モードを有し、各光電変換手段の出力信号に基づいて焦点検出演算を行ない、各焦点検出領域ごとに焦点調節状態を検出する演算手段と、演算手段で演算された複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択手段とを備え、演算手段は、前回の焦点調節状態の検出において選択手段により最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで前記複数の焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、前回の焦点調節状態の検出において選択手段により最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なう。
（２）  請求項２に発明は、撮影画面内に複数の焦点検出領域を設定し、それぞれの焦点検出領域において撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、各焦点検出領域に対応して設けられ、被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する複数の光電変換手段と、各焦点検出領域の被写体像を対応する光電変換手段上に再結像する焦点検出光学系と、複数の焦点検出領域の中から優先領域を設定する設定手段と、複数の焦点検出演算モードを有し、各光電変換手段の出力信号に基づいて焦点検出演算を行ない、各焦点検出領域ごとに焦点調節状態を検出する演算手段と、演算手段で演算された複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択手段とを備え、演算手段は、設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なう。
（３）  請求項３の焦点検出装置の各焦点検出演算モードは、光電変換手段の出力信号に異なるフィルター処理を施して焦点検出用信号を生成し、その信号に基づいて焦点検出演算を行なうようにしたものである。
（４）  請求項４の焦点検出装置の一部の焦点検出演算モードは、光電変換手段の出力信号から高周波数成分を抽出するフィルター処理を施して焦点検出用信号を生成し、その信号に基づいて焦点検出演算を行なうようにしたものである。
（５）  請求項５の焦点検出装置は、焦点検出領域について焦点調節状態が検出可能か否かを判定する判定手段をさらに備え、演算手段によって、設定手段により優先領域に設定された焦点検出領域において焦点調節状態が検出不可能であると判定された場合に、優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域に対する焦点検出演算を行うようにしたものである。
（６）  請求項６の発明は、  撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出方法であって、各焦点検出領域について被写体像の光強度分布に応じた信号を検出する信号検出ステップと、複数の焦点検出演算モードを実行可能であるとともに、出力された信号のそれぞれに基づいて焦点検出演算を行うことにより、各焦点検出領域の焦点調節状態を繰り返し検出する演算ステップと、求めた複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択する選択ステップとを備え、演算ステップで、前回の焦点調節状態の検出において選択ステップにより最終的な焦点調節状態に選択された焦点調節領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで複数の焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行い、前回の焦点調節状態の検出において選択ステップにより最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘わらず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行う。
（７）    請求項７の発明は、  撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出方法であって、各焦点検出領域について被写体像の光強度分布に応じた信号を出力する信号検出ステップと、複数の焦点検出領域の中から優先領域を設定する設定ステップと、複数の焦点検出演算モードを実行可能であるとともに、出力された信号のそれぞれに基づいて焦点検出演算を行うことにより、各焦点検出領域の焦点調節状態を繰り返し検出する演算ステップと、検出した複数の焦点検出領域の焦点調節状態の中から最終的な焦点調節状態を選択するステップとを備え、演算ステップで、設定ステップにおいて優先領域に設定された焦点検出領域については、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行い、設定ステップにおいて優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域については、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘わらず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行う。
【００３６】
【発明の実施の形態】
−発明の第１の実施の形態−
撮影画面内に複数の焦点検出領域を有し、何れかの焦点検出領域のデフォーカス量を選択する焦点検出装置において、選択された焦点検出領域以外では焦点検出演算に制限を加えるようにした第１の実施形態を説明する。
図１は第１の実施形態の構成を示す。
１は、撮影レンズ１００を通過した被写体からの光をイメージセンサー２に導く焦点検出光学系であり、例えば上述した図２０に示す視野マスク２０、フィールドレンズ３０、絞り開口部４１、４２、４３、４４と再結像レンズ５１、５２、５３、５４から成る。絞り開口部４１、４２と再結像レンズ５１、５２は、撮影画面に対して水平方向の焦点検出のために備えられ、絞り開口部４３、４４と再結像レンズ５３、５４は、撮影画面に対して垂直方向の焦点検出のために備えられている。
２は、例えば図２０に示すイメージセンサーアレイ６０のように、センサーアレイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの計４列を有するイメージセンサーであり、それぞれのセンサーアレイはｎ個の光電変換画素からなる。したがって、それぞれがｎ個のデータからなる出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］、ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］を出力する。センサーアレイＡ、Ｂは撮影画面に対して水平方向に配置されるので横列、センサーアレイＣ、Ｄは撮影画面に対して垂直方向に配置されているので縦列と呼ぶことにする。
焦点検出光学系１とイメージセンサー２によって、図２１（ａ）に示すように横列の焦点検出領域ＦａＨと縦列の焦点検出領域ＦａＶが形成される。
【００３７】
３は焦点検出演算部であり、イメージセンサー２が出力する出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］、ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］に対して数式１０、数式１１に示すフィルター処理を施し、フィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］、Ｆｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を求める。そして、フィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を用いて数式１から数式６の焦点検出演算を行い、横列のデフォーカス量ＤｆＨを算出するとともに、フィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を用いて数式１から数式６の焦点検出演算を行い、縦列のデフォーカス量ＤｆＶを算出する。
４は演算結果選択部であり、焦点検出演算部３で算出した横列のデフォーカス量ＤｆＨと縦列のデフォーカス量ＤｆＶの何れかを選択して最終的なデフォーカス量ＤｆＬを定める。
５はレンズ駆動部であり、演算結果選択部４で決定した最終デフォーカス量ＤｆＬに基づいて撮影レンズ１００を駆動する。
【００３８】
以上のように構成された本発明の第１の実施形態の全体動作を図２により説明する。
不図示の電源スイッチＯＮなどによって図２に示す動作を開始する。ステップ１において、演算結果選択部４で選択した列を表す選択列を初期状態にリセットする。ここで、初期状態とは選択列が決っていない状態をいう。続くステップ２で、イメージセンサー２の出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を焦点検出演算部３によって演算処理し、横列デフォーカス量ＤｆＨを算出する。この処理の詳細は後述する。ステップ３で、イメージセンサー２の出力信号列ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］を焦点検出演算部３によって演算処理し、縦列デフォーカス量ＤｆＶを算出する。この処理の詳細は後述する。
ステップ４において、演算結果選択部４により横列デフォーカス量ＤｆＨと縦列デフォーカス量ＤｆＶの内の一方を選択して最終的デフォーカス量ＤｆＬとする。横列、縦列とも焦点検出不能な場合には焦点検出不能と判定し、何れかの列で焦点検出可能ならば焦点検出可能と判定する。また、選択結果に基づいて選択列を設定する。この処理の詳細は後述する。
ステップ５で、焦点検出可能であればレンズ駆動を行うべくステップ６へ進み、焦点検出不能な場合にはレンズ駆動は行わずにステップ７へ進む。焦点検出可能な場合は、ステップ６で、上記ステップ４で選択された最終デフォーカス量ＤｆＬに基づいてレンズ駆動部５により撮影レンズ１００を駆動する。ステップ７で、電源スイッチＯＦＦなどによって所定の動作終了操作が行なわれた場合は動作を終了し、終了いない場合はステップ２へ戻って上述した動作を繰り返す。
なお、上述した図２に示す処理では横列デフォーカス量ＤｆＨを縦列デフォーカス量ＤｆＶよりも先に算出しているが、特に意味はないので順番を逆にしてもかまわない。
【００３９】
図３により、図２のステップ２の横列デフォーカス量ＤｆＨの算出動作を説明する。
ステップ１０１において、出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を入力する。続くステップ１０２で、数式１０によりフィルター処理データＰａ［ｉ］、Ｐｂ［ｉ］を算出する。ステップ１０３では数式１１におけるｓの値を２とし、ステップ１０４で数式１１の演算を実行して高周波数成分を抽出するフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を得る。さらにステップ１０５で、算出したフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を用いて数式１から数式６の焦点検出演算を実行する。ステップ１０６において、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ１１７へ進み、信頼性のあるデフォーカス量が得られなかった場合にはステップ１０７へ進む。
【００４０】
信頼性のあるデフォーカス量が得られなかった場合には、ステップ１０７で選択列が縦列であるか否かを調べる。縦列の場合は演算時間短縮のため、以後の横列演算は行わずステップ１１６へ進む。縦列ではない場合には、選択列は横列、あるいは初期状態であるので横列演算を続行すべくステップ１０８へ進む。
ステップ１０８で数式１１におけるｓの値を４とし、続くステップ１０９で数式１１の演算を実行して中周波数成分を抽出するフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を得る。ステップ１１０で、フィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を用いて数式１から数式６により焦点検出演算を実行する。
ステップ１１１において、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ１１７へ進み、得られなかった場合にはステップ１１２へ進む。
【００４１】
ふたたび信頼性のあるデフォーカス量が得られなかった場合は、ステップ１１２で数式１１におけるｓの値を８とし、続くステップ１１３で数式１１の演算を実行して低周波数成分を抽出するフィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を得る。さらにステップ１１４で、フィルター処理データＦａ［ｉ］、Ｆｂ［ｉ］を用いて数式１から数式６により焦点検出演算を実行する。
ステップ１１５において、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ１１７へ進み、得られなかった場合にはステップ１１６へ進む。
ステップ１１６では、信頼性のあるデフォーカス量が得られなかったので横列を焦点検出不能とし、処理を終了する。一方、ステップ１１７では、信頼性のあるデフォーカス量が得られたので横列を焦点検出可能とし、処理を終了する。
【００４２】
図４により、図２のステップ３の縦列デフォーカス量ＤｆＶの算出動作を説明する。
ステップ２０１において、出力信号列ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］を入力する。ステップ２０２で、数式１０によりフィルター処理データＰｃ［ｉ］、Ｐｄ［ｉ］を算出する。ステップ２０３で数式１１におけるｓの値を２とし、続くステップ２０４で数式１１の演算を実行して高周波数成分を抽出するフィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を得る。ステップ２０５では、フィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を用いて数式１から数式６による焦点検出演算を実行する。
ステップ２０６において、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ２１７へ進み、得られなかった場合にはステップ２０７へ進む。
【００４３】
ステップ２０７で、選択列が横列であるか否かを調べる。横列の場合は演算時間短縮のため、以後の縦列演算は行わずステップ２１６へ進む。横列でない場合には選択列は縦列、あるいは初期状態であるから、縦列演算を続行すべくステップ２０８へ進む。
ステップ２０８で数式１１におけるｓの値を４とし、ステップ２０９で数式１１の演算を実行して中周波数成分を抽出するフィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を得る。ステップ２１０では、フィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を用いて数式１から数式６による焦点検出演算を実行する。ステップ２１１で、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ２１７へ進み、得られなかった場合にはステップ２１２へ進む。
【００４４】
信頼性のあるデフォーカス量が得られなかった場合は、ステップ２１２で数式１１におけるｓの値を８とし、続くステップ２１３で数式１１の演算を実行して低周波数成分を抽出するフィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を得る。ステップ２１４では、フィルター処理データＦｃ［ｉ］、Ｆｄ［ｉ］を用いて数式１から数式６による焦点検出演算を実行する。ステップ２１５において、信頼性のあるデフォーカス量が得られたか否かを調べ、信頼性のあるデフォーカス量が得られた場合にはステップ２１７へ進み、得られなかった場合にはステップ２１６へ進む。ステップ２１６では、信頼性のあるデフォーカス量が得られなかったので縦列焦点検出不能とし、処理を終了する。一方、ステップ２１７では、信頼性のあるデフォーカス量が得られたので縦列焦点検出可能とし、処理を終了する。
【００４５】
図５により、図２のステップ４の横縦選択動作を説明する。
ステップ３０１において、横列、縦列とも焦点検出不能であるか否かを調べる。いずれでも検出不能な場合にはステップ３１１へ進み、いずれか一方で焦点検出可能な場合はステップ３０２へ進む。いずれか一方で焦点検出可能な場合は、ステップ３０２で横列で焦点検出可能か否かを調べ、横列で検出可能な場合はステップ３０３へ進み、そうでなければ縦列だけが焦点検出可能であり、ステップ３０８へ進む。ステップ３０３では縦列で焦点検出可能か否かを調べ、検出可能な場合にはステップ３０４へ進み、検出不能な場合には横列だけが焦点検出可能であるからステップ３０６へ進む。
横列、縦列の両方で焦点検出可能な場合には、ステップ３０４で所定のアルゴリズムに従って横列、縦列の一方を選択する。所定のアルゴリズムの詳細な説明はここでは省略するが、従来技術の項で述べたように例えばより至近を示すデフォーカス量を得た列を選択するようにする。
【００４６】
ステップ３０５において、上記ステップ３０４で横列が選択された場合はステップ３０６へ、縦列が選択された場合はステップ３０８へ進む。横列が選択された場合は、ステップ３０６で最終デフォーカス量ＤｆＬに横列デフォーカス量ＤｆＨを設定する。続くステップ３０７で選択列を横列に設定する。一方、縦列が選択された場合は、ステップ３０８で最終デフォーカス量ＤｆＬに縦列デフォーカス量ＤｆＶを設定する。そして、ステップ３０９で選択列を縦列に設定する。ステップ３１０で焦点検出可能として処理を終了する。
横列、縦列でともに焦点検出不能な場合は、ステップ３１１で選択列を初期状態にリセットし、続くステップ３１２で焦点検出不能として処理を終了する。
【００４７】
このように、前回の動作で選択された列とは異なる列では、高周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算を行い、その結果が焦点検出不能であっても中周波数成分および低周波数成分を抽出したフィルター処理データによる焦点検出演算を行なわない。したがって、上述したように被写体が縦線一本のような場合には横方向のみでデフォーカス量が得られ、選択列は横列となる。そして、コントラストのない縦列では中周波数成分および低周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算を行なわないので、焦点検出不能となるが演算時間は短くすむ。これにより、移動する被写体に対する追従性能の悪化を防ぐことができる。
また、選択列ではない列においても高周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算は行うので、被写体が高速で移動し、１つの焦点検出領域だけでは検出領域内に被写体を捕捉するのが困難な場合であっても、追従性能が悪化することを防ぐことができる。
さらに、この第１の実施形態では図２１（ａ）に示す撮影画面の中央部で交差する水平方向と垂直方向の２つの焦点検出領域を有する焦点検出装置を例に上げて説明したが、焦点検出領域の位置と個数はこの第１の実施形態に限定されず、例えば図２１（ｂ）に示すように撮影画面内に複数の焦点検出領域を備えた焦点検出装置でもよい。
【００４８】
−発明の第２の実施の形態−
撮影画面に設定された複数の焦点検出領域の中から、撮影者が何れかの焦点検出領域を優先領域として選択する焦点検出装置において、選択された焦点検出領域以外では焦点検出演算に制限を加えるようにした第２の実施形態を説明する。
図６は第２の実施形態の構成を示す。なお、この第２の実施形態においても図２１（ａ）に示す撮影画面の中央部に設定された十字型の焦点検出領域ＦａＨとＦａＶを例に上げて説明する。
焦点検出光学系１、イメージセンサー２、焦点検出演算部３、演算結果選択部４およびレンズ駆動部５の機能は、図１に示す第１の実施形態の装置と同様であり、説明を省略する。
６は優先領域選択部であり、撮影者が焦点検出領域ＦａＨと焦点検出領域ＦａＶの内のいずれの領域を優先的に用いるかを選択する。
【００４９】
図７により、第２の実施形態の全体動作を説明する。
不図示の電源スイッチの投入などにより図２に示す全体動作が開始される。まず、ステップ１１において、図２１（ａ）に示す横列焦点検出領域ＦａＨと縦列焦点検出領域ＦａＶの内の、撮影者が不図示の選択部材により選択した領域を優先領域に設定する。横列の焦点検出領域ＦａＨが選択された場合には横列を選択列とし、縦列の焦点検出領域ＦａＶが選択された場合には縦列を選択列とする。上述した第１の実施形態では選択列には初期状態があったが、この第２の実施形態では初期状態はない。
ステップ１２で、焦点検出演算部３でイメージセンサー２の出力信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］を演算処理し、横列デフォーカス量ＤｆＨを算出する。この算出方法は上述した図３に示す方法と同様であり、説明を省略する。ステップ１３では、焦点検出演算部３でイメージセンサー２の出力信号列ｃ［ｉ］、ｄ［ｉ］を演算処理し、縦列デフォーカス量ＤｆＶを算出する。この算出方法は上述した図４に示す方法と同様であり、説明を省略する。
【００５０】
ステップ１４において、演算結果選択部４により横列デフォーカス量ＤｆＨと縦列デフォーカス量ＤｆＶの内のいずれか一方を選択して最終的デフォーカス量ＤｆＬとする。横列、縦列とも焦点検出不能な場合には焦点検出不能と判定し、何れかの列で焦点検出可能ならば焦点検出可能と判定する。この処理の詳細については後述する。
ステップ１５で、焦点検出可能であればレンズ駆動を行うべくステップ１６へ、焦点検出不能な場合にはレンズ駆動は行わずにステップ１７へ進む。ステップ１６では、上記ステップ１４で選択された最終デフォーカス量ＤｆＬに基づいてレンズ駆動部５により撮影レンズ１００を駆動する。ステップ１７で、シャッターボタンの半押し解除などの所定の動作終了操作が行なわれた場合には動作を終了し、そうでなければステップ１２へ戻って上述した動作を繰り返す。
なお、図７に示す動作では横列デフォーカス量ＤｆＨを縦列デフォーカス量ＤｆＶよりも先に算出しているが、特に意味はないので順番を逆にしてもかまわない。
【００５１】
図８により、図７のステップ１４の横縦選択の動作を説明する。なお、ここでは選択列が焦点検出可能な場合には選択列のデフォーカス量を最終デフォーカス量とし、選択列が焦点検出不能な場合には他の列のデフォーカス量を最終デフォーカス量とする。
ステップ４０１において、横列、縦列とも焦点検出不能であるか否かを調べる。ともに検出不能な場合にはステップ４１１へ進み、そうでない場合にはステップ４０２へ進む。ステップ４０２で、選択列が横列の場合にはステップ４０３へ進み、縦列の場合にはステップ４０５へ進む。ステップ４０３では、横列が焦点検出可能か否かを調べる。検出可能な場合にはステップ４０４へ進み、検出不能な場合には縦列だけが焦点検出可能であることになり、ステップ４０６へ進む。ステップ４０４では、最終デフォーカス量ＤｆＬに横列デフォーカス量ＤｆＨを設定する。
ステップ４０５では、縦列が焦点検出可能か否かを調べる。検出可能な場合にはステップ４０６へ進み、検出不能な場合には横列だけが焦点検出可能であることになり、ステップ４０４へ進む。ステップ４０６では最終デフォーカス量ＤｆＬに縦列デフォーカス量ＤｆＶを設定し、続くステップ４０７で焦点検出可能として処理を終了する。
一方、ステップ４０８では、横列、縦列とも焦点検出不能であり、最終デフォーカス量ＤｆＬを得ることができないので、焦点検出不能として処理を終了する。
【００５２】
このように、撮影者が選択した優先領域以外では高周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算を行い、その結果に関わらず中周波数成分と低周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算は行なわない。したがって、優先領域以外での演算時間が短くすみ、移動する被写体に対する追従性能の悪化を防ぐことができる。また、優先領域ではない領域においても高周波数成分を抽出するフィルター処理データによる焦点検出演算は行うので、被写体が高速で移動し、１つの焦点検出領域だけでは検出領域内に被写体を捕捉するのが困難な場合であっても、追従性能の悪化を防止できる。
【００５３】
なお、第２の実施形態では常に横列と縦列の両方で演算処理を行ってデフォーカス量を算出したが、優先領域で演算処理を行って焦点検出可能な場合には他の列では演算処理は行わず、優先領域で焦点検出不能な場合だけ、他の列で演算処理を行うようにしてもよい。
また、優先領域が焦点検出不能で他の領域が焦点検出可能な時には、他の列のデフォーカス量を選択するようにしたが、過去数回のデフォーカス量から今回のデフォーカス量を予測し、優先領域のデフォーカス量が予測値に近いときには優先領域のデフォーカス量を選択し、優先領域が焦点検出可能であっても優先領域のデフォーカス量が予測値から遠くて他の領域のデフォーカス量が予測値に近い場合には他の領域のデフォーカス量を選択するようにしてもよい。
また、この第２の実施形態では、図２１（ａ）に示す撮影画面の中央で交差する水平方向と垂直方向の２つの焦点検出領域を有する焦点検出装置を例に上げて説明したが、焦点検出領域の個数と位置は上記第２の実施形態に限定されず、例えば図２１（ｂ）に示すように、撮影画面内に複数の焦点検出領域を備えた焦点検出装置に対しても本発明を応用することができる。
【００５４】
以上の発明の実施の形態の構成において、イメージセンサー２が光電変換手段を、焦点検出光学系１が焦点検出光学系を、焦点検出演算部３が演算手段を、演算結果選択部４が選択手段を、優先領域選択部６が設定手段をそれぞれ構成する。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前回の焦点調節状態の検出において最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで複数の焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、前回の焦点調節状態の検出において最終的な焦点調節状態に選択された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なうようにしたので、複数の焦点検出領域における全焦点検出演算時間が、焦点検出不能になる可能性の高い非選択領域の演算時間に引きずられて長くなることが防止され、全体の焦点検出演算時間を短縮することができる上に、非選択領域でも一部の演算モードで焦点検出演算を行なうので、複数の焦点検出領域で焦点検出演算が実行されることになり、移動被写体をいずれかの領域で捕捉する可能性が高くなって移動被写体に対する追従性能の悪化を防止できる。
また、優先領域に設定された焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるまで焦点検出演算モードを順次実行して焦点検出演算を行ない、優先領域に設定された焦点検出領域以外の焦点検出領域では、信頼性のある焦点調節状態が得られるか否かに拘らず複数の焦点検出演算モードの内の一部の演算モードを実行して焦点検出演算を行なうようにしたので、複数の焦点検出領域における全焦点検出演算時間が、焦点検出不能になる可能性の高い非選択領域の演算時間に引きずられて長くなることが防止され、全体の焦点検出演算時間を短縮することができる上に、非選択領域でも一部の演算モードで焦点検出演算を行なうので、複数の焦点検出領域で焦点検出演算が実行されることになり、移動被写体をいずれかの領域で捕捉する可能性が高くなって移動被写体に対する追従性能の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】  第１の実施形態の全体動作を示すフローチャートである。
【図３】  横列デフォーカス量ＤｆＨの算出動作を示すフローチャートである。
【図４】  縦列デフォーカス量ＤｆＶの算出動作を示すフローチャートである。
【図５】  演算結果選択部の横列、縦列の選択動作を示すフローチャートである。
【図６】  第２の実施形態の構成を示す図である。
【図７】  第２の実施形態の全体動作を示すフローチャートである。
【図８】  演算結果選択部の横列、縦列の選択動作を示すフローチャートである。
【図９】  焦点検出光学系を示す図である。
【図１０】  焦点検出演算を説明する図である。
【図１１】  焦点検出演算を説明する図である。
【図１２】  相関演算を説明する図である。
【図１３】  撮影画面と焦点検出領域との位置関係を示す図である。
【図１４】  高周波成分カットフィルター処理データのＭＴＦ特性を説明する図である。
【図１５】  ＤＣ成分除去フィルター処理のＭＴＦ特性を示す図である。
【図１６】  高周波成分カットフィルター処理とＤＣ成分除去フィルター処理の両者を施したフィルター処理データのＭＴＦ特性を示す図である。
【図１７】  低周波数成分のみからなる被写体像パターンの例を示す図である。
【図１８】  高周波数成分のみからなる被写体像パターンの例を示す図である。
【図１９】  高周波数成分、低周波数成分をともに含む被写体像パターンの例を示す図である。
【図２０】  水平方向と垂直方向それぞれについて焦点検出を行う焦点検出装置の焦点検出光学系を示す図である。
【図２１】  撮影画面と焦点検出領域との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１  焦点検出光学系
２  イメージセンサー
３  焦点検出演算部
４  演算結果選択部
５  レンズ駆動部
６  優先領域選択部
１００  撮影レンズ
【図１】
0003852132.tif 000002
【図２】
0003852132.tif 000003
【図３】
0003852132.tif 000004
【図４】
0003852132.tif 000005
【図５】
0003852132.tif 000006
【図６】
0003852132.tif 000007
【図７】
0003852132.tif 000008
【図８】
0003852132.tif 000009
【図９】
0003852132.tif 000010
【図１０】
0003852132.tif 000011
【図１１】
0003852132.tif 000012
【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】
0003852132.tif 000021
【図２１】
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