JP2005128292A - 焦点検出装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】被写体信号に局所的に強いピークが存在する場合や、強いコントラストを有する周期的な信号パターンである場合において、適切に焦点検出することができる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】第２の領域におけるコントラスト値ＮＣを算出し（ステップＳ３０３）、算出されたコントラスト値ＮＣを所定値Ｃｔｈと比較する（ステップＳ３０４）。ＮＣがＣｔｈ以上である場合は広い基準領域を焦点検出演算範囲として選択し（ステップＳ３０８）、ＮＣがＣｔｈより小さい場合は、基準領域のコントラスト値ＢＣと第２の領域のコントラスト値ＮＣとを比較し、基準領域と狭い第２の領域のいずれか一方を焦点検出演算範囲として選択する（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）。そして、選択したいずれかの領域に対応するイメージセンサアレイからの出力信号列に基づいて、焦点検出演算を行って撮影レンズのデフォーカス量を演算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、オートフォーカスカメラに用いられる焦点検出装置に関する。

撮影画面内に設けられた焦点検出領域内の被写体像を検出することにより、撮影レンズの焦点調節を行うオートフォーカスカメラが知られている。このようなオートフォーカスカメラにおいて位相差検出方式と呼ばれる方法が用いられている。位相差検出方式では、次のようにして焦点調節が行われる。撮影レンズを通して入射され、撮影画面内の焦点検出領域を通過した光束により、撮影レンズによる撮影光学系とは別の焦点検出光学系を用いて、一対の被写体像を形成する。そして、この一対の被写体像を、一対のイメージセンサアレイによって構成される受光部により、それぞれ電気信号に変換する。こうして得られた被写体像信号のコントラスト（以下、単にコントラストという）に応じたそれぞれの受光部における被写体像の像位置の相対的なずれ量に基づいて、撮影光学系の予定焦点面に対するデフォーカス量を算出する。このようにして算出されるデフォーカス量に応じてフォーカシングレンズを駆動することにより、撮影光学系の合焦を達成する。

焦点検出の対象となる被写体の違いによって、コントラストパターン、すなわち被写体像信号の画素間での変化の様子は、様々に異なる。適切に焦点検出演算を行うためには、このコントラストパターンの違いに応じて、焦点検出領域の範囲を変える必要がある。たとえば、焦点検出領域の広い範囲に渡って分布しているようなコントラストパターンの場合は、それに応じて広い範囲で焦点検出する必要がある。逆に、局所的に強いピークが存在するようなコントラストパターンの場合には、その部分を含む狭い範囲で焦点検出したほうが、ノイズの影響を受けにくく、適切に焦点検出演算を行うことができる。

上記のことから、焦点検出領域に２つの領域（第１の領域と、その第１の領域の一部である第２の領域）を設定し、その両領域におけるコントラストの差に応じて、いずれかの領域を演算範囲として焦点検出を行う焦点検出装置が知られている。この焦点検出装置では、両領域のコントラストに差がほとんどない場合は、狭いほうの第２の領域を用い、差が大きい場合は、第１の領域を用いている。このようにすることで、様々なコントラストパターンの被写体に対して適切に焦点検出演算を行うようにしている（特許文献１）。

特開平８−７５９８５号公報

位相差検出方式では、全体的に周期的なコントラストパターンを持つ被写体に対して、像位置を正しく検出できずにピントがぼけた状態でも誤って合焦状態と判断してしまう、いわゆる偽合焦という現象が生じる。この偽合焦が生じるような被写体は、通常ユーザが一見して判断できるため、しかるべき処置を取ることで使用時における不都合とはならない。しかし、特許文献１の焦点検出装置では、コントラストの大きい周期的なコントラストパターンを有する被写体が局所的に存在する場合において、この周期的パターンの部分を含む狭い範囲を演算範囲として焦点検出を行うため、偽合焦が起こることがある。このような場合は、偽合焦を生じるような被写体であることがユーザにとって分かりにくいため、使用時において不都合が生じている。

請求項１の発明による焦点検出装置は、複数の光電変換素子からなり、被写体像の光強度に応じた信号列を出力する光電変換素子列と、撮影レンズを通過した光束のうち、撮影画面内に設定された焦点検出領域に対応する範囲の光束による被写体像を光電変換素子列上に結像する焦点検出光学系と、光電変換素子列から出力される信号列に基づいて、焦点検出領域内に設定された第１の領域における被写体像のコントラスト（第１のコントラスト）と、第１の領域内の一部に設定された第２の領域における被写体像のコントラスト（第２のコントラスト）とをそれぞれ算出し、算出された第２のコントラストが所定値以上である場合は第１の領域に対応する光電変換素子列を選択し、所定値より小さい場合は第１のコントラストと第２のコントラストの比較結果に基づいて第１の領域と第２の領域のいずれか一方の領域に対応する光電変換素子列を選択する演算範囲選択手段と、演算範囲選択手段により選択された第１または第２の領域に対応する光電変換素子列より出力される信号列に基づいて、撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量を演算する焦点検出演算手段とを備えるものである。
請求項２の発明は、請求項１の焦点検出装置において、第２の領域は、第１のコントラストに基づいて設定されることとするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の焦点検出装置において、第２の領域における被写体像の光強度の最大値と最小値に基づいて、第２のコントラストの所定値を設定するものである。
請求項４の発明によるカメラは、請求項１〜３のいずれかの焦点検出装置を備えるものである。

本発明によれば、演算範囲選択手段によって、第１の領域における第１のコントラストと、第２の領域における第２のコントラストをそれぞれ算出し、第２のコントラストが所定値以上である場合は第１の領域に対応する光電変換素子列を選択し、所定値より小さい場合は第１のコントラストと第２のコントラストの比較結果に基づいて第１の領域と第２の領域のいずれか一方の領域に対応する光電変換素子列を選択する。そして、選択したいずれかの光電変換素子列からの出力信号列に基づいて、撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量を演算することとした。このようにしたので、被写体像信号に局所的に強いピークが存在する場合には、狭い第２の領域を用いてノイズの影響を受けにくくして適切に焦点検出ができるとともに、強いコントラストを有する周期的な信号パターンである場合には、第１の領域を用いて偽合焦を生じることなく適切に焦点検出することができる。

図１に本発明の一実施形態による焦点検出装置を適用したカメラを示す。この焦点検出装置は、位相差検出方式によって、一眼レフタイプのカメラ１００に取り付けられた撮影レンズ１の焦点調節状態を検出するものである。なお、カメラ１００は、周知のとおりレリーズ信号に応じて撮影動作部１０１が動作して、フィルム撮像装置に被写体像を記録するものである。撮影レンズ１を通過した被写体からの光束が焦点検出光学系２に入射されると、その光束のうち撮影画面内に設けられた焦点検出領域に対応する範囲の光束により、一対の被写体像が一対のイメージセンサアレイ３上に結像される。一対のイメージセンサアレイ３はそれぞれ複数の光電変換素子を並べて構成されており、その光電変換素子ごとに被写体像の光強度に応じた信号を演算範囲決定部４へ出力する。

演算範囲決定部４は、イメージセンサアレイ３からの出力信号列により、焦点検出演算を行うための演算範囲を決定する。この演算範囲の決定方法は後で説明する。焦点検出演算部５は、演算範囲決定部４により決定された演算範囲内のイメージセンサアレイ３からの一対の出力信号列によって、一対の被写体像の像ずれ量を算出する。こうして、撮影レンズ１の焦点調節状態を示すデフォーカス量が求められる。

イメージセンサアレイ３は、前述のように複数の光電変換素子を連ねて構成されている。以下の説明では、５２個の光電変換素子からなる一対のイメージセンサアレイＡ列およびＢ列を例として、その上に結像される一対の被写体像によってイメージセンサアレイＡ列とＢ列からそれぞれ出力される信号列をａ［ｉ］およびｂ［ｉ］（ｉ＝１〜５２）と表すこととする。

焦点検出演算部５では、イメージセンサアレイＡ列およびＢ列より出力される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］を式（１）により算出する。
Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜ （１）
ただし、Ｌ＝-lmax,...,-2,-1,0,1,2,...,lmax

式（１）において、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和演算を表し、Ｌは上述したようにデータ列のシフト量に当たる整数である。総和演算の初項ｋと最終項ｒは、たとえば式（２）、（３）に示すように、シフト量Ｌに依存して変化させる。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。
Ｌ≧０の時、
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝ （２）
Ｌ＜０の時、
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝ （３）

こうして得られる相関量Ｃ［Ｌ］はシフト量Ｌに応じた離散的な値であり、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列、Ｂ列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］に基づいて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方法が本出願人によって特開昭６０−３７５１３号公報に開示されている。この方法によると、得られた相関量のうちの極小値（相関量Ｃ［ｌ］とする）と、その両側のシフト量における相関量Ｃ［ｌ＋１］、Ｃ［ｌ−１］とを用いて、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを式（４）、（５）により算出する。ここで、関数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。
Ｃex＝Ｃ［ｌ］−｜ＤL｜ （４）
Ｌｓ＝ｌ＋ＤL／Ｅ （５）
ただし、ＤL＝（Ｃ［ｌ−１］−Ｃ［ｌ＋１］）／２，
Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［ｌ＋１］−Ｃ［ｌ］，Ｃ［ｌ−１］−Ｃ［ｌ］｝

デフォーカス量ＤＦは、式（５）によって表されるずれ量Ｌｓから、式（６）により算出される。ここで、Ｋｆは焦点検出光学系及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。
ＤＦ＝Ｋｆ×Ｌｓ （６）

さらに、式（６）によっ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る。そのため、式(７)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。
Ｅ＞Ｅ１ ＆ Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ （７）

式（７）におけるＥ１、Ｇ１は所定のしきい値である。数値Ｅは被写体のコントラストに依存する値であって、相関量の変化の様子を示し、この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。以下では、数値Ｅを情報量と呼ぶ。なお、式（７）の条件判定において、一対のデータの一方に関するコントラストを算出し、それを情報量Ｅの代わりに用いて、所定のしきい値によりデフォーカス量の信頼性を判定してもよい。

ここで、式（４）により算出される極小値Ｃｅｘは、一対の被写体像による一対のデータが最も一致したときの差分であるため、本来は０となる。しかしながら、ノイズの影響や、一対の被写体像において視差が生じているために、データに微妙な差が生じ、極小値Ｃｅｘは通常０にならない。このようなノイズや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。このことより、式（７）の判定では、一対のデータの一致度を表す数値として、極小値Ｃｅｘと情報量Ｅの比を表す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。

以上説明したような相関演算（式（１）〜（３））、補間演算（式（４）〜（５））およびデフォーカス量演算（式（６））をまとめて、焦点検出演算と呼ぶことにする。この焦点検出演算を行うことで、一対のイメージセンサアレイ３上に結像された一対の被写体像によって、撮影レンズ１の焦点調節状態を示すデフォーカス量が求められる。さらに、求められたデフォーカス量の信頼性が式（７）の条件判定により判定され、その結果、信頼性があるとされた場合はそのデフォーカス量を焦点検出結果とし、信頼性がないとされた場合は焦点検出ができなかったとする。このようにして、焦点検出演算部５の処理が行われる。

さらに本実施形態では、演算範囲決定部４において、上記で説明した焦点検出演算で相関演算を行うときの演算範囲を、被写体像のコントラストに基づいて決定する。このとき、イメージセンサアレイ３からの出力信号列によって被写体像のコントラストを算出し、その算出結果に基づいて式（２）および（３）における初項ｋ０と最終項ｒ０の値を設定することにより、相関演算の演算範囲を決定する。これらの処理の具体的な内容を、図２に示すフローチャートを用いて以下に説明する。図２のフローチャートは、演算範囲決定部４と焦点検出演算部５において実行される処理フローである。

ステップＳ２０１では、演算範囲決定部４において、イメージセンサアレイ３からの出力信号列ａ［ｉ］およびｂ［ｉ］を入力する。ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で入力した信号列ａ［ｉ］、ｂ［ｉ］により、式（２）および（３）における初項ｋ０と最終項ｒ０を定め、相関演算の演算範囲を決定する。なお、このステップＳ２０２における処理の詳細内容は、後で図３を用いて説明する。

ステップＳ２０３では、焦点検出演算部５において、ステップＳ２０２で演算範囲決定部４により決定された演算範囲、すなわち初項ｋ０と最終項ｒ０の値を用いて、上記に説明したような焦点検出演算を行うことにより、デフォーカス量を算出する。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出されたデフォーカス量の信頼性があるか否かを式（７）を用いて判定する。式（７）を満たさない場合は信頼性がないと判定し、ステップＳ２０５へ進む。式（７）を満たす場合は信頼性があると判定し、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０５では、焦点検出不能として図２の処理を終了する。このとき、撮影レンズ１の焦点調節（オートフォーカス動作）が行われない。一方、ステップＳ２０６では、焦点検出可能として図２の処理を終了する。この場合は、ステップＳ２０３で算出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズ１の焦点調節が行われる。

図２のステップＳ２０２における処理の詳細内容を図３のフローチャートに示す。ステップＳ３０１では、焦点検出領域内に設定された基準領域（第１の領域）における被写体像のコントラスト値ＢＣを、その基準領域に対応するイメージセンサアレイの出力信号列に基づいて算出する。ここではＡ列の出力信号列ａ［ｉ］を用いることとし、基準領域は、Ａ列の５２個の光電変換素子の内、中央部の３６個に対応しているものとする。コントラスト値ＢＣは式（８）により求められる。
ＢＣ＝Σ｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜ （８）
ただし、ｉ＝９〜４４−ｔ

式（８）においてｔは整数であり、その値は１から４程度が好ましい。なお、式（８）の演算においてノイズの影響を除去するために、総和演算Σを計算する前の差分の絶対値、すなわち｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜の値が所定値以下の場合には、その値を０と置き換えて加算するとよい。

ステップＳ３０２では、基準領域内から別の領域（第２の領域）を抽出し、基準領域内の一部により狭い領域を設定する。この第２の領域の設定は基準領域のコントラスト分布に基づいて行われ、たとえば次の２つの方法がある。1つ目の方法は、基準領域におけるコントラスト分布の重心位置Ｊｓを算出し、この重心位置Ｊｓを中心とする所定の幅の領域を設定して、それを第２の領域とする方法である。重心位置Ｊｓは式（９）により求められる。ここで、ｔは式（８）のものと同一である。
Ｊｓ＝Σ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜×ｉ｝
／Σ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜｝ （９）
ただし、ｉ＝９〜４４−ｔ

式（９）において、Ｊｓは小数点以下を切り捨て、あるいは四捨五入といった処理を行って整数とする。そして、求められた重心位置Ｊｓを中心とする所定範囲、たとえば幅１２データの範囲を第２の領域に設定する。このとき、ｔの値の分だけ中心が広がるため、それに応じて設定する領域をずらす。たとえばｔが１である場合は、中心がＪｓからＪｓ＋１の範囲となるので、第２の領域の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅは式（１０）により定まる。
Ｓｓ＝Ｊｓ−５，Ｓｅ＝Ｊｓ＋６ （１０）

２つ目の方法は、隣接するデータ、あるいは所定データ分離れたデータ間の差分の絶対値が最大となる部分Ｍｃを検出し、その最大部分Ｍｃを中心とする所定の幅の領域を第２の領域として設定する方法である。最大部分Ｍｃは式（１１）により求められる。
Ｍｃ＝Ｍａｘ｛｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜｝ （１１）
ただし、ｉ＝９〜４４−ｔ

式（１１）は、ａ［ｉ＋ｔ］とａ［ｉ］の差の絶対値が最大となるｉの値を表している。そして、算出された最大部分Ｍｃを中心とする、たとえば幅１２データの範囲を第２の領域に設定する。このときも、1つ目の方法と同様にｔの値に応じて設定する領域をずらす。たとえばｔが１である場合は、中心がＭｃからＭｃ＋１の範囲となるので、第２の領域の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅは式（１２）により求められる。
Ｓｓ＝Ｍｃ−５，Ｓｅ＝Ｍｃ＋６ （１２）

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で上記に説明した２つの方法のいずれかを用いて抽出した第２の領域について、式（１０）または（１２）により求められた先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅを用いて、コントラスト値ＮＣを式（１３）により算出する。
ＮＣ＝Σ｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜ （１３）
ただし、ｉ＝Ｓｓ〜Ｓｅ−ｔ

式（１３）のｔは式（８）のものと同一であり、Σはｉ＝Ｓｓ〜Ｓｅ−ｔにおける総和演算を表している。この演算においても式（８）と同様に、ノイズの影響を除去するために、総和演算Σを計算する前の差分の絶対値である｜ａ［ｉ］−ａ［ｉ＋ｔ］｜の値が所定値以下の場合には、その値を０と置き換えて加算するとよい。なお、ステップＳ３０２において、上記の２つの方法以外によって第２の領域を抽出してもよい。その場合にも、抽出した第２の領域の先頭データ番号Ｓｓと最終データ番号Ｓｅを用いて、式（１３）によりコントラスト値ＮＣを算出できる。

ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出した第２の領域のコントラスト値ＮＣを所定値Ｃｔｈと比較する。その結果、ＮＣの方がＣｔｈより大きい場合には、ステップＳ３０８へ進んで基準領域を選択するようにする。そうでない場合は、ステップＳ３０５へ進む。

上述の所定値Ｃｔｈは、第２の領域の被写体像に周期的パターンが存在するか否かを判別するために用いられるしきい値であり、たとえば式（１４）に表す値が設定される。ここで、ｍａｘとｍｉｎは、Ａ列の出力信号列のうち第２の領域に対応するもの、すなわちａ［ｉ］（ｉ＝Ｓｓ〜Ｓｅ−ｔ）における、最大値と最小値とをそれぞれ表す。なお、式（１４）においてＫｔは２より大きいことが好ましい。
Ｃｔｈ＝Ｋｔ×（ｍａｘ−ｍｉｎ） （１４）

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１で式（８）により計算された基準領域のコントラスト値ＢＣと、ステップＳ３０３で式（１３）により計算された第２の領域のコントラスト値ＮＣとを比較し、いずれか一方の領域を焦点検出演算範囲として選択する。この選択方法は、両者がほとんど同じ値であれば第２の領域を演算範囲とし、差が大きい場合には基準領域を演算範囲とする。具体的には、式（１５）に示す条件の判定を行い、この条件を満たす場合は第２の領域を選択し、そうでなければ基準領域を選択する。ここで、式（１５）のＫｓは実数であり、１から２程度が好ましい。
ＢＣ＜Ｋｓ×ＮＣ （１５）

ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５においてどちらの領域が選択されたかを判別し、第２の領域が選択された場合にはステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、式（２）および（３）の初項ｋ０と最終項ｒ０に、次の式（１６）によって表される値を設定して、図３の処理フローを終了する。その後、図２のステップＳ２０３へ進む。
ｋ０＝Ｓｓ，ｒ０＝Ｓｅ （１６）

式（１６）において、ｋ０に設定する初項Ｓｓとｒ０に設定する最終項Ｓｅは、ステップＳ３０２において式（１０）または（１２）により求められたものであり、第２の領域が対応するイメージセンサアレイの光電変換素子を特定するためのものである。こうして、ステップＳ３０７を実行した場合には、第２の領域に対応する光電変換素子からの信号列に基づいて、図２のステップＳ２０３においてデフォーカス量が算出される。

一方、ステップＳ３０５において基準領域が選択されたとステップＳ３０６で判別した場合には、ステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８では、式（２）および（３）の初項ｋ０と最終項ｒ０に、次の式（１７）によって表される値を設定して、図３の処理フローを終了する。その後、図２のステップＳ２０３へ進む。
ｋ０＝９，ｒ０＝４４ （１７）

式（１７）において、ｋ０に設定する値９とｒ０に設定する値４４は、基準領域が対応するイメージセンサアレイ中央部の３６個の光電変換素子を特定するためのものである。こうして、ステップＳ３０８を実行した場合には、基準領域に対応する光電変換素子からの信号列に基づいて、図２のステップＳ２０３においてデフォーカス量が算出される。

以上説明した処理を適用した例として、図４および５に示す出力信号パターンを持つ被写体像に対して選択される焦点検出演算範囲を説明する。図４は、焦点検出領域内に周期的でない信号コントラストが局所的に存在する場合の例であり、基準領域ｃｅ１に対してステップＳ３０２で第２の領域ｃｅ２が設定されるものとする。この場合、ステップＳ３０３で式（１３）により算出されるコントラスト値ＮＣは、出力信号の最大値（符号４１に示す点の信号レベル）と最小値（符号４２に示す点の信号レベル）の差の２倍よりも大きくなることはない。

したがって、式（１４）によって表されるしきい値Ｃｔｈよりもコントラスト値ＮＣは小さくなり、ステップＳ３０４が否定判定される。その結果、ステップＳ３０５以降の処理によって、第２の領域ｃｅ２が焦点検出演算範囲として選択される。このように、図４のような局所的に強いピークが存在するようなコントラストパターンの場合には、その部分を含む狭い第２の領域を用いることにより、ノイズの影響を受けにくくして適切に焦点検出演算を行うことができる。

図５は、焦点検出領域内に周期的な信号コントラストが局所的に存在する場合の例である。ここでも図４のときと同様に、基準領域ｃｅ１に対してステップＳ３０２で第２の領域ｃｅ２が設定されるものとする。この場合、ステップＳ３０３で式（１３）により算出されるコントラスト値ＮＣは、周期的に変化する信号レベルによって、出力信号の最大値（符号５１に示す点の信号レベル）と最小値（符号５２に示す点の信号レベル）の差の２倍より大きくなる。

したがって、コントラスト値ＮＣは式（１４）によって表されるしきい値Ｃｔｈ以上となり、ステップＳ３０４が肯定判定される。その結果、ステップＳ３０８によって、基準領域ｃｅ１が焦点検出演算範囲として選択される。このように、図５のような強い周期的なコントラストパターンが局所的にある場合には、広い基準領域を用いることにより、偽合焦を生じずに適切に焦点検出演算を行うことができる。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）基準領域におけるコントラスト値ＢＣを算出し（ステップＳ３０１）、さらに第２の領域におけるコントラスト値ＮＣを算出して（ステップＳ３０３）、算出されたコントラスト値ＮＣを所定値Ｃｔｈと比較する（ステップＳ３０４）。ＮＣがＣｔｈ以上である場合は基準領域を焦点検出演算範囲として選択し（ステップＳ３０８）、ＮＣがＣｔｈより小さい場合は、ＢＣとＮＣを比較して（ステップＳ３０５）、第１の領域と第２の領域のいずれか一方を焦点検出演算範囲として選択する（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）。そして、選択したいずれかの領域に対応するイメージセンサアレイからの出力信号列に基づいて、焦点検出演算を行って撮影レンズのデフォーカス量を演算する（ステップＳ２０３）こととした。このようにしたので、被写体像のコントラストに局所的に強いピークが存在する場合には、第２の領域を用いてノイズの影響を受けにくくして適切に焦点検出ができるとともに、強いコントラストを有する周期的な信号パターンが局所的にある場合には、基準領域を用いて偽合焦を生じることなく適切に焦点検出することができる。

（２）基準領域内の一部に第２の領域を設定するときに、基準領域のコントラスト分布に基づいて設定する範囲を決めることとした（ステップＳ３０２）。このようにしたので、コントラストの強い部分を含むように第２の領域を設定することができ、正しく焦点検出を行うことができる。

（３）第２の領域のコントラスト値ＮＣを所定値Ｃｔｈと比較するとき、第２の領域に対応するイメージセンサアレイからの出力信号における信号強度の最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎに基づいて、所定値Ｃｔｈを設定することとした（ステップＳ３０４）。このようにしたので、第２の領域のコントラスト分布に応じて、基準領域と第２の領域のいずれかを適切に焦点検出演算範囲として選択することができる。

なお、上記実施の形態では、第２の領域のコントラスト値ＮＣと比較する所定値Ｃｔｈを式（１４）によって設定することとしたが、あらかじめ適当な固定値をＣｔｈとして設定しておくようにしてもよい。また、上記実施の形態で説明した各計算式や計算方法は一例であって、これ以外のものを用いて同様の処理を行うようにしてもよい。

上記実施の形態では、焦点検出用の一対のイメージセンサアレイを用いて撮影画面内に設定した焦点検出領域に対応する被写体像を検出し、位相差検出方式によって焦点検出を行う例について説明した。しかし、位相差検出方式を用いて焦点検出を行うものである限り、本発明は適用することができる。たとえば、撮像用の撮像素子を用いて焦点検出領域に対応する画素上に結像する被写体像を検出し、位相差検出方式によって焦点検出をするようなものについても適用可能である。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の一実施形態を適用したカメラの構成を示す図である。 本発明において実行される処理のフローチャートである。 演算範囲を決定するときの処理内容を示すフローチャートである。 焦点検出領域内に周期的でない信号コントラストが局所的に存在する出力信号パターンの例を示す図である。 焦点検出領域内に周期的な信号コントラストが局所的に存在する出力信号パターンの例を示す図である。

符号の説明

１：撮影レンズ
２：焦点検出光学系
３：イメージセンサアレイ
４：演算範囲決定部
５：焦点検出演算部

Claims (4)

1. 複数の光電変換素子からなり、被写体像の光強度に応じた信号列を出力する光電変換素子列と、
   撮影レンズを通過した光束のうち、撮影画面内に設定された焦点検出領域に対応する範囲の光束による被写体像を前記光電変換素子列上に結像する焦点検出光学系と、
   前記光電変換素子列から出力される信号列に基づいて、前記焦点検出領域内に設定された第１の領域における前記被写体像のコントラスト（第１のコントラスト）と、前記第１の領域内の一部に設定された第２の領域における前記被写体像のコントラスト（第２のコントラスト）とをそれぞれ算出し、算出された第２のコントラストが所定値以上である場合は前記第１の領域に対応する光電変換素子列を選択し、所定値より小さい場合は前記第１のコントラストと前記第２のコントラストの比較結果に基づいて前記第１の領域と第２の領域のいずれか一方の領域に対応する光電変換素子列を選択する演算範囲選択手段と、
   前記演算範囲選択手段により選択された第１または第２の領域に対応する光電変換素子列より出力される信号列に基づいて、前記撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量を演算する焦点検出演算手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１の焦点検出装置において、
   前記第２の領域は、前記第１のコントラストに基づいて設定されることを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２の焦点検出装置において、
   前記第２の領域における被写体像の光強度の最大値と最小値に基づいて、前記第２のコントラストの所定値を設定することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの焦点検出装置を備えたカメラ。

Images