JP2006053400A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の焦点検出領域について焦点検出を行う焦点検出装置において、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合でも、焦点検出サイクルの短縮を実現できる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】 撮影画面上に複数の焦点検出領域を設定し、各焦点検出領域に対応する被写体光束を光電変換する複数の光電変換手段と、複数の光電変換手段の出力レベルに応じて、複数の光電変換手段の電荷蓄積時間を個別に設定し、複数の光電変換手段を制御する制御手段と、複数の光電変換手段の出力に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、複数の焦点検出領域の中から、焦点調節に使用する焦点検出領域を選択する選択手段とを備え、制御手段は、選択手段により焦点調節に使用する焦点検出領域が選択されるまでは、複数の焦点検出領域のうち、撮影画面の中央近傍に位置する焦点検出領域に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間に応じて、その他の光電変換手段における電荷蓄積時間の上限を制限する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の焦点検出領域について焦点検出を行う焦点検出装置に関する。

従来より、カメラなどの撮像装置は焦点状態を検出するための焦点検出装置を搭載している。焦点検出装置には、撮影画面上に複数の焦点検出領域を設定し、焦点検出領域ごとに設けられる光電変換手段に電荷を蓄積して焦点状態を検出するものがある。このような焦点検出装置は、ユーザにより選択された焦点検出領域における焦点状態に基づいて焦点調節を行う。

特許文献１に記載の焦点検出装置では、焦点検出サイクルを短縮するために、選択された焦点検出領域に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間に応じて、その他の焦点検出領域に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間を制限することが提案されている。
特開平９−３１１２６９号公報

しかし、前述した特許文献１の焦点検出装置において、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合には、複数の焦点検出領域から焦点調節に使用する焦点検出領域を自動選択する処理が行われる。したがって、初回の焦点検出サイクルが長くなり、ユーザに対して起動が遅いと感じさせてしまうという問題がある。
本発明は、複数の焦点検出領域について焦点検出を行う焦点検出装置において、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合でも、焦点検出サイクルの短縮を実現できる焦点検出装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の焦点検出装置は、撮影画面上に複数の焦点検出領域を設定し、各焦点検出領域に対応する被写体光束を光電変換する複数の光電変換手段と、前記複数の光電変換手段の出力レベルに応じて、前記複数の光電変換手段の電荷蓄積時間を個別に設定し、前記複数の光電変換手段を制御する制御手段と、前記複数の光電変換手段の出力に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記複数の焦点検出領域の中から、焦点調節に使用する焦点検出領域を選択する選択手段とを備え、前記制御手段は、前記選択手段により前記焦点調節に使用する前記焦点検出領域が選択されるまでは、前記複数の焦点検出領域のうち、前記撮影画面の中央近傍に位置する焦点検出領域に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間に応じて、その他の光電変換手段における電荷蓄積時間の上限を制限することを特徴とする。

請求項２に記載の焦点検出装置は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記選択手段は、前記焦点検出手段によって検出された焦点検出状態に基づいて前記焦点調節に使用する焦点検出領域を選択することを特徴とする。

本発明によれば、複数の焦点検出領域について焦点検出を行う焦点検出装置において、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合でも、焦点検出サイクルの短縮を実現できる。

以下、本発明の実施形態について詳細な説明を行う。なお、本実施形態では、本発明の焦点検出装置を備えたカメラを用いて説明を行う。
図１は、本実施形態のカメラ１００の概略構成図である。
カメラ１００は、カメラボディ１、鏡筒２からなる。なお、鏡筒２は、カメラボディ１に対し着脱可能であっても良い。

カメラ１００は、例えば、一眼レフレックスカメラであり、カメラボディ１は、メインミラー３、マット面４、ペンタプリズム５、接眼レンズ６、測光部７、シャッタ８、フィルム９、サブミラー１０、焦点検出部１１、マイクロプロセッサ１２、操作部材１３を備える。また、鏡筒２は、内部に撮影光学系２１を備える。
カメラボディ１のメインミラー３が実線で示したミラーダウン状態となることにより、撮影が不可となると共にユーザによる接眼レンズ６を介した被写体の目視が可能となる。また、メインミラー３が破線で示したミラーアップ状態となることにより、撮影が可能となる。

非撮影時に、鏡筒２の撮影光学系２１を透過した光束は、ミラーダウン状態のメインミラー３にて反射され、マット面４上に被写体像が形成される。この被写体像は、マット面４を介して散乱された後、ペンタプリズム５を介して接眼レンズ６に導かれる。そして、ユーザは接眼レンズ６を介して、被写体像を観察することにより構図の確認を行う。
なお、非撮影時に、マット面４を介して散乱された光の一部は、ペンタプリズム５を介して測光部７に導かれる。測光部７は、後述する複数の焦点検出領域ごとに測光を行い、測光部７の出力は、マイクロプロセッサ１２に供給される。

また、非撮影時に、メインミラー３の光透過部分を透過した光束の光は、サブミラー１０で反射して焦点検出部１１に導かれる。焦点検出部１１の出力は、マイクロプロセッサ１２に供給され、焦点検出の際に参照される（詳細は後述する）。
撮影時には、鏡筒２内の不図示の絞りが絞り込まれた後、シャッタ８の先幕（不図示）の走行によりフィルム９の露光が開始される。このとき、メインミラー３はミラーアップ状態となっており、鏡筒２の撮影光学系２１を通過した被写体光は、フィルム９上に結像される。そして、シャッタ８の後幕（不図示）の走行により露光が終了する。

なお、カメラボディ１は、撮影画面上に複数の焦点検出領域（例えば５つの領域）を予め設定している。そして、ユーザにより操作部材１３を介して選択される１つの焦点検出領域を使用して焦点調節を行う。図２は、ユーザにより接眼レンズ６を介して観察される被写界を示す図である。図２中の焦点検出領域５０ａ〜５０ｅは、予め設定された複数の焦点検出領域を示している。

操作部材１３は、ユーザインタフェースである不図示のレリーズ釦、設定釦などを含み、前述した焦点検出領域の選択も、この操作部材１３を介して行われる。そして、マイクロプロセッサ１２は、操作部材１３の状態を検知する。
また、焦点検出部１１の基本的な構造は周知のものと同様である。焦点検出部１１は、前述した複数の焦点検出領域ごとに不図示の受光素子を備え、焦点検出領域に対応する被写体光束を光電変換した出力に応じて焦点調節状態を検出する。

また、マイクロプロセッサ１２は、カメラボディ１内の各部を制御するためのプログラムを予め記録する。また、マイクロプロセッサ１２は、前述した焦点検出部１１の各受光素子の出力レベルに応じて電荷蓄積時間を個別に制御する（詳細は後述する）。
また、鏡筒２は、不図示のマイクロプロセッサを備え、このマイクロプロセッサは、カメラボディ１内のマイクロプロセッサ１２と相互に接続される（不図示）。そして、鏡筒２のマイクロプロセッサは、撮影光学系２１および不図示の絞りを制御するとともに、撮影光学系２１に関わる撮影距離やレンズ情報をカメラボディ１内のマイクロプロセッサ１２に供給する。

なお、焦点検出部１１、マイクロプロセッサ１２は、請求項の「光電変換手段」および「焦点検出手段」に対応し、マイクロプロセッサ１２は、請求項の「制御手段」に対応する。また、マイクロプロセッサ１２、操作部材１３は、請求項の「選択手段」に対応する。
以上説明した構成のカメラ１００において、不図示の電源釦が「ＯＮ」されると、マイクロプロセッサ１２はこれを検知し、各部に初期動作を開始するよう指示する。

以下、本発明の特徴である焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合（選択されるまで）の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、マイクロプロセッサ１２は、測光部７で検出された輝度値に基づいて、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａを算出する（ステップＳ１）。マイクロプロセッサ１２は、図４に示す輝度値に基づいて電荷蓄積時間を算出するテーブルを予め記録し、このテーブルに基づいて、電荷蓄積時間を算出する。マイクロプロセッサ１２は、中央の焦点検出領域５０ａの輝度値を対数化し、その値Ｌａが値Ｌ１を超えた場合には、焦点検出領域５０ａに対応する受光素子の増幅ゲインを低ゲインに設定し（図４中の低ゲイン側のテーブルを用いて）、次式を用いて中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａを算出する。

Ｔａ＝Ｋ１−Ｌａ・・・（式１）
式１において、Ｋ１は、増幅ゲインを低ゲインに設定した状態において、受光素子の適正な出力レベルを対数で表した係数である。なお、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａは対数化された時間として算出される。
一方、中央の焦点検出領域５０ａの輝度値を対数化し、その値Ｌａが値Ｌ２を下回る場合には、マイクロプロセッサ１２は、焦点検出領域５０ａに対応する受光素子の増幅ゲインを高ゲインに設定し（図４中の高ゲイン側のテーブルを用いて）、次式を用いて中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａを算出する。

Ｔａ＝Ｋ２−Ｌａ・・・（式２）
式２において、Ｋ２は、増幅ゲインを高ゲインに設定した状態において、受光素子の適正な出力レベルを対数で表した係数である。さらに、式２を用いて算出された中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間ＴａがＴｍａｘを超える場合には、マイクロプロセッサ１２は、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間ＴａをＴｍａｘに置換する。なお、Ｔｍａｘは、受光素子に応じて予め定められた電荷蓄積時間の機械的な限界を示す。

なお、式１および式２を用いて算出される中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａは、対数化された時間である。
次に、マイクロプロセッサ１２は、測光部７で検出された輝度値に基づいて、中央の焦点検出領域５０ａ以外の各焦点検出領域の電荷蓄積時間を算出する（ステップＳ２）。マイクロプロセッサ１２は、ステップＳ１と同様の処理を、各焦点検出領域（５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ）に対して行い、各焦点検出領域の電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）を算出する。なお、各焦点検出領域の電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）についても、ステップＳ１と同様に、Ｔｍａｘとの比較および置換を行う。

次に、マイクロプロセッサ１２は、ステップＳ２で算出した各焦点検出領域の電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）が、ステップＳ１で算出した中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍よりも長いか否かを判定する（ステップＳ３）。
マイクロプロセッサ１２は、中央の焦点検出領域５０ａ以外の各焦点検出領域の電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）のそれぞれについて判定を行い、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍よりも長い（ステップＳ３ＹＥＳ）場合には、後述するステップＳ４の処理を行い、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍よりも短い（ステップＳ３ＮＯ）場合には、ステップＳ５に進む。

中央の焦点検出領域５０ａ以外の焦点検出領域の電荷蓄積時間が、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍よりも長い（ステップＳ３ＹＥＳ）場合には、マイクロプロセッサ１２は、その焦点検出領域の電荷蓄積時間を中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍（Ｔａ×４）に置換する（ステップＳ４）。すなわち、中央の焦点検出領域５０ａ以外の各焦点検出領域の電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）のうち、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａの４倍よりも電荷蓄積時間が長い焦点検出領域については、電荷蓄積時間の上限を制限する。なお、４倍というのは経験的に求められる値の例であり、装置の構成や撮影状態などに応じて適宜変更するようにしても良い。

このように、中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａを基準として各焦点検出領域の電荷蓄積時間を制限することにより、基準となる焦点検出領域を自動選択する時間を短縮しつつ、その他の焦点検出領域の電荷蓄積時間が不要に長くなるのを防ぐことができるので、初回の検出サイクルを短縮することができる。なお、中央の焦点検出領域５０ａ以外の焦点検出領域の電荷蓄積時間について、上限を中央の焦点検出領域５０ａの電荷蓄積時間Ｔａ×４とすることにより、中央と周辺との明暗差が大きい場合でも精度を落とすことなく検出サイクルを短縮することができる。

次に、マイクロプロセッサ１２は、焦点検出部１１の各受光素子に対してステップＳ１〜ステップＳ４で算出した電荷蓄積時間をそれぞれ指示し、電荷の蓄積を開始する（ステップＳ５）。
次に、マイクロプロセッサ１２は、各受光素子の電荷の蓄積が終了するたびに、焦点検出部１１からの出力を取り込み、ステップＳ１で設定した増幅ゲインに基づいて出力を増幅する。そして、Ａ／Ｄ変換処理を施した後、相関演算処理を行って、焦点検出領域ごとにデフォーカス量を算出する（ステップＳ６）。なお、相関演算処理の具体的な方法については、周知の方法と同様である。

次に、マイクロプロセッサ１２は、ステップＳ６で算出した焦点検出領域ごとにデフォーカス量を比較し、最至近を示すデフォーカス量に対応する焦点検出領域を選択する。そして、選択した焦点検出領域のデフォーカス量に応じて、焦点検出状態の表示および焦点調節のための撮影光学系２１の制御を行う（ステップＳ７）。
次に、マイクロプロセッサ１２は、次回の電荷の蓄積の際の電荷蓄積時間を、各焦点検出領域ごとに算出する（ステップＳ８）。マイクロプロセッサ１２は、各焦点検出領域ごとに、前回の電荷蓄積時間と、前回の電荷の蓄積中の出力ピーク値と、前回設定された増幅ゲインとに基づいて、次回の電荷蓄積時間を算出する。電荷蓄積時間の算出の具体的な方法は、周知の方法と同様である。そして、次回の電荷の蓄積の際の電荷蓄積時間を、各焦点検出領域ごとに算出すると、マイクロプロセッサ１２は、ステップＳ５に戻り、次回の電荷の蓄積を開始する。

以上説明したように、本実施形態によれば、選択手段により焦点調節に使用する焦点検出領域が選択されるまでは、複数の焦点検出領域（焦点検出領域５０ａ〜５０ｅ）のうち、撮影画面の中央近傍に位置する焦点検出領域（中央の焦点検出領域５０ａ）に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間（Ｔａ）に応じて、その他の光電変換手段（５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅに対応する受光素子）における電荷蓄積時間（Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ）の上限を制限する。したがって、複数の焦点検出領域について焦点検出を行う焦点検出装置において、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合でも、焦点検出サイクルの短縮を実現できる。

また、本実施形態によれば、焦点検出手段によって検出された焦点検出状態に基づいて焦点調節に使用する焦点検出領域を選択する。したがって、焦点調節に使用する焦点検出領域がユーザにより選択されない場合でも、適切な焦点検出領域の選択を行うことができる。
なお、本実施形態では、本発明の焦点検出装置を備えたカメラを用いて説明を行ったが、ビデオカメラや電子カメラなどに本発明を同様に適用しても良い。

また、本実施形態では、図２に示すように５つの焦点検出領域を予め設定する例を示したが、焦点検出領域の数および配置はこの例に限定されない。

本実施形態のカメラの概略構成図である。 複数の焦点検出領域を示す図である。 本実施形態のカメラの動作を示すフローチャートである。 電荷蓄積時間の算出について説明する図である。

符号の説明

１ カメラボディ
２ 鏡筒
３ メインミラー
４ マット面
５ ペンタプリズム
６ 接眼レンズ
７ 測光部
８ シャッタ
９ フィルム
１０ サブミラー
１１ 焦点検出部
１２ マイクロプロセッサ
１３ 操作部材
２１ 撮影光学系
５０ａ〜５０ｅ 焦点検出領域
１００ カメラ

Claims (2)

1. 撮影画面上に複数の焦点検出領域を設定し、各焦点検出領域に対応する被写体光束を光電変換する複数の光電変換手段と、
   前記複数の光電変換手段の出力レベルに応じて、前記複数の光電変換手段の電荷蓄積時間を個別に設定し、前記複数の光電変換手段を制御する制御手段と、
   前記複数の光電変換手段の出力に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出領域の中から、焦点調節に使用する焦点検出領域を選択する選択手段とを備え、
   前記制御手段は、前記選択手段により前記焦点調節に使用する前記焦点検出領域が選択されるまでは、前記複数の焦点検出領域のうち、前記撮影画面の中央近傍に位置する焦点検出領域に対応する光電変換手段の電荷蓄積時間に応じて、その他の光電変換手段における電荷蓄積時間の上限を制限する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記選択手段は、前記焦点検出手段によって検出された焦点検出状態に基づいて前記焦点調節に使用する焦点検出領域を選択する
   ことを特徴とする焦点検出装置。

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