JPH1039201A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH1039201A JPH1039201A JP19051296A JP19051296A JPH1039201A JP H1039201 A JPH1039201 A JP H1039201A JP 19051296 A JP19051296 A JP 19051296A JP 19051296 A JP19051296 A JP 19051296A JP H1039201 A JPH1039201 A JP H1039201A
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Abstract
にも使用できるパッシブ方式の焦点検出装置を提供する
こと。 【構成】一直線に沿って配置された複数の受光素子を備
えたラインセンサ13A、13B、13Cで被写体光を
受光し、積分して、ラインセンサ13A、13B、13
Cからの積分出力に基づいて被写体までの距離またはデ
フォーカスを測定する自動焦点検出装置であって、少な
くとも、1個のラインセンサ13Bと、このラインセン
サ13Bを挟んで同一の直線に沿って所定間隔で配置さ
れた一対のラインセンサ13A、13Cと、これらのラ
インセンサ13A、13B、13Cを独立して積分制御
し、または一対のラインセンサ13A、13Cを一体と
して積分制御すること。
Description
シャッタ式カメラ、コンパクトカメラのいずれにも搭載
できる焦点検出装置に関する。
装置を備えたカメラの自動焦点調節装置は、一眼レフカ
メラでは、撮影レンズから入射した被写体光束をコンデ
ンサレンズにより集光し、セパレータレンズで二分割
し、受光素子列上の異なる一対の領域に投影(結像)
し、受光素子列の積分出力に基づいて各領域に形成され
た一対の被写体像の間隔を検出し、その間隔からデフォ
ーカス量を求める。そして自動焦点調節装置は、そのデ
フォーカス量が0になるように、つまり、受光素子列上
の各領域に形成された一対の被写体像の間隔がゼロにな
るように撮影レンズの焦点調整レンズ群を移動させてい
る。一方、レンズシャッタ式カメラまたはコンパクトカ
メラのパッシブ方式の焦点検出装置は、撮影レンズを介
さずに、被写体光束を一対の結像レンズによってそれぞ
れ一対の受光素子列に投影(結像)し、一対の受光素子
列のそれぞれの積分出力に基づいて、それぞれの受光素
子列上に形成された被写体像の間隔を検出し、結像レン
ズのf値と一対の結像レンズの基線長から三角測量法に
よって被写体までの距離(被写体距離または撮影距離)
を求めている。そして自動焦点調節装置は、その距離に
基づいて撮影レンズの焦点調節レンズ群を移動させてい
る。受光素子列としては、CCDラインセンサあるいは
MOS型ラインセンサなどが使用されている。
は、三角測量法によって被写体までの距離を求めるの
で、基線長、つまり、一対の結像レンズの間隔は広い方
が測距精度が高くなる。しかも、通常結像レンズは固定
焦点なので、被写体距離によっては受光素子列上の被写
体像がぼけている場合もある。このように被写体像がぼ
けていると被写体像の位置検出誤差が大きくなるので、
誤差を小さくするためには一対の受光素子列の間隔は広
い方が望ましい。一方、一眼レフカメラでは、デフォー
カス量を小さくするためにCCDラインセンサの積分動
作を何度も行いながら測距し、焦点レンズの位置調整を
行うため、レンズシャッタ式カメラほど一対の被写体像
間隔を広くしなくても高精度を得やすい。また、一眼レ
フカメラでは、前記コンデンサレンズ、セパレータレン
ズ、CCDラインセンサなどのAFユニットがミラーボ
ックス下面に収納されているため、AF光学系はもとよ
りCCDの各受光素子のピッチやサイズ自体も小さくし
なければならなかった。したがって、従来の一眼レフカ
メラとレンズシャッタカメラとでは、焦点検出用光学系
から受光素子列まで全く異なる構成のものを使用してい
た。
てなされたもので、一眼レフカメラにも、レンズシャッ
タ式カメラにも使用できるパッシブ方式の焦点検出装置
を提供することを目的とする。
いに離反した複数の領域を測距するいわゆる多点焦点検
出装置に着眼してなされたものである。この多点焦点検
出装置に関する光学系は、例えば特開平7−72380
号公報などによって知られている。この種の光学系によ
れば、多点焦点検出位置に対応する各受光素子列を一直
線上に配置できることが分かる。この着眼点に基づいて
なされた本発明は、一直線に沿って配置された複数の受
光素子を備えた受光手段により被写体光を受光し、受光
手段からの出力に基づいてデフォーカスまたは被写体ま
での距離を測定する自動焦点検出装置であって、少なく
とも、1個の受光手段と、この受光手段を挟んで所定間
隔で配置された、同一直線に沿って位置する一対の受光
手段と、各受光手段を積分制御する積分制御手段とを有
し、上記各受光手段は、積分制御手段によって独立して
積分制御される場合と、一対の受光手段が同時に積分制
御される場合とを有すること、に特徴を有する。この構
成によれば、一眼レフカメラでは互いに離反した複数の
被写体に対して焦点検出することが可能になり、レンズ
シャッタカメラでは、最も離反した一対の受光手段を使
用して測距することで、より精度の高い測距が可能にな
る。
に搭載する場合は、撮影光学系を介して、前記一対の受
光手段および中間の受光手段の少なくとも一つに互いに
離反した一対の被写体像を形成する焦点検出光学系を備
え、この焦点検出光学系によって形成された一対の被写
体像に関する上記受光手段の出力信号に基づいてデフォ
ーカス量を求める。本発明の焦点検出装置は、レンズシ
ャッタカメラに搭載する場合は、上記一対の受光手段に
それぞれ被写体像を形成する一対の結像レンズを備えた
焦点検出光学系と、この焦点検出光学系によって形成さ
れた被写体像に関する上記一対の受光手段からの出力信
号に基づいてその被写体までの距離を求める。このよう
に本発明の焦点検出装置は、焦点検出光学系を変えるだ
けで、一眼レフカメラにも、レンズシャッタカメラにも
適用できる。
する。図1は、本発明を適用したパッシブ焦点検出装置
(AF測距センサ11)の一実施の形態の要部を示す図
であり、図2は、このAF測距センサ11をカメラに搭
載したときの主要回路構成を示すブロック図、図3は、
AF測距センサに使用されるラインセンサの別の実施例
を示す図である。
て所定間隔で設けられた3本のラインセンサ13A、1
3B、13Cと、各ラインセンサ13A、13B、13
Cに隣接して設けられたメモリー部15A、15B、1
5Cと、各メモリー部15A、15B、15Cに隣接し
て設けられた、連続した1本の転送用CCDシフトレジ
スタ17を有する。各ラインセンサ13A、13B、1
3Cはいわゆるフォトダイオードアレーであって、それ
ぞれ、被写体光束を受光して光電変換するフォトダイオ
ード(画素)が一定の間隔で一直線に沿って設けられて
いる。さらにラインセンサ13A、13B、13Cは、
各フォトダイオードが発生した電荷を蓄積(積分)する
電荷蓄積部を有する。
(電荷蓄積部)に蓄積された各電荷は、センサ毎に対応
するメモリー部15A、15B、15Cに転送される。
メモリー部15A、15B、15Cは、各ラインセンサ
単位で転送された電荷を一時的にメモリ(保存)する役
割を持っている。そして各メモリー部15A、15B、
15Cに転送された画素信号は一斉にCCDシフトレジ
スタ17に転送され、CCDシフトレジスタ17を段階
的にシリアル転送されて、出力変換部19において電荷
が電圧に変換され、出力回路21で増幅処理などが施さ
れて、画素単位の積分信号としてのビデオ信号(Video
)が出力される。
入力されたビデオ信号は、CPU41の内蔵A/D回路
43でディジタルの画素データに変換されて逐次内部R
AM42の所定のアドレスにメモリされる。CPU41
は、RAM42から必要な領域の画素データを読み出し
て、測距演算に使用する。例えば、一眼レフカメラの場
合は、各ラインセンサ13A、13B、13Cの画素デ
ータ群をそれぞれ二つの領域13A1、13A2、領域
13B1、13B2、領域13C1、13C2(図7の
(A)参照)の画素データ群に分けて、一方の領域を基
準領域、他方の領域を参照領域として、各領域に含まれ
る画素データ群を使用して基準領域と参照領域に形成さ
れた一対の被写体像間隔を求めて、この像間隔からデフ
ォーカス量を求める。
央のラインセンサ13Bは使用しないで、両端の一対の
ラインセンサ13A、13Cを使用し(図7の(B)参
照)、それぞれのラインセンサ13A、13Cの画素デ
ータ群を利用する。つまり、一対のラインセンサ13
A、13Cの画素データに基づいて、それぞれのライン
センサ13A、13Cに形成された一対の被写体像の位
置および間隔を検出し、三角測量法によって被写体まで
の距離を求める。
ていたが、本発明は、図3に示したように、連続したラ
インセンサを使用することもできる。
より詳細に説明する。各ラインセンサ13A、13B、
13Cの電荷蓄積時間を制御するためのモニタセンサ2
3A、23B、23Cが、各ラインセンサ13A、13
B、13Cに隣接して並設されている。モニタセンサ2
3A、23B、23Cは、各ラインセンサ13A、13
B、13Cが受光する被写体像の近接部分を受光する。
モニタセンサ23A、23B、23Cはそれぞれ複数の
受光素子を備えていて、さらに、モニタセンサ23A、
23B、23Cの暗電流成分を補正するために、モニタ
センサ23B、23Cが延びる方向に隣接して遮光され
たモニタダークセンサMD1、MD2を備えている。モ
ニタセンサ23Aのうち、半分の領域のモニタセンサ出
力が積分制御回路25Aに入力され、モニタセンサ23
A側の残りの領域のモニタセンサ出力が積分制御回路2
5Bに入力され、モニタセンサ23Bの出力は積分制御
回路25Bに入力され、モニタセンサ23Cの出力は積
分制御回路25Cにそれぞれ入力されている。そして、
モニタダークセンサMD1、MD2の出力は、AGC制
御回路27に入力されている。
出力されてD/A変換回路45でアナログ信号に変換さ
れた基準電圧VAGC が入力される。基準電圧VAGC は、
ビデオ信号出力レベルを規制する電圧である。AGC制
御回路27は、モニタダークセンサMD1、MD2の出
力に基づいて基準電圧VAGC を補正して補正基準電圧を
積分制御回路25に出力し、積分制御回路25は、AG
C制御回路27から入力した補正基準電圧と各モニタセ
ンサ23A、23B、23Cの出力電圧とを比較し、出
力電圧が補正基準電圧に達したことを検出したときに、
対応するラインセンサ13A、13B、13Cが蓄積し
た電荷をメモリー部15A、15B、15Cに転送させ
てラインセンサ13A、13B、13Cの電荷蓄積(積
分)を終了させる。所定時間内にモニタセンサ23A、
23B、23Cの出力電圧が補正基準電圧に達しなかっ
たときには、対応するラインセンサ13A、13B、1
3Cの積分を強制的に終了させる。
C、積分制御回路25A、25B、25C、AGC制御
回路27およびCPU41が、積分制御手段の主たる構
成要素である。
ビットデータをシリアル通信によって受信し、そのデー
タ内容に応じた積分処理を実行する。AF測距センサ1
1の積分動作について、図4から図6を参照してより詳
細に説明する。AF測距センサ11の積分動作は、CP
U41との間で行われるシリアル通信(図4参照)によ
って受信した通信内容(図5参照)によって制御され
る。本実施の形態では、CPU41は、8ビットデータ
をシリアル通信を介してAF測距センサ11に転送す
る。AF測距センサ11は、そのデータをタイミングジ
ェネレータ制御回路31のレジスタにラッチし、そのデ
ータの内容に基づいて積分処理を実行する。
最下位のD0ビットがレンズシャッタカメラ(LS)で
あるか一眼レフカメラ(SLR)であるかを識別するビ
ット、D3ビットがラインセンサ13Cを選択するフラ
グ、D4ビットがラインセンサ13Bを選択するフラ
グ、D5ビットがラインセンサ13Aを選択するフラ
グ、D6ビットが積分を強制的に終了させるフラグ、D
7ビットが積分をスタートさせるフラグである。
するラインセンサの態様を表として示し、図7には、使
用するラインセンサを太線で示してある。レンズシャッ
タカメラ(LS)のときには、両端のラインセンサ13
Aおよび13Cを一対として積分処理を実行する。一眼
レフカメラ(SLR)のときには、3個のラインセンサ
13A、13B、13Cをそれぞれ独立して全て、ある
いはセレクトされたものについてのみ積分処理を実行す
る。
B、13C、メモリー部15A、15B、15C、積分
制御回路25A、25B、25C、AGC制御回路27
の積分および積分制御動作、CCDシフトレジスタ1
7、出力変換部19および出力回路21の電荷転送、出
力動作は、外部クロックφMによって作動するタイミン
グジェネレータ制御回路31によって駆動制御される。
また、図1及び図4において、符号CEバーはシリアル
通信をアクティブにする信号、SIはシリアルデータ入
力信号、SCKはシリアル通信動作クロック、VS はビ
デオ出力基準電圧、φM は図示しない発振器から出力さ
れる外部基準クロック、φADは積分終了信号を兼ねたA
/D変換タイミング信号である。
カメラに使用する場合とレンズシャッタカメラに使用す
る場合の態様について図8および図9を参照して説明す
る。
フカメラに適用した場合の焦点検出光学系を示す図であ
る。図示しない一眼レフカメラにおいて、撮影レンズに
よって被写体像が形成される予定焦点面に視野マスク5
1が配置される。視野マスク51には、測距領域を規制
する開口51A、51B、51Cが形成されている。本
実施の形態では、横長の長方形の開口51A、51B、
51Cが、一直線に沿って一定の間隔で3個形成されて
いる。なお、予定焦点面は、いわゆる銀塩フィルムカメ
ラの場合にはフィルム面と等価な面であり、電子スチル
カメラの場合には撮像素子の受光面と等価な面である。
51Cの後方にはコンデンサレンズ53A、53B、5
3Cが配置されている。コンデンサレンズ53A、53
B、53Cは、各開口51A、51B、51Cを透過し
た被写体光束を補助レンズ55A、55B、55Cに導
くリレーレンズとしても機能する。コンデンサレンズ5
3Aと補助レンズ55Aの間およびコンデンサレンズ5
3Cと補助レンズ55Cの間にはそれぞれ、開口51
A、51Cを透過して被写体光束を開口51Bを通った
光束に接近させるミラー54A1、54A2、54C
1、54C2が配置されている。
方には、それぞれ一対のセパレータレンズ57A1、5
7A2、57B1、57B2、57C1、57C2が配
置されている。それぞれが一対のセパレータレンズ57
A1と57A2、57B1と57B2、57C1と57
C2は、各開口51A、51B、51Cを透過した光束
を二分割して分割した各像をそれぞれ、二次結像面に配
置された各ラインセンサ13A、13B、13Cの異な
る領域に投影する。二次結像面は、予定結像面の像が形
成される面であって、撮影レンズによる被写体の像は、
この二次結像面上に形成される。
せ、ミラー54A1、54A2、54C1、54C2を
配置して、開口51A、51Cを透過した被写体光束を
中央の開口51Bを通った被写体光束に接近させること
で、ラインセンサ13A、13B、13Cの間隔を変え
ることなく、開口51A、51B、51Cの間隔を広く
することが可能になる。
CPU41からのシリアル通信によってLS/SLRレ
ジスタの値として1を受信するとSLRモードになり、
ラインセンサ13A、13B、13Cが独立して積分を
行えるようになる。すなわち、ラインセンサ13Aはモ
ニタセンサ23Aの内、モニタ受光素子M1〜M3およ
び積分制御回路25Aにより積分制御され、ラインセン
サ13Bはモニタセンサ23Bのモニタ受光素子M11
〜M15および積分制御回路25Bにより積分制御さ
れ、ラインセンサ13Cはモニタセンサ23Cのモニタ
受光素子M16〜M18および積分制御回路25Cによ
り積分制御される。なお、ラインセンサ13Aの内モニ
タ受光素子M1〜M3を使用するのは、対称位置にある
ラインセンサ13Cのモニタ受光素子M16〜M18と
数および位置を合わせたからである。
1のA、B、Cセレクタの内容により選択されたライン
センサ13A、13B、13Cを使用して積分し、選択
したラインセンサ13A、13B、13Cの各フォトダ
イオードの電荷をビデオ信号としてカメラのCPU41
(制御手段)に出力する。CPU41は、各ラインセン
サ13A、13B、13Cからの一対のビデオ信号に基
づいて、各ラインセンサ13A、13B、13C毎に一
対の像間隔を求め、デフォーカス量を算出する。
1をレンズシャッタカメラに適用した場合の実施の形態
について説明する。左右のラインセンサ13A、13C
の前方に、焦点検出光学系としての一対の結像レンズ6
1(61A、61C)が配置されている。各結像レンズ
61A、61Cに入射した被写体光束は、それぞれ結像
レンズ61A、61Cによってラインセンサ13A、ラ
インセンサ13C上またはその前後に結像される。
CPU41からのシリアル通信のによってLS/SLR
レジスタの値として0を受信するとLSモードになりラ
インセンサ13Aおよびラインセンサ13Cがあたかも
一本のラインセンサとして同時に積分制御が行えるよう
になる。すなわち、モニタセンサ23Aの内、モニタ受
光素子M1〜M5は積分制御回路25Aに入力され、モ
ニタ受光素子M6〜M10は積分制御回路25Bに入力
され、積分制御回路25Bの出力は積分制御回路25A
に入力され、結果としてモニタ受光素子M1〜M10
は、積分制御回路25A、25Bによって制御される。
このとき、ラインセンサ13Cは、モニタセンサ23C
のモニタ受光素子M16〜M18および積分制御回路2
5Cにはよらず、積分制御回路25A、25Bによって
ラインセンサ13Aと同時に積分制御される。なお、ラ
インセンサ13Bの積分制御は行わない。
31のA、B、Cセレクトの内容によりラインセンサ1
3A、13Cを使用して積分を行い、ラインセンサ13
A、13Cの各フォトダイオードが積分した電荷をビデ
オ信号としてカメラのCPU41(制御手段)に出力す
る。CPU41は、ビデオ信号に基づいて一対のライン
センサ13A、13C上の像間隔を求め、さらに結像レ
ンズ61A、61Cの焦点距離、間隔に基づいて三角測
量法によって被写体距離を求める。
ンズ61A、61Bとラインセンサ13A、13Cとの
間に、結像レンズ61A、61Bを透過した被写体光束
を互いに接近する方向に偏向する光学素子、例えば図8
に示したようなミラー54A1、54A2、ミラー54
C1、54C2を設けることで、ラインセンサラインセ
ンサ13A、13Cの間隔を変えずに結像レンズ61
A、61の間隔を拡げること、つまり基線長を長くする
ことができる。
レフカメラに使用するときは、水平方向に離反した3つ
の領域の被写体についての測距が可能であり、レンズシ
ャッタカメラに適用するときは、ラインセンサが延びる
方向に最も離れた一対のラインセンサ13A、13Cを
使用して三角測量するので、高精度の測距ができる。
センサ13A、13B、13C(受光手段)を示した
が、その数は、4個以上でもよい。また、3つの受光素
子列を同一直線に沿って一列に並べたが、本発明は、少
なくとも一対のラインセンサが同一直線に沿って並んで
いれば、他のラインセンサの位置、向きは問わない。
一直線に沿って配置された複数の受光素子を備えた受光
素手段で被写体光を受光して積分し、その積分出力に基
づいてデフォーカスまたは被写体までの距離を測定する
自動焦点検出装置であって、1個の受光手段と、この受
光素子列を挟んで所定間隔で配置された、同一直線に沿
って位置する一対の受光手段と、各受光手段を積分制御
する積分制御手段とを有し、積分制御手段は、それぞれ
の受光手段を独立して積分制御することも、一対の受光
手段を一体として積分制御することもできるので、各受
光手段を利用して受光手段ごとに被写体のデフォーカス
量を求めることも、両端の一対の受光手段を利用して三
角測量法により被写体の距離を求めることもできる。つ
まり本発明の焦点検出装置は、一眼レフカメラにもレン
ズシャッタカメラにも適用できる。
測距ユニットの主要構成を示す図である。
回路構成を示すブロック図である。
の実施例を示す図である。
リアル通信タイミングチャートを示す図である。
レジスタにラッチされるデータの内容を示す図である。
示す図である。
あって、(A)は一眼レフカメラの場合の使用受光素子
列を示す図、(B)はレンズシャッタカメラに適用した
場合の使用受光素子列を示す図である。
実施例の光学的構成を示す図である。
用した実施例の光学的構成を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 一直線に沿って配置された複数の受光素
子を備えた受光手段により被写体光を受光し、受光手段
からの出力に基づいてデフォーカスまたは被写体までの
距離を測定する自動焦点検出装置であって、 少なくとも、一個の受光手段と、この受光手段を挟んで
所定間隔で配置された、同一直線に沿って位置する一対
の受光手段と、各受光手段を積分制御する積分制御手段
とを有し、 上記各受光手段は、積分制御手段によって独立して積分
制御される場合と、一対の受光手段が同時に積分制御さ
れる場合とを有すること、を特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項2】 一直線に沿って配置された複数の受光素
子を備えた受光手段により被写体光を受光し、受光手段
からの出力に基づいてデフォーカスまたは被写体までの
距離を測定する自動焦点検出装置であって、 少なくとも一個の受光手段と、この受光手段を挟んで所
定間隔で配置された、同一直線に沿って位置する一対の
受光手段と各受光手段を積分制御する積分制御手段とを
有し、 上記各受光素子列には積分により蓄積された電荷を一時
的に保存する保存手段とを有し、各受光手段が独立して
積分制御されたときには、積分終了したものから各受光
手段の保存手段に保存され、一対の受光手段により積分
制御されるときには一対の受光手段により蓄積された電
荷が同時に各々の保存手段に保存されること、を特徴と
する焦点検出装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記受光手
段を前記一直線に沿って所定長離反させて、少なくとも
3個備えたことを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
焦点検出装置は、撮影光学系を介して、前記一対の受光
素子列および中間の受光素子列の少なくとも一つに互い
に離反した一対の被写体像を形成する焦点検出光学系を
備え、この焦点検出光学系によって形成された一対の被
写体像に関する上記受光素子列の出力信号に基づいてデ
フォーカス量を求めること、を特徴とする焦点検出装
置。 - 【請求項5】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
焦点検出装置は、上記一対の受光素子列にそれぞれ被写
体像を形成する一対の結像レンズを備えた焦点検出光学
系と、この焦点検出光学系によって形成された被写体像
に関する上記一対の受光素子列からの出力信号に基づい
てその被写体までの距離を求めること、を特徴とする焦
点検出装置。
Priority Applications (4)
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JP19051296A JP3375491B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 測距センサ |
DE19730976A DE19730976C2 (de) | 1996-07-19 | 1997-07-18 | Einrichtung zum Scharfstellen des Objektivs einer Kamera |
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GB9715355A GB2315630B (en) | 1996-07-19 | 1997-07-21 | Focusing system |
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