JP4608733B2

JP4608733B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP4608733B2
Application number: JP2000137301A
Authority: JP
Inventors: 重之内山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001318304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカスカメラやビデオなどの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】
ＣＣＤやＣＭＯＳなどの電荷蓄積型イメージセンサーを用いた焦点検出装置が知られている。この種の焦点検出装置では、被写体の輝度が高い場合は電荷蓄積型イメージセンサーの電荷蓄積時間を短くし、逆に低い場合は長くすることによって、出力信号列の信号レベルあるいはコントラストが常にほぼ一定になるように制御している。そして、この出力信号列を用いて焦点検出演算を行い、デフォーカス量（撮影レンズの合焦位置からのずれ量とずれ方向）を検出している。
【０００３】
カメラの被写体輝度は、通常、撮影条件によってＢｖ−５〜＋１５程度の範囲で大きく変化する。このような広い輝度範囲に対応するには、電荷蓄積時間を数マイクロ秒〜数１００ミリ秒の範囲で制御する必要がある。ところが、電荷蓄積時間が数１００ミリ秒になると、一連の焦点検出動作に要する時間が長くなるため、移動する被写体に追従できなくなってしまう。
【０００４】
このような問題を解決するために、出力信号列を増幅する可変ゲインアンプを備えた焦点検出装置が提案されている（例えば、特開昭５９−１４０４０９号公報参照）。この装置では、電荷蓄積状態をモニターするモニターセンサーを備え、電荷蓄積開始後、モニターが所定レベルに達したときに蓄積を終了して低い増幅率で出力信号を増幅し、所定の最長蓄積時間となってもモニターセンサー出力が所定レベルに達しない低輝度の場合には強制的に電荷蓄積を終了し、その時のモニターセンサー出力に応じて増幅率を高く設定し、一定レベルの出力信号列を得ている。
【０００５】
また、低コントラスト時には増幅率を高くすることによって、一定のコントラストを得るようにした焦点検出装置も知られている（例えば、特開昭６３−２３８７７１公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電荷蓄積型イメージセンサーの出力信号列の増幅率を高くすると、出力信号に含まれるノイズ成分も増幅するため、出力信号列のＳ／Ｎ比が低下してしまう。さらに、Ｓ／Ｎ比の低い出力信号列に基づいて検出したデフォーカス量は誤差を多く含み、信頼性が低くなる。特にコントラストの低い被写体の場合は、この問題が顕著に現れる。かといって、増幅率を常に低く設定すると、上述したように低コントラストでない被写体に対して焦点検出時間が長くなる。
【０００７】
本発明の目的は、低コントラストの被写体に対しては信頼性の高いデフォーカス量を得るとともに、高コントラストの被写体に対しては焦点検出時間を短縮することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１）請求項１の発明は、複数個の光電変換素子からなり、各光電変換素子から入射光の光強度に応じた信号列を出力する電荷蓄積型光電変換素子列２と、撮影光学系１００の所定領域を通過した被写体からの光束を光電変換素子列２上へ導き、光電変換素子列２上に被写体像を結像する焦点検出光学系１と、光電変換素子列２の出力信号列を増幅する可変増幅率の増幅手段３と、増幅手段３で増幅した出力信号列を演算処理して撮影光学系１００の焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段５とを備えた焦点検出装置に適用される。そして、被写体の輝度に応じて増幅手段３の増幅率を、少なくとも第１の増幅率または第１の増幅率より低い第２の増幅率に設定する増幅率設定手段７と、被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段６とを備え、増幅率設定手段７は、被写体のコントラストが高いほど大きいしきい値を設定し、被写体の輝度がしきい値以上のときに増幅手段の増幅率を第２の増幅率に設定することによって、上記目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、光電変換素子における電荷蓄積時間は、増幅率が第１の増幅率に設定されたときは、第２の増幅率に設定されたときより短くする。
【０００９】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、図４により位相差検出方式の焦点検出動作について説明する。
撮影レンズ１００の領域１０１を通っ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、光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イメージセンサーアレイ６００のＡ列上に結像する。同様に、撮影レンズ１００の領域１０２を通っ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。
【００１１】
これらイメージセンサーアレイ６００のＡ列と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近づき、逆に予定焦点面より後ろ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遠ざかり、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列とＢ列上の被写体像は相対的に一致する。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列とＢ列で光電変換して電気信号に変え、これらの出力信号列を焦点演算処理し、一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることによって撮影レンズ１００の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を得ることができる。
【００１２】
イメージセンサーアレイ６００には、電荷蓄積型のＣＣＤやＣＭＯＳなどが用いられる。被写体の輝度が低くてイメージセンサーアレイ６００に入射する光量が少ないときには電荷蓄積時間を長くし、逆に被写体の輝度が高くてイメージセンサーアレイ６００に入射する光量が多いときには電荷蓄積時間を短くすることによって、イメージセンサーアレイ６００の出力信号列の信号レベルを焦点検出演算処理に適したレベルにする。
【００１３】
このイメージセンサーアレイ６００の出力には可変ゲインアンプ７００が設けられ、所望の増幅率で出力信号列を増幅する。可変ゲインアンプ７００によって増幅された出力信号列は、焦点検出演算を実行するためにデジタル信号に変換されてマイクロコンピューターへ送られる。このとき、可変ゲインアンプ７００から出力される出力信号列の信号レベルが低いと、被写体のコントラストを十分に得ることができず、逆に大きすぎるとＡ／Ｄ変換器の入力レンジを越えてしまい、正しくアナログ／デジタル変換できない。蓄積時間が長すぎるとイメージセンサーアレイ６００内で出力飽和を生じ、被写体像を表す出力信号列が得られない。したがって、イメージセンサーアレイ６００の電荷蓄積時間と可変ゲインアンプ７００の増幅率を適切に設定する必要がある。
【００１４】
次に、デフォーカス量を求める演算処理方法について説明する。
イメージセンサーアレイ６００のＡ列と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］とｂ［１］，・・，ｂ［ｎ］を出力する（図６ａおよび図６ｂ参照）。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］を次式で算出する。
【数１】
Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜
数式１において、Σはｉ＝ｋ（初項）〜ｒ（最終項）の総和を表し、Ｌ＝−ｌｍａｘ，・・，−２，−１，０，＋１，＋２，＋ｌｍａｘである。
【００１５】
数式１において、上述したようにＬはデータ列のシフト量に当たる整数である。初項ｋと最終項ｒは例えば次式に示すようにシフト量Ｌに依存して変化させる。
【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｝
数式２において、ｋ０、ｒ０はシフト量Ｌが０の時の初項と最終項である。
【００１６】
数式２により初項ｋと最終項ｒを変化させたときの、数式１におけるＡ列と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７に示す。図７に示すように、シフト量Ｌの変化にともなってＡ列と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にかか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４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を掛けたものがデフォーカス量となる。したがって、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。
【００１７】
ところで、相関量Ｃ［Ｌ］は図６（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列と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］を用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提案されている（例えば、特開昭６０−０３７５１３号公報参照）。この方法は、図５に示す極小値である相関量Ｃ［Ｌｅ］とその両側のシフト量での相関量Ｃ［Ｌｅ＋１］およびＣ［Ｌｅ−１］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および数式４により算出するものである。
【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の内の値が大きい方を選択することを表す。
【００１８】
デフォーカス量ＤＦは前記ずれ量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４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。こうして得られたデフォーカス量ＤＦ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にデフォーカス量ＤＦは信頼性ありとする。
【数６】
Ｅ＞Ｅ１＆Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１
数式６におけるＥ１および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。そして、ノイズ、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。
【００１９】
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。信頼性が低い場合には、算出されたデフォーカス量ＤＦには誤差成分が多く含まれるので再現性の低いものとなり、レンズ駆動や表示が不安定になる。そこで、上述したように所定のしきい値を用いて判定を行っている。なお、数値Ｅの代わりに出力信号列の隣接差分の和を算出することによって被写体のコントラストを算出し、これを用いて信頼性判定を行う方法もある。
【００２０】
図１は発明の一実施の形態の構成を示す図である。
焦点検出光学系１は、図４に示す視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１、４０２および再結像レンズ５０１、５０２から構成され、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へ導く。イメージセンサー２は、図４に示すイメージセンサーアレイ６００のようにＡ列とＢ列の一対の光電変換素子列から構成され、出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］（ｉ＝１〜ｎ）を出力する。
【００２１】
可変ゲインアンプ３は、蓄積条件設定部７により設定した増幅率でイメージセンサー２の出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を増幅する。この実施の形態では、増幅率として１倍、４倍、８倍の３種類を設定可能とする。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器４は、可変ゲインアンプ３が増幅した出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］をデジタル信号に変換する。焦点検出演算部５は、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換した出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を用いて上記数式１〜数式６により焦点検出演算を行い、デフォーカス量ＤＦを算出する。
【００２３】
コントラスト判定部６は、焦点検出演算部５で算出した数値Ｅを用いて被写体のコントラストを評価する。蓄積条件設定部７は、出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］と、焦点検出演算部５で算出した数値Ｅと、このときの蓄積時間と、可変ゲインアンプ３の増幅率とに基づいて次回の蓄積時の電荷蓄積時間と可変ゲインアンプ３の増幅率を設定する。
【００２４】
蓄積制御部８は、蓄積条件設定部７で設定した蓄積時間だけイメージセンサー２の電荷蓄積を行う。レンズ駆動部９は、焦点検出演算部５で算出したデフォーカス量ＤＦに基づいて撮影レンズ１００を駆動する。なお、焦点検出演算部５、コントラスト判定部６、蓄積条件設定部７および蓄積制御部８はマイクロコンピューターなどにより形成する。
【００２５】
図２は焦点検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の焦点検出動作を説明する。
不図示のスイッチなどの操作により焦点検出動作が開始されると、まずステップ１において蓄積条件設定部７で初回の電荷蓄積時間ＩＴに適当な初期値を設定する。なお、測光装置による測光結果に基づいて蓄積時間ＩＴの初期値を設定してもよい。続くステップ２で、蓄積条件設定部７で初回の出力信号列を増幅する増幅率に中増幅率である４倍を設定する。
【００２６】
ステップ３で蓄積制御部８によりイメージセンサー２の電荷蓄積を開始する。ステップ４では蓄積開始から時間ＩＴだけ経過するのを待ち、ＩＴ時間経過後にステップ５へ進む。ステップ５では蓄積制御部８によりイメージセンサー２の電荷蓄積を終了する。ステップ６において、可変ゲインアンプ３によりイメージセンサー２から時系列的に出力される出力信号列を設定増幅率Ｇｎで増幅し、Ａ／Ｄ変換器４により増幅後の出力信号列をデジタル信号に変換する。
【００２７】
ステップ７で焦点検出演算部５で上記数式１，２により相関量を算出し、続くステップ８で焦点検出演算部５で上記数式３〜５によりデフォーカス量ＤＦとコントラストに対応する数値Ｅを算出する。続くステップ９では焦点検出演算部５で上記数式６によりデフォーカス量ＤＦの信頼性を判定する。ステップ１０において、得られたデフォーカス量ＤＦに信頼性がある場合はステップ１１へ進み、信頼性がない場合はステップ１３へ進む。
【００２８】
デフォーカス量ＤＦに信頼性がある場合は、ステップ１１で撮影レンズ１００が合焦状態かどうかを判定し、合焦状態であれば処理を終了し、合焦状態でなければステップ１２へ進む。この合焦判定では、例えばステップ８で得たデフォーカス量の大きさが所定値以内の場合に合焦と判定する。ステップ１２でレンズ駆動部９により焦点検出演算部５で算出したデフォーカス量ＤＦに基づいて撮影レンズ１００を駆動する。
【００２９】
ステップ１３において、蓄積条件設定部７により出力信号列ａ［ｉ］，ｂ［ｉ］（ｉ＝１〜ｎ）の中から最大値を示す値（最も高い輝度を示す値）Ｐｋを検出する。
【００３０】
続くステップ１４でコントラスト評価部６により焦点検出演算部５で算出した数値Ｅに基づいて被写体のコントラストを以下のように評価する。
【数７】
Ｅ≧Ｃａの場合・・・・・高コントラスト，
Ｃａ＞Ｅ≧Ｃｂの場合・・中コントラスト，
Ｃｂ＞Ｅの場合・・・・・低コントラスト，
ただし、Ｃａ＞Ｃｂとする。
【００３１】
ステップ１５では、蓄積条件設定部７により、コントラスト評価部６で評価した被写体のコントラストに基づいて可変ゲインアンプ３の次回蓄積時の予定増幅率Ｇｆを設定する。
【数８】
高コントラストの場合・・・Ｇｆ＝８倍，
中コントラストの場合・・・Ｇｆ＝４倍，
低コントラストの場合・・・Ｇｆ＝１倍
【００３２】
次に、ステップ１６で、蓄積条件設定部７により蓄積時間ＩＴ、増幅率Ｇｎ、ピーク値Ｐｋ（ステップ１３）および予定増幅率Ｇｆ（ステップ１５）に基づいて次式により蓄積時間ＩＴを更新する。
【数９】
ＩＴ＝ＩＴ・（Ｇｎ／Ｇｆ）・（Ｖｐ／Ｐｋ）
ここで、Ｖｐはピーク値の目標値である。この数式９によって得られた蓄積時間ＩＴで電荷蓄積を行い、予定増幅率Ｇｆで増幅することにより得られる出力信号列のピーク値はＶｐとなるはずである。予定増幅率Ｇｆが高い場合は蓄積時間が短くなり、予定増幅率Ｇｆが低い場合は蓄積時間ＩＴが長くなる。
【００３３】
ステップ１７において、増幅率Ｇｎにステップ１５で更新した予定増幅率Ｇｆを設定し、ステップ３へ戻る。そして、ステップ１６で設定した蓄積時間により電荷蓄積を行い、ステップ１７で設定した増幅率で出力信号列を増幅する一連の焦点検出動作を繰り返す。
【００３４】
このように、被写体のコントラストが低いときは低い増幅率が優先的に設定されるので、良好なＳ／Ｎ比の出力信号列で焦点検出演算を行うことができ、安定した信頼性の高いデフォーカス量を得ることができる。また、被写体のコントラストが高くノイズの影響を受けにくいときは高い増幅率が優先的に設定されるので、電荷蓄積時間が短くなり、焦点検出時間を短縮できる。
【００３５】
《発明の一実施の形態の変形例》
次に、予定増幅率Ｇｆの他の設定例を説明する。
上述した一実施の形態では、図２のステップ１５においてコントラストに応じて次回蓄積時の予定増幅率Ｇｆを設定する例を示した。この変形例では、被写体輝度を増幅率切り替えパラメーターＥＬ，ＥＭ（ＥＬ＞ＥＭ）と比較し、被写体輝度がＥＬ以上のときは低増幅率である１倍を選択し、被写体輝度がＥＬ未満、ＥＭ以上のときは中増幅率である４倍を選択し、被写体輝度がＥＭ未満のときは高増幅率である８倍を選択する。また、増幅率切り替えパラメーターＥＬ、ＥＭをコントラストに基づいて変更し、低コントラスト時には低増幅率を優先的に選択し、高コントラスト時には高増幅率を優先的に選択する。
【００３６】
図３は、変形例の予定増幅率Ｇｆの設定動作を示すフローチャートである。この設定動作は、図２のステップ１５において実行される。
ステップ３１において、現在の電荷蓄積時間ＩＴ（図２のステップ１）、現在の増幅率Ｇｎ（図２のステップ２）、コントラスト評価結果（図２のステップ１４）および最大値Ｐｋ（図２のステップ１３）に基づいて、次式により被写体輝度ＯＢを算出する。
【数１０】
ＯＢ＝Ｐｋ／（ＩＴ・Ｇｎ）
【００３７】
ステップ３２，３４において、図２のステップ１４で行ったコントラスト評価の結果を確認し、低コントラストの場合はステップ３３へ進み、中コントラストの場合はステップ３６へ進み、高コントラストの場合はステップ３５へ進む。低コントラストの場合は、ステップ３３で増幅率切り替えパラメーターＥＬ，ＥＭを以下のように設定し、ステップ３７へ進む。
【数１１】
ＥＬ＝Ｅａ１，
ＥＭ＝Ｅｂ１
【００３８】
中コントラストの場合は、ステップ３６で増幅率切り替えパラメーターＥＬ，ＥＭを以下のように設定し、ステップ３７へ進む。
【数１２】
ＥＬ＝Ｅａ２，
ＥＭ＝Ｅｂ２
【００３９】
高コントラストの場合は、ステップ３５で増幅率切り替えパラメーターＥＬ，ＥＭを以下のように設定し、ステップ３７へ進む。
【数１３】
ＥＬ＝Ｅａ３，
ＥＭ＝Ｅｂ３
【００４０】
ここで、Ｅａ１，Ｅａ２，Ｅａ３、Ｅｂ１，Ｅｂ２，Ｅｂ３には次のような関係がある。
【数１４】
Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３，
Ｅｂ１＜Ｅｂ２＜Ｅｂ３
このように、低コントラストになるほどより低い輝度を表すパラメーターが設定されることになる。
【００４１】
ステップ３７，３９において被写体輝度ＯＢを増幅率切り替えパラメーターＥＬ，ＥＭと比較し、ＥＬ以上の高輝度を示す場合はステップ３８へ進み、ＥＬ未満でＥＭ以上の場合はステップ４１へ進み、ＥＭ未満の場合はステップ４０へ進む。被写体輝度ＯＢがＥＬ以上の場合は、ステップ３８で予定増幅率Ｇｆに低増幅率である１倍を設定し、図２ステップ１６へ進む。また、ＥＬ未満でＥＭ以上の場合は、ステップ４１で予定増幅率Ｇｆに中増幅率である４倍を設定し、図２ステップ１６へ進む。さらに、被写体輝度ＯＢがＥＭ未満の場合はステップ４０へ進み、予定増幅率Ｇｆに高増幅率である８倍を設定し、図２ステップ１６へ進む。
【００４２】
通常は、被写体輝度が変化してもほぼ一定レベルのイメージセンサー２の出力信号列が得られるように、被写体輝度が高いときは低い増幅率を設定し、被写体輝度が低いときは高い増幅率を設定する。しかし、この変形例によれば、被写体輝度が高くても被写体のコントラストが高いときは高い増幅率を設定し、被写体輝度が低くても被写体のコントラストが低いときは低い増幅率を設定する。したがって、被写体輝度に関わらず、被写体のコントラストが低いときは低い増幅率が優先的に設定されるので、良好なＳ／Ｎ比の出力信号列で焦点検出演算を行うことができ、安定した信頼性の高いデフォーカス量を得ることができる。また、被写体のコントラストが高くノイズの影響を受けにくいときは高い増幅率が優先的に設定されるので、電荷蓄積時間が短くなり、焦点検出時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、上述した一実施の形態の変形例では、被写体輝度が高くても被写体のコントラストが高いときは高い増幅率を設定する例を示したが、このようなときには低い増幅率のままにしておいてもよい。その場合は、焦点検出時間を短縮することはできない。
【００４４】
上述した一実施の形態とその変形例では、焦点検出演算結果の数値Ｅに基づいて被写体のコントラストを検出する例を示したが、被写体のコントラストの検出方法は上述した方法に限定されず、例えばイメージセンサー２のＡ列とＢ列の出力信号列の内の一方を用いて、出力信号レベルの最大値と最小値との差を被写体のコントラストとして検出してもよいし、あるいはＣdＳセルの非線形性、つまりコントラスト依存性を利用して被写体のコントラストを検出してもよい。
【００４５】
また、上述した一実施の形態の変形例では、イメージセンサー２の電荷蓄積時間ＩＴと、可変ゲインアンプ３の増幅率Ｇｎと、イメージセンサー２の出力信号列の最大値Ｐｋとに基づいて、数式１０により被写体輝度ＯＢを算出する例を示した。この変形例の被写体輝度の検出方法によれば、被写体輝度を測定する測光装置を設置する必要がないが、もちろん測光装置を備えたカメラでは測光装置により測定された被写体輝度を用いればよい。
【００４６】
なお、図２ステップ１６で算出した電荷蓄積時間ＩＴが長すぎる場合が生じるので、電荷蓄積時間ＩＴに制限を設け、所定時間に制限するようにしてもよい。
【００４７】
上述した一実施の形態とその変形例では、可変ゲインアンプ３の増幅率を３段階とする例を示したが、２段階または４段階以上としてもよい。
【００４８】
また、上述した一実施の形態では数値Ｅを用いてコントラスト評価を行う例を示したが、数値Ｅの代わりに出力信号列の隣接差分の和を用いてコントラスト評価を行うようにしてもよい。あるいは、数式６で算出するＣｅｘ／Ｅを用いてコントラスト評価を行ってもよく、その場合は数値が大きいほど低い増幅率を優先する。
【００４９】
さらに、上述した一実施の形態の構成にはモニターセンサーが含まれていないが、モニターセンサーを備えた焦点検出装置（例えば、特開昭５９−１４０４０９号公報参照）にも本発明を適用することができる。この場合にはコントラスト評価結果に基づいて、高コントラスト時には最長蓄積時間を短く、低コントラスト時には最長蓄積時間を長く変更することによって、結果的に高コントラスト時には高い増幅率が優先的に設定され、低コントラスト時には低い増幅率が優先的に設定されることになり、上述した一実施の形態の動作と同じになって同様な作用効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被写体のコントラストが低いときは低い増幅率が優先的に設定されるので、良好なＳ／Ｎ比の出力信号列で焦点検出演算を行うことができ、安定した信頼性の高いデフォーカス量を得ることができる。また、被写体のコントラストが高くノイズの影響を受けにくいときは高い増幅率が優先的に設定されるので、電荷蓄積時間が短くなり、焦点検出時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図３】変形例の予定増幅率の設定方法を示すフローチャートである。
【図４】焦点検出光学系の構成を示すフローチャートである。
【図５】焦点検出演算を説明するための図である。
【図６】焦点検出演算を説明するための図である。
【図７】相関演算を説明するための図である。
【符号の説明】
１焦点検出光学系
２イメージセンサー
３可変ゲインアンプ
４Ａ／Ｄ変換器
５焦点検出演算部
６コントラスト評価部
７蓄積条件設定部
８蓄積制御部
９レンズ駆動部
１００撮影レンズ

Claims

複数個の光電変換素子からなり、各光電変換素子から入射光の光強度に応じた信号列を出力する電荷蓄積型光電変換素子列と、
撮影光学系の所定領域を通過した被写体からの光束を前記光電変換素子列上へ導き、前記光電変換素子列上に被写体像を結像する焦点検出光学系と、
前記光電変換素子列の出力信号列を増幅する可変増幅率の増幅手段と、
前記増幅手段で増幅した出力信号列を演算処理して前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出演算手段とを備えた焦点検出装置において、
前記被写体の輝度に応じて前記増幅手段の増幅率を、少なくとも第１の増幅率または前記第１の増幅率より低い第２の増幅率に設定する増幅率設定手段と、
被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段とを備え、
前記増幅率設定手段は、前記被写体のコントラストが高いほど大きいしきい値を設定し、前記被写体の輝度が前記しきい値以上のときに前記増幅手段の増幅率を前記第２の増幅率に設定することを特徴とする焦点検出装置。
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記光電変換素子における電荷蓄積時間は、前記増幅率が前記第１の増幅率に設定されたときは、前記第２の増幅率に設定されたときより短くすることを特徴とする焦点検出装置。