JP2000292684A

JP2000292684A - 電子的撮像装置

Info

Publication number: JP2000292684A
Application number: JP11104486A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ito; 順一伊藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: US7130536B2; JP4331314B2; US20050232621A1; US6954233B1

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子の合焦位置調整をより正確に、かつ簡
略に行い得る電子的撮像装置を提供する。【解決手段】テストモードにおいて、互いに共役な位置
に配されたＡＦセンサモジュール５及びイメージセンサ
１１からそれぞれオートフォーカスデータを得てこれら
オートフォーカスデータの相対ずれデータを記憶してお
き、通常モードにおいてはこのオートフォーカスの相対
ずれデータに基づいて撮影レンズ１を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いて撮影動作を行う電子的撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、銀塩フィルムを用いて撮影が可能
な一眼レフレックス方式のカメラでは、一般的にＴＴＬ
位相差方式の焦点検出方法が使用されている。しかしな
がらこの位相差方式で検出される合焦位置を実際のフィ
ルム面に一致させることは困難である。これは、位相差
方式のセンサモジュールをカメラ本体に取り付ける際に
発生する誤差や、センサモジュールを構成する光学系の
寸法誤差等、さまざまな要因によるものである。

【０００３】また、カメラの製造工程では、一般に位相
差方式で検出される合焦位置とフィルム面とのずれを補
正するための調整動作が行われている。この調整動作は
カメラの製造工程の最終工程に近い工程で行われ、ま
ず、オートコリメータを利用して所定の距離の被写体像
がフィルム面に結像するように撮影レンズの調整を行
う。次にこの状態で位相差方式の焦点検出動作を行い、
上記ずれを補正するために必要なパラメータを決定す
る。

【０００４】すなわち、オートコリメータを用いて等価
的に無限遠にある被写体からの光束を撮影レンズへ投光
し、カメラのフィルム面に撮影レンズの形成する像のコ
ントラストを検出するためのセンサを一時的に配置す
る。そして撮影レンズを最も繰り込んだ後、撮影レンズ
を繰り出しながらセンサの出力からコントラストが最大
となる位置を検出して、このときの繰り出し量を無限位
置情報とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで銀塩フィルム
を用いる一眼レフレックスカメラにおいては、後蓋を開
ければフィルムの露光面が露出するため、上述したよう
なオートコリメータによる調整を簡単に行うことができ
る。

【０００６】しかしながら電子カメラはフィルム装填を
必要としないため後蓋が存在しない。したがって、コン
トラストを検出するセンサを一時的に取りつけることが
できない。

【０００７】また、フィルム面に相当する位置には、Ｃ
ＣＤ等の撮像素子があるためにオートコリメータを用い
た調整動作を行うことは困難である。

【０００８】したがって電子カメラのようにフィルム面
に相当する面を露光することのないカメラシステムにお
いては、別の手法により上述した調整を行う必要があっ
た。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、撮像素子の合焦位置調整をより正確に、かつ簡
略に行い得る電子的撮像装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の第１の電子的撮像装置は、撮像レンズを通
過した対の光束がそれぞれ形成する対の像を光電変換
し、これら対の像の相対間隔を検出して該撮像レンズの
焦点状態に関する第１オートフォーカスデータを出力す
る第１焦点検出手段と、撮像レンズを通過した光束が形
成する像を光電変換した画像信号を出力すると共に、画
像信号のコントラストを評価して該撮像レンズの焦点状
態に関する第２オートフォーカスデータを出力する第２
焦点検出手段と、通常モードとテストモードとに設定可
能なモード設定手段と、上記テストモードにあるとき、
上記第１、第２焦点検出手段を制御して上記第１、第２
オートフォーカスデータの相対ずれデータを記憶すると
共に、上記通常モードにあっては上記第１オートフォー
カスデータと記憶した上記相対ずれデータとに基いて上
記撮像レンズを駆動する制御手段と、を具備することを
特徴とする。

【００１１】上記の目的を達成するために本発明の第２
の電子的撮像装置は、上記第１の電子的撮像装置におい
て、光路分割手段をさらに備え、上記第１焦点検出手段
の受光面と上記第２焦点検出手段の受光面とは、互いに
共役な位置に配したことを特徴とする。

【００１２】上記の目的を達成するために本発明の第３
の電子的撮像装置は、上記第１の電子的撮像装置におい
て、上記画像信号を出力する出力手段をさらに備え、出
力された画像データを解析する外部演算手段により上記
コントラスト評価を行うようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態である電
子カメラの構成を示したブロック図である。

【００１５】図１に示すように本実施形態の電子カメラ
１００は、図示されない被写体像からの撮影光束が、撮
影レンズ１及び光量を調節するための露出手段である絞
り２を介して、図示する矢印方向に回動可能なクイック
リターンミラー３に導かれる。クイックリターンミラー
３の中央部はハーフミラーになっており、該クイックリ
ターンミラー３がダウンした際に一部の光束が透過す
る。そして、この透過した光束は、クイックリターンミ
ラー３に設置されたサブミラー４で反射され、ＡＦセン
サモジュール５に導かれる。

【００１６】一方、クイックリターンミラー３で反射さ
れた撮影光束は、ペンタプリズム６、接眼レンズ７を介
して撮影者の目に至る。

【００１７】また、クイックリターンミラー３がアップ
した際には、上記撮影レンズ１からの光束は、フィルタ
９、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ１
０を介して撮像素子としてのＣＣＤ等に代表されるイメ
ージセンサ１１に至る。上記フィルタ９は２つの機能を
有しているもので、１つは赤外線をカットし可視光線の
みをイメージセンサ１１へ導く機能であり、もう１つは
光学ローパスフィルタとしての機能である。また、フォ
ーカルプレーンシャッタ１０は、先幕及び後幕を有して
成るもので、撮影レンズ１からの光束を透過、遮断を制
御する遮光手段である。

【００１８】なお、クイックリターンミラー３のアップ
時には、サブミラー４は折り畳まれるようになってい
る。

【００１９】また、本実施形態の電子カメラ１００は、
当該電子カメラ全体の制御を司るＣＰＵにより構成され
るシステムコントローラ１５を備え、後述する各部の動
作を適宜制御する。

【００２０】上記システムコントローラ１５は、上記撮
影レンズ１を光軸方向に移動してピント合わせを行うた
めのレンズ駆動機構１６を制御するレンズ制御回路３９
と、上記絞り２を駆動するための絞り駆動機構１７と、
クイックリターンミラー３のアップダウンの駆動を行う
ためのミラー駆動機構１８と、フォーカルプレーンシャ
ッタ１０のシャッタチャージを制御するシャッタチャー
ジ機構１９と、フォーカルプレーンシャッタ１０の先
幕、後幕の走行を制御するためのシャッタ制御回路２０
と、上記接眼レンズ７の近傍に配設された測光センサに
接続された測光回路２２と、同じく接眼レンズ７の近傍
に設けられ撮影者３００の視線を検出する視線検出部８
に接続された視線検出回路２１と、当該電子カメラ１０
０を制御する上で調整が必要なパラメータが記憶されて
いるＥＥＰＲＯＭ２３と等が接続されている。

【００２１】また、当該電子カメラ１００にはパーソナ
ルコンピュータ（ＰＣ）に代表される外部制御装置２０
０が接続可能になっており、通信インターフェース回路
４０を介して該パーソナルコンピュータ２００とシステ
ムコントローラ１５とが通信可能になされている。

【００２２】上記測光回路２２に接続される測光センサ
は、図示されない被写体の輝度を測定するためのセンサ
であり、その出力は測光回路２２を経てシステムコント
ローラ１５へ供給される。

【００２３】上記視線検出回路２１は、撮影者３００の
視線を検出する視線検出部８からの情報を受け、この検
出結果をシステムコントローラ１５に送出する。システ
ムコントローラ１５は、該検出結果に基づいて複数のフ
ォーカスエリアより特定のエリアを選択する。

【００２４】また、上記システムコントローラ１５は、
上記レンズ駆動機構１６を制御することにより、被写体
像をイメージセンサ１１上に結像する。また、システム
コントローラ１５は、設定されたＡｖ値に基いて、絞り
２を駆動する絞り駆動機構１７を制御し、更に、設定さ
れたＴｖ値に基いて、上記シャッタ制御回路２０へ制御
信号を出力する。

【００２５】上記フォーカルプレーンシャッタ１０の先
幕、後幕は、駆動源がバネにより構成されており、シャ
ッタ走行後次の動作のためにバネチャージを要する。シ
ャッタチャージ機構１９は、このバネチャージを制御す
るようになっている。

【００２６】また、上記システムコントローラ１５に
は、画像データコントローラ２５が接続されている。こ
の画像データコントローラ２５は、ＤＳＰ（デジタル信
号プロセッサ）により構成される補正データサンプル手
段及び補正手段であり、イメージセンサ１１の制御、該
イメージセンサ１１から入力された画像データの補正や
加工などをシステムコントローラ１５の指令に基いて実
行するものである。

【００２７】上記画像データコントローラ２５には、イ
メージセンサ１１を駆動する際に必要なパルス信号を出
力するタイミングパルス発生回路２７と、イメージセン
サ１１と共にタイミングパルス発生回路２７で発生され
たタイミングパルスを受けて、該イメージセンサ１１か
ら出力される被写体像に対応したアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ２８と、得ら
れた画像データ（デジタルデータ）を一時的に記憶して
おくＤＲＡＭ２９と、Ｄ／Ａコンバータ３０及び画像圧
縮回路３３とが接続されている。

【００２８】上記ＤＲＡＭ２９は、加工や所定のフォー
マットへのデータ変換が行われる前の画像データを一時
的に記憶するための記憶手段として使用される。

【００２９】また、上記Ｄ／Ａコンバータ３０には、エ
ンコーダ３１を介して画像表示回路３２が接続される。
更に、画像圧縮回路３３には、画像データ記録メディア
３４が接続される。

【００３０】上記画像表示回路３２は、イメージセンサ
１１で撮像された画像データを表示するための回路であ
り、一般にはカラーの液晶表示素子により構成される。

【００３１】画像データコントローラ２５は、ＤＲＡＭ
２９上の画像データを、Ｄ／Ａコンバータ３０によりア
ナログ信号に変換してエンコーダ回路３１へ出力する。
エンコーダ回路３１はこのＤ／Ａコンバータ３０の出力
を、上記画像表示回路３２を駆動する際に必要な映像信
号（例えばＮＴＳＣ信号）に変換する。

【００３２】上記画像圧縮回路３４は、ＤＲＡＭ２９に
記憶された画像データの圧縮や変換（例えばＪＰＥＧ）
を行うための回路である。変換された画像データは、画
像データ記録メディア３４へ格納される。この記録メデ
ィアとしては、ハードディスク、フラッシュメモリ、フ
ロッピーディスク等が使用される。

【００３３】さらにシステムコントローラ１５には、当
該電子カメラの動作モードの情報や露出情報（シャッタ
秒時、絞り値等）の表示を行うための動作表示回路３６
と、ユーザが所望の動作を当該電子カメラに実行させる
べく操作される多数のスイッチで構成される操作スイッ
チ（ＳＷ）３７が接続されている。

【００３４】次に、上記撮影レンズ１およびレンズ駆動
機構１６について図２、図３を参照して詳しく説明す
る。

【００３５】図２は、本第１の実施形態の電子カメラに
おける撮影レンズ及びレンズ駆動機構を示した要部外観
斜視図であり、図３は、同電子カメラにおける撮影レン
ズ、レンズ駆動機構及びカメラ本体の一部を示した要部
断面図である。

【００３６】図２に示すように、撮影レンズ１はフォー
カシング枠５２内に保持され、またフォーカシング枠５
２の一端にはフォーカシング枠ギヤ５３が一体的に配設
され、後述する動力伝達機構４６に係合する。さらに、
フォーカシング枠５２の外周にはヘリコイド５４が形成
されている。

【００３７】また、該撮影レンズ１を駆動するレンズ駆
動機構１６は、駆動源たるモータ４１と、このモータ４
１の出力軸に設けたピニオンギヤ４２およびこれに順次
噛合するギヤ４３，４４，４５よりなる動力伝達機構４
６と、ギヤ４３と同軸に配設され同じ回転数で回転する
回転スリット４７と、該回転スリット４７用のフォトイ
ンタラプタ４８と、で構成される。

【００３８】なお、上記動力伝達機構４６は最終段で上
記フォーカシング枠ギヤ５３と噛合する。これにより上
記モータ４１の回転力は、上記動力伝達機構４６を介し
て該フォーカシング枠ギヤ５３に伝達され、この結果、
フォーカシング枠５２が回転する。

【００３９】また上記フォトインタラプタ４８から出力
されるパルス信号は、レンズ制御回路３９を介してシス
テムコントローラ１５に入力されるようになっており、
システムコントローラ１５は該パルス信号をカウントす
ることで撮影レンズ１の繰り出し量を検出する。

【００４０】図３に示すように、撮影レンズ１（フォー
カシング枠５２）及びレンズ駆動機構１６は、カメラ本
体の一部５５に一体的に固設される鏡枠５６内に配設さ
れる。また、鏡枠５６の前端部には固定枠５７がそのフ
ランジ部で固設される。この固定枠５７の枠部内周面に
はヘリコイド５７ａが形成されていて、上記フォーカシ
ング枠５２に設けられたヘリコイド５４と嵌合する。

【００４１】このようにフォーカシング枠５２は固定枠
５７と係合して鏡枠５６に内包されるが、一方で上記レ
ンズ駆動機構１６、すなわち、モータ４１、動力伝達機
構４６等は、フォーカシング枠５２と鏡枠５６との間に
形成される空間に配設される。

【００４２】このようなフォーカシング枠５２、レンズ
駆動機構１６の構成により、モータ４１がＣＣＷ方向信
号（システムコントローラ１からの指示による）によっ
て同方向に回転すると、フォーカシング枠５２は固定枠
５７に対して繰り出されるよう移動する。この繰り出し
による移動は、フォーカシング枠ギヤ５３の後端部５３
ｂと固定枠５７の後端面５７ｂが当て付くまで可能であ
る。

【００４３】一方、ＣＷ方向信号によって同方向に回転
すると、フォーカシング枠５２は固定枠５７に対して繰
り込まれるよう移動する。この繰り込みによる移動は、
フォーカシング枠ギヤ５３の後端面５３ａとカメラ本体
の一部５５ａが当て付くまで可能である。

【００４４】次に、上記ＡＦセンサモジュール５につい
て図４を参照して詳しく説明する。図４に示すように、
ＡＦセンサモジュール５は、視野マスク６２、コンデン
サレンズ群６４、セパレータレンズ群６５、絞りマスク
６３、ラインセンサ６６等で主要部が構成され、被写体
６１ａ〜６１ｃからの光束を各フォーカスエリアＦＡ
１、ＦＡ２、ＦＡ３に対応する瞳分割光学系で分割し、
１次元ＣＣＤである上記ラインセンサ６６上に結像させ
位相差方式による焦点検出を行うセンサである。

【００４５】すなわち、被写体６１ａ、６１ｂ、６１ｃ
に対応する撮影エリア６１中のフォーカスエリアＦＡ
１、ＦＡ２、ＦＡ３の被写体光は、撮影レンズ１を透過
して視野マスク６２により迷光が除去され、それぞれに
対応するコンデンサレンズ群６４（コンデンサレンズＣ
Ｌ１、ＣＬ２、ＣＬ３）に入射する。

【００４６】被写体光はこのコンデンサレンズ群６４に
より絞りマスク６３の対応する開口部瞳位置に投影され
る。上記絞りマスク６３の開口部には、各対となるセパ
レータレンズ群６５（セパレータレンズＳＬ１ａ／ＳＬ
１ｂ、ＳＬ２ａ／ＳＬ２ｂ、ＳＬ３ａ／ＳＬ３ｂ）が配
設されている。そして、コンデンサレンズＣＬ１〜３と
絞りマスク６３の開口部により決定される撮影レンズ１
の射出瞳からの光は、上記各セパレータレンズＳＬ１ａ
／ＳＬ１ｂ、ＳＬ２ａ／ＳＬ２ｂ、ＳＬ３ａ／ＳＬ３ｂ
によりそれぞれ対応するラインセンサ６６のＳ１、Ｓ
２、ステップＳ３上に結像する。

【００４７】なお、各ラインセンサＳ１〜ステップＳ３
は、一対となる２つの群、ａ群とｂ群により構成されて
おり、一対のセパレータレンズが構成する２つの像が各
像のセンサ上に投影される。このラインセンサＳ１〜ス
テップＳ３上の対となる２つの像の間隔を検出すること
により、それぞれのセンサに対応するフォーカスエリア
ＦＡ１〜ＦＡ３の被写体６１ａ〜６１ｃのフィルム面に
対するデフォーカス量、即ち、撮影レンズの合焦位置か
らのずれ量を求めることができる。上記デフォーカス量
は公知の技術である位相差演算方法に基いて求めること
ができる。

【００４８】上記ラインセンサＳ１〜ステップＳ３の出
力端は上記システムコントローラ１５に接続されてい
る。ラインセンサＳ１〜ステップＳ３の出力のシステム
コントローラ１５への取り込みは、まず、その出力が焦
点検出回路３８内のインターフェース回路に入力され
る。そして、インターフェース回路に設けられるライン
センサ制御回路により積分され、適正レベルに達する
と、その積分出力がＡ／Ｄコンバータによりデジタル値
に変換され、システムコントローラ１５へ転送される。

【００４９】次に、図５を参照して、システムコントロ
ーラ１５が実行するメインルーチンについて説明する。

【００５０】操作スイッチ３７の１つであるパワースイ
ッチがオンすると、システムに電源が供給されシステム
コントローラ１５が動作を開始する。システムコントロ
ーラ１５は、まず初期設定を行う（ステップＳ１０
０）。すなわち、メモリ、Ｉ／Ｏポート、システムコン
トローラ１（ＣＰＵ）に接続された各回路の初期化や画
像データコントローラ２５（ＤＳＰ）の起動動作等であ
る。

【００５１】次にステップＳ１０１においてシステムコ
ントローラ１５は、通信インターフェース回路４０を介
して外部制御装置（パーソナルコンピュータ）２００か
らの通信要求があるか否かを判定する。ここで通信要求
があれば、ステップＳ１０２へ移行し、サブルーチン
“テストモード”を実行する。一方、通信要求がなけれ
ば、ステップＳ１０３へ移行する。

【００５２】なお、上記テストモードには、カメラの製
造工程において必要な調整動作や、ユーザがカメラ内部
に記憶した画像データを読み出すための動作等が含まれ
ている。

【００５３】ステップＳ１０３においてシステムコント
ローラ１５は、測光回路２２から被写体の輝度情報を入
力する。そして、この輝度情報に基づいてイメージセン
サ１１（ＣＣＤ）の積分時間を示すシャッタ秒時、絞り
の設定値を決定する。さらにステップＳ１０４におい
て、カメラの動作状態を示すデータ、シャッタ秒時、絞
りの設定値などを動作表示回路３６に対して出力する。

【００５４】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ１０５において操作スイッチ３７の１つであるレリ
ーズスイッチの状態を検出する。ここで該スイッチがＯ
Ｎしている場合はステップＳ１０８へ移行し、ＯＦＦな
らばステップＳ１０６へ移行する。

【００５５】上記ステップＳ１０６においてシステムコ
ントローラ１５は、上記パワースイッチの状態を検出す
る。ここでパワースイッチがＯＦＦならば、システムは
動作を止めなければならない。したがって、ステップＳ
１０６からステップＳ１０７へ移行し、システムＤｏｗ
ｎのための処理を実行後、システムコントローラ１５は
動作を停止する。一方、パワースイッチがＯＮならば、
カメラとしての動作をつづけるため、ステップＳ１０３
へ移行する。

【００５６】上記ステップＳ１０５からステップＳ１０
８へ移行すると、システムコントローラ１５は、視線検
出回路２１の出力に基づき３つのフォーカスエリア（Ｆ
Ａ１，ＦＡ２，ＦＡ３，図４参照）の中から、１つのフ
ォーカスエリアを選択する。そして、ステップＳ１０９
において、焦点検出回路３８に対して選択したエリアに
対応するラインセンサ６６の積分を指示する。

【００５７】ステップＳ１１０においてシステムコント
ローラ１５は、選択したラインセンサ６６の積分動作が
終了するまで待機する。

【００５８】ここでラインセンサ６６の積分動作が終了
すると、焦点検出回路３８は、ラインセンサ６６を構成
する個々のエレメントの出力を回路内においてＡ／Ｄ変
換してシステムコントローラ１５へ出力する。システム
コントローラ１５は、この変換されたデータをステップ
Ｓ１１１で入力する。

【００５９】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ１１２において一対のセパレータレンズ６５がライ
ンセンサ６６上へ形成した２つの像の相対的距離（２像
間隔）を算出する。なおこの算出手法としては公知の手
法を利用するものとし、ここでの説明は省略する。

【００６０】さらにシステムコントローラ１５はステッ
プＳ１１３において、上記ＥＥＰＲＯＭ２３から基準２
像間隔を読み出す。この基準２像間隔とは、撮影レンズ
１による被写体の像が撮像素子上に結像した際に上記ラ
インセンサ６６上に形成された２つの像の相対距離であ
る。なお、この２像間隔はサブルーチン“テストモー
ド”の中で測定される。

【００６１】この後ステップＳ１１４においてシステム
コントローラ１５は、上記ステップＳ１１２で求めた現
在の２像間隔と基準２像間隔の差からデフォーカス量を
算出する。

【００６２】表１はＥＥＰＲＯＭ２３に記憶された基準
２像間隔を示している。

【表１】本実施形態では、３つのフォーカスエリア（ＦＡ１，Ｆ
Ａ２，ＦＡ３）それぞれにＥＥＰＲＯＭ２３上の特定の
アドレスを定め、それぞれの基準２像間隔を記憶させて
いる。撮影レンズ１の収差によって最良の結像ポイント
は、焦点検出を行う位置によって変化する。したがって
３つのフォーカスエリアそれぞれに基準２像間隔を記憶
する必要がある。

【００６３】なお、本実施形態の電子カメラでは単焦点
レンズを採用しているが、ズームレンズを使用した場合
は、焦点距離の変化に伴い収差も変化する。この場合は
焦点距離に応じた基準２像間隔を記憶する。

【００６４】次にデフォーカス量検出の原理を図１１、
図１２を参照して説明する。図に示すように、撮像素子
上にピントがあっているとき、ラインセンサ上の２像間
隔はある値をとる。この値は設計上求めることができる
が、実際には、部品の寸法、バラツキ、や組立て上の誤
差によって設計値と同じとはならない。したがって、実
際には測定しなければこの２像間隔（基準２像間隔Ｌ
ｏ）を求めることは困難である。図１１より明らかなよ
うに、この基準２像間隔Ｌｏより２像間隔が狭まけれ
ば、前ピンであり、Ｌｏより広ければ後ピンである。

【００６５】図１２はＡＦセンサモジュール５の光学系
からコンデンサレンズを省いたモデルを示した図であ
る。

【００６６】図に示すように、主光線の角度をθ、セパ
レータレンズの倍率をβ、像の移動量をΔＬ，ΔＬ’と
すると、デフォーカス量Ｌは以下の式で求まる。

【００６７】

【数１】ここでβｔａｎθは、ＡＦセンサモジュール５の設計上
定まるパラメータである。

【００６８】ΔＬ’は基準２像間隔（Ｌｏ）と現在の２
像間隔（Ｌｔ）から求めることができる。

【００６９】図５に戻って、システムコントローラ１５
はステップＳ１１５において、求めたデフォーカス量か
ら合焦か非合焦かを判定する。ここで合焦と判定したと
きはステップＳ１１６へ移行する。

【００７０】ステップＳ１１６ではステップＳ１０３で
決定した条件で撮像素子を積分し、画像データを取り込
む。画像データは所定のフォーマットへ変換された後、
画像データ記録メディアへ格納される。

【００７１】一方、ステップＳ１１５において非合焦と
判定したときは、ステップＳ１１７へ移行する。このス
テップＳ１１７ではデフォーカス量をレンズの駆動量
（Ｐｘ：ＰＩのパルス数）へ変換する。ここで前ピン状
態ならばステップＳ１１８からステップＳ１１９へ移行
し、モータ４１をＣＷ方向へ回転させる。これにより撮
影レンズ１は繰り込まれる。この撮影レンズ１の駆動は
フォトインタラプタ４８の発生するパルスのカウント数
がＰｘになるまで行われる。

【００７２】ここでカウント数がＰｘになると、システ
ムコントローラ１５はステップＳ１２１からステップＳ
１２２へ移行して、モータ４１にブレーキをかけ撮影レ
ンズ１の移動を止める。そして再度焦点検出動作を行う
ためステップＳ１０９へ移行する。

【００７３】また、デフォーカスの方向が後ピンの場合
は、システムコントローラ１５は、ステップＳ１１８か
らステップＳ１２０へ移行し、撮影レンズ１は繰り出し
方向へ駆動される。

【００７４】次に、図６，図７を参照して上記サブルー
チン“テストモード”について説明する。なお、以下の
動作説明は、基本的にはシステムコントローラ１５の動
作として説明する。システムコントローラ１５はステッ
プＳ２００において、外部制御装置２００から動作モー
ドを示すデータを入力する。ステップＳ２０１では動作
モードが、基準２像間隔測定モードであるか判定する。
ここで基準２像間隔測定モードならばステップＳ２０３
へ移行し、そうでなければステップＳ２０２へ移行す
る。なお、基準２像間隔測定モードを実行するときは、
予め図１３に示すようなベンチに当該電子カメラ１００
を固定する。図中、チャート（Ａ）は、たとえば白黒の
ストライプが使用される。またストライプのピッチ
（Ｐ）と電子カメラ１００からチャートまでの距離
（Ｍ）は、撮影レンズ１の解像力と撮像素子を構成する
画素のピッチ等を考慮して適切な値を設定する。

【００７５】次にシステムコントローラ１５はステップ
Ｓ２０３において動作カウンタをクリアする。さらにス
テップＳ２０４において、レンズ制御回路３９に対して
モータ４１をＣＷ方向へ回転させるための駆動信号を出
力する。これにより、フォーカシング枠５２は繰り込み
方向への移動を開始する。

【００７６】上記モータ４１はフォーカシング枠ギヤ５
３の部位５３ａとカメラ本体の部位５５ａが当てつくま
で回転し続け、該モータ４１が回転する限りフォトイン
タラプタ４８はパルス信号を出しつづける。この後、上
記フォーカシング枠ギヤ５３の部位５３ａとカメラ本体
の部位５５ａとが当てついてモータ４１が停止すると該
パルス信号は消失する。

【００７７】ステップＳ２０５においてシステムコント
ローラ１５はこのパルス信号を検出し、該パルス信号が
消失するまで待機する。そしてパルス信号が無くなると
ステップＳ２０５からステップＳ２０６へ移行し、レン
ズ制御回路３９に対してブレーキ信号を出力する。これ
によりモータ４１は停止する。このとき、フォーカシン
グ枠５２はもっとも繰り込んだ位置に停止していること
になる。

【００７８】さらにイメージセンサ１１に対して撮影レ
ンズ１の光束を導くため、システムコントローラ１５は
ステップＳ２０７においてクイックリターンミラー３を
ＵＰ状態へ駆動する。

【００７９】システムコントローラ１５はステップＳ２
０８において、上記絞り２を所定の位置まで駆動する。
このとき絞り２は、イメージセンサ１１においてコント
ラストの最大値を検出しやすい値になるまで駆動され
る。なおレンズの特性によっては開放値がベストとは限
らないが、一般には、絞り２を最も開放にする値でよ
い。

【００８０】ステップＳ２０９においてシステムコント
ローラ１５はフォーカルプレーンシャッタ１０を開くよ
う各部を制御する。さらにステップＳ２１０では、画像
データコントローラ２５（ＤＳＰ）に対してラインセン
サ６６の積分動作を指示する。ステップＳ２１０１では
所定時間の間、待機する。そして積分時間が終わると、
ステップＳ２１１へ移行し、フォーカルプレーンシャッ
タ１０を閉じる。

【００８１】システムコントローラ１５は、ステップＳ
２１２において次回の動作に備えてフォーカルプレーン
シャッタ１０のチャージ動作を行う。ステップＳ２１３
では画像データコントローラ２５に対してイメージセン
サ１１から画像データを取り込むように指示する。ステ
ップＳ２１４では、画像データコントローラ２５へフォ
ーカスエリアの位置情報を出力する。

【００８２】画像データコントローラ２５では３つのフ
ォーカスエリアに対応する画像データからコントラスト
値を算出し、システムコントローラ１５を介してＤＲＡ
Ｍ２９へ記憶する。

【００８３】図８は、イメージセンサ１１とコントラス
ト演算を行う画素エリアの位置の関係を示した説明図で
ある。

【００８４】コントラストの演算は、例えば、次式に基
いて実行される。

【００８５】

【数２】ここで、Ｓａｄｄは、演算を行うエリアの先頭画素デー
タが記憶されたメモリのアドレスであり、Ｅａｄｄは、
演算を行うエリアの最頭画素データが記憶されたメモリ
のアドレスである。また、Ｘｎは、イメージセンサ１１
を構成する個々の画素の出力値である。

【００８６】画像データコントローラ２５におけるコン
トラスト演算が終了すると、システムコントローラ１５
はステップＳ２１５において動作カウンタのカウント値
が、所定の回数（Ｎｘ）に達したか判定する。ここで動
作カウンタの値がＮｘでないときは、ステップＳ２１５
からステップＳ２１６へ移行する。

【００８７】システムコントローラ１５は、ステップＳ
２１６では動作カウンタをインクリメントする。またス
テップＳ２１７では、レンズ制御回路３９に対してモー
タ４１をＣＣＷ方向へ回転させるための駆動信号を出力
する。これによりフォーカシング枠５２は繰り出し方向
への移動を開始する。

【００８８】ステップＳ２１８では、システムコントロ
ーラ１５は、フォトインタラプタ４８で発生するパルス
信号の数が所定値ＰΔに等しくなるまで待機する。そし
てパルスカウンタ値がＰΔになると、ステップＳ２１８
からステップＳ２１９へ移行する。ステップＳ２１９で
は、モータ４１にブレーキをかけ、撮影レンズ１の移動
を止める。そして再度イメージセンサ１１の出力値から
コントラスト演算を行うためステップＳ２０９へ移行す
る。

【００８９】なおコントラスト値を求める動作と撮影レ
ンズ１を所定量繰り出す動作は、その回数がＮｘに達す
るまで繰り返される。そして動作回数がＮｘに達する
と、ステップＳ２１５からステップＳ２２０へ移行す
る。このステップＳ２２０ではシステムコントローラ１
５は絞り２を開放位置へ戻す。

【００９０】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ２２１においてクイックリターンミラー３をＤｏｗ
ｎ位置へもどす。さらにステップＳ２２２では、画像デ
ータコントローラ２５から、画像データに基づいて演算
したコントラスト値を入力する。

【００９１】図９は、動作回数を横軸に、コントラスト
値を縦軸として、イメージセンサ１１の出力から求めた
コントラスト値をプロットした説明図である。

【００９２】ステップＳ２２３においてシステムコント
ローラ１５は、何回目の動作においてコントラスト値が
最大になったか求める。そしてコントラスト値が最大の
ときの動作回数にＰΔをかける。この計算結果がコント
ラストピーク位置データ（Ｐｐｅａｋ）となる。

【００９３】図９から分かるように、第１のフォーカス
エリアＦＡ１に対するコントラスト値が最大となるのは
１０回目の動作である。仮にＰΔを１０パルスとすれば
第１のフォーカスエリアＦＡ１に対するピーク位置デー
タは、１００（１０回目×１０）パルスとなる。つま
り、撮影レンズ１を最も繰り込んだ位置から１００パル
ス分該レンズを繰り出せばコントラストがピークとな
り、チャートの像が撮像素子上に結像することになる。

【００９４】同様に第２のフォーカスエリアＦＡ２に対
してもピーク位置データを求めると８０パルスとなる。

【００９５】一方、第３のフォーカスエリアＦＡ３のよ
うにコントラストの最大値が９回目と１０回目の間にあ
る場合は、図１０に示す手法によって９回目と１０回目
の間のどこに最大値が存在するかを算出することができ
る。すなわち、コントラストカーブの山左側を８回目と
９回目のコントラスト値Ｃ８，Ｃ９を使って、直線近似
（直線１）する。同様に、Ｃ１０とＣ１１を使って、コ
ントラストカーブの山右側を直線近似（直線２）する。
そして２つの直線の交点を求めれば、どこにコントラス
トの最大値が存在するかを知ることができる。

【００９６】そして、求めた値がたとえば、９．４回目
ならば、第３のフォーカスエリアＦＡ３のピーク位置デ
ータは９４パルスとなる。上記３つのフォーカスエリア
に対するピーク位置データを纏めると表２のようにな
る。

【００９７】

【表２】ここで、コントラスト検出動作の動作回数（Ｎｘ）およ
びレンズの繰り出し量（ＰΔ）は、撮影レンズ１の光学
的特性、モータ４１の回数をレンズ１の移動へ変換する
際の変換比率、撮影レンズ１を支える枠の寸法ばらつき
等のパラメータを考慮して決定する必要がある。

【００９８】なお、これらのパラメータは一律に決定で
きず予期し得ない変更も考えられる。本実施形態では、
かかる事情を考慮して、上記Ｎｘ，ＰΔをＥＥＰＲＯＭ
２３に記憶することとした。これにより必要に応じて最
適な値を設定することが可能となった。

【００９９】次にシステムコントローラ１５は、パーソ
ナルコンピュータ２００がチャートを切り換えるまでス
テップＳ２２３１で待機する。コントラストピーク位置
を検出するためのチャートは、位相差方式のＡＦセンサ
で焦点検出するためのチャートとしては適さないからで
ある。

【０１００】システムコントローラ１５は、次にステッ
プＳ２２４において選択カウンタへ“１”をセットす
る。この選択カウンタの値はフォーカスエリアを示して
いる。

【０１０１】この後のステップＳ２２５〜ステップＳ２
２７の動作は、上記ステップＳ２０４〜ステップＳ２０
６の動作と同じである。すなわち、システムコントロー
ラ１５は撮影レンズ１を最も繰り込んだ位置まで移動す
る。コントラストピーク位置データは、該撮影レンズ１
を最も繰り込んだ位置を基準に測定されたデータであ
る。したがって、コントラストピーク位置（合焦位置）
まで撮影レンズ１を移動するには、ステップＳ２２５〜
ステップＳ２２７の処理が必要になる。

【０１０２】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ２２７１において選択カウンタの値に対応するフォ
ーカスエリアのピーク位置データを当該システムコント
ローラ１５内のメモリから読み出す。たとえば、選択カ
ウンタの値が“１”ならば、第１のフォーカスエリアＦ
Ａ１のピーク位置データ（Ｐｐｅａｋ）が読み出され
る。なお表２に示されるように、Ｐｐｅａｋは“１０
０”になる。

【０１０３】システムコントローラ１５は次にステップ
Ｓ２２８〜ステップＳ２３０において、フォトインタラ
プタ４８のパルスカウンタ数がＰｐｅａｋに達するまで
撮影レンズ１を繰り出す。このとき、ラインセンサ６６
のフォーカスエリアＦＡ１に対応するエリアに形成され
た被写体像は合焦状態にある。このときのＡＦセンサモ
ジュール５のラインセンサ６６に形成された、２像間隔
を求めなければならない。

【０１０４】次にステップＳ２３１においてシステムコ
ントローラ１５は、フォーカスエリアＦＡ１に対応する
ラインセンサ６６の積分を行うように焦点検出回路３８
に対して指令を出す。そして、ステップＳ２３２におい
てラインセンサ６６の積分が終了するまで待機する。そ
して積分が終了するとラインセンサ６６の出力はＡ／Ｄ
変換された後、システムコントローラ１５へ出力され
る。

【０１０５】上記ラインセンサ６６の出力データは、ス
テップＳ２３３においてシステムコントローラ１５に読
み込まれる。ステップＳ２３４ではシステムコントロー
ラ１５においてこのデータからフォーカスエリアＦＡ１
に対応する２像間隔が計算される。ここで求められた２
像間隔データは、該フォーカスエリアＦＡ１に対する基
準２像間隔データである。さらにこのデータは、ステッ
プＳ２３５においてＥＥＰＲＯＭ２３の所定のアドレス
へ記憶される。

【０１０６】次にステップＳ２３６においてシステムコ
ントローラ１５は選択カウンタの値が“３”であるか否
かを判定する。ここで“３”でなければステップＳ２３
７へ移行して選択カウンタをインクリメントする。そし
て次のフォーカスエリアに対しての基準２像間隔データ
を求めるためステップＳ２２５へ移行する。

【０１０７】このようにして３つのフォーカスエリアに
対する基準２像間隔データの演算が終了すれば、選択カ
ウンタの値は“３”となり、ステップＳ２３６からメイ
ンルーチンへリターンする。

【０１０８】以上説明したように上記第１の実施形態に
係る電子カメラによると、撮像素子の合焦位置調整を行
う際に、撮像素子を取り外しての調整をする必要がない
ので調整工程を簡略化することができる。

【０１０９】また、オートコリメータのような特別な装
置を用いずとも調整が可能となる。すなわち、簡単な装
備しかもたないサービスセンタ等でにあっても正確な調
整が実現できる。

【０１１０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。上記第１の実施形態においては、撮像素子上に
被写体像が結像する撮影レンズの位置を基準にして基準
２像間隔を決定した。ところで、ＡＦセンサモジュール
５を設計する際に設計上の基準２像間隔が決定される。
したがって設計上の基準２像間隔を用いて、デフォーカ
ス量を算出することも可能となる。そしてこのデフォー
カス量からレンズの移動量（パルス数）を算出し、レン
ズを移動すれば設計上の合焦位置に被写体像が結像する
ことになる。

【０１１１】しかし撮像素子が設計値どおりにカメラ本
体に取り付けられていない場合は、設計上の合焦位置と
撮像素子の撮像面とが一致しない虞もある。また、ＡＦ
センサモジュール５の製造上発生する精度のばらつき等
を考慮すると、設計上の合焦位置と撮像素子の撮像面と
をより正確に一致させるさらなる工夫が必要となる。

【０１１２】本第２の実施形態の電子カメラはかかる点
を考慮してなされており、設計上の合焦位置と撮像素子
の撮像面とをより正確に一致することを可能としてい
る。

【０１１３】なお、本第２の実施形態に係る電子カメラ
の構成は、ブロック図で示す限り上記図１に示す第１の
実施形態と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略
し、差異のみの言及にとどめる。

【０１１４】図１４は、本第２の実施形態の電子カメラ
において、合焦位置と撮像面を一致させる手法を示した
フローチャートであり、主としてシステムコントローラ
１５の動作を示す。

【０１１５】システムコントローラ１５は、当該電子カ
メラの動作開始後、上記第１の実施形態と同様の初期設
定等を経た後、ステップＳ３００において、テストモー
ドであるかどうか判定する。ここでテストモードでなけ
れば、ステップＳ３２０へ移行する。

【０１１６】このステップＳ３２０では、レリーズＳＷ
の状態を検出する。そして該レリーズＳＷがＯＮされる
と、ステップＳ３２０からステップＳ３２１へ移行す
る。このステップＳ３２１ではＡＦセンサモジュール５
において上記同様の積分動作が行われる。これはシステ
ムコントローラ１５の制御下に焦点検出回路３８により
制御される。

【０１１７】上記積分が終了すると、システムコントロ
ーラ１５はステップＳ３２２において当該センサデータ
を入力する。そしてステップＳ３２３ではこのデータに
基づいて被写体の２像間隔を算出する。

【０１１８】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ３２３において上記実際の２像間隔と設計上の２像
間隔の差からデフォーカス量を算出する。そしてステッ
プＳ３２５において該デフォーカス量をレンズの移動量
（Ｐｘ）へ変換する。これは、上記同様フォトインタラ
プタ４８のパルス数である。

【０１１９】ステップＳ３２６においてシステムコント
ローラ１５は、偏差（ΔＰ）をＥＥＰＲＯＭ２３から読
み出す。この偏差（ΔＰ）は、テストモードで測定され
るパラメータであり、該偏差は、ＡＦセンサモジュール
５の出力から求められたＰｘに対してさらにΔＰ分余分
に移動（もしくはΔＰ分少なく移動）しないとイメージ
センサ１１（撮像素子）上に被写体の像が結像しないこ
とを示す。

【０１２０】ステップＳ３２７ではＰｘとΔＰに基いて
撮影レンズ１が駆動される。そして、ステップＳ３２８
において所定の条件で、イメージセンサ１１から画像デ
ータがシステムコントローラ１５に取り込まれる。

【０１２１】一方、システムコントローラ１５は、上記
ステップＳ３００においてテストモードと判定するとス
テップＳ３０１へ移行する。なお、このとき当該電子カ
メラ１００は予め図１３に示す如きベンチ等に取り付け
られている。

【０１２２】このステップＳ３０１では当該ベンチに係
るチャートをチャートＢにセットする。これはＡＦセン
サモジュール５で焦点検出を行いやすくするためであ
る。このチャートＢがセットされるとステップＳ３０２
〜ステップＳ３０６において焦点検出動作が行われる。
なおこの動作は、ステップＳ３２１〜ステップＳ３２５
と同じ動作である。

【０１２３】次にシステムコントローラ１５は、ステッ
プＳ３０７において、求められたＰｘに基いて撮影レン
ズ１を駆動する。さらにステップＳ３０８では上記ベン
チに係るチャートがチャートＡにセットされる。これ
は、イメージセンサ１１による焦点検出動作を行いやす
くするためである。

【０１２４】システムコントローラ１５は、ステップＳ
３０９においてイメージセンサ１１の積分動作を行う。
さらにステップＳ３１０でイメージセンサ１１から画像
データを取り込む。この後ステップＳ３１１において画
像データにもとづいてコントラストの演算を行う。

【０１２５】次にステップＳ３１２においてシステムコ
ントローラ１５は、コントラストが最大になったか否か
を判定する。ここで最大でなければステップＳ３１３へ
移行し、撮影レンズ１を所定量移動する。そして再度コ
ントラストを求めるためステップＳ３０９へ移行する。

【０１２６】この後、撮影レンズ１の移動とコントラス
トの演算を繰り返して、コントラストのピークが検出さ
れると、ステップＳ３１２からステップＳ３１４へ移行
する。ステップＳ３１４では、システムコントローラ１
５は、上記ステップＳ３０７においてレンズが設定され
た位置を基準として、コントラストがピークとなった位
置をフォトインタラプタ４８のパルス数として求める。
これが偏差（ΔＰ）となる。このパルス数はステップＳ
３１５においてＥＥＰＲＯＭ２３に記憶する。

【０１２７】その他の作用は、上記第１の実施形態と同
様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

【０１２８】以上説明したように上記第２の実施形態に
係る電子カメラによると、上記第１の実施形態と同様の
効果に加え、より正確に合焦位置と撮像面を一致させる
ことができる。

【０１２９】[付記]以上詳述した如き本発明の実施形態
によれば、以下の如き構成を得ることができる。即ち、
（１）撮像素子を用いて電子的撮像動作が可能な電子的
撮像装置において、撮像レンズを通過した光束を分割
し、分割された光束がそれぞれ形成する像の相対距離に
基いて撮像レンズの焦点位置を検出する第１焦点検出手
段と、撮像素子から出力される画像データのコントラス
トに基いて撮像レンズの焦点位置を検出する第２焦点検
出手段と、上記第１、第２焦点検出手段をそれぞれ制御
し、それぞれ検出された撮像レンズの焦点位置の相対ず
れを補正するための制御パラメータを測定する測定手段
とを具備することを特徴とする電子的撮像装置。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像素子の合焦位置調整をより正確に、かつ簡略に行い得
る電子的撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である電子カメラの構
成を示したブロック図である。

【図２】上記第１の実施形態の電子カメラにおける撮影
レンズ及びレンズ駆動機構を示した要部外観斜視図であ
る。

【図３】上記第１の実施形態の電子カメラにおける撮影
レンズ、レンズ駆動機構及びカメラ本体の一部を示した
要部断面図である。

【図４】上記第１の実施形態の電子カメラにおけるＡＦ
センサモジュールの構成を示した要部分解斜視図であ
る。

【図５】上記第１の実施形態の電子カメラにおけるシス
テムコントローラが実行するメインルーチンを示したフ
ローチャートである。

【図６】上記第１の実施形態の電子カメラにおけるサブ
ルーチン“テストモード”を示したフローチャートであ
る。

【図７】上記第１の実施形態の電子カメラにおけるサブ
ルーチン“テストモード”を示したフローチャートであ
る。

【図８】上記第１の実施形態の電子カメラにおける撮像
素子とコントラスト演算を行なう画素のエリアを示した
説明図である。

【図９】上記第１の実施形態の電子カメラにおける動作
回数を横軸に、コントラスト値を縦軸として撮像素子の
出力から求めたコントラスト値をプロットした一例を示
した線図である。

【図１０】図９に示す第３測距エリアにおけるコントラ
スト値の最大値の近似値を求める手法を説明する図であ
る。

【図１１】デフォーカス量検出の原理を示す説明図であ
る。

【図１２】デフォーカス量検出の原理を示す説明図であ
る。

【図１３】上記第１の実施形態の電子カメラにおいて、
基準２像間隔測定モードを実行する際の一例を示した説
明図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態の電子カメラにおい
て、合焦位置と撮像面を一致させる手法を示したフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…撮影レンズ２…絞り３…クイックリターンミラー４…サブミラー５…ＡＦセンサモジュール６…ペンタプリズム７…接眼レンズ８…視線検出部９…フィルタ１０…レンズシャッタ１１…イメージセンサ１５…システムコントローラ１６…レンズ駆動機構２０…シャッタ制御回路２１…視線検出回路２２…測光回路２３…ＥＥＰＲＯＭ２５…画像データコントローラ２９…ＤＲＡＭ３６…動作表示回路３７…操作スイッチ３８…焦点検出回路３９…レンズ制御回路４０…通信インターフェイス回路６６…ラインセンサ１００…電子カメラ２００…パーソナルコンピュータ３００…撮影者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像レンズを通過した対の光束がそれぞれ
形成する対の像を光電変換し、これら対の像の相対間隔
を検出して該撮像レンズの焦点状態に関する第１オート
フォーカスデータを出力する第１焦点検出手段と、撮像レンズを通過した光束が形成する像を光電変換した
画像信号を出力すると共に、画像信号のコントラストを
評価して該撮像レンズの焦点状態に関する第２オートフ
ォーカスデータを出力する第２焦点検出手段と、通常モードとテストモードとに設定可能なモード設定手
段と、上記テストモードにあるとき、上記第１、第２焦点検出
手段を制御して上記第１、第２オートフォーカスデータ
の相対ずれデータを記憶すると共に、上記通常モードに
あっては上記第１オートフォーカスデータと記憶した上
記相対ずれデータとに基いて上記撮像レンズを駆動する
制御手段と、を具備することを特徴とする電子的撮像装置。
【請求項２】光路分割手段をさらに備え、上記第１焦点
検出手段の受光面と上記第２焦点検出手段の受光面と
は、互いに共役な位置に配したことを特徴とする請求項
１に記載の電子的撮像装置。
【請求項３】上記画像信号を出力する出力手段をさらに
備え、出力された画像データを解析する外部演算手段に
より上記コントラスト評価を行うようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の電子的撮像装置。