JPH1020184A

JPH1020184A - 焦点検出装置およびその較正方法

Info

Publication number: JPH1020184A
Application number: JP8179222A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tsukada; 信一塚田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JP4211064B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、カメラその他の光学機器に搭載さ
れる焦点検出装置およびその較正方法に関し、撮影光学
系の個体差に起因する検出バラツキを焦点検出データか
ら確実かつ簡便に除去することを目的とする。【解決手段】撮影画面上に設定された複数の焦点検出エ
リアについて、焦点検出データを検出する焦点検出手段
１と、外部からの操作入力に応じて、焦点検出手段１か
ら焦点検出データを取り込み、基準とする焦点検出デー
タとその他の焦点検出データとの差をオフセット値とし
て記憶するオフセット記憶手段２と、オフセット記憶手
段２に記憶されたオフセット値を用いて、焦点検出手段
１により検出される焦点検出データを較正する較正手段
３とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラその他の光
学機器に搭載される焦点検出装置およびその較正方法に
関し、特に、操作者が適宜に焦点検出データの較正を行
うことができる焦点検出装置とその較正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の焦点検出エリアについて、
デフォーカス量その他の焦点検出データを検出する焦点
検出装置が知られている。この種の焦点検出装置では、
撮影光学系の諸収差の影響により、個々の焦点検出エリ
アにおいて検出された焦点検出データは一様に揃わず、
若干の検出バラツキが生じる。

【０００３】そこで、一部の撮影光学系では、鏡筒内部
にレンズ情報の記憶部を設け、この記憶部に、撮影光学
系の種別ごとに固有の補正データを記憶している。焦点
検出装置側では、この補正データを撮影光学系側から読
み出して、焦点検出データを較正する。したがって、従
来の焦点検出装置では、撮影光学系の種別ごとに生じる
検出バラツキを適度に除去することができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮影光学系
のレンズ情報内に記憶される補正データは、光路計算や
サンプル測定などに基づいて決定されるケースが多い。
したがって、補正データの値は、撮影光学系が設計通り
に製造されていることを前提としている。そのため、撮
影光学系を構成するレンズ群が偏心したり傾斜すると、
焦点検出データを完全に較正することができない。その
結果、複数の焦点検出エリア間に検出バラツキが、残存
する。

【０００５】このような撮影光学系の個体差に起因する
検出バラツキは、どの構成レンズがどのように変位して
いるかにより、複雑かつ多様に変化する。そのため、こ
の種の検出バラツキを焦点検出データから厳密に除去で
きないという問題点があった。さらに、撮影光学系を構
成するレンズ群の取り付け位置が経年変化すると、撮影
光学系の個体差に起因する検出バラツキがさらに拡大す
るという問題点もあった。

【０００６】このような個体差に起因する検出バラツキ
がある程度以上に大きくなると、合焦精度が低減して最
良像面が得られない。そのため、このような検出バラツ
キに対する厳密な較正が強く望まれていた。そこで、請
求項１に記載の焦点検出装置では、撮影光学系の個体差
に起因する検出バラツキを焦点検出データから簡便に除
去することができる焦点検出装置を提供することを目的
とする。

【０００７】請求項２に記載の焦点検出装置では、請求
項１の目的と併せて、撮影光学系の個体差に起因する検
出バラツキを焦点検出データから正確に除去することが
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３に記載の焦点検出装置では、請求項１の目的と併せ
て、複数の撮影光学系を交換使用する場合に好適な焦点
検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】請求項４に記載の焦点検出装置では、請求
項１の目的と併せて、操作者が焦点検出データを作意的
に補正して、独自の焦点調節を行う場合に好適な焦点検
出装置を提供することを目的とする。請求項５に記載の
較正方法は、請求項１に記載の焦点検出装置を簡便かつ
的確に較正する較正方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜３に
記載の発明に対応する原理ブロック図である。請求項１
に記載の発明は、撮影画面上に設定された複数の焦点検
出エリアについて、焦点検出データを検出する焦点検出
手段１と、外部からの操作入力に応じて、焦点検出手段
１から焦点検出データを取り込み、基準とする焦点検出
データとその他の焦点検出データとの差をオフセット値
として記憶するオフセット記憶手段２と、オフセット記
憶手段２に記憶されたオフセット値を用いて、焦点検出
手段１により検出される焦点検出データを較正する較正
手段３とを備えて構成する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の焦点検出装置において、オフセット記憶手段２は、撮
影画面中央の焦点検出エリアにおける焦点検出データを
基準とすることを特徴とする。請求項３に記載の発明
は、請求項１に記載の焦点検出装置において、オフセッ
ト記憶手段２は、記憶時における撮影光学系のＩＤデー
タと対応付けて、オフセット値を記憶し、較正手段３
は、較正時における撮影光学系のＩＤデータと対応する
オフセット値を選択して、焦点検出手段１により検出さ
れる焦点検出データを較正することを特徴とする。

【００１１】図２は、請求項４に記載の発明に対応する
原理ブロック図である。請求項４に記載の発明は、請求
項１に記載の焦点検出装置において、外部からの初期化
入力に応じて、オフセット記憶手段２に記憶されたオフ
セット値を初期化する初期化手段を備えて構成する。図
３は、請求項５に記載の発明に対応する流れ図である。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の焦点検出装置を較正するための較正方法であって、
「撮影光軸に対して垂直な平面」もしくは「焦点検出デ
ータを作意的に補正する際に基準とする撮影対象」に撮
影光学系を向けるステップと（図３Ｓ１，Ｓ３）、オフ
セット記憶手段２に対し操作入力を与えるステップと
（図３Ｓ２，Ｓ４）を包含する。

【００１３】（作用）請求項１にかかわる焦点検出装置
では、オフセット記憶手段２が、外部からの操作入力に
応答して、複数箇所の焦点検出データを取り込む。オフ
セット記憶手段２は、これらの焦点検出データの間で、
基準とする焦点検出データとその他の焦点検出データと
の差（オフセット値）を算出する。

【００１４】このように算出されたオフセット値は、焦
点検出データの検出バラツキを示す実測値であり、実際
に使用している撮影光学系の個体差を直接反映する。較
正手段３は、これらのオフセット値を用いて、焦点検出
データを較正することにより、撮影光学系の個体差に起
因する検出バラツキを除去する。請求項２にかかわる焦
点検出装置では、基準の焦点検出データとして、撮影画
面中央の焦点検出データを使用する。

【００１５】通常、光軸外の焦点検出データは、撮影光
学系の軸外収差（像面歪曲など）の影響を鋭敏に反映す
るため、撮影光学系の個体差に起因する検出バラツキが
大きく生じやすい。また、同様の理由から、光軸外で
は、検出バラツキの経年変化が大きく生じやすい。一
方、光軸近傍の焦点検出データは、軸外収差の影響など
を受けないため、撮影光学系の個体差に起因する検出バ
ラツキは小さい。また、同様の理由から、光軸近傍で
は、検出バラツキの経年変化も小さい。

【００１６】したがって、本発明のように、撮影画面中
央（光軸近傍）の焦点検出データを基準とすると、この
基準自体が大きく変化しないので、オフセット値は比較
的に安定した値となる。そのため、オフセット値の記憶
時から長期間にわたって、焦点検出データを正確に較正
することが可能となる。

【００１７】請求項３にかかわる焦点検出装置では、オ
フセット記憶手段２が、記憶時における撮影光学系のＩ
Ｄデータと対応付けて、オフセット値を記憶する。較正
手段３は、較正時における撮影光学系のＩＤデータと対
応するオフセット値を用いて、焦点検出データの較正を
行う。したがって、撮影光学系のＩＤデータに従って、
焦点検出データを適正に較正することができる。

【００１８】請求項４にかかわる焦点検出装置では、初
期化手段が、外部からの初期化入力に応じて、オフセッ
ト記憶手段２に記憶されたオフセット値を初期化する。
したがって、操作者は、特異な焦点検出データの較正を
一時的に実行した後に、速やかにそのオフセット値を消
去することが可能となる。請求項５にかかわる較正方法
では、まず、「撮影光軸に対して垂直な平面」もしくは
「焦点検出データを作意的に補正する際に基準とする撮
影対象」に撮影光学系を向ける。

【００１９】次に、オフセット記憶手段２に対し操作入
力を与えることにより、この時点における検出バラツキ
をオフセット値として記憶する。ここで、撮影光学系を
「撮影光軸に対して垂直な平面」に向けた場合、平面を
基準とした通常の較正が行われる。一方、撮影光学系を
「焦点検出データを作意的に補正する際に基準とする撮
影対象」に向けた場合、操作者独自の較正を行うことが
できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。図４は、請求項１〜５に対
応する実施形態を示す図である。図４において、カメラ
ボディ１１の前面には鏡筒１２が取り付けられ、鏡筒１
２の内部には撮影光学系１３が配置される。

【００２１】撮影光学系１３の光軸上には、ミラー１４
およびサブミラー１５が順に配置され、サブミラー１５
の反射方向には焦点検出部１６が配置される。この焦点
検出部１６の光電出力は、Ａ／Ｄ変換部１７を介してマ
イクロプロセッサ１８に接続される。このマイクロプロ
セッサ１８のＰＷＭ（パルス幅変調）出力は、ドライブ
回路を介してモータ１９に接続され、モータ１９の駆動
力は、鏡筒１２内のレンズ駆動機構２０に伝達される。
このレンズ駆動機構２０は、撮影光学系１３の焦点調節
用レンズ群を前後に繰り出す。

【００２２】モータ１９の駆動軸には、回転数を検出す
るエンコーダ２１が設置され、エンコーダ２１のパルス
出力は、マイクロプロセッサ１８に接続される。このマ
イクロプロセッサ１８には、レリーズ釦２２，設定釦２
３，解除釦２４および記憶部２５が各々接続される。上
記の設定釦２３は、デフォーカス量の較正に使用するオ
フセット値を取り込む際に操作する操作部材である。

【００２３】また、上記の解除釦２４は、これらのオフ
セット値を初期化する際に操作する操作部材である。マ
イクロプロセッサ１８の通信端子は、レンズマウント部
を介してレンズデータ記憶部２６に接続される。図５
は、焦点検出部１６の内部構成を示す分解斜視図であ
る。

【００２４】図５において、焦点検出部１６の上面に
は、レンズホルダ部５１が設けられ、レンズホルダ部５
１にコンデンサレンズ５２が嵌合される。このコンデン
サレンズ５２の上面には、遮光板５３が配置され、遮光
板５３には、焦点検出エリアの配置に合わせて視野マス
ク５３ａ〜ｅが穿孔される。この遮光板５３の上面に
は、赤外光を遮る赤外カットフィルタ５４が配置され
る。

【００２５】また、コンデンサレンズ５２の直下にはミ
ラー５５が斜めに配置され、ミラー５５の反射軸に沿っ
て、絞り板５７，レンズ板５８およびイメージセンサ５
９が順に配置される。イメージセンサ５９の光電出力
は、Ａ／Ｄ変換部１７を介してマイクロプロセッサ１８
に接続される。さらに、上記の絞り板５７には、焦点検
出エリアの配置に合わせて一対の開口部からなる絞りマ
スク５７ａ〜ｅがそれぞれ穿孔され、また、レンズ板５
８には、焦点検出エリアの配置に合わせて一対の結像レ
ンズからなるセパレータレンズ５８ａ〜ｅが一体に成形
される。

【００２６】また、イメージセンサ５９の受光面には、
焦点検出エリアの配置に合わせて一対の受光素子列から
なる受光部５９ａ〜ｅがそれぞれ形成される。なお、請
求項１〜３に記載の発明と本実施形態との対応関係につ
いては、焦点検出手段１は焦点検出部１６および「マイ
クロプロセッサ１８の焦点演算機能」に対応し、オフセ
ット記憶手段２は記憶部２５および「マイクロプロセッ
サ１８のオフセット算出機能」に対応し、較正手段３は
「マイクロプロセッサ１８の較正機能」に対応する。

【００２７】請求項４に記載の発明と本実施形態との対
応関係については、上述の対応関係に加えて、初期化手
段が「マイクロプロセッサ１８によるオフセット値の初
期化機能」に対応する。図６は、本実施形態の動作を説
明する流れ図である。以下、これらの図を用いて、本実
施形態の動作を説明する。

【００２８】まず、撮影光学系１３の透過光は、ミラー
１４の透過部を通過した後、サブミラー１５に反射され
て、焦点検出部１６内の遮光板５３近傍に結像する。遮
光板５３は、視野マスク５３ａ〜ｅを介して焦点検出エ
リア以外の光を遮蔽する。このようにして遮光板５３を
通過した光束は、コンデンサレンズ５２およびミラー５
５を介して、絞り板５７に到達する。

【００２９】絞り板５７では、絞りマスク５７ａ〜ｅを
介して光束が個別に瞳分割される。これらの分割光束
は、セパレータレンズ５８ａ〜ｅを介して個別にアオリ
結像され、イメージセンサ５９の受光面に複数対の光像
を形成する。このような状態において、設定釦２３が押
されると（図６Ｓ１）、マイクロプロセッサ１８は、ま
ず、レンズデータ記憶部２６とのデータ通信を行って、
撮影光学系１３のＩＤデータを取得する（図６Ｓ２）。

【００３０】次に、マイクロプロセッサ１８は、イメー
ジセンサ５９から光電出力を順次取り込む。マイクロプ
ロセッサ１８は、この光電出力に対して公知の相関演算
を施し、焦点検出エリアごとのデフォーカス量Ｄａ〜Ｄ
ｅを算出する（図６Ｓ３）。ここで、マイクロプロセッ
サ１８は、中央部のデフォーカス量Ｄｃとその他のデフ
ォーカス量とのオフセット値Ｍ１〜Ｍ４を次のように算
出する（図６Ｓ４）。

【００３１】Ｍ１＝Ｄａ−Ｄｃ・・・（１）Ｍ２＝Ｄｂ−Ｄｃ・・・（２）Ｍ３＝Ｄｄ−Ｄｃ・・・（３）Ｍ４＝Ｄｅ−Ｄｃ・・・（４）マイクロプロセッサ１８は、このオフセット値Ｍ１〜Ｍ
４を撮影光学系１３のＩＤデータと対応付けて記憶部２
５に記憶する（図６Ｓ４）。

【００３２】上記の動作により、オフセット値Ｍ１〜Ｍ
４の記憶が完了する。この場合、操作者が、撮影光学系
１３を「撮影光軸に対して垂直な平面」に向けた状態
で、設定釦２３を操作すると、平面を基準にしたオフセ
ット値Ｍ１〜Ｍ４が記憶される。一方、レリーズ釦２２
が半押しされると（図６Ｓ６）、マイクロプロセッサ１
８は、まず、レンズデータ記憶部２６とのデータ通信を
行って、撮影光学系１３のＩＤデータを取得する（図６
Ｓ７）。

【００３３】ここで、マイクロプロセッサ１８は、この
ＩＤデータと対応するオフセット値を記憶部２５から読
み出す（図６Ｓ８）。次に、マイクロプロセッサ１８
は、イメージセンサ５９から光電出力を順次取り込む。
マイクロプロセッサ１８は、この光電出力に対して公知
の相関演算を施し、焦点検出エリアごとのデフォーカス
量Ｄａ〜Ｄｅを算出する（図６Ｓ９）。

【００３４】ここで、マイクロプロセッサ１８は、デフ
ォーカス量Ｄａ〜Ｄｅから、オフセット値Ｍ１〜Ｍ４を
それぞれ減算することにより、Ｄａ′＝Ｄａ−Ｍ１・・・（５）Ｄｂ′＝Ｄｂ−Ｍ２・・・（６）Ｄｃ′＝Ｄｃ・・・（７）Ｄｄ′＝Ｄｄ−Ｍ３・・・（８）Ｄｅ′＝Ｄｅ−Ｍ４・・・（９）を算出し、較正後のデフォーカス量Ｄａ′〜Ｄｅ′を求
める（図６Ｓ１０）。

【００３５】マイクロプロセッサ１８は、この較正後の
デフォーカス量Ｄａ′〜Ｄｅ′に基づいて、公知の焦点
制御を実行する（図６Ｓ１１）。上記の動作により、デ
フォーカス量の較正が実行される。さらに、解除釦２４
が押されると（図６Ｓ１２）、マイクロプロセッサ１８
は、記憶部２５に記憶されたオフセット値を初期化する
（図６Ｓ１３）。

【００３６】以上説明した動作により、本実施形態の焦
点検出装置では、撮影光学系１３の個体差を反映したオ
フセット値に基づいて焦点検出データが較正される。そ
のため、撮影光学系１３の個体差に起因する検出バラツ
キを的確に較正することができる。また、オフセット値
の記憶を適時に更新することにより、検出バラツキの経
年変化を確実に除去することもできる。

【００３７】さらに、撮影画面中央の焦点検出データを
基準にしてオフセット値を算出するので、比較的安定し
たオフセット値を得ることができる。そのため、オフセ
ット値の記憶時から長期間にわたって、焦点検出データ
を正確に較正することができる。

【００３８】また、撮影光学系１３のＩＤデータに応じ
てオフセット値を選択するので、撮影光学系１３に適し
たデータ較正を行うことができる。なお、上述した実施
形態では、「撮影光軸に対して垂直な平面」に撮影光学
系１３を向けた状態で、オフセット値の記憶を行ってい
るが、そのような較正方法に限定されるものではない。
例えば、撮影光学系１３を「焦点検出データを作意的に
補正する際に基準とする撮影対象」に向けた状態で、オ
フセット値の記憶を行ってもよい。このような較正方法
では、操作者が撮影意図などに基づいて、焦点検出デー
タを独自に較正することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明では、撮影光学系の個体差を直接反映したオフセッ
ト値を用いて、焦点検出データを較正する。したがっ
て、撮影光学系の個体差に起因する検出バラツキを焦点
検出データから確実かつ簡便に除去することができる。

【００４０】また、随時にオフセット値の記憶を更新す
ることにより、検出バラツキの経年変化を確実かつ簡便
に除去することができる。請求項２に記載の発明では、
撮影画面中央の焦点検出データを基準にしてオフセット
値を算出する。この撮影画面中央（光軸近傍）の焦点検
出データは、軸外収差の影響を受けないため、長期間に
わたって正確で安定した値となる。請求項２に記載の発
明では、このように正確かつ安定した値を基準にするの
で、比較的安定したオフセット値を得ることができる。

【００４１】そのため、オフセット値の記憶時から長期
間にわたって、焦点検出データを正確に較正することが
できる。請求項３に記載の発明では、撮影光学系のＩＤ
データに応じてオフセット値を選択し、焦点検出データ
の較正に使用する。

【００４２】したがって、複数の撮影光学系を交換使用
する場合、装着中の撮影光学系に適したデータ較正を行
うことができる。請求項４に記載の発明では、初期化手
段を備えているので、操作者が特異な焦点検出データの
較正を一時的に実行した場合も、速やかにそのオフセッ
ト値を消去することができる。

【００４３】請求項５に記載の較正方法では、「撮影光
軸に対して垂直な平面」もしくは「焦点検出データを作
意的に補正する際に基準とする撮影対象」に撮影光学系
を向けた状態で、オフセット値の記憶を行う。したがっ
て、撮影光学系を「撮影光軸に対して垂直な平面」に向
けた場合には、平面を基準にした通常の較正を行うこと
ができる。

【００４４】一方、撮影光学系を「焦点検出データを作
意的に補正する際に基準とする撮影対象」に向けた場合
には、操作者独自の較正を行うことができる。以上説明
したように、本発明を適用したカメラシステムでは、操
作者が簡便かつ適宜に焦点検出データを較正することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜３に記載の発明に対応する原理ブロ
ック図である。

【図２】請求項４に記載の発明に対応する原理ブロック
図である。

【図３】請求項５に記載の発明に対応する流れ図であ
る。

【図４】請求項１〜５に対応する実施形態を示す図であ
る。

【図５】焦点検出部１６の内部構成を示す分解斜視図で
ある。

【図６】本実施形態の動作を説明する流れ図である。

【符号の説明】

１焦点検出手段２オフセット記憶手段３較正手段１１カメラボディ１２鏡筒１３撮影光学系１４ミラー１５サブミラー１６焦点検出部１７Ａ／Ｄ変換部１８マイクロプロセッサ１９モータ２０レンズ駆動機構２１エンコーダ２２レリーズ釦２３設定釦２４解除釦２５記憶部２６レンズデータ記憶部５１レンズホルダ部５２コンデンサレンズ５３遮光板５３ａ〜ｅ視野マスク５４赤外カットフィルタ５５ミラー５７絞り板５７ａ〜ｅ絞りマスク５８レンズ板５８ａ〜ｅセパレータレンズ５９イメージセンサ５９ａ〜ｅ受光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影画面上に設定された複数の焦点検出
エリアについて、焦点検出データを検出する焦点検出手
段と、外部からの操作入力に応じて、前記焦点検出手段から焦
点検出データを取り込み、基準とする焦点検出データと
その他の焦点検出データとの差をオフセット値として記
憶するオフセット記憶手段と、前記オフセット記憶手段に記憶されたオフセット値を用
いて、前記焦点検出手段により検出される焦点検出デー
タを較正する較正手段と、を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の焦点検出装置におい
て、前記オフセット記憶手段は、撮影画面中央の焦点検出エリアにおける焦点検出データ
を基準とすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】請求項１に記載の焦点検出装置におい
て、前記オフセット記憶手段は、記憶時における撮影光学系のＩＤデータと対応付けて、
前記オフセット値を記憶し、前記較正手段は、較正時における撮影光学系のＩＤデータと対応する前記
オフセット値を選択して、前記焦点検出手段により検出
される焦点検出データを較正することを特徴とする焦点
検出装置。
【請求項４】請求項１に記載の焦点検出装置におい
て、外部からの初期化入力に応じて、前記オフセット記憶手
段に記憶されたオフセット値を初期化する初期化手段を
備えたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】請求項１に記載の焦点検出装置を較正す
るための較正方法であって、「撮影光軸に対して垂直な平面」もしくは「焦点検出デ
ータを作意的に補正する際に基準とする撮影対象」に撮
影光学系を向け、前記オフセット記憶手段に対し前記操作入力を与えるこ
とを特徴とする較正方法。