JPS6162011A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、カメラ等の結像光学装置の物体像を光電変換
装置上に導き、該光電変換装置の出力から該結像光学装
置の焦点検出を行なう焦点検出装置に関する。

（発明の背景） 従来の焦点検出装置としては、例えば第５図および第６
図に示すようなものがある。

すなわち、焦点検出装置は、カメラのフィルム面１１と
ほぼ光学的に等価な位置に設けられた所定検出面６ａの
後方に記音され、撮影レンズ１２を通過した光束はクイ
ックリターンミラー１３を透過し、サブミラー１４によ
り光路を下方へ曲げられて所定検出面６ａに至る。

焦点検出装置は、所定検出面６ａ上に形成される撮影レ
ンズ１２の一次像を再結像する焦点検出光学装置７と、
焦点検出光学装置７の結像位置に設けられた光電変換装
置２と、光電変換装置２から得られたイメージ出力を処
理して、撮影レンズ１２の結像面と所定検出面６ａとの
差、即ちデフォーカス量を算出する演算装置３ｏと、こ
のデフォーカス量に基づいて駆動表示をする駆動表示装
置９とから構成されている。

第６図に示すように、前記焦点検出光学装置７は、所定
検出面６ａ上の空中像を光電変換装置２に含まれる一対
の光電変換素子アレイ２１０，２２０−ヒに再結像する
一対の再結像レンズ７１．７２により構成され、前記演
算装置３０は光電変換素子アレイ２１ｏ。

２２０のイメージ出力から光像の相対的ずれ量を検出し
てデフォーカス量を求める。

しかしながら、このような従来の焦点検出装置では、環
境の温度が変化すると、構成部材の伸縮等により光路長
が変化して、焦点検出誤差を生じてしまうという問題点
があった。

すなわち、従来の焦点検出装置では、例えば、サブミラ
ー１４の位置あるいは傾きが機械的支持部材の熱膨張等
で変化し、フィルム面Ｆと所定検出面６ａとの光路長が
数１０ｇ狂えば、その量がそのまま焦点検出誤差となっ
てしまったり、あるいは、−・対の再結像レンズ７１．
７２および一対の光電変換素子アレイ２］０，２２０を
保持する機械部品の温度変化にともなう熱膨張の影響や
、再結像レンズ７１゜７２をプラスチックにより構成し
た場合には特に、それらの温度変化に伴なう熱膨張と屈
設率変化の影響で、前記デフォーカス量が温度変化の影
響を受け、焦点検出誤差を生じてしまうという問題点が
あった。

第７図は前記焦点検出光学装置７の別の従来例であり、
本出願人による特開昭５９−４２５０７号公報に開示さ
れた反射型再結像光学系を示している。

この反射型再結像光学系は、透明な４つのブロック７１
０，７２０，７３０，７４０により構成され、前記所定
検出面６ａに設けられた遮光板７５０の開口？５１から
の光束は、ブロック７２０の底面の反射面７２１で反射
され、ブロック７３０の反射面７３１で更に反射されて
凹面鏡７８１，７８２へ向い、凹面鏡７８１．７Ｆ３２
で反射偏向された光束は、光透過部７７１，７７２を通
って二次像面検出領域７８１，７８２に二次像を形成す
るようにしたものである。

しかしながら、このような反射型再結像光学系を用いた
場合においても、前記ブロック７１０〜７４０の一部を
プラスチック等で構成すると、前記デフォーカス量が温
度変化の影響を受け、焦点検出誤差を生じてしまうとい
う問題点があった。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、温度変化の影響を受けずに、精度の良い焦点検
出を行なえる焦点検出装置を提供することを目的として
いる。

（発明の概要） かかる目的を達成するため、この発明では、第１図に示
すように、結像光学装置１の物体像を光電変換装置２」
―に導き、該光電変換装置２の出力から、該結像光学装
置１の焦点検出を行なう焦点検出装置において、前記結
像光学装置１の結像面と所定検出面との差、即ちデフォ
ーカス量を前記光電変換装置２の出力から検出するデフ
ォーカス量演算手段３と、温度に対応した出力を発する
温度検出手段４と、該温度検出手段の出力に基づいて前
記デフォーカス量演算手段３の演算内容または出力を補
正する補正手段５とを設けて成り、前記補正手段５は前
記温度検出手段４の出力から温度変化による前記デフォ
ーカス量の変化量を算出し該変化量を破線矢印で示すよ
うにデフォーカス量演算手段３に送ってその演算内容を
補正したり、または実線矢印で示すようにデフォーカス
量演算手段３からの出力を前記変化量で補正するように
したものである。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。な
お、従来例と同様の部位には同一符号を付する。

第２図〜第４図は本発明の一実施例を示している。

第２図に示すように、焦点検出装置の焦点検出光学装置
６はカメラのフィルム面１１とほぼ光学的に等価な位置
に設けられた所定検出面６ａの後方に配置され、撮影レ
ンズ１２を通過した光束はクイックリターンミラー１３
を透過し、サブミラー１４により光路を下方へ曲げられ
て所定検出面６ａに至る。

撮影レンズ１２．クイックリターンミラー１３．サブミ
ラー１４およびフィルム面１１によって前記結像光学装
置１が構成される。

所定検出面６ａ−トに形成される撮影レンズ１２の一次
像を再結像する焦点検出光学装置７としては、第６図あ
るいは第７図に示すような光学系が用いられる。

第２図において、２は光電変換装置であり、一対のＣＣ
Ｄ系イメージセンサ（以下、単にイメージセンサと呼ぶ
）　２１．２２が含まれている。

イメージセンサ２１，２２は焦点検出光学装置７の結像
面に配置され、各イメージセンサ２１，２２の上にはそ
れぞれ被写体像が形成される。イメージセンサ２１．２
２の一部は遮光されてオプティカルブラック部２１ａ　
、　２２ａが形成されている。

イメージセンサ２１，２２は、　Ａ／Ｄ変換部２３を介
してマイクロプロセッサ５０のデータメモリ手段５１に
接続されており、イメージセンサ２１，２２のイメージ
出力は所定の蓄積時間の後時系列的に転送され、Ａ／Ｄ
変換部２３を介してマイクロプロセッサ５０のデータメ
モリ手段５１に記憶される。

イメージセンサ２１，２２は前記の構成を持つ為、オプ
ティカルブラック部２１ａ、２２ａに相当する画素の出
力が暗電流の大きさを反映している。

イメージセンサ２１，２２からは第３図に示すような出
力が転送される。第３図において縦軸に出力電圧、横軸
に時間をとると、まず初めイメージセンサ出力を転送す
る為の不図示のシフトシスタ一部の空の出力２Ａが現わ
れ、続いてオプティカルブラック部２１ａ、２２ａの出
力２Ｂが現われ、最後にイメージセンサ２Ｃが現われる
。従って暗電流の大きさは正確には第３図のＶｄで示さ
れる量で、オプティカルブラック部２１ａ、２２ａの出
力２Ｂの出力電圧とシフトレジスタ一部の出力２Ａの出
力電圧の差として与えられる。

具体的にはこのＶｄを求める為に、Ａ／Ｄ変換の際の基
準レベルとしてシフトレジスタ一部の出力２Ａの出力電
圧をホールドして行なうこともできるし、あるいはシフ
トレジスタ一部の出力２Ａの電位もＡ／Ｄ変換して読み
とり、マイクロプロセッサ５０内で差を求めるようにし
てもよい。

この実施例ではオプティカルブラック部２１ａ。

２２ａが温度検出手段４として機能しているわけである
が、このオプティカルブラック部２１ａ、２２ａは第２
図のごとくイメージセンサ２１，２２の一方の端に設け
られるのが普通であり、通常このオプティカルブラック
部２１ａ、２２ａの出力はイメージ出力２Ｃの黒基準と
して用いられる。

本実施例のようにオプティカルブラック部２１ａ。

２２ａの出力から温度をモニターしようとする場合には
、室温で暗電流による蓄積電荷量が検出可能となる程の
蓄積時間をとると、非常に暗い場合を除いてはイメージ
出力２Ｃの部分は飽和してしまい、ブルーミングやスメ
ア等の問題が生じる。

これら余剰電荷のまわり込みのオプティカルブラック部
２１ａ、２２ａへの影響に関してはオプティカルブラッ
ク部２１ａ、２２ａの出力が転送の初めに出力される場
合の方がイメージ出力の後に送り出される場合より少な
いのでオプティカルブラック部２１ａ、２２ａの出力を
イメージ出力２Ｃより先に出力することが好ましい。

しかしオプティカルブラック部２１ａ、２２ａがイメー
ジ出力部に隣接している場合は余剰電荷の影響を完全に
は避は難いので両者の間にダミー画素を入れるのが好ま
しく、さらにイメージセンサ部とは全く離れた場所にオ
プティカルブラック部２１ａ。

２２ａを設ければもっとも良い。

又暗電流モニタの感度を一部げるには暗電流モニタ用の
オプティカルブラック部２１ａ、２２ａの画素の大きさ
を大きくすれば良い。

また、第２図に示すように、前記マイクロプロセッサ５
０には、前記データメモリ手段５１の外に、デフォーカ
ス量演算手段３．補正手段５および制御手段５２が設け
られている。

デフォーカス量演算手段３は、イメージセンサ２１．２
２のイメージ出力２Ｃからイメージセンサ２１゜２２上
に形成される光像の相対的ずれ量を検出する。

前記補正手段５は、前記暗電流に相当する電圧Ｖｄに対
応する値すなわち暗電流対応値Ｘｄをオプティカルブラ
ック部２１ａ、２２ａに相当するデータの入ったデータ
メモリ手段５１のメモリ部からとり出し、この暗電流対
応値Ｘｄから温度ｔを、暗電流がｒ　’Ｃごとに２倍に
なるという関係を用いて、により算出する。ここで、　
ｔｏは基準温度、例えば２０℃であり、ＸｄＯは１＝１
０のときのＸｄの値である。

なお、前記暗電流対応値Ｘｄを求める際に、シフトレジ
スタ部の電位を基準としていない場合には、シフ）・レ
ジスタ部の出力２Ａに相当するデータを差し引いて暗電
流対応値Ｘｄを求める。

また、補正手段５は、温度ｔから温度変化によるデフォ
ーカス誤差ΔＰを算出する。

ΔＰ　＝　ｆ　（ｔ）であり、この関数形ｆ　（ｔ）は
誤差の発生原因により異なるので最終的には実験的に求
め、その求められた関係形を記憶しておいて温度ｔに対
するデフォーカス誤差ΔＰを求める。

しかし怜通は基準温度ｔＯのＬ下の２０〜３０’Ｏの使
用範囲では温度ｔとデフォーカス誤差ΔＰとの関係は線
形に近似できるのでその場合には ΔＰ　　＝　　ｋ（ｔ−ｔｏ　） となる。ここでｋは焦点検出装置とか結像光学装置によ
り決まる比例定数であり、基準温度ｔｏの時にデフォー
カス誤差ΔＰが零となるように焦点検出装置は調整され
ているものとする。

さらに、前記補正手段５はデフォーカス誤差ΔＰを記憶
しておき、デフォーカス昂−演算手段３の出力（デフォ
ーカス量Ｐ）にデフォーカス誤差ΔＰを加算して補正す
る。

前記制御手段５２はセンサー駆動手段２４を介して光電
変換装置２に接続されており、暗電流測定の為の電荷蓄
積時間Ｔｄをカウンターにセットしてセンサー駆動手段
２４に蓄積開始を指示し、上記カウンターが零となった
詩にセンサー駆動手段２４に転送開始を指示する。セン
サー駆動手段２４はこの指示にもとずいて光電変換装置
２の駆動を制御する。

前記マイクロプロセッサ５０には、リセット手段８と、
補正手段５により補正されたデフォーカス＠ｐｒにより
撮影レンズ１２の駆動あるいはその駆動方向の表示を行
なう駆動表示手段９０とが接続されている。

次に、１−記構成を有する焦点検出装置の動作を第４図
のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ■では、リセット手段８によりマイクロ
プロセッサ５０がリセットされる。

次いでステップ■では、制御手段５２は暗電流測定の為
の電荷蓄積時間Ｔｄをカウンターにセットしてセンサー
駆動手段２４に蓄積開始を指示し、上記カウンターが零
になった時にセンサー駆動手段２４に転送開始を指示す
る。センサー駆動手段２４はこの指示にもとづいて光電
変換装置２の駆動を制御する。

ステップ■では、光電変換装置２からのデータがＡＩＤ
変換部２３を介してデータメモリ手段５１に転送され、
記憶される。

ステップ■では、補正手段５が、暗電流に相当する゛重
圧Ｖｄに対応する暗電流対応値Ｘｄを、オプティカルブ
ラック部２１ａ、２２ａに相当するデータの入ったデー
タメモリ手段５１のメモリ部からとり出す。

ステップ■では、補正手段５が、前記（１）式に基づい
て暗電流対応値Ｘｄから温度ｔを算出する。

ステップ■では、補正手段５が温度ｔからデフォーカス
誤差ΔＰを、前述した方法あるいは前記（２）式に基づ
いて算出する。

ステップ■ではこうして求められたデフォーカス誤差Δ
Ｐを補正手段５に記憶しておき、これ以後各回のデフォ
ーカス量Ｐの演算結果にこの値を加算して補正する。

ステップ■、■、［相］は通常の焦点検出の動作である
。この通常動作においての蓄積時間の決定は公知の方法
にもとすいて行なわれる。

即ち、光電変換デバイスがイメージセンサに蓄積された
平均電荷をモニタしてこれが所定量になると自動的に電
荷蓄積を終了して転送するようにしてもよいし、前回の
結果を用いて次回の積分時間をソフトウェアでコントロ
ールしてもよい。

いずれにせよ、このようにしてデフォーカス量Ｐがデフ
ォーカス量演算手段３によりステップ［相］で求められ
ると、補正手段５はステ・ンプ■で補正されたデフォー
カス量ＦＴをＦＴ＝Ｐ＋ΔＰにより算出する。そしてス
テ・ンプ＠でこのデフォーカスｒｉ＋ｒＰ　Ｔ　Ｉ外部
へ出力する。駆動表示手段８０はこのＦＴの値により９
動表示を行なう。

その後は再びステップ■にもどって同じサイクルをくり
返す。

暗電流モニタ用の電荷蓄積時間Ｔｄはデバイスにもよる
が、例えば０．１〜１　ｓｅｃ程度の値である。

上記の実施例では、電荷蓄積時間Ｔｄとして１つの値の
みを用いたが、初めは電荷蓄積時間Ｔｄ〇−０，１ｓｅ
ｃとして暗電流をモニタし、暗電流出力が不十分な時に
は電荷蓄積時間Ｔｄ’　＝　１　ｓｅｃとして再度暗電
流をモニタする等、複数回蓄積時間を変えて行なうこと
も可能である。

この場合、電荷蓄積時間ＴｄＯの蓄積時間を基準に（１
）式が作られているとすれば、他の蓄積時間の場合に適
用する為にはＴｄｏの場合に換算した値を使えばよく、
蓄積時間が電荷蓄積時間Ｔｄ’の時にはその時の暗電流
対応値Ｘｄの値にＴｄ０／Ｔｄｌを掛けたものを新たに
暗電流対応値Ｘｄとして（１）式に代入すればよい。

また、暗いときには蓄積時間Ｔが長くなっているので、
ステップ■〜■の通常のループにおけるオプティカルブ
ラック部２＋ａ、２２ａの出力２Ｂに関する暗電流対応
値Ｘｄを用いても温度を決めることが可能である。

この場合も、（１）式が電荷蓄積時間ＴｄＯの蓄積時間
を基準に作られているとしたなら、蓄積時間Ｔの時の暗
電流対応値Ｘｄの値にＴｄ０／Ｔを掛けた値を（１）式
における暗電流対応値Ｘｄとして計算すればよい。

なお、上記実施例では、デフォーカス量の油質結果に対
して補正を加える場合を述べたが、もちろんデフォーカ
ス量が算出される前の段階すなわち像ずれ隈に対して温
度による補正を加えてからデフォーカス量を演算しても
よい。

（発明の効果） 本発明に係る焦点検出装置によれば、温度に対応した出
力を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の出力
に基づいてデフォーカス量を補正する補正手段とを設け
たので、温度変化の影響を受けずに、精度のよい焦点検
出が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、第
２図〜第４図は本発明の一実施例を示しており、第２図
は全体的な配置図、第３図はＣＣＤ系イメージセンサの
出力図、第４図は動作を説明するためのフローチャート
、第５図および第６図は従来例を示しており、第５図は
全体的な配置図、第６図は焦点検出光学装置を示す該略
図、第７図は焦点検出光学装置の他の例を示す斜視図で
ある。 １・・・結像光学装置　　　２・・・光電変換装性３・
・・デフォーカス量演算手段 ４・・・温度検出手段　　　５・・・補正手段８ａ・・
・所定検出面 第１図 第２図 第３図 １ｒ 第４図 ■　ソヒ伴 ■監積時旬ＡＴｄｌ：ずｂ ■　協墳終ＪやＥうξり転進（ ■　ロＰＣ秘−ｊボξ１ト、と９ヒニタ′１ろｒ　　暗
ａ胤量に；昌胆− 第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像光学装置の物体像を光電変換装置上に導き、
   該光電変換装置の出力から、該結像光学装置の焦点検出
   を行なう焦点検出装置において、前記結像光学装置の結
   像面と所定検出面との差、即ちデフオーカス量を前記光
   電変換装置の出力から検出するデフオーカス量演算手段
   と、温度に対応した出力を発する温度検出手段と、該温
   度検出手段の出力に基づいて前記デフオーカス量演算手
   段の演算内容または出力を補正する補正手段とを設けた
   ことを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記光電変換装置はＣＣＤ形イメージセンサを有
   しており、前記温度検出手段は該イメージセンサの暗電
   流をモニタすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の焦点検出装置。