JPH11281877A - 焦点位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用するレンズの開放Ｆ値に応じた測距精度
で被写体又は被写体の部分に合焦可能な焦点位置検出装
置を提供する。 【解決手段】 画面中央部にある同じ被写体又は被写体
の同じ部分に対して合焦させるために、撮像光学系２０
１の第１の開放Ｆ値（例えばＦ６．７）の瞳３０を透過
した光束３０Ａ及び３０Ｂ等に対応した基線長の短い第
１の測距センサ群１４６ａ〜１４６ｄと、撮像光学系２
０１の第２の開放Ｆ値（例えばＦ２．８）の瞳５０を透
過した光束５０Ａ及び５０Ｂ等に対応した基線長の長い
第２の測距センサ群２４６ａ〜２４６ｄを設け、第２の
開放Ｆ値及びそれよりも開放Ｆ値の小さい撮像光学系が
装着された場合に第１の測距センサ群１４６ａ〜１４６
ｄ及び第２の測距センサ群２４６ａ〜２４６ｄを用いて
撮像光学系の合焦動作を行い、第２の開放Ｆ値よりも大
きな開放Ｆ値の撮像光学系が装着された場合に第１の測
距センサ群１４６ａ〜１４６ｄを用いて撮像光学系２０
１の合焦動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＦ一眼レフカメ
ラ等に用いられる撮像光学系の焦点位置検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＡＦ一眼レフカメラ等に用い
られている焦点位置検出装置の基本的構成を図２１及び
図２２を用いて説明する。図２１に示すように、焦点位
置検出装置２０は、撮像光学系１０の予定焦点面１１の
後方に設けられており、撮像光学系１０を通過した光束
を集光するコンデンサレンズ２１と、絞りマスク２２
と、再結像レンズ２３と、ＣＣＤラインセンサ等の光電
変換素子アレイ２４と、光電変換素子アレイ２４上に結
像された２つの被写体像の相対的な位置関係を検出する
ことにより合焦位置からのずれ量及びずれの方向を演算
する演算回路２５等で構成されている。

【０００３】撮像光学系１０の焦点位置が被写体に一致
している、すなわち合焦している場合、光電変換素子ア
レイ２４上に結像された２つの被写体像の間隔は一定
（合焦時の間隔をＬ０とする）であり、いわゆる前ピン
の場合の２つの被写体像の間隔はＬ０よりも狭く、一方
いわゆる後ピンの場合の２つの被写体像の間隔はＬ０よ
りも広い。従って、光電変換素子アレイ２４上の２つの
被写体像の間隔を検出することにより合焦又は非合焦を
知ることができると共に、非合焦状態ではデフォーカス
の量と方向を知ることができる。

【０００４】ＡＦ一眼レフカメラは、さまざまな焦点距
離や開放Ｆ値の撮像光学系を有するレンズ（撮像光学
系、絞り機構、撮像光学系の繰り出し機構等を含む完成
品としての交換レンズ）を装着することができる。図２
２において、実線で示すような開放Ｆ値がＦ２．８やＦ
４等のように小さい（明るい）撮像光学系１０ａを用い
た場合よりも、一点鎖線で示すような開放Ｆ値がＦ５．
６やＦ６．７等のように大きい（暗い）撮像光学系１０
ｂを用いた場合の方が、絞りマスク２２の位置に達する
被写体からの光束の断面径（撮像光学系の瞳の径）が小
さい。従って、絞りマスク２２の一対の開口部２２ａの
位置は、このカメラにおいて使用可能な全ての交換レン
ズに対応できるように、最も開放Ｆ値の大きい撮像光学
系（例えばＦ６．７）に対応するように設けられてい
る。

【０００５】一方、焦点距離が同じ場合、開放Ｆ値の小
さい撮像光学系ほど被写界深度が浅く、高い合焦精度が
要求される。絞りマスク、再結像レンズ及び光電変換素
子アレイ等で構成される測距センサの基線長と測距精度
との関係について、図２３を用いて説明する。図２３に
おいて、Ｆはフィルム面、Ｌは光軸、Ｏは光軸Ｌとフィ
ルム面Ｆの交点、Ｐは光軸上の像の位置、Ｄはデフォー
カス量、ｄ１及びｄ２はそれぞれデフォーカス量Ｄに対
する光電変換素子アレイ上での像の移動量、Ｒ１、Ｒ
１’、Ｒ２及びＲ２’はそれぞれ再結像レンズ、Ｓ１及
びＳ１’は基線長Ｔ１の光電変換素子アレイ（測距セン
サ）を構成するアイランド、Ｓ２及びＳ２’は基線長Ｔ
２（Ｔ２＞Ｔ１）の光電変換素子アレイを構成するアイ
ランドを示す。

【０００６】撮像光学系（図示せず）により、光軸上の
物体が点Ｐに結像されているとすると、点Ｐ通過した光
束は、再結像レンズＲ１、Ｒ１’、Ｒ２及びＲ２’によ
りアイランドＳ１、Ｓ１’、Ｓ２及びＳ２’に入射す
る。次に、撮像光学系を移動させて物体の像が点Ｏに移
動すると、光軸Ｌに近いアイランドＳ１及びＳ１’上で
は像はｄ１だけ移動し、光軸Ｌから離れたアイランドＳ
２及びＳ２’上では像はｄ２（ｄ２＞ｄ１）だけ移動す
る。すなわち、デフォーカス量Ｄを一定とすると、光電
変換素子のアイランドが光軸から離れているほどその上
の像の移動量が大きくなる。さらに、各アイランドの画
素の大きさを一定とすると、光軸Ｌから離れたアイラン
ドＳ２及びＳ２’を用いた方が、光軸Ｌに近いアイラン
ドＳ１及びＳ１’を用いるよりも、焦点検出精度は高く
なる。すなわち、測距センサの基線長が長いほど焦点検
出精度が高い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焦点位置検出装置では、使用可能な交換レンズのうち最
も開放Ｆ値の大きい（瞳径の最も小さい）撮像光学系に
対応しており、絞りマスク２２の開口部２２ａ、再結像
レンズ２３及び光電変換素子アレイ２４等は、最も開放
Ｆ値の大きい撮像光学系の瞳を透過した光束が到達しう
る領域（光軸近傍の比較的狭い領域）内に配置されてい
る。そのため、絞りマスク２２、再結像レンズ２３及び
光電変換素子アレイ２４等で構成される測距センサの基
線長には一定の限界がある。

【０００８】従来の焦点位置検出装置を用いたＡＦ一眼
レフカメラ等に開放Ｆ値の小さい（瞳径の大きい）撮像
光学系を有するレンズを装着した場合、撮像光学系の瞳
を透過した光束が到達しうる領域が広く、測距センサの
基線長を長くすることが可能であるにもかかわらず、基
線長の短い測距センサで測距を行わなければならず、撮
像光学系の開放Ｆ値に適した測距精度を得ることができ
ないという問題点を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来例の問題を解決するた
めになされたものであり、使用するレンズの撮像光学系
の開放Ｆ値に応じた測距精度で被写体に合焦可能な焦点
位置検出装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の焦点位置検出装置は、第１の開放Ｆ値の撮
像光学系により被写体からの光束が到達しうる第１の範
囲内に設けられ、互いに直交するように配置された２つ
の測距センサからなる第１の十字センサを含む第１の測
距センサ群と、第１の開放Ｆ値よりも小さな第２の開放
Ｆ値の撮像光学系により前記被写体からの光束が到達し
うる第２の領域内に設けられ、互いに直交するように配
置された２つの測距センサからなる第２の十字センサを
含む第２の測距センサ群とを具備し、第２の開放Ｆ値及
びそれよりも開放Ｆ値の小さい撮像光学系が装着された
場合に第１の測距センサ群及び第２の測距センサ群を用
いて撮像光学系の合焦動作を行い、第２の開放Ｆ値より
も大きな開放Ｆ値の撮像光学系が装着された場合に第１
の測距センサ群を用いて撮像光学系の合焦動作を行う。

【００１１】例えば第１の開放Ｆ値をＦ６．７、第２の
開放Ｆ値をＦ２．８とすると、開放Ｆ値がＦ２やＦ２．
８等のように開放Ｆ値近傍の絞り値で被写界深度が浅い
撮像光学系が装着された場合、第１の測距センサ群及び
第２の測距センサ群の両方の測距センサに被写体からの
光束が到達するので、これら全ての測距センサ群を用い
て合焦動作を行う。一方、開放Ｆ値がＦ４やＦ５．６等
のように第２の開放Ｆ値よりも大きな開放Ｆ値の撮像光
学系が装着された場合、第２の測距センサ群には被写体
からの光束が到達しないので、第１の測距センサ群を用
いてレンズの合焦動作を行う。後者の場合、従来例と変
わらないが、前者の場合、画面中心よりもより離れた位
置に設けられている基線長の長い第２の測距センサ群を
用いて被写体に撮像光学系の焦点を合わせることがで
き、測距精度の高い合焦動作を行うことが可能となる。

【００１２】また、第１の十字センサと第２の十字セン
サは、共に撮像光学系の光軸を中心として配置され、互
いに一定の角度をなすように配置されているように構成
しても良い。また、第２の測距センサ群は第１の測距セ
ンサ群よりも撮像光学系の光軸から離れた位置に設けら
れているように構成しても良い。また、第１の測距セン
サ群及び第２の測距センサ群は、それぞれ光電変換素子
アレイを含み、各光電変換素子アレイは同一チップ上に
形成されているように構成しても良い。さらに、第１の
測距センサ群及び第２の測距センサ群はさらに再結像レ
ンズ群を含み、第１の十字センサに対応する４つの第１
の再結像レンズ群は、撮像光学系の光軸を中心として放
射状に一体的に結合配置され、第２の十字センサ群に対
応する４つの第２の再結像レンズ群は、撮像光学系の光
軸を中心として第１の再結像レンズ群の外側に放射状に
分散配置されているように構成しても良い。これらの構
成により、第１の測距センサ及び第２の測距センサをワ
ンチップ化することができ、装置の小型化及び組立誤差
の低減を計ることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の焦点位置検出装置の各実
施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ま
ず、本発明の焦点位置検出装置の各実施形態が用いられ
るＡＦ一眼レフカメラの一構成例を図１に示す。

【００１４】カメラボディ１００のほぼ中央には、光軸
Ｌに対して略４５度傾斜した主ミラー１１１、主ミラー
１１１の背面に設けられ、主ミラー１１１の傾斜に対し
て略９０度傾斜した補助ミラー１１２等を具備するミラ
ーボックス１１０が設けられている。ミラーボックス１
１０の上部には、焦点板１２１、プリズム１２２、接眼
レンズ１２３、表示素子１２４等を具備するファインダ
ー１２０が設けられている。ファインダー１２０の上部
には、フラッシュ光を発光させるための発光ユニット１
７０が設けられている。

【００１５】ミラーボックス１１０の底部（ファインダ
１２０とは反対側）には、焦点位置検出装置１４０、調
光センサ１５０、ＡＦ駆動ユニット１６０、及び必要に
応じてリレーレンズ１５１等が設けられている。ミラー
ボックス１１０の背面（レンズ２００とは反対側）とフ
ィルム面１との間には、シャッターユニット１３０が設
けられている。ＡＦＣＰＵ３０１及び配線３０２等が設
けられたフレキシブルプリント基板３００は、カメラボ
ディ１００の隙間等に設けられている。

【００１６】レンズ２００は、撮像光学系２０１、撮像
光学系２０１を保持する鏡胴２０２、鏡胴２０２を光軸
Ｌに平行な方向Ａに駆動するレンズ駆動機構２０３、レ
ンズの焦点距離、Ｆ値（開放Ｆ値、ＡＦ用開放Ｆ値、最
小Ｆ値等）等を記憶し、カメラボディ１００側のＡＦＣ
ＰＵ３０１に出力するレンズＣＰＵ２０４等を具備す
る。なお、以下の各実施形態の説明において、レンズ２
００の撮像光学系２０１は第１の開放Ｆ値（例えばＦ
６．７）と同じ又はそれよりも小さい開放Ｆ値を有し、
オートフォーカス可能とする。

【００１７】なお、ＡＦ用開放Ｆ値とは自動焦点調節の
際に用いる開放Ｆ値であり、必ずしも実際の撮像光学系
の開放Ｆ値とは一致しない。例えば接写用の５０ｍｍ／
Ｆ２．８のレンズでは、ＡＦ用開放Ｆ値としてＦ５．６
を用いる。従って、撮像光学系の第１の開放Ｆ値及び第
２の開放Ｆ値とは、それぞれ撮像光学系の開放Ｆ値及び
ＡＦ用の開放Ｆ値の両方を含む広い概念である。

【００１８】主ミラー１１１は、撮像光学系２０１によ
る光束の大部分を焦点板１２１方向に反射し、残りの部
分を透過させる。補助ミラー１１２は主ミラー１１１を
透過した光束を焦点位置検出装置１４０に導く。プリズ
ム１２２は、焦点板１２１上の像の左右を反転させ接眼
部レンズ１２３を介して撮影者の目に導く。

【００１９】プリズム１２２の出射面近傍には、測光ユ
ニット１８０が設けられている。測光ユニット１８０
は、集光レンズ及びフォトダイオード等の光電変換素子
を含み、被写体２の輝度に対応する信号をＡＦＣＰＵ３
０１に出力する。表示素子１２４は、発光ダイオード等
の発光素子及び液晶表示素子等を含み、レンズの焦点が
被写体２に合っている状態（合焦状態）や、シャッター
速度、レンズの絞り値等を表示する。

【００２０】発光ユニット１７０は、発光エネルギーを
蓄積するためのコンデンサ（図示せず）、コンデンサを
充電するための充電回路（図示せず）、コンデンサに蓄
積された電気エネルギーを放電し、光エネルギーに変換
する発光管１７１、発光管１７１によるフラッシュ光を
カメラ前方に反射する反射板１７２、フラッシュ光を所
定の範囲に集光又は拡散するためのフレネルレンズ１７
３等を具備する。調光センサ１５０は、例えば集光レン
ズ及びフォトダイオード等の光電変換素子を含み、発光
ユニット１７０によるフラッシュ光の発光中に、フィル
ム１からの反射光を検出し、その光量に対応する信号を
ＡＦＣＰＵ３０１に出力する。ＡＦＣＰＵ３０１は、調
光センサ１５０からの信号に基づいて、フィルム１の露
光量が所定値に達したと判断すると、発光ユニット１７
０の発光を停止させる。

【００２１】ＡＦ駆動ユニット１６０は、ＤＣモータ
ー、ステッピングモータ、超音波モータ等のアクチュエ
ータ、アクチュエータの回転方向及び回転数等を検出し
てＡＦＣＰＵ３０１に出力するエンコーダ、アクチュエ
ータの回転数を減速するための減速系等（図示せず）を
含み、出力軸１６１を介してレンズ駆動機構２０３に連
結されている。レンズ駆動機構２０３は、例えばヘリコ
イド及びヘリコイドを回転させるギヤ等（図示せず）で
構成され、ＡＦ駆動ユニット１６０のアクチュエータの
駆動力により、撮像光学系２０１及び鏡胴２０２を一体
的に矢印Ａ方向に移動させる。撮像光学系２０１及び鏡
胴２０２の移動方向及び移動量は、それぞれアクチュエ
ータの回転方向及び回転数に従う。

【００２２】（第１の実施形態）本発明の焦点位置検出
装置の第１の実施形態について、図２から図８を参照し
つつ説明する。

【００２３】図２に示す焦点位置検出装置１４０におい
て、視野マスク１４１は、撮像光学系２０１からの距離
がフィルム１と相対的に等しい位置の近傍に設けられて
おり、撮像光学系２０１からの入射光束のうち、焦点位
置検出装置１４０に入射する光束を制限する。視野マス
ク１４１は、後述する各測距領域３１〜３４、４１及び
４２（図３参照）に対応する５つの開口１４１ａ〜１４
１ｅを有する。

【００２４】視野マスク１４１の後方には、視野マスク
１４１の各開口１４１ａ〜１４１ｅに対応する５つのコ
ンデンサレンズ群１４２ａ〜１４２ｅを一体化したコン
デンサレンズ１４２が設けられている。また、コンデン
サレンズ１４２の後方にはミラー１４３が設けられてお
り、視野マスク１４１及びコンデンサレンズ１４２を透
過した光束を、複数の開口を有する絞りマスク１４４、
複数の再結像レンズ群を一体化したレンズアレイ１４５
及び複数の光電変換素子アレイ群を一体化した検出素子
１４６に入射させる。

【００２５】さらに、視野マスク１４１、コンデンサレ
ンズ１４２、ミラー１４３、絞りマスク１４４、レンズ
アレイ１４５及び検出素子１４６は、図示しないフレー
ム等に一体的に結合され、モジュール化されている。ま
た、各測距領域３１〜３４、４１及び４２に対応する絞
りマスク、再結像レンズ及び光電変換素子アレイは、そ
れぞれ測距センサを構成する。なお、以下の実施形態に
おいても同様である。

【００２６】第１の実施形態の場合、装着されたレンズ
２００の撮像光学系２０１の開放Ｆ値に応じて、最適な
測距精度を実現すべく、例えば図３において画面中央部
に、第１の開放Ｆ値（例えばＦ６．７）に対応した第１
の測距領域群３１〜３４の内、画面縦方向及び横方向に
それぞれ平行な測距領域群３１及び３２（第１の十字セ
ンサ）と、第２の開放Ｆ値（例えばＦ２．８）に対応
し、かつ画面縦方向又は横方向に対して略４５度をなす
（ハッチングを施した）第２の測距領域群４１及び４２
（第２の十字センサ）を設定している。

【００２７】第１の測距領域群３１〜３４はそれぞれ第
１の開放Ｆ値の撮像光学系２０１の瞳を通過した被写体
からの光束（以下、測距用光束とする）が到達しうる範
囲内に設定されている。また、第１の測距領域群の内、
測距領域３３及び３４は、それぞれ画面中心から離れた
位置にある被写体又は被写体の部分に合焦させるために
用いられる。

【００２８】第１の測距領域群３１〜３４に対応する第
１の測距センサ群は、装着されたレンズ２００の撮像光
学系２０１の開放Ｆ値に関わらず、常に使用される。ま
た、第２の測距領域群４１及び４２に対応する第２の測
距センサ群は、第２の開放Ｆ値と同じか又はそれよりも
小さな開放Ｆ値（例えば、Ｆ１．４、Ｆ２、Ｆ２．８
等）の撮像光学系２０１を有するレンズ２００が装着さ
れた場合にのみ使用される。なお、図３から明らかなよ
うに第１の測距領域群３１〜３４及び第２の測距領域群
４１及び４２は、画面を縦方向及び横方向にそれぞれ略
３等分して形成された９つの領域の内、中央の領域に設
けられている。

【００２９】第１の実施形態における絞りマスク１４４
の開口、レンズアレイ１４５の各再結像レンズ及び検出
素子１４６の光電変換素子アレイの配置を、それぞれ図
４〜図６に示す。図６から明らかなように、第１の測距
領域群３１及び３２により構成される第１の十字センサ
は、それぞれ画面中心を通る横軸Ｈ上で、かつ画面中心
に対して対称な２つの光電変換素子アレイ１４６ａ及び
１４６ｂ、及び縦軸Ｖ上で、かつ画面中心に対して対称
な２つの光電変換素子アレイ１４６ｃ及び１４６ｄから
なる。同様に、第２の測距領域群４１及び４２により構
成される第２の十字センサは、それぞれ横軸Ｈ又は縦軸
Ｖに対して略４５度をなす線上で、かつ画面中心に対し
て対称な４つの光電変換素子アレイ２４６ａ及び２４６
ｂ、２４６ｃ及び２４６ｄからなる。また、その他の第
１の測距領域群３２及び３４に対応する測距センサ群
も、それぞれ２つの光電変換素子アレイ１４６ｅ及び１
４６ｆ、１４６ｇ及び１４６ｈからなる。これら光電変
換素子アレイの構造に対応して、絞りマスク１４４の開
口１４４ａ〜１４４ｆ、２４４ａ〜２４４ｄ、レンズア
レイ１４５の再結像レンズ１４５ａ〜１４５ｈ、２４５
ａ〜２４５ｄも、画面中心、縦軸Ｖ又は横軸Ｈに対して
対称に配置されている。特にレンズアレイ１４５の第１
の十字センサを構成する第１の測距領域群３１及び３２
に対応する第１の再結像レンズ群１４５ａ〜１４５ｄ
は、画面中心又は撮像光学系２０１の光軸を中心として
放射状に一体的に結合配置されている。また、第２の十
字センサを構成する第２の測距領域群４１及び４２に対
応する第２の再結像レンズ群２４５ａ〜２４５ｄは、第
１の再結像レンズ群１４５ａ〜１４５ｄの外側に撮像光
学系２０１の光軸を中心として放射状に分散配置されて
いる。

【００３０】次に、撮像光学系２０１の瞳を通過した測
距用光束が、検出素子１４６の光電変換素子アレイに到
達する様子を図７に示す。なお、図示を簡単にするた
め、視野マスク１４１、ミラー１４３、絞りマスク１４
４及び再結像レンズ（レンズアレイ）１４５は省略す
る。また、図中Ｆはフィルム面を表す。

【００３１】被写体又は被写体の部分からランダムな方
向に放射され、レンズ２００の撮像光学系２０１に入射
した光束の内、第１の開放Ｆ値の撮像光学系の瞳３０の
内領域を通過した光束３０Ａ及び３０Ｂは、図中一点鎖
線で示すように進み、図３における第１の測距領域
（群）３２に対応する測距センサ（光電変換素子アレ
イ）１４６ｃ及び１４６ｄに到達するが、撮像光学系２
０１の絞りによりけられてしまい、第２の測距領域群４
１及び４２に対応する第２の測距センサ（光電変換素子
アレイ）２４６ａ〜２４６ｄには到達しない。同様に、
被写体又は被写体の部分から放射され、第１の開放Ｆ値
の撮像光学系の瞳３０の外側で、かつ第２の開放Ｆ値の
撮像光学系の瞳５０内の領域（撮像光学系の軸外部分）
を通過した光束５０Ａ及び５０Ｂは、図中実線で示すよ
うに進み、第２の測距領域（群）４２に対応する第２の
測距センサ（光電変換素子アレイ）２４６ｃ及び２４６
ｄに到達する。なお、これらの光束５０Ａ及び５０Ｂは
第１の測距領域群３１及び３２に対応する第１の測距セ
ンサ（光電変換素子アレイ）１４６ａ〜１４６ｄにも到
達する。

【００３２】従って、装着されたレンズ２００の撮像光
学系２０１の開放Ｆ値が第２の開放Ｆ値（例えばＦ２．
８）よりも大きい場合、第２の測距領域群４１及び４２
に対応する第２の測距センサでは測距することができな
い。逆に、装着されたレンズ２００の撮像光学系２０１
の開放Ｆ値が第２の開放Ｆ値と同じかそれよりも小さい
場合、第２の測距領域群４１及び４２に対応する第２の
測距センサで測距することができる。

【００３３】図２３及び図６から明らかなように、第２
の測距領域群４１及び４２に対応する第２の測距センサ
を構成する光電変換素子アレイ２４６ａ〜２４６ｄは、
第１の測距領域群３１及び３２に対応する第１の測距セ
ンサを構成する光電変換素子アレイ１４６ａ〜１４６ｄ
よりも、光軸Ｌから離れた位置に設けられている。すな
わち、第２の測距領域群４１及び４２に対応する第２の
測距センサの方が、第１の測距領域群３１及び３２に対
応する第１の測距センサよりも基線長が長く、測距精度
が高い。従って、第２の開放Ｆ値と同じかそれよりも小
さい開放Ｆ値を有する撮像光学系２０１が装着された場
合、少なくとも画面中央部に位置する被写体又は被写体
の部分に対して測距精度の高い第２の測距センサを用い
ることができ、使用するレンズの撮像光学系の開放Ｆ値
に応じた測距精度で被写体に合焦することが可能とな
る。

【００３４】次に、第１の実施形態の動作について、図
８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。先ず、
カメラボディ１００にレンズ２００を装着し、メインス
イッチをオンすると（ステップＳ１００）、ＡＦＣＰＵ
３０１はレンズＣＰＵ２０４に記憶されているＡＦ用開
放Ｆ値を読み取り（ステップＳ１０５）、読み取ったＡ
Ｆ用開放Ｆ値が第２の開放Ｆ値と同じか又はそれよりも
小さいか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ＡＦ用
開放Ｆ値が第２の開放Ｆ値と同じ又はそれよりも小さい
場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ＡＦＣＰＵ３０１
は、第１の測距領域群３１〜３４に対応する第１の測距
センサ群（特に光電変換素子アレイ）及び第２の測距領
域群４１及び４２に対応する第２の測距センサ群を使用
するように設定する（ステップＳ１１５）。一方、ＡＦ
用開放Ｆ値が第２の開放Ｆ値よりも大きい場合（ステッ
プＳ１１０でＮＯ）、ＡＦＣＰＵ３０１は、第１の測距
領域群３１〜３４に対応する第１の測距センサ群のみを
使用するように設定する（ステップＳ１２０）。

【００３５】第１の測距センサ群及び第２の測距センサ
群又は第１の測距センサ群のみのいずれかが設定される
と、ＡＦＣＰＵ３０１はこれらの測距センサ群を用いて
測距を行い、デフォーカス量及びレンズの駆動方向を演
算する（ステップＳ１２５）。さらに、ＡＦＣＰＵ３０
１は、演算したデフォーカス量及びレンズの駆動方向を
用いてレンズ駆動機構２０３を制御し、撮像光学系２０
１を移動させる（ステップＳ１３０）。

【００３６】撮像光学系２０１の移動が完了すると、Ａ
ＦＣＰＵ３０１は、測距センサ群を用いて撮像光学系２
０１が合焦したか否かを判断する（ステップＳ１３
５）。合焦していない場合（ステップＳ１３５でＮ
Ｏ）、ＡＦＣＰＵ３０１は、再度デフォーカス量及びレ
ンズの駆動方向を演算し（ステップＳ１２５）、撮像光
学系２０１を移動させる（ステップＳ１３０）。一方、
合焦している場合（ステップＳ１３５でＹＥＳ）、合焦
動作を終了し（ステップＳ１４０）、次の動作、例えば
シャッターレリーズボタンがオンされるのを待つ。

【００３７】複数の測距領域を用いた焦点位置検出の場
合、各測距領域ごとにデフォーカス量を演算し、複数の
デフォーカス量の中から実際に撮像光学系２０１の移動
を制御するための１つのデフォーカス量を決定する。一
例として、上記撮像光学系２０１のＦ値が第２の開放Ｆ
値（例えばＦ２．８）よりも小さい場合、演算回路１４
８は、第１の測距領域群３１〜３４及び第２の測距領域
群４１及び４２にそれぞれ対応する測距センサを用いて
各測距領域ごとのデフォーカス量を演算し、これらのデ
フォーカス量を比較して、例えばカメラに最も近いデー
タを最終デフォーカス量として出力する（近位置優先方
式）。上記撮像光学系２０１のＦ値が第２の開放Ｆ値よ
りも大きい場合も同様に、演算回路１４８は、第１の測
距領域群３１〜３４にそれぞれ対応する測距センサ群を
用いて各測距領域ごとのデフォーカス量を演算し、これ
らのデフォーカス量を比較して、例えばカメラに最も近
いデータを最終デフォーカス量として出力する。

【００３８】このように第１の実施形態によれば、第２
の開放Ｆ値と同じか又はそれよりも小さい開放Ｆ値のレ
ンズが装着された場合、基線長が長く、測距精度の高い
第２の十字センサを用いて測距又は撮像光学系の合焦動
作を行うことができ、装着されたレンズ２００の撮像光
学系２０１の開放Ｆ値に適した測距精度を得ることが可
能となる。また、画面中央部に第１及び第２の十字セン
サを設けているので、例えば画面中央部にある被写体又
は被写体に部分のコントラストが方向によって異なる場
合等であっても、いずれかコントラストの高い方向の測
距センサを用いて焦点位置検出を行うことができ、測距
不能の可能性が小さくなる。

【００３９】（第２の実施形態）本発明の焦点位置検出
装置の第２の実施形態について、図９〜図１２を参照し
つつ説明する。なお、第１の実施形態の焦点位置検出装
置と共通する部分については、その説明を省略する。

【００４０】図９から明らかなように、第２の実施形態
では、第１の開放Ｆ値に対応する第１の十字センサを構
成する第１の測距領域群３１及び３２を、それぞれ画面
中央部で、かつ画面縦方向又は横方向に対して略４５度
をなすように配置し、第２の開放Ｆ値に対応する第２の
十字センサを構成する第２の測距領域群１４及びｂ４２
を、それぞれ画面中央部で、かつ画面縦方向及び横方向
にそれぞれ平行に配置している。

【００４１】第２の実施形態における絞りマスク１４４
の開口、レンズアレイ１４５の各再結像レンズ及び検出
素子１４６の光電変換素子アレイの配置を、それぞれ図
１０〜図１２に示す。図１２から明らかなように、第２
の測距領域群４１及び４２により構成される第２の十字
センサは、それぞれ画面中心を通る横軸Ｈ上で、かつ画
面中心に対して対称な２つの光電変換素子アレイ２４６
ａ及び２４６ｂ、及び縦軸Ｖ上で、かつ画面中心に対し
て対称な２つの光電変換素子アレイ２４６ｃ及び２４６
ｄからなる。一方、第１の測距領域群３１及び３２によ
り構成される第１の十字センサは、それぞれ横軸Ｈ又は
縦軸Ｖに対して略４５度をなす線上で、かつ画面中心に
対して対称な４つの光電変換素子アレイ１４６ａ及び１
４６ｂ、１４６ｃ及び１４６ｄからなる。また、その他
の第１の測距領域群３２及び３４に対応する測距センサ
群も、それぞれ横軸Ｈに対して対称に設けられた２つの
光電変換素子アレイ１４６ｅ及び１４６ｆ、１４６ｇ及
び１４６ｈからなる。

【００４２】これら光電変換素子アレイの構造に対応し
て、絞りマスク１４４の開口１４４ａ〜１４４ｆ、２４
４ａ〜２４４ｄ、レンズアレイ１４５の再結像レンズ１
４５ａ〜１４５ｈ、２４５ａ〜２４５ｄも、画面中心又
は横軸Ｈに対して対称に配置されている。なお、その他
の構成及び動作は第１の実施形態の場合と同様である。
このように、第２の実施形態によっても第１の実施形態
と同様の効果を得ることができる。

【００４３】（第３の実施形態）本発明の焦点位置検出
装置の第３の実施形態について、図１３〜図１６を参照
しつつ説明する。なお、第１の実施形態の焦点位置検出
装置と共通する部分については、その説明を省略する。

【００４４】図１３から明らかなように、第３の実施形
態は、第１の実施形態の構成に、さらに画面中心よりも
離れた位置にある被写体又は被写体の部分に合焦可能な
ように、第１の測距領域群３３及び３４の外側に第３の
測距領域群５１及び５２及びそれに対応する測距センサ
を設けたものである。

【００４５】第３の実施形態における絞りマスク１４４
の開口、レンズアレイ１４５の各再結像レンズ及び検出
素子１４６の光電変換素子アレイの配置を、それぞれ図
１４〜図１６に示す。各図から明らかなように、第１の
実施形態の構成に、さらに第３の測距領域群５１及び５
２に対応する絞りマスク１４４の開口３４４ａ〜３４４
ｄ、再結合レンズ３４５ａ〜３４５ｄ、光電変換素子ア
レイ３４６ａ〜３４６ｄが設けられている。

【００４６】第３の測距領域群５１及び５２に関して
は、以下の３通りに設定することが可能である。第１の
ケースとして、第３の測距領域群５１及び５２を、第１
の開放Ｆ値（例えばＦ６．７）の撮像光学系の瞳３０
（図７参照）を通過した光束が到達しうる範囲内に設け
る。この場合、カメラ１００に装着しうる全てのレンズ
２００について、第３の測距領域群５１及び５２を用い
て測距又は合焦動作を行うことが可能である。しかしな
がら、第１の開放Ｆ値の撮像光学系の瞳３０を通過した
光束が到達しうる範囲は狭く、第３の測距領域群５１及
び５２を比較的画面中心に近い位置にしか設定できない
ので、画面中心に近い被写体にしか測距又は合焦動作を
行うことができない。

【００４７】第２のケースとして、第３の測距領域群５
１及び５２を、第１の開放Ｆ値の撮像光学系の瞳３０を
通過した光束が到達しうる範囲の外側で、かつ第２の開
放Ｆ値（例えばＦ２．８）の撮像光学系の瞳５０を通過
した光束が到達しうる範囲内に設ける。この場合、第２
の開放Ｆ値よりも大きな開放Ｆ値を有する撮像光学系２
０１を有するレンズ２００が装着された場合、第３の測
距領域群５１及び５２を用いて測距又は合焦動作を行う
ことはできない。しかしながら、第２の開放Ｆ値の撮像
光学系の瞳５０を通過した光束が到達しうる範囲が広
く、第３の測距領域群５１及び５２を画面中心から比較
的遠い位置に設定できるので、画面中心から離れた被写
体にも測距又は合焦動作を行うことができる。

【００４８】第３のケースとして、第３の測距領域群５
１及び５２を、第１の開放Ｆ値の撮像光学系の瞳３０を
通過した光束が到達しうる範囲の外側で、かつ第１の開
放Ｆ値と第２の開放Ｆ値の中間の第３の開放Ｆ値（例え
ばＦ４）の撮像光学系の瞳（図７における瞳３０と５０
の中間）を通過した光束が到達しうる範囲内に設ける。
この場合、上記第２のケースよりも第３の測距領域群５
１及び５２を設定しうる範囲は狭くなるが、第３の測距
領域群５１及び５２を用いて測距又は合焦動作可能なレ
ンズ２００の種類を多くすることが可能となる。

【００４９】このように、第３の実施形態によれば、第
１の実施形態の効果に加えて、さらに画面中心から離れ
た位置にある被写体又は被写体の部分に対して測距又は
合焦動作を行うことが可能となる。なお、第２の実施形
態の構成に、第３の実施形態の特徴を付加しても良い。

【００５０】（第４の実施形態）本発明の焦点位置検出
装置の第４の実施形態について、図１７〜図２０を参照
しつつ説明する。なお、第１〜第３の実施形態の焦点位
置検出装置と共通する部分については、その説明を省略
する。

【００５１】図１７から明らかなように、第４の実施形
態は、第１の実施形態の構成に、さらに画面中心よりも
離れた位置にある被写体又は被写体の部分に合焦可能な
ように、横軸Ｈに平行な第１の測距領域群に属する測距
領域群３５及び３６、第１の測距領域群３１〜３６の外
側で、かつ画面中心を中心とする円周上に配置された第
３の測距領域群５１〜５４及びそれらに対応する測距セ
ンサを設けたものである。

【００５２】第４の実施形態における絞りマスク１４４
の開口、レンズアレイ１４５の各再結像レンズ及び検出
素子１４６の光電変換素子アレイの配置を、それぞれ図
１８〜図２０に示す。各図から明らかなように、第１の
実施形態の構成に、さらに第１の測距領域群３５及び３
６及び第３の測距領域群５１〜５４に対応する絞りマス
ク１４４の開口１４４ｉ〜ｋ及び３４４ａ〜３４４ｈ、
再結合レンズ１４５ｉ〜１４５ｋ及び３４５ａ〜３４５
ｈ、光電変換素子アレイ１４６ｉ〜１４６ｋ及び３４６
ａ〜３４６ｈが設けられている。

【００５３】各図から明らかなように、第１の測距領域
群３５及び３６は、画面を縦方向及び横方向にそれぞれ
略３等分して形成された９つの領域の内、中央の領域に
設けられており、第１の測距領域群に属する。また、第
３の測距領域群５１から５４に関しては、上記第３の実
施形態における第１〜第３のケースのいずれかと同様に
設定することが好ましい。このような構成により、第３
の実施形態の場合と同様に又はそれ以上に広範囲の被写
体又は被写体の部分に対して測距又は合焦動作を行うこ
とが可能となる。

【００５４】（その他の実施形態）上記各実施形態で
は、第１の開放Ｆ値としてＦ６．７を、第２の開放Ｆ値
としてＦ２．８を例示したが、これに限定されるもので
はなく、その他の開放Ｆ値であっても良い。また、単に
レンズ２００の撮像光学系２０１の開放Ｆ値と称してい
るが、前述のように、撮像光学系の開放Ｆ値と自動焦点
調節の際に用いる開放Ｆ値とは必ずしも一致しない。従
って、撮像光学系２０１の第１の開放Ｆ値及び第２の開
放Ｆ値は、それぞれ撮像光学系の実際の開放Ｆ値及びＡ
Ｆ用の開放Ｆ値の両方を含むことは言うまでもない。ま
た、上記各実施形態では、焦点位置検出装置を用いる装
置の一例としてＡＦ一眼レフカメラについて説明した
が、これに限定されるものではなく、レンズ交換が可能
なビデオカメラ等、その他の装置にも用いることができ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焦点位置
検出装置によれば、第１の開放Ｆ値の撮像光学系により
被写体からの光束が到達しうる第１の範囲内に設けら
れ、互いに直交するように配置された２つの測距センサ
からなる第１の十字センサを含む第１の測距センサ群
と、第１の開放Ｆ値よりも小さな第２の開放Ｆ値の撮像
光学系により前記被写体からの光束が到達しうる第２の
領域内に設けられ、互いに直交するように配置された２
つの測距センサからなる第２の十字センサを含む第２の
測距センサ群とを具備し、第２の開放Ｆ値及びそれより
も開放Ｆ値の小さい撮像光学系が装着された場合に第１
の測距センサ群及び第２の測距センサ群を用いて撮像光
学系の合焦動作を行い、第２の開放Ｆ値よりも大きな開
放Ｆ値の撮像光学系が装着された場合に第１の測距セン
サ群を用いて撮像光学系の合焦動作を行うので、開放Ｆ
値近傍の絞り値で被写界深度が浅い撮像光学系が装着さ
れた場合、第１の測距センサ群だけでなく、画面中心よ
りもより離れた位置に設けられている基線長の長い第２
の測距センサ群を用いて被写体に撮像光学系の焦点を合
わせることができ、測距精度の高い合焦動作を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の焦点位置検出装置の各実施形態が用
いられるＡＦ一眼レフカメラの一構成例を示す図であ
る。

【図２】 本発明の焦点位置検出装置の第１の実施形態
の構成を示す斜視図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態における画面上での
測距領域の配置を示す図である。

【図４】 第１の実施形態における絞りマスクの開口を
示す図である。

【図５】 第１の実施形態における再結像レンズの配置
を示す図である。

【図６】 第１の実施形態における光電変換素子アレイ
の配置を示す図である。

【図７】 第１の実施形態において、撮像光学系の瞳を
通過した光束が測距センサの撮像光学系アレイに到達す
る様子を示す図である。

【図８】 第１の実施形態の動作を示すフローチャート
である。

【図９】 本発明の第２の実施形態における画面上での
測距領域の配置を示す図である。

【図１０】 第２の実施形態における絞りマスクの開口
を示す図である。

【図１１】 第２の実施形態における再結像レンズの配
置を示す図である。

【図１２】 第２の実施形態における光電変換素子アレ
イの配置を示す図である。

【図１３】 本発明の第３の実施形態における画面上で
の測距領域の配置を示す図である。

【図１４】 第３の実施形態における絞りマスクの開口
を示す図である。

【図１５】 第３の実施形態における再結像レンズの配
置を示す図である。

【図１６】 第３の実施形態における光電変換素子アレ
イの配置を示す図である。

【図１７】 本発明の第４の実施形態における画面上で
の測距領域の配置を示す図である。

【図１８】 第４の実施形態における絞りマスクの開口
を示す図である。

【図１９】 第４の実施形態における再結像レンズの配
置を示す図である。

【図２０】 第４の実施形態における光電変換素子アレ
イの配置を示す図である。

【図２１】 従来の焦点位置検出装置の構成及び検出原
理を示す図である。

【図２２】 Ｆ値の異なる２つの撮像光学系による入射
光束の違いを示す図である。

【図２３】 測距センサの基線長と測距精度の関係を説
明するための図である。

【符号の説明】

３１〜３６：第１の測距領域群 ４１、４２：第２の測距領域群 ５１〜５４：第３の測距領域群 １４０ ：焦点位置検出装置 １４１ ：視野マスク １４２ ：コンデンサレンズ １４３ ：ビームスプリッタ １４４ ：絞りマスク １４４ａ〜１４４ｋ：開口 １４５ ：レンズアレイ １４５ａ〜１４５ｋ：再結像レンズ １４６ ：検出素子 １４６ａ〜１４６ｋ：光電変換素子アレイ ２４４ａ〜２４４ｄ：開口 ２４５ａ〜２４５ｄ：再結像レンズ ２４６ａ〜２４６ｄ：光電変換素子アレイ ３４４ａ〜３４４ｈ：開口 ３４５ａ〜３４５ｈ：再結像レンズ ３４６ａ〜３４６ｈ：光電変換素子アレイ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の開放Ｆ値の撮像光学系により被写
   体からの光束が到達しうる第１の範囲内に設けられ、互
   いに直交するように配置された２つの測距センサからな
   る第１の十字センサを含む第１の測距センサ群と、第１
   の開放Ｆ値よりも小さな第２の開放Ｆ値の撮像光学系に
   より前記被写体からの光束が到達しうる第２の領域内に
   設けられ、互いに直交するように配置された２つの測距
   センサからなる第２の十字センサを含む第２の測距セン
   サ群とを具備し、第２の開放Ｆ値及びそれよりも開放Ｆ
   値の小さい撮像光学系が装着された場合に第１の測距セ
   ンサ群及び第２の測距センサ群を用いて撮像光学系の合
   焦動作を行い、第２の開放Ｆ値よりも大きな開放Ｆ値の
   撮像光学系が装着された場合に第１の測距センサ群を用
   いて撮像光学系の合焦動作を行うことを特徴とする焦点
   位置検出装置。
2. 【請求項２】 第１の十字センサと第２の十字センサ
   は、共に撮像光学系の光軸を中心として配置され、互い
   に一定の角度をなすように配置されていることを特徴と
   する請求項１記載の焦点位置検出装置。
3. 【請求項３】 第２の測距センサ群は第１の測距センサ
   群よりも撮像光学系の光軸から離れた位置に設けられて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載の焦点位置検
   出装置。
4. 【請求項４】 第１の測距センサ群及び第２の測距セン
   サ群は、それぞれ光電変換素子アレイを含み、各光電変
   換素子アレイは同一チップ上に形成されていることを特
   徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焦点位置検
   出装置。
5. 【請求項５】 第１の測距センサ群及び第２の測距セン
   サ群はさらに再結像レンズ群を含み、第１の十字センサ
   に対応する４つの第１の再結像レンズ群は、撮像光学系
   の光軸を中心として放射状に一体的に結合配置され、第
   ２の十字センサ群に対応する４つの第２の再結像レンズ
   群は、撮像光学系の光軸を中心として第１の再結像レン
   ズ群の外側に放射状に分散配置されていることを特徴と
   する請求項１から４のいずれかに記載の焦点位置検出装
   置。