JP2003270519A

JP2003270519A - ピント状態検出装置

Info

Publication number: JP2003270519A
Application number: JP2002068775A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yahagi; 智矢作; Tadashi Sasaki; 正佐々木
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: US20030174231A1; JP4045483B2; US7262805B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ピント状態検出用被写体光の結像位置を変え
て、一対のピント状態検出用撮像素子の評価値を取得す
ることにより、迅速かつ正確な合焦検出が可能なピント
状態検出装置を提供する。【解決手段】ピント状態検出用被写体光の結像位置は、
結像位置変更レンズ２６を光軸Ｏ´に沿って前後移動さ
せることにより移動する。結像位置を至近側あるいは無
限遠側に移動させたときに第１ピント状態検出用撮像素
子Ａから得られる評価値と、結像位置を無限遠側あるい
は至近側に移動させたときに第２ピント状態検出用撮像
素子Ａから得られる評価値とを比較してピント状態を検
出することにより、光路長差を変更してピント状態を検
出するのと同じ効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピント状態検出装置
に係り、特に光路長に差を設けて配設された複数のピン
ト状態検出用撮像素子で撮像された画像に基づいて撮影
レンズのピント状態を検出するピント状態検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりビデオカメラ等のオートフォー
カス（ＡＦ）の方式として山登り方式と呼ばれる合焦検
出方式が知られている。この山登り方式は撮像素子から
得られる映像信号（輝度信号）のうち、ある範囲（フォ
ーカスエリア）内の映像信号の高域周波数成分を積算し
て評価値とし、フォーカスレンズを駆動して焦点を移動
させながら、この評価値が最大となる点を検出して合焦
状態を得ようとするものである。

【０００３】しかしながら、この山登り方式はフォーカ
スレンズを駆動させながら評価値が最大となる点を検出
しなければならないため、合焦に対する反応速度が遅い
という欠点がある。

【０００４】そこで、このような山登り方式の欠点を解
消するために、特開昭５５−７６３１２号公報、特公平
７−６０２１１号公報等では、光路長の異なる複数の撮
像素子を用いて撮影レンズのピント状態（前ピン、後ピ
ン、合焦）を検出する方法が提案されている。この方法
は、映像用の画像を撮像する映像用撮像素子よりも光路
長が長くなる位置と短くなる位置に一対のピント状態検
出用撮像素子を配置し、この一対のピント状態検出用撮
像素子から得られる映像信号から評価値を求めて比較す
ることにより、その評価値の大小関係から映像用撮像素
子の撮像面におけるピント状態を検出するものである。
この方法によれば、合焦か否かを判断できるだけでなく
前ピンか後ピンかも判断できるため、合焦に対する反応
速度が速いという利点がある。

【０００５】また、従来よりビデオカメラ等における合
焦検出方式の一つとしてウォブリング法と呼ばれる合焦
検出方式が知られている。このウォブリング法は、フォ
ーカスレンズ又は撮像素子を周期的に振動（ウォブリン
グ）させ、そのときの焦点評価値の変動の様子からピン
ト状態を検出するというものである。

【０００６】しかしながら、このウォブリング法は撮像
素子等のウォブリングによって画質が低下するという欠
点がある。

【０００７】そこで、このようなウォブリング法の欠点
を解消するために、特開平８−５０２２７号公報では、
映像用撮像素子に入射される被写体光の光路とは別の分
岐光路を形成し、その分岐光路の被写体光を映像用撮像
素子とは別のピント状態検出用撮像素子に入射させ、そ
のピント状態検出用撮像素子を光軸方向にウォブリング
させることにより、ピント状態を検出する方法を提案し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−７６３１２号公報や特公平７−６０２１１号公報
等に開示された一対のピント状態検出用撮像素子を用い
たピント状態の検出方法では、撮影レンズのピント位置
が合焦位置から大きく離れている場合、各ピント状態検
出用撮像素子から得られる評価値の差がなくなり、ピン
ト状態の検出ができなくなるという欠点がある。

【０００９】一方、特開平８−５０２２７号公報に開示
されたウォブリング法の場合、ウォブリングの振幅を大
きくすれば、撮影レンズのピント位置が合焦位置から大
きく離れている場合であってもピント状態の検出ができ
るが、ウォブリングの振幅が大きくなると、合焦検出に
時間がかかるという欠点がある。

【００１０】また、評価値は撮影レンズの絞り値（Ｆナ
ンバー）に応じて変動し、絞り値が大きい場合には一対
のピント状態検出用撮像素子の光路長差を広く取ったほ
うが精度の高い検出が可能になるが、特開昭５５−７６
３１２号公報や特公平７−６０２１１号公報等に開示さ
れたピント状態の検出方法では、一対のピント状態検出
用撮像素子の光路長差が固定とされているため、絞り値
に応じた高精度なピント状態の検出ができないという欠
点がある。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、迅速かつ正確な合焦検出が可能なピント状態検
出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
前記目的を達成するために、撮影レンズを通って映像用
撮像素子に入射する映像用被写体光からピント状態検出
用被写体光を分離し、該ピント状態検出用被写体光を光
分割手段で分割して、前記映像用撮像素子よりも光路長
が所定量長くなる位置と短くなる位置とに配置された一
対のピント状態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピ
ント状態検出用撮像素子で撮像された映像信号から被写
体像の鮮鋭度を示す評価値を求めて、求めた評価値同士
を比較することにより、前記撮影レンズのピント状態を
検出するピント状態検出装置において、前記ピント状態
検出用被写体光の光軸上に配置され、光軸方向に沿って
前後移動されることにより、前記被写体像の結像位置を
移動させる結像位置変更レンズと、前記結像位置変更レ
ンズを前記ピント状態検出用被写体光の光軸に沿って前
後移動させる移動手段と、を備え、必要に応じて前記結
像位置変更レンズを前後等距離移動させ、該結像位置変
更レンズを前方向に移動させたときに一方のピント状態
検出用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動さ
せたときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られ
る評価値とを比較して、前記撮影レンズのピント状態を
検出することを特徴とするピント状態検出装置を提供す
る。

【００１３】本発明によれば、結像位置変更レンズを前
方向に移動させたときに一方のピント状態検出用撮像素
子から得られる評価値と、後方向に移動させたときに他
方のピント状態検出用撮像素子から得られる評価値とを
比較してピント状態を検出することにより、各ピント状
態検出用撮像素子の光路長を変更してピント状態を検出
するのと同じ効果が得られる。これにより、絞り値やＡ
Ｆ精度等に応じて最適な光路長に設定してピント状態の
検出を行うことができ、常に高精度なピント状態の検出
を行うことができる。また、一対のピント状態検出用撮
像素子を用いてピント状態の検出を行うので、結像位置
変更レンズを移動させる場合であっても、その移動量は
少ないもので済み、迅速な検出を行うことができる。

【００１４】また、請求項２に係る発明は前記目的を達
成するために、撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
ト状態検出装置において、前記一対のピント状態検出用
撮像素子を前記光分割手段に入射するピント状態検出用
撮像素子の光軸に沿って前後移動させる移動手段を備
え、必要に応じて前記一対のピント状態検出用撮像素子
を前後等距離移動させ、該一対のピント状態検出用撮像
素子を前方向に移動させたときに一方のピント状態検出
用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動させた
ときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られる評
価値とを比較して、前記撮影レンズのピント状態を検出
することを特徴とするピント状態検出装置を提供する。

【００１５】本発明によれば、一対のピント状態検出用
撮像素子を前方向に移動させたときに一方のピント状態
検出用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動さ
せたときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られ
る評価値とを比較してピント状態を検出することによ
り、各ピント状態検出用撮像素子の光路長を変更してピ
ント状態を検出するのと同じ効果が得られる。これによ
り、絞り値やＡＦ精度等に応じて最適な光路長に設定し
てピント状態の検出を行うことができ、常に高精度なピ
ント状態の検出を行うことができる。また、一対のピン
ト状態検出用撮像素子を用いてピント状態の検出を行う
ので、一対のピント状態検出用撮像素子を移動させる場
合であっても、その移動量は少ないもので済み、迅速な
検出を行うことができる。

【００１６】また、請求項３に係る発明は前記目的を達
成するために、前記結像位置変更レンズ又は前記一対の
ピント状態検出用撮像素子は、前記撮影レンズの絞り値
に応じて前後移動されることを特徴とする請求項１又は
２に記載のピント状態検出装置を提供する。

【００１７】本発明によれば、一対のピント状態検出用
撮像素子の光路長差を絞り値に応じて最適なものに設定
することができるので、いかなる状況下においても常に
高精度なピント状態の検出を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係るピント状態検出装置の好ましい実施の形態について
詳説する。

【００１９】図１は、本発明に係るピント状態検出装置
が適用されたテレビカメラシステムの構成図である。同
図に示すように、このテレビカメラシステムはカメラ本
体１０と撮影レンズ１２とで構成されている。

【００２０】カメラ本体１０には、放映用の映像を撮影
し、所定形式の映像信号を出力又は記録媒体に記録する
ための撮像素子（以下「映像用撮像素子」という）や所
要の回路等が備えられている。撮影レンズ１２は、この
カメラ本体１０のマウント部に着脱自在に装着される。

【００２１】撮影レンズ１２の光学系には、一般的に知
られているように、フォーカスレンズ群１６、ズームレ
ンズ群１８、アイリス２０、リレーレンズ群２２等が配
置されている。

【００２２】リレーレンズ群２２は、前側リレーレンズ
２２Ａと後側リレーレンズ２２Ｂとで構成され、その前
側リレーレンズ２２Ａと後側リレーレンズ２２Ｂとの間
には、ピント状態検出用の被写体光を映像用撮像素子に
入射する被写体光から分離するためのハーフミラー２４
が配置されている。このハーフミラー２４は、撮影レン
ズ１２の光軸Ｏに対して略４５度傾斜して設置されてお
り、前側リレーレンズ２２Ａを通過した被写体光を直角
に反射して、映像用被写体光から分離する。

【００２３】ハーフミラー２４を透過した被写体光は、
映像用被写体光として撮影レンズ１２の後端側から射出
されたのち、カメラ本体１０の撮像部１４に入射され
る。撮像部１４の構成については省略するが、撮像部１
４に入射された被写体光は、たとえば色分解光学系によ
り、赤色光、緑色光、青色光の３色に分解され、各色ご
との映像用撮像素子の撮像面に入射する。これによって
放映用のカラー映像が撮影される。なお、図中のピント
面Ｐは、各映像用撮像素子の撮像面に対して光学的に等
価な位置を撮影レンズ１２の光軸Ｏ上に示したものであ
る。

【００２４】一方、ハーフミラー２４で反射された被写
体光は、ピント状態検出用被写体光として光軸Ｏに対し
て垂直な光軸Ｏ´に沿って進行し、結像位置変更レンズ
２６を介してピント状態検出部２８に入射する。

【００２５】ピント状態検出部２８は、ピント状態検出
用被写体光を３等分割するビームスプリッタ３０と、そ
のビームスプリッタ３０で３等分割されたピント状態検
出用被写体光が入射される３つのピント状態検出用撮像
素子Ａ、Ｂ、Ｃとで構成されている。

【００２６】ビームスプリッタ３０は、３つのプリズム
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃによって構成されている。上述
したようにハーフミラー２４によって映像用被写体光か
ら分離されたピント状態検出用被写体光は光軸Ｏ′に沿
って進行し、まず、第１プリズム３０Ａに入射される。
そして、この第１プリズム３０Ａのハーフミラー面３０
ａで反射光と透過光とに分割される。このうち反射光は
第１ピント状態検出用撮像素子Ａに入射され、透過光は
第２プリズム３０Ｂに入射される。

【００２７】第２プリズム３０Ｂに入射された透過光
は、第２プリズム３０Ｂのハーフミラー面３０ｂで更に
反射光と透過光とに分割される。このうち反射光は第２
ピント状態検出用撮像素子Ｂに入射され、透過光は第３
プリズム３０Ｃに入射される。そして、第３プリズム３
０Ｃに入射された透過光は、その第３プリズム３０Ｃを
透過して第３ピント状態検出用撮像素子Ｃに入射され
る。

【００２８】以上のようにビームスプリッタ３０は、映
像用被写体光から分離されたピント状態検出用被写体光
を３等分割し、分割した各ピント状態検出用被写体光を
それぞれピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射さ
せる。なお、各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃは
カラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の
形態では白黒画像を撮像するＣＣＤであるものとする。

【００２９】図２は、各ピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃに入射する被写体光の光軸を同一直線上に表した
ものである。

【００３０】同図に示すように、各ピント状態検出用撮
像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射するピント状態検出用被写体光
は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａの光路長が最も短
く、第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの光路長が最も長
い。そして、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃの光路長
は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａと第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂの光路長の中間の長さとなっている。
すなわち、第１ピント状態検出用撮像素子Ａの撮像面と
第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの撮像面は、それぞれ
第３ピント状態検出用撮像素子Ｃの撮像面に対して前後
等距離の位置に平行に配置されている。

【００３１】また、この第３ピント状態検出用撮像素子
Ｃの撮像面は、カメラ本体１０のピント面Ｐと共役の関
係にあり、撮影レンズ１２に入射した被写体光に対する
光路長がカメラ本体１０に設けられた映像用撮像素子の
撮像面と一致している。すなわち、第３ピント状態検出
用撮像素子Ｃは、映像用撮像素子と光学的に等価な位置
に配置されており、その前後等距離の位置に第１ピント
状態検出用撮像素子Ａの撮像面と第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂの撮像面が配置されている。

【００３２】結像位置変更レンズ２６は、撮影レンズ１
２の合焦時にピント状態検出用被写体光が第３ピント状
態検出用撮像素子Ｃの撮像面上に結像するように作用す
る。この結像位置変更レンズ２６は、結像位置変更レン
ズ駆動機構３２によって光軸Ｏ´に沿って前後移動さ
れ、これにより、ピント状態検出用被写体光の結像位置
を移動させる。すなわち、通常、結像位置変更レンズ２
６は「基準位置」に位置しており、この基準位置では、
映像用被写体光と光学的に同じ位置にピント状態検出用
被写体光を結像させる。したがって、結像位置変更レン
ズ２６が基準位置に位置している場合、撮影レンズ１２
で撮影された被写体像が映像用撮像素子の撮像面上に結
像されると、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃの撮像面
上にも同じ被写体像が結像される。そして、この基準位
置から光軸Ｏ´に沿って前後移動されることにより、ピ
ント状態検出用被写体光の結像位置を可変させる。

【００３３】結像位置変更レンズ駆動機構３２は、図１
に示すように、ラック３２Ａ、ピニオン３２Ｂ、結像位
置変更モータ３２Ｃ、結像位置変更モータ駆動回路３２
Ｄ、結像位置変更用ポテンショメータ３２Ｅ等で構成さ
れている。結像位置変更レンズ２６を光軸Ｏ´に沿って
前後移動自在に保持する保持するレンズ枠２６Ａにはラ
ック３２Ａが連結されており、このラック３２Ａに噛み
合わされたピニオン３２Ｂを結像位置変更モータ３２Ｃ
で駆動することにより、結像位置変更レンズ２６が光軸
Ｏ´に沿って前後移動する。

【００３４】なお、結像位置変更モータ３２Ｃは、結像
位置変更モータ駆動回路３２Ｄからの駆動信号に基づき
作動し、結像位置変更モータ駆動回路３２Ｄは、信号処
理部３４から出力される制御信号に基づいて結像位置変
更モータ３２Ｃを駆動する。また、結像位置変更用ポテ
ンショメータ３２Ｅは、結像位置変更レンズ２６の位置
を検出し、その位置データをＡ／Ｄ変換器４４を信号処
理部３４に出力する（図３参照）。

【００３５】各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで
撮像された画像は信号処理部３４に出力され、信号処理
部３４は、後述するように、各ピント状態検出用撮像素
子Ａ、Ｂ、Ｃから取得した映像信号に基づいて撮影レン
ズ１２のピント状態を検出する。そして、その検出した
ピント状態に基づいてフォーカスモータ駆動回路３６に
制御信号を出力し、撮影レンズ１２のフォーカスをＡＦ
制御する。

【００３６】なお、通常、撮影レンズ１２はマニュアル
フォーカス（ＭＦ）によりフォーカスが制御され、ＡＦ
スイッチ４８がＯＮにされた場合にのみＡＦ制御が行わ
れる。

【００３７】ここで、ＭＦ時、信号処理部３４は、フォ
ーカスデマンド３８の操作に基づいてフォーカスモータ
駆動回路３６に制御信号を出力し、撮影レンズ１２のフ
ォーカスを制御する。このフォーカスデマンド３８は、
回動自在に設けられたフォーカスノブ（不図示）の回転
操作量に応じてフォーカスレンズ１６の移動位置を指令
するフォーカスデマンドデータを信号処理部３４に出力
する。信号処理部３４は、図３に示すように、このフォ
ーカスデマンド３８からのフォーカスデマンドデータを
ＣＰＵ４６に取り込む。ＣＰＵ４６は、取り込んだフォ
ーカスデマンドデータと、フォーカス用ポテンショメー
タ４２からＡ／Ｄ変換器４４を介して入力されるフォー
カスレンズ１６の位置データとに基づいてフォーカスレ
ンズ１６の移動速度を演算し、Ｄ／Ａ変換器６４を介し
てフォーカスモータ駆動回路３６にフォーカスモータ４
０の制御信号を出力する。

【００３８】また、信号処理部３４は、撮影レンズ１２
のズームを操作するズームデマンド５０の操作情報に基
づいてズームモータ駆動回路５２に制御信号を出力し、
撮影レンズ１２をズーム制御する。このズームデマンド
５０は、回動自在に設けられたズームリングの回転方向
と回転量に応じてズームレンズ１８の移動速度を指令す
るズームデマンドデータを信号処理部３４に出力する。
信号処理部３４は、このズームデマンドデータをＡ／Ｄ
変換器４４を介してＣＰＵ４６に取り込む。ＣＰＵ４６
は、取り込んだズームデマンドデータと、ズーム用ポテ
ンショメータ５４からＡ／Ｄ変換器４４を介して入力さ
れるズームレンズ１８の位置データとに基づいてズーム
レンズ１８の移動量を演算し、Ｄ／Ａ変換器６４を介し
てズームモータ駆動回路５２にズームモータ５６の制御
信号を出力する。

【００３９】さらに、信号処理部３４のＣＰＵ４６は、
アイリス用ポテンショメータ５８からＡ／Ｄ変換器４４
を介して入力される絞り値データと、カメラ本体１０か
ら与えられるアイリス制御信号とに基づいてアイリスモ
ータ６２の駆動量を演算し、Ｄ／Ａ変換器６４を介して
アイリスモータ制御回路６０にアイリスモータ６２の制
御信号を出力する。

【００４０】次に、信号処理部３４におけるピント状態
の検出の処理について説明する。図３に示すように、各
ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで撮像された被写
体の画像は、それぞれ所定形式のビデオ信号として出力
され、ハイパスフィルタ７０Ａ〜７０Ｃ、Ａ／Ｄ変換器
７２Ａ〜７２Ｃ、ゲート回路７４Ａ〜７４Ｃ、加算器７
６Ａ〜７６Ｃによって画像の鮮鋭度（画像のコントラス
ト）を示す評価値Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_Cの信号に変換されて
ＣＰＵ４６に入力される。

【００４１】ここで、評価値Ｖ_A〜Ｖ_Cを求めるまでの
処理を説明すると、本実施の形態におけるピント状態検
出用撮像素子Ａ〜Ｃは、いずれも白黒画像を撮影するＣ
ＣＤであることから、各ピント状態検出用撮像素子Ａ〜
Ｃから出力されるビデオ信号は、それぞれの画面を構成
する各画素の輝度を示す輝度信号である。

【００４２】各ピント状態検出用撮像素子Ａ〜Ｃから出
力されたビデオ信号は、まず、ハイパスフィルタ７０Ａ
〜７０Ｃに入力されて、その高域周波数成分が抽出され
る。ハイパスフィルタ７０Ａ〜７０Ｃで抽出された高域
周波数成分の信号は、Ａ／Ｄ変換器７２Ａ〜７２Ｃによ
ってデジタル信号に変換される。そして、各ピント状態
検出用撮像素子Ａ〜Ｃにより撮像された画像の１画面分
（１フィールド分）のデジタル信号のうち所定のフォー
カスエリア内（たとえば画面中央部分）の画素に対応す
るデジタル信号のみがゲート回路７４Ａ〜７４Ｃによっ
て抽出され、抽出された範囲のデジタル信号の値が加算
器７６Ａ〜７６Ｃによって加算される。これにより、所
定のフォーカスエリア内におけるビデオ信号の高域周波
数成分の値の総和が求められ、求められた値が値が所定
のフォーカスエリア内における画像の鮮鋭度の高低を示
す評価値Ｖ_A〜Ｖ_Cとなる。

【００４３】なお、各ピント状態検出用撮像素子Ａ〜Ｃ
やゲート回路７４Ａ〜７４Ｃ等の各回路には、図示しな
い同期信号発生回路から各種同期信号が与えられて各回
路の処理の同期が図られている。また、ＣＰＵ４６に
は、同期信号発生回路からビデオ信号の１フィールドご
との垂直同期信号（Ｖ信号）が与えられている。

【００４４】ＣＰＵ４６は、以上のようにして得られた
評価値Ｖ_A〜Ｖ_Cに基づいて、映像用撮像素子の撮像面
（ピント面Ｐ）に対する撮影レンズ１２の現在のピント
状態を検出する。

【００４５】次に、このＣＰＵ４６による撮影レンズ１
２のピント状態の検出方法について説明する。

【００４６】図４は横軸に撮影レンズ１２のフォーカス
位置、縦軸に評価値をとり、ある被写体を撮影した際の
フォーカス位置に対する評価値の様子を示した図であ
る。曲線Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_Cは、それぞれピント状態検出
用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られる評価値をフォーカス
位置に対して示したものである。なお、結像位置変更レ
ンズ２６は「基準位置」に位置しているものとする。

【００４７】ここで、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃ
は、映像用撮像素子と光学的に同じ位置に配置されてい
ることから、同図において、曲線Ｓ_Cの評価値が最大
（極大）となる位置Ｆ３が合焦位置となる。

【００４８】撮影レンズ１２のフォーカス位置が合焦位
置Ｆ３に設定された場合、各ピント状態検出用撮像素子
Ａ〜Ｃから得られる評価値は各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cの位置Ｆ
３に対応する値Ｖ_A3、Ｖ_B3、Ｖ_C3となる。図４に示すよ
うに、この場合、各評価値の関係は第１ピント状態検出
用撮像素子Ａから得られる評価値Ｖ_A5と第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂから得られる評価値Ｖ_B3が同値とな
り、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃから得られる評価
値Ｖ_C3が異なる値となる（Ｖ_A3＝Ｖ_B3、Ｖ_A3≠Ｖ _C3、Ｖ
_B3≠Ｖ_C3）。したがって、このように第１ピント状態検
出用撮像素子Ａから得られる評価値Ｖ_A3と第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂから得られる評価値Ｖ _B3とが同値
で、かつ、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃから得られ
る評価値Ｖ_C3が、これらの値と異なる場合は、撮影レン
ズ１２のフォーカス位置が合焦位置Ｆ３に設定された状
態であることが分かる。

【００４９】一方、撮影レンズ１２のフォーカス位置
が、合焦位置Ｆ３よりも至近側の位置Ｆ２に設定された
場合、各ピント状態検出用撮像素子Ａ〜Ｃから得られる
評価値は各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cの位置Ｆ２に対応する値
Ｖ_A2、Ｖ_B2、Ｖ_C2となる。図４に示すように、この場
合、第１ピント状態検出用撮像素子Ａから得られる評価
値Ｖ_A2と第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから得られる
評価値Ｖ_B2の関係は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
から得られる評価値Ｖ_A2の方が第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂから得られる評価値Ｖ_B2よりも大きくなる（Ｖ
_A2＞Ｖ_B2）。したがって、このように第１ピント状態検
出用撮像素子Ａから得られる評価値Ｖ_A2の方が第２ピン
ト状態検出用撮像素子Ｂから得られる評価値Ｖ_B2よりも
大きい場合は、撮影レンズ１２のフォーカス位置が合焦
位置Ｆ３よりも至近側に設定された状態、すなわち、前
ピンの状態であることが分かる。

【００５０】また、撮影レンズ１２のフォーカス位置が
合焦位置Ｆ３よりも無限遠側の位置Ｆ４に設定された場
合、各ピント状態検出用撮像素子Ａ〜Ｃから得られる評
価値は、各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cの位置Ｆ４に対応する値
Ｖ_A4、Ｖ_B4、Ｖ_c4となる。図４に示すように、この場
合、第１ピント状態検出用撮像素子Ａから得られる評価
値Ｖ _A4と第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから得られる
評価値Ｖ_B4の関係は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
から得られる評価値Ｖ_A4よりも第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂから得られる評価値Ｖ_B4の方が小さくなる。し
たがって、このように第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
から得られる評価値Ｖ_A4の方が第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂから得られる評価値Ｖ_B4よりも小さい場合は、
撮影レンズ１２のフォーカス位置が合焦位置Ｆ３よりも
無限遠側に設定された状態、すなわち、後ピンの状態で
あることが分かる。

【００５１】これに対して、撮影レンズ１２のフォーカ
ス位置が、位置Ｆ２よりも更に至近側の位置Ｆ１に設定
された場合、第１ピント状態検出用撮像素子Ａから得ら
れる評価値Ｖ_A1と第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから
得られる評価値Ｖ_B1が同値になるが、この場合、第３ピ
ント状態検出用撮像素子Ｃから得られる評価値Ｖ_C1も同
値になるので（Ｖ_A1＝Ｖ_B1＝Ｖ_C1）、このように各ピン
ト状態検出用撮像素子Ａ〜Ｃから得られる評価値Ｖ_A1〜
Ｖ_C1が全て同値の場合は、撮影レンズ１２のフォーカス
位置が合焦位置Ｆ３から大幅にズレた状態（大きくボケ
た状態）であることが分かる。

【００５２】同様に撮影レンズ１２のフォーカス位置
が、位置Ｆ４よりも更に無限遠側の位置Ｆ５に設定され
た場合、第１ピント状態検出用撮像素子Ａから得られる
評価値Ｖ_A5と第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから得ら
れる評価値Ｖ_B5が同値になるが、この場合、第３ピント
状態検出用撮像素子Ｃから得られる評価値Ｖ_C5も同値に
なるので（Ｖ_A5＝Ｖ_B5＝Ｖ_C5）、このように各ピント状
態検出用撮像素子Ａ〜Ｃから得られる評価値Ｖ_A5〜Ｖ_C5
が全て同値の場合は、撮影レンズ１２のフォーカス位置
が合焦位置Ｆ３から大幅にズレた状態（大きくボケた状
態）であることが分かる。

【００５３】ところで、上記のように各ピント状態検出
用撮像素子Ａ〜Ｃから得られる評価値Ｖ_A〜Ｖ_Cが全て
同値となった場合、フォーカス位置が合焦位置から大幅
にズレた状態にあることは検出できるが、どちらの方向
にどれだけズレているかの検出は行うことができない。
このような場合は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａと
第２ピント状態検出用撮像素子Ｂを第３ピント状態検出
用撮像素子Ｃに対してより光路長が短くなる位置と長く
なる位置に設置し、両者の光路長の差を広げることによ
り、検出が可能になる。

【００５４】たとえば、図５に示すように、２つのピン
ト状態検出用撮像素子Ｄ、Ｅを第１ピント状態検出用撮
像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素子Ｂよりも光路
長が短くなる位置と長くなる位置とに設置すると、各ピ
ント状態検出用撮像素子Ｄ、Ｅから得られる評価値は、
図６に示す曲線Ｓ_D、Ｓ_Eのようになる。

【００５５】いま、撮影レンズ１２のフォーカス位置が
合焦位置よりも大幅に離れた至近側の位置Ｆ６に設定さ
れたとすると、ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂから得
られる評価値は、各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Eの位置Ｆ６に対応す
る値Ｖ_A6〜Ｖ_E6となる。この場合、第１ピント状態検出
用撮像素子Ａから得られる評価値Ｖ_A6と第２ピント状態
検出用撮像素子Ｖ_B6から得られる評価値は共に同値とな
り、ピント状態を検出することはできないが、ピント状
態検出用撮像素子Ｄ、Ｅから得られる評価値Ｖ _D6、Ｖ_E6
は、ピント状態検出用撮像素子Ｄから得られる評価値Ｖ
_D6の方がピント状態検出用撮像素子Ｅから得られる評価
値Ｖ_E6よりも大きくなる。したがって、この評価値
Ｖ_D6、Ｖ_E6を比較することにより、撮影レンズ１２のフ
ォーカス位置が合焦位置よりも至近側に設定された状態
であることが分かる。

【００５６】このように、２つのピント状態検出用撮像
素子の間隔を広げることにより、フォーカス位置が合焦
位置よりも大幅にずれている場合であってもピント状態
の検出を行うことができる。

【００５７】しかしながら、本実施の形態の第１ピント
状態検出用撮像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素子
Ｂは一定位置に固定されているため、設置間隔（光路長
の差）を広げることはできない。

【００５８】そこで、次のように結像位置変更レンズ２
６でピント状態検出用被写体光の結像位置をずらすこと
で擬似的にピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂの間隔を広
げる（光路長の差を広げる）。具体的には次のように行
う。

【００５９】図７は、ある被写体を撮影した際のフォー
カス位置に対する各ピント状態検出素子Ａ、Ｂ、Ｃの評
価値の様子を示した図である。同図において、実線でし
た曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cが、それぞれピント状態検出用撮像素
子Ａ、Ｂ、Ｃの評価値をフォーカス位置に対して示した
ものである。

【００６０】いま、撮影レンズ１２のフォーカス位置が
位置Ｆにあるものとすると、各ピント状態検出用撮像素
子Ａ〜Ｃから得られる評価値は、各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cの位
置Ｆに対応する値Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_cとなる。

【００６１】ここで、第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
を光路長がＸだけ短くなる位置に移動させ、第２ピント
状態検出用撮像素子Ｂを同じく光路長がＸだけ長くなる
位置に移動させたと仮定する（以下、光路長がＸだけ短
くなる位置に移動させた第１ピント状態検出用撮像素子
Ａを第１ピント状態検出用撮像素子Ａ−とし、光路長が
Ｘだけ長くなる位置に移動させた第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂを第２ピント状態検出用撮像素子Ｂ＋とす
る。）。このとき各ピント状態検出用撮像素子Ａ−、Ｂ
＋から得られる評価値は、図７に破線で示した曲線
Ｓ_A-、Ｓ_B+のようになる。この場合、撮影レンズ１２の
フォーカス位置が位置Ｆにあるとすると、ピント状態検
出用撮像素子Ａ−、Ｂ＋から得られる評価値は、それぞ
れ各曲線Ｓ_A-、Ｓ_B+の位置Ｆに対応する値Ｖ_A-、Ｖ_B+と
なる。

【００６２】このようにピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂを移動させたときとの評価値と同じ評価値をピント状
態検出用被写体光の結像位置をずらすことで取得する。

【００６３】図７に示すように、まず、結像位置変更レ
ンズ２６を移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像
位置を位置Ｆから距離Ｘだけ至近側に近づけた位置Ｆ−
Ｘに移動させる。そして、この位置で第２ピント状態検
出用撮像素子Ｂから得られる評価値を取得する（第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値は取得しない）。こ
のとき、第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから得られる
評価値は、曲線Ｓ_Bの位置Ｆ−Ｘに対応する値Ｖ_BXとな
る。この値は第２ピント状態検出用撮像素子Ｂを光路長
がＸだけ長くなる位置に移動させたときに得られる評価
値Ｖ_B+（第２ピント状態検出用撮像素子Ｂ＋から得られ
る評価値Ｖ_B+）と同値になる（Ｖ_BX＝Ｖ _B+）。

【００６４】次に、結像位置変更レンズ２６を逆方向に
移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置
ｆから距離Ｘだけ無限遠側に遠ざけた位置Ｆ＋Ｘに移動
させる。そして、この位置で第１ピント状態検出用撮像
素子Ａの評価値を取得する（第２ピント状態検出用撮像
素子Ｂの評価値は取得しない）。このとき、第１ピント
状態検出用撮像素子Ａから得られる評価値は曲線Ｓ_Aの
位置Ｆ＋Ｘに対応する値Ｖ_AXとなり、この値は第１ピン
ト状態検出用撮像素子Ａを光路長がＸだけ短くなる位置
に移動させたときに得られる評価値（第１ピント状態検
出用撮像素子Ａ−から得られる評価値Ｖ_A-）と同値にな
る（Ｖ_AX＝Ｖ_A-）。

【００６５】このように、ピント状態検出用被写体光の
結像位置を前後等距離移動させ、各位置で片方ずつの評
価値を取得することにより、あたかもピント状態検出用
撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を広げて評価値を取得したの
と同じ効果を得ることができる。

【００６６】上記の例は、ピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂの光路長差を広げる場合の例であるが、逆に狭め
ることもできる。この場合は次のように各評価値を取得
する。

【００６７】図８は、ある被写体を撮影した際のフォー
カス位置に対する各ピント状態検出素子Ａ、Ｂ、Ｃの評
価値の様子を示した図である。同図において、実線でし
た曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cが、それぞれピント状態検出用撮像素
子Ａ〜Ｃの評価値をフォーカス位置に対して示したもの
である。

【００６８】いま、撮影レンズ１２のフォーカス位置が
位置Ｆにあるものとすると、各ピント状態検出用撮像素
子Ａ〜Ｃから得られる評価値は、各曲線Ｓ_A〜Ｓ_Cの位
置Ｆに対応する値Ｖ_A、Ｖ_B、Ｖ_cとなる。

【００６９】ここで、第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
を光路長がＸだけ長くなる位置に移動させ、第２ピント
状態検出用撮像素子Ｂを同じく光路長がＸだけ短くなる
位置に移動させたと仮定する（以下、光路長がＸだけ長
くなる位置に移動させた第１ピント状態検出用撮像素子
Ａを第１ピント状態検出用撮像素子Ａ＋とし、光路長が
Ｘだけ短くなる位置に移動させた第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂを第２ピント状態検出用撮像素子Ｂ−とす
る。）。このとき、各ピント状態検出用撮像素子Ａ＋、
Ｂ−から得られる評価値は、図８に破線で示した曲線Ｓ
_A+、Ｓ_B-のようになる。この場合、撮影レンズ１２のフ
ォーカス位置が位置Ｆにあるとすると、ピント状態検出
用撮像素子Ａ＋、Ｂ−から得られる評価値は、それぞれ
各曲線Ｓ_A+、Ｓ_B-の位置Ｆに対応する値Ｖ_A+、Ｖ_B-とな
る。

【００７０】まず、結像位置変更レンズ２６を移動さ
せ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置Ｆから
距離Ｘだけ至近側に近づけた位置Ｆ−Ｘに移動させる。
そして、この位置で第１ピント状態検出用撮像素子Ａか
ら得られる評価値を取得する（第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂから得られる評価値は取得しない）。このと
き、第１ピント状態検出用撮像素子Ａから得られる評価
値は曲線Ｓ_Aの位置Ｆ−Ｘに対応する値Ｖ_AXとなり、こ
の値は第１ピント状態検出用撮像素子Ａを光路長がＸだ
け長くなる位置に移動させたときに得られる評価値（第
１ピント状態検出用撮像素子Ａ＋から得られる評価値Ｖ
_A+）と同値になる（Ｖ_AX＝Ｖ_A+）。

【００７１】次に、結像位置変更レンズ２６を逆方向に
移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置
Ｆから距離Ｘだけ無限遠側に遠ざけた位置Ｆ＋Ｘに移動
させる。そして、この位置で第２ピント状態検出用撮像
素子Ｂの評価値を取得する（第１ピント状態検出用撮像
素子Ａの評価値は取得しない）。このとき、第２ピント
状態検出用撮像素子Ｂから得られる評価値は曲線Ｓ_Bの
位置Ｆ＋Ｘに対応する値Ｖ_BXとなる。この値は第２ピン
ト状態検出用撮像素子Ｂを光路長がＸだけ短くなる位置
に移動させたときに得られる評価値Ｖ_B-（第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂ−から得られる評価値Ｖ_B-）と同値
になる（Ｖ_BX＝Ｖ_B-）。

【００７２】このように、ピント状態検出用被写体光の
結像位置を前後等距離移動させ、各位置で片側ずつの評
価値を取得することにより、あたかもピント状態検出用
撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を狭めて評価値を取得したの
と同じ効果を得ることができる。

【００７３】なお、ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂの
光路長差を狭めると、より多くの評価値情報を得られる
ため、より高精度なピント状態の検出が可能になる。

【００７４】一方、撮影レンズ１２の絞り値が大きくな
ると、評価値のピーク位置が下がり、全体としてなだら
かな曲線になることから、このような場合は逆にピント
状態検出用撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を広げた方が高精
度なピント状態の検出が可能になる。

【００７５】しがたって、絞り値に応じてピント状態検
出用撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を変えることが好まし
い。以下、この絞り値に応じたフォーカス制御の処理手
順を図９に示すフローチャートに従って説明する。

【００７６】図９に示すように、まず、ＣＰＵ４６は所
要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、カメラ本
体１０から与えられるアイリス制御信号に基づいて撮影
レンズ１２のアイリス２０を制御したり、ズームデマン
ド５０からのズームデマンドデータに基づいて撮影レン
ズ１２をズーム制御したり、ＡＦ以外の所要の処理を行
う（ステップＳ１２）。

【００７７】次に、ＣＰＵ４６はＡＦスイッチ４８のＯ
Ｎ・ＯＦＦを確認する（ステップＳ１４）。そして、Ａ
Ｆスイッチ４８がＯＮになっている場合に以下のＡＦ制
御を実施する。

【００７８】まず、ＣＰＵ４６は、アイリス用ポテンシ
ョメータ５８から撮影レンズ１２の現在の絞り値データ
を取り込む（ステップＳ１６）。そして、その取り込ん
だ絞り値データに基づいて最適な光路長差（ピント状態
検出用撮像素子Ａとピント状態検出用撮像素子Ｂの光路
長の差）を算出する（ステップＳ１８）。

【００７９】次に、ＣＰＵ４６は、算出した最適光路長
差と現在の光路長差を比較する（ステップＳ２０）。こ
の比較の結果、現在の光路長差で十分と判断した場合
は、光路長の変更は行わず、通常どおり第１ピント状態
検出用撮像素子Ａから得られる評価値と第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂとから得られる評価値とに基づいてピ
ント状態を検出する。

【００８０】すなわち、まず第１ピント状態検出用撮像
素子Ａから得られる評価値Ｖ_Aを取り込み（ステップＳ
２２）、次いで、第２ピント状態検出用撮像素子Ｂから
得られる評価値Ｖ_Bを取り込む（ステップＳ２４）。そ
して、その取り込んだ第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
の評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評価
値Ｖ_Bを比較し（ステップＳ２６）、合焦状態にあるか
否かを判定する（ステップＳ２８）。

【００８１】ここで、合焦状態にあるか否かを判定は、
第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bとの差ΔＶ_A-B
（ΔＶ_A-B＝Ｖ_A−Ｖ_B）を求め、その差がゼロか否か
により判定する。そして、評価値の差ΔＶ_A-Bがゼロの
場合は合焦と判定され、ゼロでない場合は合焦状態にな
いと判定される。

【００８２】この判定の結果、合焦と判定された場合
は、フォーカス制御は行わず、ＡＦ制御を終了する。以
下、再びＡＦスイッチ４８が押されるまでマニュアルで
フォーカスが制御される。

【００８３】一方、合焦状態にないと判定された場合
は、フォーカス制御を実行する。すなわち、第１ピント
状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検
出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bとに基づいてピントのズレ
方向を求め（ステップＳ３０）、その評価値の差ΔＶ
_A-Bを制御量（移動量又は移動速度）としてフォーカス
レンズ群１６を移動させる。たとえば、ピントのズレ方
向が無限遠方向であるならば、評価値の差ΔＶ_A-Bを制
御量としてフォーカスレンズ群１６を至近側に移動させ
（ステップＳ３２）、ピントのズレ方向が至近方向であ
るならば、評価値の差ΔＶ_A-Bを制御量としてフォーカ
スレンズ群１６を無限遠側に移動させる（ステップＳ３
４）。そして、合焦するまで、すなわち第１ピント状態
検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bとの差ΔＶ_A- _Bがゼロになるま
で上記の処理を繰り返す。

【００８４】これにより、撮影レンズ１２のピントが被
写体に合わせられ、撮像部１４の映像用撮像素子の撮像
面上に被写体像が結像する。

【００８５】一方、上記ステップ２０において、現在の
光路長差では不十分と判断されると、ＣＰＵ４６は、そ
の現在の光路長差と求めた最適光路長差とを比較し、現
在の光路長差が最適光路長差よりも小さいか否かを判定
する（ステップＳ３６）。

【００８６】この判定の結果、現在の光路長差が最適光
路長差よりも小さいと判断すると（第１ピント状態検出
用撮像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの間隔
が最適な間隔よりも狭い場合）、ＣＰＵ４６は、最適光
路長差となるように、ピント状態検出用被写体光の結像
位置を無限遠側に所定量移動させる（ステップＳ３
８）。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６４を介して結像位置変
更モータ駆動回路３２Ｄに制御信号を出力し、結像位置
変更モータ３２Ｃを駆動して結像位置変更レンズ２６を
基準位置から所定量移動させ、ピント状態検出用被写体
光の結像位置を無限遠側に所定量移動させる。

【００８７】そして、移動させた位置で第１ピント状態
検出用撮像素子Ａに撮像された映像信号に基づく第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aを取り込む（ス
テップＳ４０）。なお、このとき第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bは取り込まない。

【００８８】第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価値
Ｖ_Aが取り込まれると、ＣＰＵ４６は、ピント状態検出
用被写体光の結像位置を至近側に同量移動させる（ステ
ップＳ４２）。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６４を介して結
像位置変更モータ駆動回路３２Ｄに制御信号を出力し、
結像位置変更モータ３２Ｃを駆動して結像位置変更レン
ズ２６を基準位置から逆方向同量移動させ、ピント状態
検出用被写体光の結像位置を至近側に同量移動させる。

【００８９】そして、移動させた位置で第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂに撮像された映像信号に基づく第２ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bを取り込む（ス
テップＳ４４）。なお、このとき第１ピント状態検出用
撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aは取り込まない。

【００９０】第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評価値
Ｖ_Bが取り込まれると、ＣＰＵ４６は、Ｄ／Ａ変換器６
４を介して結像位置変更モータ駆動回路３２Ｄに制御信
号を出力し、結像位置変更モータ３２Ｃを駆動して結像
位置変更レンズ２６を基準位置に復帰させる（ステップ
Ｓ４６）。

【００９１】この後、ＣＰＵ４６は、取り込んだ第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bとに基づいてピント状
態を検出する。すなわち、取り込んだ第１ピント状態検
出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂの評価値Ｖ_Bを比較し（ステップＳ２６）、合
焦状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２８）。そ
して、その判定結果に基づきフォーカス制御が行われ、
合焦するまで上記処理が繰り返される。

【００９２】一方、上記ステップ３６で現在の光路長差
が最適光路長差よりも大きいと判断されると（第１ピン
ト状態検出用撮像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素
子Ｂの間隔が最適な間隔よりも広い場合）、ＣＰＵ４６
は、最適光路長差となるように、ピント状態検出用被写
体光の結像位置を至近遠側に所定量移動させる（ステッ
プＳ４８）。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６４を介して結像
位置変更モータ駆動回路３２Ｄに制御信号を出力し、結
像位置変更モータ３２Ｃを駆動して結像位置変更レンズ
２６を基準位置から所定量移動させ、ピント状態検出用
被写体光の結像位置を至近側に所定量移動させる。

【００９３】そして、移動させた位置で第１ピント状態
検出用撮像素子Ａに撮像された映像信号に基づく第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aを取り込む（ス
テップＳ５０）。なお、このとき第２ピント状態検出用
撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bは取り込まない。

【００９４】第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価値
Ｖ_Aが取り込まれると、ＣＰＵ４６は、ピント状態検出
用被写体光の結像位置を無限遠側に同量移動させる（ス
テップＳ５２）。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６４を介して
結像位置変更モータ駆動回路３２Ｄに制御信号を出力
し、結像位置変更モータ３２Ｃを駆動して結像位置変更
レンズ２６を基準位置から逆方向同量移動させ、ピント
状態検出用被写体光の結像位置を無限遠側に同量移動さ
せる。

【００９５】そして、移動させた位置で第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂに撮像された映像信号に基づく第２ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bを取り込む（ス
テップＳ４４）。なお、このとき第１ピント状態検出用
撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aは取り込まない。

【００９６】第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評価値
Ｖ_Bが取り込まれると、ＣＰＵ４６は、Ｄ／Ａ変換器６
４を介して結像位置変更モータ駆動回路３２Ｄに制御信
号を出力し、結像位置変更モータ３２Ｃを駆動して結像
位置変更レンズ２６を基準位置に復帰させる（ステップ
Ｓ４６）。

【００９７】この後、ＣＰＵ４６は、取り込んだ第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bとに基づいてピント状
態を検出する。すなわち、取り込んだ第１ピント状態検
出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂの評価値Ｖ_Bを比較し（ステップＳ２６）、合
焦状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２８）。そ
して、その判定結果に基づきフォーカス制御が行われ、
合焦するまで上記処理が繰り返される。

【００９８】このように、絞り値に応じてピント状態検
出用撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を変えることにより、評
価値曲線の形状に応じた光路長差に設定することができ
るので、常に高精度なピント状態の検出を行うことがで
きる。

【００９９】また、一対のピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂを用いてピント状態の検出を行うので、結像位置
変更レンズ２６を移動させる場合であっても、その移動
量は少ないもので済み、迅速なピント状態の検出を行う
ことができる。

【０１００】なお、上記の処理手順では、第１ピント状
態検出用撮像素子Ａの評価値と第２ピント状態検出用撮
像素子Ｂの評価値とに基づいてピント状態の検出を行っ
ているが、上述したように第３ピント状態検出用撮像素
子Ｃの評価値を用いて検出するようにしてもよい。

【０１０１】また、第３ピント状態検出用撮像素子Ｃを
用いる場合は、たとえば、各ピント状態検出用撮像素子
Ａ〜Ｃの評価値を比較し、同値の場合（ピントが大きく
ずれている場合）は、第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
と第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの光路長差を広げて
検出を行なうようにする。これにより、ピントが大きく
ずれている場合であっても正確に合焦させることができ
る。

【０１０２】また、少なくとも一対のピント状態検出用
撮像素子（第１ピント状態検出用撮像素子Ａと第２ピン
ト状態検出用撮像素子Ｂ）を設置すればよく、更に一対
のピント状態検出用撮像素子を設置するようにしてもよ
い。

【０１０３】図１０は、本発明に係るピント状態検出装
置が適用されたテレビカメラシステムの第２の実施の形
態の構成図である。なお、上述した第１の実施の形態の
テレビカメラシステムと同じ構成要素には同じ符号が付
されている。

【０１０４】図１０に示すように、本実施の形態のテレ
ビカメラシステムでは、ピント状態検出部２８が光軸Ｏ
´に沿って前後移動自在に設けられている。ピント状態
検出部２８は、一つのユニットとして構成されており、
このユニット全体が図示しない駆動手段に駆動されて光
軸Ｏ´に沿って前後移動する。なお、ハーフミラー２４
で分離されたピント状態検出用被写体光は、一定位置に
固定されたリレーレンズ２７を介してピント状態検出部
２８に入射される。

【０１０５】以上のように構成された第２の実施の形態
のテレビカメラシステムでは、次のようにピント状態の
検出を行なう。

【０１０６】すなわち、撮影レンズ１２の絞り値が大き
く、第１ピント状態検出用撮像素子Ａと第２ピント状態
検出用撮像素子Ｂとの光路長の差を広げた方が高精度な
検出ができる場合は、まず、ユニット全体を至近側（ハ
ーフミラー２４に近づく方向）に所定量移動させ、その
位置で第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aを
取得する（第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ
_Bは取得しない）。そして、第１ピント状態検出用撮像
素子Ａの評価値Ｖ_Aを取得した後は、ユニット全体を無
限遠側（ハーフミラー２４から離れる方向）に同量移動
させ、その位置で第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評
価値Ｖ_Bを取得する（第１ピント状態検出用撮像素子Ａ
の評価値Ｖ_Aは取得しない）。そして、取得した第１ピ
ント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bに基づいてピント状態
を検出する。

【０１０７】また、絞り値が小さく、第１ピント状態検
出用撮像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素子Ｂとの
光路長の差を狭めた方が高精度な検出ができる場合は、
まず、ユニット全体を無限遠側（ハーフミラー２４から
離れる方向）に所定量移動させ、その位置で第１ピント
状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aを取得する（第２ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bは取得しな
い）。そして、第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価
値Ｖ_Aを取得した後は、ユニット全体を至近側（ハーフ
ミラー２４から離れる方向）に同量移動させ、その位置
で第２ピント状態検出用撮像素子Ｂの評価値Ｖ_Bを取得
する（第１ピント状態検出用撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aは
取得しない）。そして、取得した第１ピント状態検出用
撮像素子Ａの評価値Ｖ_Aと第２ピント状態検出用撮像素
子Ｂの評価値Ｖ_Bに基づいてピント状態を検出する。

【０１０８】なお、光路長差を変更する場合は、上記の
実施の形態と同様に絞り値から最適光路長差を求め、そ
の最適光路長差となるように光路長差を変更することが
好ましい。

【０１０９】このように、ピント状態検出部２８をユニ
ット化し、このユニット全体をピント状態検出用被写体
光の光軸Ｏ´に沿って前後等距離移動させ、各位置で片
側ずつの評価値を取得することにより、あたかもピント
状態検出用撮像素子Ａ、Ｂの光路長差を広げて評価値を
取得したのと同じ効果を得ることができる。

【０１１０】なお、上述した実施の形態では、本発明を
テレビカメラシステムに適用した場合を例に説明した
が、本発明はこれに限らず、ビデオカメラや静止画を撮
影するスチルカメラにも適用することができる。

【０１１１】また、上記実施の形態では、第１ピント状
態検出用撮像素子Ａと第２ピント状態検出用撮像素子Ｂ
の他に第３ピント状態検出用撮像素子Ｃを設置するよう
にしているが、少なくとも一対のピント状態検出用撮像
素子（第１ピント状態検出用撮像素子Ａと第２ピント状
態検出用撮像素子Ｂ）を設置すればよく、第３ピント状
態検出用撮像素子Ｃは設置しなくてもよい。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絞り値やＡＦ精度等に応じて最適な光路長に設定してピ
ント状態の検出を行うことができ、常に高精度なピント
状態の検出を行うことができる。また、一対のピント状
態検出用撮像素子を用いてピント状態の検出を行うの
で、結像位置変更レンズを移動させる場合であっても、
その移動量は少ないもので済み、迅速な検出を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明に係るオートフォーカスシステムが適用さ
れたテレビカメラシステムの構成図

【図２】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射す
るピント状態検出用被写体光の光軸を同一直線上に表示
した図

【図３】信号処理部の構成を示すブロック図

【図４】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ評価値の様子を示した図

【図５】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
に入射するピント状態検出用被写体光の光軸を同一直線
上に表示した図

【図６】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ評価値の様子を示した図

【図７】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ
−、Ｂ＋の評価値の様子を示した図

【図８】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ
＋、Ｂ−の評価値の様子を示した図

【図９】フォーカス制御の処理手順の他の実施の形態を
示すフローチャート

【図１０】発明に係るオートフォーカスシステムが適用
されたテレビカメラシステムの第２の実施の形態の構成
図

【符号の説明】

１０…カメラ本体、１２…撮影レンズ、１４…撮像部、
１６…フォーカスレンズ群、１８…ズームレンズ群、２
０…アイリス、２２…リレーレンズ群、２２Ａ…前側リ
レーレンズ、２２Ｂ…後側リレーレンズ、２４…ハーフ
ミラー、２６…結像位置変更レンズ、２６Ａ…レンズ
枠、２８…ピント状態検出部、３０…ビームスプリッ
タ、３０Ａ…第１プリズム、３０Ｂ…第２プリズム、３
０Ｃ…第３プリズム、３２…結像位置変更レンズ駆動機
構、３２Ａ…ラック、３２Ｂ…ピニオン、３２Ｃ…結像
位置変更モータ、３２Ｄ…結像位置変更モータ駆動回
路、３２Ｅ…結像位置変更用ポテンショメータ、３４…
信号処理部、３６…フォーカスモータ駆動回路、３８…
フォーカスデマンド、４０…フォーカスモータ、４２…
フォーカス用ポテンショメータ、４４…Ａ／Ｄ変換器、
４６…ＣＰＵ、４８…ＡＦスイッチ、５０…ズームデマ
ンド、５２…ズームモータ駆動回路、５４…ズーム用ポ
テンショメータ、５６…ズームモータ、５８…アイリス
用ポテンショメータ、６０…アイリスモータ制御回路、
６２…アイリスモータ、６４…Ｄ／Ａ変換器、７０Ａ〜
７０Ｃ…ハイパスフィルタ、７２Ａ〜７２Ｃ…Ａ／Ｄ変
換器、７４Ａ〜７４Ｃ…ゲート回路、７６Ａ〜７６Ｃ…
加算器、Ａ…第１ピント状態検出用撮像素子、Ｂ…第２
ピント状態検出用撮像素子、Ｃ…第３ピント状態検出用
撮像素子、Ｐ…ピント面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H011 BA37 DA00 2H051 AA01 BA54 DA39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
ト状態検出装置において、前記ピント状態検出用被写体光の光軸上に配置され、光
軸方向に沿って前後移動されることにより、前記被写体
像の結像位置を移動させる結像位置変更レンズと、前記結像位置変更レンズを前記ピント状態検出用被写体
光の光軸に沿って前後移動させる移動手段と、を備え、必要に応じて前記結像位置変更レンズを前後等
距離移動させ、該結像位置変更レンズを前方向に移動さ
せたときに一方のピント状態検出用撮像素子から得られ
る評価値と、後方向に移動させたときに他方のピント状
態検出用撮像素子から得られる評価値とを比較して、前
記撮影レンズのピント状態を検出することを特徴とする
ピント状態検出装置。
【請求項２】撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
ト状態検出装置において、前記一対のピント状態検出用撮像素子を前記光分割手段
に入射するピント状態検出用撮像素子の光軸に沿って前
後移動させる移動手段を備え、必要に応じて前記一対の
ピント状態検出用撮像素子を前後等距離移動させ、該一
対のピント状態検出用撮像素子を前方向に移動させたと
きに一方のピント状態検出用撮像素子から得られる評価
値と、後方向に移動させたときに他方のピント状態検出
用撮像素子から得られる評価値とを比較して、前記撮影
レンズのピント状態を検出することを特徴とするピント
状態検出装置。
【請求項３】前記結像位置変更レンズ又は前記一対の
ピント状態検出用撮像素子は、前記撮影レンズの絞り値
に応じて前後移動されることを特徴とする請求項１又は
２に記載のピント状態検出装置。