JP2003279847A - 撮影レンズのピント状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被写体光を撮像する複数の撮像素子であって、
互いに光路長が異なる位置に配置された撮像素子を備え
た撮影レンズにおいて、撮像素子から得られる輝度信号
レベルが所定値以下のときには、撮像領域が撮像素子相
互で異なった領域に設定されることにより、撮像素子か
ら得られる輝度信号レベルが低い場合であっても、誤動
作なく、精度の高いピント状態検出を行うことができ
る。 【解決手段】被写体光を撮像する撮像素子であって、互
いに光路長が異なる位置に配置された複数の撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃを備えた撮影レンズ１２において、撮像素子
から得られる輝度信号レベルが所定値以下のときには、
撮像領域が撮像素子相互で異なった領域に設定可能とさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮影レンズのピント
状態検出装置に係り、特に撮影レンズのオートフォーカ
ス制御における合焦検出に適用可能な撮影レンズのピン
ト状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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（特開昭５５−７
６３１２号公報、特公平７−６０２１１号公報）。たと
えば、映像用の画像を撮像する撮像素子（映像用撮像素
子）に対して同一撮影範囲の画像を撮像する２つのピン
ト状態検出用撮像素子を、それぞれ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配置する。

【０００３】そして、これらのピント状態検出用撮像素
子から得られた映像信号の高域周波数成分に基づいて各
ピント状態検出用撮像素子の各撮像面に対する焦点評価
値を求め、比較する。これによって、焦点評価値の大小
関係から映像用撮像素子の撮像面におけるピント状態、
すなわち、前ピン、後ピン、合焦のどの状態にあるかが
検出される。このようなピント状態の検出方法は、オー
トフォーカスのための合焦検出等に適用することができ
る。

【０００４】従来、このようなピント状態の検出方法に
おいては、図１５に示されるように、ピント状態検出用
撮像素子において撮像に使用される撮像画素領域である
測距枠１は、画面２の略中央部に設定されるのが極めて
一般的である。すなわち、撮影者が被写体を画面の中央
近傍に設定して撮影することを想定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測距枠
１を画面２中央に固定すると、被写体が測距枠内から測
距枠外に移動して行くような場合、本来は、今現在のフ
ォーカス位置が合焦位置であるべきなのに、被写体がい
なくなったとして、ボケを生じる方向にフォーカスレン
ズが動かされ、その結果不必要なボケを生じる問題があ
った。

【０００６】これに対し、たとえば、特開平７−１９１
２５６号公報のように、制御信号が不十分な場合に被写
体追尾領域の大きさを制御可能なように拡大し、合焦の
可能性を向上させたり、特開平７−４６４５５号公報の
ように、ズームにより画角が変化しても最適な測距枠を
設定可能とし、安定かつ高精度のオートフォーカスを得
たり、各種の対策が提案されている。

【０００７】ところが、複数のピント状態検出用撮像素
子を、それぞれ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等に配置する構成の合焦検出方法に
おいては、従来有効な対策が得られていなかった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ピント状態検出用撮像素子から得られる輝度信
号レベルが低い場合であっても、誤動作なく、精度の高
いピント状態検出を行うことができる撮影レンズを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、撮影レンズを通過してカメラ本体の映像
用撮像素子に入射する映像用の被写体光からピント状態
検出用の被写体光を生成し、該生成したピント状態検出
用の被写体光を互いに光路長が異なる位置に配置された
複数のピント状態検出用撮像素子で撮像してピント状態
を検出する撮影レンズのピント状態検出装置において、
前記ピント状態検出用撮像素子のいずれか又は全てから
得られる輝度信号レベルが所定値以下のときには、該ピ
ント状態検出用撮像素子の撮像領域が該ピント状態検出
用撮像素子相互で異なった領域に設定可能とされること
を特徴とする撮影レンズのピント状態検出装置を提供す
る。

【００１０】本発明によれば、輝度信号レベルが所定値
以下となり、合焦が得られなくなったときには、ピント
状態検出用撮像素子の撮像領域が該ピント状態検出用撮
像素子相互で異なった領域に設定可能とされるので、い
ずれかの領域を基準に合焦となるように制御され、安定
かつ高精度のオートフォーカスが得られる。

【００１１】本発明において、前記ピント状態検出用撮
像素子相互で異なった領域に設定される該ピント状態検
出用撮像素子の撮像領域は、更にズーム焦点距離に応じ
ても異なって設定されることが好ましい。本発明を使用
して、ピント状態検出用撮像素子の撮像領域が該ピント
状態検出用撮像素子相互で異なった領域に設定されると
しても、この領域はテレ時、ワイド時等焦点距離により
最適領域がある。したがって、この領域がズーム焦点距
離に応じても異なって設定されれば、より本発明の効果
が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る撮影レンズの好ましい実施の形態について詳説す
る。

【００１３】図１は、本発明に係る撮影レンズを使用し
たテレビカメラシステムの構成を示した構成図である。
同図に示されるテレビカメラシステムは、カメラ本体１
０と交換可能な撮影レンズ１２等からなり、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（映像用
撮像素子）や所要の回路等が内蔵されている。

【００１４】一方、撮影レンズ１２は、カメラ本体１０
の前面側に着脱自在に装着され、撮影レンズ１２の光学
系には、公知のように前端側から固定フォーカスレンズ
Ｆ′、移動可能なフォーカスレンズＦ、変倍系と補正系
とからなるズームレンズＺ、アイリスＩ、前側リレーレ
ンズＲ１と後側リレーレンズＲ２とからなるリレーレン
ズ（リレー光学系）等が配置される。なお、図中の各レ
ンズの構成は簡略化しており、複数のレンズからなるレ
ンズ群を１つのレンズで示したものもある。

【００１５】また、同図に示されるようにリレー光学系
の前側リレーレンズＲ１と後側リレーレンズＲ２との間
の被写体光の光路上には撮影レンズ１２の光軸Ｏに対し
て略４５度に傾斜し、被写体光（光束）を透過光と反射
光に分割する光分割手段であるハーフミラー２４が配置
される。

【００１６】撮影レンズ１２の前端側から入射した被写
体光のうちハーフミラー２４を透過した透過光、すなわ
ち、映像用の被写体光は、撮影レンズ１２の後端側から
射出され、カメラ本体１０の撮像部２０に入射する。撮
像部２０の構成については省略するが、撮像部２０に入
射した被写体光は、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、各色ごとの撮像
素子（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２２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。

【００１７】一方、ハーフミラー２４で反射した反射
光、すなわち、ピント状態検出用の被写体光は、撮影レ
ンズ１２の光軸Ｏに対して略垂直な光軸Ｏ′に沿ってピ
ント状態検出用の撮像部２６に導かれる。ここで、前側
リレーレンズＲ１と後側リレーレンズＲ２の間では被写
体光は略平行光の状態であり、ハーフミラー２４で反射
した被写体光は、後側リレーレンズＲ２と同様の性格を
有する集光のためのリレーレンズＲ３を通過してピント
状態検出用の撮像部２６に入射する。なお、以下の説明
において光軸Ｏと光軸Ｏ′を特に区別していう場合に
は、光軸Ｏを撮影光学系の光軸Ｏといい、光軸Ｏ′をピ
ント状態検出用光学系の光軸Ｏ′という。

【００１８】図２は、撮像部２６の構成を示した構成図
である。同図に示されるように撮像部２６は、光分割光
学系を構成する３つのプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３とピン
ト状態検出用の３つの撮像素子（２次元ＣＣＤ）Ａ、
Ｂ、Ｃから構成される。上述のようにハーフミラー２４
で反射し、光軸Ｏ′に沿って進行した被写体光は、ま
ず、第１プリズムＰ１に入射し、第１プリズムＰ１のハ
ーフミラー面４０で反射光と透過光に分割される。この
うち反射光は、ピント状態検出用撮像素子Ｃの撮像面に
入射する。

【００１９】一方、透過光は、次いで第２プリズムＰ２
に入射し、第２プリズムＰ２のハーフミラー面４２で更
に反射光と透過光に分割される。このうち反射光はピン
ト状態検出用撮像素子Ｂに入射される。一方、透過光は
第３プリズムＰ３を通過してピント状態検出用撮像素子
Ａに入射する。なお、ピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃのそれぞれに入射する被写体光の光量が等しくな
るように第１プリズムＰ１のハーフミラー面４０及び第
２プリズムＰ２のハーフミラー面４２で被写体光が分割
される。また、これらのピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃは本実施の形態では白黒画像を撮像するＣＣＤで
ある。

【００２０】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（各撮像素子の光軸）を同一直線
上で示すと、図３に示されるように、各ピント状態検出
用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射するまでの被写体光に対し
てピント状態検出用撮像素子Ｂの光路長が最も短く、ピ
ント状態検出用撮像素子Ｃの光路長が最も長くなってお
り、ピント状態検出用撮像素子Ａの光路長はピント状態
検出用撮像素子Ｂとピント状態検出用撮像素子Ｃの光路
長の中間の長さとなっている。すなわち、ピント状態検
出用撮像素子Ａの撮像面に対して前後の等距離の位置に
ピント状態検出用撮像素子Ｂとピント状態検出用撮像素
子Ｃの撮像面が平行に配置される。

【００２１】また、ピント状態検出用撮像素子Ａの撮像
面は、理想的にはカメラ本体１０のピント面２２（図１
参照）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の映像用撮像
素子の撮像面と一致している。なお、被写体光をピント
状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに分割する光分割光学系
は、上述のようなプリズムＰ１〜Ｐ３を使用した構成に
限らない。

【００２２】図４は、各ピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃの概略平面図である。ピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃのほとんどの領域は、撮像全領域Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１で占められ、この撮像全領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１
の中央部にピント状態検出用撮像領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２
が設定されている。

【００２３】以上のように構成された光学系により、撮
影レンズ１２に入射した被写体光が、カメラ本体１０の
ピント面２２と共役の位置の近傍に配置された光路長の
異なる３つのピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃによ
り撮像される。

【００２４】次に、ピント状態検出に基づくオートフォ
ーカスの制御について概略を説明すると、図１に示され
るようにピント状態検出用の撮像部２６の３つのピント
状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃにより撮像された画像
は、信号処理部２８に取り込まれる。信号処理部２８
は、後述のように各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、
Ｃから取得した画像の高域周波数成分に基づいてカメラ
本体１０のピント面２２に対して撮影レンズ１２のピン
ト状態が合焦となるフォーカスレンズＦの位置（フォー
カス位置）を求める。

【００２５】そして、そのフォーカス位置へのフォーカ
スレンズＦの移動を指令する制御信号をフォーカスモー
タ駆動回路３０に出力する。フォーカスモータ駆動回路
３０は、図示しないフォーカスモータを駆動し、ギア等
からなる動力伝達機構３２を介してフォーカスレンズＦ
を移動させ、フォーカスレンズＦを信号処理部２８によ
って指示されたフォーカス位置に設定する。このような
処理が連続的に行われることによってオートフォーカス
の制御が行われる。

【００２６】続いて、信号処理部２８の構成及びピント
状態検出の処理について説明する。図５は、信号処理部
２８の構成を示したブロック図である。同図に示される
ようにピント状態検出用の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所定形式のビデ
オ信号として出力され、各ピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃに対して同様に構成されたハイパスフィルタ
５０、６０、７０、Ａ／Ｄ変換器５２、６２、７２、ゲ
ート回路５４、６４、７４、及び、加算器５６、６６、
７６によって画像の鮮鋭度（画像のコントラスト）を示
す焦点評価値の信号に変換されてＣＰＵ８２に入力され
る。

【００２７】焦点評価値を求めるまでの処理をピント状
態検出用撮像素子Ａに対して設けられた回路で説明する
と、本実施の形態におけるピント状態検出用撮像素子Ａ
は白黒画像を撮影するＣＣＤであることからピント状態
検出用撮像素子Ａから出力されるビデオ信号は画面を構
成する各画素の輝度を示す輝度信号として出力される。
ピント状態検出用撮像素子Ａから出力された輝度信号
は、まず、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０に入力さ
れ、その輝度信号の高域周波数成分が抽出される。ＨＰ
Ｆ５０で抽出された高域周波数成分の信号はＡ／Ｄ変換
器５２によってデジタル信号に変換される。

【００２８】そして、ピント状態検出用撮像素子Ａ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５４によって抽出された後、その抽出された範
囲のデジタル信号の値が加算器５６によって加算され
る。これにより、フォーカスエリア内における輝度信号
の高域周波数成分の値の総和が求められる。加算器５６
によって得られた値は、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焦点評価値である。

【００２９】なお、同図に示される同期信号発生回路８
０から各種同期信号がピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃ、やゲート回路５４、６４、７４等の各回路に与
えられており、各回路の処理の同期が図られている。ま
た、同期信号発生回路８０からＣＰＵ８２には、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。

【００３０】ＣＰＵ８２は、上述のように各ピント状態
検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られた焦点評価値に基
づいて、カメラ本体１０のピント面２２に対する撮影レ
ンズ１２の現在のピント状態を検出する。図６は、横軸
に撮影レンズ１２のフォーカス位置、縦軸に焦点評価値
をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対
する焦点評価値の様子を示した図である。図中実線で示
される曲線ａは、カメラ本体１０のピント面２２と共役
の位置にあるピント状態検出用撮像素子Ａから得られる
焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものであ
り、図中点線で示される曲線ｂ、ｃは、それぞれピント
状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃから得られる焦点評価値をフ
ォーカス位置に対して示したものである。

【００３１】同図において、曲線ａの焦点評価値が最大
（極大）となるフォーカス位置Ｆ３が合焦位置である
が、今、撮影レンズ１２のフォーカス位置が図中Ｆ１の
位置に設定されているとする。このとき、ピント状態検
出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれから得られる焦点評
価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ１に対
応する値である。このとき、少なくともピント状態検出
用撮像素子Ｂから得られる焦点評価値の方がピント状態
検出用撮像素子Ｃから得られる焦点評価値よりも大きい
ことから、合焦位置であるフォーカス位置Ｆ３よりフォ
ーカス位置が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。

【００３２】一方、撮影レンズ１２のフォーカス位置が
図中Ｆ２の位置に設定されているとすると、ピント状態
検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれから得られる焦点
評価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ２に
対応する値である。このとき、少なくともピント状態検
出用撮像素子Ｃから得られる焦点評価値の方がピント状
態検出用撮像素子Ｂから得られる焦点評価値よりも大き
いことから、合焦位置であるフォーカス位置Ｆ３よりフ
ォーカス位置が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。

【００３３】撮影レンズ１２のフォーカス位置が図中Ｆ
３の合焦位置に設定されているとすると、ピント状態検
出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれから得られる焦点評
価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ３に対
応する値である。このとき、ピント状態検出用撮像素子
Ｂから得られる焦点評価値とピント状態検出用撮像素子
Ｃから得られる焦点評価値とが等しいことから、フォー
カス位置がフォーカス位置Ｆ３に設定された状態、すな
わち、合焦の状態であることが分かる。

【００３４】このように、ピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれから得られる焦点評価値に基づい
て、撮影レンズ１２の現在のフォーカス位置におけるピ
ント状態が前ピン、後ピン、合焦のいずれかを検出する
ことができる。一方、このようなピント状態の判定方法
においては、ピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃから得ら
れる焦点評価値のみで足り、ピント状態検出用撮像素子
Ａから得られる焦点評価値は不要である。そこで、本実
施の形態では、３つのピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ、Ｃから得られる焦点評価値を有効に利用し、合焦と
なるフォーカス位置を以下のように直接的に検出する。

【００３５】上記図６において、各ピント状態検出用撮
像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られる焦点評価値についての曲
線ａ、ｂ、ｃは、略同一形状となることから、あるフォ
ーカス位置においてピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃか
ら得られる焦点評価値は、そのフォーカス位置から所定
のシフト量分だけ変位させたフォーカス位置におけるピ
ント状態検出用撮像素子Ａの焦点評価値とみなすことが
できる。たとえば、図７に示されるピント状態検出用撮
像素子Ａの焦点評価値の曲線ａにおいて、フォーカス位
置が図中Ｆ４に設定されているものとする。このとき、
ピント状態検出用撮像素子Ａから得られる焦点評価値
は、曲線ａ上の点Ｐ_A の値を示す。

【００３６】一方、ピント状態検出用撮像素子Ｂから得
られる焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ４よりも無限遠
側に所定シフト量分だけ変位させたフォーカス位置Ｆ５
における曲線ａ上の点Ｐ_B の値を示し、ピント状態検出
用撮像素子Ｃから得られる焦点評価値は、フォーカス位
置Ｆ４よりも至近側に所定シフト量分だけ変位させたフ
ォーカス位置Ｆ６における曲線ａ上の点Ｐ_C の値を示
す。

【００３７】なお、フォーカス位置Ｆ４とフォーカス位
置Ｆ５との差、すなわち、ピント状態検出用撮像素子Ｂ
から得られた焦点評価値についてのシフト量は、たとえ
ば、図６において、曲線ｂの最大点のフォーカス位置と
曲線ａと最大点のフォーカス位置の差に等しく、また、
フォーカス位置Ｆ４とフォーカス位置Ｆ６との差、すな
わち、ピント状態検出用撮像素子Ｃから得られた焦点評
価値についてのシフト量は、図６において、曲線ｃの最
大点のフォーカス位置と曲線ａと最大点のフォーカス位
置の差に等しい。

【００３８】一方、曲線ａは所定関数（たとえば２次曲
線）で近似することができる。従って、各ピント状態検
出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られた３点Ｐ_A 、Ｐ_B 、
Ｐ_Cにおける焦点評価値から曲線ａを具体的に特定する
ことができ、その曲線ａにおいて焦点評価値が最大とな
る合焦位置Ｆ３を求めることができる。

【００３９】このようにして図１のＣＰＵ８２は、各ピ
ント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られた焦点評
価値に基づいて合焦となるフォーカス位置を検出する
と、そのフォーカス位置となるように、フォーカスモー
タ駆動回路３０に制御信号を送信し、フォーカスレンズ
Ｆを移動させる。これにより、オートフォーカスの制御
が行われる。

【００４０】以上の説明は、ピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃの撮像全領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１中央部のピン
ト状態検出用撮像領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２で検出がなさ
れ、適正にオートフォーカスがなされた場合の態様であ
る。

【００４１】次に、このような態様で適正にオートフォ
ーカスがなされない場合において、本発明が適用される
態様について説明する。図８は、撮像しようとする画像
３を表し、測距枠１を画面中央に固定した場合を示す。
この場合において、被写体４が測距枠１内から測距枠１
外に移動して行くような状態では、本来は、今現在のフ
ォーカス位置が合焦位置であるべきなのに、被写体４が
いなくなったとして、測距枠１内にある背景にピントを
合わせようと、ボケを生じる方向にフォーカスレンズが
動かされ、その結果、不必要なボケを生じる問題があっ
た。

【００４２】このときの焦点評価値の様子が図９に示さ
れる。すなわち図９は、図６と同様に、横軸に撮影レン
ズ１２のフォーカス位置、縦軸に焦点評価値をとり、被
写体４を撮影した際のフォーカス位置に対する焦点評価
値の様子を示した図である。

【００４３】図中実線で示される曲線ａ１は、カメラ本
体１０のピント面２２と共役の位置にあるピント状態検
出用撮像素子Ａから得られる焦点評価値をフォーカス位
置に対して示したものであり、図中点線で示される曲線
ｂ１、ｃ１は、それぞれピント状態検出用撮像素子Ｂ、
Ｃから得られる焦点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、比較のため、図６における曲線
ａ、ｂ、ｃも表示してある。

【００４４】本実施の形態では、図９に示される曲線ａ
１、ｂ１及びｃ１のピーク値、又は、ピント状態検出用
撮像素子Ａ、Ｂ及びＣいずれか又は全てから得られる輝
度信号のピーク値が所定の値以下のときには、ＣＰＵ８
２からの指令により、ピント状態検出用撮像素子Ｂ及び
Ｃの撮像領域Ｂ２、Ｃ２が図１０に示されるように、異
なった領域に設定される。

【００４５】すなわち、ピント状態検出用撮像素子Ａの
撮像領域Ａ２は、撮像全領域Ａ１の中央部から変更され
ずそのままであるが、ピント状態検出用撮像素子Ｂの撮
像領域Ｂ２は、右方にシフトした領域に設定され、ピン
ト状態検出用撮像素子Ｃの撮像領域Ｃ２は、左方にシフ
トした領域に設定される。

【００４６】このときの焦点評価値の様子が図１１に示
される。この場合、ピント状態検出用撮像素子Ｂによる
焦点評価値がピント状態検出用撮像素子Ａ及びＣによる
焦点評価値よりも高く、かつ所定の値以上となる。した
がって、オートフォーカスの制御は、ピント状態検出用
撮像素子Ｂが割り当てられている撮像領域Ｂ２を基準に
行えばよい。以上のフローが図１２（ａ）に示される。

【００４７】同図において、通常の撮像領域、すなわち
図４に示される領域でのピント状態検出用撮像素子Ａ、
Ｂ及びＣから得られる輝度信号レベルが評価され、所定
値と比較される（ステップＳ１）。輝度信号レベルが所
定値より大きい場合には、通常の撮像領域、すなわち図
４に示される領域のまま（ステップＳ２）でオートフォ
ーカスの制御がなされる（ステップＳ３）。

【００４８】一方、ステップＳ１において、輝度信号レ
ベルが所定値以下の場合には、通常の撮像領域と異なっ
た領域、すなわち、たとえば図１０に示される領域が選
択され（ステップＳ５）、オートフォーカスの制御がな
される（ステップＳ３）。これにより、被写体がいなく
なったとして、ボケを生じる方向にフォーカスレンズが
動かされ、その結果不必要なボケを生じるような不具合
は生じない。

【００４９】以上の例は、輝度信号レベルが所定値以下
の場合には、通常の撮像領域と異なった領域、すなわち
図１０に示されるような決まった領域が選択される構成
であるが、これと異なり、撮像領域は、更にズーム焦点
距離に応じても異なって設定される構成も採用できる。
図１３は、この態様について説明するもので、（ａ）は
ワイド時に適用される構成であり、（ｂ）はテレ時に適
用される構成である。

【００５０】すなわち、ワイド時にはズーム焦点距離が
短いので、ピント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣの撮像領
域Ｂ２、Ｃ２をシフトさせる量を大きくしなくても、オ
ートフォーカスの良好な制御がなされる。一方、テレ時
にはズーム焦点距離が長いので、ピント状態検出用撮像
素子Ｂ及びＣの撮像領域Ｂ２、Ｃ２をシフトさせる量を
大きくしないと、オートフォーカスの良好な制御がなさ
れないからである。

【００５１】図１３（ａ）において、ピント状態検出用
撮像素子Ａの撮像領域Ａ３は、撮像全領域Ａ１の中央部
から変更されずそのままであるが、ピント状態検出用撮
像素子Ｂの撮像領域Ｂ３は、撮像領域Ａ３に隣接した右
方に設定され、ピント状態検出用撮像素子Ｃの撮像領域
Ｃ２は、撮像領域Ａ３に隣接した左方に設定される。

【００５２】図１３（ｂ）において、ピント状態検出用
撮像素子Ａの撮像領域Ａ４は、撮像全領域Ａ１の中央部
から変更されずそのままであるが、ピント状態検出用撮
像素子Ｂの撮像領域Ｂ４は、右上方に大きくシフトした
領域に設定され、ピント状態検出用撮像素子Ｃの撮像領
域Ｃ４は、左下方に大きくシフトした領域に設定され
る。

【００５３】以上のフローが図１２（ｂ）に示される。
同図（ｂ）のフローは、同図（ａ）のフロー中のステッ
プＳ５の工程の詳細を示したものである。このフローに
おいて、まず、撮影レンズ１２に設けられたポテンショ
ンメータ等の検出手段より、ズーム焦点距離が検出さ
れ、この検出結果がＣＰＵ８２に送られる（ステップＳ
５２）。

【００５４】この結果を受けて、焦点距離に対応したピ
ント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣの撮像領域Ｂ２、Ｃ２
のシフト量が読み出される（ステップＳ５３）。具体的
には、ＣＰＵ８２に接続して設けられた記憶装置（図示
略）には、焦点距離に対応したピント状態検出用撮像素
子Ｂ及びＣの撮像領域Ｂ２、Ｃ２のシフト量のデータテ
ーブルが予め記憶されており、ＣＰＵ８２からの指令に
より読み出される。

【００５５】そして、ＣＰＵ８２からの指令により、焦
点距離に対応したピント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣの
撮像領域が設定される（ステップＳ５４）。

【００５６】なお、以上の実施の形態では、輝度信号レ
ベルが所定値以下となり、合焦が得られなくなったと
き、ピント状態検出用撮像素子の撮像領域が該ピント状
態検出用撮像素子相互で異なった領域に設定され、いず
れかの領域を基準に合焦となるように制御される構成で
あるが、更に、安定かつ高精度のオートフォーカスが得
られるように、次のような手順も採用できる。

【００５７】すなわち、ピント状態検出用撮像素子Ｂ及
びＣの撮像領域が設定され、たとえば、得られた輝度信
号レベル又は焦点評価値がピント状態検出用撮像素子Ｂ
において最も大きかった場合、ピント状態検出用撮像素
子Ａ及びＣの撮像領域をピント状態検出用撮像素子Ｂの
撮像領域と同一位置に再度設定し直す。そして、ピント
状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ及びＣにより再度ピント状態
の検出を行う。このようにすれば、より高精度のオート
フォーカスが得られる。

【００５８】なお、ピント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣ
の撮像領域Ｂ２、Ｃ２のサイズを、図１０に示されるよ
うに撮像領域Ａ２と同一サイズとせずに、図１４に示さ
れるように撮像領域Ａ２よりも大きく設定することもで
きる。また、ピント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣの撮像
領域Ｂ２、Ｃ２を、それぞれ撮像領域Ａ２の上下に設定
することもできる。

【００５９】また、図１３（ｂ）に示されるように、ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂの撮像領域Ｂ４が、右上方に
大きくシフトした領域に設定され、ピント状態検出用撮
像素子Ｃの撮像領域Ｃ４が左下方に大きくシフトした領
域に設定されているが、これ以外の態様、たとえば、ピ
ント状態検出用撮像素子Ｂ及びＣの撮像領域Ｂ４、Ｃ４
のいずれも、撮像領域Ａ２の水平方向に大きくシフトし
た領域に設定する態様も採り得る。

【００６０】以上、上記実施の形態では、カメラ本体１
０のピント面２２に共役の位置に配置されたピント状態
検出用撮像素子Ａに対して撮像面が光学的に等距離とな
る前後の位置にピント状態検出用撮像素子ＢとＣを配置
した場合について説明したが、光路長が異なるように各
ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが配置され、か
つ、カメラ本体１０のピント面２２に共役な位置に対し
て光路長が長くなる位置と短くなる位置のそれぞれに少
なくとも１つのいずれかのピント状態検出用撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃが配置されていれば十分である。

【００６１】すなわち、上述のように、あるフォーカス
位置においてピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃから得ら
れる焦点評価値を、そのフォーカス位置から所定シフト
量分だけ変位させたフォーカス位置におけるピント状態
検出用撮像素子Ａの焦点評価値とみなす場合に、そのシ
フト量を各ピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃのピント状
態検出用撮像素子Ａに対する距離に基づいて設定すれば
よい。また、そのシフト量を求める方法として、たとえ
ば、固定された被写体を撮影しながらフォーカス位置を
変化させ、各ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから
得られる焦点評価値が最大となるフォーカス位置を検出
する。そして、ピント状態検出用撮像素子Ａから得られ
た焦点評価値が最大となったフォーカス位置に対して、
各ピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃから得られた焦点評
価値が最大となった各フォーカス位置の変位量を検出
し、その変位量を上記シフト量とする。

【００６２】また、上記実施の形態では、撮像部２６に
おいてピント状態検出用の３つのピント状態検出用撮像
素子Ａ、Ｂ、Ｃを配置するようにしたが、２つのピント
状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃのみをカメラ本体１０のピン
ト面２２に共役な位置の前後に配置することによって、
ピント状態が前ピン、後ピン、又は、合焦のいずれの状
態かを検出し、その検出結果に基づいてオートフォーカ
スの制御を行うようにしてもよい。逆に光路長の異なる
４つ以上のピント状態検出用撮像素子を用い、カメラ本
体１０のピント面２２に共役な位置に対して光路長が長
くなる位置と短くなる位置のそれぞれに少なくとも１つ
のピント状態検出用撮像素子を配置するようにして合焦
位置をより精度良く検出できるようにしてもよい。

【００６３】また、上記実施の形態では、検出したピン
ト状態をオートフォーカスに適用した場合について説明
したが、これに限らず他の用途、たとえば、ピント状態
の表示等に使用することもできる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る撮影
レンズによれば、輝度信号レベルが所定値以下となり、
合焦が得られなくなったときには、ピント状態検出用撮
像素子の撮像領域が該ピント状態検出用撮像素子相互で
異なった領域に設定可能とされるので、いずれかの領域
を基準に合焦となるように制御され、安定かつ高精度の
オートフォーカスが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮影レンズを使用したテレビカメ
ラシステムの構成を示した構成図である。

【図２】ピント状態検出用の撮像部の構成を示した構成
図である。

【図３】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃを同一光
軸上で示した図である。

【図４】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの概略平
面図である。

【図５】ピント状態検出の処理を行う信号処理部の構成
を示したブロック図である。

【図６】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における焦点評価値の
様子を示した図である。

【図７】３つのピント状態検出用撮像素子によるピント
状態検出の処理の説明に使用した説明図である。

【図８】撮像しようとする画像示した図である。

【図９】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における焦点評価値の
様子を示した図である。

【図１０】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの概略
平面図である。

【図１１】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における焦点評価値
の様子を示した図である。

【図１２】オートフォーカスの手順を示すフロー図であ
る。

【図１３】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの概略
平面図である。

【図１４】ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの概略
平面図である。

【図１５】従来例において、撮像に使用される撮像画素
領域を示した図である。

【符号の説明】

１０…カメラ本体、１２…撮影レンズ、Ｆ…フォーカス
レンズ、Ｒ１…前側リレーレンズ、Ｒ２…後側リレーレ
ンズ、Ｒ３…リレーレンズ、２４…ハーフミラー（光分
割手段）、２６…撮像部、Ａ、Ｂ、Ｃ…ピント状態検出
用撮像素子、２８…信号処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H011 BA31 BB02 DA00 2H051 AA01 BA45 BA47 BA54 CB22 EB02 EB13 EB20 5C022 AB06 AB27 AB29 AC42 AC54 AC69 AC74

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズを通過してカメラ本体の映像
   用撮像素子に入射する映像用の被写体光からピント状態
   検出用の被写体光を生成し、該生成したピント状態検出
   用の被写体光を互いに光路長が異なる位置に配置された
   複数のピント状態検出用撮像素子で撮像してピント状態
   を検出する撮影レンズのピント状態検出装置において、 前記ピント状態検出用撮像素子のいずれか又は全てから
   得られる輝度信号レベルが所定値以下のときには、該ピ
   ント状態検出用撮像素子の撮像領域が該ピント状態検出
   用撮像素子相互で異なった領域に設定可能とされること
   を特徴とする撮影レンズのピント状態検出装置。
2. 【請求項２】 前記ピント状態検出用撮像素子相互で異
   なった領域に設定される該ピント状態検出用撮像素子の
   撮像領域は、更にズーム焦点距離に応じても異なって設
   定される請求項１に記載の撮影レンズのピント状態検出
   装置。