JPH09274129A

JPH09274129A - オートフォーカス装置及びカメラ

Info

Publication number: JPH09274129A
Application number: JP8085192A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kurokawa; 洋之黒川; Hirotake Nozaki; 弘剛野崎; Kotaro Murakami; 浩太郎村上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】精度よく且つ迅速に合焦を行うことができるオ
ートフォーカス装置及びカメラを提供する。【解決手段】撮影光学系１と、第一合焦評価値を作成す
る第一合焦評価部２と、第２合焦評価値を作成する第二
合焦評価部３と、第一合焦評価値及び第二合焦評価値の
少なくとも一方を選択する合焦方法選択装置４と、合焦
方法選択装置４で選択された評価値に基づいて焦点調節
用レンズ１１を移動するモータ５及びモータ駆動装置６
とを有する。第一合焦評価部２は、撮像素子２１の電気
信号から適当な周波数成分を選択し、この周波数成分の
レベルに基づいて第一合焦評価値を作成する。第二合焦
評価値３は、撮像素子３３ａ、３３ｂで各々撮像された
像の撮像位置のずれに基づいて第二合焦評価値を作成す
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、主にビデオカメ
ラ、特にＴＶカメラに用いるオートフォーカス装置及び
カメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カメラ用のオートフォーカス
装置として２種類のオートフォーカス装置がある。一方
は、一般に山登り方式といわれているもので、主にビデ
オカメラ用のオートフォーカス装置として用いられてい
る。他方は、像ずれ方式といわれているもので、主にス
ティルカメラ用のオートフォーカス装置として用いられ
ている。以下に、両方式のオートフォーカス装置につい
て図面を参照して説明する。

【０００３】先ず、山登り式のオートフォーカス装置に
ついて図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は
山登り式のオートフォーカス装置の概略ブロック図、図
２１は映像信号の高周波成分のレベルと焦点調節用レン
ズとの関係を説明するための図である。

【０００４】山登り式のオートフォーカス装置は、図２
０に示すように、焦点調節用レンズ９０１、変倍レンズ
９０２、補正レンズ９０３、絞り９０４、および結像レ
ンズ９０５からなる撮影光学系９０と、撮影光学系９０
によって形成された像を撮像し電気信号に変換する撮像
素子９１と、撮像素子９１からの電気信号に応じた映像
信号を作成する映像信号作成装置９２と、映像信号作成
装置９２からの映像信号に基づいて、撮像素子９１上に
形成された像を合焦させるための情報（合焦評価値）を
作成する合焦評価値作成装置９３と、焦点調節用レンズ
９０１を撮影光学系９０の光軸方向に移動させるモータ
９４と、合焦評価値作成装置９３で得られた合焦評価値
を参照してモータ９４を駆動するモータ駆動装置９５
と、を備えている。

【０００５】次に、山登り式のオートフォーカス装置の
動作について説明する。先ず、撮影光学系９０は、撮像
素子９１上に像を形成する。この像は、撮像素子９１に
より電気信号に変換された後、映像信号作成装置９２に
よって映像信号に変換される。この映像信号は、複数の
周波数の正弦波が合成されて形成されたものと見なすこ
とができる。

【０００６】ところで、映像信号の高周波成分のレベル
は、図２１に示すように、撮像素子９１上に形成された
像が鮮鋭度を増すほど、即ち焦点調節用レンズが合焦点
Ａに近づくほど急激に上昇することが知られている。そ
して、一般に撮像素子９１上の像が合焦しているとき
に、映像信号の高周波成分のレベルがピークに到達する
ことが知られている。また、このレベルの山は周波数が
高くなるほど急峻になる傾向がある。一方、レンズの結
像性能や、映像信号のＳ/Ｎ比は、周波数が高くなるほ
ど悪くなる。

【０００７】そこで、合焦評価値作成装置９３は、映像
信号作成装置９２によって得られた映像信号から、撮影
光学系９０１の結像性能及び映像信号のＳ／Ｎ比を考慮
して適当な高周波成分を選択し、この周波数成分のレベ
ルを適当なサンプリング間隔で観察することにより合焦
評価値を作成する。たとえば、選択した周波数成分のレ
ベルが上昇しているときは、焦点調節用レンズ９０１が
合焦点に近づく方向に移動しているものと評価する。ま
た、選択した周波数成分のレベルが低下しているとき
は、焦点調節用レンズ９０１が合焦点から離れる方向に
移動しているものと評価する。そして、選択した周波数
成分のレベルがピーク値から所定の範囲内（例えば図２
１のΔＶ）にあるときに、撮像素子９１上の像が合焦し
ているものと評価する。

【０００８】次に、モータ駆動装置９５は、合焦評価値
作成装置９３から逐次送られてくる合焦評価値を参照
し、焦点調節用レンズ９０１を合焦と判断される位置ま
で移動させるべくモータ９４を駆動する。このように、
山登り式のオートフォーカス装置では、焦点調節用レン
ズ９０１の移動があたかも高周波成分の山を登るよう行
われる。これが山登り式という名前で呼ばれている所以
である。

【０００９】上記の山登り式のオートフォーカス装置
は、映像信号を用いて合焦の評価を行うので、撮像素子
９１上の像を対応する被写体に精度よく合焦させること
ができる。また、測距専用の素子を設けることなく撮像
素子９１上の像を合焦させるので、コスト的に有利であ
る。このため、主にビデオカメラ用のオートフォーカス
装置として用いられている。

【００１０】次に、像ずれ式のオートフォーカス装置に
ついて図面を参照して説明する。図２２、図２４及び図
２６は像ずれ式のオートフォーカス装置の原理を説明す
るための図である。ここで、図２２は合焦状態にあると
きの光路を、図２４及び図２６は、合焦していない状態
にあるときの光路を示している。また、図中において、
符号９６は光束を共役な像に結像させる結像光学系、符
号９７は結像光学系９６の予定焦点面、符号９８ａ及び
９８ｂは結像光学系９６の光軸に対して略対象な位置に
配置された、結像光学系９６により結像した光束（像）
の一部を再び結像させる再結像用レンズである。また、
符号９９ａ及び９９ｂは、結像光学系９６の光軸に対し
て略対象な位置であって、再結像用レンズ９８ａ、９８
ｂの予定焦点面にそれぞれ配置されたラインセンサであ
る。

【００１１】図２２に示すように、結像光学系１を通過
した光束が予定焦点面９７上で合焦している場合、光束
の一部は、再結像用レンズ９８ａ、９８ｂによりライン
センサ９９ａ、９９ｂ上で再び結像する。したがって、
予定焦点面９７上で合焦している場合、二つのラインセ
ンサ９９ａ、９９ｂが撮像する像は、図２３に示すよう
にラインセンサ上の略一致する位置に形成される。一
方、図２４に示すように、結像光学系１を通過した光束
が予定焦点面９７よりも前で合焦している場合（所謂後
ピン状態）、二つのラインセンサ９９ａ、９９ｂが撮像
する像は、図２５に示すようなずれが生じる。また、図
２６に示すように、結像光学系１を通過した光束が予定
焦点面９７よりも後で合焦している場合（所謂前ピン状
態）、二つのラインセンサ９９ａ、９９ｂが撮像する像
は、図２７に示ように、後ピン状態とは逆の方向にずれ
が生じる。

【００１２】したがって、ラインセンサ９９ａ、９９ｂ
で撮像された像のずれの方向及び量を検出することによ
り、予定焦点面９７上で合焦させるために必要な焦点調
節用レンズの移動方向及び移動量を算出することができ
る。このように、像ずれ式のオートフォーカス装置で
は、二つのラインセンサ９９ａ、９９ｂで撮像された像
のずれの方向及び量に基づいて合焦が行なわれる。これ
が像ずれ式という名前で呼ばれている所以である。

【００１３】上記の像ずれ式のオートフォーカス装置
は、二つのラインセンサ９９ａ、９９ｂで撮像された像
のずれの方向及び量に基づいて、合焦に必要な焦点調節
用レンズの移動方向及び移動量を直接算出するので、合
焦を素早く行うことができる。このため、主にスティル
カメラ用のオートフォーカス装置として用いられてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
山登り式のオートフォーカス装置では、合焦評価値作成
装置９３から所定のサンプリング間隔で逐次送られてく
る合焦評価値を参照し、焦点調節用レンズ９０１を合焦
と判断される位置まで移動させるので、合焦までに時間
がかかるという問題がある。特に、焦点調節用レンズ９
０１の位置が合焦点から遠く離れている場合（所謂おお
ぼけ時）、図２１に示すように、映像信号の高周波成分
のレベル変化が微少でノイズ等に埋もれてしまったり、
レベルのピークを示すものではなくなったりする可能性
が高く、合焦評価値作成装置９３での評価が難しくな
る。このため、合焦までにかかる時間が極端に長くなる
ことがある。

【００１５】この合焦までに時間がかかるという問題
は、例えば上記の山登り式のオートフォーカス装置をＴ
Ｖカメラに用いる場合、ニュースの取材等において一瞬
の撮影チャンスを取り逃がすおそれがある。

【００１６】この点、上記の像ずれ式のオートフォーカ
ス装置は、上述したように、合焦を素早く行うことがで
きる。しかし、上記の像ずれ式のオートフォーカス装置
をビデオカメラに用いる場合、撮像素子上に像を形成す
る撮像光学系から光束を分岐させて、撮像素子面とは別
の位置に像を結ばせる必要がある。このため、撮像素子
面とは別の位置に形成された像を用いて撮像素子上の像
が合焦しているか否かを評価することになるので、精度
よく合焦させることができないという問題がある。特
に、ＴＶカメラ用のオートフォーカス装置には、高い精
度（撮影光学系の光軸方向における像面のずれが数μｍ
程度以内）が要求される。上記の像ずれ式のオートフォ
ーカス装置でこの精度を満足させるためには、相当のコ
ストアップを覚悟しなければならない。

【００１７】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、精度よく且つ迅速に合焦を行うことができ、し
かも安価なオートフォーカス装置及びカメラを提供する
ことを目的とするものである。

【００１８】また、本発明は撮影目的物に効率よく合焦
させることができるオートフォーカス装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のオートフォーカス装置は、移動可能に設け
られた焦点調節用レンズと入力した被写体からの光を分
光する光学素子とを少なくとも有する撮影光学系と、前
記光学素子により分光された一方の光を入力し、前記被
写体に対応する像を結像する第一光学系と、前記第一光
学系によって得られた像を撮像して電気信号に変換する
第一撮像素子と、前記第一撮像素子によって得られた電
気信号から適当な周波数成分を選択し、この周波数成分
のレベルに基づいて、前記第一撮像素子上の像を前記被
写体に合焦させるための情報を作成する第一情報作成手
段とを有する第一の合焦評価手段と、前記光学素子によ
り分光された他方の光を入力し、前記被写体に対応する
像を結像する第二光学系と、前記第二光学系によって結
像された像を形成する光束のうち、瞳の異なる場所を通
過する光束を各々再結像させる再結像光学系と、前記再
結像光学系によって得られた像を撮像する第二撮像素子
と、前記第二撮像素子上の像の位置ずれに基づいて、前
記第一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるための
情報を作成する第二情報作成手段とを有する第二の合焦
評価手段と、前記第一の合焦評価手段からの情報及び前
記第二の合焦評価手段からの情報のうち、少なくとも一
方を選択する合焦評価選択手段と、前記合焦評価選択手
段で選択された情報に基づいて、前記焦点調節用レンズ
を移動する移動手段と、を具備することを特徴とするも
のである。

【００２０】ここで、合焦評価選択手段は、第二の合焦
評価手段からの情報を第一撮像素子によって撮像された
像を大まかに合焦させるときに選択し、第一の合焦評価
手段からの情報を第一撮像素子によって撮像された像を
子細に合焦させるときに選択することが好ましい。

【００２１】また、合焦評価選択手段は、第一の合焦評
価手段からの情報及び第二の合焦評価手段からの情報の
うちのいずれか一方が有為でない場合に、他方の情報を
選択するようにしてもよい。ここで、有為でないとは、
その評価値では第一撮像素子上の像を合焦させることが
できない場合をいう。これは、従来の技術でも述べたよ
うに、山登り式と像ずれ式とでは、その原理が全く異な
るため、被写体によっては合焦点を検出することができ
ない場合があるためである。

【００２２】さらに、合焦評価選択手段は、被写界深度
を特定する情報を参照して、前記第一の合焦評価手段か
らの情報及び前記第二の合焦評価手段からの情報のうち
のいずれか一方を選択するようにしてもよい。ここで、
被写界深度を特定する情報とは、例えば、撮影光学系の
絞り値、撮影光学系の焦点調節用レンズ及び変倍用レン
ズの位置、光学アクセサリの有無及び種類等が該当す
る。

【００２３】本発明のオートフォーカス装置において、
撮影光学系の像側主点から像面までの距離、撮影光学系
の物体側主点から被写体までの距離及び第一撮像素子上
における被写体の寸法に基づいて、被写体の実寸法を算
出する被写体寸法算出手段と、物体の寸法を設定する物
体寸法設定手段と、前記被写体寸法算出手段で算出され
た被写体の実寸法と前記物体寸法設定手段で設定された
物体の寸法とを比較し、この比較した結果に基づいて、
前記第一の合焦評価手段及び前記第二の合焦評価手段を
制御する合焦対象物制御手段とを設けてもよい。

【００２４】撮影光学系の像側主点から像面までの距離
をｂ、撮影光学系の物体側主点から被写体までの距離を
ａ、第一撮像素子上における被写体の寸法をｙ、被写体
の実寸法をＹ、とすると、Ｙは次式で表せられる。

【００２５】Ｙ＝ａｙ／ｂここで、撮影光学系の物体側主点から被写体までの距離
ａは、第二の合焦評価手段において、複数個の第二撮像
素子により各々撮像された像の撮像位置のずれに基づき
算出することができる。また、第一撮像素子上における
被写体の寸法ｙは、第一撮像素子からの電気信号に画像
処理等を施すことにより求めることができる。

【００２６】尚、合焦対象物制御手段は、被写体寸法算
出手段で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定手段
で設定された物体の寸法と略同一であるときに、当該被
写体に合焦させるように第一の合焦評価手段及び第二の
合焦評価手段を制御するか、または、当該被写体以外の
被写体に合焦させるように第一の合焦評価手段及び第二
の合焦評価手段を制御することが好ましい。

【００２７】また、第二の合焦評価手段において、前記
複数個の再結像用光学系及び第二撮像素子が前記第二光
学系により結像される像の複数の部分を撮像できるよう
に配置されている場合、被写体寸法算出手段は、第二光
学系により結像された像の複数の部分に各々対応する各
被写体の実寸法を算出することができるものであること
が好ましい。

【００２８】さらに、被写体寸法算出手段で算出された
被写体の実寸法は、モニタ、ファインダー等の表示媒体
に表示させたり、または、ビデオテープ等の記憶媒体に
映像信号と共に記憶させることが好ましい。

【００２９】本発明のオートフォーカス装置にフォーカ
ス領域の大きさを設定するフォーカス領域設定手段を設
け、第一の合焦判断手段に、このフォーカス領域設定手
段で設定された大きさのフォーカス領域について、第一
撮像素子上の像を被写体に合焦させるための情報を作成
させてもよい。ここで、フォーカス領域とは、第一撮像
素子上の領域であって、被写体に合焦させるための情報
が作成される領域のことである。

【００３０】尚、フォーカス領域設定手段は、第一の合
焦評価手段のフォーカス領域の大きさが第二の合焦評価
手段のフォーカス領域より小さくなるように設定するこ
とが好ましい。また、第一の合焦評価手段のフォーカス
領域の大きさが第二の合焦評価手段のフォーカス領域よ
り大きくなるように設定してもよい。

【００３１】また、第二の合焦評価手段に予め複数のフ
ォーカス領域が設定されている場合、フォーカス領域設
定手段は、第二の合焦評価手段がこの複数のフォーカス
領域について各々作成した情報に基づき、この複数のフ
ォーカス領域の中から、撮影光学系から当該フォーカス
領域上の像に対応する被写体までの距離が略同一であっ
て且つ隣り合うフォーカス領域を検出し、これ等のフォ
ーカス領域を合わせた大きさに応じて、第一の合焦評価
手段のフォーカス領域の大きさを設定することが好まし
い。

【００３２】また、フォーカス領域の大きさに関する情
報を入力するフォーカスサイズ入力手段を設け、フォー
カス領域設定手段に、フォーカスサイズ入力手段に入力
されたフォーカス領域の大きさに関する情報に基づい
て、第一の合焦評価手段のフォーカス領域の大きさを設
定させてもよい。

【００３３】本発明のオートフォーカス装置にフォーカ
ス領域の位置に関する情報を入力するフォーカス位置入
力手段を設け、第一の合焦判断手段及び第二の合焦判断
手段に、フォーカス位置入力手段で入力された位置にあ
るフォーカス領域について、第一撮像素子上の像を被写
体に合焦させるための情報を作成させてもよい。

【００３４】尚、フォーカス位置入力手段で入力された
フォーカス領域の位置が第二の合焦評価手段の再結像用
光学系によって像を検出できない位置である場合、合焦
評価選択手段に第一の合焦評価手段からの情報のみを選
択させることが好ましい。

【００３５】また、合焦評価選択手段によって第一の合
焦評価手段により得られた情報が選択された場合には、
第一の合焦評価手段のフォーカス領域を識別できる情報
を、また第二の合焦評価手段により得られた情報が選択
された場合には、第二の合焦評価手段のフォーカス領域
を識別できる情報を、モニタ、ファインダー等の表示媒
体に表示することが好ましい。

【００３６】本発明の他のオートフォーカス装置は、移
動可能に設けられた焦点調節用レンズと被写体からの光
を入力して前記被写体に対応する像を結像する結像レン
ズとを少なくとも有する撮影光学系と、前記撮影光学系
によって得られた像を撮像し電気信号に変換する撮像素
子と、前記撮像素子によって得られた電気信号から適当
な周波数成分を選択し、この周波数成分のレベルに基づ
いて、前記撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるた
めの情報を作成する情報作成手段と、前記情報作成手段
で作成された情報に基づいて、前記焦点調節用レンズを
移動する移動手段と、を具備するオートフォーカス装置
であって、前記撮影光学系の物体側主点から被写体まで
の距離を測定する測距手段と、前記測距手段で測定した
前記撮影光学系の物体側主点から被写体までの距離、前
記撮影光学系の像側主点から像面までの距離及び前記第
一撮像素子上における前記被写体の寸法に基づいて、前
記被写体の実寸法を算出する被写体寸法算出手段と、物
体の寸法を設定する物体寸法設定手段と、前記被写体寸
法算出手段で算出された被写体の実寸法と前記物体寸法
設定手段で設定された物体の寸法とを比較し、この比較
した結果に基づいて前記情報作成手段が前記第一撮像素
子上の像を前記被写体に合焦させるための情報を作成す
る領域を制御する合焦対象物制御手段と、を設けたこと
を特徴とするものである。

【００３７】本発明の更に他のオートフォーカス装置
は、移動可能に設けられた焦点調節用レンズと入力した
被写体からの光を分光する光学素子とを少なくとも有す
る撮影光学系と、前記光学素子により分光された一方の
光を入力し、前記被写体に対応する像を結像する第一光
学系と、前記第一光学系によって得られた像を撮像する
第一撮像素子と、前記光学素子により分光された一方の
光を入力し、前記被写体に対応する像を結像する第二光
学系と、前記第二光学系によって結像された像を形成す
る光束のうち、瞳の異なる場所を通過する光束を各々再
結像させる再結像光学系と、前記再結像光学系によって
得られた像を撮像する第二撮像素子と、前記第二撮像素
子上の像の位置ずれに基づいて、前記第一撮像素子上の
像を前記被写体に合焦させるための情報を作成する情報
作成手段と、前記情報作成手段で作成された情報に基づ
いて、前記焦点調節用レンズを移動する移動手段と、前
記撮影光学系の像側主点から像面までの距離、前記撮影
光学系の物体側主点から前記被写体までの距離及び前記
第一撮像素子上における前記被写体の寸法に基づいて、
前記被写体の実寸法を算出する被写体寸法算出手段と、
物体の寸法を設定する物体寸法設定手段と、前記被写体
寸法算出手段で算出された被写体の実寸法と前記物体寸
法設定手段で設定された物体の寸法とを比較し、この比
較した結果に基づいて前記情報作成手段が前記第一撮像
素子上の像を前記被写体に合焦させるための情報を作成
する領域を制御する合焦対象物制御手段と、を設けたこ
とを特徴とするものである。

【００３８】本発明のカメラは、移動可能に設けられた
焦点調節用レンズと入力した被写体からの光を分光する
光学素子とを少なくとも有する撮影光学系と、前記光学
素子により分光された一方の光を入力して前記被写体に
対応する像を結像する第一光学系と、前記焦点調節用レ
ンズを移動する移動手段とを備えたレンズ鏡筒が装着さ
れるカメラであって、前記第一光学系によって得られた
像を撮像し、電気信号に変換する第一撮像素子と、前記
第一撮像素子によって得られた電気信号から適当な周波
数成分を選択し、この周波数成分のレベルに基づいて、
前記第一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるため
の情報を作成する第一情報作成手段とを有する第一の合
焦評価手段と、前記光学素子により分光された他方の光
を入力して前記被写体に対応する像を結像する第二光学
系と、前記第二光学系によって結像された像を形成する
光束のうち、瞳の異なる場所を通過する光束を各々再結
像させる再結像光学系と、前記再結像光学系によって得
られた像を撮像する第二撮像素子と、前記第二撮像素子
上の像の位置ずれに基づいて、前記第一撮像素子上の像
を前記被写体に合焦させるための情報を作成する第二情
報作成手段とを有する第二の合焦評価手段と、前記第一
の合焦評価手段からの情報及び前記第二の合焦評価手段
からの情報のうち、少なくとも一方を選択する合焦評価
選択手段と、前記合焦評価選択手段で選択された情報に
基づいて、前記移動手段を制御する制御手段と、を具備
することを特徴とするものである。

【００３９】ここで、第一の合焦評価手段とは、所謂山
登り式を用いて第一撮像素子上の像の評価を行うもので
ある。従来の技術で述べたように、撮像素子によって得
られた電気信号の高周波成分のレベルは、撮像素子上に
形成された像が鮮鋭度を増すほど、即ち焦点調節用レン
ズが合焦点に近づくほど急激に上昇し、撮像素子上の像
が合焦しているときにピークに到達することが知られて
いる。そこで、第一の合焦評価手段では、第一撮像素子
によって得られた電気信号から、撮影光学系の結像性能
及び電気信号のＳ／Ｎ比を考慮して適当な周波数成分を
選択し、この周波数成分のレベルを適当なサンプリング
間隔で観察することにより、第一撮像素子上の像を合焦
させるための情報（合焦評価値）を作成している。たと
えば、選択した周波数成分のレベルが上昇しているとき
は、焦点調節用レンズが合焦点に近づく方向に移動して
いるものと評価する。また、選択した周波数成分のレベ
ルが低下しているときは、焦点調節用レンズが合焦点か
ら離れる方向に移動しているものと評価する。そして、
選択した周波数成分のレベルがピーク値から所定の範囲
内にあるときに、第一撮像素子上の像が合焦しているも
のと評価する。

【００４０】また、第二の合焦評価手段とは、所謂像ず
れ式を用いて第一撮像素子上の像の評価を行うものであ
る。撮影光学系で分光された光束は、第二光学系により
結像した後、複数個の再結像用光学系を通過して対応す
る第二撮像素子上にそれぞれ像を形成する。ここで、各
第二撮像素子は、第一撮像素子上の像が合焦していると
きに、撮像された像の出力信号が互いに一致するように
配置することが好ましい。第二情報作成手段は、各第二
撮像素子で撮像された像のずれの方向及び量を検出する
ことにより、第一撮像素子上の像を合焦させるための情
報（合焦評価値）を作成する。

【００４１】本発明のオートフォーカス装置では、第一
の合焦評価手段において、所謂山登り式を用いて合焦評
価値を作成し、第二の合焦評価手段において、所謂像ず
れ式を用いて合焦評価値を作成している。そして、合焦
評価選択手段により、第一の合焦評価手段で作成された
合焦評価値及び第二の合焦評価手段で作成された合焦評
価値の少なくとも一方を選択し、この選択された合焦評
価値に基づいて、焦点調節用レンズを移動している。

【００４２】したがって、先ず第二の合焦評価手段の合
焦評価値を用いて第一撮像素子上の像を大まかに合焦さ
せ、その後、第一の合焦評価手段の合焦評価値を用いて
第一撮像素子上の像を子細に合焦させるように合焦評価
選択手段を設定することにより、精度よく且つ迅速に合
焦を行うことができる。また、像ずれ式を用いる第二の
合焦評価手段には、高い精度が要求されないので、コス
トアップを抑制することができる。

【００４３】また、第一合焦評価値及び第二合焦評価値
のうちのいずれか一方が有為でない場合に、他方の評価
値を選択するように合焦評価選択手段を設定することに
より、被写体により確実に合焦させることができる。

【００４４】さらに、被写界深度を参照して第一合焦評
価値及び第二合焦評価値のうちの少なくとも一方を選択
するように合焦評価選択手段を設定することにより、第
一の合焦評価手段での合焦精度が第二の合焦評価手段で
の合焦精度よりも劣る場合に、第二の合焦評価手段から
の情報を選択することができる。

【００４５】また、本発明のオートフォーカス装置に、
前記構成の被写体寸法算出手段と物体寸法設定手段と合
焦対象物制御手段とを設けた場合、たとえば、被写体寸
法算出手段で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定
手段で設定された撮影目的物の寸法と一致するときにの
み当該被写体に合焦させることにより、合焦範囲をさら
に限定することが可能となる。また、小さな領域におけ
る評価値の作成を第一の合焦評価手段で行わせること
で、第二の合焦評価手段には、小さな領域での評価値作
成が必ずしも必要でなくなり、第二の合焦評価手段の分
解能を下げることができる。これにより、第二の合焦評
価手段のコストを抑制することができる。

【００４６】また、本発明のオートフォーカス装置に、
前記構成のフォーカス領域設定手段を設けた場合、例え
ば第一の合焦評価手段のフォーカス領域を第二の合焦評
価手段のフォーカス領域よりも小さくなるように設定す
ることにより、第二の合焦評価手段における撮像位置ず
れの検出感度を下げることができる。これにより、第二
撮像素子の分解能を大きくすることができるので、第二
合焦評価手段のコストを抑制することができる。

【００４７】また、本発明のその他のオートフォーカス
装置では、前記の構成により、たとえば、被写体寸法算
出手段で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定手段
で設定された撮影目的物の寸法と一致するときにのみ当
該被写体に合焦させることにより、撮影領域の中から特
定の被写体（例えば人間）にのみ合焦させることができ
る。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第一実施形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００４９】図１は本発明の第一実施形態であるオート
フォーカス装置の概略ブロック図である。

【００５０】本実施形態であるオートフォーカス装置
は、図１に示すように、撮影光学系１と、第一合焦評価
部２と、第二合焦評価部３と、合焦方法選択装置４と、
モータ５と、モータ駆動装置６と、を備えている。

【００５１】撮影光学系１は、焦点調節用レンズ１１、
変倍レンズ１２、補正レンズ１３、および結像レンズ１
４の４群で構成されている。この構成はＴＶカメラ用の
ズームレンズとして一般的なものである。本実施形態で
用いる撮影光学系１では、補正レンズ１３と結像レンズ
１４との間に、光線分割のための光学素子（例えばビー
ムスプリッタ）１５と絞り１６とが挿入されている。
尚、本実施形態では、撮影光学系１の開口絞りの開口量
にかかわらず、第二合焦評価部３に光線を送ることがで
きるようにするために、光学素子１５を絞り１６の前に
配置している。

【００５２】第一合焦評価部２は、所謂山登り式を用い
て合焦の評価を行うものである。第一合焦評価部２は、
撮影光学系１の結像レンズ１４によって形成された像を
撮像し、電気信号に変換する撮像素子２１と、撮像素子
２１からの電気信号に応じた映像信号を作成する映像信
号作成装置２２と、映像信号作成装置２２からの映像信
号に基づいて、撮像素子２１上に形成された像を合焦さ
せるための情報（第一合焦評価値）を作成する合焦評価
値作成装置２３と、を有する。尚、撮像素子２１から出
力される電気信号は、図１に示すように、ビデオカメラ
の映像信号を作成するのにも用いられる。

【００５３】次に、合焦評価値作成装置２３で作成され
る第一合焦評価値について説明する。従来の技術で述べ
たように、映像信号は複数の周波数の正弦波が合成され
て形成されたものと見なすことができる。そして、映像
信号の高周波成分のレベルは、図２１に示すように、撮
像素子２１上に形成された像が鮮鋭度を増すほど、即ち
焦点調節用レンズ１１が合焦点Ａに近づくほど急激に上
昇し、撮像素子２１上の像が合焦しているときにピーク
に到達することが知られている。そこで、合焦評価値作
成装置２３は、映像信号作成装置２２によって得られた
映像信号から、撮影光学系１の結像性能及び映像信号の
Ｓ／Ｎ比を考慮して適当な高周波成分を選択し、この周
波数成分のレベルを所定のサンプリング間隔で観察する
ことにより合焦評価値を作成している。たとえば、選択
した周波数成分のレベルが上昇しているときは、焦点調
節用レンズ１１が合焦点に近づく方向に移動しているも
のと評価する。また、選択した周波数成分のレベルが低
下しているときは、焦点調節用レンズ１１が合焦点から
離れる方向に移動しているものと評価する。そして、選
択した周波数成分のレベルがピーク値から所定の範囲内
（例えば図２１のΔＶ）にあるときに、撮像素子２１上
の像が合焦しているものと評価する。

【００５４】第二合焦評価部３は、所謂像ずれ式を用い
て合焦の評価を行うものである。第二合焦評価部３は、
撮影光学系１の光学素子１５によって分光された光線を
所定の方向に反射させるミラー３１と、ミラー３１を介
して入射した光束を共役な像に結像させる結像レンズ３
２と、結像レンズ３２により結像した光束の一部を再び
結像させる再結像用レンズ３３ａ、３３ｂと、再結像用
レンズ３３ａ、３３ｂによって形成された像をそれぞれ
撮像し、電気信号に変換するラインセンサ３４ａ、３４
ｂと、画像処理装置３５と、合焦評価選択装置３６と、
を有する。

【００５５】結像レンズ３２は、撮像素子２１上の像が
合焦しているときに、ミラー３１を介して入射した光束
を予定焦点面３７上で結像させるように配置されてい
る。再結像レンズ３３ａ、３３ｂは、結像レンズ３２の
光軸に対して略対象な位置に配置されている。すなわ
ち、再結像レンズ３３ａ、３３ｂは、結像レンズ３２に
よって結像された像を形成する光束のうち、焦点調節用
レンズ１１、変倍レンズ１２、補正レンズ１３、および
結像レンズ３２からなる光学系の瞳の異なる場所を通過
する光束を各々再結像させるように配置されている。ラ
インセンサ３４ａ、３４ｂは、結像レンズ３２の光軸に
対して略対象な位置であって、対応する再結像用レンズ
３３ａ、３３ｂの予定焦点面上に配置されている。画像
処理装置３５は、ラインセンサ３４ａ、３４ｂからそれ
ぞれ送られてきた電気信号に基づいて画像処理を行う。
合焦評価値作成装置３６は、画像処理装置３５から送ら
れてきた信号に基づいて、撮像素子２１上に形成された
像を合焦させるための情報（第二合焦評価値）を作成す
る。

【００５６】次に、合焦評価値作成装置３６で作成され
る第二合焦評価値について説明する。従来の技術で述べ
たように、結像レンズ３２を通過した光束が予定焦点面
３７上で合焦している場合、光束の一部は、再結像用レ
ンズ３３ａ、３３ｂによりラインセンサ３４ａ、３４ｂ
上で再び結像する。したがって、予定焦点面３７上で合
焦している場合、二つのラインセンサ３３ａ、３３ｂが
撮像する像は、ラインセンサ上の略一致する位置に形成
される。一方、結像レンズ３２を通過した光束が予定焦
点面３７よりも前で合焦している場合（所謂後ピン状
態）、二つのラインセンサ３４ａ、３４ｂが撮像する像
にずれが生じる。また、結像レンズ３２を通過した光束
が予定焦点面３７よりも後で合焦している場合（所謂前
ピン状態）、二つのラインセンサ３４ａ、３４ｂが撮像
する像に、後ピン状態とは逆の方向のずれが生じる。そ
こで、合焦評価値作成装置３６は、ラインセンサ３４
ａ、３４ｂで撮像された像のずれの方向及び量を検出
し、これ等の情報に基づいて、予定焦点面３７上で合焦
させるために必要な焦点調節用レンズ１１の移動方向及
び移動量又はデフォーカス量及びデフォーカス方向（第
二合焦評価値）を作成している。尚、第二合焦評価値
は、画像処理装置３５での処理速度等を考慮して、所定
時間毎に作成される。

【００５７】合焦方法選択装置４は、第一合焦評価部２
で作成された第一合焦評価値及び第二合焦評価部３で作
成された第二合焦評価値の少なくとも一方を選択する。
本実施形態では、先ず第二合焦評価値を参照し、合焦に
必要な焦点調節用レンズ１１の移動量がしきい値より大
きいときは、第二合焦評価値を選択し、小さいときは第
一合焦評価値を選択するように設定している。尚、この
しきい値は、外部入力等により、撮影者等が任意に設定
することができるものであることが好ましい。

【００５８】モータ駆動装置６は、合焦方法選択装置４
で選択された合焦評価値にもとづいて、モータ５を駆動
する。モータ５は、モータ駆動装置６からの指令に基づ
き、焦点調節用レンズ１１を撮影光学系１の光軸方向に
おいて前後に移動させる。

【００５９】尚、合焦評価値作成装置２３、３６及び合
焦方法選択装置４は、例えばＣＰＵ（セントラルプロセ
ッシングユニット）等により、一体的に構成される。

【００６０】次に、本実施形態のオートフォーカス装置
の動作について説明する。

【００６１】先ず、撮影光学系１に被写体からの光が入
射されると、第一合焦評価部２は、撮影光学系１中の結
像レンズ１４を介して得られた光に基づき、第一合焦評
価値を作成する。また、第二合焦評価部３は、撮影光学
系１中の光学素子１５で分光された光に基づき、第二合
焦評価値を作成する。

【００６２】次に、合焦方法選択装置３は、第二合焦評
価値を参照し、合焦に必要な焦点調節用レンズ１１の移
動量もしくはデフォーカス量がしきい値より大きいか否
かの判定を行う。そして、合焦に必要な焦点調節用レン
ズ１１の移動量もしくはデフォーカス量がしきい値より
大きい場合は、第二合焦評価値を選択し、小さい場合は
第一合焦評価値を選択する。

【００６３】次に、モータ駆動装置６は、合焦方法選択
装置４で選択された合焦評価値に基づいて、モータ５を
駆動する。たとえば、合焦方法選択装置４で第二合焦評
価値が選択された場合、モータ駆動装置６は、焦点駆動
用レンズ１１を選択された第二合焦評価値が示す移動方
向及び移動量だけ移動させるように、モータ５を駆動す
る。また、たとえば、合焦方法選択装置４で第一合焦評
価値が選択された場合、焦点調節用レンズ１１が合焦点
に近づく方向に移動していると評価するものであるとき
は、モータ５の回転方向をそのまま維持するように駆動
する。また、焦点調節用レンズ１１が合焦点から遠ざか
る方向に移動していると評価するものであるときは、モ
ータ５の回転方向を反転させるように駆動する。

【００６４】モータ駆動装置６は、合焦方法選択装置４
で第一合焦評価値が選択され、最終的に、第一合焦評価
値の内容が合焦しているものと評価されるまでモータ５
を駆動する。これにより、撮像素子２１上の像を合焦さ
せる。

【００６５】本発明の第一実施形態では、第一合焦評価
部２が所謂山登り式を用いて第一合焦評価値を作成し、
第二合焦評価部３が所謂像ずれ式を用いて第二合焦評価
値を作成する。また、合焦方法選択装置４は、第二合焦
評価部３で作成された第二合焦評価値がしきい値より大
きいときは第二合焦評価値を選択し、しきい値より小さ
いときは第一合焦評価値を選択する。そして、モータ駆
動装置６は、合焦方法選択装置４で選択された合焦評価
値に基づいて、焦点調節用レンズ１１を移動すべくモー
タ５を駆動する。これにより、先ず第二合焦評価値を用
いて撮像素子２１上の像を大まかに合焦させ、その後、
第一合焦評価値を用いて撮像素子２１上の像を子細に合
焦させている。したがって、本発明の第一実施形態によ
れば、撮像素子２１上の像を精度よく且つ迅速に合焦を
行うことができる。また、像ずれ式を用いる第二合焦評
価部３には、高い精度が要求されないので、コストアッ
プを抑制することができる。

【００６６】また、本発明の第一実施形態では、第二合
焦評価部３においてラインセンサ３３４ａ、３４ｂ上に
像ずれ検出用の像を形成する光学系の焦点距離は、焦点
調節用レンズ１１、変倍レンズ１２、補正レンズ１３及
び結像レンズ３２の合成焦点距離である。一方、撮像素
子２１上に映像信号用の像を形成する光学系の焦点距離
は、焦点調節用レンズ１１、変倍レンズ１２、補正レン
ズ１３及び結像レンズ１４の合成焦点距離である。した
がって、結像レンズ１４及び結像レンズ３２の構成を変
えることにより、像ずれ検出用の像を形成する光学系と
映像信号用の像を形成する光学系との焦点距離を変え
る、すなわち各々の光学系が形成する像の大きさを変え
ることができる。たとえば、像ずれ検出用の像を形成す
る光学系の焦点距離を長くして、像ずれ検出用の像が大
きくなるように結像レンズ３２を構成することにより、
この像に対するラインセンサ３４ａ、３４ｂの画素ピッ
チが相対的に細かくなるので、細かい被写体にまで合焦
することができる。また、たとえば、像ずれ検出用の像
を形成する光学系の焦点距離を短くして、像ずれ検出用
の像が小さくなるように結像レンズ３２を構成すること
により、この像のラインセンサ３４ａ、３４ｂに対する
大きさが相対的に小さくなるので、検出可能な像ずれ量
が大きくなる。これにより、焦点調節用レンズの位置が
合焦点から遠く離れている場合（所謂おおぼけ時）で
も、合焦点を素早く検出することができる。また、装置
を小型にすることができる。

【００６７】ところで、一般に市販されているスティル
カメラ等で用いられている像ずれ式のオートフォーカス
装置では、撮影光学系により形成される像のうち中央近
傍の像を用いて像ずれを検出している。したがって、こ
れ等の像ずれ式のオートフォーカス装置では、撮影光学
系によって撮影される領域（以下、撮影領域ともいう）
の中央付近のみしか合焦させることができない。これ
は、カメラ本体の大きさやコスト等の問題により、像ず
れ検出に用いる再結像用レンズ、ラインセンサ等のサイ
ズが限られてくるためである。これに対し、ビデオカメ
ラで用いられている山登り式のオートフォーカス装置で
は、撮像素子上の像を用いて合焦を行うので、比較的容
易にフォーカスエリアを変更することができる。ここ
で、フォーカスエリアとは、撮影領域のうち合焦のため
の情報が作成される領域のことである。本実施形態で
は、撮像素子２１上の領域であって、当該領域上の像を
対応する被写体に合焦させるための情報が作成される領
域がフォーカスエリアに該当する。したがって、第二合
焦評価部３に一般的な像ずれ式のオートフォーカス装置
を用いる場合、図２に示すように、フォーカスエリアの
位置を選択するフォーカスエリア選択装置７０を設ける
ことが好ましい。そして、合焦方法選択装置４におい
て、フォーカスエリア選択装置７０でフォーカスエリア
に撮影領域の中央が選択されたときにのみ、本実施形態
で述べた要領で第一合焦評価値及び第二合焦評価値の少
なくとも一方を選択させ、フォーカスエリア選択装置７
０でフォーカスエリアに撮影領域の中央以外が選択され
たときには、第一合焦評価値のみ選択させることが好ま
しい。これにより、第一撮像素子２１上の像うち、撮影
領域内の複数領域にある被写体に対応する像を合焦させ
ることができる。

【００６８】また、近年、像ずれ式のオートフォーカス
装置でも、撮影領域内の複数部分でフォーカスエリアを
設定できるものが開発されている。例えば、特開平６−
３０８３７９に開示されていいるマルチエリア焦点検出
装置が該当する。これ等の装置では、従来の技術で述べ
た図２２に示す像ずれ式のオートフォーカス装置におい
て、再結像用レンズ及びラインセンサを４個以上（但し
偶数個）設け、結像光学系により形成された像から複数
部分の像をラインセンサ上に取り出し、各々の像のずれ
を検出するものである。第二合焦評価部３にこれ等のオ
ートフォーカス装置を用いれば、撮影領域内の複数部分
について、当該部分にある被写体に対応する像を合焦さ
せるのに山登り式と像ずれ式の併用が可能となる。

【００６９】尚、本発明の第一実施形態では、合焦方法
選択装置４として、第二合焦評価部３で作成された第二
合焦評価値がしきい値より小さいときに第一合焦評価値
を選択し、しきい値より大きいときに第二合焦評価値を
選択するものについて説明したが、本発明はこれに限定
されるものではない。合焦方法選択装置は、例えば第一
合焦評価値及び第二合焦評価値のうちのいずれか一方が
有為でない場合に、他方の評価値を選択するようにして
もよい。ここで、有為でないとは、その評価値では撮像
素子２１上の像を合焦させることができない場合をい
う。これは、従来の技術でも述べたように、山登り式と
像ずれ式とでは、その原理が全く異なるため、被写体に
よっては合焦点を検出することができない場合があるた
めである。

【００７０】山登り式を採用する第一合焦評価部２で
は、映像信号の高周波成分のレベルを参照して合焦点を
検出するので、例えば被写体が暗い場合、映像信号のＳ
／Ｎ比が悪くなり、高精度の合焦ができなくなる。ま
た、被写体が移動している場合、いつまでたっても高周
波成分のレベルのピークを検出することができないこと
がある。このような場合、合焦方法選択装置は、第一合
焦評価値が有為でないと判断し、第二合焦評価値を選択
する。一方、像ずれ式を採用する第二合焦評価部３で
は、ラインセンサ３４ａ、３４ｂで各々撮像された像の
ずれ方向及びずれ量に基づいて合焦点を検出するので、
例えば被写体が縞模様等である場合、像ずれ量が複数検
出されてしまうことがある。このような場合、合焦方法
選択装置は、第二合焦評価値が有為でないと判断し、第
一合焦評価値を選択する。このように、第一合焦評価値
及び第二合焦評価値のうちのいずれか一方が有為でない
場合に、他方の評価値を選択することにより、被写体に
確実に合焦させることができる。

【００７１】次に、本発明の第二実施形態について図面
を参照して説明する。

【００７２】図３は本発明の第二実施形態であるオート
フォーカス装置の概略ブロック図である。尚、本発明の
第二実施形態において、図１に示す第一実施形態と同一
の機能を有するものには、同一の符号又は対応する符号
を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

【００７３】図３に示す第二実施形態のオートフォーカ
ス装置が図１に示す第一実施形態と異なる点は、合焦方
法選択装置４に代えて合焦方法選択装置４ａを用いたこ
と、および、撮影光学系１の絞り１６の絞り値を検出す
る絞り値検出装置８０を設けたことである。その他の構
成は、第一実施形態のものと基本的に同様である。

【００７４】合焦方法選択装置４ａが第一実施形態で用
いた合焦方法選択装置４と異なる点は、絞り値検出装置
８０から送られてきた絞り値が所定のしきい値以下のと
きは、第二合焦評価値から求めた合焦に必要な焦点調節
用レンズ１１の移動量が、しきい値より大きいか否かに
かかわらず、第二合焦評価値を選択することである。以
下に、合焦方法の選択に絞り値を参照することとした理
由について述べる。撮影光学系１の絞り１６を絞り込む
と、被写界深度が深くなり、これに伴い撮像素子２１に
よって得られた映像信号における高周波成分のレベルの
山が緩やかになる。このことは、図２１において、合焦
と判断されるレベル範囲ΔＶに対する焦点調節用レンズ
１１の位置の範囲Δｄが大きくなることを意味する。一
方、第二合焦評価部３に用いる光束は絞り１６を通過し
ないので、第二合焦評価値から求めた合焦に必要な焦点
調節用レンズ１１の移動量は、絞りの影響を受けない。
したがって、絞り値（絞り込みの程度）によっては、山
登り式を採用する第一合焦評価部２での合焦精度が像ず
れ式を採用する第二合焦評価部３での合焦精度よりも劣
る場合が考えられる。そこで、本実施形態の合焦方法選
択装置４ａでは、絞り値が所定のしきい値以下のとき
は、第二合焦評価値から求めた合焦に必要な焦点調節用
レンズ１１の移動量にかかわらず、第二合焦評価値を選
択するようにしている。その他については、第一実施形
態で用いた合焦方法選択装置４と同様である。

【００７５】本発明の第二実施形態では、合焦方法選択
にあたって、撮影光学系１の絞り値を参照することとし
たので、絞り１６が絞り込まれて山登り式を採用する第
一合焦評価部２での合焦精度が像ずれ式を採用する第二
合焦評価部３での合焦精度よりも劣る場合は第二合焦評
価値を選択することができる。これにより、合焦精度及
び合焦速度において最適な合焦方法を選択することがで
きる。

【００７６】尚、第二実施形態では、合焦方法選択にあ
たって撮影光学系１の絞り値を参照するものについて説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被
写界深度に影響を与える他の要因についても参照するよ
うにしてもよい。

【００７７】図４は、第二実施形態の変形例を示す図で
ある。図４に示すオートフォーカス装置では、絞り１６
の絞り値に加えて焦点調節用レンズ１１の位置及び変倍
レンズ１２の位置も参照している。これは、焦点調節用
レンズ１１の位置及び変倍レンズ１２の位置によって被
写界深度即ち結像性能が大きく変化するような光学系が
あることを考慮したものである。合焦方法選択装置４ｂ
は、絞り値検出装置８０から送られてくる絞り１６の絞
り値、変倍レンズ位置検出装置８１から送られてくる変
倍レンズ１２の位置、および焦点調節用レンズ位置検出
装置８２から送られてくる焦点調節用レンズ１１の位置
を参照し、これ等の値に応じた結像性能を結像性能記憶
装置８３から読み出す。そして、読み出した結像性能か
ら、山登り式を採用する第一合焦評価部２での合焦精度
が像ずれ式を採用する第二合焦評価部３での合焦精度よ
りも劣ると判断した場合には、第二合焦評価値から求め
た合焦に必要な焦点調節用レンズ１１の移動量にかかわ
らず、第二合焦評価値を選択する。

【００７８】図５は、第二実施形態の他の変形例を示す
図である。図５に示すオートフォーカス装置では、図４
に示す第二実施形態の変形例において、更に装着されて
いる光学アクセサリの種類をも参照するようにしてい
る。ここで、光学アクセサリとは、撮影光学系１に装着
されるテレコンバータやワイドコンバータ等のコンバー
タ類、ワイドアタッチメントやフィッシュアイアタッチ
メント等のアタッチメント類、フィルタ、クローズアッ
プレンズ類、およびエクステンダー等をいう。これ等の
光学アタッチメントが装着された場合でも、その種類に
よって被写界深度即ち結像性能が大きく変化することが
ある。そこで、合焦方法選択装置４ｃは、絞り１６の絞
り値、変倍レンズ１２の位置、および焦点調節用レンズ
１１の位置に加えて、光学アクセサリ装着状態検出装置
８４から送られてくる光学アクセサリの有無及び種類を
も参照し、これ等の値に応じた結像性能を結像性能記憶
装置８３ａから読み出している。そして、図４に示すオ
ートフォーカス装置の合焦方法選択装置４ｂと同様の方
法で、評価値を選択している。尚、光学アクセサリの種
類の判断は、光学アクセサリに識別情報を持たせること
により可能である。

【００７９】次に、本発明の第三実施形態について図面
を参照して説明する。

【００８０】図６は本発明の第三実施形態であるオート
フォーカス装置の概略ブロック図、図７は撮影光学系の
焦点距離、撮影光学系から被写体までの距離及び撮像素
子上における被写体の寸法と、被写体の実寸法との関係
を説明するための図、図８は本実施形態に用いる物体設
定寸法装置の一例を示す図である。尚、本発明の第三実
施形態において、図１に示す第一実施形態と同一の機能
を有するものには、同一の符号又は対応する符号を付す
ことにより、その詳細な説明を省略する。

【００８１】図６に示す第三実施形態のオートフォーカ
ス装置が図１に示す第一実施形態と異なる点は、物体寸
法設定装置７１と、被写体寸法算出装置７２と、合焦対
象物制御装置７３と、焦点調節用レンズ１１の位置を検
出する焦点調節用レンズエンコーダ７４と、変倍レンズ
１２の位置を検出する変倍レンズ用エンコーダ７５と、
を設けたことである。その他の構成は、第一実施形態の
ものと基本的に同様である。

【００８２】物体寸法設定装置７１は、撮影者等の入力
により、合焦させるべき物体（合焦対象物）の寸法（例
えば縦×横のサイズ）を設定する。図８に示す例では、
回転式の可変抵抗器からなるツマミ７１ａの印７１ｂを
目盛り７１ｃの任意の値に合わせることにより、この値
を合焦対象物の寸法に設定している。ここで、目盛り７
１ｃの値は、合焦対象物の横方向のサイズを表してい
る。物体寸法設定装置７１は、ツマミ７１ａの抵抗値、
すなわちツマミ７１ａの印７１ｂが指す目盛り７１ｃの
値に応じた信号を合焦対象物制御装置７３に出力する。
尚、図８において、回転式可変抵抗器からなるツマミ７
１ａの代わりに、スライド式の可変抵抗器や他段階のス
イッチ、またはエンコーダ等を用いてもよい。また、撮
影者が自ら設定した合焦対象物の寸法を把握できるよう
にするために、この寸法をビデオカメラのファインダー
上に表示したり、または、記録画像に記録させたりして
もよい。

【００８３】被写体寸法算出装置７２は、撮影光学系１
の像側主点から像面までの距離、撮影光学系１の物体側
主点から被写体までの距離及び撮像素子２１上における
被写体の寸法に基づいて、被写体の実寸法を算出する。
図７において、撮影光学系１の像側主点Ｈ′から像面ま
での距離をｂ₁、ｂ₂、撮影光学系１の物体側主点Ｈから
被写体Ｚ₁、Ｚ₂までの距離をそれぞれａ₁、ａ₂、撮像素
子２１上における被写体Ｚ₁、Ｚ₂の寸法をそれぞれ
ｙ₁、ｙ₂、被写体Ｚ₁、Ｚ₂の実寸法をそれぞれＹ₁、Ｙ₂
とすると、Ｙ₁、Ｙ₂は次式で表せられる。

【００８４】Ｙ₁＝ａ₁×ｙ₁÷ｂ₁ Ｙ₂＝ａ₂×ｙ₂÷ｂ₂ 本実施形態の撮影光学系１では、変倍レンズ用エンコー
ダ７５によって検出された変倍レンズ１２の位置情報の
基づいて、撮影光学系１の像側主点Ｈ′から像面までの
距離ｂ₁、ｂ₂を求めている。

【００８５】また、撮影光学系１から被写体Ｚ₁、Ｚ₂ま
での距離ａ₁、ａ₂は、第二合焦評価部３において、ライ
ンセンサ３３ａ、３３ｂにより各々撮像された像の撮像
位置のずれ方向及びずれ量（第二合焦評価値）と、焦点
調節用レンズエンコーダ７４によって検出された焦点調
節用レンズ１１の位置情報とに基づいて算出している。
尚、撮像素子２１上の被写体が合焦に近い状態にあれ
ば、焦点調節用レンズ１１の位置に基づいて撮影光学系
１の物体側主点から被写体までの距離を求めることがで
きる。しかし、本実施形態では、像ずれ式で作成した第
二合焦評価値と焦点調節用レンズ１１の位置情報とを用
いることにより、撮像素子２１上の被写体が合焦してい
ない状態でも、撮影光学系１から被写体までの距離を求
めることができるようにしている。

【００８６】さらに、撮像素子２１上における被写体Ｚ
₁、Ｚ₂の寸法は、撮像素子２１の画像データに適当な画
像処理を施すことによって求めることができる。たとえ
ば、画像データの色信号による被写体の切り出しや画像
の２値化、または輪郭検出等の処理を施すことにより、
撮像素子２１上の被写体Ｚ₁、Ｚ₂の寸法を求めることが
できる。また、撮像素子２１上の被写体が合焦に近い状
態にあれば、映像信号作成装置２２で作成された映像信
号のコントラストの変化が大きい部分を被写体の周辺部
であると認識させることにより、撮像素子２１上の被写
体の寸法を求めることができる。

【００８７】合焦対象物制御装置７３は、被写体寸法算
出装置７２で算出された被写体の実寸法と、物体寸法設
定装置７１で設定された物体の寸法とを比較する。そし
て、両者が略同一である場合には、当該被写体に合焦さ
せるように第一合焦評価部２及び第二合焦評価部３を制
御する。すなわち、当該被写体について第一合焦評価値
及び第二合焦評価値を作成するように、第一合焦評価部
２及び第二合焦評価部３を制御する。一方、両者が略同
一でない場合には、撮像素子２１上の像のうち当該被写
体以外の被写体に合焦させるように第一合焦評価部２及
び第二合焦評価部３を制御する。すなわち、当該被写体
以外の被写体について第一合焦評価値及び第二合焦評価
値を作成するように、第一合焦評価部２及び第二合焦評
価部３を制御する。尚、この合焦対象物制御装置７３
は、例えばＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニッ
ト）等により、合焦評価値作成装置２３、３６や合焦方
法選択装置４と共に一体的に構成される。

【００８８】次に、本実施形態の動作について説明す
る。

【００８９】物体寸法設定装置７１は、合焦対象物の寸
法を設定し、この寸法に関する情報を合焦対象物制御装
置７３へ送る。一方、被写体寸法演算装置７２は、第一
合焦評価部２及び第二合焦評価部３で作成された第一合
焦評価値及び第二合焦評価値の対象となる被写体の実寸
法を算出し、この寸法に関する情報を合焦対象物制御装
置７３へ送る。

【００９０】合焦対象物制御装置７３は、被写体寸法算
出装置７２で算出された被写体の実寸法と物体寸法設定
装置７１で設定された物体の寸法とを比較する。そし
て、両者が略同一である場合には、当該被写体は合焦対
象物であると判断し、当該対象物について引き続き第一
合焦評価値及び第二合焦評価値を作成するように、第一
合焦評価部２及び第二合焦評価部３を制御する。一方、
両者が略同一でない場合には、当該被写体は合焦対象物
ではないと判断し、当該被写体以外の被写体について第
一合焦評価値及び第二合焦評価値を作成するように、第
一合焦評価部２及び第二合焦評価部３を制御する。そし
て、撮像素子２１上の像から合焦対象物を見つけ出すま
で上記の比較を繰り返し行う。尚、本実施形態のその他
の動作は、第一実施形態のものと基本的に同様である。

【００９１】本発明の第三実施形態では、被写体寸法算
出装置７２で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定
装置７１により設定された寸法と略一致するときにのみ
当該被写体に合焦させている。これにより、合焦対象物
の寸法と略同一の物にのみオートフォーカス動作させる
ことができ、したがって、予定外の被写体や被写体前を
横切るような物体に合焦するのを防ぐことができる。

【００９２】また、撮影者が合焦対象物の寸法を設定す
ることができる物体寸法設定手段７１を用いることによ
り、撮影者は撮影時の状況に応じて合焦対象物の寸法を
変えることができる。

【００９３】尚、本実施形態では、被写体の水平方向の
寸法を用いて合焦対象物の判定を行っているが、本発明
はこれに限定されるものではない。本発明において、合
焦判定物の判定を垂直方向や斜め方向の寸法を用いて行
うことは可能であり、この場合、更に撮影対象物の範囲
を広げることができる。

【００９４】また、第三実施形態では、物体寸法測定装
置７１として、撮影者が合焦対象物の寸法を入力するこ
とができるようにしたものについて説明している。しか
し、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一
般的に合焦させる可能性の高いもの（人間、車等）を記
号、文字等の図形で表し、撮影者にこれ等の図形の中か
らいずれか一つを任意選択させることにより、合焦対象
物の寸法を設定するようにしてもよい。たとえば、人間
が選択された場合には、合焦対象物の寸法を人間の標準
的な横幅として考えられる５０ｃｍに設定する。この場
合、人間、金網、車等を表す図形は、ビデオカメラのフ
ァインダー上に表示し、それをファインダー上に設置さ
れたタッチパネルやファインダーとは別の位置に設けら
れたスイッチで選択できるようにしてもよい。

【００９５】さらに、第三実施形態では、合焦対象物制
御装置７３として、被写体寸法算出装置７２で算出され
た被写体の実寸法が物体寸法設定装置７１で設定された
寸法と略同一の場合にのみ、当該被写体を合焦させるよ
うにしたものについて説明している。しかし、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば、被写体寸法算
出装置７２で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定
装置７１で設定された寸法と略同一の場合には、当該被
写体に合焦させないようにしてもよい。これにより、特
定の被写体（例えば金網等）に合焦させないようにする
ことができる。また、たとえば、撮影者が物体寸法設定
装置で設定された寸法に合焦させるか否かを選択できる
ようにし、選択された内容に基づいて、当該被写体に合
焦させるか否かを判断するようにしてもよい。この場
合、物体寸法測定装置は、図９に示すように、合焦対象
物と非合焦対象物（合焦させてはならない物体）とを選
択することができるものであることが好ましい。図９に
示す例では、回転式の可変抵抗器７１ｄの印７１ｅを合
焦目盛り７１ｆ又は非合焦目盛り７１ｇの任意の値に合
わせることにより、この値を合焦対象物又は非合焦対象
物の寸法に設定している。ここで、目盛り７１ｆ、７１
ｇの値は被写体の横方向のサイズを表している。この物
体寸法設定装置は、可変抵抗器７１ｄの抵抗値、すなわ
ち可変抵抗器７１ｄの印７１ｅが指す目盛り種類（合焦
目盛り７１ｆであるか又は非合焦目盛り７１ｇである
か）及び目盛りの値に応じた信号を合焦対象物制御装置
に出力する。

【００９６】また、第三実施形態では、焦点調節用レン
ズ１１や変倍レンズ１２の位置データを取得するため
に、レンズ位置をエンコーダ７４、７５により測定した
ものについて説明したが、それぞれのレンズの駆動源と
してステッピングモータを使用してオープンルーフ制御
を行えば、エンコーダがなくともレンズ位置を常に把握
することができる。

【００９７】また、第一実施形態で説明したように、像
ずれ式のオートフォーカス装置でも、撮影領域内の複数
部分にフォーカスエリアを設定できるものが開発されて
いる。本実施形態の第二合焦評価部３にこれ等のオート
フォーカス装置を用いれば、撮影領域内の複数部分にお
いて、当該部分にある被写体に対応する像の合焦につい
て山登り式と像ずれ式の併用が可能となり、また、被写
体の実寸法を測定することが可能となる。これにより、
例えば図１０に示すように、撮影領域上に略同一寸法の
被写体Ｙ₃、Ｙ₄が写っている場合、撮影者にフォーカス
エリアを選択（例えば撮影領域の中央部）させることに
より、いずれか一方の被写体に合焦させることができ
る。

【００９８】尚、本実施形態において、合焦方法選択装
置４及び第一評価部２の合焦評価値作成装置２３を省略
し、第一評価部２の映像信号作成装置２２からの映像信
号を専ら撮像素子２１上における被写体の寸法を測定す
るのに用いるようにしてもよい。この場合、撮像素子２
１上の像は、第二合焦評価部３で作成された第二合焦評
価値に基づいて、対応する被写体への合焦が行われる。

【００９９】次に、本発明の第四実施形態について図面
を参照して説明する。

【０１００】図１１は本発明の第四実施形態であるオー
トフォーカス装置の概略ブロック図、図１２は第一合焦
評価部のフォーカスエリアと第二合焦評価部のフォーカ
スエリアとを説明するための図、図１３は本実施形態に
用いるフォーカスエリア入力装置の一例を示す図、図１
４はフォーカスエリア設定装置の動作を説明するための
図である。尚、本発明の第四実施形態において、図１に
示す第一実施形態と同一の機能を有するものには、同一
の符号又は対応する符号を付すことにより、その詳細な
説明を省略する。

【０１０１】図１１に示す第四実施形態のオートフォー
カス装置が図１に示す第一実施形態と異なる点は、フォ
ーカスエリアサイズ入力装置７６と、フォーカスエリア
設定装置７７と、フォーカスエリア表示装置７８と、を
設けたことである。その他の構成は、第一実施形態のも
のと基本的に同様である。

【０１０２】山登り式を用いる第一合焦評価部２は、撮
像素子２１によって得られる映像信号に基づいて、第一
合焦評価値を作成している。このため、図１２に示すよ
うに、撮影光学系１によって撮影された撮影領域２１ａ
の任意の範囲、例えばエリア１１２ａやエリア１１２ｂ
に対応する撮像素子２１上の映像信号を取り出して、こ
の映像信号に基づき第一合焦評価値を作成することがで
きる。すなわち、第一合焦評価部２は、フォーカスエリ
アを任意に可変することができる。一方、像ずれ式を用
いる第二合焦評価部３のフォーカスエリアは、結像レン
ズ３２、再結像用レンズ３３ａ、３３ｂ及びラインセン
サ３４ａ、３４ｂのサイズにより、所定の領域に定ま
る。したがって、第二合焦評価部３のフォーカスエリア
は可変することができない。本実施形態のオートフォー
カス装置では、図１２に示すように、撮影領域２１ａの
中央付近１１１が第二合焦評価部３のフォーカスエリア
となるように設定している。また、画像処理装置３５に
おいて所定の画像処理を施すことにより、フォーカスエ
リア１１１を更に複数の単位エリア１１１ａ〜１１１ｉ
に分割し、この単位エリア１１１ａ〜１１１ｉ毎に像ず
れを検出している。

【０１０３】フォーカスエリアサイズ入力装置７６は、
撮影者等が第一合焦評価部２のフォーカスエリアに関す
る情報を入力するためのものである。図１３に示す例で
は、回転式の可変抵抗器からなるツマミ７６ａの印７６
ｂを目盛り７６ｃの任意の位置に合わせることにより、
フォーカスエリアのサイズを指定している。たとえば、
印７６ｂを目盛り７６ｃの「標準」に合わせると、第一
合焦評価部２のフォーカスエリアが第二合焦評価部３の
フォーカスエリアと略同じサイズになる。また、印７６
ｂを目盛り７６ｃの「標準」の位置より「エリア小」の
側に設定すると、第一合焦評価部２のフォーカスエリア
が第二合焦評価部３のフォーカスエリアよりも小さくな
る。さらに、印７６ｂを目盛り７６ｃの「標準」の位置
より「エリア大」の側に設定すると、第一合焦評価部２
のフォーカスエリアが第二合焦評価部３のフォーカスエ
リアよりも大きくなる。尚、フォーカスエリアの大小の
比率は、目盛り７６ｃの「標準」の位置を基準にして、
ツマミ７６ａを回した量に対応して変化するように構成
してある。また、印７６ｂを「ＡＵＴＯ」７６ｄに合わ
せると、被写体の大きさに合わせて第一合焦評価部２の
フォーカスエリアを変化させる。

【０１０４】フォーカスエリアサイズ入力装置７６は、
ツマミ７６ａの抵抗値、すなわちツマミ７６ａの印７６
ｂが指す位置に応じた信号をフォーカスエリア設定装置
７７に出力する。尚、図１３において、回転式可変抵抗
器からなるツマミ７１ａの代わりに、スライド式の可変
抵抗器からなるツマミや他段階のスイッチ、またはエン
コーダ等を用いてもよい。また、ビデオカメラのファイ
ンダー７９上に操作部を表示し、それをファインダー７
９上に設置されたタッチパネル又はファインダー７９と
は別の位置に設けられたスイッチで選択できるようにし
てもよい。さらに、「ＡＵＴＯ」のスイッチを別に設け
たり、ツマミを押し込むことで「ＡＵＴＯ」の機能がオ
ン・オフするようにしてもよい。

【０１０５】フォーカスエリア設定装置７７は、フォー
カスエリアサイズ入力装置７６から送られてきた信号に
基づき、第一合焦評価部２のフォーカスエリアを設定す
る。たとえば、フォーカスエリアサイズ入力装置７６に
「標準」が入力された場合、図１４に示すように、第一
合焦評価部２のフォーカスエリアを第二合焦評価部３の
フォーカスエリア１１１と略同じ位置であって略同じ大
きさになるように設定する。また、フォーカスエリアサ
イズ入力装置７６に「エリア大」が入力された場合、第
一合焦評価部２のフォーカスエリアを第二合焦評価部３
のフォーカスエリア１１１と略同じ位置であってこのフ
ォーカスエリア１１１よりも大きいエリア１１３ｂとな
るように設定する。さらに、フォーカスエリアサイズ入
力装置７６に「エリア小」が入力されたときは、第一合
焦評価部２のフォーカスエリアを第二合焦評価部３のフ
ォーカスエリア１１１と略同じ位置であってこのフォー
カスエリア１１１よりも小さいエリア１１３ａとなるよ
うに設定する。

【０１０６】また、フォーカスエリアサイズ入力装置７
６に「ＡＵＴＯ」が入力されたときは、以下の要領で第
一合焦評価部２のフォーカスエリアを設定する。先ず、
フォーカスエリア設定装置７７は、図１５に示すよう
に、第二合焦評価部３のフォーカスエリア１１１の単位
エリア１１１ａ〜１１１ｉ毎に検出された像ずれ量に基
づいて、各単位エリア１１１ａ〜１１１ｉ内に撮影され
ている被写体毎に、撮影光学系１から被写体までの距離
を求める。次に、フォーカスエリア設定装置７７は、単
位エリア１１１ａ〜１１１ｉの中から、撮影光学系１か
ら被写体までの距離が略同一であって且つ隣り合う単位
エリアを検出する。撮影光学系１から被写体までの距離
が略同一であって且つ隣り合う単位エリアには、同じ被
写体が撮像されているものと考えられるので、これ等の
単位エリアによって囲まれる領域が被写体の大きさであ
ると判断することができる。次に、フォーカスエリア設
定装置７７は、検出した単位エリアを含むエリアを第一
合焦評価部２のフォーカスエリアに設定する。たとえ
ば、図１５において、単位エリア１１１ｃ、１１１ｄが
検出された場合には、エリア１１４ａを第一合焦評価部
２のフォーカスエリアに設定する。また、単位エリア１
１１ｃ〜１１１eが検出された場合には、エリア１１４
ｂを第一合焦評価部２のフォーカスエリアに設定する。

【０１０７】また、フォーカスエリア設定装置７７は、
設定したフォーカスエリアに基づいて第一合焦評価値を
作成するように、第一合焦評価部２に指令を出す。この
フォーカスエリア設定装置７７は、例えばＣＰＵ（セン
トラルプロセッシングユニット）等により、合焦評価値
作成装置２３、３６や合焦方法選択装置４と共に一体的
に構成される。

【０１０８】フォーカスエリア表示装置７８は、合焦方
法選択装置４が第一合焦評価値を選択した場合には、第
一合焦評価部２のフォーカスエリアを、また、第二合焦
評価値を選択した場合には、第二合焦評価部３のフォー
カスエリアを、ビデオカメラのファインダー７９に表示
する。尚、ファインダー７９の代わりに、または、ファ
インダー７９と共にモニタ画面等に表示してもよい。

【０１０９】本発明の第四実施形態では、第一合焦評価
部２のフォーカスエリアのサイズを第二合焦評価部３の
フォーカスエリアのサイズに対して可変することができ
る。このため、山登り式及び像ずれ式の利点を生かした
フォーカスエリアを設定することができる。

【０１１０】たとえば、第一合焦評価部２のフォーカス
エリアを第二合焦評価部３のフォーカスエリアよりも小
さくなるように設定したときには、第二合焦評価部３で
は検出不可能であった細かい被写体に合焦させることが
できる。また、細かい被写体への対応を第一評価部２に
負担させることにより、第二合焦評価部３のラインセン
サ３４ａ、３４ｂの分解能を大きくして精度を下げるこ
とができる。これにより、コストの上昇を抑制すること
ができる。

【０１１１】また、本発明の第四実施形態では、第一合
焦評価部２のフォーカスエリア及び第二合焦評価部３の
フォーカスエリアのうち、合焦方法選択装置４で選択さ
れている方のフォーカスエリアをファインダー７９に表
示させているので、撮影者はフォーカスエリアを常に確
認することができる。

【０１１２】尚、本発明の第四実施形態では、フォーカ
スエリアサイズ入力装置７６として、マニュアル調節と
オート制御の両方を入力することができるものについて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
たとえば、図１６に示すように、マニュアル調節を省い
た「標準」と「ＡＵＴＯ」の２種類のみ切り替えスイッ
チにしたり、逆に「ＡＵＴＯ」の設定を省いてマニュア
ルのみのツマミとしてもよい。また、図１７にしめすよ
うに、「標準」、「大」、「小」、「ＡＵＴＯ」の４種
類の切り替えスイッチとしてもよい。

【０１１３】また、第一実施形態で説明したように、像
ずれ式のオートフォーカス装置でも、撮影領域内の複数
部分をフォーカスエリアに設定できるものが開発されて
いる。本実施形態の第二合焦評価部３にこれ等のオート
フォーカス装置を用いれば、図１８に示すように、像ず
れ式でも撮影領域２１ａ内の複数エリア１１５でフォー
カスエリアを設定することができる。このため、フォー
カスエリアサイズ入力装置７６を「ＡＵＴＯ」に設定す
ることにより、各々のフォーカスエリア１１５での像ず
れ量に基づいて、各フォーカスエリア１１５内に撮像さ
れている被写体毎に撮影光学系１から被写体までの距離
を求めることができる。このため、被写体の大きさを判
定することができるので、第一合焦評価部２のフォーカ
スエリアを被写体の大きさに対応するように設定するこ
とができる。

【０１１４】尚、上記の第一実施形態乃至第四本実施形
態のオートフォーカス装置をビデオカメラ等に用いる場
合、レンズ鏡筒側に撮影光学系１及びモータ５を設け、
カメラ本体側にその他の構成要素を設けるのが一般的で
ある。しかし、この構成に限定されるものではない。

【０１１５】次に、本発明の第五実施形態について図面
を参照して説明する。

【０１１６】図１９は本発明の第五実施形態であるオー
トフォーカス装置の概略ブロック図である。尚、本発明
の第五実施形態において、図１に示す第一実施形態又は
図６に示す第三実施形態と同一の機能を有するものに
は、同一の符号又は対応する符号を付すことにより、そ
の詳細な説明を省略する。

【０１１７】本実施形態であるオートフォーカス装置
は、図１９に示すように、撮影光学系１ａと、第一合焦
評価部２と、モータ５と、モータ駆動装置６と、物体寸
法設定装置７１と、被写体寸法算出装置７２と、合焦対
象物制御装置７３と、焦点調節用レンズエンコーダ７４
と、変倍レンズ用エンコーダ７５と、測距装置８６と、
を備えている。ここで、第一合焦評価部２、モータ５及
びモータ駆動装置６は、第一実施形態で用いたものと同
様である。また、物体寸法設定装置７１、被写体寸法算
出装置７２、合焦対象物制御装置７３、焦点調節用レン
ズエンコーダ７４及び変倍レンズ用エンコーダ７５は、
第三実施形態で用いたものと同様である。

【０１１８】撮影光学計１ａが第一実施形態で用いた撮
影光学系１と異なる点は、光線分割のための光学素子１
５が取り除いてあることである。その他は撮影光学系１
と同様である。測距装置８６は、撮影光学系１ａから第
一合焦評価部２が作成した第一合焦評価値に対応する被
写体までの距離を測定する。測距方法としては、赤外線
を用いる方法等が考えられる。

【０１１９】本発明の第五実施形態では、撮影光学系１
ａから被写体までの距離を測定する測距装置８６を設け
たことにより、山登り式のみを用いて合焦を行うオート
フォーカス装置においても、被写体の実寸法を測定する
ことができる。また、測距装置８６は、被写体の寸法を
算出するための精度で十分であり、高精度に測定する必
要はない。これにより、物体寸法設定装置７１で設定さ
れた寸法と略同一の物にのみオートフォーカス動作させ
たり、または、物体寸法設定装置７１で設定された寸法
以外のものにのみ、オートフォーカス動作させることが
できる。したがって、予定外の被写体や被写体前を横切
るような物体に合焦するのを防ぐことができる。

【０１２０】本発明は、上記の各実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能で
ある。また、上記の各実施形態のオートフォーカス装置
は、ビデオカメラだけでなく、電子スチルカメラ等、そ
の他のカメラにも用いることができる。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のオートフ
ォーカス装置は、第一の合焦評価手段において、所謂山
登り式を用いて合焦評価値を作成し、第二の合焦評価手
段において、所謂像ずれ式を用いて合焦評価値を作成し
ている。そして、合焦評価選択手段により、第一の合焦
評価手段で作成された合焦評価値及び第二の合焦評価手
段で作成された合焦評価値の少なくとも一方を選択し、
この選択された合焦評価値に基づいて、焦点調節用レン
ズを移動している。

【０１２２】したがって、本発明のオートフォーカス装
置によれば、先ず第二の合焦評価手段の合焦評価値を用
いて第一撮像素子上の像を大まかに合焦させ、その後、
第一の合焦評価手段の合焦評価値を用いて第一撮像素子
上の像を子細に合焦させることにより、精度よく且つ迅
速に合焦を行うことができる。

【０１２３】また、本発明のオートフォーカス装置によ
れば、第一合焦評価値及び第二合焦評価値のうちのいず
れか一方が有為でない場合に、他方の評価値を選択する
ことにより、被写体により確実に合焦させることができ
る。

【０１２４】さらに、本発明のオートフォーカス装置に
よれば、被写界深度を参照して第一合焦評価値及び第二
合焦評価値のうちの少なくとも一方を選択することによ
り、第一の合焦評価手段での合焦精度が第二の合焦評価
手段での合焦精度よりも劣る場合に、第二の合焦評価手
段からの情報を選択するように合焦評価選択手段を設定
することができ、これにより、より精度よく且つ迅速に
合焦を行うことができる。

【０１２５】また、本発明のオートフォーカス装置に、
前記構成の被写体寸法算出手段と物体寸法設定手段と合
焦対象物制御手段とを設けた場合、例えば被写体寸法算
出手段で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定手段
で設定された撮影目的物の寸法と一致するときにのみ当
該被写体に合焦させることにより、撮影領域の中から特
定の被写体（例えば人間）にのみ合焦させることができ
る。

【０１２６】また、本発明のオートフォーカス装置に、
前記構成のフォーカス領域設定手段を設けた場合、例え
ば第一の合焦評価手段のフォーカス領域を第二の合焦評
価手段のフォーカス領域よりも小さくなるように設定す
ることにより、第二の合焦評価手段における撮像位置ず
れの検出感度を下げることができる。これにより、第二
撮像素子の分解能を大きくすることができるので、第二
合焦評価手段のコストを抑制することができる。

【０１２７】また、本発明のその他のオートフォーカス
装置では、前記の構成により、たとえば、被写体寸法算
出手段で算出された被写体の実寸法が物体寸法設定手段
で設定された撮影目的物の寸法と一致するときにのみ当
該被写体に合焦させることにより、撮影領域の中から特
定の被写体（例えば人間）にのみ合焦させることができ
る。

【０１２８】また、本発明のカメラによれば、前記の構
成により、本発明のオートフォーカス装置と同様の効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態であるオートフォーカ
ス装置の概略ブロック図である。

【図２】本発明の第一実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図３】本発明の第二実施形態であるオートフォーカ
ス装置の概略ブロック図である。

【図４】本発明の第二実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図５】本発明の第二実施形態の他の変形例を示す図
である。

【図６】本発明の第三実施形態であるオートフォーカ
ス装置の概略ブロック図である。

【図７】撮影光学系の焦点距離、撮影光学系から被写
体までの距離及び撮像素子上における被写体の寸法と、
被写体の実寸法との関係を説明するための図である。

【図８】第三実施形態に用いる物体設定寸法装置の一
例を示す図である。

【図９】第三実施形態に用いる物体設定寸法装置の一
例を示す図である。

【図１０】第二合焦評価部の測距部分を複数点設けた
場合を説明するための図である。

【図１１】本発明の第四実施形態であるオートフォー
カス装置の概略ブロック図である。

【図１２】第一合焦評価部のフォーカスエリアと第二
合焦評価部のフォーカスエリアとを説明するための図で
ある。

【図１３】第四実施形態に用いるフォーカスエリア入
力装置の一例を示す図である。

【図１４】フォーカスエリア設定装置の動作を説明す
るための図である。

【図１５】フォーカスエリア設定装置の動作を説明す
るための図である。

【図１６】第四実施形態に用いるフォーカスエリア入
力装置の一例を示す図である。

【図１７】第四実施形態に用いるフォーカスエリア入
力装置の一例を示す図である。

【図１８】第二合焦評価部のフォーカスエリアを複数
点設けた場合を説明するための図である。

【図１９】本発明の第五実施形態であるオートフォー
カス装置の概略ブロック図である。

【図２０】山登り式のオートフォーカス装置の概略ブ
ロック図である。

【図２１】映像信号の高周波成分のレベルと焦点調節
用レンズとの関係を説明するための図である。

【図２２】像ずれ式のオートフォーカス装置の原理を
説明するための図であり、合焦状態にあるときの光路を
示す図である。

【図２３】図２２において、二つのラインセンサ９９
ａ、９９ｂが撮像する像の位置を説明するための図であ
る。

【図２４】像ずれ式のオートフォーカス装置の原理を
説明するための図であり、合焦していない状態にあると
きの光路を示す図である。

【図２５】図２４において、二つのラインセンサ９９
ａ、９９ｂが撮像する像の位置を説明するための図であ
る。

【図２６】像ずれ式のオートフォーカス装置の原理を
説明するための図であり、合焦していない状態にあると
きの光路を示す図である。

【図２７】図２６において、二つのラインセンサ９９
ａ、９９ｂが撮像する像の位置を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１撮影光学系２第一合焦評価部３第二合焦評価部４、４ａ、４ｂ、４c 合焦方法選択装置５モータ６モータ駆動装置１１焦点調節用レンズ１２変倍レンズ１３補正レンズ１４、３２結像レンズ１５光学素子１６絞り２１撮像素子２２映像信号作成装置２３、３６合焦評価値作成装置３１ミラー３３ａ、３３ｂ再結像用レンズ３４ａ、３４ｂラインセンサ３５画像処理装置３７予定焦点面７０測距部分選択装置７１物体寸法設定装置７１ａ、７１ｄ、７６ａツマミ７１ｂ、７１ｅ、７６ｂ印７１ｃ、７１ｆ、７１ｇ、７６ｃ目盛り７２物体寸法算出装置７３合焦対象物制御装置７４焦点調節用レンズエンコーダ７５変倍レンズ用エンコーダ７６フォーカスエリアサイズ入力装置７７フォーカスエリア設定装置７８フォーカスエリア表示装置７９ファインダー８０絞り値検出装置８１焦点調節用レンズ位置検出装置８２変倍レンズ位置検出装置８３、８３ａ結像性能選択装置８４光学アクセサリ装着状態検出装置８６測距装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動可能に設けられた焦点調節用レンズ
と入力した被写体からの光を分光する光学素子とを少な
くとも有する撮影光学系と、前記光学素子により分光された一方の光を入力し、前記
被写体に対応する像を結像する第一光学系と、前記第一
光学系によって得られた像を撮像して電気信号に変換す
る第一撮像素子と、前記第一撮像素子によって得られた
電気信号から適当な周波数成分を選択し、この周波数成
分のレベルに基づいて、前記第一撮像素子上の像を前記
被写体に合焦させるための情報を作成する第一情報作成
手段とを有する第一の合焦評価手段と、前記光学素子により分光された他方の光を入力し、前記
被写体に対応する像を結像する第二光学系と、前記第二
光学系によって結像された像を形成する光束のうち、瞳
の異なる場所を通過する光束を各々再結像させる再結像
光学系と、前記再結像光学系によって得られた像を撮像
する第二撮像素子と、前記第二撮像素子上の像の位置ず
れに基づいて、前記第一撮像素子上の像を前記被写体に
合焦させるための情報を作成する第二情報作成手段とを
有する第二の合焦評価手段と、前記第一の合焦評価手段からの情報及び前記第二の合焦
評価手段からの情報のうち、少なくとも一方を選択する
合焦評価選択手段と、前記合焦評価選択手段で選択された情報に基づいて、前
記焦点調節用レンズを移動する移動手段と、を具備することを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】前記合焦評価選択手段は、前記第二の合
焦評価手段からの情報を前記第一撮像素子によって撮像
された像を大まかに合焦させるときに選択し、前記第一
の合焦評価手段からの情報を前記第一撮像素子によって
撮像された像を子細に合焦させるときに選択することを
特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】前記合焦評価選択手段は、前記第一の合
焦評価手段からの情報及び前記第二の合焦評価手段から
の情報のうちのいずれか一方が有為でない場合に、他方
の情報を選択することを特徴とする請求項１記載のオー
トフォーカス装置。
【請求項４】前記合焦評価選択手段は、被写界深度を
特定する情報を参照して、前記第一の合焦評価手段から
の情報及び前記第二の合焦評価手段からの情報のうちの
いずれか一方を選択することを特徴とする請求項１記載
のオートフォーカス装置。
【請求項５】前記撮影光学系は前記光学素子の後方に
配置された絞りを有するものであり、前記被写界深度を特定する情報は、前記絞りの絞り値で
あることを特徴とする請求項５記載のオートフォーカス
装置。
【請求項６】前記撮影光学系は移動可能に設けられた
変倍用レンズを有するものであり、前記被写界深度を特定する情報は、前記焦点調節用レン
ズの位置と前記変倍用レンズの位置とのどちらか一方も
しくは両方であることを特徴とする請求項４記載のオー
トフォーカス装置。
【請求項７】前記被写界深度を特定する情報は、光学
アクセサリ装着の有無及び種類であることを特徴とする
請求項４記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】前記撮影光学系の像側主点から像面まで
の距離、前記撮影光学系の物体側主点から前記被写体ま
での距離及び前記第一撮像素子上における前記被写体の
寸法に基づいて、前記被写体の実寸法を算出する被写体
寸法算出手段と、物体の寸法を設定する物体寸法設定手段と、前記被写体寸法算出手段で算出された被写体の実寸法と
前記物体寸法設定手段で設定された物体の寸法とを比較
し、この比較した結果に基づいて、前記第一の合焦評価
手段及び前記第二の合焦評価手段を制御する合焦対象物
制御手段と、を設けたことを特徴とする請求項１記載のオートフォー
カス装置。
【請求項９】前記合焦対象物制御手段は、前記被写体
寸法算出手段で算出された前記被写体の実寸法が前記物
体寸法設定手段で設定された物体の寸法と略同一である
ときに、当該被写体に合焦させるように前記第一の合焦
評価手段及び前記第二の合焦評価手段を制御することを
特徴とする請求項８記載のオートフォーカス装置。
【請求項１０】前記物体寸法設定手段には、人間の標
準的な寸法が設定されていることを特徴とする請求項９
記載のオートフォーカス装置。
【請求項１１】前記合焦対象物制御手段は、前記被写
体寸法算出手段で算出された前記被写体の実寸法が前記
物体寸法設定手段で設定された物体の寸法と略同一であ
るときに、当該被写体以外の被写体に合焦させるように
前記第一の合焦評価手段及び前記第二の合焦評価手段を
制御することを特徴とする請求項８記載のオートフォー
カス装置。
【請求項１２】前記被写体寸法算出手段は、前記複数
個の第二撮像素子によって各々撮像された像の位置ずれ
に基づいて、前記撮影光学系から前記被写体までの距離
を算出することを特徴とする請求項８、９、１０又は１
１記載のオートフォーカス装置。
【請求項１３】前記第二の合焦評価手段は、前記複数
個の再結像用光学系及び第二撮像素子が、前記第二光学
系により結像される像の複数の部分を撮像することがで
きるように配置されたものであり、前記被写体寸法算出手段は、前記第二光学系により結像
された像の複数の部分に各々対応する各被写体の実寸法
を算出することができるものであることを特徴とする請
求項８、９、１０、１１又は１２記載のオートフォーカ
ス装置。
【請求項１４】表示媒体に前記被写体寸法算出手段で
算出された被写体の実寸法を表示する被写体寸法表示手
段を設けたことを特徴とする請求項８、９、１０、１
１、１２又は１３記載のオートフォーカス装置。
【請求項１５】前記第一撮像素子上の領域であって、
当該領域上の像を対応する被写体に合焦させるための情
報が作成されるフォーカス領域の大きさを設定するフォ
ーカス領域設定手段を設け、前記第一の合焦判断手段は、前記フォーカス領域設定手
段で設定された大きさのフォーカス領域について、前記
第一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるための情
報を作成することを特徴とする請求項１記載のオートフ
ォーカス装置。
【請求項１６】前記フォーカス領域設定手段は、前記
第一の合焦評価手段のフォーカス領域の大きさが前記第
二の合焦評価手段のフォーカス領域より大きくなるよう
に設定することを特徴とする請求項１５記載のオートフ
ォーカス装置。
【請求項１７】前記フォーカス領域設定手段は、前記
第一の合焦評価手段のフォーカス領域の大きさが前記第
二の合焦評価手段のフォーカス領域より小さくなるよう
に設定することを特徴とする請求項１５記載のオートフ
ォーカス装置。
【請求項１８】前記第二の合焦評価手段には、予め複
数のフォーカス領域が設定されており、前記フォーカス領域設定手段は、前記第二の合焦評価手
段が前記複数のフォーカス領域について各々作成した情
報に基づいて、前記複数のフォーカス領域の中から、前
記撮影光学系から当該フォーカス領域上の像に対応する
被写体までの距離が略同一であって且つ隣り合うフォー
カス領域を検出し、これ等のフォーカス領域を合わせた
大きさに応じて、前記第一の合焦評価手段のフォーカス
領域の大きさを設定することを特徴とする請求項１５記
載のオートフォーカス装置。
【請求項１９】前記フォーカス領域の大きさに関する
情報を入力するフォーカスサイズ入力手段を有し、前記フォーカス領域設定手段は、前記フォーカスサイズ
入力手段に入力された前記フォーカス領域の大きさに関
する情報に基づいて、前記第一の合焦評価手段のフォー
カス領域の大きさを設定することを特徴とする請求項１
５記載のオートフォーカス装置。
【請求項２０】前記第一撮像素子上の領域であって、
当該領域上の像を対応する被写体に合焦させるための情
報が作成されるフォーカス領域の位置に関する情報を入
力するフォーカス位置入力手段を有し、前記第一の合焦判断手段及び前記第二の合焦判断手段
は、前記フォーカス位置入力手段で入力された位置にあ
るフォーカス領域について、前記第一撮像素子上の像を
前記被写体に合焦させるための情報を作成することを特
徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項２１】前記合焦評価選択手段は、前記フォー
カス位置入力手段で入力されたフォーカス領域の位置が
前記再結像用光学系によって像を検出できない位置であ
る場合、前記第一の合焦評価手段からの情報のみを選択
することを特徴とする請求項２０記載のオートフォーカ
ス装置。
【請求項２２】前記合焦評価選択手段によって前記第
一の合焦評価手段により得られた情報が選択された場合
には、前記第一の合焦評価手段のフォーカス領域を識別
できる情報を、また前記第二の合焦評価手段により得ら
れた情報が選択された場合には、前記第二の合焦評価手
段のフォーカス領域を識別できる情報を、表示媒体に表
示するフォーカス領域表示手段を設けたことを特徴とす
る請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１
記載のオートフォーカス装置。
【請求項２３】前記第一光学系により結像された像と
前記第二光学系により結像された像との大きさが異なる
ように、前記撮影光学系、前記第一光学系及び前記第二
光学系を構成したことを特徴とする請求項１記載のオー
トフォーカス装置。
【請求項２４】移動可能に設けられた焦点調節用レン
ズと被写体からの光を入力して前記被写体に対応する像
を結像する結像レンズとを少なくとも有する撮影光学系
と、前記撮影光学系によって得られた像を撮像し電気信
号に変換する撮像素子と、前記撮像素子によって得られ
た電気信号から適当な周波数成分を選択し、この周波数
成分のレベルに基づいて、前記撮像素子上の像を前記被
写体に合焦させるための情報を作成する情報作成手段
と、前記情報作成手段で作成された情報に基づいて、前
記焦点調節用レンズを移動する移動手段と、具備するオ
ートフォーカス装置であって、前記撮影光学系の物体側主点から被写体までの距離を測
定する測距手段と、前記測距手段で測定した前記撮影光学系の物体側主点か
ら被写体までの距離、前記撮影光学系の像側主点から像
面までの距離及び前記第一撮像素子上における前記被写
体の寸法に基づいて、前記被写体の実寸法を算出する被
写体寸法算出手段と、物体の寸法を設定する物体寸法設定手段と、前記被写体寸法算出手段で算出された被写体の実寸法と
前記物体寸法設定手段で設定された物体の寸法とを比較
し、この比較した結果に基づいて前記情報作成手段が前
記第一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるための
情報を作成する領域を制御する合焦対象物制御手段と、を設けたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２５】移動可能に設けられた焦点調節用レン
ズと入力した被写体からの光を分光する光学素子とを少
なくとも有する撮影光学系と、前記光学素子により分光された一方の光を入力し、前記
被写体に対応する像を結像する第一光学系と、前記第一光学系によって得られた像を撮像する第一撮像
素子と、前記光学素子により分光された一方の光を入力し、前記
被写体に対応する像を結像する第二光学系と、前記第二光学系によって結像された像を形成する光束の
うち、瞳の異なる場所を通過する光束を各々再結像させ
る再結像光学系と、前記再結像光学系によって得られた像を撮像する第二撮
像素子と、前記第二撮像素子上の像の位置ずれに基づいて、前記第
一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるための情報
を作成する情報作成手段と、前記情報作成手段で作成された情報に基づいて、前記焦
点調節用レンズを移動する移動手段と、前記撮影光学系の像側主点から像面までの距離、前記撮
影光学系の物体側主点から前記被写体までの距離及び前
記第一撮像素子上における前記被写体の寸法に基づい
て、前記被写体の実寸法を算出する被写体寸法算出手段
と、物体の寸法を設定する物体寸法設定手段と、前記被写体寸法算出手段で算出された被写体の実寸法と
前記物体寸法設定手段で設定された物体の寸法とを比較
し、この比較した結果に基づいて前記情報作成手段が前
記第一撮像素子上の像を前記被写体に合焦させるための
情報を作成する領域を制御する合焦対象物制御手段と、を設けたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２６】移動可能に設けられた焦点調節用レン
ズと入力した被写体からの光を分光する光学素子とを少
なくとも有する撮影光学系と、前記光学素子により分光
された一方の光を入力して前記被写体に対応する像を結
像する第一光学系と、前記焦点調節用レンズを移動する
移動手段とを備えたレンズ鏡筒が装着されるカメラであ
って、前記第一光学系によって得られた像を撮像し、電気信号
に変換する第一撮像素子と、前記第一撮像素子によって
得られた電気信号から適当な周波数成分を選択し、この
周波数成分のレベルに基づいて、前記第一撮像素子上の
像を前記被写体に合焦させるための情報を作成する第一
情報作成手段とを有する第一の合焦評価手段と、前記光学素子により分光された他方の光を入力して前記
被写体に対応する像を結像する第二光学系と、前記第二
光学系によって結像された像を形成する光束のうち、瞳
の異なる場所を通過する光束を各々再結像させる再結像
光学系と、前記再結像光学系によって得られた像を撮像
する第二撮像素子と、前記第二撮像素子上の像の位置ず
れに基づいて、前記第一撮像素子上の像を前記被写体に
合焦させるための情報を作成する第二情報作成手段とを
有する第二の合焦評価手段と、前記第一の合焦評価手段からの情報及び前記第二の合焦
評価手段からの情報のうち、少なくとも一方を選択する
合焦評価選択手段と、前記合焦評価選択手段で選択された情報に基づいて、前
記移動手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするカメラ。