JPH11281884A - 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値に応じて、画面中
心から離れたより広い範囲にある被写体又は被写体の部
分に合焦を可能とする焦点位置検出装置を提供する。 【解決手段】 第１の開放Ｆ値（例えばＦ６．７）の撮
像光学系の瞳を透過した光束が到達しうる第１の範囲３
０内に設けられた第１の測距センサ群３１〜３４と、第
１の開放Ｆ値よりも小さな第２の開放Ｆ値（例えばＦ
４）の撮像光学系により被写体からの光束が到達しうる
第２の範囲４０内で、かつ第１の領域３０を除く範囲に
設けられた第２の測距センサ群４１及び４２とを設け、
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３１〜３４
及び第２の測距センサ群４１及び４２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３１〜３４を用いて撮像光学系の合焦動作を行う。

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１２及び
図１３を用いて説明する。図１２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１
３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】また、近年のＡＦ一眼レフカメラでは、被
写体が画面中心部にある場合だけでなく、画面中心から
離れた位置にある場合にも焦点位置検出が可能なよう
に、例えば図１４に示すように複数の測距領域３１〜３
４が設定されている。また、各測距領域３１〜３４ごと
に、それぞれ測距センサを構成するコンデンサレンズ２
１、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が設けられている。なお、一般的には、各
測距領域３１〜３４に対応するコンデンサレンズ群、絞
りマスク群、再結像レンズ群及び光電変換素子アレイ群
はそれぞれ一体化され、さらにこれら全体を結合してモ
ジュール化されている。

【０００６】なお、図１４において、矩形枠Ａはカメラ
の画枠又はファインダーにおける視野、すなわち画面を
表す。また、円３０は開放Ｆ値の大きい撮像光学系（例
えばＦ６．７）により被写体からの光束が到達しうる範
囲（以下、第１の範囲３０とする）を表し、円４０は開
放Ｆ値の小さい撮像光学系（例えばＦ４）により被写体
からの光束が到達しうる範囲（以下、第２の範囲４０と
する）を表す。

【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値の大きい撮像光学系（例えばＦ６．７）に対
応するため、測距領域３１〜３４は、最も開放Ｆ値の大
きい撮像光学系（Ｆ６．７）により被写体からの光束が
到達しうる第１の範囲３０内、すなわち比較的光軸に近
い範囲内に限定されていた。これは、開放Ｆ値の小さい
撮像光学系（例えばＦ４）を装着した場合でも同様であ
り、本来その撮像光学系により被写体からの光束が到達
しうる第２の範囲４０内に被写体がある場合であって
も、その被写体に対して合焦させることができないとい
う問題点を有していた。

【０００８】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値に応じて、被写体に合焦可能な範囲を光軸か
らより離れた領域に拡大しうる焦点位置検出装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【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
囲内に設けられた第１の測距センサ群と、少なくとも一
部分が第１の開放Ｆ値よりも小さな第２の開放Ｆ値の撮
像光学系により被写体からの光束が到達しうる第２の範
囲内で、かつ前記第１の領域を除く範囲に設けられた第
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。

【００１０】すなわち、例えば第１の開放Ｆ値をＦ６．
７、第２の開放Ｆ値をＦ４とすると、開放Ｆ値がＦ２．
８やＦ４等のように第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、第１の測距
センサ群及び第２の測距センサ群に含まれる全ての測距
センサに被写体からの光束が到達するので、これら全て
の測距センサを用いて合焦動作を行う。一方、開放Ｆ値
が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ある被写体又は被写体の部分に撮像
光学系の焦点を合わせることが可能となる。なお、図１
２に示す焦点位置検出の原理から明らかなように、測距
センサを構成する光電変換素子アレイの一部の画素に光
束が到達しない場合、測距不能となる。従って、第１の
領域と第２の領域にまたがる測距センサは第２の測距セ
ンサ群に含まれる。

【００１１】上記構成において、第１の測距センサ群
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、中央の領域に対応する位置に
設けてもよい。

【００１２】また、画面中心から離れた点を中心とし
て、撮像光学系の光軸に対してサジタル方向及びメリデ
ィオナル方向に配置された２つの測距センサにより構成
される十字センサを具備し、メリディオナル方向の測距
センサを第１の測距センサ群に含み、サジタル方向の測
距センサを第２の測距センサ群に含むように構成しても
良い。この構成により、第２の開放Ｆ値及びそれよりも
開放Ｆ値の小さい開放Ｆ値を有する撮像光学系が装着さ
れた場合、画面中心から離れた位置（撮像光学系の光軸
外）に設けられた十字センサにより測距が可能となる。
一方、第２の開放Ｆ値よりも大きな開放Ｆ値を有する撮
像光学系が装着された場合、サジタル方向の測距センサ
は機能せず、メリディオナル方向の一文字センサとして
測距可能である。

【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６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、被写体
に合焦可能な範囲を光軸からより離れた領域に拡大すべ
く、例えば図３に示すように、第１の開放Ｆ値（例えば
Ｆ６．７）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）が到達しうる第１
の範囲３０内に設定された第１の測距領域群３１〜３４
と、第１の範囲３０の外側で、かつ第１の開放Ｆ値より
も小さな第２の開放Ｆ値（例えばＦ４）の撮像光学系２
０１の瞳を通過した測距用光束が到達しうる第２の範囲
４０内に設定された第２の測距領域群４１及び４２を有
する。

【００２７】第１の測距領域群のうち、画面中央部に設
けられた２つの測距領域３１及び３２はそれぞれ画面の
横方向及び縦方向に対応し、画面中央部の被写体又は被
写体の部分に合焦させるために、十字をなすようにサジ
タル方向に設定されている。また、測距領域３３及び３
４は、それぞれ第１の領域３０内で画面中心（又は撮像
光学系２１０の光軸）から可能な限り離れた位置にある
被写体又は被写体の部分に合焦させるために、メリディ
オナル方向に設定されている。これら４つの第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。なお、図３から明らかなよ
うに第１の測距領域群３１〜３４及びそれに対応する第
１の測距センサ群は、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。

【００２８】第２の測距領域群４１及び４２は、測距領
域３３及び３４による場合よりも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合焦させるた
めに設定されている。第１の実施形態では、例えばメリ
ディオナル方向に設定されている。第２の測距領域群４
１及び４２に対応する第２の測距センサ群は、装着され
たレンズ２００の撮像光学系２０１の開放Ｆ値が、第１
の開放Ｆ値（例えばＦ６．７）よりも小さな第２の開放
Ｆ値（例えばＦ４）又はそれよりもさらに小さな開放Ｆ
値（例えば、Ｆ１．４、Ｆ２、Ｆ２．８、Ｆ３．５等）
である場合に使用される。

【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（ａ）〜（ｃ）に示す。図４（ｃ）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に対応する測距センサは、それぞれ画面中
心を通る縦軸Ｖ又は横軸Ｈに対して対称な２つの光電変
換素子アレイ１４６ａ及び１４６ｂからなる。この光電
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及び１４４ｂ、レンズアレイ１４５の再結
像レンズ１４５ａ及び１４５ｂも、それぞれ画面中心を
通る縦軸Ｖ又は横軸Ｈに対して対称に配置されている。

【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５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】第１の領域３０内の領域３０Ａを通過した
光束は、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３３に対応する光電変換素子アレイ１４
６Ａに到達するが、撮像光学系２０１の絞りによりけら
れてしまい、第２の測距領域４１に対応する光電変換素
子アレイ１４６Ｂには到達しない。同様に、第１の領域
３０の外側で、かつ第２の領域４０内の領域４０Ａを通
過した光束は、図中実線で示すように進み、第２の測距
領域４１に対応する光電変換素子アレイ１４６Ｂに到達
する。なおこの光束４０Ａは第１の測距領域３３に対応
する光電変換素子アレイ１４６Ａ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Ｆ４）
よりも大きい場合、第２の測距領域群４１及び４２に対
応する測距センサでは測距することができず、第２の測
距領域群４１又は４２に位置する被写体又は被写体の部
分に対して合焦させることはできない。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（例えばＦ４）と同じか又はそれよりも小さい
場合、第２の測距領域群４１及び４２に対応する測距セ
ンサで測距することができ、画面上で第２の測距領域群
４１又は４２に位置する被写体又は被写体の部分に対し
て合焦させることが可能となる。

【００３３】次に、第１の実施形態の動作について、図
６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）。

【００３４】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）。

【００３５】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。

【００３６】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Ｆ４）よりも小さい場合、演算回路１４８
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
（例えばＦ４）よりも大きい場合も同様に、演算回路１
４８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。

【００３７】（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７及び図８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。

【００３８】図７から明らかなように、第２の実施形態
では、装着されたレンズ２００の撮像光学系の開放Ｆ値
が第２の開放Ｆ値（例えばＦ４）と同じか又はそれより
も小さい場合、画面中心を通る横軸Ｈ上に３つの十字セ
ンサを構成するように、第１の測距領域群３１〜３４及
び第２の測距領域群４１及び４２が設定されている。

【００３９】第１の測距領域群のうち、画面中心から離
れた位置に設定されている測距領域３３及び３４は、そ
れぞれ第１の領域３０内で画面中心（又は撮像光学系２
１０の光軸）から可能な限り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、メリディオナル方
向に設定されているとともに、第２の測距領域群４１及
び４２と十字センサを構成すべく、第１の実施形態の場
合よりも若干第１の領域３０内の外側に位置する。ま
た、第２の測距領域群４１及び４２は、第１の実施形態
の場合と異なり、サジタル方向に設定されている。

【００４０】第２の測距領域群４１及び４２は第１の領
域３０と第２の領域４０にまたがるため、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Ｆ４）よりも大きい場合であっても、これ
らの第２の測距領域群４１及び４２に少なくとも光束の
一部（場合によっては光束の全部）が到達する。しかし
ながら、図１２に示す焦点位置検出原理から明らかなよ
うに、第２の測距領域群４１及び４２に対応する測距セ
ンサ（光電変換素子アレイ）の全ての画素に光束が到達
しなければ測距できないため、光束のけられによる測距
不能の可能性を排除すべく、第２の測距領域群４１及び
４２に対応する測距センサ群は、第２の開放Ｆ値と同じ
か又はそれよりも小さい開放Ｆ値のレンズが装着された
場合にのみ使用する。

【００４１】次に、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８（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ｃ）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に対応する測距センサ（光電変換素
子アレイ）は、それぞれ３つの十字センサを構成するよ
うに、横軸Ｈ上、縦軸Ｖ上、及び縦軸Ｖに平行で、かつ
対称な２つの軸Ｖ１及びＶ２上にそれぞれ設けられてい
る。この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及び１４４ｂ、レンズアレイ
１４５の再結像レンズ１４５ａ及び１４５ｂも、それぞ
れ横軸Ｈと縦軸Ｖ、軸Ｖ１及びＶ２との交点をそれぞれ
中心として放射状に配置されている。

【００４２】このように、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、例えば
画面中心から離れた位置にある被写体又は被写体に部分
のコントラストがサジタル方向とメリディオナル方向で
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。

【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９を参照しつつ説明
する。第３の実施形態は、第１の実施形態の構成に、さ
らに横軸Ｈに対して平行で、かつ対称に配置された測距
領域及びそれらに対応する測距センサを追加したもので
ある。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９（ａ）に示すように、第１の領域３０
内において、縦軸Ｖと横軸Ｈに対して平行で、かつ対称
な２つの軸Ｈ１及びＨ２の交点近傍に、第１の測距領域
群に属する２つの測距領域３５及び３６が横軸Ｈに対し
て平行に設けられている。第１の測距領域群３１〜３６
及びそれらに対応する第１の測距センサ群は、画面Ａ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
つの領域の内の中央の領域にほぼ位置するように設定さ
れている。但し、厳密にこの領域内でなくても良い。ま
た、第１の領域３０の外側で、かつ第２の領域４０内の
軸Ｈ１及びＨ２上には、第２の測距領域群に属する４つ
の測距領域４３〜４６が横軸Ｈに対して平行に設けられ
ている。

【００４５】第１の測距領域群３１〜３６及び第２の測
距領域群４１〜４６にそれぞれ対応する光電変換素子ア
レイの配置を図９（ｂ）に示す。この構成によれば、画
面中央部及び画面中心から離れた位置に計１２個の測距
領域を設定しているので、画面中心から離れた位置ある
被写体又は被写体の部分に合焦させる可能性が高くな
る。また、検出素子１４６上に形成される全ての光電変
換素子アレイ１４６ａ及び１４６ｂが、縦軸Ｖ又は横軸
Ｈのいずれかに平行であるので、検出素子１４６の製造
が比較的容易となる。

【００４６】（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１０を参照しつつ説
明する。第４の実施形態は、第２の実施形態の構成に、
画面中心から離れた位置に複数の測距領域を設定したも
のである。なお、第２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。

【００４７】図１０（ａ）から明らかなように、第２の
実施形態と同様に、画面中心を通る横軸Ｈ上に３つの十
字センサ３１、３２、３３、４１、３４、４２が配列さ
れていると共に、画面中心を中心とする複数の同心円の
円周上に測距領域３５、３６、４３〜４８が設定されて
いる。

【００４８】第１の測距領域群に属する測距領域３５及
び３６は、第１の領域３０内で、横軸Ｈに対して平行
で、かつ対称な２つの軸Ｈ１及びＨ２と縦軸Ｖとの交点
近傍に、横軸Ｈに対して平行に設けられている。また、
第１の測距領域群３１〜３６及びそれらに対応する測距
センサ群が、画面Ａ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つの領域の内の中央の領域にほぼ
位置する。第１の測距領域群に属する４つの測距領域３
３〜３６は、実質的に画面中心を中心とする同心円の円
周上に配置されている。

【００４９】同様に、第２の測距領域群に属する４つの
測距領域４３〜４６は、画面中心を中心とする同心円の
円周の接線方向、すなわちメリディオナル方向に配置さ
れている。また、第２の測距領域群に属する２つの測距
領域４７及び４８は、第２の領域４０の最外周近傍で、
かつ縦軸Ｖに対して平行に設けられている。測距領域４
７及び４６も、実質的に画面中心を中心とする同心円の
円周上に配置されている。

【００５０】第１の測距領域群３１〜３６及び第２の測
距領域群４１〜４８にそれぞれ対応する光電変換素子ア
レイの配置を図１０（ｂ）に示す。この構成によれば、
画面中央部及び画面中心から離れた位置に計１４個の測
距領域を設定しているので、画面中心から離れた位置あ
る被写体又は被写体の部分に合焦させる可能性が高くな
る。また、第２の実施形態と同様に、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のコントラストが
画像のサジタル方向とメリディオナル方向において異な
る場合等において、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。

【００５１】（第５の実施形態）本発明の焦点位置検出
装置の第５の実施形態について、図１１を参照しつつ説
明する。第５の実施形態も、第２の実施形態の構成に、
画面中心から離れた位置に複数の測距領域を設定したも
のである。なお、第２又は第４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。

【００５２】図１１（ａ）から明らかなように、第２の
実施形態と同様に、画面中心を通る横軸Ｈ上に３つの十
字センサ３１、３２、３３、４１、３４、４２が配列さ
れていると共に、縦軸Ｖ又は横軸Ｈに対して平行な複数
の測距領域３５、３６、４３〜４８が設定されている。
第４の実施形態と異なり、第１の測距領域群に属する測
距領域３５と第２の測距領域群に属する測距領域４３及
び４５は、それぞれ軸Ｈ１に沿って隣接するように、か
つ横軸Ｈに平行に設けられている。同様に、第１の測距
領域群に属する測距領域３６と第２の測距領域群に属す
る測距領域４４及び４６は、それぞれ軸Ｈ１に沿って隣
接するように、かつ横軸Ｈに平行に設けられている。そ
の他は第４の実施形態の場合と同様である。

【００５３】第１の測距領域群３１〜３６及び第２の測
距領域群４１〜４８にそれぞれ対応する光電変換素子ア
レイの配置を図１１（ｂ）に示す。この構成によれば、
画面中央部及び画面中心から離れた位置に計１４個の測
距領域を設定しているので、画面中心から離れた位置あ
る被写体又は被写体の部分に合焦させる可能性が高くな
る。また、第２の実施形態と同様に、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のコントラストが
画像のサジタル方向とメリディオナル方向において異な
る場合等において、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。また、第３の実施形態と
同様に、検出素子１４６上に形成される全ての光電変換
素子アレイ１４６ａ及び１４６ｂが、縦軸Ｖ又は横軸Ｈ
のいずれかに平行であるので、検出素子１４６の製造が
比較的容易となる。

【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、第２の開放Ｆ値と
してＦ４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ＡＦ
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
た第１の測距センサ群と、少なくとも一部分が第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
被写体からの光束が到達しうる第２の範囲内で、かつ前
記第１の領域を除く範囲に設けられた第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、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、第１の測距センサ群及び第２の測距センサ群に含
まれる全て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を用いて合焦動作を行う
ことができる。その結果、より広い範囲の被写体に対し
て合焦させることが可能となる。一方、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、従来例と同様に第１の測距センサ群を用いてレン
ズの合焦動作を行うことができる。

【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】 （ａ）は第１の実施形態における絞りマスク
の開口を示す図、（ｂ）は同再結像レンズの配置を示す
図、（ｃ）は同光電変換素子アレイの配置を示す図であ
る。

【図５】 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６】 第１の実施形態の動作を示すフローチャート
である。

【図７】 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８】 （ａ）は第２の実施形態における絞りマスク
の開口を示す図、（ｂ）は同再結像レンズの配置を示す
図、（ｃ）は同光電変換素子アレイの配置を示す図であ
る。

【図９】 （ａ）は本発明の第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り、（ｂ）はその
光電変換素子アレイの配置を示す図である。

【図１０】 （ａ）は本発明の第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り、（ｂ）はそ
の光電変換素子アレイの配置を示す図である。

【図１１】 （ａ）は本発明の第５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り、（ｂ）はそ
の光電変換素子アレイの配置を示す図である。

【図１２】 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１３】 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１４】 従来の焦点位置検出装置における画面上で
の測距領域の配置を示す図である。

【符号の説明】

３１〜３６：第１の測距領域群 ４１〜４８：第２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、１４４ｂ：開口 １４５ ：レンズアレイ １４５ａ、１４５ｂ：再結像レンズ １４６ ：検出素子 １４６ａ、１４６ｂ：光電変換素子アレイ

Claims (3)

【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た第
   １の測距センサ群と、少なくとも一部分が第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被写
   体からの光束が到達しうる第２の範囲内で、かつ前記第
   １の領域を除く範囲に設けられた第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の測距センサ群は、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、中央の領域に対応する位置に設けたことを特徴と
   する請求項１記載の焦点位置検出装置。
3. 【請求項３】 画面中心から離れた点を中心として、撮
   像光学系の光軸に対してサジタル方向及びメリディオナ
   ル方向に配置された２つの測距センサにより構成される
   十字センサを具備し、メリディオナル方向の測距センサ
   を第１の測距センサ群に含み、サジタル方向の測距セン
   サを第２の測距センサ群に含む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。