(57)【要約】【課題】  小型かつ高い測距精度を有するハイブリッドＡＦ手段を有する撮像システムを得ること。【解決手段】  撮像システムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系からの被写体光を光電変換して映像信号を得る撮像装置と、該映像信号に基づいて該合焦状態を検出する焦点検出手段と、該撮像装置とは独立した光学系を有し物体距離を演算する外部測距装置と、該焦点検出手段による合焦状態と該外部測距装置による物体距離の少なくともいずれかに基づいて焦点調整を行う制御手段と、を備え、該撮像光学系の光軸と該外部測距装置の光学系の光軸のなす角度をθ、該外部測距装置の焦点距離をｆｓ、該撮像装置の望遠端での焦点距離をｆｔとするとき、6.0×10-3≦tan|θ|≦4.0×10-2、0.05＜fs/ft≦0.2を満たす。【選択図】  図６
2013242471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮像光学系からの被写体光を光電変換して映像信号を得る撮像装置と、
該映像信号に基づいて該合焦状態を検出する焦点検出手段と、
該撮像装置とは独立した光学系を有し物体距離を演算する外部測距装置と、
該焦点検出手段による合焦状態と該外部測距装置による物体距離の少なくともいずれかに基づいて焦点調整を行う制御手段と、
を備え、
該撮像光学系の光軸と該外部測距装置の光学系の光軸のなす角度をθ、該外部測距装置の焦点距離をｆｓ、該撮像装置の望遠端における焦点距離をｆｔとするとき、
6.0×10-3 ≦ tan|θ| ≦ 4.0×10-2
0.05 < fs / ft ≦ 0.2
を満たすことを特徴とする、撮像システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記外部測距装置のセンサが感度を有する画界と、前記撮像装置の望遠端における画界が重複する物体距離の範囲においては、前記焦点検出手段による合焦状態と該外部測距装置による物体距離に基づいて前記焦点調整を実施し、該外部測距装置のセンサが感度を有する画界と、該撮像装置の望遠端における画界が重複しない物体距離の範囲においては、該焦点検出手段による合焦状態に基づいて前記焦点調整を実施する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
該撮像光学系の最も物体側の光学部材の有効径をDa(mm)とするとき、
60 ≦ Da ≦ 90
を満足することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
複数の外部測距装置を備え、
該複数の外部測距装置の数をｎ、ｉ番目の外部測距装置の光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸との角度をθi、ｉ番目の外部測距装置の基線長に対し垂直方向の全画角をεi、とするとき、
|θi|−|θi+1| ≦ (εi＋εi+1)/２
（１≦ｉ≦ｎ−１）
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至３いずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記複数の外部測距装置いずれも、基線長に対し垂直方向の全画角はεであり、
|θi|−|θi+1| ≦ ε
（１≦ｉ≦ｎ−１）
を満たすことを特徴とする、請求項４に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテレビカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の自動合焦制御機能を備えた撮像システムに関し、特に、撮像された映像信号と外部測距装置により測定された物体距離との少なくともいずれかに基づいて焦点調整する撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度の被写体情報を得るため、撮像装置とは独立した外部測距装置を用いることがある。この外部測距装置は三角測距原理にもとづくもので、光軸が略平行に離間した一対の結像レンズと、この一対の結像レンズによる物体像を受光するセンサと、該センサの出力から被写体情報を演算する演算処理回路とを備えている。
【０００３】
また、ビデオカメラ等の撮像装置の自動合焦（ＡＦ）制御の方式として、映像信号の所定の高周波成分（コントラスト成分）を抽出したＡＦ信号が最大となるように合焦レンズを制御するいわゆるＴＶ−ＡＦ方式がある。
【０００４】
上述の外部測距装置とＴＶ−ＡＦ方式を組み合わせた、いわゆるハイブリッドＡＦ制御が提案されている。これは、ＴＶ−ＡＦ方式では合焦精度が高い半面、ＡＦ信号が最大となるレンズ位置を検索するために合焦時間が長くなることから、別途設けたセンサの信号を併用することで合焦時間の短縮を図るものである。
このハイブリッドＡＦまた外部測距装置に関して以下の特許文献が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１９２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された外部測距装置では、複数の外部測距装置を撮像装置の焦点距離に応じて使用するため外部測距装置が複雑化し大型化するという問題点があった。
【０００７】
更に、従来は外部測距装置の光学系の残存収差を考慮していないため、撮像装置の画界からセンサが感度を持つ外部測距装置の画界が外れ、撮像装置の画界外に存在する被写体を測距してしまい、誤測距を引き起こすという問題点があった。
【０００８】
更に、撮像装置の画角に対する外部測距装置の画界がカバーする割合を考慮していないため、小さな被写体、空間周波数の高い被写体を精度よく測距することが出来ないという問題点があった。
【０００９】
更に、撮像装置の光軸に対する外部測距装置の光軸の角度が適切に設定されていないと、被写体距離によって撮像装置の画界に対する外部測距装置の画界の相対的な位置が大きく変化する。その結果、狙った被写体に対して被写体距離によっては精度良く測距出来ないという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、小型かつ高い測距精度で測距可能なハイブリッドＡＦ手段を有する撮像システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の撮像システムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系からの被写体光を光電変換して映像信号を得る撮像装置と、該映像信号に基づいて該合焦状態を検出する焦点検出手段と、該撮像装置とは独立した光学系を有し物体距離を演算する外部測距装置と、該焦点検出手段による合焦状態と該外部測距装置による物体距離の少なくともいずれかに基づいて焦点調整を行う制御手段と、を備え、該撮像光学系の光軸と該外部測距装置の光学系の光軸のなす角度をθ、該外部測距装置の焦点距離をｆｓ、該撮像装置の望遠端での焦点距離をｆｔ、とするとき、
6.0×10-3 ≦ tan|θ| ≦ 4.0×10-2    (1)
0.05 < fs / ft ≦ 0.2                (2)
を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型かつ高い測距精度で測距可能なハイブリッドＡＦ手段を有する撮像システムを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】外部測距装置の測距方法を示す概念図である。
【図２】外部測距装置の画界を示す概念図である。
【図３】撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す概念図である。
【図４】実施例１〜３における外部測距装置のレンズ構成である。
【図５】実施例１〜３における外部測距装置の基線長に垂直方向の諸収差図である。
【図６】実施例１の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図７】実施例２の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図８】実施例３の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図９】実施例４〜７における外部測距装置のレンズ構成である。
【図１０】実施例４〜７における外部測距装置の基線長に垂直方向の諸収差図である。
【図１１】実施例４の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図１２】実施例５の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図１３】実施例６の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【図１４】実施例７の撮像装置と外部測距装置の画界の関係である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系（レンズ装置）と、撮像光学系からの被写体光を光電変換して映像信号を得るカメラ装置と、レンズ装置と独立した光学系を有し物体距離を演算する外部測距装置とを有する。さらに、カメラ装置で得られた映像信号に基づき合焦状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段による合焦状態と該外部測距装置による物体距離の少なくともいずれかに基づいて焦点調整を行う制御手段を備える。
【００１５】
図１は、外部測距装置の測距方式に関する概念図である。一対の同じ仕様の結像レンズＧ１とＧ２は、その光軸Ｘをお互いに平行にして並列に配置されている。一対の光軸Ｘ間の距離は基線長ｌｓとして定義される。
【００１６】
左右の結像レンズＧ１とＧ２の後方にはそれぞれ、センサＳ１とＳ２とが位置している。両センサは光軸Ｘと直交する同一平面上に配置され、該平面上の同一の直線方向における所定の範囲内で感度を有するように配置されている。この両センサは通常、一体で形成された一連のセンサとして構成される。結像レンズＧ１とＧ２は、被写体の像をセンサＳ１とＳ２上に結像させる。
【００１７】
結像レンズの主点位置から被写体までの距離をＬ、結像レンズの焦点距離をｆｓ、結像点の位相差量をΔＳとする。すると、三角測距原理により、物体距離Ｌは以下の条件式（３）で与えられる。
L = (fs×ls) /ΔS          (3)
焦点距離ｆｓと基線長ｌｓは既知の値であるので、位相差量ΔＳを求めることで、物体距離Ｌを算出することが出来る。
【００１８】
図２は、外部測距装置の画界に関する概念図である。結像レンズＧは前記の結像レンズＧ１及びＧ２であり、センサＳは前記のセンサＳ１及びＳ２である。結像レンズＧとセンサＳは、結像レンズＧの光軸Ｘの方向において焦点距離ｆｓだけ離れ、センサＳは該光軸Ｘに対し垂直な面内にセンサ面を有するように配置される。
【００１９】
図２に示すように、物体距離Ｏｂｊ、物高Ｌ２にある被写体ａ２は、センサＳ上の像高Ｌ２’に像を結び半画角はθ２である。また、物体距離Ｏｂｊ、物高Ｌ１にある被写体ａ１は、センサＳ上の像高Ｌ１’に像を結び半画角はθ１である。収差、デフォーカスを考慮しない場合、センサＳの半画角はθ２である。
【００２０】
ここで、外部測距装置の結像レンズＧが被写体に対して固定であり、被写体とその被写体像の関係は以下のニュートンの式（４）に従う。
Z×Z’= -f2          (4)
ここで、Ｚは被写体から外部測距装置の物体側焦点までの距離、Ｚ’は外部測距装置の像側焦点から像までの距離、ｆは外部測距装置の結像レンズＧの焦点距離を示す。式（４）より、結像レンズＧが被写体に対して固定である場合は物体距離によって結像点が完全には一点に集光しない。また、結像レンズＧが持つ色収差、球面収差により結像点は完全には一点に集光しない。
【００２１】
上記を考慮すると、被写体ａ１がセンサＳ上の像高Ｌ１’に像を結ぶと、その像の点像強度分布Ｉは一点に集光せずに広がり、センサＳに及ぶ可能性がある。この現象は、強い輝度を持つ被写体が物高Ｌ１からＬ２の間に存在する場合、センサＳは被写体信号を検知し、測距を行うことを意味する。よって、高い精度で測距するには半画角θ２を考慮するのみならず、半画角θ１をも考慮しなければならない。
【００２２】
図３は、撮像装置の画界とパララックス（視差）を考慮に入れて上記の現象を説明するための概略図である。縦方向は物体側の高さ、横方向は物体距離を示している。光軸上には撮像装置が存在し、撮像装置の上に外部測距装置が設置されている。図中に、撮像装置の画界、外部測距装置の近軸の画界、センサが感度を有する外部測距装置の画界を示す。センサが感度を有する外部測距装置の画界はニュートンの式（４）に従い、物体距離により変化する。
【００２３】
ここで、外部測距装置の光軸角度を設定する際に外部測距装置の近軸の画界のみを考慮すると、センサが感度を有する外部測距装置の画界が撮像装置の画界を超えてしまう場合がある（図３のＡ）。その結果、撮像装置の画界外に存在する被写体を測距してしまい、誤測距を引き起こす。よって、高精度な測距のためには外部測距装置の光軸角度を設定する際にセンサが感度を持つ外部測距装置の画界を考慮しなければならない。
【００２４】
また、測距精度に影響を与える要因として、撮像装置の画界に対してセンサが感度を持つ外部測距装置の画界が占める割合が挙げられる。図３のＢに示すように撮像装置の画界に対するセンサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める割合が大きいほど小さな被写体、空間周波数の高い被写体を精度よく測距することが出来ない。これは、センサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める割合が大きいと、センサの分解能が落ち高周波の被写体に合焦出来ないためである。よって測距精度を上げるには撮像装置の画界に対するセンサが感度を持つ外部測距装置の画界の割合を小さくする必要がある。
【００２５】
また、外部測距装置の光軸と撮像装置の光軸の間の角度（光軸角度θ）が大きいと物体距離によって、撮像装置の画界に対するセンサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める位置が大きく変化し、狙った被写体に対して精度良く測距出来ない（図３のＣ）。
【００２６】
つまり、上記の測距精度が高い条件を設定するには外部測距装置の光軸角度と、撮像装置の画界に対するセンサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める割合を適切に行う必要がある。そこで、本発明のハイブリッドＡＦにおいては、以下の条件式を満足するように構成する。
6.0×10-3 ≦ tan|θ| ≦ 4.0×10-2    (1)
0.05 < fs / ft ≦ 0.2                (2)
ただし、θは外部測距装置の光軸と撮像装置の光軸の間の角度（光軸角度）であり、ｆｓは外部測距装置の焦点距離、ｆｔは望遠端での撮像装置の焦点距離である。条件式（２）は撮像装置の画界に対する外部測距装置の画界の占める割合を意味する。条件式（１）及び（２）を満足すると画界の占める割合を適切に設定でき測距精度の高い外部測距装置を得ることが出来る。式（１）については、以下の条件式と等価であるので置き換えても良い。
0.34度 ≦ |θ| ≦ 2.29度              (1a)
【００２７】
外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度が大きくなり、条件式（１）の上限が満たされないと、物体距離によって撮像装置の画界に対する、センサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める位置が大きく変化し、狙った被写体に対して精度良く測距出来ない。
【００２８】
外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度が小さくなり、条件式（１）の下限が満たされないと、撮像装置のＭＯＤ（最至近距離）に対して外部測距装置の測距範囲が遠方にシフトし、至近側で測距不能な領域が出てくる。外部測距装置の焦点距離が大きくなって条件式（２）の上限が満たされないと、外部測距装置が大型化する。また、前記の条件式（４）により外部測距装置のデフォーカス量が増加し、センサが感度を持つ外部測距装置の画界が広がり、測距精度を低下させる。また、撮像装置の焦点距離が小さくなり条件式（２）の上限が満たされないと、外部測距装置の測距エリアが相対的に小さくなることから撮影者が狙った被写体を捉えることが難しくなる。
【００２９】
外部測距装置の焦点距離が小さくなり条件式（２）の下限が満たされないと、外部測距装置の近軸の画界が大きくなることから本来測距するべきでない被写体を測距してしまい、測距精度の低下を引き起こす。また、撮像装置の焦点距離が大きくなり条件式（２）の下限が満たされないと、センサが感度を持つ外部測距装置の画界が撮像装置の画界から外れ、撮像装置の画界外に存在する被写体を測距してしまい、誤測距を引き起こす。
【００３０】
また、測距精度を上げるには撮像装置の画界に対するセンサが感度を持つ外部測距装置の画界の占める割合を小さくする必要がある。そのためには、まず外部測距装置の焦点距離を大きくし近軸の画界を小さくすることを考えるが、逆に焦点距離と共に外部測距装置の収差が大きくなることでセンサが感度を持つ外部測距装置の画界が大きくなるので、前記割合を小さくすることに限度がある。これにより、望遠端の撮像装置の画角によっては、外部測距装置の光軸角度や外部測距装置の焦点距離に関わらず、外部測距装置のセンサが感度を持つ画界が撮像装置の画界を超えてしまう。
【００３１】
よって、外部測距装置のセンサが感度を持つ画界が、望遠端での撮像装置の画界から外れる物体距離の範囲（画界が重複しない物体距離の範囲）では、映像ＡＦのみを使用し誤測距を防ぎ、精度の高い測距を行う。また、外部測距装置のセンサが感度を持つ画界が、望遠端での撮像装置の画界に含まれる物体距離の範囲（画界が重複する物体距離の範囲）では、外部測距装置と映像ＡＦを使用するハイブリッドＡＦを行い、精度の高い測距を行う制御が有効である。
【００３２】
更に、外部測距装置にて複数枚のレンズを使用し、色収差、球面収差を補正することで、センサが感度を持つ外部測距装置の画界の比率を小さくすることが出来る。その結果、外部測距装置と映像ＡＦを使用するハイブリッドＡＦの測距範囲を伸ばす事ができる。
撮像装置の最も物体側の光学部材の有効径Da(mm)に関して規定した以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
60 ≦ Da ≦ 90          (5)
【００３３】
撮像装置の最も物体側の光学部材の有効径が大きく条件式（５）の上限が満たされないと、撮像装置が大型化する。また、撮像装置の最も物体側の光学部材の有効径が小さく条件式（５）の下限が満たされないと、Ｆｎｏが大きくなり、大口径が確保出来なくなる。
また、外部測距装置を複数使用する際には、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
|θi|−|θi+1| ≦ (εi＋εi+1)/２    (6)
（１≦ｉ≦ｎ−１）
【００３４】
ここで、ｎは外部測距装置の個数（ｎ≧１）であり、その光軸が撮像装置の光軸とのなす角の絶対値について昇順あるいは降順で外部測距装置に１からｎまでの番号付けがされているものとする。θiはｉ番目の外部測距装置の光軸と撮像装置の光軸のなす角度であり、εiはｉ番目の外部測距装置の基線長に対し垂直方向の全画角である。
【００３５】
また、基線長に対し垂直方向の全画角がすべての外部測距装置において等しい場合は、該基線長に対し垂直方向の全画角をεとして、式(6)は以下の式(6a)で置き換えることが出来る。
|θi|−|θi+1| ≦ ε          (6a)
（１≦ｉ≦ｎ−１）
【００３６】
以下、パッシブ型測距装置の具体的な実施例を示す。いずれの実施例も、被写体側から順に結像レンズ、絞り、センサのカバーガラス、センサとからなっている。収差図中における軸上色収差図及び倍率色収差図中のｅ線、ｇ線は、それぞれの波長５４６ｎｍ、４３６ｎｍに対する収差である。また、図中のＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（°）を示す。数値実施例の数値テーブル中のｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎｄは波長５４６ｎｍにおける屈折率、νｄはアッベ数、＊が付された面は非球面であることを示す。非球面は次式で定義される。
x = cy2/[1+{1-(1+K)c2y2}1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+…
ただし、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・は各次数の非球面係数である。
【実施例１】
【００３７】
本発明の第１の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含む。図４は、本実施例の外部測距装置のレンズ構成図である。図４のレンズ構成図において、Ｐは絞り、Ｓはセンサを示す。本実施例の外部測距装置は、被写体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚構成である。図５は本実施例の外部測距装置の基線長に対し垂直方向における諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲、色収差）、後述する数値テーブル１に実施例１，２，３の外部測距装置のレンズ数値データを示す。
【００３８】
本実施例の撮像システムを構成するズームレンズは、広角端における焦点距離が7.6mm、望遠端における焦点距離が166mm、イメージサイズはφ11mm（縦5.4mm、横9.6mm）、最も物体側の光学部材である正レンズの有効径は70mmである。
以下の実施例２、３においても、本実施例と同様の外部測距装置及びズームレンズを有する。
【００３９】
図６は本発明の第１の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図であり、外部測距装置の光軸を適切に設定した際の撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す。図６中の横軸（Ｘ軸）は撮像装置の光軸方向であり、撮像装置の光軸と垂直方向であって外部測距装置の位置する方向を縦軸（Ｙ軸）とし、図中の太線は撮像装置の画界、細線は外部測距装置の近軸の画界、破線はセンサが感度を持つ外部測距装置の画界を示す。以下の実施例２乃至７においても同様に記載する。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４７ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が6500mmである。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは0.414度（tanθは7.23×10-3）となる。
【００４０】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例２】
【００４１】
本発明の第２の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含み、ズームレンズと外部測距装置のそれぞれは、第１の実施例と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００４２】
図７は本発明の第２の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図７中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４７ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が2500mmであることが第１の実施例とは異なる。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは1.077度（tanθは1.88×10-2）となる。
【００４３】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例３】
【００４４】
本発明の第３の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含み、ズームレンズと外部測距装置のそれぞれは、第１、２の実施例と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００４５】
図８は本発明の第３の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図８中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４７ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が2000mmであることが第１及び第２の実施例とは異なる。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは1.346度（tanθは2.35×10-2）となる。
【００４６】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例４】
【００４７】
本発明の第４の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含む。図９は、本実施例の外部測距装置のレンズ構成図である。図９のレンズ構成図において、Ｐは絞り、Ｓはセンサを示す。本実施例の外部測距装置は、被写体側から順に正レンズ、負レンズの２枚構成である。図１０は本実施例の外部測距装置の基線長に対し垂直方向における諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲、色収差）、後述する数値テーブル２に実施例４，５，６，７の外部測距装置のレンズ数値データを示す。
【００４８】
本実施例の撮像システムを構成するズームレンズは、広角端における焦点距離が7.6mm、望遠端における焦点距離が130mm、イメージサイズはφ11mm（縦5.4mm、横9.6mm）、最も物体側のガラスの有効径74mmである。
以下の実施例５、６、７においても、本実施例と同様の外部測距装置及びズームレンズを有する。
【００４９】
図１１は本発明の第４の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図７中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４９ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が5500mmである。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは0.510度（tanθは8.91×10-3）となる。
【００５０】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例５】
【００５１】
本発明の第５の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含み、ズームレンズと外部測距装置のそれぞれは、第４の実施例と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００５２】
図１２は本発明の第５の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図１２中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４９ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が2000mmであることが第４の実施例とは異なる。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは1.403度（tanθは2.45×10-2）となる。
【００５３】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例６】
【００５４】
本発明の第６の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと外部測距装置を含み、ズームレンズと外部測距装置のそれぞれは、第４、５の実施例と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００５５】
図１３は本発明の第６の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図１３中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在し、Ｙ軸の４９ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには外部測距装置が存在する。本実施例においては、撮像装置の光軸と外部測距装置の光軸の交わる位置が1500mmであることが第４、５の実施例とは異なる。従って、外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θは1.871度（tanθは3.27×10-2）となる。
【００５６】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【実施例７】
【００５７】
本発明の第７の実施例におけるハイブリッドＡＦの機能を有する撮像システムは、ズームレンズと２つの外部測距装置を含み、ズームレンズと外部測距装置のそれぞれは、第４、５、６の実施例と同様の構成を有するので説明を省略する。
【００５８】
図１４は本発明の第７の実施例における撮像システムの撮像装置と外部測距装置の画界の関係を示す図である。図１４中の軸や線の記載については、第１の実施例と同様に定義される。Ｙ軸の０ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍには撮像装置が存在する。第１の外部測距装置（表１中のｎ＝１に対応）がＹ軸の４９ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍに配置され、第２の外部測距装置（表１中のｎ＝２に対応）がＹ軸の−４９ｍｍ、Ｘ軸の０ｍｍに配置される。本実施例においては、撮像装置の光軸と第１の外部測距装置の光軸の交わる位置が2500mmであり、撮像装置の光軸と第２の外部測距装置の光軸の交わる位置が3600mmである。従って、第１の外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θ1は、1.123度（tanθは1.96×10-2）、第２の外部測距装置と撮像装置の間の光軸角度θ2は、-0.780度（tanθ2は1.36×10-2）となる。第１及び第２の外部測距装置はともに、外部測距装置の基線長に対し垂直方向のセンササイズは、0.14mm、焦点距離15mmであるので、外部測距装置の基線長に対し垂直方向の全画角は、0.535度、と算出できる。すなわち、
|θ1|−|θ2| ＝ 1.123-0.780 ＝ 0.343 ≦ 0.535
であり、(6a)式の関係を満たすように、第１と第２の外部測距装置は配置されている。
【００５９】
表１に、本実施例での条件式(1)、(1a)、(2)、(5)、(6)、(6a)に対応する値を示す。いずれの条件式も満足し、小型で高い測距制度を有するハイブリッドＡＦを実現している。
【００６０】
数値テーブル１：実施例１，２，３の外部測距装置のレンズ数値データ
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         12.443    1.50   1.58913    61.1        6.06
2        -20.980    1.25                          5.89
3        -11.614    0.81   1.84666    23.8        5.32
4        -53.598    1.89                          5.29
5(絞り)    ∞       3.43                          5.00
6          8.586    1.29   1.51823    58.9        4.54
7        -23.722    7.63                          4.30
8          ∞       0.30   1.52000    55.0        6.00
9          ∞       0.45   1.51000    43.0        6.00
10          ∞       0.00                          6.00
11          ∞     (可変)                          6.00
像面
焦点距離      12.00
Fナンバー      2.00
画角           0.32
像高           0.07
レンズ全長    18.49
BF            -0.06
入射瞳位置     5.80
射出瞳位置   -13.97
前側主点位置   7.42
後側主点位置 -12.10
単レンズデータ
レンズ    始面  焦点距離
1       1     13.43
2       3    -17.50
3       6     12.28
4       8      0.00
5       9      0.00
【００６１】
数値テーブル２：実施例４，５，６，７の外部測距装置のレンズ数値データ
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*         3.773    2.36   1.58913    61.1        6.29
2        -51.157    1.49                          5.72
3          6.906    0.52   1.80809    22.8        3.47
4          2.318    3.02                          2.79
5(絞り)    ∞       3.40                          1.60
6          ∞       0.30   1.52000    55.0        6.00
7          ∞       0.45   1.51000    43.0        6.00
8          ∞       0.00                          6.00
9          ∞     (可変)                          6.00
像面
非球面データ
第1面
K =-1.81591e-002  A 4=-1.35820e-003  A 6=-5.33049e-005  A 8=-1.10218e-005  A10= 9.64902e-007  A12=-7.79596e-008
焦点距離      15.00
Fナンバー      2.50
画角           0.26
像高           0.07
レンズ全長    11.46
BF            -0.08
入射瞳位置    32.91
射出瞳位置    -3.89
前側主点位置 -11.06
後側主点位置 -15.08
単レンズデータ
レンズ   始面  焦点距離
1       1      6.04
2       3     -4.50
3       6      0.00
4       7      0.00
【００６２】
【表１】
2013242471.tif 000003
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｐ    絞り
Ｓ    センサ
【図１】
2013242471.tif 000004
【図２】
2013242471.tif 000005
【図３】
2013242471.tif 000006
【図４】
2013242471.tif 000007
【図５】
2013242471.tif 000008
【図６】
2013242471.tif 000009
【図７】
2013242471.tif 000010
【図８】
2013242471.tif 000011
【図９】
2013242471.tif 000012
【図１０】
2013242471.tif 000013
【図１１】
2013242471.tif 000014
【図１２】
2013242471.tif 000015
【図１３】
2013242471.tif 000016
【図１４】
2013242471.tif 000017