(57)【要約】【課題】絞り込み撮影時にオートフォーカス制御可能なＦナンバーの範囲を広げることが可能なレンズ装置を提供すること。【解決手段】物体側から順に、少なくともフォーカシング時に移動するフォーカスレンズ群と、可動絞りと、分岐光学系と、を有し、前記分岐光学系からの分岐光束中に位相差検出によって合焦状態の検出を行う合焦検出手段を有しており、前記合焦状態の検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ群を駆動制御するオートフォーカスレンズ装置において、前記可動絞りを可視光外の光が透過する部材で構成し、前記合焦検出手段は可視光および該可視光外の透過光の両方で合焦検出可能な構成とした。【選択図】  図１
2013156605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、少なくとも
フォーカシング時に移動するフォーカスレンズ群と、
可動絞りと、
分岐光学系と、
を有し、
前記分岐光学系からの分岐光束中に少なくとも一対の瞳分割手段を有し位相差検出によって合焦状態の検出を行う合焦検出手段を有しており、
前記合焦状態の検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ群を駆動制御するオートフォーカスレンズ装置において、
前記可動絞りを可視光外の光が透過する部材で構成し、前記合焦検出手段は可視光および該可視光外の透過光の両方で合焦検出可能であることを特徴とするオートフォーカスレンズ装置。
【請求項２】
前記可動絞りが透過する可視光外の波長領域は、近赤外領域であることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項３】
前記合焦検出手段は、可視光領域を用いて合焦検出を行う状態と、可視光外領域を用いて合焦検出を行う状態を切換え可能に構成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項４】
前記可動絞りのＦナンバー検出手段を有し、前記Ｆナンバー検出手段からの検出値に応じて、可視光領域を用いて合焦検出を行う状態と、合焦検出を行わない状態と、可視光外領域を用いて合焦検出を行う状態とを切換えることを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項５】
前記瞳分割手段を通過する光束を包括する最小ＦナンバーをＦｘ１とし、前記光束を包括しない最大ＦナンバーをＦｘ２とし、撮影状態におけるＦナンバーが、
Ｆナンバー  ≦  Ｆｘ１
のときは可視光で合焦検出を行ない、
Ｆｘ１  ≦  Ｆナンバー  ≦  Ｆｘ２
のときは合焦検出を停止し、
Ｆｘ２  ≦  Ｆナンバー  
のときは可視光外領域で合焦検出を行なうことを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項６】
前記合焦検出の状態に応じて、合焦検出値に対するピント補正量を切換えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項７】
前記合焦検出手段は、異なる基線長を有する複数対の瞳分割手段で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項８】
前記瞳分割手段のうち、少なくとも最も基線長が長い一対が、可視光領域を用いて合焦検出を行う状態と、近赤外領域を用いて合焦検出を行う状態を切換え可能に構成することを特徴とする請求項６に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項９】
前記瞳分割手段は基線長の異なる二対で構成され、前記瞳分割手段のうち、基線長の長い一対Ｌを通過する光束を包括する最大ＦナンバーをＦＬ１とし、前記光束を包括しない最小ＦナンバーをＦＬ２とし、前記瞳分割手段のうち基線長の短い一対Ｓを通過する光束を包括する最大ＦナンバーをＦＳ１とし、前記光束を包括しない最小ＦナンバーをＦＳ２としたとき、
ＦＬ１  ≦  ＦＬ２  ≦  ＦＳ１  ≦  ＦＳ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項７に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項１０】
ズーム状態の検出手段ＤＺを有し、ズーム状態に応じた開放Ｆナンバー情報を有しており、前記ＤＺの検出値に基づいて所定ズームポジションにおける開放ＦナンバーＦＯＰ（Ｚ）が、
ＦＯＰ（Ｚ）  ≧  Ｆｘ１
の条件を満足する場合、該瞳分割手段の対を用いた合焦検出を停止することを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項１１】
ズーム状態の検出手段ＤＺおよびフォーカス状態の検出手段ＤＦを有し、ズーム状態およびフォーカス状態に応じた口径食情報を有しており、前記ＤＺ，ＤＦの検出値に基づいて所定の画面位置での合焦検出を切換えまたは停止することを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【請求項１２】
前記可動絞りは、
Ｆナンバー  ≧  Ｆｘ２
での絞りの羽根の境界が、前記瞳分割手段を通過する光束の領域に重ならないことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のオートフォーカスレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路中に分岐光学系を有し、前記分岐光学系からの分岐光束を用いて合焦検出を行うオートフォーカスレンズ装置および撮影システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置におけるオートフォーカス技術は、従来から種々提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、光路中に分岐光学系を設け、分岐光路中に位相差方式による合焦状態検出手段を設けたレンズ・撮像装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、光路中に絞りと分岐光学系を設け、絞りがある閾値を超えて絞りこまれると、オートフォーカス制御をマニュアルフォーカス等に切替えるレンズ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７４１３０号公報
【特許文献２】特開２００７−２７１７０２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、２では、所定のＦナンバーを超えると正常にオートフォーカス制御を行うことができなくなるため、Ｆナンバーがある範囲に制限されてしまい、被写界深度のコントロールなど、撮影者の意図に応じた撮影が困難となってしまう。そこで、本発明の目的は、オートフォーカス制御可能なＦナンバーの範囲を広げ、絞りの状態によらずオートフォーカス撮影が可能なオートフォーカスレンズ装置および撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、物体側から順に、少なくともフォーカシング時に移動するフォーカスレンズ群と、可動絞りと、分岐光学系と、を有し、前記分岐光学系からの分岐光束中に位相差検出によって合焦状態の検出を行う合焦検出手段を有しており、前記合焦状態の検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ群を駆動制御するオートフォーカスレンズ装置において、前記可動絞りを可視光外の光が透過する部材で構成し、前記合焦検出手段は可視光および該可視光外の透過光の両方で合焦検出可能であることを特徴とするオートフォーカスレンズ装置および撮影システムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絞り込み撮影時にオートフォーカス制御可能なＦナンバーの範囲を広げることが可能なオートフォーカスレンズ装置および撮影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】合焦検出手段の光学的構成図である。
【図３】絞りがＦナンバーの閾値を超えて絞られ、一部けられた状態の光路図である。
【図４】絞りがＦナンバーの閾値を超えて更に絞られ、完全にけられた状態の光路図である。
【図５】動作フローチャート図である。
【図６】第２の実施例における絞り開口の位置関係に関する概略図である。
【図７】第２の実施例における可動絞りと可動絞り上で合焦検出に用いる光束が通過する領域に関する概略図である。
【図８】動作フローチャート図である。
【図９】第３の実施例の構成図である。
【図１０】第３の実施例に関する口径食の概略図である。
【図１１】動作フローチャート図である。
【図１２】第４の実施例の構成図である。
【図１３】第４の実施例の可動絞りの概略図である。
【図１４】第４の実施例の可動絞りが絞られる様子である。
【図１５】第４の実施例の可動絞りが更に絞られる様子である。
【図１６】動作フローチャート図である。
【図１７】第５の実施例の可動絞りの構成である。
【図１８】第５の実施例の可動絞りが絞られる様子である。
【図１９】第５の実施例の可動絞りが更に絞られる様子である。
【図２０】第５の実施例の可動絞りの構成である。
【図２１】第５の実施例の可動絞りが絞られる様子である。
【図２２】第５の実施例の可動絞りが更に絞られる様子である。
【図２３】位相差測距方式の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
本発明における位相差検出方式の概略図を、図２３に示す。分岐光束を結像させるための対物レンズ１００と、対物レンズ１００の予定結像面近傍に配置されるフィールドレンズ７３と、このフィールドレンズの後方に配置される２次結像光学系７５ａおよび７５ｂとを有する。これにより、結像レンズ系の瞳の異なった部分を通過する光束に基づいた対の物体像を形成するとともに、物体像の相対的なずれ量から結像光学系の焦点状態を判別するようにした焦点検出方式である。
【００１２】
［実施例１］
以下、本発明の第1の実施例について説明する。
【００１３】
図１はレンズ装置である実施例１のオートフォーカスレンズの構成図を示している。光軸に沿って物体側から順にフォーカスレンズ群１、可動絞り２、分岐光学系３、リレーレンズ群４、撮像手段５を備えている。ここで、フォーカスレンズ群１から撮像手段５に至る光学系を撮像系と定義する。可動絞り２には絞り制御手段６を備えている。分岐光学系３の分岐方向には合焦検出手段７が配置され、合焦検出手段７の出力は演算手段８に接続される。演算手段８からは、絞り制御手段６、フォーカス駆動手段９に出力が接続され、それぞれ可動絞り２、フォーカスレンズ群１の駆動を行う。
【００１４】
分岐光学系３により分岐された光束により、合焦検出手段７は合焦検出値を求め、演算手段８で演算が行われ、フォーカス駆動手段９を介してフォーカス群１を駆動制御してオートフォーカス制御を行っている。
【００１５】
可動絞り２は、可視光領域の波長の光を遮光し、かつ、近赤外領域の波長の光を透過する効果を持つ材質で構成されている。
【００１６】
可動絞り２を透過した近赤外光は、分岐光学系３において一部分岐する。つまり、分岐光学系３は、可動絞り２によって可視光領域の波長の光が遮光されていない光束を分岐するとともに、可動絞り２を透過した近赤外光を分岐する作用を所持する。
【００１７】
ここで、本発明においては、可視光を遮光する可動絞り２の素材としてＲＧ７１５（ＲＧ７１５はＳＣＨＯＴＴ社の商品名）を使用した。ＲＧ７１５は、７１５ｎｍの波長をもつ光に対して５０％の透過率を持ち、短波長側を遮光し、長波長側を透過する特性を有している。本発明ではこのフィルターを用いて、７１５ｎｍより短波長側を可視光とし、７１５ｎｍより長波長側を近赤外光とすることにより、可視光と近赤外光を分割している。ただし、可視光と近赤外光の境界となる波長は７１５ｎｍに限定されるものではなく、素子の分光感度や可動絞り２の素材に応じて最適な境界を選択することが好ましい。
【００１８】
図２は合焦検出手段７の光学的構成図を示しており、フォーカスレンズ群１および可動絞り２の光軸と、分岐光学系３の分岐後の光軸とを直線上に配置した（ミラーの折り返しを展開した）図である。分岐光学系３の分岐方向の光軸上には、一次結像レンズ７１、視野絞り７２、フィールドレンズ７３、絞り７４が配置されており、絞り７４において瞳分割を行っている。絞り７４の２つの開口部それぞれの出射方向には一対の二次結像レンズ７５ａ、７５ｂを介して、一対の受光素子列７６ａ、７６ｂが配置されている。視野絞り７２、フィールドレンズ７３は、一次結像レンズ７１の予定結像面の近傍に配置されている。
【００１９】
可動絞り２の像（射出瞳）は一次結像レンズ７１とフィールドレンズ７３によって絞り７４の入射瞳に結像する。そして、各領域を透過した光束が受光素子列７６ａ、７６ｂ上にそれぞれ光量分布を形成し、受光素子列７６ａ、７６ｂの出力は演算手段８に送られる。２つの受光素子列７６ａ、７６ｂは可視光領域及び近赤外領域に感度を持つ。
【００２０】
合焦検出手段７では、一次結像レンズ７１による結像点が予定結像面の前側にある場合は２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にそれぞれ形成される物体像に関する光量分布が互いに近づいた状態となる（図２３（ｂ））。また、一次結像レンズ７１の結像点が予定結像点の後側にある場合は、２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にそれぞれ形成される物体像に関する光量分布が互いに離れた状態となる（図２３（ｃ））。
【００２１】
２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にそれぞれ形成された光量分布の相対位置は、一次結像レンズ７１の焦点位置と相関がある。この相対位置を演算手段８により算出すると、一次結像レンズ７１の焦点位置を算出でき、さらに撮像系の焦点位置として、算出することができる。このようにして、撮像系の焦点外れの方向および量として検出することができる。
【００２２】
図２に示すように、二次結像レンズを通過する光束の対が可動絞り２上で通過する、２つの領域を包含する最小の絞り径に対応する撮像系のＦナンバーを閾値Ｆ１とする。
【００２３】
また、図２に示すように、二次結像レンズを通過する光束の対が可動絞り２上で通過する、２つの領域を包含しない最大の絞り径に対応する撮像系のＦナンバーを閾値Ｆ２とする。
【００２４】
なお、Ｆナンバーはこの光学系の焦点距離をｆ、入射瞳直径をＤとした場合、ｆ／Ｄで表わされる。
【００２５】
図３に示すように、可動絞り２が閾値Ｆｘ１を超えて絞られると、絞り７４を通る可視光の光束にけられが生ずる。そのため、２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にそれぞれ形成される光量分布の重心がずれてしまい、光量分布のずれ量が正確に測定できない。また、この状態では可動絞り２を近赤外光が透過しているが、２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にできる光量分布は、可動絞り２を透過している部分と透過していない部分で分布に差が生じている。よって、近赤外光においても可視光同様に正確な合焦状態の検出ができない。
【００２６】
図４に示すように、可動絞り２が更に絞られ、閾値Ｆｘ２に達すると、受光素子列７６ａ、７６ｂに可視光の光束は到達しなくなる。前述のように可動絞り２においては近赤外光が透過するために、閾値Ｆｘ２に達した場合は、受光素子列７６ａ、７６ｂには近赤外光の光束のみが到達する。
【００２７】
可動絞り２が閾値Ｆｘ２を超えて絞られたときには、２つの受光素子列７６ａ、７６ｂ上にほぼ一様な近赤外光の光量分布が現れるため、可動絞り２が閾値Ｆｘ１より絞られていないときと同様に、光量分布のずれ量による位相差測距を行う。
【００２８】
図５に本実施例のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１０１でオートフォーカス機能がＯＮとなる。続いて、ステップＳ１０２で演算手段８には合焦検出手段７から信号が出力される。ステップＳ１０３では、絞り制御手段６からＦナンバーを読みだす。読みだしたＦナンバーと閾値との大小関係から、合焦検出手段７から演算手段８への信号が有効であるかどうかを判定する。
【００２９】
本実施例における合焦検出手段７からの信号に関して、ステップＳ１０４において可動絞り２のＦナンバーと閾値Ｆｘ１を比較する。可動絞り２のＦナンバーが閾値Ｆｘ１より小さいと判断された場合は、ステップＳ１０５で信号を有効と判定し、演算手段８による演算を行う。続いてステップＳ１０６で、演算結果を用いてフォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。一方、可動絞り２のＦナンバーが閾値Ｆｘ１より大きいと判断された場合は、ステップＳ１０７で可動絞り２のＦナンバーと閾値Ｆｘ２との大小関係を判断する。Ｆｘ２より小さい場合は、ステップＳ１０８にて信号を無効と判定する。ステップＳ１０９にて合焦検出手段７によるオートフォーカス制御を停止する。一方、Ｆｘ２より大きい場合はステップＳ１１０にて信号が有効であると判定し、演算手段８にて演算を行う。その演算結果に基づいて、ステップＳ１１１にてフォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００３０】
なお、一般にレンズには球面収差が存在し、同じフォーカス位置でもＦナンバーによって合焦位置が移動してしまう。この移動を補正するために、オートフォーカス機能を持つレンズにはピント補正手段を備えていることが多い。合焦検出手段７からの信号に基づいて演算手段８で演算を行う際には、ピント補正を加味して演算を行う。
【００３１】
本実施例においてピント補正は、Ｆナンバーが閾値Ｆｘ１より小さければ可視光による合焦検出に対応した補正量となり、Ｆナンバーが閾値Ｆｘ２より大きければ近赤外光による合焦検出に対応した補正量を所持する。
【００３２】
上記の実施例１によって、合焦検出可能なＦナンバーの範囲を拡大することが可能となる。
【００３３】
［実施例２］
第２の実施例のフォーカスレンズ装置は、第１の実施例と同じく図１の構成をもつ。図２に示す第１の実施例の合焦検出手段７の光学的構成図においては、瞳分割手段である絞り７４および一対の二次結像レンズ７５ａ、７５ｂ、一対の受光素子列７６ａ、７６ｂが配置されている。
【００３４】
これに対して第２の実施例の合焦検出手段においては、絞り７４および二次結像レンズの対７５Ｌａ、７５Ｌｂと７５Ｓａ、７５Ｓｂとを備えている（不図示）。二次結像レンズ７５Ｌａ、７５Ｌｂ、７５Ｓａ、７５Ｓｂに対応する絞り７４上の絞り開口は７４Ｌａ、７４Ｌｂ、７４Ｓａ、７４Ｓｂである。絞り開口の位置関係を図６に示す。
【００３５】
また、二次結像レンズ７５Ｌａ、７５Ｌｂと７５Ｓａ、７５Ｓｂの像側にそれぞれ受光素子列を備えている。
【００３６】
第２の実施例では上記のように二対の瞳分割手段を所持しており、それぞれの瞳分割手段において、第１の実施例と同様の位相差測距が可能であることを特徴とする。
【００３７】
瞳分割手段は、対ごとに光軸から光束中心までの距離（基線長）が異なることを特徴としている。図６に示すように、基線長の長い瞳分割手段が絞り開口７４Ｌａ、７４Ｌｂであり、基線長の短い瞳分割手段が絞り開口７４Ｓａ、７４Ｓｂである。
【００３８】
絞り開口７４Ｌａ、７４Ｌｂ、７４Ｓａ、７４Ｓｂそれぞれを通過する光束が可動絞り２上で通過した領域を、それぞれ２Ｌａ、２Ｌｂ、２Ｓａ、２Ｓｂとする。図７は、可動絞り２の位置における２Ｌａ、２Ｌｂ、２Ｓａ、２Ｓｂの位置関係を表わす概略図である。可動絞り２のＦナンバーと各領域の位置を比較することで、可動絞り２のＦナンバーを閾値として信号の有効判定を行う。
【００３９】
瞳分割手段が対ごとに基線長の違いを持つために、可動絞り２上の領域の対２Ｌａ、２Ｌｂおよび２Ｓａ、２Ｓｂを包含する可動絞り２の最小のＦナンバーは対ごとに異なる。図７に示すように、基線長の長い対２Ｌａ、２Ｌｂに関するＦナンバーはＦＬ１であり、基線長の短い対２Ｓａ、２Ｓｂに関するＦナンバーはＦＳ１である。
【００４０】
また同様に、可動絞り２上の領域の対２Ｌａ、２Ｌｂおよび２Ｓａ、２Ｓｂを包含しない可動絞り２の最大のＦナンバーも対ごとに異なる。図７に示すように、基線長の長い対２Ｌａ、２Ｌｂに関するＦナンバーはＦＬ２であり、基線長の短い対２Ｓａ、２Ｓｂに関するＦナンバーはＦＳ２である。
【００４１】
このとき、上記したＦナンバーの大小関係は、
ＦＬ１  ≦  ＦＬ２  ≦  ＦＳ１  ≦  ＦＳ２  ・・・（１）
となっていることが望ましい。本実施例では図７に示すように（１）を満たすものとする。これらのＦナンバーを閾値として、合焦検出手段７から出力される信号の有効判定を行う。
【００４２】
図８に第２の実施例のフローチャートを示す。まず、ステップＳ２０１でオートフォーカス機能がＯＮとなる。続いて、ステップＳ２０２において演算手段８に合焦検出手段７から信号が出力される。このとき、ステップＳ２０３で絞り制御手段６からＦナンバーを読みだす。読みだしたＦナンバーと閾値との大小関係から合焦検出手段７から演算手段８への信号が有効であるかどうかを判定する。第２の実施例においては、合焦検出手段７からの信号は、基線長の長い対によって合焦検出が行われた信号Ｌｓｉｇと、基線長の短い対によって合焦検出が行われた信号Ｓｓｉｇとに分類される。ＬｓｉｇおよびＳｓｉｇは、合焦検出状況によって優位性を持たせ、合焦検出結果として優先順位をつけることが可能である。
【００４３】
ステップＳ２０４において可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＬ１を比較する。可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＬ１より小さい場合は、ステップＳ２０５においてＬｓｉｇおよびＳｓｉｇともに有効と判定され、優位性を持つ信号を演算手段８に出力する。Ｓ２０６において、演算手段８における演算結果に基づいて、フォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００４４】
可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＬ１より大きい場合は、ステップＳ２０７にて可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＬ２を比較する。可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＬ２より小さい場合は、ステップＳ２０８においてＬｓｉｇを無効と判定し、Ｓｓｉｇを演算手段８に出力する。ステップＳ２０９において、演算手段８における演算結果に基づいて、フォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００４５】
可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＬ２より大きい場合は、ステップＳ２１０にて可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＳ１を比較する。可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ１より小さい場合は、Ｓ２１１においてＬｓｉｇおよびＳｓｉｇともに有効と判定され、優位性を持つ信号を演算手段８に出力する。ステップＳ２１２において、演算手段８における演算結果に基づいて、フォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００４６】
可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ１より大きい場合は、ステップＳ２１３にて可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＳ２を比較する。可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ２より小さい場合は、ステップＳ２１４にてＳｓｉｇを無効と判定し、Ｌｓｉｇを演算手段８に出力する。ステップＳ２１５において、演算手段８における演算結果に基づいて、フォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００４７】
可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ２より小さい場合は、ステップＳ２１６においてＬｓｉｇおよびＳｓｉｇともに有効と判定され、優位性を持つ信号を演算手段８に出力する。ステップＳ２１７において、演算手段８における演算結果に基づいて、フォーカス駆動手段９によりフォーカスレンズ群１を駆動させて合焦を行う。
【００４８】
なお、演算手段８における演算結果には、第１の実施例と同様にピント補正が行われている。
【００４９】
上記の第２の実施例では、常にフォーカスレンズ群１を駆動させ、合焦を行うことができる。すなわち第２の実施例では絞りこみ撮影時にオートフォーカス制御を継続することができる。
【００５０】
［実施例３］
第３の実施例のフォーカスレンズ装置の構成を図９に示す。第１、第２の実施例に対し、ズーム部１１と、ズーム状態の検出手段１２と、フォーカス状態の検出手段１３を持つことを特徴とする。また、ズーム状態に応じた開放Ｆナンバー、およびズーム状態、フォーカス状態に応じた口径食情報をデータとして保持する記憶部１０を備えることを特徴とする。合焦検出手段７は、第２の実施例と同様に二対の瞳分割手段を備えており、対ごとに基線長が異なる。
【００５１】
記憶部１０では、ズーム状態に応じたレンズの開放ＦナンバーＦＯＰ（Ｚ）と、ズーム状態、フォーカス状態に応じた口径食情報と、が記憶されている。ここで、口径食とは、ある画角において光線の一部がレンズ枠などに遮られて有効光束が減少する現象である。口径食により、所定の画面位置で合焦検出が不安定になる可能性がある。図１０に口径食と合焦検出領域の関係の概略図を示す。図１０に示すように、所定の画面位置では口径食の影響で三日月状の領域の光束がけられてしまうとする。このとき、基線長の長い瞳分割手段の対の一方である２Ｌｂの光束にけられが発生してしまい、その画角では正常に合焦検出が行われなくなる可能性がある。
【００５２】
また、ズーム状態に応じた開放ＦナンバーＦＯＰ（Ｚ）が基線長の長い瞳分割手段の対のＦナンバーの閾値ＦＬ１より大きい場合、基線長の長い瞳分割手段の二次結像系に入る光束は、レンズによって常にけられた状態となる。よって基線長の長い瞳分割手段においては、正常な合焦検出を行うことはできない。
【００５３】
図１１に、第３の実施例のフローチャートを示す。まず、ステップＳ３０１でオートフォーカス機能がＯＮとなる。続いて、ステップＳ３０２において演算手段８に合焦検出手段７から信号が出力される。そして、ステップＳ３０３より絞り制御手段６からＦナンバーを読みだし、閾値との大小関係から合焦検出手段７から演算手段８への信号ＬｓｉｇとＳｓｉｇが有効であるかどうかを以降のステップで判定する。第３の実施例では、第２の実施例のようにＬｓｉｇとＳｓｉｇの有効判定をＦナンバーで行う前に、口径食情報および開放Ｆ値から、信号の有効判定を行う。ステップＳ３０４で、ズーム検出手段１２およびフォーカス検出手段１３を用いてズーム状態とフォーカス状態を検出する。ズーム状態およびフォーカス状態の検出値を用いて、ステップＳ３０５で記憶部１０から演算手段８へ口径食情報、開放Ｆ値の出力を行う。
【００５４】
ステップＳ３０６において、口径食情報から所定の画面位置でオートフォーカスが有効であるか判断する。無効であれば、ステップＳ３０７において、該画面位置での信号を無効とし、オートフォーカス制御を行わない。
【００５５】
口径食情報から所定の画面位置でオートフォーカスが有効であると判断された場合、ステップＳ３０８においてＦＯＰ（Ｚ）と閾値ＦＳ１を比較する。ＦＯＰ（Ｚ）が閾値ＦＳ１を超えている場合、基線長の長い対および基線長の短い対に対してレンズによる光束のけられが発生している。このとき、ステップＳ３０９においてＬｓｉｇおよびＳｓｉｇはすべて無効とし、オートフォーカス制御を停止する。
【００５６】
ＦＯＰ（Ｚ）が閾値ＦＳ１を超えていない場合、ステップＳ３１０にてＦＯＰ（Ｚ）とＦＬ１の比較を行う。ＦＯＰ（Ｚ）がＦＬ１を超えている場合、基線長の長い対に対してレンズによるけられが発生しているため、Ｌｓｉｇはすべて無効とし、Ｓｓｉｇのみの合焦検出を行う。すなわち、ステップＳ３１１に移行する。
【００５７】
ＦＯＰ（Ｚ）が閾値ＦＬ１を超えていない場合、レンズによるけられは発生していないため、ステップＳ３２５に移行する。
【００５８】
ステップＳ３１１〜ステップＳ３２４では、図８に示した第２の実施例のフローと同様の処理を行う。また、ステップＳ３２６〜ステップＳ３３１では、図５に示した第１の実施例のフローと同様の処理を行う。
【００５９】
上記の第３の実施例では、合焦検出可能なＦナンバーの範囲を拡大しながら、レンズの開放ＦナンバーＦＯＰ（Ｚ）を考慮する必要のある場合および口径食が発生する場合に、オートフォーカスの合焦精度が不安定となる可能性を回避することができる。
【００６０】
［実施例４］
第４の実施例のフォーカスレンズ装置は、図１２の構成をもつ。第４の実施例では可動絞り２が図１３に示すように、羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの四枚で構成されている。羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは近赤外光を透過し、可視光を遮断する。
【００６１】
可動絞り２が開放状態のとき、図１３に示すように、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂおよび基線長が短い対２Ｓａ、２Ｓｂを用いて位相差測距を行う。
【００６２】
可動絞り２が絞られていくと、図１４に示すように、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂに可動絞り２の羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂがかかり、基線長が長い対によって合焦検出が行われた信号Ｌｓｉｇを無効と判定する。図１４では、基線長が短い対２Ｓａ、２Ｓｂによって合焦検出が行われた信号Ｓｓｉｇを用いて位相差測距を行う。
【００６３】
更に可動絞り２が絞られていくと、図１５に示すように、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂでは可動絞り２の羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが完全に被さる。基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂを通過する近赤外光の光束に関して、羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが一枚重なっている部分と二枚重なっている部分が存在するために、光量のアンバランスが発生する可能性がある。また、一枚重なっている部分と二枚重なっている部分の境界部分では、近赤外光の回折が発生することで合焦精度が著しく低下する可能性がある。合焦精度の低下によるオートフォーカス制御の不安定動作を回避するために、図１５の状況では信号Ｌｓｉｇは無効とする。
【００６４】
羽根の重なり方に関して、記憶部１０に各Ｆナンバーで羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂがどのように重なっているかを記憶しておく。各Ｆナンバーでは、重なり方によって合焦検出手段７における信号Ｌｓｉｇ、Ｓｓｉｇが有効であるかどうかを判断する。
図１６に、第４の実施例のフローチャートを示す。まず、ステップＳ４０１でオートフォーカス機能がＯＮとなる。続いてステップＳ４０２において演算手段８には合焦検出手段７から信号が出力される。ステップＳ４０３では絞り制御手段６からＦナンバーを読みだし、閾値との大小関係から合焦検出手段７から演算手段８への信号が有効であるかどうかの判定に用いる。ステップＳ４０４では記憶部１０から羽根２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの重なり方を読みだす。
【００６５】
ステップＳ４０５〜ステップＳ４１０では、第２の実施例のステップＳ２０４〜ステップＳ２０９までと同様の処理を行う。
【００６６】
可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＬ２より大きい場合は、ステップＳ４１１において可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＳ１の比較を行う。ＦＳ１より小さい場合は、ステップＳ４１２において、羽根の重なり方に基づく信号Ｌｓｉｇの有効判断を行う。Ｌｓｉｇが有効である場合、信号ＬｓｉｇおよびＳｓｉｇどちらも有効である。ステップＳ４１３では信号に基づいて、演算手段８で演算を行う。ステップＳ４１４ではフォーカス駆動手段９が演算結果に基づいてフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。Ｌｓｉｇが無効である場合有効な信号はＳｓｉｇであるので、ステップＳ４１５では信号Ｓｓｉｇに基づいて、演算手段８で演算を行う。ステップＳ４１６ではフォーカス駆動手段９が演算結果に基づいてフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。
【００６７】
また、可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ１より大きい場合は、ステップＳ４１７において可動絞り２のＦナンバーと閾値ＦＳ２の比較を行う。ＦＳ２より小さい場合は、Ｓｓｉｇは無効とされ、羽根の重なり方に基づく信号Ｌｓｉｇの有効判断をステップＳ４１８にて行う。Ｌｓｉｇが有効である場合、ステップＳ４１９では信号Ｌｓｉｇに基づいて演算手段８で演算を行う。ステップＳ４２０ではフォーカス駆動手段９が演算結果に基づいてフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。Ｌｓｉｇが無効である場合、ＬｓｉｇおよびＳｓｉｇはともに無効であるため、ステップＳ４２１でフォーカスレンズ群１の駆動を行わない。
【００６８】
更に、可動絞り２のＦナンバーが閾値ＦＳ２より大きい場合は、ステップＳ４２２において羽根の重なり方に基づく信号Ｌｓｉｇの有効判断を行う。Ｌｓｉｇが有効である場合、ステップＳ４２３において信号Ｓｓｉｇの有効判断を行う。信号Ｓｓｉｇが有効であれば、ステップＳ４２４では信号Ｌｓｉｇ、Ｓｓｉｇに基づいて演算手段８で演算を行う。ステップＳ４２５では演算結果に基づきフォーカス駆動手段９がフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。一方Ｌｓｉｇが有効かつＳｓｉｇが無効と判断された場合は、ステップＳ４２６では信号Ｌｓｉｇに基づいて演算手段８で演算を行う。ステップＳ４２７では演算結果に基づきフォーカス駆動手段９がフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。
【００６９】
ステップＳ４２２においてＬｓｉｇが無効と判断された場合は、ステップＳ４２８で信号Ｓｓｉｇの有効判断を行う。信号Ｓｓｉｇが有効であれば、ステップＳ４２９では信号Ｓｓｉｇに基づいて演算手段８で演算を行う。ステップＳ４３０では演算結果に基づきフォーカス駆動手段９がフォーカスレンズ群１を駆動し、合焦を行う。一方Ｓｓｉｇが無効と判断された場合は、ステップＳ４３１でフォーカスレンズ群１の駆動を行わない。
【００７０】
上記の第４の実施例では、合焦検出可能なＦナンバーの範囲を拡大しながら、オートフォーカス制御の不安定動作を回避することができる。
【００７１】
［実施例５］
第５の実施例のフォーカスレンズ装置は、第４の実施例と同じく図１２の構成をもつ。
【００７２】
第４の実施例に対して、可動絞り２が図１７に示すような、羽根２ａ、２ｂの二枚で構成されている。羽根２ａ、２ｂは近赤外光を透過し可視光を遮断する。
【００７３】
図１８に示すように、可動絞り２が絞られていくと、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂに可動絞り２の羽根２ａ、２ｂがかかり、基線長が長い対によって合焦検出が行われた信号Ｌｓｉｇを無効と判定する。このとき、基線長が短い対によって合焦検出が行われた信号Ｓｓｉｇを用いて位相差測距を行う。
【００７４】
更に可動絞り２が絞られていくと、図１９に示すように、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂでは可動絞り２の羽根２ａ、２ｂが完全に被さっており、該対において絞り７４を透過する近赤外光の光束は、羽根２ａ、２ｂが一枚重なっている部分のみが存在する。このような構成をもつ可動絞り２を用いることで、該対における光量のアンバランスの発生や境界における回折を抑制することができる。
【００７５】
なお、図１７に示す可動絞り２の代わりに、図２０に示す可動絞り２を用いてもよい。
【００７６】
図２１に示すように、可動絞り２が絞られていくと、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂに可動絞り２の羽根２ａ、２ｂがかかり、基線長が長い対によって合焦検出が行われた信号Ｌｓｉｇを無効と判定する。このとき、基線長が短い対によって合焦検出が行われた信号Ｓｓｉｇを用いて位相差測距を行う。
【００７７】
更に可動絞り２が絞られていくと、図２２に示すように、基線長が長い対２Ｌａ、２Ｌｂでは可動絞り２の羽根２ａ、２ｂが完全に被さっており、該対において絞り７４を通過する近赤外光の光束は、羽根２ａ、２ｂが二枚重なっている部分のみが存在する。このような構成をもつ可動絞り２を用いることでも、該対における光量のアンバランスの発生や境界における回折を抑制することができる。
【００７８】
第５の実施例のフローチャートは、第４の実施例のフローチャートと同様に図１６で示される。第４の実施例に対して、光量のアンバランスや近赤外光の回折が発生する可能性が低くなるように可動絞り２を構成したために、オートフォーカス制御を停止する頻度が第４の実施例より減少している。
【００７９】
上記の第５の実施例では、第４の実施例と比較して、更に合焦検出可能なＦナンバーの範囲を拡大しながら、オートフォーカス制御の不安定動作を回避することができる。
【００８０】
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】
【００８１】
１  フォーカスレンズ群
２  可動絞り
３  分岐光学系
４  リレーレンズ群
５  撮像手段
６  絞り制御手段
７  合焦検出手段
７１  一次結像レンズ
７２  視野絞り
７３  フィールドレンズ
７４  絞り
７５ａ、７５ｂ  二次結像レンズ
７６ａ、７６ｂ  受光素子列
８  演算手段
９  フォーカス駆動手段
１０  記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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