JP5470985B2 - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関し、特に、照明された光の反射光を用い焦点を検出する焦点検出装置および撮像装置に関する。

焦点検出装置を用い焦点を検出する撮像装置において、被写体が暗い場合等に補助光を照射し、撮影対象である被写体で反射した光を用い焦点検出を行なう方法がある。特許文献１には、非周期のスリット状パターンの照射光を被写体に照射し、焦点検出を行なう方法が開示されている。

特開２００３−１０７３２４号公報

被写体に補助光を照射する焦点検出方法において、焦点検出装置が誤って焦点を検出する（偽合焦が生じる）可能性がある。本焦点検出装置および本撮像装置は、上記課題に鑑みなされたものであり、偽合焦を抑制することが可能な焦点検出装置および撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、照射光を照射するか否かを決定する決定部と、前記照射光の対象からの反射光を受光して得られる信号に基づいて光学系の焦点状態を検出する検出部と、前記決定部によって前記照射光を照射すると決定され、前記光学系の位置が前記照射光を用いて焦点調節の制御が可能な調節制御範囲の外である場合に、前記焦点検出部が焦点状態を検出する前に、前記光学系を前記調節制御範囲内に制御して前記検出部に検出を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記対象を照明する光束は、コントラストを有する像を投影可能な光束であり、前記調節制御範囲は、前記光束の状態に応じて決定されることを特徴とする焦点検出装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の焦点検出装置において、前記制御部は、前記光学系を所定の撮影倍率となる位置に制御することを特徴とする焦点検出装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記制御部は、前記光学系の位置が前記調節制御範囲よりも近景側である場合に前記光学系を前記調節制御範囲内に制御することを特徴とする焦点検出装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記検出部は、前記反射光のうち前記光学系を介した一対の光束を受光して得られる一対の信号列の相対位置関係を第１のずらし量から順次変更しながら前記一対の信号列の一致度を求めるものであり、前記制御部は、前記光学系の合焦距離が前記所定の合焦距離範囲よりも遠景側である場合に、前記第１のずらし量よりも大きい第２のずらし量から順次変更しながら前記一致度を求めることを特徴とする焦点検出装置である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、前記光束は、複数の前記コントラストを有する像が周期的に配列された像を投影可能であり、前記制御部は、前記コントラストを有する像の周期に応じて前記第２のずらし量を決定することを特徴とする焦点検出装置である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、前記焦点検出装置による検出結果に基づいて前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部と、前記光学系による像を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とする撮像装置である。

本焦点検出装置および本撮像装置によれば、光学系の調節制御範囲が所定の調節制御範囲外である場合、光学系を所定の調節制御範囲に制御して焦点状態を検出する。これにより、偽合焦を抑制することができる。

撮像装置のブロック図である。 ＡＦセンサのブロック図である。 視野マスクの開口部を示す図である。 補助光のパターンを示す図である。 （ａ）は、イメージセンサの位置に対する画素信号を示す図であり、（ｂ）は、信号列のずらし量に対する信号列間の一致度を示す図であり、（ｃ）は、撮影レンズに対する距離を示す図である。 （ａ）は正常な合焦時の位置に対する画素信号を示す図であり、（ｂ）は偽合焦時の位置に対する画素信号を示す図である。 撮影レンズに対する距離を示す図である。 （ａ）は、位置に対する画素信号を示す図であり、（ｂ）は、信号列のずらし量に対する信号列間の一致度を示す図である。 実施例１における制御部の処理を示すフローチャートである。 実施例２における制御部の処理を示すフローチャートである。 位置に対する画素信号を示す図である。 実施例３における制御部の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、実施例１のデジタルカメラ１００のブロック図である。図１のように、カメラ１００は、撮影レンズ２０、モータ２２、ＡＦ（Auto Focus）センサ１０、制御部３０、撮像素子３２、サブミラー３４、メインミラー３６、焦点板３８、ペンタプリズム４０、接眼レンズ４２、外部閃光機構４４および補助光投光機構４６、補助光レンズ４７およびドライバ４８を備えている。被写体６０からの光は、撮影レンズ２０を透過し、半透明のメインミラー３６を透過する光と反射する光に分岐する。メインミラー３６で反射した光は、焦点板３８上に結像する。焦点板３８を透過した光は、ペンタプリズム４０内を反射し接眼レンズ４２を介して観察可能である。

メインミラー３６を透過した光は、サブミラー３４で反射し、ＡＦセンサ１０に入射する。ＡＦセンサ１０は、焦点調節光学系を含む撮影レンズ２０を介し受光した被写体６０からの光を、焦点状態を検出するための信号に変換し出力する。制御部３０は、ＡＦセンサ１０が取得した焦点状態を検出するための信号に基づき、焦点状態を検出し撮影レンズ２０の焦点調節を行なう。光学系の調節は、モータ２２を用い、撮影レンズ２０に含まれる焦点調節光学系の位置を移動することにより行なう。

制御部３０は、暗所での撮影の場合、ドライバ４８を駆動し外部閃光機構４４を発光させる。また、暗所で焦点検出を行なう場合、ドライバ４８を駆動し補助光投光機構４６を発光させ、光束を被写体６０に照射する。補助光投光機構４６は、コントラストを有する像を投影可能である。撮影の際は、メインミラー３６、サブミラー３４は光軸の外に退避する。これにより、被写体６０の像は撮像素子３２上に結像する。撮像素子３２は、撮影レンズ２０を含む光学系による像を撮像する。撮像素子３２としては例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complimentary
Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。

図２は、位相差検出方式で焦点状態の検出を行なうＡＦセンサ１０のブロック図である。図２では、撮影レンズ２０の光軸２６方向をＺ方向、上下方向をＹ方向、紙面の奥方向をＸ方向とする。図２のように、ＡＦセンサ１０は、視野マスク１２、フィールドレンズ１４、絞りマスク１６、再結像レンズ１８ａおよび１８ｂ、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂを備えている。撮像素子３２の結像面と等価な位置に配置された視野マスク１２、フィールドレンズ１４、絞りマスク１６、再結像レンズ１８ａおよび１８ｂ、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂは撮影レンズ２０の光軸２６に沿って配置されている。

図３は、視野マスク１２の開口部１３を示す図である。図３のように、視野マスク１２にはＹ方向に延伸するスリット状の開口部１３が形成されている。この開口部１３は視野マスク１２近傍で結像した被写体の空中像をＹ方向の像に規制する。図２に戻り、フィールドレンズ１４は開口部１３に対応し配置されている。絞りマスク１６にはＹ方向に２つの開口部１７ａおよび１７ｂが形成されている。再結像レンズ１８ａおよび１８ｂは、開口部１７ａおよび１７ｂに対応しＹ方向に配置されている。イメージセンサ１９ａおよび１９ｂは、再結像レンズ１８ａおよび１８ｂに対応しＹ方向に配置されている。イメージセンサ１９ａおよび１９ｂの画素配列は開口部１３の形状に対応している。実施例１では、開口部１３がＹ方向のスリット状であるため、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂのそれぞれの画素配列はＹ方向に沿って配列されている。イメージセンサ１９ａおよび１９ｂのＹ方向の画素の位置をｙａおよびｙｂとする。

暗所において（測光値が低輝度を示す場合）測距する際は、制御部３０は、補助光投影機構４６から補助光を照射させる。照射された補助光の光束が撮影対象の被写体により反射する。反射光は、撮影レンズ２０を介し視野マスク１２近傍で結像する。撮影レンズ２０の瞳面のうち移りマスク１６の開口部１７ａおよび１７ｂに対応する一対の異なる瞳領域２０ａおよび２０ｂを通過した一対の光束２４ａおよび２４ｂは、開口部１３、絞りマスク１６の開口部１７ａおよび１７ｂを介して、それぞれ再結像レンズ１８ａおよび１８ｂにより、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂ上に結像する。イメージセンサ１９ａおよび１９ｂは、一対の光束２４ａおよび２４ｂを光電変換して一対の信号列αおよびβを出力する。つまり、一対の信号列αおよびβは、撮影レンズ２０の異なる瞳領域２０ａおよび２０ｂを通過した一対の光束２４ａおよび２４ｂを受光して得られる。

図４は、補助光投影機構４６が投影するコントラストを有するパターン像を示す図である。図４のように、パターン像５０は、Ｙ方向（図３の開口部１３の延伸方向であり、図２の一対の瞳領域２０ａおよび２０ｂの分割方向である）に交差するようにＸ方向に延伸する複数のコントラスト像すなわちスリットパターン５０ａ〜５０ｃを有する。スリットパターン５０ａ〜５０ｃは非周期的である。すなわち、各スリットパターン５０ａ〜５０ｃの間隔は均一でない。また、各スリットパターン５０ａ〜５０ｃの幅は均一でない。

次に、制御部３０が行なう焦点検出について説明する。図５（ａ）は、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂそれぞれ各画素から出力されるそれぞれの信号列αおよびβを各画素の位置ｙａおよびｙｂに対し示した図である。図５（ａ）のように、イメージセンサ１９ａからの信号列αおよびイメージセンサ１９ｂからの信号列βは相対的に一致していない。この状態では合焦していない。

図５（ｂ）は、一対の信号列αおよびβの相対位置関係のずらし量に対する一対の信号列αおよびβの一致度（相関値）を示す図である。図５（ｂ）のように、制御部３０は、一対の信号列αおよびβの相対位置関係を第１のずらし量Ｓ０から順次変更しながら一対の信号列αおよびβの一致度を演算し求める。例えば、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂの画素位置ｙａおよびｙｂを最初はずらさずに信号列αとβとの一致度を求める。次に、画素位置ｙａおよびｙｂを１画素分（または複数画素分）ずらし信号列αとβとの一致度を求める。順次位置ｙａおよびｙｂをずらし信号列αとβとの一致度を求める。この一致度は、ずらし量Ｓ１のとき極小となる。これは、図５（ａ）において、一対の信号列αおよびβの位置関係を相対的にずらし量Ｓ１ずらすと、信号列αおよびβとがほぼ一致することを示している。

図５（ｃ）は、撮影レンズ２０からの被写体距離Ｐを示す図である。撮影レンズ２０側が近景側、撮影レンズ２０から離れる側が遠景側である。被写体６０の位置は距離Ｐ０にあり、撮影レンズ２０の調節制御範囲がＰｏｓであるとすると、被写体６０の距離Ｐ０と調節制御範囲Ｐｏｓとの差は、撮影レンズ２０の像面におけるデフォーカス量Ｄｅｆに対応する。そして、制御部３０は、ずらし量Ｓ１に基づき、焦点状態としてデフォーカス量を検出することができる。制御部３０は、検出したデフォーカス量Ｄｅｆに基づいて、撮影レンズ２０の焦点調節光学系をモータ２２を用い駆動する。

図６（ａ）は、撮影レンズ２０を移動させた後の信号列αおよびβを位置ｙａおよびｙｂに対し示した図である。信号列αおよびβはほぼ一致している。このように、信号列αおよびβがほぼ重なった状態が合焦した状態である。

補助光のコントラストが周期的である場合や図４のように非周期的であっても補助光による被写体からの反射光の輝度が低い場合、偽合焦する可能性が高くなる。反射光の輝度が低い場合としては、例えば以下がある。すなわち、多数の被写体の焦点を検出する撮像装置においては、中心領域に被写体がある可能性が大きいため補助光の投影面における中心領域の輝度を高くするように補助光の明るさを設定する。このため、補助光の投影面における周辺付近では輝度が低くなってしまう。このように、被写体６０から反射光の輝度が低い場合、イメージセンサ１９ａおよび１９ｂの信号列αおよびβの強度は小さくなる。このため、パターン像５０が非周期的であっても、コントラストが低くなり、周期的なパターンとの見分けがつかない場合がある。

図６（ｂ）は、偽合焦した状態における信号列αおよびβを位置ｙａおよびｙｂに対し示した図である。図６（ｂ）のように、信号列αとβとはパターン像５０の周期Ｓ２に相当する分ずれた状態にある。このため、制御部３０は信号列αとβとがほぼ一致したと判定する。よって、偽合焦が生じる。

次に、偽合焦してしまう状況について説明する。図７は、撮影レンズ２０による被写体６０の撮像距離を示す図である。図７に示すように、補助光を照射して被写体６０に対する撮影レンズ２０の焦点状態を検出する場合には、制御部３０が補助光を用いて検出可能な被写体と撮影レンズ２０との、撮像面から被写体までの距離（撮像距離）について補助光を用いてオートフォーカスができる距離の範囲が定められている。被写体６０が距離Ｐ１より近景側の場合、撮影レンズ２０の光軸と補助光の光軸とのずれが大きくなり被写体６０との距離Ｐを正確に測定することができない。一方、被写体６０が距離Ｐ２より遠景側の場合、補助光が被写体まで到達しない。よって、制御部３０は距離Ｐ１からＰ２の範囲内で被写体６０との距離を検出可能である。一般的に、距離Ｐ１は１ｍ程度であり、Ｐ２は１０ｍ程度である。

図８（ａ）は、距離Ｐ２の被写体に合焦する場合の信号列αおよびβを位置ｙａおよびｙｂに対し示した図である。図８（ａ）のように、信号列αとβとは相対位置が大きく異なっている。図８（ｂ）は、信号列αとβとの相対的なずらし量に対する信号列αおよびβの一致度を示す図である。図８（ｂ）のように、信号対αおよびβを最初のずらし量Ｓ０から順次相対的に変更させると、信号列αおよびβ間の一致度は、ずらし量Ｓ３のとき極小となる。ずらし量Ｓ３は、図８（ａ）のように、信号列αとβとはパターン像５０の周期Ｓ２に相当する分だけずれた状態にあり、図６（ｂ）に示した偽合焦に相当する。さらに、信号列αおよびβを相対的にずらすと、信号列間の一致度は、ずらし量Ｓ４のとき再び極小となる。このときが、図６（ａ）で示した合焦に相当する。しかしながら、制御部３０は、ずらし量Ｓ３において合焦したと判断してしまう。

以下に、上記偽合焦を抑制するための実施例１における制御部３０の処理の例を説明する。図９は制御部３０の処理を示すフローチャートである。図９のフローは、焦点検出を行なうべき期間繰り返される。図９を参照し、制御部３０は、補助光を点灯するか判断する（ステップＳ１０）。例えば、制御部３０は被写体６０の明るさを判定し補助光の点灯の要否を判断する。Ｎｏの場合、ステップＳ１８に進む。Ｙｅｓの場合、制御部３０は、撮影レンズ２０を含む光学系の状態より、調節制御範囲Ｐｏｓ＞０．５ｍに相当するか否かを判断する（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ１６に進む。Ｎｏの場合、制御部３０は、調節制御範囲Ｐｏｓが３０×撮影レンズ２０の焦点距離ｆになるように、レンズを移動する。つまり、光学系を調節する（ステップＳ１４）。次に、制御部３０は、補助光を点灯する（ステップＳ１６）。すなわち、補助光を被写体６０に照射する。

次に、制御部３０は、図５（ａ）および図５（ｂ）で説明したように、焦点検出演算を行なう（ステップＳ１８）。次に、制御部３０は、図５（ｂ）のずらし量Ｓ１に対応するようにレンズを移動する（ステップＳ２０）。すなわち、ステップＳ１８の焦点検出演算で算出したデフォーカス量に相当する駆動量分レンズを移動する。次に、制御部３０は再度焦点検出演算を行なう（ステップＳ２２）。次に、制御部３０は、ステップＳ２２で算出したデフォーカス量Ｄｅｆの絶対値がデフォーカス量の閾値Ｄｅｆｔｈより小さいかを判断する（ステップＳ２４）。Ｙｅｓの場合、制御部３０は合焦したと判断し、終了する。Ｎｏの場合、ステップＳ１８に戻る。

図７において、制御部３０が被写体６０に対する撮影レンズ２０のデフォーカス量を検出する際の光学系の調節制御範囲が、距離Ｐ３のように近景側の場合、図８（ａ）および図８（ｂ）で説明したように偽合焦してしまう可能性が高い。そこで、実施例１によれば、ステップＳ１２において、撮影レンズ２０の撮像倍率が１／３０となるように調節制御範囲を焦点距離ｆの３０倍（図７のＰ４に相当）となるように、光学系を調節する。これにより、図５（ａ）および図５（ｂ）のような状態からデフォーカス量Ｄｅｆの検出を行なうため、偽合焦を抑制することができる。

以上のように、制御部３０がＡＦセンサ１０を用い撮影レンズ２０の焦点状態（例えばデフォーカス量）を検出する際の撮影レンズ２０の調節制御範囲Ｐｏｓが所定の調節制御範囲（例えば図７の有効範囲）以外である場合、制御部３０は撮影レンズ２０を所定の調節制御範囲（例えば、有効範囲内）に制御してから、焦点状態の検出を行なう。このように、所定の調節制御範囲は、例えば図７の補助光の有効範囲のように、被写体６０を照明する補助光（光束）の状態に応じ決定されることが好ましい。これにより、撮影レンズ２０の調節制御範囲が偽合焦を生じやすい範囲である場合、撮影レンズ２０の調節制御範囲を被写体に合焦しやすい範囲となるように撮影レンズ２０を制御することができる。よって、図８（ａ）および図８（ｂ）で説明したような偽合焦を抑制することができる。

補助光を用い撮影を行なう場合、被写体の距離は１〜３ｍであることが多い。そこで、実施例１のように有効範囲より近景側に被写体６０が存在する可能性は低い。よって、撮影レンズ２０の調節制御範囲が、所定の調節制御範囲より近景側（例えば、調節制御範囲が０．５ｍ以下）である場合に、撮影レンズ２０を所定の調節制御範囲（例えば、有効範囲内）に制御することが好ましい。これにより、より偽合焦を抑制することができる。特に、有効範囲の低限の１／２より近景側に合焦するレンズ位置の場合、偽合焦が生じやすい。また、被写体６０が有効範囲の低限の１／２より近景側に存在する可能性はより低い。よって、撮影レンズ２０の調節制御範囲が所定の調節制御範囲の低限の１／２より近景側の場合、撮影レンズ２０を所定の調節制御範囲に制御することが好ましい。

一般に用いられる焦点距離ｆが３５〜７０ｍｍの撮影レンズ２０を用いて、距離が２〜３ｍの被写体に合焦させる場合、撮影倍率が１／３０となるレンズ位置にレンズを移動する。これにより、より合焦する可能性が高くなる。このように制御部３０は、撮影レンズ２０が所定の撮影倍率となる調節制御範囲に制御することが好ましい。

実施例２の構成は実施例１の図１および図２と同じであり説明を省略する。図１０は実施例２における制御部３０の制御を示すフローチャートである。図１０を参照し、制御部３０は補助光の点灯の有無を判断する（ステップＳ３０）。Ｙｅｓの場合、フラグＦｌｇ＝１とする（ステップＳ３１）、Ｎｏの場合、フラグＦｌｇ＝０とする（ステップＳ３３）。フラグＦｌｇ＝０の場合、以後の焦点検出時に補助光を点灯しない。フラグＦｌｇ＝１の場合、以後の焦点検出時に補助光を点灯する。ステップＳ３０においてＮｏの場合、制御部３０は焦点検出演算を行なう（ステップＳ３４）。その後、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ３０においてＹｅｓの場合、制御部３０は、最初のずらし量をＳｈｉｆｔ＝０とする（ステップＳ３２）。ここで、最初のずらし量Ｓｈｉｆｔは、制御部３０が被写体６０に対する撮影レンズ２０のデフォーカス量を検出する際の一対の信号列αおよびβの相対的位置関係の最初のずらし量である。次に、制御部３０は、焦点検出演算を行なう（ステップＳ３６）。すなわち、図５（ａ）および図５（ｂ）で説明したように、信号列αおよびβの一致度が極小になるずらし量を算出し、デフォーカス量Ｄｅｆを求める。制御部３０は、現在の撮影レンズ２０の調節制御範囲Ｐｏｓに対して、ステップＳ３４、Ｓ４２またはＳ５４において求めたデフォーカス量Ｄｅｆに相当する駆動量分焦点調節した際の調節制御範囲（便宜上、Ｐｏｓ＋Ｄｅｆと表す）の絶対値が有効範囲の上限距離Ｐ２より大きいか判断する（ステップＳ３８）。Ｙｅｓの場合、最初のずらし量Ｓｈｉｆｔ＝−Ｓ２とする（ステップＳ４０）。ここで、Ｓ２はパターン像５０の周期に対応するずらし量である（図６および図８（ａ）参照）。次に、制御部３０は、焦点検出演算を行なう（ステップＳ４２）。その後、ステップＳ３８に戻る。

ステップＳ３８においてＮｏの場合、制御部３０は、上記Ｐｏｓ＋Ｄｅｆの絶対値が有効範囲の下限距離Ｐ１より小さいか判断する（ステップＳ４４）。Ｙｅｓの場合、制御部３０は、最初のずらし量Ｓｈｉｆｔ＝Ｓ２とする（ステップＳ５２）。次に、制御部３０は、焦点検出演算を行なう（ステップＳ５４）。その後、ステップＳ３８に戻る。ステップＳ４４においてＮｏの場合、制御部３０は、Ｐｏｓ＋Ｄｅｆに合焦するように撮影レンズ２０を焦点調節する（ステップＳ４６）。次に、制御部３０は、焦点検出演算を行なう（ステップＳ４８）。次に、ステップＳ４８で算出したデフォーカス量Ｄｅｆの絶対値がデフォーカス量の閾値Ｄｅｆｔｈより小さいか判断する（ステップＳ５０）。Ｙｅｓの場合、合焦したと判定し終了する。Ｎｏの場合、ステップＳ４６に戻る。

実施例２によれば、ステップＳ３８において、Ｐｏｓ＋Ｄｅｆの絶対値が有効範囲の上限距離Ｐ２より大きい場合、被写体は図７の距離Ｐ５に存在している。よって、図１１のように、信号列αとβとは、図８（ａ）とは反対方向にパターンの１周期であるＳ２以上ずれている可能性が大きい。この場合、信号列αとβとがＳ６ずれると合焦する。しかし、通常の焦点検出演算を行なうと、信号列αとβとをＳ５ずらした時点で偽合焦する可能性がある。よって、ステップＳ４０のように、最初のずらし量Ｓｈｉｆｔを−Ｓ２とする。これにより、ステップＳ４２において、制御部３０は、信号列αとβとが−Ｓ２ずれた状態から焦点検出を行なう。よって、制御部３０は、信号列αおよびβをＳ５ずらした時点で合焦すると判断することなく（つまり偽合焦することなく）、信号列αおよびβをＳ６ずらした時点で合焦すると判断し、デフォーカス量Ｄｅｆを検出する。

ステップＳ４４において、Ｐｏｓ＋Ｄｅｆの絶対値が有効範囲の下限距離Ｐ１より小さい場合、被写体は図７のＰ３に存在している。この場合、図８（ａ）のように、信号列αとβは、パターンの１周期であるＳ２以上ずれている可能性が大きい。よって、ステップＳ５２のように、最初のずらし量ＳｈｉｆｔをＳ２とする。これにより、ステップＳ５４において、制御部３０は、信号列αとβがＳ２ずれた状態から焦点検出を行なう。図８（ｂ）においてずらし量Ｓ２から焦点検出を行なう。よって、制御部３０は、信号列αおよびβをずらし量Ｓ３ずらした時点で合焦すると判断することなく、信号列αおよびβをＳ４ずらした時点で合焦すると判断し、デフォーカス量Ｄｅｆを検出する。

実施例２によれば、ステップＳ３８およびＳ４４のように制御部３０が焦点検出した従来に基づく撮影レンズ２０の調節制御範囲（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が、所定の調節制御範囲（例えば、図７の有効範囲）外である場合に、ステップＳ４０およびＳ５２のように、制御部３０は、最初のずらし量Ｓｈｉｆｔを第１のずらし量（例えば０）から第１のずらし量より大きな第２のずらし量（例えばＳ２）とする。Ｐｏｓ＋Ｄｅｆが有効範囲外の場合、偽合焦である可能性が高い。そこで、ステップＳ４２およびＳ５４のように、制御部３０は、信号列αおよびβの相対位置関係を第２のずらし量から順次変更しながら一致度を求める。これにより、図７の距離Ｐ３またはＰ５のように、合焦する位置が有効範囲外であっても偽合焦することを抑制することができる。

また、補助光投光機構４６は、図４のように、複数のコントラストを有するパターン像がほぼ周期的に配列された像を投影可能であり、制御部３０は、コントラストを有する像の周期に応じ第２のずらし量を決定することが好ましい。例えば、第２のずらし量は、図４の複数のスリットパターン５０ａ〜５０ｃの周期に応じた量Ｓ２であることが好ましい。これにより、偽合焦をより抑制することができる。

さらに、制御部３０が一致度を用い求めた光学系の調節制御範囲（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が近景側か遠景側かにより、図８（ａ）および図１１のように、信号対αとβのずれる方向が逆である。よって、制御部３０は、一致度を用い求めた光学系の調節制御範囲（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が所定調節制御範囲（例えば有効範囲）より近景側か遠景側かに応じて、第２のずらし量のずらし方向を決める（例えばステップＳ４０およびＳ５２）。これにより、制御部３０が一致度を用い求めた光学系の調節制御範囲が所定の調節制御範囲より近景側の場合も遠景側の場合も偽合焦を抑制することができる。

図１２は、制御部３０が行なう制御を示すフローチャートである。ステップＳ４４において、Ｙｅｓの場合、制御部３０は、Ｐｏｓ＝３０×焦点距離ｆにレンズを移動する。その他のフローは実施例２の図１０と同じであり説明を省略する。

実施例３によれば、ステップＳ４４のように、（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が有効範囲より近景側の場合、ステップＳ６０のように有効範囲内に合焦するように光学系を制御する。一方、ステップＳ３８のように（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が、有効範囲より遠景側の場合、ステップＳ４０のように、第２のずらし量を用い焦点検出演算を行なう。このように、（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が有効範囲の近景側にあるか遠景側にあるかにより、制御を異ならせることができる。特に、（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が有効範囲の近景側にある場合は、実施例１のような制御を行なうことにより、一層偽合焦を抑制することができる。一方、（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）が有効範囲の遠景側にある場合は、実施例２のような制御を行なうことにより、一層偽合焦を抑制することができる。

実施例１の図９のステップＳ１２において、制御部３０は、現在の光学系の調節制御範囲Ｐｏｓが所定の調節制御範囲外か否かを判定しているが、制御部３０が一致度を用い求めた光学系の調節制御範囲（例えば、現在の光学系の調節制御範囲Ｐｏｓ＋焦点検出演算で求めたデフォーカス量Ｄｅｆ）が所定の調節制御範囲外か否かを判定してもよい。

また、実施例２の図１０または実施例３の図１２のステップＳ３８またはＳ４４において、制御部３０は、制御部３０が焦点検出した従来に基づく撮影レンズ２０の調節制御範囲（Ｐｏｓ＋Ｄｅｆ）と距離Ｐ２またはＰ１との大小関係を判定しているが、制御部３０は、現在の光学系の調節制御範囲Ｐｏｓと距離Ｐ２またはＰ１との大小関係を判定してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ ＡＦセンサ
１２ 視野マスク
１４ フィールドレンズ
１６ 絞りマスク
１８ａ、１８ｂ 再結合レンズ
１９ａ、１９ｂ イメージセンサ
２０ 撮影レンズ
２１ａ、２１ｂ 領域
２４ａ、２４ｂ 光束
３０ 制御部

Claims (7)

1. 照射光を照射するか否かを決定する決定部と、
   前記照射光の対象からの反射光を受光して得られる信号に基づいて光学系の焦点状態を検出する検出部と、
   前記決定部によって前記照射光を照射すると決定され、前記光学系の位置が前記照射光を用いて焦点調節の制御が可能な調節制御範囲の外である場合に、前記焦点検出部が焦点状態を検出する前に、前記光学系を前記調節制御範囲内に制御して前記検出部に検出を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記対象を照明する光束は、コントラストを有する像を投影可能な光束であり、
   前記調節制御範囲は、前記光束の状態に応じて決定されることを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記光学系を所定の撮影倍率となる位置に制御することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記光学系の位置が前記調節制御範囲よりも近景側である場合に前記光学系を前記調節制御範囲内に制御することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記検出部は、前記反射光のうち前記光学系を介した一対の光束を受光して得られる一対の信号列の相対位置関係を第１のずらし量から順次変更しながら前記一対の信号列の一致度を求めるものであり、
   前記制御部は、前記光学系の合焦距離が前記所定の合焦距離範囲よりも遠景側である場合に、前記第１のずらし量よりも大きい第２のずらし量から順次変更しながら前記一致度を求めることを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項５に記載の焦点検出装置において、
   前記光束は、複数の前記コントラストを有する像が周期的に配列された像を投影可能であり、
   前記制御部は、前記コントラストを有する像の周期に応じて前記第２のずらし量を決定することを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
   前記焦点検出装置による検出結果に基づいて前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部と、
   前記光学系による像を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とする撮像装置。