AFセンサー

質問

AFセンサーについてお伺いいたします。
F2,8光束対応センサーとF5.6光束対応センサーの原理の違いを教えてください。

いろいろ調べていると、F2.8センサーはF5.8センサーよりもよりレンズの外側の光束を利用しているため、F5.8センサーよりも高精度と言うところまでわかっています。
ただ、AFポイントはF2.8センサーとF5.8センサーを併設できるので、違う光束を利用（より外側）するという意味がわかりにくいのです。

宜しくお願いいたします。

回答No.9

E-Dec · ベストアンサー

No.3＆No.4＆No.8です。
再度、補足の方を読ませて頂きました。

MFのスプリットイメージプリズムに関しては、ぜひいろいろなサイトや文献で調べて見て
ください。実機に触れて頂くと、より疑問が具現化し興味を持って頂けるかと思います。

AFの基本的原理を持っており、仕組みが原始的ですので、理解は早いかと思います。
絞り込んでいくと、あるＦ値で突然、上下像のいずれかが暗転することや、基本的に縦線
や横線のいずれかしか検出できない理由も体感でき、理解もできるでしょう。

> F2.8センサーは相対的に精度でF5.6に劣るというのはどういう意味でしょうか？
> デフォーカスからの引き込みがF5.6より劣るのはわかるのですが....

ゴメンナサイ、この部分は完全に記述ミスでした。
「相対的に精度面でF5.6の方が劣る」と表現したい部分でした。
その他の点については、既にご理解頂いている部分で正しいかと思います。

F2.8センサーはF5.6センサーよりも、基線長を大きくとっているので、検出される位相差が
大きく、高い精度でピントを検出することが可能です。

> 普及期では中心以外はF5.6センサーのみの場合が多いので、F2.8レンズ装着時にはやや精度に問題があると思っているのですが....

一般にF2.8センサーの方が精度が高いので、深度の浅いF2.8級のレンズではF5.6センサー
で十分な精度が得られない可能性があるのは十分理解できます。

ただ、一方でF2.8センサーに対する精度面の指摘があります。
ここからはさらに難しい内容を含みますので、理解して頂く必要はありません。

撮影レンズは画質を高めるために収差を補正していますが、その収差の補正状況には大きく
補正不足型、完全補正型、過剰補正型の３種があります。

現代のレンズは過剰補正型がトレンドで、AFレンズにとって都合の良いのがこの過剰補正型
です。過剰補正型は絞りによる焦点移動が少なく、AFの使用するF5.6付近の輪帯光束を基点
とした補正を行えば、F5.6センサーにとっても都合が良い訳です。

こうしたF5.6付近で収差を高度に補正したレンズの場合、F2.8センサーを使用すると誤差が
発生する指摘があります。

まぁ、一般的にはF2.8センサーの方が高精度だと考えて頂いて差し支えないでしょう。

お礼

E-Decさま
本当に色々と教えていただきありがとうございました。

理系の仕事をしている関係上、色々と興味がわき、さらなる質問をさせていただきました。
おかげさまで、色々な知識を得ることができて感謝しております。

甘える訳ではございませんが、AFの基本的原理をまた色々と勉強した上で不明な点が有れば別のスレッドで質問させてください。

本当にありがとうございました。

回答No.8

E-Dec

No.3＆No.4です。
補足の方を読ませて頂きました。

> 合焦面ではF5.8もF2.8も同じところに光が集まりますよね？
> 合焦面ではなく、少し離れた場所では、F2.8の光束はF5.8の光束より外側に光が集まる事を利用しているのでしょうか？

合焦面でもそれぞれの光束を取り出すことは可能です。
この部分は本当に位相差検出方式の基本原理を理解できているかが重要となってきます。

各光束はＦ値に応じて素子への入射角が異なりますので、このことを利用して特定の光束
のみを分離・抽出することが可能となります。

いきなりAFの位相差検出方式を勉強されるよりも、MFのスプリットイメージプリズムを
理解される方が近道かもしれません。

昔のMF専用カメラにはスプリットイメージプリズムを持っている機種が多くありました。
ファインダーを覗くと中央部に上下にズレた画像があり、そのズレをなくすことでピント
合わせが可能なのを御存知でしょうか。

AF位相差検出方式とは、これを自動化したようなものなんです。

> そもそもこの疑問が生じましたのはデジイチのAFセンサーで、高級機種ではF2.8を多用しているのですが普及機種にはF5.8を用いており、例えば、F2.8のレンズを普及機種に使用してF5.8センサーを用いると精度が劣るのかと思ったからです。

F2.8センサーはより高いピント精度を得るために開発されました。
上級機種では、明るいレンズの所有者が多く、これに合わせたものだと言われています。

より高い精度を誇るF2.8センサーですが、相対的に見れば精度でF5.6センサーに劣ると
言わざるを得ません。ただ、明るいレンズでF5.6センサーが役に立たない訳ではなく、
大デフォーカス時にサーチ駆動を抑える意味で重要な役割を果たします。

そのために、高級機種でもF2.8とF5.6のセンサーがハイブリッドで搭載されており、
明るいレンズでも両方を巧みに用いて、高精度で高速なAFを実現しています。

補足

何度もご丁寧にご回答ありがとうございます。

＞この部分は本当に位相差検出方式の基本原理を理解できているかが重要となってきます。

本当に知識不足で申し訳ございません。
何かよいサイトがあればよいのですが、なかなか見つかりませんね。
いろいろ探ってみます。

＞いきなりAFの位相差検出方式を勉強されるよりも、MFのスプリットイメージプリズムを理解される方が近道かもしれません。

ありがとうございます。
調べてみます。

＞より高い精度を誇るF2.8センサーですが、相対的に見れば精度でF5.6センサーに劣ると言わざるを得ません。ただ、明るいレンズでF5.6センサーが役に立たない訳ではなく、
大デフォーカス時にサーチ駆動を抑える意味で重要な役割を果たします。

済みません。
F2.8センサーは相対的に精度でF5.6に劣るというのはどういう意味でしょうか？
デフォーカスからの引き込みがF5.6より劣るのはわかるのですが....

デフォーカスからF5.6である程度まで引き込み、さらにF2.8で精度を出すと思っていました。
普及期では中心以外はF5.6センサーのみの場合が多いので、F2.8レンズ装着時にはやや精度に問題があると思っているのですが....

たびたびおつきあいいただきありがとうございます。

回答No.7

foobar

＃１です。
他の方も書かれているように、画像中心には、F2.8やF5.6の光も届いています。
添付のラフ図（ピントがずれている状況で書いています）で、赤がF2.8の光線、青がF5.6の光線です。（書いた後で、撮像面を後ろに持っていくべきだったかな、と思いましたが、ご容赦。）
F2.8のAFセンサは赤い光線だけ、F5.6のセンサは青い光線だけを抽出して使っています。（ごく小さいプリズムで、この光線だけを取り出している、と思ってよいでしょう。）

お礼

ラフ図まで描いていただいてありがとうございます。
F2.8,F5.8の光束はどちらも中心を通ることようやく理解できてきました。

＞F2.8のAFセンサは赤い光線だけ、F5.6のセンサは青い光線だけを抽出して
＞使っています。（ごく小さいプリズムで、この光線だけを取り出してい
＞る、と思ってよいでしょう。）

この部分が少し気になります。
何か具体例が有ればよいのですが、お伺いするばかりでは脳がないので少し自分で調べてみます。
レンズ光学の基礎が分からずご迷惑おかけします。

もし、すぐおわかりになりご面倒で無ければ教えてください。

本当にありがとうございました。

回答No.6

kuma-gorou

もう少し、位相差検出方式について補足しますと、レンズから入射する光束の中から、F2.8或いはF5.6付近を通過する対角上の２箇所の光束だけをセパレータレンズで２つに分離し、そのズレ量から、どれ位前ピンか後ピンかを演算する仕組みです。
まぁ、極簡単に言うと三角測量の原理ですね。
ですから、暗いレンズでは、F2.8センサーは機能しないと理解して下さい。

お礼

御回答ありがとうございました。
レンズ光学の基礎が分かっていなかったので、色々とお手数をおかけいたしました。

回答No.5

kuma-gorou

まず、添付の図をご覧下さい。
この図から、すべての光がレンズの中心を通るのではない事が解ると思います。
一点から出た光は、レンズ面の全てを通り、レンズ焦点の後側の一点に集まります。
この時、レンズ面の口径が大きい程、沢山の光を集める事ができます。
要するに、明るいレンズか暗いレンズかは、レンズ面の口径に左右されるのです。

ところで、AFセンサーは、必ずしも像が結像する位置にあるとは限りません。（実際には、メインミラーの後ろ側のサブミラーを介し、センサー（フィルム）面に相当する距離に配置されています）
ですから、ピントのズレ量（位相差）を検知する事ができる訳です。
この時、暗いレンズだとF2.8センサーは、光を捉える事が出来ないのです。

お礼

詳しい図をご提供下さってありがとうございました。
レンズの世界は奥が深いですね。

回答No.4

E-Dec

No.3です。
お礼の方を読ませて頂きました。

ただ、疑問に思われている点がやや伝わりにくく、的外れな回答になりましたら
恐縮なのですが、その部分は補足等でご指摘下さい。
わたしの分かる範囲で極力回答させて頂きます。

> F2.8センサーはF5.8センサーよりもよりレンズの外側の光束を利用していると言うことは理解しているつもりです。

F2.8センサーはF5.6センサーよりもレンズの外側(周辺)を通る光束を評価している
点はご理解頂けているという訳ですね。

開放Ｆ値で5.6等の暗いレンズは、F2.8という光束を持たないので、F2.8センサー
で光を捉えられないということもご理解頂けるでしょうか。

> なぜなら、F2.8のレンズの方が、F5.8のレンズより口径が大きいからです。

レンズの口径は必ずしもＦ値のみで決定する訳ではありませんが、一般にＦ値の
小さな明るいレンズは大きい傾向がありますね。

例えば、開放F5.6のレンズは口径が小さいので、F2.8センサーの要求する光束を
持ちません。F2.8センサーはF5.6より外側の光束を使用しますが、そこまで口径が
大きくないということなんです。

> ですが、EOSデジタルのフォーカスポイントなどを見ていると、中心にもF2.8とF5.8のセンサーが併設されています。
> 中心はレンズの中心を通り光束なのであれば、開放F値に関係がないように思うのです。

この部分に誤解があるように感じます。

撮像素子の中央はレンズの中心を通った光束だけが露光する訳ではありません。
当然、レンズの周辺を通った光束も撮像素子の中央を露光します。

プレビューなどで絞りを開けていくと、中央部分が徐々に明るくなっていきます。
レンズの周辺を通る光束も撮像素子の中央を露光していることを意味しています。

レンズ中央を通った光束は撮像素子の中央、レンズ周辺を通った光束は撮像素子
の周辺を露光すると勘違いされているのではないでしょうか。

> つまり、F5.8とF2.8のセンサーは同じフォーカスポイントにありながら、よりレンズの外側の光束を利用していると言う意味がわからないのです。

フォーカスポイントの位置は(理論上は)重要ではありません。
撮像素子の中央には、F2.8やF4、F5.6、F8など連続した複数の輪帯光束が同時に
当たった状態なんです。

位相差検出方式はその中でも特定の光束を取り出して評価しているんです。
同じポイントからでもF2.8の光束やF5.6の光束を取り出すことが可能なんです。

この辺り、文字ではなく、図解すれば容易に理解頂けると思うのですが、適切な
サイトをすぐに見付けることができませんでした。

イメージ的におおよそご理解頂けたでしょうか…

補足

E-Dec様

わかりやすい説明をありがとうございます。
少しわかりにくいところと、確認させていただきたいことがありましたので”補足”させていただきます。

＞レンズ中央を通った光束は撮像素子の中央、レンズ周辺を通った光束は撮
＞像素子の周辺を露光すると勘違いされているのではないでしょうか。

お恥ずかしい限りです。
全く御指摘の通りです。
このあたりは、他の方々にもご説明いただいたので何となく分かってきました。

＞同じポイントからでもF2.8の光束やF5.6の光束を取り出すことが可能なんです。

この部分の原理がもう少し分かればクリアになるのですが......
合焦面ではF5.8もF2.8も同じところに光が集まりますよね？
合焦面ではなく、少し離れた場所では、F2.8の光束はF5.8の光束より外側に光が集まる事を利用しているのでしょうか？

現在、
http://www.sokugikyo.or.jp/pdf/apa79_2001_08/apa79060108.pdf
や
http://www.pentax.jp/japan/businessdevelopment/surveying/level/afl.html
を眺めて、少し知識を得ようとしていますが....

ちょっと脱線してしまいますが、そもそもこの疑問が生じましたのはデジイチのAFセンサーで、高級機種ではF2.8を多用しているのですが普及機種にはF5.8を用いており、例えば、F2.8のレンズを普及機種に使用してF5.8センサーを用いると精度が劣るのかと思ったからです。

長々とすみません。

回答No.3

E-Dec

ぶっちゃけ、本問題は一眼レフのAFに採用されている位相差検出方式をどの程度
理解しているかという点に帰着するように思います。

F5.6センサーというのは、F5.6の光束を抽出してそれを評価しています。
一方、F2.8センサーはF2.8の光束を抽出して評価します。

まず、(輪帯)光束というものを御存知でしょうか。
正確な表現ではありませんが、F5.6はレンズ中央付近を通る光、F2.8はレンズ周辺
付近(より外側)を通る光だと今は考えて下さい。

通常撮影では、F5.6よりF2.8の方がボケが大きいですよね。
AFセンサーが捉える位相のズレもF2.8の光束の方が大きいんです。

位相のズレからデフォーカス量(ピント外れ量)を求めることができますから、ズレ
が大きい方が正確なピント位置を追い求めることが可能となります。

明るいレンズの方がＦ値を小さく設定できますから、より高いAF精度を要求します。
これに応えるよう、F2.8センサーを併設していると考えて頂ければ結構です。

お礼

ありがとうございます。
F2.8センサーはF5.8センサーよりもよりレンズの外側の光束を利用していると言うことは理解しているつもりです。
なぜなら、F2.8のレンズの方が、F5.8のレンズより口径が大きいからです。
ですが、EOSデジタルのフォーカスポイントなどを見ていると、中心にもF2.8とF5.8のセンサーが併設されています。

中心はレンズの中心を通り光束なのであれば、開放F値に関係がないように思うのです。
つまり、F5.8とF2.8のセンサーは同じフォーカスポイントにありながら、よりレンズの外側の光束を利用していると言う意味がわからないのです。

もし、おわかりになるようであれば詳しく教えていただけませんでしょうか？

回答No.2

kuma-gorou

AF測距ポイントに相当する位置には、一つのセンサーだけではなく、縦/横/斜線などの位相差検出F2.8センサーとF5.8センサーの多数のセンサーが同居しています。

ですから、暗いレンズだとF2.8センサーには光束が届かず、F5.6センサーのみが働くと言う事です。

お礼

ありがとうございます。
「暗いレンズだとF2.8センサーには光束が届かず、F5.6センサーのみが働く」の原理がわからないのです。
No.3様のところにも書きましたが、F2.8センサーはF5.8センサーよりもより外側の光束を使う関係上、開放F値5.8のレンズの光束ではF2.8センサーに届かない事は何となくわかっているつもりです。
もし、細かいことがおわかりであれば教えてください。

回答No.1

foobar

センサーの原理は同じです。
光軸に平行な平行光線をレンズに入れると、レンズから撮像面には円錐状の光（頂点が撮像面に入る）が入っています。（頂点の角度がF値に対応。）
AFセンサーでは、この円錐の表面にあたる部分を使っています。

お礼

ありがとうございます。
「AFセンサーでは、この円錐の表面にあたる部分を使っています」の部分ですが、もう少し具体的に教えていただけませんでしょうか？
円錐の表面とはいわゆる”側面”の事をおっしゃっているのでしょうか？
それとも円錐の底面に平行な面で切った”断面”をおっしゃっているのでしょうか？
恐れ入りますが、詳しく教えていただけませんでしょうか？