JP2012242416A - Focus detection device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus detection device which achieves miniaturization while reducing an influence of stray light resulted from reflection of light on a light receiving element on a focus detection result.SOLUTION: A focus detection device divides light flux having passed through an image lens and detects a focus state in accordance with relative position relations among a plurality of optical images formed by the divided light flux. The focus detection device comprises: a photoelectric conversion element which receives the light flux and converts the same into an electric signal; a high reflectivity section which is arranged on a surface of the photoelectric conversion element, has a first reflectivity and receives the light flux; a low reflectivity section which is arranged in a region of the optical images on the surface of the photoelectric conversion element and has a second reflectivity lower than the first reflectivity; and an optical member which transmits the light flux and is not in parallel with the photoelectric conversion element. At least a portion of stray light reflected at the low reflectivity section reaches the high reflectivity section after being reflected by the optical member.

Description

本発明は、焦点検出装置に関する。   The present invention relates to a focus detection apparatus.

デジタルカメラやビデオカメラに代表される撮像装置の普及に伴って、撮像装置には、高品位化及び小型化がますます要求されるようになってきている。特に、撮像装置の撮像レンズ（撮像光学系）の焦点状態を検出する焦点検出装置の高精度化及び小型化が望まれている。近年では、撮像レンズの瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過した光束が形成する複数の光学像の相対的な位置関係から撮像レンズの焦点状態を検出するＴＴＬ位相差方式を利用した焦点検出装置が主流となってきている。   With the widespread use of imaging devices represented by digital cameras and video cameras, higher quality and smaller size are increasingly required for imaging devices. In particular, high accuracy and downsizing of a focus detection device that detects the focus state of an imaging lens (imaging optical system) of the imaging device are desired. In recent years, a TTL phase difference method has been used in which the pupil of the imaging lens is divided into a plurality of regions, and the focus state of the imaging lens is detected from the relative positional relationship of a plurality of optical images formed by the light flux that has passed through each region. Focus detection devices are becoming mainstream.

例えば、特許文献１では、焦点検出装置の高精度化を目的として、焦点検出装置内で発生する迷光の対策方法について開示されている。特許文献１で、対象としている焦点検出装置内の迷光は、受光素子表面で反射した光が、受光素子以前に配置されている平行平板に反射して、迷光として受光素子の受光部に、再度到達するというものである。このように発生する迷光を、平行平板を傾けて配置することにより、迷光が平行平板で反射された際の光路を制御し、受光素子に、迷光が到達しないように構成したものである。   For example, Patent Document 1 discloses a countermeasure method for stray light generated in a focus detection device for the purpose of improving the accuracy of the focus detection device. In Patent Document 1, stray light in the target focus detection apparatus is reflected again on a parallel plate arranged before the light receiving element, and is reflected again as stray light on the light receiving portion of the light receiving element. To reach. By arranging the stray light generated in this manner with the parallel plate inclined, the optical path when the stray light is reflected by the parallel plate is controlled so that the stray light does not reach the light receiving element.

特公平７−１０４４７８号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-104478

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、後述のような課題がある。   However, the conventional technique disclosed in Patent Document 1 has the following problems.

近年の焦点検出装置は、高機能化に伴い、撮影範囲内における焦点検出範囲が、拡大している。特許文献１では、赤外カット機能を持たせた平行平板を、概ね撮影レンズの結像面に配置しているが、近年の焦点検出装置で同様の配置を行うと、焦点検出範囲の拡大により平行平板も大型化する必要がある。そのため、近年の焦点検出装置では、赤外カット機能を持たせた平行平板を、焦点検出装置の絞り開口の近傍に配置し、平行平板の小型化を実現している。このような平行平板の配置で、特許文献１に記載の技術を適用する場合、迷光の発生源である受光素子と平行平板の間隔が狭まっている。そのため、再度、受光素子に迷光が到達することを回避するためには、平行平板が撮影レンズの結像面に配置されていた場合に比べ、より大きく傾ける必要があり、焦点検出装置の大型化につながる。   In recent years, the focus detection apparatus has expanded the focus detection range within the photographing range as the functions thereof have increased. In Patent Document 1, a parallel plate having an infrared cut function is generally arranged on the imaging surface of the photographing lens. However, when the same arrangement is performed in a recent focus detection device, the focus detection range is expanded. The parallel plate also needs to be enlarged. For this reason, in recent focus detection devices, a parallel plate having an infrared cut function is disposed in the vicinity of the aperture opening of the focus detection device, thereby realizing a reduction in size of the parallel plate. When the technique described in Patent Document 1 is applied with such an arrangement of parallel plates, the distance between the light receiving element that is the source of stray light and the parallel plates is narrow. Therefore, in order to avoid stray light from reaching the light receiving element again, it is necessary to tilt the parallel plate more greatly than when the parallel plate is arranged on the imaging surface of the photographing lens, and the focus detection device is enlarged. Leads to.

一方で、焦点検出範囲の拡大により、受光素子上の受光部も範囲が拡大する傾向がある。そのため、受光素子に到達する光束の太さも太くなり、より多くの迷光が発生する。それのような状況で、特許文献１に記載の技術を適用する場合、より太い迷光の光束を、より広範囲の受光素子の受光範囲外に迷光を到達させるためには、より大きく平行平板を傾ける必要があり、焦点検出装置の大型化につながる。   On the other hand, due to the expansion of the focus detection range, the range of the light receiving portion on the light receiving element tends to be expanded. For this reason, the thickness of the light beam reaching the light receiving element is also increased, and more stray light is generated. In such a situation, when the technique described in Patent Document 1 is applied, in order to cause the stray light beam to reach a stray light beam outside the light receiving range of a wider range of light receiving elements, the parallel plate is inclined more greatly. This leads to an increase in the size of the focus detection device.

また、近年の焦点検出装置では、クロス型の焦点検出領域を有するものがある。これは、互いに略直交した方向に２対の光学系を有し、縦方向、横方向の被写体のコントラストに対応して、焦点検出を行うものである。クロス型の焦点検出領域を有する焦点検出装置において、特許文献１に記載の技術を適用する場合には、２対の光学系それぞれで発生する迷光に対して、平行平板の反射光が、受光素子に到達しないように、平行平板の傾きを設定せねばならない。このことも、より大きく平行平板を傾ける必要性を生じさせ、焦点検出装置の大型化につながる。   Some recent focus detection apparatuses have a cross-type focus detection region. This has two pairs of optical systems in directions substantially orthogonal to each other, and performs focus detection corresponding to the contrast of the subject in the vertical and horizontal directions. In a focus detection apparatus having a cross-type focus detection region, when the technique described in Patent Document 1 is applied, reflected light from a parallel plate is detected by a light receiving element against stray light generated in each of two pairs of optical systems. The inclination of the parallel plate must be set so as not to reach. This also makes it necessary to tilt the parallel plate more greatly, leading to an increase in the size of the focus detection device.

そこで、本発明の目的は、受光素子上の光の反射により発生する迷光が、焦点検出結果に与える影響を軽減しながら、小型化を実現した焦点検出装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a focus detection device that achieves downsizing while reducing the influence of stray light generated by reflection of light on a light receiving element on a focus detection result.

上記目的を達成するために、本発明は、撮像レンズを通過した光束を分割し、分割された光束により形成される複数の光学像の相対的な位置関係に応じて、焦点状態を検出する焦点検出装置であって、前記光束を受光し電気信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子の表面上で、第１の反射率を有し、前記光束を受光する高反射率部と、前記光電変換素子の表面上で前記光学像の領域内に配され、前記第１の反射率より低い第２の反射率を有する低反射率部と、前記光束を透過し、前記光電変換素子と非平行に配置される光学部材とを有し、前記低反射率部で反射した迷光の少なくとも一部は、前記光学部材に反射した後、前記高反射率部に到達することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention divides a light beam that has passed through an imaging lens, and detects a focus state according to the relative positional relationship of a plurality of optical images formed by the divided light beam. A detection device, the photoelectric conversion element that receives the light beam and converts it into an electrical signal, and a high reflectance part that has a first reflectance on the surface of the photoelectric conversion element and receives the light beam; A low reflectance part having a second reflectance lower than the first reflectance, disposed in a region of the optical image on the surface of the photoelectric conversion element; and transmitting the light flux; and the photoelectric conversion element; And at least a part of the stray light reflected by the low reflectance part reaches the high reflectance part after being reflected by the optical member.

本発明によれば、焦点検出装置内で発生する迷光の影響を受けずに、高精度な焦点検出を可能にしながら、焦点検出装置の小型化を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the focus detection device while enabling highly accurate focus detection without being affected by stray light generated in the focus detection device.

本発明の焦点検出装置を内蔵した一眼レフカメラの中央断面図Central sectional view of a single-lens reflex camera incorporating the focus detection device of the present invention 本発明の焦点検出装置の斜視図The perspective view of the focus detection apparatus of this invention 絞り２１３を視野マスク２１０側から見た平面図A plan view of the diaphragm 213 viewed from the field mask 210 side ２次結像レンズユニット２１４の入射面側、射出面側を見た平面図The top view which looked at the entrance plane side and the exit plane side of the secondary imaging lens unit 214 受光素子２１６を視野マスク２１０側から見た平面図The top view which looked at the light receiving element 216 from the view mask 210 side 受光素子２１６の各受光素子列を視野マスク２１０上に逆投影した図The back projection of each light receiving element row of the light receiving element 216 on the field mask 210 本発明の受光素子２１６で発生した迷光の光路の例を示す図The figure which shows the example of the optical path of the stray light generated with the light receiving element 216 of this invention 受光素子２１６上で、受光素子列と迷光領域の位置関係を示す図The figure which shows the positional relationship of a light receiving element row | line | column and a stray light area | region on the light receiving element 216.

［実施例１］
以下、本発明の第1の実施例による、本発明の焦点検出装置を、レンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した例について説明する。 [Example 1]
Hereinafter, an example in which the focus detection device of the present invention according to the first embodiment of the present invention is applied to a single-lens reflex type digital camera with interchangeable lenses will be described.

図１は、本発明の焦点検出装置を内蔵した一眼レフカメラの中央断面図である。   FIG. 1 is a central sectional view of a single-lens reflex camera incorporating a focus detection device of the present invention.

図中、２００は一眼レフカメラ本体、２０１は撮影レンズで、Ｌは撮影レンズ２０１の光軸である。撮影レンズ２０１の予定結像面付近には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、さらには撮像素子を含む撮像素子ユニット２０４が配置される。撮影レンズ２０１と撮像素子ユニット２０４には、周知のクイックリターン機構により撮影時には撮影光束外へ退避するメインミラー２０２とサブミラー２０３が配置される。メインミラー２０２はハーフミラーで、撮影光束は上方のファインダ光学系に導かれる反射光とサブミラー２０３に入射する透過光に分離される。反射光は、マット面とフレネル面を備えるピント板２０５のマット面上に結像し、ペンタプリズム２０６、接眼レンズ群２０７を介して観察者の目に導かれる。また、ピント板２０３で拡散した光の一部は測光レンズ２２０を透過し、測光センサ２２１に到達する。一方、透過光はサブミラー２０３により下方へ光路を変更し、焦点検出装置２０８に導かれる。   In the figure, 200 is a single-lens reflex camera body, 201 is a photographing lens, and L is an optical axis of the photographing lens 201. An image sensor unit 204 including an optical low-pass filter, an infrared cut filter, and an image sensor is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographic lens 201. The photographic lens 201 and the image sensor unit 204 are provided with a main mirror 202 and a sub mirror 203 that are retracted out of the photographic light beam during photographing by a known quick return mechanism. The main mirror 202 is a half mirror, and the photographing light beam is separated into reflected light guided to the upper viewfinder optical system and transmitted light incident on the sub mirror 203. The reflected light forms an image on the mat surface of the focusing plate 205 having the mat surface and the Fresnel surface, and is guided to the eyes of the observer through the pentaprism 206 and the eyepiece lens group 207. Further, part of the light diffused by the focus plate 203 passes through the photometric lens 220 and reaches the photometric sensor 221. On the other hand, the transmitted light changes its optical path downward by the sub mirror 203 and is guided to the focus detection device 208.

次に、図１で説明したカメラが有する焦点検出装置について説明する。図２は、本発明の焦点検出装置２０８の斜視図で、測距原理としては位相差方式焦点検出を用いている。なお、実際の焦点検出装置は反射ミラーなどにより光路を折りたたむことによりコンパクト化しているが、図の煩雑さをなくすためストレートに展開した図となっている。   Next, the focus detection apparatus included in the camera described in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a perspective view of the focus detection apparatus 208 of the present invention, and uses phase difference focus detection as a distance measurement principle. Although the actual focus detection apparatus is made compact by folding the optical path with a reflecting mirror or the like, the figure is developed straight to eliminate the complexity of the figure.

２１０は視野マスクで、中央部に矩形上の開口部２１０ａを有している。この視野マスク２１０は、撮影レンズ２０１の予定結像面、撮像素子ユニット２０４の撮像面と等価な位置近傍に配置される。２１１はフィールドレンズで、視野マスク２１０の後方に配置している。このフィールドレンズ２１１は光学作用を有するレンズ部２１１ａを含み、レンズ部は撮影レンズの光軸Ｌと同じレンズ光軸を有している。また、レンズ部２１１ａは視野マスク２１０の開口部２１０ａと対応している。   Reference numeral 210 denotes a field mask, which has a rectangular opening 210a at the center. The field mask 210 is disposed in the vicinity of a position equivalent to the planned imaging plane of the photographing lens 201 and the imaging plane of the imaging element unit 204. A field lens 211 is disposed behind the field mask 210. The field lens 211 includes a lens portion 211a having an optical action, and the lens portion has the same lens optical axis as the optical axis L of the photographing lens. The lens portion 211 a corresponds to the opening 210 a of the field mask 210.

２１２は焦点検出に不要な赤外波長成分を除去する赤外カットフィルタである。赤外カットフィルタ２１２は、請求項中の光学部材と対応する。２１３は、複数の開口部を有する絞りで、２１４は絞り２１３の複数の開口部に対応するレンズ部を備える２次結像レンズユニット（結像レンズユニット）である。この２次結像レンズユニット２１４は対物レンズ２０１によって結像された予定結像面上の物体像をその後方に配置された受光素子２１６の受光素子列上に再結像する。受光素子２１６は、請求項中の光電変換素子と対応する。焦点検出装置内に入り、受光素子に到達する光束は、絞り２１３近傍で最も細くなる。そのため、赤外カットフィルタ２１２は、絞り近傍に配置することによって、必要な面積を最小化することができ、小型化、低コスト化を実現することができる。   An infrared cut filter 212 removes an infrared wavelength component unnecessary for focus detection. The infrared cut filter 212 corresponds to the optical member in the claims. Reference numeral 213 denotes a stop having a plurality of openings, and reference numeral 214 denotes a secondary image forming lens unit (image forming lens unit) including lens portions corresponding to the plurality of openings of the stop 213. The secondary imaging lens unit 214 re-images the object image on the planned imaging surface imaged by the objective lens 201 on the light receiving element array of the light receiving elements 216 arranged behind the object image. The light receiving element 216 corresponds to the photoelectric conversion element in the claims. The light beam that enters the focus detection device and reaches the light receiving element is the thinnest in the vicinity of the stop 213. Therefore, by arranging the infrared cut filter 212 in the vicinity of the stop, the required area can be minimized, and downsizing and cost reduction can be realized.

図３〜図５は、図２における斜視図中の各部材の平面図で、図３は絞り２１３を視野マスク２１０側から見た平面図、図４（Ａ）は２次結像レンズユニット２１４の光学有効部の入射面側を見た平面図、図４（Ｂ）は２次結像レンズユニット２１４の光学有効部の射出面側を見た平面図、図５は受光素子２１６を視野マスク２１０側から見た平面図それぞれ示している。   3 to 5 are plan views of each member in the perspective view of FIG. 2, FIG. 3 is a plan view of the diaphragm 213 viewed from the field mask 210 side, and FIG. 4A is the secondary imaging lens unit 214. FIG. 4B is a plan view of the optically effective portion of the secondary imaging lens unit 214 viewed from the exit surface side, and FIG. 5 is a field mask of the light receiving element 216. A plan view seen from the 210 side is shown.

図３において、絞り２１３は中央部に２組の対の開口部２１３ａ−１と２１３ａ−２、２１３ａ−３と２１３ａ−４を有する。   In FIG. 3, the diaphragm 213 has two pairs of openings 213a-1 and 213a-2, 213a-3 and 213a-4 at the center.

図４（Ａ）において、２次結像レンズユニット２１４の入射面側には図３の絞り開口部に対応するプリズム部が形成されている。したがって、絞り２１３と同様に、中央部には２組の対のプリズム部２１４ａ−１と２１４ａ−２、２１４ａ−３と２１４ａ−４が形成される。   In FIG. 4A, a prism portion corresponding to the aperture of FIG. 3 is formed on the incident surface side of the secondary imaging lens unit 214. Accordingly, like the diaphragm 213, two pairs of prism portions 214a-1 and 214a-2 and 214a-3 and 214a-4 are formed in the center portion.

図４（Ｂ）において、２次結像レンズユニット２１３の射出面側には図４（Ａ）のプリズム部に対応して球面からなるレンズ部が形成されている。同様に、中央部には２組の対のレンズ部２１５ａ−１と２１５ａ−２、２１５ａ−３と２１５ａ−４が形成される。   In FIG. 4B, a spherical lens portion is formed on the exit surface side of the secondary imaging lens unit 213 corresponding to the prism portion of FIG. Similarly, two pairs of lens portions 215a-1 and 215a-2, 215a-3 and 215a-4 are formed in the central portion.

図５において、受光素子２１６には図４（Ｂ）のレンズ部に対応した受光素子列が形成されている。中央部には２組の対の受光素子列群２１６ａｖ１と２１６ａｖ２、２１６ａｈ１と２１６ａｈ２が形成される。受光素子列群２１６ａは、受光素子列群２１６ａｖ１、２１６ａｖ２、２１６ａｈ１、２１６ａｈ２を総括するものとする。図５（Ａ）において、２１７ａｖ１、２１７ａｖ２、２１７ａｈ１、２１７ａｈ２は、視野マスク２１０の開口２１０ａによって形成される光学像である。絞り２１３の開口部２１３ａ−１と２１３ａ−２によって、光学像２１７ａｖ１と２１７ａｖ２が形成され、開口部２１３ａ−３と２１３ａ−４によって、光学像２１７ａｈ１と２１７ａｈ２が形成される。光学像２１７ａは、光学像２１７ａｖ１、２１７ａｖ２、２１７ａｈ１、２１７ａｈ２を、総括するものとする。   In FIG. 5, a light receiving element array corresponding to the lens portion in FIG. 4B is formed on the light receiving element 216. Two pairs of light receiving element array groups 216av1 and 216av2, 216ah1 and 216ah2 are formed in the central portion. The light receiving element array group 216a is a generalization of the light receiving element array groups 216av1, 216av2, 216ah1, 216ah2. In FIG. 5A, 217 av 1, 217 av 2, 217 ah 1, and 217 ah 2 are optical images formed by the opening 210 a of the field mask 210. Optical images 217av1 and 217av2 are formed by the openings 213a-1 and 213a-2 of the stop 213, and optical images 217ah1 and 217ah2 are formed by the openings 213a-3 and 213a-4. The optical image 217a summarizes the optical images 217av1, 217av2, 217ah1, 217ah2.

光学像２１７ａｖ１、２１７ａｖ２の内側には、受光素子列群２１６ａｖ１、２１６ａｖ２の少なくとも一部が配され、光学像２１７ａｈ１、２１７ａｈ２の内側には、受光素子列群２１６ａｈ１、２１６ａｈ２の少なくとも一部が配される。受光素子列群２１６ａｖ１、２１６ａｖ２は、３対の受光素子列から構成されており、受光素子列群２１６ａｈ１、２１６ａｈ２も、３対の受光素子列から構成されている。これらの受光素子列群の詳細を、図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）では、わかりやすさのために、受光素子列を模式的にデフォルメして示している。受光素子列群２１６ａｖ１は、受光素子列２１６ａｖ１−１〜２１６ａｖ１−３で構成され、受光素子列群２１６ａｖ２は、受光素子列２１６ａｖ２−１〜２１６ａｖ２−３で構成される。同様に、受光素子列群２１６ａｈ１は、受光素子列２１６ａｈ１−１〜２１６ａｈ１−３で構成され、受光素子列群２１６ａｈ２は、受光素子列２１６ａｈ２−１〜２１６ａｈ２−３で構成される。各々の受光素子列は、複数の画素により構成され、各画素の出力を信号として取り出すことにより、光学像を電気信号として取り出すことができる。   At least a part of the light receiving element array groups 216av1 and 216av2 is arranged inside the optical images 217av1 and 217av2, and at least a part of the light receiving element array groups 216ah1 and 216ah2 is arranged inside the optical images 217ah1 and 217ah2. . The light receiving element array groups 216av1 and 216av2 are composed of three pairs of light receiving element arrays, and the light receiving element array groups 216ah1 and 216ah2 are also composed of three pairs of light receiving element arrays. Details of these light receiving element array groups are shown in FIG. In FIG. 5B, for easy understanding, the light receiving element array is schematically deformed. The light receiving element array group 216av1 includes light receiving element arrays 216av1-1 to 216av1-3, and the light receiving element array group 216av2 includes light receiving element arrays 216av2-1 to 216av2-3. Similarly, the light receiving element array group 216ah1 includes light receiving element arrays 216ah1-1 to 216ah1-3, and the light receiving element array group 216ah2 includes light receiving element arrays 216ah2-1 to 216ah2-3. Each light receiving element array is composed of a plurality of pixels, and an optical image can be extracted as an electrical signal by extracting the output of each pixel as a signal.

また、受光素子２１６の表面上で、受光素子列以外の範囲は、光の反射を抑制するためにカラーフィルタを備えている。カラーフィルタ部２１８は、図５（Ｂ）で、斜線部であらわされている。光学像２１７ａは、受光素子列群２１６ａとカラーフィルタ部２１８の両方に形成されるため、受光素子列群とカラーフィルタ部それぞれで、光が反射し焦点検出結果に影響を与える迷光の発生起点となる。本実施例では、受光素子列２１６ａに比べ、カラーフィルタ部２１７ａは、受光素子列２１６ａが感度を有する波長領域で、低反射率で構成している。受光素子列群２１６ａは、請求項中の高反射率部と対応する。また、カラーフィルタ部２１８は、請求項中の低反射率部と対応する。   In addition, on the surface of the light receiving element 216, a range other than the light receiving element array is provided with a color filter in order to suppress light reflection. The color filter portion 218 is represented by a hatched portion in FIG. Since the optical image 217a is formed on both the light receiving element array group 216a and the color filter section 218, stray light is generated at the light receiving element array group and the color filter section so that the reflected light affects the focus detection result. Become. In this embodiment, compared with the light receiving element array 216a, the color filter portion 217a is configured with a low reflectance in a wavelength region in which the light receiving element array 216a has sensitivity. The light receiving element array group 216a corresponds to the high reflectance part in the claims. The color filter portion 218 corresponds to the low reflectance portion in the claims.

以上説明したような構成の焦点検出装置において、撮影レンズ２０１の予定結像面に対するデフォーカスに伴い、対の光学像が互いに近づくかあるいは遠ざかる方向に移動する。   In the focus detection apparatus having the above-described configuration, the pair of optical images move toward or away from each other with the defocusing of the photographing lens 201 with respect to the planned imaging plane.

例えば、対の光学像２１７ａｖ１と２１７ａｖ２内部の光学像は上下方向に移動し、図５に示すように受光素子列を上下方向に並べることによって、この移動を検出する。すなわち、この光学像に関する光量分布を受光素子列群２１６ａｖ１と２１６ａｖ２の出力に基づいて検出し、周知の相関演算手段を用いて演算することで、撮影レンズ２０１に伴う対の光学像間隔の合焦時に対する変化量を求める。   For example, the optical images inside the pair of optical images 217av1 and 217av2 move in the vertical direction, and this movement is detected by arranging the light receiving element rows in the vertical direction as shown in FIG. That is, the light amount distribution relating to this optical image is detected based on the outputs of the light receiving element array groups 216av1 and 216av2, and is calculated using a well-known correlation calculating means, thereby focusing the pair of optical image intervals associated with the photographing lens 201. Find the amount of change over time.

対の光学像間隔の変化量を知ることができれば、この変化量と撮影レンズ２０１のデフォーカス量の関係をあらかじめ変化量を変数とした多項式などで近似しておくことで、撮影レンズ２０１のデフォーカス量を予測することができ、撮影レンズ２０１の焦点検出を行うことが可能となる。なお、受光素子列群２１６ａｈ１と２１６ａｈ２の場合は、上記説明の上下方向が左右方向に変わるのみで、基本的な作用は同様である。   If the change amount of the pair of optical image intervals can be known, the relationship between the change amount and the defocus amount of the photographing lens 201 is approximated in advance by a polynomial having the change amount as a variable. The focus amount can be predicted, and the focus of the photographic lens 201 can be detected. In the case of the light receiving element array groups 216ah1 and 216ah2, the basic operation is the same except that the vertical direction described above is changed to the horizontal direction.

焦点検出装置内で、迷光が発生し、受光素子列に迷光が到達すると、受光素子で検出される対の光学像の信号に変化が生じる。一般に、迷光は、対の光学像に対して同じ位置に発生するとは限らず、対の光学像のそれぞれに異なる場所、異なる強度で発生する。そのため、対の光学像の信号に不一致が生じ、上述の光学像の間隔を算出する際に、誤差を生じる。その誤差が、迷光が焦点検出結果に影響を与える原因である。   When stray light is generated in the focus detection apparatus and the stray light reaches the light receiving element array, a change occurs in the signal of the paired optical image detected by the light receiving element. In general, stray light is not necessarily generated at the same position with respect to a pair of optical images, but is generated at different locations and at different intensities in each of the pair of optical images. Therefore, a mismatch occurs in the signals of the pair of optical images, and an error occurs when calculating the above-described optical image interval. The error is a cause of stray light affecting the focus detection result.

対の受光素子列群２１６ａｖ１と２１６ａｖ２は上下方向に受光素子が並んでいるため上下方向にコントラスト成分を有する被写体の焦点検出に適し、一方、受光素子列群２１６ａｈ１と２１６ａｈ２は左右方向に受光素子が並んでいるため左右方向にコントラスト成分を有する被写体の焦点検出に適している。そして、両者を合わせると被写体のコントラスト成分方向に左右されない、いわゆるクロス型の焦点検出を行うこととなる。   The pair of light receiving element array groups 216av1 and 216av2 are suitable for focus detection of a subject having a contrast component in the vertical direction because the light receiving elements are arranged in the vertical direction, while the light receiving element array groups 216ah1 and 216ah2 have the light receiving elements in the horizontal direction. Since they are arranged side by side, they are suitable for focus detection of a subject having a contrast component in the left-right direction. When both are combined, so-called cross-type focus detection is performed that is not affected by the direction of the contrast component of the subject.

図６は、受光素子２１６の各受光素子列を視野マスク２１０上に逆投影した図である。なお、視野マスクは撮影レンズ２０１の予定結像面付近に配置されるので、図６は予定結像面と考えても問題ない。図において、視野マスク２１０よりひと回り大きな点線で示す長方形３００は撮影レンズ２０１による撮影範囲で、視野マスク開口部２１０ａ内には、十字形で示される受光素子列の逆投影像３０１ａｖ１、３０１ａｖ２、３０１ａｈ１、３０１ａｈ２が形成されている。対の受光素子列は予定結像面上では一致するため重ねて表示されている。そして、逆投影像３０１ａｖ１、３０１ａｖ２、３０１ａｈ１、３０１ａｈ２は受光素子列であるため、この領域において被写体の光量分布を検出することができる。すなわち、これら逆投影像がいわゆるクロス型の焦点検出領域となる。本実施例では焦点検出領域が図６のように撮影範囲３００内にの縦に３点、横に３点の計９点の交点を持つように配置されている。これらの交点を撮影者が使用する測距位置として使用することにより、９点のクロス型焦点検出領域を備えた焦点検出装置となり、この焦点検出領域にかかる被写体の焦点検出を行うことができる。そして、クロス型の焦点検出領域は、その広がり方向が直交する２方向であるため、被写体のコントラスト成分方向に左右されず、ほとんどの被写体での焦点検出を可能とする。   FIG. 6 is a diagram in which each light receiving element row of the light receiving element 216 is back-projected on the field mask 210. Since the field mask is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographic lens 201, there is no problem even if FIG. 6 is considered as the planned imaging plane. In the figure, a rectangle 300 indicated by a dotted line that is slightly larger than the field mask 210 is a photographing range by the photographing lens 201, and in the field mask opening 210a, back-projected images 301av1, 301av2, 301ah1, light receiving element rows indicated by crosses, 301ah2 is formed. Since the pair of light receiving element arrays coincide on the planned imaging plane, they are displayed in an overlapping manner. Since the back-projected images 301av1, 301av2, 301ah1, and 301ah2 are light receiving element arrays, the light amount distribution of the subject can be detected in this region. That is, these back-projected images become a so-called cross-type focus detection region. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the focus detection area is arranged so as to have a total of nine points of intersection of three points vertically and three points horizontally within the imaging range 300. By using these intersections as ranging positions used by the photographer, a focus detection device having nine cross-type focus detection areas can be obtained, and the focus detection of the subject in the focus detection areas can be performed. The cross-type focus detection area has two directions in which the spreading directions are orthogonal to each other, so that focus detection can be performed on most subjects regardless of the contrast component direction of the subject.

次に、図７を用いて、本発明の焦点検出装置の迷光が焦点検出結果に与える影響を軽減する構成について説明する。   Next, a configuration for reducing the influence of stray light on the focus detection result of the focus detection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

図７は、本発明の焦点検出装置２０８の側面図で、図２のＸ軸方向から観察した場合の赤外カットフィルタ２１２から受光素子２１６までを示している。図２と同じ構成に関しては、同じ添え字を付して示している。   FIG. 7 is a side view of the focus detection apparatus 208 of the present invention, and shows from the infrared cut filter 212 to the light receiving element 216 when observed from the X-axis direction of FIG. The same components as those in FIG. 2 are shown with the same subscripts.

図７に示すように、本発明では、赤外カットフィルタ２１２が受光素子２１６に対して、Ｘ軸、Ｙ軸に関して傾いている。赤外カットフィルタ２１２を、傾けたことにより得られる効用について説明する。矢印４０１は、視野マスクの開口２１０ａを通過した光束で、焦点検出に用いる光束で、光学像２１７ａｖ２を形成する光束の代表的な光線を、光の進行方向と合わせて示している。矢印４０１の光線は、光学像２１７ａｖ２の略中央に到達する光線の経路を示しており、図７中の座標軸でベクトル成分を表記すると、Ｘ軸成分を持たない。上述した通り、受光素子２１６上の受光素子群２１６ａｖ２の表面では、一定量の光が反射し、矢印４０２の方向に進む。受光素子２１６の表面の法線ベクトルもＸ軸成分を持たないため、矢印４０２のベクトル成分もＸ軸成分を持たない。   As shown in FIG. 7, in the present invention, the infrared cut filter 212 is inclined with respect to the light receiving element 216 with respect to the X axis and the Y axis. The effect obtained by tilting the infrared cut filter 212 will be described. An arrow 401 is a light beam that has passed through the opening 210a of the field mask and is used for focus detection, and represents a typical light beam of the light beam that forms the optical image 217av2, together with the traveling direction of the light. A light beam indicated by an arrow 401 indicates a path of a light beam that reaches substantially the center of the optical image 217av2, and when a vector component is expressed with the coordinate axes in FIG. 7, it does not have an X-axis component. As described above, a certain amount of light is reflected on the surface of the light receiving element group 216av2 on the light receiving element 216 and proceeds in the direction of the arrow 402. Since the normal vector on the surface of the light receiving element 216 also has no X-axis component, the vector component of the arrow 402 also has no X-axis component.

光線は、再度、２次結像レンズユニット２１４、絞り２１３を通過し、赤外カットフィルタ２１２の表面で、光束の一部が反射する。赤外カットフィルタ２１２の表面は、受光素子２１６に対してＹ軸中心に回転しているため、赤外カットフィルタ２１２の表面の反射光は、図７中の座標軸でＸ軸方向のベクトル成分をもつ。矢印４０３は、赤外カットフィルタ２１２の表面の反射光の方向を示し、再度受光素子２１６に迷光として到達することを示す。矢印４０３の光線の到達位置は、矢印４０１の光線の到達位置に対して、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にもずれた位置に到達する。矢印４０３の迷光の受光素子２１６上の到達位置のＸ軸方向のずれ量は、赤外カットフィルタの傾き角度により制御することができる。本発明では、赤外カットフィルタ２１２を２軸に傾けることにより、受光素子２１６上で、反射率が比較的高い受光素子群２１６ａの表面で反射され発生する迷光が、赤外カットフィルタ２１２で反射し再度受光素子上に到達した際に、受光素子群以外の箇所に到達させる。これにより、迷光による焦点検出結果への影響を軽減させる。   The light beam again passes through the secondary imaging lens unit 214 and the diaphragm 213, and a part of the light beam is reflected by the surface of the infrared cut filter 212. Since the surface of the infrared cut filter 212 is rotated about the Y axis with respect to the light receiving element 216, the reflected light of the surface of the infrared cut filter 212 has a vector component in the X axis direction along the coordinate axis in FIG. Have. An arrow 403 indicates the direction of the reflected light on the surface of the infrared cut filter 212 and indicates that the light reaches the light receiving element 216 again as stray light. The arrival position of the light beam indicated by the arrow 403 reaches a position that is shifted in both the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the arrival position of the light beam indicated by the arrow 401. The amount of deviation of the arrival position of stray light on the light receiving element 216 in the arrow 403 in the X-axis direction can be controlled by the inclination angle of the infrared cut filter. In the present invention, stray light that is reflected on the surface of the light receiving element group 216 a having a relatively high reflectance on the light receiving element 216 is reflected by the infrared cut filter 212 by tilting the infrared cut filter 212 about two axes. Then, when the light reaches the light receiving element again, it reaches a place other than the light receiving element group. Thereby, the influence of the stray light on the focus detection result is reduced.

図８には、受光素子群の反射により発生した迷光が、再度受光素子に到達する位置を示している。図８は、図５（Ｂ）に重ね合わせて書かれており、同じ構成については、同じ添え字を用いている。   FIG. 8 shows a position where stray light generated by reflection of the light receiving element group reaches the light receiving element again. FIG. 8 is overlaid on FIG. 5B, and the same suffix is used for the same configuration.

迷光領域４０４ａｖ１−１、４０４ａｖ１−２、４０４ａｖ１−３は、それぞれ受光素子列２１６ａｖ１−１、２１６ａｖ１−２、２１６ａｖ１−３の表面で反射し発生した迷光が、赤外カットフィルタ２１２に反射して、再度受光素子２１６上に到達する範囲を示している。上述した通り赤外カットフィルタ２１２が２軸に傾けられているため、図８中で、Ｘ軸正方向、Ｙ軸負方向に、迷光の到達位置は、受光素子列位置に対してずれている。受光素子列２１６ａｖ１−１、２１６ａｖ１−２で発生した迷光は、迷光領域４０４ａｖ１−１、４０４ａｖ１−２の範囲に到達する。このことは同時に、受光素子列２１６ａｖ１−１、２１６ａｖ１−２の間のカラーフィルタ部２１８で発生する迷光は、迷光領域４０４ａｖ１−１、４０４ａｖ１−２の間、すなわち受光素子列２１６ａｖ１−２近傍に到達することを意味する。図５（Ｂ）で説明した通り、本発明の受光素子２１６の表面は、受光素子群以外の領域にカラーフィルタが施されており、受光素子群の表面より低反射率の特性を有している。そのため、上述のように高反射率である受光素子列で発生した迷光が、受光素子に到達することなく、低反射率であるカラーフィルタ部２１８で発生した迷光が受光素子列に到達するように構成することにより、迷光の焦点検出への影響を軽減することができる。受光素子群２１６ａｖ２で発生する迷光についても同様である。   The stray light regions 404av1-1, 404av1-2, and 404av1-3 are reflected by the infrared cut filter 212 when stray light generated by reflection on the surfaces of the light receiving element arrays 216av1-1, 216av1-2, and 216av1-3, respectively. The range reaching the light receiving element 216 again is shown. As described above, since the infrared cut filter 212 is tilted in two axes, the arrival position of stray light is shifted with respect to the light receiving element array position in the X axis positive direction and the Y axis negative direction in FIG. . The stray light generated in the light receiving element arrays 216av1-1 and 216av1-2 reaches the range of the stray light regions 404av1-1 and 404av1-2. At the same time, stray light generated in the color filter unit 218 between the light receiving element arrays 216av1-1 and 216av1-2 reaches between the stray light areas 404av1-1 and 404av1-2, that is, in the vicinity of the light receiving element array 216av1-2. It means to do. As described with reference to FIG. 5B, the surface of the light receiving element 216 of the present invention is color-filtered in a region other than the light receiving element group, and has a lower reflectance than the surface of the light receiving element group. Yes. Therefore, stray light generated in the light receiving element array having a high reflectance as described above does not reach the light receiving element, but stray light generated in the color filter unit 218 having a low reflectance reaches the light receiving element array. By configuring, the influence of stray light on focus detection can be reduced. The same applies to the stray light generated in the light receiving element group 216av2.

また、対の光学素子列群２１６ａｈ１、２１６ａｈ２についても同様に、迷光領域４０４ａｈ１−１〜４０４ａｈ１−３、４０４ａｈ２−１〜４０４ａｈ２−３が、受光素子列の範囲外となるように赤外カットフィルタ２１２のＸ軸中心に傾けることにより、迷光の焦点検出への影響を軽減することができる。   Similarly, for the pair of optical element rows 216ah1 and 216ah2, the infrared cut filter 212 is set such that the stray light regions 404ah1-1 to 404ah1-3 and 404ah2-1 to 404ah2-3 are outside the range of the light receiving element rows. By tilting to the X axis center, the influence of stray light on focus detection can be reduced.

上述した通り、受光素子列群以外の領域にカラーフィルタを施し、低反射率の特性を持たせ、赤外カットフィルタ２１２の傾きを設定することにより、比較的高反射率の受光素子列上で発生する迷光が、再び受光素子に到達することを回避することができる。それにより、迷光による焦点検出誤差を軽減することができ、高精度な焦点検出を実現することができる。   As described above, a color filter is applied to a region other than the light receiving element array group so as to have a low reflectivity characteristic, and by setting the inclination of the infrared cut filter 212, the light receiving element array having a relatively high reflectivity is set. It is possible to prevent the generated stray light from reaching the light receiving element again. Thereby, focus detection errors due to stray light can be reduced, and highly accurate focus detection can be realized.

また、本実施例では、赤外カットフィルタ２１２を２軸に傾けることにより、垂直方向に対の受光素子列群２１６ａｖ１、２１６ａｖ２で発生する迷光も、水平方向の対の受光素子列群２１６ａｈ１、２１６ａｈ２で発生する迷光も、同時にその影響を軽減することができる。   Further, in the present embodiment, by tilting the infrared cut filter 212 about two axes, stray light generated in the pair of light receiving element array groups 216av1 and 216av2 in the vertical direction also becomes a pair of light receiving element array groups 216ah1 and 216ah2 in the horizontal direction. The stray light generated in can also be reduced at the same time.

従来より、赤外カットフィルタ２１２を傾けることにより、受光素子上で反射し発生する迷光を対策する方法が開示されていた。しかし、迷光領域（例えば、４０４ａｖ１−１〜３）の全域を、受光素子列群（例えば、２１６ａｖ１）の範囲外に到達するように構成していたため、赤外カットフィルタ２１２を大きく傾ける必要があった。また、本実施例のように、垂直方向、水平方向の両方の焦点検出領域を持つ焦点検出装置では、迷光領域を、受光素子列の領域から大きくずれるように赤外カットフィルタ２１２の傾きを設定すると、他の受光素子列に迷光領域が重なる恐れがある。例えば、受光素子列群２１６ａｖ１で発生した迷光が、図８中で大きくＸ軸方向にずれて、再度受光素子２１６上に到達すると、受光素子列群２１６ａｈ１に到達してしまい、水平方向の焦点検出領域の焦点検出結果に影響を与えてしまう。本発明では、受光素子２１６上に高反射率部と低反射率部を設けているため、赤外カットフィルタ２１２をより小さい傾き角度で配置することにより、迷光の影響を回避することができる。   Conventionally, a method for preventing stray light reflected and generated on a light receiving element by tilting the infrared cut filter 212 has been disclosed. However, since the entire stray light region (for example, 404av1-1 to 404av) is configured to reach outside the range of the light receiving element array group (for example, 216av1), the infrared cut filter 212 needs to be greatly inclined. It was. In addition, in the focus detection apparatus having both vertical and horizontal focus detection areas as in the present embodiment, the inclination of the infrared cut filter 212 is set so that the stray light area is greatly deviated from the area of the light receiving element array. As a result, the stray light region may overlap another light receiving element array. For example, when stray light generated in the light receiving element array group 216av1 largely deviates in the X-axis direction in FIG. 8 and reaches the light receiving element 216 again, it reaches the light receiving element array group 216ah1 and detects the focus in the horizontal direction. This will affect the focus detection result of the area. In the present invention, since the high reflectance portion and the low reflectance portion are provided on the light receiving element 216, the influence of stray light can be avoided by arranging the infrared cut filter 212 at a smaller inclination angle.

また、本実施例では、例えば受光素子列２１６ａｖ１−１で発生した迷光が、受光素子列２１６ａｖ１−１と受光素子列２１６ａｖ１−２の間に到達するように構成されている。このように、受光素子列領域と、そこで発生する迷光の到達領域を概ね隣接させることにより、赤外カットフィルタ２１２の傾き角度を、最小にすることができ、焦点検出装置内で、大きなスペースを必要とすることなく、赤外カットフィルタ２１２を配置することができる。   Further, in this embodiment, for example, stray light generated in the light receiving element array 216av1-1 is configured to reach between the light receiving element array 216av1-1 and the light receiving element array 216av1-2. In this way, by making the light receiving element array region and the arrival region of the stray light generated there substantially adjacent, the inclination angle of the infrared cut filter 212 can be minimized, and a large space is required in the focus detection device. The infrared cut filter 212 can be arranged without need.

また、上述の説明では、受光素子２１６で反射し発生した迷光は、赤外カットフィルタ２１２の傾きにより、再度受光素子２１６に到達する光束の範囲を制御するものとしたが、これに限らない。２次結像レンズユニット２１３をはじめとする他の光学部品も同様に傾きを設定することにより、同様の効果を得ることができる。   In the above description, stray light reflected and generated by the light receiving element 216 controls the range of the light beam that reaches the light receiving element 216 again by the inclination of the infrared cut filter 212, but the present invention is not limited to this. Other optical components including the secondary imaging lens unit 213 can obtain the same effect by setting the tilt in the same manner.

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。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

２００ 一眼レフカメラ本体
２０８ 焦点検出装置
２１２ 赤外カットフィルタ
２１６ 受光素子
２１６ａｖ１、２１６ａｖ２、２１６ａｈ１、２１６ａｈ２ 受光素子列群
２１８ カラーフィルタ部
200 SLR camera body 208 Focus detection device 212 Infrared cut filter 216 Light receiving element 216av1, 216av2, 216ah1, 216ah2 Light receiving element row group 218 Color filter unit

Claims (3)

撮像レンズを通過した光束を分割し、分割された光束により形成される複数の光学像の相対的な位置関係に応じて、焦点状態を検出する焦点検出装置であって、
前記光束を受光し電気信号に変換する光電変換素子と
前記光電変換素子の表面上で、第１の反射率を有し、前記光束を受光する高反射率部と
前記光電変換素子の表面上で前記光学像の領域内に配され、前記第１の反射率より低い第２の反射率を有する低反射率部と
前記光束を透過し、前記光電変換素子と非平行に配置される光学部材とを有し、
前記低反射率部で反射した迷光の少なくとも一部は、前記光学部材に反射した後、前記高反射率部に到達することを特徴とする焦点検出装置。 A focus detection device that divides a light beam that has passed through an imaging lens and detects a focus state according to a relative positional relationship between a plurality of optical images formed by the divided light beam,
On the surface of the photoelectric conversion element that receives the luminous flux and converts it into an electrical signal, and on the surface of the photoelectric conversion element, has a first reflectance, and on the surface of the photoelectric conversion element that has the first reflectance and receives the luminous flux A low reflectance part having a second reflectance lower than the first reflectance, and an optical member that transmits the light flux and is disposed non-parallel to the photoelectric conversion element; Have
At least a part of the stray light reflected by the low reflectance part is reflected by the optical member and then reaches the high reflectance part. 前記光束の分割は、前記光電変換素子上で各々が直交した第１、第２の方向に行われ、前記光学部材は、前記第１の方向、第２の方向いずれにも回転していることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。 The beam splitting is performed on the photoelectric conversion element in first and second directions orthogonal to each other, and the optical member rotates in both the first direction and the second direction. The focus detection apparatus according to claim 1. 前記高反射率部と前記低反射率部は、前記光束の分割方向と直交方向に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the high reflectivity part and the low reflectivity part are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the light beam splitting direction.

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