JP3177994B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明はカメラ等の焦点検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一眼レフレックスカメラにお
ける焦点検出方式として位相差検出方式が知られてい
る。図２０によってこの方式を説明する。撮影レンズ２
１の領域２１ａを透過して入射した光束は視野マスク３
１、フィールドレンズ３２、絞り開口部３３ａおよび再
結像レンズ３４を通り光電変換素子アレイ４１ａ上に結
像する。同様に撮影レンズ２１の領域２１ｂを透過して
入射した光束は視野マスク３１、フィールドレンズ３
２、絞り開口部３３ｂおよび再結像レンズ３５を通り光
電変換素子アレイ４１ｂ上に結像する。

【０００３】ここで、撮影レンズ２１が予定焦点面より
も前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態におい
ては、光電変換素子アレイ４１ａ，４１ｂ上に結像した
一対の被写体像は互いに近づき、逆に、予定焦点面より
後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態ではそ
れらは互いに遠ざかる。撮影レンズ２１が被写体の鮮鋭
像を予定焦点面上に結ぶいわゆる合焦時には、光電変換
素子アレイ４１ａ，４１ｂ上の被写体像は相対的に一致
する。従って、この一対の被写体像を光電変換素子アレ
イ４１ａ，４１ｂで光電変換して電気信号に変え、さら
に、不図示のマイクロコンピュ−タでこれらの信号を演
算処理して一対の被写体像の相対位置を求めると、これ
によって撮影レンズ２１の焦点調節状態、ここでは合焦
状態からのずれ量とそのずれ方向（以後、デフォーカス
量ＤＦと呼ぶ）が得られる。

【０００４】従来のこの種の装置では図２１に示すよう
に、焦点検出面５０上で、撮影レンズの光軸ＬＸと交わ
る位置（ロ）を中心とする±２〜±３mm程度の領域
（イ）〜（ハ）を焦点検出領域として、この範囲の像を
一対の再結像レンズ３４，３５によりＩＣ基板４１上の
光電変換素子アレイ４１ａ，４１ｂ上に結び、両光電変
換素子アレイ４１ａ，４１ｂの画像出力から相対的像ず
れ量を検知して焦点検出を行なう。

【０００５】ところで一眼レフカメラの焦点検出装置で
は、Ｆ５.６前後の開放Ｆ値をもつ交換レンズに対して
も焦点検出光学系にケラレが生じないようにする必要が
ある。Ｆ５.６の撮影レンズの射出瞳位置は、多くの場
合、ハッチングで示す５０mm〜２００mm程度の範囲のど
こかにあることが多く、射出瞳位置がこの程度の範囲に
あるＦ５.６レンズでケラレが生じないためには、検出
光束の広がりαをＦ７前後にする必要がある。

【０００６】さらにフィ−ルドレンズ３２により再結像
レンズ３４，３５の開口を射出瞳位置１００mm前後（図
中Ｌ１の範囲）に投影するようにすれば、光軸から像高
２〜３mmの点（イ），（ハ）を通る光束（破線）につい
ても、射出瞳位置が５０mm〜２００mmのＦ５.６レンズ
に対してケラレなしに焦点検出が可能である。この様な
構成をとることにより、従来の焦点検出装置において
は、像高さ３mm程度の範囲についてケラレなしに焦点検
出が可能であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで光軸中心から
３〜４mm以上離れた位置（ニ），（ホ），（ヘ）を焦点
検出領域にして焦点検出を行ないたいという要求があ
る。そこで、例えば像高７mmの点（ホ）を中心とする
（ニ），（ホ），（ヘ）を焦点検出領域とするように再
結像レンズ６１ａ，６１ｂとＩＣ基板７１とを図２１の
ように配置する。ここで、この焦点検出光学系を、再結
像レンズ６１ａ，６１ｂの開口がフィ−ルドレンズ３２
によりほぼ射出瞳位置１００mmの所に共役像を作るよう
に構成するものとする。この場合、図から明らかなごと
く、焦点検出領域（ニ），（ホ），（ヘ）に対してＦ
５.６の撮影レンズを使用してもケラレが生じないの
は、撮影レンズの射出瞳位置が１００mm前後のＬ１の範
囲に入っている場合だけである。したがって、使用でき
る交換レンズが制約を受け、実用上問題が多い。

【０００８】本発明の目的は、撮影レンズの光軸から離
れた位置を焦点検出領域の中心とした場合でも各種の射
出瞳位置をもつ撮影レンズに対して正確に焦点検出を行
ない得る焦点検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図２に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、所定面上に配置された複数対
の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、Ｓｅと
Ｓｆと、撮影レンズ１を通過した被写体像の光束を複数
対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、Ｓｅ
とＳｆとに再結像する一対の再結像レンズＬａ，Ｌｂ
と、撮影レンズ１の予定焦点面近傍に配置され、一対の
再結像レンズＬａ，Ｌｂに撮影レンズ１の光束を導く複
数のフィールドレンズＦａ，Ｆｃ，Ｆｅとを有し、複数
のフィールドレンズＦａ，Ｆｃ，Ｆｅのそれぞれは、撮
影レンズ１の異なる射出瞳位置上Ｐｏａ，Ｐｏｃ，Ｐｏ
ｅに一対の再結像レンズＬａ，Ｌｂの瞳開口Ｎａ，Ｎｂ
の共役像をそれぞれ結ぶ光学性能を有することを特徴と
する。 （２）請求項２の発明は、請求項１の焦点検出装置にお
いて、複数対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、Ｓｃと
Ｓｄ、ＳｅとＳｆのうちの一対を選択する選択手段ＣＵ
をさらに有し、選択手段ＣＵは、撮影レンズ１の射出瞳
位置の情報に基づいて複数対の光電変換素子アレイＳａ
とＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆのうちの一対を選択す
ることを特徴とする。一実施例を示す図１および図１９
に対応づけて本発明を説明する。 （３）請求項３の発明は、撮影レンズ１の光軸外の所定
領域内に互いに近接して設定された複数の焦点検出領域
に対してそれぞれ各一対設けられた複数対の光電変換素
子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆと、撮影
レンズ１を通過した被写体像の光束を複数対の光電変換
素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆに再結
像する再結像レンズＬと、撮影レンズ１の予定焦点面近
傍に配置され、再結像レンズＬに撮影レンズ１の光束を
導くフィールドレンズＦとを有し、前記複数対の光電変
換素子アレイの各対は瞳分割方向とは直交する方向に並
んでいる焦点検出装置に適用され、撮影レンズ１の射出
瞳位置の情報を発生する情報発生手段ＥＰＯと、射出瞳
位置の情報に基づいて、複数対の光電変換素子アレイＳ
ａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆのなかから正常に機
能する一対の光電変換素子アレイを選択し、選択された
一対の光電変換素子アレイからの出力信号に基づいて焦
点検出情報を演算して撮影レンズ１を制御する制御信号
を出力する制御手段ＣＵとを備えることを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、請求項３に記載の焦点検出装
置において、再結像レンズＬとフィールドレンズＦは、
複数対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、
ＳｅとＳｆとの各対に対応するレンズ部ＬａとＬｂ、Ｌ
ｃとＬｄ、ＬｅとＬｆおよびＦａ，Ｆｃ，Ｆｅをそれぞ
れ備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】（１）請求項１の発明 複数のフィールドレンズＦａ，Ｆｃ，Ｆｅはそれぞれ光
学性能が異なるので、撮影レンズ１の異なる射出瞳位置
上Ｐｏａ，Ｐｏｃ，Ｐｏｅに、一対の再結像レンズＬ
ａ，Ｌｂの瞳開口Ｎａ，Ｎｂの共役像をそれぞれ結ぶ。
再結像レンズは一対だけでよく、小型化が可能となる。 （２）請求項２の発明 選択手段ＣＵは、撮影レンズ１の射出瞳位置の情報に基
づいて複数対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、Ｓｃと
Ｓｄ、ＳｅとＳｆのうちの一対を選択する。 （３）請求項３の発明 複数対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、
ＳｅとＳｆにより、軸外の所定領域内に互いに近接して
設定された複数の焦点検出領域のそれぞれに対して焦点
検出が行われる。情報発生手段ＥＰＯから出力される撮
影レンズ１の射出瞳位置の情報に基づいて、複数対の光
電変換素子アレイＳａとＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆ
のなかから正常に機能する一対の光電変換素子アレイを
選択して焦点検出情報を演算する。制御手段ＣＵは、こ
の焦点検出情報により撮影レンズ１を制御する制御信号
を出力する。複数対の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、
ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆのそれぞれの対は瞳分割方向と
は直交する方向に並び、いずれか一対の光電変換素子ア
レイにより焦点検出が行われる。

【００１０】なお、本発明の構成を説明する課題を解決
するための手段の項および作用の項では、本発明を分か
り易くするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【００１１】

【実施例】−第１の実施例− 図１〜図１１により本発明に係る焦点検出装置の第１の
実施例を説明する。図１は本発明の概念を示す図で、撮
影レンズ１の射出瞳上の複数の領域を通過して入射する
複数の光束は焦点検出面２上にそれぞれ結像し、さらに
後述する焦点検出モジュールＭＤに入射し、その光電変
換素子アレイ上に再結像して各光束について焦点検出が
行なわれる。

【００１２】焦点検出モジュールＭＤは、図２に詳細を
示す通り、焦点検出面２と共役な面上に複数の光電変換
素子アレイＳａ，Ｓｂ、Ｓｃ，Ｓｄ、Ｓｅ，Ｓｆが配置
されたＩＣ基板Ｓと、撮影レンズ１の各領域Ｔａ，Ｔ
ｂ、Ｔｃ，Ｔｄ、Ｔｅ，Ｔｆを通過する光束の像を各光
電変換素子アレイ上に結像させる再結像レンズＬａ，Ｌ
ｂを有するレンズ基板Ｌと、レンズ基板Ｌの前方に配置
され各再結像レンズと対向する開口絞りＮａ，Ｎｂを有
する絞り板Ｎと、光学性能が異なる３つの部分Ｆａ，Ｆ
ｃ，Ｆｅを有し、再結像レンズＬａ，Ｌｂの瞳開口Ｎ
ａ，Ｎｂの共役像を領域Ｔａ，Ｔｂ、Ｔｃ，Ｔｄ、Ｔ
ｅ，Ｔｆを通って異なる射出瞳位置上にそれぞれ結像さ
せるフィールドレンズＦと、光電変換素子アレイに不要
な光束が入射しないように矩形の開口ＭＯを有する視野
マスクＭとで構成される。図２中、Ｄａ，Ｄｃ，Ｄｅは
焦点検出面２上での焦点検出領域であり、再結像レンズ
Ｌａ，ＬｂとフィールドレンズＦにより光電変換素子ア
レイ対Ｓａ，Ｓｂと、Ｓｃ，Ｓｄと、Ｓｅ，Ｓｆとが重
なり合って投影される領域である。

【００１３】ここで、図３によりフィールドレンズＦに
ついて説明する。フィールドレンズＦの３つの部分Ｆ
ａ，Ｆｃ，Ｆｅは、図３に示すように、異なる射出瞳位
置ＰＯａ，ＰＯｃ，ＰＯｅ上に再結像レンズＬａ，Ｌｂ
の瞳開口Ｎａ，Ｎｂの共役像をそれぞれ結ぶようなパワ
ーを備え、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示す形状に構
成される。

【００１４】一般に、３５ｍｍ一眼レフカメラの交換レ
ンズの射出瞳は１００ｍｍを中心として５０ｍｍ〜３０
０ｍｍの範囲に分布するから、上記射出瞳位置ＰＯａ，
ＰＯｃ，ＰＯｅは、具体的には、それぞれ５０〜８５ｍ
ｍ程度、７５〜１３５ｍｍ程度、１２０ｍｍ以上に設定
される。ただし、Ｐ０ａ＜ＰＯｃ＜ＰＯｅである。

【００１５】図４（ａ）のフィールドレンズＦは、撮影
レンズから遠い側を平面にして撮影レンズ側を３分割し
たもので、図４（ｂ）のフィールドレンズは、撮影レン
ズから遠い側を曲面にして撮影レンズ側を３分割したも
のである。このように、撮影レンズ側を分割すると光束
分離上好ましい。また、光軸から最も離れたフィールド
レンズＦｅが最も遠い射出瞳ＰＯｅ上に開口瞳Ｎａ，Ｎ
ｂの像を結ぶようにしているが、光軸から最も離れたフ
ィールドレンズＦｅが最も近い射出瞳ＰＯａ上に開口瞳
Ｎａ，Ｎｂの像を結ぶようにしてもよい。光学設計上
は、図示のようにするのが好ましい。

【００１６】図１からもわかるように、撮影レンズ１の
射出瞳上で下側に設定された領域Ｔａ，Ｔｂを通過する
光束はフィールドレンズＦａを介して再結像レンズＬ
ａ，Ｌｂにより光電変換素子アレイＳａ，Ｓｂ上に結像
され、領域Ｔａ，Ｔｂよりもやや上方に設定された領域
Ｔｃ，Ｔｄを通過する光束はフィールドレンズＦｃを介
して再結像レンズＬａ，Ｌｂにより光電変換素子アレイ
Ｓｃ，Ｓｄ上に結像され、領域Ｔｃ，Ｔｄよりもやや上
方に設定された領域Ｔｅ，Ｔｆを通過する光束はフィー
ルドレンズＦｅを介して再結像レンズＬａ，Ｌｂにより
光電変換素子アレイＳｅ，Ｓｆ上に結像される。本明細
書中、それぞれ対をなす光電変換素子アレイＳａとＳ
ｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆをそれぞれ第１〜第３のア
レイ対と呼び、符号Ｓ１〜Ｓ３で表す。なお、図１中の
領域Ｔａ〜Ｔｆの撮影レンズ瞳開口に対する相対的位置
関係は撮影レンズの瞳位置によって変化する。

【００１７】さらに図１において、ＣＵはＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、その他の周辺回路からなる制御回路であ
り、それぞれ対をなす３組の光電変換素子アレイ対Ｓ１
〜Ｓ３からの信号により各組の各アレイ間の像ズレを検
出して撮影レンズの焦点検出面２上からのデフォーカス
量を求めて焦点検出を行なう焦点検出演算部ＡＦＣを含
む。ＥＰＯは、撮影レンズの射出瞳位置に関する情報を
発生する瞳位置情報発生部であり、交換レンズ内のレン
ズＲＯＭ内に焦点距離に応じて予め書込まれた値を発生
したり、あるいはズームレンズではズーミングによって
変化する焦点距離に応じた値を発生する。また、ＨＰＯ
は、焦点検出モジュールＭＤの高さ位置情報を発生する
センサ位置情報発生部である。ＬＤは撮影レンズの駆動
部、ＤＳは各種の表示部である。

【００１８】例えば、本焦点検出装置が仕様の異なる各
種のカメラに組込むことができる汎用タイプのものであ
る場合、焦点検出モジュールＭＤの光軸からの高さ位置
はそれぞれの機種によって異なる。そこで、ＲＯＭ内に
予め、焦点検出モジュールＭＤの高さに対する各アレイ
対Ｓ１〜Ｓ３で焦点検出可能な射出瞳位置範囲の対応テ
ーブルを作成しておき、組み立て時にセンサ位置情報発
生部ＨＰＯを通して各機種の高さ位置を制御回路ＣＵに
入力する。焦点検出モジュールＭＤがある高さ位置に設
置される時には、それに応じて第１〜第３のアレイ対Ｓ
１〜Ｓ３で焦点検出できる撮影レンズの射出瞳位置範囲
が決るから、センサ位置情報発生部ＨＰＯからのセンサ
高さ位置信号によりその様な条件を選択するように制御
する。

【００１９】図５に基づいてさらに詳しく説明する。図
５は、３組のアレイ対Ｓ１〜Ｓ３のそれぞれがケラレな
しで焦点検出可能な射出瞳位置範囲を示す図で、ＰＸは
各射出瞳位置における光束の広がりを示す。今、図５の
ように焦点検出モジュールＭＤが設置されている場合に
は、第１のアレイ対Ｓ１はイの射出瞳位置範囲を、第２
のアレイ対Ｓ２はロの範囲を、第３のアレイ対Ｓ３はハ
の範囲をケラレなしで焦点検出可能である。

【００２０】すなわち、焦点検出モジュールＭＤの高さ
位置を決めると、各アレイ対で焦点検出できる射出瞳範
囲が定まるから、センサ位置情報発生部ＨＰＯを通して
上記センサ位置情報を制御部ＣＵに入力してアレイ対と
射出瞳位置との対応テーブルを選択することにより、焦
点検出モジュールＭＤを汎用性ある焦点検出装置として
使用できる。

【００２１】図６は焦点検出モジュールＭＤをその像ズ
レ検出方向に垂直方向に移動して光軸からの高さを調節
可能にした実施例である。ＳＤは焦点検出モジュールＭ
Ｄを駆動する駆動装置であり、撮影者により任意の位置
に焦点検出モジュールＭＤを設定できる。ＲＥは焦点検
出モジュールＭＤの高さ位置を検出してセンサ高さ位置
を情報を出力するセンサである。

【００２２】このような実施例の装置は、次のように使
用して好適である。図５の高さ位置で射出瞳位置がイに
ある撮影レンズを使用して第１のアレイ対Ｓ１で焦点検
出を行なっている時、焦点検出領域を光軸に近い領域に
シフトするため焦点検出モジュールＭＤを光軸側に移動
する場合を考える。焦点検出モジュールＭＤの移動によ
りアレイ対Ｓ１がケラレ無しで焦点検出できる射出瞳が
イから外れると、焦点検出ができなくなる。このような
場合、焦点検出モジュールＭＤの高さ位置と射出瞳位置
とに連動して第２のアレイ対Ｓ２または第３のアレイ対
Ｓ３に自動的に切換えれば、ケラレ無しでより光軸に近
い領域を焦点検出できる。

【００２３】図７は焦点検出モジュールを移動可能にし
た具体例である。焦点検出モジュール取り付け部１１の
中央部には、メインミラーＭＭとサブミラーＳＭを介し
て導かれる光軸近傍の焦点検出光束を導く開口１２があ
けられ、モジュール取り付け部１１内に設置された図示
しない周知の焦点検出モジュールの一対の光電変換素子
上にその開口１２を通過する光束が導かれ、これによ
り、光軸近傍領域の焦点検出を行なう。一方、その開口
１２の両側には溝１３，１４が刻設され、各溝１３，１
４にそれぞれ図２に示したと同様に構成される焦点検出
モジュールＭＤ１，ＭＤ２が摺動可能に設けられてい
る。各焦点検出モジュールＭＤ１，ＭＤ２には、メイン
ミラーＭＭとサブミラーＳＭを介して導かれる光軸外の
焦点検出光束をそれぞれ導く開口１５，１６があけら
れ、それらの開口１５，１６を通過する光束が各モジュ
ールＭＤ１，ＭＤ２のセンサ基板Ｓ上に設けられた３組
の光電変換素子アレイ対上に導かれる。これにより、光
軸外の焦点検出を行う。

【００２４】移動可能な各焦点検出モジュールＭＤ１，
ＭＤ２の位置は図８に示すように検出される。すなわ
ち、溝１３（１４）に沿って摺動抵抗１７を延設させる
とともに、各モジュールＭＤ１，ＭＤ２にその摺動抵抗
１７と接触する接点１８を設ける。摺動抵抗１７の端部
と接点１８との間の抵抗値はモジュール位置に応じて変
化するから、検出回路１９でその抵抗値に応じた電圧値
を読取ってモジュールＭＤ１，ＭＤ２の位置を検出でき
る。

【００２５】いま、モジュール取り付け部１１内に設置
された図示しない焦点検出モジュールの一対の光電変換
素子からの信号により光軸近傍領域の焦点検出を行なっ
ているとき、光軸外の領域で焦点検出を行なうため焦点
検出モジュールＭＤ１を操作者が選択して、焦点検出領
域を任意所望の位置に設定したとする。このとき、検出
回路１９で焦点検出モジュールＭＤ１の位置を検出する
とともに、撮影レンズの射出瞳位置を図１に示した射出
瞳位置情報発生部ＥＰＯで読取り、焦点検出モジュール
ＭＤ１の位置に基づいて、この射出瞳位置に最適なアレ
イ対を３組のアレイ対Ｓ１〜Ｓ３の中から選択し、選択
された一対のアレイ対からの焦点検出信号により焦点検
出が行なわれる。

【００２６】なお、いずれのアレイ対によっても焦点検
出できない時は、いずれかのアレイ対で焦点検出できる
ように焦点検出モジュールを移動するようにしてもよ
い。

【００２７】図９および図１０に示すように、焦点検出
モジュールＭＤが光軸ＬＸから離れても所定位置の射出
瞳内の領域ＲＸを睨むように、焦点検出モジュールＭＤ
の摺動溝２０を曲率面にすると、撮影画面のほぼ全領域
を焦点検出できる。溝２０の曲率中心は、３５mm一眼レ
フカメラでは、焦点検出面の前方約７０〜１４０mmの範
囲内に設定するのが好ましく、とくに約１００mmに設定
するのがよい。

【００２８】この図９，１０の実施例のように焦点検出
モジュールの向きを焦点検出領域の位置に応じて変更で
きるようにすれば、どの焦点検出領域でもいずれかの組
のアレイ対で焦点検出できる。

【００２９】図１１は、３対の光電変換素子アレイＳａ
とＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆを選択して使用する回
路構成を示す。ＲＧ１〜３はシフトレジスタであり、そ
れぞれスイッチＳＷ１〜３を介して出力端子ＯＵＴに接
続されている。各スイッチＳＷ１〜３は制御回路ＣＵに
より切換え制御され、所望の焦点検出信号が取り出され
る。

【００３０】なお、図１の構成において、光軸外の焦点
検出モジュールＭＤを移動可能に設置せず、固定しても
よい。また、射出瞳位置によらず開放Ｆ値によりいずれ
か一対の光電変換素子を選択するようにしてもよい。あ
るいは、射出瞳位置と開放Ｆ値とに基づいて選択しても
よい。

【００３１】−応用例１− 次に、開放Ｆ値が小さい明るいレンズでは、ケラレの生
じない光軸外の焦点検出領域が複数存在することがあ
る。この場合、それら複数の領域からの焦点検出信号に
より焦点検出演算することができる。以下、３つの例を
説明する。

【００３２】（１）低輝度時にＳ／Ｎ比を改善して焦点
検出検出精度を向上させる実施例を図１２のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、このプログラムは図１
の制御回路ＣＵ内で実行される。ステップＳ１で低輝度
か否かを判定し、低輝度ならステップＳ２でケラレの生
じていない領域が複数あるか判定する。複数領域で焦点
検出可能であれば、ステップＳ３に進み、それらケラレ
の生じていない複数のアレイ対からの焦点検出信号を合
成する。これは、上述したスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の少
なくとも２つを閉じることにより達成され、そのとき、
出力端子ＯＵＴから取り出される信号が合成信号とな
る。ステップＳ４では、この合成信号に基づいてデフォ
ーカス演算を実行し、ステップＳ５で、焦点検出結果の
表示と、レンズ駆動を行う。ステップＳ６で合焦を判定
し、合焦していない時には、ステップＳ１に戻り、上述
した手順を再度実行する。低輝度でない時、あるいはケ
ラレの生じていない領域が１つの場合には、ステップＳ
７に進み、ケラレが生じていないその領域に対応するア
レイ対からの焦点検出信号に基づいてデフォーカス演算
を実行する。

【００３３】このように、ケラレの生じていない複数の
領域の焦点検出信号を合成してデフォーカス演算を行う
ので、低輝度時のＳ／Ｎ比が改善され、焦点検出演算精
度が向上する。

【００３４】（２）複数の焦点検出領域に優先順位をつ
けて、より適切な焦点検出演算を行う実施例を図１３に
基づいて説明する。ステップＳ１１でケラレの生じない
焦点検出領域が複数あるかを判定し、複数ある時はステ
ップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、予めつ
けられた優先順位で各焦点検出信号を順次に処理し、１
つでも焦点検出演算が得られたらその時点で焦点検出演
算を終了する。ケラレの生じていない焦点検出領域が１
つだけの時はステップＳ１３に進み、その焦点検出領域
からの焦点検出信号に基づいて焦点検出演算を実行す
る。ステップＳ１４では、得られたデフォーカス量の大
きさから焦点検出可能かどうかを判定し、肯定されると
ステップＳ１５において、その焦点検出演算結果により
レンズ駆動と合焦表示を行う。また、ステップＳ１５で
焦点検出不能と判定される場合には、ステップＳ１６に
進んで、撮影レンズをスキャンして改めて光電変換素子
アレイに電荷を蓄積し、ステップＳ１１に戻り、上述の
ステップを繰り返す。

【００３５】（３）このような（２）のアルゴリズムを
次のように変形することもできる。図１３のステップＳ
１２を図１４のステップＳ２２のようにしてもよい。つ
まり、ケラレのない焦点検出領域が複数ある時、すべて
の焦点検出信号に基づいて焦点検出演算を実行し、予め
定められている選択アルゴリズムにより１つの焦点検出
結果を抽出する。この場合、複数の焦点検出結果を１つ
だけ選択するだけでなく、複数の焦点検出結果を合成し
て最適な１つの焦点検出結果を得てもよい。

【００３６】−第２の実施例− 図１５は、光軸近傍では焦点検出モジュールＭＤ３によ
り複数の焦点検出領域について焦点検出を行い、光軸外
では第１の実施例のように構成された焦点検出モジュー
ルＭＤ１，２により焦点検出を行う焦点検出装置を示す
図である。図１５において、５１は撮影レンズ、５２は
視野マスク、５３ａは光軸近傍の焦点検出用フィールド
レンズ、５３ｂ，５３ｃは光軸外の焦点検出用フィール
ドレンズ、５４ａは光軸近傍の焦点検出用開口絞り、５
４ｂ，５４ｃは光軸外の焦点検出用開口絞り、５５ａは
光軸近傍の再結像レンズ、５５ｂ，５５ｃは光軸外の再
結像レンズ、５６ａは光軸近傍の焦点検出用センサ基
板、５６ｂ，５６ｃは光軸外の焦点検出用センサ基板で
ある。

【００３７】ここで、光軸近傍の焦点検出用フィールド
レンズ５３ａは、それぞれ光学性能の異なる部分５３
１，５３２，５３３を備え、光軸近傍の焦点検出用再結
像レンズ５５ａは、再結像レンズ５５１，５５２，５５
３を備える。さらに、センサ基板５６ａには、３対の光
電変換素子アレイ５６１，５６２，５６３が設けられ、
撮影レンズ５１の光軸近傍に設定された一対の焦点検出
領域をそれぞれ通過する光束は、フィールドレンズ５３
１，５３２，５３３および再結像レンズ５５１，５５
２，５５３を介してそれぞれ３対の光電変換素子アレイ
５６１，５６２，５６３上に結像される。

【００３８】このような焦点検出装置を備えたカメラの
ファインダには、図１６（ａ）に符号６１，６２，６
３，６４，６５で示すように焦点検出領域が表示され
る。ここで、焦点検出領域６１〜６３は点線で囲まれた
円内に設定された光軸近傍の焦点検出領域、６４，６５
は光軸外の焦点検出領域である。光軸近傍の焦点検出領
域の半径は７ｍｍ〜１２ｍｍに設定される。なお、Ｄ
ａ，Ｄｃ、Ｄｅは図２に示す焦点検出領域である。ま
た、光軸外の焦点検出領域Ｄａ，Ｄｃ，Ｄｅを意図的に
離して配置した場合には、図１６（ｂ）に符号６６〜６
８で示すように個別に焦点検出領域を表示してもよい。
この場合、画面枠外にいずれの領域が選択されているか
を示す表示Ｂａ，Ｂｃ，Ｂｅを設けてもよい。開放Ｆ値
が小さく明るいレンズでは、焦点検出領域Ｄａ，Ｄｃ，
Ｄｅの間隔を積極的にあけ、選択可能な焦点検出領域の
数を増やすのが好ましい。

【００３９】このような焦点検出装置には次のような利
点がある。いま、図１５に示すように、光軸近傍で３つ
の焦点検出領域６１〜６３を設定し、光軸外で２つの焦
点検出領域６４，６５を設定する場合、単純に光軸近傍
のセンサ基板５６を延長して光軸外の焦点検出用光電変
換素子アレイも一体に設けようとすると、基板が大型化
してコストアップになる。かといって、図１７に示すよ
うに、光軸外焦点検出用のフィールドレンズ５３'ｂ，
５３'ｃの光学性能を破線で示すように設定すると、光
学的に無理があり好ましくない。また、光軸外の焦点検
出領域の焦点検出が撮影レンズの射出瞳によってはでき
なくなるおそれがある。そこで、図１５のような構成を
採用すると、センサ基板は大型化せずコストアップを最
小限にでき、また、光軸外の焦点検出用フィールドレン
ズの光学性能も良好となる。さらに、撮影レンズの射出
瞳が異なって光軸外の焦点検出が広範囲に可能となる。

【００４０】−第２の実施例の変形例− 第２の実施例の光軸外の焦点検出装置を図１８あるいは
図１９のように構成することができる。図１８に示す構
成は、第１の実施例の構成において、複数の焦点検出領
域に応じて再結像レンズを３対設けたものである。この
場合、視野マスクＭには３つの焦点検出領域に対応した
開口Ｍａ，Ｍｃ，Ｍｅがあけられるが、その他の構成は
同一である。

【００４１】図１８の構成の利点は次の点にある。光軸
外の焦点検出領域Ｄａ，Ｄｃ，Ｄｅの間隔を大きく（例
えば、１〜２ｍｍ）する場合、光学收差性能は、図１の
ように一対の再結像レンズを設ける場合よりも向上させ
ることができる。

【００４２】一方、図１、２の構成は図１８に比べて次
のような利点がある。図２の場合は、センサ基板Ｓ上に
設けられた３対のアレイの相互の位置はサブミクロンの
オーダで位置決めされている。したがって、再結像レン
ズＬａによる光電変換素子アレイＳｃの像と、再結像レ
ンズＬｂによる光電変換素子アレイＳｄの像とが焦点検
出面２上の焦点検出領域Ｄｃで相互に厳密（とくに、画
素ならび方向に垂直な方向）に重なり合うように、再結
像レンズ基板Ｌとセンサ基板Ｓとを位置調整すれば、再
結像レンズＬａによる光電変換素子アレイＳａの像と、
再結像レンズＬｂによる光電変換素子アレイＳｂの像と
が焦点検出面２上の焦点検出領域Ｄａで一致し、また、
再結像レンズＬａによる光電変換素子アレイＳｅの像
と、再結像レンズＬｂによる光電変換素子アレイＳｆの
像とが焦点検出面２上の焦点検出領域Ｄｅで一致する。

【００４３】これに対して、図１８の焦点検出装置の構
成では、３対の再結像レンズが１枚のプラスチック基板
Ｌ’上に成型で設けられるため、各レンズ位置をサブミ
クロンオーダで位置決めできず、位置合せ作業が難かし
い。

【００４４】図１９の焦点検出モジュールＭＤは、焦点
検出面２と共役な面上に複数の光電変換素子アレイＳ
ａ，Ｓｂ、Ｓｃ，Ｓｄ、Ｓｅ，Ｓｆが配置されたＩＣ基
板Ｓと、各光電変換素子アレイ上に撮影レンズ１の各領
域Ｔａ，Ｔｂ、Ｔｃ，Ｔｄ、Ｔｅ，Ｔｆを通過する光束
の像を結像させる再結像レンズＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌ
ｄ，Ｌｅ，Ｌｆを有するレンズ基板Ｌと、レンズ基板Ｌ
の前方に配置され各再結像レンズと対向する開口絞りを
有する絞り板（不図示）と、撮影レンズ１の各領域を通
過して焦点検出面２上に結像する光束の像を再結像レン
ズを介して各光電変換素子アレイ上に投影させるフィー
ルドレンズＦと，光電変換素子アレイに不要な光束が入
射しないように矩形の開口を有する視野マスク（不図
示）とで構成される。図中、Ｄは焦点検出面２上での焦
点検出領域を、ＰＯ１，ＰＯ２は異なる射出瞳位置を示
す。

【００４５】図１９からもわかるように、撮影レンズ１
の下側に設定された領域Ｔａ，Ｔｂを通過する光束は再
結像レンズＬａ，Ｌｂにより光電変換素子アレイＳａ，
Ｓｂ上に結像され、領域Ｔａ，Ｔｂよりもやや上方に設
定された領域Ｔｃ，Ｔｄを通過する光束は再結像レンズ
Ｌｃ，Ｌｄにより光電変換素子アレイＳｃ，Ｓｄ上に結
像され、領域Ｔｃ，Ｔｄよりもやや上方に設定された領
域Ｔｅ，Ｔｆを通過する光束は再結像レンズＬｅ，Ｌｆ
により光電変換素子アレイＳｅ，Ｓｆ上に結像される。
この図１９の光学系においては、３対の光電変換素子ア
レイがほとんど同じ検出領域Ｄを見ているので、撮影レ
ンズによりケラレの生じる光電変換素子アレイ対が生じ
ても、他の対で同じ検出領域が検出できる利点がある。
しかし、Ｆ値の小さい明るいレンズを使った場合で、ど
の光電変換素子対にもケラレが生じていない場合でも検
出領域の数が増やせない欠点がある。すなわち図１の場
合、図１８の場合、図１９の場合にはそれぞれ一長一短
があり、使用目的でどのタイプにするかを選ぶことにな
る。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、種々の異なる
射出瞳位置を有する撮影レンズに対応可能な焦点検出装
置が実現でき、ケラレなどの影響による焦点検出精度の
悪化を防止することができる。請求項２の発明によれ
ば、請求項１の効果に加えて選択手段を設けたことで、
撮影レンズの射出瞳位置に最適な光電変換素子アレイを
選択できるので、正確な焦点検出が可能となる。請求項
３および４の発明によれば、撮影レンズの光軸外に配置
された光電変換素子アレイはケラレの影響を受けやすく
焦点検出精度が出にくいが、撮影レンズの射出瞳位置の
情報に応じて複数対の光電変換素子アレイのなかから正
常に機能する光電変換素子アレイを選択して焦点検出情
報を得るようにしたので、精度のよい焦点検出が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略を示す全体構成図

【図２】焦点検出モジュールの詳細を示す斜視図

【図３】焦点検出モジュールを構成するフィールドレン
ズの説明図

【図４】フィールドレンズの形状を示す図

【図５】第１〜第３の各光電変換素子アレイ対で焦点検
出可能な射出瞳位置範囲の関係を示す図

【図６】焦点検出モジュールを移動可能にした実施例を
示す図

【図７】焦点検出モジュールの移動機構を示す斜視図

【図８】移動可能な焦点検出モジュールの位置を検出す
る機構を示す図

【図９】移動可能な焦点検出モジュールの焦点検出方向
をその高さ位置にかかわらず所定の射出瞳内領域に向け
る機構を示す平面図

【図１０】図９に示す機構の斜視図

【図１１】光電変換素子アレイから焦点検出信号を取り
出す回路を示す図

【図１２】低輝度時に光軸外の複数の焦点検出領域で焦
点検出可能な時に、複数の焦点検出信号を合成してＳ／
Ｎ比を向上可能にする手順を示すフローチャート

【図１３】図１２の手順の変形例を示すフローチャート

【図１４】図１２の手順の他の変形例を示すフローチャ
ート

【図１５】光軸外に図１のような複数の焦点検出領域を
設定するとともに、光軸近傍の焦点検出領域についても
複数の焦点検出領域を設定する実施例を示す図

【図１６】図１５に示す実施例の撮影画面内の表示例を
示す図

【図１７】図１５に示す実施例の効果を説明するための
図

【図１８】図１５の実施例の光軸外の焦点検出装置の変
形例を示す斜視図

【図１９】図１５の実施例の光軸外の焦点検出装置の他
の変形例を示す斜視図

【図２０】従来から知られている位相差式焦点検出光学
系を説明する図

【図２１】従来の焦点検出モジュールで焦点検出できる
範囲を説明する図

【符号の説明】

１：撮影レンズ ２：焦点検出面 Ｆ：フィールドレンズ Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ：フィールドレンズの光学性能の異な
る部分 Ｌ：レンズ基板 Ｌａ〜Ｌｆ：再結像レンズ Ｎ：開口絞り Ｎａ，Ｎｂ：瞳開口 Ｓ：ＩＣ基板 Ｓａ〜Ｓｆ：光電変換素子アレイ Ｓ１〜Ｓ１：対をなす光電変換素子の組 ＭＤ：焦点検出モジュール ＥＰ１：第１の射出瞳位置 ＥＰ２：第２の射出瞳位置 ＣＵ：制御部 ＥＰＯ：射出瞳位置情報発生部 ＨＰＯ：センサ位置情報発生部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定面上に配置された複数対の光電変換素
   子アレイと、 撮影レンズを通過した被写体像の光束を前記複数対の光
   電変換素子アレイに再結像する一対の再結像レンズと、 前記撮影レンズの予定焦点面近傍に配置され、前記一対
   の再結像レンズに前記撮影レンズの光束を導く複数のフ
   ィールドレンズとを有し、 前記複数のフィールドレンズのそれぞれは、前記撮影レ
   ンズの異なる射出瞳位置上に前記一対の再結像レンズの
   瞳開口の共役像をそれぞれ結ぶ光学性能を有することを
   特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】請求項１の焦点検出装置において、 前記複数対の光電変換素子アレイのうちの一対を選択す
   る選択手段をさらに有し、 前記選択手段は、前記撮影レンズの射出瞳位置の情報に
   基づいて前記複数対の光電変換素子アレイのうちの一対
   を選択することを特徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】撮影レンズの光軸外の所定領域内に互いに
   近接して設定された複数の焦点検出領域に対してそれぞ
   れ各一対設けられた複数対の光電変換素子アレイと、前
   記撮影レンズを通過した被写体像の光束を前記複数対の
   光電変換素子アレイに再結像する再結像レンズと、前記
   撮影レンズの予定焦点面近傍に配置され、前記再結像レ
   ンズに前記撮影レンズの光束を導くフィールドレンズと
   を有し、前記複数対の光電変換素子アレイの各対は瞳分
   割方向とは直交する方向に並んでいる焦点検出装置にお
   いて、 前記撮影レンズの射出瞳位置の情報を発生する情報発生
   手段と、 前記射出瞳位置の情報に基づいて、前記複数対の光電変
   換素子アレイのなかから正常に機能する一対の光電変換
   素子アレイを選択し、選択された一対の光電変換素子ア
   レイからの出力信号に基づいて焦点検出情報を演算して
   前記撮影レンズを制御する制御信号を出力する制御手段
   とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の焦点検出装置において、 前記再結像レンズと前記フィールドレンズとは、前記複
   数対の光電変換素子アレイの各対に対応するレンズ部を
   それぞれ備えることを特徴とする焦点検出装置。 【０００１】