JP4569268B2 - 焦点検出モジュールおよびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、軸外に設定した焦点検出領域からの光束を偏向して焦点検出用撮像素子に導くようにした焦点検出モジュールに関する。

特開２０００−８２２７９号公報（特許文献１）に開示されている焦点検出モジュールが知られている。この焦点検出モジュールでは、コンデンサレンズからの光束を再結像レンズ部の周辺領域、すなわち焦点検出光学系光軸側の周辺領域に入射させることにより、再結像レンズ部から射出する焦点検出光束が焦点検出光学系の光軸と略平行となるようにしている。この焦点検出モジュールでは、イメージセンサチップが焦点検出光学系の光軸に対して瞳分割方向と直交する方向の軸回りに傾いて取り付けられても、光学要素を追加することなく、焦点検出結果に誤差が含まれなくなる。その結果、イメージセンサチップの角度調整機構が不要となり、焦点検出モジュールの大型化およびコストアップを最小限に抑制できる。

また、特開平５−１４２４６５号公報（特許文献２）に開示されている焦点検出モジュールが知られている。この焦点検出モジュールでは、撮影画面中央から同一放射方向に向けて２つの軸外焦点検出領域が順番に設けられている。そして、撮影光束は共通のコンデンサレンズと瞳分割用開口と再結像レンズとにより２つの軸外焦点検出領域に対応する各一対の光電変換素子にそれぞれ入射する。

特開２００２―８２２７９号公報 特開平５−１４２４６５号公報

しかしながら、コンデンサレンズと瞳分割用マスクと再結像レンズを２つの焦点検出領域で共用する特許文献２の焦点検出モジュールに対して特許文献１の焦点検出光学系を用いる場合、軸外の２つの焦点検出領域の双方が光電変換素子に撮影光束を垂直入射するように設計することはできない。
そこで本発明は、いずれか一方の焦点検出領域が光電変換素子に撮影光束を垂直入射するように構成する場合に、焦点検出モジュールの大きさ、コストを適切にすることを目的とする。

（１）請求項１の発明は、撮影光学系の一次像面において、撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域に対応して設けられた複数の開口を有する視野マスク、視野マスクの開口を通過した光束を集光するコンデンサレンズ、コンデンサレンズを透過した前記光束を瞳分割する瞳分割マスク、および瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズを含む焦点検出光学系と、再結像レンズにより再結像された一対の光束を受光する受光素子とを有する焦点検出モジュールに適用される。そして、複数の焦点検出領域は、撮影光学系の光軸外に配置された第１軸外領域と、光軸からの放射方向に沿って第１の軸外領域より光軸から遠い側に隣接する第２軸外領域とを含み、第１および第２軸外領域のそれぞれに対応する視野マスクの開口を通過する複数の光束は１組の瞳分割マスクおよび再結像レンズによって再結像され、再結像される複数の光束のうち、第１軸外領域を通過して再結像レンズによって再結像される光束が、放射方向において受光素子の受光面に対して略垂直に入射するように焦点検出光学系を構成したことを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１の焦点検出モジュールにおいて、再結像レンズの光軸が焦点検出光学系の光軸に対して略平行であり、瞳分割マスクの開口の重心位置が、再結像レンズの光軸よりも焦点検出光学系の光軸側に位置していることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２の焦点検出モジュールにおいて、再結像レンズを射出する光束が焦点検出光学系の光軸と略平行になるように、再結像レンズの光軸を焦点検出光学系の光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の焦点検出モジュールにおいて、第２軸外領域に対して前記第１軸外領域と反対側にさらに第３軸外領域を設けた場合、および第２軸外領域に対して前記第１軸外領域と反対側にさらに第３および第４軸外領域を設けた場合、いずれの場合も、第２軸外領域を透過する光束が受光素子に略垂直に入射するように焦点検出光学系を構成することを特徴とする。
（５）請求項５のカメラは、請求項１乃至４のいずれか１項記載の焦点検出モジュールを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、撮影画面の光軸外に設定した２つの焦点検出領域を有する焦点検出モジュールにおいて、光軸に近い第１軸外領域の焦点検出光束が受光素子にほぼ垂直入射するようにした。そのため、光軸から遠い位置に配置された第２軸外焦点検出領域の焦点検出光束が受光素子にほぼ垂直に入射するよう光学系を設計した場合に比べて、共用するコンデンサレンズの厚みを薄くでき、その結果、焦点検出モジュールが大型化することを抑制できる。

図１〜図８により本発明の第１〜第２の実施の形態を説明する。各実施の形態は、コンデンサレンズと再結像レンズが異なるだけでその他は共通である。

−第１の実施の形態−
図１は本発明による焦点検出モジュールを搭載した一眼レフカメラの概略構成図である。被写体からの光束は、レンズ鏡筒ＬＢ内の撮影レンズＬＥを透過してカメラボディＣＢ内に導かれる。カメラボディＣＢに導かれた光束の一部は、半透過性のメインミラー５１を透過し、サブミラー５２にて下方に反射された後、焦点検出モジュール１００へ入射される。ＣＰＵ５６は、焦点検出モジュール１００の出力である焦点検出信号に基づいてレンズ駆動モータ５７を駆動し、撮影レンズＬＥの焦点調節を行う。一方、メインミラー５１で反射された光束はペンタプリズム５４を介して接眼レンズ５５にて観察される。

本実施の形態では、図２に示した５つの焦点検出領域について焦点検出を行う。すなわち、撮影画面の光軸ＬＸを中心として±Ｘ方向に延在する領域Ｃと、光軸ＬＸを通過するＸ軸方向の軸外焦点検出領域ＡＲ，ＢＲ，ＡＬ，ＢＬである。領域ＡＲは、光軸ＬＸから＋Ｘ方向（右方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域ＡＬは、光軸ＬＸから−Ｘ方向（左方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域ＡＲに隣接して設定される領域ＢＲは、Ｘ軸上で領域ＡＲよりも軸外にある領域であり、光軸ＬＸから＋Ｘ方向（右方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域ＢＲに隣接して設定される領域ＢＬは、Ｘ軸上で領域ＡＬよりも軸外にある領域であり、光軸ＬＸから−Ｘ方向（左方）に離間しＹ方向に延在する領域である。ここで、軸外焦点検出領域ＡＲ，ＢＲは、光軸を通過するＸ軸方向の線上に順番に並べられている。軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬも同様である。

焦点検出モジュール１００は周知の位相差検出方式にて焦点検出を行うもので、その光学系は、図３に示すように、視野マスク１２２，コンデンサレンズ１２４，絞りマスク（瞳分割マスク）１２８，再結像レンズ１２９およびイメージセンサチップ１３０を備えて構成されている。

視野マスク１２２は、光軸上の焦点検出領域Ｃに対応する開口１２２Ｃと、軸外焦点検出領域ＡＲ，ＡＬ，ＢＲ，ＢＬにそれぞれ対応する開口１２２ＡＲ，１２２ＡＬ，１２２ＢＲ，１２２ＢＬとを有する。コンデンサレンズ１２４は、視野マスク１２２の開口に対応するレンズ部１２４Ｃ，１２４Ｌ，１２４Ｒを有する。コンデンサレンズ１２４のレンズ部１２４Ｃは、視野マスク１２２の開口１２２Ｃから入射された光束を絞りマスク１２８に導く。コンデンサレンズ１２４のレンズ部１２４Ｌは、視野マスク１２２の開口１２２ＡＬと１２２ＢＬから入射された光束を絞りマスク１２８に導く。コンデンサレンズ１２４のレンズ部１２４Ｒは、視野マスク１２２の開口１２２ＡＲ，１２２ＢＲから入射された光束を絞りマスク１２８に導く。すなわち、軸外焦点検出領域ＡＲ，ＢＲはコンデンサレンズ１２４Ｒを共用し、軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬはコンデンサレンズ１２４Ｌを共用する。

絞りマスク１２８は、それぞれ５つの焦点検出領域に対応する開口部１２８ＣＲ，１２８ＣＬ，１２８ＲＵ，１２８ＲＤ，１２８ＬＵ，１２８ＬＤを有する。すなわち、焦点検出領域Ｃを通過する焦点検出光束は一対の開口部１２８ＣＲ，１２８ＣＬで瞳分割され、焦点検出領域ＡＲおよびＢＲを通過する焦点検出光束は一対の開口部１２８ＲＵ，１２８ＲＤで瞳分割され、焦点検出領域ＡＬおよびＢＬを通過する焦点検出光束は一対の開口部１２８ＬＵ，１２８ＬＤで瞳分割される。したがって、焦点検出領域ＡＲおよびＢＲは一対の開口部１２８ＲＵ，１２８ＲＤを共用し、焦点検出領域ＡＬおよびＢＬは一対の開口部１２８ＬＵ，１２８ＬＤを共用する。

再結像レンズ１２９は、それぞれ５つの焦点検出領域に対応するレンズ部（なお、以下では、単に再結像レンズと呼ぶ）１２９ＣＲ，１２９ＣＬ，１２９ＲＵ，１２９ＲＤ，１２９ＬＵ，１２９ＬＤを有する。またイメージセンサチップ１３０は、同様に５つの焦点検出領域に対応するイメージセンサアレイ（受光素子）１３０ＣＲ，１３０ＣＬ，１３０ＡＲＵ，１３０ＡＲＤ，１３０ＢＲＵ，１３０ＢＲＤ，１３０ＡＬＵ，１３０ＡＬＤ，１３０ＢＬＵ，１３０ＢＬＤを同一面上に保持する。

すなわち、焦点検出領域Ｃを通過して一対の開口部１２８ＣＲ，１２８ＣＬで瞳分割された一対の焦点検出光束は、それぞれ再結像レンズ１２９ＣＲ，１２９ＣＬでイメージセンサアレイ１３０ＣＲ，１３０ＣＬ上に結像される。焦点検出領域ＡＲおよびＢＲを通過して一対の開口部１２８ＲＵ，１２８ＲＤでそれぞれ瞳分割された焦点検出光束は、それぞれ再結像レンズ１２９ＲＵ，１２９ＲＤでイメージセンサアレイ１３０ＡＲＵと１３０ＡＲＤ，およびイメージセンサアレイ１３０ＢＲＵと１３０ＢＲＤ上に結像される。また、焦点検出領域ＡＬおよびＢＬを通過して一対の開口部１２８ＬＵ，１２８ＬＤでそれぞれ瞳分割された焦点検出光束は、それぞれ再結像レンズ１２９ＬＵ、１２９ＬＤでイメージセンサアレイ１３０ＡＬＵと１３０ＡＬＤ，およびイメージセンサアレイ１３０ＢＬＵと１３０ＢＬＤ上に結像される。したがって、焦点検出領域ＡＲおよびＢＲは、一対の絞りマスク開口部１２８ＲＵ，１２８ＲＤおよび一対の再結像レンズ１２９ＲＵ，１２９ＲＤを共用し、焦点検出領域ＡＬおよびＢＬは、一対の絞りマスク開口部１２８ＬＵ，１２８ＬＤおよび一対の再結像レンズ１２９ＬＵ，１２９ＬＤを共用する。なお、焦点検出領域Ｃ，ＡＲ，ＢＲ，ＡＬ，ＢＬに対応する各光学系要素を一覧表形式で図４に示す。

以上説明したように、この実施の形態の焦点検出光学系は、撮影光学系の一次像面において、撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域Ｃ、ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、ＢＬに対応して設けられた複数の開口１２２Ｃ，１２２ＡＲ，１２２ＡＬ、１２２ＢＲ、１２２ＢＬを有する視野マスク１２２と、視野マスク１２２の開口を通過した光束を集光するコンデンサレンズ１２４と、コンデンサレンズ１２４を透過した光束を瞳分割する絞りマスク（瞳分割マスク）１２８と、瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズ１２９とを含んで構成されている。

図５（ａ）および図６に基づいて第１の実施の形態についてさらに詳細に説明する。図５は焦点検出モジュール１００の軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬに入射する光束をＸＺ平面について説明する図である。なお、説明を簡略化するため、図５（ａ）および図６では焦点検出領域ＡＬとＢＬに関する焦点検出光学系について、とくに、絞りマスク開口１２８ＬＵ，１２８ＬＤ、再結像レンズ１２９ＬＵ、イメージセンサ１３０ＡＬＵと１３０ＢＬＵに関して説明する。

図５（ａ）において、絞りマスク１２８の開口１２８ＬＵと１２８ＬＤ，再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤ、イメージセンサアレイ１３０ＡＬＵと１３０ＡＬＤ、一対の光束ＡＬＵとＡＬＤ、および一対の光束ＢＬＵとＢＬＤは、それぞれ紙面と直交する方向に重なり合っている。一対の光束ＡＬＵとＡＬＤは、軸外焦点検出領域ＡＬを通過して絞りマスク１２８の一対の開口１２８ＬＵと１２８ＬＤをそれぞれ通過する光束である。一対の光束ＢＬＵとＢＬＤは、軸外焦点検出領域ＢＬを通過して絞りマスク１２８の一対の開口１２８ＬＵと１２８ＬＤをそれぞれ通過する光束である。

視野マスク１２２の開口１２２ＡＬで設定される軸外焦点検出領域ＡＬの焦点検出光束は、コンデンサレンズ１２４のうち焦点検出光学系の光軸Ｏ２の軸外に位置するレンズ部１２４Ｌを通り、分割された光束ＡＬＵとＡＬＤは（厳密には開口１２８ＬＵ，１２８ＬＤを撮影レンズ側に投影する光束）は光軸Ｏ２側に偏向されて再結像レンズ１２９ＬＵ，１２９ＬＤに入射する。同様に、視野マスク１２２の開口１２２ＢＬで設定される軸外焦点検出領域ＢＬの焦点検出光束は、コンデンサレンズ１２４のうち焦点検出光学系の光軸Ｏ２の軸外に位置するレンズ部１２４Ｌのさらに周辺領域を通るため、分割された光束ＢＬＵとＢＬＤは（厳密には開口１２８ＬＵ，１２８ＬＤを撮影レンズ側に投影する光束）は光軸Ｏ２側に偏向されて再結像レンズ１２９ＬＵ，１２９ＬＤに入射する。なお、図５は、添字Ｌが付された要素、光路、すなわち焦点検出領域ＡＬ，ＢＬについて示した。以下の説明でも便宜上、添字Ｌが付された要素、光路、すなわち焦点検出領域ＡＬ，ＢＬについて説明する。

このようにコンデンサレンズ１２４により軸外焦点検出領域ＡＬおよびＢＬからの光束ＡＬＵとＡＬＤ、および光束ＢＬＵとＢＬＤを光軸Ｏ２側に偏向させているため、軸外焦点検出領域ＡＬおよびＢＬが光軸Ｏ２から比較的離れていてもイメージセンサアレイ１３０ＡＬＵ，１３０ＢＬＵ、および１３０ＡＬＤ，１３０ＢＬＤを光軸Ｏ２に近づけて配置でき、イメージセンサチップ１３０の小型化が図れる。しかし、上述したように光束ＡＬＵとＡＬＤがセンサアレイ１３０ＡＬＵ，１３０ＡＬＤに斜めに入射したり、光束ＢＬＵとＢＬＤがセンサアレイ１３０ＢＬＵ，１３０ＢＬＤに斜めに入射する場合、従来技術で説明したように、センサアレイが光束に対して図５のＸ軸を中心とする回転方向に傾いて取り付けられると、焦点検出誤差が発生する。そこで第１の実施の形態では次のようにして焦点検出誤差の発生を防止している。

図６に詳細に示すように、再結像レンズ１２９ＬＵは、同一の曲率である入射側球面５ｆと射出側球面６ｆを有する。入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆと結んだ線分が再結像レンズ１２９ＬＵの光軸１１ｆとなる。この実施の形態では、再結像レンズ１２９ＬＵの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク開口１２８ＬＵで分割された光束ＡＬＵが入射するようにしている。すなわち、絞りマスク１２８の開口１２８ＬＵの重心位置１７ｆを、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に位置させ、再結像レンズ１２９ＬＵに斜めに入射した光束ＡＬＵを焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して略平行に射出させる。この構成によれば、軸外焦点検出領域ＡＬの焦点検出光束ＡＬＵとＡＬＤは再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤによりそれぞれ折り曲げられてイメージセンサ１３０ＡＬＵと１３０ＡＬＤにそれぞれほぼ垂直に入射する。また、軸外焦点検出領域ＢＬの焦点検出光束ＢＬＵとＢＬＤは再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤによりそれぞれ折り曲げられるが、イメージセンサ１３０ＢＬＵとイメージセンサＢＬＤに斜め入射する。

このような第１の実施の形態の焦点検出モジュールでは、軸外再結像レンズ１２９ＬＵ（１２９ＬＤ）は同一の曲率である入射側球面５ｆと射出側球面６ｆとを備え、入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆとを結んだ線分１１ｆを軸外再結像レンズ１２９ＬＵ（１２９ＬＤ）の光軸とするとき、軸外再結像レンズ１２９ＬＵ（１２９ＬＤ）の光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影したときの射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して略平行であり、一対の開口１２８ＬＵ（１２８ＬＤ）の重心位置１７ｆが、軸外再結像レンズ１２９ＬＵ（１２９ＬＤ）の光軸１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に位置している。

その結果、第１の実施の形態の焦点検出モジュールによれば、再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク１２８の開口１２８ＬＵと１２８ＬＤで分割された光束ＡＬＵとＡＬＤが入射する。そのため、再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤに入射した光束がその光軸１１ｆ側に屈折されることになり、再結像レンズ１２９ＬＵと１２９ＬＤから射出する光束ＡＬＵとＡＬＤは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ１３０ＡＬＵと１３０ＡＬＤに入射する。その結果、イメージセンサチップ１３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、イメージセンサアレイ１３０ＡＬＵと１３０ＡＬＤ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。

そして、光軸に近い軸外焦点検出領域ＡＲ，ＡＬと、光軸から遠い軸外焦点検出領域ＢＲ、ＢＬのうち、どちらの焦点検出光束をイメージセンサアレイに垂直入射させるかを決めるに当たり、光軸に近い軸外焦点検出領域ＡＲ、ＡＬの焦点検出光束をイメージセンサアレイに垂直入射させる。光軸から遠い軸外焦点検出領域ＢＲ、ＢＬの焦点検出光束をイメージセンサアレイに垂直入射させようとすると、共通化したコンデンサレンズの軸方向の厚みが厚くなり、焦点検出モジュールが大型化する。その理由を図５（ｂ）を参照して説明する。

図５（ｂ）から理解できるように、軸外焦点検出領域ＢＬは軸外焦点検出領域ＡＬよりも光軸から離れている。そのため、視野マスク１２２の軸外焦点検出領域ＢＬを通過する焦点検出光束ＢＬＵを、再結像レンズ１２９ＬＵのより光軸Ｏ２に近い周辺領域に入射させるためには、図５（ａ）に比較してコンデンサレンズ１２４のより外方の周辺領域に光束ＢＬＵを入射させる必要がある。その領域はコンデンサレンズ１２４の厚さが非常に薄い領域であり、コンデンサレンズ１２４を全体に厚くせざるを得ないが、コンデンサレンズ１２４の厚みを増やすと、焦点検出モジュールが大型化する。したがって、光軸に近い焦点検出領域ＡＲ，ＡＬの焦点検出光束をイメージセンサアレイに垂直に入射させることにすれば、コンデンサレンズ１２２の厚みを増す必要がなく、焦点検出モジュールの大型化を抑制することができる。

また、主要被写体は撮影画面内の光軸近傍にあることが多く、焦点検出光軸に近い焦点検出領域ＡＲ，ＡＬについて、上述したようにイメージセンサアレイの傾きに伴う焦点検出精度への影響を少なくすることが好ましい。

―第２の実施の形態―
図７（ａ）および図８は第２の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。第１の実施の形態と相違する点は再結像レンズ１２９ＲＵ，ＲＤ，ＬＵ，ＬＤを傾けたことにある。なお、説明を簡略化するため、図７（ａ）および図８では焦点検出領域ＡＬとＢＬに関する焦点検出光学系について、とくに、再結像レンズ１２９ＬＵ、イメージセンサ１３０ＡＬＵと１３０ＢＬＵに関して説明する。

図７（ａ）において、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸を、焦点検出光束の進行方向において光軸Ｏ２側に傾けている。図８に示すように、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸１１ｆが、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に対して、瞳分割方向（Ｙ方向）に垂直な面内（ＸＺ面内）で傾けられている。換言すると、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられていることになる。また、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸１１ｆが通過するレンズ中心に対して、絞りマスク開口１２８ＬＵの重心１７ｆは、光軸Ｏ２に近い方に偏心している。

このように構成された焦点検出光学系では、コンデンサレンズ部１２４Ｌで光軸Ｏ２方向に偏向された焦点検出光束ＡＬＵとＡＬＤは、再結像レンズ１２９ＬＵの光軸Ｏ２に近い周辺領域に入射する。そのため、再結像レンズ１２９ＬＵに入射した光束は、その光軸１１ｆ側に屈折されることになり、再結像レンズ１２９ＬＵから射出する光束ＡＬＵは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ１３０ＡＬＵに入射する。その結果、イメージセンサチップ１３０がＸ軸回りに傾いても、イメージセンサアレイ１３０ＡＬＵ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。なお、再結像レンズ１２９ＬＵからの射出光が光軸Ｏ２と平行になるように、再結像レンズ１２９ＬＵの傾き角度が決定されるとともに、再結像レンズ１２９ＬＵに対する開口１２８ＬＵの重心１７の位置も決定される。

このような第２の実施の形態の焦点検出モジュールも第１の実施の形態のモジュールと同様に、以下のような効果を奏することができる。すなわち、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に近い軸外焦点検出領域ＡＬ，ＡＲの焦点検出光束をイメージセンサアレイ１３０ＬＵ、ＬＤに垂直入射させるようにしたので、上述した理由で（図７（ｂ）参照）焦点検出モジュールの大型化抑制しつつ、２つの軸外焦点検出領域を設定した焦点検出モジュールの焦点検出精度を全体として向上することができる。

なお、図示は省略したが、軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬと光軸Ｏ２を挟んで対称に配置された軸外焦点検出領域ＡＲ，ＢＲにおける、再結像レンズ１２９ＲＵ，１２９ＲＤおよび絞りマスク１２８の開口１２８ＲＵ，１２８ＲＤについても、軸外焦点検出領域ＡＬ、ＢＬの再結像レンズ１２９ＬＵ，１２９ＬＤおよび絞りマスク１２８の開口１２８ＬＵ，１２８ＬＤにおける物理的形状や位置関係はまったく同様である。

本発明による第１および第２の実施の形態による焦点検出モジュールは、撮影レンズから入射する撮影光束のうち軸外に設定された少なくとも２つの焦点検出領域を通過する焦点検出光束をコンデンサレンズにより焦点検出光学系光軸側に偏向させてイメージセンサチップをコンパクトにした焦点検出モジュールにおいて、光軸に近い焦点検出領域について、再結像レンズ部に斜めに入射する焦点検出光束を焦点検出光学系光軸に実質上平行に射出するようにしたものである。しかし、本発明は上記実施の形態に限定されず、同様な機能を実現する光学系のすべてが含まれる。

以上では、軸外で並設される２つの焦点検出領域を有する焦点検出モジュールについて説明したが、軸外で並設される焦点検出領域を３つ以上有し、それらの焦点検出光束についてコンデンサレンズ、瞳分割用の絞りマスク開口、再結像レンズを共用する焦点検出モジュールにも本発明を適用できる。たとえば、軸外で並設される３つの焦点検出領域を有する焦点検出モジュールでは、中央の焦点検出領域、すなわち光軸から２番目の焦点検出領域を通過する焦点検出光束をイメージセンサに垂直に入射させるように、コンデンサレンズ、瞳分割マスク、再結像レンズの形状、配置、性能などを決定する。このような配置を採用することにより、イメージセンサチップの傾きにともなう調整誤差を他の２つの軸外焦点検出領域に略均等に分散させ、光軸に最も近い焦点検出領域、あるいは光軸から最も離れた焦点検出領域についての焦点検出精度を担保することができ、焦点検出モジュール全体としての焦点検出精度の最適を図ることができる。

また、軸外で並設される４つの焦点検出領域を有する焦点検出モジュールでは、光軸から２番目に配設する焦点検出領域を通過する焦点検出光束をイメージセンサに垂直に入射させるように、コンデンサレンズ、瞳分割マスク、再結像レンズの形状、配置、性能などを決定する。このような配置を採用することにより、（１）イメージセンサチップの傾きにともなう調整誤差を他の３つの軸外焦点検出領域に略均等に分散させ、それらの焦点検出領域についての焦点検出精度を担保して焦点検出モジュール全体としての焦点検出精度の最適を図ること、および（２）光軸に近い軸外焦点検出領域の精度を優先させること、のバランスをとった設計が可能となる。

さらに、特開２００２-８２２７９号公報の図５や図６に示すような再結像レンズを使用して軸外の焦点検出光束を焦点検出光学系の光軸と略平行とするなど、イメージセンサアレイに垂直に入射させるための焦点検出光学系の構造などは、以上説明した実施の形態に限定されない。

焦点検出装置を備えたカメラの構成を示す概略図 撮影画面内の焦点検出領域を説明する図 本発明の一実施の形態における焦点検出モジュールの要部の構成を示す分解斜視図 焦点検出領域と対応する光学系要素を説明する図 （ａ）は第１の実施の形態による焦点検出モジュール１００の軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬに入射する光束について説明する図、（ｂ）は比較例を示す図 図３の焦点検出モジュールの一部分を拡大して示す図 （ａ）は第１の実施の形態による焦点検出モジュール１００の軸外焦点検出領域ＡＬ，ＢＬに入射する光束について説明する図、（ｂ）は比較例を示す図 図３の焦点検出モジュールの一部分を拡大して示す図

符号の説明

１００：焦点検出モジュール
１２２：視野マスク
１２４：コンデンサレンズ
１２４Ｃ、１２４Ｒ、１２４Ｌ：レンズ部
１２８：絞りマスク
１２８ＣＲ、ＣＬ、ＡＲＵ，ＡＲＤ，ＢＲＵ，ＢＬＵ，ＡＬＵ，ＡＬＤ，ＢＬＵ，ＢＬＤ：開口
１２４，１２４ＣＲ、ＣＬ、ＡＲＵ，ＡＲＤ，ＢＲＵ，ＢＬＵ，ＡＬＵ，ＡＬＤ，ＢＬＵ，ＢＬＤ：再結像レンズ
１３０：イメージセンサチップ
１３０ＣＲ、ＣＬ、ＡＲＵ，ＡＲＤ，ＢＲＵ，ＢＬＵ，ＡＬＵ，ＡＬＤ，ＢＬＵ，ＢＬＤ：イメージセンサアレイ
ＣＢ：カメラボディ
Ｃ，ＡＲ，ＢＲ，ＡＬ，ＢＬ：焦点検出領域
ＬＢ：撮影レンズ鏡筒
ＬＥ：撮影レンズ
Ｏ２：焦点検出光学系光軸

Claims (5)

1. 撮影光学系の一次像面において、撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域に対応して設けられた複数の開口を有する視野マスク、
   前記視野マスクの開口を通過した光束を集光するコンデンサレンズ、
   前記コンデンサレンズを透過した前記光束を瞳分割する瞳分割マスク、および
   前記瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズを含む焦点検出光学系と、
   前記再結像レンズにより再結像された前記一対の光束を受光する受光素子とを有する焦点検出モジュールにおいて、
   前記複数の焦点検出領域は、前記撮影光学系の光軸外に配置された第１軸外領域と、前記光軸からの放射方向に沿って前記第１の軸外領域より光軸から遠い側に隣接する第２軸外領域とを含み、
   前記第１および第２軸外領域のそれぞれに対応する前記視野マスクの開口を通過する複数の光束は１組の瞳分割マスクおよび再結像レンズによって再結像され、再結像される複数の光束のうち、前記第１軸外領域を通過して前記再結像レンズによって再結像される光束が、前記放射方向において前記受光素子の受光面に対して略垂直に入射するように前記焦点検出光学系を構成したことを特徴とする焦点検出モジュール。
2. 請求項１の焦点検出モジュールにおいて、
   前記再結像レンズの光軸が前記焦点検出光学系の光軸に対して略平行であり、
   前記瞳分割マスクの開口の重心位置が、前記再結像レンズの光軸よりも前記焦点検出光学系の光軸側に位置していることを特徴とする焦点検出モジュール。
3. 請求項２の焦点検出モジュールにおいて、
   前記再結像レンズを射出する光束が前記焦点検出光学系の光軸と略平行になるように、前記再結像レンズの光軸を前記焦点検出光学系の光軸に対して所定の角度で傾けたことを特徴とする焦点検出モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の焦点検出モジュールにおいて、
   前記第２軸外領域に対して前記第１軸外領域と反対側にさらに第３軸外領域を設けた場合、および前記第２軸外領域に対して前記第１軸外領域と反対側にさらに第３および第４軸外領域を設けた場合、いずれの場合も、前記第２軸外領域を透過する光束が前記受光素子に略垂直に入射するように前記焦点検出光学系を構成することを特徴とする焦点検出モジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の焦点検出モジュールを備えたことを特徴とするカメラ。
   

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