JPH11258493A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズの合焦状態を撮影範囲中の複数の
領域に対して検出する際に好適な焦点検出装置を得るこ
と。 【解決手段】 対物レンズの予定焦点面上の複数の領域
に対して該対物レンズの焦点状態に関する信号を得る焦
点検出手段、該対物レンズの各状態に対応して設定した
定数を記憶する記憶手段、該対物レンズの各状態を検出
するレンズ状態検出手段、該予定焦点面の各領域に対応
して設定された２以上のパラメータと該記憶手段から得
られる定数とを用いて、所定の演算手続により各領域の
焦点検出の際の補正に関する信号を得る補正値演算手
段、該焦点状態に関する信号と該補正に関する信号に基
づいて該対物レンズの焦点状態を演算する焦点演算手段
とを有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は写真用カメラ、ビデ
オカメラ等の撮影装置、または種々の観察装置に適用で
きる焦点検出装置に関するものである。さらに詳しく
は、撮影画面又は観察画面上の広い範囲に渡り２次元
的、又は連続的に複数の領域において焦点検出を可能と
する焦点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より対物レンズを通過した光束を利
用した受光型の焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれ
る方式がある。この像ずれ方式は例えば特開昭５９−１
０７３１１号公報や特開昭５９−１０７３１３号公報等
で提案されている。

【０００３】図１１は焦点検出装置が組み込まれた従来
のカメラの要部ブロック図である。図中１０１は撮影を
行うための対物レンズ、１０２は回動可能な半透過性の
主ミラー、１０３は焦点板、１０４はペンタプリズム、
１０５は接眼レンズ、１０６はサブミラー、１０７はフ
ィルム、１０８は焦点検出装置をそれぞれ示している。

【０００４】この図において、不図示の被写体からの光
の一部は対物レンズ１０１を透過後、主ミラー１０２に
より上方に反射され、焦点板１０３上に被写体像を形成
する。焦点板１０３上に形成された被写体像はペンタプ
リズム１０４による複数回の反射を経て接眼レンズ１０
５を介して撮影者又は観察者によって視認される。

【０００５】一方、対物レンズ１０１から主ミラー１０
２に到達した光束のうちの他の一部は半透過性の主ミラ
ー１０２を透過し、サブミラー１０６により下方に反射
され焦点検出手段１０８に導かれる。

【０００６】図１２は図１１に示す焦点検出手段１０８
における焦点検出の原理を説明するための説明図であ
る。同図は図１１における対物レンズ１０１と焦点検出
装置１０８のみを取り出し、主要な構成を展開して示し
ている。

【０００７】図１２の焦点検出装置１０８内において、
１０９は対物レンズ１０１の予定焦点面即ちフィルム面
と共役な面付近に配置された視野マスク、１１０は同じ
く予定焦点面の付近に配置されたフィールドレンズ、１
１１は２つのレンズ１１１−１、１１１−２からなる２
次結像系、１１２は２つのレンズ１１１−１、１１１−
２に対応してその後方に配置された２つのセンサ列１１
２−１、１１２−２を含む光電変換素子、１１３は２つ
のレンズ１１１−１、１１１−２に対応して配置された
２つの開口部１１３−１、１１３−２を有する絞り、１
１４は分割された２つの領域１１４−１、１１４−２を
含む対物レンズ１０１の射出瞳をそれぞれ示している。

【０００８】尚、フィールドレンズ１１０は、絞り１１
３の開口部１１３−１，１１３−２を対物レンズ１０１
の射出瞳１１４の領域１１４−１，１１４−２の近傍に
結像する作用を有しており、各領域１１４−１，１１４
−２を透過した光束１１５−１、１１５−２が２つのセ
ンサ列１１２−１，１１２−２にそれぞれ被写体像に関
する光量分布を形成するようになっている。

【０００９】図１２に示す焦点検出手段の焦点検出原理
は一般的に位相差検出方式と呼ばれているもので、対物
レンズ１０１の結像点が予定焦点面の前側、即ち対物レ
ンズ１０１側にある場合には２つのセンサ列１１２−
１，１１２−２上にそれぞれ形成される被写体像に関す
る光量分布が互いに近づいた状態となり、逆に対物レン
ズ１０１の結像点が予定焦点面の後側、即ち対物レンズ
１０１と反対側にある場合には２つのセンサ列１１２−
１，１１２−２上にそれぞれ形成される被写体像に関す
る光量分布が互いに離れた状態となる。

【００１０】しかも２つのセンサ列１１２−１，１１２
−２上に形成される被写体像に関する光量分布のずれ量
は対物レンズ１０１のディーフォーカス量即ち焦点はず
れ量とある関数関係にあるのでそのずれ量を適当な演算
手段で算出すると、対物レンズ１０１の焦点はずれの方
向と量を検出することができる。

【００１１】図１２に示す焦点検出手段は対物レンズ１
０１により観察又は撮影される範囲の中央の１つの領域
に存在する物体に対してのみ焦点検出が可能である。こ
れに対し、観察又は撮影される範囲の中央以外に存在す
る物体に対しても焦点検出が可能な焦点検出装置が本出
願人によって、例えば特開平７−１５９６８４号公報で
開示されている。

【００１２】図１３は同公報で開示されている、光学系
の構成を示す概略図である。図中、１１６は視野マスク
であり、中央に十字形の開口部１１６−１、両側の周辺
部に縦長の開口部１１６−２、１１６−３を有してい
る。１１７はフィールドレンズであり、視野マスクの３
つの開口１１６−１、１１６−２、１１６−３に対応し
て、３つの部分１１７−１、１１７−２、１１７−３か
ら成っている。１１８は絞りであり、中央部には上下左
右に１対ずつ計４つの開口１１８−１ａ、１１８−１
ｂ、１１８−１ｃ、１１８−１ｄを有する中央開口部１
１８−１が、また左右の周辺部分には１対２つの開口１
１８−２ａ、１１８−２ｂ及び１１８−３ａ、１１８−
３ｂを有する周辺開口部１１８−２、１１８−３がそれ
ぞれ設けられている。

【００１３】前記フィールドレンズ１１７の各領域１１
７−１、１１７−２、１１７−３はそれぞれこれらの開
口部１１８−１、１１８−２、１１８−３を不図示の対
物レンズの射出瞳付近に結像する作用を有している。１
１９は４対計８つのレンズ１１９−１ａ、１１９−１
ｂ、１１９−１ｃ、１１９−１ｄ、１１９−２ａ、１１
９−２ｂ、１１９−３ａ、１１９−３ｂから成る２次結
像系を一体化した光学部材であり、絞り１１８の各開口
に対して、その後方に配置されている。

【００１４】１２０は４対計８つのセンサ列１２０−１
ａ、１２０−１ｂ、１２０−１ｃ、１２０−１ｄ，１２
０−２ａ、１２０−２ｂ、１２０−３ａ、１２０−３ｂ
から成る光電変換素子であり、各２次結像系のレンズに
対応してその像を受光するように配置されている。

【００１５】図１４は光電変換素子１２０上に形成され
る被写体像の状態を示したものである。１２１−１ａ、
１２１−１ｂ、１２１−１ｃ、１２１−１ｄは視野マス
ク１１６の中央の開口部１１６−１及びフィールドレン
ズ１１７の中央部１１７−１を透過した光束が絞りの開
口１１８−１ａ、１１８−１ｂ、１１８−１ｃ、１１８
−１ｄで規制された後、その後方の２次結像系１１９の
レンズ１１９−１ａ、１１９−１ｂ、１１９−１ｃ、１
１９−１ｄによって光電変換素子１２０上に形成される
像領域をそれぞれ示している。

【００１６】また１２１−２ａ、１２１−２ｂは視野マ
スク１１６の周辺の開口部１１６−２及びフィールドレ
ンズ１１７の周辺部１１７−２を透過した光束が絞り１
１８の開口１１８−２ａ、１１８−２ｂによって規制さ
れた後、その後方の２次結像系１１９のレンズ１１９−
２ａ、１１９−２ｂによって光電変換素子１２０上に形
成される像領域を示している。

【００１７】同様に１２１−３ａ、１２１−３ｂは視野
マスク１１６の周辺の開口部１１６−３及びフィールド
レンズ１１７の周辺部１１７−３を透過した光束が絞り
１１８の開口１１８−３ａ、１１８−３ｂによって規制
された後、その後方の２次結像系１１９のレンズ１１９
−３ａ、１１９−３ｂによって光電変換素子１２０上に
形成される像領域を示している。

【００１８】図１３に示す焦点検出手段の焦点検出原理
は図１２に示すものと同様で、対をなすセンサの列方向
の被写体像の相対位置を検出するものであるが、以上で
示すような構成をとることにより、不図示の対物レンズ
により観察又は撮影される範囲の中心付近だけでなく、
視野マスクの周辺の開口部１１６−２、１１６−３に対
応する位置にある物体に対しても焦点検出を行うことが
できる。

【００１９】尚、本焦点検出手段によれば、上記中央付
近においては光量分布が上下又は左右の一方向にのみ変
化するような物体に対しても焦点検出を行うことが可能
である。

【００２０】これらの焦点検出手段を一眼レフカメラの
ような撮影レンズが交換可能なカメラに用いる場合、直
接得られる焦点はずれ量に関する焦点状態検出信号に基
づいてレンズの制御を行うと、適正な焦点状態を得られ
ないことがある。その主な理由としては、観察又は撮影
される像を形成する対物レンズの光束と焦点検出手段が
取り込む光束が一般には異なることがあげられる。ま
た、位相差検出方式の焦点検出手段においては、本来縦
（光軸）方向の収差量によって決定されるべき焦点位置
或いは焦点はずれ量を横方向の収差に関連した像のずれ
に変換して求めているため、対物レンズに収差がある場
合には、収差補正の状態によってその両者に差が生ずる
ことが考えられる。

【００２１】こうした問題を解決するために、各対物レ
ンズに固有の補正値Ｃを用いて、例えば焦点はずれ量を
表す焦点検出信号Ｄを Ｄ_C ＝Ｄ−Ｃ ‥‥‥（１） により補正するための補正手段を設け、得られた補正焦
点検出信号Ｄ_C に基づいてレンズの制御を行うものも知
られている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】前記の各レンズに固有
の補正値は一般には焦点検出手段の焦点検出領域の位置
に依存するため、図１３に示すような中心以外にも焦点
検出領域を有する場合は、それぞれの領域に対応した補
正値を持つことが必要である。しかしながら、想定され
る焦点検出領域の数が多い場合、すべての検出領域に対
する補正値を対物レンズ側或いはカメラ側に持つために
は大きな記憶容量を必要とする。

【００２３】さらに、対物レンズ中のフォーカスレンズ
の位置（即ち焦点合わせを行う被写体距離）の変化や、
ズームレンズにおける焦点距離の変化、或いは撮影時の
絞りの変化に伴う対物レンズの収差変動が大きい場合に
は、焦点合わせやズームの際に移動するレンズの移動状
態や、絞りに応じた補正値を持たなければならず、一層
膨大な記憶容量が必要となる。

【００２４】また、一定の位置や数の焦点検出領域に対
してのみ動作する一眼レフカメラ及び交換レンズのよう
な撮影システムが既に存在する場合、これとは焦点検出
領域の位置や数が異なる焦点検出手段を搭載した新たな
カメラはこのシステムにおいては正常に機能しない。

【００２５】この問題を解決するための１つの方法が本
出願人によって特開平６−３３１８８６号公報に開示さ
れている。これは、前記補正値Ｃが焦点検出領域の中心
からの距離Ｌにのみ依存し、その変化がＬに関するある
関数で表せるものと仮定し、特定の位置にある２つ以上
の焦点検出領域に対する補正値を用い、他の位置にある
焦点検出領域の補正値を例えば１次式乃至２次程度の関
数で補完して求めようとするものである。

【００２６】上記方法では補正値Ｃが焦点検出領域の中
心からの距離Ｌにのみ依存することを仮定しているた
め、各領域の焦点検出を行う焦点検出手段がそれぞれ異
なり、出力する信号に連続性や相関性がない場合や、焦
点検出手段が対物レンズの光軸に対して軸対称性がない
場合には補正値を精度よく求めることが難しくなる。

【００２７】本発明は、本出願人が先に提案した焦点検
出装置を更に改良し、想定される焦点検出領域の数が多
い場合であっても大きな記憶容量を必要とせず、精度の
良い焦点検出信号の補正を得て、高精度な焦点検出が可
能な焦点検出装置の提供を目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出装置
は、(1-1) 対物レンズの予定焦点面上の複数の領域に対
して該対物レンズの焦点状態に関する信号を得る焦点検
出手段、該対物レンズの各状態に対応して設定した定数
を記憶する記憶手段、該対物レンズの各状態を検出する
レンズ状態検出手段、該予定焦点面の各領域に対応して
設定された２以上のパラメータと該記憶手段から得られ
る定数とを用いて、所定の演算手続により各領域の焦点
検出の際の補正に関する信号を得る補正値演算手段、該
焦点状態に関する信号と該補正に関する信号に基づいて
該対物レンズの焦点状態を演算する焦点演算手段とを有
していることを特徴としている。

【００２９】特に、 (1-1-1) 前記焦点検出手段は少なくとも２つ１組の２次
結像レンズとそれぞれに対応するセンサを含み、該セン
サ上に形成される２つの被写体像に関する光量分布の対
応する部分の相対的な位置関係から前記対物レンズの焦
点状態を検出すること。

【００３０】(1-1-2) 前記焦点検出手段は前記対物レン
ズの光軸または該対物レンズの光軸と光学的に等価な軸
に対して回転対称性がないこと。

【００３１】(1-1-3) 前記パラメータは前記予定焦点面
上またはこれと等価な面上に定義された座標系に対する
２次元の座標値であること。

【００３２】(1-1-4) 前記所定の演算手続きは、前記パ
ラメータを変数とする前記対物レンズの特性により決定
される所定の関数の演算であること。

【００３３】(1-1-5) 前記対物レンズは、前記焦点検出
手段を含むカメラ本体と分離可能に構成されているこ
と。

【００３４】(1-1-6) 前記対物レンズは複数種類存在
し、前記カメラ本体に交換して装着されること。

【００３５】(1-1-7) 前記補正値演算手段は前記カメラ
本体側にあること。

【００３６】(1-1-8) 前記補正値演算手段は前記対物レ
ンズ側にあること。

【００３７】(1-1-9) 前記対物レンズの予定焦点面上の
領域は複数の部分領域に分割されていて、前記２つ以上
のパラメータが各部分領域の位置に対応して設定されて
いること。

【００３８】(1-1-10) 前記パラメータは前記部分領域
の中心の座標値によって決まる複数の値であること。

【００３９】(1-1-11) 前記対物レンズは該対物レンズ
を構成するすべて、又は一部のレンズを移動することに
より焦点距離が可変であり、前記レンズ状態検出手段
は、該対物レンズの移動するレンズの移動状態または移
動状態を特徴づける量を検出すること。

【００４０】(1-1-12) 前記対物レンズは該対物レンズ
を構成するすべて、又は一部のレンズよりなるフォーカ
スレンズを移動することにより所定の距離の物体に対し
て焦点合わせを行うことが可能であり、前記レンズ状態
検出手段は、当該フォーカスレンズの移動状態または移
動状態を特徴づける量を検出すること。

【００４１】(1-1-13) 前記対物レンズは絞りを有し、
撮影又は観察時に該絞りの径が可変であり、前記レンズ
状態検出手段は、該対物レンズの絞りの径、または絞り
の径を特徴づける量を検出すること。等を特徴としてい
る。

【００４２】(1-2) 対物レンズの予定焦点面上の複数の
領域に対して該対物レンズの焦点状態に関する信号を得
る焦点検出手段、該対物レンズの各状態を検出するレン
ズ状態検出手段、該予定焦点面の各領域に対応して設定
された２以上のパラメータと、該対物レンズの各状態毎
に決められた該パラメータとを用いて所定の演算手続き
により各領域の焦点検出の際の補正に関する信号を得る
補正値演算手段、該焦点状態に関する信号と該補正に関
する信号に基づいて該対物レンズの焦点状態を演算する
焦点演算手段、該対物レンズを構成するすべて、又は一
部のレンズを駆動する駆動手段とを有し、該焦点演算手
段の演算結果に基づき該駆動手段は当該対物レンズを構
成するすべて又は一部のレンズを駆動することにより該
対物レンズの焦点状態を調整することを特徴としてい
る。

【００４３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
ブロック図であり、焦点検出装置を含む撮影装置の動作
を説明するための概念図である。図中１は対物レンズと
しての撮影レンズを有するレンズ本体であり、内部に
は、１つまたは複数のレンズ群から構成され、そのすべ
て、もしくは一部を移動させることで焦点距離を変化さ
せることが可能である撮影光学系（撮影レンズ）２、撮
影光学系２の焦点距離、即ちズーム状態を検出するため
のレンズ状態検出手段３７、撮影光学系２を構成するレ
ンズのすべて、もしくは一部を移動させ、撮影レンズ１
の焦点状態を調整するための駆動手段３、ＲＯＭのよう
な記憶手段４及びそれらを制御するためのレンズ制御手
段５を含んでいる。

【００４４】ここで、レンズ状態検出手段３７は公知の
方法、例えば撮影光学系２の焦点距離を変化させるため
に回転又は移動する鏡筒に設けられたエンコーダ用の電
極とそれに接する検出用の電極等を用いることにより撮
影光学系２の焦点距離（ズーム状態）を変化させる際に
移動するレンズの移動状態または移動状態を特徴づける
量を検出している。

【００４５】一方、６はカメラ（カメラ本体）であり、
内部には主ミラー７、物体像が形成されている焦点板
８、像反転用のペンタプリズム９、そして接眼レンズ１
０を有し、これらの各要素はファインダー系を構成して
いる。さらにサブミラー１１、焦点検出手段１２、演算
手段（補正値演算手段）１３、カメラ制御手段（焦点演
算手段）１４、撮影媒体としてのフィルム（感光体）１
５を含んでいる。撮影レンズ１及びカメラ本体６は接点
１６を有し、互いに装着された状態では接点１６を介し
て各種情報の通信や電源の供給が行われる。

【００４６】図２は図１の焦点検出手段１２に係る要素
の詳細な構成の説明図である。図中１７は撮影レンズの
光軸、１８は図１の感光面１５と等価なフィルム、１９
は撮影レンズ２の光軸１７上に配置された、図１の主ミ
ラー７と等価な半透過性の主ミラー、２０は同様に撮影
レンズ２の光軸１７上に斜めに配置され、図１のサブミ
ラー１１の機能を有する第１の反射鏡、２１は第１の反
射鏡２０によるフィルム１８に共役な近軸的結像面、２
２は第２の反射鏡、２３は赤外カットフィルター、２４
は絞りであり、２つの開口２４−１、２４−２を有して
いる。

【００４７】２５は２次結像系であり、絞り２４の２つ
の開口２４−１、２４−２に対応して配置された２つの
レンズ２５−１、２５−２を有している。３６は第３の
反射鏡、２６は光電変換素子（センサー）であって２つ
のエリアセンサ２６−１、２６−２を有している。

【００４８】ここで、第１の反射鏡２０は曲率を有し、
絞り２４の２つの開口２４−１、２４−２を撮影レンズ
２の射出瞳付近に投影する収束性のパワー（屈折力）を
持っている。

【００４９】また第１の反射鏡２０は必要な領域のみが
光を反射するようにアルミや銀等の金属膜が蒸着されて
いて、焦点検出を行う範囲を制限する視野マスクの働き
を兼ねている。他の第２，第３反射鏡２２、３６におい
ても光電変換素子上に入射する迷光を減少させるため、
必要最低限の領域のみが蒸着されている。各反射鏡の反
射面として機能しない領域に光吸収性の塗料等を塗布す
るのが良い。

【００５０】図３は図２の絞り２４の平面図でる。絞り
２４は、横長の２つの開口２４−１、２４−２を開口幅
の狭い方向に並べた構成となっている。図中点線で示さ
れているのは、絞り２４の開口２４−１、２４−２に対
応してその後方に配置されている２次結像系２５の各レ
ンズ２５−１、２５−２である。

【００５１】図４は図２の光電変換素子２６の平面図で
ある。図２で示した２つのエリアセンサ２６−１、２６
−２はこの図に示すように２次元的に画素を配列したエ
リアセンサを２つ並べたものである。

【００５２】以上の各要素を有する図２の構成におい
て、撮影レンズ２からの光束２７−１、２７−２は主ミ
ラー１９のハーフミラー面を透過後、第１の反射鏡２０
により、ほぼ主ミラー１９の傾きに沿った方向に反射さ
れ、第２の反射鏡２２により再び方向を変えた後、赤外
カットフィルター２３を介し、絞り２４の２つの開口２
４−１、２４−２を経て、２次結像系２５の各レンズ２
５−１、２５−２により集光され、第３の反射鏡３６を
介して光電変換素子２６のエリアセンサ２６−１、２６
−２上にそれぞれ到達する。

【００５３】図中の光束２７−１、２７−２はフィルム
１８の中央に結像する光束を示したものであるが、他の
位置に結像する光束についても同様の経路を経て、光電
変換素子２６に達し、全体として、フィルム１８上の所
定の２次元領域に対応する被写体像に関する２つの光量
分布が光電変換素子２６の各エリアセンサ２６−１、２
６−２上に形成される。

【００５４】本実施形態においては２次結像系２５の第
１面を凹面形状とすることで、２次結像系２５に入射す
る光が無理に屈折されることがないような構成とし、光
電変換素子２６の２次元領域の広い範囲にわたって良好
で一様な結像性能を確保している。尚、第１の反射鏡２
０は、撮影に際し、主ミラー１９と同様に撮影光路外に
退避されるものである。

【００５５】図１における焦点検出手段１２は、このよ
うにして得られた２つの被写体像に関する光量分布に対
して、周知の焦点検出方法と同様の検出原理に基づき、
被写体像の分離方向、即ち図４に示す２つのエリアセン
サ２６−１、２６−２の上下方向の相対的位置関係をエ
リアセンサ２６−１、２６−２の各位置で算出すること
で撮影レンズ１の焦点状態を検出し、その結果を焦点は
ずれ量Ｄとして出力する。

【００５６】以上の焦点検出手段１２によるとエリアセ
ンサ２６に対応するフィルム１８の領域即ち焦点検出領
域内のほぼ任意の点において焦点状態の検出を行うこと
が可能となる。

【００５７】また図５に示すような焦点検出可能領域２
８内の矩形で示される離散的な特定の位置においてのみ
焦点検出を可能とすることもできる。この場合には、例
えば図５に示す矩形パターンを有する液晶表示素子等を
図１の焦点板８の付近に設け、駆動制御することで、フ
ァインダーで焦点検出可能な領域や焦点合わせが完了し
た領域の表示が行える。

【００５８】前述した通り、センサ２６上に形成された
２つの像の相対的位置関係から求めた焦点状態を表す焦
点はずれ量Ｄをそのまま用い、撮影レンズを制御すると
誤差が生じ正確な焦点合わせが行えないため、各位置で
求められた焦点はずれ量Ｄを各位置に応じた補正値で補
正することが必要である。

【００５９】しかしながら、上記焦点検出手段の構成か
ら明らかなように、図５の焦点検出可能な領域２８はそ
の中心２９を通る垂直線３０に対する線対称性があるの
みで、同水平線３１に対する線対称性や、中心２９を通
る紙面に垂直な直線に対する回転対称性はない。従っ
て、焦点検出可能な領域２８内の各点の特性は中心点２
９からの距離のみでは規定することができず、前記補正
値も中心点２９からの距離のみに関する値では表せな
い。そのため、本実施形態では以下のような方法で補正
値の算出及び補正が行われている。

【００６０】図１において演算手段（補正値演算手段）
１３は焦点検出を行うべき領域に対応する２以上のパラ
メータを用い、補正値Ｃを算出している。例えば今、焦
点検出を行おうとしている領域が図５の領域３２である
とすると、焦点検出可能領域の中心２９を原点とするこ
の領域の中心３３の座標ｘ，ｙをパラメータとして、以
下の式により補正値Ｃが求められる。

【００６１】

【数１】 ここでｉ，ｊは連続した、又は非連続の所定の範囲の整
数である。ａ_ijは、ｉ，ｊによって決まる定数であり、
レンズ状態検出手段により検出される各状態毎に設定さ
れている。これらの定数は撮影レンズ１内の記憶手段４
に格納されていて、その中からレンズ状態検出手段３７
により検出されたレンズ状態に対応した値が選択され、
（２）式の演算に先立ち、接点１６を介してレンズ制御
手段５からカメラ制御手段１４へ受け渡される。

【００６２】また、焦点検出を行う領域を示すパラメー
タとしての，ｘ，ｙは、予定焦点面やフィルム面におけ
る座標に限定されるものではなく、これと等価な面にお
ける座標や何らかの変換を行った座標でもよい。また座
標値の単位は（２）式の演算に最適となるように規格化
してもよい。

【００６３】カメラ制御手段（焦点演算手段）１４は焦
点検出手段１２により求められた焦点はずれ量Ｄと、演
算手段１３により（２）式から求められた補正値Ｃを用
い、（１）式と同様の演算を行い、補正焦点検出信号Ｄ
_C を算出する。補正焦点検出信号Ｄ_C はそのまま、もし
くは必要に応じレンズ駆動量等へ変換された後、接点１
６を介してレンズ制御手段５へ送られる。レンズ制御手
段５は受信した信号に基づき駆動装置３を制御して撮影
光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移
動させ、撮影レンズ１の焦点状態を調整する。

【００６４】図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、２８ｍｍ
から８０ｍｍまでの焦点距離範囲をもつズームレンズの
広角端から望遠端までのズーム領域内の３つの領域（第
１，第２，第３領域）における補正値Ｃを示した鳥瞰図
であり、焦点検出可能領域３４に対する補正値を連続し
た曲面３５−１〜３５−３で示している。この図に示す
様な焦点距離ｆによる補正値を表す曲面の変化は（２）
式の形態の式で精度よく近似することができ、本実施形
態の場合、固有定数ａ_ij の具体的な値は以下の通りで
ある。 （Ａ）第１領域 ａ₀₀＝-1.92192×10^-2 ａ₀₁＝-3.53386×10^-3 ａ₀₂＝-9.99921×10^-3 ａ₂₀＝-9.79780×10^-4 ａ₂₁＝ 3.34633×10^-6 ａ₂₂＝ 2.17978×10^-4 （Ｂ）第２領域 ａ₀₀＝-3.00709×10^-2 ａ₀₁＝-1.96670×10^-3 ａ₀₂＝-4.65863×10^-3 ａ₂₀＝-6.94517×10^-4 ａ₂₁＝-1.93460×10^-5 ａ₂₂＝ 1.23437×10^-4 （Ｃ）第３領域 ａ₀₀＝-4.22666×10^-2 ａ₀₁＝-1.15450×10^-3 ａ₀₂＝ 6.03941×10^-4 ａ₂₀＝ 1.20797×10^-4 ａ₂₁＝-2.74064×10^-5 ａ₂₂＝ 1.07257×10^-5 補正値Ｃはｘ，ｙに関する２次式であるが、ｙ軸に関す
る対称性からｘの１次の係数ａ_1j（ｊ＝０，１，２）は
すべて０であり、焦点検出可能領域のすべての位置にお
ける補正値Ｃの値が６つの係数で表されている。

【００６５】尚、領域の分割数や各領域の幅は補正後の
焦点検出精度の許容範囲によって決められるものであ
り、撮影レンズ（対物レンズ）の仕様や目的により適宜
決定される。一定の幅のある領域における補正値を算出
するための係数の値としては、各領域の２つの端点での
補正値の平均値が演算されるような係数とすれば領域内
での補正値の誤差の幅が最小となる。

【００６６】焦点検出領域が図５に示すように予め決め
られた部分領域に分割されている場合には各領域の、
ｘ，ｙに対する（３）式のｘⁱ ｙⁱ の部分については事
前に計算を行い、パラメータとしてｘ、ｙではなくｘⁱ
ｙⁱ の値をカメラ側の記憶手段に格納しておき、（２）
式の演算時に読み出すようにすれば演算時間を大幅に削
減することができる。

【００６７】本実施形態においては、補正値を求めるた
めの演算式として（２）式を仮定しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、対数関数、三角関数等
の他の関数又はその組み合わせで表される関数を用いる
ことも可能である。また、すべての焦点検出領域に対し
て１つの関数で補正値を表すと誤差が大きくなる場合に
は、焦点検出領域を幾つかに分割し、各領域の補正値を
連続的に接続するスプライン関数で表現してもよい。

【００６８】さらに、各焦点検出領域毎に異なる焦点検
出手段が対応していて、焦点検出領域全域に渡って補正
値が連続的に変化しない場合には、各領域毎に異なる関
数を定義し、各領域に適合した演算により補正値を求め
るようにしてもよい。

【００６９】一方、本発明を一眼レフカメラのような多
くの種類の撮影レンズを交換して使用するシステムに適
用するに際し、補正値を求めるための演算方式を１つに
限定することができない場合には、予め複数種類の方式
を用意し、補正値の演算に必要な定数とともに使用すべ
き関数の種類や演算手続きの方法を指定する情報をレン
ズ本体側から読み出すようにすればよい。

【００７０】図７は本発明の実施形態２の要部ブロック
図である。図７において図１と同一のもには同一の符号
が付されている。本実施形態が実施形態１と異なるの
は、図１においてカメラ本体６側にあった演算手段１３
が演算手段１３’としてレンズ本体１側にある点であ
る。本実施形態による補正値の算出及び焦点検出信号の
補正は以下のように行われる。

【００７１】まずレンズ制御手段５は焦点検出を行うべ
き焦点検出領域の位置を表す座標ｘ，ｙをカメラ本体６
内のカメラ制御手段１４、接点１６を介して受信し、レ
ンズ側の演算手段１３′はその値とレンズ状態検出手段
３７の検出結果に応じた記憶装置４内の係数データａ
_ij を用いて（２）式の演算を行い補正Ｃを算出する。
補正値Ｃはレンズ制御手段５及び接点１６を介してカメ
ラ本体６側のカメラ制御手段１４に送られ、それ以降は
実施形態１と同様にして焦点検出信号の補正と撮影レン
ズの駆動が行われる。

【００７２】図１に示す実施形態１は補正値Ｃの算出に
必要な（２）式の演算をすべてカメラ本体６側で行う構
成であったが、本実施形態の場合は、これらの演算をす
べてレンズ本体１側で行う構成であるので、演算式の形
態を個々の撮影レンズに合わせ自由に設定することが可
能となり、各撮影レンズに対し最適な補正が行える利点
がある。

【００７３】以上の各実施形態においては収差が変動す
る要因として撮影レンズの焦点距離（ズーム状態）に着
目しているが、同様に収差の変動をひきおこすものとし
て撮影レンズの焦点を調整するためのフォーカスレンズ
の配置状態（焦点が合う被写体の距離Ｓ）があげられ
る。

【００７４】図８は本発明の実施形態３の要部ブロック
図である。図８はフォーカスレンズの配置状態に着目し
た実施形態を示している。図８において撮影光学系２’
は単焦点レンズであり、レンズ状態検出手段３７’は図
１に示す実施形態１の焦点距離（ズーム状態）を検出す
るレンズ状態検出手段３７とは異なり、フォーカスレン
ズの配置状態（焦点が合う被写体の距離Ｓ）を検出して
いる。

【００７５】具体的には実施形態１と同様に、焦点合わ
せを行う１つ又は複数のレンズを移動させるための鏡筒
に設けられたエンコーダ用の電極とそれに接する検出用
の電極により撮影光学系２’のフォーカスレンズの配置
状態（焦点が合う被写体の距離Ｓ）が検出される。

【００７６】図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は焦点距離３
００ｍｍの単焦点レンズの至近物体から無限遠物体まで
の間の３つのフォーカスレンズの配置状態即ち焦点が合
う被写体の距離を３つの領域（第１，第２，第３領域）
について補正値Ｃを示した鳥瞰図であり、焦点検出可能
領域３４に対する補正値を連続した曲面３８−１〜３８
−３で示している。これらの図に示す様なフォーカスレ
ンズの配置状態（焦点が合う被写体の距離）による補正
値を表す曲面の変化は（２）式の形態で表わされ、図
（９）の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の各被写体距離ｓに対
応する定数ａ_ijの具体的な数値は以下の通りである。 （Ａ）第１領域 ａ₀₀＝ 1.93344×10^-1 ａ₀₁＝ 8.74587×10^-5 ａ₀₂＝-4.54790×10^-4 ａ₂₀＝ 7.36798×10^-5 ａ₂₁＝ 5.55151×10^-6 ａ₂₂＝-1.51254×10^-5 （Ｂ）第２領域 ａ₀₀＝-8.90515×10^-3 ａ₀₁＝ 6.98959×10^-4 ａ₀₂＝ 1.20506×10^-3 ａ₂₀＝ 1.26102×10^-3 ａ₂₁＝-1.34973×10^-5 ａ₂₂＝ 1.31262×10^-6 （Ｃ）第３領域 ａ₀₀＝-8.76691×10^-2 ａ₀₁＝-1.95856×10^-4 ａ₀₂＝ 1.64412×10^-3 ａ₂₀＝ 1.25557×10^-3 ａ₂₁＝ 4.48096×10^-6 ａ₂₂＝-1.54401×10^-7 本実施形態においてはフォーカスレンズの配置状態毎の
係数ａ_ij が記憶手段４に格納されていて、検出された
フォーカスレンズの配置状態に応じた係数ａ_ijが接点１
６を介してカメラ本体６のカメラ制御手段１４に送られ
る。以下は実施形態１と同様にしてカメラ側での補正演
算及び焦点合わせが行われる。

【００７７】勿論、本実施形態においても実施形態２の
ように補正値の演算をレンズ本体１側で行っても良い。
また、実施形態３を実施形態１のズームレンズに適用
し、ズーム状態とフォーカスレンズの配置状態の双方を
検出する構成とし、ズーム状態とフォーカスレンズの配
置状態の各組み合わせに対して係数ａ_ij を持つように
しても良い。

【００７８】図１０は２８ｍｍから１０５ｍｍまでの焦
点距離範囲を持つズームレンズについてズーム状態を３
つの領域（広角端から望遠端までそれぞれ（ａ），
（ｂ），（ｃ））、フォーカスレンズの配置状態を３つ
の領域（至近端から無限遠までそれぞれ（ア），
（イ），（ウ））に分割した本発明の実施形態４におけ
る、各領域での補正値Ｃを示した図６，図９と同様の鳥
瞰図である。

【００７９】この他、一般的に、撮影レンズの撮影時の
絞りによっても収差状態が変化し、補正すべき量が異な
る為、外部から入力された情報や、カメラ内の測光系か
らの情報に基づき設定された撮影時の絞り値を検出し、
それに応じた係数ａ_ij を用いて本発明の補正を行って
も良い。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによって、想定される焦点検出領域の数が多
い場合であっても大きな記憶容量を必要とせず、精度の
良い焦点検出信号の補正を得て、高精度な焦点検出が可
能な焦点検出装置を達成することができる。

【００８１】この他本発明によれば、焦点検出領域の広
い焦点検出装置において、焦点検出の際に必要な補正値
または補正値を計算するためのデータを、撮影レンズが
とりうる個々の状態毎にすべて持つ必要がないため、カ
メラ本体又は撮影レンズ内のデータを保持するための記
憶装置の必要容量を著しく削減することが可能となると
ともに、より精度の良い補正値を求めることができ、焦
点検出精度の向上が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の構成を示す図

【図２】本発明の実施形態１が適用される焦点検出手段
の構成を示す図

【図３】本発明の実施形態１が適用される焦点検出手段
の絞りを示す図

【図４】本発明の実施形態１が適用される焦点検出手段
の光電変換素子を示す図

【図５】本発明の実施形態１が適用される焦点検出手段
の焦点検出領域を示す図

【図６】本発明の実施形態１の補正値を示す図

【図７】本発明の実施形態２の構成を示す図

【図８】本発明の実施形態３の構成を示す図

【図９】本発明の実施形態３の補正値を示す図

【図１０】本発明の実施形態４の補正値を示す図

【図１１】焦点検出装置を有するカメラの従来例を示す
図

【図１２】焦点検出装置の第１の従来例を示す図

【図１３】焦点検出装置の第２の従来例を示す図

【図１４】焦点検出装置の第２の従来例における光電変
換素子を示す図

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２，２’ 撮影光学系 ３ 駆動装置 ４ 記憶装置 ５ レンズ制御手段 ６ カメラ ７ 主ミラー ８ 焦点板 ９ ペンタプリズム １０ 接眼レンズ １１ サブミラー １２ 焦点検出手段 １３，１３’ 演算手段 １４ カメラ制御手段 １５ フィルム １６ 接点 １７ 撮影レンズの光軸 １８ フィルム １９ 主ミラー ２０ 第１の反射鏡 ２１ 結像面 ２２ 第２の反射鏡 ２３ 赤外カットフィルター ２４ 絞り ２５ ２次結像系 ２６ 光電変換素子 ２７ 撮影レンズからの光束 ２８ 焦点検出可能領域 ２９ 焦点検出可能領域の中心 ３０ 中心を通る垂直線 ３１ 中心を通る水平線 ３２ 焦点検出領域 ３３ 焦点検出領域の中心 ３４ 焦点検出可能領域 ３５，３８ 補正値を示す曲面 ３６ 第３の反射鏡 ３７，３７’ レンズ状態検出手段 １０１ 対物レンズ １０２ 主ミラー １０３ 焦点板 １０４ ペンタプリズム １０５ 接眼レンズ １０６ サブミラー １０７ フィルム １０８ 焦点検出装置 １０９ 視野マスク １１０ フィールドレンズ １１１ ２次結像系 １１２ 光電変換素子 １１３ 絞り １１４ 対物レンズの射出瞳 １１５ 光束 １１６ 視野マスク １１７ フィールドレンズ １１８ 絞り １１９ 光学部材 １２０ 光電変換素子 １２１ 光電変換素子上の像

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズの予定焦点面上の複数の領域
   に対して該対物レンズの焦点状態に関する信号を得る焦
   点検出手段、該対物レンズの各状態に対応して設定した
   定数を記憶する記憶手段、該対物レンズの各状態を検出
   するレンズ状態検出手段、該予定焦点面の各領域に対応
   して設定された２以上のパラメータと該記憶手段から得
   られる定数とを用いて、所定の演算手続により各領域の
   焦点検出の際の補正に関する信号を得る補正値演算手
   段、該焦点状態に関する信号と該補正に関する信号に基
   づいて該対物レンズの焦点状態を演算する焦点演算手段
   とを有していることを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 前記焦点検出手段は少なくとも２つ１組
   の２次結像レンズとそれぞれに対応するセンサを含み、
   該センサ上に形成される２つの被写体像に関する光量分
   布の対応する部分の相対的な位置関係から前記対物レン
   ズの焦点状態を検出することを特徴とする請求項１の焦
   点検出装置。
3. 【請求項３】 前記焦点検出手段は前記対物レンズの光
   軸または該対物レンズの光軸と光学的に等価な軸に対し
   て回転対称性がないことを特徴とする請求項２の焦点検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記パラメータは前記予定焦点面上また
   はこれと等価な面上に定義された座標系に対する２次元
   の座標値であることを特徴とする請求項１の焦点検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記所定の演算手続きは、前記パラメー
   タを変数とする前記対物レンズの特性により決定される
   所定の関数の演算であることを特徴とする請求項１の焦
   点検出装置。
6. 【請求項６】 前記対物レンズは、前記焦点検出手段を
   含むカメラ本体と分離可能に構成されていることを特徴
   とする請求項１の焦点検出装置。
7. 【請求項７】 前記対物レンズは複数種類存在し、前記
   カメラ本体に交換して装着されることを特徴とする請求
   項６の焦点検出装置。
8. 【請求項８】 前記補正値演算手段は前記カメラ本体側
   にあることを特徴とする請求項６の焦点検出装置。
9. 【請求項９】 前記補正値演算手段は前記対物レンズ側
   にあることを特徴とする請求項６の焦点検出装置。
10. 【請求項１０】 前記対物レンズの予定焦点面上の領域
    は複数の部分領域に分割されていて、前記２つ以上のパ
    ラメータが各部分領域の位置に対応して設定されている
    ことを特徴とする請求項１の焦点検出装置。
11. 【請求項１１】 前記パラメータは前記部分領域の中心
    の座標値によって決まる複数の値であることを特徴とす
    る請求項１０の焦点検出装置。
12. 【請求項１２】 前記対物レンズは該対物レンズを構成
    するすべて、又は一部のレンズを移動することにより焦
    点距離が可変であり、前記レンズ状態検出手段は、該対
    物レンズの移動するレンズの移動状態または移動状態を
    特徴づける量を検出することを特徴とする請求項１の焦
    点検出装置。
13. 【請求項１３】 前記対物レンズは該対物レンズを構成
    するすべて、又は一部のレンズよりなるフォーカスレン
    ズを移動することにより所定の距離の物体に対して焦点
    合わせを行うことが可能であり、前記レンズ状態検出手
    段は、当該フォーカスレンズの移動状態または移動状態
    を特徴づける量を検出することを特徴とする請求項１の
    焦点検出装置。
14. 【請求項１４】 前記対物レンズは絞りを有し、撮影又
    は観察時に該絞りの径が可変であり、前記レンズ状態検
    出手段は、該対物レンズの絞りの径、または絞りの径を
    特徴づける量を検出することを特徴とする請求項１の焦
    点検出装置。
15. 【請求項１５】 対物レンズの予定焦点面上の複数の領
    域に対して該対物レンズの焦点状態に関する信号を得る
    焦点検出手段、該対物レンズの各状態を検出するレンズ
    状態検出手段、該予定焦点面の各領域に対応して設定さ
    れた２以上のパラメータと、該対物レンズの各状態毎に
    決められた該パラメータとを用いて所定の演算手続きに
    より各領域の焦点検出の際の補正に関する信号を得る補
    正値演算手段、該焦点状態に関する信号と該補正に関す
    る信号に基づいて該対物レンズの焦点状態を演算する焦
    点演算手段、該対物レンズを構成するすべて、又は一部
    のレンズを駆動する駆動手段とを有し、該焦点演算手段
    の演算結果に基づき該駆動手段は当該対物レンズを構成
    するすべて又は一部のレンズを駆動することにより該対
    物レンズの焦点状態を調整することを特徴とする焦点調
    節装置。