CN1234044C - 焦点检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本、可进行宽视野焦点检测、同时充分确保受光量、提高S/N从而可以提高焦点检测精度的焦点检测装置。本发明的照相机在摄影透镜(10)的预定焦点面附近配置聚光透镜(62)，在该聚光透镜(62)的后方配置具有一对开口部(64a、64b)的明亮光阑(64)。此外，在该明亮光阑(64)的后方配置焦阑型的再成像透镜(66a、66b)。并且，由包含光电转换元件群的摄像元件(24a)接收由通过再成像透镜(66a、66b)的光束形成的像。

Description

焦点检测装置

技术领域

本发明涉及照相机等使用的焦点检测装置，更具体地涉及摄像装置使用的焦点检测装置。

背景技术

迄今为止，已提出多种将摄影透镜形成的像导入焦点检测光学系统，分割成两个像，使之再成像到光电转换元件群上，通过检测该(再成像到该光电转换元件群上的)两个像的位置偏移量而进行焦点检测的焦点检测装置。

例如，在特开平10-104502号公报中公开了扩大焦点检测区域的焦点检测装置。上述公报记载的焦点检测装置使用了专用的焦点检测用区域传感器。

但是，由于在上述特开平10-104502号公报中记载的技术中使用了专用的焦点检测用区域传感器，区域传感器的成本提高。因此，在低价格的照相机中不能搭载这种焦点检测装置。

另外，上述专用区域传感器不搭载单片微型透镜，所以，相对孔径小、受光量不足，S/N(信噪比)降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供低成本、并充分确保受光量、提高S/N从而可提高焦点检测精度的焦点检测装置。

即，本发明的第1个目的在于提供一种的摄影透镜的焦点检测装置，该焦点检测装置包括：配置在上述摄影透镜的预定焦点面附近的聚光透镜；配置在上述聚光透镜的后方的具有一对开口部的明亮光阑；配置在上述明亮光阑的后方的、包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统；和包含接收由通过上述焦阑光学系统的光束形成的像的光电转换元件群的光电转换单元。

本发明的第2个目的在于提供一种进行焦点检测或测距的装置，该装置包括将被摄物光束导入至少一对明亮光阑和再成像透镜，使之成像到配置在上述再成像透镜的后方的光电转换元件的受光面上的检测光学系统，其特征在于：把用来使射向上述光电转换元件的受光面的入射光的出射光瞳位置实际上为无限远的修正透镜，设置在上述再成像透镜与光电转换元件的受光面之间。

本发明的第3个目的在于提供一种自动调焦照相机，该照相机具有：光电转换元件；包含沿像分割方向配置的一对明亮光阑和光学系统并使被摄物光束成像到配置在上述光学系统的后方的上述光电转换元件的受光面上的检测光学系统；和根据上述光电转换元件的输出信号来控制自动聚焦的控制器；上述光学系统，通过构成包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统，把入射到上述光电转换元件的受光面上的光束的主光线修正为与该受光面垂直。

根据本发明的摄影透镜的焦点检测装置，其特征在于：包括：配置在上述摄影透镜的预定焦点面附近的聚光透镜；配置在上述聚光透镜的后方的具有一对开口部的明亮光阑；配置在上述明亮光阑的后方的、包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统；和包含接收由通过上述焦阑光学系统的光束形成的像的光电转换元件群的光电转换单元。

更好是，上述光电转换单元在其受光面上具有微型透镜阵列。

更好是，上述焦阑光学系统包括把上述明亮光阑的附近作为前侧焦点位置的修正光学系统。

根据本发明的进行焦点检测或测距的装置，其包括将被摄物光束导入至少一对明亮光阑和再成像透镜，使之成像到配置在上述再成像透镜的后方的光电转换元件的受光面上的检测光学系统，其特征在于：把用来使射向上述光电转换元件的受光面的入射光的出射光瞳位置为实际上无限远的修正透镜，设置在上述再成像透镜与光电转换元件的受光面之间。

更好是，由上述再成像透镜和上述修正透镜构成焦阑光学系统，上述修正透镜的前侧焦点位置位于上述明亮光阑的位置附近。

更好是，上述修正透镜由菲涅尔透镜构成。

更好是，上述修正透镜由圆柱形透镜构成。

更好是，上述修正透镜由衍射光学元件(diffractive opticalelement)构成。

更好是，上述再成像透镜和上述修正透镜由1个光学元件构成。

更好是，上述光电转换元件在其受光面上具有微型透镜阵列。

根据本发明的自动调焦照相机，其特征在于：具有：光电转换元件；包含沿像分割方向配置的一对明亮光阑和光学系统并使被摄物光束成像到配置在上述光学系统的后方的上述光电转换元件的受光面上的检测光学系统；和根据上述光电转换元件的输出信号来控制自动聚焦的控制器；

上述光学系统，通过构成包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统，将入射上述光电转换元件的受光面的光束的主光线修正为与该受光面垂直。

更好是，上述光电转换元件在其受光面上具有聚光元件。

更好是，上述光学系统由设置在上述每个明亮光阑上的2个以上光学元件构成。

更好是，上述光学系统由1个光学元件构成。

更好是，上述控制器根据上述光电转换元件的输出信号判断摄影透镜的对焦状态，并根据该判断结果控制自动调焦。

更好是，上述控制器将与上述像分割方向垂直的方向的多个像素的输出信号相加，并根据该相加信号控制自动调焦。

更好是，上述控制器抽样读出与上述像分割方向垂直的方向的多个像素的输出信号，并根据该读出的信号控制自动调焦。

更好是，上述控制器将与上述像分割方向垂直的方向的一部分像素的输出信号相加，并根据该相加信号控制自动调焦。

更好是，上述光电转换元件在其受光面上具有对各像素选择性地使红、绿、蓝透过的滤色片。

更好是，上述控制器将与上述像分割方向垂直的方向的相同颜色的像素的输出信号相加，并根据该相加信号控制自动调焦。

更好是，上述控制器抽样读出与上述像分割方向垂直的方向的相同颜色的像素的输出信号，并根据该读出信号控制自动调焦。

更好是，上述控制器将与上述像分割方向垂直的方向的一部分相同颜色的像素的输出信号相加，并根据该相加信号控制自动调焦。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的图，是应用焦点检测装置的照相机的光路图。

图2是说明图1的摄像元件的结构的图。

图3是形成实施例1的单片微型透镜的固体摄像元件(CCD)水平方向的剖面图。

图4是表示配置在光电二极管的前面的滤色片的排列的图。

图5A和图5B是表示本发明实施例1的摄影透镜和焦点检测光学系统的结构的图，图5A是侧剖面图、图5B是立体图。

图6A和图6B是说明一般的再成像方式的焦点检测光学系统的结构的图。

图7是表示摄影画面内的焦点检测区域的图。

图8是表示构成摄像元件的受光部的摄像区域的结构的图。

图9是表示实施例1的照相机的电气结构的框图。

图10是表示图像信号处理部及其周边部的结构的框图。

图11是说明本发明实施例1的照相机的主程序的操作的流程图。

图12A～图12F是说明本发明实施例1的照相机的主程序的操作的时间图。

图13是用于说明实施例1的变形例的流程图。

图14说明实施例1的变形例，是表示摄像区域的图。

图15是用于说明实施例1的变形例的时间图。

图16是说明图11的流程图中的步骤S7的焦点检测运算的操作的流程图。

图17是用于说明焦点检测运算的图。

图18是用于说明焦点检测运算的其他例的图。

图19是用于说明焦点检测运算的其他例的图。

图20A和图20B是说明本发明实施例2的图，图20A是表示一般的外光无源光学系统的例子的图，图20B是表示实施例2的外光无源光学系统的例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1是表示本发明实施例1的图，是应用焦点检测装置的照相机的光路图。

在图1中，通过摄影光学系统10的被摄物光束由作为半反射镜的主反射镜12反射其一部分。由该主反射镜12反射的一部分被摄物光束通过调焦板14后由五棱镜16使之成为正立像。进而，该正立像通过目镜18由摄影者观察被摄物像。

另一方面，透过上述主反射镜12的一部分被摄物光束由安装在主反射镜12上的作为全反射镜的副反射镜20反射，导入焦点检测光学系统22。该焦点检测光学系统22使焦点检测光束再成像到摄像元件24上。

另外，在拍摄被摄物像时，主反射镜12和副反射镜20沿图示箭头A方向旋转，运动到图中虚线所示的位置，避开入射光路。这样，摄影光束便投射到胶片26上。

下面，参照图2～图4说明上述摄像元件24的详细情况。

摄像元件24拍摄由焦点检测光学系统22形成的被摄物像并将其转换为电信号。此时，摄像元件24由纵型泄漏型CCD构成，如图2和图3所示的那样构成。

另外，作为电荷传送(耦合)类型，是行间传送型的CCD。该摄像元件24和数码相机等使用的通用摄像元件是相同的。

在图2中，摄像元件24的摄像区域由在水平方向和垂直方向配置成二维状的光电二极管30、将该光电二极管30存储的电荷向垂直移位寄存器34传送的传输门32、将所传送的电荷顺序向垂直方向(图示箭头方向)传送的垂直移位寄存器34、将由该垂直移位寄存器34沿垂直方向传送的电荷顺序向水平方向(图示箭头方向)传送的水平移位寄存器36、和将由该水平移位寄存器36沿水平方向传送的电荷转换为电压信号并输出的输出部38构成。

在作为受光元件的光电二极管30的前面分别构成微型透镜。作为提高摄像元件24的感光度的技术，通常是采用通过将微型透镜设置在与各光电二极管对应的位置，将入射光有效地聚焦到受光部上的称为所谓单片微型透镜的技术。

图3是本实施例中形成的单片微型透镜的固体摄像元件(CCD)24的水平方向的、即与垂直移位寄存器34的旋转方向正交的方向的剖面图。

在图3中，在由硅构成的半导体基板40内，利用扩散层等形成构成垂直移位寄存器34的(多个)电荷传送部42和构成(多个)受光部44的光电二极管。在上述电荷传送部42上，通过图中未示出的绝缘膜形成(多个)垂直传送电极46。此外，形成(多个)遮光膜48，用以覆盖该垂直传送电极46。上述受光部44与遮光膜48的开口对应地形成。

在受光部44上和遮光膜48上，形成透明平坦化层50用以将两者覆盖。并在该透明平坦化层50上，顺序形成滤色片52和透明平坦化层54。

此外，在上述透明平坦化层54上，形成多个具有规定曲率r的焦距为f的球面微型透镜56。该微型透镜56设定为将与摄像元件24垂直地入射的平行入射光有效地聚焦到受光部44(光电二极管)上。因此，对于焦阑光学系统，可以有效地接收光，提高所谓的相对孔径。

图4是表示配置在光电二极管44前面的滤色片52的排列的图，即所谓的贝拉排列。

图4所示的R、G、B分别表示选择性地透过红色、绿色、蓝色的滤色片。

下面，说明焦点检测光学系统的详细情况。

图5A和图5B是表示上述摄影透镜10和焦点检测光学系统22的结构的图，图5A是侧剖面图、图5B是立体图。

在图5A和图5B中，为了说明简单，省略了上述主反射镜12和副反射镜20等。

在图5A和图5B中，光束从左侧入射。在摄影透镜(摄影镜头：T.L.)10的后方，顺序配置视野罩60、聚光透镜(C.L)62、具有相对于摄影透镜10的光轴大致对称地配置的开口部64a及64b的明亮光阑64、与该明亮光阑64对应地配置在其后方的再成像透镜66(66a、66b)、修正透镜68a及68b。

通过上述摄影透镜10的出射光孔H的区域Ha、Hb而入射的被摄物光束通过视野罩60、聚光透镜62、明亮光阑64的开口部64a及64b和再成像透镜66a及66b，进而由修正透镜68a和68b再成像到摄像元件24的摄像区域面24a上的后面所述的焦点检测受光区域70a及70b上。

下面，参照图6A和图6B说明一般的再成像方式的焦点检测光学系统的结构。

如图6A所示，入射到摄像元件的摄像区域面24a上的主光线与摄像元件24不垂直，有倾斜。对于这样的焦点检测光学系统，将上述摄像元件24组合使用时，会发生以下的问题。

摄像元件24上的单片微型透镜56设定为对于与摄像元件24垂直地入射的平行入射光，有效地聚焦到受光部(光电二极管)44上。因此，在图6A所示的光线状态下，如图6B所示的那样，光线L将发生光晕。因此，受光量减少，在光线的倾斜增大的焦点检测区域的周边部，将完全不能接收到光，从而将不能进行焦点检测。

为了解决这样的问题，配置了修正透镜68a和68b。另外，利用该修正透镜68a及68b和上述再成像透镜66a及66b构成焦阑光学系统。

如图5A所示，上述修正透镜68a和68b的前侧焦点位置68′配置在位于明亮光阑64a及64b的附近，并且也在摄像元件24的附近。另外，修正透镜68a和68b具有使入射到摄像元件24上的主光线与摄像元件24垂直的作用。因此，通过修正透镜68a和68b的光束，不会因配置在摄像元件24上的微型透镜56而发生光晕，从而可以有效地入射到光电二极管44(30)上。

图7是表示摄影画面72内的焦点检测区域74的图。

另外，图8是表示构成摄像元件24的受光部的摄像区域78的结构的图。

在构成摄像元件24的受光部的摄像区域78中，表示出了与上述焦点检测区域74对应的焦点检测用受光区域80a和80b。焦点检测用受光区域80a和80b在由焦点检测光学系统22的视野罩60规定的视野罩像82a和82b的内部。根据该焦点检测用受光区域80a和80b内的摄像元件24的像素信号进行焦点检测运算。

该焦点检测用受光区域80a和80b的摄像元件24的受光区域内的位置在组装照相机时存储到后面所述的非易失性存储器EEPROM中。并且，在进行焦点检测时根据该位置数据，使用焦点检测用受光区域80a和80b内的像素数据进行焦点检测。

下面，参照图9说明照相机的电气结构。

微电脑90是本照相机的控制装置，内部是具有CPU(中央处理装置)92、ROM94、RAM96、A/D转换器(ADC)98和EEPROM100等的控制器。本照相机根据微电脑90内部的ROM94存储的顺序程序进行一系列的操作。

上述EEPROM100对每个照相机存储关于调焦、测光、曝光运算等的修正数据。

向摄像元件(CCD)24输出驱动信号以用来控制其操作的摄像元件控制部102和处理作为摄像元件24的像素信号的电信号并作成图像信号的图像信号处理部104与上述微电脑90连接。

另外，根据该微电脑90的指令驱动摄影透镜10的透镜驱动部106、根据微电脑90的指令驱动图中未示出的光阑的开闭操作的光阑驱动部108、进行主反射镜12的升降操作的反射镜驱动部110和处理测光元件112的光电流输出从而发生测光输出的测光部114与上述微电脑90连接。微电脑90利用A/D转换器98将该测光输出进行A/D转换后存储到RAM96中。

此外，驱动图中未示出的焦平面快门的快门驱动部116、根据微电脑90的指示利用LCD等显示元件显示照相机内部的信息及摄影模式的显示部118、和进行胶卷26的自动上卷、上卷1格、倒卷操作的胶卷进给部120，与微电脑90连接。

另外，第1释放开关(1RSW)122和第2释放开关(2RSW)124是与释放钮连动的开关。通过按下该释放钮的第1阶段，第1释放开关122接通，接着，通过按下第2阶段，第2释放开关124接通。微电脑90在第1释放开关122接通时进行测光和AF(自动调焦)操作，在第2释放开关124接通时进行曝光操作和卷胶卷操作。

图10是表示图像信号处理部104及其周边部的结构的框图。

在图10中，相关二次采样电路(CDS)132是用于从摄像元件(CCD)24的图像信号中去除复位噪音等的电路。该相关二次采样电路132的输出供给增益控制放大器(AMP)134，按指定的增益进行放大。

上述增益控制放大器134的输出由A/D转换器136进行A/D转换后，转换为数字信号。并且，由过程处理电路138对由上述A/D转换器136转换为数字信号的图像信号进行各种处理。

摄像元件控制部102是向摄像元件24输出驱动信号控制其操作的部分，由定时信号发生器(TG)142和信号发生器(SG)144构成。

上述定时信号发生器142产生用于驱动摄像元件24的传送脉冲等驱动信号，同时，产生上述相关二次采样电路132的采样保持脉冲和上述A/D转换器136的A/D转换定时脉冲。上述信号发生器144产生用于与上述定时信号发生器142和微电脑90取得同步的信号。

下面，参照图11的流程图和图12A～图12F的时间图说明本发明实施例1的照相机的主程序的操作。

在图中未示出的电源开关接通或将电池装入照相机时，微电脑90的操作开始，执行内部的ROM94存储的顺序程序。

首先，在步骤S1，进行照相机内的各块的初始化处理。另外，读出EEPROM100内的存储数据，在RAM96中展开。

其次，在步骤S2，检测第1释放开关122的状态。这里，在第1释放开关122断开时，就转移到步骤S3。在该步骤S3，进行测光部114的测光操作，并存储测光值。并且，在步骤S4，根据测光值等信息进行曝光时的控制值和计算快门速度等的测光曝光运算。然后，转移到上述步骤S2。

在上述步骤S2，第1释放开关122接通时，就转移到步骤S5，进行摄像元件24的焦点检测用受光区域80a、80b的存储操作。

图12A所示的垂直同步信号VD是由摄像元件控制部102内的信号发生器142产生的作为摄像操作的操作基准的信号。在摄像元件控制部102中，图12B所示的电荷转出信号SUB截止，开始进行摄像元件24的存储操作(期间T1)。

并且，在经过指定的存储时间后，发生图12C所示的电荷传送脉冲TGP，光电二极管30的存储电荷向垂直移位寄存器34传送。

然后，在步骤S6，读出焦点检测用受光区域80a和80b的图像信号。在摄像元件控制部102的控制下，图12D所示的信号DCLK向摄像元件24输出。与此同时，在图像信号处理部104中，与信号DCLK同步输出的图12E所示的摄像区域78的像素信号(CCD信号)经A/D转换后而读出(期间T2)。

在步骤S7，根据在读出的全部像素信号中与预先存储在EEPROM100中的焦点检测受光区域80a和80b对应的像素信号进行焦点检测运算(期间T3)。

并且，在步骤S8，判断焦点检测运算的结果是对焦还是非对焦。这里，如果是对焦，就转移到后面所述的步骤S10。另一方面，在非对焦时，就转移到步骤S9，根据焦点检测运算结果计算成为对焦的焦点调节光学系统的移动量，并由透镜驱动部106进行驱动(期间T4)。

然后，转移到上述步骤S2，如图12F所示的那样，反复进行AF操作，直至对焦为止(期间T5、T6、...)。

图12A～图12F的时间图中的高速空传送操作，是摄像元件24的传送通路(垂直、水平移位寄存器)内的不需要的电荷转出的操作，是传送信号电荷之前的预备操作。

在上述步骤S8，判定为对焦时，在步骤S10就检测第2释放开关124的状态。这里，在第2释放开关124接通时，就转移到后面所述的步骤S11。另一方面，在第2释放开关124断开时，就转移到上述步骤S2，等待第2释放开关124的接通，继续进行AF操作。

在步骤S11，由微电脑90控制光阑驱动部108，使图中未示出的光阑打开到曝光光圈值。另外，同时由反射镜驱动部110进行反射镜上升操作。接着，在步骤S12，按根据曝光运算的快门速度，由快门驱动部116驱动快门，进行曝光。

其次，在步骤S13，由微电脑90控制光阑驱动部108，使图中未示出的光阑成为开放状态。另外，同时由反射镜驱动部110使反射镜落下。并且，在步骤S14，由胶卷进给部120将胶卷26卷过1格。

以上一系列的摄影操作结束之后，就回到上述步骤S2，反复进行同样的操作。

下面，说明实施例1的变形例。

该变形例是上述实施例1的图11的流程图中的步骤S5和S6的焦点检测区域的存储、读出操作的变形例。

下面，参照图13的流程图和图14及图15说明实施例1的变形例。

首先，在步骤S21，从微电脑90内的RAM96中读出关于摄像区域78内的焦点检测区域80a和80b的有效像素范围的数据。然而，上述有效像素范围随各照相机而不同，制造时已在工厂进行检验，对各照相机已写入EEPROM100，但是，在RAM96中展开。

然后，在步骤S22，参照前次存储操作的焦点检测区域74内的像素信号数据求得到适当的迅速信号的存储时间。

此外，在步骤S23，根据上述求得的存储时间来控制摄像元件24的存储操作。并且，在步骤S24，进行像素信号的读出操作。但是，在焦点检测中不使用焦点检测区域74以外的摄像区域78的像素信号，所以，为了缩短读出时间，进行高速读出操作。另外，只读出上述EEPROM100存储的作为有效像素范围的焦点检测区域74的部分的像素信号。

这样，减少读出时间，便可提高AF操作的响应性。

图16是说明图11的流程图中的步骤S7的焦点检测运算的操作的流程图。

焦点检测运算是众所周知的相位差检测方式，故省略详细的说明，下面，说明本实施例的特征部分。

在步骤S31，在焦点检测区域70a和70b中，对同颜色的像素信号，将光瞳分割方向与垂直方向即列方向的像素信号相加。该相加运算对R、G、B分别进行，读出的像素信号(数字信号)进行相加运算处理(参见图17)。

在步骤S32，使用上述相同颜色相加信号进行众所周知的相位差检测运算。该相位差检测运算，对R、G、B分别进行。例如，在图17所示的相加后数据G_1L、G_2L、G_3L、...与G_1R、G_2R、G_3R、...之间进行相位差检测运算。

在步骤S33，分别评价上述R、G、B相加数据的相位差检测运算的可靠性，判断是否可以检测。然后，在步骤S34，选择可以进行检测的运算结果，进行平均处理。并且，在步骤S35，根据上述运算结果计算散焦量并复位。

图18是表示上述焦点检测运算的变形例的图，表示抽样读出焦点检测区域70a内的像素信号的情况。对于焦点检测区域70b，也进行同样的处理。

如特开平10-136244号公报所公开的那样，抽样读出在摄像元件为CCD时利用读出时钟的操作，控制垂直移位寄存器34的操作，可以很容易实现。

如图18所示，通过在列方向(垂直移位寄存器34方向)只读出规定个数(在图18中，为2个)的像素信号，便可实现读出时间的高速化并减少像素信号从而实现运算速度的高速化。

图19是表示焦点检测运算的另一变形例的图，表示抽样相加并读出焦点检测区域74内的像素信号的情况。

如图1 9所示，通过在垂直移位寄存器34内将在列方向每隔1个的相同颜色像素电荷相加并读出，便可实现读出时间的高速化并减少像素信号从而实现运算速度的高速化。

另外，在上述实施例1中，采用了滤色片内藏的彩色摄像元件，但是，也可以使用黑白对应的不内藏滤色片的摄像元件。这时，由于没有必要区别颜色，所以，可以使各色的相加运算处理和焦点检测运算等简化，从而可以减少焦点检测时间滞后。此外，由于黑白对应的摄像元件本身的成本低，所以，可以进一步降低成本。

如上所述，按照实施例1，将焦点检测光学系统作为焦阑系统，所以，可以将通用摄像元件作为焦点检测用的区域传感器使用，既不会提高成本，又可以进行宽视野的焦点检测。

另外，由于可以应用搭载了单片微型透镜的摄像元件，可提高受光量和S/N，从而可以提高焦点检测精度。

另外，修正透镜也可以采用圆柱形透镜。圆柱形透镜适用于线状的焦点检测区域的情况。

另外，修正透镜也可以由菲涅尔透镜或DOE(diffractive opticalelement)等形成。

下面，说明本发明的实施例2。

实施例2是将本发明的焦点检测装置应用于外光无源方式的照相机的情况。

图20A和图20B是表示外光无源方式的焦点检测光学系统的结构的图，图20A是表示一般的外光无源光学系统的例子的图，图20B是表示实施例2的外光无源光学系统的例子的图。

在图20A中，入射光束通过具有开口150a和150b的视野光阑150后，通过再成像透镜152到达摄像元件的摄像区域78。在一般的外光无源光学系统中，入射到摄像元件上的光束的主光线与摄像区域78的面不垂直。因此，由于摄像元件上的微型透镜(图中未示出)的作用，将发生光束的遮光现象，从而不能正确地测光。

图20B是表示实施例2的外光无源光学系统的例子的图。

在图20B中，入射光束通过具有开口150a和150b的视野光阑150后，通过再成像透镜152(152a、162b)以及修正透镜154a和154b到达摄像元件的摄像区域78。并且，来自被摄物的光束分别通过视野光阑150的开口150a及150b、再成像透镜152a及152b和修正透镜154a及154b后，在摄像元件的摄像区域78上分割成像为2个像。

上述摄像元件和上述实施例1的摄像元件相同。并且，使用摄像元件的像素信号，根据上述2个像的相对位置关系求出被摄物距离，由于该测距方式是众所周知的，所以省略其说明。

如图20B所示，在实施例2中，在一般的外光无源光学系统中附加上修正透镜154a及154b，作为焦阑光学系统，将入射到摄像元件上的光束的主光线修正为与摄像区域78的面垂直。

即，修正透镜154a、154b配置为使修正透镜前侧焦点位置154′分别位于视野光阑150a及150b附近。另外，修正透镜154a、154b配置在摄像元件的摄像区域78附近。

通过采用这样的结构，光束不会由于摄像元件上的微型透镜发生遮光现象，从而可以有效地进行摄像和正确地进行测距。

修正透镜154a及154b是分立的独立体，但是，也可以是一体化的结构。另外，再成像透镜152和修正透镜154是彼此独立的分立体，但是，也可以是一体化的结构。

在上述实施例中，对摄像元件为CCD的情况进行了说明，但是，并不限于此，也可以是MOS型传感器或其他类型的固体摄像元件。

如上所述，按照本发明，是将焦点检测光学系统作为焦阑的，所以，可以将通用摄像元件作为AF区域传感器使用，从而可以实现低成本的焦点检测装置。

另外，由于将搭载单片微型透镜的通用摄像元件或区域传感器作为AF传感器使用，可以增加受光量、提高S/N，从而可以提高焦点检测精度。

此外，通过使通过摄影透镜的被摄物光束分成两路再成像到摄像元件上并进行相位差检测，就不需要专用的AF传感器了，所以，可以提供低成本的摄像装置。

Claims (22)

1.一种摄影透镜的焦点检测装置，其特征在于：包括：配置在上述摄影透镜(10)的预定焦点面附近的聚光透镜(62)；配置在上述聚光透镜(62)的后方的具有一对开口部(64a、64b)的明亮光阑(64)；配置在上述明亮光阑(64)的后方的、包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统；和包含接收由通过上述焦阑光学系统的光束形成的像的光电转换元件群的光电转换单元(24)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：上述光电转换单元(24)在其受光面上具有微型透镜阵列(56)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：上述焦阑光学系统包括把上述明亮光阑(64)的附近作为前侧焦点位置的修正光学系统。

4.一种进行焦点检测或测距的装置，其包括将被摄物光束导入至少一对明亮光阑和再成像透镜，使之成像到配置在上述再成像透镜的后方的光电转换元件的受光面上的检测光学系统，其特征在于：把用来使射向上述光电转换元件(24)的受光面的入射光的出射光瞳位置为实际上无限远的修正透镜(68)，设置在上述再成像透镜(66)与光电转换元件(24)的受光面之间。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：由上述再成像透镜(66)和上述修正透镜(68)构成焦阑光学系统，上述修正透镜(68)的前侧焦点位置位于上述明亮光阑(64)的位置附近。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：上述修正透镜(68)由菲涅尔透镜构成。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：上述修正透镜(68)由圆柱形透镜构成。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：上述修正透镜(68)由衍射光学元件构成。

9.如权利要求4所述的装置，其特征在于：上述再成像透镜(66)和上述修正透镜(68)由1个光学元件构成。

10.如权利要求4所述的装置，其特征在于：上述光电转换元件(24)在其受光面上具有微型透镜阵列(56)。

11.一种自动调焦照相机，其特征在于：具有：光电转换元件(24)；包含沿像分割方向配置的一对明亮光阑(64)和光学系统并使被摄物光束成像到配置在上述光学系统的后方的上述光电转换元件(24)的受光面上的检测光学系统(22)；和根据上述光电转换元件(24)的输出信号来控制自动聚焦的控制器(90)；

上述光学系统，通过构成包含成像透镜和修正透镜的焦阑光学系统，将入射上述光电转换元件(24)的受光面的光束的主光线修正为与该受光面垂直。

12.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述光电转换元件(24)在其受光面上具有聚光元件。

13.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述光学系统由设置在上述每个明亮光阑(64)上的2个以上光学元件构成。

14.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述光学系统由1个光学元件构成。

15.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)根据上述光电转换元件(24)的输出信号来判断摄影透镜(10)的对焦状态，并根据该判断结果来控制自动调焦。

16.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)将与上述像分割方向垂直的方向的多个像素的输出信号相加，并根据该相加信号来控制自动调焦。

17.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)抽样读出与上述像分割方向垂直的方向的多个像素的输出信号，并根据该读出的信号来控制自动调焦。

18.如权利要求11所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)将与上述像分割方向垂直的方向的一部分像素的输出信号相加，并根据该相加信号来控制自动调焦。

19.如权利要求11的照相机，其特征在于：上述光电转换元件(24)在其受光面上具有对各像素选择性地使红、绿、蓝透过的滤色片(52)。

20.如权利要求19所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)将与上述像分割方向垂直的方向的相同颜色的像素的输出信号相加，并根据该相加信号来控制自动调焦。

21.如权利要求19所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)抽样读出与上述像分割方向垂直的方向的相同颜色的像素的输出信号，并根据该读出信号来控制自动调焦。

22.如权利要求19所述的照相机，其特征在于：上述控制器(90)将与上述像分割方向垂直的方向的一部分相同颜色的像素的输出信号相加，并根据该相加信号来控制自动调焦。

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