JP2002323650A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチエリア焦点検出装置の場合、複数の焦
点検出位置のすべてについて十字型エリアに出来れば好
ましいがそれは技術的に難しいので、十字型エリアと直
線型エリアの配置の好ましい形を提案する事が本発明の
目的である。 【構成】 本発明では、例えば図３のミラー交差線Ａ
Ｘの方向と直交する方向即ちサブミラーの短辺方向に関
しては中央に十字型エリアを配置し、これに対して外側
には直線型エリアを配置して前記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等の焦点検出装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ等のファインダー内中央の
位置に焦点検出エリアとして直線型エリアを配置したも
のが知られている。このような直線型エリアではその検
出画素の配列方向と平行な線を検出出来ない欠点があ
り、どの方向の線でも検出可能にした改良型として十字
型のエリアを配置したものが知られている。

【０００３】更に、ファインダー視野内の複数の位置に
焦点検出エリアを有するマルチエリア焦点検出装置が知
られていおり、例えば特開昭６３ー１１９０６号の様に
焦点検出エリアとして直線型エリアを多数の位置に配置
したもの、および特開平２−１２０７１２号の様に十字
型エリアと直線型エリアを混在させて多数の位置に配置
したもの等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特に人工物等の被写体
では普通にカメラを構えた場合にファインダー枠の辺に
平行あるいは平行に近い縦線あるいは横線構造のパター
ンを持つ場合が多く、矩形のファインダー枠の辺に平行
に直線型エリアを図４ａのように配置する場合にはこの
ような構造物に対して焦点検出が不能となるという問題
があった。

【０００５】一般に直線型エリアと３０度以内の線は検
出する事が難しく、直線型エリアをファインダー枠に対
して斜めに４５度前後傾けて配置する事は一つの解決策
であるが、エリアを配置する位置によっては隣接エリア
に関する検出光学系とのスペース的な競合や、後述のよ
うにサブミラーが大きく出来ない事からくる制約から検
出エリアを４５度前後に傾ける事が難しい。

【０００６】よって、直線型エリアはそのエリアの画素
配列方向と平行な直線状の被写体に関して焦点検出が出
来ないという欠点があったのでこの欠点を改善する事が
本発明の第一の目的である。また、サブミラーに起因す
る制約に関して図３ａを用いて説明する。一眼レフカメ
ラのミラーボックスの底部に配置された焦点検出装置に
光束を導く為に、通常半透部を有するメインミラー２の
背後にサブミラー３を設けて光束をカメラ底部に導く。
この構成ではメインミラー面とサブミラー面の延長面と
の交差する線（ミラー交差線）ＡＸの方向には、サブミ
ラーの大きさを大きく取れるが、これと直交する方向に
は図から明らかな様にサブミラーの大きさに制限が生じ
るので、こちらの方向に関しては光束が制限されて狭い
範囲（図のＥ）でしか焦点検出が出来ないという問題が
ある。

【０００７】更に焦点検出エリアを置く位置が同じで
も、焦点検出エリア長手方向である画素並びの方向を図
３ａのようにサブミラーの短辺方向にした場合は、検出
光束の広がりを考慮すると余裕が少ない。これに対して
焦点検出エリア長手方向である画素並びの方向を図３ｂ
のようにミラー交差線ＡＸ方向にした場合は検出光束の
余裕が大きい。

【０００８】従って前記範囲Ｅの境界近傍に焦点検出エ
リアを設ける場合は、焦点検出エリアの長手方向と範囲
Ｅの境界線のなす角即ち前記ミラー交差線ＡＸの方向と
なす角を出来るだけ小さくする必要がある。マルチエリ
ア焦点検出装置の場合、複数の焦点検出位置のすべてに
ついて十字型エリアに出来れば好ましいがそれは技術的
に難しいので、本発明の第二の目的は十字型エリアと直
線型エリアの配置の好ましい形を提案する事である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では前記第一の目
的を達成する為に、直線型エリアの画素像配列方向をフ
ァインダー枠の辺に対して３０度以下好ましくは２０度
以下の角度で傾けると同時に、画素の並びに垂直な方向
の画素の幅を小さくして縦線でも横線でも検出出来るよ
うにした。

【００１０】また、本発明では、例えば図３のミラー交
差線ＡＸの方向と直交する方向即ちサブミラーの短辺方
向に関しては中央に十字型エリアを配置し、これに対し
て外側には直線型エリアを配置して第二の目的を達成す
る。

【００１１】

【作用】本発明においては、縦線のみならず横線も検出
可能な直線型エリアを設け、マルチエリアに関しては条
件の許す焦点検出位置では十字型エリアをまた検出条件
の厳しい位置では直線型エリアを配置したので、どのエ
リアでも出来る限り苦手被写体を減らす事が可能であ
る。

【００１２】請求項１から６はマルチエリアにおける十
字型エリアと直線型エリアの配置などの関係について述
べたものである。

【００１３】

【実施例】図１と図２は本発明の第１実施例を示す図で
ある。図２の撮影レンズ１を透過した光はメインミラー
２で一部反射されてファインダースクリーン５に被写体
の像を結び、撮影者は視野枠に囲まれたファインダース
クリーン像を観察する事が出来る。メインミラーを透過
した一部の光はサブミラー３で下方に偏向されてボディ
底の焦点検出装置６に導かれる。

【００１４】図３で説明した如くサブミラーの短辺方向
で光束が確保出来る範囲はＥのように狭いのでフィルム
の露光範囲及びファインダー視野の短辺の長さＨに比べ
て狭い。この様なサブミラーから反射された光束を受け
てマルチエリアで焦点検出可能な焦点検出装置の光学配
置を図１に示す。矢印ＤＲは図２に対する図１のエリア
配置方向を表す。光学ブロック７は焦点検出エリア以外
の部分を遮光する視野マスク７１と各エリアに入射した
光を受けるフィールドレンズ７２から構成される。フィ
ールドレンズを通過した光はミラー１０（図１では省
略）で曲げられ光学ブロック８に導かれる。光学ブロッ
ク８は各エリアに対応した一対の再結像レンズとその前
に置かれた開口絞りマスクから構成され、各再結像レン
ズを透過した光束はセンサー基盤９上のそれぞれ対応す
る光電変換素子アレイに導かれる。

【００１５】光線を逆にたどると、例えば２組の再結像
レンズ対とその前の２組の開口対８Ｒの作用により十字
型に交差する２組の光電変換素子アレイ対９Ｒの像がフ
ィールドレンズを介して視野マスクの開口７Ｒの近傍に
形成される。また再結像レンズ対とその前の開口対８Ｕ
の作用により直線状に並ぶ光電変換素子アレイ対９Ｕの
像がフィールドレンズを介して視野マスクの開口７Ｕの
近傍に形成される。

【００１６】このマルチエリア配置では、撮影レンズの
光軸上に十字型エリアを配置し、その両側で前記図３の
直線ＡＸに沿った方向、即ちサブミラーの長辺方向に十
字型エリアを配置している。また前記Ｅの方向には十字
型エリアを３つ配置する程の光束の広がりをサブミラー
短辺方向に確保出来ないので、前記光軸上の十字型エリ
アの両側に直線型エリアを配置している。

【００１７】図１の例では片方の直線型エリア７Ｄは直
線ＡＸに沿った方向にまた他方の直線型エリア７Ｕは直
線ＡＸに沿った方向に対して少し傾けて配置している。
このマルチエリア配置はファインダー視野上にあてはめ
た場合図５ｂの如くなる。次に直線型エリアの好まし条
件について説明する。ファインダー内の被写体像は図４
ａのように縦線と横線の確率が高いので、ファインダー
視野の長手方向（前記直線ＡＸの方向に一致する）に平
行に直線型エリアを４１のように配置すると、光電変換
素子アレイ出力は図４ｃのように平坦になり焦点検出が
不能になる。

【００１８】これに対して図４ｂのように直線型エリア
を少し傾けると、光電変換素子アレイ出力は図４ｄのよ
うにパターンが生じるので、傾斜部の長さＸが長すぎな
ければ焦点検出が可能になる。傾斜部が急なほど検出精
度が向上し、ある程度以上傾斜がゆるいと検出誤差が著
しく増大し焦点検出不能になる。従って傾斜部の長さＸ
を短くする事が好ましく、図４ｅの傾斜角Θを４５度前
後とするのが良いが、４５度前後も傾いた直線型エリア
を視野枠短辺方向Ｅの周辺に配置しようとしても、前述
の如くサブミラーによる光束の制約で焦点検出不能とな
る。また中央に近づけると中央の十字型エリアと光学系
が重なってしまい実現不能である。

【００１９】従って光束の広がりの制約から視野枠短辺
方向Ｅの周辺に配置可能なのは直線型エリアで、且つ直
線型エリアの長手方向（画素像配列の方向）と視野枠長
辺方向（直線ＡＸの方向）のなす角度Θが小さい場合で
ある。角度Θは３０度以下、さらに好ましくは２０度以
下が望ましい。角度Θが小さいと図４ｄのＸは大きくな
り焦点検出が不能になりやすい。焦点検出が可能である
ためには画素並びの方向に垂直な画素の幅を狭くして、
画素列を横切る線分の長さＹを短くする事が必要であ
る。Ｙの長さとしてはファインダー視野上換算（焦点検
出面換算）で１．５ミリ以下更に好ましくは０．８ミリ
以下である事が好ましい。

【００２０】図４ｅに見るように前記長さＹのよぎる画
素範囲はＸ１であるが、画素数にして２０画素以内更に
好ましくは１０画素以内である事が好ましい。図４ｆに
示すように画素の境界を前記線分とのなす角が減少する
方向に傾けると、図から明らかなように前記線分の長さ
Ｙに対してそこに含まれる画素数をＸ２のように減らす
事が出来るので好ましい。この場合光電変換素子アレイ
の画像出力の傾斜部分の長さは図４ｇのようにＸ１から
Ｘ２短縮され検出精度が向上する。

【００２１】また、このような直線型エリアの画素の大
きさについては、画素の並び方向の画素ピッチと並び方
向に垂直な方向への画素の広がりである画素幅に関し
て、画素幅は画素ピッチの４倍程度あるいはそれ以下に
して画素配列方向に直交する画素の幅を小さくする事が
好ましい。十字型エリアに関してはその構成要素である
２つの直線型エリアに関して、一方の直線型エリアの長
手方向に直交する線分とその線分に対してプラスマイナ
ス４５度の傾き範囲の線分とが検出出来れば、トータル
としては任意方向の線を検出可能になるので前記画素の
幅は広めに設定する事が可能で、これにより光量をかぐ
事が出来る。

【００２２】これに対して直線型エリアに関しては前記
画素幅を出来るだけ狭くして単独で幅広い角度の線に対
して検出可能にする事が好ましい。即ち十字型エリアに
おける画素の幅に比べて、直線型のエリアにおける画素
の幅を狭くする事が好ましい。図５ｉ及び図５ｊはその
様な例を示す。直線型エリアについては図５ｊの上部直
線型エリアの様な傾斜配置が好ましいが、図５ｉのよう
に傾斜の無い場合でも水平線は検出不能でもわずかに傾
斜した線は検出可能になるのでやはり直線型エリアの幅
は狭い方が好ましい。

【００２３】続けてサブミラーの大きさの制約下におけ
る十字型エリアと直線型エリアの様々な組み合わせの実
施例について説明する。制約条件であるサブミラーの配
置の関係から図３の直線ＡＸの方向は視野枠の長辺方向
に一致しているので、視野枠との関係でエリア配置を説
明する。図５ａは視野の中央に十字型エリアを配置し、
視野枠の長辺方向の左右両側に十字エリアを配置し、中
央十字型エリアの上下両側に直線型エリアを配置してい
る。この場合直線型エリアの長手方向は視野枠長辺方向
に一致している。この例では上下の直線型エリアでは図
４ａの様な横線被写体は検出出来ないが、サブミラーに
よる光束のケラレや中央十字型エリア検出光学系とのス
ペース的競合の問題が少ない。

【００２４】この実施例の更なる改良型としては、図５
ｉのように直線型のエリアの幅を、十字型エリアのそれ
より小さくしたものがある。この直線型エリアでは完全
な横線は検出出来ないが、わずかな傾きをもつ横線は検
出可能になる利点がある。図５ｄは図５ａの改良の別な
例で、上下の直線型エリアをわずかな角度Θだけ傾けた
ものである。傾きの条件については既に述べた。

【００２５】図５ｂは上側の直線型エリアだけを傾けた
ものである。サブミラーの制約で図２のＥの範囲しか光
束が使えない事を述べたが、サブミラーのフィルム面側
はサブミラーをわずかに拡大する余裕があり従ってこの
方向の光束範囲はわずかに広げられる。この方向は図５
ｂの天側に相当するのでこの方向だけ直線型エリアを傾
斜させたものである。

【００２６】図５ｊは、図５ｂの直線型エリアの幅を狭
くした改良例である。図５ｃは横に並んだ三つの十字エ
リアの上下にそれぞれ直線型エリアを設けた例である。
図５ｇは直線型エリアのうち少なくとも四隅のエリアを
視野中央を中心とする円の円周方向近づく方向に傾けた
ものである。もちろん中央上下のエリアも図５ｄのよう
に傾けてもよい。

【００２７】これまでの説明では直線型エリアと十字型
エリアの形状を視野枠上に対応づけて表現して説明し
た。これらの矩形及び十字に交差した矩形は、この内部
の像が光電変換素子アレイ上に導かれる範囲を示すもの
であり、必ずしもファインダースクリーン上に表示され
る焦点検出エリアマークを意味するものでは無い。図５
ｃ、５ｇの場合のスクリーン上のエリアマークの表示は
例えば図５ｅのようである。

【００２８】一般に光電変換素子アレイの中央部の所定
範囲の画像で合焦判定を行い、この所定範囲に対応する
視野上の位置を焦点検出エリアとして表示する。光電変
換素子アレイの端の部分はデフォーカスの大きい場合の
検出に使用するが合焦判定には使用しない。図５ｈは、
直線型エリアを傾けた場合の改良を示しており、直線型
エリアを傾けた後エリアの長手方向に沿って（図５ｈの
矢印ＩＮに沿って）上下方向の範囲Ｅの境界から遠ざか
る方向にエリアを動かしている。この場合もしファイン
ダーに表示する焦点検出エリアマークを図５ｅのままに
すると、直線型エリアの端にエリアマークが重なる事に
なる（図示の通り）。この場合は光電変換素子アレイの
片方の端のエリアマーク表示に対応する部分の画像で合
焦判定を行うことにする。

【００２９】次に焦点検出光学系の構造を変えた第二の
実施例について図６を用いて説明する。図６の光学系の
基本的な構成は図１の場合と同様である。第二実施例は
主に調整の観点から第一実施例に変更を加えたものにな
っている。図１の場合、３つの十字型エリアに関する再
結像レンズ対及び光電変換素子アレイ対が一体として形
成されている。しかしながら、この場合、調整の自由度
が少ない。そこで、調整の自由度を持たせるために、図
６の如く各焦点検出エリアに関する再結像レンズ部分８
２０、８２１、８２２と、それに対応する光電変換素子
アレイ部分とを分離して、十字型エリアに関しては独立
に調整出来るようにしている。

【００３０】この例では両側の十字型エリアに関しては
同一の光電変換素子アレイを用いるようにしてコストの
逓減をしている。更にこの例ではこの両側の十字型エリ
アをわずかに傾けておりエリアの配置をファインダース
クリーン上にあてはめた場合には図５ｆの様な配置にな
っている。両側の十字型エリアを傾けた理由について図
８を用いて説明する。

【００３１】図８ａは普通の直線型エリアとその画素像
及びそこに投影された被写体像の関係を示したものであ
る。図では１つの画素のピッチよりも幅の狭い棒状の像
が形成されているが、このような場合像が左右に少し動
いても光電変換素子からの出力は変わらないためにこの
ような細線に対しては焦点検出精度が低下するという問
題がある。これを回避する方法としては、図８ｂのよう
に縦線が必ず複数の画素に重なる程度に焦点検出エリア
自体を僅かに傾ける事で達成される。また図８ｃのよう
に検出エリア自体は傾けず画素の境界だけを縦線が必ず
複数の画素に重なる程度に傾ける事でも達成される。

【００３２】何もしない場合の図７ａに対して、図８ｂ
のような細線対策を施した場合のエリア配置と画素配置
の関係を示したものが図７ｂである。図６の構成で両側
の十字型エリアを少し傾けたのは上記の細線対策のため
である。中央の十字型エリアと下側の直線型エリアでは
細線対策として画素を傾ける処置を講じている。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、直線型の
焦点検出エリアとして苦手被写体の少ない焦点検出装置
が得られ、十字型エリアと直線型エリアの最適複合配置
のマルチエリア焦点検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の焦点検出光学系の構成図。

【図２】カメラにおける本発明の焦点検出光学系の配置
と検出光束の広がりの関係を示す図。ファインダーとの
関係も同時に示している。

【図３】図２の焦点検出光束の広がりと、焦点検出エリ
アとの関係を説明する図。

【図４】焦点検出エリアが直線型エリアの場合のエリア
傾斜の効果を説明する図。

【図５】焦点検出エリアの位置をファインダー視野枠内
に対応づけた図。

【図６】本発明の別の実施例を示す図。

【図７】焦点検出エリアと画素境界の形を、ファインダ
ー視野枠との対応関係において説明する図。

【図８】焦点検出エリアの配置と画素境界の形の効果を
説明する図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カメラ等の焦点検出装置であって、 撮影レンズの後方に設けられた半透部をもつメインミラ
   ーと該半透部を透過した光束を受けるサブミラーとを介
   して焦点検出装置の焦点検出面に導く構成を持ち、撮影
   レンズの該焦点検出面上に設けられた複数の焦点検出エ
   リアに関する被写体の像を、多数画素から構成された光
   電変換素子アレイに導く焦点検出光学手段を有し、 前記光電変換素子アレイの画素を、前記焦点検出光学手
   段により前記焦点検出エリアに逆投影した場合の像を画
   素像と呼ぶとき、交差する２直線に添って画素像が並ん
   だ複数個の交差型エリアと、交差しない直線に添って画
   素像が並んだ複数個の直線型エリアとを有し、 前記複数個の交差型エリアは、メインミラー面とサブミ
   ラー面の交差する線に添った方向に並んで配置され、 前記複数個の直線型エリアは、前記交差型エリアの並び
   の外側に配置されている事を特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】カメラ等の焦点検出装置であって、 撮影レンズの後方に設けられた半透部をもつメインミラ
   ーと該半透部を透過した光束を受けるサブミラーとを介
   して焦点検出装置の焦点検出面に導く構成を持ち、撮影
   レンズの該焦点検出面上に設けられた複数の焦点検出エ
   リアに関する被写体の像を、多数画素から構成された光
   電変換素子アレイに導く焦点検出光学手段を有し、 前記光電変換素子アレイの画素を、前記焦点検出光学手
   段により前記焦点検出エリアに逆投影した場合の像を画
   素像と呼ぶとき、交差する２直線に添って画素像が並ん
   だ複数個の交差型エリアと、交差しない直線に添って画
   素像が並んだ複数個の直線型エリアとを有し、 前記複数個の交差型エリアはメインミラー面とサブミラ
   ー面の交差する線に添った方向に視野中央とその両側に
   並んで配置され、 前記複数個の直線型エリアは、前記交差型エリアの並び
   の外側で前記交差型エリアのそれぞれの両側に配置され
   ている事を特徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】カメラ等の焦点検出装置であって、 撮影レンズの焦点検出面上に設けられた複数の焦点検出
   エリアに関する被写体の像を、多数画素から構成された
   光電変換素子アレイに導く焦点検出光学手段を有し、 前記光電変換素子アレイの画素を、前記焦点検出光学手
   段により前記焦点検出エリアに逆投影した場合の像を画
   素像と呼ぶとき、交差する２直線に添って画素像が並ん
   だ交差型エリアと、交差しない直線に添って画素像が並
   んだ直線型エリアとを有し、 少なくとも一つの前記直線型エリアの画素像配列方向に
   垂直な方向の画素像の幅を、前記交差型エリアの画素像
   配列方向に垂直な方向の画素像の幅より小さくした事を
   特徴とする焦点検出装置。
4. 【請求項４】カメラ等の焦点検出装置であって、 撮影レンズの焦点検出面上に設けられた複数の焦点検出
   エリアに関する被写体の像を、多数画素から構成された
   光電変換素子アレイに導く焦点検出光学手段を有し、 前記光電変換素子アレイの画素を、前記焦点検出光学手
   段により前記焦点検出エリアに逆投影した場合の像を画
   素像と呼ぶとき、交差する２直線に添って画素像が並ん
   だ複数個の交差型エリアと、交差しない直線に添って画
   素像が並んだ複数個の直線型エリアとを有し、 前記複数個の交差型エリアは所定の直線上に配置されて
   いるとともに、前記複数個の直線型エリアは前記所定の
   直線の両側に所定距離離れた２つの平行な直線上に配置
   されている事を特徴とする焦点検出装置。
5. 【請求項５】請求項４の装置において、 前記複数個の直線型エリアの画素の並び方向は、前記所
   定の直線と平行である事を特徴とする焦点検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４の装置において、 被写体像を矩形の視野枠内に形成するファインダー手段
   を更に有し、 前記複数個の交差型エリアのうちの一つが前記視野枠の
   中央に配置されている事を特徴とする焦点検出装置。