JP2007033652A - 焦点検出装置及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点検出誤差を少なくし、高精度の焦点検出ができる像ずれ方式を利用した焦点検出装置を得ること。
【解決手段】 撮影レンズ１の射出瞳の複数領域から射出する光束によって、複数領域毎に各々被写体像を形成する２次結像レンズ８と、被写体像の光量分布を電気信号に変換する受光素子９と、複数の被写体像の相対的位置関係より撮影レンズの焦点情報を求める演算手段２１とを有し、複数領域は、撮影レンズの光軸又はその近傍を含む第１領域と、第１領域に対し、光軸を挟んだ略対称に位置する複数対の領域を含んでおり、演算手段は、第１領域を含む３以上の領域を通過する光束に基づく３つ以上の被写体像の相対的位置関係より、撮影レンズの焦点情報を求めていること。
【選択図】 図２

Description

本発明は焦点検出装置に関し、例えば、銀塩フィルム上に像を形成する一眼レフレックスカメラや、固体撮像素子を有するデジタル一眼レフレックスカメラなどの撮像装置に好適なものである。

最近、多くの銀塩カメラあるいはデジタルカメラは、撮影レンズ（対物レンズ）の焦点を自動的に調節する自動焦点調節機能を内蔵している。

特に、一眼レフカメラには、一対の被写体像の光量分布の相対的位置関係より撮影レンズの焦点状態を検出する方式、所謂像ずれ方式と称される焦点検出装置が用いられている。像ずれ方式の焦点検出装置は、少なくとも一対の開口が設けられた開口絞りと、その開口絞りの近傍に配置された２次結像レンズ（再結像レンズ）と、受光素子とで構成される。撮影レンズからの結像光束は、予定結像面よりも像側に設けた開口絞りに導かれる。２次結像レンズは、開口絞りの一対の開口を通過した光束によって被写体像に関する一対の光量分布を、受光素子の受光部（画素列、センサー）面上に形成する。そして受光素子受光した一対の被写体像の光量分布の相対的位置関係より、撮影レンズの焦点状態を検出する。

この像ずれ方式の焦点検出装置においては、焦点検出の際に使用する光束は撮像に使用する光束のうちのごく一部である。このため、焦点検出精度は撮影レンズの残存収差等の影響を受ける。例えば撮影レンズの射出瞳の各領域から射出する光束毎に結像位置が異なっていると、焦点検出結果に誤差を与える。

この点に着目して焦点検出精度の向上を図った焦点検出装置が知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１では、焦点検出の際に使用する光束の結像位置と撮影レンズの最良焦点位置との相違に着目している。撮影レンズの組み立て完了状態において撮影レンズの残存球面収差と残存色収差で決定される最良焦点位置に関する情報を撮影レンズ内に保持するようにしている。そしてこの情報で焦点検出結果を補正する構成を提案している。

特許文献２では、撮影レンズの２つの異なるＦ値（Ｆナンバー）に対応する最良焦点位置情報をレンズ内に保持している。そしてカメラの焦点検出光学系の仕様変更等に伴って、焦点検出のために使用する光束が変化した際に適切となる補正量をこれら２つの情報を元に演算によって求める構成を開示している。

焦点検出に際して、瞳面上の光軸から比較的離れた領域の光束を使用すると、一対の被写体像の相対位置のずれが、焦点はずれ量に対して大きくなる。このため特許文献２の方式は、焦点検出精度を高くしやすいという特長がある。特にＦ値の明るい撮影レンズなどで焦点検出精度を高くすることが要求される場合には、このような特許文献２での方式を用いることが有効となる。

特許文献３では、撮影画面内の複数位置の各々に対して独立に焦点検出ができる焦点検出装置を開示している。そして各焦点検出位置に対応して撮影レンズの収差に関する情報を撮影レンズ内に格納している。そしてこれらの情報に基づいて焦点検出結果を補正する構成を開示している。

撮影画面内の複数位置に到達する被写体からの光束は、撮影レンズの球面収差、非点収差、像面湾曲によって最良焦点位置が少しずつ異なっているのが一般的である。この影響を受けて焦点検出結果を誤ってしまうことがある。特許文献３では、撮影画面を複数領域に分割し、分割した各領域ごとの収差に関する情報を撮影レンズ内に格納している。これによって、画面中心に対して検出される焦点位置と最良焦点位置との差を補正するのと同様に、画面の中心以外の焦点検出位置において検出される焦点位置と、この部分の最良焦点位置の差を独立に補正することを開示している。
特公平６-１６１３１号公報 特公平７-８９１７０号公報 特開昭６２-１８９４１５号公報

近年、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子を使用するデジタルスチルカメラが多く実用化されている。

デジタルスチルカメラで撮影した画像は、コンピュータを用いて加工したり、鑑賞したりすることができる。この結果、従来の銀塩フィルムで撮影した画像に比べて、多くのユーザーが簡単にコンピュータで画像を拡大して観察することができ、焦点検出精度に対してより厳しい見方に晒されている。

このため、デジタルスチルカメラにおいては、焦点検出装置の焦点検出精度をより向上させることが一段と重要になってきている。

前述した像ずれ方式の焦点検出装置では、撮影レンズの射出瞳から射出する光束の収差状態によって焦点検出結果が左右される。この為高精度の焦点検出を行うためには、光束が通過する射出瞳の領域に留意することが必要となる。

更にレンズ交換可能なカメラシステムにおいては、カメラ本体に装着する撮影レンズ毎に残存収差が異なる。そのために焦点検出に使用する光束の結像位置と最良焦点位置の間のずれ量は撮影レンズ毎に異なってくる。この為、各撮影レンズ毎に焦点検出結果を適切に補正することが必要となってくる。

本発明はカメラ本体に装着する撮影レンズ毎に残存収差が異なり、又製造上のばらつきがあり、各撮影レンズ毎に収差が異なっていても、焦点検出誤差を少なくし、高精度の焦点検出ができる像ずれ方式を利用した焦点検出装置及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明の焦点検出装置は、撮影レンズの射出瞳の複数領域から射出する光束によって、該複数領域毎に各々被写体像を形成する２次結像レンズと、該複数の被写体像が形成される位置に各々設けた受光部によって該被写体像の光量分布を電気信号に変換する受光素子と、該受光素子からの信号を用いて該複数の被写体像の相対的位置関係より該撮影レンズの焦点情報を求める演算手段と、を有する焦点検出装置であって、
該複数領域は、該撮影レンズの光軸又はその近傍を含む第１領域と、該第１領域に対し、光軸を挟んだ略対称に位置する複数対の領域を含んでおり、該演算手段は、該第１領域を含む３以上の領域を通過する光束に基づく３つ以上の被写体像の相対的位置関係より、該撮影レンズの焦点情報を求めていることを特徴としている。

本発明によれば焦点検出誤差を少なくし、高精度の焦点検出ができる像ずれ方式を利用した焦点検出装置が得られる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の焦点検出装置を一眼レフレックスカメラに適用したときの実施例１の要部断面図である。図２は図１の一部の光路を展開したときの概略図である。図３は図２の斜視図である。

図１から図３において、ＬＢはカメラ本体ＣＢに対して交換可能（着脱可能）なレンズ本体、１は撮影レンズ、２は半透過部を有するＱＲミラー（クイックリターンミラー）、３は焦点検出用の反射鏡であり、ＱＲミラー２と一体化されている。４は集光レンズであり、焦点面またはその近傍に配置している。５は視野絞りであり、撮影レンズ１の予定結像面に配置されている。６は赤外カットフィルターであり、可視光のみを通過させている。７は開口絞りであり、３つの開口部７Ａ、７Ｂ、７Ｃを有している。８は２次結像レンズであり、３つのレンズ部８Ａ、８Ｂ、８Ｃより成っている。９は焦点検出用の受光素子であり、３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃより成っている。１０は焦点板であり、その面上には被写体像が形成される。１１は正立像形成用の光学部材（ペンタプリズム）、１２は接眼レンズであり、焦点板１０上に形成された被写体像を観察している。１３は色フィルターやローパスフィルター等の光学フィルター、１４は被写体像を電気信号に変換する撮像素子である。

また図１において、２１はカメラ本体ＣＢ内の演算用ＣＰＵ（演算手段）、２２はレンズ本体ＬＢ内のレンズ情報を記憶している記憶装置（ＲＯＭ）、２３は撮影レンズ１の駆動用のモーターである。

本実施例の一眼レフレックスカメラにおいて、撮影の前段階では、被写体像は撮影レンズ１の像側に配置され、ハーフミラー部を含むＱＲミラー２のハーフミラー部を透過し、焦点検出用の反射鏡３で反射される。その後に集光レンズ４によって集光され、視野絞り５を通過して、開口絞り７の開口の方向に集光される。そして赤外カットフィルター６によって可視光成分だけを選択的に透過させた後に、開口絞り７の開口を通過して２次結像レンズ８に入射する。２次結像レンズ８によって焦点検出用の受光素子９の上に被写体像を再結像させている。

ここで撮影レンズ１を通過した光束は、撮影レンズ１の予定焦点面近傍に配置された視野絞り５と、２次結像レンズ８の３つのレンズ部８Ａ、８Ｂ、８Ｃの開口近傍に配置された開口絞り７の３つの開口部７Ａ、７Ｂ、７Ｃによって光束が制限される。そして撮影画面の特定領域に関し、撮影レンズ１の射出瞳の光軸近傍領域１Ａと光軸外で光軸に対して略対称的であって対となる２つの特定領域１Ｂ、１Ｃを通過した光束が抽出されて焦点検出用の３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ面上に被写体像が結像されている。

本実施例の焦点検出装置ではこのようにして焦点検出用の３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ上に形成された３つの被写体像の相対位置ずれ情報を演算手段２１で算出することによって撮影レンズ１の焦点検出を行っている。集光レンズ４から受光素子９に至る各部材は焦点検出装置ＳＢの一要素を構成している。

一方、被写体像のうちＱＲミラー２によって反射された光束は、撮像素子１４と光学的に共役な位置に配置された焦点板１０の焦点面上に結像され、この焦点面を拡散透過した被写体像は正立像形成用の光学部材１１によって正立像となった後に接眼レンズ１２によって拡大して観察される。そして、焦点検出装置ＳＢでの焦点検出結果に基づいて焦点調節が行われる。その後、撮影に際しては、ＱＲミラー２、及び焦点検出用の反射鏡３は撮影レンズ１の光路外に回動して退避し、被写体像は赤外カットフィルターを含む光学フィルター１３を介して撮像素子１４上に結像され画像信号を記録するように構成している。

次に本実施例の焦点検出装置の特徴を、図２の水平断面展開図と、図３の主要部の斜視図を用いて説明する。

図２において撮影レンズ１、集光レンズ４、視野絞り５、赤外カットフィルター６、開口絞り７、２次結像レンズ８、受光素子９はそれぞれ図１に対応しており、図１のＱＲミラー２、焦点検出用の反射鏡３は省略している。図２に示されるように２次結像レンズ８は３つのレンズ部８Ａ、８Ｂ、８Ｃを持つように構成され、受光素子９は３つのレンズ部８Ａ、８Ｂ、８Ｃによって被写体像を結像させる位置に配置した３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃを有している。

本実施例では、中央のレンズ部８Ａは撮影レンズ１の射出瞳の光軸Ｌａ近傍を含む領域１Ａから射出する光束を受光部９Ａ上に選択的に結像させている。レンズ部８Ｂとレンズ部８Ｃはレンズ部８Ａの光軸Ｌａを挟んだ両側に対となるように構成され、それぞれ撮影レンズ１の射出瞳の光軸Ｌａから離れた対となる領域１Ｂ、１Ｃから射出する光束をそれぞれ受光部９Ｂ、９Ｃ上に選択的に結像させている。

本実施例では、図２に示したように２次結像レンズ８を構成する３つのレンズ部８Ａ、８Ｂ、８Ｃは撮影画面の水平方向に対応する長辺方向に配列されている。受光素子９の受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃは撮影画面の水平方向に多数の画素を持ったラインセンサー、または複数ラインで構成したエリアセンサーより成っている。

このような構成とすることにより、３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃに形成される３つの被写体像の水平方向に関する相対的な位置ずれを演算手段２１で算出して撮影レンズ１の焦点調節状態の検出を行っている。

図４は本実施例の１つの受光部９の説明図である。

図４に示されるように１箇所の受光部９が３つのラインセンサーより構成され、平均化処理を行って被写体像の検出を行っている。

受光素子９の３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃに形成される被写体像の水平方向の相対的な位置ずれは、撮影レンズ１の製造誤差を含む収差量と焦点はずれ量に関連しており、これらのずれ量を測定することによって被写体に対する焦点検出を行っている。

受光部９Ａに形成される被写体像ＯＡと受光部９Ｂに形成される被写体像ＯＢの水平方向の位置ずれＯＡ−ＯＢ、及び受光部９Ａに形成される被写体像ＯＡと受光部９Ｃに形成される被写体像ＯＣの水平方向の位置ずれＯＡ−ＯＣは、それぞれ撮影レンズ１の射出瞳領域１Ａ、１Ｂ、１Ｃを通過する被写体光に残存する撮影レンズ１の製造誤差を含む球面収差に対応している。撮影レンズ１の開放Ｆ値とこの被写体像の位置ずれ量から最良焦点位置を算出して焦点検出結果の補正に使用している。このとき算出される２つの位置ずれ量ＯＡ−ＯＢ、ＯＡ−ＯＣは、本来ならば符号が逆の等しい値となることが理想的である。しかしながら製造誤差等の要因で絶対値が異なる場合もあり、そのような場合には平均化処理等の各種の演算が必要となる。

また、受光部９Ｂに形成される被写体像ＯＢと受光部９Ｃに形成される被写体像ＯＣの水平方向の位置ずれＯＢ−ＯＣは、撮影レンズ１の射出瞳領域１Ｂ、及び１Ｃを通過する被写体光の結像位置の差に対応し、この２つの領域１Ｂ、１Ｃに対して平均的となる焦点位置の算出に使用する。

本実施例の焦点検出装置においては、このように受光素子９の３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ面上に形成される被写体像の水平方向の相対的な位置ずれＯＡ−ＯＢ、ＯＡ−ＯＣを測定することによって、特定の射出瞳領域１Ａ、１Ｂ、１Ｃを通過する被写体光に対する平均的な焦点位置の検出を行い、かつこの平均的な焦点位置と最良結像位置の差分の補正処理を行っている。

図５は受光素子９の３つの受光部９Ａ、９Ｂ、９Ｃから出力される被写体像に関する出力信号の説明図である。図５（ａ）は基準画像となる受光部９Ａに形成される被写体像であって簡単のために一次元画像の光量分布として示している。図５（ｂ）、及び図５（ｃ）はそれぞれ受光部９Ｂ、及び受光部９Ｃに形成される被写体像ＯＢ、ＯＣの１次元画像の光量分布を表しており、基準画像ＯＡの中心部ＯＡ１に対して位置Ｐｂｂ、位置Ｐｃｃとなり、互いに反対側に距離Ｌだけ離れた位置のずれた像となっている。

本実施例ではこの位置ずれ量Ｌと撮影レンズ１の開放Ｆ値から焦点位置の補正量を算出することによって図５に示した受光部９Ｂ上、及び９Ｃ上で基準位置Ｐｂ、及びＰｃを決定し、これらの基準位置Ｐｂ、及びＰｃを基準として受光部９Ｂ上に形成される被写体像ＯＢと、受光部９Ｃ上に形成される被写体像ＯＣの位置ずれ量を測定して焦点検出を行っている。

尚、図５（ｂ）、（ｃ）は球面収差の影響で基準位置Ｐｂは位置Ｐｂｂより左側に位置し、基準位置Ｐｃは位置Ｐｃｃより右側に位置している。

図１に記載されているカメラ本体ＣＢ内の演算用ＣＰＵ２１は、焦点検出用の受光素子９からの出力信号と、レンズ本体ＬＢ内の記憶装置（ＲＯＭ）２２に記憶された開放Ｆ値等のレンズ情報を用いて撮影レンズ１の焦点調節のための駆動量を算出し、レンズ駆動用のモーター２３に算出された信号を伝達して撮影レンズ１を駆動させて焦点調節を行っている。

以上のように本実施例の焦点検出装置では、撮影レンズ１の光軸Ｌａまたはその近傍を含む基準領域としての第１領域と、該基準領域に対し、光軸Ｌａを挟んだ略対称に位置する一対の領域を通過する光束に基づく３つの被写体像の相対的位置関係より、撮影レンズ１の焦点情報を求めている。

尚、後述するように基準領域に対して複数対の領域からの複数対の被写体像の相対的位置関係を求めて焦点検出を行っても良い。

特に本実施例はカメラ本体ＣＢ内の焦点検出装置ＳＢの内部で撮影レンズ１の射出瞳のうちの複数（３つ以上）の領域から射出する光束に基づく被写体像を別個に検出し、領域毎の最良結像位置を測定することによって出力信号の補正に相当する補正演算を行っても良い。

撮影レンズの光軸近傍を含む第１の領域（基準領域）から射出される光束によって形成される被写体像を基準画像として取り扱い、これ以外の領域から射出される光束によって形成される被写体像のこの基準画像に対する位置ずれを測定する。そしてこの位置ずれはこの領域から射出される光束の光軸上の結像位置ずれ、即ち焦点位置のずれに変換する。ここで測定される焦点位置のずれは撮影レンズの球面収差に対応し、本実施例の焦点検出装置ＳＢはこの測定結果を元に撮影レンズ１の最良結像位置を算出している。

ここで複数領域は、少なくとも撮影レンズの光軸又はその近傍を含む第１の領域と、該第１の領域に対して光軸を挟んで略対称となる位置に対となる複数対の領域を含んで構成し、複数領域毎に形成される被写体像の相対的な位置ずれを計測することによって焦点検出を行っても良い。

撮影レンズの球面収差は原理的には光軸に対して対称となるが、製造上に発生する部品のばらつきや組立工程によって多少の非対称性を持っていることが一般的である。このような場合には、射出瞳領域のうち撮影レンズの光軸から等距離の領域から射出する光束であっても光軸上での結像位置が異なって測定されることがある。

本実施例のように射出瞳領域のうちの光軸又はその近傍領域とその両側の一対の領域からの射出光を受光する構成では、撮影レンズに非対称性の収差が存在する場合には最良焦点位置の算出を誤る恐れがある。このため複数対の領域から射出する光束を同時に受光する構成とすることが望ましい。このときの複数対の領域は、撮影レンズ１の光軸Ｌａからの距離と方向が異なる複数対と成るようにしている。

一眼レフカメラの交換可能な撮影レンズには、その設計仕様に応じて口径比の大きいものから小さいものまで各種が用意されている。口径比の小さい撮影レンズでは、撮影レンズの光軸近傍とその周囲の領域からの光束を受光するように構成しておけば最良結像位置の算出には十分となる場合が多い。

一方、口径比の大きい撮影レンズでは射出瞳の領域のうち、より光軸から離れた位置の領域から射出する光束の結像位置が撮影レンズの最良結像位置に大きく関与するようになる。このためこのような領域からの射出光を独立に受光できるように構成して適切な補正処理を行うように構成することが望ましい。

本実施例では以上のような構成により、撮影レンズの焦点状態を高精度に検出している。

図６は本発明の実施例２の一部分の要部概略図である。

実施例２は図１に示される実施例１の開口絞り７、２次結像レンズ８、受光素子９を改良して、２次結像レンズで形成される被写体像の一方向の位置ずれ検出だけではなく互いに直交する２方向の位置ずれ検出を可能としたものである。

図６において、２８は図１の２次結像レンズ８に対応し、２９は図１の受光素子９に対応している。また２次結像レンズ２８は光軸Ｌａ近傍に配置されたレンズ部２８Ａと、その水平方向の両側に配置されるレンズ部２８Ｂ、２８Ｃと、垂直方向に配置されるレンズ部２８Ｄ、２８Ｅの合計５つのレンズ部によって構成されており、各々のレンズ部に対して５つの受光部２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄ、２９Ｅ面上に水平方向、及び垂直方向の被写体像を形成している。５つのレンズ部２８Ａ〜２８Ｅの光入射側には、それらに対応した５つの開口部を有する開口絞り（不図示）が設けられている。

図６に示すように実施例２では２次結像レンズ２８のレンズ部２８Ａ〜２８Ｅを撮影レンズ１の光軸Ｌａ近傍の他に水平方向、垂直方向の各々の両側に配置することによって、上述した実施例１に比べて、撮影レンズ１の射出瞳のうちの５つの領域から射出する光束の結像位置の測定が可能となって、撮影レンズ１の最良結像位置の算出精度が高くなる。

また、図６に示されるように互いに直交するように５つの受光部２９Ａ〜２９Ｅを配列することによって被写体像の位置ずれの測定を行う際に、水平方向、及び垂直方向の両方向の測定が可能となるため、被写体像のコントラスト不足による誤検出の発生が少なくなるという利点もある。

図６では簡単のため受光部２９Ａを十字状の２方向のラインセンサー、受光部２９Ｂ、２９Ｃを水平方向のラインセンサー、受光部２９Ｄ、２９Ｅを垂直方向のラインセンサーとして、被写体像の位置ずれの測定方向を判り易く示したが、位置ずれの測定方向は図６と同等とし、各々の受光部を複数ラインを持った２次元状のエリアセンサーとしても良い。これによれば焦点検出精度をより高めることができる。

図７は本発明の実施例３の一部分の要部概略図である。

実施例３は図１に示される実施例１の開口絞り７、２次結像レンズ８、受光素子９を改良して、２次結像レンズで形成される被写体像の一方向の位置ずれ検出だけではなく複数方向の位置ずれ検出と、撮影レンズ１の射出瞳のうち光軸Ｌａから異なる距離又は／及び異なる方向にある瞳領域から射出する光束による焦点検出、及び最良結像位置検出を可能としている。

図７において、３８は図１の２次結像レンズ８に対応し、３９は図１の受光素子９に対応している。また２次結像レンズ３８は光軸Ｌａ近傍に配置されたレンズ部３８Ａと、その水平方向の両側に配置されるレンズ部３８Ｂ、３８Ｃと、そのさらに両側に配置される受光部３８Ｆ、３８Ｇと、垂直方向に配置されるレンズ部３８Ｄ、３８Ｅ、そのさらに両側に配置されるレンズ部３８Ｈ、３８Ｉと、レンズ部３８Ａに対して第１の斜め方向の両側に配置される受光部３８Ｊ、３８Ｋと、第２の斜め方向に配置される受光部３８Ｌ、３８Ｍの合計１３個のレンズ部によって構成されている。

また各レンズ部に対応した開口を有する開口絞り（不図示）が設けられている。これによって各々のレンズ部は各々１３個の受光部３９Ａ〜３９Ｍに少なくとも水平方向、垂直方向、及び斜め方向の被写体像を形成している。

図７に示すように実施例３では２次結像レンズ３８のレンズ部３８Ａ〜３８Ｍを撮影レンズ１の光軸Ｌａ近傍の他に水平方向、垂直方向、及び斜め方向に配置し、また撮影レンズ１の射出瞳領域のうちの光軸Ｌａからの距離の異なる領域から射出する光束による被写体像を形成している。これらの領域毎に形成される被写体像の位置ずれを測定することによって、上述した実施例１、及び実施例２に比べて、撮影レンズ１の射出瞳のうちの複数領域から射出する光束の結像位置の測定が可能となる。これにより撮影レンズ１の最良結像位置の算出精度が高くなるという利点がある。また被写体像の位置ずれの測定を行う際に、水平方向、垂直方向に加えて斜め方向の位置ずれの測定が可能となるため、被写体像のコントラスト不足による誤検出の発生が一層少なくなるという利点がある。

図７では簡単のため受光部３９Ａ〜３９Ｍを２次元エリアセンサーとし、位置ずれ検出に際してはエリアセンサーから水平方向、垂直方向、及び斜め方向の信号成分を抽出して演算を行うものとしているが、上述の実施例２に示したようにラインセンサーの組み合わせによって構成しても良い。

図７に示した実施例３の構成では、射出瞳領域のうち、光軸から離れた領域から射出する光束は撮影レンズが大口径である場合にのみ利用可能となる。大口径の撮影レンズを装着したときには、焦点深度が浅くなるために焦点検出に要求される精度そのものが高くなり、また最良結像位置は光軸から比較的離れた射出瞳領域から射出する光束の結像位置の影響を受け易くなるという特徴を持つ。このため大口径の撮影レンズをカメラ本体に装着した場合には図７に示した実施例３の焦点検出装置は特に有効となる。

なお、撮影レンズの光軸から離れた領域から射出する光束によって形成される被写体像に関する情報の使用可否はカメラ本体に装着されたレンズ本体内の記憶装置（ＲＯＭ）に保持される開放Ｆ値情報を使用して判別するようにすれば良い。

以上の説明においては、撮影レンズの最良結像位置は各実施例の焦点検出装置から出力される被写体像の結像位置に関する測定結果から算出するものとしたが、レンズ本体内の記憶装置（ＲＯＭ）に撮影レンズ固有の情報として、例えば近軸結像位置と最良結像位置の差に関する情報を予め格納しておき、焦点検出装置からの出力結果から得られる最良結像位置と併用し、出力信号の信頼度等によって使い分けても良い。

以上の説明においては、撮影画面の中央部に到達する被写体光を焦点検出装置に導く構成を想定し、上下方向、左右方向、あるいは斜め方向の被写体像の位置ずれ情報を取り出して焦点検出を行なう場合について説明した。この他、もちろん撮影画面の中央部以外の所定位置に到達する被写体光に対して焦点検出を行なう焦点検出装置に対しても同様に応用することが可能である。

以上説明したように各実施例によれば、撮影レンズの設計、製造上のばらつきによって発生する焦点検出誤差を低減して、高精度の焦点検出装置ができる。

特に撮影レンズの射出瞳から射出する光束を複数に分割して分割された光束毎に被写体像を形成する構成としている。そしてこれらの被写体像と撮影レンズの光軸近傍領域から射出した光束によって形成される被写体像との相対的な位置関係から、撮影レンズの最良結像位置と、この位置からの焦点はずれ量を同時に検出することで高精度の焦点検出を実現している。

本発明の実施例１の撮像装置の要部断面図 図１の焦点検出装置部分の光路を展開した水平断面展開図 図１の焦点検出装置の主要部の要部斜視図 図１の受光部の説明図 図１の受光素子からの説明図 本発明の実施例２の２次結像レンズと受光素子の説明図 本発明の実施例３の２次結像レンズと受光素子の説明図

符号の説明

ＬＢ レンズ本体
ＣＢ カメラ本体
ＳＢ 焦点検出装置
１ 撮影レンズ
２ ＱＲミラー
３ 焦点検出用の反射鏡
４ 集光レンズ
５ 視野絞り
６ 赤外カットフィルター
７ 開口絞り
８ ２次結像レンズ
９ 焦点検出用の受光素子
１０ 焦点板
１１ 正立像形成用の光学部材
１２ 接眼レンズ
１３ 光学フィルター
１４ 被写体像を形成する撮像素子
２１ カメラの演算用ＣＰＵ（演算手段）
２２ レンズ情報の記憶装置
２３ レンズ駆動用のモーター
７Ａ〜７Ｃ 開口部
８Ａ〜８Ｃ、２８Ａ〜２８Ｅ、３８Ａ〜３８Ｍ ２次結像レンズの複数のレンズ部
９Ａ〜９Ｃ、２９Ａ〜２９Ｅ、３９Ａ〜３９Ｍ 受光部（撮像素子列）
１Ａ〜１Ｃ 撮影レンズの射出瞳の特定領域

Claims (6)

1. 撮影レンズの射出瞳の複数領域から射出する光束によって、該複数領域毎に各々被写体像を形成する２次結像レンズと、該複数の被写体像が形成される位置に各々設けた受光部によって該被写体像の光量分布を電気信号に変換する受光素子と、該受光素子からの信号を用いて該複数の被写体像の相対的位置関係より該撮影レンズの焦点情報を求める演算手段と、を有する焦点検出装置であって、
   該複数領域は、該撮影レンズの光軸又はその近傍を含む第１領域と、該第１領域に対し、光軸を挟んだ略対称に位置する複数対の領域を含んでおり、該演算手段は、該第１領域を含む３以上の領域を通過する光束に基づく３つ以上の被写体像の相対的位置関係より、該撮影レンズの焦点情報を求めていることを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記複数対の領域のうちの一対の領域は、前記第１領域に対し、光軸を挟んだ両側の第２、第３領域であり、該演算手段は、該第１、第２、第３領域を通過する光束に基づく３つの被写体像の相対的位置関係より、該撮影レンズの焦点情報を求めていることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記第２、第３領域は、前記撮影レンズの光軸を挟んで略対称の位置にあることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
4. 前記複数対の領域は、前記第１領域に対し光軸を挟んで略対称に光軸からの距離又は／及び方向とが異なる対の領域を複数対含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の焦点検出装置。
5. 前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の焦点検出装置を内蔵することを特徴とするカメラ本体。
6. 前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の焦点検出装置を内蔵するカメラ本体と、該カメラ本体に装着可能な撮影レンズとを有することを特徴とする撮像装置。