JP2010139533A - 焦点検出装置およびそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出領域が撮影レンズの光軸外に複数ある場合でも、焦点検出精度を良好とすることができる焦点検出装置を提供すること。
【解決手段】撮影レンズ２１０からの被写体光束のうち焦点検出領域に対応する位置を通過する光束を透過させる光学部材１６２と、前記光学部材を透過した前記光束を瞳分割する焦点検出光学系１６３，１６４と、前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する受光手段１６５と、を備え、前記光学部材は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１レンズ部１６２Ｃと、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒとを有し、前記第１レンズ部および第２レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さＷ２が、前記第２レンズ部の長さＷ１，Ｗ３よりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、焦点検出装置およびそれを備えた撮像装置に関する。

焦点検出装置において、焦点検出用に用いられるコンデンサレンズの光軸を偏向させ、これにより光軸外の光束を光軸に近づけることにより、焦点検出用のセンサを小型化する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００６−１３９０５６号公報

しかしながら、上記技術では、焦点検出領域が撮影レンズの光軸外に複数ある場合には、コンデンサレンズの光軸付近を通る光束は、撮影レンズの射出瞳の理想的な位置に投影される一方で、光軸から離れるほど、収差の影響により射出瞳の理想的な位置からずれてしまい、結果として、検出精度が低下してしまうという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、焦点検出領域が撮影レンズの光軸外に複数ある場合でも、焦点検出精度を良好とすることができる焦点検出装置を提供することである。

この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

請求項１に係る発明は、撮影レンズ（２１０）からの被写体光束のうち焦点検出領域に対応する位置を通過する光束を透過させる光学部材（１６２）と、前記光学部材を透過した前記光束を瞳分割する焦点検出光学系（１６３，１６４）と、前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する受光手段（１６５）と、を備え、前記光学部材は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１レンズ部（１６２Ｃ）と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２レンズ部（１６２Ｌ）とを有し、前記第１レンズ部および第２レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さ（Ｗ２）が、前記第２レンズ部の長さ（Ｗ１）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項２に係る発明は、撮影レンズ（２１０）からの被写体光束のうち焦点検出領域に対応する位置を通過する光束を透過させる光学部材（１６２）と、前記光学部材を透過した前記光束を瞳分割する焦点検出光学系（１６３，１６４）と、前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する受光手段（１６５）と、を備え、前記受光手段は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１受光部（１６５Ｃ）と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２受光部（１６５Ｌ）とを有し、前記第１受光部および前記第２受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さ（Ｗ５）が、前記第２受光部の長さ（Ｗ４）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記受光手段（１６５）は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１受光部（１６５Ｃ）と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２受光部（１６５Ｌ）とを有し、前記第１受光部および前記第２受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さ（Ｗ５）が、前記第２受光部の長さ（Ｗ４）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載の焦点検出装置において、前記受光手段（１６５）は、前記一対の光束のそれぞれを受光する一対の受光素子列（１６５ＣＵ_１〜１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_１〜１６５ＣＤ_５，１６５ＬＵ_１〜１６５ＬＵ_３，１６５ＬＤ_１〜１６５ＬＤ_３，１６５ＲＵ_１〜１６５ＲＵ_３，１６５ＲＤ_１〜１６５ＲＤ_３）を複数対有しており、前記第１受光部を構成する受光素子列の数が、前記第２受光部を構成する受光素子列の数以上であることを特徴とする焦点検出装置である。

請求項５の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記受光手段（１６５）は、前記第１レンズ部（１６２Ｃ）を透過して前記焦点検出光学系（１６３，１６４）により瞳分割された一対の光束を受光する第１受光部（１６５Ｃ）と、前記第２レンズ部（１６２Ｌ）を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する第２受光部（１６５Ｌ）とを備えたことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、前記第１受光部（１６５Ｃ）および前記第２受光部（１６５Ｌ）の並び方向における、前記第１受光部の長さ（Ｗ５）が、前記第２受光部の長さ（Ｗ４）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項７の発明は、請求項２に記載の焦点検出装置において、前記光学部材（１６２）は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１レンズ部（１６２Ｃ）と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２レンズ部（１６２Ｌ）とを有し、前記第１受光部（１６５Ｃ）は、前記第１レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光し、前記第２受光部（１６５Ｌ）は、前記第２レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光することを特徴とする焦点検出装置である。

請求項８の発明は、請求項７に記載の焦点検出装置において、前記第１レンズ部（１６２Ｃ）および前記第２レンズ部（１６２Ｌ）の並び方向における、前記第１レンズ部の長さ（Ｗ２）が、前記第２レンズ部の長さ（Ｗ１）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項９の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記光学部材（１６２）は、前記第１レンズ部（１６２Ｃ）に対して前記第２レンズ部と（１６２Ｌ）反対側に、前記撮影レンズの光軸外に位置する第３レンズ部（１６２Ｒ）を有し、前記第１レンズ部および前記第３レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さ（Ｗ２）が、前記第３レンズ部（Ｗ３）の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項１０の発明は、請求項２に記載の焦点検出装置において、前記受光手段（１６５）は、前記第１受光部（１６５Ｃ）に対して前記第２受光部（１６５Ｌ）と反対側に、前記撮影レンズの光軸外に位置する第３受光部（１６５Ｒ）を有し、前記第１受光部および前記第３受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さ（Ｗ５）が、前記第３受光部の長さ（Ｗ６）よりも長いことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、前記被写体光束の前記光学部材（１６２）への透過を制限して焦点検出領域を設定するための視野開口を有する視野マスク（１６１）を備えることを特徴とする焦点検出装置である。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれかに１項に記載の焦点検出装置において、前記光学部材（１６２）は、コンデンサレンズであることを特徴とする焦点検出装置である。

請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれかに１項に記載の焦点検出装置において、前記焦点検出光学系は、前記光学部材を透過した光束を瞳分割する瞳分割マスク（１６３）と、前記瞳分割された一対の光束をそれぞれ結合させる結像レンズと（１６４）を含むことを特徴とする焦点検出装置である。

請求項１４の発明は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする撮像装置である。

本発明によれば、焦点検出装置を、焦点検出領域が撮影レンズの光軸外に複数ある構成とした場合でも、焦点検出精度を良好とすることができる。

以下においては、上記発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし上記発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示す図であり、上記発明のレンズ鏡筒および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒２００には、フォーカスレンズ２１１やズームレンズ２１２を含むレンズ群２１０や絞り装置２２０などからなる撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１１は、その光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズエンコーダ２６０によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。そして、フォーカスレンズエンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１１の位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するレンズ駆動制御部１７４へ送信される。また、フォーカスレンズ駆動モータ２３０は、後述する焦点検出モジュール１６０による焦点検出結果に基づいて演算されたレンズ駆動量Δｄに応じて、レンズ駆動制御部１７４からレンズ制御部２５０を介して送信される駆動信号により駆動する。

絞り装置２２０は、上記撮影光学系を通過して撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能とされている。絞り装置２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された絞り値に応じた信号が、カメラ制御部１８０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された絞り値に応じた信号がカメラ制御部１８０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。

レンズ鏡筒２００にはレンズ制御部２５０が設けられている。レンズ制御部２５０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品とから構成され、カメラ制御部１８０と電気的に接続され、このカメラ制御部１８０からデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を受信するとともに、カメラ制御部１８０へレンズ情報を送信する。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７及び焦点検出モジュール１６０へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６０へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６０へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１１の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、撮影レンズ２１０の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。

撮像素子１１０の前面に配置されたシャッター１１１は、操作部１５０に含まれるシャッターボタンを全押しした時（シャッターレリーズ時）に、露出演算結果に基づいて、または撮影者が設定したシャッター秒数だけ開放され、撮像素子１１０を露光する。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１８０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

一方、クイックリターンミラー１２１で反射された被写体光からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して撮影者の眼球に導かれる。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された画像情報はカメラ制御部１８０へ出力され、自動露出制御に用いられる。

操作部１５０は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。シャッターレリーズボタンは全押ししたときにシャッターがＯＮされるが、これ以外にも、オートフォーカスモードにおいて当該ボタンを半押しするとフォーカスレンズの合焦動作がＯＮとなり、ボタンを離すとＯＦＦになる。この操作部１５０により設定された各種モードはカメラ制御部１８０へ送信され、当該カメラ制御部１８０によりカメラ１全体の動作が制御される。

カメラボディ１００にはカメラ制御部１８０が設けられている。カメラ制御部１８０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、マウント部３００に設けられた電気信号接点部によりレンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御１８０は、上述したように撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。また、カメラ制御部１８０は、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

図１に示す焦点検出モジュール１６０、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１７１、デフォーカス演算部１７２および駆動量演算部１７３は、位相差検出方式の焦点検出装置を構成し、撮影レンズ２１０の焦点調節状態を表すデフォーカス量を検出する。

本例の焦点検出モジュール１６０について、図２〜図５を参照しながら説明する。

図２は、本例の焦点検出モジュール１６０の構成を示す斜視図、図３は、本例の焦点検出モジュール１６０の構成を示す上面図、図４は、本例のイメージセンサチップ１６５の構成を示す図である。また、図５は、ファインダ１３５から観察される撮影画面１３５Ａを示す図である。本例では、図５に示すＬ_１〜Ｌ_３、Ｃ_１〜Ｃ_５、Ｒ_１〜Ｒ_３の９つの焦点検出領域について焦点検出を行う。

焦点検出モジュール１６０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２に示すように、視野マスク１６１、コンデンサレンズ１６２、絞りマスク（瞳分割マスク）１６３、再結像レンズ群１６４およびイメージセンサチップ１６５を備えて構成されている。

視野マスク１６１は、図５に示す焦点検出領域Ｃ_１〜Ｃ_５に対応し、光軸上に位置する開口１６１Ｃと、焦点検出領域Ｌ_１〜Ｌ_３に対応し、光軸外に位置する開口１６１Ｌと、焦点検出領域Ｒ_１〜Ｒ_３に対応し、同じく光軸外に位置する開口１６１Ｒとを有する。

コンデンサレンズ１６２は、視野マスク１６１に形成された３つの開口１６１Ｃ，１６１Ｌ，１６１Ｒにそれぞれ対応する３つのレンズ部１６２Ｃ，１６２Ｌ，１６２Ｒを有する。コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｃは、光軸上に位置し、図３に示すように、視野マスク１６１の開口１６１Ｃから入射した焦点検出光束を絞りマスク１６３に導く。また、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｌは、光軸外に位置し、図３に示すように、視野マスク１６１の開口１６１Ｌから入射した焦点検出光束を絞りマスク１６３に導く。同様に、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｒは、光軸外に位置し、図３に示すように、視野マスク１６１の開口１６１Ｒから入射した焦点検出光束を絞りマスク１６３に導く。

ここで、本例においては、図３に示すように、コンデンサレンズ１６２を構成するレンズ部１６２Ｃ，１６２Ｌ，１６２Ｒのうち、光軸Ｌ４上に位置するレンズ部１６２Ｃの、レンズ部１６２Ｃ，１６２Ｌ，１６２Ｒの並び方向における長さＷ２（すなわち、レンズ部１６２Ｃのｘ方向の長さ）を、光軸外に位置する各レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒの並び方向における長さＷ１（すなわち、レンズ部１６２Ｌのｘ方向の長さ）より長く、かつ、Ｗ３（すなわち、１６２Ｒのｘ方向の長さ）よりも長いものとしている。

そして、コンデンサレンズ１６２をこのような構成とすることにより、焦点検出光束のうち、レンズ部１６２Ｃを通る光束を比較的多くすることができ、これにより、光軸外に位置するレンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒを通る焦点検出光束を相対的に少ないものとすることができ、結果として、イメージセンサチップ１６５の小型化を可能としながら、レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒによる収差の影響を少なくすることができる。すなわち、光軸Ｌ４から離れた位置を通る焦点検出光束（たとえば、図３に示す光束Ｌ（Ｌ_３）、Ｌ（Ｒ_３））について、レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒによる収差の影響を少なくすることができ、光軸Ｌ４から離れた位置を通る焦点検出光束の等価面１６６における通過位置を、より光軸Ｌ４に近づけることができる。そして、光軸Ｌ４から離れた位置を通る焦点検出光束がけられる（射出瞳の理想的な位置からずれる）ことによる、焦点検出精度の低下を有効に防止することができる。

加えて、コンデンサレンズ１６２をこのような構成とすることにより、イメージセンサチップ１６５を小型化した場合でも、光軸外に位置するレンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒを通る焦点検出光束を、大きく偏向させるためにレンズ曲率を大きくする必要もないため、コンデンサレンズ１６２の厚みを薄くすることができる。そして、コンデンサレンズ１６２の厚みを薄くすることができることにより、焦点検出光束が、コンデンサレンズ１６２を通過することによる焦点検出光束の光量の減衰割合を小さくすることができ、結果として、焦点検出精度を向上させることができる。また、コンデンサレンズ１６２の厚みを薄くすることができることにより、コンデンサレンズ１６２の原材料費の削減も可能となる。

なお、本例においては、レンズ部１６２Ｃの長さＷ２を、各レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒの長さＷ１、Ｗ３よりも長い構成としたが、長さＷ２は、長さＷ１、Ｗ３以上とすれば良く、特に限定されない。また、長さＷ２と、長さＷ１、Ｗ３との比率も特に限定されず、適宜設定すれば良い。

絞りマスク１６３は、開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤ，１６３ＬＵ，１６３ＬＤ，１６３ＲＵ，１６３ＲＤを有する。そして、図３に示すように、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｃを通過する焦点検出光束は、一対の開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤに導かれ、これら開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤで瞳分割される。同様に、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｌを通過する焦点検出光束は、一対の開口部１６３ＬＵ，１６３ＬＤで、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｒを通過する焦点検出光束は、一対の開口部１６３ＲＵ，１６３ＲＤで、それぞれ瞳分割される。

再結像レンズ群１６４は、絞りマスク１６３の各開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤ，１６３ＬＵ，１６３ＬＤ，１６３ＲＵ，１６３ＲＤに対応した、６つの再結像レンズ１６４ＣＵ，１６４ＣＤ，１６４ＬＵ，１６４ＬＤ，１６４ＲＵ，１６４ＲＤを有している。

また、イメージセンサチップ１６５は、図４に示すように、３つの受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒ（図４中、点線で示すエリア）から構成され、各受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒには、複数対のイメージセンサアレイ（受光素子列）１６５ＣＵ_１〜１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_１〜１６５ＣＤ_５，１６５ＬＵ_１〜１６５ＬＵ_３，１６５ＬＤ_１〜１６５ＬＤ_３，１６５ＲＵ_１〜１６５ＲＵ_３，１６５ＲＤ_１〜１６５ＲＤ_３が保持されている。

そして、視野マスク１６１の開口１６１Ｃ、およびコンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｃを通過し、絞りマスク１６３の一対の開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤで瞳分割された焦点検出光束、すなわち、焦点検出領域Ｃ_１〜Ｃ_５に対応する焦点検出光束は、再結像レンズ１６４ＣＵ，１６４ＣＤで、受光エリア１６５Ｃ上に形成されたイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_１〜１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_１〜１６５ＣＤ_５上に、それぞれ結像される。

具体的には、図３に示すように、光軸Ｌ４上を通る焦点検出光束（図５に示す焦点検出領域Ｃ_３に対応する焦点検出光束）は、視野マスク１６１の開口１６１Ｃ、およびコンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｃを通過し、絞りマスク１６３の一対の開口部１６３ＣＵ，１６３ＣＤで瞳分割され、再結像レンズ１６４ＣＵ，１６４ＣＤで、イメージセンサチップ１６５の一対のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_３，１６５ＣＤ_３上に結像される。同様に、図５に示す焦点検出領域Ｃ_１に対応する焦点検出光束は一対のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_１，１６５ＣＤ_１上に、焦点検出領域Ｃ_２に対応する焦点検出光束は一対のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_２，１６５ＣＤ_２上に、焦点検出領域Ｃ_４に対応する焦点検出光束は一対のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_４，１６５ＣＤ_４上に、焦点検出領域Ｃ_４に対応する焦点検出光束は一対のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_５上に、それぞれ結像する。

同様に、絞りマスク１６３の一対の開口部１６３ＬＵ，１６３ＬＤで瞳分割された焦点検出領域Ｌ_１〜Ｌ_３に対応する焦点検出光束は、再結像レンズ１６４ＬＵ，１６４ＬＤで、受光エリア１６５Ｌ上に形成されたイメージセンサアレイ１６５ＬＵ_１〜１６５ＬＵ_３，１６５ＬＤ_１〜１６５ＬＤ_３上に、それぞれ結像される。さらに、同様に、絞りマスク１６３の一対の開口部１６３ＲＵ，１６３ＲＤで瞳分割された焦点検出領域Ｒ_１〜Ｒ_３に対応する焦点検出光束は、再結像レンズ１６４ＲＵ，１６４ＲＤで、受光エリア１６５Ｒ上に形成されたイメージセンサアレイ１６５ＲＵ_１〜１６５ＲＵ_３，１６５ＲＤ_１〜１６５ＲＤ_３上に、それぞれ結像される。

なお、各焦点検出領域に対応する各光学系要素を図６にまとめて示す。

ここで、本例においては、図４に示すように、イメージセンサチップ１６５を構成する各受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒの、受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒの並び方向における長さＷ４，Ｗ５，Ｗ６を、コンデンサレンズ１６２のレンズ部１６２Ｃ，１６２Ｌ，１６２Ｒの長さＷ１，Ｗ２，Ｗ３に応じた長さとしている。具体的には、イメージセンサチップ１６５を構成する各受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒのうち、光軸Ｌ４上に位置する受光エリア１６５Ｃの、受光エリア１６５Ｃ，１６５Ｌ，１６５Ｒの並び方向における長さＷ５（すなわち、受光エリア１６５Ｃのｘ方向における長さ）を、光軸外に位置する各受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒの並び方向における長さＷ４より長く、かつ、Ｗ６よりも長いものとしている。すなわち、イメージセンサチップ１６５における、光軸Ｌ４上の受光エリア１６５Ｃを、光軸外に位置する各受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒよりも広くとり、これにより、受光エリア１６５Ｃにおけるイメージセンサアレイの数を、各受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒにおけるイメージセンサアレイの数よりも多くなるような構成としている。

そして、光軸Ｌ４上に位置する受光エリア１６５Ｃの長さＷ５を、光軸外に位置する受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒの長さＷ４，Ｗ６よりも長くすることにより、コンデンサレンズ１６２を、上述したような構成とすることが可能となる。すなわち、コンデンサレンズ１６２を、光軸Ｌ４上に位置するレンズ部１６２Ｃを通過する焦点検出光束を、光軸外に位置するレンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒよりも多くするような構成とすることが可能となり、その結果、上述したような効果を奏することができる。

なお、本例においては、受光エリア１６５Ｃの長さＷ５を、各受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒの長さＷ４，Ｗ６よりも長い構成としたが、長さＷ５は、長さＷ４，Ｗ６以上とすれば良く、特に限定されない。また、長さＷ５と、長さＷ４，Ｗ６との比率も特に限定されず、適宜設定すれば良い。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１７１は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６０のイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_１〜１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_１〜１６５ＣＤ_５，１６５ＬＵ_１〜１６５ＬＵ_３，１６５ＬＤ_１〜１６５ＬＤ_３，１６５ＲＵ_１〜１６５ＲＵ_３，１６５ＲＤ_１〜１６５ＲＤ_３のゲインや蓄積時間を制御する。そして、焦点検出モジュール１６０のイメージセンサアレイにて検出された像信号を読み出し、デフォーカス演算部１７２へ出力する。

デフォーカス演算部１７２は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１７１から送られてきた像信号のうち、対応する一対の像信号（たとえば、イメージセンサアレイ１６５ＣＵ_３と１６５ＤＵ_３とで検出された一対の像信号）のズレ量から、デフォーカス量ｄｆを算出し、これを駆動量演算部１７３へ出力する。なお、本例では、デフォーカス量ｄｆを算出する際には、焦点検出精度の向上という観点から、図４に示すイメージセンサチップ１６５に保持された全てのイメージセンサアレイ１６５ＣＵ_１〜１６５ＣＵ_５，１６５ＣＤ_１〜１６５ＣＤ_５，１６５ＬＵ_１〜１６５ＬＵ_３，１６５ＬＤ_１〜１６５ＬＤ_３，１６５ＲＵ_１〜１６５ＲＵ_３，１６５ＲＤ_１〜１６５ＲＤ_３で検出された像信号を用い、それぞれ対応する一対の像信号のズレ量を求めることにより、デフォーカス量ｄｆを算出することが好ましい。

レンズ駆動量演算部１７３は、デフォーカス演算部１７３から送られてきたデフォーカス量ｄｆに基づいて、当該デフォーカス量ｄｆに応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１７４へ出力する。

そして、焦点検出モジュール１６０、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１７１、デフォーカス演算部１７２および駆動量演算部１７３による、焦点状態の検出および演算により求められたレンズ駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１７４から、レンズ制御部２５０に送信されることにより、フォーカスレンズ駆動モータ２３０により、フォーカスレンズ２１１の位置の調整が行われる。

本例によれば、コンデンサレンズ１６２を構成するレンズ部のうち、光軸Ｌ４上に位置するレンズ部１６２Ｃの長さＷ２を、光軸外に位置する各レンズ部１６２Ｌ，１６２Ｒの長さＷ１，Ｗ３よりも長いものとし、かつ、イメージセンサチップ１６５を構成する受光エリアのうち、光軸Ｌ４上に位置する受光エリア１６５Ｃの長さＷ５を、光軸外に位置する各受光エリア１６５Ｌ，１６５Ｒよりも長いものとしている。そのため、光軸Ｌ４から離れた位置を通る焦点検出光束がけられる（射出瞳の理想的な位置からずれる）ことによる、焦点検出モジュール１６０の焦点検出精度の低下を有効に防止することができ、これにより、イメージセンサチップ１６５の小型化を可能としながら、焦点検出モジュール１６０の焦点検出精度を良好なものとすることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラを示す図である。 図２は、本例の焦点検出モジュールの構成を示す斜視図である。 図３は、本例の焦点検出モジュールの構成を示す上面図である。 図４は、本例のイメージセンサチップの構成を示す図である。 図５は、ファインダから観察される撮影画面を示す図である。 図６は、各焦点検出領域と各光学系要素との関係を示す図である。

符号の説明

１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１６０…焦点検出モジュール
１６１…視野マスク
１６２…コンデンサレンズ
１６３…絞りマスク
１６４…再結像レンズ群
１６５…イメージセンサチップ
１７１…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１７２…デフォーカス演算部
１７３…駆動量演算部
１８０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１０…レンズ群
２２０…絞り装置

Claims (14)

1. 撮影レンズからの被写体光束のうち焦点検出領域に対応する位置を通過する光束を透過させる光学部材と、
   前記光学部材を透過した前記光束を瞳分割する焦点検出光学系と、
   前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する受光手段と、を備え、
   前記光学部材は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１レンズ部と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２レンズ部とを有し、前記第１レンズ部および第２レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さが、前記第２レンズ部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
2. 撮影レンズからの被写体光束のうち焦点検出領域に対応する位置を通過する光束を透過させる光学部材と、
   前記光学部材を透過した前記光束を瞳分割する焦点検出光学系と、
   前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する受光手段と、を備え、
   前記受光手段は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１受光部と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２受光部とを有し、前記第１受光部および前記第２受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さが、前記第２受光部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記受光手段は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１受光部と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２受光部とを有し、前記第１受光部および前記第２受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さが、前記第２受光部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項２または３に記載の焦点検出装置において、
   前記受光手段は、前記一対の光束のそれぞれを受光する一対の受光素子列を複数対有しており、前記第１受光部を構成する受光素子列の数が、前記第２受光部を構成する受光素子列の数以上であることを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記受光手段は、前記第１レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する第１受光部と、前記第２レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光する第２受光部とを備えたことを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項５に記載の焦点検出装置において、
   前記第１受光部および前記第２受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さが、前記第２受光部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記光学部材は、前記撮影レンズの光軸上に位置する第１レンズ部と、前記撮影レンズの光軸外に位置する第２レンズ部とを有し、
   前記第１受光部は、前記第１レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光し、前記第２受光部は、前記第２レンズ部を透過して前記焦点検出光学系により瞳分割された一対の光束を受光することを特徴とする焦点検出装置。
8. 請求項７に記載の焦点検出装置において、
   前記第１レンズ部および前記第２レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さが、前記第２レンズ部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
9. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記光学部材は、前記第１レンズ部に対して前記第２レンズ部と反対側に、前記撮影レンズの光軸外に位置する第３レンズ部を有し、前記第１レンズ部および前記第３レンズ部の並び方向における、前記第１レンズ部の長さが、前記第３レンズ部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
10. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
    前記受光手段は、前記第１受光部に対して前記第２受光部と反対側に、前記撮影レンズの光軸外に位置する第３受光部を有し、前記第１受光部および前記第３受光部の並び方向における、前記第１受光部の長さが、前記第３受光部の長さよりも長いことを特徴とする焦点検出装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
    前記被写体光束の前記光学部材への透過を制限して焦点検出領域を設定するための視野開口を有する視野マスクを備えることを特徴とする焦点検出装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに１項に記載の焦点検出装置において、
    前記光学部材は、コンデンサレンズであることを特徴とする焦点検出装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに１項に記載の焦点検出装置において、
    前記焦点検出光学系は、前記光学部材を透過した光束を瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割された一対の光束をそれぞれ結合させる結像レンズとを含むことを特徴とする焦点検出装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
    

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