JP2012133246A - Focus detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus detector capable of removing stray light by a simple structure and enhancing focus detection accuracy.SOLUTION: A focus detector 100 of phase difference system has level differences A to D between lens parts 121, 126 of a center section and lens parts 122, 123, 127, 128 of a peripheral section on the incident side and the emission side of a field lens 120. In a cross section including the optical axis L' of the focus detector and parallel to a direction P in which three openings 111 to 113 of a field mask 110 are aligned, a distance Mbetween a light-shielding mask and an end part 129aof the level difference C on the emission side of the field lens in the optical axis direction of the focus detector is larger than a distance Mbetween the field mask and an end part 124aof the level difference A on the incident side of the field lens in the optical axis direction of the focus detector. At the level difference C of the field lens, the lens part 126 of the center section is projected over the lens part 127 of the peripheral section.

Description

本発明は、焦点検出装置に関する。   The present invention relates to a focus detection apparatus.

特許文献1は、3つのレンズ部からなるフィールドレンズの射出側に光軸に平行に延びるセパレータを取り付けて周辺部のレンズ部を経た光束が中央部の焦点検出センサに迷光として入射することを防止する位相差方式の焦点検出装置を開示している。しかし、セパレータは組み立てが困難で高価である。そこで、特許文献2は、セパレータを使用せずに迷光を防止するために、従来技術の説明においてフィールドレンズの射出側にフィールドレンズから離した位置に遮光マスクを配置する位相差方式の焦点検出装置を開示している。その他の従来技術としては特許文献3がある。   In Patent Document 1, a separator extending in parallel to the optical axis is attached to the exit side of a field lens composed of three lens portions to prevent the light beam that has passed through the peripheral lens portion from entering the focus detection sensor in the central portion as stray light. A phase difference type focus detection apparatus is disclosed. However, the separator is difficult and expensive to assemble. Therefore, Patent Document 2 discloses a phase difference type focus detection device in which a light-shielding mask is disposed at a position away from the field lens on the exit side of the field lens in the description of the prior art in order to prevent stray light without using a separator. Is disclosed. There exists patent document 3 as another prior art.

特開2006−3472号公報JP 2006-3472 A 特開昭64−49012号公報JP-A-64-49012 特許第3371500号公報Japanese Patent No. 3371500

しかしながら、特許文献2の従来技術の説明にあるように、これだけでは迷光を除去するのに十分ではない。また、特許文献2は、課題を解決する手段として、隣接するレンズ部の段差の端面を光軸とは不平行になるように面取りしているが、焦点検出領域が密に配置されると迷光防止効果が低減する。   However, as described in the prior art of Patent Document 2, this alone is not sufficient for removing stray light. In addition, Patent Document 2 chamfers the end surfaces of the steps of adjacent lens portions as a means for solving the problem so as not to be parallel to the optical axis, but stray light when the focus detection areas are densely arranged. The prevention effect is reduced.

そこで、本発明は、簡易な構造で迷光を除去して焦点検出精度を高めることが可能な焦点検出装置を提供することを例示的な目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a focus detection apparatus that can remove stray light with a simple structure and increase focus detection accuracy.

本発明の焦点検出装置は、撮影画面の3つの領域に関して位相差方式により撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記撮影レンズの結像面近傍に配置され、前記領域に対応する3つの開口部と遮光部とを有する視野マスクと、前記領域に対応する3つのレンズ部を入射側と射出側にそれぞれ有し、前記入射側と前記射出側のそれぞれにおいて前記3つのレンズ部の中央部のレンズ部と周辺部のレンズ部との間に段差を有し、前記視野マスクを経た光を集光するフィールドレンズと、前記領域に対応する3つの開口部と、前記焦点検出装置の光軸に垂直に延びて前記フィールドレンズを経た光の一部を遮光する遮光部と、を有する遮光マスクと、を有し、前記焦点検出装置の光軸を含み、前記視野マスクの3つの開口部が並ぶ方向に平行な断面において、前記視野マスクと前記フィールドレンズの入射側の段差の前記視野マスクに最も近い端部との前記焦点検出装置の光軸方向における距離よりも前記遮光マスクと前記フィールドレンズの射出側の段差の前記遮光マスクに最も近い端部との前記焦点検出装置の光軸方向における距離の方が大きく、前記フィールドレンズの前記射出側の前記段差において前記周辺部のレンズ部よりも前記中央部のレンズ部が突出していることを特徴とする。   The focus detection apparatus of the present invention is a focus detection apparatus that performs focus detection of a photographic lens with respect to three areas of a photographic screen by a phase difference method, and is disposed in the vicinity of the imaging surface of the photographic lens and corresponds to the area A field mask having three openings and a light-shielding portion, and three lens portions corresponding to the region are respectively provided on the incident side and the exit side, and each of the three lens portions on the entrance side and the exit side is provided. There is a step between a central lens portion and a peripheral lens portion, a field lens for condensing light that has passed through the field mask, three openings corresponding to the region, and the focus detection device A light-shielding mask that extends perpendicularly to the optical axis and shields part of the light that has passed through the field lens, and includes three optical apertures of the field mask including the optical axis of the focus detection device One where parts line up The exit of the light shielding mask and the field lens is greater than the distance in the optical axis direction of the focus detection device between the field mask and the end of the step on the incident side of the field lens closest to the field mask in a cross section parallel to the field mask. The distance in the optical axis direction of the focus detection device to the end of the side step closest to the light-shielding mask is greater in the optical axis direction of the focus detection device, and the center of the step on the exit side of the field lens than the peripheral lens portion The lens part of the part protrudes.

本発明によれば、簡易な構造で迷光を除去して焦点検出精度を高めることが可能な焦点検出装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the focus detection apparatus which can remove a stray light with a simple structure and can raise a focus detection precision can be provided.

本実施形態の撮像装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the imaging device of this embodiment. 図1に示す焦点検出装置の拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view of the focus detection apparatus shown in FIG. 図2に示す視野マスクの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the field mask shown in FIG. 2. 図2に示すフィールドレンズの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the field lens shown in FIG. 2. 図2に示す遮光マスクの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the light shielding mask shown in FIG. 2. 本実施形態の効果を説明するためのフィールドレンズの拡大部分断面図である。It is an enlarged partial sectional view of a field lens for explaining the effect of this embodiment. 図2に示す絞りの平面図である。It is a top view of the aperture_diaphragm | restriction shown in FIG. 図2に示す2次結像レンズの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the secondary imaging lens shown in FIG. 2. 図2に示す焦点検出センサの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the focus detection sensor shown in FIG. 2.

図1は、本実施形態の焦点検出装置100を内蔵した一眼レフタイプのデジタルカメラ(撮像装置)の中央断面図である。なお、本実施形態の焦点検出装置を適用可能な撮像装置は、ビデオカメラや銀塩カメラなどデジタルカメラに限定されない。   FIG. 1 is a central cross-sectional view of a single-lens reflex digital camera (imaging device) incorporating a focus detection device 100 of the present embodiment. Note that an imaging apparatus to which the focus detection apparatus of this embodiment can be applied is not limited to a digital camera such as a video camera or a silver salt camera.

図1において、200は一眼レフカメラ本体、201は撮影レンズで、Lは撮影レンズ201の光軸である。撮影レンズ201の予定結像面付近には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、撮像素子を含む撮像素子ユニット204が配置される。撮影レンズ201と撮像素子ユニット204には、周知のクイックリターン機構により撮影時には撮影光束外へ退避稼動するメインミラー202とサブミラー203が配置される。メインミラー202はハーフミラーで、撮影光束は上方のファインダ光学系に導かれる反射光とサブミラー203に入射する透過光に分離される。反射光は、マット面とフレネル面を備えるピント板205のマット面上に結像し、ペンタプリズム206、接眼レンズ群207を介して観察者の目に導かれる。一方、透過光はサブミラー203により下方へ光路を変更し、焦点検出装置100に導かれる。L’は光軸Lに対応した焦点検出装置100の光軸である。   In FIG. 1, reference numeral 200 denotes a single-lens reflex camera body, 201 denotes a photographing lens, and L denotes an optical axis of the photographing lens 201. An imaging element unit 204 including an optical low-pass filter, an infrared cut filter, and an imaging element is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographing lens 201. The photographing lens 201 and the image sensor unit 204 are provided with a main mirror 202 and a sub mirror 203 that are retracted out of the photographing light beam during photographing by a known quick return mechanism. The main mirror 202 is a half mirror, and the photographing light beam is separated into reflected light guided to the upper viewfinder optical system and transmitted light incident on the sub mirror 203. The reflected light forms an image on the mat surface of the focusing plate 205 having the mat surface and the Fresnel surface, and is guided to the eyes of the observer through the pentaprism 206 and the eyepiece lens group 207. On the other hand, the transmitted light changes its optical path downward by the sub mirror 203 and is guided to the focus detection apparatus 100. L ′ is the optical axis of the focus detection apparatus 100 corresponding to the optical axis L.

図2は、焦点検出装置100の光軸L’を含み、図1に直交する平面で切断した断面図である。即ち、図2は、焦点検出装置100の光軸L’を含み、後述する視野マスク110の3つの開口部111、112、113が並ぶ方向Pに平行な断面における、焦点検出装置100の拡大部分断面図である。焦点検出装置100は、撮影レンズ201の一対の瞳領域から得られる2つの被写体像の像信号の位相差を検出することによって焦点検出を行う位相差方式の焦点検出装置であり、自動焦点調節(AF)に用いられる。本実施形態では、焦点検出装置100は、撮影画面の3つの領域に対して位相差方式により撮影レンズ201の焦点検出を行う。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane that includes the optical axis L ′ of the focus detection apparatus 100 and is orthogonal to FIG. 1. That is, FIG. 2 shows an enlarged portion of the focus detection device 100 in a cross section including the optical axis L ′ of the focus detection device 100 and parallel to a direction P in which three openings 111, 112, and 113 of the field mask 110 described later are arranged. It is sectional drawing. The focus detection apparatus 100 is a phase difference type focus detection apparatus that performs focus detection by detecting a phase difference between image signals of two subject images obtained from a pair of pupil regions of the photographic lens 201, and performs automatic focus adjustment ( AF). In the present embodiment, the focus detection apparatus 100 detects the focus of the photographic lens 201 by using a phase difference method for three regions of the photographic screen.

図2に示すように、焦点検出装置100は、光路に沿って入射側から順に、視野マスク110、フィールドレンズ(コンデンサーレンズ)120、遮光マスク130、赤外カットフィルタ140、絞り150、2次結像レンズ160、焦点検出センサ170を有する。   As shown in FIG. 2, the focus detection apparatus 100 includes a field mask 110, a field lens (condenser lens) 120, a light shielding mask 130, an infrared cut filter 140, an aperture 150, and a secondary connection in order from the incident side along the optical path. An image lens 160 and a focus detection sensor 170 are included.

図3は、視野マスク110をサブミラー203側から見た平面図である。視野マスク110は撮影レンズ201の予定結像面近傍に配置され、フィールドレンズ120の入射側に配置される。視野マスク110には3つの開口部111、112、113と、光軸L’に垂直に延びて入射光の一部を遮光する遮光部114から構成されている。   FIG. 3 is a plan view of the field mask 110 viewed from the sub mirror 203 side. The field mask 110 is disposed in the vicinity of the planned imaging surface of the photographing lens 201 and is disposed on the incident side of the field lens 120. The field mask 110 includes three openings 111, 112, and 113 and a light shielding portion 114 that extends perpendicular to the optical axis L ′ and shields part of incident light.

視野マスク110は、撮影レンズ201の予定結像面付近に配置されるため、3つの開口部112、113、114の内部領域がカメラ200の撮影画面内における焦点検出領域となる。即ち、開口部111は、撮影画面の中央部に対応した焦点検出領域として機能し、開口部112、113は周辺部に対応した焦点検出領域として機能する。なお、実際の焦点検出領域は視野マスク110や遮光マスク130の誤差、視野マスク110の予定結像面からのずれなどによるケラレを考慮して、上記開口部の一回り小さな領域となる。   Since the field mask 110 is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographic lens 201, the internal areas of the three openings 112, 113, and 114 become focus detection areas in the photographic screen of the camera 200. That is, the opening 111 functions as a focus detection area corresponding to the center of the shooting screen, and the openings 112 and 113 function as focus detection areas corresponding to the peripheral part. Note that the actual focus detection region is a region that is slightly smaller than the opening in consideration of vignetting due to errors in the field mask 110 and the light shielding mask 130, displacement of the field mask 110 from the intended imaging plane, and the like.

図4は、光束を集光するフィールドレンズ120の斜視図であり、図4(a)は視野マスク110側の入射面側を示し、図4(b)は遮光マスク130側の射出面側を示している。   4A and 4B are perspective views of the field lens 120 that collects the luminous flux. FIG. 4A shows the incident surface side on the field mask 110 side, and FIG. 4B shows the exit surface side on the light shielding mask 130 side. Show.

図2及び図4(a)に示すように、フィールドレンズ120は、入射側において視野マスク110の3つの開口部111、112、113に対応した3つのレンズ部121、122、123に分割されている。開口部111がレンズ部121に、開口部112がレンズ部122に、開口部113がレンズ部123にそれぞれ対応している。3つのレンズ部121、122、123が並んでいる方向は方向Pと平行である。   As shown in FIGS. 2 and 4A, the field lens 120 is divided into three lens portions 121, 122, and 123 corresponding to the three openings 111, 112, and 113 of the field mask 110 on the incident side. Yes. The opening 111 corresponds to the lens part 121, the opening 112 corresponds to the lens part 122, and the opening 113 corresponds to the lens part 123. The direction in which the three lens portions 121, 122, and 123 are aligned is parallel to the direction P.

中央部のレンズ部121と周辺部のレンズ部122との間には段差Aがあり、中央部のレンズ部121と周辺部のレンズ部123との間には段差Bがある。段差Aには端面124aがあり、段差Bには端面124bがある。そして、中央部のレンズ部121よりも周辺部のレンズ部122、123の方が視野マスク110側(入射側)へ突出している。3つのレンズ部126、127、128が並んでいる方向は方向Pと平行である。   There is a step A between the central lens portion 121 and the peripheral lens portion 122, and there is a step B between the central lens portion 121 and the peripheral lens portion 123. The step A has an end surface 124a, and the step B has an end surface 124b. The peripheral lens portions 122 and 123 protrude toward the field mask 110 side (incident side) rather than the central lens portion 121. The direction in which the three lens portions 126, 127, and 128 are aligned is parallel to the direction P.

一方、図2及び図4(b)に示すように、フィールドレンズ120は、射出側においてレンズ部121、122、123にそれぞれ対応した3つのレンズ部126、127、128に分割されている。中央部のレンズ部126と周辺部のレンズ部127との間には段差Cがあり、中央部のレンズ部126と周辺部のレンズ部128との間には段差Dがある。段差Cには端面129aがあり、段差Bには端面129bがある。そして、中央部のレンズ部126の方が周辺部のレンズ部127、128よりも遮光マスク130側(射出側)へ突出している。   On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 4B, the field lens 120 is divided into three lens portions 126, 127, and 128 corresponding to the lens portions 121, 122, and 123 on the exit side. There is a step C between the central lens portion 126 and the peripheral lens portion 127, and there is a step D between the central lens portion 126 and the peripheral lens portion 128. The step C has an end surface 129a, and the step B has an end surface 129b. Then, the central lens portion 126 protrudes toward the light shielding mask 130 (emission side) from the peripheral lens portions 127 and 128.

本実施形態の段差Aおよび段差Bの端面124a、124bと、段差Cおよび段差Dの端面129a、129bは光軸方向に平行かほぼ平行であるため、焦点検出センサ170から見た場合に迷光源となる領域は特許文献2の場合よりも小さい。   Since the end surfaces 124a and 124b of the step A and the step B and the end surfaces 129a and 129b of the step C and the step D of the present embodiment are parallel or substantially parallel to the optical axis direction, when viewed from the focus detection sensor 170, the stray light source Is smaller than that of Patent Document 2.

図2において、段差Aの光軸L’に沿った長さは段差Cの光軸L’に沿った長さよりも大きく、段差Bの光軸L’に沿った長さは段差Dの光軸L’に沿った長さよりも大きい。換言すれば、フィールドレンズ120の段差量は、入射面側に比べて射出面側が小さくなるように構成されている。フィールドレンズ120の射出面側の段差C、Dの段差量が小さいので迷光源となる領域が小さくなる。   In FIG. 2, the length of the step A along the optical axis L ′ is larger than the length of the step C along the optical axis L ′, and the length of the step B along the optical axis L ′ is the optical axis of the step D. It is larger than the length along L ′. In other words, the step amount of the field lens 120 is configured such that the exit surface side is smaller than the entrance surface side. Since the steps C and D on the exit surface side of the field lens 120 are small, the area that becomes a stray light source is small.

以上のように、フィールドレンズ120は中央部と両側の周辺部の3つのレンズ部に分割されているが、これらのレンズ部は一体的に形成されている。   As described above, the field lens 120 is divided into the three lens portions of the central portion and the peripheral portions on both sides, and these lens portions are integrally formed.

なお、図2において、段差AとBは光軸L’に関して対称に形成され、段差CとDも光軸L’に関して対称に形成されている。このため、段差AとBの光軸L’に沿った長さは等しく、段差CとDの光軸L’に沿った長さは等しい。   In FIG. 2, steps A and B are formed symmetrically with respect to the optical axis L ′, and steps C and D are also formed symmetrically with respect to the optical axis L ′. Therefore, the lengths of the steps A and B along the optical axis L ′ are equal, and the lengths of the steps C and D along the optical axis L ′ are equal.

フィールドレンズ120は絞り150を撮影レンズ201の射出瞳近傍に投影する光学パワーとなるように配置され、対の焦点検出光束を用いることで位相差方式の焦点検出を実現している。   The field lens 120 is arranged so as to have an optical power for projecting the aperture 150 in the vicinity of the exit pupil of the photographing lens 201, and a phase difference type focus detection is realized by using a pair of focus detection light beams.

図5は、遮光マスク130をフィールドレンズ120側から見た平面図である。遮光マスク130はフィールドレンズ120の射出側に配置され、フィールドレンズ120の3つのレンズ部に対応した3つの開口部131、132、133と、光軸L’に垂直に延びてフィールドレンズを経た光の一部を遮光する遮光部134から構成されている。開口部131がレンズ部126に、開口部132がレンズ部127に、開口部133がレンズ部128にそれぞれ対応している。   FIG. 5 is a plan view of the light shielding mask 130 viewed from the field lens 120 side. The light-shielding mask 130 is disposed on the exit side of the field lens 120, and has three openings 131, 132, 133 corresponding to the three lens portions of the field lens 120, and light that passes through the field lens and extends perpendicularly to the optical axis L ′. It is comprised from the light-shielding part 134 which light-shields one part. The opening 131 corresponds to the lens portion 126, the opening 132 corresponds to the lens portion 127, and the opening 133 corresponds to the lens portion 128.

視野マスク110と段差A(または段差B)の視野マスク110に最も近い端部との光軸方向における距離よりも遮光マスク130と段差C(または段差D)の遮光マスク130に最も近い端部との光軸方向における距離の方が大きい。ここで、「視野マスク110と段差Aの視野マスク110に最も近い端部との光軸方向における距離」は、図2に示すように、視野マスク110の遮光部114の射出側の面114aと、段差Aの端面124aの端部124aとの距離Mである。また、「遮光マスク130と段差Cの遮光マスク130に最も近い端部との光軸方向における距離」は、後述する図6(c)に示すように、遮光マスク130の遮光部134の入射側の面134aと、段差Cの端面129aの端部129aとの距離Mである。本実施形態は、M<Mに設定している。 The light shielding mask 130 and the end portion of the step C (or step D) closest to the light shielding mask 130 than the distance in the optical axis direction between the field mask 110 and the end portion of the step A (or step B) closest to the field mask 110. The distance in the optical axis direction is greater. Here, the “distance in the optical axis direction between the field mask 110 and the end portion of the step A closest to the field mask 110” is equal to the surface 114 a on the emission side of the light shielding portion 114 of the field mask 110, as shown in FIG. the distance M a between the end portion 124a 1 of the end face 124a of the step a. The “distance in the optical axis direction between the light shielding mask 130 and the end portion of the step C closest to the light shielding mask 130” is the incident side of the light shielding portion 134 of the light shielding mask 130 as shown in FIG. and the surface 134a of the distance M C between the ends 129a 1 of the end face 129a of the step C. In the present embodiment, M A <M C is set.

本実施形態は、光軸方向に延びる隔壁(仕切板)であるセパレータを使用せずに迷光を防止している。迷光は、周辺部のレンズ部を通った光が中央部に向かう光束と、段差から出る光束に分けることができる。   In this embodiment, stray light is prevented without using a separator that is a partition wall (partition plate) extending in the optical axis direction. The stray light can be divided into a light beam that passes through the lens portion in the peripheral portion and travels toward the center portion, and a light beam that exits from the step.

本実施形態では、遮光マスク130をフィールドレンズ120から焦点検出センサ217側に離して配置することによって、遮光マスク130の遮光部134により、フィールドレンズ120の周辺部のレンズ部から中央に向かう光を遮光している。   In the present embodiment, the light shielding mask 130 is disposed away from the field lens 120 toward the focus detection sensor 217, so that light directed toward the center from the peripheral lens portion of the field lens 120 is caused by the light shielding portion 134 of the light shielding mask 130. Shaded.

フィールドレンズ120の中央部のレンズ部121、126と周辺部のレンズ部122、123、127、128は異なる光学面で構成されているため、段差A〜Dが生じている。これらの段差に光線があたると迷光源となってしまうため、一般には、視野マスク110や遮光マスク130をフィールドレンズ120に近接させ、段差に光線があたらないようにレンズ部に対応した領域だけを開口とする手段が用いられる。そして、従来はセパレータで周辺部のレンズ部を通った光が中央部に向かう迷光を防止していた。   Since the lens portions 121 and 126 at the center of the field lens 120 and the lens portions 122, 123, 127 and 128 at the peripheral portion are formed of different optical surfaces, steps A to D are generated. In general, the field mask 110 and the light-shielding mask 130 are brought close to the field lens 120 so that only the region corresponding to the lens portion is prevented from being exposed to the light beam at the step. A means for opening is used. Conventionally, the light passing through the peripheral lens portion by the separator is prevented from stray light toward the central portion.

本実施形態は、視野マスク110をフィールドレンズ120に近接して配置しているが、遮光マスク130は、上述したように、フィールドレンズ120からある程度離して配置しているため、段差に起因する迷光を遮光または低減する手段が必要となる。特に、段差Cの端部(エッジ)Eは成形などのダレにより丸みを帯びて光線を散乱させて迷光源となる。以下、段差Cについて説明するが、かかる説明は段差Dにも当てはまる。   In the present embodiment, the field mask 110 is disposed close to the field lens 120, but the light shielding mask 130 is disposed at a certain distance from the field lens 120 as described above, and therefore stray light caused by a step. A means for shielding or reducing the light is required. In particular, the end (edge) E of the step C is rounded by a sag such as molding to scatter light and become a stray light source. Hereinafter, the step C will be described, but this description also applies to the step D.

本実施形態は、迷光を防止するために、焦点検出センサ217がある側において、フィールドレンズ120の中央部のレンズ部126が周辺部のレンズ部127、128よりも焦点検出センサ217がある側に突出させている。   In the present embodiment, in order to prevent stray light, on the side where the focus detection sensor 217 is present, the lens portion 126 at the center of the field lens 120 is closer to the side where the focus detection sensor 217 is located than the peripheral lens portions 127 and 128. It is protruding.

図6(a)、(b)、(c)はエッジ部EAにおける迷光を説明するための断面図であり、図2の段差Cの拡大断面図に対応する。   6A, 6B, and 6C are cross-sectional views for explaining stray light in the edge portion EA, and correspond to enlarged cross-sectional views of the step C in FIG.

図6(a)は、中央部のレンズ部126Aよりも周辺部のレンズ部127Aを突出させて遮光マスクをフィールドレンズに近接配置した場合の拡大断面図である。迷光源となる端部EAから矢印で示すように光線が散乱し、実線で示す光線が迷光となり得るが、遮光マスクの遮光部134Aを近接させることによってこの迷光を遮光している。   FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view in the case where the peripheral lens portion 127A protrudes from the central lens portion 126A and the light-shielding mask is disposed close to the field lens. Light rays are scattered from the end EA serving as a stray light source as indicated by an arrow, and light rays indicated by a solid line can become stray light. However, the stray light is shielded by bringing the light shielding portion 134A of the light shielding mask close.

図6(b)は、図6(a)において、本実施形態のように、遮光マスクをフィールドレンズから離した状態を示す断面図である。この場合、実線矢印で示す3本の迷光のうち2本が遮光マスクの遮光部134で遮光されなくなっているのが分かる。   FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state in which the light shielding mask is separated from the field lens as in this embodiment in FIG. In this case, it can be seen that two of the three stray lights indicated by the solid line arrows are not shielded by the shading part 134 of the shading mask.

図6(c)は、図2の段差Cの拡大断面図である。図6(c)に示すように、周辺部のレンズ部127よりも中央部のレンズ部126が突出させると、端部Eで散乱する光線は絞り150の中央付近には向かわないため迷光とならない。   FIG. 6C is an enlarged cross-sectional view of the step C in FIG. As shown in FIG. 6C, when the central lens portion 126 protrudes from the peripheral lens portion 127, the light scattered at the end E does not go to the vicinity of the center of the stop 150 and therefore does not become stray light. .

また、本実施形態は、段差C、Dの段差量を(段差A、Bの段差量よりも)小さく設定することによって、迷光源となり得る領域を小さくしている。   Further, in the present embodiment, an area that can be a stray light source is reduced by setting the step amount of the steps C and D to be smaller (than the step amount of the steps A and B).

赤外カットフィルタ140は、焦点検出に不必要な赤外光をカットする平行平板ガラスである。   The infrared cut filter 140 is a parallel plate glass that cuts infrared light unnecessary for focus detection.

図7は、複数の開口を有する絞り150を遮光マスク130側から見た平面図である。絞り150は、遮光マスク130の開口部131に対応した4つの開口部151a〜d、開口部132に対応した2つの開口部152a、b、開口部133に対応した2つの開口部153a、bを遮光部154に有する。開口部151a、151cは対であり、開口部151b、151dは対であり、各対は撮影レンズ201の一対の瞳領域に対応している。   FIG. 7 is a plan view of the diaphragm 150 having a plurality of openings as viewed from the light shielding mask 130 side. The diaphragm 150 includes four openings 151 a to 151 d corresponding to the opening 131 of the light shielding mask 130, two openings 152 a and b corresponding to the opening 132, and two openings 153 a and b corresponding to the opening 133. The light shielding portion 154 has. The openings 151 a and 151 c are a pair, the openings 151 b and 151 d are a pair, and each pair corresponds to a pair of pupil regions of the photographing lens 201.

図8は、2次結像レンズ160を焦点検出センサ217側から見た平面図である。2次結像レンズ160には、絞り150の開口に対応して、4つのレンズ部161a〜d、2つのレンズ部162a、b、2つのレンズ部162a、bを有する。レンズ部161a、161cは対であり、レンズ部161b、161dは対であり、各対は撮影レンズ201の一対の瞳領域に対応している。   FIG. 8 is a plan view of the secondary imaging lens 160 as viewed from the focus detection sensor 217 side. The secondary imaging lens 160 has four lens portions 161 a to 161 d, two lens portions 162 a and b, and two lens portions 162 a and b corresponding to the aperture of the diaphragm 150. The lens portions 161 a and 161 c are a pair, the lens portions 161 b and 161 d are a pair, and each pair corresponds to a pair of pupil regions of the photographing lens 201.

なお、図8は図7の絞り150の場合と異なり射出面側を見た図であるため、絞り150の開口部に対して上下反転した位置のレンズ部が対応するようになっている。また、図8は2次結像レンズの射出側のレンズ部を示しているが、フィールドレンズ120と同様に入射側にもレンズ部が形成されている。   FIG. 8 is a view of the exit surface side unlike the case of the diaphragm 150 of FIG. 7, and therefore the lens portion at a position that is vertically inverted with respect to the opening of the diaphragm 150 corresponds. FIG. 8 shows a lens portion on the exit side of the secondary imaging lens, but a lens portion is also formed on the incident side in the same manner as the field lens 120.

図9は、焦点検出センサ170を2次結像レンズ160側からみた平面図である。焦点検出センサ170は、2次結像レンズ160で形成される被写体像を光電変換する光電変換素子部を含み、カバーガラスと樹脂層により封止されている。焦点検出センサ170は、2次結像レンズ160の4つのレンズ部に対応した4つの光電変換素子部171a〜d、2つのレンズ部に対応した2つの光電変換素子部172a、b、2つのレンズ部に対応した2つの光電変換素子部173a、bを有する。光電変換素子部171a、cは対であり、光電変換素子部171b、dは対であり、各対は撮影レンズ201の一対の瞳領域に対応している。   FIG. 9 is a plan view of the focus detection sensor 170 as seen from the secondary imaging lens 160 side. The focus detection sensor 170 includes a photoelectric conversion element unit that photoelectrically converts a subject image formed by the secondary imaging lens 160, and is sealed with a cover glass and a resin layer. The focus detection sensor 170 includes four photoelectric conversion element units 171a to 171d corresponding to the four lens units of the secondary imaging lens 160, two photoelectric conversion element units 172a and 172b corresponding to the two lens units, and two lenses. Two photoelectric conversion element portions 173a and 173b corresponding to the portions are provided. The photoelectric conversion element portions 171a and 171c are a pair, the photoelectric conversion element portions 171b and 171d are a pair, and each pair corresponds to a pair of pupil regions of the photographing lens 201.

視野マスク110の開口部111を通過した光束は、フィールドレンズ120のレンズ部121、126、遮光絞り130の開口部131、赤外カットフィルタ140、絞り150の開口部151a〜d、2次結像レンズ160のレンズ部161a〜dを通過する。そして、焦点検出センサ170の光電変換部171a〜dに光学像が形成される。その後、不図示の処理回路が焦点検出センサ170の被写体像の合焦状態を演算して3つの焦点検出領域に対する焦点検出を行ってAF信号を出力する。   The light fluxes that have passed through the opening 111 of the field mask 110 are the lens portions 121 and 126 of the field lens 120, the opening 131 of the light-shielding stop 130, the infrared cut filter 140, and the openings 151a to 151d of the stop 150, and secondary imaging. It passes through the lens portions 161a to 161d of the lens 160. Then, optical images are formed on the photoelectric conversion units 171a to 171d of the focus detection sensor 170. Thereafter, a processing circuit (not shown) calculates the focus state of the subject image of the focus detection sensor 170, performs focus detection on the three focus detection areas, and outputs an AF signal.

焦点検出装置100は、特許文献1とは異なり、フィールドレンズ120と2次結像レンズ160の間に光路を折り返す反射ミラー(反射部材)を有していないストレート光学系から構成されている。即ち、光軸L’は直線で偏向されていない。ストレート光学系は反射部材が不要となるために部品点数が少なくなり、小型化や低コスト化に寄与すると共に焦点検出精度も向上する。   Unlike Patent Document 1, the focus detection apparatus 100 is configured by a straight optical system that does not have a reflection mirror (reflection member) that turns the optical path between the field lens 120 and the secondary imaging lens 160. That is, the optical axis L ′ is not linearly deflected. Since the straight optical system does not require a reflecting member, the number of parts is reduced, contributing to downsizing and cost reduction and improving focus detection accuracy.

また、反射ミラーがあると、遮光マスク130をフィールドレンズ120から離す際に反射ミラーや2次結像レンズと機械的に干渉し易くなるが、本実施形態では反射ミラーがないので配置の自由度が増加している。具体的には、遮光マスク130をフィールドレンズ120から2次結像レンズ160側に、絞り150の開口部151a〜dから段差C、Dが見えない程度に離すことが容易になる。   Further, when there is a reflection mirror, it is easy to mechanically interfere with the reflection mirror and the secondary imaging lens when the light shielding mask 130 is separated from the field lens 120. However, in this embodiment, since there is no reflection mirror, the degree of freedom in arrangement is increased. Has increased. Specifically, it is easy to separate the light shielding mask 130 from the field lens 120 toward the secondary imaging lens 160 so that the steps C and D are not visible from the openings 151a to 151d of the diaphragm 150.

遮光マスク130の位置が決まると、遮光マスク130の周辺部の開口部132、133を通過し、絞り150の開口部151a〜dに入射する迷光光線の角度がおおよそ決まる。そして、メインミラー202およびサブミラー203に、焦点検出に必要な有効光束をのみを透過および反射させるような不図示の遮光部材を設け、迷光光線をカットする。   When the position of the light shielding mask 130 is determined, the angle of the stray light beam that passes through the openings 132 and 133 in the peripheral portion of the light shielding mask 130 and enters the openings 151a to 151d of the stop 150 is roughly determined. The main mirror 202 and the sub mirror 203 are provided with a light shielding member (not shown) that transmits and reflects only an effective light beam necessary for focus detection, and cuts stray light rays.

以上のように、高価で組み立てが困難なセパレータを使用しなくても迷光を防止して高い焦点検出精度を有する焦点検出装置を提供することができる。なお、フィールドレンズは3つ以上に分割されてもよい。   As described above, it is possible to provide a focus detection device that prevents stray light and has high focus detection accuracy without using an expensive and difficult-to-assemble separator. The field lens may be divided into three or more.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.

本実施例の焦点検出装置はデジタルカメラなどの撮像装置に適用することができる。   The focus detection apparatus of this embodiment can be applied to an imaging apparatus such as a digital camera.

100 焦点検出装置
110 視野マスク
120 フィールドレンズ
121、126 中央部のレンズ部
122、123、127、128 周辺部のレンズ部
124a、129a 端部
130 遮光マスク
200 撮像装置
A〜D 段差
L’ 焦点検出装置の光軸
100 lens unit 124a 1, 129a 1 end 130 blocking mask 200 imaging device A~D step L 'focal point of the lens portion 122,123,127,128 periphery of the detection device 110 field mask 120 a field lens 121 and 126 central Optical axis of detection device

Claims (4)

撮影画面の3つの領域に関して位相差方式により撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記撮影レンズの結像面近傍に配置され、前記領域に対応する3つの開口部と遮光部とを有する視野マスクと、
前記領域に対応する3つのレンズ部を入射側と射出側にそれぞれ有し、前記入射側と前記射出側のそれぞれにおいて前記3つのレンズ部の中央部のレンズ部と周辺部のレンズ部との間に段差を有し、前記視野マスクを経た光を集光するフィールドレンズと、
前記領域に対応する3つの開口部と、前記焦点検出装置の光軸に垂直に延びて前記フィールドレンズを経た光の一部を遮光する遮光部と、を有する遮光マスクと、
を有し、
前記焦点検出装置の光軸を含み、前記視野マスクの3つの開口部が並ぶ方向に平行な断面において、前記視野マスクと前記フィールドレンズの入射側の段差の前記視野マスクに最も近い端部との前記焦点検出装置の光軸方向における距離よりも前記遮光マスクと前記フィールドレンズの射出側の段差の前記遮光マスクに最も近い端部との前記焦点検出装置の光軸方向における距離の方が大きく、
前記フィールドレンズの前記射出側の前記段差において前記周辺部のレンズ部よりも前記中央部のレンズ部が突出していることを特徴とする焦点検出装置。
A focus detection device that performs focus detection of a photographic lens using a phase difference method for three areas of a photographic screen,
A field mask disposed in the vicinity of the imaging surface of the photographing lens and having three openings and a light-shielding portion corresponding to the region;
Three lens portions corresponding to the region are provided on the incident side and the emission side, respectively, and the center lens portion and the peripheral lens portion of the three lens portions on the incident side and the emission side, respectively. A field lens that collects the light that has passed through the field mask,
A light-shielding mask having three openings corresponding to the region and a light-shielding portion that extends perpendicularly to the optical axis of the focus detection device and shields part of the light that has passed through the field lens;
Have
In the cross section including the optical axis of the focus detection device and parallel to the direction in which the three openings of the field mask are arranged, the field mask and an end of the step on the incident side of the field lens closest to the field mask The distance in the optical axis direction of the focus detection apparatus is greater than the distance in the optical axis direction of the focus detection apparatus and the end portion closest to the light shielding mask of the step on the exit side of the field lens.
The focus detection apparatus, wherein the central lens portion projects from the peripheral lens portion at the step on the exit side of the field lens.
前記フィールドレンズを含む光学系はストレート光学系であることを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。   The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the optical system including the field lens is a straight optical system. 前記断面において、前記フィールドレンズの前記射出側の段差の段差量は前記フィールドレンズの前記入射側の段差の段差量よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の焦点検出装置。   3. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein in the cross section, a step amount of the step on the exit side of the field lens is smaller than a step amount of the step on the incident side of the field lens. 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the focus detection apparatus according to claim 1.
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