JP2900390B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、一眼レフレックスカメラ等に用いられる焦
点検出装置に関する。

B.従来の技術 第12図は対物レンズの瞳を分割して形成された２像の
ずれを検出し、対物レンズの焦点調整状態を判別する従
来のカメラの焦点検出装置の一例を示す。

対物レンズ100の領域101を介して入射した光束は、視
野マスク200,フィールドレンズ300,絞り開口部401およ
び再結像レンズ501を通りイメージセンサアレイP1上に
結像する。同様に対物レンズ100の領域102を介して入射
した光束は、視野マスク200,フィールドレンズ300,開口
部402,再結像レンズ502を通りイメージセンサアレイP2
上に結像する。これらイメージセンサアレイP1,P2上に
結像した一対の光像は、対物レンズ100の焦点調節状態
が予定焦点面より前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前
ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面より後に
結ぶいわゆる後ピンの時は互いに近づき、予定焦点面に
結ぶ時はその中間のある決まった間隔に光像が並ぶ。し
たがって、それぞれの光像をイメージセンサアレイP1,P
2によって光電変換し、これらの信号を演算処理して一
対の光像のずれ量を求めることにより対物レンズ100の
焦点調整状態がわかる。

このような焦点検出方式では、イメージセンサアレイ
上に結像される光像にある程度以上のコントラストがな
いと信頼性のある焦点検出ができない。写真撮影の被写
体としては水平方向のコントラストが垂直方向のコント
ラストよりも高いことが多いことに着目して、第13図
（ａ）に示すように一対のイメージセンサアレイP1,P2
を水平方向Ｘに配置し、水平方向のコントラストによっ
て焦点検出を行なうのが一般的である。

また、水平方向のコントラストが低く垂直方向のコン
トラストが高い場合、あるいはカメラを縦位置にして使
用する場合を考慮して、第13図（ｂ）に示すように水平
方向Ｘと垂直方向Ｙの２方向にそれぞれ一対のイメージ
センサアレイP1,P2およびP3,P4を配置して、どちらの方
向のコントラストに対しても焦点検出を可能とする方式
も知られている。

このような焦点検出装置では、撮影レンズが赤外収差
をもつ場合には、異なる波長の光に対して異なった焦点
検出をしてしまう。すなわち、イメージセンサアレイな
どの光電変換部の多くは、Ｐ−Ｎ接合型フォトダイオー
ドであり、その感度は可視領域から近赤外領域までのび
ており、被写体をタングステンランプ等の色温度の低い
光源で照明する場合と、昼光や蛍光燈等の色温度の高い
光源で照明する場合とでは、撮影レンズの赤外収差によ
って異なった焦点検出がおこなわれる。特に、撮影レン
ズが長焦点レンズである場合、この赤外収差は大きく、
一眼レフレックスカメラに長焦点レンズを装着して、焦
点検出を行なうと、赤外収差による焦点検出誤差の発生
が著しく、光源によっては、フィルム面で数100ミクロ
ンも異なり、焦点検出が正確に行なえない。

そこで、例えば特開昭62−174710号公報に開示された
焦点検出装置では、第13図（ａ）に示すように、イメー
ジセンサアレイP1,P2の近傍にフォトセンサM1,M2を配置
し、このフォトセンサM1,M2からの信号に基づいて入射
光束中の赤外光の割合を求め、それにより、イメージセ
ンサアレイP1,P2の出力から求めた焦点検出結果を補正
して赤外収差による影響を抑制している。

また、上述した水平および垂直両方向に各一対のイメ
ージセンサアレイP1,P2,P3,P4を配置する焦点検出装置
では、イメージセンサアレイP1,P2,P3,P4に対してフォ
トセンサM1,M2,M3,M4を第13図（ｂ）に示すように配置
すればよい。すなわち、水平方向に対してはイメージセ
ンサアレイP1,P2のそれぞれの近傍にフォトセンサM1,M2
を配置し、この一対のフォトセンサM1,M2からの信号に
よって入射光中に含まれる赤外光の割合を検出し、垂直
方向についてはイメージセンサアレイP3,P4のそれぞれ
の近傍にフォトセンサM3,M4を配置し、このフォトセン
サM3,M4からの信号によって入射光中に含まれる赤外光
の割合を検出する。

C.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第12図の焦点検出光学系を用いると共
に第13図（ａ），（ｂ）に示すようにフォトセンサを配
置すると、イメージセンサアレイの配置されている焦点
検出領域と、フォトセンサが配置されている赤外光検出
領域とが一致しない。すなわち、第13図（ａ）に示すイ
メージセンサアレイP1,P2とフォトセンサM1,M2の配置に
おいては、第14図（ａ）に示すように、再結像レンズ50
1と502およびフィールドレンズ300を介して撮影レンズ
（対物レンズ）101の予定焦点面に形成されるイメージ
センサアレイP1,P2の像IPと、フォトセンサM1,M2の像IM
とが上下にずれる。これは、焦点検出領域IPと赤外光検
出領域IMとが一致しないことを意味し、被写体が各種の
光源に照射されていて撮影レンズを介し入射する光源の
赤外光の分布が一様でない場合には、正確な赤外光検出
が行なわれず、誤った赤外収差補正が行なわれるという
問題がある。

第13図（ｂ）の場合も同様に、第14図（ｂ）のように
焦点検出領域と赤外光検出領域とがずれて同じ問題が生
ずる。第14図（ｂ）において、IP1はイメージセンサア
レイP1,P2が重なった像、IP2はイメージセンサアレイP3
とP4が重なった像、IM1はフォトセンサM1,M2が重なった
像、IM2はフォトセンサM3,M4が重なった像であり、水平
方向については焦点検出領域KIP1と赤外光検出領域1M1
とが上下にずれ、垂直方向については焦点検出領域IP2
と赤外光検出領域1M2とが左右にずれる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、焦点検出領域と赤外光などの焦点検
出結果を補正するための光検出領域とが重なるように構
成せしめ正確な補正のできる焦点検出装置を提供するこ
とにある。

D.問題点を解決するための手段 請求項１の発明に係る焦点検出装置は、対物レンズに
より予定焦点面上に形成された対象物体の光像を、少な
くとも３つの同一光像に分離結像する再結像光学系と、
３つの光像のうちの一対の光像の少なくとも一部分を受
光して光電変換する一対のイメージセンサと、一対のイ
メージセンサの出力に基づいて一対の光像の相対的変位
を検出する焦点検出手段と、３つの光像のうち、一対の
光像を除いた残りの光像の少なくとも一部分を受光して
光電変換し、検出された一対の光像の相対的変位を補正
するための信号または光像の光量に応じた信号を出力す
るモニタセンサとを備え、イメージセンサの受光光像に
相当する光像をモニタセンサが受光するようモニタセン
サの配置位置を定め、これにより上記問題点を解決す
る。

請求項３の発明に係る焦点検出装置は、対物レンズに
より予定焦点面上に形成された対象物体の光像を４つの
同一光像に分離結像する再結像光学系と、４つの光像の
うちの一対の第１光像の少なくとも一部分をそれぞれ受
光して光電変換する一対の第１のイメージセンサと、４
つの光像のうち、一対の第１光像を除いた残り一対の第
２光像の少なくとも一部分をそれぞれ受光して光電変換
する一対の第２のイメージセンサと、第１のイメージセ
ンサの出力に基づいて一対の第１光像の相対的変位を検
出し、第２のイメージセンサの出力に基づいて一対の第
２光像の相対的変位を検出する焦点検出手段と、第２の
イメージセンサの近傍に配置され、第２光像の少なくと
も一部分を受光して光電変換し、検出された一対の第１
光像の相対的変位を補正するための信号または第１光像
の光量に応じた信号を出力する第１のモニタセンサとを
備え、第１のイメージセンサの受光光像に相当する光像
を第１のモニタセンサが受光するよう第１のモニタセン
サの配置位置を定めたものである。

請求項６の発明は、対物レンズにより予定焦点面上に
形成された対象物体の光像を少なくとも４つの同一光像
に分離結像する再結像光学系と、４つの光像のうちの一
対の光像の少なくとも一部分をそれぞれ受光して光電変
換する一対のイメージセンサと、互いに異なる分光感度
を有し、４つの光像のうち一対の光像を除く残り一対の
光像の少なくとも一部分をそれぞれ受光して光電変換
し、光像の色温度等の補正要因に応じた補正信号をそれ
ぞれ出力する一対の補正用センサと、一対のイメージセ
ンサの出力と、一対の補正用センサの出力とに基づき、
一対のイメージセンサが受光した一対の光像の相対的変
位を検出する焦点検出手段とを備え、一対のイメージセ
ンサの受光光像に相当する光像を一対の補正用センサが
それぞれ受光し、かつ一方の補正用センサの受光光像に
相当する光像を他方の補正用センサが受光するよう一対
の補正用センサの配置位置を定めたものである。

E.作用 請求項１の発明では、イメージセンサの受光光像に相
当する光像がモニタセンサによって受光される。

請求項３の発明では、第１のイメージセンサの受光光
像に相当する光像が第１のモニタセンサによって受光さ
れる。

請求項６の発明では、一対のイメージセンサの受光光
像に相当する光像が一対の補正用センサによってそれぞ
れ受光される。かつ一方の補正用センサの受光光像に相
当する光像が他方の補正用センサ（一方の補正用センサ
とは分光感度が異なる）によって受光される。

F.実施例 −第１の実施例− 第１図〜第５図により本発明の第１の実施例を説明す
る。

第２図（ａ）はこの焦点検出装置の光学系の一例を示
す。この実施例では、対物レンズ１の光軸LX上に視野マ
スク２、フィールドレンズ３、絞り４、再結像レンズ
５、イメージセンサチップ６がこの順序で配置されてい
る。視野マスク２は、十字形の開口部2aを有し、対物レ
ンズ１の予定焦点面近傍に配置されて対物レンズ１によ
って結像した被写体の空中像を規制するものである。絞
り４は、４つの開口部41〜44を有し、これらの開口部41
〜44は、フィールドレンズ３によって対物レンズ１上に
絞り像11〜14として投影される。再結像レンズ５は、第
２図（ｂ）に示すように、絞り４の開口部41〜44に対応
する４つのレンズ51〜54から成り、視野マスク２の像を
イメージセンサチップ６の表面である焦点検出面PL上に
結像する。

このような焦点検出用光学系では、対物レンズ１の領
域11から入射した光束が、視野マスク2,フィールドレン
ズ3,絞り４の開口部41,再結像レンズ５のレンズ51を通
り、第１図に示すように十字形状の視野マスク像61とし
てイメージセンサチップ６に結像する。同様に対物レン
ズ１の領域12〜14より入射した光束がそれぞれ第１図に
示すように視野マスク像62〜64としてイメージセンサチ
ップ６に結像する。

第１図はこの実施例におけるイメージセンサチップ６
を正面から見た図である。上述の十字形状の視野マスク
像61および62のＸ方向の矩形領域にはイメージセンサア
レイPX1,PX2が、視野マスク像63および64のＹ方向の矩
形領域にはイメージセンサアレイPY1,PY2が配置され、
イメージセンサアレイPX1,PX2,PY1,PY2は、それぞれ視
野マスク像61,62,63,64を光電変換し電気信号として出
力する。

なお、視野マスク像61,62の照度分布は、対物レンズ
１が予定焦点面より前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる
前ピンの時は第１図におけるＹ軸から互いに遠ざかる方
向へ移動し、逆に予定焦点面より後に被写体の鮮鋭像を
結ぶいわゆる後ピンの時はＹ軸に互いに近づく方向へ移
動し、予定焦点面に鮮鋭像を結ぶ合焦時は全く等しい照
度分布となる。したがって、イメージセンサアレイPX1,
PX2で光電変換された信号を演算処理することにより対
物レンズ１のＸ方向の焦点調節状態を検出することがで
きる。

同様に視野マスク像63,64の照度分布は前ピン時には
Ｘ軸より互いに遠ざかり、後ピン時にはＸ軸に互いに近
づき、合焦時には全く等しくなる。よってイメージセン
サアレイPY1,PY2の光電変換信号を演算処理することに
より対物レンズ１のＹ方向の焦点調節状態を検出するこ
とができる。

一方、視野マスク像61のＹ方向の矩形領域のうちＸ軸
よりも上の領域にはカラーセンサCY1が、視野マスク像6
2のＹ方向の矩形領域のうちＸ軸よりも下の領域にはカ
ラーセンサCY2がそれぞれ配置され、視野マスク像63の
Ｘ方向の矩形領域のうちＹ軸よりも左の領域にはカラー
センサCX1、視野マスク像64のＸ方向の矩形領域のうち
Ｙ軸よりも右の領域にはカラーセンサCX2がそれぞれ配
置される。すなわち、カラーセンサCX1とCX2、およびカ
ラーセンサCY1とCY2は、それぞれ対物レンズ１の光軸LX
に対して点対称に配置される。

このようにイメージセンサアレイPX1,PX2,PY1,PY2お
よびカラーセンサCX1,CX2,CY1,CY2を配置すると、対物
レンズ１の予定焦点面上には、第３図に示すとおり、イ
メージセンサアレイPX1,PX2の投影像が重なって形成さ
れる像IPXと、イメージセンサアレイPY1,PY2の投影像か
重なって形成される像IPYと、カラーセンサCX1,CX2の投
影像ICX1,ICX2と、カラーセンサCY1,CY2の投影像ICY1,I
CY2とが結像する。ここで、カラーセンサCX1,CX2の投影
像ICX1およびICX2が水平方向の焦点検出領域IPX内に結
像され、カラーセンサCY1,CY2の投影像ICY1,ICY2が垂直
方向の焦点検出領域IPY内に結像される。したがって、
従来のように焦点検出領域と赤外光検出領域とがずれる
ことがない。

次にカラーセンサCX1,CX2,CY1,CY2について第４図
（ａ）〜（ｆ）に基づいて詳述する。以下では、カラー
センサを符号Ｃで示す。

カラーセンサＣは、それぞれ分光感度特性の異なる２
種類のフォトセンサM1,M2を第４図（ａ）に示すように
複数個並設して成る。フォトセンサM1,M2はそれぞれ第
４図（ｂ），（ｃ）に示すPN接合構造のフォトダイオー
ドである。フォトセンサM2はフォトセンサM1に比べてＰ
層が深いから、第４図（ｄ）に実線M2で示すように破線
M1に比べて長波長側（赤外光側）での感度が高くなって
いる。したがってフォトセンサM1,LM2に入射する光が、
第４図（ｅ）に実線L1で示す700nm以上の波長成分を含
まない蛍光燈からの光のような場合は、フォトセンサM1
とM2の出力の差は少なく、その比は「１」に近い値をと
る。これに対して第４図（ｅ）に一点鎖線L2で示すよう
に700nm以上の赤外光成分を多く含むフラットランプか
らの光に対しては、フォトセンサM2の出力がフォトセン
サM1の出力よりも大きくなり、その比は「１」から離れ
た値となる。そこで、カラーセンサC1を構成するフォト
センサM1の出力の総和ΣM1とフォトセンサM2の出力の総
和ΣM2の比をとれば、カラーセンサＣに入射する光に含
まれている赤外光の割合を検出できる。

ここで、第４図（ａ）のようにそれぞれ複数個のフォ
トセンサM1,M2を交互に並べてカラーセンサＣを形成す
ることにより、カラーセンサＣに入射する被写体のパタ
ーンによる影響を低減している。今、例えば第４図
（ｆ）に示すようにカラーセンサＣを各々１つづつのフ
ォトセンサM1,M2で構成すると、図示のように斜めに傾
いた明暗パターンの光束が入射すると、フォトセンサM2
へ入射する光量がフォトセンサM1へ入射する光量よりも
多くなり、たとえ入射する光が赤外光をほとんど含まな
い蛍光燈からの光のみであったとしてもフォトセンサM1
とM2の出力に差が生じ、その比があたかも赤外光を多く
含んだ光源であるかのような値となり、誤った判定がな
されてしまう。

そこで、本実施例では、それぞれ複数のフォトセンサ
M1,M2を交互に並べてカラーセンサＣを構成し、複数の
フォトセンサM1の出力の総和ΣM1と複数のフォトセンサ
M2の出力の総和ΣM2の比を求めることにより、このよう
な被写体のパターンによる影響を低減している。

このように構成された焦点検出装置においては、前述
したとおり、対物レンズ１の焦点調節状態が合焦状態で
ある時には、第１図における視野マスク像61〜64はそれ
ぞれ同じ輝度分布となる。したがってカラーセンサCX1
に入射する光像と、イメージセンサアレイPX1,PX2のそ
れぞれの左半分の領域に入射する光像とが同一であり、
同様にカラーセンサCX2に入射する光像と、イメージセ
ンサアレイPX1,PX2のそれぞれの右半分の領域に入射す
る光像とが同一である。この結果、カラーセンサCX1,CX
2が検出する赤外光の割合に基づいて、イメージセンサ
アレイPX1,PX2の出力により演算された焦点検出結果を
補正することにより、確実に赤外収差分を補正でき精度
の高い焦点検出が実現される。ここで、赤外光は、カラ
ーセンサCX1を構成する複数のフォトセンサM1,M2のそれ
ぞれの出力の総和の比と、カラーセンサCX2を構成する
複数のフォトセンサM1,M2のそれぞれの出力の総和の比
を平均して検出する。

Ｙ方向についても同様であり、カラーセンサCY1に入
射する光像とイメージセンサアレイPY1,PY2のそれぞれ
の上半分の領域に入射する光像は同一であり、カラーセ
ンサCY2に入射する光像とイメージセンサアレイPY1,PY2
のそれぞれの下半分の領域に入射する光像は同一であ
る。この結果、カラーセンサCY1,CY2の検出した赤外光
の割合に基づいて、イメージセンサアレイPY1,PY2の出
力により演算された焦点検出結果を補正することによ
り、確実に赤外収差分を補正でき精度の高い焦点検出が
実現される。

本実施例では、カラーセンサの幅をイメージセンサア
レイの幅よりも狭くして、第３図に示すように赤外光検
出領域が焦点検出領域の中に含まれる形で重なるように
したが、カラーセンサの幅をイメージセンサアレイの幅
より広くして、第５図（ａ）に示すように、イメージセ
ンサアレイの投影像IPX,IPYにカラーセンサＣの投影像I
CX1,ICX2,ICY1,ICY2がまたがるように重ねてもよい。

また第２図に示す光学系を実装する際に生じる調整誤
差等により、予定焦点面上においてイメージセンサアレ
イPX1,PX2の投影像IPXとイメージセンサアレイPY1,PY2
の投影像IPYとがそれぞれ第３図のように完全に重り合
わず、第５図（ｂ）に示すように予定焦点面におけるイ
メージセンサアレイPX1,PX2の投影像IPX1,IPX2が左右に
ずれ、イメージセンサアレイPY1,PY2の投影像IPY1,IPX2
が上下にずれるおそれがある。この場合、カラーセンサ
CX1,CX2の投影像ICX1とICX2が上下左右にずれ、カラー
センサCY1,CY2の投影像ICY1とICY2が上下左右にずれ、
カラーセンサＣの投影像ICX1,ICX2,ICY1,ICY2がイメー
ジセンサアレイの投影像IPX1,IPX2,IPY1,IPY2からはみ
出すおそれがある。しかしながら、第５図（ｂ）のよう
にカラーセンサの投影像の一部でもイメージセンサアレ
イの投影像に重なっていれば、従来のように赤外光検出
と焦点検出を完全に独立した領域で行なう場合に比べ
て、より効果的な赤外光検出が期待できる。

第６図〜第８図により他の実施例を説明する。

焦点検出用光学系の基本構成は第２図と同様である
が、第７図（ａ）に示すように視野マスク２として矩形
開口部2bを持つものを用い、第７図（ｂ）に示すように
絞り４として３つの開口部41〜43をもつものを用い、第
７図（ｃ）に示すように再結像レンズ５として３つのレ
ンズ51〜53を持つものを用いる。この光学系では、絞り
４の各開口部41〜43がフィールドレンズ３により対物レ
ンズ１の予定焦点面に３つの像11〜13（第２図参照）と
して投影され、この３つの像11〜13が再結像レンズ５に
よりイメージセンサチップ６上に、第６図のように視野
マスク像61〜63として結像される。したがって、この視
野マスク像61,62上にそれぞれイメージセンサPX1,PX2を
配設するとともに、視野マスク像63上にカラーセンサＣ
を配設すれば、これら一対のイメージセンサPX1,PX2
は、対物レンズ１の予定焦点面上で第８図に示す投影像
IPとして、また、カラーセンサＣは投影像IP内の投影像
ICとして投影される。

このため、焦点検出領域と赤外検出領域が重なり、カ
ラーセンサＣから赤外光の割合を求め、この値によりイ
メージセンサPX1,PX2の出力から求めた焦点検出結果を
補正すれば、赤外収差を正確に補正することができる。

以上の各実施例において、視野マスク2,フィールドレ
ンズ3,絞り４および再結像レンズ５が焦点検出用光学系
を、イメージセンサアレイPX1,PX2,PY1,PY2がイメージ
センサを、カラーセンサCX1,CX2,CY1,CY2が補正用セン
サをそれぞれ構成する。

−第２の実施例− 次に、第９図〜第11図に基づいて本発明の第２の実施
例を説明する。なお、第１図と同様な箇所には同一の符
号を付し、焦点検出用光学系の構成は第２図と同様とす
る。

第９図において、イメージセンサチップ６上の焦点検
出面PLには、イメージセンサアレイPX1,PX2,PY1,PY2が
第１図と同様に配置され、これらはそれぞれ視野マスク
像61〜64を光電変換し電気信号として出力する。

また、視野マスク像61のＹ方向の矩形領域には、イメ
ージセンサアレイPX1を挟んでフォトセンサMY11,MY12
が、視野マスク像62のＹ方向の矩形領域には、イメージ
センサアレイPX2を挟んでフォトセンサMY21,MY22がそれ
ぞれ配置され、視野マスク像63のＸ方向の矩形領域に
は、イメージセンサアレイPY1を挟んでフォトセンサMX1
1,MX12が、視野マスク像64のＸ方向の矩形領域には、イ
メージセンサアレイPY2を挟んでフォトセンサMX21,MX22
がそれぞれ配置される。

これらのフォトセンサのうちセンサMX11,MX12,MY11,M
Y12は、第４図で説明したフォトセンサM1で構成され、
センサMX21,MX22,センサMY21,MY22は、フォトセンサM1
とは分光感度が異なるフォトセンサM2で構成されてい
る。すなわち第９図では、それぞれ分光感度の異なるセ
ンサMX11とMX21,センサMX12とMX22がＸ軸に対してそれ
ぞれ線対称に配置されるとともに、それぞれ分光感度の
異なるセンサMY11とMY21,センサMY12とMY22がＹ軸に対
してそれぞれ線対称に配置されている。そして、このセ
ンサMX11,MX21,センサMX12とMX22,センサMY11とMY21、
センサMY12とMY22でそれぞれ４つのカラーセンサを構成
する。

このようにフォトセンサを配置すると、対物レンズ１
の予定焦点面上には、第10図に示すとおり、イメージセ
ンサアレイPX1,PX2の投影像が重なって形成される像IPX
と、イメージセンサアレイPY1,PY2の投影像が重なって
形成される像IPYとが結像される。また、フォトセンサM
X11とMX21の投影像が重なって形成される像IMY1と、フ
ォトセンサMX12とMY22の投影像が重なって形成される像
IMX2と、フォトセンサMY11とMY21の投影像が重なって形
成される像IMY1と、フォトセンサMY12とMY22の投影像が
重なって形成される像IMY2とがそれぞれ結像する。ここ
で、像IMX1とIMX2とが水平方向の焦点検出領域IPX内に
結像され、像IMY1とIMY2とが垂直方向の焦点検出領域IP
Y内に結像される。したがって、従来のように焦点検出
領域と赤外光検出領域とがずれることがない。

このように構成された焦点検出装置においては、前述
したとおり、対物レンズ１の焦点調節状態が合焦状態で
ある時には、視野マスク像61〜64はそれぞれ同じ輝度分
布となる。したがってフォトセンサMX11,MX21に入射す
る光像と、イメージセンサアレイPX1,PX2のそれぞれの
左半分の領域に入射する光像とが同一であり、同様にフ
ォトセンサMX12,MX22に入射する光像と、イメージセン
サアレイPX1,PX2のそれぞれの右半分の領域に入射する
光像とが同一である。この結果、フォトセンサMX11,MX2
1およびフォトセンサMX12,MX22が検出する赤外光の割合
に基づいて、イメージセンサアレイPX1,PX2の出力によ
り演算された焦点検出結果を補正することにより、確実
に赤外収差分を補正でき精度の高い焦点検出が実現され
る。

ここで、赤外光は、フォトセンサMX11,MX12のそれぞ
れの出力の和と、フォトセンサMX21,MX22のそれぞれの
出力の和との比から検出する。あるいは、フォトセンサ
MX11とMX21のそれぞれの出力の比と、フォトセンサMX12
とMX22のそれぞれの出力の比とを平均して求めてもよ
い。

Ｙ方向についても同様であり、フォトセンサMY11,MY2
1に入射する光像と、イメージセンサアレイPY1,PY2のそ
れぞれの上半分の領域に入射する光像とが同一であり、
同様にフォトセンサMY12,MY22に入射する光像と、イメ
ージセンサアレイPY1,PY2のそれぞれの下半分の領域に
入射する光像とが同一である。この結果、フォトセンサ
MY11,MY21およびフォトセンサMY12,MY22の検出した赤外
光の割合に基づいて、イメージセンサアレイPY1,PY2の
出力により演算された焦点検出結果を補正することによ
り、確実に赤外収差分を補正でき精度の高い焦点検出が
実現される。

また本実施例では、所定位置にそれぞれ配置される一
対のフォトセンサでカラーセンサを構成し、この一対の
フォトセンサのうち一方のフォトセンサを第４図に示し
たフォトセンサM1で構成し、他方のフォトセンサを分光
感度の異なるフォトセンサM2で構成した。したがって、
第１の実施例のようにフォトセンサM1とM2とを同一の半
導体基板上に交互に配置してカラーセンサを構成する場
合と比べてその構成が簡単となる。

なお以上では、第４図に示すようにＰ層の厚さを変え
ることにより一対のフォトセンサの分光感度を変えるよ
うにしたが、例えばＰ層の厚さが等しく分光感度の等し
い一対のフォトセンサ上に分光特性の異なる光学フィル
タをそれぞれ配置し、これにより一対のフォトセンサの
分光感度を変えるようにしてもよい。

また上述と同様、フォトセンサの幅をイメージセンサ
アレイの幅より広くして、イメージセンサアレイの投影
像にフォトセンサの投影像がまたがるように重ねてもよ
い。さらにフォトセンサの投影像がイメージセンサアレ
イの投影像からはみ出しても、両投影像の一部分でも重
なっていれば従来よりも効果的な赤外光検出ができる。

次に、焦点検出光学系を構成する視野マスク２として
第７図（ａ）に示すように矩形開口部2bを持つものを用
いた場合について説明する。この場合には、イメージセ
ンサチップ６上には第11図（ａ）に示すような視野マス
ク像61〜64が結像される。したがって、この視野マスク
像61,62上にそれぞれイメージセンサPX1,PX2を配設する
とともに、視野マスク像63上にフォトセンサMX11を、視
野マスク像64上にフォトセンサMX21を配設すれば、これ
ら一対のイメージセンサPX1,PX2は、対物レンズ１の予
定焦点面上で第11図（ｂ）に示す投影像IPとして、ま
た、フォトセンサMX11,MX21は投影像IP内の投影像IMと
して重なって投影される。

このため、焦点検出領域と赤外検出領域が重なり、フ
ォトセンサMX11,MX21から赤外光の割合を求め、この値
によりイメージセンサPX1,PX2の出力から求めた焦点検
出結果を補正すれば、赤外収差を正確に補正することが
できる。

なお、以上では赤外収差を補正するために赤外光を検
出するカラーセンサをイメージセンサチップに設けた場
合について説明したが、イメージセンサアレイに入射す
る光量をモニタするため、イメージセンサアレイPX1,PX
2,PY1,PY2と入射光の波長に対する相対感度が等しいフ
ォトダイオードをカラーセンサに代えて配置する焦点検
出装置にも本発明を適用できる。

G.発明の効果 本発明によれば、イメージセンサの受光光像に相当す
る光像をモニタセンサが受光するよう構成したので、例
えばモニタセンサの出力に応じてイメージセンサの出力
を補正する場合に精度の高い補正が可能なる。特に請求
項６の発明によれば、分光感度の異なる一対の補正用セ
ンサで補正を行うようにしたので、補正センサの構成を
簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る焦点検出装置の一実施例
を説明するもので、第１図がイメージセンサチップの正
面図、第２図（ａ）が焦点検出用光学系の斜視図、第２
図（ｂ）がその再結像レンズの斜視図、第３図および第
５図（ａ），（ｂ）がイメージセンサチップ上のイメー
ジセンサアレイとカラーセンサとを焦点検出光学系で対
物レンズの予定焦点面上に投影した場合の投影像を示す
図、第４図（ａ）〜（ｆ）がカラーセンサを説明するも
ので、（ａ）がその構成図、（ｂ），（ｃ）が各フォト
ダイオードの断面図、（ｄ）が各フォトダイオードの相
対感度特性図、（ｅ）が蛍光燈とフラットランプの各光
源の分光感度特性図、（ｆ）が明暗のある被写体パター
ンを示す図である。 第６図〜第８図は他の実施例を説明するもので、第６図
がイメージセンサチップの正面図、第７図（ａ）が視野
マスクの正面図、第７図（ｂ）が絞りの正面図、第７図
（ｃ）が再結像レンズの正面図、第８図がイメージセン
サアレイとカラーセンサの対物レンズの予定焦点面上の
投影像を示す図である。 第９図および第10図は本発明の第２の実施例を説明する
もので、第９図がイメージセンサチップの正面図、第10
図がイメージセンサチップ上のイメージセンサアレイと
カラーセンサとを焦点検出光学系で対物レンズの予定焦
点面上に投影した場合の投影像を示す図、第11図
（ａ），（ｂ）は変形例を示し、それぞれ第９図および
第10図に相当する図である。 第12図〜第14図は従来例の説明するもので、第12図が焦
点検出装置の全体構成図、第13図（ａ），（ｂ）がイメ
ージセンサチップの２例を示す正面図、第14図（ａ），
（ｂ）が第13図（ａ），（ｂ）に示すイメージセンサチ
ップ上のイメージセンサアレイとカラーセンサを対物レ
ンズの予定焦点面に投影して形成される像を示す図であ
る。 1:対物レンズ、2:視野マスク 3:フィールドレンズ 4:絞り、5:再結像レンズ 6:イメージセンサチップ PX1,PX2,PY1,PY2:イメージセンサアレイ CX1,CX2,CY1,CY2:カラーセンサ IPX,IPY,IPX1,IPX2,IPY1,IPY2:予定焦点面におけるイメ
ージセンサアレイの投影像 ICX1,ICX2,ICY1,ICY2:予定焦点面におけるカラーセンサ
アレイの投影像 IMX1,IMX2,IMY1,IMY2:予定焦点面におけるフォトセンサ
の投影図 MX11,MX12,MX21,MX22 MY11,MY12,MY21,MY22:フォトセンサ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズにより予定焦点面上に形成され
   た対象物体の光像を、少なくとも３つの同一光像に分離
   結像する再結像光学系と、 前記３つの光像のうちの一対の光像の少なくとも一部分
   を受光して光電変換する一対のイメージセンサと、 前記一対のイメージセンサの出力に基づいて前記一対の
   光像の相対的変位を検出する焦点検出手段と、 前記３つの光像のうち、前記一対の光像を除いた残りの
   光像の少なくとも一部分を受光して光電変換し、前記検
   出された一対の光像の相対的変位を補正するための信号
   または前記光像の光量に応じた信号を出力するモニタセ
   ンサとを備え、 前記イメージセンサの受光光像に相当する光像を前記モ
   ニタセンサが受光するよう該モニタセンサの配置位置を
   定めたことを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】前記焦点検出手段は、前記モニタセンサの
   出力に基づいて、前記検出された一対の光像の相対的変
   位を補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１
   に記載の焦点検出装置。
3. 【請求項３】対物レンズにより予定焦点面上に形成され
   た対象物体の光像を４つの同一光像に分離結像する再結
   像光学系と、 前記４つの光像のうちの一対の第１光像の少なくとも一
   部分をそれぞれ受光して光電変換する一対の第１のイメ
   ージセンサと、 前記４つの光像のうち、前記一対の第１光像を除いた残
   り一対の第２光像の少なくとも一部分をそれぞれ受光し
   て光電変換する一対の第２のイメージセンサと、 前記第１のイメージセンサの出力に基づいて前記一対の
   第１光像の相対的変位を検出し、前記第２のイメージセ
   ンサの出力に基づいて前記一対の第２光像の相対的変位
   を検出する焦点検出手段と、 前記第２のイメージセンサの近傍に配置され、前記第２
   光像の少なくとも一部分を受光して光電変換し、前記検
   出された一対の第１光像の相対的変位を補正するための
   信号または前記第１光像の光量に応じた信号を出力する
   第１のモニタセンサとを備え、 前記第１のイメージセンサの受光光像に相当する光像を
   前記第１のモニタセンサが受光するよう該第１のモニタ
   センサの配置位置を定めたことを特徴とする焦点検出装
   置。
4. 【請求項４】前記第１のイメージセンサの近傍に配置さ
   れ、前記第１光像の少なくとも一部分を受光して光電変
   換し、前記検出された一対の第２光像の相対的変位を補
   正するための信号または前記第２光像の光量に応じた信
   号を出力する第２のモニタセンサを備え、 前記第２のイメージセンサの受光光像に相当する光像を
   前記第２のモニタセンサが受光するよう該第２のモニタ
   センサの配置位置を定めたことを特徴とする請求項３に
   記載の焦点検出装置。
5. 【請求項５】前記焦点検出手段は、前記第１のモニタセ
   ンサの出力に基づいて、前記検出された一対の第１光像
   の相対的変位を補正するとともに、前記第２のモニタセ
   ンサの出力に基づいて、前記検出された一対の第２光像
   の相対変位を補正する補正手段を含むことを特徴とする
   請求項４に記載の焦点検出装置。
6. 【請求項６】対物レンズにより予定焦点面上に形成され
   た対象物体の少なくとも４つの同一光像に分離結像する
   再結像光学系と、 前記４つの光像のうちの一対の光像の少なくとも一部分
   をそれぞれ受光して光電変換する一対のイメージセンサ
   と、 互いに異なる分光感度を有し、前記４つの光像のうち前
   記一対の光像を除く残り一対の光像の少なくとも一部分
   をそれぞれ受光して光電変換し、該光像の色温度等の補
   正要因に応じた補正信号をそれぞれ出力する一対の補正
   用センサと、 前記一対のイメージセンサの出力と、前記一対の補正用
   センサの出力とに基づき、前記一対のイメージセンサが
   受光した一対の光像の相対的変位を検出する焦点検出手
   段とを備え、 前記一対のイメージセンサの受光光像に相当する光像を
   前記一対の補正用センサがそれぞれ受光し、かつ一方の
   補正用センサの受光光像に相当する光像を他方の補正用
   センサが受光するよう前記一対の補正用センサの配置位
   置を定めたことを特徴とする焦点検出装置。