JP4135202B2 - Focus detection device and camera - Google Patents

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【０００１】
本発明は、光学系の射出瞳位置近傍に設けられた開口を交互に切り換えて像ズレを検出する瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置及び、この焦点検出装置を備えたカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の焦点検出装置としては、光学系の射出瞳位置近傍に設けられた一対の開口を交互に切り換えて用いることにより像ズレを検出する瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置が知られている。この焦点検出装置は、次の様な構成を有している。すなわち、撮影光学系の射出瞳近傍に設定された一対の開口を交互に切り換えて用い、撮影光学系の結像面に交互に被写体像（以下、一対の被写体像と称する）を形成する。前記一対の被写体像は、前記撮影光学系の結像面に配置されたイメージセンサにより、前記開口の切換と同期して交互に光電変換される。したがって、前記イメージセンサは、前記一対の被写体像に対応する一対の画像データを出力する。撮影光学系の焦点状態は、前記一対の像データのズレを検出することにより求められる。
【０００３】
前記一対の開口を交互に開閉する手段としては、次のようなものが知られている。例えば、撮影光学系の絞り面に光軸中心を外れた開口を備えたマスク板をモータ等により光軸中心に回転させる。そして、マスク板の回転に同期して、撮影光学系の結像面に設けられたＣＣＤイメージセンサで電荷蓄積を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の瞳時分割型像ズレ検出方式による焦点検出装置は、次のような問題点を有している。すなわち、前記した一対の開口は、イメージセンサで光電変換する際の位置が予め決められているために、被写界の光軸外の位置（例えば、画面周辺の位置）で焦点検出を行う場合、一対の開口を通る光束が射出瞳による口径食により光量的にアンバランスとなる。したがって、形成される一対の像の同一性が崩れる現象が発生し、焦点検出精度が悪化したり、焦点検出不可能となる。
【０００５】
本発明の目的は、被写界の光軸外の位置で焦点検出を行う場合においても、口径食の影響を軽減して、焦点検出を正確に行うことが可能な瞳時分割方式の焦点検出装置及び、この焦点検出装置を備えたカメラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、被写体からの光束を結像する撮影光学系の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換する光電変換手段と、前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は前記撮影光学系内の光路中に配置されるとともに、互いに重心位置の異なる少なくとも３つの開口を備え、前記結像面における前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合に、前記少なくとも３つの開口のうち、前記撮影光学系の絞りと前記撮影光学系を構成するレンズの外径とが重なる部分の中心に対して対称で、前記撮影光学系の光軸に対して非対称な位置の第一の開口と第二の開口とを選択し、前記第一及び第二の開口を前記光束に対して時分割で開閉する瞳分割手段と、前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される前記被写体の像による画像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記撮影光学系の絞りと前記撮影光学系を構成するレンズの外径とが重なる部分は、前記撮影光学系の結像面のうち前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合において発生する口径食でケラレた前記光束の通過する部分であることを特徴とする。
第３の発明は、第１及び第２の発明において、前記．瞳分割手段は、前記第一および第二の開口の開閉動作を繰り返して行うことを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記光電変換手段は複数の光電変換画素を有するとともに、１つの前記光電変換画素について一対のゲートと一対の電荷蓄積部とを備え、前記第一の開口と、第二の開口との切り替えに同期して前記一対のゲートを切り替えることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明のカメラは、第１〜第４の発明のいずれかの焦点検出装置を備えたことを特徴とする。
また、第６の発明は、第５の発明において、前記光束を前記瞳分割手段を介して測光する測光手段と、前記瞳分割手段が動作しているときに前記測光手段による測光動作を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（焦点検出の原理説明）
まず、図面を参照して焦点検出の原理について説明する。図１乃至図４は、瞳時分割型像ズレ検出方式による焦点検出の原理を説明するための模式図である。
【００１１】
図１は、結像光学系の射出瞳位置２０１に設けられた２つの開口２０２，２０３と光電変換手段２０４を示す説明図である。図示するように、射出瞳位置２０１には、光軸２０５を挟んで一対の開口２０２，２０３が設けられている。ここで、各開口２０２，２０３の重心位置は互いに異なる位置に存在し、開口２０２，２０３とが同一の位置に設けられることはない。また、光電変換手段２０４は、結像光学系の予定結像面に配置されている。
【００１２】
図２乃至図４は、図１に示す結像光学系を上部から見た場合の断面説明図である。なお、以下の説明では、被写体を結像光学系の光軸２０５上にある点光源（図示せず）として説明する。
図２の（ａ），（ｂ）は、結像光学系が合焦している状態を示す図である。図示するように、開口２０２と開口２０３を通過する点光源からの各光束は、光電変換手段２０４上の同一の位置Ａにそれぞれ結像する。
【００１３】
図３の（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも前位置に存在する前ピン状態を示す図である。図３の（ａ）に示するように、開口２０２を通過する点光源からの光束は、光電変換手段２０４上の位置Ｂに結像する。一方、図３の（ｂ）に示すように、開口２０３を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｃに結像する。
【００１４】
図４の（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも後位置に存在する後ピン状態を示す図である。図４の（ａ）に示するように、開口２０２を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｄに結像する。一方、図４の（ｂ）に示すように、開口２０３を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｅに結像する。
【００１５】
以上のように結像光学系の焦点状態に応じて、光電変換手段２０４上の像位置が変化する。したがって、結像光学系の射出瞳位置２０１上に開口２０２，２０３を設定し、射出瞳位置２０１に設けられた開口２０２，２０３以外の部分を遮光し、さらに開口２０２，２０３を時間的に交互に開閉し、開口２０２を開いた時の光電変換手段２０４により取り込んだ画像信号と、開口２０３を開いた時の光電変換手段２０４により取り込んだ画像信号との位置関係（像のズレ方向とズレ量）を検出することにより、結像光学系の焦点状態及び焦点ズレ量（以下、デフォーカス量と称する）を検出することができる。
【００１６】
（実施の形態）
＜実施の形態の構成＞
図５は、本発明の焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態の概略構成を示す説明図である。図５に示すように、一眼レフカメラは、カメラボディ１と交換レンズ構体２とから構成されている。
【００１７】
交換レンズ構体２は、図示するように、撮影光学系２０と、撮影光学系２０の射出瞳位置近傍に配置された瞳分割手段３と、撮影光学系２０及び瞳分割手段３に関する情報を外部に出力する情報手段２１とから構成されている。図５に示す実施の形態では、撮影光学系２０の光路中に瞳分割手段３が配置されている。
また、カメラボディ１は、図示するように、ペンタプリズム１０と、シャッタ１１と、フィルム１２と、撮影光学系２０からの光束をペンタプリズム１０とシャッタ１１に分割するメインミラー１３と、メインミラー１３を通過した光束を更にカメラボディ１の底部に偏向するサブミラー１４と、サブミラー１４によって偏向された光束を受けるＣＣＤセンサ等により構成される光電変換手段４と、瞳分割手段３及び光電変換手段４の動作を制御するとともに、光電変換手段４からの信号を受け、該信号に基づき像ズレ量を演算するとともに、演算された像ズレ量と情報手段２１からの情報に基づいて、撮影光学系２０の焦点ズレ量（デフォーカス量）を検出する演算制御手段５とから構成されている。
【００１８】
上記の構成において、瞳分割手段３は、演算制御手段５の制御により、撮影光学系２０の射出瞳近傍の光路中に配置された一対の開口を、交互に時分割で遮蔽する構成を有する。また、光電変換手段４は、フィルム１２が配置されている面と光学的に共役な面の近傍に配置されている。
被写体像の観測は、ペンタプリズム１０を通過する光束により可能である。また、カメラボディ１と交換レンズ構体２は装着／脱着可能である。
【００１９】
瞳分割手段３及び情報手段２１は、カメラボディ１と交換レンズ構体２が装着された際、装着部（マウント部）を介して演算制御手段５と通信を行う。
情報手段２１は、撮影光学系２０に関して、次の情報を発生する。
焦点距離
収差情報（球面収差、像面湾曲等の情報）
撮影光束のケラレに関する情報（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置等の情報）
情報手段２１は瞳分割手段３に関して、次の情報を発生する。
開口の形状、光軸方向の位置、射出瞳面内の位置
開口の開閉状態
【００２０】
＜実施の形態の動作＞
瞳分割手段３は、図示しない操作部材（カメラのメインスイッチ等）により起動される以前は、全面開口状態となっている。したがって、撮影者はペンタプリズム１０を通して被写体の観察ができる。
【００２１】
次に、図示しない操作部材により演算制御手段５が起動されると、演算制御手段５は瞳分割手段３の開口以外を遮光するとともに、一対の開口を交互に時分割で開閉する。光電変換手段４は、一対の開口を交互に時分割で開閉するのと同期して、一方の開口が開いている時の画像信号と、他方の開口が開いている時の画像信号を出力する。
【００２２】
演算制御手段５は、上記２つの画像信号に対して、周知の相関演算による像ズレ検出演算を施し、２つの画像信号の相対的な位置ずれである像ズレ量を算出する。
さらに、演算制御手段５は、情報手段２１からの上記開口の形状、光軸方向、射出瞳面内の位置に関する情報等に応じて、上記像ズレ量を光軸方向のデフォーカス量に変換する。さらに、演算制御手段５は、情報手段２１からの撮影光学系の収差に関する情報に応じて、該デフォーカス量を補正し、最終的なデフォーカス量を算出する。
【００２３】
すなわち、演算制御手段５は、請求項１，２に記載する焦点検出手段の役割を備えている。
演算制御手段５により最終的に算出されたデフォーカス量に応じて、図示しないアクチュエータ（カメラボディ１又は交換レンズ構体２に内蔵）により撮影光学系２０を光軸方向に駆動して、自動焦点調節を行うようにしても良いし、図示しない表示手段によりデフォーカス状態を表示するようにしてもよい。
なお、上記した実施の形態において、演算制御手段５を交換レンズ構体２に内蔵するように構成しても良い。
【００２４】
＜瞳分割手段３の構成＞
図６は、液晶シャッタを用いて瞳分割手段３を構成した具体例を示す図である。図６は、光軸方向から瞳分割手段３を見た図である。図示するように、光軸を中心に同心円状の領域４１，４２，４３と、一対の開口４４，４５が液晶シャッタで構成されている。各領域４１，４２，４３と開口４４，４５は、独立に電圧を印加することが可能な構成になっている。
【００２５】
同心円状の領域４１，４２，４３は、撮影絞りを液晶シャッタで構成したものである。したがって、この例では、瞳分割手段３と撮影絞りとを兼用している。この構成によれば、部品点数を少なくすることができる。
【００２６】
＜瞳分割手段３の動作＞
図７の（ａ），（ｂ）は瞳分割手段３の動作を示す図である。図示するように、開口４４又は開口４５以外の領域に電圧を印加することにより、図７の（ａ），（ｂ）に示すように、開口４４又は開口４５以外の領域を遮光状態とし、開口４４又は開口４５だけを透光状態とすることができる。
撮影絞りとして機能させる場合には、所望の絞り外径より外側の領域に電圧を印加すればよい。
上記構成では、無通電時において、瞳分割手段３が透明状態になるので、電源オフ状態でもファインダでの観察が可能であり、一眼レフカメラとして使用する場合にメリットを有する。
【００２７】
＜液晶シャッタの構成＞
図８の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を構成する液晶シャッタを示す図である。図８の（ａ），（ｂ）は、液晶としてＴＮ（ＴＷＩＳＴＥＤ ＮＥＭＡＴＩＣ）液晶を用いた液晶シャッタである。
図示ように、ＴＮ液晶は次の構成を有している。すなわち、液晶分子３０をサンドイッチする基板は、ガラス基板３１と、ガラス基板３１の外面に設けられた偏光板３３又は３４と、ガラス基板３１の内面に設けられた透明電極３２から構成されている。ここで、偏光板３３，３４は、互いに偏光方向が直交する配置で設けられている。また、液晶シャッタには、電源３５とスイッチ３６が設けられている。電源３５は、前記透明電極３２間に電圧を印加するものである。
【００２８】
＜液晶シャッタの動作＞
図８の（ａ）に示すように、スイッチ３６をオフにして、透明電極３２間に電圧を印加しない場合は、次のように動作する。すなわち、液晶分子３０が透明電極３２に対して並行方向に配向し、入射光線は液晶分子３０の層で偏光方向が９０度回転する。したがって、入射光線は出射側の偏光板３４をそのまま通り抜ける。
【００２９】
図８の（ｂ）に示すように、スイッチ３６をオンにして、透明電極３２間に電圧を印加した場合は、次のように動作する。すなわち、液晶分子３０が透明電極３２に対して垂直方向に配向し、入射光線は液晶分子３０の層で偏光方向が回転しなくなる。したがって、入射光線は出射側の偏光板３４に遮られて通り抜けることができない。
【００３０】
なお、ＴＮ液晶の場合には、偏光板３３，３４の特性により、スイッチ３６をオフにしたとき入射光線を透過し、オンにしたとき入射光線を遮光するように構成することができる。
【００３１】
＜光電変換手段４の構成＞
図９は、光電変換手段４を２次元ＣＣＤセンサで構成した例を示す説明図である。図示するように、光電変換手段４は、光電変換画素５１を２次元状に配置した構成を有している。光電変換手段４として、２次元ＣＣＤセンサを配置することにより、撮影光学系２０の焦点状態を２次元的に検出することが可能になる。
【００３２】
また、図９に示すように、後述する焦点検出演算に用いる光電変換画素５１を領域４６，４７，４８のように任意に選択することにより、撮影画面上で前記各領域４６，４７，４８に対応した位置における焦点状態を検出することが可能になる。
図１０は、図９に示す２次元ＣＣＤセンサの一部拡大図である。図示するように、ＣＣＤセンサは、光電変換画素５１と、一対のゲート５２，５３と、一対の電荷蓄積部５４，５５と、ゲート５６と、ＣＣＤ電荷転送部５７とから構成されている。
【００３３】
従来のＣＣＤセンサは、１つの光電変換画素に対して１つの電荷蓄積部しか持たないので、瞳分割手段３の開口を切り換えたとき、次の画像を取り込むために、いちいち前回蓄積された電荷を電気信号として外部に出力する必要がある。
図１０に示すＣＣＤセンサによれば、１つの光電変換画素５１に対して一対のゲート５２，５３と一対の電荷蓄積部５４，５５が設けられている。したがって、開口を切り換えた場合、ゲート５２，５３を切り換えるだけで、異なる開口によって形成される被写体の像に対応する電荷を別々の電荷蓄積部５４，５５に蓄積することができる。
【００３４】
そして、蓄積終了後に電荷転送して外部出力すればよいので、開口の切換を高速に行った場合でも対応が可能となる。
また、２次元ＣＣＤセンサを用いることで、撮影画面内における任意の位置での焦点検出が可能になる。
【００３５】
＜光電変換手段４の動作＞
図１０において、光電変換画素５１は入射した光量に応じた電荷を発生する。ゲート５２，５３は、電荷蓄積前において閉じられており、発生した電荷は図示しないドレインに捨てられている。ゲート５２，５３は、電荷蓄積中に交互に開閉する。したがって、ゲート５２が開いている間に光電変換画素５１で発生した電荷は電荷蓄積部５４に蓄積され、ゲート５３が開いている間に光電変換画素５１で発生した電荷は電荷蓄積部５５に蓄積される。この間、ゲート５６は閉じられている。
【００３６】
電荷蓄積が終了するとゲート５２，５３を閉め、その後ゲート５６を開けることにより、電荷蓄積部５４と電荷蓄積部５５に各々蓄積された電荷はＣＣＤ電荷転送部５７に移動する。その後、ＣＣＤ電荷転送部５７に移動した電荷は、ＣＣＤの動作クロックに従って転送され、外部に電気信号として出力される。
【００３７】
＜開口切換と電荷蓄積との同期動作＞
図１１は、開口切換と電荷蓄積との動作タイミングを示す図である。図１１の（ｃ）は、図６に示す開口４４が開閉動作を行う期間を示している。したがって、この期間に亘って、図１０に示す電荷蓄積部５４に電荷が蓄積される。
図１１の（ｄ）は、図６に示す開口４５が開閉動作を行う期間を示している。したがって、この期間に亘って、図１０に示す電荷蓄積部５５に電荷が蓄積される。
図１１の（ａ）は、図１１の（ｃ）の詳細を示す図である。図１１の（ａ）に示すように、図６に示す開口４４はオン期間に開き、オフ期間に閉じる開閉動作を繰り返して行う。この信号は、ゲート５２に印加される。
【００３８】
図１１の（ｂ）は、図１１の（ｄ）の詳細を示す図である。図１１の（ｂ）に示すように、図６に示す開口４５はオン期間に開き、オフ期間に閉じる開閉動作を繰り返して行う。この信号は、ゲート５３に印加される。
【００３９】
図１１の（ｅ）は、電荷蓄積部５４，５５の電荷蓄積終了後の電荷転送期間を示す図である。
図１１の（ａ）に示す信号波形と図１１の（ｂ）に示す信号波形は、逆位相の関係にあり、オン／オフを繰り返す。すなわち、図１１の（ａ）に示す信号波形は、演算制御手段５から図６に示す開口４４に印加されるとともに、図１０に示すゲート５２に印加される。
【００４０】
図１１の（ｂ）に示す信号波形は、演算制御手段５から図６に示す開口４５に印加されるとともに、図１０に示すゲート５３に印加される。
したがって、開口４４と開口４５は、交互に繰り返し開閉するとともに、開口４４が開いている期間に光電変換された電荷は電荷蓄積部５４に蓄積され、開口４５が開いている期間に光電変換された電荷は電荷蓄積部５５に蓄積される。
【００４１】
また、図６において、開口４４，４５以外の領域４１，４２，４３は、開口４４，４５の動作期間中はオン信号が印加され、それ以外の期間はオフ信号が印加される。このようにすれば、開口４４，４５の動作期間中以外は、瞳分割手段３が全面開口状態となる。したがって、ファインダによる被写体の像の観察が可能となり、一眼レフカメラとして使用する場合にメリットを有する。
【００４２】
なお、開口４４と開口４５を１回のみの切換えて電荷蓄積することも考えられる。しかし、その場合は、２つの開口による電荷蓄積量の乖離が大きくなる可能性が生じる。すなわち、２つの開口による電荷蓄積間に発生する被写体の光軸方向や光軸方向と垂直な方向への動き、あるいは手振れによる像面上での被写体像の動きにより、像ズレ量の算出に関して、誤差が無視できない量となる可能性がある。
本発明の実施の形態のように、開口の切換と電荷蓄積を交互に繰り返し行うことにより、電荷蓄積量の乖離を少なくできるというメリットを有する。
【００４３】
く演算制御手段５の演算処理＞
光電変換手段４から出力される電気信号は、演算制御手段５でディジタルデータにＡＤ変換され、得られたディジタルデータに基づいて、像ズレ量が算出される。基本的には、開口４４によって形成された被写体像に対応するデータＡｉ（ｉ＝１〜ｎ）と開口４５によって形成された被写体像に対応するデータＢｉ（ｉ＝１〜ｎ）を相対的にずらしながら相関演算が行われ、相関度の高い相対的ずらし量から２像間の像ズレ量が算出される。
【００４４】
相対的ずらし量は、実際には、整数の値しかとれないので、像ズレ量の整数値以下の値は内挿演算によって求める。
相関演算の方法としては、データ間の差の絶対値の総和を演算する第一の方法とデータ間の乗算の総和を演算する第二の方法がある。
上記第一の方法は、総和量が小さい程相関度が高いことを示し、演算時間が短くできることがメリットであり、データ間にクロストークやオフセットがあった場合に誤差が大きいというデメリットがある。
【００４５】
上記第二の方法は、総和量が大きい程相関度が高いことを示し、演算時間がかかるというデメリットはあるが、データ間にオフセットがあった場合にも誤差が小さいというメリットがある。
開口の切換は、実際には遷移時間を必要とする。したがって、得られたデータは、相互にクロストーク成分を持つ場合が多い。データのクロストーク成分の比率は予め実験で決定したり、組立時に個別に測定することにより、演算処理で補正することが可能である。次に、補正方法について説明する。
【００４６】
データＡｉ＝αｉ＋ｂｉ……（１）
データＢｉ＝βｉ＋ａｉ……（２）
但し、
αｉはデータＡｉに含まれる実効成分
ｂｉはデータＡｉに含まれるクロストーク成分
βｉはデータＢｉに含まれる実効成分
ａｉはデータＢｉに含まれるクロストーク成分である。
【００４７】
クロストーク比率Ｋ＝（αｉに対するａｉの比率）＝（βｉに対するｂｉの比率）とすると、以下の式に基づきデータの補正を行えばクロストーク成分を含まない実効成分のみのデータを求めることができる。
データＡ’ｉ＝Ａｉ−Ｋ×Ｂｉ＝αｉ−Ｋ×ａｉ……（３）
データＢ’ｉ＝Ｂｉ−Ｋ×Ａｉ＝βｉ−Ｋ×ｂｉ……（４）
補正されたデータＡ’ｉとＢ’ｉを相対的にずらしながら相関演算を行えば、クロストークの影響を除去した２像間の像ズレ量Ｌを算出することができる。
【００４８】
前記クロストーク比率Ｋは、瞳分割手段３の特性（開口切換の周波数特性、温度特性）及び光電変換手段４の特性（周波数特性、温度特性等）及び焦点検出位置に関連して変化するので、演算制御手段５が情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報及び演算制御手段５が予め記憶している光電変換手段４の特性及び動作環境パラメータ（温度、駆動周波数、蓄積時間等）及び焦点検出条件（焦点検出位置等）に基づきクロストーク比率Ｋを演算する。
【００４９】
また、焦点検出位置が光軸上でない場合には、焦点検出位置に達する光束が非対称となるため、前記クロストーク比率ＫもデータＡ’ｉとＢ’ｉに対して、別々にクロストーク比率Ｋ１、Ｋ２を設定する。
データＡ’ｉ＝Ａｉ−Ｋ１×Ｂｉ＝αｉ−Ｋ１×ａｉ……（５）
データＢ’ｉ＝Ｂｉ−Ｋ２×Ａｉ＝βｉ−Ｋ２×ｂｉ……（６）
なお、光電変換手段４として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合には、上記演算に用いるデータは、例えば図９の領域４６，４７，４８のデータである。
【００５０】
次に、像ズレ量Ｌ（ｘ，ｙ）は光軸方向のピントズレ量＝デフォーカス量Ｄ（ｘ，ｙ）に変換される。ここでｘ，ｙは焦点検出位置を２次元で指定するパラメータである。ここで、変換係数をＳ（ｘ，ｙ）とする。
【００５１】
Ｄ（ｘ，ｙ）＝Ｓ（ｘ，ｙ）×Ｌ（ｘ，ｙ）……（７）
変換係数Ｓ（ｘ，ｙ）は瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置等）及び焦点検出位置に関連して変化する。したがって、変換係数Ｓ（ｘ，ｙ）は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び演算制御手段５又は撮影者が設定している焦点検出位置情報に基づいて、演算制御手段５によって演算される。
【００５２】
式（７）により算出されたデフォーカス量Ｄ（ｘ，ｙ）に補正量Ｃ（ｘ，ｙ）が加えられ、補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）が算出される。
Ｄ’（ｘ，ｙ）＝Ｄ（ｘ，ｙ）＋Ｃ（ｘ，ｙ）……（８）
補正量Ｃ（ｘ，ｙ）は、瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置、収差等）及び焦点検出位置に関連して変化する。したがって、
補正量Ｃ（ｘ，ｙ）は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び演算制御手段５又は撮影者が設定している焦点検出位置情報に基づいて、演算制御手段５によって演算される。
【００５３】
焦点検出を指定された１箇所の位置で行う場合は、式（８）で求められた補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）に基づき、撮影光学系２０の焦点調節駆動が行われたり、焦点調節状態の表示が行われる。
焦点検出を複数箇所の位置で行う場合は、複数箇所に対応する複数の補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）に基づき、その中で最も至近を示す補正デフォーカス量を選択したり、複数のデフォーカス量の平均デフォーカス量を演算することにより最終的なデフォーカス量が算出される。そして、該最終的なデフォーカス量に基づいて、撮影光学系２０の焦点調節駆動が行われたり、焦点調節状態の表示が行われる。
【００５４】
（実施の形態のバリエーション）
図１２は、図５に示す実施の形態（本発明による焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態）のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図５に示す実施の形態と図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されているのではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。瞳分割手段３は撮影光学系２０とメインミラー１３の間の光路中に配置される。
【００５５】
図１２に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズ構体２の種類に依存することなく一定となるため、焦点検出精度が安定することである。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されないので、交換レンズの低コスト化を図ることができる。
また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となる。
【００５６】
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化を図ることができる。
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００５７】
また、図１２に示す実施の形態においては、ペンタプリズム１０の接眼面近傍には測光手段２７が配置され、撮影光学系２０を通して、被写体の輝度を測定している。しかし、測光手段２７は、瞳分割手段３が動作している最中に（図１１の（ｃ）、（ｄ）に示すオン期間中）に測光しても、瞳分割手段３によって光束が制限されているため、正確な測光ができない。したがって、瞳分割手段３が動作しているときには、演算制御手段５が測光手段２７による測光動作を禁止する。
【００５８】
瞳分割手段３の動作中（図１１の（ｃ）、（ｄ）のオン期間中）に、測光手段２７がやむを得ず測光する場合は、測定された輝度を瞳分割手段３により制限された光量の分だけ補正する。測光手段２７は、例えば、図６に示す開口４４又は４５を透過状態にした時と、全領域４１〜４５を透過状態にしたときの面積比等に基づいて補正する。
【００５９】
測光補正量は、瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置、収差等）及び測光手段２７の構成、配置又はファインダ光学系の構成等に関連して変化する。したがって、測光手段２７は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び測光手段２７自体が持っている測光系に関する情報に基づき演算する。
【００６０】
特に、瞳分割手段３として後述の高分子分散型液晶を用いた場合には、遮光状態でも完全に遮光することができず、散乱光成分が存在する。したがって、瞳分割手段３の特性（遮光時の輝度等）とのマッチングを充分とっておく必要がある。
このような場合、カメラボディ１側に瞳分割手段３と測光手段２７とが組み込まれていると、組立時に測光補正に関するデータをカメラボディ１毎に個別に調整することによって、瞳分割手段３の特性の個別バラツキにも対応することが可能になる。
【００６１】
図１３は、図１２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態と図１３に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用している点である。瞳分割手段３の表面には半透明膜が形成されており、入射光束の一部をペンタプリズム１０に反射するように構成されている。
【００６２】
図１３に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３を別個に配置した場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
なお、メインミラー１３と瞳分割手段３を兼用する構成としては、メインミラー１３を設け、その裏側（シャッタ１１側）に液晶から成る瞳分割手段３を配置するように構成しても良い。
【００６３】
図１４は、図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がサブミラーの機能を兼用している点である。瞳分割手段３の後面には、半透明膜が形成されており、瞳分割手段３を通過した光束だけを光電変換手段４の方向に反射するように構成されている。
【００６４】
図１４に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がサブミラー機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３とサブミラーとが別個に配置された場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
なお、瞳分割手段３とサブミラーを兼用する構成としては、サブミラーを設け、サブミラーの前面に液晶から成る瞳分割手段３を設けるように構成しても良い。
【００６５】
図１５は、図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が１次像面（フィルム１２の面）までの光路中ではなく、リレー光学系（コンデンサレンズ２２、瞳分割手段３、再結像レンズ２３等から成る）による再結像光学系の光路中に配置される点である。
【００６６】
図１５において、コンデンサレンズ２２はサブミラー１４で折り返された光路中に配置される。また、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置される。また、光電変換手段４は、再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置される。
図１５に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中又は観察光路中に存在しないため、光量や画質の低下を防止できることである。
【００６７】
また、瞳分割手段３が光路の狭い再結像光学系中に配置されているため、撮影光路中に配置した場合と比較して、瞳分割手段３を小型化することができることである。
図１６は、図１５に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１５に示す実施の形態との相違点は、リレー光学系がメインミラー１３とサブミラー１４とを通過した光路中ではなく、メインミラー１３で反射された観察光学系中に配置される点である。
【００６８】
図１６において、ペンタプリズム１０の下面２４は、コンデンサーレンズ機能を有している。また、ペンタプリズム１０のダハ面２５は半透明であり、再結像レンズ２３はダハ面２５を通過した光路中に設けられている。そして、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置され（図１６の例では、前面に配置）、光電変換手段４は再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置されている。
【００６９】
図１６に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中に存在しないため、撮影光量や画質の低下を防止できることである。
また、瞳分割手段３が光路の狭い再結像光学系中に配置されているため、瞳分割手段３の小型化をはかれることである。
【００７０】
また、再結像光学系を観察光学系に配置したため、メインミラー１３は単純な反射ミラーでよく、サブミラーが不要となったことである。
図１７は、本発明による焦点検出装置を電子ファインダ式銀塩カメラに適用した場合の一実施の形態の概略の構成を示す説明図である。
図１７に示すように、この電子ファインダ式銀塩カメラは、カメラボディ１と交換レンズ構体２とから構成されている。
【００７１】
交換レンズ構体２は、図示するように、撮影光学系２０と、撮影光学系２０の射出瞳位置近傍に配置された瞳分割手段３と、撮影光学系２０及び瞳分割手段３に関する情報を外部に出力する情報手段２１とから構成されている。図１７に示す実施の形態では、撮影光学系２０の光路中に瞳分割手段３が配置されている。また、カメラボディ１は、図示するように、シャッタ１１と、フィルム１２と、撮影光学系２０からの光束を偏光するミラーであって、撮影時には撮影光路から待避するメインミラー１３と、メインミラー１３を通過した光束を縮小結像する縮小光学系１７と、縮小光学系１７の結像面に配置された２次元ＣＣＤセンサ等により構成される光電変換手段４と、瞳分割手段３及び光電変換手段４の動作を制御するとともに、光電変換手段４からの信号を受け、該信号に基づき像ズレ量を演算するとともに、演算された像ズレ量と情報手段２１からの情報に基づいて、撮影光学系２０の焦点ズレ量を検出する演算制御手段５と、演算制御手段５に取り込まれた光電変換手段４の信号を画像として表示する液晶等により構成される表示手段１８と、表示手段１８の表示画面を観察するために備えられた観察光学系１９とから構成されている。
【００７２】
図１７に示す実施の形態の利点は、光電変換手段４が縮小光学系１７の画像を受光するので、電子カメラに用いられる撮像素子と比較して、光電変換手段４として小さな面積のエリアセンサを使うことができることである。
また、光電変換手段４の出力信号が焦点検出用だけではなく、表示手段１８に表示するための画像信号としても使えることである。
【００７３】
また、図５に示した光学式ファインダと比較して、電子ファインダを採用したため、カメラボディ１を小型化できることである。
また、メインミラー１３は単純な反射ミラーでよく、サブミラーが不要となったことである。
図１８は、図１７に示した実施の形態を電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図である。図１７に示す実施の形態との相違点は、シャッタ１１とフィルム１２の代わりに、撮像手段１５と撮像手段１５から出力される画像信号を記憶する記憶手段１６とが設けられている点である。
【００７４】
図１８に示す実施の形態の利点は、光電変換手段４が縮小光学系１７の画像を受光するので、撮像手段１５に比較して小さな面積のエリアセンサを使うことができることである。
また、メインミラー１３が撮像手段１５のシャッタとして使えることである。また、焦点検出用の光電変換手段４の出力信号が表示のための画像信号として使えることである。
【００７５】
また、撮像手段１５は画像表示用として用いられてないので、光電変換手段４と比較して画素数の多い撮像手段１５を常時駆動する必要がなく、消費電力をすくなくできることである。
図１９は、図１８に示した実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。
【００７６】
図１８に示す実施の形態との相違点は、記憶手段１６に取り込まれた撮像手段１５の信号を表示手段１８により画像として表示し、それを観察光学系１９により観察する点である。また、メインミラー１３はハーフミラーとなっており、撮影中にも光路から待避する必要はない。
図１９に示す実施の形態の利点は、撮像手段１５の信号を表示画面として、観察光学系１９で観察するので、高品質な画面の観察が可能となることである。
【００７７】
また、メインミラー１３を待避する機構が不要となるので、カメラの機構が簡略化できることである。
図２０は、図１９に示した実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１９に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２ではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。すなわち、図２０に示す実施の形態は、図１２に示す実施の形態の電子カメラ版である。
【００７８】
図示するように、瞳分割手段３は、カメラボディ１内において、撮影光学系２０とメインミラー１３の間の光路中に配置されている。また、メインミラー１３はハーフミラーにより構成され、撮像手段１５はメインミラー１３により偏向された光路中に配置され、光電変換手段４はメインミラー１３を通過した光束を受光する。
【００７９】
図２０に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズによらず一定となり、焦点検出精度が安定することである。
また、交換レンズ構体２毎に瞳分割手段３を内蔵する必要がないので、交換レンズの低コスト化がはかられることである。
また、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となることである。
【００８０】
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化を図ることができる。
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００８１】
また、メインミラー１３を通常のミラーとして待避式にすれば、メインミラー１３を撮像手段１５のシャッタとしても使用することができる。
図２１は、図１９に示した実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図示するように、図１９に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２ではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。
【００８２】
図２１において、撮像手段１５の信号が記憶手段１６に取り込まれ、該信号が表示手段１８において画像として表示される。この画像は、観察光学系１９により観察される。また、メインミラー１３はハーフミラーとなっており、撮影中にも光路から待避する必要はない。
図２１に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズ構体２によらず一定となり、焦点検出精度が安定することである。
【００８３】
また、交換レンズ構体２が瞳分割手段３を内蔵する必要がないので、交換レンズ構体２の低コスト化をはかることができることである。
また、瞳分割手段３は交換レンズ構体２に内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となることである。
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化がはかれることである。
【００８４】
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００８５】
また、撮像手段１５から出力される信号が画面表示されるので、高品質な観察が可能となることである。
また、メインミラー１３を待避する機構が不要となるので、カメラの機構が簡略化できることである。
図２２は、図２１に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２１示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用する点である。
【００８６】
瞳分割手段３は、図示するように、撮影光学系からの光束が照射される位置近傍に、複数の開口を備えた液晶３ａを具備している。また、瞳分割手段３の裏面には、全透過ミラー３ｂとハーフミラー３ｃが設けられている。ハーフミラー３ｃが設けられている位置は、液晶３ａが設けられている位置に対応している。
上記の構成を有するため、光電変換手段４には、瞳分割手段３により選択的に制御された開口からの光が到達する。
【００８７】
図２２に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がメインミラー機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３を別個に配置する場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
図２３は、図２１に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２１に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が撮像手段１５の表面までの光路中でなく、メインミラー１３により偏向されたリレー光学系による再結像光学系の光路中に配置されている点である。ここで、再結像光学系とは、再結像レンズ２３とコンデンサレンズ２２から成る光学系である。また、メインミラー１３は、ハーフミラーにより構成されている。
【００８８】
図２３において、コンデンサレンズ２２はメインミラー１３により偏向された光路中の１次像面近傍に配置されている。また、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置される。また、光電変換手段４は、再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置される。
図２３に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中に存在しないため、光量や画質の低下を防止できることである。
【００８９】
また、瞳分割手段３が再結像光学系中に配置されたため、瞳分割手段３の小型化をはかれることである。
図２４は、図２３に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２３に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３と光電変換手段４と演算制御手段５が全て交換レンズ構体２に内蔵されている点である。また、演算制御手段５が情報手段（２１）の機能を有する点である。
【００９０】
図２４に示す実施の形態によれば、撮影光学系２０の中間にハーフミラー２６が配置されており、撮影光束の一部が偏向される。図示するように、ハーフミラー２６により偏向される光路中に、瞳分割手段３と縮小光学系１７と光電変換手段４が配置されている。光電変換手段４は、縮小光学系１７の結像面に配置されている。
【００９１】
図２４に示す実施の形態の利点は、焦点検出に用いられる構成（瞳分割手段３、光電変換手段４、演算制御手段５）が全て交換レンズ構体２に内蔵されているため、通常のカメラボディに装着した場合でも焦点検出が可能となることである。
図２５は、図１９に示す実施の形態をレンズ一体型の電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図である。図１９に示す実施の形態との相違点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段（１５）を兼用した点である。
【００９２】
光電変換手段４の動作は演算制御手段５により制御され、その出力信号は演算制御手段５と記憶手段１６に送られる。
図２５に示す実施の形態の利点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段を兼用したことにより、システムの低コスト化がはかれることである。
また、カメラボディとレンズを一体化したことにより、撮影光学系を特定することができ、瞳分割手段３の構成や動作を最適化でき、より高精度な焦点検出が可能となることである。
【００９３】
図２６は、図２２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。
図２２に示す実施の形態との相違点は、光電変換手段４と撮像手段（１５）を兼用した点である。また、瞳分割手段３は、その表面に液晶を備え、光電変換手段４へ交互に切り換えられる開口の像を反射する。
【００９４】
図２６に示す実施の形態の利点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段を兼用したことにより、システムの低コスト化がはかれることである。
また、光電変換手段４を瞳分割手段３により偏向された光路中に配置するとともに、撮像手段を兼用することにより、カメラボディ１の光軸方向の寸法を縮小でき、カメラボディの小型化が可能となる。
【００９５】
（液晶シャッタの他の例）
図２７の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を構成する液晶シャッタに用いる液晶の他の例を示す図である。前記した図８の（ａ），（ｂ）に示す液晶シャッタは、液晶としてＴＮ（ＴＷＩＳＴＥＤ ＮＥＭＡＴＩＣ）液晶を用いたものである。しかし、図２７の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３をＧＨ（ＧＵＥＳＴ ＨＯＳＴ）液晶を用いた液晶シャッタで構成した例を示している。
【００９６】
図２７の（ａ），（ｂ）において、液晶分子３０はガラス基板３１の間に配向方向がねじれるようにサンドイッチされ、２色性色素分子３７が液晶分子にならって配向している。ガラス基板３１の内面に透明電極３２が形成され、電源３５とスイッチ３６により、透明電極３２に電圧が印加される構成になっている。
２色性色素分子３７は、分子軸に垂直に入射した光を吸収しない性質を持つ。
【００９７】
したがって、図２７の（ａ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加しない場合は、入射光線は種々の方向に配向した２色性色素分子３７により阻止され、遮光される。
図２７の（ｂ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加した場合は、液晶分子３０が透明電極に対して垂直方向に配向し、それとともに２色性色素分子３７も透明電極に対して垂直方向に配向するので、入射光線は２色性色素分子３７の層で吸収されず通り抜ける。
【００９８】
ＧＨ液晶を用いて瞳分割手段３を構成する利点は、偏光板を利用していないので、デバイスの構造が簡単になることである。
図２８の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を構成する液晶シャッタに用いる液晶の他の例を示す図である。図２８の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を高分子分散型液晶を用いた液晶シャッタで構成した例を示している。
【００９９】
図２８の（ａ），（ｂ）において、高分子中に分散された液晶粒３８はガラス基板３１の間にサンドイッチされ、ガラス基板３１の内面に透明電極３２が形成され、電源３５とスイッチ３６により、透明電極３２に電圧が印加される構成になっている。
図２８の（ａ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加しない場合は、高分子中に分散された液晶粒３８内で液晶分子はバラバラな方向に配向している。そのため、液晶粒３８と高分子の屈折率差により、液晶粒３８と高分子界面で散乱が起こり、入射光線は遮光される。
【０１００】
図２８の（ｂ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加した場合は、高分子中に分散された液晶粒３８内で液晶分子の配向方向が揃い液晶と高分子の屈折率が等しくなるので、入射光線は散乱されず通り抜ける。
高分子分散型液晶を用いて瞳分割手段３を構成する利点は、偏光板や色素を用いないので、光束の透過率がＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いた場合より向上することである。
【０１０１】
また、電圧オン，オフ時の立ち上がり、立ち下がり特性がＴＮ液晶、ＧＨ液晶よりも優れており、高速な瞳分割動作（開口の開閉動作）が可能となることである。
また、ＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、ガラス基板に対し液晶を配向する工程が必要である。しかし、高分子分散型液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、上記工程が不要になるので、組立工数を減少でき、低コスト化をはかることができる。
【０１０２】
また、図２８に示す高分子分散型液晶を用いた液晶シャッタの場合、電圧印加時に透明状態となり、電圧非印加時に遮光状態となる。しかし、リバース型高分子分散型液晶を用いることにより、電圧印加時に遮光状態となり電圧非印加時に透明状態とすることができる。
例えば、以下の文献に開示されているリバース型高分子分散型液晶は、電圧非印加時に液晶と高分子の屈折率が等しく透明状態になり、電圧非印加時に液晶と高分子の屈折差が生じて遮光状態となるように構成されている。
【０１０３】
Ｒｕｍｉｋｏ Ｙａｍａｇｕｔｉ ｅｔ ａｌ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ１．３６（１９９８）ｐｐ．２７７１−２７７４Ｐａｒｔ １，Ｎｏ．５Ａ．Ｍａｙ，１９９７
Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｌｇ ＡｎｇｌｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ ＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄ Ｃｅｌｌｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ Ｕｓｉｎｇ ａ ＵＶＣｕｒａｂｌｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
（ルミコ ヤマグチ 他、 ジェー ピー エヌ．ジェー．エ ピー ピー エル．ピー エッチ ワイ エス．ブイ オー エル．３６（１９９８）２７７１〜２７７４頁 パート１，ナンバー．５Ａ メイ，１９９７
リバース モード アンド ワイド ビューイング アングル プロパティズ イン ポリマー ディスパースド リキッド セルズ プリペアード ユーズイング ア ユー ブイ キューラブル リキッド クリスタル）
上記リバース型液晶によって液晶シャッタを構成する場合の利点は、電圧非印加時に光を透過するので、カメラ等に適用した場合、電源オフ時にもファインダ等による観察が可能になることである。
【０１０４】
（口径食の影響除去について）
焦点検出が画面の光軸外の位置で行われる場合、絞り以外のレンズ外径等により、口径食が発生する。
図２９は、撮影光学系のレンズ外径により、口径食が発生する例を示す説明図である。図２９に示す光学系は、結像面６０と、光軸６１と、撮影絞り６２と、撮影光学系を構成するレンズの外径６３とから構成されている。
【０１０５】
図示するように、光軸上の点６４では、光束のケラレは撮影絞り６２以外では発生しない。しかし、光軸外の点６５では、図３０に示すように、光束の口径食によるケラレが発生する。すなわち、図３０において、撮影絞り６２と影光学系を構成するレンズの外径６３の重なった部分６６を通る光束のみが、図２９に示す光軸外の点６５に達することになる。
【０１０６】
したがって、光軸外の点で焦点検出を行う場合には、単純に光軸に対して対称な開口を切り換えただけでは、上記口径食により焦点検出に用いる一対の光束の光量がアンバランスになり、焦点検出精度が悪化する。口径食が大きい場合には、一方の開口を通る光束が完全にケラレてしまい、焦点検出が不可能となる。
【０１０７】
次に、図３１から図６１を用いて、上記した口径食の影響を防止するための瞳分割手段３の構成と動作について説明する。
図３１は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第一の具体例を示す図である。図３１に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、楕円形状の複数の開口６７は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。楕円形状の開口６７は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図３１において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、楕円形状の短軸方向（図面内、水平方向）に設定されている。
【０１０８】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図３２に示すように、瞳分割手段３の光軸上の対称な開口６８，６９を交互に切り換える。
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に生じた場合）は、図３３に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で像ズレ検出方向に並んだ開口７０，７１を交互に切り換える。
【０１０９】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に垂直な方向に生じた場合）は、図３４に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、像ズレ検出方向に並んだ開口７２，７３を交互に切り換える。
なお、口径食の状態は、情報手段２１から得られる情報に基づいて、演算制御手段５が識別するように構成されている。
【０１１０】
図３１に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の状態に応じて複数の開口を切り換えて使用することにより、焦点検出光束のケラレが無くなり、口径食による焦点検出精度の低下及び焦点検出が不可能になることを防止することである。
図３５は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第二の具体例を示す図である。図３５に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、複数個の６角形形状の開口７４は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。楕円形状の開口７４は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図３５において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向に設定されている。
【０１１１】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図３６に示すように、瞳分割手段３の光軸に関して対称である。したがって、図示するように、複数の開口から形成される開口７５，７６が交互に切り換えられる。
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に生じた場合）は、次のように開口を制御する。すなわち、図３７に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、かつ、像ズレ検出方向に並ぶ複数の開口から形成される開口７７，７８が、交互に切り換られる。
【０１１２】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に垂直な方向に生じた場合）は、次のように開口を制御する。すなわち、図３８に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、かつ、像ズレ検出方向に並ぶ複数の開口から形成される開口７９，８０が交互に切り換えられる。
図３５に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の状態に応じて複数の開口を切り換えて使用することにより、焦点検出光束のケラレが無くなり、口径食による焦点検出精度の低下及び焦点検出が不可能になることを防止することである。
【０１１３】
また、６角形形状の開口を採用したことにより、複数の開口が効率よく瞳面上に配置できる。
また、複数の６角形形状の開口を組み合わせて開口を形成することにより、口径食に対し柔軟に開口形状を設定することができる。
また、複数の６角形形状の開口を組み合わせて開口を形成することにより、焦点検出に利用する光量を増加させることができる。したがって、焦点検出の限界となる輝度は、低い値に設定可能になる。
【０１１４】
図３９は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第三の具体例を示す図である。図３９に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、複数個の正方形形状の開口８１は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。正方形形状の開口８１は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図３５において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向、垂直方向、右４５度方向、左４５度方向（４つの方向）に設定されている。
【０１１５】
図４０は、図３９に示す瞳分割手段３と組み合わせて用いられる光電変換手段４の構成を示す図である。図４０に示すように、画素９２の形状は正方形であり、画素ピッチは水平方向と垂直方向でほぼ同一に設定されている。像ズレ検出方向が水平方向に設定されている場合は、図４０において水平方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。像ズレ検出方向が垂直方向に設定されている場合は、図４０において垂直方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。像ズレ検出方向が４５度方向に設定されている場合は、図４０において４５度方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。
【０１１６】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図４１と図４２に示すように、瞳分割手段３の光軸上について対称で、水平方向に並んだ開口８２，８３、又は垂直方向に並んだ開口８４，８５が交互に切り換えられる。この場合、水平方向に並んだ開口８２，８３を用いた焦点検出と垂直方向に並んだ開口８４，８５を用いた焦点検出を併用しても良い。また、開口８２，８３を用いた焦点検出又は垂直方向に並んだ開口８４，８５を用いた焦点検出のうち、どちらか一方を用いて焦点検出を行い、焦点検出不可能となった場合に他方に切り換えるようにしてもよい。
【０１１７】
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の水平方向に生じた場合）は、図４３に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の水平方向に並ぶ開口８６ａ，８７ａが交互に切り換えられる。この時像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図４０に示す水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１１８】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の水平方向に生じた場合）は、図４３に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の垂直方向に並ぶ開口８６ｂ，８７ｂを交互に切り換えるようにしてもよい。
その場合は像ズレ検出方向は垂直方向に設定され、図４０で垂直方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１１９】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面垂直方向に生じた場合）は、図４４に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の水平方向に並ぶ開口８８，８９が交互に切り換えられる。この時像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図４０において水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２０】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面右上がりの４５度方向に生じた場合）は、図４５に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面で左上がり４５度方向に並ぶ開口９０，９１が交互に切り換えられる。この時、像ズレ検出方向は左上がり４５度方向に設定され、図４０において左上がり４５度方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２１】
図３９に示す瞳分割手段３の利点は、複数の正方形の開口から瞳分割手段３を構成することにより、４方向での像ズレ検出が可能になることである。
また、口径食の生じた方向（光軸上の点と焦点検出位置を結んだ方向）に対して、垂直な方向に像ズレ検出を行うように、開口の並び方向と画素セットの方向を設定することにより、一対の焦点検出光束の同一性が確保され、撮影光学系の収差の不対称による焦点検出精度の低下を防止できることである。
【０１２２】
図４６は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第四の具体例を示す図である。図４６に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、光軸を通る放射線状の境界線により分割された複数の扇形形状の開口９３により構成されている。そして、各扇形形状の開口９３は、遮光・透光を独立に制御可能である。この実施の形態では、上記境界線は水平方向、垂直方向、右上がり４５度、左上がり４５度の各放射線で形成されている。また、図４６において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向、垂直方向、右４５度方向、左４５度方向の４つの方向に設定されている。また、図４６に示す瞳分割手段３は、図４０に示す光電変換手段４と組み合わせて用いられる。
【０１２３】
図４７に示すように、焦点検出位置が光軸上の場合は、垂直方向の境界線で分割された２つの開口９４，９５が交互に切り換えられる。
図４８に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の垂直方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称となるように、垂直方向の境界線で分割された２つの開口９４，９５が交互に切り換えられる。この時、像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図４０に示す光電変換手段４において、水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２４】
また、図４９に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称となるように、水平方向の境界線で分割された２つの開口９６，９７を交互に切り換える。この時、像ズレ検出方向は垂直方向に設定され、図４０に示す光電変換手段４において、垂直方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２５】
また、図５０に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面右上がりの４５度方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称になるように、右上がり４５度方向の境界線で分割された２つの開口９８，９９を交互に切り換える。この時、像ズレ検出方向は左上がり４５度方向に設定され、図４０に示す光電変換手段４において、左上がり４５度方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２６】
図４６に示す瞳分割手段３の利点は、複数の扇形形状の開口から瞳分割手段３を構成することにより、４方向での像ズレ検出が可能となることである。
また、口径食の生じた方向（光軸上の点と焦点検出位置を結んだ方向）に対して垂直な方向に像ズレ検出を行うように、瞳分割開口の並び方向と画素セットの方向を設定することにより、一対の焦点検出光束の同一性が確保され、撮影光学系の収差の不対称による焦点検出精度の低下を防止できることである。
【０１２７】
また、図３９に示す実施の形態と比較して、開口の個数を少なくできるため、デバイスの構成が簡略化でき、動作制御を簡単化することができる。
また、口径食が生じた場合でも、口径食をほぼ２分割して焦点検出用の光束として利用できるので、焦点検出の低輝度限界を光軸外の焦点検出位置においても維持することができる。
【０１２８】
図５１は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第五の具体例を示す図である。図５１に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、垂直方向の境界線１０１により分割された複数の短冊形状の開口１００により構成され、各短冊形状の開口１００は遮光・透光を独立に制御可能である。焦点検出のための像ズレ検出方向は、図５１において、水平方向に設定されている。
【０１２９】
図５２に示すように、焦点検出位置が光軸上の場合は、光軸を通る垂直方向の境界線１０１で左右に分割された２つの開口１０２，１０３を交互に切り換える。
図５3に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して水平方向で対称となるように、垂直方向の境界線１０４で左右に分割された２つの開口１０５，１０６が交互に切り換えられる。
【０１３０】
また、図５４に示すように、焦点検出位置がさらに画面周辺に寄った光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食が更に進む。この場合、口径食による重なり部分６６の中心に対して水平方向にほぼ対称となるように、垂直方向の境界線１０７で左右に分割された２つの開口１０８，１０９を交互に切り換える。
【０１３１】
図５１に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の程度により２つの開口の境界線位置を調整することにより、口径食をほぼ等分に分割でき、一対の焦点検出用光束の光量のアンバランスを防止することができることである。
図５５は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第六の具体例を示す図である。図５５に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、水平方向に並んだ互いに重畳する２つの楕円形状の開口を形成する開口部１１０，１１１，１１２により構成されている。各開口部１１０，１１１，１１２は、遮光・透光を独立に制御可能である。焦点検出のための像ズレ検出方向は、図５５において、水平方向に設定されている。
【０１３２】
焦点検出位置を行う場合は、図５６と図５７に示すように、開口部１１０、１１２から構成される楕円開口と、開口部１１１，１１２から構成される楕円開口とを交互に切り換える。
図５１に示す瞳分割手段３の利点は、このように互いに重畳する開口部を切り換えることにより、焦点検出に必要な光量を確保できることである。
【０１３３】
また、開口を重畳させたことにより、光軸外の位置で焦点検出を行う場合、口径食の影響による一対の焦点検出用光束の光量のアンバランスを軽減することができる。
図５８は、瞳分割手段３をＤＭＤ（ＤＥＧＩＴＡＬ ＭＩＲＲＯＲ ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場合の具体例を示す図である。ＤＭＤは、図５８に示すように、微細なミラー構造１２０の集合として形成される。
【０１３４】
図５９は、上記微細なミラー構造１２０を示す図である。ミラー構造１２０は、図示するように、基板１２１上に形成された軸１２２の上にミラー１２３が半導体プロセスによって形成される。ミラー１２３は、電気的な制御信号を加えることにより、軸１２２に対する角度が変化する。
図６０及び図６１は、ＤＭＤで形成された瞳分割手段３の動作の一例を示す図である。図６０に示すように、ＤＭＤで形成された瞳分割手段３は２つの部分１２４、１２５に分割され、この２つの部分１２４，１２５が一対の開口を構成している。
【０１３５】
瞳分割手段３は、撮影光路中に配置され、焦点検出用の光束を偏向させる機能を備えている。図６１に示すように、ミラー１２３が基板１２１と平行に制御されている場合には、反射された光束は光電変換手段４の方向に偏向される。また、ミラー１２３が基板１２１と非平行に制御されている場合には、反射された光束は光電変換手段４以外の方向に偏向される。したがって、２つの部分１２４，１２５のミラー１２３を交互に制御することにより、部分１２４で反射された光束と、部分１２５で反射された光束とが、交互に光電変換手段４で受光される。
【０１３６】
瞳分割手段３をＤＭＤで構成することの利点は、ＤＭＤの動作特性が液晶に比較して高速なため、極めて高速に開口の切換ができる点である。
なお、上記の説明では、図６０に示すように、ＤＭＤを２つの部分１２４，１２５に分割したが、言うまでもなく、分割の方法には様々な方法がある。
【０１３７】
（光電変換手段４の他の構成）
図６２は、光電変換手段４を２次元ＣＣＤセンサで構成した他の例を示す一部拡大図である。
図１０に示す２次元ＣＣＤセンサでは、光電変換画素５１の列に対して、片側にのみ、ゲート５２，５３，５６、電荷蓄積部５４，５５、ＣＣＤ電荷転送部５７が配置されている。
しかし、図６２に示す２次元ＣＣＤセンサでは、光電変換画素１５１の列に対して、両側にゲート１５２，１５６とゲート１５３，１５８、電荷蓄積部１５４と電荷蓄積部１５５、ＣＣＤ電荷転送部１５７とＣＣＤ電荷転送部１５９とがそれぞれ配置されている。なお、光電変換手段４の光電変換画素１５１自体の配列は、図１０に示す２次元ＣＣＤセンサと同一である。
【０１３８】
図６２に示す２次元ＣＣＤセンサによれば、１画素に対して、画素の両側に配置されたゲート１５２，１５３と電荷蓄積部１５４，１５５とが設けられている。したがって、開口を切り換えた場合に、ゲート１５２，１５３を切り換えることにより、異なる開口によって形成される像に対応する電荷を別々の電荷蓄積部１５４，１５５に蓄積することができる。
【０１３９】
図６２に示す光電変換手段４の動作は以下の通りである。光電変換画素１５１は、入射した光量に応じた電荷を発生する。電荷蓄積前はゲート１５２，１５３は閉められており、発生した電荷は図示しないドレインに捨てられている。ゲート１５２，１５３は、電荷蓄積中、交互に開閉する。これによって、ゲート１５２が開いている間に光電変換画素１５１で発生した電荷は、電荷蓄積部１５４に蓄積される。また、ゲート１５３が開いている間に光電変換画素１５１で発生した電荷は、電荷蓄積部１５５に蓄積される。この間ゲート１５６，１５８は閉じられている。
【０１４０】
電荷蓄積が終了するとゲート１５２，１５３を閉じ、その後ゲート１５６，１５８を開ける。これにより、電荷蓄積部１５４と電荷蓄積部１５５に蓄積された電荷は、それぞれＣＣＤ電荷転送部１５７，１５９に移動し、その後ＣＣＤの動作クロックにしたがって転送され、外部に電気信号として出力される。
図６２に示す光電変換手段４の利点は、画素の両側に電荷蓄積部を設けたことにより、図１０に示す２次元ＣＣＤセンサの構造に比較して、電荷蓄積部のサイズを大きくでき、蓄積電荷量を増大でき、出力信号のダイナミックレンジを拡大できることである。
【０１４１】
また、同じ画素サイズの場合でも、図１０に示す構造と比較して、ゲート、電荷蓄積部のサイズが大きいので、半導体プロセスが容易で、製造の歩留まりがよいことである。
また、ＣＣＤ電荷転送部５７，５９を図示しない光電変換画素列（図６２の上下にある光電変換画素列）と共用することにより、画素の開口効率を改善することができる。
【０１４２】
図６３は、光電変換手段４を２つの２次元ＣＣＤセンサを用いて構成した具体例を示す概略図である。通常、２次元ＣＣＤセンサは、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向の画素列では、画素感度のギャッブが小さい。また、２次元ＣＣＤセンサは、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向と垂直な方向の画素列では、電荷蓄積部、ゲート、ＣＣＤ転送部が存在するので、ギャップが大きい。したがって、焦点検出精度は、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向の画素列を用いた方が向上するので、この方向で像ズレ検出を行うことが望ましい。
【０１４３】
したがって、瞳分割手段３の開口を水平方向と垂直方向等の２方向に分割することが可能であって（図３９に示す瞳分割手段３等を参照）、画面の垂直方向と水平方向の２方向で像ズレ検出を行う場合、それぞれの方向に画素列を揃えた２次元ＣＣＤセンサを備えることにより、２方向の像ズレ検出が高精度で行える焦点検出装置を提供できる。
【０１４４】
図６３に示す構成は、例えば、図２０に示す実施の形態における光電変換手段４に置換される部分を示している。すなわち、図２０に示すメインミラー１３を通過した光路中に、図６３に示すハーフミラー１２８が配置され、光束が２分割される。そして、分割された光路中の結像面に２つの光電変換手段１２６，１２７が配置される。
【０１４５】
図６３において、光電変換手段１２６の画素列の方向は矢印Ｘの方向（紙面内に水平方向）であり、像ズレの検出方向が矢印Ｘの方向の場合に用いられる。同じく、光電変換手段１２７の画素列の方向Ｚの方向（紙面内に垂直方向）であり、像ズレの検出方向がＺ方向の場合に用いられる。
【０１４６】
図６４は、図６３に示す光電変換手段１２６，１２７の平面図である。図６４において、光電変換手段１２６，１２７上において、画素列１２９は矢印方向に画素のギャップが小さい構造となっている。
図６５及び図６６は、光電変換手段４として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＧＡＩＮ ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図である。
【０１４７】
通常、２次元センサの場合、全画素が同一の電荷蓄積時間に設定される。その結果、出力信号レベルが画面の一部しか最適化されず、画面のある一部が明るすぎてオーバーフローしてダイナミックレンジをオーバーしたり、他の一部は暗過ぎて出力信号の量が不足したりする。したがって、このような２次元センサを本発明に適用した場合、画面の一部でしか正確な焦点検出ができないことになる。
【０１４８】
そこで、図６５に示すように、光電変換手段４おいて２次元に配置された全画素を複数のブロック１３０（図では、９個のブロック）に分割して、それぞれのブロック１３０毎に独立にＡＧＣを実行する。図６６は、１つのブロック１３０に含まれる複数の光電変換画素１５１を示している。
本発明に上記したＡＧＣの方法を適用することにより、画面の各ブロック１３０の輝度に応じて、出力信号レベルが画面のどの部分においてもダイナミックレンジの中に収まった適切なレベルとなる。
【０１４９】
図６７は、瞳分割手段３における開口切換と光電変換手段４における電荷蓄積との動作タイミングを示すタイムチャートである。
図１１に示すタイムチャートにおいては、図１１の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形によって、瞳分割手段３の開口と光電変換手段４のゲートが制御されている。実際には、開口の動作は、図６７の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形のように、オン、オフの間の遷移期間を有する。したがって、図１１の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形で瞳分割手段３の開口の開閉動作と光電変換手段４のゲートの開閉動作の両方を制御すると、光電変換手段４で得られる電荷はクロストーク成分を多く含んでしまい、像ズレの検出精度に悪影響を及ぼす。
【０１５０】
そこで、図６７の（ｃ）、（ｄ）に示す信号波形のように、開口がほぼオン又はオフした期間に限って、オン又はオフする信号波形により光電変換手段４のゲート５２，５３，１５２，１５３を制御すれば、上記クロストーク成分を軽減することができる。
【０１５１】
（焦点検出結果の補正）
図６８と図６９は、瞳分割手段３の開口切換動作と撮影光学系の焦点調節のための駆動をオーバラップさせた場合、焦点検出結果を補正する方法を説明するための図である。
図６８は、光電変換手段４における電荷の蓄積及び蓄積された電荷の光電変換手段４から演算制御手段５への転送及び演算制御手段５における演算時間を示すタイムチャートである。すなわち、図６８の（ａ）は、一方の開口を開けて電荷蓄積を行った場合の信号波形を示し、電荷蓄積の中心時刻はＴ１である。図６８の（ｂ）は、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った場合の信号波形を示し、電荷蓄積の中心時刻はＴ２である。図６８の（ｃ）は、蓄積された電荷を光電変換手段４から演算制御手段５に転送するのに必要な時間を示す。図６８の（ｄ）は、演算制御手段５に取り込まれた信号に基づき、像ズレ検出演算を行い、最終的に焦点調節のための撮影光学系の駆動量を算出するのに必要な時間を示し、該演算は時刻Ｔ３に終了する。
【０１５２】
図６９は、撮影光学系のレンズ位置と駆動時間の関係を示す図である。すなわち、撮影光学系は前回の演算制御手段５の指示の基に合焦位置に駆動されており、時刻Ｔ１に位置Ｐ１、時刻Ｔ２に位置Ｐ２、時刻Ｔ３に位置Ｐ３に位置する。したがって、一方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１と、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ２の間に撮影光学系が移動している。撮影光学系が移動すれば、その分だけ像ズレが生じるので、像ズレ量だけ焦点検出結果を補正する必要がある。また、撮影光学系は、電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１，Ｔ２と演算が終了する時刻Ｔ３の間においても駆動されているので、その分の補正も必要である。
【０１５３】
上記した駆動量の補正は、次のように行われる。一方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１における撮影光学系の位置Ｐ１を検出する。次に、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った時刻Ｔ２における撮影光学系の位置Ｐ２を検出する。そして、次の式（９）で示すされる位置Ｐ１，Ｐ２の平均位置Ｐ４が、電荷蓄積を行った時刻の代表位置とする。
【０１５４】
Ｐ４＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２……（９）
時刻Ｔ３において、演算制御手段５において算出された駆動量をＳとすると、電荷蓄積時刻から演算終了までの移動量を補正するために、式（１０）によって補正駆動量△Ｓを算出する。
△Ｓ＝Ｓ−（Ｐ３−Ｐ４）……（１０）
上記補正駆動量△Ｓを演算制御手段５において求めることにより、正確な焦点検出を行うことができる。
【０１５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の焦点検出装置によれば、瞳分割手段が複数の開口からなり、口径食の状態に応じて最適な分割瞳を選択して焦点検出に使用するので、光軸中心以外の位置（画面周辺の位置）で焦点検出を行う場合でも、高精度で焦点検出を行うことができる。
【０１５６】
また、このような焦点検出装置を備えたカメラにおいては、光軸中心以外の位置で焦点検出を行う場合、焦点状態を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結像光学系の射出瞳位置に設けられた２つの開口と光電変換手段を示す説明図。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、結像光学系が合焦している状態を示す説明図。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも前位置に存在する前ピン状態を示す説明図。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも後位置に存在する後ピン状態を示す説明図。
【図５】本発明の焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態の構成の概略を示す説明図。
【図６】液晶シャッタを用いて瞳分割手段を構成した具体例を示す図。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタを示す説明図。
【図９】光電変換手段を２次元ＣＣＤセンサで構成した例を示す説明図。
【図１０】図９に示す２次元ＣＣＤセンサの一部拡大図。
【図１１】開口切換と電荷蓄積との動作タイミングを示す図。
【図１２】図１に示す実施の形態のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１３】図１２に示す実施の形態のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１４】図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１５】図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図１６】図１５に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図１７】本発明による焦点検出装置を電子ファインダ式銀塩カメラに適用した場合の一実施の形態の概略の構成を示す説明図。
【図１８】図１７に示す実施の形態を電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図。
【図１９】図１８に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２０】図１９に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２１】図１９に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２２】図２１に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２３】図２１に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２４】図２３に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２５】図１９に示す実施の形態をレンズ一体型の電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図。
【図２６】図２２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２７】図２７（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタに用いる液晶の他の例を示す図。
【図２８】図２８（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタに用いる液晶の他の例を示す図。
【図２９】撮影光学系のレンズ外径により、口径食が発生する例を示す説明図。
【図３０】撮影光学系のレンズ外径による口径食に起因して発生するケラレを示す説明図。
【図３１】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第一の具体例を示す図。
【図３２】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３３】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３４】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３５】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第二の具体例を示す図。
【図３６】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３７】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３８】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３９】口径食の影響を防止する瞳分割手段３の第三の具体例を示す図。
【図４０】図３９に示す瞳分割手段と組み合わせて用いられる光電変換手段の構成を示す図。
【図４１】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４２】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４３】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４４】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４５】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４６】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第四の具体例を示す図。
【図４７】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４８】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４９】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５０】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５１】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第五の具体例を示す図。
【図５２】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５３】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５４】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５５】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第六の具体例を示す図。
【図５６】図５５に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５７】図５５に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５８】瞳分割手段をＤＭＤ（ＤＥＧＩＴＡＬ ＭＩＲＲＯＲ ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場合の具体例を示す図。
【図５９】図５８に示すＤＭＤにおける微細ミラー構造を示す図。
【図６０】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例を示す図。
【図６１】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例を示す図。
【図６２】光電変換手段を２次元ＣＣＤセンサで構成した他の例を示す一部拡大図。
【図６３】光電変換手段を２つの２次元ＣＣＤセンサを用いて構成した具体例を示す概略図。
【図６４】図６３に示す光電変換手段の平面図。
【図６５】光電変換手段として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＧＡＩＮ ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。
【図６６】光電変換手段として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＧＡＩＮ ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。
【図６７】図６７は、瞳分割手段における開口切換と光電変換手段における電荷蓄積との動作タイミングを示すタイムチャート。
【図６８】光電変換手段における電荷の蓄積及び蓄積された電荷の光電変換手段から演算制御手段への転送及び演算制御手段における演算時間を示すタイムチャート。
【図６９】撮影光学系のレンズ位置と駆動時間の関係を示す図。
【符号の説明】
１ カメラボディ
２ 交換レンズ構体
３ 瞳分割手段
４ 光電変換手段
５ 演算制御手段
１０ ペンタプリズム
１１ シャッタ
１２ フィルム
１３ メインミラー
１４ サブミラー
１５ 撮像手段
１６ 記憶手段
１７ 縮小光学系
１８ 表示手段
１９ 観察光学系
２０ 撮影光学系
２１ 情報手段
２２ コンデンサレンズ
２３ 再結像レンズ
２５ ダハ面
２６，１２８ ハーフミラー
２７ 測光手段
３０ 液晶分子
３１ ガラス基板
３２ 透明電極
３３，３４ 偏光板
３５ 電源
３６ スイッチ
３７ ２色性色素分子
３８ 液晶粒
４４，４５，６７，６８，７０，７２，７４，７５，７７，７９，８１，８２，８４，８６，８８，９０，９３，９４，９６，９８，１００，１０２，１０３，１０５，１０６，１０８，１０９ 開口
５１，１５１ 光電変換画素
５２，５３，５６，１５２，１５３，１５６，１５８ ゲート
５４，５５，１５４，１５５ 電荷蓄積部
５７，１５７，１５９ 電荷転送部
６０ 結像面
６１ 光軸
６２ 撮像絞り
６３ レンズの外径
１０１，１０４，１０７ 境界線
１１０，１１１，１１２ 開口部
１２０ ミラー構造
１３０ ブロック
１２１ 基板
１２２ 軸
１２３ ミラー
１２６，１２７ 光電変換手段
１２９ 画素列[0001]
  The present invention relates to a focus detection device of a pupil time division type image shift detection method that detects an image shift by alternately switching apertures provided in the vicinity of an exit pupil position of an optical system, andEquipped with this focus detection deviceIt is about the camera.
[0002]
[Prior art]
As a conventional focus detection device, there is known a pupil time division type image shift detection type focus detection device that detects an image shift by alternately using a pair of apertures provided in the vicinity of an exit pupil position of an optical system. ing. This focus detection apparatus has the following configuration. That is, a pair of apertures set in the vicinity of the exit pupil of the photographing optical system are alternately switched and used, and subject images (hereinafter referred to as a pair of subject images) are alternately formed on the imaging plane of the photographing optical system. The pair of subject images are alternately photoelectrically converted in synchronism with the switching of the aperture by an image sensor disposed on the imaging surface of the photographing optical system. Therefore, the image sensor outputs a pair of image data corresponding to the pair of subject images. The focus state of the photographic optical system is obtained by detecting a shift between the pair of image data.
[0003]
The following means are known as means for alternately opening and closing the pair of openings. For example, a mask plate having an aperture off the optical axis center on the stop surface of the photographing optical system is rotated about the optical axis by a motor or the like. Then, charge accumulation is performed by a CCD image sensor provided on the imaging plane of the photographing optical system in synchronization with the rotation of the mask plate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional focus detection apparatus using a pupil time-division type image shift detection method has the following problems. In other words, since the positions of the pair of openings described above are determined in advance when the photoelectric conversion is performed by the image sensor, focus detection is performed at a position outside the optical axis of the object scene (for example, a position around the screen). The light flux passing through the pair of openings becomes unbalanced in terms of light quantity due to vignetting caused by the exit pupil. Accordingly, a phenomenon occurs in which the identity of a pair of formed images is lost, so that focus detection accuracy is deteriorated or focus detection becomes impossible.
[0005]
  It is an object of the present invention to reduce the influence of vignetting even when focus detection is performed at a position outside the optical axis of the object field, and to perform focus detection using a pupil time division method that can accurately perform focus detection. apparatusAnd a camera equipped with this focus detection deviceIs to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  According to a first aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion unit that is disposed on an imaging plane of a photographing optical system that forms a light beam from a subject, and that converts the subject image into an image signal, the photographing optical system, and the photoelectric conversion unit. In the optical path between or in the optical path in the imaging optical system, and having at least three openings having different positions of the center of gravity from each other,When focus detection is performed at a position outside the optical axis of the imaging optical system on the imaging plane,Of the at least three apertures, a position that is symmetric with respect to the center of a portion where the diaphragm of the photographic optical system and the outer diameter of the lens constituting the photographic optical system overlap and is asymmetric with respect to the optical axis of the photographic optical system The first aperture and the second aperture are selected, and the first and second apertures are formed in the photoelectric conversion unit by the pupil splitting unit that opens and closes the first and second apertures with respect to the luminous flux in a time-sharing manner. And a focus detection means for detecting a focus state of the photographing optical system based on an image signal based on the image of the subject.
[0007]
  According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a portion where the diaphragm of the photographing optical system and the outer diameter of the lens constituting the photographing optical system overlap each other is the photographing optical system of the imaging optical system. This is a portion through which the luminous flux vignetted due to vignetting that occurs when focus detection is performed at a position outside the optical axis.
According to a third invention, in the first and second inventions, the. The pupil dividing means repeats the opening and closing operations of the first and second openings.
[0008]
  According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the photoelectric conversion means includes a plurality of photoelectric conversion pixels, and a pair of gates and a pair of charge storage units are provided for one photoelectric conversion pixel. And the pair of gates are switched in synchronization with switching between the first opening and the second opening.
[0009]
  According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a camera according to any one of the first to fourth aspects.
In a sixth aspect based on the fifth aspect, the photometric means for measuring the luminous flux through the pupil dividing means, and the photometric operation by the photometric means when the pupil dividing means is operating are prohibited. And a control means.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Explanation of focus detection principle)
First, the principle of focus detection will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are schematic diagrams for explaining the principle of focus detection by the pupil time-division type image shift detection method.
[0011]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing two apertures 202 and 203 and photoelectric conversion means 204 provided at an exit pupil position 201 of the imaging optical system. As shown in the figure, the exit pupil position 201 is provided with a pair of openings 202 and 203 with the optical axis 205 interposed therebetween. Here, the positions of the centers of gravity of the openings 202 and 203 are different from each other, and the openings 202 and 203 are not provided at the same position. Further, the photoelectric conversion means 204 is disposed on the planned imaging plane of the imaging optical system.
[0012]
2 to 4 are cross-sectional explanatory views when the imaging optical system shown in FIG. 1 is viewed from above. In the following description, the subject is described as a point light source (not shown) on the optical axis 205 of the imaging optical system.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a state in which the imaging optical system is in focus. As shown in the drawing, each light beam from the point light source that passes through the opening 202 and the opening 203 forms an image at the same position A on the photoelectric conversion means 204.
[0013]
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a front pin state in which the focal position of the imaging optical system is present at a position before the in-focus position. As shown in FIG. 3A, the light beam from the point light source that passes through the opening 202 forms an image at a position B on the photoelectric conversion means 204. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the light beam from the point light source that passes through the opening 203 forms an image at a position C on the photoelectric conversion means 204.
[0014]
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a rear pin state in which the focal position of the imaging optical system is present behind the in-focus position. As shown in FIG. 4A, the light beam from the point light source that passes through the opening 202 forms an image at a position D on the photoelectric conversion means 204. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the light beam from the point light source passing through the opening 203 forms an image at a position E on the photoelectric conversion means 204.
[0015]
As described above, the image position on the photoelectric conversion means 204 changes according to the focus state of the imaging optical system. Accordingly, the openings 202 and 203 are set on the exit pupil position 201 of the imaging optical system, the portions other than the openings 202 and 203 provided at the exit pupil position 201 are shielded, and the openings 202 and 203 are alternately alternated in time. The positional relationship between the image signal captured by the photoelectric conversion means 204 when the opening 202 is opened and the image signal captured by the photoelectric conversion means 204 when the opening 203 is opened (image displacement direction and displacement amount). ) Is detected, it is possible to detect the focus state and focus shift amount (hereinafter referred to as defocus amount) of the imaging optical system.
[0016]
(Embodiment)
<Configuration of the embodiment>
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the focus detection apparatus of the present invention is applied to a single-lens reflex camera. As shown in FIG. 5, the single-lens reflex camera is composed of a camera body 1 and an interchangeable lens structure 2.
[0017]
As shown in the figure, the interchangeable lens structure 2 provides information regarding the photographing optical system 20, the pupil dividing unit 3 disposed near the exit pupil position of the photographing optical system 20, and information regarding the photographing optical system 20 and the pupil dividing unit 3. And information means 21 for outputting. In the embodiment shown in FIG. 5, the pupil dividing means 3 is arranged in the optical path of the photographing optical system 20.
Further, as shown in the figure, the camera body 1 includes a pentaprism 10, a shutter 11, a film 12, a main mirror 13 that divides a light beam from the photographing optical system 20 into the pentaprism 10 and the shutter 11, and a main mirror 13. Of the sub-mirror 14 that deflects the light beam that has passed through the camera body 1 further to the bottom of the camera body 1, the photoelectric conversion means 4 that receives the light beam deflected by the sub-mirror 14, the pupil dividing means 3, and the photoelectric conversion means 4. Controls the operation, receives a signal from the photoelectric conversion means 4, calculates an image shift amount based on the signal, and based on the calculated image shift amount and information from the information means 21, Computation control means 5 for detecting a defocus amount (defocus amount).
[0018]
In the above configuration, the pupil dividing unit 3 has a configuration in which a pair of apertures arranged in the optical path near the exit pupil of the photographing optical system 20 are alternately shielded by time division under the control of the arithmetic control unit 5. Moreover, the photoelectric conversion means 4 is arrange | positioned in the vicinity of the surface optically conjugate with the surface where the film 12 is arrange | positioned.
The observation of the subject image is possible by the light beam passing through the pentaprism 10. The camera body 1 and the interchangeable lens structure 2 can be attached / detached.
[0019]
The pupil dividing unit 3 and the information unit 21 communicate with the calculation control unit 5 via the mounting unit (mount unit) when the camera body 1 and the interchangeable lens structure 2 are mounted.
The information means 21 generates the following information regarding the photographing optical system 20.
Focal length
Aberration information (spherical aberration, curvature of field information, etc.)
Information on the vignetting of the photographic beam (information on the outer shape / position of each lens, the outer shape / position of the aperture and hood, etc.)
The information means 21 generates the following information regarding the pupil dividing means 3.
Aperture shape, position in the optical axis direction, position in the exit pupil plane
Opening / closing state of opening
[0020]
<Operation of the embodiment>
The pupil dividing means 3 is in the fully open state before being activated by an operating member (not shown) (camera main switch or the like). Therefore, the photographer can observe the subject through the pentaprism 10.
[0021]
Next, when the calculation control means 5 is activated by an operation member (not shown), the calculation control means 5 shields light other than the opening of the pupil division means 3 and opens and closes the pair of openings alternately in a time division manner. The photoelectric conversion means 4 outputs an image signal when one opening is opened and an image signal when the other opening is opened in synchronization with opening and closing of the pair of openings alternately in a time division manner. .
[0022]
The arithmetic control means 5 performs an image shift detection calculation based on a well-known correlation operation on the two image signals, and calculates an image shift amount that is a relative positional shift between the two image signals.
Further, the arithmetic control unit 5 converts the image shift amount into a defocus amount in the optical axis direction in accordance with information on the shape of the opening, the optical axis direction, the position in the exit pupil plane, and the like from the information unit 21. . Further, the arithmetic control unit 5 corrects the defocus amount in accordance with the information regarding the aberration of the photographing optical system from the information unit 21, and calculates the final defocus amount.
[0023]
That is, the arithmetic control means 5 has the role of the focus detection means described in claims 1 and 2.
Depending on the defocus amount finally calculated by the arithmetic control means 5, the photographing optical system 20 is driven in the direction of the optical axis by an actuator (not shown) (built in the camera body 1 or the interchangeable lens structure 2) to automatically adjust the focus. Alternatively, the defocus state may be displayed by display means (not shown).
In the embodiment described above, the calculation control means 5 may be built in the interchangeable lens structure 2.
[0024]
<Configuration of pupil division means 3>
FIG. 6 is a diagram showing a specific example in which the pupil dividing means 3 is configured using a liquid crystal shutter. FIG. 6 is a view of the pupil dividing means 3 viewed from the optical axis direction. As shown in the figure, concentric regions 41, 42, 43 centered on the optical axis and a pair of openings 44, 45 are constituted by a liquid crystal shutter. Each area | region 41,42,43 and opening 44,45 are the structures which can apply a voltage independently.
[0025]
The concentric regions 41, 42, and 43 are obtained by configuring the photographing aperture with a liquid crystal shutter. Therefore, in this example, the pupil dividing means 3 and the photographing aperture are also used. According to this configuration, the number of parts can be reduced.
[0026]
<Operation of pupil division means 3>
FIGS. 7A and 7B are views showing the operation of the pupil dividing means 3. As shown in the figure, by applying a voltage to the region other than the opening 44 or the opening 45, as shown in FIGS. 7A and 7B, the region other than the opening 44 or the opening 45 is set in a light-shielding state. Only 44 or the opening 45 can be made transparent.
In the case of functioning as a photographing diaphragm, a voltage may be applied to a region outside a desired diaphragm outer diameter.
In the above configuration, since the pupil dividing means 3 is in a transparent state when no power is supplied, observation with a viewfinder is possible even when the power is off, and there is an advantage when used as a single-lens reflex camera.
[0027]
<Configuration of liquid crystal shutter>
FIGS. 8A and 8B are views showing a liquid crystal shutter constituting the pupil dividing means 3. 8A and 8B are liquid crystal shutters using TN (TWISTED NEMATIC) liquid crystal as the liquid crystal.
As shown, the TN liquid crystal has the following configuration. That is, the substrate sandwiching the liquid crystal molecules 30 includes a glass substrate 31, a polarizing plate 33 or 34 provided on the outer surface of the glass substrate 31, and a transparent electrode 32 provided on the inner surface of the glass substrate 31. Here, the polarizing plates 33 and 34 are provided in an arrangement in which the polarization directions are orthogonal to each other. The liquid crystal shutter is provided with a power source 35 and a switch 36. The power source 35 applies a voltage between the transparent electrodes 32.
[0028]
<Operation of liquid crystal shutter>
As shown in FIG. 8A, when the switch 36 is turned off and no voltage is applied between the transparent electrodes 32, the following operation is performed. That is, the liquid crystal molecules 30 are aligned in the parallel direction with respect to the transparent electrode 32, and the incident light is rotated 90 degrees in the polarization direction in the layer of the liquid crystal molecules 30. Therefore, the incident light passes through the exit-side polarizing plate 34 as it is.
[0029]
As shown in FIG. 8B, when the switch 36 is turned on and a voltage is applied between the transparent electrodes 32, the following operation is performed. That is, the liquid crystal molecules 30 are aligned in a direction perpendicular to the transparent electrode 32, and incident light does not rotate in the polarization direction in the liquid crystal molecule 30 layer. Therefore, the incident light is blocked by the polarizing plate 34 on the output side and cannot pass through.
[0030]
In the case of a TN liquid crystal, the characteristics of the polarizing plates 33 and 34 can be configured to transmit incident light when the switch 36 is turned off and to block incident light when the switch 36 is turned on.
[0031]
<Configuration of photoelectric conversion means 4>
FIG. 9 is an explanatory view showing an example in which the photoelectric conversion means 4 is constituted by a two-dimensional CCD sensor. As shown in the figure, the photoelectric conversion means 4 has a configuration in which photoelectric conversion pixels 51 are two-dimensionally arranged. By disposing a two-dimensional CCD sensor as the photoelectric conversion means 4, it becomes possible to two-dimensionally detect the focus state of the photographing optical system 20.
[0032]
Further, as shown in FIG. 9, by arbitrarily selecting photoelectric conversion pixels 51 used for focus detection calculation described later as areas 46, 47, and 48, the areas 46, 47, and 48 are displayed on the photographing screen. It becomes possible to detect the focus state at the corresponding position.
FIG. 10 is a partially enlarged view of the two-dimensional CCD sensor shown in FIG. As shown in the drawing, the CCD sensor includes a photoelectric conversion pixel 51, a pair of gates 52 and 53, a pair of charge storage units 54 and 55, a gate 56, and a CCD charge transfer unit 57.
[0033]
Since the conventional CCD sensor has only one charge accumulating unit for one photoelectric conversion pixel, when the aperture of the pupil dividing means 3 is switched, the previous accumulated charge is used each time to capture the next image. It is necessary to output to the outside as an electrical signal.
According to the CCD sensor shown in FIG. 10, a pair of gates 52 and 53 and a pair of charge storage units 54 and 55 are provided for one photoelectric conversion pixel 51. Therefore, when the aperture is switched, the charges corresponding to the image of the subject formed by the different apertures can be stored in the separate charge storage portions 54 and 55 by simply switching the gates 52 and 53.
[0034]
Then, it is only necessary to transfer the charge and output it externally after the accumulation is completed, so that it is possible to cope even when the aperture is switched at high speed.
Further, by using a two-dimensional CCD sensor, it is possible to detect a focus at an arbitrary position in the photographing screen.
[0035]
<Operation of photoelectric conversion means 4>
In FIG. 10, the photoelectric conversion pixel 51 generates an electric charge according to the amount of incident light. The gates 52 and 53 are closed before charge accumulation, and the generated charges are discarded to a drain (not shown). The gates 52 and 53 open and close alternately during charge accumulation. Therefore, charges generated in the photoelectric conversion pixel 51 while the gate 52 is open are stored in the charge storage unit 54, and charges generated in the photoelectric conversion pixel 51 while the gate 53 is open are stored in the charge storage unit 55. Is done. During this time, the gate 56 is closed.
[0036]
When the charge accumulation is completed, the gates 52 and 53 are closed, and then the gate 56 is opened, whereby the charges accumulated in the charge accumulation unit 54 and the charge accumulation unit 55 move to the CCD charge transfer unit 57. Thereafter, the charges transferred to the CCD charge transfer unit 57 are transferred according to the operation clock of the CCD and output to the outside as an electric signal.
[0037]
<Synchronized operation of aperture switching and charge accumulation>
FIG. 11 is a diagram illustrating operation timings of opening switching and charge accumulation. FIG. 11C shows a period during which the opening 44 shown in FIG. 6 performs an opening / closing operation. Therefore, charges are accumulated in the charge accumulation unit 54 shown in FIG. 10 over this period.
FIG. 11D shows a period in which the opening 45 shown in FIG. 6 performs an opening / closing operation. Therefore, charges are accumulated in the charge accumulation unit 55 shown in FIG. 10 over this period.
FIG. 11A is a diagram showing details of FIG. 11C. As shown in FIG. 11A, the opening 44 shown in FIG. 6 is repeatedly opened and closed during the on period and closed during the off period. This signal is applied to the gate 52.
[0038]
FIG. 11B is a diagram showing details of FIG. 11D. As shown in FIG. 11B, the opening 45 shown in FIG. 6 is repeatedly opened and closed during the on period and closed during the off period. This signal is applied to the gate 53.
[0039]
FIG. 11E is a diagram illustrating a charge transfer period after the charge accumulation of the charge accumulation units 54 and 55 is completed.
The signal waveform shown in (a) of FIG. 11 and the signal waveform shown in (b) of FIG. 11 are in an opposite phase relationship, and are repeatedly turned on / off. That is, the signal waveform shown in FIG. 11A is applied from the arithmetic control means 5 to the opening 44 shown in FIG. 6 and to the gate 52 shown in FIG.
[0040]
The signal waveform shown in (b) of FIG. 11 is applied from the arithmetic control means 5 to the opening 45 shown in FIG. 6 and to the gate 53 shown in FIG.
Accordingly, the opening 44 and the opening 45 are alternately opened and closed alternately, and the charge photoelectrically converted during the period in which the opening 44 is open is accumulated in the charge storage unit 54 and is photoelectrically converted during the period in which the opening 45 is open. The charge is accumulated in the charge accumulation unit 55.
[0041]
In FIG. 6, regions 41, 42, and 43 other than the openings 44 and 45 are applied with an on signal during the operation period of the openings 44 and 45, and are applied with an off signal during other periods. In this way, the pupil dividing means 3 is fully open except during the operation period of the openings 44 and 45. Therefore, it is possible to observe the image of the subject with the viewfinder, which is advantageous when used as a single-lens reflex camera.
[0042]
It is also conceivable to store charges by switching the opening 44 and the opening 45 only once. However, in this case, there is a possibility that the difference between the charge accumulation amounts due to the two openings becomes large. In other words, regarding the calculation of the amount of image shift due to the movement of the subject in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis direction generated during charge accumulation by the two openings, or the movement of the subject image on the image plane due to camera shake, There is a possibility that the amount of error cannot be ignored.
As in the embodiment of the present invention, by alternately repeating the switching of the opening and the charge accumulation, there is an advantage that the deviation of the charge accumulation amount can be reduced.
[0043]
<Calculation processing of calculation control means 5>
The electric signal output from the photoelectric conversion means 4 is AD-converted into digital data by the arithmetic control means 5, and the amount of image shift is calculated based on the obtained digital data. Basically, the data Ai (i = 1 to n) corresponding to the subject image formed by the opening 44 and the data Bi (i = 1 to n) corresponding to the subject image formed by the opening 45 are relatively compared. Correlation calculation is performed while shifting, and an image shift amount between two images is calculated from a relative shift amount having a high degree of correlation.
[0044]
Since the relative shift amount can actually take only an integer value, a value equal to or less than the integer value of the image shift amount is obtained by interpolation.
As a correlation calculation method, there are a first method for calculating the sum of absolute values of differences between data and a second method for calculating the sum of multiplications between data.
The first method is advantageous in that the smaller the total amount is, the higher the degree of correlation is, and the calculation time can be shortened, and there is a demerit that an error is large when there is crosstalk or offset between data.
[0045]
The second method indicates that the larger the total amount is, the higher the degree of correlation is, and there is a demerit that calculation time is required, but there is an advantage that an error is small even when there is an offset between data.
Switching the aperture actually requires a transition time. Therefore, the obtained data often has a crosstalk component with each other. The ratio of the crosstalk component of the data can be corrected by arithmetic processing by determining it beforehand by experiment or by measuring it individually during assembly. Next, a correction method will be described.
[0046]
Data Ai = αi + bi (1)
Data Bi = βi + ai (2)
However,
αi is the effective component included in the data Ai
bi is a crosstalk component included in data Ai
βi is the effective component included in data Bi
ai is a crosstalk component included in the data Bi.
[0047]
Assuming that the crosstalk ratio K = (ratio of ai to αi) = (ratio of bi to βi), the data of only the effective component not including the crosstalk component can be obtained by correcting the data based on the following equation. .
Data A′i = Ai−K × Bi = αi−K × ai (3)
Data B′i = Bi−K × Ai = βi−K × bi (4)
If the correlation calculation is performed while the corrected data A′i and B′i are relatively shifted, the image shift amount L between the two images from which the influence of the crosstalk has been removed can be calculated.
[0048]
The crosstalk ratio K changes in relation to the characteristics of the pupil dividing unit 3 (frequency characteristics and temperature characteristics of aperture switching), the characteristics (frequency characteristics, temperature characteristics, etc.) of the photoelectric conversion unit 4 and the focus detection position. Characteristic information of the pupil dividing means 3 obtained from the information means 21 by the arithmetic control means 5 and characteristics and operating environment parameters (temperature, drive frequency, accumulation time, etc.) of the photoelectric conversion means 4 stored in advance by the arithmetic control means 5 and The crosstalk ratio K is calculated based on the focus detection condition (focus detection position or the like).
[0049]
Further, when the focus detection position is not on the optical axis, the light flux reaching the focus detection position becomes asymmetric. Therefore, the crosstalk ratio K is also different from the data A′i and B′i. , K2 is set.
Data A′i = Ai−K1 × Bi = αi−K1 × ai (5)
Data B′i = Bi−K2 × Ai = βi−K2 × bi (6)
When a two-dimensional CCD sensor is used as the photoelectric conversion means 4, the data used for the calculation is, for example, data in the areas 46, 47, and 48 in FIG.
[0050]
Next, the image shift amount L (x, y) is converted into a focus shift amount in the optical axis direction = defocus amount D (x, y). Here, x and y are parameters for designating the focus detection position in two dimensions. Here, the conversion coefficient is S (x, y).
[0051]
D (x, y) = S (x, y) × L (x, y) (7)
The conversion coefficient S (x, y) is a characteristic of the pupil dividing means 3 (aperture shape, aperture position in the pupil plane, position in the optical axis direction) and characteristics of the photographing optical system 20 (external shape / position of each lens, aperture, etc. It changes in relation to the outer shape / position of the hood) and the focus detection position. Therefore, the conversion coefficient S (x, y) is obtained from the characteristic information of the pupil dividing means 3 obtained from the information means 21, the characteristic information of the photographing optical system 20, and the focus detection position information set by the arithmetic control means 5 or the photographer. Is calculated by the calculation control means 5 based on the above.
[0052]
The correction amount C (x, y) is added to the defocus amount D (x, y) calculated by the equation (7) to calculate the correction defocus amount D ′ (x, y).
D '(x, y) = D (x, y) + C (x, y) (8)
The correction amount C (x, y) is a characteristic of the pupil dividing means 3 (aperture shape, aperture position in the pupil plane, position in the optical axis direction) and characteristics of the photographing optical system 20 (external shape / position of each lens, aperture) And the shape and position of the hood, aberration, etc.) and the focus detection position. Therefore,
The correction amount C (x, y) is based on the characteristic information of the pupil dividing means 3 obtained from the information means 21, the characteristic information of the photographing optical system 20, and the focus detection position information set by the arithmetic control means 5 or the photographer. The calculation is performed by the calculation control means 5.
[0053]
When focus detection is performed at one designated position, focus adjustment drive of the imaging optical system 20 is performed based on the corrected defocus amount D ′ (x, y) obtained by Expression (8), The focus adjustment status is displayed.
When focus detection is performed at a plurality of positions, based on a plurality of correction defocus amounts D ′ (x, y) corresponding to the plurality of locations, a correction defocus amount that indicates the closest distance among them is selected, The final defocus amount is calculated by calculating the average defocus amount of the defocus amounts. Then, based on the final defocus amount, the focus adjustment drive of the photographing optical system 20 is performed, or the focus adjustment state is displayed.
[0054]
(Variation of the embodiment)
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 5 (one embodiment when the focus detection apparatus according to the present invention is applied to a single-lens reflex camera). The difference between the embodiment shown in FIG. 5 and the embodiment shown in FIG. 12 is that the pupil dividing means 3 is not built in the interchangeable lens structure 2 but is built in the camera body 1. . The pupil dividing means 3 is arranged in the optical path between the photographing optical system 20 and the main mirror 13.
[0055]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 12 is that the position of the pupil dividing means 3 is constant without depending on the type of the interchangeable lens structure 2, and the focus detection accuracy is stable. Further, since the pupil dividing means 3 is not built in the interchangeable lens structure 2, the cost of the interchangeable lens can be reduced.
In addition, since the pupil dividing means 3 is not built in the interchangeable lens structure 2, focus detection is possible even with a conventional interchangeable lens.
[0056]
In addition, since the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are built in the camera body 1, the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are fixed, so the pupil dividing means 3 is built in the interchangeable lens structure 2. The complexity of the control operation can be eliminated as compared with the case where the pupil division means 3 is optimized.
Specifically, when the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is difficult to match a large number of pupil dividing means 3 and arithmetic control means 5 having different characteristics. However, the provision of the pupil dividing means 3 in the camera body 1 has an advantage that adjustment at the time of assembly and the like is facilitated because only matching between one pupil dividing means and the arithmetic control means 5 has to be considered. When the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is necessary to store information related to the pupil dividing means 3 in the information means 21. However, providing the pupil dividing means 3 in the camera body 1 eliminates the need for the information means 21 to store information relating to the pupil dividing means 3.
[0057]
In the embodiment shown in FIG. 12, a photometric means 27 is disposed in the vicinity of the eyepiece surface of the pentaprism 10, and the luminance of the subject is measured through the photographing optical system 20. However, even if the photometry unit 27 performs photometry during the operation of the pupil division unit 3 (during the on period shown in (c) and (d) of FIG. 11), the pupil division unit 3 limits the luminous flux. Therefore, accurate metering is not possible. Therefore, when the pupil dividing unit 3 is operating, the arithmetic control unit 5 prohibits the photometric operation by the photometric unit 27.
[0058]
When the light metering means 27 unavoidably performs photometry during the operation of the pupil splitting means 3 (during the ON period of (c) and (d) in FIG. 11), the measured luminance is the amount of light limited by the pupil splitting means 3. Correct by minutes. For example, the photometric means 27 corrects based on the area ratio or the like when the opening 44 or 45 shown in FIG. 6 is in the transmissive state and when all the regions 41 to 45 are in the transmissive state.
[0059]
The photometric correction amount includes the characteristics of the pupil dividing means 3 (aperture shape, aperture position in the pupil plane, position in the optical axis direction) and the characteristics of the photographing optical system 20 (external shape / position of each lens, external shape / diaphragm of the aperture or hood) Position, aberration, etc.) and the configuration and arrangement of the photometric means 27 or the configuration of the finder optical system. Therefore, the photometric means 27 calculates based on the characteristic information of the pupil dividing means 3 obtained from the information means 21, the characteristic information of the photographing optical system 20, and the information relating to the photometric system possessed by the photometric means 27 itself.
[0060]
In particular, when a later-described polymer dispersed liquid crystal is used as the pupil dividing means 3, it cannot be completely shielded even in a light-shielded state, and a scattered light component exists. Therefore, it is necessary to ensure sufficient matching with the characteristics of the pupil dividing means 3 (such as luminance at the time of light shielding).
In such a case, if the pupil dividing means 3 and the photometric means 27 are incorporated on the camera body 1 side, the data relating to the photometric correction is adjusted individually for each camera body 1 at the time of assembling. It is also possible to deal with individual variations in characteristics.
[0061]
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. The difference between the embodiment shown in FIG. 12 and the embodiment shown in FIG. 13 is that the pupil dividing means 3 also functions as the main mirror. A translucent film is formed on the surface of the pupil dividing means 3 so that a part of the incident light beam is reflected to the pentaprism 10.
[0062]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 13 is that the pupil dividing means 3 also functions as the main mirror, thereby reducing the number of parts and reducing the cost.
In addition, space efficiency is high compared to the case where the pupil dividing means 3 is separately arranged, and the camera body 1 can be downsized.
The main mirror 13 and the pupil dividing means 3 may be used as a configuration in which the main mirror 13 is provided and the pupil dividing means 3 made of liquid crystal is arranged on the back side (shutter 11 side).
[0063]
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 12 is that the pupil dividing means 3 also functions as a submirror. A translucent film is formed on the rear surface of the pupil dividing means 3 so that only the light beam that has passed through the pupil dividing means 3 is reflected in the direction of the photoelectric conversion means 4.
[0064]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 14 is that the pupil dividing means 3 also serves as a sub-mirror function, thereby reducing the number of parts and reducing the cost.
Further, the space efficiency is high and the size of the camera body 1 can be reduced as compared with the case where the pupil dividing means 3 and the sub mirror are separately arranged.
In addition, as a configuration in which the pupil dividing unit 3 and the sub mirror are used together, a sub mirror may be provided and the pupil dividing unit 3 made of liquid crystal may be provided on the front surface of the sub mirror.
[0065]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 12 is that the pupil dividing means 3 is not in the optical path to the primary image plane (the surface of the film 12), but the relay optical system (condenser lens 22, pupil dividing means 3, reconnection). This is a point arranged in the optical path of the re-imaging optical system (consisting of the image lens 23 and the like).
[0066]
In FIG. 15, the condenser lens 22 is disposed in the optical path folded by the sub mirror 14. The pupil dividing means 3 is disposed on the front surface or the rear surface of the re-imaging lens 23. Further, the photoelectric conversion means 4 is disposed in the vicinity of the secondary image plane by the re-imaging lens 23.
The advantage of the embodiment shown in FIG. 15 is that the pupil division means 3 is not present in the photographing optical path or the observation optical path, so that it is possible to prevent the light amount and image quality from being lowered.
[0067]
Further, since the pupil dividing means 3 is arranged in the re-imaging optical system having a narrow optical path, the pupil dividing means 3 can be downsized as compared with the case where it is arranged in the photographing optical path.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 15 is that the relay optical system is arranged not in the optical path passing through the main mirror 13 and the sub mirror 14 but in the observation optical system reflected by the main mirror 13. .
[0068]
In FIG. 16, the lower surface 24 of the pentaprism 10 has a condenser lens function. The roof surface 25 of the pentaprism 10 is translucent, and the re-imaging lens 23 is provided in the optical path that has passed through the roof surface 25. The pupil dividing means 3 is arranged on the front surface or the rear surface of the re-imaging lens 23 (arranged on the front surface in the example of FIG. 16), and the photoelectric conversion means 4 is arranged near the secondary image surface by the re-imaging lens 23. Has been.
[0069]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 16 is that the pupil division means 3 is not present in the photographing optical path, so that it is possible to prevent a reduction in photographing light quantity and image quality.
Further, since the pupil dividing means 3 is arranged in the re-imaging optical system having a narrow optical path, the pupil dividing means 3 can be downsized.
[0070]
Further, since the re-imaging optical system is arranged in the observation optical system, the main mirror 13 may be a simple reflection mirror, and a sub mirror is not necessary.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the focus detection apparatus according to the present invention is applied to an electronic finder type silver salt camera.
As shown in FIG. 17, this electronic viewfinder type silver salt camera is composed of a camera body 1 and an interchangeable lens structure 2.
[0071]
As shown in the figure, the interchangeable lens structure 2 provides information regarding the photographing optical system 20, the pupil dividing unit 3 disposed near the exit pupil position of the photographing optical system 20, and information regarding the photographing optical system 20 and the pupil dividing unit 3. And information means 21 for outputting. In the embodiment shown in FIG. 17, the pupil dividing means 3 is arranged in the optical path of the photographing optical system 20. Further, as shown in the figure, the camera body 1 is a mirror that polarizes the light beam from the shutter 11, the film 12, and the photographing optical system 20, and a main mirror 13 that retracts from the photographing optical path during photographing, and the main mirror 13 A photoelectric conversion means 4 comprising a reduction optical system 17 for reducing the image of the light beam that has passed through, a two-dimensional CCD sensor disposed on the image plane of the reduction optical system 17, the pupil dividing means 3 and the photoelectric conversion means. 4, receives a signal from the photoelectric conversion means 4, calculates an image shift amount based on the signal, and based on the calculated image shift amount and information from the information means 21, a photographing optical system A calculation means 5 for detecting the amount of defocus of 20; a display means 18 constituted by a liquid crystal or the like for displaying the signal of the photoelectric conversion means 4 taken into the calculation control means 5 as an image; And a a provided an observation optical system 19. In order to observe the display screen of the Display device 18.
[0072]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 17 is that since the photoelectric conversion means 4 receives the image of the reduction optical system 17, an area sensor having a small area is used as the photoelectric conversion means 4 compared to the image sensor used in the electronic camera. It can be used.
Further, the output signal of the photoelectric conversion means 4 can be used not only for focus detection but also as an image signal for display on the display means 18.
[0073]
Further, since the electronic viewfinder is adopted as compared with the optical viewfinder shown in FIG. 5, the camera body 1 can be downsized.
Further, the main mirror 13 may be a simple reflection mirror, and a sub mirror is unnecessary.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the embodiment shown in FIG. 17 is applied to an electronic camera. The difference from the embodiment shown in FIG. 17 is that an imaging means 15 and a storage means 16 for storing an image signal output from the imaging means 15 are provided instead of the shutter 11 and the film 12. .
[0074]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 18 is that since the photoelectric conversion means 4 receives the image of the reduction optical system 17, an area sensor having a smaller area than that of the imaging means 15 can be used.
Further, the main mirror 13 can be used as a shutter for the image pickup means 15. In addition, the output signal of the photoelectric conversion means 4 for focus detection can be used as an image signal for display.
[0075]
Further, since the image pickup means 15 is not used for image display, it is not necessary to always drive the image pickup means 15 having a larger number of pixels compared to the photoelectric conversion means 4, and the power consumption can be reduced.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG.
[0076]
The difference from the embodiment shown in FIG. 18 is that the signal of the imaging means 15 taken into the storage means 16 is displayed as an image by the display means 18 and observed by the observation optical system 19. Further, the main mirror 13 is a half mirror, and it is not necessary to escape from the optical path during shooting.
The advantage of the embodiment shown in FIG. 19 is that a high-quality screen can be observed because the observation optical system 19 observes the signal of the imaging means 15 as a display screen.
[0077]
Further, since a mechanism for retracting the main mirror 13 is not required, the camera mechanism can be simplified.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 19 is that the pupil dividing means 3 is built in the camera body 1 instead of the interchangeable lens structure 2. That is, the embodiment shown in FIG. 20 is an electronic camera version of the embodiment shown in FIG.
[0078]
As shown in the figure, the pupil dividing means 3 is disposed in the optical path between the photographing optical system 20 and the main mirror 13 in the camera body 1. Further, the main mirror 13 is constituted by a half mirror, the imaging means 15 is disposed in the optical path deflected by the main mirror 13, and the photoelectric conversion means 4 receives the light beam that has passed through the main mirror 13.
[0079]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 20 is that the position of the pupil dividing means 3 is constant regardless of the interchangeable lens, and the focus detection accuracy is stable.
Moreover, since it is not necessary to incorporate the pupil dividing means 3 for each interchangeable lens structure 2, the cost of the interchangeable lens can be reduced.
Further, since the pupil dividing means 3 is not built in the interchangeable lens structure 2, focus detection is possible even with a conventional interchangeable lens.
[0080]
In addition, since the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are built in the camera body 1, the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are fixed, so the pupil dividing means 3 is built in the interchangeable lens structure 2. The complexity of the control operation can be eliminated as compared with the case where the pupil division means 3 is optimized.
Specifically, when the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is difficult to match a large number of pupil dividing means 3 and arithmetic control means 5 having different characteristics. However, the provision of the pupil dividing means 3 in the camera body 1 has an advantage that adjustment at the time of assembly and the like is facilitated because only matching between one pupil dividing means and the arithmetic control means 5 has to be considered. When the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is necessary to store information related to the pupil dividing means 3 in the information means 21. However, providing the pupil dividing means 3 in the camera body 1 eliminates the need for the information means 21 to store information relating to the pupil dividing means 3.
[0081]
Further, if the main mirror 13 is retracted as a normal mirror, the main mirror 13 can also be used as a shutter of the imaging means 15.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. As shown in the figure, the difference from the embodiment shown in FIG. 19 is that the pupil dividing means 3 is built in the camera body 1 instead of the interchangeable lens structure 2.
[0082]
In FIG. 21, the signal of the imaging means 15 is taken into the storage means 16 and the signal is displayed as an image on the display means 18. This image is observed by the observation optical system 19. Further, the main mirror 13 is a half mirror, and it is not necessary to escape from the optical path during shooting.
The advantage of the embodiment shown in FIG. 21 is that the position of the pupil dividing means 3 is constant regardless of the interchangeable lens structure 2, and the focus detection accuracy is stable.
[0083]
Further, since it is not necessary for the interchangeable lens structure 2 to incorporate the pupil dividing means 3, the cost of the interchangeable lens structure 2 can be reduced.
Further, since the pupil dividing means 3 is not built in the interchangeable lens structure 2, focus detection is possible even with a conventional interchangeable lens.
In addition, since the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are built in the camera body 1, the pupil dividing means 3 and the calculation control means 5 are fixed, so the pupil dividing means 3 is built in the interchangeable lens structure 2. The complexity of the control operation can be eliminated as compared with the case where the pupil division means 3 is optimized.
[0084]
Specifically, when the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is difficult to match a large number of pupil dividing means 3 and arithmetic control means 5 having different characteristics. However, the provision of the pupil dividing means 3 in the camera body 1 has an advantage that adjustment at the time of assembly and the like is facilitated because only matching between one pupil dividing means and the arithmetic control means 5 has to be considered. When the pupil dividing means 3 is provided in the interchangeable lens structure 2, it is necessary to store information related to the pupil dividing means 3 in the information means 21. However, providing the pupil dividing means 3 in the camera body 1 eliminates the need for the information means 21 to store information relating to the pupil dividing means 3.
[0085]
In addition, since the signal output from the image pickup means 15 is displayed on the screen, high quality observation is possible.
Further, since a mechanism for retracting the main mirror 13 is not required, the camera mechanism can be simplified.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 21 is that the pupil dividing means 3 also functions as a main mirror.
[0086]
As shown in the figure, the pupil dividing means 3 includes a liquid crystal 3a having a plurality of openings in the vicinity of a position where a light beam from the photographing optical system is irradiated. In addition, a total transmission mirror 3b and a half mirror 3c are provided on the back surface of the pupil dividing means 3. The position where the half mirror 3c is provided corresponds to the position where the liquid crystal 3a is provided.
Since it has said structure, the light from the opening selectively controlled by the pupil division means 3 reaches | attains the photoelectric conversion means 4. FIG.
[0087]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 22 is that the pupil dividing means 3 also serves as the main mirror function, thereby reducing the number of parts and reducing the cost.
In addition, space efficiency is high compared to the case where the pupil dividing means 3 is separately arranged, and the camera body 1 can be downsized.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 21 is that the pupil dividing means 3 is not in the optical path to the surface of the imaging means 15 but in the optical path of the re-imaging optical system by the relay optical system deflected by the main mirror 13. It is a point that is arranged. Here, the re-imaging optical system is an optical system including the re-imaging lens 23 and the condenser lens 22. The main mirror 13 is a half mirror.
[0088]
In FIG. 23, the condenser lens 22 is disposed in the vicinity of the primary image plane in the optical path deflected by the main mirror 13. The pupil dividing means 3 is disposed on the front surface or the rear surface of the re-imaging lens 23. Further, the photoelectric conversion means 4 is disposed in the vicinity of the secondary image plane by the re-imaging lens 23.
The advantage of the embodiment shown in FIG. 23 is that the pupil division means 3 does not exist in the photographing optical path, so that it is possible to prevent the light amount and the image quality from being lowered.
[0089]
Further, since the pupil dividing unit 3 is disposed in the re-imaging optical system, the pupil dividing unit 3 can be downsized.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 23 is that the pupil dividing means 3, the photoelectric conversion means 4, and the calculation control means 5 are all built in the interchangeable lens structure 2. Moreover, the arithmetic control means 5 has the function of an information means (21).
[0090]
According to the embodiment shown in FIG. 24, the half mirror 26 is arranged in the middle of the photographing optical system 20, and a part of the photographing light beam is deflected. As shown in the figure, the pupil dividing means 3, the reduction optical system 17, and the photoelectric conversion means 4 are arranged in the optical path deflected by the half mirror 26. The photoelectric conversion means 4 is disposed on the image plane of the reduction optical system 17.
[0091]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 24 is that the configuration used for focus detection (pupil division means 3, photoelectric conversion means 4, and calculation control means 5) is all built in the interchangeable lens assembly 2, so that the normal camera body It is possible to detect the focus even when it is attached to the camera.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the embodiment shown in FIG. 19 is applied to a lens-integrated electronic camera. The difference from the embodiment shown in FIG. 19 is that the photoelectric conversion means 4 for focus detection and the image pickup means (15) are combined.
[0092]
The operation of the photoelectric conversion means 4 is controlled by the arithmetic control means 5, and the output signal is sent to the arithmetic control means 5 and the storage means 16.
The advantage of the embodiment shown in FIG. 25 is that the cost of the system can be reduced by combining the photoelectric conversion means 4 for focus detection and the imaging means.
Further, by integrating the camera body and the lens, the photographing optical system can be specified, the configuration and operation of the pupil dividing unit 3 can be optimized, and more accurate focus detection can be performed.
[0093]
FIG. 26 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG.
The difference from the embodiment shown in FIG. 22 is that the photoelectric conversion means 4 and the image pickup means (15) are combined. The pupil dividing means 3 has a liquid crystal on its surface and reflects an image of an aperture that can be switched alternately to the photoelectric conversion means 4.
[0094]
The advantage of the embodiment shown in FIG. 26 is that the cost of the system can be reduced by combining the photoelectric conversion means 4 for focus detection and the imaging means.
Further, by arranging the photoelectric conversion means 4 in the optical path deflected by the pupil dividing means 3 and also using the imaging means, the size of the camera body 1 in the optical axis direction can be reduced, and the camera body can be downsized. It becomes.
[0095]
(Other examples of liquid crystal shutters)
FIGS. 27A and 27B are diagrams showing other examples of liquid crystal used for the liquid crystal shutters constituting the pupil dividing means 3. The liquid crystal shutter shown in FIGS. 8A and 8B uses TN (TWISTED NEMATIC) liquid crystal as the liquid crystal. However, FIGS. 27A and 27B show an example in which the pupil dividing means 3 is configured by a liquid crystal shutter using GH (GUEST HOST) liquid crystal.
[0096]
27A and 27B, the liquid crystal molecules 30 are sandwiched between the glass substrates 31 so that the alignment direction is twisted, and the dichroic dye molecules 37 are aligned according to the liquid crystal molecules. A transparent electrode 32 is formed on the inner surface of the glass substrate 31, and a voltage is applied to the transparent electrode 32 by a power source 35 and a switch 36.
The dichroic dye molecule 37 has a property of not absorbing light incident perpendicularly to the molecular axis.
[0097]
Therefore, as shown in FIG. 27 (a), when no voltage is applied between the transparent electrodes 32, the incident light is blocked and shielded by the dichroic dye molecules 37 oriented in various directions.
As shown in FIG. 27 (b), when a voltage is applied between the transparent electrodes 32, the liquid crystal molecules 30 are aligned in the direction perpendicular to the transparent electrodes, and the dichroic dye molecules 37 are also turned into transparent electrodes. On the other hand, since it is oriented in the vertical direction, incident light passes through the layer of the dichroic dye molecule 37 without being absorbed.
[0098]
An advantage of configuring the pupil dividing means 3 using GH liquid crystal is that the structure of the device is simplified because a polarizing plate is not used.
FIGS. 28A and 28B are diagrams showing another example of the liquid crystal used for the liquid crystal shutter constituting the pupil dividing unit 3. FIGS. 28A and 28B show an example in which the pupil dividing means 3 is constituted by a liquid crystal shutter using a polymer dispersion type liquid crystal.
[0099]
28A and 28B, liquid crystal grains 38 dispersed in a polymer are sandwiched between glass substrates 31, a transparent electrode 32 is formed on the inner surface of the glass substrate 31, and a power source 35 and a switch 36 are provided. Thus, a voltage is applied to the transparent electrode 32.
As shown in FIG. 28A, when no voltage is applied between the transparent electrodes 32, the liquid crystal molecules are aligned in different directions in the liquid crystal grains 38 dispersed in the polymer. Therefore, scattering occurs at the interface between the liquid crystal grains 38 and the polymer due to the difference in refractive index between the liquid crystal grains 38 and the polymer, and the incident light is shielded.
[0100]
As shown in FIG. 28B, when a voltage is applied between the transparent electrodes 32, the orientation directions of the liquid crystal molecules are aligned in the liquid crystal grains 38 dispersed in the polymer, and the refractive index of the liquid crystal and the polymer is high. Since they are equal, the incident light passes through without being scattered.
The advantage of configuring the pupil dividing means 3 using polymer dispersed liquid crystal is that the transmittance of the luminous flux is improved as compared with the case of using TN liquid crystal or GH liquid crystal because no polarizing plate or pigment is used.
[0101]
Further, the rise and fall characteristics when the voltage is on and off are superior to those of the TN liquid crystal and the GH liquid crystal, and a high-speed pupil division operation (opening / closing operation) is possible.
Further, when pupil division means is created using TN liquid crystal or GH liquid crystal, a step of aligning the liquid crystal with respect to the glass substrate is necessary. However, in the case where the pupil dividing means is created using the polymer dispersed liquid crystal, the above process is not required, so that the number of assembling steps can be reduced and the cost can be reduced.
[0102]
In the case of the liquid crystal shutter using the polymer dispersion type liquid crystal shown in FIG. 28, it is in a transparent state when a voltage is applied, and is in a light-shielding state when no voltage is applied. However, by using a reverse type polymer dispersed liquid crystal, a light shielding state is obtained when a voltage is applied, and a transparent state can be obtained when no voltage is applied.
For example, the reverse type polymer dispersion type liquid crystal disclosed in the following document is transparent when the voltage is not applied, and the refractive index of the liquid crystal and the polymer is transparent when no voltage is applied. Thus, it is configured to be in a light shielding state.
[0103]
Rumiko Yamaguchi et al. Jpn. J. et al. Appl. Phys. Vo 1.36 (1998) pp. 2771-2774 Part 1, No. 2 5A. May, 1997
Reverse Mode and Wide View Angle Angle Properties in Polymer Dispersed Liquid Cells Prepared Using a UVCable Liquid Crystal
(Lumiko Yamaguchi et al., JP N.J.P.P.L.P.E.H.Y.S.V.B.O.L.36 (1998) pp. 2771-2774 Part 1, Number 5A Mei, 1997
Reverse Mode and Wide Viewing Angle Properties in Polymer Dispersed Liquid Cells Prepared Using A U Buoyable Liquid Crystal)
An advantage of configuring the liquid crystal shutter with the reverse type liquid crystal is that light is transmitted when no voltage is applied, so that when applied to a camera or the like, observation with a finder or the like is possible even when the power is turned off.
[0104]
(Removing the effects of vignetting)
When focus detection is performed at a position outside the optical axis of the screen, vignetting occurs due to the outer diameter of the lens other than the diaphragm.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example in which vignetting occurs due to the lens outer diameter of the photographing optical system. The optical system shown in FIG. 29 includes an imaging surface 60, an optical axis 61, a photographing aperture 62, and an outer diameter 63 of a lens constituting the photographing optical system.
[0105]
As shown in the figure, at a point 64 on the optical axis, vignetting of the light beam does not occur except for the photographing aperture 62. However, vignetting due to vignetting of the light flux occurs at the point 65 outside the optical axis, as shown in FIG. That is, in FIG. 30, only the light beam passing through the portion 66 where the outer diameter 63 of the lens composing the imaging diaphragm 62 and the shadow optical system overlaps reaches the point 65 outside the optical axis shown in FIG.
[0106]
Therefore, when focus detection is performed at a point outside the optical axis, the light quantity of the pair of light beams used for focus detection is unbalanced by the vignetting just by switching the opening symmetrical to the optical axis. The focus detection accuracy deteriorates. If the vignetting is large, the light beam passing through one of the apertures is completely vignetted, making it impossible to detect the focus.
[0107]
Next, the configuration and operation of the pupil dividing means 3 for preventing the influence of vignetting will be described with reference to FIGS.
FIG. 31 is a diagram showing a first specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the light quantity imbalance of a pair of light beams caused by vignetting. As shown in FIG. 31, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. Further, the plurality of elliptical openings 67 are configured to be able to control light shielding and light transmission independently. The elliptical openings 67 are densely arranged on the pupil plane. In FIG. 31, the image shift detection direction for focus detection is set to an elliptical short axis direction (horizontal direction in the drawing).
[0108]
When the focus detection position is on the optical axis, symmetrical openings 68 and 69 on the optical axis of the pupil dividing means 3 are alternately switched as shown in FIG.
When the focus detection position is outside the optical axis (when vignetting occurs in the image shift detection direction), as shown in FIG. 33, the focus detection position is symmetrical with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and is aligned in the image shift detection direction. The openings 70 and 71 are alternately switched.
[0109]
Further, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in a direction perpendicular to the image shift detection direction), as shown in FIG. 34, it is symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting. The openings 72 and 73 aligned in the image shift detection direction are alternately switched.
Note that the state of vignetting is configured to be identified by the arithmetic control unit 5 based on information obtained from the information unit 21.
[0110]
The advantage of the pupil dividing means 3 shown in FIG. 31 is that the vignetting of the focus detection light beam is eliminated by switching and using a plurality of apertures according to the state of vignetting. It is to prevent it from becoming impossible.
FIG. 35 is a diagram showing a second specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the light quantity imbalance of a pair of light beams caused by vignetting. As shown in FIG. 35, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. Further, the plurality of hexagonal openings 74 are configured to be able to control light shielding and light transmission independently. The elliptical openings 74 are closely packed on the pupil plane. In FIG. 35, the image shift detection direction for focus detection is set to the horizontal direction.
[0111]
When the focus detection position is on the optical axis, it is symmetric with respect to the optical axis of the pupil dividing means 3, as shown in FIG. Therefore, as illustrated, the openings 75 and 76 formed from a plurality of openings are alternately switched.
When the focus detection position is outside the optical axis (when vignetting occurs in the image shift detection direction), the aperture is controlled as follows. That is, as shown in FIG. 37, openings 77 and 78 formed by a plurality of openings arranged symmetrically with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and arranged in the image shift detection direction are alternately switched.
[0112]
When the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in a direction perpendicular to the image shift detection direction), the aperture is controlled as follows. That is, as shown in FIG. 38, openings 79 and 80 formed by a plurality of openings that are symmetrical with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and are arranged in the image shift detection direction are alternately switched.
The advantage of the pupil dividing means 3 shown in FIG. 35 is that the vignetting of the focus detection light beam is eliminated by switching and using a plurality of apertures according to the state of vignetting, and the focus detection accuracy is lowered and the focus detection is caused by vignetting. It is to prevent it from becoming impossible.
[0113]
In addition, by adopting hexagonal openings, a plurality of openings can be efficiently arranged on the pupil plane.
Further, by forming an opening by combining a plurality of hexagonal openings, the opening shape can be set flexibly with respect to vignetting.
Moreover, the light quantity utilized for focus detection can be increased by forming an opening by combining a plurality of hexagonal openings. Therefore, the brightness that is the limit of focus detection can be set to a low value.
[0114]
FIG. 39 is a diagram showing a third specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the light quantity imbalance between a pair of light fluxes caused by vignetting. As shown in FIG. 39, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. Further, the plurality of square-shaped openings 81 are configured to be able to independently control light shielding and light transmission. The square-shaped openings 81 are densely arranged on the pupil plane. In FIG. 35, the image shift detection direction for focus detection is set to a horizontal direction, a vertical direction, a right 45 degree direction, and a left 45 degree direction (four directions).
[0115]
FIG. 40 is a diagram showing the configuration of the photoelectric conversion means 4 used in combination with the pupil division means 3 shown in FIG. As shown in FIG. 40, the shape of the pixel 92 is a square, and the pixel pitch is set to be substantially the same in the horizontal direction and the vertical direction. When the image shift detection direction is set to the horizontal direction, a set of horizontal pixels 92 in FIG. 40 is used for focus detection. When the image shift detection direction is set to the vertical direction, a set of vertical pixels 92 in FIG. 40 is used for focus detection. When the image shift detection direction is set to 45 degrees, a set of pixels 92 in the 45 degrees direction in FIG. 40 is used for focus detection.
[0116]
When the focus detection position is on the optical axis, as shown in FIGS. 41 and 42, the openings 82 and 83 that are symmetrical with respect to the optical axis of the pupil dividing means 3 and are arranged in the horizontal direction, or the openings that are arranged in the vertical direction. 84 and 85 are alternately switched. In this case, focus detection using the openings 82 and 83 arranged in the horizontal direction and focus detection using the openings 84 and 85 arranged in the vertical direction may be used in combination. Further, when focus detection is performed using either one of focus detection using the openings 82 and 83 or focus detection using the openings 84 and 85 arranged in the vertical direction, and the focus detection becomes impossible, the other is detected. You may make it switch to.
[0117]
When the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the horizontal direction of the drawing), as shown in FIG. 43, it is symmetrical with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and in the horizontal direction of the drawing. The aligned openings 86a and 87a are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the horizontal direction, and a set of horizontal pixels 92 shown in FIG. 40 is used for focus detection.
[0118]
Further, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the horizontal direction of the drawing), as shown in FIG. 43, it is symmetrical with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and is perpendicular to the drawing. The openings 86b and 87b arranged in the direction may be alternately switched.
In this case, the image shift detection direction is set to the vertical direction, and the set of pixels 92 in the vertical direction in FIG. 40 is used for focus detection.
[0119]
Further, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the vertical direction of the drawing), as shown in FIG. 44, it is symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting and in the horizontal direction of the drawing. The openings 88 and 89 arranged in a row are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the horizontal direction, and in FIG. 40, a set of pixels 92 in the horizontal direction is used for focus detection.
[0120]
Further, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the 45 ° direction rising to the right in the drawing), as shown in FIG. 45, it is symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting, In the drawing, openings 90 and 91 arranged in the 45 ° upward direction are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the 45 ° upward direction, and a set of pixels 92 in the 45 ° upward direction in FIG. 40 is used for focus detection.
[0121]
The advantage of the pupil division means 3 shown in FIG. 39 is that image deviation detection in four directions is possible by configuring the pupil division means 3 from a plurality of square openings.
In addition, the aperture alignment direction and the pixel set direction are set so that image shift detection is performed in a direction perpendicular to the direction in which vignetting occurs (the direction connecting the point on the optical axis and the focus detection position). By doing so, the identity of the pair of focus detection light beams is ensured, and it is possible to prevent a decrease in focus detection accuracy due to the asymmetry of the aberration of the photographing optical system.
[0122]
FIG. 46 is a diagram illustrating a fourth specific example of the pupil dividing unit 3 that prevents the light quantity imbalance of a pair of light beams caused by vignetting. As shown in FIG. 46, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. The pupil dividing means 3 is composed of a plurality of fan-shaped openings 93 divided by a radial boundary line passing through the optical axis. Each fan-shaped opening 93 can independently control light shielding and light transmission. In this embodiment, the boundary line is formed by radiation in the horizontal direction, the vertical direction, 45 degrees to the right, and 45 degrees to the left. In FIG. 46, the image misalignment detection directions for focus detection are set in four directions: a horizontal direction, a vertical direction, a right 45 degree direction, and a left 45 degree direction. 46 is used in combination with the photoelectric conversion means 4 shown in FIG.
[0123]
As shown in FIG. 47, when the focus detection position is on the optical axis, the two openings 94 and 95 divided by the vertical boundary line are alternately switched.
As shown in FIG. 48, when the focus detection position is outside the optical axis (when vignetting occurs in the vertical direction of the drawing), the vertical direction is symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting. The two openings 94 and 95 divided by the boundary line are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the horizontal direction, and the set of horizontal pixels 92 is used for focus detection in the photoelectric conversion means 4 shown in FIG.
[0124]
As shown in FIG. 49, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the horizontal direction of the drawing), the horizontal position is symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting. The two openings 96 and 97 divided by the direction boundary line are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the vertical direction, and the set of pixels 92 in the vertical direction is used for focus detection in the photoelectric conversion means 4 shown in FIG.
[0125]
Also, as shown in FIG. 50, when the focus detection position is off the optical axis (when vignetting occurs in the direction of 45 degrees upward to the right in the drawing), it becomes symmetric with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting. In this way, the two openings 98 and 99 divided by the boundary line in the 45 ° upward direction are alternately switched. At this time, the image shift detection direction is set to the 45 ° upward direction, and a set of pixels 92 in the 45 ° upward direction is used for focus detection in the photoelectric conversion means 4 shown in FIG.
[0126]
The advantage of the pupil dividing means 3 shown in FIG. 46 is that image deviation detection in four directions is possible by configuring the pupil dividing means 3 from a plurality of fan-shaped openings.
In addition, the alignment direction of the pupil division openings and the direction of the pixel set are set so that image shift detection is performed in a direction perpendicular to the direction in which vignetting occurs (the direction connecting the point on the optical axis and the focus detection position). By setting, the identity of the pair of focus detection light beams is ensured, and it is possible to prevent a decrease in focus detection accuracy due to the asymmetry of the aberration of the photographing optical system.
[0127]
Further, since the number of openings can be reduced as compared with the embodiment shown in FIG. 39, the configuration of the device can be simplified, and the operation control can be simplified.
Further, even when vignetting occurs, the vignetting can be divided into almost two and used as a light beam for focus detection, so that the low brightness limit of focus detection can be maintained even at a focus detection position outside the optical axis.
[0128]
FIG. 51 is a diagram showing a fifth specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the light quantity imbalance of a pair of light beams caused by vignetting. As shown in FIG. 51, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. The pupil dividing means 3 is composed of a plurality of strip-shaped openings 100 divided by the boundary line 101 in the vertical direction, and each strip-shaped opening 100 can control light shielding and light transmission independently. The image shift detection direction for focus detection is set in the horizontal direction in FIG.
[0129]
As shown in FIG. 52, when the focus detection position is on the optical axis, the two openings 102 and 103 divided on the left and right are alternately switched by a vertical boundary line 101 passing through the optical axis.
As shown in FIG. 53, when the focus detection position is out of the optical axis (when vignetting occurs in the horizontal direction in the drawing), it is symmetrical in the horizontal direction with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting. The two openings 105 and 106 divided on the left and right at the boundary line 104 in the vertical direction are switched alternately.
[0130]
As shown in FIG. 54, when the focus detection position is further off the optical axis near the screen periphery (when vignetting occurs in the horizontal direction of the drawing), vignetting further proceeds. In this case, the two openings 108 and 109 divided on the left and right at the boundary line 107 in the vertical direction are alternately switched so as to be substantially symmetrical in the horizontal direction with respect to the center of the overlapping portion 66 due to vignetting.
[0131]
The advantage of the pupil splitting means 3 shown in FIG. 51 is that the vignetting can be divided into approximately equal parts by adjusting the position of the boundary between the two openings according to the degree of vignetting, and the amount of light of the pair of focus detection light fluxes can be divided. The balance can be prevented.
FIG. 55 is a diagram showing a sixth specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the light quantity imbalance between a pair of light fluxes caused by vignetting. As shown in FIG. 55, the pupil dividing means 3 also serves as the photographing aperture 62. The pupil dividing means 3 includes openings 110, 111, and 112 that form two elliptical openings that overlap each other in the horizontal direction. Each of the openings 110, 111, and 112 can independently control light shielding and light transmission. The image shift detection direction for focus detection is set in the horizontal direction in FIG.
[0132]
When performing the focus detection position, as shown in FIGS. 56 and 57, the elliptical opening formed of the openings 110 and 112 and the elliptical opening formed of the openings 111 and 112 are alternately switched.
The advantage of the pupil dividing means 3 shown in FIG. 51 is that the amount of light necessary for focus detection can be ensured by switching the openings overlapping each other in this way.
[0133]
Further, by superimposing the openings, when focus detection is performed at a position outside the optical axis, it is possible to reduce the unbalance of the light amounts of the pair of focus detection light beams due to the influence of vignetting.
FIG. 58 is a diagram showing a specific example when the pupil dividing means 3 is configured by DMD (DEGITAL MIRROR DEVICE). The DMD is formed as a set of fine mirror structures 120 as shown in FIG.
[0134]
FIG. 59 shows the fine mirror structure 120 described above. As illustrated, in the mirror structure 120, a mirror 123 is formed on a shaft 122 formed on a substrate 121 by a semiconductor process. The mirror 123 changes its angle with respect to the axis 122 by applying an electrical control signal.
60 and 61 are diagrams showing an example of the operation of the pupil dividing means 3 formed by DMD. As shown in FIG. 60, the pupil dividing means 3 formed of DMD is divided into two parts 124 and 125, and these two parts 124 and 125 constitute a pair of openings.
[0135]
The pupil dividing means 3 is disposed in the photographing optical path and has a function of deflecting a focus detection light beam. As shown in FIG. 61, when the mirror 123 is controlled in parallel with the substrate 121, the reflected light beam is deflected in the direction of the photoelectric conversion means 4. When the mirror 123 is controlled to be non-parallel to the substrate 121, the reflected light beam is deflected in a direction other than the photoelectric conversion means 4. Therefore, by alternately controlling the mirrors 123 of the two portions 124 and 125, the light beam reflected by the portion 124 and the light beam reflected by the portion 125 are alternately received by the photoelectric conversion means 4.
[0136]
The advantage of configuring the pupil division means 3 with a DMD is that the aperture can be switched at an extremely high speed because the operating characteristics of the DMD are faster than those of the liquid crystal.
In the above description, as shown in FIG. 60, the DMD is divided into two parts 124 and 125. Needless to say, there are various methods of division.
[0137]
(Other configuration of photoelectric conversion means 4)
FIG. 62 is a partially enlarged view showing another example in which the photoelectric conversion means 4 is constituted by a two-dimensional CCD sensor.
In the two-dimensional CCD sensor shown in FIG. 10, gates 52, 53, 56, charge storage units 54, 55, and CCD charge transfer unit 57 are arranged only on one side with respect to the column of photoelectric conversion pixels 51.
However, in the two-dimensional CCD sensor shown in FIG. 62, the gates 152 and 156 and the gates 153 and 158, the charge storage unit 154 and the charge storage unit 155, and the CCD charge transfer unit 157 are arranged on both sides with respect to the column of the photoelectric conversion pixels 151. A CCD charge transfer unit 159 is disposed. The arrangement of the photoelectric conversion pixels 151 of the photoelectric conversion means 4 is the same as that of the two-dimensional CCD sensor shown in FIG.
[0138]
According to the two-dimensional CCD sensor shown in FIG. 62, gates 152 and 153 and charge storage units 154 and 155 arranged on both sides of the pixel are provided for one pixel. Therefore, when the aperture is switched, the charges corresponding to the images formed by the different apertures can be stored in the separate charge storage portions 154 and 155 by switching the gates 152 and 153.
[0139]
The operation of the photoelectric conversion means 4 shown in FIG. 62 is as follows. The photoelectric conversion pixel 151 generates a charge corresponding to the amount of incident light. Before the charge accumulation, the gates 152 and 153 are closed, and the generated charges are thrown away to a drain (not shown). The gates 152 and 153 open and close alternately during charge accumulation. Thus, charges generated in the photoelectric conversion pixel 151 while the gate 152 is open are accumulated in the charge accumulation unit 154. In addition, charges generated in the photoelectric conversion pixel 151 while the gate 153 is open are stored in the charge storage unit 155. During this time, the gates 156 and 158 are closed.
[0140]
When charge accumulation is completed, the gates 152 and 153 are closed, and then the gates 156 and 158 are opened. As a result, the charges accumulated in the charge accumulation unit 154 and the charge accumulation unit 155 move to the CCD charge transfer units 157 and 159, and are then transferred according to the operation clock of the CCD and output to the outside as electric signals.
The photoelectric conversion means 4 shown in FIG. 62 has the advantage that the charge storage unit is provided on both sides of the pixel, so that the size of the charge storage unit can be increased as compared with the structure of the two-dimensional CCD sensor shown in FIG. The amount of charge can be increased, and the dynamic range of the output signal can be expanded.
[0141]
Even in the case of the same pixel size, since the size of the gate and the charge storage portion is larger than that of the structure shown in FIG. 10, the semiconductor process is easy and the manufacturing yield is good.
In addition, by sharing the CCD charge transfer units 57 and 59 with a photoelectric conversion pixel column (not shown) (upper and lower photoelectric conversion pixel columns in FIG. 62), the aperture efficiency of the pixel can be improved.
[0142]
FIG. 63 is a schematic diagram showing a specific example in which the photoelectric conversion means 4 is configured using two two-dimensional CCD sensors. In general, a two-dimensional CCD sensor has a small pixel sensitivity gap in a pixel row in a direction along the CCD charge transfer unit. Further, the two-dimensional CCD sensor has a large gap in the pixel column in the direction perpendicular to the direction along the CCD charge transfer unit because the charge storage unit, the gate, and the CCD transfer unit exist. Therefore, since the focus detection accuracy is improved by using the pixel row in the direction along the CCD charge transfer unit, it is desirable to detect the image shift in this direction.
[0143]
Accordingly, it is possible to divide the opening of the pupil dividing means 3 into two directions such as a horizontal direction and a vertical direction (see the pupil dividing means 3 etc. shown in FIG. 39). When performing image shift detection in a direction, a focus detection device capable of detecting image shift in two directions with high accuracy can be provided by providing a two-dimensional CCD sensor in which pixel rows are aligned in each direction.
[0144]
The configuration shown in FIG. 63 shows, for example, a portion that is replaced with the photoelectric conversion means 4 in the embodiment shown in FIG. That is, the half mirror 128 shown in FIG. 63 is arranged in the optical path that has passed through the main mirror 13 shown in FIG. 20, and the light beam is divided into two. Two photoelectric conversion means 126 and 127 are arranged on the image plane in the divided optical path.
[0145]
In FIG. 63, the direction of the pixel column of the photoelectric conversion means 126 is the direction of the arrow X (the horizontal direction in the drawing), and is used when the image shift detection direction is the direction of the arrow X. Similarly, it is the direction of the pixel column of the photoelectric conversion means 127 in the direction Z (the direction perpendicular to the paper surface), and is used when the image shift detection direction is the Z direction.
[0146]
FIG. 64 is a plan view of the photoelectric conversion means 126, 127 shown in FIG. In FIG. 64, on the photoelectric conversion means 126 and 127, the pixel row 129 has a structure in which the pixel gap is small in the arrow direction.
FIGS. 65 and 66 are explanatory diagrams showing an AGC (AUTOMATIC GAIN CONTROL) method when a two-dimensional CCD sensor is used as the photoelectric conversion means 4.
[0147]
Usually, in the case of a two-dimensional sensor, all pixels are set to the same charge accumulation time. As a result, the output signal level is optimized only for a part of the screen, and some part of the screen is too bright and overflows to exceed the dynamic range, and the other part is too dark and the amount of output signal is insufficient. To do. Therefore, when such a two-dimensional sensor is applied to the present invention, accurate focus detection can be performed only on a part of the screen.
[0148]
Therefore, as shown in FIG. 65, all pixels arranged two-dimensionally in the photoelectric conversion means 4 are divided into a plurality of blocks 130 (9 blocks in the figure), and each block 130 is independently AGC is executed. FIG. 66 shows a plurality of photoelectric conversion pixels 151 included in one block 130.
By applying the above-described AGC method to the present invention, the output signal level becomes an appropriate level within the dynamic range in any part of the screen according to the luminance of each block 130 on the screen.
[0149]
FIG. 67 is a time chart showing operation timings of aperture switching in the pupil dividing unit 3 and charge accumulation in the photoelectric conversion unit 4.
In the time chart shown in FIG. 11, the opening of the pupil dividing means 3 and the gate of the photoelectric conversion means 4 are controlled by the signal waveforms shown in FIGS. Actually, the operation of the opening has a transition period between ON and OFF, like the signal waveforms shown in FIGS. 67 (a) and 67 (b). Therefore, when both the opening / closing operation of the pupil dividing unit 3 and the gate opening / closing operation of the photoelectric conversion unit 4 are controlled by the signal waveforms shown in FIGS. 11A and 11B, the charge obtained by the photoelectric conversion unit 4 is obtained. Contains a lot of crosstalk components, which adversely affects the detection accuracy of image shift.
[0150]
Therefore, as in the signal waveforms shown in FIGS. 67C and 67D, the gates 52, 53, and 152 of the photoelectric conversion means 4 are turned on and off only during the period when the opening is substantially turned on or off. , 153 can be controlled to reduce the crosstalk component.
[0151]
(Correction of focus detection result)
68 and 69 are diagrams for explaining a method of correcting the focus detection result when the aperture switching operation of the pupil dividing unit 3 and the drive for focus adjustment of the photographing optical system are overlapped.
FIG. 68 is a time chart showing the accumulation of charges in the photoelectric conversion means 4, the transfer of the accumulated charges from the photoelectric conversion means 4 to the calculation control means 5, and the calculation time in the calculation control means 5. That is, FIG. 68 (a) shows a signal waveform when charge accumulation is performed with one opening opened, and the central time of charge accumulation is T1. FIG. 68B shows a signal waveform when charge accumulation is performed with the other opening opened, and the central time of charge accumulation is T2. FIG. 68C shows the time required to transfer the accumulated charge from the photoelectric conversion means 4 to the arithmetic control means 5. FIG. 68 (d) shows the time required to perform image shift detection calculation based on the signal fetched by the calculation control means 5, and finally calculate the drive amount of the photographing optical system for focus adjustment. The calculation ends at time T3.
[0152]
FIG. 69 is a diagram illustrating the relationship between the lens position of the photographing optical system and the drive time. That is, the photographic optical system is driven to the in-focus position based on the previous instruction from the arithmetic control means 5, and is located at position P1, time T2, position P2 at time T2, and position P3 at time T3. Therefore, the photographing optical system is moved between a central time T1 when the charge is accumulated by opening one opening and a central time T2 when the charge is accumulated by opening the other opening. If the photographic optical system moves, an image shift occurs correspondingly, so that it is necessary to correct the focus detection result by the image shift amount. Further, since the photographing optical system is driven between the central times T1 and T2 when charge accumulation is performed and the time T3 when the calculation is completed, it is necessary to correct the amount accordingly.
[0153]
The above-described drive amount correction is performed as follows. The position P1 of the photographing optical system at the central time T1 at which charge is accumulated by opening one of the openings is detected. Next, the position P2 of the photographing optical system at time T2 when the other opening is opened and charge is accumulated is detected. Then, an average position P4 of the positions P1 and P2 represented by the following equation (9) is set as a representative position at the time of charge accumulation.
[0154]
P4 = (P1 + P2) / 2 (9)
Assuming that the drive amount calculated by the calculation control means 5 at time T3 is S, the corrected drive amount ΔS is calculated by the equation (10) in order to correct the movement amount from the charge accumulation time to the end of the calculation.
ΔS = S- (P3-P4) (10)
Accurate focus detection can be performed by obtaining the correction drive amount ΔS in the arithmetic control means 5.
[0155]
【The invention's effect】
  As is clear from the above explanation,Of the present inventionAccording to the focus detection apparatus, the pupil dividing unit includes a plurality of openings, and an optimal divided pupil is selected according to the state of vignetting and used for focus detection. Therefore, a position other than the center of the optical axis (position around the screen) ), Focus detection can be performed with high accuracy.
[0156]
  Also,In a camera equipped with such a focus detection deviceWhen focus detection is performed at a position other than the center of the optical axis, it is possible to accurately detect the focus stateIt becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing two apertures and photoelectric conversion means provided at an exit pupil position of an imaging optical system.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a state in which an imaging optical system is in focus.
FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing a front pin state in which the focal position of the imaging optical system is present at a position before the in-focus position.
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing a rear pin state in which the focal position of the imaging optical system is present behind the in-focus position.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an embodiment when the focus detection apparatus of the present invention is applied to a single-lens reflex camera.
FIG. 6 is a diagram showing a specific example in which pupil dividing means is configured using a liquid crystal shutter.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of the pupil dividing means.
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing a liquid crystal shutter constituting pupil dividing means.
FIG. 9 is an explanatory view showing an example in which the photoelectric conversion means is constituted by a two-dimensional CCD sensor.
10 is a partially enlarged view of the two-dimensional CCD sensor shown in FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating operation timings of opening switching and charge accumulation.
12 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration of a variation of the embodiment shown in FIG.
13 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration of a variation of the embodiment shown in FIG.
14 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. 12. FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. 12;
16 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 15;
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an embodiment when a focus detection apparatus according to the present invention is applied to an electronic finder type silver salt camera.
18 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the embodiment shown in FIG. 17 is applied to an electronic camera.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 18;
20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 19;
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. 19;
22 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 21. FIG.
23 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another variation of the embodiment shown in FIG. 21. FIG.
24 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the embodiment shown in FIG. 19 is applied to a lens-integrated electronic camera.
26 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variation of the embodiment shown in FIG. 22;
FIGS. 27A and 27B are diagrams showing another example of liquid crystal used for a liquid crystal shutter constituting the pupil dividing unit. FIGS.
FIGS. 28A and 28B are diagrams showing other examples of liquid crystal used for a liquid crystal shutter constituting the pupil dividing unit. FIGS.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example in which vignetting occurs due to the lens outer diameter of the photographing optical system.
FIG. 30 is an explanatory diagram showing vignetting caused by vignetting due to the lens outer diameter of the photographing optical system.
FIG. 31 is a diagram showing a first specific example of pupil dividing means for preventing the influence of vignetting.
32 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 31. FIG.
33 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 31. FIG.
34 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 31. FIG.
FIG. 35 is a diagram showing a second specific example of pupil dividing means for preventing the influence of vignetting.
36 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 35. FIG.
FIG. 37 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG.
38 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 35. FIG.
FIG. 39 is a diagram showing a third specific example of the pupil dividing means 3 for preventing the influence of vignetting.
40 is a diagram showing a configuration of photoelectric conversion means used in combination with the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
41 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
42 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
43 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
44 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
45 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 39. FIG.
FIG. 46 is a diagram showing a fourth specific example of pupil dividing means for preventing the effects of vignetting.
47 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 46. FIG.
48 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 46. FIG.
49 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 46. FIG.
50 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 46. FIG.
FIG. 51 is a diagram showing a fifth specific example of pupil dividing means for preventing the effects of vignetting.
52 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 51. FIG.
53 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 51. FIG.
54 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 51. FIG.
FIG. 55 is a diagram showing a sixth specific example of pupil dividing means for preventing the effects of vignetting.
56 is an explanatory view showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 55. FIG.
57 is an explanatory diagram showing the operation of the pupil dividing means shown in FIG. 55. FIG.
FIG. 58 is a diagram showing a specific example in the case where the pupil dividing means is configured by DMD (DEGITAL MIRROR DEVICE).
59 is a view showing a fine mirror structure in the DMD shown in FIG. 58. FIG.
FIG. 60 is a diagram showing an example of the operation of pupil dividing means formed by DMD.
FIG. 61 is a diagram showing an example of the operation of pupil dividing means formed by DMD.
FIG. 62 is a partially enlarged view showing another example in which the photoelectric conversion means is constituted by a two-dimensional CCD sensor.
FIG. 63 is a schematic diagram showing a specific example in which the photoelectric conversion means is configured using two two-dimensional CCD sensors.
64 is a plan view of the photoelectric conversion means shown in FIG. 63. FIG.
FIG. 65 is an explanatory diagram showing an AGC (AUTOMATIC GAIN CONTROL) technique when a two-dimensional CCD sensor is used as the photoelectric conversion means.
FIG. 66 is an explanatory diagram showing an AGC (AUTOMATIC GAIN CONTROL) technique when a two-dimensional CCD sensor is used as the photoelectric conversion means.
FIG. 67 is a time chart showing operation timings of aperture switching in the pupil division unit and charge accumulation in the photoelectric conversion unit.
68 is a time chart showing the accumulation of charges in the photoelectric conversion means, the transfer of the accumulated charges from the photoelectric conversion means to the calculation control means, and the calculation time in the calculation control means. FIG.
FIG. 69 is a diagram illustrating a relationship between a lens position of the photographing optical system and a driving time.
[Explanation of symbols]
1 Camera body
2 Interchangeable lens structure
3 pupil division means
4 photoelectric conversion means
5 Calculation control means
10 Penta prism
11 Shutter
12 films
13 Main mirror
14 Submirror
15 Imaging means
16 Memory means
17 Reduction optical system
18 Display means
19 Observation optical system
20 Shooting optical system
21 Information means
22 condenser lens
23 Re-imaging lens
25 Dach
26,128 half mirror
27 Photometric means
30 Liquid crystal molecules
31 glass substrate
32 Transparent electrode
33, 34 Polarizer
35 Power supply
36 switches
37 Dichroic dye molecules
38 Liquid crystal grains
44, 45, 67, 68, 70, 72, 74, 75, 77, 79, 81, 82, 84, 86, 88, 90, 93, 94, 96, 98, 100, 102, 103, 105, 106, 108,109 opening
51,151 photoelectric conversion pixel
52, 53, 56, 152, 153, 156, 158 gate
54, 55, 154, 155 Charge storage unit
57,157,159 Charge transfer unit
60 Imaging surface
61 optical axis
62 Imaging aperture
63 Outer diameter of lens
101, 104, 107 border
110, 111, 112 opening
120 mirror structure
130 blocks
121 substrate
122 axis
123 mirror
126,127 photoelectric conversion means
129 pixel array

Claims (6)

被写体からの光束を結像する撮影光学系の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換する光電変換手段と、
前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は前記撮影光学系内の光路中に配置されるとともに、互いに重心位置の異なる少なくとも３つの開口を備え、前記結像面における前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合に、前記少なくとも３つの開口のうち、前記撮影光学系の絞りと前記撮影光学系を構成するレンズの外径とが重なる部分の中心に対して対称で、前記撮影光学系の光軸に対して非対称な位置の第一の開口と第二の開口とを選択し、前記第一及び第二の開口を前記光束に対して時分割で開閉する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される前記被写体の像による画像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えたことを特徴とする焦点検出装置。A photoelectric conversion means that is disposed on an imaging surface of a photographing optical system that forms an image of a light beam from a subject and converts the image of the subject into an image signal;
The photographing optical system in the image plane is provided with at least three openings arranged in the optical path between the photographing optical system and the photoelectric conversion means or in the optical path in the photographing optical system and having different positions of the center of gravity. When focus detection is performed at a position outside the optical axis of the system, of the at least three apertures, the center of the portion where the diaphragm of the photographing optical system and the outer diameter of the lens constituting the photographing optical system overlap is symmetrical And selecting a first aperture and a second aperture at positions asymmetric with respect to the optical axis of the imaging optical system, and opening and closing the first and second apertures with respect to the luminous flux in a time-sharing manner. Dividing means;
A focus detection apparatus comprising: a focus detection unit configured to detect a focus state of the photographing optical system based on an image signal based on an image of the subject formed on the photoelectric conversion unit by the pupil division unit. 請求項１に記載の焦点検出装置において、The focus detection apparatus according to claim 1,
前記撮影光学系の絞りと前記撮影光学系を構成するレンズの外径とが重なる部分は、前記撮影光学系の結像面のうち前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合において発生する口径食でケラレた前記光束の通過する部分であることを特徴とする焦点検出装置。  The portion where the aperture of the photographic optical system and the outer diameter of the lens constituting the photographic optical system overlap is detected when the focus is detected at a position outside the optical axis of the photographic optical system on the imaging surface of the photographic optical system. A focus detection device characterized by being a portion through which the luminous flux vignetted due to vignetting. 請求項１または２に記載の焦点検出装置において、The focus detection apparatus according to claim 1 or 2,
前記瞳分割手段は、前記第一および第二の開口の開閉動作を繰り返して行うことを特徴とする焦点検出装置。  The focus detection apparatus characterized in that the pupil dividing means repeatedly performs opening and closing operations of the first and second openings. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、In the focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
前記光電変換手段は複数の光電変換画素を有するとともに、１つの前記光電変換画素について一対のゲートと一対の電荷蓄積部とを備え、前記第一の開口と、第二の開口との切り替えに同期して前記一対のゲートを切り替えることを特徴とする焦点検出装置。  The photoelectric conversion means includes a plurality of photoelectric conversion pixels, and includes a pair of gates and a pair of charge storage units for one photoelectric conversion pixel, and is synchronized with switching between the first opening and the second opening. And switching the pair of gates. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とするカメラ。A camera comprising the focus detection device according to claim 1. 請求項５に記載のカメラにおいて、The camera according to claim 5, wherein
前記光束を前記瞳分割手段を介して測光する測光手段と、  Photometric means for measuring the luminous flux through the pupil dividing means;
前記瞳分割手段が動作しているときに前記測光手段による測光動作を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。  A camera comprising: control means for prohibiting photometry by the photometry means when the pupil division means is operating.
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