JP4671009B2 - 焦点検出モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸外に設定した焦点検出領域からの光束を偏向して焦点検出用撮像素子に導くようにした焦点検出モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフカメラで使用される位相差検出方式の焦点検出装置では、撮影レンズからカメラ本体に入射する撮影光束を焦点検出モジュールに導き、焦点検出を行う。この焦点検出モジュールは、視野マスク，コンデンサレンズ，絞りマスク，再結像レンズおよび複数の撮像素子（たとえばＣＣＤ）が実装されたイメージセンサチップをホルダに一体に保持したものである。
【０００３】
図８はこのような焦点検出モジュールにより焦点検出する領域を説明する図である。図８において、長方形の撮影画面Ｐ内に６つの焦点検出領域を有する。そのうち撮影光束の光軸ＬＸを中心として横方向に延在する領域Ａと、光軸ＬＸを中心として縦方向に延在する領域Ｂの２領域を光軸上領域と呼び、他の４領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを光軸外領域と呼ぶ。このような焦点検出モジュールにおいては、６つの焦点検出領域の焦点検出光束をそれぞれ受光する撮像素子を１つのイメージセンサチップにコンパクトに実装するため、焦点検出光学系を縮小光学系としている。このような従来の焦点検出モジュールでは、再結像レンズに所定の入射角度で入射した焦点検出光束は、焦点検出モジュールの光軸に対して所定の角度をもって撮像素子に入射する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９〜図１１により、光軸から水平Ｙ方向に離れた軸外焦点検出領域Ｃの焦点検出光束について従来技術の問題を説明する。図９および図１０は、ＸＺ面内における軸外焦点検出領域Ｃの焦点検出光束を概念的に示す図である。図では便宜上、視野マスク２２，コンデンサレンズ２４，絞りマスク２８，再結像レンズ２９およびイメージセンサチップ３０を一直線上に並べて図示した。視野マスク２２で制限された光束はコンデンサレンズ２４で焦点検出光学系の光軸Ｏ２に向けて偏向される。この光束は、絞りマスク２８でＹ方向に瞳分割されて一対の光束３ｅ，３ｆとなり、それぞれ再結像レンズ部２９ｅ，２９ｆにより撮像素子３０ｅ，３０ｆ上に結像される。
【０００５】
図９に示すように、ＹＺ面内において、一対の撮像素子３０ｅ，３０ｆの受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と直交するようにイメージセンサチップ３０がホルダ（不図示）に取り付けられていれば、焦点検出誤差は発生しない。しかしながら、図１０に示すように、ＹＺ面内において、イメージセンサチップ３０が焦点検出光学系の光軸Ｏ２とある角度で傾斜してホルダに取り付けられ、その結果、撮像素子３０ｅ，３０ｆの受光面が光軸Ｏ２に対して傾斜すると、次のような問題が生じる。
【０００６】
図１１（ａ），（ｂ）に示すＸＹ面内で傾斜する斜めチャートを撮影する場合について説明する。図１１（ａ）のチャート４１は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、それぞれ像３１ｅ，３１ｆとして結像する。位相差検出方式の焦点検出装置では、これら一対の像３１ｅ，３１ｆの間隔によって合焦位置からのデフォーカス量およびデフォーカス方向を算出する。図１１（ｂ）のチャート４２は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、それぞれ像３２ｅ，３２ｆとして結像する。これら一対の像３２ｅ，３２ｆの間隔によって同様にして、合焦位置からのデフォーカス量およびデフォーカス方向を算出する。
【０００７】
ＹＺ面内において、撮像素子の受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と直交する図９に示す焦点検出モジュールでは、像３１ｅ，３１ｆの間隔も像３２ｅ，３２ｆの間隔もともにｄ０である。一方、撮像素子の受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と傾斜する図１０に示す焦点検出モジュールでは、像３１ｅ，３１ｆの間隔はｄ１、像３２ｅ，３２ｆの間隔はｄ２となる。このように、イメージセンサチップが焦点検出光学系の光軸に対して傾斜して取り付けられると、焦点検出結果に誤差が発生してしまう。このような誤差は、被写体のコントラストパターンの角度に依存しているので、実際のランダムなコントラストパターンの被写体ではある程度相殺されるものの、焦点検出精度向上のためには、この誤差要因を除去することが重要である。イメージセンサチップの取付角度を調整すれば、このような誤差要因は除去できるが、調整機構がコストアップの要因になり、さらに、調整作業も煩雑である。
【０００８】
本発明の目的は、焦点検出用撮像素子の受光面と焦点検出光学系の光軸とが直交していない場合でも焦点検出誤差を抑制することができる焦点検出モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して略平行であり、前記瞳分割マスクの一対の開口の重心位置が、前記軸外レンズ部の光軸よりも前記焦点検出光学系光軸側に位置していることを特徴とする。
（２）請求項３に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする。
（３）請求項４に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射する前記再結像レンズの軸外レンズ部は、その入射側または射出側が非球面レンズとされ、前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記非球面レンズの回転対称軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする。
（４）請求項５に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の頂点と前記射出側球面の頂点は前記瞳分割方向に垂直方向に偏心し、前記入射側球面と前記射出側球面の周囲は、他のレンズ部と共通の１つの平面とされていることを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図８により本発明の第１〜第４の実施の形態を説明する。各実施の形態は再結像レンズが異なるだけでその他は共通である。まず、共通の構成について説明する。
−共通の構成−
図１は本発明による焦点検出モジュールを搭載した一眼レフカメラの概略構成図である。被写体からの光束は、レンズ鏡筒ＬＢ内の撮影レンズＬＥを透過してカメラボディＣＢ内に導かれる。カメラボディＣＢに導かれた光束の一部は、半透過性のメインミラー５１を透過し、サブミラー５２にて下方に反射された後、焦点検出モジュール１０へ入射される。ＣＰＵ５６は、焦点検出モジュール１０の出力である焦点検出信号に基づいてレンズ駆動モータ５７を駆動し、撮影レンズＬＥの焦点調節を行う。一方、メインミラー５１で反射された光束はペンタプリズム５４を介して接眼レンズ５５にて観察される。
【００１２】
本実施の形態では、図８に示した６の焦点検出領域について焦点検出を行う。すなわち、撮影光束の光軸ＬＸを中心としてＸ方向に延在する領域Ａと、光軸ＬＸを中心としてＹ方向に延在する領域Ｂの光軸領域と、軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆである。領域Ｃは、光軸ＬＸから−Ｘ方向（左方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域Ｄは、光軸ＬＸから＋Ｘ方向（右方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域Ｅは、光軸ＬＸから＋Ｙ方向（上方）に離間しＸ方向に延在する領域である。領域Ｆは、光軸ＬＸから−Ｙ方向（下方）に離間しＸ方向に延在する領域である。図から分かるように、上下の光軸外領域Ｅ，Ｆと光軸ＬＸとの距離は、左右の軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄと光軸ＬＸとの距離よりも短い。すなわち、領域Ｃ，Ｄの光束を集光させるコンデンサレンズのレンズ部のパワーを、領域Ｅ，Ｆの光束を集光させるコンデンサレンズのレンズ部のパワーよりも大きくして、イメージセンサチップをコンパクトにしている。これらの焦点検出領域は、図２に示す焦点検出モジュール１０の構造によって決定されるものである。
【００１３】
図２に示すように、焦点検出モジュール１０は周知の位相差検出方式にて焦点検出を行うもので、視野マスク２２，赤外カットフィルタ２３，コンデンサレンズ２４，迷光除去用遮光マスク２５，折り返しミラー２６，迷光除去用遮光マスク２７，絞りマスク２８，再結像レンズ２９およびイメージセンサチップ３０がホルダ２１に一体に保持されて成る。視野マスク２２は、図示の如く光軸上領域ＡおよびＢに対応する開口２２ａと、軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにそれぞれ対応する開口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅとを有する。コンデンサレンズ２４および遮光マスク２５は、それぞれ視野マスク２２の開口に対応するレンズ部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅおよび開口部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅを有する。コンデンサレンズ２４のレンズ部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは、視野マスク２２の開口２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅから入射された光束を絞りマスク２８に導く。
【００１４】
図３の拡大図に示すように、絞りマスク２８および再結像レンズ２９は、それぞれ６つの焦点検出領域に対応する各一対の開口部２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆ，２８ｇ，２８ｈ，２８ｉ，２８ｊ，２８ｋ，２８ｌおよびレンズ部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ，２９ｈ，２９ｉ，２９ｊ，２９ｋ，２９ｌを有する。またイメージセンサチップ３０は、同様に６つの焦点検出領域に対応するイメージセンサアレイ（撮像素子）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ，３０ｌを同一面上に保持する。絞りマスク２８は各一対の開口によって各光束を２分割し、すなわち瞳分割して各一対の光束を再結像レンズ２９に導く。なお、再結像レンズは樹脂による射出成形で製作される。
【００１５】
−第１の実施の形態−
図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて第１の実施の形態について説明する。図４（ａ）は焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ方向から見た図である。図４（ａ）では便宜上、赤外カットフィルタ２３，迷光除去用遮光マスク２５、折り返しミラー２６および迷光除去用遮光マスク２７は図示を省略し、視野マスク２２，コンデンサレンズ２４，絞りマスク２８，再結像レンズ２９Ａおよびイメージセンサチップ３０を一直線上に並べて図示した。
【００１６】
図４において、絞りマスク２８の開口２８ｅと２８ｆ，再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｅと２９ｆおよび軸外焦点検出領域Ｃに対応する一対の光束３ｅと３ｆは、それぞれ紙面と直交する方向に重なり合っている。視野マスク２２の開口２２ｂで規制される軸外焦点検出領域Ｃからの光束は、コンデンサレンズ２４のうち焦点検出光学系の光軸Ｏ２の軸外に位置するレンズ部２４ｂを通るため、分割された光束３ｅと３ｆは（厳密には開口２８ｅ，２８ｆを撮影レンズ側に投影する光束）は光軸Ｏ２側に偏向されて再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｅ，２９ｆに入射する。なお、図４（ａ）は、添字ｆが付された要素、光路について示した。以下の説明でも便宜上は、添字ｆが付された要素、光路について説明する。
【００１７】
このようにコンデンサレンズ２４により軸外焦点検出領域Ｃからの光束を光軸Ｏ２側に偏向させているため、軸外焦点検出領域Ｃが光軸Ｏ２から比較的離れていてもイメージセンサアレイ３０ｅ，３０ｆを光軸Ｏ２に近づけて配置でき、イメージセンサチップ３０の小型化が図れる。しかし、上述したように光束３ｅ，３ｆがセンサアレイ３０ｅ，３０ｆに斜めに入射する場合、従来技術で説明したように、センサアレイ３０ｅ，３０ｆが光束に対して図４のＸ軸を中心とする回転方向に傾いて取り付けられると、焦点検出誤差が発生する。そこで第１の実施の形態では次のようにして焦点検出誤差の発生を防止している。
【００１８】
図４（ａ）において、再結像レンズ２９Ａが図１０，１１に示した再結像レンズ２９と異なるのは、再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｆを光軸Ｏ２側に傾けている点である。レンズ部２９ｆは入射側球面５ｆと射出側球面６ｆとを備えている。入射側球面５ｆと射出側球面６ｆはそれぞれ中心７ｆ、８ｆから半径Ｒ１，Ｒ２の球面とされている。図４（ａ）において、入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆを結ぶ線分１１ｆ、すなわちレンズ部２９ｆの光軸１１ｆが、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に対して、瞳分割方向（Ｙ方向）に垂直な面内（ＸＺ面内）で傾けられている。換言すると、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられていることになる。また、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆに対して、絞りマスク開口２８ｆの重心１７ｆは、光軸Ｏ２に近い方に偏心している。なお、図４（ａ）において、９ｆは入射側球面５ｆの頂点、１０ｆは入射側球面６ｆの頂点である。
【００１９】
このように構成された焦点検出光学系では、コンデンサレンズ部２４ｂで光軸Ｏ２方向に偏向された光束３ｆは、レンズ部２９ｆの光軸Ｏ２に近い周辺領域に入射する。そのため、レンズ部２９ｆに入射した光束は、その光軸１１ｆ側に屈折されることになり、レンズ部２９ｆから射出する光束３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いても、イメージセンサアレイ３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。なお、レンズ部２９ｆからの射出光が光軸Ｏ２と平行になるように、レンズ部２９ｆの傾き角度が決定されるとともに、レンズ部２９ｆに対する開口２８ｆの重心１７の位置も決定される。
【００２０】
なお、図示は省略したが、軸外焦点検出領域Ｃと光軸Ｏ２を挟んで対向する軸外の焦点検出領域Ｄにおける、再結像レンズ２９ｇ，２９ｈおよび絞りマスク２８の開口２８ｇ，２８ｈについても、軸外焦点検出領域Ｃの再結像レンズ部２９ｅ，２９ｆおよび絞りマスク２８の開口２８ｅ，２８ｆにおける物理的形状や位置関係はまったく同様である。
【００２１】
−第２の実施の形態−
図５（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｂのレンズ部２９ｆは、第１の実施の形態と同様に入射側球面５ｆと射出側球面６ｆとを有するが、入射側球面５ｆの頂点９ｆと射出側球面６ｆの頂点１０ｆが、瞳分割方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に偏心している。このようなレンズ部２９ｆでは、入射側も射出側も球面５ｆ，６ｆであるから、主光線３ｆに関して述べると、入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆを結ぶ線分１１ｆ、すなわちレンズ部２９ｆの光軸１１ｆが、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に対して、瞳分割方向（Ｙ方向）に垂直な面内（ＸＺ面内）で傾けられている。なお、第２の実施の形態でも、レンズ部２９ｆの球面５ｆと６Ｆの偏心量や絞りマスク開口２８ｆの重心１７ｆの位置は、レンズ部２９ｆを射出する光束が焦点検出光学系の光軸と平行になるように決定される。第１の実施の形態と同様に、入射側球面５ｆと射出側球面６ｆはそれぞれ中心７ｆ、８ｆからＲ１，Ｒ２の半径球面とされている。
【００２２】
第２の実施の形態の再結像レンズ２９Ｂでは、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられていることになる。したがって、このレンズ部２９ｆは光学的には第１の実施の形態のレンズ部２９ｆと等価であり、第１の実施の形態のレンズ部２９ｆと同様に、レンズ部２９ｆを射出する光束３ｆは焦点検出光学系の光軸０２と略平行に進行して、イメージセンサアレイ３０ｆに略垂直に入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、焦点検出精度の誤差を含むおそれが少ない。
【００２３】
また、この再結像レンズ２９Ｂでは、そのレンズ部２９ｆの入射側球面５ｆと射出側球面６ｆの周囲１３は、他のレンズ部２９ａ，２９ｂ……と共通の１つの平面とすることができ、第１の実施の形態のように平面１３と１５、および平面１２と１４との間に段差が形成されない。再結像レンズを金型で成形する際、レンズ面は非常に高い精度が要求されるから、その金型はいわゆる超精密旋盤で加工される。第１の実施の形態の再結像レンズ２９では、そのレンズ面９ｆ，１０ｆの金型を加工するとき、超精密旋盤の主軸の向きを他のレンズ面の金型を加工するときと変更する必要がある。そのため、２種類のレンズ面用の金型を後工程で組み合わせる必要があり、レンズ面の精度が落ちる可能性がある。この点、第２の実施の形態のレンズ面の金型の加工はすべて主軸の方向が同一でよく、レンズ面の加工精度を高くできる。
【００２４】
−第３の実施の形態−
図６（ａ）、（ｂ）は第３の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｃのレンズ部２９ｆは、第１の実施の形態と同様に入射側球面５ｆを有するが、射出側は非球面６０ｆとされている。そして、非球面レンズ部６０ｆの回転対称軸１６ｆを瞳分割方向（Ｘ方向）に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられている。この回転対称軸１６ｆの傾き角度と絞りマスク２８の開口２８ｆの重心位置１７ｆも、上述した実施の形態と同様に、レンズ部２９ｆを射出した光束が焦点検出光学系光軸Ｏ２と平行になるように決定される。また、入射側球面５ｆは中心７ｆから半径Ｒ１の球面とされているとともに、中心７ｆは、非球面レンズ部６０ｆの回転対象軸１６ｆ上にある。
【００２５】
このような第３の実施の形態の焦点検出モジュールでも、第１および第２の実施の形態と同様に、レンズ部２９ｆを射出する光束は焦点検出光学系の光軸０２と略平行にされる。したがって、上述したように、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに回転して傾いて取り付けられても、焦点検出精度に誤差が含まれるおそれがなくなる。
【００２６】
−第４の実施の形態−
図７（ａ）、（ｂ）は第４の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｄのレンズ部２９ｆは、図１０に示した従来のものと同一の構成であり、レンズ部２９ｆは入射側球面５ｆと射出側球面６ｆを有する。入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆと結んだ線分がレンズ部２９ｆの光軸１１ｆとなる。第４の実施の形態が従来技術と相違する点は、レンズ部２９ｆの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク開口２８ｆで分割された光束３ｆが入射するようにしたことである。すなわち、絞りマスク２８の開口２８ｆの重心位置１７ｆを、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に位置させ、レンズ部２９ｆに斜めに入射した光束を焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して略平行に射出させるものである。
【００２７】
このような第４の実施の形態の焦点検出モジュールでも、レンズ部２９ｆの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク２８の開口２８ｆで分割された光束３ｆが入射する。そのため、レンズ部２９ｆに入射した光束がその光軸１１ｆ側に屈折されることになり、レンズ部２９ｆから射出する光束３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、イメージセンサアレイ３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。
【００２８】
−第５の実施の形態−
図１２〜図１５は第５の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。この実施の形態の焦点検出モジュールには、図１２に示すように、軸上の焦点検出領域Ａと軸外の焦点検出領域Ｃ，Ｄの３つの焦点検出領域が設定されている。図１４により後述するように、第４の実施の形態の焦点検出モジュールと同様に、絞りマスク１２８の一対の開口１２８ｅ，１２８ｆ、１２８ｇ，１２８ｈの重心位置を、軸外レンズ部１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの光軸よりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に偏心させて、イメージセンサチップ１３０のＸ軸方向の小型化を図っている。第５の実施の形態の焦点検出モジュールと第４の実施の形態の焦点検出モジュールとの相違点は主に次の２点である。
【００２９】
（１）第５の実施の形態では３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄが設定されている点。第４の実施の形態では６つの焦点検出領域Ａ〜Ｆが設定されている。
（２）第５の実施の形態では、コンデンサレンズ１２４の軸外のレンズ部１２４ｂ，１２４ｃの屈折力を大きくして、軸外のレンズ部１２４ｂ，１２４ｃの出射光束を、第４の実施の形態に比べてより大きな角度θ１００で光軸Ｏ２方向に偏向させている。
【００３０】
図１３〜図１５において、図２，３および図７と同様な箇所には１００台の符号を付している。たとえば、コンデンサレンズ２４と１２４，再結像レンズ２９と１２９。図１３は、図２および図３に相当する焦点検出光学系の斜視図である。図１４は、焦点検出モジュールのＸＺ平面内の構成図であり、図７に対応する。図７の説明と対応させて、コンデンサレンズ１２４の軸外のレンズ部１２４ｂに入射した光束について説明する。
【００３１】
上述したように、絞りマスク１２８の一対の開口１２８ｅ，１２８ｆ、１２８ｇ，１２８ｈの重心位置を、図１４に示すとおり、軸外レンズ部１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの光軸１１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に偏心させている。軸外のレンズ部１２４ｂから出射されて再結像レンズ１２９のレンズ部１２９ｆに入射した光束は、レンズ部１２９ｆの光軸１１１ｆ側に屈折される。したがって、レンズ部１２９ｆから射出する光束１１３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ１３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ１３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、イメージセンサアレイ１３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。
【００３２】
図１５（ａ）は、第５の実施の形態における再結像レンズ１２９の正面図、（ｂ）は底面図である。コンデンサレンズ１２４のレンズ部１２４ｂから出射された光束は、図１５（ａ）に示すように、軸外レンズ部１２９ｆの焦点検出光学系の光軸Ｏ２側の周辺領域ＳＲａに入射する。図１６（ａ）は、第４の実施の形態における再結像レンズ２９に相当する再結像レンズ２２９の正面図、（ｂ）は底面図である。図１６（ａ）に示すように、コンデンサレンズ２４のレンズ部２４ｂから出射された光束は、軸外レンズ部２２９ｆの焦点検出光学系の光軸Ｏ２側の周辺領域ＳＲｂに入射する。直、再結像レンズ２２９は、第４の実施の形態の焦点検出モジュールを３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄに対して実現した場合の再結像レンズである。
【００３３】
図１５と図１６とを参照して、第５の実施の形態の焦点検出モジュールが第４の実施の形態に相当する焦点検出モジュールに比べてより小型化されることについて説明する。
【００３４】
図８は第４の実施の形態の焦点検出モジュールの撮影画面内の焦点検出領域Ａ〜Ｆを示し、図１２は第５の実施の形態の焦点検出モジュールの撮影画面内の焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄを示す。左右の焦点検出領域Ｃ，Ｄはそれぞれ等距離離れている。２つの実施の形態において、焦点検出モジュールの仕様（光学性能）を同一とする。
【００３５】
第５の実施の形態のコンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂと１２４ｃの屈折力は、第４の実施の形態のコンデンサレンズ２４の軸外レンズ部２４ｂと２４ｃの屈折力よりも大きい。第５の実施の形態のコンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂと１２４ｃをそれぞれ透過する焦点検出光束１０３ｆの光軸０２とのなす角度をθ１００とする。第４の実施の形態のコンデンサレンズ２４の軸外レンズ部２４ｂと２４ｃをそれぞれ透過する焦点検出光束３ｆの光軸０２とのなす角度をθ１（図８参照）とする。この場合、θ１００＞θ１となる。
【００３６】
その結果、図１５（ａ）に示すように、第５の実施の形態では、焦点検出光束１０３ｆは、再結像レンズ１２９の周辺領域ＳＲａに入射する。図１６（ａ）に示すように、第４の実施の形態では、焦点検出光束３ｆは再結像レンズ２９の周辺領域ＳＲｂに入射する。第５の実施の形態では、コンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂの屈折力を大きくした。したがって、周辺領域ＳＲａは周辺領域ＳＲｂよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い位置に設定されている。
【００３７】
また第５の実施の形態では、再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの表面の球面曲率を、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの表面曲率と略等しくしている。そのため、再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの厚みは、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くなる。再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの表面の曲率はまた、第４の実施の形態の再結像レンズ２９の再結像レンズ２９ａ，２９ｂ，２９ｅ，２９ｆ、２９ｇ，２９ｈの表面の球面曲率とも等しい。
【００３８】
すなわち第５の実施の形態では、以下のようにして、第４の実施の形態に相当する３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄの焦点検出モジュールに比べて、イメージセンサチップ１３０のＸ軸方向の寸法を小さくできる。
【００３９】
（１）コンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂの屈折力を大きくした。その結果、焦点検出光束の再結像レンズ１２９への入射角度θ１００が、第４の実施の形態に相当する焦点検出モジュールの入射角度θ１よりも大きくなる。そこで、この入射光束を焦点検出光学系光軸Ｏ２に平行とするため、以下のような構成を採用した。
【００４０】
（２）軸外のレンズ部１２９ｅ，１２９ｆ，１２９ｇ，１２９ｈの厚みを除いて、再結像レンズの各レンズ部の位置、寸法などを第４の実施の形態のものと等しくする。たとえば、再結像レンズ１２９のすべての入射側、出射側の球面曲率が等しく設定される。その結果、後述する理由により再結像レンズ１２９ｆの厚みが、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くなる。
【００４１】
（３）再結像レンズ１２９の軸外レンズ部１２９ｆへ焦点検出光束が入射する周辺領域ＳＲａが、再結像レンズ２２９ｆの周辺領域ＳＲｂよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い位置に設定される。そこで再結像レンズ１２９ｆの厚みを、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くして、より屈折力の大きな領域に焦点検出光束が入射可能とする。その結果、再結像レンズ部１２９ｆへ角度θ１００（＞θ１）で入射した焦点検出光束を、焦点検出光学系光軸Ｏ２と略等しくすることができる。
【００４２】
このような再結像レンズ１２９では、レンズ部の表面曲率が等しいので、レンズを成型する型代が安くなる。
【００４３】
なお、本発明は、撮影レンズから入射する撮影光束のうち軸外に設定された焦点検出領域を通過する焦点検出光束をコンデンサレンズにより焦点検出光学系側に偏向させてイメージセンサチップをコンパクトにした焦点検出モジュールにおいて、再結像レンズ部に斜めに入射する焦点検出光束を焦点検出光学系光軸に実質上平行に射出するようにしたものである。したがって、本発明は上記実施の形態の限定されず、同様な機能を実現する光学系のすべてが含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影光学系の軸外に設定された焦点検出領域を通る光束を焦点検出光学系光軸側に偏向させることによりイメージセンサチップをコンパクトにした焦点検出モジュールにおいて次のような効果を奏する。
（１）本発明によれば、コンデンサレンズからの光束を再結像レンズ部の周辺領域、すなわち焦点検出光学系光軸側の周辺領域に入射させることにより、再結像レンズ部から射出する焦点検出光束が焦点検出光軸と略平行となるようにしたので、イメージセンサチップが焦点検出光学系光軸に対して瞳分割方向と直交する方向の軸回り（実施の形態のＸ軸回り）に傾いて取り付けられても、光学要素を追加することなく、焦点検出結果に誤差が含まれなくなる。その結果、イメージセンサチップの角度調整機構が不要となり、焦点検出モジュールの大型化およびコストアップを最小限に抑制できる。
（２）請求項１〜３の発明では、瞳分割マスクの開口重心位置を再結像レンズ部の光軸に対して焦点検出光学系光軸側に偏心させるだけでよく、従来の焦点検出モジュールに対して、瞳分割マスクだけ変更すれば良く、コストは全く変わらない。
（３）請求項４の発明では、再結像レンズ部の入射側と射出側を球面レンズ部で構成した。その入射側球面の中心と射出側球面の中心とを結んだ線分を再結像レンズの光軸とするとき、光軸を瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けるとともに、一対の開口の重心位置が、再結像レンズの光軸よりも焦点検出光学系光軸側に位置させるようにしたので、従来技術に比べて再結像レンズを変更するだけでよく、光学要素を追加する必要がなく、コストをアップさせずに焦点検出精度を向上することができる。
（４）請求項５の発明によれば、再結像レンズは、入射側または射出側に非球面レンズ部を備え、非球面レンズ部の回転対称軸を瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられるようにした。したがって、コンデンサレンズによる偏向角度に応じて非球面レンズの光学特性を決定するだけで、再結像レンズ部からの射出光束を精度よく焦点検出光学系光軸と平行にすることができる。
（５）請求項６の発明では、再結像レンズ部の入射側と射出側を球面レンズ部で構成し、入射側球面の頂点と射出側球面の頂点を瞳分割方向に垂直方向に偏心させることにより、再結像レンズ部から射出される光束を焦点検出光学系光軸と略平行となるようにしたので、入射側球面と射出側球面の周囲は他のレンズ部と共通の１つの平面とされ、金型の精度を向上することができ、結果とし高精度な焦点検出モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点検出装置を備えたカメラの構成を示す概略図
【図２】本発明の一実施の形態における焦点検出モジュールの構成を示す分解斜視図
【図３】図２の焦点検出モジュールの一部分を拡大して示す図
【図４】（ａ）は第１の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図５】（ａ）は第２の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図６】（ａ）は第３の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図７】（ａ）は第４の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図８】撮影画面内に設定された６つの焦点検出領域を示す図
【図９】（ａ）は従来の焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域に入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図
【図１０】（ａ）は従来の焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域に入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）をＡ方向から見た図
【図１１】斜めチャートを示す図
【図１２】第５の実施の形態における焦点検出モジュールの撮影画面内に設定された３つの焦点検出領域を示す図
【図１３】第５の実施の形態における焦点検出モジュールの構成を示す分解斜視図
【図１４】第５の実施の形態による焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図
【図１５】（ａ）は第５の実施の形態における再結像レンズの正面図、（ｂ）は底面図
【図１６】（ａ）は第４の実施の形態に相当する再結像レンズの正面図、（ｂ）は底面図
【符号の説明】
１０：焦点検出モジュール ２１：ホルダ
２２：視野マスク ２４：コンデンサレンズ
２４ａ〜２４ｅ：レンズ部 ２８：絞りマスク
２８ａ〜２８ｌ：開口 ２４Ａ〜２４Ｄ：再結像レンズ
２４ａ〜２４ｆ：レンズ部 ３０：イメージセンサチップ
３０ａ〜３０ｌ：イメージセンサアレイ ＣＢ：カメラボディ
Ａ〜Ｆ：焦点検出領域 ＬＢ：撮影レンズ鏡筒
ＬＥ：撮影レンズ Ｏ２：焦点検出光学系光軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸外に設定した焦点検出領域からの光束を偏向して焦点検出用撮像素子に導くようにした焦点検出モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフカメラで使用される位相差検出方式の焦点検出装置では、撮影レンズからカメラ本体に入射する撮影光束を焦点検出モジュールに導き、焦点検出を行う。この焦点検出モジュールは、視野マスク，コンデンサレンズ，絞りマスク，再結像レンズおよび複数の撮像素子（たとえばＣＣＤ）が実装されたイメージセンサチップをホルダに一体に保持したものである。
【０００３】
図８はこのような焦点検出モジュールにより焦点検出する領域を説明する図である。図８において、長方形の撮影画面Ｐ内に６つの焦点検出領域を有する。そのうち撮影光束の光軸ＬＸを中心として横方向に延在する領域Ａと、光軸ＬＸを中心として縦方向に延在する領域Ｂの２領域を光軸上領域と呼び、他の４領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを光軸外領域と呼ぶ。このような焦点検出モジュールにおいては、６つの焦点検出領域の焦点検出光束をそれぞれ受光する撮像素子を１つのイメージセンサチップにコンパクトに実装するため、焦点検出光学系を縮小光学系としている。このような従来の焦点検出モジュールでは、再結像レンズに所定の入射角度で入射した焦点検出光束は、焦点検出モジュールの光軸に対して所定の角度をもって撮像素子に入射する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９〜図１１により、光軸から水平Ｙ方向に離れた軸外焦点検出領域Ｃの焦点検出光束について従来技術の問題を説明する。図９および図１０は、ＸＺ面内における軸外焦点検出領域Ｃの焦点検出光束を概念的に示す図である。図では便宜上、視野マスク２２，コンデンサレンズ２４，絞りマスク２８，再結像レンズ２９およびイメージセンサチップ３０を一直線上に並べて図示した。視野マスク２２で制限された光束はコンデンサレンズ２４で焦点検出光学系の光軸Ｏ２に向けて偏向される。この光束は、絞りマスク２８でＹ方向に瞳分割されて一対の光束３ｅ，３ｆとなり、それぞれ再結像レンズ部２９ｅ，２９ｆにより撮像素子３０ｅ，３０ｆ上に結像される。
【０００５】
図９に示すように、ＹＺ面内において、一対の撮像素子３０ｅ，３０ｆの受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と直交するようにイメージセンサチップ３０がホルダ（不図示）に取り付けられていれば、焦点検出誤差は発生しない。しかしながら、図１０に示すように、ＹＺ面内において、イメージセンサチップ３０が焦点検出光学系の光軸Ｏ２とある角度で傾斜してホルダに取り付けられ、その結果、撮像素子３０ｅ，３０ｆの受光面が光軸Ｏ２に対して傾斜すると、次のような問題が生じる。
【０００６】
図１１（ａ），（ｂ）に示すＸＹ面内で傾斜する斜めチャートを撮影する場合について説明する。図１１（ａ）のチャート４１は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、それぞれ像３１ｅ，３１ｆとして結像する。位相差検出方式の焦点検出装置では、これら一対の像３１ｅ，３１ｆの間隔によって合焦位置からのデフォーカス量およびデフォーカス方向を算出する。図１１（ｂ）のチャート４２は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、それぞれ像３２ｅ，３２ｆとして結像する。これら一対の像３２ｅ，３２ｆの間隔によって同様にして、合焦位置からのデフォーカス量およびデフォーカス方向を算出する。
【０００７】
ＹＺ面内において、撮像素子の受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と直交する図９に示す焦点検出モジュールでは、像３１ｅ，３１ｆの間隔も像３２ｅ，３２ｆの間隔もともにｄ０である。一方、撮像素子の受光面が焦点検出光学系の光軸Ｏ２と傾斜する図１０に示す焦点検出モジュールでは、像３１ｅ，３１ｆの間隔はｄ１、像３２ｅ，３２ｆの間隔はｄ２となる。このように、イメージセンサチップが焦点検出光学系の光軸に対して傾斜して取り付けられると、焦点検出結果に誤差が発生してしまう。このような誤差は、被写体のコントラストパターンの角度に依存しているので、実際のランダムなコントラストパターンの被写体ではある程度相殺されるものの、焦点検出精度向上のためには、この誤差要因を除去することが重要である。イメージセンサチップの取付角度を調整すれば、このような誤差要因は除去できるが、調整機構がコストアップの要因になり、さらに、調整作業も煩雑である。
【０００８】
本発明の目的は、焦点検出用撮像素子の受光面と焦点検出光学系の光軸とが直交していない場合でも焦点検出誤差を抑制することができる焦点検出モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して略平行であり、前記瞳分割マスクの一対の開口の重心位置が、前記軸外レンズ部の光軸よりも前記焦点検出光学系光軸側に位置していることを特徴とする。
（２）請求項３に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする。
（３）請求項４に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射する前記再結像レンズの軸外レンズ部は、その入射側または射出側が非球面レンズとされ、前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記非球面レンズの回転対称軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする。
（４）請求項５に記載の発明は、撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は入射側球面と射出側球面とを備え、前記入射側球面の頂点と前記射出側球面の頂点は前記瞳分割方向に垂直方向に偏心し、前記入射側球面と前記射出側球面の周囲は、他のレンズ部と共通の１つの平面とされていることを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図８により本発明の第１〜第４の実施の形態を説明する。各実施の形態は再結像レンズが異なるだけでその他は共通である。まず、共通の構成について説明する。
−共通の構成−
図１は本発明による焦点検出モジュールを搭載した一眼レフカメラの概略構成図である。被写体からの光束は、レンズ鏡筒ＬＢ内の撮影レンズＬＥを透過してカメラボディＣＢ内に導かれる。カメラボディＣＢに導かれた光束の一部は、半透過性のメインミラー５１を透過し、サブミラー５２にて下方に反射された後、焦点検出モジュール１０へ入射される。ＣＰＵ５６は、焦点検出モジュール１０の出力である焦点検出信号に基づいてレンズ駆動モータ５７を駆動し、撮影レンズＬＥの焦点調節を行う。一方、メインミラー５１で反射された光束はペンタプリズム５４を介して接眼レンズ５５にて観察される。
【００１２】
本実施の形態では、図８に示した６の焦点検出領域について焦点検出を行う。すなわち、撮影光束の光軸ＬＸを中心としてＸ方向に延在する領域Ａと、光軸ＬＸを中心としてＹ方向に延在する領域Ｂの光軸領域と、軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆである。領域Ｃは、光軸ＬＸから−Ｘ方向（左方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域Ｄは、光軸ＬＸから＋Ｘ方向（右方）に離間しＹ方向に延在する領域である。領域Ｅは、光軸ＬＸから＋Ｙ方向（上方）に離間しＸ方向に延在する領域である。領域Ｆは、光軸ＬＸから−Ｙ方向（下方）に離間しＸ方向に延在する領域である。図から分かるように、上下の光軸外領域Ｅ，Ｆと光軸ＬＸとの距離は、左右の軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄと光軸ＬＸとの距離よりも短い。すなわち、領域Ｃ，Ｄの光束を集光させるコンデンサレンズのレンズ部のパワーを、領域Ｅ，Ｆの光束を集光させるコンデンサレンズのレンズ部のパワーよりも大きくして、イメージセンサチップをコンパクトにしている。これらの焦点検出領域は、図２に示す焦点検出モジュール１０の構造によって決定されるものである。
【００１３】
図２に示すように、焦点検出モジュール１０は周知の位相差検出方式にて焦点検出を行うもので、視野マスク２２，赤外カットフィルタ２３，コンデンサレンズ２４，迷光除去用遮光マスク２５，折り返しミラー２６，迷光除去用遮光マスク２７，絞りマスク２８，再結像レンズ２９およびイメージセンサチップ３０がホルダ２１に一体に保持されて成る。視野マスク２２は、図示の如く光軸上領域ＡおよびＢに対応する開口２２ａと、軸外焦点検出領域Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにそれぞれ対応する開口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅとを有する。コンデンサレンズ２４および遮光マスク２５は、それぞれ視野マスク２２の開口に対応するレンズ部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅおよび開口部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅを有する。コンデンサレンズ２４のレンズ部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは、視野マスク２２の開口２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅから入射された光束を絞りマスク２８に導く。
【００１４】
図３の拡大図に示すように、絞りマスク２８および再結像レンズ２９は、それぞれ６つの焦点検出領域に対応する各一対の開口部２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆ，２８ｇ，２８ｈ，２８ｉ，２８ｊ，２８ｋ，２８ｌおよびレンズ部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ，２９ｈ，２９ｉ，２９ｊ，２９ｋ，２９ｌを有する。またイメージセンサチップ３０は、同様に６つの焦点検出領域に対応するイメージセンサアレイ（撮像素子）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ，３０ｌを同一面上に保持する。絞りマスク２８は各一対の開口によって各光束を２分割し、すなわち瞳分割して各一対の光束を再結像レンズ２９に導く。なお、再結像レンズは樹脂による射出成形で製作される。
【００１５】
−第１の実施の形態−
図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて第１の実施の形態について説明する。図４（ａ）は焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ方向から見た図である。図４（ａ）では便宜上、赤外カットフィルタ２３，迷光除去用遮光マスク２５、折り返しミラー２６および迷光除去用遮光マスク２７は図示を省略し、視野マスク２２，コンデンサレンズ２４，絞りマスク２８，再結像レンズ２９Ａおよびイメージセンサチップ３０を一直線上に並べて図示した。
【００１６】
図４において、絞りマスク２８の開口２８ｅと２８ｆ，再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｅと２９ｆおよび軸外焦点検出領域Ｃに対応する一対の光束３ｅと３ｆは、それぞれ紙面と直交する方向に重なり合っている。視野マスク２２の開口２２ｂで規制される軸外焦点検出領域Ｃからの光束は、コンデンサレンズ２４のうち焦点検出光学系の光軸Ｏ２の軸外に位置するレンズ部２４ｂを通るため、分割された光束３ｅと３ｆは（厳密には開口２８ｅ，２８ｆを撮影レンズ側に投影する光束）は光軸Ｏ２側に偏向されて再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｅ，２９ｆに入射する。なお、図４（ａ）は、添字ｆが付された要素、光路について示した。以下の説明でも便宜上は、添字ｆが付された要素、光路について説明する。
【００１７】
このようにコンデンサレンズ２４により軸外焦点検出領域Ｃからの光束を光軸Ｏ２側に偏向させているため、軸外焦点検出領域Ｃが光軸Ｏ２から比較的離れていてもイメージセンサアレイ３０ｅ，３０ｆを光軸Ｏ２に近づけて配置でき、イメージセンサチップ３０の小型化が図れる。しかし、上述したように光束３ｅ，３ｆがセンサアレイ３０ｅ，３０ｆに斜めに入射する場合、従来技術で説明したように、センサアレイ３０ｅ，３０ｆが光束に対して図４のＸ軸を中心とする回転方向に傾いて取り付けられると、焦点検出誤差が発生する。そこで第１の実施の形態では次のようにして焦点検出誤差の発生を防止している。
【００１８】
図４（ａ）において、再結像レンズ２９Ａが図１０，１１に示した再結像レンズ２９と異なるのは、再結像レンズ２９Ａのレンズ部２９ｆを光軸Ｏ２側に傾けている点である。レンズ部２９ｆは入射側球面５ｆと射出側球面６ｆとを備えている。入射側球面５ｆと射出側球面６ｆはそれぞれ中心７ｆ、８ｆから半径Ｒ１，Ｒ２の球面とされている。図４（ａ）において、入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆを結ぶ線分１１ｆ、すなわちレンズ部２９ｆの光軸１１ｆが、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に対して、瞳分割方向（Ｙ方向）に垂直な面内（ＸＺ面内）で傾けられている。換言すると、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられていることになる。また、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆに対して、絞りマスク開口２８ｆの重心１７ｆは、光軸Ｏ２に近い方に偏心している。なお、図４（ａ）において、９ｆは入射側球面５ｆの頂点、１０ｆは入射側球面６ｆの頂点である。
【００１９】
このように構成された焦点検出光学系では、コンデンサレンズ部２４ｂで光軸Ｏ２方向に偏向された光束３ｆは、レンズ部２９ｆの光軸Ｏ２に近い周辺領域に入射する。そのため、レンズ部２９ｆに入射した光束は、その光軸１１ｆ側に屈折されることになり、レンズ部２９ｆから射出する光束３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いても、イメージセンサアレイ３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。なお、レンズ部２９ｆからの射出光が光軸Ｏ２と平行になるように、レンズ部２９ｆの傾き角度が決定されるとともに、レンズ部２９ｆに対する開口２８ｆの重心１７の位置も決定される。
【００２０】
なお、図示は省略したが、軸外焦点検出領域Ｃと光軸Ｏ２を挟んで対向する軸外の焦点検出領域Ｄにおける、再結像レンズ２９ｇ，２９ｈおよび絞りマスク２８の開口２８ｇ，２８ｈについても、軸外焦点検出領域Ｃの再結像レンズ部２９ｅ，２９ｆおよび絞りマスク２８の開口２８ｅ，２８ｆにおける物理的形状や位置関係はまったく同様である。
【００２１】
−第２の実施の形態−
図５（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｂのレンズ部２９ｆは、第１の実施の形態と同様に入射側球面５ｆと射出側球面６ｆとを有するが、入射側球面５ｆの頂点９ｆと射出側球面６ｆの頂点１０ｆが、瞳分割方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に偏心している。このようなレンズ部２９ｆでは、入射側も射出側も球面５ｆ，６ｆであるから、主光線３ｆに関して述べると、入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆを結ぶ線分１１ｆ、すなわちレンズ部２９ｆの光軸１１ｆが、焦点検出光学系の光軸Ｏ２に対して、瞳分割方向（Ｙ方向）に垂直な面内（ＸＺ面内）で傾けられている。なお、第２の実施の形態でも、レンズ部２９ｆの球面５ｆと６Ｆの偏心量や絞りマスク開口２８ｆの重心１７ｆの位置は、レンズ部２９ｆを射出する光束が焦点検出光学系の光軸と平行になるように決定される。第１の実施の形態と同様に、入射側球面５ｆと射出側球面６ｆはそれぞれ中心７ｆ、８ｆからＲ１，Ｒ２の半径球面とされている。
【００２２】
第２の実施の形態の再結像レンズ２９Ｂでは、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆを瞳分割方向に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられていることになる。したがって、このレンズ部２９ｆは光学的には第１の実施の形態のレンズ部２９ｆと等価であり、第１の実施の形態のレンズ部２９ｆと同様に、レンズ部２９ｆを射出する光束３ｆは焦点検出光学系の光軸０２と略平行に進行して、イメージセンサアレイ３０ｆに略垂直に入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、焦点検出精度の誤差を含むおそれが少ない。
【００２３】
また、この再結像レンズ２９Ｂでは、そのレンズ部２９ｆの入射側球面５ｆと射出側球面６ｆの周囲１３は、他のレンズ部２９ａ，２９ｂ……と共通の１つの平面とすることができ、第１の実施の形態のように平面１３と１５、および平面１２と１４との間に段差が形成されない。再結像レンズを金型で成形する際、レンズ面は非常に高い精度が要求されるから、その金型はいわゆる超精密旋盤で加工される。第１の実施の形態の再結像レンズ２９では、そのレンズ面９ｆ，１０ｆの金型を加工するとき、超精密旋盤の主軸の向きを他のレンズ面の金型を加工するときと変更する必要がある。そのため、２種類のレンズ面用の金型を後工程で組み合わせる必要があり、レンズ面の精度が落ちる可能性がある。この点、第２の実施の形態のレンズ面の金型の加工はすべて主軸の方向が同一でよく、レンズ面の加工精度を高くできる。
【００２４】
−第３の実施の形態−
図６（ａ）、（ｂ）は第３の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｃのレンズ部２９ｆは、第１の実施の形態と同様に入射側球面５ｆを有するが、射出側は非球面６０ｆとされている。そして、非球面レンズ部６０ｆの回転対称軸１６ｆを瞳分割方向（Ｘ方向）に垂直なＸＺ平面へ投影した射影が、焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して所定の角度で傾けられている。この回転対称軸１６ｆの傾き角度と絞りマスク２８の開口２８ｆの重心位置１７ｆも、上述した実施の形態と同様に、レンズ部２９ｆを射出した光束が焦点検出光学系光軸Ｏ２と平行になるように決定される。また、入射側球面５ｆは中心７ｆから半径Ｒ１の球面とされているとともに、中心７ｆは、非球面レンズ部６０ｆの回転対象軸１６ｆ上にある。
【００２５】
このような第３の実施の形態の焦点検出モジュールでも、第１および第２の実施の形態と同様に、レンズ部２９ｆを射出する光束は焦点検出光学系の光軸０２と略平行にされる。したがって、上述したように、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに回転して傾いて取り付けられても、焦点検出精度に誤差が含まれるおそれがなくなる。
【００２６】
−第４の実施の形態−
図７（ａ）、（ｂ）は第４の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。再結像レンズ２９Ｄのレンズ部２９ｆは、図１０に示した従来のものと同一の構成であり、レンズ部２９ｆは入射側球面５ｆと射出側球面６ｆを有する。入射側球面５ｆの中心７ｆと射出側球面６ｆの中心８ｆと結んだ線分がレンズ部２９ｆの光軸１１ｆとなる。第４の実施の形態が従来技術と相違する点は、レンズ部２９ｆの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク開口２８ｆで分割された光束３ｆが入射するようにしたことである。すなわち、絞りマスク２８の開口２８ｆの重心位置１７ｆを、レンズ部２９ｆの光軸１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に位置させ、レンズ部２９ｆに斜めに入射した光束を焦点検出光学系光軸Ｏ２に対して略平行に射出させるものである。
【００２７】
このような第４の実施の形態の焦点検出モジュールでも、レンズ部２９ｆの周辺領域のうち焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い周辺領域に、絞りマスク２８の開口２８ｆで分割された光束３ｆが入射する。そのため、レンズ部２９ｆに入射した光束がその光軸１１ｆ側に屈折されることになり、レンズ部２９ｆから射出する光束３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、イメージセンサアレイ３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。
【００２８】
−第５の実施の形態−
図１２〜図１５は第５の実施の形態の焦点検出モジュールを説明する図である。この実施の形態の焦点検出モジュールには、図１２に示すように、軸上の焦点検出領域Ａと軸外の焦点検出領域Ｃ，Ｄの３つの焦点検出領域が設定されている。図１４により後述するように、第４の実施の形態の焦点検出モジュールと同様に、絞りマスク１２８の一対の開口１２８ｅ，１２８ｆ、１２８ｇ，１２８ｈの重心位置を、軸外レンズ部１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの光軸よりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に偏心させて、イメージセンサチップ１３０のＸ軸方向の小型化を図っている。第５の実施の形態の焦点検出モジュールと第４の実施の形態の焦点検出モジュールとの相違点は主に次の２点である。
【００２９】
（１）第５の実施の形態では３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄが設定されている点。第４の実施の形態では６つの焦点検出領域Ａ〜Ｆが設定されている。
（２）第５の実施の形態では、コンデンサレンズ１２４の軸外のレンズ部１２４ｂ，１２４ｃの屈折力を大きくして、軸外のレンズ部１２４ｂ，１２４ｃの出射光束を、第４の実施の形態に比べてより大きな角度θ１００で光軸Ｏ２方向に偏向させている。
【００３０】
図１３〜図１５において、図２，３および図７と同様な箇所には１００台の符号を付している。たとえば、コンデンサレンズ２４と１２４，再結像レンズ２９と１２９。図１３は、図２および図３に相当する焦点検出光学系の斜視図である。図１４は、焦点検出モジュールのＸＺ平面内の構成図であり、図７に対応する。図７の説明と対応させて、コンデンサレンズ１２４の軸外のレンズ部１２４ｂに入射した光束について説明する。
【００３１】
上述したように、絞りマスク１２８の一対の開口１２８ｅ，１２８ｆ、１２８ｇ，１２８ｈの重心位置を、図１４に示すとおり、軸外レンズ部１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの光軸１１１ｆよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２側に偏心させている。軸外のレンズ部１２４ｂから出射されて再結像レンズ１２９のレンズ部１２９ｆに入射した光束は、レンズ部１２９ｆの光軸１１１ｆ側に屈折される。したがって、レンズ部１２９ｆから射出する光束１１３ｆは、焦点検出光学系の光軸Ｏ２と略平行に進行してイメージセンサアレイ１３０ｆに入射する。その結果、イメージセンサチップ１３０がＸ軸回りに傾いて取り付けられても、イメージセンサアレイ１３０ｆ上に結像する被写体像がＸ方向にずれることがなく、焦点検出精度が悪化することがない。
【００３２】
図１５（ａ）は、第５の実施の形態における再結像レンズ１２９の正面図、（ｂ）は底面図である。コンデンサレンズ１２４のレンズ部１２４ｂから出射された光束は、図１５（ａ）に示すように、軸外レンズ部１２９ｆの焦点検出光学系の光軸Ｏ２側の周辺領域ＳＲａに入射する。図１６（ａ）は、第４の実施の形態における再結像レンズ２９に相当する再結像レンズ２２９の正面図、（ｂ）は底面図である。図１６（ａ）に示すように、コンデンサレンズ２４のレンズ部２４ｂから出射された光束は、軸外レンズ部２２９ｆの焦点検出光学系の光軸Ｏ２側の周辺領域ＳＲｂに入射する。直、再結像レンズ２２９は、第４の実施の形態の焦点検出モジュールを３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄに対して実現した場合の再結像レンズである。
【００３３】
図１５と図１６とを参照して、第５の実施の形態の焦点検出モジュールが第４の実施の形態に相当する焦点検出モジュールに比べてより小型化されることについて説明する。
【００３４】
図８は第４の実施の形態の焦点検出モジュールの撮影画面内の焦点検出領域Ａ〜Ｆを示し、図１２は第５の実施の形態の焦点検出モジュールの撮影画面内の焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄを示す。左右の焦点検出領域Ｃ，Ｄはそれぞれ等距離離れている。２つの実施の形態において、焦点検出モジュールの仕様（光学性能）を同一とする。
【００３５】
第５の実施の形態のコンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂと１２４ｃの屈折力は、第４の実施の形態のコンデンサレンズ２４の軸外レンズ部２４ｂと２４ｃの屈折力よりも大きい。第５の実施の形態のコンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂと１２４ｃをそれぞれ透過する焦点検出光束１０３ｆの光軸０２とのなす角度をθ１００とする。第４の実施の形態のコンデンサレンズ２４の軸外レンズ部２４ｂと２４ｃをそれぞれ透過する焦点検出光束３ｆの光軸０２とのなす角度をθ１（図８参照）とする。この場合、θ１００＞θ１となる。
【００３６】
その結果、図１５（ａ）に示すように、第５の実施の形態では、焦点検出光束１０３ｆは、再結像レンズ１２９の周辺領域ＳＲａに入射する。図１６（ａ）に示すように、第４の実施の形態では、焦点検出光束３ｆは再結像レンズ２９の周辺領域ＳＲｂに入射する。第５の実施の形態では、コンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂの屈折力を大きくした。したがって、周辺領域ＳＲａは周辺領域ＳＲｂよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い位置に設定されている。
【００３７】
また第５の実施の形態では、再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの表面の球面曲率を、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの表面曲率と略等しくしている。そのため、再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの厚みは、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くなる。再結像レンズ１２９ｅ，１２９ｆ、１２９ｇ，１２９ｈの表面の曲率はまた、第４の実施の形態の再結像レンズ２９の再結像レンズ２９ａ，２９ｂ，２９ｅ，２９ｆ、２９ｇ，２９ｈの表面の球面曲率とも等しい。
【００３８】
すなわち第５の実施の形態では、以下のようにして、第４の実施の形態に相当する３つの焦点検出領域Ａ，Ｃ，Ｄの焦点検出モジュールに比べて、イメージセンサチップ１３０のＸ軸方向の寸法を小さくできる。
【００３９】
（１）コンデンサレンズ１２４の軸外レンズ部１２４ｂの屈折力を大きくした。その結果、焦点検出光束の再結像レンズ１２９への入射角度θ１００が、第４の実施の形態に相当する焦点検出モジュールの入射角度θ１よりも大きくなる。そこで、この入射光束を焦点検出光学系光軸Ｏ２に平行とするため、以下のような構成を採用した。
【００４０】
（２）軸外のレンズ部１２９ｅ，１２９ｆ，１２９ｇ，１２９ｈの厚みを除いて、再結像レンズの各レンズ部の位置、寸法などを第４の実施の形態のものと等しくする。たとえば、再結像レンズ１２９のすべての入射側、出射側の球面曲率が等しく設定される。その結果、後述する理由により再結像レンズ１２９ｆの厚みが、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くなる。
【００４１】
（３）再結像レンズ１２９の軸外レンズ部１２９ｆへ焦点検出光束が入射する周辺領域ＳＲａが、再結像レンズ２２９ｆの周辺領域ＳＲｂよりも焦点検出光学系光軸Ｏ２に近い位置に設定される。そこで再結像レンズ１２９ｆの厚みを、光軸上の再結像レンズ１２９ａ、１２９ｂの厚みよりも厚くして、より屈折力の大きな領域に焦点検出光束が入射可能とする。その結果、再結像レンズ部１２９ｆへ角度θ１００（＞θ１）で入射した焦点検出光束を、焦点検出光学系光軸Ｏ２と略等しくすることができる。
【００４２】
このような再結像レンズ１２９では、レンズ部の表面曲率が等しいので、レンズを成型する型代が安くなる。
【００４３】
なお、本発明は、撮影レンズから入射する撮影光束のうち軸外に設定された焦点検出領域を通過する焦点検出光束をコンデンサレンズにより焦点検出光学系側に偏向させてイメージセンサチップをコンパクトにした焦点検出モジュールにおいて、再結像レンズ部に斜めに入射する焦点検出光束を焦点検出光学系光軸に実質上平行に射出するようにしたものである。したがって、本発明は上記実施の形態の限定されず、同様な機能を実現する光学系のすべてが含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影光学系の軸外に設定された焦点検出領域を通る光束を焦点検出光学系光軸側に偏向させることによりイメージセンサチップをコンパクトにした焦点検出モジュールにおいて次のような効果を奏する。
（１）本発明によれば、コンデンサレンズからの光束を再結像レンズ部の周辺領域、すなわち焦点検出光学系光軸側の周辺領域に入射させることにより、再結像レンズ部から射出する焦点検出光束が焦点検出光軸と略平行となるようにしたので、イメージセンサチップが焦点検出光学系光軸に対して瞳分割方向と直交する方向の軸回り（実施の形態のＸ軸回り）に傾いて取り付けられても、光学要素を追加することなく、焦点検出結果に誤差が含まれなくなる。その結果、イメージセンサチップの角度調整機構が不要となり、焦点検出モジュールの大型化およびコストアップを最小限に抑制できる。
（２）請求項１〜３の発明では、瞳分割マスクの開口重心位置を再結像レンズ部の光軸に対して焦点検出光学系光軸側に偏心させるだけでよく、従来の焦点検出モジュールに対して、瞳分割マスクだけ変更すれば良く、コストは全く変わらない。
（３）請求項４の発明では、再結像レンズ部の入射側と射出側を球面レンズ部で構成した。その入射側球面の中心と射出側球面の中心とを結んだ線分を再結像レンズの光軸とするとき、光軸を瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けるとともに、一対の開口の重心位置が、再結像レンズの光軸よりも焦点検出光学系光軸側に位置させるようにしたので、従来技術に比べて再結像レンズを変更するだけでよく、光学要素を追加する必要がなく、コストをアップさせずに焦点検出精度を向上することができる。
（４）請求項５の発明によれば、再結像レンズは、入射側または射出側に非球面レンズ部を備え、非球面レンズ部の回転対称軸を瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられるようにした。したがって、コンデンサレンズによる偏向角度に応じて非球面レンズの光学特性を決定するだけで、再結像レンズ部からの射出光束を精度よく焦点検出光学系光軸と平行にすることができる。
（５）請求項６の発明では、再結像レンズ部の入射側と射出側を球面レンズ部で構成し、入射側球面の頂点と射出側球面の頂点を瞳分割方向に垂直方向に偏心させることにより、再結像レンズ部から射出される光束を焦点検出光学系光軸と略平行となるようにしたので、入射側球面と射出側球面の周囲は他のレンズ部と共通の１つの平面とされ、金型の精度を向上することができ、結果とし高精度な焦点検出モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点検出装置を備えたカメラの構成を示す概略図
【図２】本発明の一実施の形態における焦点検出モジュールの構成を示す分解斜視図
【図３】図２の焦点検出モジュールの一部分を拡大して示す図
【図４】（ａ）は第１の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図５】（ａ）は第２の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図６】（ａ）は第３の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図７】（ａ）は第４の実施の形態による焦点検出モジュール１０の軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＣ方向から見た図
【図８】撮影画面内に設定された６つの焦点検出領域を示す図
【図９】（ａ）は従来の焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域に入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図
【図１０】（ａ）は従来の焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域に入射する光束について説明する図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）をＡ方向から見た図
【図１１】斜めチャートを示す図
【図１２】第５の実施の形態における焦点検出モジュールの撮影画面内に設定された３つの焦点検出領域を示す図
【図１３】第５の実施の形態における焦点検出モジュールの構成を示す分解斜視図
【図１４】第５の実施の形態による焦点検出モジュールの軸外焦点検出領域Ｃに入射する光束について説明する図
【図１５】（ａ）は第５の実施の形態における再結像レンズの正面図、（ｂ）は底面図
【図１６】（ａ）は第４の実施の形態に相当する再結像レンズの正面図、（ｂ）は底面図
【符号の説明】
１０：焦点検出モジュール ２１：ホルダ
２２：視野マスク ２４：コンデンサレンズ
２４ａ〜２４ｅ：レンズ部 ２８：絞りマスク
２８ａ〜２８ｌ：開口 ２４Ａ〜２４Ｄ：再結像レンズ
２４ａ〜２４ｆ：レンズ部 ３０：イメージセンサチップ
３０ａ〜３０ｌ：イメージセンサアレイ ＣＢ：カメラボディ
Ａ〜Ｆ：焦点検出領域 ＬＢ：撮影レンズ鏡筒
ＬＥ：撮影レンズ Ｏ２：焦点検出光学系光軸
Claims (5)
- 撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、
前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、
前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、
前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、
前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、
前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して略平行であり、
前記瞳分割マスクの一対の開口の重心位置が、前記軸外レンズ部の光軸よりも前記焦点検出光学系光軸側に位置していることを特徴とする焦点検出モジュール。 - 請求項１の焦点検出モジュールにおいて、
光軸上の焦点検出光束が入射する前記再結像レンズの軸上レンズ部と、前記軸外レンズ部とは、それぞれ入射側球面および射出側球面の曲率が略等しくし、前記軸外レンズ部の光軸方向の厚みが前記軸上レンズ部の光軸方向の厚みよりも厚くしたことを特徴とする焦点検出モジュール。 - 撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、
前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、
前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、
前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、
前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は、入射側球面と射出側球面とを備え、
前記入射側球面の中心と前記射出側球面の中心とを結んだ線分を前記軸外レンズ部の光軸とするとき、前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記軸外レンズ部の光軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする焦点検出モジュール。 - 撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、
前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、
前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、
前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、
前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射する前記再結像レンズの軸外レンズ部は、その入射側または射出側が非球面レンズとされ、
前記軸外レンズ部を射出する光束が前記焦点検出光学系光軸と略平行になるように、前記非球面レンズの回転対称軸を前記瞳分割方向に垂直な平面へ投影したときの射影が、前記焦点検出光学系光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする焦点検出モジュール。 - 撮影画面内に設定された軸上および軸外の複数の焦点検出領域を通過する撮影光束を集光するコンデンサレンズと、
前記各焦点検出領域を通過する撮影光束をそれぞれ一対の開口で制限して瞳分割する瞳分割マスクと、
前記瞳分割マスクで瞳分割された一対の光束をそれぞれ再結像させる再結像レンズと、
前記再結像レンズにより受光面上に再結像された一対の光束をそれぞれ電気信号に変換して出力する撮像素子とを備え、焦点検出光学系光軸を有する焦点検出モジュールにおいて、
前記軸外に設定された焦点検出領域を通過して前記瞳分割マスクで分割された一対の光束が入射し、前記再結像レンズの複数のレンズ部のうち当該焦点検出領域に対応して設けられている軸外レンズ部は入射側球面と射出側球面とを備え、
前記入射側球面の頂点と前記射出側球面の頂点は前記瞳分割方向に垂直方向に偏心し、
前記入射側球面と前記射出側球面の周囲は、他のレンズ部と共通の１つの平面とされていることを特徴とする焦点検出モジュール。
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