JPH0258012A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPH0258012A
JPH0258012A JP63211158A JP21115888A JPH0258012A JP H0258012 A JPH0258012 A JP H0258012A JP 63211158 A JP63211158 A JP 63211158A JP 21115888 A JP21115888 A JP 21115888A JP H0258012 A JPH0258012 A JP H0258012A
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JP
Japan
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focus detection
image
lens
optical
image sensors
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Application number
JP63211158A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Utagawa
健 歌川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0258012A publication Critical patent/JPH0258012A/en
Priority to US07/585,268 priority patent/US5155518A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To perform accurate focus detection even not on an axis by providing a focus detecting means which detects the relative displacement of a couple of light images by using outputs of at least two of three image sensors. CONSTITUTION:In a step S1, an arithmetic control part 202 reads an open aperture F value and an exit pupil position P.O out of the memory part 104 of a photographic lens. In a step S2, the arithmetic control part 202 determines which of requirements A, B, and C the mounted photographic lens meets. Consequently, an image sensor which generates an eclipse is identified. In a step S3, the storage of the image sensor is started and when charges are accumulated by a specific quantity, image data are transferred and stored in the memory part 206 in a step S4. Then the outputs of a couple of image sensors which generate no eclipse are used in a step S5 to perform focus detection arithmetic and in a step S6, a movable lens 103 is driven according to the result, which is also displayed on a display device 207.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、カメラ等の焦点検出装置に関する。[Detailed description of the invention] A. Industrial application field The present invention relates to a focus detection device for a camera or the like.

B、従来の技術 従来のこの種の装置として第9図に示すものが知られて
いる。焦点検出面1上で、撮影レンズの光軸LXと交わ
る位置(ロ)を中心とする±2〜±3mm程度の領域(
イ)〜(ハ)を焦点検出領域として、この範囲の像を一
対の再結像レンズ2a。
B. Prior Art As a conventional device of this type, the one shown in FIG. 9 is known. On the focus detection surface 1, an area of approximately ±2 to ±3 mm centered on the position (b) that intersects with the optical axis LX of the photographic lens (
A) to (C) are used as focus detection areas, and an image of this range is formed by a pair of re-imaging lenses 2a.

2bによりIC基板3上のイメージセンサ部3a。Image sensor section 3a on IC board 3 is indicated by 2b.

3b上に結び1両イメージセンサ部3a、3bの画像出
力から相対的像ずれ量を検知して焦点検出を行なう。
Focus detection is performed by detecting the amount of relative image shift from the image outputs of the two image sensor sections 3a and 3b.

ところで−眼レフカメラの焦点検出装置では。By the way - in the focus detection device of an eye reflex camera.

F5.6前後の開放F値をもつ交換レンズに対しても焦
点検出光学系にケラレが生じないようにする必要がある
。F5.6の撮影レンズの射出瞳位置は、多くの場合、
ハツチングで示す50m+a〜200mn+程度の範囲
のどこかにあることが多く、射出瞳位置がこの程度の範
囲にあるF5.6レンズでケラレが生じないためには、
検出光束の広がりαをF7前後にする必要がある。
It is necessary to prevent vignetting in the focus detection optical system even for interchangeable lenses with an open F value of around F5.6. The exit pupil position of an F5.6 photographic lens is often
It is often somewhere in the range of 50m+a to 200m+ shown by hatching, and in order to avoid vignetting with an F5.6 lens whose exit pupil position is in this range,
The spread α of the detection light beam needs to be around F7.

さらにフィールドレンズ6により再結像レンズ2a、2
bの開口を射出隨位[100mm前後(図中L、の範囲
)に投影するようにすれば、光軸から像高2〜3mmの
点(イ)、(ハ)を通る光束(破線)についても、射出
瞳位置が50mm〜200mn+のF5.6レンズに対
してケラレなしに焦点検出が可能である。この様な構成
をとることにより、従来の焦点検出装置においては、像
高さ3mm程度の範囲についてケラレなしに焦点検出が
可能であった。
Furthermore, the re-imaging lenses 2a, 2 are formed by the field lens 6.
If the aperture b is projected at the exit position [approximately 100 mm (range L in the figure), the light flux (broken line) passing through points (a) and (c) at an image height of 2 to 3 mm from the optical axis will be Also, focus detection is possible without vignetting for an F5.6 lens with an exit pupil position of 50 mm to 200 mn+. By employing such a configuration, the conventional focus detection device was able to detect a focus within an image height range of approximately 3 mm without vignetting.

C1発明が解決しようとする問題点 ところで光軸中心から3〜4mm以上離れた位置(ニ)
、(ホ)、(へ)を焦点検出領域にして焦点検出を行な
いたいという要求がある。そこで、例えば像高7mmの
点(ホ)を中心とする(二)。
C1 Problem to be solved by the invention By the way, a position 3 to 4 mm or more away from the center of the optical axis (d)
, (e), and (f) as focus detection areas. Therefore, for example, a point (E) with an image height of 7 mm is set as the center (2).

(ホ)、(へ)を焦点検出領域とするように再結像レン
ズ4a、4bとIC基板5とを第9図のように配置する
。ここで、この焦点検出光学系を、再結像レンズ4 a
 、’4 bの開口がフィールドレンズ6によりほぼ射
出瞳位置100mmの所に共役像を作るように構成する
ものとする。この場合、図から明らかなごとく、焦点検
出領域(ニ)。
The re-imaging lenses 4a and 4b and the IC board 5 are arranged as shown in FIG. 9 so that (e) and (f) are the focus detection areas. Here, this focus detection optical system is replaced by a re-imaging lens 4 a
, '4b is configured so that a conjugate image is created by the field lens 6 at approximately the exit pupil position of 100 mm. In this case, as is clear from the figure, the focus detection area (d).

(ホ)、(へ)に対してF5.6の撮影レンズを使用し
てもケラレが生じないのは、撮影レンズの射出瞳位置が
100mm前後のLlの範囲に入っている場合だけであ
る。したがって、使用できる交換レンズが制約を受け、
実用上問題が多い。
Even if a photographic lens of F5.6 is used for (e) and (f), vignetting will not occur only when the exit pupil position of the photographic lens is within the range of Ll of around 100 mm. Therefore, there are restrictions on the interchangeable lenses that can be used.
There are many practical problems.

本発明の目的は、撮影レンズの光軸から離れた位置を焦
点検出領域の中心とした場合でも各種の射出瞳位置をも
つ撮影レンズに対して正確に焦点検出を行ない得る焦点
検出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a focus detection device that can accurately detect focus for photographic lenses having various exit pupil positions even when the focus detection area is centered at a position far from the optical axis of the photographic lens. There is a particular thing.

D0問題点を解決するための手段 本発明は、撮影レンズの光軸から外れた位置を焦点検出
領域の中心とし該焦点検出領域で焦点検出を行なう焦点
検出装置に適用される。
Means for Solving the D0 Problem The present invention is applied to a focus detection device that uses a position off the optical axis of a photographic lens as the center of a focus detection area and performs focus detection in the focus detection area.

そして、上述の問題点は、撮影レンズによりその予定焦
点面上に形成される対象物体の光像を、焦点検出領域に
おいて少なくとも3つの同一光像として再結像する少な
くとも3つの再結像光学系(例えば第2図に符号214
ia、214xb。
The above-mentioned problem is solved by at least three re-imaging optical systems that re-image the optical image of the target object formed by the photographing lens on its predetermined focal plane as at least three identical optical images in the focus detection area. (For example, reference numeral 214 in FIG.
ia, 214xb.

214xcで示す)と、これら少なくとも3つの光像を
それぞれ光電変換する少なくとも3つのイメージセンサ
(例えば第3図(c)に符号Xa。
214xc) and at least three image sensors (for example, Xa in FIG. 3(c)) that photoelectrically convert these at least three optical images, respectively.

Xb、Xcで示す)と、これら3つのイメージセンサの
うち少なくとも2つの出力を用いて、一対の光像の相対
的変位を検出する焦点検出手段とを備え、各再結像光学
系の瞳中心を一直線上に並べることにより解決される。
(denoted as Xb, This is solved by arranging them in a straight line.

3つの再結像光学系にケラレが生じているか否かを示す
情報に基づいて、3つのイメージセンサのうちケラレが
生じていない2つを判定する判定手段を更に備えてもよ
い。
The image forming apparatus may further include determining means for determining which two of the three image sensors are not vignetted, based on information indicating whether vignetting has occurred in the three re-imaging optical systems.

E0作用 軸外の焦点検出領域において、3つの再結像レンズによ
り焦点検出用の3つの光像が3つのイメージセンサ上に
それぞれ投影される。焦点検出光学系の瞳の共役像位置
と撮影レンズの射出瞳位置とを適切に定めれば、3つの
光像のうち外側のいずれか一方がケラレる場合に外側の
他方の光像はケラレない。そこで、中央の光像と外側の
ケラレのない光像とが投影される一対のイメージセンサ
の出力により焦点検出を行なうことができる。
In the focus detection region outside the E0 action axis, three optical images for focus detection are projected onto the three image sensors, respectively, by three reimaging lenses. If the conjugate image position of the pupil of the focus detection optical system and the exit pupil position of the photographing lens are appropriately determined, even if one of the outer three light images is vignetted, the other outer light image will not be vignetted. . Therefore, focus detection can be performed using the outputs of a pair of image sensors onto which a central optical image and an outer optical image without vignetting are projected.

F、実施例 本発明の実施例を第1図〜第6図を用いて説明する。F. Example Embodiments of the present invention will be described using FIGS. 1 to 6.

第1図(a)において、交換可能な撮影レンズ鏡筒10
0は、ボディ200のレンズ駆1.II装置201から
の駆動力をカップラ101で受け、ギアトレイン102
を介して可動レンズ103を動かす周知の構成である。
In FIG. 1(a), an exchangeable photographic lens barrel 10
0 is the lens driver 1 of the body 200. The drive force from the II device 201 is received by the coupler 101, and the gear train 102
This is a well-known configuration in which the movable lens 103 is moved through the lens.

撮影レンズ鏡筒100内に設けられた記憶手段104に
は、撮影レンズの開放F値および射出瞳位置情報が記憶
されており、ボディ200との接点105を介して必要
に応じボディ内の演算・制御部200によりそれらのデ
−夕が読み出される。
A storage means 104 provided within the photographic lens barrel 100 stores the aperture F value and exit pupil position information of the photographic lens, and performs calculations and calculations within the body as necessary via a contact point 105 with the body 200. The control section 200 reads out these data.

撮影レンズを通った光の一部はクイックリターンミラー
203の中央の半透部とサブミラー204を介して焦点
検出装置の光学系210へと導かれる。ここで、この実
施例における焦点検出光学系210は、第1図(b)に
示すとおり、従来と同様に撮影レンズの光軸上に配置さ
れた光学系Yと、光軸から所定距離だけ離れそれぞれ対
称に配置された光学系Xおよび2とを有する。各光学系
Y、X、Zは焦点検出領域以外の余分な光をカットする
視野絞り211と、フィールドレンズ212と、再結像
レンズの瞳を決める絞り板213と、再結像レンズ21
4と、複数個のイメジセンサを備えたIC基板215と
から成る。
A part of the light passing through the photographic lens is guided to the optical system 210 of the focus detection device via the central semi-transparent part of the quick return mirror 203 and the sub-mirror 204. Here, as shown in FIG. 1(b), the focus detection optical system 210 in this embodiment has an optical system Y disposed on the optical axis of the photographing lens as in the conventional case, and a focus detection optical system 210 separated from the optical axis by a predetermined distance. The optical systems X and 2 are arranged symmetrically, respectively. Each optical system Y, X, and Z includes a field diaphragm 211 that cuts extra light outside the focus detection area, a field lens 212, an aperture plate 213 that determines the pupil of the re-imaging lens, and a re-imaging lens 21.
4, and an IC board 215 equipped with a plurality of image sensors.

この第1図(b)はフィルム面側から焦点検出光学系2
10を見た図である。
This figure 1 (b) shows the focus detection optical system 2 from the film surface side.
10 is a view of the figure.

光学系X、Y、Zのそれぞれのイメージセンサ上に形成
された光像に関する各画像出力は、第1図(a)のイン
タフェース部205を介してメモリ部206に記憶され
る。演算・制御部202は、視差を異にする一対の画像
出力に関して相対的像ずれ量を周知の方法で算出し、こ
れに基づいてレンズ駆動装置201を所定量駆動して合
焦を達成し、このとき、表示装置207を点灯する。
Image outputs regarding the optical images formed on the respective image sensors of the optical systems X, Y, and Z are stored in the memory unit 206 via the interface unit 205 in FIG. 1(a). The calculation/control unit 202 calculates a relative image shift amount with respect to a pair of image outputs having different parallaxes using a well-known method, and based on this calculates the relative image shift amount by driving the lens driving device 201 by a predetermined amount to achieve focusing. At this time, the display device 207 is turned on.

第2図、第3図は第1図(b)をさらに詳細に図示した
もので、第2図が各焦点検出光学系Y。
2 and 3 show FIG. 1(b) in more detail, and FIG. 2 shows each focus detection optical system Y.

X、Zの側面図、第3図(a)が視野絞り211の正面
図、(b)が絞り板213の正面図、(C)がIC基板
215の正面である。視野絞り211は、3つの光学系
y、x、z用の開口211Y。
3A is a front view of the field stop 211, FIG. 3B is a front view of the aperture plate 213, and FIG. 3C is a front view of the IC board 215. The field stop 211 is an aperture 211Y for three optical systems y, x, and z.

211X、2112を有する。絞り板213も同様に、
3つの光学系y、x、z用の絞り(II!3)ya、y
b、xa、xb、xc、za、zb。
It has 211X and 2112. Similarly, the aperture plate 213 is
Aperture (II!3) for the three optical systems y, x, z ya, y
b, xa, xb, xc, za, zb.

zcを有する。図かられかるとおり、3つの瞳xa、x
b、xcはその瞳中心が一直線」二にくるように配置さ
れる。またIC基板215も同様に、3つの光学系y、
x、z用のイメージセンサYa。
It has zc. As you can see from the diagram, there are three pupils xa, x
b, xc are arranged so that their pupil centers are in a straight line. Similarly, the IC board 215 also has three optical systems y,
Image sensor Ya for x and z.

Yb、Xa、Xb、XcおよびZa、Zb、Zcを有す
る。なお、光学系XとZは撮影レンズの光軸に関して対
称に配置されており、光学系Zに関しては光学系Xと対
称な点を除いて同様なので説明を省略する。
It has Yb, Xa, Xb, Xc and Za, Zb, Zc. Note that the optical systems X and Z are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the photographing lens, and since the optical system Z is the same as the optical system X except that it is symmetrical, a description thereof will be omitted.

また、第2図に示すとおり光学系Yの再結像レンズは従
来通り一対のレンズ214ya、214ybを有し、光
学系Xの再結像レンズは3つのレンズ214xa、21
4xb、214xcを有する。そして、この実施例のフ
ィールドレンズ212は、再結像レンズの各開口の兵役
像をほぼ射出瞳位IW100mmの所に形成し、検出光
束の広がりαをF7程度としている。
Further, as shown in FIG. 2, the re-imaging lens of the optical system Y has a pair of lenses 214ya and 214yb as before, and the re-imaging lens of the optical system X has three lenses 214xa and 214yb.
It has 4xb and 214xc. The field lens 212 of this embodiment forms a military image of each aperture of the re-imaging lens at approximately the exit pupil position IW of 100 mm, and the spread α of the detection light flux is set to approximately F7.

さらに、撮影レンズの光軸上の焦点検出領域(イ)〜(
ロ)〜(ハ)の像はイメージセンサYa、Yb上に形成
され、焦点検出領域(ニ)〜(ホ)〜(へ)の像は3つ
の再結像レンズ214xa、214xb、214xcお
よびその前におかれた3つの瞳xa、xb、xcを介し
てイメージセンサXa、Xb、Xc上に形成される。第
2図の符号215a、215bは隣からの迷光が入らな
いようにするための遮光板である。
Furthermore, the focus detection area (a) to (a) on the optical axis of the photographic lens is
The images of (b) to (c) are formed on the image sensors Ya and Yb, and the images of focus detection areas (d) to (e) to (f) are formed on the three re-imaging lenses 214xa, 214xb, 214xc and in front of them. The image is formed on the image sensors Xa, Xb, and Xc through three pupils xa, xb, and xc placed in the center. Reference numerals 215a and 215b in FIG. 2 are light shielding plates for preventing stray light from entering from next door.

次に、このように構成された焦点検出光学系Xに関し、
装着される撮影レンズの射出瞳と検出光束のケラレとの
関係について第4図、第5図により詳述する。
Next, regarding the focus detection optical system X configured in this way,
The relationship between the exit pupil of the attached photographic lens and the vignetting of the detected light beam will be explained in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図は、F5.6のレンズについて光学系Xの検出光
束が射出瞳位置のどの範囲でケラレるかを説明する図、
第5図は、撮影レンズの射出瞳をフィールドレンズ21
2により絞り213の瞳位置に投影した図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating in which range of the exit pupil position the detected light flux of the optical system X is eclipsed for an F5.6 lens.
Figure 5 shows the exit pupil of the photographing lens with the field lens 21.
2 is a diagram projected onto the pupil position of the diaphragm 213 by No. 2.

第4図および第5図から次のことがわかる。The following can be seen from FIGS. 4 and 5.

■射出瞳位置が100mm前後のL2の範囲にある撮影
レンズについては、再結像レンズ21.4xa、214
xb、214xcのいずれの検出光′束La、Lb、L
cもケラレず、従ってイメージセンサXa、Xb、Xc
の3つの画像出力はすべて焦点検出に利用できる。
■Reimaging lenses 21.4xa, 214
xb, 214xc detection light beams La, Lb, L
c also has no vignetting, so the image sensors Xa, Xb, and Xc
All three image outputs can be used for focus detection.

■射出瞳位置が50mm〜80mm程度のL工の範囲に
ある撮影レンズについては、検出光束Lcはケラレが生
じるため、イメージセンサXcの画像出力は利用できな
い。しかし、検出光束La。
(2) For a photographic lens whose exit pupil position is in the L range of about 50 mm to 80 mm, the image output of the image sensor Xc cannot be used because the detection light flux Lc is vignetted. However, the detection light flux La.

Lbはケラレが生じないので、イメージセンサXa、X
bの画像出力から像ずれを検出して焦点検出が可能であ
る。
Since Lb does not cause vignetting, image sensors Xa and
Focus detection is possible by detecting image shift from the image output of b.

■射出瞳位置が1420〜200+++a程度のり。■The exit pupil position is about 1420-200+++a.

の範囲にある撮影レンズについては、検出光束Laはケ
ラレが生じて使えない。しかし、検出光束Lb、Lcは
ケラレが生じないので、イメージセンサXb、Xcの画
像出力から像ずれを検出して焦点検出が可能である。
For a photographic lens within the range of , the detection light beam La is vignetted and cannot be used. However, since no vignetting occurs in the detection light beams Lb and Lc, focus detection is possible by detecting image shift from the image outputs of the image sensors Xb and Xc.

光学系Yについては常にケラレが生じないので、イメー
ジセンサYa、Ybの画像出力から焦点検出が可能であ
る。つまり、光軸に沿う焦点検出光学系Yでは常にイメ
ージセンサYa、Yb対により焦点検出が行なわれる。
Since vignetting does not always occur in the optical system Y, focus can be detected from the image outputs of the image sensors Ya and Yb. That is, in the focus detection optical system Y along the optical axis, focus detection is always performed by the pair of image sensors Ya and Yb.

ここで、焦点検出光学系X、Zにおいては、視差を異に
する一対の画像出力としていずれのイメージセンサの画
像出力を用いるかが、演算・制御部202において次の
表1のように決定される。
Here, in the focus detection optical systems X and Z, the calculation/control unit 202 determines which image sensor's image output is to be used as a pair of image outputs having different parallaxes, as shown in Table 1 below. Ru.

上述した焦点検出光学系X、zにおいては、装着される
撮影レンズの射出瞳位置と開放F値とにより、表1のよ
うに、検出光束La、Lb、Lcのいずれもケラレが生
じない条件A、検出光束LCがケラレる条件B、検出光
束Laがケラレる条件Cが予め判る。例えば、射出瞳位
置が90〜109.9mmにあり開放F値が5.6以下
ならば条件A、射出瞳位置が50〜59.9mmにあり
開放F値が2.8を越え5.6以下ならば条件B、射出
瞳位置が110〜129.9mmにあり開放F値が5を
越え5.6以下ならば条件Cのように決定される。
In the focus detection optical systems X and z described above, depending on the exit pupil position and the aperture F value of the photographic lens to be attached, as shown in Table 1, a condition A is established in which no vignetting occurs in any of the detection light fluxes La, Lb, and Lc. , condition B under which the detection light beam LC is eclipsed, and condition C under which the detection light beam La is vignetted are known in advance. For example, if the exit pupil position is between 90 and 109.9 mm and the aperture F value is 5.6 or less, then condition A is met, and the exit pupil position is between 50 and 59.9 mm and the aperture F value is over 2.8 and is 5.6 or less. Then, condition B is determined, and condition C is determined if the exit pupil position is between 110 and 129.9 mm and the open F value is more than 5 and 5.6 or less.

そして、条件Aの場合は画像対のとり方として、光学系
Xに関しては、イメージセンサXaとXb。
In the case of condition A, image pairs are taken using image sensors Xa and Xb for optical system X.

イメージセンサxbとXc、イメージセンサXaとXc
の各対のいずれでも利用可能であり、光学系2に関して
は、イメージセンサZaとZb、イメージセンサzbと
Zc、イメージセンサZaとZcの各対のいずれでも利
用可能である。また条件Bの場合は画像対のとり方とし
て、光学系X。
Image sensors xb and Xc, image sensors Xa and Xc
As for the optical system 2, any of the pairs of image sensors Za and Zb, image sensors zb and Zc, and image sensors Za and Zc can be used. In the case of condition B, optical system X is used as the method of taking the image pair.

2について、イメージセンサXaとxb、イメジセンサ
Zaとzbの対となる。さらに条件Cの場合には画像対
のとり方として、光学系X、Zについて、イメージセン
サxbとXc、イメージセンサzbとZcの対となる。
2 is a pair of image sensors Xa and xb and image sensors Za and zb. Furthermore, in the case of condition C, image pairs are taken for optical systems X and Z, such as image sensors xb and Xc and image sensors zb and Zc.

なお条件Aの場合、3通りの選択が可能であるが、基線
長の大きいイメージセンサXa、Xcの対と、Za、Z
cの対を用いるのが検出精度上有利である。
In the case of condition A, three choices are possible;
It is advantageous in terms of detection accuracy to use the pair c.

次に、第6図のフローチャートにより焦点検出動作を説
明する。
Next, the focus detection operation will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS1で演算・制御部202は撮影レンズのメモ
リ部104から開放F値と射出瞳位置POを読み取る。
In step S1, the calculation/control unit 202 reads the aperture F value and the exit pupil position PO from the memory unit 104 of the photographing lens.

ステップS2で演算・制御部202は、第1表に基づい
て、装着された撮影レンズが条件A、B、Cのいずれに
概当するかを決定する。これによりケラレの生じるイメ
ージセンサが識別される。次いでステップS3でイメー
ジセンサの蓄積を開始し、所定の電荷量が蓄積されたら
ステップS4により画像データを転送してメモリ部20
6に記憶する。ここで蓄積時間は、演算・制御部202
およびインタフェース部205により周知の方法で制御
される。この場合、転送には時間がかかるので、ケラレ
が発生すると判断されたイメージセンサの出力の転送を
省くと効率がよい。例えばイメージセンサとしてCCD
を用いる場合には、3つのCCDのうちケラレが生ずる
と判定されたCCDのみ転送を行なわないようにする。
In step S2, the calculation/control unit 202 determines, based on Table 1, which of conditions A, B, and C the attached photographic lens corresponds to. This allows the image sensor in which vignetting occurs to be identified. Next, in step S3, the image sensor starts accumulating the charge, and when a predetermined amount of charge is accumulated, the image data is transferred to the memory section 20 in step S4.
6. Here, the accumulation time is calculated by the calculation/control unit 202.
and is controlled by the interface unit 205 in a well-known manner. In this case, since the transfer takes time, it is more efficient to omit the transfer of the output of the image sensor that is determined to cause vignetting. For example, CCD as an image sensor
When using this method, only the CCD determined to cause vignetting among the three CCDs is prevented from performing transfer.

次にステップS5において、ケラレの生じていない一対
のイメージセンサ出力を用いて焦点検出演算を行ない、
この結果に基づいてステップS6で可動レンズ103を
駆動するとともに、表示装置207で表示を行なう。
Next, in step S5, a focus detection calculation is performed using the pair of image sensor outputs without vignetting,
Based on this result, the movable lens 103 is driven in step S6, and a display is performed on the display device 207.

なお、撮影レンズの射出瞳位置情報のみを用いていずれ
のイメージセンサ対の画像出力を用いるかを判定しても
よい。たとえば射出瞳位置が100mm以下(P○<1
00mm)の時は常にイメージセンサXaとxbおよび
イメージセンサZaとzbの対を用い、PO≧100+
+n+の時はイメージセンサxbとXcおよびイメージ
センサzbとZcの対を用いるように制御しても良い。
Note that it may be determined which image sensor pair to use the image output using only the exit pupil position information of the photographing lens. For example, if the exit pupil position is 100 mm or less (P○<1
00mm), always use a pair of image sensors Xa and xb and image sensors Za and zb, and PO≧100+
+n+, control may be performed to use a pair of image sensors xb and Xc and image sensors zb and Zc.

次に上述した実施例の変形例を説明する。Next, a modification of the above-described embodiment will be described.

上述の実施例では、3つの焦点検出領域(イ)−(ロ)
−(ハ)、(ニ)−(ホ)−(へ)。
In the above embodiment, there are three focus detection areas (a) to (b).
-(c),(d)-(e)-(e).

(ト)−(チ)−(す)は第3図のごとく一直線上に配
置されていたが、本発明は必ずしもこの配置に限るもの
ではなく、例えば第7図に示すように外側の焦点検出領
域(ニ)−(ホ)−(へ)が中央の焦点検電領域(イ)
−(ロ)=(ハ)に対して傾くように視野絞り311の
各開口311X。
(g) - (ch) - (su) are arranged in a straight line as shown in Fig. 3, but the present invention is not necessarily limited to this arrangement; for example, as shown in Fig. 7, outer focus detection Area (d) - (e) - (e) is the focal voltage detection area (a) in the center
- Each aperture 311X of the field stop 311 is tilted with respect to (b)=(c).

311zを形成するとともに、絞り板313の瞳xa、
xb、xcも同様に傾けて配置する。ただし、瞳xa、
xb、xcの中心を一直線上にするのが好ましい。
311z, and the pupil xa of the aperture plate 313,
xb and xc are also arranged tilted in the same way. However, pupil xa,
It is preferable that the centers of xb and xc be on a straight line.

第7図に示す各光学要素のレイアウトでは、焦点検出領
域(ニ)−(ホ)−(へ)の延長線がほぼ撮影レンズの
光軸に向かって延びており、かっ瞳xa、xb、xcの
瞳中心が同一直線上にのり、この直線がやはり光軸方向
に向かって延びている。
In the layout of each optical element shown in FIG. 7, the extension lines of focus detection areas (d)-(e)-(f) extend approximately toward the optical axis of the photographing lens, and the closed pupils xa, xb, xc The pupil centers of both are on the same straight line, and this straight line also extends toward the optical axis.

この様なレイアウトは第3図のものと同様であり、1、
ixa’、xb、xcを大きくできて明るい光学系とな
り、検出性能にとって好ましい。
This kind of layout is similar to the one in Figure 3, and 1.
It is possible to increase ixa', xb, and xc, resulting in a bright optical system, which is favorable for detection performance.

さらに、所望の光量をイメージセンサに導くことができ
る限りにおいては第8図のような視野絞り411.絞り
板413を用いることも可能である。すなわち、焦点検
出領域(ニ)−(ホ)−(へ)を規定する開口411X
を、(イ)−(ロ)(ハ)と平行に並べるとともに、対
応して瞳xa、xb、xcの中心の並び方向を焦点検出
領域(ニ)−(ホ)−(へ)の方向と合致させる。
Furthermore, as long as a desired amount of light can be guided to the image sensor, a field stop 411 as shown in FIG. It is also possible to use an aperture plate 413. That is, the aperture 411X that defines the focus detection areas (d)-(e)-(f)
are arranged parallel to (a) - (b) and (c), and correspondingly, the alignment direction of the centers of pupils xa, xb, and xc is the direction of focus detection areas (d) - (e) - (f). Match.

すなわち、中心線81と82とが平行になるようにする
。光学系Zについても同様に構成する。
That is, center lines 81 and 82 are made parallel. The optical system Z is similarly configured.

今、撮影レンズの射出瞳位置に相応して、ケラレの生じ
ない領域は破線で示す円84,85゜86のように光軸
を通る直線83に沿って変化する。従って、この状態で
ケラレの発生のない瞳を形成しようとすると、第8図の
瞳xa、xb。
Now, in accordance with the position of the exit pupil of the photographing lens, the area where vignetting does not occur changes along a straight line 83 passing through the optical axis, as shown by circles 84, 85° 86 indicated by broken lines. Therefore, if we try to form a pupil without vignetting in this state, the pupils xa and xb in FIG.

xcの径を第3図や第7図の瞳径よりも小さくしなけれ
ばならない。このため、イメージセンサの受光光量が少
なくなり検出性能が低下するから、次のような制約を受
ける。つまり、焦点検出領域の並びの方向81と焦点検
出領域の中心と撮影レンズ光軸とを結ぶ直線83とのな
す角Cを10度以下にするのが好ましく、最大でも第8
図のとと<30度程度までが限界である。
The diameter of xc must be made smaller than the pupil diameter in FIGS. 3 and 7. For this reason, the amount of light received by the image sensor decreases and the detection performance deteriorates, resulting in the following restrictions. In other words, it is preferable that the angle C between the direction 81 in which the focus detection areas are lined up and the straight line 83 connecting the center of the focus detection areas and the optical axis of the photographic lens be 10 degrees or less, and at most
The limit is about <30 degrees from the top of the figure.

以上の実施例においては、撮影レンズ内のメモリ部10
4からのデータ(射出瞳位置や開放F値等)を用いてケ
ラレの生じているイメージセンサの識別を行なうように
したが、撮影レンズからのデータを用いずにそれを識別
することもできる。
In the above embodiment, the memory section 10 in the photographic lens
4 (exit pupil position, aperture F value, etc.) to identify an image sensor in which vignetting has occurred, it is also possible to identify it without using data from the photographing lens.

例えば演算・制御部202によりレンズデータがないと
判断された場合、焦点検出演算に伴って求められたデー
タからケラレの有無を判定するものである。
For example, when the arithmetic/control unit 202 determines that there is no lens data, the presence or absence of vignetting is determined from the data obtained in conjunction with the focus detection calculation.

本願人は先に、特開昭60−37513号において、イ
メージセンサを構成する個々の画素の出力をa□・・・
an、 bl・・・bnと表わす画像データ対からその
最大相関位置と最大相関量Cextを求め。
The applicant previously reported in Japanese Patent Application Laid-open No. 60-37513 that the output of each pixel constituting an image sensor is a□...
The maximum correlation position and maximum correlation amount Cext are determined from the image data pair represented by an, bl...bn.

これらのデータから焦点検出を行なう方法を提案した。We proposed a method for detecting focus from these data.

すなわち、両画像の相互シフト量をLとして両画像の相
関量C(L)を次のごとく定義し、C(L) =Σ1a
i−bi+t。
That is, the correlation amount C(L) of both images is defined as follows, with the mutual shift amount of both images being L, and C(L) = Σ1a
i-bi+t.

連続するシフト数りに関してC(L)を求める。Find C(L) for the number of consecutive shifts.

このC(’L)の最小値をC0としてその両側のC(L
)の値をそれぞれC□、C−0とすると、内挿された相
関量の極値Cextは Cext=Co−0,5X  C−0−C。
The minimum value of this C('L) is set as C0, and C(L) on both sides of it is set as C0.
) are respectively C□ and C-0, the extreme value Cext of the interpolated correlation amount is Cext=Co-0, 5X C-0-C.

で与えられる。もし両画像にケラレによる歪がなく、端
数を含む相互シフトで両画像を重ね合わせられる時には
上記Cextの値は、E=Max(C□−Co、C−1
−C,)の値に比して十分小さな零に近い値となる。他
方、ケラレが発生していて相互シフトで両画像を完全に
重ね合わせられないときには、Cextの値は小さな値
とならない。
is given by If both images have no distortion due to vignetting and can be superimposed by mutual shift including fractions, the value of Cext above is E=Max(C□-Co, C-1
-C, ) is a sufficiently small value close to zero. On the other hand, when vignetting occurs and the two images cannot be completely superimposed due to mutual shift, the value of Cext does not become a small value.

従ってイメージセンサ対Xa、Xbに関する画像データ
対に対してCextを求め、残りのイメージセンサ対X
b、Xcに関する画像データ対に対してもCextを求
め1両方のCextの値を比較すれば、小さい値のCe
xtを与える画像データ対の方がケラレの生じていない
ものに対応しているとして識別することができる。
Therefore, Cext is calculated for the image data pair regarding the image sensor pair Xa, Xb, and the remaining image sensor pair X
If Cext is also calculated for the image data pair related to b and Xc and the values of both Cext are compared, the smaller value Ce
The image data pair giving xt can be identified as corresponding to one without vignetting.

なお、分割瞳の数を4つ以上にすることも可能ではある
が、その場合、瞳の面積が小さくなり、低輝度限界が上
昇することおよび装置の規模が大きくなること等の不都
合が生じる。従って、像高が5〜10mm程度の範囲を
焦点検出領域にとる場合には、分割瞳の数は3つが最適
である。
Although it is possible to increase the number of divided pupils to four or more, in that case, the area of the pupils becomes smaller, resulting in disadvantages such as an increase in the low luminance limit and an increase in the scale of the device. Therefore, when the focus detection area is set to an image height range of about 5 to 10 mm, the optimal number of split pupils is three.

G1発明の効果 本発明によれば、軸外の焦点検出領域において少なくと
も3つの光像をそれぞれ対応するイメージセンサ上に投
影するようにしたので、撮影しンズの射出瞳位置に拘ら
ず、必ずケラレのない一吋の光像に関する画像出力が得
られ、軸外でも精度よく焦点検出が行ない得る。
G1 Effects of the Invention According to the present invention, at least three optical images are projected onto the respective image sensors in the off-axis focus detection area, so vignetting is always avoided regardless of the exit pupil position of the imaging lens. It is possible to obtain an image output related to a one-inch optical image without any distortion, and to perform focus detection with high precision even off-axis.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第6図は一実施例を説明するもので、第1図(
a)は全体構成を示すブロック図、第1図(b)はその
焦点検出光学系をフィルム側から見た正面図、第2図は
その拡大図、第3図(a)〜(c)は視野絞り、絞り板
、IC基板をそれぞれ示す正面図、第4図は焦点検出光
学系Xについての検出光束のケラレを説明する光路図、
第5図は各種の位置にある撮影レンズの射出瞳をフィー
ルドレンズを介して瞳上に投影した場合を説明する図、
第6図は焦点検出演算の処理手順列を示すフローチャー
トである。 第7図および第8図は変形例を示す図である。 第9図は従来の問題点を説明する光路図である。 100:交換レンズ   2oO:カメラ本体202:
演算・制御部 210:焦点検出光学系 211:視野絞り 212:フィールドレンズ 213:絞り板     214:再結像レンズ214
xa〜214xc :再結像レンズ215:Ic基板 xa+′+xc:瞳 Xa〜XC:イメージセンサ La−Lc:検出光束
Figures 1 to 6 explain one embodiment, and Figure 1 (
a) is a block diagram showing the overall configuration, FIG. 1(b) is a front view of the focus detection optical system seen from the film side, FIG. 2 is an enlarged view thereof, and FIGS. 3(a) to (c) are A front view showing the field diaphragm, diaphragm plate, and IC board, respectively; FIG. 4 is an optical path diagram illustrating vignetting of the detected light beam for the focus detection optical system X;
FIG. 5 is a diagram illustrating the case where the exit pupil of the photographic lens in various positions is projected onto the pupil via the field lens,
FIG. 6 is a flowchart showing a sequence of processing steps for focus detection calculation. FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams showing modified examples. FIG. 9 is an optical path diagram explaining the conventional problems. 100: Interchangeable lens 2oO: Camera body 202:
Calculation/control unit 210: Focus detection optical system 211: Field diaphragm 212: Field lens 213: Aperture plate 214: Re-imaging lens 214
xa~214xc: Re-imaging lens 215: Ic substrate xa+'+xc: Pupils Xa~XC: Image sensor La-Lc: Detection light flux

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)撮影レンズの光軸から外れた位置を焦点検出領域の
中心とし該焦点検出領域で焦点検出を行なう焦点検出装
置において、 前記撮影レンズによりその予定焦点面上に形成される対
象物体の光像を、前記焦点検出領域において少なくとも
3つの同一光像として再結像する少なくとも3つの再結
像光学系と、 これら少なくとも3つの光像をそれぞれ光電変換する少
なくとも3つのイメージセンサと、これら3つのイメー
ジセンサのうち少なくとも2つの出力を用いて、一対の
光像の相対的変位を検出する焦点検出手段とを備え、 前記各再結像光学系の瞳中心が一直線上に並ぶようにし
たことを特徴とする焦点検出装置。 2)前記3つの再結像光学系にケラレが生じているか否
かを示す情報に基づいて、前記3つのイメージセンサの
うちケラレが生じていない2つを判定する判定手段を更
に備えることを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装
置。
[Scope of Claims] 1) In a focus detection device in which a position off the optical axis of a photographic lens is set as the center of a focus detection area and focus detection is performed in the focus detection area, a focal point formed by the photographic lens on its expected focal plane; at least three re-imaging optical systems that re-image an optical image of a target object as at least three identical optical images in the focus detection area; and at least three image sensors that photoelectrically convert each of these at least three optical images. and a focus detection means for detecting a relative displacement of a pair of optical images using the outputs of at least two of these three image sensors, the pupil centers of each of the reimaging optical systems being aligned in a straight line. A focus detection device characterized by: 2) The image sensor further comprises a determining means for determining whether vignetting has not occurred in two of the three image sensors based on information indicating whether vignetting has occurred in the three re-imaging optical systems. The focus detection device according to claim 1.
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