JPH04139411A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

Ｂ、従来の技術 従来から、−眼レフレックスカメラにおける焦点検出方
式として位相差検出方式が知られている。

第１２図によってこの方式を説明する。

撮影レンズ２１の領域２１ａを透過して入射した光束は
視野マスク３１、フィールドレンズ３２、絞り開口部３
３ａおよび再結像レンズ３４を通り光電変換素子アレイ
４１ａ上に結像する。同様に撮影レンズ２１の領域２１
ｂを透過して入射した光束は視野マスク３１、フィール
ドレンズ３２、絞り開口部３３ｂおよび再結像レンズ３
５を通り光電変換素子アレイ４１ｂ上に結像する。

ここで、撮影レンズ２１が予定焦点面よりも前に被写体
の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態においては、光電変
換素子アレイ４１ａ、４１ｂ上に結像した一対の被写体
像は互いに遠ざかり、逆に、予定焦点面より後ろに被写
体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態ではそれらは互い
に近づく。撮影レンズ２１が被写体の鮮鋭像を予定焦点
面上に結ぶいわゆる合焦時には、光電変換素子アレイ４
１ａ、４１ｂ上の被写体像は相対的に一致する。従って
、この一対の被写体像を光電変換素子アレイ４１ａ、４
１ｂで光電変換して電気信号に変え。

さらに、不図示のマイクロコンピュータでこれらの信号
を演算処理して一対の被写体像の相対位置を求めると、
これによって撮影レンズ２１の焦点調節状態、ここでは
合焦状態からのずれ量とそのずれ方向（以後、デフォー
カス量ＤＦと呼ぶ）が得られる。

従来のこの種の装置では第１３図に示すように、焦点検
出面５０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３４．３５によりＩＣ基板４１上の光電変換素子
アレイ４１ａ、４１ｂ上に結び、両光電変換素子アレイ
４１ａ、４１ｂ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。

ところで−眼レフカメラの焦点検出装置では、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５０ｆｌｌＩ１１〜２００ｍｍ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１７前後にする必要がある。

さらにフィールドレンズ３２により再結像レンズ３４．
３５の開口を射出瞳位置１００ｍｍ前後（図中Ｌ１の範
囲）に投影するようにすれば、光軸から像高２〜３鳳層
の点（イ）、（ハ）を通る光束（破線）についても、射
出瞳位置が５０ｍｍ〜２００鳳ｍ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３ＩＩＩｍ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。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 ところで光軸中心から３〜４＋ａｍ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７＋ａ
ｍの点（ホ）を中心とする（二）。

（ホ）、（へ）を焦点検出領域とするように再結像レン
ズ６１ａ、６１ｂとＩＣ基板７１とを第１４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６１ａ、６１ｂの開口がフィールドレンズ３２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）
、（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１００ｍ＋ｏ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。

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。

０１課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明すると
、本発明は、撮影レンズ１の複数の領域を通過して入射
する複数の光束を、フィールドレンズＦおよび再結像手
段りを介して、所定面上に配置された複数の光電変換素
子アレイ（Ｓ）上にそれぞれ結像させる焦点検出モジュ
ールＭＤと、複数の光電変換素子アレイ（Ｓ）からの信
号により、対をなす複数の光束の像の相対的なズレ量を
検出し、撮影レンズ１の結像面の所定結像面からのデフ
ォーカス量を演算する演算手段ＣＵと備える焦点検出装
置に適用される。

そして上述の目的は、次の構成で達成される。

再結像手段りは、光軸から離れたそれぞれ異なる位置に
ほぼ平行に設定された基線を有する一対の再結像レンズ
を複数組（ＬａとＬｂの組、ＬｃとＬｄの組、ＬｅとＬ
ｆの組）有し、複数の光電変換素子アレイ（Ｓ）は、対
をなす複数の再結像レンズＬａとＬｂ、ＬｃとＬｄ、Ｌ
ｅとＬｆをそれぞれ通過する光束をそれぞれ受光するよ
うに対をなして複数組（Ｓａとｓｂの組、ＳｃとＳｄの
組、ＳｅとＳｆの組）配置され、撮影レンズ１の射出瞳
位置に関する瞳位置情報と、基線の光軸からの距離に関
する位置情報とに基づいて複数組の対をなす光電変換素
子アレイの一対の出力のいずれかを選択する選択手段Ｃ
Ｕを特徴する請求項２の焦点検出装置においては、複数
組の光電変換素子アレイ対のそれぞれが各再結像レンズ
により焦点検出面上の整向−の領域に投影されるように
焦点検出モジュールが構成される。

Ｅ３作用 対をなす複数組の光電変換素子アレイＳａとＳｂ、Ｓｃ
とＳｄ、ＳｅとＳｆには、対をなす複数の再結像レンズ
ＬａとＬｂ、ＬｃとＬｄ、ＬｅとＬｆをそれぞれ通過す
る光束が入射し、それぞれ焦点検出信号を出力する。選
択手段ＣＵは、撮影レンズ１の射出瞳位置に関する瞳位
置情報と、基線の光軸からの距離に関する位置情報とに
基づいて、複数組の対をなす光電変換素子アレイの一対
の出力のいずれかを選択する。演算手段ＡＦＣは、選択
された一対の焦点検出信号により、対をなす複数の光束
の像の相対的なズレ量を検出してデフォーカス量を演算
する。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 第１図〜第１１図により本発明に係る焦点検出装置の実
施例を説明する。

第１図は本発明の概念を示す図で、射出瞳位置ＰＯ２に
置かれた撮影レンズ１の複数の領域を通過して入射する
複数の光束は焦点検出面２上にそれぞれ結像し、さらに
後述する焦点検出モジュールＭＤに入射し、その光電変
換素子アレイ上に再結像して各光束について焦点検出が
行なわれる。

焦点検出モジュールＭＤは、第２図に詳細を示す通り、
焦点検出面２と共役な面上に複数の光電変換素子アレイ
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ。

Ｓｆが配置されたＩＣＣ基板上、各光電変換素子アレイ
上に撮影レンズ１の各領域Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔ
ｅ、Ｔｆを通過する光束の像を結像させる再結像レンズ
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆを有するレンズ基
板りと、レンズ基板りの前方に配置され各再結像レンズ
と対向する開口絞りＮａ、Ｎｂ、Ｎｃ、Ｎｄ、Ｎｅ、Ｎ
ｆを有する絞り板Ｎと、撮影レンズ１の各領域を通過し
て焦点検出面２上に結像する光束の像を再結像レンズを
介して各光電変換素子アレイ上に投影させるフィールド
レンズＦと、光電変換素子アレイに不要な光束が入射し
ないように矩形の開口ＭＯを有する視野マスクＭとで構
成される。第２図中、Ｄは開口ＭＯの焦点検出面２上で
の投影領域を示す。

第１図からもわかるように、撮影レンズ１の下側に設定
された領域Ｔａ、Ｔｂを通過する光束は再結像レンズＬ
ａ、Ｌｂにより光電変換素子アレイＳａ、Ｓｂ上に結像
され、領域Ｔａ、Ｔｂよりもやや上方に設定された領域
Ｔｃ、Ｔｄを通過する光束は再結像レンズＬｃ、Ｌｄに
より光電変換素子アレイＳｃ、Ｓｄ上に結像され、領域
Ｔｃ。

Ｔｄよりもやや上方に設定された領域Ｔｅ、Ｔｆを通過
する光束は再結像レンズＬｅ、Ｌｆにより光電変換素子
アレイＳｅ、Ｓｆ上し；結像される。

本明細書中、それぞれ対をなす光電変換素子アレイＳａ
とＳｂ、ＳｃとＳｄ、ＳｅとＳｆをそれぞれ第１〜第３
のアレイ対と呼び、符号８１〜Ｓ３で表す。なお、第１
図中の領域Ｔ　ａ　−Ｔ　ｆの撮影レンズ瞳開口に対す
る相対的位置関係は撮影レンズの瞳位置によって変化す
る。

ここで、第３図および第４図はそれぞれ焦点検出モジュ
ールＭＤの平面図および側面図であり、焦点検出面２を
図示チの位置に設定すると、３組の光電変換素子アレイ
対Ｓ１〜Ｓ３のどの組でも、第５図に示すように全く同
一の焦点検出領域Ｄ１を焦点検出することになる。また
、トあるいはりの位置に焦点検出面を設定すると、各組
の焦点検出領域が第５図のＤ２〜Ｄ４のように多少ずれ
るが実質上問題ない。

さらに第１図において、ＣＵはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
、その他の周辺回路からなる制御回路であり、それぞれ
対をなす３組の光電変換素子アレイ対Ｓ１〜Ｓ３からの
信号により各組の各アレイ間の像ズレを検出して撮影レ
ンズの焦点検出面２上からのデフォーカス量を求めて焦
点検出を行なう焦点検出演算部ＡＦＣを含む。ＥＰＯは
、撮影レンズの射出瞳位置に関する情報を発生する瞳位
置情報発生部であり、交換レンズ内のレンズＲＯＭ内に
焦点距離に応じて予め書込まれた値を発生したり、ある
いはズームレンズではズーミングによって変化する焦点
距離に応じた値を発生する。また、ＨＰＯは、焦点検出
モジュールＭＤの高さ位置情報を発生するセンサ位置情
報発生部である６ＬＤは撮影レンズの駆動部、ＤＳは各
種の表示部である。

例えば、本焦点検出装置が仕様の異なる各種のカメラに
組込むことができる汎用タイプのものである場合、焦点
検出モジュールＭＤの光軸からの高さ位置はそれぞれの
機種によって異なる。そこで、Ｒ，０Ｍ内に予め、焦点
検出モジュールＭＤの高さに対する各アレイ対Ｓ１〜Ｓ
３で焦点検出可能な射出瞳位置範囲の対応テーブルを作
成しておき、組み立て時にセンサ位置情報発生部ＨＰＯ
を通して各機種の高さ位置を制御回路ＣＵに入力する。

焦点検出モジュールＭＤがある高さ位置に設置される時
には、それに応じて第１〜第３のアレイ対Ｓ１〜Ｓ３で
焦点検出できる撮影レンズの射出瞳位置範囲が決るから
、センサ位置情報発生部ＨＰＯからのセンサ高さ位置信
号によりその様な条件を１選択するように制御する。

第６図に基づいてさらに詳しく説明する。

第６図は、３組のアレイ対Ｓ１〜Ｓ３のそれぞれがケラ
レなしで焦点検出可能な射出瞳位置範囲を示す図で、Ｐ
Ｘは各射出瞳位置における光束の広がりを示す。今、第
６図のように焦点検出モジュールＭＤが設置されている
場合には、第１のアレイ対Ｓ１はイの射出瞳位置範囲を
、第２のアレイ対Ｓ２は口の範囲を、第３のアレイ対Ｓ
３はハの範囲をケラレなしで焦点検出可能である。

すなわち、焦点検出モジュールＭＤの高さ位置を決める
と、各７レイ対で焦点検出できる射出瞳範囲が定まるか
ら、センサ位置情報発生部ＨＰ○を通して上記センサ位
置情報を制御部ＣＵに入力してアレイ対と射出瞳位置と
の対応テーブルを選択することにより、焦点検出モジュ
ールＭＤを汎用性ある焦点検出装置として使用できる。

第７図は焦点検出モジュールＭＤをその像ズレ検出方向
に垂直方向に移動して光軸からの高さを調節可能にした
実施例である。ＳＤは焦点検出モジュールＭＤを駆動す
る駆動装置であり、撮影者により任意の位置に焦点検出
モジュールＭＤを設定できる。ＲＥは焦点検出モジュー
ルＭＤの高さ位置を検出してセンサ高さ位置を情報を出
力するセンサである。

このような実施例の装置は、次のように使用して好適で
ある。

第６図の高さ位置で射出瞳位置がイにある撮影レンズを
使用して第１のアレイ対Ｓ１で焦点検出を行なっている
時、焦点検出領域を光軸に近い領域にシフトするため焦
点検出モジュールＭＤを光軸側に移動する場合を考える
。焦点検出モジュールＭＤの移動によりアレイ対Ｓ１が
ケラレ無しで焦点検出できる射出瞳がイから外れると、
焦点検出ができなくなる。このような場合、焦点検出モ
ジュールＭＤの高さ位置と射出瞳位置とに連動して第２
のアレイ対Ｓ２または第３のアレイ対Ｓ３に自動的に切
換えれば、ケラレ無しでより光軸に近い領域を焦点検出
できる。

第８図は焦点検出モジュールを移動可能にした具体例で
ある。

焦点検出モジュール取り付は部１１の中央部には、メイ
ンミラーＭＭとサブミラーＳＭを介して導かれる光軸近
傍の焦点検出光束を導く開口１２があけられ、モジュー
ル取り付は部１１内に設置された図示しない周知の焦点
検出モジュールの一対の光電変換素子上にその間口１２
を通過する光束が導かれ、これにより、光軸近傍領域の
焦点検出を行なう。一方、その間口１２の両側には溝１
３．１４が刻設され、各溝１３，１４にそれぞれ第２図
に示したと同様に構成される焦点検出モジュールＭＤＩ
、ＭＤ２が摺動可能に設けられている。各焦点検出モジ
ュールＭＤＩ、ＭＤ２には、メインミラーＭＭとサブミ
ラーＳＭを介して導かれる光軸外の焦点検出光束をそれ
ぞれ導く開口１５．１６があけられ、それらの開口１５
．１６を通過する光束が各モジュールＭＤＩ、ＭＤ２の
センサ基板Ｓ上に設けられた３組の光電変換素子アレイ
対土に導かれる。これにより、光軸外の焦点検出を行う
。

移動可能な各焦点検出モジュールＭＤ１．ＭＤ２の位置
は第９図に示すように検出される。すなわち、溝１３　
（１４）に沿って摺動抵抗１７を延設させるとともに、
各モジュールＭＤＩ、ＭＤ２１こその摺動抵抗１７と接
触する接点１８を設ける。

摺動抵抗１７の端部と接点１８との間の抵抗値はモジュ
ール位置に応じて変化するから、検出回路１９でその抵
抗値に応じた電圧値を読取ってモジュールＭＤＩ、ＭＤ
２の位置を検出できる。

いま、モジュール取り付は部１１内に設置された図示し
ない焦点検出モジュールの一対の光電変換素子からの信
号により光軸近傍領域の焦点検出を行なっているとき、
光軸外の領域で焦点検出を行なうため焦点検出モジュー
ルＭＤＩを操作者が選択して、焦点検出領域を任意所望
の位置に設定したとする。このとき、検出回路１９で焦
点検出モジュールＭＤＩの位置を検出するとともに、撮
影レンズの射出瞳位置を第１図に示した射出瞳位置情報
発生部ＥＰＯで読取り、焦点検出モジュールＭＤＩの位
置に基づいて、この射出瞳位置に最適なアレイ対を３組
のアレイ対Ｓ１〜Ｓ３の中から選択し、選択された一対
のアレイ対からの焦点検出信号により焦点検出が行なわ
れる。

なお、いずれの７レイ対によっても焦点検出できない時
は、いずれかのアレイ対で焦点検出できるように焦点検
出モジュールを移動するようにしてもよい。

第１０図および第１１図に示すように、焦点検出モジュ
ールＭＤが光軸ＬＸから離れても所定位置の射出瞳内の
領域ＲＸを睨むように、焦点検出モジュールＭＤの摺動
溝２０を曲率面にすると、撮影画面のほぼ全領域を焦点
検出できる。溝２゜の曲率中心は、３５＋ｍ＋［レフカ
メラでは、焦点検出面の前方的７０〜１４０ｍの範囲内
に設定するのが好ましく、とくに約１００ｍに設定する
のがよい。

この第１０図の実施例のように焦点検出モジュールの向
きを焦点検出領域の位置に応じて変更できるようにすれ
ば、どの焦点検出領域でもいずれかの組のアレイ対で焦
点検出できる。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、撮影レンズの光軸から像ズレ検出方向
と直交方向にそれぞれ異なった位置に伸びる複数の基線
上にそれぞれ一対の光電変換素子アレイを配置し、光電
変換素子アレイ対（基線）の高さ位置と撮影レンズの射
出瞳位置に応じていずれの光電変換素子アレイ対を選択
するかを決定するようにしたので、撮影レンズ光軸から
像ズレ検出方向と直交方向に離れた領域の焦点検出をケ
ラレ無く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略を示す全体構成図、第２図は焦点
検出モジュールの詳細を示す斜視図、第れぞれ平面図お
よび側面図、第５図は撮影画面内の焦点検出領域を示す
図、第６図は第１〜第３の各光電変換素子アレイ対で焦
点検出可能な射出瞳位置範囲の関係を示す図、第７図は
焦点検出モジュールを移動可能にした実施例を示す図、
第８図は焦点検出モジュールの移動機構を示す斜視図、
第９図は移動可能な焦点検出モジュールの位置を検出す
る機構を示す図、第１０図は移動可能な焦点検出モジュ
ールの焦点検出方向をその高さ位置にかかわらず所定の
射出瞳内領域に向ける機構を示す平面図、第１１図はそ
の斜視図、第１２図は焦点検出光学系を説明する図、第
１３図は従来の焦点検出モジュールで焦点検出できる範
囲を説明する図である。 １：撮影レンズ　　　　　　２：焦点検出面Ｆ：フィー
ルドレンズ　　　Ｌ：レンズ基板Ｌａ”Ｌｆ：再結像レ
ンズ　　Ｓ：ＩＣ基板Ｓａ”Ｓｆ：光電変換素子アレイ ８１〜Ｓ１：対をなす光電変換素子の組ＭＤ：焦点検出
モジュール ＥＰｌ：第１の射出瞳位置　ＥＰ２：第２の射出瞳位置
ＣＵ：制御部　　　　　　ＥＰＯ：射出瞳位置情報発生
部ＨＰ○：センサ位置情報発生部 特許出願人　　　株式会社ニコン 代理人　弁理士　　　永　井　冬　紀 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）撮影レンズの複数の領域を通過して入射する複数の
   光束を、フィールドレンズおよび再結像手段を介して、
   所定面上に配置された複数の光電変換素子アレイ上にそ
   れぞれ結像させる焦点検出モジュールと、 前記複数の光電変換素子アレイからの信号により、対を
   なす複数の光束の像の相対的なズレ量を検出し、前記撮
   影レンズの結像面の所定結像面からのデフォーカス量を
   演算する演算手段とを備える焦点検出装置において、 前記再結像手段は、光軸から離れたそれぞれ異なる位置
   にほぼ平行に設定された基線を有する一対の再結像レン
   ズを複数組有し、 前記複数の光電変換素子アレイは、対をなす複数の再結
   像レンズをそれぞれ通過する光束をそれぞれ受光するよ
   うに対をなして複数組配置され、撮影レンズの射出瞳位
   置に関する瞳位置情報と、前記基線の光軸からの距離に
   関する位置情報とに基づいて前記複数組の対をなす光電
   変換素子アレイの一対の出力のいずれかを選択する選択
   手段を具備することを特徴とする焦点検出装置。 ２）請求項１の焦点検出装置において、 前記複数組の光電変換素子アレイ対のそれぞれが前記各
   再結像レンズにより焦点検出面上の略同一の領域に投影
   されるように前記焦点検出モジュールを構成することを
   特徴とする焦点検出装置。