JPH04211212A

JPH04211212A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH04211212A
Application number: JP3006134A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Utagawa; 健歌川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-08-03

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明はカメラ等の焦点検出装置または測距装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】

従来カメラ等の焦点検出装置としては図１７のような再
結像タイプのものと図１８のようなレンズ列アレイタイ
プのものが知られている。即ち撮影レンズ１の射出瞳２
を通過した光束８Ａ，８Ｂは焦点検出面３上の点Ｖに入
射後、図１７の場合には再結像レンズ５Ａ，５Ｂを通っ
てイメージセンサー６Ａ，６Ｂ上の点ＰＡ，ＰＢに入射
する。従って公知のごとくイメージセンサー６Ａ，６Ｂ
上の像のずれを検出することで焦点検出面３とピント面
の関係を知ることが出来る。

【０００３】また図１８の場合には光束８Ａ，８Ｂは焦
点検出面３の近傍に配置された上の点Ｖにあるレンズレ
ットＬ１を通ってそれぞれ受光センサーａ１，ｂ１に入
射する。従って公知のごとく受光センサー列ａ１．．ａ
ｎの像と受光センサー列ｂ１．．ｂｎによる像のずれを
検出することで焦点検出面３とピント面の関係を知るこ
とが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】

しかし、いずれの場合も焦点検出に使用する検出瞳の光
軸上の位置（設定瞳位置）がＰＯ．１の位置に固定され
ているために、ケラレの生じない撮影レンズは限られて
しまう。ここで、設定瞳位置とは、図１７では再結像レ
ンズ５Ａ，５Ｂのフィールドレンズ４に関する共役位置
であり、又図１８ではセンサーａ１〜ａｎの投影像及び
センサーｂ１〜ｂｎの投影像が互いに重なる位置である
。このような焦点検出装置を有するカメラボディには、
種々の撮影レンズすなわちそれぞれ撮影レンズの射出瞳
の位置の異なるレンズが取りつく為に、以下述べる理由
により焦点検出が不能になるという問題を有していた。

【０００５】例えば、撮影レンズの射出瞳２が設定瞳位
置がＰＯ．　１　の位置にある場合には、焦点検出面３
上の撮影レンズ光軸近傍の点Ｗに対しても光軸から離れ
た点Ｖでもケラレは生じない。しかし、開放Ｆ値はこれ
と同じであるが設定瞳位置から離れたＰＯ．　　２の位
置に射出瞳２１が在る場合には、光軸から離れたＶ点で
は光束８Ｂはケラレが生じて焦点検出が不能となる。

【０００６】この不具合は焦点検出したい点Ｖが撮影レ
ンズの光軸から離れるほど、また撮影レンズの射出瞳位
置が前記設定瞳位置から離れるほど顕著となる。また図
１７のような再結像タイプのものでは、再結像レンズの
検出する画像範囲（Ｖ〜Ｔ）を広くすると焦点検出装置
３０がレンズアレイタイプの場合（図１８）の装置４０
に比べて大きくなるという欠点を有していた。

【０００７】本発明の第一の目的は、交換可能な撮影レ
ンズの射出瞳位置によらずに、撮影レンズの光軸からそ
の垂直方向に離れた位置に対しても焦点検出が可能な焦
点検出装置を提供することである。本発明の第二の目的
は、従来の再結像タイプの焦点検出装置に比べてスペー
スのいらない焦点検出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】

上記の目的を達成するために、本発明では焦点検出に用
いる検出画像範囲を従来の再結像タイプでの検出画像範
囲より小さい小領域に限定し、さらに撮影レンズの射出
瞳の位置と再結像レンズの開口位置（光軸からその垂直
方向に離れた位置）とに応じて、イメージセンサー上に
於けるその使用領域の取り方を変えて、即ち像ずれを比
較する像ずれ演算領域のとりかたを変更する領域変更手
段を設けて、ケラレの無い状態で焦点検出可能なように
している。

【０００９】その原理について図４，図５を用いて説明
する。撮影レンズのピントを合わせるべき所定結像面で
ある焦点検出面３に対して、装着された撮影レンズの射
出瞳位置２が近い場合を図４に示し、また遠い場合を図
５に示す。（図は所定結像面に対する撮影レンズのＦ値
がほぼ等しい場合を図示した。）所定結像面３の後方に
設けられた再結像レンズの開口部　Ａ（１），Ａ（２）
及びイメージセンサーの形成されたチップ部６は撮影レ
ンズの交換によらずボディ内所定位置に固定されている
ので、射出瞳開口２，２０を透過して開口部　Ａ（１）
，Ａ（２）を通った光束の広がり範囲はそれぞれの場合
について図示のごとくなる。

【００１０】図から明らかなように図４の場合には、焦
点検出面上のＶ２からＶ３の範囲の光束は、両方の開口
部　Ａ（１），Ａ（２）に共に入射し、ケラレ無しでイ
メージセンサー部Ｐ３〜Ｐ１とＰ４〜Ｐ２の中に像を結
ぶので像ずれ検出が可能であり、Ｖ２からＶ３の範囲が
検出画像範囲としての小領域をなす。また図５の場合に
は焦点検出面上のＶＶ２からＶＶ３の範囲の光束は、両
方の開口部　Ａ（１），Ａ（２）に共に入射し、ケラレ
無しでイメージセンサー部ＰＰ３〜ＰＰ１とＰＰ４〜Ｐ
Ｐ２の中に像を結ぶので像ずれ検出が可能であり、ＶＶ
２からＶＶ３の範囲が検出画像範囲としての小領域をな
す。

【００１１】図６は、図４，図５の焦点検出面３からセ
ンサー面６の間を重ねて描いたものであるが、それぞれ
の射出瞳位置に対応する検出画像範囲の小領域は、（ｖ
２　〜ｖ３）　対（ｖｖ２〜ｖｖ３）の如くまったく異
なってしまう。また、同様に撮影レンズの光軸１からの
開口　Ａ（１），Ａ（２）の距離に応じてもその検出画
像範囲の小領域は、異なってしまう。

【００１２】従って、射出瞳位置と撮影レンズの光軸１
からの開口位置の距離に応じて前記検出画像範囲として
の小領域を設定して、該小領域のイメージセンサー部の
光電出力に基づき焦点検出を行えば、射出瞳位置によら
ずに正確な焦点検出可能な装置を提供することができる
ことに本出願人は着目したものである。ちなみに、フィ
ルム面上での図４及び図５の小領域（ｖ２　〜ｖ３）　
，（ｖｖ２〜ｖｖ３）を図示したものを図７（Ａ）に示
す。このように、同じ開口位置　Ａ（１），Ａ（２）を
有する一対の再結像光学系を用いる場合でも、装着され
た撮影レンズの射出瞳位置に応じて小領域の設定を変更
することでケラレに影響されることなく焦点検出が可能
となる。

【００１３】そこで、領域変更手段を設ける事により射
出瞳位置と撮影レンズの光軸１からの開口位置の距離に
応じてイメージセンサー上での像ずれ演算領域の取り方
に変更を行い、これによって撮影レンズの射出瞳位置に
よらずに焦点検出を可能とした。具体的には、図２のよ
うに小領域（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５）をにらむ
ように、マスクＡの複数の開口部Ａ（１）〜Ａ（６）近
傍にそれぞれ再結像レンズ５を配置し、該再結像レンズ
５の後方にイメージセンサー６Ｃの形成されたチップ部
６が配置されている。そして、図３のように小領域（Ｕ
１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５）を複数並べ、射出瞳位置
と撮影レンズ１の光軸から開口部Ａ（１）〜Ａ（６）ま
での距離に応じて、領域変更手段によりイメージセンサ
ー６Ｃ上での像ずれ演算領域Ｐ（ｉ），Ｑ（ｉ）　の変
更を行えば、従来に劣らぬ広い焦点検出領域がカバー出
来る。この場合、従来の再結像型のもの（図１７の焦点
検出装置３０）に比べて焦点検出装置５０が小形化でき
る。

【００１４】このように本発明によれば、従来は不可能
であった撮影レンズの光軸から垂直方向に離れた領域で
焦点検出が可能となる。

【００１５】

【実施例】

図１〜図９は本発明の実施例である。図１はカメラのブ
ロック図を示し、図２は図１の焦点検出光学系の概念図
を示し、図３は図２の焦点検出装置５０の詳細図を示し
、図４〜図６は撮影レンズの射出瞳位置が異なった時の
イメージセンサー上の検出画像領域を説明する説明図を
示し、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）はフィルム面上での焦点
検出領域を説明する説明図を示し、図８（Ａ）〜図８（
Ｅ）は、イメージメンサー６Ｃの説明図を示し、図９は
像ずれ演算のグラフを示す図である。

【００１６】図１において、交換可能な撮影レンズ１の
射出瞳２を透過した光束はメインミラーＭの中央の半透
部を通過してサブミラーＳＭで下方に折り曲げられ焦点
検出部５０に至る。　　フィルム面Ｆにあたる撮影レン
ズの所定結像面と光学的に等価な位置に焦点検出部５０
の焦点検出面３が設定される。　　焦点検出部５０の構
成を図２及び図３により説明する。

【００１７】焦点検出面３における空中像は開口部Ａ（
１），Ａ（２），Ａ（３），Ａ（４），Ａ（５），Ａ（
６）　を介してイメージセンサー６Ｃの形成されたチッ
プ部６（光電変換デバイス）に導かれる。チップ部６に
は上記それぞれの開口部からの光を受ける多数の画素か
らなるイメージセンサー６Ｃが配置されているが、便宜
的に焦点検出面３上の前記小領域をどの開口から受光す
るかに応じて各イメージセンサー部に個別名称　Ｐ（１
），Ｑ（１），Ｐ（２），Ｑ（２），Ｐ（３），Ｑ（３
）．．　　．．Ｐ（６），Ｑ（６）　をつける。

【００１８】射出瞳位置が焦点検出面３から十分離れて
いる撮影レンズでは、検出画像範囲としての小領域はそ
れぞれｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５を中心とするＵ１
，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５のように定める事ができる。この場合、イメージセンサー６Ｃ上では、黒丸●で示し
た位置が各小領域の中心点ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ
５に対応するイメージセンサー上の位置となる。このｘ１〜ｘ５を中心とする小領域Ｕ１〜Ｕ５は、（イ
）で示した黒丸を中心とするイメージセンサー部の領域
Ｐ（ｉ）　、Ｑ（ｊ）　において像を比較することでケ
ラレのない合焦検出が可能である。

【００１９】具体的には、小領域Ｕ１については、マス
クＡの開口部Ａ（１）によるイメージセンサー部Ｐ（１
）での像と開口部Ａ（２）によるイメージセンサー部Ｑ
（２）での像とを比較して合焦判定を行い、また、小領
域Ｕ２については、開口部Ａ（２）によるイメージセン
サー部Ｐ（２）の像と開口部Ａ（３）によるイメージセ
ンサー部Ｑ（３）の像とを比較して合焦判定を行い、以
下同様にする。（ここで、　Ｐ（１），Ｑ（１），Ｐ（
２），Ｑ（２），Ｐ（３），Ｑ（３）．．　　．．Ｐ（
６），Ｑ（６）　は（イ）の配置のものである。）撮影
レンズの射出瞳位置が図のＰＯの位置にある時には、検
出画像範囲としての小領域はそれぞれｙ１，ｙ２，ｙ３
，ｙ４，ｙ５，ｙ６を中心とする小領域に定め直す。

【００２０】即ちイメージセンサー６Ｃ上では、白丸○
で示した位置が各小領域の中心点ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ
４，ｙ５に対応するイメージメンサー上の位置となる。このｙ１〜ｙ５を中心とする小領域は、（ロ）で示した
白丸を中心とするイメージセンサー部の領域Ｐ（ｉ）　
、Ｑ（ｊ）　において像を比較することでケラレのない
合焦検出が可能である。

【００２１】具体的にはｙ１を中心とする小領域につい
ては、開口部Ａ（１）によるイメージセンサー部Ｐ（１
）の像と開口部Ａ（２）によるイメージセンサー部Ｑ（
２）の像とを比較して合焦判定を行い、また、ｙ２を中
心とする小領域については、開口部Ａ（２）によるイメ
ージセンサー部Ｐ（２）の像と開口部Ａ（３）によるイ
メージセンサー部Ｑ（３）の像とを比較して合焦判定を
行い、以下同様にする。（この場合　Ｐ（１），Ｑ（１
），Ｐ（２），Ｑ（２），Ｐ（３），Ｑ（３）．．　　
．．Ｐ（６），Ｑ（６）　は（ロ）の配置のものである
。）この様に撮影レンズの射出瞳位置ＰＯと開口部Ａ（
ｉ）の位置に応じて像ずれ演算の比較領域すなわちイメ
ージメンセー部Ｐ（ｉ），Ｑ（ｉ）　を上述の（イ）、
（ロ）の如く変えるので、任意の射出瞳位置を有する撮
影レンズに対して光軸から垂直方向に離れた画像範囲ま
で焦点検出が可能となる。

【００２２】ちなみに、フィルム面上での該小領域Ｕ１
〜Ｕ５の対応位置が、撮影レンズの射出瞳位置に応じて
どう変化するかを示したものが、図７（Ｂ）、図７（Ｃ
）である。図７（Ｂ）が撮影レンズの射出瞳位置が焦点
検出面から遠い場合で、図７（Ｃ）が近い場合であり、
射出瞳位置が遠い場合の方が、該小領域の集合として得
られる焦点検出領域の全体の広がりが広くなっている。（検出画素範囲の決定）検出画像範囲としての小領域は次のようにして決定でき
る。

【００２３】図３において例えば開口Ａ（１）、Ａ（２
）を使用する場合には、開口Ａ（１）、Ａ（２）の中間
点　Ａ１２と撮影レンズの射出瞳位置における光軸上の
点ＰＯとを結ぶ直線と、焦点検出面３との交点（図では
、射出瞳が無限遠の時にはｘ１，射出瞳がＰＯの時には
ｙ１）をほぼ中心として前記小領域を決定すればよい。この原則は開放Ｆ値の大きい暗いレンズでは厳密に適用
する必要があるが、明るいレンズではこの原則を大幅に
緩和することが可能であり、また前記小領域を広くとる
ことが可能である。

【００２４】すなわち図４の場合では撮影レンズの射出
瞳端　ｆ，ｇ　　と開口Ａ（１）の中心　ｈとを結ぶ三
角形　ｆｈｇと、瞳端　ｆ，ｇと開口Ａ（２）の中心　
ｊとを結ぶ三角形　ｆｊｇとが重なる領域、すなわち焦
点検出面３の切片Ｖ１〜Ｖ３とＶ２〜Ｖ４との共通部分
Ｖ２〜Ｖ３が前記小領域として取り得る最大の大きさと
なる。同様に図５の場合ではＶＶ１〜ＶＶ３とＶＶ２〜
ＶＶ４との共通部分ＶＶ２〜ＶＶ３が前記小領域として
取り得る最大の大きさとなる。

【００２５】この小領域の許される最大の大きさは、こ
のように撮影レンズの開放Ｆ値に依存して変化し、開放
Ｆ値が小さい明るいレンズほど大きな小領域を設定可能
である。図３では各小領域Ｕ１〜Ｕ５が隣接する小領域
と丁度重ならない程度の大きさの場合を示したが、開放
Ｆ値によっては隣接する小領域は一部重なり合うように
広くとることもできる。図７（Ｄ）は撮影レンズが十分
明るいため上述の如く前記小領域が重なりあって存在す
ることを示した図である。

【００２６】この様な構成なので、各再結像レンズ５に
対応して各イメージセンサー部を分離独立させて配置し
ても良いが、撮影レンズの射出瞳位置に応じて像ずれ演
算領域の取り方を前記のごとく変更するので、図３の場
合のように繋がっている方が自由度があって好ましい。図１で焦点検出部５０のイメージセンサー部Ｐ（ｉ），
Ｑ（ｉ）　の出力は制御手段６０によって読み出される
。この場合、光電変換デバイス６の読みだし方法がＣＣ
Ｄ転送部を用いた場合のように部分的な読みだしが出来
ない場合には、一括読みだしにより制御手段６０のメモ
リ部に記憶する。

【００２７】イメージセンサー６Ｃの個々の光電変換素
子にメモリがありこれをランダムにアクセスできるデバ
イスの場合には、領域決定手段６１の指定に基づいて読
みだし領域を変更しても良い。この場合むだな部分を読
み出さなくても良いので読みだし時間の短縮と制御手段
６０のメモリの節約となる。

【００２８】制御手段６０はさらに交換レンズ内のレン
ズ情報記憶手段７２からレンズの光学特性に関する情報
を制御手段のメモリ部に読み込む。レンズ情報記憶手段
７２のレンズ情報として最も重要な射出瞳位置に関連し
た情報が射出瞳位置記憶手段７３から、また開放Ｆ値に
関する情報が開放Ｆ値記憶手段７４から読み取られる。領域設定手段６１は射出瞳位置に関連した情報と必要に
応じて開放Ｆ値情報とを用いて、装着された撮影レンズ
でケラレ無しに正確な像ずれ量の算出が可能なイメージ
センサー部　Ｐ（１），Ｑ（１），Ｐ（２），Ｑ（２）
，Ｐ（３），Ｑ（３）．．．．Ｐ（６），Ｑ（６）　の
位置を前述の如く決定する。

【００２９】具体的には例えば射出瞳の位置ＰＯにもと
ずいて表１のごとき内蔵テーブルを参照してイメージセ
ンサー部の位置を決定する。表１は射出瞳位置に応じた
各イメージセンサー部の中央画素位置即ち図３の黒丸、
白丸の位置（イメージセンサー部の端から数えた画素を
画素番地として示す）を示しているので、この画素位置
データに所定の画素幅を前後に加えて各イメージセンサ
ー部を決定出来る。ここで所定の画素幅は一定値として
も良いが、開放Ｆ値に依存させて変更することが好まし
い。この例では表１を参照したが、もちろん射出瞳位置
と開口位置と焦点検出面との相対的位置関係から前述の
条件に基づき直接計算しても良い。（像ずれ演算処理の説明）像ずれ演算手段６２は、少なくともレンズが合焦近傍で
は領域設定手段６１により設定された上記イメージセン
サー部　Ｐ（１），Ｑ（１），Ｐ（２），Ｑ（２），Ｐ
（３），Ｑ（３）．．．．Ｐ（６），Ｑ（６）　のいず
れかに含まれる被写体の同一部分に関する画像情報にも
とずいて合焦近傍の像ずれ量の算出を行う。

【００３０】像ずれ量を演算する方法についてはいろい
ろな方法が公知で基本的にはどの方法を用いても良い。その場合、比較する像が常に領域設定手段６１により設
定された前記イメージセンサー部例えばＰ（ｉ），Ｑ（
ｉ＋１）の範囲に納まる方法であればとくに問題はない
。しかし検出出来る像ずれ量を大きく取りたい場合など
は、後述するごとく一部上記イメージセンサー部Ｐ（ｉ
），Ｑ（ｉ＋１）から外れた部分の画像情報も使用する
ことが出来る。この場合でも、少なくともレンズが合焦
近傍では領域設定手段６１により設定された上記イメー
ジセンサー部　Ｐ（１），Ｑ（１），Ｐ（２），Ｑ（２
），Ｐ（３），Ｑ（３）．．．．Ｐ（６），Ｑ（６）　
のいずれかに含まれる被写体の同一部分に関する画像情
報にもとずいて合焦近傍の像ずれ量の算出を行う必要が
ある。

【００３１】この点について図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に
より説明する。図８（Ａ）は図６のチップ部６を拡大し
て表わしたものである。射出瞳が焦点検出面に近い撮影
レンズの時（図４）には、イメージセンサー６Ｃ上のｖ
３〜ｖ１およびｖ４〜ｖ２の部分に瞳を通過した光が入
射し、その際の光量分布を図８（Ｂ）に示す。射出瞳が
焦点検出面から遠い撮影レンズの時（図５）には、イメ
ージセンサー上ｖｖ３〜ｖｖ１およびｖｖ４〜ｖｖ２の
部分に瞳を通過した光が入射し、その際の光量分布を図
８（Ｄ）に示す。

【００３２】このうち、図４の場合に焦点検出面３上で
重なるのはＶ２〜Ｖ３の範囲なので、領域設定手段６１
はイメージセンサー６Ｃ上のイメージセンサー部Ｐ（７
），Ｑ（８）　としてそれぞれｖ３〜ｖ２´，ｖ３´〜
ｖ２の領域を設定する。また撮影レンズ射出瞳位置が変
わると像ずれ検出可能な部分も大きく変わり、図５の場
合には焦点検出面３上で重なるのはＶＶ２〜ＶＶ３の範
囲なので、領域設定手段６１はイメージセンサー６Ｃ上
の該イメージセンサー部Ｐ（７）´，Ｑ（８）　´とし
てそれぞれｖｖ３〜ｖｖ２´，ｖｖ３´〜ｖｖ２の領域
を設定する。

【００３３】図８（Ｃ）、図８（Ｅ）は、それぞれ図８
（Ｂ）、図８（Ｄ）の場合の像ずれ演算に於ける像比較
の画素数とシフトのさせ方の例を示したものである。同
図ではスペースの都合で像比較画素数はそれぞれ３、５
画素としたが勿論これに限るものではない。シフトのさ
せ方は図のように基準位置Ｌ＝０から順次交互に１画素
ずつ比較画素をシフトする。相対的にずらした画素の数
Ｌがシフト量Ｌとなる。

【００３４】図８（Ｃ）ではＬ＝０を挟んだ±３シフト
程度の範囲は領域設定手段６１により設定された所定の
イメージセンサー部Ｐ（７），Ｑ（８）　の領域内であ
り、従って焦点検出面３上の同一部分を眺めており上記
シフト範囲では像ずれ演算手段６２が正確な合焦判定が
可能である。図８（Ｃ）及び図８（Ｅ）のＬ＞８以上では、明らかに
上記イメージセンサー部Ｐ（７），Ｑ（８）　の範囲を
はみ出しているがデフォーカスの大きい状態もこうする
ことで検出可能となるからである。

【００３５】像ずれ演算手段６２は公知の如く、各シフ
ト数Ｌに於ける像比較画素の対応する位置の画素出力の
差の絶対値を求め像比較画素数の全画素対に関する和を
求めて相関量Ｃ（Ｌ）を算出する。こうして求めた相関
量Ｃ（Ｌ）をシフト数Ｌを横軸としてプロットしたのが
図９である。像ずれ演算手段６２は最も相関の良いシフ
ト数（像ずれ量に対応）を端数を含めて例えば特開昭６
０−３７５１３に記載の方法で求める。こうして算出さ
れた像ずれ量をＬ０とする。

【００３６】焦点検出面上に撮影レンズの最良像面があ
る時に上記最良相関を与えるシフト数が常にＬ＝０とな
るように調整することは難しいので、実際には上記最良
相関を与えるシフト数がＬ＝０の近傍に来るように光学
系を調整したら残りの微小な零点調整は計算で補正する
のが良い。補正手段６３はこのためのもので、カメラボ
デイごとに調整時にＥＥＰＲＯＭ等に書き込まれた表２
のごときΔＬテーブルを参照して像ずれ量の零点補正を
行い、補正された像ずれ量Ｌ０−ΔＬを算出する。

【００３７】この様にして合焦位置を零点として補正さ
れた像ずれ量が算出されると、デフォーカス量算出手段
６４は公知のごとく前記補正された像ずれ量に所定の変
換係数を乗じてデフォー　　カス量を算出する。デフォ
ーカス量算出手段６４は少なくとも１つ以上の前記小領
域に関してデフォーカス量を算出し、デフォーカス量が
複数のときには所定の方法（例えば最至近を選ぶ）にも
とずいて１つの最終デフォーカス量を決定する。

【００３８】駆動表示手段６５はこの最終デフォーカス
量にもとずいて公知の方法によりレンズ駆動と合焦表示
を行う。（複数の焦点検出装置への適用）次に、本発明の幾つかのバリエーションについて説明す
る。

【００３９】図１０は、図２に記した開口部Ａ（１）〜
Ａ（６）のレンズ部５をレンズアレイ８と開口マスク７
とに別けて、より実施形に近い形で示したものである。開口マスク７は不要な光がイメージセンサーの形成され
たチップ部６に入射するのを防ぐ働きをする。図１１は
、図１０の場合からフィールドレンズ４を排除した実施
例で焦点検出装置５０が小形化する利点がある。

【００４０】図１２は、図１１の場合からレンズアレイ
８を排除した場合で開口マスク７のピンホールによる結
像作用を利用している。図１３は図１２の場合からフィ
ールドレンズ４を排除した場合でピンホールによる結像
作用を利用した本発明のもっともシンプルな実施例であ
る。なお焦点検出面３の像がイメージセンサー６Ｃ上に
再形成される事が必要条件ではあるが、両者の間に厳密
な共役関係を必要とするものではない。イメージセンサ
ー上に光量の濃淡パターンが形成されれば像ずれ検出は
可能だからである。

【００４１】図１４は、焦点検出面３に関する合焦検出
の為に、像ずれ検出を一つ置きの開口に関する像につい
て行おうとするもので、この様に間に１つ以上の開口を
挟んだ２つの開口に関する像において像ずれ検出を行っ
ても良い。図１５は、上記の焦点検出を２次元的に行お
うとするもので、少なくとも開口部が２次元的に配列し
たマスク板７と２次元イメージセンサー６とを含む。も
ちろん１次元の例で説明した通りマスク板の近傍にレン
ズアレイを設けても良いし、焦点検出面３近傍、あるい
は焦点検出面とマスク板との間にフィールドレンズを設
けても良い。

【００４２】また１次元の場合も２次元の場合も開口部
のピッチは必ずしも一定である必要はない。故意にピッ
チをばらつかせることで従来検出不能とされた周期パタ
ーンに対しても焦点検出が可能となることを本出願人は
別途出願（特願平１−３０６１５２号）している。図１
６は、撮影レンズが非常に明るい（Ｆ値が小さい）場合
に生じる不具合に対する対策を示すものである。撮影レ
ンズが非常に明るいときには射出瞳の開口２の径が大き
くなり、透過光束の広がりが点線で示したように広がる
のでイメージセンサー６上で隣接する開口に関する光束
が一部重なるという不具合が生じる。

【００４３】これに対しては図示の如く光路の途中に絞
り部材２２を挿入することで解決可能である。カメラに
実装したときの該絞り部材の位置としては、図１のサブ
ミラーＳＭの大きさを適当に定めるとか、メインミラー
Ｍの中央透過部の開口径を適当な大きさに定めることで
可能となる。（フィールドレンズのパワーの説明）次に、図１９に基づき本発明の実施例におけるフィール
ドレンズ４のパワーについて述べる。　　本発明の原理
を図４（フィールドレンズ無し）を用いて説明した通り
、本発明は必ずしもフィールドレンズを必要としない。しかし、本発明がフィールドレンズを使用する場合につ
いて図１９により説明する。同図の例では焦点検出面３
近傍に配置されたフィールドレンズ４のパワーは、交換
可能な撮影レンズの代表的な射出瞳位置ＰＯと、再結像
光学系５の位置とが共役になるように決められている。

【００４４】この結果、射出瞳位置が図１９のＰＯの位
置にある（イ）のような場合には焦点検出領域Ｙ１，Ｙ
２，Ｙ３　いずれもケラレなしに焦点検出が可能である
。これに対して、射出瞳位置が図１９のＰＯ１の位置で
（ロ）のように置かれている撮影レンズにおいては焦点
検出領域Ｙ１　〜Ｙ２の部分はケラレが生じて使用でき
ず、Ｙ２　〜Ｙ３　の部分は焦点検出可能である。

【００４５】また、射出瞳位置が図１９のＰＯ２の位置
に（ハ）のように置かれている撮影レンズにおいても焦
点検出領域Ｙ１　〜Ｙ２　の部分はケラレが生じて使用
できず、Ｙ２　〜Ｙ３　の部分は焦点検出が可能である
。従って、カメラボディ内の記憶手段に、開放Ｆ値と射
出瞳位置とに対応させてケラレの生じない範囲を記録し
たテーブルを用意し、撮影レンズの開放Ｆ値と射出瞳位
置とを読み取って前記テーブルを参照することで、ケラ
レの生じない焦点検出領域を選択して焦点検出が可能と
なる。

【００４６】このようなテーブルとしては、例えば（別
紙１）のようなものを開放Ｆ値ごとに複数持つことで可
能である。以上のようにすれば図１９の場合において、
このように焦点検出の可能性を高めることができるが、
図から明らかなごとく撮影レンズの射出瞳位置がＰＯ１
やＰＯ２にある場合には焦点検出に用いる光束が射出瞳
の下側もしくは上側に片寄った部分を使用することにな
り、撮影レンズの収差は瞳の周辺部で大きくなるので、
この影響を受けて焦点検出精度が低下する。

【００４７】この問題を解決する例を図２０により説明
する。図２０の例ではフィールドレンズのパワーを決め
るに当たって、再結像光学系５を通る光束について焦点
検出領域Ｙ１　近傍を通過する光束ｌ１はＰＯ１に位置
した射出瞳のほぼ中央を通るようになし、焦点検出領域
Ｙ２　近傍を通過する光束ｌ２はＰＯに位置した射出瞳
のほぼ中央を通るようになし、焦点検出領域Ｙ３　近傍
を通過する光束ｌ３はＰＯ２に位置する射出瞳のほぼ中
央を通るようにしている。

【００４８】撮影レンズの射出位置に応じて上記最適は
焦点検出領域を定めた（表１）のごときテーブルをカメ
ラボディに記憶し、撮影レンズごとに射出瞳位置を読み
取りテーブル参照で焦点検出領域を指定された領域Ｙ１
，Ｙ２，Ｙ３　等の近傍に設定すれば、撮影レンズの瞳
の中央近傍の光束で焦点検出ができるので、検出精度が
向上する。

【００４９】

【発明の効果】以上の如く、本件発明によれば、射出瞳
位置と撮影レンズの光軸からの焦点検出装置の開口位置
との距離に応じて検出画像範囲としての小領域を設定し
て、該小領域の像を結ぶイメージセンサー部の光電出力
に基づき焦点検出を行えば、射出瞳位置によらずに正確
な焦点検出可能な装置を提供することができる。

【００５０】また、焦点検出装置の開口部を多数設けて
射出瞳位置と撮影レンズの光軸から開口部までの距離に
応じて、領域変更手段によりイメージセンサー６Ｃ上で
の像ずれ演算領域Ｐ（ｉ），Ｑ（ｉ＋ｓ）の設定の変更
を行い、各小領域で焦点検出演算を行えば全体としては
広い焦点検出領域がカバー出来る。この場合、従来の再
結像型のもの（図１７の焦点検出装置３０）に比べて焦
点検出装置５０が小形化でき、且つ従来は不可能であっ
た撮影レンズの光軸から垂直方向に離れた領域で焦点検
出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図１〜図９は本発明の実施例である。

【図１】　　カメラのブロック図を示す。

【図２】　　図１の焦点検出光学系の概念図を示す。

【図３】　　図２の焦点検出装置５０の詳細図を示す。

【図４】　　射出瞳位置が異なった時のイメージセンサ
ー上の検出画像領域を説明する説明図を示す。

【図５】　　射出瞳位置が異なった時のイメージセンサ
ー上の検出画像領域を説明する説明図を示す。

【図６】　　射出瞳位置が異なった時のイメージセンサ
ー上の検出画像領域を説明する説明図を示す。

【図７】　　（Ａ）〜（Ｄ）はフィルム面上での焦点検
出領域を説明する説明図を示す。

【図８】　　（Ａ）〜（Ｅ）はイメージメンサー６Ｃの
説明図を示す。

【図９】　　像ずれ演算のグラフを示す図である。図１０〜図１６は、本発明の焦点検出装置の幾つかのバ
リエーションを示す説明図である。

【図１０】　　焦点検出光学系の概念図を示す。

【図１１】　　焦点検出光学系の概念図を示す。

【図１２】　　焦点検出光学系の概念図を示す。

【図１３】　　焦点検出光学系の概念図を示す。

【図１４】　　焦点検出面３に関する合焦検出系の光路
図を示す。

【図１５】　　図１５は２次元イメージセンサーを使用
した際の説明図を示す。

【図１６】　　焦点検出光学系の絞り部材の配置を説明
する説明図を示す。

【図１７】　　従来の再結像タイプの焦点検出光学系の
概念図を示す。

【図１８】　　従来のＴＣＬタイプの焦点検出光学系の
概念図を示す。

【図１９】　　本発明の焦点検出装置のフィールドレン
ズのパワーについての説明図である。

【図２０】　　本発明の焦点検出装置のフィールドレン
ズのパワーについての説明図である。

【主要部分の符号の説明】

Ｕ１〜Ｕ５…小領域、２；２１…射出瞳、３…焦点検出面４…コンデンサーレンズ、５…再結像レンズ、６…イメージセンサーのチップ部、Ａ…マスク

【表１】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　撮影レンズの所定結像面の後方に複数
の開口部を有し、且つ該複数の開口部の後方に設けられ
、それぞれの開口部を通過した複数の光束による複数の
光量分布を検出する複数の光電素子から成るイメージセ
ンサー部を有し、該複数の光電素子の光電出力を用いて
像の相対的ずれ量を算出して焦点検出を行う焦点検出装
置であって、前記撮影レンズの光学特性を示すレンズ情
報を記憶するレンズ情報記憶手段と、前記レンズ情報と
、それぞれの前記光電素子に光を導く個々の前記開口部
の位置とに依存させて、前記光量分布にもとづき像の相
対的変位を検出する際に使用する前記イメージセンサー
部上の一対の使用領域を変更する領域設定手段と、前記
一対の使用領域に対して像の相対的ずれの量を演算する
像ずれ演算手段とを有することを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項２】　　前記レンズ情報記憶手段は、前記撮影
レンズの射出瞳の位置を記憶する射出瞳位置記憶手段を
有し、また、前記領域設定手段は前記射出瞳の位置に基
づいて前記使用領域を変更することを特徴とする請求項
１記載の焦点検出装置。
【請求項３】　　前記レンズ情報記憶手段は、開放Ｆ値
を記憶する開放Ｆ値記憶手段を有し、また、前記領域設
定手段は前記開放Ｆ値に基づいて前記使用領域を変更す
ることを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項４】　　前記領域設定手段による使用領域によ
って、前記像ずれ演算手段による像ずれ演算結果を補正
する補正手段を有していることを特徴とする請求項１記
載の焦点検出装置。
【請求項５】　　前記領域設定手段は、前記一対の使用
領域に対応する前記複数の光電素子からの光電出力の読
み出し範囲を変更することを特徴とする請求項１記載の
焦点検出装置。
【請求項６】　　撮影レンズの所定結像面の後方に３つ
以上の開口部を有し、該３つ以上の開口部の後方に設け
られそれぞれの開口部を通過した複数の光束による複数
の光量分布を検出する複数の光電素子から成るイメージ
センサー部を有し、該複数の光電素子の光電出力を用い
て該所定結像面上での像ずれ量を算出して焦点検出を行
う焦点検出装置であって、第一の前記開口部を透過した
光束に関する光量分布の第一の部分の光量分布と第二の
前記開口部を透過した光束に関する光量分布とから像の
相対的ずれの量を算出する第一像ずれ演算手段と、前記
第一開口部を透過した光束に関する前記光量分布におい
て前記第一の部分と一部の重複は認めるが全体としては
これと異なる第二の部分の光量分布と、前記第一開口部
及び前記第二開口部のいずれとも異なる第三の前記開口
部を透過した光束に関する光量分布とから像の相対的ず
れの量を算出する第二像ずれ演算手段とを有し、前記第
一像ずれ演算手段もしくは前記第二像ずれ演算手段の少
なくとも一方の結果に基づいて焦点検出を行うことを特
徴とする焦点検出装置。
【請求項７】　　被写体からの光を受ける３つ以上の開
口部を有し、その開口部の並びの順にＡ（１），Ａ（２
），Ａ（３）．．．．Ａ（ｎ）とするとき、該複数の開
口部の後方に設けられそれぞれの開口部　Ａ（ｉ）　を
通過した光束による光量分布の第一の部分を検出する複
数の光電素子からなるイメージセンサー部　Ｐ（ｉ）　
と第二の部分を検出する複数の光電素子からなるイメー
ジセンサー部　Ｑ（ｉ）　とから成り、　Ｐ（１），Ｑ
（１），Ｐ（２），Ｑ（２），Ｐ（３），Ｑ（３）．．
．．Ｐ（ｎ），Ｑ（ｎ）　の順で配列されたイメージセ
ンサー部と、所定の正の整数をｓ　とするとき前記イメ
ージセンサー部Ｐ（ｉ）の画像出力と前記イメージセン
サー部Ｑ（ｉ＋ｓ）の画像出力とから像の相対的ずれの
量を算出する像ずれ演算手段とを有し、前記像ずれ演算
手段は、少なくとも１つのｉ　に関する一対の光電出力
から像ずれ量を求めて焦点検出を行うことを特徴とする
焦点検出装置。