(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ等の焦点検出装置であって、
撮影レンズの後方に設けられた半透部をもつメインミラーと、該メインミラーの背後に設けられ、前記半透部を透過した被写体からの光束を偏向するサブミラーとにより光束を撮影光路外に配置された焦点検出装置の焦点検出面に導く構成を持ち、撮影レンズの該焦点検出面上に設けられた複数の焦点検出エリアに関する被写体の像を、再結像レンズ対により多数画素から構成された光電変換素子アレイに再結像させる焦点検出光学手段を有し、
前記サブミラーは、メインミラー面とサブミラー面の交差するミラー交差線に対し平行する方向の範囲より狭い範囲の光束を前記ミラー交差線に対して直交する方向で偏向するように構成され、前記再結像レンズ対は、前記各焦点検出エリアの長手方向に広がる一対の光束により被写体像を前記光電変換素子アレイ上に再結像させるように構成されており、
前記光電変換素子アレイの画素を、前記焦点検出光学手段により前記焦点検出エリアに逆投影した場合の像を画素像と呼ぶとき、交差する２直線に添って画素像が並んだ交差型エリアと、交差しない直線に添って画素像が並んだ直線型エリアとを有し、
前記交差型エリアは視野中央に配置され、前記直線型エリアは前記交差型エリアに対し前記ミラー交差線と直交する方向の周囲に配置されるとともに、前記直線型エリアの長手方向は前記ミラー交差線に対し平行に配置され、かつ前記直線型エリアの画素像配列方向に垂直な方向の画素像の幅を、前記交差型エリアの画素像配列方向に垂直な方向の画素像の幅より小さくした事を特徴とする焦点検出装置。
【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ等のファインダー内中央の位置に焦点検出エリアとして直線型エリアを配置したものが知られている。このような直線型エリアではその検出画素の配列方向と平行な線を検出出来ない欠点があり、どの方向の線でも検出可能にした改良型として十字型のエリアを配置したものが知られている。
【０００３】
更に、ファインダー視野内の複数の位置に焦点検出エリアを有するマルチエリア焦点検出装置が知られていおり、例えば特開昭６３ー１１９０６号の様に焦点検出エリアとして直線型エリアを多数の位置に配置したもの、および特開平２−１２０７１２号の様に十字型エリアと直線型エリアを混在させて多数の位置に配置したもの等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
サブミラーに起因する制約に関して図３ａを用いて説明する。一眼レフカメラのミラーボックスの底部に配置された焦点検出装置に光束を導く為に、通常半透部を有するメインミラー２の背後にサブミラー３を設けて光束をカメラ底部に導く。この構成ではメインミラー面とサブミラー面の延長面との交差する線（ミラー交差線）ＡＸの方向には、サブミラーの大きさを大きく取れるが、これと直交する方向には図から明らかな様にサブミラーの大きさに制限が生じるので、こちらの方向に関しては光束が制限されて狭い範囲（図のＥ）でしか焦点検出が出来ないという問題がある。
【０００７】
更に焦点検出エリアを置く位置が同じでも、焦点検出エリア長手方向である画素並びの方向を図３ａのようにサブミラーの短辺方向にした場合は、検出光束の広がりを考慮すると余裕が少ない。これに対して焦点検出エリア長手方向である画素並びの方向を図３ｂのようにミラー交差線ＡＸ方向にした場合は検出光束の余裕が大きい。
【０００８】
従って前記範囲Ｅの境界近傍に焦点検出エリアを設ける場合は、焦点検出エリアの長手方向と範囲Ｅの境界線のなす角即ち前記ミラー交差線ＡＸの方向となす角を出来るだけ小さくする必要がある。
マルチエリア焦点検出装置の場合、複数の焦点検出位置のすべてについて十字型エリアに出来れば好ましいがそれは技術的に難しいので、本発明の目的は十字型エリアと直線型エリアの配置の好ましい形を提案する事である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では前記目的を達成する為に、視野中央に十字型エリアを配置し、これに対してミラー交差線と直交する方向の周囲には直線型エリアを長手方向がミラー交差線に対し略平行に配置するとともに、直線型エリアの画素像配列方向に垂直な方向の画素像の幅を、十字型エリアの画素像配列方向に垂直な方向の画素像の幅より小さくした。
【００１２】
【作用】
本発明においては、マルチエリアにおける十字型エリアと直線型エリアの配置などの関係について述べたものである。
【００１３】
【実施例】
図１と図２は本発明の第１実施例を示す図である。
図２の撮影レンズ１を透過した光はメインミラー２で一部反射されてファインダースクリーン５に被写体の像を結び、撮影者は視野枠に囲まれたファインダースクリーン像を観察する事が出来る。メインミラーを透過した一部の光はサブミラー３で下方に偏向されてボディ底の焦点検出装置６に導かれる。
【００１４】
図３で説明した如くサブミラーの短辺方向で光束が確保出来る範囲はＥのように狭いのでフィルムの露光範囲及びファインダー視野の短辺の長さＨに比べて狭い。この様なサブミラーから反射された光束を受けてマルチエリアで焦点検出可能な焦点検出装置の光学配置を図１に示す。
矢印ＤＲは図２に対する図１のエリア配置方向を表す。光学ブロック７は焦点検出エリア以外の部分を遮光する視野マスク７１と各エリアに入射した光を受けるフィールドレンズ７２から構成される。フィールドレンズを通過した光はミラー１０（図１では省略）で曲げられ光学ブロック８に導かれる。光学ブロック８は各エリアに対応した一対の再結像レンズとその前に置かれた開口絞りマスクから構成され、各再結像レンズを透過した光束はセンサー基盤９上のそれぞれ対応する光電変換素子アレイに導かれる。
【００１５】
光線を逆にたどると、例えば２組の再結像レンズ対とその前の２組の開口対８Ｒの作用により十字型に交差する２組の光電変換素子アレイ対９Ｒの像がフィールドレンズを介して視野マスクの開口７Ｒの近傍に形成される。また再結像レンズ対とその前の開口対８Ｕの作用により直線状に並ぶ光電変換素子アレイ対９Ｕの像がフィールドレンズを介して視野マスクの開口７Ｕの近傍に形成される。
【００１６】
このマルチエリア配置では、撮影レンズの光軸上に十字型エリアを配置し、その両側で前記図３の直線ＡＸに沿った方向、即ちサブミラーの長辺方向に十字型エリアを配置している。
また前記Ｅの方向には十字型エリアを３つ配置する程の光束の広がりをサブミラー短辺方向に確保出来ないので、前記光軸上の十字型エリアの両側に直線型エリアを配置している。
【００１７】
図１の例では片方の直線型エリア７Ｄは直線ＡＸに沿った方向にまた他方の直線型エリア７Ｕは直線ＡＸに沿った方向に対して少し傾けて配置している。このマルチエリア配置はファインダー視野上にあてはめた場合図５ｂの如くなる。
次に直線型エリアの好まし条件について説明する。
ファインダー内の被写体像は図４ａのように縦線と横線の確率が高いので、ファインダー視野の長手方向（前記直線ＡＸの方向に一致する）に平行に直線型エリアを４１のように配置すると、光電変換素子アレイ出力は図４ｃのように平坦になり焦点検出が不能になる。
【００１８】
これに対して図４ｂのように直線型エリアを少し傾けると、光電変換素子アレイ出力は図４ｄのようにパターンが生じるので、傾斜部の長さＸが長すぎなければ焦点検出が可能になる。傾斜部が急なほど検出精度が向上し、ある程度以上傾斜がゆるいと検出誤差が著しく増大し焦点検出不能になる。
従って傾斜部の長さＸを短くする事が好ましく、図４ｅの傾斜角Θを４５度前後とするのが良いが、４５度前後も傾いた直線型エリアを視野枠短辺方向Ｅの周辺に配置しようとしても、前述の如くサブミラーによる光束の制約で焦点検出不能となる。また中央に近づけると中央の十字型エリアと光学系が重なってしまい実現不能である。
【００１９】
従って光束の広がりの制約から視野枠短辺方向Ｅの周辺に配置可能なのは直線型エリアで、且つ直線型エリアの長手方向（画素像配列の方向）と視野枠長辺方向（直線ＡＸの方向）のなす角度Θが小さい場合である。角度Θは３０度以下、さらに好ましくは２０度以下が望ましい。角度Θが小さいと図４ｄのＸは大きくなり焦点検出が不能になりやすい。焦点検出が可能であるためには画素並びの方向に垂直な画素の幅を狭くして、画素列を横切る線分の長さＹを短くする事が必要である。Ｙの長さとしてはファインダー視野上換算（焦点検出面換算）で１．５ミリ以下更に好ましくは０．８ミリ以下である事が好ましい。
【００２０】
図４ｅに見るように前記長さＹのよぎる画素範囲はＸ１であるが、画素数にして２０画素以内更に好ましくは１０画素以内である事が好ましい。
図４ｆに示すように画素の境界を前記線分とのなす角が減少する方向に傾けると、図から明らかなように前記線分の長さＹに対してそこに含まれる画素数をＸ２のように減らす事が出来るので好ましい。この場合光電変換素子アレイの画像出力の傾斜部分の長さは図４ｇのようにＸ１からＸ２短縮され検出精度が向上する。
【００２１】
また、このような直線型エリアの画素の大きさについては、画素の並び方向の画素ピッチと並び方向に垂直な方向への画素の広がりである画素幅に関して、画素幅は画素ピッチの４倍程度あるいはそれ以下にして画素配列方向に直交する画素の幅を小さくする事が好ましい。
十字型エリアに関してはその構成要素である２つの直線型エリアに関して、一方の直線型エリアの長手方向に直交する線分とその線分に対してプラスマイナス４５度の傾き範囲の線分とが検出出来れば、トータルとしては任意方向の線を検出可能になるので前記画素の幅は広めに設定する事が可能で、これにより光量をかぐ事が出来る。
【００２２】
これに対して直線型エリアに関しては前記画素幅を出来るだけ狭くして単独で幅広い角度の線に対して検出可能にする事が好ましい。
即ち十字型エリアにおける画素の幅に比べて、直線型のエリアにおける画素の幅を狭くする事が好ましい。図５ｉ及び図５ｊはその様な例を示す。直線型エリアについては図５ｊの上部直線型エリアの様な傾斜配置が好ましいが、図５ｉのように傾斜の無い場合でも水平線は検出不能でもわずかに傾斜した線は検出可能になるのでやはり直線型エリアの幅は狭い方が好ましい。
【００２３】
続けてサブミラーの大きさの制約下における十字型エリアと直線型エリアの様々な組み合わせの実施例について説明する。制約条件であるサブミラーの配置の関係から図３の直線ＡＸの方向は視野枠の長辺方向に一致しているので、視野枠との関係でエリア配置を説明する。
図５ａは視野の中央に十字型エリアを配置し、視野枠の長辺方向の左右両側に十字エリアを配置し、中央十字型エリアの上下両側に直線型エリアを配置している。この場合直線型エリアの長手方向は視野枠長辺方向に一致している。この例では上下の直線型エリアでは図４ａの様な横線被写体は検出出来ないが、サブミラーによる光束のケラレや中央十字型エリア検出光学系とのスペース的競合の問題が少ない。
【００２４】
この実施例の更なる改良型としては、図５ｉのように直線型のエリアの幅を、十字型エリアのそれより小さくしたものがある。この直線型エリアでは完全な横線は検出出来ないが、わずかな傾きをもつ横線は検出可能になる利点がある。
図５ｄは図５ａの改良の別な例で、上下の直線型エリアをわずかな角度Θだけ傾けたものである。傾きの条件については既に述べた。
【００２５】
図５ｂは上側の直線型エリアだけを傾けたものである。サブミラーの制約で図２のＥの範囲しか光束が使えない事を述べたが、サブミラーのフィルム面側はサブミラーをわずかに拡大する余裕があり従ってこの方向の光束範囲はわずかに広げられる。この方向は図５ｂの天側に相当するのでこの方向だけ直線型エリアを傾斜させたものである。
【００２６】
図５ｊは、図５ｂの直線型エリアの幅を狭くした改良例である。
図５ｃは横に並んだ三つの十字エリアの上下にそれぞれ直線型エリアを設けた例である。
図５ｇは直線型エリアのうち少なくとも四隅のエリアを視野中央を中心とする円の円周方向近づく方向に傾けたものである。もちろん中央上下のエリアも図５ｄのように傾けてもよい。
【００２７】
これまでの説明では直線型エリアと十字型エリアの形状を視野枠上に対応づけて表現して説明した。これらの矩形及び十字に交差した矩形は、この内部の像が光電変換素子アレイ上に導かれる範囲を示すものであり、必ずしもファインダースクリーン上に表示される焦点検出エリアマークを意味するものでは無い。図５ｃ、５ｇの場合のスクリーン上のエリアマークの表示は例えば図５ｅのようである。
【００２８】
一般に光電変換素子アレイの中央部の所定範囲の画像で合焦判定を行い、この所定範囲に対応する視野上の位置を焦点検出エリアとして表示する。光電変換素子アレイの端の部分はデフォーカスの大きい場合の検出に使用するが合焦判定には使用しない。
図５ｈは、直線型エリアを傾けた場合の改良を示しており、直線型エリアを傾けた後エリアの長手方向に沿って（図５ｈの矢印ＩＮに沿って）上下方向の範囲Ｅの境界から遠ざかる方向にエリアを動かしている。この場合もしファインダーに表示する焦点検出エリアマークを図５ｅのままにすると、直線型エリアの端にエリアマークが重なる事になる（図示の通り）。この場合は光電変換素子アレイの片方の端のエリアマーク表示に対応する部分の画像で合焦判定を行うことにする。
【００２９】
次に焦点検出光学系の構造を変えた第二の実施例について図６を用いて説明する。図６の光学系の基本的な構成は図１の場合と同様である。第二実施例は主に調整の観点から第一実施例に変更を加えたものになっている。
図１の場合、３つの十字型エリアに関する再結像レンズ対及び光電変換素子アレイ対が一体として形成されている。しかしながら、この場合、調整の自由度が少ない。そこで、調整の自由度を持たせるために、図６の如く各焦点検出エリアに関する再結像レンズ部分８２０、８２１、８２２と、それに対応する光電変換素子アレイ部分とを分離して、十字型エリアに関しては独立に調整出来るようにしている。
【００３０】
この例では両側の十字型エリアに関しては同一の光電変換素子アレイを用いるようにしてコストの逓減をしている。更にこの例ではこの両側の十字型エリアをわずかに傾けておりエリアの配置をファインダースクリーン上にあてはめた場合には図５ｆの様な配置になっている。
両側の十字型エリアを傾けた理由について図８を用いて説明する。
【００３１】
図８ａは普通の直線型エリアとその画素像及びそこに投影された被写体像の関係を示したものである。図では１つの画素のピッチよりも幅の狭い棒状の像が形成されているが、このような場合像が左右に少し動いても光電変換素子からの出力は変わらないためにこのような細線に対しては焦点検出精度が低下するという問題がある。これを回避する方法としては、図８ｂのように縦線が必ず複数の画素に重なる程度に焦点検出エリア自体を僅かに傾ける事で達成される。また図８ｃのように検出エリア自体は傾けず画素の境界だけを縦線が必ず複数の画素に重なる程度に傾ける事でも達成される。
【００３２】
何もしない場合の図７ａに対して、図８ｂのような細線対策を施した場合のエリア配置と画素配置の関係を示したものが図７ｂである。図６の構成で両側の十字型エリアを少し傾けたのは上記の細線対策のためである。中央の十字型エリアと下側の直線型エリアでは細線対策として画素を傾ける処置を講じている。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、十字型エリアと直線型エリアの最適複合配置のマルチエリア焦点検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の焦点検出光学系の構成図。
【図２】カメラにおける本発明の焦点検出光学系の配置と検出光束の広がりの関係を示す図。ファインダーとの関係も同時に示している。
【図３】図２の焦点検出光束の広がりと、焦点検出エリアとの関係を説明する図。
【図４】焦点検出エリアが直線型エリアの場合のエリア傾斜の効果を説明する図。
【図５】焦点検出エリアの位置をファインダー視野枠内に対応づけた図。
【図６】本発明の別の実施例を示す図。
【図７】焦点検出エリアと画素境界の形を、ファインダー視野枠との対応関係において説明する図。
【図８】焦点検出エリアの配置と画素境界の形の効果を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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