(57)【要約】【課題】  本発明はエリアセンサーを用いた焦点検出装置に関する。この形式の装置では複数の焦点検出エリアが設けられ、各エリアごとに補正値を設け、これを記憶させる必要がある。【解決手段】  本発明はエリアセンサーの各エリアの位置を示す２つパラメーターを変数として演算を行い各エリアでの補正値を求める様に構成し、各エリアごとの補正値をすべて記憶させる必要のない焦点検出装置を提供するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを通過した光束を受光する２次元軸に配設された受光領域を有するセンサー部における選択された領域での出力及び補正値に応じて焦点状態を検知する焦点検知装置において、前記センサー部の選択された領域の位置を示す２つのパラメーターを演算の変数として前記選択された領域に対する補正値を演算させたことを特徴とする焦点検知装置。
【請求項２】
前記センサー部の複数の領域での補正値をそれぞれ各領域の位置を示すパラメーターを演算の変数としてそれぞれ求めることを特徴とする請求項１に記載の焦点検知装置。
【請求項３】
前記センサー部における各領域の位置に関する座標を表すデータを前記パラメーターとして用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検知装置。
【請求項４】
前記センサー部における対物レンズの光軸からの光束を受光する領域を中心座標として、その他の領域の座標値を前記パラメーターとして用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検知装置。
【請求項５】
前記補正値は予め決められたデータを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により演算されることを特徴とする請求項１または２または３または４に記載の焦点検知装置。
【請求項６】
前記補正値の演算のためのデータをカメラに装着されるレンズ装置内に記憶させ、該レンズ装置内に記憶されデータをカメラに通信して、該データと前記パラメーターを用いて補正値をカメラ内で演算したことを特徴とする請求項１または２または３または４に記載の焦点検知装置。
【請求項７】
前記データは予め決められた係数データであり、該データを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により前記補正値を演算することを特徴とする請求項６に記載の焦点検知装置。
【請求項８】
前記センサー部の各領域での出力により焦点状態に関係する信号を求めるとともに、その領域での補正値とによりその領域での焦点状態を検知することを特徴とする請求項１または２または３または４または５または６または７に記載の焦点検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ、ビデオ等の撮影装置、または種々の観察装置の焦点検出系に関するものである。詳細には、撮影画面または観察画面上の広い範囲に渡り２次元的、連続的に焦点検出を可能とする焦点検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は焦点検出装置が組み込まれた従来のカメラの例を示すものである。図中１０１は撮影を行うための対物レンズ、１０２は半透過性の主ミラー、１０３は焦点板、１０４はペンタプリズム、１０５は接眼レンズ、１０６はサブミラー、１０７はフィルム、１０８は焦点検出装置をそれぞれ示している。
【０００３】
この図において、不図示の被写体からの光は対物レンズ１０１を透過後、主ミラー１０２により上方に反射され、焦点板１０３上に像を形成する。焦点板１０３上に形成された像はペンタプリズム１０４による複数回の反射を経て接眼レンズ１０５を介して撮影者または監察者によって視認される。
【０００４】
一方、対物レンズ１０１から主ミラー１０２に到達した光束のうち一部は半透過性の主ミラー１０２を透過し、サブミラー１０６により下方に反射され焦点検出装置１０８に導かれる。
【０００５】
図９は焦点検出装置の原理を説明するために図８における対物レンズ１０１と焦点検出装置１０８のみを取り出し、主要な構成を展開して示した図である。
【０００６】
図９の焦点検出装置１０８内において、１０９は対物レンズ１０１の予定焦点面、即ち、フィルム面と共役な面付近に配設された視野マスク、１１０は同じく予定焦点面の付近に配置されたフィールドレンズ、１１１は２つのレンズ１１１−１，１１１−２からなる２次結像系、１１２は２つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応してその後方に配置された２つのセンサー列１１２−１，１１２−２を含む光電変換素子、１１３は２つのレンズ１１１−１，１１１−２に対応して配設された２つの開口部１１３−１，１１３−２を有する絞り、１１４は分割された２つの領域１１４−１、１１４−２を含む対物レンズ１０１の射出瞳をそれぞれ示している。
【０００７】
尚、フィールドレンズ１１０は絞り１１３の開口部１１３−１，１１３−２を対物レンズ１０１の射出瞳１１４の領域１１４−１，１１４−２の近傍に結像する作用を有しており、各領域１１４−１，１１４−２を透過した光束１１５−１，１１５−２が２つのセンサー列１１２−１，１１２−２，にそれぞれ光量分布を形成するようになっている。
【０００８】
図９に示す焦点検出装置の焦点検出原理は一般的に位相差検出方式を呼ばれているもので、対物レンズ１０１の結像点が予定焦点面の前側、即ち対物レンズ１０１側にある場合には２つのセンサー列１１２−１，１１２−２上にそれぞれ形成される光量分布が互いに近づいた状態となり、逆に対物レンズ１０１の結像点が予定焦点面の後側、即ち対物レンズ１０１と反対側にある場合には２つのセンサー列１１２−１，１１２−２上にそれぞれ形成される光量分布が互いに離れた状態となる。しかも２つのセンサー列１１２−１，１１２−２上に形成される光量分布のずれ量は対物レンズのデフォーカス量、即ち焦点はずれ量とある関数関係にあるのでそのずれ量を適当な演算手段で算出すると、対物レンズ１０１の焦点はずれ方向と量を検出することができる。
【０００９】
図９に示す焦点検出装置は対物レンズ１０１により監察または撮影される範囲の中央の１つの領域に存在する物体に対してのみ焦点検出が可能である。これに対し、観察または撮影される範囲の中央以外に存在する物体に対しても焦点検出が可能な焦点検出装置が本出願人によって開示されている。
【００１０】
図１０はその光学系の構成を示す図である。図中１１６は視野マスクであり、中央に十字形の開口部１１６−１，両側の周辺部に縦長の開口部１１６−２，１１６−３を有している。
【００１１】
１１７はフィールドレンズであり、視野マスクの３つの開口１１６−１，１１６−２，１１６−３に対応して３つの部分１１７−１，１１７−２，１１７−３から成っている。１１８は絞りであり、中央部には上下左右に１対ずつ計４つの開口１１８−１ａ、１１８−１ｂ、１１８−１ｃ、１１８−１ｄを有する中央開口部１１８−１が、また左右の周辺部分には１対２つの開口１１８−２ａ，１１８−２ｂ及び１１８−３ａ，１１８−３ｂを有する周辺開口部１１８−２，１１８−３がそれぞれ設けられている。前記フィールドレンズ１１７の各領域１１７−１，１１７−２，１１７−３はそれぞれこれらの開口部１１８−１，１１８−２，１１８−３を不図示の対物レンズの射出瞳付近の結像する作用を有している。１１９は４対計８つのレンズ１１９−１ａ，１１９−１ｂ，１１９−１ｃ，１１９−１ｄ，１１９−２ａ，１１９−２ｂ，１１９−３ａ，１１９−３ｂから成る２次結像系を一体化した光学部材であり、絞り１１８の各開口に対して、その後方に配置されている。１２０は４対計８つのセンサー列１２０−１ａ，１２０−ｂ，１２０−１ｃ，１２０−１ｄ，１２０−２ａ，１２０−２ｂ，１２０−３ａ，１２０−３ｂから成る光電変換素子であり、各２次結像系のレンズに対応してその像を受光するように配置されている。
【００１２】
図１１は光電変換素子１２０上に形成される像の状態を示したものである。１２１−１ａ，１２１−１ｂ，１２１−１ｃ，１２１−１ｄは視野マスクの中央の開口部１１６−１及びフィールドレンズの中央部１１７−１を透過した光束が絞りの開口１１８−１ａ，１１８−１ｂ，１１８−１ｃ，１１８−１ｄで規制された後、その後方の２次結像系のレンズ１１９−１亜、１１９−１ｂ、１１９−１ｃ、１１９−１ｄによって光電変換素子１２０上に形成される像領域をそれぞれ示している。また１２１−２ａ，１２１−２ｂは視野マスクの周辺の開口部１１６−２及びフィールドレンズの周辺部１１７−２を透過した光束が絞りの開口１１８−２ａ，１１８−２ｂによって規制された後、その後方の２次結像系のレンズ１１９−２ａ，１１９−２ｂによって光電変換素子１２０上に形成される像領域を示している。同様に１２１−３ａ，１２１−３ｂは視野マスクの周辺の開口部１１６−３及びフィールドレンズの周辺部１１７−３を透過した光束が絞りの開口１１８−３ａ，１１８−３ｂによって規制された後、その後方の２次結像系のレンズ１１９−３ａ，１１９−３ｂによって光電変換素子１２０上に形成される像領域を示している。
【００１３】
図１０に示す焦点検出装置の焦点検出原理は図９に示すものと同様で、対をなすセンサーの列方向の像の相対位置を検出するものであるが、以上で示すような構成をとることにより、不図示の対物レンズにより観察または撮影される範囲の中心付近だけでなく、視野マスクの周辺の開口部１１６−２，１１６−３に対応する位置にある物体に対しても焦点検出を行うことができる。尚、本焦点検出装置によれば、上記中央付近においては光量分布が上下または左右の一方向にのみ変化するような物体に対しても焦点検出を行うことが可能である。
【００１４】
これらの焦点検出装置を一眼レフカメラのような撮影レンズが交換可能なカメラに用いる場合、直接得られる焦点はずれ量に関する焦点状態検出信号に基づいてレンズの制御を行うと、適正な焦点状態を得られないことがある。その主な理由としては、観察または撮影される像を形成する対物レンズの光束と焦点検出装置が取り込む光束が一般には異なることがあげられる。
【００１５】
また、位相差検出方式の焦点検出装置においては、本来縦（光軸）方向の収差量によって決定されるべき焦点位置或いは焦点はずれ量を横方向の収差に関連した像のずれに変換して求めているため、対物レンズに収差がある場合には、収差補正の状態によって両者に差が生ずることが考えられる。
【００１６】
こうした問題を解決するために、各対物レンズに固有の補正値Ｃを用いて、例えば焦点はずれ量を表す焦点検出信号Ｄを
Ｄｃ＝Ｄ−Ｃ                    ‥‥  （１）
により補正するための補正手段を設け、得られた補正焦点検出信号Ｄｃに基づいてレンズの制御を行うものも知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記各レンズに固有の補正値Ｃは一般には焦点検出装置の焦点検出領域の位置に依存するため、図１０に示すような中心以外にも焦点検出領域を有する場合は、それぞれの領域に対応した補正値を持つことが必要である。しかしながら、想定される焦点検出領域の数が多い場合、すべての検出領域に対する補正値を対物レンズ側或いはカメラ側に持つためには大きな記憶容量を必要とする。
【００１８】
また、一定の位置や数の焦点検出領域に対して飲み動作する一眼レフカメラ及び交換レンズのような撮影システムが既に存在する場合、これとは焦点検出領域の位置や数が異なる焦点検出装置を搭載す多新たなカメラはこのシステムにおいては正常に機能しない。
【００１９】
こうした問題を解決するための１つの方法が特開平６−３３１８８６号に開示されている。これは、前記補正値Ｃが焦点検出領域の中心からの距離ｌにのみ依存し、その変化がｌに関するある関数で表せるものと仮定し、特定の位置にある２つ以上の焦点検出領域に対する補正値を用い、他の位置にある焦点検出領域の補正値を例えば１次式ないし２次式程度の関数で補完して求めようとするものである。
【００２０】
しかしながら、上記方法では補正値Ｃが焦点検出領域の中心からの距離ｌにのみ依存することが仮定されているため、各領域の焦点検出を行う焦点検出手段がそれぞれ異なり、出力する信号に連続性や相関性がない場合や、焦点検出手段が対物レンズお光軸に対して軸対象がない場合には補正値Ｃを精度良く求めることが困難となる。
【００２１】
本発明はこうした問題を解決し、想定される焦点検出領域の数が多い場合であっても大きな記憶容量を必要とせず、精度の良い焦点検出信号の補正を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１に記載の本発明は、対物レンズを通過した光束を受光する２次元軸に配設された受光領域を有するセンサー部における選択された領域での出力及び補正値に応じて焦点状態を検知する焦点検知装置において、前記センサー部の選択された領域の位置を示す２つのパラメーターを演算の変数として前記選択された領域に対する補正値を演算させたることで各領域ごとの補正値をすべて記憶させる必要なく上記の補正値を得られるようにしたものである。
【００２３】
請求項２に記載の本発明は請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部の複数の領域での補正値をそれぞれ各領域の位置を示すパラメーターを演算の変数としてそれぞれ求めるようにしてものである。
【００２４】
請求項３に記載の本発明は、請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部における各領域の位置に関する座標を表すデータを前記パラメーターとして用いたものである。
【００２５】
請求項４に記載の本発明は請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部における対物レンズの光軸からの光束を受光する領域を中心座標として、その他の領域の座標値を前記パラメーターとして用いたものである。
【００２６】
請求項５に記載の本発明は、請求項１での補正値を求める構成として、予め決められたデータを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により演算するように構成したものである。
【００２７】
請求項６に記載の本発明は、請求項１の補正値を求める構成として、補正値の演算のためのデータをカメラに装着されるレンズ装置内に記憶させ、該レンズ装置内に記憶されデータをカメラに通信して、該データと前記パラメーターを用いて補正値をカメラ内で演算したものである。
【００２８】
請求項７に記載される発明は、請求項６のデータとして、予め決められた係数データを設け、該データを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により前記補正値を演算するものである。
【００２９】
請求項８に記載される発明は請求項１の焦点検知の構成として、センサー部の各領域での出力により焦点状態に関係する信号を求めるとともに、その領域での補正値とによりその領域での焦点状態を検知することである。
【００３０】
請求項９に記載の本発明は、対物レンズの予定焦点面上の所定領域に対して、該対物レンズの焦点状態に関する信号を求める焦点状態検出手段と、前記予定焦点面の前記所定の領域の位置に対応して設定された２つ以上のパラメーターを含む所定の演算処理により、該領域に対する補正に関する信号を求める補正信号形成手段と、前記焦点状態に関する信号と補正に関する信号に基づき前記領域での焦点状態を検知することにより、各領域ごとに補正値を記憶させることなく各領域での補正値を得ることを可能にする焦点検知装置を提供するものである。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９における焦点検知装置の構成として、対物レンズを介した光束を受光する２次元軸に配設された複数の受光領域を有するセンサー部の各領域の位置を示す２つのパラメーターを変数とする演算により前記各領域に対する補正に関する信号を求め、各領域に対して求められた焦点状態に関する信号と該各領域に対する補正に関する信号に基づき各領域に対してそれぞれ焦点状態を検知するようにしたものである。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、請求項９の焦点検知構成として、前記焦点状態検出手段の構成として少なくとも２つ１組の２次結像レンズとそれぞれに対応するセンサーを含み、該センサー上に形成される２つの光量分布の対応する部分の相対的な位置関係から前記対物レンズの焦点状態を検出する装置に構成したものである。
【００３３】
請求項１２に記載の本発明は、請求項９の焦点状態検出手段として、前記対物レンズの光軸または前記対物レンズの光軸と光学的に等価な軸に対して回転対称性がないものである装置に構成したものである。
【００３４】
請求項１３に記載の発明は、請求項９のパラメーターとして、前記予定焦点面またはこれと等価な面上に定義された座標系に対する２次元の座標値にしたものである。
【００３５】
請求項１４に記載の発明は請求項９の、所定の演算処理として前記パラメーターを変数とする所定関数の演算にしたものである。
【００３６】
請求項１５に記載の発明は請求項９の焦点検知装置として、対物レンズはカメラに装着される交換レンズに設けられ、前記焦点検知装置はカメラに設けられるようにしたものである。
【００３７】
請求項１６の発明は請求項１５のカメラに、補正信号形成手段を設け、補正値の演算をカメラ内で行わせたものである。
【００３８】
請求項１７の発明は請求項１５の交換レンズ内に補正信号形成手段を設け、補正値の演算をレンズ内で行わせるものである。
【００３９】
請求項１８に記載の発明は請求項９の焦点検知装置として、対物レンズの予定焦点面上の所定領域は複数の部分領域に分割されていて、前記２つ以上パラメーターが各部分領域の位置に対応して設定されるように構成したものである。
【００４０】
請求項１９に記載される発明は請求項１８の構成において、パラメーターを前記部分領域の中心の座標値によって決まる複数の値に設定したものである。
【発明の効果】
【００４１】
請求項１に記載の本発明は、対物レンズを通過した光束を受光する２次元軸に配設された受光領域を有するセンサー部における所定の領域での出力及び補正値に応じて焦点状態を検知する焦点検知装置において、前記センサー部の所定の領域の位置を示す２つのパラメーターを演算の変数として前記所定の領域に対する補正値を演算させたものであるので、例えば２次元的に広がる予定焦点面の原点に関する各領域中心の座標値を用い、所定の関数値を演算し、各領域での補正値を求めたので、各領域ごとの補正値をすべて記憶させる必要なく上記の補正値を得られるものである。
【００４２】
請求項２に記載の本発明は請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部の複数の領域での補正値をそれぞれ各領域の位置を示すパラメーターを演算の変数としてそれぞれ求めるようにしたものであるので請求項１と同様な効果を奏するものである。
【００４３】
請求項３に記載の本発明は、請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部における各領域の位置に関する座標を表すデータを前記パラメーターとして用いたものであるので請求項１の装置を簡単に構成されることができる。
【００４４】
請求項４に記載の本発明は請求項１での補正値を求める構成として、前記センサー部における対物レンズの光軸からの光束を受光する領域を中心座標として、その他の領域の座標値を前記パラメーターとして用いたものであるので請求項３と同様な効果を奏する。
【００４５】
請求項５に記載の本発明は、請求項１での補正値を求める構成として、予め決められたデータを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により演算するように構成したものであるので上記補正値を簡単に求めることができる。
【００４６】
請求項６に記載の本発明は、請求項１の補正値を求める構成として、補正値の演算のためのデータをカメラに装着されるレンズ装置内に記憶させ、該レンズ装置内に記憶されデータをカメラに通信して、該データと前記パラメーターを用いて補正値をカメラ内で演算したものであるので装着されるレンズに依らず適正な処理を行うことができる。
【００４７】
請求項７に記載される発明は、請求項６のデータとして、予め決められた係数データを設け、該データを係数として、また前記パラメーターを変数とする関数により前記補正値を演算するものであるので請求項５と同様な効果を奏する。
【００４８】
請求項８に記載される発明は請求項１の焦点検知の構成として、センサー部の各領域での出力により焦点状態に関係する信号を求めるとともに、その領域での補正値とによりその領域での焦点状態を検知することであるので、請求項１と同様に適正な焦点検知を補正値を各領域ごとに記憶させることなく実現できる。
【００４９】
請求項９に記載の本発明は、対物レンズの予定焦点面上の所定領域に対して、該対物レンズの焦点状態に関する信号を求める焦点状態検出手段と、前記予定焦点面の前記所定の領域の位置に対応して設定された２つ以上のパラメーターを含む所定の演算処理により、該領域に対する補正に関する信号を求める補正信号形成手段と、前記焦点状態に関する信号と補正に関する信号に基づき前記領域での焦点状態を検知することにより、各領域ごとに補正値を記憶させることなく各領域での補正値を得ることを可能にする焦点検知装置を提供するものである。
【００５０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９における焦点検知装置の構成として、対物レンズを介した光束を受光する２次元軸に配設された複数の受光領域を有するセンサー部の各領域の位置を示す２つのパラメーターを変数とする演算により前記各領域に対する補正に関する信号を求め、各領域に対して求められた焦点状態に関する信号と該各領域に対する補正に関する信号に基づき各領域に対してそれぞれ焦点状態を検知するようにしたものであるので、請求項１と同様な効果を奏する。
【００５１】
請求項１１に記載の発明は、請求項９の焦点検知構成として、前記焦点状態検出手段の構成として少なくとも２つ１組の２次結像レンズとそれぞれに対応するセンサーを含み、該センサー上に形成される２つの光量分布の対応する部分の相対的な位置関係から前記対物レンズの焦点状態を検出する装置に構成したものであるので請求項１の効果を有するパッシブ形オートフォーカスを実現できる。
【００５２】
請求項１２に記載の本発明は、請求項９の焦点状態検出手段として、前記対物レンズの光軸または前記対物レンズの光軸と光学的に等価な軸に対して回転対称性がないものである装置に構成したものであるので、効果的に補正値を得ることが出来る。
【００５３】
請求項１３に記載の発明は、請求項９のパラメーターとして、前記予定焦点面またはこれと等価な面上に定義された座標系に対する２次元の座標値にしたものであるので請求項９の装置を簡単に実現できる。
【００５４】
請求項１４に記載の発明は請求項９の、所定の演算処理として前記パラメーターを変数とする所定関数の演算にしたものであるので、請求項９の演算を簡単に行わせることができる。
【００５５】
請求項１５に記載の発明は請求項９の焦点検知装置として、対物レンズはカメラに装着される交換レンズに設けられ、前記焦点検知装置はカメラに設けられるようにしたものであるので交換レンズのカメラシステムに適して構成の焦点検知装置を提供することができる。
【００５６】
請求項１６の発明は請求項１５のカメラに、補正信号形成手段を設け、補正値の演算をカメラ内で行わせたものであるので交換レンズシステムに適して装置を提供することができる。
【００５７】
請求項１７の発明は請求項１５の交換レンズ内に補正信号形成手段を設け、補正値の演算をレンズ内で行わせるものであるので交換レンズシステムに適した装置を提供することができる。
【００５８】
請求項１８に記載の発明は請求項９の焦点検知装置として、対物レンズの予定焦点面上の所定領域は複数の部分領域に分割されていて、前記２つ以上パラメーターが各部分領域の位置に対応して設定されるように構成したものであるので請求項９の装置を簡単に実現できる。
【００５９】
請求項１９に記載される発明は請求項１８の構成において、パラメーターを前記部分領域の中心の座標値によって決まる複数の値に設定したものであるので請求項９の装置を簡単に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
図１は本発明の焦点検出装置を含む撮影装置の動作を説明するための概念図である。図中１は対物レンズとしての撮影レンズであり、内部には撮影光学系２、撮影光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、撮影レンズ１の焦点状態を調整するための駆動手段３、ＲＯＭのような記憶手段４及びそれらを制御するためのレンズ制御手段５を含んでいる。一方、６はカメラであり、内部には主ミラー７、焦点板８、ペンタプリズム９、接眼レンズ１０を有し、これらはファインダー系を構成している。さらにサブミラー１１、焦点検出手段１２、補正値演算手段１３、カメラ制御手段１４、撮影媒体としてのフィルム１５を含んでいる。撮影レンズ１及びカメラ６は接点１６を有し、互いに装着された状態では接点１６を介して情報の通信や電源の供給が行われる。
【００６１】
図２は上記焦点検出手段１２の詳細な構成を説明するための図である。図中１７は不図示の撮影レンズの光軸、１８は図１の１５と等価なフィルム、１９は撮影レンズの光軸１７上に配置された、図１の７と等価な半透過性の主ミラー、２０は同様に対物レンズの光軸１７上に斜めに配置され、図１のサブミラー１１の機能を有する第１の反射鏡、２１は第１の反射鏡２０によるフィルム１８に共役な近軸的結像面、２２は第２の反射鏡、２３は赤外カットフィルター、２４は２つの開口２４−１、２４−２を有する絞り、２５は絞り２４の２つの開口２４−１、２４−２に対応して配置された２つのレンズ２５−１、２５−２を有する２次結像系、３６は第３の反射鏡、２６は２つのエリアセンサ２６−１、２６−２を有する光電変換素子をそれぞれ示している。ここで、第１の反射鏡２０は曲率を有し、絞り２４の２つの開口２４−１、２４−２を不図示の撮影レンズの射出瞳付近に投影する収束性のパワーを持っている。また第１の反射鏡２０は必要な領域のみが光を反射するようにアルミや銀等の金属膜が蒸着されていて、焦点検出を行う範囲を制限する視野マスクの働きを兼ねている。他の反射鏡２２、３６においても光電変換素子上に入射する迷光を減少させるため、必要最低限の領域のみが蒸着されている。各反射鏡の反射面として機能しない領域に光吸収性の塗料等を塗布することも有効である。
【００６２】
図３は絞り２４の平面図であり、横長の２つの開口２４−１、２４−２を開口幅の狭い方向に並べた構成となっている。図中点線で示されているのは、絞り２４の開口２４−１、２４−２に対応してその後方に配置されている前記２次結像系２５の各レンズ２５−１、２５−２である。
【００６３】
図４は光電変換素子２６の平面図であり、図２で示した２つのエリアセンサ２６−１、２６−２はこの図に示すように２次元的に画素を配列したエリアセンサを２つ並べたものである。
【００６４】
以上の構成において、図２の不図示の撮影レンズからの光束２７−１、２７−２は主ミラー１９を透過後、第１の反射鏡２０により、ほぼ主ミラー１９の傾きに沿った方向に反射され、第２の反射鏡２２により再び方向を変えた後、赤外カットフィルター２３、絞り２４の２つの開口２４−１、２４−２を経て、２次結像系２５の各レンズ２５−１、２５−２により集光され、第３の反射鏡３６を介して光電変換素子２６のエリアセンサ２６−１、２６−２上にそれぞれ到達する。図中の光束２７−１、２７−２はフィルム１８の中央に結像する光束を示したものであるが、他の位置に結像する光束についても同様の経路を経て、光電変換素子２６に達し、全体として、フィルム１８上の所定の２次元領域に対応する２つの光量分布が光電変換素子２６の各エリアセンサ２６−１、２６−２上に形成される。本実施の形態例においては２次結像系２５の第１面を凹面形状とすることで、２次結像系２５に入射する光が無理に屈折されることがないような構成とし、光電変換素子２６の２次元領域の広い範囲にわたって良好で一様な結像性能を確保している。尚、第１の反射鏡２０は、撮影に際し、主ミラー１９と同様に撮影光路外に退避されるものである。
【００６５】
図１における焦点検出手段１２は、このようにして得られた２つの光量分布に対して、図９において説明したと同様の原理に基づき、分離方向即ち図４に示す２つのエリアセンサ２６−１、２６−２の上下方向の相対的位置関係をエリアセンサ２６−１、２６−２の各位置で算出することで撮影レンズ１の焦点状態を検出し、その結果を焦点はずれ量Ｄとして出力する。
【００６６】
以上の焦点検出手段によるとエリアセンサ２６に対応するフィルム１８の領域即ち焦点検出領域内のほぼ任意の点において焦点状態の検出を行うことが可能となる。また図５に示すような焦点検出可能領域２８内の矩形で示される離散的な特定の位置においてのみ焦点検出を可能とすることもできる。この場合には、例えば図５に示す矩形パターンを有する液晶表示素子等を図１の焦点板８の付近に設け、駆動制御することで、ファインダーで焦点検出可能な領域や焦点合わせが完了した領域の表示が行える。
【００６７】
又図５の様に離散的に焦点検出を行なう場合はエリアセンサに代えて、各焦点検出エリアに対応して、離散的にラインセンサを設ける様にしても良い。
【００６８】
前述した通り、センサ上に形成された２つの像の相対的位置関係から求めた焦点状態を表す焦点はずれ量Ｄをそのまま用い、撮影レンズを制御すると誤差が生じ正確な焦点合わせが行えないため、各位置で求められた焦点はずれ量Ｄを各位置に応じた補正値で補正することが必要である。
【００６９】
しかしながら、上記焦点検出装置の構成から明らかなように、図５の焦点検出可能な領域２８はその中心２９を通る垂直線３０に対する線対称性があるのみで、同水平線３１に対する線対称性や、中心２９を通る紙面に垂直な直線に対する回転対称性はない。従って、焦点検出可能な領域２８内の各点の特性は中心点２９からの距離のみでは規定することができず、前記補正値も中心からの距離のみに関する値では表せない。
【００７０】
そのため、図１において補正値演算手段１３は焦点検出を行うべき領域に対応する２以上のパラメータを用い、補正値Ｃを算出している。例えば今焦点検出を行おうとしている領域が図５の３２であるとすると、焦点検出可能領域の中心２９を原点とするこの領域の中心３３の座標ｘ、ｙをパラメータとして、以下の式により補正値Ｃが求められる。
【００７１】
【数１】
2006209155.tif 000003
【００７２】
ここでｉ、ｊは連続した、又は非連続の所定の範囲の整数である。ａｉｊはｉ、ｊによって決まる、１つ又は複数の定数であり、撮影レンズ１内の記憶手段４内に格納されていて、（２）式の演算に先立ち、接点１６を介してレンズ制御手段５からカメラ制御手段１４へ受け渡される。尚、座標ｘ、ｙは、必ずしも予定焦点面やフィルム面における座標である必要はなく、これと等価な面における座標であればよい。また座標値の単位は（２）式の演算に最適となるように規格化してもよい。
【００７３】
カメラ制御手段１４は焦点検出手段１２により求められた焦点はずれ量Ｄと、補正値演算手段１３により（２）式から求められた補正値Ｃを用い、（１）式と同様の演算を行い、補正焦点検出信号ＤＣを算出する。補正焦点検出信号ＤＣはそのまま、もしくは必要に応じレンズ駆動量等へ変換された後、接点１６を介してレンズ制御手段５へ送られる。レンズ制御手段５は受信した信号に基づき駆動装置３を制御して撮影光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、撮影レンズ１の焦点状態を調整する。
【００７４】
図６は、ある撮影レンズの補正値Ｃを示した鳥瞰図であり、焦点検出可能領域３４に対する補正値を連続した曲面３５で示している。この図に示す曲面３５は（２）式の形態で表され、各係数ａｉｊの具体的な数値は以下の通りである。
【００７５】
ａ００＝１．５３０２３×１０−１  ａ０１＝２．２３５５５×１０−３  ａ０２＝−３．４６３５７×１０−３
ａ２０＝−５．８３５１０×１０−４  ａ２１＝−５．５００９２×１０−５  ａ２２＝３．８９５４４×１０−６
この例では補正値Ｃはｘ、ｙに関する２次式であるが、ｙ軸に関する対称性からｘの１次の係数ａ１ｊ（ｊ＝０，１，２）はすべて０であり、焦点検出可能領域のすべての位置における補正値Ｃの値が６つの係数で表されている。
【００７６】
上記例ではｉ＝０，２  ｊ＝０，１，２の範囲にしているが、ｉ及びｊの範囲はこれに限られたものではない。
【００７７】
また、焦点検出領域が図５に示すように予め決められた部分領域に分割されている場合には各領域ｘ、ｙに対する（２）式のｘｉｙｊの部分については事前に計算を行い、パラメータとしてｘ、ｙではなくｘｉｙｊの値をカメラ側の記憶手段に格納しておき、（２）式の演算時に読み出すようにすれば演算時間を大幅に削減することができる。
【００７８】
本例においては、補正値Ｃを求めるための演算式として（２）式を仮定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、対数関数、三角関数等の他の関数又はその組み合わせで表される関数を用いることも可能である。また、すべての焦点検出領域に対して１つの関数で補正値を表すと誤差が大きくなる場合には、焦点検出領域を幾つかに分割し、各領域の補正値を連続的に接続するスプライン関数で表現してもよい。
【００７９】
さらに、各焦点検出領域毎に異なる焦点検出手段が対応していて、焦点検出領域全域に渡って補正値が連続的に変化しない場合には、各領域毎に異なる関数を定義し、各領域に適合した係数を用いて補正値の演算を行うことも可能である。
【００８０】
一方、本発明を一眼レフカメラのような多くの種類のレンズを交換して使用するシステムに適用するに際し、補正値Ｃを求めるための演算式を１つに限定することができない場合には、予め複数種類の関数を用意し、補正値Ｃの演算に必要な係数とともに使用すべき関数の種類や演算手続きの方法を指定する情報をレンズ側から読み出すようにすればよい。
【００８１】
図７は本発明の他の実施の形態例を示す図であり、図１と同一のものには同一の符号が付されている。本例が第１の例と異なるのは、図１においてカメラ側にあった補正値演算手段１３が補正値演算手段１３’としてレンズ側にある点である。本例による補正値の演算及び焦点検出信号の補正は以下のように行われる。
【００８２】
まずレンズ制御手段５は焦点検出を行うべき焦点検出領域の位置を表す座標ｘ、ｙをカメラ内のカメラ制御手段１４から接点１６を介して受信する。続いてレンズ側の補正値演算手段１３’はその値と記憶装置４内の係数データａｉｊを用い（２）式の演算を行い補正Ｃを求め、その結果をレンズ制御手段５及び接点１６を介してカメラ側のカメラ制御手段１４に送る。それ以降は第１の例と同様に焦点検出信号の補正と撮影レンズの駆動が行われる。
【００８３】
本例の場合、レンズ側で補正値の演算を行う構成とすることで、補正演算の祭の演算式の形態を個々のレンズに合わせ自由に設定することが可能となるため、各レンズに対し最適な補正が行える利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る焦点検出装置を採用したカメラシステムの第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態が適用される焦点検出手段の光学構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態が適用される焦点検出手段の絞りを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態が適用される焦点検出手段の光電変換素子を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態が適用される焦点検出手段の焦点検出領域を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の補正値を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図８】焦点検出装置を有するカメラの従来例を示す図である。
【図９】焦点検出装置の第１の従来例を示す図である。
【図１０】焦点検出装置の第２の従来例を示す図である。
【図１１】焦点検出装置の第２の従来例における光電変換素子を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  撮影レンズ
２  撮影光学系
３  駆動装置
４  記憶装置
５  レンズ制御手段
６  カメラ
７  主ミラー
８  焦点板
９  ペンタプリズム
１０  接眼レンズ
１１  サブミラー
１２  焦点検出手段
１３、１３’  補正演算手段
１４  カメラ制御手段
１５  フィルム
１６  接点
１７  撮影レンズの光軸
１８  フィルム
１９  主ミラー
２０  第１の反射鏡
２１  結像面
２２  第２の反射鏡
２３  赤外カットフィルム
２４  絞り
２５  ２次結像系
２６  光電変換素子
２７  撮影レンズからの光束
２８  焦点検出可能領域
２９  焦点検出可能領域の中心
３０  中心を通る垂直線
３１  中心を通る水平線
３２  焦点検出領域
３３  焦点検出領域の中心
３４  焦点検出可能領域
３５  補正値を示す曲面
３６  第３の反射鏡
１０１  対物レンズ
１０２  主ミラー
１０３  焦点板
１０４  ペンタプリズム
１０５  接眼レンズ
１０６  サブミラー
１０７  フィルム
１０８  焦点検出装置
１０９  視野マスク
１１０  フィールドレンズ
１１１  ２次結像系
１１２  光電変換素子
１１３  絞り
１１４  対物レンズの射出瞳
１１５  光束
１１６  視野マスク
１１７  フィールドレンズ
１１８  絞り
１１９  光学部材
１２０  光電変換素子
１２１  光電変換素子上の像
【図１】
2006209155.tif 000004
【図２】
2006209155.tif 000005
【図３】
2006209155.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006209155.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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