(57)【要約】【課題】  カメラ内の限られたスペースに効率的に収納することができると共に、高精度な瞳出し調整が可能である焦点検出装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像素子に結像された被写体光から焦点を検出する焦点検出装置であって、前記撮像素子上に前記被写体光を導光する焦点検出光学系と、前記撮像素子の長手方向に延在する一対の軸部を有し、当該軸部を中心として回転可能な、前記焦点検出光学系を保持する保持部材と、前記軸部の一方に嵌合し、前記撮像素子の短手方向に前記軸部を移動させる偏心カムとを有することを特徴とする焦点検出装置を提供する。【選択図】          図１
2006003472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に結像された被写体光から焦点を検出する焦点検出装置であって、
前記撮像素子上に前記被写体光を導光する焦点検出光学系と、
前記撮像素子の長手方向に延在する一対の軸部を有し、当該軸部を中心として回転可能な、前記焦点検出光学系を保持する保持部材と、
前記軸部の一方に嵌合し、前記撮像素子の短手方向に前記軸部を移動させる偏心カムとを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
被写体の画像を撮像する撮像装置であって、
請求項１記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出装置を囲むと共に、当該焦点検出装置を前記撮像装置に取り付ける金属部材とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記金属部材は、前記撮像素子の短手方向に延在するＵ字穴と、
前記撮像素子の短手方向に前記軸部が当接可能な軸受け部とを有し、
前記偏心カムが嵌合する軸部は、前記金属部材の前記Ｕ字穴に嵌合し、
前記偏心カムが嵌合していない軸部は、前記金属部材の軸受け部に当接又は嵌合することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記偏心カムは、外周において、前記金属部材に当接することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像素子に結像された被写体光から焦点を検出し、前記被写体光が反映する被写体の画像を撮像する撮像装置に使用される焦点検出装置であって、
前記撮像素子上に前記被写体光を導光する焦点検出光学系と、
前記撮像素子の長手方向に延在する一対の軸部を有し、当該軸部を中心として回転可能な、前記焦点検出光学系を保持する保持部材と、
前記軸部の一方に嵌合し、前記撮像素子の短手方向に前記軸部を移動させる偏心カムと、
前記撮像素子の短手方向に延在するＵ字穴と、前記撮像素子の短手方向に前記軸部が当接可能な軸受け部とを有し、前記焦点検出光学系、前記保持部材及び前記偏心カムを前記撮像装置に取り付ける金属部材とを有することを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、撮像装置に係り、特に、被写体光の焦点を検出する焦点検出装置に関する。本発明は、例えば、投影レンズの異なる瞳領域を透過して形成される２つの被写体像の位相差から撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフレックスカメラ等に用いられる二次結像位相差方式の焦点検出装置では、撮影レンズと撮影素子との間にサブミラーを設け、かかるサブミラーによって被写体光の一部を屈曲させて焦点検出装置に入射させている。そのため、焦点検出装置の光軸と撮像素子の光軸を合わせる調整機構、所謂、瞳出し調整機構が必要となる。
【０００３】
例えば、二次光学系の絞りと、かかる絞りを撮影レンズの瞳上に投影するフィールドレンズとの間に光路折り曲げ用ミラーを配置し、光路折り曲げ用ミラーに取り付ける調整ビスのねじ込み量によってミラー角度を調整する角度調整機構を有する焦点検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。かかる焦点検出装置は、光路折り曲げ用ミラーの角度を変えることにより、フィールドレンズを介して撮影レンズ瞳上に投影される絞りの像位置を調整し、瞳出し調整を行う。
【０００４】
また、カメラ本体に取り付ける際の当接面を３つ有し、そのうちの２つをビスのねじ込み量によって高さを変更可能とし、かかる２つのビスのねじ込み量によってカメラに対する焦点検出装置の傾きを調整し、瞳出し調整を行う焦点検出装置（例えば、特許文献２参照。）や、焦点検出装置を３本のビスとバネを用いてカメラに取り付け、ビスのねじ込み量によりカメラに対する焦点検出装置の傾きを調整する焦点検出装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
更に、ビスを用いずに瞳出し調整を行う焦点検出装置も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。かかる焦点検出装置は、焦点検出光学系を保持する保持部材を有し、保持部材をカメラ前後方向に伸びる一対の軸によって回動可能にすると共に、一方の軸を傾斜長孔に嵌合させることで軸位置を調整可能にしている。従って、軸による回動と軸位置調整によって、カメラに対する焦点検出装置の傾きを調整し、瞳出し調整を行うことができる。
【特許文献１】特公平７−２７１１０号公報
【特許文献２】特公平７−３１３０３号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３８２号公報
【特許文献４】特公平６−７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至３に提案されている従来の瞳出し調整機構は、ビスのねじ込み量によって瞳出し調整を行うため、ビスのピッチの制限を受けてしまい、高精度な調整が困難であるという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献４に提案されている瞳出し調整機構では、ビスのピッチの制限を受けないため、高精度な調整が可能である。しかし、焦点検出装置の前方には、カメラと撮影レンズの間で通信を行うためのレンズ通信ユニットがあり、焦点検出装置の後方にはシャッターユニットがあるため、前後方向にスペースの余裕がない。そのため、カメラ内の限られたスペースに焦点検出光学系の保持部材の前後方向に一対の軸、軸受け機構及び軸位置調整機構を設けることは非常に困難である。更に、デジタル一眼レフレックスカメラの場合には、シャッターユニットと撮像素子との間に色モアレを低減させるローパスフィルターが配置される。従って、シャッターユニットは、更にカメラ前方に配置されることになり、レンズ通信ユニットとシャッターユニットとの間のスペースは更に狭くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決し、カメラ内の限られたスペースに効率的に収納することができると共に、高精度な瞳出し調整が可能である焦点検出装置及び撮像装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての焦点検出装置は、撮像素子に結像された被写体光から焦点を検出する焦点検出装置であって、前記撮像素子上に前記被写体光を導光する焦点検出光学系と、前記撮像素子の長手方向に延在する一対の軸部を有し、当該軸部を中心として回転可能な、前記焦点検出光学系を保持する保持部材と、前記軸部の一方に嵌合し、前記撮像素子の短手方向に前記軸部を移動させる偏心カムとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての撮影装置は、被写体の画像を撮像する撮像装置であって、上述の焦点検出装置と、前記焦点検出装置を囲むと共に、当該焦点検出装置を前記撮像装置に取り付ける金属部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更に別の側面としての焦点検出装置は、撮像素子に結像された被写体光から焦点を検出し、前記被写体光が反映する被写体の画像を撮像する撮像装置に使用される焦点検出装置であって、前記撮像素子上に前記被写体光を導光する焦点検出光学系と、前記撮像素子の長手方向に延在する一対の軸部を有し、当該軸部を中心として回転可能な、前記焦点検出光学系を保持する保持部材と、前記軸部の一方に嵌合し、前記撮像素子の短手方向に前記軸部を移動させる偏心カムと、前記撮像素子の短手方向に延在するＵ字穴と、前記撮像素子の短手方向に前記軸部が当接可能な軸受け部とを有し、前記焦点検出光学系、前記保持部材及び前記偏心カムを前記撮像装置に取り付ける金属部材とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カメラ内の限られたスペースに効率的に収納することができると共に、高精度な瞳出し調整が可能である焦点検出装置及び撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての焦点検出装置及びかかる焦点検出装置を有する撮像装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の焦点検出装置１００を有する撮像装置（カメラ）１の光学系を示す概略斜視図である。図２は、撮像装置１の側方からの概略断面図である。撮像装置１は、本実施形態では、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子４０を用いた単板式のデジタルカラーカメラであり（以下、「カメラ１」とする。）、撮像素子を連続的又は単発的に駆動して動画像又は静止画像を表わす画像信号を取得する。カメラ１は、撮影光学系１０と、主ミラー２０と、サブミラー３０と、撮像素子４０と、光学ローパスフィルター５０と、シャッターユニット６０と、レンズ通信ユニット７０とを有する。
【００１６】
主ミラー２０は、撮影光学系１０からの被写体光束を分割する。主ミラー２０の一部はハーフミラーとなっており、一部の被写体光束を透過し、残りの被写体光束を上方に反射する。
【００１７】
サブミラー３０は、主ミラー２０を透過した被写体光束を下方に反射する。サブミラー３０の下方には撮影光学系１０の焦点状態を検出する焦点検出装置１００が配置され、サブミラー３０で反射された被写体光束は焦点検出装置１００に導かれる。
【００１８】
主ミラー２０は、図２に示すように、カメラ本体に軸部２２で軸支されており、カメラ本体に対して回転可能な構成となっている。また、サブミラー３０は、主ミラー２０の保持部材に軸部３２で軸支され、主ミラー２０に対して回転可能な構成になっている。これにより、主ミラー２０は軸部２２で、サブミラー３０は軸部３２で軸回転することになり、主ミラー２０が撮影光学系１０の光軸に対して４５度傾斜し、サブミラー３０が下方に３３度傾斜した状態（以下、「ミラーダウン状態」と称する。）と、主ミラー２０及びサブミラー３０が共に上方に折りたたまれて被写体光束から完全に退避した状態（以下、「ミラーアップ状態」と称する。）の２つの状態を取ることが可能である。
【００１９】
ミラーダウン状態では、撮影光学系１０からの被写体光束は、上方のファインダー光学系の方向と下方の焦点検出装置１００の方向の２つに分割される。一方、ミラーアップ状態では、撮影光学系１０からの被写体光束は全て撮像素子４０に導かれる。
【００２０】
撮像素子４０は、撮影光学系１０により結像された被写体光束を受光し、画像信号に変換する機能を有する。撮像素子４０は、本実施形態では、露光した光を画素毎に電気信号に変換し、その光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積して、その電荷を読み出すタイプのエリアセンサーである。
【００２１】
撮像素子４０は、例えば、パッケージ化されており、増幅型固体撮像素子の１つであるＣＭＯＳプロセスコンパチブルのセンサー（以下、「ＣＭＯＳセンサー」と略す。）として具現化される。ＣＭＯＳセンサーは、エリアセンサー部のＭＯＳトランジスタと撮像素子、駆動回路、ＡＤ変換回路、画像処理回路などの周辺回路を同一工程で形成することができるため、マスク枚数、プロセス工程がＣＣＤと比較して大幅に削減することができる。また、ＣＭＯＳセンサーは、任意の画素へのランダムアクセスが可能である。これにより、ディスプレイ用に間引いた読み出しが容易となり、高い表示レートでリアルタイム表示が行える。撮像素子４０は、このような特長を利用し、ディスプレイ画像出力動作及び高精彩画像出力動作を行う。
【００２２】
撮影光学系１０から撮像素子４０に至る光路中には、撮像素子４０上に物体像の必要以上に高い空間周波数成分が伝達されないように、撮影光学系１０のカットオフ周波数を制限する光学ローパスフィルター５０が設けられている。また、光学ローパスフィルター５０には赤外線カットフィルターも形成されている。
【００２３】
光学ローパスフィルター５０の光入射面側には、撮像素子４０に入射する被写体光束の露光秒時を制限するシャッターユニット６０が配置される。シャッターユニット６０は、撮像素子４０の短手方向に走行し、複数枚で構成される先幕６２と後幕６４とを有し、先幕６２と後幕６４の走行間隔によって、シャッター秒時を制御する。
【００２４】
シャッターユニット６０は、上部に後幕６４を収納するスペース、下部には先幕６４を収納するスペースを必要とする。従って、シャッターユニット６０は、開口部６０ａ以外にも上下に大きなスペースが必要となる。そのため、図２に示すように、焦点検出装置１００の後方にもシャッターユニット６０が存在し、焦点検出装置１００の後方にはスペースの余裕がほとんどない。即ち、焦点検出装置１００の後方に回転軸を設けることは非常に困難である。
【００２５】
レンズ通信ユニット７０は、撮影光学系１０が有する取り外し可能な撮影レンズとカメラ本体との通信を行う機能を有する。レンズ通信ユニット７０は、主ミラー２０及びサブミラー３０がミラーアップする際のミラー収納スペースの関係から、撮影レンズとカメラの接合部付近の下方に設けることが好ましい。これにより、焦点検出装置１００の前方には、レンズ通信ユニット７０が存在することとなり、焦点検出装置１００の前方にはスペースの余裕がほとんどない。即ち、焦点検出装置１００の前方に回転軸を設けることは非常に困難である。
【００２６】
焦点検出装置１００は位相差検出方式の焦点検出を行う機能を有する。焦点検出装置１００は、撮影光学系１０の一対の異なる瞳領域（第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂ、第２の瞳領域１４ａ及び１４ｂ、第３の瞳領域１６ａ及び１６ｂ）から得られる２つの被写体像の相対位置関係から、撮影光学系１０の焦点状態を検出する。なお、撮影光学系１０の一対の異なる瞳領域から得られる２つの被写体像の相対位置関係を基に、撮影光学系１０の焦点状態を検出することは、当業者に周知の技術であり、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２７】
第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂは、撮像素子４０の長手方向に並んでいるため、得られる２つの被写体像は、撮影光学系４０の焦点状態に応じて撮像素子４０の長手方向に、それぞれ反対向きに移動する。焦点検出装置１００は、２つの被写体像を撮像素子４０の長手方向に並ぶ二つのラインセンサーで受光して、２つの像信号を取得し、２つの像信号の相対位置ずれ量（位相差）を得る。かかる位相差は、撮影光学系１０のデフォーカス量に略比例することから、位相差を基に撮影光学系１０の焦点検出状態を検出することができる。従って、第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂでは、横方向にコントラストを有する被写体に対して良好な焦点検出を行うことができる。
【００２８】
一方、第２の瞳領域１４ａ及び１４ｂは、撮像素子４０の短手方向に並んでいるため、縦方向にコントラストを有する被写体に対して良好な焦点検出が行える。本実施形態の焦点検出装置１００は、撮影光学系１０の撮像素子４０の長手方向及び短手方向に並ぶ一対の瞳領域を透過した被写体光束によって焦点検出を行うため、縦方向のみにコントラストを有する被写体でも、横方向のみにコントラストを有する被写体でも、どちらに対しても焦点検出を行うことができる。
【００２９】
また、第３の瞳領域１６ａ及び１６ｂは、第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂよりも離れた間隔で配置されている。第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂは、例えば、Ｆ５．６の光束に対応した瞳領域で、Ｆ５．６よりも明るい撮影レンズが装着された場合に被写体光束が透過する領域内に配置される。一方、第３の瞳領域１６ａ及び１６ｂは、Ｆ２．８の光束に対応した瞳領域で、Ｆ２．８よりも明るい撮影レンズが装着された場合に被写体光束が透過する領域内に配置される。
【００３０】
一対の瞳領域の重心間隔は基線長と呼ばれ、瞳領域から得られる被写体像のずれ量は、この基線長に略比例する。第３の瞳領域１６ａ及び１６ｂは、第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂよりも基線長が長いため、撮影レンズが同じデフォーカス状態のときに得られる被写体像のずれ量は、より大きくなる。従って、Ｆ２．８よりも明るいレンズが装着された場合には、第３の瞳領域１６ａ及び１６ｂは、第１の瞳領域１２ａ及び１２ｂよりも高精度な焦点検出を行うことができる。
【００３１】
焦点検出装置１００は、カバー１１０と、遮光シート１１５と、フィールドレンズ１２０と、保持部材１２５と、プレート１３０と、偏心カム１４０と、ＩＲ−ＣＵＴフィルター１５０と、折り返しミラー１５５と、絞り１６０と、再結像レンズ１６５と、センサーホルダー１７０と、当接部材１７５と、焦点検出用センサー１８０と、セパレータ１９０及び１９５とを有する。
【００３２】
カバー１１０は、サブミラー３０で反射した被写体光束を制限する遮光部材である。カバー１１０は、被写体光束のうち焦点検出に必要な光束だけを透過するような開口を有し、かかる開口は撮影光学系１０の略結像面付近に配置され、必要な被写体光束を焦点検出光学系に導き、不必要な被写体光束を遮光する。カバー１１０の上面は、カメラ本体の内壁に露出するため、反射光が撮像素子４０に到達しないように遮光線が施されている。
【００３３】
カバー１１０は、図３に示すように、孔部１１０ａを２箇所に有し、かかる孔部１１０ａを保持部材１２５の突起部１２５ｆに嵌合させることで、保持部材１２５に固定される。ここで、図３は、焦点検出装置１００を構成する要素を展開した展開斜視図である。
【００３４】
また、カバー１１０は、図７に示すように、被写体光束のうち焦点検出に必要な光束だけを透過する開口部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ及び１１０ｅを有する。開口部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ及び１１０ｅは、撮影光学系１０の略結像面位置に配置されるため、開口部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ及び１１０ｅの形状は撮像面上での焦点検出領域とほぼ同じ形状をしている。ここで、図７は、撮像素子４０側から見た焦点検出装置１００を示す概略斜視図である。
【００３５】
カバー１１０の中央付近の開口部１１０ｂが十字形状になっているのは、縦視野と横視野がクロスしているためである。カバー１１０の上下に設けられた一対の開口部１１０ｃは横視野である。カバー１１０の左右に設けられた一対の開口部１１０ｄは縦視野である。開口部１１０ｄは、縦に並んだ２つの縦視野のための開口であり、２つの開口が連結して１つの長い開口となっている。開口部１１０ｄの外側に設けた開口部１１０ｅも縦視野である。カバー１１０は、中央にクロス視野、上下に横視野、中央のクロス視野の左右に縦に２つ並ぶ縦視野、更に、その外側にもそれぞれ縦視野と、合計９箇所の測距視野が配置され、９点ＡＦを実現している。
【００３６】
縦視野は、焦点検出用センサー１８０上での像の移動方向が縦方向であるため、図１に示す撮影光学系１０の一対の異なる瞳領域１４ａ及び１４ｂを透過した光束のための開口である。横視野は、焦点検出用センサー１８０上での像の移動方向が横方向なので、図１に示す撮影光学系１０の一対の異なる瞳領域１２ａ及び１２ｂ、及び、瞳領域１６ａ及び１６ｂを透過した光束のための開口である。
【００３７】
遮光シート１１５は、カバー１１０の開口を透過した光束を更に制限する。
【００３８】
フィールドレンズ１２０は、焦点検出光学系の瞳を撮影光学系１０の瞳に投影する。図４は、フィールドレンズ１２０の概略正面図である。図４を参照するに、フィールドレンズ１２０のレンズ部１２１は、中央測距領域の光束が透過する中央レンズ部１２１ａと、周辺測距領域の光束が透過する周辺レンズ部１２１ｂとに分かれている。中央レンズ部１２１ａと周辺レンズ部１２１ｂのレンズ形状は互いに異なるために、完全に滑らかに接続することはできず、エッジ部１２２を生じる。エッジ部１２２に被写体光束が当たると散乱光が発生し、ゴースト光の原因となってしまう。そこで、フィールドレンズ１２０の光入射面側に遮光シート１１５を設け、フィールドレンズ１２０のエッジ部１２２を完全に隠すことで、散乱光によるゴーストを防いでいる。
【００３９】
保持部材１２５は、焦点検出装置１００を構成する各部品を保持する。具体的には、保持部材１２５は、カバー１１０、遮光シート１１５、フィールドレンズ１２０、偏心カム１４０、ＩＲ−ＣＵＴフィルター１５０、折り返しミラー１５５、絞り１６０、再結像レンズ１６５、センサーホルダー１７０、当接部材１７５、焦点検出用センサー１８０、セパレータ１９０及び１９５を保持する。
【００４０】
図５は、保持部材１２５を示す概略斜視図である。保持部材１２５は、図５に示すように、撮像素子４０の長手方向に伸びる一対の軸部１２５ａ及び１２５ｂを有する。保持部材１２５の前方にはレンズ通信ユニット７０が存在し、保持部材１２５の後方にはシャッターユニット６０が存在するため、保持部材１２５の前後方向に軸部１２５ａ及び１２５ｂを設けるのは非常に困難である。そこで、本発明の焦点検出装置１００では、比較的にスペースの余裕が有る左右方向に一対の軸部１２５ａ及び１２５ｂを設けることで、カメラ１内のスペースを有効に利用し、カメラ１の大型を防ぐことができる。
【００４１】
図３を参照するに、軸部１２５ａには偏心カム１４０が嵌合し、保持部材１２５に対して回転可能となっている。
【００４２】
保持部材１２５は、プレート１３０を介してカメラ本体に取り付けられる。カメラ本体と保持部材１２５とで材質が異なる場合、線膨張係数も異なることが多い。すると温度変化でカメラ本体と保持部材１２５で伸縮率が異なり、カメラ本体の変形により保持部材１２５が歪んでしまう恐れがある。焦点検出光学系を構成する要素は保持部材１２５に保持されているため、保持部材１２５の歪みは焦点検出結果誤差に直結してしまう。そこで本発明では、保持部材１２５をカメラ本体に直接固定するのではなく、保持部材１２５と線膨張係数が近い材質でできているプレート１３０を介して固定する。これにより、カメラ本体とプレート１３０とで線膨張係数が異なる場合には、プレート１３０でその変形を吸収し、保持部材１２５には歪みを生じさせない構成になっている。
【００４３】
プレート１３０は、保持部材１２５をカメラ本体に取り付ける機能を有する。プレート１３０は、カメラ本体の変形を保持部材１２５に伝えにくくするために、ヤング率が大きい材質であることが望ましい。例えば、ステンレスや鉄などの金属製の板材をプレス加工などによって曲げたものをプレート１３０として用いる。
【００４４】
更に、プレート１３０の強度を保つためには、環状につながった形状であることが望ましい。プレート１３０は、本実施形態では、保持部材１２５を囲むような環状につながった形状を有する。これにより、カメラ本体の変形を吸収するのに十分な強度を保つことができ、保持部材１２５の歪みを防ぐことができる。
【００４５】
プレート１３０には、撮像素子４０の短手方向に当接部を有するＵ字穴の軸受け部１３０ａ及び１３０ｂが形成されている。軸受け部１３０ａ及び１３０ｂは、カメラ前後方向の幅が軸部１２５ａ及び１２５ｂと嵌合する寸法となっており、軸部１２５ａ及び１２５ｂが軸受け部１３０ａ及び１３０ｂに嵌っている状態では、保持部材１２５のプレート１３０に対するカメラ前後方向の位置は一意的に決まるような構成になっている。軸受け部１３０ａのＵ字穴は軸受け部１３０ｂのＵ字穴より長く、保持部材１２５をプレート１３０に対して設計値の位置にもってくると、軸部１２５ａと軸受け部１３０ａは撮像素子４０の短手方向に当接しないが、軸部１２５ｂと軸受け部１３０ｂは当接した状態となる。つまり、軸部１２５ｂと軸受け部１３０ｂはカメラ前後方向及び撮像素子４０の短手方向に当接して一意的に位置が決まり、軸部１２５ａと軸受け部１３０ａは撮像素子４０の短手方向にだけ動ける構成になっている。
【００４６】
また、プレート１３０は、図７に示すように、ビス穴１３０ｃを３箇所に有し、カメラ本体に対してねじ止めできる構造となっている。
【００４７】
偏心カム１４０は、保持部材１２５の軸部に嵌合し、保持される。保持部材１２５の軸部１２５ａに嵌合する偏心カム１４０は、外周でプレート１３０と当接してプレート１３０に対する軸部１２５ａの高さ位置を決めている。これにより、上述したように撮像素子４０の短手方向に移動可能であった軸部１２５ａの位置は、偏心カム１４０の回転角度によって一意的に決まる。保持部材１２５は軸部１２５ａ及び１２５ｂを回転中心としてプレート１３０に対して回動可能である。更に、偏心カム１４０の回転により軸部１２５ａの高さ位置を変えて、撮影光学系１０の光軸を軸とするような回転動作も可能となっている。
【００４８】
保持部材１２５の前方にはレンズ通信ユニット７０が存在し、保持部材１２５の後方にはシャッターユニット６０が存在するため、保持部材１２５の前後方向に偏心カム１４０を配置するのは非常に困難である。そこで本発明の焦点検出装置１００では、比較的にスペースの余裕が有る左右方向に偏心カム１４０を配置することで、カメラ１内のスペースを有効に利用してカメラ１の大型化を防ぐことができる。
【００４９】
本発明の焦点検出装置１００は、保持部材１２５の軸部１２５ａ及び１２５ｂを軸とする回転と、偏心カム１４０の回転による軸部１２５ａの高さ位置の調整により、２方向の傾きを調整することが可能である。かかる２方向の傾き調整によって、焦点検出装置１００は、焦点検出光学系の光軸と撮影光学系の光軸のずれを調整する、所謂、瞳出し調整を行う構成になっている。瞳出し調整が完了した後は、当接面に瞬間接着剤や溶着剤を流し込み、保持部材１２５とプレート１３０と偏心カム１４０を固定する。
【００５０】
なお、プレート１３０の軸受部１３０ａ及び１３０ｂと保持部材１２５の軸部１２５ａ及び１２５ｂが当接している状態でカバー１１０を取り付けると、カバー１１０がプレート１３０の抜けを防ぐことになる。換言すれば、接着していなくても保持部材１２５からプレート１３０が外れないような構成になっている。
【００５１】
ＩＲ−ＣＵＴフィルター１５０は、ガラス表面に赤外成分の光を反射する多層蒸着膜が施され、赤外成分の光を反射する。撮像素子４０の光入射面側には赤外カットフィルターも備えた光学ローパスフィルター５０が配置されているため、可視光よりも波長が長い光はカットされ、撮像素子４０に到達しない。焦点検出用センサー１８０と撮像素子４０とで受光する光の分光特性が異なると、ピント位置が変わってしまう。このような場合、焦点検出装置１００によって得られるピント位置に撮影光学系１０をもってくると、撮像素子４０ではピントがずれているという現象が生じてしまう。ＩＲ−ＣＵＴフィルター１５０は、撮像素子４０と焦点検出用センサー１８０に到達する光の分光特性をそろえ、このような不具合を防ぐ役目を果たしている。
【００５２】
折り返しミラー１５５は、ガラス表面にアルミの蒸着膜が施され、波長４００ｎｍ乃至８００ｎｍの光をほぼ同じ反射率で反射する。折り返しミラー１５５は、カメラ下部の限られたスペースに焦点検出装置１００を収納するために、被写体光束を折り返す機能を有し、焦点検出装置１００の小型化に寄与する。
【００５３】
絞り１６０は、再結像光学系の光路中に配置され、再結像光学系の一部を構成する。絞り１６０には一対の開口が形成され、再結像レンズ１６５の一対のレンズ部に入射する光束を制限している。絞り１６０は、フィールドレンズ１２０によって撮影光学系１０の瞳上に投影される。投影された絞り１３０の一対の開口により、撮影光学系１０の瞳における一対の異なる瞳領域からの光束を透過する。絞り１３０は、リン青銅などの金属板や遮光用樹脂シートで構成される。リン青銅板を用いる場合には、リン青銅板を型で打ち抜き、打ち抜いた後のリン青銅板に黒色メッキを施すことで、絞り１３０を製作する。遮光用樹脂シートの場合には、型で打ち抜くだけで製作することができる。
【００５４】
再結像レンズ１６５は、絞り１６０の一対の開口に対応して一対のレンズを有し、撮影光学系１０の異なる瞳領域からの光束をそれぞれ撮像素子４０上に結像させる。
【００５５】
再結像レンズ１６５は、２つのダボ１６５ａを有し、保持部材１２５に設けられた基準孔１２５ｃ（図５参照）と絞り１６０に設けられた基準孔１６０ａと嵌合することで、保持部材１２５と絞り１６０に対して位置決めされる。保持部材１２５の受け面１２５ｄ（図５参照）で、絞り１６０を挟んで保持部材１２５と当接することで、再結像レンズ１６５の光軸方向の位置も決まる。
【００５６】
絞り１６０と再結像レンズ１６５は、接着剤で保持部材１２５に固定させる。再結像レンズ１６５は、透明樹脂から構成され、射出成型により製作される。これにより、高精度な再結像レンズ１６５を安価なコストで大量に供給することが可能となる。
【００５７】
再結像レンズ１６５の材料である透明樹脂と、保持部材１２５の材料である樹脂とでは線膨張係数が異なり、温度変化で伸縮率が変わってくる。従って、保持部材１２５と再結像レンズ１６５を強固に接着してしまうと、温度変化が生じたときに再結像レンズ１６５が歪んでしまう恐れがある。再結像レンズ１６５の変形は検出結果に大きく影響してしまうため、検出精度の低下を引き起こしてしまう。そこで、本実施形態では、絞り１６０と再結像レンズ１６５を保持部材１２５に接着する際に、ヤング率が１０ｋｇｆ／ｍｍ２以下の柔らかい接着剤を用いることで、温度変化による再結像レンズ１６５の変形を防いでいる。
【００５８】
センサーホルダー１７０は、焦点検出用センサー１８０を保持する部材である。センサーホルダー１７０と焦点検出用センサーとは、瞬間接着剤や溶着剤などにより固定される。センサーホルダー１７０は、被写体光束を透過させるための開口部１７０ａを有する。開口部１７０ａは、被写体光束を制限する機能はないため、被写体光束有効部より余裕のもった大きな開口となっている。
【００５９】
センサーホルダー１７０と当接部材１７５とは、当接しており、光軸を中心とする回転が可能であると共に、光軸に垂直な面上を移動可能となっている。再結像レンズ１６５は保持部材１２５に固定されている。一方、焦点検出用センサー１８０はセンサーホルダー１７０と一体となって、当接部材１７５に対して光軸を中心とする回転と、光軸に垂直な面上を移動することが可能となっている。更に、焦点検出用センサー１８０、センサーホルダー１７０及び当接部材１７５は一体となって、保持部材１２５に対して矢印α方向及びβ方向の向きに回転可能となっている（図３参照）。上述したような回転機構と、光軸を法線とする面上のシフト機構を設けることで、再結像レンズ１６５と焦点検出用センサー１８０の５軸調整機構を実現することができる。５軸調整完了後は、瞬間接着剤やモールド溶着剤などを褶動面に流し込み、保持部材１２５、当接部材１７５及びセンサーホルダー１７０を固定する。
【００６０】
また、センサーホルダー１７０は、図７に示すように、基準孔１７０ｂを有し、焦点検出用センサー１８０が取り付けられたセンサーホルダー１７０を５軸調整工具に取り付ける際の位置決めの機能を有する。
【００６１】
当接部材１７５は、センサーホルダー１７０と保持部材１２５との間に介在して、焦点検出用センサー１８０の傾きを調整する調整機構を実現する。当接部材１７５は、被写体光束を透過させるための開口部１７５ａと、保持部材１２５に当接するための一対の球面部１７５ｂとを有する。開口部１７５ａは、被写体光束を制限する機能はないため、被写体光束有効部より余裕をもった大きな開口となっている。球面部１７５ｂは、当接部材１７５の両端にあり、それぞれ球面の一部を切り出したような形状を有する。換言すれば、当接部材１７５は、両端に球を２つ有し、保持部材１２５と当接するようになっている。
【００６２】
一方、保持部材１２５には、図５に示すように、当接面１２５ｅを有する。当接面１２５ｅは、球を或る半径で回した形状で削られた形状を有する。このときの球の半径は、当接部材１７５の球面部１７５ｂと等しくする。保持部材１２５の当接面１２５ｅと当接部材１７５の球面部１７５ｂが褶動することで、当接部材１７５は保持部材１２５に対して矢印αの方向にも矢印βの方向にも回転可能となっている（図３参照）。矢印α方向に回転する場合には、当接部材１７５の球面部１７５ｂの球中心を回転中心として回転する。一方、矢印βの方向に回転する場合には、保持部材１２５の当接面１２５ｅに沿って当接部材１７５が移動するため、当接面１２５ｅの球を回転する際の中心を回転中心として回転する。
【００６３】
焦点検出用センサー１８０は、可視光より波長が長い光に対しても感度を有する。
【００６４】
セパレータ１９０及び１９５は、中央視野の被写体光束と周辺視野の被写体光束とが混ざることを防ぐ機能を有する。フィールドレンズ１２０の中央レンズ部１２１ａを透過した光束が絞り１６０の周辺視野用の開口を透過して焦点検出用センサー１８０に到達するとゴースト光となって検出誤差を発生させてしまう。そこで、本実施形態では、フィールドレンズ１２０とＩＲ−ＣＵＴ１５０との間の光路で、中央視野用の光束と周辺視野用の光束の隙間にセパレータ１９０及び１９５を介在させ、光束が混ざることを防いでいる。
【００６５】
セパレータ１９０及び１９５を介在させることにより、セパレータ１９０及び１９５の表面反射によるゴースト光も発生する。フィールドレンズ１２０の中央レンズ部１２１ａを透過した光束がセパレータ１９０及び１９５の内側側面に当たって反射した場合には、絞り１６０の中央視野用の開口を透過して焦点検出用センサー１８０の受光部に到達してしまう恐れがある。そのため、セパレータ１９０及び１９５には、極めて反射率の少ない、例えば、黒色植毛シートや黒色発泡ウレタン樹脂などを用いることが望ましい。しかし、一般的に、黒色植毛シートや黒色発泡ウレタン樹脂は柔らかいために形状を保持するのが困難である。例えば、保持部材１２５にセパレータ１９０及び１９５を挿入するための溝部を設けて保持したとしても、柔らかいためにセパレータ１９０及び１９５の形状は曲がってしまう。セパレータ１９０及び１９５が曲がると、被写体光束をけってしまう恐れがある。
【００６６】
一方、フィールドレンズ１２０の周辺レンズ部１２１ｂを透過した光束がセパレータ１９０及び１９５の外側側面に当たって反射した場合には、絞り１６０の周辺視野用の開口を透過して焦点検出用センサー１８０に到達したとしても、周辺視野光束の予定結像部分よりも外側の部分に到達するため、受光部には到達せず、ゴースト光は発生しない。そのため、セパレータ１９０及び１９５の外側側面は、それほどゴーストに対して敏感ではなく、多少反射率が大きくても構わない。
【００６７】
そこで、本実施形態では、セパレータ１９０及び１９５は、内側に柔らかいが反射率の小さい黒色植毛シートや黒色ウレタン樹脂などを用い、外側には反射率は或る程度低いが硬い黒色ペットフィルムを用いた、貼り合わせ構造を有する。図４において、１９０ａ及び１９５ａが黒色ペットフィルムであり、１９０ｂ及び１９５ｂが黒色植毛シートや黒色ウレタン樹脂である。これにより、ゴーストに影響の出やすい内側は非常に反射率が低く、且つ、安定的に形状を維持できる光線分離手段を実現できる。
【００６８】
フィールドレンズ１２０の光射出面では、中央視野用光束と周辺視野用光束とのクリアランスが非常に狭く、セパレータ１９０及び１９５が入るスペースは非常に狭い。これは、焦点検出装置１００をできるだけ小型化するために、絞り１６０に向けて周辺用光束を中央に寄せているからである。そのため、セパレータ１９０及び１９５は、フィールドレンズ１２０に対して精度良く位置決めしなければならない。そこで、フィールドレンズ１２０の光射出面に溝部１２０ａ及び１２０ｂを設け、セパレータ１９０及び１９５を溝部１２０ａ及び１２０ｂに挿入する。これにより、フィールドレンズ１２０に対して精度良くセパレータ１９０及び１９５を位置決めすることができる。
【００６９】
しかし、フィールドレンズ１２０に溝部１２０ａ及び１２０ｂを設けると、必然的にエッジ部１２０ｃ及び１２０ｄが生じてしまう。エッジ部１２０ｃ及び１２０ｄに光が当たると散乱光が発生し、ゴースト源となる恐れがある。フィールドレンズ１２０の光入射面側のエッジ１２２の場合には、その光入射面側の間近に遮光シート１１５を配置することにより、エッジ１２２に光が当たることを防ぐことができたが、光射出面側のエッジ部１２０ｃ及び１２０ｄに光が当たらないようすることは非常に困難である。そこで、セパレータ１９０及び１９５の内側層である黒色ウレタン樹脂１９０ｂ及び１９５の更に内側に、黒色ウレタン樹脂１９０ｃ及び１９５ｃを部分的に貼り、エッジ部１２０ｃ及び１２０ｄが光射出面側から見えないよう構成する。
【００７０】
図６は、セパレータ１９０を内側から見た場合を示す概略側面図である。図６を参照するに、フィールドレンズ１２０のエッジ部１２０ｃ及び１２０ｄに沿った円弧状の形状の黒色ウレタン樹脂１９０ｃが形成されており、エッジ部１２０ｃ及び１２０ｄを隠している。これにより、フィールドレンズ１２０のエッジ部１２０ｃ及び１２０ｄに光が当たった場合でも、散乱光は絞り１３０には到達せず、ゴーストも発生しない。
【００７１】
以下、図８及び図９を用いて、焦点検出装置１００の瞳出し調整について詳しく説明する。図８は、撮像素子４０の短手方向の傾きの調整を説明するための概略側面図であって、図８（ｂ）は調整幅の中間位置にある場合、図８（ａ）は焦点検出装置１００の光軸を中間位置から後方にθ１傾けた場合、図８（ｃ）は焦点検出装置１００の光軸を中間位置から前方にθ１傾けた場合を示している。
【００７２】
図８（ｂ）を参照するに、保持部材１２５の軸部１２５ａに偏心カム１４０を嵌合して保持し、それをプレート１３０に取り付ける。取り付ける際には、保持部材１２５の軸部１２５ｂがプレート１３０の軸受け部１３０ｂに当接し、偏心カム１４０の外周がプレート１３０に当接するように、保持部材１２５を矢印Ａの方向に付勢する。
【００７３】
撮像素子４０の短手方向の傾きを調整する際には、保持部材１２５を回転させたい方向に押し、軸部１２５ａ及び１２５ｂを中心として回転させる。プレート１３０は、カメラ本体にビス止めされているため固定されている。保持部材１２５を回転させると、プレート１３０を除く焦点検出装置１００を構成する全ての要素が軸部１２５ａ及び１２５ｂを中心に回転する。軸部１２５ａ及び１２５ｂを中心とする回転の場合には、図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、保持部材１２５をθ１だけ回転させれば、焦点検出装置１００の光軸もθ１だけ傾く。
【００７４】
保持部材１２５を回転させたい方向に押す場合、その移動量は非常に微細である。そこで、マイクロメーターなど微小な押し込み量を制御可能な手段で、保持部材１２５の表面を押すのが好ましい。なお、このとき押し込み方向と逆方向に保持部材１２５を付勢する手段が必要なのは言うまでもない。
【００７５】
軸部１２５ａ及び１２５ｂを中心とする回転は、褶動面の接触面積が小さく、摩擦も少ないため、微小量の調整を行い易い。従って、本発明の焦点検出装置１００では、撮像素子４０の短手方向の傾きを非常に精度よく調整することが可能となる。
【００７６】
図９は、撮像素子４０の長手方向の傾きの調整を説明するための概略背面図であって、図９（ｂ）は調整幅の中間位置にある場合、図９（ａ）はカメラ１の背面から見て右にθ２傾けた場合、図９（ｃ）はカメラ１の背面から見て左にθ２傾けた場合を示している。
【００７７】
図９（ｂ）を参照するに、保持部材１２５の軸部１２５ａに偏心カム１４０を嵌合して保持し、それをプレート１３０に取り付ける。取り付ける際には、保持部材１２５の軸部１２５ｂがプレート１３０の軸受け部１３０ｂに当接し、偏心カム１４０の外周がプレート１３０に当接するように、保持部材１２５を矢印Ｂの方向に付勢する。
【００７８】
撮像素子４０の長手方向の傾きを調整する際には、偏心カム１４０を回してプレート１３０との当接面を変え、保持部材１２５の軸部１２５の位置を移動させることで傾き調整を行う。プレート１３０は、カメラ本体にビス止めされているため固定されている。偏心カム１４０が回転すると、保持部材１２５の軸部１２５ａの位置が変わる。一方、軸部１２５ｂはプレート１３０の軸受け部１３０ｂに当接して位置が変わらないため、プレート１３０を除く焦点検出装置１００を構成する全ての要素が、軸部１２５ｂと当接するプレート１３０の軸受け部１３０ｂを中心に回転する。
【００７９】
図１０を用いて、偏心カム１４０の回転により軸部１２５ａの位置が変わることを説明する。図１０において、図１０（ｂ）は偏心カム１４０が調整幅の中間位置にある場合、図１０（ａ）は偏心カム１４０を右回りに回した場合、図１０（ｃ）は偏心カム１４０を左回りに回した場合を示している。
【００８０】
図１０に示すように、偏心カム１４０は、側面に矩形凹部１４０ａを有し、例えば、市販のマイナスドライバーで偏心カム１４０を回すことができる構成となっている。
【００８１】
ここで、偏心カム１４０の外周円の直径をφＤ、軸部１２５ａの中心と偏心カム１４０の外周円の中心の偏心量をｔとする。図１０（ａ）に示すように、偏心カム１４０を右回りにθ４回すと、軸部１２５ａの中心と偏心カム１４０の外周中心はｔだけ偏心しているため、軸部１２５ａの中心とプレート１３０との当接面との距離がΔＹ１だけ短くなる。すると、偏心カム１４０は上方向に付勢されているため、軸部１２５ａの位置が上方向にΔＹ１だけ動く。一方、図１０（ｃ）に示すように、偏心カム１４０を左回りにθ４回すと、軸部１２５ａの中心と偏心カム１４０の外周中心はｔだけ偏心しているため、軸部１２５ａの中心とプレート１３０との当接面との距離がΔＹ１だけ長くなる。すると、軸部１２５の位置が下方向にΔＹ１だけ動く。
【００８２】
本実施形態では、偏心カム１４０の形状を、直径φＤ＝８．６ｍｍ、偏心量ｔ＝０．４０ｍｍとした。このとき、偏心カム１４０をθ４だけ回すと、軸部１２５ａの変化量ΔＹ１は、０．２８ｍｍとなる。
【００８３】
本実施形態では、偏心カム１４０とプレート１３０の当接部から軸部１２５ａとプレート１３０の当接部までの距離Ｌを２５ｍｍとした。従って、軸部１２５ａがΔＹ１動いたときに、焦点検出装置１００の光軸の傾き量θ２は、θ２＝ａｔａｎ（ΔＹ１／Ｌ）と表される。これに変化量ΔＹ１＝０．２８、距離Ｌ＝２５を代入すると、傾き量θ２は、θ２＝ａｔａｎ（０．２８／２５）＝０．６４度となる。
【００８４】
つまり、偏心カム１４０を４５度回転させても、焦点検出装置１００の光軸の傾き量θ２は０．６４度しか変わらないため、高精度な傾き調整が可能となる。
【００８５】
また、偏心カム１４０を回転させる方式では、調整の動きが回動方向であるために、滑らかに動かすことができることに加えて、動きも安定する。そのため、微小な動きを行い易く、再現性の良い傾き調整が可能となる。
【００８６】
このように、焦点検出装置１００は、保持部材１２５の軸部１２５ａ及び１２５ｂを中心とする回転によって撮像素子４０の短手方向の傾きの調整を行い、偏心カム１４０の回転により撮像素子４０の長手方向の傾きの調整を行うことで、瞳出し調整を行うことができる。
【００８７】
瞳出し調整完了後は、図９に示したように、保持部材１２５とプレート１３０の当接面と、プレート１３０と偏心カム１４０の当接面に瞬間接着剤を流し込み、保持部材１２５とプレート１３０と偏心カム１４０を固定する。瞬間接着剤で固定することで、矢印Ｂ方向への付勢がなくなっても、瞳出し調整完了後の傾きを維持することができる。
【００８８】
以上のように、焦点検出装置１００は、保持部材１２５の軸部１２５ａ及び１２５ｂ、プレート１３０の軸受け部１３０ａ及び１３０ｂ、偏心カム１４０を、カメラ１内のスペースに比較的余裕が有る撮像素子４０の長手方向に設けることで、カメラ１内に効率的に収納することができる。また、焦点検出装置１００は、偏心カム１４０の回転運動により瞳出し調整を行うことで、調整敏感度が高くないことに加えて滑らかな動きを再現性良く実現することができるため、高精度な瞳出し調整が可能である。
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の焦点検出装置を有する撮像装置（カメラ）の光学系を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す撮像装置の側方からの概略断面図である。
【図３】図１及び図２に示す焦点検出装置を構成する要素を展開した展開斜視図である。
【図４】図２に示すフィールドレンズの概略正面図である。
【図５】図２に示す保持部材の概略斜視図である。
【図６】図４に示すセパレータを内側から見た場合を示す概略側面図である。
【図７】撮像素子側から見た本発明の焦点検出装置を示す概略斜視図である。
【図８】撮像素子の短手方向の傾きの調整を説明するための概略側面図である。
【図９】撮像素子の長手方向の傾きの調整を説明するための概略背面図である。
【図１０】偏心カムの回転により軸部の位置が変わることを説明するための図である。
【符号の説明】
【００９１】
１                          撮像装置（カメラ）
１０                        撮影光学系
２０                        主ミラー
３０                        サブミラー
４０                        撮像素子
５０                        光学ローパスフィルター
６０                        シャッターユニット
７０                        レンズ通信ユニット
１００                      焦点検出装置
１１０                      カバー
１１５                      遮光シート
１２０                      フィールドレンズ
１２５                      保持部材
１２５ａ及び１２５ｂ        軸部
１３０                      プレート
１３０ａ及び１３０ｂ        軸受け部
１４０                      偏心カム
１５０                      ＩＲ−ＣＵＴフィルター
１５５                      折り返しミラー
１６０                      絞り
１６５                      再結像レンズ
１７０                      センサーホルダー
１７５                      当接部材
１８０                      焦点検出用センサー
１９０及び１９５            セパレータ
【図１】
2006003472.tif 000003
【図２】
2006003472.tif 000004
【図３】
2006003472.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006003472.tif 000009
【図８】
2006003472.tif 000010
【図９】
2006003472.tif 000011
【図１０】
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