(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光束を結像する撮影光学系の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換する光電変換手段と、
前記撮影光学系による前記被写体の像を観察可能とする観察光学系と、
前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中に配置されるとともに、互いに重心位置の異なる複数の開口を備え、該複数の開口から少なくとも１つの開口を選択して第一の開口とするとともに、該第一の開口とは重心位置の異なる少なくとも１つの開口を選択して第二の開口とし、前記第一及び第二の開口を前記光束に対して時分割で開閉する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される前記被写体の像による画像信号に基づいて像ズレ量を求めて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた焦点検出装置付きカメラにおいて、
前記瞳分割手段は、透明電極を備えた一対の板状の透明部材によってリバース型高分子分散型液晶を挟む構造を備えるとともに、前記観察光学系または前記焦点検出手段に前記光束を反射する反射手段を備え、前記結像面における前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合に、前記撮影光学系の撮影絞りと前記撮影光学系のレンズの外形とが重なる部分の中心に対して対称で、前記焦点検出手段による像ズレ量の検出方向に並んだ開口を前記第一及び第二の開口として選択することを特徴とする焦点検出装置付きカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置付きカメラにおいて、
前記反射手段は、前記瞳分割手段の表面または後面に設けられ、それぞれ前記光束を前記観察光学系または前記焦点検出手段へ反射することを特徴とする焦点検出装置付きカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系の射出瞳位置近傍に設けられた開口を交互に切り換えて像ズレを検出する瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置付きカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の焦点検出装置としては、光学系の射出瞳位置近傍に設けられた一対の開口を交互に切り換えて用いることにより像ズレを検出する瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置が知られている。この焦点検出装置は、次の様な構成を有している。すなわち、撮影光学系の射出瞳近傍に設けられた一対の開口を交互に切り換えて用い、撮影光学系の結像面に交互に被写体像（以下、一対の被写体像と称する）を形成する。前記一対の被写体像は、前記撮影光学系の結像面に配置されたイメージセンサにより、前記開口の切換と同期して交互に光電変換される。したがって、前記イメージセンサは、前記一対の被写体像に対応する一対の画像データを出力する。撮影光学系の焦点状態は、前記一対の像データのズレを検出することにより求められる。
【０００３】
前記一対の開口を交互に開閉する手段としては、次のようなものが知られている。すなわち、一対の開口を交互に開閉する手段として、ＴＮ（ＴＷＩＳＴＥＤＮＥＭＡＴＩＣ）液晶やＧＨ（ＧＵＥＳＴ  ＨＯＳＴ）液晶を用いる。そして、ＴＮ液晶やＧＨ液晶で形成した一対の開口は電気的に制御され、時分割で交互に開閉する。液晶によって形成された一対の開口の開閉に同期して、撮影光学系の結像面に設けられたＣＣＤイメージセンサで電荷蓄積を行うものである。
【０００４】
図６８の（ａ），（ｂ）は、ＴＮ液晶を用いて前記一対の開口の開閉を制御する具体例を示す図である。
図示するように、ＴＮ液晶は次の構成を有している。すなわち、液晶分子３００をサンドイッチする基板は、ガラス基板３１０と、ガラス基板３１０の外面に設けられた偏光板３３０又は３４０と、ガラス基板３１０の内面に設けられた透明電極３２０から構成されている。ここで、偏光板３３０，３４０は、互いに偏光方向が直交する配置で設けられている。また、液晶シャッタには、電源３５０とスイッチ３６０が設けられている。電源３５０は、前記透明電極３２０間に電圧を印加するものである。
【０００５】
図６８の（ａ）に示すように、スイッチ３６０をオフにして、透明電極３２０間に電圧を印加しない場合は、次のように動作する。すなわち、液晶分子３００が透明電極３２０に対して並行方向に配向し、入射光線は液晶分子３００の層で偏光方向が９０度回転する。したがって、入射光線は出射側の偏光板３４をそのまま通り抜ける。
【０００６】
図６８の（ｂ）に示すように、スイッチ３６０をオンにして、透明電極３２０間に電圧を印加した場合は、次のように動作する。すなわち、液晶分子３００が透明電極３２０に対して垂直方向に配向し、入射光線は液晶分子３００の層で偏光方向が回転しなくなる。したがって、入射光線は出射側の偏光板３４０に遮られて通り抜けることができない。
【０００７】
なお、ＴＮ液晶の場合には、偏光板３３０，３４０の特性により、スイッチ３６０をオンにしたとき入射光線を透過し、オフにしたとき入射光線を遮光するように構成することができる。
【０００８】
図６９の（ａ），（ｂ）は、ＧＨ液晶を用いて前記一対の開口の開閉を制御する具体例を示す図である。図示するように、ＧＨ液晶は次の構成を有している。すなわち、ガラス基板３１０の間にサンドイッチされている液晶分子３００は、配向方向がねじれるようにサンドイッチされ、２色性色素分子３７が液晶分子３００にならって配向している。ガラス基板３１０の内面に透明電極３２０が形成され、電源３５０とスイッチ３６０により、透明電極３２０に電圧が印加される構成になっている。
【０００９】
２色性色素分子３７０は、分子軸に垂直に入射した光を吸収しない性質を持つ。したがって、図６９の（ａ）に示すように、透明電極３２０間に電圧を印加しない場合は、入射光線は種々の方向に配向した２色性色素分子３７０により阻止され、遮光される。
また、図６９の（ｂ）に示すように、透明電極３２０間に電圧を印加した場合は、液晶分子３００が透明電極に対して垂直方向に配向し、それとともに２色性色素分子３７０も透明電極に対して垂直方向に配向するので、入射光線は２色性色素分子３７０の層で吸収されず通り抜ける。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記したＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いて一対の開口を形成する手段には、次のような問題点がある。
第一に、光透過状態にしたときでも、偏光板や色素分子の存在に起因して、光透過率が低くなり、焦点検出の高速動作が困難である。
【００１１】
第二に、ＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いたデバイスを組み立てる時に、液晶の配向工程が必要になり、製造に手間と多大のコストがかかる。
第三に、ＧＨ液晶を用いたデバイスでは、光透過状態にするために電圧を印加しなければならないので、一眼レフカメラ等に応用した場合、カメラの電源オフ時にファインダが遮光されてしまい、観察不可能になる。
【００１２】
第四に、ＴＮ液晶を用いたデバイスは、前記したように、偏光板の特性によって、電圧非印加状態において光透過状態になる。しかし、電圧非印加状態において光透過状態になるＴＮ液晶を用いたデバイスの場合、上記第一及び第二の問題点に加えて、次の問題点がある。例えば、カメラに応用した場合、カメラの電源オフ時に、偏光板の存在に起因して、ファインダが暗くなり、観察しにくくなる。
【００１３】
本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み為されたもので、光透過時の透過率が高く、配向工程が不要なデバイスを用いた瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置付きのカメラを提供し、一眼レフカメラなどに応用した場合でも、電源オフ時にファインダによる明るい画面の観察が可能な瞳時分割型像ズレ検出方式の焦点検出装置付きカメラを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の焦点検出装置付きカメラは、被写体からの光束を結像する撮影光学系の結像面に配置され、前記被写体の像を画像信号に変換する光電変換手段と、前記撮影光学系による前記被写体の像を観察可能とする観察光学系と、前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中に配置されるとともに、互いに重心位置の異なる複数の開口を備え、該複数の開口から少なくとも１つの開口を選択して第一の開口とするとともに、該第一の開口とは重心位置の異なる少なくとも１つの開口を選択して第二の開口とし、前記第一及び第二の開口を前記光束に対して時分割で開閉する瞳分割手段と、前記瞳分割手段によって前記光電変換手段に形成される前記被写体の像による画像信号に基づいて像ズレ量を求めて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備えた焦点検出装置付きカメラにおいて、前記瞳分割手段は、透明電極を備えた一対の板状の透明部材によってリバース型高分子分散型液晶を挟む構造を備えるとともに、前記観察光学系または前記焦点検出手段に前記光束を反射する反射手段を備え、前記結像面における前記撮影光学系の光軸外の位置で焦点検出する場合に、前記撮影光学系の撮影絞りと前記撮影光学系のレンズの外形とが重なる部分の中心に対して対称で、前記焦点検出手段による像ズレ量の検出方向に並んだ開口を前記第一及び第二の開口として選択することを特徴とする。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、前記反射手段は、前記瞳分割手段の表面または後面に設けられ、それぞれ前記光束を前記観察光学系または前記焦点検出手段へ反射することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（焦点検出の原理説明）
まず、図面を参照して焦点検出の原理について説明する。図１乃至図４は、瞳時分割型像ズレ検出方式による焦点検出の原理を説明するための模式図である。
【００２２】
図１は、結像光学系の射出瞳位置２０１に設けられた２つの開口２０２，２０３と光電変換手段２０４を示す説明図である。図示するように、射出瞳位置２０１には、光軸２０５を挟んで一対の開口２０２，２０３が設けられている。ここで、各開口２０２，２０３の重心位置は互いに異なる位置に存在し、開口２０２，２０３とが同一の位置に設けられることはない。また、光電変換手段２０４は、結像光学系の予定結像面に配置されている。
【００２３】
図２乃至図４は、図１に示す結像光学系を上部から見た場合の断面説明図である。なお、以下の説明では、被写体を結像光学系の光軸２０５上にある点光源（図示せず）として説明する。
図２の（ａ），（ｂ）は、結像光学系が合焦している状態を示す図である。図示するように、開口２０２と開口２０３を通過する点光源からの各光束は、光電変換手段２０４上の同一の位置Ａにそれぞれ結像する。
【００２４】
図３の（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも前位置に存在する前ピン状態を示す図である。図３の（ａ）に示するように、開口２０２を通過する点光源からの光束は、光電変換手段２０４上の位置Ｂに結像する。一方、図３の（ｂ）に示すように、開口２０３を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｃに結像する。
【００２５】
図４の（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも後位置に存在する後ピン状態を示す図である。図４の（ａ）に示するように、開口２０２を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｄに結像する。一方、図４の（ｂ）に示すように、開口２０３を通過する点光源からの光束は光電変換手段２０４上の位置Ｅに結像する。
【００２６】
以上のように結像光学系の焦点状態に応じて、光電変換手段２０４上の像位置が変化する。したがって、結像光学系の射出瞳位置２０１上に開口２０２，２０３を設定し、射出瞳位置２０１に設けられた開口２０２，２０３以外の部分を遮光し、さらに開口２０２，２０３を時間的に交互に開閉し、開口２０２を開いた時の光電変換手段２０４により取り込んだ画像信号と、開口２０３を開いた時の光電変換手段２０４により取り込んだ画像信号との位置関係（像のズレ方向とズレ量）を検出することにより、結像光学系の焦点状態及び焦点ズレ量（以下、デフォーカス量と称する）を検出することができる。
【００２７】
（実施の形態）
＜実施の形態の構成＞
図５は、本発明の焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態の概略構成を示す説明図である。図５に示すように、一眼レフカメラは、カメラボディ１と交換レンズ構体２とから構成されている。
【００２８】
交換レンズ構体２は、図示するように、撮影光学系２０と、撮影光学系２０の射出瞳位置近傍に配置された瞳分割手段３と、撮影光学系２０及び瞳分割手段３に関する情報を外部に出力する情報手段２１とから構成されている。図５に示す実施の形態では、撮影光学系２０の光路中に瞳分割手段３が配置されている。
また、カメラボディ１は、図示するように、ペンタプリズム１０と、シャッタ１１と、フィルム１２と、撮影光学系２０からの光束をペンタプリズム１０とシャッタ１１に分割するメインミラー１３と、メインミラー１３を通過した光束を更にカメラボディ１の底部に偏向するサブミラー１４と、サブミラー１４によって偏向された光束を受けるＣＣＤセンサ等により構成される光電変換手段４と、瞳分割手段３及び光電変換手段４の動作を制御するとともに、光電変換手段４からの信号を受け、該信号に基づき像ズレ量を演算するとともに、演算された像ズレ量と情報手段２１からの情報に基づいて、撮影光学系２０の焦点ズレ量（デフォーカス量）を検出する演算制御手段５とから構成されている。
【００２９】
上記の構成において、瞳分割手段３は、演算制御手段５の制御により、撮影光学系２０の射出瞳近傍の光路中に配置された一対の開口を、交互に時分割で遮蔽する構成を有する。また、光電変換手段４は、フィルム１２が配置されている面と光学的に共役な面の近傍に配置されている。
被写体像の観測は、ペンタプリズム１０を通過する光束により可能である。また、カメラボディ１と交換レンズ構体２は装着／脱着可能である。
【００３０】
瞳分割手段３及び情報手段２１は、カメラボディ１と交換レンズ構体２が装着された際、装着部（マウント部）を介して演算制御手段５と通信を行う。
情報手段２１は、撮影光学系２０に関して、次の情報を発生する。
焦点距離
収差情報（球面収差、像面湾曲等の情報）
撮影光束のケラレに関する情報（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置等の情報）
情報手段２１は瞳分割手段３に関して、次の情報を発生する。
開口の形状、光軸方向の位置、射出瞳面内の位置
開口の開閉状態
【００３１】
＜実施の形態の動作＞
瞳分割手段３は、図示しない操作部材（カメラのメインスイッチ等）により起動される以前は、全面開口状態となっている。したがって、撮影者はペンタプリズム１０を通して被写体の観察ができる。
【００３２】
次に、図示しない操作部材により演算制御手段５が起動されると、演算制御手段５は瞳分割手段３の開口以外を遮光するとともに、一対の開口を交互に時分割で開閉する。光電変換手段４は、一対の開口を交互に時分割で開閉するのと同期して、一方の開口が開いている時の画像信号と、他方の開口が開いている時の画像信号を出力する。
【００３３】
演算制御手段５は、上記２つの画像信号に対して、周知の相関演算による像ズレ検出演算を施し、２つの画像信号の相対的な位置ずれである像ズレ量を算出する。
さらに、演算制御手段５は、情報手段２１からの上記開口の形状、光軸方向、射出瞳面内の位置に関する情報等に応じて、上記像ズレ量を光軸方向のデフォーカス量に変換する。さらに、演算制御手段５は、情報手段２１からの撮影光学系の収差に関する情報に応じて、該デフォーカス量を補正し、最終的なデフォーカス量を算出する。
【００３４】
すなわち、演算制御手段５は、請求項１に記載する焦点検出手段の役割を備えている。
演算制御手段５により最終的に算出されたデフォーカス量に応じて、図示しないアクチュエータ（カメラボディ１又は交換レンズ構体２に内蔵）により撮影光学系２０を光軸方向に駆動して、自動焦点調節を行うようにしても良いし、図示しない表示手段によりデフォーカス状態を表示するようにしてもよい。
なお、上気した実施の形態において、演算制御手段５を交換レンズ構体２に内蔵するように構成しても良い。
【００３５】
＜瞳分割手段３の構成＞
図６は、液晶シャッタを用いて瞳分割手段３を構成した具体例を示す図である。図６は、光軸方向から瞳分割手段３を見た図である。図示するように、光軸を中心に同心円状の領域４１，４２，４３と、一対の開口４４，４５が液晶シャッタで構成されている。各領域４１，４２，４３と開口４４，４５は、独立に電圧を印加することが可能な構成になっている。
同心円状の領域４１，４２，４３は、撮影絞りを液晶シャッタで構成したものである。したがって、この例では、瞳分割手段３と撮影絞りとを兼用している。この構成によれば、部品点数を少なくすることができる。
【００３６】
＜瞳分割手段３の動作＞
図７の（ａ），（ｂ）は瞳分割手段３の動作を示す図である。図示するように、開口４４又は開口４５以外の領域に電圧を印加することにより、図７の（ａ），（ｂ）に示すように、開口４４又は開口４５以外の領域を遮光状態とし、開口４４又は開口４５だけを透光状態とすることができる。
【００３７】
撮影絞りとして機能させる場合には、所望の絞り外径より外側の領域に電圧を印加すればよい。
上記構成では、無通電時において、瞳分割手段３が透明状態になるので、電源オフ状態でもファインダでの観察が可能であり、一眼レフカメラとして使用する場合にメリットを有する。
【００３８】
＜液晶シャッタの構成＞
図８の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を構成する液晶シャッタに用いる液晶の具体例を示す図である。図８の（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を高分子分散型液晶を用いた液晶シャッタで構成した例を示している。
図８の（ａ），（ｂ）において、高分子中に分散された液晶粒３８はガラス基板３１の間にサンドイッチされ、ガラス基板３１の内面に透明電極３２が形成され、電源３５とスイッチ３６により、透明電極３２に電圧が印加される構成になっている。
【００３９】
＜液晶シャッタの動作＞
図８の（ａ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加しない場合は、高分子中に分散された液晶粒３８内で液晶分子はバラバラな方向に配向している。そのため、液晶粒３８と高分子の屈折率差により、液晶粒３８と高分子界面で散乱が起こり、入射光線は遮光される。
【００４０】
図８の（ｂ）に示すように、透明電極３２間に電圧を印加した場合は、高分子中に分散された液晶粒３８内で液晶分子の配向方向が揃い液晶と高分子の屈折率が等しくなるので、入射光線は散乱されず通り抜ける。
高分子分散型液晶を用いて瞳分割手段３を構成する利点は、偏光板や色素を用いないので、光束の透過率がＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いた場合より向上することである。
【００４１】
また、電圧オン，オフ時の立ち上がり、立ち下がり特性がＴＮ液晶、ＧＨ液晶よりも優れており、高速な瞳分割動作（開口の開閉動作）が可能となることである。
また、ＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、ガラス基板に対し液晶を配向する工程が必要である。しかし、高分子分散型液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、上記工程が不要になるので、組立工数を減少でき、低コスト化をはかることができる。
【００４２】
また、図８に示す高分子分散型液晶を用いた液晶シャッタの場合、電圧印加時に透光状態となり、電圧非印加時に遮光状態となる。しかし、リバース型高分子分散型液晶を用いることにより、電圧印加時に遮光状態となり電圧非印加時に透光状態とすることができる。
例えば、以下の文献に開示されているリバース型高分子分散型液晶は、電圧非印加時に液晶と高分子の屈折率が等しく透光状態になり、電圧印加時に液晶と高分子の屈折差が生じて遮光状態となるように構成されている。
【００４３】
Ｒｕｍｉｋｏ  Ｙａｍａｇｕｔｉ  ｅｔ  ａｌ．
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ１．３６（１９９８）ｐｐ．２７７１−２７７４
Ｐａｒｔ  １，Ｎｏ．５Ａ．Ｍａｙ，１９９７
Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｍｏｄｅ  ａｎｄ  Ｗｉｄｅ  Ｖｉｅｗｉｎｌｇ  Ａｎｇｌｅ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ
Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｅｌｌｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＵＶ
Ｃｕｒａｂｌｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ
（ルミコ  ヤマグチ  他、  ジェー  ピー  エヌ．ジェー．エ  ピー  ピー  エル．ピー  エッチ  ワイ  エス．ブイ  オー  エル．３６（１９９８）２７７１〜２７７４頁  パート１，ナンバー．５Ａ  メイ，１９９７
リバース  モード  アンド  ワイド  ビューイング  アングル  プロパティズ  イン  ポリマー  ディスパースド  リキッド  セルズ  プリペアード  ユーズイング  ア  ユー  ブイ  キューラブル  リキッド  クリスタル）
上記リバース型高分子分散型液晶によって液晶シャッタ（瞳分割手段）を構成する場合の利点としては、次の事項がある。
【００４４】
すなわち、リバース型高分子分散型液晶は、電圧非印加時に光を透過するので、カメラ等に適用した場合、電源オフ時でもファインダ等による観察が可能になることである。特に、リバース型高分子分散型液晶は、偏光板や色素分子を用いていないので、光束の透過率がＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いた場合より向上し、明るい画面による観察が可能になる。
【００４５】
また、リバース型高分子分散型液晶を用いて構成される液晶シャッタは、光束の透過率が高いので、焦点検出の高速動作が可能になる。
また、リバース型高分子分散型液晶は、電圧オン、オフ時の立ち上がり、立ち下がり特性がＴＮ液晶、ＧＨ液晶よりも優れており、高速な瞳分割動作（開口の開閉動作）が可能となる。
また、ＴＮ液晶やＧＨ液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、ガラス基板に対し液晶を配向する工程が必要である。しかし、高分子分散型液晶を用いて瞳分割手段を作成する場合には、上記工程が不要になるので、組立工数を減少でき、低コスト化をはかることができる。
【００４６】
＜光電変換手段４の構成＞
図９は、光電変換手段４を２次元ＣＣＤセンサで構成した例を示す説明図である。図示するように、光電変換手段４は、光電変換画素５１を２次元状に配置した構成を有している。光電変換手段４として、２次元ＣＣＤセンサを配置することにより、撮影光学系２０の焦点状態を２次元的に検出することが可能になる。
【００４７】
また、図９に示すように、後述する焦点検出演算に用いる光電変換画素５１を領域４６，４７，４８のように任意に選択することにより、撮影画面上で前記各領域４６，４７，４８に対応した位置における焦点状態を検出することが可能になる。
【００４８】
図１０は、図９に示す２次元ＣＣＤセンサの一部拡大図である。図示するように、ＣＣＤセンサは、光電変換画素５１と、一対のゲート５２，５３と、一対の電荷蓄積部５４，５５と、ゲート５６と、ＣＣＤ電荷転送部５７とから構成されている。
従来のＣＣＤセンサは、１つの光電変換画素に対して１つの電荷蓄積部しか持たないので、瞳分割手段３の開口を切り換えたとき、次の画像を取り込むために、いちいち前回蓄積された電荷を電気信号として外部に出力する必要がある。
【００４９】
図１０に示すＣＣＤセンサによれば、１つの光電変換画素５１に対して一対のゲート５２，５３と一対の電荷蓄積部５４，５５が設けられている。したがって、開口を切り換えた場合、ゲート５２，５３を切り換えるだけで、異なる開口によって形成される被写体の像に対応する電荷を別々の電荷蓄積部５４，５５に蓄積することができる。
そして、蓄積終了後に電荷転送して外部出力すればよいので、開口の切換を高速に行った場合でも対応が可能となる。
また、２次元ＣＣＤセンサを用いることで、撮影画面内における任意の位置での焦点検出が可能になる。
【００５０】
＜光電変換手段４の動作＞
図１０において、光電変換画素５１は入射した光量に応じた電荷を発生する。ゲート５２，５３は、電荷蓄積前において閉じられており、発生した電荷は図示しないドレインに捨てられている。ゲート５２，５３は、電荷蓄積中に交互に開閉する。したがって、ゲート５２が開いている間に光電変換画素５１で発生した電荷は電荷蓄積部５４に蓄積され、ゲート５３が開いている間に光電変換画素５１で発生した電荷は電荷蓄積部５５に蓄積される。この間、ゲート５６は閉じられている。
【００５１】
電荷蓄積が終了するとゲート５２，５３を閉め、その後ゲート５６を開けることにより、電荷蓄積部５４と電荷蓄積部５５に各々蓄積された電荷はＣＣＤ電荷転送部５７に移動する。その後、ＣＣＤ電荷転送部５７に移動した電荷は、ＣＣＤの動作クロックに従って転送され、外部に電気信号として出力される。
【００５２】
＜開口切換と電荷蓄積との同期動作＞
図１１は、開口切換と電荷蓄積との動作タイミングを示す図である。図１１の（ｃ）は、図６に示す開口４４が開閉動作を行う期間を示している。したがって、この期間に亘って、図１０に示す電荷蓄積部５４に電荷が蓄積される。
図１１の（ｄ）は、図６に示す開口４５が開閉動作を行う期間を示している。したがって、この期間に亘って、図１０に示す電荷蓄積部５５に電荷が蓄積される。
図１１の（ａ）は、図１１の（ｃ）の詳細を示す図である。図１１の（ａ）に示すように、図６に示す開口４４はオン期間に開き、オフ期間に閉じる開閉動作を繰り返して行う。この信号は、ゲート５２に印加される。
【００５３】
図１１の（ｂ）は、図１１の（ｄ）の詳細を示す図である。図１１の（ｂ）に示すように、図６に示す開口４５はオン期間に開き、オフ期間に閉じる開閉動作を繰り返して行う。この信号は、ゲート５３に印加される。
図１１の（ｅ）は、電荷蓄積部５４，５５の電荷蓄積終了後の電荷転送期間を示す図である。
【００５４】
図１１の（ａ）に示す信号波形と図１１の（ｂ）に示す信号波形は、逆位相の関係にあり、オン／オフを繰り返す。すなわち、図１１の（ａ）に示す信号波形は、演算制御手段５から図６に示す開口４４に印加されるとともに、図１０に示すゲート５２に印加される。
図１１の（ｂ）に示す信号波形は、演算制御手段５から図６に示す開口４５に印加されるとともに、図１０に示すゲート５３に印加される。
【００５５】
したがって、開口４４と開口４５は、交互に繰り返し開閉するとともに、開口４４が開いている期間に光電変換された電荷は電荷蓄積部５４に蓄積され、開口４５が開いている期間に光電変換された電荷は電荷蓄積部５５に蓄積される。
また、図６において、開口４４，４５以外の領域４１，４２，４３は、開口４４，４５の動作期間中はオン信号が印加され、それ以外の期間はオフ信号が印加される。このようにすれば、開口４４，４５の動作期間中以外は、瞳分割手段３が全面開口状態となる。したがって、ファインダによる被写体の像の観察が可能となり、一眼レフカメラとして使用する場合にメリットを有する。
【００５６】
なお、開口４４と開口４５を１回のみの切換えて電荷蓄積することも考えられる。しかし、その場合は、２つの開口による電荷蓄積量の乖離が大きくなる可能性が生じる。すなわち、２つの開口による電荷蓄積間に発生する被写体の光軸方向や光軸方向と垂直な方向への動き、あるいは手振れによる像面上での被写体像の動きにより、像ズレ量の算出に関して、誤差が無視できない量となる可能性がある。
本発明の実施の形態のように、開口の切換と電荷蓄積を交互に繰り返し行うことにより、電荷蓄積量の乖離を少なくできるというメリットを有する。
【００５７】
く演算制御手段５の演算処理＞
光電変換手段４から出力される電気信号は、演算制御手段５でディジタルデータにＡＤ変換され、得られたディジタルデータに基づいて、像ズレ量が算出される。基本的には、開口４４によって形成された被写体像に対応するデータＡｉ（ｉ＝１〜ｎ）と開口４５によって形成された被写体像に対応するデータＢｉ（ｉ＝１〜ｎ）を相対的にずらしながら相関演算が行われ、相関度の高い相対的ずらし量から２像間の像ズレ量が算出される。
【００５８】
相対的ずらし量は、実際には、整数の値しかとれないので、像ズレ量の整数値以下の値は内挿演算によって求める。
相関演算の方法としては、データ間の差の絶対値の総和を演算する第一の方法とデータ間の乗算の総和を演算する第二の方法がある。
【００５９】
上記第一の方法は、総和量が小さい程相関度が高いことを示し、演算時間が短くできることがメリットであり、データ間にクロストークやオフセットがあった場合に誤差が大きいというデメリットがある。
上記第二の方法は、総和量が大きい程相関度が高いことを示し、演算時間がかかるというデメリットはあるが、データ間にオフセットがあった場合にも誤差が小さいというメリットがある。
【００６０】
開口の切換は、実際には遷移時間を必要とする。したがって、得られたデータは、相互にクロストーク成分を持つ場合が多い。データのクロストーク成分の比率は予め実験で決定したり、組立時に個別に測定することにより、演算処理で補正することが可能である。次に、補正方法について説明する。
データＡｉ＝αｉ＋ｂｉ……（１）
データＢｉ＝βｉ＋ａｉ……（２）
但し、
αｉはデータＡｉに含まれる実効成分
ｂｉはデータＡｉに含まれるクロストーク成分
βｉはデータＢｉに含まれる実効成分
ａｉはデータＢｉに含まれるクロストーク成分である。
【００６１】
クロストーク比率Ｋ＝（αｉに対するａｉの比率）＝（βｉに対するｂｉの比率）とすると、以下の式に基づきデータの補正を行えばクロストーク成分を含まない実効成分のみのデータを求めることができる。
データＡ’ｉ＝Ａｉ−Ｋ×Ｂｉ＝αｉ−Ｋ×ａｉ……（３）
データＢ’ｉ＝Ｂｉ−Ｋ×Ａｉ＝βｉ−Ｋ×ｂｉ……（４）
補正されたデータＡ’ｉとＢ’ｉを相対的にずらしながら相関演算を行えば、クロストークの影響を除去した２像間の像ズレ量Ｌを算出することができる。
【００６２】
前記クロストーク比率Ｋは、瞳分割手段３の特性（開口切換の周波数特性、温度特性）及び光電変換手段４の特性（周波数特性、温度特性等）及び焦点検出位置に関連して変化するので、演算制御手段５が情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報及び演算制御手段５が予め記憶している光電変換手段４の特性及び動作環境パラメータ（温度、駆動周波数、蓄積時間等）及び焦点検出条件（焦点検出位置等）に基づきクロストーク比率Ｋを演算する。
【００６３】
また、焦点検出位置が光軸上でない場合には、焦点検出位置に達する光束が非対称となるため、前記クロストーク比率ＫもデータＡ’ｉとＢ’ｉに対して、別々にクロストーク比率Ｋ１、Ｋ２を設定する。
データＡ’ｉ＝Ａｉ−Ｋ１×Ｂｉ＝αｉ−Ｋ１×ａｉ……（５）
データＢ’ｉ＝Ｂｉ−Ｋ２×Ａｉ＝βｉ−Ｋ２×ｂｉ……（６）
なお、光電変換手段４として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合には、上記演算に用いるデータは、例えば図９の領域４６，４７，４８のデータである。
【００６４】
次に、像ズレ量Ｌ（ｘ，ｙ）は光軸方向のピントズレ量＝デフォーカス量Ｄ（ｘ，ｙ）に変換される。ここでｘ，ｙは焦点検出位置を２次元で指定するパラメータである。ここで、変換係数をＳ（ｘ，ｙ）とする。
Ｄ（ｘ，ｙ）＝Ｓ（ｘ，ｙ）×Ｌ（ｘ，ｙ）……（７）
変換係数Ｓ（ｘ，ｙ）は瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置等）及び焦点検出位置に関連して変化する。したがって、変換係数Ｓ（ｘ，ｙ）は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び演算制御手段５又は撮影者が設定している焦点検出位置情報に基づいて、演算制御手段５によって演算される。
【００６５】
式（７）により算出されたデフォーカス量Ｄ（ｘ，ｙ）に補正量Ｃ（ｘ，ｙ）が加えられ、補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）が算出される。
Ｄ’（ｘ，ｙ）＝Ｄ（ｘ，ｙ）＋Ｃ（ｘ，ｙ）……（８）
補正量Ｃ（ｘ，ｙ）は、瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置、収差等）及び焦点検出位置に関連して変化する。したがって、
補正量Ｃ（ｘ，ｙ）は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び演算制御手段５又は撮影者が設定している焦点検出位置情報に基づいて、演算制御手段５によって演算される。
【００６６】
焦点検出を指定された１箇所の位置で行う場合は、式（８）で求められた補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）に基づき、撮影光学系２０の焦点調節駆動が行われたり、焦点調節状態の表示が行われる。
焦点検出を複数箇所の位置で行う場合は、複数箇所に対応する複数の補正デフォーカス量Ｄ’（ｘ，ｙ）に基づき、その中で最も至近を示す補正デフォーカス量を選択したり、複数のデフォーカス量の平均デフォーカス量を演算することにより最終的なデフォーカス量が算出される。そして、該最終的なデフォーカス量に基づいて、撮影光学系２０の焦点調節駆動が行われたり、焦点調節状態の表示が行われる。
【００６７】
（実施の形態のバリエーション）
図１２は、図５に示す実施の形態（本発明による焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態）のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図５に示す実施の形態と図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されているのではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。瞳分割手段３は撮影光学系２０とメインミラー１３の間の光路中に配置される。
【００６８】
図１２に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズ構体２の種類に依存することなく一定となるため、焦点検出精度が安定することである。
また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されないので、交換レンズの低コスト化を図ることができる。
また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２に内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となる。
【００６９】
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化を図ることができる。
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００７０】
また、図１２に示す実施の形態においては、ペンタプリズム１０の接眼面近傍には測光手段２７が配置され、撮影光学系２０を通して、被写体の輝度を測定している。しかし、測光手段２７は、瞳分割手段３が動作している最中に（図１１の（ｃ）、（ｄ）に示すオン期間中）に測光しても、瞳分割手段３によって光束が制限されているため、正確な測光ができない。したがって、瞳分割手段３が動作しているときには、演算制御手段５が測光手段２７による測光動作を禁止する。
【００７１】
瞳分割手段３の動作中（図１１の（ｃ）、（ｄ）のオン期間中）に、測光手段２７がやむを得ず測光する場合は、測定された輝度を瞳分割手段３により制限された光量の分だけ補正する。測光手段２７は、例えば、図６に示す開口４４又は４５を透過状態にした時と、全領域４１〜４５を透過状態にしたときの面積比等に基づいて補正する。
【００７２】
測光補正量は、瞳分割手段３の特性（開口形状、瞳面内での開口位置、光軸方向の位置）及び撮影光学系２０の特性（各レンズの外形・位置、絞りやフードの外形・位置、収差等）及び測光手段２７の構成、配置又はファインダ光学系の構成等に関連して変化する。したがって、測光手段２７は、情報手段２１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２０の特性情報及び測光手段２７自体が持っている測光系に関する情報に基づき演算する。
【００７３】
特に、瞳分割手段３として後述の高分子分散型液晶を用いた場合には、遮光状態でも完全に遮光することができず、散乱光成分が存在する。したがって、瞳分割手段３の特性（遮光時の輝度等）とのマッチングを充分とっておく必要がある。
このような場合、カメラボディ１側に瞳分割手段３と測光手段２７とが組み込まれていると、組立時に測光補正に関するデータをカメラボディ１毎に個別に調整することによって、瞳分割手段３の特性の個別バラツキにも対応することが可能になる。
【００７４】
図１３は、図１２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態と図１３に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用している点である。瞳分割手段３の表面には半透明膜が形成されており、入射光束の一部をペンタプリズム１０に反射するように構成されている。
【００７５】
図１３に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３を別個に配置した場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
なお、メインミラー１３と瞳分割手段３を兼用する構成としては、メインミラー１３を設け、その裏側（シャッタ１１側）に液晶から成る瞳分割手段３を配置するように構成しても良い。
【００７６】
図１４は、図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がサブミラーの機能を兼用している点である。瞳分割手段３の後面には、半透明膜が形成されており、瞳分割手段３を通過した光束だけを光電変換手段４の方向に反射するように構成されている。
【００７７】
図１４に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がサブミラー機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３とサブミラーとが別個に配置された場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
なお、瞳分割手段３とサブミラーを兼用する構成としては、サブミラーを設け、サブミラーの前面に液晶から成る瞳分割手段３を設けるように構成しても良い。
【００７８】
図１５は、図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１２に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が１次像面（フィルム１２の面）までの光路中ではなく、リレー光学系（コンデンサレンズ２２、瞳分割手段３、再結像レンズ２３等から成る）による再結像光学系の光路中に配置される点である。
【００７９】
図１５において、コンデンサレンズ２２はサブミラー１４で折り返された光路中に配置される。また、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置される。また、光電変換手段４は、再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置される。
図１５に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中又は観察光路中に存在しないため、光量や画質の低下を防止できることである。
【００８０】
また、瞳分割手段３が光路の狭い再結像光学系中に配置されているため、撮影光路中に配置した場合と比較して、瞳分割手段３を小型化することができることである。
図１６は、図１５に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１５に示す実施の形態との相違点は、リレー光学系がメインミラー１３とサブミラー１４とを通過した光路中ではなく、メインミラー１３で反射された観察光学系中に配置される点である。
【００８１】
図１６において、ペンタプリズム１０の下面２４は、コンデンサーレンズ機能を有している。また、ペンタプリズム１０のダハ面２５は半透明であり、再結像レンズ２３はダハ面２５を通過した光路中に設けられている。そして、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置され（図１６の例では、前面に配置）、光電変換手段４は再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置されている。
【００８２】
図１６に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中に存在しないため、撮影光量や画質の低下を防止できることである。
また、瞳分割手段３が光路の狭い再結像光学系中に配置されているため、瞳分割手段３の小型化をはかれることである。
また、再結像光学系を観察光学系に配置したため、メインミラー１３は単純な反射ミラーでよく、サブミラーが不要となったことである。
【００８３】
図１７は、本発明による焦点検出装置を電子ファインダ式銀塩カメラに適用した場合の一実施の形態の概略の構成を示す説明図である。
図１７に示すように、この電子ファインダ式銀塩カメラは、カメラボディ１と交換レンズ構体２とから構成されている。
交換レンズ構体２は、図示するように、撮影光学系２０と、撮影光学系２０の射出瞳位置近傍に配置された瞳分割手段３と、撮影光学系２０及び瞳分割手段３に関する情報を外部に出力する情報手段２１とから構成されている。図１７に示す実施の形態では、撮影光学系２０の光路中に瞳分割手段３が配置されている。
【００８４】
また、カメラボディ１は、図示するように、シャッタ１１と、フィルム１２と、撮影光学系２０からの光束を偏光するミラーであって、撮影時には撮影光路から待避するメインミラー１３と、メインミラー１３を通過した光束を縮小結像する縮小光学系１７と、縮小光学系１７の結像面に配置された２次元ＣＣＤセンサ等により構成される光電変換手段４と、瞳分割手段３及び光電変換手段４の動作を制御するとともに、光電変換手段４からの信号を受け、該信号に基づき像ズレ量を演算するとともに、演算された像ズレ量と情報手段２１からの情報に基づいて、撮影光学系２０の焦点ズレ量を検出する演算制御手段５と、演算制御手段５に取り込まれた光電変換手段４の信号を画像として表示する液晶等により構成される表示手段１８と、表示手段１８の表示画面を観察するために備えられた観察光学系１９とから構成されている。
【００８５】
図１７に示す実施の形態の利点は、光電変換手段４が縮小光学系１７の画像を受光するので、電子カメラに用いられる撮像素子と比較して、光電変換手段４として小さな面積のエリアセンサを使うことができることである。
また、光電変換手段４の出力信号が焦点検出用だけではなく、表示手段１８に表示するための画像信号としても使えることである。
【００８６】
また、図５に示した光学式ファインダと比較して、電子ファインダを採用したため、カメラボディ１を小型化できることである。
また、メインミラー１３は単純な反射ミラーでよく、サブミラーが不要となったことである。
図１８は、図１７に示した実施の形態を電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図である。図１７に示す実施の形態との相違点は、シャッタ１１とフィルム１２の代わりに、撮像手段１５と撮像手段１５から出力される画像信号を記憶する記憶手段１６とが設けられている点である。
【００８７】
図１８に示す実施の形態の利点は、光電変換手段４が縮小光学系１７の画像を受光するので、撮像手段１５に比較して小さな面積のエリアセンサを使うことができることである。
また、メインミラー１３が撮像手段１５のシャッタとして使えることである。
【００８８】
また、焦点検出用の光電変換手段４の出力信号が表示のための画像信号として使えることである。
また、撮像手段１５は画像表示用として用いられてないので、光電変換手段４と比較して画素数の多い撮像手段１５を常時駆動する必要がなく、消費電力を少なくできることである。
【００８９】
図１９は、図１８に示した実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。
図１８に示す実施の形態との相違点は、記憶手段１６に取り込まれた撮像手段１５の信号を表示手段１８により画像として表示し、それを観察光学系１９により観察する点である。また、メインミラー１３はハーフミラーとなっており、撮影中にも光路から待避する必要はない。
【００９０】
図１９に示す実施の形態の利点は、撮像手段１５の信号を表示画面として、観察光学系１９で観察するので、高品質な画面の観察が可能となることである。
また、メインミラー１３を待避する機構が不要となるので、カメラの機構が簡略化できることである。
図２０は、図１９に示した実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図１９に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２ではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。すなわち、図２０に示す実施の形態は、図１２に示す実施の形態の電子カメラ版である。
【００９１】
図示するように、瞳分割手段３は、カメラボディ１内において、撮影光学系２０とメインミラー１３の間の光路中に配置されている。また、メインミラー１３はハーフミラーにより構成され、撮像手段１５はメインミラー１３により偏向された光路中に配置され、光電変換手段４はメインミラー１３を通過した光束を受光する。
【００９２】
図２０に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズによらず一定となり、焦点検出精度が安定することである。
また、交換レンズ構体２毎に瞳分割手段３を内蔵する必要がないので、交換レンズの低コスト化がはかられることである。
また、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となることである。
【００９３】
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化を図ることができる。
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００９４】
また、メインミラー１３を通常のミラーとして待避式にすれば、メインミラー１３を撮像手段１５のシャッタとしても使用することができる。
図２１は、図１９に示した実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図示するように、図１９に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が交換レンズ構体２ではなく、カメラボディ１に内蔵されている点である。
【００９５】
図２１において、撮像手段１５の信号が記憶手段１６に取り込まれ、該信号が表示手段１８において画像として表示される。この画像は、観察光学系１９により観察される。また、メインミラー１３はハーフミラーとなっており、撮影中にも光路から待避する必要はない。
【００９６】
図２１に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３の位置が交換レンズ構体２によらず一定となり、焦点検出精度が安定することである。
また、交換レンズ構体２が瞳分割手段３を内蔵する必要がないので、交換レンズ構体２の低コスト化をはかることができることである。
また、瞳分割手段３は交換レンズ構体２に内蔵されないので、従来の交換レンズでも焦点検出が可能となることである。
【００９７】
また、瞳分割手段３と演算制御手段５がカメラボディ１に内蔵されることにより、瞳分割手段３と演算制御手段５が固定化されるため、交換レンズ構体２に瞳分割手段３が内蔵された場合に比較して制御動作の複雑さが解消でき、瞳分割手段３の動作の最適化がはかれることである。
具体的には、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、特性の異なる多数の瞳分割手段３と演算制御手段５とのマッチングを取ることに困難を伴う。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、１つの瞳分割手段と演算制御手段５とのマッチングだけを考慮すればよいため、組立時の調整等が容易になる利点を有する。また、瞳分割手段３が交換レンズ構体２内に設けられると、情報手段２１に瞳分割手段３に関する情報を格納しておく必要がある。しかし、瞳分割手段３をカメラボディ１内に設けることにより、情報手段２１は瞳分割手段３に関する情報を格納する必要がなくなる。
【００９８】
また、撮像手段１５から出力される信号が画面表示されるので、高品質な観察が可能となることである。
また、メインミラー１３を待避する機構が不要となるので、カメラの機構が簡略化できることである。
図２２は、図２１に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２１示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３がメインミラーの機能を兼用する点である。
【００９９】
瞳分割手段３は、図示するように、撮影光学系からの光束が照射される位置近傍に、複数の開口を備えた液晶３ａを具備している。また、瞳分割手段３の裏面には、全透過ミラー３ｂとハーフミラー３ｃが設けられている。ハーフミラー３ｃが設けられている位置は、液晶３ａが設けられている位置に対応している。
上記の構成を有するため、光電変換手段４には、瞳分割手段３により選択的に制御された開口からの光が到達する。
【０１００】
図２２に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３がメインミラー機能を兼用することにより、部品点数が少なくなり、低コスト化をはかれることである。
また、瞳分割手段３を別個に配置する場合と比較して、スペース効率が高く、カメラボディ１の小型化をはかれることである。
図２３は、図２１に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２１に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３が撮像手段１５の表面までの光路中でなく、メインミラー１３により偏向されたリレー光学系による再結像光学系の光路中に配置されている点である。ここで、再結像光学系とは、再結像レンズ２３とコンデンサレンズ２２から成る光学系である。また、メインミラー１３は、ハーフミラーにより構成されている。
【０１０１】
図２３において、コンデンサレンズ２２はメインミラー１３により偏向された光路中の１次像面近傍に配置されている。また、瞳分割手段３は、再結像レンズ２３の前面又は後面に配置される。また、光電変換手段４は、再結像レンズ２３による２次像面近傍に配置される。
図２３に示す実施の形態の利点は、瞳分割手段３が撮影光路中に存在しないため、光量や画質の低下を防止できることである。
【０１０２】
また、瞳分割手段３が再結像光学系中に配置されたため、瞳分割手段３の小型化をはかれることである。
図２４は、図２３に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。図２３に示す実施の形態との相違点は、瞳分割手段３と光電変換手段４と演算制御手段５が全て交換レンズ構体２に内蔵されている点である。また、演算制御手段５が情報手段（２１）の機能を有する点である。
【０１０３】
図２４に示す実施の形態によれば、撮影光学系２０の中間にハーフミラー２６が配置されており、撮影光束の一部が偏向される。図示するように、ハーフミラー２６により偏向される光路中に、瞳分割手段３と縮小光学系１７と光電変換手段４が配置されている。光電変換手段４は、縮小光学系１７の結像面に配置されている。
【０１０４】
図２４に示す実施の形態の利点は、焦点検出に用いられる構成（瞳分割手段３、光電変換手段４、演算制御手段５）が全て交換レンズ構体２に内蔵されているため、通常のカメラボディに装着した場合でも焦点検出が可能となることである。
図２５は、図１９に示す実施の形態をレンズ一体型の電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図である。図１９に示す実施の形態との相違点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段（１５）を兼用した点である。
【０１０５】
光電変換手段４の動作は演算制御手段５により制御され、その出力信号は演算制御手段５と記憶手段１６に送られる。
図２５に示す実施の形態の利点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段を兼用したことにより、システムの低コスト化がはかれることである。
また、カメラボディとレンズを一体化したことにより、撮影光学系を特定することができ、瞳分割手段３の構成や動作を最適化でき、より高精度な焦点検出が可能となることである。
【０１０６】
図２６は、図２２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図である。
図２２に示す実施の形態との相違点は、光電変換手段４と撮像手段（１５）を兼用した点である。また、瞳分割手段３は、その表面に液晶を備え、光電変換手段４へ交互に切り換えられる開口の像を反射する。
【０１０７】
図２６に示す実施の形態の利点は、焦点検出用の光電変換手段４と撮像手段を兼用したことにより、システムの低コスト化がはかれることである。
また、光電変換手段４を瞳分割手段３により偏向された光路中に配置するとともに、撮像手段を兼用することにより、カメラボディ１の光軸方向の寸法を縮小でき、カメラボディの小型化が可能となる。
【０１０８】
（口径食の影響除去について）
焦点検出が画面の光軸外の位置で行われる場合、絞り以外のレンズ外径等により、口径食が発生する。
図２７は、撮影光学系のレンズ外径により、口径食が発生する例を示す説明図である。図２７に示す光学系は、結像面６０と、光軸６１と、撮影絞り６２と、撮影光学系を構成するレンズの外径６３とから構成されている。
【０１０９】
図示するように、光軸上の点６４では、光束のケラレは撮影絞り６２以外では発生しない。しかし、光軸外の点６５では、図２８に示すように、光束の口径食によるケラレが発生する。すなわち、図２８において、撮影絞り６２と影光学系を構成するレンズの外径６３の重なった部分６６を通る光束のみが、図２７に示す光軸外の点６５に達することになる。
【０１１０】
したがって、光軸外の点で焦点検出を行う場合には、単純に光軸に対して対称な開口を切り換えただけでは、上記口径食により焦点検出に用いる一対の光束の光量がアンバランスになり、焦点検出精度が悪化する。口径食が大きい場合には、一方の開口を通る光束が完全にケラレてしまい、焦点検出が不可能となる。
次に、図２９から図５９を用いて、上記した口径食の影響を防止するための瞳分割手段３の構成と動作について説明する。
【０１１１】
図２９は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第一の具体例を示す図である。図２９に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、楕円形状の複数の開口６７は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。楕円形状の開口６７は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図２９において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、楕円形状の短軸方向（図面内、水平方向）に設定されている。
【０１１２】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図３０に示すように、瞳分割手段３の光軸上の対称な開口６８，６９を交互に切り換える。
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に生じた場合）は、図３１に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で像ズレ検出方向に並んだ開口７０，７１を交互に切り換える。
【０１１３】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に垂直な方向に生じた場合）は、図３２に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、像ズレ検出方向に並んだ開口７２，７３を交互に切り換える。
なお、口径食の状態は、情報手段２１から得られる情報に基づいて、演算制御手段５が識別するように構成されている。
【０１１４】
図２９に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の状態に応じて複数の開口を切り換えて使用することにより、焦点検出光束のケラレが無くなり、口径食による焦点検出精度の低下及び焦点検出が不可能になることを防止することである。
図３３は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第二の具体例を示す図である。図３３に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、複数個の６角形形状の開口７４は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。楕円形状の開口７４は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図３３において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向に設定されている。
【０１１５】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図３４に示すように、瞳分割手段３の光軸に関して対称である。したがって、図示するように、複数の開口から形成される開口７５，７６が交互に切り換えられる。
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に生じた場合）は、次のように開口を制御する。すなわち、図３５に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、かつ、像ズレ検出方向に並ぶ複数の開口から形成される開口７７，７８が、交互に切り換られる。
【０１１６】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が像ズレ検出方向に垂直な方向に生じた場合）は、次のように開口を制御する。すなわち、図３６に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、かつ、像ズレ検出方向に並ぶ複数の開口から形成される開口７９，８０が交互に切り換えられる。
図３３に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の状態に応じて複数の開口を切り換えて使用することにより、焦点検出光束のケラレが無くなり、口径食による焦点検出精度の低下及び焦点検出が不可能になることを防止することである。
【０１１７】
また、６角形形状の開口を採用したことにより、複数の開口が効率よく瞳面上に配置できる。
また、複数の６角形形状の開口を組み合わせて開口を形成することにより、口径食に対し柔軟に開口形状を設定することができる。
また、複数の６角形形状の開口を組み合わせて開口を形成することにより、焦点検出に利用する光量を増加させることができる。したがって、焦点検出の限界となる輝度は、低い値に設定可能になる。
【０１１８】
図３７は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第三の具体例を示す図である。図３７に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、複数個の正方形形状の開口８１は、遮光・透光を独立に制御可能に構成されている。正方形形状の開口８１は、瞳面上で密に充填配置されている。また、図３３において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向、垂直方向、右４５度方向、左４５度方向（４つの方向）に設定されている。
【０１１９】
図３８は、図３７に示す瞳分割手段３と組み合わせて用いられる光電変換手段４の構成を示す図である。図３８に示すように、画素９２の形状は正方形であり、画素ピッチは水平方向と垂直方向でほぼ同一に設定されている。像ズレ検出方向が水平方向に設定されている場合は、図３８において水平方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。像ズレ検出方向が垂直方向に設定されている場合は、図３８において垂直方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。像ズレ検出方向が４５度方向に設定されている場合は、図３８において４５度方向の画素９２のセットを焦点検出に用いる。
【０１２０】
焦点検出位置が光軸上の場合は、図３９と図４０に示すように、瞳分割手段３の光軸上について対称で、水平方向に並んだ開口８２，８３、又は垂直方向に並んだ開口８４，８５が交互に切り換えられる。この場合、水平方向に並んだ開口８２，８３を用いた焦点検出と垂直方向に並んだ開口８４，８５を用いた焦点検出を併用しても良い。また、開口８２，８３を用いた焦点検出又は垂直方向に並んだ開口８４，８５を用いた焦点検出のうち、どちらか一方を用いて焦点検出を行い、焦点検出不可能となった場合に他方に切り換えるようにしてもよい。
【０１２１】
焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の水平方向に生じた場合）は、図４１に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の水平方向に並ぶ開口８６ａ，８７ａが交互に切り換えられる。この時像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図３８に示す水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２２】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の水平方向に生じた場合）は、図４１に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の垂直方向に並ぶ開口８６ｂ，８７ｂを交互に切り換えるようにしてもよい。
【０１２３】
その場合は像ズレ検出方向は垂直方向に設定され、図３８で垂直方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面垂直方向に生じた場合）は、図４２に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面の水平方向に並ぶ開口８８，８９が交互に切り換えられる。この時像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図３８において水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２４】
また、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面右上がりの４５度方向に生じた場合）は、図４３に示すように、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称で、図面で左上がり４５度方向に並ぶ開口９０，９１が交互に切り換えられる。この時、像ズレ検出方向は左上がり４５度方向に設定され、図３８において左上がり４５度方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２５】
図３７に示す瞳分割手段３の利点は、複数の正方形の開口から瞳分割手段３を構成することにより、４方向での像ズレ検出が可能になることである。
また、口径食の生じた方向（光軸上の点と焦点検出位置を結んだ方向）に対して、垂直な方向に像ズレ検出を行うように、開口の並び方向と画素セットの方向を設定することにより、一対の焦点検出光束の同一性が確保され、撮影光学系の収差の不対称による焦点検出精度の低下を防止できることである。
【０１２６】
図４４は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第四の具体例を示す図である。図４４に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、光軸を通る放射線状の境界線により分割された複数の扇形形状の開口９３により構成されている。そして、各扇形形状の開口９３は、遮光・透光を独立に制御可能である。この実施の形態では、上記境界線は水平方向、垂直方向、右上がり４５度、左上がり４５度の各放射線で形成されている。また、図４４において、焦点検出のための像ズレ検出方向は、水平方向、垂直方向、右４５度方向、左４５度方向の４つの方向に設定されている。また、図４４に示す瞳分割手段３は、図３８に示す光電変換手段４と組み合わせて用いられる。
【０１２７】
図４５に示すように、焦点検出位置が光軸上の場合は、垂直方向の境界線で分割された２つの開口９４，９５が交互に切り換えられる。
図４６に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面の垂直方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称となるように、垂直方向の境界線で分割された２つの開口９４，９５が交互に切り換えられる。この時、像ズレ検出方向は水平方向に設定され、図３８に示す光電変換手段４において、水平方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２８】
また、図４７に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称となるように、水平方向の境界線で分割された２つの開口９６，９７を交互に切り換える。この時、像ズレ検出方向は垂直方向に設定され、図３８に示す光電変換手段４において、垂直方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１２９】
また、図４８に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面右上がりの４５度方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して対称になるように、右上がり４５度方向の境界線で分割された２つの開口９８，９９を交互に切り換える。この時、像ズレ検出方向は左上がり４５度方向に設定され、図３８に示す光電変換手段４において、左上がり４５度方向の画素９２のセットが焦点検出に用いられる。
【０１３０】
図４４に示す瞳分割手段３の利点は、複数の扇形形状の開口から瞳分割手段３を構成することにより、４方向での像ズレ検出が可能となることである。
また、口径食の生じた方向（光軸上の点と焦点検出位置を結んだ方向）に対して垂直な方向に像ズレ検出を行うように、瞳分割開口の並び方向と画素セットの方向を設定することにより、一対の焦点検出光束の同一性が確保され、撮影光学系の収差の不対称による焦点検出精度の低下を防止できることである。
【０１３１】
また、図３７に示す実施の形態と比較して、開口の個数を少なくできるため、デバイスの構成が簡略化でき、動作制御を簡単化することができる。
また、口径食が生じた場合でも、口径食をほぼ２分割して焦点検出用の光束として利用できるので、焦点検出の低輝度限界を光軸外の焦点検出位置においても維持することができる。
【０１３２】
図４９は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第五の具体例を示す図である。図４９に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、垂直方向の境界線１０１により分割された複数の短冊形状の開口１００により構成され、各短冊形状の開口１００は遮光・透光を独立に制御可能である。焦点検出のための像ズレ検出方向は、図４９において、水平方向に設定されている。
【０１３３】
図５０に示すように、焦点検出位置が光軸上の場合は、光軸を通る垂直方向の境界線１０１で左右に分割された２つの開口１０２，１０３を交互に切り換える。
図５１に示すように、焦点検出位置が光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食による重なり部分６６の中心に対して水平方向で対称となるように、垂直方向の境界線１０４で左右に分割された２つの開口１０５，１０６が交互に切り換えられる。
【０１３４】
また、図５２に示すように、焦点検出位置がさらに画面周辺に寄った光軸外の場合（口径食が図面水平方向に生じた場合）は、口径食が更に進む。この場合、口径食による重なり部分６６の中心に対して水平方向にほぼ対称となるように、垂直方向の境界線１０７で左右に分割された２つの開口１０８，１０９を交互に切り換える。
【０１３５】
図４９に示す瞳分割手段３の利点は、口径食の程度により２つの開口の境界線位置を調整することにより、口径食をほぼ等分に分割でき、一対の焦点検出用光束の光量のアンバランスを防止することができることである。
図５３は、口径食に起因する一対の光束の光量アンバランスを防止する瞳分割手段３の第六の具体例を示す図である。図５３に示すように、瞳分割手段３は撮影絞り６２を兼用している。また、瞳分割手段３は、水平方向に並んだ互いに重畳する２つの楕円形状の開口を形成する開口部１１０，１１１，１１２により構成されている。各開口部１１０，１１１，１１２は、遮光・透光を独立に制御可能である。焦点検出のための像ズレ検出方向は、図５３において、水平方向に設定されている。
【０１３６】
焦点検出位置を行う場合は、図５４と図５５に示すように、開口部１１０、１１２から構成される楕円開口と、開口部１１１，１１２から構成される楕円開口とを交互に切り換える。
図４９に示す瞳分割手段３の利点は、このように互いに重畳する開口部を切り換えることにより、焦点検出に必要な光量を確保できることである。
【０１３７】
また、開口を重畳させたことにより、光軸外の位置で焦点検出を行う場合、口径食の影響による一対の焦点検出用光束の光量のアンバランスを軽減することができる。
図５６は、瞳分割手段３をＤＭＤ（ＤＥＧＩＴＡＬ  ＭＩＲＲＯＲ  ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場合の具体例を示す図である。ＤＭＤは、図５６に示すように、微細なミラー構造１２０の集合として形成される。
【０１３８】
図５７は、上記微細なミラー構造１２０を示す図である。ミラー構造１２０は、図示するように、基板１２１上に形成された軸１２２の上にミラー１２３が半導体プロセスによって形成される。ミラー１２３は、電気的な制御信号を加えることにより、軸１２２に対する角度が変化する。
図５８及び図５９は、ＤＭＤで形成された瞳分割手段３の動作の一例を示す図である。図５８に示すように、ＤＭＤで形成された瞳分割手段３は２つの部分１２４、１２５に分割され、この２つの部分１２４，１２５が一対の開口を構成している。
【０１３９】
瞳分割手段３は、撮影光路中に配置され、焦点検出用の光束を偏向させる機能を備えている。図５９に示すように、ミラー１２３が基板１２１と平行に制御されている場合には、反射された光束は光電変換手段４の方向に偏向される。また、ミラー１２３が基板１２１と非平行に制御されている場合には、反射された光束は光電変換手段４以外の方向に偏向される。したがって、２つの部分１２４，１２５のミラー１２３を交互に制御することにより、部分１２４で反射された光束と、部分１２５で反射された光束とが、交互に光電変換手段４で受光される。
【０１４０】
瞳分割手段３をＤＭＤで構成することの利点は、ＤＭＤの動作特性が液晶に比較して高速なため、極めて高速に開口の切換ができる点である。
なお、上記の説明では、図５８に示すように、ＤＭＤを２つの部分１２４，１２５に分割したが、言うまでもなく、分割の方法には様々な方法がある。
【０１４１】
（光電変換手段４の他の構成）
図６０は、光電変換手段４を２次元ＣＣＤセンサで構成した他の例を示す一部拡大図である。
図１０に示す２次元ＣＣＤセンサでは、光電変換画素５１の列に対して、片側にのみ、ゲート５２，５３，５６、電荷蓄積部５４，５５、ＣＣＤ電荷転送部５７が配置されている。
しかし、図６０に示す２次元ＣＣＤセンサでは、光電変換画素１５１の列に対して、両側にゲート１５２，１５６とゲート１５３，１５８、電荷蓄積部１５４と電荷蓄積部１５５、ＣＣＤ電荷転送部１５７とＣＣＤ電荷転送部１５９とがそれぞれ配置されている。なお、光電変換手段４の光電変換画素１５１自体の配列は、図１０に示す２次元ＣＣＤセンサと同一である。
【０１４２】
図６０に示す２次元ＣＣＤセンサによれば、１画素に対して、画素の両側に配置されたゲート１５２，１５３と電荷蓄積部１５４，１５５とが設けられている。したがって、開口を切り換えた場合に、ゲート１５２，１５３を切り換えることにより、異なる開口によって形成される像に対応する電荷を別々の電荷蓄積部１５４，１５５に蓄積することができる。
【０１４３】
図６０に示す光電変換手段４の動作は以下の通りである。光電変換画素１５１は、入射した光量に応じた電荷を発生する。電荷蓄積前はゲート１５２，１５３は閉められており、発生した電荷は図示しないドレインに捨てられている。ゲート１５２，１５３は、電荷蓄積中、交互に開閉する。これによって、ゲート１５２が開いている間に光電変換画素１５１で発生した電荷は、電荷蓄積部１５４に蓄積される。また、ゲート１５３が開いている間に光電変換画素１５１で発生した電荷は、電荷蓄積部１５５に蓄積される。この間ゲート１５６，１５８は閉じられている。
【０１４４】
電荷蓄積が終了するとゲート１５２，１５３を閉じ、その後ゲート１５６，１５８を開ける。これにより、電荷蓄積部１５４と電荷蓄積部１５５に蓄積された電荷は、それぞれＣＣＤ電荷転送部１５７，１５９に移動し、その後ＣＣＤの動作クロックにしたがって転送され、外部に電気信号として出力される。
図６０に示す光電変換手段４の利点は、画素の両側に電荷蓄積部を設けたことにより、図１０に示す２次元ＣＣＤセンサの構造に比較して、電荷蓄積部のサイズを大きくでき、蓄積電荷量を増大でき、出力信号のダイナミックレンジを拡大できることである。
【０１４５】
また、同じ画素サイズの場合でも、図１０に示す構造と比較して、ゲート、電荷蓄積部のサイズが大きいので、半導体プロセスが容易で、製造の歩留まりがよいことである。
また、ＣＣＤ電荷転送部５７，５９を図示しない光電変換画素列（図６０の上下にある光電変換画素列）と共用することにより、画素の開口効率を改善することができる。
【０１４６】
図６１は、光電変換手段４を２つの２次元ＣＣＤセンサを用いて構成した具体例を示す概略図である。通常、２次元ＣＣＤセンサは、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向の画素列では、画素感度のギャッブが小さい。また、２次元ＣＣＤセンサは、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向と垂直な方向の画素列では、電荷蓄積部、ゲート、ＣＣＤ転送部が存在するので、ギャップが大きい。したがって、焦点検出精度は、ＣＣＤ電荷転送部に沿った方向の画素列を用いた方が向上するので、この方向で像ズレ検出を行うことが望ましい。
【０１４７】
したがって、瞳分割手段３の開口を水平方向と垂直方向等の２方向に分割することが可能であって（図３７に示す瞳分割手段３等を参照）、画面の垂直方向と水平方向の２方向で像ズレ検出を行う場合、それぞれの方向に画素列を揃えた２次元ＣＣＤセンサを備えることにより、２方向の像ズレ検出が高精度で行える焦点検出装置を提供できる。
【０１４８】
図６１に示す構成は、例えば、図２０に示す実施の形態における光電変換手段４に置換される部分を示している。すなわち、図２０に示すメインミラー１３を通過した光路中に、図６１に示すハーフミラー１２８が配置され、光束が２分割される。そして、分割された光路中の結像面に２つの光電変換手段１２６，１２７が配置される。
【０１４９】
図６１において、光電変換手段１２６の画素列の方向は矢印Ｘの方向（紙面内に水平方向）であり、像ズレの検出方向が矢印Ｘの方向の場合に用いられる。同じく、光電変換手段１２７の画素列の方向Ｚの方向（紙面内に垂直方向）であり、像ズレの検出方向がＺ方向の場合に用いられる。
図６２は、図６１に示す光電変換手段１２６，１２７の平面図である。図６２において、光電変換手段１２６，１２７上において、画素列１２９は矢印方向に画素のギャップが小さい構造となっている。
【０１５０】
図６３及び図６４は、光電変換手段４として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＧＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図である。
通常、２次元センサの場合、全画素が同一の電荷蓄積時間に設定される。その結果、出力信号レベルが画面の一部しか最適化されず、画面のある一部が明るすぎてオーバーフローしてダイナミックレンジをオーバーしたり、他の一部は暗過ぎて出力信号の量が不足したりする。したがって、このような２次元センサを本発明に適用した場合、画面の一部でしか正確な焦点検出ができないことになる。
【０１５１】
そこで、図６３に示すように、光電変換手段４おいて２次元に配置された全画素を複数のブロック１３０（図では、９個のブロック）に分割して、それぞれのブロック１３０毎に独立にＡＧＣを実行する。図６４は、１つのブロック１３０に含まれる複数の光電変換画素１５１を示している。
本発明に上記したＡＧＣの方法を適用することにより、画面の各ブロック１３０の輝度に応じて、出力信号レベルが画面のどの部分においてもダイナミックレンジの中に収まった適切なレベルとなる。
【０１５２】
図６５は、瞳分割手段３における開口切換と光電変換手段４における電荷蓄積との動作タイミングを示すタイムチャートである。
図１１に示すタイムチャートにおいては、図１１の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形によって、瞳分割手段３の開口と光電変換手段４のゲートが制御されている。実際には、開口の動作は、図６５の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形のように、オン、オフの間の遷移期間を有する。したがって、図１１の（ａ）、（ｂ）に示す信号波形で瞳分割手段３の開口の開閉動作と光電変換手段４のゲートの開閉動作の両方を制御すると、光電変換手段４で得られる電荷はクロストーク成分を多く含んでしまい、像ズレの検出精度に悪影響を及ぼす。
【０１５３】
そこで、図６５の（ｃ）、（ｄ）に示す信号波形のように、開口がほぼオン又はオフした期間に限って、オン又はオフする信号波形により光電変換手段４のゲート５２，５３，１５２，１５３を制御すれば、上記クロストーク成分を軽減することができる。
【０１５４】
（焦点検出結果の補正）
図６６と図６７は、瞳分割手段３の開口切換動作と撮影光学系の焦点調節のための駆動をオーバラップさせた場合、焦点検出結果を補正する方法を説明するための図である。
図６６は、光電変換手段４における電荷の蓄積及び蓄積された電荷の光電変換手段４から演算制御手段５への転送及び演算制御手段５における演算時間を示すタイムチャートである。すなわち、図６６の（ａ）は、一方の開口を開けて電荷蓄積を行った場合の信号波形を示し、電荷蓄積の中心時刻はＴ１である。図６６の（ｂ）は、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った場合の信号波形を示し、電荷蓄積の中心時刻はＴ２である。図６６の（ｃ）は、蓄積された電荷を光電変換手段４から演算制御手段５に転送するのに必要な時間を示す。図６６の（ｄ）は、演算制御手段５に取り込まれた信号に基づき、像ズレ検出演算を行い、最終的に焦点調節のための撮影光学系の駆動量を算出するのに必要な時間を示し、該演算は時刻Ｔ３に終了する。
【０１５５】
図６７は、撮影光学系のレンズ位置と駆動時間の関係を示す図である。すなわち、撮影光学系は前回の演算制御手段５の指示の基に合焦位置に駆動されており、時刻Ｔ１に位置Ｐ１、時刻Ｔ２に位置Ｐ２、時刻Ｔ３に位置Ｐ３に位置する。したがって、一方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１と、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ２の間に撮影光学系が移動している。撮影光学系が移動すれば、その分だけ像ズレが生じるので、像ズレ量だけ焦点検出結果を補正する必要がある。また、撮影光学系は、電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１，Ｔ２と演算が終了する時刻Ｔ３の間においても駆動されているので、その分の補正も必要である。
【０１５６】
上記した駆動量の補正は、次のように行われる。一方の開口を開けて電荷蓄積を行った中心時刻Ｔ１における撮影光学系の位置Ｐ１を検出する。次に、他方の開口を開けて電荷蓄積を行った時刻Ｔ２における撮影光学系の位置Ｐ２を検出する。そして、次の式（９）で示すされる位置Ｐ１，Ｐ２の平均位置Ｐ４が、電荷蓄積を行った時刻の代表位置とする。
【０１５７】
Ｐ４＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２……（９）
時刻Ｔ３において、演算制御手段５において算出された駆動量をＳとすると、電荷蓄積時刻から演算終了までの移動量を補正するために、式（１０）によって補正駆動量△Ｓを算出する。
△Ｓ＝Ｓ−（Ｐ３−Ｐ４）……（１０）
上記補正駆動量△Ｓを演算制御手段５において求めることにより、正確な焦点検出を行うことができる。
【０１５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、偏光板の存在や色素分子の存在に起因する光量の減少が無いので、焦点検出の高速動作が可能になる。
また、瞳分割手段は、電源オフ時においても、高い光透過率を維持できるので、ファインダによる明るい観察を行うことができる。
また、偏光板を用いていないので、配向工程が不要になり、組立が簡単化され、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結像光学系の射出瞳位置に設けられた２つの開口と光電変換手段を示す説明図。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、結像光学系が合焦している状態を示す説明図。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも前位置に存在する前ピン状態を示す説明図。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、結像光学系の焦点位置が合焦位置よりも後位置に存在する後ピン状態を示す説明図。
【図５】本発明の焦点検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の一実施の形態の構成の概略を示す説明図。
【図６】液晶シャッタを用いて瞳分割手段を構成した具体例を示す図。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタに用いる液晶の例を示す図。
【図９】光電変換手段を２次元ＣＣＤセンサで構成した例を示す説明図。
【図１０】図９に示す２次元ＣＣＤセンサの一部拡大図。
【図１１】開口切換と電荷蓄積との動作タイミングを示す図。
【図１２】図１に示す実施の形態のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１３】図１２に示す実施の形態のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１４】図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの構成の概略を示す説明図。
【図１５】図１２に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図１６】図１５に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図１７】本発明による焦点検出装置を電子ファインダ式銀塩カメラに適用した場合の一実施の形態の概略の構成を示す説明図。
【図１８】図１７に示す実施の形態を電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図。
【図１９】図１８に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２０】図１９に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２１】図１９に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２２】図２１に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２３】図２１に示す実施の形態の他のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２４】図２３に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２５】図１９に示す実施の形態をレンズ一体型の電子カメラに適用した場合の概略の構成を示す説明図。
【図２６】図２２に示す実施の形態のバリエーションの概略の構成を示す説明図。
【図２７】撮影光学系のレンズ外径により、口径食が発生する例を示す説明図。
【図２８】撮影光学系のレンズ外径による口径食に起因して発生するケラレを示す説明図。
【図２９】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第一の具体例を示す図。
【図３０】図２９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３１】図２９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３２】図２９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３３】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第二の具体例を示す図。
【図３４】図３３に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３５】図３３に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３６】図３３に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図３７】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第三の具体例を示す図。
【図３８】図３７に示す瞳分割手段と組み合わせて用いられる光電変換手段の構成を示す図。
【図３９】図３７に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４０】図３７に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４１】図３７に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４２】図３７に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４３】図３７に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４４】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第四の具体例を示す図。
【図４５】図４４に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４６】図４４に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４７】図４４に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４８】図４４に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図４９】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第五の具体例を示す図。
【図５０】図４９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５１】図４９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５２】図４９に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５３】口径食の影響を防止する瞳分割手段の第六の具体例を示す図。
【図５４】図５３に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５５】図５３に示す瞳分割手段の動作を示す説明図。
【図５６】瞳分割手段をＤＭＤ（ＤＥＧＩＴＡＬ  ＭＩＲＲＯＲ  ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場合の具体例を示す図。
【図５７】図５６に示すＤＭＤにおける微細ミラー構造を示す図。
【図５８】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例を示す図。
【図５９】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例を示す図。
【図６０】光電変換手段を２次元ＣＣＤセンサで構成した他の例を示す一部拡大図。
【図６１】光電変換手段を２つの２次元ＣＣＤセンサを用いて構成した具体例を示す概略図。
【図６２】図６１に示す光電変換手段の平面図。
【図６３】光電変換手段として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＧＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。
【図６４】光電変換手段として２次元ＣＣＤセンサを用いた場合のＡＧＣ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＧＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。
【図６５】図６５は、瞳分割手段における開口切換と光電変換手段における電荷蓄積との動作タイミングを示すタイムチャート。
【図６６】光電変換手段における電荷の蓄積及び蓄積された電荷の光電変換手段から演算制御手段への転送及び演算制御手段における演算時間を示すタイムチャート。
【図６７】撮影光学系のレンズ位置と駆動時間の関係を示す図。
【図６８】図６８（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタに用いる液晶の例を示す説明図。
【図６９】図６９（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段を構成する液晶シャッタに用いる液晶の他の例を示す図。
【符号の説明】
１  カメラボディ
２  交換レンズ構体
３  瞳分割手段
４  光電変換手段
５  演算制御手段
１０  ペンタプリズム
１１  シャッタ
１２  フィルム
１３  メインミラー
１４  サブミラー
１５  撮像手段
１６  記憶手段
１７  縮小光学系
１８  表示手段
１９  観察光学系
２０  撮影光学系
２１  情報手段
２２  コンデンサレンズ
２３  再結像レンズ
２５  ダハ面
２６，１２８  ハーフミラー
２７  測光手段
３０  ３００  液晶分子
３１  ３１０  ガラス基板
３２  ３２０  透明電極
３５  ３５０  電源
３６  ３６０  スイッチ
３８  液晶粒
４４，４５，６７，６８，７０，７２，７４，７５，７７，７９，８１，８２，８４，８６，８８，９０，９３，９４，９６，９８，１００，１０２，１０３，１０５，１０６，１０８，１０９  開口
５１，１５１  光電変換画素
５２，５３，５６，１５２，１５３，１５６，１５８  ゲート
５４，５５，１５４，１５５  電荷蓄積部
５７，１５７，１５９  電荷転送部
６０  結像面
６１  光軸
６２  撮像絞り
６３  レンズの外径
１０１，１０４，１０７  境界線
１１０，１１１，１１２  開口部
１２０  ミラー構造
１３０  ブロック
１２１  基板
１２２  軸
１２３  ミラー
１２６，１２７  光電変換手段
１２９  画素列
３３０，３４０  偏光板
３７０  ２色性色素分子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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