JPH11202193A - 焦点検出装置及び焦点検出装置付きカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸中心外の位置で焦点検出を行う場合、口
径食の影響を軽減して、焦点検出を正確に行うことを可
能にする。 【解決手段】 撮影光学系２０と光電変換手段４との間
の光路中又は前記撮影光学系２０内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少なくとも３つの
開口を備え、該少なくとも３つ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３を設け、光
電変換手段４に形成される前記被写体の像による画像信
号に基づいて撮影光学系２０の焦点状態を検出する焦点
検出手段（演算制御手段５）から成る。

Description

【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及び焦
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定さ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。例えば、撮影光
学系の絞り面に光軸中心を外れた開口を備えたマスク板
をモータ等により光軸中心に回転させる。そして、マス
ク板の回転に同期して、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】

【発明が解決しようとする課題】従来の瞳時分割型像ズ
レ検出方式による焦点検出装置は、次のような問題点を
有している。すなわち、前記した一対の開口は、イメー
ジセンサで光電変換する際の位置が予め決められている
ために、被写界の光軸外の位置（例えば、画面周辺の位
置）で焦点検出を行う場合、一対の開口を通る光束が射
出瞳による口径食により光量的にアンバランスとなる。
したがって、形成される一対の像の同一性が崩れる現象
が発生し、焦点検出精度が悪化したり、焦点検出不可能
となる。

【０００５】本発明の目的は、被写界の光軸外の位置で
焦点検出を行う場合においても、口径食の影響を軽減し
て、焦点検出を正確に行うことが可能な瞳時分割方式の
焦点検出装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、被写界の光軸外の位置で焦点検出を行う場合におい
ても、口径食の影響を軽減して、焦点検出を正確に行う
ことが可能な瞳時分割方式の焦点検出装置付きカメラを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
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、前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の
光路中又は前記撮影光学系内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少なくとも３つの開口を
備え、該少なくとも３つ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ことを特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、互いに重
心位置の異なる３つの開口から少なくとも１つの開口を
選択することにより、第一の開口と第二の開口が各々形
成される。したがって、光軸外の位置（例えば、画面周
辺の位置）で焦点検出を行う場合、前記第一の開口と前
記第二の開口を少なくとも３つの開口から適宜選択する
ことにより、第一の開口を通る光束と第二の開口を通る
光束とが、口径食により光量的にアンバランスとなる現
象を防止することができる。したがって、光軸外の位置
で焦点検出を行う場合、焦点状態を正確に検出すること
が可能な焦点検出装置を提供することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、被写体からの光
束を結像する撮影光学系と、前記撮影光学系によって結
像された前記被写体の像を受光し、画像信号に変換する
光電変換手段と、前記撮影光学系と前記光電変換手段と
の間の光路中又は前記撮影光学系内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少なくとも３つの
開口を備え、該少なくとも３つ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ことを特徴とす
る。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、互いに重
心位置の異なる３つの開口から少なくとも１つの開口を
選択することにより、第一の開口と第二の開口が各々形
成される。したがって、光軸外の位置（例えば、画面周
辺の位置）で焦点検出を行う場合、前記第一の開口と前
記第二の開口を少なくとも３つの開口から適宜選択する
ことにより、第一の開口を通る光束と第二の開口を通る
光束とが、口径食により光量的にアンバランスとなる現
象を防止することができる。したがって、光軸外の位置
で焦点検出を行う場合、焦点状態を正確に検出すること
が可能な焦点検出装置を備えたカメラを提供することが
できる。

【００１０】

【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。

【００１１】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２
０４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２０２，２
０３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。

【００１２】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。

【００１３】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２０
２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。

【００１４】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２０
２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。

【００１５】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２
０２，２０３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。

【００１６】（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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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

【００２０】＜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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】すなわち、演算制御手段５は、請求項１，
２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、上記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。

【００２４】＜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４
１，４２，４３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４
４，４５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。

【００２５】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。

【００２６】＜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。
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。

【００２７】＜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を示す
図である。図８の（ａ），（ｂ）は、液晶としてＴＮ
（ＴＷＩＳＴＥＤ ＮＥＭＡＴＩＣ）液晶を用いた液晶
シャッタである。図示ように、ＴＮ液晶は次の構成を有
している。すなわち、液晶分子３０をサンドイッチする
基板は、ガラス基板３１と、ガラス基板３１の外面に設
けられた偏光板３３又は３４と、ガラス基板３１の内面
に設けられた透明電極３２から構成されている。ここ
で、偏光板３３，３４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３
５とスイッチ３６が設けられている。電源３５は、前記
透明電極３２間に電圧を印加するものである。

【００２８】＜液晶シャッタの動作＞図８の（ａ）に示
すように、スイッチ３６をオフにして、透明電極３２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３０が透明電極３２に対して並行方向に
配向し、入射光線は液晶分子３０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３
４をそのまま通り抜ける。

【００２９】図８の（ｂ）に示すように、スイッチ３６
をオンにして、透明電極３２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３０が透
明電極３２に対して垂直方向に配向し、入射光線は液晶
分子３０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３４に遮られて通り抜け
ることができない。

【００３０】なお、ＴＮ液晶の場合には、偏光板３３，
３４の特性により、スイッチ３６をオフにしたとき入射
光線を透過し、オン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。

【００３１】＜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。

【００３２】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４６，４７，４
８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。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。

【００３３】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。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５
２，５３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５
４，５５に蓄積することができる。

【００３４】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。

【００３５】＜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。

【００３６】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。

【００３７】＜開口切換と電荷蓄積との同期動作＞図１
１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。

【００３８】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。

【００３９】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。図１
１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。

【００４０】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。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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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Ａ
ｉ（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。

【００４４】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。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。

【００４５】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。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。

【００４６】 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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】 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２
１から得られる瞳分割手段３の特性情報や撮影光学系２
０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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】（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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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１
２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。

【００６４】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。

【００６５】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１
２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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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２
３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。

【００６９】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。

【００７０】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。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。

【００７１】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。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。

【００７２】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。

【００７３】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１
１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。

【００７４】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。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。

【００７５】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
をすくなくできることである。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。

【００７６】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。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。

【００７７】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。

【００７８】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１
３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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。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。

【００８３】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。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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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１
３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。

【００８８】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。

【００８９】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（２
１）の機能を有する点である。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】（液晶シャッタの他の例）図２７の
（ａ），（ｂ）は、瞳分割手段３を構成する液晶シャッ
タに用いる液晶の他の例を示す図である。前記した図８
の（ａ），（ｂ）に示す液晶シャッタは、液晶としてＴ
Ｎ（ＴＷＩＳＴＥＤ ＮＥＭＡＴＩＣ）液晶を用いたも
のである。しかし、図２７の（ａ），（ｂ）は、瞳分割
手段３をＧＨ（ＧＵＥＳＴ ＨＯＳＴ）液晶を用いた液
晶シャッタで構成した例を示している。

【００９６】図２７の（ａ），（ｂ）において、液晶分
子３０はガラス基板３１の間に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が液晶分子に
ならって配向している。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。２色
性色素分子３７は、分子軸に垂直に入射した光を吸収し
ない性質を持つ。

【００９７】したがって、図２７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、入射光
線は種々の方向に配向した２色性色素分子３７により阻
止され、遮光される。図２７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、液晶分子３０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３７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３７の層で吸収されず
通り抜ける。

【００９８】ＧＨ液晶を用いて瞳分割手段３を構成する
利点は、偏光板を利用していないので、デバイスの構造
が簡単になることである。図２８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他
の例を示す図である。図２８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。

【００９９】図２８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３
２に電圧が印加される構成になっている。図２８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。

【０１００】図２８の（ｂ）に示すように、透明電極３
２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。

【０１０１】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。

【０１０２】また、図２８に示す高分子分散型液晶を用
いた液晶シャッタの場合、電圧印加時に透明状態とな
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明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
折率が等しく透明状態になり、電圧非印加時に液晶と高
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。

【０１０３】Ｒｕｍｉｋｏ Ｙａｍａｇｕｔｉ ｅｔ
ａｌ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ１．３６
（１９９８）ｐｐ．２７７１−２７７４ Ｐａｒｔ １，Ｎｏ．５Ａ．Ｍａｙ，１９９７ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｗｉｄｅ Ｖｉｅ
ｗｉｎｌｇ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓ
ｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｅｌｌｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ Ｕｓｉ
ｎｇ 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） 上記リバース型液晶によって液晶シャッタを構成する場
合の利点は、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、電源オフ時にもファインダ等による
観察が可能になることである。

【０１０４】（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２９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２９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。

【０１０５】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３０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３０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２９に示
す光軸外の点６５に達することになる。

【０１０６】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。

【０１０７】次に、図３１から図６１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。図３１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３１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３１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。

【０１０８】焦点検出位置が光軸上の場合は、図３２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３３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。

【０１０９】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
３４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７２，７
３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。

【０１１０】図３１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３５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３５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３５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。

【０１１１】焦点検出位置が光軸上の場合は、図３６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３７
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。

【０１１２】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３８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３５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。

【０１１３】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。

【０１１４】図３９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３９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３５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。

【０１１５】図４０は、図３９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４０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４０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４０において垂直方向の画素９
２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４０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。

【０１１６】焦点検出位置が光軸上の場合は、図４１と
図４２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。

【０１１７】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４０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。

【０１１８】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。その場合は像ズレ検出方
向は垂直方向に設定され、図４０で垂直方向の画素９２
のセットが焦点検出に用いられる。

【０１１９】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４４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４０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。

【０１２０】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４
５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９
０，９１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４０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。

【０１２１】図３９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。

【０１２２】図４６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４６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４６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４６に示す瞳分割手段３は、図４０に示す光電
変換手段４と組み合わせて用いられる。

【０１２３】図４７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
４０に示す光電変換手段４において、水平方向の画素９
２のセットが焦点検出に用いられる。

【０１２４】また、図４９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４０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。

【０１２５】また、図５０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４０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。

【０１２６】図４６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。

【０１２７】また、図３９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。

【０１２８】図５１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５１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５１において、水平方向
に設定されている。

【０１２９】図５２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５3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。

【０１３０】また、図５４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。

【０１３１】図５１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５５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５５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５５において、水平方向に設定されてい
る。

【０１３２】焦点検出位置を行う場合は、図５６と図５
７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５１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。

【０１３３】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５８は、瞳分割手段３をＤＭＤ（ＤＥＧ
ＩＴＡＬ ＭＩＲＲＯＲ ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場
合の具体例を示す図である。ＤＭＤは、図５８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。

【０１３４】図５９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６０及び図６１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６０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。

【０１３５】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６
１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１２
１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。

【０１３６】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６０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。

【０１３７】（光電変換手段４の他の構成）図６２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６
２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１
５３，１５８、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ＣＣ
Ｄセンサと同一である。

【０１３８】図６２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１
５２，１５３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。

【０１３９】図６２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１５２，１
５３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１５
３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１５
６，１５８は閉じられている。

【０１４０】電荷蓄積が終了するとゲート１５２，１５
３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６２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。

【０１４１】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６２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。

【０１４２】図６３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。

【０１４３】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３９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。

【０１４４】図６３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１
３を通過した光路中に、図６３に示すハーフミラー１２
８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。

【０１４５】図６３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。

【０１４６】図６４は、図６３に示す光電変換手段１２
６，１２７の平面図である。図６４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。図６５
及び図６６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 ＧＡＩ
Ｎ ＣＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図である。

【０１４７】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。

【０１４８】そこで、図６５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６
６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。

【０１４９】図６７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６
７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。

【０１５０】そこで、図６７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。

【０１５１】（焦点検出結果の補正）図６８と図６９
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６８
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６８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６８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６８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６８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。

【０１５２】図６９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。

【０１５３】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Ｔ
１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。

【０１５４】 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。

【０１５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、瞳分割手段が複数の開口から
なり、口径食の状態に応じて最適な分割瞳を選択して焦
点検出に使用するので、光軸中心以外の位置（画面周辺
の位置）で焦点検出を行う場合でも、高精度で焦点検出
を行うことができる。

【０１５６】また、請求項２に記載の発明によれば、光
軸中心以外の位置で焦点検出を行う場合、焦点状態を正
確に検出することが可能な焦点検出装置を備えたカメラ
を提供することができる。

【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
液晶シャッタを示す説明図。

【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】図２７（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。

【図２８】図２８（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。

【図２９】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３０】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３１】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３２】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３３】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３４】図３１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３５】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３６】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３７】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３８】図３５に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図３９】口径食の影響を防止する瞳分割手段３の第三
の具体例を示す図。

【図４０】図３９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４１】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４２】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４３】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４４】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４５】図３９に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４６】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４７】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４８】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図４９】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５０】図４６に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５１】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５２】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５３】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５４】図５１に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５５】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５６】図５５に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５７】図５５に示す瞳分割手段の動作を示す説明
図。

【図５８】瞳分割手段をＤＭＤ（ＤＥＧＩＴＡＬ ＭＩ
ＲＲＯＲ ＤＥＶＩＣＥ）で構成した場合の具体例を示
す図。

【図５９】図５８に示すＤＭＤにおける微細ミラー構造
を示す図。

【図６０】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例
を示す図。

【図６１】ＤＭＤで形成された瞳分割手段の動作の一例
を示す図。

【図６２】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６３】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６４】図６３に示す光電変換手段の平面図。

【図６５】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 Ｃ
ＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。

【図６６】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 Ｃ
ＯＮＴＲＯＬ）の手法を示す説明図。

【図６７】図６７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６８】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６９】撮影光学系のレンズ位置と駆動時間の関係を
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 液晶分子 ３１ ガラス基板 ３２ 透明電極 ３３，３４ 偏光板 ３５ 電源 ３６ スイッチ ３７ ２色性色素分子 ３８ 液晶粒 ４４，４５，６７，６８，７０，７２，７４，７５，７
７，７９，８１，８２，８４，８６，８８，９０，９
３，９４，９６，９８，１００，１０２，１０３，１０
５，１０６，１０８，１０９ 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は
   前記撮影光学系内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少なくとも３つの開口を備え、該少
   なくとも３つ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ことを
   特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 被写体からの光束を結像する撮影光学系
   と、 前記撮影光学系によって結像された前記被写体の像を受
   光し、画像信号に変換する光電変換手段と、 前記撮影光学系と前記光電変換手段との間の光路中又は
   前記撮影光学系内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少なくとも３つの開口を備え、該少
   なくとも３つ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ことを
   特徴とする焦点検出装置付きカメラ。