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JP2010128122A - 撮像装置 - Google Patents

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JP2010128122A JP2008301912A JP2008301912A JP2010128122A JP 2010128122 A JP2010128122 A JP 2010128122A JP 2008301912 A JP2008301912 A JP 2008301912A JP 2008301912 A JP2008301912 A JP 2008301912A JP 2010128122 A JP2010128122 A JP 2010128122A
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Abstract

【課題】撮影用の撮像素子と焦点検出用の受光素子を共用とし、焦点検出用光路を必要としない撮像装置を提供する。
【解決手段】撮影レンズ１による物体像を受光する撮像素子１０と、撮像素子１０の近傍で撮影レンズ１側に挿入退避可能な焦点検出用フィルター部８４を有し、焦点検出用フィルター部８４は、撮影レンズ１側より、複数の開口部を有する視野絞り２と、視野絞り２面上の焦点検出エリア近傍に配置されたコンデンサーレンズ４と、視野絞り２の開口部に対応して合焦精度を確保し得る間隔を以て並ぶ一対の開口部を有する瞳分割絞り５と、各瞳分割絞り５の開口部に対応して配置された複数の再結像レンズを持つ再結像レンズ群を有し、焦点検出用フィルター部８４が撮影光路中に挿入された状態で撮像素子１０から得られる光強度分布を表す出力信号の位相差を検出することにより焦点検出を行い、撮影時には焦点検出用フィルター部８４が光路から退避する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に所謂位相差式オートフォーカス（ＡＦ）システムを用いた撮像装置に関する。
従来、特許文献１に示すような焦点検出系が知られている。特許文献１では、図１７に示すように、撮影レンズ５０１とクイックリターンミラーやハーフミラー等（不図示）を経た光路上にこの焦点検出系が配置されている。この焦点検出系において、５０２は撮影レンズ５０１の予定結像面、５０３は予定結像面５０２の近傍に配置されたフィールドレンズである。また、５０４は２次光学系（再結像レンズ群）であり、２次結像レンズ５４１、５４２及び５４３を有する。２次結像レンズ５４２は、撮影レンズ５０１の光軸と一致するように配置され、２次結像レンズ５４１と５４３は、撮影対物レンズ１の光軸に対して対称に配置されている。５０５は受光手段で、３つの受光素子列５５１、５５２、５５３により構成されている。３つの受光素子列５５１、５５２、５５３は、３つの２次結像レンズ５４１、５４２、５４３に対応して配置されている。５０６は絞りであり、３つの開口部５６１、５６２、５６３を有している。３つの開口部５６１、５６２、５６３は、２次結像レンズ５４１、５４２、５４３に対応して配置されている。５０７は撮影レンズ５０ｌの射出瞳てあり、後述するようにフィールドレンズ５０３等により３つに分割されている。
この焦点検出系では、撮像面と概略等価な位置に1次結像面（予定結像面５０２）が設定されている。視野絞りは、その1次結像面近傍に配置され焦点検出エリアを形成する。コンデンサーレンズ（フィールドレンズ５０３）は、1次結像面近傍に配置される。明るさ絞り（絞り５０６）は、複数開口部により瞳分割を行う。複数の再結像レンズ（２次結像レンズ）及び受光素子列（受光手段５０５）は、それぞれの明るさ絞りに対応して配置されている。また、コンデンサーレンズは、撮影レンズ内の異なる領域をそれぞれ明るさ絞りに投影している。また、再結像レンズは1次結像位置の空中像を対応する明るさ絞りを通して受光素子列に投影する。
この焦点検出系は、複数の焦点検出エリアの各々について検出を行うために、それぞれ一対の再結像レンズを持っている。そして、１つの再結像レンズを複数の焦点検出エリアの再結像のために用いている。
第１７図に示すように、この焦点検出系では、視野絞り面に３つの焦点検出エリアが一方向に並んでいる。また、この焦点検出系は、各々の焦点検出エリアに対応するように、一対の再結像レンズからなる再結像レンズ群５０４を備えている。これらの再結像レンズ群５０４は、一方向に並ぶ３つの再結像レンズ５４１，５４２，５４３で構成されている。そして、中心の焦点検出エリアに対しては外側両方の再結像レンズ５４１，５４３が対応しており、これらにより焦点検出を行う。また、外側の焦点検出エリアに対しては外側片方の再結像レンズ５４１と中心の再結像レンズ５４２が対応しており、これらにより焦点検出を行う。また、紙面の垂直方向にも同様に焦点検出系を配置できる旨が開示されている。
特開平１−２６６５０３号公報
また、焦点検出系の薄型化、測距エリアの拡大を目的とした構成を図１８に示す。図１８に示す構成では、被写体側より 撮影光学系２０１、撮像面と等価な位置にある視野絞り面２０２、視野絞り面２０２の近傍に設定された視野絞２０３、視野絞り面２０２の近傍に配置されるコンデンサーレンズ２０４、コンデンサーレンズ２０４から離れた位置に配置された明るさ絞り２０５、明るさ絞り２０５の近傍に配置される再結像レンズ群２０６、そして、再結像レンズ群２０６に対応する受光部材２０７が、被写体側からこの順で配置されている。
ここで、視野絞り２０３は開口（以下、視野開口ともいう。）を有し、この視野開口により焦点検出エリアが規定されている。また、明るさ絞り２０５は瞳分割を行うためのもので、瞳分割絞りということができる。この明るさ絞り２０５は複数の開口２０５a1〜２０５a3，２０５b1〜２０５b1（以下、瞳分割絞り開口ともいう。）を有している。また、再結像レンズ２０６群は、複数の再結像レンズ２０６a1〜２０６a3，２０６b1〜２０６b2を有している。また、受光部材２０７は、複数の光電変換部２０７a1〜２０７a1，２０７b1〜２０７b3を有している。光電変換部は複数の光電変換素子（受光素子）で構成され、瞳分割絞り開口の並ぶ方向と同じ方向に各光電変換素子（受光素子）が配列されている。
上記構成のうち、視野絞り２０３（視野開口）、コンデンサーレンズ２０４、明るさ絞り２０５、再結像レンズ群２０６及び受光部材２が、一般に焦点検出系と称されている。
図１８の焦点検出系では、上記目的を実現するために、３つの視野開口で視野絞りを構成し、それぞれの視野開口に対して焦点検出用の部材を配置している。図１８では、撮影レンズ２０１内に仮想領域２０８a，２０８bを想定している。また、視野絞り面２０２近傍に、視野絞り２０３が配置されている。この視野絞り２０３は、視野開口２０３1、２０３2及び２０３3で構成されている。そして、それぞれの視野開口２０３1、２０３2及び２０３3に対応して、瞳分割絞り開口２０５a1〜２０５b3、再結像レンズ２０６a1〜２０６b3、光電変換部２０７a1〜２０７b3が配置されている。
また、視野開口２０３1の近傍にコンデンサーレンズ２０４1が配置され、コンデンサーレンズ２０４1による仮想領域２０８aの共役位置に瞳分割絞り開口２０５a1が配置され、その瞳分割絞り開口２０５a1の近傍に再結像レンズ２０６a1が配置されている。再結像レンズ２０６a1は視野開口２０３1上の像を、コンデンサーレンズ２０４1、瞳分割絞り開口２０５a1を介して光電変換面２０７a1上に投影する。
同様にして、仮想領域２０８b、視野開口２０３1、コンデンサーレンズ２０４1、瞳分割絞り開口２０５b1、再結像レンズ２０６b1、光電変換面２０７b1の組み合わせ、仮想領域２０８a、視野開口２０３2、コンデンサーレンズ２０４2、瞳分割絞り開口２０５a2、再結像レンズ２０６a2、光電変換面２０７a2の組み合わせ、仮想領域２０８b、視野開口２０３2、コンデンサーレンズ２０４2、瞳分割絞り開口２０５b2、再結像レンズ２０６b2、光電変換面２０７b2の組み合わせ、仮想領域２０８a、視野開口２０３3、コンデンサーレンズ２０４3、瞳分割絞り開口２０５a3、再結像レンズ２０６a3、光電変換面２０７a3の組み合わせ、及び、仮想領域２０８b、視野開口２０３3、コンデンサーレンズ２０４3、瞳分割絞り開口２０５b3、再結像レンズ２０６b3、光電変換面２０７b3の組み合わせで、焦点検出に必要な構成が実現される。
しかしながら このような焦点検出系は、被写体を撮像するための撮像素子に加え、焦点検出用の受光素子が必要となる。また、撮影光学系の光路から分割された焦点検出光学系用の光路が必要となる。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、所謂位相差式オートフォーカス（ＡＦ）システムでありながら、被写体撮影用の撮像素子と焦点検出用の受光素子を共用とし、焦点検出用光路を必要としない撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影レンズと、該撮影レンズによる物体像を受光する撮像素子と、焦点検出用フィルター部と、を有し、前記焦点検出用フィルター部は、前記撮影レンズ側より順に、第１の開口部を複数有する視野絞りと、前記視野絞り近傍に配置されたコンデンサーレンズと、合焦精度を確保し得る間隔を以て並ぶ第２の開口部を複数有する瞳分割絞りと、前記第２の開口部に対応して配置された複数の再結像レンズを持つ再結像レンズ群と、を有し、前記視野絞りは前記撮像素子と略共役な位置に配置され、前記撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した二つの光束が、前記異なる第１の開口部をそれぞれ通過した後に、異なる前記再結像レンズにそれぞれ入射するように、前記複数の第１の開口部は形成され、前記焦点検出用フィルター部は、前記撮影レンズと前記撮像素子の間の光路であって、前記撮像素子の近傍に挿入退避可能に配置され、焦点検出時には前記焦点検出用フィルター部が前記光路に挿入され、撮影時には前記焦点検出用フィルター部が前記光路から退避することが好ましい。
本発明によれば、撮影用の撮像素子と焦点検出用の受光素子を共用とし、焦点検出用光路を必要としない撮像装置を提供することができる。
本実施形態の撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置は、撮影レンズと、該撮影レンズによる物体像を受光する撮像素子と、焦点検出用フィルター部を有する。ここで、焦点検出用フィルター部は、撮影レンズ側より順に、撮像素子と略共役な位置に配置され、第１の開口部を複数有する視野絞りと、視野絞り近傍に配置されたコンデンサーレンズと、合焦精度を確保し得る間隔を以て並ぶ第２の開口部を複数有する瞳分割絞りと、第２の開口部に対応して配置された複数の再結像レンズを持つ再結像レンズ群を有する。そして、撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した二つの光束が、異なる第１の開口部をそれぞれ通過した後に、異なる再結像レンズにそれぞれ入射するように、複数の第１の開口部は形成されている。さらに、焦点検出用フィルター部は、撮影レンズと撮像素子の間の光路であって、撮像素子の近傍に挿入退避可能に配置され、焦点検出時には焦点検出用フィルター部が光路に挿入され、撮影時には焦点検出用フィルター部が光路から退避する。
このように、撮影光路中に焦点検出用フィルター部を挿入することで、光路及び受光素子を撮影用とＡＦ用で共用できる。このとき、視野絞りと撮像素子（結像面）の間隔は小さい方が良い。ここで、視野絞りと撮像素子の間隔は、第１の開口部の像が互いにセンサー上で干渉しない（重なり合わない）ようにすることが重要となる。そのため、開口部の大きさは、視野絞りと撮像素子の間隔を定める重要な要素となる。そこで、第１の開口部を複数もつことで、それぞれの開口の大きさを小さくできる。その結果、視野絞りと撮像素子（結像面）の間隔を小さくすることができる。また、視野絞りと撮像素子を小さくできる。
また、視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の第１の開口部をもち、再結像レンズ群は、第ｎ＋１個の再結像レンズを備え、第ｎ−１番目及び第ｎ番目の再結像レンズは第ｎ−１番目の第１の開口部に対応し且つ互いに隣り合う一対の再結像レンズであり、第ｎ番目及び第ｎ＋１番目の再結像レンズは第ｎ番目の第１の開口部に対応し且つ互いに隣り合う一対の再結像レンズであり、第ｎ−１番目の再結像レンズとｎ＋１番目の再結像レンズは異なる位置に配置されることが好ましい。
第１の開口部の各々は視野絞りとしての役割を持つが、焦点検出エリアを規定する役割も持っている。よって、第１の開口部がｎ個（ｎ≧２）の場合、焦点検出エリアもｎ個となる。そして、１つの第１の開口部に対して隣り合う一対の再結像レンズが対応するので、焦点検出エリアの各々についても隣り合う一対の再結像レンズが対応することになる。このように、それぞれの再結像レンズが隣り合うことで、焦点検出エリアと再結像レンズとの距離を小さくしても、再結像レンズに入射する光線の入射角を抑えやすく、収差を抑えやすい。
特に、上述の第ｎ番目及び第ｎ＋１番目の再結像レンズを、第ｎ番目の焦点検出エリアに対応させて配置するのが好ましい。このようにすることで、再結像レンズｎ＋１個にてｎ個の焦点検出エリアにおける焦点検出が行える。すなわち、焦点検出系の構成を簡単にし、視野絞りと撮像素子の間隔も小さくしやすくなる。また、それぞれの焦点検出エリアに対する焦点検出の構造を独立させる必要がないので、それぞれの焦点検出エリアを近づけやすくなる。これにより、複数の並んだ視野開口があたかも一つの測距エリアを形成していると見なせるので、一つの測距エリアで焦点検出を行うのと同等の焦点検出を行なうことができる。
また、一つの焦点検出エリアに対しては、一対の再結像レンズが隣り合う配置となるので、同じ受光素子列に複数の（他の）焦点検出エリアからの光線が入ることを防ぎやすくなる。この場合、開口絞りから再結像レンズ群までの間に遮光部材を配置する必要がなくなるので、焦点検出系の薄型化に貢献することができる。
このように構成すると、瞳分割絞り、再結像レンズ群の構成を簡略にできると。加えて、複数の焦点検出エリアを有するにもかかわらず、各々の焦点検出エリアを近づけやすく、且つ、その焦点検出エリアに再結像レンズ群を近づけることができる。よって、簡略且つ薄型な構成でありながらも、必要な焦点検出能力が確保できる焦点検出系を提供できる。これは焦点検出用フィルター部の挿入退避の構成が簡易になる効果もある。
また、視野絞りとは別の視野絞りを有し、別の視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の第１の開口部を備え、視野絞りと別の開口絞りは平行に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、焦点検出エリアを広げることができる。それとともに、複数の開口絞りにおける第１の開口部に基づく焦点検出出力を合わせて評価することで、安定した精度の高い焦点検出が可能となる。
また、視野絞りとは別の視野絞りを有し、別の視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の第１の開口部を備え、視野絞りと別の開口絞りは直交するように配置されていることが好ましい。
焦点検出エリアを直交する２つの方向に設けることで、様々な被写体に対して合焦することができる。
また、焦点検出時、再結像レンズによって撮像素子に投影された第１の開口部の像が、他の第１の開口部の像と干渉しないように構成されることが好ましい。
複数の第１の開口部の各々は、対応する一対の再結像レンズによって投影される。その際、１つの第１の開口部の像が他の第１の開口部の像と干渉しないようすることで、焦点検出の精度を確保することができる。
好ましくは この投影倍率を１／２倍以下にすることが望ましい。更に望ましくは１／３倍以下にすることが望ましい。
また、焦点検出用フィルター部は板状部材であって、コンデンサーレンズと再結像レンズの間が透明材質で満たされていることが好ましい。
焦点検出用フィルター部を概略１枚のプレート状にすることで、光路への挿入退避が容易になる。
また、撮像素子は、少なくとも３色のカラーフィルターを有し、撮像素子に投影された視野絞りの像は、少なくとも３色のカラーフィルターを含む大きさであることが好ましい。
一つの第１の開口部からの光に基づいて、全ての色情報を再現することができる。すなわち、全ての色情報を使うことで、焦点検出時に色収差の影響を考慮することができる。よって、安定した焦点検出が行える。
また、焦点検出時、焦点検出用フィルター部と撮像素子との位置関係により、撮像素子からの出力信号を選択的に使用して焦点検出を行うことが好ましい。
例えば、各視野絞りに対応する画素を、焦点検出用フィルターの挿入ごとに選択する。このようにすれば、焦点検出用フィルターの挿入位置がばらついても、焦点検出に対する影響を抑えることができる。そのため、挿入退避毎の焦点検出フィルター部の精度をそれほど厳しくしなくとも、安定した焦点検出ができる。
また、撮像装置は、表示用ディスプレーを備え、焦点検出用フィルター部が光路に挿入された状態と退避された状態のそれぞれで、撮像素子からの出力を表示用ディスプレーに表示可能であることが好ましい。
そのため、焦点検出フィルター部を光路中に挿入すると、表示可能画素数（視野絞りの数に相当）が少なくなる。しかしながら、撮影画素数（10M等）に対して表示画素数（0.3M等）が少なければ、被写体の表示は可能になる。よって、この構成により、焦点検出時でもフレーミングが可能である。
さらに、撮像素子から画像信号が出力されてから１秒以内に、その画像信号に基づいた画像が表示されることが好ましい。
撮像素子から画像信号が出力されてから１秒以上かかるのであれば、焦点検出フィルター部が挿入される前の画像をそのまま表示する方法が有利になる場合がある。
さらに、第１の開口部の数は７００００個以上であり、撮像素子の画素数は第１の開口部の数の３６倍以上であることが好ましい。
視野絞りにおける第１の開口の数は、フレーミング画像の解像度に影響する。この点を考慮すると、視野絞りにおける第１の開口の数は、７００００個以上が望ましい。また、撮像素子の画素数は視野開口の３６倍以上にするのが好ましい。このようにすることで、色情報や焦点検出用フィルター部と撮像面の位置のずれを補償しやすくなる。なお、ここでは、フレーミング画像の解像度とは、焦点検出用フィルター挿入時の表示用ディスプレーの解像度のことである。また、70000画素はほぼQVGA、0.3M画素はVGAに相当する。
以下に、本願発明の実施の形態を説明する。図１は本願発明の第１の実施の形態の撮像装置を示す。図１において、視野絞り３、コンデンサーレンズ４、瞳分割絞り５及び再結像レンズ群６の構成は図２０と同様である。また、２は視野絞り面、８ａ，８ｂは撮影レンズ1における仮想領域である。
ここで、３1，３2，３3は第１の開口部であって、視野絞り３における各開口（視野開口）に相当する。４1，４2，４3はコンデンサーレンズである。５ａ1、５ａ2、５ａ3、５ｂ1、５ｂ2、５ｂ3は第２の開口部であって、瞳分割絞り５における各開口に相当する。
本実施形態の撮像装置では、図２０における光電変換部の代わりに撮像素子１０が用いられている。また、コンデンサーレンズ４及び再結像レンズ群６が一体となって、焦点検出フィルター８４を形成している。そして、この焦点検出フィルター８４を、撮影光路から挿入退避ができる構成となっている。ンデンサーレンズ４及び再結像レンズ群６は別体として撮影光路からの挿入退避を行っても良いが、コンデンサーレンズ４及び再結像レンズ群６を一体とすることで、挿入退避時にそれぞれの位置関係を保つのが容易となる。このように、第１実施形態の撮像装置は、焦点検出フィルター８４を撮影光路から挿入退避することで、焦点検出が撮像素子１０で行なえるようになっている。
図２は、第２の実施の形態の撮像装置の構成を説明したものである。
図２（ａ）、図２（ｂ）では、 図１と同様に、視野絞り面２近傍に視野絞り３が配置されている。視野絞り３の開口３1，３2，３3は一列に並んでいる。これらの開口は視野開口であって、焦点検出エリアを形成している。そして、それぞれの視野開口３1，３2，３3に対応して、コンデンサーレンズ４（４1，４2，４3）、瞳分割絞り５の開口（５1，５2，５3，５4）、再結像レンズ群６（６1，６2，６3，６4）が、それぞれ同じ方向に並べて配置されている。また、視野絞り面２と共役な位置には、光電変換面７が配置されている。光電変換面７は、受光部材７Ａに設けた受光素子列（７ａ1、７ａ2、７ａ3、７ｂ1、７ｂ2、７ｂ3）で構成されている。受光素子列の並ぶ方向は、再結像レンズ群６の各レンズと同じ方向である。
視野開口３1の近傍には、コンデンサーレンズ４1が配置されている。視野開口３1とコンデンサーレンズ４1には、仮想領域８aからと仮想領域８bからの光が通過する。仮想領域８aのコンデンサーレンズ４1による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５1が配置されている。そして、開口５1の近傍に、再結像レンズ６1が配置されている。再結像レンズ６1は、視野開口３1の像を、コンデンサーレンズ４1、瞳分割絞り５の開口５1を通して光電変換面７a1上に略投影する。
また、仮想領域８bのコンデンサーレンズ４1による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５2が配置されている。そして、開口５2の近傍に、再結像レンズ６2が配置されている。再結像レンズ６2は、視野開口３1の像を、コンデンサーレンズ４1瞳分割絞り５の開口５2を通して光電変換面７b1上に略投影する。
視野開口３2の近傍には、コンデンサーレンズ４2が配置されている。視野開口３2とコンデンサーレンズ４2には、仮想領域８aからと仮想領域８bからの光が通過する。仮想領域８aのコンデンサーレンズ４2による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５2が配置されている。そして、開口５2の近傍に、再結像レンズ６2が配置されている。再結像レンズ６2は、視野開口３2の像を、コンデンサーレンズ４2、瞳分割絞り５の開口５2を通して光電変換面７a2上に略投影する。
また、仮想領域８bのコンデンサーレンズ４2による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５3が配置されている。そして、開口５3の近傍に、再結像レンズ６3が配置されている。再結像レンズ６3は、視野開口３2上の像を、コンデンサーレンズ４2、瞳分割絞り５の開口５3を通して光電変換面７b2上に略投影する。
視野開口３3の近傍には、コンデンサーレンズ４3が配置されている。視野開口３3とコンデンサーレンズ４3には、仮想領域８aからと仮想領域８bのからの光が通過する。仮想領域８aのコンデンサーレンズ４3による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５3が配置されている。そして、開口５3の近傍に、再結像レンズ６3が配置されている。再結像レンズ６3は、視野開口３3の像をコンデンサーレンズ４3、瞳分割絞り５の開口５3を通して光電変換面７a3上に略投影する。
また、仮想領域８bのコンデンサーレンズ４3による共役位置には、瞳分割絞り５の開口５4が配置されている。そして、開口５4近傍に、再結像レンズ６4が配置されている。再結像レンズ６4は、視野開口３3の像を、コンデンサーレンズ４3、瞳分割絞り開口５4を通して光電変換面７4上に略投影する。
各光電変換面７はＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光部材によって形成されている。
各光電変換面７から得られる強度分布の信号は、信号処理部Ｓに導かれる。信号処理部Ｓでは、仮想領域８a，８bと視野開口３1，３2，３3（各焦点検出エリア）の組み合わせで決まる光路通過したそれぞれの光束について、その強度分布における位相差を検出する。そして、検出した位相差に基づいて、信号処理部Ｓは、撮影レンズ１に焦点合わせのための移動量を算出し、駆動手段に対して撮影レンズ１の移動を指示する。
本実施形態の撮像装置では、様々な焦点検出を行なうことができる。例えば、視野開口３2のみを用いた場合、スポット的な焦点検出を行うことができる。この場合は、光電変換面７a2と光電変換面７b2で受光した強度分布の位相差を検出し、その位相差の大小により撮影レンズ１の移動量を決定する。この例では、光電変換面７a2と光電変換面７b2で受光した強度分布の位相差が０であれば合焦状態であり、図２（ａ）に示す状態となる。
一方、視野開口３2を介して得た被写体の像が撮影レンズ１側にずれた状態では、光電変換面７a2での位相が、下側方向の位相差をもつ（光電変換面７a2で形成される像の重心位置が、光電変換面７a2の中心位置から光電変換面７b2側にずれる）。撮影レンズ１側とは逆側にピントがずれた状態では、光電変換面７a2での位相が、上側方向の位相差をもつ。他の焦点検出エリア３についても同様である。
また、複数の視野開口を用いて焦点検出を行うことも可能である。例えば、視野開口３1，３2，３3の３つの視野開口を使った場合、焦点検出エリアは３つとなる。このように複数の焦点検出エリアにて合焦検出を行う場合、光電変換面７b1、７b2、７b3での強度分布に基づいて、焦点検出エリア（視野開口３1，３2，３3）における強度分布を検出する。そして、検出したそれぞれの強度分布の位相差の大小により、撮影レンズ１の移動量を決定する。任意に２つの焦点検出エリア３を選択して焦点検出を行ってもよい。
この図２（ａ）、図２（ｂ）で示すように、瞳分割絞り５の開口５2、再結像レンズ６2は、視野開口３1と視野開口３2に対して共通に対応している（視野開口３1を通過した光束と、視野開口３2を通過した光束のそれぞれが、瞳分割絞り５の開口５2と再結像レンズ６2を通過する）。但し、それぞれの視野開口に対応する仮想領域は異なり、視野開口３1は仮想領域８b、視野開口３2は仮想領域８aに対応している。同様に、瞳分割絞り５の開口５3、再結像レンズ６3は、視野開口３2と視野開口３3に対して共通に対応している。
図２の構成では、視野開口の数は比較例（図２０）と同じ３つである。ただし、図２の構成では、再結像レンズは４つであるのに対して、比較例では6つである。
このように、図２の構成では、それぞれの視野開口から再結像レンズまでの光束の重なりを気にする必要がない。そのため、それぞれの視野開口の配置について、離散性（視野開口が離れ離れになる割合）はかなり小さくすることができる。また、再結像レンズ群６への入射角も小さくできるので収差的にも有利であり、視野の広がりに対して薄型化もしやすい。さらに、光電変換面７も同一平面に配置できるので部材のコストや組み立てコストが抑えやすくなる、また、離散性が小さくできるので、７a1，７a2，７a3の出力と、７b1，７b2，７b3の出力とを連続的な出力として取り扱いやすく、測距エリアの拡大や測距可能なデフォーカス量の拡大に有利である。
図３（ａ），３（ｂ）は、本実施形態の焦点検出系と従来の焦点検出系との比較を示す図である。図３（ａ）は、図２（ａ），２（ｂ）でも示した本願実施形態の焦点検出系一つである。
本実施の形態では、従来の焦点検出系に比べて、コンデンサーレンズ４と再結像レンズ群６のパワーを無理せず強くできることから、焦点検出系の薄型化が達成できる。
図４は先述の各実施の形態の焦点検出系に対して、特定方向の視野開口を多くし、視野を延ばした実施の形態である。図２（ａ），２（ｂ）に示した実施の形態では一方向に視野開口が３つのケースであったが、ここでは４つ以上の視野開口を一列に並べたものである。
図４において、１８ａ，１８ｂは撮影レンズ１１における仮想領域で、１２は視野絞り面である。視野絞り面１２近傍には視野絞り１３が配置されている。そして、ｎ個の視野絞り１３の開口１３1，１３2，１３3，・・・１３n-1，１３nが一列に並んでいる。これらの開口は視野開口であって、焦点検出エリアを形成している。この各視野開口の並ぶ方向は、仮想領域１８ａ，１８ｂの並ぶ方向と同一である。それぞれの視野開口の大きさは同じであり、等間隔で隣接して配置されている。そうすることで、焦点検出系を整然と構成できるほかに、コスト低減に有利となるので、このように構成することが望ましい。
各視野開口１３1，１３2，１３3，・・・１３n-1，１３nから光軸方向に離れた近傍には、コンデンサーレンズ１４1，１４2，１４3，・・・１４n-1，１４nが配置されている。各コンデンサーレンズは各視野開口に対応すると共に、その光軸が互いに異なる。
また、視野絞り面１２から撮影レンズ１１と反対の方向に所定量離れた位置には、瞳分割絞り１５が配置されている。瞳分割絞り１５では、光軸に垂直な面上に、（ｎ＋１個）の瞳分割絞り１５の開口１５1，１５2，１５3，・・・１５n-1，１５n，１５n+1が配置されている。それぞれの開口の形大きさは同じで、各開口は等間隔で並んでいる。
又、光軸方向に透視したとき、瞳分割絞り１５の開口１５iと瞳分割絞り１５の開口１５i+1の各々の間に、視野開口１３iがあることが望ましい。ここでのｉは１〜ｎである。それにより、各瞳分割絞り１５の開口への光線入射角を小さくしやすくできるので、小型化と収差の低減に有利となる。
コンデンサーレンズ１４1，１４nを除いて、コンデンサーレンズ１４iは仮想領域１８ａと瞳分割絞り１５の開口１５iを共役関係とし、仮想領域１８ｂと瞳分割絞り１５の開口１５i+1を共役関係とするように構成される。コンデンサーレンズ１４1は、仮想領域１８ａと瞳分割絞り１５の開口１５1を共役関係とするように構成され、コンデンサーレンズ１４nは、仮想領域１８ｂと瞳分割絞り１５の開口１５n+1を共役関係とするように構成される。
これを実現するために各コンデンサーレンズのパワーは等しく、各コンデンサーレンズの光軸と対応する各開口中心の位置関係は少しずつ異なることが望ましい。
各瞳分割絞り１５の開口１５i（ｉは１〜ｎ＋１）の近傍には、再結像レンズ群１６が配置される。再結像レンズ群１６の位置は、瞳分割絞り１５の位置から光軸方向沿ってある程度ずれた位置である。この再結像レンズ群１６は、複数の再結像レンズ１６iを持つ。
又、再結像レンズ群１６により、各視野開口１３の面と略共役な面(仮想面)が形成される。この共役な面に２次結像面が想定され、受光部材１７Ａの光電変換面１７である受光素子列が配置される。
再結像レンズ１６i（ただしｉは１〜ｎ）は、コンデンサーレンズ１４i、瞳分割絞り１５の開口１５iを介して、視野開口１３i上の像を受光部材の光電変換面１７ai上（２次結像面上）に投影する。また、再結像レンズ１６i（ただしｉは２〜ｎ+１）は、コンデンサーレンズ１４i-1、瞳分割絞り１５の開口１５iを介して、視野開口１３i-1上の像を光電変換面１７bi上（2次結像面上）に投影する。
２次結像面上には光電変換面１７が配置されている。この光電変換面１７は、光電変換面１７a1，１７a2，１７b1，１７a3，１７b2，・・・１７ai，１７b(i-1)，１７a(i+1)，１７bi，１７a(i+2)，１７b(i+1)，・・・１７an，１７b(n-1)，１７bnが並んでいる。ここで、１７a1と１７a2の間及び１７b(n-1)と１７bnの間以外は、等間隔で同じ長さの光電変換面が並んでいる。ここでの光電変換面１７は位相差情報をとる有効エリアを指しており、実際の製造プロセスでは一体のものとして構成しても良い。
本実施形態の撮像装置では、焦点検出系の薄型と広い測距視野を実現できる。コンデンサーレンズ１４と瞳分割絞り１５の間隔を小さくするには、コンデンサーレンズ１４のパワーを強くする必要がある。本実施形態では、一つ一つの視野開口の大きさを小さくすることができるため、コンデンサーレンズ１４の径も小さくでき、結果として容易にコンデンサーレンズ１４のパワーを強くできる。同様に再結像レンズ群１６のパワーも強くできる。
また、それぞれの視野開口同士を密接に構成できるので、視野全体における視野開口の離散性を小さくできる。そのため、一つ一つの視野開口の大きさを小さくしても、複数の視野開口をまとめて一つの視野開口として扱うことができる。このようにして焦点検出を行うことで、全体では大きな視野開口を持った焦点検出系として焦点検出ができる。この場合、焦点検出が可能なデフォーカス量も大きくできる。
このようなコンデンサーレンズ、再結像レンズ群の列を平行に密に並べて構成することで、2次元の画像情報を得ることもできる。
図５は焦点検出系を焦点検出フィルター部として光路からの挿入着脱ができる構成にしたものである。コンデンサーレンズ、再結像レンズ群の列を平行に密に並べて構成することで、挿入時に2次元の画像情報を得ることができる。そして、この画像情報をファインダー情報として表示してもよい。これにより 光学ファインダーを配置することなく被写体を観察しながら焦点検出を行うことができる。
尚、この実施の形態では、クロストーク等を防ぐために各視野開口１３の間に視野枠を配置している。
これに加えて、もしくはこれに代えて、図６に示すように再結像レンズ群１６と光電変換面１７の間に遮光壁１９を配置してもよい。特に遮光壁１９は、光電変換面１７b(i-2)と１７aiとの間を区切るように配置すると効果的である。つまり、再結像レンズ１６群の各レンズで形成される像どうしの間に遮光壁１９を設けることで、再結像レンズ１６群の各レンズにおける有効光束の光量を確保しつつ、隣のレンズからの光束を遮ることができる。この遮光壁１９も、焦点検出フィルター部の一部として光路からの挿入着脱ができる構成とするのが好ましい。
図７は、図２に示した実施の形態の焦点検出系を、さらに２方向に十字状に測距エリアを広げた形態を示すものである。このようにすることで、焦点検出を行う位相差情報も２方向にて使うことができる。
図７では、撮影レンズ２１において、２組の仮想領域（２８ａと２８ｂの対、２８ｃと２８ｄの対）を想定する。一組は仮想領域２８ａ，２８ｂで、もう一組は仮想領域２８ｃ，２８ｄとする。
それぞれの組の仮想領域は、異なる方向（ここでは２８aと２８ｂが水平方向、２８ｃと２８ｄが垂直方向）に並んでいる。撮像面と等価な視野絞り面２２（不図示）の近傍に開口絞り２３が配置されている。開口絞り２３は、視野開口２３21，２３22，２３23，２３12，２３32が設けられている。視野開口は視野絞り２３の開口部であって、これにより５つの焦点検出エリアが形成されることになる。各々の視野開口が各々の焦点検出エリアに対応する。なお、中心の視野開口２３22では、垂直方向と水平方向の２つの焦点検出エリアが交差した状態となっている。
視野開口２３22を中心にして、視野開口２３21と２３22と２３23がこの順で一直線上（ここでは水平方向）に配置されている。また、視野開口２３22を中心ににして、視野開口２３12と２３22と２３32が（視野開口２３21，２３22，２３23の並ぶ方向とは垂直方向に）一直線上に並んでいる。
この時、仮想領域２８ａ，２８ｂの並ぶ方向と視野開口２３21，２３22，２３23の並ぶ方向は、撮影レンズ２１の光軸を中心にして、それぞれ同一方向となっている。また、仮想領域２８ｃ，２８ｄの並ぶ方向と２３12，２３22，２３32の並ぶ方向は、撮影レンズ２１の光軸を中心にして、それぞれ同一方向である。
視野開口２３21の近傍には、コンデンサーレンズ２４21が配置され、同様に視野開口２３22，２３23，２３12，２３32のそれぞれの近傍には、コンデンサーレンズ２４22，２４23，２４12，２４32が配置される。コンデンサーレンズの光軸は各々異なる。
仮想領域２８ａのコンデンサーレンズ２４22による共役位置には、瞳分割絞り２５の開口２５h22が配置される。そして、同様に仮想領域２８ｂ，２８ｃ，２８ｄのコンデンサーレンズ２４22による共役位置には、各仮想領域に対応して瞳分割絞り２５の開口２５h23，２５v22，２５v32が配置される。更に、仮想領域２８ａ，２８ｂのコンデンサーレンズ２４21の共役位置には、瞳分割絞り２５の開口２５h21（仮想領域２８ａに対応）,２５h22（仮想領域２８ｂに対応）が配置される。
他のコンデンサーレンズ２４23，２４12，２４32の対応関係についても、上述のコンデンサーレンズ２４21の対応関係を、撮影レンズ２１の光軸を軸にして回転移動させた構成となっている。
すなわち、仮想領域２８ａ，２８ｂのコンデンサーレンズ２４23の共役位置には、瞳分割絞り２５の開口２５h23，２５h24が配置される。また、仮想領域２８ｃ，２８ｄのコンデンサーレンズ２４12の共役位置には、瞳分割絞り２５の開口２５v12，２５v22が配置される。さらに、仮想領域２８ｃ，２８ｄのコンデンサーレンズ２４32の共役位置には、瞳分割絞り２５の開口２５v32，２５v42が配置される。
瞳分割絞の開口２５h21,２５h22，２５h23，２５h24，２５v12，２５v22，２５v32，２５v42の近傍に、それぞれ再結像レンズ２６h21,２６h22，２６h23，２６h24，２６v12，２６v22，２６v32，２６v42が配置される。図５では簡略のため再結像レンズ群２６を図示していないが、各瞳分割絞り２５と一体に再結像レンズ群２６が配置されていると考えればよい。
水平方向の再結像レンズの機能を説明する。
再結像レンズ２６h21は、視野開口２３21上の像をコンデンサーレンズ２４21、瞳分割絞り２５の開口２５h21を通じて、光電変換面２７ha21上に投影する。
再結像レンズ２６h22は、視野開口２３21上の像をコンデンサーレンズ２４21、瞳分割絞り２５の開口２５h22を通じて、光電変換面２７hb21上に投影し、また、視野開口２３22上の像をコンデンサーレンズ２４22、瞳分割絞り２５の開口２５h22を通じて、光電変換面２７ha22上に投影する。
再結像レンズ２６h23は、視野開口２３22上の像をコンデンサーレンズ２４22、瞳分割絞り２５の開口２５h23を通じて、光電変換面２７hb22上に投影し、また、視野開口２３23上の像をコンデンサーレンズ２４23、瞳分割絞り２５の開口２５h23を通じて、光電変換面２７ha23上に投影する。
再結像レンズ２６h24は、視野開口２３23上の像をコンデンサーレンズ２４23、瞳分割絞り２５の開口２５h24を通じて、光電変換面２７hb23上に投影する。
垂直方向の再結像レンズの機能を説明する。
再結像レンズ２６v12は、視野開口２３12上の像をコンデンサーレンズ２４12、瞳分割絞り２５の開口２５v12を通じて、光電変換面２７vc12上に投影する。
再結像レンズ２６v22は、視野開口２３12上の像をコンデンサーレンズ２４12、瞳分割絞り２５の開口２５v22を通じて、光電変換面２７vd12上に投影し、また、視野開口２３22上の像をコンデンサーレンズ２４22、瞳分割絞り２５の開口２５v22を通じて、光電変換面２７vc22上に投影する。
再結像レンズ２６v32は、視野開口２３22上像をコンデンサーレンズ２４22、瞳分割絞り２５開口２５v32を通じて、光電変換面２７vd22上に投影し、また、視野開口２３32上の像をコンデンサーレンズ２４32、瞳分割絞２５のり開口２５v32を通じて、光電変換面２７vc32上に投影する。
再結像レンズ２６v42は、視野開口２３32上の像をコンデンサーレンズ２４32、瞳分割絞り２５の開口２５v42を通じて、光電変換面２７vd32上に投影する。
光電変換面２７の各光電変換面は各視野開口２３と略共役面に配置する。
図８は、図７のような十字状の焦点検出エリア（焦点検出視野）をそれぞれ、縦方向と横方向に延ばしたものである。画面の縦方向及び横方向ともに、焦点検出エリアを広げることができる。図８において、４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄは、撮像レンズ３１における仮想領域である。この例では、撮像レンズ３１の光軸を中心に、焦点検出エリアの視野絞り３３の開口（視野開口）を縦方向に５つ、横方向に５つ並べて持ち、それぞれの中心の視野開口３３33を交差させている。視野開口は、図示のように計９つあり、中心の視野開口３３33は、縦方向、横方向の位相差を検出できるようになっている。これにより、焦点検出精度を高めている。
それぞれの焦点検出エリアに対応して、それぞれ異なる光軸を持つコンデンサーレンズ３４が配置される。それぞれのコンデンサーレンズ３４は、隣り合う再結像レンズの対に向かって光束を導く作用をなす。なお、隣り合う再結像レンズの対は、視野開口に対応して配置されたレンズ対である。
再結像レンズ群３６は１２の再結像レンズからなり、縦方向及び横方向にそれぞれ6つのレンズが並んでいる。それぞれの再結像レンズの配置は、撮影レンズ３１の光軸を中心に対称的に配置されている。一番外側の4つの再結像レンズ以外は、隣り合う２つの視野開口から入射する光束を後続の受光素子列（光電変換面３７）に導く。
撮影レンズ３１の仮想領域３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ、開口絞り３３、コンデンサーレンズ３４、瞳分割絞り３５、再結像レンズ群３６、光電変換面３７の対応は、縦方向、横方向共に図３にて説明した関係となっている。
図９に示す実施の形態は、図４の焦点検出系を縦方向と横方向にそれぞれ複数列並べたものである。図９では、視野絞り４３の開口（視野開口）、再結像レンズ群４６、受光素子列（光電変換面）４７などは模式的にあらわしている。図８のような十字状のものを2次元的に広げたものである。
図８と同様に、４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄは仮想領域である。視野開口４３ij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）は、仮想領域４８ａ，４８ｂの並び方向にｍ個、仮想領域４８ｃ，４８ｄの並び方向にｎ個というように、マトリックス状に配置されている。また、視野開口４３ijの近傍に、各視野開口に対応したコンデンサーレンズ４４ij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）（図では視野開口４３と一体で記載）が配置されている。
なお、ｍ，ｎは図６に示すように、並び順に1ずつ増加するものとする。
視野開口の各々は、縦方向と横方向の位相差の検出に対応している。視野開口は、縦方向と横方向に長い焦点検出エリアを重ねた十字形状の開口部としてもよいし、量検出エリアをカバーする正方形や長方形等の開口部でもよい。
各コンデンサーレンズによる仮想領域面の共役面上に、瞳分割絞り４５を配置する。瞳分割絞り４５は、開口４５hij（１＜ｉ＜ｍ＋１，１＜ｊ＜ｎ）と開口４５vij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ＋１）を有する。開口４５hijは、横方向の位相差情報を得るために、横方向にｍ＋１個の開口部からなる開口の列を、縦方向にｎ列平行に配置したものである。一方、開口４５vijは、縦方向の位相差情報を得るために、縦方向にｎ+１個の開口部からなる開口の列を、横方向にｍ列平行に配置したものである。
この配置は、コンデンサーレンズ４４ｉｊにより、仮想領域４８ａと開口４５hij、 仮想領域４８ｂと開口４５h(i+1)j、仮想領域４８ｃと開口４５vij、仮想領域４８ｄと開口４５vi(j+1)が共役関係になるようにする。
そして、瞳分割絞り４５の開口の各々に対応するように、再結像レンズ群４６を近接して配置する。再結像レンズ群４６は、再結像レンズ４６hij（１＜ｉ＜ｍ＋１，１＜ｊ＜ｎ）、４６hij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ＋１）（図では瞳分割絞り４５の開口と一体に記載）で構成されている。
また、各視野開口４３ijと略共役な面を2次結像面と想定した場合、この2次結像面上に光電変換面４７を配置する。光電変換面４７は、光電変換面４７ahij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）、４７bhij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）、４７cvij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）、４７dvij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）で構成されている。視野開口４３ｉｊの各々の像は、再結像レンズ４６hij，４６vijにより各光電変換面上に再結像する。
横方向の位相差検出を行うための光電変換面４７ahij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）、４７bhij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）は、両端を除き、同じ列にて図３のように交互に配置される。縦方向の位相差検出を行うための光電変換面４７cvij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）、４７dvij（１＜ｉ＜ｍ，１＜ｊ＜ｎ）は、両端を除き、同じ列にて図３のように交互に配置される。
仮想領域４８ａを通過した光束は、視野開口４３ij、コンデンサーレンズ４４ij、瞳分割絞り４５の開口４５hij、再結像レンズ４６hijを通して、光電変換面４７ahijに導かれる。そして、視野開口４３ij付近の像が光電変換面４７ahijに再結像される。
また、仮想領域４８ｂを通過した光束は、視野開口４３ｉｊ、コンデンサーレンズ４４ｉｊ、瞳分割絞り４５の開口４５hi(j+1)、再結像レンズ４６hi(j+1)を通して、光電変換面４７bhijに導かれる。そして、視野開口４３ij付近の像が光電変換面４７bhijに再結像される。
同様に、仮想領域４８ｃを通過した光束は、視野開口４３ij、コンデンサーレンズ４４ij、瞳分割絞り４５の開口４５vij、再結像レンズ４６vijを通して光電変換面４７cvijに導かれる。そして、視野開口４３ij付近の像が光電変換面４７cvijに再結像される。
また、仮想領域４８ｄを通過した光束は、視野開口４３ij、コンデンサーレンズ４４ij、瞳分割絞り４５の開口４５v(i+1)j、再結像レンズ４６v(i+1)jを通して、光電変換面４７dvijに導かれる。そして、視野開口４３ij付近の像が光電変換面４７dvijに再結像される。
このように、本実施の形態の焦点検出フィルター部では、大きな測距エリアを、２方向の位相差情報をとり、且つ、薄型の焦点検出系で構成できる。また、視野開口を、離散性を小さいまま細分化することにより精度の高い焦点検出系が構成できる。尚、クロストーク等を防ぐために視野開口上に視野枠を構成したり、再結像レンズと光電変換面の間に遮光壁４９（不図示）を配置してもよい。
前述のように、この焦点検出フィルター部は撮影光路からの挿入退避できるように構成し、撮影時が退避し、焦点検出時は挿入されるように構成する。又、撮像素子からの出力で被写体像を観察する構成の場合、焦点検出フィルター部の挿入時及び退避時とも、被写体を観察できるように構成してもよい。この時、撮像素子の画素数は500万画素以上であることが好ましい。
また、本願による再結像系の倍率は図４のような一方向の位相差情報で焦点検出する場合は１／２倍以下、図７、図８のような２方向の位相差情報で焦点検出する場合は１／３倍以下とすると、効率よく光電変換面を構成できるので好ましい。
図１０で数値実施例を説明する。図９のような２次元的な広がりを持つ例で説明する。図１０では、説明のため、一つのｈ方向の断面の一部で説明する。この数値実施例では、仮想領域を視野絞り面から−１００ｍｍに想定している。また、視野絞り５３の開口（視野開口）の中心の間隔（ピッチ）は、水平方向（ｈ方向）のピッチ（ｆｈ）が０．０２ｍｍ、垂直方向（ｖ方向）のピッチ（ｆｖ）が０．０２ｍｍである。また、コンデンサーレンズ５４と再結像レンズ群５６の間は光学媒質で埋められていて、これによりプレート５０が構成されている。
換言すると、プレート５０の撮影レンズ側面に、コンデンサーレンズ５４（アレイ５４ａ）が形成され、光電変換面５７側面に再結像レンズ群５６（アレイ５６ａ）が形成されている。
ここでは、プレート５０は樹脂で構成する。媒質の屈折率を１．５とし、コンデンサーレンズ５４（各レンズ面）の曲率半径ｒｃを０．１３ｍｍ、再結像レンズ群５６（各レンズ面）の曲率半径ｒを０．０３４ｍｍとする。プレートの厚みｄｐは０．４ｍｍ、瞳分割絞り５５の開口は再結像レンズ５６（レンズ面）と一体となっており、その形状は、直径φｓを０．０１３ｍｍとした円である。また、再結像レンズ５６と光電変換面５７の間隔ｄａは０．１ｍｍとなっている。そして、焦点検出系は、その倍率が約１／３倍となるように構成されている。
ｈ方向、ｖ方向において、再結像レンズの並ぶ間隔（ピッチ）も、コンデンサーレンズ５４と同様に約０．０２ｍｍである。ここでは、コンデンサーレンズ５４の焦点距離を０．２７ｍｍ、再結像レンズの焦点距離を０．０９ｍｍと想定している。視野絞り５３の中心から撮影レンズの光軸５１までの距離 をｈとすると、コンデンサーレンズ５４から光軸５１までの距離ｈｃは０．９９７３×ｈである。尚、視野絞り５３の中心から光軸５１方向に伸ばした位置に、隣り合う再結像レンズの中間点が配置されている。それぞれの光電変換面５７の受光範囲は、ｓｈ（水平方向）×ｓｖ（垂直方向）は０．００６７ｍｍ×０．００６７ｍｍとなる。
さらに、遮光壁５９を、隣り合う再結像レンズ５６の中間位置と光電変換面５７の間に配置すると良い。尚、焦点検出光学系の倍率を１／３とすると、隣り合う再結像レンズ５６の中間位置の中心と光電変換面５７との間に、正規光束（焦点検出に用いる光束）が通らない空間ができる。この例では、遮光壁５９は、隣り合う再結像レンズ５６の中間位置を中心に、０．００６７ｍｍ×０．００６７ｍｍのエリアに配置している。
また、視野開口５３に視野枠５３ａを配置している。この遮光壁５９や、視野枠５３ａで一つの再結像レンズ５６が対応する光電変換面５７のクロストークを効率よく防止できる。
図１１は、光電変換部材４７を光軸方向からみたレイアウトを示す。この図は、一体化された光電変換部４７の一部のレイアウトを拡大したものである。光電変換部４７には、垂直方向、水平方向にマトリックス状に受光素子列が並んで配置されている。
図中、斜線が施された四角の中が焦点検出に用いない部分、ａ、ｂ、ｃ、ｄと記された四角はそれぞれ図７の仮想領域４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄに対応する光電変換部分の範囲である。
太線で囲まれた四角の範囲は光軸方向に投射した視野開口４３の範囲である。太線で囲まれた四角の範囲は、光電変換手段４７の範囲より水平垂直それぞれ３倍であることがわかる。
円で示したのが光軸方向に投射した瞳分割絞り開口４５とその近傍に配置される再結像レンズ４６の有効範囲である。実線の円が図７の仮想領域４８ａ，４８ｂに対応する水平方向の位相情報を検出する瞳分割絞り開口４５と再結像レンズ４７、点線の円が、図７の仮想領域４８ｃ，４８ｄに対応する垂直方向の位相情報を検出する瞳分割絞り開口４５に対応する。
このような構成にすることで、焦点検出フィルター部が1枚のプレートで構成できるので撮影レンズ光路からの挿入退避の構成が簡易になる。また、この数値実施例においては焦点検出時撮影レンズのF値が4より明るい場合、F4に絞りこむことでクロストークの影響を遮光壁の負担を少なくしても抑えることができる。
図１２は、従来のカメラボディのレイアウト例である。この撮像装置は、焦点検出時やフレームミング時、光路中にはいり、撮影時の光路から退避するクイックリターンミラー７３とサブミラー７７を備える。そして、クイックリターンミラー７３の反射光路上に構成されるファインダー光学系７６を有し、クイックリターンミラー７３を透過しサブミラー７７で反射した光路上に焦点検出光学系７４が配置されている。クイックリターンミラー７３とサブミラー７７が退避した状態の光路上にＣＣＣ，ＣＭＯＳ等の撮像素子７５の撮像面が配置される。
図１３、図１４、図１５、図１６は 実際のカメラボディへの搭載例である。それぞれ撮影レンズをボディと一体化しても良いし、交換可能としてもよい。
図１３の撮像装置は、フレームミング時、光路中にはいり、撮影時の光路から退避するクイックリターンミラー７３を備える。そして、クイックリターンミラー７３の反射光路上に構成されるファインダー光学系７６を有する。さらに撮像素子７５の物体側近傍に焦点検出時光路中にはいり、撮影時光路かた退避する焦点検出フィルター部を備える。光路から退避する方向は、紙面に対して垂直方向へスライドするとボディ全体の大きさ形状に大きな影響を与えないので好ましい。クイックリターンミラーがハーフミラーで構成させる場合、焦点検出時もクイックリターンミラーを光路中に配置でき、焦点検出時もフレーミングできる。
図１４の撮影装置は、撮像素子への光路とファインダーへの光路を分割するハーフミラーを配置し、さらに撮像素子７５の物体側近傍に焦点検出時光路中にはいり、撮影時光路から退避する焦点検出フィルター部を備える。光路から退避する方向は、紙面に対して垂直方向へスライドするとボディ全体の大きさ形状に大きな影響を与えないので好ましい。このように構成するころで、焦点検出時、撮影時もフレーミングを行うことができる。
図１５の撮影装置は、撮像素子からの出力をボディ背面の液晶ディスプレーに表示して、フレーミングを行える構成である。また、図１６は、図１５の構成に加え接眼レンズを通して表示素子を観察することでフレーミングを行うEVFを備えた撮像装置である。どちらも撮像素子７５の物体側近傍に焦点検出時光路中にはいり、撮影時光路から退避する焦点検出フィルター部を備える。焦点検出フィルターの視野開口の数を十分多くし（７５０００個以上が望ましい）、撮像素子の画素数を十分多くし（視野開口の数の３６倍以上）にすることで、焦点検出時、撮影時を含めてフレーミングが可能となる。クイックyリターンミラー等のファインダーへの光路分割ミラーがないのでボディ厚が薄くなり、また、撮影レンズのFバック（撮影レンズの最終レンズから撮像面までの距離）が短くできるので、撮影レンズ自体の構成も簡易にできる。
本願発明の第１の実施の形態を示す図である。 本願発明の第２の実施の形態を示す図である。 第１実施形態と従来例との比較を示す図である。 第１実施形態において視野を延ばした実施の形態を示す図である。 光路からの挿入着脱ができる焦点検出フィルター部を示す図である。 遮光壁を配置した実施形態を示す図である。 図２に示した実施の形態の焦点検出をさらに２方向に十字状に測距エリアを広げた形態を示す図である。 図７に示した実施形態において視野を延ばした実施の形態を示す図である。 本願発明の第３の実施の形態を示す図である。 数値実施例を示す図である。 光電変換部材を光軸方向からみたレイアウトを示す図である。 撮像装置への搭載例を示す図である。 撮像装置への搭載例を示す図である。 撮像装置への搭載例を示す図である。 撮像装置への搭載例を示す図である。 撮像装置への搭載例を示す図である。 従来の焦点検出系を示す図である。 従来の別の焦点検出系を示す図である。
符号の説明
１，１１，２１，３１，４１，７１…撮影レンズ
２，１２，２２，３２，４２，６２…視野絞り面
３，１３，２３，３３，４３…視野開口
４，１４，２４，３４，４４…コンデンサーレンズ
５，１５，２５，３５，４５…瞳分割絞り開口
６，１６，２６，３６，４６…再結像レンズ
７，１７，２７，３７，４７…光電変換面
８，１８，２８，３８，４８…仮想領域
９，１９，２９，３９，４９，６９…遮光壁
７２，８２，９２…カメラ本体
７３，９３…クイックリターンミラー
７４…ＡＦ光学系
１０，２０，７５，８５，９５…撮像素子
７６…ファインダー光学系
７７…サブミラー
８３…ハーフミラー
８４…焦点検出用フィルター部
Ａ…光軸
Ｓ…信号処理部

Claims (9)

  1. 撮影レンズと、
    該撮影レンズによる物体像を受光する撮像素子と、
    焦点検出用フィルター部と、
    を有し、
    前記焦点検出用フィルター部は、前記撮影レンズ側より順に、
    第１の開口部を複数有する視野絞りと、
    前記視野絞り近傍に配置されたコンデンサーレンズと、
    合焦精度を確保し得る間隔を以て並ぶ第２の開口部を複数有する瞳分割絞りと、
    前記第２の開口部に対応して配置された複数の再結像レンズを持つ再結像レンズ群と、
    を有し、
    前記視野絞りは前記撮像素子と略共役な位置に配置され、
    前記撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した二つの光束が、前記異なる第１の開口部をそれぞれ通過した後に、異なる前記再結像レンズにそれぞれ入射するように、前記複数の第１の開口部は形成され、
    前記焦点検出用フィルター部は、前記撮影レンズと前記撮像素子の間の光路であって、前記撮像素子の近傍に挿入退避可能に配置され、
    焦点検出時には前記焦点検出用フィルター部が前記光路に挿入され、撮影時には前記焦点検出用フィルター部が前記光路から退避する
    ことを特徴する撮像装置。
  2. 前記視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の前記第１の開口部をもち、
    前記再結像レンズ群は、第ｎ＋１個の前記再結像レンズを備え、
    第ｎ−１番目及び第ｎ番目の再結像レンズは前記第ｎ−１番目の前記第１の開口部に対応し且つ互いに隣り合う一対の再結像レンズであり、
    第ｎ番目及び第ｎ＋１番目の再結像レンズは前記第ｎ番目の前記第１の開口部に対応し且つ互いに隣り合う一対の再結像レンズであり、
    前記第ｎ−１番目の再結像レンズと前記ｎ＋１番目の再結像レンズは異なる位置に配置される
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記視野絞りとは別の視野絞りを有し、
    該別の視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の第１の開口部を備え、
    前記視野絞りと前記別の開口絞りは平行に配置されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記視野絞りとは別の視野絞りを備え、
    該別の視野絞りは、互いに隣り合う少なくともｎ個（ｎ≧２）の第１の開口部を備え、
    前記視野絞りと前記別の視野絞りは直交するように配置されている
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
  5. 前記焦点検出時、前記再結像レンズによって前記撮像素子に投影された前記第１の開口部の像が、他の前記第１の開口部の像と干渉しないように構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の撮像装置。
  6. 前記焦点検出用フィルター部は板状部材であって、
    前記コンデンサーレンズと前記再結像レンズ群の間が透明材質で満たされている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の撮像装置。
  7. 前記撮像素子は、少なくとも３色のカラーフィルターを有し、
    前記撮像素子に投影された前記視野絞りの像は、少なくとも前記３色のカラーフィルターを含む大きさである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の撮像装置。
  8. 焦点検出時、前記焦点検出用フィルター部と前記撮像素子との位置関係により、前記撮像素子からの出力信号を選択的に使用して焦点検出を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の撮像装置。
  9. 前記撮像装置は、表示用ディスプレーを備え、
    前記焦点検出用フィルター部が光路に挿入された状態と退避された状態のそれぞれで、撮像素子からの出力を表示用ディスプレーに表示可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の撮像装置。



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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012058379A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Toshiba Corp 固体撮像装置
WO2013018471A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 富士フイルム株式会社 撮像装置
US9124876B2 (en) 2011-08-23 2015-09-01 Fujifilm Corporation Pupil-dividing imaging apparatus
JP2019504331A (ja) * 2016-01-29 2019-02-14 アウスター インコーポレイテッド 光学距離センサを較正するためのシステム及び方法
US11025885B2 (en) 2015-09-24 2021-06-01 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
JP2022188179A (ja) * 2017-05-15 2022-12-20 アウスター インコーポレイテッド 輝度を増強した光学撮像送信器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012032723A (ja) * 2010-08-03 2012-02-16 Sony Corp 撮像装置、撮像素子、撮像方法およびプログラム
JP6000520B2 (ja) * 2011-07-25 2016-09-28 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法およびプログラム
WO2014046184A1 (ja) * 2012-09-24 2014-03-27 富士フイルム株式会社 複数被写体の距離計測装置及び方法
JP2015129846A (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6381266B2 (ja) * 2014-04-15 2018-08-29 キヤノン株式会社 撮像装置、制御装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体
EP3308209B1 (en) * 2015-06-15 2020-05-27 Agrowing Ltd Multispectral imaging apparatus
JP6946045B2 (ja) * 2017-04-28 2021-10-06 キヤノン株式会社 焦点検出装置及び撮像システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01266503A (ja) 1988-04-18 1989-10-24 Canon Inc 焦点検出装置
JPH11352394A (ja) * 1998-06-09 1999-12-24 Minolta Co Ltd 焦点検出装置
US6239912B1 (en) * 1998-09-11 2001-05-29 Nikon Corporation Focal point detection apparatus
JP2001124982A (ja) * 1999-10-25 2001-05-11 Asahi Optical Co Ltd 多点焦点検出装置
JP2004191893A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Canon Inc 撮像装置
WO2006129677A1 (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Nikon Corporation 結像状態検出装置
US7722708B2 (en) * 2005-12-01 2010-05-25 George P. Powell, Jr. Air purification apparatus and method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012058379A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Toshiba Corp 固体撮像装置
WO2013018471A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 富士フイルム株式会社 撮像装置
JPWO2013018471A1 (ja) * 2011-07-29 2015-03-05 富士フイルム株式会社 撮像装置
US9071828B2 (en) 2011-07-29 2015-06-30 Fujifilm Corporation Imaging apparatus
US9124876B2 (en) 2011-08-23 2015-09-01 Fujifilm Corporation Pupil-dividing imaging apparatus
US11190750B2 (en) 2015-09-24 2021-11-30 Ouster, Inc. Optical imaging system with a plurality of sense channels
US11025885B2 (en) 2015-09-24 2021-06-01 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US11178381B2 (en) 2015-09-24 2021-11-16 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US11196979B2 (en) 2015-09-24 2021-12-07 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US11202056B2 (en) 2015-09-24 2021-12-14 Ouster, Inc. Optical system with multiple light emitters sharing a field of view of a pixel detector
US11627298B2 (en) 2015-09-24 2023-04-11 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US11956410B2 (en) 2015-09-24 2024-04-09 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US12200183B2 (en) 2015-09-24 2025-01-14 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
JP2019504331A (ja) * 2016-01-29 2019-02-14 アウスター インコーポレイテッド 光学距離センサを較正するためのシステム及び方法
JP2022188179A (ja) * 2017-05-15 2022-12-20 アウスター インコーポレイテッド 輝度を増強した光学撮像送信器
JP7429274B2 (ja) 2017-05-15 2024-02-07 アウスター インコーポレイテッド 輝度を増強した光学撮像送信器

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