JP2000089100A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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Abstract
を高精度に検出することができる焦点検出装置を得るこ
と。 【解決手段】 対物レンズの予定結像面近傍で焦点検出
領域に対応した位置に配置されたフィールドレンズと、
該焦点検出領域からの光束を受け、前記対物レンズの焦
点調節状態に応じて相対位置の変化する被写体像に関す
る複数の光量分布を形成するための、一対を単位とする
再結像レンズと、該再結像レンズで形成した該光量分布
を検出するための受光手段とを有する焦点検出装置にお
いて、該焦点検出領域に応じてフィールドレンズ、再結
像レンズ、そして受光手段などを適切に設定したこと。
Description
う一眼レフレックスカメラや、一眼レフレックス電子カ
メラあるいはビデオカメラなどに使用できる焦点検出装
置、特に対物レンズの焦点調整状態を所謂像ずれ方式を
用いて検出する光学機器に好適なものである。
オカメラは自動焦点調節のための焦点検出装置を内蔵し
ている。またその測距範囲もファインダー中央のみなら
ず、中央から左右方向や上下方向に距離が離れたところ
にも設定したものが実現されている。
って実現されている。特に一眼レフカメラのように厳し
いピント精度が要求される焦点検出装置においては、対
物レンズによる結像光束を一組の再結像レンズへ導き、
これら再結像レンズにより形成された被写体像に関する
複数の光量分布を光電変換素子の受光素子列(画素列)
で受け、両光量分布の間隔から対物レンズの焦点調節状
態を検出する装置が一般的に用いられている。
ためには原理的に光電変換素子の画素列に垂直な方向に
パターンを有する被写体の光量分布が必要で、場合によ
っては受光素子列に光量分布が生じないために焦点検出
が出来ない欠点を有していた。
るような二組の受光素子列を配置して、被写体の光量分
布の方向によらずに焦点検出を可能とする焦点検出装置
が提案され実用化されている。
光量分布の方向によらない多様な被写体に対して可能と
したり、また焦点検出領域を撮影範囲の中央のみならず
上下左右離れたところにも設定しようとすると、焦点検
出系を多数設置しなければならず、焦点検出装置の大型
化を招き、特に光電変換素子列を形成するセンサーチッ
プの大きさはコストの増大といった問題を引き起こす。
ーチップ上にできる再結像レンズによる被写体像は焦点
検出に必要なものだけでなく、再結像レンズの数と焦点
検出領域の数の積だけ生じることになり、不要光による
焦点検出精度の低下や、不要光を排除するための装置の
大型化といった問題を引き起こす。
焦点検出領域を有し、多様な被写体の焦点検出を可能と
しながらも、小型で簡易な構成の焦点検出装置の提供を
目的としている。
焦点検出装置においては、再結像レンズを複数の焦点検
出領域で共有するとともに、方向の異なる光電変換素子
の画素列を適当に配置することによって、小型で簡易な
構成の焦点検出装置の提供を可能としている。
は、(1- 1)対物レンズの予定結像面近傍で焦点検出
領域に対応した位置に配置されたフィールドレンズと、
該焦点検出領域からの光束を受け、前記対物レンズの焦
点調節状態に応じて相対位置の変化する被写体像に関す
る複数の光量分布を形成するための、一対を単位とする
再結像レンズと、該再結像レンズで形成した該光量分布
を検出するための受光手段とを有する焦点検出装置にお
いて、該焦点検出領域は直交する第1、第2の焦点検出
領域と、その第1の焦点検出領域に平行でかつ離れた場
所に位置する第3の焦点検出領域を持ち、該フィールド
レンズは該第1、第2の焦点検出領域に対応した共通の
第1のフィールドレンズと、第3の焦点検出領域に対応
した第2のフィールドレンズを具備し、該再結像レンズ
は、該第1、第3の焦点検出領域からの光束を受ける第
1の再結像レンズと、第2の焦点検出領域からの光束を
受ける第2の再結像とを有し、第1の再結像レンズは対
物レンズ側に平面または弱い屈折力を有する曲面と、前
記受光手段側に強い凸の屈折力の曲面を有し、該再結像
レンズの対物レンズ側に絞りを有し、該受光手段は第
1、第2、第3の焦点検出領域に各々対応した1対の受
光素子列を有していることを特徴としている。
側のレンズ面の曲率半径をr、前記絞りと該受光手段側
のレンズ面との距離をdとしたとき 0.5<d/r<0.9 なる関係を満足すること。
ズの光軸が前記第1のフィールドレンズの光軸と異なる
こと。
ズの光軸が、前記第1のフィールドレンズの光軸に対し
て、前記第3の焦点検出領域の前記第1の焦点検出領域
から離れる方向とは逆側に設定されていること。
一方向が、前記第1の焦点検出領域の一方向に比して短
いこと。
対応する前記一対の受光素子列の受光素子列間の間隔
が、前記第1の焦点検出領域に対応する一対の受光素子
列の受光素子列間の間隔よりも広いこと。等を特徴とし
ている。
で、焦点検出領域に対応した位置に配置されたフィール
ドレンズと、該焦点検出領域からの光束を受け前記対物
レンズの焦点調節状態に応じて相対位置の変化する被写
体像に関する複数の光量分布を形成するための、一対を
単位とする再結像レンズと、該再結像レンズで形成した
該光量分布を検出するための受光手段とを有する焦点検
出装置において、該焦点検出領域は直交する第1、第2
の焦点検出領域と、その第1の焦点検出領域に平行でか
つ離れた場所に位置する第3の焦点検出領域を持ち、該
フィールドレンズは、該対物レンズの予定結像面の近傍
に第1、第2、第3の焦点検出領域に対応した共通の非
球面を有するレンズを具備し、該再結像レンズは、第
1、第3の焦点検出領域からの光束を共通に受ける第1
の再結像レンズと、第2の焦点検出領域からの光束を受
ける第2の再結像レンズとを有し、該第1の再結像レン
ズは対物レンズ側に平面または弱い屈折力を有する曲面
と、前記受光手段側に強い凸の屈折力の曲面を有し、該
再結像レンズの対物レンズ側に絞りを有し、該受光手段
は第1、第2、第3の焦点検出領域に各々対応した一対
受光素子列を有していることを特徴としている。
の、受光手段側のレンズ面の曲率半径をr、前記絞りと
受光手段側のレンズ面との距離をdとしたとき0.5<
d/r<0.9なる関係を満足すること。
ズの光軸が、前記第1のフィールドレンズの光軸に対し
て、前記第3の焦点検出領域の前記第1の焦点検出領域
から離れる方向と逆側に設定されていること。
一方向が、前記第1の焦点検出領域の一方向に比して短
いこと。
対応する一対の受光素子列の受光素子列間の間隔が、前
記第1の焦点検出領域に対応する一対の受光素子列の受
光素子列間の間隔よりも広いこと。
従って屈折力の弱くなる非球面であること。
曲率の異なる形状の非球面であること。等を特徴として
いる。
カメラに適用した実施形態の構成図である。図1におい
て、21は脱着可能または固定の対物レンズ、8は対物
レンズ1の瞳、1は対物レンズ1の光軸である。光軸1
にそって入射する光束は半透過部を備えるクイックリタ
ーンミラー22に達し、二つの光束に分割される。反射
される光軸にそってフォーカシングスクリーン23、ペ
ンタプリズム24、接眼レンズ25が配置され、ファイ
ンダー像の視認のためファインダー系を構成する。
る光軸にそって、可動なサブミラー26、ついで図中2
乃至7の各要素で示される焦点検出系が配置され、焦点
検出系の出力にもとづき、図示されていない駆動機構に
よって対物レンズ21の焦点状態が調節される。
省略して展開した形で図示したものである。図3〜図7
は図2の一部分の説明図である。次に図2乃至図7を使
って本発明の焦点検出装置の構成を説明する。2は対物
レンズの焦点面近傍におかれる視野マスクである。
の図であり、4列の開口を持ち、横手方向に長い3 つの
焦点検出領域2a1,2b1,2b2と、中心部には焦
点検出領域2a1に垂直な方向に長い焦点検出領域2a
2を備えている。
出領域、焦点検出領域2a2は第2の焦点検出領域、焦
点検出領域2b1,2b2は第3 の焦点検出領域を形成
している。
野の長手方向は、図2の紙面垂直方向に長く、紙面上下
方向に3つの開口部が並んで配置されている。焦点検出
領域2b1,2b3の長さは焦点検出領域2−a1の長
さよりも短い。
野マスク2の近傍に、対物レンズ1の焦点面から少し離
れて配置されている。
図である。フィールドレンズ3は焦点距離の異なる第1
のフィールドレンズ3−a,および第2 のフィールドレ
ンズ3−b1,3−b2からなり、それぞれの焦点距離
をfa,fb1,fb2とすれば fa<fb1=fb2 を満足させることが必要である。
絞り5を正面から見た図で、後述する2対の再結像レン
ズを構成する4つの再結像レンズに対応して2対の開口
を構成する4つの開口部5−a1,5−a2,5−b
1,5−b2を有している。
を有し視野マスク2の開口部を通して対物レンズ1の像
をセンサー(受光手段)7上に再び結像する作用を有す
る。
図であり、2 対のレンズを構成する6−a1,6−a
2,6−b1,6−b2を有している。7は光電変換デ
バイス(受光手段)である。
図で7−a、7−b,7−cで示す受光素子列の長手並
び方向が図1の紙面垂直方向に対応している。
−b2を通った光束はフィールドレンズ3のレンズ部3
−a,3−b1,3−b2を透過し、光電変換デバイス
7上に対物レンズによる物体像の2次像を形成する。
−b,7−c,7−dは多数の画素より成る画素列(受
光素子列)の組で、これらの画素列に対応して視野マス
ク2の開口2−a1,2−a2,2−b1,2−b2、
の像が図7の画素列を囲む点線で示す領域に投影され、
この内部に物体の2次像が形成される。
6−a2、6−b1、6−b2よりなる2組の再結像レ
ンズによって4つの2次像が図7の点線のように形成さ
れ、物体像の2次像は対物レンズ1の焦点調節状態によ
ってそれぞれのセンサー長手方向に移動する。
dの組はそれぞれに対応する同じ視野マスク2の開口部
の像について、光電変換素子7上の2次像の相対的間隔
をそれぞれ検出する事により、視野マスク2の開口部そ
れぞれについて、対物レンズ1の焦点調節状態を検出す
る事が出来る。
なるフィールドレンズ3の働きについて説明する。焦点
検出装置のフィールドレンズ3の役割は、焦点検出の対
称となる対物レンズ1の射出瞳8と焦点検出装置の絞り
5を共役の関係で結ぶ事にある。
レンズ1の射出瞳位置8に投影するように設定される。
適切に設定され、焦点検出装置の絞り5−a、5−bの
投影像が対物レンズ1の射出瞳8上で結像している。
直線状に並んだ9−1、9−2、9−3で示す対物レン
ズの像を通過する全ての光束が、焦点検出装置に取り込
まれることになる。
焦点距離が不適切であるために焦点検出装置の絞り5−
a、5- bのフィールドレンズ3による投影像が対物レ
ンズ1の射出瞳8上に結像していない。
長すぎ、図10ではフィールドレンズ3の焦点距離が短
かすぎるため絞り開口5- a、5−bの投影像が集光し
ていない。従って対物レンズ1の像9−1、9−3の位
置を通る光束は対物レンズ1の射出瞳8によって所謂ケ
ラレを生じ、それは焦点検出装置7の光電変換素子7上
の光量分布となってしまう。
出に多大な影響を与え、焦点検出誤差となって現れる。
従ってフィールドレンズ3の焦点距離を適切に設定して
焦点検出装置の二つの絞り開口の離れる分割方向、すな
わち焦点検出領域の長手方向の像高に対して、絞り5の
投影像がぼけないようにして置かなければならない。
数の焦点検出領域での検出を行なおうとすると、前述の
ように焦点検出領域の長手方向の射出瞳に対する絞りの
投影結像だけでなく、複数の焦点検出領域が離れる方向
に対しても、適切な焦点距離の設定を行なわなければな
らない。
定されたフィールドレンズを、点9−1、9−3で示さ
れる上下に分割された視野にも適用した図である。視野
9−1、9−3に対しては焦点距離が短すぎるため、絞
り5−a,5−bの投影像が対物レンズ1の射出瞳8か
ら外れケラレを生じている。
−1、9−2、9−3で示す位置にそれぞれ紙面垂直方
向に長い焦点検出領域が設定されていて、それぞれの視
野が絞り5−a,5−bを共用している。フィールドレ
ンズ3の分割された3つの部位3−a,3−b1,3−
b2の焦点距離をそれぞれfa,fb1,fb2とし
て、焦点距離fbを焦点距離faよりも長く設定し、焦
点距離fbの光軸を図4の1−b1,1−b2で示すよ
うに偏心させる事によって、紙面上下の視野分割方向、
紙面垂直な視野長手方向(絞り分割方向)の投影像が射
出瞳8上に良好に投影されるように設定されている。従
って各視野のどの像高においても瞳のケラレを生じる事
無しに焦点検出が可能となる。
ズ6の働きについて説明する。図14は図2の絞り5と
再結像レンズ6の拡大図である。
に示す焦点検出領域2−a 1,2−b 1,2−b 2の視
野領域からの絞り5の中心を通る主光線である。
数の焦点検出領域の像を受光素子7上に結像するため広
い画角に対して良好な結像性能を実現しなければならな
い。これには絞り中心から再結像レンズの頂点までの距
離をd、レンズの曲率半径をrとすればd=rなる関係
を満足させる事が有効である。
領域2−a2で示す、焦点検出領域2−a1に垂直な視
野も有するために、再結像レンズ6は図6に示すような
構成になっている。
ンズは複数の焦点検出領域の像を受光素子上に結像する
ためにその有効部も大きくならざるをえない。分担する
焦点検出領域が一つであれば、例えば図14の主光線L
1に示す光束の通る領域のみがその有効部となるが、本
発明では主光線L1だけでなく主光線L2、主光線L3
の通る領域も有効部となる。
ンズ部で光束の通る領域、すなわち有効部領域を図示し
た。本発明においては、絞り中心からレンズの頂点まで
の距離をd,レンズの曲率半径をrとして 0.5< d/r <0.9 とするとともに、中心の焦点検出領域2−a1,2−a
2よりも上下の焦点検出領域2−b1,2−b2の長さ
を短くする事によって再結像レンズ部でのオーバーラッ
プが起こらないようにしている。
うに必要な有効部が拡大し、有効部が他のレンズ部にオ
ーバーラップしてしまい、正規のレンズ部位を通らない
光束が迷光となって、焦点検出に悪影響を与える。
すい上下の焦点検出領域の長さを、中央の焦点検出領域
の水平方向の長さよりも短くする事によって、有効部の
拡大を抑制している。
増大し良好な結像性能が得られず、高精度な焦点検出を
行なうことができない。
出装置の断面図を示す。本実施形態においては分割され
たフィールドレンズではなく、フィールドレンズ3’で
示すように非球面レンズで構成している。
る。フィールドレンズ3’は周辺に行くにしたがい、正
の屈折力の弱くなる非球面レンズを用いている。これに
よれば、比較的良好に焦点検出系の瞳結像を行なう事が
出来る。
向で屈折力の異なるトーリックレンズを用いる事によっ
て、より良好な焦点検出系の瞳結像を実現する事が出来
る。
クレンズを示している。図中9、10は理解を助けるた
めにトーリックレンズの母線、子線を模式的に示した線
である。母線9は子線10よりも曲率半径が大きく設定
されている。
型のトーリック非球面を用いても図11で示したフィー
ルドレンズのように紙面上下の視野分割方向、紙面垂直
な視野長手方向(絞り分割方向)の屈折力を異なる大き
さに設定することにより、投影像が射出瞳8上に良好に
投影される。
数の焦点検出を一対の再結像レンズによって実現する事
が出来、小型で高精能な焦点検出装置の提供が可能とな
る。
図
す図
示す図
ンズを示す図
示す図
を示す図
を示す図
説明図
説明図
の説明図
の説明図
の説明図
の説明図
ズ部拡大図
ズ光束有効部を示す図
を示す図
示す図
非球面レンズの模式図
Claims (13)
- 【請求項1】 対物レンズの予定結像面近傍で焦点検出
領域に対応した位置に配置されたフィールドレンズと、
該焦点検出領域からの光束を受け、前記対物レンズの焦
点調節状態に応じて相対位置の変化する被写体像に関す
る複数の光量分布を形成するための、一対を単位とする
再結像レンズと、該再結像レンズで形成した該光量分布
を検出するための受光手段とを有する焦点検出装置にお
いて、該焦点検出領域は直交する第1、第2の焦点検出
領域と、その第1の焦点検出領域に平行でかつ離れた場
所に位置する第3の焦点検出領域を持ち、該フィールド
レンズは該第1、第2の焦点検出領域に対応した共通の
第1のフィールドレンズと、第3の焦点検出領域に対応
した第2のフィールドレンズを具備し、該再結像レンズ
は、該第1、第3の焦点検出領域からの光束を受ける第
1の再結像レンズと、第2の焦点検出領域からの光束を
受ける第2の再結像とを有し、第1の再結像レンズは対
物レンズ側に平面または弱い屈折力を有する曲面と、前
記受光手段側に強い凸の屈折力の曲面を有し、該再結像
レンズの対物レンズ側に絞りを有し、該受光手段は第
1、第2、第3の焦点検出領域に各々対応した1対の受
光素子列を有していることを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項2】 前記第1の再結像レンズの前記受光手段
側のレンズ面の曲率半径をr、前記絞りと該受光手段側
のレンズ面との距離をdとしたとき 0.5<d/r<0.9 なる関係を満足することを特徴とする特許請求項第1項
記載の焦点検出装置。 - 【請求項3】 前記第2のフィールドレンズの光軸が前
記第1のフィールドレンズの光軸と異なることを特徴と
する特許請求項第1項に記載の焦点検出装置。 - 【請求項4】 前記第2のフィールドレンズの光軸が、
前記第1のフィールドレンズの光軸に対して、前記第3
の焦点検出領域の前記第1の焦点検出領域から離れる方
向と逆側に設定されていることを特徴とする特許請求項
第2項に記載の焦点検出装置。 - 【請求項5】 前記第3の焦点検出領域の一方向が、前
記第1の焦点検出領域の一方向に比して短いことを特徴
とする特許請求項第1項記載の焦点検出装置。 - 【請求項6】 前記第2の焦点検出領域に対応する前記
一対の受光素子列の受光素子列間の間隔が、前記第1の
焦点検出領域に対応する一対の受光素子列の受光素子列
間の間隔よりも広いことを特徴とする特許請求項第1項
記載の焦点検出装置。 - 【請求項7】 対物レンズの予定結像面近傍で、焦点検
出領域に対応した位置に配置されたフィールドレンズ
と、該焦点検出領域からの光束を受け前記対物レンズの
焦点調節状態に応じて相対位置の変化する被写体像に関
する複数の光量分布を形成するための、一対を単位とす
る再結像レンズと、該再結像レンズで形成した該光量分
布を検出するための受光手段とを有する焦点検出装置に
おいて、該焦点検出領域は直交する第1、第2の焦点検
出領域と、その第1の焦点検出領域に平行でかつ離れた
場所に位置する第3の焦点検出領域を持ち、該フィール
ドレンズは、該対物レンズの予定結像面の近傍に第1、
第2、第3の焦点検出領域に対応した共通の非球面を有
するレンズを具備し、該再結像レンズは、第1、第3の
焦点検出領域からの光束を共通に受ける第1の再結像レ
ンズと、第2の焦点検出領域からの光束を受ける第2の
再結像レンズとを有し、該第1の再結像レンズは対物レ
ンズ側に平面または弱い屈折力を有する曲面と、前記受
光手段側に強い凸の屈折力の曲面を有し、該再結像レン
ズの対物レンズ側に絞りを有し、該受光手段は第1、第
2、第3の焦点検出領域に各々対応した一対受光素子列
を有していることを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項8】 前記第1の再結像レンズの、受光手段側
のレンズ面の曲率半径をr、前記絞りと受光手段側のレ
ンズ面との距離をdとしたとき 0.5<d/r<0.9 なる関係を満足することを特徴とする特許請求項第7項
記載の焦点検出装置。 - 【請求項9】 前記第2のフィールドレンズの光軸が、
前記第1のフィールドレンズの光軸に対して、前記第3
の焦点検出領域の前記第1の焦点検出領域から離れる方
向と逆側に設定されていることを特徴とする特許請求項
第7項に記載の焦点検出装置。 - 【請求項10】 前記第3の焦点検出領域の一方向が、
前記第1の焦点検出領域の一方向に比して短いことを特
徴とする特許請求項第7項記載の焦点検出装置。 - 【請求項11】 前記第2の焦点検出領域に対応する一
対の受光素子列の受光素子列間の間隔が、前記第1の焦
点検出領域に対応する一対の受光素子列の受光素子列間
の間隔よりも広いことを特徴とする特許請求項第7項記
載の焦点検出装置。 - 【請求項12】 前記非球面は周辺にいくに従って屈折
力の弱くなる非球面であることを特徴とする特許請求項
第7項に記載の焦点検出装置。 - 【請求項13】 前記非球面は母線と子線で曲率の異な
る形状の非球面であることを特徴とする特許請求項第7
項に記載の焦点検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27661698A JP4323592B2 (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 焦点検出装置 |
US09/261,656 US6272291B2 (en) | 1998-03-13 | 1999-03-03 | Focus detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP27661698A JP4323592B2 (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 焦点検出装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000089100A true JP2000089100A (ja) | 2000-03-31 |
JP2000089100A5 JP2000089100A5 (ja) | 2005-11-04 |
JP4323592B2 JP4323592B2 (ja) | 2009-09-02 |
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ID=17571931
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27661698A Expired - Fee Related JP4323592B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-09-11 | 焦点検出装置 |
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JP (1) | JP4323592B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006003427A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Canon Inc | 焦点検出装置及び撮影装置 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP27661698A patent/JP4323592B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006003427A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Canon Inc | 焦点検出装置及び撮影装置 |
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---|---|
JP4323592B2 (ja) | 2009-09-02 |
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