JP2000121927A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 36
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 16
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 3
- 206010073261 Ovarian theca cell tumour Diseases 0.000 description 2
- 208000001644 thecoma Diseases 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
Abstract
(57)【要約】
【目的】広い測距エリアの設定が可能な、コンパクトな
焦点検出装置を提供する。 【構成】予定焦点面17上の焦点検出開口23内を透過
した光束をコンデンサレンズ31、折返しミラー25お
よびセパレータレンズ27を介してラインセンサ29で
受光させる焦点検出装置であって、焦点検出開口23を
透過した光束をラインセンサ29の配列とは異なる方向
に偏向させるプリズム35を配置し、プリズム35で偏
向された光束が略メリディオナル断面を透過するように
コンデンサレンズ31をティルトさせて配置した。
焦点検出装置を提供する。 【構成】予定焦点面17上の焦点検出開口23内を透過
した光束をコンデンサレンズ31、折返しミラー25お
よびセパレータレンズ27を介してラインセンサ29で
受光させる焦点検出装置であって、焦点検出開口23を
透過した光束をラインセンサ29の配列とは異なる方向
に偏向させるプリズム35を配置し、プリズム35で偏
向された光束が略メリディオナル断面を透過するように
コンデンサレンズ31をティルトさせて配置した。
Description
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、一眼レフカメラなどの光
学機器に適した焦点検出装置に関する。
学機器に適した焦点検出装置に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】従来の一眼レフカメラな
どに搭載されているTTLパッシブ型の焦点検出装置
(以下「AFセンサユニット」という)210は、図1
に示したように、カメラボディ11の底部に設けられて
いる。撮影レンズ51を透過した被写体光束の内、メイ
ンミラー13の中央部のハーフミラー部14を透過した
光束が、サブミラー15でAFセンサユニット210に
向かって反射される。そしてAFセンサユニット210
内に、フィルム面と等価位置において焦点検出エリアを
規制する焦点検出開口230から入射した光束は、折返
しミラー250によってラインセン270方向に反射さ
れ、ラインセンサ270に入射する。
どに搭載されているTTLパッシブ型の焦点検出装置
(以下「AFセンサユニット」という)210は、図1
に示したように、カメラボディ11の底部に設けられて
いる。撮影レンズ51を透過した被写体光束の内、メイ
ンミラー13の中央部のハーフミラー部14を透過した
光束が、サブミラー15でAFセンサユニット210に
向かって反射される。そしてAFセンサユニット210
内に、フィルム面と等価位置において焦点検出エリアを
規制する焦点検出開口230から入射した光束は、折返
しミラー250によってラインセン270方向に反射さ
れ、ラインセンサ270に入射する。
【0003】しかし、AFセンサユニット21の小型化
が進むと、各ラインセンサ270の間隔が狭くなるの
で、ラインセンサ29上で複数の焦点検出開口230を
通った被写体光束が重なる(検出領域が重複してしま
う)おそれがある。このような問題を防ぐためには、A
F光学系の光路長を、限られた空間の中で可能な限り長
くとることが望ましい。
が進むと、各ラインセンサ270の間隔が狭くなるの
で、ラインセンサ29上で複数の焦点検出開口230を
通った被写体光束が重なる(検出領域が重複してしま
う)おそれがある。このような問題を防ぐためには、A
F光学系の光路長を、限られた空間の中で可能な限り長
くとることが望ましい。
【0004】そこで、図2に示したように、AFセンサ
ユニット21のボックス22内に、フィルム面と等価な
予定焦点面17において測距エリアを規制する焦点検出
開口23から入射した被写体光束を、一旦ラインセンサ
29の並び方向とは反対方向に偏向し、ボックス22の
角部に配置した折返しミラー25で反射してボックス2
2の対角角部に配置したラインセンサ29に入射させる
構造が考えられる。
ユニット21のボックス22内に、フィルム面と等価な
予定焦点面17において測距エリアを規制する焦点検出
開口23から入射した被写体光束を、一旦ラインセンサ
29の並び方向とは反対方向に偏向し、ボックス22の
角部に配置した折返しミラー25で反射してボックス2
2の対角角部に配置したラインセンサ29に入射させる
構造が考えられる。
【0005】このAFセンサユニット21では、図3に
光路を展開して示したように、焦点検出開口23の近傍
にコンデンサレンズ310が配置され、焦点検出開口2
3から入射した被写体光束はコンデンサレンズ310で
収束され、折返しミラー25で反射されてセパレータレ
ンズ27を構成する一対のレンズ27a、27bで、焦
点検出開口23を介して観察される被写体が瞳分割さ
れ、ラインセンサ29の対応するセンサ領域29a、2
9bに入射する。
光路を展開して示したように、焦点検出開口23の近傍
にコンデンサレンズ310が配置され、焦点検出開口2
3から入射した被写体光束はコンデンサレンズ310で
収束され、折返しミラー25で反射されてセパレータレ
ンズ27を構成する一対のレンズ27a、27bで、焦
点検出開口23を介して観察される被写体が瞳分割さ
れ、ラインセンサ29の対応するセンサ領域29a、2
9bに入射する。
【0006】この構造の場合、コンデンサレンズ310
を偏心させることで、AFセンサユニット21に入射し
た光束をラインセンサ29とは反対方向(後方)に偏向
させることができる。その様子を、図4に光路を展開し
て示した。
を偏心させることで、AFセンサユニット21に入射し
た光束をラインセンサ29とは反対方向(後方)に偏向
させることができる。その様子を、図4に光路を展開し
て示した。
【0007】しかしコンデンサレンズ310の偏心によ
って偏向させた場合は、焦点検出開口23を透過し、ラ
インセンサ29上に被写体像を形成する被写体光束がコ
ンデンサレンズ310の周辺部(透過領域23a)を透
過するため(図5参照)、コンデンサレンズ31のコマ
収差の影響が強くなり、特に光軸から離れた像高の高い
被写体光束はコマ収差の影響を強く受ける(図6参
照)。そのため、AFセンサユニット21の入射瞳21
pが撮影レンズ51の射出瞳51pからはみ出して(図
7のドット部分)、焦点検出開口23に向かう光束の一
部がけられてしまうことがある。このようなケラレを生
じると、ラインセンサ29上に形成される被写体像の輝
度分布が実際の被写体の輝度分布とは相違してしまい、
測定誤差を生じるおそれがある。そのため、コンデンサ
レンズ310を単に偏心させる構造は、ケラレを生じな
い撮影画面中央の狭いエリアしか焦点検出に利用できな
い。
って偏向させた場合は、焦点検出開口23を透過し、ラ
インセンサ29上に被写体像を形成する被写体光束がコ
ンデンサレンズ310の周辺部(透過領域23a)を透
過するため(図5参照)、コンデンサレンズ31のコマ
収差の影響が強くなり、特に光軸から離れた像高の高い
被写体光束はコマ収差の影響を強く受ける(図6参
照)。そのため、AFセンサユニット21の入射瞳21
pが撮影レンズ51の射出瞳51pからはみ出して(図
7のドット部分)、焦点検出開口23に向かう光束の一
部がけられてしまうことがある。このようなケラレを生
じると、ラインセンサ29上に形成される被写体像の輝
度分布が実際の被写体の輝度分布とは相違してしまい、
測定誤差を生じるおそれがある。そのため、コンデンサ
レンズ310を単に偏心させる構造は、ケラレを生じな
い撮影画面中央の狭いエリアしか焦点検出に利用できな
い。
【0008】
【発明の目的】本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み
なされたもので、広い測距エリアの設定が可能な、コン
パクトな焦点検出装置を提供することを目的とする。
なされたもので、広い測距エリアの設定が可能な、コン
パクトな焦点検出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【発明の概要】この目的を達成する請求項1記載の発明
は、予定焦点面上の焦点検出エリア内を透過した光束を
コンデンサレンズで収束し、反射鏡で反射して受光素子
列に受光させる焦点検出装置であって、前記焦点検出エ
リアを透過した光束を前記受光素子列の配列方向とは異
なる方向に偏向させ、前記コンデンサレンズの略メリデ
ィオナル断面を透過するようにコンデンサレンズを配置
したこと、に特徴を有する焦点検出装置である。請求項
2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記
焦点検出エリアを透過した光束を前記受光素子列とは反
対方向に偏向させる偏向光学素子を備え、偏向光学素子
によって偏向された光束が略メリディオナル断面を透過
するように前記コンデンサレンズを傾斜させて配置し
た。この偏向光学素子は、前記焦点検出エリアとコンデ
ンサレンズとの間に配置されたプリズムで構成できる。
前記偏向光学素子は、前記コンデンサレンズと一体に形
成することができる。この場合のコンデンサレンズは、
前記焦点検出エリア側の第1面が平面、射出側の第2面
が球面であって、第1面から入射した被写体光束が略メ
リディオナル断面を透過するように配置される。
は、予定焦点面上の焦点検出エリア内を透過した光束を
コンデンサレンズで収束し、反射鏡で反射して受光素子
列に受光させる焦点検出装置であって、前記焦点検出エ
リアを透過した光束を前記受光素子列の配列方向とは異
なる方向に偏向させ、前記コンデンサレンズの略メリデ
ィオナル断面を透過するようにコンデンサレンズを配置
したこと、に特徴を有する焦点検出装置である。請求項
2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記
焦点検出エリアを透過した光束を前記受光素子列とは反
対方向に偏向させる偏向光学素子を備え、偏向光学素子
によって偏向された光束が略メリディオナル断面を透過
するように前記コンデンサレンズを傾斜させて配置し
た。この偏向光学素子は、前記焦点検出エリアとコンデ
ンサレンズとの間に配置されたプリズムで構成できる。
前記偏向光学素子は、前記コンデンサレンズと一体に形
成することができる。この場合のコンデンサレンズは、
前記焦点検出エリア側の第1面が平面、射出側の第2面
が球面であって、第1面から入射した被写体光束が略メ
リディオナル断面を透過するように配置される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。本発明の実施の形態は、図2に示した構造のAF
センサユニット21に適用したものである。この実施の
形態は、フィルム面(撮影画面)と等価な予定焦点面の
中央に形成された横長の焦点検出エリア内を透過した光
束をコンデンサレンズ、折返しミラーを介してラインセ
ンサに受光させるAFセンサユニットであって、焦点検
出エリアを透過した光束をラインセンサの配列方向とは
異なる方向に偏向させ、コンデンサレンズの略メリディ
オナル断面を透過させてラインセンサに入射させること
に特徴を有する。
する。本発明の実施の形態は、図2に示した構造のAF
センサユニット21に適用したものである。この実施の
形態は、フィルム面(撮影画面)と等価な予定焦点面の
中央に形成された横長の焦点検出エリア内を透過した光
束をコンデンサレンズ、折返しミラーを介してラインセ
ンサに受光させるAFセンサユニットであって、焦点検
出エリアを透過した光束をラインセンサの配列方向とは
異なる方向に偏向させ、コンデンサレンズの略メリディ
オナル断面を透過させてラインセンサに入射させること
に特徴を有する。
【0011】図10は、本発明を適用したAFセンサユ
ニットの第1の実施例におけるコンデンサレンズおよび
その周辺の光学的構成を、折返しミラーを省略して光路
を展開して示す図である。この実施例では、撮影レンズ
51の予定焦点面17上に配置され焦点検出エリアを規
制する焦点検出開口23と、焦点検出開口23を透過し
た光束を収束させるコンデンサレンズ31との間に、偏
向光学素子として断面くさび形状のプリズム35を配置
してある。このプリズム35によって、焦点検出開口2
3を透過した光束21Lをラインセンサ29の配列とは
異なる方向に屈折(偏向)させている。
ニットの第1の実施例におけるコンデンサレンズおよび
その周辺の光学的構成を、折返しミラーを省略して光路
を展開して示す図である。この実施例では、撮影レンズ
51の予定焦点面17上に配置され焦点検出エリアを規
制する焦点検出開口23と、焦点検出開口23を透過し
た光束を収束させるコンデンサレンズ31との間に、偏
向光学素子として断面くさび形状のプリズム35を配置
してある。このプリズム35によって、焦点検出開口2
3を透過した光束21Lをラインセンサ29の配列とは
異なる方向に屈折(偏向)させている。
【0012】プリズム35は、断面がくさび(三角)形
上の三角柱プリズムである。プリズム35を透過した光
束21Lは、コンデンサレンズ31のメリディオナル断
面を透過するように屈折する。コンデンサレンズ31
は、プリズム35を透過した主光線が光軸Oに沿って入
射するようにティルト、つまり、予定焦点面17に立て
た垂直線に対して所定角度傾斜させて配置されている。
つまり、図9に示したように、焦点検出開口23を透過
し、ラインセンサ29上に被写体像を形成する被写体光
束は、コンデンサレンズ31の光軸Oを中心とした横長
の領域23aを透過、つまり、メリディオナル断面を透
過する。そして折返しミラーで反射し(図2参照)、セ
パレータレンズ27で分割されてそれぞれが対応するラ
インセンサ29の受光領域に入射する。
上の三角柱プリズムである。プリズム35を透過した光
束21Lは、コンデンサレンズ31のメリディオナル断
面を透過するように屈折する。コンデンサレンズ31
は、プリズム35を透過した主光線が光軸Oに沿って入
射するようにティルト、つまり、予定焦点面17に立て
た垂直線に対して所定角度傾斜させて配置されている。
つまり、図9に示したように、焦点検出開口23を透過
し、ラインセンサ29上に被写体像を形成する被写体光
束は、コンデンサレンズ31の光軸Oを中心とした横長
の領域23aを透過、つまり、メリディオナル断面を透
過する。そして折返しミラーで反射し(図2参照)、セ
パレータレンズ27で分割されてそれぞれが対応するラ
インセンサ29の受光領域に入射する。
【0013】このように第1の実施例では、焦点検出開
口23を透過した被写体光束が、プリズム35およびコ
ンデンサレンズ31のティルトによってコンデンサレン
ズ31のメリディオナル断面を透過するように偏向され
ているので、AFセンサユニット21の入射瞳21pが
図8に示すように直線的に形成され、撮影レンズ51の
射出瞳51p内に収まる。よって、焦点検出開口23を
透過してラインセンサ29に被写体像を形成する被写体
光束がけられることがない。
口23を透過した被写体光束が、プリズム35およびコ
ンデンサレンズ31のティルトによってコンデンサレン
ズ31のメリディオナル断面を透過するように偏向され
ているので、AFセンサユニット21の入射瞳21pが
図8に示すように直線的に形成され、撮影レンズ51の
射出瞳51p内に収まる。よって、焦点検出開口23を
透過してラインセンサ29に被写体像を形成する被写体
光束がけられることがない。
【0014】図11は、本発明を適用した第2の実施例
のコンデンサレンズおよびその周辺の光学的構成を、折
返しミラーを省略して示す図である。この実施例は、偏
向光学素子とコンデンサレンズとを一体に形成したこと
に特徴を有する。
のコンデンサレンズおよびその周辺の光学的構成を、折
返しミラーを省略して示す図である。この実施例は、偏
向光学素子とコンデンサレンズとを一体に形成したこと
に特徴を有する。
【0015】コンデンサレンズ41は、入射側の第1面
42を平面とし、射出側の第2面43を曲面(球面また
は非球面)としてある。そしてこのコンデンサレンズ4
1の第2面をティルト、つまり、第2面43を予定焦点
面17に対して平行な方向から所定角度傾斜させて、焦
点検出開口23を透過して入射した被写体光21Lがメ
リディオナル断面を透過するように配置してある。つま
り、焦点検出開口23を透過した被写体光21Lは、コ
ンデンサレンズ41の第1面42から入射し、屈折して
光軸Oに沿って進んで第2面43から射出するように構
成してある。
42を平面とし、射出側の第2面43を曲面(球面また
は非球面)としてある。そしてこのコンデンサレンズ4
1の第2面をティルト、つまり、第2面43を予定焦点
面17に対して平行な方向から所定角度傾斜させて、焦
点検出開口23を透過して入射した被写体光21Lがメ
リディオナル断面を透過するように配置してある。つま
り、焦点検出開口23を透過した被写体光21Lは、コ
ンデンサレンズ41の第1面42から入射し、屈折して
光軸Oに沿って進んで第2面43から射出するように構
成してある。
【0016】以上のように第2の実施例によれば、焦点
検出開口23を透過した被写体光21Lは、コンデンサ
レンズ41のメリディオナル断面を透過する。そして折
返しミラーで反射し(図2参照)、セパレータレンズ2
7で分割されてそれぞれが対応するラインセンサ29の
受光領域に入射する。
検出開口23を透過した被写体光21Lは、コンデンサ
レンズ41のメリディオナル断面を透過する。そして折
返しミラーで反射し(図2参照)、セパレータレンズ2
7で分割されてそれぞれが対応するラインセンサ29の
受光領域に入射する。
【0017】このように第2の実施例でも、コンデンサ
レンズ41の第1面42の屈折作用によって、焦点検出
開口23を透過した被写体光束がコンデンサレンズ41
のメリディオナル断面を透過するように偏向されている
ので、AFセンサユニット21の入射瞳21pが図8に
示すように直線的に形成され、撮影レンズ51の射出瞳
51p内に収まる。よって、焦点検出開口23を透過し
てラインセンサ29に被写体像を形成する被写体光束が
けられることがない。しかも第2の実施例は、プリズム
などの光学部品を追加することなく、コンデンサレンズ
41の加工によって実現できるので、組立および調整が
容易になる。
レンズ41の第1面42の屈折作用によって、焦点検出
開口23を透過した被写体光束がコンデンサレンズ41
のメリディオナル断面を透過するように偏向されている
ので、AFセンサユニット21の入射瞳21pが図8に
示すように直線的に形成され、撮影レンズ51の射出瞳
51p内に収まる。よって、焦点検出開口23を透過し
てラインセンサ29に被写体像を形成する被写体光束が
けられることがない。しかも第2の実施例は、プリズム
などの光学部品を追加することなく、コンデンサレンズ
41の加工によって実現できるので、組立および調整が
容易になる。
【0018】以上は、撮影画面において横長の測距エリ
アを有する焦点検出装置に適用した実施例であるが、本
発明は、撮影画面において縦長の測距エリアを有する焦
点検出エリアに対しても適用できる。この場合の実施例
では、被写体光束が、図9に一点鎖線で示したように、
コンデンサレンズの光軸(光心)を中心とした縦方向の
メリディオナル断面を透過するように構成する。また、
複数の測距エリアを備えた焦点検出装置に適用できる。
アを有する焦点検出装置に適用した実施例であるが、本
発明は、撮影画面において縦長の測距エリアを有する焦
点検出エリアに対しても適用できる。この場合の実施例
では、被写体光束が、図9に一点鎖線で示したように、
コンデンサレンズの光軸(光心)を中心とした縦方向の
メリディオナル断面を透過するように構成する。また、
複数の測距エリアを備えた焦点検出装置に適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り請求項1記
載の発明は、焦点検出エリアを透過した光束を受光素子
列とは異なる方向に偏向させてコンデンサレンズの略メ
リディオナル断面を透過させ、受光素子列に入射させる
ので、焦点検出装置の光路長を長くしつつ、受光素子列
に入射する被写体像がコンデンサレンズの収差を受け難
く、撮影レンズ等でけられない。
載の発明は、焦点検出エリアを透過した光束を受光素子
列とは異なる方向に偏向させてコンデンサレンズの略メ
リディオナル断面を透過させ、受光素子列に入射させる
ので、焦点検出装置の光路長を長くしつつ、受光素子列
に入射する被写体像がコンデンサレンズの収差を受け難
く、撮影レンズ等でけられない。
【図1】 従来の焦点検出装置を備えた一眼レフカメラ
の概要を示す図である。
の概要を示す図である。
【図2】 本発明を適用する焦点検出装置の概要を説明
する図である。
する図である。
【図3】 同焦点検出装置における、焦点検出開口から
受光素子列までの光路を説明する平面図である。
受光素子列までの光路を説明する平面図である。
【図4】 同焦点検出装置においてコンデンサレンズを
偏心させた場合の光路を説明する側面図である。
偏心させた場合の光路を説明する側面図である。
【図5】 同コンデンサレンズを偏心させた場合におい
て、被写体光束がコンデンサレンンズの周辺部を透過す
ることを説明する図である。
て、被写体光束がコンデンサレンンズの周辺部を透過す
ることを説明する図である。
【図6】 同コンデンサレンズを偏心させた場合におい
て、焦点検出エリアの外側の光線の光路を説明する側面
図である。
て、焦点検出エリアの外側の光線の光路を説明する側面
図である。
【図7】 従来の焦点検出装置における撮影光学系の射
出瞳と焦点検出光学系の入射瞳との関係を説明する図で
ある。
出瞳と焦点検出光学系の入射瞳との関係を説明する図で
ある。
【図8】 本実施の形態の焦点検出装置における撮影光
学系の射出瞳と焦点検出光学系の射出瞳との関係を説明
する図である。
学系の射出瞳と焦点検出光学系の射出瞳との関係を説明
する図である。
【図9】 本発明の実施の形態の焦点検出装置における
撮影光学系の射出瞳と焦点検出光学系の入射瞳との関係
を説明する図である。
撮影光学系の射出瞳と焦点検出光学系の入射瞳との関係
を説明する図である。
【図10】 本発明を適用した焦点検出装置の第1の実
施例におけるコンデンサレンズおよびその周辺の光学的
構成を、折返しミラーを省略して示す図である。
施例におけるコンデンサレンズおよびその周辺の光学的
構成を、折返しミラーを省略して示す図である。
【図11】 本発明を適用した焦点検出装置の第2の実
施例におけるコンデンサレンズおよびその周辺の光学的
構成を、折返しミラーを省略して示す図である。
施例におけるコンデンサレンズおよびその周辺の光学的
構成を、折返しミラーを省略して示す図である。
11 カメラボディ 17 予定焦点面 21 AFセンサユニット(焦点検出手段) 21p 入射瞳 22 ボックス 23 焦点検出開口 25 折返しミラー(反射鏡) 27 セパレータレンズ 29 ラインセンサ 31 コンデンサレンズ 35 プリズム 41 コンデンサレンズ 42 第1面(平面) 43 第2面(球面) 51 撮影レンズ 51p 射出瞳
Claims (5)
- 【請求項1】 予定焦点面上の焦点検出エリア内を透過
した光束をコンデンサレンズで収束し、反射鏡で反射し
て受光素子列に受光させる焦点検出装置であって、 前記焦点検出エリアを透過した光束を前記受光素子列の
配列方向とは異なる方向に偏向させ、前記コンデンサレ
ンズの略メリディオナル断面を透過するようにコンデン
サレンズを配置したことを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項2】 前記焦点検出エリアを透過した光束を前
記受光素子列の配列方向と直交する方向に偏向させる偏
向光学素子を備え、偏向光学素子によって偏向された光
束が略メリディオナル断面を透過するように前記コンデ
ンサレンズをティルトさせて配置した請求項1記載の焦
点検出装置。 - 【請求項3】 前記偏向光学素子は、前記焦点検出エリ
アとコンデンサレンズとの間に配置されたプリズムであ
る請求項2記載の焦点検出装置。 - 【請求項4】 前記偏向光学素子は、前記コンデンサレ
ンズと一体に形成されている請求項2記載の焦点検出装
置。 - 【請求項5】 前記コンデンサレンズは、前記焦点検出
エリア側の第1面が平面、射出側の第2面が球面であっ
て、第1面から入射した被写体光束が略メリディオナル
断面を透過するように配置されている請求項1記載の焦
点検出装置。
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