JP2001124982A - 多点焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】部品点数を増やさず、検出精度を落とすことな
く広い焦点検出エリアを設定できる多点焦点検出装置を
提供する。 【解決手段】撮影レンズ５１の射出瞳６０を、複数の異
なる検出領域に分割する、複数のセパレータマスク１５
ａ、１６ａと、複数対のセパレータレンズと、瞳分割方
向と直交する方向に複数列配列された受光素子列と、焦
点検出エリア規制マスク１３と、該マスクと前記セパレ
ータマスクとの間に配置された単一のコンデンサレンズ
１４とを備えたマルチ焦点検出装置であって、コンデン
サレンズの射出側の面１４ａを、撮影レンズの射出瞳６
０とそれぞれのセパレータマスクとが共役になるように
コンデンサレンズの射出側の面を、撮影レンズの光軸Ｏ
と瞳分割方向とで決まる面で切った断面が円弧をなし、
かつ撮影レンズの光軸Ｏと瞳分割方向に対して垂直な方
向とで決まる面で切った断面輪郭が非球面をなすように
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、複数の焦点検出エリアについての焦点
検出が可能な多点焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、複数の焦点検出エ
リア（領域）についての焦点検出が可能なマルチ（多
点）焦点検出ユニットが搭載された一眼レフカメラが開
発されている。従来の、いわゆる瞳分割位相差検出方式
のマルチ焦点検出ユニットは、撮影レンズの射出瞳を複
数の異なる検出領域に分割する瞳分割手段と、この瞳分
割手段よって分割された各検出領域を透過した各光束を
受けて前記撮影レンズの焦点調節状態に応じて相対位置
の変化する光分布を形成する光分布形成手段と、前記瞳
分割手段による瞳分割方向と直交する方向に複数配列さ
れた光電変換センサ列とを有する。また、各瞳分割手段
に入射する光束を規制する焦点検出エリアを備えた視野
マスクが、フィルム等価面に配置されている。しかし、
通常、焦点検出エリアの大きさおよびその間隔に対し
て、光電変換センサ列の大きさおよび間隔は小さく、狭
い。そこで、視野マスクと瞳分割手段との間に、焦点検
出エリアを透過した各被写体光束を集束し、かつ対応す
る射出瞳手段を通って光分布形成手段によって光電変換
素子列上に光分布が形成されるように偏向させる偏向手
段としてコンデンサレンズ、プリズムなどが配置されて
いる。

【０００３】図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にその従来
例を示した。これらの図において、符号１０１は撮影レ
ンズの射出瞳、符号１０２は焦点検出光学系の入射瞳、
符号１０３は、フィルム等価面に配置された、焦点検出
エリアを規制する視野マスクである。

【０００４】図５（Ａ）の従来例では、視野マスク１０
３の各焦点検出エリアを透過した被写体光束を、回転対
称コンデンサレンズ１１１によって、瞳分割手段として
の２個のセパレータマスク１１３、１１４に向けて偏向
および集束し、光分布形成手段としてのセパレータレン
ズ１１５、１１６によって、光電変換素子列としてのラ
インセンサ１１７、１１８上に被写体像（光分布）を形
成している。この従来例では、複数（２個）の焦点検出
エリアを、１個の回転対称コンデンサレンズ１１１でカ
バーしている。この回転対称コンデンサレンズ１１１
は、縦方向と横方向のパワーが同一で、かつ回転対称な
ので、射出瞳１０１、１０２に対して縦方向および横方
向の瞳共役を実現するに留まり、光量分布や歪曲収差を
補正できない。そのため、各焦点検出エリア１０３を広
げることができない。しかも、瞳共役を実現しようとす
ると、セパレータマスク１２３、１２４の配置の制限も
厳しくなってしまうという問題がある。

【０００５】瞳共役を図りつつ、光量分布および歪曲補
正を容易にするために図５（Ｂ）の従来例では、複数の
各焦点検出エリア毎にコンデンサレンズ１２１、１２２
を設けた。この従来例では、視野マスク１０３の各焦点
検出エリアを透過した被写体光束を、瞳分割手段として
の２個のセパレータマスク１１３、１１４、および光分
布形成手段としてのセパレータレンズ１１５、１１６に
よって、光電変換素子列としてのラインセンサ１１７、
１１８上に被写体像（光分布）を形成している。この従
来例では、コンデンサレンズ１２１、１２２が各焦点検
出エリア毎に独立しているので、良好な瞳共役、光量分
布および歪曲補正が可能である。しかしながらこの従来
例では、必要なコンデンサレンズ数が増えて、型加工す
るコンデンサレンズの面数が大幅に増加してしまう、と
いう問題がある。

【０００６】また、各光学部材の配置の自由度を増加す
るために図５（Ｃ）の従来例では、コンデンサレンズ１
３１、１３２を視野マスク１０３の各焦点検出エリア毎
に設け、さらにコンデンサレンズ１３１、１３２を透過
した光束を互いに接近する方向に偏向するためのプリズ
ム１３３、１３４を各コンデンサレンズ１３１、１３２
毎に設けた。この光学構成により、２個のセパレータマ
スク１３５、１３６、およびセパレータレンズ１３７、
１３８のよって形成される被写体像を接近させて、ライ
ンセンサ１３９、１４０を近接させて配置することが可
能になった。しかしながら、この従来例では、焦点検出
エリア毎にコンデンサレンズおよびプリズムが必要なの
で部点数が増加し、組立加工が複雑になる、という問題
がある。

【０００７】このような瞳分割位相差方式の焦点検出光
学系に使用されるコンデンサレンズには、検出誤差を少
なくする条件として、 瞳分割方向において、撮影レンズの射出瞳と瞳分割手
段がが共役になること、 瞳分割方向と垂直な方向において、撮影レンズの射出
瞳と瞳分割手段が共役になること、 光量分布、歪曲収差が補正されていること、が要求さ
れ、さらに焦点検出光学系全般において、 各部材の配置、構成の自由度が高いこと、 部品点数が増加しない、望ましくは削減できるとこ
と、 焦点検出エリアが広いこと、 などが望まれている。しかし従来は、上記〜を適度
に満足する条件を適度に満足し、かつ〜を満足、特
に焦点検出エリアが広い焦点検出装置がなかった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、かかる従来の多点焦点検出装
置の問題に鑑みてなされ、部品点数を増やさず、検出精
度を落とすことなく広い焦点検出エリアを設定できる多
点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、撮影レンズの射出瞳を、複数の異なる検出領域に分
割する、複数の瞳分割手段と、前記各検出領域を通過し
た光束を受けて、前記撮影レンズの焦点調節状態に応じ
て相対位置が変化する光分布を形成する複数対の光分布
形成手段と、前記瞳分割手段による瞳分割方向と直交す
る方向に複数列配列された、前記各対の光分布形成手段
によって形成された光分布を受光する光電変換センサ列
と、前記撮影レンズの予定焦点面上またはその前後近傍
に配置され、前記各瞳分割手段によって異なる検出領域
に分割される光束が通過する焦点検出エリアを規制する
焦点検出エリア規制手段と、該焦点検出エリア規制手段
と前記瞳分割手段との間に配置され、前記各焦点検出エ
リアを通過した光束が透過するコンデンサレンズとを備
えた多点焦点検出装置であって、前記コンデンサレンズ
の射出側または入射側の一面を、前記それぞれの検出領
域において撮影レンズの射出瞳と前記瞳分割手段の射出
瞳とが共役になるように、前記コンデンサレンズを撮影
レンズの光軸と瞳分割方向とで決まる面で切った断面が
円弧をなし、かつ前記撮影レンズの光軸と瞳分割方向に
対して垂直な方向とで決まる面で切った断面方向の輪郭
が非球面をなすように形成したこと、に特徴を有する。
この構成によれば、瞳分割手段によって分割される各検
出領域において撮影レンズの射出瞳と瞳分割手段の射出
瞳とが共役になり、かつ光量分布および歪曲収差が適度
に補正されているので、焦点検出エリアを広く設定する
ことが可能になり、精度の高い検出が可能になる。しか
も、複数の焦点検出エリアを透過した光束を単一のコン
デンサレンズによって集束、偏向しているので、コンデ
ンサレンズの加工、組立が容易であり、部材の配置の自
由度も高くなる。

【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。まず、本発明の焦点検出装置が適用される一眼レ
フカメラの概要について、図４を参照して説明する。こ
のＡＦ一眼レフカメラは、カメラボディ７１と、このカ
メラボディ７１に着脱可能なＡＦ対応の撮影レンズ５１
とを備えている。そしてカメラボディ７１は、いわゆる
多点焦点検出手段（多点オートフォーカス手段）、自動
焦点調節手段を備えている。

【００１１】撮影レンズ５１からカメラボディ７１内に
入射した被写体光束は、メインミラー７３により、ファ
インダ光学系を構成するペンタプリズム７７に向かって
反射され、ペンタプリズム７７内で複数回反射され、ア
イピースを通って射出する。一方、メインミラー７３の
ハーフミラー部７４に入射した被写体光束の一部はここ
を透過し、サブミラー７５で下方に反射されて、多点焦
点検出手段としてのマルチＡＦセンサユニット（マルチ
焦点検出センサユニット）１１に入射する。マルチＡＦ
センサユニット１１は、例えば、いわゆる位相差方式の
測距センサであって、本実施の形態では６個の焦点検出
エリアに対応する６本の受光素子列（ラインセンサ）１
９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ（図１、２参照））を備
えている。

【００１２】マルチＡＦセンサユニット１１の出力（積
分データ）は、メインＣＰＵ８１に入力される。メイン
ＣＰＵ８１は、マルチＡＦセンサユニット１１から入力
した各ラインセンサ毎の積分データに基づいて所定の演
算によりデフォーカス量を算出する。そして、それらの
デフォーカス量に基づいて、使用するラインセンサのデ
フォーカス量および優先順位を設定し、ＡＦモータ８３
の回転方向および回転数（エンコーダ８５が出力するパ
ルス数）を算出する。そしてメインＣＰＵ８１は、その
回転方向およびパルス数に基づき、ＡＦモータドライブ
回路８２を介してＡＦモータ８３を駆動する。この駆動
に際してメインＣＰＵ８１は、ＡＦモータ８３の回転に
連動してエンコーダ８５が出力するパルスをカウント
し、カウント値が前記パルス数に達したらＡＦモータ８
３を停止させる。

【００１３】ＡＦモータ８３の回転は、ギアブロック８
４、カメラボディ７１のマウント部に設けられたジョイ
ント８７と撮影レンズ５１のマウント部に設けられたジ
ョイント５７との接続を介して撮影レンズ５１側に伝達
される。撮影レンズ５１では、ジョイント５７に伝達さ
れた回転によってレンズ駆動機構５５を介して焦点調節
用レンズ５３が進退動する。

【００１４】また、ＣＰＵ８１は、周辺制御回路７９を
開始して測光ＩＣ７８から入力した測光データ等に基づ
いて適正シャッタ速度および絞り値を算出し、周辺制御
回路７９を介して図示しないシャッタ装置、絞り装置を
駆動して露光し、露光が終了すると、フィルムを巻き上
げる、シャッタ装置の機械的なチャージをするなどの撮
影に関する処理を実行する。外部メモリ手段としてのEE
PROM８６には、カメラボディ７１特有の各種定数のほか
に、本発明の積分制御に必要な所定値などがメモリされ
ている。

【００１５】さらにこのカメラは、レリーズボタン（図
示せず）の半押しでオンする測光スイッチＳＷＳおよび
同全押しでオンするレリーズスイッチＳＷＲを備えてい
る。これらのスイッチＳＷＳ、ＳＷＲのオン／オフ情報
はメインＣＰＵ８１に入力され、ＣＰＵ８１は、ＯＮし
たスイッチの状態に応じた処理を実行する。

【００１６】一方撮影レンズ５１には、焦点調節光学系
としての焦点調節用レンズ５３を光軸に沿って移動させ
るレンズ駆動機構５５、撮影レンズ５１のマウント部に
設けられていて、カメラボディ７１のジョイント４７と
連結してＡＦモータ３９の回転をレンズ駆動機構５５に
伝達するレンズ側ジョイント５７を備えている。なお、
図示しないが、撮影レンズ５１には、撮影レンズ固有情
報をメモリしたＲＯＭ、あるいはレンズ可変情報を演算
によって求めるＣＰＵなどを備え、これらのデータ、コ
マンド等を周辺制御回路７９との間で授受する。

【００１７】本発明の実施の形態であるマルチＡＦセン
サユニット１１の構成について、図１〜３を参照してよ
り詳細に説明する。図１〜３は、本発明を適用したマル
チＡＦセンサユニット１１の光学系の要部を示す光路図
である。このマルチＡＦセンサユニット１１は、複数の
焦点検出エリアを有するが、本実施の形態では、搭載さ
れた一眼レフカメラが横位置に構えられたときに撮影画
面のほぼ中央よりも画面の右側に位置する右焦点検出エ
リアおよびさらに画面の右辺寄りに位置する右周辺焦点
検出エリアに係る焦点検出光学系について説明する。

【００１８】撮影レンズ５１によって被写体像が形成さ
れるフィルム等価面に、焦点検出エリアを規制する焦点
検出開口１３ａ、１３ｂを備えた焦点検出エリア規制手
段として視野マスク１３を備えている。焦点検出開口１
３ａ、１３ｂを透過した被写体光束はそれぞれ、コンデ
ンサレンズ１４によって集束され、かつ偏向される。そ
して、瞳分割手段としてのセパレータマスク１５ａ、１
５ｂおよび１６ａ、１６ｂを透過し、光量分布手段とし
てのセパレータレンズ１７ａ、１７ｂおよび１８ａ、１
８ｂによってそれぞれラインセンサ１９ａ、１９ｂおよ
び２０ａ、２０ｂ上に集束される。つまり、焦点検出開
口１３ａ内に形成された一次被写体像はセパレータマス
ク１５ａ、１５ｂを透過する光束に分割され、セパレー
タレンズ１７ａ、１７ｂによって焦点調節状態に応じて
相対位置（間隔）が変化する二次被写体像（光量分布）
としてラインセンサ１９ａ、１９ｂ上に再結像される。
同様に、焦点検出開口１３ｂ内に形成された一次被写体
像はセパレータマスク１６ａ、１６ｂを透過する光束に
分割され、セパレータレンズ１８ａ、１８ｂによって焦
点調節状態に応じて相対位置が変化する二次被写体像と
してラインセンサ２０ａ、２０ｂ上に再結像される。

【００１９】この実施の形態では、セパレータマスク１
５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの射出瞳および撮影レン
ズ５１の射出瞳６０とが共役となるように、言い替える
と、撮影レンズ５１の射出瞳６０と焦点検出光学系の入
射瞳１２ａ、１２ｂとが一致するように、コンデンサレ
ンズ１４の射出側の面を、撮影レンズ５１の光軸Ｏと瞳
分割方向Ｙとで決まる面で切った断面ＲＹが円弧、かつ
前記撮影レンズの光軸Ｏと瞳分割方向Ｙに対して垂直な
方向Ｘとで決まる面で切った断面ＲＺが非球面（非円
弧）となるように形成してある。なお、図１には、セパ
レータマスク１５ａ、１６ａおよびその射出瞳１２ａ、
１２ｂのみを示した。

【００２０】ここで、断面ＲＹ、ＲＺは、焦点検出開口
１３ａ、１３ｂ、セパレータマスク１５ａ、１５ｂ、１
６ａ、１６ｂ、セパレータレンズ１７ａ、１７ｂ、１８
ａ、１８ｂの配置等に応じて、瞳６０、セパレータマス
ク１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが共役となるような
非球面に設定される。

【００２１】図示実施の形態は、撮影画面の中央よりも
横方向に外れた二つの焦点検出エリアについて焦点検出
する多点焦点検出装置に適用したが、本発明は、瞳分割
位相差検出方式のマルチＡＦ装置一般に適用可能であ
る。

【００２２】

【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、撮影レンズの射出瞳と瞳分割手段の各射出
瞳とが共役になるようにコンデンサレンズの一面を形成
したので、光量分布、歪曲収差も補正され、焦点検出エ
リアを広く設定することが可能になり、各焦点検出エリ
アについて正確な焦点検出が可能になる。さらに本発明
は、単一のコンデンサレンズで複数の焦点検出エリアを
カバーしているので、コンデンサレンズが少なくて済
み、焦点検出光学系の配置の自由度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焦点検出装置の一実施の形態の要部を
示す斜視図である。

【図２】同焦点検出装置の光学素子の配置例を示す光路
図である。

【図３】同焦点検出装置のコンデンサレンズの構造を示
す斜視図である。

【図４】同焦点検出装置を搭載した一眼レフカメラの要
部をブロックで示す図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、従来の異
なる焦点検出装置の光路図である。

【符号の説明】

１１ マルチＡＦセンサユニット １２ａ １２ｂ 射出瞳 １３ 視野マスク １３ａ １３ｂ 焦点検出開口 １４ コンデンサレンズ １５ａ １５ｂ １６ａ １６ｂ セパレータマスク １７ａ １７ｂ １８ａ １８ｂ セパレータレンズ １９ａ １９ｂ ２０ａ ２０ｂ 受光素子列（ライン
センサ） ５１ 撮影レンズ ６０ 撮影レンズの射出瞳 ７１ カメラボディ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズの射出瞳を、複数の異なる検
   出領域に分割する、複数の瞳分割手段と、 前記各検出領域を通過した光束を受けて、前記撮影レン
   ズの焦点調節状態に応じて相対位置が変化する光分布を
   形成する複数対の光分布形成手段と、 前記瞳分割手段による瞳分割方向と直交する方向に複数
   列配列された、前記各対の光分布形成手段によって形成
   された光分布を受光する光電変換センサ列と、 前記撮影レンズの予定焦点面上またはその前後近傍に配
   置され、前記各瞳分割手段によって異なる検出領域に分
   割される光束が通過する焦点検出エリアを規制する焦点
   検出エリア規制手段と、 該焦点検出エリア規制手段と前記瞳分割手段との間に配
   置され、前記各焦点検出エリアを通過した光束が透過す
   るコンデンサレンズとを備えた多点焦点検出装置であっ
   て、 前記コンデンサレンズの射出側または入射側の一面を、
   前記それぞれの検出領域において撮影レンズの射出瞳と
   前記瞳分割手段とが共役になるように、前記コンデンサ
   レンズを撮影レンズの光軸と瞳分割方向とで決まる面で
   切った断面が円弧をなし、かつ前記撮影レンズの光軸と
   瞳分割方向に対して垂直な方向とで決まる面で切った断
   面方向の輪郭が非球面をなすように形成したこと、を特
   徴とする多点焦点検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多点焦点検出装置におい
   て、前記コンデンサレンズの非球面は、非回転非球面で
   ある多点焦点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の多点焦点検出装
   置において前記複数の焦点検出エリアを通った被写体光
   束は、同一のコンデンサレンズを透過する多点焦点検出
   装置。