JP2001264625A - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- Focusing (AREA)
Abstract
が低下しない焦点検出装置を提供する。 【解決手段】 光軸Oに対して傾いて配置された主ミラ
ー2の後方に配置する光学要素は、主ミラー2を透過す
ることにより発生する光束の収差を考慮して補正した位
置に配置する。
Description
する。
ォーカス)エリアは、矩形の撮像面に対して縦方向か横
方向に配置されていたが、近年、ワイド化等の要因で斜
めにAFエリアを配置することが必要となってきた。
斜めに配置すると、縦横方向の配置に比べて、焦点検出
精度が低下することが分かった。
術的課題は、AFエリアを斜めに配置しても焦点検出精
度が低下しない焦点検出装置を提供することである。
は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の焦
点検出装置を提供する。
に対して傾いて配置され、撮影レンズを透過した光束の
一部を反射し、一部を透過させる主ミラーを備え、斜め
に配置された少なくとも2つのAFエリアの光束を用い
て撮影レンズの焦点を検出するタイプのものである。上
記主ミラーの後方に配置する光学要素は、上記主ミラー
を透過することにより発生する上記光束の収差を考慮し
て補正した位置に配置される。
光束が透過するとき、光束は主ミラー内で屈折し、これ
によって、結像位置のずれ、すなわち収差が生じる。従
来、主ミラーの後方には、この収差を考慮することな
く、光学要素が配置されていた。
置した場合に、この収差の影響が大きく、それが焦点検
出精度低下の原因であることを突き止めた。
補正するように、光学要素を配置する。これにより、収
差の影響を無くし、あるいは小さくし、AFエリアを斜
めに配置しても焦点検出精度が低下しないようにするこ
とができる。
は、2つのAFエリアを結ぶ方向が、光軸と主ミラーの
法線を含む平面に対して、平行でも直角でもない場合を
いう。
ミラーの後方に、光路を屈折させるサブミラー、AFエ
リアの光束のみを取り込むための絞りマスク、AFエリ
アの光束を結像させるセパレータレンズ、結像したAF
エリアの光束を受光する受光センサ(例えば、CCDセ
ンサ)が配置される。これらのいずれかにより、主ミラ
ーによる収差を補正するようにすることができる。
ミラーの後方に、主ミラーを透過することにより発生す
る上記光束の収差を考慮して補正した位置に配置される
光学要素)は、セパレータレンズである。該セパレータ
レンズは、上記主ミラーを透過することにより発生する
上記光束の収差を考慮して補正した球芯位置に配置され
る。
芯位置の調整により光束の収差を補正し、受光センサが
AFエリアの光束を適切に受光するようにして、焦点検
出精度の低下を防止することができる。
ーの後方に配置され、AFエリアの光束のみを取り込む
ための絞りマスクである。該絞りマスクは、上記主ミラ
ーを透過することにより発生する上記光束の収差を考慮
して補正した位置に配置される。
光する受光センサには、AFエリアの光束のみが到達
し、それ以外の光束は到達しないので、焦点検出精度の
低下を防止することができる。
ーの後方に配置される受光センサである。該受光センサ
は、上記主ミラーを透過することにより発生する上記光
束の収差を考慮して補正した位置に配置される。
AFエリアの光束のみを受光し、それ以外の光束は受光
しないように補正されるので、焦点検出精度の低下を防
止することができる。
置を提供する。
に対して傾いて配置され、撮影レンズを透過した光束の
一部を反射し、一部を透過させる主ミラーを備え、斜め
に配置された少なくとも2つのAFエリアの光束を用い
て撮影レンズの焦点を検出するタイプのものである。上
記主ミラーの後方に光軸に対して斜めに配置された反射
ミラーを備える。該反射ミラーは、上記光束を裏面反射
する。
入射し、裏面で反射した後、出射する。このとき、反射
ミラーは光軸に対して斜めに配置されているので、光束
には屈折が生じる。
より、主ミラーを透過することにより発生した収差を補
正し、焦点検出精度の低下を防止することが可能であ
る。
されるサブミラーを、裏面反射するように構成する。他
の例としては、サブミラーで反射された光束を受けるA
Fモジュール内に配置された反射ミラーを、裏面反射す
るように構成する。
正する別部材を付加した焦点検出装置を提供する。
後方に光軸に対して傾いて配置され、撮影レンズを透過
した光束の一部を反射し、一部を透過させる主ミラーを
備え、斜めに配置された少なくとも2つのAFエリアの
光束を用いて撮影レンズの焦点を検出するタイプのもの
である。上記主ミラーとは反対の方向に傾けて配置され
た光を透過する平板を備える。
とにより発生した光束の収差が、平板を透過することに
より補正されるようにすることが可能である。平板は、
主ミラーの前方に配置することも可能であるが、主ミラ
ーの後方に配置する方が設計・製造上は容易であり、好
ましい。典型例としては、同一材料で同一厚さに形成し
た主ミラーと平板を光軸に対して互いに逆向きに等しい
角度で配置する。
生じないように、主ミラー自体の構成を工夫した、以下
の構成の焦点検出装置を提供する。
と出射面が非平行であるプリズムにする。すなわち、焦
点検出装置は、撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出するタイプである。上記主ミラーは、上記主
ミラーを透過した上記各光束に収差が生じない形状のプ
リズムである。
える。すなわち、焦点検出装置は、撮影レンズの後方に
光軸に対して傾いて配置され、撮影レンズを透過した光
束の一部を反射し、一部を透過させる主ミラーを備え、
斜めに配置された少なくとも2つのAFエリアの光束を
用いて撮影レンズの焦点を検出するタイプである。上記
主ミラーの上記各光束が通過する部分は、該各部分を透
過した上記各光束に収差が生じないように、異なる厚さ
である。
変える。すなわち、焦点検出装置は、撮影レンズの後方
に光軸に対して傾いて配置され、撮影レンズを透過した
光束の一部を反射し、一部を透過させる主ミラーを備
え、斜めに配置された少なくとも2つのAFエリアの光
束を用いて撮影レンズの焦点を検出するタイプのもので
ある。上記主ミラーの上記各光束が通過する部分は、該
各部分を透過した上記各光束に収差が生じないように、
屈折率が異なる材料で形成される。
焦点検出装置について、図面を参照しながら説明する。
たように、撮影レンズ1を通り、主ミラー2、サブミラ
ー3を通ってAFモジュール4に光束を導く構成をとる
一眼レフカメラにおいて、AFエリアMの配置が図2の
ように、撮影画面に対して角度θ1(0<θ1<90°)
傾いた配置である場合の改善である。6は焦点面、Oは
光軸中心である。
撮影レンズ5の異なった瞳11,12を通った光束をコ
ンデンサーレンズ7、絞りマスク8、セパレータレンズ
9を通ってセンサー10に導き、2つの像の位相差を計
算することによって、焦点検出を行う。図4は、図3の
構成の断面図である。
の場合、図5のように、主ミラー2上でAFエリアの光
束は、光軸Oに関して対称な位置c,dを通って来る。
このとき、図6で点線で示したように、主ミラー2での
屈折による光路差により収差が発生し、結像位置は、光
軸上のFoから、Fc、Fdの位置にずれる。すなわ
ち、焦点面6上では、図7のように、像の結像位置F
c、Fdが上下にずれる(◆図6と図7は矛盾するよう
に見えますが、よろしいでしょうか?)。
ライン方向に対して、図8のように角度を持った被写体
Tを測距した場合、セパレータレンズ9のレンズ要素9
a,9b、絞りマスク8の開口部8a,8b、受光セン
サ10(CCDラインセンサ)の受光部10a,10b
を、図10、図11、図12のように、単純に角度θ 1
傾けて、それぞれ配置にすると、図9のように、受光セ
ンサの受光部10a,10bに対してずれた位置Fa,
Fbに被写体像が結合する。つまり、受光部10a,1
0bは、被写体の同じ位置を見ていないことになる。そ
のため、焦点検出結果に誤差が生じる。
センサ10の受光部10a,10bとの交点間の距離d
と、被写体Tの垂直片bの結像と受光センサ10の受光
部10a,10bとの交点間の距離eとの測定値は、等
しくならない(e≠d)。そのため、測定値としてdを
用いるか、eを用いるかにより、焦点検出結果に誤差が
生じる。
ることを目的とするものである。
アMの角度θ1に合わせて、セパレータレンズ9、絞り
マスク8、受光センサ10を、それぞれ角度θ1傾けた
基本配置から、図13のように、セパレーターレンズ9
についてのみさらに角度θ2分だけ回転し、レンズ要素
9a’,9b’の位置を補正し、図14のように、被写
体の結像位置Fa’,Fb’が受光センサー10の2つ
の受光部10a,10bに重なり、受光部10a,10
bが同じ像を見るようにする。
する第1軸Hを含む面上に、AFエリアM、コンデンサ
ーレンズ7、絞りマスク8の開口部8a,8b、セパレ
ータレンズ9のレンズ要素9a,9b、受光センサ10
の受光部10a,10bが配置された場合の斜視図であ
る。Vは、光軸Oとこれに直交する第1軸Hを含む面に
垂直な第2軸である。焦点面6上においてAFエリアM
から第2軸V方向にずれた位置c,dは、受光部10
a,10bに対してずれた位置Fc,Fdに結像する。
てi方向から見た図である。従来通りであれば、図20
(a)のように、受光センサー10の基準部(例えば1
0a)と参照部(例えば10b)で同一像を見ていない
ことになる。
および(c)に示すように、セパレーターレンズ9を偏
心させて同一像を見るようにする。このとき、受光セン
サー10上では、像をぼかしているが、焦点距離の検出
は受光部10a,10b間のコントラストの相関を見て
いるので、検出精度の低下は問題とならない。
合わせて、セパレータレンズ9、絞りマスク8、受光セ
ンサ10を、それぞれ角度θ1傾けた基本配置から、図
15のように、絞りマスク9をθ3だけ回転して、開口
部8a’,8b’の位置を補正し、同様に、受光センサ
ー10の2つの受光部10a,10bが同じ像を見るよ
うにする。
すように、絞りマスク8を偏心させて同一像を見るよう
にする。
合わせて、セパレータレンズ9、絞りマスク8、受光セ
ンサ10を、それぞれ角度θ1傾けた基本配置から、受
光センサー10の受光部10a,10bをそのライン方
向から直角方向にずらし、図16のように、受光部10
a”,10b”を、AFエリアMの結像位置Fa,Fb
に重なる位置まで移動する。
(f)に示すように、受光センサ10の受光部10
a”,10b” をずらして同一像を見るようにする。
て受光センサー10までの間の光路内の適宜位置に、あ
るいは主ミラー2の前方の適宜位置に、補正用の部材3
0を配置する。補正用の部材30は、透明な平板(例え
ば、ガラス平板等)であり、主ミラー2での屈折による
収差をキャンセルするように、適宜な屈折率、形状(厚
さ)、配置角度を選択する。
補正用の部材30により、結像位置を補正することがで
きる。
正用の部材30は、主ミラー2と同一材料で同一厚さに
形成し、主ミラー2と光軸に対して互いに逆向きに等し
い角度となるように配置する。なお、焦点面P上の結像
位置Foは、補正用の部材30によりF’にずれ、受光
センサー10上では像がぼけるが、焦点距離の検出は受
光部10a,10b間のコントラストの相関を見ている
ので、検出精度の低下は問題とならない。
され、AFモジュール4に光束を反射するサブミラー3
aが裏面反射し、主ミラー2の屈折による収差をキャン
セルするように構成する。サブミラー3aについては、
適宜な屈折率、形状(厚さ)を選択する。
設けた反射ミラー4sについて、裏面反射し、主ミラー
2の収差をキャンセルするように構成する。反射ミラー
4sについては、適宜な屈折率、形状(厚さ)を選択す
る。
ムにして、収差を補正する。
と出射面が非平行であり、主ミラー2aを透過した光束
が焦点面P上において光軸Oを中心に結像するような形
状である。なお、セパレータレンズ9、絞りマスク8、
受光センサ10は、AFエリアの角度θ1に合わせてそ
れぞれ角度θ1傾けた基本配置である。
て、収差を補正する。
ンサ10の2つの受光部10a,10b付近にそれぞれ
結像する各光束が通過する部分2g,2hごとに厚さを
変え、それぞれの部分2g,2hを透過した光束に収差
が生じないようにする。
て、収差を補正する。
ンサ10の2つの受光部10a,10b付近にそれぞれ
結像する各光束が通過する部分2s,2tごとに異なる
屈折率の材料で構成し、それぞれの部分2s,2tを透
過した光束に収差が生じないようにする。
リアを斜めに配置しても、主ミラーによる収差は補正さ
れるので、焦点検出精度が低下しないようにすることが
できる。実用的には、第1実施形態のようにセパレータ
レンズで補正する方法が、補正機構の構成や補正のやり
やすさの点で、最も好ましい。
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
素9a,9bを一体的に形成する代わりにそれぞれ分離
した別部材で構成すれば、レンズ要素をそれぞれ上下方
向にのみ移動させ、主ミラー2の収差を補正することが
可能である。
レンズの構成図である。
の配置図である。
の配置図である。
20)
の場合、図5のように、主ミラー2上でAFエリアの光
束は、光軸Oに関して対称な位置c,dを通って来る。
このとき、図6で点線で示したように、主ミラー2での
屈折による光路差により収差が発生し、結像位置は、光
軸上のFoから、Fc、Fdの位置にずれる。すなわ
ち、焦点面6上では、図7のように、像の結像位置F
c、Fdが上下にずれる。
24)
正することを目的とするものである。
合わせて、セパレータレンズ9、絞りマスク8、受光セ
ンサ10を、それぞれ角度θ1傾けた基本配置から、図
15のように、絞りマスク8をθ3だけ回転して、開口
部8a’,8b’の位置を補正し、同様に、受光センサ
ー10の2つの受光部10a,10bが同じ像を見るよ
うにする。
正用の部材30は、主ミラー2と同一材料で同一厚さに
形成し、主ミラー2と光軸に対して互いに逆向きに等し
い角度となるように配置する。なお、焦点面P上の結像
位置Foは、補正用の部材30によりF’にずれ、受光
センサー10上では像がぼけるが、焦点距離の検出は受
光部10a,10b間のコントラストの相関を見ている
ので、検出精度の低下は問題とならない。
変えて、収差を補正する。
を変えて、収差を補正する。
ンサ10の2つの受光部10a,10b付近にそれぞれ
結像する各光束が通過する部分2s,2tごとに異なる
屈折率の材料で構成し、それぞれの部分2s,2tを透
過した光束に収差が生じないようにする。
9a,9bを一体的に形成する代わりにそれぞれ分離し
た別部材で構成すれば、レンズ要素をそれぞれ上下方向
にのみ移動させ、主ミラー2の収差を補正することが可
能である。
Claims (8)
- 【請求項1】 撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出する焦点検出装置において、 上記主ミラーの後方に配置する光学要素を、上記主ミラ
ーを透過することにより発生する上記光束の収差を考慮
して補正した位置に配置したことを特徴とする、焦点検
出装置。 - 【請求項2】 上記光学要素はセパレータレンズであ
り、該セパレータレンズは、上記主ミラーを透過するこ
とにより発生する上記光束の収差を考慮して補正した球
芯位置に配置されることを特徴とする、請求項1記載の
焦点検出装置。 - 【請求項3】 上記光学要素は、上記主ミラーの後方に
配置され、AFエリアの光束のみを取り込むための絞り
マスクであり、該絞りマスクは、上記主ミラーを透過す
ることにより発生する上記光束の収差を考慮して補正し
た位置に配置されることを特徴とする、請求項1記載の
焦点検出装置。 - 【請求項4】 上記光学要素は、上記主ミラーの後方に
配置される受光センサであり、該受光センサは、上記主
ミラーを透過することにより発生する上記光束の収差を
考慮して補正した位置に配置されることを特徴とする、
請求項1記載の焦点検出装置。 - 【請求項5】 撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出する焦点検出装置において、 上記主ミラーの後方に光軸に対して斜めに配置された反
射ミラーを備え、該反射ミラーは、上記光束を裏面反射
することを特徴とする、焦点検出装置。 - 【請求項6】 撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出する焦点検出装置において、 上記主ミラーとは反対の方向に傾けて配置された光を透
過する平板を備え、 該平板を上記光束が透過することにより、上記主ミラー
を透過することにより発生する上記光束の収差が補正さ
れることを特徴とする、焦点検出装置。 - 【請求項7】 撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出する焦点検出装置において、 上記主ミラーは、上記主ミラーを透過した上記各光束に
収差が生じない形状のプリズムであることを特徴とす
る、焦点検出装置。 - 【請求項8】 撮影レンズの後方に光軸に対して傾いて
配置され、撮影レンズを透過した光束の一部を反射し、
一部を透過させる主ミラーを備え、斜めに配置された少
なくとも2つのAFエリアの光束を用いて撮影レンズの
焦点を検出する焦点検出装置において、 上記主ミラーの上記各光束が通過する部分は、該各部分
を透過した上記各光束に収差が生じないように、屈折率
が異なる材料で形成されたことを特徴とする、焦点検出
装置。
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