JP2002174766A

JP2002174766A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2002174766A
Application number: JP2000372970A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kuwata; 知由己桑田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: JP4686853B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コストの増加がなく、対の二次像の並び方向
どうしのズレを抑制し、焦点検出誤差が少なく、また焦
点検出不能になる率も少ない焦点検出装置を提供する。【解決手段】対物レンズの撮影画面における長辺方向
または短辺方向の中心線または中心線近傍の中心線と平
行な直線を対称軸として上下対象または左右対称に焦点
検出領域を設定した焦点検出装置に対して、対の再結像
レンズを、各レンズの前面と後面をともに凸面から構成
し、同一の加工手段により基材を同一方向から加工して
製作された前面用金型と後面用金型の内、一方の金型を
撮影画面の長辺方向の中心線または短辺方向の中心線を
回転軸として１８０度回転させて他方の金型と向かい合
わせ、射出成形により製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対物レンズの焦点調
節状態を検出する焦点検出装置に関し、特に、対物レン
ズの瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過する光束を
用いて複数対の光量分布を形成し、これらの対となる光
量分布の互いの位置関係を求めることにより、対物レン
ズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影画面内の複数の領域の被写体に対し
て、対物レンズによる焦点調節状態を検出する焦点検出
装置が知られている。一眼レフ自動焦点調節カメラに適
用されたこの種の焦点検出装置について説明する。図１
３は焦点検出光学系の焦点検出領域を示し、Ｍは撮影光
学系である対物レンズにより被写体像を結ばせるべき面
にある撮影画面を示す。この撮影画面Ｍは図に示す水平
方向に長い長方形になる。この焦点検出光学系では撮影
画面Ｍの中央にあって水平方向に延びる焦点検出領域Ａ
１と、撮影画面Ｍの周辺部の左右にあって垂直方向に延
びる焦点検出領域Ａ２、Ａ３とがある。

【０００３】図１４は、この焦点検出装置を組み込んだ
一眼レフ自動焦点調節カメラの内部を示す斜視図であ
る。メインミラー３は、不図示のファインダーと焦点検
出モジュール１００とに被写体からの光を分割するため
のハーフミラーである。メインミラー３を通過して撮影
画面（フィルム面）Ｍに向かう光束は、メインミラー３
の後方に配置したサブミラー４によりカメラのミラーボ
ックス底面方向に偏向される。ミラーボックスの底面に
は焦点検出のための開口が設けられており、その後方に
視野マスク１０、コンデンサーレンズ２０、絞りマスク
３０、再結像レンズ４０、イメージセンサー５０からな
る焦点検出モジュール１００が配置されている。コンデ
ンサーレンズ２０と絞りマスク３０との間にはさらに折
り曲げミラー２５が配置され、光軸を偏光させてカメラ
底部の高さがコンパクトになるようにしている。

【０００４】図１５は一眼レフ自動焦点調節カメラの断
面図である。上述した焦点検出モジュール１００は、ミ
ラーボックス底面１０１の下側に組み込まれている。対
物レンズ２を通過した被写体からの光束は、カメラ本体
１のメインミラー３によりファインダー５へ向かう光束
と焦点検出モジュール１００へ向かう光束とに分割さ
れ、焦点検出モジュール１００方向に分割された光束
は、サブミラー４によりミラーボックス底面１０１の方
向に偏向される。ミラーボックス底面１０１の方向に
は、メインミラー３とサブミラー４により撮影画面と光
学的に等価な面、すなわち予定焦点面が形成される。

【０００５】なお、焦点検出装置はさらに、イメージセ
ンサー５０を駆動するとともにその出力をＡ／Ｄ変換す
る周辺回路（不図示）や、イメージセンサー５０の出力
を演算処理するマイクロコンピューター（不図示）を備
えている。

【０００６】＜焦点検出光学系の構成＞図１６は焦点検
出光学系の構成を示す。図において、焦点検出を行なう
対物レンズの予定焦点面９の背後には、上述した３個の
焦点検出領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を規定するための視野開
口部１１，１２，１３を備えた視野マスク１０が配置さ
れる。さらに、視野マスク１０の背後には、３個のレン
ズ部２１，２２，２３からなるコンデンサーレンズ２０
が配置される。コンデンサーレンズ２０の後方には、３
対の絞り開口部３１，３２，３３を有する絞りマスク３
０が配置され、さらにその背後に３対の再結像レンズ片
４１，４２，４３を有する再結像レンズ４０が配置され
る。また、再結像レンズ４０の後方には、３対の受光部
５１，５２，５３を有するイメージセンサー５０が配置
される。なお、７は光学系の光軸である。

【０００７】この焦点検出装置の焦点検出原理は、周知
の位相差方式ないし瞳分割型再結像方式と呼ばれるもの
である。これは撮影光学系の射出瞳上の異なる部分を通
過した一対の光束により形成される一対の像の相対的な
位置関係のズレに基づいて、撮影光学系の焦点調節状態
を検出するものであって、例えば応用物理学会分科会、
日本光学会刊「光学」第１８巻第１１号（１９８９年１
１月）掲載の鈴木著「一眼レフカメラのオートフォーカ
ス技術」などの文献に述べられている。

【０００８】《焦点検出光学系の機能》図１７は、図１
６に示す焦点検出光学系の斜視図である。この図により
焦点検出光学系の機能を説明する。図１６に示す３個の
コンデンサーレンズ部２１，２２，２３は、各対の絞り
開口部３１，３２，３３を対物レンズの射出瞳８の近傍
に投影しており、この投影された各対の絞り開口部３
１，３２，３３が射出瞳８上の異なる領域８１，８２，
８３，８４を形成することになる。この射出瞳８上の異
なる領域８１，８２，８３，８４を通り予定焦点面９上
の３個の焦点検出領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に形成された一
次像は、３対の再結像レンズ片４１，４２，４３により
イメージセンサー５０上の３対の受光部５１，５２，５
３上に３対の二次像として形成される。ただし、この二
次像とは、必ずしも鮮鋭な像でなく、ピントがぼけた像
も含まれる。

【０００９】これらの各対の二次像の位置関係は光学系
の焦点調節状態に応じて変わるので、イメージセンサー
５０から得られる３対の二次像に対応する出力を演算処
理し、各対の二次像の位置関係に基づいて３個の焦点検
出領域Ａ１，Ａ２，Ａ３における撮影光学系の焦点調節
状態を検出することができる。すなわち、焦点検出領域
Ａ１における対物レンズの焦点調節状態は、受光部５１
上の対となる二次像の図１４のＸ軸方向の相対距離に基
づいて検出される。また、焦点検出領域Ａ２およびＡ３
における対物レンズの焦点調節状態は、受光部５２およ
び５３上の対となる二次像の図１４に示すＹ軸方向の相
対距離に基づいて検出される。

【００１０】ところで、上述した焦点検出装置では、対
物レンズの焦点調節状態を正しく検出するために、対と
なる受光部が対となる被写体の同一部分の像を光電変換
していなければならない。もし、受光部上の対となる二
次像の位置が、受光部の画素列の並び方向と直交する方
向にズレていれば、物体がこのズレ方向に対して均一な
輝度を持つ場合を除いて、対となる二次像の相似性が低
下し、像間隔の検出に誤差を生じたり、あるいは焦点検
出不能となる。

【００１１】図１８は上述した焦点検出誤差を説明する
図で、受光部５２の部分を取り出して描いたものであ
る。ここで、図に示すように受光部５２を上半分５２ｕ
と下半分５２ｂに分けて考える。例えば、被写体の輝度
分布が斜め線であったとする。図中の１５ｕ，１５ｂは
物体上のパターンであり、本来は被写体の同じ部分の像
が受光部５２の上半分５２ｕと下半分５２ｂにそれぞれ
投影されるべきであるが、１５ｕよりは１５ｂの方が紙
面に向かって左よりの部分が受光部上にあるため、実際
より二次像間隔が狭く誤認されてしまう。しかも、この
誤差は被写体パターン形状により異なるので演算により
補正できるものではない。

【００１２】このように、一対の二次像の投影位置が受
光部の画素列の並び方向と直交する方向にずれている
と、焦点検出精度が悪化したり、焦点検出不能になった
りするので、一対の二次像の並び方向と受光部の画素列
の並び方向とを精度よく合わせなければならない。この
ため、イメージセンサー５０の光軸周りの姿勢を調整し
て、受光部の画素の並び方向を一対の二次像の並び方向
に合わせることが製造工程で行われる。しかし、この例
のように複数対の二次像を用いる場合、各対の並び方向
の互いの角度関係が設計値と狂っていると、イメージセ
ンサー５０の姿勢調整によって一つの対に対して二次像
の並び方向と受光部画素列の並び方向とを揃えても、他
の対については誤差が生じてしまう。

【００１３】このような問題を解決するために、誤差を
含んだ一対の二次像の配置に合わせて受光部を配置した
イメージセンサーを製作するという案が、特公平２−２
７２４１０号公報に示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にこの
種の焦点検出装置の再結像レンズは、コストを低減する
ために一体的に射出成形されたプラスチック製である。
このような再結像レンズに対して上記方法を適用する
と、再結像レンズの金型のキャビティごとにそれに合わ
せたイメージセンサーを製作しなければならないし、も
しも製作途中でキャビティを破損するなどして新規キャ
ビティに交換すると、そのたびにイメージセンサーを製
作しなければならないので、コストがかかるという問題
がある。しかも、再結像レンズの試作品ができてからそ
の製造誤差を測定し、イメージセンサーのマスクを製作
する手順となり、生産開始までに時間がかかるし、キャ
ビティ破損で再製作した場合は生産再開までに時間がか
かるという問題もある。したがって、上記特公平２−２
７２４１０号公報記載の方法は実用的でなく、実際は各
一対の二次像の並び方向の相対角度をなるべく設計通り
に近づける必要がある。

【００１５】このため、上記公報にも記載されているよ
うに、対の二次像の配置を主に支配するのは再結像レン
ズであるから、再結像レンズの製造誤差を極力おさえる
という方法が考えられる。しかし、一般に製造誤差を減
らすにはコストがかかるし、実用上の製造誤差の限界に
より、それに応じた焦点検出性能までしか得られないと
いう問題がある。

【００１６】本発明の目的は、コストの増加がなく、対
の二次像の並び方向どうしのズレを抑制し、焦点検出誤
差が少なく、また焦点検出不能になる率も少ない焦点検
出装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明
は、対物レンズの撮影画面における長辺方向または短辺
方向の中心線または中心線近傍の中心線と平行な直線を
対称軸として上下対称または左右対称に焦点検出領域を
設定し、焦点検出領域を通って対物レンズの異なる瞳領
域から入射する対の光束を用いて、対の再結像レンズに
より光電変換手段の対の受光部上に対の被写体像を形成
し、対物レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置
に適用される。そして、対の再結像レンズは、各レンズ
の前面と後面がともに凸面から構成され、同一の加工手
段により基材を同一方向から加工して製作された前面用
金型と後面用金型の内、一方の金型を撮影画面の長辺方
向の中心線または短辺方向の中心線を回転軸として１８
０度回転させて他方の金型と向かい合わせ、射出成形に
より製作されたものである。（２）請求項２の焦点検出装置は、対の再結像レンズ
の各レンズの前面の中心曲率半径と後面の中心曲率半径
が略等しくしたものである。（３）請求項３の焦点検出装置は、対の再結像レンズ
の各レンズの前面の中心曲率半径と後面の中心曲率半径
の比を１／１．３から１．３までの範囲としたものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】一眼レフカメラに適用した本発明
の一実施の形態を説明する。一実施の形態の焦点検出装
置は、図１３に示すように、光学系の予定焦点面上に設
定された撮影画面Ｍの中心に焦点検出領域Ａ１と、撮影
画面Ｍの周辺部に焦点検出領域Ａ２，Ａ３とを有する。
この焦点検出光学系による焦点検出原理は、従来の技術
の欄で説明した焦点検出装置と同じ周知の位相差方式で
ある。また、この焦点検出装置を組み込んだカメラの内
部の斜視図とカメラの断面図も、それぞれ従来の技術の
欄で説明した図１４と図１５で表せる。ただし、この一
実施の形態の焦点検出光学系は従来の技術の欄で説明し
た焦点検出光学系と異なり、図１に示す構成である。

【００１９】図１において、対物レンズの予定焦点面９
の背後には、３つの焦点検出領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を規
定するための視野開口部１１，１２，１３を備えた視野
マスク１０が配置される。さらに、その視野マスク１０
の背後に３個のレンズ部２１，２２，２３からなるコン
デンサーレンズ２０が配置される。また、コンデンサー
レンズ２０の後方には、３対の絞り開口部３１，３２，
３３を有する絞りマスク３０が配置され、その背後に３
対の再結像レンズ片４１，４２，４３を有する再結像レ
ンズ４０が配置される。再結像レンズ４０の後方には、
３対の受光部５１，５２，５３を有するイメージセンサ
ー５０が配置される。なお、７は光学系の光軸を示す。

【００２０】ここで、再結像レンズ４０の３対の再結像
レンズ片４１，４２，４３は、従来技術の欄で説明した
焦点検出装置では後面が凸で前面が平面であったが、こ
の実施の形態では前面および後面ともに凸面で構成され
る。

【００２１】この再結像レンズ４０はプラスチック製の
射出成形品であり、これを製作するための前面の金型お
よび後面の金型は、図２に示すように、各々３対のレン
ズ片に対応する凹曲面すべてが一体の部材に構成されて
なる中子６２を備えている。図２には後面用中子６２を
組み込んだ状態の後面用金型の例を示す。

【００２２】なお、この実施の形態では金型に中子を組
み込んで前面用金型と後面用金型を製作する例を示す
が、中子を用いずに前面用金型と後面用金型をそれぞれ
製作してもよい。

【００２３】この中子６２を製作するにあたっては、図
３〜図５に示すように、雇いジグ７０を用いて中子６２
の元となる基材６０を旋盤の主軸に固定し、曲面を加工
する。３対計６個の凹曲面を加工するために、旋盤主軸
の中心と基材６０の位置を各曲面の設計位置に応じたず
れ量として一つ一つ加工していく必要があり、そのため
にこのジグ７０は６曲面に応じて異なる６箇所に位置決
めできる構造を有している。

【００２４】〈ジグ構成の説明〉図３において、Ｐはジ
グ本体７５の外形の中心点であり、旋盤に固定した場合
に主軸の回転中心に位置する。Ｘ軸方向の位置決め突起
７６ＸとＹ軸方向の位置決め突起７６Ｙは、本体７５に
固定されている。中子の元となる基材６０の基準となる
縦横の辺を、Ｘ軸方向の位置決め突起７６ＸとＹ軸方向
の位置決め突起７６Ｙに接触させて、加圧部材７７Ｘと
７７Ｙで矢印方向に力を加えて固定する。これを旋盤主
軸に取り付けて加工すると、Ｐ点を頂点とした回転対象
な曲面形状を加工することができる。

【００２５】〈６箇所に位置決めする方法〉基材６０を
６曲面に対応した６箇所に位置決めするには、図４
（ａ）〜（ｅ）に示すような５種類のスペーサー７１
ａ、７１ｂ、７２ａ、７３ａ、７３ｂを挟むか、あるい
はこれらのスペーサーを挟まないかによって実現する。
図３はスペーサー無しの状態を示し、図５はスペーサー
７３ａを挟んだ状態を示す。

【００２６】図６は加工済みの前面用中子を示す図であ
り、図７は加工済みの後面用中子を示す図である。図６
に示す前面用中子を例に上げて説明すると、スペーサー
７３ａを挟んでレンズ面形状６３１ａを加工し、スペー
サー７３ｂを挟んでレンズ面形状６３１ｂを加工する。
次に、スペーサー７１ａを挟んでレンズ面形状６１１ｂ
を加工し、スペーサー７１ｂを挟んでレンズ面形状６１
１ａを加工する。最後に、スペーサー７２ａを挟んでレ
ンズ面形状６２１ａを加工し、スペーサー無しでレンズ
面形状６２１ｂを加工する。このようにすると、各曲面
すなわち各レンズ片の相対位置精度はスペーサーの精度
に依存する。

【００２７】例えば今、仮に他の誤差要因を無視しする
と、図４でスペーサー７３ａのａ１部の寸法誤差をＥａ
１とし、スペーサー７３ｂのｂ１部の寸法誤差をＥｂ１
とすると、図６において６３１ａと６３１ｂの頂点どう
しのＸ軸方向のずれ量は（Ｅａ１−Ｅｂ１）だけ６３１
ａが向かって右となる。また、スペーサー７３ａのａ２
寸法の誤差がＥａ２とすると、図６において曲面６３１
ａと６３１ｂの頂点どうしのＹ軸方向の間隔が設計値Ｌ
３に対してＥａ２だけ広くなる。

【００２８】実際にはスペーサーの寸法以外にも様々な
要因があるため、上述した通りにはならないが、精密に
加工しようとすると、他の偏り要因はスペーサの寸法誤
差に比べて低いレベルに抑えられる。したがって、上記
の例でいうと頂点どうしのＸ軸方向のずれ量はほぼ（Ｅ
ａ１−Ｅｂ１）になる確率がもっとも高い。曲面６３１
ａと６３１ｂの頂点どおしのＹ軸方向の間隔誤差Ｅａ２
についても同様である。さらに、曲面６３１ａ、６３１
ｂ以外の他の曲面の相対位置関係も同様である。したが
って、各曲面すなわち各レンズ片の相対位置精度はスペ
ーサーの精度に依存する。

【００２９】このようにして同一ジグで同一方向から加
工した前面用と後面用の中子は、各曲面の頂点間の相対
位置誤差に関して同じ傾向を持つことになる。すなわ
ち、図７に示す後面用中子の曲面６１２ａ、６１２ｂ、
６２２ａ、６２２ｂ、６３２ａ、６３２ｂの位置関係
は、図６に示す前面用中子の曲面６１１ａ、６１１ｂ、
６２１ｂ、６２１ａ、６３１ｂ、６３１ａの位置関係と
ほぼ等しくなる。

【００３０】加工された前面用と後面用の中子をそれぞ
れ前面用と後面用の金型に組み込む際には、撮影画面の
長辺方向（Ｘ軸）の中心線を回転軸として前面用中子６
１または後面用中子６２を１８０度回転させ、両中子６
１，６２を向かい合わせて前面用金型と後面用金型にそ
れぞれ組み込む。

【００３１】図８は再結像レンズ４０を成形するために
向かい合わせた両中子を後面側からみた透視図で、後面
用中子、前面用中子ともその曲面形状の輪郭を破線で示
す。図１４に示すレンズ片の対４１の左側のレンズ片
（４１ａ）の前面は曲面６１１ａが転写され、その後面
は曲面６１２ａが転写される。また、レンズ片の対４１
の向かって右側のレンズ片（４１ｂ）の前面は曲面６１
１ｂが転写され、その後面は曲面６１２ｂが転写され
る。以下同様に、レンズ片の対４２の上側のレンズ片
（４２ｂ）の前面は曲面６２１ｂが転写され、その後面
は曲面６２２ｂが転写される。レンズ片の対４２の下側
のレンズ片（４２ａ）の前面は曲面６２１ａが転写さ
れ、その後面は曲面６２２ａが転写される。また、レン
ズ片の対４３の上側のレンズ片（４３ｂ）の前面は曲面
６３１ｂが転写され、その後面は曲面６３２ｂが転写さ
れる。レンズ片の対４３の下側のレンズ片（４３ａ）の
前面は曲面６３１ａが転写され、その後面は曲面６３２
ａが転写される。

【００３２】この実施の形態では、これら各レンズ片の
前面と後面は略同じ中心曲率半径の球面とする。こうす
ることにより、各レンズ辺の前面と後面の球面は光学的
に同じパワーを持ち、前面と後面の位置誤差が一部打ち
消し合い、その結果、図８の紙面に平行な面内で前面と
後面を総合した各レンズ片の中心位置は前面の位置と後
面の位置のほぼ中間位置となり、各レンズ片の対の並び
方向間の相対位置誤差を軽減することができる。

【００３３】図９は、説明の都合から図８とまったく同
じ視点からみた、各曲面の頂点配置を示す図である。図
９では、前面中子の各曲面頂点設計位置を＋印で示し、
その実際の位置を黒丸で示し、後面中子の各曲面頂点位
置を白丸で示す。まず、説明を分かりやすくするため
に、前面用中子と後面用中子の重ね合わせ位置誤差がな
い場合を考える。

【００３４】レンズ片対４３に対応する曲面について考
察する。図に向かって右上の曲面６３１ｂの設計位置で
あるＰ３ｂ点（この場合、曲面６３２ｂの設計位置でも
ある）からの曲面６３１ｂ（前面側）の頂点位置の誤差
を、Ｘ軸とＹ軸方向にそれぞれ３１ｂｘ、３１ｂｙと
し、曲面６３２ｂ（後面側）の頂点位置の誤差を３２ｂ
ｘ、３２ｂｙとする。さらに、その下の曲面６３１ａ設
計位置であるＰ３ａ点（この場合、曲面６３２ａの設計
位置でもある）からの曲面６３１ａ（前面側）の頂点位
置の誤差を３１ａｘ、３１ａｙとし、曲面６３２ａ（後
面側）の頂点位置の誤差を３２ａｘ、３２ａｙとする。

【００３５】前面の曲面６３１ｂと後面の曲面６３２ｂ
の頂点位置の中間点位置は、（３１ｂｘ＋３２ｂｘ），
（３１ｂｙ＋３２ｂｙ）であり、前面の曲面６３１ａと
後面の曲面６３２ａの頂点位置の中間点位置は、（３１
ａｘ＋３２ａｘ），（３１ａｙ＋３２ａｙ）である。上
述したように、前面用中子と後面用中子は同一のジグで
同一方向から加工したものであるから、同じジグによる
加工誤差を受け継ぐ。そのため、３１ａｘと３２ｂｘが
ほぼ等しく、また３１ｂｘと３２ａｘがほぼ等しいか
ら、上のレンズ辺の上記中間点位置のｘ座標（３１ｂｘ
＋３２ｂｘ）と、下のレンズ辺の上記中間位置のｘ座標
（３１ａｘ＋３２ａｘ）とがほぼ等しくなる。したがっ
て、これら中間位置の並び方向はほぼ設計位置Ｐ３ａと
Ｐ３ｂの並び方向と平行になる。すなわち、並び方向誤
差はほぼ無い状態になる。

【００３６】上述したレンズ片対４３と設計上の並び方
向が直交するレンズ片対４１に対応する６１１ａ，６１
１ｂ，６１２ａ，６１２ｂについても、同様な結果が得
られる。すなわち、対となるレンズ片に対応する“中間
点のｙ座標”（１１ｂｙ＋１２ｂｙ）と（１１ａｙ＋１
２ａｙ）がほぼ一致し、これら中間点の並び方向誤差は
ほぼ無い状態になる。

【００３７】次に、前面用中子６１と後面用中子６２の
重ねあわせ位置誤差がある場合について考える。前面用
中子６１を基準として後面用中子６２の重ねあわせ位置
誤差を、図のＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれｘＯ，ｙＯとす
る。そうすると、３２ｂｘと３１ａｘが上述した例より
ともにｘＯだけ増し、“中間位置のｘ座標”（３１ｂｘ
＋３２ｂｘ）と（３１ａｘ＋３２ａｘ）はともにｘＯ／
２だけ増すので、それら中間位置の並び方向が設計され
た方向に対して誤差がほぼ無い状態であることに変わり
ない。また、レンズ片対４１に対応する曲面に対して
も、１２ａｙと１１ｂｙが上述した例よりともにｙＯだ
け増し、”中間位置のｙ座標”（１１ｂｙ＋１２ｂｙ）
と（１１ａｙ＋１２ａｙ）はともにｙＯ／２だけ増すの
で、それらの中間位置の並び方向が設計された方向に対
して誤差がほぼ無い状態であることに変わりはない。

【００３８】また、ねじれ方向の重ね合わせズレについ
ては、その中心がＰｌａとＰｌｂの中点付近であれば、
上述した状況にほとんど影響しないが、中点以外の場合
は上述した誤差がほぼ無い状態が乱される。したがっ
て、これらの中子を金型に組み込む際には、ねじれ誤差
だけは極力無いように組む必要がある。これは、ねじり
とｘｙ方向と両方の重ね合わせズレとも無くすのに比べ
れば数段、容易なことである。

【００３９】さて、上述したように、この再結像レンズ
の各レンズ片において前面と後面を総合した各レンズ片
の中心位置は、前面の位置と後面の位置のほぼ中間位置
である。したがって、レンズ対の並び方向の相対誤差か
軽減されるため、上述した対となる二次像の投影位置が
受光部の画素列の並び方向と直交する方向にずれること
による焦点検出誤差が軽減される。

【００４０】上述した一実施の形態では各レンズ片にお
いて前面と後面を同じ曲率としたが、完全に同じでなく
てもある程度の誤差の軽減効果はあり、両者がある程度
近ければ実際上、意味のある程度の効果が得られる。出
願人の研究によると、前凸面の中心曲率半径と後凸面の
中心曲率半径の比が１／１．３〜１．３の間であれば、
まったく同じ中心曲率半径にした場合と実質上あまり変
わらない程度の効果が得られることを確認した。

【００４１】なお、上述した一実施の形態では曲面形状
を球面とする例を示したが、曲面形状は球面に限定され
ず、非球面としても前後面の光学的パワーの比がおおよ
そ等しければ同様の効果が得られる。

【００４２】また、中子の加工手段については上述した
一実施の形態の加工手段に限定されず、例えばジグにか
えて小型のＸＹステージやインデックステーブルを旋盤
主軸に固定して加工する方法など、他の方法にも適応で
きる。例えばＸＹステージの場合は、ステージ各位置で
の送り精度からくる位置誤差の傾向が前面と後面の各曲
面の相対位置誤差に共通に転写されるので、上述した一
実施の形態と同様の効果がある。さらに、別の変形例と
しては、前面と後面の曲率が完全に一致する設計の場合
には、同一雛形から電鋳により中子を複数製作し、一方
を前面に、他方を後面に用いるという方法でもよい。

【００４３】上述した一実施の形態では、対物レンズの
撮影画面における長辺方向の中心線を対称軸として上下
対象に焦点検出領域を設定した焦点検出装置において、
対の再結像レンズを射出成形するための金型を、同一の
加工手段により基材を同一方向から加工して製作した前
面用中子と後面用中子の内、一方の中子を撮影画面の長
辺方向（Ｘ軸）の中心線を回転軸として１８０度回転さ
せ、両中子を向かい合わせてそれぞれ前面用金型と後面
用金型に組み込んで製作する例を示した。しかし、焦点
検出領域の配置は上述した一実施の形態に限定されず、
対物レンズの撮影画面における長辺方向の中心線または
短辺方向の中心線を対称軸として上下対象または左右対
称に配置されるすべての焦点検出領域に対して本願発明
を適用することができる。

【００４４】例えば図１０に示すように、撮影画面の長
辺方向の中心線を対称軸として上下対象に焦点検出領域
を配置してもよく、この場合は同一の加工手段により同
一方向から加工した前面用金型と後面用金型の内の一方
の金型を撮影画面の長辺方向（Ｘ軸）の中心線を回転軸
として１８０度回転させ、両金型を向かい合わせて射出
成形により対の再結像レンズを製作する。

【００４５】また、図１１および図１２に示すように焦
点検出領域を配置した場合は、焦点検出領域が撮影画面
の長辺方向の中心線を対称軸として上下対象であるとと
もに、撮影画面の短辺方向の中心線を対称軸として左右
対称でもあるので、これらの場合は同一の加工手段によ
り同一方向から加工した前面用金型と後面用金型の内の
一方の金型を撮影画面の長辺方向（Ｘ軸）の中心線、ま
たは撮影画面の短辺方向（Ｙ軸）の中心線を回転軸とし
て１８０度回転させ、両金型を向かい合わせて射出成形
により対の再結像レンズを製作する。

【００４６】

【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、対物
レンズの撮影画面における長辺方向または短辺方向の中
心線または中心線近傍の中心線と平行な直線を対称軸と
して上下対象または左右対称に焦点検出領域を設定した
焦点検出装置に対して、対の再結像レンズを、各レンズ
の前面と後面をともに凸面から構成し、同一の加工手段
により基材を同一方向から加工して製作された前面用金
型と後面用金型の内、一方の金型を撮影画面の長辺方向
の中心線または短辺方向の中心線を回転軸として１８０
度回転させて他方の金型と向かい合わせ、射出成形によ
り製作したので、位置誤差を相殺して異なる方向に並ん
だ複数対の再結像レンズ片の並び方向の相対誤差を緩和
することができる。これにより、型加工誤差による対の
二次像の並び方向どうしのズレを抑制し、焦点検出誤差
が少なく、また焦点検出不能になる率も少なくなるとい
う効果が得られる。また、同じ対の二次像の並び方向ど
うしのズレを許容するなら、より型加工精度が緩くてよ
いから、高精度加工に伴う高コストを削減できるという
効果もある。（２）請求項２の発明によれば、対の再結像レンズの
各レンズの前面と中心曲率半径と後面の中心曲率半径が
略等しくしたので、各レンズ辺の前面と後面の球面は光
学的に同じパワーを持ち、前面と後面の位置誤差が一部
打ち消し合い、その結果、前面と後面を総合した各レン
ズ片の中心位置は前面の位置と後面の位置のほぼ中間位
置となり、各レンズ片の対の並び方向間の相対位置誤差
をより軽減することができる。（３）請求項３の発明によれば、対の再結像レンズの
各レンズの前面の中心曲率半径と後面の中心曲率半径と
の比を１／１．３から１．３までの範囲としたので、上
述した略同一の中心曲率半径にした場合と実質上あまり
変わらない程度の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態の構成を示す図である。

【図２】金型と中子の関係を示す図である。

【図３】中子の加工方法を説明する図である。

【図４】中子の加工に用いるスペーサーを示す図であ
る。

【図５】中子の加工方法を説明する図である。

【図６】前面用中子を示す図である。

【図７】後面用中子を示す図である。

【図８】再結像レンズを成形するために向かい合わせた
両中子を後面側から見た透視図である。

【図９】再結像レンズを成形するために向かい合わせた
両中子を後面側から見たときの、各曲面の頂点位置を示
す図である。

【図１０】焦点検出領域の他の配置例を示す図である。

【図１１】焦点検出領域の他の配置例を示す図である。

【図１２】焦点検出領域の他の配置例を示す図である。

【図１３】焦点検出領域の配置を示す図である。

【図１４】従来の焦点検出装置を組み込んだ一眼レフカ
メラの内部を示す図である。

【図１５】一眼レフカメラの断面図である。

【図１６】従来の焦点検出装置の構成を示す図である。

【図１７】図１６に示す焦点検出光学系の斜視図であ
る。

【図１８】従来の焦点検出装置で発生する焦点検出誤差
を説明する図である。

【符号の説明】

７光学系の光軸８対物レンズの瞳面９対物レンズの予定焦点面１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ視野マスク１１，１２，１３視野開口部２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃコンデンサーレンズ２１，２２，２３レンズ部３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ絞りマスク３１，３２，３３絞り開口部４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ再結像レンズ４１，４２，４３再結像レンズ片５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃイメージセンサー５１，５２，５３受光部６０基材６１前面用中子６２後面用中子７５ジグ本体７０雇いジグ７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７３ａ、７３ｂスペーサー７６Ｘ、７６Ｙ位置決め突起７７Ｘ、７７Ｙ加圧部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズの撮影画面における長辺方向ま
たは短辺方向の中心線または中心線近傍の中心線と平行
な直線を対称軸として上下対称または左右対称に焦点検
出領域を設定し、前記焦点検出領域を通って前記対物レ
ンズの異なる瞳領域から入射する対の光束を用いて、対
の再結像レンズにより光電変換手段の対の受光部上に対
の被写体像を形成し、前記対物レンズの焦点調節状態を
検出する焦点検出装置において、前記対の再結像レンズは、各レンズの前面と後面がとも
に凸面から構成され、同一の加工手段により基材を同一
方向から加工して製作された前面用金型と後面用金型の
内、一方の金型を撮影画面の長辺方向の中心線または短
辺方向の中心線を回転軸として１８０度回転させて他方
の金型と向かい合わせ、射出成形により製作されたもの
であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の焦点検出装置において、前記対の再結像レンズの各レンズの前面の中心曲率半径
と後面の中心曲率半径が略等しいことを特徴とする焦点
検出装置。
【請求項３】請求項１に記載の焦点検出装置において、前記対の再結像レンズの各レンズの前面の中心曲率半径
と後面の中心曲率半径の比を１／１．３から１．３まで
の範囲とすることを特徴とする焦点検出装置。