JP2600823B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は写真用カメラやビデオカメラ等に好適な焦点
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の被写体像に
関する光量分布を形成し、これら複数の光量分布の相対
的な位置関係を求めることにより対物レンズの撮影画面
内の複数領域での合焦状態を検出する際に好適な焦点検
出装置に関するものである。
(従来の技術) 従来より対物レンズを通過した光束を利用した受光型
の焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれる方式があ
る。
この像ずれ方式は例えば第4図に示すように対物レン
ズ5による被写体像の形成される予定結像面近傍に視野
マスク1とフィールドレンズ2を配置し、フィールドレ
ンズ2の後方に絞り6と2つの2次レンズ3a,3bとを有
する2次光学系3を配置し、更にその後方に複数の受光
素子列(ラインセンサー)4a,4bを有する受光手段4と
を配置した構成を採っている。
そしてフィールドレンズ2と2次光学系3とから対物
レンズ5の瞳の異った2つの領域を通過した光束を用い
て2つの被写体像に関する光量分布を各々受光素子列面
上に形成している。このときの受光素子列面上に形成さ
れる2つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布
のずれ量は対物レンズの合焦状態により異ってくる。例
えば受光素子列上の素子の並び方向に対物レンズの予定
結像面からの合焦外れ量に応じた横ずれ量となって現わ
れてくる。視野マスク1の開口部は撮影画面上の焦点検
出領域に対応し、焦点検出領域外からの光束が受光手段
4に入射するのを防止している。
第4図(A)は対物レンズ5が合焦状態にある場合
で、点光源である被写体Pが受光素子列4a,4b面上の略
中央に形成されている。第5図(A)はこのときの受光
素子列4a,4bからの出力信号を示し、点光源Pの受光素
子列4a,4b面上における間隔はl0となっている。
第4図(B)は対物レンズ5が被写体側に繰り出され
た前ビン状態であり、このとき受光素子列4a,4b面上に
形成される点光源Pの間隔は第5図(B)に示す如く同
図(A)に比べてずれて狭くなってくる。
第4図(C)は対物レンズ5がフィルム面側に繰り込
まれた後ビン状態であり、このとき受光素子列4a,4b面
上に形成される点光源Pの間隔はずれて第5図(C)に
示す如く同図(A)に比べて広くなってくる。
一般にはこのときの2つの受光素子列上の光量分布の
相対的な横ずれ量δと対物レンズの焦点外れ量dとは一
定の関数の関係にある。
対物レンズの合焦状態、即ち焦点外れ量はこのときの
2つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布の横
ずれ量を受光手段により検出することにより行ってい
る。
第4図に示す焦点検出装置においてはフィールドレン
ズ2は撮影レンズ5のフィルム等価面近傍に配置され撮
影レンズ5の射出瞳と2次光学系3の入射瞳が共役関係
を満足するように設定されている。また2次光学系3の
入射瞳面近傍には絞り6が配置され、絞り6はその開口
部を透過する光束が撮影レンズ5内でけられないような
大きさに設定されている。
第6図は従来の一眼レフレックスカメラのカメラ底部
に第4図に示す焦点検出装置を設けたときの配置図で
る。図中、7は撮影領域を表示するファインダー光学系
の視野マスク、1は焦点検出光学系の視野マスク、2は
フィールドレンズ、3は2次光学系、4は受光手段、5
は撮影レンズ、6は絞り、10はハーフミラー、11はサブ
ミラー、12はビント板、13はコンデンサーレンズ、14は
ペンダダハプリズム、15は接眼レンズ、16は側光ユニッ
トで演算処置回路は省略されている。
一般に焦点検出装置は、カメラ本体の底部に配置され
ており、その中心軸はハーフミラー10及びサブミラー11
を介して撮影レンズ5の光軸と一致している。
ところが焦点検出光束を焦点検出装置に導くサブミラ
ー11はハーフミラー10と不図示のシャッターユニットと
の間に配置されている為、あまり大きくすることはでき
ない。
この為、例えば撮影画面内の広範囲にわたる複数領域
の焦点検出を行う場合には対象とする焦点検出領域から
の光束をケラレなくサブミラーを介して焦点検出装置に
導光するのが難しくなるという問題点があった。
これに対して特開昭54−160234号公報ではピント板12
上の焦点検出領域の一部を拡散性をもたない素通し状態
にし、ピント板12とペンタダハブリズム14との間に焦点
検出光学系の視野マスクを兼ねたビームスプリッタを配
置しファインダーの光束の一部をペンタダハプリズム14
の外側に配置された焦点検出装置を開示している。
しかしながら同公報に開示されている焦点検出装置は
撮影画面内の複数領域の焦点検出を行なう場合、焦点検
出光学系の視野マスクを兼ねるビームスプリッタをピン
ト板近傍の焦点検出領域と対応した位置に複数配置しな
ければならずファインダー視野内でその部分が常時かげ
りとなってあらわれファインダーの品位を低下させてし
まうという問題点があった。
この他、実開昭51−119671号公報ではビームスプリッ
タをピント板から離すことによりかげりをなくしている
が、このときビームスプリッタは焦点検出光学系の視野
マスクの役割を果たさなくなり、新たに視野マスクをピ
ント板近傍に配置しなければならなという問題点があっ
た。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は像ずれ方式を利用した焦点検出装置をファイ
ンダー系の近傍に配置し、撮影画面内の複数領域の焦点
検出を行なう際、ピント板近傍に配置されているファイ
ンダー系の視野マスクを焦点検出装置の視野マスクを兼
用させ、かつ2次光学系の光学的配置や視野マスクの寸
法等の光学要素を適切に設定することにより、ファイン
ダー品位の低下を防止しつつ良好なる焦点検出を行なう
ことのできる焦点検出装置の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 対物レンズの予定結像面近傍に所定の開口部を有する
視野マスクとフィールドレンズを、その後方に該対物レ
ンズの光軸に対して対称に距離±y1平行偏心させた1対
の2次レンズを少なくとも1つ有する2次光学系を配置
し、該対物レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用
いて物体像に関する複数の光量分布を1対の受光素子列
を少なくとも1つ有する受光手段面上に形成し、該複数
の光量分布の相対的な位置関係を該受光手段により求
め、該受光手段からの出力信号を用いて演算手段により
該対物レンズの焦点検出を行う際、該2次レンズの焦点
距離をf、該予定結像面から該2次光学系の入射瞳面ま
での距離をx0、該視野マスクの該2次レンズの偏心方向
の長さをy0該視野マスクへの光束の最大入射角をθ
したとき なる条件を満足することである。
(実施例) 第1図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの第
1実施例の要部概略図、第2図は第1図の焦点検出系の
みを抽出して展開したときの要部斜視図、第3図は第2
図のブロック図である。
第1,第2,第3図において5は対物レンズ(「撮影レン
ズ」ともいう。)、10はクイックリターンミラー、7は
ファンダー光学系の視野マスク、12はフレネルレンズ付
のピント板、12a〜12cはピント板12面上の非拡散(素通
し)領域、13はコンデンサーレンズ、14はペンタダハプ
リズムであり、第2,第3図では模式的にブロックで表わ
している。15は接眼レンズ、17はビームスプリッタであ
る。18は演算処理回路、19は駆動装置であり、撮影レン
ズ5を駆動させている。16は受光レンズと受光センサか
ら成る測光ユニットでる。6は絞りであり、4つの開口
部61,62,63,64より成っている。3は2次光学系であ
り、対物レンズ5の光軸に対して平行偏心して2次元的
に配置した1対の2次レンズ31と32、33と34の2つを有
している。4は受光手段であり、1対の受光素子列を後
述する視野マスク7の焦点検出領域に相当する数有して
いる。
ビームスプリッタ17と絞り6及び絞り6と平凸レンズ
である2次光学系3との間は説明上間隔をおいて描いて
あるが、実際は各部材は密着している。
ピント板12は撮影レンズ5の焦点面(フィルム等価
面)に配置され、拡散面の一部は拡散性をもたない素通
し領域12a〜12cが形成されている。前記非拡散領域12a
〜12cは画面内の焦点検出領域と略一致している。
視野マスク7は撮影レンズ5による撮影画面を表示す
るものである。コンデンサーレンズ13はピント板12の一
方の面に形成されたフレネルレンズとともに、撮影レン
ズ5の射出瞳とファインダーの観察者の瞳とが共役関係
を満足するように設定されている。又、同時に本発明に
係る焦点検出装置のフィールドレンズの役割も兼ねてい
る。即ち、焦点検出装置の2次光学系3の入射瞳をファ
インダー観察者の瞳と略等価の位置に設定することによ
りコンデンサーレンズ13が撮影レンズの射出瞳と2次光
学系3の入射瞳との共役関係を満足させている。その結
果、焦点検出領域に対応した位置に焦点検出光学用のフ
ィールドレンズの設置が不要となりファインダー品位の
低下を防止している。
2次光学系3は撮影レンズの光軸(x軸)から等距離
に平行偏心した2組の平凸レンズで構成され、x軸に関
して対称である。又、2次光学系3は焦点検出領域であ
るピント板12の非拡散領域12a,12b,12cとラインセンサ
対40−41、44−45、42−43とが共役関係を満足するよう
に設定されている。
尚、第3図においてy0は2次レンズ31の撮影レンズ5
の光軸(x軸)からのシフト方向の視野マスク7の開口
の長さ、x0はピント板12と2次光学系3の瞳までの距
離、x1は2次光学系3の瞳と受光手段4までの距離、y1
は2次レンズ31,32の撮影レンズ5の光軸(x軸)から
の平行偏心量である。
本実施例においては撮影レンズ5を通過した被写体か
らの光束は跳ね上げミラー10を介し感光面と等価の大き
さの開口を有する視野マスク7の近傍に結像した後、ペ
タダハプリズム14を通過し、ビームスプリッタ17で2分
割され、そのうちの反射光は絞り6、2次光学系3を介
して受光手段4面上に再結像する。
一方、ビームスプリッタを通過した透過光は接眼レン
ズ15を介し、観察用に供されている。
2次レンズ31,32は撮影レンズ5の光軸より距離y1
け平行偏心しているため、ラインセンサ42,43上の像は
撮影レンズ5のデフォーカス量に応じて撮影レンズ5の
光軸に近づく方向、あるいは光軸より離れる方向にずれ
る。演算処理回路18は、前記ラインセンサ42,43上の像
の相関をとり2像のずれ量より撮影レンズ5のデフォー
カス量を算出するとともに、撮影レンズ5の駆動装置19
にデフォーカス量に応じた信号を送る。撮影レンズ5の
駆動装置19は撮影レンズ5を合焦状態になる位置まで移
動させている。
本実施例では撮影レンズ5によって形成される被写体
像の一部で焦点検出領域外の像がラインセンサ42,43に
入射する(例えば2次レンズ31を介してラインセンサ43
に像の一部が入射する)のを防ぐために焦点検出系に視
野マスク7を配置している。
このとき本実施例では視野マスク7や2次光学系の各
光学要素が x1/(x0+x1)<y1/y0 ……(1) 式を満足するように設定している。
これにより2次レンズ31におけるラインセンサ43の共
役像はファンダー光学系の視野マスク1の開口外に形成
される。
(2次レンズ32とラインセンサ42との間においても同様
である。) この結果、ファインダー光学系の視野マスク7が焦点
検出系の視野マスクを兼ねるため所定の焦点検出領域の
像のみがラインセンサ42,43上に入射し、迷光のない良
好な焦点検出が可能となる。ここで2次レンズ31,32の
焦点距離を とすると(1)式は と変形される。
尚、2次レンズの平行偏心量y1があまり大きくなると
2像の良好なる光量分布を得るのが難しくなるのでy1
x0/10程度にしておくのが好ましい。
また2次レンズ31,32の入射瞳面と撮影レンズ5の射
出瞳面とはコンデンサーレンズ13により共役関係にあ
り、2次レンズ31,32のそれぞれの入射瞳は撮影レンズ
5の射出瞳内に投影されるべく設定する必要がある。こ
の為、2次レンズ31,32の撮影レンズ5の光軸からの平
行偏心量、即ちシフト量y1は視野マスク7への光束の入
射角度の最大値をθとするとき y1<x0tanθ ……(3) を満足させることが必要である。
(2),(3)式より2次レンズの平行偏心量y1となり、条件式(4)を満足するように各要素を設定す
ることにより各ラインセンサに入射する焦点検出光束に
けられが発生せず、また迷光も発生しない良好な焦点検
出を可能としている。
本実施例では第1図に示すようにビームスプリッタ17
と4個の平凸レンズから構成された2次光学系3との間
は接眼レンズ15からの逆入射光が2次光学系3を介して
受光手段4に入射するのを防止する為に、即ち接眼レン
ズ15からの逆入射光がビームスプリッタ17の2次光学系
3と相対する面において全反射するように空間を設けて
いる。ここでビームスプリッタ17と2次光学系3との間
には絞り6が配置されている。前記絞り6はビームスプ
リッタ17と2次光学系3との相対的な位置関係を精度よ
く保つ為のスペーサの役割を兼ねている。その結果、絞
り6の厚みは厚くなるため絞り6の開口部の断面をテー
パ状に成型している。
次に本実施例における具体的な数値例を示す。今、視
野マスク7への光束の入射角度θの最大値をtanθ
=1/2×5.6、(これは対物レンズのFナンバー5.6に相
当している。)撮影レンズの光軸に対する2次レンズの
シフト方向の視野マスク7の開口の長さy0をy0=12[m
m]、撮影レンズのフィルム等価面(ピント板12の位
置)と2次光学系3の入射瞳面までの距離x0をx0=75
[mm]、2次光学系3の焦点距離fをf=13[mm]と設
定すると2次レンズの撮影レンズ5の光軸からの平行偏
心量y1は(4)式より、 2.1<y1<6.7[mm] を満足させることが必要となる。
第1図において紙面に垂直な位置における焦点検出に
おいても同様で視野マスク7の開口の図中z軸方向の長
さz0=18[mm]とすると2次光学系3の撮影レンズ5の
光軸からのz軸方向の平行偏心量z1は(4)式より 3.1<z1<6.7[mm] を満足させることが必要となってくる。
(発明の効果) 本発明によれば像ずれ方向を利用した焦点検出装置を
ファインダー系の一部に前述の条件を満足するように各
要素を設定して配置することにより、ファインダー像の
観察を良好に維持しつつ、撮影画面内の複数領域での焦
点検出を可能とした焦点検出装置を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの第1
実施例の要部概略図、第2図は第1図の焦点検出系のみ
を抽出して展開したときの要部斜視図、第3図は第2図
のブロック図、第4,第5図は従来の像ずれ方式の焦点検
出装置の光学系の説明図、第6図は従来の焦点検出装置
を有した一眼レフカメラの要部概略図である。 図中、1は視野マスク、2はフィールドレンズ、3は2
次光学系、4は受光手段、5は撮影レンズ、6は絞り、
7は視野マスク、19は駆動装置、18は演算処理回路、12
はピント板、13はコンデンサーレンズ、14はペンタダハ
プリズム、15は接眼レンズ、17はビームスプリッタであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒川 十九一 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 平2−24615(JP,A) 特開 平2−24616(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対物レンズの予定結像面近傍に所定の開口
    部を有する視野マスクとフィールドレンズを、その後方
    に該対物レンズの光軸に対して対称に距離±y1平行偏心
    させた1対の2次レンズを少なくとも1つ有する2次光
    学系を配置し、該対物レンズの瞳の異なる領域を通過し
    た光束を用いて物体像に関する複数の光量分布を1対の
    受光素子列を少なくとも1つ有する受光手段面上に形成
    し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を該受光手段
    により求め、該受光手段からの出力信号を用いて演算手
    段により該対物レンズの焦点検出を行う際、該2次レン
    ズの焦点距離をf、該予定結像面から該2次光学系の入
    射瞳面までの距離をx0、該視野マスクの該2次レンズの
    偏心方向の長さをy0該視野マスクへの光束の最大入射角
    をθとしたとき なる条件を満足することを特徴とする焦点検出装置。
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