JP2706932B2 - カメラ用焦点検出装置 - Google Patents

カメラ用焦点検出装置

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JP2706932B2
JP2706932B2 JP62075945A JP7594587A JP2706932B2 JP 2706932 B2 JP2706932 B2 JP 2706932B2 JP 62075945 A JP62075945 A JP 62075945A JP 7594587 A JP7594587 A JP 7594587A JP 2706932 B2 JP2706932 B2 JP 2706932B2
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栄樹 松尾
二三男 新沢
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悦男 須賀
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、撮影レンズを通過した光を受光してこの
撮影レンズの焦点を検出するカメラ用の焦点検出装置に
関する。 「従来の技術」 写真撮影用カメラに装備されている焦点検出装置とし
て様々なものが知られているが、その一手段として第1
図に示す構成の焦点検出装置がある。第1図は焦点検出
装置の基本的な光学系を示し、11は撮影レンズ、12はコ
ンデンサレンズ、13及び14は一対の結像レンズ、15及び
16は受光素子アレイである。 上記コンデンサレンズ12は撮影レンズ11の光軸17上で
撮影レンズ11の予定焦点面18の直後に配置され、結像レ
ンズ13、14は光軸に対して対称で、両結像レンズ13、14
の各々の光軸が上記光軸17と並行となるように配置さ
れ、また、受光素子アレイ15、16は各結像レンズ13、14
の結像面となる位置に配置されている。この焦点検出装
置では、撮影レンズ11が合焦状態にあるときにはその像
19aが予定焦点面18上に形成され、さらに、結像レンズ1
3によって第1像20a、結像レンズ14によって第2像21a
が形成される。 撮影レンズ11が後ピン状態にあるときには、その像19
bは合焦時の像19aよりも後方に形成され、結像レンズ1
3、14による第1像20b、第2像21bが合焦時の第1像20
a、第2像21aに比べて光軸17に垂直な方向に離れた位置
に形成される。 上記とは逆に前ピンとなるときには、撮影レンズ11の
像19cが合焦時の像19aよりも前方に形成され、その第1
像20c、第2像21cが共に合焦時よりも光軸17に近い位置
に形成される。このように上記の焦点検出装置では、受
光素子アレイ15、16上の照度分布から第1像と第2像の
間隔を検出することによって焦点整合状態を検出するこ
とができる。 「発明が解決しようとする問題点」 上記した焦点検出装置において正確な焦点検出を得る
ためには、結像レンズ13、14によって各々形成される第
1像と第2像とが常に互いに対応する照度分布となって
いなければならない。しかし、コンデンサレンズ12が球
面レンズとなっている場合に発生する歪曲収差や光学系
装置が発生する色収差などが影響して、第1像と第2像
とが互いに等しい照度分布とはならず正確な焦点検出が
できない場合がある。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、上記した問題点にかんがみ開発したもの
で、光学系が発生する歪曲収差と色収差の影響を可能な
るかぎり抑えて焦点検出精度を向上させることを目的と
する。 しかして、本発明では、第1の発明として、撮影レン
ズの予定焦点の後方にコンデンサレンズを、このコンデ
ンサレンズの後方に光軸対称に一対の結像レンズを、こ
の結像レンズの後方に受光素子アレイを各々配置し、受
光素子アレイに結像する上記一対の結像レンズ各々の像
を互いに比較することによって上記撮影レンズの焦点を
検出する構成のカメラ用焦点検出装置において、上記し
たコンデンサレンズは後面の曲率をレンズ周囲に至るほ
ど小さくした非球面レンズとして備え、さらに、後側に
上記した一対の結像レンズを後方に向かって凸面形成
し、前側に光軸に対して回転対称とした凹面を形成した
光学部材を設けたことを特徴とするカメラ用焦点検出装
置を提案する。 また、第2の発明として、撮影レンズの予定焦点面の
後方にコンデンサレンズを、このコンデンサレンズの後
方に光軸対称に一対の結像レンズを、この結像レンズの
後方に受光素子アレイを各々配置し、受光素子アレイに
結像する上記一対の結像レンズ各々の像を互いに比較す
ることによって上記撮影レンズの焦点を検出する構成の
カメラ用焦点検出装置において、上記したコンデンサレ
ンズは後面の曲率をレンズ周囲に至るほど小さくした非
球面レンズとして備え、さらに、後側に上記した一対の
結像レンズを後方に向かって凸面形成し、前側に光軸に
対して回転対称とした凹面を形成した光学部材と、この
光学部材の前面に配設したマスクとを設け、撮影レンズ
の結像面と一対の結像レンズの結像面との間の距離Lに
対し、コンデンサレンズとマスクとの間の距離d3を、d3
=0.495L、或いは、その近傍の距離に設定する構成とし
たことを特徴とするカメラ用焦点検出装置を提案する。 「作用」 上記したように、一対の結像レンズの入射光側を凹面
に形成したことから、光学系の色収差の影響を極力抑え
ることができ、また、コンデンサレンズを非球面レンズ
とすることによって歪曲収差の影響が少なくなり、検出
精度が向上する。 さらに、一対の結像レンズを設けた光学部材の前側に
マスクを配設する場合には、撮影レンズの結像面と一対
の結像レンズの結像面との間の距離Lに対し、コンデン
サレンズとマスクとの間の距離d3を、d30.495L、また
は、その近傍の距離に設定することによって高い検出精
度を得ることができる。 「実施例」 次に、本発明の実施例について図面に沿って説明す
る。 第2図及び第3図は第1図に示す結像レンズ13、14に
換えて装備する光学部材22を示し、第2図は第3図上の
A−A線断面図、第3図は結像レンズの出射光方向から
見た光学部材22の側面図である。 この光学部材22はその裏側に一対の結像レンズ23、24
が一体に形成してある。そして、これら結像レンズ23、
24はこれらを光軸に対して対称とすると共に出射光方向
に凸面形成したものである。 また、この光学部材22の表側には光軸17に対して回転
対称となした凹面25を形成し、この凹面25より各結像レ
ンズ23、24に光入射するように構成してある。 このような光学部材22を結像レンズとして装備した焦
点検出装置は色収差の影響が少なく、検出誤差が改善さ
れる。 第4図は上記凹面25の曲率半径R1をパラメータとして
変化させたときの検出誤差の関係を示すグラフである。
この図から分かる如く、検出誤差はR1=25mmからR1=∞
に向かって変えることにより減少するが、R1=−25mmの
ように、コンデンサレンズ12に対して負となるように定
めることにより極力減少する。 なお、R1=を(−20mm)〜(−30mm)、各結像レンズ
23、24の曲率半径R2を1.6mm程度に定めれば、R2に比べ
てR1の曲率がゆるやかになるので、高度の位置合せ精度
を必要としない。 次に、第5図は他の実施例を示す基本的な光学系であ
る。 この実施例では、コンデンサレンズ12の焦点位置また
はその近傍にマスク26を設け、このマスク26の瞳孔26
a、26bを通して上記した結像レンズ23、24に光入射する
構成としてある。このように構成すると、撮影レンズ11
の像19の移動量xに対応して結像レンズ23、24の第1像
20、第2像21の移動量yが、y=kxの一次式となって焦
点検出が容易となる。なお、kは定数である。 すなわち、第1像20と第2像21のぼけ量がこれら各像
20、21の中心の移動量に比例する関係となる。 上記した一次式が成立しない場合には、デフォーカス
の予測値に誤差が生じ、測距回数が増えるなどの不具合
が生ずる。予測値の誤差を予めデータとして記憶してお
き補正することも可能ではあるが、演算処理が複雑とな
り好ましくない。 上記実施例によれば、第1像20と第2像21との移動量
が受光素子アレイ15、16上でリニアとなり検出精度が向
上する。 この実施例の具体的な光学系の構成を第5図にもとづ
いて以下に第1表として示す。 なお、コンデンサレンズ12の焦点距離f=12.45mm、
コンデンサレンズ12のバックフォーカスbf=11.76mmで
ある。 また、コンデンサレンズ12とマスク26との間の距離d3
は、撮影レンズ11の結像面(像19)と結像レンズ23、24
の結像面(第1の像20、第2の像21)との間の距離Lに
対し、d3=0.495×L=0.495×23.645=11.7mmに設定し
てある。 なお、L=d1+d2+d3+d4+d5+d6=23.645mmであ
る。 第7図は上記の光学系の構成によって求められた検出
誤差を示すグラフである。 このグラフに示したように、d3=11.7mmの場合が検出
精度が最も高くなる。このグラフにはd3=11.7mmから±
0.5mmだけずらせたd3=12.2mm、d3=11.2mmの他の場合
についても示したがこのようにずらせると、検出誤差が
急激に増大することが分かる。 一方、上記した光学系の構成では、像19が撮影レンズ
11の予定焦点面18上に形成されているときはコンデンサ
レンズ12による歪曲収差の影響が少ないが、前ピンまた
は後ピンの状態が大きくなるにしたがってその影響が大
きくなる。 そこで、第5図に示す光学系のコンデンサレンズ12に
ついては第6図に示すように、後面の曲率をレンズ周囲
に至るほど小さくして非球面27とすることが上記影響を
軽減する上に効果的である。なお、同図上の点線は球面
28を示す。 非球面27は次の式にしたがって定めることが好まし
い。 なお、C=1/r3、K=0、D=3.5×10-4、E=0で
ある。 ただし、0<D<5×10-4の条件を満たせばよい。 上記のようにHを関数としてZの値を定めてコンデン
サレンズ12の後面を非球面27に形成した場合の歪曲収差
の影響の度合を示すグラフを第8図に、また、第7図と
同様の検出誤差に関するグラフを第9図に各々示す。な
お、第8図において、DFはディフォーカスを示す。 「発明の効果」 上記した通り、本発明に係る焦点検出装置では、コン
デンサレンズを非球面レンズとし、さらに、撮影レンズ
の光軸に対して対称に設ける一対の結像レンズを一体に
凸面形成した光学部材に、上記光軸に対して回転対称と
した凹面を形成し、この凹面より両結像レンズに光入射
する構成としたことから、焦点検出装置を構成する光学
系によって発生する歪曲収差と色収差の影響が極力減少
し、この種装置の検出精度を充分に向上させることがで
きる。 また、光学部材の上記凹面の形成には特に高度な位置
合せ精度が要求されないので、実施化が容易である。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来例として示した焦点検出装置の基本的な光
学系を示す図、第2図及び第3図は本発明の一実施例で
ある結像レンズを備えた光学部材を示し、第2図は第3
図上のA−A線断面図、第3図は結像レンズ側から見た
上記光学部材の側面図、第4図は上記光学部材を装備し
たときの焦点検出装置の検出誤差を示すグラフ、第5図
は上記光学部材とマスクを装備した本発明の他の実施例
を示す焦点検出装置の部分的な光学系を示す図、第6図
は焦点検出装置に備えるコンデンサレンズを示す図、第
7図は第5図実施例の検出誤差を示すグラフ、第8図及
び第9図は第6図のコンデンサレンズを装備した場合の
歪曲収差の影響の度合を示すグラフと検出誤差を示すグ
ラフである。 11……撮影レンズ 12……コンデンサレンズ 15、16……受光素子アレイ 19……撮影レンズの像 20……第1像 21……第2像 22……光学部材 23、24……結像レンズ 25……凹面 26……マスク 27……非球面
フロントページの続き (72)発明者 須賀 悦男 岡谷市長地2800番地 京セラ株式会社長 野岡谷工場内 (72)発明者 辻村 正男 東京都渋谷区神宮前6丁目27番8号 京 セラ株式会社東京原宿事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−156609(JP,A) 特開 昭62−25715(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.撮影レンズの予定焦点面の後方にコンデンサレンズ
    を、このコンデンサレンズの後方に光軸対称に一対の結
    像レンズを、この結像レンズの後方に受光素子アレイを
    各々配置し、受光素子アレイに結像する上記一対の結像
    レンズ各々の像を互いに比較することによって上記撮影
    レンズの焦点を検出する構成のカメラ用焦点検出装置に
    おいて、上記したコンデンサレンズは後面の曲率をレン
    ズ周囲に至るほど小さくした非球面レンズとして備え、
    さらに、後側に上記した一対の結像レンズを後方に向か
    って凸面形成し、前側に光軸に対して回転対称とした凹
    面を形成した光学部材を設けたことを特徴とするカメラ
    用焦点検出装置。 2.撮影レンズの予定焦点面の後方にコンデンサレンズ
    を、このコンデンサレンズの後方に光軸対称に一対の結
    像レンズを、この結像レンズの後方に受光素子アレイを
    各々配置し、受光素子アレイに結像する上記一対の結像
    レンズ各々の像を互いに比較することによって上記撮影
    レンズの焦点を検出する構成のカメラ用焦点検出装置に
    おいて、上記したコンデンサレンズは後面の曲率をレン
    ズ周囲に至るほど小さくした非球面レンズとして備え、
    さらに、後側に上記した一対の結像レンズを後方に向か
    って凸面形成し、前側に光軸に対して回転対称とした凹
    面を形成した光学部材と、この光学部材の前面に配設し
    たマスクとを設け、撮影レンズの結像面と一対の結像レ
    ンズの結像面との間の距離Lに対し、コンデンサレンズ
    とマスクとの間の距離d3を、d3=0.495L、或いは、その
    近傍の距離に設定する構成としたことを特徴とするカメ
    ラ用焦点検出装置。
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JPS62156609A (ja) * 1985-12-27 1987-07-11 Minolta Camera Co Ltd 焦点検出用光学系

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