JP3213984B2

JP3213984B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP3213984B2
Application number: JP25847791A
Authority: JP
Inventors: 啓二守山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH0566345A; US5257062A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影画面内に複数の焦
点検出領域を有する位相差検出方式の焦点検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】撮影画面内に、撮影画面の中心を含む焦
点検出領域、すなわち撮影レンズの光軸を含む焦点検出
領域（以下、光軸上焦点検出領域と呼ぶ）と、撮影画面
の中心を含まない焦点検出領域、すなわち撮影レンズの
光軸を含まない焦点検出領域（以下、光軸外焦点検出領
域と呼ぶ）との複数の焦点検出領域を設け、撮影対象の
被写体が画面内のどこにあっても、カメラの構図を変え
ることなくその被写体の焦点検出が可能な焦点検出装置
が知られている。この種の焦点検出装置では、各焦点検
出領域の位置と大きさを規制するための開口を有した視
野マスクと、その視野マスクの各開口を通過した焦点検
出光束を一対の光電変換素子アレイ上に導く１組の焦点
検出光学系とから構成されている。そして、一対の光電
変換素子アレイからの出力信号を所定のアルゴリズムに
より処理し、各焦点検出領域における撮影レンズの焦点
調節状態を検出する。なお、各焦点検出領域ごとに設け
られる１組の焦点検出光学系は、コンデンサーレンズ，
一対の絞りマスク開口および一対の再結像レンズから構
成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮影画面内
に複数の焦点検出領域を配置する場合、焦点検出光束ど
うしの干渉を避けるため、焦点検出光学系、特に再結像
レンズと光電変換素子アレイとが大型になるという問題
がある。さらに、撮影画面の中心からの放射線上、すな
わち撮影レンズの光軸からの放射線上に配置された光軸
外焦点検出領域では、対応する焦点検出光学系（以下、
光軸外焦点検出光学系と呼ぶ）が撮影レンズの瞳に対し
て偏心して配置されるため、対の二次像のそれぞれのデ
ィストーションに差が生じて焦点検出精度が低下すると
いう問題がある。

【０００４】この問題を解決するため、焦点検出光学系
のコンデンサーレンズの近傍に光偏向部材を設けて、光
軸外焦点検出領域からの焦点検出光束を光軸方向に偏向
させ、光電変換素子の小型化を可能にした焦点検出装置
が提案されている（例えば、特開昭６３−２７８０１２
号公報参照）。しかし、焦点検出光学系に光偏向部材を
設ける必要があり、焦点検出光学系の小型化には不利で
ある。

【０００５】本発明の目的は、特別な部材を設けずに光
軸外焦点検出領域における高い検出精度を維持し、焦点
検出光学系および光電変換素子アレイの小型化を計った
焦点検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するために手段】一実施例の構成を示す図
１６に対応づけて請求項１の発明を説明すると、請求項
１の発明は、少なくとも撮影レンズの光軸Ｏ上の焦点検
出領域と撮影レンズの光軸Ｏ外の焦点検出領域とを撮影
画面内に有し、少なくとも一対の絞り開口４０１，４０
２（，４１１，４１２，４２１，４２２）と一対の再結
像レンズ５０１，５０２（，５１１，５１２，５２１，
５２２）とを有する焦点検出光学系を各焦点検出領域に
対応して備えた焦点検出装置に適用される。そして、光
軸外焦点検出領域に対応する一対の絞り開口４１１，４
１２（または４２１，４２２）の各中心と一対の再結像
レンズ５１１，５１２（または５２１，５２２）の各光
軸との位置関係が、光軸上焦点検出領域に対応する一対
の絞り開口４０１，４０２の各中心と一対の再結像レン
ズ５０１，５０２の各光軸との位置関係と異なるように
配置するとともに、光軸外焦点検出領域からの焦点検出
光束が光軸Ｏ方向に偏向するように、光軸外焦点検出領
域に対応する一対の再結像レンズ５１１，５１２（また
は５２１，５２２）の各光軸を一対の絞り開口４１１，
４１２（または４２１，４２２）の対称軸に対して非対
称に配置したことにより、上記目的を達成する。一実施
の形態の構成を示す図１８に対応づけて請求項２の発明
を説明すると、請求項２の発明は、少なくとも撮影レン
ズの光軸Ｏ上の焦点検出領域と撮影レンズの光軸Ｏ外の
焦点検出領域とを撮影画面内に有し、少なくとも一対の
絞り開口４０１，４０２（，４１１，４１２，４２１，
４２２）と一対の再結像レンズ５０１，５０２（，５１
１，５１２，５２１，５２２）とを有する焦点検出光学
系を各焦点検出領域に対応して備えた焦点検出装置に適
用される。そして、光軸外焦点検出領域に対応する一対
の絞り開口４１１，４１２（または４２１，４２２）の
各中心と一対の再結像レンズ５１１，５１２（または５
２１，５２２）の各光軸との位置関係が、光軸上焦点検
出領域に対応する一対の絞り開口４０１，４０２の各中
心と一対の再結像レンズ５０１，５０２の各光軸との位
置関係と異なるように配置するとともに、光軸外焦点検
出領域からの焦点検出光束が光軸Ｏ方向に偏向するよう
に、光軸外焦点検出領域に対応する一対の再結像レンズ
５１１，５１２（または５２１，５２２）における絞り
開口側の各レンズ球面５１１Ａ，５１２Ａ（または５２
１Ａ，５２２Ａ）の対称軸とその背面の各レンズ球面５
１１Ｂ，５１２Ｂ（または５２１Ｂ，５２２Ｂ）の対称
軸とを偏心して構成したことにより、上記目的を達成す
る。

【０００７】

【作用】一般に、絞り開口の中心とレンズの光軸との位
置関係が光軸に垂直な方向に平行偏心すれば、レンズに
対する光束の入射高および射出高が変化する。その結
果、光束に残存する収差の状態およびレンズより射出後
の光束の方向が変化する。光軸上焦点検出光学系では、
焦点検出に用いられる対の光束は撮影レンズの光軸に対
して対称なため、残存する収差の状態も対称となる。し
かし、光軸外焦点検出光学系では、光学系自体が撮影レ
ンズの瞳に対して偏心して配置されるため、焦点検出に
用いられる対の光束に残存する収差の状態もそれぞれ異
なる。つまり、焦点検出に悪影響をおよぼすディストー
ション差などが発生する。従って、光軸外の焦点検出光
学系における対の開口の各開口中心とその開口に対応す
る対の再結像レンズの各レンズ光軸との位置関係を、光
軸上焦点検出光学系のそれらと異なるように、撮影レン
ズ光軸と垂直な面内で平行偏心（偏心量を変える）させ
ることにより、焦点検出に用いられる対の光束に残存す
る収差の状態を補正することができる。また、レンズよ
り射出後の光束の方向も変るので、光電変換素子アレイ
の移動（光電変換素子アレイどうしの干渉の回避、ある
いは電荷転送路の短縮など）が可能となる。さらに、光
軸外焦点検出領域を通常の焦点検出に必要な最小限に狭
めれば、ディストーション差の発生もかなり小さく抑え
られるので、光電変換素子アレイの移動の自由度が大幅
に増し、チップの小型化を計ることができる。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分か
りやすくするために実施例の図を用いたが、これにより
本発明が実施例に限定されるものではない。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明に係わる焦点検出光学系の斜
視図、図２は、焦点検出光学系の基本動作を示す図であ
る。図において、１００は撮影レンズであり、射出瞳１
０１〜１０４を有する。２００は、フィルム面と等価な
撮影レンズ１００の予定焦点面近傍に配置される視野マ
スクであり、撮影画面内に３個の十字型焦点検出領域を
設定する。これらの十字型焦点検出領域は、撮影画面の
長辺方向（以下では、図１に示すようにＸ軸方向とす
る）および短辺方向（以下では、図１に示すようにＹ軸
方向とする）にそれぞれ並行な１組の領域が直交して形
成される。画面中央の十字型焦点検出領域は、その中心
が光軸（以下では、図１に示すようにＺ軸とする）上に
ある光軸上焦点検出領域、左右の十字型焦点検出領域
は、その中心が光軸上にない光軸外焦点検出領域であ
る。３００は、視野マスク２００の後方に配置されるコ
ンデンサーレンズ、４００は、各焦点検出領域ごとに一
対の開口を有する絞りマスク、５００は、絞りマスクの
一対の開口に対応して設けられ、各焦点検出領域からの
一対の焦点検出光束を一対の光電変換素子アレイ上に再
結像させる再結像レンズ、６００は、各焦点検出領域ご
とに一対の光電変換素子アレイを有する光電変換器であ
る。０は、撮影レンズの光軸である。

【００１０】−第１実施例− 図１〜図１３によって、第１の実施例を説明する。図３
は、第１の実施例の焦点検出光学系のＸ−Ｚ断面図であ
り、図１に示す３個の十字型焦点検出領域の中の撮影画
面の長辺方向（Ｘ軸方向）の３個の焦点検出領域に対応
する焦点検出光学系を示す。画面中央の光軸上焦点検出
光学系は、コンデンサーレンズ３０、絞り開口４０１，
４０２および再結像レンズ５０１，５０２から構成さ
れ、画面中央の光軸上焦点検出領域からの一対の光束を
一対の光電変換素子アレイ６０１，６０２上へ導く。ま
た、画面左（撮影レンズ１００の入射側から見て）の光
軸外焦点検出光学系は、コンデンサーレンズ３１、絞り
開口４１１，４１２および再結像レンズ５１１，５１２
から構成され、画面左の光軸外焦点検出領域からの一対
の光束を一対の光電変換素子アレイ６１１，６１２上へ
導く。さらに、画面右の光軸外焦点検出光学系は、コン
デンサーレンズ３２、絞り開口４２１，４２２および再
結像レンズ５２１，５２２から構成され、画面左の光軸
外焦点検出領域からの一対の光束を一対の光電変換素子
アレイ６２１，６２２上へ導く。なお９０１は、視野マ
スク２００とコンデンサーレンズ３００との間に挿入さ
れる赤外カットフィルター、９０２は、再結像レンズ５
００と光電変換器６００との間に挿入される光電変換器
のカバーガラスである。ここで、３Ｘ１，３Ｘ２は、左
右のコンデンサーレンズ３１，３２の光軸０からのシフ
ト量を示し、４Ｘ１，４Ｘ２は、左右の一対の絞り開口
４１１，４１２、４２１，４２２の対称軸と光軸０との
距離を示す。

【００１１】図４は、第１の実施例の焦点検出光学系の
Ｙ−Ｚ断面図であり、図１に示す３個の十字型焦点検出
領域の中の撮影画面の短辺方向（Ｙ軸方向）の３個の焦
点検出領域に対応する焦点検出光学系を示す。なおＹ−
Ｚ平面図上では、これら３つの焦点検出光学系が重なる
ので、画面中央の光軸上焦点検出光学系だけを示し、画
面左右の光軸外焦点検出光学系は図示を省略する。画面
中央の光軸上焦点検出光学系は、コンデンサーレンズ３
０、絞り開口４０３，４０４および再結像レンズ５０
３，５０４から構成され、画面中央の光軸上焦点検出領
域からの一対の光束を一対の光電変換素子アレイ６０
３，６０４上へ導く。また、画面左の光軸外焦点検出光
学系は、コンデンサーレンズ３１、絞り開口４１３，４
１４および再結像レンズ５１３，５１４から構成され、
画面左の光軸外焦点検出領域からの一対の光束を一対の
光電変換素子アレイ６１３，６１４上へ導く。さらに、
画面右の光軸外焦点検出光学系は、コンデンサーレンズ
３２、絞り開口４２３，４２４および再結像レンズ５２
３，５２４から構成され、画面左の光軸外焦点検出領域
からの一対の光束を一対の光電変換素子アレイ６２３，
６２４上へ導く。なお、光学系ごとの再結像レンズを小
型に構成するため、再結像レンズ厚ｄ７’が図３に示す
Ｙ軸方向の再結像レンズ厚ｄ７と異なる。

【００１２】図５は、第１の実施例の視野マスク２００
の撮影レンズ側から見た正面図である。上述したよう
に、撮影画面の中央に光軸上十字型焦点検出領域と、画
面の左右に光軸外十字型焦点検出領域を設定する。画面
中央の光軸上十字型焦点検出領域には、画面長辺方向
（Ｘ軸方向）の開口２０Ｘと短辺方向（Ｙ軸方向）の開
口２０Ｙとが直交して設定される。また、画面左の十字
型光軸外焦点検出領域には、画面長辺方向（Ｘ軸方向）
の開口２１Ｘと短辺方向（Ｙ軸方向）の開口２１Ｙとが
直交して設定される。さらに、画面右の十字型光軸外焦
点検出領域には、画面長辺方向（Ｘ軸方向）の開口２２
Ｘと短辺方向（Ｙ軸方向）の開口２２Ｙとが直交して設
定される。なお、光軸から左右の十字型焦点検出領域の
中心までのシフト量は、それぞれ２Ｘ１，２Ｘ２であ
る。なお以下では、視野マスク２００の各開口をそれぞ
れの焦点検出領域として扱う。

【００１３】図６は、第１の実施例の絞りマスク４００
の撮影レンズ側から見た正面図である。画面中央の光軸
上十字型焦点検出領域２０Ｘ，２０Ｙに対して、絞り開
口４０１，４０２は、それらの開口中心が光軸０からＸ
軸方向にそれぞれ距離４０Ｘ１，４０Ｘ２の位置に設け
られ、絞り開口４０３，４０４は、それらの開口中心が
光軸０からＹ軸方向にそれぞれ距離４０Ｙ３，４０Ｙ４
の位置に設けられる。また、画面左の光軸外十字型焦点
検出領域２１Ｘ，２１Ｙに対して、絞り開口４１１，４
１２は、それらの開口中心が、光軸０から４Ｘ１の距離
にある対称軸からＸ軸方向にそれぞれ距離４１Ｘ１，４
１Ｘ２の位置に設けられ、絞り開口４１３，４１４は、
それらの開口中心がその対称軸からＹ軸方向にそれぞれ
距離４１Ｙ３，４１Ｙ４の位置に設けられる。さらに、
画面右の光軸外十字型焦点検出領域２２Ｘ，２２Ｙに対
して、絞り開口４２１，４２２は、それらの開口中心
が、光軸０から４Ｘ２の距離にある対称軸からＸ軸方向
にそれぞれ距離４２Ｘ１，４２Ｘ２の位置に設けられ、
絞り開口４２３，４２４は、それらの開口中心がその対
称軸からＹ軸方向にそれぞれ距離４２Ｙ３，４２Ｙ４の
位置に設けられる。なお、対称軸から対応する各絞り開
口の中心までの上記各距離はすべて等しく設定される。
すなわち、４０Ｘ１＝４０Ｘ２＝４０Ｙ３＝４０Ｙ４＝４１Ｘ１＝
４１Ｘ２＝４１Ｙ３＝４１Ｙ４＝４２Ｘ１＝４２Ｘ２＝
４２Ｙ３＝４２Ｙ４

【００１４】図７は、第１の実施例の再結像レンズ５０
０の撮影レンズ側から見た正面図である。上述した図
３，図４に示す各再結像レンズ５０１〜５２４は、撮影
レンズ側から見て正面と背面とで形状および配置が異な
り、以下では、正面側の再結像レンズの球面を表す場合
は各再結像レンズの符号にＡを付し、背面側の再結像レ
ンズの球面を表す場合は各再結像レンズの符号にＢを付
してそれぞれ区別する。画面中央の光軸上十字型焦点検
出領域２０Ｘ，２０Ｙに対して、再結像レンズ球面５０
１Ａ，５０２Ａは、それらの球面中心が光軸０からＸ軸
方向にそれぞれ距離５０ＡＸ１，５０ＡＸ２の位置に設
けられ、再結像レンズ球面５０３Ａ，５０４Ａは、それ
らの球面中心が光軸０からＹ軸方向にそれぞれ距離５０
ＡＹ３，５０ＡＹ４の位置に設けられる。また、画面左
の光軸外十字型焦点検出領域２１Ｘ，２１Ｙに対して、
再結像レンズ球面５１１Ａ，５１２Ａは、それらの球面
中心が、光軸０から距離５ＡＸ１の距離にある対称軸か
らＸ軸方向にそれぞれ距離５１ＡＸ１，５１ＡＸ２の位
置に設けられ、再結像レンズ球面５１３Ａ，５１４Ａ
は、それらの球面中心がその対称軸からＹ軸方向にそれ
ぞれ距離５１ＡＹ３，５１ＡＹ４の位置に設けられる。
さらに、画面右の光軸外十字型焦点検出領域２２Ｘ，２
２Ｙに対して、再結像レンズ球面５２１Ａ，５２２Ａ
は、それらの球面中心が、光軸０から距離５ＡＸ２の距
離にある対称軸からＸ軸方向にそれぞれ５２ＡＸ１，５
２ＡＸ２の位置に設けられ、再結像レンズ球面５２３
Ａ，５２４Ａは、それらの球面中心がその対称軸からＹ
軸方向にそれぞれ距離５２ＡＹ３，５２ＡＹ４の距離に
設けられる。

【００１５】図８は、第１の実施例の再結像レンズ５０
０の光電変換器６００側から見た図である。従って、図
７に示す各再結像レンズと光軸０に対して左右対象にな
る。画面中央の光軸上十字型焦点検出領域２０Ｘ，２０
Ｙに対して、再結像レンズ球面５０１Ｂ，５０２Ｂは、
それらの球面中心が光軸０からＸ軸方向にそれぞれ距離
５０ＢＸ１，５０ＢＸ２の位置に設けられ、再結像レン
ズ球面５０３Ｂ，５０４Ｂは、それらの球面中心が光軸
０からＹ軸方向にそれぞれ距離５０ＢＹ３，５０ＢＹ４
の位置に設けられる。また、画面左の光軸外十字型焦点
検出領域２１Ｘ，２１Ｙに対して、再結像レンズ球面５
１１Ｂ，５１２Ｂは、それらの球面中心が、光軸０から
距離５ＢＸ１の距離にある対称軸からＸ軸方向にそれぞ
れ距離５１ＢＸ１，５１ＢＸ２の位置に設けられ、再結
像レンズ球面５１３Ｂ，５１４Ｂは、それらの球面中心
がその対称軸からＹ軸方向にそれぞれ距離５１ＢＹ３，
５１ＢＹ４の位置に設けられる。さらに、画面右の光軸
外十字型焦点検出領域２２Ｘ，２２Ｙに対して、再結像
レンズ球面５２１Ｂ，５２２Ｂは、それらの球面中心
が、光軸０から距離５ＢＸ２の距離にある対称軸からＸ
軸方向にそれぞれ５２ＢＸ１，５２ＢＸ２の位置に設け
られ、再結像レンズ球面５２３Ｂ，５２４Ｂは、それら
の球面中心がその対称軸からＹ軸方向にそれぞれ距離５
２ＢＹ３，５２ＢＹ４の距離に設けられる。

【００１６】図９は、第１の実施例のレンズデータを示
す図、図１０は、図４に示すＹ軸方向の再結像レンズデ
ータを示す図である。また、図３〜８に示す各部のデー
タを以下に示す。倍率β（撮影レンズの像〜第２次像）＝−０．２６２Ｘ１＝２Ｘ２＝７，２０Ｘ＝７，２１Ｘ＝２２Ｘ＝
１．５，２０Ｙ＝２１Ｙ＝２２Ｙ＝３，３Ｘ１＝３Ｘ２
＝３．９３，４Ｘ１＝４Ｘ２＝４．５５，４０Ｘ１＝４
０Ｘ２＝４０Ｙ３＝４０Ｙ４＝４１Ｘ１＝４１Ｘ２＝４
１Ｙ３＝４１Ｙ４＝４２Ｘ１＝４２Ｘ２＝４２Ｙ３＝４
２Ｙ４＝０．８０８，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＝５０Ａ
Ｙ３＝５０ＡＹ４＝０．９，５１ＡＸ１＝５１ＡＸ２＝
５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２＝０．９２，５１ＡＹ３＝５１
ＡＹ４＝５２ＡＹ３＝５２ＡＹ４＝０．９，５０ＢＸ１
＝５０ＢＸ２＝５０ＢＹ３＝５０ＢＹ４＝０．９，５１
ＢＸ１＝５１ＢＸ２＝５２ＢＸ１＝５２ＢＸ２＝０．９
２，５１ＢＹ３＝５１ＢＹ４＝５２ＢＹ３＝５２ＢＹ４
＝０．９なお、曲率半径ｒ５の非球面形状は次式（Ｘ−Ｚ断面）
に従う。 ΔＺ＝（Ｘ²／Ｒ_O）／｛１＋（１−κＸ²／Ｒ_O ²）^1/2｝＋Ｃ４Ｘ⁴＋Ｃ６Ｘ⁶ ここで、中心部曲率Ｒ_O＝−１８．１３９，円錐曲線定
数κ＝＋１．２０，非球面係数Ｃ４＝＋０．２９９２×
１０^-3，同係数Ｃ６＝＋０．１８１４×１０^-5とする。

【００１７】図１１は、第１の実施例の絞りマスク４０
０と再結像レンズ５００との位置関係を示すＸ−Ｚ断面
図である。図中の各部のデータを以下に示す。４Ｘ１＝５ＡＸ１＝５ＢＸ１，４Ｘ２＝５ＡＸ２＝５Ｂ
Ｘ２，４０Ｘ１＝４０Ｘ２＝４１Ｘ１＝４１Ｘ２＝４２
Ｘ１＝４２Ｘ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＜５１ＡＸ１
＝５１ＡＸ２＝５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２，５０ＢＸ１＝
５０ＢＸ２＜５１ＢＸ１＝５１ＢＸ２＝５２ＢＸ１＝５
２ＢＸ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＝５０ＢＸ１＝５０
ＢＸ２，５１ＡＸ１＝５１ＡＸ２＝５１ＢＸ１＝５１Ｂ
Ｘ２，５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２＝５２ＢＸ１＝５２ＢＸ
２すなわち、第１の実施例では、撮影画面の左右の光軸外
焦点検出光学系の一対の絞り開口４１１，４１２（４２
１，４２２）の各中心と、対応する一対の再結像レンズ
５１１，５１２（５２１，５２２）の各光軸との位置関
係が、光軸上焦点検出光学系の一対の絞り開口４０１，
４０２と、対応する一対の再結像レンズ５０１，５０２
との位置関係と異なるように配置するとともに、光軸外
焦点検出光学系の一対の再結像レンズ５１１，５１２
（５２１，５２２）の各光軸を、対応する一対の絞り開
口４１１，４１２（４２１，４２２）の対称軸に対して
対称に配置した。ここで、一対の絞り開口４１１，４１
２の対称軸は、絞り開口４００の平面上における光軸０
から距離４Ｘ１だけＸ軸方向左に離れた点を通るＺ軸と
並行な軸であり、同様に、一対の絞り開口４２１，４２
２の対称軸は、絞り開口４００の平面上における光軸０
から距離４Ｘ２だけＸ軸方向右に離れた点を通るＺ軸と
並行な軸である。

【００１８】図１２は、第１実施例の光電変換器６００
上の光電変換素子アレイの配置を示す図である。図にお
いて、６０１，６０２は、光軸上焦点検出領域の中の画
面長辺方向（Ｘ軸方向）の領域２０Ｘに対応した光電変
換素子アレイであり、Ｘ軸方向の光軸上焦点検出光学系
によって同領域２０Ｘからの焦点検出光束を受光する。
６０３，６０４は、光軸上焦点検出領域の中の画面短辺
方向（Ｙ軸方向）の領域２０Ｙに対応した光電変換素子
アレイであり、Ｙ軸方向の光軸上焦点検出光学系によっ
て同領域２０Ｙからの焦点検出光束を受光する。また６
１１，６１２は、画面左の光軸外焦点検出領域の中の画
面長辺方向（Ｘ軸方向）の領域２１Ｘに対応した光電変
換素子アレイであり、画面左のＸ軸方向の光軸外焦点検
出光学系によって同領域２１Ｘからの焦点検出光束を受
光する。６１３，６１４は、画面左の光軸外焦点検出領
域の中の画面短辺方向（Ｙ軸方向）の領域２１Ｙに対応
した光電変換素子アレイであり、画面左のＹ軸方向の光
軸外焦点検出光学系によって同領域２１Ｙからの焦点検
出光束を受光する。さらに６２１，６２２は、画面右の
光軸外焦点検出領域の中の画面長辺方向（Ｘ軸方向）の
領域２２Ｘに対応した光電変換素子アレイであり、画面
右のＸ軸方向の光軸外焦点検出光学系によって同領域２
２Ｘからの焦点検出光束を受光する。６１３，６１４
は、画面右の光軸外焦点検出領域の中の画面短辺方向
（Ｙ軸方向）の領域２２Ｙに対応した光電変換素子アレ
イであり、画面右のＹ軸方向の光軸外焦点検出光学系に
よって同領域２２Ｙからの焦点検出光束を受光する。

【００１９】図１３は、第１実施例のディストーション
差を示す図である。光軸外焦点検出領域の中の撮影画面
の長辺方向（Ｘ軸方向）の領域２１Ｘ（２２Ｘ）おける
ディストーション差を、撮影レンズ１００の焦点面上に
換算して実寸表示したものである。図から明らかなよう
に、ディストーション差が良好に補正されている。この
ように、撮影画面の左右の光軸外焦点検出光学系の一対
の絞り開口４１１，４１２（４２１，４２２）の各中心
と、対応する一対の再結像レンズ５１１，５１２（５２
１，５２２）の各光軸との位置関係が、光軸上焦点検出
光学系の一対の絞り開口４０１，４０２と、対応する一
対の再結像レンズ５０１，５０２との位置関係と異なる
ように配置するとともに、光軸外焦点検出光学系の一対
の再結像レンズ５１１，５１２（５２１，５２２）の各
光軸を、対応する一対の絞り開口４１１，４１２（４２
１，４２２）の対称軸に対して対称に配置した。これに
より、光軸外焦点検出光学系におけるデイストーション
差を補正して高い焦点検出精度を確保することができ
る。

【００２０】−第２の実施例− 図１４は、第２の実施例の絞りマスク４００と再結像レ
ンズ５００との位置関係を示すＸ−Ｚ断面図である。な
お、図１４に示す以外の焦点検出光学系の構成は、上述
した第１の実施例の構成と同様であり説明を省略する。
図中の各部のデータを以下に示す。４Ｘ１＝５ＡＸ１＝５ＢＸ１，４Ｘ２＝５ＡＸ２＝５Ｂ
Ｘ２，４０Ｘ１＝４０Ｘ２＝４１Ｘ１＝４１Ｘ２＝４２
Ｘ１＝４２Ｘ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＞５１ＡＸ１
＝５１ＡＸ２＝５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２，５０ＢＸ１＝
５０ＢＸ２＞５１ＢＸ１＝５１ＢＸ２＝５２ＢＸ１＝５
２ＢＸ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＝５０ＢＸ１＝５０
ＢＸ２，５１ＡＸ１＝５１ＡＸ２＝５１ＢＸ１＝５１Ｂ
Ｘ２，５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２＝５２ＢＸ１＝５２ＢＸ
２すなわち、第２の実施例では、撮影画面の左右の光軸外
焦点検出光学系の一対の絞り開口４１１，４１２（４２
１，４２２）の各中心と、対応する一対の再結像レンズ
５１１，５１２（５２１，５２２）の各光軸との位置関
係が、光軸上焦点検出光学系の一対の絞り開口４０１，
４０２と、対応する一対の再結像レンズ５０１，５０２
との位置関係と異なるように配置するとともに、光軸外
焦点検出光学系の一対の再結像レンズ５１１，５１２
（５２１，５２２）の各光軸を、対応する一対の絞り開
口４１１，４１２（４２１，４２２）の対称軸に対して
対称に配置した。

【００２１】図１５は、第２の実施例の光電変換器６０
０上の光電変換素子アレイの配置を示す図である。な
お、各光電変換素子アレイと焦点検出領域および焦点検
出光学系との対応関係は図１２で説明した関係と同様で
あり、説明を省略する。図から明らかなように、光軸外
焦点検出領域の中の画面長辺方向（Ｘ軸方向）の領域２
１Ｘ，２２Ｘに対応する光電変換素子アレイどうしの間
隔（６１１と６１２，６２１と６２２）が狭くなり、電
荷転送路６１ＸＴ，６２ＸＴを短く構成できる。また、
撮影画面の長辺方向（Ｘ軸方向）における、光軸外焦点
検出領域に対応する光電変換素子アレイと光軸上焦点検
出領域に対応する光電変換素子アレイとの間隔（６１２
と６０１，６０２と６２１）が広くなり、迷光による影
響を受けにくい。

【００２２】−第３の実施例− 図１６は、第３の実施例の絞りマスク４００と再結像レ
ンズ５００との位置関係を示すＸ−Ｚ断面図である。な
お、図１６に示す以外の焦点検出光学系の構成は、上述
した第１の実施例の構成と同様であり説明を省略する。
図中の各部のデータを以下に示す。４Ｘ１＞５ＡＸ１＝５ＢＸ１，４Ｘ２＞５ＡＸ２＝５Ｂ
Ｘ２，４０Ｘ１＝４０Ｘ２＝４１Ｘ１＝４１Ｘ２＝４２
Ｘ１＝４２Ｘ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＞５１ＡＸ１
＝５１ＡＸ２＝５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２，５０ＢＸ１＝
５０ＢＸ２＞５１ＢＸ１＝５１ＢＸ２＝５２ＢＸ１＝５
２ＢＸ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＝５０ＢＸ１＝５０
ＢＸ２，５１ＡＸ１＝５１ＡＸ２＝５１ＢＸ１＝５１Ｂ
Ｘ２，５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２＝５２ＢＸ１＝５２ＢＸ
２すなわち、第３の実施例では、撮影画面の左右の光軸外
焦点検出光学系の一対の絞り開口４１１，４１２（４２
１，４２２）の各中心と、対応する一対の再結像レンズ
５１１，５１２（５２１，５２２）の各光軸との位置関
係が、光軸上焦点検出光学系の一対の絞り開口４０１，
４０２と、対応する一対の再結像レンズ５０１，５０２
との位置関係と異なるように配置するとともに、光軸外
焦点検出光学系の一対の再結像レンズ５１１，５１２
（５２１，５２２）の各光軸を、対応する一対の絞り開
口４１１，４１２（４２１，４２２）の対称軸に対して
非対称に配置した。

【００２３】図１７は、第３の実施例の光電変換器６０
０上の光電変換素子アレイの配置を示す図である。な
お、各光電変換素子アレイと焦点検出領域および焦点検
出光学系との対応関係は図１２で説明した関係と同様で
あり、説明を省略する。画面長辺方向（Ｘ軸方向）の光
軸外焦点検出領域２１Ｘおよび２２Ｘに対応する光電変
換素子アレイ６１１，６１２、６２１，６２２の各中心
点６１ＸＣ，６２ＸＣが、短辺方向（Ｙ軸方向）の光電
変換素子アレイ６１３，６１４、６２３，６２４の中心
点よりも光軸０よりに位置し、素子アレイの最遠端まで
の距離６１１Ｅ，６２２Ｅが短くなって光電変換器６０
０を小型化できる。

【００２４】−第４の実施例− 図１８は、第４の実施例の絞りマスク４００と再結像レ
ンズ５００との位置関係を示すＸ−Ｚ断面図である。な
お、図１８に示す以外の構成は、上述した第１の実施例
の構成と同様であり説明を省略する。図中の各部のデー
タを以下に示す。４Ｘ１＝５ＡＸ１＞５ＢＸ１，４Ｘ２＝５ＡＸ２＞５Ｂ
Ｘ２，４０Ｘ１＝４０Ｘ２＝４１Ｘ１＝４１Ｘ２＝４２
Ｘ１＝４２Ｘ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＜５１ＡＸ１
＝５１ＡＸ２＝５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２，５０ＢＸ１＝
５０ＢＸ２＜５１ＢＸ１＝５１ＢＸ２＝５２ＢＸ２＝５
２ＢＸ２，５０ＡＸ１＝５０ＡＸ２＝５０ＢＸ１＝５０
ＢＸ２，５１ＡＸ１＝５１ＡＸ２＝５１ＢＸ１＝５１Ｂ
Ｘ２，５２ＡＸ１＝５２ＡＸ２＝５２ＢＸ１＝５２ＢＸ
２すなわち、第４の実施例では、撮影画面の左右の光軸外
焦点検出光学系の一対の絞り開口４１１，４１２（４２
１，４２２）の各中心と、対応する一対の再結像レンズ
５１１，５１２（５２１，５２２）の各光軸との位置関
係が、光軸上焦点検出光学系の一対の絞り開口４０１，
４０２と、対応する一対の再結像レンズ５０１，５０２
との位置関係と異なるように配置するとともに、光軸外
焦点検出光学系の一対の再結像レンズにおける絞り開口
側の各レンズ球面５１１Ａ，５１２Ａ（５２１Ａ，５２
２Ａ）の対称軸と、その背面の各レンズ球面５１１Ｂ，
５１２Ｂ（５２１Ｂ，５２２Ｂ）の対称軸とを偏心して
構成した。

【００２５】図１９は、第４の実施例の光電変換器６０
０上の光電変換素子アレイの配置を示す図である。な
お、各光電変換素子アレイと焦点検出領域および焦点検
出光学系との対応関係は図１２で説明した関係と同様で
あり、説明を省略する。またこの実施例では、図に示す
ように各光電変換素子の画素を傾斜して配置した。画面
長辺方向（Ｘ軸方向）の光軸外焦点検出領域２１Ｘおよ
び２２Ｘに対応する光電変換素子アレイ６１１，６１
２、６２１，６２２の各中心点６１ＸＣ，６２ＸＣが、
短辺方向（Ｙ軸方向）の光電変換素子アレイ６１３，６
１４、６２３，６２４の中心点よりも光軸０よりに位置
し、素子アレイの最遠端までの距離６１１Ｅ，６２２Ｅ
が短くなって光電変換器６００を小型化できる。

【００２６】なお、上記各実施例では、撮影画面の長辺
方向（Ｘ軸方向）の光軸外焦点検出領域に対応する焦点
検出光学系における、一対の絞り開口と一対の再結像レ
ンズとの位置関係を例に上げて説明したが、光軸外焦点
検出領域の配置は上記実施例に限定されなく、光軸から
の放射線上に配置される光軸外焦点検出領域に対応する
焦点検出光学系に対して適用することができる。さら
に、光軸からの放射線上以外の場所に設定される光軸外
焦点検出領域に対応する焦点検出光学系に対しても適用
することができる。

【００２７】以上の実施例の構成において、絞り開口４
０１，４０２および再結像レンズ５０１，５０２が光軸
上焦点検出領域に対応する焦点検出光学系の一対の絞り
開口および対応する一対の再結像レンズを、絞り開口４
１１，４１２（４２１，４２２）および再結像レンズ５
１１，５１２（５２１，５２２）が光軸外焦点検出領域
に対応する焦点検出光学系の一対の絞り開口および対応
する再結像レンズを、レンズ球面５１１Ａ，５１２Ａ
（５２１Ａ，５２２Ａ）が光軸外焦点検出領域に対応す
る焦点検出光学系の一対の再結像レンズにおける絞り開
口側の各レンズ球面を、レンズ球面５１１Ｂ，５１２Ｂ
（５２１Ｂ，５２２Ｂ）がその背面の各レンズ球面をそ
れぞれ構成する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
電変換素子アレイどうしの干渉を回避して電荷転送路の
短縮および光電変換器の小型化を図りながら、光軸外焦
点検出領域に用いられる対の焦点検出光束に残存する収
差が最小となる一対の絞り開口と一対の再結像レンズの
配置を選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焦点検出光学系の斜視図。

【図２】焦点検出光学系の基本動作を示す図。

【図３】第１の実施例の焦点検出光学系のＸ−Ｚ断面
図。

【図４】第１の実施例の焦点検出光学系のＹ−Ｚ断面
図。

【図５】第１の実施例の視野マスクの撮影レンズ側から
見た正面図。

【図６】第１の実施例の絞りマスクの撮影レンズ側から
見た正面図。

【図７】第１の実施例の再結像レンズの撮影レンズ側か
ら見た正面図。

【図８】第１の実施例の再結像レンズの光電変換器側か
ら見た図。

【図９】第１の実施例のレンズデータを示す図。

【図１０】再結像レンズのＹ軸方向のデータを示す図。

【図１１】第１の実施例の絞りマスクと再結像レンズと
の位置関係を示すＸ−Ｚ断面図。

【図１２】第１の実施例の光電変換器上の光電変換素子
アレイの配置を示す図。

【図１３】第１の実施例のディストーション差を示す
図。

【図１４】第２の実施例の絞りマスクと再結像レンズと
の位置関係を示すＸ−Ｚ断面図。

【図１５】第２の実施例の光電変換器上の光電変換素子
アレイの配置を示す図。

【図１６】第３の実施例の絞りマスクと再結像レンズと
の位置関係を示すＸ−Ｚ断面図。

【図１７】第３の実施例の光電変換器上の光電変換素子
アレイの配置を示す図。

【図１８】第４の実施例の絞りマスクと再結像レンズと
の位置関係を示すＸ−Ｚ断面図。

【図１９】第４の実施例の光電変換器上の光電変換素子
アレイの配置を示す図。

【符号の説明】

０光軸１００撮影レンズ２００視野マスク２０Ｘ，２０Ｙ，２１Ｘ，２１Ｙ，２２Ｘ，２２Ｙ視
野マスク開口３０，３１，３２，３００コンデンサーレンズ４００絞りマスク４０１，４０２，４０３，４０４，４１１，４１２，４
１３，４１４，４２１，４２２，４２３，４２４絞り
開口５００，５０１，５０２，５０３，５０４，５１１，５
１２，５１３，５１４，５２１，５２２，５２３，５２
４再結像レンズ５０１Ａ，５０２Ａ，５０３Ａ，５０４Ａ，５１１Ａ，
５１２Ａ，５１３Ａ，５１４Ａ，５２１Ａ，５２２Ａ，
５２３Ａ，５２４Ａ，５０１Ｂ，５０２Ｂ，５０３Ｂ，
５０４Ｂ，５１１Ｂ，５１２Ｂ，５１３Ｂ，５１４Ｂ，
５２１Ｂ，５２２Ｂ，５２３Ｂ，５２４Ｂレンズ球面６００光電変換器６０１，６０２，６０３，６０４，６１１，６１２，６
１３，６１４，６２１，６２２，６２３，６２４光電
変換素子アレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも撮影レンズの光軸上の焦点検出
領域と前記撮影レンズの光軸外の焦点検出領域とを撮影
画面内に有し、少なくとも一対の絞り開口と一対の再結
像レンズとを有する焦点検出光学系を前記各焦点検出領
域に対応して備えた焦点検出装置において、前記光軸外焦点検出領域に対応する一対の絞り開口の各
中心と一対の再結像レンズの各光軸との位置関係が、前
記光軸上焦点検出領域に対応する一対の絞り開口の各中
心と一対の再結像レンズの各光軸との位置関係と異なる
ように配置するとともに、前記光軸外焦点検出領域からの焦点検出光束が光軸方向
に偏向するように、前記光軸外焦点検出領域に対応する
一対の再結像レンズの各光軸を一対の絞り開口の対称軸
に対して非対称に配置したことを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項２】少なくとも撮影レンズの光軸上の焦点検出
領域と前記撮影レンズの光軸外の焦点検出領域とを撮影
画面内に有し、少なくとも一対の絞り開口と一対の再結
像レンズとを有する焦点検出光学系を前記各焦点検出領
域に対応して備えた焦点検出装置において、前記光軸外焦点検出領域に対応する一対の絞り開口の各
中心と一対の再結像レンズの各光軸との位置関係が、前
記光軸上焦点検出領域に対応する一対の絞り開口の各中
心と一対の再結像レンズの各光軸との位置関係と異なる
ように配置するとともに、前記光軸外焦点検出領域からの焦点検出光束が光軸方向
に偏向するように、前記光軸外焦点検出領域に対応する
一対の再結像レンズにおける絞り開口側の各レンズ球面
の対称軸とその背面の各レンズ球面の対称軸とを偏心し
て構成したことを特徴とする焦点検出装置。