JP3232692B2 - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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Description
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(物体像)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、対物レンズの合焦状態を撮影範囲中の複数
の領域に対して検出する際に好適な焦点検出装置に関す
るものである。
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特開昭59−1
07311号公報や特開昭59−107313号公報等
で提案されている。
出装置の光学系の概略図である。
野マスクであり対物レンズ61の予定結像面近傍に配置
されている。63はフィールドレンズであり予定結像面
の近傍に配置されている。64は2次光学系であり対物
レンズ61の光軸に対して対象に配置された二つのレン
ズ64−1,64−2により構成されている。65は受
光手段であり前記二つのレンズ64−1,64−2に対
応してその後方に配置された2つの受光素子列65−
1,65−2を有している。66は絞りであり前記2つ
のレンズ64−1,64−2に対応してその前方に配置
された2つの開口部66−1,66−2を有している。
67は対物レンズ61の射出瞳であり、分割された2つ
の領域67−1,67−2により構成されている。
1,66−2を射出瞳67の領域67−1,67−2に
結像する作用を有しており、各領域67−1,67−2
を透過した光束が受光素子列65−1,65−2上に夫
々光量分布を形成するようになっている。
レンズ61の結像点が予定結像面の前側にある場合は、
2つの受光素子列65−1,65−2上に夫々形成され
る物体像に関する光量分布が互いに近づいた状態とな
り、また、対物レンズ61の結像点が予定結像面の後側
にある場合は、2つの受光素子列65−1,65−2上
に夫々形成される光量分布が互いに離れた状態となる。
しかも、2つの受光素子列65−1,65−2上に夫々
形成された光量分布のずれ量は対物レンズ61の焦点外
れ量とある関数関係にあるので、そのずれ量を適当な演
算手段で算出すると、対物レンズ61の焦点はずれの方
向と量とを検出することができる。
により撮影される被写体範囲の略中央に存在する被写体
に対して、測距を行っている。
点に関しても焦点検出可能な焦点検出装置を本出願人は
先に特願昭62−279835号で提案している。
案した複数測距点用の焦点検出装置の光学系の概略図で
ある。同図において71は視野マスク、72はフィール
ドレンズ、73は2つの開口73−1,73−2を有す
る絞り、74は2つのレンズ74−1,74−2から成
る2次光学系、75はセンサを夫々示している。尚、図
10で示した対物レンズ61は省略してある。
き複数の視野に対応して複数の開口71a〜71eを有
しており、この視野マスク71で規制された光束が2次
光学系74により形成する複数対の光量分布を受光する
ように複数対のセンサ列75a1と75a2、75b1
と75b2、75c1と75c2、75d1と75d
2、そして75e1と75e2がセンサ75として設け
られている。
側の4ヵ所の全体として5つの領域において測距を行っ
ている。このように簡易な構成により撮影画面中の複数
の領域で焦点検出が出来ることはカメラに適用する場合
大変重要になっている。
の焦点状態によってセンサ上の2つの光量分布が相対的
に移動する方向が上下方向であるために、この方向に光
量分布の変化がある物体に対してのみ測距が可能であ
り、これと垂直な方向にのみ光量分布の変化のある物
体、例えば垂直線を境界とする白黒のエッジパターンの
ようなものに対しては、測距することができない。
40号において撮影範囲の中心付近では光量分布が上
下、又は左右の一方向にのみ変化するような物体に対し
ても測距することが出来、しかも撮影範囲の中心付近以
外の複数の点においても測距することのできる焦点検出
装置を提案している。
案した焦点検出装置の要部概略図である。
レンズ(撮影レンズ)による撮影画面の略中央に交差し
て、例えば十字形の開口部31−1と両側の周辺部に縦
長の開口部31−2,31−3を有している。32はフ
ィールドレンズであり、視野マスク31の3つの開口部
31−1,31−2,31−3に対応して各々所定の光
学特性を有する3つの領域32−1,32−2,32−
3から成っている。33は絞りであり、中心部は上下左
右に各々1対ずつ計4つの開口部33−1a,33−1
b,33−1c,33−1dを、また左右の周辺部分は
1対の2つの開口部33−2a,33−2b及び開口部
33−3a,33−3bがそれぞれ設けられている。
1,32−2,32−3はそれぞれ絞り33の対になっ
ている開口33−1,33−2,33−3を不図示の撮
影レンズの射出瞳付近に結像する作用を有している。3
4は2次光学系であり、全体として4対の2次結像レン
ズを有している。
4−1a,34−1b,34−1c,34−1d,34
−2a,34−2b,34−3a,34−3bからなっ
ており、絞り33の各開口部に対応してその後方に配置
されている。
として4対のセンサ列を有している。即ち全体として8
つのセンサ列35−1a,35−1b,35−1c,3
5−1d,35−2a,35−2b,35−3a,35
−3bからなっており、2次結像レンズに対応してその
像を受光するように配置されている。
れる像領域を示した説明図である。領域36−1a,3
6−1b,36−1c,36−1dは視野マスク31の
中央の開口部31−1の像領域でありフィールドレンズ
32の中央部32−1を透過した光束が絞り33の開口
部33−1a,33−1b,33−1c,33−1dで
規制された後、その後方の2次結像レンズ34−1a,
34−1b,34−1c,34−1dによってセンサ3
5面上に形成される状態を夫々示している。
31の周辺の開口部31−2の像領域であり、フィール
ドレンズ32の周辺部32−2を透過した光束が絞り3
3の開口部33−2a,33−2bによって規制された
のち、その後方の2次結像レンズ34−2a,34−2
bによってセンサ35上に形成される状態を示してい
る。
ク31の周辺の開口部31−3の像領域であり、フィー
ルドレンズ32の周辺部32−3を透過した光束が絞り
33の開口部33−3a,33−3bによって規制され
たのち、その後方の2次結像レンズ34−3a,34−
3bによってセンサ35面上に形成される像領域をそれ
ぞれ示している。
来と同様に、対を成すセンサ列方向の像の相対的位置を
検出するものである。
り、不図示の対物レンズにより撮影又は観察される範囲
の中心付近では、光量分布が上下又は左右の一方向にの
み変化するような物体に対しても測距することが可能と
なり、又中心以外の視野マスク31の周辺の開口31−
2,31−3に対応する位置にある物体に対しても測距
することができる。
装置において、対物レンズ(撮影レンズ)により撮影ま
たは観察される範囲内のより周辺領域にある物体に対し
ても測距が可能となるようにするためには、視野マスク
31の周辺の開口31−2,31−3及びそれに対応す
るフィールドレンズ32−2,32−3をより周辺に設
けることが必要になる。
ク31の周辺の開口31−2,31−3に対するセンサ
35上での投影像36−2a,36−2b,36−3
a,36−3bが視野マスク31の中心の開口31−1
の同投影像36−1a,36−1b,36−1c,36
−1dと重なりあわない範囲でできるだけ中心に寄って
形成されるように、これらの視野マスク31の開口及び
フィールドレンズ32に対応する絞り33の開口部33
−2a,33−2b,33−3a,33−3b及び2次
結像レンズ34−2a,34−2b,34−3a,34
−3bを設定することでセンサ35の大型化とそれに伴
なうコスト高を防止することが可能である。
大していく場合には、2次結像レンズの光学性能を維持
するのが非常に困難となってくる。図14は、図12の
焦点検出系を上方から見たときの要部平面図であり、周
辺の視野に関する光束のみを示したものである。同図に
示すように測距視野の周辺への拡大とともに視野マスク
31の周辺の開口31−2,31−3からの光束の中心
光線(例えば絞り33の各開口部の面積重心を通る光
線)37−2a,37−2b,37−3a,37−3b
が、対応する2次結像レンズ34−2a,34−2b,
34−3a,34−3bに入射する角度θi または同2
次結像レンズから射出する角度θ0 が大きくなり、2次
結像レンズの結像性能が急速に悪化する。
凸レンズで構成されている場合には平面側で発生する非
点収差が大きくなり、図14の図面内における光束の結
像点A,A’と本来センサ35が置かれるべき図14に
直交する面内における光束の結像点B,B’とが乖離し
てしまう。
成されるスポットダイヤグラムを示したもので、センサ
列方向(左右方向)には小さくまとまっているが、これ
と直交する方向(上下方向)には大きく広がっている。
本来、センサは列方向の一次的な2次像を検出すればよ
く、図15のようなスポット形状でも問題ないように思
われるが、このような結像状態において、センサ35上
に入射する光を遮ることのない視野マスク31を設定し
ようとすると、その開口31−2,31−3の幅方向を
かなり大きくする必要があり、不要な光の入射を防ぐと
いう視野マスク31の本来の機能が十分発揮されなくな
ってしまう。さらに、このような大きな非点収差がある
場合、光の波長によって結像点が光軸方向に移動するた
め、スポットダイヤグラムの広がる方向が光の波長によ
って大きく変化し、被写体の色により焦点検出精度が低
下してくるという問題点が生じてくる。
する場合だけでなく焦点検出系のレンズ全長を短くし、
装置全体の小型化を図るために視野マスク31やフィー
ルドレンズ32と絞り33との間の距離を短縮する際に
も同様に生じてくる。
を可能とするための2次光学系の複数対の2次結像レン
ズの光学的配置を適切に設定することにより、2次結像
レンズにより形成される被写体像(2次像)の光学性能
を良好に維持し、高精度な焦点検出装置を可能とした焦
点検出装置の提供を目的とする。
出装置は、対物レンズの像面側に焦点検出系を配置し、
該焦点検出系を利用して該対物レンズの合焦状態を撮影
範囲中の複数の領域に対して求める焦点検出装置におい
て、該焦点検出系は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被写体像に関する複数の光量分布を
形成する2次光学系と、該複数の光量分布の相対的な位
置関係を検出する受光手段とを有しており、該2次光学
系は複数対の2次結像レンズを有しており、そのうちの
対物レンズの光軸外の視野領域に対応する2次結像レン
ズの光軸は該対物レンズの光軸と非平行となっているこ
とを特徴としている。
図、図2は図1の焦点検出系を上方から見たときの概略
図、図3は図1の一部分の説明図、図4は図1の本発明
の焦点検出装置を一眼レフカメラに適用したときの要部
概略図である。
て焦点検出を行う、所謂多点測距を行う為の2次光学系
45を構成する複数対の2次結像レンズ(46−1aと
46−1b,46−1cと46−1d,46−2aと4
6−2b,46−3aと46−3b)のうちの一部の2
次結像レンズ(46−2a,46−2b,46−3a,
46−3b)の配置が図12に示す従来の焦点検出装置
の2次光学系34に比べて異なっている。
例では、2次結像レンズ45のうち対物レンズ81−1
の光軸外の周辺視野領域に対応する2次結像レンズ46
−2a,46−2b,46−3a,46−3bの射出側
の面40,41が対物レンズ81−1の光軸または対物
レンズ81−1の光軸上の領域を含む中心視野域に対応
する2次結像系の光軸39に対し傾いた平面から構成さ
れている。このようにすることで平面40,41におけ
る屈折前後の各光束42−2a,42−2b,42−3
a,42−3bの中心光線43−2a,43−2b,4
3−3a,43−3bと傾斜した面40,41の垂線4
4−1,44−2のなす角α,βを従来の場合の同角に
比べ小さくすることができ、この射出面40,41で生
ずる収差の発生を小さく抑えることが可能となる。
2次結像レンズの構成が凸平レンズであるので凸面が球
面の場合はいわば、2次結像レンズに入射する光束の傾
きに応じて、2次結像レンズを傾けたのと同様になる。
から明らかなように対応するセンサ列の列方向と平行で
あり、回転方向は本実施例の場合、射出面がセンサのよ
り中心部を向く方向である。
点検出装置の各要素と一部重複するが順次説明する。
(撮影レンズ)81−1による撮影画面の略中央に交差
して、例えば十字形の開口部31−1と両側の周辺部に
縦長の開口部31−2,31−3を有している。32は
フィールドレンズであり、視野マスク31の3つの開口
部31−1,31−2,31−3に対応して各々所定の
光学特性を有する3つの領域32−1,32−2,32
−3から成っている。
接する上下左右に各々1対ずつ計4つの開口部33−1
a,33−1b,33−1c,33−1dを、また左右
の周辺部分は1対の2つの開口部33−2a,33−2
b及び開口部33−3a,33−3bがそれぞれ設けら
れている。
1,32−2,32−3はそれぞれ絞り33の対になっ
ている開口33−1,33−2,33−3を撮影レンズ
81−1の射出瞳付近に結像する作用を有している。4
5は2次光学系であり、複数対の2次結像レンズを有し
ている。
の2次結像レンズは前述したような構成よりなり、絞り
33の各開口部に対応して、その後方に配置している。
として4対のセンサ列を有している。即ち全体として8
つのセンサ列35−1a,35−1b,35−1c,3
5−1d,35−2a,35−2b,35−3a,35
−3bからなっており、2次結像レンズに対応してその
像を受光するように配置されている。
2−1,33−1a,33−1b,46−1a,46−
1b,35−1a,35−1bで第1の焦点検出系を、
又各要素31−2,32−2,33−2a,33−2
b,46−2a,46−2b,35−2a,35−2b
で第2の焦点検出系を各要素31−3,32−32,3
3−3a,33−3b,46−3a,46−3b,35
−3a,35−3bで第3の焦点検出系を構成してい
る。
の測距原理は従来の所謂像ずれ方式と同様に、対を成す
センサの列方向の像の相対的位置を検出することにより
求めている。
により、対物レンズ81−1により撮影または観察され
る撮影範囲の中心付近では、光量分布が上下または左右
の一方向にのみ変化するような被写体に対しても測距す
ることが可能となり、又中心以外の位置、例えば中心を
はさむ左右に遠く隔たった位置にある被写体に対しても
高精度に測距することができる。
したときの各要素について説明する。
物レンズ)、81−2はクイックリターンミラー、81
−3は焦点板、81−4はペンタプリズム、81−5は
接眼レンズ、81−6はフィルム面、81−7はサブミ
ラーでありクイックリターンミラー81−2の一部に固
着されている。31は視野マスクでありフィルム面81
−6と光学的に略等価な位置に配置されている。81−
8は赤外カットフィルターで視野マスク31の後方に配
置されている。32はフィールドレンズ、81−9,8
1−10は各々第1,第2の全反射ミラー、81−11
は遮光マスク、33は絞り、45は2次光学系、81−
12は第3の全反射ミラーである。35は受光素子列
(センサー)である。
センサ35までが図1に示した焦点検出装置に対応して
いる。
にプラスチックやガラスで成形する場合等、一般的には
2次光学系45の水平部91と傾斜部40,41の境界
47,48は図1,図2に示すように連続している方が
望ましい。しかしながら中心と周辺部の焦点検出系全体
の光路長や結像倍率を相対的に調整したり、2次光学系
45の傾斜部の厚さを調整する目的で両者の境界に段差
を設け、図5,図6のような形状とすることも可能であ
る。さらに、光路長や倍率を調整するために、2次光学
系の各2次結像レンズの曲率半径は、必ずしも同一であ
る必要はなく、また、結像性能の向上のため非球面とし
てもよい。
8は図7を上方から見たときの概略図である。
マスク31の周辺視野の開口部が左右それぞれ開口部3
1−2,31−3,31−4,31−5と2つずつにな
り、視野マスク31の開口とセンサ対の数が増えてい
る。同図ではセンサ列35−4a,35−4b,35−
5a,35−5bが増えている。
−2,31−4と2つの周辺視野31−3,31−5に
対して各々1対の2次結像レンズ46−2a,46−2
b及び2次結像レンズ46−3a,46−3bが対応し
ている。2次光学系45の周辺視野に対応する射出面5
1,52は2次結像系の光軸39に対して傾いた平面と
なっている。
ずつとなっているが、図2の場合と同様これらの視野の
中心からの光束の中心光線と射出面51,52の垂線と
のなす角が共に小さくなるような角度に射出面51,5
2が光軸39に対して傾いている。
凸平レンズの場合であるが、これを平凸レンズとした場
合でも本発明は同様に有効である。
図である。
より構成している。本実施例においては、2次光学系5
3のうち、対物レンズの光軸外の周辺視野領域に対応す
る部分の入射面54,55が対物レンズの光軸、または
対物レンズの光軸上の領域を含む中心視野領域に対応す
る2次結像系の光軸39に対して傾いている。又、当該
入射面の垂線とこれに入射する光束の中心光束とのなす
角が、傾きのない場合に比べ、小さくなるように構成さ
れている。このようにすることで、これまでの実施例と
同様、この入射面での収差の発生を小さく抑えることが
できる。又、本実施例における絞り56は、図9(B)
の絞り57に示すように傾いた平面54,55に沿って
折り曲げて近接または密着させ、保持しやすいようにし
てもよい。
2次光学系の傾いた平面側に曲率をもたせることも可能
である。このように構成することで、2次光学系の収差
補正が容易となり、結像倍率の調整が可能となるととも
に、屈折力の分散を図り、レンズの各曲率が大きくなり
すぎるのを防ぐことが可能となる。これらの形態におい
ても各レンズ面が球面であれば、2次光学系全体として
は光軸が傾いたものと同等である。
の複数の領域での測距を可能とする為の2次光学系の複
数対の2次結像レンズの光学的配置を適切に設定するこ
とにより、2次結像レンズにより形成される被写体像
(2次像)の光学性能を良好に維持し、高精度な焦点検
出を可能とした焦点検出装置を達成することができる。
要部概略図
概略図
概略図
概略図
ラムの説明図
Claims (1)
- 【請求項1】 対物レンズの像面側に焦点検出系を配置
し、該焦点検出系を利用して該対物レンズの合焦状態を
撮影範囲中の複数の領域に対して求める焦点検出装置に
おいて、 該焦点検出系は該対物レンズの瞳の異なる領域を通過し
た光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形成
する2次光学系と、 該複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光手
段とを有しており、 該2次光学系は複数対の2次結像レンズを有しており、 そのうちの対物レンズの光軸外の視野領域に対応する2
次結像レンズの光軸は該対物レンズの光軸と非平行とな
っていることを特徴とする焦点検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26429192A JP3232692B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26429192A JP3232692B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0688938A JPH0688938A (ja) | 1994-03-29 |
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Family
ID=17401129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26429192A Expired - Lifetime JP3232692B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP2001124982A (ja) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Asahi Optical Co Ltd | 多点焦点検出装置 |
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-
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- 1992-09-07 JP JP26429192A patent/JP3232692B2/ja not_active Expired - Lifetime
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