JP3238489B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JP3238489B2
JP3238489B2 JP25612292A JP25612292A JP3238489B2 JP 3238489 B2 JP3238489 B2 JP 3238489B2 JP 25612292 A JP25612292 A JP 25612292A JP 25612292 A JP25612292 A JP 25612292A JP 3238489 B2 JP3238489 B2 JP 3238489B2
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隆之 泉水
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旭光学工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被写体に対する撮影
レンズの合焦状態を、撮影される画面内の複数のゾーン
において検出することができる焦点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の焦点検出装置は、例えば特開平
1-155308号公報、特開平2-58012号公報等
に開示される。これらの公報には、予定焦点面上に複数
の焦点検出ゾーンを設け、形成された像をそれぞれのゾ
ーンを介して覗いた部分像をそれぞれ一対づつ設けられ
たセパレータレンズにより複数のラインセンサ上に分
割、再結像させる構成が開示されている。
【0003】ところで、撮影レンズのビネッティングに
よる影響を受けにくくするためには、予定焦点面上での
周辺部の検出ゾーンは、撮影レンズの半径方向よりもこ
れと垂直なサジタル方向に配置される方が望ましい。一
方、再結像面上に配置されるセンサは、それらの配列方
向が同一であれば、単一のラインセンサの一部づつを区
切って使用することができる。
【0004】現在ラインセンサとして利用されているC
CDは、各画素毎に蓄積した電荷を順次転送してシリア
ルに輝度情報を得る。従来の焦点検出装置では、異なる
位置に配置された3つのラインセンサを電気的に接続
し、3つのラインセンサの出力を一連の情報として取り
出している。このような接続を採用するのは、ラインセ
ンサ毎に検出回路を設けるよりもコストが安いからであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
転送方式では単一のラインセンサから情報を取り出すよ
りも時間がかかるという問題があり、この点からも単一
のラインセンサを用いたいという要望がある。
【0006】このように、検出ゾーンの配置とセンサの
配置とにはそれぞれ異なる要請があるが、上述した従来
の焦点検出装置には、これらの配置関係がいずれも同一
に設定され、自由度がないという問題がある。
【0007】また、従来の装置では、予定焦点面に形成
された像をリレーするコンデンサレンズや、像を分割結
像させるセパレータレンズ等もそれぞれの部分像毎に別
個に設けられていたため、その組み付けが煩雑であると
いう問題もある。
【0008】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、予定焦点面上での検出ゾー
ンの配置関係と再結像面上でのラインセンサの配置関係
とを自由に組み合わせることができる焦点検出装置の提
供を目的とし、さらに、セパレータレンズやコンデンサ
レンズの組付けが容易な装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る
点検出装置は、上記の目的を達成させるため、予定焦点
面上に設定された複数の検出ゾーンと、検出ゾーンに形
成された各像をリレーするコンデンサレンズと、複数の
検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向部材と、
各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
パレータレンズと、再結像光学系による再結像位置に検
出ゾーンに対応して略同一平面上に配置された複数のセ
ンサとを有し、予定焦点面上の各検出ゾーンを透過する
光束に対応する瞳上の領域により規定される方向が互い
になす方向関係と、各センサ上で前記セパレータレンズ
によって分割され再結像される位置により規定される方
向が互いになす方向関係とが異なり、かつ、少なくとも
セパレータレンズが一体に形成されていることを特徴と
する。請求項2に係る焦点検出装置は、予定焦点面上に
設定された複数の検出ゾーンと、検出ゾーンに形成され
た各像をリレーする複数のコンデンサレンズと、複数の
検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向部材と、
各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
パレータレンズと、再結像光学系による再結像位置に検
出ゾーンに対応して略同一平面上に配置された複数のセ
ンサとを有し、予定焦点面上の各検出ゾーンを透過する
光束に対応する瞳上の領域により規定される方向が互い
になす方向関係と、各センサ上でセパレータレンズによ
って分割され再結像される位置により規定される方向が
互いになす方向関係とが異なり、かつ、少なくともセパ
レータレンズが一体に形成されていることを特徴とす
る。請求項3に係る焦点検出装置は、予定焦点面上に設
定された長手方向を有する複数の検出ゾーンと、検出ゾ
ーンに形成された各像をリレーするコンデンサレンズ
と、複数の検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏
向部材と、各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる
複数対のセパレータレンズと、再結像光学系による再結
像位置に検出ゾーンに対応して略同一平面上に配置され
た長手方向を有する複数のセンサとを有し、予定焦点面
上の各検出ゾーンの長手方向が互いになす方向関係と、
各センサの長手方向が互いになす方向関係とが異なり、
かつ、少なくともセパレータレンズが一体に形成されて
いることを特徴とする。 請求項4に係る焦点検出装置
は、予定焦点面上に設定された長手方向を有する複数の
検出ゾーンと、検出ゾーンに形成された各像をリレーす
る複数のコンデンサレンズと、複数の検出ゾーンに形成
された像の向きを変える偏向部材と、各像をそれぞれ複
数に分割して再結像させる複数対のセパレータレンズ
と、再結像光学系による再結像位置に検出ゾーンに対応
して略同一平面上に配置された長手方向を有する複数の
センサとを有し、予定焦点面上の各検出ゾーンの長手方
向が互いになす方向関係と、各センサの長手方向が互い
になす方向関係とが異なり、かつ、少なくともセパレー
タレンズが一体に形成されていることを特徴とする。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。実施例
は、例えば一眼レフカメラの焦点検出装置として用いら
れ、撮影範囲内の複数の被写体に対する撮影レンズの合
焦状態を検出する焦点検出装置である。
【0011】
【実施例1】図1〜図4は、この発明にかかる焦点検出
装置の実施例1を示す。
【0012】図1及び図2に示すように、撮影レンズに
よって被写体像が形成される予定焦点面近傍には、被写
体像の一部を取り出すための視野マスク10が配置さ
れ、この視野マスクには、焦点検出系の視野を決定する
3つの開口としての焦点検出ゾーン11,12,13が形
成されている。
【0013】予定焦点面は、写真カメラの場合にはフィ
ルム面と、電子カメラの場合にはイメージセンサと光学
的に共役な面である。また、予定焦点面は、光学的なフ
ァインダー系を有するカメラにおいては、そのピント板
とも光学的に共役である。
【0014】焦点検出ゾーンは、撮影レンズの光軸と交
差する位置に設けられた中央検出ゾーン11と、その長
手方向の両側に設けられた2つの周辺検出ゾーン12,
13とから構成され、周辺検出ゾーン12,13はその
長手方向が中央検出ゾーンの長手方向と直交するサジタ
ル方向に一致するよう設けられている。
【0015】撮影レンズの瞳Eの水平方向に分かれた2
つの領域E1,E2を通って中央検出ゾーン11を透過
した光束は、第1ミラー20により90°偏向され、再
結像光学系としての一対のセパレータレンズ30,31
を介して分割され、再結像面40に設けられたラインセ
ンサ41上に再結像する。一対のセパレータレンズ3
0,31は、検出ゾーン11に形成された像をそれぞれ
2つに分割して再結像させる機能を有しており、その瞳
は焦点検出系の瞳として撮影レンズの瞳Eと光学的に共
役である。
【0016】瞳E上で垂直方向に分かれた2つの領域E
3,E4を通って周辺検出ゾーン12,13を透過した光
束は、それぞれ第2、第3ミラー21,22により90
°づつ偏向されて像の向きが変えられ、それぞれ一対の
セパレータレンズ32,33、34,35を介してライン
センサ42,43上に2つの像を再結像させる。
【0017】中央の再結像光学系と周辺の再結像光学系
とでは光路長が違うため、焦点距離が異なる再結像光学
系を用いている。
【0018】ラインセンサ41,42,43は、それぞれ
の再結像光学系により像が形成される位置に設けられて
おり、分割されて再結像された一対の像を受像する。フ
ァインダー系には、予定焦点面上での焦点検出ゾーンに
対応して撮影者が焦点検出ゾーンを確認するための合焦
エリアが設けられており、図示せぬ合焦検出回路は、撮
影者が意図する被写体、あるいはカメラ側の回路が選択
した被写体に重なった合焦エリアに対応するラインセン
サからの出力を用いて撮影レンズの合焦状態を検出す
る。
【0019】ミラーによって光路を偏向させることによ
り、予定焦点面に位置する視野マスク10上では図3に
示したように中央検出ゾーン11と周辺検出ゾーン1
2,13とを直角に配置すると共に、再結像面40上で
は図4に示すようにラインセンサ41,42,43を一直
線上に配置することができる。
【0020】撮影レンズの射出瞳は円形であるため、周
辺検出ゾーンの長手方向を中央検出ゾーンと直交するサ
ジタル方向に一致させることにより、ビネッティングに
よるケラレを生じにくくすることができる。長手方向が
中央検出ゾーンと同一方向であると、像高が高い部分で
ビネッティングによるケラレを生じ、像の光量が不足し
て正確な焦点検出ができない可能性が高い。
【0021】また、ラインセンサの方向を一直線上に揃
えることにより、単一のラインセンサによって3つのゾ
ーンにおける合焦状態を検出することができる。この場
合には、ラインセンサを各検出ゾーンに対応させて3つ
の領域に分割し、更に、それぞれの領域内を2つに分割
して使用する。
【0022】図5は、上述した実施例の構成の細部を示
す。視野マスク10からCCDラインセンサ41,42,
43までの各部品は、単一のモジュールとして組み立て
られ、カメラに収納される。視野マスク10の後段に
は、カバーガラス50、そしてリレーレンズとして機能
するコンデンサレンズ61,62,63、補助レンズ7
0、セパレータレンズ群30’、再結像面40が配置さ
れている。
【0023】コンデンサレンズは、図6に示されるよう
に3つの検出ゾーンに対応した3つの凸レンズ61,6
2,63としてレンズブロック60に一体に成形されて
いる。また、セパレータレンズ30-35は、図7に示
されるように1枚の基板30'上に一体に成形されて構
成されている。
【0024】このようにコンデンサレンズ61,62,6
3が形成されたレンズブロック60、セパレータレンズ
30-35が形成された基板30’をそれぞれ一体成形
することにより、個々のレンズを位置決めする必要がな
く、組付けの作業性を向上させることができる。
【0025】
【実施例2】図8〜図13は、この発明にかかる焦点検
出装置の実施例2を示す。
【0026】この実施例では、実施例1に示される3組
の他、予定焦点面上の長手方向のより外側のエリアの被
写体に対する合焦状態を検出する焦点検出系を2組備え
ている。
【0027】視野マスク10上には、図9に示すように
1つの中央検出ゾーン11と両側2つづつの周辺検出ゾ
ーン12-15が設けられている。再結像面40には、
図10に示すように、内側の3つの検出ゾーン11,1
2,13からの光束を受光する領域41,42,43が設
けられた第1のラインセンサ40aと、外側の2つの検
出ゾーン14,15からの光束を受光する領域45,46
が設けられた第2のラインセンサ40bとが設けられて
いる。2つのラインセンサ40a,40bは、再結像面
40上で互いに平行に設けられている。
【0028】内側の周辺検出ゾーン12からの光束は、
ミラー21,22で反射され、セパレータレンズ32,3
3を介してラインセンサ40aの周辺領域42上に再結
像する。外側の周辺検出ゾーン14からの光束も、ミラ
ー21,22で反射され、セパレータレンズ36,37を
介してラインセンサ40bの周辺領域45上に再結像す
る。
【0029】なお、反対側の周辺検出ゾーン13,15
についても同様にミラーが設けられているが、図示は省
略する。
【0030】ここで、図8中にx,y,z軸を定義する。
x-y平面は視野マスク10と平行であり、y-z平面は
再結像面40と平行である。
【0031】第3ミラー22は、y-z平面内では検出
ゾーン12,14から入射する光束の光路に対して約4
5°で設けられているため、このミラーで反射されたと
きにも各光束の間隔は変化しない。そこで、図11に示
されるように、検出ゾーン12,14から入射する光路
の間隔ΔYはミラー21,22で反射された後の光路の
間隔ΔHと等しくなり、この間隔が2つのラインセンサ
40a,40bの間隔となる。
【0032】この例でも、実施例1と同様にコンデンサ
レンズ、セパレータレンズをそれぞれ一体に成形してい
る。図12は一体成形のコンデンサレンズ、図13は一
体成形のセパレータレンズをそれぞれ示している。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、予定焦点面上での検出ゾーンの配置関係と再結像面
上でのラインセンサの配置関係を自由に設定できるた
め、それぞれについて最適の配置を採用することができ
る。
【0034】また、セパレータレンズ、あるいは、コン
デンサレンズの少なくとも一方が一体に形成されている
ため、組付けの際の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の焦点検出装置を示す光学系の斜視
図である。
【図2】 図1の要部を示す斜視図である。
【図3】 実施例1の予定焦点面上での検出ゾーンの配
置を示す平面図である。
【図4】 実施例1の再結像面上でのラインセンサの配
置を示す平面図である。
【図5】 実施例1の細部を示す説明図である。
【図6】 実施例1のコンデンサレンズの斜視図であ
る。
【図7】 実施例1のセパレータレンズの斜視図であ
る。
【図8】 実施例2の焦点検出装置を示す光学系の斜視
図である。
【図9】 実施例2の予定焦点面上での検出ゾーンの配
置を示す平面図である。
【図10】 実施例2の再結像面上でのラインセンサの
配置を示す平面図である。
【図11】 実施例2の第2ミラー近傍の光路の説明図
である。
【図12】 実施例2のコンデンサレンズの斜視図であ
る。
【図13】 実施例2のセパレータレンズの斜視図であ
る。
【符号の説明】
10…視野マスク(予定焦点面) 11…中央検出ゾーン 12,13…周辺検出ゾーン 20,21,22…ミラー 30-35…セパレータレンズ 41,42,43…ラインセンサ 61,62,63…コンデンサレンズ
───────────────────────────────────────────────────── 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 - 7/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予定焦点面上に設定された複数の検出ゾー
    ンと、 該検出ゾーンに形成された各像をリレーするコンデンサ
    レンズと、 該複数の検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向
    部材と、 各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
    パレータレンズと、 該再結像光学系による再結像位置に前記検出ゾーンに対
    応して略同一平面上に配置された複数のセンサとを有
    し、前記予定焦点面上の前記各検出ゾーンを透過する光束に
    対応する瞳上の領域により規定される方向が互いになす
    方向関係と、 前記各センサ上で前記セパレータレンズによって分割さ
    れ再結像される位置により規定される方向が互いになす
    方向関係とが異なり、かつ、 少なくとも前記セパレータレンズが一体に形成されてい
    ることを特徴とする焦点検出装置。
  2. 【請求項2】予定焦点面上に設定された複数の検出ゾー
    ンと、 該検出ゾーンに形成された各像をリレーする複数のコン
    デンサレンズと、 該複数の検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向
    部材と、 各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
    パレータレンズと、 該再結像光学系による再結像位置に前記検出ゾーンに対
    応して略同一平面上に配置された複数のセンサとを有
    し、前記予定焦点面上の前記各検出ゾーンを透過する光束に
    対応する瞳上の領域により規定される方向が互いになす
    方向関係と、 前記各センサ上で前記セパレータレンズによって分割さ
    れ再結像される位置により規定される方向が互いになす
    方向関係とが異なり、かつ、 少なくとも前記セパレータレンズが一体に形成されてい
    ることを特徴とする焦点検出装置。
  3. 【請求項3】予定焦点面上に設定された長手方向を有す
    る複数の検出ゾーンと、 該検出ゾーンに形成された各像をリレーするコンデンサ
    レンズと、 該複数の検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向
    部材と、 各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
    パレータレンズと、 該再結像光学系による再結像位置に前記検出ゾーンに対
    応して略同一平面上に配置された長手方向を有する複数
    のセンサとを有し、 前記予定焦点面上の前記各検出ゾーンの長手方向が互い
    になす方向関係と、 前記各センサの長手方向が互いになす方向関係とが異な
    り、かつ、 少なくとも前記セパレータレンズが一体に形成されてい
    ることを特徴とする焦点検出装置。
  4. 【請求項4】予定焦点面上に設定された長手方向を有す
    る複数の検出ゾーンと、 該検出ゾーンに形成された各像をリレーする複数のコン
    デンサレンズと、 該複数の検出ゾーンに形成された像の向きを変える偏向
    部材と、 各像をそれぞれ複数に分割して再結像させる複数対のセ
    パレータレンズと、 該再結像光学系による再結像位置に前記検出ゾーンに対
    応して略同一平面上に配置された長手方向を有する複数
    のセンサとを有し、 前記予定焦点面上の前記各検出ゾーンの長手方向が互い
    になす方向関係と、 前記各センサの長手方向が互いになす方向関係とが異な
    り、かつ、 少なくとも前記セパレータレンズが一体に形成されてい
    ることを特徴とする焦点検出装置。
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