JP3313769B2 - 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。
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。
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。
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。
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1
0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。
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。
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。
る像領域を示した説明図である。領域36−1a,36
−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3
2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,3
4−1b,34−1c,34−1dによってセンサ35
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。
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。
置においてフィールドレンズ32の分割された各領域3
2−1,32−2,32−3のレンズ(以下「レンズ3
2−1,レンズ32−2,レンズ32−3」と称する)
は、それぞれ絞り33の開口対33−1,33−2,3
3−3を不図示の撮影レンズの入射瞳付近に結像する光
学作用を有している。
の断面を示したものであり、焦点検出系の中心軸に一致
する光軸37−1を持つ中心領域のレンズ32−1と焦
点検出系の中心軸と平行で、これと離れた光軸37−
2,37−3をもつ周辺の領域のレンズ32−2,32
−3から構成されている。
ズ面は、球面又は非球面からなっている。特に、フィー
ルドレンズ32の周辺領域のレンズ32−2,32−3
は撮影レンズが周辺へ入射した光を効率よく、絞り33
の開口へ導く必要があるため、2つのレンズ面のうち少
なくとも1面は非球面としている。
は絞り33の開口を撮影レンズの射出瞳付近に結像する
作用を有するものであるが、一眼レフカメラのように種
々の焦点距離、Fナンバーの撮影レンズを交換して用い
る場合には、使用可能とすべき、すべての撮影レンズに
適合した、仮想的な射出瞳を想定し、その近傍に絞り3
3の開口を結像するように構成している。
能とすべき撮影レンズの一部の撮影レンズにおいて、焦
点検出系が取り込むべき光束の少なくとも一部が遮光さ
れ、(ケラレて)センサ列上に形成される2つの光量分
布が異なったものとなり、両者のずれ量を精度良く検出
することが困難になってくる。
される撮影レンズに対してフィルム面38の中心から離
れた複数の点に収束する光束の中で、最も外側を通る上
下の光線(いわゆるマージナル光線)を求め、それらの
中で各点毎に最も、内側となる光線のみを描いたもので
ある。この図において、例えば光軸39から距離dだけ
離れた位置40に視野を持つ焦点検出系が取り込むこと
ができる光束は、点40から出る2本の直線41,42
の内側の光束に限定される。
2本の直線のうち、上側のものが略一点に集まる点43
は、一眼レフカメラで使用される撮影レンズのうちでF
ナンバーが大きい暗い撮影レンズで、フィルム面38か
ら射出瞳位置までの距離が短いものによって規定され
る。
の直線のうち下側のものが略一点に集まる点44は一眼
レフカメラで使用される撮影レンズのうちでFナンバー
が大きい暗い撮影レンズで、フィルム面38から射出瞳
位置までの距離が長いものによって規定されるといえ
る。これは図13に示すように、同じFナンバーで射出
瞳位置の異なる2本の撮影レンズについて図12と同様
の光線を描いてみれば理解される。
フィルム面38の中心からの光線で、2本の撮影レンズ
はFナンバーが同一であるので同一の直線で示される。
た点40からの光線は口径食がないとした場合、フィル
ム面38から射出瞳位置までの距離が短いものは光線4
7,48、同じく長いものは光線49,50となる。従
って、点40の位置に視野のある焦点検出系が利用でき
る光束は、上側はフィルム面から射出瞳までの距離が短
い撮影レンズに関する光線47、下側はフイルム面から
射出瞳までの距離の長い撮影レンズに関する光線50に
よって規定されることになる。
用のフィールドレンズを設計する際に使用可能とすべ
き、すべての撮影レンズに適合した仮想的な射出瞳を想
定するといっても、それは一定の距離に存在する射出瞳
ではなく、上・下で距離の異なる、いわば傾いた射出瞳
である。
ンズに単に非球面を導入したとしても周辺視野の位置が
中心から離れるに従い良好な性能を実現するのは困難と
なる。フィールドレンズの性能を維持するためには、焦
点検出系を大型化する必要があり、その場合にはカメラ
のような小さな撮影装置に組み込むことが困難になって
くる。
出を行う際に、撮影レンズ(対物レンズ)の結像面近傍
(予定結像面近傍)に配置するフィールドレンズのレン
ズ構成を適切に設定することにより、種々な撮影レンズ
を装着したときの撮影視野の周辺部での焦点検出精度の
低下を防止し、画面全体の複数の領域での焦点検出を高
精度に行うことのできる焦点検出装置の提供を目的とす
る。
合焦状態を撮影視野中の複数の領域に対して求める焦点
検出装置であって、該対物レンズの予定結像面近傍に配
置し、略中央に十字形の開口部を、周辺部に一字形の開
口部を有する視野マスクと、球面レンズであって撮影視
野の中心領域の焦点検出を行うための前記視野マスクの
十字形の開口部に対応する中心レンズ部と、像面側のレ
ンズ面と物体側のレンズ面の少なくとも一方が非球面で
あって撮影視野の周辺領域の焦点検出を行うための前記
視野マスクの一字形の開口部に対応する周辺レンズ部を
有し、該周辺レンズ部の非球面の光軸が前記中心レンズ
部の光軸に対して非平行となっているフィールドレンズ
と、開口が設けられた絞りを含み、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、該
フィールドレンズの周辺レンズ部は該2次光学系の絞り
の開口を使用可能な全ての対物レンズの射出瞳より想定
される仮想的な傾いた射出瞳の位置に結像させているこ
とを特徴としている。
手段により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し、
該複数の光量分布の相対的な位置関係を受光手段により
求め、該受光手段からの出力信号を用いて該対物レンズ
の合焦状態を撮影視野中の複数の領域に対して求める焦
点検出装置であって、該対物レンズの予定結像面近傍に
は略中央に十字形の開口部を、周辺部に一字形の開口部
を有する視野マスクと、球面レンズであって撮影視野の
中心領域の焦点検出を行うための前記視野マスクの十字
形の開口部に対応する中心レンズ部と、像面側のレンズ
面と物体側のレンズ面の少なくとも一方が非球面であっ
て撮影視野の周辺領域の焦点検出を行うための前記視野
マスクの一字形の開口部に対応する周辺レンズ部を有
し、該周辺レンズ部の非球面の光軸が前記中心レンズ部
の光軸に対して非平行となっているフィールドレンズが
配置されており、該光学手段は被写体像に関する1対の
光量分布を形成する1対の2次結像レンズを複数個と、
一対の開口を複数個設けた絞りとを有しており、該受光
手段は1対の受光素子列を複数個有しており、該フィー
ルドレンズの周辺レンズ部は、該光学手段の周辺レンズ
部に対応する絞りの1対の開口を使用可能な全ての対物
レンズの射出瞳より想定される仮想的な傾いた射出瞳の
位置に結像させていることを特徴としている。
要部概略図、図2は図1の2次光学系を構成する複数の
2次結像レンズの説明図、図3は図1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。図
4は図1のフィールドレンズ51の説明図である。
の領域で焦点検出を行う所謂多点測距の焦点検出を示し
ている。
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
縦長の一字形の開口部31−2,31−3を有してい
る。51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
後述する3つのレンズ51−1,51−2,51−3か
ら成っている。即ち開口部31−1は中心レンズ部51
−2が対応し、開口部31−2,31−3は周辺レンズ
部51−2,51−3が対応している。
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。
−1,51−2,51−3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。
34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。
4対の2次結像レンズを有している。即ち全体として8
つの2次結像レンズ34−1a,34−1b,34−1
c,34−1d,34−2a,34−2b,34−3
a,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。
1−1,33−1a,33−1b,34−1a,34−
1b,35−1a,35−1bで第1の焦点検出系を、
又各要素31−2,51−2,33−2a,33−2
b,34−2a,34−2b,35−2a,35−2b
で第2の焦点検出系を各要素31−3,51−3,33
−3a,33−3b,34−3a,34−3b,35−
3a,35−3bで第3の焦点検出系を構成している。
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
はさむ左右に隔たった位置にある被写体に対しても測距
することができる。
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。51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、34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。
徴について説明する。
ンズ51は3つのレンズ51−1,51−2,51−3
を一体化した構成より成っている。このうち撮影視野の
周辺部の測距視野用のレンズ(周辺レンズ部)51−2
の光軸51−2aとレンズ(周辺レンズ部)51−3の
光軸51−3aが焦点検出系の中心軸又は対物レンズ8
1−1の光軸(81−1a)に対して傾くようにして構
成している。
たときに使用可能とすべき撮影レンズすべてに対する仮
想的な瞳は図12に示すように傾いている。
法則を利用し、フィールドレンズ51を構成する一部の
レンズの光軸を傾けることで絞り33の開口を対物レン
ズ81−1の瞳面に良好に結像するようにしている。
ールドレンズ51を構成する周辺のレンズのレンズ面を
絞り33に近づく方向に傾けるのが良い。
−1,51−2,51−3よりフィールドレンズ51を
構成することにより撮影視野の周辺領域で光束のケラレ
を少なくし、種々な撮影レンズを装着したときであって
も焦点検出を良好に行うことができるようにしている。
ィールドレンズ52の説明図である。
するレンズ52−2(52−3)は両面非球面であり、
その第1レンズ面の光軸52−2a(52−3a)と第
2レンズ面の光軸52−2b(52−3b)とを対物レ
ンズ81−1の光軸81−1aに対して平行にずらして
いる。
ンズ52−2,(52−3)の前後の2つのレンズ面が
共に球面であれば図4の実施例の光軸を傾けることと等
価になる。しかしながら少なくとも一方のレンズ面が非
球面のときは図4の実施例とは異なった作用効果を有す
る。
則を満足させる為にはフィールドレンズが両凸形状のと
きには、第1レンズ面の光軸52−2a(52−3a)
に対し、第2レンズ面の光軸52−2b(52−3b)
を中心から遠ざけるように平行移動するのが効果的であ
る。
3,44に集まっているわけではなく、また簡単な構成
のフィールドレンズにより絞り33が撮影レンズ81−
1の射出瞳位置に理想的に結像されるものでもない為、
以上の実施例において、シャインプルフの法則が必ずし
も満たされることは必要ではなく、多様な撮影レンズの
射出瞳に対応した光軸の変位や傾きが設定されるべきも
のである。
レンズ53の説明図である。
のレンズ53−2(53−3)の第1レンズ面の光軸5
3−2a(53−3a)と第2レンズ面の光軸53−2
b(53−3b)が同一でも平行でもなく、対物レンズ
81−1の光軸81−1aに対して互いに異なった角度
で傾いた構成となっている。
3を構成する2つのレンズ面が共に球面であれば、図4
の実施例と等価となる。しかしながら少なくとも、どち
らか一方のレンズ面が非球面であれば、これらとは異な
る効果を有する。
り、多様な撮影レンズの射出瞳位置の変化に対応して最
適なフィールドレンズを得ている。
レンズはいずれも単レンズより構成した場合を示した
が、これを複数のレンズによって構成し、その一部のレ
ンズ又はレンズ面の光軸を他のレンズ又はレンズ面の光
軸に対して傾けたり、平行移動させるようにしても良
い。
の複数の領域で焦点検出を行う際に、撮影レンズ(対物
レンズ)の結像面近傍(予定結像面近傍)に配置するフ
ィールドレンズのレンズ構成を適切に設定することによ
り、種々な撮影レンズを装着したときの撮影視野の周辺
部での焦点検出精度の低下を防止し、画面全体の複数の
領域での焦点検出を高精度に行うことのできる焦点検出
装置を達成することができる。
きの要部概略図
ンズの説明図
明図
略図
略図
略図
の説明図
の説明図
り 34 2次光学系 35 セ
ンサ列 51,52,53 フィールドレンズ 81−1 対
物レンズ
Claims (2)
- 【請求項1】 対物レンズの像面側に配置され、該対物
レンズの合焦状態を撮影視野中の複数の領域に対して求
める焦点検出装置であって、 該対物レンズの予定結像面近傍に配置し、略中央に十字
形の開口部を、周辺部に一字形の開口部を有する視野マ
スクと、 球面レンズであって撮影視野の中心領域の焦点検出を行
うための前記視野マスクの十字形の開口部に対応する中
心レンズ部と、像面側のレンズ面と物体側のレンズ面の
少なくとも一方が非球面であって撮影視野の周辺領域の
焦点検出を行うための前記視野マスクの一字形の開口部
に対応する周辺レンズ部を有し、該周辺レンズ部の非球
面の光軸が前記中心レンズ部の光軸に対して非平行とな
っているフィールドレンズと、開口が設けられた絞りを
含み、 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、該フィールドレンズの周辺レンズ部は該2
次光学系の絞りの開口を使用可能な全ての対物レンズの
射出瞳より想定される仮想的な傾いた射出瞳の位置に結
像させていることを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項2】 対物レンズの像面側に配置した光学手段
により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し、該複
数の光量分布の相対的な位置関係を受光手段により求
め、該受光手段からの出力信号を用いて該対物レンズの
合焦状態を撮影視野中の複数の領域に対して求める焦点
検出装置であって、 該対物レンズの予定結像面近傍には略中央に十字形の開
口部を、周辺部に一字形の開口部を有する視野マスク
と、 球面レンズであって撮影視野の中心領域の焦点検出を行
うための前記視野マスクの十字形の開口部に対応する中
心レンズ部と、像面側のレンズ面と物体側のレンズ面の
少なくとも一方が非球面であって撮影視野の周辺領域の
焦点検出を行うための前記視野マスクの一字形の開口部
に対応する周辺レンズ部を有し、該周辺レンズ部の非球
面の光軸が前記中心レンズ部の光軸に対して非平行とな
っているフィールドレンズが配置されており、 該光学手段は被写体像に関する1対の光量分布を形成す
る1対の2次結像レンズを複数個と、一対の開口を複数
個設けた絞りとを有しており、該受光手段は1対の受光
素子列を複数個有しており、該フィールドレンズの周辺
レンズ部は、該光学手段の周辺レンズ部に対応する絞り
の1対の開口を使用可能な全ての対物レンズの射出瞳よ
り想定される仮想的な傾いた射出瞳の位置に結像させて
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 |
---|---|---|---|
JP21817092A JP3313769B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21817092A JP3313769B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0643359A JPH0643359A (ja) | 1994-02-18 |
JP3313769B2 true JP3313769B2 (ja) | 2002-08-12 |
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ID=16715727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21817092A Expired - Fee Related JP3313769B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 焦点検出装置 |
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Country | Link |
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1992
- 1992-07-24 JP JP21817092A patent/JP3313769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0643359A (ja) | 1994-02-18 |
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