JPH01154011A

JPH01154011A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH01154011A
Application number: JP62313179A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nagano; 明彦長野; Kazuki Konishi; 一樹小西; Hiroki Someya; 広己染矢; Tokuichi Tsunekawa; 恒川　十九一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-16
Also published as: GB8828858D0; GB2213602A; GB2213602B; US5138359A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は一眼レフレックスカメラに好適な焦点検出装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、−眼レフレックスカメラの焦点検出方式の一つに
像相関方式がある。第７図〜第８図は像相関方式の焦点
検出説明図で、第７図は焦点検出光学系の光路図、第８
図はライン状に光電素子の並んだ光量検出素子（以下セ
ンサと称す）上の光量分布図である。図中１はフィルム
等価面、２はフィールドレンズ、３は２次結像レンズ、
４はセンサ、５は撮影レンズである。

撮影レンズ５の光軸（図中Ｘ軸と並行）上の点光源Ｐか
ら放出された被写体光は撮影レンズ５を介してフィルム
等価面１近傍に結像する。被写体光はフィールドレンズ
２を透過し、２次結像レンズ３により収斂して、センサ
４上に投影される。

ここで、２次結像レンズ３はフィルム等価面１上の像が
センサ４上に所定の倍率で結像するように焦点距離及び
配置が設定されている。また、２次結像レンズ３は撮影
レンズ５の光軸に対して対称な位置に２個１組で配置さ
れ、被写体光の一部を２個１組のセンサ４上にそれぞれ
に結像させる。

尚、センサは一列のセンサを２つの領域に分けて使用し
ても良い。

第７図（ア）は点光源である被写体Ｐと撮影レンズ５及
びフィルム等側面１の位置関係が合焦状態を満足する状
態を示したものである。この時のセンサ４上の光量分布
を示したのが第８図（ア）で、各センサＡ、Ｂの略中央
位置に鋭いピークをもつ光量分布を発生し、ピーク位置
の間隔は１０である。１０は焦点検出光学系の構成によ
って決まる独立した値である。

第７図（イ）は撮影レンズ５が被写体側に繰り出された
前ビン状態の光路図を示し、この時のセンサ４上の光量
分布は第８図（イ）の如く、鮮鋭度の低い分布を呈し、
かつ各センサ上の光量分布のピーク位置の間隔ｌは合焦
状態の間隔１０より狭くなる。これらのピーク位置間隔
の差ΔＩ！　Ｃ＝１．−１．　）はデフォーカス量と対
応関係にあるため、この量Δｌより焦点検出が行われる
。

第７図（つ）は撮影レンズ５がフィルム面側に繰り込ま
れた後ビン状態の光路図を示し、この時のセンサ４上の
光量分布は第８図（つ）の如く、鮮鋭度の低い分布を呈
し、かつ各センサ上のピーク位置の間隔ｌは合焦状態時
の間隔１０より広（なる。これらの間隔の差Δｉ！　（
＝Ａ−ｊ！、　）はデフォーカス量と対応関係にあるた
め、この量Δｌより焦点検出が行われる。輝度分布をも
った通常の被写体の場合も、各センサ上の被写体像の相
関をとり、２像のズレ量（Ｉりより焦点検出が行われる
。また、フィールドレンズ２はフィルム等価面１の近傍
に配置され、撮影レンズ５の射出瞳と２次結像レンズ３
の入射瞳の位置関係が結像関係を満足するような焦点距
離に設定されている。また、２次結像レンズ３の瞳位置
近傍には、通常不図示の絞りが配置され、絞りはその開
口部を透過する光束が撮影レンズ５内でけられないよう
な大きさに設定されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記焦点検出方式において、撮影画面内のレンズの光軸
から離れた位置にいる被写体の焦点検出を行おうとする
場合、センサ等の配置を任意に行うと、センサに入射す
る焦点検出光束が撮影レンズの収差の影響を受けて、焦
点検出性能を劣化させたり、また焦点検出光束が撮影レ
ンズ内でけられないようにするため、焦点検出位置の絞
りの開口を小さくし、かつ絞りの開口の間隔を狭くしな
ければならず、焦点検出性能を劣化させてしまうという
欠点があった。

第９図は焦点検出光束が撮影レンズの収差の影響を受け
る説明図で、焦点検出光学系の光路図である。１はフィ
ルム等価面、２はフィールドレンズ、３は２次結像レン
ズ、４はセンサ、５は撮影レンズ、６は絞り、９Ａ、９
Ｂは焦点検出光束である。

被写体Ｐ１は撮影レンズ５の光軸を含むｘ−ｙ平面内の
光軸に対して−ｙ力方向あり、被写体光は撮影レンズ５
を透過後、フィルム等価面１のｙ軸方向の高さｈの位置
に結像する。絞り６及び２次結像レンズ３は被写体光を
２分割して、２つのセンサ４上に導くが、光束の分割方
向はｙ軸方向で被写体像の光軸からのズレ方向と一致し
ている。この時２分割された焦点検出光束９Ａ及び９Ｂ
は撮影レンズ５の光軸に対して非対称であるため、セン
サ４のＡ及びＢ上に結像するそれぞれの被写体像には非
対称性を有する収差が発生する。その結果、センサ４の
Ａ及びＢ上の像の相関をとることにより焦点検出を行う
装置においては、２つの像の相関がとれにくくなり、焦
点検出性能が劣化してしまう。

第１０図は絞り６位置での焦点検出光束９Ｂに対応する
開口における口径蝕を示したものである。実線でかかれ
たものが絞り６の開口で、像高ｈ＝ｏ　［ｍｍ］　　（
図中のａに対応）の時、口径蝕が発生しない形状に設定
されている。像高りが６［ｍｍ］　　（図中すの点線）
　、９　［ｍｍ］　（図中Ｃの一点鎖線）　、１２　［
ｍｍ］　　（図中ｄの破線）と高（なるにつれ、図中−
ｙ方向より光束のけられが発生する。ここで各線で区分
された領域の＋ｙ力方向領域が有効光束領域で像高が高
くなるとセンサに入射する光束が少な（なり、焦点検出
装置の明るさの性能が低下する。また光束の重心位置Ｇ
は像高が高（なるにつれ、撮影レンズの光軸（図中Ｘ軸
）に近づき、光束の重心位置Ｇと撮影レンズの光軸との
間りは小さくなる。ここで２＊Ｌの値は三角測量におけ
る基線長に対応する値で、Ｌが小さくなると焦点検出性
能が低下する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は対物レンズの焦点面近傍に配置された視野マス
ク及びフィールドレンズと、複数個のラインセンサと、
前記フィールドレンズとラインセンサとの間に配置され
た複数個の結像レンズと、前記結像レンズの入射瞳を制
限する絞り手段と、演算処理手段から構成された焦点検
出装置において、前記絞り手段の対をなす開口を、対物
レンズの光軸上にない前記視野マスクの開口中心を通り
、対物レンズの光軸を含む面において対称にすることに
より、光軸外被写体の焦点検出を行う際、対物レンズに
よる収差の影響を除去し、また対物レンズによる口径蝕
を低減させ、焦点検出性能低下を軽減した。

〔実施例〕

第１図〜第４図は本発明の第１の実施例で、第１図は焦
点検出光学系の斜視図である。図中のＸ軸は図示しない
撮影レンズの光軸と一致している。符番２１〜２３はフ
ィールドレンズ、３１〜３６は２次結像レンズ、４１，
４２はラインセンサ、６は絞りで、６１〜６５は絞りの
開口、１は液晶素子等で構成された視野マスクで、長方
形で示した部位を透明とすることができ、残り部分は不
透明とする。視野マスク１は撮影レンズのフィルム等測
面近傍に配置され、不図示の駆動装置により焦点検出を
行う視野を任意に選択可能である。即ち、視野マスク１
の中の長方形で示した部分が開口で、その中心はＧであ
る。フィールドレンズ群２は視野マスク１の＋Ｘ方向の
直後に配置され、Ｚ軸方向に一次元的に配置されている
。２次結像レンズ群３は不図示の撮影レンズのフイ、ル
ム等価面とラインセンサ群４とが結像関係を満足するよ
うに設定されている。絞り６は２次結像レンズ群３の近
傍、フィールドレンズ群２側に配置され、各々の絞り開
口６工と６２．６３と６４．６５と６６はフィールドレ
ンズ２１，２２．２３により撮影レンズの射出瞳と結像
関係を略満足している。但し、軸外のフィールドレンズ
２１゜２３は内向きに光を屈折させるに適した形状とす
る。ここで、絞り開口６１．６２及び２次結像レンズ３
１，３２、ラインセンサ４１，４２はそれぞれ対をなし
、不図示の撮影レンズの光軸外にあるフィールドレンズ
２１の配置位置近傍に像を結ぶ光束の焦点検出を行うが
、撮影レンズの射出瞳と共役関係にある絞り開口６１．
６２は視野マスク１の開口中心Ｇを通り、撮影レンズの
光軸を含む面（図中ｚ−ｘ平面）に関して対称に配置さ
れている。フィールドレンズ２３の位置近傍に像を結ぶ
系については上述と同様である。フィールドレンズ２２
の配置位置近傍に像を結ぶ光束においても、絞り開口６
３．６４及び２次結像レンズ３３．３４、ラインセンサ
４１，４２はそれぞれ対をなし、絞り開口６３．６４は
視野マスク１の点線で示された開口の中心Ｇ′を通り、
撮影レンズの光軸を含む面（図中ｚ−ｘ平面）に関して
対称に配置されている。

以下、光学作用を説明する。

第２図は焦点検出光学系の光路図で、第２図（ア）は上
面図、第２図（イ）は側面図である。

同図においてＬは撮影レンズ、１は液晶素子等で構成さ
れた視野マスク、２はフィールドレンズ群、３は２次結
像レンズ群、４はラインセンサ群、６は絞り、８は演算
処理回路で、第２図（ア）では省略されている。また、
図中ｘ−ｙ−ｚの座標軸の原点は撮影レンズＬの光軸上
の任意点である。

同図において、撮影レンズＬの光軸外＋２方向にある被
写体Ｐ、からの光束は撮影レンズＬを透過後、視野マス
ク１上の撮影レンズＬの光軸に対して−２方向りの位置
に結像する。この時、液晶素子で構成された視野マスク
１は被写体Ｐ１の像点近傍のみが透過状態である。被写
体光の一部はフィールドレンズ２１を透過後、絞り開口
６１゜６２に制限され、２次結像３１．３２によってラ
インセンサ４１，４２上に再結像する。演算処理回路８
においては、ラインセンサ４１及び４２上の被写体像の
相関をとることにより焦点検出が行われ、その信号は撮
影レンズＬに送られ、焦点調節が行われる。ところで、
撮影レンズＬの光軸に対して＋２方向にある被写体Ｐ１
の被写体光はフィールドレンズ２１を透過後、絞り開口
６１゜６２によって２軸と直交するｙ軸方向に分割され
、焦点検出にあずかる各光束は撮影レンズＬにおいて、
視野マスク１の開口中心Ｇを通り、撮影レンズＬの光軸
を含む絞り開口６１及び６２の分割方向（ｙ軸方向）に
垂直な面に対して対称であるため、ラインセンサ４１及
びラインセンサ４２上に再結像した被写体像の間には非
対称性収差が発生しない。フィールドレンズ２３に対応
した領域を透過する被写体光においても同様である。

第３図は第２図（ア）において、被写体像の像高りが変
化した場合の絞り開口６１における口径蝕を示したもの
である。図中の実線は被写体が光軸にある場合の絞り開
口を示している。−点鎖線Ｃは像高ｈ　＝　９　［ｍｍ
］の時、破線ｄは像高ｈ＝１２　［ｍｍ］の時の口径蝕
の境界を示したもので、光束のけられは小さい。また、
光束のけられは同図において一２方向より発生し、その
進行方向は基線方向（ｙ軸に平行）とほぼ直交するため
三角測量における基線長に対する値２＊Ｌを小さくせず
に絞り開口の設定が可能である。

第４図は一眼レフレックスカメラにおける焦点検出装置
の配置図である。同図において、Ｌは撮影レンズ、１は
視野マスク、２はフィールドレンズ群、３は２次結像レ
ンズ群、４はラインセンサ群、６は絞りである。１０は
光透過部を持つ可動ミラー、１１はサブミラー、１２は
ピント板、１３はコンデンサレンズ、１４はペンタダハ
プリズム、１５は接眼レンズで、演算処理回路は省略さ
れている。

焦点検出光学系はカメラボディの底の部分に配置されて
おり、焦点検出光学系の中心軸Ｘ軸はハーフミラ−１０
及びサブミラー１１を介して撮影レンズＬの光軸と一致
している。

本実施例においてフィールドレンズ２１．２２は平凸レ
ンズの例を示したが、両凸レンズでも良い。

第５図〜第６図は本発明の第２の実施例で、第５図は焦
点検出光学系の斜視図である。同図において２０．２１
〜２４はフィールドレンズ、３１〜３６は２次結像レン
ズ、４１〜４４はラインセンサ。６は絞りで、６１〜６
６は絞りの開口、工は液晶素子で構成された視野マスク
である。図中のＸ軸は不図示の撮影レンズの光軸と一致
している。視野マスク１は撮影レンズのフィルム等価面
近傍に配置され、不図示の駆動装置により焦点検出を行
う視野を任意に選択可能である。

視野マスク１の中の長方形で示した部分が開口で、その
中心はＧである。フィ−ルドレンズ群２は視野マスク１
の＋Ｘ方向直後に配置され、Ｚ軸方向に二次元的に配置
されている。２次結像レンズ群３は不図示の撮影レンズ
のフィルム等価面とラインセンサ群４とが結像関係を満
足するように設定され、ている。絞り６は２次結像レン
ズ群３の近傍フィールドレンズ群２側に配置され、絞り
開口の組（６１，６２）、（６３，６４）、（６５，６
６）、（６７，６８）は各々フィールドレンズ２２，２
１，２４．２３により撮影レンズの射出瞳と結像関係を
略満足している。

表１は焦点検出光学系を構成する各部材の対応関係を示
したものである。

表　　　１番号ので表わされた組み合わせにおいて、絞り開口６１
．６２は視野マスク１の開口中心Ｇを通り、撮影レンズ
の光軸を含む面（図中ｘ−ｙ平面）に関して対称に配置
されている。また、番号■、■、■で表わされた組み合
わせにおいても同様である。

光学作用を説明する。

第６図は焦点検出光学系の光路図で、第６図（ア）は側
面図、第６図（イ）は上面図である。

同図において、Ｌは撮影レンズ、１は視野マスク、２は
フィールドレンズ群、３は２次結像レンズ群、４はライ
ンセンサ群、６は絞り、８は演算処理回路で、第６図（
ア）では省略されている。

また、図中ｘ−ｙ−ｚの座標軸の原点は撮影レンズＬの
光軸上の任意点である。

同図において、撮影レンズＬの光軸外−ｙ方向にある被
写体Ｐ１を例にとって説明すると、被写体光は撮影レン
ズＬを透過後、視野マスク１上の撮影レンズＬの光軸に
対して＋ｙ力方向の位置に結像する。この時、液晶素子
で構成された視野マスク１は被写体Ｐ、の像点近傍のみ
が透過状態である。被写体光の一部はフィールドレンズ
２１を透過後、絞り開口６１．６２に制限され、２次結
像レンズ３１．３２によってラインセンサ４１．４２上
に再結像する。演算処理回路８においては、ラインセン
サ４１及び４２上の被写体像の相関をとることにより焦
点検出が行われ、その信号は撮影レンズＬに送られ、焦
点調節が行われる。ところで、撮影レンズＬの光軸に対
して−ｙ方向にある被写体Ｐ、の被写体光はフィールド
レンズ２１を透過後、絞り開口６１．６２によってｙ軸
と直交するＺ軸方向に分割され、焦点検出にあずかる各
光束は撮影レンズＬにおいて、視野マスク１の開口中心
Ｇを通り、撮影レンズＬの光軸を含む絞り開口６１及び
６２０分割方向（２軸方向）に垂直な面に対して対称で
あるため、ラインセンサ４１及びラインセンサ４２上に
再結像した被写体像の間には非対称収差が発生しない。

第６図において、表１における番号■の組み合わせにお
ける例を示したが、■〜■の組み合わせについても同様
である。また前記視野マスク１は透過、遮光領域を制御
可能な液晶素子で構成されている例を示したが、作用を
後述するエレクトロクロミック素子でもかまわないし、
開口を有する絞り板を機械的に移動することもできる。

また、フィールドレンズ２１，２２，２３．２４は片面
がプリズム状になった平凸レンズの例を示したが、両凸
レンズでも良い。

第１１図はエレクトロクロミック素子による光の通過、
遮断について説明する。

透明な基板５１の表裏両面上に透明導電膜よりなる第１
電極５２．５２’　、酸化反応発色層である第１エレク
トロクロミツク層５３，５３’　、誘電体膜からなる中
間絶縁層５４．５４’　、還元反応（非発色）層である
第２エレクトロクロミツク層５５．５５’　、導電体膜
より成る第２電極５６．５６’　を順次積層してなるも
のである。

上記の構成において、基板５１は一般的にガラス板によ
って形成されるが、これはガラス板に限らずプラスチッ
ク板、ポリイミド等の合成樹脂の透明基板ならばよい。

また、中間絶縁Ｎ５４゜５４′は誘電体のみではなく固
体電解質でもよい。

透明導電膜としては、Ｉｒｅ膜（酸化インジウムＩｎ２
Ｏ５中に酸化錫Ｓｎ　Ｏ２をドープしたもの）やネサ膜
（ＳｎＯ，）等が用いられる。

酸化反応発色層である第１エレクトロクロミック層５３
は酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、水酸化ニッケル（Ｎｉ
　（ＯＨ）　２）等によって形成されている。中間絶縁
層５４は五酸化タンタル（’ｒａ２０ｓ）、二酸化ジル
コン（ＺｒＯａ）等に代表される酸化物あるいは弗化リ
チウム（Ｌ　ｉ　Ｆ）、弗化マグネシウム（ＭｇＦ、）
等に代表される弗化物を用いて形成する。また還元反応
（非発色）層である第２エレクトロクロミツク［５５，
５５’には多結晶したポーラスな三酸化タングステン（
ＷＯ，＞を用いている。

この様な構造を持つ全固体エレクトロクロミック素子は
、第１電極５２．５２’　と第２電極５６．５６’　の
間に電圧を゛印加することによって電気化学反応が誘起
され、着色及び消色を行う。

今、Ｉ　ｒ　Ｏｘ側をプラス（＋）、ＷＯ３側をマイナ
ス（−）とすると、Ｉｒｅ、側では、Ｉ　ｒｏ、＋ｙＨ
，○ａｄ−＋Ｉ　ｒｏ−（ＯＨ）ｙ＋ｙＨ”　十ｙｅ−・・・・・・
・・・（１）ただしＨｚＯａｄはセル中に含まれる吸着Ｈ，０ＷＯ８側では、 ’　　ＷＯｓ　＋ｙＨ”　十ｙｅ−−＋Ｈ，ＷＯ３・・
・・（２）（非発色）なる反応が進行し、着色種、Ｉ　ｒＯ，（ＯＨ）、、が
形成されると考えられており、可視域でニュートラルな
光吸収を示す。また電界を逆転することにより（１）、
（２）の逆反応が誘起され消色する。なお、これらの反
応はセル中に含まれる水分（Ｈ，Ｏａｄとして表示）に
より進行する。

〔発明の効果〕

以上、述べた本発明によれば、光軸を外れた物体の焦点
検出を行う場合でも対物レンズの収差の影響を除去し、
また口径蝕を軽減させることができるから、焦点検出性
能を向上させられ、特に−眼レフレックスカメラに採用
した場合でも実用に供せられる性能を達成できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第、１図は本発明の実施例を示す斜視図。第２図は実施
例の光学作用を説明するための光学断面図。第３図は光
学作用を説明するための平面図。第４図は本発明を一眼レフカメラに適用した場合を示す
断面図。第５図は別の実施例を示す斜視図。第６図は実
施例の光学作用を説明する゛た。めの光学断面図。第７
図は従来例を示す光学断面図で、第８図は光学作用の説
明図。第９図は問題点を説明するための光学断面図。第
１０図は光学作用を説明するための平面図。第１１図は
構成部材の作用を説明するための図。図中、１は視野マスク、２１〜２３はフィールドレンズ
、３１〜３６は結像レンズ、４１．４２はラインセンサ
である。 ’？Ａ第７０図乙

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対物レンズの予定結像面近傍に配置された視野マ
スク及びフィールドレンズと、複数個のラインセンサと
、前記フィールドレンズとラインセンサとの間に配置さ
れた複数個の結像レンズと、前記結像レンズの入射瞳を
制限する絞り手段と、ラインセンサの出力信号により結
像状態を求める演算処理手段とにより構成され、前記入
射瞳を制限する絞り手段の対をなす開口は、前記視野マ
スクの光軸を外れた開口の中心を通り、対物レンズの光
軸を含む面において対称となる様にして、収差が非対称
になるのを防止したことを特徴とする焦点検出装置。
（２）前記視野マスクは開口領域を変更し得る物性素子
で構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の焦点検出装置。