JPH0224616A - 焦点検出装置 - Google Patents

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） 本発明は写真用カメラやビデオカ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に関
する光量分布を形成し、これらＴｊ、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撮影画
面内の複数領域での合焦状態を検出する際に好適な焦点
検出装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より対物レンズを通過した光束を利用した受光型の
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第５図に示すように対物レンズ
５による被写体像の形成される予定結像面近傍に視野マ
スク１とフィールドレンズ２を配置し、フィールドレン
ズ２の後方に絞り６と２つの２次レンズ３ａ、３ｂとを
有する２次光学系３を配置し、更にその後方に複数の受
光素子列（ラインセンサー）４ａ、４ｂを有する受光手
段４とを配置した構成を採っている。

そしてフィールドレンズ２と２次光学系３とから対物レ
ンズ５の瞳の異った２つの領域を通過した光束を用いて
２つの被写体像に関する光量分布を各々受光素子列面上
に形成している。このときの受光素子列面上に形成され
る２つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布の
ずれ量は対物レンズの合焦状態により異ってくる。例え
ば受光素子列上の素子の並び方向に対物レンズの予定結
像面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量となって現われ
てくる。視野マスク１の開口部は撮影画面上の焦点検出
領域に対応し、焦点検出領域外からの光束か受光手段４
に入射するのを防止している。

第５図（Ａ）は対物レンズ５が合焦状態にある場合で、
点光源である被写体Ｐが受光素子列４ａ、４ｂ面上の略
中夫に形成されている。第６図（Ａ）はこのときの受光
素子列４ａ、４ｂからの出力信号を示し、点光源Ｐの受
光素子列４ａ。

４ｂ面上における間隔はＩｏとなっている。

第５図（Ｂ）は対物レンズ５が被写体側に繰り出された
前ビン状態であり、このとき受光素子列４ａ、４ｂ面上
に形成される点光源Ｐの間隔は第６図（Ｂ）に示す如く
同図（Ａ）に比べてずれて狭くなってくる。

第５図（Ｃ）は対物レンズ５がフィルム面側に繰り込ま
れた後ビン状態であり、このとき受光素子列４ａ、４ｂ
面上に形成される点光源Ｐの間隔はずれて第６図（Ｃ）
に示す如く同図（Ａ）に比べて広くなってくる。

般にはこのときの２つの受光素子列上の光量分布の相対
的な横ずれ量δと対物レンズの焦点外れ倣ｄとは一定の
関数の関係にある。

対物レンズの合焦状態、即ち焦点外れ量はこのときの２
つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布の横ず
れ量を受光手段により検出することにより行っている。

しかしながら第６図に示す焦点検出装置において所定の
開口部を有する視野マスクや１対の受光素４列を複数有
する受光手段等を用いて撮影画面内の複数領域の焦点検
出を行なう場合、対象とする焦点検出領域以外からの光
束が所定の焦点検出領域に対応する受光素子列に入射し
てくる場合があり、良好なる焦点検出ができないという
問題点があった。

第７図は複数領域の焦点検出を行なう場合の焦点検出装
置の要部斜視図である。同図において視野マスク１は開
口部１ａ、Ｉｂ、Ｉｃ、ｌｄ、Ｉｅより成り、２次光学
系３は２次レンズ３１，３２，３３．３４より成り、受
光手段４は受光素子列（ラインセンサ）　４０．４＋。

４２、・・・４９より成り、絞り６は開口部６１．６２
，６３．６４より成っている。尚、同図においてフィー
ルドレンズ２は省略している。

視野マスク１は撮影レンズの焦点面近傍に配置されるた
め、視野マスク１の開口部は焦点検出領域と略一致して
いる。視野マスク１の開口部の２次光学系３により形成
される共役像の位置に受光手段４が配置されている。同
図において視野マスク１の開口部１ａ〜１ｅと２次光学
系３の２次レンズ３１〜３４、そして受光手段４の受光
素子列４０〜４９との対応関係は表−１に如くになって
いる。

表−１ 般に同図に示す構成において焦点検出領域の大きさある
いは２次レンズ３１，３２，３３．３４の不図示の対物
レンズの光軸からの平行偏心を等を任意に設定すると視
野マスク１の開口部を透過した光束の一部が前記開口部
と対応関係にない２次レンズを透過後、前記開口部と対
応関係にないラインセンサに入射する場合がある（例え
ば視野マスク１の開口部１ｂを透過した光束の一部が絞
り開口部６１．２次レンズ３１を通過後、ラインセンサ
４２．４３に入射する場合等）。ラインセンサに所定の
焦点検出領域外の光束が入射すると対をなすラインセン
サ上の像の相関をとることか出来なくなり、良好なる焦
点検出ができないという問題点があった。

これに対して特開昭５９−１９５６０７号公報では視野
マスクと２次光学系の近傍に各々偏光フィルターを配置
して、対象外の光束を遮光した焦点検出装置か提案され
ている。

しかしながら同公報の焦点検出装置は、例えば−眼レフ
カメラに適用するとピント板近傍に配置１／た偏光フィ
ルターによりファインダー観察像の光学性能が低下して
くるという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は像ずれ方式を利用して撮影画面内の複数領域の
焦点検出を行う際、偏光フィルター等から成る第１．第
２光学フィルターを焦点検出系の適切なる光路中に配置
することにより、ファインダー観察像の品位を低下させ
ることなく対象とする焦点検出領域以外からの光束が対
象とする受光素子列に入射するのを効果的に防止し、高
い焦点検出精度を有した一眼レフカメラ等に好適な焦点
検出装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 対物レンズの予定結像面近傍に所定の開口部を有する視
野マスクを、その後方に１対の２次レンズを複数個有す
る２次光学系を配置し、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物体像に関する複数の光量分布
を１対の受光素子列を複数個有する受光手段面上に形成
し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を該受光手段
により求め、該受光手段からの出力信号を用いて演算手
段により該対物レンズの像面上の複数領域の焦点検出を
行う際、該２次光学系の近傍には第１光学フィルターが
該受光手段面の前方には第２光学フィルターか各々設け
られており、該第１．第２光学フィルターは各々該１対
の２次レンズと該１対の２次レンズと対応する１対の受
光素子列とから成る１組の光学要素に入射する光に対し
て同一の光学特性を有する領域Ａと他の組の光学要素に
入射する光に対しては領域Ａとは異った光学特性を有す
る領域Ｂの少なくとも２つの領域が設けられていること
である。

（実施例） 第１図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの第１
実施例の要部概略図、第２図は第１図の焦点検出系のみ
を抽出して展開したときの要部斜視図である。第３図は
第１図の要部を展開したブロック図である。

第１．第２図において５は対物レンズ（「撮影レンズ」
ともいう。）、５ａは対物レンズ５の予定結像面、３は
２次光学系であり、対物レンズ５の光軸に対して平行偏
心して２次元的に配置した１対の２次レンズ３１と３２
．３３と３４の２つを有している。４は受光手段であり
１対の受光素子列を複数個有している。

７．８は各々第１．第２光学フィルターであり、例えば
偏光フィルターから成っている。第１光学フィルター７
は偏光フィルターより成る４つの領域７１〜７４を有し
、第２光学フィルター８は偏光フィルターより成る３つ
の領域８１〜８３を有している。

９は視野マスクでありファインダー系の視野を制限して
いる。１２はピント板でありフレネルレンズを有し、か
つ焦点検出領域に相当する非拡散（素通し）領域１２ａ
〜１２ｇを有している。

１３はコンデンサーレンズ、１４はペンタダハプリズム
（第２図において展開したブロックで示している。）、
１５は接眼レンズ、１６は測光ユニットであり結像レン
ズと受光センサーを有している。

１７はビームスプリッタ、１８は演算処理回路、１９は
駆動装置であり撮影レンズ５を駆動させている。１００
は保持部材であり焦点検出系の一部を保持している。１
１０は回転部材であり保持部材１００で保持されている
各要素を回転させている。

第１図において撮影レンズ５を透過した被写体光は跳ね
上げミラー１０によりファインダー光学系に導かれる。

ピント板１２近傍に結像した被写体光の一部は視野マス
ク９、コンデンサーレンズ１３、ペンタダハプリズム１
４、ビームスプリッタ１７、接眼レンズ１５を介して観
察者の眼に到達する。

方、ピント板１２の非拡散（素通し）領域を透過した焦
点検出光束は視野マスク９、コンデンサーレンズ１３、
ペンタダハプリズム１４を透過後、ビームスプリッタ１
丁によって反射され、絞りも兼ねた第１光学フィルター
７．２次光学系３、第２光学フィルター８を介して受光
手段４に投影される。受光手段４からの出力信号により
演算処理回路１８において受光素子列に対応した領域の
焦点検出が行なわれ、その情報に基づいて撮影レンズ５
の駆動装置１９により撮影レンズ５の繰り出しく繰り込
み）が行なわれる。

ここで、コンデンサーレンズ１３は焦点検出光学系のフ
ィールドレンズを兼ねている。また接眼レンズ１５から
の逆入射光が受光手段４に入射するのを防止するために
ビームスプリッタ１７の図中上面と偏光フィルター７と
の間は空間が設けられている。

本実施例においてはピント板１２は撮影レンズ５の焦点
面近傍に配置され、拡散面の一部は拡散性をもたない非
拡散の素通し領域１２ａ〜１２ｇが形成されている。前
記非拡散領域１２ａ〜１２ｇは撮影画面内の焦点検出領
域と略一致している。視野マスク９は撮影レンズ５によ
る撮影画面を表示するものである。コンデンサーレンズ
１３はピント板１２の一方の面に形成されたフレネルレ
ンズとともに、撮影レンズ５の射出瞳とファインダーの
観察者の瞳とが共役関係を満足するように設定されてい
る。又同時に本発明に係る焦点検出装置のフィールドレ
ンズの役割も兼ねている。即ち、焦点検出装置の２次光
学系３の入射瞳をファインダー観察者の瞳と略等価の位
置に設定することによりコンデンサーレンズ１３とフレ
ネルレンズとが撮影レンズ５の射出瞳と２次光学系３の
入射瞳との兵役関係を満足させている。

２次光学系３は撮影レンズ５の光軸（Ｘ軸）から等距離
ｚ、平行偏心した２組のレンズで構成され、Ｘ軸に関し
て対称である。また、２次光学系３はピント板１２と受
光手段４とか共役関係を満足するように設定されている
。

次に第３図に示すように撮影レンズ５の光軸に関して対
称な組をなす２次レンズ３３．３４と、それと対応関係
にあるラインセンサ４０，４１を例にとり説明する。

所定の焦点検出領域１２ａの２次レンズ３３による共役
像はラインセンサ４０に投影される。同様に焦点検出領
域１２ａの２次レンズ３４による共役像はラインセンサ
４１に投影される。ところが、２次レンズ３３．３４の
撮影レンズ５の光軸からの平行偏心ｆａ　Ｚ　ｒを任意
に設定するとラインセンサ４０の２次レンズ３４による
共役像が視野マスク９の開口内に発生する場合がある（
ラインセンサ４１においても同様）。

本実施例においてはピント板１２と２次光学系３の瞳ま
での距離をＸ。、２次光学系３の瞳と受光手段４までの
距離をＸ１％視野マスク９の２軸方向の開口の大きさを
２ｚｏとして Ｘ＋　／（ｘｏ　＋ｘ、）＜Ｚ＋　／ｚａ　　−（＋）
を満足させるように焦点検出系を設定している。

これより２次レンズ３４によるラインセンサ４０の共役
像が視野マスク９の開口外に発生するようにしている（
ラインセンサ４１においても同様）。

即ち、焦点検出系を前記（１）式を満足させることによ
りファインダー光学系の視野マスク９を焦点検出系の視
野マスクの一部に兼用している。

また他の２次レンズ対３１．３２についても同様である
。

又、本実施例ではビームスプリッタ１７と２次光学系３
との間には２次光学系３の入射瞳を制限する絞りを兼ね
た偏光フィルターより成る第１光学フィルター７を配置
している。第１光学フィルター７の分割した領域７１．
７２及び７３．７４は撮影レンズ５の光軸に対して対称
な形状をなしており、また対応する分割領域（例えば領
域７１と７２）の偏光軸は平行になフている。尚、分割
領域７１〜７４以外は光不透過領域となっている。又受
光手段４近傍に偏光フィルターより成る３つの領域８１
，８２．８３を有する第２光学フィルター８を配置して
いる。

表−２にピント板１２の非拡散領域１２ａ〜１２ｇと各
光学部材との対応関係及び各領域の偏光フィルターの偏
光軸との関係を示す。

表−２ 表−２に示すように組をなす２次レンズ３１゜る。

３２に対応した領域７１．７２の偏光フィルターの偏光
特性は同一で、その偏光軸はＺ軸と平行となっている。

また２次レンズ３１．３２と対応関係にあるラインセン
サ４２，４３．４４，４５．４６．４７を包括する第２
光学フィルター８の領域８１．８３の偏光フィルターの
偏光軸は領域７１．７２の偏光フィルターの偏光方向と
同一でＺ軸と平行になっている。

一方、他の組をなす２次レンズ３３．３４に対応した領
域７３．７４の偏光フィルターの偏光特性は同一で、そ
の偏光軸はｙ軸と平行となっている。また２次レンズ３
３．３４と対応関係にあるラインセンサ４０，４１を包
括する第２光学フィルター８の領域８２の偏光フィルタ
ーの偏光軸は第１光学フィルター７の領域７３．７４の
偏光フィルターの偏光軸と同一でｙ軸と平行となってい
る。

次にピント板１２の非拡散領域１２ａに対応した領域の
焦点検出を行なう場合を例にとり説明すピント板１２の
非拡散領域１２ａを透過した焦点検出光束はフィールド
レンズ１３、ペンタダハプリズム１４、ビームスプリッ
タ１７を介して絞りを兼ねた第１光学フィルター７に到
達する。焦点検出光束のうち第１光学フィルター７の領
域７１．７２を透過できる偏光軸がＺＩＰ４Ｉと平行な
光束は２次レンズ３１．３２により分割され、ｍ２光学
フィルター８の領域８１．８３に達する。このとき焦点
検出光束と第２光学フィルター８の領域８１．８３の偏
光フィルターの偏光軸は平行であるため焦点検出光束は
領域８１．８３を透過しラインセンサ４６，４７上に投
影される。さらに各ラインセンサからの出力信号をもと
に演算処理回路１８により焦点検出が行なわれる。

ピント板１２の非拡散領域１２ａを透過した焦点検出光
束のうち第１光学フィルター７の領域７３．７４を透過
できる偏光軸がｙ軸と平行な光束は２次レンズ３３．３
４により分割され第２光学フィルター８の領域８２に達
する。このとき焦点検出光束と第２光学フィルター８の
領域８２の偏光フィルターの偏光軸は平行であるため焦
点検出光束は第２光学フィルター８の領域８２を透過し
ラインセンサ４０，４ｉ上に投影される。さらに各ライ
ンセンサからの出力信号をもとに演算処理回路１８によ
り焦点検出が行なわれる。

次にピント板１２の非拡散領域１２ｂに対応した領域の
焦点検出について説明する。

ピント板１２の非拡散領域１２ｂを透過した焦点検出光
束はフィールドレンズ１３、ペンタダハプリズム１４、
ビームスプリッタ１７を介して絞りを兼ねた第１光学フ
ィルター７に到達する。焦点検出光束のうち第１光学フ
ィルター７の分割領域７１．７２を透過できる偏光軸が
Ｚ軸と平行な光束は２次レンズ３１．３２により分割さ
れ、第２光学フィルター８の領域８１．８３に達する。

このとき焦点検出光束と第２光学フィルター８の領域８
１．８３の偏光フィルターの偏光軸は平行であるため焦
点検出光束は第２光学フィルター８の領域８１．８３を
透過しラインセンサ４４．４５上に投影される。さらに
各ラインセンサからの出力信号をもとに演算処理回路１
８により焦点検出が行なわれる。

一方、ピント板１２の非拡散領域１２ｂの２次レンズ３
４による共役像がラインセンサ４６゜４７上に発生する
場合が生じる。

しかしながら本実施例において２次レンズ３４を透過す
る光束は第１光学フィルター７の領域７４を透過した光
束であるためその偏光軸はｙ軸と平行である。またライ
ンセンサ４６，４７に対応した第２光学フィルター８の
領域８１．８３の偏光フィルターの偏光軸はＺ軸と平行
であるため、前記光束は第２光学フィルター８の領域８
１．８３において遮光されラインセンサ４６゜４７には
入射しない。

ピント板１２の非拡散領域１２ｃにおいても略同様であ
る。

次にピント板１２の非拡散領域１２ｄに対応した領域の
焦点検出について説明する。

ピント板１２の非拡散領域１２ｄの焦点検出が行なわれ
る場合、焦点検出ユニットであるところの第１光学フィ
ルター７．２次光学系３、第２光学フィルター８、受光
手段４を保持する保持部材１００はＸ軸を回転軸として
Ｘ軸止方向にむかって時計回りを一方向として＋４５０
回転す【１．この時、ピント板１２の非拡散領域１２ｄ
の２次レンズ３１．３２による共役像はラインセンサ４
４．４５と一致する。

ピント板１２の非拡散領域１２ｄを透過した焦点検出光
束はフィールドレンズ１３、ペンタダハプリズム１４、
ビームスプリッタ１７を介して絞りを兼ねた第１光学フ
ィルター７に到達する。焦点検出光束のうち第１光学フ
ィルター７の領域７１．７２を透過できる偏光軸が２軸
と平行な光束は２次レンズ３１．３２により分割され、
第２光学フィルター８の領域８１．８３に達する。この
時、焦点検出光束と第２光学フィルター８の領域８１．
８３の偏光フィルターの偏光軸は平行であるため焦点検
出光束は第２光学フィルター８の領域８１．８３を透過
しラインセンサ４４，４５上に投影される。さらに各ラ
インセンサからの出力信号をもとに演算処理回路１８に
より焦点検出が行なわれる。

ところがピント板１２の非拡散領域１２ｄの２次レンズ
３４による共役像がラインセンサ４６゜４７上に発生す
る場合が生じる。

しかしながら本実施例において２次レンズ３４を透過す
る光束は第１光学フィルター７の領域７４を透過した光
束であるためその偏光軸はｙ軸と平行である。またライ
ンセンサ４６，４７に対応した第２光学フィルター８の
領域８１．８３の偏光フィルターの偏光軸はＺ軸と平行
であるため前記光束は第２光学フィルター８の領域８１
゜８３において遮光されラインセンサ４６，４７に入射
しない。

ピント板１２の非拡散領域１２ｆにおいても略同様であ
る。

また、ピント板１２の非拡散領域１２ｅ及び１２ｇの焦
点検出が行なわれる場合、焦点検出ユニットの保持部材
１００はＸ軸を回転軸としてＸ軸止方向にむかって時計
回りを一方向として一４５°回転する。この時ピント板
１２の非拡散領域１２ｅ及び１２ｇの２次レンズ３１．
３２による共役像はラインセンサ４４，４５及び４２゜
４３と一致する。焦点検出方法については非拡散領域１
２ｄ、１２ｆの場合と同様である。

第４図は第２図に示した焦点検出ユニットの回転機構の
一実施例の説明図である、ｉｏｏは保持部材であり前述
の各要素から成る焦点検出ユニットを保持している。１
０１はラック、１１０は回転部材、１１１はモータ、１
１２はウオームギアである。回転部材１１０はモータ１
１１と公知のウオームギアで構成され回転部材１１０の
回転軸は焦点検出ユニットの保持部材１００の回転軸と
直交している。焦点検出ユニットの保持部材１００の外
周の一部には公知のラック１０１が設けられており、前
記ウオームギア１１２とラック１０１はかみあわされて
いる。

モータ１１１の軸が所定量回転することにより、その回
転量は、ウオームギア１１２、ラック１０１を介して焦
点検出ユニットの保持部材１００に伝達される。

焦点検出ユニットの保持部材１００は演算処置回路１８
からの信号に基づいて回転部材１１０によりＸ軸を回転
軸として回転可能となっている。

尚、本実施例において第１．第２光学フィルターとして
偏光軸の異なる偏光フィルターを用いたが透過波長域が
異なる分光フィルターを用いても良い。

（発明の効果） 本発明によれば像ずれ方式を利用した焦点検出装置にお
いて撮影画面内の複数の領域で焦点検出を行う際、前述
の構成を有する第１．第２光学フィルターを焦点検出系
の所定の位置に設けることにより、対象とする受光素子
列に入射する光束以外の光束が入射するのを効果的に防
止することができ、高い検出精度を有する焦点検出装置
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（よ本発明を一眼レフカメラに適用したときの第
１実施例の要部概略図、第２図は第１図の焦点検出系の
みを抽出して展開したときの要部斜視図、第３図は本発
明に係る焦点検出装置のブロック図、第４図は本発明に
係る焦点検出ユニットの回転機構の一実施例の概略図、
第５．第６図は従来の像ずれ方式の焦点検出装置の光学
系の説明図、第７図は複数領域で焦点検出を行う場合の
光学系の概略図である。 図中、１は視野マスク、２はフィールドレンズ、３は２
次光学系、４は受光手段、５は撮影レンズ、６は絞り、
７は第１光学フィルター、８は第２光学フィルター、９
は視野マスク、１５は接眼レンズ、１７はビームスプリ
ッタ、１８は演算処理回路、１９は駆動装置、１００は
保持部材、１１０は回転部材である。 第 図 ↑ 特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　　　高　　梨　　幸　　雄　″第 図 碑 稟 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズの予定結像面近傍に所定の開口部を有
   する視野マスクを、その後方に１対の２次レンズを複数
   個有する２次光学系を配置し、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物体像に関する複数の光
   量分布を１対の受光素子列を複数個有する受光手段面上
   に形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を該受
   光手段により求め、該受光手段からの出力信号を用いて
   演算手段により該対物レンズの像面上の複数領域の焦点
   検出を行う際、該２次光学系の近傍には第１光学フィル
   ターが該受光手段面の前方には第２光学フィルターが各
   々設けられており、該第１、第２光学フィルターは各々
   該１対の２次レンズと該１対の２次レンズと対応する１
   対の受光素子列とから成る１組の光学要素に入射する光
   に対して同一の光学特性を有する領域Ａと他の組の光学
   要素に入射する光に対しては領域Ａとは異った光学特性
   を有する領域Ｂの少なくとも２つの領域が設けられてい
   ることを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記領域Ａと領域Ｂは互いに偏光軸が直交する偏
   光フィルターより構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の焦点検出装置。