JPH02256012A - 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】 本発明は、カメラ等の光学装置の黒点検出装置に係り、
特に焦点検出さｎる主結１象光学系にニジ形成さｎた物
体１１１ケ一対の再結ｆ家元学系に工り夫々対応する一
対の受光装置に再結法し、各受光装置上の再結汀の相対
位置関係？検出し主結鍬元学系の黒点検出？行う黒点検
出装置に関する〇 匠米のこの欅のカメラ用黒点恢出装置の九学系？第１図
に示す０第１図■）及びＦＢＩは大々正面図及び平面図
で；ｈ　り　−ｉｔｉ影レンしｌの予定黒点面２又はそ
の近傍にフィールドレンズ３が配置さｎている０この予
定黒点面２はフィルムと共役な位置又はその近傍位置で
あり、一対の再箱像レンズ４Ａ、４Ｂに関して上記予定
黒点面２と共役な面５に像位置検出用元１に装置６Ａ１
６Ｂが夫々配置さｎている０上記予定黒点面２にハ徹影
レンズ１による被写体像が形成ざｎ１上記共役面５には
再結像レンズ４Ａ、４Ｂによる上記被写体像の二次像が
形成ざ几るので、上記予定焦点面２ケー次像面、共役面
５ヶ二次像面と称する０″！友、−次床面２上の中央部
、具体的には撮影レンズ元軸０を中心とした矩形領域２
人が黒点＠出に使用さｎる領域であるので、こｎ２−次
像面検出領域と呼び、この−次像面検出領域２人と共役
な二次（段面５上の領域？二次１象面検出領域と称する
。当然この二次像面検出領域５Ａ、５Ｂは夫々元電装置
６Ａ、６Ｂの受光面と一致しているｏｆＭＦ６レンズ１
の光軸方向への移動にエリ被写本（家が元＠０上？移動
すると、そｎに伴い再結像レンズ４Ａ、４Ｂによる二次
像は二次１尿面上で変位する。元′亀装霊６Ａとそｎ上
の二次１象との相対位置と１光電装置６Ｂとそｎ上の二
次像との相対位置ととの検出から撮影レンズｌの黒点調
節状態？判別できる０しかしながら、この焦点検出装置
は、点線で囲んだ黒点検出光学系７の容積が犬きく、カ
メラボディ内部に収容することが極めて困難であるとい
う欠点がある０ そこで、黒点検出光学系７の小型化ケ図る為に、上述の
再結像レンズの代りに凹面説？使用した反射型焦点検出
光学系が、例えば特開昭４７−１３２８２％特開昭５４
−１５０１２５に提案１几ている０この種の反射型黒点
検出光学系の原珊的講成？第２図に示す。同図において
、矩形の一次像面検出領域２人の後方であって、機影レ
ンズ元軸に対してほぼ対称に一対の凹面ｆｉｓＡ、８Ｂ
が並置さｎているＱこの凹面虚８Ａ％８Ｂは、この凹面
鏡による二次１象面検出制城９Ａ、９Ｂが一次１家面恢
出頴駅２Ａと重なり合わない様に、凹面鏡８Ａ、８Ｂの
元軸（凹面鏡の面積中心における法線？四面誂の元軸と
足めゐ］が１次１象面検出佃域の中心と凹面ｆｉ８Ａ、
８Ｂのそ几ぞｎの面積中心の多点によって決まる平面に
対して夫々下方に角度ψ及び上方へ角度ψだけ知けらｎ
ている０この傾斜に工り凹面鏡８Ａの二次ｆ放置検出領
域９人及び凹面鏡８Ｂの二次像面検出領域９Ｂは夫々−
次像面２への下方及び上方に形成さｎる０もちろんこの
二次像面検出領域９Ａ、９Ｂに１象変位検出用尤を装置
が配置さｎている０この碌な溝底の反射型黒点検出光学
系は小型化さするが、しかしながら、凹面鏡の傾斜の為
に、二次ｆ象が劣化する、即ち二次像と一次１象どの同
一性が著しく損なわｎる恐ｎがある０この点を以下に詳
述する〇 一次（段面検出領域２Ａの中心から凹面ｄ８Ａ。

８Ｂの中心に入射し、二次１象面検出領域９Ａ。

９Ｂの中心に至る光線に関し、凹面鏡への入釘元とその
反Ｊ？ｊ元とのなす角度、即ち、凹面筑への入射角と反
射角との和（以下この和の角度？振ｎ角と称する０）に
、上述の傾斜角ψの２倍部ち２ψである０この振ｎ角は
凹面鏡の結１尿性能に大きな悪影ｊ＃ケ及ぼす。具≠的
には、凹面鏡のコマ収差ｎｂｎ角ψに比例して増大し、
非点収差は９才に比例して増大する。もちろん、−次像
面検出領域２人の中心以外の点から凹面鏡の中心に向う
光線の振ｎ角は、後に詳記する様に上記中心からの距離
に応じて大きくなるので、二次像面検領域内でにその端
部の二次像が収差的に最も劣化する。

この工うに反射型黒点検出光学系は凹面鏡の如きに応じ
てその収差が急増し二次像が劣化しこｎＶｃ工り一対の
光電装置による各二次塚の相対的位置の検出稍度が大幅
に低下し、結局島相の焦点検出が期待できないといった
欠点が存在していた。

そこで本発明の目的は凹面鏡の傾きがその二次Ｉ工に実
質的に悪影響を及ぼさない焦点検出装置ヲ提供すること
である０ 本発明は、この目的を達成する為に、−次像面検出領域
の中心からの光線の、一対の凹面鏡の中心への入射角（
ラジアン］が夫々約Ｊでがしτ（Ｒは凹面鏡の最大径）
以下となる様に、凹面鏡の傾きをその最大径几との関係
で設定するものである。

以下に本発明の焦点検出装ｆｆ１ｌｔ−眼レフカメラ用
焦点検出装置に適用した実施例を図面を参照して説明す
る。

一眼レフカメラの光学系の概略を示す第３図において、
撮影レンズ１を通った被写体光は、一部がクイックリタ
ーンミラー１１によりファインダの焦点板１２の方へ反
射さ′ｎ−１残部はミラー１１を透過してフィルム面１
３の前方にあるサブミラー１４によシミラーボックス下
方へ反射さｎる。ミラーボックスの底板１５には、矩形
開口１５ａが穿設さｎｌこの底板１５の下には反射型焦
点検出光学ブロック体１６が配設さｎている。

このブロック本１６を第４図と第５図金剛いて詳述する
Ｃ 同図に２いて、屈折率ｎｌｎ＞１１のガラスやプラスチ
ック寺の透明直方不ブロック１６０にば、その上面の左
端近傍に平凸のフィールドレンズ１６１が貼付ざｎてい
る。このレンズ１６１はブロック１６０との接＠−面が
平面で、凸面の頂点にはは候丁ゐ徐に開口付邂元板１６
２が設けらｎているにの遮光＆１６２は微動レンズ１の
予定急点面即ち一次膜面上又はその近傍に配はさｎ、そ
の中央部の矩形開口１６２３に一次１家面検出領域２Ａ
の寸εよりわずかに大きい寸法に定めら′ｎ、第３因の
底板１５の開口１５ａの真下に位置する様に定めら几て
いるＣ庇ってこの矩形開口１６２ａが一次１家面恢出領
域２ＡＫ−４質的に相当すると言うことができるＣもち
ろん、この遮光板１６２はミラーボックスの底＆１５で
代用することもできる。フィールドレンズ１６１の下部
のブロック１６０の内部には反射部材１６３が約４５°
　の角度で斜設嘔ｎているにの反５Ｒ部灯１６３は第５
図（Ｃ＋に明示する碌に中天部にブロック１６０の長軸
方向に沿って伸び次反射面（ダブルハツチング部分）１
６３ａと、この反射面の両側に設けらｎ７′？：、元透
過部１６３ｂ、１６３ｃと、この反射面と両党透過部以
外の光吸収部１６３ｄとから構成さｎている。この反射
面１６３３は一次１象面検出領域用開ロ１６２ａによシ
規制さｎた焦点検出用光束のみを反射する大きさに選定
さｎ１光吸収部１６３ｄは焦点検出用光束以外の光束を
吸収して迷光を減少させる０尚、この様な反射部材１６
３は例えばブロック１６０をこの反射部ｊ； 材の位置から部分し、その結果露出した斜面止蒸着等の
手段によって反射膜１６３ａ及び光吸収膜１６３ｄを形
成し友後、部分ブロックを再び貼付することにより製作
できる。ブロック１６０の右側端面には上下方向に並置
さｎｆＣ−対の凹面鏡ブロック１６４％１６５が貼付さ
ｎており、こｔらは焦点検出光学系の仮想的光軸１６６
に関して上下方向に対称となりている０こｎらの凹面腕
ブロック１６４．１６５は屈折率ｎの透明物質から成り
ブロック１６０に接合する面が平面で、他面が凸琢面で
、この凸琢面には反射面１６４ａ、１６５ａが形成さｎ
ている。凹面鏡として働く各反射面１６４ａ、１６５ａ
はそ８ぞｎによりて形成さ扛る二次像面の検出領域が互
に１９合わないことはもちろん。

次像面検出領域１６２ａとも１９合わない様に、夫々所
定角度だけ煩けらｎている。具体的には、凹面鏡１６４
．１６５は反射面１６３ａからの光束を夫々逆方向に反
射偏向させ、ブロック１６０の左端面に所定圧離隔てた
位置に二次像面検出領域９Ａ、９Ｂを夫々形成する。こ
の凹面鏡１６４の形成する二次像面検出領域９Ａには光
電変換装置１６７が、凹面鏡１６５の二次像面検出領域
９ＢＩＣは光電変換装置１６８が夫々配置さｎている。

従って光電変換装Ｒ１６７の光電面と一次像面検出領域
２人とは凹面鏡１６４に関して、光電装置１６８の光電
面と一次（段面検出領域２人とは凹面鏡１６５に関して
夫々共役となる。この様な位置関係であるので凹面鏡１
６４は反射面１６３ａがらの入射光を元透過部１６３ｂ
を通って光電製電１６７の受光面に収束させ、凹面ａ１
６５は反射面１６３ａからの入射光金元透過部１６３ｃ
を通って光を変換装置１６８の受光面に収束させる０元
゛琶変換装置１６７．１６８は共に第４図の上下方向に
多数の受光余子が配列さｎた一次元光電変換累子アレイ
から底シ、各アレイは同一半導体基板１６９上に形成さ
１ている。この基板１６９はブロック１６０の左端面に
貼付さｎている。

同フィールドレンズ１６１は、凹面ｙ１６４゜１６５の
反射面１６４ａ、１６５ａと渾影レンズｌの射出瞳とが
ほぼ共役となる様に、レンズパワーが選定さｎている〇 次に上述の傾斜さ２′Ｌｆｃ凹面鏡ブロック１６４゜１
６５の作製の一例を第６図によシ説明する。

第１次像面から凹面鏡までの距離をＬとする。

第６図（Ｍの様に凸面の曲率半径がほぼＬである平凸レ
ンズＬｘｋ用意し、その凸面上に第６図（Ｂｌに示す如
くその中心２通る細ｔ１の左右に反射面Ｍａ、Ｍｂを形
成する。この時、各反射面Ｍａ、Ｍｂの中心が上記凸面
の中心ｏ１　　がら互に逆方向に距離り、　＝ψ・Ｌだ
けずらす。その後、軸ｔ、に沿ってレンズＬｚｊ？切断
する。こうして作製さｎｆｃ一対の切断平凸レンズヲ、
第４図及び第５図に示す如く、ブロック１６０の光路の
中心軸１６６に関して反射面Ｍａ１Ｍｂが対称となる様
に、ブロック１６０に貼付スる。

このようにする事により凹面鏡の傾斜角ψが自ずから形
成され、又角度の微調整はブロック１６０の端面に反射
部の形成され次平凸レンズの平面側を端面密着させ之形
でその固定位置を面内で微調する事により達成さｎる。

このようにす扛は凹面鏡自体の角度をふって微調する場
合より調整がはるかに要易である。

この様な構成であるので、撮影レンズ１の透過光は被写
体の一次像を遮光板１６２上又はその前後に形成すると
共に開口１６２ａを通過後、反射面１６３ａで反射さｎ
一対の凹面鏡１６４．１６５へ入射する。各凹面鏡１６
４．１６，５は夫々自身の傾斜角ψに応じて入射光束を
振ｎ角２ψだけ振って、！！０ち偏向させて反射し、凹
面鏡１６４の反射光は元透過部１６３ｂを逼って光電変
換装置１６７上に二次間を凹面鏡１６５の反射光は光后
過部１６３ｃを通って光電変洟装虹１６８に二次イｔを
夫々形成する０光′を変換装置１６７．１６８は上記一
対の二次像の相対的位Ｉ！ｉ関係を検出して匁影レンズ
ｌの焦点調節状態を検出する。

ところが、この様な反射型焦点検出光学系は前述した如
く凹面鏡１６４．１６５の１＠斜角、即ちそｎによる光
束の振ｎ角２ψが大きくなるにつｎて、収差が大きくな
り二次像が劣化し上記一対の二次像の相対位置の検出精
度の低下を招来する。そこでこの充分な検出精度を保障
できる条件を以下に求める。

前述の如く振ｎ角２ψは非点収差に大きく影＊全与える
ので、まずこの振ｎ角と非点収差との関係を考察丁ゐ。

第７図において、曲率半径りの仮想球面Ｑ１は座標％、
Ｉ　Ｘ・ｙ・２の原点０１を曲率中心と丁ゐ。凹面鏡Ｍ
はこの球面Ｑ、上に形成さｎｌ　凹面鏡Ｍの中心Ｏ！は
、座標軸２から所定を離ｎており、ｙ方向に関してその
食はＤである。

原点０１からｙ方向に距離りだけ上方の点Ｐｉからの光
は凹面ｆｉＭの中心へに入射角ψ（単位ラジアン］で入
射し当然反射角ψで反射し、原点０、に関して点Ｐｉと
ほぼ対称な位置付近に収束する０この＠は非点収差の為
に、サジタルな光線束による結（ｔＲ８がｙ軸上に線状
に現わｎｌまたタンジヱンシャルな光線束による結像Ｔ
が像Ｓと直交するねじｎの位置に線状に現わｎる。両像
ＳＴの間の距離δ（単位Ｍｘ）はψの小さい時以下で表
わせる。

δ＃２・Ｌμｍ−ｃ　ｏ　ｓψ神２Ｌψ２　・・・・・
・（１λＣＯＳψ サジタル（Ｉｓの大きさｔｓ　（単位聰）は、　凹面鏡
Ｍのｙ軸方向の径Ｒｓ　（単位Ｍ）を底辺とし、（ａＴ
の中心を頂点とする三角形と、ｅＳを底辺とし、上記像
中心を頂点とする三角形とが相似であること及びδ（Ｌ
”’Ｃある７Ｊｈら、以下となる〇 Ｒｓ ｔｓ＝δ、■　　　　　　・・印・・・・（２；タンジ
エンシャル像Ｔの大きさｔ、ば、像Ｓの中心を頂点とし
、像１−底辺とする三角形と、共通の頂点を有し、凹面
硯ＭＯＸ勅方向の径ＲＴヲ底辺とする三角形とが相似で
あることから、以下の如く表わせる。

（２）式、（３１式に夫々（１１式を代入するとｔ３≠
２Ｒｓ拳ψ２　　　　　　　・・・・・・・・・＜４１
１　Ｆ４２・Ｒψ２　　　　・・・・・・・・・（５λ
Ｔ　　　　　　　Ｔ 凹面ｆｔＥＭの径Ｒｓ　ｂ　ＲＴ　の大きい方の径を几
ｍとすると、この場合の大きい方の非点収差量ｔｍは（
４）式又は（５）式から次式となる。

Ｌｒｒｒ＝２・Ｒｍ・ψ２　　　　・・・・・・・・・
（６）この式からψを求めると ψ＝Ｊ１ｍ、乙１７蔀汀　　・・・・・・・・・（７）
本発明の然点検ｄ装置の如く、元斌装置上の二次１象の
相対位置を検出する方式にあっては、非点収差量が０．
０８　ｙ８にでるｎは、相対位置検出が可能であるＣそ
こで、二次像検出領域の中心での非点収差量を、はぼ０
．０８ＭＪ１以下とするための条件は（方式から以下の
通シとなる〇ψ≦−／１τゴ７１丁　　　　・・・・・
・（８）このように、−次像面検出領域の中心からの光
束が凹面鏡の中心へ入射し九ときの振ｎ角２ψと凹面鏡
の最大径Ｒｍとが（８）式を満足する様に凹面鏡の傾斜
及び最大径を設定すｎば、非点収差を抑えることができ
、正しい焦点検出が可能となる。

ｔｅ、二次像面検出領域の中心での非点収差量をほぼ０
．０４ｓＩＪ以下とすると、かなυ高精度の検出が可能
となる。この場合の条件は以下となる。

ψ≦４Ｊ′］］１ワ′「１　　　　・・・・・・（９）
更に、上記非点収差量をほぼ０．０２ｍ以下とすると極
めて高精度な焦点検出が可能となり、この場合の条件は
以下となる。

ψ≦Ｊで１ボッ］口「　　　・・・・・・＋ＩＱ＋尚、
振ｎ角２ψの下限値は一次増面検出領域と二次像検出領
域とを分離させる為の条件から必然的に決定さｎる〇 また、以上では非点収差量の最も小さい二次像検出領域
の中心における非点収差と振ｎ角との関係を考察し友が
、検出領域全体についての非点収差を問題とする場合に
轄以下の如くなる。

凹面鏡の中心に入射する光束のうち振れ角が最も大きい
のに、第２図に明示するように一次像検出領域２人の端
部からの光束である。そこで、この端部からの光束の上
記振ｎ角を２ψｍとすると、こｎと検出領域中心からの
光束の振ｎ角２ψとには次式が成立する。

Ｗ　２ ψ雪＝ψ伴（−ｊ−Ｔ：３ Ｌｗ ここで、Ｌｗは一次像面検出領域の幅１τコは、この検
出領域の中心と凹面鏡の中心と検出領域の端部とのなす
角度である〇 二次ｆ象検出領域の端部における非点収差量Ｌｍは（６
）式の炉の代シに上述のψ′　を用いることにエフ求ま
る。即ち 　　Ｌｗ ｔｍ＝２−　Ｒｍ＊ψ、、＝２８ｍ（ψ　モ（、−２）
−１ａυこうして検出領域の端部における非点収差量Ｌ
　ｍ　’（検出領域の中心からの光束の振ｎ角２ψによ
って表わすことができる。

００式を変形すると ψ＝ＪＬｍｌ　２Ｒｒｎ）　　（Ｌｗ／２Ｌ）　　−α
り検出領域全体についての非点収差盆ヲ約０．０８腑以
下約０．０４ｘｓ以下、約０．０２ｍ以下とするための
振れ角の条件は夫々以下の如くなる〇ψ≦Ｊ０．０４／
Ｒｍ−Ｌｗ　　Ｌｌ’　　　−（１３ψ≦Ｊ０．０２／
Ｒｍ−（Ｌｗ／　Ｌ）″　　・・・α→ψ≦Ｊ０．０１
／Ｒｍ　　（Ｌｗ／２Ｌｌ’　　　−αＱざらにこの様
な再結像光学系使用の焦点検出黒点検出光学系に歪曲収
差が存すると一次像面上の任意の二点間距離とそｎに対
応する二次像面上の二点間距離との比、即ち倍￥が場所
ごとに異なる。こｎを具体的にσり示すゐと、第８図に
示すように一次像面横出領域２Ａ上の例えば中心点Ｐい
右端点Ｐ８、左端点Ｐｇは、凹ＷＪｎ１６４にエシニ次
１段面検出領域９Ａ上の対応点Ｐ１′、ｐ、／、Ｐｓ’
　　に夫々結像し、同様に、凹面鏡１６５によシニ次像
面検出領域９Ｂ上の対応点Ｐ１’　＠　　Ｐｓ’　ｚ　
　ＰＪ’　　に夫々結像する。点Ｐ１　　における任意
の長さδＩは点Ｐ１’、　　Ｐ１’においては夫々ｂ４
りｔ長さδ、′、　　δ１′　に写像さｎ、同様に点Ｐ
３、Ｐ、における長さδ１　δ、は２点Ｐ、′１Ｐ１′
、及びＰ八　Ｐ、′　において夫々異った長さδ、′、
　　δ１′、及びδ３、δ、′　に写像ざｎる。図示例
では、二次像９Ａは中心点Ｐ！′より右方Ａ＠ 側の台率が大きく、二次像９Ｂは逆に左方側の倍率が大
きくなりている。そこで、この様な歪曲収差の影響を除
去するために、二次像９Ａ。

９Ｂを夫々検出する元ｉ！紫子アレイの各受光素子のピ
ッチをその光電素子の対応検出域の倍率即ち歪曲量に応
じて変化させ、１次像面上での両光電変換素子アレイの
空中像が完全に重なるようにすｎばよい。この様な光電
素子アレイを第９図に示す。同図において二次像９人を
検出する光電素子アレイＰ　Ａ、は光電素子ｑのピッチ
を中心位置の受光素子ｑｏよυ右方において大きくシ、
二次像９Ｂを検出する受光素子アレイＰＡｚについては
その逆になっている。

同、歪曲収差は、本発明のフィールドレンズを含み凹面
鏡使用の焦点検出装置に限らず、第１図に示し友再結像
レンズ使用の焦点検出装置に関しても全く同様に問題と
なる。従りて上述の光電素子アレイの光電素子のピッチ
を二次像の局部的倍率に応じて変化させ、１次像面上で
２つの光電素子アレイの空中けが完全に重なるようにす
ることは、第１図の焦点検出装置にも極めて有効である
。

次に、フィールドレンズから一対の凹面鏡まで、及び凹
面鏡から光電装置までを屈折率ｎの透明媒質によって充
填し友ことの利点を第２図の焦点検出光学系との比較に
よシ説明する０両者の比較を容易とする為に本笑施例の
反射現焦点検出元学系の構成を原理的には同一性を保ち
ながら単純化し次第１０図の光学系と第２図の光学系と
を比較する。特開昭４７−１３２８２及び特開昭５４−
１５０１２５記載の反射再結像光学系においては第２図
（ａｔのごとく再結像光学系を用いる時には再結像光学
系がレンズであるが凹面鏡であるかにかかわらず、１次
焦点面近傍にフィールドレンズを置くことは不可欠の構
成要素となるので第２図（Ａ）、　（ＢｌＪｌＯ図（Ａ
１．　（ｓ’ではフィールドレンズＬｆ含めｔ形で図示
している。

まずＷＪ２図の反射光学系の構成を簡単に説明する。第
２図（４）及び（Ｂｌは夫々止面図、平面図であシ、再
結像光学系は１次像面近傍に設置され九フィールドレン
ズと１次像面からＬだけ離ｎた所に設けらｎた一対の曲
率半径りの凹面鏡８人、８Ｂから成る。１次像面検出領
域２人の中心と各凹面鏡の中心と２次像面検出領域９Ａ
、９Ｂの中心とのなす角度即わち振ｎ角が共に２９とな
る様に互いに逆方向に傾斜さｎている。

続いて第１０図の反射型光学系の構成を簡単に説明する
。第１０図囚及び第１０図ＣＢ＋は夫々正面図、平面図
であシ、屈折率ｎの直方体状透明ブロックＴＢＫはその
一端面にフィールドレンズＬ２が形成さｎｌこの端面に
対向する端面に一対の曲率半径りの凹面鏡Ｍｃ、Ｍｄが
形成されている。各凹面鏡Ｍｃ、Ｍｄは、上記実施例と
全く同様に一次像面検出領域２人の中心と各凹面鏡の中
心と二次像面検出領域９Ａ、９Ｂの中心とのなす角度即
ち振ｎ角が共に２９となる様に、互に逆方向に傾斜さｎ
ている。

第２図と第１Ｏ図の条件を揃える為に１両図において一
次像面２人とフィールドレンズＬ！の頂点の接平面とが
共にほぼ一致しておシ、次像面２人から再結像光学系８
Ａ、８Ｂ、Ｍｃ。

Ｍｄまでの距離が共に等しくＬであり、かつ検出に用い
る光束の広がシも共に等しく０丁、δ１であるとする０
第１１図に、撮影レンズｌの射出瞳１００と、その内部
の照点検出に用いる瞳部分１００Ａ、１００Ｂとの関係
を示す。瞳部分１００１ａ−通過した光束が再結像光学
系８Ａ。

又はＭｃに入射し、瞳部分１００Ｂの通過光束が再結像
光学系８Ｂ、又はＭｄに入射する０こｎらの瞳部分１０
０Ａ、１００Ｂの明るさ（Ｆ値）ヲ、瞳部分の並びの方
向Ｘに関してＦＴとし、その垂直方向ｙに関してＦｓと
すると、こｎらの明るさＦＴ、Ｆｓと第２図、第１０図
の検出に用いる光束の広がシ角度θＴ、θＳどの関係は
以下の通シである０ θＴ：ｌ／ＦＴ　、　　　θｓ＝１／Ｆｓまた。第２図
（Ａｔ、第１０図（４）に示すように検出光束θＴの中
心と撮影レンズ１の光軸０とのなす角度を００とする０ 以上の如き条件の設定の下で、第２図と第１０図の焦点
検出光学系による二次像の良否を検討する。

再結像光学系８Ａ、８Ｂ、Ｍｅ、Ｍｄの球面収差、コマ
収差、非点収差は、再結像光学系の可動口径と一次鐵検
出領域２人の中心とのなす広がり角θ（θを、θ翫、θ
♀、θ２］に応じて大きくなり、具体的には、球面収差
はθ”Ｋ％コマ収差はθ２に、非点収差はθに夫々比例
して増大する。を九−次像面２人に対して、再結像光学
系へ光軸が垂直でなく、傾いているので、この傾き角が
大きくなるにつｎて、二次隊は劣化する。換言すると、
この傾き角は、そｎぞれ開角θ占、θ８に等しいので、
開角が大きくなるに伴い二次像が劣化する。

そこで、第１図と第１０図とについて広がりθ０の検出
光束がフィールドレンズＬ、を通過して夫々、同一角度
θで１０ｓ１００で再結像凹面鏡８Ａ、８Ｂに入射する
。従ってこの場合の再結像凹面鏡に関する広がシ角θ譬
、θＩＳはθ）＝θＴ１θｔ＝θ３であシ開角θｂはθ
ｂ＝θ０である。他方、第１０図の凹面鏡光学系ではフ
ィールドレンズＬ！から再結像凹面鏡Ｍｃ、Ｍｄまでの
至間が屈折率ｎの媒質で充填さｎているので、凹面鏡の
入射側の光束の広が９角度は１　／　ｎに減少し、Ｘ方
向及びＸ方向の広がシ角θＴ、θＳ及び、開角θ０は夫
々以下となる。θＴ＝θＴ　／　ｎ　％　　θＳ＝θＳ
　／　ｎ　＞θ０＝θＯ／　ｎ　□このように、第１０
図の再結像光学系は第２図のそｎに比べて広がシ角及び
開角が夫々１／ｎとなるので、再結像光学系の結像性能
が著しく向上する。更に第１０図の光学系は光束の広が
シが１／ｎになるため再結像光学系の容積も大幅にコン
パクト化できると共にフィールドレンズ、凹面鏡光電装
置を透明ブロックに直接固定できる為に位置合せ精度上
又は堅牢さの点でも優ｎている。更にま比屈折率ｎの透
明媒質で焦点検出光学系の光路と充填することによシ凹
面鏡の寸法ＲＴ％Ｒｓ即ち径を充填しないときの径に比
べて１　／　ｎに減少できる。詳述すると、凹面鏡の径
ＲＴ、Ｒｓは屈折率ｎの媒質を充填しない時、夫々ＲＴ
＝Ｌ・θＴ、＝耐　Ｒｓ　＝　Ｌ・θＳ＝Ｂ〒であるの
に対して、充填するとＲＴ＝Ｌ・θＴ＝Ｌ・θＴ／ｎ：
’：ＲＴ、Ｒｓ＝Ｌ　・θｓ：：Ｌ＠θｓ／ｎ＝Ｒ５と
なる。この様に凹面鏡の径を小さく出来ることは、（４
）式又は（５）式から、非点収差ＡｓＡＴを小さくでき
る事を意味し、また（７）式からは同一非点収差量に対
して振ｎ角を大きく定め得る事を意味する。

ここで、屈折率ｎの透明媒質で光路を充填し次反射型焦
点検出光学系を第３図の如く一眼レフカメラのミラーボ
ックス底部に収容するときの寸法値の一例を以下に示す
。

ｐ３＝５、ＦＴ＝８とし、ｎ＝１．８．　　Ｌ＝４０Ｕ
とすると凹面鏡の寸法ＲｓＲＴはＲｓ　＝Ｌ／（ｎＦ　
ｓ　）　＝３．７１１Ｊｈ　ＲＴ＝：Ｌ／　（ｎＦＴ　
）＝２．８闘となる。また振ｎ角２ψを２９＝０．０２
５×２ラジアンとすると、このとき、二次像面検出領域
の中心での非点収差量Ａｍはｔ　ｍ　＝　２・Ｒｍ・ψ
”　＝Ｏ，ＯＯ４６ｍとなり糎めて小さい。

−次隊面検出領域の長さＬ　ｗ　ｆｔ、Ｌ　ｗ　＝　４
　ｗｔとしたときのその端部での非点収差量ｔｍはｔｍ
＝２・Ｒｍ（ψ２＋（１二）”）＝０．０２３ｍと２Ｌ なシ、やはシ非常に小さいＯ もしこのように高屈折率媒質を用いず、第２図のように
媒質を空気ｎ”１とし他の条件Ｆｓ＝６　ｈ　ＦＴ　＝
８　ｂ　Ｌ　”　４０　ｕｋ　ψ＝０．０２５は等しく
と今次場合の非点収差量Ａｍはそｎぞｎ前のｎ＝１．８
の例の場合の１．８倍と大巾に増大する。さらにこの条
件で第５図に相当する光路図を書いてみると、ｎ＝１の
場合には光束の広がり巾θが広いので、第５図の反射面
１６３の位置では光束が重なυ合りて分離できず、実際
にはψを０．０２５よシさらに大きな値にとらねばなら
ず、従って収差量はさらに増大することになる０さらに
また振Ｃ角２ψが増大する事は第５図（Ｅｌの２次像面
検出領域（２つの検出光電変換素子アレイ）１６７．１
６Ｂの間隔が離ｎる事になシこれはＩＣチップサイズの
増大を招く事からも好ましくない。

この様にフィールドレンズから凹面鏡面さらに２次像面
までを高屈折率媒質でうめる事は（８）、（９）、ａ〔
式及びＣ３、Ｃ４）、　（１５１式を満足するよりよい
解を見い出すための重要な条件であシ、こｎによって収
差性能の良いコンパクトな再結像光学系の実現が可能と
なる。

次に本発明の第２実施例を説明する。

第１２図において、屈折率ｎの直方体状透明ブロック１
７０には第５図と全く同様にフィールドレンズ１６１が
貼付さｎｌその上に開口付遮光板１６２が配置さｎてい
る０ブロツク１７０の内部であってフィールドレンズ１
６１の直下の一部領域には反射部材１７１が斜設さＣて
いる。この様な反射部材１７１の作製は、第１実施例の
反射部材１６３と同様にブロック１７０をこの反射部材
１７１に沿う面で分割してその露出面に反射面を形成す
ｎばよい０ブロツク１７０の一端面に設置さ′ｎ几凹面
鏡ブロック１７２．１７３は、その反射面１７２ａ、１
７３ａがブロック１７０の中心軸１７→に関して第１２
図（Ｃ１において左右に対称である点及び反射面の傾斜
が同方向であるが、その傾斜の程度が反射面１７３ａの
方が反射面１７２ａよシも大きく設定さｎている点以外
は第５図の凹面鏡ブロックと同一である。凹面鏡１７２
，１７３は上述の如く傾斜しているので、−次像面検出
領域２人から反射部材１７１で反射さ′ｎｆｃ光束を振
ｎ角を夫々異にするが共に同方向に反射偏向させて、夫
々二次像面検出領域９Ａ、９Ｂ’ｉブロツク１７０の他
端に形成する０同一半導体チツブ１７４上に形成され几
光電素子アレイ１７５．１７６は、夫々二次像面検出領
域９Ａ、９Ｂに一致する様にブロック１７０に貼付さｎ
る。

この様な構成であるので、本実施例は凹面鏡１７３によ
る振１角が凹面鏡４７２による振れ角よシ大きい九め凹
面鏡１７３による収差が悪化すると共に１画工次像の同
一性も低下するという問題が生ずる反面、光電素子アレ
イ１７５゜１７６ｔ−互に近接して配置できこのｔめそ
の半導体チップの寸法を小さくできる利点がある。

この第２笑施例の変形例を第１３図によシ説明する。同
図において、開口付遮光板１６２がブロック１７０とフ
ィールドレンズ１６１とＯ間に配置さｎ１フイールドレ
ンズ１６１の頂点近傍に定めらｔ″Ｌ几−次像面からの
光束はフィールトレン、＜１６１’に通過し遮光板１６
２によシー次像面検出領域２人からの光束を除いた後ブ
ロック１７０内の反射部材１７１に入射する０凹面鏡ブ
ロック１７２．１７３は互に逆方向に傾斜さｎておシ、
二次像面検出領域９Ａ、９Ｂを同一直線上に形成する０
光電装＆１７５゜１７６としては、二次像面検出領域９
人、９Ｂに夫々対応する一対の光電素子アレイ１７５１
１７６を用いても、ま危二次像面検出領域９＆。

９Ｂとその間の間隙とをカバーする長さの単一の光電素
子アレイを用いてもよい０本例では開口付遮光板１６２
はフィールドレンズ１６１とブロック１７０との間に設
けられ、−次像面からかなシ離ｔｚ友位置にある。この
様に一次像面検出領域以外の光束全遮光する遮光板１６
２は一次像面から少し離して配置することもできる。

尚、以上の直方体状透明ブロック１６０又は１７０の長
手方向の長さがカメラ内のスペースとの関係から長すぎ
る場合には、第１４図又は第１５図に示す様に光路と適
宜折シた几んだ層成にすることができる。

以上においては二次像面の結像倍率αが等倍（α＝１）
の場合、即ち二次像が一次像と同一の大きさであシ、−
次像面から凹面鏡までの光路長と凹面鏡から二次像面ま
での光路長とが等しい場合であり几が、結像倍率αは１
に限るものでなく、それ以上とすることも以下とするこ
とも可能である口特にαく１即ち縮小倍率にすると、収
差は等倍率に比べて幾分悪化するが、二次像面検出領域
の大きさが一次像面検出領域のα倍となシ縮小さｎるの
で、光電装置の半導体チップサイズを小さくできる０更
に二次像面検出領域の照度が等倍率に比べて１／α１倍
も増大するので、ｓ／Ｎｅ向上できる０ 以下にこの様な縮小再結像元竿系を用いた本発明の第３
実施例を説明する０ 斜視図を示す第１６図及び正面図、平面図を示す第１７
図において、透明ブロック１８０は複数のブ０７り片１
８０Ａ、１８０Ｂ、１８００．１８０Ｄから成る。直方
体状ブロック片１８０Ａはその一端面に互に逆方向に傾
斜さｎた一対の凹面鏡ブロック１８１，１８２が接着さ
ｎ１他端面にブロック片１８０Ｂが接着されている０こ
のブロック片１８０Ｂの上面はブロック片１８０人の上
面よシ突出しておシ、平凸のフィールドレンズ１６１の
平面が接着さｎている。このフィールドレンズ１６１の
凸面の頂点近傍には開口付遮光板１６２が配置さｎてい
る。この遮光板１６２の開口１６２ａは一次像面検出領
域２人と実質的に一致している。ブロック片１８０Ｂの
底面はブロック片１８０Ａの底面に対して傾斜しかつ突
出している０このブロック片１８０Ａの底面にはその中
央部に反射面１８３が残部に迷光除去用光吸収面１８４
が夫々形成さｎている０この反射面１８３の寸法は一次
像面検出領域２人を通った検出光束のみを反射する大き
さに定めらｎている。三角柱状ブロック１８０Ｃは、ブ
ロック片１８０Ｂｔ−挟んでブロック片１８０Ａの反対
側に位置する様にブロック片１８０Ｂに接着さｎている
。ブロック片１８０Ｃの斜面には中央部に反射面１８５
が、この反射面の両側に夫々光透過部１８６１１８７が
そして残部の部分に“迷光除去用光吸収面１８８が夫々
形成さｎている〇三角柱状ブロック片１８０Ｄは、斜面
がブロック１８０Ｃの斜面に接着され、凹面鏡１８１，
１８２に対向する面に半導体チップ１８９が接着さｎて
いる。

このチップ１８９には凹面鏡１８１，１８２の二次像面
検出領域９Ａ、９Ｂｔカバーする様に光電素子アレイ１
９０，１９１が形成されている０ この作用を述べる０ 開口１６２ａからの光束は、ブロック片１８０Ｂの底面
の反射面１８３で反射さｎてブロック１８０Ｃの反射面
１８５で更に反射さｎて凹面鏡１８１，１８２へ向う。

凹面鏡１８１，１８２で反射偏向さｎた光束は光透過部
１８６．１８７を通りて二次像面検出領域９Ａ、９Ｂに
縮小二次像を形成する〇 この様に、パプーロッノ１８０Ｂの上面上方に一次像面
検出領域２人を足め一底面に反射面１，８３を形成した
。−こｎに、よシー次像面検出領域からの光束が１”凹
面鏡１−８’ｌ、１８２’ど光電装置１．９０．、と−
を結ぶ空間で完全に横切り大径、反射面１８３に入射す
ることになり１．−次像面検出領域、２Ｊか−ら凹面鏡
までの光路、を長くしている。

こうしで、プロ’７／１−８゛Ｏの外形形状を余シ複雑
化する・ことなく、二次像面検出領域から凹面鏡までの
光路長を、凹面鏡から二次像面検出領域までの光路長よ
シニも大きくできるｏｉた本実施例ては、５他の実施例
に比べて迷光の発生を極めて効果的に抑制でき°る利点
があ、る０・詳述すると、−例えば、第５図の実施例で
は反射面１−５３ａの周囲には光吸収面１６３ｄのみが
存在するのではなく光透過部１６３ｂ、１６３ｃも存在
するので、迷光の発生防止は完全ではない。他方、本笑
施例ではブロック片１８０Ｂの底面は反射面１８３以外
はすべて光吸収面１８４であるので、迷光を充分に除去
できる０ なお、上述の第１笑施例のように透明ブロック１６０．
１７０，１８０の外形状を直方体の如く柱状とし、第３
図に示す様にこの透明ブロックの長手方向が一部レフカ
メラのフィルム面１３とほぼ平行になる様に、カメラの
ミラーボックス底部に配置すｎば、カメラの大型化を招
くことがないという利点がある。

以上の実施例はいずｎも一次像面をフィールドレンズの
頂点の接平面とほぼ一致させること及びフィールドレン
ズから凹面鏡までとこの凹面鏡から光電装置までの光路
をすべて屈折率ｎの透明媒質で充填すること、という２
条件を実質的に充足するものであり７ｔｏＬかしながら
。

焦点検出光学系を収容するカメラの如き光学機器との関
係等から反射型焦点検出光学系が上記２条件を充分には
満足できない場合があり得るＯそこで次に上記２条件の
許容量を説明する。

第１８図（Ａｔは上記２条件を満足した場合の一次像面
検出領域２人と、フィールドレンズＬ３と、ハツチング
を付した屈折率ｎの透明媒質と、凹面鏡Ｍ　ｅ　ｈ　Ｍ
　ｆ及び凹面鏡に関して１次像面と共役な二次像面検出
領域９Ａ、９Ｂとの位置関係を示す。第１８図（Ｂｌは
、フィールドレンズＬ、から一次像面検出領域２Ａを距
離ΔＺだけ前方へ離し友ものである。この距離Δ２は一
眼レフカメラ用の焦点検出装置であって焦点検出光束の
広がシ（第１１図破線の円）がＦ４程度ならば結像性能
上約８ｕ以下であることは必須であシ、約４ｕ以下であ
ｎば、かなりよく、約２ｕ以下であｎば実買上問題はな
い。第１８図（ａｔは光電変換装置を透明媒質のブロッ
ク端面から離さなけｎばならず、この為に、第１８図囚
又は（Ｂｌの二次像面検出領域のブロック端面からブロ
ックを長さｔ工だけ削除し友もので、これにより二次像
面検出領域９Ａ、９Ｂはこの新たなブロック端面からｔ
ｌ＝ｔｌ／ｎ　　の位置に形成さｎることを示している
。この場合もｔｌがｉ程度までは許容でき、約４ｔｕｘ
以下であｎばかな９よ（２ｍ以下であ１ば実買上問題は
ない０第１８図（Ｄｉは、媒質ｎの端面から二次像面検
出領域９Ａ、９Ｂとの間に屈折率ｎとは異つ定屈折率ｎ
ｇの媒質ｎｇを充填した例である。両媒質ｎ、ｎｇの界
面から二次１象面９Ａ、９Ｂまでの距離ｔ１は　ｔ’ｓ
　＝　ｔｌ　Ｘ　ｎ　ｇ／　ｎ　　となる。この様に媒
質ｎｇを充填した場合は、しない場合より結像性能の劣
化が少なく、シない場合の収差の悪化の程度を１とする
と充填し友場合はおよその目安として悪化の程度ｕ（（
ｎ／ｎｇ）”−１）／（ｎ”−１）に減少する０　逆に
言えば媒質ｎｇで充填する場合としない場合とで結像性
能を同程度とすると、充填した場合の長さｔ□はしない
場合のｔ、のおよそ（ｎ”−１）／（（ｎ／ｎｇ）”−
１）倍にできる。第１８図（Ｅｌは、第１８図（Ａｌに
示す如く媒質ｎの一部をその途中から長さｔｌにわたり
て切シ除き、そこに屈折率ｎｇの媒質を充填した例であ
る。このときの媒質ｎｇの長さｔ；はｔ’ｓ　＝　ｔ□
Ｘ　ｎ　ｇ／　ｎとなる。この場合は上述と同様に、こ
の媒質ｎｇを空気とじ之場合の上述の媒質ｎの切出量ｔ
１は結像性能上約８ｕ以下であることが必要であり、約
２ｕ以下であｎば、実質的に問題はない。

もちろん、この場合も、ｎｇ＞ｌの媒質を用い次場合に
はｎｇ＝１の場合に比べて結像性能の劣化は前述と同様
の程度少ない。

この様に一次像面近傍から一対の凹面鏡を介して二次像
面に至る光路を充填する屈折率ｎ（ｎｉｌ）の媒質の一
部を、屈折率ｎｇ（ｎｇ≧１）の媒質で置換できること
は、上記媒質で充填した焦点検出光学系の作製を現実的
なものとする。

尚、第１８図は凹面鏡の結像倍率αが１の例であるが、
倍率αが１よシ小さい場合にも同様である。ただし、こ
の縮小倍率の場合には、その許容量ｔ１は等倍（α＝１
）の場合よシ小さくなる。

なお特開昭５４−１５０１２５の反射再結像光学系にお
いては凹面鏡部材の形状を半円形としており、本発明に
おいても半円形とする事は可能である。しかし本発明の
説明図において。

凹面鏡部材の形を半円形せずに第１１図に示すごとくそ
の撮影レンズ射出瞳への投影像１００Ａ、１００Ｂの各
々が左右対称形にしたのはこの方がボケ味が素直でボケ
次状態での雨検出素子アレイ上の像のボケ味がほぼ等し
く検出精度の向上につながるからである。又この片方の
射出瞳部分の開口の部分を１その他を０として決る瞳形
状を表わす関数をｆ（ｘｂｙ）としてこのｙ方向に関し
て積分し友関数＠　ｒ　［Ｘｌ＝　、／”’ｔ（ｘｂｙ
ｌ　ｄｙ　とする時、ｆ（ｘｌｌフーリエ変換した関数
Ｆ（ｆ（ｘｌ）が大きなセカンドビークを持たないよう
にｆ（ｘｌｉ決める事はセカンドビークの存在にともな
う負群（ＩＲ’ｌ：押さえる事になシ焦点検出の誤動作
の要因を減少させる事につながる。その意味でも第１１
図図示のような射出瞳部分形状であればｆ　（ｘｉの形
は台形となシＲ（ｆ（ｘ））のセカンドビークは抑圧さ
れて都合がよい。この場合ｆ　（ｘｌの形状を台形に近
似したとして（台形の上底］≦（台形の下底）／２であ
ｎばかなυの効果が認めらｎる。

以上の説明から明らかなように、−次像面検出領域の中
心からの光線の、一対の凹面鏡の中心への入射角が夫々
約ＪＴＴ７７１以下となる様に、凹面鏡の傾きを定める
ので、凹面鏡の傾きに大きく影響を受ける非点収差を充
分に抑えることができ、高精度の焦点検出が可能となる
〇また、凹面鏡の使用によシ、焦点検出光学系をコンパ
クト化できるが、−次像面検出領域近傍から凹面鏡を介
して二次像面検出領域に至る光路を、所定の間隙の存在
を許容して、屈折率ｎ（ｎ＞１３の透明媒質で充填し几
場合には。

層コンパクトにできかつ凹面鏡の径も縮小でき、更に焦
点検出光学系の結像性能を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の再結像レンズ使用の焦点検出光学系の配
置図、第２図は、従来の再結像凹面鏡使用の焦点光学系
の配置図、第３図は本発明の一実施例の焦点検出装Ｒｋ
−眼レフカメラに収納し次状態を示す斜視図、第４図及
び第５図（Ａｌ、（Ｂｌ、（ａｔ、ｆＤｌ、（Ｅｌは上
記実施例の斜視図、平面図、正面図、底面図、右側面、
左側面図、第６図は一対の凹面鏡の作製法を説明する為
の正面図と平面図、第７図は凹面鏡の非点収差を示す光
学図、第８図は二次像面検出領域の歪曲収差を示す説明
図、第９図は上記歪曲収差を考慮し九光電素子アレイの
正面図％第１０図は、上記実施例の光学的特長を示す為
に、光学的構成を単純化し次光学区、第１１図は撮影レ
ンズの射出瞳と焦点検出光束の通過領域との関係を示す
図、第１２図（Ａ）、　（Ｂｌ、　（Ｃ１、Ｃ１及び第
１３図（Ａｌ。 （ａｔ　ｂ　（Ｃ１ｓの１は夫々第２実施例及びその変
形例の平面図、正面図、右側面図、左側面図、第１４図
及び第１５図は共に透明ブロックの変形例を示す平面図
、第１６図及び第１７回置、（Ｂ）は夫々第３実施例の
斜視図、平面図、正面図、第１８図は透明ブロックに空
隙又は他の媒質を設は得ることを説明する光学図である
。 １・・・・・・撮影レンズ、２・・・・・・予定焦点面
２人・・・・・・−次像面検出領域、９人、９Ｂ・・・
・・二次像面検出領域、１６４．１６５．１７２．１７
３．１８１．１８２・・・・・・凹面鏡、１６７．１６
８．１７５，１７６．１９０１１９１・・・・・・光電
素子アレイ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒点検出される結像光学系の予定焦点面の後方に
   配置され、この結像光学系によって上記予定黒点面上の
   所定検出領域内に形成された一次像を再結像し、同一の
   一対の二次像を作成する一対の再結像凹面鏡と、上記一
   対の二次像の相対的位置を検出する光電手段とを具備し
   、上記一対の凹面鏡は上記二次像が上記一次像と空間的
   に重り合わない様に所定角度傾斜されている焦点検出装
   置において、上記所定検出領域の中心からの光線の、上
   記各凹面鏡の中心への入射角（ラジアン単位）が、共に
   約√（０．０４／Ｒ）（Ｒは凹面鏡の最大径で単位はｍ
   ｍ）以下となる様に、上記各凹面鏡の傾斜角を定めるこ
   とを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）上記各入射角が共に約√（０．０２／Ｒ）以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焦
   点検出装置。
3. （３）上記各入射角が共に約√（０．０１／Ｒ）以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焦
   点検出装置。
4. （４）上記所定検出領域から上記一対の凹面鏡を介して
   上記一対の光電装置までの光路をわずかの間隙を許容し
   て、屈折率ｎ（ｎ＞１）の透明媒質で充填することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記
   載の焦点検出装置。