JPH02272411A - 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交換レンズを使
用するカメラに好適な焦点検出装置に関し、特に撮影レ
ンズ（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検出する、
所謂像ずれ方式を利用した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比較的高
粒度な検出精度を有する受光型の焦点検出方式に像ずれ
方式と呼ばれる方式がある。

この像ずれ方式を利用した焦点検出装置の検出精度はカ
メラ本体に装着する撮影レンズの瞳形状に強く依存して
いる。この為、焦点検出を行う撮影レンズとしてカメラ
本体に反射屈折型レンズ。

所謂ミラー系を装着した場合には、その射出瞳形状が特
殊形状であると焦点検出を良好に行うことができない場
合かあった。

第５図は従来の像ずれ方式を用いた焦点検出装置の光学
系の要部概略図である。

同図において撮影レンズ１１１の射出［ｌ１１１２を通
過した光束は測距視野マスク１１３上に一担被写体像を
結像し、次いで１対の２次結像レンズ１１７により２個
の被写体像に関する光像を光電素子アレー１１８上に再
結像する。上記２個の光像を形成する光束１１９ａ、１
１９ｂは撮影レンズ１１１の射出瞳１１２の異なる領域
を通過している。同図ではこのときのパララックスを利
用して自動焦点検出を行っている。尚、視野マスク１１
３の直近に置かれたフィールドレンズ１１４は２次結像
用の絞り１１５と撮影レンズ１１２の射出瞳面１１２と
を略結像関係にしている。２次結像に寄与する２つの光
束１１９ａ、１１９ｂが射出瞳１１２によってケラレを
生ずることなく、ＩＧ　１．１２レンズ１１１の開［１
によりそのイ１効光束が与えられれば自動焦点検出系は
正しく機能し、例えば−様な明るさの被写体面に対した
ときの光電素ｒ−アレー１１８の電気的出力として、例
えば第６図のごときものを出力する。同図で１２１は出
力信号のグランドレベル、１２２，１２３は各々２次結
像光東１１９ａ、１１９ｂに対応する出カイ、）号であ
る。

方、撮影レンズとして反射屈折＋、１ｔレンズの様に射
出瞳の中心部分に不透過領域かあるものを用いると、例
えば第７図に示すように２次結像用の光束が一部ケラレ
を生ずる。

第９図はこのときの射出瞳の様子を示したものである。

同図に示すように外側の不透過部１３１と内ｆｌｅ＋の
反射屈折レンズの特有の不透過部１３２の間に挟まれた
ドーナツ状領域１５１が射出瞳形状となる。焦点検出用
の２つの２次結像九束１１９ａ、ｆ１９ｂは内側の不透
過部１３２でケラしている。

撮影レンズの射出瞳位置はフォーカシング状想等で変動
するし、また当然レンズの種類により異なるので２次結
像用の絞り１１５と撮影レンズ１１１の射出［１１１１
２の結像関係は変動する。この為、焦点検出用の光束の
ケラレ方は像高が変化すると変化するのが通例で、かつ
２個の分離光像についてケラレの方向は反転し、結果的
に一様光に対したときの充電素子アレーからの出力信号
は例えば第８図のごとくなり、良好に焦点検出を行うの
か出来なくなってくる。

これに対して特開昭６２−７５４１０号公報では撮影レ
ンズとしてミラー系を用いたときのドーナツ状の射出瞳
に焦点検出用光束がケラレなく効率良く収まるように各
要素を設定した焦点検出装置を提案１）でいる。

第１０．第１１図は同公報で提案されている装置の撮影
レンズの射出瞳を通過する２つの光束の説明図である。

同公報ではカメラ本体にミラー系を装着したときに使用
する焦点検出用光束１６１ａ　　１６１ｂの内０−１に
通常の屈折型レンズを装着したときに使用する光束１６
２ａ、１６２ｂか位置するように各要素を設定している
。

これは例えば２次結像用の絞り１１５の位置に、このよ
うな形状にバターニングされた液晶素ｆやＥＣ素子等を
配置して、カメラ本体に装着された撮影レンズの種類に
応じて該素子の光透過率を電気的に制御して行っている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら同公報で提案されている装置において、光
束の通過を制御する絞りとして用いられている液晶素子
やＥＣ素子等は光学性能か十分でないと、例えば光束の
透過時の透過率が低いと焦点検出精度を大きく低下させ
る原因となってくる。例えば一般に液晶素子は２枚の偏
光板の間にＴＮ液晶分子をはさみ込み、偏光面の回転に
より光透過率を制御するため原理的に５０％以七の透過
率が得られない。従って面積的に絞り開口を広げても実
効的光量はその５０％以下の割合でしか増加しない。又
液晶素子は配向特性を持つので像高により透過率が異な
りケラレと同様の感度不均性が残る。

一方、ＥＣ素子は現在絞りとして良好なものは少ない。

特に現状のＥＣ素子は透過率の変化が少ないので透過時
の透過率を光量増加の意味があるほど高くすると、不透
過時の透過率が十分に下がらず絞りとしての機能を失う
。又いずれにしてもこれら電気光学的素子は配置スペー
スを必要とし、マイクロオプティックス部材で構成され
たＡＦ光学系の中に小さく収納することは容易でないし
、又コスト的にも高いものになってくるという問題点か
あった。

本発明はカメラ本体内にｗっだ基線長を有する２つの焦
点検出系を設け、該２つの焦点検出系をカメラ本体に装
着する撮影レンズの種類、例えば屈折型レンズとミラー
系に対応して使い分けるようにし、撮影レンズの種類に
よらず常に高精度な焦点検出が可能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） 本発明の焦点検出装置は、カメラ本体内の対物レンズの
像面側に配置した光学手段により前記対物レンズの瞳の
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
号を用いて前記対物レンズの合焦状態を求める際、前記
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次結像レンズを少なくとも２組有し、該２組の
１対の２次結像レンズは対をなす有効開口中心を結ぶ線
分の長さが互いに異なり、かつ互いに直交するように配
置されており、前記受光手段は１１１ｆ記１対の２次結
像レンズの組数と配置に対応した１対の受光素子列を複
数有しており、１１１ｆ記対物レンズとして反射屈折型
レンズを該カメラ本体に装着したときは前記複数の１対
の受光素子列のうち予め設定された１対の受光素子列か
らの出力信号を用いて焦点検出を行うようにしたことを
特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図であ
る。同図では不図示のカメラ本体に変換可能の撮影レン
ズ（対物レンズ）として反射屈折式型レンズ（ミラー系
）を用いた場合を想定して示している。そしてこの場合
は被写体の水平方向の光量分布を検出して焦点検出を行
っている。

第３図は第１図の第１実施例において交換可能の撮影レ
ンズとしてカメラ本体に屈折型レンズを装着した場合を
想定して示している。そしてこの場合は被写体の垂直方
向の光（辻分布を検出して焦点検出を行っている。

次に第１図のミラー系を用いた場合の構成を例にとり説
明するが焦点検出方法等は第３図の屈折型レンズを用い
た場合も略同様である。

第１図において１１は不図示のミラー系の射出１１にで
あり、ミラー系を用いている為に中央部分１２か光不透
過領域となったドーナツ状の有効領域より成っている。

（第３図では屈折型レンズを用いている為に中央部分の
光不透過領域はない。）１７は視野マスクであり、ミラ
ー系の予定結像面近傍に配置されており、十字状に配置
した２つの開口ｉ１％１７ａ、１７ｂを有している。１
３はフィールドレンズであり、ミラー系の予定結像面の
近傍に配置されている。１４は２次光学系であり、第２
図に示すようにミラー系の光軸Ｓに対して対象に配置さ
れた２組の１対のレンズ１４ａ、１４ｂとレンズ１４ｃ
、１４ｄを有している。

−ガの１対のレンズ１４ａ、ｆ４ｂの有効開口中心（レ
ンズ面頂点）を結ぶ直線Ｌ１４ａｂ、他方の１対のレン
ズ１４ｃ、１４ｄの有効量ｌ」中心（レンズ面頂点）を
結ぶ直線Ｌ１４ｃｄは長さくレンズ面頂点間隔）が穴な
りかつ互いに直交している。

１５は受光手段であり、ミラー系の光軸Ｓに対して対象
に配置された１対の受光素子列を２組１５ａ、１５ｂと
１５ｃ、１５ｄを有している。

このうち一方の１対の受光素子列１５ａ、１５ｂの並び
方向の線分Ｌｌ　５ａｂと他方の１対の受光素子列１５
ｃ、１５ｄの並び方向の線分Ｌｌ　５ｃｄは互いに直交
している。

１８は２次光学系１４の前方に配置された絞りであり、
各々のレンズ１４ａ〜１４ｄに対応した開口部１８ａ〜
１８ｄを有している。フィールドレンズ１３は絞り１８
の開口部１８ａ〜１８ｄを射出瞳１１近傍に結像させる
作用を有している。

第１図では開口部１４ｃ、１４ｄが射出１ｉ１１の領域
１６ｃ、１６ｄに結像している様子を示している。（第
３図では開口部１４ａ、１４ｂが射出ＩＩＩ　１１の領
域１６ａ、１６ｂに結像している。）視野マスク１７の
横方向の開口部１７ａと２次光学系１４の１対のレンズ
１４ｃ、１４ｄのレンズ面頂点を結ぶ直線Ｌ１４ｃｄそ
して受光手段１５の１対の受光素子列１５ｃ、ｆ５ｄの
並び方向の線分Ｌｌ　５ｃｄは互いに略平行となってい
る。そしてこれらの各要素はミラー系を用いた場合の焦
点検出系を構成している。同様に開口１部１７ｂと直線
Ｌ１４ａｂそして並び方向の線分し１５ａｂも互いに略
平行となっており、これらの各要素は屈折型レンズを用
いた場合の焦点検出系を構成している。

本実施例ではミラー系（撮影レンズ）により予定結像面
である視野マスク１７近傍に形成された被写体像を２次
光学系１４により受光手段１５の各々の受光素子列１５
ａ〜１５ｄ而上に各々複数の被写体像を再結像させてい
る。そして受光手段１５面上に再結像された複数の被写
体像の光量分布の相対的位置を検出することにより撮影
レンズの焦点検出を行っている。

第１図に示す焦点検出装置では撮影レンズの結像点が予
定結像面の面側にある場合は、２つの受光素子列１５ｃ
、１５ｄ而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、又撮影レンズの結像点が
予定結像面の後側にある場合は、２つの受光素子列１５
ｃ、１５ｄ面Ｆ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１５ｃ、１５ｄ
而上に夫々形成された光量分布のすれ看は撮影レンズの
焦点外れ量とある関数関係にあるので、そのずれ１を適
当な演算手段で算出すると、１１！影レンズの焦点はず
れの方向と１とを検出することかできる。

第１図に示す焦点検出装置は１最影レンズ（ミラー系）
により撮影される被写体範囲の略中夫の横方向の被写体
に対して測距を行っている。

第３図においては同様に縦方向の被写体に対して測距を
行っている。

第２図は第１図の２次光学系１４を絞り１８の方向から
見たときのレンズ１４ａ〜１４ｄの配置ｌ￥上の説明図
であり、このときの有効径に関しては絞り１８の開口部
１８ａ〜１８ｄの有効径に相当している。

本実施例では同図に示すように２次光学系１４のレンズ
１４ａの有効開口中心（レンズ面頂点に相当するが、レ
ンズ１４ａの中心と開口部１８ａの中心とをずらして使
用する場合もあり、このときはレンズ面頂点から外れて
いる。）とレンズ１４ｂの有効開口中心とを結んだ線分
の長さｌ（基線長に相２′Ｉ）はレンズ１４ｃの有効開
口中心とレンズ１４ｄの有効開口中心とを結んだ線分の
長さＩＬ２　　（基線長の相当）より短かい。又レンズ
１４ａ、１４ｂの開口径はレンズ１４ｃ、１４ｄの開口
径より大きくしてあり多くの光束をとり込める様にされ
ている。

レンズ１４ｃ、１４ｄを通る焦点検出用の光束は反射屈
折レンズのドーナツ状の射出瞳領域なケラレなく通過で
きる様に撮影レンズの光ｌ１ｑｂＳからやや離れた位置
に、かつ小さい有効径で設定される。

第１図の領域１６ｃ、１６ｄはレンズ１４Ｃ１１４ｄの
有効開口（絞り１８の開口部１８Ｃ１１８ｄに相当）を
フィールドレンズ１３により撮影レンズの射出１１９面
１１に逆投影した像で、これらかドーナツ状の瞳領域に
包含されればケラレのない焦点検出用光束が得られる。

しかし通常の屈折レンズが用いられる場合には、このよ
うな焦点検出用光束のとり方は光量の損失が大きく自動
焦点検出機能の低下を招来しているので望ましくない。

この為、本実施例では第３図に示すようにレンズ１４ａ
、１４ｂを用い、このときの焦点検出用光束を利用し光
電素子アレー１５ａ、１５ｂの出力を用いて焦点検出を
行なっている。

尚、本実施例においては前述の領域１６ｃ。

１６ｄの光束もケラレなく存在しているので被写体のパ
ターンにより都合の良い方の焦点検出系を用いるように
しても良い。

このように本実施例ではレンズ１４ａ、１４ｂの有効開
口中心の間隔をレンズ１４ｃ、１４ｄのそれに比し短か
くし、かつ有効開口径を大きくとることにより屈折レン
ズにおける焦点検出用光束の光量を十分確保し、これに
よりミラー系及び屈折レンズの双方において高精度な焦
点検出を行っていることを特長としている。

尚、線分ＩＬ、、１２は直交させるのが最も大きな有効
開口が得られるので好ましいが必ずしも直交している必
要はなく目的に応じて多少傾けて構成しても良い。

第４図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明におけるＩＩ＆影レ
ンズの射出瞳面上の焦点検出用光束のとり方の他の実施
例の説明図である。同図（Ａ）は撮影レンズとしてミラ
ー系を用いた場合、同図（Ｂ）は屈折型レンズを用いた
場合である。

同図（Ａ）では射出瞳外径４１と内径４２の間の一部に
円弧状の領域４３ｃ、４３ｄを設けて焦点検出用光束を
とっている。又同図（Ｂ）では射出瞳４４の一部に円形
の領域４３ａ、４３ｂを設けて焦点検出用光束をとって
いる。

このような射出瞳面の分割を絞り１８の開口形状を同図
（Ｂ）に示すような形状より構成することにより行って
いる。

本実施例では前述の如く射出瞳を通過する光束を設定し
ミラー系に対する焦点検出用光束の増大を容易に図って
いる。

又、本実施例ではミラー系の場合、射出瞳面において円
弧状の光束を用いる為フィールドレンズの光学性能を良
好に維持し、例えば非球面やダブレットレンズ等で構成
し、射出瞳面上に円弧状の焦点検出用光束が精度良く通
過するようにしている。

（発明の効果） 本発明によればカメラ本体に屈折型レンズやミラー系等
の異った種類の撮影レンズを装着して焦点検出を行う際
、前述の如く異った性質の２次光学系や受光レンズより
成る焦点検出系を２系統用いて構成し、適宜選択して使
用することにより撮影レンズの種類によらず常に良好な
る積度で焦点検出を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。

【図面の簡単な説明】

第１．第３図は各々本発明のカメラ本体にミラー系と屈
折型レンズを装着したときの一実施例の光学系の要部概
略図、第２図は第１図の一部分の説明図、７ｇ４図（Ａ
）　、　（Ｂ）は第１図の射出瞳の他の一実施例の分割
方法の説明図、第５．第７図は従来の像ずれ方式の焦点
検出装置の概略図、第６図は第５図の受光手段からの出
力信号の説明図、第８図は第７図の受光手段からの出力
信号の説明図、第９．第１０．第１１図は第７図の射出
瞳における光束の分割状態を示す説明図である。 図中、１１は射出瞳、１３はフィールドレンズ、１４は
２次光学系、１４ａ〜１４ｄはレンズ、１５は受光手段
、１５ａ〜１５ｄは受光素子列、１７は視野マスク、１
８は絞り、１８ａ〜１８ｄは開口部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カメラ本体内の対物レンズの像面側に配置した光
   学手段により前記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前記対物
   レンズの合焦状態を求める際、前記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
   ズを少なくとも２組有し、該２組の１対の２次結像レン
   ズは対をなす有効開口中心を結ぶ線分の長さが互いに異
   なり、かつ互いに直交するように配置されており、前記
   受光手段は前記１対の２次結像レンズの組数と配置に対
   応した１対の受光素子列を複数有しており、前記対物レ
   ンズとして反射屈折型レンズを該カメラ本体に装着した
   ときは前記複数の１対の受光素子列のうち予め設定され
   た１対の受光素子列からの出力信号を用いて焦点検出を
   行うようにしたことを特徴とする焦点検出装置。