JPH023168B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カメラ等の光学機械における焦点位
置検出装置に関するものであつて、特に、被写体
像を２分して両像の合致を検出することにより合
焦を検知する相関方式の焦点位置検出装置におい
て、検出処理上有害な収差を除去し、コンパクト
で安価な光学系を提供することを目的とする。

像を２分して両像を合致させることにより収差
を測定する技術については古くから知られており
（光学技術ハンドブツクP246）、この様な方式を
実現する為の光学系として、偏光板、偏角プリズ
ム等が用いられてきた。この方式を焦点位置検出
装置に応用したものとして、例えばカメラのフオ
ーカシングスクリーンのスプリツト・イメージ・
プリズムがある。

焦点位置検出装置において、像を分割する方法
としては、 (1) 像面上で分割する方法 (2) 像面以外の光路内で２光束に分割する方法 がある。(1)の方法は、カメラのフオーカシングス
クリーンで用いられているが、被写体の異つた場
所を見ているため、もし分割線を境にして被写体
が異ると、焦点調節が出来なくなるという欠点が
ある。(2)の方法では、被写体の同一場所を見るこ
とができるので、上記欠点はない。

(2)の方法に関しては種々の特許出願がなされて
いる。例えば、特開昭50−39544号公報「焦点検
出装置」、特開昭52−82419号公報「像の鮮明面の
位置を光電的に決定する装置」、及び特公昭56−
13929号公報「焦点調節装置」等である。

上記公報で開示された装置における光学系の基
本構成は、被写体像を更に後方のセンサー上に伝
達するリレーレンズ群と２光束に分割する光学素
子とから成り立つており、場合によつては他の構
成要素を付加したものもある。しかし、どの開示
された例においても、その光学系は収差上多くの
問題点を含んでいる。

第１の問題点はリレーレンズにあり、従来の様
に屈折系によつてほぼ等倍に結像させる場合、球
面収差、非点収差、像面湾曲及び軸上の色収差等
対称性収差を少なくすることが非常にむずかし
く、構成レンズ枚数は必然的に増加してしまう。

第２の問題点は２光束に分割する分割光学素子
の場所であり、その最も有効な場所は、撮影レン
ズの射出瞳の像がリレーレンズ及びその他の光学
系（例えば像面に近接して配置されたコンデンサ
ーレンズ等）によつて形成される場所であり、こ
こに配置した時がビネツテイングによる光量低下
を防ぐ上で最も有効である。さらに、この射出瞳
の像についても、上記対称性収差は有害であつ
て、もしこれらの対称性収差があつた場合、一様
な明るさの被写体によつて、瞳上に一様な光量が
照射されたとしても、射出瞳の像が分割光学素子
の有効径内に含まれてしまう場合には、センサー
上の各素子の出力は一様でなくなる。

本発明の目的は、上記２つの問題点を解決し、
簡単でコンパクト、かつ安価な光学系で構成され
た焦点位置検出装置を開示することにある。

以下本発明について図面を参照しながら説明す
る。本発明の光学系の基本構造は、被写体像をセ
ンサー上に等倍で結像する、いわゆる等倍系であ
り、その基本構成を第１図に示す。１は撮影レン
ズ、２は撮影レンズの射出瞳、３は撮影レンズの
像面、４はコンデンサーレンズ、５はリレーレン
ズ、６はコンデンサーレンズ、７はセンサーであ
る。第１図の様にリレーレンズ５に関し、対称に
光学素子４，６を配置すると、射出瞳２の像はリ
レーレンズ５の近辺になり、またコーマ及びデイ
ストーシヨン等非対称性収差は完全に除去するこ
とが出来る。しかし、このままではリレーレンズ
５から生ずる対称性収差を取り除くことはむずか
しく、第１の問題は依然として残る。

そこで第２図の様に、リレーレンズの代りに凹
面鏡を用いて、第１図の光学系を凹面鏡８で折返
した方式にすると、屈折を利用しない為に、色収
差が全く生じないという利点が生ずる。更に、凹
面鏡を等倍系で用いた場合には、球面収差を完全
に除去することができる。第２図において撮影レ
ンズ１の射出瞳２はコンデンサーレンズ４によつ
て凹面鏡８の上に結像される。

第２図の光学系を用いて焦点位置検出装置を構
成するには、コンデンサーレンズ４、凹面鏡８か
らなるリレー光学系の結像面に、他部分にケラレ
等の影響を与えること無くセンサーを設置するこ
と、及び像を分割して分割数に対応した数のセン
サー上に各々結像させる必要がある。

第３図は２分割の場合の凹面鏡９で、左右２つ
の領域に分け、その分割線の方向に、曲率中心Ａ
をわずかにずらせたものである。

第４図は第２図、第３図の光学系の構成を用い
た本発明の実施例で、９は第３図で説明した分割
凹面鏡、１０はスリツト、１１，１２はプリズム
部材、１３は反射鏡、１４，１５は分割像を受け
る２ケのセンサー、１６はセンサー１４，１５の
分光感度特性を補正する為のフイルターである。
スリツト１０は前記２ケのセンサー間で像のクロ
ストーク、迷光を防止する目的で像面に設置さ
れ、前記フイルター１６と一体に構成してもよ
い。反射鏡１３は、検出光学系への入射光束の方
向を変更して、センサーへの結像光束と重ならな
いようにする為に使用され、プリズム部材１１，
１２は、反射鏡１３の保持と、２ケのセンサーへ
の結像光束の光学的距離を一致させる為に使用さ
れる。

このような構成によれば、上方からフイルター
１６、スリツト１０を通過した光は反射鏡１３で
反射されて方向を変え、コンデンサーレンズ４に
入射する。コンデンサーレンズ４を通過した光
は、分割凹面鏡９で反射されると同時に２光束に
分割され、集光される様な形で再びコンデンサー
レンズ４に入射する。コンデンサーレンズ４を射
出した光は、反射鏡１３の上下の空間を通つて２
ケのセンサー１４，１５に入射する。

第４図の実施例においては分割凹面鏡９は半円
形を使用したが、他の形状にすることで本発明の
特長を生かして更に性能を向上させることができ
る。

第５図は扇形の分割凹面鏡９′としたもので、
横方向の像の移動に寄与しない光束成分をカツト
することにより撮影レンズの繰出量に対する分割
像のズレ量を大にする、すなわち検出感度を高く
することができる。

又第４図の例ではセンサーに垂直の一方向にし
か検出感度がないが、第６図イの様に４分割の分
割凹面鏡９″とし、ロの様にセンサーを４ケ配置
して該分割凹面鏡９″の各々反射面ａ，ｂ，ｃ，
ｄとセンサーを同符号で対応させ、ハの様にスリ
ツトの形を十字形にし、第４図の光学系を構成す
れば、縦、横２方向に感度を有する焦点位置検出
装置が可能となる。

以上詳述した如くこの発明によれば、被写体像
の撮影レンズの射出瞳の結像面上に置いた分割凹
面鏡により分割して分割像の合致を検出すること
により、 １ ケラレによる光量ムラが少なく光量を有効に
利用できる。

２ 分割像間の光学的クロストークがない。

３ 焦点検出処理上有害な光学系の非対称性収
差、球面収差、軸上の色収差が除去されてい
る。

４ 光学部品は単純で少ない為安価である。

５ コンパクトなのでカメラの底部等に組み込む
ことが容易である。

等の特長を有する焦点位置検出装置を構成するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の基本光学系の説明
図。第３図は分割凹面鏡の構成図。第４図はこの
発明による構成の一実施例を示す説明図。第５
図、第６図はこの発明の他の分割凹面鏡の実施例
の説明図である。 １……撮影レンズ、２……撮影レンズの射出
瞳、３……撮影レンズの像面、４，６……コンデ
ンサーレンズ、５……リレーレンズ、７，１４，
１５……センサー列、８……凹面鏡、９，９′，
９″……分割凹面鏡、１０……スリツト、１１，
１２……プリズム部材、１３……反射鏡、１６…
…フイルター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮影レンズの射出瞳の像を作るレンズ光学系
   と撮影レンズによる焦点面上の像の２次像を作る
   ための前記レンズ光学系及び前記射出瞳の前記レ
   ンズ光学系に関する共役面に設けた反射鏡からな
   るリレー光学系であつて、前記反射鏡が前記射出
   瞳の像を複数に分割する互いに光軸を異にする複
   数の分割反射鏡であり、前記レンズ光学系の一部
   に前記撮影レンズの光軸を変換する光軸変換反射
   鏡を設け、該光軸変換反射鏡で反射しかつ前記レ
   ンズ光学系を射出した前記撮影レンズからの光束
   を前記分割反射鏡によつて反射させた後、前記レ
   ンズ光学系を介して複数の２次像を結ばせ、該複
   数の２次像の結ぶ場所に各々センサー列を設け
   て、該センサー列の像の相関により焦点合致を検
   出することを特徴とする焦点位置検出装置。 ２ 分割反射鏡を、凹面反射鏡で構成した特許請
   求範囲第１項記載の焦点位置検出装置。 ３ 分割凹面反射鏡を互いに頂角が向きあつた一
   対の扇形で構成した特許請求範囲第２項記載の焦
   点位置検出装置。 ４ 分割凹面反射鏡を互いに頂角が向きあつた一
   対の扇形二組を互いに垂直に組み合わせて構成し
   た特許請求範囲第２項記載の焦点位置検出装置。