JPH04147207A - 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、シネカメラ、ビデオカメラ等
に用いる焦点検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、−眼レフカメラ等の焦点検出装置にはバララック
スのないいわゆるＴＴＬ方式を採用しているものが多い
。特に前ビン量、後ピン量を計算しやすいものとして、
異なる二つの光路をそれぞれ通過した二光束により形成
された二像の光強度分布もしくは同一光学系内の異なる
領域をそれぞれ通過した二光束により形成された二像の
光強度分布を光電変換手段（受光素子）で受け、該光電
変換手段から得られた前記光強度分布を表わす出力信号
の位相差を検出する事により焦点検出を行なういわゆる
位相差式焦点検出装置を用いているものが多い。

この種の従来の焦点検出装置の例とし５て、１眼レフカ
メラに組み込まれて商品化されたものの概略を例えば第
７図に示した。これは、撮影レンズ１と、ミラーボック
ス２内に枢着されたノ＼−フミラーから成る跳ね上げ式
のクイックリターンミラー３と、クイックリターンミラ
ー３の裏面に枢着されていてクイックリターンミラー３
がダウン位ｆｌｌ（図示位置）にある時は図示した如く
クイックリターンミラー３と直交した状態となるがクイ
ックリターンミラー３がアップ位置になった時はクイッ
クリターンミラー３の裏面に密着した状態となるサブミ
ラー４と、サブミラー４の後方でミラーボックス２の後
面に配置された撮像面（銀塩カメラにおいてはフィルム
面）５と、サブミラー４による反射光路上であって上記
撮像面５と光学的に等価の面に配置された視野絞り６と
、視野絞り６の近傍に配置されたコンデンサーレンズ７
と、コンデンサーレンズ７の後方に配置されたミラー８
と、ミラー８の後方に配置されていて合焦精度を確保し
得る間隔を以って紙面と垂直な方向に並ぶ一対の開口部
を有する明るさ絞り９と、一対の開口部を有する明るさ
絞り９の各後方にそれぞれ配置された紙面と垂直な方向
に並ぶ一対のセパレータレンズ（再結像レンズ）１０と
、セパレータレンズ１０による結像位置に配置された受
光素子ＩＩと、クイックリターンミラー３による反射光
路上であって上記撮像面５と光学的に等価の面に配置さ
れた焦点板１２と、焦点板１２の前側に設けられたコン
デンサーレンズ１３と、焦点板１２と同位置に設けられ
た視野絞り１４と、焦点板１２の後側に入射面が位置せ
しめられたペンラダ／Ｓプリズム１５と、ペンタダハプ
リズム１５の射出面の後方に配置された接眼レンズ１６
とから構成されていた。そして、撮影レンズ１と撮像面
５か撮像光学系を構成していた。又、クイックリターン
ミラー３とサブミラー４と視野絞り６とコンデンサーレ
ンズ７とミラー８と明るさ絞り９の一対の開口部と一対
のセパレータレンズｌＯと受光素子１１が撮影レンズ１
の異なる領域を通過した光束を用いて一対の被写体像の
相対的位置関係を検出することにより焦点検出を行う位
相差方式の焦点検出光学系を構成していた。更に、クイ
ックリターンミラー３とコンデンサーレンズ１３と焦点
板１２と視野絞り１４とペンタダハプリズム１５と接眼
レンズ１６がファインダー光学系を構成していた。

即ち、クイックリターンミラー３がアップ位置にある場
合は、撮影レンズ１により物点Ｏの一次像Ｉ０が撮像面
５上に結像せしめられる。

又、クイックリターンミラー３がダウン位置にある場合
は、撮影レンズｌによる結像光束のうちクイックリター
ンミラー３を透過した光束は焦点検圧光学系へと導かれ
、クイックリターンミラー３で反射した光束はファイン
ダー光学系へと導かれる。

焦点検出光学系では、クイックリターンミラー３を透過
した光束がサブミラー４で反射されて物点Ｏの一次像Ｉ
１が視野絞り６上に結像せしめられ、その後コンデンサ
ーレンズ７、ミラー８．明るさ絞り９の一対の開口部、
一対のセパレータレンズ１０を経て受光素子ｌｌ上に一
対の二次像Ｉ、、１．か結像せしめられる。

又、ファインダー光学系では、クイックリターンミラー
３で反射された光束かコンデンサーレンズ１３により概
ね集光されることにより物点○の一次像Ｉ４が焦点板１
２上に結像せしめられ、その後視野絞り１４の像と共に
ペンタダハプリズム１５で正立像に変換され、接眼レン
ズ１６により拡大されてアイポイントＥＰにおいて観察
される。

又、焦点検出光学系において、撮影レンズ１の射出瞳Ｐ
の像は、コンデンサーレンズ７により明るさ絞り９上に
結像せしめられており、明るさ絞り９の一対の開口部お
よび一対のセパレータレンズ１０によりこの射出瞳Ｐの
異なる領域を通過した二つの光束はある基線長く両光束
の重心間の距離）を保って受光素子ｌｌ上に導かれてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来例は、構成が複雑であり、また焦点
検出系の占める容積が大きくてカメラボディ全体が大き
くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、構成が簡単でカメラボデ
ィをコンパクトにし得る焦点検出装置を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による焦点検出装置は、異なる二つの光路をそれ
ぞれ通過した二光束により形成された二像の光強度分布
もしくは同一光学系内の異なる領域をそれぞれ通過した
二光束により形成された二像の光強度分布を受光素子で
受け、該受光素子から得られた前記光強度分布を表わす
出力信号の位相差を検出する事により焦点検出を行なう
ようにした焦点検出装置において、前記二光束をそれぞ
れ受光素子に導く手段として少なくとも一枚のホログラ
フィック光学素子を一次結像面より物体側に配置したこ
とを特徴としている。

〔作用〕

ホログラフィック光学素子（以下ＨＯＥという）は最近
側われている光学素子であって、ホログラムの回折作用
を応用することによりレンズ。

ミラー、光束分割プリズムとして使用することができる
ようになっている（「実践ホログラフィ技術」　オプト
ロニクス社　鈴木正根著　昭和６１年７月１０日発行　
第７章　ホログラム光学素子への応用）。又、特開昭６
３−２００３２８号公報、特開平１−３１１４２８号公
報では光束分割手段として用いる例が示されている。そ
して、ＨＯＥはフィルム面上に干渉光束のパターンを記
録するだけなので、構造が極めて簡単である。　上記構
成によれば、同一光学系内の異なる領域をそれぞれ通過
した二光束が、−次結像面より物体側に配置された一枚
のＨＯＥによりそれぞれ別の方向に折り曲げられて受光
素子上に二像として結像せしめられ、該受光素子から得
られた光強度分布を表わす出力信号の位相差を検出する
事により焦点検出が行なわれる。従って、上記従来例に
見られた視野絞り、コンデンサーレンズ、ミラー、明る
さ絞り、セパレータレンズ等が不要になるので、構成が
簡単になると共に、カメラボディをコンパクトに構成で
きる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき、上記従来例と同一の部
材には同一符号を付して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による焦点検出装置の第一実施例の光学
系の概略図である。これは、撮影レンズ１と、第２図に
示した如く撮像光学系内の異なる領域をそれぞれ通過し
た二光束が通過する部分（ａ部とｂ部）にそれぞれ別の
特性を持たせるように作成したＨＯＥ１７と、撮像面５
と、撮像光学系内の異なる領域をそれぞれ通過した二光
束が）（ＯＥ　１７で回折された後に略結像する位置に
夫々配置されたフォトダイオードアレイ、ＣＣＤ等の受
光素子１１とから構成されている。そして、撮影レンズ
ｌとＨＯＥ１７と撮像面５が撮像光学系を構成し、撮影
レンズ１とＨＯＥ１７と受光素子１１が焦点検出光学系
を構成している。

本実施例において、撮影レンズ１を出た収斂光束は、光
軸に対しほぼ垂直に配置されたＨＯＥＩ７に入射してＨ
ＯＥの作用により０次透過光と回折光に分割され、０次
透過光は撮像面５に結像する。この時、０次透過光はＨ
ＯＥ　１７の作用を受けないので、それぞれ別の特性を
持った部分を通過しても光量は変化するが光束の状態は
変化しない。従って、撮像面５に形成される像Ｉ０の性
質は撮影レンズ１によって決められる。また、前記回折
光はそれぞれ受光素子１１上に像ＩＳ＋像Ｉ、を形成す
る。尚、ＨＯＥ１７は、焦点検出光学系の結像位置の設
定や結像性能の設定のために、回折光に対してレンズ作
用を有するように構成してもよい。

第３図により本実施例の焦点検出方法の原理を示す。第
３図によれば、撮影レンズ１より射出した光束の結像面
が撮像面５より物体側にある場合（いわゆる前ピン；第
３図（Ａ））、結像面が撮像面５と一致した時（合焦時
、第３図（Ｂ））より受光素子１１に入射する位置が撮
影レンズｌの光軸に近くなる。また撮影レンズｌより射
出した光束の結像面より撮像面５が物体側にある場合（
いわゆる後ピン：第３図（ｃ））、結像面が撮像面５が
一致した時（合焦時）より受光素子１１に入射する位置
が撮影レンズ１の光軸から遠くなる。即ち両像１．、Ｉ
６の間隔を検出することにより撮影レンズ１の合焦状態
を前ビン量、後ピン量を含めて検出することが可能であ
る。具体的に像Ｉｓ、像Ｉ６の受光素子ｌｌ上の輝度分
布を検出し、演算処理等を施して両像の間隔を求める。

以上、本実施例の作用原理について説明したが、本実施
例は、−枚のＨＯＥという極めて簡単な構成により、撮
像光学系内の異なる領域を夫々通過した二光束を別の方
向に曲げると共に撮像面５にも光を導いているので、構
成も簡単になると共に、カメラボディをコンパクトに構
成でき、更に測距しながら撮影することも可能である。

ところで、撮像光学系内の異なる領域をそれぞれ通過し
た二光束を別の方向に曲げる手段としてプリズムを２枚
使う等屈折作用を用いる方法もあるが、ＨＯＥ　１７の
様な０次透過光を得られず測距しながら撮影することが
できなくなる。また、撮影時のプリズム等の退避手段が
必要となる。

尚、像■５と像Ｉ６を結ぶ直線を含む面内に撮影レンズ
１の光軸があるようにＨＯＥ　ｌ　７を構成することに
より、更に焦点検出精度を高くすることかできる。又、
像Ｉ。、像■５の間隔と像Ｉ。

、像■６の間隔を同じになる様にＨＯＥ　１７を構成す
ることにより、更に焦点検出精度を高くすることができ
る。

第４図は第二実施例の光学系を示したものである。これ
は、撮像レンズ１と、第５図に示した如くミラーボック
ス内２に枢着された撮像光学系内であって紙面に垂直に
並ぶ一対の異なる領域をそれぞれ通過した二光束が反射
する部分にそれぞれ別の特性を持たせた反射型のＨＯＥ
から成る跳ね上げ式のクイックリターンミラー１８と、
クイックリターンミラー１８の後方でミラーボックス２
の後面に配置された撮像面５と、第５図に示した如くク
イックリターンミラー１８による０次反射光の光路上で
あって上記撮像面５と光学的に等価の面に配置された焦
点板１２と、焦点板１２の前側に設けられたコンデンサ
ーレンズ１３と、焦点板１２と同位置に設けられた視野
絞り１４と、焦点板１２の後側に入射面が位置せしめら
れたペンタダハプリズム１５と、ペンタダハプリズム１
５の射出面の後方に配置された接眼レンズ１６と、第５
図に示した如くクイックリターンミラー１８でそれぞれ
反射された回折光の略結像面位置に配置された受光素子
１１とから構成されている。そして、撮影レンズ１と撮
像面５が撮像光学系を構成している。又、クイックリタ
ーンミラー１８と受光素子１１が撮影レンズ１の異なる
領域を通過した光束を用いて一対の被写体像の相対的位
置関係を検出することにより焦点検出を行う位相差方式
の焦点検出光学系を構成している。更に、クイックリタ
ーンミラー１８とコンデンサーレンズ１３と焦点板１２
と視野絞り１４とペンタダハプリズム１５と接眼レンズ
１６がファインダー光学系を構成している。

即ち、クイックリターンミラー１８がアップ位置にある
場合は、撮影レンズｌより物点Ｏの一次像Ｉ。が撮像面
５上に結像せしめられる。

又、クイックリターンミラー１８がダウン位置にある場
合は、撮影レンズ１による結像光束のうちクイックリタ
ーンミラー１８で反射した回折光束は角点検出光学系へ
と導かれ、クイックリターンミラー１８で反射した０次
の光束はファインダー光学系へと導かれる。

焦点検出光学系では、−次像を受光素子１１で受けるの
で従来例の視野絞りはない。又、−次像を更に伝達する
必要はないのでコンデンサーレンズの必要がない。又、
第７図で示した従来の明るさ絞り９の一対の開口部の機
能はＨＯＥの作用がある部分とない部分の境界が果たす
。つまりＨＯＥの作用がある部分のみに入射した光束が
焦点検出光学系の光束になり得る。もともと収斂光束な
のでセパレータレンズの機能は必要はないが、ＨＯＥの
作用がある部分に焦点検出光学系の結像位置の設定や結
像性能の設定のためにレンズ作用を持たせるように構成
してもよい。即ち、焦点検出光学系では、撮像光学系内
の異なる領域を夫々通過した二光束がクイックリターン
ミラー１８上の夫々別の特性を持たせたＨＯＥの作用が
ある部分により反射回折され夫々受光素子ｌｌ上に一次
像Ｉ５．Ｉ６が略結像せしめられる。

又、ファインダー光学系では、クイックリターンミラー
１８で反射された光束がコンデンサーレンズ１３により
概ね集光されることにより物点Ｏの一次像Ｉ４が焦点板
１２上に結像せしめられ、その後視野絞り１４の像と共
にペンタダハプリズム１５で正立像に変換され、接眼レ
ンズ１６により拡大されてアイポイントＥＰにおいて観
察される。

従来例で必要であったサブミラー、焦点検出光学系の視
野絞り、コンデンサーレンズ、明るさ絞り、セパレータ
レンズがなくなり簡単な構成となった。又、光が光量ロ
スなくファインダー光学系。

焦点検出光学系に導かれる構成となった。

尚、像■５と像Ｉ６を結ぶ直線と直交し且つ該直線を２
等分する面内に撮影レンズ１の光軸が在るようにＨＯＥ
を構成することにより更に焦点検出精度を高くすること
ができる。又、この直線がクイックリターンミラー１８
と平行であるように配置することにより更に焦点検出精
度を高くすることができる。

第６図は第三実施例の光学系を示したものである。これ
は、撮影レンズｌと、ミラーボックス２内に枢着された
ハーフミラ−から成る跳ね上げ式のクイックリターンミ
ラー３と、クイックリターンミラー３の裏面に枢着され
ていてクイックリターンミラー３がダウン位置（図示位
置）にある時は図示した如くクイックリターンミラー３
と直交した状態となるがクイックリターンミラー３がア
ップ位置になった時は該クイックリターンミラー３の裏
面に密着した状態となると共に撮像光学系内であって紙
面に垂直に並ぶ一対の異なる領域を夫々通過した二光束
か反射する部分に夫々別の特性を持たせた反射型のＨＯ
Ｅから成るサブミラー１９と、サブミラー１９の後方で
ミラーボックス２の後面に配置された撮像面５と、サブ
ミラー１９による反射光路上であって撮像光学系内の異
なる領域を夫々通過した二光束の結像位置に配置された
受光素子ＩＩと、クイックリターンミラー３による反射
光路上であって撮像面５と光学的に等価の面に配置され
た焦点板１２と、焦点板１２の前側に設けられたコンデ
ンサーレンズ１３と、焦点板】２と同位置に設けられた
視野絞り１４と、焦点板１２の後側に入射面が位置せし
められたペンタダハプリズム１５と、ペンタダハプリズ
ム１５の射出面の後方に配置された接眼レンズ１６とか
ら構成されている。そして、撮影レンズｌと撮像面５が
撮像光学系を構成している。又、クイックリターンミラ
ー３とサブミラー１９と受光素子１１が撮影レンズ１の
異なる領域を通過した光束を用いて一対の被写体像の相
対的位置関係を検出することにより焦点検出を行う位相
差方式の焦点検出光学系を構成している。更に、クイッ
クリターンミラー３とコンデンサーレンズ１３と焦点板
１２と視野絞り１４とペンタダハプリズム１５と接眼レ
ンズ１６がファインダー光学系を構成している。

即ち、クイックリターンミラー３がアップ位置にある場
合は、撮影レンズ】により物点Ｏの一次像Ｉ。か撮像面
５上に結像せしめられる。

又、クイックリターンミラー３がダウン位置にある場合
は、撮影レンズ１による結像光束のうちクイックリター
ンミラー３を透過した光束は焦点検出光学系へと導かれ
、クイックリターンミラー３で反射した光束はファイン
ダー光学系へと導かれる。

焦点検出光学系では、−次像を受光素子１１で受けるの
で従来例の視野絞りはない。又、−次像を更に伝達する
必要はないのでコンデンサーレンズの必要がない。又、
第７図に示した従来の明るさ絞り９の一対の開口部の機
能はＨＯＥの作用がある部分とない部分の境界が果たす
。つまりＨＯＥの作用かある部分のみに入射した光束が
焦点検出光学系の光束になり得る。もともと収斂光束な
のでセパレータレンズの機能は必要はないか、ＨＯＥの
作用かある部分に焦点検出光学系の結像位置の設定や結
像性能の設定のためにレンズ作用を持たせるように構成
してもよい。即ち、焦点検出光学系では、撮像光学系内
の異なる領域を夫々通過した二光束がサブミラー１９上
の夫々別の特性を持たせたＦ（ＯＥの作用がある部分に
より反射回折され夫々受光素子１１上に一次像１．．Ｉ
６が略結像せしめられる。

又、ファインダー光学系では、クイックリターンミラー
３て反射された光束がコンデンサーレンズ１３により概
ね集光されることにより物点Ｏの一次像Ｉ、が焦点板１
２上に結像せしめられ、その後視野絞り１４の像と共に
ペンタダハプリズム１５で正立像に変換され、接眼レン
ズ１６により拡大されてアイポイントＥＰにおいて観察
される。

従来例で必要であったサブミラー、焦点検出光学系の視
野絞り、コンデンサーレンズ、明るさ絞り、セパレータ
レンズかな（なり簡単な構成となった。又、第２実施例
ではなかったサブミラー１９を必要とする構成であるか
、本実施例では受光素子１１の配置を光軸に対し焦点板
１２と反対にしたため受光素子１１の一体化や回折角の
設定において自由度か増し、合焦精度等に有利な構成が
できる。

尚、像Ｉ、と像■６を結ぶ直線と直交し且つ該直線を三
等分する面内に撮影レンズ１の光軸か在るようにＨＯＥ
を構成することにより更に棋点検出精度を高くすること
ができる。

又、この直線かサブミラー１９と平行であるように配置
することにより更に焦点検出精度を高くすることができ
る。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による焦点検出装置は、構成か簡単
でカメラボディをコンパクトにし得るという実用上重要
な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焦点検出装置の第一実施例の光学
系の概略図、第２図は第一実施例のＨＯＥの特性を示す
図、第３図は第一実施例の焦点検出方法の原理を示す図
、第４図は第二実施例の光学系を示す図、第５図は第２
実施例のクイックリターンミラー、焦点板、受光素子に
関する斜視図、第６図は第３実施例の光学系を示す図、
第７図は従来例の光学系を示す図である。 １・・・・撮影レンズ、２・・・・ミラーボックス、３
゜１８・・・・クイックリターンミラー、５・・・・撮
像面、１１・・・・受光素子、１２・・・・焦点板、１
３・・・・コンデンサーレンズ、１４・・・・視野絞り
、】５・・・・ペンタダハプリズム、１Ｇ・・・・接眼
レンズ、］７・・・・Ｉ−（ＯＥ、１９・・・・サブミ
ラー。 −１”　−ｚ、−、、。 （＋けニブ 第１図 （△） （Ｂ）　　　　　　　　　　　（Ｃ） 第４図 第５図 □

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる二つの光路をそれぞれ通過した二光束によ
   り形成された二像の光強度分布を光電変換手段で受け、
   該光電変換手段から得られた前記光強度分布を表わす出
   力信号の位相差を検出することにより焦点検出を行なう
   ようにした焦点検出装置において、前記二光束をそれぞ
   れ光電変換手段に結像させる手段として少なくとも一枚
   のホログラフィック光学素子を一次結像面より物体側に
   配置したことを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）同一光学系内の異なる領域を夫々通過した二光束
   により形成された二像の光強度分布を光電変換手段で受
   け、該光電変換手段から得られた前記光強度分布を表わ
   す出力信号の位相差を検出する事により焦点検出を行な
   うようにした焦点検出装置において、前記二光束をそれ
   ぞれ光電変換手段に結像させる手段として少なくとも一
   枚のホログラフィック光学素子を一次結像面より物体側
   に配置したことを特徴とする焦点検出装置。