JPH04338711A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等撮像装置の焦
点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等の光学装置の被写体に対する焦
点整合の程度を検出し、その結果を用いて光学装置の合
焦を行う焦点検出装置は、従来から種々の方法のものが
提案されている。とりわけ、撮影光学系又はその一部を
通過した光束を用いて焦点検出を行う焦点検出装置は、
撮影距離によるパララックスが生じることがなく、しか
も、合焦時に撮影レンズ等の製造誤差や撮影レンズの駆
動誤差を確認して、これを補正できるという利点がある
ので、一般レフレックスカメラを中心に広く採用されて
いる。

【０００３】このような撮影光学系又はその一部を通過
した光束を用いて焦点検出する焦点検出装置の代表的な
ものとして、次の二つの方式がある。一つは撮影レンズ
の射出瞳の異なる位置を通過した光束を一対のレンズで
夫々再結像させ、得られた二画像の像間距離がデフォー
カスに応じて変化することを利用して焦点を検出するい
わゆる位相相関方式であり、他の一つは撮影光学系を通
過することによって形成される画像のコントラストを検
出し、そのコントラストが最大になる位置を探すことに
よって焦点を検出するいわゆるコントラスト方式である
。

【０００４】このうち、位相相関方式即ち位相差方式を
図１１に基づいて説明する。図１１に示す焦点検出装置
は、撮影レンズ１と、撮影レンズ１による被写体の予定
結像面２（即ち予定焦点面，フィルム等価面）の近傍に
配置されたコンデンサーレンズ３と、更にその後方に合
焦精度を確保し得る間隔を以て撮影レンズの光軸と直交
する方向に並列配置された一対のセパレータレンズ４と
、セパレータレンズ４から射出された光束の結像位置に
配置された光電変換素子列５即ち受光素子列とによって
構成されている。

【０００５】撮影レンズ１の合焦時には、予定結像面２
上に物体像Ｉが結像される。この物体像Ｉは、コンデン
サーレンズ３と複眼の再結像レンズ４によって、撮影レ
ンズ１の光軸に対して垂直な二次結像面である光電変換
素子列５上に再結像されて、第１像Ｉ０１と第２像Ｉ０
２とが形成される。撮影レンズ１が前ピンの場合即ち予
定結像面２の前側に物体像Ｆが結像される場合、物体像
Ｆの像は互いに撮影レンズ１の光軸に近づいた形でこの
光軸に対して垂直方向に再結像されて第１像Ｆ０１と第
２像Ｆ０２が形成される。又、撮影レンズ１が後ピンの
場合即ち予定結像面２の後側に物体像Ｂが形成される場
合、物体像Ｂの像は互いに光軸から離れた位置で光軸に
対して垂直に再結像されて、第１像Ｂ０１と第２像Ｂ０
２とが形成される。

【０００６】これら第１像及び第２像は同一方向を向い
ており、両像の間隔を検出することにより、撮影レンズ
１の合焦状態を前ピン量，後ピン量を含めて検出するこ
とができる。具体的には、第１像と第２像の強度分布を
夫々検出し、これらを演算処理等を施すことによって、
両像の間隔が求められる。そして、両像の間隔が所定の
大きさ（第１像Ｉ０１と第２像Ｉ０２の間隔）になるよ
うに撮影レンズ１を移動させれば、撮影光学系の焦点合
わせが達成される。このような焦点検出装置は、例えば
特開昭５５−１１８０１９号公報，特開昭５８−１０６
５１１号公報及び特開昭６０−３２０１２号公報等によ
って数多く提案されている。

【０００７】次に、コントラスト方式の焦点検出装置の
原理を図１２及び図１３によって説明する。図中、図１
１と同様に撮影レンズ１，予定結像面２，コンデンサー
レンズ３が順次配置されており、更にその後方に、再結
像レンズ６と、予定結像面２と共役な位置付近に位置す
る光電変換素子列７が配置されている。

【０００８】図１２は撮影レンズ１を通過した光束が予
定結像面２に結像した合焦状態を示しており、この場合
、光電変換素子列７上に光束が収束し、この面でのボケ
は少ない。従って、光電変換素子列７上の光束のコント
ラストは高い。

【０００９】又、図１３は、撮影レンズ１を通過した光
束が予定結像面２より前側に結像した状態（前ピン状態
）を示しており、この場合、光電変換素子列７より前側
で光束が収束するため、光電変換素子列７上でのボケは
大きい。従って、光電変換素子列７上でのコントラスト
が低い。この場合には、撮影レンズ系をコントラストの
増加する方向へ移動させれば、撮影レンズ系を図１２に
示す合焦位置に移動でき、これにより撮影光学系の焦点
合わせを行うことができる。

【００１０】或いは、特開昭６３−１２７２１７号公報
に記載された焦点検出装置のように、撮影光学系により
形成される画像について、予定結像面３近傍の二つの位
置のコントラストを検出し、これに基づいて焦点検出を
行うようにしたものもある。又、再結像レンズ６を移動
することによって、焦点位置を検出できることも知られ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、位相差方式
の焦点検出装置の場合、有効ＦＮＯ．　が暗くなり、セ
パレータ絞りで光束の一部がけられると、測距精度が劣
化する欠点がある。これを図１４に基づいて説明する。 図は、撮影レンズ１を通過した光束が予定結像面２より
前側に結像している状態（前ピン）を示しており、再結
像レンズ４の前面にはセパレータ絞り９が配置されてい
る。

【００１２】そして、図中、撮影レンズ１のＦＮＯ．　
が明るい場合、射出瞳の異なる位置を夫々通過した点線
と実線を含む光束は、コンデンサーレンズ３を通過して
セパレータ絞り９の一対の絞り開口全体を通過し、セパ
レータレンズ４を通過して光電変換素子列５に到達する
。この場合の光電変換素子列５上の二つの光束の重心間
隔をｄ１　で示す。又、撮影レンズ１のＦＮＯ．が暗く
なった場合の光束を実線で示すと、この光束はセパレー
タ絞り９の絞り開口の一部を通過することになる。そし
て、光電変換素子列５上に到達するこの光束の重心間隔
はｄ１　より大きいｄ２　となる。

【００１３】これら二つの場合について考えると、撮影
レンズ１は同一位置に光束を結像せしめているが、ＦＮ
Ｏ．　の違いによって第１像と第２像の間隔が変わって
しまうことになる。又、図１４の場合と異なって撮影レ
ンズによる結像位置が予定結像面２に一致していても、
ＦＮＯ．　が違えば収差によるボケ方が変わるので、や
はり二像間隔が変わってしまう現象が生じる。このよう
に、この方式の焦点検出装置は二像間隔が結像位置以外
の要因で変化するため、焦点検出精度が劣化する欠点が
ある。

【００１４】又、軸外光束の場合、図１５に示すように
撮影レンズ１の絞り以外に撮影レンズ１の保持部材によ
っても光束の範囲が変わるので、セパレータ絞り９の２
つの絞り開口を夫々通過する光束範囲が光軸に対して非
対称になる場合が多くなり、二像間隔がセパレータ絞り
に対する夫々の光束の透過範囲によって変わってしまう
ことになる。図１５の場合についていえば、セパレータ
絞り９の二つの絞り開口全域を光束が通過した場合の二
像の重心間隔がｄ３　、セパレータ絞り９の下側の絞り
開口を通過する光束がレンズの保持部材に遮光されて一
部の領域しか通過しない場合の重心間隔がｄ４　となる
。従って、この場合も結像位置以外の要因で二像間隔が
変動して、焦点検出精度を劣化させることになる。

【００１５】更に、軸外光束の場合、二像間隔の変動と
いう欠点の他に、二像間の周辺光量及び収差の発生量が
相違する欠点があるため、二像の相関がとれなくなり、
この点においても検出精度の低下をもたらすことになる
。又、有効ＦＮＯ．　が暗くなると、セパレータ絞り９
を光束が通過しなくなり、測距不能となることがある。 尚、有効ＦＮＯ．　が暗くなる原因は、ＦＮＯ．　の大
きい撮影レンズ１を使用すること以外に、ズームレンズ
の焦点距離の変化や撮影倍率が高倍率になった場合等が
ある。

【００１６】次に、従来のコントラスト方式の焦点検出
装置では、装置の大きさ，コスト及び製造精度とバラン
スのとれた検出精度を得られることを考慮して、明るい
ＦＮＯ．　の撮影レンズ１の射出ＮＡ（開口数）より小
さい入射ＮＡを持つ焦点検出光学系が配設されている。 この場合、図１６で示すように、焦点検出光学系に入射
しない光束による影響で、検出精度が劣化することにな
る。

【００１７】これを図１６，図１７で説明すると、矢印
Ｄで示す像点位置が、撮影レンズ１による最もコントラ
ストの高い像点（最良像点）であるが、この装置の場合
、撮影レンズ１の射出ＮＡより小さな入射ＮＡの領域内
だけしか焦点検出光学系に光束が入射しないため、入射
できない光束の収差が無視され、最良像点と違う位置を
像点として検出する欠点があることになる。

【００１８】又、図１７に示すような軸外光束の場合に
は、レンズ保持部材による光束のケラレ等によって光束
の形が光軸に対して非対称になり、更にコマ収差等非対
称な収差も発生するため、焦点検出光学系に入射しない
光束による悪影響は一層大きくなる。

【００１９】これらに対する改善案として、焦点検出光
学系の開口絞りを大きくすることが考えられるが、開口
絞りを大きくすると、コンデンサーレンズ３による収差
補正が困難になったり、焦点検出光学系の射出ＮＡが大
きくなり過ぎて再結像レンズ４の収差補正が困難になっ
たりする等、製造精度が厳しくなり、製造コストの上昇
を招くために望ましくない。又、焦点検出光学系の開口
絞りを大きくすると、焦点検出装置が大型化し、カメラ
ボディの大型化を招くのでこの点からも好ましくない。 又、光電変換素子５で光の強度を電気信号に変換した後
、最良像点を検出するよう補正することも可能であるが
、撮影レンズ毎に膨大な補正データが必要になり、記憶
部材のコストが高くなる欠点が生じる。しかも、この場
合、計算時間も長くなり、レリーズから露光までのタイ
ムラグが長くなり、好ましくない。

【００２０】ところで、近年、測距視野が広い自動合焦
可能なカメラ、即ち広い測距範囲の中の離散的でない任
意の位置に自動合焦可能なカメラが望まれている。任意
の合焦位置の選択は、撮影者が行っても良いし、或いは
カメラに組み込まれた制御手段の判断基準に基づいて行
うようにしても良い。又、その合焦機能のなかには、光
軸方向及び光軸方向以外の方向に移動する特定の被写体
を追尾して、合焦させる機能を含めるようにしてもよい
。

【００２１】このような測距視野の広い自動合焦カメラ
に採用されている焦点検出装置について考えてみると、
位相差方式の焦点検出装置を備えた離散的に測距範囲を
持つカメラは、特開昭６３−１３１１１１号公報等で幾
つか提案されている。しかしながら、測距範囲を離散的
に配置した場合、連続的に測距位置を変えることはでき
ない欠点がある。。特に光軸方向以外の方向へ移動する
被写体の撮影に不便である。又、位相差方式の焦点検出
装置を用いた連続的な測距範囲を持つカメラについて、
本出願人が特願平２−９８８７３号出願で提案している
が、構成が複雑であり、コンパクト性に欠け、製作性が
良くなく、又コスト高になる欠点があった。

【００２２】一方、コントラスト方式の焦点検出装置を
備えた連続的な測距範囲を持つカメラについては、焦点
検出系全体をコンパクトにしたり、光電変換素子のコス
トを低くするために、画面サイズの小さい光電変換素子
を利用することが望まれている。測距可能な視野範囲を
広くすると共に画面サイズの小さい光電変換素子を利用
するためには、焦点検出光学系の倍率を小さくする必要
がある。

【００２３】例えば、ライカ版３５ｍｍフィルムの画面
サイズ横３６ｍｍ×縦２４ｍｍのうち横３２ｍｍ×縦２
４ｍｍの大きさの測距可能な視野範囲を持ち、更に、光
電変換素子として横６．４ｍｍ×縦４．８ｍｍの画面サ
イズを持つＣＣＤを用いて焦点検出光学系を構成すると
、焦点検出光学系の倍率は、０．２倍になる。従って、
光軸上の物体と像との変動割合は倍率の二乗に比例して
変化することになるから、予定結像面が０．２５ｍｍだ
け光軸方向に移動すると、これに共役な光電変換素子面
上の像は０．０１ｍｍ移動するだけであり、この程度の
微少な移動では焦点検出装置はピントのずれを検出する
事は出来ない。よって、この構成では精度の良い焦点検
出装置を得ることはできない。フィルム上の許容錯乱円
の直径を０．０３ｍｍとしたとき、ＦＮＯ．　が２の撮
影レンズにおける許容デフォーカス量は、０．０６ｍｍ
となる。よって、予定結像面が０．０６ｍｍ移動した時
、少なくともこれに応じたコントラストの変化を光電変
換素子上で検出できて、合焦できる程度の焦点検出精度
が必要である。

【００２４】又、予定結像面と光電変換素子の共役面が
一致しない場合にも、焦点検出精度は低下することにな
る。両者が一致しない要因として、次に挙げるものがあ
る。即ち、（ａ）焦点検出光学系の収差、例えば焦点検
出光学系に像面湾曲があると、光軸上の中心位置では、
予定結像面と光電変換素子の共役関係が成立しても、光
電変換素子上の周辺におけるコントラストは、予定結像
面のピーク値とずれてしまう。（ｂ）焦点検出光学系の
製造誤差により、例えば光電変換素子が傾斜して配置さ
れていると、一部の像点については共役関係が成立する
が、その像点から離れるに従って両者の共役関係が崩れ
てしまう。これは、光電変換素子の傾きに限らず、再結
像レンズやコンデンサーレンズの偏芯等によっても同様
の影響を受けることになる。（ｃ）レンズの厚さや間隔
、曲率半径の製作誤差によって収差状況が変化し、共役
関係が成立しなくなる。（ｄ）外形成形の容易さやコス
ト低下のために樹脂製のレンズを用いると、温度や湿度
により予定結像面と光電変換素子の共役関係が崩れる。 又、レンズ保持部材の膨張・収縮によっても、同様に共
役関係が崩れる。

【００２５】又、従来のコントラスト方式では、予定結
像面をファインダー系と共用すると、予定結像面が透明
透過面なので、観察者（撮影者）がファインダーを覗い
て合焦させることができなくなる。ファインダー光路中
に二次結像面を配置する手段もあるが、ファインダー光
学系が大きくなるため、好ましくない。

【００２６】本発明は、上述のような種々の問題点に鑑
み、比較的簡単な構成で、撮影レンズの有効ＦＮＯ．　
や射出瞳位置の影響を受けにくく、撮影レンズ毎に膨大
な補正データを必要としない、軸上又は軸外の被写体に
対して精度のよい焦点検出装置を提供することを目的と
する。更に、本発明は、広い視野範囲内の離散的でない
任意の位置の被写体を自動合焦可能な撮像装置に搭載す
るのに好適な、精度の良い焦点検出装置を提供すること
を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明による焦
点検出装置は、撮影光学系と、この撮影光学系の少なく
とも一部を通過した光束の光分布を電気信号分布に変換
する光電変換素子とを備えると共に、撮影光学系と光電
変換素子の間の光路中に予定結像面が存在する焦点検出
装置において、予定結像面付近の光路上に拡散面を配置
したことを特徴とするものである。又、拡散面が撮影レ
ンズに応じて交換可能であることを特徴とするものであ
る。

【００２８】以下、本発明の原理を、上述の従来技術と
同様な部分には同一の符号を用いて詳細に説明する。図
１は予定結像面付近に拡散面１１を配置したいわゆるコ
ントラスト方式の焦点検出光学系を示すものである。図
中、被写体１２から発して撮影レンズ系１を通過した光
束は、撮影レンズ系１の保持部材１３や開口絞り１４で
光束の範囲が制限され、拡散面（板）１１が配置された
予定結像面２に達する。今、拡散面１１を完全拡散面と
すると、拡散面１１への入射方向に係わらず全方向に光
は射出し、必ず焦点検出系の開口絞り９全体に入射する
。そのため、撮影レンズ系１の有効ＦＮＯ．　，ヴィネ
ット（口径蝕），射出瞳位置の影響を受けることなく、
しかも撮影レンズの収差に係わらず、拡散面１１上のボ
ケ量（コントラスト）の情報のみが光電変換素子上に伝
達されることになるので、軸上光束及び軸外光束のいず
れであっても安定した測距精度を得ることができる。従
って、予定結像面付近に拡散面１１を配置したことによ
り、収差による影響を補正するためのデータ等を大量に
記憶する手段も必要なく、精度の良い焦点検出ができる
。

【００２９】しかしながら、拡散面１１を完全拡散面に
すると、光量のロスが大きくなり、光電変換素子７上の
照度が著しく低下する。これを改善するために、図２に
示すように、拡散面１１の後方にコンデンサーレンズ３
を配置すると、対応する撮影レンズ系１の有効ＦＮＯ．
　やヴィネットや射出瞳位置の影響を受けない範囲で、
拡散性を狭めて指向性を持たせることができ、光電変換
素子７上の照度を向上させることができる。この場合、
コンデンサーレンズ３としては、図２に示すように両面
を曲面に形成したレンズを用いているが、フレネルレン
ズを用いてもよく、或いは拡散面１１を持つ拡散板と一
体に形成したものを用いてもよい。更に、拡散面１１を
交換可能にすることにより、各々の撮影レンズに適合し
た拡散面を用いることができ、光電変換素子７上の照度
を一層向上させることができる。

【００３０】又、従来のコントラスト方式の焦点検出装
置は、光電変換素子の共役面の像のコントラストを検出
するようにしていた為、予定結像面と光電変換素子とが
互いに共役面にない場合、そのズレ量だけ焦点検出の精
度が低下するものであったが、本発明の構成によれば、
光電変換素子と拡散面が共役の関係になくても、正確な
焦点検出精度を確保し得るものである。そのため、製作
性や温度又は湿度に対する安定性が向上し、小さな光電
変換素子を受光素子として使用できるから、焦点検出装
置がコンパクトになり、コストを低減化することができ
る。そのため、連続的な測距範囲を持つカメラ等撮像装
置の焦点検出装置として最適である。

【００３１】以下、この原理について図３乃至図６に基
づいて説明する。図３は、図２に示す本発明による焦点
検出装置について、予定結像面２に撮影レンズ系１の焦
点が一致した、合焦状態が示されている。又、光電変換
素子７について、予定結像面２の共役面に位置せしめら
れた場合が実線で示されている。そして、予定結像面２
の共役面に対して予定結像面側にずれて配置された場合
の破線で示す光電変換素子は符号７ｆで表され、又、予
定結像面２の共役面に対して予定結像面と反対側にずれ
て配置された場合の破線で示す光電変換素子は符号７ｒ
で表されている。

【００３２】そして、収差の影響がないとすれば、予定
結像面が素通しであっても、或いは拡散面であっても、
予定結像面２を発した光束は予定結像面２と共役な位置
にある実線で示す光電変換素子７上に結像する。この時
、光電変換素子７ｆや光電変換素子７ｒの位置では像は
ボケてしまい、光電変換素子７の位置と比較してコント
ラストは低下する。このコントラスト値をグラフで示す
と、図４の実線で示す曲線を描くことになる。図中、コ
ントラストのピーク値は光電変換素子７の位置に一致す
る。

【００３３】次に、図５は、予定結像面２より前側に撮
影レンズ系１の焦点があるいわゆる前ピン状態を示すも
のであり、予定結像面２には拡散面１１はなく、素通し
になっている。この場合、焦点検出光学系によって光束
が結像する位置は、予定結像面２の共役面である光電変
換素子７より前側の光電変換素子７ｆの位置になる。そ
のため、光電変換素子７の位置では像はボケてコントラ
ストは低下し、その後方の光電変換素子７ｒの位置では
更に像はボケてコントラストは一層低下する。この様子
を図４のグラフで示すと、破線のような曲線を呈する。 この場合、コントラストのピーク値は、光電変換素子７
ｆの位置になる。

【００３４】ここで、図３における光電変換素子７ｆと
図５における光電変換素子７ｆについて、図４のグラフ
のコントラスト値を比較すると、図４における前ピン状
態の方がピーク値が高い。即ち、製作誤差や温度湿度の
影響等により、光電変換素子が予定結像面２の共役面よ
り前側にずれている状態では、コントラストピーク値を
検出して焦点合わせを行うと、前ピン状態を合焦状態と
誤って検出してしまうことになる。又、逆に光電変換素
子７ｒが予定結像面２の共役面に対して後方にずれて位
置する状態では、後ピン状態を合焦状態と誤って検出し
てしまうことになる。

【００３５】その点、本発明による焦点検出装置では、
図６に示すように予定結像面２に拡散面１１を配置する
ようにしたから、図５に示すような前ピン状態である場
合、撮影レンズ系１による結像点の後方に位置する予定
結像面２である拡散面１１にボケた像ができるが、その
位置でボケた像の各点を物点として、その像が共役面で
ある光電変換素子７上に結像する。そのため、図６の光
束から明らかなように、光電変換素子７のボケ量が最小
で、これに対してその前後に位置する光電変換素子７ｆ
，７ｒの方がボケ量が大きい。これを図４のグラフで示
すと、一点鎖線で示す曲線になり、そのピーク値は光電
変換素子７の位置にある。このことは、予定結像面２と
光電変換素子７とが共役な位置にあることを考慮すれば
、撮影レンズ系１の焦点が予定結像面２に対して前後い
ずれの位置にあろうとも変わりはない。しかも、図４に
おいて、実線と一点鎖線とを比較すると、光電変換素子
がいずれの位置にあっても、実線（合焦位置）の方がコ
ントラスト値が高い。

【００３６】これらのことから、製作誤差や温度湿度の
影響により光電変換素子が予定結像面２と共役な位置に
配置されていなくても、その光電変換素子の位置で最も
高いコントラスト値を検出するように撮影レンズ系１を
移動させれば、そのコントラスト値は図４の実線で示す
コントラスト値の曲線上に位置することになり、その位
置が合焦位置であることになる。従って、光電変換素子
が予定結像面２と共役な位置に配置されていなくても、
正確な合焦状態を検出することができる。

【００３７】尚、焦点検出系の予定結像面（撮像面等価
面）も拡散面になるので、予定結像面をファィンダー系
と焦点検出系とで共用するように構成すれば、拡散面に
観察者の視度を合わせることにより、観察者の目による
焦点検出が可能になる。又、この場合、光束の範囲が狭
くなった位置でファィンダー系と焦点検出系の分離が行
われるので、カメラボディをコンパクトに構成できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図７乃至図１０に基
づいて詳細に説明するが、上述の説明における部材と同
様の部材には、同一の符号を用いてその説明を省略する
。図７は、本発明の第一実施例であるコントラスト方式
の焦点検出装置の光学系を含む撮像装置の光学系を示す
図である。図中、１６は撮影レンズ系１の後方に位置す
るミラーボックス１７内に枢着されたハーフミラーから
成るはね上げ式のクイックリターンミラー、１８はクイ
ックリターンミラー１６の裏面に枢着されているサブミ
ラーであって、クイックリターンミラー１６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１６と直交状態にあるが、クイックリターンミ
ラー１０がアップ位置になった時はクイックリターンミ
ラー１６の裏面に平行に密着した状態となる。１９はサ
ブミラー１８の後方でミラーボックス１７の後面に配置
された撮像面である。

【００３９】又、サブミラー１８による反射光路上の撮
像面１９と等価の面である予定結像面に拡散面１１を有
する拡散板が、そしてその後方で拡散面１１の近傍には
コンデンサーレンズ３が夫々配置されている。又、２０
はコンデンサーレンズ３の後方に配置されたミラーであ
り、このミラー２０の後方には明るさ絞り９と、再結像
レンズ６と、再結像レンズ６による結像位置に配置され
た受光素子７としての光電変換素子と、が夫々配設され
ている。

【００４０】又、２２はクイックリターンミラー１６に
よる反射光路上であって撮像面１９と等価の面に配置さ
れた焦点板、２３は焦点板２２の前側に配置されている
コンデンサーレンズ、２４は焦点板２２の前側で焦点板
２２と同位置に設けられた視野絞り、２５は焦点板２２
の後側に入射面が位置せしめられたペンタプタズム、２
６はペンタプリズム２５の射出面の後方に配置された接
眼レンズである。

【００４１】そして、撮影レンズ系１と撮像面１９とが
撮像光学系を構成する。又、クイックリターンミラー１
６とコンデンサーレンズ２３と焦点板２２と視野絞り２
４とペンタプリズム２５と接眼レンズ２６とがファイン
ダー光学系を構成する。更に、クイックリターンミラー
１６とサブミラー１８と拡散面１１とコンデンサーレン
ズ３とミラー２０と明るさ絞り９と再結像レンズ６と受
光素子７とが焦点検出光学系を構成している。

【００４２】そして、クイックリターンミラー１６がダ
ウン位置にある場合には、撮影レンズ系１による結像光
束のうちクイックリターンミラー１６を透過した光束は
焦点検出光学系へ導かれ、クイックリターンミラー１６
で反射した光束はファインダー光学系へと導かれる。 又、ファインダー光学系では、クイックリターンミラー
１６で反射された光束がコンデンサーレンズ２３により
、概ね集光されて被写体１２の一次像Ｉ１　′が焦点板
２２上に結像せしめられ、その後視野絞り２４の像と共
にペンタプリズム２５で正立像に変換され、接眼レンズ
２６により拡大されてアイポイントＥＰにおいて観察さ
れるようになっている。

【００４３】本実施例は上述のように構成されているか
ら、焦点検出光学系において、被写体１２から発した光
が撮影レンズ系１を通過し、更にクイックリターンミラ
ー１６を透過した光束はサブミラー１８で反射されて被
写体１２の一次像Ｉ１　が拡散面１１上又はその前後位
置に結像せしめられる。一次像Ｉ１が拡散面１１からズ
レた位置に形成される場合には、拡散面１１上にそのボ
ケ像が結像される。

【００４４】そして、その後コンデンサーレンズ３，ミ
ラー２０，明るさ絞り９，再結像レンズ６を経て、受光
素子７上に拡散面１１上の像を物体とした像Ｉ２　が結
像せしめられる。この像Ｉ２　の光強度は光電変換素子
により電気信号に変換され、処理されることにより、拡
散面１１上の像のコントラスト又はボケ量を検出するこ
とができる。そして、一次像Ｉ１　が拡散面１１上に位
置する場合は、受光素子７が共役な位置にあってもなく
ても、その位置でコントラスト値はピークを示すことに
なり、撮影レンズ系１は合焦位置にあることになる。又
、一次像Ｉ１　が拡散面１１上に位置しない前ピン又は
後ピン状態の場合は、コントラスト値がピークとなるよ
うに撮影レンズ系１を位置調整すれば、受光素子７が共
役な位置にあってもなくても、撮影レンズ系１を合焦位
置に持ち来すことができる。

【００４５】尚、焦点検出光学系の視野絞りを拡散面１
１付近に配置すれば、焦点検出光学系内のフレアの原因
となる余計な光束の入射を防ぐことができる。又、拡散
面１１のピッチを適切に設定することにより、高価な水
晶フィルター等を使わずに、被写体１２の持つ周波数成
分によりＣＣＤ等光電変換素子に発生するいわゆるモア
レ縞の発生をコントロールすることができる。即ち、モ
アレ縞の形，間隔，位置に関して被写体１２による影響
を小さくすることができる。更に、拡散面１１のレリー
フをランダムに設定することにより、モアレ縞の除去も
可能になる。

【００４６】上述のように本実施例は、拡散面１１によ
って撮影レンズの有効ＦＮＯ．　や射出瞳位置や撮影レ
ンズの収差の影響を受けにくくして、軸上及び軸外の被
写体に対して精度の良い焦点検出を行うことができ、し
かも構成が比較的簡単であるから、製造コストを低廉に
することができる。更に、受光素子である光電変換素子
を小型に構成できて、製作性や実装性が良く、そのため
、広い視野範囲の中の離散的でない任意の位置の被写体
を自動合焦可能なカメラに搭載するのに好適な、精度の
よい焦点検出光学系を構成することができる。

【００４７】次に、本発明の第二実施例を図８及び図９
に基づいて説明する。図中、第一実施例とは異なって、
焦点検出光学系に、サブミラー１８，拡散面１１，コン
デンサーレンズ３は備えられておらず、これらに代えて
、クイックリターンミラー１６がダウン位置（図８参照
）にある時には撮像面１９の前面に位置するがクイック
リターンミラー１６がアップ位置（図９参照）になった
時には撮影レンズ系１の光路から退避する反射部材２８
が備えられ、この反射部材２８は図８の位置で、撮影レ
ンズ系１側はレンズ曲面を成し、撮像面側は拡散性を持
つ反射面を構成している。又、反射部材２８の前面には
、視野絞り２９が配置されている。

【００４８】そして、撮像光学系とファインダー光学系
は、第一実施例と同様に構成され、コントラスト方式の
焦点検出光学系は、クイックリターンミラー１６と視野
絞り２９と反射部材２８とクイックリターンミラー１６
と明るさ絞り９と再結像レンズ６と受光素子７とによっ
て構成される。

【００４９】本実施例の場合、撮影時には、クイックリ
ターンミラー１６と反射部材２８と視野絞り２９とが、
図９に示すように撮影レンズ系１の光路から退避させら
れる。

【００５０】本実施例の構成によれば、広い測距視野を
コンパクトなミラーボックス１７で実現することができ
る。

【００５１】次に、本発明の第三実施例を図１０により
説明する。図中、はね上げ式のクイックリターンミラー
１０による反射光路（ファインダー光学系の光路）上の
撮像面１２と等価の面に拡散面１１（を有する拡散板）
が焦点板２２に代えて配置され、ペンタプリズム２５の
射出面と接眼レンズ２６との間にハーフミラー３１が配
置され、このハーフミラー３１による反射光路上に、明
るさ絞り９と再結像レンズ６と受光素子７が順次配設さ
れている。

【００５２】そして、撮像光学系の構成は上述の各実施
例と同様であり、ファインダー光学系は、クイックリタ
ーンミラー１６とコンデンサーレンズ２３と視野絞り２
４と拡散面１１とペンタプリズム２５と接眼レンズ２６
によって構成され、この場合、拡散面１１は焦点板とし
ての作用をする。又、焦点検出光学系はコントラスト方
式であり、クイックリターンミラー１６とコンデンサー
レンズ２３と視野絞り２４と拡散面１１とペンタプリズ
ム２５とハーフミラー３１と明るさ絞り９と再結像レン
ズ６と受光素子７とによって、構成される。

【００５３】尚、図中、コンデンサーレンズ２３は拡散
板１１の前側に配置されているが、拡散板１１とペンタ
プリズム２５の間に配置するようにしてもよい。又、再
結像レンズ６と受光素子７は、図上ファインダー光学系
の上方に配置されているが、これに代えて下方又は紙面
に直交する方向に配置するようにしてもよい。

【００５４】本実施例では、予定結像面である拡散面１
１及びファインダー系の焦点板２２、コンデンサーレン
ズ２３、ペンタプリズム２５を、焦点検出光学系とファ
インダー光学系とで共有するように構成したから、ミラ
ーボックス１７内の構成が簡単になり、焦点検出光学系
とファインダー光学系とで占める部材数及び占有体積が
減少し、測距可能な視野が広いカメラをコンパクトに構
成することができる。又、光束の範囲が狭くなった位置
で、ミラー３１によりファインダー光学系から焦点検出
光学系を分離するようにしたから、カメラボディをコン
パクトに構成することができる。しかも、拡散面１１に
観察者の視度を合わせることにより、観察者の目で焦点
検出が可能になる。

【００５５】上述のように本発明に係る焦点検出装置は
、予定結像面に拡散面を配置するようにしたから、比較
的簡単な構成で、撮影レンズの有効ＦＮＯ．や射出瞳位
置や撮影レンズの収差の影響を受けにくくして、軸上及
び軸外の被写体に対して精度の良い焦点検出を行うこと
ができる。しかも、比較的構成が簡単で小型化すること
ができ、製作性や実装性がよくて、製造コストを低廉に
することができ、広い視野範囲の中の離散的でない任意
の位置の被写体を自動合焦可能なカメラ等撮像装置に搭
載するのに好適な、精度の良い焦点検出装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】予定結像面に拡散面を配置した本発明の原理を
説明するための焦点検出光学系を示す図である。

【図２】本発明の焦点検出光学系の原理的構成を示す図
である。

【図３】本発明の焦点検出光学系において、予定結像面
に撮影レンズ系の像が結像した合焦状態の結像光束を示
す図である。

【図４】光電変換素子の設置位置に応じて、各光電変換
素子上に結像されるボケ像のコントラスト値を示すグラ
フである。

【図５】予定結像面が素通しで有る焦点検出光学系にお
いて、前ピン状態の場合の結像光束を示す図である。

【図６】本発明の焦点検出光学系において、前ピン状態
の場合の結像光束を示す図である。

【図７】本発明の第一実施例についての撮像装置の光学
系を示す図である。

【図８】本発明の第二実施例についての撮像装置の光学
系を示す図である。

【図９】図８の光学系について撮像状態の配置構成を示
す図である。

【図１０】本発明の第三実施例についての撮像装置の光
学系を示す図である。

【図１１】従来の位相差方式の焦点検出光学系を示す図
である。

【図１２】従来のコントラスト方式の焦点検出光学系を
示す図である。

【図１３】図１２の前ピン状態の結像光束を示す図であ
る。

【図１４】光束の一部がけられた軸上光束の場合の位相
差方式の焦点検出光学系についての結像光束を示す図で
ある。

【図１５】軸外光束の場合の図１４と同様な図である。

【図１６】撮影レンズの射出ＮＡより焦点検出光学系の
入射ＮＡが小さい場合のコントラスト方式の焦点検出光
学系の結像光束を示す図である。

【図１７】軸外光束の場合の図１６と同様な図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　撮影レンズ系２　　　
　　　　　　　　　　　予定結像面７，７ｆ，７ｒ　　
光電変換素子 １１　　　　　　　　　　　　拡散面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影光学系と、該撮影光学系の少なくとも
   一部を通過した光束の光強度分布を電気信号に変換する
   光電変換素子とを備えると共に、撮影光学系と光電変換
   素子の間の光路中に予定結像面が存在する焦点検出装置
   において、前記予定結像面付近の光路上に拡散面を配置
   したことを特徴とする焦点検出装置。