JPH05181056A - Focus detecting device - Google Patents

Focus detecting device

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Publication number
JPH05181056A
JPH05181056A JP4018327A JP1832792A JPH05181056A JP H05181056 A JPH05181056 A JP H05181056A JP 4018327 A JP4018327 A JP 4018327A JP 1832792 A JP1832792 A JP 1832792A JP H05181056 A JPH05181056 A JP H05181056A
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JP
Japan
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focus
lens group
lens
light
focus detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP4018327A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatake Kato
正猛 加藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4018327A priority Critical patent/JPH05181056A/en
Publication of JPH05181056A publication Critical patent/JPH05181056A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a focus detecting device capable of accurate focus detection by utilizing an image deviation system. CONSTITUTION:Plural light quantity distributions concerning an object image are formed on the surface of a light receiving means 34 by an optical means 31 by using a luminous flux which passes through plural areas where the pupil of a photographing lens 21 is different, and the relative positional relation of the plural light quantity distributions is obtained by the means 34, then the focusing state of the photographing lens is detected by using the signal from the means 34. In such a case, the optical means 31 is provided with plural progressive degree spectacle lenses 33 whose refracting force in its center part is weak and whose refracting force in its peripheral part is strong.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、例えば2つの領域に
分割し、各領域を通過する光束を用いて2つの被写体像
に関する光量分布を形成し、これら2つの光量分布の相
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus detection device suitable for a photographic camera, a video camera, etc., and particularly, the pupil of a photographing lens (objective lens) is divided into a plurality of regions, for example, two regions, and each region is divided into two regions. Focus detection using a so-called image shift method that detects the in-focus state of the objective lens by forming a light amount distribution for two object images using the passing light flux and determining the relative positional relationship between these two light amount distributions. It relates to the device.

【0002】この他、本発明は撮影レンズとしてズーム
レンズを用い、それを通過してきた光束の一部を用いて
像ずれ方式の焦点検出を行う際に変倍部よりも像面側の
レンズ群でフォーカスを行う所謂リヤーフォーカス式の
ズームレンズに適した焦点検出装置に関するものであ
る。
In addition, according to the present invention, a zoom lens is used as a photographing lens, and a lens group on the image plane side of the zooming portion is used when performing focus detection by an image shift method using a part of a light flux passing through the zoom lens. The present invention relates to a focus detection device suitable for a so-called rear-focus type zoom lens that performs focusing with the.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来より対物レンズを通過した光束を利
用した受光型の焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれ
る方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called image shift method as a light receiving type focus detection method using a light beam that has passed through an objective lens.

【0004】この像ずれ方式は例えば特開昭59−10
7311号公報や特開昭59−107313号公報等で
提案されている。
This image shift method is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-10.
It is proposed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7311 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-107313.

【0005】図4は像ずれ方式の焦点検出装置をビデオ
カメラやスチルビデオカメラ用のズームレンズの一部に
設けたときの光学系の要部概略図である。
FIG. 4 is a schematic view of an essential part of an optical system when an image shift type focus detection device is provided in a part of a zoom lens for a video camera or a still video camera.

【0006】同図において21は撮影レンズであり、ズ
ームレンズより成っている。22はフォーカスレンズ
群、23は変倍用の変倍レンズ群(バリエーターレンズ
群)、24は変倍に伴う像面変動を補正する為の補正レ
ンズ群(コンペンセーターレンズ群)、25はアフォー
カルレンズ群であり、射出光束を略平行光としている。
In the figure, reference numeral 21 is a taking lens, which is composed of a zoom lens. Reference numeral 22 is a focus lens group, 23 is a variable power lens group for zooming (variator lens group), 24 is a correction lens group (compensator lens group) for correcting image plane variation due to zooming, and 25 is an afocal lens. It is a lens group, and the emitted light flux is made substantially parallel light.

【0007】26は絞り、27は変倍中固定の固定レン
ズ群(マスターレンズ群)、28はローパスフィルタ
ー、29は撮像素子、30は結像面である。
Reference numeral 26 is a stop, 27 is a fixed lens group (master lens group) which is fixed during zooming, 28 is a low-pass filter, 29 is an image sensor, and 30 is an image plane.

【0008】同図においてはアフォーカルレンズ群25
と絞り26との間に焦点検出手段に光束を分離偏向させ
る光軸に対して45度に傾けたハーフミラーより成る偏
向手段32(若しくは内部にハーフミラー面を有するプ
リズムより成る偏向手段)を配置している。そして赤外
光カットフィルター35を介して2つのセパレータレン
ズ(2次レンズ)33a,33bにより成る2次光学系
33により撮影レンズ21の瞳面上の異なる領域からの
光束を用いて2つの被写体像を2つのセンサーアレイ
(受光素子列)34a,34bにより成る受光手段34
面上に形成している。
In the figure, the afocal lens group 25
The deflecting means 32 (or a deflecting means comprising a prism having a half mirror surface inside) inclined by 45 degrees with respect to the optical axis for separating and deflecting the light flux by the focus detecting means is arranged between the aperture and the diaphragm 26. is doing. Then, through the infrared light cut filter 35, a secondary optical system 33 including two separator lenses (secondary lenses) 33a and 33b uses light beams from different regions on the pupil plane of the taking lens 21 to obtain two subject images. A light receiving means 34 including two sensor arrays (light receiving element rows) 34a and 34b.
It is formed on the surface.

【0009】尚、37は視野マスクであり、セパレータ
レンズ33a,33bの前後いずれか一方に配置し、2
つの被写体像をとり込む際に2つの被写体像を分離して
いる。
The reference numeral 37 designates a visual field mask, which is disposed either before or after the separator lenses 33a and 33b.
When capturing one subject image, the two subject images are separated.

【0010】同図では2次光学系により対物レンズの瞳
の異なった2つの領域を通過した光束を用いて2つの同
一の被写体像に関する光量分布を各々受光素子列面34
a,34b上に形成している。このときの受光素子列面
上に形成される2つの光量分布の相対的な位置関係、即
ち光量分布のずれ量はフォーカスレンズ群22の合焦状
態により異なってくる。例えば受光素子列34a,34
b上の素子の並び方向にフォーカスレンズ群22の予定
結像面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量となって現れ
てくる。
In the figure, the light quantity distributions relating to two identical subject images are respectively obtained by using the light fluxes passing through the two regions of the objective lens having different pupils by the secondary optical system.
It is formed on a and 34b. At this time, the relative positional relationship between the two light amount distributions formed on the light receiving element array surface, that is, the amount of deviation of the light amount distributions differs depending on the focus state of the focus lens group 22. For example, the light receiving element rows 34a, 34
In the arrangement direction of the elements on b, a lateral shift amount appears according to the amount of defocus of the focus lens group 22 from the planned image forming surface.

【0011】フォーカスレンズ群22の合焦状態の検
出、即ち焦点外れ量の検出はこのときの2つの光量分布
の相対的な位置関係、即ち光量分布の横ずれ量を受光手
段34により検出し、演算処理することにより行ってい
る。
The detection of the focus state of the focus lens group 22, that is, the detection of the out-of-focus amount, the relative positional relationship between the two light amount distributions at this time, that is, the lateral deviation amount of the light amount distribution is detected by the light receiving means 34 and calculated. It is done by processing.

【0012】一般にはこのときの2つの受光素子列34
a,34b上の光量分布の相対的な横ずれ量δと対物レ
ンズの焦点外れ量dとは一定の関数の関係にある。
Generally, at this time, the two light receiving element arrays 34
The relative lateral shift amount δ of the light amount distributions on a and 34b and the defocus amount d of the objective lens have a constant function relationship.

【0013】例えば受光手段34で得られた信号値を用
いて単一評価尺度を計算すれば合焦状態であることを判
別しうる。ここでいう単一評価尺度の代表的な例は、一
対のセンサーアレイの各々の対応するセル(受光素子)
のA/D変換値の差の絶対値の和が最小値となるときを
もって合焦とするものである。
For example, if a single evaluation scale is calculated using the signal value obtained by the light receiving means 34, it can be determined that the object is in focus. A typical example of the single evaluation scale here is a cell (light receiving element) corresponding to each of a pair of sensor arrays.
Focusing is performed when the sum of the absolute values of the A / D converted values of is the minimum value.

【0014】図5は上記単一評価尺度の意味を図式的に
表した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the meaning of the single evaluation scale.

【0015】今、片側のセンサーアレイ34aのみを考
え、セルピッチをPa、セル数(受光素子数)をNaと
すれば、センサー長(受光素子列長)LaはNa×Pa
となる。結像倍率を考慮した撮像画面に対する上記セン
サー長が近似的に測距視野長となるがこれは単に広けれ
ば良い訳ではなく、最適値が存在し通常30〜40%程
度とされている。
Now, considering only the sensor array 34a on one side, if the cell pitch is Pa and the number of cells (the number of light receiving elements) is Na, the sensor length (light receiving element row length) La is Na × Pa.
Becomes The above-mentioned sensor length with respect to the image pickup screen in consideration of the imaging magnification is approximately the distance measuring field length, but this is not necessarily wide, and there is an optimum value, which is usually about 30 to 40%.

【0016】但し焦点外れ量が極端に大きい所謂大ボケ
状態にあっては合焦位置までの方向及びずれ量を瞬時に
求める所謂プレディクション精度としては、センサー長
が長い方が有利である。
However, in the so-called large blurring state where the defocus amount is extremely large, it is advantageous that the sensor length is long as the so-called prediction precision for instantaneously obtaining the direction to the in-focus position and the shift amount.

【0017】上記相反する事項を鑑みて通常は以下の様
に単一評価尺度を求める。即ち光電変換値はセル数Na
にわたって全て得られるが、相関をとる場合には約その
半数のNa/2についてのみ着目し、仮に以下これをウ
ィンドウと名付ける。
In view of the above contradictory matters, a single evaluation scale is usually obtained as follows. That is, the photoelectric conversion value is the number of cells Na
However, in the case of correlation, only about half of Na / 2 is focused, and hereinafter this is named a window.

【0018】次に左右のセンサーアレイ34a,34b
のウィンドウをシフトレジスタにより徐々にずらしてそ
の時々での単一評価尺度を求める。これによりウィンド
ウのずらしに対して単一評価尺度がプロットできる。
Next, the left and right sensor arrays 34a, 34b
The window of is gradually shifted by a shift register to obtain a single evaluation scale at each time. This allows a single metric to be plotted against a window shift.

【0019】しかしながら予め設定されたずらし量にて
単一評価尺度が最小値をとり得ない場合は、フォーカシ
ングレンズ群が合焦位置にいない、即ちディフォーカス
状態である訳でこの情報に基づいてフォーカシングレン
ズ群を移動する。
However, when the single evaluation scale cannot take the minimum value with the preset shift amount, the focusing lens unit is not in the in-focus position, that is, it is in the defocus state, and focusing is performed based on this information. Move the lens group.

【0020】図5においては、フォーカシングレンズ群
22が合焦に近づくにつれ、センサーアレイ34a上の
被写体像41aとセンサーアレイ34b上の被写体像4
1bが重なり、合焦時には対となるセルの差の絶対値は
理想的にはゼロとなり、その和をとった単一評価尺度も
理想的にはゼロとなる。
In FIG. 5, as the focusing lens group 22 approaches the in-focus state, the subject image 41a on the sensor array 34a and the subject image 4 on the sensor array 34b.
When 1b overlaps, the absolute value of the difference between the paired cells is ideally zero at the time of focusing, and the single evaluation scale obtained by summing them is also ideally zero.

【0021】尚、上記の過程においてはウィンドウのず
らしに対して単一評価尺度をプロットした際に精度向上
の為に1セルのずらしの間を補間して電気的に求めてや
る必要があり、これを今有効補間数Nとする。
In the above process, when a single evaluation scale is plotted against the shift of the window, it is necessary to interpolate between the shifts of one cell and electrically obtain it in order to improve the accuracy. Let this be the number N of effective interpolations.

【0022】マスターレンズの焦点距離をfM 、望遠端
のアフォーカル倍率(フォーカスレンズ群22に入射す
る平行光の高さとアフォーカルレンズ群25より射出す
る平行光の高さの比)をMT 、セパレータレンズ33の
光軸間の基線長をB、セパレータレンズ33の焦点距離
をfS とするとき、以下の式が成り立つ。
The focal length of the master lens is f M , and the afocal magnification at the telephoto end (the ratio of the height of the parallel light incident on the focus lens group 22 to the height of the parallel light emitted from the afocal lens group 25) is M T , Where B is the baseline length between the optical axes of the separator lens 33 and f S is the focal length of the separator lens 33, the following formula is established.

【0023】[0023]

【数1】 上式でdZは撮影レンズ21の光軸方向のピント分解能
であり、(1)式は
[Equation 1] In the above equation, dZ is the focus resolution of the taking lens 21 in the optical axis direction, and the equation (1) is

【0024】[0024]

【数2】 となりセンサーピッチPaが小さいほど、基線長Bが長
いほど、セパレータレンズ33の焦点距離fS が長いほ
ど、有効補間数Nの値が大きいほど撮影レンズ21のピ
ントずれ検知能力が高いことになる。
[Equation 2] The smaller the sensor pitch Pa, the longer the base line length B, the longer the focal length f S of the separator lens 33, and the larger the value of the effective interpolation number N, the higher the focus shift detection capability of the taking lens 21.

【0025】一方、プレディクション量は焦点検出可能
な至近距離をLminとすれば
On the other hand, the amount of prediction is Lmin when the closest distance at which focus can be detected is Lmin.

【0026】[0026]

【数3】 となる。ここでXmaxは検出しうる両センサーアレイの
被写体像の重心位置の差、即ち位相差の最大値でセンサ
ー長Laが長ければこの値は大きくなる。
[Equation 3] Becomes Here, Xmax is the maximum difference of the barycentric positions of the object images of both sensor arrays that can be detected, that is, the maximum value of the phase difference, and this value becomes large if the sensor length La is long.

【0027】(2)式と(3)式を比較すると明らかな
ように可能な限りプレディクション距離を短くしようと
するとパラメータ,B,fS は小さくなり、ピントのず
れ検出精度は落ちる。又fM とMT には fT =MT ・fM ‥‥‥(4) の関係があり、ここでfT はレンズ全系の望遠端時の焦
点距離を表す。
As is clear from the comparison between the equations (2) and (3), if the prediction distance is made as short as possible, the parameters B and f S become small, and the focus shift detection accuracy deteriorates. Further, f M and M T have a relationship of f T = M T · f M (4), where f T represents the focal length of the entire lens system at the telephoto end.

【0028】プレディクション量とピントずれ検出能力
の双方にとって有利となるのはセンサー長Laが長いこ
とと、有効補間数Nの値が大きいこと、又当然ことなが
らセンサーピッチPaが細かいこと等である。
The advantages of both the amount of prediction and the ability to detect the focus shift are that the sensor length La is long, the effective interpolation number N is large, and, of course, the sensor pitch Pa is fine. ..

【0029】以上説明した焦点検出方法の他に従来より
固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメ
ラ等には撮影レンズの結像光から得られる撮像信号を用
いて焦点検出を行うものが知られている。
In addition to the focus detection method described above, a video camera, an electronic still camera or the like using a solid-state image pickup device or the like has conventionally been used to perform focus detection using an image pickup signal obtained from the image-forming light of a photographing lens. Are known.

【0030】その動作原理は、固体撮像素子等の撮像素
子から得られる高周波成分を抽出して合焦に伴いそのコ
ントラストが上昇することを用いており、一般的には被
写体像の位相差を検出する像ずれ方式に対し、ボケ検出
方式と呼ばれている。
The principle of operation is that high frequency components obtained from an image pickup device such as a solid-state image pickup device are extracted and the contrast thereof increases with focusing, and in general, the phase difference of a subject image is detected. It is called a blur detection method as opposed to the image shift method.

【0031】但し、ボケ検出方式は通常の被写体に高周
波成分が含まれているとは限らない。この為にズーミン
グ状態や合焦程度に応じて検出周波数帯を適宜切り替え
ることが行われるが基本的には低コントラストの被写体
に対しては合焦精度が悪いという弱点を持つ。
However, the blur detection method does not always include a high frequency component in a normal subject. For this reason, the detection frequency band is appropriately switched according to the zooming state and the degree of focusing, but basically it has a weak point that the focusing accuracy is poor for a low-contrast subject.

【0032】更にボケ検出方式はボケ状態から合焦位置
を特定すること(プレディクション検知)が困難である
こと、大ボケのとき焦点検出ができないことやフィード
バック動作により合焦時間がかかる等の問題点を有して
いる。このボケ検出方式に対し前述の像ずれ検出方式の
利点は非合焦のボケた像においても対称性の良い2像の
相関を求めることにより像面上でのずれ量を求めること
が可能であることである。
Further, in the blur detection method, it is difficult to specify the in-focus position from the blur state (prediction detection), the focus cannot be detected when the blur is large, and the focusing operation takes a long time due to the feedback operation. Have a point. The advantage of the above-described image shift detection method over this blur detection method is that the shift amount on the image plane can be obtained by obtaining the correlation between two images with good symmetry even in a defocused blurred image. That is.

【0033】更に像面上での像ずれ量が定量的にわかれ
ば合焦状態となるフォーカシングレンズ群の移動量を一
意的に算出することができ、プレディクション検知が可
能となり、大ボケ状態でも全ピンや後ピンの方向検知が
確実に行なえ、合焦位置へ高速でフォーカシングできる
という利点がある。
Further, if the amount of image shift on the image plane is quantitatively known, the amount of movement of the focusing lens group in the focused state can be uniquely calculated, the prediction detection becomes possible, and even in the large blur state. There is an advantage that the directions of all the pins and the rear pins can be surely detected and the focusing position can be focused at high speed.

【0034】[0034]

【発明が解決しようとする課題】像ずれ方式の焦点検出
装置では前述したように2次光学系を構成するセパレー
タレンズの焦点距離が長いほど焦点検出精度は高くな
る。しかしながらプレディクション量は少なくなり所望
のプレディクション量を確保しようとすると変倍部で焦
点検出用の光束がケラレ、各々のセンサーアレイでのシ
ェーディングが非対称となってくる。
In the image shift type focus detecting device, as described above, the longer the focal length of the separator lens forming the secondary optical system, the higher the focus detecting accuracy. However, the amount of prediction is small, and if an attempt is made to secure a desired amount of prediction, the light flux for focus detection is vignetting in the magnification varying portion, and the shading in each sensor array becomes asymmetric.

【0035】図6はシェーディングの非対称性を模式的
に表した説明図である。同図では特に各々のセンサーア
レイ34の内側(撮影レンズの光軸に近い側)近傍の光
束が変倍部21aのレンズ外径でケラレる為にこの両者
の像相関をとってプレディクションを行なう場合には誤
った結果を生じることになってくる。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the asymmetry of shading. In the figure, in particular, since the light flux near the inside of each sensor array 34 (the side close to the optical axis of the photographing lens) is vignetted by the lens outer diameter of the variable power unit 21a, the image correlation between the two is taken to perform prediction. In some cases it will give erroneous results.

【0036】かかる構成の焦点検出装置を例えばビデオ
カメラ用の撮影レンズに採用した場合、静止画像はその
高速応答性は要求されないが焦点外れ量が大ボケ時に誤
った方向の焦点検出をすると、合焦に至るまでの過程と
して非常に見苦しい挙動を示すという問題点があった。
When the focus detecting device having such a structure is adopted as a photographing lens for a video camera, for example, a still image is not required to have high-speed responsiveness, but if the focus is detected in the wrong direction when the defocus amount is largely blurred, the result is not correct. There was a problem in that it exhibited very unsightly behavior in the process of reaching a focus.

【0037】本発明の第1の目的は撮影レンズの光路中
に配置し焦点検出手段に光束を導光する偏向手段と2次
光学系を構成する2つのセパレータレンズの構成を適切
に設定することによりシェーディングを防止し、プレデ
ィクション精度及び焦点検出精度を高めた焦点検出装置
の提供にある。
A first object of the present invention is to properly set the constitution of two separator lenses which constitute a secondary optical system and a deflecting means which is arranged in the optical path of a taking lens and which guides a light beam to a focus detecting means. Therefore, the present invention provides a focus detection device that prevents shading and improves the prediction accuracy and focus detection accuracy.

【0038】一方、予め設定されたウィンドウのずらし
量に対して、一対のセンサーアレイから得られる単一評
価尺度が最小となるようにフォーカスレンズ群の位置を
初期に設定する方法は種々ある。これらの方法のうち最
も単純な方法としては感光体が取り付いた状態で撮像レ
ンズとしてみた時に広角端と望遠端共にピントが合致し
ているように撮影レンズをセットし、その状態でいかな
るウィンドウのずらし量のときに単一評価尺度が最小値
となるかを測定し、その値を読み書き可能な不輝発性メ
モリー等に製造誤差のバラツキも含めて書き込む方法で
ある。
On the other hand, there are various methods of initially setting the position of the focus lens group so that the single evaluation scale obtained from the pair of sensor arrays is minimized with respect to the preset window shift amount. The simplest of these methods is to set the taking lens so that the wide-angle end and the telephoto end are in focus when using the image pickup lens with the photoconductor attached, and then shift any window in that state. It is a method of measuring whether the single evaluation scale becomes the minimum value in the case of quantity, and writing the value in a readable / writable non-volatile memory, etc., including variations in manufacturing error.

【0039】もしこの様なメモリー手段を別途に用意し
えない場合は以下の問題点が生じる。
If such a memory means cannot be prepared separately, the following problems occur.

【0040】一般にフォーカシングレンズ群の位置の敏
感度は望遠端では高いが広角端では低く、その比は変倍
比の2乗程差がある。従って無限遠物点に対して焦点検
出装置の調整を行う場合、所定のウィンドウのずらし量
で単一評価尺度が最小となる様に望遠端でフォーカシン
グレンズ群を移動させることは可能である。
Generally, the sensitivity of the position of the focusing lens unit is high at the telephoto end but low at the wide-angle end, and the ratio thereof has a difference of about the square of the variable power ratio. Therefore, when adjusting the focus detection device for an object point at infinity, it is possible to move the focusing lens group at the telephoto end so that the single evaluation scale becomes the minimum with a predetermined window shift amount.

【0041】しかしながら広角端にズーミングした時も
同じずらし量で合焦判断とできるかは製造のバラツキも
含めると必ずしも保証されない。通常、撮像レンズに対
してはズーミング中に一定位置にピントを結ぶ様にフォ
ーカシングレンズ群の位置の敏感度の差を利用して位置
調整し(以下バランス調整と呼ぶ)、所定の絶対位置に
対しては全ズーム域で位置の敏感度の等しい、例えばマ
スターレンズ群を位置調整してピント位置を合致させて
いる(以下トラッキング調整と呼ぶ)。
However, whether or not the focus determination can be made with the same shift amount even when zooming to the wide-angle end is not necessarily guaranteed by including manufacturing variations. Normally, the position of the imaging lens is adjusted using the difference in the sensitivity of the focusing lens group so as to focus on a fixed position during zooming (hereinafter referred to as “balance adjustment”), and the position is adjusted to a predetermined absolute position. For example, the position sensitivity is the same in the entire zoom range, for example, the master lens group is adjusted in position to match the focus position (hereinafter referred to as tracking adjustment).

【0042】従って焦点検出装置に対しても全ズーム域
で全く等しいウィンドウのずらし量で単一評価尺度を最
小値とする為にはフォーカシングレンズ群を位置調整す
ると同時に変倍部(バリエータレンズ群及びコンペンセ
ーターレンズ群)以降のレンズ群の相対位置を変位させ
ねばならない。
Therefore, also for the focus detection device, in order to minimize the single evaluation scale with the same window shift amount in the entire zoom range, the focusing lens unit is position-adjusted and at the same time the zooming unit (variator lens unit and The relative positions of the lens groups after the compensator lens group) must be displaced.

【0043】通常、アフォーカルレンズ群は固定である
為に分割手段に対し、セパレータレンズとセンサーアレ
イを一体的に位置調整するかセパレータレンズとセンサ
ーアレイ間の相対位置を調整するかのいずれかである。
Normally, since the afocal lens group is fixed, the position of the separator lens and the sensor array is integrally adjusted with respect to the dividing means, or the relative position between the separator lens and the sensor array is adjusted. is there.

【0044】前者の場合、アフォーカルレンズ群を射出
した光束は略平行である為、この平行光束内でセパレー
タレンズとセンサーアレイを一体的に移動させても2像
(2つの被写体像)の位置関係はほとんど変化しない。
逆にセパレータレンズとセンサーアレイの相対位置を変
化させた時はわずかな位置調整で大きな像分離が行なわ
れる為に敏感過ぎるという問題点があった。
In the former case, since the light beams emitted from the afocal lens group are substantially parallel to each other, even if the separator lens and the sensor array are integrally moved within this parallel light beam, the positions of two images (two object images) Relationships hardly change.
On the contrary, when the relative position of the separator lens and the sensor array is changed, there is a problem that the image is too sensitive because a large image separation is performed with a slight position adjustment.

【0045】本発明の第2の目的は図4で示すようなズ
ームレンズにおいてアフォーカルレンズ群と絞りとの間
の光路中に配置し、焦点検出手段へ光束を分離偏向する
為の偏向手段とアフォーカルレンズ群を適切に設定する
ことにより各要素の製造のバラツキを含めメカニカルな
調整のみで変倍中の合焦位置のセッティングが行なえ、
又不輝発性のメモリーに各々の合焦位置を書き込む必要
もなくて、回路構成も小さく出来、高精度な焦点検出が
可能な焦点検出装置の提供にある。
The second object of the present invention is to arrange a zoom lens as shown in FIG. 4 in the optical path between the afocal lens group and the diaphragm, and to provide a deflection means for separating and deflecting the light beam to the focus detection means. By properly setting the afocal lens group, the focus position during zooming can be set only by mechanical adjustment, including variations in the manufacture of each element,
Another object of the present invention is to provide a focus detection device which does not need to write each in-focus position in a non-illuminating memory, can have a small circuit configuration, and can perform highly accurate focus detection.

【0046】又、ビデオレンズ等の場合被写体の明るさ
を撮像面30で光電変換し、その輝度信号レベルに応じ
て絞り26の開閉を制御する為、絞りよりも後方に焦点
検出手段に光束を分離偏向するハーフミラー面を内在す
るプリズムより成る偏向手段を配置すると焦点検出用光
束(AF光束)が得られない。この為多くの場合、絞り
よりも物体側に偏向手段を配置している。
In the case of a video lens or the like, the brightness of the subject is photoelectrically converted on the image pickup surface 30 and the opening / closing of the diaphragm 26 is controlled in accordance with the luminance signal level thereof. If a deflecting means composed of a prism having a half-mirror surface for separate deflection is arranged, a focus detecting light beam (AF light beam) cannot be obtained. For this reason, in many cases, the deflecting means is arranged on the object side of the diaphragm.

【0047】しかしながらプリズムより成る偏向手段は
通常ガラスブロックを研磨、切断して張り合せて構成し
ている為に、重量が重く又大型になるという問題点があ
った。
However, since the deflecting means composed of the prism is usually constructed by polishing and cutting glass blocks and then laminating the glass blocks, there is a problem that the weight becomes heavy and large.

【0048】本発明の第3の目的は変倍部と絞りとの間
の光路中に配置し、焦点検出手段に光束を導光する偏向
手段の構成及び配置そして絞りの開口形状等を適切に設
定することにより、簡易な構成により良好なる焦点検出
精度が得られる焦点検出装置の提供にある。
A third object of the present invention is to appropriately arrange the configuration and arrangement of the deflecting means, which is arranged in the optical path between the variable power portion and the diaphragm, and which guides the light beam to the focus detecting means, and the aperture shape of the diaphragm. An object of the present invention is to provide a focus detection device that can obtain good focus detection accuracy with a simple configuration by setting.

【0049】又、TTL方式の像ずれ方式では撮影光束
中から瞳面上の異なる領域を通過した光束を用いて対称
性の良い2像(もしくはそれ以上の複数像)を分離して
いる。通常は図4に示す従来例の如く、変倍部の後方で
かつ絞りより前方に偏向手段を配置して焦点検出手段へ
光束を導光している。
Further, in the image shift method of the TTL method, two images (or a plurality of images having a good symmetry) are separated from each other by using the light flux that has passed through different regions on the pupil plane from the photographing light flux. Normally, as in the conventional example shown in FIG. 4, a deflecting unit is arranged behind the variable power unit and in front of the diaphragm to guide the light beam to the focus detecting unit.

【0050】これは例えばビデオ用の撮影レンズでは明
るさに応じて絞りが常時開閉動作するので焦点検出精度
上、充分なFナンバー光束が得られない為に絞りよりも
前方に偏向手段を配置して焦点検出手段へ光束を分離偏
向している。
This is because, for example, in a photographing lens for video, the diaphragm always opens and closes in accordance with the brightness, so that a sufficient F number luminous flux cannot be obtained in terms of focus detection accuracy, and therefore the deflecting means is arranged in front of the diaphragm. The light flux is separated and deflected to the focus detection means.

【0051】しかしながらフォーカシングレンズ群が変
倍部よりも像面側にある所謂リヤーフォーカス式のズー
ムレンズにあっては、リレー群全体又はリレー群の一部
をフォーカシングの際に移動させる為に絞り直前で焦点
検出用の光束を取り出す都合上、現在の焦点外れの情報
がフォーカシングレンズ群にフィードバックされないと
いう問題点があった。
However, in a so-called rear focus type zoom lens in which the focusing lens unit is closer to the image side than the variable power portion, in order to move the whole relay unit or a part of the relay unit at the time of focusing, immediately before the aperture stop. However, there is a problem that the current out-of-focus information is not fed back to the focusing lens group for the reason of extracting the light flux for focus detection.

【0052】又、近年のリヤーフォーカス式のズームレ
ンズではリレー群中の一部のレンズ群がフォーカシング
レンズ群とコンペンセーターレンズ群の両者の機能を兼
ね備えているものがある。このような場合絞り直前で焦
点検出用光束を取り出すと更にズーミングにより焦点外
れの情報が焦点検出光学系側には欠落してくる。
In some recent rear focus type zoom lenses, some lens groups in the relay group have the functions of both the focusing lens group and the compensator lens group. In such a case, if the light beam for focus detection is taken out immediately before the diaphragm, out-of-focus information is further lost to the focus detection optical system side due to zooming.

【0053】この場合、焦点検出装置としては、ずれ量
を検知してバリエータ(変倍レンズ群)のズーミング情
報を基に、フォーカシングレンズ群兼コンペンセーター
レンズ群の位置を演算して求めることはできるが開ルー
プ制御となる為に個々の必要精度が厳しくなるという問
題点がある。
In this case, the focus detecting device can detect the shift amount and calculate the position of the focusing lens group and the compensator lens group based on the zooming information of the variator (magnifying lens group). Since there is an open loop control, there is a problem that individual required accuracy becomes strict.

【0054】本発明の第4の目的は撮影レンズとしてリ
ヤーフォーカス式のズームレンズを用いたときに焦点検
出手段に光束を分離偏向させる偏向手段と焦点検出光路
中に適切なる屈折力のレンズ群を配置し、フォーカスレ
ンズ群と連動させることにより高い焦点検出精度を有し
た焦点検出装置の提供にある。
A fourth object of the present invention is to provide, when a rear focus type zoom lens is used as a photographing lens, a deflection means for separating and deflecting a light beam to a focus detection means and a lens group having an appropriate refractive power in a focus detection optical path. Another object of the present invention is to provide a focus detection device having high focus detection accuracy by arranging it and interlocking with a focus lens group.

【0055】[0055]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の目的を達
成する為の焦点検出装置は、撮影レンズの瞳の異なった
複数の領域を通過した光束を用いて光学手段により被写
体像に関する複数の光量分布を受光手段面上に形成し、
該受光手段により該複数の光量分布の相対的な位置関係
を求め、該受光手段からの信号を用いて該撮影レンズの
合焦状態を検出する際、該光学手段は中心部の屈折力が
弱く、周辺部の屈折力が強い複数のるい心レンズを有し
ていることを特徴としている。
A focus detection apparatus for achieving the first object of the present invention uses a light beam which has passed through a plurality of different areas of a pupil of a photographing lens and which uses an optical means to detect a plurality of images of an object. Form the light intensity distribution of
When the relative positional relationship of the plurality of light amount distributions is obtained by the light receiving means and the focusing state of the photographing lens is detected using the signal from the light receiving means, the optical means has a weak refractive power at the central portion. It is characterized by having a plurality of dull-heart lenses having strong refractive power in the peripheral portion.

【0056】特に前記光学手段は前記撮影レンズの光路
中に設けた偏向手段を介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ていることを特徴としてい
る。
In particular, the optical means is characterized in that a plurality of light quantity distributions relating to the subject image are formed by using the light flux that has passed through the deflecting means provided in the optical path of the taking lens.

【0057】本発明の第2の目的を達成する為の焦点検
出装置は、物体側より順に変倍中固定のフォーカスレン
ズ群、変倍レンズ群、変倍に伴う像面変動を補正する為
の補正レンズ群、変倍中固定の射出光束を略平行光とす
るアフォーカルレンズ群、焦点検出手段へ光束を偏向す
る為の偏向手段、絞りそして変倍中固定の固定レンズ群
とを有し、該アフォーカルレンズ群を光軸上移動調整可
能とした調整手段を設けたことを特徴としている。
A focus detecting apparatus for achieving the second object of the present invention is a focus lens group which is fixed during zooming in order from the object side, a zooming lens group, and an image plane variation due to zooming which is corrected. A correction lens group, an afocal lens group for making the output light flux fixed during zooming into substantially parallel light, a deflection means for deflecting the light flux to the focus detection means, a diaphragm, and a fixed lens group fixed during zooming, It is characterized in that an adjusting means capable of adjusting the movement of the afocal lens group on the optical axis is provided.

【0058】特に前記焦点検出手段は撮影レンズの瞳の
異なった複数の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
対的な位置関係を求めて該撮影レンズの合焦状態を検出
していることを特徴としている。
In particular, the focus detecting means forms a plurality of light quantity distributions for a subject image using light fluxes that have passed through a plurality of different areas of the pupil of the photographing lens, and obtains a relative positional relationship of the plurality of light quantity distributions. The in-focus state of the taking lens is detected.

【0059】本発明の第3の目的を達成する為の焦点検
出装置は、変倍レンズ群と絞りとの間に配置した偏向手
段により偏向した光束を焦点検出手段に導光し、該焦点
検出手段は撮影レンズの瞳の異なった複数の領域を通過
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位置関係を求めて該
撮影レンズの合焦状態を検出しており、該偏向手段は該
複数の光量分布を分離形成する基線長方向に横長のミラ
ーより成り、該ミラーの光束の偏向点は該撮影レンズの
光軸より偏心して配置されており、該絞りは絞り込みの
ときに該基線長方向に長い偏平開口形状より成っている
ことを特徴としている。
The focus detecting device for achieving the third object of the present invention guides the light beam deflected by the deflecting means arranged between the variable power lens group and the diaphragm to the focus detecting means to detect the focus. The means forms a plurality of light amount distributions with respect to a subject image using light fluxes that have passed through a plurality of regions of different pupils of the taking lens, obtains a relative positional relationship between the plurality of light amount distributions, and focuses the taking lens. The state is detected, the deflection means is composed of a horizontally long mirror that separates and forms the plurality of light amount distributions, and the deflection point of the light flux of the mirror is arranged eccentrically from the optical axis of the photographing lens. The aperture is characterized by having a flat opening shape that is long in the base line length direction when the aperture is narrowed down.

【0060】本発明の第4の目的を達成する為の焦点検
出装置は、物体側より順に変倍レンズ群、焦点検出手段
へ光束を分離偏向させる偏向手段、絞り、そしてフォー
カスレンズ群を有し、該焦点検出手段の光路中に該フォ
ーカスレンズ群と略同一の屈折力を有し、かつ同一の移
動を行うレンズ群を設けたことを特徴としている。
A focus detecting device for achieving the fourth object of the present invention comprises a variable power lens group, a deflecting means for separately deflecting a light beam to a focus detecting means, a diaphragm, and a focus lens group in order from the object side. A lens group having substantially the same refractive power as the focus lens group and performing the same movement is provided in the optical path of the focus detecting means.

【0061】[0061]

【実施例】図1は本発明の実施例1の光学系の要部概略
図、図2は図1の2次光学系を構成するセパレータレン
ズの要部断面図である。
1 is a schematic view of a main part of an optical system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a separator lens constituting the secondary optical system of FIG.

【0062】同図は本発明をビデオカメラやスチルビデ
オカメラ用のズームレンズに適用した場合を示してお
り、図4の従来の焦点検出装置に比べて2次光学系を構
成するセパレータレンズの構成が異なっており、その他
の構成は実質的に略同じである。
The figure shows a case where the present invention is applied to a zoom lens for a video camera or a still video camera, and the constitution of a separator lens constituting a secondary optical system as compared with the conventional focus detection device of FIG. Are different, and other configurations are substantially the same.

【0063】次に図1の構成について図4の従来の焦点
検出装置と一部重複するが順次説明する。
Next, the structure of FIG. 1 will be described one by one, although it partially overlaps with the conventional focus detection device of FIG.

【0064】同図において21は撮影レンズ(対物レン
ズ)であり、ズームレンズより成っている。22はフォ
ーカスレンズ群、23は変倍用の変倍レンズ群(バリエ
ータレンズ群)、24は変倍に伴う像面変動を補正する
為の補正レンズ群(コンペンセータレンズ群)、25は
アフォーカルレンズ群であり、射出光束を略平行光とし
ている。26は絞り、27は変倍中固定の固定レンズ群
(リレーレンズ群)、28はローパスフィルター、29
はCCD等の撮像素子、30は結像面である。
In the figure, reference numeral 21 denotes a photographing lens (objective lens), which is composed of a zoom lens. Reference numeral 22 is a focus lens group, 23 is a variable power lens group for zooming (variator lens group), 24 is a correction lens group (compensator lens group) for correcting the image plane variation due to zooming, and 25 is an afocal lens. It is a group, and the emitted light flux is substantially parallel light. 26 is an aperture, 27 is a fixed lens group (relay lens group) that is fixed during zooming, 28 is a low-pass filter, 29
Is an image pickup device such as CCD, and 30 is an image plane.

【0065】同図においてはアフォーカルレンズ群25
と絞り26との間に焦点検出手段に光束を分離偏向させ
る、光軸に対して略45度に傾けたハーフミラーより成
る偏向手段32を配置している。そして赤外光カットフ
ィルター35を介して2つのセパレータレンズ(2次レ
ンズ)33a,33bにより成る2次光学系33によ
り、撮影レンズ21の瞳面上の異なる領域からの光束を
用いて2つの被写体像を2つのセンサーアレイ(受光素
子列)34a,34bにより成る受光手段34面上に形
成している。
In the figure, the afocal lens group 25
Between the lens and the diaphragm 26, there is disposed a deflecting means 32 which is a half mirror inclined by about 45 degrees with respect to the optical axis for separating and deflecting the light beam by the focus detecting means. The secondary optical system 33 including the two separator lenses (secondary lenses) 33a and 33b through the infrared light cut filter 35 uses the light fluxes from different regions on the pupil plane of the taking lens 21 to obtain two objects. An image is formed on the surface of the light receiving means 34 which is composed of two sensor arrays (light receiving element rows) 34a and 34b.

【0066】尚、37は視野マスクであり、セパレータ
レンズ33a,33bの前後いずれか一方に配置し、2
つの被写体像をとり込む際に2つの被写体像を分離して
いる。
Reference numeral 37 is a visual field mask, which is disposed either before or after the separator lenses 33a and 33b.
When capturing one subject image, the two subject images are separated.

【0067】本実施例において偏向手段32、赤外光カ
ットフィルター35、視野マスク37、セパレータレン
ズ33等は光学手段31の一要素を構成している。
In the present embodiment, the deflecting means 32, the infrared light cut filter 35, the field mask 37, the separator lens 33, etc. constitute one element of the optical means 31.

【0068】本実施例におけるセパレータレンズ33
(33a,33b)は図2に示すように中心部33a
1 ,(33b1 )の屈折力が弱く、周辺部33a2
(33b2)の屈折力が強い屈折力分布の所謂るい心レ
ンズより成っている。
Separator lens 33 in this embodiment
(33a, 33b) is the central portion 33a as shown in FIG.
1 and (33b 1 ) have a weak refracting power, and the peripheral portion 33a 2 ,
The refractive power of (33b 2 ) is formed by a so-called dull-heart lens having a strong refractive power distribution.

【0069】本実施例では2次光学系により対物レンズ
の瞳の異なった2つの領域を通過した光束を用いて2つ
の同一の被写体像に関する光量分布を各々受光素子列面
34a,34b上に形成している。このときの受光素子
列面上に形成される2つの光量分布の相対的な位置関
係、即ち光量分布のずれ量はフォーカスレンズ群22の
合焦状態により異なってくる。例えば受光素子列34
a,34b上の素子の並び方向にフォーカスレンズ群2
2の予定結像面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量とな
って現れてくる。
In this embodiment, a light quantity distribution relating to two identical subject images is formed on the light receiving element array planes 34a and 34b by using the light flux that has passed through two areas of the pupil of the objective lens by the secondary optical system. is doing. At this time, the relative positional relationship between the two light amount distributions formed on the light receiving element array surface, that is, the amount of deviation of the light amount distributions differs depending on the focus state of the focus lens group 22. For example, the light receiving element array 34
Focus lens group 2 in the arrangement direction of the elements on a and 34b.
2 appears as a lateral shift amount according to the amount of defocus from the planned image plane.

【0070】フォーカスレンズ群22の合焦状態の検
出、即ち焦点外れ量の検出はこのときの2つの光量分布
の相対的な位置関係、即ち光量分布の横ずれ量を受光手
段34により検出し、演算処理することにより行ってい
る。
The detection of the in-focus state of the focus lens group 22, that is, the detection of the defocus amount, the relative positional relationship between the two light amount distributions at this time, that is, the lateral deviation amount of the light amount distribution is detected by the light receiving means 34 and calculated. It is done by processing.

【0071】本実施例では前述のように偏向手段32及
び2次光学系33のレンズ形状を設定している。これに
より合焦時近傍では相関を行うウィンドウはセンサーア
レイの略中央部分となり、像の鮮影度も高い為、強い相
関を得やすくしている。
In this embodiment, the lens shapes of the deflecting means 32 and the secondary optical system 33 are set as described above. As a result, in the vicinity of the in-focus state, the window for performing the correlation is in the substantially central portion of the sensor array, and since the image has a high degree of sharpness, it is easy to obtain a strong correlation.

【0072】又、焦点検出精度を高める為に合焦時に使
用するセンサーアレイ上の中心部分の光束に基づく光学
像はフォーカシングレンズ群のディフォーカス量に対す
る光学像のずれの敏感度を高める為にセパレータレンズ
の長焦点距離の中心部を用いている。
Further, the optical image based on the light flux of the central portion on the sensor array used at the time of focusing in order to improve the focus detection accuracy is separated by the separator in order to increase the sensitivity of the deviation of the optical image to the defocus amount of the focusing lens group. The center of the long focal length of the lens is used.

【0073】一方、ディフォーカス時にセンサーアレイ
の周辺に結像するプレディクションの為の像は比較的焦
点距離が短いセパレータレンズの周辺部からの結像光を
用いることにより、粗い検出精度で決定している。特に
ビデオレンズ等の場合はフォーカシングレンズ群を静止
画カメラよりはゆっくりと移動させる為、プレディクシ
ョン精度も極端に高精度である必要はない。
On the other hand, the image for prediction which is formed around the sensor array at the time of defocusing is determined with coarse detection accuracy by using the image forming light from the peripheral portion of the separator lens having a relatively short focal length. ing. In particular, in the case of a video lens or the like, the focusing lens group is moved more slowly than the still image camera, and therefore the prediction precision does not need to be extremely high.

【0074】又、プレディクションの為の像はもともと
ぼけた像である為、周辺部の屈折力が中心部の屈折力と
異なっていても像の相関が得られれば実用上問題ない。
Since the image for prediction is originally a blurred image, even if the refractive power of the peripheral portion is different from the refractive power of the central portion, there is no practical problem as long as the image correlation can be obtained.

【0075】このようにして本実施例ではプレディクシ
ョン時の像の移動の敏感度がゆるい為、センサー長を短
くすることができ、又焦点検出器の小型化、ひいては装
置全体の小型化を容易にしている。
As described above, in this embodiment, since the sensitivity of the movement of the image at the time of prediction is low, the sensor length can be shortened, and the focus detector can be downsized, and the downsizing of the entire apparatus can be facilitated. I have to.

【0076】次に本発明の実施例2としての構成の特徴
を図1の構成を用いて説明する。
Next, the features of the configuration of the second embodiment of the present invention will be described using the configuration of FIG.

【0077】実施例2ではアフォーカルレンズ群25を
光軸上調整可能とし、偏向手段32以降の光学手段の各
要素の組立誤差等を調整している点が実施例1と異なっ
ている。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the afocal lens group 25 can be adjusted on the optical axis and the assembling error of each element of the optical means after the deflecting means 32 is adjusted.

【0078】即ち、アフォーカルレンズ群25を射出し
た光束は、略平行光でセパレータレンズ33a,33b
に入射する。従ってセパレータレンズ33a,33bと
センサーアレイ34a,34bの位置関係はセパレータ
レンズ33a,33bにとって無限遠物点時に所望のウ
ィンドウずらし量となるべく設定される。
That is, the luminous flux emitted from the afocal lens group 25 is substantially parallel light and is separated by the separator lenses 33a and 33b.
Incident on. Accordingly, the positional relationship between the separator lenses 33a and 33b and the sensor arrays 34a and 34b is set so that the separator lenses 33a and 33b have a desired window shift amount when the object point is at infinity.

【0079】又、その設定は図1の如くズームレンズ系
中に組み込まれた状態ではセパレータレンズ33a,3
3bとセンサーアレイ34a,34b間の位置調整はス
ペース上物理的に困難である為それ以降では固定され、
不変であるとしている。
Further, the setting is such that the separator lenses 33a, 3a are set in the state of being incorporated in the zoom lens system as shown in FIG.
Positional adjustment between 3b and the sensor arrays 34a, 34b is physically difficult due to space, and is fixed thereafter.
It is said to be immutable.

【0080】次にズームレンズ系中に組み込まれた光学
手段31と受光手段34は変倍部を通して無限遠物点に
対して所望のウィンドウずらし量となるように以下の如
く調整している。
Next, the optical means 31 and the light receiving means 34 incorporated in the zoom lens system are adjusted as follows so as to obtain a desired window shift amount with respect to the object point at infinity through the variable power portion.

【0081】第1に変倍部が望遠端の状態でフォーカス
レンズ群22を移動させてセンサーアレイからの出力を
読み、合焦状態となるように位置を固定する。
First, the focus lens group 22 is moved with the variable power unit at the telephoto end, the output from the sensor array is read, and the position is fixed so that the in-focus state is achieved.

【0082】次に広角端にズーミングさせ、その時のセ
ンサーアレイからの出力で所望のウィンドウずらし量と
なるようにアフォーカルレンズ群25を光軸上移動させ
て位置固定する。これは無限遠物点に対して、望遠端で
はフォーカスレンズ群のピント敏感度が高いが広角端で
はそれが低い為に、前記アフォーカルレンズ群25を移
動させてピント位置をかえる為である。このとき、アフ
ォーカルレンズ群25は固定鏡筒11とアフォーカルレ
ンズ群鏡筒12にきられたネジ等から成る調整手段を用
いて光軸方向の微調を行っている。
Next, zooming is performed to the wide-angle end, and the afocal lens group 25 is moved along the optical axis and fixed in position so that the output from the sensor array at that time provides a desired window shift amount. This is because the focus sensitivity of the focus lens group is high at the telephoto end with respect to an object point at infinity, but it is low at the wide angle end, and therefore the afocal lens group 25 is moved to change the focus position. At this time, the afocal lens group 25 is finely adjusted in the optical axis direction by using an adjusting unit composed of a screw or the like formed on the fixed lens barrel 11 and the afocal lens group lens barrel 12.

【0083】更に望遠端の状態に戻し、フォーカスレン
ズ群22を移動させて微調し、その反復繰り返しを行い
ズーミングによるずれを補正している。
Further, the state is returned to the telephoto end, the focus lens group 22 is moved for fine adjustment, and the repetition due to the repetition is performed to correct the shift due to zooming.

【0084】このように本実施例によれば各要素の製造
のバラツキを含めメカニカルな調整のみでズーミング中
の合焦位置のセッティングが行え、不輝発性のメモリー
に各々の合焦位置を書き込む必要もなくなり、回路規模
も小さくてすむという特長を有している。
As described above, according to the present embodiment, the focus position can be set during zooming only by mechanical adjustment including the manufacturing variation of each element, and each focus position is written in the non-shining memory. It has the feature that it is unnecessary and the circuit scale can be small.

【0085】又、この調整後はアフォーカルレンズ群を
射出した光束はズーミングによらず常に等しい射出角を
有しているので、後はCCD29位置にあわせて従来と
同じリレーレンズ群27によるトラッキング調整を行え
ば良いという特長も有している。
Further, after this adjustment, the light flux emitted from the afocal lens group always has the same exit angle regardless of zooming, so that the tracking adjustment by the relay lens group 27, which is the same as the conventional one, according to the position of the CCD 29 is performed thereafter. It also has the feature that

【0086】次に本発明の実施例3としての構成の特徴
を図1の構成に基づいて説明する。
Next, features of the configuration of the third embodiment of the present invention will be described based on the configuration of FIG.

【0087】本実施例では偏向手段32を複数の光量分
布を分離形成する基線長方向に横長の全反射ミラーより
構成し、この全反射ミラーの反射分岐点を撮影レンズの
光軸から偏心させた、図中下方に配置している。又絞り
26を絞り込んだとき基線長方向に長い偏平開口形状よ
り構成しており、これらの点が実施例1と異なってい
る。
In this embodiment, the deflecting means 32 is composed of a horizontally long total reflection mirror which separates and forms a plurality of light quantity distributions, and the reflection branch point of this total reflection mirror is decentered from the optical axis of the photographing lens. , Are arranged in the lower part of the figure. Further, when the diaphragm 26 is narrowed down, it has a flat opening shape that is long in the direction of the base line, and these points are different from the first embodiment.

【0088】即ち、セパレータレンズ33a,33bに
よって2像を分離する所謂、基線長方向は撮像素子面3
0でいう長辺(水平)方向に相当する。従って偏向手段
である全反射ミラー32を水平方向に横長のミラーとし
ている。又全反射ミラー32による焦点検出光路の光軸
分岐点は撮影レンズの光軸上にはなく、垂直方向に若干
偏心して設定している。
That is, the so-called base line length direction in which two images are separated by the separator lenses 33a and 33b is the image pickup element surface 3
It corresponds to the long side (horizontal) direction of 0. Therefore, the total reflection mirror 32 which is the deflecting means is a horizontally long mirror. Further, the optical axis branch point of the focus detection optical path by the total reflection mirror 32 is not on the optical axis of the taking lens but is set slightly decentered in the vertical direction.

【0089】当然ながら光路中に一部とはいえ、光束を
さえぎる遮蔽物が存在する訳であるから、実質の口径比
は低下し、それは全反射ミラーが光軸上にあっても偏心
していても同じである。軸外斜光束に関しても、全反射
ミラー32は有効全光束をさえぎるのではないから、光
量の定価はあるものの完全にケラレはしない。
Of course, although there is a part in the optical path, there is a shield that blocks the light beam, so the effective aperture ratio decreases, which is eccentric even if the total reflection mirror is on the optical axis. Is also the same. As for the off-axis oblique light flux, since the total reflection mirror 32 does not block the effective total light flux, vignetting does not occur completely although the light quantity has a fixed value.

【0090】しかしながら通常絞り26近傍で主光線が
光軸と交わるので光束巾が狭くなる小絞りの状態では全
反射ミラー32を光軸上に配置すると全光束をさえぎる
こととなる。この為全反射ミラー32を光軸から垂直方
向にはなし、偏心させている。それと同時に絞り26は
小絞り時に水平方向に長い偏平な開口形状を有するよう
にしている。
However, since the principal ray intersects the optical axis in the vicinity of the ordinary diaphragm 26, in the state of a small diaphragm where the luminous flux width is narrowed, if the total reflection mirror 32 is arranged on the optical axis, the total luminous flux is blocked. Therefore, the total reflection mirror 32 is deviated from the optical axis in the vertical direction. At the same time, the diaphragm 26 has a flat opening shape that is long in the horizontal direction when the diaphragm is small.

【0091】即ち、横長の全反射ミラー32を光軸上か
ら垂直方向に偏心させて水平方向には広く、垂直方向に
は細い光束とし、光量損失が少なくなるようにしてい
る。このような偏平な開口形状の絞りは従来より知られ
ているように、例えば絞り羽根を2枚で構成し、羽根の
開き方向を垂直方向にとることにより得ている。
That is, the horizontally long total reflection mirror 32 is decentered from the optical axis in the vertical direction to form a light beam that is wide in the horizontal direction and thin in the vertical direction so that the light amount loss is reduced. As is conventionally known, such a flat aperture stop is obtained by, for example, forming two stop blades and setting the blade opening direction to the vertical direction.

【0092】このように本実施例によれば容易に撮影レ
ンズからの光束を焦点検出手段に導光することができ、
又小絞り時に垂直方向の開口形状が狭くなることにより
回折効果で解像度が低下するのも、本来走査線数で決ま
る垂直解像度方向である為に実害は少なく、光学性能を
良好に維持することができるといった特長がある。
As described above, according to this embodiment, the light flux from the taking lens can be easily guided to the focus detecting means,
Also, the resolution decreases due to the diffraction effect due to the narrowing of the vertical aperture shape at the time of a small aperture, but since it is the vertical resolution direction that is originally determined by the number of scanning lines, there is little actual damage and good optical performance can be maintained. There is a feature that you can do it.

【0093】図3は本発明の実施例4の光学系の要部概
略図である。
FIG. 3 is a schematic view of the essential parts of an optical system according to Example 4 of the present invention.

【0094】本実施例は撮影レンズとして所謂リヤーフ
ォーカス式のズームレンズを用いている。同図において
図1で示した要素と同一要素には同符番を付している。
In this embodiment, a so-called rear focus type zoom lens is used as a photographing lens. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0095】図中51は変倍中及びフォーカスの際に固
定の正の屈折力のレンズ群、52は変倍用レンズ群(バ
リエータレンズ群)、53は絞り、54は変倍中固定の
正の屈折力のリレー前群、55はフォーカス及び変倍に
伴う像面変動を補正する為の正の屈折力のリレー後群で
ある。
In the figure, 51 is a lens group having a positive refractive power which is fixed during zooming and focusing, 52 is a zooming lens group (variator lens group), 53 is an aperture stop, and 54 is a fixed positive lens during zooming. Is a front group of relays having a refracting power, and 55 is a rear group of relays having a positive refracting power for correcting an image plane variation due to focusing and zooming.

【0096】59は撮影光束から焦点検出用の光束の一
部を分岐する為の偏向手段の一要素である第1のミラ
ー、60はバリエータレンズ群52からの発散光束を略
平行に射出する為のアフォーカルレンズ群、61は焦点
検出用光路を撮影系光軸と略平行にする為の第2のミラ
ー、62は撮影レンズのフォーカシングレンズ群55と
略同一の屈折力を有し、かつ同一の移動を行うレンズ
群、33a,33bはセパレータレンズ、34a,34
bは焦点検出用のセンサーアレイ、35は近赤外カット
フィルター、36は開口マスクである。
Reference numeral 59 is a first mirror which is an element of a deflecting means for branching a part of the light flux for focus detection from the photographing light flux, and 60 is for emitting the divergent light flux from the variator lens group 52 substantially in parallel. Of the afocal lens group 61, a second mirror 61 for making the optical path for focus detection substantially parallel to the optical axis of the photographing system, and 62 has substantially the same refractive power as the focusing lens group 55 of the photographing lens and the same. Group of lenses for moving the lens, 33a and 33b are separator lenses, and 34a and 34b.
b is a sensor array for focus detection, 35 is a near infrared cut filter, and 36 is an aperture mask.

【0097】焦点検出光路に設けられたアフォーカルレ
ンズ群60は、光路中、第2のミラー61の前後いずれ
にあっても良いが、第1のミラー59に近い方が発散光
束が広がらずにすむので前に配置するのが望ましい。
The afocal lens group 60 provided in the focus detection optical path may be provided either before or after the second mirror 61 in the optical path, but the divergent light flux does not spread near the first mirror 59 because the divergent light flux does not spread. It is desirable to place it in front because it will be closed.

【0098】本実施例では第1のミラー59は撮影レン
ズの光軸より若干偏心して配置された45度全反射ミラ
ーより成っている。焦点検出用のセンサーアレイ34
a,34bは1次結像面上に配するか、セパレータレン
ズ33a,33bを再結像レンズとして2次結像面上に
配しても良い。又焦点検出用のセンサーアレイ34a,
34bそのものはCCD29面上の有効撮像領域外に設
けても良い。近赤外カットフィルター35はセンサーア
レイの分光感度を補正する為のものであるが、合焦精度
が満足されるならなくても良い。
In this embodiment, the first mirror 59 is composed of a 45 ° total reflection mirror which is arranged slightly decentered from the optical axis of the taking lens. Sensor array 34 for focus detection
a and 34b may be arranged on the primary image forming surface, or the separator lenses 33a and 33b may be arranged on the secondary image forming surface as re-imaging lenses. Further, a sensor array 34a for focus detection,
34b itself may be provided outside the effective image pickup area on the CCD 29 surface. The near-infrared cut filter 35 is for correcting the spectral sensitivity of the sensor array, but may not be sufficient if the focusing accuracy is satisfied.

【0099】本実施例においては焦点検出光路中に設け
た移動レンズ群62は撮影レンズのフォーカシングレン
ズ群55と略同一の屈折力配置となっている為に、該フ
ォーカシングレンズ群55と一体化することによって電
気的な補正ないしはメカ的な連結機構を介さずにズーミ
ング情報を得ることができる。
In this embodiment, since the movable lens group 62 provided in the focus detection optical path has substantially the same refractive power arrangement as the focusing lens group 55 of the photographing lens, it is integrated with the focusing lens group 55. By doing so, zooming information can be obtained without an electrical correction or a mechanical connection mechanism.

【0100】即ち、従来なされているように、バリエー
タレンズ群52の位置を検出してコンペンセーターレン
ズ群55としての位置は決定することができ、カム軌跡
を追従することができる。よって該コンペンセーターレ
ンズ群55と一体化した移動レンズ群62はある特定の
ひとつの被写体距離については焦点外れは生じない。
That is, as is conventionally done, the position of the compensator lens group 55 can be determined by detecting the position of the variator lens group 52, and the cam locus can be followed. Therefore, the moving lens group 62 integrated with the compensator lens group 55 does not cause defocus for one specific subject distance.

【0101】しかし他の被写体距離については焦点検出
手段から得られるずれ量をもとにフォーカシング動作を
しなくてはならない。但し、従来撮像信号を利用した焦
点検出にてフォーカシングレンズ群55を光軸上微小振
動させて方向検知するようなことは必要なく、得られた
ずれ情報をもとに合焦位置に近づけフィードバック動作
を数回繰り返して合焦させれば良い。
However, for other subject distances, the focusing operation must be performed based on the shift amount obtained from the focus detection means. However, conventionally, it is not necessary to slightly oscillate the focusing lens group 55 on the optical axis to detect the direction by the focus detection using the image pickup signal, and the feedback operation is performed by approaching the in-focus position based on the obtained shift information. Repeat several times to focus.

【0102】このように本実施例ではフォーカシングレ
ンズ群55の微小振動駆動の為の機構を省略し、かつず
れ検出方式の利点を生かした簡易な構成の焦点検出装置
を得ている。
As described above, in this embodiment, the mechanism for driving the microscopic vibration of the focusing lens group 55 is omitted, and a focus detecting device having a simple structure utilizing the advantage of the deviation detecting method is obtained.

【0103】[0103]

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより像ずれ方式を利用し、良好なる焦点検
出精度を有したビデオカメラや35mmフィルムカメラ
等に好適な焦点検出装置を達成することができる。
According to the present invention, a focus detection apparatus suitable for a video camera, a 35 mm film camera or the like having a good focus detection accuracy by utilizing the image shift method by setting each element as described above is provided. Can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の焦点検出装置の実施例1,2,3
に係る光学系の要部概略図
FIG. 1 is a first, second, and third embodiments of a focus detection device according to the present invention.
Schematic of the main part of the optical system related to

【図2】 図1の2次光学系の要部断面概略図FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of the secondary optical system in FIG.

【図3】 本発明の実施例4の光学系の要部概略図FIG. 3 is a schematic view of a main part of an optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図4】 従来の焦点検出装置の要部概略図FIG. 4 is a schematic view of a main part of a conventional focus detection device.

【図5】 図4の受光手段から得られる信号値の説明
5 is an explanatory diagram of signal values obtained from the light receiving means of FIG.

【図6】 図4の撮影レンズによるシェーディングと
受光手段との関係を示した説明図
6 is an explanatory view showing the relationship between shading by the taking lens of FIG. 4 and a light receiving means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 撮影レンズ 22 フォーカスレンズ群 23 変倍レンズ群 24 補正レンズ群 25 アフォーカルレンズ群 26 絞り 27 リレーレンズ群 28 ローパスフィルター 29 撮像素子 31 光学手段 32 偏向手段 33 2次光学系 34 受光手段 35 赤外カットフィルター 51 固定レンズ群 52 変倍レンズ群 53 絞り 54 リレー前群 55 リレー後群 21 shooting lens 22 focus lens group 23 variable magnification lens group 24 correction lens group 25 afocal lens group 26 diaphragm 27 relay lens group 28 low-pass filter 29 image sensor 31 optical means 32 deflecting means 33 secondary optical system 34 light receiving means 35 infrared Cut filter 51 Fixed lens group 52 Variable magnification lens group 53 Aperture 54 Relay front group 55 Relay rear group

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 撮影レンズの瞳の異なった複数の領域を
通過した光束を用いて光学手段により被写体像に関する
複数の光量分布を受光手段面上に形成し、該受光手段に
より該複数の光量分布の相対的な位置関係を求め、該受
光手段からの信号を用いて該撮影レンズの合焦状態を検
出する際、該光学手段は中心部の屈折力が弱く、周辺部
の屈折力が強い複数のるい心レンズを有していることを
特徴とする焦点検出装置。
1. A plurality of light quantity distributions relating to a subject image are formed on a light receiving means surface by an optical means by using light fluxes passing through a plurality of different areas of a pupil of a photographing lens, and the plurality of light quantity distributions are formed by the light receiving means. When the in-focus state of the photographing lens is detected using the signal from the light receiving means, the optical means has a weak refractive power at the central portion and a strong refractive power at the peripheral portion. A focus detection device having a dull-heart lens.
【請求項2】 前記光学手段は前記撮影レンズの光路中
に設けた偏向手段を介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ていることを特徴とする請求
項1の焦点検出装置。
2. The focus detection according to claim 1, wherein the optical unit forms a plurality of light amount distributions regarding a subject image by using a light beam that has passed through a deflecting unit provided in an optical path of the photographing lens. apparatus.
【請求項3】 物体側より順に変倍中固定のフォーカス
レンズ群、変倍レンズ群、変倍に伴う像面変動を補正す
る為の補正レンズ群、変倍中固定の射出光束を略平行光
とするアフォーカルレンズ群、焦点検出手段へ光束を偏
向する為の偏向手段、絞り、そして変倍中固定の固定レ
ンズ群とを有し、該アフォーカルレンズ群を光軸上移動
調整可能とした調整手段を設けたことを特徴とする焦点
検出装置。
3. A focus lens group which is fixed during zooming, a zoom lens group, a correction lens group which corrects an image plane variation due to zooming, and an exiting light beam which is fixed during zooming are substantially collimated in order from the object side. And an afocal lens group, a deflection means for deflecting the light beam to the focus detection means, a diaphragm, and a fixed lens group that is fixed during zooming, and the afocal lens group can be moved and adjusted on the optical axis. A focus detection device characterized in that adjustment means is provided.
【請求項4】 前記焦点検出手段は撮影レンズの瞳の異
なった複数の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
的な位置関係を求めて該撮影レンズの合焦状態を検出し
ていることを特徴とする請求項3の焦点検出装置。
4. The focus detecting means forms a plurality of light amount distributions for a subject image using light fluxes that have passed through a plurality of regions of the photographing lens having different pupils, and shows a relative positional relationship between the plurality of light amount distributions. 4. The focus detection device according to claim 3, wherein the focus state of the photographing lens is detected and detected.
【請求項5】 変倍レンズ群と絞りとの間に配置した偏
向手段により偏向した光束を焦点検出手段に導光し、該
焦点検出手段は撮影レンズの瞳の異なった複数の領域を
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位置関係を求め
て該撮影レンズの合焦状態を検出しており、該偏向手段
は該複数の光量分布を分離形成する基線長方向に横長の
ミラーより成り、該ミラーの光束の偏向点は該撮影レン
ズの光軸より偏心して配置されており、該絞りは絞り込
みのときに該基線長方向に長い偏平開口形状より成って
いることを特徴とする焦点検出装置。
5. A light beam deflected by a deflecting unit arranged between a variable power lens group and a diaphragm is guided to a focus detecting unit, and the focus detecting unit passes through a plurality of regions having different pupils of a photographing lens. The light flux is used to form a plurality of light amount distributions with respect to the subject image, the relative positional relationship between the plurality of light amount distributions is obtained, and the focusing state of the photographing lens is detected. It is composed of a laterally long mirror that separates and forms the distribution, and the deflection point of the light flux of the mirror is arranged eccentrically from the optical axis of the taking lens, and the diaphragm is long in the baseline length direction when narrowing down. A focus detection device having a flat aperture shape.
【請求項6】 物体側より順に変倍レンズ群、焦点検出
手段へ光束を分離偏向させる偏向手段、絞り、そしてフ
ォーカスレンズ群を有し、該焦点検出手段の光路中に該
フォーカスレンズ群と略同一の屈折力を有し、かつ同一
の移動を行うレンズ群を設けたことを特徴とする焦点検
出装置。
6. A zoom lens group, a deflecting means for separating and deflecting a light beam to a focus detecting means, an aperture stop, and a focus lens group are arranged in this order from the object side, and the focus lens group and the focus lens group are provided in an optical path of the focus detecting means. A focus detection device comprising a lens group having the same refractive power and performing the same movement.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011133438A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Sony Corp Device, method and program for acquisition of thickness information, and microscope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011133438A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Sony Corp Device, method and program for acquisition of thickness information, and microscope
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