JPH067223B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカメラ等の焦点検出装置に関し、特にカメラの
結像レンズの瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過す
る光束により複数の第２次物体像を形成し、これらの第
２次物体像の相対的な位置関係より結像レンズの焦点位
置を検出する焦点検出装置に関するものである。

従来より特開昭62-95221号公報に開示されている如く結
像レンズの像面側に再結像系を配置し結像レンズの瞳を
複数に分割し、これらの瞳領域からの光束を用いて結像
レンズによつて形成された第１次物体像から複数の第２
次物体像を形成し、これら複数の第２次物体像の相対的
位置関係を検出することにより結像レンズの焦点状態を
検出する再結像系を用いた焦点検出装置が種々提案され
ている。

これらの焦点検出装置においては焦点検出用の光束以外
の光束、即ち迷光が光電変換手段に入射し、測距誤差が
生じるのを防ぐため、一次結像面上あるいはその近傍に
視野マスクを設けている。この視野マスクは再結像系に
よる視野マスクの複数の像が互いに光電変換手段上で重
複しないように大きさ及び配置位置が制限されている。
この為一眼レフカメラにこの焦点検出装置を適用しよう
とするとその配置場所が例えばカメラ底部に限られたり
又装置全体が大型化してしまう等の欠点があつた。

本発明は従来の視野マスクを用いずに迷光防止を可能と
しカメラ内に自由に配置することの出来る再結像系を用
いた焦点検出装置の提供を目的とする。

本発明の目的を達成する為の焦点検出装置の主たる特徴
は、結像レンズの像面側に前記結像レンズの瞳を複数の
領域に分割する瞳分割手段を有した再結像系を配置し、
前記再結像系により前記結像レンズの複数に分割された
瞳領域を通過する光束から複数の第２次物体像を形成
し、前記再結像系の像面近傍に配置した複数の受光素子
より成る光電変換素子列を有する光電変換手段により前
記複数の第２次物体像の相対的位置を検出し前記結像レ
ンズの焦点位置を検出する焦点検出装置において前記結
像レンズの予定結像面近傍に前記結像レンズにより形成
された第１次物体像を前記再結像系方向へ偏向する為の
反射面を有した光学手段を配置すると共に１つの瞳領域
を通過した光束の入射する光電変換素子列へ別の瞳領域
を通過した光束が入射するのを防ぐ為に前記再結像系に
よつて前記光電変換手段上に形成される前記反射面の複
数の像が互いに重複しないように構成したことである。

このように本発明では従来の視野マスクに相当する部分
を反射面とし、この反射面を有する光学手段を撮影光路
中若しくは再結像系の光路中に配置し装置全体の簡素化
及び小型化を図つている。

次に本発明の一実施例を各図と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。同
図においては図を簡単にする為に反射面２ａを有する光
学手段２に入射した光束が反射せずに透過した状態で描
いてある。同図において１は撮影レンズ、２は反射面２
ａを有する光学手段、３はフイールドレンズであり光学
手段２は撮影レンズ１の予定結像面近傍に配置してい
る。４は瞳分割手段としての像分離プリズムで２つのプ
リズムを有している。５は焦点検出光学系のＦナンバー
を決定する絞り、６は再結像レンズである。絞り５は２
つの開口部５ａおよび５ｂを有し、開口部５ａに入射す
る光束は像分離プリズム４の第１傾斜部４ａを通過し、
開口部５ｂに入射する光束は第２傾斜部４ｂを通過する
ように構成されている。像分離プリズム４を通つた光束
は再結像レンズ６によつて光電変換面上に反射面２ａの
像を形成する。このとき、像分離プリズム４によつて光
線は２方向に曲げられるため、上下方向に２像７ａ，７
ｂに分離される。反射面２ａの像７ａ，７ｂの内部には
光電変換素子列８ａ，８ｂがそれぞれ位置し、被写体の
輝度分布を電気信号に変換している。フイールドレンズ
３は、絞り５を撮影レンズの射出瞳面近傍に投影してい
るため、反射面２ａの像７ａ，７ｂは撮影レンズによる
ケラレを生ずることはない。つまり、反射面２ａの像７
ａを形成する光束は撮影レンズの瞳面上の領域９ａを通
過し、反射面２ａの像７ｂを形成する光束は領域９ｂを
通過している。したがつて、撮影レンズの結像位置が予
定結像面よりも図中記載 方向に移動した場合には、反射面２ａの像７ａ内の光量
分布は矢印Ａ方向に移動し、反射面２ａの像７ｂ内の光
量分布は矢印Ｂ方向に移動する。また、撮影レンズの結
像位置が方向に移動した場合には、反射面２ａの像内
の光量分布の移動方向はこれと逆になる。

本実施例においては光量変換素子列８ａ，８ｂによる光
電変換出力の位相差を検出することにより、撮影レンズ
の実際の結像位置が予定結像面からどの程度ズレている
かを検出している。

従来の焦点検出装置においては第１図に示す光学手段２
に相当する位置に視野マスクを配置していた。この為例
えばカメラに装着する場合は多くの場合第２図に示す如
くカメラ底部に限定されてしまつた。第２図において10
はカメラ本体、11は撮影レンズ透過後の光束をフアイン
ダー光学系へ導く主ミラー、12はピント板、13はペンタ
プリズム、14，15は接眼レンズである。主ミラーの中央
部は、焦点検出光学系への光束を分けるため透過率30％
程度のハーフミラーとなつており、この部分を透過した
光束は、サブミラー16で下方へ曲げられ、焦点検出光学
系に入射する。

そして以下光束は視野マスク２ｂ→フイールドレンズ３
→第１のミラー17→像分離プリズム４→絞り５→再結像
レンズ６→第２のミラー18といつた光路を経て光電変換
素子列８に入射する。

尚20は撮影レンズの予定結像面、21，22はシヤツター幕
である。この種の焦点検出装置においては、視野マスク
２ｂは、予定結像面20と等価な面の近傍に配置する必要
があるため、カメラ内レイアウトの自由度は少なく、ミ
ラーボツクス下部以外に組込むことは困難である。さら
に、焦点検出装置の下側には、自動絞り地板23、レンズ
連動レバー24等が位置するため、非常なコンパクト化が
要求され、加工精度上および組立て工程上焦点検出に充
分な精度を保証するのが困難であつた。

一方本実施例においては従来の視野マスクを用いていな
い為に焦点検出装置をカメラ内の任意の位置に設定する
ことが可能となる。

第３図は本発明の焦点検出装置をフアインダー系のペン
タダハプリズムの近傍に配置した一実施例の概略図であ
る。同図において第２図と共通する部分の符号は同一に
してある。撮影レンズを透過した光束は、まず主ミラー
32によつて上方へ曲げられ、ピント板33上に第１次像を
形成する。ピント板33の中央は素通し部となつており、
焦点検出光学系へ導かれる光束を散乱しないようになつ
ている。ピント板33を通過した光束は反射面25ｄを有す
る光学手段25に入射し、フアインダー光学系と焦点検出
光学系の２方向に分割される。光学手段25はプラスチツ
ク成形された２つの部分25ａおよび25ｂを貼り合せたも
ので、第１の部分25ａは、レンズ部25ｃ、ハーフミラー
部より成る反射面25ｄ、反射部25ｅ、プリズム部25ｆ，
25ｇを有する。レンズ部25ｃおよびプリズム部25ｆ，25
ｇは、第１図に示したフイールドレンズ３、像分離プリ
ズム４の傾斜面４ａ，４ｂにそれぞれ対応している。

光学手段25の反射面25ｄで反射された光束は反射面25ｅ
→プリズム部25ｆ，25ｇ→再結像レンズ27を通り光電変
換手段28に入射する。

絞り26は第１図示の絞り５と同様に２つの開口を有し、
撮影レンズの異なる部分を通つた光束を再結像レンズ27
に導き光電変換手段28上に投影している。

一方、光学手段25を透過した光束はペンタプリズム29、
接眼レンズ30，31を経て観察用に供される。

本実施例においては反射面25ｄの大きさのうち幅Ａは再
結像レンズ27により反射面25ｄが光電変換素子列28上に
複数の像として形成されるとき、それらの像が互いに重
複しないように設定されている。これにより各光電変換
素子列には焦点検出用の光束以外の光束が入射しなく高
い焦点検出精度を得ている。

このときの反射面25ｄの幅Ａは反射面25ｄの２つの像の
光電変換手段28上での分離幅をＤ、再結像レンズ27によ
る結像倍率（横倍率）をβとしたとき次式で与えられ
る。

次に本発明を第２図と同様にカメラ底部に配置し従来例
に比べ焦点検出装置の小型化を図つた場合の一実施例を
第４図に示す。同図において共通する部分の符号は同一
にしてある。撮影レンズを透過した光束は主ミラー11に
よつてフアインダー光学系と焦点検出光学系に分けられ
る。主ミラー11の中央部にあるハーフミラー部を透過し
た光束はサブミラー34によつて下方に曲げられ光路偏向
を兼ねた光学手段35に入射する。

光学手段35は全反射反射面35ａを有しており反射面35ａ
で反射された光束はフイールドレンズ36方向へ反射され
る。

その後光束は凸レンズ37→凹レンズ38の凹面38ａ→凹レ
ンズ38の像分離反射面38ｂ，38ｃ→凹レンズ38の凹面38
ａ→凸レンズ37→フイールドレンズ36→光学手段35の透
過部→光電変換手段39という光路を辿る。

反射部35ａはフイールドレンズ36、凸レンズ37、凹レン
ズ38の光線の往復によつて光電変換手段39上に投影され
ている。このとき反射部35ａの幅は第３図の実施例と同
様に光電変換素子列上で反射部35ａの２つの像が互いに
重複しないように設定されている。

なお、本実施例において凹レンズ38の像分離反射面38
ｂ，38ｃは、第５図に示すような部分コーテイングによ
つて形成され、第１図に示した絞り５の役割を果してい
る。

尚本実施例において反射部35ａの幅は狭いため、光電変
換手段39に入射する光束がこの部分でケラレることはな
い。

このように第４図に示す実施例では同図から明らかのよ
うに第２図に示す従来の焦点検出装置に比べ光学系全体
を約1/2程度小型にすることが出来る。

以上のように本発明によれば従来の視野マスクを用いず
反射面を有する光学手段を用いることにより (イ)視野マスクが配置できない部分、例えばフアインダ
ー部にも焦点検出装置を組込むことが可能となつた。

(ロ)フアインダー系に焦点検出装置を組込んだ場合、主
ミラーにハーフミラー部を必要としないため、フアイン
ダー系のMTFが低下しない。

(ハ)ミラーボツクス下部にはTTL調光用素子等を組込むこ
とも可能となり、カメラ内レイアウトが合理化される。

(ニ)サブミラーを必要としないため、機構的に簡単にな
り、コスト低減、故障率の低下につながる。

(ホ)レイアウトの自由度が生まれ、光路長を充分長くと
ることが可能であり、光学的に高精度な焦点検出装置が
可能である。

(ヘ)第４図に示したような、全反射部を挾んだ往復光路
の焦点検出光学系が可能となり、コンパクト化が容易と
なつた。

(ト)往復光路の焦点検出装置であるにもかかわらず光線
の導入部にハーフミラーを用いていないため、光量の損
失がない。

等の効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焦点検出装置の原理説明図。第２
図は従来の焦点検出装置組込カメラの断面図。第３図は
本発明による焦点検出装置組込カメラの断面図。第４図
は本発明による他の実施例であり焦点検出装置組込カメ
ラの断面図。第５図は第４図に示した焦点検出装置の傾
斜反射面コーテイング部を示す斜視図。 図中１は撮影レンズ、２，25，35は光学手段、２ａ，25
ｄ，35ａは反射面、４は像分離プリズム、６，27は再結
像レンズ、８ａ，８ｂは光電変換素子列、７ａ，７ｂは
反射面２ａの像である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 彰 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 大高 圭史 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭55−155331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−78101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−96223（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結像レンズの像面側に前記結像レンズの瞳
   を複数の領域に分割する瞳分割手段を有した再結像を配
   置し、前記再結像系により前記結像レンズの複数に分割
   された瞳領域を通過する光束から複数の第２次物体像を
   形成し、前記再結像系の像面近傍に配置した複数の受光
   素子より成る光電変換素子列を有する光電変換手段によ
   り前記複数の第２次物体像の相対的位置を検出し前記結
   像レンズの焦点位置を検出する焦点検出装置において前
   記結像レンズの予定結像面近傍に前記結像レンズにより
   形成された第１次物体像を前記再結像系方向へ偏向する
   為の反射面を有した光学手段を配置すると共に、１つの
   瞳領域を通過した光束の入射する光電変換素子列へ別の
   瞳領域を通過した光束が入射するのを防ぐ為に前記再結
   像系によつて前記光電変換手段上に形成される前記反射
   面の複数の像が互いに重複しないように構成したことを
   特徴とする焦点検出装置。