JPH0679102B2 - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
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- JPH0679102B2 JPH0679102B2 JP22058885A JP22058885A JPH0679102B2 JP H0679102 B2 JPH0679102 B2 JP H0679102B2 JP 22058885 A JP22058885 A JP 22058885A JP 22058885 A JP22058885 A JP 22058885A JP H0679102 B2 JPH0679102 B2 JP H0679102B2
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- JP
- Japan
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- lens
- secondary imaging
- image
- optical axis
- optical system
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- Focusing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光学系によつて形成される２つの物体像のズ
レ量から焦点調節状態の判別を行うための焦点検出装置
に関するものである。
レ量から焦点調節状態の判別を行うための焦点検出装置
に関するものである。
従来の技術 従来より、一眼レフカメラ等において、投影レンズの瞳
の異なる２つの部分からの夫々の光束に基づいて２つの
物体像を形成し、この物体像の相対的な位置関係から投
影レンズの焦点状態を検出するようになした所謂像ズレ
方式の焦点検出装置は周知である。
の異なる２つの部分からの夫々の光束に基づいて２つの
物体像を形成し、この物体像の相対的な位置関係から投
影レンズの焦点状態を検出するようになした所謂像ズレ
方式の焦点検出装置は周知である。
第６図はこのような像ズレ方式の焦点検出装置の従来例
を示すもので、この図において、０は被写体面、１は不
図示の一眼レフカメラにおける撮影レンズ、３は撮影レ
ンズ１の予定結像面（カメラにおける焦点面）２の近傍
に設けられたフイールドレンズ、4,5は投影レンズ１の
光軸Ｌを中心にして対称に配置され、投影レンズ１の瞳
の異なる部分1a,1bの夫々を通過する光束に基づいて２
つの物体像を結像させるための２次結像レンズ、6,7は
２次結像レンズ4,5によつて結像された各物体像を検出
するための光電変換素子列で、この素子列6,7は例えばC
CD（チャージ（Charge） カツプルド（Coupled） デ
バイス（Device））等で構成される。８は２次結像レン
ズ近傍に設けられたマスクで、フイールドレンズ３はマ
スク８の開口部8a,8bを撮影レンズ１の異なつた瞳部分1
a,1bに結像させている。このような装置では、例えば、
撮影レンズ１が図示左方に繰り出されて所謂前ピン状態
となると、２次結像レンズ4,5によつて夫々の光電変換
素子列6,7の受光面に結像されていた被写体面位置の物
体の像が夫々矢印方向にずれるので、この像の相対的な
ズレに応じた光電変換素子列6,7の出力の変化により、
前ピン状態であること及びその量が検出されることにな
る。また、後ピン状態の場合には、夫々の像が前ピン状
態の場合と逆方向にずれるので、後ピン状態であること
及びその量が検出される。以下、第７図を使用して、測
距精度を低下させる原因の内、画角に依頼するものを説
明する。第７図で各部材は前述の場合と同様とし、他
方、光軸Ｌと被写体面０との交点を01、軸外の１点を02
とする。また点01を発した光束は２次結像レンズ4,5の
作用で光電変換素子列6,7へ結像し、その点をP1とQ1と
する。
を示すもので、この図において、０は被写体面、１は不
図示の一眼レフカメラにおける撮影レンズ、３は撮影レ
ンズ１の予定結像面（カメラにおける焦点面）２の近傍
に設けられたフイールドレンズ、4,5は投影レンズ１の
光軸Ｌを中心にして対称に配置され、投影レンズ１の瞳
の異なる部分1a,1bの夫々を通過する光束に基づいて２
つの物体像を結像させるための２次結像レンズ、6,7は
２次結像レンズ4,5によつて結像された各物体像を検出
するための光電変換素子列で、この素子列6,7は例えばC
CD（チャージ（Charge） カツプルド（Coupled） デ
バイス（Device））等で構成される。８は２次結像レン
ズ近傍に設けられたマスクで、フイールドレンズ３はマ
スク８の開口部8a,8bを撮影レンズ１の異なつた瞳部分1
a,1bに結像させている。このような装置では、例えば、
撮影レンズ１が図示左方に繰り出されて所謂前ピン状態
となると、２次結像レンズ4,5によつて夫々の光電変換
素子列6,7の受光面に結像されていた被写体面位置の物
体の像が夫々矢印方向にずれるので、この像の相対的な
ズレに応じた光電変換素子列6,7の出力の変化により、
前ピン状態であること及びその量が検出されることにな
る。また、後ピン状態の場合には、夫々の像が前ピン状
態の場合と逆方向にずれるので、後ピン状態であること
及びその量が検出される。以下、第７図を使用して、測
距精度を低下させる原因の内、画角に依頼するものを説
明する。第７図で各部材は前述の場合と同様とし、他
方、光軸Ｌと被写体面０との交点を01、軸外の１点を02
とする。また点01を発した光束は２次結像レンズ4,5の
作用で光電変換素子列6,7へ結像し、その点をP1とQ1と
する。
次に軸外の点02を発した光束に着目すると、この画角を
持つた光束は予定結像面２又はその近傍に一旦結像した
後、２次結像レンズ6,7により光電変換素子列6,7に再結
像する。この点がP2,Q2である。P1とP2の間隔Z1及び、Q
1とQ2の間隔Z2は、0102を結ぶ像に当るものであるから
等しくなければならないのであるが、２次結像レンズの
収差に依存して等しくならないことに気付いた。そのた
め同じ被写体距離の物体であつても、測距視野中央域と
周辺域とではレンズの焦点状態の判別が異なる不都合が
起きていると考えられる。従つて、中央域と周辺域の不
一致を含んだまま信号処理がなされるため精度は低下す
ることになるわけである。
持つた光束は予定結像面２又はその近傍に一旦結像した
後、２次結像レンズ6,7により光電変換素子列6,7に再結
像する。この点がP2,Q2である。P1とP2の間隔Z1及び、Q
1とQ2の間隔Z2は、0102を結ぶ像に当るものであるから
等しくなければならないのであるが、２次結像レンズの
収差に依存して等しくならないことに気付いた。そのた
め同じ被写体距離の物体であつても、測距視野中央域と
周辺域とではレンズの焦点状態の判別が異なる不都合が
起きていると考えられる。従つて、中央域と周辺域の不
一致を含んだまま信号処理がなされるため精度は低下す
ることになるわけである。
以上とは別に、２次結像レンズの色収差が良好に補正さ
れていない場合、第８図に示す通り、波長によつて結像
位置が相違して差異Z3が発生すると考えられる。そのた
め被写体の色相によつてレンズの焦点状態の判別が相違
し、合焦精度の低下の原因となる。
れていない場合、第８図に示す通り、波長によつて結像
位置が相違して差異Z3が発生すると考えられる。そのた
め被写体の色相によつてレンズの焦点状態の判別が相違
し、合焦精度の低下の原因となる。
発明が解決しようとしている問題点 本発明の目的は、上述した難点の少なくとも片方、そし
て望ましくは双方を解決することにあり、検出精度を向
上させることにある。
て望ましくは双方を解決することにあり、検出精度を向
上させることにある。
前記目的を達成するため、本発明では、対物レンズの予
定結像面近傍に配置されるフィールドレンズと、このフ
ィールドレンズの後方に配置される２次結像光学系とを
有することにより、上記対物レンズの瞳の異なった部分
を通過する光束に基づいた対の物体像を形成すると共
に、上記物体像の夫々を上記２次結像光学系の後方に配
置された光電変換素子列で検出することにより、上記物
体像の相対的なズレ量から上記対物レンズの焦点状態を
判別するようにした焦点検出装置において、前記２次結
像光学系は、一端に同じ曲率のレンズ作用面を具え、他
端に前記対の像の内一方の像の所定の２点間の距離と他
方の像の対応する２点間の距離の差を抑制する為に前記
光電変換素子列の配列方向に光束を屈折するプリズム作
用面を持つ傾斜面を具える２次結像レンズを有し、 f,d,N、β、θを夫々前記２次結像レンズの焦点距離、
光軸方向の厚さ、屈折率、結像倍率の絶対値、及び傾斜
面の光軸に垂直な面に対する傾角とするとき、f/3＜ｄ
＜Ｎ・ｆ・（β＋１）、２゜＜｜θ｜＜10゜の条件を充
たす様にしている。
定結像面近傍に配置されるフィールドレンズと、このフ
ィールドレンズの後方に配置される２次結像光学系とを
有することにより、上記対物レンズの瞳の異なった部分
を通過する光束に基づいた対の物体像を形成すると共
に、上記物体像の夫々を上記２次結像光学系の後方に配
置された光電変換素子列で検出することにより、上記物
体像の相対的なズレ量から上記対物レンズの焦点状態を
判別するようにした焦点検出装置において、前記２次結
像光学系は、一端に同じ曲率のレンズ作用面を具え、他
端に前記対の像の内一方の像の所定の２点間の距離と他
方の像の対応する２点間の距離の差を抑制する為に前記
光電変換素子列の配列方向に光束を屈折するプリズム作
用面を持つ傾斜面を具える２次結像レンズを有し、 f,d,N、β、θを夫々前記２次結像レンズの焦点距離、
光軸方向の厚さ、屈折率、結像倍率の絶対値、及び傾斜
面の光軸に垂直な面に対する傾角とするとき、f/3＜ｄ
＜Ｎ・ｆ・（β＋１）、２゜＜｜θ｜＜10゜の条件を充
たす様にしている。
次に上記条件（１），（２）の極値の意味を述べる。
条件（１）は２次結像レンズの厚さを規定するものであ
つて、上限は、２次結像レンズの後方に２次結像面を存
在させるために設定したものである。また下限を越えて
厚さｄを小さくし、レンズ作用面とプリズム作用面が接
近すると、後で説明する第４図の２直線の交点が原点か
ら遠ざかることになり、前に問題点を指摘した諸量Z1-Z
2やZ3を良好に補正できなくなる。
つて、上限は、２次結像レンズの後方に２次結像面を存
在させるために設定したものである。また下限を越えて
厚さｄを小さくし、レンズ作用面とプリズム作用面が接
近すると、後で説明する第４図の２直線の交点が原点か
ら遠ざかることになり、前に問題点を指摘した諸量Z1-Z
2やZ3を良好に補正できなくなる。
他方、条件（２）はプリズム角θを定めるもので、下限
値を外れると諸量の補正効果が十分に発揮されないこと
になる。又、上限値を越えると、１次結像面上の測距視
野内の或る一点に着目したときに、この点に対応する２
次結像面上の２つのスポツトの諸収差の影響を受けた形
状をほぼ同一とすることが困難になる不都合が起る。
値を外れると諸量の補正効果が十分に発揮されないこと
になる。又、上限値を越えると、１次結像面上の測距視
野内の或る一点に着目したときに、この点に対応する２
次結像面上の２つのスポツトの諸収差の影響を受けた形
状をほぼ同一とすることが困難になる不都合が起る。
実施例 第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。
０は被写体面、11は例えば一眼レフレツクスカメラの撮
影レンズ、２は撮影レンズの予定結像面、３は予定結像
面上もしくはその近傍に光軸Ｌを一致させて配置したフ
イールドレンズである。14と15は夫々２次結像レンズ
で、例えば両レンズの側部を切除して接合した形態をし
ていてプラスチツクで一体成型される。夫々前面が球面
14a,15aで、後面は傾斜した平面14b,15bであり、谷型を
形成する。後平面の傾斜は光電変換素子列16,17の素子
の配列方向（像走査方向）に平行な方向に決められてい
る。尚、光電変換素子列は一本の素子列の２つの領域で
あつても良い。
影レンズ、２は撮影レンズの予定結像面、３は予定結像
面上もしくはその近傍に光軸Ｌを一致させて配置したフ
イールドレンズである。14と15は夫々２次結像レンズ
で、例えば両レンズの側部を切除して接合した形態をし
ていてプラスチツクで一体成型される。夫々前面が球面
14a,15aで、後面は傾斜した平面14b,15bであり、谷型を
形成する。後平面の傾斜は光電変換素子列16,17の素子
の配列方向（像走査方向）に平行な方向に決められてい
る。尚、光電変換素子列は一本の素子列の２つの領域で
あつても良い。
また18は２孔マスクで、２次結像レンズ14,15の直前に
配され、各開口の中心は各２次結像レンズ14,15の光軸
と一致している。
配され、各開口の中心は各２次結像レンズ14,15の光軸
と一致している。
傾いた平面14b,15bは光軸Ｌに関して対称であるが、こ
の角度の決定は次の方法による。第２図（Ａ）はプリズ
ム角を横軸に、結像位置の差Z1-Z2を縦軸に採つたとき
の特性図で、（Ｂ）はプリズム角を横軸に、波長による
結像位置の差2Z3を縦軸に採つたときの特性図である。
プリズム角を負にする方向が除去すべき諸量が正になる
方向である。また変化に対する敏感度は２次結像レンズ
が短い程、高くなる。図は２次結像レンズの焦点距離を
ｆ＝１に規格化し、長さを1.046に選んだときのもので
ある。
の角度の決定は次の方法による。第２図（Ａ）はプリズ
ム角を横軸に、結像位置の差Z1-Z2を縦軸に採つたとき
の特性図で、（Ｂ）はプリズム角を横軸に、波長による
結像位置の差2Z3を縦軸に採つたときの特性図である。
プリズム角を負にする方向が除去すべき諸量が正になる
方向である。また変化に対する敏感度は２次結像レンズ
が短い程、高くなる。図は２次結像レンズの焦点距離を
ｆ＝１に規格化し、長さを1.046に選んだときのもので
ある。
特性図からかわる様にZ1−Z2を０にするプリズム角及び
2Z3を０にするプリズム角が存在するが、両値の値は一
致しないから、Z1−Z2の差の除去に比重を掛けた中間的
な値を採用するのが一法である。
2Z3を０にするプリズム角が存在するが、両値の値は一
致しないから、Z1−Z2の差の除去に比重を掛けた中間的
な値を採用するのが一法である。
第１図に示す２次結像レンズの数値例は次の通りであ
る。表でR1は14a,15aに相当し、R2は14b,15bに相当す
る。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚、Ndはｄ線に対する屈
折率、νｄはアツベ数。
る。表でR1は14a,15aに相当し、R2は14b,15bに相当す
る。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚、Ndはｄ線に対する屈
折率、νｄはアツベ数。
表１ Ｒ Ｄ Nd νｄ １ 0.4917 1.046 1.49171 57.4 ２ ∞＊ ＊但し、R2平面は谷壁となる様に各４゜傾いている（第
１図）。
１図）。
マスク18の各開口の中心の間隔と、２次結像レンズ14,1
5の２つの光軸の中心の間隔は共に0.247である。２次結
像レンズの材質はアクリルで、結像倍率は0.35である。
5の２つの光軸の中心の間隔は共に0.247である。２次結
像レンズの材質はアクリルで、結像倍率は0.35である。
以上の構成によつて、Z1−Z2＝−0.32μｍ（予定結像面
で0.418mm高に相当） Ｚ＝＋0.63μｍ（ｄ線とｇ線の差）まで抑制された。
で0.418mm高に相当） Ｚ＝＋0.63μｍ（ｄ線とｇ線の差）まで抑制された。
第３図は別の実施例の要部を示している。
図中、24と25は夫々２次結像レンズで24aと25aは球面、
24bと25bは傾斜平面で、両面は光軸Ｌを対称軸として山
型を成す。他の構成部材は第１図の例と同様であるが、
本例の場合、各２次結像レンズの光軸24L,25Lは２孔マ
スク18の中心18′,18″に対して外側に位置ズレする様
に配置している。従つて、レンズ球面24a,25aの円弧に
沿つて夫々の２次結像レンズを傾けたのと類似の作用を
与えることができ、この作用が傾斜平面24b,25bのプリ
ズム作用と共同することになる。
24bと25bは傾斜平面で、両面は光軸Ｌを対称軸として山
型を成す。他の構成部材は第１図の例と同様であるが、
本例の場合、各２次結像レンズの光軸24L,25Lは２孔マ
スク18の中心18′,18″に対して外側に位置ズレする様
に配置している。従つて、レンズ球面24a,25aの円弧に
沿つて夫々の２次結像レンズを傾けたのと類似の作用を
与えることができ、この作用が傾斜平面24b,25bのプリ
ズム作用と共同することになる。
２次結像レンズの偏心の量と平面の傾斜は次の様にして
決定する。
決定する。
第４図で縦軸は平面の傾角（プリズム角）、横軸はレン
ズの偏心量を表し、線ＡはZ3＝０、線ＢはZ1−Z2＝０の
条件を満たす。２線ＡとＢの交点が解で、後述の数値デ
ータはこの解近傍に採つたときのものである。この値よ
りプリズム角が暖いか或いはレンズの偏心量が大きい場
合、除去すべき諸量は正となり、逆の場合、負となる。
この解は２次結像レンズの長さが長い程、原点に近づ
き、交差も暖くなる。
ズの偏心量を表し、線ＡはZ3＝０、線ＢはZ1−Z2＝０の
条件を満たす。２線ＡとＢの交点が解で、後述の数値デ
ータはこの解近傍に採つたときのものである。この値よ
りプリズム角が暖いか或いはレンズの偏心量が大きい場
合、除去すべき諸量は正となり、逆の場合、負となる。
この解は２次結像レンズの長さが長い程、原点に近づ
き、交差も暖くなる。
第３図の２次結像レンズのR,D,Nd,νd,材質，結像倍率
及び２孔マスク18の２つの開口の中心間隔は表１に等し
いが、他は異る。即ち Ｒ Ｄ Nd νｄ １ 0.4917 ２ ∞＊＊ ＊＊ 但し、R2平面は山型となる様に、光軸に垂直な面に
対し外向きに６゜傾いている。
及び２孔マスク18の２つの開口の中心間隔は表１に等し
いが、他は異る。即ち Ｒ Ｄ Nd νｄ １ 0.4917 ２ ∞＊＊ ＊＊ 但し、R2平面は山型となる様に、光軸に垂直な面に
対し外向きに６゜傾いている。
またレンズ作用面の光軸の間隔は0.322である。そしてZ
1−Z2＝−0.084μｍ、Z3＝＋0.042μｍまで抑制されて
いる。
1−Z2＝−0.084μｍ、Z3＝＋0.042μｍまで抑制されて
いる。
第５図は第３実施例の要部を示しており、他は第１図の
構成と同様とする。本例では２次結像レンズ24,25の平
面（プリズム面）34b,35bと球面（収斂レンズ面）34a,3
5aが転置され、２孔マスク18′は球面34a,35a側に設け
られている。この様に球面と平面の順序は限定されな
い。
構成と同様とする。本例では２次結像レンズ24,25の平
面（プリズム面）34b,35bと球面（収斂レンズ面）34a,3
5aが転置され、２孔マスク18′は球面34a,35a側に設け
られている。この様に球面と平面の順序は限定されな
い。
発明の効果 以上述べた本発明によれば複数像の位置ズレから焦点判
別を行なう装置で、検出視野内の物体位置或いは色相に
依存することなく常に高精度の検出を実現できる効果が
あり。殊に２次結像レンズの形状を具体的に特定してい
るから本分野のエキスパートならずとも、時間を無駄に
費すことなく高精度の装置を実現できる点で極めて優れ
た効果を奏するものである。
別を行なう装置で、検出視野内の物体位置或いは色相に
依存することなく常に高精度の検出を実現できる効果が
あり。殊に２次結像レンズの形状を具体的に特定してい
るから本分野のエキスパートならずとも、時間を無駄に
費すことなく高精度の装置を実現できる点で極めて優れ
た効果を奏するものである。
第１図は本発明の第１実施例を示す光学断面図。 第２図はプリズム角と補正対象の関係図。第３図は第２
実施例の要部光学断面図。第４図は傾角、偏心量、補正
対象の関係図。第５図は、別の実施例の要部光学断面
図。第６図は従来例を示す光学断面図。第７図、第８図
は夫々問題点を説明するための光学断面図。 図中、０は被写体面、11は撮影レンズ、Ｌは光軸、12は
予定結像面、13はフイールドレンズ、14と15は２次結像
レンズ、14aと15aは球面（収斂レンズ面）、14bと15bは
傾斜平面（プリズム面）、16と17は光電変換素子列、18
は２孔マスクである。
実施例の要部光学断面図。第４図は傾角、偏心量、補正
対象の関係図。第５図は、別の実施例の要部光学断面
図。第６図は従来例を示す光学断面図。第７図、第８図
は夫々問題点を説明するための光学断面図。 図中、０は被写体面、11は撮影レンズ、Ｌは光軸、12は
予定結像面、13はフイールドレンズ、14と15は２次結像
レンズ、14aと15aは球面（収斂レンズ面）、14bと15bは
傾斜平面（プリズム面）、16と17は光電変換素子列、18
は２孔マスクである。
Claims (2)
- 【請求項１】対物レンズの予定結像面近傍に配置される
フィールドレンズと、このフィールドレンズの後方に配
置される２次結像光学系とを有することにより、上記対
物レンズの瞳の異なった部分を通過する光束に基づいた
対の物体像を形成すると共に、上記物体像の夫々を上記
２次結像光学系の後方に配置された光電変換素子列で検
出することにより、上記物体像の相対的なズレ量から上
記対物レンズの焦点状態を判別するようにした焦点検出
装置において、前記２次結像光学系は、一端に同じ曲率
のレンズ作用面を具え、他端に前記対の像の内一方の像
の所定の２点間の距離と他方の像の対応する２点間の距
離の差を抑制する為に前記光電変換素子列の配列方向に
光束を屈折するプリズム作用面を持つ傾斜面を具える２
次結像レンズを有し、 f,d,N、β、θを夫々前記２次結像レンズの焦点距離、
光軸方向の厚さ、屈折率、結像倍率の絶対値、及び傾斜
面の光軸に垂直な面に対する傾角とするとき、f/3＜ｄ
＜Ｎ・ｆ・（β＋１）、２゜＜｜θ｜＜10゜の条件を充
たすことを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項２】前記２次結像光学系は、前記レンズ作用面
近傍に配置された多孔マスクを有し、前記レンズ作用面
頂点は前記多孔マスク開口部中心に対して光軸の外側に
偏心し、前記傾斜面は光軸を対称軸として山型を成して
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点
検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22058885A JPH0679102B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 焦点検出装置 |
| US06/877,850 US4849782A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-24 | Focus detecting device |
| GB8615463A GB2178621B (en) | 1985-06-28 | 1986-06-25 | Focus detecting device |
| DE19863621542 DE3621542A1 (de) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Vorrichtung zur ermittlung des scharfeinstellungszustands eines objektivs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22058885A JPH0679102B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6279407A JPS6279407A (ja) | 1987-04-11 |
| JPH0679102B2 true JPH0679102B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=16753326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22058885A Expired - Lifetime JPH0679102B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-10-02 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679102B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2543077B2 (ja) * | 1987-05-07 | 1996-10-16 | オリンパス光学工業株式会社 | 焦点検出用光学系 |
| JPH01216309A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-30 | Minolta Camera Co Ltd | 焦点検出用光学系 |
| JP4884318B2 (ja) | 2007-06-29 | 2012-02-29 | オリンパスイメージング株式会社 | 焦点検出光学系及びそれを用いた撮像装置 |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP22058885A patent/JPH0679102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6279407A (ja) | 1987-04-11 |
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