JPH0685017B2 - Focus detection device - Google Patents

Focus detection device

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JPH0685017B2
JPH0685017B2 JP60125752A JP12575285A JPH0685017B2 JP H0685017 B2 JPH0685017 B2 JP H0685017B2 JP 60125752 A JP60125752 A JP 60125752A JP 12575285 A JP12575285 A JP 12575285A JP H0685017 B2 JPH0685017 B2 JP H0685017B2
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lens
focus detection
light
condenser lens
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弘 向井
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、撮影レンズを通過した光を受光して該撮影レ
ンズの焦点検出を行うカメラ焦点検出装置に関する。
The present invention relates to a camera focus detection device that receives light that has passed through a taking lens and detects the focus of the taking lens.

従来、上述の如き焦点検出装置は種々知られており、そ
の1つに、撮影レンズの予定焦点面の後方にコンデンサ
レンズを配置し、該コンデンサレンズの後方に光軸対称
に一対の結像レンズを配置することにより、両結像レン
ズによってそれぞれ形成される予定焦点面の像を比較し
て撮影レンズの焦点検出を行うものがある。第7図はこ
のような焦点検出装置の基本光学系を示すもので、(T
L)が撮影レンズ、(L0)がコンデンサレンズ、(L1
及び(L2)がそれぞれ結像レンズであり、両結像レンズ
(L1)(L2)は撮影レンズ(TL)の光軸(X)に対して
対称となり、かつ、両結像レンズ(L1)(L2)の光軸は
それぞれ光軸(X)と平行になるように配置されてい
る。(F)は撮影レンズ(TL)の予定焦点面、(FR)は
両結像レンズの結像面であり、結像面(FR)上に受光素
子アレイが配置されている。
Conventionally, various types of focus detection devices as described above are known, and one of them is a condenser lens disposed behind a planned focal plane of a photographing lens, and a pair of imaging lenses are disposed behind the condenser lens and are symmetrical with respect to the optical axis. By arranging, the images of the planned focal planes formed by both imaging lenses are compared to detect the focus of the photographing lens. FIG. 7 shows the basic optical system of such a focus detection device.
L) is the taking lens, (L 0 ) is the condenser lens, and (L 1 )
And (L 2 ) are imaging lenses, and both imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) are symmetrical with respect to the optical axis (X) of the taking lens (TL), and both imaging lenses (L 2 ) The optical axes of L 1 ) and (L 2 ) are arranged parallel to the optical axis (X). (F) is the planned focal plane of the taking lens (TL), (FR) is the image plane of both imaging lenses, and the light receiving element array is arranged on the image plane (FR).

このような構成により、単一の被写体に対し、撮影レン
ズ(TL)が合焦状態にあるときその像(A)は予定焦点
面(F)上に形成され、更に結像レンズ(L1)(L2)に
よって第1像(A1)及び第2像(A2)がそれぞれ形成さ
れる。そして、撮影レンズ(TL)が後ピン状態にあると
きは、その像(B)は合焦時の像(A)よりも後方に形
成され更に結像レンズ(L1)(L2)によって、合焦時の
第1像(A1)第2像(A2)よりも光軸(X)に垂直な方
向に離れた位置に第1像(B)第2像(B2)がそれぞれ
形成される。逆に前ピン状態のときには撮影レンズ(T
L)によって像(C)が合焦時の像(A)よりも前方に
形成され、その第1像(C1)及び第2像(C2)は共に合
焦時よりも光軸(X)に近い位置に形成される。従っ
て、このような焦点検出装置によって分離された2つの
像の間隔を結像面(FR)上に配置された受光素子アレイ
を用いて測定することによって、前ピン、合焦、後ピン
の焦点検出情報が得られる。
With such a configuration, when the taking lens (TL) is in focus on a single subject, its image (A) is formed on the planned focal plane (F), and further the imaging lens (L 1 ) The first image (A 1 ) and the second image (A 2 ) are formed by (L 2 ). When the taking lens (TL) is in the rear focus state, the image (B) is formed behind the in-focus image (A), and the imaging lenses (L 1 ) (L 2 ) The first image (B 1) and the second image (B 2 ) are formed at positions apart from the first image (A 1 ) and the second image (A 2 ) at the time of focusing in the direction perpendicular to the optical axis (X). To be done. Conversely, when in the front focus state, the taking lens (T
The image (C) is formed in front of the image (A) at the time of focusing by L), and the first image (C 1 ) and the second image (C 2 ) thereof are both at the optical axis (X) than at the time of focusing. ) Is formed in a position close to. Therefore, by measuring the distance between the two images separated by such a focus detection device using the light receiving element array arranged on the image plane (FR), the focus of the front focus, the focus, and the rear focus can be obtained. Detection information is obtained.

ここで、コンデンサレンズ(L0)の役割は、一対の結像
レンズ(L1)(L2)の瞳を、撮影レンズ(TL)の射出瞳
位置に投影することである。もし、コンデンサレンズ
(L0)がなければ、撮影レンズ(TL)によって周辺光束
がけられやすくなり、2次像(A1)(A2)(B1)(B2
(C1)(C2)の像高による照度が変わり、焦点検出誤差
の原因となるからである。
Here, the role of the condenser lens (L 0 ) is to project the pupils of the pair of imaging lenses (L 1 ) (L 2 ) to the exit pupil position of the taking lens (TL). If there is no condenser lens (L 0 ), the peripheral light flux will be easily eclipsed by the taking lens (TL), and the secondary images (A 1 ) (A 2 ) (B 1 ) (B 2 ).
This is because the illuminance changes depending on the image heights of (C 1 ) and (C 2 ) and causes focus detection error.

しかしながら、このような焦点検出装置においても被写
体が照明している光源の差によって焦点検出誤差が生じ
ることがある。特に、望遠レンズを用いて、太陽光の下
で撮影する場合と蛍光灯やタングステンランプなどの人
工光源の下で撮影する場合とでは、焦点検出誤差が生じ
やすい傾向にある。
However, even in such a focus detection device, a focus detection error may occur due to a difference in the light source illuminated by the subject. In particular, a focus detection error tends to occur easily when shooting under sunlight using a telephoto lens and when shooting under an artificial light source such as a fluorescent lamp or a tungsten lamp.

本発明は、このような被写体の照明光源の差による焦点
検出誤差の発生を抑えることのできる焦点検出装置を提
供することを目的とするものである。以下、本発明につ
いて詳細に説明する。
It is an object of the present invention to provide a focus detection device capable of suppressing the occurrence of focus detection error due to such a difference in illumination light source of a subject. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

第8図は、受光素子アレイの分光感度分布、代表的な昼
光の分光分布およびそれらを合成した分光分布を示すグ
ラフである。第8図において、(SS)は受光素子として
通常用いられるシリコン・フォトダイオード(SPD)の
分光感度分布を示しており、非常に広い帯域において十
分な感度を有している。(SD)は代表的な昼光の分光分
布を示しており、(KD)は(SS)と(SD)とを合成した
分光分布を示す。従って、上述のようなシリコン・フォ
トダイオードを受光素子として用いる焦点検出装置の昼
光下での分光感度分布は、(KD)に示されるようにな
る。そして、この分光感度分布(KD)からも明らかなよ
うに、この焦点検出装置は、昼光に対して約590nmに感
度ピークを有する。
FIG. 8 is a graph showing a spectral sensitivity distribution of the light receiving element array, a typical daylight spectral distribution, and a spectral distribution obtained by combining them. In FIG. 8, (SS) shows the spectral sensitivity distribution of a silicon photodiode (SPD) normally used as a light receiving element, which has sufficient sensitivity in a very wide band. (SD) shows a typical daylight spectral distribution, and (KD) shows a spectral distribution obtained by combining (SS) and (SD). Therefore, the spectral sensitivity distribution under daylight of the focus detection device using the above-mentioned silicon photodiode as a light receiving element is as shown in (KD). Then, as is clear from this spectral sensitivity distribution (KD), this focus detection device has a sensitivity peak at about 590 nm with respect to daylight.

一方、第9図は、タングステンランプの分光分布とその
照明下における焦点検出装置の分光感度分布を示すグラ
フである。第9図において、(SA)はタングステンラン
プの分光分布を示し、(SS)は第8図と同様の受光素子
の分光感度分布を示す。従って、タングステンランプ照
明下の焦点検出装置の分光感度分布は、(SA)と(SS)
とを合成した(KA)にて示されるようになる。第9図か
らも明らかなように、このタングステンランプ照明下の
焦点検出装置の分光感度分布(KA)は、約680nmに感度
ピークを有する。故に、焦点検出装置の感度ピークは、
昼光下とタングステンランプ照明下とでは約90nmの差が
生じる。この差による焦点検出誤差を防止するために、
第8図および第9図に(R)で示される分光特性を有す
る赤外線カットフィルタを用いることも考えられるが、
受光素子への入射光量が著しく減少してしまい、焦点検
出の低輝度限界を悪化させてしまうので好ましくない。
On the other hand, FIG. 9 is a graph showing the spectral distribution of the tungsten lamp and the spectral sensitivity distribution of the focus detection device under the illumination thereof. In FIG. 9, (SA) shows the spectral distribution of the tungsten lamp, and (SS) shows the spectral sensitivity distribution of the same light receiving element as in FIG. Therefore, the spectral sensitivity distribution of the focus detection device under tungsten lamp illumination is (SA) and (SS)
It becomes as shown by (KA) which is a combination of and. As is clear from FIG. 9, the spectral sensitivity distribution (KA) of the focus detection device under the illumination of the tungsten lamp has a sensitivity peak at about 680 nm. Therefore, the sensitivity peak of the focus detection device is
There is a difference of about 90 nm under daylight and under tungsten lamp illumination. In order to prevent focus detection error due to this difference,
Although it is conceivable to use an infrared cut filter having a spectral characteristic shown by (R) in FIGS. 8 and 9,
This is not preferable because the amount of light incident on the light receiving element is significantly reduced and the low brightness limit of focus detection is deteriorated.

一方、撮影レンズ(TL)は、色収差を極力小さくするよ
うに設計されてはいるが、完全には色収差がとれておら
ず、代表的なレンズの入射光波長と像点位置の関係は、
第10図のグラフにで示すように、設計的にG線(43
6nm)とC線(656nm)とにおいて像点位置をほぼ一致す
るように設計されている。第10図において、(KDP)は
昼光の場合の分光感度の感度ピークの波長(590nm)
を、(KAP)はタングステンランプ照明の場合の感度ピ
ークの波長(680nm)をそれぞれ示している。第10図か
ら明らかなように、照明光源の差によって、焦点検出装
置に検出される焦点位置は0.1mmから0.2mmも変化するこ
とが考えられる。
On the other hand, the taking lens (TL) is designed to minimize chromatic aberration, but it is not completely chromatic, and the relationship between the incident light wavelength and the image point position of a typical lens is
As shown in the graph in Fig. 10, the G line (43
It is designed so that the image point positions of the 6 nm) and the C line (656 nm) are substantially the same. In Fig. 10, (KDP) is the wavelength (590 nm) of the sensitivity peak of the spectral sensitivity in the case of daylight.
, (KAP) shows the wavelength (680 nm) of the sensitivity peak in the case of tungsten lamp illumination. As is clear from FIG. 10, it is considered that the focus position detected by the focus detection device changes from 0.1 mm to 0.2 mm due to the difference in the illumination light source.

例えば、第11図図示のように、被写体が太陽(D)によ
って照明されている場合は、被写体からの反射光が実線
イで示されるように、撮影レンズ(TL)を通って予定焦
点面(F)に結像し、コンデンサレンズ(L0)と結像レ
ンズ(L1)(L2)を通して受光素子(S)上に2つの2
次像が投影される。一方、照明光源としてタングステン
ランプ(A)が用いられる場合は、被写体からの反射光
が破線ロで示されるようにすすんで、予定焦点面(F)
よりも後に像が形成され、コンデンサレンズ(L0)と結
像レンズ(L1)(L2)を通して受光素子(S)上に2つ
の2次像が投影される。そして、太陽光照明の場合の像
間隔Lに比べてタングステンランプ照明の場合は像間隔
L′になり、光軸方向距離Dだけ光源の波長差による焦
点検出誤差となるのである。
For example, as shown in FIG. 11, when the subject is illuminated by the sun (D), the reflected light from the subject passes through the taking lens (TL) and the projected focal plane ( The image is formed on F), and two 2's are formed on the light receiving element (S) through the condenser lens (L 0 ) and the imaging lens (L 1 ) (L 2 ).
The next image is projected. On the other hand, when the tungsten lamp (A) is used as the illumination light source, the reflected light from the subject advances as shown by the broken line B, and the planned focal plane (F)
An image is formed after that, and two secondary images are projected on the light receiving element (S) through the condenser lens (L 0 ) and the imaging lenses (L 1 ) (L 2 ). Then, compared with the image distance L in the case of the sunlight illumination, the image distance L'in the case of the tungsten lamp illumination becomes, and there is a focus detection error due to the wavelength difference of the light source by the distance D in the optical axis direction.

次に、光源の波長の違いによるコンデンサレンズの屈折
率の差によって焦点検出誤差の生じる現象について第12
図を用いて説明する。第7図の基本光学系において、コ
ンデンサレンズ(L0)は結像レンズ(L1)(L2)の瞳を
撮影レンズ(TL)の射出瞳に撮影する役目をもってい
る。第12図において、(M)は結像レンズ(L1)(L2
の瞳径を決定するマスクであり、一対の開口部(M1
(M2)が形成されており、各開口部(M1)(M2)の中心
が結像レンズ(L1)(L2)の光軸とそれぞれ一致するよ
うに配置されている。
Next, regarding the phenomenon in which focus detection error occurs due to the difference in the refractive index of the condenser lens due to the difference in the wavelength of the light source,
It will be described with reference to the drawings. In the basic optical system shown in FIG. 7, the condenser lens (L 0 ) has a function of photographing the pupils of the imaging lenses (L 1 ) (L 2 ) as the exit pupils of the photographing lens (TL). In FIG. 12, (M) is an imaging lens (L 1 ) (L 2 )
Is a mask that determines the pupil diameter of a pair of apertures (M 1 )
(M 2 ) is formed, and the centers of the openings (M 1 ) (M 2 ) are arranged so as to coincide with the optical axes of the imaging lenses (L 1 ) (L 2 ), respectively.

第12図において、(MD)、(MA)はコンデンサレンズ
(L0)によって撮影レンズ(TL)に投影されるマスク
(M)の像をそれぞれ示し、照明光源の波長の差により
太陽光の場合は(MD)、タングステンランプの場合は
(MA)となる。すなわち、長波長成分を多く含む(赤っ
ぽい)タングステンランプの照明の場合は、コンデンサ
レンズ(L0)の屈折率が太陽光の場合のそれの屈折率よ
りも小さくなり、コンデンサレンズ(L0)の焦点距離
は、太陽光照明の場合よりもタングステン光照明の場合
の方が長くなるので、像(MA)は像(MD)よりも遠くに
結像される。そして、照明光源の波長差による屈折率の
差が少ないほど像(MA)と像(MD)とは互いに近づいた
位置に投影される。従って、コンデンサレンズ(L0)の
アッベ数νは大きくて波長による屈折率の変化が少な
い方が良い。
In FIG. 12, (MD) and (MA) show images of the mask (M) projected on the taking lens (TL) by the condenser lens (L 0 ) respectively, and in the case of sunlight due to the wavelength difference of the illumination light source. Is (MD) and for tungsten lamps is (MA). That is, in the case of illumination of a tungsten lamp containing a lot of long-wavelength components (reddish), the refractive index of the condenser lens (L 0 ) becomes smaller than that of sunlight, and the condenser lens (L 0 Since the focal length of) is longer in the case of tungsten light illumination than in the case of sunlight illumination, the image (MA) is formed farther than the image (MD). The image (MA) and the image (MD) are projected closer to each other as the difference in refractive index due to the wavelength difference of the illumination light source is smaller. Therefore, it is preferable that the Abbe number ν 1 of the condenser lens (L 0 ) is large and the change in the refractive index with wavelength is small.

ここで、通常、第11図からも明らかなように、撮影レン
ズ(TL)自体のために長波長成分の強い光は後ピンにな
りがちであるので受光素子アレイ上では像間隔が広がる
傾向にあるのに加えて、第12図のような合焦光学系の構
成では長波長側の光による像間隔が広めになる傾向にあ
るので、撮影レンズと合焦光学系を合わすとさらに後ピ
ンの情報がでる傾向にあることになる。
Here, as is generally clear from FIG. 11, the light having a long wavelength component tends to be back-focused due to the taking lens (TL) itself, so that the image interval tends to widen on the light receiving element array. In addition to that, in the structure of the focusing optical system as shown in FIG. 12, the image interval due to the light on the long wavelength side tends to be wider, so if the taking lens and the focusing optical system are combined, Information tends to be released.

一方、結像レンズ(L1)(L2)について考察すると、ま
ず、第13図は、結像レンズ(L1)とマスク(M)との部
分を拡大したものである。短波長成分の強い光をA、長
波長成分の強い光をBとすると、長波長成分に対する材
料の屈折率の方が短波長成分に対する屈折率よりも小さ
いので、長波長成分の強い光Bの方が光線の曲げられ方
が弱くなって像の間隔が短くなり、撮影レンズを含めた
ピント位置の光源の波長差による誤差を補正する方向に
ある。従って、結像レンズのアッベ数νが小さくて長
波長成分と短波長成分との屈折率の差が大きい方が、光
源の波長の差による焦点検出誤差を補正するためには良
い。
On the other hand, considering the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ), first, FIG. 13 is an enlarged view of the portions of the imaging lens (L 1 ) and the mask (M). Assuming that the light having a short wavelength component is A and the light having a long wavelength component is B, the refractive index of the material for the long wavelength component is smaller than the refractive index for the short wavelength component. The light beam is bent more weakly and the image interval is shortened, and the error due to the wavelength difference of the light source at the focus position including the photographing lens is corrected. Therefore, it is better that the Abbe number ν 2 of the imaging lens is small and the difference in refractive index between the long wavelength component and the short wavelength component is large in order to correct the focus detection error due to the difference in wavelength of the light source.

従って、本発明は、撮影レンズの予定争点面の近傍ない
しは後方にコンデンサレンズを配置し、その後方に光軸
対称に、像を2つに分離するための像分離光学素子を配
置するとともに、像分離光学素子の前に像分離光学素子
の瞳径を決定する開口部を有するマスクを配置して、分
離された2つの像を互いに比較することによって、撮影
レンズの予定焦点面に対する焦点検出を行う焦点検出装
置において、像分離光学素子の光軸とマスクの開口部の
中心とをずらすことにより像分離光学素子にプリズム効
果を持たせ、さらに以下の条件を満足することを特徴と
するものである。
Therefore, according to the present invention, the condenser lens is arranged in the vicinity of or behind the planned issue surface of the taking lens, and the image separating optical element for separating the image into two parts is arranged behind the condenser lens symmetrically with respect to the optical axis. A mask having an aperture that determines the pupil diameter of the image separation optical element is arranged in front of the separation optical element, and the two separated images are compared with each other to perform focus detection with respect to the planned focal plane of the taking lens. In the focus detection device, the optical axis of the image separation optical element and the center of the opening of the mask are displaced to give the image separation optical element a prism effect, and further, the following conditions are satisfied. .

(1) ν>ν 但し、ここで、νはコンデンサレンズのアッベ数、ν
は像分離光学素子のアッベ数である。
(1) ν 1 > ν 2 where ν 1 is the Abbe number of the condenser lens, ν
2 is the Abbe number of the image separation optical element.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。第1図
は本発明の第1の実施例の焦点検出装置を示す概略図で
ある。第1図において、コンデンサレンズ(L0)のアッ
ベ数νは、結像レンズ(L1)(L2)のアッベ数ν
りも大きくなるようにその材料が選択されている。これ
は、第13図の考察より、結像レンズ(L1)(L2)の材料
としては、アッベ数νの小さい(波長による屈折率の差
の大きい)ものが光源の波長差による焦点検出誤差の補
正に有効であるからであり、更に、第12図の説明よりコ
ンデンサレンズ(L0)のアッベ数νは大きい方がよいか
らである。コンデンサレンズ(L0)に用いられる材料と
しては、BK7、BKS、SK16などのクラウンガラスもしくは
アクリル(PMMA)などアッベ数νが大きい材料が適用さ
れ、一方、結像レンズの材料としてはフリントガラス、
ポリスチレン、ポリカーボネートなどアッベ数νの小さ
いものが適用される。
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram showing a focus detection device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the material is selected so that the Abbe number ν 1 of the condenser lens (L 0 ) is larger than the Abbe number ν 2 of the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ). It can be seen from Fig. 13 that the material of the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) has a small Abbe number ν (a large difference in the refractive index depending on the wavelength) to detect the focus due to the wavelength difference of the light source. This is because it is effective in correcting the error, and it is better that the Abbe number ν of the condenser lens (L 0 ) is larger than that described in FIG. As a material used for the condenser lens (L 0 ), a crown glass such as BK7, BKS, SK16 or a material having a large Abbe number ν such as acrylic (PMMA) is applied, while a material for the imaging lens is flint glass,
A material having a small Abbe number ν such as polystyrene or polycarbonate is applied.

第1図において、光線(dl)は太陽光照明下の光線を示
しており、光線(al)はタングステンランプ照明下の光
線を示している。光線(dl)はコンデンサレンズ(L0
によって大きく屈折させられるが、結像レンズ(L1
(L2)によっては大きく屈折させられない。一方、光線
(al)はコンデンサレンズ(L0)によって大きく屈折さ
せられないが、結像レンズ(L1)(L2)によって大きく
屈折させられて、両光線(dl)(al)とも受光素子
(S)上では互いに一致した位置に到達する。従って、
光源の波長差による焦点検出誤差を良好に補正すること
ができる。
In FIG. 1, a light ray (dl) shows a light ray under sunlight illumination, and a light ray (al) shows a light ray under tungsten lamp illumination. Ray (dl) is condenser lens (L 0 ).
Is greatly refracted by the imaging lens (L 1 )
It cannot be greatly refracted by (L 2 ). On the other hand, the light ray (al) is not greatly refracted by the condenser lens (L 0 ), but is largely refracted by the imaging lens (L 1 ) (L 2 ), and both light rays (dl) (al) are light receiving elements. In (S), the positions reach each other. Therefore,
The focus detection error due to the wavelength difference of the light source can be corrected well.

尚、本実施例においては、第2図に拡大して示されるよ
うに、結像レンズ(L1)(L2)は、その光軸(x1
(x2)が、マスク(M)の開口部(M1)(M2)の中心よ
りも距離Hだけ外側に配置されている。このように構成
することによって、結像レンズ(L1)(L2)にそれぞれ
プリズム的な作用を持たせて、第2図に示される長波長
側の光線(Al)の方が短波長側の光線(Dl)よりも撮影
レンズ(TL)光軸(X)に近い位置を通るようにして、
長波長側の光線による2つの像の間隔をなるべく小さく
して、光源の波長差による焦点検出誤差を減少させるこ
とができる。これを第3図のプリズム(P)に置き換え
て、更に詳しく説明する。第3図において、プリズム
(P)に入射する光線を(m1)とすると、プリズム
(P)から射出される光線(m2)との角度の差αは、 α=n・θ ・・・・・・(2) で表される。ここで、nはプリズム(P)の屈折率、θ
はプリズム(P)のくさび角である。そして、(2)式
から、くさび角θが大きいほど、およびプリズム(P)
の屈折率が大きいほど光線は偏向されやすく、従って、
結像レンズ(L1)(L2)のアッベ数が小さいほど偏向角
を大きくして、波長の差による焦点検出誤差を良好に補
正することができるのである。
In this embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 2, the imaging lens (L 1 ) (L 2 ) has its optical axis (x 1 )
(X 2 ) is arranged outside the center of the openings (M 1 ) (M 2 ) of the mask (M) by a distance H. With this configuration, the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) have prismatic functions, and the long-wavelength ray (Al) shown in FIG. So that it passes through a position closer to the shooting lens (TL) optical axis (X) than the light beam (Dl) of
It is possible to reduce the focus detection error due to the wavelength difference of the light source by making the distance between the two images due to the light beam on the long wavelength side as small as possible. This will be described in more detail by replacing it with the prism (P) in FIG. In FIG. 3, assuming that the light ray incident on the prism (P) is (m1), the angle difference α with the light ray (m2) emitted from the prism (P) is α = n · θ. -Represented by (2). Here, n is the refractive index of the prism (P), θ
Is the wedge angle of the prism (P). From the equation (2), the larger the wedge angle θ, and the larger the prism (P)
The higher the refractive index of
The smaller the Abbe number of the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) is, the larger the deflection angle is, and the focus detection error due to the wavelength difference can be corrected well.

上記第1の実施例では、通常は受光素子の感度が長波長
側にのびているので、一対の結像レンズ(L1)(L2)の
光軸(x1)(x2)をマスク(M)の開口部(M1)(M2
の中心より撮影レンズ(TL)の光軸(X)から遠くなる
方向にずらすように構成して、長波長側で後ピンになる
という現象を補正しようとしたが、第10図からも明らか
なように非常に短波長成分(400nm付近)の多い場合で
も後ピンとなる。よって、短波長側の光が多い特殊な光
源が用いられる特殊用途の焦点検出装置の場合は、逆に
結像レンズ(L1)(L2)の光軸(x1)(x2)をマスク
(M)の開口部(M1)(M2)の中心よりも撮像レンズ光
軸(X)の方向に近づければ、短波長側で後ピンとなる
現象を補正することができるし、この場合も結像レンズ
(L1)(L2)とアッベ数νは小さい方が補正がよくさ
れ、コンデンサレンズ(L0)のアッベ数をν、結像レ
ンズ(L1)(L2)のアッベ数をνとすると、ν>ν
の関係が成り立つときに波長による焦点検出誤差の補
正が良好になされる。
In the first embodiment, since usually extends the sensitivity long wavelength side of the light receiving element, a pair of imaging lenses (L 1) the optical axis of the (L 2) (x 1) (x 2) a mask ( M) opening (M 1 ) (M 2 )
We tried to correct the phenomenon of rear focusing on the long-wavelength side by arranging the lens so that it would move away from the center of the lens, away from the optical axis (X) of the taking lens (TL). Even if there are many very short wavelength components (around 400 nm), it will become a back focus. Therefore, in the case of a special-purpose focus detection device that uses a special light source with a large amount of light on the short wavelength side, the optical axes (x 1 ) (x 2 ) of the imaging lenses (L 1 ) (L 2 ) should be reversed. By bringing the opening (M 1 ) (M 2 ) of the mask (M) closer to the direction of the image pickup lens optical axis (X) than the center of the opening (M 1 ) (M 2 ), it is possible to correct the phenomenon of back focusing on the short wavelength side. In this case, the smaller the imaging lens (L 1 ) (L 2 ) and the Abbe number ν 2 are, the better the correction is. The Abbe number of the condenser lens (L 0 ) is ν 1 , the imaging lens (L 1 ) (L 2 ), The Abbe number is ν 2 , ν 1 > ν
When the relationship of 2 is established, the focus detection error due to the wavelength is corrected well.

第4図は、以上のような場合に有効な第2の実施例を示
す断面図である。第4図において、一対の結像レンズ
(L1)(L2)は、その光軸(x1)(x2)が一対のマスク
の開口部(M1)(M2)の中心よりも光軸(X)に近くな
るように配置されている。従って、(イ)は長波長成分
の多い昼光の1光線とし、(ロ)は短波長成分の多いタ
ングステン光の1光線とすると、従来の構成では(ロ)
の場合に後ピンとして検出されてしまうが、本実施例の
ように結像レンズ(L1)(L2)の光軸(x1)(x2)がマ
スクの開口部(M1)(M2)の中心に対して撮影レンズ
(TL)の光軸(X)方向によって配置されているので、
そのプリズム効果としては第2図図示の場合の逆とな
り、短波長成分の光の方が結像レンズ(L1)(L2)によ
って大きくまげられ波長の差による焦点検出誤差の補正
がなされる方向にある。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment which is effective in the above case. In FIG. 4, the optical axes (x 1 ) (x 2 ) of the pair of imaging lenses (L 1 ) (L 2 ) are larger than the centers of the openings (M 1 ) (M 2 ) of the pair of masks. It is arranged so as to be close to the optical axis (X). Therefore, assuming that (a) is one daylight ray with many long-wavelength components and (b) is one tungsten light ray with many short-wavelength components, in the conventional configuration, (b)
In this case, the optical axis (x 1 ) (x 2 ) of the imaging lens (L 1 ) (L 2 ) is detected as a rear pin, but the aperture (M 1 ) ( Since it is arranged in the optical axis (X) direction of the taking lens (TL) with respect to the center of M 2 ),
The prism effect is the opposite of that shown in FIG. 2, and the light of the short wavelength component is largely deflected by the imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) to correct the focus detection error due to the wavelength difference. In the direction.

第5図は、本発明に関連する第1の参考例を示す断面図
であり、本参考例では、上述の実施例に用いられた一対
の結像レンズ(L1)(L2)に代えて、一体化された一対
のプリズム(P1)(P2)が用いられている。そして、プ
リズム(P1)(P2)の前にはレンズ(L3)が配置されて
おり、このレンズ(L3)は結像作用を有し、像を分離す
る作用はプリズム(P1)(P2)が有している。ここで、
プリズム(P1)(P2)の位置はレンズ(L3)の前でも良
い。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first reference example related to the present invention. In this reference example, the pair of imaging lenses (L 1 ) and (L 2 ) used in the above-mentioned examples are used. Therefore, a pair of integrated prisms (P 1 ) (P 2 ) is used. The prism (P1) in front of (P2) is arranged the lens (L 3), the lens (L 3) have an imaging action, act to separate the image prism (P 1) ( P 2 ) has. here,
The position of the prism (P 1 ) (P 2 ) may be in front of the lens (L 3 ).

第6図は、本発明に関する第2の参考例を示す断面図で
あり、本参考例は第5図図示の第1の参考例に用いられ
たレンズ(L3)と一対のプリズム(P1)(P2)とを一体
化して、1つの像分離素子(DE)としたものである。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second reference example relating to the present invention. This reference example shows the lens (L 3 ) used in the first reference example shown in FIG. 5 and a pair of prisms (P 1 ) (P 2 ) are integrated into one image separation element (DE).

尚、上記実施例では、すべてを赤外光を遮断する赤外光
カットフィルタが用いられていなかったが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、赤外光カットフィルタを
用いるものに対しても、有効である。赤外光カットフィ
ルタを用いる場合には、本発明を適用することによっ
て、来のように受光素子に検出される波長域を非常に狭
くすることなく、広く設定して受光素子の受光量を増加
させることができる。
Incidentally, in the above embodiment, the infrared light cut filter that blocks all infrared light was not used, but the present invention is not limited to this, as compared with one using an infrared light cut filter. However, it is effective. When an infrared light cut filter is used, by applying the present invention, the wavelength range detected by the light receiving element is not made extremely narrow as in the past, but is set wide to increase the amount of light received by the light receiving element. Can be made.

以上詳述したように、本発明は、撮影レンズの予定焦点
面の近傍ないしは後方にコンデンサレンズを配置し、そ
の後方に光軸対称に像を2つに分離するための像分離光
学素子を配置するとともに、像分離光学素子の前に像分
離光学素子の瞳径を決定する開口部を有するマスクを配
置して、分離された2つの像を互いに比較することによ
って、撮影レンズの予定焦点面に対する焦点検出を行う
焦点検出装置において、像分離光学素子の光軸とマスク
の開口部の中心とをずらすことにより像分離光学素子に
プリズム効果を持たせ、さらにνをコンデンサレンズ
のアッベ数、νを像分離光学素子のアッベ数としたと
きに、ν>νの条件を満足することを特徴とするも
のであり、このように構成することによって、被写体の
照明光源の波長差による焦点検出誤差を減少せしめるこ
とができる。
As described above in detail, according to the present invention, the condenser lens is arranged in the vicinity of or behind the planned focal plane of the taking lens, and the image separating optical element for separating the image into two in the optical axis symmetry is arranged behind the condenser lens. In addition, a mask having an aperture that determines the pupil diameter of the image separation optical element is arranged in front of the image separation optical element, and the two separated images are compared with each other, so that the planned focal plane of the taking lens is In a focus detection device that performs focus detection, the optical axis of the image separation optical element and the center of the opening of the mask are shifted to give the image separation optical element a prism effect, and ν 1 is the Abbe number of the condenser lens, It is characterized by satisfying the condition of ν 1 > ν 2 when 2 is the Abbe number of the image separation optical element. The focus detection error due to can be reduced.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す断面図、第2図は
その要部拡大図、第3図はその結像レンズのプリズム作
用を説明するためのプリズムの断面図、第4図は本発明
の第2の実施例を示す断面図、第5図は第1の参考例を
示す断面図、第6図は第2の参考例を示す断面図、第7
図は本発明には第4の実施例を示す断面図、第7図は本
発明に用いられる焦点検出装置の光学系を示す断面図、
第8図は太陽光下でのシリコン・フォトダイオードから
なる受光素子の分光感度分布を示すグラフ、第9図はタ
ングステンランプ下での該受光素子の分光感度分布を示
すグラフ、第10図は撮影レンズの波長による像点位置の
差を示すグラフ、第11図は従来の撮影レンズの色収差に
よる焦点検出誤差の原因を示す断面図、第12図はコンデ
ンサレンズの波長による屈折率の差による焦点検出誤差
の原因を示す断面図、第13図は結像レンズの波長による
屈折率の差による焦点検出誤差の原因を示す断面図であ
る。 (TL):撮影レンズ、(L0):コンデンサレンズ、
(L1)(L2)(P1)(P2)(DE):像分離光学系。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof, FIG. 3 is a sectional view of a prism for explaining the prism action of the imaging lens, and FIG. FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing a first reference example, and FIG. 6 is a sectional view showing a second reference example.
FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view showing an optical system of a focus detection device used in the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the spectral sensitivity distribution of a light receiving element composed of a silicon photodiode under sunlight, FIG. 9 is a graph showing the spectral sensitivity distribution of the light receiving element under a tungsten lamp, and FIG. 10 is a photograph. A graph showing the difference in image point position depending on the wavelength of the lens, Fig. 11 is a sectional view showing the cause of focus detection error due to the chromatic aberration of the conventional taking lens, and Fig. 12 is focus detection due to the difference in refractive index depending on the wavelength of the condenser lens. FIG. 13 is a sectional view showing the cause of the error, and FIG. 13 is a sectional view showing the cause of the focus detection error due to the difference in the refractive index depending on the wavelength of the imaging lens. (TL): Shooting lens, (L 0 ): Condenser lens,
(L 1 ) (L 2 ) (P 1 ) (P 2 ) (DE): Image separation optical system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮影レンズの予定焦点面の近傍ないしは後
方にコンデンサレンズを配置し、その後方に光軸対称に
像を2つに分離するための像分離光学素子を配置すると
ともに、像分離光学素子の前に像分離光学素子の瞳径を
決定する開口部を有するマスクを配置して、分離された
2つの像を互いに比較することによって、撮影レンズの
予定焦点面に対する焦点検出を行う焦点検出装置におい
て、 像分離光学素子の光軸とマスクの開口部の中心とをずら
すことにより像分離光学素子にプリズム効果を持たせ、
さらに以下の条件を満足することを特徴とする焦点検出
装置: ν>ν 但し、ここで、 ν1;コンデンサレンズのアッベ数 ν2;像分離光学素子のアッベ数 である。
1. A condenser lens is arranged in the vicinity of or behind a planned focal plane of a taking lens, and an image separation optical element for separating an image into two symmetrically with respect to the optical axis is arranged behind the condenser lens, and at the same time, an image separation optical system. A focus detection is performed in which a mask having an aperture that determines the pupil diameter of the image separation optical element is arranged in front of the element, and the two separated images are compared with each other, thereby performing focus detection with respect to the planned focal plane of the taking lens. In the device, the optical axis of the image separation optical element and the center of the opening of the mask are displaced to give the image separation optical element a prism effect,
Further, a focus detection device characterized by satisfying the following conditions: ν 1 > ν 2 where ν 1 ; Abbe number of condenser lens ν 2 ; Abbe number of image separation optical element.
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