JPH07120667A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焦点検出用光束が撮影レンズの光軸に対して
傾斜して設置されたメインミラーを透過して非対称とな
っても、正確な焦点検出を可能とする。 【構成】 再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ１を撮影レンズ
１の光軸Ｌ０に対して傾ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一眼レフレックスカメ
ラのＴＴＬ方式の焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影レンズを通過した被写体からの光束
により二次像を形成し、二次像の像ずれ量に基づいて撮
影レンズの焦点調節状態を検出する、いわゆる位相差検
出方式の焦点検出装置が知られている。

【０００３】図６は、位相差検出方式による焦点検出装
置の概略構成を示す斜視図である。なお、この明細書で
は、焦点検出装置を備えたカメラを正位置に構えたとき
に、地平面の方向すなわち撮影画面の長辺方向をＸ軸、
天地の方向すなわち撮影画面の短辺方向をＹ軸、撮影レ
ンズの光軸をＺ軸とする。図において、１は撮影レンズ
であり、Ｌ０は撮影レンズ１の光軸である。１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄは、焦点検出を行なうための光束が通過
する撮影レンズ１の射出瞳上における領域である。撮影
レンズ１の射出瞳上の領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを通
過した光束は、不図示の光学系を介して焦点検出装置９
へ導かれる。焦点検出装置９は、撮影レンズ１に近い方
から順に視野マスク２、コンデンサレンズ３、絞りマス
ク４および再結像レンズ５から成る再結像光学系９Ａと
ＣＣＤチップ６とを備えている。視野マスク２は、撮影
レンズ１の予定結像面近傍の光軸Ｌ０上に、Ｘ軸方向に
長い矩形開口２ｘとＹ軸方向に長い矩形開口２ｙとを十
字形に組合せた開口を有する。絞りマスク４は、撮影レ
ンズ１の光軸Ｌ０を中心として、Ｙ軸に対して対称に配
置された一対の開口４ａ，４ｂとＸ軸に対して対称に配
置された一対の開口４ｃ，４ｄとを有する。再結像レン
ズ５は、撮影レンズ１の光軸Ｌ０を中心として、Ｙ軸に
対して対称に配置された一対の正レンズ部５ａ，５ｂと
Ｘ軸に対して対称に配置された一対の正レンズ部５ｃ，
５ｄとを有する。ＣＣＤチップ６は、撮影レンズ１の光
軸Ｌ０を中心として、Ｙ軸に対して対称に配置された一
対のラインセンサ６ａ，６ｂとＸ軸に対して対称に配置
された一対のラインセンサ６ｃ，６ｄとを有する。

【０００４】視野マスク２の十字形の開口の像は、再結
像レンズ５の４個の正レンズ部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
によってそれぞれ対応するＣＣＤチップ６のラインセン
サ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ上に４個の二次像として形成
される。また、撮影レンズ１の射出瞳上の領域１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄは、コンデンサレンズ３を介して絞りマ
スク４の開口４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと共役関係にあ
る。撮影レンズ１の射出瞳上の領域１ａを通過した被写
体からの光束は、視野マスク２の矩形開口２ｘ、コンデ
ンサレンズ３、絞りマスク４の開口４ａ、再結像レンズ
５の正レンズ部５ａを通り、ＣＣＤチップ６のラインセ
ンサ６ａ上に被写体像の二次像としてボケ像または鮮鋭
像を形成する。同様に、撮影レンズ１の射出瞳上の１ｂ
を通過した被写体からの光束は、視野マスク２の矩形開
口２ｘ、コンデンサレンズ３、絞りマスク４の開口４
ｂ、再結像レンズ５の正レンズ部５ｂを通り、ＣＣＤチ
ップ６のラインセンサ６ｂ上に被写体像の二次像として
ボケ像または鮮鋭像を形成する。

【０００５】図７は、図６に示す撮影レンズ１と焦点検
出装置９のＸ−Ｚ平面に沿った断面図である。ラインセ
ンサ６ａ，６ｂ上に形成された被写体像の二次像によ
り、撮影レンズ１の焦点調節状態を判定することができ
る。つまり、撮影レンズ１の焦点調節状態が予定結像面
よりも前方に鮮鋭像を結ぶ、いわゆる前ピン状態のとき
には、ラインセンサ６ａ，６ｂ上の被写体像の二次像が
互いに近づく。一方、撮影レンズ１の焦点調節状態が予
定結像面よりも後方に鮮鋭像を結ぶ、いわゆる後ピン状
態のときは、ラインセンサ６ａ、６ｂ上の被写体像の二
次像が互いに遠ざかる。撮影レンズ１の焦点調節状態が
予定結像面上に鮮鋭像を結ぶときには、ラインセンサ６
ａ，６ｂ上に所定の間隔を有するように被写体像の二次
像が形成される。このような原理に基づき、焦点検出装
置９において、ラインセンサ６ａ，６ｂに形成された被
写体像の二次像の情報を取り出し、適切な演算処理をす
ることによって撮影レンズ１の焦点調節状態を検出す
る。

【０００６】上述した焦点検出装置９では、撮影レンズ
１の射出瞳上の領域１ａ，１ｂを通過した焦点検出用光
束は、視野マスク２の開口２ｘ、コンデンサレンズ３、
絞りマスク４の開口４ａ，４ｂ、再結像レンズ５の正レ
ンズ部５ａ，５ｂを通過し、ＣＣＤチップ６のラインセ
ンサ６ａ，６ｂ上に導かれて被写体像の二次像が形成さ
れ、これらの二次像の像ずれ量に基づいて焦点検出が行
なわれる。つまり、被写体像の横方向の輝度分布により
焦点検出が行なわれる。同様に、撮影レンズ１の射出瞳
上の領域１ｃ，１ｄを通過した焦点検出用光束は、視野
マスク２の開口２ｙ、コンデンサレンズ３、絞りマスク
４の開口４ｃ，４ｄ、再結像レンズ５の正レンズ部５
ｃ，５ｄを通り、ＣＣＤチップ６のラインセンサ６ｃ、
６ｄ上に導かれて被写体像の二次像が形成され、これら
の二次像により焦点検出が行なわれる。すなわち、被写
体像の縦方向の輝度分布により焦点検出が行なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８は、上述した位相
差検出方式による焦点検出装置を備えた一眼レフレック
スカメラの断面図である。図６に示す機器と同様な機器
に対しては同一の符号を付して説明を省略する。図にお
いて、７はメインミラー、８はサブミラー、１１はファ
インダースクリーン、１２はペンタダハプリズム、１３
は接眼レンズ、１４はフィルム面、１６はフィルム面１
４と光学的に等価な位置に置かれた撮影レンズ１の予定
結像面である。撮影レンズ１を通過した光束は、メイン
ミラー７により上方に反射され、ファインダースクリー
ン１１、ペンタダハプリズム１２、接眼レンズ１３から
成るファインダー光学系へ導かれる。また、メインミラ
ー７の後方に置かれたフィルム面１４には感光フィルム
が置かれ、撮影時にはメインミラー７とサブミラー８が
光軸Ｌ０から退避され、撮影レンズ１からの光束がフィ
ルム面１４に置かれた感光フィルムに露光される。

【０００８】メインミラー７は、撮影レンズ１の光軸Ｌ
０に対してＹ−Ｚ平面上で傾けて設けられており、その
一部は半透過になっている。また、メインミラー７の半
透過部の後方にはサブミラー８が設けられている。メイ
ンミラー７は、撮影レンズ１からの光束を反射して上述
したファインダー光学系へ導くとともに、半透過部で透
過した光束をサブミラー８により反射して焦点検出装置
９へ導く。なお、焦点検出装置９の再結像光学系は上述
した通りである。図８に示すように焦点検出装置９をカ
メラボディの底に設けた場合は、メインミラー７の半透
過部を透過した焦点検出用光束をサブミラー８により反
射させてカメラボディの底へ導く。

【０００９】しかしながら、上述した従来の焦点検出装
置では、撮影レンズ１の射出瞳の分割方向がメインミラ
ー７の傾き方向と同じである場合、つまり瞳分割方向が
撮影画面の短辺方向の場合は、メインミラー７への焦点
検出用光束の入射角が非対称となるために、撮影レンズ
１により結像される一次像は予定結像面上に形成され
ず、メインミラー７の傾き方向と同じ方向に傾いて形成
されるという問題がある。

【００１０】この問題を図９により詳しく説明する。図
において、１は撮影レンズ、７はメインミラー、１５は
被写体面、１６は撮影レンズ１の予定結像面である。メ
インミラー７がなければ、被写体面１５から入射する画
角の異なる光束は撮影レンズ１の予定結像面１６に焦点
を結ぶ。しかし、画角の異なる光束がメインミラー７を
通ると、各画角での光束のメインミラー７への入射角が
光軸に対して非対称になるために、予定結像面１６は破
線で示す面１６’のように傾いてしまう。つまり、撮影
レンズ１の光学系の諸収差が良好に補正されていても、
被写体面１５から入射する光束の画角によって結像面が
異なることになり、被写体までの距離が同じであって
も、焦点検出領域の中央部と周辺部とでは撮影レンズ１
の焦点調節状態の判別結果が異なり、正確な焦点検出が
できない。

【００１１】この問題を解決するために、瞳分割方向に
非対称な光学系に対して、対となる再結像光学系の光路
長を変える焦点検出装置が提案されている（特開昭６４
−５６４０７号公報参照）。しかし、この焦点検出装置
では、再結像光学系の光路長を変えるために、対の再結
像レンズのそれぞれの厚みを変えたり、二次像側のレン
ズ面の曲率を変えたりして、再結像レンズの形状を互い
に異なるものとしているので、再結像レンズの型を対旋
盤などを用いた精密旋削加工などにより、単一の母材か
ら削ることが困難になってしまう。したがって、対の再
結像レンズのそれぞれの型を別個に加工し、後で別個の
型を一つに合体することになり、対の再結像レンズの直
交性が格段に落ちてしまう。

【００１２】また、メインミラー７の傾き方向に対し
て、逆の方向に傾けたメインミラー７と同じ素材と厚さ
の平行平板を光路に挿入して上記問題を解決する焦点検
出装置が提案されている（特開平４−５１１２４７号公
報参照）。しかし、この焦点検出装置では、平行平板を
傾けて配置するために余計なスペースを確保しなければ
ならないという問題がある。

【００１３】本発明の目的は、焦点検出用光束が撮影レ
ンズの光軸に対して傾けて設置されたメインミラーを透
過して非対称となっても、正確な焦点検出が可能な焦点
検出装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】一実施例の構成を示す図
１に対応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明
は、撮影レンズ１を通過した焦点検出用光束を集めるた
めのコンデンサレンズ３と、撮影レンズ１の射出瞳上の
焦点検出光束が通過する領域１ｃ，１ｄを制限するため
の対の開口４ｃ，４ｄを有する絞りマスク４と、撮影レ
ンズ１により結像された一次像に対する対の二次像を形
成するための対の再結像レンズ５ｃ，５ｄとを有する再
結像光学系９０Ａと、この再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ
１に対して垂直な受光面を有し、対の再結像レンズ５
ｃ，５ｄにより形成された対の二次像の輝度分布を検出
するための対の受光素子６ｃ，６ｄとを備え、撮影レン
ズ１を通過し、撮影レンズ１の光軸Ｌ０に対して傾けて
設置されたメインミラー７を透過した焦点検出用光束に
基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検出する焦点検
出装置に適用され、再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ１を撮
影レンズ１の光軸Ｌ０に対して傾けることにより、上記
目的を達成する。また、請求項２の焦点検出装置は、再
結像光学系９０Ａの傾きを、メインミラー７による撮影
レンズ１の一次像面の傾きに応じて決定したものであ
る。さらに、請求項３の焦点検出装置は、コンデンサレ
ンズ３の光軸Ｌ２を再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ１に対
して偏心させたものである。

【００１５】

【作用】撮影レンズ１の光軸に対して傾けて設置された
メインミラー７を透過して非対象となった焦点検出用光
束は、撮影レンズ１の光軸Ｌ０に対して傾けて設置され
た再結像光学系９０Ａによって受光素子６ｃ，６ｄの受
光面に正しく結像される。これにより、焦点検出用光束
が撮影レンズの光軸に対して傾けて設置されたメインミ
ラーを透過して非対称となっても、正確な焦点検出が可
能となる。また、コンデンサレンズ３の光軸Ｌ２が再結
像光学系９０Ａの光軸Ｌ１に対して偏心しているので、
焦点検出用光束が偏向される。これにより、再結像光学
系９０Ａの光軸Ｌ１を撮影レンズ１の光軸Ｌ０に対して
傾けたときに、コンデンサレンズ３による絞りマスク開
口４ｃ，４ｄの逆投影像１ｃ，１ｄが撮影レンズ１の射
出瞳から外れたり、撮影レンズ１の光軸Ｌ０に対して非
対称となるようなことが防止され、正確な焦点検出がで
きる。

【００１６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示す図であ
る。なお、上述した図６〜９と同様な機器に対しては同
一の符号を付して説明を省略する。図において、Ｌ１は
再結像光学系の光軸であり、Ｌ２はコンデンサレンズ３
の光軸である。焦点検出装置９０は、図６に示す装置と
同様に、撮影レンズ１に近い方から順に視野マスク２、
コンデンサレンズ３、絞りマスク４および再結像レンズ
５から成る再結像光学系９０ＡとＣＣＤチップ６とを備
えている。撮影レンズ１を通った焦点検出用光束は、上
述したように、メインミラー７を透過することによって
本来の予定結像面１６には結像せず、破線で示す傾いた
面１６’に結像する。そこでこの実施例では、メインミ
ラー７による撮影レンズ１の結像面１６’の傾きと再結
像光学系９０Ａによりラインセンサ６ｃ，６ｄ上に形成
される二次像面の傾きとが一致するように、撮影レンズ
１の光軸Ｌ０に対して再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ１を
傾けて設置する。この結果、メインミラー７を透過した
ために撮影レンズ１の一次像面が傾いても、再結像光学
系９０Ａによってラインセンサ６ｃ，６ｄ上に正しく二
次像が形成され、焦点検出領域内で均一な焦点検出結果
が得られ、正確な焦点検出が可能となる。

【００１８】ところで、図２に示すように、対の再結像
レンズ５の正レンズ部５ｃの光軸と、５ｄの光軸の中心
を通る軸をＬ１とすると、コンデンサレンズ３の光軸を
軸Ｌ１に合わせたまま再結像光学系９０Ａを像面１６’
の傾きに応じて傾けると、コンデンサレンズ３による絞
りマスク４の開口４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの逆投影像１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、撮影レンズ１の光軸Ｌ０に対
称な位置からずれ、撮影レンズ１の射出瞳から外れてし
まう。この様子を図４に示す。撮影レンズ１の射出瞳上
の異なる領域１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、コンデンサレ
ンズ３による絞りマスク４の開口４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄの逆投影像であるため、焦点検出装置９０を傾けると
絞りマスク４の開口４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの逆投影像
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは撮影レンズ１の光軸Ｌ０から
ずれる。また、絞りマスク４の開口４ｃ，４ｄの逆投影
像１ｃ，１ｄが撮影レンズ１の射出瞳から外れない場合
でも、光軸Ｌ０に対して非対称となるため、正確な焦点
検出ができなくなってしまう。

【００１９】そこで、図１に示すように、対の再結像レ
ンズ５の正レンズ部５ｃの光軸と５ｄの光軸との中心を
通る再結像光学系９０Ａの光軸Ｌ１に対して、コンデン
サレンズ３の光軸Ｌ２を偏心させることにより焦点検出
用光束を偏向させ、図３に示すように、撮影レンズ１の
光軸Ｌ０に対して、絞りマスク４の開口４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの逆投影像１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが対称とな
るようにした。

【００２０】図５は、焦点検出装置９０をボディ底に設
置したカメラの断面図である。焦点検出装置９０は、メ
インミラー７による撮影レンズ１の結像面１６’の傾き
と再結像光学系９０Ａによりラインセンサ６ｃ，６ｄ上
に形成される二次像面の傾きとが一致するように、再結
像光学系９０Ａの光軸Ｌ１を撮影レンズ１の光軸Ｌ０に
対して傾けてカメラボディの底部に設置される。

【００２１】なお、上記実施例では、焦点検出装置９０
をボディ底へ設置したときに、焦点検出装置９０の光軸
Ｌ１に対して折り返しミラー１０を４５゜に傾けて設置
しているが、折り返しミラー１０を焦点検出装置９０の
光軸Ｌ１に対して適当な角度をもたせることにより、折
り返しミラー１０の反射後の光軸が撮影レンズ１の光軸
と平行になるようにしてもよい。

【００２２】また、上述した実施例では撮影レンズの光
軸上の焦点検出領域、すなわち撮影画面中央の焦点検出
領域を例に上げて説明したが、撮影レンズの光軸外の焦
点検出領域、すなわち撮影画面の中央以外の焦点検出領
域に対しても本発明の効果と同様の効果が得られる。

【００２３】以上の実施例の構成において、コンデンサ
レンズ３、絞りマスク４、再結像レンズ５が再結像光学
系を、ラインセンサ６ｃ，６ｄが受光素子をそれぞれ構
成する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、再
結像光学系の光軸を撮影レンズの光軸に対して傾けたの
で、焦点検出用光束が撮影レンズの光軸に対して傾けて
設置されたメインミラーを透過して非対象となっても、
再結像光学系により受光素子の受光面に正しく結像さ
れ、正確な焦点検出が可能となる。また、コンデンサレ
ンズの光軸を再結像光学系の光軸に対して偏心させたの
で、再結像光学系の光軸を撮影レンズの光軸に対して傾
けたときに、コンデンサレンズによる絞りマスク開口の
逆投影像が撮影レンズの射出瞳から外れたり、撮影レン
ズの光軸に対して非対称となるようなことが防止され、
正確な焦点検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示す図。

【図２】コンデンサレンズの作用を説明する図。

【図３】コンデンサレンズの作用を示す模式図。

【図４】コンデンサレンズの作用を示す模式図。

【図５】ボディの底部へ焦点検出装置を設置したカメラ
の断面図。

【図６】従来の焦点検出装置の斜視図。

【図７】位相差検出方式の焦点検出の原理を示す模式
図。

【図８】従来の焦点検出装置をボディの底部へ設置した
カメラの断面図。

【図９】光学系の作用を示す図。

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ 視野マスク ２ｘ，２ｙ 視野マスクの開口 ３ コンデンサレンズ ４ 絞りマスク ４ａ〜４ｄ 絞りマスクの開口 ５ 再結像レンズ ５ａ〜５ｄ 再結像レンズの正レンズ部 ６ ＣＣＤチップ ６ａ〜６ｄ ラインセンサ ７ メインミラー ８ サブミラー ９，９０ 焦点検出装置 ９Ａ，９０Ａ 再結像光学系 １０ 折り返しミラー １１ ファインダースクリーン １２ ペンタダハプリズム １３ 接眼レンズ １４ フィルム面 １５ 被写体面 １６ 予定結像面 Ｌ０ 撮影レンズの光軸 Ｌ１ 再結像光学系の光軸 Ｌ２ コンデンサレンズの光軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズを通過した焦点検出用光束を
   集めるためのコンデンサレンズと、前記撮影レンズの射
   出瞳上の前記焦点検出光束が通過する領域を制限するた
   めの対の開口を有する絞りマスクと、前記撮影レンズに
   より結像された一次像に対する対の二次像を形成するた
   めの対の再結像レンズとを有する再結像光学系と、 この再結像光学系の光軸に対して垂直な受光面を有し、
   前記対の再結像レンズにより形成された対の二次像の輝
   度分布を検出するための対の受光素子とを備え、 前記撮影レンズを通過し、前記撮影レンズの光軸に対し
   て傾けて設置されたメインミラーを透過した焦点検出用
   光束に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出す
   る焦点検出装置において、 前記再結像光学系の光軸を前記撮影レンズの光軸に対し
   て傾けることを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記再結像光学系の傾きを、前記メインミラーによる前
   記撮影レンズの一次像面の傾きに応じて決定することを
   特徴とする焦点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の焦点検
   出装置において、 前記コンデンサレンズの光軸を、前記再結像光学系の光
   軸に対して偏心させることを特徴とする焦点検出装置。