JPH07234356A

JPH07234356A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH07234356A
Application number: JP6025505A
Authority: JP
Inventors: Keiji Moriyama; 啓二守山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JP3617065B2; US5583604A

Abstract

(57)【要約】【目的】撮影画面の光軸上と光軸外に焦点検出領域を有
する焦点検出光学系を備えた焦点検出装置において、装
着する撮影レンズの射出瞳との不適合による焦点検出光
束のケラレを抑え、安定した焦点検出精度を有する焦点
検出装置を提供する。【構成】焦点検出光学系を少なくとも２つ備え、各焦点
検出光学系において、撮影レンズによる像を１対の光電
変換素子列上に第二次像として形成し、該第二次像の相
対位置関係より撮影レンズの焦点検出を行なう焦点検出
装置において、撮影画面の光軸外に焦点検出領域を有す
る焦点検出光学系の対の絞り開口のコンデンサレンズに
よる逆投影を撮影レンズの光軸寄りに向け、光軸と交差
する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等に用いて最適
なＴＴＬ(Through The Lens)位相差検出方式による焦点
検出装置に関し、特に撮影レンズ像面内の複数領域での
合焦状態を検出する際に好適な焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等に用いられるＴＴＬ位相差検出
方式による焦点検出装置の基本構成を図１４に示す。こ
の焦点検出装置は、撮影レンズ１の後方の光軸Ｏ上に、
順次配置された視野マスク２０と、コンデンサレンズ３
０と、絞りマスク４０と、再結像レンズ５０と、光電変
換素子６０とからなる。視野マスク２０、コンデンサレ
ンズ３０、絞りマスク４０、再結像レンズ５０および光
電変換素子６０により焦点検出光学系が構成される。こ
の焦点検出光学系の射出瞳１０は、コンデンサレンズ３
０を介して絞りマスク４０と共役な位置に在る。図の例
では、撮影レンズ１の位置と重なっている。視野マスク
２０は、予定結像面（フィルム等価面）近傍に位置す
る。

【０００３】射出瞳１０の分割された二つの領域１０
１、１０２を透過した光束は、撮影レンズ１により、視
野マスク２０近傍に被写体の第１次像を形成する。視野
マスク２０により光束の抽出が行われ、コンデンサレン
ズ３０への被写体からの光束が制限される。コンデンサ
レンズ３０を透過した光束は、同様に不要な光束を制限
する絞りマスク４０の開口４０１、４０２を経て、再結
像レンズ５０の正レンズ部５０１、５０２により光電変
換素子列６０の素子列６０１、６０２上に二次像として
再形成される。

【０００４】つまり、撮影レンズ１により形成される一
次像の後方に、コンデンサレンズ３０及び絞りマスク４
０と再結像レンズ５０より成る再結像系によって、その
一次像と略相似な二つの二次像を１対の光電変換素子列
６０１，６０２上に再結像させ、両二次像の相対的な位
置関係に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検出す
る。１対の光電変換素子列６０１，６０２上の二つの二
次像は、撮影レンズ１の焦点調節状態に応じて、その相
対的な位置関係が変化する。例えば、両二次像は、ピン
トが視野マスク面より前方で合っている場合には、互い
に遠ざかり、後方で合っている場合には、互いに近づ
く。したがって、光電変換素子列６０１，６０２の両出
力を比較することにより、適正な合焦状態を検出するこ
とができる。

【０００５】このような基本原理に基づく焦点検出装置
において従来一般には、前述のように、射出瞳１０の位
置はコンデンサレンズ３０を介して絞りマスク４０と共
役な位置に在り、焦点検出光学系毎の固有な構成により
固定的に決まってしまう。

【０００６】すなわち、射出瞳１０の光束の透過する２
つの領域１０１、１０２は絞りマスク４０の二つの開口
４０１、４０２のコンデンサレンズ３０による逆投影像
になっているために、位置が固定され且つ互いに分離独
立した領域になっている。

【０００７】焦点検出精度は２つの焦点検出光束の重心
の開き角、所謂重心開角に起因し、重心開角が大きくな
れば検出精度は向上する。

【０００８】また、図１３（Ａ）（Ｂ）および次式に示
すように、焦点検出光学系の焦点調節量に対応する能
力、所謂デフォーカス検出範囲△Ｚは、焦点検出光束の
片側重心開角φ、焦点検出光学系の固有な構成により固
定的に決まってしまう射出瞳１０と撮影レンズの予定焦
点面２０との間の距離Ｌ、および第二次像の相対位置関
係を検索する範囲の撮影レンズの予定焦点面相当の片側
長さｄによって決まる。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、（Ａ）は、ｄ＞０で無限遠側のデ
フォーカス検出範囲を表し、（Ｂ）は、ｄ＜０で近距離
側のデフォーカス検出範囲を表す。

【００１１】以上より明らかに、焦点検出精度を向上さ
せるために焦点検出光束の重心開角を大きくして、さら
に比較的確保しにくい近距離側（ｄ＜０）のデフォーカ
ス検出範囲、つまり近距離側デフォーカス検出範囲の劣
化を回避するためには、射出瞳１０を撮影レンズの予定
焦点面からより離れた位置に設定するような焦点検出光
学系の構成とする必要がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した焦点
検出装置では次のような問題点を生じている。

【００１３】すなわち、実際に装着する撮影レンズの射
出瞳の位置は一定ではなく、撮影レンズの種類によって
様々で、コンデンサレンズ３０を介して絞りマスク４０
と共役な位置とは異なる場合が多い。

【００１４】撮影レンズの実際の射出瞳位置が著しく異
なる場合は、撮影画面（予定焦点面）の光軸外でしかも
光軸より離れた位置に焦点検出領域を有する焦点検出光
学系について、撮影レンズの実際の射出瞳の光軸に関し
て極めて不対称な２つの領域を透過する光束を用いて焦
点検出を行わざるを得なくなり、そのため、２つの光束
の対称性が損なわれて開口効率による光束の一部欠損、
所謂ケラレが生じて焦点検出不能となることが生じる。

【００１５】このような問題点を解決するために従来
は、たとえば特開昭６３−２８４５１３号公報等から明
らかなように、撮影画面光軸外に焦点検出領域を有する
焦点検出光学系の対の絞り開口の配列方向に垂直な方向
の径を小さく構成して、共役関係にある射出瞳の２つの
分割領域の面積を小さくする方法が知られている。

【００１６】しかし、この方法による改善は、撮影画面
光軸から離れた位置において光軸の円周方向に配置され
た焦点検出領域を有する焦点検出光学系に限定されるも
のであり、撮影画面光軸の径方向に配置された焦点検出
領域を有する焦点検出光学系については、何ら改善する
ものではない。

【００１７】また、射出瞳の２つの分割領域の面積を小
さくしてしまうと、撮影画面に到達する焦点検出光束の
光量が減少してしまうため、焦点検出に係わる低輝度に
対応し得る能力の劣化を招いてしまう。

【００１８】特開平１−２８８８１０号公報等において
は、撮影画面の中心部に焦点検出領域を有する焦点検出
光学系と、周辺部に焦点検出領域を有する焦点検出光学
系とで、射出瞳の２つの分割領域の重心間隔等を異なら
せる方法も提案されている。

【００１９】しかし、前述の通り焦点検出精度は２つの
焦点検出光束の重心開角に依存するため、射出瞳の２つ
の分割領域の重心間隔を狭めると、撮影画面光軸外に焦
点検出領域を有する焦点検出光学系の焦点検出精度が、
撮影画面光軸上に焦点検出領域を有する焦点検出光学系
に比較して著しく劣化してしまう。また、この方法も、
撮影画面光軸から離れた位置において光軸の円周方向に
配置された焦点検出領域を有する焦点検出光学系に限定
されるものであり、撮影画面光軸の径方向に配置された
焦点検出領域を有する焦点検出光学系については、何ら
改善するものではない。

【００２０】光軸外において径方向に配置された焦点検
出領域に関する問題に関して、図６に示した、従来技術
による焦点検出装置によりさらに説明する。この焦点検
出装置は、図１４で説明したと同様に、撮影レンズの後
方の光軸Ｏ上に、順次配置された視野マスク２２と、コ
ンデンサレンズ３２と、絞りマスク４２と、再結像レン
ズ５２と、光電変換素子６２とからなる。図の見やすさ
のため、視野マスク２２と絞りマスク４２とは光軸から
外れた位置に示してある。視野マスク２２、コンデンサ
レンズ３２、絞りマスク４２、再結像レンズ５２および
光電変換素子６２により焦点検出光学系が構成される。
撮影画面の光軸上および光軸から外れた左右の位置の計
３箇所に焦点検出領域を有し、各箇所では、垂直方向に
伸びた焦点検出領域とこれに直交した水平方向に伸びた
焦点検出領域とを有する。したがって、この装置では、
実質的に６個の焦点検出光学系を有するものとみること
ができる。図上、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、撮影レンズによ
って変わる射出瞳の実際の位置を示している。

【００２１】各焦点検出光学系の射出瞳は、コンデンサ
レンズ３２を介して絞りマスク４２と共役な位置に在
る。図６の従来装置では、各焦点検出光学系についての
「共役な位置」は光軸Ｏ上の同一位置に存在する。この
場合、図７に示すように、最外側の焦点検出光線は、ｑ
２、ｒ２に相当し、実際の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの外
側となる。すなわち、ケラレが生じる。なお、図７は、
比較のために本発明に関する光線束も記載されている
が、これについては後述する。

【００２２】このようにして、光軸外の焦点検出領域に
対応する光束が実際の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃでケラレ
る状態を図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。図から分かる
ように、いずれの場合の光軸外の径方向に配置された焦
点検出領域について、その１対の光線束のうち一方のみ
についてケラレが生じている。これが、光軸外の径方向
の焦点検出領域に関しては適正な焦点検出が行なえない
ことの原因となっていた。

【００２３】本発明は、このような従来の不具合に鑑み
てなされたもので、撮影画面の光軸上と光軸外に焦点検
出領域を有する焦点検出光学系を有する焦点検出装置に
おいて、装着する撮影レンズの射出瞳との不適合による
焦点検出光束のケラレを抑え、安定した焦点検出精度を
有する焦点検出装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による焦点検出装置は、撮影レンズの予定焦点
面近傍に位置するコンデンサレンズと、該コンデンサレ
ンズの後方に設けられ、前記撮影レンズの瞳を２つの領
域に分割する１対の開口を有する絞りマスクと、該絞り
マスクの開口に対応する１対の再結像レンズとを有する
焦点検出光学系を少なくとも２つ備え、各焦点検出光学
系により前記撮影レンズによる像を１対の光電変換素子
列上に第二次像として形成し、該第二次像の相対位置関
係より前記撮影レンズの焦点検出を行なう焦点検出装置
において、前記少なくとも２つの焦点検出光学系は、前
記予定焦点面の光軸上に配置された第１の焦点検出領域
と、光軸外に配置された第２の焦点検出領域とを有し、
前記第２の焦点検出領域に対応する焦点検出光学系に係
るコンデンサレンズを介した絞りマスクの逆投影は、前
記撮影レンズの光軸と交差して、該光軸をはさんで当該
焦点検出領域と反対側で前記光軸から外れた位置に当該
絞り開口の像を形成することを特徴とする。

【００２５】この焦点検出装置において、前記第２の焦
点検出領域に対応する焦点検出光学系に係るコンデンサ
レンズの光軸を偏心させる。または、前記第２の焦点検
出領域に対応する焦点検出光学系に係るコンデンサレン
ズの光軸を傾斜させる。

【００２６】前記第２の焦点検出領域は、前記撮影レン
ズの光軸外において、該光軸の径方向に沿って配置され
たものであってもよい。

【００２７】前記撮影レンズの予定焦点面の光軸外にお
いて、前記第２の焦点検出領域と略直交するように前記
撮影レンズの光軸の円周方向に沿って配置された第３の
焦点検出領域を有する第３の焦点検出光学系を備えてよ
い。

【００２８】前記予定焦点面の光軸外に焦点検出領域を
有する焦点検出光学系は、そのコンデンサレンズから光
電変換素子列までの距離を、前記予定焦点面の光軸上に
焦点検出領域を有する焦点検出光学系の当該距離と異に
するものであってもよい。この場合、前記光軸外に焦点
検出領域を有する焦点検出光学系は、前記光軸上に焦点
検出領域を有する焦点検出光学系と、前記絞り開口の大
きさを異にするとともに前記絞り開口の逆投影像の大き
さを略等しくすることが好ましい。

【００２９】前記光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系のコンデンサレンズを介した絞りの共役点と、
前記光軸上に焦点検出領域を有する焦点検出光学系のコ
ンデンサレンズを介した絞りの共役点とは、前記光軸に
沿う方向に関して略同一位置に存在するものであっても
よい。

【００３０】前記光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系のコンデンサレンズを介した絞りの共役点と、
前記光軸上に焦点検出領域を有する焦点検出光学系のコ
ンデンサレンズを介した絞りの共役点とは、前記光軸に
沿う方向に関して異なる位置にあってもよい。

【００３１】前記焦点検出光学系として、前記光軸上に
焦点検出領域を有する第１の焦点検出光学系と、該第１
の焦点検出光学系を挾んで前記光軸外にそれぞれ焦点検
出領域を有する第２および第３の焦点検出光学系とを備
え、該第２および第３の焦点検出光学系における当該コ
ンデンサレンズから光電変換素子列までの距離を、前記
第１の焦点検出光学系の当該距離より短く構成してもよ
い。

【００３２】前記コンデンサレンズの前方の、前記撮影
レンズの予定結像面近傍に配置され、前記各焦点検出領
域を制限する開口を有する視野マスクをさらに備えても
よい。

【００３３】少なくとも６個の焦点検出領域に対応した
６個の前記焦点検出光学系を備え、該６個の焦点検出領
域として、前記光軸上において十字型に配置された第１
の１対の焦点検出領域と、前記光軸外の一方において十
字型に配置された第２の１対の焦点検出領域領域と、光
軸に対して該第２の１対の焦点検出領域と反対側におい
て十字型に配置された第３の１対の焦点検出領域とを有
してもよい。

【００３４】

【作用】本発明においては、射出瞳が撮影レンズの予定
焦点面からより離れた位置に在る焦点検出光学系を、撮
影画面の光軸外に焦点検出領域が在るように配置して、
対の絞り開口のコンデンサレンズによる逆投影を撮影レ
ンズの光軸寄りに向け、光軸と交差する構成とした。

【００３５】すなわち、撮影画面の光軸外に焦点検出領
域を有する焦点検出光学系の対の絞り開口の外接円の中
心のコンデンサレンズによる逆投影が、実際に装着する
撮影レンズの射出瞳位置が多く分布する撮影レンズの光
軸上の位置付近で光軸と交差するようにしている。つま
り、撮影画面の光軸外に焦点検出領域の最も外側に対応
する対の焦点検出光束も、実際に装着する撮影レンズの
射出瞳位置が多く分布する撮影レンズの光軸上の位置付
近で光軸に対して略対称となるため、ケラレが回避され
る。

【００３６】本発明は、特に、撮影画面光軸外において
その径方向に配置された焦点検出領域を有する焦点検出
光学系についても、ケラレを回避することが可能とな
る。従って、撮影画面の光軸外に配置される焦点検出領
域としても、撮影画面の水平、垂直方向、あるいはそれ
らが互いに交差する十字形のものを採用することができ
る。

【００３７】また、撮影画面の光軸外の焦点検出光学系
の全長を光軸上の焦点検出光学系の全長と異なるような
構成を採ることにより、カメラボディ内の空間的余裕に
適合させ、焦点検出装置ひいてはカメラ全体の大型化を
回避することができる。

【００３８】上述のような、射出瞳と絞りマスクとの共
役関係を構成するコンデンサレンズの使用倍率が焦点検
出光学系毎に異なる焦点検出装置においては、絞り開口
の大きさを全長の異なる焦点検出光学系毎に異ならせ、
撮影レンズの光軸上の任意の位置における絞り開口の逆
投影像の大きさが略等しい構成とすることにより、焦点
検出光学系毎の撮影画面に到達する焦点検出光束の光量
が略均一となり、各焦点検出光学系の焦点検出に係わる
低輝度に対応し得る能力を略同等に確保し得る。

【００３９】また、光軸外の焦点検出光学系に係る射出
瞳と撮影レンズの予定焦点面間の距離Ｌを、光軸上の焦
点検出光学系に比較して長く構成することにより、近距
離側デフォーカス検出範囲を確保することが可能とな
る。

【００４０】さらに、撮影画面の光軸上に焦点検出領域
を有する焦点検出光学系は、撮影レンズの軸外の不対称
な収差等の撮影が軽微で、光軸外の焦点検出光学系に比
較して焦点検出の信頼性が高いことから、光軸上の焦点
検出光学系の射出瞳と撮影レンズの予定焦点面間の距離
を長く構成して、より広範囲な近距離側デフォーカス検
出をさせることも可能である。

【００４１】

【実施例】図１〜図５によって、本発明の第１の実施例
を説明する。

【００４２】図１は、第１の実施例に係る焦点検出装置
の構成を示す。この焦点検出装置は、図６に示した焦点
検出装置と同様、撮影画面の光軸上および光軸外の２ヵ
所に、それぞれ水平、垂直の互いに直交する焦点検出領
域を有する。すなわち、各箇所の焦点検出光学系は、垂
直（縦）方向と、これに直交する水平（横）方向の二つ
の部分領域が結合したものであり、視野マスク２１、絞
りマスク４１、再結像レンズ５１、光電変換素子６１の
１つの焦点検出光学系に寄与する部分の垂直部分と水平
部分を有する。この意味では、図１の装置は計６個の焦
点検出光学系を有すると見ることができる（本明細書で
は、「焦点検出光学系」およびこれに対応する「焦点検
出領域」なる語を狭義ではこの意味で用いている。）図１５に、カメラのファインダ（図示せず）から見た場
合に、焦点検出領域が撮影画面に対してどのような関係
にあるかを示す。この例では、光軸Ｏ上に、十字型に直
交した垂直方向に伸びた焦点検出領域ＶＬと、水平方向
に伸びた焦点検出領域ＨＬとを有する。また、光軸Ｏか
ら外れた画面左側に十字型に直交した垂直方向に伸びた
焦点検出領域ＶＭと、水平方向に伸びた焦点検出領域Ｈ
Ｍとを有する。さらに、光軸Ｏから外れた画面右側に十
字型に直交した垂直方向に伸びた焦点検出領域ＶＮと、
水平方向に伸びた焦点検出領域ＨＮとを有する。

【００４３】図１に戻り、６個の焦点検出光学系は、視
野マスク２１、コンデンサレンズ３１、絞りマスク４
１、再結像レンズ５１、および光電変換素子列６１から
構成される。これらは、それぞれ個々の焦点検出光学系
に対応する部分を有する。

【００４４】図２に、図１の視野マスク２１を撮像レン
ズ側から見た拡大正面図を示す。視野マスク２１は、撮
影レンズの予定焦点面近傍におかれ、撮影画面内で焦点
検出を行う領域を制限するものである。視野マスク２１
は、３つの開口２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｎを持つ。開口２
１Ｌは、撮影レンズの光軸Ｏ上におかれ、開口２１Ｍ、
２１Ｎは、撮影レンズの光軸Ｏから外れた位置におかれ
る。また、開口２１Ｌ、２１Ｍ、２１Ｎは、それぞれ、
略長方形の垂直方向の開口２１２、２１４、２１６と、
水平方向の開口２１１、２１３、２１５とを重ねた十字
型をしている。１個の長方形の開口は、１つの焦点検出
領域に対応し、例えば開口２１２と２１１とは、交差
（直交）した２つの焦点検出領域に対応している。ま
た、開口２１３と、開口２１５は、撮影レンズの光軸外
において径方向に伸びた焦点検出領域に対応し、開口２
１４と、開口２１６は、光軸外において円周方向に伸び
た焦点検出領域に対応している。

【００４５】コンデンサレンズ５１は、図１に示したよ
うに、３つの正レンズ部３１１、３１２、３１３からな
る。コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１１は、視野
マスク２１の開口２１Ｌに、正レンズ部３１２は開口２
１Ｍに、正レンズ部３１３は開口２１Ｎにそれぞれ対応
し、コンデンサレンズ３１は、視野マスク２１により制
限された撮影レンズからの光束を集光する。

【００４６】絞りマスク４１は、図３に撮影レンズ側か
ら見たその拡大正面図を示すように、コンデンサレンズ
３１の正レンズ部３１１に対応して光束を制限する開口
４１Ｌ１、４１Ｌ２、４１Ｌ３、４１Ｌ４（中央部４１
Ｌ）と、正レンズ部３１２に対応して光束を制限する開
口４１Ｍ１、４１Ｍ２、４１Ｍ３、４１Ｍ４（側部４１
Ｍ）と、正レンズ部３１３に対応して光束を制限する開
口４１Ｎ１、４１Ｎ２、４１Ｎ３、４１Ｎ４（側部４１
Ｎ）の、１２個の開口からなる。撮影レンズの光軸Ｏ上
において、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１１か
らの光束は、絞りマスク４１の開口４１Ｌ１、４１Ｌ２
と、開口４１Ｌ３、４１Ｌ４との直交する二方向に２つ
に分割される。同様に、撮影レンズの光軸Ｏ外におい
て、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１２からの光
束は、絞りマスク４１の開口４１Ｍ１、４１Ｍ２と、開
口４１Ｍ３、４１Ｍ４との直交する二方向に２つに分割
され、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１３からの
光束は、絞りマスク４１の開口４１Ｎ１、４１Ｎ２と、
開口４１Ｎ３、４１Ｎ４との直交する二方向に２つに分
割される。

【００４７】再結像レンズ５１は、図４に撮影レンズ側
から見たその拡大正面図を示すように、絞りマスク４１
の開口４１Ｌ１、４１Ｌ２、４１Ｌ３、４１Ｌ４に対応
した正レンズ部５１Ｌ１、５１Ｌ２、５１Ｌ３、５１Ｌ
４（中央部５１Ｌ）と、絞りマスク４１の開口４１Ｍ
１、４１Ｍ２、４１Ｍ３、４１Ｍ４に対応した正レンズ
部５１Ｍ１、５１Ｍ２、５１Ｍ３、５１Ｍ４（側部５１
Ｍ）と、絞りマスク４１の開口４１Ｎ１、４１Ｎ２、４
１Ｎ３、４１Ｎ４に対応した正レンズ部５１Ｎ１、５１
Ｎ２、５１Ｎ３、５１Ｎ４（側部５１Ｎ）とからなる。

【００４８】光電変換素子６１は、図５に撮影レンズ側
から見たその拡大正面図を示すように、光電変換素子６
１の素子列６１Ｌ１、６１Ｌ２、６１Ｌ３、６１Ｌ４
（中央部６１Ｌ）と、素子列６１Ｍ１、６１Ｍ２、６１
Ｍ３、６１Ｍ４（側部６１Ｍ）と、素子列６１Ｎ１、６
１Ｎ２、６１Ｎ３、６１Ｎ４（側部６１Ｎ）とからな
る。絞りマスク４１の開口４１Ｌ，４１Ｍ，４１Ｎを通
った光束は、再結像レンズ５１の正レンズ部５１Ｌ，５
１Ｍ，５１Ｎを通って、光電変換素子６１の対応する素
子列に導かれる。

【００４９】第１の実施例において特徴的なことは、撮
影レンズ（図示せず）の光軸外の焦点検出領域に対応す
る焦点検出光学系に係るコンデンサレンズを介した絞り
マスクの逆投影が、光軸と交差して、該光軸をはさんで
当該焦点検出領域と反対側で光軸から外れた位置に当該
絞り開口の像を形成することである。そのために、コン
デンサレンズ３１の両外側に位置する正レンズ部３１
２、３１３の光軸を、逆投影が内向するように偏心させ
る。

【００５０】なお、本実施例では、各２対の絞り開口４
１Ｌ、４１Ｍ、４１Ｎのコンデンサレンズ３１を介した
共役点１１Ｌ、１１Ｍ、１１Ｎが、撮影レンズの光軸Ｏ
方向に関して略同一の位置に存在する。

【００５１】再度、図７を参照する。本実施例による最
外側の焦点検出光線は、同図においてｑ１に相当し、従
来技術による最外側の焦点検出光線ｑ２より内側に在
り、実際の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの内側となる。さら
に内向する角度の最も大きい光線ｒ１に関しても、射出
瞳Ｐａ〜Ｐｃ付近の範囲では従来技術による光線ｒ２よ
り内側で、射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの内側となるため、
ケラレが回避される。

【００５２】このようにして、本発明により光軸外の焦
点検出領域に対応する光束について、撮影レンズの実際
の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃとの関係を図９（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）に示す。いずれの位置においても、光束は、射出
瞳の内側を通過し、ケラレが回避されることが分かる。

【００５３】本実施例の構成によれば、撮影画面光軸外
においてその径方向に配置された焦点検出領域を有する
焦点検出光学系についても、ケラレを回避することが可
能となる。従って、撮影画面の光軸外においても、その
焦点検出領域として、撮影画面の光軸から離れた位置に
おいても水平、垂直方向に交差する十字形のものを採用
することが可能になる。

【００５４】図１０によって、本発明の第２の実施例を
説明する。

【００５５】第２の実施例は、撮影画面の光軸上、光軸
外に水平、垂直の互いに直交する焦点検出領域を有する
焦点検出光学系の絞りマスク４３Ｌ、４３Ｍ、４３Ｎ、
再結像レンズ５３Ｌ、５３Ｍ、５３Ｎ、光電変換素子列
６３Ｌ、６３Ｍ、６３Ｎが各々別体に構成され、各２対
の絞り開口４３Ｌ、４３Ｍ、４３Ｎのコンデンサレンズ
３３を介した共役点１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｎは、撮影レ
ンズの光軸Ｏ方向に関して略同一の位置に在る。また、
絞り開口の逆投影を内向させるために、コンデンサレン
ズ３３の両外側に位置する正レンズ部３３２、３３３の
光軸を内側に傾けている。これ以外の構成は、第１の実
施例と同様である。

【００５６】図１０に示すように、本実施例では、撮影
画面の光軸外の焦点検出光学系の全長（換言すれば、視
野マスク２３またはコンデンサレンズ３３から光電変換
素子６３までの距離）が光軸上の焦点検出光学系のそれ
より短くなるような構成としている。そのために、主に
射出瞳と絞りマスクとの共役関係を構成するコンデンサ
レンズの使用倍率を異ならせて、コンデンサレンズと絞
りの距離を焦点検出光学系毎に異ならせる。この構成に
より、焦点検出光学系の物理的構造をカメラボディ内の
空間的余裕に適合させ、焦点検出装置全体、ひいてはカ
メラの大型化を回避することができる。

【００５７】また、これに伴い、絞りマスクの絞り開口
の大きさを全長の異なる焦点検出光学系毎に異ならせ、
撮影レンズの光軸上の任意の位置における絞り開口の逆
投影像の大きさが略等しい構成とすることが好ましい。
すなわち、中央の絞りマスク４３Ｌの絞り開口を、両側
の絞りマスク４３Ｍ，４３Ｎの絞り開口より大きくす
る。この構成によれば、焦点検出光学系毎の撮影画面に
到達する焦点検出光束の光量が略均一となり、各焦点検
出光学系の焦点検出に係わる低輝度に対応し得る能力を
略同等に確保し得る。

【００５８】図１１によって、本発明の第３の実施例を
説明する。

【００５９】第３の実施例は、第２の実施例と同様、撮
影画面の光軸上、光軸外に水平、垂直の互いに直交する
焦点検出領域を有する焦点検出光学系の絞りマスク４４
Ｌ、４４Ｍ、４４Ｎ、再結像レンズ５４Ｌ、５４Ｍ、５
４Ｎ、光電変換素子列６４Ｌ、６４Ｍ、６４Ｎが各々別
体に構成されている。しかし、第２の実施例と異なり、
撮影画面の光軸外に焦点検出領域を有する焦点検出光学
系の各２対の絞り開口４４Ｍ、４４Ｎのコンデンサレン
ズを介した共役点１４Ｍ、１４Ｎは、光軸上に焦点検出
領域を有する焦点検出光学系の２対の絞り開口４４Ｌの
コンデンサレンズを介した共役点１４Ｌに比較して、撮
影レンズの光軸Ｏに沿う方向に関して遠い位置に存在す
る。この構成は、コンデンサレンズの倍率を適性に設定
することにより可能である。また、この実施例において
も、中央の絞りマスク４３Ｌの絞り開口を、両側の絞り
マスク４３Ｍ，４３Ｎの絞り開口より大きくしている。

【００６０】本実施例は、次の点を考慮したものであ
る。すなわち、撮影画面の光軸外に焦点検出領域を配置
すると、撮影レンズの光軸外の不対称な収差等の制約に
よる焦点検出の信頼性から長い焦点検出領域を確保する
ことが困難となることがあり、図１３における第二次像
の相対位置関係を検索する範囲の撮影レンズの予定焦点
面相当の片側長さｄを長く確保することが出来なくな
り、デフォーカス検出範囲が狭くなってしまう。このよ
うな場合に、光軸外の焦点検出光学系に係る射出瞳と撮
影レンズの予定焦点面間の距離Ｌを、光軸上の焦点検出
光学系のそれに比較して長く構成することにより、同様
の近距離側デフォーカス検出範囲を確保することが可能
となる。

【００６１】図１２によって、本発明の第４の実施例を
説明する。

【００６２】第４の実施例においても、撮影画面の光軸
上、光軸外に水平、垂直の互いに直交する焦点検出領域
を有する焦点検出光学系の絞りマスク４５Ｌ、４５Ｍ、
４５Ｎ、再結像レンズ５５Ｌ、５５Ｍ、５５Ｎ、光電変
換素子列６５Ｌ、６５Ｍ、６５Ｎが各々別体に構成され
る。但し、撮影画面の光軸上に焦点検出領域を有する焦
点検出光学系の２対の絞り開口４５Ｌのコンデンサレン
ズを介した共役点１５Ｌは、光軸外に焦点検出領域を有
する焦点検出光学系の各２対の絞り開口４５Ｍ、４５Ｎ
のコンデンサレンズを介した共役点１５Ｍ、１５Ｎに比
較して、撮影レンズの光軸Ｏに沿う方向に関して遠い位
置に存在する。この点以外は、第３の実施例と同様であ
る。

【００６３】本実施例は、次の点を考慮したものであ
る。すなわち、撮影画面の光軸上に焦点検出領域を有す
る焦点検出光学系は、撮影レンズの光軸外の不対称な収
差等の撮影が軽微で、光軸外の焦点検出光学系に比較し
て焦点検出の信頼性が高いことから、光軸上の焦点検出
光学系の射出瞳と撮影レンズの予定焦点面間の距離を長
く構成して、より広範囲な近距離側デフォーカス検出を
させたものである。

【００６４】なお、図示しないが、焦点検出光学系のコ
ンデンサレンズと絞りの距離は同一であるが、絞りマス
クの逆投影像の位置が焦点検出光学系毎に異なる構成も
考えられる。この場合にも、共役関係を構成するコンデ
ンサレンズの使用倍率を焦点検出光学系毎に異ならせれ
ばよい。このような焦点検出装置においても、同様に絞
り開口の大きさを射出瞳の撮影レンズ光軸Ｏに沿う方向
に関する位置が異なる焦点検出光学系毎に異ならせ、撮
影レンズの光軸上の任意の位置における絞り開口の逆投
影像の大きさが略等しい構成とすることにより、各焦点
検出光学系の焦点検出に係わる低輝度に対応し得る能力
を略同等に確保し得る。

【００６５】さらに、上述のコンデンサレンズの使用倍
率が焦点検出光学系毎に異なる構成に加えて、撮影画面
の光軸外に焦点検出領域を有する焦点検出光学系の対の
絞り開口のコンデンサレンズによる逆投影を撮影レンズ
の光軸寄りに向ける、あるいは絞りの逆投影を撮影レン
ズの光軸と交差させる構成とすることにより、本発明の
目的とするところの、撮影画面の光軸上、光軸外の焦点
検出光学系における、同等の焦点検出精度、近距離側デ
フォーカス検出範囲を得て、さらにケラレを回避するこ
とが可能となる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
影画面の光軸上と光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系を備えた焦点検出装置において、撮影画面の光
軸外に焦点検出領域が在る焦点検出光学系の対の絞り開
口のコンデンサレンズによる逆投影を撮影レンズの光軸
寄りに向け、光軸と交差する構成とした。これによっ
て、焦点検出精度、近距離側デフォーカス検出範囲を十
分確保し、装着する撮影レンズの射出瞳との不適合によ
る焦点検出光束のケラレを抑え、安定した焦点検出精度
を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す説明図。

【図２】第１の実施例に係る視野マスクの開口形状を示
す説明図。

【図３】第１の実施例に係る一体に形成された絞りマス
クの開口形状を示す説明図。

【図４】第１の実施例に係る一体に形成された再結像レ
ンズの形状を示す説明図。

【図５】第１の実施例に係る一体に形成された光電変換
素子列の形状を示す説明図。

【図６】従来技術による焦点検出装置の構成を示す説明
図。

【図７】本発明と従来技術によるケラレの状況差を示す
説明図。

【図８】従来技術における、実際の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、
Ｐｃでの焦点検出光束のケラレを示す説明図。

【図９】本発明における、実際の射出瞳Ｐａ、Ｐｂ、Ｐ
ｃでの焦点検出光束のケラレ回避を示す説明図。

【図１０】第２の実施例の構成を示す説明図。

【図１１】第３の実施例の構成を示す説明図。

【図１２】第４の実施例の構成を示す説明図。

【図１３】無限遠側および近距離側デフォーカス検出範
囲の説明図。

【図１４】焦点検出の原理を示す説明図。

【図１５】ファインダから見た焦点検出領域の説明図。

【符号の説明】

１１Ｎ，１１Ｌ，１１Ｍ…共役点２１，２２，２３，２４，２５…視野マスク３１，３２，３３，３４，３５…コンデンサレンズ４１，４２，４３，４４，４５…絞りマスク５１，５２，５３，５４，５５…結像レンズ６１，６２，６３，６４，６５…光電変換素子列３１１，３１２，３１３…コンデンサレンズの正レンズＯ…光軸Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…撮影レンズの射出瞳

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズの予定焦点面近傍に位置するコ
ンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後方に設けら
れ、前記撮影レンズの瞳を２つの領域に分割する１対の
開口を有する絞りマスクと、該絞りマスクの開口に対応
する１対の再結像レンズとを有する焦点検出光学系を少
なくとも２つ備え、各焦点検出光学系により前記撮影レ
ンズによる像を１対の光電変換素子列上に第二次像とし
て形成し、該第二次像の相対位置関係より前記撮影レン
ズの焦点検出を行なう焦点検出装置において、前記少なくとも２つの焦点検出光学系は、前記予定焦点
面の光軸上に配置された第１の焦点検出領域と、光軸外
に配置された第２の焦点検出領域とを有し、前記第２の焦点検出領域に対応する焦点検出光学系に係
るコンデンサレンズを介した絞りマスクの逆投影は、前
記撮影レンズの光軸と交差して、該光軸をはさんで当該
焦点検出領域と反対側で前記光軸から外れた位置に当該
絞り開口の像を形成することを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項２】前記第２の焦点検出領域に対応する焦点検
出光学系に係るコンデンサレンズの光軸を偏心させたこ
とを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項３】前記第２の焦点検出領域に対応する焦点検
出光学系に係るコンデンサレンズの光軸を傾斜させたこ
とを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項４】前記第２の焦点検出領域は、前記撮影レン
ズの光軸外において、該光軸の径方向に沿って配置され
たことを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項５】前記撮影レンズの予定焦点面の光軸外にお
いて、前記第２の焦点検出領域と略直交するように前記
撮影レンズの光軸の円周方向に沿って配置された第３の
焦点検出領域を有する第３の焦点検出光学系を備えたこ
とを特徴とする請求項４記載の焦点検出装置。
【請求項６】前記予定焦点面の光軸外に焦点検出領域を
有する焦点検出光学系は、そのコンデンサレンズから光
電変換素子列までの距離を、前記予定焦点面の光軸上に
焦点検出領域を有する焦点検出光学系の当該距離と異に
することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載さ
れた焦点検出装置。
【請求項７】前記光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系は、前記光軸上に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系と、前記絞り開口の大きさを異にするとともに
前記絞り開口の逆投影像の大きさを略等しくすることを
特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。
【請求項８】前記光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系のコンデンサレンズを介した絞りの共役点と、
前記光軸上に焦点検出領域を有する焦点検出光学系のコ
ンデンサレンズを介した絞りの共役点とは、前記光軸に
沿う方向に関して略同一位置にあることを特徴とする請
求項１〜７記載の焦点検出装置。
【請求項９】前記光軸外に焦点検出領域を有する焦点検
出光学系のコンデンサレンズを介した絞りの共役点と、
前記光軸上に焦点検出領域を有する焦点検出光学系のコ
ンデンサレンズを介した絞りの共役点とは、前記光軸に
沿う方向に関して異なる位置にあることを特徴とする請
求項６または７記載の焦点検出装置。
【請求項１０】前記焦点検出光学系として、前記光軸上
に焦点検出領域を有する第１の焦点検出光学系と、該第
１の焦点検出光学系を挾んで前記光軸外にそれぞれ焦点
検出領域を有する第２および第３の焦点検出光学系とを
備え、該第２および第３の焦点検出光学系における当該
コンデンサレンズから光電変換素子列までの距離を、前
記第１の焦点検出光学系の当該距離より短く構成したこ
とを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の焦点検
出装置。
【請求項１１】前記コンデンサレンズの前方の、前記撮
影レンズの予定結像面近傍に配置され、前記各焦点検出
領域を制限する開口を有する視野マスクをさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜１０記載の焦点検出装置。
【請求項１２】少なくとも６個の焦点検出領域に対応し
た６個の前記焦点検出光学系を備え、該６個の焦点検出
領域として、前記光軸上において十字型に配置された第
１の１対の焦点検出領域と、前記光軸外の一方において
十字型に配置された第２の１対の焦点検出領域領域と、
光軸に対して該第２の１対の焦点検出領域と反対側にお
いて十字型に配置された第３の１対の焦点検出領域とを
有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記
載の焦点検出装置。