JPH08201683A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面中心に対して斜め方向に隔たった位置を
中心とし、画面の各辺に平行に広がった測距視野をもっ
た焦点検出装置を得ること。 【構成】 複数の開口部を有する視野マスクと、該視野
マスクの近傍に配置されたフィールドレンズと、被写体
像に関する複数の光量分布を形成する複数対の結像レン
ズよりなる２次結像光学部材と、該２次結像光学部材の
近傍に配置し、各結像レンズに対応する開口部を有する
絞りと、該複数の光量分布の相対的な位置関係を検出す
る受光素子列を有する受光手段とを有しており、該視野
マスクの開口部中、対物レンズの光軸外にある開口部の
内の少なくとも１つの中心外れ開口部は、その両端から
該視野マスクの中心迄の距離が異なっており、この開口
部に対応する１対の結像レンズは互いに接し、その境界
線が両結像レンズの頂点を結ぶ線分を垂直２等分する平
面内に無いこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は写真用カメラやビデオカ
メラ等に好適な焦点検出装置に関し、特に対物レンズの
瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過する光束を用い
て複数の被写体像（物体像）に関する光量分布を形成
し、これら複数の光量分布の相対的な位置関係を求める
ことにより、対物レンズの合焦状態を観察もしくは撮影
範囲中の複数の視野領域に対して検出する際に好適な焦
点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等の焦点検出装置としては種々の
ものが提案されている。

【０００３】図９は従来の像ずれ方式を用いた焦点検出
装置の光学系の要部概略図である。同図において１は対
物レンズ、２は視野マスクであり、対物レンズ１の予定
結像面近傍に配置されており、その中央部には開口部が
あり、これによって測距視野を限定している。３はフィ
ールドレンズであり、予定結像面の近傍に配置されてい
る。４は２次結像光学部材であり、対物レンズ１の光軸
に対して対称に配置された二つの結像レンズ４−ａ，４
−ｂにより構成されている。５はセンサ（受光手段）で
あり、前記二つのレンズ４−ａ，４−ｂに対応してその
後方に配置された２つの受光素子列５−ａ，５−ｂを有
している。６は絞りであり、前記２つのレンズ４−ａ，
４−ｂに対応してその前方に配置された２つの開口部６
−ａ，６−ｂを有している。７は対物レンズ１の射出瞳
であり、分割された２つの領域７−ａ，７−ｂにより構
成されている。

【０００４】尚、フィールドレンズ３は絞り６の開口部
６−ａ，６−ｂを対物レンズ１の射出瞳７の領域７−
ａ，７−ｂに結像する作用を有しており、各領域７−
ａ，７−ｂを透過した光束が受光素子列５−ａ，５−ｂ
上に夫々被写体像に関する光量分布を形成するようにな
っている。

【０００５】この図９に示す焦点検出装置では、対物レ
ンズ１の結像点が予定結像面の前側にある場合は、２つ
の受光素子列５−ａ，５−ｂ上に夫々形成される被写体
像に関する光量分布が互いに近づいた状態となり、又対
物レンズ１の結像点が予定結像面の後側にある場合は、
２つの受光素子列５−ａ，５−ｂ上に夫々形成される光
量分布が互いに離れた状態となる。しかも、２つの受光
素子列５−ａ，５−ｂ上に夫々形成された光量分布の形
状のずれ量は対物レンズ１の焦点はずれ量とある関数関
係にあるので、そのずれ量を適当な演算手段で算出する
と、対物レンズ１の合焦状態、即ち焦点はずれの方向と
量とを検出することができる。

【０００６】図９に示す焦点検出装置は、対物レンズ１
により撮影又は観察される被写体範囲の略中央に存在す
る物体に対してのみ測距を行っている。

【０００７】これに対し、本出願人は特開平1-120518号
公報において撮影範囲の中央部以外の測距点に関しても
焦点検出可能な焦点検出装置を開示している。

【０００８】図１０は同公報において開示した複数測距
点用の焦点検出装置の光学系の要部概略図である。同図
において８は視野マスク、９はフィールドレンズ、１０
は２つの開口部１０−ａ，１０−ｂを有する絞り、１１
は２つの結像レンズ１１−ａ，１１−ｂから成る２次結
像光学部材、１２はセンサを夫々示している。尚、図９
で示した対物レンズ１は省略してある。

【０００９】図１０の焦点検出装置が図９の焦点検出装
置と異なる点は、視野マスク８が測距すべき複数の視野
に対応して複数の開口部１３〜１７を有しており、この
視野マスク８で規制された光束が２次結像光学部材１１
により形成する複数の対になった光量分布を受光するよ
うに複数の対になった受光素子列１８−ａと１８−ｂ、
１９−ａと１９−ｂ、２０−ａと２０−ｂ、２１−ａと
２１−ｂ、そして２２−ａと２２−ｂがセンサ１２上に
設けられている点である。

【００１０】測距の原理は図９の焦点検出装置と同じで
あり、各受光素子列対上に形成される被写体像に関する
光量分布のずれ量を算出して各測距視野に対する焦点検
出を行なうものである。この焦点検出装置によれば、撮
影又は観察される範囲の中央部とその両側４ケ所、計５
ケ所について対物レンズの合焦状態を求めることが可能
となる。尚、測距視野の数はこれに限らず、視野マスク
の開口の数と受光素子列対の数により決定されるもので
ある。

【００１１】このように簡易な構成により撮影画面中の
複数の領域で焦点検出が出来ることはカメラに適用する
場合大変有効なことである。

【００１２】図１０に示す焦点検出装置は，図９の焦点
検出装置の対物レンズにより撮影又は観察される範囲の
中央に存在する物体に対してのみしか測距ができないと
いう欠点を改善したものである。

【００１３】しかしながら図１０に示す焦点検出装置
は、対物レンズの合焦状態によって受光素子列対上の２
つの光量分布が相対的に移動する方向が上下方向である
ために、この方向（Ｙ方向）に光量分布の変化がある物
体に対してのみ測距が可能であり、これと垂直な方向
（Ｚ方向）にのみ被写体像に関する光量分布の変化のあ
る物体、例えば垂直線を境界とする白黒のエッジパター
ンのようなものに対しては、測距することができない。

【００１４】この為、本出願人は特開平2-120712号公報
において撮影範囲の中心付近では光量分布が上下、又は
左右の一方向にのみ変化するような物体に対しても測距
することが出来、しかも撮影範囲の中心付近以外の複数
の点においても測距することのできる焦点検出装置を開
示している。

【００１５】図１１は同公報で開示した焦点検出装置の
光学系の要部概略図である。

【００１６】図中３１は視野マスクであり、不図示の対
物レンズ（撮影レンズ）の予定結像面の近傍に配置して
おり、対物レンズによる撮影画面の略中央に交差して、
例えば十字形の開口部３１−１と両側の周辺部に縦長の
開口部３１−２，３１−３を有している。これらの開口
部は被写体範囲中の測距視野を定めるものである。３２
はフィールドレンズであり、視野マスクの近傍に配置し
て視野マスク３１の３つの開口部３１−１，３１−２，
３１−３に対応して各々所定の光学特性を有する３つの
領域３２−１，３２−２，３２−３から成っている。３
３は絞りであり、中心部は上下左右に各々１対ずつ計４
つの開口部３３−１ａ，３３−１ｂ，３３−１ｃ，３３
−１ｄを（対をなすのは３３−１ａと３３−１ｂ、３３
−１ｃと３３−１ｄである）、また左右の周辺部分は１
対の２つの開口部３３−２ａ，３３−２ｂ及び開口部３
３−３ａ，３３−３ｂがそれぞれ設けられている。前記
フィールドレンズ３２の各領域３２−１，３２−２，３
２−３はそれぞれ絞り３３の対になっている開口対３３
−１，３３−２，３３−３を不図示の撮影レンズの射出
瞳付近に結像する作用を有している。３４は２次結像光
学部材であり、全体として４対の結像レンズを有してい
る。即ち全体として８つの結像レンズ３４−１ａ，３４
−１ｂ，３４−１ｃ，３４−１ｄ，３４−２ａ，３４−
２ｂ，３４−３ａ，３４−３ｂからなっており、絞り３
３の各開口部に対応してその近傍の後方に配置されてい
る。

【００１７】３５はセンサ（受光手段）であり、８つの
受光素子列より成る全体として４対の受光素子列を有し
ている。これらの受光素子列対は３５−１ａと３５−１
ｂ，３５−１ｃと３５−１ｄ，３５−２ａと３５−２
ｂ，３５−３ａと３５−３ｂからなっており、各結像レ
ンズに対応してその像を受光するように配置されてい
る。なおＯＯは焦点検出装置の光学系の光軸であるが、
これは又対物レンズの光軸でもある。

【００１８】図１２は図１１のセンサ３５面上に形成さ
れる像領域の説明図である。領域３６−１ａ，３６−１
ｂ，３６−１ｃ，３６−１ｄは視野マスク３１の中央の
開口部３１−１の像領域でありフィールドレンズ３２の
中央部３２−１を透過した光束が絞り３３の開口部３３
−１ａ，３３−１ｂ，３３−１ｃ，３３−１ｄで規制さ
れた後、その後方の結像レンズ３４−１ａ，３４−１
ｂ，３４−１ｃ，３４−１ｄによってセンサ３５面上に
形成される状態を夫々示している。

【００１９】又、３６−２ａ，３６−２ｂは視野マスク
３１の周辺の開口部３１−２の像領域であり、フィール
ドレンズ３２の周辺部３２−２を透過した光束が絞り３
３の開口部３３−２ａ，３３−２ｂによって規制された
のち、その後方の結像レンズ３４−２ａ，３４−２ｂに
よってセンサ３５上に像を形成する状態を示している。
同様に３６−３ａ，３６−３ｂは視野マスク３１の周辺
の開口部３１−３の像領域であり、フィールドレンズ３
２の周辺部３２−３を透過した光束が絞り３３の開口部
３３−３ａ，３３−３ｂによって規制されたのち、その
後方の結像レンズ３４−３ａ，３４−３ｂによってセン
サ３５面上に像を形成する状態をそれぞれ示している。

【００２０】図１１に示す焦点検出装置の測距原理は従
来と同様に、対を成す受光素子列方向の２つの光量分布
の相対的位置ずれを検出するものである。以上で説明し
たような構成をとることにより、不図示の対物レンズに
より撮影または観察される範囲の中心付近では、被写体
像に関する光量分布が上下または左右の一方向にのみ変
化するような物体に対しても測距することが可能とな
り、また、視野マスク３１の周辺部にある開口部（測距
視野）３１−２、３１−３では被写体像に関する光量分
布が上下方向に変化する物体に対して測距することがで
きる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図１０や図１１に示す
焦点検出装置においては、対物レンズにより撮影または
観察される範囲（画面）の中心だけでなく、中心から左
右に隔たった周辺部においても測距が可能となった。こ
れをさらに発展させ、中心から上下に隔たった周辺部に
おいて測距を可能とすることは、測距用の光束の導き方
や、配置、スペース等の問題はあるものの、原理的には
可能である。

【００２２】例えば、図１１の焦点検出装置の周辺視野
３１−２、３１−３を光軸ＯＯの回りに９０°回転し、
回転前の光学系と互いに干渉しあわないように光学系を
構成すれば図１３に示すような測距視野（視野マスクの
開口部）を有する焦点検出装置が構成できる。また、そ
の際の回転する角を９０°以外の角度、例えば±４５°
とすれば、図１４に示すような中心から斜めに隔たった
位置で傾いた測距視野を有する焦点検出装置も比較的容
易に実現できる。

【００２３】しかしながら、図１４に示すような、長方
形の画面に対して斜めに傾いた測距視野で焦点合わせを
行なうというのは安定感を欠き、使用者にとっては非常
に使いにくいものとなってしまう。一般的な被写体の多
くが縦線と横線から構成されていることを考慮すると画
面中心から斜め方向に隔たった位置に測距視野がある場
合にも、その測距視野は図１５や図１６に示すように、
画面の各辺に平行な広がりを持ったものであることが望
ましい。

【００２４】しかし、図１５や図１６に示す焦点検出装
置は、前記の従来の光学系の単純な回転だけでは構成で
きず、従来の焦点検出系の考え方をそのまま適用するこ
とはできない。

【００２５】本発明は、図１５、図１６に示すような、
画面中心に対して斜め方向に隔たった位置を中心とし、
画面の各辺に平行に広がった測距視野をもち、複数の測
距視野を有した焦点検出装置を提供することを目的とす
る。

【００２６】特に、焦点検出装置をコンパクトにする
際、関係する対を成す２つの結像レンズによって生じる
２つの測距像の結像性能の低下や光量間の差を除去或は
少なくし、小型で効率が良く、高精度の焦点検出装置を
提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出装置
は、 （１−１） 対物レンズの像面側にあって、該対物レン
ズの合焦状態を撮影／観察範囲中の複数の測距領域に対
して求める焦点検出装置にして、対物レンズの結像面付
近に配置され、測距領域を規制するための複数の開口部
を有する視野マスクと、該視野マスクの近傍に配置され
たフィールドレンズと、該対物レンズの射出瞳の異なる
領域を通過した光束を用いて被写体像に関する複数の光
量分布を形成する複数の対をなす結像レンズよりなる２
次結像光学部材と、該２次結像光学部材の近傍に配置
し、各結像レンズに対応する開口部を有する絞りと、該
複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光素子
列を有する受光手段とを有しており、該視野マスクの開
口部中、該対物レンズの光軸外にある開口部の内の少な
くとも１つの中心外れ開口部は、その両端から該視野マ
スクの中心迄の距離が異なっていること等を特徴として
いる。

【００２８】特に、 （１−１−１） 前記中心外れ開口部に対応する１対の
結像レンズは互いに接し、その境界線が両結像レンズの
頂点を結ぶ線分を垂直２等分する平面内に無い。 （１−１−２） 前記中心外れ開口部に対応する前記絞
り上の１対の開口部は、その大きさ又は／及び形状が異
なる。 （１−１−３） 前記中心外れ開口部に対応する前記絞
り上の１対の開口部の各中心と、これに対応する前記１
対の結像レンズの各頂点を前記対物レンズの光軸に垂直
な平面に投影した時、その相対位置関係が一致せず、且
つ該絞り上の１対の開口部の中心間隔と該１対の結像レ
ンズの頂点間の間隔とが異なる。こと等を特徴としてい
る。

【００２９】更に、 （１−２） 対物レンズの像面側に焦点検出光学系を配
置し、該焦点検出光学系を利用して該対物レンズの合焦
状態を撮影範囲中の複数の測距視野に対して求める際、
該焦点検出光学系は複数の測距視野に対応して該対物レ
ンズの像面近傍に配置した複数の開口部を有する視野マ
スクと、該対物レンズの射出瞳の異なる領域を通過した
光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形成す
る複数の対をなす結像レンズより成る２次光学系と、該
複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光素子
列を有する受光手段とを有しており、該複数の開口部の
うち画面周辺部の測距を行う開口部は、その両端から該
視野マスクの中心迄の距離が異なっていること等を特徴
としている。

【００３０】特に、 （１−２−１） 前記一対の結像レンズは、視野マスク
の１つの開口部を通過した光束より被写体像に関する光
量分布を形成しており、該１対の結像レンズはその有効
面積が互いに異なっている又は／及び入射面形状が互い
に異なっている。 （１−２−２） 前記焦点検出光学系は前記複数の測距
視野に対する複数の対をなす開口部より成る絞り手段を
有し、該１対の開口部は有効面積が互いに異なってい
る、又は／及び開口形状が互いに異なっている。こと等
を特徴としている。

【００３１】

【実施例】図１は本発明の実施例１の光学系の要部概略
図である。基本構成としては図１１に示す焦点検出装置
と同一であるが、以下の点が異なる。

【００３２】即ち、視野マスク３１’においては中心に
対して斜め方向に隔たった位置に水平方向に広がりを持
つ４つの開口部４１、４２、４３、４４を新たに設けて
いる。これらの開口部はいずれもその広がりの一端から
視野マスクの中心迄の距離が広がりの他端からマスク中
心迄の距離と異なっている。なお、視野マスク３１’は
上下及び左右対称の形状としている。

【００３３】さらに新たな開口部に対応して、フィール
ドレンズ３２’には新たに４つの領域５１、５２、５
３、５４を設けている。

【００３４】また絞り（絞り手段）３３’には新たに４
組の対を成す開口部６１−ａと６１−ｂ、６２−ａと６
２−ｂ、６３−ａと６３−ｂ、６４−ａと６４−ｂを設
けている。

【００３５】又２次結像光学部材（２次光学系）３４’
には新たに４組の対を成す結像レンズ７１−ａと７１−
ｂ、７２−ａと７２−ｂ、７３−ａと７３−ｂ、７４−
ａと７４−ｂを設けている。

【００３６】そしてセンサ（受光手段）３５’には新た
に４組の対を成す受光素子列８１−ａと８１−ｂ、８２
−ａと８２−ｂ、８３−ａと８３−ｂ、８４−ａと８４
−ｂを付加している。

【００３７】なお、視野マスク３１’、フィールドレン
ズ３２’、絞り３３’、２次結像光学部材３４’、セン
サ３５’等は焦点検出光学系の一要素を構成している。

【００３８】このような構成において、図１１で説明し
たと同様にフィールドレンズ３２’の各領域５１、５
２、５３、５４はそれぞれ絞り３３’の開口対６１−ａ
と６１−ｂ、６２−ａと６２−ｂ、６３−ａと６３−
ｂ、６４−ａと６４−ｂを不図示の対物レンズの射出瞳
付近に結像する作用を有し、また絞り３３’の該開口対
を透過した測距光束はそれぞれ結像レンズ対７１−ａと
７１−ｂ、７２−ａと７２−ｂ、７３−ａと７３−ｂ、
７４−ａと７４−ｂによって受光素子列対８１−ａと８
１−ｂ、８２−ａと８２−ｂ、８３−ａと８３−ｂ、８
４−ａと８４−ｂ上に各々被写体像に関する光量分布を
形成している。

【００３９】従って、従来の焦点検出装置との対比によ
って、原理的には視野マスク３１’上で中心に対して斜
め方向に隔たった位置にある開口部（測距視野）４１、
４２、４３、４４において焦点検出が可能であることが
推察されるが、これらの追加した開口部（測距視野）は
その広がりの方向（本実施例では水平方向）が光学系の
光軸ＯＯを含み各測距視野の中心４５、４６、４７、４
８を通る平面に対して垂直でない点で図１１に示す従来
の開口部（測距視野）３１−２、３１−３とは異なって
いる。これらの開口部はいずれも広がりの一端から視野
マスクの中心までの距離が広がりの他端からマスク中心
までの距離と異なっている。これらの開口部を中心外れ
開口部と呼ぶこととする。

【００４０】このような差異があるため、焦点検出装置
の各構成要素も従来とは異なる構造としなければならな
い。

【００４１】図２は実施例１の２次結像光学部材３４’
の斜視図であり、図３はその正面図である。ともに図１
または図１１と同一のものには同一の符号を付してい
る。これらの図から明らかなように、従来の焦点検出装
置に関わる結像レンズ対３４−１ａと３４−１ｂ、３４
−１ｃと３４−１ｄ、３４−２ａと３４−２ｂ、３４−
３ａと３４−３ｂはそれぞれ各レンズの頂点間を結ぶ直
線の垂直２等分線に対して互いに対称な形状であるが、
本実施例で新たに加えた結像レンズ対７１−ａと７１−
ｂ、７２−ａと７２−ｂ、７３−ａと７３−ｂ、７４−
ａと７４−ｂについては各レンズの頂点間を結ぶ方向に
関する対称線、或は対称面は存在しない。即ち図３にお
いて結像レンズ対７１−ａと７１−ｂ、７２−ａと７２
−ｂ、７３−ａと７３−ｂ、７４−ａと７４−ｂは本
来、従来と同様にその境界線は各結像レンズの頂点を結
ぶ線分を垂直２等分する中心線７５、７６、７７、７８
に一致して構成するのが最も一般的と考えられるが、本
発明においてはそれぞれ中心から左右の遠い方向にずら
した位置７５’、７６’、７７’、７８’に各結像レン
ズ対の境界線を設定しており、結果的に各結像レンズ対
は非対称な形状となっている。

【００４２】以下、結像レンズ対をこのような形状とす
る理由について、図４にもとづいて説明する。

【００４３】図４は実施例１の光学系の平面図である。
ただし、同図は中心外れ開口部（測距視野）４１、４
２、４３、４４に関係する要素部分のみを上方から見た
時の射影図を示したものであり、図１と同一のものには
同一の符号を付している。厳密に云えば視野マスク３
１’の位置は対物レンズの予定結像面ＰＰと僅かにずれ
ているので、視野マスク３１’の開口部と測距視野は相
違する。しかしながらその差は僅かなので説明の中では
両者は等しいとして取り扱う。

【００４４】４５’、４６’、４７’、４８’は対物レ
ンズの予定結像面上における測距視野の中心をそれぞれ
表わし、また５５−ａと５５−ｂ、５６−ａと５６−
ｂ、５７−ａと５７−ｂ、５８−ａと５８−ｂは各測距
視野の中心４５’、４６’、４７’、４８’を通り、セ
ンサ３５’上に光量分布を形成する４対の測距光束を示
している。

【００４５】フィールドレンズ３２’は２つの部分５
１、５３或は５２、５４からなり、その光軸５１−Ｏ，
５３−Ｏ等は光学系の光軸ＯＯに対して図４の紙面内及
び紙面に垂直な方向に変位している。一般的に、フィー
ルドレンズ３２’の各領域を構成する２つのレンズ面の
光軸は必ずしも一致させる必要はなく、また光軸ＯＯに
平行である必要もない。また光学特性を良好に維持する
ためにフィールドレンズ３２’を構成する複数の面のう
ち少なくとも幾つかを非球面とすることが有効である。

【００４６】図４に示す焦点検出装置の光学系に形態上
求められる要件は、測距視野の位置をできるだけ光軸Ｏ
Ｏから遠ざけて、しかも光学系の全長を短くし、全体を
小型化してカメラに組み込み易くすることである。また
製造コストの点からはセンサ３５’のコストが全コスト
に占める割合が非常に高く、従ってセンサ３５’の面積
を小さくすることがコスト削減のためには特に効果的で
ある。

【００４７】以上の要件に添って、最適な焦点検出装置
の光学系を実現するためには、フィールドレンズ３２’
の屈折力を高めて、測距光束がフィールドレンズ３２’
を出たところで大きい角度でセンサ３５’方向に収束し
て絞り３３’及び２次結像光学部材３４’に向かわせる
ことが有効である。しかしながら、各測距光束の２次結
像光学部材３４’に入射する角度が大きくなればなるほ
ど、対を成す結像レンズ間に生ずる、測距光束と結像レ
ンズの相対関係に関する非対称性は増大し、従来のよう
に結像レンズ対の入射面形状を対称にした構成では 以
下に指摘する問題が生じてくる。

【００４８】図４において、もし、レンズ対の入射面形
状を対称形にすると、図３に示すようにレンズ７１−ａ
とレンズ７１−ｂとの境界７５は図示の位置７５’より
レンズ７１−ｂ側に寄るので、図４に図示の測距光束５
５−ｂの一部はレンズ７１−ａにかかり、測距光束５５
−ａに混ざることになる。その場合、各測距光束が混ざ
ることなく対応する結像レンズを透過させる為には絞り
３３’の開口部６１−ａと６１−ｂの幅を図４に示す幅
より小さく設定しなければならなくなり、低輝度の物体
に対する焦点検出能力が著しく低下することになる。ま
たこのような小さい開口部を設けることには製造上の限
界があり、製造が一応可能であっても加工精度の点か
ら、さらに製造コストの点で非常に不利である。

【００４９】本発明ではこの点に鑑み、図２〜図４に示
すように結像レンズ７１−ａと結像レンズ７１−ｂとの
境界は結像レンズ７１−ａよりの境界７５’に、又結像
レンズ７３−ａと結像レンズ７３−ｂとの境界はレンズ
７３−ｂよりの境界７７’に設定して、結像レンズ対の
入射面形状を非対称とすることで測距光束の混入を避
け、無理のない効率の良い焦点検出装置の光学系を実現
している。これは測距光束が対をなす結像レンズの頂点
を結ぶ方向に関して偏った方向から入射する為に発生す
る問題である。なお、本実施例の場合、入射面の形状と
共にその有効面積も異なっている。

【００５０】以上の形状とすることにより、絞り３３’
の開口部としては従来と略同一の大きさが確保でき、従
来技術によって加工が可能となる。

【００５１】なお、実施例１においては絞り３３’の開
口対６１−ａと６１−ｂ、６３−ａと６３−ｂ等は同じ
形状としており、又絞り３３’上の開口対６１−ａと６
１−ｂ間の間隔と対をなす結像レンズ７１−ａと７１−
ｂの頂点間間隔とは略等しく設定している。

【００５２】なお、フィールドレンズ３２’は視野マス
ク３１’の直前に配置しても良く、又絞り３３’は２次
結像光学部材３４’の後ろに配置しても良い。

【００５３】図５は本発明の実施例２に係る絞り及び２
次結像光学部材の正面図である。実施例２は実施例１に
対して２次結像光学部材３４’を構成している結像レン
ズの構成が異なっており、その他の点は同じである。図
中、６１’−ａ、６１’−ｂ、６２’−ａ、６２’−
ｂ、６３’−ａ、６３’−ｂ、６４’−ａ、６４’−ｂ
はそれぞれ絞り開口部６１−ａ、６１−ｂ、６２−ａ、
６２−ｂ、６３−ａ、６３−ｂ、６４−ａ、６４−ｂの
各中心を、また７１’−ａ、７１’−ｂ、７２’−ａ、
７２’−ｂ、７３’−ａ、７３’−ｂ、７４’−ａ、７
４’−ｂはそれぞれ結像レンズ７１−ａ、７１−ｂ、７
２−ａ、７２−ｂ、７３−ａ、７３−ｂ、７４−ａ、７
４−ｂの各頂点を示している。

【００５４】図５から明らかなように本実施例において
は絞り開口部の各中心６１’−ａ、６１’−ｂ、６２’
−ａ、６２’−ｂ、６３’−ａ、６３’−ｂ、６４’−
ａ、６４’−ｂに対して、それらに対応する結像レンズ
の各頂点７１’−ａ、７１’−ｂ、７２’−ａ、７２’
−ｂ、７３’−ａ、７３’−ｂ、７４’−ａ、７４’−
ｂは上下左右方向とも、中心に近づく方向にずれてい
る。図４の説明で述べた通り、光学系の全長を短縮し、
センサ３５’を小型化するためには絞り３３’或は２次
結像光学部材３４’に対して各測距光束をセンサ３５’
に向って収束する向きに大きな角度をもって入射させる
ことが必要であるが、実施例２はこれを実現するための
絞り３３’及び２次結像光学部材３４’の好適な構成で
ある。

【００５５】図５においては対を成す絞り開口部の中
心、例えば６１’−ａと６１’−ｂを結ぶ直線も、対応
する同じく対を成す結像レンズの頂点、例えば７１’−
ａと７１’−ｂを結ぶ直線も全て水平になっているが、
センサ３５’上に形成される２つの光量分布の位置関係
を微妙に調整したり、結像性能のバランスをとる目的
で、対を成す絞り開口の中心やレンズ頂点の位置関係を
水平からわずかにずらすような構成としてもよい。

【００５６】本実施例の大きな特徴は図５から明らかな
ように、対を成す２つの絞り開口部の中心とそれに対応
する２つの結像レンズの頂点との相対位置関係が両者で
異なっている点にある。例えば図５の右上の部分を例に
とると、絞り開口部の中心６１’−ａと結像レンズの頂
点７１’−ａの相対位置関係は、これと対を成す絞り開
口中心６１’−ｂとレンズ頂点７１’−ｂの相対位置関
係とは異なり、後者の方が左右方向のずれが大きくなっ
ている。これは図４に示すようにセンサ３５’に向って
収束する方向に大きく傾いた光束５５−ａ、５５−ｂを
絞り開口部６１−ａ、６１−ｂに対して入射させた場
合、光軸ＯＯに近い位置にある絞り開口部６１−ｂに入
射する光束５５−ｂの方が傾きが大きいために絞り開口
部の中心６１’−ｂと結像レンズの頂点７１’−ｂの相
対的位置関係のずれを大きくとり、光軸ＯＯからより遠
い位置にある絞り開口６１−ａに入射する測距光束との
結像性能のバランスをとることを目的としたものであ
る。このようにすることで、もともと非対称性をもつ２
つの結像レンズ７１−ａと７１−ｂの結像性能の差異を
緩和することができ、焦点検出精度の向上を図ることが
可能となる。

【００５７】図６は本発明の実施例３に係る絞りの正面
図である。本実施例は図１に示す絞り３３’の開口形状
の改良に関するものである。これまでの実施例において
は１対の絞りの開口部は例えば図５の６１−ａ、６１−
ｂに示す通り、大きさも形状も同一であった。これに対
して本実施例では図６に示すように１対の開口部のうち
中心に近い方の開口部９１−ｂの有効面積及び開口形状
を大きくして設けている。

【００５８】一般的にセンサ３５’上の２つの光量分布
の絶対的な光量は、瞳結像の作用を有するフィールドレ
ンズ３２’の特性や、各測距光束の対物レンズからの入
射角度等によって変化するため、一概にその大小を判断
することはできないが、絞り３３’の１対の開口部を同
一の大きさ、形状としたとき、２つの開口部を通る測距
光束に光量差を発生する場合がある。そのときは２つの
開口部を本質的に非対称にすることが望ましい。

【００５９】本実施例ではこうした問題を１対の絞りの
開口部の大きさを不等とするという簡単な構成で解決し
たものである。これにより、センサ３５’上に形成され
る２つの光量分布の光量に関する差を設計的に制御する
ことができ、焦点検出精度を向上させる。本実施例は２
つの測距光束の光量を実質的に等しくすることが望まれ
る焦点検出装置の実施例である。

【００６０】図７は本発明の実施例４に係る絞りの正面
図である。本発明の焦点検出装置では２つの光量分布の
相対的なずれを検出するので、２つの光量分布の分布形
状が似ていることが重要な要素となる。本実施例は１対
の受光素子列上に形成される２つの光量分布の分布形状
の相似性を向上させることを目的とし、図６の実施例３
とは逆に絞り３３’の１対の開口部のうち、中心に近い
方の開口部の有効面積及び開口形状を小さくしたもので
ある。

【００６１】図４から明らかなように、１対の開口部に
おいて、中心に近い方の開口部、例えば開口部６１−ｂ
を透過する測距光束５５−ｂは他方の開口部６１−ａを
透過する測距光束５５−ａよりもフィールドレンズ３
２’による強い偏向作用を受け、大きく光路が曲げられ
ている。一般的に、このような光学系においてはフィー
ルドレンズ３２’の偏向作用を大きく受けるほど像性能
の劣化が生じやすいことが知られている。従って、両光
束がセンサ３５’上で形成する像の光量分布の形状を比
較すると、相似とはならず焦点検出を行なう上で障害と
なる。

【００６２】本実施例においては像性能の劣化が生じや
すい方の絞り開口部、即ち中心に近い側の開口部６１−
ｂを図７に示すように他方の開口６１−ａに対し小さい
開口部９２−ｂとし、実質的なＦナンバーを大きくする
ことで、結像性能を上げて障害を取り除いている。

【００６３】このような構成をとると、光量分布の結像
性能を上げて光量分布の形状の相似性は向上するもの
の、実施例３で説明した２つの受光素子列８１−ａ，８
１−ｂ上に形成される光量分布の絶対光量の差はさらに
拡大される可能性があるが、センサ３５’からの出力値
を演算処理し、補正を行なうことでこの問題は回避する
ことが可能である。

【００６４】本実施例はセンサ３５’上の結像性能の差
を少なくするためだけでなくフィールドレンズ３２’に
よる瞳結像の性能の差により発生する問題点を除去する
効果も有する。

【００６５】これについて説明する。本発明が前提とし
ている位相差方式の焦点検出装置においては、焦点検出
装置の光学系が取込むべき光束が対物レンズにより僅か
でも遮光されると焦点検出精度が低下したり、誤動作す
ることが知られている。従って、対物レンズの口径比に
応じて焦点検出装置の光学系の絞りを最適に設定する必
要があるが、その際、どれだけ多くの光束を取込めるか
はフィールドレンズ３２’の瞳結像の性能に大きく依存
する。フィールドレンズ３２’の瞳結像の性能に関して
も、前記のセンサ３５’上に得られる像性能と同様のこ
とがいえ、フィールドレンズ３２’の偏向作用を大きく
受ける光束ほど瞳結像の性能の劣化が生じ、対物レンズ
によって遮光され易くなる。そこで例えば測距光束５５
−ｂに関係する絞り３３’の開口部は小さくすることが
望ましくなる。その場合対をなす開口部６１−ａを通る
測距光束５５−ａは対物レンズによる遮光が生じにくい
ので開口部を小さくする必要はない。そこで本実施例の
ように、絞りの開口対を同じにせず、開口部６１−ａを
大きく、開口部９２−ｂを小さくすることで２つの光量
分布の形状の相似性を向上させるとともに、対物レンズ
による遮光を起きにくくして測距光量を確保するという
２つの効果を得ている。

【００６６】図８は本発明の実施例５に係る絞りの正面
図である。実施例４においては図５に示す絞りを用いる
場合に比べ、センサ３５’上の２つの像の光量の差が大
きくなるという問題があったが、実施例５はこの点を改
良したものである。絞り３３’の開口９３−ｂの横幅は
実施例４の開口部９２−ｂと同一であるが、開口部の開
口形状を変化させ、開口部の長手方向の弯曲を小さくし
て開口部の面積を大きくしている。実施例５の開口部９
３−ｂを用いると、センサ３５’上での結像性能に影響
を及ぼす開口部の横幅方向のＦナンバーは実施例４の開
口部９２−ｂと同一であるので、センサ３５’上での結
像性能の劣化防止は実施例４と同様に実現できる。一
方、光量は該開口部の面積が大きくなった分、実施例４
の開口部９２−ｂを用いる場合に比べ増加することにな
り、２つの像の光量を略等しくでき、上記の問題の改善
が図られる。

【００６７】なお、実施例３、４、５のいずれを選ぶか
は、カメラシステム及び焦点検出装置の目的、構成等に
より決定されるものである。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、画面中心に対して斜め
方向に隔たった位置を中心とし、画面の各辺に平行に広
がった測距視野をもった焦点検出装置を達成している。

【００６９】特に、焦点検出装置をコンパクトにする
際、関係する対を成す２つの結像レンズによって生じる
２つの測距像の結像性能の低下や光量間の差を除去或は
少なくし、小型で効率が良く、高精度の焦点検出装置を
達成している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の光学系の要部概略図

【図２】 実施例１の２次結像光学部材の斜視図

【図３】 実施例１の２次結像光学部材の正面図

【図４】 実施例１の光学系の平面図

【図５】 本発明の実施例２に係る絞り及び２次結像光
学部材の正面図

【図６】 本発明の実施例３に係る絞りの正面図

【図７】 本発明の実施例４に係る絞りの正面図

【図８】 本発明の実施例５に係る絞りの正面図

【図９】 従来例の光学系の要部概略図

【図１０】 従来例の光学系の要部概略図

【図１１】 従来例の光学系の要部概略図

【図１２】 従来例におけるセンサ面上の像領域の説明
図

【図１３】 測距視野の説明図

【図１４】 測距視野の説明図

【図１５】 測距視野の説明図

【図１６】 測距視野の説明図

【符号の説明】

１ 対物レンズ ７ 対物レンズの射出瞳 7-a,7-b 領域 ２、８、３１、３１’ 視野マスク 13〜17、 31-1〜31-3、 41〜44 視野マスクの開口部 ３、９、３２、３２’ フィールドレンズ 32-1〜32〜3、 51〜54 フィールドレンズの領域 ６、１０、３３、３３’ 絞り 6-a,6-b, 10-a,10-b 33-1a〜33-1d,33-2a,33-2b,33-3a,
33-3b 61-a,61-b,62-a,62-b,63-a,63-b,64-a,64-b, 91-b,92-
b,93-b絞りの開口部 ４、１１、３４、３４’ ２次結像光学部材 4-a,4-b、 11-a,11-b, 34-1a〜34-1d,34-2a,34-2b,34-3
a,34-3b 71-a,71-b,72-a,72-b,73-a,73-b,74-a,74-b 結像レン
ズ ５、１２、３５、３５’ センサ 5-a,5-b, 18-a,18-b,19-a,19-b,20-a,20-b,21-a,21-b,2
2-a,22-b 35-1a〜35-1d,35-2a,35-2b,35-3a,35-3b,81-a,81-b,82-
a,82-b,83-a,83-b,84-a,84-b 受光素子列 36-1a〜36-1d,36-2a,36-2b,36-3a,36-3b センサ上
の像領域 ４５ 〜４８ 視野マスクの開口部の中心 ４５’〜４８’ 対物レンズの予定結像面上の測距視野
の中心 55-a,55-b,56-a,56-b,57-a,57-b,58-a,58-b 測距視野
の中心を通る光束 61'-a,61'-b,62'-a,62'-b,63'-a,63'-b,64'-a,64'-b絞
りの開口部の中心 71'-a,71'-b,72'-a,72'-b,73'-a,73'-b,74'-a,74'-b
結像レンズの頂点 ７５〜７８ 結像レンズ対の対称境界線 ７５’〜７８’ 結像レンズ対の境界線 ＯＯ 光学系の光軸 ＰＰ 対物レンズの予定結像面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズの像面側にあって、該対物レ
   ンズの合焦状態を撮影／観察範囲中の複数の測距領域に
   対して求める焦点検出装置にして、 対物レンズの結像面付近に配置され、測距領域を規制す
   るための複数の開口部を有する視野マスクと、該視野マ
   スクの近傍に配置されたフィールドレンズと、該対物レ
   ンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束を用いて被写
   体像に関する複数の光量分布を形成する複数の対をなす
   結像レンズよりなる２次結像光学部材と、該２次結像光
   学部材の近傍に配置し、各結像レンズに対応する開口部
   を有する絞りと、該複数の光量分布の相対的な位置関係
   を検出する受光素子列を有する受光手段とを有してお
   り、 該視野マスクの開口部中、該対物レンズの光軸外にある
   開口部の内の少なくとも１つの中心外れ開口部は、その
   両端から該視野マスクの中心迄の距離が異なっているこ
   とを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 前記中心外れ開口部に対応する１対の結
   像レンズは互いに接し、その境界線が両結像レンズの頂
   点を結ぶ線分を垂直２等分する平面内に無いことを特徴
   とする請求項１の焦点検出装置。
3. 【請求項３】 前記中心外れ開口部に対応する前記絞り
   上の１対の開口部は、その大きさ又は／及び形状が異な
   ることを特徴とする請求項１又は２の焦点検出装置。
4. 【請求項４】 前記中心外れ開口部に対応する前記絞り
   上の１対の開口部の各中心と、これに対応する前記１対
   の結像レンズの各頂点を前記対物レンズの光軸に垂直な
   平面に投影した時、その相対位置関係が一致せず、且つ
   該絞り上の１対の開口部の中心間隔と該１対の結像レン
   ズの頂点間の間隔とが異なることを特徴とする請求項
   １、２又は３の焦点検出装置。
5. 【請求項５】 対物レンズの像面側に焦点検出光学系を
   配置し、該焦点検出光学系を利用して該対物レンズの合
   焦状態を撮影範囲中の複数の測距視野に対して求める
   際、 該焦点検出光学系は複数の測距視野に対応して該対物レ
   ンズの像面近傍に配置した複数の開口部を有する視野マ
   スクと、該対物レンズの射出瞳の異なる領域を通過した
   光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形成す
   る複数の対をなす結像レンズより成る２次光学系と、該
   複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光素子
   列を有する受光手段とを有しており、 該複数の開口部のうち画面周辺部の測距を行う開口部
   は、その両端から該視野マスクの中心迄の距離が異なっ
   ていることを特徴とする焦点検出装置。
6. 【請求項６】 前記一対の結像レンズは、視野マスクの
   １つの開口部を通過した光束より被写体像に関する光量
   分布を形成しており、 該１対の結像レンズはその有効面積が互いに異なってい
   る又は／及び入射面形状が互いに異なっていることを特
   徴とする請求項５の焦点検出装置。
7. 【請求項７】 前記焦点検出光学系は前記複数の測距視
   野に対する複数の対をなす開口部より成る絞り手段を有
   し、 該１対の開口部は有効面積が互いに異なっている、又は
   ／及び開口形状が互いに異なっていることを特徴とする
   請求項５の焦点検出装置。