JPH11258494A - 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
焦点検出装置及びそれを用いた光学機器Info
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- JPH11258494A JPH11258494A JP10082511A JP8251198A JPH11258494A JP H11258494 A JPH11258494 A JP H11258494A JP 10082511 A JP10082511 A JP 10082511A JP 8251198 A JP8251198 A JP 8251198A JP H11258494 A JPH11258494 A JP H11258494A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮影画面の複数の領域で焦点検出を可能とす
る焦点検出装置及びそれを用いた光学機器を得ること。 【解決手段】 対物レンズの像面側に設けたフィールド
レンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領
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
分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を
複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子に
より求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レ
ンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近
の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領
域において求める際、該フィールドレンズは該第１領域
に対応し、かつ該対物レンズの光軸と略一致した光軸を
有する第１フィールドレンズと該第２領域に対応した第
２フィールドレンズとを有し、該第１，第２フィールド
レンズの焦点距離ｆ１，ｆ２を各々適切に設定したこ
と。
る焦点検出装置及びそれを用いた光学機器を得ること。 【解決手段】 対物レンズの像面側に設けたフィールド
レンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領
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
分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を
複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子に
より求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レ
ンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近
の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領
域において求める際、該フィールドレンズは該第１領域
に対応し、かつ該対物レンズの光軸と略一致した光軸を
有する第１フィールドレンズと該第２領域に対応した第
２フィールドレンズとを有し、該第１，第２フィールド
レンズの焦点距離ｆ１，ｆ２を各々適切に設定したこ
と。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は写真用カメラやビデ
オカメラ、そして観察装置等に好適な焦点検出装置及び
それを用いた光学機器に関し、特に対物レンズ（撮影レ
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撮影範囲中
の複数の領域に対して検出する際に好適なものである。
オカメラ、そして観察装置等に好適な焦点検出装置及び
それを用いた光学機器に関し、特に対物レンズ（撮影レ
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撮影範囲中
の複数の領域に対して検出する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より写真用やビデオカメラ等の自動
焦点検出装置として対物レンズを通過した光束を利用し
た所謂、像ずれ方式（位相差検出方式）と呼ばれる受光
型の焦点検出装置が多く用いられている。この像ずれ方
式の焦点検出装置では対物レンズの像面側に設けた光学
手段により該対物レンズの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し、
該複数の光量分布の相対的な位置関係を複数の素子より
成る光電変換素子により求め、該光電変換素子からの信
号を用いて該対物レンズの合焦状態を求めている。
焦点検出装置として対物レンズを通過した光束を利用し
た所謂、像ずれ方式（位相差検出方式）と呼ばれる受光
型の焦点検出装置が多く用いられている。この像ずれ方
式の焦点検出装置では対物レンズの像面側に設けた光学
手段により該対物レンズの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し、
該複数の光量分布の相対的な位置関係を複数の素子より
成る光電変換素子により求め、該光電変換素子からの信
号を用いて該対物レンズの合焦状態を求めている。
【０００３】又、像ずれ方式を利用した焦点検出装置と
して、その測距範囲をファインダー視野（撮影範囲）の
中央領域のみならず、中央から左右方向や上下方向に距
離が離れた領域に測距範囲を設定した多点測距の焦点検
出装置が実現されている。この多点測距の焦点検出装置
は複数の焦点検出手段を配置することによって実現され
ている。
して、その測距範囲をファインダー視野（撮影範囲）の
中央領域のみならず、中央から左右方向や上下方向に距
離が離れた領域に測距範囲を設定した多点測距の焦点検
出装置が実現されている。この多点測距の焦点検出装置
は複数の焦点検出手段を配置することによって実現され
ている。
【０００４】特に一眼レフカメラのように厳しいピント
精度が要求される焦点検出装置においては、対物レンズ
による結像光束を一組の再結像レンズへ導き、これら再
結像レンズにより形成された被記録像の光量分布を光電
変換素子の画素列上に高精度に形成することが必要とな
ってくる。
精度が要求される焦点検出装置においては、対物レンズ
による結像光束を一組の再結像レンズへ導き、これら再
結像レンズにより形成された被記録像の光量分布を光電
変換素子の画素列上に高精度に形成することが必要とな
ってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に像ずれ方式を利
用した焦点検出装置において焦点検出領域を撮影範囲中
の中央のみならず上下左右離れたところにも設定しよう
とすると焦点検出用の部材を多数設置しなければなら
ず、焦点検出装置の大型化を招く。特に光電変換素子列
を形成するセンサーチップの大きさはコストの増大とい
った問題を引き起こす。
用した焦点検出装置において焦点検出領域を撮影範囲中
の中央のみならず上下左右離れたところにも設定しよう
とすると焦点検出用の部材を多数設置しなければなら
ず、焦点検出装置の大型化を招く。特に光電変換素子列
を形成するセンサーチップの大きさはコストの増大とい
った問題を引き起こす。
【０００６】また焦点検出手段を複数設置すればセンサ
ーチップ上に出来る再結像レンズによる像は焦点検出に
必要なものだけでなく、再結像レンズの数と焦点検出領
域の積だけ生じることになり不要光による焦点検出の低
下や不要光を排除するための装置の大型化といった問題
を引き起こす。
ーチップ上に出来る再結像レンズによる像は焦点検出に
必要なものだけでなく、再結像レンズの数と焦点検出領
域の積だけ生じることになり不要光による焦点検出の低
下や不要光を排除するための装置の大型化といった問題
を引き起こす。
【０００７】本発明は、対物レンズ（撮影レンズ）の像
面側に設ける焦点検出用の光学手段の各要素を適切に設
定することにより撮影視野内の上下左右方向の任意の複
数の領域で焦点検出を高精度に行うことができる焦点検
出装置及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
面側に設ける焦点検出用の光学手段の各要素を適切に設
定することにより撮影視野内の上下左右方向の任意の複
数の領域で焦点検出を高精度に行うことができる焦点検
出装置及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【０００８】
【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設けたフィールドレン
ズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領域を
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
を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を複数
の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子により
求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レンズ
の合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近の第
１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領域に
おいて求める際、該フィールドレンズは該第１領域に対
応し、かつ該対物レンズの光軸と略一致した光軸を有す
る第１フィールドレンズと該第２領域に対応した第２フ
ィールドレンズとを有し、該第１，第２フィールドレン
ズの焦点距離を各々ｆ１，ｆ２としたとき ｆ１＜ｆ２ なる条件を満足することを特徴としている。
は、(1-1) 対物レンズの像面側に設けたフィールドレン
ズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領域を
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
を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を複数
の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子により
求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レンズ
の合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近の第
１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領域に
おいて求める際、該フィールドレンズは該第１領域に対
応し、かつ該対物レンズの光軸と略一致した光軸を有す
る第１フィールドレンズと該第２領域に対応した第２フ
ィールドレンズとを有し、該第１，第２フィールドレン
ズの焦点距離を各々ｆ１，ｆ２としたとき ｆ１＜ｆ２ なる条件を満足することを特徴としている。
【０００９】特に、(1-1-1) 前記第２フィールドレンズ
の光軸と前記第１フィールドレンズの光軸は一致してい
ないこと。
の光軸と前記第１フィールドレンズの光軸は一致してい
ないこと。
【００１０】(1-1-2) 前記第２フィールドレンズの光軸
を前記第１フィールドレンズの光軸に対して前記第２領
域の反対側に設定していること。等を特徴としている。
を前記第１フィールドレンズの光軸に対して前記第２領
域の反対側に設定していること。等を特徴としている。
【００１１】(1-2) 対物レンズの像面側に設けたフィー
ルドレンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異な
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
光量分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関
係を複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素
子により求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対
物レンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸
付近の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数
の領域において求める際、該フィールドレンズは該第１
領域に対応する面と、該第２領域に対応する面とを有す
る非球面より成ることを特徴としている。
ルドレンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異な
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
光量分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関
係を複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素
子により求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対
物レンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸
付近の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数
の領域において求める際、該フィールドレンズは該第１
領域に対応する面と、該第２領域に対応する面とを有す
る非球面より成ることを特徴としている。
【００１２】特に、(1-2-1) 前記非球面は周辺にいくに
従ってパワーの弱くなる非球面であること。
従ってパワーの弱くなる非球面であること。
【００１３】(1-2-2) 前記非球面は母線と子線で曲率の
異なるトーリック形状の非球面であること。等を特徴と
している。
異なるトーリック形状の非球面であること。等を特徴と
している。
【００１４】本発明の光学機器は、(2-1) 構成(1-1)又
は(1-2)の焦点検出装置からの信号を用いて対物レンズ
を構成する合焦レンズを駆動させて合焦を行い撮像手段
面上に被写体像を形成していること前記光電変換素子は
２次元配列のエリアセンサであることを特徴としてい
る。
は(1-2)の焦点検出装置からの信号を用いて対物レンズ
を構成する合焦レンズを駆動させて合焦を行い撮像手段
面上に被写体像を形成していること前記光電変換素子は
２次元配列のエリアセンサであることを特徴としてい
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の焦点検出装置をカ
メラ等の光学機器に適用したときの実施形態１の要部概
略図、図２は図１の焦点検出装置を構成する光学系の主
要部分の要部概略図である。
メラ等の光学機器に適用したときの実施形態１の要部概
略図、図２は図１の焦点検出装置を構成する光学系の主
要部分の要部概略図である。
【００１６】図中２１は対物レンズ（撮影レンズ）、１
は対物レンズ２１の光軸、８は対物レンズ２１の瞳面、
ＦＰはフィルム（撮像面）、２２は対物レンズ２１の光
軸１上に配置された半透過性の主ミラー、２３は焦点板
であり、対物レンズ２１による被写体像が主ミラー２２
を介して結像している。２４はペンタプリズム、２５は
接眼レンズであり、焦点板２３上の被写体像を観察して
いる。
は対物レンズ２１の光軸、８は対物レンズ２１の瞳面、
ＦＰはフィルム（撮像面）、２２は対物レンズ２１の光
軸１上に配置された半透過性の主ミラー、２３は焦点板
であり、対物レンズ２１による被写体像が主ミラー２２
を介して結像している。２４はペンタプリズム、２５は
接眼レンズであり、焦点板２３上の被写体像を観察して
いる。
【００１７】２６は対物レンズ２１の像面側に光軸１上
に対して斜めに配置された第１の反射鏡（サブミラー）
である。
に対して斜めに配置された第１の反射鏡（サブミラー）
である。
【００１８】２は対物レンズ２１の焦点面近傍におかれ
る視野マスクである。図３は視野マスク２を正面から見
た図であり、３つの開口部２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２
を持ち横手方向（Ｘ方向）に長い焦点検出視野を備えて
いる。視野の長手方向（Ｘ方向）は図２の紙面の垂直方
向であり、紙面上下方向（Ｙ方向）に３つの開口部が並
んだ配置を取っている。
る視野マスクである。図３は視野マスク２を正面から見
た図であり、３つの開口部２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２
を持ち横手方向（Ｘ方向）に長い焦点検出視野を備えて
いる。視野の長手方向（Ｘ方向）は図２の紙面の垂直方
向であり、紙面上下方向（Ｙ方向）に３つの開口部が並
んだ配置を取っている。
【００１９】３は三分割されたレンズ３−ａ，３−ｂ
１，３−ｂ２を有するフィールドレンズで視野マスク２
近傍に対物レンズ２１の焦点面から少し離れた位置にお
かれている。図４はフィールドレンズは３の正面図であ
る。フィールドレンズ３は焦点距離の異なる３つのレン
ズ３−ａ，及び３−ｂ１，３−ｂ２からなり、それぞれ
の焦点距離をｆａ，ｆｂ１，ｆｂ２とするとき ｆａ＜ｆｂ１＝ｆｂ２ を満足するようにしている。
１，３−ｂ２を有するフィールドレンズで視野マスク２
近傍に対物レンズ２１の焦点面から少し離れた位置にお
かれている。図４はフィールドレンズは３の正面図であ
る。フィールドレンズ３は焦点距離の異なる３つのレン
ズ３−ａ，及び３−ｂ１，３−ｂ２からなり、それぞれ
の焦点距離をｆａ，ｆｂ１，ｆｂ２とするとき ｆａ＜ｆｂ１＝ｆｂ２ を満足するようにしている。
【００２０】５は焦点検出系の絞りである。図５は絞り
５を正面から見た図であり、後述する２次結像レンズ６
の２つのレンズ６−ａ，６−ｂに対応して２つの開口部
５−ａ，５−ｂを有している。６は２次結像レンズであ
り、２つのレンズ６−ａ，６−ｂを有し視野マスク２の
開口部２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通して対物レンズ
２１の像をセンサー７上に再び結像する作用を有する。
５を正面から見た図であり、後述する２次結像レンズ６
の２つのレンズ６−ａ，６−ｂに対応して２つの開口部
５−ａ，５−ｂを有している。６は２次結像レンズであ
り、２つのレンズ６−ａ，６−ｂを有し視野マスク２の
開口部２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通して対物レンズ
２１の像をセンサー７上に再び結像する作用を有する。
【００２１】図６は２次結像レンズ６の正面図及び側面
図である。図２の紙面垂直方向に２つのレンズ６−ａ，
６−ｂの頂点が並ぶ方向に配置されている。７は光電変
換デバイス（光電変換素子）である。
図である。図２の紙面垂直方向に２つのレンズ６−ａ，
６−ｂの頂点が並ぶ方向に配置されている。７は光電変
換デバイス（光電変換素子）である。
【００２２】図７は光電変換デバイス７を正面から見た
図である。７−ａ，７−ｂ，７−ｃは受光部であり、そ
の長手方向（Ｘ方向）が図１の紙面垂直方向（Ｘ方向）
に対応している。
図である。７−ａ，７−ｂ，７−ｃは受光部であり、そ
の長手方向（Ｘ方向）が図１の紙面垂直方向（Ｘ方向）
に対応している。
【００２３】視野マスク２の開口２−ａ，２−ｂ１，２
−ｂ２を通った光束は、フィールドレンズ３のレンズ部
３−ａ，３−ｂ１，３−ｂ２、絞り５、そして２次結像
レンズ６を介して光電変換デバイス７上の受光部７−
ａ，７−ｂ，７−ｃ上に、対物レンズ２１による物体像
の２次像を形成する。
−ｂ２を通った光束は、フィールドレンズ３のレンズ部
３−ａ，３−ｂ１，３−ｂ２、絞り５、そして２次結像
レンズ６を介して光電変換デバイス７上の受光部７−
ａ，７−ｂ，７−ｃ上に、対物レンズ２１による物体像
の２次像を形成する。
【００２４】図７に示す光電変換デバイス７の受光部７
−ａ，７−ｂ，７−ｃは多数の画素より成る画素列の組
で、これらの画素列に対応して視野マスク３の開口部２
−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通過した光束による像が図
７の画素列を囲む点線で示す領域に投影され、この内部
に物体の２次像が形成される。
−ａ，７−ｂ，７−ｃは多数の画素より成る画素列の組
で、これらの画素列に対応して視野マスク３の開口部２
−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通過した光束による像が図
７の画素列を囲む点線で示す領域に投影され、この内部
に物体の２次像が形成される。
【００２５】１つの開口部につきレンズ６−ａ，６−ｂ
より成る一組の２次結像レンズ６によって２つの２次像
が長手方向横に（図２の紙面垂直方向）並んで形成さ
れ、物体の２次像は対物レンズの焦点調節状態によって
長手方向（Ｘ方向）に移動する。
より成る一組の２次結像レンズ６によって２つの２次像
が長手方向横に（図２の紙面垂直方向）並んで形成さ
れ、物体の２次像は対物レンズの焦点調節状態によって
長手方向（Ｘ方向）に移動する。
【００２６】受光部７−ａ，７−ｂ，７−ｃの各画素列
の組はそれぞれに対応する視野マスク２の開口部２−
ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通過した光束による像につい
て、光電変換素子７上の２次像の相対的間隔をそれぞれ
検出することができる。これより視野マスク２の開口部
２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２のそれぞれについて対物レ
ンズ２１の焦点調節状態を検出している。
の組はそれぞれに対応する視野マスク２の開口部２−
ａ，２−ｂ１，２−ｂ２を通過した光束による像につい
て、光電変換素子７上の２次像の相対的間隔をそれぞれ
検出することができる。これより視野マスク２の開口部
２−ａ，２−ｂ１，２−ｂ２のそれぞれについて対物レ
ンズ２１の焦点調節状態を検出している。
【００２７】次に本発明に係る分割された焦点距離の異
なる３つのレンズより成るフィールドレンズ３の働きに
ついて説明する。焦点検出装置のフィールドレンズ３の
役割は焦点検出の対象となる対物レンズ２１の射出瞳８
と焦点検出装置の絞り５を共役関係で結ぶことにある。
なる３つのレンズより成るフィールドレンズ３の働きに
ついて説明する。焦点検出装置のフィールドレンズ３の
役割は焦点検出の対象となる対物レンズ２１の射出瞳８
と焦点検出装置の絞り５を共役関係で結ぶことにある。
【００２８】言い換えれば焦点検出装置の絞り５を対物
レンズ２１の射出瞳８に投影するように設定されてい
る。これは絞り５のフィールドレンズ３による投影像が
対物レンズ２１の射出瞳８位置に出来ていることに相当
する。
レンズ２１の射出瞳８に投影するように設定されてい
る。これは絞り５のフィールドレンズ３による投影像が
対物レンズ２１の射出瞳８位置に出来ていることに相当
する。
【００２９】図８（Ａ）ではフィールドレンズ３の焦点
距離が適切に設定され焦点検出装置の絞り５の開口部５
−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ２１の射出瞳８上で
結像している。
距離が適切に設定され焦点検出装置の絞り５の開口部５
−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ２１の射出瞳８上で
結像している。
【００３０】したがって１つの焦点検出領域を形成する
直線状に並んだ点９−１，９−２，９−３で示す対物レ
ンズ２１の像を通過する全ての光束が焦点検出装置に取
り込まれる事になる。
直線状に並んだ点９−１，９−２，９−３で示す対物レ
ンズ２１の像を通過する全ての光束が焦点検出装置に取
り込まれる事になる。
【００３１】一方図８（Ｂ），図８（Ｃ）はフィールド
レンズ３の焦点距離が不適切であるために焦点検出装置
の絞り５の開口部５−ａ，５−ｂのフィールドレンズ３
による投影像が対物レンズ２１の射出瞳８上に結像して
いない。
レンズ３の焦点距離が不適切であるために焦点検出装置
の絞り５の開口部５−ａ，５−ｂのフィールドレンズ３
による投影像が対物レンズ２１の射出瞳８上に結像して
いない。
【００３２】図８（Ｂ）ではフィールドレンズ３の焦点
距離が長すぎるため絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投
影像が集光していない。
距離が長すぎるため絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投
影像が集光していない。
【００３３】図８（Ｃ）ではフィールドレンズ３の焦点
距離が短すぎるため絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投
影像が集光していない。従って対物レンズ２１の像９−
１，９−３の位置を通る光束は対物レンズ２１の射出瞳
８によって所謂ケラレを生じ、それは焦点検出装置の光
電変換素子７上の光量分布となってしまう。被写体とは
無関係なこの光量分布は焦点検出に多大な影響を与え、
それは焦点検出誤差となって現われる。
距離が短すぎるため絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投
影像が集光していない。従って対物レンズ２１の像９−
１，９−３の位置を通る光束は対物レンズ２１の射出瞳
８によって所謂ケラレを生じ、それは焦点検出装置の光
電変換素子７上の光量分布となってしまう。被写体とは
無関係なこの光量分布は焦点検出に多大な影響を与え、
それは焦点検出誤差となって現われる。
【００３４】従ってフィールドレンズ３の焦点距離を適
切に設定して焦点検出装置の二つの絞り５の開口部の離
れる分割方向、すなわち焦点検出領域の長手方向の像高
に対して絞り５の投影像ができないようにしておかなけ
ればならない。
切に設定して焦点検出装置の二つの絞り５の開口部の離
れる分割方向、すなわち焦点検出領域の長手方向の像高
に対して絞り５の投影像ができないようにしておかなけ
ればならない。
【００３５】一方、本発明のように絞り５の一対の開口
部で複数の焦点検出領域を行おうとすると前述のように
焦点検出領域の長手方向の射出瞳に対する絞りの投影結
像だけでなく、複数の焦点検出領域が離れる方向に対し
ても適切な焦点検出の設定を行わなければならない。
部で複数の焦点検出領域を行おうとすると前述のように
焦点検出領域の長手方向の射出瞳に対する絞りの投影結
像だけでなく、複数の焦点検出領域が離れる方向に対し
ても適切な焦点検出の設定を行わなければならない。
【００３６】図９（Ｂ）は点９−２で示される中心視野
で設定されたフィールドレンズ３を点９−１，９−３で
示される上下に分割された視野にも適用した図である。
視野９−１，９−３に対しては焦点距離が短すぎるため
絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ８
の射出瞳から外れケラレを生じている。
で設定されたフィールドレンズ３を点９−１，９−３で
示される上下に分割された視野にも適用した図である。
視野９−１，９−３に対しては焦点距離が短すぎるため
絞り５の開口部５−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ８
の射出瞳から外れケラレを生じている。
【００３７】図９（Ｃ）はフィールドレンズ３を視野ご
とに分割し点９−１，９−３で示される上下に分割され
た視野のフィールドレンズ３−ｂには長手方向の投影像
に最適化した場合の図である。視野９−１，９−３の分
割方向に対しては焦点距離が長すぎるため絞り５の開口
部５−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ８の射出瞳８か
ら外れケラレを生じている。
とに分割し点９−１，９−３で示される上下に分割され
た視野のフィールドレンズ３−ｂには長手方向の投影像
に最適化した場合の図である。視野９−１，９−３の分
割方向に対しては焦点距離が長すぎるため絞り５の開口
部５−ａ，５−ｂの投影像が対物レンズ８の射出瞳８か
ら外れケラレを生じている。
【００３８】図９（Ａ）ではフィールドレンズ３近傍の
点９−１，９−２，９−３で示す位置にそれぞれ紙面垂
直方向に長い焦点検出領域が設定されていて、それぞれ
の視野が絞り５の開口部５−ａ，５−ｂを共用してい
る。フィールドレンズ３の分割された３つのレンズ３−
ａ，３−ｂ１，３−ｂ２の焦点距離をそれぞれｆａ，ｆ
ｂ１，ｆｂ２として焦点距離ｆｂを焦点距離ｆａよりも
長く設定し焦点距離ｆｂの光軸を図４の点１−ｂ１，１
−ｂ２で示すように偏心させることによって、紙面上下
の視野分割方向、紙面垂直な視野長手方向（絞り分割方
向）の投影像が射出瞳８上に良好に投影されるように設
定している。これによって各視野のどの像高においても
瞳のケラレを生じることなしに焦点検出を可能としてい
る。
点９−１，９−２，９−３で示す位置にそれぞれ紙面垂
直方向に長い焦点検出領域が設定されていて、それぞれ
の視野が絞り５の開口部５−ａ，５−ｂを共用してい
る。フィールドレンズ３の分割された３つのレンズ３−
ａ，３−ｂ１，３−ｂ２の焦点距離をそれぞれｆａ，ｆ
ｂ１，ｆｂ２として焦点距離ｆｂを焦点距離ｆａよりも
長く設定し焦点距離ｆｂの光軸を図４の点１−ｂ１，１
−ｂ２で示すように偏心させることによって、紙面上下
の視野分割方向、紙面垂直な視野長手方向（絞り分割方
向）の投影像が射出瞳８上に良好に投影されるように設
定している。これによって各視野のどの像高においても
瞳のケラレを生じることなしに焦点検出を可能としてい
る。
【００３９】図１０は本発明の実施形態２の一部分の説
明図である。実施形態２は図１の実施形態１におけるフ
ィールドレンズ３の代わりに図１０に示す非球面レンズ
３１を用いることを特徴としている。具体的には中心部
と周辺部で屈折力の異なるトーリックレンズ３１を用い
ている。
明図である。実施形態２は図１の実施形態１におけるフ
ィールドレンズ３の代わりに図１０に示す非球面レンズ
３１を用いることを特徴としている。具体的には中心部
と周辺部で屈折力の異なるトーリックレンズ３１を用い
ている。
【００４０】図１０において３２，３３はトーリックレ
ンズ３１の母線と、子線であり、理解を助けるため摸式
的に示した。母線３２は子線３３よりも曲率半径が大き
く設定されている。母線３２と子線３３が異なる曲率半
径を有する一体型のトーリック非球面を用いて図９
（Ａ）〜（Ｃ）で示したフィールドレンズのように紙面
上下の視野分割方向、紙面垂直な視野長手方向（絞り分
割方向）のパワーを異なる大きさに設定することにより
実施形態１と同様に投影像が射出瞳８上に良好に投影さ
れるような効果を得ている。
ンズ３１の母線と、子線であり、理解を助けるため摸式
的に示した。母線３２は子線３３よりも曲率半径が大き
く設定されている。母線３２と子線３３が異なる曲率半
径を有する一体型のトーリック非球面を用いて図９
（Ａ）〜（Ｃ）で示したフィールドレンズのように紙面
上下の視野分割方向、紙面垂直な視野長手方向（絞り分
割方向）のパワーを異なる大きさに設定することにより
実施形態１と同様に投影像が射出瞳８上に良好に投影さ
れるような効果を得ている。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、対物レン
ズ（撮影レンズ）の像面側に設ける焦点検出用の光学手
段の各要素を適切に設定することにより撮影視野内の上
下左右方向の任意の複数の領域で焦点検出を高精度に行
うことができる焦点検出装置及びそれを用いた光学機器
を達成することができる。
ズ（撮影レンズ）の像面側に設ける焦点検出用の光学手
段の各要素を適切に設定することにより撮影視野内の上
下左右方向の任意の複数の領域で焦点検出を高精度に行
うことができる焦点検出装置及びそれを用いた光学機器
を達成することができる。
【００４２】特に本発明によれば、複数の焦点検出を一
対の２次結像レンズによって実現することができ、小型
で高性能な焦点検出装置の安価な提供が可能となる。
対の２次結像レンズによって実現することができ、小型
で高性能な焦点検出装置の安価な提供が可能となる。
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１の焦点検出装置の一部分の拡大説明図
【図３】図１の視野マスクの説明図
【図４】図１のフィールドレンズの説明図
【図５】図１の絞りの説明図
【図６】図１の２次結像系の説明図
【図７】図１の光電変換素子の説明図
【図８】図１の一部分の拡大説明図
【図９】図１の一部分の拡大説明図
【図１０】本発明の実施形態２の一部分の説明図
１ 対物レンズの光軸 ＦＰ フィルム ２２ 主ミラー ２６ 第１の反射鏡 ４ 第２の反射鏡 ５ 絞り ６ ２次結像系 ７ 光電変換素子 ２３ 焦点板 ２４ ペンタプリズム ２５ 接眼レンズ ２ 視野マスク ３ フィールドレンズ ３１ トーリックレンズ
Claims (7)
- 【請求項１】 対物レンズの像面側に設けたフィールド
レンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領
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
分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を
複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子に
より求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レ
ンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近
の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領
域において求める際、該フィールドレンズは該第１領域
に対応し、かつ該対物レンズの光軸と略一致した光軸を
有する第１フィールドレンズと該第２領域に対応した第
２フィールドレンズとを有し、該第１，第２フィールド
レンズの焦点距離を各々ｆ１，ｆ２としたとき ｆ１＜ｆ２ なる条件を満足することを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項２】 前記第２フィールドレンズの光軸と前記
第１フィールドレンズの光軸は一致していないことを特
徴とする請求項１の焦点検出装置。 - 【請求項３】 前記第２フィールドレンズの光軸を前記
第１フィールドレンズの光軸に対して前記第２領域の反
対側に設定していることを特徴とする請求項２の焦点検
出装置。１つ又は複数の領域において求める際、該光学
手段は該対物レンズからの光束を反射させて所定面上に
被写体像を形成する集光性の反射鏡Ｍと、該所定面上に
形成された被写体像を該光電変換素子面上に再結像する
２次結像系を有していることを特徴とする焦点検出装
置。 - 【請求項４】 対物レンズの像面側に設けたフィールド
レンズと２次結像系により該対物レンズの瞳の異なる領
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
分布を形成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を
複数の素子より成る画素列を複数有する光電変換素子に
より求め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レ
ンズの合焦状態を撮影視野内の該対物レンズの光軸付近
の第１領域と、それより離れた第２領域を含む複数の領
域において求める際、該フィールドレンズは該第１領域
に対応する面と、該第２領域に対応する面とを有する非
球面より成ることを特徴とする焦点検出装置。 - 【請求項５】 前記非球面は周辺にいくに従ってパワー
の弱くなる非球面である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】 前記非球面は母線と子線で曲率の異なる
トーリック形状の非球面であることを特徴とする請求項
４記載の焦点検出装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６の何れか１項記載の焦点検
出装置からの信号を用いて対物レンズを構成する合焦レ
ンズを駆動させて合焦を行い撮像手段面上に被写体像を
形成していることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08251198A JP3912891B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
| US09/261,656 US6272291B2 (en) | 1998-03-13 | 1999-03-03 | Focus detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08251198A JP3912891B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258494A true JPH11258494A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3912891B2 JP3912891B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=13776559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08251198A Expired - Fee Related JP3912891B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3912891B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010217618A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Canon Inc | 撮像装置及び信号処理装置 |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP08251198A patent/JP3912891B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010217618A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Canon Inc | 撮像装置及び信号処理装置 |
| US8687080B2 (en) | 2009-03-18 | 2014-04-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus and signal processor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3912891B2 (ja) | 2007-05-09 |
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