JPS59195607A - 合焦検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、−眼レフレックスカメラなどにおいて、対物
レンズからの結像光束を用いて合焦検出を行う所謂ＴＴ
Ｌ方式の合焦検出装置に関するものである。

従来から、カメラの合焦検出装置に多く用いられている
合焦検出方法には大きく分けて、結像光束による像のぼ
けを受光素子で検出して合焦検出を行う所謂ぼけ像検出
方法と、特殊な光学系によって作られた２つの像の相対
的位置関係から、撮影レンズのデフォーカス量を算出し
て合焦検出を行う所謂ずれ量検出方法の２つの方法があ
る。

特に−眼レフレックスカメラにおいて、撮影レンズを通
過した結像光束を用いて合焦検出を行う場合に、後者の
ずれ量検出方法は撮影レンズのデフォーカス量を直接検
出でき、しかも大きく像がぼけた場合にも有効に合焦検
出ができるなどの利点がある。

第１図は本出願人が既に提案したずれ量検出方法による
合焦検出装置の光学系である。この第１図においては、
撮影レンズ１から出射される光束の進路ニ沿って、遮光
板２、フィールドレンズ３、開口枠４、光分割部材５、
二次結像レンズ６、二次結像面７が配列されている。撮
影レンズ１の瞳からの結像光束によって予定結像面Ｓ上
に作られた第１に物体像を、フィールドレンズ３と光分
割部材５を介して二次結像レンズ６により二次結像面７
上に配置した複数個の素子から成る受光素子８ａ、８ａ
、９ａ、９ｂ上にそれぞれ第２の物体像として再結像さ
せる。そして、受光素子８ａ、８ａ、９ａ、９ｂ上に結
像した第２の物体像の相対的位置関係を求めて撮影レン
ズ１の合焦状態を判別している。なお、遮光板２にはス
リット２ａが設けられ、この遮光板２は予定結像面Ｓ近
傍には配置されており、４個の第２の物体像が二次結像
面７上で重なり合わないように、光分割部材５と二次結
像レンズ６とが適切な位置に設定されている。従って、
撮影レンズ１の結像点が予定結像面Ｓから外れ、非合焦
となったときには、そのデフォーカス量に応じて各受光
素子面上に結像する第２の物体像は、撮影レンズ１の合
焦に比べて各センサの長手方向の異なった位置にそれぞ
れ再結像することになる。

このときの受光素子８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ上に、結像
した第２の物体像の相対的位置関係をそれぞれの受光素
子８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂで検出することによって、撮
影レンズ１のデフォーカス量を直接求め、撮影レンズｌ
を所定量移動させて合焦状態へ導いている。光分割部材
５はプリズムから成り、第１図においては２つの光偏向
部５ａ、５ｂを有しており、一方の光偏向部５ｂは、一
対のくさびプリズムで構成され、光偏向部５ｂに入射し
た光束を撮影レンズ１の光軸りを挟んで上下両方向に同
じ角度で偏向させるようになっている。他方の光偏向部
５ａは光偏向部５ｂ上に設けられた一対のくさびプリズ
ムより成り、この光偏向部５ａに大剣した光束を光軸り
の上下両方向に同じ角度で、先の光偏向部５ａによる偏
向角よりも大きく偏向させている。この結果、予定結像
面Ｓに結像した物体像は、光分割部材５と二次結像レン
ズ６により二次結像面７上に４個の第２の物体像を再結
像する。

フィールドレンズ３は撮影レンズ１の予定結像面Ｓの近
傍に配置されており、光分割部材５を撮影レンズ１の射
出瞳近傍に結像させている。また、このときフィールド
レンズ３は、開口枠４内の光分割部材５が撮影レンズｌ
の射出瞳径内に全て入るような屈折力を持っている。受
光素子８ａ、９ａ面上に結像する第２の物体像は、撮影
レンズ１の射出瞳の片側を通過した光束であり、また受
光素子８ａ、９ｂ面上に結像する像は射出瞳の他方の片
側を通過する光束によりそれぞれ独立に形成されている
。

このように撮影レンズ１の射出瞳を複数個に分割し、そ
れぞれの瞳領域を通過する光束によって複数の第２の物
体像を形成させた構成を採るのは、撮影レンズ１が明る
いレンズのときは受−ｖ菓子８ａ、８ａからの出力信号
或いは全ての受光素子８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂからの出
力信号を用い、また撮影レンズ１が暗いレンズのときは
受光素子９ａ、９ｂからの出力信号を用いて、精度良く
撮影レンズ１の合焦状態の検出を行うことにある。

こうして第１図に示す合焦検出装置は、撮影レンズ１の
射出瞳径内に光分割部材５のそれぞれの光偏向部５ａ、
５ｂが含まれるようにしておき、撮影レンズ１の明るさ
に応じて受光素子を適当に這択して使用することによっ
て、合焦検出用の光束を効率的に使用でき、かつ精度の
良い合焦検出を行うことが可能となる。

しかしながら、カメラ等の小型光学装置に上述の合焦検
出装置を組込む場合に、光分割部材５から二次結像面７
までの距離を小さくしなければならず、そのために光偏
向部５ａのくさび頂角を大きくしなければならない場合
がある。このようなとき、光偏向部５ａの光偏向作用に
伴って光学収差が発生し、受光素子９ａ、９ｂ上に形成
される像が良好でなくなり、この出力を用いた合焦検出
精度が低下するという問題がある。

本発明の目的は、上述の問題を改善するために、光分割
手段として頂角の大きなプリズムを用いる代りに偏光板
を利用し、この偏光板と比較的頂角の小さいプリズムの
組合わせから成る特殊な光分割部材を用いた精度の高い
新規な合焦検出装置を提供することにあり、その要旨は
、対物レンズの予定結像面の近傍に第１、第２の視野開
口を有し、該第１、第２の視野開口内の像を光分割手段
と二次結像光学系とにより再結像させ、該再結像された
複数の物体像の形成される位置に、複数個の受光素子よ
り成るラインセンサを配置し、前記複数の物体像の相対
的位置関係を前記ラインセンサにより検出して対物レン
ズの合焦検出を行う装置であって、前記第１、第２の視
野開口に互いに直交する偏光軸を有する第１、第２の偏
光板をそれぞれ配置し、前記光分割手段の付近に第１、
第２の領域を設け、前記第１の領域には前記第１の偏光
板と同方向の偏光軸を有する偏光板を、前記第２の領域
には前記第２の偏光板と同方向の偏光軸を有する偏光板
をそれぞれ配置したことを特徴とするものである。

本発明を＄２図以下に図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

第２図はその光学系構成図であり、撮影レンズ１０の予
定結像面Ｓの近傍に２つの並列されたスリット状の視野
開口１１．１２を有する遮光部材１３が設けられ、この
遮光部材１３の直後にフィールドレンズ１４が配置され
ている。その少し間を置いた後部に、開口枠１５と光分
割部材１６及び二次結像レンズ１７が順次に配置され、
その後方の二次結像面１８上には複数の受光素子から成
るラインセンサ１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂが配置
されている。ここで、撮影レンズ１０がらの２つの視野
開口１１．１２を通過した光束は、二次結像レンズ１７
により二次結像面１８に再結像されるが、視野開口１１
の背面にはその長手方向の矢印Ａで示す方向に偏光軸を
有する第１の偏光板２１が配され、視野開口１２の背面
にはその長手方向と直交する矢印Ｂで示す方向に偏光軸
を有する第２の偏光板２２が設けられている。開口枠１
５内には中央部の第１領域１５ａと、その周囲の第２の
領域１５ｂが存在し、第１の領域１５ａには矢印Ｃで示
す方向に偏光軸を有する偏光板２３、第２の領域１５ｂ
には矢印りで示す方向に偏光軸を有する偏光板２４が設
けられている。ただし、矢印ＡとＣ１また矢印ＢとＤは
それぞれ同方向である。

従って、第１の視野開口１１、即ち偏光板２１を通過し
た光束は、偏光方向の異なる偏光板２４を有する第２の
領域１５ｂを透過することはできず、第１の領域１５ａ
を通過した光束のみが光分割部材１６、二次結像レンズ
１７により二次結像面１８上に再結像され、受光素子２
０ａ、２０ｂ中の素子２５ａ、２５ｂに結像する。同様
にして第２の視野開口１２、即ち偏光板２２を通過した
光束は、偏光方向の異なる第１の領域１５ａを透過する
ことはできず、第２の偏光板１５ｂを通過した光束のみ
が再結像され、受光素子１９ａ、１９ｂ中の素子２６ａ
、２６ｂに結像する。従って、第１の視野開口１１を通
過した光束は、第１の領域１５ａのみを通過してライン
センサ２０ａ、２０ｂ上に結像され、第２の視野開口１
２を通過した光束は、第２の偏光板１５ｂのみを通過し
てラインセンサ１９ａ、１９ｂ上に結像される。そして
、フィールドレンズ１４により撮影レンズ１０の瞳と開
口枠１５とはほぼ結像関係に保持されているが、領域１
５ａ、１５ｂはそれぞれ撮影レンズ１０の瞳の内側の領
域、外側の領域に図示されているように対応している。

つまり、ラインセンサ１９ａ、１９ｂ上には第２の視野
開口１２内で形成された像のうち、撮影レンズ１０の瞳
の外側からの光束による像が再結像され、−ラインセン
サ２０ａ、２Ｏｂ上には第１の視野開口１１内で形成さ
れた像のうち、撮影レンズｌＯの瞳の内側からの光束に
よる像が再結像される。

このように、本実施例においては撮影レンズｌＯが明る
いレンズのときはラインセンサ１９ａ、１９ｂからの出
力信号を用い、撮影レンズ１０の射出瞳の外側の部分を
通過した光束を利用することによって合焦検出の精度を
向上させることができる。また、撮影レンズ１０が暗い
レンズのときはラインセンサ２０ａ、２０ｂからの出力
信号を用いれば、射出瞳を通過した光束を効率良くライ
ンセンサに導光することができる。使用するラインセン
サの選択は撮影レンズ１０の明るさに応じて、電気的に
或いは受光素子の前面にシャッタ等を配置して機械的手
段によって容易に行うことができる。

本実施例においては、光分割部材が偏光板とくさびプリ
ズムとの組合わせという簡単な構成でよく、第１図のよ
うに複雑な構成の光分割部材５を必要としない。また、
光分割部材１６のくさび頂角も２像を分離する角度だけ
あればよいので、先の第１図の場合に比べて二次結像面
１８上に形成される像の光学収差も少なく、良好な合焦
精度を得ることができる。なお、ラインセンサ１９ａ、
１９ｂとラインセンサ２０ａ、２０ｂとを用いた場合で
は、合焦検出を行う際の対象とする被写体が多少異なる
が、第２図に示す第１の視野開口１１と＄２の視野開口
１２との間隔を小さくすれば、被写体の収差は小さくす
ることができるので実用上の問題はない。また、実施例
では偏光板２３．２４を開口枠１５の背面に設けるよう
にしたが、これらは開口枠１５の前面でも或いは光分割
部材１６の直後に配置するようにしてもよい。

第３図は本実施例におけるフィールドレンズ１４による
撮影レンズｌＯの瞳像と開口枠１５及び２種の偏光板２
３．２４の領域１５ａ、１５ｂの大きさの関係を示して
いる。３１は明るい撮影レンズ１０に対する瞳径であり
、３２は暗い撮影レンズ１０に対する瞳径であり、撮影
レンズｌＯが暗い場合には第１の領域１５ａがこの瞳径
内に含まれる。このような構成とすることにより、各ラ
インセンサ面上に被写体輝度分布に対応した正当な光量
分布を得ることができる。

第４図は本発明の第２の実施例を示すものであり、第２
図に示す第１の実施例と異なる点は、二次結像光学系の
部分であり、特に光分割部材１６のプリズムのくさび方
向である。また、これに対応して二次結像面１８上での
像の並び方が第２図のものと異なり、物体像に対応して
ラインセンサ１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂが配列さ
れている。そして、２つの視野間口１１．１２の直後に
、偏光軸が互いに直交する偏光板２１．２２が配置され
、光分割部材１６の近くに２つの領域Ｌ５ａ、Ｌ５ｂに
対応して、偏光板２１．２２とそれぞれ同じ偏向軸を持
つ２つの偏光板２３．２４が配置されている点は第１の
実施例と全く同じであり、第２図のものと同−又は対応
する部材は同一の符号で表されている。

以上説明したように本発明に係る合焦検出装置において
は、２つの視野開口のそれぞれに互いに偏光軸の直交す
る偏光素子を用いると共に、その後方にも１組の偏光素
子を配置することにより、明るい撮影レンズと暗い撮影
レンズの両者に対して高精度の合焦検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の合焦検出装置の光学系構成図、第２図以
下は本発明に係る合焦検出装置の実施例を示し、第２図
は第１の実施例の光学系構成図、第３図は偏光板の領域
の大きさと撮影レンズの瞳像との関係の説明図、第４図
は第２の実施例の光学系構成図である。 符号１０は撮影レンズ、１１．１２は視野開口、１３は
遮光部材、１４はフィールドレンズ、１５は開口枠、１
６は光分割部材、１７は二次結像１／７ズ、１８は二次
結像面、１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂはライ７セ７
す、２１．２２．２３．２４は偏光板である。 特許出願人　　　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対物レンズの予定結像面の近傍に第１、第２の視野
   開口を有し、該第１、第２の視野開口内の像を光分割手
   段と二次結像光学系とにより再結像させ、該再結像され
   た複数の物体像の形成される位置に、複数個の受光素子
   より成るラインセンサを配置し、前記複数の物体像の相
   対的位置関係を前記ラインセンサにより検出して対物レ
   ンズの合焦検出を行う装置であって、前記第１、第２の
   視野開口に互いに直交する偏光軸を有する第１、第２の
   偏光板をそれぞれ配置し、前記光分割手ばの付近に第１
   、第２の領域を設け、前記第１の領域には前記第１の偏
   光板と同方向の偏光軸を有する偏光板を、前記第２の領
   域には前記第２の偏光板と同方向の偏光軸を有する偏光
   板をそれぞれ配置したことを特徴とする合焦検出装置。 ２、前記光分割手段の付近に設けた２個の領域は、それ
   ぞれ対物レンズの瞳内側及び外側に対応するようにした
   特許請求の範囲第１項に記載の合焦検出装置。