JPS6032012A - カメラの焦点検出装置 - 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】 技術分野 本発明は、撮影レンズを透過した光を受光して該撮影レ
ンズの焦点検出を行うカメラの焦点検出装置に関する。

従来技術 従来、上述の如き焦点検出装置は種々知られており、そ
の１つに、撮影レンズの予定フ厖点面の後方にコンデン
サレンズを配置し、該コンデンサレンズの後方に光軸対
称に１対の結像レンズを配■することにより、両統像レ
ンズによってそれぞれ形成される予定焦点面の像を比較
して撮影レンズの焦点検出を行うものかある。第１図は
このような焦点検出装置の基本光学系を示すもので、（
′１土）が撮影レンズ、（Ｌｏ）がコンデンサレンズ、
（Ｌｌ）及び（Ｌ２）がそれぞれ結像レンズであり、両
統像レンズ（Ｌｌ　）　（Ｌ２）は撮影レンズ（’ｌ″
Ｌ）の光軸（Ｘ）に対して対称となり、かつ、両統像レ
ンズ（Ｌｌ）（Ｌ２）の光軸はそれぞれ光軸（Ｘ）と平
行になるように配瀞されている。（Ｆ）は撮影レンズ（
ＴＬ）の予定焦点ｍ１、（ｌｊＲ）は両統像レンズの結
像面である。

このような構成により、単一の被写体に対し、撮影レン
ズか合焦状態にあるときその像（八）は予定焦点１１１
１ＣＦ）上に形成され、更に結像レンズ（Ｌｌ）（Ｂ２
）によって第ｌ像（Ａ１）、第２像（Ａ２）が形成され
る。そして、撮影レンズ（Ｔ　Ｌ　）が後ピン状態にあ
るときには、その像（Ｂ　）は合焦時の像（Ａ）よりも
後方に形成され“更に結像レンズ（Ｌｌ　）　（Ｂ２）
によって、合焦時の第１像（Ａ１）第２像（Ａ２）より
も光軸（Ｘ）に垂直な方向に１ｉｉｌ［れた位置”に第
ｌ像（Ｂ＋）、第２像（Ｂ２）がそれぞれ形成される。

逆に前ピン状態のときには撮影レンＸ’（’ｌ″Ｌ）に
よって像（Ｃ）が合焦時の像（Ａ）よりも前方に形成さ
れ、その第１　（ｍ　（Ｃ１）及び第２ｍ（Ｃ２）は共
に合焦時よりも光軸（Ｘ）に近い位置に形成される。こ
こで１、注目すべきは第１像と第２像とは光軸（Ｘ）に
対して対称ではなく、互いに同一方向を向いた像となる
ことである。従って、このような焦点検出装置は、結像
面（ＦＲ）上における第１像及び第２像のそれぞれの照
度分布を検出して画像間の間隔を検知することにより撮
影レンズの焦点調節状態を検出するように構成されてい
る。

このような焦点検出装置においては、正確な焦点検出が
なされる為には、結像レンズ（Ｌｌ）（Ｂ２）によって
それぞれ形成される第１像き第２像とが　′常に互いに
対応するＩＩ、＜１度分布となっていなければならない
。しかしながら、ルＩ図図示のようにコンデンサレンズ
（ＬＯ）が球面レンズからなる場合には、該コンデンサ
レンズ（ＬＯ）によって歪曲収差が発生させられ、この
歪曲収差は光軸（Ｘ）に対して対称に影響を与えるので
、第１像と第２像とは、それぞれ対応する部分ごとに互
いに異なる歪曲収差の影響を受ける。従って、結果的に
第１像と第２像とは互いに苛しい照度分布とはならず正
確な焦点検出がなされない場合がある。

これを更に詳しく説明すると、今、第２図（ａ）のグラ
フに示されるように撮影レンズの光軸（以下、これを主
光軸という）に対して対称な三本の黒線を被写体とし、
各線間の間隔と共にｈとする。

この被写体の像がコンデンサレンズ（Ｌｏ）の歪曲収差
の影響を受けて結像レンズ（Ｌｌ）（Ｂ２）により各結
像面上に形成されたときの該結像面上の照度分布は第２
図（ｂ）のようになる。第２図■申）において横軸は主
光軸（Ｘ）に垂直な方向の位置を示す。

第２図（ｂ）において、歪曲収差は、主光軸（Ｘ）に対
して対称に発生するので、ａ４　＝ｂ　２．　ａ　２＝
ｂ　ｌとなりａ＋＝ｂ＋とはならない。そして、主光軸
（Ｘ）に対し結像レンズ（Ｌｌ）（Ｂ２）が偏心してい
るので、各レンズ（Ｌｌ）（Ｂ２）の光軸上の像間隔に
２はに＋ともに８とも異なる。Ｋ１とに８とは光軸に対
し対称であるので、偏心していてもに＋＝Ｋｓ　となる
。

従って、対応する黒線の像間の間隔に＋、　Ｋ２．　ｋ
ｓもそれぞれ異なり、第１像と第２像との間隔を検出す
ることが困難になるのである。

目　的 本発明は上述の如き点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、上述の如き歪曲収差の発生をと 供することにある。

実施例 以下、図面に基ついて本発明の詳細な説明する。

第３図は、本発明実施例における焦点検出装置の基本光
学系を示す図であり、第１図１の従来例と同様のものに
ついては同符号を記°し、それらについての説明は省略
する。本実施例は、コンデンサレンズ（Ｌｏ）の前側レ
ンズ面（ｒｚ　）に非球面を導入することによって上述
の目的を達成するものである。ます、非球面導入前の基
本光学系の構成を第１表に示す。

第１表 曲率半径（ｒ）軸上間隔（ｄ）　ＪｉｊＪ折亭（Ｎｄ）
予定焦点面（１＝’）ｒｌ＝■ ｄＩ＝４１１ＩＩＩＯ ｄ　ｓ　＝　１０．３關　１．０ 倍率　β−ｏ、３２ 本実施例は、コンデンサレンズ（ＬＯ）の前側レンズ面
（ｒ２）を回転双′曲面とするものであり、その形状は
以下のようにあられされる。まず、主光軸（Ｘ）に平行
な方向にＸ座標をとり、それに垂直な２方向にＸ座標及
び２座標を°とる。原点を主光軸（Ｘ）と上記レンズ面
（ｒ２）との交点とし、ｃ。

を該レンズ面（ｒ２）の近軸曲率半径１０．８６２１１
１とすると、該レンズ面（ｒ２）の回転双曲面は、Ａ’
Ｘ２＋ｙ２＋Ｚ２−−＝０　・＝曲・・・・・・・曲・
・凹（１）Ｏ とあられされ、Ｅ＝−４である。ここで、Ｅはその値に
よってレンズ面（ｒ２）の形状を決定するものであり、
Ｅ　＝＝　、１のとき球面、Ｅ＞ｏのとき回転楕円面、
Ｅ−０のとき回転放物面、そしてＥ＜０のとき回転双曲
面となる。

本実施例の効果を示す為に、第１表の構成において（１
）式のＥをいろいろかえてレンズ面（ｒ２）を種々の形
状の非球面にしたときの結像レンズ（Ｌｌ）（Ｌ２）の
結像面（ＦＲ）上における歪曲収差の表化を第４図に示
す。第４図から明らかなように、Ｅる。更に、Ｅ＝１の
球面の場合とＥ　＝−４の回転双曲面の場合とについて
、第２図（ａ）　（ｂ）図示のｈとに＋−に２との関係
を第５図に示す。第５図から明らかなようにＥ＝−４の
回転双曲面を用いる本実施例の方が、Ｅ、＝ｌの球面の
場合に比べてに１−に２の表化が小さく、すなわち歪曲
収差の焦点検出精度に対する影響が少ない。尚ここで、
ｋ２は予定焦点面（Ｆ　）を主光軸（Ｘ）との交点玉の
像の一対の結像レンズ（Ｌｌ）（Ｌ２）による再結像像
間の間隔を示し、ｋＩは上記交点から距離りだけ主光軸
（Ｘ）に垂直な方向に離れた予定焦点面（Ｆ　）上の像
の再結像像間の間隔を示す。

尚、上記第１表の構成において、コンデンサレンズ（Ｌ
Ｏ）の後側レンズ面（ｒｓ）を非球面としても良い。こ
の場合の非球面の形状と歪曲収差との関係を第６図に示
す。第６図がら明らがなようにコンデンサレンズ（Ｌｏ
）の後側レンズ面（ｒｓ　）に非球面を導入してもＥ＝
１の球面の場合に比へて歪曲収差を良好に補正すること
ができ、特にＥ＝−１の回転双曲面のとき最も効果があ
る。但し、ここで、Ｅは（１）式のＥであり、本例にお
いてはＣｏ＝−９，０６４である。

第２表は、本発明の別の実施例における非球面導入前の
光学系を示す二 第２表 曲率半径（６）　軸上間隔（ｄ）　屈折率（Ｎｄ）予定
焦点面（１’　）　ｒ　＋　＝ｏ。

ｄ＋＝４ｕ　１．□ ｄ８ヲｌＯ，’３１１１１．０ 倍率　β＝０４５ 本実施例もコンデンサレンズ（ＬＯ）の前側レンズ面（
ｒ２）に（１）式のＥ＝−６となる回転双曲面を導入し
たものである。また、それに代えて後側レンズ面（ｒｓ
）に（１）式のＥ＝−２となる回転双曲面を導入しても
良い。第７図は、本実施例の効果を示す為に（１）式の
Ｅをいろいろがえたときの結像レンズ（Ｌｌ　）　（Ｌ
２）の結像面上の歪曲収差の変化を示すものであり、Ａ
は前側レンズ面（ｒ２）を非球面とした場合、Ｂは後側
レンズ面（ｒｓ）を非理ｍ１とした場合をあられしてい
る。第７図がら明らかなように、本実施例の如く、Ｅ＝
−（、の回転双曲面を前側レンズ面（ｒ２）に導入した
場合、もしくはＥ＝−２の回転双曲面を後側レンズ面（
ｒｓ）に導入した場合に歪曲収差を最も良く補正できる
。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは０すなわ
ち回転双曲面であれば良い。

史に、非球面の表現法は種々知られており、例えば、ｙ
　２　＋　Ｚ　２−Φ２として（１）式を展開するき、
となる。一方、非球面の一般式は、 ｘ＝ｃｏ　’［１−（１−ＥＣｏ２Φ２）２］＋、ΣＣ
ｉΦ２’　−（３）１＝１ とあられされる。ｃｉ（ｉ＝１．２．３．・・・）は非
球面の形状を定める係数である。ここで、Ｅ＝１のとき
は基準球面からのわずかな変形により得られる非球面を
示し、これを展開すると、 となる。（２）式と（４）式とを比較すると、Ｃ０＝Ｃ
０ １−Ｏ Ｃ２＝−Ｃｏ８（Ａ／−１） Ｃ＋＋＝−Ｃｏ５（Ｌ“２−１） ８ とＥを定めたのと同義になる。従って、本発明は上記（
１）式の如き厳密な回転双曲ｊｎ１のみに限定されるも
のではなく、回転双曲面からのわずかな変形うに組込ん
だ構成を示し、同図において、撮影レンズ（ＴＬ）を透
過した光は主ミラー（ＭＭ）で分割され、一方は、焦点
板（１：　Ｐ　）、ペンタプリスム（因り及び接眼レン
ズ（ＣＬ）を有するファインク光学系に導かれ、他方は
主ミラー（ＭＭ）を透過し副ミラー（ｓＮｒ）で反射さ
れてフィルム面（Ｊパ）に等価な属１の後方に配置され
た焦点検出モジュール（ＦＭ）に導かれる。焦点検出モ
ジュール（１・”ｘｉ）に入射した光はコンデンサレン
ズ（ＬＯ）によって集光され、ミラー（Ｍ）によって反
射され、赤外線カットフィルター（ｌ　Ｆ　）、を透過
したものが結像レンズ（Ｌｌ）によってそれぞれ形成さ
れる二つの像を共に受光する。

効　果 以上のように、本発明は、撮影レンズの予定焦点面の後
方にコンデンサレンズを配置し、該コンデンサレンズの
後方に光軸対称に一対の結像レンズを配置して両統像レ
ンズによってそれぞれ形成される予定焦点面の像を互い
に比較することによって上記撮影レンズの焦点検出を行
うカメラの焦点検出装置において、上記コンデンサレン
ズの少なくとも一つのレンズ面を非球面にしたことを特
徴とするものであり、このように構成することによって
、コンデンサレンズ（Ｌｏ）によって発生される主光軸
に対称な歪曲収差による焦点検出精度の悪化を防止し、
正確な焦点検出を可能とすることができる。

特に実施態様のように回転双曲面を用いれは歪曲収差の
補正が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の焦点検出装置の蕃木光栄塁を千す断面図
、第２図（ａ）■）はその欠点を説明する為のグラフて
ＷＳ　２図←）は予定焦点面上の輝度分布を示すグラフ
、第２図（ｂ）は結像レンズの結像ｍｌ上の照度分布を
示すグラフ、第３図１は本発明一実施例の非球面導入前
の光学系を示す断ｍＩ図、第４図はその効果を示す為に
（１）式のＥと歪曲収差との関係を示すグラフ、第５図
は従来例と本実施例との結像面上の像間距離の変化を示
すグラフ、第６図はその変形例における（１）式のＥと
歪曲収差との関係を示すグラフ、第７図は別の実施例に
おける（１）式のＥ七歪曲収差との関係を示すグラフ、
第８図は本発明装僧゛を一眼レフレックスカメラに組込
んだ状態を示す断面図である。 （ｒＬ）　：　４ｔ＋３　影レンズ、（Ｆ）；予定焦点
面、　（Ｌｏ）；コンデンサレンズ、（Ｌｌ）（Ｌ２）
；一対の結像レンズ。 以上 出願人　ミノルタカメラ株式会社 第２図（θλ 第４図 （％） Ｉすｌ−１−Ｊ−４−ｔり 第３図 第Ｚ図ｔｂ） ｍｂ図 （％） 第５図 第７図 ２　ｔ　ｏ　−ｔ　−Ｅ　−３−４−５−６と

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　撮影レンズの予定焦点面の後方にコンデンサレン
   ズを配置し、該コンデンサレンズの後方に光軸対称に一
   対の結像レンズを配置して両統１象レンズによってそれ
   ぞれ形成される予定焦点面の像を互いに比較することに
   よって上記撮影レンズの焦点検出を行うカメラの焦点検
   出装置において、上記コンデンサレンズの少なくとも一
   つのレンズ曲を非球面にしたことを特徴とするカメラの
   焦点検出装置。 ２、　−Ｊｚ記非球面は回転双曲面であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のカメラの焦点検出装置
   。 ６、上記非球面はコンデンサレンズの光軸方向、の前面
   に設′けられていることを特徴とする特許゛請求の範囲
   第１項又は第２項記載のカメラの焦点検出装置。