JPS614010A - 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】 本発明はカメラ等の焦点検出装置に関し、特にカメラの
結像レンズの瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過す
る光束により複数の第２次物体像を形成し、これらの第
２次物体像の相対的な位置関係より結像レンズの焦点位
置を検出する焦点検出装置に関するものである。

従来より特開昭５２−９５２２１に開示されている如く
結像レンズの像面側に再結像系を配置し結像レンズの瞳
を複数に分割し、これらの瞳領域からの光束を用いて結
像レンズによって形成された第１次物体像から複数の第
２次物体像を形成し、これら複数の第２次物体像の相対
的位置関係管検出することにより結像レンズの焦点状態
を検出する再結像系上用いた焦点検出装置が種々提案さ
れている。第１図は従来の再結像系を用いた焦点検出装
置の光学系の概略図である。

同図において１は結像レンズ、２は結像レンズ１の予定
結像面近傍に配置した視野マスク、４は傾角が相互に逆
向きの２つのプリズム４−１．４−２より成る瞳分割プ
リズム、４′は瞳分割マスク、５は瞳分割マスク４′を
瞳とする再結像レンズ、６は結像レンズ１の予定結像面
近傍にあって再結像レンズ６の瞳を結像レンズ１の瞳近
傍に結像させるフィールドレンズであり、瞳分割プリズ
ム４、瞳分割マスク４′、再結像レンズ５そしてフィー
ルドレンズ６より再結像系を構成している。７は２つの
プリズム４−１゜４−２に対応して再結像系の像面付近
に配置された２系列の光電変換素子列？−１，７−２を
有する光電変換手段である。

第１図において結像レンズ１の瞳領域８−１”ｋＡ：１
ｆ４Ｌえヵ□、よ７，２゜。ア０４．７物体像を形成し
、その後フィールドレンズ６、プリズム４−１を経て再
結像レンズ５によｐ光電変換素子列７−１付近に第２次
物体像を形成する。結像レンズ１の瞳領域８−２を通過
した光束も同様に視野マスク２の近傍に第１次物体像を
形成し、その後フィールドレンズ６、プリズム４−２を
経て再結像レンズ５によ）光電変換素子列７−２付近に
第２次物体像を形成する。

２つの第２次物体像の相対的位置は結像レンズ１の焦点
状態により異なる為、この２つの第２次物体像の相対的
位置を検出して結像レンズｌの焦点状態を検出している
。

例えば結像レンズ１の結像面が予定結像面上［６れば２
つの第２次物体像の相対的位置は一致するが結像レンズ
１の結像面が予定結像面の前方にある前ビン状態では２
つの第２次物体像が一致した基準位置に対して各々矢印
９方向に相対的に移動する。逆に結像レンズの結像面が
予定結像面の後方にある後ビン状態では前述と逆になる
。

第１図に示す焦点検出装置において瞳分割プリズム４は
結像レンズ１の瞳を分割する為に重要な役割ヲ東たして
いるが、逆に瞳分割プリズム４はプリズム作用により第
２次物体像に特異な歪みを生じさせている。

例えば第２図に示す正方形の格子模様１２ｔ−プリズム
１３を介して見たとき第３図に示す理想像Ｉｎｃ対して
実際は像１）’の如くになる。これは再結像レンズ５の
諸収差が少ないと第２次物体像にもこの歪がそのまま反
映される。

例えば第１図に示す焦点検出装置において光電変換素子
列？−１．７−２面上での視野マスク２の像を像面側か
ら見ると第４図の如くになる。

このように視野マスク２の像１４−１．１４−２はプリ
ズム４−１．４−２によって歪みを生じ弓形状となる。

この歪は焦点検出精度を低下させる原因となる。

例えば被写体が明暗のエッジパターンヲ有シ、その明暗
の境界が光電変換素子列？−１．７−２方向に対して傾
いている場合を想定する。このような被写体に対して結
像レンズ１が合焦状態にあり、しかも第２次物体像が光
電変換素子列’ｙ−１，７−２の周辺に結像している場
合を第５図に示す。同図に示すｔｓ、１６１ｄエツジパ
ターンの第２次物体像の明部と暗部である。

結像レンズ１が合焦状態にあるので２つの第２次物体像
は歪んだ視野マスクの像１４−１．１４−２に対して同
一位置に形成し、２つの第２次物体像の明暗の境界線は
同視野マスクの像１４−１．１４−２をよぎる位置１７
　、１８にほぼ一致している。

しかしながら光電変換素子列７−１．７−２と明暗の境
界線がよぎる位置は同図の上伸の場合は位置１９．２０
となり下像の場合は位置１９’、２０’となる為２つの
第２次物体像は左右で各々距離ｄ　、　ｄ’だけずれて
しまう。

との為光電変換素子列７−１．７−２からの信号は２つ
の第２次物体像の相対的位置がｄ又はｄ／程度ずれてた
状態で出力され、この結果結像レンズ１が合焦状態であ
るにもかかわらず非合焦状態であると判断してしまう。

このような誤動作は被写体が斜めに傾いたエツジパター
ンの場合に限らず一般的な光電変換素子列方向に垂直表
方向に明暗分布のある被写体の場合でも生じてし７ｔう
。

本発明は瞳分割手段を有した再結像系を用いた焦点検出
装置において瞳分割手段による第２次物体像の歪を補正
し高精度の焦点検出を行うことのできる焦点検出装置の
提供を特徴とする特に本発明は瞳分割手段にプリズムを
用いたときに有効な焦点検出装置の提供を目的とする。

本発明の目的を達成する為の焦点検出装置の主たる特徴
は結像レンズの像面側に前記結像レンズの瞳を複数の領
域に分割する為の瞳分割手段を有した再結像系を配置し
、前記再結像系により前記結像レンズの複数に分割され
た瞳領域を通過する光束から複数の第２次物体像を形成
し、前記再結像系の像面近傍に配置した光電変−アヤッ
、より　ｆｍ　ｍＱ□。□２ヶエイ、。１□位置を検出
し前記結像レンズの焦点位置を検出する焦点検出装置に
おいて前記光電変換手段の前方に前記光電変換手段への
光束の入射位置に応じて偏向角が異なる補正プリズム手
段を配置したことである。

このように本発明は光電変換手段の前方に光電変換素子
列方向への光束の入射位置によって偏向角が異なってい
る補正プリズム部材を配置するととくより瞳分割プリズ
ムにより生じる第２次物体像の歪ヶ補正し高精度の焦点
検出装置を達成するものである。

次に本発明の一実施例の光学系の概略図を第６図に示す
。

同図において第１図と同一部材には同じ番号を付しであ
る。２１−１．２１−２は瞳分割プリズム４で生じた第
２次物体像の歪を補正する為に光電変換素子列？−１，
７，−２の前方に配置した補正プリズム部材である。第
７図に゛補正プリズム部材２１−１の斜視図を示す。

同図に示すように補正プリズム部材２１−１の再結像レ
ンズ５側の面２２は平面で他方の面２３は滑らかな曲面
と表っている。

同図の座標系のＸｙ平面に平行な面の断面は補正プリズ
ム部材２１−１の中心では長方形翼の形状となっておシ
、周辺では台形状２５の形状となっている。

次に第８図に補正プリズム部材２１−１　’ｅ用いたと
きの第２次物体像の歪の補正状態の概略図を示す。同図
において実線で示す形状２２−１が補正前、破線で示す
形状２２−２が補正後の視野マスク２の像である。

同図に示す如く補正プリズム部材２１−１）−用いるこ
とＫよシ視野マスク２の像の歪は良好に補正されている
。

補正プリズム部材の曲面２３の形状としては第７図に示
す座標系を用いると Ｘ−ｙｔａｎ（凰ｚ２）　　　　　　　・・・・・・・
・・（１）で表わされるものが好適である。ここで１の
値は −０，０１（ａ　（−０，０５＝　（２１の範囲とする
のが視野マスク２の像の歪を良好に補正しつつ、他の諸
収差の発生を少なくするのに好ましく、条件式（２）の
範囲を逸脱すると上記の効果が減少するので好ましくな
い。

本実施列においては例えば周辺で１２μ程度あった視野
マスク２の像の歪を補正プリズム部材を用いることによ
り０．２μ以下に補正している。

尚第６図の補正プリズム部材２１−２は第７図に示す補
正プリズム部材２１−１を１８０度回転したもので良い
。又第４図から明らかのように第２次物体像の歪は光電
変換素子列７−１．７−２方向に非対称な形状となる為
に１第６図に示す２つの補正プリズム部材２１−１．２
１−２を各々同図の矢印２６−１．２６−２に示す方向
にずらして使用するととＫよシ良好なる補正を行ってい
る。

以上の笑施例においては補正プリズム部材を光電変換手
段側の面が曲面であるものを示したが本発明に係る補正
プリズム部材はこの形状に限らず例えば第９図に示すよ
うに再結像レンズ側が曲面のものや、第１θ図に示すよ
うに両面が曲面のものや又式（１）で衣わした形状に限
らず同様の傾向を示す形状のものであれば本発明の目的
を良好に達成することができる。

すなわち光電変換手段への光束の入射位置に応じて偏向
角が変化する光学部材であれば本発明の目的を達成する
ことができる。

尚通當の光電変換素子列の前面にはガラス板のような保
護部材を配置しているので本発明に係る補正プリズム部
材をこの保護部材と兼用させれば装置が簡素化されるの
で好ましい。

又本発明に係る補正プリズム部材は再結像系の像面付近
に配置するのが良い。これは結像作用をあまり持たせず
歪のみを補正することができる為である。

前述の実施例では結像レンズの瞳を２つに分割した場合
を示したが瞳分割プリズム金更に追加して瞳ｔ−２つ以
上忙分割すると共に光電変換素子列も２つ以上配置し、
例えば結像レンズの１　　□ｂ−ｓ＜ｖ−ｔｙ、＜−＞
９゜８．１、〜．オ６カ束含金選択て用いれば更に高精
度の焦点検出が可能と々る。

以上のように本発明によれば瞳分割手段による第２次物
体像の歪を補正することにより高精度の焦点検出装置を
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の再結像系を用いた焦点検出装置の光学系
の概略図、第２図、第３図はプリズムによる物体像の歪
の説明図、第４図、第５図は第１図に示す焦点検出装置
による第２次物体像の歪による誤動作の説明図、第６図
は本発明の焦点検出装置の光学系の概略図、第７〜第１
０図は各々本発明に係る補正プリズム部材の説明図であ
る。図中１は結像レンズ、２は視野マスク、４は瞳分割
プリズム、５は再結像レンズ、６けフィールドレンズ、
７は光電変換手段、２１−１．２１−２は各々補正プリ
ズム部材である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像レンズの像面側に前記結像レンズの瞳を複数
   の領域に分割する為の瞳分割手段を有した再結像系を配
   置し、 前記再結像系により前記結像レンズの複数に分割された
   瞳領域を通過する光束から複数の第２次物体像を形成し
   、 前記再結像系の像面近傍に配置した光電変換手段により
   前記複数の第２次物体像の相対的位置を検出し前記結像
   レンズの焦点位置を検出する焦点検出装置において、 前記光電変換手段の前方に前記光電変換手段への光束の
   入射位置に応じて偏向角が異なる補正プリズム手段を配
   置したこと を特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記瞳分割手段は偏向角の異なる複数のプリズム
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の焦点検出装置。
3. （３）前記補正プリズム手段は前記光電変換手段の保護
   部材を兼ねていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の焦点検出装置。