JPS62160409A

JPS62160409A - 焦点検出用光学系

Info

Publication number: JPS62160409A
Application number: JP143386A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Toyama; 当山　正道; Koichi Ueda; 浩市上田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-09
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1987-07-16

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、レンズ側より近赤外光を被写体に向は投射し
、その反射光を受光素子で受光し、その光電変換信号よ
り焦点を検出する、いわゆるアクティブ方式の焦点検出
用光学系に関するものである。

〈従来の技術〉従来、この種の光学系は、投光レンズ、受光レンズを撮
影レンズの外部に設けた、いわゆる外部測距方式と、該
両レンズを撮影レンズの内部に設け、投、受光光束を撮
影レンズの一部を通過させる、いわゆるＴＴＬ測距方式
に大別されている。

外部測距方式は撮影レンズのフォーカシング動作に連動
して受光素子或いは投光素子をメカニカルに動かして三
角測量の原理によシ測距するものであり、メカニカルな
連動部にて部品形状誤差からくる測距誤差が発生する。

そこで、測距精度を保つためにはある程度の長さの基線
長が必要であり、コンパクト化に限界があった。

外部測距方式のもう１つのタイプは、ＰＳＤ（Ｐｏ５ｉ
ｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　）を受
光素子として使用するものがある。これは受光素子或い
は投光素子を可動させる必要はないが、位置検出特性の
りニアリテイに限界があるため、これもある程度の長さ
の基線長が必要であり、同じくコンパクト化に限界があ
った。

一方、ＴＴＬ測距方式は第６図に示す一例について説明
すると、撮影系はフォーカスレンズ１、バリエータ８、
コンベンセータ９、アフォーカルレンズ１０、絞り１１
及びリレーレンズ１２から成るズームレンズを構成し、
撮影面Ｆに結像するようにし、測距系は発光素子２から
の光が投光レンズ３及び全反射ごラー４を介しフォーカ
スレンズ１の外周部を通して被写体に投射され、その反
射光は再びフォーカスレンズ１の外周部を通して全反射
ばラー５及び受光レンズ６を介して２画素からなる受光
素子７で発光スポット像として受光されるようになって
おシ、ここで、発光素子２と受光素子７はフォーカスレ
ンズ１の焦点Ｆ、と光学的に共役な位置に配置されてい
る。そして、フォーカスレンズ１が被写体に対して合焦
関係にある時は、受光素子γ上の発光スポット像Ｐが第
７図（ｂ）に示すように受光素子７の中央に位置し、従
って第７図（ａ）に示す非合焦状態にあると、受光素子
７の２画素の差信号或いは比信号によりフォーカスレン
ズ１を駆動して第７図（ｂ）に示す合焦状態にする自動
焦点調節装置を構成している。

〈発明を解決しようとする問題点〉ところで、前述のＴＴＬ測距万式ではフォーカスレンズ
１以外に可動部分はなく、またＰＳＤを使用する必要も
ない。したがって、基線長（ここではフォーカスレンズ
内の投、受光光束の射出瞳間隔が相当する）が短かくで
き、コンパクトにまとまる。しかしながら、フォーカス
レンズ内に投、受光光束を通過させるために大きな径の
フォーカスレンズが必要となシ、重量が増大するととも
にコスト的にも不利となる。

本発明は、前述従来例の欠点を除去し、軽量、コンパク
トでかつ高精度なアクティブ方式の焦点検出用光学系を
提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉前述の目的を達成するための本発明の構成を実！雄側に対応する第１図、第２図≠釉＝母及び第も図を用
いて説明する。

本発明は、焦点調節のために元軸方向に可動なフォーカ
スレンズ２１０周辺部に、該フォーカスレンズ２１と等
しい焦点距離を有する一対のプラスチック材から成る焦
点検出用レンズ２４及び２５を該フォーカスレンズ２１
と一体になって可動するように設け、該焦点検出用レン
ズ２４及び２５の焦点面側にそれぞれ発光素子２２及び
受光素子２７を設けるとともに該焦点検出用レンズ２４
及び２５と該発光素子２２及び受光素子２７との間に該
焦点検出用レンズ２４及び２５の焦点距離の温度による
変動を補償する部材４５ａ　、　４５ｂ　＝　４５ｃを
設けたものである。

く作用〉発光素子２２からの光はレンズ２４を通して被写体に投
射され、その反射光はレンズ２５を通して受光素子２７
で受光され、その受光状態によってフォーカスレンズ２
１とともにレンズ２４及び２５が駆動され合焦位置を検
出するものである。

そして、第２図のフォーカスレンズ２１とレンズ２４．
２５の説明図に示すように前述従来例のＴＴＬ方式のフ
ォーカスレンズ１（２点鎖線）の大きさと比較すると、
フォーカスレンズ２１の径を焦点検出のために大きくす
る必要がなく、小径かつ軽量のフォーカスレンズになる
。

また、フォーカスレンズ２１は通常ガラスであるのに対
し、焦点検出用レンズ２４．２５はプラスチック材で成
形されているため、大きな屈折率温度依存性をもってい
るので、例えば温度が低下するとプラスチック材の屈折
率が大きくなシ焦点検出系のレンズの焦点距離は小さく
なシ、この状態で自動焦点調節を行うとピントが後ピン
となるゐを補償するため焦点検出用受光系については（
投光系についても同じ）温度補償部材４５ａ　、　４５
ｂ　。

４５ｃによシレンズ２５を含む受光系と受光素子２７と
の間隔を温度低下に従って短くして良好な温度特性を得
ることができ、その結果焦点検出精度を確実に維持でき
る。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を用いたズームレンズ光学系につ
いて第１図ないし第５図により説明する。

ズームレンズ撮影光学系はフォーカスレンズ２１（３枚
のレンズ２１ａ　、　２１ｂ　、　２１ｃから成る）、
ノ（リュータ２８．コンペンセータ２９．アフォーカル
レンズ３０．絞り３１及びリレーレンズ３２から構成さ
れ、撮像面Ｆに結像するようになっていレンズ２３及び
投光用フォーカスレンズ２４から成り、該投光レンズ２
３及び投光用フォーカスレンズ２４はＰＭＭＡあるいは
ＰＣ等のプラスチック材で成形したもので、該投光用フ
ォーカスレンズ２４はフォーカスレンズ２１と焦点距離
の等しいレンズであシ、該投光レンズ２３は投光系の合
成焦点距離を短くしてコンパクト化を図り、同時にＦナ
ンバーを小さくして投光パワーを大きくするだめのもの
でアシ、また受光系が受光用フォーカスレンズ２５．受
光レンズ２６及び２画素から形成される受光素子２７で
構成され、該受光用フォーカスレンズ２５及び受光レン
ズ２６は同じくＰＭＭＡあるいはＰＣ等の一プラスチッ
ク材で成形したもので、該受光用フォーカスレンズ２５
はフォーカスレンズ２１と焦点距離の等しいレンズであ
り、該受光レンズ２６は受光系の合成焦点距離を短くし
てコンパクト化を図っている。そして、該投光用フォー
カスレンズ２４と受光用フォーカスレンズ２５とはその
光軸が撮影レンズ光軸Ｏと一致し互いに間隔を置いてフ
ォーカスレンズ２１の周辺部にフォーカスレンズ２１と
一体になってフォーカスレンズユニット２０を構成して
フォーカス筒４１に保持されている。該フォーカス筒４
１はガイドバー４２が光軸方向と平行にインサートして
固設され、該ガイドバー４２が鏡筒地板４３゜４４を貫
通して光軸方向にガイドされ、第４図の矢印方向に駆動
してフォーカシングを行っている。

また、発光素子２２及び受光素子２７はフォーカスレン
ズ２１の焦点Ｆ２１と光学的に共役な位置に設けられる
が、受光系についての保持構成はそのレンズがプラスチ
ックレンズである関係で、第５図に示すように受光用フ
ォーカスレンズ２５の後方において鏡筒地板４３に取付
けた受光系ホルダ４５は温度補償のために線膨張率の大
きな材質部材（例えばＡＢＳ樹脂や低密度ポリ１チレン
等）　４５ａ　。

４５ｃの間に線膨張率の小さな材質部材（例えば鉄等）
４５ｂを介装させ、部材４５ａの後端と部材、４５ｂの
後端を固定し、部材４５ｂの前端と部材４５ｃの前端を
固定した三段重ね構造にし、部材４５ａの前部に受光レ
ンズ２６を、部材４５ｃの後部に受光素子２７が固設さ
れている。投光系についても、受光系と同様な保持構成
によって投光用フォ−カスレンズ２４の後方に投光レン
ズ２３及び発光素子２２が設けられている。なお、発光
素子２２と受光素子２７との間には発光素子２２から受
光素子２７への直接の光の漏れを防ぐ遮光板３３が設け
である。

以上の構成の本実施例において、フォーカスレンズ２１
については第２図に示すように２点鎖線で表示した従来
例のＴＴＬ方式のフォーカスレンズ１０大きさと比較す
ると、その径が小さくなり軽食なフォーカスレンズとな
る。

また、焦点検出用光学系について、レンズ２３゜２４．
２５．２６はプラスチックレンズであるため、温度が低
下するとその屈折率が大きくなり、これらのレンズの焦
点距離は小さくなる。例えばＰＣ製の非球面レンズの場
合、２５度の温度変化で焦点距離は約０．５％変化する
。今、受光系のレンズ２５とレンズ２６（Ｄ合成焦点距
離を２５１１１Ｂとすると、焦点距離変化量は約０．１
３１！Ｉとなる。

そこで、第５図に示すように受光系ホルダ４５に温度補
償部材を用いて受光レンズ２６と受光素子２７との間隔
（投光系については投光レンズ２３と発光素子２２と間
隔）を温度低下とともに短くすることにより補償して焦
点検出精度を維持できる。

そして、焦点検出用光学系の焦点距離が０．５％変化し
た場合、本実施例における補正量は無限遠の被写体と至
近の被写体とで異なるが、その量は１μｍ以下であり、
十分に無視できる。

なお、本実施例では温度補償部材が三段重ねにしたが、
三段重ねとすることによシさらに大きな変化量を得るこ
とができる。

なおまた、本実施例では温度補償部材を受光系と投光系
の両方に設けたが、いずれか一方のみでも温度補償は可
能であるも、多少のパララックスを生ずるデメリットが
ある。

さらに、焦点検出系のフォーカスレンズ２４゜２５は非
球面レンズでもよく、また、この両レンズを１枚のレン
ズで構成してもよい。

〈発明の効果〉本発明は、以上説明したように従来のＴＴＬ測距方式の
焦点検出精度を維持したままでレンズ全体をコンパクト
にまとめることができ、さらにプラスチック材製の焦点
検出用レンズの温度特性を補正して高精度の焦点検出を
行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焦点検出用光学系を使用したズー
ムレンズ撮影光学系の実施例の概略構成図、第２図はそ
のレンズ配置説明図、第３図はその要部正面図、第４図
は第３図のＡ−Ａ線の要部断面図、第５図は第３図のＡ
−Ｂ線の要部断面図、第６図は従来例の焦点検出用光学
系を使用したズームレンズ撮影光学系の概略構成図、第
７図（ａ）　（ｂ）はその受光素子の受光状態説明図で
ある。２０・・・フォーカスレンズユニット、２１・・・フォ
ーカスレンズ、２２・・・発光素子、２３・・・投光レ
ンズ、２４・・・投光用フォーカスレンズ、２５・・・
受光用フォーカスレンズ、２６・・・受光レンズ、２７
・・・受光素子、２８・・・バリエータ、２９・・・コ
ンペンセ−１，３０・・・アフォーカルレンズ、３２・
・・リレーレンズ、４１・・・フォーカス筒、４２・・
・ガイドバー、４３．４４・・・鏡筒地板、４５・・・
受光系ボルダ、４５ａ・４５ｂ　、　４５ｃ・・・温度
補償用部材第１図第２図第６図第７図（ａＪぞ

Claims

【特許請求の範囲】

１　焦点調節のために光軸方向に可動なフォーカスレン
ズの周辺部に、該フォーカスレンズと等しい焦点距離を
有する焦点検出用レンズを該フォーカスレンズと一体に
なって可動するように設け、該焦点検出用レンズの焦点
面側に発光素子及び受光素子を設けるとともに該焦点検
出用レンズと該発光素子及び受光素子との間に該焦点検
出用レンズの焦点距離の温度による変動を補償する部材
を設けたことを特徴とするアクティブ方式の焦点検出用
光学系。