JPS623216A

JPS623216A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPS623216A
Application number: JP14312685A
Authority: JP
Inventors: Takashi Koyama; 剛史小山; Keiji Otaka; 圭史大高
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09
Also published as: JPH0518402B2

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、光学系によって形成される２つの物体像のズ
レ量から焦点調節状態の判別を行うための焦点検出装置
に関する。

従来技術従来より、−眼レフカメラ等において、撮影レンズの瞳
の異なる２つの部分からの夫々の光束に基づいて２つの
物体像を形成し、この物体像の相対的な位置関係から撮
影レンズの焦点状態を検出するようなした所謂像ズレ方
式の焦点検出装置は周知である。

第９図はこのような像ズレ方式の焦点検出装置の従来例
を示すもので、この図において、０は被写体面、ｌは不
図示の一眼レフカメラにおける撮影レンズ、３は撮影レ
ンズ１の予定結像面（カメラにおける焦点面）２の近傍
に設けられたフィールドレンズ、４，５は撮影レンズ１
の光軸りを中心にして対称に配置され、撮影レンズｌの
瞳の異なる部分１ａ、ｌｂの夫々を通過する光束に基づ
いて２つの物体像を結像させるための２次結像レンズ、
６，７は２次結像レンズ４．５によって結像された各物
体像を検出するための光電変換素子利手や−ジで、この素子列６．７は例えばＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ
８は２次結像レンズ近傍に設けられたマスクで、フィー
ルドレンズ３はマスク８の開口ｓ８ａ。

８ｂを撮影レンズ１の異なった瞳部分１ａ、ｌｂに結像
させている。このような装置では、例えば、撮影レンズ
ｌが図示左方に繰り出されて所謂前ピン状態となると、
２次結像レンズ４．５によって夫々の光電変換素子列６
．７の受光面に結像されていた被写体面位置の物体の像
が夫々矢印方向にずれるので、この像の相対的なズレに
応じた光電変換素子列６，７の出力の変化により、前　
　　　、。

ビン状態であること及びその量が検出されること　　　
　□になる。また、後ビン状態の場合には、夫々の像が
前ビン状態の場合と逆方向にずれるので、後ビ　　　　
°□ン状態であること及びその量が検出される。

以下、第１０図を使用して、測距精度を低下させ　　　
　・る原因の内、画角に依頼するものを説明する。第１
０図で各部材は前述の場合と同様とし、他方、光軸りと
被写体面０との交点をＯｆ、軸外の１点を０２とする。

また点Ｏ１を発した光束は２次結像レンズ４．５の作用
で光電変換素子列６．７へ結像し、その点をＰｌとＱｌ
とする。

次に軸外の点０２を発した光束に着目すると、この画角
を持った光束は予定結像面２又はその近傍に一旦結像し
た後、２次結像レンズ６．７により　　　　゛光電変換
素子列６，７に再結像する。この点がＰ２．Ｑ２である
。ＰｌとＰ２の間隔Ｚｌ及び、ＱｌとＱ２の間隔Ｚ２は
、０１０２を結ぶ像に当るものであるから等しくなけれ
ばならないのであるが、２次結像レンズの収差に依存し
て等しくならないことに気付いた。そのため同じ被写体
距離の物体であっても、測距視野中央域と周辺域とでは
レンズの焦点状態の判別が異なる不都合が起きていると
考えられる。従って、中央域と周辺域の不一致を含んだ
まま信号処理がなされるため精度は低下することになる
わけである。

以上とは別に、２次結像レンズの色収差が良好に補正さ
れていない場合、第１１図に示す通り、波長によって結
像位置が相違して差異Ｚ３が発生すると考えられる。そ
のため被写体の色相によってレンズの焦点状態の判別が
相違し、合焦精度の低下の原因となる。

目　　　　　　的本発明の目的は、上述した難点の少なくとも片方、そし
て望ましくは双方を解決することにあり、検出精度を向
上させることにある。

この目的を達成するため、対物レンズによる像を更に２
次結像光学系で再結像させるに際し、対物レンズの瞳の
異なった部分を通過する光束で夫々　　　　゛物体像を
光電変換手段上に形成し、殊に２次結像光学系が、光電
変換手段の像走査方向（但し走査順序に係わらないもの
とする）に光束を屈折する　　　　”プリズム作用面を
具えている。尚、後述する実施例で、プリズム作用面は
光電変換素子列の配列力　　　　□向に対して傾いた傾
斜平面であるが、平面を傾ける替わりに内部に屈折率の
分布を持った光学ブロックで代用することもできる。

実施例　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。

０は被写体面、１１は例えば−眼しフレツクスカ　　　
　′メラの撮影レンズ、２は撮影レンズの予定結像面、
３は予定結像面上もしくはその近傍に光軸Ｌ　　　　′
を一致させて配置したフィールドレンズである。　　　
　　′１４と１５は夫々２次結像レンズで、例えば両レ
ンズの側部を切除して接合した形態をしていてプラスチ
ックで一体成型される。夫々前面が球面　　　　／１４
ａ、１５ａで、後面は傾斜した平面１４ｂ　、　　　　
　′１５ｂであり、谷型を形成する。後平面の傾斜は光
電変換素子列１６．１７の素子の配列方向（像走査方向
）に平行な方向に決められている。尚、光電変換素子列
は一本の素子列の２つの領域であっても良い。

また１８は２孔マスクで、２次結像レンズ１４゜１５の
直前に配され、各開口の中心は各２次結像レンズ１４．
１５の光軸と一致している。

傾いた平面１４ｂ、１５ｂは光軸りに関して対称である
が、この角度の決定は次の方法による。

第２図（Ａ）はプリズム角を横軸に、結像位置の差Ｚｌ
−２２を縦軸に採ったときの特性図で、（Ｂ）はプリズ
ム角を横軸に、波長による結像位置の差２Ｚ３を縦軸に
採ったときの特性図である。プリズム角を負にする方向
が除去すべき諸量が正になる方向である。また変化に対
する敏感度は２次結像レンズが短い程、高くなる０図は
２次結像レンズの焦点距離をｆ＝１に規格化し、長さを
１．０４８に選んだときのものである。

特性図かられかる様にＺｌ−２２を０にするプリズム角
及び２Ｚ３を０にするプリズム角が存在す　　　□′る
が、両値の値は一致しないから、Ｚｌ−２２の差の除去
に比重を掛けた中間的な値を採用するのが一法である。

第１図に示す２次結像レンズの数値例は次の通りである
。表でＲ１は１４ａ、１５ａに相当し、Ｒ２は１４ｂ、
１５ｂに相当する。Ｒは曲率半　　　”径、Ｄはレンズ
厚、Ｎｄはｄ線−に対する屈折率、ｙｄはアツベ数。

表　　１ＲＤ　　Ｎｄ　　ｙｄ１　０．４９１７　１．０４１３１．４１３１７１５７
．４ｚ　００本木　但し、Ｒ２平面は谷型となる様に各４°傾　　　　
□いている（第１図）。

マスク１８の各開口の中心の間隔と、２次結像レンズ１
４，１５の２つの光軸の中心の間隔は共に０．２４７で
ある。２次結像レンズの材質はアクリル　　　　□で、
結像倍率は０．３５である。

以上の構成によッテ、Ｚ　１−　Ｚ　２　＝−（１，３
２Ｐｍ（予定結像面で２■高に相当）　、　Ｚ＝＋０．
６３７ｔｍ（ｄ線とｇ線の差）まで抑制された。

第３図は別の実施例の要部を示している。

図中、２４と２５は夫々２次結像レンズで、２４ａと２
５ａは球面、２４ｂと２５ｂは傾斜平面で、両面は光軸
りを対称軸として山型を成す。

他の構成部材は第１図の例と同様であるが、本例の場合
、各２次結像レンズの光軸２４Ｌ、２５Ｌは？孔マスク
１８の中心１８’、１８ゝに対して外側に位置ズレする
様に配置している。従って、レンズ球面２４ａ、２５ａ
の円弧に沿って夫々の２次結像レンズを傾けたのと類似
の作用を与えることができ、この作用が傾斜平面２４ｂ
、２５ｂのプリズム作用と共同することになる。

２次結像レンズの偏心の量と平面の傾角は次の様にして
決定する。

第４図で縦軸は平面の傾角（プリズム角）、横軸はｌ／
ンズの偏心量を表し、線ＡはＺ３＝０．１！ＢはＺｌ−
Ｚ２＝０の条件を満たす、２線ＡとＢの交点が解で、後
述の数値データはこの解近傍に採ったときのものである
。この値よりプリズム角が緩いか或いはレンズの偏心量
が大きい場合、除去すべき諸量は正となり、逆の場合、
負となる。

この解は２次結像レンズの長さが長い程、原点に近づき
、公差も緩くなる。

第３図の２次結像レンズのＲ，Ｄ、Ｎｄ、ｙｄ。

材質、結像倍率、及び２孔マスク１８の２つの開口の中
心間隔は表１に等しいが、２次結像レンズの光軸の間隔
は０．３２２＋＊腸で、平面２４ｂ、２５ｂは光軸に垂
直な面に対し外向きに６°傾いている。

Ｚ　１−２２　＝　−０，０８４ｐ、ｍ　、　Ｚ３＝＋
０．０４２　　μｍまで抑制されている。

第５図は第３実施例の要部を示しており、他は第１図の
構成と同様とする０本例では２次結像レンズ２４．２５
の平面（プリズム面）３４ｂ。

３５ｂと球面（収斂Ｌ／７ズ面）３４ａ、３５ａが転置
され、２孔マスク１８’は球面３４ａ、３５ａ側に設け
られている。この様に球面と平面の順序は限定されない
。

第６図は更に他の実施例で、以上の実施例では１つの棒
状ｌ／ンズの一端をプリズム面にしていたが、プリズム
作用部４６を２次結像レンズ４４゜４５から分離した例
であり、また２次結像レンズを複数枚の単レンズで構成
した例である。尚、以トの例で、２次結像レンズはいず
れもレンズの側小さな直径のレンズを分離して配置する
ごともできる。

第７図の実施例は２重楔型プリズムで２次結像する像を
分離する光学系に本発明を適用した例の要部である。第
８図はその斜視形態を示している。

５０は２重楔型プリズムで、像分離用プリズム５０ａ、
５０ｂから成り、２重４！Ｊ型プリズム５０の左側には
第１図と同様、撮影レンズやフィールドレンズが在るも
のとする。５１は２次結像レンズで、不図示の撮影レン
ズの光軸りに光軸を一致させて配置する。５１ａ、５１
ｂは２等辺プリズムの上述したと同様の傾斜平面であり
、光電変換素子列５２ａ、５２ｂの配列と平行な方向に
傾斜している。これら光電変換素子列は２重楔型プリ　
　　　□ズムの作用で上下に分離した像を受ける位置に
配　　　　置される。本例の場合もプリズム面の作用で
結像　　　　″位置の差Ｚｌ−２２と波長による結像位
置のズレ　　　　□Ｚ３を抑制することができる。

効　　　　果以上述べた一本発明によれば複数像の位置ズレから焦点
判別を行う装置で、検出視野内の物体位置或いは色相に
依存することなく常に高精度の検出を実現できる効果が
あり、また著しイ簡単な構成で達成できるから装置を大
型化することもなく、更に光学系内で問題を解決できる
から電気処理系の負担を軽減できる優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す光学断面図。第２図はプリズム角と補正対象の関係図。第３図は第２
実施例の要部光学断面図。第４図は傾角、　　　　・・
′偏心量、補正対象の関係図。第５図、第６図、第゛５７図は夫々、別の実施例の要部光学断面図。第８図は斜
視図。第９図は従来例を示す光学断面図。第１Ｏ図、第１１図は夫々問題点を説明するための光学
断面図。図中、Ｏは被写体面、Ｉ■は撮影レンズ、Ｌは光軸、１
２は予定結像面、１３はフィールドレンズ、１４と１５
は２次結像レンズ、１４ａと１５ａは球面（収斂Ｌ／７
ズ面）、１４ｂと１５ｂは傾斜平面（プリズム面）、１
６と１７は光電変換素子列、１８は２孔マスクである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対物レンズの予定結像面近傍に配置されるフィー
ルドレンズと、このフィールドレンズの後方に配置され
る２次結像光学系とを有することにより、上記対物レン
ズの瞳の異なった部分を通過する光束に基づいた２つの
物体像を形成すると共に、上記物体像の夫々を上記２次
結像光学系の後方に配置された光電変換素子列で検出す
ることにより、上記物体像の相対的なズレ量から上記対
物レンズの焦点状態を判別するようにした焦点検出装置
であって、前記光電変換素子の配列方向に光束を屈折す
るプリズム作用面を前記２次結像光学系に設けたことを
特徴とする焦点検出装置。
（２）前記２次結像光学系は、一端にレンズ作用面を具
え他端にプリズム作用のための傾斜面を具えた光学素子
を光軸を平行に配置して成る特許請求の範囲第１項記載
の焦点検出装置。
（３）前記２次結像光学系は、光軸を平行に配置した２
次結像レンズとプリズムから成る特許請求の範囲第１項
記載の焦点検出装置。
（４）前記２次結像光学系は、一端に前記対物レンズの
光軸に一致した光軸を持つレンズ作用面を具え他端に逆
傾斜の傾斜面を具えた光学素子と２重楔型プリズムから
成る特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。