JPS63281110A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は焦点検出装置に関し、特に対物レンズの後方に
配置した２次結像系によって２対の物体像を形成し、該
２対の物体像のずれ量から対物レンズの合焦状態の判別
を行う写真カメラやビデオカメラ等に好適な焦点検出装
置に関するものである。

（従来の技術） 従来より一眼レフカメラ等においては、対物レンズの瞳
の異る２つの部分からの夫々の光束に基づいて一対の２
次結像レンズにより２つの物体像を光電変換素子列上に
形成し、この物体像の相対的な位置関係から対物レンズ
の焦点状態を検出するようにした所謂像ずれ方式の焦点
検出装置が多く用いられている。

しかしながら一対の２次結像レンズの並び方向が一方向
に限られている為、例えば該２次結像レンズに対応して
配置された光電変換素子列の並び方向と直交する方向に
パターンを有する被写体であれば焦点検出可能であるが
、該光電変換素子列方向のパターンのみを有している被
写体の場合は被写体像の変化を検出できない為、焦点検
出不能となる。

又、−眼レフカメラの様にレンズ交換可能なカメラの焦
点検出装置として前記構成のものを用いる場合は、一対
の２次結像レンズの頂点間の距離もＦナンバーの大きい
暗いレンズに合わせて設定している為、本来高精度の焦
点検出が必要なＦナンバーの小さい明るいレンズを装着
した場合でも焦点検出精度の限界が暗いレンズ装着時と
同じになケ、高精度の焦点検出が難かしくなる。

そこで、前記問題点を解決する為に２次結像レンズを２
対設置する方法が提案されている。例えば第７図に示し
ている様に２対の２次結像レンズの並び方向を直交させ
ているもの、及び第８図に示す様に２対の２次結像レン
ズの並び方向は同じであるが、該２次結像レンズの頂点
間の距離を異ならせているものがある。同第７図におい
てレンズ１１とレンズ１２、レンズ１３とレンズ１４、
又第８図においてレンズＩ１１とレンズ１２１　、レン
ズ１３１　、！；″レンズ１４１は夫々対になっている
。

しかしながら、前記２対の２次結像レンズで構成された
部材を製造する場合に、該２次結像レンズを一体で成形
する、若しくは貼り合わせる等すると、２対のレンズの
頂点を結んだ２本の直線の直角度、及び平行度は各々厳
正な９０度、及び０度にはならず、わづかなから製造上
の誤差が生じる。

これに対して光電変換素子の配置に関して製造上の誤差
は極めて小さく機能上の影習は無視できるのが普通であ
る。

第９図は２対の２次結像レンズの直角度がわづかなから
損なわれている状態を誇張して表現した説明図である。

同図においてレンズ１１とレンズ１２、及びレンズ１３
２とレンズ１４２は夫々対になっている。

ここで直角度の損なわれた２対の２次結像レンズが第９
図に示す様な状態にある時、レンズ１１とレンズ１２の
頂点に光電変換素子列の方向を合わせて、例えば斜め４
５度のエツジより成る被写体を撮影しようとすると被写
体像と該光電変換素子列との位置関係は第１０図に示す
様になる。同図（Ａ）は２対の２次結像レンズの並び方
向が直交する直角度の誤差が第９図に示す様に生じてい
る場合の被写体像の位置を示している。同図（Ｂ）は２
対の２次結像レンズの並び方向の直交する直角度に誤差
のない第７図に示す状態の時の被写体像の位置を示して
いる。同図において、１６と１７ＥＬび１８と１９は夫
々対になった光電変換素子列で第７図のレンズ１１とレ
ンズ１２及びレンズ１３とレンズ１４による被写体像を
夫々受光する為に設けている。該光電変換素子列１８．
１９上の被写体像間の距離は同図（Ａ）のａｌ、ａ２と
同図（Ｂ）のｂｌ、ｂ２とでは異ってしまう為、この例
の様に光電変換素子列に対して斜めであるようなパター
ンでは正確な焦点検出ができないことが分かる。

第８図に示している様な２対の２次結像レンズにおいて
も前記と同様のことが言え、レンズＩＩ＋とレンズ＋２
１の頂点を結んだ直線に対するレンズ＋３１とレンズ１
４１の頂点を結んだ直線の平行度が製造上の誤差によっ
て損なわれることなく略０度でなければ焦点検出が不正
確となる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は２対のレンズ面を有する２次結像系と２対のレ
ンズ面に対応する２対の光電変換素子列を有した所謂像
ずれ方式の焦点検出装置において、前記２次結像系の製
造上の誤差を補正し、どちらの対のレンズ面を用いて焦
点検出を行った場合でも、被写体の形状に左右されず、
常に高精度の焦点検出を行うことのできる簡易な構成の
焦点検出装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 対物レンズの予定結像面後方に配置される２次結像系に
よって前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対の物体像を前記２次結像系の後方に配
置された光電変換素子列上に結像させ、該光電変換素子
列に結像させた物体像の相対的なずれ量から前記対物レ
ンズの焦点を検出する焦点検出装置において、前記２次
結像系は一端に第１の対と第２の対のレンズ作用面を有
した第１の部材と第１の対の面と第２の対の面が屈折力
を異にし、第１の部材に対して相対的に回転調整された
後に固定される第２の部材との少なくとも２の部材より
構成されている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す概略図である。同図に
おいてＯは被写体面、１は不図示の一眼レフカメラにお
ける対物レンズ、２は対物レンズ１の予定結像面（カメ
ラにおける焦点面）、３は対物レンズ１の予定結像面２
の近傍に設けられたフィールドレンズ、３０は２次結像
系で対物レンズ１による物体像を後述の光電変換素子列
上に導く２次結像レンズの機能を有し、２対のレンズ作
用面を有する第１の部材１０と２対のプリズム作用面を
有する第２の部材２０で構成されており、対物レンズ１
の瞳の異る部分１ａ、ｌｂ及びｌｃ、ｌｄの夫々を通過
する光束に基づいて４つの被写体像を結像させる。１６
．１７及び１８．１９は光電変換素子列で２次結像レン
ズの機能を有する２次結像系３０によって結像された各
被写体像を検出している。該光電変換素子列としては例
えばＣＣＤ　（（：ｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅ
ｖｉｃｅ）等を用いるのが好適である。８はマスクで２
次結像系３０の近傍に設けられ、フィールドレンズ３は
マスク８の開口部８ａ、８ｂ及び８ｃ、８ｄを対物レン
ズｌの瞳の異った部分１ａ、ｌｂ及びｌｃ、ｌｄに投影
している。対物レンズ１が図中左方に移動して前ビン状
態となると、２次結像系３０によって夫々の光電変換素
子列１６　、　＋７　、１８　、１９の受光面に結像さ
れていた被写体面０に基づく被写体像が夫々矢印方向に
ずれる為、この像の相対的なずれに応じた該光電変換素
子列１６．１７，１８．１９の出力の変化により、前ビ
ン状態であること及びそのずれ量を検出し、又、後ビン
状態の場合は夫々の像が前ビン状態の場合と逆方向にず
れる為、後ビン状態であること及びそのずれ量を検出す
ることにより焦点検出を行う。

この際、２次結像系３０の被写体像の光束の入゛射面は
前記２対のレンズ作用面はレンズを一体で成形するか若
しくは貼り合わせて構成しているが、例えば該２対のレ
ンズ面の並び方向が直交する様に配設し、光電変換素子
列１６．１７，１８．１９もそれに対応する様に配置す
るならば、どの様な形状（パターン）を有する被写体で
あっても正確に前記像ずれ量を検出することができ、高
精度の焦点検出を行うことができる。

第２図は第１図の本発明の実施例に係る２次結像レンズ
の機能を有する２次結像系３０を示した斜視図である。

同図において１０は一端がレンズ作用面で他端が平面に
なっている。第１の部材２０は一端がプリズム作用面で
他端が平面になっている第２の部材であり、１１，１２
，１３．１４は夫々レンズ面で第７図に示す構成と同等
な構成となっている。２１，２２，２３．２４は夫々プ
リズム面、Ｌは不図示の対物レンズの光軸である。２次
結像系３０は第１の部材１０と第２の部材２０の平面部
を向かい合わせて配置、して構成し、第２の部材の２０
は第１の部材１０に対して光軸りを中心軸として回転で
きるようにしている。

第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は第２図の２次結像系３０を
構成する第２の部材２０を示す概略図であり、同図（Ａ
）は後面図、同図（Ｂ）は側面図である。

図中、２０は第２の部材であるプリズム本体であり、２
１，２２，２３．２４は各々前記第１の部材１０のレン
ズ面ＩＩ、１２，１３．１４を夫々通過した光束が通る
プリズム面である。第１の対のプリズム面２１．２２と
第２の対のプリズム面２３．２４とは前記対物レンズ１
の光軸りに対して垂直な平面に対する傾斜角度が異って
おり、例えば本実施例においてはプリズム面２１と２２
は山型を形成−し、プリズム面２３と２４は谷型を形成
している。

尚、例えば面２１．２２は光軸に対して垂直な平面にな
ることがある。又、光学性能の調整の為に面２３と２４
の傾きを若干変えることがある。

第２の部材２０を第１の部材１０に対して対物レンズの
光軸りのまわりに少しづつ回転させて行くと第２の部材
２０の傾斜したプリズム面２１と２２、及び２３と２４
の屈折力が異ることにより第１の部材、１０の第１の対
のレンズ面１１．１２第２の対のレンズ面１３．１４を
通過し、更に該第２の部材の対応する夫々の対のプリズ
ム面より射出した際、光束の進行方向に与える影響は異
るから適宜設定すれば光路が矯正される。

この様にして前記第１の部材ｌＯの直角度の損なわれた
レンズ作用面による被写体像の前記光電変換素子列上の
ずれを抽圧することができる。この時、第２の部材２０
を回転させるだけでなく、第１の部材１０も回転させ、
それに伴って該第１の部材のレンズ面１１，１２，１３
．１４の配置に対応して光電変換素子列を配置した不図
示の部材も同時に回転させることによって高精度の微調
整が可能となり、例えば第１０図（Ａ）の状態から同図
（Ｂ）の状態へと被写体像の位置を矯正することができ
る。

第４図、及び第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は第１図の本発
明に係る２次結像系３０の他の一実ｈ１例を示した概略
図である。この内、第４図は第２図の２次結像系３０の
他の一実施例を示す斜視図である。同図に部いて４０は
２次結像系、１０１及び２０１は第８図と同様の構成を
有する第１の部材、及び第２の部材であり、１１１，１
２１，１３１，１４１は夫々レンズ面、２３１．２１１
，２２１，２４１は夫々プリズム面、しは不図示の対物
レンズの光軸である。第２図と同様に第２の部材２０１
は第１の部材１０１に対して光＠Ｌを中心軸として回転
できるようにしている。

第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は第４図の２次結像系４０を
構成する第２の部材２０１を示す概略図で、同図（Ａ）
は後面図、同図（Ｂ）は側面図である。同図において２
０１は第２の部材本体、２１１と２２１及び２３１と２
４１は夫々対をなすプリズム面であり、第４図に示した
第１の部材のレンズ面ｉｌ＋、１２１゜１３１．１４１
の配置に対応して夫々の該プリズム面を構成している。

ここでプリズム面２１１，２２１とプリズム面２３１，
２４１とは前記対物レンズ°１の光軸りに対して垂直な
平面に対する傾斜角度が異っており、同図（Ｂ）に示し
ている様に前記プリズム面２１１と２２１は山型を形成
し、前記プリズム面２３１と２４１は谷型を形成してい
る。

第２図に示した２対のレンズ面の並び方向が直交する場
合と同様に第１の部材１０１、第２の部材２０１及び不
図示の光電変換素子列を夫々任意の角度だけ回転させる
ことにより、該第１の部材１０１の夫々のレンズ面を通
過した光束を第２の部材２０＋のプリズム作用面により
屈折させて光路を矯正し、前記光電変換素子列上の被写
体像を正規の位置に修正することができる。

第６図は、本発明に係る２次結像系３０を構成する第２
の部材の他の一実施例を示す概略図である。同図におい
て２０２は第２の部材本体、２３と２４は対をなすプリ
ズム面であり、２１２は前記対物レンズｌの光軸りに対
して垂直な平面で、第３図に示したプリズム面２１．２
２の部分に相当し、第３図及び第５図のプリズム面とは
異って傾斜角は０度にしている。該第２の部材２０２を
例えば第２図に示した様に第１の部材１０と組み合わせ
て用いた場合レンズ面１１と１２を通過した光束は第２
の部材２０２の平面部２１２を通るが、第２の部材２０
２を第１の部材１０に対して回転させても平面部２１２
で光の屈折は生じない為、被写体像は移動しない。

従ってレンズ面１１，１２を基準にして、それに対応す
る光電変換素子列の位置を合わせ、該レンズ面ＩＩ、１
２の並び方向に対するレンズ面１３．１４の並び方向の
直交度の誤差のみを修正したい場合に本実施例の第２の
部材２０２を用いるならば、プリズム面２３．２４を通
過する光束のみが屈折する為、それに対応する光電変換
素子列上の被写体像の位置のみを矯正することができる
という点で、調整がし易く好都合である。

又、前記の場合とは逆に第３図（Ａ）に示すプリズム面
分割状態においてプリズム面２３．２４に相当する部分
のみを餌記光ｌ１８ｔｈしに対して垂直な平面として通
過光束に対する屈折力を０とした場合でも同様の効果を
期待できる。又、第５図（Ａ）に示したプリズム面分割
状態においても２対のプリズム面の内、どちらかの対を
前記光軸りに対して垂直な平面とした場合でも同様の効
果を期待できる。

更に、以上述べた被写体像の矯正の為の微調整を行った
後に、前記第１の部材（Ｉｎ、＋０１）と前記第２の部
材（２０，２０１，２０２）を接着して固定し、一体化
する。この事は結像に悪影響を及ぼす反射面を減らし、
ゴースト除去の為にも好都合である。

尚、ｎｆ記実施例中の第３図（Ａ）　、　（Ｂ）及び第
５図（Ａ）　、　（Ｂ）に示した第２の部材２０，２０
１の対になったプリズム面は夫々山型と谷型の組み合わ
せか、前記光軸りに対して垂直な平面との組み合わせで
あったが、２対のプリズム面の該光軸りに対して垂直な
平面に対する０度を含む傾斜角が異っていれば他の型の
組み合わせで構成しても良い。例えば、谷型と谷型、あ
るいは山型と山型であっても構わない。

又、前記第１の部材（１０，１０１）と前記第２の部材
（２０，２０１，２０２）の内、本実施例においては第
１の部材を前方に配置したが、第２の部材を前方に配置
しても、同様の効果を期待できる。

（発明の効果） 本発明に依れば２対のレンズ面を有する２次結像系を有
した所謂像ずれ方式の焦点検出装置に３いて、２次結像
系の２対のレンズ面の夫々の並び方向の面角度及び平行
度の製造誤差による被写体像の光電変換素子列上でのず
れを２次結像レンズ−の機能を存する第１の部材の２対
の夫々のレンズ面の位置に対応するプリズム面を有する
第２の部材を所定の角度だけ回転させることにより矯正
し、２対のレンズ面の内どちらの対を焦点検出に用いた
場合でも、被写、体の形状に影響されず常に高精度の焦
点検出が可能な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図は本発明の一実施例を示した概略図、第２図及び
第４図は本発明に係る第１の部材と第２の部材を組み合
わせた光学部材の斜視図、第３図（＾）、（Ｂ）及び第
５図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明に係る第２の部材を示
す説明図で同図（Ａ）は後面図、同図（Ｂ）は側面図で
ある。第６図は本発明に係る第２の部材の他の実施例を
示す説明図、第７図は２対のレンズ面の並び方向が直交
する場合の配置を示した説明図、第８図は２対のレンズ
面の並び方向が平行の場合の配置を示した説明図、第９
図は第７図の２対のレンズ面の配置が製造誤差により損
なわれた場合を示す説明図、第１０図（＾）　、　（Ｂ
）を用いた場合の被写体像の光電変換素子列上での状態
を示した説明図で、同図（Ａ）は矯正前の状態、同図（
Ｂ）は矯正後の状態を夫々示している。 図中、０は被写体面、１は対物レンズ、３はフィールド
レンズ、３０及び４０は２次結像レンズの作用を有する
２次結像系、ＩＯは第１の部材、２０は第２の部材、＋
６．１７，１８．１９は光電変換素子列、ＩＩ、＋２．
１３．＋４．ＩＩ＋、１２１，１３１，１４１は夫々２
次結像レンズとしてのレンズ面、１０，１０１は第１の
部材、２０．２０１，２０２は第２の部材、２１，２２
．２３，２４，２１１，２２１゜２３１．２４１，２１
２は夫々レンズ面に対応するプリズム面、１６．＋７．
１８．１９は夫々レンズ面に対応する光電変換素子列、
しは対物レンズ１の光軸である。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　　１　　図 夷　　２　　図 ふ　　３　　羽 （Ａ）　　　　　　　　　　（Ｂ） 第　　４　　図 兜　　６　　図 鬼　　８　　ロ タ　　１０　　貫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズの予定結像面後方に配置される２次結
   像系によって前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対の物体像を前記２次結像系の後
   方に配置された光電変換素子列上に結像させ、該光電変
   換素子列に結像させた物体像の相対的なずれ量から前記
   対物レンズの焦点を検出する焦点検出装置において、前
   記２次結像系は一端にレンズ作用面を有し、第１の部材
   と一端にプリズム作用面を有した第２の部材の少なくと
   も２つの部材より構成され、前記プリズム作用面は前記
   対物レンズの光軸に対して垂直な平面に対する０度を含
   む傾斜角の異なる２対のプリズム面により構成されるこ
   とを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記第１の部材と前記第２の部材とは各々の平面
   部を向かい合わせて配置され、該第２の部材は第１の部
   材に対して前記対物レンズの光軸を中心軸として回転で
   きるように構成され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。