JPH02230111A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPH02230111A
JPH02230111A JP2018778A JP1877890A JPH02230111A JP H02230111 A JPH02230111 A JP H02230111A JP 2018778 A JP2018778 A JP 2018778A JP 1877890 A JP1877890 A JP 1877890A JP H02230111 A JPH02230111 A JP H02230111A
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JP
Japan
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concave
focus detection
image plane
concave mirror
detection area
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Application number
JP2018778A
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English (en)
Inventor
Takeshi Utagawa
健 歌川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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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.カメラ等の光学装置の焦点検出装置に係り,
特に焦点検出ざnる主結1象光学系により形成さnた物
#−凛會一対の再M1欺允字系に工り夫々対応する一対
の受光装置に再結渾し,各受ft.装直上の再lB慮の
相対位置関係?検出し主結皺光学系の焦点検(支)r行
う焦点検出装置に関する〇 匠米のこの櫓のカメラ用焦点恢出裂置の元学系?第1図
に示す0第1図区)及びfBlは夫々正面図及び平面図
であり、違影レンズlの予定焦点面2又はその近傍にフ
ィールドレンズ3が配直さ几ている。この予定焦点面2
はフイルムと共役な位置又はその近傍位置でるり,一対
の再結像レンズ4A,4Bに関して上記予定焦点面2と
共役な面5に諏位置検出用光電装置6A16Bが夫々配
置さnている0上記予定焦点面2には復影レンズIK工
る被写本像が形既さ几,上記共役面5には再結像レンズ
4A.4Bに工る上記被写体像の二次1象が形成さnる
ので,上記予定焦点面2k一次像面,共役面5を二次像
面と称する0ま友、一次像面2上の中央部、具体的には
撮影レンズ元軸Ot中心とし友矩形領域2人が焦点検出
に便用さnる領域であるので、こnk一次像面検出領域
と呼び,この一次像面検出領域2人と共役な二次1象面
5上の領域を二次像面検出領域と称するO当然この二次
1象面検出領域5A.5Bは夫々元竃襞置6A,6Bの
受光面と一致しているofM影レンズ1の光軸万同への
移動に工V破写tr−1家が元帽O上?移動すると、そ
nに伴い再結像レンズ4A,4Bl71:る二次1家は
二次If面上で変位する0元M!装置6Aとそn上の二
次1象との相対位置と、光電装置6Bとそn上の二次像
との相対位置ととの検出から撮影レンズ1の焦点調節状
態?判別できる。 しかしながら、この焦点検出装置は、点線で白んだ焦点
検出元学系7の容積が大きく、カメラボディ内部に収容
することが極めて困難であるという欠点がある0 そこで,S点検出光学系7の小型化を図る為に、上述の
再結像レンズの代りに凹面説?使用し九反射型焦点検出
光学系が、例えば特開昭47−13282、特開昭s4
−150125に提案さnている0この種の反射型焦点
検出光学系の原理的構成?第2図に示゜す。同図におい
て、矩形の一次像面検出領域2人の後方であって、律影
レンズ元軸に対してほぼ対称に一対の凹面鏡8A.8B
が並置さnている。この凹面繕8A.8Bは、この凹面
虐に工る二次像面検出憤域9A.9Bが一久i象面恢出
頚城2人と重なり合わない徐に、凹面誂8A.8Bの−
yt軸(凹面鏡の面積中心における伝線を凹面一の光軸
と足めゐ)が1次1象面検出領域の中心と凹面鏡8A,
8BのそnぞnのiiO@中心の含点に工って決まる平
面に対して夫々下方に角度ψ及び上方へ角度ψだけ触け
らnているOこの傾斜に工り凹面説8Aの二次像面検出
領域9人及び凹面説8Bの二次1象面検出慣域9Bに夫
々一次像面2人の下方及び上方に形底さnるOもちろん
この二次像面検出領域9A.98K[変位検出用元軍装
置が配*gnているOこの株なW底の反射壓焦点検出元
学系に小型化さnるが,しかしながら、凹面鏡の傾斜の
為に、二次像が劣化する,即ち二次像と一次像との同一
性が著しく損なわnる恐nがあるOこの点を以下に詳述
する0 一次像面検出領域2Aの中心から凹面fl8 A.8B
の中心に入射し,二欠1象面検出領域9 A b9Bの
中心に至る光線に関し,凹面説への入荷丁元とその反射
元とのなす角度、即ち,四〇1]睨への入射角と反射角
との和{以下この和の角1)’k振n角と称する0}に
,上述の頗斜角ψの2倍即ち2ψであるOCの振n角は
凹面説の結{尿注龍に大きな悪形書?及ぼす。具不的に
は,凹面説のコマ収差は振八角ψに比例して増大し、非
点収差は93に比例して増大する。もちろん、一次像面
検出領域2人の中心以外の点から凹面鏡の中心に向う光
線の振np4は、後に詳記する様に上記中心からの距離
に応じて大きくなるので,二次1象検出領域内ではその
端部の二次r象が収差的に最も劣化する〇 このように反射型焦点検出光学系は凹面説の如きに応じ
てその収差が急増し二次像が劣化しこnにエリ一対の光
電装置による各二次像の相対的位置の倹出槽度が大幅に
低下し,結局高梢の焦点検出が期待でさないといク九欠
点が存在してい友。 そこで本発明の目的は凹面鏡の頌きがその二次1象に冥
質的に悪影譬倉及ぼさない焦点検出装置を提供すること
である。 本発明は、この目的を達成する為に、一次潅検出領域の
中心からの光線の、一対の凹面鏡の中心への入射角(ラ
ジアン】が夫々約Jてがστ(Bは凹面説の最大径】以
下となる様に、凹面鏡の傾きをその最大径Rとの関係で
設定するものである0以下に本発明の焦点検出装置を一
眼レフカメラ用焦点検出装置に適用しt実施例を図面を
参照して説明する〇 一眼レフカメラの光学系の概略を示す第3図において、
撮影レンズ1)k通クt被写体光は、一部がクイックリ
ターンミラー1)によシファインダの焦点板l2の方へ
反射さn1残部はミラー1)を透過してフィルム面13
の前方にあるサブミラー14によシミラーボックス下方
へ反射さnる。ミラーボックスの底板15には、矩形開
口15aが穿設さn1この底板l5の下には反射型焦点
検出光学ブロック体16が配設さnている0 このプロック本l6を第4図と第5図を用いて評述する
。 1町図VCおいて,屈?ran ( n>l lのガラ
スやブラステック寺の透明直方不ブロック160に汀,
その上面の左端近傍に平凸のフィールドレンズ161が
貼付ざnているCこのレンズ161はブロック160と
のwith+が平面で.凸面の頂点に#よぼ慟丁ゐ僚に
開口付迦允&l62が設けらnているCこの邂元&l6
2rrLm影レンズ1の予定焦点面郎ち一次1確面上又
はその近傍に配置さn,その中央部の矩刑開口162a
げ一次1*oio検出領域2人の寸法工リわずかに大き
い寸法に定めらn,弟3因の底&15の開口15aの真
下に位置する様VC定めらnている、従ってこの矩形開
口162aが一次渾面検出領域2AiC4質的に相当す
ると言うことができる。 もちろん,この遮元&1 6 2flミラーボックスの
底1)5で代用することもできる。フィールドレンズ1
61の下部のブロック160の円部には反射部材163
が約45° の角度で斜設さnているCこの反射部材1
63は第5図telに明示する様に中天部にブロック1
60の長輔万向に沿って伸び九反射面(ダブルノ・ツ゜
チング部分】163aと、この反射面の両側に設けら′
nた元台過N163b,163cと,この反射面と両光
透過部以外の光吸収部163dとから構成さnている。 この反射面163aは一次像面倹出領域用開口162a
により規制さn九焦点検出用光束のみを反射する大きさ
に選定さn,元吸収部163dは焦点検出用光束以外の
光束を吸収して迷′yt.を減少させる。尚,この様な
反射部材163は例えばブロック160をこの反射部1
; 材の位置から二分し、その結果露出した斜面i蒸着等の
手段によクて反射膜163a及び元吸収膜163dを形
成し友後、二分ブロックを再び貼付することによシ製作
できる。ブロック160の右側端面には上下方向に並置
さnた一対の凹面鏡ブロック164.165が貼付さn
ておV%こnらは焦点検出光学系の仮想的光軸166に
関して上下方向に対称となクている。 こnらの凹面腕ブロック164、165は屈折率nの透
明物質から成りブロック160に接合する面が平面で、
他面が凸球面で、この凸球面にに反射面164a.16
5aが形成さnている。凹面鏡として働く各反射面16
4a,165aはそ几ぞルによクて形成さnる二次像面
の検出領域が互に宜シ合わないことはもちろん、次像面
検出領域162aとも重り合わない様に、夫々所定角度
だけ傾けらnている。具体的には、凹面9164.16
5は反射面163aからの光束を夫々逆方向に反射偏向
させ、ブロック160の左端面に所定距離隔てた位置に
二次像面検出領域9Ab9Bを夫々形成する。この凹面
鏡164の形底する二欠像面検出領域9人には光電変換
装置167が、凹面鏡165の二次像面検出領域98K
は光電変換装置168が夫々配置さnている。従って光
電変換装置167の光電面と一次家面検出領域2人とは
凹面虜164に関して、光冗装置168の光電面と一次
像面検出領域2人とは凹面鏡165に関して夫々共役と
なる。この様な位置関係であるので?面鏡164は反射
面163aからの入射元t党透過部163b七通って光
電装電167の受光面に収呆させ,凹面鏡165は反射
面163aからの入射光を光透過部163cを通クて光
電変換装1)i168の受光面に収束させる0光電変換
装fl167,168は共に第4図の上下方同に多数の
受元紮子が配列さn友一次元光電変換素子アレイから放
り,各アレイは同一半導体基板169上に形収さnてい
る0この基板169はブロック160の左端面に貼付さ
nている。 同フィールドレンズ161は、凹面,7164,165
の反射面164a%165aと撮影レンズlの射出瞳と
がほぼ共役となる様に、レンズパワーが選定さnている
。 次に上述の傾斜さ−n次凹面鏡ブロック164,165
の作製の一例を第6図によυ説明する0第1次像面から
凹面鏡までの距離をLとする。 第6図(Alの櫟に凸面の曲率半径がほぼL″l?ある
平凸レンズL1を用意し、その凸面上に第6図(Blに
示す如くその中心を通るtiB3t■の左右に反射面M
a.Mbi形成する0この時、各反射面Ma,Mbの中
心が上記凸面の中心01 から互に逆万向に距離D, 
=ψ・Lだけずらす。その後,軸t1に沿ってレンズL
l金切断する。こうして作製さnt一対の切断平凸レン
ズを、第4図及び第5図に示す如く、ブロック1600
光路の中心軸166に関して反射面M a h M b
が対称となる様に、ブロック160に貼付する。 このようにする事により凹而銚の傾斜角ψが自ずから形
成され、又角度の微vI4整はプロクク160の端面に
反射部の形成さn几平凸レンズの平面側を端面密着させ
九形でその固定位置を面内で微調する事によ−り達成さ
nる0このようにすnば凹面鏡自体の角度をふクて微調
する場合より調整がはるかに要易である0 この様な構成であるので、撮影レンズ1の透過元は被写
体の一次像を遮光板162よ又はその前後に形成すると
共に開口162aを通過後、反射面163aで反射さn
一対の凹面現164、165へ入射する0各凹面説16
4、165は夫々自身の傾斜角ψに応じて入射元束を振
n角2ψだけ振って即ち偏向させて反射し、凹面鏡16
4の反射光は光透過部163bを通クて光電変換装置1
67上に二次像を凹面鏡165の反射光は光透過部16
3Cを通って光電変換装直168に二次像を夫々形成す
る0光電変換装置167,168は上記一対の二次像の
相対的位It関係を検出して熾影レンズ1の焦点調節状
態を検出する〇 ところか,この様な反射型焦点検出光学系は前述し九如
く凹面鏡164,165の傾斜角、即ちそnによる光束
の振n角2ψが大きくなるにつnて、収差が大きくなり
二次像が劣化し上記一対の二次像の相対位置の検出精度
の低下を招来する。そこでこの充分な検出精度を保障で
きる条件を以下に求める。 前述の如く振れ角2ヂは非点収差に犬き〈影*を与える
ので%まずこの振n角と非点収差との関係を考察する。 @7図において゛、曲率半径Lの仮想球面Q1は座標軸
x’y’zの原点01全曲率中心と丁ゐ。凹面fiMに
この球面Q1上に形成さt′L1  凹面腕Mの中心0
1は、座標判2から所定1離nており、y方向に関して
その食はDである。 原点08からy方向に距i1aDだけ上方の点P1から
の光は凹面鏡Mの中心O!に入射角ψ(単位ラジアン】
で入射し轟然反射角ψで反射し、原点OIに関して,d
, P iとほぼ対称な位置付近に収束する0この像は
非点収差の為に,サジタルな光線束による結像Sがy軸
上に線状に現わn,ま之タンジェンシャルな光線束によ
る結像Tが(IJsと直交するねじれの位置に線状に現
わnる0両像8Tの間の距離δ(単位0)はψの小さい
時以下で表わせる0 δ;’ 2 ・L (l− c o sψ)’2Lψ’
  −・−・・−(IICOSψ サジタル(II.Sの大きさ1, (単位ね)は, 凹
面鏡八Iのy軸方向の径Rs (単位龍】金底辺とし、
嫁Tの中心を頂点とする三角形と、像Si底辺とし、上
記像中心を頂点とする三角形とが相似であること及びδ
《Lであるから、以下となる。 4,ヨδ.曵S ,      ・・・・・・・・・(2)タンジエンシ
ャル(pTの大きさtTはh(iJsの中心を頂点とし
,(aTk底辺とする三角形と、共通の頂点tVし、凹
面鏡MoX軸方向の径几Tを底辺とする三角形とが相似
であることから、以下の如く表わせる。 (21式、(3)式に夫々fil式を代入するとAs≠
2Rs・ψ1    ・・川・・・・(4)t  ;!
2@R,9)2     ・・・・・山・(5)T 凹面鏡Mの径Rs h RT の大きい方の径を几mと
すると,この場合の大きい方の非点収差量Amは(4)
式又は(5)式から次式となる。 t m ” 2・Rm・ψ2    ・・・・・・・・
・(6)この式からψを求めると ψ=S/7瓦47τ筋丁  ・・・・・・・・・(7)
木発明の焦点検出装置の如く、光1)!装置上の二次1
象の相対位置を検出する方式にあっては、非点収差量が
0.08m程度であnば、相対位直検出が可能であるC
そこで,二次1象検出領域の中心での非点収差量ヲ,ほ
ぼ0.081IJ以下とする九めの条件は(7冫式から
以下の通りとなる。 ψ:5J−T丁771丁    ・・・・・・(8)こ
のように、一次葎面検出領域の中心からの光束が凹面説
の中心へ入射し之ときの振n角2ψと凹面鏡の最大径R
mとが(8)式を満足する様に凹面鏡の傾斜及び最大径
を設定すnば、非点収差を抑えることができ、正しい焦
点検出が可能となる。 また、二次像面検出領域の中心での非点収差貴をほぼ0
.04mm以下とすると、かなシ高精度の検出が可能と
なる。この堝合の条件は以下となる。 ψ≦J]]『丁7]口7    ・・・・・・{9}更
に、上記非点収差tkほぼ0.02m以下とすると極め
て高精度な焦点検出が可能となり、この場合の条件は以
下となる。 ψ≦−J0. 0 1 / R m     −・・−
・(101尚、振n角2ψの下限値は一次イ象面検出碩
域と二次像面検出領戚と金分離させる為の条件から必然
的に決定さnる。 ま之,以上では非点収差量の最も小さい二次e検出領域
の中心における非点収差と振n角との関係を考察し友が
、検出領域全体についての非点収差を問題とする場合に
は以下の如くなる。 凹面鏡の中心に入射する光束のうち振n角が最も大きい
のは、第2図に明示するように一次像検出領域2人の端
部からの光束である。そこで、この端部からの光束の上
記振n角f:.29mとすると、こnと検出領域中心か
らの光束の振n角29)とには次式が成立する。 ψ鵞=ψ“+< L W ) ” m      2L LW ここで、LWは一次鐵面検出領域の幅,了、は、この検
出領域の中心と凹面説の中心と検出領域の端部とのなす
角度である〇 二次橡検出領域の端部における非点収差奮tmは(6)
式のψ2の代りに上述の92 t用いるm ことにより求まる。即ち I  Lvi tm=2 ・Rm−輻=2 Rm (ψ+(2L) ”
)”Qυこうして検出領域の端邪における非点収差量t
mを検出領域の中心からの元末の振n角2ψによって表
わすことができる。 αυ式を変形すると CP=JLm/ 2Rm)  (Lw/2Ll”  −
02検出領域全体についての非点収差tt約0.08u
以下約0.04y以下、約0.02+u以下とする九め
の振n角の条件は夫々以下の如くなる。 ψ≦J0.04  Rm− Lw 2L)’   ・”
α沸ψ≦J0.02/Rm−(Lw/Ll”   −t
lj)ψ≦J0.0 1/am−(Lw/2L l ”
    =・(1.i)さらにこの様な再結像光学系使
用の焦点検出焦点検出元学系に歪曲収差が存すると一次
像面上の任意の二点間距離と七〇に対応する二次f象面
上の二点間距離との比、即ち倍¥が場所ごとに異なる。 これを具本的にV」示丁心と、菓8図に示すように一次
像面@田領域2A上の例えば中心点P!k右端点Ph左
端点P3は、凹直誂164にLシニ次陳面検出領域9A
上の対応点P八 p,/&PX  に夫々結像し、同様
に、凹面鏡1 6 5により二次像面検出領域9B上の
対応点p.1、P一、P,I  に夫々結像する。点P
1  における任意の長さδlぱ点P1’h  PH’
においては夫々具ク次長さδ1′,  δ1′ に写像
さn,同様に点P雪、ps ニオケル長サ15ha3t
ri、点P!′、P!′、及びPs’,  P: にお
込て夫々異っ友長さδ八δ鵞′、及びδ3′、δ3′ 
に写鐵ざnる0図倍率が大きくなっている。そこで、こ
の様な歪曲収差の影#を除去するために、二次像9A.
9Bを夫々検出する光!紫子アレイの各受光紫子のピッ
チをその光電素子の対応検出域の倍率即ち歪曲量に応じ
て変化させ、1次濠面上での両光電変換素子プレイの空
中家が完全に重なるようにすnばよい。この様な光電累
子アレイを第9図に示す0同図において二次像9Aを検
出する光電素子アレイPA,は光電素子qのピッチを中
心位置の受光素子qoより右方において大きくシ、二次
@ 9 B y2検出する受光紫子アレイPA雪につい
てはその逆になクている。 同、歪曲収差は、本発明のフィールドレンズを含み凹面
鏡使用の焦点検出装置に限らず、第1図に示し之再結像
レンズ使用の焦点検出装置に関しても全く同様に問題と
なる。従って上述の光!素子アレイの光IE素子のピッ
チを二次像の局部的倍率に応じて変化させ、1次昧面上
で2つの光電素子アレイの空中けが完全に重なるように
することは、第1図の焦点検出装置にも蓮めて有効であ
る。 次に,フィールドレンズから一対の凹面鏡まで、及び凹
面境から光電装置までを屈折率nの透明媒質によって充
填したことの利点を第2図の焦点検出光学系との比較に
よシ説明する0両者の比較を容易とする為に本英施例の
反射聖焦点検出元学系の構成を原理的には同一性?保ち
ながら単純化し次第10図の光学系と第2図の光学系と
全比較する。特開昭47−13282及び特開昭54−
150125記載の反射再結像光学系においては第2図
(CIのごとく再結像光学系を用いる時には再結像光学
系がレンズであるが凹面鏡であるかにかかわらず%1次
焦点面近傍にフィールドレンズヲ置くことは不可欠の構
成要素となるので第2図囚、(B1第lO図tAl, 
tBlではフィールドレンズLs’i含め次形で図示し
ている。 まず第2図の反射光学系の構成を簡単に説明する。第2
図(4)及び(331は夫々正面図,平面図であυ,再
結像光学系は1次像面近傍に設置さnmフィールドレン
ズと1次像面からLだけ離nm所に設けらt′L7t一
対の曲率半径Lの凹面鏡8A,8Bから放る。1次慮面
検出領域2人の中心と各凹面境の中心と2次像面検出領
域9A,9Bの中心とのな丁角度即わちan角力;共に
29となる様に互いに逆方向に傾斜さnている。 続いて第10図の反射型光学系の構成を簡単に説明する
。第10図(AI及び第10図(Blは夫々正面図、平
面図であシ、屈折率nの直方体状透明ブロックTBKは
その一端面にフィールドレ/ズL!が形成さn1この端
面に対向する端面に一対の曲率半径Lの凹面鏡Mc%M
cfが形成されている。各凹面鏡Mc,Mdは、上記実
施例と全く同様に一次像面検出領域2人の中心と各凹面
鏡の中心と二次像面検出領域9A,9Bの中心とのなす
角度即ち振n角が共に2ψとなる様に、互に逆方向に傾
斜さnている。 第2図と第10図の条件を揃える為に、両図において一
次像面2人とフィールドレンズL2の頂点の接平面とが
共にほぼ一致しており、次像面2人から再結像光学系8
A%8B,Mc.Mdまでの距離が共に等しくL″″c
6り、かつ検出に用いる光束の広がりも共に等しくθT
1θSであると.する。第1)図に、撮影レンズ1の射
出瞳100と、その内部の焦点検出に用いる瞳部分10
0A,IOOBとの関係を示す。瞳部分100A’k通
過し友光束が再結像光学系8A,又はMcに入射し、瞳
部分100Bの通過光束が再結像光学系8B、又はMd
に入射する0こnらの瞳部分100A,IOOB(7)
明るさ(F値[−,m部分の並びの方向Xに関してFT
とし、その垂直方向yに関してFsとすると、こnらの
明るさFT,FsとI!2図、第10図の検出に用いる
光束の広がシ角度θ丁、θSとの関係は以下の通シであ
る。 θT=1/FT ,   θs=1/Fsまk,第2図
(AJ,第10図(4)に示すように検出光束θTの中
心と撮影レンズ1の光軸0とのなす角度を00とする。 以上の如き条件の設定の下で,第2図と第10図の焦点
検出光学系による二次像の良否を検討する。 再結像光学系8A,8B,MC,Mdの球面収差、コマ
収差、非点収差は、再結像光学系の育効口径と一次鐵検
出領域2人の中心とのなす広がり角θ(θを、θh、θ
♀、θ讐》に応じて大き〈なシ、具体的には、球面収差
はθIvC.コマ収差はθ2に、非点収差はθに夫々比
例して増大する0ま之一次像面2人に対して、再結像光
学系へ光軸が垂直でなく、傾いているので、この傾き角
が大きくなるにつnて、二次渫は劣化する。換言すると
、この傾き角は、そnぞれ開角θL!1、θ0に等しい
ので、開角が大きくなるに伴い二次像が劣化する。 そこで、第1図と第10図とについて広がシ角と開角と
を比較してみると、第2図の再結像角 光学系では、広がシ角θT1 θ3、検出開尖θ0の検
出光束がフィールドレンズLv ff通過して夫々、同
一角度θ丁、θs1 θ0で再結像凹面鏡8A.8Bに
入射する。従ってこの場合の再結像凹面鏡に関する広が
シ角θt1θ′Sはθを=θT、θt=θ5であシ開角
θbはθb=θ0である。他方、第10図の凹面鏡光学
系ではフィールドレンズL1から再結像凹面鏡M c 
b Mdまでの至間が屈折’JXnの媒質で充填さnて
いるので、凹面疑の入射倶の光束の広がり角度は1 /
 nに減少し、X方向及びy方向の広がシ角θT、θS
及び、開角θ2は夫々以下となる。θ♀=θT / n
 > θ5=θS/。、θ8=θo/noこのように、
第10図の再結像光学系は第2図のそnに比べて広がp
角及び開角が夫々1 / nとなるので、再結像光学系
の結像性能が著しく向上する。更に第lO図の光学系は
光束の広がシが1 / nになる友め再結像光学系の容
積も大幅にコン゛バクト化できると共にフィールドレン
ズ、凹面鏡光電装置を透明ブロックに直接固定できる為
に位置合せ精度上又は堅牢さの点でも5nている。更に
また屈折率nの透明媒質で焦点検出光学系の光路と充填
することによシ凹面鏡の寸法RTb Rs即ち径を充填
しないときの径に比べてl / nに減少できる。詳述
すると、凹面鏡の径RT,Rsは屈折率nの媒質を充填
しない時、夫々RT=L・θT,  =R”,Rs=:
L・θs =R? であるのに対して、充填するとRT
=L・θn =L・θT/n=BT,R s=L ・θ
n =L・θs / n ”Rsとなる0この様に凹面
規の径を小さく出来ることは,(4)式又は(5)式か
ら、非点収差AstTを小さくできる事を意味し、また
(7)式からは同一非点収差量に対して振n角を大きく
定め得る事を意味する。 ここで、屈折率nの透明媒質で光路を充填し九反射型焦
点検出光学系を第3図の如く一眼レフカメラのミラーボ
ックス底部に収容するときの寸法値の一例を以下に示す
。 Fs=5,FT=8とし、n=1.8,L=40Uとす
ると凹面鏡の寸法RsRTはR s =L/(nF s
)”3.7m,RT=L/(nFT)=2.8uとなる
。ま之振n角2ψを29=0.025×2ラジアンとす
ると、このとき、二次像面検出領域の中心での非点収差
量tmはl m = 2・Rm・ψ””0.0046m
となシ極めて小さい。 一次鐵面検出領域の長さL w f L w = 4 
mとしたときのその端部での非点収差量tmはlm=な
ク、やはり非常に小さい。 もしこのように高屈折率媒質金用いず、第2図のように
媒質を空気n”1とし他の条件Fs−6、FT”8,L
=40m,ψ=0.025は等しくと4−九場合の非点
収差量tmはそnぞn前のn = 1. 8の例の場合
の1.8倍と大巾に増大する0さらにこの条件で′WJ
5図に相当する光路図を書いてみると,n=1の場合に
は光束の広がシ巾θが広いので、第5図の反射面163
の位置では光束が重なり合って分離できず、芙際にはψ
を0.025よシさらに大きな値にとらねばならず、従
クて収差量はさらに増大することになる。さらにま九振
n角2ψが増大する事は第5図(Elの2次像面検出領
域(2つの検出光電変換累子アレイ3167,168の
間隔が離几る事になシこれはICチップサイズの増大を
招く事からも好ましくない。 この様に7ィールドレンズから凹面鏡面さらに2次像面
までを高屈折率媒質でうめる事は(8)、(9)、Qω
式及び(13.04),(LS式を満足するよりよい解
を見い出すための重要な条件であり、こnによって収差
性能の良いコンパクトな再結像光学系の実現が可能とな
る〇 次に本発明の第2実施例を説明する。 第12図において,屈折率nの直方体状透明ブロック1
70には第5図と全く同様にフィールドレンズ161が
貼付さn,その上に開口付遮光板162が配置さnてい
る0ブロック170の内部であってフィールドレンズ1
61の直下の一部領域には反射部材171が斜設さrて
いる。この様な反射部材171の作製は、第1実施例の
反射部材163と同様にブロック170をこの反射部材
171に沿う面で分割してその露出面に反射面を形成す
nばよい。プロック170の一端面に設置さfl&凹面
鏡ブロック12図(Clにおいて左右に対称である点及
び反射面の傾斜が同方向であるが、その傾斜の程匿が反
射面173aの方が反射面172aよシも大きく設定さ
nている点以外は第5図の凹面鏡ブロックと同一である
。凹面鏡172,173は上述の如く傾斜しているので
、一次像面検出領域2人から反射部材171で反射さt
zyt光束t振n角を夫々異にするが共に同方向に反射
偏向させて、夫々二次像面検出領域9A.98kブロッ
ク170の他端に形成する。同一半導体チップ174上
に形成さnfP:.光電素子アレイ175%176は、
夫々二次像面検出領域9A,9Bに一致する様にブロッ
ク170に貼付される。 この様な構成であるので、本実施例は凹面鏡173によ
る振n角が凹面鏡172による振れ角より大きい九め凹
面鏡173による収差が悪化すると共に、両二次像の同
一性も低下するという問題が生ずる反面、光電素子アレ
イ175、176t互に近接して配置できこの九めその
半導体チップの寸法を小さくできる利点がある。 この第2冥施例の変形例を第13図により説明する。同
図において、開口付遮光板162がブロック170とフ
ィールドレンズ161との間に配置さn1フィールドレ
ンズ161の頂点近傍に定めらrl一次(象面からの光
束はフィールドレンズ161を通過し遮光板162によ
り一次像面検出領域以外からの光束を除い友後ブロック
170内の反射部材171に入射する。 凹面鏡ブロック172、173は互に逆方向に傾゛斜さ
nておシ、二次像面検出領域9A,9Bを同一直線上に
形成する。光電装置175、176としては,二次像面
検出領域9A,9Bに夫々対応する一対の光電素子アレ
イ175%176を用いても、ま次二次像面検出領域9
A,9Bとその間の間隙とをカバーする長さの単一の光
電素子アレイを用いてもよい。本例では開口付遮光板1
62はフィールドレンズ161とブロック170との間
に設けられ、一次像面からかなシ離れた位置にある。こ
の様に一次r象面検出領域以外の光束を遮光する遮光板
162は一次像面から少し離して配置することもできる
。 尚、以上の直方体状透明ブロック160又は170の長
手方向の長さがカメラ内のスペースとの関係から長すぎ
る場合には、第14図又は第15図に示す様に光路と適
宜折りた之んだ構放にすることができる。 以上においては二次像面の結像倍率αが等倍(α=1)
の場合、即ち二次像が一次像と同一の大きさであり、一
次像面から凹面鏡までの光路長と凹面鏡から二次r象面
までの光路長とが等しい場合であク九が、結像倍率αは
1に限るものでなく、それ以上とすることも以下とする
ことも可能である。特にαく1即ち縮小倍率にすると、
収差は等倍率に比べて幾分悪化するが、二次像面検出領
域の大きさが一次鐵面検出領域のα倍となり縮小さnる
ので、光電装置の半導体チップサイズを小さくできる。 更に二次像面検出領域の照度が等倍率に比べて1/α2
倍も増大するのでhs/Ne向上できる0 以下にこの様な縮小再結像光学系を用い友本発明の第3
実施例を説明する0 斜視図を示す816図及び正面図、平面図を示す第17
図において,透明ブロック180は複数のブCI7ク片
180A,180B.180C,180Dから成る。直
方体状ブロック片180Aはその一端面に互に逆方向に
傾斜さn九一対の凹面鏡ブロック181、182が接着
さn1他端面にブロック片180Bが接着されている0
このブロック片1 8.O Bの上面はブロック片18
0人の上面よシ突出しておシ、平凸のフィールドレンズ
161の平面が接着されている。このフィールドレンズ
161の凸面の頂点近傍には開口付遮光板162が配置
さnている。この遮光板162の開口162aは一次隊
面検出領域2人と実質的に一致している0ブロック片1
80Bの底面はブロック片180Aの底面に対して傾斜
しかつ突出している0このブロック片180Aの底面に
はその中央部に反射面183が残部に迷光除去用光吸収
面184が夫々形成さnている0この反射面183の寸
法は一次隊面検出領域2Aを通ク之検出光束のみ金反射
する大きさに定めら几でいる。三角柱状ブロック180
0は、ブロック片180Bを挾んでブロック片180A
の反対側に位置する様ニフロック片180Bに接着さn
ている。ブロック片180Cの斜面には中央部に反射面
185が、この反射面の両側に夫々光透過部186、1
87がそして残りの部分に迷光除去用光吸収面188が
夫々形成さnている。三角柱状ブロック片180Dは、
斜面がブロック1800の斜面に接着され、凹面鏡18
1,182に対向する面に半導体チ,プ189が接着さ
几ている。 このチップ189には凹面鏡181%182の二次像面
検出領域9A,9Bをカバーする様に光電素子アレイ1
90,191が形成されている0 この作用を述べる。 開口162aからの光束は、ブロック片180Bの底面
の反射面I83で反射さnてブ07ク180Cの反射面
185で更に反射さnて凹面鏡181、182へ向う。 凹面鏡181、182で反射偏向され定光束は光透過部
186,187を通って二次像面検出領域9A.9Bに
縮小二次像を形成すあ〇 この様に一・τ゜プニロッノ.1 8 0 Bの上面上
方に一次像面検出領3域2人を定め底面に反射面1,8
3を形成し穴。一こn゛にシより一次像面検出領斌から
の光束が一゛凹面鏡1−8’l、182ど光電装置[9
 :0−と;を結ぶ空間乏完全に横切クー1後、反射面
.,1783に入射する℃゛とになり,S一次像面検出
領域’2Aかーら凹j鏡′までの光路,を長くしている
。 こうして゛,,・プF′−/ク1″13゛0の外形形状
−を余シ複雑化する・こ′となく′1と次像面検出領域
から凹面鏡ま゛での光路長を、凹面鏡から二次像面検出
領域1での光路長,よ)モも太き
【できるoiた本実施
例:Cは、!他の実施例に比べて迷光の.発生を極めて
効果的に抑制できる利点があh− o詳述すると、・例
えーば、第5−図の笑施例では反射面1−63aの周囲
には元吸収面163dのみが存在するのではな−く元透
過部163b,163cも存在するので、迷光の発生防
止は完全ではない。他方、本冥施例ではブロック片18
0Bの底面は反射面183以外はすべて元吸収面184
であるので,迷光を充分に除去できる0 なお、上述の第1実施例のように透明ブロック160,
170,180の外形状を直方体の如く柱状とし、第3
図に示す様にこの透明ブロックの長手方向が一眼レフカ
メラのフイルム面13とほぼ平行になる様に、カメラの
ミラーボックス底部に配置すnば、カメラの犬聖化を招
くことがないという利点がある。 以上の実施例はいずnも一次像面をフィールドレンズの
頂点の接平面とほぼ一致させること及びフィールドレン
ズから凹面鏡までとこの凹面鏡から光電装置までの光路
をすべて屈折率nの透明媒質で充填すること、という2
条件を実質的に充足するものであク7jobかしながら
,焦点検出光学系を収容するカメラの如き光学機器との
関係等から反射型焦点検出光学系が上記2条件を充分に
は満足できない場合があシ得るOそこで次に上記2条件
の許答量を説明する。 第18図(Atは上記2染件を満足した場合の一次像面
検出領域2人と、フィールドレンズL3と、ハッチング
を付し九屈折率nの透明媒質と、凹面境M e b M
 f及び凹面鏡に関して1次像面と共役な二次像面検出
領域9A,9Bとの位置関係t示す。第48図(Blは
、フィールドレンズLxから一次像面検出領域2A’T
h距離ΔZだけ前方へ離しtものである。この距離ΔZ
は一眼レフカメラ用の焦点検出装置であって焦点検出光
束の広がシ(第1)図破線の円》がF4程度ならば結鐵
性能上約81Ej以下であることは必須であシ、約4u
以下であnば、かなクよく、約2u以下であnば実買上
問題はない。第18図(Clは光電変換装置を透明媒質
のブロック端面から離さなけnばならず、この為に、第
18図(4)又は(Blの二次濠面検出領域のブロック
端面からブロックを長さt1だけ削除し友もので、これ
により二次像面検出領域9A,9Bはこの新たなブロッ
ク端面からtl=t1/n  の位置に形成?nること
を示している。この場合もt■が一程度までは許容でき
,約4u以下であnばかなりよ<2w以下であnば実買
上問題はない。第18図(Diは、媒質nの端面から二
次隊面検出領域9A,9Bとの間に屈折inとは異ク九
屈折率ngの媒質ngを充填し九例である。両媒質n%
ngの界面から二次「象面9A,9Bまでの距離t1は
 tZ = tIX n g/ n  となる。この・
様に媒質ngを充填し友場合は,しない場合より結像性
能の劣化が少なく,シない場合の収差の悪化の程度を1
とすると充填した場合はおよその目安として悪化の程度
は{(n/ng)”−1)/(n”  1)に減少する
。逆に言えば媒質ngで充填する場合としない場合とで
結像性能を同程度とすると,充填した場合の長さ【1は
しない場合のt1のおよそ(n”−1)/( ( n/
 ng) ” − 1 )倍にできる。第18図(El
は、第18図囚に示す如く媒質nの一部をその途中から
長.さt■にわ几クて切シ除き、そこに屈折率ngの媒
質を充填しt例である。このときの媒質ngの長さt;
はt′t=tIXng/nとなる。この場合は上述と同
様に、この媒質ngを空気とし7+:場合の上述の媒質
nの切出量t1は結涼性能上約81u以下であることが
必要であシ、約2u以下であnば、実質的に問題にない
。 もちろん、この場合も、n g > lの媒質を用い次
場合にはn g : 1の場合に比べて結像性能の劣化
は前述と同様の程度少ない。 この様に一次像面近傍から一対の凹面鏡を介して二次像
面に至る光路を充填する屈折率n(n>1)の媒質の一
部を、屈折率ng( ng≧1)の媒質で置換できるこ
とは、上記媒質で充填し次焦点検出光学系の作製を現実
的なものとするC fj4%第18図は凹面鏡の結像倍率αが1の例である
が,倍率αが1よυ小さい場合にも同様である0ただし
,この縮小倍率の場合には、その許答量t1は等倍(α
=1】の場合よシ小さくなる。 なお特開昭54−150125の反射再結像光学系にお
いては凹面鏡部材の形状を半円形としておシ、本発明に
おいても半円形とする事は可能である0しかし本発明の
説明図において、凹面鏡部材の形を半円形せずに第1)
図に示すごとくその撮影レンズ射出瞳への投影@1 0
 0A,100Bの各々が左右対称形にし九のはこの方
がボケ味が素直でボケ次状態での両検出素子アレイ上の
像のボケ味がほぼ等しく検出精度9向上につながるから
である。又この片方の射出瞳部分の開口の部分を工その
他をOとして決る瞳形状を表わす関数をf(xhy)と
してこのy方向に関して積分した関数をr(x+=f″
′f( xb  y )dy とする時、f(xliフ
ーリエ変換し定関数F[f(xl)が大きなセカンドピ
ークを持友ないようにf(xli決める事はセカンドピ
ークの存在にともなう偽解像t押さえる事になシ焦点検
出の誤動作の要因を減少させる事につながる。その意味
でも第1)図図示のような射出瞳部分形状であればf 
(xio形は台形とを91?(f(xl)のセカンドピ
ークは抑圧さnて都合がよい。この場合f (xlの形
状?台形に近似したとして(台形の上底)≦(台形の下
底)/2であnばかな9の効果が認めらnる。 以上の説明から明らかなように、一次像面検出領域の中
心からの光線の,一対の凹面鏡の中心への入射角が夫々
約J丁T771以下となる様に、凹面鏡の傾きを定める
ので、凹面鏡の傾きに大きく影響を受ける非点収差を充
分に抑えることができ、高精度の焦点検出が可能となる
。 t之、凹面誂の使用によ〕1焦点検出光学系をコンパク
ト化できるが、一次像面検出領域近傍から凹面鏡を介し
て二次[象面検出領域に至る光路を、所定の間隙の存在
を許容して、屈折率n(n>l)の透明媒質で充填した
場合には、一層コンパクトにできかつ凹面鏡の径も縮小
でき、更に焦点検出光学系の結像性能を大幅に向上でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の再結像レンズ使用の焦点検出光学系の配
置図,第2図は、従来の再結像凹面鏡使用の焦点光学系
の配置図、第3図は本発明の一実施例の焦点検出装置?
一眼レフカメラに収納した状態?示す斜視図、第4図及
び第5図囚、(Bl、(Cl、FDI、(Elは上記実
施例の斜視図,平面図、正面図、底面図、右側面、左側
面図、第6図は一対の凹面鏡の作製法を説明する為の正
面図と平面図、第7図は凹面鏡の非点収差を示す光学図
、第8図は二次像面検出領域の歪曲収差を示す説明図,
第9図は上記歪曲収差を考慮し九光電素子アレイの正面
図、第10図は、上記実施例の光学的特長を示す為に、
光学的構成を単純化した光学図、第1)図は撮影レンズ
の射出瞳と焦点検出光束の通過領域との関係を示す図、
第12図囚、(Bl、(Cl、■)及び第13図(Al
 b(Bl. (Cl, (Diは夫々第2実施例及び
その変形例の平面図、正面図、右側面図、左側面図、第
14図及び第15図は共に透明ブロックの変形例を示す
平面図、第16図及び第17図囚s (B)は夫々第3
冥施例の斜視図、平面図、正面図,第18図は透明ブロ
ックに空隙又は他の媒質を設け得ることを説明する光学
図である。 1・・・・・・撮影レンズ、2・・・・・・予定焦点面
2人・・・・・・一次像面検出領域k 9A,9B・・
・・・一次像面検出領域、164、165、1721)
73.181,182・川・・凹面鏡,167、168
.I75、176,190.191・・・・・光電素子
アレイ ′7/図 ナ3図 求4図 :A72区 矛q区 才10囚 オ16図 ナ/S区 矛17口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焦点検出される結像光学系の予定焦点面の後方に
    配置され、この結像光学系によって上記予定焦点面上の
    所定検出領域内に形成された一次像を再結像し、同一の
    一対の二次像を作成する一対の再結像凹面鏡と、上記一
    対の二次像の相対的位置を検出する光電手段とを具備し
    、上記一対の凹面鏡は上記二次像が上記一次像と空間的
    に重り合わない様に所定角度傾斜されている焦点検出装
    置において、上記所定検出領域の中心からの光線の、上
    記各凹面鏡の中心への入射角(ラジアン単位)が、共に
    約√(0.04/R)(Rは凹面鏡の最大径で単位はm
    m)以下となる様に、上記各凹面鏡の傾斜角を定めるこ
    とを特徴とする焦点検出装置。
  2. (2)上記各入射角が共に約√(0.02/R)以下で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の焦
    点検出装置。
  3. (3)上記各入射角が共に約√(0.01/R)以下で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の焦
    点検出装置。
  4. (4)上記所定検出領域から上記一対の凹面鏡を介して
    上記一対の光電装置までの光路をわずかの間隙を許容し
    て、屈折率n(n>1)の透明媒質で充填することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項に記
    載の焦点検出装置。
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