JPH02253222A - 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） 本発明は写真用カメラやビデオカメラ等に好適な焦点検
出装置に関し、特に対物レンズの晴を複数の領域に分割
し、各領域を通過する光束を用いて複数の被写体像に関
する光量分布を形成し、これら複数の光量分布の相対的
な位置関係を求めることにより対物レンズの合焦状態を
検出するようにした焦点検出装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より対物レンズを通過した光束を利用した受光型の
焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれる方式がある。

この像ずれ方式は例えば特開昭５９−１０７３１１号公
報や特開昭５９−１０７３１３号公報等で提案されてい
る。

第９図は従来の像ずれ方式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６１は対物レンズ、６２は視野マスクであ
り開口部６２ａを有しており、対物レンズ６１の予定結
像面近傍に配置されている。６３はフィールドレンズで
あり予定結像面近傍に配置されている。６４は２次光学
系であり対物レンズ６１の光軸に対して対象に配置され
た二つのレンズ６４−１．６４−２により構成されてい
る。６５は受光手段であり前記二つのレンズ６４−１．
６４−２に対応してその後方に配置された２つの受光素
子列６５−１．６５−２を有している。６６は絞りであ
りｎ）記２つのレンズ６４−１．６４−２に対応してそ
の前方に配置された２つの開口部６６−１．６６−２を
有している。６７は対物レンズ６１の射出瞳であり１分
割された２つの領域６７−１．６７−２により構成され
ている。

なお、フィールドレンズ６３は開口部６６−１．６６−
２を射出瞳６７の領域６７−１゜６７−２に結像する作
用を有しており、各領域６７−１．６７−２を透過した
光束が受光素子列６５−１．６５−２上に人々被写体像
に間する光ｙ１分布を形成するようになっている。

この第９図に示す焦点検出装置では、対物レンズ６１の
結像点が予定結像面の前側にある場合は、２つの受光素
子列６５−１．６５−２上に夫々形成される物体像に関
する光量分布が互いに近づいた状態となり、また、対物
レンズ６１の結像点が予定結像面の後側にある場合は、
２つの受光素子列６５−１．６５−２上に夫々形成され
る光量分布が互いに離れた状態となる。このとき２つの
受光素子列６５−１．６５−２上に夫々形成された光量
分布のずれ置は対物レンズ６１の焦点外れ唄とある関数
関係になるので、そのずれ量を適当な演算手段で算出し
、対物レンズ６１の焦点はずれの方向と啜とを検出して
いる。

第９図に示す焦点検出装置は、対物レンズにより撮影さ
れる被写体範囲の略中夫に存在する視野マスク６２の開
口部６２ａの大きさに相当する被写体に対して、測距を
行っている。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に第９図に示す焦点検出装置においては予定結像面
近傍に設けた視野マスク６２の開口部６２ａの長平方向
の大きさにより測距視野の大きさを設定している。そし
てそのとき受光素子列６５−１．６５−２の長平方向の
大きさを開口部６２ａの受光素子列６５−１．６５−２
面上に投影された開口部像の大きさに対応して設定して
いる。これにより受光素子列で開口部像に対応する被写
体像の光量分布を検出している。

しかしながら、このような構成において測距視野を広く
しようと視野マスク６２の開口部６２ａの長平方向の寸
法を大きくすると開口部６２ａの受光素子列面上におけ
る開口ｍ像６２ａ１．６２ａ２は第１０図に示すように
一部が重なり合ってしまう場合があった。

この為測距視野の拡大には限界があった。

又、第９図に示す焦点検出装置において複数の開口部を
有した視野マスクを用い、複数の領域で測距することが
できるようにした所謂多点測距を行うとすると対象とす
る受光素子列に他の開口部を通過した不要光が入射し、
焦点検出精度を低下させるといった問題点があった。

本発明は所謂像ずれ方式の焦点検出装置において予定結
像面における測距視野の木きさを容易に拡大することが
でき、又複数の測距視野を設けた場合でも受光素子列面
上における測距視野の開口部像が互いに重畳することが
なく、又受光素子列に不要光が入射することがなく高精
度な焦点検出が可能な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） 本発明の焦点検出装置は対物レンズの像面側に配置した
２次光学系により該対物レンズの瞳の異なる領域を通過
した光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形
成し、該複数の光量分布の相対的な位置関係を複数の素
子より成る受光素子列を有する受光手段により求め、該
受光手段からの出力信号を用いて該対物レンズの合焦状
態を求める際、該２次光学系近傍には該受光素子列の素
子の並び方向と平行に１対の開口部を少なくとも１つ有
する絞りが設けられており、該２次光学系は１対のレン
ズを少なくとも１つ有しており、該１対のレンズはその
レンズ面頂点が該絞りの開口部中心に対して該受光素子
列の素子の並び方向と垂直方向に互″いに逆方向に所定
量ずらして配置されていることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は第
１図の一部分の説明図である。

同図において１は対物レンズ、２は視野マスクであり、
測距視野に相当する開口部２ａを有しており、対物レン
ズｌの予定結像面近傍に配置されている。３はフィール
ドレンズであり予定結像面の近傍に配置されている。

６は絞りであり、対物レンズｌの光軸りに対して対象に
設けられた２つの開口部６−１．６−２を有している。

４は２次光学系（２次結像レンズ）であり、２つのレン
ズ４−１．４−２を有している。

レンズ４−１．４−２はそのレンズ面頂点が絞り６の開
口部６−１．６−２の中心に対して顔量［１部８−１．
６−２の並び方向（後述する受光素ｒ列５−１．５−２
の長手方向）と垂直方向でａいに逆方向に所定ｌずらし
て配置されている。

５は受光手段であり前記二つのレンズ４−１．４−２に
対応してその後方に配置された２つの受光素子列５−１
．５−２を有している。受光素子列５−１．５−２はレ
ンズ４−１．４−２に対応させて互いに逆方向にずらし
て配置している。

７は対物レンズ１の射出瞳であり、分割された２つのｆ
ｔ４ｋｄ７−ｒ、７−２により構成されている。

なお、フィールドレンズ３は開口部６−１゜６−２を射
出＋１７の領域７−１．７−２に結像する作用を有して
おり、６領ｆｄ７−１．７−２を透過した光束が受光素
子列５−１．５−２上に夫々被写体像に関する光量分布
を形成するようになっている。

本実施例において対物レンズｌの焦点検出方法に関して
は第９図に示す従来例と略同様である。

本実施例では絞り６の開口部６−１．８−２は受光素子
列５−１．５−２の長手方向と平行に設け、これに対し
て２次光学系４の２つのレンズ４−１．４−２をそのレ
ンズ面頂点が前述の如く互いに開口部６−１．６−２の
中心に対して逆方向にシフトするようにして配置してい
る。

そして第２図に示す通り、視野マスク２の開口部２ａの
受光手段５面上における開口部像２ａ１．２ａ２が絞ワ
６の開口部６−１．８−２の並び方向と垂直方向に互い
に逆方向にシフトして結像するようにし開口部２ａの長
手方向の寸法を艮くしたときの開口部像２ａｌ、２ａ２
が受光手段５面上で互いに重畳しないようにしている。

これにより視野マスク２の開口部２ａの長手方向の寸法
を大きくして測距視野の拡大を図った測距を可能として
いる。

第３図はこのときの２次光学系と絞りを通過し、受光手
段面上に導光される光束の光路な示す説明する為の模式
図である。

図中ｏ、ｏ’は物点、ｉ、ｉ゛は夫々物点０．０゛と共
役な像点、３２は光軸りに対称な絞り、３３は光軸りか
ら距離りだけレンズ面頂点がシフトしている凸のパワー
を持つレンズ、３５は物点０に対する結像面でセンサー
面に相当する。レンズ３３は校り３２の直後に配置され
ている。

絞り３２．レンズ３３そしてセンサー３５は第１図の絞
り６、レンズ４−１　（４−２）、そして受光素子列５
−１　（５−２＞に各々対応している。

同図から像点ｉの光軸りかうの距離はｈ　（ａ＋ｂ）／
ａ、像点ｉ゛のそれはｈ（ａ’　＋ｂ”　）／ａ′であ
り、像点ｉへの主光線及び伽点ｉ゛への主光線の傾きは
夫々ｈ　（ａ＋ｂ）／ａｂ、ｈ（ａ’　＋ｂ’　）／ａ
’　　ｂ’　となる、これはｌ／。

＋　ｌ　／　ｂ　＝　ｌ　／　ａ　’　＋　Ｉ　／　ｂ
　’　テＪ！１４　；：　ト’ｊ　Ｌ　ルと同値である
。すなわち、レンズ３３のレンズ面頂点位置が上方向に
シフトしていてもセンサー３５而ｔでの像はデフォーカ
スによって１下方向にはずれないということを示してい
る。

第４図はこのときのセンサー３５面上から見たときのの
光束の集光状態を示す説明図である。

図中、点Ｐ、〜Ｐ４は対物レンズのデフォーカスによっ
てずれていくレンズ面頂′点を通ったと仮定される光線
を示し、光束のボケ状態は次第に大きくなりながらも上
下にはずれていかない様子を表わしている。

第５図は本発明の第２実施例の要部概略図である。

本実施例は視野マスク２に４つの開口部２ａ、２ｂ、２
ｃ、　２ｄ　Ｈ１ｌ１口部２ａ、２ｂは一部が重複して
いる。）を設は所謂多点測距を行っている場合を示して
いる。

４つの関口部２８〜２ｄに対応して校り６は４つの開口
部６ａ〜６ｄを有し、２次光学系４は４つのレンズ４８
〜４ｄを有し、受光手段も後述するように４対の受光素
子列を有するように構成している。

尚、対物レンズの焦点検出は各領域毎で前述の焦点検出
方法と同様な方法により行っている。

本実施例では２次光学系の２つのレンズ４ｃ、４ｄをそ
のレンズ面頂点が視野マスク２の開口部２８〜２ｄの並
び方向と垂直方向に対して互いに所定量シフトさせて配
置している。

このとき他の２つのレンズ４ａ、４ｂは目的に応じて開
口部２ａ〜２ｄの並び方向にシフトさせ又はさせずに配
置している。同図ではシフトさせない場合を示している
。

このように各要素を配置することにより複数の測距視野
を設けたときの受光素子列に他の悪影響を与える測距視
野からの不要光が入射しないようにしている。

第６図はこのときの受光手段５面上における視野マスク
２の開口部像の様子を示す説明図である。

同図は例えば受光素子列５ｃ３には視野マスク２の開口
部２ｃの開口部像２ｃｌに関する不要光が入射せず分離
している状態を示している。

尚、第５図において２つのレンズ４ａ、４ｂを互いにシ
フトさせたときは第６図に示す受光素子列５ｃｌ、５ｃ
２．５Ｒ１，５Ｒ２，５Ｌ１゜５Ｌ２は互いに逆方向に
シフトさせて配置する必要がある。

第７図、第８図は第５．第６図に示す実施例のように２
つのレンズ４Ｃ１４ｄを前述の如く互いにシフトさせな
いときの様子を示す要部概略図である。

第７図に示すように視野マスク２の中央の関口部２ａ　
（２ｂ）から絞り６の開口６ｃを経て受光手段５面上に
入射する光束による開口部像２ａｌ上には視野マスク２
の他の開口部２ｃから絞り６の開口部６ｄを経た不要光
による視野マスク２の開口部像２ｃｌが重なってくる。

第８図はこのときの受光手段５面上における状態を第６
図と同様に示した説明図である。

同図においては４つのレンズ４ａ〜４ｄにより視野マス
ク２の開口部２８〜２ｄが受光手段５面上に投影されて
いる０図中破線で示す開口部像は第７図の絞り６の開口
部６ｄを通過したものに相当している。

同図に示すように受光素子列５ｃ３．５ｃ４に入射する
光束は本来の中央の開口部２ａからの光束の他に周辺の
開口部２Ｃからの光束が混じってくる。その結果、受光
素子列５ｃ３．５ｃ４を用いて焦点検出すると被写体像
の光量分布に不要光が混入している為、誤測距や焦点検
出精度を低下させる等の原因となってくる。

これに対して本発明によれば前述の如く各要素を設定す
ることにより、これらの問題点を解決し、高精度な焦点
検出を可能としている。

（発明の効果） 本発明によれば像ずれ方式を用いた焦点検出装置におい
て前述のように２次光学系の２つのレンズを互いに所定
方向にシフトして配置することにより測距視野の大きさ
を用意に拡大することが出来、又複数の測距視野を設け
た場合でも対象とする受光素子列に不要光が入射するこ
とがなく高精度な焦点検出を可能とした焦点検出装置を
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図、第
３図は第１図の一部分の説明図、第４図は第３図の受光
手段面上における光束の集光状態を示す説明図、第５図
は本発明の第２実施例の要部概略図、第６図は第５図の
受光手段面上の説明図、第７、第８図は本発明の詳細な
説明する為の概略図、第９、第１０図は従来の焦点検出
装置の要部概略図である。 図中、１，６１は対物レンズ、２，６２は視野マスク、
２８〜２ｄ、６２ａは開口部、３，６３はフィールドレ
ンズ、４．６４は２次光学系、５．６５は受光手段、６
．６６は絞り、４−１１４−２．６４−１．６４−２．
４ａ　〜４ｄけレンズ、６−１．６−２．６６−１，８
６−２．６ａ〜６ｄは開口部、７は瞳、５−１．５−２
．６５−１．６５−２は受光素子列、である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズの像面側に配置した２次光学系により
   該対物レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて
   被写体像に関する複数の光量分布を形成し、該複数の光
   量分布の相対的な位置関係を複数の素子より成る受光素
   子列を有する受光手段により求め、該受光手段からの出
   力信号を用いて該対物レンズの合焦状態を求める際、該
   ２次光学系近傍には該受光素子列の素子の並び方向と平
   行に１対の開口部を少なくとも１つ有する絞りが設けら
   れており、該２次光学系は１対のレンズを少なくとも１
   つ有しており、該１対のレンズはそのレンズ面頂点が該
   絞りの開口部中心に対して該受光素子列の素子の並び方
   向と垂直方向に互いに逆方向に所定量ずらして配置され
   ていることを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記１対の受光素子列は素子の並び方向と垂直方
   向で互いに逆方向に所定量ずらして配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。