JPH03113408A - 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（撮影レンズ）の瞳を複
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際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（ＴＴＬ２次結像位相差
方式ともいう、）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４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１は対物レンズ、２は視野マスクであり対
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。４は２次光学系であり対物レンズ１の光軸に対して
対象に配置された２つのレンズ４−１．４−２により構
成されている。フィールドレンズ３、絞り６そして２次
光学系４は光学手段４１を構成している。５は受光手段
であり前記２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】、５−２を有し
ている。６は絞りであり前記２つのレンズ４−１．４−
２に対応してその前方に配置された２つの開口部６−１
．６−２を有している。７は対物レンズ１の射出瞳であ
り、分割された２つの領域７−１．７−２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＠７の領域７−１．７−２に結像する作用を有してお
り、各領域７−１．７−２を透過した光束が受光素子列
５−１．５−２上に夫々光量分布を形成するようになっ
ている。

この第４図に示す焦点検出装置では、対物レンズｌ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５−１．５−２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
１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５−１．５−２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。しかも、２つの受光素子列５
−１．５−２上に夫々形成された光１分布のずれ量は対
物レンズ１の焦点外れ量とある関数関係にあるので、そ
のずれ量を適当な演算手段で算出すると対物レンズ１の
焦点はずれの方向と量とを検出することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の像ずれ方式の焦点検出装置において用いられてい
る光学手段４１は光軸上の所定の位置に直交する平面上
に特定のＦ値の射出瞳を有した対物レンズを想定して構
成している。

この為対物レンズの射出瞳がこの光学手段の想定したＦ
値より大きいときはもとより、小さくても光学手段４１
の設定した入射瞳位置と異なるような対物レンズを焦点
検出装置に装着したときは光学手段４１への入射光束に
ケラレが生じてくる。この結果受光素子列面上に照度ム
ラが生じ、焦点検出精度が低下してくるという問題点が
あった。

第５図はこのような焦点検出装置の光学系を示す概略図
である。同図において８は対物レンズ（不図示）により
予定結像面（１次結像面）近傍に結像した１次物体像、
９−１．９−２は各々受光素子列５−１．５−２面上に
再結像した２次物体像である。１１−ａ、１１−ｂ、１
２−ａ、１２−ｂ、１３−ａ　　、　　１　３−ｂ、　
　　ｌ　　４−ａ。

１４−ｂは各々１次物体像８の上端及び下端に入射する
焦点検出用の入射光束である。７−１．７−２で示す入
射光束が重なる領域が焦点検出装置の光学手段４１の入
射瞳である。

このような焦点検出装置においては同図に示す大きさの
射出瞳１５を有する対物レンズ、即ち焦点検出装置の光
学手段４１よりも明るくかつ入射光束を遮らない対物レ
ンズに対しては良好なる焦点検出ができる。

しかしながら同図に示す大きさの射出瞳１６を有する対
物レンズ、即ちＦ値が大きく焦点検出装置の光学手段４
１では入射光束がケラレるような対物レンズに対しては
入射光束１２−　ａ、１４−ａが受光素子列５−１．５
−２面上に到達しない、この為受光素子列５−１におい
ては２次物体像９−１の後端の光量が、又受光素子列５
−２においては２次物体像９−２の先端の光量が他端に
比べて各々低下し２つの２次物体像の光量分布を比較相
関演算する為の受光手段からの出力に歪みを生じ正しく
演算を行うことができず、焦点検出精度が低下してくる
という問題点があった。

本発明は焦点検出装置の光学手段の入射瞳形状を適切に
設定し、対物レンズによって該光学手段への入射光束に
ケラレが生じるようなときには対物レンズの絞りの径を
制御することにより、該光学手段への入射光束の対物レ
ンズによるケラレの悪影響を排除し、焦点検出が難しか
った大きなＦ値の対物レンズを装着した場合であっても
高精度な焦点検出が出来る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
光学手段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受光手段
により求め、該受光手段からの信号を用いて該対物レン
ズの合焦状態を求める際、該光学手段は該対物レンズの
光軸に対して傾いた開口の入射瞳を形成していることを
特徴としている。

特に本発明では前記光学手段の入射瞳は前記対物レンズ
の射出瞳近傍に位置しており、該対物レンズの近傍に設
けたレンズ情報部から該対物レンズの絞りに関する信号
を得、該信号に基づいて制御手段により該対物レンズの
絞りの径を制御していることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光学系の要部概略図である
。

同図においてｌは対物レンズ、２は視野マスクであり対
物レンズｌの予定結像面近傍に配置されているー、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。４は２次光学系であり対物レンズｌの光軸に対し
て対象に配置された２つのレンズ４−１．４−２により
構成されている。５は受光手段であり前記２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５−１．５−１より成っている。

６は絞りであり第６図に斜方向から見た形状を示すよう
に前記２つのレンズ４−１．４−２に対応してその前方
に配置された２つの開口部６１ａ、６−２ａを有してい
る。

この開口部６−１ａ、６−２ａは光軸１０１側が対物レ
ンズ１側に位置するように傾けて配置されている。フィ
ールドレンズ３．２次光学系４、そして校り６は光学手
段１００の一部を構成している。

７ａは対物レンズ１の射出瞳である。

６−１ｂ、６−２ｂはフィールドレンズ３による開口部
６−１ａ、６−２ａの像であり、対物レンズ１の射出＠
７ａ近傍に形成されており、光学手段ｌＯＯの入射瞳に
相当している。

１０３はレンズ情報部であり、レンズ筺体１０２の一部
に設けられており、対物レンズ１のＦ値及び射出瞳７ａ
の位置、絞り１０４の位置等の情報が記憶されている。

本実施例ではレンズ筐体１０２の一部に設けたレンズ情
報部１０３より対物レンズｌに関する情報をカメラ本体
１０７側の検知手段１０５で検知する。そして焦点検出
装置の光学手段１００への入射光束にケラレが生じるか
否かを判断し、ケラレが生じる場合にはその旨の信号を
駆動手段１０６に送出する。駆動手段１０６は検知手段
＋０５からの信号に基づいて絞り１０４の絞り径を予め
設定しである所定の値まで絞り込んでいる。

これにより後述するように軸上光束と軸外光束の入射瞳
における光束断面積が略等しくなるようにし、光学手段
１００への入射光束のケラレによる焦点検出精度の低下
を防止している。

次に本実施例の焦点検出装置における光学手段１００へ
の入射光束の光路について説明する。

第２図は第１図の光学手段１００への入射光束の光路を
示す拡大概略図である。

同図において１６は対物レンズ１の予定結像面（１次結
像面）である、　１１−ａ、　　ｌ　１−ｂ、１２−ａ
％　１２−ｂ、１３−ａ、１３−ｂ。

１４−ａ、１４−ｂは各々予定結像面１６上の物点１６
−１．１６−２に結像される光束である。

例えば光束１１−ａ、　　ｌ　ｌ−ｂは入射［６−１ｂ
の両端を通過し、予定結像面１６上の点１６−１に結像
した後、フィールドレンズ３を介して２次結像レンズ４
−１で集光され受光素子列５−１面上に再結像している
。同様に光束１２−ａ、１２−ｂは入射瞳６−１ｂの両
端を通過し、予定結像面１６上の点１６−２に結像した
後、フィールドレンズ３を介して２次結像レンズ４−１
で集光され受光素子列５−１面上に再結像している。

同図に示す光学手段１００の入射瞳６−１ｂ、６−２ｂ
はフィールドレンズ３によって絞り６の開口部６−１ａ
、６−２ａと結像関係（共役関係）となっている、即ち
絞り６の開口部６−１ａ、６−２ａを光軸１０１に対し
て傾けて配置し、これにより入射瞳６−１ｂ、６−２ｂ
も同様に光軸に対して傾いて形成されるようにしている
。

第３図は第２図の入射瞳６−１ｂ、６−２ｂと予定結像
面１６上の各点に入射する光束を示す拡大説明図である
。

入射光束がケラレずに光学手段の入射瞳６１ｂ、６−２
ｂを通過するような対物レンズが装着されている場合に
は予定結像面１６上の２つの物点１６−１．１６−２に
入射する光束、（１１−ａ、１ｌ−ｂ）、（１２−ａ、
　　ｌ　２−ｂ）の入射１１ｉ６−１ｂ、６−２ｂ面上
での光束断面積は互いに等しい。

本実施例ではこのように入射瞳６−１ｂ、６−２ｂを光
軸に対して傾けて設定し、入射光束がケラレるような対
物レンズが装着された場合には対物レンズｌの絞り１０
４を適切に絞り、各像高に入射する光束の入射瞳６−１
ｂ、６−２ｂ面上での光束断面積が等しくなるように各
要素を設定し、これにより各像高による受光素子列面上
での光量変化を効果的に防止している。

即ち本実施例では光学手段の入射瞳６−１ｂ、６−２ｂ
の所定の高さ１７−１．１７−２まで対物レンズ１の校
り１０４を絞ることにより、軸上及び各像高に入射する
光束の入射瞳面上での光束断面積が互いに略等しくなる
ようにしている。

同図においては予定結像面１６上の物点１６−１に入射
する光束は入射瞳の光軸側端から入射瞳上の点１７−１
．１７−２までの光束であり、物点１６−２に入射する
光束も同様に入射瞳の光軸側端から入射瞳上の点１７−
１．１７−２までの光束である。

このように予定結像面１６上の各点に入射し、受光手段
に導光される光束の入射瞳面６−１ｂ、６−２ｂ上での
光束断面積を互いに略等しくして、ケラレの懇影響を良
好に排除している。

これにより受光素子列Ｓ−ｔ、５−２面上での光１分布
が均一となるようにして高精度な焦点検出を可能として
いる。

尚、本実施例において校り６を２つの遮光部６ａ、６ｂ
（例えば遮光部６ａは円開口を有し、遮光部６ｂは帯状
の遮光部より成る）より構成し２光軸側の遮光部６ｂが
対物レンズ側に位置するように段差を持って配置し結果
的に光学手段の入射瞳が光軸に対して傾いて形成される
ように構成しても良い。

（発明の効果） 本発明によれば所謂像ずれ方式の焦点検出装置において
２次結像用の光学手段の入射瞳の開口が光軸に対して斜
めに形成されるように各要素を設定することによりＦ値
の大きな暗い対物レンズを装着したときでも対物レンズ
の絞りを適切に絞ることにより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図は本発明の一実施例の要部概略図、第２、第３図
は第１図の一部分の入射光束の光路を示す拡大説明図、
第４図は従来の焦点検出装置の光学系の要部概略図、第
５図は第４図の一部分の入射光束の光路を示す拡大説明
図、第６図は第１図の一部分の説明図である。 図中ｌは対物レンズ、２は視野マスク、３はフィールド
レンズ、４は２次光学系、５は受光手段、６、＋０４は
絞り、６−１ａ、６−２ａは絞り開口部、７．７ａは射
出瞳、６−１ｂ、６−２ｂは入射瞳、　１６は予定結像
面、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光学手段により該
   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受光手段により求め、該受光
   手段からの信号を用いて該対物レンズの合焦状態を求め
   る際、該光学手段は対物レンズの光軸に対して傾いた開
   口の入射瞳を形成していることを特徴とする焦点検出装
   置。
2. （２）前記光学手段の入射瞳は前記対物レンズの射出瞳
   近傍に位置しており、該対物レンズの近傍に設けたレン
   ズ情報部から該対物レンズの絞りに関する信号を得、該
   信号に基づいて制御手段により該対物レンズの絞りの径
   を制御していることを特徴とする請求項１記載の焦点検
   出装置。