JPH0423223Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は焦点検出光学装置に関するものであ
る。

従来一眼レフレツクスカメラの焦点検出光学装
置において、撮影用対物レンズの透過光が結像し
た後、この光から第１及び第２の再結像光学要素
を介して再び第１像及び第２像を得るものがあ
る。この装置は第１及び第２の再結像光学要素の
焦点面付近にそれぞれ光電変換器を配置したもの
であり、撮影用対物レンズが光軸方向に移動した
時に生ずる光電変換器上の第１及び第２像の移動
により投影用対物レンズが合焦位置にあるか否か
を検出する。

第１図及び第２図は上述した一眼レフレツクス
カメラの焦点検出光学装置を説明する図で、Ｌは
撮影用対物レンズ、Ｍはクイツクリターンミラ
ー、Ｓは光軸付近が素通しとなつた焦点板、L₁
は再結像レンズ（再結合光学要素）、Ｐは光電変
換器を示す。尚、レンズＬを透過した光は観察位
置にあるクイツクリターンミラーＭを介して焦点
板Ｓ上に導かれるが、第１図及び第２図では便宜
上一本の光軸上にレンズＬ及びミラーＳを配置し
て示した。この装置では撮影用対物レンズＬを透
過した光はその焦点面上（焦点板Ｓ上）に結像さ
れ、焦点板Ｓの素通し部分を透過し、一対の再結
像レンズL₁を介して再結像レンズL₁のそれぞれ
に対応した各光電変換器Ｐ上に再び結像される。
そして撮影用対物レンズＬが光軸方向（ｚ方向）
へ移動すると、各光電変換器Ｐ上に形成された像
がこの変換器Ｐの面上をｘ方向に移動し、この変
換器Ｐの出力によつて撮影用対物レンズの合焦状
態を検出できる。

次に、焦点検出光学系が備えていなけれがなら
ない条件について述べる。すなわち焦点検出光学
系は(1)合焦、非合焦の検出精度が高い(2)低輝度の
被写体でも合焦検出を行なうことができる、とい
う条件を備えていなければならない。

条件(1)について述べると、再結像レンズL₁の
光軸と撮影レンズＬの光軸との開き角、即ち第１
図における角度θの大きい方が焦点検出の精度が
高くなる。これは、焦点板Ｓの面に対する撮影レ
ンズＬによる像位置の光軸方向のずれ量（つまり
ピントのずれ量）が同一の場合、角度θの大きい
方が光電変換器Ｐ上における第１像及び第２像の
移動量が大きくなるからである。また条件(2)につ
いては、再結像レンズL₁のＦナンバーが小さい
程、即ち第１図のαが大きい程、レンズは明るく
なり光電変換器Ｐの出力が大となるので低輝度の
被写体でも焦点検出が可能となる。

次に、角度θが大きい方が焦点検出精度が大き
くなるとした前記条件(1)について、第８図を用い
説明を補足する。

再結像レンズL₁が第８図に実線で図示の如く
角度θに設定されている時に、被写体像が焦点板
Ｓ上からこれより距離ｄだけ後方の面上に結像す
るようその結像位置を変えたとすると光電変換器
Ｐ上の被写体像はこの変換器Ｐ上でx₁だけ外方へ
移動する。これに対して、再結像レンズL₁′が第
８図破線で図示の如く角度θ′に設定されている時
に、被写体像が上述と同様に結像位置を変えたと
すると、変換器Ｐ上の被写体像はx₂だけ外方へ移
動する。従つて第８図より、被写体像の結像位置
が光軸上で一定距離ｄだけ移動した時には、角度
θが大きいほど光電変換器Ｐ上での像の移動量が
大きいことが分かる。このことは、被写体像の結
像位置が光軸上で僅かしか移動しなかつたとして
も、角θが大きければこの移動を検出できるとい
うことであり、角θが大きいほど、焦点検出精度
が高いということを意味する。

しかしながら、上述した従来装置では(1)及び(2)
の条件をともに満足するのは難しい。すなわち第
１図と第２図において、再結像レンズL₁の最も
周辺に入射する光線l₁でも撮影用対物レンズＬの
射出瞳から出たものでなくてはならないから、
ｘ，β、θの関係は次式 β≧α／２＋θ を満足するものでなくてはならない。このため
に、第１図のように(2)の条件から再結像レンズ
L₁を明るくする為αを大きくとるとレンズＬの
射出瞳の大きさ及び焦点板Ｓからの距離によつて
βは決まつているからθは小さくなり、(1)の条件
が犠牲となる。また、第２図のように(1)の条件か
らθを大きくとるとやはりβは所定の値に決めら
れてしまつているからαは小さくなり、(2)の条件
が犠牲となる。

本考案はこれらの欠点を解決し、焦点検出の精
度が高く、低輝度の被写体でも焦点検出可能な焦
点検出光学装置を得ることを目的とする。

第３図から第５図までの例において、第１図及
び第２図の従来例と同じ要素は同一の記号を付し
てある。

第３図の例においては一対の再結像レンズL₂
は第４図に示す如く、円形から片方の端部（外側
の端部）を撮影レンズＬの光軸を中心とする円の
円弧によつて切り落した形状をしている。また、
再結像レンズL₂の瞳を撮影レンズＬの焦点（予
定焦点）S₁に関して点対称に対物レンズ射出瞳
L′に投影すると、第５図のようになる。つまり投
影像L₂′の円弧部が射出瞳L′の外周にやや間隔を
おいて同心的に位置するようになつている。

このような条件をもつ再結像レンズL₂は、第
３図および第５図におけるｘ方向（再結像レンズ
の２本の光軸を含む面内で、対物レンズ光軸と垂
直な方向）のＦナンバーがｙ方向（前記面に垂直
な方向）のＦナンバーより大きい。すなわちｘ方
向の再結像レンズL₂の張る角αが小さくなるの
で、該方向断面においてθを大きく設定しても、
第３図に示すように再結像レンズL₂の縁端部に
入射する光線l₁でも撮影用対物レンズＬの射出瞳
から射出した光線であるため、前述の条件(1)を満
たすことができる。

一方、前述の(2)の条件を満たすには、ｘ方向断
面において再結像レンズL₂を三日月形に切り落
したことによる光電変換素子の出力低下をカバー
するよう、ｙ方向のＦナンバーを予め小さくして
おけばよい。即ち、再結像レンズL₂のｘ方向の
Ｆナンバーの増大をｙ方向のＦナンバーの減少に
よりカバーし、出力の低下をおさえることができ
る。

しかしながら第４図及び第５図の例では一対の
再結像レンズの互いに対向する円形部分の間の光
を光電変換器上に導くことができない。

第６図及び第７図はこれを改良する本考案の実
施例を示す。

第６図に示す本考案の実施例において、さらに
再結像レンズL₃は互いに対向する部分がほぼ平
行で、上下の両側端部が切り落とされた形状をし
ており、第４図の例と比較して再結像レンズL₃
のｙ方向のＦナンバーを小さくとることができ
る。従つて前述の条件(2)に関してさらに有利であ
る。

なお、開き角θ及び再結像レンズL₂，L₃の
ｘ・ｙ方向のＦナンバーを決定する総合的条件
は、第５図及び第７図に示すように、再結像レン
ズL₂，L₃の瞳を撮影用対物レンズＬの焦点S₁に
関して点対称に対物レンズ射出瞳面L′に投影した
とき、その投影像L₂′，L₃′がケラレを生じない
ことである。

従つて、設計条件で定まる対物レンズＬの射出
瞳の大きさ（Ｆナンバー）をもとに、ケラレの生
じない範囲で再結像レンズL₂，L₃のｘ・ｙ方向
のＦナンバーを決定する必要がある。

次に、上述した実施例の効果を述べる。

上述の如く再結像レンズを用いて光電変換器上
に像を形成する焦点検出装置においては、焦点板
Ｓ上に例えば点光源の像（点像）が結像している
ときに、光電変換器Ｐ上にも点像が結像される。
しかしながら、合焦していない状態即ち点像が焦
点板Ｓ上に結像されない場合には再結像レンズの
形状に応じた形状のボケた像が光電変換器Ｐ上に
形成されることになる。

今、一対の再結像レンズの形状が第９図に示し
た再結像レンズL₄の如くそれぞれ半円形であり、
点像が焦点板Ｓ上に結像されないとすると、光電
変換器Ｐ上の像は第１０図に記載した如く再結像
レンズL₄の形状に応じて半円形となる。この種
の光電変換器Ｐは通常、第１０図中の上下方向に
多数に分割された受光素子を用いるものであるか
ら、各光電変換器Ｐ上を構成する複数の受光素子
の出力を互いに比較しても両出力が互いに一致す
ることはない。即ち第１１図の概念図に記載した
如く、互いに一致することのない異なる形状の像
を比較することとなり、検出精度を高くすること
は難しい。

上述した本考案の実施例は一対の再結像レンズ
の互いに対向する部分をほぼ平行に形成するとと
もに、各再結像レンズの上下端が鋭角とならない
ように切り落とされた形状をしている。即ち一対
の再結像レンズのそれぞれは“半円形”の鋭角を
構成する上下端を切り落とした形状をしている。
従つて一対の再結像光学要素はそれぞれ対称形状
に近くなり互いに重ね合わせたときにほぼ合致す
る。従つて第４図、第５図、第９図の場合よりも
類似した形状の被写体像を比較することができ
る。それゆえに合焦状態から外れた場合でも焦点
検出を比較的に精度良く達成することができる。

また焦点板Ｓ上の中央部にフイールドレンズを
配置した場合であつても、再結像レンズの瞳を対
物レンズの焦点S₁に関しフイールドレンズによる
屈折の影響を加味して対物レンズＬの射出瞳面内
に投影した時に得られる投影像がすなわちS₁位置
にあるフイールドレンズを介して投影することに
なる像が対物レンズの射出瞳の中に含まれている
ならば、ケラレを生ずることはない。

また、光電変換器Ｐは正確に再結像レンズL₂，
L₃の焦点位置に置かれなくとも、その焦点位置
の近傍に置かれていれば充分である。

以上の如く本考案によれば再結像光学要素の外
側を円弧状に切り落とし、ｘ方向とｙ方向のＦナ
ンバーを異ならせることにより焦点検出精度が高
く、低輝度まで焦点検出の可能な焦点検出光学装
置を得ることができる。特に再結像光学要素の投
影像の外周が射出瞳の形状に沿つて円弧状になる
ようその再結像光学要素の外側端部が切り落され
ているので、受光素子にたくさんの光を導くこと
ができ、低輝度時に焦点検出を行なえるという点
で有効である。また、各再結像光学要素の形状を
各再結像光学要素の並び方向と直角方向に位置す
る再結像光学要素の両端が鋭角とならないように
切り落とされた形状に定めているので、前述の如
く合焦状態から外れた場合でも焦点検出を比較的
に精度良く達成することができる。従つて、一対
の再結像光学要素の外側を上述の如く円弧状に切
り落としても焦点検出精度を高くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は従来例を説明する図、第３図
は本考案の前提となる説明図、第４図は再結像レ
ンズを示す図、第５図は第３図の例において再結
像レンズを撮影用対物レンズの射出瞳面に投影し
た図、第６図及び第７図は本考案の実施例であ
り、それぞれ第４図と第５図と同様な図、第８図
は角θと焦点検出との関係を説明する図、第９図
は再結像レンズの形状の一例を示す図、第１０図
は非合焦状態において光電変換器上に形成される
像の形状を説明する図、第１１図は第１０図の被
写体像比較状態を説明する概念図である。 主要部分の符号の説明、Ｌ……対物レンズ、Ｍ
……クイツクリターンミラー、Ｓ……焦点板、
L₁，L₂……再結像レンズ、Ｐ……光電変換器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 撮影レンズによつて結像された光を一対の再結
   像光学要素に導き、該一対の再結像光学要素によ
   つて第１像及び第２像を形成するとともに、前記
   一対の再結像光学要素に対応して一対の焦点検出
   用光電変換器を配置し、前記光電変換器上の第１
   像及び第２像の相対的位置情報から前記撮影レン
   ズの合焦状態を検出する焦点検出装置において、 前記一対の再結像光学要素の各瞳を前記撮影レ
   ンズの予定焦点面を介して該撮影レンズの射出瞳
   面に投影した時に、該射出瞳面に投影された一対
   の投影像が前記撮影レンズの光軸に関して対称で
   あつて該光軸を中心とした円形状の射出瞳の内に
   位置し、前記一対の投影像の前記光軸から離れた
   外周が前記撮影レンズの光軸を中心とする円と一
   致し、且つ前記一対の投影像の並び方向にて対向
   する部分が互いにほぼ平行であり、さらに前記一
   対の再結像光学要素の並び方向における各再結像
   光学要素のＦナンバーが前記並び方向と直角な方
   向における各再結像光学要素のＦナンバーよりも
   大きくなるように、前記一対の再結像光学要素の
   形状が定められ、しかも該一対の再結像光学要素
   のそれぞれは前記直角方向に位置する両端が鋭角
   とならないように切り落とされた形状をしている
   ことを特徴とする焦点検出光学装置。