JPH07234355A

JPH07234355A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH07234355A
Application number: JP6022746A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Ozawa; 正光小澤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-09-05
Also published as: US5625849A

Abstract

(57)【要約】【目的】対物レンズの光軸外（画面の周辺部）において
撮影レンズの光軸に対して径方向に伸びた焦点検出領域
を有する焦点検出光学系を備えた焦点検出装置におい
て、焦点検出光束が撮影レンズの射出瞳によりケラレる
ことなく、高い焦点検出精度を持つ焦点検出装置を提供
する。【構成】焦点検出光学系を少なくとも２つ備え、各焦点
検出光学系において、対物レンズによる像を１対の光電
変換素子列上に第二次像として形成し、該第二次像の相
対位置関係より対物レンズの焦点検出を行なう焦点検出
装置において、少なくとも２つの焦点検出光学系は、対
物レンズの予定焦点面の光軸上に配置された第１の焦点
検出領域と、予定焦点面の光軸外に対物レンズの光軸に
対して径方向に沿って配置された第２の焦点検出領域と
を有し、第２の焦点検出領域に対応する絞りマスクの１
対の開口（４２ｅ，４２ｆ）の外側端部間距離を、第１
の焦点検出領域に対応する絞りマスクの１対の開口（４
２ａ，４２ｂ）の外側端部間距離より小さく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等に用いて最適
なＴＴＬ(Through The Lens)位相差検出方式による焦点
検出装置に関し、特に撮影レンズ（対物レンズ）の撮影
画面内の複数領域で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。

【０００２】

【従来技術】カメラ等に用いられるＴＴＬ位相差検出方
式による焦点検出装置の基本構成を図１４に示す。この
焦点検出装置は、撮影レンズ１の光軸Ｏ上に、順次配置
された視野マスク２０と、コンデンサレンズ３０と、絞
りマスク４０と、再結像レンズ５０と、光電変換素子６
０とからなる。視野マスク２０、コンデンサレンズ３
０、絞りマスク４０、再結像レンズ５０および光電変換
素子６０により焦点検出光学系が構成される。この焦点
検出光学系の射出瞳１０は、コンデンサレンズ３０を介
して絞りマスク４０と共役な位置に在る。図の例では、
撮影レンズ１の位置と重なっている。視野マスク２０
は、予定焦点面（フィルム等価面）近傍に位置する。

【０００３】射出瞳１０の分割された二つの領域１０
１、１０２を透過した光束は、撮影レンズ１により、視
野マスク２０近傍に被写体の第１次像を形成する。視野
マスク２０により光束の抽出が行われ、コンデンサレン
ズ３０への被写体からの光束が制限される。コンデンサ
レンズ３０を透過した光束は、同様に不要な光束を制限
する絞りマスク４０の開口４０１、４０２を経て、再結
像レンズ５０の正レンズ部５０１、５０２により光電変
換素子列６０の素子列６０１、６０２上に二次像として
再形成される。

【０００４】つまり、撮影レンズ１により形成される一
次像の後方に、コンデンサレンズ３０及び絞りマスク４
０と再結像レンズ５０より成る再結像光学系によって、
その一次像と略相似な二つの二次像を１対の光電変換素
子列６０１，６０２上に再結像させ、両二次像の相対的
な位置関係に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を検
出する。１対の光電変換素子列６０１，６０２上の二つ
の二次像は、撮影レンズ１の焦点調節状態に応じて、そ
の相対的な位置関係が変化する。例えば、両二次像は、
ピントが撮影レンズの予定焦点面より前方で合っている
場合には、互いに遠ざかり、後方で合っている場合に
は、互いに近づく。したがって、光電変換素子列６０
１，６０２の両出力を比較することにより、適正な合焦
状態を検出することができる。

【０００５】このような基本原理に基づく焦点検出装置
において、前述のとおり、従来一般には、射出瞳１０の
位置はコンデンサレンズ３０を介して絞りマスク４０と
共役な位置に在る。すなわち、射出瞳１０の光束の透過
する二つの領域１０１、１０２は、絞りマスク４０の二
つの開口４０１、４０２のコンデンサレンズ３０による
逆投影像になっているために、位置が固定され且つ互い
に分離独立した領域になっている。

【０００６】しかも、撮影画面内に複数の焦点検出領域
を配置する場合は、各々の焦点検出光学系に対応する射
出瞳の位置は共通で、全て撮影レンズ１の光軸Ｏに関し
て対称になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した焦点
検出装置では、次のような問題点を生じる。

【０００８】すなわち、実際に装着する撮影レンズの射
出瞳の位置は一定ではなく、撮影レンズの種類によって
様々で、撮影レンズの射出瞳位置は、コンデンサレンズ
３０を介した絞りマスク４０と共役な位置とは異なる場
合が多い。

【０００９】このように、実際には、撮影レンズ毎にそ
の射出瞳位置が著しく異なることから、撮影レンズの光
軸Ｏから一次像面に沿って離れた位置、つまり、撮影画
面の中心部から離れた周辺部に、焦点検出領域を有する
焦点検出光学系の場合は、撮影レンズの光軸Ｏに関し
て、射出瞳の極めて不対称な二つの領域を透過する光束
を用いて、焦点検出を行わざるを得なくなる。そのた
め、二つの光束の対称性が損なわれて開口効率による光
束の一部欠損、所謂ケラレが生じて焦点検出不能となる
問題が生じる。

【００１０】特に、焦点検出領域が、撮影画面周辺部
で、撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向に沿って配置さ
れている場合には、二つの光束の対称性が著しく損なわ
れ、撮影レンズの光軸Ｏに対して円周方向に沿って配置
された焦点検出領域よりもケラレ易くなる。

【００１１】この様子を、図１、２、３、４、５、６、
７、８を用いて、詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明が適用される焦点検出光学
系の基本構成を示す斜視図であり、図２、３、４、５
は、その構成部品の詳細を示す正面図であり、図６、
７、８は、撮影レンズ（対物レンズ）の射出瞳上のケラ
レの様子を示す説明図である。

【００１３】図１に示すように、この焦点検出装置の焦
点検出光学系は、視野マスク２１、コンデンサレンズ３
１、絞りマスク４１、再結像レンズ５１、光電変換素子
６１とが、撮影レンズの光軸Ｏ上に、順次配置されてい
る。なお、図示の都合上、視野マスク２１および絞りマ
スク４１は光軸Ｏから外れた位置に図示してある。

【００１４】この例では、撮影画面の中心部および左右
の周辺部の３箇所に焦点検出領域を有する場合を示して
いる。したがって、この３箇所の焦点検出領域に対応す
る３個の焦点検出光学系が存在する。例えば、中心部の
焦点検出領域に対応する焦点検出光学系は視野マスク２
１の開口２１Ｌ、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３
１１、絞りマスク４１の開口部４１Ｌ、再結像レンズ５
１の正レンズ部５１Ｌ、光電変換素子６１の光電変換素
子部６１Ｌから構成される。同様に、中心部から離れた
焦点検出領域に対応する焦点検出光学系は、図において
添字ＬおよびＮの付された各部により構成される。

【００１５】なお厳密には、１つの焦点検出光学系は、
垂直（縦）方向と、これに直交する水平（横）方向の二
つの部分領域が結合したものであり、視野マスク２１、
絞りマスク４１、再結像レンズ５１、光電変換素子６１
の１つの焦点検出光学系に寄与する部分の垂直部分と水
平部分を有する。この意味では、図１の焦点検出装置は
計６個の焦点検出光学系を有すると見ることができる
（本明細書では、「焦点検出光学系」およびこれに対応
する「焦点検出領域」なる語を狭義ではこの意味で用い
ている。）図１５に、カメラのファインダ（図示せず）から見た場
合に、焦点検出領域が撮影画面に対してどのような関係
にあるかを示す。この例では、光軸Ｏ上に、垂直方向に
伸びた焦点検出領域ＶＬと、水平方向に伸びた焦点検出
領域ＨＬとが直交した十字型の焦点検出領域を有する。
また、光軸Ｏから外れた画面左側に垂直方向に伸びた焦
点検出領域ＶＭと、水平方向に伸びた焦点検出領域ＨＭ
とが直交した十字型の焦点検出領域を有する。さらに、
光軸Ｏから外れた画面右側にも垂直方向に伸びた焦点検
出領域ＶＮと、水平方向に伸びた焦点検出領域ＨＮとが
直交した十字型の焦点検出領域を有する。

【００１６】視野マスク２１は、撮影レンズの予定焦点
面近傍におかれ、撮影画面内で焦点検出を行う領域を制
限するものである。視野マスク２１は、図２にその拡大
正面図を示すように、３つの開口２１Ｌ、２１Ｍ、２１
Ｎを持つ。開口２１Ｌは、撮影レンズの光軸Ｏ上におか
れ、開口２１Ｍ、２１Ｎは、撮影レンズの光軸Ｏから外
れた位置におかれる。また、開口２１Ｌ、２１Ｍ、２１
Ｎは、それぞれ、略長方形の垂直方向の開口２１２、２
１４、２１６と、水平方向の開口２１１、２１３、２１
５とを重ねた十字型をしている。１個の長方形の開口
は、１つの焦点検出領域に対応し、例えば開口２１２と
２１１とは、交差（直交）した２つの焦点検出領域に対
応している。また、開口２１３と、開口２１５は、撮影
レンズの光軸Ｏ外で光軸Ｏに対して径方向に伸びた焦点
検出領域に対応し、開口２１４と、開口２１６は、光軸
Ｏ外で光軸Ｏに対して円周方向に伸びた焦点検出領域に
対応している。

【００１７】コンデンサレンズ３１は、図１に示したよ
うに、３つの正レンズ部３１１、３１２、３１３からな
る。コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１１は、視野
マスク２１の開口２１Ｌに、正レンズ部３１２は開口２
１Ｍに、正レンズ部３１３は開口２１Ｎにそれぞれ対応
し、コンデンサレンズ３１は、視野マスク２１により制
限された撮影レンズからの光束を集光する。

【００１８】絞りマスク４１は、図３にその拡大正面図
を示すように、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１
１に対応して光束を制限する開口４１ａ、４１ｂ、４１
ｃ、４１ｄ（中央部４１Ｌ）と、正レンズ部３１２に対
応して光束を制限する開口４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４
１ｈ（側部４１Ｍ）と、正レンズ部３１３に対応して光
束を制限する開口４１ｉ、４１ｊ、４１ｋ、４１ｌ（側
部４１Ｎ）の、１２個の開口からなる。撮影レンズの光
軸Ｏ上において、コンデンサレンズ３１の正レンズ部３
１１からの光束は、絞りマスク４１の開口４１ａ、４１
ｂと、開口４１ｃ、４１ｄとの直交する二方向に２つに
分割される。同様に、撮影レンズの光軸Ｏ外において、
コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１２からの光束
は、絞りマスク４１の開口４１ｅ、４１ｆと、開口４１
ｇ、４１ｈとの直交する二方向に２つに分割され、コン
デンサレンズ３１の正レンズ部３１３からの光束は、絞
りマスク４１の開口４１ｉ、４１ｊと、開口４１ｋ、４
１ｌとの直交する二方向に２つに分割される。

【００１９】再結像レンズ５１は、図４にその拡大正面
図を示すように、絞りマスク４１の開口４１ａ、４１
ｂ、４１ｃ、４１ｄに対応した正レンズ部５１ａ、５１
ｂ、５１ｃ、５１ｄ（中央部５１Ｌ）と、絞りマスク４
１の開口４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈに対応した正
レンズ部５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、５１ｈ（側部５１
Ｍ）と、絞りマスク４１の開口４１ｉ、４１ｊ、４１
ｋ、４１ｌに対応した正レンズ部５１ｉ、５１ｊ、５１
ｋ、５１ｌ（側部５１Ｎ）とからなる。

【００２０】光電変換素子６１は、図５にその拡大正面
図を示すように、光電変換素子６１の素子列６１ａ、６
１ｂ、６１ｃ、６１ｄ（中央部６１Ｌ）と、素子列６１
ｅ、６１ｆ、６１ｇ、６１ｈ（側部６１Ｍ）と、素子列
６１ｉ、６１ｊ、６１ｋ、６１ｌ（側部６１Ｎ）とから
なる。絞りマスク４１の開口４１Ｌ，４１Ｍ，４１Ｎを
通った光束は、再結像レンズ５１の正レンズ部５１Ｌ，
５１Ｍ，５１Ｎを通って、光電変換素子６１の対応する
素子列に導かれる。

【００２１】このような構成からなる焦点検出装置にお
いて、次のようにして、撮影レンズの焦点の検出が行わ
れる。

【００２２】撮影レンズの光軸Ｏ上において、撮影レン
ズを通過した光束は、撮影レンズの予定焦点面近傍にお
かれた視野マスク２１の開口２１Ｌを通過することによ
り、撮影画面内の焦点検出領域と、焦点検出に用いる被
写体の輝度分布の方向が、規定される。視野マスク２１
の水平方向の略長方形開口２１１を通過した光束は、対
応したコンデンサレンズ３１の正レンズ部３１１を通過
し、絞りマスク４１の開口４１ａと４１ｂにより２つに
分割される。絞りマスク４１の開口４１ａと４１ｂによ
り分割された２つの光束は、対応する再結像レンズの正
レンズ部５１ａと５１ｂにより、光電変換素子６１の素
子列６１ａと６１ｂに、対の二次像として再結像され
る。光電変換素子６１の素子列６１ａと６１ｂに再結像
された二次像により、上述した原理により、撮影レンズ
の焦点位置を検出する。

【００２３】同様に、上記の視野マスク２１の略長方形
開口２１１に直交した垂直方向の略長方形開口２１２を
通過した光束は、対応したコンデンサレンズ３１の正レ
ンズ部３１１を通過し、絞りマスク４１の開口５１ｃと
５１ｄにより２つに分割され、対応した再結像レンズ４
１の正レンズ部４１ｄと４１ｄにより、光電変換素子の
素子列６１ｃと６１ｄに、対の二次像として再結像され
る。このように、略長方形の開口２１１と２１２を重ね
合わせた十字型とすることで、被写体の直交する二方向
の輝度分布により焦点検出が可能となり、例えば、被写
体のコントラストが、一方向にしかなくとも、焦点検出
が可能となる。

【００２４】また、同様にして、撮影レンズの光軸Ｏ外
に設けた視野マスク２１の開口２１Ｍ、２１Ｎに対応し
た焦点検出光学系により、撮影画面周辺部での、撮影レ
ンズの焦点位置の検出が行われる。

【００２５】図１において、１１、１２、１３は、撮影
レンズの射出瞳である。射出瞳１１、１２、１３に重な
った像は、その位置におけるコンデンサレンズ３１によ
る絞りマスク４１の開口の逆投影像である。

【００２６】射出瞳１２は、コンデンサレンズ３１を介
して、絞りマスク４１と共役関係にある。射出瞳１１、
１３は、上述したように、実際の撮影レンズの射出瞳位
置が、撮影レンズの種類により異なることを表わす。射
出瞳１１は、射出瞳１２より、撮影レンズの像面から遠
い位置にあり、射出瞳１３は、射出瞳１２より、撮影レ
ンズの像面から近い位置にある。

【００２７】図６に、射出瞳１２の位置におけるコンデ
ンサレンズ３１による絞りマスク４１の開口の逆投影像
の正面図を示す。この図および図３から分かるように、
コンデンサレンズ３１の正レンズ部３１１を介して、絞
りマスク４１の開口４１ａは、逆投影像１２ａに、開口
４１ｂは、逆投影像１２ｂに、開口４１ｃは、逆投影像
１２ｃに、開口４１ｄは、逆投影像１２ｄに対応してい
る。

【００２８】また、コンデンサレンズ３１の正レンズ部
３１１、３１２、３１３の倍率を同じにし、コンデンサ
レンズ３１の正レンズ部３１２を介して、絞りマスク４
１の開口４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈが、逆投影像
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対応し、コンデンサ
レンズ３１の正レンズ部３１３を介して、絞りマスク４
１の開口４１ｉ、４１ｊ、４１ｋ、４１ｌが、逆投影像
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対応するように、コ
ンデンサレンズ３１の正レンズ部３１２、３１３を配置
している。

【００２９】つまり、射出瞳１２の逆投影像１２ａは、
コンデンサレンズ３１の３つの正レンズ部３１１、３１
２、３１３を介した、絞りマスク４１の開口４１ａ、４
１ｅ、４１ｉの逆投影像となる。

【００３０】射出瞳１２の逆投影像１２ｂ、１２ｃ、１
２ｄについても同様に、それぞれ、絞りマスク４１の対
応した３つの開口の逆投影像である。

【００３１】図７に示すように、射出瞳１３の位置にお
けるコンデンサレンズ３１による絞りマスク４１の開口
の逆投影像１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、
１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１
３ｌは、順に、絞りマスク４１の開口４１ａ、４１ｂ、
４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ、４
１ｉ、４１ｊ、４１ｋ、４１ｌに対応している。これら
の逆投影像は、射出瞳１２の位置で重なるように、コン
デンサレンズ３１の正レンズ部３１１、３１２、３１３
を配置しているので、射出瞳１２よりも近い位置にある
射出瞳１３では、撮影レンズの光軸Ｏ外に配置された焦
点検出領域に対応する逆投影像１３ｅ、１３ｆ、１３
ｇ、１３ｈ、１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌは、撮影
レンズの光軸Ｏから、外れた位置に投影される。

【００３２】このため、撮影レンズの光軸Ｏ外に設けら
れ、撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向（図１の矢印Ｒ
参照）に配置された焦点検出領域に対応した一対の逆投
影像１３ｅ、１３ｆでは、逆投影像１３ｆが、射出瞳１
３からはみ出してしまい、焦点検出光束にケラレが生じ
ることとなり、対となる光束の対称性が著しく損なわ
れ、焦点検出が不能になってしまう。

【００３３】図８に示すように、射出瞳１１の位置にお
けるコンデンサレンズ３１による絞りマスク４１の開口
の逆投影像１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、
１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ、１
１ｌは、順に、絞りマスク４１の開口４１ａ、４１ｂ、
４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ、４
１ｉ、４１ｊ、４１ｋ、４１ｌに対応しており、同様
に、撮影レンズの光軸Ｏ外に設けられ、撮影レンズの光
軸Ｏに対して径方向に配置された焦点検出領域に対応し
た一対の逆投影像１１ｅ、１１ｆでは、逆投影像１１ｅ
が、射出瞳１１からはみ出してしまい、焦点検出光束に
ケラレが生じることとなり、対となる光束の対称性が著
しく損なわれ、焦点検出が不能になってしまう。

【００３４】撮影画面周辺部に焦点検出領域を設けたこ
とにより問題となる、撮影レンズの射出瞳によるケラレ
の影響を防ぐために、例えば、特開昭６３−２８４５１
３号公報に示されているように、撮影画面周辺部に焦点
検出領域を有する焦点検出光学系で、絞りマスクの絞り
開口の面積を小さくして、射出瞳の二つの分割領域を小
さくする方法が知られている。

【００３５】さらに、例えば、特開平１−２８８８１０
号公報に示されているように、撮影画面の中心部と周辺
部に焦点検出領域を有する焦点検出光学系では、焦点検
出領域の中心部と周辺部とで、絞り開口の形状、重心間
隔を異ならせて、射出瞳の二つの分割領域の形状、重心
間隔等を異ならせる方法も提案されている。

【００３６】しかし、これらの方法は、いずれも撮影レ
ンズの光軸外において、円周方向（図１、矢印Ｐ参照）
に配置された焦点検出領域を有する焦点検出光学系に関
する改善を提案するものであり、上述したように、撮影
レンズの光軸に対して径方向に配置された焦点検出領域
を有する焦点検出光学系における、射出瞳の二つの分割
領域を通る光束のケラレによる不対称を解決するもので
はなかった。しかも、撮影画面周辺部に配置され、且
つ、各々の焦点検出領域が直交する複数の焦点検出光学
系に関する示唆も与えるものではなかった。

【００３７】そこで、本発明の目的は、対物レンズの光
軸外（画面の周辺部）において撮影レンズの光軸に対し
て径方向に伸びた焦点検出領域を有する焦点検出光学系
を備えた焦点検出装置において、焦点検出光束が撮影レ
ンズの射出瞳によりケラレることなく、高い焦点検出精
度を持つ焦点検出装置を提供することにある。

【００３８】本発明の他の目的は、対物レンズの光軸外
に配置され、焦点検出領域が直交する複数の焦点検出光
学系を備えた焦点検出装置において、撮影画面周辺部で
焦点検出を行う焦点検出光束が、撮影レンズの射出瞳に
よりケラレることなく、高い焦点検出精度を持つ焦点検
出装置を提供することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明による焦点検出装
置は、対物レンズの予定焦点面近傍に位置するコンデン
サレンズと、該コンデンサレンズの後方に設けられ、前
記対物レンズの瞳を２つの領域に分割する１対の開口を
有する絞りマスクと、該絞りマスクの開口に対応する１
対の再結像レンズとを有する焦点検出光学系を少なくと
も２つ備え、各焦点検出光学系において、前記対物レン
ズによる像を１対の光電変換素子列上に第二次像として
形成し、該第二次像の相対位置関係より前記対物レンズ
の焦点検出を行なう焦点検出装置において、前記少なく
とも２つの焦点検出光学系は、前記対物レンズの予定焦
点面の光軸上に配置された第１の焦点検出領域と、前記
予定焦点面の光軸外に前記対物レンズの光軸に対して径
方向に沿って配置された第２の焦点検出領域とを有し、
前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口の外側端部間距離を、前記第１の焦点検出領域
に対応する前記絞りマスクの１対の開口の外側端部間距
離より小さく設定したものである。

【００４０】本発明による焦点検出装置は、他の見地に
よれば、前記対物レンズの予定焦点面近傍に位置するコ
ンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後方に設けら
れ、前記対物レンズの瞳を２つの領域に分割する１対の
開口を有する絞りマスクと、該絞りマスクの開口に対応
する１対の再結像レンズとを備えた再結像レンズ系によ
り、前記対物レンズによる像を１対の光電変換素子列上
に第二次像として形成し、該第二次像の相対位置関係よ
り前記対物レンズの焦点検出を行なう少なくとも２つの
焦点検出光学系を備えた焦点検出装置において、前記少
なくとも２つの焦点検出光学系は、前記対物レンズの予
定焦点面の光軸外において、前記対物レンズの光軸に対
して円周方向に沿って配置された第１の焦点検出領域
と、該第１の焦点検出領域に直交するよう前記対物レン
ズの光軸に対して径方向に沿って配置された第２の焦点
検出領域領域とを有し、前記第２の焦点検出領域に対応
する前記絞りマスクの１対の開口の外側端部間距離は、
前記第１の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口の外側端部間距離より小さく設定されたもので
ある。

【００４１】これらの焦点検出装置において、好ましく
は、前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスク
の１対の開口の重心間距離は、前記第１の焦点検出領域
に対応する前記絞りマスクの１対の開口の重心間距離よ
り小さく設定する。または、前記第２の焦点検出領域に
対応する前記絞りマスクの１対の開口の内側端部間距離
は、前記第１の焦点検出領域に対応する前記絞りマスク
の１対の開口の内側端部間距離より小さく設定する。

【００４２】さらにまたは、前記第２の焦点検出領域に
対応する前記絞りマスクの１対の開口の重心間距離は、
前記第１の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口の重心間距離に略等しく設定する。この場合、
前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口に接する外接円は、前記第１の焦点検出領域に
対応する前記絞りマスクの１対の開口に接する外接円に
包含されるように構成する。もしくは、前記第２の焦点
検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口に接す
る内接円と、前記第１の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口に接する内接円とが略一致するよ
うに構成する。または、前記第２の焦点検出領域に対応
する前記絞りマスクの１対の開口に接する内接円が、前
記第１の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対
の開口に接する内接円を包含するように構成する。前記
第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の
開口と、前記第１の焦点検出領域に対応する前記絞りマ
スクの１対の開口の大きさがすべて略等しくなるように
構成することもできる。

【００４３】以上の構成において、好ましくは、前記コ
ンデンサレンズの前方の、前記対物レンズの予定焦点面
近傍に配置され、前記各焦点検出領域を制限する開口を
有する視野マスクをさらに備える。また、少なくとも６
個の焦点検出領域に対応した６個の前記焦点検出光学系
を備え、該６個の焦点検出領域として、前記対物レンズ
の光軸上において直交配置された第１の１対の焦点検出
領域と、光軸外の一方において直交配置された第２の１
対の焦点検出領域領域と、光軸に対して該第２の１対の
焦点検出領域と反対側において直交配置された第３の１
対の焦点検出領域とを有することが好ましい。

【００４４】

【作用】撮影レンズの光軸外に配置された焦点検出領域
において、撮影レンズの光軸に対して径方向に沿って配
置された焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの開口
対の外側端部間距離を、撮影レンズの光軸に対して円周
方向に沿って配置された焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの開口対（あるいは光軸上に配置された焦点検
出領域に対応する絞りマスクの開口対）のそれよりも小
さく構成することにより、射出瞳位置の異なる撮影レン
ズにおいても、焦点検出光束はケラレることがなくな
る。その結果、焦点検出精度が向上する。

【００４５】なお、絞りマスクの開口の大きさをすべて
等しくした場合には、光軸上および光軸外の焦点検出領
域は光量的に等価であり、光軸外の焦点検出領域におい
ても感度が低下することがない。

【００４６】また、開口対の間隔を広く維持した場合に
は、１対の焦点検出光束の重心の開き角、いわゆる重心
開角を大きく維持することができる。その結果、光軸外
の焦点検出領域においても、焦点検出精度を良好に維持
できる。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を図示による実施例に従い詳細
に説明する。

【００４８】ここで、本発明の焦点検出装置の構成要素
である、視野マスク、コンデンサレンズ、再結像レン
ズ、光電変換素子は、図１に示したものと同じとする。
つまり、以下の実施例では、図１における絞りマスク４
１を、以下に説明する図９、図１２、図１３に示した絞
りマスクに置き換えたものとする。

【００４９】図９は、本発明の一実施例を示す焦点検出
光学系の絞りマスクの一例の構成を示す。絞りマスク４
２の開口４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、撮影レン
ズの光軸Ｏ上の焦点検出領域に対応する。開口４２ｅ、
４２ｆ、４２ｇ、４２ｈ、４２ｉ、４２ｊ、４２ｋ、４
２ｌは、撮影レンズの光軸Ｏ外の焦点検出領域に対応す
る。

【００５０】破線で示す外側の円４２１（図９の左側）
は、撮影レンズの光軸Ｏ外に設けられ、撮影レンズの光
軸Ｏに対して円周方向に伸びた焦点検出領域に対応する
絞りマスク４２の開口４２ｇ、４２ｈの外接円を示す。
破線で示す内側の円４２２は、撮影レンズの光軸Ｏ外に
設けられ、撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向に伸びた
焦点検出領域に対応する絞りマスク４２の開口４２ｅ、
４２ｆの外接円を示す。同様に、破線４２３（図９の右
側）は、開口４２ｋ、４２ｌの外接円を、円４２４は、
開口４２ｉ、４２ｊの外接円を示す。

【００５１】図９に示した絞りマスク４２の構造上の特
徴は、全ての開口４２ａ〜４２ｌの大きさ（面積および
形状）が同一で、撮影レンズの光軸Ｏ外で光軸Ｏに対し
て径方向に伸びた焦点検出領域に対応する開口対４２
ｅ，４２ｆ（および４２ｉ，４２ｊ）間の距離が、その
円周方向に伸びた焦点検出領域に対応する開口対４２
ｇ，４２ｈ（または４２ｋ，４２ｌ）間の距離より小さ
く設定されていることである。開口対の距離は、両開口
の重心の間隔（または開口対の外側端部間距離および内
側端部間距離）ともいえる。撮影レンズの光軸Ｏ外で光
軸Ｏに対して径方向に伸びた焦点検出領域に対応する開
口対４２ｅ，４２ｆ（および４２ｉ，４２ｊ）間の距離
は、中心部の焦点検出領域に対応する開口対４２ａ，４
２ｂ間の距離と比較して、それより小さく設定されてい
るともいえる。

【００５２】図１０は、撮影レンズの射出瞳１３（図
１）への、絞りマスク４２の開口の逆投影像である。逆
投影像１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５
ｆ、１５ｇ、１５ｈ、１５ｉ、１５ｊ、１５ｋ、１５ｌ
は、順に、開口４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４１
ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ、４１ｉ、４１ｊ、４１
ｋ、４１ｌに対応する。

【００５３】ここで、撮影レンズの光軸Ｏ外の焦点検出
領域に対応する逆投影像１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５
ｈは、図９で示したように、撮影レンズの光軸Ｏに対し
て径方向に配置された焦点検出領域に対応する開口４２
ｅ、４２ｆ間の間隔を、撮影レンズの光軸Ｏに対して円
周方向に配置された焦点検出領域に対応する開口４２
ｇ、４２ｈ間の距離よりも小さくしたので、逆投影像１
５ｆも、射出瞳１３からはみでることがなくなり、ケラ
レが生じなくなる。その結果、焦点検出光束の欠損がな
くなる。

【００５４】図１１は、撮影レンズの射出瞳１１への、
絞りマスク４２の開口の逆投影像である。逆投影像１４
ｅ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊ、１４
ｋ、１４ｌは、順に、開口４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４
２ｈ、４２ｉ、４２ｊ、４２ｋ、４２ｌに対応する。作
図の都合上、絞りマスク４２の開口４２ａ、４２ｂ、４
２ｃ、４２ｄに対応する逆投影像は、省略している。

【００５５】撮影レンズの光軸Ｏ外の焦点検出領域で、
撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向に沿って配置された
焦点検出領域に対応する絞りマスク４２の開口４２ｅ、
４２ｉの逆投影像１４ｅ、１４ｉは、図１０でも説明し
たように、撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向に配置さ
れた焦点検出領域に対応する開口４２ｅ、４２ｆの間隔
や、開口４２ｉと４２ｊの間隔を、撮影レンズの光軸Ｏ
に対して円周方向に配置された焦点検出領域に対応する
開口４２ｇ、４２ｈの間隔や、開口４２ｋと４２ｌの間
隔よりも小さくしたので、逆投影像１４ｅ、１４ｉも、
射出瞳１ｌからはみでることがなくなり、ケラレが生じ
なくなるので、焦点検出光束の欠損がなくなる。

【００５６】以上説明したように、撮影レンズの実際の
射出瞳位置は、撮影レンズごとに著しく異なることに起
因して、焦点検出領域が、撮影画面周辺部で、撮影レン
ズの光軸に対して径方向に沿って配置されている場合に
は、撮影レンズの光軸に対して円周方向に沿って配置さ
れた焦点検出領域よりもケラレ易くなる、という問題が
解決された良好な焦点検出が行えるようになる。

【００５７】すなわち、上述した問題が解決され、撮影
レンズの光軸Ｏ外において撮影レンズの光軸Ｏに対して
径方向に沿って配置された焦点検出領域でも、良好な焦
点検出が行える。また、本実施例では、開口の大きさは
すべて等しいので、光軸上および光軸外の焦点検出領域
は光量的に等価であり、光軸外の焦点検出領域において
も感度が低下することがない。

【００５８】図１２は、本発明の他の実施例を示す焦点
検出光学系の絞りマスクである。

【００５９】本実施例の絞りマスク４３の特徴は、撮影
レンズの光軸Ｏ外で光軸Ｏに対して径方向に伸びる焦点
検出領域の開口対４３ｅ，４３ｆ（および４３ｉ，４３
ｊ）の面積を小さくすると同時に、破線で示す円４３３
が、開口４３ｅ、４３ｆ、４３ｇ、４３ｈの内側に接す
るようにした点にある。すなわち、この構成では、撮影
レンズの光軸Ｏに対して径方向に伸びる焦点検出領域の
開口対の内側端間距離は変わらず、外側端間距離のみが
小さくなっている。この構成によっても、第１の実施例
と同様に、撮影レンズの射出瞳によるケラレの問題が解
決される。また、第１の実施例に比べ、開口４３ｅ，４
３ｆ等の間隔を広くとることができるので、１対の焦点
検出光束の重心の開き角、いわゆる重心開角を大きく維
持することができる。その結果、光軸外の焦点検出領域
においても、焦点検出精度を良好に維持できる。

【００６０】図１３に、本発明の第３の実施例における
絞りマスク４４の構造を示す。この絞りマスク４４の特
徴は、撮影レンズの光軸Ｏに対して径方向に伸びる焦点
検出領域の開口対４４ｅ，４４ｆの面積が縮小されてい
るが、その重心間隔と、開口４４ｇ，４４ｈの重心間隔
（または開口４４ａ，開口４４ｂ）とが等しくなるよう
に構成されている。すなわち、撮影レンズの光軸Ｏに対
して径方向に伸びる焦点検出領域の開口対の外側端部間
距離が小さくなるとともに、内側端部間距離が大きくな
っている。この構成によっても、上記ケラレの問題を解
消することが可能になる。また、本実施例では、重心開
角を大きく維持することができるので、焦点検出精度を
良好に維持できる。

【００６１】

【発明の効果】以上から明らかなように、撮影画面周辺
に、撮影レンズの光軸に対して径方向に沿って焦点検出
領域を設定した場合に、焦点検出光束が、撮影レンズに
よりケラレが生じ、焦点検出光束の一部欠損が起こると
いう問題に対して、本発明による焦点検出装置では、撮
影レンズの光軸に対して径方向に沿って配置された焦点
検出領域の絞り開口を、撮影レンズの光軸に対して円周
方向に沿って配置された焦点検出領域の絞り開口より小
さくすることにより、撮影レンズのケラレによる影響を
排除した。その結果、高精度な焦点検出を行うことが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】焦点検出装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】視野マスクの正面図である。

【図３】絞りマスクの正面図である。

【図４】再結像レンズの正面図である。

【図５】光電変換素子の正面図である。

【図６】射出瞳の正面図である。

【図７】射出瞳の正面図である。

【図８】射出瞳の正面図である。

【図９】本発明の一実施例を示す絞りマスクの正面図で
ある。

【図１０】射出瞳の正面図である。

【図１１】射出瞳の正面図である。

【図１２】本発明の他の実施例を示す絞りマスクの正面
図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す絞りマスクの正面
図である。

【図１４】位相差検出方式の原理を示す模式図である。

【図１５】カメラのファインダから見た焦点検出領域の
説明図である。

【符号の説明】

ｌ撮影レンズＯ光軸１０、１１、１２、１３、１４、１５射出瞳１０２、１０３、１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｌ、１
３ａ〜１３ｌ、１４ｅ〜１４ｌ、１５ａ〜１５ｌ逆投影像２０、２１視野マスク２１Ｌ〜２１Ｎ視野マスク開
口３０、３１コンデンサレ
ンズ３１１〜３１３コンデンサレ
ンズ正レンズ部４０、４１、４２、４３、４４絞りマスク４０１、４０２、４１ａ〜４１ｌ、４２ａ〜４２ｌ、４
３ａ〜４３ｌ、４４ａ〜４４ｌ絞りマスク開
口５０、５１再結像レンズ５０１、５０２、５１ａ〜５１ｌ絞りマスク正
レンズ部６０、６１光電変換素子６０１、６０２、６１ａ〜６１ｌ素子列

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズの予定焦点面近傍に位置するコ
ンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後方に設けら
れ、前記対物レンズの瞳を２つの領域に分割する１対の
開口を有する絞りマスクと、該絞りマスクの開口に対応
する１対の再結像レンズとを有する焦点検出光学系を少
なくとも２つ備え、各焦点検出光学系において、前記対
物レンズによる像を１対の光電変換素子列上に第二次像
として形成し、該第二次像の相対位置関係より前記対物
レンズの焦点検出を行なう焦点検出装置において、前記少なくとも２つの焦点検出光学系は、前記対物レン
ズの予定焦点面の光軸上に配置された第１の焦点検出領
域と、前記予定焦点面の光軸外に前記対物レンズの径方
向に沿って配置された第２の焦点検出領域とを有し、前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口の外側端部間距離を、前記第１の焦点検出領域
に対応する前記絞りマスクの１対の開口の外側端部間距
離より小さく設定したことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】前記対物レンズの予定焦点面近傍に位置す
るコンデンサレンズと、該コンデンサレンズの後方に設
けられ、前記対物レンズの瞳を２つの領域に分割する１
対の開口を有する絞りマスクと、該絞りマスクの開口に
対応する１対の再結像レンズとを備えた再結像レンズ系
により、前記対物レンズによる像を１対の光電変換素子
列上に第二次像として形成し、該第二次像の相対位置関
係より前記対物レンズの焦点検出を行なう少なくとも２
つの焦点検出光学系を備えた焦点検出装置において、前記少なくとも２つの焦点検出光学系は、前記対物レン
ズの予定焦点面の光軸外において、前記対物レンズのそ
の円周方向に沿って配置された第１の焦点検出領域と、
該第１の焦点検出領域に直交するよう径方向に沿って配
置された第２の焦点検出領域とを有し、前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１
対の開口の外側端部間距離は、前記第１の焦点検出領域
に対応する前記絞りマスクの１対の開口の外側端部間距
離より小さく設定されたことを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項３】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口の重心間距離は、前記第１の焦点
検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口の重心
間距離より小さく設定されたことを特徴とする請求項１
または２記載の焦点検出装置。
【請求項４】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口の内側端部間距離は、前記第１の
焦点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口の
内側端部間距離より小さく設定されたことを特徴とする
請求項１、２または３記載の焦点検出装置。
【請求項５】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口の重心間距離は、前記第１の焦点
検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口の重心
間距離に略等しく設定されたことを特徴とする請求項１
または２記載の焦点検出装置。
【請求項６】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口に接する外接円は、前記第１の焦
点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口に接
する外接円に包含されるように構成されたことを特徴と
する請求項６記載の焦点検出装置。
【請求項７】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口に接する内接円と、前記第１の焦
点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口に接
する内接円とが略一致するように構成されたことを特徴
とする請求項６記載の焦点検出装置。
【請求項８】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口に接する内接円が、前記第１の焦
点検出領域に対応する前記絞りマスクの１対の開口に接
する内接円を包含するように構成されたことを特徴とす
る請求項６記載の焦点検出装置。
【請求項９】前記第２の焦点検出領域に対応する前記絞
りマスクの１対の開口と、前記第１の焦点検出領域に対
応する前記絞りマスクの１対の開口の大きさがすべて略
等しくなるように構成されたことを特徴とする請求項６
記載の焦点検出装置。
【請求項１０】前記コンデンサレンズの前方の、前記対
物レンズの予定焦点面近傍に配置され、前記各焦点検出
領域を制限する開口を有する視野マスクをさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜９記載の焦点検出装置。
【請求項１１】少なくとも６個の焦点検出領域に対応し
た６個の前記焦点検出光学系を備え、該６個の焦点検出
領域として、前記対物レンズの光軸上において直交配置
された第１の１対の焦点検出領域と、光軸外の一方にお
いて直交配置された第２の１対の焦点検出領域と、光軸
に対して該第２の１対の焦点検出領域と反対側において
直交配置された第３の１対の焦点検出領域とを有するこ
とを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の焦点
検出装置。