JPH0762735B2 - 焦点検出装置 - Google Patents
焦点検出装置Info
- Publication number
- JPH0762735B2 JPH0762735B2 JP24469286A JP24469286A JPH0762735B2 JP H0762735 B2 JPH0762735 B2 JP H0762735B2 JP 24469286 A JP24469286 A JP 24469286A JP 24469286 A JP24469286 A JP 24469286A JP H0762735 B2 JPH0762735 B2 JP H0762735B2
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- JP
- Japan
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- lens
- objective lens
- light receiving
- focus detection
- optical system
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
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、特に対物レンズの瞳を複数の領域、例え
ば２つの領域に分割し、各領域を通過する光束を用いて
予定結像面に形成されている被写体像から更に２つの被
写体像を形成し、これら２つの被写体像の相対的な位置
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
る焦点検出装置に関するものである。
出装置に関し、特に対物レンズの瞳を複数の領域、例え
ば２つの領域に分割し、各領域を通過する光束を用いて
予定結像面に形成されている被写体像から更に２つの被
写体像を形成し、これら２つの被写体像の相対的な位置
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。
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号公報で提案
されているように対物レンズによる被写体像の形成され
る予定結像面近傍にフィールドレンズを配置し、フィー
ルドレンズの後方に多孔のマスクと１つ若しくは２つの
２次レンズとを有する２次光学系を配置し、更にその後
方に複数の受光素子列を有する受光手段とを配置した構
成を採っている。
されているように対物レンズによる被写体像の形成され
る予定結像面近傍にフィールドレンズを配置し、フィー
ルドレンズの後方に多孔のマスクと１つ若しくは２つの
２次レンズとを有する２次光学系を配置し、更にその後
方に複数の受光素子列を有する受光手段とを配置した構
成を採っている。
そしてフィールドレンズと２次光学系とから対物レンズ
の瞳の異った２つの領域を通過した光束を用いて予定結
像面に形成されている被写体像から更に２つの被写体像
を各々受光素子列面上に形成している。このときの受光
素子列面上に形成される２つの被写体像の相対的な位置
関係は対物レンズの合焦状態により異ってくる。例えば
受光素子列上の素子の並び方向に対物レンズの予定結像
面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量となって現われて
くる。
の瞳の異った２つの領域を通過した光束を用いて予定結
像面に形成されている被写体像から更に２つの被写体像
を各々受光素子列面上に形成している。このときの受光
素子列面上に形成される２つの被写体像の相対的な位置
関係は対物レンズの合焦状態により異ってくる。例えば
受光素子列上の素子の並び方向に対物レンズの予定結像
面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量となって現われて
くる。
対物レンズの合焦状態、即ち焦点外れ量はこのときの２
つの被写体像の相対的な位置関係、即ち横ずれ量を受光
手段により検出することにより行っている。
つの被写体像の相対的な位置関係、即ち横ずれ量を受光
手段により検出することにより行っている。
一般にはこのときの２つの受光素子列上の被写体像の相
対的な横ずれ量δと対物レンズの焦点外れ量ｄとは一定
の関数の関係にある。
対的な横ずれ量δと対物レンズの焦点外れ量ｄとは一定
の関数の関係にある。
最も簡単な関数としては双方が比例関係にあるとみなし
て、比例定数をｋとしたとき ｄ＝ｋ・δ とし、これより焦点外れ量ｄを求める方法がある。
て、比例定数をｋとしたとき ｄ＝ｋ・δ とし、これより焦点外れ量ｄを求める方法がある。
しかしながら実際には一定の画角を有した被写体像をフ
ィールドレンズと２次光学系を介して受光素子列上に再
結像させている為にこれらの光学系の軸外収差や色収差
等の諸収差の為に２つの被写体像の相対的な位置関係が
測距視野の違いにより異って検出されてくる場合があ
る。例えば同じ被写体距離であっても測距視野の中央部
と周辺部とでは相対的な位置関係が異って検出されてく
る。
ィールドレンズと２次光学系を介して受光素子列上に再
結像させている為にこれらの光学系の軸外収差や色収差
等の諸収差の為に２つの被写体像の相対的な位置関係が
測距視野の違いにより異って検出されてくる場合があ
る。例えば同じ被写体距離であっても測距視野の中央部
と周辺部とでは相対的な位置関係が異って検出されてく
る。
この為像ずれ方式の焦点検出装置においてはフィールド
レンズと２次光学系による再結像の際の諸収差を良好に
補正する必要があり、このときの収差補正が不十分であ
ると焦点検出精度を低下させる原因となってくる。
レンズと２次光学系による再結像の際の諸収差を良好に
補正する必要があり、このときの収差補正が不十分であ
ると焦点検出精度を低下させる原因となってくる。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は像ずれ方式の焦点検出装置においてフィールド
レンズと２次光学系による再結像の際の光学性能を良好
に維持し、焦点検出精度の向上を図った焦点検出装置の
提供を目的とする。
レンズと２次光学系による再結像の際の光学性能を良好
に維持し、焦点検出精度の向上を図った焦点検出装置の
提供を目的とする。
特に測距視野内の大きさにかかわらず常に高精度な焦点
検出が可能な焦点検出装置の提供を目的とする。
検出が可能な焦点検出装置の提供を目的とする。
（問題点を解決する為の手段） 対物レンズの予定結像面近傍にフィールドレンズを、そ
の後方に２次光学系を配置し、前記対物レンズの瞳の異
なる領域を通過した光束を用いて予定結像面近傍に形成
されている被写体像から更に複数の被写体像を形成し、
該複数の被写体像に関する光量分布の相対的な位置関係
を受光手段により求めることにより、前記対物レンズの
合焦状態を検出する焦点検出装置において、前記フィー
ルドレンズを前記受光手段側のレンズ面の曲率半径が他
方のレンズ面の曲率半径よりも小さい両凸レンズより構
成し、前記２次光学系を前記対物レンズの光軸を挟んで
配置した前記対物レンズ側が曲率を有し、他方が略平面
より成る平凸形状から成る複数の２次レンズと該複数の
２次レンズの前方に配置した開口中心が該２次レンズの
光軸よりも前記対物レンズの光軸側に偏心した複数の開
口部を有するマスクとから構成したことである。
の後方に２次光学系を配置し、前記対物レンズの瞳の異
なる領域を通過した光束を用いて予定結像面近傍に形成
されている被写体像から更に複数の被写体像を形成し、
該複数の被写体像に関する光量分布の相対的な位置関係
を受光手段により求めることにより、前記対物レンズの
合焦状態を検出する焦点検出装置において、前記フィー
ルドレンズを前記受光手段側のレンズ面の曲率半径が他
方のレンズ面の曲率半径よりも小さい両凸レンズより構
成し、前記２次光学系を前記対物レンズの光軸を挟んで
配置した前記対物レンズ側が曲率を有し、他方が略平面
より成る平凸形状から成る複数の２次レンズと該複数の
２次レンズの前方に配置した開口中心が該２次レンズの
光軸よりも前記対物レンズの光軸側に偏心した複数の開
口部を有するマスクとから構成したことである。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。
図中１は対物レンズ、Ｌは対物レンズ１の光軸、２は対
物レンズ１の予定結像面、３はフィールドレンズであり
予定結像面２の近傍の光軸Ｌに一致させて配置してい
る。４は結像作用を有する２次光学系であり略同形の２
つの２次レンズ5,6とマスク７とから成っている。この
うち２次レンズ5,6の対物レンズ１側の前方は球面より
成り、後方は平面より成っている。又２次レンズ5,6は
例えばプラスチック材等より構成し、レンズ側部を切断
して双方のレンズを側面で接合し若しくは一体成形し光
軸Ｌを挟んで対称的に配置している。マスク７は２つの
開口部７−1,7−２を有し、２つの開口部が２つの２次
レンズ5,6のレンズ面5a,6aに各々対応するように配置し
ている。尚このとき開口部７−1,7−２の開口中心７−1
a,7−2aが２次レンズ5,6の光軸５−1,6−１に対して各
々対物レンズ１の光軸Ｌ側に位置するように偏心させて
構成している。８は受光手段であり、例えばCCD等から
成る２つの受光素子列9,10より成っている。11は演算手
段である。
物レンズ１の予定結像面、３はフィールドレンズであり
予定結像面２の近傍の光軸Ｌに一致させて配置してい
る。４は結像作用を有する２次光学系であり略同形の２
つの２次レンズ5,6とマスク７とから成っている。この
うち２次レンズ5,6の対物レンズ１側の前方は球面より
成り、後方は平面より成っている。又２次レンズ5,6は
例えばプラスチック材等より構成し、レンズ側部を切断
して双方のレンズを側面で接合し若しくは一体成形し光
軸Ｌを挟んで対称的に配置している。マスク７は２つの
開口部７−1,7−２を有し、２つの開口部が２つの２次
レンズ5,6のレンズ面5a,6aに各々対応するように配置し
ている。尚このとき開口部７−1,7−２の開口中心７−1
a,7−2aが２次レンズ5,6の光軸５−1,6−１に対して各
々対物レンズ１の光軸Ｌ側に位置するように偏心させて
構成している。８は受光手段であり、例えばCCD等から
成る２つの受光素子列9,10より成っている。11は演算手
段である。
本実施例ではフィールドレンズ３によりマスク７の開口
部７−1,7−２が対物レンズ１の瞳に結像するように構
成している。これにより対物レンズ１の瞳の光学的に２
つの領域1a,1bに分割している。そして対物レンズ１に
よって予定結像面２近傍に形成された被写体像からフィ
ールドレンズ３と２次光学系４により対物レンズ１の瞳
の異った領域1a,1bを通過する光束を用い各々対応する
受光素子列9,10面上に第２の被写体像を形成している。
そして受光素子８及び演算手段11により２つの受光素子
列9,10上に形成された被写体像の相対的な位置関係を求
めることにより対物レンズ１の合焦状態を検出してい
る。
部７−1,7−２が対物レンズ１の瞳に結像するように構
成している。これにより対物レンズ１の瞳の光学的に２
つの領域1a,1bに分割している。そして対物レンズ１に
よって予定結像面２近傍に形成された被写体像からフィ
ールドレンズ３と２次光学系４により対物レンズ１の瞳
の異った領域1a,1bを通過する光束を用い各々対応する
受光素子列9,10面上に第２の被写体像を形成している。
そして受光素子８及び演算手段11により２つの受光素子
列9,10上に形成された被写体像の相対的な位置関係を求
めることにより対物レンズ１の合焦状態を検出してい
る。
特に本実施例ではフィールドレンズ３のレンズ形状を前
述の如く受光手段側のレンズ面3bの曲率半径が対物レン
ズ１側のレンズ面3aの曲率半径に比べて小さい両凸レン
ズより構成し、かつ２次レンズ5,6のレンズ形状及びマ
スク７の開口中心が２次レンズ5,6の光軸よりも対物レ
ンズの光軸Ｌに近接するように偏心させて配置すること
により受光素子列9,10面上に形成される被写体像の光学
性能を良好に維持している。
述の如く受光手段側のレンズ面3bの曲率半径が対物レン
ズ１側のレンズ面3aの曲率半径に比べて小さい両凸レン
ズより構成し、かつ２次レンズ5,6のレンズ形状及びマ
スク７の開口中心が２次レンズ5,6の光軸よりも対物レ
ンズの光軸Ｌに近接するように偏心させて配置すること
により受光素子列9,10面上に形成される被写体像の光学
性能を良好に維持している。
即ち２次レンズ5,6のレンズ作用面5a,6aの円弧に沿っ
て、各々２次レンズを傾けたのと同様のプリズム作用を
得るようにして受光素子面上における２つの被写体像の
光学性能を良好に維持し、これにより焦点検出精度の向
上を図っている。
て、各々２次レンズを傾けたのと同様のプリズム作用を
得るようにして受光素子面上における２つの被写体像の
光学性能を良好に維持し、これにより焦点検出精度の向
上を図っている。
例えば本実施例の如くフィールドレンズと２次光学系に
よる光学性能が良好に維持されていない場合には受光素
子列上における２つの被写体像の相対的な位置関係が測
距視野の違いにより異ってきて、焦点検出精度を低下さ
せる原因となってくる。
よる光学性能が良好に維持されていない場合には受光素
子列上における２つの被写体像の相対的な位置関係が測
距視野の違いにより異ってきて、焦点検出精度を低下さ
せる原因となってくる。
第２図は従来の像ずれ方式の焦点検出装置における光学
系の光路を示す説明図である。
系の光路を示す説明図である。
第２図において被写体０の光軸Ｌ上の一点を01、点01か
ら光軸Ｌ上の軸外の一点を02とする。そして点01からの
光束が対物レンズ20の予定結像面21近傍に結像した後、
フィールドレンズ22と２次レンズ23,24により受光素子
列25,26面上に再結像する点を各々P1,Q1とする。
ら光軸Ｌ上の軸外の一点を02とする。そして点01からの
光束が対物レンズ20の予定結像面21近傍に結像した後、
フィールドレンズ22と２次レンズ23,24により受光素子
列25,26面上に再結像する点を各々P1,Q1とする。
又軸外の点02からの光束が予定結像面21近傍に結像した
後フィールドレンズ22と２次レンズ23,24により受光素
子列25,26面上に再結像する点を各々P2,Q2とする。Z2点
P1と点P2との間隔をZ1、点Q1と点Q2との間隔をZ2とする
と、これらは被写体０の点01と点02とを結ぶ線分に相当
し、両者は等しくなければならない。
後フィールドレンズ22と２次レンズ23,24により受光素
子列25,26面上に再結像する点を各々P2,Q2とする。Z2点
P1と点P2との間隔をZ1、点Q1と点Q2との間隔をZ2とする
と、これらは被写体０の点01と点02とを結ぶ線分に相当
し、両者は等しくなければならない。
しかしながら実際にはフィールドレンズ21や２次レンズ
23,24の軸外収差の影響の為に間隔Z1と間隔Z2は等しく
ならない。
23,24の軸外収差の影響の為に間隔Z1と間隔Z2は等しく
ならない。
又２次レンズの色収差の影響により同様の結果が生じて
くる。
くる。
第３図は２次レンズの色収差の為に波長の違いによって
受光素子列25,26面上に形成する被写体像に差異Z3が生
じ、即ち被写体の色相によって差異Z3が生じ対物レンズ
20の合焦状態の判別が異ってくる場合の説明図である。
受光素子列25,26面上に形成する被写体像に差異Z3が生
じ、即ち被写体の色相によって差異Z3が生じ対物レンズ
20の合焦状態の判別が異ってくる場合の説明図である。
同図において第２図と同じ要素には同符番を付してあ
る。第３図において実線の光束31は例えば青色光束で、
点線の光束32は例えば赤色光束である。
る。第３図において実線の光束31は例えば青色光束で、
点線の光束32は例えば赤色光束である。
以上のようにフィールドレンズや２次レンズに諸収差が
残存していると、同じ被写体距離であっても測距視野中
心部と周辺部とでは対物レンズの合焦状態の判別が異な
り、このような状態で後の演算手段により信号処理がな
されると、焦点検出精度を低下させる原因となってく
る。
残存していると、同じ被写体距離であっても測距視野中
心部と周辺部とでは対物レンズの合焦状態の判別が異な
り、このような状態で後の演算手段により信号処理がな
されると、焦点検出精度を低下させる原因となってく
る。
これに対して本実施例では前述の如くフィールドレンズ
と２次光学系の構成を特定することにより、受光素子面
上における被写体像に関する間隔Z1と間隔Z2が略等しく
なるようにし、即ちZ1−Z2の差分が小さくなるようにし
て測距視野の中心部と周辺部とで同じ合焦状態の判別が
得られるようにしている。
と２次光学系の構成を特定することにより、受光素子面
上における被写体像に関する間隔Z1と間隔Z2が略等しく
なるようにし、即ちZ1−Z2の差分が小さくなるようにし
て測距視野の中心部と周辺部とで同じ合焦状態の判別が
得られるようにしている。
又同時にフィールドレンズや２次レンズの色収差の波長
の違いによる結像位置の差分Z3を少なくしている。
の違いによる結像位置の差分Z3を少なくしている。
これにより焦点検出精度の向上を図っている。
次に本実施例におけるフィールドレンズと２次光学系の
数値例を示す。R1,R2はフィールドレンズのレンズ面の
曲率半径、R3,R4は２次レンズのレンズ面の曲率半径、D
1,D3はフィールドレンズと２次レンズのレンズ厚、D2は
フィールドレンズと２次レンズとの間隔、N1,N2はレン
ズの材質の屈折率、ν1,ν２はレンズの材質のアッベ数
である。
数値例を示す。R1,R2はフィールドレンズのレンズ面の
曲率半径、R3,R4は２次レンズのレンズ面の曲率半径、D
1,D3はフィールドレンズと２次レンズのレンズ厚、D2は
フィールドレンズと２次レンズとの間隔、N1,N2はレン
ズの材質の屈折率、ν1,ν２はレンズの材質のアッベ数
である。
数値例 R1＝42 D1＝1.5 N1＝1.49171 ν１＝57.4 R2＝−9.5 D2＝16.46 R3＝2.32 D3＝4.9 N2＝1.49171 ν２＝57.4 R4＝∞ ２つの２次レンズの光軸間の距離は1.263、マスク18の
２つの開口中心の間隔は1.19である。
２つの開口中心の間隔は1.19である。
以上の構成により受光素子列面上の間隔Z1,Z2との差分
をZ1−Z2＝−0.2μｍ（予定結像面で2mm高に相当）と
し、又色収差による差分を|Z3|＜0.1μｍ（ｄ線とｇ線
との差）と小さくし、全体的に良好なる光学性能を得て
いる。
をZ1−Z2＝−0.2μｍ（予定結像面で2mm高に相当）と
し、又色収差による差分を|Z3|＜0.1μｍ（ｄ線とｇ線
との差）と小さくし、全体的に良好なる光学性能を得て
いる。
（発明の効果） 本発明によれば像ずれ方式の焦点検出に際してフィール
ドレンズと２次光学系を前述の如く構成することによ
り、受光素子列面上の被写体像の光学性能を良好に維持
し、測距視野内の被写体の大きさに依存することなく、
又被写体の色相に関係なく、常に高精度な焦点検出が可
能な焦点検出装置を達成することができる。
ドレンズと２次光学系を前述の如く構成することによ
り、受光素子列面上の被写体像の光学性能を良好に維持
し、測距視野内の被写体の大きさに依存することなく、
又被写体の色相に関係なく、常に高精度な焦点検出が可
能な焦点検出装置を達成することができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２図，
第３図は従来の像ずれ方式の焦点検出装置の光学系の概
略図である。図中１は対物レンズ、２は予定結像面、３
はフィーリドレンズ、４は２次光学系、5,6は各々２次
レンズ、７はマスク、８は受光手段、9,10は各々受光素
子列、11は演算手段、Ｌは対物レンズ１の光軸である。
第３図は従来の像ずれ方式の焦点検出装置の光学系の概
略図である。図中１は対物レンズ、２は予定結像面、３
はフィーリドレンズ、４は２次光学系、5,6は各々２次
レンズ、７はマスク、８は受光手段、9,10は各々受光素
子列、11は演算手段、Ｌは対物レンズ１の光軸である。
Claims (1)
- 【請求項１】対物レンズの予定結像面近傍にフィールド
レンズを、その後方に２次光学系を配置し、前記対物レ
ンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて予定結像
面近傍に形成されている被写体像から更に複数の被写体
像を形成し、該複数の被写体像に関する光量分布の相対
的な位置関係を受光手段により求めることにより、前記
対物レンズの合焦状態を検出する焦点検出装置におい
て、前記フィールドレンズを前記受光手段側のレンズ面
の曲率半径が他方のレンズ面の曲率半径よりも小さい両
凸レンズより構成し、前記２次光学系を前記対物レンズ
の光軸を挟んで配置した前記対物レンズ側が曲率を有
し、他方が略平面より成る平凸形状から成る複数の２次
レンズと該複数の２次レンズの前方に配置した開口中心
が該２次レンズの光軸よりも前記対物レンズの光軸側に
偏心した複数の開口部を有するマスクとから構成したこ
とを特徴とする焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24469286A JPH0762735B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24469286A JPH0762735B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398614A JPS6398614A (ja) | 1988-04-30 |
| JPH0762735B2 true JPH0762735B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=17122517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24469286A Expired - Fee Related JPH0762735B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762735B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06324260A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 焦点検出装置 |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP24469286A patent/JPH0762735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6398614A (ja) | 1988-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |