JPH11109219A - 焦点検出装置および光学機器 - Google Patents
焦点検出装置および光学機器Info
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- JPH11109219A JPH11109219A JP9264200A JP26420097A JPH11109219A JP H11109219 A JPH11109219 A JP H11109219A JP 9264200 A JP9264200 A JP 9264200A JP 26420097 A JP26420097 A JP 26420097A JP H11109219 A JPH11109219 A JP H11109219A
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- Focusing (AREA)
Abstract
温度を正確に測定でき、かつ焦点検出ユニット内に温度
センサーを効率よく配置できる焦点検出装置を提供す
る。 【解決手段】 対物レンズによって得られる一次物体像
を分離する少なくとも一対のレンズが集合するレンズ部
が一体的に形成された再結像レンズブロック11と、前
記再結像レンズブロック11の取付け面が形成された壁
部を有する基体16と、前記基体に取付けられ前記再結
像レンズブロックによる二次物体像が投影される光電変
換素子13とを有する焦点検出装置において、前記基体
の壁部をはさんで前記再結像レンズブロック11に対向
して前記基体16に温度検出手段を設けた。
Description
機器に設けられる焦点検出装置の改良に関するものであ
る。
インセンサーを用いた位相差検知方式による自動焦点装
置が搭載されており、近年では、位相差検知方式を拡大
して2次元的にもうけられた焦点検出範囲の自由な位置
で焦点検出が可能な、いわゆるエリア型オートフォーカ
ス(以降エリアAFと称する)の提案も数多くなされい
る。
検出光学系を示すカメラのミラーボックスの中央断面図
である。101はレンズマウントであり、この左方に不
図示の対物レンズが取りつけられる。103はメインミ
ラー受板114に固定され、対物レンズの光軸102上
に配置される半透過性の領域を有するメインミラー、1
04は同様にサブミラー受板115に固定され、対物レ
ンズの光軸102上に斜めに配置されたサブミラー、1
06はサブミラー104による撮像面105に共役な近
軸的結像面である。
ブロック116に取付けられる部品で、107はサブミ
ラー104からの光束を折返す平面鏡である第一AFミ
ラー、108は前記第一AFミラーの不要な光線の反射
を防ぐためのマスク部材、109は焦点検出の精度を低
下させる要因となる赤外線を除去する赤外線カットフィ
ルタ、110は少なくとも一対の絞り開口を有する金属
製あるいは樹脂製の遮光性薄板よりなる絞り板、111
は前記絞り開口に対応して少なくとも一対のレンズ部を
有する再結像レンズブロック、112は再結像レンズブ
ロック111からの光束を直角に折返す第二AFミラ
ー、113は再結像レンズブロックによる少なくとも一
対の二次物体像が投影される受光部を有する光電変換素
子であるAFセンサー、117はAFセンサー113お
よびその周辺回路(不図示)を搭載し、メイン基板(不
図示)に接続されるAFフレキシブル基板である。な
お、以上のAF本体ブロック16を主に構成されるユニ
ットを以降単に焦点検出ユニットと称する。
リアAFを実現させた場合、AFセンサーは対となって
投影される二次物体像が2次元的に大きく拡がりを持つ
ために大型化する恐れがある。そこで上記のようなZ型
の光学系を採用することによって結像面106からAF
センサー113までの光路長と、上記再結像レンズブロ
ック111とエリアセンサー113の距離の比を極力大
きく設定し、エリアセンサー14への再結像倍率を小さ
くしてカメラに収納可能な小型のAFセンサーを用いる
ことを可能としている。従って上記のエリアAFを可能
とする焦点検出装置の測距精度を従来と同じとするなら
ば、AFセンサーにはより微少な画素が必要となり、A
Fセンサー13上の二次物体像位置の変化はたとえ微少
でも焦点検出に大きな影響を及ぼす。
ることができないものに再結像レンズブロックの温度膨
張によるレンズ間隔の変化がある。従来より温度センサ
ーIC等の温度検出手段を用いてカメラ内の、特に焦点
検出ユニットまわりの温度の検知を行い、AFセンサー
によって検出された二次物体像の相対関係に対して温度
補正を行うことが提案され実施されている。
度検出手段である温度センサーは、焦点検出以外の用途
にも用いられていることから焦点検出ユニットとは別の
場所に設けられている場合があった。そのため、測定し
た温度と、焦点検出装置内の再結像レンズの温度が異な
り正確な温度補正ができなかった。また、温度センサー
をAFセンサーに内蔵する方法も提案されているが、そ
うするとAFセンサー自体の発熱により再結像レンズの
正確な温度測定ができない恐れがある。
公報では再結像レンズの近傍の温度を測定するとの記載
がなされているが、焦点検出装置の内部にある再結像レ
ンズに対して具体的にどのように温度センサーを配置す
るのが有効であるのかを示唆するものではない。
による再結像レンズブロックの温度を正確に測定でき、
かつ焦点検出ユニット内に温度センサーを効率よく配置
できる焦点検出装置およびカメラを提供しようとするも
のである。
を実現する焦点検出装置の構成は、対物レンズによって
得られる一次物体像を分離する少なくとも一対のレンズ
が集合するレンズ部が一体的に形成された再結像レンズ
ブロックと、前記再結像レンズブロックの取付け面が形
成された壁部を有する基体と、前記基体に取付けられ前
記再結像レンズブロックによる二次物体像が投影される
光電変換素子とを有する焦点検出装置において、前記基
体の壁部をはさんで前記再結像レンズブロックに対向し
て前記基体に温度検出手段を設けたものである。
記レンズ部より外側へ延び、前記基体へ取付けるための
フランジ部が一体形成されており、前記温度検出手段
は、前記フランジ部と、前記レンズ部より前記光電変換
素子へ至るまでの有効光束の領域と、前記光電変換素子
に囲まれた位置に配置されている。
器の構成は、上記した構成の焦点検出装置を有するもの
である。
ミラーボックスの中央断面図で、エリアAFを実現させ
るための焦点検出光学系を示し、図2は図1の焦点検出
光学系のうち基体であるAF本体ブロック16を主とし
て再結像レンズブロック及びAFセンサー等から構成さ
れる焦点検出ユニットの構成を示す斜視図である。
この左方に不図示の対物レンズが取りつけられる。3は
メインミラー受板14に固定され、対物レンズの光軸2
上に配置される半透過性の領域を有するメインミラー、
4は同様にサブミラー受板15に固定され、対物レンズ
の光軸2上に斜めに配置されたサブミラー、6はサブミ
ラー4による撮像面5に共役な近軸的結像面である。
ブロック16に取付けられる部品で、7はサブミラー4
からの光束を折返す平面鏡である第1AFミラー、8は
前記第1AFミラー7の不要な光線の反射を防ぐための
マスク部材、9は焦点検出の精度を低下させる要因とな
る赤外線を除去する赤外線カットフィルタ、10は直交
する2対の絞り開口10e、10g、10f、10hを
有する金属製あるいは樹脂製の遮光性薄板よりなる絞り
板である。
して2対のレンズ部11e、11g、11f、11hを
有する再結像レンズブロック、12は再結像レンズブロ
ック11からの光束を直角に折返す第2AFミラー、1
3は再結像レンズブロック11による直交する2対の二
次物体像が投影される受光部13e、13g、13f、
13hを有する光電変換素子であるAFセンサー、17
はAFセンサー13およびその周辺回路(不図示)を搭
載するAFフレキシブル基板、さらに21は再結像レン
ズブロック11の温度をモニターする温度センサーであ
る。
ように、サブミラー4は回転楕円面である略小判状の反
射部4aとサブミラー受板15に固定するためのフラン
ジ部4bで構成される。サブミラー4の反射部4a以外
には反射防止の塗装が施されたサブミラーマスク23が
掛けられており、これによってサブミラー4は焦点検出
領域を制限する視野マスクの役割を兼ねることになる。
サブミラーによって偏向した対物レンズの光軸上に中心
を持つ単一の凹状球面11aが、射出側には互いに反対
方向に偏芯した2対の凸レンズ11e〜11hが集合す
るレンズ部が一体形成されている。ここで、凹状球面1
1aの中心はサブミラーによって形成される対物レンズ
の近軸的結像面6に、また、前記2対のレンズ部11e
〜11hの中心は前記絞り板10の絞り開口の近傍にほ
ぼ等しく設定してある。またレンズ部11e〜11hの
両側にはフランジ部11b、11cが一体成型されてお
り、それぞれに取付穴11i、11jが形成されてい
る。
取付け穴11i、11jと同様の取付け穴10i、10
jが設けられており、再結像レンズブロック11ととも
にAF本体ブロック16の再結像レンズブロック取付け
面16c上に突出する軸16i、16jに嵌合し、赤外
線カットフィルタ9を含めてAF本体ブロック16に接
着固定される。
には上下方向に摺動可能なアジャスター19が取りつけ
られており、それぞれのアジャスター19に一体形成さ
れたヒンジ部19aには金属板からなるAFセンサー保
持部材18の円弧状の摺動部18aが当接する。そし
て、AFセンサー保持部材18の下面にはAFセンサー
13の受光面側に張りつけられたカバーガラス13aの
表面が当接する。
保持部材18は、光軸を含んだ直交する3軸についてA
Fセンサー13の傾き調整を行う機構であり、焦点検出
装置を構成する各部品の精度や組み立ての誤差などによ
り生ずる光軸のずれに対して、AFセンサー13の受光
面を適切に配置するためのものである。AFセンサー1
3の固定は、それぞれ左右2箇所のアジャスター19の
ヒンジ部19aのまわりの、AF本体ブロック16、A
Fセンサー保持部材18そしてAFセンサー13を含め
た範囲に接着剤を塗布して行う。この時接着剤には主に
UV接着剤(紫外線硬化型接着剤)を用いる。
ーIC等を用いており、不図示の部分でAFフレキ17
と接続される温度センサーフレキシブル基板22上には
んだ付けされた状態で、AF本体ブロック16の壁部1
6bに両面テープ等を用いて貼り付けられる。図3は図
1においてAF本体ブロックを断面A−Aの方向から見
た図であり、図1および図3からわかるように、AF本
体ブロック16の温度センサー21が取付けられる位置
は、再結像レンズブロック11のフランジ部11bに対
してAF本体ブロック16の壁部16bを挟んでほぼ対
向する位置となる。
取付けられる側の空間は、再結像レンズブロック11の
フランジ部11bと再結像レンズブロック11のレンズ
部から第二AFミラー12を経てAFセンサーに至るま
での有効光束が通る領域とAFセンサー13に囲まれ
た、AF本体ブロック16上ではいわばデッドスペース
となる部分である。
な説明を加える。
義する二つの焦点は、対物レンズの光軸2上の光線がメ
インミラー3で屈折した後の光路を逆に対物レンズ側に
延長した線上と、その光線がサブミラーによって反射し
た後の光路を延長した線上にそれぞれ位置する。ここで
は一方の焦点を対物レンズの代表射出瞳位置の光学的な
等価点に、他方の焦点を絞り10の光学的な等価点に設
定し、フィールドレンズとしての機能を持たせている。
対物レンズの代表射出瞳位置とは、カメラに装着される
種々の撮影レンズの射出窓の条件を勘案し総合的に決定
される焦点検出系固有の仮定瞳位置である。
ク11の各レンズ部とは同一の添え字で示したもの同士
が対応し、各絞り開口10e〜10hを通過した光束は
第2AFミラー12を介してAFセンサー13上の同一
の添え字で示した受光部13e〜13hにそれぞれ二次
物体像を形成する。対となる添え字e,gで示した要素
を通過する光束を用いる検出系は、対物レンズの射出瞳
を縦方向に分離し、もう一方の対となる添え字f、hで
示した要素を通過する光束を用いる検出系は、対物レン
ズの射出瞳を横方向に分離する。ここで瞳を縦方向に分
離する検出系を第1の焦点検出系、瞳を横方向に分離す
る検出系を第2の焦点検出系と呼ぶことにする。
e〜13hを拡大して示したものである。各受光部は前
述した瞳の分離方向に各画素32、34が並んだセンサ
ー列31、33が二次元的に配列されることによって構
成されていることがわかる。また各センサー列は長手方
向に適度に分割されており、同一のセンサー列上におい
て、例えば第一の焦点検出系では縦方向に複数の焦点検
出点を有することになる。
エリアAFは、従来よりある一対のラインセンサーを用
いる位相差検知方式を二次元的に拡大することによって
実現したものであり、任意に検出対象とした一対のセン
サー列上の像の相対的位置関係を検出することによって
対物レンズの焦点位置を検出する。
はAFセンサー13上の所定の位置に到達しないため焦
点検出には寄与しない。また絞り開口10e、10gの
間隔と、絞り開口10f、10hの間隔とは異なってお
り、間隔の広い添え字f、hによる焦点検出系は2次物
体像の移動が他方よりも敏感になり高精度な焦点検出を
可能としている。また間隔の狭い第1の焦点検出系では
前述したサブミラーの反射部4aの大きさで決定される
領域にて焦点検出可能であるが、間隔の広い第2の焦点
検出系では第1AFミラー7上のマスク部材8の開口部
8aそして前述の代表瞳の大きさ等に光線が通ることの
できる領域が制限されるために、焦点検出範囲が異なっ
たものになる。
回転楕円面であるサブミラー4を含むZ型の光学系を採
用している理由は、結像面6からAFセンサー13まで
の光路長と、上記再結像レンズブロック11とAFセン
サー13の距離の比を大きく設定してAFセンサー13
への再結像倍率を極力小さくし、カメラに収納可能な小
型のAFセンサーを用いることを可能とするためであ
る。従って本実施の形態での焦点検出装置では従来より
微少な画素を持つAFセンサーを使用しており、AFセ
ンサー13上の二次物体像位置の変化はたとえ微少でも
焦点検出に大きな影響を及ぼす。
ることができないものに再結像レンズブロックの温度膨
張によるレンズ間隔の変化があり、再結像レンズブロッ
ク11の温度を正確にモニターしてAFセンサー13に
よって検出された二次物体像の相対関係に対してレンズ
間隔変化分の補正いわゆる温度補正を加えなければなら
ない。温度補正の方法については特公平8−33511
号公報をはじめとして公知の技術であるのでここでは詳
しく述べないが、本実施の形態において前述の位置に温
度センサー21を配置した理由は以下の通りである。
ンサー13は数多くのセンサー列を保有している事から
その回路規模は従来の数対のラインセンサーを用いるも
のよりかなり大きく、さらに動作速度も速くなければな
らない。よって再結像レンズ11に温度の影響を与える
要因はカメラの使用環境によるものよりも、AFセンサ
ー13の発熱によるところが大きい。
てからの再結像レンズブロック11の温度変化を示した
実験結果によるグラフであり、横軸が時間、縦軸が温度
である。
てからの温度補正を行わない状態での焦点検出エラーの
変化を示した実験結果によるグラフであり、横軸が時
間、縦軸が焦点検出エラー量(ピントずれ量)である。
ンズブロック11の温度変化と焦点検出エラーは時間に
対して同様に推移することから、再結像レンズブロック
11の温度を知ることができれば焦点検出エラーを補正
することが可能であることがわかる。
ロック11の温度Teが安定する時間teはAFセンサ
ー13が起動してから20分程度かかることがわかって
いる。従ってカメラの実使用においては再結像レンズブ
ロック11の温度は温度Teに至るまでの過度状態の中
にあり、再結像レンズブロック11の温度をリアルタイ
ムにかつ正確にモニターすることが必須となる。
状態を現したモデル図であり、横軸はおよその距離、縦
軸は温度を示している。モデルで示したブロック51は
AFセンサー13に、52はAFセンサー保持部材18
に、53はAF本体ブロック16に、54は再結像レン
ズブロック11に、55は再結像レンズブロックまわり
の空気に相当する。なお、空気の熱伝導率は他の固体に
比べて非常に低いので、AFセンサー13から再結像レ
ンズブロック11への空気による熱伝導ついては無視し
ている。4本の太線による温度勾配のグラフはそれぞれ
前述の図6の時間t0、t1、t2、teに対応してい
る。T0はAFセンサーが動作していない状態での環境
温度である。
ら急激に上昇しT0からTa、Tbへと至って安定する
が、AFセンサー13(ブロック51)内のS1の位置
で発生する熱は各部材の熱伝導率に従って徐々に再結像
レンズブロック11(ブロック54)へと伝達する。よ
って再結像レンズブロック11の時間軸に対する温度上
昇は前述する図6の通りとなり、最終的に時間Teにお
いてAFセンサーの温度Tbと環境温度T0との間で温
度Teにて平衡状態となる。
ブロック11の温度変化を各部材の熱伝導率をも考慮し
て再結像レンズブロック11から離れた位置から正確に
検知するのは非常に困難である。
ク16の再結像レンズブロック11の取付け面16cの
裏側の壁面16bに温度センサー21を貼り付けること
で、図9に示すように図8におけるブロック54を再結
像レンズブロック11から温度センサー21へと置換え
る形とし、再結像レンズブロック11と全く等価な状態
で温度を検知することを可能としている。
ク16の間には温度センサーフレキシブル基板22、場
合によっては取付け用の両面テープが介在することにな
るが、それぞれの厚みが極端に厚くなければさほど影響
は無いことがわかっている。また、温度センサー21の
固定方法については、温度センサー側を直接AF本体ブ
ロック16に接着する方法でもかまわない。
るエリアAFに限らず従来よりある数点の焦点検出点
(測距点)をもつ焦点検出装置に用いても良い。
像レンズブロックの温度を検知する温度検出手段を、再
結像レンズブロックの取付け面が形成されたブロックの
壁部に、前記壁部をはさんで再結像レンズブロックと対
向するように取付けることによって、温度検出手段が再
結像レンズブロックとほぼ等価の条件で温度の影響を受
けるようになるので、AFセンサーとしての光電変換素
子の発熱等により過度的に変化する再結像レンズブロッ
クの温度をリアルタイムでより正確に検知することがで
きる。よって微細な画素を持ったAFセンサーを備える
エリアAFを搭載したカメラなどの光学機器を、いかな
る環境でも焦点検出精度を損うことないものとして提供
することが可能となった。
温度検出手段が取付けられる側は、再結像レンズブロッ
クに一体成型されたフランジ部と、レンズ部より前記光
電変換素子へ至るまでの有効光束の領域と、前記光電変
換素子に囲まれたAF本体ブロック上においていわばデ
ッドスペースとなっている部分であり、焦点検出ユニッ
トを大型化することなく温度センサーを配置することが
可能であり、その結果、カメラなどの光学機器の大型化
をも防ぐことが出来る。
断面図
成を示す平面図
化示すグラフ
ラフ
ル図
に対応させたモデル図
中央断面図
Claims (3)
- 【請求項1】 対物レンズによって得られる一次物体像
を分離する少なくとも一対のレンズが集合するレンズ部
が一体的に形成された再結像レンズブロックと、前記再
結像レンズブロックの取付け面が形成された壁部を有す
る基体と、前記基体に取付けられ前記再結像レンズブロ
ックによる二次物体像が投影される光電変換素子とを有
する焦点検出装置において、 前記基体の壁部をはさんで前記再結像レンズブロックに
対向して前記基体に温度検出手段を設けたことを特徴と
する焦点検出装置。 - 【請求項2】 前記再結像レンズブロックには、前記レ
ンズ部より外側へ延び、前記基体へ取付けるためのフラ
ンジ部が一体形成されており、前記温度検出手段は、前
記フランジ部と、前記レンズ部より前記光電変換素子へ
至るまでの有効光束の領域と、前記光電変換素子に囲ま
れた位置に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。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の焦点検出装置を
有することを特徴とする光学機器。
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