JPH11271602A - 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影画面又は観察面上の広い範囲にわたり焦
点検出を可能とする焦点検出装置及びそれを用いた光学
機器を得ること。 【解決手段】 対物レンズの像面側に一対の開口部を有
する絞りと、これに対応した一対の２次結像系とを有す
る光学手段を設け、該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
位置関係を複数の素子より成る光電変換素子により求
め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レンズの
合焦状態を検出する焦点検出装置において、該一対の開
口部と、該一対の２次結像系のレンズ面の構成を適切に
設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、写真用カメラやビ
デオカメラ、そして観察装置等に好適な焦点検出装置及
びそれを用いた光学機器に関し、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（物体像）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撮影範囲
中の広い領域にわたり検出する際に好適なものである。

【０００２】

【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装置に所謂像ずれ方式（位置差
検出方式）と呼ばれる方式がある。

【０００３】この像ずれ方式の焦点検出装置は、検出可
能なデフォーカス量が大きいことや被写体距離に左右さ
れずに焦点状態を良好に検知できるという特徴がある。

【０００４】像ずれ方式の焦点検出装置においては対物
レンズの像面側に一対の開口部を有する絞りとそれに対
応した一対の２次結像系（再結像レンズ）を有する光学
手段を設け、該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
係を複数の素子より成る光電変換素子により求め、該光
電変換素子からの信号を用いて該対物レンズの合焦状態
を検出している。

【０００５】像ずれ方式の焦点検出装置では、一対の開
口部の開口形状が焦点検出精度に大きく影響している。

【０００６】特開昭５６−１３０７２５号公報に示され
る焦点検出装置における絞りは二つの小判形の開口部を
有し、それらの一つ一つは再結像レンズの並び方向に狭
く、それと直交方向に長い開口部となっている。

【０００７】また、特開昭６２−９５５１１号公報で提
案されている焦点検出装置における絞りは二つの円弧よ
り成る開口部を並列したものと、ほぼ４５度に斜設した
正方形の開口部を並列したものとなっている。これらの
形状の絞りの開口部は何れも一方を平行移動することで
他方に重ね合わせることができ、特開昭６２−９５５１
１号公報に説明されているとおり、対物レンズのピント
が合っていない状態であっても光学像を電気信号に変換
するセンサー上の二つのボケ像は極めて高い精度で合同
となる。したがって、絞り開口部をこのような形状に設
定することで高精度なデフォーカス量の検出が可能とな
っている。

【０００８】ところで、一眼レフカメラの高機能化に伴
い、用いられる焦点検出装置は撮像面の中央だけを焦点
検出するものから撮像面内に複数のフォーカスポイント
を設けたものへと変化している。このため、上述した公
知技術による形状の絞り開口部が必ずしも最適とは言え
なくなってきた。

【０００９】焦点検出装置の絞りは、焦点検出装置の動
作限界被写体輝度を決定す上で極めて重要な要素であ
る。即ち、焦点検出装置の出力が所望の検出精度を維持
するためには、再結像レンズに取り込むべき光束が対物
レンズでけられることなくセンサーまで到達することが
前提であるが、これとともに、より暗い被写体に対して
正常に動作させるためには対物レンズでけられることの
ない範囲で可能な限り太い光束を取り込むことが望まし
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】撮影レンズ（対物レン
ズ）には一般に口径蝕と呼ばれる周辺像面での撮影光束
の減少がある。上記の焦点検出装置では一対の再結像レ
ンズだけで焦点検出領域全体をエリアセンサー上に再結
像するように構成されており、そのために撮影レンズの
光軸から最も離れた焦点検出領域上の点を基準として絞
り開口部を決定する必要性がある。

【００１１】このような絞り開口部の設定では焦点検出
装置が取り込む光量が少なくなる傾向が顕著であり、動
作限界被写体輝度の性能を維持するためには可能な限り
太い光束を取り込むことが以前にも増して重要となって
いる。

【００１２】従って、前述の特開昭５６−１３０７２５
号公報や特開昭６２−９５５１１号公報等に開示されて
いる絞り開口部の形状では十分な動作限界被写体輝度の
特性を得られない場合がある。

【００１３】本発明は、対物レンズ（撮影レンズ）の像
面側に設ける焦点検出用の光学手段の各要素を適切に設
定することにより十分な動作限界被写体輝度特性を有
し、撮影範囲内の任意の点において焦点検出を高精度に
行うことができる焦点検出装置及びそれを用いた光学機
器の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出装置
は、 (1-1) 対物レンズの像面側に一対の開口部を有する絞り
と、これに対応した一対の２次結像系とを有する光学手
段を設け、該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
を複数の素子より成る光電変換素子により求め、該光電
変換素子からの信号を用いて該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、該一対の開口部を該対
物レンズの光軸近傍の光路に平行であって、該一対の２
次結像系のレンズ面の曲率中心を含む第１の平面上及び
該対物レンズの光軸近傍の光路に平行であって該第１の
平面と直交する第２の平面のいずれにも中心を有しない
４つの円弧を含む形状より成り、かつ該第１の平面に対
して面対称となるようにしたことを特徴としている。

【００１５】特に、 (1-1-1) 前記対物レンズの合焦状態を撮影視野内の複数
の領域において検出していること。

【００１６】(1-1-2) 前記光学手段は前記対物レンズか
らの光束を反射させて所定面上に被写体像を形成する集
光性の反射鏡を有し、前記２次結像系は該所定面上に形
成された被写体像を前記光電変換素子面上に再結像して
いること。等を特徴としている。

【００１７】本発明の光学機器は、 (2-1) 構成(1-1) のいずれか１項記載の焦点検出装置か
らの信号を用いて対物レンズを構成する合焦レンズを駆
動させて合焦を行い、撮像手段面上に被写体像を形成し
ていることを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明の焦点検出装
置をカメラ等の光学機器に適用したときの実施形態１の
要部概略図である。図１は焦点検出装置において対物レ
ンズ（撮影レンズ）の瞳を縦方向に分離する第１の検出
系を示し、図２は対物レンズの瞳を横方向に分離する第
２の検出系を示している。

【００１９】図中１０１は対物レンズ、１は対物レンズ
１０１の光軸、２はフィルム（撮像面）、３は対物レン
ズ１０１の光軸１上に配置された半透過性の主ミラー、
１０３は焦点板であり、対物レンズ１０１による被写体
像が主ミラー３を介して結像している。

【００２０】４は対物レンズ１０１の像面側に光軸１上
に対して斜めに配置された第１の反射鏡であり、集光性
の凹面鏡や楕円面鏡等から成っている。５は第１の反射
鏡４によるフィルム２に共役な近軸的結像面で被写体像
が結像している。６は第２の反射鏡、７は赤外カットフ
ィルター、８は４つの開口８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈを有
する絞り、９は絞り８の４つの開口に対応して配置され
た４つのレンズ９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈを有する２次結
像系（再結像レンズブロック）、１０は第３の反射鏡、
１１はエリアセンサーであり、二対の２次元型受光エリ
アセンサ１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈを有する光電
変換素子（受光手段）をそれぞれ示している。第１の反
射鏡４，第２の反射鏡６，絞り８，そして２次結像系９
等は光学手段の一要素を構成している。

【００２１】各受光エリアセンサ１１ｅ〜１１ｆは複数
のセンサー列より構成しており、センサー列同士も対を
なしている。

【００２２】ここで、第１の反射鏡４は楕円鏡であっ
て、楕円を定義する二つの焦点は、対物レンズ１０１の
光軸１上の光線が主ミラー３で屈折した後の光路を逆に
対物レンズ１０１側に延長した線上と、その光線が第１
の反射鏡４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。また、第１の反射鏡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ため、必要な領
域のみが光を反射するようになっている。第２の反射鏡
６と第３の反射鏡１０は平面鏡である。なお、これらの
構成要素のうちの光学的に機能する部分は何れも紙面に
対して対称に構成している。

【００２３】図３は絞り８の平面図である。図３におい
て絞り８は金属製あるいは樹脂製の遮光性薄板より成る
絞り、８ｅ〜８ｆは絞り開口部（開口部）、８ｉ，８ｊ
は位置決め穴である。絞り８は位置決め穴８ｉ，８ｊを
介して再結像レンズブロック９に固定している。

【００２４】再結像レンズブロック９の光入射側は第１
の反射鏡４によって偏向した対物レンズ１０１の光軸上
に中心を持つ単一の凹状球面、射出側は互いに反対方向
に偏芯した２対の凸レンズ面９ｅ〜９ｈとなっている。
さらに、凹状球面の中心は第１の反射鏡４によって形成
される対物レンズ１０１の近軸的結像面５に、また、前
記２対のレンズ部９ｅ〜９ｈの中心は前記絞り開口８ｅ
〜８ｈの近傍にほぼ等しく設定してある。このようにレ
ンズのパワーを配置する事によって広い波長域にわたっ
て、また撮影範囲の複数の領域において高精度な焦点検
出を可能としている。

【００２５】絞り８と再結像レンズブロック９との位置
関係は、図３に破線で示した如く絞り８の背後に２対の
レンズ９ｅ〜９ｈが位置するようになっている。絞り開
口８ｅ，８ｇの開口重心は、対物レンズ１０１の光軸近
傍の光路に平行であってレンズ部９ｅ，９ｇの曲率中心
Ｐ６，Ｐ７を含む第１の平面（図１の紙面）ＰＬ１上に
あり、また、絞り開口８ｆ，８ｈの開口重心とレンズ部
９ｆ，９ｈの曲率中心は対物レンズ１０１の光軸近傍の
光路を含み第１の平面ＰＬ１と直交する第２の平面（図
２の紙面）ＰＬ２上にある。

【００２６】焦点検出光束の光路としては、絞り開口部
８ｅ〜８ｈとレンズ部９ｅ〜９ｈとは同一の添字で示し
たもの同士が対応し、各開口部を通過した光束は第３の
反射鏡１０を介してエリアセンサー１１上に２次物体像
を形成する。尚、異なる添字の要素を通過した光束はエ
リアセンサー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。

【００２７】添字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、一方、添字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。以降、瞳を縦方向に分離する検出系を第１の焦点検
出系（第１の検出系）、瞳を横方向に分離する検出系を
第２の焦点検出系（第２の検出系）と呼ぶことにする。

【００２８】次に以上の構成における光学作用を説明す
る。図１および図２に示した１２ｅ，１２ｇ，１２ｆ，
１２ｈは絞り８を通過して焦点検出に使われる画面中央
への光束である。これらの光線の進む順に説明を加える
と、まず、対物レンズ１０１からの光束は主ミラー３を
透過した後、第１の反射鏡４によってほぼ主ミラー３の
傾きに沿った方向に反射される。第１の反射鏡４は前述
のように楕円鏡であって、二つの焦点の近傍同士を実質
的に投影関係におくことができる。

【００２９】ここでは一方の焦点を対物レンズ１０１の
代表射出瞳位置１０１ａの光学的な等価点に、他方の焦
点を絞り８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１０１の代
表射出瞳位置１０１ａとは、カメラに装着される種々の
投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。

【００３０】第１の反射鏡４で反射した光束は第２の反
射鏡６で再び反射し、赤外線カットフィルター７に入射
する。ここで焦点検出の精度を低下させる要因となる赤
外線が除去され、対物レンズの収差補正が十分に成され
ている波長域の光のみが背後に置かれた絞り８や再結像
レンズブロック９まで到達する。再結像レンズブロック
９の作用で収斂した光束は第３の反射鏡１０を介して２
次物体像をエリアセンサー１１上に形成する。

【００３１】図４はエリアセンサー１１上の２次物体像
２２ｅ〜２２ｈの様子を示す図でありって、格子状の物
体についての例である。再結像レンズブロック９の四つ
のレンズによって四つの２次物体像が形成され、２２
ｇ，２２ｅ及び２２ｆ，２２ｈがそれぞれ相対的位置関
係を検出すべき対の像（２次物体像）となる。

【００３２】ここで、絞り８の開口部８ｅ，８ｇの間隔
と、開口部８ｆ，８ｈの間隔とは異なり、間隔の広い第
２の焦点検出系の方が２次物体像の移動が敏感になるた
め、高精度な焦点検出が可能である。

【００３３】物体が投影される範囲は、２次物体像２２
ｇ，２２ｅと２次物体像２２ｆ，２２ｈとでは異なり、
２次物体像２２ｇ，２２ｅでは第１反射鏡４の大きさで
決定される領域に、２次物体像２２ｆ，２２ｈではその
絞り開口部８ｆ，８ｈの間隔の差異から、主ミラーや第
２反射鏡上で光線が通れるだけの領域となって２次物体
像２２ｇ，２２ｅよりも狭くなる。また、第１の反射鏡
４が斜設されていることに起因して、各像には軸対称性
のない、かなり大きな歪みが生じる。

【００３４】ただし、このような歪みが存在する場合で
あっても、次の二つの条件を満たせば、特に速やかなピ
ント合わせが必要なカメラ用の焦点検出装置としても問
題はない。

【００３５】その条件とは、正確な合焦判定を得るため
に、 ．少なくとも対物レンズが合焦している際に、検出対
象となる一対のセンサー列上には物体上で同一位置に対
応する２次物体像が投影されていること、つまり、セン
サー列に直交する方向において二像の倍率差が小さいこ
と。

【００３６】また、正確なデフォーカス検出を得るため
に、 ．対物レンズのデフォーカスが生じた際に、検出対象
となる一対のセンサー列上には物体上で同一位置に対応
する２次物体像が位置的な位相差を持って投影されてい
ること。である。

【００３７】さて、このような観点からこの焦点検出系
について説明する。まず、瞳を縦方向に分離する第一の
焦点検出系については、第一の反射鏡４の傾きが瞳の分
離方向と一致した図１の紙面内であるために、２次物体
像２２ｇ，２２ｅの何れについても歪みはこの紙面に対
称な扇形状となり、歪み自体の量はかなり大きい。しか
し、二像間での歪みの差に注目すれば、それは僅かであ
って、特に瞳の分離と直交する方向に相当する図の横方
向の２次物体像２２ｇと２２ｅの像倍率差はほとんど無
い。

【００３８】したがって、図６の如く受光エリアのセン
サー列１１ｅ，１１ｇを配置すれば、一方の受光エリア
１１ｅ上の任意のセンサー列上に投影された物体像２２
ｅと対になる物体像２２ｇは他方の受光エリア１１ｇ上
の対応するセンサー列上に投影されることになる。つま
り、上記の条件を満たす。

【００３９】また、２次物体像の歪みの要因は第１の反
射鏡４、すなわち瞳投影光学系にあり、第１反射鏡４の
近軸的結像面５に生じた歪みが再結像レンズブロック９
によってそのままエリアセンサー１１上に投影されてい
ると言える。したがって、２次物体像２２ｅ，２２ｇの
移動方向は絞り開口部８ｅ，８ｆの並び方向であって、
エリアセンサー上では図５に示す矢印の方向である。

【００４０】したがって、上記のように図６の如くセン
サー列を設定することによって同時にの条件をも満た
し、これをもって２次物体像２２ｅ，２２ｇの相対的位
置関係を比較し対物レンズのデフォーカス量を求めるこ
とが可能である。

【００４１】図８にはこのように配置した受光エリアに
よ撮像面上での焦点検出領域を示す。歪みのある２次物
体像２２ｇを矩形に整列した受光エリア１１ｇ，１１ｅ
で光電変換するために焦点検出領域３１は、撮像面３０
内で図のように歪んだ形状となる。

【００４２】次に、瞳を横方向に分離する第２の焦点検
出系について説明する。二像間での像倍率差が瞳の分離
と直交する方向で小さくなるのは、今度は撮像面の中央
部に近い領域だけである。そこで、この部分だけに受光
エリアを限定すれば、一方の受光エリア上の任意のセン
サー列上に投影された物体像と対になる物体像は他方の
受光エリア上の対応するセンサー列上に投影され、上記
の条件を満たすことになる。

【００４３】図７は図６に示した第１の焦点検出系の受
光エリア１１ｇ，１１ｅに加えて第２の焦点検出系のた
めの受光エリア１１ｆ，１１ｈを描いたエリアセンサー
１１の平面図である。対となる２次物体像２２ｆ，２２
ｈの移動方向は第１の焦点検出系と同様の理由から絞り
開口部８ｆ，８ｈの並び方向であって、センサー列を図
のように設定することによりすでにの条件も満たすこ
とができている。このような受光エリアによる撮像面上
での焦点検出領域は図９に示すとおりであり、焦点検出
領域３４は撮像面３０内の中央部となる。

【００４４】このようなエリアセンサー１１を用いて光
量分布を電気信号として出力し、検出対象とした一対の
センサー列上の像（２次物体像）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
ことが可能である。この際、検出対象のセンサー列対を
適当に選択すれば、撮像面上で２次元的な結像状態の検
出ができる。

【００４５】また、例えば図８で領域３２や領域３３と
して示すように、センサー列を複数の領域に分割して得
られる、より細分化されたフォーカスポイントの焦点情
報から撮像面上のデフォーカスマップを作成し、主とな
る被写体の中で最も適切な任意の位置に対物レンズのピ
ントを自動制御することも可能である。これによって被
写体中の複数の領域において焦点検出を行っている。

【００４６】次に、図１０から図１３を用いて絞り８の
開口部８ｅ〜８ｈの形状について説明する。ここでは焦
点検出領域の広い第１の焦点検出系について述べる。ま
ず、図１１は第１の焦点検出系の光束を決定する際に制
限となる対物レンズの射出窓についての説明図である。
ここでは図８に示した対物レンズの光軸１から一番遠く
にある焦点検出領域上の点Ｐ１について各種対物レンズ
の射出窓を求めたとき、このうち光束を最も細く制限す
る射出窓４７，４８を示している。

【００４７】一般に、射出窓は光軸方向から見たとき
に、ほぼ円形であって、それを垂直視する図１１上では
線として表現される。焦点検出領域上の点Ｐ１での焦点
検出精度を保証するためには、焦点検出光束がどの対物
レンズでもけられることなく焦点検出系に取り込まれる
ことが必要であるが、これは斜線を付した領域４９の内
側に焦点検出光束が含まれていなければならないことを
意味する。

【００４８】この様子を詳しく知るためには、対物レン
ズの光軸上に何らかの面を定義したうえで、この面上に
射出窓を投影し、焦点検出光束との関係を調べればよ
い。ここでは投影面として対物レンズの代表射出瞳位置
を選ぶことにする。このように設定すれば、投影面上で
の光軸１に対する焦点検出光束の位置関係を、絞り８上
での光軸に対する絞り開口の位置関係として置き換えて
考えることもできるので都合がよい。

【００４９】図１１において４６が投影面となる代表射
出瞳位置であり、光軸１の周りに領域４９の断面がほぼ
均等に広がる位置となる。

【００５０】図１３は射出窓４７，４８の投影像４０，
４１と焦点検出光束との関係を示す図であり、図８に示
した撮像面の中央の点に入射する第１焦点検出系の光束
を、対物レンズの射出瞳上で切った状態を示したもので
ある。図において、４２ｅ，４２ｇは撮像面の中央の点
に入射し、かつ、絞り８の開口部８ｅ，８ｇを通過する
光束の代表射出瞳位置における通過範囲である。

【００５１】中心線Ｌ３は、図１，図２の紙面と投影面
４６との交線である。また、中心線Ｌ４は対物レンズ１
０１の光軸１を通り、中心線Ｌ３に直交する直線であ
る。通過範囲４２ｅ，４２ｇは中心線Ｌ３に沿って位置
し、一方、射出窓の投影像４０，４１は対物レンズの光
軸１を中心とする二つの円形像となる。而して、斜線を
付した領域５０の中に通過範囲４２ｅ，４２ｇは余裕を
持って入り、光束がけられることはない。

【００５２】このように、対物レンズの光軸に近い点に
ついては、一般に焦点検出光束の通過範囲４２ｅ，４２
ｇに対する射出窓の投影像が大きくなって焦点検出光束
のけられは起こらない。すなわち、対物レンズの光軸１
から遠くにある焦点検出領域上の点で絞り８の開口部の
形状が決定される。

【００５３】図１２は焦点検出領域上の周辺の点での射
出窓４７，４８の投影像４３，４４と焦点検出光束との
関係を示す図である。図において４５ｅ，４５ｇは、焦
点検出領域上の点Ｐ１に入射し、かつ、絞り８の開口部
８ｅ，８ｇを通過する光束の代表射出瞳位置における通
過範囲である。第１の焦点検出系は瞳を縦方向に分離す
るために、通過範囲４５ｅ，４５ｇは中心線Ｌ３に沿っ
て位置し、投影像４３，４４は焦点検出領域上の点Ｐ１
が撮像面の隅の点であるために、斜めにずれた二つの円
状の像となる。

【００５４】図１１で斜線を付した領域４９の投影面４
６上での範囲は、投影像４３，４４が交わった領域５０
に相当する。

【００５５】焦点検出光束がどの対物レンズに対して
も、けられることのないことを保証するためには、少な
くとも焦点検出光束の通過範囲４５ｅ，４５ｇが領域５
０の内部に含まれていることが必要である。この上で、
十分な動作限界被写体輝度の特性を有した焦点検出装置
を実現するには、通過範囲４５ｅ，４５ｇの面積をでき
るだけ大きくしなければならない。

【００５６】ただし、この際の制約として、特開昭６２
−９５５１１号公報に説明されている如く絞り開口部の
形状を一方を平行移動して他方に異なる形状にしなけれ
ば、高精度なデフォーカス量の検出は不可能となる。

【００５７】上記の条件を満たす最大面積は、通過範囲
４５ｅ，４５ｇを次のような形状にすることで得られ
る。まず、焦点検出系には対称性があることから、通過
範囲４５ｅ，４５ｇ最大面積化のためにも中心線Ｌ３に
対しての線対称形状が前提となる。

【００５８】次に、投影像４３，４４に沿う円弧を定義
することが必要である。ただし、通過範囲４５ｅ，４５
ｇが平行移動によって互いに重なるためには、円弧４５
ｅ−１と４５ｇ−１，４５ｅ−２と４５ｇ−２，４５ｅ
−３と４５ｇ−３，および４５ｅ−４と４５ｇ−４の半
径が同一である必要性がある。

【００５９】先の対称条件と併せると、円弧４５ｅ−
１，４５ｇ−１，４５ｅ−２，４５ｇ−２の組、それか
ら４５ｅ−３，４５ｇ−３，４５ｅ−４，４５ｇ−４の
組が同一半径となる。

【００６０】前述のように、第１の反射鏡４のフィール
ドレンズとしての作用によって絞り８と対物レンズの代
表射出瞳位置とは投影関係にあり、上述の通過範囲４５
ｅ，４５ｇの形状は絞り８上に置き換えて考えてよい。

【００６１】図１０は絞り８の形状定義についての説明
図である。絞りの一対の開口部８ｅ，８ｇは同一形状で
あるので、ここでは開口部８ｇについて説明する。開口
部８ｇは通過範囲４５ｇと同様に４つの円弧で構成さ
れ、それらの中心はＰ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５にある。さ
らに、通過範囲４５ｇとの対応から、円弧８ｇ−１，８
ｇ−２，それから８ｇ−３，８ｇ−４が同一半径となっ
ている。

【００６２】これらの円弧の中心は対物レンズの光軸近
傍の光路に平行であってレンズ部９ｅ，９ｇの曲率中心
Ｐ６，Ｐ７を含む第１の平面上ＰＬ１及び該対物レンズ
の光軸近傍の光路を含み第１の平面ＰＬ１と直交する第
２の平面ＰＬ２上の何れにも位置しない。

【００６３】本実施形態では絞り８の開口部８ｅ，８ｇ
は以上のように設定して動作限界被写体輝度の向上を図
っている。

【００６４】図１４は本発明の他の実施形態の絞り８の
開口部の説明図である。図１，図２に示した焦点検出装
置の絞り開口部は全周が円弧で囲まれた形状のみに限ら
れず、例えば図１４に示すような形状であってもよい。

【００６５】図において、開口部６０ｇは同様に４つの
円弧を含み、それらの中心は点Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１
２，Ｐ１３である。更に、円弧６０ｇ−１，６０ｇ−
２、それから６０ｇ−３，６０ｇ−４が同一半径となっ
ている。これらの円弧の中心は対物レンズの光軸近傍の
光路に平行であって、レンズ部９ｅ，９ｇの曲率中心Ｐ
６，Ｐ７を含む第１の平面上ＰＬ１及び該対物レンズの
光軸近傍の光路を含み、第１の平面ＰＬ１と直交する第
２の平面ＰＬ２上の何れにも位置しない。

【００６６】この部分は絞り開口の面積を大きくする目
的から第１の実施例と同様の構成となっている。第１の
実施例と異なるのは、円弧が鋭角に交わる位置の形状で
ある。円弧６０ｇ−１と６０ｇ−４が交差する位置を線
分６０ｇ−５で、円弧６０ｇ−２と６０ｇ−３が交差す
る位置を線分６０ｇ−６で繋いでいる。

【００６７】このようにすることで、レンズ部９ｅ，９
ｇの曲率中心Ｐ６，Ｐ７から最も離れた位置に入射する
光束をカットすることができ、受光エリア上での点像の
まとまりが改善されて焦点検出精度の向上が可能とな
る。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、対物レン
ズ（撮影レンズ）の像面側に設ける焦点検出用の光学手
段の各要素を適切に設定することにより十分な動作限界
被写体輝度特性を有し、撮影範囲内の任意の点において
焦点検出を高精度に行うことができる焦点検出装置及び
それを用いた光学機器を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の第１の焦点検出系の光路
説明図

【図２】本発明の実施形態１の第２の焦点検出系の光路
説明図

【図３】本発明の実施形態１の絞りの平面図

【図４】本発明の実施形態１のエリアセンサー上の２次
物体像の様子を示す説明図

【図５】本発明の実施形態１の２次物体像の移動方向を
示す説明図

【図６】本発明の実施形態１のセンサー列の配置方向を
示す説明図

【図７】本発明の実施形態１のエリアセンサーの平面図

【図８】本発明の実施形態１のエリアセンサーの平面図

【図９】本発明の実施形態１のエリアセンサーの平面図

【図１０】本発明の実施形態１の絞りの形状定義につい
ての説明図

【図１１】本発明の実施形態１の対物レンズの射出窓に
ついての説明図

【図１２】本発明の実施形態１の対物窓の投影像と焦点
検出光束との関係を示す説明図

【図１３】本発明の実施形態１の対物窓の投影像と焦点
検出光束との関係を示す説明図

【図１４】本発明の実施形態１の他の絞りの形状定義に
ついての説明図

【符号の説明】

１０１ 対物レンズ １ 光軸 ２ 撮像手段 ３ 主ミラー ４ 第１の反射鏡 ５ 結像面 ６ 第２の反射鏡 ７ 赤外カットフィルター ８ 絞り ９ ２次結像レンズ １０ 第３の反射鏡 １１ エリアセンサー ８ｅ〜８ｈ 絞り開口部 ９ｅ〜９ｈ レンズ部 Ｐ６，Ｐ７ 曲率中心 ＰＬ１ 第１の平面 ＰＬ２ 第２の平面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズの像面側に一対の開口部を有
   する絞りと、これに対応した一対の２次結像系とを有す
   る光学手段を設け、該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
   位置関係を複数の素子より成る光電変換素子により求
   め、該光電変換素子からの信号を用いて該対物レンズの
   合焦状態を検出する焦点検出装置において、該一対の開
   口部を該対物レンズの光軸近傍の光路に平行であって、
   該一対の２次結像系のレンズ面の曲率中心を含む第１の
   平面上及び該対物レンズの光軸近傍の光路に平行であっ
   て該第１の平面と直交する第２の平面のいずれにも中心
   を有しない４つの円弧を含む形状より成り、かつ該第１
   の平面に対して面対称となるようにしたことを特徴とす
   る焦点検出装置。
2. 【請求項２】 前記対物レンズの合焦状態を撮影視野内
   の複数の領域において検出していることを特徴とする請
   求項１の焦点検出装置。
3. 【請求項３】 前記光学手段は前記対物レンズからの光
   束を反射させて所定面上に被写体像を形成する集光性の
   反射鏡を有し、前記２次結像系は該所定面上に形成され
   た被写体像を前記光電変換素子面上に再結像しているこ
   とを特徴とする請求項１の焦点検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の焦点
   検出装置からの信号を用いて対物レンズを構成する合焦
   レンズを駆動させて合焦を行い、撮像手段面上に被写体
   像を形成していることを特徴とする光学機器。