JPH1184221A - 焦点位置検出装置 - Google Patents

焦点位置検出装置

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JPH1184221A
JPH1184221A JP23752597A JP23752597A JPH1184221A JP H1184221 A JPH1184221 A JP H1184221A JP 23752597 A JP23752597 A JP 23752597A JP 23752597 A JP23752597 A JP 23752597A JP H1184221 A JPH1184221 A JP H1184221A
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JP
Japan
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imaging
focus position
light beam
optical system
lens
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JP23752597A
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Hideo Kajita
英夫 梶田
Masataka Hamada
正隆 浜田
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用するレンズのF値に関わらず、精度の高
い焦点位置検出が可能な焦点位置検出装置を得る。 【解決手段】 撮像光学系201のF値がF2.8より
も大きい(暗い)場合は、第1及び第2の再結像レンズ
アレイ145A及び145Bの再結合レンズのうちF
5.6に対応した口径の小さいレンズ145a〜145
c及びこれに対応する第1及び第2のセンサの第1〜第
3アイランド146a〜146cを用いて焦点位置検出
を行う。一方、撮像光学系201のF値がF2.8より
も小さい(明るい)場合は、第1及び第2の再結像レン
ズアレイ145A及び145Bの再結像レンズのうちF
2.8に対応した口径の大きいレンズ145d及びこれ
に対応する第1及び第2のセンサの第4アイランド14
6dを用いて焦点位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、AF一眼レフカメ
ラ等に用いられる撮像光学系の焦点位置検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、AF一眼レフカメラ等に用い
られている焦点位置検出装置の基本的構成を図9及び図
10を用いて説明する。図9に示す従来の焦点位置検出
装置20は、撮像光学系10の予定焦点面11の後方に
設けられており、撮像光学系10を通過した光束を集光
するコンデンサレンズ21と、絞りマスク22と、再結
像レンズ23と、CCDラインセンサ等の光電変換素子
アレイ24と、光電変換素子アレイ24上に結像された
2つの被写体像の相対的な位置関係を検出することによ
り合焦位置からのずれ量及びずれの方向を演算する演算
回路25等で構成されている。
【0003】撮像光学系10の焦点位置が被写体に一致
している、すなわち合焦している場合、光電変換素子ア
レイ24上に結像された2つの被写体像の間隔は一定
(合焦時の間隔をL0とする)であり、いわゆる前ピン
の場合の2つの被写体像の間隔はL0よりも狭く、一方
いわゆる後ピンの場合の2つの被写体像の間隔はL0よ
りも広い。従って、光電変換素子アレイ24上の2つの
被写体像の間隔を検出することにより合焦又は非合焦を
知ることができると共に、非合焦状態ではデフォーカス
の量と方向を知ることができる。
【0004】AF一眼レフカメラは、さまざまな焦点距
離や開放F値を有するレンズを装着することができる。
図10において、実線で示すような開放F値の小さい
(明るい)レンズ10aを用いた場合よりも、一点鎖線
で示すような開放F値の大きい(暗い)レンズ10bを
用いた場合の方が、絞りマスク22の位置に達する被写
体からの光束の断面径が小さい。従って、絞りマスク2
2の一対の開口部22aの位置は、このカメラにおいて
使用可能な全ての交換レンズに対応できるように、最も
開放F値の大きいレンズに対応するように設けられてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、撮像光学系1
0の焦点位置の動きに対する光電変換素子アレイ24上
での像の動きは、像の位置が光軸から離れるほど大きく
なる。従って、ある範囲の光束のうちから特定の部分を
取り出して焦点位置検出を行う場合、できるだけ光軸か
ら離れた位置の光束を取り出して使用する方が焦点位置
検出の精度は高い。特に、撮像光学系10の開放F値が
小さい(明るい)ほど、焦点位置のずれに対するぼけが
大きくなるので、撮像光学系10の開放F値が小さい場
合は精度の高い焦点位置検出が必要である。
【0006】しかしながら、従来の焦点位置検出装置で
は、図10に示すように、使用可能な交換レンズのう
ち、最も開放F値の大きいレンズに合わせて絞りマスク
22の開口部22aを光軸の近くに配置している。その
ため、開放F値の小さいレンズを使用する場合でも、光
軸の近くの光束を用いて焦点位置検出を行うことにな
り、光軸から離れた位置を通る光束を有効に利用するこ
とができず、精度の高い焦点位置検出を行うことができ
ないという問題点を有していた。
【0007】本発明は、上記従来例の問題を解決するた
めになされたものであり、使用するレンズの開放F値に
関わらず、精度の高い焦点位置検出が可能な焦点位置検
出装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の焦点位置検出装置は、撮像光学系か
らの入射光束を第1の方向及び第2の方向にそれぞれ進
行する第1の光束及び第2の光束に分離する光束分離手
段と、第1の光束の光路上に設けられ、撮像光学系の第
1のF値に対応する少なくとも1組の第1の開口絞り
と、第1の開口絞りに対応した第1の再結像レンズと、
再結像レンズの結像面に設けられた少なくとも1つの光
電変換素子アレイを含む第1のセンサユニットと、第2
の光束の光路上に設けられ、撮像光学系の第2のF値に
対応する少なくとも1組の第2の開口絞りと、第2の開
口絞りに対応した第2の再結像レンズと、再結像レンズ
の結像面に設けられた少なくとも1つの光電変換素子ア
レイを含む第2のセンサユニットとを具備する。
【0009】すなわち、第1の焦点位置検出装置では、
入射光束をビームスプリッタ等の光束分離手段により第
1及び第2の2つの光束に分離し、撮像光学系のAF用
開放F値が第2のF値(例えば、F2.8)よりも大き
い(暗い)場合は、第1のF値(例えば、F5.6)に
対応した第1のセンサユニットにより第1の光束を用い
て焦点位置検出を行う。一方、撮像光学系のAF用F値
が第2のF値(例えば、F2.8)よりも小さい(明る
い)場合は、第2のF値(F2.8)に対応した第2の
センサユニットにより第2の光束を用いて焦点位置検出
を行う。従って、従来例のように撮像光学系のF値の大
小に関わりなく全て最小のF値に対応したセンサにより
焦点位置検出を行うのではなく、撮像光学系のF値に応
じて最適なセンサユニットを選択して、高精度な焦点位
置検出が行われる。
【0010】なお、AF用開放F値とは自動焦点調節の
際に用いる開放F値であり、必ずしも実際の撮像光学系
の開放F値とは一致しない。例えば接写用の50mm/
F2.8のレンズでは、AF用開放F値としてF5.6
を用いる。従って、撮像光学系の第1のF値及び第2の
F値とは、それぞれ撮像光学系の開放F値及びAF用の
開放F値の両方を含む広い概念である。
【0011】一方、本発明の第2の焦点位置検出装置
は、撮像光学系からの入射光束を第1の方向及び第2の
方向にそれぞれ進行する第1の光束及び第2の光束に分
離する光束分離手段と、第1の光束の光路上に設けら
れ、撮像光学系の第1のF値に対応する少なくとも1組
の第1の開口絞りと、第1の開口絞りに直交するように
配置され、撮像光学系の第2のF値に対応する少なくと
も1組の第2の開口絞りと、第1及び第2の開口絞りに
対応した第1及び第2の再結像レンズと、再結像レンズ
の結像面に設けられた相互に直交する少なくとも2つの
光電変換素子アレイを含む第1のセンサユニットと、第
2の光束の光路上に設けられ、撮像光学系の第1のF値
に対応する少なくとも1組の第1の開口絞りと、第1の
開口絞りに直交するように配置され、撮像光学系の第2
のF値に対応する少なくとも1組の第2の開口絞りと、
第1及び第2の開口絞りに対応した第1及び第2の再結
像レンズと、再結像レンズの結像面に設けられた相互に
直交する少なくとも2つの光電変換素子アレイを含み、
第1のセンサユニットに対して相対的に直交するように
設けられた第2のセンサユニットとを具備する。
【0012】第2の焦点位置検出装置では、撮像光学系
のF値が第2のF値(例えば、F2.8)よりも大きい
(暗い)場合は、第1のF値(例えば、F5.6)に対
応した第1のセンサユニット及び第2のセンサユニット
の第1の開口絞り、第1の再結像レンズ及び光電変換素
子アレイにより第1及び第2の光束を用いて焦点位置検
出を行う。一方、撮像光学系のF値が第2のF値(例え
ば、F2.8)よりも小さい(明るい)場合は、第2の
F値(例えば、F2.8)に対応した第1のセンサユニ
ット及び第2のセンサユニットの第2の開口絞り、第2
の再結像レンズ及び光電変換素子アレイにより第1及び
第2の光束を用いて焦点位置検出を行う。いずれの場合
も、実質的に互いに直交する少なくとも2組の光電変換
素子アレイにより焦点位置検出が行なわれるので、撮像
光学系のF値だけでなく、撮影時のカメラの方向(縦位
置か横位置か)に関わりなく、高精度の焦点位置検出が
可能である。
【0013】また、第2の焦点位置検出装置において、
第1のセンサユニットと第2のセンサユニットとは、同
種の光学部品を用いて構成されていることが好ましい。
すなわち、第2の焦点位置検出装置の構成によれば、第
1のセンサユニットと第2のセンサユニットを同一の構
成にすることができ、同一形状(同種)の部品を使用す
ることによりコストダウンをはかることができる。
【0014】また、第1及び第2の焦点位置検出装置に
おいて、光束分離手段は入射光束の光軸に対して略45
度をなすように設けられたビームスプリッタであり、第
1の方向と第2の方向とが互いに直交することが好まし
い。この構成により、入射光束に対する分離された第1
及び第2の光束の光軸の調整等が容易になる。
【0015】また、第1のセンサユニット及び第2のセ
ンサユニットは、それぞれ互いに直交する第1の腕部分
及び第2の腕部分を有する筐体の内部に設けられ、光束
分離手段は筐体の第1の腕部分と第2の腕部分の交差部
分に設けられていることが好ましい。このように、焦点
位置検出装置をモジュール化することにより、カメラボ
ディに組み込む前に光軸の傾きや各部品の位置を調整す
ることができ、特にカメラボディに組み込んだ後は調整
が非常に困難であった第1及び第2のセンサユニットの
相対的な位置調整が不要になる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の焦点位置検出装置の各実
施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ま
ず、本発明の焦点位置検出装置の各実施形態が用いられ
るAF一眼レフカメラの一構成例を図1に示す。
【0017】カメラボディ100のほぼ中央には、光軸
Lに対して略45度傾斜した主ミラー111、主ミラー
111の背面に設けられ、主ミラー111の傾斜に対し
て略90度傾斜した補助ミラー112等を具備するミラ
ーボックス110が設けられている。ミラーボックス1
10の上部には、焦点板121、プリズム122、接眼
レンズ123、表示素子124等を具備するファインダ
ー120が設けられている。ファインダー120の上部
には、フラッシュ光を発光させるための発光ユニット1
70が設けられている。
【0018】ミラーボックス110の底部(ファインダ
120とは反対側)には、焦点位置検出装置140、調
光センサ150、AF駆動ユニット160、及び必要に
応じてリレーレンズ151等が設けられている。ミラー
ボックス110の背面(レンズ200とは反対側)とフ
ィルム面1との間には、シャッターユニット130が設
けられている。AFCPU301及び配線302等が設
けられたフレキシブルプリント基板300は、カメラボ
ディ100の隙間等に設けられている。
【0019】レンズ200は、撮像光学系201、撮像
光学系201を保持する鏡胴202、鏡胴202を光軸
Lに平行な方向Aに駆動するレンズ駆動機構203、レ
ンズの焦点距離、F値(開放F値、AF用開放F値、最
小F値等)等を記憶し、カメラボディ100側のAFC
PU301に出力するレンズCPU204等を具備す
る。
【0020】主ミラー111は、撮像光学系201によ
る光束の大部分を焦点板121方向に反射し、残りの部
分を透過させる。補助ミラー112は主ミラー111を
透過した光束を焦点位置検出装置140に導く。プリズ
ム122は、焦点板121上の像の左右を反転させ接眼
部レンズ123を介して撮影者の目に導く。
【0021】プリズム122の出射面近傍には、測光ユ
ニット180が設けられている。測光ユニット180
は、集光レンズ及びフォトダイオード等の光電変換素子
を含み、被写体2の輝度に対応する信号をAFCPU3
01に出力する。表示素子124は、発光ダイオード等
の発光素子及び液晶表示素子等を含み、レンズの焦点が
被写体2に合っている状態(合焦状態)や、シャッター
速度、レンズの絞り値等を表示する。
【0022】発光ユニット170は、発光エネルギーを
蓄積するためのコンデンサ(図示せず)、コンデンサを
充電するための充電回路(図示せず)、コンデンサに蓄
積された電気エネルギーを放電し、光エネルギーに変換
する発光管171、発光管171によるフラッシュ光を
カメラ前方に反射する反射板172、フラッシュ光を所
定の範囲に集光又は拡散するためのフレネルレンズ17
3等を具備する。調光センサ150は、例えば集光レン
ズ及びフォトダイオード等の光電変換素子を含み、発光
ユニット170によるフラッシュ光の発光中に、フィル
ム1からの反射光を検出し、その光量に対応する信号を
AFCPU301に出力する。AFCPU301は、調
光センサ150からの信号に基づいて、フィルム1の露
光量が所定値に達したと判断すると、発光ユニット17
0の発光を停止させる。
【0023】AF駆動ユニット160は、DCモータ
ー、ステッピングモータ、超音波モータ等のアクチュエ
ータ、アクチュエータの回転方向及び回転数等を検出し
てAFCPU301に出力するエンコーダ、アクチュエ
ータの回転数を減速するための減速系等(図示せず)を
含み、出力軸161を介してレンズ駆動機構203に連
結されている。レンズ駆動機構203は、例えばヘリコ
イド及びヘリコイドを回転させるギヤ等(図示せず)で
構成され、AF駆動ユニット160のアクチュエータの
駆動力により、撮像光学系201及び鏡胴202を一体
的に矢印A方向に移動させる。撮像光学系201及び鏡
胴202の移動方向及び移動量は、それぞれアクチュエ
ータの回転方向及び回転数に従う。
【0024】(第1の実施形態)本発明の焦点位置検出
装置の第1の実施形態の詳細を図2から図4を用いて説
明する。図2に示す焦点位置検出装置140において、
視野マスク141は、撮像光学系201からの距離がフ
ィルム1と相対的に等しい位置の近傍に設けられてお
り、撮像光学系201からの入射光束のうち、焦点位置
検出装置140に入射する光束を制限する。視野マスク
141は、後述する2つのセンサ146A及び146B
の各光電変換素子アレイ(以下、アイランドと称する)
に対応する5つの開口141a〜141eを有する。
【0025】視野マスク141の後方には、視野マスク
141の各開口141a〜141eに対応する5つの領
域142a〜142eを有するコンデンサレンズ142
が設けられている。また、コンデンサレンズ142の後
方に設けられたビームスプリッタ143は、視野マスク
141及びコンデンサレンズ142を透過した光束を相
互に直交する第1の方向A及び第2の方向Bにそれぞれ
進む2つの光束に分離する。
【0026】第1の方向Aには、第1のセンサユニット
を構成する第1の絞りマスク144A、第1の再結像レ
ンズアレイ145A及び第1のセンサ146Aが設けら
れている。また、第2の方向Bには、第2のセンサユニ
ットを構成する第2の絞りマスク144B、第2の再結
像レンズアレイ145B及び第2のセンサ146Bが設
けられている。第1の実施形態では、第1の絞りマスク
144Aと第2の絞りマスク144B、第1の再結像レ
ンズアレイ145Aと第2の再結像レンズアレイ145
B、第1のセンサ146Aと第2のセンサ146Bと
は、それぞれ同一形状(同種)の部品が使用できるよう
に構成されている。
【0027】第1及び第2のセンサ146A及び146
Bはそれぞれ長方形であり、両短辺の近傍に形成された
第1アイランド146a及び第3アイランド146c
と、中央部に略十字をなすように形成された第2アイラ
ンド146b及び第4アイランド146dの4つのアイ
ランドを有する。また、第1のセンサ146Aの第2ア
イランド146bと第2のセンサ146Bの第2アイラ
ンド146bとが直交するように、いずれか一方に対し
て他方を第1又は第2の光束の光軸を中心として90度
回転させた位置関係になるように配置されている。
【0028】第1及び第2の再結像レンズアレイ145
A及び145Bは、それぞれ第1及び第2のセンサ14
6A及び146Bに対応して長方形であり、第4アイラ
ンド146dの参照部及び基準部に対向する位置には、
撮像光学系201のF値が、例えばF2.8よりも小さ
い場合(以下、F2.8のレンズと称する)に用いられ
る口径の大きな一組の再結像レンズ145dが設けられ
ている。また、第1〜第3アイランド146a〜146
cの各参照部及び基準部に対向する位置には、撮像光学
系201のF値が、例えばF2.8よりも大きくF5.
6よりも小さい場合(以下、F5.6のレンズと称す
る)に用いられる口径の小さな3組の再結像レンズ14
5a〜145cが設けられている。なお、第1及び第2
のセンサ146A及び146Bの各入射面は、第1及び
第2の再結像レンズアレイ145A及び145Bの各再
結像レンズ145a〜145dの焦点面に位置し、第1
及び第2の再結像レンズアレイ145A及び145Bの
各再結像レンズ145a〜145dは入射光束を分岐し
て第1及び第2のセンサ146A及び146Bの第1〜
第4アイランド146a〜146d上に投影する。
【0029】第1及び第2の絞りマスク144A及び1
44Bは、第1及び第2の再結像レンズアレイ145A
及び145Bの各再結像レンズ145a〜145dに対
向し、略円形、楕円形又は小判型等の開口144a〜1
44dを有し、第1及び第2の再結像レンズアレイ14
5A及び145Bの各再結像レンズ145a〜145d
に入射する光束を限定する。すなわち、絞りマスクとコ
ンデンサレンズにより、撮像光学系の使用可能F値を決
定している。また、前述の視野マスク141の開口のう
ち、中央部に位置する開口141aは、第1及び第2セ
ンサ146A及び146Bの中央部の第2及び第4アイ
ランド146b及び146dに対応した十字状である。
その他の開口141b〜141eは、第1及び第2セン
サ146A及び146Bの短辺近傍の第1及び第3アイ
ランド146a及び146cに対応した長方形である。
【0030】第1の実施形態では、レンズ200の撮像
光学系201のF値がF2.8よりも小さい(明るい)
場合、第1のセンサ146Aの第4アイランド146d
と第2のセンサ146Bの第4アイランド146dとで
中央部に形成される十字状の2つのアイランドを用いて
焦点位置検出が行なわれる。この場合、第1及び第2の
再結像レンズアレイ145A及び145Bの再結像レン
ズ145dの口径が大きいので、F値の小さいレンズを
使用する場合、光軸から離れた位置を通る光束を有効に
用いて焦点位置検出を行うことができ、精度の高い焦点
位置検出を行うことが可能である。
【0031】一方、レンズ200の撮像光学系201の
F値がF2.8よりも大きい(暗い)場合、第1のセン
サ146Aの第2アイランド146bと第2のセンサ1
46Bの第2アイランド146bとで中央部に形成され
る十字状の2つのアイランド、及び各センサ146A及
び146Bの短辺近傍の第1及び第3アイランド146
a及び146cを用いて焦点位置検出が行なわれる。
【0032】第1の実施形態における瞳分割展開図を図
3に示す。図3は、例えば第1の絞りマスク144A及
び第2の絞りマスク144Bを重ねて表示したものであ
る。図3中、直径の大きな円144dがF2.8及びそ
れよりも小さなF値を有するレンズに対して使用される
エリアであり、直径の小さな円144a〜144cがF
2.8よりも大きく、F5.6及びそれよりも小さなF
値を有するレンズに対して使用されるエリアである。
【0033】なお、第1の実施形態の焦点位置検出装置
140をモジュール化した一構成例を図4に示す。筐体
147は、例えば紙面に垂直な方向には、略矩形断面を
有し、紙面に平行な方向には略L字状をなすように形成
された互いに直交する第1の腕部分147a及び第2の
腕部分147bを有する。第1の腕部分147a及び第
2の腕部分147bが交差するコーナー部分147cの
一面には開口147dが形成されており、開口147d
に対向するようにコンデンサレンズ142及び視野マス
ク141が設けられている。また、第1の腕部分147
aと第2の腕部分147bの交差部分147cの内側に
は、例えばハーフミラー等のビームスプリッタ143が
設けられており、視野マスク141及びコンデンサレン
ズ142を透過した入射光束を、第1の腕部分147a
の内部(第1の方向A)を進行する光束と第2の腕部分
147bの内部(第2の方向B)を進行する光束とに分
離する。第1の腕部分147aには、第1の絞りマスク
144A、第1の再結像レンズアレイ145A及び第1
のセンサ146A等で構成された第1のセンサユニット
が設けられている。また、第2の腕部分147bには、
第2の絞りマスク144B、第2の再結像レンズアレイ
145B及び第2のセンサ146B等で構成された第2
のセンサユニットが設けられている。さらに、第2の腕
部分147bには、CPUやメモリ等で構成された演算
回路148が設けられている。なお、演算回路148の
位置はこの場所には限定されない。
【0034】例えば、レンズ200の撮像光学系201
のF値がF2.8よりも小さい場合、演算回路148
は、第1のセンサ146Aの第4アイランド146dと
第2のセンサ146Bの第4アイランド146dとで中
央部に形成される十字状の2つのアイランドを用いて、
各アイランドの参照部及び基準部上に結像された2つの
被写体像の相対的な位置関係を検出することにより合焦
位置からのずれ量及びずれの方向を演算する。
【0035】一方、レンズ200の撮像光学系201の
F値がF2.8よりも大きい場合、演算回路148は、
第1のセンサ146Aの第2アイランド146bと第2
のセンサ146Bの第2アイランド146bとで中央部
に形成される十字状の2つのアイランド及び各センサ1
46A及び146Bの短辺近傍の第1及び第3アイラン
ド146a及び146cを用いて、各アイランドの参照
部及び基準部上に結像された2つの被写体像の相対的な
位置関係を検出することにより合焦位置からのずれ量及
びずれの方向を演算する。
【0036】複数のアイランドを用いた焦点位置検出の
場合、各アイランド146a〜146dごとにデフォー
カス量を演算し、複数のデフォーカス量の中から実際に
撮像光学系201の移動を制御するための1つのデフォ
ーカス量を決定する。上記撮像光学系201のF値がF
2.8よりも小さい場合、演算回路148は、第1のセ
ンサ146Aの第4アイランド146dと第2のセンサ
146Bの第4アイランド146dの2つのアイランド
のそれぞれについてデフォーカス量を演算し、両者を比
較して、例えばカメラに近い方のデータを最終デフォー
カス量として出力する(近位置優先方式)。
【0037】一方、上記撮像光学系201のF値がF
2.8よりも大きい場合、演算回路148は、まず第1
のセンサ146Aの第2アイランド146bと第2のセ
ンサ146Bの第2アイランド146bの2つのアイラ
ンドのそれぞれについてデフォーカス量を演算し、両者
を比較して、例えば撮像光学系201に近い方のデータ
を中央の十字部分からのデフォーカス量とし、他の第1
及び第3アイランド146a及び146cについてのデ
フォーカス量と比較して、例えば最もカメラに近い被写
体を示しているアイランドからのデフォーカス量を、最
終デフォーカス量として出力する。
【0038】このように、焦点位置検出装置140をモ
ジュール化し、焦点位置検出装置140から最終デフォ
ーカス量を出力することにより、カメラボディ100側
のAFCPU301よる演算処理を簡単にしたり、焦点
位置検出装置140を汎用部品としていろいろな機種に
使用することができる。また、必ずしも演算回路148
を用いて最終デフォーカス量を出力する必要はなく、各
アイランド146a〜146dの信号をそのまま出力
し、カメラボディ100側のAFCPU301により撮
像光学系201の焦点位置を検出し、デフォーカス量を
演算するように構成しても良い。また、撮像光学系20
1のF値の大小に応じて最終デフォーカス量を選択して
出力しても良いし、2通りの最終デフォーカス量を同時
に出力し、いずれを使用するかをカメラボディ100側
のAFCPU301により選択させるように構成しても
良い。
【0039】(第2の実施形態)本発明の焦点位置検出
装置の第2の実施形態の詳細を図5を用いて説明する。
なお、図2に示す第1の実施形態の焦点位置検出装置と
共通する部分については、その説明を省略する。
【0040】ビームスプリッタ143により分離された
光束の進行方向のうち、第1の方向Aには、第1のセン
サユニットを構成する第1の絞りマスク244A、第1
の再結像レンズアレイ245A及び第1のセンサ246
Aが設けられている。また、第2の方向Bには、第2の
センサユニットを構成する第2の絞りマスク244B、
第2の再結像レンズアレイ245B及び第2のセンサ2
46Bが設けられている。
【0041】上記第1の実施形態と異なり、第1の再結
像レンズアレイ245Aの中央部における、第1のセン
サ246Aの第2アイランド246b及び第4アイラン
ド246dの各参照部及び基準部に対向する位置には、
F5.6のレンズに対応する口径の小さな2組の再結像
レンズ245b及び245dが互いに直交するように設
けられている。また、第2の再結像レンズアレイ245
Bの中央部における、第2のセンサ246Bの第2アイ
ランド246b’及び第4アイランド246d’の各参
照部及び基準部に対向する位置には、F2.8のレンズ
に対応する口径の小さな2組の再結像レンズ245b’
及び245d’が互いに直交するように設けられてい
る。
【0042】第1の再結像レンズアレイ245Aの各短
辺近傍における、第1のセンサ246Aの第1及び第3
アイランド246a及び246cの各参照部及び基準部
に対向する位置には、例えばF5.6のレンズに対応す
る口径の小さな2組の再結像レンズ245a及び245
cが設けられている。同様に、第2の再結像レンズアレ
イ245Bの各短辺近傍における、第2のセンサ246
Bの第1及び第3アイランド246a’及び246c’
の各参照部及び基準部に対向する位置には、例えばF
5.6のレンズに対応する口径の小さな2組の再結像レ
ンズ245a’及び245c’が設けられている。
【0043】第1及び第2の絞りマスク244A及び2
44Bは、第1及び第2の再結像レンズアレイ245A
及び245Bの各再結像レンズ245a〜245d及び
245a’〜245d’に対向する略円形の開口244
a〜244d及び244a’〜244d’を有し、第1
及び第2の再結像レンズアレイ245A及び245Bの
各再結像レンズ245a〜245d及び245a’〜2
45d’に入射する光束を限定する。
【0044】第2の実施形態では、レンズ200の撮像
光学系201のF値がF2.8よりも小さい(明るい)
場合、第2のセンサ246Bの第2及び第4アイランド
246b’及び246d’で形成される十字状の2つの
アイランドを用いて焦点位置検出が行なわれる。この場
合、第2の再結像レンズアレイ245Bの再結像レンズ
245b’及び245d’の口径が大きいので、F値の
小さいレンズを使用する場合、光軸から離れた位置を通
る光束を有効に用いて焦点位置検出を行うことができ、
精度の高い焦点位置検出を行うことができる。
【0045】一方、レンズ200の撮像光学系201の
F値がF2.8よりも大きい(暗い)場合、第1のセン
サ246Aの第2アイランド246b及び第4アイラン
ド246dで形成される十字状の2つのアイランド、及
び各センサ246A及び246Bの短辺近傍の第1及び
第3アイランド246a、246c、246a’及び2
46c’を用いて焦点位置検出が行なわれる。
【0046】第2の実施形態では、第2の絞りマスク2
44B、第2の再結像レンズアレイ245B及び第2の
センサ246Bは本実施形態の専用となるが、第1の絞
りマスク244A、第1の再結像レンズアレイ245A
及び第1のセンサ246Aは従来のものを流用すること
ができ、コストダウンをはかることができる。また、光
源を光軸よりに偏光できるプリズムを、再結像レンズと
センサとの間に設けることにより、第1のセンサ246
Aと第2のセンサ246Bとを兼用することも可能であ
る。
【0047】(第3の実施形態)本発明の焦点位置検出
装置の第3の実施形態の詳細を図6を用いて説明する。
なお、図2に示す第1の実施形態の焦点位置検出装置又
は図5に示す第2の実施形態の焦点位置検出装置と共通
する部分については、その説明を省略する。
【0048】図6に示す焦点位置検出装置140におい
て、視野マスク341は、撮像光学系201からの距離
がフィルム1と相対的に等しい位置の近傍に設けられて
おり、撮像光学系201からの入射光束のうち、焦点位
置検出装置140に入射する光束を制限する。視野マス
ク341は、第2のセンサ346Bの各光電変換素子ア
レイ(アイランド)に対応する3つの開口341a〜3
41cを有する。
【0049】視野マスク341の後方には、視野マスク
341の各開口341a〜341cに対応する3つの領
域342a〜342cを有するコンデンサレンズ342
が設けられている。また、コンデンサレンズ342の後
方に設けられた半透過プリズム等のビームスプリッタ3
43は、視野マスク341及びコンデンサレンズ342
を透過した光束を第1の方向A及び第2の方向Bにそれ
ぞれ進む2つの光束に分離する。
【0050】第1の方向Aには、第1のセンサユニット
を構成する第1の絞りマスク344A、第1の再結像レ
ンズアレイ345A及び第1のセンサ346Aが設けら
れている。また、第2の方向Bには、第2のセンサユニ
ットを構成する第2の絞りマスク344B、第2の再結
像レンズアレイ345B及び第2のセンサ346Bが設
けられている。第3の実施形態では、第2の絞りマスク
344B、第2の再結像レンズアレイ345B及び第2
のセンサ346Bは、それぞれ上記第2の実施形態にお
ける第1の絞りマスク244A、第1の再結像レンズア
レイ245A及び第2のセンサ246Aと同様に従来の
部品が使用できるように構成されている。また、後述す
るが、第1のセンサ346Aは、従来のAF一眼レフカ
メラに使用されていた部品と同様のものを使用すること
ができる。
【0051】第1のセンサ346Aは、1つのアイラン
ド346xのみを有するラインセンサである。第1の再
結像レンズアレイ345Aにおける、第1のセンサ34
6Aのアイランド346xの参照部及び基準部に対向す
る位置には、例えばF2.8のレンズに対応する口径の
大きな一組の再結像レンズ345xが設けられている。
なお、第1のセンサ346Aの入射面は、第1再結像レ
ンズアレイ345Aの再結像レンズ345xの焦点面に
位置し、第1の再結像レンズアレイ345Aの再結像レ
ンズ345xは入射光束を分岐してアイランド346x
上に投影する。
【0052】第1の絞りマスク344Aは、第1の再結
像レンズアレイ345Aの再結像レンズ345xに対向
し、ほぼ同じ内径の略円形の開口(図示せず)を有し、
第1の再結像レンズアレイ345Aの再結像レンズ34
5xに入射する光束を限定する。また、前述の視野マス
ク341の開口のうち、中央部に位置する開口341a
は、第2のセンサ346Bの中央部の第2及び第4アイ
ランド346b及び346dに対応した十字状である。
その他の開口341b及び341cは、第2のセンサ3
46Bの短辺近傍の第1及び第3アイランド346a及
び346cに対応した長方形である。
【0053】第3の実施形態では、レンズ200の撮像
光学系201のF値がF2.8よりも小さい(明るい)
場合、第1のセンサ346Aのアイランド346xを用
いて焦点位置検出が行なわれる。この場合、第1の再結
像レンズアレイ345Aの再結像レンズ345xの口径
が大きいので、F値の小さいレンズを使用する場合、光
軸から離れた位置を通る光束を有効に用いて焦点位置検
出を行うことができ、精度の高い焦点位置検出を行うこ
とが可能である。一方、レンズ200の撮像光学系20
1のF値がF2.8よりも大きい(暗い)場合、第2の
センサ346Bの第1〜第4アイランド346a〜34
6dを用いて焦点位置検出が行なわれる。
【0054】第3の実施形態によれば、第1のセンサユ
ニット及び第2のセンサユニットとして、共に従来から
使用されている部品を用いることができ、高精度な焦点
位置検出が可能な焦点位置検出装置を安価に実現するこ
とができる。
【0055】(第4の実施形態)本発明の焦点位置検出
装置の第4の実施形態の詳細を図7を用いて説明する。
なお、図4に示す第1の実施形態の焦点位置検出装置の
モジュールと共通する部分については、その説明を省略
する。
【0056】第4の実施形態では、モジュール化した焦
点位置検出装置140をカメラボディ100のミラーボ
ックス110の底部に配置する際、調光センサ150と
の空間的な干渉を避け、カメラボディ100側の視野マ
スク152から焦点位置検出装置140のコンデンサレ
ンズ142に至るまでの光路長を確保するために、リレ
ーレンズ151を用いている。モジュール化された焦点
位置検出装置140の構成は、図4に示す第1の実施形
態の場合と同様である。
【0057】(第5の実施形態)本発明の焦点位置検出
装置の第5の実施形態の詳細を図8を用いて説明する。
第5の実施形態では、第4の実施形態の場合と同様に、
モジュール化した焦点位置検出装置140をカメラボデ
ィ100のミラーボックス110の底部に配置する際、
調光センサ150との空間的な干渉を避け、カメラボデ
ィ100側の視野マスク152から焦点位置検出装置1
40のコンデンサレンズ242A及び242Bに至るま
での光路長を確保するために、リレーレンズ151を用
いている。
【0058】図8に示すように、第1のコンデンサレン
ズ242Aは、筐体147の第1の腕部分147aにお
いて、ビームスプリッタ143と第1の絞りマスク24
4Aとの間に設けられている。また、第2のコンデンサ
レンズ242Bは、筐体147の第2の腕部分147b
において、ビームスプリッタ143と第2の絞りマスク
244Bとの間に設けられている。なお、第1の絞りマ
スク244A、第1の再結像レンズアレイ245A、第
1のセンサ246A、第2の絞りマスク244B、第2
の再結像レンズアレイ245B及び第2のセンサ246
Bは、第2の実施形態のものと同様である。
【0059】第5の実施形態では、レンズ200の撮像
光学系201のF値がF2.8よりも小さい(明るい)
場合、第2のコンデンサレンズ242B、第2の絞りマ
スク244B、第2の再結像レンズアレイ245B及び
第2のセンサ246B等で構成される第2のセンサユニ
ットを用いて焦点位置検出を行う。一方、レンズ200
の撮像光学系201のF値がF2.8よりも大きい(暗
い)場合、第1のコンデンサレンズ242A、第1の絞
りマスク244A、第1の再結像レンズ245A及び第
1のセンサ246A等で構成される第1のセンサユニッ
トを用いて焦点位置検出を行う。
【0060】第5の実施形態によれば、撮像光学系20
1の異なった2つのF値(F2.8とF5.6)に対し
てコンデンサレンズを共通化できない場合に、それぞれ
のF値に応じた最適な位置にコンデンサレンズを設ける
ことができ、特にF2.8よりもF値の小さいレンズに
対して、より高精度な焦点位置検出を行うことができ
る。
【0061】
【発明の効果】以上のように、本発明の第1の焦点位置
検出装置によれば、光束分離手段により撮像光学系から
の入射光束を第1の方向及び第2の方向にそれぞれ進行
する第1の光束及び第2の光束に分離し、撮像光学系の
F値が第2のF値(例えば、F2.8)よりも大きい
(暗い)場合は、第1の光束の光路上に設けられた、撮
像光学系の第1のF値(例えば、F5.6)に対応する
少なくとも1組の第1の開口絞りと、第1の開口絞りに
対応した第1の再結像レンズと、再結像レンズの結像面
に設けられた少なくとも1つの光電変換素子アレイを含
む第1のセンサユニットを用いて焦点位置検出を行い、
撮像光学系のF値が第2のF値(例えば、F2.8)よ
りも小さい(明るい)場合は、第2の光束の光路上に設
けられた、撮像光学系の第2のF値(例えば、F2.
8)に対応する少なくとも1組の第2の開口絞りと、第
2の開口絞りに対応した第2の再結像レンズと、再結像
レンズの結像面に設けられた少なくとも1つの光電変換
素子アレイを含む第2のセンサユニットを用いて焦点位
置検出を行うことが可能となる。従って、従来例のよう
に撮像光学系のF値の大小に関わりなく全て最小のF値
に対応したセンサにより焦点位置検出を行うのではな
く、撮像光学系のF値に応じて最適なセンサユニットを
選択して、高精度な焦点位置検出を行うことが可能とな
る。
【0062】一方、本発明の第2の焦点位置検出装置に
よれば、光束分離手段により、撮像光学系からの入射光
束を第1の方向及び第2の方向にそれぞれ進行する第1
の光束及び第2の光束に分離し、撮像光学系のF値が第
2のF値(例えば、F2.8)よりも大きい(暗い)場
合は、第1の光束の光路上に設けられた第1のセンサユ
ニット及び第2の光束の光路上に設けられた第2のセン
サユニットの、各撮像光学系の第1のF値(例えば、F
5.6)に対応する少なくとも1組の第1の開口絞り
と、第1の開口絞りに対応した第1の再結像レンズと、
再結像レンズの結像面に設けられた第1の再結像レンズ
に対応する光電変換素子アレイを用いて焦点位置検出を
行い、撮像光学系のF値が第2のF値(例えば、F2.
8)よりも小さい(明るい)場合は、第1の光束の光路
上に設けられた第1のセンサユニット及び第2の光束の
光路上に設けられた第2のセンサユニットの、第1の開
口絞りに直交するように配置された各撮像光学系の第2
のF値(例えば、F2.8)に対応する少なくとも1組
の第2の開口絞りと、第2の開口絞りに対応した第2の
再結像レンズと、再結像レンズの結像面に設けられた第
2の再結像レンズに対応する光電変換素子アレイを用い
て焦点位置検出を行うことが可能となる。いずれの場合
も、実質的に互いに直交する少なくとも2組の光電変換
素子アレイにより焦点位置検出が行なわれるので、撮像
光学系のF値だけでなく、撮影時のカメラの方向(縦位
置か横位置か)に関わりなく、高精度の焦点位置検出が
可能となる。
【0063】また、第2の焦点位置検出装置において、
第1のセンサユニットと第2のセンサユニットを同種の
光学部品を用いて構成することにより、コストダウンを
はかることができる。
【0064】また、第1及び第2の焦点位置検出装置に
おいて、光束分離手段は入射光束の光軸に対して略45
度をなすように設けられたビームスプリッタであり、第
1の方向と第2の方向とが互いに直交するように構成す
ることにより、入射光束に対する分離された第1及び第
2の光束の光軸の調整等を容易にすることができる。
【0065】また、第1のセンサユニット及び第2のセ
ンサユニットを、それぞれ互いに直交する第1の腕部分
及び第2の腕部分を有する筐体の内部に設け、光束分離
手段を筐体の第1の腕部分と第2の腕部分の交差部分に
設けることにより、焦点位置検出装置のモジュール化に
より、カメラボディに組み込む前に光軸の傾きや各部品
の位置を調整することができ、特にカメラボディに組み
込んだ後は調整が非常に困難であった第1及び第2のセ
ンサユニットの相対的な位置調整が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の焦点位置検出装置の各実施形態が用
いられるAF一眼レフカメラの一構成例を示す図であ
る。
【図2】 本発明の焦点位置検出装置の第1の実施形態
の構成を示す斜視図である。
【図3】 本発明の焦点位置検出装置の第1の実施形態
における実際の測距エリアを示す図である。
【図4】 本発明の焦点位置検出装置の第1の実施形態
をモジュール化した一構成例を示す断面図である。
【図5】 本発明の焦点位置検出装置の第2の実施形態
の構成を示す斜視図である。
【図6】 本発明の焦点位置検出装置の第3の実施形態
の構成を示す斜視図である。
【図7】 本発明の焦点位置検出装置の第4の実施形態
の構成を示す断面図である。
【図8】 本発明の焦点位置検出装置の第5の実施形態
の構成を示す断面図である。
【図9】 従来の焦点位置検出装置の構成及び検出原理
を示す図である。
【図10】 F値の異なる2つの撮像光学系による入射
光束の違いを示す図である。
【符号の説明】
140 :焦点位置検出装置 141 :視野マスク 142 :コンデンサレンズ 143 :ビームスプリッタ 144A:第1の絞りマスク 144B:第2の絞りマスク 145A:第1の再結像レンズアレイ 145B:第2の再結像レンズアレイ 146A:第1のセンサ 146B:第2のセンサ 244A:第1の絞りマスク 244B:第2の絞りマスク 245A:第1の再結像レンズアレイ 245B:第2の再結像レンズアレイ 246A:第1のセンサ 246B:第2のセンサ 344A:第1の絞りマスク 344B:第2の絞りマスク 345A:第1の再結像レンズアレイ 345B:第2の再結像レンズアレイ 346A:第1のセンサ 346B:第2のセンサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像光学系からの入射光束を第1の方向
    及び第2の方向にそれぞれ進行する第1の光束及び第2
    の光束に分離する光束分離手段と、 前記第1の光束の光路上に設けられ、前記撮像光学系の
    第1のF値に対応する少なくとも1組の第1の開口絞り
    と、前記第1の開口絞りに対応した第1の再結像レンズ
    と、前記再結像レンズの結像面に設けられた少なくとも
    1つの光電変換素子アレイを含む第1のセンサユニット
    と、 前記第2の光束の光路上に設けられ、前記撮像光学系の
    第2のF値に対応する少なくとも1組の第2の開口絞り
    と、前記第2の開口絞りに対応した第2の再結像レンズ
    と、前記再結像レンズの結像面に設けられた少なくとも
    1つの光電変換素子アレイを含む第2のセンサユニット
    とを具備する焦点位置検出装置。
  2. 【請求項2】 撮像光学系からの入射光束を第1の方向
    及び第2の方向にそれぞれ進行する第1の光束及び第2
    の光束に分離する光束分離手段と、 前記第1の光束の光路上に設けられ、前記撮像光学系の
    第1のF値に対応する少なくとも1組の第1の開口絞り
    と、前記第1の開口絞りに直交するように配置され、前
    記撮像光学系の第2のF値に対応する少なくとも1組の
    第2の開口絞りと、前記第1及び第2の開口絞りに対応
    した第1及び第2の再結像レンズと、前記再結像レンズ
    の結像面に設けられた相互に直交する少なくとも2つの
    光電変換素子アレイを含む第1のセンサユニットと、 前記第2の光束の光路上に設けられ、前記撮像光学系の
    第1のF値に対応する少なくとも1組の第1の開口絞り
    と、前記第1の開口絞りに直交するように配置され、前
    記撮像光学系の第2のF値に対応する少なくとも1組の
    第2の開口絞りと、前記第1及び第2の開口絞りに対応
    した第1及び第2の再結像レンズと、前記再結像レンズ
    の結像面に設けられた相互に直交する少なくとも2つの
    光電変換素子アレイを含み、前記第1のセンサユニット
    に対して相対的に直交するように設けられた第2のセン
    サユニットとを具備する焦点位置検出装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のセンサユニットと前記第2の
    センサユニットとは、同種の光学部品を用いて構成され
    ていることを特徴とする請求項2記載の焦点位置検出装
    置。
  4. 【請求項4】 前記光束分離手段は前記入射光束の光軸
    に対して略45度をなすように設けられたビームスプリ
    ッタであり、前記第1の方向と前記第2の方向とが互い
    に直交することを特徴とする請求項1から3のいずれか
    に記載の焦点位置検出装置。
  5. 【請求項5】 前記第1のセンサユニット及び第2のセ
    ンサユニットは、それぞれ互いに直交する第1の腕部分
    及び第2の腕部分を有する筐体の内部に設けられ、前記
    光束分離手段は前記筐体の前記第1の腕部分と第2の腕
    部分の交差部分に設けられていることを特徴とする請求
    項4記載の焦点位置検出装置。
JP23752597A 1997-02-09 1997-09-02 焦点位置検出装置 Pending JPH1184221A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007881A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Nikon Corp 焦点検出装置,焦点調節装置および撮像装置

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JP2011007881A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Nikon Corp 焦点検出装置,焦点調節装置および撮像装置

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