JPS623215A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 不発８Ａはカメラ等の焦点検出装置に関し、特にカメラ
の対物レンズの鑞を複数の憤域に分割し、各領域を通過
する光束によシ複数の第２次物体像を形成し、これらの
第２次物体像の相対的な位置関係よシ対智レンズの焦点
位置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の像面側に瞳分割手段を有した再結
像系を配置し瞳分割手段により対物レンズの瞳を複数に
分割し、これらの＠領域からの光束を用いて対物レンズ
によって形成された第１次物体像から複数の第２次物体
像を形成し、これら複数の第２次物体像の相対的位置関
係を検出することにより対物レンズの焦点状態を検出す
る所謂再結像系を用いた焦点検出装置が例えば特開昭５
２−９５２２１号公報で提案されている。

第１図は従来の再結像系を用いた焦点検出装置の光学系
の概略図でちる。

図中、ｌは対物レンズ、２は対物レンズ１の射出踵、３
は対物レンズｌの予定結像面、４はフィールドレンズ、
５は視野マスク、６ａ　、　６ｂは各々対物レンズ１０
光軸９に対して対称に置かれた１組の再結像系、７ｇ　
、　７ｂはそれぞれの再結像系に設けられ九絞シ、８ａ
　、　８ｂは再結像系６ａ　、　６ｂの結像面付近に置
かれた光電変換手段、所謂センナをそれぞれ示している
。ここで、絞り　７ａ　、　７ｂはフィールドレンズ４
によっテ射出＠２内の領域２１１２ｂと結像関係になっ
ている０ 第１図において対物レンズ１の結像点１０　Ｏ位置によ
って、センナ８ｍ　、　Ｂｂ上の像の相対的位置が変化
することから、対物レンズの焦点状態が検出される。例
えば、対物レンズ１の結像点が点１１にある、いわゆる
前ピントの状態では、センサ８ｍ　、　８ｂ上の像はそ
れぞれ矢印１１ｍ’。

１１ｂの方向に相対的に移動し、逆に対物レンズ１の結
像点が点１２にある、いわゆる後ピントの状態では、セ
ンナ９ｍ　、　ｇｂ上の像はそれぞれ矢　　　　゛印１
２ａ　、　１２ｂの方向に相対的に移動する。しか　　
　゛も、対物レンズの結像点と予定結像面３の距離、　
　　′□即ち、ディフォーカス量と２像の相対的なずれ
址は、ある一義的に決まった関係にあるため、この盪及
び方向を検知することによυ、ディフォーカス量とその
方向が演算、検出される。但し、このような方式による
と、ディフォーカス量が大きぐなル、２つの像の相対的
な移動量が増大して、２像の中に含まれる共通する部分
が少なくなるに従い、正確なディ７オーカス量の検知は
次第に困難となる。どの程度のディフォーカスｆｌ−ま
で検知できるかは、２慮の相対的なずれを検出するため
の計算方法によっても異なるが、少なくとも２像の共通
部分が残っていることが必須である。即ち、よシ大きな
ディフォーカス量を検知可能とするためには、結像光学
系６ｍ　、　６ｂが見ている視野が、できるだけ長い方
が有利であるといえる。

しかしながら、第１図のような構成は、２像の分離方向
と、６像の移動方向が一致しているという事情のため、
センナ面上での像の長さは、２つの像が相互に重なシ合
わないという制約をうけ、従って視野の長さもあｔ、ｂ
長くとれない構造といえる。

第２図は第１図の再結像系６ｂの付近の説明図である。

同図において、予定結像面３とセンサ面との距離をｔ１
再結像系６ｂの中心を通る光１ｉＪ１３０光軸９に対す
る傾きを２す′−で表　　　、）わしＦＮＯ、再結像系
の横倍率の絶対値をβとす　　　゛ると、センナ面上で
とれる像の最大炎に対応した予定結像面上での視野の長
さＬＦｉ βＦＮＯ・５ トムユ となる。従ってＬを大きくするためには（イ）全長ｔを
長くする （口）倍率βを小さくする （ハ）ＦＮＯを小さくする の方向で、系を構成すればよいといえる。　　　　　　
、しかしながら（イ）の方法は系が大型化しゃすいこと
、（ロ）の方法は再結像系の曲率半径を小さく　　　　
。

する必要があり製作上及び性能上困難であること、（ハ
）の方法は再結像系を大きく偏心させるこ　　　　゛と
を意味し、性能上困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は再結像系を用いた焦点検出装置にお　　　′い
て、ディフォーカス量が増大しても常に焦点検出が可能
な高精度の焦点検出装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 対物レンズの像面側に前記対物レンズの瞳を複数の領域
に分割し、更に複数に分割し九−領域を通過する光束か
ら複数の第２次物体像を形成する再結像系を配置し、前
記再結像系の像面近傍に複数の受光素子よ構成る光電変
換手段を配置し、前記光電変換手段によシ、前記複数の
第２次物体像の相対的位置関係を検出することによシ、
前記対物レンズの焦点位置を検出する焦点検出装置にお
いて、前記再結像系は前記対物レンズの瞳を複数の領域
に分割する分割手段と前記瞳の分割方向と垂直方向に光
束を偏向させる偏向手段の双方の手段を有した瞳分割偏
向手段を有していることである。

この他車発明の特徴は実施例において記載されている。

（実施例） 第３図囚、ａ３）は本発明の一実施列の光学系の概略図
である。同図囚は平面図、同図■は正面図である。

同図において第１図で示した要素と同じ作用をする部材
には、同一の符号を付しである。図中１３は第１図（Ｏ
に示す形状を有した本実施列の特徴である瞳分割偏向手
段であるところの再結　　　　画像系である。

この再結像系１３において、フィールドレンズ　　　　
□４側が、光軸９に関して対称に置かれた収斂レンズ１
４ａ　、　１４ｂより成る対物レンズの瞳を複数の領域
に分割する分割手段である点は、靜１図に示す従来列の
再結像系と同じであるが、センサ側が、瞳の分離方向と
垂直方向に光を偏向す　　　　゛るように、互いに逆向
きに傾いたプリズム１５＆　、　　　　’１５ｂとなっ
ている偏光手段を有している点が異なっている。

第１図０に示すような再結像系を用いることによυ対物
レンズｌの射、出瞳、２ａ　を通過した光　　　　′束
１６ａは、予定結像面３付近に一旦結像した後、再結像
系１３のフィールドレンズ側の収斂レンズ　　　　□１
４ａで、再結像される。その際、再結像系１３の射出側
のプリズム１５ａによって、臘の分離方向と垂直方向に
偏向され、光軸に対して同方向（即ち第３図の）におい
て下側）に変位した位置Ｂ、Ｉに結像される。

反対側の入射ｉｌｌ　２ｂを通過する光束についても同
様にして、逆に変位した位置８ｂ’に結像される。

第４図はこの系のセンサ面上の視野マスクの結像状態を
示した説明図である。８ａ’　、　８ｂ’はセンサ、１
６　ｍ　＋　１６　ｂは視野マスクの像である。

この図より明らかなように、センナ面上では２像がセン
ナ列方向とは垂直方向（ｙ軸方向）に変位しているため
、２像は重なシ合うことはなく、再結像系の収差が許容
できる範囲で、センサ、即ち、視野長を自由に長くする
ことができる。従って、より大きなディフォーカス量ま
での検出が可能となる。

第５図は本発明の第２の実施例の光学系の概略図であシ
、第３図の（６）に相当する正面図である。本実施列が
第１の実施タリと異なるのは再結　　　　。

像系の収斂レンズ１３ａ　、　１３ｂの向きが逆になっ
ている点である。

即チ、プリズムがフィールドレンズ側に、収斂レンズが
センサ側に位置している。このような配置金とっても、
本発明の目的は達せられる。

尚、以上の実施列においては絞り７ａ　、　７ｂが、再
結像系のフィールドレンズ側に設けられているが、これ
をセンナ側に設けることも可能である。

以上の実施列では再結像系を１組の収斂レンズと１組の
プリズムを一体化したものを示したが、これらを任意に
分離して単独の光学部材より構成しても良い。又第６図
囚、（５）に示すように良好なる光学性能を得る目的で
再結像系中の収斂レンズやプリズム等を複数の光学部材
で構　　　　□成するようにしても良い。

本実施列の再結像系を用いた焦点検出装置においては対
物レンズの前ピント側と後ピント側でセンサ上での２像
のずれ方が対称にはならな　　　　゛□い。一般にはデ
ィフォーカス量が同一であれば光学的性質よシ前ピント
側でのセンナ上でのずれ量が大きい。

この為本実施列においては前ピント時に像がずれる方向
に各々センナを長くし検出可能なディ７オーカス量の増
大を図っている。

第７図はこのときのセンナの一実施例の概略図である。

本１［列においては第４図において前ピント時に像がず
れる方向にセンナを伸長したものに相当している。

これに伴い、センサ８＆’　、　８ｂ’と視野マスク１
６ａ　、　１６ｂの中心は一致せず、ずれた配置となっ
ている。このようにすることによシ、検出可能な最大デ
ィフォーカス量を前ピント側と後ピント側で等しくする
ことが可能となる。

本発明の第３図に示した第１の実施例においては、２つ
のセ／すの中心は、もともと中心に対して後ピント方向
にずれているため、前ピント方向ヘセンサを伸長し九と
しても新たなスペースを必要とせず、本実施列との整合
性は、きわめてよい。

さらに設計的操作によって、２つのセンナをその列方向
に全くずれないように配置すること本可能であシ、より
センサスペースの有効利用が実現される。又、本実施列
のように検出可能な最大ディ７オーカス量を前ピント側
と後ピント側で等しくする以外に、目的に応じて、その
バランスをとることも可能である。例えば、対物レンズ
が前玉フォーカスやリアフォーカスのような全体繰り出
し以外の焦点調節方式Ｏ場合には、前ピント備と後ピン
ト側の最大ディフォーカスｔは一般に異なシ、本実施列
のような構成とすることにより、センナ長の最適化が可
能となる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　□（発明の効果） 本発明によれば再結像系を用いた焦点検出装置において
、ディフォーカス量が増大しても常に焦点検出が可能な
焦点検出装置を達成するこ　　　　”とができる。又前
ピント側、後ピント側の最大　　　　□′ディフォーカ
ス量を等しく又は適宜バランスをとることの出来る焦点
検出装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の再結像系を用いた焦点検出装置
の光学系の概略図、第３図は本発明の一実施例の光学系
の概略図、第４図は本発明に係るセンナの配置に関する
説明図、第５図は本発明の他の実施列の光学系の概略図
、第６図は本発明の一部分の他の実施列の説明図、第７
図は本発明に係るセンナにおける視野長の変化を示す説
明図でるる。図中１は対物レンズ、２は射出瞳、３は予
定結像面、４はフィールドレンズ、５は視野マスク、１
３は再結像系、８１゜８ｂ　、　８ａ’　、　８ｂ’　
　は各々センナである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズの像面側に前記対物レンズの瞳を複数
   の領域に分割し、更に複数に分割した瞳領域を通過する
   光束から複数の第２次物体像を形成する再結像系を配置
   し、前記再結像系の像面近傍に複数の受光素子より成る
   光電変換手段を配置し、前記光電変換手段により前記複
   数の第２次物体像の相対的位置関係を検出することによ
   り、前記対物レンズの焦点位置を検出する焦点検出仮置
   において、前記再結像系は前記対物レンズの瞳を複数の
   領域に分割する分割手段と前記瞳の分割方向と垂直方向
   に光束を偏向させる偏向手段の双方の手段を有した瞳分
   割偏向手段を有していることを特徴とする焦点検出装置
   。
2. （２）前記分割手段を前記対物レンズの光軸に関して対
   称に配置したレンズ系で構成し、前記偏向手段を前記対
   物レンズの光軸に関して対称に配置したプリズムより構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦
   点検出装置。
3. （３）前記対物レンズの合焦時における光軸上の物点が
   結像する前記光電変換手段上の位置と前記光電変換手段
   の中心とが不一致となるように構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
4. （４）前記対物レンズの合焦時における光軸上の物点が
   結像する前記光電変換手段上の位置に対して前記光電変
   換手段の中心を前記対物レンズが前ピント時に第２次物
   体像が移動する方向にずらしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の焦点検出装置。