JPS6233564B2

JPS6233564B2 -

Info

Publication number: JPS6233564B2
Application number: JP54063375A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yokota; Kikuo Momyama; Tetsuo Kuwayama; Kyonobu Endo; Nobuyoshi Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1987-07-21
Also published as: JPS55155331A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、焦点検出装置に係り、更に詳しく
は、一眼レフレツクス・カメラ等の光学機器に好
適な所謂、TTL方式の焦点検出装置に関するも
のである。

一眼レフレツクス・カメラ等の光学機器に適用
される所謂、TTL方式の焦点検出装置について
は従来より種々提案されている。ところでこれ等
従来から提案されているものの中で、例えば、被
写体に対して焦点合わせされるべき撮影光学系の
予定焦点面（フイルム面相当面）の後方に、実質
的に該撮影光学系の光軸に関して対称となる様に
して２つの結像レンズを並置して該撮影光学系に
依つて結ばれる被写体の像の、その軸上での位置
変化に応じて該２つの結像レンズに依つて結ばれ
る各像の結像位置が各結像レンズの光軸と実質的
に直交する向きに相対的に変化させられる様に
し、該２つの結像レンズに依つて結ばれる２像の
結像位置の相対的な変化を光電検出器を利用して
検出することに依り上記撮影光学系の、被写体に
対する焦点調節状態を検出する様にした一眼レフ
レツクス・カメラ用の焦点検出装置が、例えば特
開昭52−138924号公報で提案されているが、この
提案に係る焦点検出装置は、結像光学系に依つて
結ばれる像のボケの程度、即ち、像鮮明度を評価
するものではなく、その代わりに、該結像光学系
に依つて結ばれる像の、その光軸上での位置変化
を、２つの結像手段に依つて結ばれる２像の結像
位置の相対的な変化におき換えてこれを検出する
ものであるため、上記の所謂、像鮮明度検出型の
装置に見られた実用面での種々の困難さが解消さ
れて、この種、像鮮明度検出型の装置に比べて比
較的精度の良い焦点検出が期待出来、又これと共
に、焦点外れの場合の方向性、即ち、前ピン、後
ピンの別も簡単に弁別出来て非常に有利なもので
ある。

しかし乍ら、斯かる型式の装置にあつても、こ
れを実用化するためには、即ち、例えば、一眼レ
フレツクス・カメラ等の機器に組込んで、その十
分な機能を発揮させ得る様にするには、未だ未だ
改善されなければならない点が多く残されてい
る。例えば、掲記した従来の提案に係る装置にあ
つては、単純に上記の２つの結像レンズを撮影光
学系の予定焦点面の後方に、その光軸を挟む様に
して並置している訳であるが、斯かる検出用光学
系の配置構成にあつては、上記２つの結像レンズ
の各々に対する入射光束を常に、撮影光学系の、
相対的に同じ位置からの射出光束のみに限ること
が出来ないために該２つの結像レンズの夫々に依
つて形成される２像の同一性とでも云うべきもの
を常に保証することが出来ず、従つて、光電検出
器に依る該２像の結像位置の相対的変化の検出に
際してその検出精度を常に十分に保証することが
出来ないと云う様な不都合がある。又、この外に
も、斯かる検出用光学系の配置構成にあつては、
上記２つの結像レンズに依つて形成される２像に
対する撮影光学系の画角変化の影響が大となるた
めにこの点でも検出精度の劣化を招き易く、又、
更に該２つの結像レンズに依る光束のケラレ、或
いは光量の低下等の問題があるために検出精度の
維持が更に困難となる等の不都合もある。

本発明は斯かる点に鑑みて為されたもので、掲
記した様な、２像の結像位置の相対的な変化を検
出する様な型式のTTL方式の焦点検出装置即
ち、物体に対して焦点合わせされるべき主たる結
像光学系に対し、その予定焦点面の後方に該主た
る結像光学系に依つて結ばれる上記物体の像の、
その光軸上での位置変化に応じてその各々の結像
位置が相対的に変化する関係に２つの像を形成す
る第２の結像光学系を配置して、該第２の結像光
学系に依つて結ばれる該２像の結像位置の相対的
な変化を検出することに依り上記主たる結像光学
系の、上記物体に対する焦点調節状態を検出する
様にした焦点検出装置として、従来提案されてい
る構成に於ける上述の如き不都合を悉く解消させ
て、上記の第２の結像光学系に依つて形成される
２像の同一性を十分に保証し得ると共に、該第２
の結像光学系に依つて形成される２像に対する上
記主たる結像光学系の画角変化の影響を殆んど皆
無に出来、又、更に、該第２の結像光学系に依る
光束のケラレ、或いは、光量の低下等の問題につ
いてもより有利に回避し得て、総じて、光電検出
手段に依る上記２像の結像位置の相対的変化の検
出の精度を、従つて、上記主たる結像光学系の、
物体に対する焦点調節状態の検出精度をより一層
向上させることが出来る検出光学系のより有利な
改良された配置構成を提供することを目的とし、
そしてその特徴とする処は、上述した装置の構成
に於て、上記主たる結像光学系の予定焦点面の少
なくとも近傍に第３の結像光学系を配設すると共
に、この時に、該第３の結像光学系に依り上記第
２の結像光学系の瞳面が上記主たる結像光学系の
瞳面とほぼ共役関係におかれる様にしたことに在
る。

又、本発明に依れば、上記した光学的配置構成
に対する一改良として、上記第３の結像光学系と
上記第２の結像光学系との間に、第４の結像光学
系を、その焦点を上記主たる結像光学系の予定焦
点面にほぼ一致させて配設すると共に、この時
に、これ等第３及び第４の結像光学系に依り上記
第２の結像光学系の瞳面が上記主たる結像光学系
の予定焦点面とほぼ共役関係におかれる様にした
ことを特徴とする焦点検出用光学系の配置構成が
提案されるが、これに依れば、上述の、第２の結
像光学系に依つて形成される２像の同一性の保
証、主たる結像光学系の画角変化に因る影響の解
消及び光束のケラレ、或いは光量の低下等の問題
の解消等の効果に加えて更に、上記２像の照度の
同一性の保持、該２像の各像点間の離間距離が著
しく増大する不都合の解消及び検出系を構成する
各要素の光学的位置決め並びに調定の簡易化等の
効果が得られる様になるものである。

以下、添付図面に従つて本発明の好ましい実施
例について説明する。

先ず第１図は本発明の一実施例の特に光学系の
原理的配置関係を示すもので、１は焦点合わせの
対象となる物体（カメラで云えば被写体）、２は
該物体１の像を予定焦点面Ｆ（カメラで云えばフ
イルム面相当面）上に結ぶべくその光軸０に沿つ
て調定可能に為された主たる結像光学系（カメラ
で云えば撮影レンズ−以下、単に結像レンズと記
する）、３は該結像レンズ２の予定焦点面Ｆの後
方に配置された２像形成用の第２の結像光学系
で、ここでは図示の如く、該結像レンズ２の光軸
０に関して互いに対称に配置された２つのリレ
ー・レンズ３Ａ及び３Ｂを包含している。４は上
記結像レンズ２の予定焦点面Ｆにほぼ一致して配
置された第３の結像光学系（以下、フイールド・
レンズと記する）、５は上記リレー・レンズ３
Ａ，３Ｂに依つて形成される２像の結像位置の相
対的な変化を検出する目的で設けられた光電検出
手段で、ここでは図示の如く、上記結像レンズ２
が物体１に合焦している状態で、上記リレー・レ
ンズ３Ａ，３Ｂに依つて形成される像を夫々その
光電検出面のほぼ中央部に受ける様に予め位置決
めして配置された２つの光電検出器５Ａ及び５Ｂ
を包含している。

ここで、この第１図に示す光学系の配置構成に
あつては、結像レンズ２の瞳面とリレー・レンズ
３Ａ及び３Ｂの各瞳面とがフイールド・レンズ４
に依つて互いに共役関係におかれ、又、結像レン
ズ２の予定焦点面Ｆ（フイールド・レンズ４面）
と光電検出器５Ａ及び５Ｂの各検出面とが夫々リ
レー・レンズ３Ａ，３Ｂに依つて互いに共役関係
となる様に、即ち、光電検出器５Ａ，５Ｂの各検
出面が、フイールド・レンズ４面を１次結像面と
する時、２次結像面となる様に設定されているも
のである。

斯かる光学系の配置構成にあつては、先ず、物
体１の像Iiが結像レンズ２に依りフイールド・レ
ンズ４の近傍に結像され、そしてこの像Iiが、リ
レー・レンズ３Ａ，３Ｂに依り光電検出器５Ａ，
５Ｂ上に再結像される様になり、そしてこの時、
該光電検出器５Ａ，５Ｂ上に結ばれる像Ia，Ib
は、結像レンズ２の瞳面とリレー・レンズ３Ａ，
３Ｂの各瞳面との共役関係から生ずる、結像レン
ズ２の仮想開口２Ａ，２Ｂのみを通過する光束に
依つて夫々形成されることになる。従つて、今、
結像レンズ２が物体１に対して合焦状態に在る状
態で、即ち、該レンズ２に依つて形成される像Ii
がフイールド・レンズ４面上に結ばれている状態
で、リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに依つて形成され
る像Ia，Ibが夫々光電検出器５Ａ，５Ｂの各検出
面のほぼ中央部に結ばれる様に予め位置調定され
ているものとすれば、レンズ２の前ピン状態（即
ち、該レンズ２に依る像Iiが予定焦点面Ｆの前側
に位置する状態）では、リレー・レンズ３Ａに依
る像Iaは光電検出器５Ａ上ではその中心から矢示
Ａ方向に、又、リレー・レンズ３Ｂに依る線Ibは
光電検出器５Ｂ上ではその中心から矢示Ｃ方向に
夫々シフトする様になり、一方、レンズ２の後ピ
ン状態（即ち、該レンズ２に依る像Iiが予定焦点
面Ｆの後側に位置する状態）では、リレー・レン
ズ３Ａに依る像Iaは光電検出器５Ａ上ではその中
心から矢示Ｂ方向に、又、リレー・レンズ３Ｂに
依る像Ibは光電検出器５Ｂ上ではその中心から矢
示Ｄ方向に夫々シフトする様になるから、光電検
出器５Ａ，５Ｂとして、所謂ポジシヨン・センサ
の様に、その検出面上での像の位置に応じてその
電気的出力が変化する如き構成のものを使用し
て、その出力を比較することに依りリレー・レン
ズ３Ａ，３Ｂに依つて結ばれる２像Ia，Ibの結像
位置の相対関係を、従つて、結像レンズ２の、物
体１に対する焦点調節状態を検出することが出来
る訳である。

既に述べた様に、従来提案されている装置の構
成にあつては、第１図示構成に於ける第３の結像
光学系、即ち、フイールド・レンズ４が設けられ
て居らず、２像形成用の第２結像光学系、即ち、
リレー・レンズ３Ａ，３Ｂは主たる結像光学系、
即ち、結像レンズ２の予定焦点面Ｆの後方に、該
結像レンズ２に依る像を再結像する様に置かれて
いるだけであるため、各リレー・レンズ３Ａ，３
Ｂに依る２像の同一性とも云うべきものを常に良
好に保証することが困難となり、又、結像レンズ
２の画角変化に因る該リレー・レンズ３Ａ，３Ｂ
に依る像に対する影響が大となつたり光束のケラ
レ或いは光量の低下等の問題もあつて、焦点検出
の精度が劣化する欠点があつた訳であるが、これ
に対し、本発明に係る改良にあつては、上記第３
の結像光学系、即ち、フイールド・レンズ４を結
像レンズ２の予定焦点面Ｆにほぼ一致させて設け
て、これに依つて、該結像レンズ２の瞳面とリレ
ー・レンズ３Ａ，３Ｂの各瞳面とをほぼ共役関係
におく様にしたことにより、各リレー・レンズ３
Ａ，３Ｂに依る２像Ia，Ibは、夫々、結像レンズ
２の瞳面と該リレー・レンズ３Ａ，３Ｂの各瞳面
との共役関係から生ずる、結像レンズ２の仮想開
口２Ａ，２Ｂのみを通過する光束に依つて形成さ
れる様になるため、該２像の同一性を常に良好に
保持することが出来る様になり、又、結像レンズ
２の画角変化に依る該リレー・レンズ３Ａ，３Ｂ
に依る像に対する影響を皆無にし得ると共に、光
束のケラレ或いは光量の低下等の問題をも解消し
得て、焦点検出の精度を格段に向上させ得る様に
なるものである。

さて、斯かる焦点検出方式にあつては、２つの
光電検出器５Ａ，５Ｂ上での、リレー・レンズ３
Ａ，３Ｂに依る２像Ia，Ibの結像位置の相対関係
を検出するものであるから、１つの物体パターン
に対して形成される光電検出器５Ａ，５Ｂ上の像
の照度パターンは、結像レンズ２が物体１に対し
て合焦している状態に於ては同一となる必要があ
る。そのためには検出画界内に在る物体の１点か
ら射出されて、リレー・レンズ３Ａを通過して光
電検出器５Ａに達する光束に依る像Iaの照度と、
リレー・レンズ３Ｂを通過して光電検出器５Ｂに
達する光束に依る像Ibの照度とが同一であると云
う条件を満足する必要がある。この点、第１図の
光学系の配置構成にあつては、物体１の、結像レ
ンズ２に依る像Iiの大きさhiがリレー・レンズ３
Ａ，３Ｂの各光軸０′，０″の、該結像レンズ２の
光軸０からの距離ha，hb（一般にはha＝hbであ
る）に比して十分小さい場合、この同一照度の条
件が満足されるものであるが、しかし、hiがha，
hbよりも大きくなると１次結像面（Ｆ）の１点
からリレー・レンズ３Ａ，３Ｂに入射する光束
の、該リレー・レンズ３Ａ，３Ｂの各光軸０′，
０″に対する入射角の差が大となつて上記の同一
照度の条件を満足しなくなる。

斯かる不都合を解決せんとする一改良例が第２
図に示す例である。第２図は、その光学的配置構
成に於ける１次結像面（Ｆ）以後の配置関係を示
すもので、１次結像面（Ｆ）以前は第１図示構成
と同様である。図に示す様に、ここでは、フイー
ルド・レンズ４とリレー・レンズ３Ａ，３Ｂとの
間に、第４の結像光学系６（以下、正レンズと記
する）が、その焦点が予定焦点面Ｆ（１次結像
面）と結像レンズ２の光軸０との交点にほぼ一致
する様にして配置されている。尚、この場合にも
結像レンズ２の瞳面とリレー・レンズ３Ａ，３Ｂ
の各瞳面とはフイールド・レンズ４及び該正レン
ズ６に依つて夫々共役関係におかれ又、予定焦点
面Ｆと光電検出器５Ａ，５Ｂの各検出面（これは
リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに共通の結像面７にほ
ぼ一致して置かれる）とは該正レンズ６及びリレ
ー・レンズ３Ａ，３Ｂに依つて夫々共役関係にお
かれるものである。

さて、斯かる光学系の配置構成にあつては、正
レンズ６の焦点が予定結像面Ｆに一致しているた
め、該予定焦点面Ｆから発して該正レンズ６を通
過した光束は平行光束となる訳であるが、ここ
で、今、予定焦点面Ｆ上で、検出画界内の任意の
点FQを考えるに、該点FQより発して正レンズ６
を通過した後、リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに入射
する光束の、その各光軸０′，０″に対して為す
角、従つて、レンズ２の光軸０に対して為す角ω
_１，ω_２は互いに等しくなり、正レンズ６とリレ
ー・レンズ３Ａ，３Ｂとの間の光束は平行である
から、該リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに依つて設定
される正レンズ６の瞳面上での仮想開口６Ａ，６
Ｂの面積も等しくなり、従つて、各リレー・レン
ズ３Ａ，３Ｂの結像面７上での結像点７Ａ，７Ｂ
の照度の同一性が向上することになる。又、更
に、予定焦点面Ｆから正レンズ６の前側主平面ま
での距離d₁及び該正レンズ６の後側主平面からリ
レー・レンズ３Ａ，３Ｂまでの距離d₂に関し、d₁
＝d₂として居くと、点FQより正レンズ６の仮想
開口６Ａ，６Ｂに向う光束の各主光線の、結像レ
ンズ２の光軸０に対して為す角θ_１，θ_２が等し
くなるので、点FQより仮想開口６Ａ，６Ｂに向
う２光束の立体角が等しくなり、結像面７上での
結像点７Ａ，７Ｂの照度の同一性は更に向上する
様になる。

この第２図に示す改良例にあつては第１図示例
に対して更に上記の如き利点が得られるものであ
るが、この外にも、この第２図示例にあつては、
リレー・レンズ３Ａ，３Ｂの前方に正レンズ６を
配したことに依り、レンズ２の後ピン状態で、該
リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに依つて形成される２
像の像点間の離間距離が著しく増大する不都合を
解消出来ると云う利点や、該リレー・レンズ３
Ａ，３Ｂの結像面７に光電検出器５Ａ，５Ｂを配
する場合にも、その検出面の中心を該リレー・レ
ンズ３Ａ，３Ｂの各光軸０′，０″に一致させて配
せば良い（即ち、この第２図示例の配置構成にあ
つては、レンズ２の合焦状態に於ては、リレー・
レンズ３Ａ，３Ｂに依る像はその中心が夫々各光
軸０′，０″に一致する様になる）ため、各要素の
配置に際しての位置決め並びに調整が非常に容易
になると云う様な利点が附加的に得られる様にな
るものである。

ここで以上に説明した本発明の焦点検出装置に
適用可能な焦点検出用電気回路系の一例について
第３図を参照して説明して居く。

同図は、上記の光電検出器５Ａ，５Ｂとして
夫々同数のフオト・ダイオードの配列を有するフ
オト・ダイオードアレイを用いた場合の例を示す
もので、図中、PDA₁，PDA₂は夫々所定数の、こ
こでは例えば６つのフオト・ダイオードPD₁〜
PD₆，PD₁′〜PD₆′の配列を有するフオト・ダイオ
ード・アレイであり、そしてこれは夫々その各フ
オト・ダイオードPD₁〜PD₆，PD₁′〜PD₆′が上記
リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに関して互いに位置的
に対応関係となる様にして、夫々その受光面の中
心が各リレー・レンズ３Ａ，３Ｂの光軸O′，
O″に一致して各リレー・レンズ３Ａ，３Ｂの結
像面近傍に配置されている。DA₁〜DA₆はこれ等
フオト・ダイオード・アレイPDA₁，PDA₂に於い
て互いに位置的に対応関係に在る各対のフオト・
ダイオードPD₁〜PD₁′，PD₂〜PD₂′，……，PD₆
〜PD₆′の各出力間の差を求める目的で設けられ
た６つの差動増幅器で、フオト・ダイオード・ア
レイPDA₁の初めの３つのフオト・ダイオード
PD₁〜PD₃の各出力は夫々差動増幅器DA₁〜DA₃
の各非反転入力に、又、終りの３つのフオト・ダ
イオードPD₄〜PD₆の各出力は夫々差動増幅器
DA₄〜DA₆の各反転入力に附与される様に為され
て居り、一方、フオト・ダイオード・アレイ
PDA₂の初めの３つのフオト・ダイオードPD₁′〜
PD₃′の各出力は夫々差動増幅器DA₁〜DA₃の各反
転入力に、又、終りの３つのフオト・ダイオード
PD₄′〜PD₆′の各出力は夫々差動増幅器DA₄〜DA₆
の各非反転入力に附与される様に為されている。
尚、ここでは図示を省略してあるが、一般には、
各フオト・ダイオードPD₁〜PD₆，PD₁′〜PD₆′の
出力は増幅器に依つて増幅した後、各差動増幅器
DA₁〜DA₆に夫々附与する様にするものである。
ちなみにこの場合、この増幅器を対数圧縮増幅器
として居けば、各差動増幅器DA₁〜DA₆では各対
のフオト・ダイオードPD₁〜PD₁′，PD₂〜PD₂′，
……，PD₆〜PD₆′の各出力間の比が求められるこ
とになる訳であるが、これは物体輝度の変化に因
子影響を抑えて、焦点検出の精度を物体輝度の変
動に影響されない様にする上で有効であろう。
AC₁及びAC₂は夫々差動増幅器DA₁〜DA₃及び
DA₄〜DA₆の出力の和を求めるための加算回路、
CP₁及びCP₂は夫々該加算回路AC₁及びAC₂の出
力を抵抗R₁及びR₂（R₁≫R₂）に依つて規定される
所定の基準レベルVref.に対して比較するための
コンパレータ、NOGはこれ等コンパレータCP₁，
CP₂の出力の論理和を反転論理で出力するノア・
ゲートで、該コンパレータCP₁，CP₂の出力を
夫々保護抵抗R₃，R₄を介して受ける様に為され
ている。

斯かる回路系の構成にあつては、例えば今、第
１，２図の光学系の配置に於て、結像レンズ２が
物体１に対して合焦しているものとすれば、この
第１，２図の光学系の配置構成からも理解される
様に、この時、上記リレー・レンズ３Ａ，３Ｂに
依つて結ばれる像の、フオト・ダイオード・アレ
イPDA₁，PDA₂の各受光面上での照度パターン
は、例えばこの時の物体１が光点の様な単純なも
のであるとすると、第３図中に実線Ｓで示す如く
になつて像の中心部が夫々該フオト・ダイオー
ド・アレイPDA₁，PDA₂の各受光面の中心に一致
する様になり、従つて、この場合には該フオト・
ダイオード・アレイPDA₁，PDA₂に於て互いに対
応関係に在る各対のフオト・ダイオードPD₁〜
PD₁′，PD₂〜PD₂′……，PD₆〜PD₆′同士の出力が
いずれもほぼ同一になるために差動増幅器DA₁〜
DA₆の出力はいずれもほぼ零となる。従つて、加
算回路AC₁及びAC₂の出力も共にほぼ零となるた
め、コンパレータCP₁及びCP₂の出力は共にロウ
となり、結局、この場合にはノア・ゲートNOG
の出力のみがハイとなる。

これに対し、結像レンズ２が物体１に対して前
ピンの状態に在る場合には、リレー・レンズ３
Ａ，３Ｂに依つて結ばれる像の、フオト・ダイオ
ード・アレイPDA₁，PDA₂の各受光面上での照度
パターンは、第３図中に破線Ｔで示す如くになつ
て、像の中心部がフオト・ダイオード・アレイ
PDA₁の受光面上では矢示Ａ方向へ、又、フオ
ト・ダイオード・アレイPDA₂の受光面上では矢
示Ｃ方向へ夫々シフトする様になり、従つて、こ
の場合には差動増幅器DA₁〜DA₃の出力は或る負
の値となり、一方、差動増幅器DA₄〜DA₆の出力
は或る正の値となるから、コンパレータCP₁の出
力はロウ、コンパレータCP₂の出力はハイとな
り、又、これに依りノア・ゲートNOGの出力は
ロウとなる。

又、逆に、結像光学系L₁が物体に対して後ピ
ンの状態に在る場合には、結像レンズL₂，L₃に
依つて結ばれる像の、フオト・ダイオード・アレ
イPDA₁，PDA₂の各受光面上での照度パターン
は、第３図中に二点鎖線Ｕで示す如くになつて、
像の中心部がフオト・ダイオード・アレイPDA₁
の受光面上では矢示Ｂ方向へ、又、フオト・ダイ
オード・アレイPDA₂の受光面上では矢示Ｄ方向
へ夫々シフトする様になり、従つて、この場合に
は差動増幅器DA₁〜DA₃の出力は或る正の値とな
り、一方、差動増幅器DA₄〜DA₆の出力は或る負
の値となるから、コンパレータCP₁の出力はハ
イ、コンパレータCP₂の出力はロウとなり、又、
これに依りノア・ゲートNOGの出力はロウとな
る。

尚、以上に説明した結像光学系L₁の焦点調節
状態に対するコンパレータCP₁，CP₂及びノア・
ゲートNOGの各出力の関係は第４図に示す通り
である。

従つて、この第３図に示す回路系の構成に依れ
ば、例えば、図中に示す様に、コンパレータ
CP₁，CP₂及びノア・ゲートNOGの各出力端に
夫々npnスイツチング・トランジスタTr₁，Tr₂，
Tr₃の各ベースを保護抵抗R₃，R₄，R₅を介して接
続し、そしてこれ等トランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃
の各コレクタ側に夫々表示用素子としての発光ダ
イオードLD₁，LD₂，LD₃を保護抵抗R₆と共に接
続して居くことに依り、発光ダイオードLD₁の点
灯に依つて後ピン状態が、又、発光ダイオード
LD₂の点灯に依つて前ピン状態が、そして、発光
ダイオードLD₃の点灯に依つて合焦状態が、
夫々、表示される様になる訳である。

又、この第３図に示す検出用回路系の構成にあ
つては、例えばコンパレータCP₁，CP₂の出力を
利用して上記結像光学系L₁を駆動するためのモ
ータを制御することに依り該結像光学系L₁の自
動焦点調節も可能となるものであるが、これにつ
いて第５図を参照して説明して居く。

図に於て、Tr₄，Tr₅並びにTr₆，Tr₇は夫々互
いに相補接続されたnpnスイツチング・トランジ
スタで、トランジスタTr₄，Tr₆のコレクタ例は
保護抵抗R₉を介して電源のプラス側に、又、ト
ランジスタTr₅，Tr₇のエミツタ側はアースに
夫々接続され、そしてトランジスタTr₄，Tr₅の
各ベースには上記コンパレータCP₁の出力が保護
抵抗R₇を通じて、又、トランジスタTr₆，Tr₇の
各ベースには上記コンパレータCP₂の出力が保護
抵抗R₈を通じて附与される様に為されて居り、
レンズ駆動用モータMoはこれ等トランジスタ
Tr₄，Tr₅及びTr₆，Tr₇の相補接続ラインに挿入
接続されている。

斯かる接続構成にあつては、結像レンズ２の後
ピン状態にあつてはコンパレータCP₁の出力のみ
がハイとなることに依りトランジスタTr₆，Tr₇
はオフのまま、トランジスタTr₄，Tr₅がオンし
て、モータMoは図中の矢印Ｘ方向に通電される
ことに依り例えば正転し、又、前ピンの状態にあ
つてはコンパレータCP₂の出力のみがハイとなる
ことに依りトランジスタTr₄，Tr₅はオフのま
ま、トランジスタTr₆，Tr₇がオンして、モータ
Moは図中の矢印Ｙ方向に通電されることに依り
例えば逆転し、そして合焦状態にあつてはコンパ
レータCP₁，CP₂の出力が共にロウになることに
依りトランジスタTr₄〜Tr₇がいずれもオフとな
つて、モータMoは通電を断たれることに依り停
止する様になり、従つて、該モータMoの正転に
依り結像レンズ２がその光軸O₁に沿つて前方に
繰り出され、又、逆転に依り後方へ繰り込まれる
様に、該モーターMoの出力軸を適宜の機構を介
して該結像レンズ２に連結して居くことに依り該
結像レンズ２の自動焦点調節が達せられる様にな
る訳である。

尚、第３図に示した検出回路系に於て、抵抗
R₁，R₂に依りコンパレータCP₁，CP₂に対して設
定される基準レベルVrefは、以上の説明からも
理解される様に、合焦と見做す範囲を規定してい
るものであり、そしてこれは、その値を零に近づ
ければ近づける程、合焦と見做す範囲が狭くなつ
て、結像レンズ２の合焦状態での精度が向上して
来るものであるが、しかし、一般には、即ち、例
えば、カメラ等に採用する場合には、撮影レンズ
の焦点深度等を考慮して、実用上、差支えのない
範囲でその値を適宜設定することが得策である。

最後に、本発明の焦点検出装置を一眼レフレツ
クス・カメラに適用した場合の例について幾つか
説明して居く。

先ず第６図は第１図に示した焦点検出装置の構
成を適用した場合の一例を示すもので、１１はそ
の光軸Ｏに沿つて調定可能な撮影レンズ、１２は
フイルム、１３はフアインダ用可動反射ミラー、
１４は該ミラー１３に関してフイルム１２と共役
な位置に配設された焦点板で、ここでは第７図に
示す様にその中心部１４ａが反射ミラー１３から
の結像光束をそのまま通過させる様にするために
素通し部となつて居り、そしてこの素通し部１４
ａを除いてスリガラス面として形成されている。
１５は該焦点板１４に近接して配置されたコンデ
ンサ・レンズ、１６はペンタ・プリズム、１７は
アイピース・レンズである。

斯かるカメラの光学系の配置構成に対し、第８
図に示す様に、２像形成用のリレー・レンズ１８
Ａ及び１８Ｂ（これは第１図示リレー・レンズ３
Ａ及び３Ｂ−第２の結像光学系−に相当する）が
ペンタ・プリズム１６の光束射出面に対向してア
イピース・レンズ１７を挟む様にして（好ましく
は該アイピース・レンズ１７の光軸に関して左右
対称に）配置され、そして各リレー・レンズ１８
Ａ，１８Ｂの背後に配置された反射プリズム１９
Ａ，１９Ｂに依つて設定される該各リレー・レン
ズ１８Ａ，１８Ｂの結像面に一致して夫々光電検
出器２０Ａ，２０Ｂが配置される。尚、本実施例
にあつては、第１図示フイールド・レンズ４−第
３の結像光学系−はコンデンサ・レンズ１５で兼
用され、従つて、該コンデンサ・レンズ１５は撮
影レンズ１１の瞳面とリレー・レンズ１８Ａ，１
８Ｂの各瞳面とを夫々共役関係におくに足る焦点
距離を有するものが選ばれる。又、同様に、リレ
ー・レンズ１８Ａ，１８Ｂは焦点板１４の面と光
電検出器２０Ａ，２０Ｂの各検出面とを夫々共役
関係におくに足る焦点距離を有するものが選ばれ
る。

斯くして第１図で説明した焦点検出用光学系に
ついての光学的配置関係が満足され、従つて、上
述した利点の下に撮影レンズの焦点検出を高精度
に行ない得る様になるものである。

次に第９図は第２図に示した焦点検出装置の構
成を適用した場合の第１の例を示すもので、図
中、第６図に於けると同一の符号を以つて示され
る要素は既述と全く同様の構成並びに機能を有す
るものである。１４′はフイルム１２と共役な位
置に配設された焦点板で、ここでは図示の如く、
その中心部に凸レンズ部１４′ａが形成されてい
る。尚、１４′ｂは周知のスプリツト・プリズム
である。１５′は該焦点板１４′に近接して配置さ
れたコンデンサ・レンズで、その中央部に45度の
斜設半透過ミラー部１５′ａを有している。２１
は該コンデンサ・レンズ１５′の、半透過ミラー
部１５′ａに依つて側方に（即ち、図に於て右
方）反射される反射光束の射出端面に対向して該
射出光束を上方へ反射させるべく設けられた反射
プリズム、２２及び２３は該プリズム２１の光束
射出端面に近接して設けられた、正レンズ系を構
成する２つのレンズで、その光軸が、ミラー１３
及び半透過ミラー部１５′ａに依る撮影レンズ２
の延長光軸に一致し、且つ、その合成焦点が焦点
板１４′の面に一致する様に予め設定されてい
る。２５Ａ及び２５Ｂ（第１０図々示）は該レン
ズ２２，２３の光軸を挟む様にして（好ましくは
該光軸に関して左右対称に）配置された２像形成
用の２つのリレー・レンズ（これは第２図示リレ
ー・レンズ３Ａ及び３Ｂ−第２の結像光学系−に
相当する）、２４は各リレー・レンズ２５Ａ，２
５Ｂに対する入射光束を制限するためのマスク板
で２つの開口２４ａ，２４ｂ（第１０図々示）を
有して、各開口２４ａ，２４ｂが各リレー・レン
ズ２５Ａ，２５Ｂに対向する様にしてこれ等の前
側に配置されている。２６は該リレー・レンズ２
５Ａ，２５Ｂの後方に配置された反射ミラーで、
該ミラー２６に依つて設定される該リレー・レン
ズ２５Ａ，２５Ｂの結像面に一致して光電検出手
段２７が配置されている。該光電検出手段２７は
例えば第１１図に示す様に、２つの光電検出器２
７Ａ及び２７Ｂを一体的に有して居り、各光電検
出器２７Ａ，２７Ｂは夫々リレー・レンズ２５
Ａ，２５Ｂに依る像を受けるに（好ましくはその
各々の検出面の中心が各リレーレンズ２５Ａ，２
５Ｂの光軸に一致する様にして）位置させられ
る。尚、２８は光電検出器２７Ａ，２７Ｂ上での
リレー・レンズ２５Ａ，２５Ｂに依る２像の重な
りを防止する目的で設けられた遮光板で、例えば
静電植毛等に依り反射防止処理が施されている。

ここで、焦点板１４′に形成された凸レンズ部
１４′ａは第２図示フイールド・レンズ４（第３
の結像光学系）に、又、レンズ２２，２３から成
る正レンズ系は正レンズ６（第４の結像光学系）
に夫々相当し、そして、該凸レンズ部１４′及び
レンズ２２，２３から成る正レンズ系に依り撮影
レンズ１１の瞳面とリレー・レンズ２５Ａ，２５
Ｂの各瞳面とが共役関係におかれ、又、該レンズ
２２，２３から成る正レンズ系及び、リレー・レ
ンズ２５Ａ，２５Ｂに依り焦点板１４′面と光電
検出器２７Ａ，２７Ｂの各検出面とが共役関係に
おれる様に、各光学要素の諸元並びに光学的配置
が定められているものである。

斯くして第２図で説明した焦点検出用光学系に
ついての光学的配置関係が満足され、従つて、上
述した利点の下に撮影レンズ１１の焦点検出を高
精度に行ない得る様になるものである。

最後に第１２図は、第２図に示した焦点検出装
置の構成を適用した場合の第２の例を示すもの
で、本例は第９図示例の様に焦点検出系をフアイ
ンダ系中に組込まずに、ミラー・ボツクスの底部
に組込む様にしたものである。尚、同図中、第
６，８，９図に於けると同一の符号を以つて示さ
れる要素は既述と全く同様の構成並びに機能を有
するものである。１３′はフアインダ用可動反射
ミラーで、撮影レンズ１１の光軸Ｏに関して対称
な位置に、全透過或いは半透過性の開口部１３′
ａ，１３′ｂを有して居り、そしてこれ等開口部
１３′ａ，１３′ｂを通過した光束は該ミラー１
３′の背後に取り付けられた副ミラー２９に依つ
て下方に、即ちカメラの底部へ向けて反射される
様に為されている。３０は副ミラー２９に関して
フイルム２と共役な位置に配置されたフイール
ド・レンズ（これは第２図示フイールド・レンズ
４−第３の結像光学系−に相当する）、３１は該
フイールド・レンズ３０の後方に、その焦点が該
フイールド・レンズ３０の中心、即ち、上記フイ
ルム共役位置の中心に一致する様にして配置され
た正レンズ（これは第２図示正レンズ６−第４の
結像光学系−に相当する）、３２Ａ及び３２Ｂは
上記副ミラー２９に依つて反射されて来る上記開
口部１３′ａ，１３′ｂからの２光束の夫々レンズ
３０及び３１を介して受容するべく、その光軸が
該レンズ３０，３１の光軸に関して対称となる様
にして正レンズ３１の後方に並置された２つのリ
レー・レンズ（これは第２図示リレー・レンズ３
Ａ及び３Ｂ−第２の結像光学系−に相当する）、
３３Ａ及び３３Ｂは該リレー・レンズ３２Ａ及び
３２Ｂに依つて結ばれる像の結像位置の相対関係
を検出するべく、夫々各リレー・レンズ３２Ａ，
３２Ｂに結像面への近傍に、その各検出面の中心
が各リレー・レンズ３２Ａ，３２Ｂの光軸に一致
する様にして配置された光電検出器で、ここでは
第３図に示した如きフオト・ダイオード・アレイ
の構成が利用されている。３４は該フオト・ダイ
オード・アレイ３３Ａ，３３Ｂの出力に基づいて
撮影レンズ１１の焦点調節状態を検出する回路ユ
ニツトで、ここでは、第３図示検出回路と第５図
示モータ制御回路との組合せに依る構成を有して
いる。３９は合焦表示用の発光素子で、これは第
３図に於ける合焦表示用発光ダイオードLD₃に相
当し、そしてこれは、その表示状態が例えばフア
インダ内で視認し得る様にして設けられている。
３５は撮影レンズ駆動用モータで、第５図に於け
るモータMoに相当し、そしてその出力軸３６に
は小歯車３７が取り付けられていて、これは撮影
レンズ１１に連結されたラツク３８に噛合してい
る。

尚、ここでは、フイールド・レンズ３０及び正
レンズ３１に依り撮影レンズ１１の瞳面とリレ
ー・レンズ３２Ａ，３２Ｂの各瞳面とが互いに共
役関係におかれ、又、正レンズ３１及びリレー・
レンズ３２Ａ，３２Ｂに依りフイールドレンズ３
０面、即ち、フイルム共役面とフオト・ダイオー
ド・アレイ３２Ａ，３３Ｂの各検出面とが互いに
共役関係におかれる様に各要素の諸元並びに光学
的配置関係が予め選ばれているものである。

斯かるカメラの構成にあつては、上述した様
に、回路ユニツト３４に依るモータ３５の制御を
通じて撮影レンズ１１の自動焦点調節が達せら
れ、そして、その合焦状態が表示素子３９の点灯
に依り例えばフアインダ内で表示される様になる
訳であるが、その際、第２図で説明した焦点検出
用光学系についての光学的配置関係が満足されて
いるため、上述した利点に下に撮影レンズ１１の
焦点検出を高精度に行ない得る様になるものであ
る。

ちなみに、この第１２図に示す焦点検出系の構
成にあつては、リレー・レンズ３２Ａ，３２Ｂに
対する入射光束がフアインダ用ミラー１３′の開
口部１３′ａ，１３′ｂに依り、撮影レンズ１１の
特に周辺部からの光束となる様に制御されている
訳であるが、周知の様に、レンズの周辺光束は、
その光軸に対して為す角が大きいものであり、従
つて、斯かる構成に依れば、撮影レンズ１１に依
つて結ばれる像の、その光軸Ｏ上での位置変化に
対し、リレー・レンズ３２Ａ，３２Ｂに依つて結
ばれる各像の結像位置の相対的変化の割合が大と
なるため、焦点検出の精度を向上させる上るで更
に有効なものである。

尚、以上に説明した一眼レフレツクス・カメラ
の例に於て、第６〜８図示例に於ける光電検出器
２０Ａ及び２０Ｂ並びに第９〜１１図示例に於け
る光電検出器２７Ａ及び２７Ｂとしてはいずれも
第３図に示した如きフオト・ダイオード・アレイ
PDA₁及びPDA₂の構成を使用することが出来、作
つて、その焦点検出用電気回路についても第３図
に示す如き回路構成をそのまま使用し得るもので
ある。

又、第９〜１１図示例の構成は、例えば第９，
１０図に示される正レンズ系を構成する２つのレ
ンズ２２，２３を省略してこの時に撮影レンズ１
１の瞳面とリレー・レンズ２５Ａ，２５Ｂの各瞳
面とが焦点板１４′の凸レンズ部１４′ａに依つて
互いに共役関係におかれ、又、焦点板１４′面
（フイルム共役面）と光電検出器２７Ａ，２７Ｂ
の各検出面とがリレー・レンズ２５Ａ，２５Ｂに
依つて互いに共役関係におかれる様に、他方、第
１２図示例の構成は、例えば、正レンズ３１を省
略してこの時に撮影レンズ１１の瞳面とリレー・
レンズ３２Ａ，３２Ｂの各瞳面がフイールド・レ
ンズ３０に依つて互いに共役関係におかれ、又、
フイールド・レンズ３０面（フイルム共役面）と
光電検出器３３Ａ，３３Ｂの各検出面とがリレ
ー・レンズ３２Ａ，３２Ｂに依つて互いに共役関
係におかれる様に、各光学要素の諸元並びに光学
的配置関係を夫々改めて選ぶ様にすることに依り
いずれも第１図示構成に従う一眼レフレツクス・
カメラの構成にそのまま転用し得る様になるもの
である。

以上、詳述した様に、本発明に依れば、一眼レ
フレツクス・カメラに適用され、撮影レンズを含
んだ主たる結像光学系を通過する光に基づいて形
成された２像間の相対的な結像位置の変化を検出
することに依り主たる結像光学系の物体に対する
焦点調節状態を検出する様に為したTTL方式の
焦点検出装置として、該２像の同一性を向上させ
てこれを十分に保証し得る様になると共に、該２
像に対する主たる結像光学系の画角変化に因子影
響を殆んど皆無に出来、又更に光束のケラレ或い
は光量の低下等の問題も有効に回避し得る様にな
り、従つて、焦点検出の精度を飛躍的に向上させ
得ると云う顕著な効果が得られる様になつて、こ
の種の型式の装置として非常に有益なものであ
る。

又、第２図に示す改良例に依れば、上述の利点
に加えて、更に、上記の２像の照度の同一性を十
分に保証し得る様になると共に、該２像の各像点
間の離間距離が著しく増大する不都合を解消出
来、又更に、焦点検出系を構成する各光学要素の
光学的位置決め並びに調整が非常に容易になる等
の附加的な利点も得られる様になるものであり、
従つて、この種の型式の焦点検出装置として益々
有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る焦点検出装置の一実施
例の特に光学系の原理的な配置構成を示す模式
図、第２図は、第１図示実施例に対する一改良例
の特に第１図示構成とは相違する部分の光学系の
原理的な配置構成を示す模式図、第３図は本発明
の焦点検出装置に適用可能な焦点検出用電気回路
系の一例を示す回路図、第４図は主たる結像光学
系の焦点調節状態に対する第３図示回路系の出力
関係を示す図、第５図は、上記主たる結像光学系
の自動焦点調節を行なう際に第３図示回路系と組
合せて用いられるモータ制御回路の一例を示す部
分回路図、第６図は、第１図示実施例を一眼レフ
レツクス・カメラに組込んだ場合の一例の概略構
成を示す要部構成図、第７図は第６図示カメラに
於ける焦点板の平面図、第８図は、第６図に於け
る−視図、第９図は、第２図示改良例を一眼
レフレツクス・カメラに組込んだ場合の第１の例
の概略構成を示す要部構成図、第１０図は、第９
図に於ける−視図、第１１図は、第９図に於
ける光電検出手段の詳細を示す模式図、第１２図
は、第２図示改良例を一眼レフレツクス・カメラ
に組込んだ場合の第２の例の概略構成を示す要部
構成斜視図である。１……物体、２；１１……主たる結像光学系
（結像レンズ又は撮影レンズ）、Ｆ；１２……予定
焦点面（フイルム面）、３（３Ａ，３Ｂ）；１８
Ａ，１８Ｂ；２５Ａ，２５Ｂ；３２Ａ，３２Ｂ…
…第２の結像光学系（２像形成用リレー・レン
ズ）、４；１５；１４′ａ；３０……第３の結像光
学系（フイールド・レンズ−コンデンサ・レンズ
又は凸レンズ部）、６；２２，２３；３１……第
４の結像光学系（正レンズ又は正レンズ系）、５
Ａ，５Ｂ；PDA₁，PDA₂；２０Ａ，２０Ｂ；２７
（２７Ａ，２７Ｂ）；３３Ａ，３３Ｂ……光電検
出手段（フオト・ダイオード・アレイ）、１３′…
…開口手段（フアインダ用反射ミラー）、１３′
ａ，１３′ｂ……開口部。

Claims

【特許請求の範囲】１物体に対して焦点合わせされるべき主たる結
像光学系に対し、その予定焦点面の後方に、該主
たる結像光学系に依つて結ばれる上記物体の像
の、その光軸上での位置変化に応じてその各々の
結像位置が相対的に変化する関係に２つの像を形
成する複数の第２の結像光学系を並置して、該第
２の結像光学系に依つて結ばれる該２像の結像位
置の相対的な変化を検出することに依り上記主た
る結像光学系の、上記物体に対する焦点調節状態
を検出する様にした焦点検出装置において、上記
主たる結像光学系の予定焦点面の少なくとも近傍
に第３の結像光学系を、又、該第３の結像光学系
と上記第２の結像光学系との間に、第４の結像光
学系を、その焦点を上記主たる結像光学系の予定
焦点面にほぼ一致させて共軸に配設すると共に、
この時に、これ等第３及び第４の結像光学系に依
り上記第２の結像光学系の瞳面が上記主たる結像
光学系の瞳面とほぼ共役関係におかれる様にした
ことを特徴とする焦点検出装置。２上記主たる結像光学系の予定焦点面から上記
第４の結像光学系の前側主面までの光路長と該第
４の結像光学系の後側主面から上記第２の結像光
学系の瞳面までの光路長とのほぼ等しくなる様に
した特許請求の範囲第１項に記載の焦点検出装
置。