JPH01266503A - 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） 本発明は写真用カメラやビデオカメラ等に好適な焦点検
出装置に関し、特に対物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想を
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を通過した光束を利用した受光型の
焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれる方式がある。

この像すれ方式は例えば第４図に示すように対物レンズ
１による被写体像の形成される予定結像面２近傍にフィ
ールドレンズ３を配置し、フィールトレンズ３の後方に
絞り６と２つの２次レンズ４Ａ、４Ｂとを有する２次光
学系４を配置し、更にその後方に複数の受光素子列５Ａ
、５Ｂを有する受光手段５とを配置した構成を採ってい
る。

そしてフィールドレンズ３と２次光学系４とから対物レ
ンズ１の瞳の異った２つの領域を通過した光束を用いて
２つの被写体像に関する光量分布を各々受光素子列面上
に形成している。このときの受光素子列面上に形成され
る２つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布の
ずれ量は対物レンズの合焦状態により異ってくる。例え
ば受光素子列上の素子の並び方向に対物レンズの予定結
像面からの焦点外れ量に応じた横ずれ量となって現われ
てくる。

第４図（Ａ）は対物レンズ１が合焦状態にある場合で、
点光源である被写体Ｐが受光素子列５Ａ、５８面上の略
中夫に形成されている。第５図（Ａ）はこのときの受光
素子列５Ａ、５Ｂからの出力信号を示し、点光源Ｐの受
光素子列５Ａ。

５Ｂ面上における間隔は１゜どなっている。

第４図（Ｂ）は対物レンズ１が被写体側に繰り出された
航どン状態であり、このとき受光素子列５Ａ、５Ｂ面上
に形成される焦光ｆｉＰの間隔は第５図（Ｂ）に示す如
く同図（Ａ）に比べてずれて狭くなってくる。

第４図（Ｃ）は対物レンズ１がフィルム面側に繰り込ま
れた後ピン状態であり、このとき受光素子列５Ａ、５Ｂ
面上に形成される焦光ｄ’Ｉ　Ｐの間隔はずれて第５図
（Ｃ）に示す如く同図（Ａ）に比べて広くなワてくる。

一般にはこのときの２つの受光素子列上の光量分布の相
対的な横ずれ量δと対物レンズの焦点外れ量ｄとは一定
の関数の関係にある。

対物レンズの合焦状態、即ち焦点外れ量はこのときの２
つの光量分布の相対的な位置関係、即ち光量分布の横ず
れ量を受光手段により検出することにより行っている。

第４図に示す焦点検出装置においては、絞り６の開口部
は開口部を通過する光束が対物レンズ１内でケラレない
ように比較的小さく設定されている。

又、同図に示す焦点検出装置は画面中央の測距を行って
おり、画面中央以外の位置の被写体の測距を行う場合に
は絞り６の開口径を更に小さくし、又は２次結像レンズ
４及びそれに対応した絞り６の開口部の間隔を各々狭く
する必要があった。

この為、光量が減少したり、物体像の光量分布のずれ量
か少なくなったりして被写体の明るさに対する検出能力
及び検出績度が低下するという問題点があった。

これに対して１対の２次結像レンズと１対の受光素子列
を各々複数個用いて画面中央以外の点での測距を行うこ
とが考えられるが、この方法は装置全体が複雑化及び大
型化してくるという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は像ずれ方式の焦点検出装置において、２次結像
レンズを有する光学手段及び受光素子列を有する受光手
段の構成を適切に設定することにより、画面中央から離
れた位置での焦点検出を装置全体の小型化を図りつつ高
精度に行うことのてきる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配置した光学手段により前記対物
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受光手段により求め、該受光手段
からの信号を用いて面記対物レンズの合焦状態を演算手
段により求める焦点検出装置において、前記光学手段は
該対物レンズの結像面と等価面近傍に配置した少なくと
も１つのフィールドレンズと、該対物レンズの光軸と垂
直な平面内の少なくとも１次元方向に配（ξされた３つ
の２次結像レンズとを有しており、該３つの２次結像レ
ンズのうち中央の２次結像レンズの光軸は該対物レンズ
の光軸と略一致するように配置されており、前記受光手
段は該３つの２次結像レンズに対応した３つの受光素子
列を有しており、該３つの受光素子列のうち入力手段に
より任意の２つの受光素子列を選択し、該２つの受光素
子列からの出カイ３号を用いて画面中の任意の位置での
焦点検出を行ったことである。

（実施例） 第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施例の概略図であ
る。同図（Ａ）は画面中央部の焦点検出を行う場合、同
図（Ｂ）は画面周辺部の焦点検圧を行う場合であり、い
ずれも光学系を展開した状態で示している。

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）において、１は対物レンズ「
撮影レンズ」ともいう。）、２は対物レンズ１の予定結
像面、３は予定結像面２の近傍に配置されたフィールド
レンズ、４は２次光学系であり対物レンズ１の光軸りと
一致するように配置された２次結像レンズ４２と対物レ
ンズ１の光軸に対して対称に配置された２つの２次結像
レンズ４１．４３の３つのレンズを１次元的に配置して
構成されている。５は受光手段で、前記３つのレンズ４
１゜４２．４３に対応してその後方１次元方向に配置さ
れた３つの受光素子列５１，５２．５３により構成され
ている。６は絞りであり、前言己３つのレンズ４１，４
２．４３に対応して配置された３つの開口部６１，６２
．６３を有している。７は対物レンズｌの射出瞳てあり
、後述するようにフィールドレンズ３等により複数（本
実施例では３つ）に分割されている。

８は演算手段であり、３つの受光素子列５１゜５２．５
３から被写体像に関する光量分布の信号のうち焦点検出
位置を指定する入力手段９からの指示信号に基づいて２
つ選択し、該２つの被写体像に関する光量分布の相対的
位置関係、即ちずれ量δを求め、これにより指示された
画面位置における対物レンズ１の焦点外れｆｆ１ｄを演
算している。

本実施例においてはフィールドレンズ３．２次結像レン
ズ４１，４２．４３、絞り６、等は光学手段の一部を構
成している。

尚、フィールドレンズ３は開口部６１，６２゜６３を対
物レンズ１の射出＠７の領域７１゜７２．７３付近に結
像する作用を有しており、各領域７１，７２．７３を透
過した光束が受光素子列５１，５２．５３上に各々被写
体像に関する光量分布を形成するようになっている。

第１図（Ａ）において撮影レンズ１の光軸上の被写体Ｐ
０から発する被写体光は撮影レンズ１により収斂され、
フィルム等価面２上の点Ｐ。′に結像する。

点Ｐ。′に結像した空中像はさらにフィールドレンズ３
、絞り６を透過し２次結像レンズ４１゜４２．４３によ
って各受光素子列５１，５２゜５３上に結像される。３
つの２次結像レンズ４１．４２．４３は撮影レンズ１の
光軸に垂直な平面内に１次元的に配置されており、中央
に位置する２次結像レンズ４２の光軸と撮影レンズ１の
光軸とは一致している。又、中央に位置する２次結像レ
ンズ４２の光軸と図中上下に位置する２次結像レンズ４
１．４３の光軸とはそれぞれ距ｆｉＬ離れているため、
点２０′の空中像は受光素子列５１．５２．５３の対応
する位置に結像する。焦点検出位置を指定する入力手段
９からの信号により検出する被写体Ｐ０が選択されてい
ると、演算手段８は受光素子列５１．５３の出力を選択
し、各光量出力分布の相関をとることにより画面中央に
おける焦点検出を行う。

第１図（Ｂ）は焦点検出位置を指示する入力手段９から
の信号より撮影レンズ１の光軸より雛れた被写体Ｐ、を
選択した場合である。被写体Ｐ。

から発する被写体光は撮影レンズ１により収斂されフィ
ルム等価面２上の点Ｐ１　′に結像する。点Ｐ１　′に
結像した空中像はさらにフィールドレンズ３、絞り６を
透過し、２次結像レンズ４１゜４２によって各受光素子
列５１．５２上に結像する。

ここでフィールドレンズ３はＳす三レンズ１の身十出瞳
７と絞り６とが結像関係をほぼ満足するように設計され
、又、カメラの本体に実装する時のスペース等からレン
ズの厚みを厚くするには限界があるため、その屈折力は
あまり大きくとれない。

その結果、撮影レンズ１のＦ値が大きい場合、被写体Ｐ
１の位置が撮影レンズ１の光軸から離れている場合等に
おいて、２次結像レンズ５３に対する被写体Ｐ、の有効
光束が射出瞳７、あるいは撮影レンズ１を構成するレン
ズの有効径によりケラレる状態が生じる。受光素子列に
到達する光束の一部がケラレると、相関法による焦点検
出粒度は低下してくる。

演算手段８は焦点検出位置を指定する入力手段９より入
力された情報と撮影レンズ１の射出瞳７位置及びＦ値の
情報より演算処理を行う。このとき受光素子列からの出
力の選択を行ない受光素子列に到達する光束にケラレが
生じない受光素子列からの出力を用い焦点検出を行う。

又、第１図（Ａ）　、　（Ｂ）において受光素子列５１
゜５２には被写体２０及びＰ、の光束が同時に入射する
が、被写***置により受光素子列上への入射位置か異な
るため、実際に演算処理する受光素子列からの出力の範
囲を制限することが行なわれる。又、フィルム等価面２
近傍に液晶素子エレクトロクロミック素子等による視野
マスクを配置するようにしても良い。

第２図は第１図に示した絞り６の一実施例の概略図であ
る。実線の円で示したのが本発明に係る絞り６の開口部
である。点線の円で示したのは従来の絞りの開口部であ
る。

同図に示すように従来の絞りでは、軸外被写体にも対応
させるため開口部の範囲は制限されている。これに対し
て本発明に係る絞り６の開口部の重心間隔しは従来の絞
りの開口部の重心間隔Ｌ′に対して ２Ｌ　　＞　　Ｌ’　　〜　Ｌ の関係を満足するため、軸外被写体を検出する精度は従
来とほぼ同等で、軸上被写体を検出する精度を従来より
高めることが可能となる。

前記実施例において、第１図中紙面上下方向に３個の２
次結像レンズを配置した例を示したが、加えて紙面鉛直
方向に２次結像レンズ４２を中心に対称に２個の２次結
像レンズを配置した構成をとっても良い。この時、２次
結像レンズ４２に対応する受光手段は十文字のあるいは
エリアセンサより構成すれば良い。

第３図は本発明の他の一実施例の光学系の要部概略図で
ある。本実施例ではフィールドレンズを３つの２次結像
レンズ４１，４２．４３に対応させて３つのレンズ２１
，２２．２３より構成した点が第１図に示す実施例と異
っており、その他の構成は第１図の実施例と同じである
。

本実施例では不図示の撮影レンズの光軸外の被写体から
の被写体光は、フィルム等価面２上の点Ｐ１　′に結像
後、フィールドレンズ２１、絞り６の開口部６１を透過
し、２次結像レンズ４１゜４２により受光素子列５１．
５２上に再結像する。フィールドレンズ２１，２２．２
３は物体側に凸面を向けた平凸レンズより構成されてお
り、各レンズの凸面の頂点はフィルム等価面２上の予定
検出位置にあわせるように設定されている。

フィールドレンズ２１．２３の片側の平面はフィルム等
価面２に対してくさびをなし、被写体光を２次結像レン
ズに導く作用をしている。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば少なくとも３つの２次結像
レンズと３つの受光素子列を前述の如く配置し、入力手
段からの信号に基づいて任、きの２つの受光素子列を選
択し、該２つの受光素子列からの出力信号を利用するこ
とにより、画面中央及びそれより蔑れた位置に相当する
被写体の焦点検出を容易に、しかも高績度に行うことが
できる小型の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】

７３１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の一部３６例の概
略図、第２図は第１図の絞りの一実施例の概略図、第３
図は本発明の他の実施例の要部概略図、第４図。 第５図は従来の像ずれ方式の焦点検出装置の概略図と光
量分布の説明図である。 図中、１は対物レンズ、２は予定結像面、３゜３１．３
２．３３はフィールドレンズ、４は２次結像系、４１，
４２．４３は２次結像レンズ、５は受光手段、５１，５
２．５３は受光素子列、６は絞り、７は射出瞳、８は演
算手段、９は入力手段である。 勇　　２　　口 勇　　４　　ア 第　　５　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズの像面側に配置した光学手段により前
   記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受光手段により求め、該受
   光手段からの信号を用いて前記対物レンズの合焦状態を
   演算手段により求める焦点検出装置において、前記光学
   手段は該対物レンズの結像面と等価面近傍に配置した少
   なくとも１つのフィールドレンズと、該対物レンズの光
   軸と垂直な平面内の少なくとも１次元方向に配置された
   ３つの２次結像レンズとを有しており、該３つの２次結
   像レンズのうち中央の２次結像レンズの光軸は該対物レ
   ンズの光軸と略一致するように配置されており、前記受
   光手段は該３つの２次結像レンズに対応した３つの受光
   素子列を有しており、該３つの受光素子列のうち入力手
   段により任意の２つの受光素子列を選択し、該２つの受
   光素子列からの出力信号を用いて画面中の任意の位置で
   の焦点検出を行ったことを特徴とする焦点検出装置。