JPH11352396A - 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
焦点検出装置及びそれを用いた光学機器Info
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- JPH11352396A JPH11352396A JP17811498A JP17811498A JPH11352396A JP H11352396 A JPH11352396 A JP H11352396A JP 17811498 A JP17811498 A JP 17811498A JP 17811498 A JP17811498 A JP 17811498A JP H11352396 A JPH11352396 A JP H11352396A
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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設けた光学手段に
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撮影視野内の1つ又は複
数の領域において求める焦点検出装置において、該光学
手段の構成を適切に設定したこと。
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設けた光学手段に
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撮影視野内の1つ又は複
数の領域において求める焦点検出装置において、該光学
手段の構成を適切に設定したこと。
Description
【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。
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。
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。
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)を有する検出
系を1つ又は複数有した光学手段を設け、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。
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)を有する検出
系を1つ又は複数有した光学手段を設け、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】
【発明が解決しようとする課題】像ずれ方式の焦点検出
装置では2次物体像を形成する検出系の構成が焦点検出
精度に大きく影響してくる。
装置では2次物体像を形成する検出系の構成が焦点検出
精度に大きく影響してくる。
【0006】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。
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。
【0007】
【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設けた光学手段により
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撮影視野内の1つ又は複数の
領域において求める焦点検出装置において、該光学手段
は該対物レンズの光軸とは異なる方向に光路を折り曲げ
る所定面上に被写体像を形成する集光性の反射鏡と非球
面及び回折レンズ面を備え、第1平面内に該対物レンズ
の瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上
に形成する第1の検出系と非球面及び回折レンズ面を備
え、該第1平面と直交する第2平面内に該対物レンズの
瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上に
形成する第2の検出系とを有することを特徴としてい
る。
は、(1-1) 対物レンズの像面側に設けた光学手段により
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撮影視野内の1つ又は複数の
領域において求める焦点検出装置において、該光学手段
は該対物レンズの光軸とは異なる方向に光路を折り曲げ
る所定面上に被写体像を形成する集光性の反射鏡と非球
面及び回折レンズ面を備え、第1平面内に該対物レンズ
の瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上
に形成する第1の検出系と非球面及び回折レンズ面を備
え、該第1平面と直交する第2平面内に該対物レンズの
瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上に
形成する第2の検出系とを有することを特徴としてい
る。
【0008】特に、(1-1-1) 該第1の検出系の瞳分離
による視差は該第2の検出系のそれよりも小さく、該第
1の検出系による2次物体像の該光電変換素子での受光
エリアは該第2の検出系によるそれよりも高画角である
ことを特徴としている。
による視差は該第2の検出系のそれよりも小さく、該第
1の検出系による2次物体像の該光電変換素子での受光
エリアは該第2の検出系によるそれよりも高画角である
ことを特徴としている。
【0009】本発明の光学機器は、(2-1) 構成(1-1) 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。
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。
【0010】
【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。
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。
【0011】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。
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。
【0012】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、各々が非球面及び特開平10−133149号公報
に知られる回折レンズ面を備える4つのレンズであり、
凸レンズ面として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。
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、各々が非球面及び特開平10−133149号公報
に知られる回折レンズ面を備える4つのレンズであり、
凸レンズ面として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。
【0013】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。
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。
【0014】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’、第3の反射鏡10は平面鏡、或は楕円鏡(又は集
光性の鏡)のいずれでも良い。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。
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’、第3の反射鏡10は平面鏡、或は楕円鏡(又は集
光性の鏡)のいずれでも良い。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。
【0015】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。
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。
【0016】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の非球面、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。ここでレンズ面9e〜9hのすべてが回折レンズ
面、即ち特開平10−133149号公報に知られる回
折現象を用いたレンズ作用面となる。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。
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の非球面、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。ここでレンズ面9e〜9hのすべてが回折レンズ
面、即ち特開平10−133149号公報に知られる回
折現象を用いたレンズ作用面となる。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。
【0017】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。
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。
【0018】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。
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。
【0019】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。
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。
【0020】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。
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。
【0021】ここでは一方の焦点検出を対物レンズ10
1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。
1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。
【0022】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。
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。
【0023】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、22g,
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。
22e〜22hの様子を示す図であって、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、22g,
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。
【0024】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。
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。
【0025】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。
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。
【0026】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。
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。
【0027】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。
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。
【0028】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。
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。
【0029】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。
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。
【0030】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。
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。
【0031】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。
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。
【0032】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。
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。
【0033】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。
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。
【0034】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。
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。
【0035】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。
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。
【0036】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。
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。
【0037】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。
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。
【0038】図10は光電変換素子のセンサー列を設け
ない領域まで含んだ2次物体像(以下「像」という)2
2−1〜22−4の様子を表した説明図である。像22
−1と像22−2は平行移動したときにほぼ重なり合う
が、像22−3と像22−4は軸PL1と折り返しの関
係にあって平行移動しても重なり合う領域は中央部のみ
である。
ない領域まで含んだ2次物体像(以下「像」という)2
2−1〜22−4の様子を表した説明図である。像22
−1と像22−2は平行移動したときにほぼ重なり合う
が、像22−3と像22−4は軸PL1と折り返しの関
係にあって平行移動しても重なり合う領域は中央部のみ
である。
【0039】像22−1と像22−2を光電変換する
際、特にX方向において対応するセンサー列701−
1,701−2上には対応する像が入射する必要があ
る。同様に像22−3と像22−4を光電変換する際に
はY方向において対応するセンサー列702−3,70
2−4上には対応する像が入射する必要がある。しかし
ながら、センサー列702−3,702−4上の点P3
と点P4は対応するセンサー列上の点であるにもかかわ
らず対応する像上の点ではない。
際、特にX方向において対応するセンサー列701−
1,701−2上には対応する像が入射する必要があ
る。同様に像22−3と像22−4を光電変換する際に
はY方向において対応するセンサー列702−3,70
2−4上には対応する像が入射する必要がある。しかし
ながら、センサー列702−3,702−4上の点P3
と点P4は対応するセンサー列上の点であるにもかかわ
らず対応する像上の点ではない。
【0040】このような理由から、反射鏡で光路を折り
曲げた面の方向(Y方向)に瞳を分離した第1焦点検出
系は高画角まで焦点検出可能であるが、逆にこれと直交
する方向(X方向)に瞳を分離した第2焦点検出系は低
い画角しか焦点検出できない。
曲げた面の方向(Y方向)に瞳を分離した第1焦点検出
系は高画角まで焦点検出可能であるが、逆にこれと直交
する方向(X方向)に瞳を分離した第2焦点検出系は低
い画角しか焦点検出できない。
【0041】そこで本実施例ではすべての撮影レンズに
対応できる小さな視差の焦点検出系を第1の検出系で行
い、特に明るいFNoを持つ撮影レンズに対応する視差
(第1の検出系の視差より大きい)の焦点検出系を第2
の検出系で行うことによって、いかなる撮影レンズでも
少なくとも広視野の測距を可能としている。
対応できる小さな視差の焦点検出系を第1の検出系で行
い、特に明るいFNoを持つ撮影レンズに対応する視差
(第1の検出系の視差より大きい)の焦点検出系を第2
の検出系で行うことによって、いかなる撮影レンズでも
少なくとも広視野の測距を可能としている。
【0042】このように本実施形態においては集光性の
反射鏡4によって対物レンズの光軸とは異なる方向に光
路を折り曲げて所定面(結像面5)上に被写体像を形成
している。
反射鏡4によって対物レンズの光軸とは異なる方向に光
路を折り曲げて所定面(結像面5)上に被写体像を形成
している。
【0043】そして第1の検出系では光路を折り曲げる
第1平面PL1内に該対物レンズ101の瞳を分離して
対となる2次物体像を該光電変換素子11上に形成して
いる。
第1平面PL1内に該対物レンズ101の瞳を分離して
対となる2次物体像を該光電変換素子11上に形成して
いる。
【0044】又、第2の検出系では該第1平面PL1と
直交する第2平面PL2内に該対物レンズ101の瞳を
分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上に形成
している。
直交する第2平面PL2内に該対物レンズ101の瞳を
分離して対となる2次物体像を該光電変換素子上に形成
している。
【0045】そして第1の検出系の瞳分離による視差は
第2の検出系のそれよりも小さく、第1の検出系による
2次物体像の該光電変換素子での受光エリアは第2の検
出系によるそれよりも高画角であるようにしている。
第2の検出系のそれよりも小さく、第1の検出系による
2次物体像の該光電変換素子での受光エリアは第2の検
出系によるそれよりも高画角であるようにしている。
【0046】
【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。
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
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
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
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
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
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のエリアセンサーの平面
図
図
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 PL1 第1の平面 PL2 第2の平面
Claims (3)
- 【請求項1】 対物レンズの像面側に設けた光学手段に
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撮影視野内の1つ又は複
数の領域において求める焦点検出装置において、該光学
手段は該対物レンズの光軸とは異なる方向に光路を折り
曲げる所定面上に被写体像を形成する集光性の反射鏡と
非球面及び回折レンズ面を備え、第1平面内に該対物レ
ンズの瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素
子上に形成する第1の検出系と非球面及び回折レンズ面
を備え、該第1平面と直交する第2平面内に該対物レン
ズの瞳を分離して対となる2次物体像を該光電変換素子
上に形成する第2の検出系とを有することを特徴とする
焦点検出装置。 - 【請求項2】 該第1の検出系の瞳分離による視差は該
第2の検出系のそれよりも小さく、該第1の検出系によ
る2次物体像の該光電変換素子での受光エリアは該第2
の検出系によるそれよりも高画角であることを特徴とす
る請求項1の焦点検出装置。 - 【請求項3】 請求項1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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17811498A JPH11352396A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17811498A JPH11352396A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11352396A true JPH11352396A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=16042911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17811498A Pending JPH11352396A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11352396A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006139056A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Nikon Corp | 焦点検出モジュール |
WO2016042642A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | 富士通フロンテック株式会社 | 測距光生成装置 |
-
1998
- 1998-06-10 JP JP17811498A patent/JPH11352396A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006139056A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Nikon Corp | 焦点検出モジュール |
JP4569268B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2010-10-27 | 株式会社ニコン | 焦点検出モジュールおよびカメラ |
WO2016042642A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | 富士通フロンテック株式会社 | 測距光生成装置 |
JPWO2016042642A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2017-04-27 | 富士通フロンテック株式会社 | 測距光生成装置 |
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