JP3094442B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、焦点検出装置に関し、例えば一眼レフカメ
ラ等に使用され、焦点検出用光学系における再結像レン
ズの外形をあまり大きくすることなくその取付調整にお
ける作業性を改善した焦点検出装置に関する。

［従来の技術］ 特開昭第61−165711号には、一眼レフカメラに使用さ
れる焦点検出装置において、再結像レンズ基板の２つの
穴に保持部材の２本のボスを差し込み、ボスの先端と基
板表面との間を接着するようにしたプラスチックレンズ
固定構造が開示されている。この構造によれば、再結像
レンズ基板を自由保持の状態に近付けることが可能にな
り、温度変化を繰返した場合にもレンズ間隔の寸法の再
現性を確保することができるものとされている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来例の構造においては、接着剤を滴
下する場所が極めて正確である必要があり、接着剤の滴
下場所がわずかにずれただけであっても接着剤がレンズ
面にかぶさってしまう。

また、保持部材のボス先端の接着剤を付ける面とレン
ズ面とが連なっているため、接着剤の粘性が低すぎたり
あるいは多く滴下しすぎると接着剤が広がりすぎてレン
ズ面にかぶさってしまう恐れがあった。ところが、高粘
度接着剤はディスペンサを用いても少量づつ供給するこ
とが困難であり、かつディスペンサに代えて「ヘラ］で
接着剤を塗る方法は作業能率が悪くまた自動化も困難で
あった。

このため、レンズ部と保持穴の部分の間隔を大きくと
っておく必要があり、レンズ部の大きさの割にレンズ部
材全体の外形が大きくなるという不都合もあった。

従って、本発明の目的は、上記従来例の構造における
問題点に鑑み、焦点検出光学系における再結像レンズ部
材のような光学部材の取付け調整における作業性を損な
うことなく該光学部材を小型化することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明に係わる焦点検出
装置は、焦点検出光学系の少なくとも一部を構成し、主
光学系を通る被検出体からの光の一部を各々異なる領域
を介してラインセンサ上に導くための複数の光学要素が
一体的に形成され、かつ光軸とほぼ垂直な方向に突出し
た複数の突起部を周辺部に有する一体化光学部材と、前
記複数の突起部がはまり込む溝部を有する保持部材とを
具備し、前記突起部と溝部との間に接着剤を充填して前
記一体化光学部材を前記保持部材に固定するようにし
た。

また、前記一体化光学部材を前記保持部材に対し第１
の場所で少なくとも光軸と垂直な方向への移動を規制
し、かつ第１の場所に対し光軸に垂直な方向にある第２
の場所で第１および第２の場所を結ぶ方向を除き少なく
とも光軸と垂直な方向への移動を規制する位置規制手段
を設けることもできる。

さらに、前記一体化光学部材は前記第１の場所と第２
の場所とを結ぶ線またはこの線とほぼ平行な線を軸とし
て傾き調整可能とすることができる。

さらに、前記一体化光学部材は、複数のレンズが一体
的に形成されたプラスチック製の一体化レンズ部材とす
ることができる。このような一体化レンズ部材として
は、例えばいわゆる再結像レンズがある。

［作用］ 上述のような構成においては、一体化光学部材の前記
複数の突起部は通常該一体化光学部材の周辺部に設けら
れる。従って、レンズのような光学要素とこれら突起部
との間を比較的離すことが可能になる。即ち、前記一体
化光学部材と前記保持部材とは光学要素から離れた場所
で互いに接着固定される。このため、保持部材の溝部と
前記突起部との隙間に接着剤が溜ることと相俟って、一
体化光学部材の光学要素付近に接着剤が流れることがな
くなる。従って、一体化光学部材の取付け調整作業にお
ける作業能率を犠牲にすることなく装置全体を小型化す
ることができる。

また、前記位置規制手段により、前記第１の場所で少
なくとも光軸と垂直な方向への移動を規制しても前記第
２の場所で第１および第２の場所を結ぶ方向への移動が
規制されていないから、温度変化を繰返した場合等にも
前記複数の光学要素の間隔の再現性を確保することがで
きる。

さらに、前記一体化光学部材を前記第１の場所と第２
の場所とを結ぶ線またはこの線とほぼ平行な線を軸とし
て傾き調整可能とすることにより、前記ラインセンサの
受光面の傾き等による焦点検出誤差を除去することがで
きる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第１図
から第５図までは、本発明の第１の実施例に係わる焦点
検出装置における焦点検出モジュールの構造を示す。こ
の焦点検出モジュールは一眼レフレックスカメラに使用
されるものを示しており、対物レンズとしてのカメラの
撮影レンズを透過した被検出体即ち被写体からの光を受
けて、撮影レンズの焦点調節状態を検出するのに用いら
れるものである。また、本焦点検出モジュールは、いわ
ゆる位相差方式の焦点検出装置を構成するものであり、
例えば応用物理学会分科会、日本光学会刊「光学」第18
巻第11号（1989年11月）掲載の、鈴木著「一眼レフカメ
ラのオートフォーカス技術」等の文献に述べられている
ものと同じ原理で動作する。但し、本例では縦横二方向
の被写体コントラストに対して焦点検出を行なうため、
光学設計上、上記文献記載の焦点検出モジュールを撮影
レンズ光軸を中心に90度回転したものと回転前のものと
を重ね合わせた構造となっている。

第１図と第２図は本焦点検出モジュールの外観を示す
図で、第１図は第２図のＲ方向から見た図をラインセン
サ９を取り除いて示している。また、第３図は、第２図
のＰ−Ｐ′線に沿った断面図である。これらの図から明
らかなように、本焦点検出モジュールは、赤外線カット
フィルタ１、コンデンサレンズ２、表面鏡３、再結像レ
ンズ４、ハウジング５、絞りマスク６、視野マスク７、
ラインセンサ９等によって構成される。

これらの内、表面鏡３は光路を折り曲げるためのもの
であり、再結像レンズ４は縦横二方向各々に並んだ２
対、計４個のレンズ片が同一基板上に一体的に形成され
てなるプラスチック製部材である。また、ハウジング５
は上記各要素を保持しそれらの位置関係を保つ役割を果
たすものであり、例えばプラスチックの射出成形品とさ
れる。また、絞りマスク６は、後出の第４図で示される
ように中央部に光を通す４つの開口を有する薄板状の部
材であり、再結像レンズ４にほとんど密着している。視
野マスク７は、焦点検出範囲を規定するものであり、中
央部に焦点検出視野範囲に応じた開口を有している。ま
た、ラインセンサ９は、CCD素子等半導体撮像素子によ
って構成され、その受光面に入射した光量分布に応じた
電気信号を出力するものである。

このような焦点検出モジュールにおいては、図示しな
い撮影レンズを通った被写体からの光の一部が第３図の
Ａ方向から入射する。そして、この光は、赤外線カット
フィルタ１、コンデンサレンズ２を通り表面鏡３で反射
されてほぼ90度方向を変え、絞りマスク６および再結像
レンズ４を介してラインセンサ９の受光面上に入射す
る。そして、このラインセンサ９の受光面上に注がれた
光の光量分布にもとづき、図示しない焦点検出回路が焦
点調節状態を検出する。

このような焦点検出モジュールの組立てを行なうため
には、まず赤外線カットフィルタ１を視野マスク７に接
着する。次に、コンデンサレンズ２、赤外線カットフィ
ルタ１を接着した視野マスク７、表面鏡３、絞りマスク
６、再結像レンズ４をそれぞれハウジング５に組込み、
しかる後にハウジング５とラインセンサ９とを接着す
る。このような組立て手順の内、特に再結像レンズ４の
周辺の組立て過程およびその関連構造につき以下に詳細
に説明する。

第４図は、本焦点検出モジュールの分解斜視図であ
り、ハウジング５と、絞りマスク６と、再結像レンズ４
が示されている。この図においては、再結像レンズ４の
後面、即ち第１図において見えている面は隠れている。
また、第５図は、第１図におけるＱ−Ｑ′線に沿った、
再結像レンズ４付近の部分的断面図である。これらの図
において、再結像レンズ４は、中央部に４個のレンズ片
を有するレンズ部40を有し、このレンズ部40のＸ方向両
側に丸穴41および長穴42を有している。また、丸穴41お
よび長穴42のＹ方向上下にそれぞれ２個ずつ計４個の柱
状突起43,44,45,46がレンズの前面、即ちハウジング５
への組込み方向に形成されている。これら柱状突起43,4
4,45,46は、絞りマスク６の四隅の空間を通ってハウジ
ング５の壁状の当接面53に当接する。再結像レンズ４
は、さらに、その外周に光軸方向（Ｚ軸方向）と例えば
垂直な方向に４つの腕状突起47,48,49,50を有し、腕状
突起47と48が丸穴41を、腕状突起49と50が長穴42を、そ
れぞれ両穴41,42の並ぶ方向と垂直かつ光軸とも垂直な
方向、即ちＹ軸方向に挟む位置から伸びるよう形成され
ている。

また、絞りマスク６も、再結像レンズ４の丸穴41およ
び長穴42に対応して丸穴61および長穴62を有している。

さらに、ハウジング５は、該ハウジング５に一体的に
形成された２本のボス51,52を有し、ボス51に第４図に
見える絞りマスク６の丸穴61と再結像レンズ４の丸穴41
を、またもう一方のボス52に絞りマスク６の長穴62と再
結像レンズ４の長穴42をはめる。ハウジング５は、さら
に、その側壁に設けられた溝部56,57,58,59を有し、こ
れらの溝部56,57,58,59には前記再結像レンズ４の４つ
の腕状突起47,48,49,50がそれぞれ隙間を持ちながらは
まっている。そして、これらの隙間に後に述べるように
接着剤を充填することにより再結像レンズ４を固定す
る。

このようにして、ハウジング５には再結像レンズ４お
よび絞りマスク６が取付けられるが、この場合再結像レ
ンズ４の光軸に垂直な方向、即ち第４図のXY方向におけ
る位置決めはボス51と丸穴41並びにボス52と長穴42の短
径方向（Ｙ方向）の嵌合により行なわれ、光軸方向（Ｚ
方向）の位置決めは各柱状突起43,44,45,46と壁状の当
接面53との当接によって行なわれる。また、絞りマスク
６のXY方向における位置決めも同様にボス51,52と丸穴6
1および長穴62との嵌合によって行なわれ、Ｚ方向は再
結像レンズ４とハウジング５の当接面53に挟まれて規制
される。

次に、再結像レンズ４をハウジング５に接着するため
の工程につき詳細に説明する。まず、再結像レンズの柱
状突起43〜46の先端がハウジング５の当接面53に接する
よう再結像レンズ４を充分にハウジング５に押し込んだ
状態で、再結像レンズ４の第１図に見える面が真上を向
く姿勢にハウジング５を保持する。そして、第１図矢印
D1,D2,D3,D4で示した位置から、市販の液体用ディスペ
ンサによって接着剤を各腕状突起47〜50と対応する溝部
56〜59の隙間にそれぞれ滴下する。これにより、接着剤
は各腕状突起の周囲の面とそれに向かいあった溝部の内
壁との隙間に対向面を橋渡しする形で溜まりそのまま硬
化する。これらの隙間は用いる接着剤の塗布時の粘性に
応じてそれがちょうど前述のように対向面に橋渡しする
形になるぎりぎりの幅よりわずかに狭い程度に設定され
ている。また、各腕状突起の第４図Ｘ方向の幅を強度上
の必要量を越えて充分広くとってある。これら２つの処
置は、各隙間部分にできるだけ多くの量の接着剤を溜め
得るようにするものである。本実施例においては、接着
剤としては紫外線硬化形または二液混合形の接着剤を用
いるが、これらは比較的粘性が高くディスペンサの能力
上微量吐出は比較的困難である。しかしながら、上述の
ように、各隙間に溜め得る接着剤の量を多くしてあるか
ら、たとえ作業者がディスペンサの操作を誤って規定の
２回分ほどを吐出したとしても、この全量を腕状突起の
周囲の隙間に充分溜めることができ、該隙間からハウジ
ング５の内部に流れ込んでレンズ部40や絞りマスク６の
光透過部分を汚染するのを防止することができる。な
お、もし比較的低粘度の接着剤を使用する場合は、上記
橋渡しの状態にするために接着剤の粘度に応じて腕状突
起の周囲の面とそれに対向する溝部の内壁との間隔が狭
くなるよう溝部の幅を狭くする等の処置が必要である。
しかし、一般に粘度の低い接着剤はデイスペンサによっ
てもより微量の吐出が可能であるから、狭くした隙間を
もってしても充分余裕をもって溜め置くことができる。

このようにして組立てられた焦点検出モジュールが温
度変動にさらされる場合につき考察する。温度変動があ
った場合、再結像レンズ４、ハウジング５および接着剤
は各々の材料物性に従って変形しようとして複雑な相互
作用を及ぼし合う。このうち特に接着剤は不可逆的変化
を起こし易く、このため保管中に異常な高温または低温
にさらされた場合、使用時常温に戻しても残留応力が接
着剤充填箇所付近に生じる恐れがある。もしこの残留応
力が影響して再結像レンズ４の対をなすレンズ片どうし
の間隔が変化すると焦点検出結果に誤差を生じることと
なるが、本実施例では接着剤付近に生じた応力をまず隙
間に充填された接着剤自体が吸収し、ついで各腕状突起
がたわんで吸収するためレンズ部には殆んど影響を及ぼ
さない。他方、ハウジング５のボス51,52と再結像レン
ズ４の丸穴41および長穴42の嵌合部においては、長穴42
内をその長手方向にボス52が自由に相対移動できるので
残留応力を生じる恐れがない。このため、保管時に著し
い温度変動があっても使用時にはほぼ元の温度に戻しさ
えすれば、ほぼ誤差なく焦点検出を行なうことが可能に
なる。また、温度が組立て時等の温度と異なり種々の値
をとる場合でも、再結像レンズ４の対をなすレンズ片ど
うしの各温度に応じた間隔は再現性よく変化するから、
例えば温度検出を行ないその結果に応じて電気的に焦点
検出結果を補正することも可能となる。

第６図は、本発明の第２の実施例に係わる焦点検出装
置における焦点検出モジュールを示す。同図の焦点検出
モジュールも一眼レフレックスカメラにおける使用を想
定したものであり、前記第１実施例における再結像レン
ズを傾き調整可能にしたものである。この実施例におい
ては、第６図および第７図において示されるように再結
像レンズ14付近以外の構造は前記第１実施例と同様のも
のでよい。

この実施例における再結像レンズ14は、第７図に示す
ように、レンズ部140の両側に先端が半球状の脚状突起1
41と142とが設けられている。また、外周部に４つの腕
状突起143,144,145,146が設けられているのは先の実施
例と同じである。

一方、ハウジング15には、第６図に示されるように、
再結像レンズ14の脚状突起141および142に対応して円錐
状のくぼみ151とＶ字状溝152が設けられている。なお、
絞りマスク16は、再結像レンズ14の各レンズ片に対応し
て設けられた４つの絞り開口の他に、脚状突起141およ
び142がそれぞれはまり込む丸穴161および長穴162を有
している。

以上のような再結像レンズ14をハウジング15に組込む
ためには、まず絞りマスク16の丸穴161を再結像レンズ1
4の脚状突起141に、長穴162を脚状突起142に各々差し込
み、絞りマスク16と再結像レンズ14とを密着させた状態
で脚状突起141の根元と丸穴161の縁を橋渡しする形に丸
穴161の周囲数箇所に接着剤を塗布する。次に、再結像
レンズ14の腕状突起143,144,145,146の先端を図示しな
い工具でクランプし、脚状突起141の先端をくぼみ151
へ、脚状突起142の先端をＶ字状溝152へ各々押し当てな
がら第６図のＸ軸回りに傾き調整を行なう。そして、適
切な傾きに調整された後、この傾きに保持した状態で先
の第１実施例の場合と同様に各腕状突起143,144,145,14
6とハウジング15の対応する溝の内壁との隙間に接着剤
を滴下して硬化させ、硬化後工具のクランプを解く。こ
のようにして、再結像レンズ14の傾き調整と固定が行な
われる。

なお、このように再結像レンズの傾きを調整するの
は、コンデンサレンズの光軸とラインセンサの受光面の
法線の方向の不一致による焦点検出誤差を再結像レンズ
の光軸の傾きの効果によって相殺しようとするものであ
る。一般に、この種の装置ではコンデンサレンズの光軸
と再結像レンズの光軸とラインセンサの受光面の法線方
向がすべて一致していることが望ましいが実際は製造誤
差により一致しない場合が生ずる。特に、ラインセンサ
については傾きの光学上の影響の割合がコンデンサレン
ズに比較してはるかに大きいにもかかわらず、受光面を
形成する半導体チップの傾きと該半導体チップを収容す
るパッケージの外形面の傾きとはコスト上の制約その他
により通常は精度よく一致していない場合が多い。この
ため、ラインセンサ自体を組込む場合に該ラインセンサ
自体の傾きを調整する方法も考えられる。しかしなが
ら、この方法では、第１に機構が複雑になり、第２に部
品点数が増し、第３に装置が大型化するという不都合が
生じる。また、本発明に係わる焦点検出モジュールのよ
うに、光学設計上、再結像レンズとラインセンサの間隔
が小さい場合にはラインセンサ自体の傾き機構を設ける
ことは困難であり、特に第６図に示すように焦点検出モ
ジュール全体をカメラボディに取付けるためのネジ通り
穴158がラインセンサに近い場合は実際上不可能であ
る。このため、本実施例においては、再結像レンズ14の
傾きを調整することにより、ラインセンサの傾き調整と
同様の調整を可能とし、焦点検出誤差を除去している。
さらに、検出瞳の投影方向を調整するためのコンデンサ
レンズの光軸に垂直な面内での平行移動調整も併用する
とさらに高精度の焦点検出装置が得られる。

第６図に示されるように、ハウジング15におけるＶ字
状溝部152の横に先端の丸まった山形突起157が設けられ
ている。これは、絞りマスク16の第６図におけるＺ軸方
向の位置は丸穴161付近は前述の通り接着により規制さ
れるが、中央の４つの開口を挟んだ反対側では、接着に
よる規制は受けない。このため、絞りマスク16を山形突
起157と再結像レンズ14の対向面との間に挟むよう構成
することによってＺ軸方向の規制が行なわれている。絞
りマスク16は薄板状であるためたわみによる長穴162周
りの浮き上がり等がこれによって的確に抑制される。

第８図は、本発明の第３の実施例に係わる焦点検出装
置における焦点検出モジュールを部分的に示す。同図の
構成においては、再結像レンズ24の傾き調整をＹ軸周り
に行なうことができるようにしたものである。第８図に
おいて、再結像レンズ24には先端が半球状の脚状突起24
1と242が、中央のレンズ部240をＹ軸方向に挟むよう設
けられている。また、図面には現われていないが、ハウ
ジング25には、これら脚状突起241,242と対応する位置
に、先の第２実施例と同様の円錐状くぼみおよびＶ字状
溝が設けられている。但し、Ｖ字状溝の方向はＹ軸方向
とされる。

第８図に示されるモジュールにおいても、再結像レン
ズ24の傾き調整は、該再結像レンズ24の４本の腕状突起
243,244,245,246の先端を図示しない工具でクランプし
て、脚状突起241の先端をハウジング25の円錐状くぼみ
へ、脚状突起242の先端をＶ字状溝へ各々押し当てなが
ら第８図のＹ軸周りに傾き調整を行なう。そして、適切
な傾きに調整された状態に保持したまま先の第１実施例
と同様に接着剤を滴下して、硬化後工具のクランプを解
く。この場合、接着剤の滴下は、各腕状突起とハウジン
グ25の溝の内壁との隙間の内で各腕状突起の内側に位置
する隙間に行なわれる。これにより、接着剤は各腕状突
起の内側の円弧面201,202,203,204とそれに向かい合う
ハウジング25の溝部の円弧面との間に橋渡しするように
溜まって固定する。上記円弧面における隙間以外の部分
の隙間は比較的広く、従って接着剤は円弧面の隙間以外
の部分に橋渡しすることにはならない。また、各円弧面
は充分広くしてあるから、ハウジング25の溝内面の内組
立て時の姿勢で下方となる溝の底の面に液滴として付着
する分と合わせて、余分の接着剤が下に流れ込むことを
防ぐ効果は充分確保できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、再結像レンズの大き
さの割にレンズ部と接着箇所とが離れており、かつ保持
部材と突起部との隙間に接着剤が溜まるため、接着剤が
再結像レンズのレンズ部等に流れ込むことが確実に防止
される。このため、焦点検出装置の組立て調整における
作業性を犠牲にすることなく装置全体を小型化すること
が可能になる。また、再結像レンズの傾き調整をも的確
に行なうことができるから極めて高精度の焦点検出装置
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係わる焦点検出装置
を示す正面図、 第２図は、第１図の焦点検出装置の平面図、 第３図は、第２図のＰ−Ｐ′線に沿った断面図、 第４図は、本発明の第１の実施例に係わる焦点検出装置
の再結像レンズ付近の構成を示す部分的斜視図、 第５図は、第１図におけるＱ−Ｑ′線に沿った部分的断
面図、 第６図は、本発明の第２の実施例に係わる焦点検出装置
を示す部分的斜視図、 第７図は、第６図の装置における再結像レンズの詳細な
構造を示す斜視図、そして 第８図は、本発明の第３の実施例に係わる焦点検出装置
を示す部分的斜視図である。 1:赤外線カットフィルタ、 2:コンデンサレンズ、 3:表面鏡、 4,14,24:再結像レンズ、 5,15,25:ハウジング、 6,16,26:絞りマスク、 7:視野マスク、 9:ラインセンサ、 40,140,240:レンズ部、 41:丸穴、 42:長穴、 43,44,45,46:柱状突起、 47,48,49,50,143,144,145,146,243,244,245,246:腕状突
起、 53:当接面、 56,57,58,59:溝部、 61,161:丸穴、 62,162:長穴、 151:円錐状くぼみ、 152:V字状溝部、 158:ネジ通し穴、 141,142,241,242:脚状突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 健一 東京都品川区西大井１―６―３ 株式会 社ニコン大井製作所内 (72)発明者 森屋 雅美 東京都品川区西大井１―６―３ 株式会 社ニコン大井製作所内 (56)参考文献 特開 平３−235906（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40 G02B 7/02 G03B 13/36

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主光学系を通る被検出体からの光の一部を
   焦点検出光学系によりラインセンサ上に導き、該ライン
   センサ出力に基づいて前記被検出体に関する光量分布を
   検出することにより前記主光学系の焦点調節状態を検出
   する焦点検出装置であって、 前記焦点検出光学系の少なくとも一部を構成し、前記被
   検出体からの光の一部を各々異なる領域を介して前記ラ
   インセンサ上に導くための複数の光学要素が一体的に形
   成され、かつ光軸とほぼ垂直な方向に突出した複数の突
   起部を周辺部に有する一体化光学部材と、 前記複数の突起部がはまり込む溝部を有する保持部材
   と、 を具備し、前記突起部と溝部との間に接着剤を充填して
   前記一体化光学部材を前記保持部材に固定することを特
   徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】さらに、前記一体化光学部材を前記保持部
   材に対し第１の場所で少なくとも光軸と垂直な方向への
   移動を規制し、かつ第１の場所に対し光軸に垂直な方向
   にある第２の場所で第１および第２の場所を結ぶ方向を
   除き少なくとも光軸と垂直な方向への移動を規制する位
   置規制手段を備えた請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 【請求項３】前記一体化光学部材は前記第１の場所と第
   ２の場所とを結ぶ線またはこの線とほぼ平行な線を軸と
   して傾き調整可能とした請求項２に記載の焦点検出装
   置。
4. 【請求項４】前記一体化光学部材は、複数のレンズが一
   体的に形成されたプラスチック製の一体化レンズ部材で
   ある請求項１、２または３のいずれか１項に記載の焦点
   検出装置。