JPH02910A

JPH02910A - 焦点検出光学装置

Info

Publication number: JPH02910A
Application number: JP3018689A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shindo; 修進藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1990-01-05

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、例えばカメラ等の光学系の合焦を検出する焦
点検出光学装置に関し、特に光軸よと光軸外との複数箇
所で検出を行うマルチ測距用の焦点検出光学装置に関す
る。

（従来の技術）マルチ測距の焦点検出光学装置では、各々の焦点検出系
の光束が干渉しないように測距ゾーンを離間させて形成
すると、焦点検出用に再結像される像の位置も互いに離
間するため、受光素子（例えばＣＣＤラインセンサー）
を互いに近接した位置に形成することができない。

従って、センサーを１チツプ上に設ける場合には基板が
大きくなり、独立の基板に設けた場合には基板毎に光軸
合わせ等の調整を行わなければならない、何れの場合に
も、センサ一部分の占めるスペースが大きくなり、ＡＰ
（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）モジュールが全体として大型
化してコストが高くなる。

（発明が解決しようとする課題）そこで、本発明者らは、第８図に示したように撮影レン
ズ（図示せず）の光軸２外の光束を受光する焦点検出光
学系のコンデンサレンズ１．３の後方にプリズム４．５
を設けることによって再結像位置を光軸９に近づけるよ
うにした構成を提案している（特願昭６３−６４８３６
号）。

撮影レンズから入射した光束は、結像面に一致して設け
られた視野マスク６により、３つの領域（測距ゾーン）
に限定され、コンデンサレンズ１，２，３、プリズム４
，５、絞りマスク７、セパレータレンズ８を介してＣＣ
Ｄラインセンサー９，１０．１１上に各々一対の被写体
像を再度形成する。

この構成によれば、プリズム４．５の作用により、また
コンデンサレンズ１．３の偏心によるプリズム作用によ
り、撮影レンズの光軸９外の測距ゾーンからの光束は光
軸９側に折曲される。従って、再結像位置を互いに近接
させることができ、ＣＣＤラインセンサー９，１０．１
１の設定される基板１２、及び破線で囲まれたＡＦモジ
ュール全体の小型化を図ることができる。

しかしながら、この構成では撮影レンズの光軸９外に位
置する焦点検出光学系の光路の偏向角が比較的大きいた
め、基板１２を光軸方向に位置調整する場合、僅かな移
動によりＣＣＤラインセンサー９．１０．１１が設定さ
れた測距ゾーンをカバーする位置から外れてしまう。

また、プリズム４の厚さを所定の値より小さくするため
には、偏向角をプリズム４の作用のみで発生させること
ができず、上記のようにコンデンサレンズ１の偏心によ
るプリズム作用をも併用している。

従って、第９図に示したように光束の通過領域ＰＺはコ
ンデンサレンズ１の周辺部となるため、この領域を確保
するためにレンズの外径、中心厚が大きくなってしまい
、収差の発生も大きい。

更に、結像面とプリズム４との間隔が大きいため、横色
収差が大きいという問題もある。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために、撮影レンズを介
して形成される一次像の光軸付近の部分を分割再結像レ
ンズ系によりライン状に配列する受光素子列上に一対の
像左して再結像させ、光軸付近での合焦状態を検出する
光軸上焦点検出光学系と、一次像の光軸外部分を再結像
レンズ系により受光素子列上に再結像させることによっ
て光軸外での合焦状態を検出する光軸性焦点検出光学系
と、一次像が形成される結像面の近傍に設けられて光軸
外の光束を該光軸側に偏向させる光偏向手段とを備える
ことを特徴とする。

（実施例）以下に、本発明に係る焦点検出光学装置の実施例を図面
に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明の焦点検出光学装置をカメラの
自動合焦装置に適用した実施例を示したものである。

第２図は、カメラの全体構成を示す概略図であり、２０
はカメラ本体２１に着脱自在に装着された撮影レンズ、
２２は撮影光束をファインダ２３に導くためのメインミ
ラー　２４はメインミラー２２を透過してきた撮影光束
をＡＰモジュール３０に導くためのサブミラーである。

Ｆはフィルム面、４１は遮光板、４２は遮光板４１に設
けられた開口である。

第３図は上記のＡＦモジュール３０の光学系を概念的に
示している。

この装置は、撮影レンズ２０の光軸９付近での合焦状態
を検出する光軸上焦点検出光学系Ａと、この先軸上焦点
検出光学系Ａの両側に設けられて撮影レンズ２０の光軸
９外での合焦状態を検出する光軸性焦点検出光学系Ｂ、
Ｃとを備えている。各焦点検出光学系は、コンデンサレ
ンズ（第１図参照）及びセパレータレンズ８８〜８ｆか
ら成る分割再結像レンズ系と、ＣＣＤラインセンサー（
受光素子）９，１０．１１とから構成されている。

なお、第３図において、光軸上焦点検出光学系Ａの中心
光軸は撮影レンズ２０の光軸２と一致している。９１は
光軸性焦点検出光学系Ｂの中心軸、Ｉ１２は光軸性焦点
検出光学系Ｃの中心軸であり、撮影レンズの光軸９と中
心軸ｇ１．９２とは（Ｂ　ｙレンズ２０の射出瞳ＥＰの
中心０で交わっている。

撮影レンズ２０から入射した光束は、フィルム面Ｆと光
学的に共役な位置に配置された視野マスク６上に被写体
の一次像を形成する。視野マスク６上の被写体像は、撮
影レンズ２０が合焦状態にあるときにピントの合った状
態で形成される。

なお、中央測距ゾーン６ａから覗いた撮影レンズ２０の
射出瞳ＥＰは、実線で示されているように略円形である
のに対し、周辺測距ゾーン６ｂ、６ｃから覗いた射出瞳
ＥＰ−はビネッティングによる影響を受けて破線で示す
ように略楕円形となる。

各セパレータレンズ８ａ〜８ｆは、コンデンサレンズを
介して撮影レンズ２０と光学的に共役な位置関係にある
。

そして、光軸上焦点検出光学系Ａのセパレータレンズ８
ａ、８ｂは、図中水平方向に配置され、中央測距ゾーン
６ａを介して撮影レンズ２ｏの射出ＨＭＥＰの仮想的な
開口領域ＥＰ１．ＥＰ２を覗いている。セパレータレン
ズ８ａ、８ｂには、開口領域ＥＰＩ、ＥＰ２を通過した
光束が取り込まれ、ＣＣＤラインセンサーｌｏ上に一対
の像が再形成される。

光軸外熱点検出光学ｉＢ、Ｃのセパレータレンズ８ｃ、
８ｄ、８ｅ、８ｆは、それぞれ第３図中上下方向に配置
され、周辺測距ゾーン６ｂ、６ｃを介して射出１１ｉＨ
Ｐの上下方向の開口領域ＥＰ３．ＥＰ４を覗いている。

セパレータレンズ８ｃ、＆Ｉ、　　８ｅ、８ｆには、開
口領域ＥＰ３．ＥＰ４を通過した光束が取り込まれ、ｃ
ｃＤラインセンサー９゜１１上にそれぞれ一対の像が再
形成される。このように光軸性焦点検出光学系Ｂ、Ｃの
セパレータレンズをそれぞれ上下方向に配置したのは、
ビネッティングによる影響を避けてレンズ間の基線長を
十分に確保するためである。

第１図は、上記のＡＰモジュール３ｏの詳細図である。

ＡＦモジュール３ｏは、破線で囲まれた部材が一体とし
てケースに納められて構成されている。

視野マスク６とＡＦモジュール３ｏとの間には、視野マ
スク６に近接して、すなわち撮影レンズ２ｏによる被写
体の一次結像面の近傍に、光偏向手段としてのプリズム
ブロック１３が設けられている。

このプリズムブロック１３は、視野マスク６の周辺測距
ゾーンＢｂ、６ｃに対応して設けられたプリズム部１３
ａ、１３ｂと、中央測距ゾーン６ａに対応して設けられ
た平行平面部１３ｃとを有している。

なお、平行平面部１３ｃの厚さは、プリズム部１３ａ、
１３ｂの中央部の厚さと等しく設定されており、プリズ
ムを設けたことに基づく光軸９部分の光束と光軸９外の
光束との光路長差を低減させている。

上述したセパレータレンズ８ａ〜８ｆは、−枚のレンズ
基板８上に一体に形成されている。また、３つのＣＯＤ
ラインセンサー９，１０．１１は、−枚の基板１２上に
設けられている。

コンデンサレンズとセパレータレンズとの間には、赤外
カットフィルター１４が設けられている。

また、セパレータレンズ基板８の光入射側には、光量分
布を一様としてデイスト−ジョンを低減させるための補
助レンズ１５が接合されており、この補助レンズ１５と
セパレータ基板８との間には絞りマスク７が挟み込まれ
ている。なお、符号１６はラインセンサーのカバーガラ
スである。

光軸上焦点検出光学系Ａは、視野マスク６の中央測距ゾ
ーン８ａを透過した光軸９付近の光束をコンデンサレン
ズ１とセパレータレンズ８ａ、８ｂとによりＣＯＤライ
ンセンサー１ｏ上に一対の像として分割、再結像させる
。

ＣＣＤラインセンサー１０上での像間隔は、撮影レンズ
２０のデフォーカス量にほぼ比例する。従って、この像
間隔を演算処理することにより、中央測距ゾーン６６に
対応した９ｙＩ域における撮影レンズ２ｏの被写体に対
するデフォーカス状態を求めることができる。

２つの光軸性焦点検出光学系は、視野マスク６の周辺測
距ゾーン６ｂ、６ｃを透過した光軸９外の光束を、それ
ぞれプリズム部１３ａ、　１３ｂによって光軸９側へ偏
向させ、コンデンサレンズ２．３と一対のセバレータレ
ンズ８ｃ、＆１．　８ｅ、８ｆとによりＣＣＤラインセ
ンサー９，１１上に一対の像として分割、再結像させる
。

周辺測距ゾーン６ｂ　、　６ｃに対応した領域における
撮影レンズ２０の被写体に対するデフォーカス状態は、
ＣＣＤラインセンサー９．１１の出力に基づいて検出す
ることができる。

撮影者は、ピントを合わせようとする被写体をカバーす
る測距ゾーンを選択する。自動合焦装置は、選択された
測距ゾーンに対応するデフォーカス方向とデフォーカス
量とに基づいて撮影レンズ２０を合焦位置に駆動させる
。

プリズムを、上述したように撮影レンズによる結像面の
近傍に配置することにより、光束が偏向される位置とＣ
ＣＤラインセンサーとの間隔を従来より拡大することが
でき、光軸外光束の光軸９側への偏向角を小さく設定す
ることができる。

この偏向角の縮小に起因して以下のような効果が発生す
る。

（１）ＣＣＤラインセンサーの光軸に沿った位置調整の
精度が従来より低くともすむ。

すなわち、偏向角が小さいため、ＣＣＤラインセンサー
を光軸方向に移動したとしても、所定の測距ゾーンから
入射する光束の領域から外れ難い。

（２）プリズムの頂角を小さくすることができる。

従って、プリズムの厚さを抑えることができる。

（３）上記（２）により、プリズムの厚さを従来と同様
程度に抑えた場合にも、コンデンサレンズの偏心による
プリズム作用を付加する必要がない。

従って、第４図に示したように光束の透過領域ＰＺをコ
ンデンサレンズの光軸付近の部分とすることができ、コ
ンデンサレンズの有効径をレンズ中心厚を厚くしなくと
も確保することがでる。また、レンズ周辺部を使用する
ことによる収差の発生も抑えることができる。

一方、プリズムを結像面の近傍に配置することにより、
横の色収差を低減することができる。

結像面の一点からの光束は、第５図に示したように、波
長によるプリズムの屈折率の違いから実線と破線とで示
したように所定の広がり角を持つ。

これが横の色収差である。

結像面がＦｌで示したようにプリズム１３ａから離間し
ている場合には、ＣＣＤラインセンサー側からみた結像
面上での点Ｐ１の見かけの像！１は、比較的大きな広が
りを持つ。

これに対して、第１図の実施例のように結像面を第５図
にＦ２で示したようにプリズム１３ａに近接させた場合
には、ＣＣＤラインセンサー側からみた結像面Ｆ２上で
の点Ｐ２の見かけの像■２は、比較的小さな広がりしか
持たない。

このことから、結像面とプリズムとの距Ｍは小さい方が
色収差を低減できることが示唆される。

第６図は、プリズムの配置が第１図の実施例と異なる参
考例を示しており、上記実施例と同一部材については同
一符号を用いている。第６図の構成では、結像面とプリ
ズムとの間隔が第１図の構成より大きくなっているのみ
で他の構成は同一である。

第７図は、第６図の構成と第１図の構成とのセンサー上
での横の色収差を示したものであり、グラフの実線は第
６図の参考例、破線は第１図の実施例を示している。第
７図から、プリズムの配置を変えることにより、横の色
収差を半分程度に低減できることが理解できる。

なお、この横の色収差は、ＣＣＤセンサーｌＯの素子配
列方向に対して垂直な方向に現れるため、問題は少ない
、しかし、未知の問題の発生を未然に防ぐ意味でも収差
の発生量は少ない方が好ましい。

（発明の効果）以上のように、本発明の焦点検出光学装置によれば、受
光素子が載置される基板の小型化を目的として光軸性焦
点検出光学系の光路を偏向させる場合にも、その偏向角
を従来より小さくすることができる。

従って、受光素子の光軸方向の調整精度が従来より低く
とも足りる。

また、プリズムの頂角を小さくすることができ、その厚
さを抑えることができる。

更に、プリズムの厚さを従来と同一程度とした場合には
、コンデンサレンズの偏心によるプリズム作用を付加し
なくとも偏向角を得ることができる。このため、コンデ
ンサレンズの光軸付近を光束の透過領域として使用する
ことができ、中心厚を厚くしなくとも有効径を確保でき
ると共に、収差を低減させることができる。

一方、光偏向手段を撮影レンズによる被写体の結像面の
近傍に設けたため、受光素子上での色収差の発生を抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る焦点検出光学装置の一実施例を
示す光学系の説明図、第２図は上記装置が設けられるカ
メラの説明図、第３図は焦点検出光学系の配置状態を模
式的に示す斜視図、第４図は第１図に示した光学系にお
けるコンデンサレンズと光束の透過領域との関係を示す
説明図、第５図は結像面の位置と色収差の発生との関係
を示す説明図、第６図はプリズムの配置位置のみが異な
る焦点検出光学装置の参考例を示す説明図、第７図は波
長による色収差の発生を示すグラフである。第８図はコンデンサレンズの後方にプリズムを設けた焦
点検出装置の光学系を示す説明図、第９図はこの光学系
におけるコンデンサレンズと光束の透過領域との関係を
示す説明図である。１．２．３・・・コンデンサレンズ６・・・視野マスク８ａ〜８ｆ・・・セパレータレンズ９．１０．１１・・・ＣＯＤラインセンサー（受光素子
）１３・・・プリズムブロック（光偏向手段）ＦＩＧ、
２ＦＩＧ、　　ｌＦＩＧ。ＦＩ　Ｇ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影レンズを介して形成される一次像の光軸付近
の部分を分割再結像レンズ系によりライン状に配列する
受光素子列上に一対の像として再結像させ、前記光軸付
近での合焦状態を検出する光軸上焦点検出光学系と、前記一次像の光軸外部分を再結像レンズ系により受光素
子列上に再結像させることによって前記光軸外での合焦
状態を検出する光軸外焦点検出光学系と、前記一次像が形成される結像面の近傍に設けられて前記
光軸外の光束を前記光軸側に偏向させる光偏向手段とを
備えることを特徴とする焦点検出光学装置。
（２）前記光軸外焦点検出光学系は、前記光軸上焦点検
出光学系を中心としてその両側に２系統設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の焦点検出光学装置。
（３）前記光偏向手段は、前記光軸外の光束を偏向させ
るプリズム部と、前記光軸近傍の光束を透過させる平行
平面部とを備える一体のブロックであることを特徴とす
る請求項１または２記載の焦点検出光学装置。
（４）前記プリズム部の中心厚と、前記平行平面部の厚
さとがほぼ等しいことを特徴とする請求項３記載の焦点
検出光学装置。