JPH0772380A

JPH0772380A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH0772380A
Application number: JP15702494A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sensui; 隆之泉水
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】受光部をコンパクトにすることができる焦点
検出装置を提供する。【構成】予定焦点面上で撮影レンズの光軸上に設けら
れる中央焦点検出ゾーン１１と、光軸外に設けられる周
辺焦点検出ゾーンと、各焦点検出ゾーンに形成されたそ
れぞれの像をリレーする複数のコンデンサレンズ６１,
６２,６３と、それぞれの像の向きを変える複数のミラ
ー２０,２１,２２と、像を２つに分割して再結像させる
複数対のセパレータレンズ３０と、像の再結像位置に配
置された複数の領域とが設けられ、周辺焦点検出ゾーン
に対応するコンデンサレンズ６２,６３を、周辺焦点検
出ゾーンに対応する一対のセパレータレンズの中心軸に
対して中央寄りに偏心して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被写体に対する撮影
レンズの合焦状態を、撮影される画面内の複数のゾーン
において検出することができる焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の焦点検出装置は、例えば特開平
１-１５５３０８号公報、特開平２-５８０１２号公報等
に開示される。これらの公報には、予定焦点面上に複数
の焦点検出ゾーンを設け、それぞれのゾーンを介して覗
いた部分像をそれぞれ一対づつ設けられたセパレータレ
ンズにより複数のラインセンサ上に分割、再結像させる
構成が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の焦点検出装置は、予定焦点面上での焦点検出ゾ
ーンの配置パターンと、再結像面上でのラインセンサの
配置パターンとが同一であり、それぞれの要請に適した
配置をする自由度がないという問題がある。

【０００４】例えば、撮影レンズのビネッティングによ
る影響を受けにくくするためには、予定焦点面上での周
辺部の焦点検出ゾーンは、撮影レンズの半径方向よりも
これと垂直なサジタル方向に配置される方が望ましい。
一方、再結像面上に配置されるセンサ部は、それらの配
列方向が同一であれば、単一のラインセンサの一部づつ
を区切って使用することができる。

【０００５】さらに、従来の焦点検出装置では、予定焦
点面上での焦点検出ゾーン間の距離が大きくなると、再
結像面上での受光領域間の距離も大きくなるため、受光
部が大型化する。また、レンズ交換やズームによって撮
影レンズの射出瞳の位置や大きさが変化した際に、焦点
検出光学系の瞳がケラレを生じ、光束を取り込むことが
できる範囲が狭められることがある。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、予定焦点面上での焦点検出
ゾーンの配置関係と再結像面上でのラインセンサの配置
関係とを自由に組み合わせることができると共に、予定
焦点面上での焦点検出ゾーンの距離が大きくなっても再
結像面上における受光領域間の距離を小さくして受光部
をコンパクトにすることができる焦点検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる焦点検
出装置は、上記の目的を達成させるため、予定焦点面上
に複数の領域として第１のパターンにしたがって配置さ
れた複数の焦点検出ゾーンと、再結像面上に複数の領域
として、第１のパターンとは領域間の相対的な方向性が
異なる第２のパターンにしたがって配置された複数の検
出部を備えるセンサユニットと、複数の焦点検出ゾーン
を透過した複数の光束を、第２のパターンの領域間の相
対的な方向性に一致させるよう偏向する第１の偏向手段
と、焦点検出ゾーンを透過した複数の光束のうち、少な
くとも一つの光束の光路を他の光束の光路に近付く方向
に偏向する第２の偏向手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明にかかる焦点検出装置の実施
例を説明する。実施例は、例えば一眼レフカメラの焦点
検出装置として用いられ、撮影範囲内の複数の被写体に
対する撮影レンズの合焦状態を検出する焦点検出装置で
ある。

【０００９】本明細書で使用される「焦点検出ゾーン」
の用語は、焦点検出用のＣＣＤ等のセンサ上で実際に焦
点検出に利用される領域を撮影画面内に投影した際に占
める領域として定義される。したがって、焦点検出ゾー
ンを限定する方法としては、センサの大きさをゾーンに
一致させる方法が最も簡単であるが、センサの大きさが
ゾーンより広い場合には、センサに入射する光束をゾー
ンに一致させるよう限定する光学的なマスクを設ける方
法等が使用できる。

【００１０】光学的なマスクを設ける場合には、撮像面
と光学的に等価な面上に設けることが望ましい。例え
ば、予定焦点面、センサが設けられた再結像面の直前に
マスクを設ければよく、あるいは予定焦点面と再結像面
との双方にマスクを設けてもよい。

【００１１】なお、以下の実施例では、予定焦点面に配
置された視野マスク上に焦点検出ゾーンにほぼ一致する
広さの開口を形成し、この開口を透過した光束を焦点検
出に利用しているため、便宜上この開口に「焦点検出ゾ
ーン」の名称を付している。視野マスクは、センサに余
分な光束が入射しないように光束を限定することによ
り、センサ間のクロストーフを除去する機能を果たして
いるため、開口の大きさは必ずしも焦点検出ゾーンに一
致させる必要はないが、以下の実施例では一致するよう
設定されている。

【００１２】

【実施例１】まず、図１に基づいて実施例１における光
学素子の基本的な配置関係を説明する。撮影レンズによ
って被写体像が形成される予定焦点面近傍には、被写体
像の一部を取り出すための視野マスク１０が配置され、
この視野マスクには、焦点検出系の視野を決定する３つ
の開口としての焦点検出ゾーン１１,１２,１３が複数の
領域として第１のパターンにしたがって形成されてい
る。

【００１３】予定焦点面は、写真カメラの場合にはフィ
ルム面と、電子カメラの場合にはイメージセンサと光学
的に共役な面である。また、予定焦点面は、光学的なフ
ァインダー系を有するカメラにおいては、そのピント板
とも光学的に共役である。

【００１４】焦点検出ゾーンは、撮影レンズの光軸と交
差する位置に設けられた中央焦点検出ゾーン１１と、そ
の長手方向の両側に設けられた２つの周辺焦点検出ゾー
ン１２,１３とから構成され、周辺焦点検出ゾーン１２,
１３はその長手方向が中央焦点検出ゾーンの長手方向と
直交するサジタル方向に一致するよう設けられている。
したがって、焦点検出ゾーンの領域としての配置を決定
する第１のパターンは「Ｈ」型である。

【００１５】撮影レンズの瞳Ｅの水平方向に分かれた２
つの領域Ｅ１,Ｅ２を通って中央焦点検出ゾーン１１を
透過した光束は、第１ミラー２０により９０°偏向さ
れ、再結像光学系としての一対のセパレータレンズ３
０,３１を介して分割され、再結像面４０に設けられた
受光手段としてのＣＣＤラインセンサ４０ａの中央領域
４１上に再結像する。一対のセパレータレンズ３０,３
１は、焦点検出ゾーン１１に形成された像をそれぞれ２
つに分割して再結像させる機能を有しており、その瞳は
焦点検出系の瞳として撮影レンズの瞳Ｅと光学的に共役
である。

【００１６】瞳Ｅ上で垂直方向に分かれた２つの領域Ｅ
３,Ｅ４を通って周辺焦点検出ゾーン１２,１３を透過し
た光束は、それぞれ第２、第３ミラー２１,２２により
９０°づつ偏向されて像の向きが変えられ、それぞれ一
対のセパレータレンズ３２,３３、３４,３５を介してＣ
Ｄラインセンサ４０ａ上の周辺領域４２,４３上に結像
する。

【００１７】ＣＣＤラインセンサ４０ａ上の受光領域４
１,４２,４３は、第１のパターンとは異なる第２のパタ
ーン(この例では「−」型)にしたがって配置された複数
の領域として、それぞれの再結像光学系により像が形成
される位置に設けられており、分割されて再結像された
一対の像を受像する。ファインダー系には、予定焦点面
上での焦点検出ゾーンに対応して撮影者が焦点検出ゾー
ンを確認するための合焦エリアが設けられており、図示
せぬ合焦検出回路は、撮影者が意図する被写体、あるい
はカメラ側の回路が選択した被写体に重なった合焦エリ
アに対応するラインセンサからの出力を用いて撮影レン
ズの合焦状態を検出する。

【００１８】ミラーによって光路を偏向させることによ
り、予定焦点面に位置する視野マスク１０上では中央焦
点検出ゾーン１１と周辺焦点検出ゾーン１２,１３とを
第１のパターンである「Ｈ」型に配置すると共に、再結
像面４０上では直線状の単一のＣＣＤラインセンサ４０
ａ上に第２のパターンである「−」型にしたがって領域
４１,４２,４３を配置することができる。各ミラーは、
複数の焦点検出ゾーンを透過して第１のパターンで進む
光束を、第２のパターンの領域間の相対的な方向性に一
致させるよう偏向する第１の偏向手段として機能する。

【００１９】図２及び図３は、上述した実施例１の構成
の細部を示す。視野マスク１０からＣＣＤラインセンサ
４０ａまでの各部品は、単一のモジュールとして組み立
てられ、カメラに収納される。視野マスク１０の後段に
は、リレーレンズとして機能するコンデンサレンズ６
１,６２,６３が各焦点検出ゾーンに対応して設けられる
と共に、補助レンズ７１,７２,７３が一体に成形された
補助レンズ群７０、セパレータレンズ３０−３５が一体
に成形されたセパレータレンズ群３０ａ、ＣＣＤライン
センサ４０ａが順に配置されている。

【００２０】中央焦点検出ゾーンに対応するコンデンサ
レンズ６１は、図３に示すようにその光軸がセパレータ
レンズ３０,３１の中心軸、そして補助レンズ７１の光
軸と一致するように設けられている。一方、周辺焦点検
出ゾーンに対応するコンデンサレンズ６２,６３は、そ
れぞれ二点鎖線で示した光軸が一点鎖線で示したセパレ
ータレンズの中心軸に対して中央側に寄るよう偏心して
設けられている。

【００２１】この実施例では、コンデンサレンズを偏心
させることにより、図４に示すように、周辺焦点検出ゾ
ーンを透過する光束の光路を中央焦点検出ゾーンを透過
する光束の光路に近付く方向に偏向している。すなわ
ち、この実施例では、コンデンサレンズの偏心が、再結
像面に向かう少なくとも一つの光束の光路を他の光路に
近付く方向に偏向する第２の偏向手段を構成している。

【００２２】次に、図５〜図７にしたがって、第２の偏
向手段の作用について説明する。なお、これらの図で
は、第２の偏向手段についての理解を容易にするため、
偏向作用を２つの焦点検出ゾーン１１，１２、受光領域
４１，４２の相対的な関係として説明し、かつ、第１の
偏向手段による作用を除き、展開して説明している。

【００２３】再結像面上に配置される受光領域の配置を
考えた場合、受光領域間の干渉が起こらない範囲におい
ては、これらの受光領域を互いに近付けるほど受光部を
コンパクトにすることができて好ましい。

【００２４】ただし、例えば図５(ａ)の構成を基準と
し、これに対して焦点検出ゾーンの間隔を変えずに受光
領域の間隔ｄを短くすると、図５(ｂ)に示すように各受
光領域に取り込まれる光束の方向が大きく異なり、いず
れかの受光領域に対して入射する光束にケラレが生じ、
十分な光量を確保できない可能性がある。

【００２５】そこで、図５(ｃ)に示すようにコンデンサ
レンズの後方にプリズム８０を挿入することにより、あ
るいは、図５(ｄ)に示すようにコンデンサレンズ６２を
偏心させてそのプリズム作用を用いることにより、図５
(ａ)に示した例と光束の取込み方向を変えずに、受光領
域の間隔ｄを小さくすることができる。

【００２６】また、周辺焦点検出ゾーンを介して受光領
域上に像を形成する場合、撮影レンズの瞳が小さい場合
や、この瞳が移動する場合を考慮すると、ケラレを防止
するためには、各受光領域への光束の取込み方向を撮影
レンズの光軸側に向けることが望ましい。

【００２７】ただし、ここでも例えば図６(ａ)の状態を
基準として、図６(ｂ)に示すように周辺焦点検出ゾーン
を介して入射する光束の方向を撮影レンズの光軸側に向
けると、受光領域４１，４２の間隔が大きくなり、受光
部が大型になる。

【００２８】そこで、図６(ｃ)に示すようにコンデンサ
レンズ６２の後方にプリズム８０を挿入し、あるいは、
図６(ｄ)に示すようにコンデンサレンズ６２を偏心させ
てそのプリズム作用を用いることにより、受光領域間の
距離を基準となる図６(ａ)と同一に保ちつつ、周辺焦点
検出ゾーンを透過する光束の取込み方向を撮影レンズの
光軸側に向けることができる。なお、図６(ｅ)は、図６
(ｃ)よりパワーの強いプリズム８１を用いることによ
り、受光領域間の距離を図６(ａ)に示す状態より小さく
し、より積極的に受光部のコンパクト化を図った例であ
る。

【００２９】図７(ａ)は、上記と反対にコンデンサレン
ズ６１の後方にパワーの強いプリズム８１を設け、中央
焦点検出ゾーン１１を透過した光束を偏向することによ
り、周辺焦点検出ゾーン１２を透過した光束に近付ける
構成を示す。また、図７(ｂ)は、図７(ａ)の構成に加え
てコンデンサレンズ６２の後方にもパワーの弱いプリズ
ム８０を設け、受光領域をより近接させた例を示す。

【００３０】

【実施例２】次に、図８に基づいてこの発明の実施例２
にかかる焦点検出装置を説明する。実施例２の装置は、
図示せぬ予定焦点面上の中央部、中間部、周辺部の順に
像高が高くなる領域において、それぞれ２つづつ、合計
６つの焦点検出ゾーンを備える。

【００３１】それぞれの焦点検出ゾーンを透過した光束
は、コンデンサレンズ６１〜６６により集光されると共
に、第１の偏向手段を構成するミラー２０〜２２により
偏向された後、セパレータレンズ３０〜３５、３０´〜
３５´により分割されて受光領域４１〜４６上にそれぞ
れ一対の像を形成する。

【００３２】中間部の焦点検出ゾーンからの光束を集光
するコンデンサレンズ６２，６３には、偏心、あるいは
別個のプリズムを付加することにより、プリズム作用を
持たせてあり、入射する光束を周辺部の焦点検出ゾーン
からの光束に近付けるよう外側に偏向する第２の偏向手
段としての機能を有している。

【００３３】中間部、周辺部の焦点検出ゾーンからの光
束は、コンデンサレンズを透過した後、共通のミラー２
１，２２により反射されるが、中間部からの光束が周辺
部からの光束に近付く方向に偏向されているため、これ
らのミラーで反射された際に光路が互いに接近し、受光
部における再結像位置が近接したものとなる。

【００３４】図９は、図８との比較のため、コンデンサ
レンズ６２，６３がプリズム作用を持たない場合の各光
学素子の配置を示す。図８と比較すると理解できるよう
に、ミラー２１，２２の面積が大きくなると共に、再結
像面上での受光領域４２，４３の位置が他の受光領域か
らかなり離れてしまうため、受光部全体の面積も大きく
なり、装置をコンパクトにすることができない。

【００３５】次に、図１０、図１１に基づいて、上述し
た実施例２の焦点検出装置の光学系のうち、中間部、周
辺部の焦点検出ゾーン１２，１５を透過した光束を再結
像させる２組の再結像光学系における第２の偏向手段の
作用を説明する。

【００３６】図１０(ａ)は、図９に示したコンデンサレ
ンズがプリズム作用を持たない場合に対応する説明図で
ある。前述したように、撮影レンズの瞳から光束を有効
に取り込むためには、軸外、すなわち、中間部、周辺部
の焦点検出ゾーンを透過する光束の取込み方向を、撮影
レンズの光軸Ａx側に向けることが望ましい。

【００３７】ただし、図１０(ｂ)に示すように受光領域
を光軸から離れる方向に移動させることによって取込み
方向を変更すると、対応する受光領域が撮影レンズの光
軸から離れ、中央部の焦点検出ゾーンからの光束が再結
像する受光領域からの距離が大きくなり、受光部が大型
になるという問題がある。

【００３８】図１０(ｃ)では、両方の光路にプリズム８
０，８０を設け、受光領域の位置を図１０(ａ)と同一に
保ちつつ、光束の取込み範囲を撮影レンズの光軸側に向
けている。

【００３９】図１１は、光束の取込み方向を撮影レンズ
の光軸側に向けつつ、受光領域４２，４５間の距離を短
縮する手段を示す。

【００４０】図１１(ａ)は、図１０(ｂ)を基準にして中
間部の焦点検出ゾーン１２を透過した光束を受光する受
光領域４２を、他方の受光領域４５に近接させた例を示
す。単に受光領域を移動させると、中間部の焦点検出ゾ
ーン１２に取り込まれる光束の方向が光軸に近付き過ぎ
る。

【００４１】そこで、図９の実施例２では、図１１(ｂ)
に示すようにコンデンサレンズ６２の後方にプリズム８
０を設ける等の手段を採ることによりプリズム作用を持
たせ、光束の取込み方向を図１０(ｂ)と同一に保ちなが
ら、受光領域４２，４５の間の距離を短くしている。ま
た、図１１(ｃ)に示すように、周辺部の焦点検出ゾーン
１５からの光束をコンデンサレンズ６５の後方に設けた
プリズム８０により偏向し、受光領域４２，４５を近接
させるよう構成してもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１の偏向手段を設けることにより再結像面上での
受光領域の配置パターンを予定焦点面上での焦点検出ゾ
ーンの配置パターンとは独立して決定することができ、
また、第２の偏向手段によりある再結像光学系の光路を
他の再結像光学系の光路に近付けることにより、受光部
上での受光領域を近接させ、かつ、光束の取込み方向を
撮影レンズの光軸方向に向けてケラレの影響を小さくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の焦点検出装置の概略を示す光学系
の斜視図である。

【図２】図１の要部を示す斜視図である。

【図３】図１の要部を展開して示す平面図である。

【図４】実施例１の作用を示す説明図である。

【図５】第２の偏向手段の作用と、その変形例とを示
す説明図である。

【図６】第２の偏向手段の作用と、その変形例とを示
す説明図である。

【図７】第２の偏向手段の作用と、その変形例とを示
す説明図である。

【図８】実施例２の焦点検出装置の概略を示す光学系
の斜視図である。

【図９】図８の焦点検出装置において、第２の偏向手
段が設けられていない場合を示す光学系の斜視図であ
る。

【図１０】第２の偏向手段の作用と、その変形例とを
示す説明図である。

【図１１】第２の偏向手段の作用と、その変形例とを
示す説明図である。

【符号の説明】

１０…視野マスク１１…中央焦点検出ゾーン１２,１３…周辺焦点検出ゾーン２０,２１,２２…ミラー３０−３５…セパレータレンズ３０ａ…セパレータレンズ群４０…再結像面４０ａ…ＣＣＤラインセンサ４１…中央領域４２．４３…周辺領域６１,６２,６３…コンデンサレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予定焦点面上に複数の領域として第１のパ
ターンにしたがって配置された複数の焦点検出ゾーン
と、再結像面上に複数の領域として、前記第１のパターンと
は領域間の相対的な方向性が異なる第２のパターンにし
たがって配置された複数の検出部を備えるセンサユニッ
トと、前記複数の焦点検出ゾーンを透過した複数の光束を、前
記第２のパターンの領域間の相対的な方向性に一致させ
るよう偏向する第１の偏向手段と、前記焦点検出ゾーンを透過した複数の光束のうち、少な
くとも一つの光束の光路を他の光束の光路に近付く方向
に偏向する第２の偏向手段とを備えることを特徴とする
焦点検出装置。
【請求項２】前記焦点検出ゾーン毎に対応して設けら
れ、各焦点検出ゾーンからの光束を集光するコンデンサ
レンズと、前記焦点検出ゾーンを透過した光束を前記焦
点検出ゾーン上に一対の像として再結像させるセパレー
タレンズとを有することを特徴とする請求項１に記載の
焦点検出装置。
【請求項３】前記第１の偏向手段は、前記コンデンサレ
ンズと前記セパレータレンズとの間に設けられた複数枚
のミラーを組み合せて構成されることを特徴とする請求
項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】前記第２の偏向手段は、前記各焦点検出ゾ
ーンの中心から対応するセパレータレンズ対の中心を通
る軸に対して前記コンデンサレンズの少なくとも一方の
面の光軸を偏心させることにより構成されることを特徴
とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項５】前記第２の偏向手段は、前記コンデンサレ
ンズの近傍に配置されたプリズムにより構成されること
を特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項６】前記焦点検出ゾーンは、前記予定焦点面上
の中央部と周辺部とに設けられ、前記第１、第２の偏向
手段は、前記周辺部に設けられた焦点検出ゾーンからの
光束を中央部に設けられた焦点検出ゾーンからの光束に
対して偏向することを特徴とする請求項１に記載の焦点
検出装置。
【請求項７】前記焦点検出ゾーンは、前記予定焦点面上
で中央部、中間部、周辺部の順に像高が高くなる複数の
領域として設けられ、前記第２の偏向手段は、前記第１
の偏向手段より前記予定焦点面側で前記中間部の焦点検
出ゾーンからの光束を前記周辺部の焦点検出ゾーンから
の光束に近付く方向に偏向することを特徴とする請求項
２に記載の焦点検出装置。
【請求項８】前記第１のパターンにおける領域間の間隔
と比較して、前記第２のパターンにおける領域間の間隔
が狭いことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装
置。
【請求項９】撮像面と光学的に等価な面上に所定のパタ
ーンにしたがって配置された複数の検出部を備えるセン
サユニットと、前記複数の検出部のそれぞれについて、実際に焦点検出
に用いられる領域を撮影画面に投影した際に占める領域
として定義される複数の焦点検出ゾーンの相対的な方向
性が前記検出部の配置パターンとは異なるよう前記各検
出部に向かう光束を偏向させる第１の偏向手段と、前記検出部に向かう複数の光束のうち、少なくとも一つ
の光束の光路を他の光束の光路に近付く方向に偏向する
第２の偏向手段を備えることを特徴とする焦点検出装
置。
【請求項１０】前記焦点検出ゾーンは、予定焦点面に配
置された視野マスク上に形成されていることを特徴とす
る請求項９に記載の焦点検出装置。