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JPH0758367B2 - 焦点検出装置の光学系 - Google Patents
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JPH0758367B2 - 焦点検出装置の光学系 - Google Patents

焦点検出装置の光学系

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JPH0758367B2
JPH0758367B2 JP28528488A JP28528488A JPH0758367B2 JP H0758367 B2 JPH0758367 B2 JP H0758367B2 JP 28528488 A JP28528488 A JP 28528488A JP 28528488 A JP28528488 A JP 28528488A JP H0758367 B2 JPH0758367 B2 JP H0758367B2
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lens
optical system
film equivalent
curvature
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、カメラ等の映像機器における焦点検出装置の
光学系に関するものである。
(従来技術及びその問題点) 従来からフィルム等価面の後方に光学系を配置し、被写
体像を伝達すると同時に、その像をほぼ相似な二像に分
け、各々の像の相対的位置ずれから焦点位置を検出する
装置は、数多く提案されている。この光学系としては、
例えば、特開昭59−75209号公報「焦点位置検出装置の
光学系」や、特開昭60−32012号公報「カメラの焦点位
置検出装置」、或いは、特開昭62−25715号公報「焦点
検出装置の光学系」等がある。そして、これらの出願で
は、歪曲収差や照度分布を補正するために、コンデンサ
ーレンズを非球面化することが提案されている。
しかし、この様なコンデンサーレンズの非球面化には様
々の問題がある。
その第1の問題は、コンデンサーレンズの非球面加工が
難しいという点である。
すなわち、一般に、コンデンサーレンズの非球面加工を
行う場合、先ず、レンズ素材を精密旋盤のバイトなどで
非球面に切削して、正確な非球面を形状出しを行い、そ
の後、この切削に伴う切削キズを除去するために、非球
面形状を崩さない程度の研磨を行う様にしている。しか
し、この際、バイトの刃がほんの僅か変形していても、
非球面形状が正確に出なかったり、又、切削により正確
に形成した非球面が研磨の際に崩れることが多かった。
従って、コンデンサーレンズの非球面加工は非常に難し
いものであった。
また、第2の問題は、コンデンサーレンズを非球面にす
ると、その量産時に非球面形状の検査や面精度の検査を
容易に行えないという点である。
すなわち、この非球面形状の検査は、一般に、三次元測
定機や干渉計で行うことができる。しかし、三次元測定
機で非球面形状の形状検査を行った場合には、計測点が
多い為に測定に時間がかかり過ぎる欠点がある。また、
非球面形状や面精度は干渉計で検査できるが、非球面係
数が大きいレンズすなわち球面からのズレが大きいレン
ズの非球面形状や面精度を干渉計で検査した場合には、
干渉縞の本数が多くなり、検査が困難となる。この様に
コンデンサーレンズを非球面にすると、その量産時に非
球面形状の検査や面精度の検査を容易に行えないもので
あった。
そこで、コンデンサーレンズを球面で構成できるか否か
は非常に重要な課題となる。
この課題を解決する方法の一つとしては、例えば、コン
デンサーレンズに平凸レンズを用いて、凸面側をフィル
ム等価面側に向け、その主平面をフィルム等価面とほぼ
一致させる方法が考えられる。
しかし、この方法では、測距可能な視野領域、つまり測
距ゾーンがあまり長くとれない上、コンデンサーレンズ
がフィルム等価面にあまりにも近づくため、コンデンサ
ーレンズの表面にゴミが付着すると、このゴミが合焦精
度に悪影響を与えると共に、歪曲収差の補正も十分にな
し得ない原因となる。
(目的) そこで、本発明の目的は、非球面を有さず、測距ゾーン
を十分長くしてゴミの影響を少なくでき、且つ、歪曲収
差が十分に補正できる焦点検出装置の光学系を提供する
ことにある。
(問題点を解決するための手段) この目的を達成するため、この発明は、前記フィルム等
価面の後方に配置されたコンデンサーレンズと、該コン
デンサーレンズの後方にあって、該コンデンサーレンズ
の子午面に関し、対称に配置された一対の光分割手段と
からなり、各々の光分割手段によって再結像された被写
体像の相対的位置ずれを検知して、焦点位置を検出する
焦点検出装置の光学系において、 前記フィルム等価面からコンデンサーレンズの後面迄の
屈折材による伸びがないとした場合の路程長Lを 3.2mm<L<3.6mm の範囲に設定し、 前記コンデンサーレンズの前面曲率半径を後面曲率半径
よりも大きく設定した焦点検出装置の光学系としたこと
を特徴とするものである。
(実 施 例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
<第1実施例> 第1図〜第3図は、本発明の第1実施例を示したもので
ある。
第1図において、1はフィルム等価面、2はフィルム等
価面1の後方に間隔をおいて配置されたコンデンサーレ
ンズである。このコンデンサーレンズ2の後方には補助
レンズ3が間隔をおいて配置され、補助レンズ3の後方
には絞りマスク4,セパレータレンズ5が順に隣接して配
置され、セパレータレンズ5の後方にはセンサー6が間
隔をおいて配置されている。このセンサー6には、左右
(図中、上下)に直線状に配列されたフォトダイオード
アレイが用いられている。
セパレータレンズ5は、上述した如くコンデンサーレン
ズ2の後方にあると共に、このコンデンサーレンズ2の
子午面に関し対称(図中、光軸0に対して対称)に配置
され凸レンズ部5a,5aを一対の光分割手段として有す
る。しかも、この凸レンズ部5a,5bはセンサー6の受光
面の左右に像を分割して再結像させ、センサー6は再結
像された像の光情報を光電変換して出力する。この出力
を比較器(図示せず)に入力させて判断させることによ
り、被写体像の相対的位置ずれを検知する。
ここで、フィルム等価面1とコンデンサーレンズ2との
間隔をd1とし、コンデンサーレンズ2の厚さをd2とし、
コンデンサーレンズ2と補助レンズ3との間隔をd3
し、補助レンズ3の厚さをd4、補助レンズ3と絞りマス
ク4との間隔をd5とし、絞りマスク4の厚さをd6とし、
絞りマスク4とセパレータレンズ5の間隔をd7とし、セ
パレータレンズ5の厚さをd8とすると共に、フィルム等
価面1の曲率半径をr1とし、コンデンサーレンズ2の前
面及び後面の曲率半径をそれぞれr2,r3とし、補助レン
ズ3の前面及び後面の曲率半径をそれぞれr4,r5とし、
セパレータレンズ5の前面及び後面の曲率半径をそれぞ
れr6,r7として、これらの各値の一例を以下に説明す
る。
第1図に示した様な焦点検出装置の光学系において、種
々のパラメータを変化させることにより、歪曲収差に影
響を与える要素を調べると、この歪曲収差に影響を与え
るものはコンデンサーレンズ2の光学常数の変化以外に
フィルム等価面1とコンデンサーレンズ2との間の間隔
d1も大きく影響することがわかった。
そこで、コンデンサーレンズ2の後面の非球面係数k及
び間隔d1を変化させて歪曲収差をできるかぎり補正する
と共に、この補正後の測距ゾーンを2mmとしたときに残
留する歪曲収差をμで表示すると、これらの関係は第2
図に示した様になる。但し、パーセンテージへの正規化
は行なっていない(以下同じ表現を用いる。)。
この第2図から明らかな様に、間隔d1≒2mmのときに非
球面係数がゼロ(k=0)となり、すなわちコンデンサ
ーレンズ2の後面が球面となり、このとき歪曲収差μも
ゼロ(第3図参照)となった。
このときの光学系の各変数のデータは次の第1表に示し
た様になった。
<第2実施例> 第4図は、本発明の第2実施例を示したものである。本
実施例は、第1図に示したコンデンサーレンズ2と補助
レンズ3との間隔d3を第1実施例における間隔よりも小
さくした場合に、第1実施例と同様にして間隔d1と歪曲
収差を求めた例を示したものである、 本実施例でも、第4図に示した如く歪曲収差はほぼゼロ
になった。
<第3実施例> 第5図,第6図は、本発明の第2実施例を示したもので
ある。本実施例は、第1図の補助レンズ3を省略した光
学系を示したものである。本実施例においても第1実施
例に示した様にして測距ゾーンの各点における残留歪曲
収差を求めると、第3表の様になる。
尚、第3表は、フィルム等価面1とコンデンサーレンズ
2との間隔をd1とし、コンデンサーレンズ2の厚さをd2
とし、コンデンサーレンズ2と絞りマスク4との間隔を
d3とし、絞りマスク4の厚さをd4とし、絞りマスク4と
セパレータレンズ5との間隔をd5とし、セパレータレン
ズ5の厚さをd6とすると共に、フィルム等価面1の曲率
半径をr1とし、コンデンサーレンズ2の前面及び後面の
曲率半径をそれぞれr2,r3とし、セパレータレンズ5の
前面及び後面の曲率半径をそれぞれr4,r5としたときの
データを示したものである。
本実施例でも、第6図に示した様に、歪曲収差はほぼゼ
ロになった。
<第4実施例> 第7図は、本発明の第4実施例を示したものである。本
実施例は、第3実施例におけるコンデンサーレンズ2の
厚さd2を変えた例を示したものである。本実施例でも、
第1実施例に示した様にして測距ゾーンの各点における
残留歪曲収差を求めると、第4表の様になる。
本実施例でも、第7図に示した様に、歪曲収差はほぼゼ
ロになった。
次に、簡単のためにこの様な各実施例のフィルム等価面
1からコンデンサーレンズ2迄の間に屈折光学部材がな
いとした場合、即ち各実施例における様にフィルム等価
面1を通過した光束がコンデンサーレンズ2に直接入射
可能に設けられている場合について考える。フィルム等
価面1からコンデンサーレンズ2の後面迄のコンデンサ
ーレンズ2の厚み分による伸びがない路程長をLとし、
コンデンサーレンズ2の屈折率をnすると、この路程長
Lは、 で表される。
この式に各実施例毎のデータを代入して、各実施例にお
ける路程長Lを求めると、第5表の様になる。
この結果から分かる様に、光学系の構成及び光学常数の
異なる4つの実施例において計算された路程長Lが3.30
〜3.47mmという極めて狭い範囲に集中していることは注
目すべき点である。しかも、上述の値より大きい場合
は、コンデンサーレンズ2の球面化が困難であることは
先行例から明らかである。
しかし、路程長Lが上述の値を有しなければ、コンデン
サーレンズ2の球面化が不可能であるという訳ではな
い。すなわち、上述の値より小さい場合は、コンデンサ
ーレンズ2の非球面化が設計次第で可能となることが分
かった。
つまり、上述の値はコンデンサーレンズ2を球面化し得
る略上限値であることが分かった。従って、この近傍の
値を選択すれば、コンデンサーレンズ2の厚みをできる
限り薄くすることにより、そのコンデンサーレンズ2の
表面に付着したゴミ等の影響を十分少なくできるだけの
空間がフィルム等価面1とコンデンサーレンズ2との間
に確保できるのである。例えば、コンデンサーレンズ2
の厚みを2mmとすれば、その空間はおよそ2mm程度とな
り、これはゴミの影響を除去するのに十分な距離とな
る。
従って、上述の4つの平均値χと3σとの値から、コン
デンサーレンズ2を球面化し得て、且つ、ゴミの影響を
極力減ずる路程長Lを求めると、 χ−3σ<L<χ+3σ つまり、 3.2mm<L<3.6mm が最適値であると考えられる。
さらに、全ての実施例に共通に言えることは、コンデン
サーレンズの前面曲率半径が後面曲率半径よりも大きい
という点である。これもコンデンサーレンズ2の球面化
に必要な条件となる。
なぜならば、コンデンサーレンズ2のベンディング補正
時に歪曲収差を極力小さくする解は、後面曲率半径より
前面曲率半径の方が大きい場合にのみ存在し、その逆の
場合には存在しないからである。
尚、以上説明した実施例では、フィルム等価面1とコン
デンサーレンズ2との間に光屈折部材を何も配置してい
ない例を示したが、必ずしも此れに限定されるものでは
ない。例えば、第8図,第9図に示した様に、第1図及
び第5図に示した光学系のフィルム等価面1とコンデン
サーレンズ2との間に平行平面板である赤外カットフィ
ルターFを配置することも出来る。
この場合において、改めてフィルム等価面1から赤外カ
ットフィルターFまでの間隔をd01とし、赤外カットフ
ィルターFの厚みをd02とし、赤外カットフィルターF
からコンデンサーレンズ2までの間隔をd03とし、コン
デンサーレンズの厚みをd04とすると共に、赤外カット
フィルターF及びコンデンサーレンズ2の屈折率を夫々
n02及びn04とすると、 (1)式は とすることにより、フィルム等価面とコンデンサーレン
ズとの間に平行平面板が存在しても上述の内容は成り立
つ。
(発明の効果) この発明は、以上説明したように、フィルム等価面の後
方に配置されたコンデンサーレンズと、該コンデンサー
レンズの後方にあって、該コンデンサーレンズの子午面
に関し、対称に配置された一対の光分割手段とからな
り、各々の光分割手段によって再結像された被写体像の
相対的位置ずれを検知して、焦点位置を検出する焦点検
出装置の光学系において、 前記フィルム等価面からコンデンサーレンズの後面迄の
屈折材による伸びがないとした場合の路程長Lを 3.2mm<L<3.6mm の範囲に設定し、 前記コンデンサーレンズの前面曲率半径を後面曲率半径
よりも大きく設定した構成としたので、非球面を有さ
ず、測距ゾーンを十分長くしてゴミの影響を少なくで
き、且つ、歪曲収差が十分に補正可能な光学系とするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る焦点検出装置の光学系の第1実
施例を示す説明図である。 第2図は、第1図に示したフィルム等価面とコンデンサ
ーレンズとの間隔及びコンデンサーレンズの非球面係数
を変化させたときの歪曲収差の変化を示す説明図であ
る。 第3図は、第1実施例の歪曲収差を示す説明図である。 第4図は、本発明に係る焦点検出装置の光学系の第2実
施例を示す説明図である。 第5図は、本発明に係る焦点検出装置の光学系の第3実
施例を示す説明図である。 第6図は、第3実施例の歪曲収差を示す説明図である。 第7図は、本発明に係る焦点検出装置の光学系の第4実
施例を示す説明図である。 第8図,第9図は、本発明の第5,第6実施例を示す光学
系の説明図である。 1……フィルム等価面 2……コンデンサーレンズ 3……補助レンズ 4……絞りマスク 5……セパレータレンズ 5a,5a……光分割手段 6……センサー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フィルム等価面の後方に配置されたコンデ
    ンサーレンズと、該コンデンサーレンズの後方にあっ
    て、該コンデンサーレンズの子午面に関し、対称に配置
    された一対の光分割手段とからなり、各々の光分割手段
    によって再結像された被写体像の相対的位置ずれを検知
    して、焦点位置を検出する焦点検出装置の光学系におい
    て、 前記フィルム等価面からコンデンサーレンズの後面迄の
    屈折材による伸びがないとした場合の路程長Lを 3.2mm<L<3.6mm の範囲に設定し、 前記コンデンサーレンズの前面曲率半径を後面曲率半径
    よりも大きく設定したことを特徴とする焦点検出装置の
    光学系。
JP28528488A 1987-11-20 1988-11-11 焦点検出装置の光学系 Expired - Lifetime JPH0758367B2 (ja)

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DE602004029352D1 (de) * 2003-05-12 2010-11-11 Koninkl Philips Electronics Nv Klemmschaltung zur bekämpfung von parasitärer kopplung

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