(57)【要約】焦点検出装置において、再結像レンズの光軸回りの傾き、および光軸と直交する方向の傾きを調整することで、焦点検出誤差を完全に防止しする。【解決手段】光軸を含む光軸上焦点検出領域に対応し、第１の方向に並んで配置される一対の光軸上焦点検出素子と、光軸上焦点検出領域から第１の方向と直交する第２の方向に離間した光軸外焦点検出領域に対応し、第１の方向に並んで配置される一対の光軸外焦点検出素子とを有し、光軸上／光軸外焦点検出領域の光束を一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂを介して光軸上／光軸外焦点検出素子にそれぞれ結像せしめる焦点検出装置において、一対の光軸上焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂの光軸ｚと直交する面内での傾き（光軸ｚ回りの傾き）を調整し、一対の光軸外焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂの光軸および第１の方向の双方に平行な面内での傾き（ｙ軸回りの傾き）を調整することを特徴とする。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を含む光軸上焦点検出領域に対応し第１の方向に並んで配置される一対の光軸上焦点検出素子と、前記光軸上焦点検出領域から前記第１の方向と直交する第２の方向に離間した光軸外焦点検出領域に対応し、前記第１の方向に並んで配置される一対の光軸外焦点検出素子とを有し、前記光軸上／光軸外焦点検出領域の光束を一対の再結像レンズ系を介して光軸上／光軸外焦点検出素子にそれぞれ結像せしめる焦点検出装置における再結像レンズの傾き調整方法であって、
前記一対の光軸上焦点検出素子の出力に基づいて前記一対の再結像レンズ系の前記光軸と直交する面内での傾きを調整し、
前記一対の光軸外焦点検出素子の出力に基づいて前記一対の再結像レンズ系の前記光軸および前記第１の方向の双方に平行な面内での傾きを調整することを特徴とする焦点検出装置における再結像レンズの傾き調整方法。
【請求項２】
前記第１の方向に対して互いに異なる方向に傾く２つの調整用被写体を同一距離から前記一対の光軸上焦点検出素子に順に結像せしめ、それぞれの光軸上焦点検出素子の出力を取得し、両出力の差が許容範囲内に収まるように前記一対の再結像レンズ系の前記光軸と直交する面内での傾きを調整するとともに、
前記２つの調整用被写体を同一距離から前記一対の光軸外焦点検出素子に順に結像せしめ、それぞれの光軸外焦点検出素子の出力を取得し、両出力の差が許容範囲内に収まるよう前記一対の再結像レンズ系の前記光軸および前記第１の方向の双方に平行な面内での傾きを調整することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置における再結像レンズの傾き調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相差検出方式の焦点検出装置における再結像レンズの傾きを調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相差検出方式は、対物レンズの瞳を分割して異なる領域を通過する光束を用いて対物レンズの焦点調節状態を検出するものであり、一眼レフカメラ等の焦点検出装置に多く採用される。カメラの焦点検出装置では、撮影レンズを透過して予定焦点面上に結像した像をコンデンサレンズおよび一対の再結像レンズにより一対のラインセンサ上に再結像させ、それらのセンサ出力（一対のセンサに形成される像の間隔に依存）から撮影レンズの焦点調節状態を検出する。
【０００３】
かかる焦点検出装置において、一対の再結像レンズは再結像レンズブロックとして一体化されるが、このレンズブロックがラインセンサに対して光軸回りに傾いていると、被写体によっては焦点検出誤差が発生することがある。そのため、例えば特許文献１に記載されているように、再結像レンズブロックの光軸回りの傾き調整を精密に行う必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１３１１１１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影画面の光軸から外れた位置に焦点検出領域を設定した場合、再結像レンズブロックの光軸回りの傾きが精密に調整されていても、光軸と直交する方向の傾きが不正であると上述と同様の焦点検出誤差をもたらすことがある。特許文献１ではこの種の傾き調整については考慮されていない。
【０００６】
本発明の目的は、光軸外に焦点検出領域を持つ焦点検出装置において、再結像レンズの光軸回りの傾き、および光軸と直交する方向の傾きを調整することで、焦点検出誤差を完全に防止し得る再結像レンズの傾き調整方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明方法は、光軸を含む光軸上焦点検出領域に対応し第１の方向に並んで配置される一対の光軸上焦点検出素子と、光軸上焦点検出領域から第１の方向と直交する第２の方向に離間した光軸外焦点検出領域に対応し、第１の方向に並んで配置される一対の光軸外焦点検出素子とを有し、光軸上／光軸外焦点検出領域の光束を一対の再結像レンズ系を介して光軸上／光軸外焦点検出素子にそれぞれ結像せしめる焦点検出装置における再結像レンズの傾き調整方法であって、一対の光軸上焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ系の光軸と直交する面内での傾きを調整し、一対の光軸外焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ系の光軸および第１の方向の双方に平行な面内での傾きを調整することを特徴とする。
特に請求項２の発明方法は、互いに異なる方向に傾く調整用被写体を同一距離から一対の光軸上焦点検出素子に順に結像せしめ、被写体の傾きの相違に拘わらず光軸上焦点検出素子の出力の差が許容範囲内に収まるまで一対の再結像レンズ系の光軸と直交する面内での傾きを調整するとともに、互いに異なる方向に傾く調整用被写体を同一距離から一対の光軸外焦点検出素子に順に結像せしめ、被写体の傾きの相違に拘わらず光軸外焦点検出素子の出力の差が許容範囲内に収まるまで一対の再結像レンズ系の光軸および第１の方向の双方に平行な面内での傾きを調整するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図９により本発明の一実施の形態を説明する。
図１，図２はカメラに用いられる焦点検出装置の概略構成を、図３は撮影画面上の焦点検出領域をそれぞれ示す。
本実施形態では、図３に示すように撮影画面の中央部、つまり光軸を中心とする箇所に焦点検出領域１が設定されるとともに、光軸からＹ方向（画面垂直方向：第２の方向）に離間した位置にも焦点検出領域２が設定される。以下、中央の焦点検出領域１を光軸上領域、光軸から離間した焦点検出領域２を光軸外領域と呼ぶ。
【０００９】
図１，図２の焦点検出装置は位相差検出方式を採用するもので、図示しない撮影レンズの予定焦点面近傍に配置された視野マスク１１と、その後方に配置されたコンデンサレンズ１２，絞りマスク１３，一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂおよびラインセンサ１５ａ〜１５ｄ（焦点検出素子）とを有する。
【００１０】
上記光軸上領域１の光束は、視野マスク１１の開口１１ａからコンデンサレンズ１２，絞りマスク１３の開口１３ａ，１３ｂおよび一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂを通って一対のラインセンサ１５ａ，１５ｂ上に再結像される。一対のラインセンサ１５ａ，１５ｂは、光軸を中心にＸ方向（画面水平方向（第１の方向）に相当）に並べて配置される。一方、光軸外領域２の光束は、視野マスク１１の開口１１ｂからコンデンサレンズ１２，絞りマスク１３の開口１３ａ，１３ｂおよび一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂを通って一対のラインセンサ１５ｃ，１５ｄ上に再結像される。一対のラインセンサ１５ｃ，１５ｄもＸ方向に並べて配置される。そして、ラインセンサ１５ａ，１５ｂの出力から光軸上領域１の焦点調節状態が、ラインセンサ１５ｃ，１５ｄの出力から光軸外領域２の焦点調節状態がそれぞれ判明する。
【００１１】
ここで、本実施形態では一対の再結像レンズ系が各々１個ずつの再結像レンズ１４ａ，１４ｂを持つ例を示す（光軸上と光軸外とで再結像レンズを兼用）。これら一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂは、１個の再結像レンズブロック１４として一体化される。図示ｘ，ｙは再結像レンズブロック１４のそれぞれＸ方向，Ｙ方向の軸であり、ｚは光軸を示す。
【００１２】
図２から分かるように、光軸外領域２の光束（視野マスク１１の開口１１ｂを通った光束）は、コンデンサレンズ１２により内側に偏向されて再結像レンズ１４ａ，１４ｂに入射する。このように光軸外領域２の光束を偏向することにより、光軸外領域２が光軸から比較的大きく離れていても、ラインセンサ１５ｃ，１５ｄをラインセンサ１５ａ，１５ｂに近づけて配置でき、センサ基板の小型化が図れる。
【００１３】
ところで、上記のような焦点検出装置では、再結像レンズブロック１４がラインセンサ１５ａ〜１５ｄに対して傾いて配置されると焦点検出誤差を招く。これについて図４〜図６を参照して説明する。
【００１４】
図４は再結像レンズブロック１４がｘｙ平面（光軸ｚと直交する面）内で光軸ｚ回りにθ１だけ傾いている状態を示す。つまり一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂの中心を結ぶ線Ｌ１が本来ならばｘ軸と一致しなければならないところ、図ではｘ軸に対してθ１の角度をなして取り付けられている。
【００１５】
図５（ａ），（ｂ）は、Ｘ方向、つまりセンサ並び方向に対して互いに逆方向に傾いた同一距離の被写体がラインセンサ１５ａ，１５ｂに再結像した状態を示している。図示のように、ラインセンサ１５ａ，１５ｂはｘ軸に沿って正規の位置に配置されているため、再結像レンズブロック１４が光軸ｚ回りに傾いていなければ、斜めの被写体像は破線で示す位置に形成される。すなわち、左右の被写体像の間隔が図５（ａ），（ｂ）ともＢとなり一致する。一方、図４のように再結像レンズブロック１４がθ１だけ光軸ｚ回りに傾いていると、左右の被写体像の位置がθ１に応じた量だけＹ方向にずれるため、実線位置に結像する。この場合は、図５（ａ），（ｂ）で像間隔がそれぞれＡ，Ｃのように一致しない。このことは、再結像レンズブロック１４の光軸回りの傾きが斜めの被写体に対して焦点検出誤差をもたらすことを意味する。
【００１６】
一方、図６は再結像レンズブロック１４がｘｚ平面内でｙ軸回りにθ２だけ傾いて取り付けられた例を示している。この場合は、再結像レンズ１４ａと１４ｂの位置がθ２に応じた量だけ光軸ｚ方向にずれることになるが、光軸上領域１の光束は図２の方向から見た場合に再結像レンズ１４ａ，１４ｂに直角に入射するため、再結像レンズ１４ａと１４ｂとが光軸ｚ方向に多少ずれてもセンサ上で一対の像がＹ方向にずれることはない。しかし、光軸外領域２の光束は、上述したようにコンデンサレンズ１２で偏向され再結像レンズ１４ａ，１４ｂに斜めに入射するため、再結像レンズ１４ａと１４ｂとが光軸ｚ方向にずれていると、センサ上で一対の像がＹ方向にずれ、上述の同様の焦点検出誤差をもたらす。
【００１７】
以上から分かるように、光軸上領域１に対しては再結像レンズブロック１４の光軸ｚ回りの傾きが、光軸外領域２に対しては光軸ｚ回りの傾きに加えてｙ軸回りの傾きもそれぞれ焦点検出誤差をもたらすから、いずれの領域に対しても焦点検出誤差をなくすには、再結像レンズブロック１４の光軸ｚ回りの傾き調整と、ｙ軸回りの傾き調整の双方が必要となる。
【００１８】
以下、再結像レンズブロック１４の傾き調整方法について説明する。
図７，図８は焦点検出装置の再結像レンズ取付部を示している。再結像レンズブロック１４は、ホルダ２１に光軸ｚ回りに回転可能に保持され、ホルダ２１は保持部材２２に取付けられる。ホルダ２１にはｙ軸上に一対の半円柱状の突起２１ａが形成され、これらの突起２１Ａが保持部材２２の同形状の凹部２２ａに係合されることで、ホルダ２１、つまり再結像レンズブロック１４は保持部材２２に対してｙ軸回りに揺動可能とされる。なお、傾き調整後には、再結像レンズブロック１４はホルダ２１に対して回転不能に固定されるとともに、ホルダ２１は保持部材２２に対して揺動不能に固定される。
【００１９】
傾き調整にあたっては、例えば図５（ａ），（ｂ）に示したようなＸ方向に対して互いに逆方向の傾きを持つラインが描かれたチャートを用いる。つまり、図５（ａ）の向きのラインをラインセンサに結像させたときのセンサ出力と、同一距離で図５（ｂ）の向きのラインを結像させたときのセンサ出力とを比較し、両者が一致すれば、再結像レンズブロック１４の傾きが除去されているとみなせる。チャートとしては、例えば透明の板部材に斜めのラインを描き、表を結像させたときのセンサ出力と裏を結像させたときのセンサ出力とを比較すればよい。
【００２０】
図９は再結像レンズブロック１４の傾き調整の手順を示している。ラインセンサ１５ａ〜１５ｄや他の構成部材は保持部材２２の取り付けられているものとする。
まず光軸ｚ回りの傾きを除去するために、図５（ａ）の向きのラインを結像させてそのときのセンサ出力ｈ１を得るとともに、図５（ｂ）の向きのラインを結像させた場合のセンサ出力ｈ２を取得する（＃１）。ここで取得する出力ｈ１，ｈ２は、いずれも光軸上領域１に対応するラインセンサ１５ａ，１５ｂの出力である。これらｈ１とｈ２との差を所定の許容値Δｈと比較し（＃２）、差が許容値Δｈ以上であれば、傾きが是正されていないので、再結像レンズブロック１４をホルダ２１に対して光軸ｚ回りに回転させて調整を行う（＃３）。ｈ１，ｈ２の大小関係および差からいずれの方向にどの程度回転させればよいかおおよその見当がつく。このような調整をΔｈが許容値Δｈ未満になるまで繰り返し、許容値未満になったら光軸ｚ回りの調整を完了し、再結像レンズ１４をホルダ２１に固定する。このとき、一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂの中心を結ぶ線Ｌ１がｘｙ平面においてｘ軸に重なることになる。
【００２１】
次に、再結像レンズブロック１４のｙ軸回りの傾きを除去するために、上述と同様に図５（ａ）の向きのラインを結像させてそのときの焦点検出出力ｈ１１を得るとともに、図５（ｂ）の向きのラインを結像させた場合の焦点検出出力ｈ１２を取得する（＃４）。この場合の出力ｈ１１，ｈ１２は、光軸外領域２に対応するラインセンサ１５ｃ，１５ｄの出力である。すなわち、上述したように光軸上領域１についてはｙ軸回りの傾きによる影響を受けないので、ラインセンサ１５ａ，１５ｂの出力をモニタしても傾き調整は行えず、ラインセンサ１５ｃ，１５ｄの出力を用いる。
【００２２】
そして、両検出出力ｈ１１，ｈ１２の差を許容値Δｈと比較し（＃５）、差が許容値Δｈ以上であれば、傾きが是正されていないので、再結像レンズブロック１４をホルダ２１に対してｙ軸回りに回転させて調整を行う（＃６）。このような調整をΔｈが許容値未満になるまで繰り返し、許容値未満になったらｙ軸回りの調整を完了し、ホルダ２１を支持部材２２に固定する。このとき、一対の再結像レンズ１４ａ，１４ｂの中心を結ぶ線Ｌ１がｘｚ平面においてｘ軸に重なることになる。
以上の手順により再結像レンズブロック１４の傾き調整が完了し、焦点検出誤差のない高精度な焦点検出装置を実現できる。
【００２３】
なお、図１０は光軸上領域の上下に光軸外領域を設けたものを、図１１は更に縦方向の焦点検出領域を設けた例を示す。図１１では再結像レンズブロック４４が４個の再結像レンズ４４ａ〜４４ｄを有している。これらの場合の再結像レンズブロックの傾き調整方法も上記と全く同様である。
【００２４】
図１２，図１３は光軸上領域１と光軸外領域２とで再結像レンズを別々に設けた例を示している。すなわち、光軸上領域１の光束は、視野マスク１１の開口１１ａからコンデンサレンズ５２のレンズ部５２ａ，絞りマスク５３の開口５３ａ，５３ｂおよび一対の再結像レンズ５４ａ，５４ｂを通って一対のラインセンサ１５ａ，１５ｂ上に再結像される。一方、光軸外領域２の光束は、視野マスク１１の開口１１ｂからコンデンサレンズ５２のレンズ部５２ｂ，絞りマスク５３の開口５３ｃ，５３ｄおよび一対の再結像レンズ５４ｃ，５４ｄを通って一対のラインセンサ１５ｃ，１５ｄ上に再結像される。
【００２５】
このように一対の再結像レンズ系がそれぞれ２個ずつの再結像レンズ５４ａ，５４ｃ：５４ｂ，５４ｄを持ち、これら計４個の再結像レンズ５４ａ〜５４ｄが一体化されて再結像レンズブロック５４が構成される。この場合も上述と同様の方法で再結像レンズブロック５４の光軸ｚ回りおよびｙ軸回りの傾き調整が行える。そして、この方法によれば、図１４に示すような再結像レンズブロック５４の成形上の不具合による悪影響を防止することも可能である。以下、これについて詳述する。
【００２６】
図１４の再結像レンズブロック５４は、一対の再結像レンズ５４ａ，５４ｂの中心を結ぶ線Ｌ１と、一対の再結像レンズ５４ｃ，５４ｄの中心を結ぶ線Ｌ２とが非平行に成形されてしまったものである。まず図９の手順＃１〜＃３を実行し、光軸上領域１に対応するラインセンサ１５ａ，１５ｂの出力に基づいて、再結像レンズブロック５４の光軸ｚ回りの傾き調整を行う。これにより、図１４の如く線Ｌ１がｘ軸と一致するが、線Ｌ２はｘ軸に対してθ３だけ傾く。
【００２７】
次に図９の手順＃４〜＃６を実行し、光軸外領域２に対応するラインセンサ１５ｃ，１５ｄの出力に基づいて、再結像レンズブロック５４のｙ軸回りの傾き調整を行う。調整の方法自体は図１の例と同一であるが、手順＃４〜＃６の調整が完了したとき、線Ｌ２はｙ軸回りにおいてｘ軸に一致せず、傾き各θ３に応じた角度だけｘ軸に対して傾いている。すなわち、線Ｌ２が光軸ｚ回りに傾いたままでｙ軸回りの調整を行う場合は、あえて再結像レンズ５４ｃ，５４ｄをｙ軸回りに傾けることで、光軸ｚ回りの傾きによるセンサ上のＹ方向の像のずれを相殺するのである。なお、このとき光軸上領域１に対応する再結像レンズ５４ａ，５４ｂも同様にｙ軸回りに傾く（本来は傾ける必要はない）が、これは焦点検出精度に影響を与えない。図１３に示すように、再結像レンズ５４ａ，５４ｂにはｘｙ平面において光束が直角に入射するため、ｙ軸回りに傾いても像がＹ方向にずれることがないからである。
このように、再結像レンズブロックに成形誤差があっても焦点検出誤差をなくすことができるので、再結像レンズブロックの成形精度をさほど厳しくする必要がなく、その分コストダウンが図れる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の光軸上焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ系の前記光軸と直交する面内での傾きを調整し、一対の光軸外焦点検出素子の出力に基づいて一対の再結像レンズ系の光軸および第１の方向の双方に平行な面内での傾きを調整するようにしたので、斜めの被写体であっても焦点検出誤差のない高精度な焦点検出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における焦点検出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】焦点検出装置内の光路を説明する図。
【図３】撮影画面内の焦点検出領域を示す図。
【図４】再結像レンズが光軸ｚ回りに傾いている状態を示す図。
【図５】再結像レンズが傾いている場合の問題点を説明する図。
【図６】再結像レンズが光軸ｚと直交するｙ軸回りに傾いている状態を示す図。
【図７】再結像レンズの傾きを調整する機構をｙ軸方向に見た図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た図。
【図９】再結像レンズの傾き調整手順を示す図。
【図１０】他の焦点検出装置の構造を示す斜視図。
【図１１】更に他の焦点検出装置の構造を示す斜視図。
【図１２】更に他の焦点検出装置の構造を示す斜視図。
【図１３】図１２の焦点検出装置内の光路を説明する図。
【図１４】図１２の焦点検出装置の再結像レンズを示し、成形誤差によりＬ１，Ｌ２が非平行の状態を示す。
【符号の説明】
１  光軸上領域
２  光軸外領域
１１  視野マスク
１２，５２  コンデンサレンズ
１３，５３  絞りマスク
１４，５４  再結像レンズブロック
１４ａ，１４ｂ，５４ａ〜５４ｄ  再結像レンズ
１５ａ〜１５ｄ  ラインセンサ
２１  ホルダ
２１ａ  突起
２２  保持部材
２２ａ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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