(57)【要約】【課題】コンパクトで且つ広い焦点検出範囲を可能とする焦点検出装置及び光学機器を提供することである。【解決手段】焦点検出時は、被写体からの光束は、撮影レンズ２１を介し、メインミラー２２を透過し、サブミラー３０の反射面３０ｂで反射され、メインミラー２２で反射されて、視野絞り３５を通過してガイドミラー３６で反射される。このガイドミラー３６で反射された光束は、絞り３７、再結像レンズ３８を通って光電変換素子４０に入射される。また、メインミラー２２で反射された光束は、焦点板２３、ペンタプリズム２４を経て接眼レンズ２５に至る。撮影時は、メインミラー２２及びサブミラー３０が撮影光路より退避され、撮影レンズ２１を通過した光束は、赤外カットフィルタ３１、ローパスフィルタ３２を介して撮像素子３３に導かれる。【選択図】      図１
2005308805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束による光強度分布を光電変換手段で取得し、該取得される上記光強度分布を表す出力信号の位相差を検出して焦点検出を行う焦点検出装置に於いて、
上記撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した光束を反射する第１の反射部材と、
この第１の反射部材で反射された光束を上記光束の入射方向と異なる方向に反射する第２の反射部材と、
上記第２の反射部材で反射された光束を上記光電変換手段に導く再結像光学部材と、
を具備することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
上記第２の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過し、上記第１の反射部材からの光束を反射するハーフミラーで構成され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】
上記第２の反射部材は、反射率が５０％乃至９０％のハーフミラーであ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】
上記第１の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過させる透過面と、この透過面を透過した光束を反射させる反射面とが一体的に構成された光学素子であることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
上記第１の反射部材は、上記透過面が凸レンズ面で構成されることを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
上記第１の反射部材は、上記反射面が平面で構成されることを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
上記第１の反射部材は、上記反射面が凹面鏡で構成されることを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
被写体からの光束を導く撮影レンズと、
観察位置と退避位置とに移動可能に支持されて上記撮影レンズからの光束を反射する第１の反射部材と、
観察位置と退避位置とに移動可能に支持されるもので、上記観察位置に位置される際は、上記撮影レンズからの光束の一部を第１の方向に反射すると共に上記光束を上記第１の反射部材へ透過し、且つ上記第１の反射部材で反射された光束を上記第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第２の反射部材と、
上記第２の反射部材で反射された上記撮影レンズからの光束の一部を用いて上記被写体を観察するための観察光学手段と、
上記第２の反射部材で反射された光束を基に光強度分布を取得して、該光強度分布を表す出力信号の位相差を検出して焦点検出を行う焦点検出手段と、
を具備することを特徴とする光学機器。
【請求項９】
上記第１の反射部材及び第２の反射部材が退避位置に位置される際に、上記撮影レンズからの光束を受光して被写体情報を得る撮像素子を更に具備することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【請求項１０】
上記第２の反射部材は、ハーフミラーで構成されることを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
【請求項１１】
上記第２の反射部材は、反射率が５０％乃至９０％のハーフミラーであることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１２】
上記第１の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過させる透過面と、この透過面を透過した光束を反射させる反射面とが一体的に構成された光学素子であることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１３】
上記第１の反射部材は、上記透過面が凸レンズ面で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１４】
上記第１の反射部材は、上記反射面が平面で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１５】
上記第１の反射部材は、上記反射面が曲率を有して構成されることを特徴とする請求項１４に記載の光学機器。
【請求項１６】
上記第１の反射部材は、上記反射面が凹面鏡で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１７】
上記第２の反射部材は、その主たる反射面が上記第１の反射部材に対する側とは反対側に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１８】
上記第２の反射部材で反射される光束の第１の方向と第２の方向は、相反する方向であることを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置及び光学機器に関し、より詳細には、焦点検出装置を有するカメラの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影レンズによって形成される像は、再結像光学系により２つに分割されて光電変換素子列上に再結成される。そして、その２像の位置ずれを検出することにより合焦検出を行う焦点検出光学系は、数多く提案されており、特に広い画面範囲で焦点検出するものとして、以下のような技術が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００３】
上記特許文献１及び特許文献２には、いわゆるサブミラー付近に焦点検出系のコンデンサレンズ機能を配置して、小型化を目差しした光学機器が記載されている。
【０００４】
また、上記特許文献３には、コンデンサレンズを中心部と周辺部で光軸を異なる構成として焦点検出領域の拡大を目論んでいる技術が記載されている。
【０００５】
図１３は、こうした従来の焦点検出範囲の大きさとサブミラーの大きさの関係を表した観察光学系及び撮像光学系の配置を示した図である。
【０００６】
尚、ここでは説明の簡単化のためデジタルスチル一眼レフレックスカメラでサブミラーが平面のものを例示したが、サブミラーにレンズ作用をもたせたり、他の光学機器に於いても基本的に同じである。
【０００７】
図１３（ａ）は焦点検出範囲が狭い光学機器の例を示した図、（ｂ）は焦点検出範囲が中程度の光学機器の例を示した図、（ｃ）は焦点検出範囲が光学機器の視野（撮影範囲）とほぼ同じ光学機器の例を示した図である。
【０００８】
図示されない被写体からの光は、撮影レンズ１を介してメインミラー２で反射されて、焦点板３、ペンタプリズム４を介して接眼光学系５に導かれる。また、メインミラー７を透過した光束は、該メインミラー７の後方に取り付けられた折り畳み式のサブミラー７で、図１３に於いて下方に反射される。そして、この反射された光束は、焦点検出装置を構成するもので、視野絞り９、コンデンサレンズ１０を介し、反射ミラー１１で反射されて絞り１２、再結像レンズ１３を経て光電変換素子１５に導かれる。
【０００９】
また、メインミラー２及びサブミラー７の後方には、撮影時に該メインミラー２及びサブミラー７が光路より退避して、図示されない被写体からの光束が、赤外カットフィルタ１７、ローパスフィルタ１８を介して撮像素子１９に導かれるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４１９８０号公報
【特許文献２】特許第３３６３６８３号公報
【特許文献３】特許第２８８６８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、焦点検出範囲ａが狭い図１３（ａ）に示される光学機器の例は、何ら問題なく構成することができる。しかしながら、焦点検出範囲ｂが中程度の図１３（ｂ）に示される光学機器では、サブミラー７の反射方向や撮影時のメインミラー２とサブミラー７の退避する際の構成上の制約が生じる。更に、焦点検出範囲ｃが光学機器の視野（撮影範囲）とほぼ同じである図１３（ｃ）に示される光学機器の場合は、この一眼レフカメラに於いてはメインミラー２の位置が一次結像面から離れすぎてしまう。加えて、光学機器自体が大きくなり、更に撮影レンズの最終面と撮像素子が離れすぎ、撮影レンズが構成できなくなる。また、撮影時のメインミラー２とサブミラー７を退避させる際の構成も困難になる。
【００１１】
上記特許文献１及び２に記載の機器は、コンデンサ作用面が光軸に対して傾いているため、焦点検出手段の光電変換面で非対称的に像の歪みが発生しやすく、調整も難しいものであった。加えて、上記特許文献１乃至３に記載のものは、図１３に示されるように、何れも焦点検出領域を拡大していくとサブミラーが大きくなるため、全体の構成が困難となっていた。
【００１２】
したがって本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、コンパクトで且つ広い焦点検出範囲を可能とする焦点検出装置及び光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち請求項１に記載の発明は、撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束による光強度分布を光電変換手段で取得し、該取得される上記光強度分布を表す出力信号の位相差を検出して焦点検出を行う焦点検出装置に於いて、上記撮影レンズの異なる領域をそれぞれ通過した光束を反射する第１の反射部材と、この第１の反射部材で反射された光束を上記光束の入射方向と異なる方向に反射する第２の反射部材と、上記第２の反射部材で反射された光束を上記光電変換手段に導く再結像光学部材（例えばレンズ）と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過し、上記第１の反射部材からの光束を反射するハーフミラーで構成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材は、反射率が５０％乃至９０％のハーフミラーであることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１若しくは２に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過させる透過面と、この透過面を透過した光束を反射させる反射面とが一体的に構成された光学素子であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記透過面が凸レンズ面で構成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記反射面が平面で構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記反射面が凹面鏡で構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、被写体からの光束を導く撮影レンズと、観察位置と退避位置とに移動可能に支持されて上記撮影レンズからの光束を反射する第１の反射部材と、観察位置と退避位置とに移動可能に支持されるもので、上記観察位置に位置される際は、上記撮影レンズからの光束の一部を第１の方向に反射すると共に上記光束を上記第１の反射部材へ透過し、且つ上記第１の反射部材で反射された光束を上記第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第２の反射部材と、上記第２の反射部材で反射された上記撮影レンズからの光束の一部を用いて上記被写体を観察するための観察光学手段と、上記第２の反射部材で反射された光束を基に光強度分布を取得して、該光強度分布を表す出力信号の位相差を検出して焦点検出を行う焦点検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材及び第２の反射部材が退避位置に位置される際に、上記撮影レンズからの光束を受光して被写体情報を得る撮像素子を更に具備することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材は、ハーフミラーで構成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材は、反射率が５０％乃至９０％のハーフミラーであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記撮影レンズからの光束を透過させる透過面と、この透過面を透過した光束を反射させる反射面とが一体的に構成された光学素子であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記透過面が凸レンズ面で構成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記反射面が平面で構成されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記反射面が曲率を有して構成されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第１の反射部材は、上記反射面が凹面鏡で構成されることを特徴とする。
【００２９】
請求項１７に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材は、その主たる反射面が上記第１の反射部材に対する側とは反対側に形成されることを特徴とする。
【００３０】
請求項１８に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記第２の反射部材で反射される光束の第１の方向と第２の方向は、相反する方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、コンパクトで且つ広い焦点検出範囲を可能とする焦点検出装置及び光学機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示すもので、焦点検出装置が適用された光学機器に於ける光学系の概略構成であって、（ａ）は焦点検出時の配置を示した図、（ｂ）は撮影時の配置を示した図である。
【００３４】
図１（ａ）に於いて、撮影レンズ２１の光軸上で、該撮影レンズの後方（同図に於いて右側）には、第２の反射部材として、図示矢印Ａ1 方向に回動可能でハーフミラーで構成されるメインミラー２２と、第１の反射部材として、図示矢印Ａ2 方向に回動可能でコンデンサレンズを兼用したサブミラー３０と、赤外カットフィルタ３１と、ローパスフィルタ３２及び被写体像を光電変換するための光電変換素子である、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子３３が配置されている。
【００３５】
また、メインミラー２２の上方である反射光軸上には、上記撮像素子３３と等価な距離にあって入射された光束を光学像として結像させるための焦点板２３と、像正立手段としてのいわゆるペンタプリズム２４が配置されている。更に、このペンタプリズム２４の後方には、該ペンタプリズム２４で反射された光束を、撮影者が観察するための接眼レンズ２５が設けられている。尚、上記ペンタプリズム２４及び接眼レンズ２５とにより、観察光学系（観察光学手段）２６が構成されている。
【００３６】
一方、メインミラー２２の下方には、視野絞り３５と、後述する光電変換素子４０に被写体からの光束を導くためのガイドミラー３６が配置されている。そして、このガイドミラー３６の反射光軸上には、光束を制限する絞り３７と、再結像レンズ３８及び光電変換素子４０とが設けられて、焦点検出装置（焦点検出手段）を構成している。
【００３７】
尚、メインミラー２２で反射される光束はそれぞれ略９０°であり、観察光学系２６に向かう光束と視野絞り３５に向かう光束とは、相反する方向に反射される。
【００３８】
上記メインミラー２２は、図１（ａ）に示されるような焦点検出時は、撮像素子３３に対して３５°〜５５°、好ましくは略４５度に傾けて配置されるようにする。そして、図１（ｂ）に示されるような撮影時には、焦点板２３に対して１０度以下の角度、好ましくは略平行となる位置まで回動されて、撮影光路より退避されるようになっている。また、該メインミラー２２の主たる反射面は、サブミラー３０に対する面と反対側の面、すなわち撮影レンズ２１側の面である。
【００３９】
上記サブミラー３０は、上述したように、コンデンサレンズとミラーが兼用されて一体的に構成されている。すなわち、このサブミラー３０は、光束が入射するメインミラー２２側の面３０ａが凸レンズから成るコンデンサレンズであって、撮像素子３３側の反射面３０ｂが平面であるミラーにより構成されている。
【００４０】
したがって、サブミラー３０に入射された光束は、コンデンサレンズの面（レンズ面）３０ａを透過して平面で構成される反射面３０ｂで反射され、再びレンズ面３０ａを透過してサブミラー３０から出射されるようになっている。尚、このサブミラー３０の光軸と撮影レンズ２１の光軸は、ほぼ一致（入射光軸と反射光軸との成す角０°）している。
【００４１】
更に、ここではサブミラー３０の反射率を４００ｎｍ〜６５０ｎｍまで９２％以上とする。この反射率は、当然９６％以上とする方が性能上好ましいが、コスト的に不利になる場合があるので、ここでは９２％以上とする。
【００４２】
また、このサブミラー３０は、図１（ａ）に矢印Ａ2 方向に回動可能であり、焦点検出時には撮像素子３３と略平行に配置されているが、撮影時には、図１（ｂ）に示されるように、メインミラー２２と共に焦点板２３の近傍に移動されて撮影光路より退避される。
【００４３】
上記ペンタプリズム２４は、メインミラー２２で反射された光束に対して像の左右天地方向を整えるためのものである。これにより、観察者が接眼レンズ２５を覗くことにより、被写体像を確認することができる。
【００４４】
尚、ここでは像正立手段としてペンタプリズムを使用しているが、これに限られるものではなく、例えばポロプリズム、ダハプリズムを含む反射手段、或いはこれらプリズムの代わりにミラーで構成したもの、リレー光学系等を用いても良い。
【００４５】
ところで、観察光学系２６は、最終的に観察者が覗くために絶対的な光量があることが望ましい。つまり、メインミラー２２の反射率が５０％未満であると、観察光学系２６が暗くなって像が見え難くなってしまう。また、メインミラー２２を透過しサブミラー３０の反射面３０ｂで反射し、更にメインミラー２２を透過する光はロスになるが、メインミラー２２の特性のみを要因としても、このロスが２５％を超えることは望ましくない。一方で、反射率が９０％を超えると、焦点検出装置への光量が少なくなるので、これも好ましいものではない。
【００４６】
したがって、メインミラー２２のハーフミラーとしての反射率は５０％〜９０％であり、好ましくは７０％〜８５％の反射率である。これらのことから、それぞれハーフミラーの特性のみを要因として考えると、反射率７０％の場合は、観察光学系２６に７０％、焦点検出装置に２１％、光量ロスが９％である。同様に、反射率８５％の場合は、観察光学系２６に８５％、焦点検出装置に１２．７５％、そして光量ロスが２．２５％となる。
【００４７】
図２及び図３は、それぞれ絞り３７及び再結像レンズ３８の配置例を示した図である。ここでは、撮像範囲の長手方向と、この長手方向と直交する方向に、それぞれ１組の開口と再結像レンズを構成している。
【００４８】
すなわち、図２に示される絞り３７に於いて、開口部３７ａ、３７ｂと、開口部３７ｃ、３７ｄが形成されている。そして、図３に示される再結像レンズ３８に於いては、上記開口部３７ａ、３７ｂに対応して再結像レンズ３８ａ、３８ｂと、開口部３７ｃ、３７ｄに対応して再結像レンズ３８ｃ、３８ｄとが設けられている。尚、図３に於いて３８ａ1 、３８ｂ1 、３８ｃ1 、３８ｄ1 は、それぞれ再結像レンズ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの頂点を表している。
【００４９】
図４は、光電変換素子４０の受光範囲の例を示した図である。上述した開口部３７ａ〜３７ｄ、再結像レンズ３８ａ〜３８ｄに対応して、受光範囲４０ａ〜４０ｄが配置されている。
【００５０】
このような構成に於いて、本光学機器は、以下のように稼働する。
【００５１】
焦点検出時は、図１（ａ）に示されるように、図示されない被写体からの光束は、撮影レンズ２１の異なる領域を通過すると、メインミラー２２を透過し、サブミラー３０のレンズ面３０ａを透過して反射面３０ｂで反射される。そして、再びレンズ面３０ａを透過して、メインミラー２２で反射され、視野絞り３５を通過してガイドミラー３６で反射される。このガイドミラー３６で反射された光束は、上記撮影レンズ２１の異なる領域に対応した絞り３７を通過し、該絞り３７に対応した再結像レンズ３８に導かれる。その後、再結像レンズ３８から射出されて、光電変換素子４０に入射されるようになっている。
【００５２】
この光電変換素子４０にて、撮影レンズ２１の異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束による光強度分布を表す出力信号の位相差が検出される。この検出された位相差に基づいて、焦点検出が行われる。
【００５３】
また、上記焦点検出と同時に、メインミラー２２を透過せずに反射された光束は、焦点板２３に導かれ、ここで結像された被写体像が観察可能になる。更に、焦点板２３を通過した光束はペンタプリズム２４によって正立正像とされ、接眼レンズ２５を通じて、撮影者が被写体像を観察することができるようになっている。
【００５４】
一方、撮影時は、図１（ａ）に矢印Ａ1 及びＡ2 で示されるように、メインミラー２２及びサブミラー３０が回動して、図１（ｂ）に示されるように撮影光路より退避される。すると、撮影レンズ２１を通過した光束は、赤外カットフィルタ３１及びローパスフィルタ３２を介して撮像素子３３に導かれる。これにより、撮像素子３３にて被写体像が取り込まれて光電変換され、図示されない画像信号処理回路等により信号処理される。
【００５５】
尚、撮影レンズ２１は交換可能であっても良い。
【００５６】
このように、焦点検出光学系の光路に入射する光束を、撮影レンズ２１、メインミラー２２、サブミラー３０の反射面３０ｂで反射させ、メインミラー２２で反射させた後、視野絞り３７及び複数の再結像レンズ３８を通過して光電変換素子４０に導くように構成することにより、サブミラー３０がコンパクトになり、焦点検出範囲をほぼ撮影範囲と同じ範囲まで広げることができる。
【００５７】
そして、メインミラー２２とサブミラー３０が撮影時には光路より退避するため、撮像素子３３に光量を多く提供することができると共に、撮影光路中のハーフミラー等フレアやゴーストの原因となる要素を減少させることができるので、好ましいものとなる。
【００５８】
更に、観察光学系２６を通して観察する像に、主たる反射面でない面の微小な反射による像の重なりが無くなるので好ましい。
【００５９】
また、このように配置することにより、焦点検出光学系のコンデンサレンズの作用をサブミラー３０に持たせることができ、焦点検出光学系のコンパクト化を図ることができる。特に、サブミラー３０の光軸を撮像素子３３に対して垂直（撮影レンズ２１の光軸に平行）にすることにより、光電変換面に於ける非対称的な像の歪みの発生を小さくすることができ、好ましいものとなる。
【００６０】
加えて、観察光学系を効率的に配置することができる。
【００６１】
尚、ハーフミラーであるメインミラー２２を透過することによる収差の発生をキャンセルできるように、サブミラー３０の光軸や面形状を構成しても良い。また、メインミラー２２の主たる反射面でない面（サブミラー３０に対する面）にコートコーティングを行い、反射防止効果や所望の反射率として、焦点検出精度の向上を図るようにしても良い。
【００６２】
上記サブミラー３０の反射面３０ｂは平面として説明したが、これに限られるものではなく、曲面としても良い。実際には、平凸レンズが製作上、組み立て上有利であるので、この第１の実施形態ではメインミラー２２側を凸レンズ（レンズ面３０ａ）、撮像素子３３側を平面（反射面３０ｂ）として一体的に構成したものを用いている。
【００６３】
更に、焦点検出光学系に於いては、反射面でない面の微小な反射による像の重なりにローパス効果を持たせて、焦点検出の精度を上げても良い。
【００６４】
また、上記撮像素子は、上述したＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子に代えて、化学変化により像を再現するフィルムであっても良い。
【００６５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６６】
図５は、本発明の第２の実施形態を示すもので、焦点検出装置が適用された光学機器に於ける光学系の概略構成であって、（ａ）は焦点検出時の配置を示した図、（ｂ）は撮影時の配置を示した図である。
【００６７】
尚、この第２の実施形態に於ける光学機器の構成は、基本的に図１乃至図４に示されたものと同様であるので、同一の部分には同一の参照番号を付してその図示及び説明は省略し、異なる構成及び動作についてのみ説明する。
【００６８】
図５（ａ）に於いて、撮影レンズ２１の光軸上で、該撮影レンズの後方（同図に於いて右側）には、図示矢印Ａ1 方向に回動可能でハーフミラーで構成されるメインミラー２２と、図示矢印Ａ2 方向に回動可能で第１のコンデンサレンズを兼用したサブミラー４５と、赤外カットフィルタ３１と、ローパスフィルタ３２及び被写体像を光電変換するための光電変換素子であるＣＣＤ等の撮像素子３３が配置されている。
【００６９】
また、メインミラー２２の上方である反射光軸上には、上記撮像素子３３と等価な距離にあって入射された光束を光学像として結像させるための焦点板２３と、該焦点板２３を通過する光束が入射する複数のレンズ及びミラーを有する像正立手段であるリレー光学系４２、及び接眼レンズ２５から成る観察光学系（観察光学手段）４３とが配置されている。
【００７０】
一方、メインミラー２２の下方には、撮像素子３３と等価な位置の近傍にある複数の開口を有する視野絞り４６と、該視野絞り４６の各開口に対応した光軸を有する第２のコンデンサレンズ４７と、ガイドミラー３６と、光束を制限する絞り３７と、再結像レンズ３８及び光電変換素子４０とが設けられている。
【００７１】
上記サブミラー４５は、上述したように、第１のコンデンサレンズを兼用して構成されるもので、入射光束に対して凹面形状で、且つ該凹面の内側に反射面を有している。そして、撮影時には、上記メインミラー２２と共に撮影光路より退避されるようになっている（図５（ｂ）参照）。
【００７２】
尚、上記サブミラー４５の光軸と撮影レンズ１１の光軸は、ほぼ一致（入射光軸と反射光軸との成す角０°）している。
【００７３】
図６は視野絞り４６の配置例を示した図、図７及び図８は、それぞれ絞り３７及び再結像レンズ３８の配置例を示した図、そして図９は光電変換素子４０の受光範囲の例を示した図である。ここでは、撮像範囲が、視野絞り４６によって画面中心部の開口４６ｂと、画面左右の開口４６ａ、４６ｃに分けられている。
【００７４】
視野絞り４６の開口４６ａを通過した光束は、絞り３７ａＬ、再結像レンズ３８ａＬを介して受光範囲４０ａＬに導かれると共に、絞り３７ａＲ、再結像レンズ３８ａＲを介して受光範囲４０ａＲに導かれる。同様に、視野絞り４６の開口４６ｂを通過した光束は、絞り３７ｂＬ、再結像レンズ３８ｂＬを介して受光範囲４０ｂＬに導かれると共に、絞り３７ｂＲ、再結像レンズ３８ｂＲを介して受光範囲４０ｂＲに導かれる。そして、視野絞り４６の開口４６ｃを通過した光束は、絞り３７ｃＬ、再結像レンズ３８ｃＬを介して受光範囲４０ｃＬに導かれると共に、絞り３７ｃＲ、再結像レンズ３８ｃＲを介して受光範囲４０ｃＲに導かれる。
【００７５】
このような構成に於いて、本光学機器は、以下のように稼働する。
【００７６】
焦点検出時は、図５（ａ）に示されるように、図示されない被写体からの光束は、撮影レンズ２１の異なる領域を通過すると、メインミラー２２を透過し、サブミラー４５の反射面で反射される。そして、メインミラー２２で反射され、視野絞り４６を通過し、該視野絞り４６内の各開口４６ａ〜４６ｃに対応した光軸を有する第２のコンデンサレンズ４７を通過して、ガイドミラー３６で反射される。
【００７７】
このガイドミラー３６で反射された光束は、上記撮影レンズ２１の異なる領域に対応した複数の開口を有する絞り３７ａＬ、３７ａＲ〜３７ｃＬ、３７ｃＲを通過し、該絞り３７に対応した再結像レンズ３８ａＬ、３８ａＲ〜３８ｃＬ、３８ｃＲに導かれる。その後、再結像レンズ３８ａＬ、３８ａＲ〜３８ｃＬ、３８ｃＲから射出されて、光電変換素子４０の各受光範囲４０ａＬ、４０ａＲ〜４０ｃＬ、４０ｃＲに入射されるようになっている。
【００７８】
この光電変換素子４０にて、撮影レンズ２１の異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束による光強度分布を表す出力信号の位相差が検出される。この検出された位相差に基づいて、焦点検出が行われる。
【００７９】
また、上記焦点検出と同時に、メインミラー２２を透過せずに反射された光束は、焦点板２３に導かれ、ここで結像された被写体像が観察可能になる。更に、焦点板２３を通過した光束は、リレー光学系４２を介して接眼レンズ２５に導かれる。これによって、撮影者が被写体像を観察することができるようになっている。
【００８０】
一方、撮影時は、図５（ａ）に矢印Ａ1 及びＡ2 で示されるように、メインミラー２２及びサブミラー４５が回動して、図５（ｂ）に示されるように撮影光路より退避される。すると、撮影レンズ２１を通過した光束は、赤外カットフィルタ３１及びローパスフィルタ３２を介して撮像素子３３に導かれる。これにより、撮像素子３３にて被写体像が取り込まれて光電変換され、図示されない画像信号処理回路等により信号処理される。
【００８１】
尚、撮影レンズ２１は交換可能であっても良い。
【００８２】
このように、第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
そして、第２の実施形態では、レンズ素子作用について凹面鏡をサブミラー４５として使用しているので、レンズ素子作用とミラー作用とを一体化して軽量化を図ることができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００８５】
本第３の実施形態は、図１乃至図４に示される第１の実施形態に於いて、サブミラーの形状を異ならせたものである。
【００８６】
尚、この第３の実施形態に於ける光学機器の構成は、基本的に図１乃至図４に示されたものと同様であるので、同一の部分には同一の参照番号を付してその図示及び説明は省略し、異なる構成及び動作についてのみ説明する。
【００８７】
図１０（ａ）は、本発明の第３の実施形態に於ける光学機器の第１の構成例を示した図である。この第１の例による光学機器は、上述した第１の実施形態に於けるサブミラー３０に換えて、両面共凸レンズで、且つメインミラー２２側を透過面５０ａ、撮像素子３３側を反射面５０ｂとして形成されたサブミラー５０が採用されている。その他の構成部分については、上述した実施形態と同様である。
【００８８】
図１０（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に於ける光学機器の第２の構成例を示した図である。この第２の例による光学機器は、上述した第１の実施形態に於けるサブミラー３０に換えて、平面のミラー５２が採用されている。この場合、視野絞り３５の近傍で、該視野絞り３５とガイドミラー３６との間に、コンデンサレンズ５３が配置される。その他の構成部分については、上述した実施形態と同様である。
【００８９】
このように、サブミラーの形状を替えても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
尚、上述した第１及び第２の例以外にも、例えばサブミラーに第１のコンデンサレンズ作用を行うレンズを設け、視野絞り付近に第２のコンデンサレンズの機能を有する光学素子を配置するようにしても良い。
【００９１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００９２】
この第４の実施形態は、図５乃至図９に示される第２の実施形態に於いて、サブミラーの形状と第２のコンデンサレンズである光学素子を異ならせたものである。
【００９３】
尚、この第４の実施形態に於ける光学機器の構成は、基本的に図１乃至図９に示されたものと同様であるので、同一の部分には同一の参照番号を付してその図示及び説明は省略し、異なる構成及び動作についてのみ説明する。
【００９４】
図１１は、本発明の第４の実施形態に於ける光学機器の第１の構成例を示した図である。この第１の例による光学機器は、上述した第２の実施形態に於いて、視野絞り４６の近傍で、且つ該視野絞りとガイドミラー３６との間にプリズム５６が配置されている。このプリズム５６は、上記視野絞り４６のそれぞれの開口を通過した光路を、それぞれ異なる方向へ屈曲させるためのものである。その他の構成部分については、上述した実施形態と同様である。
【００９５】
図１２は、本発明の第４の実施形態に於ける光学機器の第２の構成例を示した図である。この第２の例による光学機器は、図１１に示される第１の例に於けるプリズム５６に換えて、光学素子５７が採用されている。この光学素子５７は、視野絞り４６とガイドミラー３６との間に配置されるもので、視野絞り４６側をプリズムとし、ガイドミラー３６側の面を曲率を有した面として形成されている。その他の構成部分については、上述した実施形態と同様である。
【００９６】
このように、サブミラーの形状を換えたり、第２のコンデンサレンズに換えてプリズムをて用いても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
尚、上述した第１乃至第４の実施形態に於いて、像正立手段やサブミラー、第２のコンデンサレンズである光学素子は、上述した構成にのみ限定されるものではなく、種々組合わせることが可能であるのはいうまでもない。
【００９８】
また、像正立手段としては、ペンタプリズム、リレー光学系が用いられた例についてのみ説明したが、これに限られずに、例えばポロプリズム、ダハプリズムを含む反射手段、或いはこれらのプリズムに換えて複数のミラーで構成された光学系等が用いられるものであっても良い。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、焦点検出装置が適用された光学機器に於ける光学系の概略構成であって、（ａ）は焦点検出時の配置を示した図、（ｂ）は撮影時の配置を示した図である。
【図２】図１の絞り３７の配置例を示した図である。
【図３】図１の再結像レンズ３８の配置例を示した図である。
【図４】図１の光電変換素子４０の受光範囲の例を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すもので、焦点検出装置が適用された光学機器に於ける光学系の概略構成であって、（ａ）は焦点検出時の配置を示した図、（ｂ）は撮影時の配置を示した図である。
【図６】図５の視野絞り４６の配置例を示した図である。
【図７】図５の絞り３７の配置例を示した図である。
【図８】図５の再結像レンズ３８の配置例を示した図である。
【図９】光電変換素子４０の受光範囲の例を示した図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第３の実施形態に於ける光学機器の第１の構成例を示した図、（ｂ）は本発明の第３の実施形態に於ける光学機器の第２の構成例を示した図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に於ける光学機器の第１の構成例を示した図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に於ける光学機器の第２の構成例を示した図である。
【図１３】従来の焦点検出範囲の大きさとサブミラーの大きさの関係を表した観察光学系及び撮像光学系の配置を示した図である。
【符号の説明】
【０１０１】
２１…撮影レンズ、２２…メインミラー、２３…焦点板、２４…ペンタプリズム、２５…接眼レンズ、２６…観察光学系（観察光学手段）、３０…サブミラー、３０ａ…レンズ面、３０ｂ…反射面、３１…赤外カットフィルタ、３２…ローパスフィルタ、３３…撮像素子３３、３５…視野絞り、３６…ガイドミラー、３７…絞り、３８…再結像レンズ、４０…光電変換素子。
【図１】
2005308805.tif 000003
【図２】
2005308805.tif 000004
【図３】
2005308805.tif 000005
【図４】
2005308805.tif 000006
【図５】
2005308805.tif 000007
【図６】
2005308805.tif 000008
【図７】
2005308805.tif 000009
【図８】
2005308805.tif 000010
【図９】
2005308805.tif 000011
【図１０】
2005308805.tif 000012
【図１１】
2005308805.tif 000013
【図１２】
2005308805.tif 000014
【図１３】
2005308805.tif 000015