JP2527159B2

JP2527159B2 - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2527159B2
Application number: JP59261194A
Authority: JP
Inventors: 徹松井
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPS61138222A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、被写体光を受光し、その輝度分布に基づい
て焦点状態を検出する焦点検出装置に関する。

従来の技術撮影レンズを透過した被写体光をラインセンサーで受
光し、その被写体光の輝度分布に基づいて撮影レンズの
焦点状態を検出する装置は、従来、種々のものが知られ
ている。代表的なものに例えば撮影レンズの異なる領域
を通過した被写体光をそれぞれ受光して２つの被写体像
を得、その２つの被写体像少しづつシフトさせながら一
致度（相関値）を演算し、一致度が最大になったときの
シフト量に基づいて焦点状態を検出する位相差検出方式
（特開昭52-95221号公報、特開昭54-159259号公報）
や、撮影レンズを動かしながら撮影レンズを透過した被
写体光のコントラストの変化を検出し、その変化量に基
づいて焦点状態を検出するコントラスト検出方式（特開
昭55-155308号公報）などがある。

上記のように被写体光の輝度分布に基づいて焦点検出
を行なう方式の場合、被写体光が弱いときや被写体にコ
ントラストがない場合には焦点検出が困難または不能で
あるという問題点がある。この問題点を解決するものと
して、被写体に所定のパターンを被写体に投影して被写
体にコントラストを与える装置が例えば特開昭55-35399
号公報（以下公知例１、および実開昭55-55805号公報
（以下、公知例２）に提案されている。

発明が解決しようとする課題上記公知例１は、コントラストパターンが複数のライ
ンパターンが放射状に配列されたものであるが、このよ
うなパターンであると、ラインセンサーがそのラインセ
ンサーと同方向のラインパターンを受光する場合があ
る。この場合、なおコントラストは得られず、焦点検出
は不可能である。

また、上記公知例２は、コントラストパターンがライ
ンセンサーの方向と垂直な方向の１本のラインパターン
である。この公知例２によると、公知例１のような不都
合は生じない。しかし、ラインパターンが１本であるた
め、ラインセンサーが受光できる被写体の部分（焦点検
出エリア）のうちわずか一部分しかコントラストを与え
ることができない。そのため、被写体が焦点検出エリア
内にいても、そのラインの投影されている部分にいなけ
れば、なお焦点検出不能である。さらに、ラインパター
ンが１本であると、上記位相差検出方式の場合には像を
シフトさせたときの一致度の変化が小さく、最大の一致
度の得られるシフト量を正確に検出することが困難であ
り正確な焦点検出が行えない。

本発明は、上記の問題点を解決し、被写体が暗い場合
および被写体にコントラストがない場合に確実に焦点検
出を行なえる焦点検出装置の提供を目的とする。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明は、撮影レンズを通過した被写体光を受光する受光素子が
１列に配列されたラインセンサーと、そのラインセンサーの出力に基づいて上記撮影レンズ
の焦点状態検出を位相差を検出することで行う焦点検出
手段と、上記被写体を照明する補助光を発光する補助照明手段
と、を有する焦点検出装置において、上記補助照明手段は、上記ラインセンサーの受光素子
の配列方向とほぼ垂直な方向に伸び、かつ幅の異なるラ
インを不規則に複数本形成した縞模様状のパターンを上
記被写体に投影することを特徴とするものである。

作用上記構成によると、補助照明手段によって投影される
パターンがラインセンサーの受光素子の配列方向とほぼ
垂直な方向に伸び、かつ幅の異なるラインを不規則に複
数本形成した縞模様状のパターンを上記被写体に投影
し、ラインセンサーはそのパターンが投影された被写体
光を撮影レンズを通して受光し、焦点検出手段は、その
ラインセンサーの出力に基づいて焦点検出を行なう。

実施例以下にこの発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図乃至第６図はこの発明の照明装置をフラッシュ撮
影用の電子閃光装置に適用した第１実施例を示す。第１
実施例の照明装置を用いた焦点検出システム全体の概略
を示す第１図において、（Ｃ）は主ミラー（M₁）をもつ
一眼レフレックスカメラとして構成されたレンズ交換式
カメラ、（EL），（Ｓ）はそれぞれこのカメラに装着さ
れた交換レンズと照明装置を示している。照明装置
（Ｓ）はカメラ（Ｃ）の上面に設けられたアクセサリー
シュー（２）に脚部（４）で装着され、公知の閃光発光
用フラッシュチューブ（６）と共に、後述する発光装置
（７）（８）、一対の投射レンズ（９）（10）、一対の
投光パターンフィルム（11）（12）等から成る第１、第
２の投射光学系を備えている。又、照明装置（Ｓ）内に
は、公知の昇圧回路，主コンデンサー，トリガー回路等
のフラッシュチューブ（６）を発光させるための回路が
設けられ、さらにこれに加えて発光装置（７）、（８）
を点灯させるための回路が設けられている。この発光装
置（７）、（８）を点灯させるための回路は、カメラの
焦点検出動作時に発光装置（７）、（８）を露出動作に
先立って必要に応じて点灯させることができればよく、
その詳細についてはこの発明の要旨に関係しないため説
明を省略する。カメラ（Ｃ）は主ミラー（M₁）と共に副
ミラー（M₂）を有し、交換レンズ（EL）の撮影レンズ
（14）を通過した被写体光は主ミラー（M₁）の透光部を
通過して副ミラー（M₂）で下方へ反射され、焦点検出装
置（Ｄ）に入射する。

第２図及び第３図は第１図におけるカメラ（Ｃ）の光
学系及び焦点検出装置（Ｄ）内の焦点検出用光学系の一
例を示す。第２図において、（16）は装置本体に形成さ
れた焦点検出エリアを規制するための視野マスク、（1
8）はコンデンサーレンズ，（20）は光路屈曲用ミラ
ー，（21）（22）は一対の再結像レンズ，（24）は例え
ばCCD等の電荷蓄積型（積分型）受光素子から成る自己
走査受光素子である。これらの光学部材から成る焦点検
出用光学系の展開図である第３図は、この光学系による
位相差検出方式の焦点検出の原理を示しており、（26）
はフィルム面（28）と等価な撮影レンズ（14）の予定結
像面で、（30）はコンデンサーレンズ（18）及び一対の
再結像レンズ（21）（22）から成る再結像光学系に関し
て予定結像面（26）と共役な面である。撮影レンズ（1
4）により形成された前ピン像（Ａ）、合焦像（Ｂ）、
後ピン像（Ｃ）はコンデンサーレンズ（18）、一対の再
結像レンズ（22）によって夫々第１、第２の像（A₁′）
（A₂′），（B₁′）（B₂′），（C₁′）（C₂′）として
再結像されるが、ここで第１、第２の像の間隔は撮影レ
ンズの焦点調節状態によって変化する。その結果、面
（30）上乃至はその近傍に受光素子（24）を配設し、そ
の出力にもとづいて第１、第２の像が最も良く一致する
ときの両像の間隔を求めることにより、撮影レンズの焦
点調節状態を検出することができる。なお、第３図にお
いて、（32）は撮影レンズ（14）の光軸、（34）は一対
の絞り開口を再結像レンズ（21）（22）の直前に形成す
る絞りマスクである。

第４図は第１図の投射光学系を具体的に示した平面図
で、投射レンズ（９）（10）は互に中心間隔でＤだけ離
して配設されている。発光装置（７）（８）はそれぞれ
内部に発光ダイオードを備え、投射レンズ（９）（10）
の焦点位置よりも少し後方（図で左側）に、投射レンズ
（９）（10）の光軸からｄだけ外側に中心がずれるよう
に配設されており、各々の先端にはそれぞれ半径R₁,R₂
（R₁＜R₂）で幅φ_Ａ，φ_Ｂの球状集光部（7a）（8a）が
形成されている。又、投影パターンフィルム（11）（1
2）は球状集光部（7a）（8a）の直前の投射レンズ
（９）（10）の略焦点位置に、後述するパターンが互に
ずれないように正確に位置決めされて配置されている。
発光装置（７）（８）の球状集光部（7a）（8a）は投射
レンズ（９）（10）の有効径内に内部の発光ダイオード
から射出される光束を集光させるためのコンデンサーで
あるが、R₁＜R₂であるため、投射レンズ（10）からは投
射レンズ（９）から投射される光束よりも広い角度で広
がる光束が投射される。すなわち、発光装置（７）、投
射レンズ（９）から成る第１の投射光学系と発光装置
（８）、投射レンズ（10）から成る第２の投射光学系と
を比べると、第１の投射光学系の方が第２の投射光学系
よりも集光能力が高く設定されている。

第１、第２の投射光学系から投射される光束の広がり
を示す第５図，第６図において、実線は第１の投射光学
系から投射される光束，破線が第２の投射光学系から投
射される光束であり、斜線で示した領域は視野マスク
（16）によって規制された焦点検出装置（Ｄ）の焦点検
出エリアの広がりである。第１、第２の投射光学系の投
射光軸（36）（38）は、第４図及び第５図に示したよう
に、垂直方向に見て所定距離Ｌ＝3mで撮影レンズ光軸
（32）と重なり合っており、又水平方向に見ると第６図
に示したようにそれぞれ3m,1.8mで撮影レンズ光軸（3
2）と重なり合っている。すなわち、２つの投射光軸（3
6）（38）は互にねじれ合うように伸びているが、この
投射光軸のねじれは、発光装置（７）（８）の光軸から
投射レンズ（９）（10）の光軸までの垂直方向の距離あ
るいはそれらを含む第１、第２投射光学系全体の垂直方
向における傾きを互に異ならせることによって与えられ
る。なお、第６図に示したように、第１、第２の投射光
学系からの光束の広がりは、上端側では両光束がほぼ互
に重なり合い、下端側では両光束がかなり大きくずれる
ように設定されている。例えば、図示の例では、垂直方
向に関して、第１の投射光学系からの光束は撮影レンズ
光軸（32）と約1.4mで重なり始め、約1.8m以上では焦点
検出エリアを包含するのに対し、第２の投射光学系から
の光束は撮影レンズ光軸（32）と約0.8mで重なり始め、
約0.9m以上では焦点検出エリアを包含する。一方、水平
方向に関して言えば、第５図に示したように、第１の投
射光学系からの光束は約0.5mで撮影レンズ光軸（32）と
重なり始め、約1.8mでは焦点検出エリアを包含するのに
対し、第２の投射光学系からの光束は約0.3mで撮影レン
ズ光軸（32）と重なり始め、約0.8mでは焦点検出エリア
を包含する。以上から、図示の例の場合、約1.8m以上で
は第１、第２の投射光学系からの２つの光束が互に完全
に重なり合って焦点検出エリアを照明することになり、
約0.9mから約1.8mの範囲では第２投射光学系からの光束
のみが、あるいは第２投射光学系からの光束と第１投射
光学系からの光束の一部とが焦点検出エリアを照明する
ことになる。なお、上述の距離Ｌは、後述するように投
影パターンフィルム（11）（12）の投影パターンの投影
像が最も鮮鋭に結像する距離であり、この距離の位置で
２つの投影像を完全に重なり合わせる。

ところで、投射レンズの光軸が撮影レンズ光軸から真
上にある距離ｍ（以下これを基線長と云う）を隔てて配
設されている場合、その投射レンズにより投射される光
束により照明可能な撮影レンズ光軸上での距離範囲（以
下これを照明可能距離範囲と云う）は、基線長m,投射レ
ンズから投射される光束の広がり度合，投射レンズを含
む投射光学系全体の投射光軸と撮影レンズ光軸とが交叉
する角度θ，投射レンズの焦点位置までの距離Ｌ等によ
って決まり、投射レンズから投射される光束の広がりは
光源の径をφ、投射レンズの焦点距離をｆとするときf/
φで表わすことができる。第７図は、f/φ＝7.2,L＝5m
とした場合に、θの値の変化によって照明可能距離範囲
がどのように変化するかをｍ＝80mmのときとｍ＝100mm
のときとについて示したグラフで、実線がｍ＝80mmの場
合を、破線がｍ＝100mmの場合を表わしている。このグ
ラフに示したように、θが大きくなれば照明可能距離範
囲は全体に近距離側へ移動し、又ｍが小さくなっても照
明可能距離範囲は全体に近距離側へ移動する。なお、焦
点検出が可能な焦点検出可能距離範囲は、投射光学系か
らの投射光束に焦点検出エリアが包含される範囲であっ
て、上記照明可能距離範囲とは一致しない。しかし、焦
点検出可能距離範囲は照明可能距離範囲が近距離側へ移
動すればそれにつれて近距離側へ移動し、遠距離側へ移
動すればやはり遠距離側に移動する。したがって、第７
図のグラフに示した照明可能距離範囲の変化の傾向は焦
点検出可能距離範囲についても当てはまる。但し、焦点
検出が可能であるためには、投射光束により照明された
被写体が一定レベル以上の明るさをもつことが必要であ
るから、光源の輝度が有限である以上、実際上焦点検出
可能距離範囲の最長距離は光源の輝度により制限され
る。

一方、上述の実施例の如く、脚部（４）とアクセサリ
ーシュー（２）との機械的な結合により、第１、第２の
投射光学系をもつ照明装置（Ｓ）をカメラ（Ｃ）に取付
ける場合、機械的な結合ガタの発生を避けることはむず
かしく、これによって第１、第２の投射光学系の投射光
軸（36）（38）の方向が変化する。この投射光軸の変化
は例えば垂直方向において第６図に角度δで示す投射光
束のふれとなって表われ（二点鎖線が結合ガタによりふ
れた投射光学系からの投射光束，三点鎖線が結合ガタに
よりふれた第２投射光学系からの投射光束を示す）、こ
の投射光束のふれは当然焦点検出可能距離範囲に影響を
及ぼすが、その影響の度合は一般に近距離側よりも遠距
離側で大きい。しかし、上述の実施例のように、第１、
第２の投射光学系からの投射光束の上限が互にほぼ重な
り合うように設定し、かつそれぞれより遠くで焦点検出
エリアと交叉するように設定しておけば（第６図参
照）、焦点検出可能範囲が遠距離側では光源の輝度によ
って制限されているため、投射光束のふれによる影響は
実際上比較的小さくて済む。

第８図（Ａ）（Ｂ）は上述の実施例の場合における1.
0mと5.0mの位置での第１、第２の投射光学系からの投射
光束の重なりと焦点検出エリアとの関係をそれぞれ示し
ている。図において、（L₁）（L₂）はそれぞれ第１、第
２の投射光学系からの投射光束の断面を示しており、又
（Ｅ）は焦点検出エリアを示している。但し、この図で
は光束断面（L₁）（L₂）と焦点検出エリア（Ｅ）との関
係は光束断面の側を基準にして描いてあり、照明装置
（Ｓ）とカメラ（Ｃ）との結合ガタによって、焦点検出
エリア（Ｅ）は図に破線で示した範囲で光束断面（L₁）
（L₂）に対して相対移動する。

以上、第１実施例について述べたが、第１実施例で
は、第８図（Ａ）（Ｂ）に示したように、近距離を照明
するための第２投射光学系からの投射光束は、照明装置
（Ｓ）とカメラ（Ｃ）の結合ガタを考慮した場合でも、
左右方向においては必要以上に広がっており、焦点検出
エリア（Ｅ）から左右に外れた光束部分は焦点検出エリ
アの照明のために何ら寄与していないことになる。第９
図は、そのような無駄な光束部分を少なくして、照明効
率を一層向上させることができるこの発明の第２実施例
の投射光学系を示している。

第９図において、（107）（108）は内部に発光ダイオ
ードを有する発光装置であるが、これらの発光装置の伝
光部（107a）（108a）は互に等しい半径の球面に形成さ
れている。又、第１、第２の投射レンズ（109）（110）
も互に等しい焦点距離をもち、それらの焦点位置には、
投影パターンフィルム（111）（112）が配設されてい
る。（140）は投射レンズ（109）（110）の前方に配置
された透明パネルであって、その裏面側には、投射レン
ズ（110）から投射される投射光束が透過する領域内に
プリズム（142）が形成されている。プリズム（142）の
幅は、上下方向には投射光束の幅に対して比較的狭い
が、左右方向には投射光束の幅とほぼ等しい。又、プリ
ズム（142）の断面形状は図から明らかなように三角形
で、下部程厚くなっている。図に断面を斜線で示した部
分がプリズム（142）を通過する投射光束の部分であ
り、この部分は第２の投射光学系から投射される全体の
光束の約10％である。

第２投射光学系のみ示した第10図において、（144）
（146）はそれぞれ投射レンズ（110）の最も外側（垂直
方向の）を通る光線であって、その投射レンズ通過後パ
ネル（140）の平坦部を通過する。パネル（140）はこれ
らの光線が通過する位置では平行板であるから、パネル
（140）の前後でのこれらの光線の前後方向に対する角
度は不変である。一方、（148）（150）はプリズム（14
2）の上端と下端を通る光線であり、これらはプリズム
（142）を通過後プリズムの頂角の約1/2の角度だけ下
方へ折曲げられる。

第11図は第２実施例における第１、第２の投射光学系
からの投射光束の垂直方向から見た光路を示しており、
第１、第２の投射光学系の投射光軸（136）（138）は共
に3mの位置で撮影レンズ光軸（132）と交叉させてい
る。

第12図は、第２実施例において、第１、第２の投射レ
ンズ（109）（110）の焦点距離ｆを22mm,焦光部（107
a）（108a）の幅φを2.4mm,基線長ｍを108mm,角度を
７°とし、かつ第１、第２の投射光学系の投射光軸（13
6）（138）が水平方向から見て3.2mの距離で撮影レンズ
光軸（132）と交叉するように設定した場合の光路を示
すが、光線（144）（146）の間の領域がプリズム（14
2）を通過しなかった投射光束の広がり範囲であって、
約1.2m以上で焦点検出エリア（Ｅ）を包含している。こ
れに対し、光線（148）（150）の間の領域がプリズム
（142）を通過した投射光束の広がり範囲であって、約
0.8mから約1.25mの範囲で焦点検出エリア（Ｅ）の広が
りを包含している。第13図は第２実施例における投射光
束の約2mの距離での断面であり、円（152）内の部分が
プリズム（142）を通過しなかった投射光束（L₁）
（L₂），円外の（154）で示した部分がプリズム（142）
を通過した投射光束（L₂′）である。この第２実施例で
は、第１、第２投射光学系の投射レンズ（109）（110）
を通過する光束の広がり度合を互に等しくする一方、第
２投射レンズ（110）を通過した光束をプリズム（142）
を用いて垂直方向にのみ広げるようにしたため、第13図
と第８図（Ａ）（Ｂ）とを比較すれば明らかなように、
焦点検出エリア（Ｅ）の照明に寄与しない光束部分を第
１実施例に比べて少なくすることができる。

なお、第２実施例ではプリズム（142）の投射レンズ
（110）の光軸（138）に対する垂直方向のずれ量ｌ（第
10図参照）の値に応じて、プリズム（142）を通過する
光束の強度に差が生じる。これは発光装置（108）に内
蔵されている発光ダイオードから出る光に投射レンズ光
軸（138）方向に強い指向性があるためで、集光部（108
a）で集光されて投射レンズ（110）に向う光束も投射レ
ンズ光軸（138）に近い程強度が強い。したがって、ず
れ量ｌを小さくすればする程プリズム（142）を通過す
る光束の強度は強くなり、ずれ量ｌの選択によりこの光
束の強度を適当に設定することができる。

第14図は第２実施例の第１の変形例における第２投射
光学系の主要部のみ示したもので、この変形例において
は、プリズム（142′）は透明パネル（140′）における
傾斜面として形成されており、パネル（140′）はその
傾斜面をはさんで二段の厚さt₁,t₂をもつ。但し、この
パネル（140′）の第１投射レンズからの光束が通過す
る部分は、厚さt₁（又はt₂でもよい）の平行平板になっ
ている。又、図に示した範囲では投射レンズ（110）に
よって投射される光束は収束するように描かれている
が、この光束はパネル（140′）の近く（図外）で一旦
収束した後再び広がって焦点検出エリアを広い距離範囲
で包含する。

第15図は第２実施例の第２の変形例における第２投射
光学系を示したもので、投射光軸（138）に対してパネ
ル（140″）が図の如く傾斜して設けられており、しか
もパネル（140″）に形成されたプリズム（142″）は半
径Ｒのシリンドリカルに凹んだ曲面をもっている。この
プリズム（142″）は曲面がシリンドリカルに凹んでい
るために、これを通過する投射光束は図の如く発散する
が、その光束の強度は図で上側程強く、下側程弱い。し
たがって、この投射光束が焦点検出エリアを包含する距
離範囲では、近距離程弱い照明が与えられ、遠距離程強
い照明が与えられるから、照明効率が向上する。ここ
で、照明効率をさらに向上させるには、シリンドリカル
で断面が非球面形状に凹んだプリズムをプリズム（14
2″）の代わりに形成すればよい。なお、このようなプ
リズム（142″）は後述する縦縞のストライプから成る
投射パターンの投影に対して何ら障害とならない。

第16図はこの発明の第３実施例を示す。この実施例の
場合、第１、第２、第３の投射光学系が設けれている
が、これらの投射光学系の光源である発光装置（207）
は共用され１つである。又、投影フィルムパターン（21
2）も第１、第２、第３の投射光学系に共用されている
ため、第１、第２実施例のように、２つの投影フィルム
パターンの位置合わせの必要がない。図において、（20
9）（210）（211）はそれぞれ第１、第２、第３の投射
光学系に属する投射レンズで互に垂直方向に重ねて配置
されている。（242）（243）はそれぞれ第１、第３の投
射光学系に属するプリズムである。これらのプリズムは
第15図に示したと同様のシリンドリカルに凹んだ断面が
球状乃至は非球面状の曲面をもつようにしても良い。こ
の実施例では、投射レンズ（209）（210）（211）によ
って発光装置（207）の球状集光部（207a）からの光束
が第１、第２、第３の投射光束に分割されて投射され、
このうち第１、第３の投射光束は次にプリズム（242）
（243）によって投射レンズ（210）の投射光軸と平行に
近づく方向に屈折させられる。これにより、第１、第
２、第３の投射光束は、第17図に示したように、それぞ
れ遠距離域，中距離域，近距離域を照明する。ここで、
第１、第２、第３の投射光束の広がり角度をそれぞれα
_１，α_２，α_３とした場合、投射レンズ（209）（210）
（211）の焦点距離を互に異ならせることによって、α
_１＜α_２＜_３とすれば、照明効率が向上する。

以上で図示したこの発明の実施例について一通り説明
したが、以上の説明では被写体を照明する投射光学系の
光源と投影パターンフィルムについては詳述しなかっ
た。そこで、以下にこれらについて詳述する。

先に、照明装置からの補助照明光を用いた焦点検出シ
ステムの実用化に際しては検討すべき課題が種々存在
し、その１つが近距離から遠距離までの被写体に対する
照明効率の向上であることを述べたが、この他検討すべ
き課題としては、さらに補助照明光源と補助照明光の波
長の選択の問題及び投影パターンの選択の問題がある。
補助照明光源及び補助照明光の波長の問題から述べる
と、光源としては電力消費が少ないものが望ましく、現
在では発光ダイオードが最適であるが、発光ダイオード
を焦点検出用の補助照明光源とする場合、電気エネルギ
ーを光エネルギーに変換する効率、人間の目に対する照
明の刺激の度合、撮影レンズの色収差に対する影響の大
きさを考慮する必要がある。ここで、電気エネルギーを
光エネルギーに変換する効率は発光ダイオードの場合そ
れが発する光の波長に依存し、波長が長い程高くなるの
が普通である。一方、人間の目に対する刺激の度合が大
きければ人間が被写体である場合に照明光をその顔に投
射すると眩しくて目つぶりを起こし、目を閉じた状態で
撮影されてしまうという欠点が生じるが、例えば第18図
（縦軸は対数値）に例を示したように、この刺激の度合
も波長に依存し、可視光域の中心付近から赤外域にかけ
ては波長が長くなる程小さくなる傾向があり、例えば70
0nmでは600nmに対し約1/10の刺激となる。このように見
れば、いわゆる赤外光を焦点検出用の補助光照明として
用いることが望ましいことになるが、赤外光の場合、今
度は撮影レンズの色収差に対する影響が大きくなり過
ぎ、撮影レンズの焦点距離やレンズ繰出し位置の変化に
よっても大きく変化するため、可視光との間の色収差量
の違いについて補正を正確に行うことがむづかしくな
る。このため、焦点検出用の補助照明光源としては、約
700nm程度の略単波長の光を発する発光ダイオードを用
いるのが総合的に最も適していると言える。

ところが、光源を発光ダイオードとする場合、もう１
つの問題がある。それは、受光素子の感度は約380nmか
ら780nmの範囲に広がっているのに対し、発光ダイオー
ドが発する光は単色光に近く普通50nm程度の広がりしか
もたず、被写体が自然光や螢光灯で照明されている場合
と発光ダイオードからの光で照明されている場合とでは
受光素子で見た場合の被写体のコントラストに差が生じ
ることが多い。すなわち、ほとんどの物体ではそれを照
明する光の波長が長くなる程反射率が大きくなる傾向が
あり、一般には700nm付近の光に対しては色の差程には
コントラストの差がなくなってしまうため、受光素子で
見て、自然光照明下ではコントラストが高くなる物体で
あっても発光ダイオードによる照明下ではコントラスト
が低くなることが少なくない。第19図は、緑，ブルーグ
レー，白の物体の分光反射率を一例として示したもの
で、700nm付近の光に対しては可視光域の中心である500
〜600nmの光に対するよりも緑の物体とブルーグレーの
物体の反射率差が小さくなっている。補助光照明によっ
て被写体のコントラストがこのように低くなると、T.T.
L焦点検出装置では一般に焦点検出精度が悪化し、極端
には焦点検出不能となることもあって、補助光照明を用
いる意味がなくなってしまう。すなわち、被写体にコン
トラストがない場合、上述の位相差方式のT.T.L焦点検
出装置の場合も再結像した２つの像の一致点の検出が困
難となることから、この問題を放置すると致命的欠点と
なる。

上述した各実施例では、以上の問題を解決するため
に、発光装置（７）（８）（107）（108）（207）には7
00nm程度の略単波長の光を発する発光ダイオードを内蔵
させると共に（そのような発光ダイオードとしては、最
近光ファイバー通信用光源として開発されたGaAlAsタイ
プの発光ダイオードが現在では最適である）、投射レン
ズ（９）（10）（109）（110）（209）の焦点位置には
投影パターンフィルム（11）（12）（111）（112）（21
1）を配設した。

第21図は上記実施例に用いられる投影パターンフィル
ム（11）（12）の一例を示す。このフィルムは縦縞のス
トライプから成る投影パターンを備えており、図で斜線
の部分が不透明部、残りの部分が透明部である。不透明
部の幅をｐ、透明部の幅をｑとすると、ｐ及びｑはそれ
ぞれの不透明部及び透明部で互に異なっており、繰返し
周期（ｐ＋ｑ）も全く不規則である。このフィルムは、
例えば第４図に示したように投射レンズ（９）（10）の
一方の焦点位置の近くにそれぞれ投影パターンフィルム
（11）（12）として配設されており、投射レンズ（９）
（10）はそれの投影パターンの像を被写体上に投影し、
上述のように略単波長の発光ダイオードからの光での照
明により被写体上のコントラストが小さくなっても、そ
の被写体上に投影パターン像によるコントラストを作り
出す。このようにして作り出されたコントラストによっ
てT.T.L焦点検出装置において焦点検出が困難乃至は不
能となる問題が解決され、焦点検出が可能となる。な
お、フィルム（11）（12）は投射レンズ（９）（10）の
一方の焦点位置の近くにあるため、投影パターンの像は
第４図のＬの距離の位置で最も鮮鋭になって、互に完全
に重なり合う。

ところで、上述のフィルムの投影パターンの不透明部
の幅は、焦点検出装置における焦点検出用受光素子、例
えばCCDの一画素分の幅を考慮し次のようにして決め
る。

第22図は、無地の被写体に投影された一本の不透明部
から成る投影パターンの像を焦点検出面から視野枠と共
に見た場合の図を示したもので、第３図の光学系で言え
ば、面（30）上に配設される受光素子面に再結像される
２つの投影パターン像のうちの一方を視野枠（26）の像
である焦点検出エリア（Ｅ）と共に示した図である。図
において、ｘは焦点検出用受光素子、例えばCCDの１セ
ル分の幅であり、ｈは受光素子上に再結像された投影パ
ターン像の幅である。今、ｘ＞ｈであれば、投影パター
ン像が形成されたセルの信号出力が弱くなるのみなら
ず、その投影像が１セル内で移動しても受光素子出力全
体としては変化せず、したがって投影パターン像の受光
素子上での位置を正しく検出できない。これに対し、ｘ
≦ｈであればこのような問題は起こらないが、余りにｈ
がｘに対して大きいと、焦点検出エリア全体が投影パタ
ーン像で占められる恐れも生じ、好ましくない。実際問
題としては、さらに撮影レンズの収差や焦点調節状態に
応じた受光素子面上での投影パターン像のぼけ等が投影
パターン像の幅ｈを広げ、受光素子における隣接するセ
ル間の出力差を小さくして２つの投影パターン像の一致
検出をむづかしくするために、合焦状態でｈを3h≧ｘ≧
h/2程度の範囲に収め、常に焦点検出エリア内に複数の
投影パターン像が形成されるようにすると比較的好まし
い結果が得られる。但し、焦点検出面上での投影パター
ン像の幅ｈは、撮影レンズの画角、例えばカメラ（Ｃ）
に装着される交換レンズ（Ｅ）の種類によって異なり、
標準レンズの場合と比べ広角レンズの場合は狭くなるの
に対し望遠レンズの場合は広くなるが、使用を予定する
交換レンズの画角のすべてに対し、上述の条件を満足す
るように配慮するのが好ましい。一方、投影パターンに
同一幅の不透明部を複数個設けると、第３図に示した位
相差方式の焦点検出装置の場合、再結像レンズ（21）
（22）により形成される２つの投影パターン像の一致が
複数組検出されるようになり、焦点検出を誤まることに
なる。又、広角レンズでは焦点検出エリアが相対的に広
くなり、投影パターンに同じパターンの繰返しが存在す
るとそれらが焦点検出エリア内に共に収まり、上記と同
様焦点検出を誤まる原因となる。したがって、上述の投
影パターンフィルムの投影パターンでは、不透明部の幅
ｐだけでなく、不透明部と透明部の繰返し周期（ｐ＋
ｑ）も完全に不規則に配列している。このようにして、
上述の投影パターンフィルムにおける不透明部の幅及び
配列が決められるが、照明装置（Ｓ）がカメラ（Ｃ）に
上述実施例の如く機械的結合手段により結合される場
合、不透明部の本数は、その結合のガタによるふれ角δ
の余裕をみて、照明装置（Ｓ）をカメラ（Ｃ）に固設す
るときのように結合ガタを考慮しなくても良い場合より
も多くするのが適当である。

なお、第20図の投影パターンフィルムにおける投影パ
ターンの場合、幅の狭い不透明部は比較的狭い間隔で配
列し、幅の広い不透明部は比較的広い間隔で配列してあ
る。これにより、再結像レンズ（21）（22）により形成
される２像の一致検出が、望遠レンズのように焦点検出
エリアが相対的に狭くなる場合は幅の狭い不透明部の投
影像にもとづいて行われ、広角レンズのように焦点検出
エリアが相対的に広くなる場合は主として幅の広い不透
明部の投影像にもとづいて行われるようにすることがで
き、撮影レンズの画角の相違の焦点検出性能に対する影
響を極力少なくすることができる。

第22図は第20図の投影パターンフィルムの変形実施例
を示す。この変形実施例でも投影パターンの各不透明
部、透明部の幅ｐ、ｑはそれぞれ互いに異なると共に、
周期（ｐ＋ｑ）も不規則である。

なお、上述の２つの投影パターンフィルムにおいて、
両端の不透明部には張出し部（ａ_１）（ａ_２）（ａ_３）
が形成されているが、張出し部（ａ_１）は上下方向に張
出し部（ａ_２）（ａ_３）の中間の位置にあり、これらの
張出し部の投影像を用いることにより第１、第２の投射
光学系中における投影パターンフィルムの位置決めを行
うことができる。

第23図は第１、第２の投射光学系中に投影パターンフ
ィルムを第４図の如く配置した場合におけるその投影パ
ターン像の重なり範囲を示す平面図である。説明を簡単
化するため、各々の投影パターンは、第24図に示すよう
に、幅ｐの不透明部を水平方向に各々の投影レンズの光
軸中心からａだけ外側に離れた位置に一本だけ備えてい
るとする。又、各投射レンズの焦点距離及び口径をそれ
ぞれｆ及びｂ、２つの投射レンズの光軸間の距離をＤ、
２つのパターンの投影像が完全に合致する距離をＬとす
る。今、距離Ｌの位置の前後での２つのパターンの投影
像の重なり度合を判断するために、両者の重なり領域が
夫々の投影像において1/2となる距離L_MIN,L_MAXを求めて
みる。投射レンズ位置から投射レンズの光軸方向と平行
に前方に向けて座標ｘをとり、水平面上でｘ座標に直方
する方向に一方の投射レンズ光軸からｙ座標をとると、ｘ≧Ｌのときには、ｘ＜Ｌのときには、但し、ｂ≪Ｌであり、y_max,y_minはそれぞれ一方の投射
レンズによる投影パターン光束の最も端の光線を表わ
す。一方、投影パターン光束の中心の光線は、で表わされる。ここで、２つの投影パターン光束が互に
半分以上重なる条件は、ｘ≧Ｌでは、ｙ＋y_min≧Ｄ ……（６）ｘ＜Ｌでは、ｙ＋y_max≧Ｄ ……（７）であるとすることができるから、（２）（５）（６）式
より、が得られる。

例えば、Ｌ＝3m,f＝18mm,δ＝0.1mm,b＝8mm,D＝20mm
とすると、（８）（９）式よりL_MAX＝5.1m,L_MIN＝1.7m
となり、ＤのみＤ＝15mmに変更すれば、L_MAX＝6.4m,L
_MIN＝1.4mとなる。又、ｐのみ0.12mmに変更すれば、L
_MAX＝6.0m,L_MIN＝1.6mとなる。これから、２つの投射レ
ンズ間の間隔Ｄを小さくするか、投影パターン幅δを大
きくすれば、より広い範囲で２つの投影パターン像の重
なり度合を1/2以上に保つことができることが判る。

なお、２つの投影パターンの重なり度合が低くなる
と、それだけ被写体上での投影パターン像のコントラス
トが低くなり、焦点検出用受光素子面に再結像レンズに
より形成される２つの像の一致検出が困難となる。その
一致検出が実用上問題なく行える一つの目安が２つの投
影パターンの重なり度合が1/2以上であることであっ
て、この条件は遠距離側よりも近距離側で厳しい（距離
Ｌの点を基準とした距離幅が遠距離側よりも近距離側で
狭くなる）。しかし、近距離側では、投射光束の強度が
強く、結果的には２つの投影パターン像の重なり度合が
1/2よりも小さい場合でも、被写体上での投影パターン
像のコントラストが比較的高く保たれる傾向にあるた
め、実際には（９）式で与えられるL_MINよりも近距離で
も焦点検出は可能である。

第25図（Ａ）（Ｂ）は２つの投射レンズ間の距離Ｄを
小さくすることでより遠距離まで２つの投影パターン像
の重なり度合を所定値以上に保つことができることに鑑
み、その距離Ｄを小さくとることができるようにした複
合型の投射レンズの構成を示す。すなわち、この構成で
は、１枚の合成樹脂製の透明板（300）上に２つの投射
レンズ（309）（310）が一体成形されているが、２つの
投射レンズ（309）（310）は境界（312）で互に接して
おり、その半径をｒとするとき、両者の間隔ＤはＤ＜2r
となっている。

以上、図示した実施例について説明したが、この発明
は上述の実施例に限られるものではない。例えば、上述
の実施例の場合、照明装置（Ｓ）は閃光撮影用の電子閃
光装置として設けたが、電子閃光装置とは別に照明装置
（Ｓ）を単独で設けても良い。又、照明装置（Ｓ）はカ
メラのアクセサリーシューだけでなく、カメラに適当な
取付部を設けてそこに取付けるようにしても良く、さら
にはカメラに固設しても良い。その場合、カメラの撮影
レンズに対する照明装置の位置は、焦点検出エリアの伸
長方向が一般には横方向と上下方向であることから、撮
影レンズの真上、真下又は真横であることが望ましい
が、必ずしもこれに限る必要はない。

効果本発明によると、補助照明手段によって投影されるパ
ターンがラインセンサーの受光素子の配列方向とほぼ垂
直な方向に伸び、かつ幅の異なるラインを不規則に複数
本形成した縞模様状のパターンであるので、位相差検出
方式で焦点検出を行う場合に複数のシフト位置によって
相関度が高くなるようなことはなく、誤ったシフト位置
で焦点検出が行われるようなことはないので確実な焦点
検出が行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の照明装置を用いた焦点
検出システム全体の概略図、第２図は第１図の焦点検出
システムにおける焦点検出光学系を示す図、第３図は第
２図の焦点検出光学系による焦点検出原理を示す光学系
展開図、第４図は第１実施例の照明装置における第１、
第２投射光学系の平面図、第５図及び第６図は第４図の
第１、第２の投射光学系からの投射光束と焦点検出エリ
アとの関係を示す平面図及び側面図、第７図は投射光軸
が撮影レンズ光軸に対してなす角度と照明可能距離範囲
との関係を表わすグラフ、第８図（Ａ）（Ｂ）はそれぞ
れ1m,5mの距離での第１、第２の投射光学系からの投射
光束の重なり状態及びそれらと焦点検出エリアとの関係
を示す図、第９図はこの発明の第２実施例における照明
装置の第１、第２の投射光学系の斜視図、第10図は第９
図の第２投射光学系の側面図、第11図及び第12図は第９
図の第１、第２の投射光学系からの投射光束と焦点検出
エリアとの関係を示す平面図と側面図、第13図は第２実
施例において2mの位置での第１、第２の投射光学系から
の投射光束の重なり状態及びそれらと焦点検出エリアと
の関係を示す図、第14図、第15図はそれぞれ第２実施例
の第１、第２の変形例における第２投射光学系の側面
図、第16図はこの発明の第３実施例の投射光学系の側面
図、第17図は第16図の投射光学系からの投射光束を示す
側面図、第18図は相対照度（目に対する刺激）と波長の
関係を示す図、第19図は緑，ブルーグレー，白の物体の
分光反射率を示す図、第20図は投影パターンフィルムの
一例を示す平面図、第21図は無地の被写体に投影された
一本の不透明部から成る投影パターン像を焦点検出面か
ら視野枠と共に見た場合の図、第22図は投影パターンフ
ィルムの他の例を示す平面図、第23図は第１、第２の投
射光学系中に投影パターンフィルムを第４図の如く配置
した場合における２つの投影パターン像の重なり範囲を
示す図、第24図は第23図での投射レンズ光軸に対する投
影パターンの位置関係を示す図、第25図（Ａ）（Ｂ）は
複合型投射レンズとして一体形成した第１、第２の投射
レンズの平面図と側面図である。（14）……撮影レンズ、（７）（7a）（９）（11）；
（107）（107a）（109）（111）；（207）（209）（21
2）（242）……第１の投射光学系、（８）（8a）（10）
（12）；（108）（108a）（110）（112）；（108）（10
8a）（110）（112）（142）；（108）（108a）（110）
（112）（142′）；（108）（108a）（110）（112）（1
42″）；（207）（210）（212）……第２の投射光学
系、（２）（４）……機械的結合手段、（Ｅ）……焦点
検出エリア、（Ｓ）……照明装置、（Ｃ）……カメラ、
（Ｆ）……焦点検出装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズを通過した被写体光を受光する
受光素子が１列に配列されたラインセンサーと、そのラインセンサーの出力に基づいて上記撮影レンズの
焦点状態検出を位相差を検出することで行う焦点検出手
段と、上記被写体を照明する補助光を発光する補助照明手段
と、を有する焦点検出装置において、上記補助照明手段は、上記ラインセンサーの受光素子の
配列方向とほぼ垂直な方向に伸び、かつ幅の異なるライ
ンを不規則に複数本形成した縞模様状のパターンを上記
被写体に投影することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】上記縞模様状のパターンは、高周波部と低
周波部を有することを特徴とする第１項記載の焦点検出
装置。