JP2625722B2

JP2625722B2 - 焦点検出用照明装置

Info

Publication number: JP2625722B2
Application number: JP62125028A
Authority: JP
Inventors: 徹松井; 浩上田
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1987-05-23
Filing date: 1987-05-23
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS63291041A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は撮影レンズを通過する入射光を用いて撮影
レンズの焦点調節状態を検出するTTL焦点検出装置を備
えたカメラに使用される焦点検出用照明装置に関する。

〔従来の技術〕

TTL方式の焦点検出装置により焦点検出をおこなう場
合、被写体が暗かったり、被写体のコントラストが低い
ときには焦点検出が困難あるいは不能となる。このよう
な場合、カメラに併設された照明装置により被写体を照
明したり、あるいは照明装置に組込まれた投影パタンを
被写体に投影してコントラストを与えることにより焦点
検出を補助することがおこなわれている（一例として特
開昭61−138222号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

焦点検出エリアが撮影レンズの光軸近傍のほか、光軸
から離れた位置に設けられている、いわゆる多分割焦点
検出レンズを有する焦点検出装置では、撮影レンズの焦
点距離の長さに応じて光軸外の焦点検出エリアの位置が
変わる。即ち、広角レズではより光軸外の方向にずれ、
望遠レンズではより光軸に近ずく方向にずれる。

したがって多分割焦点検出エリアを有する焦点検出装
置に適した焦点検出用照明装置としては、光軸近傍から
光軸外までの広い範囲の被写体を照明できるものでなけ
ればならないが、上記した従来の焦点検出用照明装置で
は、撮影レンズ光軸上にある焦点検出エリアについては
焦点検出を可能とするのに十分な照度で照明することが
できても、光軸外にある焦点検出エリアについては焦点
検出を可能とするだけの十分な照度で照明することがで
きるものではなく、多分割焦点検出エリアを有する焦点
検出装置を十分に機能させることができなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、撮影レンズの光軸上ばかりでなく、光軸
外までも焦点検出を可能とするのに十分な照度で照明す
ることができるように、発光素子と集光レンズを配置し
たものであつて、撮影レンズの光軸上及び光軸外に複数
の焦点検出エリアが設定され、撮影レンズを通過する光
を用いて焦点検出を行う、多分割焦点検出装置に適した
カメラの焦点検出用照明装置において、１つの投光レン
ズと、前記投光レンズの光軸を中心に、該投光レンズの
光軸上及び該投光レンズの光軸外にそれぞれ配置された
集光レンズと、前記投光レンズの光軸上に配置された集
光レンズの後側と前記投光レンズの光軸外に配置された
集光レンズの後側にそれぞれ配置された発光素子とを備
え、前記投光レンズの光軸上に配置された集光レンズの
後側に配置された発光素子は該集光レンズの光軸上に配
置され、前記投光レンズの光軸外に配置された集光レン
ズの後側に配置された発光素子は、この発光素子の指向
特性の中心が該投光レンズの面頂点に向くように、この
集光レンズの光軸よりも外側に配置されることを特徴と
する。

［作用］１つの投光レンズに対して、投光レンズの光軸上及び
該投光レンズの光軸外にそれぞれ集光レンズと発光素子
とを配置し、光軸上に配置された集光レンズの後側に配
置された発光素子はその集光レンズの光軸上に配置さ
れ、光軸外に配置された集光レンズの後側に配置された
発光素子は、その発光素子の指向特性の中心が投光レン
ズの面頂点に向くように集光レンズの光軸よりも外側に
配置したので、光軸外に配置された発光素子からの投射
光束を効率よく投光レンズに入射させることができ、光
軸外の焦点検出エリアに対応する領域にまで十分な照度
を与えることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を説明する。第１図はカメラ
側から被写体に向け焦点検出用照明光を投射し、被写体
からの反射光に基いて焦点検出をおこなうアクテイブ型
自動焦点検出システム（以下アクテイブAFという）の原
理を説明する図であって、１はカメラボデイに交換可能
に取付けられる撮影レンズ、２はカメラボデイ内に設け
られた焦点検出モジユール、４は焦点検出用の補助照明
光源、３は投光レンズである。補助照明用光源４から発
した照明光は投光レンズ３で集光され、被写体に投射さ
れる。その時の投射光束の巾を6a,6bで示す。一方、5a,
5bはアクテイブAFの焦点検出の範囲を示すもので、被写
体が反射した光のうち、5a,5bで示す範囲の光が撮影レ
ンズ１を通過し、焦点検出モジユール２上に結像し、焦
点検出に使用される。

第２図は上記原理のアクテイブAFを内蔵したカメラの
外観を示したもので、カメラボデイ10には被写体に補助
照明光を投射する窓12設けられている。

第３図は複数の焦点検出エリアを有する焦点検出光学
系の構成説明図である。第３図（ａ）において11は撮影
レンズを示し、100a〜100dは撮影レンズ１の瞳面上に於
ける焦点検出光束の通る領域を示している。101は撮影
レンズの予定焦点面（図示せず）の直後に配置された焦
点検出エリアマスクであり、図に示すように３つの開口
101a,101b,101cが設けられていて、これらは撮影画面上
で３つの焦点検出エリアを決めている。開口101bは撮影
画面の略中央部に設けられており、開口101aと101cは撮
影画面の中央部以外の領域に設けられている。これらの
３つの開口101a,101b,101cの形状は長方形であって、開
口101bは撮影画面の中央部に長手方向を左右方向にして
配置され、開口101aと101cとは開口101bの短手方向に平
行、即ち開口101bと直角をなす方向で、撮影レンズ光軸
OLに対して対称の位置に配置されている。なお、この配
置は１つの実施例を示したものであって、これに限定さ
れるものではない。102a,102b,102cはそれぞれ上記開口
101a,101b,101cの直後に配置されたコンデンサレンズで
あって、後述する絞りマスク開口103a〜103fを撮影レン
ズ11の射出瞳面上に結像させる作用をする。103は絞り
マスクであって、６個の絞りマスク開口103a〜103fが設
けられている。そして絞りマスク開口103aと103bとはコ
ンデンサレンズ102bにより撮影レンズ11の射出瞳面上を
それぞれ100aと100bとに結像し、絞りマスク開口103cと
103dとはコンデンサレンズ102aにより撮影レンズ11の射
出瞳面上それぞれ100dと100cに結像し、絞りレンズ開口
103eと103fとはコンデンサレンズ102cにより撮影レンズ
11の射出瞳面上それぞれ100dと100cに結像する。このよ
うに、絞りマスク開口103a〜103fは撮影レンズ11の射出
瞳面内における焦点検出光束領域を決める働きをするも
のである。

絞りマスク103の直後には第３図（ｂ）に示すような
結像光学部材104が配置されており、結像光学部材104に
は６個の結像レンズ104a〜104fが形成されていて、それ
ぞれ絞りマスク開口103a〜103fの光路中に配置されてい
る。これらの結像レンズ104a〜104fは焦点面付近に結像
した像を後述する焦点検出受光部106のセンサ106a,106
b,106c上に再結像させるためのものである。

106は焦点検出受光部であって、CCD等の一次元のセン
サ106a,106b,106cから構成される。センサ106aは結像レ
ンズ104a,104bにより結像された像を受光する位置に、
センサ106bは結像レンズ104e,104fにより結像された像
を受光する位置に、センサ106cは結像レンズ104c,104d
により結像された像を受光する位置に配置されている。
すなわち、これらのセンサ106a,106b,106cはそれぞれ絞
りマスク開口103aと103b,103cと103d,103eと103fの配列
されている方向と同一方向に沿って配列されており、例
えば絞りマスク開口103aを通って結像された像と、絞り
マスク開口103bを通って結像された像とはセンサ106a上
の基準部と参照部に結像するから、これら基準部と参照
部の出力の相関を求めることによって撮影レンズの合焦
状態を検出することができる。

絞りマスク開口103aと103bの配列方向は開口101bの長
手方向に沿う方向に、絞りマスク開口103cと103dの配列
方向は開口101aの長手方向に沿う方向に、また絞りマス
ク開口103eと103fの配列方向は開口101cの長手方向に沿
う方向に配列してあるので、センサ106aの方向とセンサ
106b及び106cの方向とは90゜異なっている。センサ106a
は左右方向に配列されているから横方向のコントラスト
を有する被写体に対して焦点検知能力を有し、センサ10
6bと106cとは上下方向に配列されているから縦方向のコ
ントラストを有する被写体に対して焦点検知能力を有す
る。

第４図はカメラのフアインダー視野像を示したもので
あり、200は撮影画面の全体を示し、200a,200b,200cで
示された領域が焦点検出エリアであって、センサ106a,1
06b,106cの受光面に対応している。

次に、本発明の投光光学系の実施例について説明す
る。

第５図は投光光学系の構成説明図であり、第６図
（ａ）は第５図に示す投光光学系のXY平面断面図、第６
図（ｂ）は同じくXZ平面断面図を示す。これらの図にお
いて、20は投光レンズ、21は湾曲面に形成された投影パ
タン、22は発光部であって、３個の発光ダイオード（LE
D）26,27,28とのそ後方に設けられ、LEDから発する光を
効率よく集光レンズへ導く反射面を備えたカツプフレー
ム29,30,31,及びLEDの前方に設けられた集光レンズ23,2
4,25から構成されている。投光パタン21は光透過部と不
透過部を有し、被写体上にパタンを投影して明暗のコン
トラストを与えるものである。また、投光レンズ20のａ
面は球面収差を小さくする非球面を形成しており、ｂ面
は球面からなる。なお、ｂ面を非球面、ａ面を球面とす
ることも、またa,b両面を非球面として球面収差を小さ
くする構成も可能である。

発光部22の構成の詳細を第７図により説明すると、発
光部22に設けた３個の集光レンズ23,24,25は水平方向に
間隔ｌを隔てて配置されており、その背後の３個のLED2
6,27,28はこれよりも広い間隔ｌ＋Δｌを隔てて配置さ
れている。このようにLEDの間隔を集光レンズの間隔よ
りも広げてある理由は、光軸外の被写体の照度の低下を
防ぐためであって、集光レンズとLEDとがそれぞれ同一
間隔ｌで配置されている場合には、発光部中心から投射
された光はmm′で示した光路範囲内にあるが、集光レン
ズの配置間隔はｌよりも広い間隔ｌ＋ΔｌでLEDが配置
されている場合には、発光部中心から投射される光は、
ss′で示した光路範囲内となり、先の場合よりも投射さ
れる範囲が拡がってくる。

集光レンズとLEDの間隔の差Δｌを変化させた場合の
被写体上の照度の変化を第８図に示す。即ち、Δｌ＝０
としたときは被写体上の焦点検出エリアのうち、焦点距
離の短い撮影レンズを装着したときに使用される左右両
側の焦点検出エリアに相当する部分ａの照度が低下して
焦点検出不可能となるが、Δｌ＝0.2mmとしたときは部
分ａの照度も低下することなく、焦点検出が可能とな
る。

次に投影パタン21を湾曲面とした構成について説明す
る。投光レンズ20の非点収差は例えば第９図に示すよう
な収差特性を示し、光軸から離れるに従いサジタル方向
（DS方向）、メリデイオナル方向（DT方向）の収差が増
大する。このことは投影パタンを第６図で21′として示
したような平面に形成したときは、被写体上での投影パ
タンのピントの合う位置が、投光レンズの光軸上と光軸
外とで異なってくることを意味する。第10図は投影パタ
ンの平面とした場合と、投光レンズ20の非点収差量に応
じて湾曲させた場合とについて投影パタンのピントの合
う位置を説明したものであって、光軸上の点L₀において
投影パタンのピントが合うとき、投影パタン21を平面と
したときのピントの合う位置は光軸を離れるに応じて点
線ｑで示すようにずれてくる。実線ｐは投影パタンを投
光レンズの非点収差量に対応させて湾曲させ、ピントの
合う位置をずれないようにした場合を示している。すな
わち、光軸上でピントの合う位置L₀を中心としてその前
後L₁からL₂までの距離範囲ｒにおいて、被写体上に投影
した投影パタンにより焦点検出が可能である場合には、
先に説明したように投影パタンを湾曲させたときは光軸
外においてもL₁からL₂までの同一距離範囲ｒにおいて焦
点検出が可能であるが、投影パタンを平面としたときは
光軸外においてはL₁′からL₂′までの距離範囲ｔにおい
て焦点検出可能であるが、L₁からL₁′までの範囲ｕにお
いては焦点検出不能となってしまう。

そこで、この実施例では投影パタンを投光レンズの非
点収差量に対応させて湾曲させ、光軸上、光軸外の被写
体上でのピント位置のずれを無くしている。なお、レン
ズの非点収差特性はサジタル方向（DS方向）とメリデイ
オナル方向（DT方向）とで異なるが、光軸外の測距エリ
アのコントラスト検出方法に対応して選択すればよく、
第３図に示す焦点検出装置に関してはサジタル方向が適
切である。また、Ｚ方向については、光軸外の光線の通
過高さがＹ方向ほど高くなく、非点収差の影響を大きく
受けないので撮影パタンで湾曲させる必要はない。これ
をフアインダー視野像を示した第４図で説明するなら
ば、光軸からのＺ方向高さΔＺは光軸からのＹ方向の高
さΔＹよりも小さいので投影パタンは投光レンズの非点
収差の影響を大きく受けないが、ΔＹは非点収差の影響
を受けるので、投影パタンをＹ方向に湾曲させる必要が
ある。

次に投影パタンについて説明する。第11図は投影パタ
ンの一例であって、図において斜線部は光不透過部、白
色部は光透過部を示す。また、第３図に示した焦点検出
位置による被写体上の焦点検出エリアを投影パタン上に
逆に投影した場合の位置は、例えば焦点距離ｆ＝28mmの
広角レンズが装着されている場合は同図上点線で表示し
た領域A,B,Cであり、両側の焦点検出エリアA,Bはそれぞ
れ投影パタンの稿模様41,42,43,44及び45,46,47,48によ
って形成される明暗のコントラストにより焦点検出を可
能とし、中央の焦点検出エリアＣは投影パタンの太い稿
模様50,51によって形成される明暗のコントラストによ
り焦点検出可能としている。中央の焦点検出エリアＣに
は投影パタンのうち細い稿模様52,53も含まれるが、焦
点検出エリアＣにとっては周波数が高すぎて分解するこ
とができず、焦点検出可能なコントラストを形成するこ
とができない。

次に、焦点距離ｆ＝100mmの望遠レンズが装着されて
いる場合の焦点検出エリアの位置は、同図上１点鎖線で
表示した領域Ａ′,B′,C′であり、両側の焦点検出エリ
アＡ′,B′はそれぞれ投影パタンの稿模様42及び46の中
央部の細くなった部分の形成する明暗のコントラストに
より焦点検出を可能としている。中央の焦点検出エリア
ではＣ′は投影パタンのうち細い稿模様52,53により形
成される明暗のコントラストにより焦点検出を可能とし
ている。

また、投影パタンの中央部分の稿模様50,51には細か
い光透過部分52a,53aを切欠いて形成することにより、
焦点距離が一層長い投影レンズに対しても両側の焦点検
出エリアに焦点検出可能なコントラストを与えることが
できる。さらに、投影パタン上の稿模様55,56,57,58
は、焦点検出受光光学系と、これに対して斜め上方にあ
る投光光学系（第２図参照）のパララツクスに基因し
て、被写体距離の長短により被写体上の焦点検出エリア
上に投影される投影パタン像の位置が変化することに対
処して設けた投影パタンである。

第12図は投影パタンの第２の例であって、稿模様に代
え、水玉模様のパタンとしたものである。中央付近には
径の小さいパタンを、周辺部には径の大きいパタンを配
置して投影レンズの焦点距離の長短に応じて焦点検出可
能なコントラストを与えることができる。なお、中央の
丸印61は投影パタンの中心を示すもので位置調整等に使
用される。

以上説明したように、投影パタンを形成するに際して
は、投影パタンの中央部分に細かい寸法のパタンを配置
して焦点距離の長い投影レンズに適合させ、投影パタン
の外周部分に大きい寸法のパタンを配置して焦点距離の
短い撮影レンズに適合させることによって、焦点距離の
長いレンズから短いレンズまでの多種類の撮影レンズに
対して焦点検出をおこなうに十分なコントラストを与え
ることのできるものが得られる。

以上説明した焦点検出用照明装置の駆動手段はこの発
明と直接関係がないので、概略を説明するに留める。即
ち、この発明の焦点検出用照明装置を備えるカメラは、
自動焦点検出システムを備えており、これには被写体照
度を測定する測光回路、演算制御回路及び本発明の焦点
検出用照明装置に組込まれている照明用LEDを駆動するL
ED駆動回路が設けられている。測光回路により測定され
た被写体照度は演算制御回路に入力され、その結果所定
の基準レベルより低く、補助照明が必要と判定されたと
きは照明用LEDに点灯信号が出力され、照明用LEDが点灯
されるように構成されている。その詳細な本出願人が昭
和61年９月27日に出願した特願昭61−229212号に開示さ
れている。

なお、本発明の焦点検出用照明装置はカメラに内蔵さ
れるほか、カメラに着脱自在な発光装置などのアクセサ
リに内蔵させることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、この発明は、撮影レンズの光軸
上及び光軸外に複数の焦点検出エリアが設定され、撮影
レンズを通過する光を用いて焦点検出を行う、多分割焦
点検出装置に適したカメラの焦点検出用照明装置におい
て、１つの投光レンズと、前記投光レンズの光軸を中心
に、該投光レンズの光軸上及び該投光レンズの光軸外に
それぞれ配置された集光レンズと、前記投光レンズの光
軸上に配置された集光レンズの後側と前記投光レンズの
光軸外に配置された集光レンズの後側にそれぞれ配置さ
れた発光素子とを備え、投光レンズの光軸上に配置され
た集光レンズの後側に配置された発光素子は該集光レン
ズの光軸上に配置され、投光レンズの光軸外に配置され
た集光レンズの後側に配置された発光素子はこの発光素
子の指向特性の中心が投光レンズの面頂点に向くように
集光レンズの光軸よりも外側に配置されることを特徴と
する。

この構成により、光軸外の集光レンズの後側に配置さ
れた発光素子からの投射光束は効率よく確実に投光レン
ズに入射させて光軸外の焦点検出エリアまでを十分な照
度で照明し、結果として投射光束を拡げることになる。
これにより、撮影レンズの焦点距離の長短に応じて光軸
外の被写体上の焦点検出エリアの位置や大きさが変化し
ても、常に撮影レンズの光軸上及び光軸外のにおいて焦
点検出が可能で、補助照明光の下での多分割焦点検出装
置を有効に機能させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクテイブ型自動焦点検出システムの原理説明
図、第２図はアクテイブ型自動焦点検出システムを内蔵
したカメラの斜視図、第３図（ａ），（ｂ）は焦点検出
光学系の構成説明図、第４図はフアインダー視野像を示
す図、第５図は投光光学系の構成説明図、第６図
（ａ），（ｂ）はそれぞれ投光光学系のXY平面及びXZ平
面断面図、第７図は投光光学系の発光部のXY平面断面
図、第８図は被写体上の照度変化の説明図、第９図はレ
ンズの非点収差特性図、第10図は投影パタンを湾曲させ
た場合と平面とした場合の投影パタンのピントの合う位
置の説明図、第11図及び第12図は投影パタンの第１及び
第２実施例の平面図である。 20:投光レンズ、21:投影パタン、22:発光部、23,24,25:
集光レンズ、26,27,28:LED。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズの光軸上及び光軸外に複数の焦
点検出エリアが設定され、撮影レンズを通過する光を用
いて焦点検出を行う、多分割焦点検出装置に適したカメ
ラの焦点検出用照明装置において、１つの投光レンズと、前記投光レンズの光軸を中心に、該投光レンズの光軸上
及び該投光レンズの光軸外にそれぞれ配置された集光レ
ンズと、前記投光レンズの光軸上に配置された集光レンズの後側
と前記投光レンズの光軸外に配置された集光レンズの後
側にそれぞれ配置された発光素子とを備え、前記投光レンズの光軸上に配置された集光レンズの後側
に配置された発光素子は該集光レンズの光軸上に配置さ
れ、前記投光レンズの光軸外に配置された集光レンズの後側
に配置された発光素子は、この発光素子の指向特性の中
心が該投光レンズの面頂点に向くように、この集光レン
ズの光軸よりも外側に配置されることを特徴とする焦点検出用照明装置。