JP2762440B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JP2762440B2 JP62234895A JP23489587A JP2762440B2 JP 2762440 B2 JP2762440 B2 JP 2762440B2 JP 62234895 A JP62234895 A JP 62234895A JP 23489587 A JP23489587 A JP 23489587A JP 2762440 B2 JP2762440 B2 JP 2762440B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、カメラ、ビデオ等光学機器の対物レンズの
焦点状態を検出する焦点検出装置の改良に関するもので
ある。 (発明の背景) 従来より、一眼レフカメラ等において、撮影レンズの
瞳の異なる二つの領域からのそれぞれの光束に基づいて
二つの光量分布(ピントの合っていないものも含めた物
体像)を形成し、この光量分布の相対的な位置関係から
撮影レンズの焦点状態を検出するようにした所謂像ずれ
方式の焦点検出装置は良く知られている。 第5図はこのような像ずれ方式の焦点検出装置の従来
例を示しており、1は撮影レンズ、2は視野枠、3は撮
影レンズ1の予定結像面の近傍に配置されたフィールド
レンズ、4a,4bは撮影レンズ1の光軸に対して対称に配
置された二つの二次結像レンズ5a,5bの絞り、6a,6bは二
つの二次結像レンズ5a,5bに対応してその後方に配置さ
れた2つの光電変換素子列、7a,7bはフィールドレンズ
3による撮影レンズ1上の絞り4a,4bの投影像である。 被写体からの光束は撮影レンズ1で収れんされ、結像
する。この結像面近傍には視野枠2を置いて、焦点検出
範囲を限定し、さらにフィールドレンズ3を配置して、
撮影レンズ1を射出瞳を二次結像レンズ5a,5bの入射瞳
位置、即ち絞り4a,4b上に結像させている。二次結像レ
ンズ5a,5bは被写体に係る光量分布を光電変換素子列6a,
6b近傍に形成している。 焦点検出の原理を第6図に示す。第6図(a)の合焦
状態を中心として、第6図(b)(c)のように、後ピ
ント、前ピントのそれぞれで、光電変換素子列6a,6b上
に形成された二つの光量分布は、光電変換素子列6a,6b
上を逆方向に移動する。この光量分布を光電変換し、演
算回路を用いて、二つの光量分布の相対的位置ずれを検
出すれば、合焦状態の判別をすることができる。 具体的な演算方法例として、二つの光量分布を光電変
換した受光信号を各々a(k),b(k)(k=1〜N,N
=一つの光電変換素子列中の素子数)とし、iをずらし
量とすると、 を計算し、V(0)の値が最小値となるとき合焦と判定
する方法がある。 第7図に光電変換素子列6a,6bからの出力A,Bの一例を
示す。ここで、A1とB1、A2とB2等の点の組は光電変換素
子列6a,6bの対応する素子対の出力であることを表し、
(1)式はA2とB1、A3とB2等の組で各々の差をとり、そ
の絶対値を加算するものである。即ち二つの光量分布か
ら得られた出力A,B間の差分の面積を求めているわけで
ある。 実際には、二つの光量分布が著しく異なる分布であっ
てはならないので、V(0)が一定値以下の最小値とな
ったときを合焦としている。 しかしながら、第5図図示の従来例は、所謂苦手被写
体を観測したときには、合焦不能或いは合焦ミスで、大
ボケになることがある。 苦手被写体とは、 コントラストの低い被写体 水平線等、光電変換素子列と平行な模様の被写体 細かい模様の被写体 くり返しパターンの被写体 等々である。 また、被写体外からの強烈な光源によってゴースト光
が発生し、合焦不可能になる場合もあり、合焦不能にな
るケースや合焦ミスで大ボケになるケースは比較的多
い。 これは第7図において、二つの出力A,Bのコントラス
トが低下したり、形状が異なったりするためである。即
ち、の場合は、第8図(a)に示すように出力A,B
がコントラストのない平坦なものとなり、V(i)の値
が常に最小値で、合焦位置を確定することができない。
の場合は、光電変換素子列6a,6bが有限の大きさであ
るために生じる現象で、第8図(b)に示すように出力
A,Bの形状が異なったものとなり、V(0)の値が一定
値以上となる。の場合は、第8図(c)に示すように
V(i)の値が最小値になる位置が複数あり、合焦位置
の確定ができない。また、ゴースト光が入った場合に
は、第8図(d)に示すように出力A,Bの形状は似てい
るものの、レベルに差が生じ、V(0)の値が一定値以
上になって、合焦不能となる。 (発明の目的) 本発明の目的は、上述した問題点を解決し、焦点検出
不能或いは焦点検出ミスの対象となる物体を減らすこと
ができる焦点検出装置を提供することである。 (発明の特徴) 上記目的を達成するために、本発明は、対物レンズの
予定結像面近傍にフィールドレンズを配置し、該フィー
ルドレンズの後方に、前記対物レンズの光軸に対して略
平行な光軸を有する四つの二次結像光学系を配置し、該
二次結像光学系の結像面近傍に四つの光電変換素子列を
配置した焦点検出装置において、前記四つの二次結像光
学系及び光電変換素子列のうち、二つの二次結像光学系
及び二つの光電変換素子列を第一の合焦検出系として、
該第一の合焦検出系の二つの光電変換素子列の各素子出
力を対として二つの光電変換素子列の各出力同士を所定
の演算にしたがって演算処理することで前記対物レンズ
の焦点状態を検出するためのものとし、残りの二次結像
光学系及び光電変換素子列を第二の合焦検出系として、
該第二の合焦検出系の二つの光電変換素子列の各素子出
力を対として二つの光電変換素子列の各出力同士を所定
の演算にしたがって演算処理することで前記対物レンズ
の焦点状態を検出するためのものとすると共に、前記第
一と第二の合焦検出系の出力を切り換える切換手段と、
通常は前記切換手段を前記第一の合焦検出系の側に切換
制御することにより、前記第一の合焦検出系の出力を演
算して、焦点検出を行い、前記第一の合焦検出系による
焦点検出が不可能な場合に、前記切換手段を前記第二の
合焦検出系の側に切換制御することにより、前記第二の
合焦検出系の出力を演算して、焦点検出を行う演算手段
とを備えたことを特徴とするものである。 (発明の実施例) 第2図は本発明の一実施例に係る光学系を示すもので
ある。11は対物レンズとなる撮影レンズ、12は視野枠、
13は撮影レンズ11の予定結像面の近傍に配置されたフィ
ールドレンズ、14a,14b,14c,14dは四つの絞り、15a,15
b,15c,15dは撮影レンズ11の光軸に略平行な光軸を有す
る四つの二次結像光学系、16a,16b,16c,16dは二次結像
光学系15a〜15dの結像点近傍に配置された四つの光電変
換素子列、17a,17b,17c,17dはフィールドレンズ13によ
る撮影レンズ11上の絞り14a〜14dの投影像で、合焦検出
に用いる光束の範囲を示している。撮影レンズ11の光軸
に対称な二つの二次結像光学系15a,15b及び二つの光電
変換素子列16a,16bは第一の合焦検出系を構成し、残り
の二次結像光学系15c,15d及び光電変換素子列16c,16dは
第二の合焦検出系を構成する。 第1図に示されるように、第一の合焦検出系18の出力
と第二の合焦検出系19の出力は、切換手段20によりいず
れか一方が選択されて、演算手段21に入力する。切換手
段20は演算手段21によりドライバ22を介して切換制御さ
れる。演算手段21は、撮影レンズ11の焦点状態を演算に
より検出し、その結果を焦点状態表示手段23に表示させ
ると共に、駆動制御回路24を介してレンズ駆動用モータ
25を駆動して、撮影レンズ11を合焦位置へ移動させる。 第1図及び第2図に示される本発明の一実施例の動作
を、第3図のフローチャートにより説明する。 通常の動作では、演算手段21はドライバ22を介して切
換手段20を第一の合焦検出系18の側に切り換えさせる。
これにより、ステップ1では、第一の合焦検出系18に属
する光電変換素子列16a,16bの出力が演算手段21に入力
し、演算手段21は(1)式に基づいた演算を行って、V
(i)の値を求める。ステップ2では、V(i)の最小
値が0に近い一定値以下であるかを判定し、一定値以下
であれば信頼性の高い演算結果であると認定して、直ち
にステップ3に進み、この演算結果に基づいたレンズ駆
動を駆動制御回路24を介して行う。レンズ停止後は、ス
テップ4のシャッタレリーズに移行する。 ステップ2で、V(i)の最小値が一定値より大きい
場合には、演算結果が信頼性の低いものであると認定し
て、ステップ5に進み、切換手段20を切換制御すること
により、第二の合焦検出系19に属する光電変換素子列16
c,16dの出力を選択させる。演算手段21はこれらの出力
により再度(1)式に基づいた演算を行い、V(i)の
値を求める。ステップ6で、V(i)の最小値が0に近
い一定値以下であるかを判定し、一定値以下であれば、
ステップ3にてレンズ駆動を行い、レンズ停止後、ステ
ップ4のシャッタレリーズに移行する。 一方、ステップ6で、V(i)の最小値が一定値より
大きい場合には、演算結果が信頼性の低いものであると
認定し、焦点状態表示手段23により合焦不能を表示させ
る。 本実施例によれば、第4図(a)に示されるように被
写体が水平線である場合や、第4図(b)に示されるよ
うに横方向にコントラストがない場合でも、焦点検出範
囲26のうちで縦方向に光量分布の変化がでるので、合焦
可能となる。 本実施例では、第一の合焦検出系18を主とし、第二の
合焦検出系19を従として用いているため、第一の合焦検
出系18の検出能力を高くしなければならない。そのため
に、第2図の絞り14a,14bと14c,14dの広さの差から分か
るように、合焦検出に使用する光束の領域を制限するこ
とが望ましい。即ち、第一の合焦検出系18は通常用いる
ものであるため、可能な限り基線長を広く、且つ光束も
多くとり入れて明るくして、合焦能力を高める必要があ
る。このようにしたとき、第二の合焦検出系19は第一の
合焦検出系18と同等の明るさを保つことは不可能で、若
干明るさを落さなければならない。しかし、第二の合焦
検出系19は前述のように、第一の合焦検出系18による焦
点検出が不能な時のみ使用するものであるから、十分使
用に耐え得る。 (変形例) 図示実施例中、四つの二次結像光学系15a〜15dは、分
離していてもよく、また、樹脂、ガラス等で一体に成形
されるものでもよい。 図示実施例では、横方向の合焦検出系を第一、縦方向
の合焦検出系を第二としたが、逆でもかまわない。 また、図示実施例では、最も効果的にするために、第
一の合焦検出系の基線と第二の合焦検出系の基線とが直
交するものとしたが、両者が平行であっても、斜めにク
ロスしていてもかわまない。 第1図において、演算手段21としてマイクロコンピュ
ータが用いられる場合には、切換手段20はマイクロコン
ピュータに機能的に内蔵されるものとなる。 (発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、四つの二次結
像光学系及び光電変換素子列のうち、二つの二次結像光
学系及び二つの光電変換素子列を第一の合焦検出系とし
て、該第一の合焦検出系の二つの光電変換素子列の各素
子出力を対として二つの光電変換素子列の各出力同士を
所定の演算にしたがって演算処理することで対物レンズ
の焦点状態を検出するためのものとし、残りの二次結像
光学系及び光電変換素子列を第二の合焦検出系として、
該第二の合焦検出系の二つの光電変換素子列の各素子出
力を対として二つの光電変換素子列の各出力同士を所定
の演算にしたがって演算処理することで対物レンズの焦
点状態を検出するためのものとし、通常は、前記第一の
合焦検出系の出力を演算して、焦点検出を行い、前記第
一の合焦検出系による焦点検出が不可能な場合に、前記
第一の合焦検出系から前記第二の合焦検出系の側に切り
換えることにより、前記第二の合焦検出系の出力を演算
して、焦点検出を行うようにしたから、焦点検出不能或
いは焦点検出ミスの対象となる物体を減らすことができ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の一実施例に係る光学系を示す斜視図、第3図は
本発明の一実施例の動作を示すフローチャート、第4図
は本発明の一実施例により焦点検出が可能になるシーン
の例を示す図、第5図は従来の焦点検出装置の光学系を
示す斜視図、第6図は従来の焦点検出装置による焦点検
出原理を示す図、第7図は従来の焦点検出装置の光電変
換素子列の出力を示す波形図、第8図は苦手被写体に対
する場合の同じく出力波形図である。 11……撮影レンズ、12……視野枠、13……フィールドレ
ンズ、14a〜14d……絞り、15a〜15d……二次結像光学
系、16a〜6d……光電変換素子列、18……第一の合焦検
出系、19……第二の合焦検出系、20……切換手段、21…
…演算手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 彰 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キャノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−186214(JP,A) 特開 昭61−295520(JP,A) 特開 昭62−95511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.対物レンズの予定結像面近傍にフィールドレンズを
    配置し、該フィールドレンズの後方に、前記対物レンズ
    の光軸に対して略平行な光軸を有する四つの二次結像光
    学系を配置し、該二次結像光学系の結像面近傍に四つの
    光電変換素子列を配置した焦点検出装置において、前記
    四つの二次結像光学系及び光電変換素子列のうち、二つ
    の二次結像光学系及び二つの光電変換素子列を第一の合
    焦検出系として、該第一の合焦検出系の二つの光電変換
    素子列の各素子出力を対として二つの光電変換素子列の
    各出力同士を所定の演算にしたがって演算処理すること
    で前記対物レンズの焦点状態を検出するためのものと
    し、残りの二次結像光学系及び光電変換素子列を第二の
    合焦検出系として、該第二の合焦検出系の二つの光電変
    換素子列の各素子出力を対として二つの光電変換素子列
    の各出力同士を所定の演算にしたがって演算処理するこ
    とで前記対物レンズの焦点状態を検出するためのものと
    すると共に、前記第一と第二の合焦検出系の出力を切り
    換える切換手段と、通常は前記切換手段を前記第一の合
    焦検出系の側に切換制御することにより、前記第一の合
    焦検出系の出力を演算して、焦点検出を行い、前記第一
    の合焦検出系による焦点検出が不可能な場合に、前記切
    換手段を前記第二の合焦検出系の側に切換制御すること
    により、前記第二の合焦検出系の出力を演算して、焦点
    検出を行う演算手段とを備えたことを特徴とする焦点検
    出装置。
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