JP3703153B2 - Focus detection device - Google Patents

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JP3703153B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は写真用カメラやビデオカメラ等に好適な焦点検出装置に関し、特に対物レンズの瞳を複数の領域に分割し、各領域を通過する光束を用いて複数の被写体像(物体像)に関する光量分布を形成し、これら複数の光量分布の相対的な位置関係を求めることにより、対物レンズの合焦状態を撮影範囲中の複数の領域に対して検出する際に好適な焦点検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より対物レンズを通過した光束を利用した受光型の焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれる方式がある。この像ずれ方式は例えば特開昭59−107311号公報や特開昭59−107313号公報等で提案されている。
【0003】
図9は従来の像ずれ方式を用いた焦点検出装置の光学系の概略図である。
【0004】
同図において61は対物レンズ、62は視野マスクであり対物レンズ61の予定結像面近傍に配置されている。63はフィールドレンズであり予定結像面の近傍に配置されている。64は2次光学系であり対物レンズ61の光軸に対して対称に配置された二つのレンズ64−1,64−2により構成されている。65は受光手段であり前記二つのレンズ64−1,64−2に対応してその後方に配置された2つの受光素子列65−1,65−2を有している。66は絞りであり前記2つのレンズ64−1,64−2に対応してその前方に配置された2つの開口部66−1,66−2を有している。67は対物レンズ61の射出瞳であり、分割された2つの領域67−1,67−2により構成されている。
【0005】
尚、フィールドレンズ63は開口部66−1,66−2を射出瞳67の領域67−1,67−2に結像する作用を有しており、各領域67−1,67−2を透過した光束が受光素子列65−1,65−2上に夫々光量分布を形成するようになっている。
【0006】
この図9に示す焦点検出装置では、対物レンズ61の結像点が予定結像面の前側にある場合は、2つの受光素子列65−1,65−2上に夫々形成される物体像に関する光量分布が互いに近づいた状態となり、また、対物レンズ61の結像点が予定結像面の後側にある場合は、2つの受光素子列65−1,65−2上に夫々形成される光量分布が互いに離れた状態となる。しかも、2つの受光素子列65−1,65−2上に夫々形成された光量分布のずれ量は対物レンズ61の焦点外れ量とある関数関係にあるので、そのずれ量を適当な演算手段で算出すると、対物レンズ61の焦点はずれの方向と量とを検出することができる。
【0007】
図9に示す焦点検出装置は、対物レンズにより撮影される被写体範囲の略中央に存在する被写体に対して、測距を行っている。
【0008】
これに対し、撮影範囲の中央部以外の測距点に関しても焦点検出可能な焦点検出装置を本出願人は先に特願昭62−279835号で提案している。
【0009】
図10は特願昭62−279835号で提案した複数測距点用の焦点検出装置の光学系の概略図である。同図において71は視野マスク、72はフィールドレンズ、73は2つの開口73−1,73−2を有する絞り、74は2つのレンズ74−1,74−2から成る2次光学系、75はセンサを夫々示している。尚、図9で示した対物レンズ61は省略してある。
【0010】
同図においては視野マスク71が測距すべき複数の視野に対応して複数の開口71a〜71eを有しており、この視野マスク71で規制された光束が2次光学系74により形成する複数対の光量分布を受光するように複数対のセンサ列75a1と75a2、75b1と75b2、75c1と75c2、75d1と75d2、そして75e1と75e2がセンサ75として設けられている。
【0011】
同図においては撮影画面の中央部とその両側の4ヵ所の全体として5つの領域において測距を行っている。このように簡易な構成により撮影画面中の複数の領域で焦点検出が出来ることはカメラに適用する場合大変重要になっている。
【0012】
図10に示す焦点検出装置は、対物レンズの焦点状態によってセンサ上の2つの光量分布が相対的に移動する方向が上下方向であるために、この方向に光量分布の変化がある物体に対してのみ測距が可能であり、これと垂直な方向にのみ光量分布の変化のある物体、例えば垂直線を境界とする白黒のエッジパターンのようなものに対しては、測距することができない。
【0013】
この為、本出願人は特願昭63−274940号において撮影範囲の中心付近では光量分布が上下、又は左右の一方向にのみ変化するような物体に対しても測距することが出来、しかも撮影範囲の中心付近以外の複数の点においても測距することのできる焦点検出装置を提案している。
【0014】
図11は特願昭63−274940号で提案した焦点検出装置の要部概略図である。
【0015】
図中31は視野マスクであり不図示の対物レンズ(撮影レンズ)による撮影画面の略中央に交差して、例えば十字形の開口部31−1と両側の周辺部に縦長の開口部31−2,31−3を有している。32はフィールドレンズであり、視野マスク31の3つの開口部31−1,31−2,31−3に対応して各々所定の光学特性を有する3つの領域32−1,32−2,32−3から成っている。33は絞りであり、中心部は上下左右に各々1対ずつ計4つの開口部33−1a,33−1b,33−1c,33−1dを、また左右の周辺部分は1対の2つの開口部33−2a,33−2b及び開口部33−3a,33−3bがそれぞれ設けられている。
【0016】
前記フィールドレンズ32の各領域32−1,32−2,32−3はそれぞれ絞り33の対になっている開口33−1,33−2,33−3を不図示の撮影レンズの射出瞳付近に結像する作用を有している。34は2次光学系であり、全体として4対の2次結像レンズを有している。
【0017】
即ち、全体として8つの2次結像レンズ34−1a,34−1b,34−1c,34−1d,34−2a,34−2b,34−3a,34−3bからなっており、絞り33の各開口部に対応してその後方に配置されている。
【0018】
35は受光素子列(センサ)であり、全体として4対のセンサ列を有している。即ち全体として8つのセンサ列35−1a,35−1b,35−1c,35−1d,35−2a,35−2b,35−3a,35−3bからなっており、2次結像レンズに対応してその像を受光するように配置されている。
【0019】
図12は図11のセンサ35面上に形成される像領域を示した説明図である。領域36−1a,36−1b,36−1c,36−1dは視野マスク31の中央の開口部31−1の像領域でありフィールドレンズ32の中央部32−1を透過した光束が絞り33の開口部33−1a,33−1b,33−1c,33−1dで規制された後、その後方の2次結像レンズ34−1a,34−1b,34−1c,34−1dによってセンサ35面上に形成される状態を夫々示している。
【0020】
又、36−2a,36−2bは視野マスク31の周辺の開口部31−2の像領域であり、フィールドレンズ32の周辺部32−2を透過した光束が絞り33の開口部33−2a,33−2bによって規制されたのち、その後方の2次結像レンズ34−2a,34−2bによってセンサ35上に形成される状態を示している。
【0021】
同様に36−3a,36−3bは視野マスク31の周辺の開口部31−3の像領域であり、フィールドレンズ32の周辺部32−3を透過した光束が絞り33の開口部33−3a,33−3bによって規制されたのち、その後方の2次結像レンズ34−3a,34−3bによってセンサ35面上に形成される像領域をそれぞれ示している。
【0022】
図11に示す焦点検出装置の測距原理は従来と同様に、対を成すセンサ列方向の像の相対的位置を検出するものである。
【0023】
以上で説明したような構成をとることにより、不図示の対物レンズにより撮影又は観察される範囲の中心付近では、光量分布が上下又は左右の一方向にのみ変化するような物体に対しても測距することが可能となり、又中心以外の視野マスク31の周辺の開口31−2,31−3に対応する位置にある物体に対しても測距することができる。
【0024】
一般に一眼レフカメラ等のように交換可能な撮影レンズは固有の収差を有し、その量や補正傾向が異なる。また同一種類の撮影レンズであっても製造時の製作誤差により固体差がある。この為、前述した焦点検出装置を一眼レフカメラのような撮影レンズが交換可能なカメラに用いる場合、焦点検出装置で直接得られる焦点検出信号に基づいて撮影レンズ(合焦レンズ)の駆動制御を行なうと適正な焦点状態が得られないことがある。
【0025】
こうした問題点を解決する為に、各撮影レンズに焦点検出信号に対する固有の補正値Cを用いて、例えば焦点外れ量を表わす焦点検出信号Dを
C = D − c ・・・・・・・・(1)
により補正し、このとき得られた補正焦点検出信号DC に基づいて合焦レンズの駆動制御を行なった焦点検出装置が提案されている。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
各撮影レンズに対する固有の補正値Cは、一般的には焦点検出装置の検出領域(測距領域)の位置にも依存する。この為、図10,図11に示すような中心以外にも検出領域を有する場合は、それぞれの検出領域に対応した補正値を持つことが必要である。しかしながら、想定される検出領域の数が多い場合、全ての検出領域に対する補正値を撮影レンズ側、或いはカメラ本体側に持つ為には大きな記憶容量の記憶素子を必要とし、また焦点検出信号の演算時の補正値の入出力制御が煩雑なものになるという問題点が生じてくる。
【0027】
一方、一定の位置や数の検出領域に対してのみ動作する一眼レフカメラ及び交換レンズのような撮影システムが既に存在する場合、これとは検出領域の位置や数が異なる焦点検出装置を搭載したカメラはこのシステムにおいてはそのままでは使用することができない。使用可能とする為には、新たに必要となる補正値全てをカメラ本体側に持たなければならず、同様に大きな記憶容量の記憶素子を必要とするという問題点が生じてくる。
【0028】
本発明は多く検出領域(測距領域)での焦点検出信号を撮影レンズ毎の補正値を用いて補正して求める際に適切なる演算処理により簡易に求めることができ、高密度の記憶容量の記憶素子を用いずに高精度な焦点検出が可能な焦点検出装置の提供を目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の焦点検出装置は、撮影レンズの像面側に焦点検出手段を配置し、
該焦点検出手段を利用して該撮影レンズの合焦状態を撮影範囲中の複数の測距領域に対して求める際、
該焦点検出手段は該撮影レンズの少なくとも一つの固有の情報と複数の測距領域のうち少なくとも所定の2つの測距領域に対応した該撮影レンズの補正値に関する値とを用いて該撮影レンズの近似式タイプ及び係数を決定し、前記決定された近似式タイプ及び係数を用いて補正値を演算し、前記演算された補正値により前記焦点検出手段で得られた焦点検出信号を補正する制御手段を有することを特徴としている。
【0030】
請求項2の発明は請求項1の発明において、前記焦点検出手段は前記撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形成する2次光学系と、該複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光手段とを有しており、該2次光学系は複数対の2次結像レンズを有していることを特徴としている。
請求項3の発明のカメラシステムは、前記請求項1又は2の焦点検出装置を有することを特徴としている。
【0031】
【実施例】
図1は本発明の実施例1の要部概略図、図2は図1の一部分の拡大説明図である。
【0032】
図中、71は撮影レンズ本体であり内部には撮影レンズ72と撮影レンズ72を構成するレンズ系の全て若しくは一部の合焦レンズを移動させ、撮影レンズ72の焦点状態を調整する為の駆動装置73、そしてROMのような記憶装置74及びそれ等を制御する為のレンズ制御手段75を有している。
【0033】
76はカメラ本体であり、撮影レンズ72による物体像が形成する焦点板77、ペンタプリズム78、そして接眼レンズ79を有するファインダー系、焦点検出手段80及びその制御手段81を含む焦点検出系、撮影レンズ72からの光をファインダー系に導く為の主ミラー82、撮影レンズ72からの光を焦点検出手段80に導く為のサブミラー83を含んでいる。撮影レンズ本体71及びカメラ本体76は接点84を有し、互いに装着された状態ではそれ等を介して情報の通信や電源の供給が行なわれる。
【0034】
本実施例の焦点検出手段80は図11で示したのと同様の構成要件を有しており、また測距原理も同じである。
【0035】
図2は焦点検出手段80として図11に示すものを採用した場合の焦点検出領域を図1の焦点板77上で表したものである。図11の視野マスク31の開口形状或いはセンサ35の配列に対応して中心の十字領域85と中心からLだけ離れた周辺の矩形の領域86が焦点検出領域となる。
【0036】
一方、撮影レンズ本体71はそのROM74内に中心領域及び中心から距離L´だけ離れた周辺領域に対する前述の焦点検出信号Dにおける補正値C(O),C(L´)を有している。
【0037】
図1の撮影装置において、例えば焦点検出領域として予め中心の領域が選択された場合には、不図示のシャッターボタンの第1段の押込み等によって焦点検出系が起動され、そのときの中心領域に対する撮影レンズ72の焦点状態を表わす量、例えば焦点外れ量D(O)が検出される。続いて撮影レンズ本体71のROM74内に記憶されている中心の焦点検出領域に対する補正値C(O)が接点84を介して焦点検出系の制御手段81に読み込まれる。
【0038】
そして
C (O)= D(O)−C(O) ・・・・・・・・(2)
の演算によって最終的な補正焦点検出信号DC (O)が求められる。この値に基づいて撮影レンズ本体71の駆動装置73による合焦レンズの駆動を行ない焦点状態の調整が行なわれる。
【0039】
又、中心から距離Lだけ離れた周辺の焦点検出領域に対しては、同様に焦点外れ量D(L)が検出され、もし
L = L´ ・・・・・・・・(3)
であれば、撮影レンズ本体71のROM74内の補正値C(L´)をそのまま用い、補正焦点検出信号DC (L)が
C (L)= D(L)−C(L´) ・・・・・・・・(4)
として求められる。
【0040】
これに対し、
L ≠ L´ ・・・・・・・・(5)
の場合、本発明においては次のようにして補正値C(L)を演算により求めている。
【0041】
即ち、中心からxだけ離れた焦点検出領域に対する補正値C(X)がxの関数として、
C(x)=axr +b ・・・・・・・・(6)
で表わされるとしている。
【0042】
ここでrは1又は2の2種類の値をとりうる定数である。撮影レンズ本体71のR0M74内より2つの補正値C(0),C(L´)及びrが1か2のどちらのタイプかを示す情報を得ることにより、(6)式の係数a,bを求めている。
【0043】
これより補正値C(x)は
【0044】
【数1】

Figure 0003703153
となる。
【0045】
これを用い、補正焦点検出信号DC (L)を演算している。
【0046】
図3は(7)式の関数を縦軸に補正値C(x)、横軸にxをとって描いた説明図である。
【0047】
図中、実線がr=1の場合、破線がr=2の場合を示す。図より明らかなように、rの値の違いによってxの大きい領域では補正値の値が大きく異なり、rを適切に選択することにより、各レンズに応じた最適な補正値が求められる。
【0048】
本実施例においては、撮影レンズ本体71はそのROM74内にrの値に関し2つのタイプのどちらに属するかの情報を保持しておく必要があるが、たかだか1ビットの情報でよく、新たな補正値を持つことに比べれば、記憶容量に対する負担は軽微である。
【0049】
また、撮影レンズROM74内に前述の補正値C(0),C(L´)の他に撮影レンズの固有の情報、例えば焦点距離、開放絞り値、瞳位置、フォーカスレンズの敏感度等に関する情報が記憶されている場合には、これらの情報からrのタイプを判別してもよい。
【0050】
例えば、開放絞り値が小さく(即ち明るく)瞳位置が遠い撮影レンズでは焦点検出系に影響を及ぼす画角変化に伴う収差変動が比較的少ないと判断し、rを1とし、また焦点距離の短い画角の大きな撮影レンズは収差変動が大きくなる可能性があるとして、rを2とする等の判定を行なう手段を設けてもよい。更に、rの値として1,2だけでなく1/2,1/4 等を採用してもよい。
【0051】
実施例1においては、近似関数のタイプを2つとしたが、更に近似精度を高めるためにタイプ数を増やすこともできる。例えば、補正値C(x)を近似する関数として以下の4つを仮定するようにしてもよい。
【0052】
【数2】
Figure 0003703153
これらの近似関数のうち、タイプ1,タイプ2の係数は既知の補正値であるC(x),C(L´)を用いてそれぞれ次のように表わせる。
【0053】
【数3】
Figure 0003703153
また、タイプ3,タイプ4はタイプ1,タイプ2をx=L´で接続したものであるが、接続の仕方としてタイプ1,タイプ2を単純に接続する方法と、なめらかに接続する方法の2つが考えられる。簡単な計算により係数はそれぞれ次のように表わされる。
【0054】
単純に接続する場合は各近似関数の係数を独立に決定し、
【0055】
【数4】
Figure 0003703153
なめらかに接続する場合はx=L´で1次微分が連続となるように係数を決定し、
【0056】
【数5】
Figure 0003703153
となる。
【0057】
タイプ1,タイプ2の補正値C(x)はグラフに示すと図3の実線,破線と同様になる。図4,図5は単純に接続した場合のタイプ3,タイプ4の補正値C(x)を、また図6,図7はなめらかに接続した場合のタイプ3,タイプ4の補正値C(x)をそれぞれ図示した説明図である。
【0058】
本実施例においては4つのタイプを区別するための情報が必要となるが、情報量としては2ビット相当にすぎず、実施例1と同様に必要とする記憶容量を著しく増大させる原因とはならない。また実施例1の説明で述べたとおり、タイプを区別するための特別の情報を持たず、撮影レンズ本体71内のROM74内の他の情報から4つのタイプを判定するようにしてもよい。
【0059】
近似関数としては以上の実施例に用いられているものの他に、指数関数や対数関数、三角関数、或いはそれらを接続したもの等、種々のものを用いることが可能である。また以上の実施例においては、既知の補正値の数が2の場合を例に説明を行なったが、3以上であってももちろんよく、その数に応じて近似関数も適宜適当なものを選択することができる。
【0060】
図8は本発明の実施例2の焦点検出部分を示す要部概略図である。
【0061】
本実施例における2次光学系の構成は図11と同様であるが、周辺視野が左右各々開口部31−2,31−3,31−4,31−5と2つずつになり、又センサー列が35−4a,35−4b,35−4c,35−4dと増えている。焦点検出領域の数が増えても、前述と同様の方法により本発明は適用できる。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように各要素を設定することにより、多く検出領域(測距領域)での焦点検出信号を撮影レンズ毎の補正値を用いて補正して求める際に適切なる演算処理により簡易に求めることができ、高密度の記憶容量の記憶素子を用いずに高精度な焦点検出が可能な焦点検出装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図
【図2】 図1の測距範囲の説明図
【図3】 本発明に係る補正値と測距範囲とを示す説明図
【図4】 本発明に係る補正値と測距範囲とを示す説明図
【図5】 本発明に係る補正値と測距範囲とを示す説明図
【図6】 本発明に係る補正値と測距範囲とを示す説明図
【図7】 本発明に係る補正値と測距範囲とを示す説明図
【図8】 本発明の実施例2の一部分の説明図
【図9】 従来の像ずれ方式の焦点検出装置の要部概略図
【図10】
Figure 0003703153
【図11】 従来の像ずれ方式の焦点検出装置の要部概略図
【図12】 図9の一部分の説明図
【符号の説明】
71 撮影レンズ本体
72 撮影レンズ
73 駆動装置
74 記憶装置
75 レンズ制御手段
76 カメラ本体
77 焦点板
80 焦点検出手段
81 制御手段
84 接点[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a focus detection apparatus suitable for a photographic camera, a video camera, and the like, and in particular, divides a pupil of an objective lens into a plurality of regions, and uses a light beam that passes through each region to emit light amounts related to a plurality of subject images (object images). The present invention relates to a focus detection device suitable for detecting a focus state of an objective lens with respect to a plurality of areas in an imaging range by forming a distribution and obtaining a relative positional relationship between the plurality of light quantity distributions. is there.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a so-called image shift method as a light receiving type focus detection method using a light beam that has passed through an objective lens. This image shift method is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-10731 and 59-107313.
[0003]
FIG. 9 is a schematic diagram of an optical system of a focus detection apparatus using a conventional image shift method.
[0004]
In the figure, reference numeral 61 denotes an objective lens, and 62 denotes a field mask, which is disposed in the vicinity of the intended imaging plane of the objective lens 61. A field lens 63 is disposed in the vicinity of the planned image plane. Reference numeral 64 denotes a secondary optical system, which includes two lenses 64-1 and 64-2 arranged symmetrically with respect to the optical axis of the objective lens 61. A light receiving means 65 has two light receiving element rows 65-1 and 65-2 disposed on the rear side corresponding to the two lenses 64-1 and 64-2. Reference numeral 66 denotes a stop, which has two openings 66-1 and 66-2 disposed in front of the two lenses 64-1 and 64-2, respectively. Reference numeral 67 denotes an exit pupil of the objective lens 61, which is composed of two divided regions 67-1 and 67-2.
[0005]
The field lens 63 has an effect of forming the openings 66-1 and 66-2 in the areas 67-1 and 67-2 of the exit pupil 67, and transmits through the areas 67-1 and 67-2. The luminous fluxes form a light quantity distribution on the light receiving element rows 65-1 and 65-2, respectively.
[0006]
In the focus detection apparatus shown in FIG. 9, when the imaging point of the objective lens 61 is on the front side of the scheduled imaging surface, the object images formed on the two light receiving element rows 65-1 and 65-2 are related. When the light quantity distributions are close to each other and the imaging point of the objective lens 61 is on the rear side of the planned imaging surface, the light quantities formed on the two light receiving element rows 65-1 and 65-2, respectively. Distributions are separated from each other. In addition, the amount of deviation of the light amount distribution formed on each of the two light receiving element rows 65-1 and 65-2 has a certain functional relationship with the amount of defocus of the objective lens 61. When calculated, the direction and amount of defocus of the objective lens 61 can be detected.
[0007]
The focus detection apparatus shown in FIG. 9 performs distance measurement with respect to a subject that exists in the approximate center of the subject range photographed by the objective lens.
[0008]
On the other hand, the present applicant has previously proposed in Japanese Patent Application No. 62-279835 a focus detection device capable of detecting a focus at a distance measuring point other than the center of the photographing range.
[0009]
FIG. 10 is a schematic view of an optical system of a focus detection apparatus for a plurality of distance measuring points proposed in Japanese Patent Application No. 62-279835. In the figure, 71 is a field mask, 72 is a field lens, 73 is a stop having two apertures 73-1 and 73-2, 74 is a secondary optical system comprising two lenses 74-1 and 74-2, and 75 is Each sensor is shown. Note that the objective lens 61 shown in FIG. 9 is omitted.
[0010]
In the figure, the field mask 71 has a plurality of openings 71 a to 71 e corresponding to a plurality of fields to be measured, and a plurality of light beams restricted by the field mask 71 are formed by the secondary optical system 74. A plurality of pairs of sensor arrays 75a1 and 75a2, 75b1 and 75b2, 75c1 and 75c2, 75d1 and 75d2, and 75e1 and 75e2 are provided as sensors 75 so as to receive the light quantity distribution of the pair.
[0011]
In the figure, distance measurement is performed in five areas as a whole at the center of the photographing screen and at four places on both sides thereof. In this way, it is very important to be able to detect the focus in a plurality of areas in the shooting screen when applied to a camera.
[0012]
In the focus detection apparatus shown in FIG. 10, the direction in which the two light quantity distributions on the sensor move relative to each other depending on the focus state of the objective lens is the vertical direction. Only a distance can be measured, and an object having a change in the light amount distribution only in a direction perpendicular thereto, for example, a monochrome edge pattern having a vertical line as a boundary cannot be measured.
[0013]
For this reason, the applicant of the present invention can measure the distance even in the case of Japanese Patent Application No. 63-274940, even for an object whose light amount distribution changes only in one direction up and down or left and right near the center of the photographing range. A focus detection apparatus that can measure a distance at a plurality of points other than the vicinity of the center of the imaging range is proposed.
[0014]
FIG. 11 is a schematic view of the main part of the focus detection apparatus proposed in Japanese Patent Application No. 63-274940.
[0015]
In the figure, reference numeral 31 denotes a field mask, which intersects substantially the center of a photographing screen by an objective lens (photographing lens) (not shown), for example, a cruciform opening 31-1 and vertically long openings 31-2 on both sides. , 31-3. Reference numeral 32 denotes a field lens, which corresponds to the three openings 31-1, 31-2, 31-3 of the field mask 31, and has three regions 32-1, 32-2, 32-- each having predetermined optical characteristics. It consists of three. Reference numeral 33 denotes an aperture, with a central portion including four openings 33-1a, 33-1b, 33-1c, and 33-1d, one pair vertically and horizontally, and a pair of two openings on the left and right peripheral portions. Portions 33-2a and 33-2b and openings 33-3a and 33-3b are respectively provided.
[0016]
The areas 32-1, 32-2, and 32-3 of the field lens 32 have openings 33-1, 33-2, and 33-3 that are paired with a diaphragm 33, respectively, in the vicinity of the exit pupil of a photographing lens (not shown). Has an effect of forming an image. Reference numeral 34 denotes a secondary optical system, which has four pairs of secondary imaging lenses as a whole.
[0017]
That is, as a whole, there are eight secondary imaging lenses 34-1a, 34-1b, 34-1c, 34-1d, 34-2a, 34-2b, 34-3a, 34-3b. It arrange | positions in the back corresponding to each opening part.
[0018]
A light receiving element array (sensor) 35 has four pairs of sensor arrays as a whole. That is, as a whole, there are eight sensor rows 35-1a, 35-1b, 35-1c, 35-1d, 35-2a, 35-2b, 35-3a, 35-3b, corresponding to the secondary imaging lens. Then, it is arranged to receive the image.
[0019]
FIG. 12 is an explanatory view showing an image region formed on the surface of the sensor 35 of FIG. Regions 36-1 a, 36-1 b, 36-1 c, and 36-1 d are image regions of the central opening 31-1 of the field mask 31, and the light beam that has passed through the central portion 32-1 of the field lens 32 is After being restricted by the openings 33-1a, 33-1b, 33-1c, and 33-1d, the surface of the sensor 35 is provided by the secondary imaging lenses 34-1a, 34-1b, 34-1c, and 34-1d at the rear thereof. Each of the states formed above is shown.
[0020]
Reference numerals 36-2a and 36-2b denote image regions of the opening 31-2 around the field mask 31, and the light beam transmitted through the periphery 32-2 of the field lens 32 is the openings 33-2a and 33-2a of the stop 33. After being regulated by 33-2b, the secondary imaging lenses 34-2a and 34-2b behind it are formed on the sensor 35.
[0021]
Similarly, 36-3a and 36-3b are image regions of the opening 31-3 around the field mask 31, and the light beam that has passed through the periphery 32-3 of the field lens 32 is the opening 33-3a, 3B shows image areas formed on the surface of the sensor 35 by secondary imaging lenses 34-3a and 34-3b behind them after being regulated by 33-3b.
[0022]
The focus detection principle of the focus detection apparatus shown in FIG. 11 is to detect the relative position of the paired image in the sensor array direction as in the conventional case.
[0023]
By adopting the configuration described above, even an object whose light intensity distribution changes only in one direction, up and down or right and left, is measured near the center of the range photographed or observed by an objective lens (not shown). It is possible to measure the distance, and it is also possible to measure an object at a position corresponding to the openings 31-2 and 31-3 around the field mask 31 other than the center.
[0024]
In general, interchangeable photographic lenses such as single-lens reflex cameras have inherent aberrations, and their amounts and correction tendencies differ. Even with the same type of photographic lens, there are individual differences due to manufacturing errors during manufacture. For this reason, when the above-described focus detection device is used for a camera such as a single-lens reflex camera in which a photographic lens can be replaced, drive control of the photographic lens (focusing lens) is performed based on a focus detection signal directly obtained by the focus detection device. If this is done, a proper focus state may not be obtained.
[0025]
In order to solve such a problem, a correction value C specific to the focus detection signal is used for each photographing lens, and for example, a focus detection signal D representing an out-of-focus amount is expressed as D C = D−c.・ (1)
There has been proposed a focus detection apparatus that performs correction control according to the above and performs drive control of the focusing lens based on the corrected focus detection signal D C obtained at this time.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
The correction value C specific to each photographic lens generally depends on the position of the detection area (ranging area) of the focus detection device. For this reason, when there are detection areas other than the centers as shown in FIGS. 10 and 11, it is necessary to have correction values corresponding to the respective detection areas. However, if there are a large number of assumed detection areas, a storage element with a large storage capacity is required to have correction values for all the detection areas on the photographing lens side or the camera body side, and calculation of the focus detection signal There arises a problem that the input / output control of the correction value becomes complicated.
[0027]
On the other hand, when there is already a photographing system such as a single-lens reflex camera and an interchangeable lens that operates only on a certain position and number of detection areas, a focus detection device having a different detection area position and number is mounted. The camera cannot be used as is in this system. In order to be usable, all of the newly required correction values must be provided on the camera body side, and similarly a problem arises that a storage element having a large storage capacity is required.
[0028]
The present invention can easily obtain a focus detection signal in a large number of detection areas (ranging areas) by correcting using the correction value for each photographing lens by an appropriate calculation process, and has a high storage capacity. An object of the present invention is to provide a focus detection apparatus capable of detecting a focus with high accuracy without using a memory element.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The focus detection apparatus according to the first aspect of the present invention includes a focus detection unit disposed on the image plane side of the photographing lens,
When obtaining the in-focus state of the photographic lens for a plurality of ranging areas in the photographic range using the focus detection means,
The focus detection unit uses at least one specific information of the photographing lens and a value related to a correction value of the photographing lens corresponding to at least two predetermined ranging areas among a plurality of ranging areas. Control means for determining an approximate expression type and coefficient, calculating a correction value using the determined approximate expression type and coefficient, and correcting the focus detection signal obtained by the focus detection means with the calculated correction value It is characterized by having.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the focus detection unit uses a light beam that has passed through different regions of the pupil of the photographing lens to form a plurality of light quantity distributions related to a subject image, Light receiving means for detecting the relative positional relationship of a plurality of light quantity distributions, and the secondary optical system has a plurality of pairs of secondary imaging lenses.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a camera system including the focus detection apparatus according to the first or second aspect.
[0031]
【Example】
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a part of FIG.
[0032]
In the figure, reference numeral 71 denotes a photographic lens body, and inside the photographic lens 72 and a lens system constituting the photographic lens 72, all or a part of focusing lenses are moved, and driving for adjusting the focus state of the photographic lens 72 is shown. A device 73 and a storage device 74 such as a ROM and a lens control means 75 for controlling them are provided.
[0033]
Reference numeral 76 denotes a camera body, a finder system including a focusing plate 77, a pentaprism 78, and an eyepiece 79 on which an object image is formed by the photographic lens 72, a focus detection system including a focus detection means 80 and its control means 81, and a photographic lens. A main mirror 82 for guiding the light from 72 to the finder system, and a sub mirror 83 for guiding the light from the photographing lens 72 to the focus detection means 80 are included. The photographing lens main body 71 and the camera main body 76 have a contact 84, and when they are attached to each other, information is communicated and power is supplied through them.
[0034]
The focus detection means 80 of this embodiment has the same configuration requirements as shown in FIG. 11, and the distance measurement principle is the same.
[0035]
FIG. 2 shows the focus detection area on the focusing screen 77 in FIG. 1 when the focus detection means 80 shown in FIG. 11 is adopted. In correspondence with the opening shape of the field mask 31 in FIG. 11 or the arrangement of the sensors 35, a central cross area 85 and a peripheral rectangular area 86 separated from the center by L are focus detection areas.
[0036]
On the other hand, the photographing lens main body 71 has correction values C (O) and C (L ′) in the focus detection signal D for the central region and the peripheral region separated from the center by a distance L ′.
[0037]
In the imaging apparatus of FIG. 1, for example, when a central area is selected in advance as a focus detection area, the focus detection system is activated by pressing the first stage of a shutter button (not shown), and the center area at that time is activated. An amount representing the focus state of the photographic lens 72, for example, an out-of-focus amount D (O) is detected. Subsequently, the correction value C (O) for the central focus detection area stored in the ROM 74 of the photographic lens body 71 is read into the focus detection system control means 81 via the contact 84.
[0038]
And D C (O) = D (O) −C (O) (2)
The final corrected focus detection signal D C (O) is obtained by the above calculation. Based on this value, the focusing lens is driven by the driving device 73 of the photographic lens body 71 to adjust the focus state.
[0039]
Similarly, an out-of-focus amount D (L) is detected for a peripheral focus detection region that is separated from the center by a distance L, and L = L ′ (3)
If so, the correction value C (L ′) in the ROM 74 of the photographing lens body 71 is used as it is, and the correction focus detection signal D C (L) is D C (L) = D (L) −C (L ′). .... (4)
As required.
[0040]
In contrast,
L ≠ L ′ (5)
In this case, in the present invention, the correction value C (L) is obtained by calculation as follows.
[0041]
That is, the correction value C (X) for the focus detection region that is separated from the center by x is a function of x.
C (x) = ax r + b (6)
It is said that it is expressed by.
[0042]
Here, r is a constant that can take two values of 1 or 2. By obtaining information indicating whether the two correction values C (0), C (L ′) and r are either 1 or 2 from the R0M 74 of the photographic lens body 71, the coefficients a and b of the equation (6) are obtained. Seeking.
[0043]
From this, the correction value C (x) is:
[Expression 1]
Figure 0003703153
It becomes.
[0045]
Using this, the corrected focus detection signal D C (L) is calculated.
[0046]
FIG. 3 is an explanatory diagram depicting the function of equation (7) with the correction value C (x) on the vertical axis and x on the horizontal axis.
[0047]
In the figure, the solid line indicates r = 1 and the broken line indicates r = 2. As is clear from the figure, the correction value varies greatly in the region where x is large depending on the difference in r, and the optimum correction value corresponding to each lens can be obtained by appropriately selecting r.
[0048]
In this embodiment, the photographing lens main body 71 needs to store information on which of the two types is associated with the value of r in the ROM 74, but it may be at most 1-bit information, and a new correction is made. Compared to having a value, the burden on the storage capacity is light.
[0049]
In addition to the correction values C (0) and C (L ′) described above in the photographic lens ROM 74, information specific to the photographic lens, such as focal length, open aperture value, pupil position, sensitivity of the focus lens, etc. May be determined from these pieces of information.
[0050]
For example, in a photographing lens with a small open aperture value (that is, bright) and a far pupil position, it is determined that there is a relatively small aberration variation due to a change in the angle of view that affects the focus detection system, r is set to 1, and the focal length is short. A photographing lens having a large angle of view may be provided with a means for performing a determination such as setting r to 2 because there is a possibility that the aberration fluctuation will increase. Furthermore, not only 1, 2 but also 1/2, 1/4, etc. may be adopted as the value of r.
[0051]
In the first embodiment, the number of types of approximate functions is two. However, the number of types can be increased to further increase the accuracy of approximation. For example, the following four functions may be assumed as functions approximating the correction value C (x).
[0052]
[Expression 2]
Figure 0003703153
Of these approximate functions, the coefficients of type 1 and type 2 can be expressed as follows using known correction values C (x) and C (L ′), respectively.
[0053]
[Equation 3]
Figure 0003703153
Type 3 and type 4 are obtained by connecting type 1 and type 2 with x = L ′. As a connection method, type 1 and type 2 are simply connected and smooth connection 2 One can be considered. The coefficients are expressed as follows by simple calculation.
[0054]
When connecting simply, determine the coefficient of each approximation function independently,
[0055]
[Expression 4]
Figure 0003703153
When connecting smoothly, the coefficient is determined so that the first derivative is continuous at x = L ′,
[0056]
[Equation 5]
Figure 0003703153
It becomes.
[0057]
The correction values C (x) of type 1 and type 2 are the same as the solid and broken lines in FIG. 4 and 5 show correction values C (x) of type 3 and type 4 when simply connected, and FIGS. 6 and 7 show correction values C (x of type 3 and type 4 when connected smoothly. ).
[0058]
In this embodiment, information for distinguishing the four types is required. However, the amount of information is only 2 bits, and it does not cause a significant increase in the required storage capacity as in the first embodiment. . Further, as described in the description of the first embodiment, the four types may be determined from other information in the ROM 74 in the photographing lens main body 71 without having special information for distinguishing the types.
[0059]
As an approximate function, various functions such as an exponential function, a logarithmic function, a trigonometric function, or a combination thereof can be used in addition to the functions used in the above embodiments. In the above embodiments, the case where the number of known correction values is 2 has been described as an example. However, the number of known correction values may be 3 or more, and an approximate function is appropriately selected according to the number. can do.
[0060]
FIG. 8 is a schematic view showing the main part of a focus detection portion according to the second embodiment of the present invention.
[0061]
The configuration of the secondary optical system in this embodiment is the same as that shown in FIG. 11, but the peripheral visual field has two openings 31-2, 31-3, 31-4, and 31-5. The columns are increased to 35-4a, 35-4b, 35-4c, and 35-4d. Even if the number of focus detection areas increases, the present invention can be applied by the same method as described above.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, by setting each element as described above, it is possible to perform an appropriate calculation process when correcting the focus detection signals in many detection areas (ranging areas) using correction values for each photographing lens. Thus, it is possible to achieve a focus detection device that can be obtained easily and can perform focus detection with high accuracy without using a storage element having a high density storage capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a distance measurement range in FIG. 1. FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correction value and a distance measurement range according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correction value and a distance measurement range according to the present invention. FIG. 7 is an explanatory view showing a correction value and a distance measurement range according to the present invention. FIG. 8 is a partial explanatory view of Embodiment 2 of the present invention. FIG. 9 is a conventional image shift method focus detection. Schematic diagram of the main part of the device [Figure 10]
Figure 0003703153
11 is a schematic diagram of the main part of a conventional image shift type focus detection apparatus. FIG. 12 is an explanatory view of a part of FIG.
71 photographic lens main body 72 photographic lens 73 drive device 74 storage device 75 lens control means 76 camera main body 77 focusing screen 80 focus detection means 81 control means 84 contact point

Claims (3)

撮影レンズの像面側に焦点検出手段を配置し、
該焦点検出手段を利用して該撮影レンズの合焦状態を撮影範囲中の複数の測距領域に対して求める際、
該焦点検出手段は該撮影レンズの少なくとも一つの固有の情報と複数の測距領域のうち少なくとも所定の2つの測距領域に対応した該撮影レンズの補正値に関する値とを用いて該撮影レンズの近似式タイプ及び係数を決定し、前記決定された近似式タイプ及び係数を用いて補正値を演算し、前記演算された補正値により前記焦点検出手段で得られた焦点検出信号を補正する制御手段を有することを特徴とする焦点検出装置。
Place focus detection means on the image plane side of the photographic lens,
When obtaining the in-focus state of the photographic lens for a plurality of ranging areas in the photographic range using the focus detection means,
The focus detection unit uses at least one specific information of the photographing lens and a value related to a correction value of the photographing lens corresponding to at least two predetermined ranging areas among a plurality of ranging areas. Control means for determining an approximate expression type and coefficient, calculating a correction value using the determined approximate expression type and coefficient, and correcting the focus detection signal obtained by the focus detection means with the calculated correction value focus detecting apparatus characterized by having a.
前記焦点検出手段は前記撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて被写体像に関する複数の光量分布を形成する2次光学系と、該複数の光量分布の相対的な位置関係を検出する受光手段とを有しており、該2次光学系は複数対の2次結像レンズを有していることを特徴とする請求項1の焦点検出装置。    The focus detection means detects a relative optical positional relationship between a secondary optical system that forms a plurality of light quantity distributions related to a subject image using light beams that have passed through different areas of the pupil of the photographing lens, and the plurality of light quantity distributions. The focus detection apparatus according to claim 1, further comprising: a light receiving unit, wherein the secondary optical system includes a plurality of pairs of secondary imaging lenses. 前記請求項1又は2の焦点検出装置を有することを特徴とするカメラシステム。A camera system comprising the focus detection device according to claim 1 .
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