JPH01140108A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

Info

Publication number
JPH01140108A
JPH01140108A JP29896987A JP29896987A JPH01140108A JP H01140108 A JPH01140108 A JP H01140108A JP 29896987 A JP29896987 A JP 29896987A JP 29896987 A JP29896987 A JP 29896987A JP H01140108 A JPH01140108 A JP H01140108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light
photographing lens
light receiving
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP29896987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2699360B2 (en
Inventor
Yasuo Suda
康夫 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP62298969A priority Critical patent/JP2699360B2/en
Publication of JPH01140108A publication Critical patent/JPH01140108A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2699360B2 publication Critical patent/JP2699360B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To detect a focusing state by the use of output by arranging a grating member around the expected image forming plane of a photographing lens and a fine lens array behind the member, providing each of some fine lenses with a pair of photodetectors, obtaining two light quantity distributions, and selectively line-connecting the photodetectors. CONSTITUTION:The fine lenses 40 of distributed index type are closely arranged to attain a plane, and the photodetectors 13a and 13b are provided on the emitting surface side of some lens in a group 7b to create a light receiving area 30. The lens group 7b is made thinner than a lens group 7a, and the elements are placed slightly closer to an object side than the image forming point P1 of an image forming lens. An image is re-formed in a point P2 on a focus glass plane. Gratings 31a-31g are placed on the face 5a of a concave lens 5 to form a space filter. The elements receiving fluxes from an eye area the same as the photographing lens are connected to use their output. When the gratings are vibrated perpendicular to the optical axis, front and back pins have reverse phases because fluxes incident on the photodetectors 13a and 13b have prescribed angles. Together with the defocus of the photographing lens, the phase difference increases, so that a focal point can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 (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、特に撮影レンズの瞳を複数の領域1例え
ば2つの領域に分割し、各領域を通過する光束から2つ
の被写体像に関する光11分布を得て、該2つの被写体
像に関する光量分布を利用して撮影レンズの合焦状態を
検出する焦点検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a focus detection device suitable for photographic cameras, video cameras, etc., and in particular, a focus detection device that divides the pupil of a photographic lens into a plurality of regions, for example, two regions, The present invention relates to a focus detection device that obtains a light 11 distribution regarding two subject images from a light flux passing through each area, and detects the in-focus state of a photographic lens using the light intensity distribution regarding the two subject images.

(従来の技術) 従来より撮影レンズの合焦状態を検出する為の装置とし
て種々の方式の焦点検出装置が提案されている。
(Prior Art) Various types of focus detection devices have been proposed as devices for detecting the in-focus state of a photographic lens.

例えば、特開昭55−118019号公報では撮影光束
をファインダー系に導く主可動ミラーの一部をハーフミ
ラ−面とし、その後方に副ミラーを設けて、焦点検出用
の光束をミラーボックス底部に導いている。これにより
光学的に撮影レンズの予定結像面上、及びその近傍に不
透明部材の測距視野マスクやCCD等を配置した構成と
し、撮影レンズの合焦状態を検出している。この焦点検
出装置は焦点検出積度が副ミラーの位置鯖度に影響され
ること、副ミラーの大きさが主可動ミラーによって制限
される為、測距視野の拡大及び移動が難しい等の問題点
があった。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-118019, a part of the main movable mirror that guides the photographing light flux to the finder system is made into a half-mirror surface, and a sub-mirror is provided behind it to guide the light flux for focus detection to the bottom of the mirror box. ing. As a result, a distance measuring field mask made of an opaque member, a CCD, etc. are optically disposed on and in the vicinity of the expected image formation plane of the photographic lens, and the in-focus state of the photographic lens is detected. This focus detection device has problems such as the focus detection area being affected by the position of the secondary mirror, and the size of the secondary mirror being limited by the main movable mirror, making it difficult to expand and move the distance measurement field of view. was there.

又、特開昭58−108506号公報、特開昭58−1
11910号公報、実開昭57−40919号公報等で
はファインダー系のピントグラスの一部を素通しとし、
そこを通過した光束をビームスプリッタ−によりファイ
ンダー系と焦点検出系に分離したり、又、ピント板面上
に透明性の測距素子を形成して、合焦状態を検出してい
る。
Also, JP-A-58-108506, JP-A-58-1
11910, Utility Model Application Publication No. 57-40919, etc., a part of the focus glass of the finder system is transparent,
A beam splitter separates the light beam passing through the lens into a finder system and a focus detection system, and a transparent distance measuring element is formed on the surface of the focusing plate to detect the in-focus state.

この方式は測距視野が素通しのピント板である為、撮影
レンズによる結像状態が確認できないこと、又、測距視
野の拡大及び移動を行う為にはビームスプリッタ−が大
型化してくる等の問題点があった。
In this method, the distance measurement field is a transparent focusing plate, so it is impossible to check the image formation state by the photographing lens, and the beam splitter must be larger in order to expand and move the distance measurement field. There was a problem.

この他、ピント板面上にCdS等の充電変換素子を形成
し、物体像のコントラストを検出して合焦状態を検出す
る焦点検出装置も提案されている。
In addition, a focus detection device has also been proposed in which a charge conversion element such as CdS is formed on the surface of a focus plate and the contrast of an object image is detected to detect the in-focus state.

この方式はCdSが撮影光を遮る為に測距視野内の被写
体を確認することができなく、又、コントラスト方式の
焦点検出方式である為、位相差方式の焦点検出方式に比
べてデイフォーカス量の検出能力が劣っている等の問題
点があった。
With this method, the CdS blocks the photographing light, making it impossible to confirm the subject within the distance measurement field of view, and since it is a contrast-based focus detection method, the amount of day focus is lower than that of the phase-difference focus detection method. There were problems such as poor detection ability.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は空間周波数フィルターとしての駆動可能な格子
部材とレンズアレイを利用することにより、被写体像を
観察する為のピント板としての機能とファインダー系の
小型化という点を損なうことなく、ファインダー系の一
部に配置可能であり、しかもファインダー視野内の広範
囲のうちから任意の視野範囲を選択して焦点合わせなす
ることが出来る、特に−眼レフカメラに好適な焦点検出
装置の提供を目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention utilizes a drivable grating member and a lens array as a spatial frequency filter to function as a focusing plate for observing an object image and to reduce the size of the finder system. It can be placed in a part of the viewfinder system without sacrificing this point, and it is also suitable for focusing on an arbitrary field of view from a wide range within the viewfinder's field of view.It is particularly suitable for eye reflex cameras. The purpose of this invention is to provide a focus detection device.

(問題点を解決するための手段) 撮影レンズの予定結像面近傍に空間周波数フィルターと
しての格子部材とその後方に複数の微少レンズを有する
レンズアレイを配置し、該レンズアレイのうちの一部分
の微少レンズの光路中に微少レンズ毎に1対の受光素子
を設け、これら複数の受光素子より該撮影レンズの瞳の
異った領域を通過する光束より被写体像に関する2つの
光量分布を得、該複数の受光素子のうち該撮影レンズの
同じ瞳領域からの光束を受光する受光素子同志とを電気
的に結線する結線手段を設け、該受光素子からの出力信
号を利用して、該撮影レンズの合焦状態を検出したこと
である。
(Means for solving the problem) A lens array having a grating member as a spatial frequency filter and a plurality of microlenses behind the grating member as a spatial frequency filter is arranged near the planned image forming plane of the photographing lens, and a part of the lens array is A pair of light-receiving elements is provided for each microlens in the optical path of the microlens, and two light intensity distributions related to the subject image are obtained from the light fluxes passing through different areas of the pupil of the photographing lens from these plurality of light-receiving elements. A connection means is provided for electrically connecting the plurality of light receiving elements that receive light beams from the same pupil area of the photographing lens, and the output signal from the light receiving element is used to connect the light receiving elements that receive light from the same pupil region of the photographing lens. This means that the in-focus state has been detected.

(実施例) 第1図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの一実
施例の概略図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a single-lens reflex camera.

図中1はカメラ本体、2は撮影レンズ、3は可動ミラー
であり、例えば全ての光束を反射したり若しくは50%
の光量を透過し、残りを反射するような透過反射特性を
有している。4は凸レンズ、5は凹レンズであり、格子
駆動機構6に結合され一定方向に駆動制御されている。
In the figure, 1 is the camera body, 2 is the photographing lens, and 3 is a movable mirror, which can reflect all the light flux or reflect 50% of it, for example.
It has transmission-reflection characteristics such that it transmits an amount of light and reflects the rest. 4 is a convex lens, and 5 is a concave lens, which are coupled to a grating drive mechanism 6 and controlled to drive in a fixed direction.

7は屈折率分布型の複数の微少レンズを有するレンズア
レイであって、撮影レンズ2の1次結像面上の被写体像
をピントグラス8のマット面8a上に正立等倍となるよ
うに再結像している。8bはフレネルレンズであってピ
ントグラス8のマット面8a上の被写体像からの光束を
集光している。8Cは結像状態確認用のスプリットプリ
ズムであり、ピントグラス8の一部に設けられている。
Reference numeral 7 denotes a lens array having a plurality of minute lenses of a refractive index distribution type, and is used to make the subject image on the primary imaging plane of the photographing lens 2 erect and equal to the same magnification on the matte surface 8a of the focusing glass 8. It is being re-imaged. 8b is a Fresnel lens that condenses the light beam from the subject image on the matte surface 8a of the focusing glass 8. 8C is a split prism for checking the imaging state, and is provided in a part of the focusing glass 8.

9はペンタプリズム、10は接眼レンズであり、ピント
グラス8のマット面8a上の被写体像を観察している。
9 is a pentaprism, and 10 is an eyepiece lens, through which the subject image on the matte surface 8a of the focusing glass 8 is observed.

第2図は第1図のレンズアレイ7近傍の結像状態を示す
拡大説明図である。同図においては光線は左から右に向
って進み凹レンズ5に入射している。凹レンズ5は凸レ
ンズ4によって生じる像面湾曲を補正する為のものであ
る。又、凹レンズ5の第ルンズ面5aが撮影レンズ2の
予定結像面と略一致するように各要素を設定している。
FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram showing the imaging state near the lens array 7 in FIG. 1. In the figure, the light rays advance from left to right and are incident on the concave lens 5. The concave lens 5 is for correcting field curvature caused by the convex lens 4. Further, each element is set so that the lens surface 5a of the concave lens 5 substantially coincides with the expected image formation surface of the photographing lens 2.

ここで例えば第ルンズ面5a上に結像する光線Aを例に
とり説明すると、凹レンズ5より射出した光線は屈折率
分布型の微少レンズ40の前方微少レンズ群7bに入射
し、後方微少レンズ群7aの内部の点P1に結像する。
Here, taking as an example the light ray A that forms an image on the lens surface 5a, the light ray emitted from the concave lens 5 enters the front micro lens group 7b of the refractive index distribution type micro lens 40, and then enters the rear micro lens group 7a. The image is formed at a point P1 inside the .

そして、その後微少レンズ中をうねりながら進み、後方
に配置したどシトグラス8上のマット面8a上の点P2
に再結像している。このとき、第ルンズ面5a上に形成
された被写体像がマット面8a上に正立等倍結像となる
ように後述するように微少レンズ40の屈折率分布や長
さ等の諸要素を特定している。
After that, it moves in a undulating manner through the microlens and is placed at a point P2 on the matte surface 8a on the glass 8.
The image is re-imaged. At this time, various factors such as the refractive index distribution and length of the microlens 40 are specified as described later so that the subject image formed on the lens surface 5a becomes an erect, equal-magnification image on the matte surface 8a. are doing.

このように本実施例では微少レンズ40を多数配置し、
微少レンズ群全体としてレンズアレイ7を構成し、1個
の連続した正立等倍の実像を得ている。
In this way, in this embodiment, a large number of microlenses 40 are arranged,
The entire microlens group constitutes a lens array 7, and one continuous erect real image of equal magnification is obtained.

尚、本実施例において微少レンズにより正立等倍の実像
を得る為の条件を参考の為に示すと、次。
For reference, the conditions for obtaining an erect, life-sized real image using a minute lens in this example are as follows.

のようになる。微少レンズの中心軸上の屈折率をNo、
屈折率分布定数なAとし、中心軸からの距芝をγとした
とき、屈折率分布N(γ)はN(γ)=No (1−−
Ar1) となる。そして微少レンズの長さを2゜とじたとき rt/、rT  <   Zo<   2rt/fフC
なる不等式を満足するように構成すれば、正立等倍の実
像が得られる。
become that way. The refractive index on the central axis of the microlens is No.
When A is the refractive index distribution constant and γ is the distance from the central axis, the refractive index distribution N(γ) is N(γ)=No (1--
Ar1) becomes. And when the length of the microlens is closed by 2 degrees, rt/, rT <Zo< 2rt/f
If the configuration satisfies the following inequality, an erect, equal-sized real image can be obtained.

尚、第2図に示した屈折率分布型のレンズアレイ7は前
方微少レンズ群7bと後方微少レンズ群7aの2つの微
少レンズ群を有し、このうち一方の前方微少レンズ群7
bの射出面側に1対の受光素子13a、13bを設け、
双方を透光性接着剤で継ぎ合わせて構成している。
Incidentally, the refractive index gradient lens array 7 shown in FIG. 2 has two microlens groups, a front microlens group 7b and a rear microlens group 7a.
A pair of light receiving elements 13a and 13b are provided on the exit surface side of b,
Both parts are joined together using a translucent adhesive.

第3図〜第7図は各々本発明に係るレンズアレイ7に関
する一実施例の説明図である。
FIGS. 3 to 7 are explanatory views of one embodiment of the lens array 7 according to the present invention.

第3図はレンズアレイ7の前方微少レンズ群7b、第4
図はレンズアレイ7の後方微少レンズ群7aの射出面側
から見たときの説明図である。
FIG. 3 shows the front microlens group 7b and the fourth lens array 7.
The figure is an explanatory diagram when viewed from the exit surface side of the rear microlens group 7a of the lens array 7.

第3図、第4図に示すように微少レンズ群7b。As shown in FIGS. 3 and 4, a minute lens group 7b.

7aは屈折率分布型の微少レンズ40を複数個細密に並
べた平板より構成されている。前方微少レンズ群7bの
うち一部分の微少レンズ40の射出面側には、1対の例
えばアモルファスシリコン充電変換素子等の受光素子1
3a、13bを形成している。
7a is composed of a flat plate in which a plurality of microlenses 40 of a refractive index distribution type are arranged closely. A pair of light receiving elements 1, such as an amorphous silicon charge conversion element, are provided on the exit surface side of a portion of the microlenses 40 in the front microlens group 7b.
3a and 13b are formed.

そして、これらの複数の受光素子より1つの受光部領域
30aを構成している。
These plurality of light receiving elements constitute one light receiving region 30a.

本実施例では第2図に示すように2つの微少レンズ群7
a、7bのうち前方微少レンズ群7bを後方微少レンズ
群7aに比べて短くし、受光素子13a、13bの位置
が結像点P1よりも、多少前方(被写体側)に位置する
ように設定している。
In this embodiment, two microlens groups 7 are used as shown in FIG.
Of a and 7b, the front microlens group 7b is made shorter than the rear microlens group 7a, and the positions of the light receiving elements 13a and 13b are set to be located somewhat in front (on the subject side) of the imaging point P1. ing.

第5図は本実施例において、ファインダー視野50内の
うち複数の受光素子13a、13bより成る受光部領域
が配置されている一実施例を示す説明図である。同図に
おいて30a〜30iは複数の受光素子13a、13b
より成る受光部領域を示している。これらの受光部領域
30a〜30iの任意の領域を後述するように選択して
焦点検出を行っている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an embodiment in which a light receiving area consisting of a plurality of light receiving elements 13a and 13b is arranged within the finder visual field 50 in this embodiment. In the figure, 30a to 30i are a plurality of light receiving elements 13a and 13b.
The light receiving area is shown. Focus detection is performed by selecting any of these light receiving areas 30a to 30i as will be described later.

第6図は第5図の1つの受光部領域30aにおける各受
光素子13a、13bの結線の柱子を示す斜視図である
。微少レンズの光軸に対して同一方向にある受光素子同
士が結線され、その出力は出力バッド15a、15b、
16a、16bによって外部へ導き出されるような結線
手段より構成されている。
FIG. 6 is a perspective view showing a pillar for connecting each light receiving element 13a, 13b in one light receiving area 30a of FIG. 5. FIG. Light-receiving elements located in the same direction with respect to the optical axis of the microlens are connected to each other, and their outputs are output from output pads 15a, 15b,
16a and 16b are connected to the outside.

尚、他の受光部領域30b〜30iにおける受光素子の
結線についても第6図と同様である。
Note that the connections of the light receiving elements in the other light receiving areas 30b to 30i are also similar to those shown in FIG. 6.

第7図は受光素子としてアモルファスシリコン光電変換
素子を用いたときの一実施例の構造を示す説明図である
。同図においては前方微少レンズ群7b上の透明基板1
7と遮光電極18との間にアモルファスシリコンより成
る充電変換部19を構成している。そして同図の下方よ
り入射する光を光電変換している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the structure of an embodiment when an amorphous silicon photoelectric conversion element is used as a light receiving element. In the figure, the transparent substrate 1 on the front microlens group 7b is
A charge conversion section 19 made of amorphous silicon is constructed between the light-shielding electrode 18 and the light-shielding electrode 18 . The light incident from below in the figure is photoelectrically converted.

このようにアモルファスシリコン光電変換素子はガラス
基板上に形成できる為、大面積化が容易となる。尚、同
図において20は絶縁物、21は透明電極17とパット
16aとを中断する為の遮光電極である。
Since the amorphous silicon photoelectric conversion element can be formed on a glass substrate in this way, it is easy to increase the area. In the figure, 20 is an insulator, and 21 is a light shielding electrode for interrupting the transparent electrode 17 and the pad 16a.

第8図〜第11図は第1図において撮影レンズ2を通過
し、接眼レンズ10に到達する光束を各要素を展開して
示した説明図である。
FIGS. 8 to 11 are explanatory diagrams showing each element of the light flux passing through the photographing lens 2 and reaching the eyepiece 10 in FIG. 1 in an expanded manner.

同図において第1図で示した要素と同一要素には同符番
な付しである。
In this figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第8図はレンズアレイ7のうち微少レンズ40の光軸を
通過する光線を示し、第9図は微少レンズ40の光軸上
の一点のうち正立等倍結像する光束であって受光素子1
3a、13bの重心位置を通過する光線を示している。
FIG. 8 shows a light beam passing through the optical axis of the microlens 40 in the lens array 7, and FIG. 9 shows a light beam that forms an erect, equal-magnification image from one point on the optical axis of the microlens 40, and the light receiving element. 1
It shows the light rays passing through the center of gravity of 3a and 13b.

第8図、第9図に示すように受光素子13a。As shown in FIGS. 8 and 9, a light receiving element 13a.

13bが形成されている面7Cは凸レンズ4と凹レンズ
5によって撮影レンズ2の射出瞳近傍の面A上に投影さ
れるように設定されている。従って受光素子13a、1
3bに入射する光束は面Aにおいて、第10図に示ず如
く2つの領域14a。
The surface 7C on which the lens 13b is formed is set to be projected onto the surface A near the exit pupil of the photographic lens 2 by the convex lens 4 and the concave lens 5. Therefore, the light receiving elements 13a, 1
On the surface A, the light beam incident on the beam 3b falls into two areas 14a as shown in FIG.

14bを各々通過してくる光束となっている。即ち、面
A上において領域14a、14bが撮影レンズ2の有効
径によってケラしていなければ受光素子13a、13b
に入射する光束はケラレなく、全ての受光素子13a、
13bに光束は均一に入射することになる。
The light beams pass through the respective light beams 14b. That is, if the areas 14a and 14b on the surface A are not eclipsed by the effective diameter of the photographing lens 2, the light receiving elements 13a and 13b
The light beam incident on all the light receiving elements 13a, without vignetting,
The light flux is uniformly incident on the light beam 13b.

又、面Aは撮影レンズ2の射出瞳近傍となるように構成
されているから受光素子13a、13bはピントグラス
8上に結像することはない。
Further, since the surface A is configured to be near the exit pupil of the photographing lens 2, the light receiving elements 13a and 13b do not form an image on the focusing glass 8.

第11図はこのときの所定のFナンバーの光束の結像状
態を示す説明図である。第8.第9図に示す而5aは第
11図の予定結像面F、Pに相当し、そこより距離!た
け離れた位置が投影レンズ2内の而Aに相当している。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the imaging state of the light beam of a predetermined F number at this time. 8th. 5a shown in FIG. 9 corresponds to the planned imaging planes F and P in FIG. 11, and the distance from there! The position far away corresponds to point A within the projection lens 2.

又、第11図において26は画面中心に入射するFナン
バー5.6の光線、TI、T2は各々受光素子13a、
13bに入射する光束のうちで最大画角の結像点で、焦
点検出系のFナンバーなF5.6に設定したときに相当
している。
Further, in FIG. 11, 26 is a light beam with an F number of 5.6 that enters the center of the screen, TI and T2 are light receiving elements 13a,
This is the imaging point with the maximum angle of view among the light beams incident on the beam 13b, and corresponds to when the F number of the focus detection system is set to F5.6.

又、第10図の領域14a、14bの外周なF5.6に
対応させたときの焦点検出系の有効光束範囲を斜線で示
している。第11図によれば、撮影レンズ2の絞り、あ
るいはレンズの縁の像空間における像、つまり射出瞳が
斜線の外側にあれば、焦点検出用の光束はケラレず、良
好なる焦点検出が可能となることを示している。
Further, the effective luminous flux range of the focus detection system when corresponding to F5.6, which is the outer periphery of areas 14a and 14b in FIG. 10, is indicated by diagonal lines. According to FIG. 11, if the aperture of the photographing lens 2 or the image in the image space of the edge of the lens, that is, the exit pupil, is outside the diagonal lines, the light beam for focus detection will not be eclipsed and good focus detection will be possible. It shows what will happen.

次に第12図〜第15図により本発明による焦点検出の
原理を説明する。
Next, the principle of focus detection according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 12 to 15.

第12図の31a〜31bは各々凹レンズ5の第ルンズ
面Sa上に形成された格子を示すもので、撮影レンズ2
の予定結像面上に位置し、空間周波数フィルタとして作
用する。図中、格子31a〜31iはファインダー画面
内9か所に設けられており、多数の長方形遮光部より成
っている。この配置は第5図に示した受光部領域30a
〜30iの配置に対応している。更に凹レンズ5は第1
図に示した格子駆動機構6によりファインダー光軸に対
して垂直方向(矢印B方向)に往復運動し、その振幅は
1/2格子周期程度である。この往復運動を高速で行う
ことにより格子がファインダー系で視認されないように
し、良好なるファインダー像の観察を維持している。
Reference numerals 31a to 31b in FIG. 12 each indicate a grating formed on the lens surface Sa of the concave lens 5, and the lattices 31a to 31b in FIG.
located on the predetermined image plane of the image plane and acts as a spatial frequency filter. In the figure, gratings 31a to 31i are provided at nine locations within the finder screen, and are composed of a large number of rectangular light shielding parts. This arrangement is similar to the light receiving area 30a shown in FIG.
It corresponds to the arrangement of ~30i. Furthermore, the concave lens 5 is the first
The grating drive mechanism 6 shown in the figure reciprocates in the direction perpendicular to the finder optical axis (in the direction of arrow B), and its amplitude is approximately 1/2 the grating period. By performing this reciprocating motion at high speed, the grating is not visible in the finder system, and good viewfinder image observation is maintained.

第13図(A) 、 (B) 、 (C)は第12図に
示す格子が往復運動したときの受光素子13a、13b
からの出力信号の変動と撮影レンズ2の結像状態との関
係を示す説明図である。
FIGS. 13(A), (B), and (C) show the light receiving elements 13a and 13b when the grating shown in FIG. 12 moves back and forth.
2 is an explanatory diagram showing the relationship between fluctuations in the output signal from the camera and the imaging state of the photographing lens 2. FIG.

同図(A)は合焦状態、同図(B)は前ビン状態、同図
(C)は後ビン状態を示している。図中32は面述した
受光素子13a、13bを内部に含むレンズアレイ7の
うちの1つの受光部領域を示している。同図においては
簡単のため、格子31iに相当する画面中央部に入射す
る光束のみを示している。
(A) shows the focused state, (B) shows the front bin state, and (C) shows the rear bin state. In the figure, reference numeral 32 indicates one light-receiving region of the lens array 7 that includes the light-receiving elements 13a and 13b described above. In the figure, for simplicity, only the light beam incident on the central part of the screen corresponding to the grating 31i is shown.

このような構成において、格子の走査により撮影レンズ
2による被写体像に含まれる特定空間周波数成分が抽出
される。格子を正弦波状に駆動すれば受光素子からの出
力信号は時間変化として表わされる。更に、受光素子1
3a、13bに入射する光束は、それぞれ図中34.3
3に示す光束対応し、それらは互いに所定の角度を有し
ている為、撮影レンズ2が前ビン状態、あるいは後ビン
状態にあると、被写体像を形成した2つの光束は格子振
動の異るタイミングで格子を遮ることになる。その結果
、受光素子13a、13bからの出力変化は前ビン状態
と後ビン状態で逆の位相差を持ち、又、この位相差は撮
影レンズ2のデイフォーカス量の増大に伴って大きくな
ってくる。
In such a configuration, specific spatial frequency components included in the subject image captured by the photographing lens 2 are extracted by scanning the grating. When the grating is driven in a sinusoidal manner, the output signal from the light receiving element is expressed as a time change. Furthermore, the light receiving element 1
The luminous flux incident on 3a and 13b is 34.3 in the figure, respectively.
3, and since they have a predetermined angle to each other, when the photographing lens 2 is in the front bin state or the back bin state, the two light fluxes that formed the subject image have different lattice vibrations. The grid will be blocked at the right time. As a result, the output changes from the light receiving elements 13a and 13b have opposite phase differences between the front bin state and the rear bin state, and this phase difference becomes larger as the day focus amount of the photographing lens 2 increases. .

これに基づいて撮影レンズ2の光軸上の位置を制御すれ
ば焦点検出が可能となる。
Focus detection becomes possible by controlling the position of the photographing lens 2 on the optical axis based on this.

尚、このとき得られる出力信号は公知の処置方法、例え
ば、特公昭60−32846号公報等に示されている処
置方法が適用可能である。
Note that a known treatment method, for example, the treatment method disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-32846, etc., can be applied to the output signal obtained at this time.

以上は撮影画面の中央における測距原理を説明したが、
次に撮影画面の中央以外ての動作とデイフォーカス検出
演算について第14図、第15図をもとに説明する。
The above explains the principle of distance measurement at the center of the shooting screen, but
Next, operations other than the center of the photographic screen and day focus detection calculation will be explained based on FIGS. 14 and 15.

第14図は第13図(B)に示した前ビン状態を光像の
重心を通る光線で代表させて示したものである。即ち、
第10図に示した領域14a。
FIG. 14 shows the front bin state shown in FIG. 13(B) represented by a light ray passing through the center of gravity of the optical image. That is,
Region 14a shown in FIG.

14bの重心P4.P3と、距離DFだけデイフォーカ
スした光軸上の点Rとを通る光線を示している。又、第
15図は同様に距離DFだけデイフォーカスした軸外の
点Sを通る光線を示している。ここで、格子振動による
デイフォーカス検出は先に説明したように第13図に示
す2つの光束33.34による予定結像面F、P上での
被写体像の相対的位置ズレの検出に外ならないわけで、
そのデイフォーカス量と像の位置ズレとの関係は次のよ
うになる。
14b center of gravity P4. A light ray passing through P3 and a point R on the optical axis that is day focused by a distance DF is shown. Further, FIG. 15 similarly shows a ray passing through an off-axis point S defocused by a distance DF. Here, day focus detection using lattice vibration is nothing but detection of the relative positional shift of the subject image on the planned imaging planes F and P by the two light beams 33 and 34 shown in FIG. 13, as explained earlier. So,
The relationship between the day focus amount and the positional deviation of the image is as follows.

まず、第14図、第15図において ΔP3P4Rco  ΔT4T3R ΔP3P4S  C/3  ΔT6T5S  より従っ
て、 これより、測距視野が第5図の受光部領域30a〜30
iに示すように画面内の様々な位置にあっても同一の演
算式によフて像ズレ量からデイフォーカス量を算出する
ことが可能となる。
First, in FIGS. 14 and 15, ΔP3P4Rco ΔT4T3R ΔP3P4S C/3 ΔT6T5S Therefore, from this, the distance measurement field of view is the light receiving area 30a to 30 in FIG.
As shown in i, it is possible to calculate the day focus amount from the image shift amount using the same calculation formula even at various positions within the screen.

尚、本実施例において凸レンズ4は特に設けなくても良
く、又、凹レンズ5の代わりに単なる平行平面板を用い
て構成しても同様な効果が得られる。
In this embodiment, the convex lens 4 does not need to be particularly provided, and the same effect can be obtained even if a simple parallel plane plate is used instead of the concave lens 5.

(発明の効果) 本発明によれば次のような効果を有する焦点検出装置が
達成できる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a focus detection device having the following effects can be achieved.

(イ)カメラのファインダー系に直接焦点検出系を配置
できるため、副ミラーを必要とせず、部品点数の削減、
機構の簡略化が図れると同時に、副ミラーの位置精度に
よって焦点検出精度が影響を受けることがない。
(b) The focus detection system can be placed directly in the camera's finder system, eliminating the need for a secondary mirror and reducing the number of parts.
The mechanism can be simplified, and at the same time, the focus detection accuracy is not affected by the positional accuracy of the sub-mirror.

(ロ)ピントグラスの測距視野に相当する位置も素通し
にする必要がなく、マット面あるいはスプリットプリズ
ムを形成できる為、被写体像の結像状態の確認が可能で
ある。
(b) There is no need to pass through the position corresponding to the range-finding field of the focusing glass, and a matte surface or a split prism can be formed, making it possible to confirm the imaging state of the subject image.

(ハ)ファインダー系にレイアウト可能な為、ファイン
ダー画面内広範囲からの測距視野の選択、あるいは広測
距視野化が可能である。
(c) Since it can be laid out in the finder system, it is possible to select a distance measurement field from a wide range within the finder screen, or to create a wide distance measurement field.

(ニ)屈折率分布型の微少レンズを用いることにより、
焦点検出光学系のコンパクト化が容易である。
(d) By using a refractive index gradient microlens,
The focus detection optical system can be easily made compact.

(ホ)受光素子が撮影レンズの射出瞳面近傍に投影され
ている為、ピントグラス上にはその像は生じず、受光素
子によって被写体像が遮られることはない。又、予定結
像面上にある格子についても高速で往復運動をすること
により、ファインダー系で視認されずに良好なるファイ
ンダー像の観察が可能となる。
(E) Since the light-receiving element is projected near the exit pupil plane of the photographic lens, its image does not appear on the focusing glass, and the object image is not blocked by the light-receiving element. Furthermore, by reciprocating the grating on the intended image plane at high speed, it is possible to observe a good finder image without being visually recognized by the finder system.

(へ)ハーフミラ−等による焦点検出系とファインダー
系との光分割を必要としない為、光量的に有利である。
(f) It is advantageous in terms of light quantity because it does not require light division between a focus detection system and a finder system using a half mirror or the like.

(ト)受光素子をガラス基板上に形成した場合にも少な
い配線数で済む為、小型化が容易となる。
(g) Even when the light-receiving element is formed on a glass substrate, the number of wiring lines can be reduced, which facilitates miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの一実
施例の概略図、第2図は第1図のレンズアレイ近傍の結
像状態を示す拡大説明図、第3゜第一4図は第1図のレ
ンズアレイの説明図、第5゜第6図は第1図のレンズア
レイに含まれる受光素子の配置を示す説明図、第7図は
受光素子とじてアモルファスシリコン充電変換素子を用
いたときの概略図、第8.第9図は第1図の光学系を展
開したときの光束の結像状態を示す説明図、第1O図は
第1図の撮影レンズを通過する光束の説明図、第11図
は焦点検出用の光束の説明図、第12図は凹レンズ上の
格子の配置を示す説明図、第13図は結像状態と受光素
子からの出力信号との関係を示す説明図、第14.第1
5図はデイフォーカス量と相対ズレとの関係を示す説明
図である。 図中、2は撮影レンズ、3は可動ミラー、4は凸レンズ
、5は凹レンズ、6は格子駆動機構、7はレンズアレイ
、8はピントグラス、9はペンタプリズム、10は接眼
レンズ、13a、13bは受光素子、40は微少レンズ
である。 第  1   固 第  2  図 晃  3  M 第  4  父 気  5  以 第  6  図 ヌ( 茅  10   口 亮  11   図 免  12   口 気  13   回
Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention applied to a single-lens reflex camera, Fig. 2 is an enlarged explanatory diagram showing the imaging state near the lens array in Fig. 1, Figs. is an explanatory diagram of the lens array in Fig. 1, Fig. 5 and Fig. 6 are explanatory diagrams showing the arrangement of the light receiving elements included in the lens array of Fig. 1, and Fig. 7 is an explanatory diagram showing the arrangement of the light receiving elements included in the lens array of Fig. 1. Schematic diagram when used, No. 8. Figure 9 is an explanatory diagram showing the imaging state of the light flux when the optical system in Figure 1 is expanded, Figure 1O is an explanatory diagram of the light flux passing through the photographing lens in Figure 1, and Figure 11 is for focus detection. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the arrangement of the grating on the concave lens, FIG. 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the imaging state and the output signal from the light receiving element, and FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the imaging state and the output signal from the light receiving element. 1st
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the day focus amount and the relative shift. In the figure, 2 is a photographing lens, 3 is a movable mirror, 4 is a convex lens, 5 is a concave lens, 6 is a grating drive mechanism, 7 is a lens array, 8 is a focusing glass, 9 is a pentaprism, 10 is an eyepiece, 13a, 13b is a light receiving element, and 40 is a microlens. 1st solid 2nd zuko 3 M 4th father's 5 to 6th zunu (Kaya 10 Kuchi Ryo 11 Zumen 12 Kuchi 13 times

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)撮影レンズの予定結像面近傍に空間周波数フィル
ターとしての格子部材とその後方に複数の微少レンズを
有するレンズアレイを配置し、該レンズアレイのうちの
一部分の微少レンズの光路中に微少レンズ毎に1対の受
光素子を設け、これら複数の受光素子より該撮影レンズ
の瞳の異つた領域を通過する光束より被写体像に関する
2つの光量分布を得、該複数の受光素子のうち該撮影レ
ンズの同じ瞳領域からの光束を受光する受光素子同志と
を電気的に結線する結線手段を設け、該受光素子からの
出力信号を利用して、該撮影レンズの合焦状態を検出し
たことを特徴とする焦点検出装置。
(1) A lens array having a grating member as a spatial frequency filter and a plurality of microlenses behind it is arranged near the planned imaging plane of the photographing lens, and a microlens is placed in the optical path of a part of the microlenses in the lens array. A pair of light-receiving elements is provided for each lens, and two light intensity distributions related to the subject image are obtained from the light beams passing through different areas of the pupil of the photographing lens from these plurality of light-receiving elements. A connection means is provided for electrically connecting light receiving elements that receive light beams from the same pupil area of the lens, and the in-focus state of the photographing lens is detected using an output signal from the light receiving element. Features a focus detection device.
(2)前記レンズアレイは前記撮影レンズによる被写体
像を所定面上に正立等倍に再結像させていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の焦点検出装置。
(2) The focus detection device according to claim 1, wherein the lens array re-images the subject image formed by the photographing lens on a predetermined plane in an erect, same-size image.
JP62298969A 1987-11-27 1987-11-27 Focus detection device Expired - Fee Related JP2699360B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62298969A JP2699360B2 (en) 1987-11-27 1987-11-27 Focus detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62298969A JP2699360B2 (en) 1987-11-27 1987-11-27 Focus detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01140108A true JPH01140108A (en) 1989-06-01
JP2699360B2 JP2699360B2 (en) 1998-01-19

Family

ID=17866528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62298969A Expired - Fee Related JP2699360B2 (en) 1987-11-27 1987-11-27 Focus detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2699360B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206498A (en) * 1991-06-07 1993-04-27 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Focus detecting apparatus having variable power condenser lens
JP2007293370A (en) * 2007-07-30 2007-11-08 Olympus Corp Imaging apparatus
JP2007316521A (en) * 2006-05-29 2007-12-06 Nikon Corp Optoelectronic detector, optical characteristics detector and imaging apparatus
JP2010085982A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Ricoh Co Ltd Imaging apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047022A (en) * 1976-01-13 1977-09-06 Ernst Leitz Gmbh Auto focus with spatial filtering and pairwise interrogation of photoelectric diodes
JPS58150920A (en) * 1982-03-04 1983-09-07 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Focus detector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047022A (en) * 1976-01-13 1977-09-06 Ernst Leitz Gmbh Auto focus with spatial filtering and pairwise interrogation of photoelectric diodes
JPS58150920A (en) * 1982-03-04 1983-09-07 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Focus detector

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206498A (en) * 1991-06-07 1993-04-27 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Focus detecting apparatus having variable power condenser lens
JP2007316521A (en) * 2006-05-29 2007-12-06 Nikon Corp Optoelectronic detector, optical characteristics detector and imaging apparatus
JP2007293370A (en) * 2007-07-30 2007-11-08 Olympus Corp Imaging apparatus
JP4567712B2 (en) * 2007-07-30 2010-10-20 オリンパス株式会社 Imaging device
JP2010085982A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Ricoh Co Ltd Imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2699360B2 (en) 1998-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4855777A (en) Apparatus for detecting the focus adjusted state of an objective lens
JPH11142724A (en) Camera, interchangeable lens device and camera system
US4525744A (en) Viewfinder optical arrangement of a camera
US4688920A (en) Focus state detecting system
JPH0820589B2 (en) Focus detection device
JPH01140108A (en) Focus detector
JPH08307904A (en) Optical system for solid photographing
JP3609988B2 (en) Focus detection device
JPH01140107A (en) Focus detector
JP3586365B2 (en) Photometric device
JPH0667088A (en) Focus detecting device
JP3912891B2 (en) Focus detection device and optical instrument using the same
JP4323592B2 (en) Focus detection device
JP4289707B2 (en) Focus detection device
JP4585662B2 (en) Camera system and camera
JPH01232314A (en) Automatic focus detecting device for camera
JP2971889B2 (en) Focus detection optical system
JPH06273664A (en) Focus detector
JPH01155324A (en) Single-lens reflex camera
JPS6374042A (en) Photometric device for camera
JPH02910A (en) Focus detection optical device
JPH01155307A (en) Camera
JP2001083402A (en) Optical equipment
JPH11352396A (en) Focus detector and optical equipment using the same
JPH04147207A (en) Focus detection device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees