JPH0136162Y2 - - Google Patents

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JPH0136162Y2
JPH0136162Y2 JP1982101709U JP10170982U JPH0136162Y2 JP H0136162 Y2 JPH0136162 Y2 JP H0136162Y2 JP 1982101709 U JP1982101709 U JP 1982101709U JP 10170982 U JP10170982 U JP 10170982U JP H0136162 Y2 JPH0136162 Y2 JP H0136162Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、光学機器のための合焦検出装置に関
する。
一般に光学系の瞳を分割することにより非合焦
時には各々分割された光束の結ぶ像が異なる方向
に移動することが知られているが、この原理を第
1図により説明すれば、第1図aにおいて1は結
像レンズ、2は結像レンズ1の前で瞳の近傍に配
設された開口2aを有する遮光板、3は像面であ
り、合焦時には像面3上に像Qが結像されるが、
非合焦時には前ピン、後ピンに対応して像Qに関
して各々光軸Oに垂直な方向で反対方向にずれた
位置にボケた像Q1,Q2が像面3上に形成される。
第1図bは遮光板2の開口2aを光軸Oに関して
反対側に移動させた場合を示しており、合焦時に
は像面3上に像Q′が結像されるが、非合焦時に
は各々前ピン、後ピンに対応してボケた像Q1′,
Q2′が像面3上に形成される。従つて、遮光板2
の開口を例えば第1図aの位置からbの位置へ移
動させると、合焦時には像Q及びQ′が同じ位置
にあるので像は移動しないが、前ピンの場合には
像はQ1からQ1′の位置へ移動しまた後ピンの場合
には像はQ2からQ2′の位置へ移動する。
この原理を利用して合焦を検出するようにした
装置は例えば特公昭56−13929号によるもの等が
あるが、何れも像の位相ずれは一方向にのみ検出
され得るがこれに垂直な方向に関しては検出する
ことができないので、例えばこの垂直方向にのみ
強度変化を有する像の場合には合焦を検出するこ
とができなかつた。これは像面に配設された像情
報を検出するための光検出器として一次元の固体
撮像素子を用いているからである。従つて、二次
元の固体撮像素子を使用しこれに応じて二次元の
瞳分割を行なえば二次元の像の位相ずれを検出し
得るが、二次元の場合の計算量は一次元の場合に
比べて(ほゞ画素数の二乗で計算量が増加するた
め)非常に多くなり、その実施は困難であつた。
本考案は、以上の点に鑑み、光検出器として光
位置検出器を使用することにより簡単な構成で而
も精度の高い合焦検出装置を提供せんとするもの
であるが、先づ第2図により光位置検出器につい
て説明する。第2図には、半導体表面におけるラ
テラル・フオト・エフエクト(Lateral Photo
Effect)を利用した光位置検出器の基本構造が示
されており、10は高抵抗Si基板、11はp型抵
抗層、12はn+層、13は共通電極、14,1
5は電極であつて表面層はp−n接合により光電
効果を備えている。従つて光Lが入射すると、そ
の入射位置に応じて電極14,15から各々出力
電流IA,IBが得られる。ここで電極14及び15
の間の距離をl、抵抗をRlとし、さらに電極14
から光の入射位置までの距離をx、その部分抵抗
をRx、また入射光により発生した光電流をIO
すれば、 IA=Rl−Rx/Rl・IO,IB=Rx/Rl・IO …(1) となり、抵抗層が均一であれば、次式が得られ
る。
IA=l−x/l・IO,IB=x/l・IO …(2) 従つて、電極14,15の出力電流IA,IBから IA−IB/IA+IB=l−2x/l …(3) なる演算を行なうことにより、入射エネルギー即
ち入射光量に無関係に光の入射位置即ち距離xが
求められる。尚、入射光量は IO=IA+IB …(4) より求められる。以上の説明は一次元光位置検出
器の場合についてなされているが、二次元光位置
検出器の場合でもその原理は同じである。かくし
て例えば光位置検出装置上に第3図に示したよう
な光量分布をもつ像が結像している場合には、光
強度分布IO(x)、位置xにて入射する光による電
極14,15での出力電流IA(x),IB(x)は、 IA(x)=l−x/lIO(x) ,IB(x)=x/lIO(x) …(5) で与えられ、像全体による電極14,15からの
出力電流IA,IBは、 IA=∫IA(x)dx =∫IO(x)−1/l∫IO(x)xdx …(6) IB=∫IB(x)dx =1/l∫IO(x)xdx …(7) となる。従つて式(6)、(7)より IA−IB/IA+IB=1−2/l・∫IO(x)xdx/∫IO
(x)dx…(8) ここで∫IO(x)xdx/∫IO(x)dxは像の光強度分
布の重心 を表わしているから、式(8)より光位置検出器上に
結像した像の重心を求めることができるようにな
つている。
次に二次元光位置検出器を利用した本考案によ
る合焦検出装置を第4図及び第5図に示した一実
施例により説明すれば、21は第1図の遮光板2
に相当する液晶またはエレクトロクロミツク素子
等を利用した瞳分割器で順次透明になるように制
御される透光部21a,21b,21c及び21
dを備えている。22は結像レンズ、23は結像
レンズ22の焦点位置に配設された二次元光位置
検出器で垂直方向の検出を行なう電極23a,2
3bと水平方向の検出を行なう電極23c,23
dとを備えており、瞳分割器21の透光部21
a,21b,21cまたは21dを通つて入射す
る光束が結像レンズ22を介して光位置検出器2
3上に結像するようになつている。また、第5図
は光位置検出器23からの出力信号を処理する電
気回路のブロツク図を示しており、光位置検出器
23の電極23a,23bからの出力電流IA,IB
と電極23c,23dからの出力電流IA′,I′B
は同様に処理されるから出力電流IA,IBに関して
以下に説明する。24,24′は光位置検出器2
3の電極23aまたは23c,23bまたは23
dからの出力電流を同期的に切換えるアナログス
イツチ、25,25′はアナログスイツチ24,
24′からの出力電流例えばIA,IBを増幅するア
ンプ、26は(IA−IB)を演算する減算器、27
は(IA+IB)を演算する加算器、28は式(8)の演
算を行なう除算器、29は瞳分割器21の透光部
を順次透明化するように制御し得ると共に透明化
された透光部を通過した光束に対応する出力電流
が処理されるようにアナログスイツチ24,2
4′を切換作動せしめる駆動回路で、同時にコン
パレータ31に対してこの制御に同期して透光部
21aまたは21cが透明状態のとき(+)レベ
ルで透光部21bまたは21dが透明状態のとき
(−)レベルにあるパルスを出力するようになつ
ている。30は除算器28の出力からバイアス成
分を除去するフイルタ、31は駆動回路29から
出力される同期信号とフイルタ30を介して除算
器28から出力される検出信号とを比較して前ピ
ンか後ピンかを判別するコンパレータである。こ
の判別の原理を簡単に説明すれば、第4図におい
て光位置検出器23上で像の重心が上方にずれた
ときを除算器28の出力の(+)側にとると、駆
動回路29からの出力信号(以下「信号A」と呼
ぶ。)と除算器28からの出力信号(以下「信号
B」と呼ぶ。)とを比較したとき、信号Aの(+)
と信号Bの(+)とが一致している場合には透光
部21aが透明状態になつていて且つ像が光位置
検出器上で上方にずれていて、これは第1図aの
像Q2の状態を示しており、また信号Aの(+)
と信号Bの(−)とが一致している場合には即ち
第1図aの像Q1の状態を示しており、コンパレ
ータはどちらの状態かを検出するように構成され
ている。32は合焦を検出すると共に図示しない
表示装置または結像レンズの駆動回路に信号を出
力する制御回路であつて、信号Bの振幅の大きさ
によりピントのずれの大きさを検知し、またコン
パレータからの前ピンか後ピンかの信号とによ
り、合焦状態を判別し表示装置または駆動装置に
対して必要な信号を出力する。尚、合焦時には信
号Bの振幅は0となる。さらに、加算器27の出
力から入射光量が検知され得るのでこれを露出計
に利用することもでき、例えば第5図に示されて
いるように加算器27の出力を駆動回路29にフ
イードバツクさせて瞳分割器21の透光部21
a,21b,21c及び21dの透過率を調整し
て自動光量調整が行なわれ得る。自動光量調整は
他の適宜な手段により透光部の開口面積を制御し
て行なわれるようにしてもよい。
本実施例は以上のように構成されているから、
駆動回路29が瞳分割器21の透光部21a,2
1b,21c及び21dを順次透明化せしめる
と、アナログスイツチ24,24′は初期状態で
は各々23a,23b側に切換接続されているの
で、先づ透光部21a及び21bが順次透明にな
るときには電極23a,23bからの出力電流
IA,IBがアンプ25,25′で増幅されて除算器
28により像の重心位置が求められる。このとき
フイルタ30を通過した後の信号は例えば合焦位
置よりも光位置検出器23が結像レンズ22に近
い場合には第6図Aの如くになる。続いて、透光
部21bが非透明化されて透光部21cが透明化
されると同時に駆動回路29はアナログスイツチ
24,24′に信号を送つて各アナログスイツチ
を電極23c,23d側に切換える。この場合も
フイルタ30を通過した信号は前記と同じ条件で
は第6図Bの如くなる。従つて、瞳分割器21の
透光部の透明化が一巡すると、フイルタ30の出
力信号は第6図cのようになる。また光位置検出
器23が合焦位置よりも結像レンズ22から遠い
場合には信号の極性が逆になる。さらに該信号の
振幅は合焦位置からのずれの量が大きい程大き
い、即ち該信号波形からピントのずれの方向及び
大きさを検出することができる。かくして、入射
光を瞳分割器を介して光位置検出器に結像させる
ことにより、垂直方向及び水平方向に関して各々
合焦状態即ち前ピン、後ピン、合焦の何れかであ
るかまたピントのずれ量を検出し得ると共にこれ
らの情報を表示し或いは制御装置により自動焦点
合わせを行なうことができる。
以上述べたように本考案によれば、垂直方向及
び水平方向について合焦を検出し得るようにした
から、一次元の合焦検出装置では検出不可能であ
るかまたは検出困難であるような一方向に単調な
物体でも合焦の検出を行なうことが可能になり、
さらに一次元の場合と殆ど同じ回路構成によつて
二次元の信号処理を行なうことができるため、装
置全体の構成が非常に簡略化され得、しかも回路
特性のバラツキ等による検出精度の低下や回路調
整の手間が増えるといつた不具合を削除し得ると
いう効果がある。瞳分割器としては、一直線上に
ない少なくとも三つの開口を備えた遮光板でもよ
く、この場合、像の移動を二つの方向について検
出することにより合焦を検出し得る。従つて、本
考案をカメラ等の光学機器のための自動焦点装置
に適用すれば、簡単で且つ精度の高い自動焦点装
置を得ることができる。
尚、瞳分割器の透光部は機械的に開閉するよう
にしてもよく、また可動ステージを有する顕微鏡
の如き光学機器において自動焦点を行なう場合に
は、制御回路により結像レンズではなくステージ
を駆動調整することになるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の合焦検出の原理を示す説明
図、第2図は本考案で使用する光位置検出器の一
例を示す概略断面図、第3図は光位置検出器に入
射する像の光量分布の一例を示す図、第4図は本
考案による二次元合焦検出装置の光学系を示す斜
視図、第5図は第4図の合焦検出装置のブロツク
図、第6図は合焦検出装置により処理された信号
波形を示す図である。 1,22……結像レンズ、2……遮光板、3…
…像面、10……高抵抗Si基板、11……p型抵
抗層、12……n+層、13……共通電極、14,
15……電極、21……瞳分割器、23……光位
置検出器、24,24′……アナログスイツチ、
25,25′……アンプ、26……減算器、27
……加算器、28……除算器、29……駆動回
路、30……フイルタ、31……コンパレータ、
32……制御回路。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 結像光学系の異なる経路を通る光束により夫々
    形成される物体像を結像面またはその共役面に配
    設された光電変換手段で受けて該物体像の相対位
    置関係により合焦を検出するようにした合焦検出
    装置において、結像光学系の瞳位置またはその共
    役位置或いはその近傍に配設されていて且つ一直
    線上にない、少なくとも三個の順次選択的に光透
    過状態になる透光部を有する斜光板と、前記光電
    変換手段として備えられた、単一の受光面と該受
    光面に接続されていて該受光面への入射光位置に
    応じて変化する出力信号を同時に発生し得る少な
    くとも3つの出力端子とを有する二次元光位置検
    出器と、一対の入力端子を備え該一対の入力端子
    に入力された信号の重心を求める手段と、該重心
    を求める手段からの出力信号に基づいて合焦状態
    を検出する検出手段と、前記二次元光位置検出器
    の出力端子のうち任意の一対からの出力信号が前
    記重心を求める手段の一対の入力端子に供給され
    るように接続状態を切換えるスイツチとを備えて
    いることを特徴とする合焦検出装置。
JP10170982U 1982-07-07 1982-07-07 合焦検出装置 Granted JPS597415U (ja)

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JP10170982U JPS597415U (ja) 1982-07-07 1982-07-07 合焦検出装置

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JP10170982U JPS597415U (ja) 1982-07-07 1982-07-07 合焦検出装置

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Publication Number Publication Date
JPS597415U JPS597415U (ja) 1984-01-18
JPH0136162Y2 true JPH0136162Y2 (ja) 1989-11-02

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52138924A (en) * 1976-05-15 1977-11-19 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Focal detector
JPS55106442A (en) * 1979-02-09 1980-08-15 Ricoh Co Ltd Blur detector
JPS56101111A (en) * 1980-01-14 1981-08-13 Mamiya Koki Kk Automatic focus adjustment method

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JPS597415U (ja) 1984-01-18

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