JPH02101412A - 焦点検出用の投光系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、シネカメラ、ビデオカメラ等に
適切な自動焦点検出用の投光系に関し、特に投光系によ
りパターン像を被写体側に投光し、被写体側から反射し
てくる該パターン像を受光することにより撮影系の焦点
検出を行う際に好適な受動方式及び能動方式の自動焦点
検出において焦点検出精度の向上を図った自動焦点検出
用の投光系に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等に
おいては大別して２方式の焦点検出方式が用いられてい
る。

１つは例えば特開昭５４−１５９２５９号公報等で提案
されている受動方式であり、他の１つは例えば特開昭５
７−１５４２０６号公報等で提案されている能動方式で
ある。

このうち能動方式はカメラ側から例えば赤外光束を被写
体側へ投光し被写体からの反射光束を受光することによ
って焦点検出を行う方式であり被写体側が暗い場合でも
又被写体のコントラストが低い場合でも精度良（焦点検
出を行うことができる特長がある。しかしながら被写体
が遠方にある場合は反射光束量が減少し焦点検出精度が
低下してくる欠点がある。

受動方式は撮影系による被写体像の結像状態をカメラの
一部に設けた検出手段により検出することにより焦点検
出を行う方式であり被写体が遠方にある場合でも比較的
高精度の焦点検出が出来る長所がある。しかしながら被
写体側が暗い場合や被写体のコントラストが低い場合等
は焦点検出精度が低下してくる欠点がある。

この欠点を改善する一方法が例えば特公昭４９−１９８
１０号公報で提案されている。同公報では、カメラ側よ
り一定模様のパターン像を投光系により被写体側へ投光
し、被写体からの反射パターン像を検出することにより
焦点検出を行っている。

一方、近年では、以上説明した２方式の焦点検出方式を
応用して被写体上の複数点の測距を行う焦点検出方式が
提案されている。このような場合にも、上述の一定模様
のパターン像を投光系により被写体側へ投光し、被写体
からの反射パターン像を検出することにより焦点検出を
行う方式は、当然のことながら有効である。

しかしながら、この従来の方式により、測距点となる被
写体上の複数点に同時にパターン像を投光するのは困難
である。複数点に同時にパターン像を投光するためには
、あらかじめ大きなパターン像を作成してこれを広範囲
に結像させるか、あるいは非常に微細な模様のパターン
像を短い焦点距離の広角面の投光レンズにより広範囲に
結像させることが必要となる。いずれの場合にも測距点
となる被写体上にパターン像を良好に結像させるために
は、広い画角にわたって投光レンズの収差を良好に補正
しなければならないため、コンパクトな構成で、これを
実現することはかなり困難である。またこの他にも、上
述の大きなパターン像を作成する方式では、この大きな
パターン像を照明する光源を大きくする必要が生じ、コ
ンパクトな構成とすることができないという問題もあっ
た。また、上述の非常に焦点距離の短い投光レンズによ
り広範囲にパターン像を結像させる方式では、投光レン
ズの開口を大きくすることが困難となり、照明光の到達
距離を十分に太き（することができないという問題と、
非常に微細なパターン像を作成することが困難という問
題もあった。

これらの問題を解決する提案として、上述の大きなパタ
ーン像を作成する方式の照明用光源を複数としたものが
特開昭６３−４７７１０号公報に提案されている。しか
しながら、このような構成では、上述の投光レンズの収
差補正の問題は解決できない。

ところで目的は異なるが、被写体上の広範囲を照明する
手段として投光レンズを光軸をずらした複数のレンズ部
より構成した投光系が、特開昭６２−２４７３１２号公
報に提案されている。同公報では遠距離の被写体上にも
近距離の被写体上にもパターン像を投影すること、すな
わち投光系の光軸と受光系の光軸との位置ずれ（バララ
ックス）による問題を解決することを目的としているが
、ここで提案されたものか複数の測距点へのパターン像
の投影に応用できる。

しかしながら、単に投光レンズを光軸をずらした複数の
レンズ部より構成するだけでは、上記のパララックスに
よる問題の解決は可能であっても、上述の複数の測距点
に対応する広範囲にわたってパターン像を良好に結像さ
せることはなかなか困難である。

〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明は一定模
様のパターン像を有する投光系の各要素を適切に配置し
、広範囲の被写体上に良好な結像性能でパターン像を投
影し、特に被写体上の複数点の測距を行う自動焦点検出
方式に良好な投光系の提供を目的とする・。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、一定積様のパターン像を投光レンズにより被
写体側へ投影し、被写体側から反射された該パターン像
を、受光系により受光することにより撮影系の焦点検出
を行う際、前記投光レンズを、撮影系の光軸を略同方向
にパターン像を形成する光軸を有するレンズ部と、撮影
系の光軸とは異なる方向にパターン像を形成する光軸を
有し、該光軸近傍に開口を有する１個又は複数個のレン
ズ部より構成したものである。

この他本発明の特徴は実施例において記載されている。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の投光系の斜視図である。

同図において、■は投光レンズ、２は水平方向へ延びた
線条模様を有するパターン、３は比較的大きな発光部を
有するＬＥＤの様な光源を表している。さらに１１．　
１２．　１３．　１４は投光レンズｌの４つのレンズ部
を示し、１５はレンズ部１１及び１２の光軸、１６．１
７はそれぞれレンズ部１３．　１４の光軸を表している
。

投光レンズｌは第１図に示すように光軸１５を有するレ
ンズ部１１とレンズ部１２、光軸１６を有するレンズ部
１３、光軸１７を有するレンズ部１４の４つのレンズ部
を有している。

本実施例では投光レンズｌを撮影系の光軸と略同方向に
パターン像を形成する光軸１５、即ち撮影系の光軸と略
平行する光軸を有するレンズ部１１及びレンズ部１２と
、撮影系の光軸とは異なる方向にパターン像を形成する
光軸１６、即ち撮影系の光軸に対して傾斜する光軸を有
し、この光軸１６の近傍に開口を有するレンズ群１３と
、さらに撮影系の光軸とは異なる方向にパターン像を形
成する光軸１７を有し、この光軸１７の近傍に開口を有
するレンズ部１４の３つの光軸１５〜１７と４つのレン
ズ部１１〜１４より構成している。

第２図は本発明を受動方式の焦点検出装置を具備する一
眼レフレックスカメラに適用した場合の光学配置を示す
図であり、同図において、１．２．３は第１図の投光レ
ンズ、パターン、光源にそれぞれ対応している。また投
光レンズ１の４つのレンズ部の光軸１５．　１６．　１
７は紙面と垂直方向に広がっているものとする。第２図
において２１は撮影レンズ、２２はクイックリターンミ
ラー、２３はサブミラー２４は視野マスク、２５は集光
レンズ、２６は全反射ミラー、２７は瞳分割マスク、２
８は結像レンズ、２９は受光部、３０はフィルム面であ
る。本実施例では、撮影レンズ２１の予定結像面近傍に
配置された視野マスク２４の近傍に結像する一部の被写
体像を結像レンズ２８によって受光部２９上に結像させ
て、受動方式の焦点検出を行っている。

第３図は第２図の焦点検出装置を構成する部分の要部の
斜視図である。同図において符号２４〜２９はそれぞれ
第２図と対応している。本実施例では第３図に示したよ
うに、第２図の紙面に垂直な方向に３つの開口を有する
視野マスク２４を設け、それぞれの開口の近傍に結像す
る被写体像を、集光レンズ２５及び２つのレンズ部を有
する結像レンズ２８によって撮影レンズ１の射出瞳の２
つの領域に対応した２つの被写体像に分割して、受光部
２９上に結像させて、位相差検出方式により、視野マス
ク２４の３つの開口に対応する３点の測距を行っている
。

第４図及び第５図は被写体上に投影されるパターン像と
測距視野の位置関係を示す図であり、第４図は撮影レン
ズを広角レンズとした場合を表しており、第５図は撮影
レンズを望遠レンズとした場合を表している。第４図及
び第５図において３１．３２゜３３は投光レンズによっ
て被写体上に結像されたパターンの像を表しており、そ
れぞれ第１図における投光レンズｌのレンズ部、１１，
１２，１３．１４によるパターン２の像を表している。

また第４図の３４、３５．３６は第２図の撮影レンズ１
を広角レンズとした場合の第３図の３つの測距視野を被
写体上に投影した像を表しており、第５図は第２図の撮
影レンズ１を望遠レンズとした場合の第３図の３つの測
距視野を被写体上に投影した像を表している。

第４図及び第５図に示したように、本実施例のような複
数の測距点を有する焦点検出装置を具備した一眼レフレ
ックスカメラにおいては、複数の測距点に対応した被写
体上の領域にパターンを投影するために、投光レンズを
複数のレンズ部より構成し被写体上に複数のパターンの
像を形成することは、特に広角レンズを装着した場合あ
るいはズームレンズを広角側ヘセットした場合に有効で
ある。

本実施例では第１図、第４図及び第５図に示したように
、パターンを、幅を異にする線条を集めた縞模様として
いる。これは、第２図に示したような焦点検出装置で通
常用いられているように、受光部２９を複数のＣＯＤ等
の１次元ラインセンサにより構成することを想定してい
るためであり、センサーの配列される方向のコントラス
トを検出し易くしたものである。本実施例のような位相
差検出方式の焦点検出装置ではセンサーの配列方向のコ
ントラストを検出し易（するため、センサーの配列方向
と垂直方向の縞模様のパターンを作成して被写体に投影
することがしばしば行われている。

第６図は実施例の特徴を説明するための図であり、第１
図の投光レンズ１を正面から見た図である。

図中１１．　１２．　１３．　１４は第１図の４つのレ
ンズ部に、１５．　１６．　１７は第１図の３つの光軸
に対応している。第６図に示すように本発明は撮影レン
ズの光軸とは異なる方向にパターン像を形成するレンズ
部をその光軸付近に優先的に配置している。

通常、焦点検出用の投光系には、パターン像を遠距離ま
で到達させるために投光レンズの開口を太き（すること
と、被測距物体のコントラストを太き（するためにパタ
ーン像の結像性能を良好にすること、及びコンパクトな
構成とすることが要求される。これらの要求を満足する
ため、従来より投光レンズに非球面を導入し、主として
軸上収差を良好に補正していた。ところが本実施例のよ
うに複数の測距点を測距する焦点検出装置の投光系にお
いては広範囲の被写体にパターン像を結像させるために
、広い画角にわたり、軸外諸収差を良好に補正すること
もさらに要求されてきている。通常の手法で以上の諸条
件を満足させることは収差補正上、困難なことである。

いま、より広範囲の被写体にパターン像を結像させるた
め、投光レンズに、撮影レンズの光軸と略同方向にパタ
ーン像を形成する。従来の投光レンズに相当するレンズ
部の外側に、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパター
ン像を形成するレンズ部を設けることを考える。このと
き、もし撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像
を形成するレンズ部の光軸が、このレンズ部内にあるな
らば、比較的諸収差の補正が容易となるが、この場合に
は遠距離かつ広範囲の被写体へのパターン像の投影が要
求されているため、通常、投光レンズは大きな開口と短
い焦点距離を有するものとしなければならず、撮影レン
ズの光軸とは異なる方向にパターン像を形成するレンズ
部の光軸は撮影レンズの光軸と略同方向にパターン像を
形成するレンズ部の内部に存在することが多くなり、諸
収差の補正は困難となっている。そこで、撮影レンズの
光軸と略同方向にパターン像を形成するレンズ部の光軸
の近傍に撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像
を形成するレンズ部の光軸が存在する場合、その先軸付
近に撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を投
影するためのレンズ部を優先的に配置した。このとき撮
影レンズと略同方向にパターン像を形成するレンズ部は
その光軸付近の開口部を失うことになるが、このレンズ
部に関しては、従来どおり主として軸上収差を補正すれ
ば良いので実現は可能である。パターンを撮影レンズ光
軸と略垂直に配置し、この像を被写体上に複数投影する
場合には、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン
像を形成するレンズ部にとってパターンの配置される位
置は相当に画角の大きい位置となっている。このような
場合、通常諸収差の補正は困難となってくるため、本例
では撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を形
成するレンズ部をその光軸付近に優先的に配置する構成
としている。

〔他の実施例〕

第７図に本発明の第２実施例の投光系の断面図を示す。

同図において４１は投光レンズ、４２は補助レンズ、４
３はパターン、４４は光源である。

本実施例では、投光レンズの後方に補助レンズを配置し
て、投光光学系の焦点距離を短（し、より広範囲の被写
体にパターン像を投影できるようにしたものである。

第８図に第７図の投光レンズ４１を正面から見た図を示
す。図中、５１〜５４は第７図の４つのレンズ部に対応
している。本実施例においても、投光レンズ４１は第６
図に示した投光レンズ１とほぼ同様の形状となっており
、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を形成
するレンズ部をその光軸付近に優先的に配置している。

本実施例のように投光光学系を複数のレンズで構成した
場合には、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン
像を形成するレンズ部に関して、投光光学系は偏芯光学
系となる。本例は、撮影レンズの光軸とは異なる方向に
パターン像を形成するレンズ部を、曲率が比較的緩（な
る光軸付近で構成しているため、このような場合でも諸
収差の補正が比較的容易となる。

第９図は、投光レンズの開口の別の分割方法を示す図で
ある。同図において６１〜６６は６つのレンズ部、６７
はレンズ部６１及びレンズ部６２の光軸位置、６８〜７
１はそれぞれレンズ部６３〜６６の光軸位置を表してい
る。本実施例は第６図に示した投光レンズの開口の分割
方法を発展させ、５つの光軸を有する構成としたもので
ある。第９図のような構成とすることによりさらに広範
囲の照明が可能となる。

なお以上説明したいくつかの実施例において、投光レン
ズを構成するレンズ部の光軸はすべて一直線上に配列し
たが、これは第２図及び第３図に示した焦点検出装置の
測距点が、−直線上に配列されており、これを照明する
ことを目的とするためである。従って、−直線上にない
広い範囲を照明することが必要な場合には、レンズ部の
光軸位置は照明範囲に応じて適宜設定すれば良い。

尚、以上説明した自動焦点検出用の投光系は受動方式及
び能動方式のいずれの方式にも良好に適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、広範囲の被写体上
に所定模様のパターン像を良好な結像性能で投影するコ
ンパクトな構成の自動焦点検出用の投光系を達成するこ
とができるという効果がある。特に複数点の測距を行う
自動焦点検出用の投光系に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の斜視図、 第２図は一眼レフレックスカメラに適用した場合の光学
配置図、 第３図は複数点の測距を行う焦点検出装置の斜視図、 第４図、第５図は被写体上のパターン像と測距視野の位
置関係を示す説明図、 第６図は本発明第１実施例の投光レンズの正面図、第７
図は本発明第２実施例の断面図、 第８図は本発明第２実施例の投光レンズの正面図、第９
図は本発明第３実施例の投光レンズの正面図。 １は投光レンズ、 ２はパターン、　　　　　３は光源、 １１−１４は投光レンズのレンズ部、 １５〜１７はレンズ部の光軸、 ２１は撮影レンズ、 ２２はクイックリンターンミラー ２３はサブミラー　　　　２４は視野マスク、２５は集
光レンズ、　　　２６は全反射ミラー２７は瞳分割マス
ク、　　２８は結像レンズ、２９は受光部、　　　　　
３０はフィルム面、３１〜３はパターンの投影像、 ３４〜３６は測距視野の投影像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定模様のパターン像を投光レンズにより被写体側へ投
   影し、被写体側から反射された該パターン像を受光系に
   より受光することにより撮影系の焦点検出を行うための
   投光系に於いて、前記投光レンズを、撮影系の光軸と略
   同方向にパターン像を形成する光軸を有するレンズ部と
   、更に撮影系の光軸とは異なる方向にパターン像を形成
   する光軸を有し、該光軸近傍に開口を有する１個又は複
   数個のレンズ部とより構成したことを特徴とする焦点検
   出用の投光系。