JPH0311313A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPH0311313A
JPH0311313A JP14611989A JP14611989A JPH0311313A JP H0311313 A JPH0311313 A JP H0311313A JP 14611989 A JP14611989 A JP 14611989A JP 14611989 A JP14611989 A JP 14611989A JP H0311313 A JPH0311313 A JP H0311313A
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distance
liquid crystal
refractive index
optical
prism
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Junichi Ito
順一 伊藤
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a focus detector whose measurable distance range on the close side is extended by using an optical wedge, which is made of optical materials having an electrically variable refractive index and functions as a prism, to obtain the same effect that a prism is inserted to a parallel flat plates are used. CONSTITUTION:Distances up to objects 1a and 1b are detected based on the principle of trigonometry. For the purpose of detecting them, a range finding optical system 10 including optical wedges 2a1 and 2b2 whose refractive indexes are electrically changed, a refractive index control means 5 which controls refractive indexes of optical wedges 2a1 and 2b2, and a signal output means which outputs an electric signal related to the object distance in accordance with the object light led to the range finding optical system 10 are provided. A distance data output means 6 is provided which outputs object distance data based on the refractive indexes of optical wedges 2a1 and 2b2 and the electric signal. Thus, the measurable distance range of the focus detector is quickly extended without using mechanism members, and a range finder is miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は焦点検出装置、詳しくは三角71N距方式に基
づくδ−1距装置で、特に、至近側の測距範囲を拡大し
た焦点検出装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a focus detection device, specifically a δ-1 distance device based on the triangular 71N distance method, and particularly a focus detection device with an expanded distance measurement range on the close side. Regarding.

[従来の技術] 従来、三角測距の原理に基づいて被写体距離をall距
し、この1l)I短データに基づいて撮影光学系を合焦
点へ駆動する自動焦点式カメラは公知である。
[Prior Art] Conventionally, an autofocus camera is known in which all object distances are determined based on the principle of triangulation and the photographing optical system is driven to a focused point based on this 11) I short data.

このようなパッシブタイプのΔPI距装蓋装置理を第1
6図により説明すると、被写体の距離gは、−8 g−□ ・・・・・・・・・(1) で求めることができる。ここに、fは第1と第2のレン
ズ61.62から、このレンズの像が形成される第1と
第2のセンサ6B、64までの長さを、Sは基線長の1
/2を、tは被写体65が田にいる場合に第1と第2の
センサ63.64上に結像される結像点を基準位置とし
て、現在の被写体像の結像位置の基準位置からのズレ量
を、それぞれ示している。そして、上記ズレitは、第
1のセンサ63のデータと第2のセンサ64のデータを
相関演算することにより求めることができる。
This passive type ΔPI range cover system is the first
To explain with reference to FIG. 6, the distance g to the subject can be found as -8 g-□ (1). Here, f is the length from the first and second lenses 61 and 62 to the first and second sensors 6B and 64 where images of these lenses are formed, and S is the base line length 1.
/2, and t is the distance from the reference position of the current imaging position of the subject image, with the imaging points formed on the first and second sensors 63 and 64 when the subject 65 is in the rice field as the reference position. The amounts of deviation are shown respectively. The deviation it can be determined by performing a correlation calculation between the data of the first sensor 63 and the data of the second sensor 64.

ところで、このような測距装置においてのaPJ距可能
な再至近距離を従来より小さい’ MINにするには、
上記(1)式から解るように下記3通りの方法が考えら
れる。
By the way, in order to make the closest distance that can be achieved by aPJ distance in such a distance measuring device to MIN, which is smaller than before,
As can be seen from the above equation (1), the following three methods can be considered.

第1の方法は、基線長Sを小さくする。即ち、第17T
I!Jにそれぞれ点線で示す第1のレンズ61と第2の
レンズ62を矢印A、A  の方向へ移2 動してそれぞれ実線で示す第1.第2のレンズ61、g
、62aとすれば、至近側のΔl距範囲は’ MINと
なる。
The first method is to reduce the baseline length S. That is, the 17th T
I! The first lens 61 and the second lens 62, respectively indicated by dotted lines in J, are moved in the directions of arrows A and A, respectively, to the first lens 61 and second lens 62, respectively indicated by solid lines. Second lens 61,g
, 62a, the Δl distance range on the closest side is 'MIN.

第2の方法は、基準位置がらの像のズレQtのap1定
範囲を広げるために、第18図に示すように、点線で示
された第1.第2のセンサ63,64を矢印A3.A4
の方向へ広げて、実線で示す位置に移動したセンサ63
a、64aとする。
In the second method, in order to widen the ap1 constant range of the image deviation Qt from the reference position, as shown in FIG. The second sensors 63, 64 are indicated by arrow A3. A4
The sensor 63 has been expanded in the direction of and moved to the position indicated by the solid line.
a, 64a.

第3の方法は、第19図に示すように第1.第2のレン
ズ61.62の焦点距fifを短くし、がつ矢印A5.
A6方向に第1.第2のレンズ61゜62を動かして第
1.第2のセンサ63,64に近付け、実線で示すレン
ズ61a、62aとする。
The third method is the first method as shown in FIG. The focal length fif of the second lens 61, 62 is shortened, and the arrow A5.
1st in direction A6. Move the second lens 61°62 to the first lens. Lenses 61a and 62a are brought close to the second sensors 63 and 64 and shown by solid lines.

しかしながら、上記第17図に示す第1の方法テハ、レ
ンズを精度よく移動させるための機構が必要となるから
、測距装置が複雑化してコストが上昇することになる。
However, since the first method shown in FIG. 17 requires a mechanism for moving the lens with high precision, the distance measuring device becomes complicated and the cost increases.

また、第18図に示す第2の方法では、機構は何も変え
る必要はないが、センサの長手方向の寸法が大きくなる
ことによりコストが上昇する。更にまた、上記第19図
に示す第3の方法では、レンズの焦点距離を短くし、が
つレンズをセンサへ近ずけることで被写体距離に対する
像のズレHtを圧縮し、これによって、測距範囲を広げ
ているが、像のズレQtの311定精度が・悪いと測距
精度を低下させることになる。従って、使用される撮影
レンズによっては、必要な測距精度が得られないことに
なる。
Further, in the second method shown in FIG. 18, there is no need to change the mechanism at all, but the cost increases due to the increase in the longitudinal dimension of the sensor. Furthermore, in the third method shown in FIG. 19, the focal length of the lens is shortened and the lens is moved closer to the sensor, thereby compressing the image shift Ht with respect to the subject distance. Although the range is widened, if the 311 constant accuracy of the image shift Qt is poor, the distance measurement accuracy will be reduced. Therefore, depending on the photographic lens used, the necessary distance measurement accuracy may not be obtained.

そこで、第20図に示す第4の方法では、第1゜第2の
レンズ61.62の前に第1.第2のプリズム66.6
7を挿入し、同プリズム66.67のふれ角δによって
至近側のn1距範囲を拡張しようとするものである。こ
のml、第2のプリズム66.67のふれ角δによって
センサ上に形成される像は、像のズレQiの補正値Δt
だけ小さく検出されることになる。従って、前記(1)
式は、となる。このことは、上記第2の方法におけるセ
ンサ補正;Δtだけ大きくしたことと同じ効果が得られ
たことになる。この第4の方法が上記第2の方法と異な
る点は、検出された像のズレN t ’がOであっても
補正量Δtにより披写体距離力鍋にならないことである
Therefore, in the fourth method shown in FIG. 20, the first lens 61. Second prism 66.6
7 is inserted, and the n1 distance range on the near side is expanded by the deflection angle δ of the prisms 66 and 67. The image formed on the sensor by this ml and the deflection angle δ of the second prism 66,67 is the correction value Δt of the image deviation Qi.
will be detected as small. Therefore, the above (1)
The formula is: This means that the same effect as that obtained by increasing the sensor correction by Δt in the second method described above can be obtained. The fourth method differs from the second method in that even if the detected image shift N t ' is O, the correction amount Δt prevents the object distance from becoming a hot pot.

この第20図に示す第4の方法は、上記第1〜第3の方
法に比べ光学部品が増加するのが欠点だが、プリズムの
位置精度はレンズに比べればラフでよいので、プリズム
の移動機構を作り品い。また、センサを大きくする第2
の方法に比べれば、コスト的にも有利である。このよう
にプリズムにより測距範囲を拡張する手段は、既に特開
昭61−148434号公報に開示されている。
The fourth method shown in FIG. 20 has the disadvantage that the number of optical parts increases compared to the first to third methods described above, but since the positional accuracy of the prism is rough compared to that of a lens, the prism movement mechanism Good quality. In addition, the second
This method is cost-effective compared to the above method. Such a means for extending the distance measurement range using a prism has already been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 148434/1983.

即ち、上記特開昭61−148434号公報記載の「近
接合焦機能を有する自動焦点装置」は、撮影レンズの近
距離撮影限界超過の検出部を備えた測距手段と、測距手
段のΔp1距距離の信号により撮影レンズの距離を設定
する撮影レンズの距離設定手段と、近距離撮影限界超過
の検出信号により撮影レンズに補正レンズを挿入すると
ともに少なくとも71F1距光学系に光学楔を挿入する
各光学系の光学的補正手段と、上記撮影限界超過の検出
信号により補正された光学系により再All距を行なう
ための手段とを備え、被写体が近距離撮影限界より近接
するときその検出信号により撮影レンズに補正レンズを
挿入するとともに少なくとも測距光字系の入射光路の補
正をして再測距を行ない撮影レンズの距離設定を行なう
ようにしたことを特徴とする近接合焦機能を有するもの
で、上記+111距光学系に機械的に介挿自在に配設さ
れた光T−楔が、前記第20図に示すプリズム66.6
7に相当しているから、この光学楔を介挿することによ
り至近側の測距範囲が拡張されることになる。
That is, the "automatic focus device having a close focusing function" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-148434 has a distance measuring means equipped with a detecting section for detecting an excess of the close-range photographing limit of the photographing lens, and a distance measuring means having a Δp1 A distance setting means for the photographing lens that sets the distance of the photographing lens based on a distance signal; and a distance setting means for inserting a correction lens into the photographic lens and an optical wedge in at least the 71F1 distance optical system according to a detection signal of exceeding the short distance photographing limit. It is equipped with an optical correction means for the optical system, and a means for re-doing all distance using the optical system corrected based on the detection signal of exceeding the photographing limit, and when the subject approaches the close-range photographing limit, the photographing is performed based on the detection signal. It has a close focusing function characterized by inserting a correction lens into the lens, correcting at least the incident optical path of the distance measuring optical system, performing distance measurement again, and setting the distance of the photographing lens. , an optical T-wedge mechanically disposed in the +111 distance optical system so as to be freely inserted into the prism 66.6 shown in FIG.
7, the distance measurement range on the close side is expanded by inserting this optical wedge.

また、プリズムに代えて光を通す平面板を受光レンズと
受光素子との間に配設し、この平面板の傾きをフォーカ
ス環に連動して変化させ、これによって平面板にプリズ
ムと同様の作用をさせるようにした技術手段が特開昭6
3−75717号公報に開示されている。
In addition, instead of a prism, a flat plate that passes light is placed between the light-receiving lens and the light-receiving element, and the inclination of this flat plate is changed in conjunction with the focus ring, allowing the flat plate to have the same effect as a prism. The technical means that made it possible to
It is disclosed in Japanese Patent No. 3-75717.

即ち、特開昭63−75717号公報記載の「自動合焦
装置」は、受光素子と受光レンズとの間に、受光レンズ
の光軸と投射レンズの光軸とを含む平面に直交する軸に
関して回転可能で、かつ、発光素子から投射された光線
を通す平面板を設け、この平面板をフォーカス環と連結
してその動きに応じて回動させるようにし、受光素子の
出力によってフォーカス環を駆動する手段を設けたもの
である。そして、この平面板は上記第20図に示すプリ
ズム66.67と同様の作用をすると共に、フォーカス
環の移動にともなって回動するので、受光光線は平面板
回動につれて偏光し、受光素子での受光状態が変化し、
これによって至近側でのAI距範囲が拡張されるように
なっている。
That is, the "automatic focusing device" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-75717 has an optical focus between a light receiving element and a light receiving lens with respect to an axis perpendicular to a plane containing the optical axis of the light receiving lens and the optical axis of the projection lens. A flat plate is provided that is rotatable and allows the light beam projected from the light emitting element to pass through, and this flat plate is connected to a focus ring so that it rotates according to the movement of the focus ring, and the focus ring is driven by the output of the light receiving element. This means that there is a means to do so. This plane plate has the same effect as the prisms 66 and 67 shown in FIG. The light receiving condition changes,
This expands the AI distance range on the close side.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、1iIP1距光学系に機械的に介挿自在
に配設された光学楔をA?J距光学系に挿入する上記特
開昭61−148434号公報記載の提案や、受光素子
と受光レンズとの間に被写体光を通す平面板を設け、こ
の平面板をフォーカス環と連動させることにより受光光
線を平面板の回動につれて偏光させるようにした上記特
開昭83−75717号公報記載の提案では、いずれに
せよ、機械的な切換手段が必要となり、装置を大型化、
複雑化することになるから好ましくない。できれば、電
気的な手段により同様の作用を実行させることが望まし
い。
However, the optical wedge mechanically inserted into the 1iIP1 distance optical system is A? The proposal described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 148434/1988 for inserting it into the J-range optical system, or by providing a flat plate that passes the object light between the light receiving element and the light receiving lens and interlocking this flat plate with the focus ring. In the proposal described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 83-75717, in which the received light beam is polarized as the plane plate rotates, a mechanical switching means is required, which increases the size of the device.
This is not desirable because it complicates the process. If possible, it is desirable to perform similar actions by electrical means.

そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解消し、プリ
ズムの挿入もしくは平行平板の利用と同じ効果を、電気
的に屈折率可変の光学材料で作られたプリズムとして作
用する光学楔を用いることにより、至近側の測距可能な
距離範囲を拡張した焦点検出装置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and achieve the same effect as inserting a prism or using a parallel plate by using an optical wedge that acts as a prism and is made of an electrically variable refractive index optical material. Thus, it is an object of the present invention to provide a focus detection device that expands the measurable distance range on the close side.

[課題を解決するための手段および作用]本発明の焦点
検出装置は、その概念を第1図に示すように、三角測距
の原理にUづいて被写体la、lbまでの距離を検出す
る焦点検出装置であって、電気的に屈折率を変化できる
光学楔2 a  、  2 b lを含む測距光学系1
0と、上記光■ 学楔2 a   2 b iの屈折率を制御する屈折率
制ビ 御手段5と、上記測距光学系10に導かれた被写体光に
応じて、被写体距離に関連する電気信号を出力する信号
出力手段と、上記光学楔2a1゜2 b rの屈折率と
上記電気信号とから被写体距離データを出力する距離デ
ータ出力手段6と、を具備することを特徴とするもので
ある。
[Means and effects for solving the problem] As the concept of the focus detection device is shown in FIG. A distance measuring optical system 1 which is a detection device and includes optical wedges 2 a and 2 b l that can electrically change the refractive index.
0, the refractive index control means 5 for controlling the refractive index of the optical wedge 2 a 2 b i, and the electric power related to the object distance according to the object light guided to the distance measuring optical system 10. The apparatus is characterized by comprising a signal output means for outputting a signal, and a distance data output means 6 for outputting object distance data from the refractive index of the optical wedge 2a12br and the electric signal. .

〔実 施 例] 以下、図示の実施例により本発明を説明する。〔Example] The present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.

先ず、本発明の詳細な説明するに先立って、第2図によ
り本発明の基本原理を、そして第3〜8図により本発明
に使用される光学楔の動作原理をそれぞれ説明する。
First, before explaining the present invention in detail, the basic principle of the present invention will be explained with reference to FIG. 2, and the operating principle of the optical wedge used in the present invention will be explained with reference to FIGS. 3 to 8.

第2図は、本発明の焦点検出装置の基本原理を説明する
ためのブロック系統図である。図において、被写体1a
、lbからの被写体光は、液晶プリズムで形成された光
学楔2g  、2b1を介し、ル レンズ3 a 、3 b sセンサ4a、4bからなる
測距光学系10に投射される。この測距光学系10から
の出力信号は、判定手段8に供給され、同手段8の出力
が補正手段9と交流型197b、スイ・ノチ7aからな
る測距範囲切換手段7とに供給されるようになっている
FIG. 2 is a block system diagram for explaining the basic principle of the focus detection device of the present invention. In the figure, subject 1a
, lb is projected onto a distance measuring optical system 10 consisting of lenses 3a, 3b, and sensors 4a, 4b via optical wedges 2g, 2b1 formed of liquid crystal prisms. The output signal from the ranging optical system 10 is supplied to the determining means 8, and the output of the determining means 8 is supplied to the correcting means 9 and the ranging range switching means 7 consisting of the AC type 197b and the switch 7a. It looks like this.

このような構成において、至近側のAll距限界より更
に至近側に位置する被写体1bからの被写体光は、光学
楔2a  2b1、レンズ3a、、3b1 。
In such a configuration, the object light from the object 1b located closer than the All distance limit on the near side is transmitted through the optical wedges 2a, 2b1, and lenses 3a, 3b1.

をそれぞれ透過して破線11a、jobとなってセンサ
4a、4bに向かうが、被写体1bが至近側の測距限界
より更に至近側なので、センサ4a。
are transmitted through the dashed lines 11a and job, respectively, and head toward the sensors 4a and 4b, but since the subject 1b is closer than the distance measurement limit on the close side, it is the sensor 4a.

4b上に結像することができない。そこで、判定手段8
はこれを検出して測距範囲切換手段7に信号を送出し、
これによって同切換手段7のスイッチ7aがオンし、交
流電源7bからの交流電圧が光学楔2 a   2 b
 1に印加されるようになる。
4b cannot be imaged. Therefore, the determining means 8
detects this and sends a signal to the ranging range switching means 7,
As a result, the switch 7a of the switching means 7 is turned on, and the AC voltage from the AC power supply 7b is applied to the optical wedge 2a 2b.
1 will be applied.

l′ すると、同光学楔2 a   2 b 1の屈折率が高
まl′ るので、至近側の測距限界より更に至近側の被写体1b
からの被写体光は、上記光学楔2a1゜2blで図の内
方に屈折され、これによってセンサ4a、4b上に結像
されるようになる。このようにして得られたセンサ4a
、4bからの出力fJ号は、補正手段って補正されて正
しい測距値が得られるようになる。
l' Then, the refractive index of the optical wedge 2 a 2 b 1 increases l', so that the object 1b on the closer side than the distance measurement limit on the close side
The object light from the lens is refracted inward in the figure by the optical wedges 2a1 and 2bl, thereby forming an image on the sensors 4a and 4b. Sensor 4a obtained in this way
, 4b is corrected by the correcting means so that a correct measured distance value can be obtained.

つまり、本発明は、電気的に屈折率可変の光学楔を受光
レンズの前に配置し、この光学楔に印加する7u圧を、
被写体距離に応じて制御することにより、至近側のAF
J距範囲を拡大した焦点検出装置を構成するようにした
ものである。
In other words, in the present invention, an electrically variable refractive index optical wedge is placed in front of the light receiving lens, and the 7u pressure applied to this optical wedge is
Close-up AF is controlled according to the subject distance.
This is a focus detection device with an expanded J distance range.

次に、光学楔の動作原理について説明すると、本発明に
使用される光学楔は、液晶に印加する電圧を変えると、
その屈折率が変化する性質を利用した液晶封入の光学プ
リズム(以下、液晶プリズムと呼称する)で形成されて
いる。
Next, to explain the operating principle of the optical wedge, the optical wedge used in the present invention can be operated by changing the voltage applied to the liquid crystal.
It is formed of an optical prism filled with liquid crystal (hereinafter referred to as a liquid crystal prism) that utilizes the property of changing its refractive index.

第3図(A)、(B)は、液晶プリズムの縦断面図とD
−D’断面図である。図に示すように、液晶プリズム1
5の基本構成は、2枚の透明光学部材12.13とスペ
ーサ18.19で形成される空間内に液晶14を封入し
て構成されている。2枚の透明光学部材12.13の液
晶14に接する側には透明導電層が形成されていて、液
晶14に再々抵抗器16を介して交流電源17から交番
電圧が印加できるようになっている。そして、この第3
図(^)、(B)には、P型液晶(E、、>8.)が印
加電圧Ovのときホモジニアス配列している状態が示さ
れている。
Figures 3 (A) and (B) are longitudinal cross-sectional views of the liquid crystal prism and D
-D' sectional view. As shown in the figure, liquid crystal prism 1
The basic structure of No. 5 is such that a liquid crystal 14 is sealed in a space formed by two transparent optical members 12 and 13 and a spacer 18 and 19. A transparent conductive layer is formed on the sides of the two transparent optical members 12 and 13 that are in contact with the liquid crystal 14, so that an alternating voltage can be applied to the liquid crystal 14 from an AC power source 17 via a resistor 16. . And this third
Figures (^) and (B) show a state in which P-type liquid crystals (E, >8.) are homogeneously aligned when the applied voltage Ov.

一般に、プリズムのふれ角δは、プリズムを構成する材
料の屈折率をn、プリズムのm角をαとすると、以下の
ように表わされる。
Generally, the deflection angle δ of a prism is expressed as follows, where n is the refractive index of the material constituting the prism, and α is the m-angle of the prism.

δ−(n −1)α ・・・・・・・・・(3)この(
3)式より、屈折率nあるいは頂角αを変化させると、
プリズムのふれ角δが変化することが解かる。
δ−(n −1)α ・・・・・・・・・(3) This (
From formula 3), when the refractive index n or the apex angle α is changed,
It can be seen that the deflection angle δ of the prism changes.

液晶プリズム15は、その複屈折性を利用して屈折率n
を変化させる方式に分類される。そして、液晶(ネマチ
ック相)は、微視的には液晶分子が揺らいでいて、全て
の分子が同一方向に配列しているわけではないが光学的
には一軸結晶と見なされ、屈折率楕円体が定義される。
The liquid crystal prism 15 uses its birefringence to adjust the refractive index n.
It is classified as a method that changes the In liquid crystal (nematic phase), microscopically the liquid crystal molecules are swaying, and although not all molecules are aligned in the same direction, optically it is considered to be a uniaxial crystal, and it has a refractive index ellipsoid. is defined.

第4図(A)、(B)には、P型液晶(n8>no)の
主成分の一例としてのシアノビフェニル系の分子構造と
その屈折率楕円体とがそれぞれ示されている。そして、
液晶分子は、その誘電異方性つまりε# 〜ε工のため
、第5図(A) 、 (B) 、 (C)に示すように
印加する電圧Vに従い傾いて行く。つまり、図の紙面内
方向に振動する直filW光20を液晶セルに垂直に入
射させると、液晶の見掛上の屈折率nBは下記(4)式
により回転角θに従って麦化す即ち、印加電圧VがOV
のときは第5図(A)に示すように異常光に対する屈折
率n を示す状態から、印加電圧■が高いときは第5図
(C)に示すように常光に対する屈折率n。へと変化し
、この中間に、第5図(B)に示す印加電圧■が中間値
のときの状態が介在している。そこで、見掛上の屈折率
n。は、下記(5)式に示すように印加電圧Vの関数に
なっている。
FIGS. 4(A) and 4(B) respectively show the molecular structure of a cyanobiphenyl system as an example of the main component of a P-type liquid crystal (n8>no) and its refractive index ellipsoid. and,
Due to its dielectric anisotropy, that is, ε# to ε, the liquid crystal molecules tilt according to the applied voltage V, as shown in FIGS. In other words, when direct film light 20 vibrating in the direction in the plane of the drawing is made perpendicularly incident on the liquid crystal cell, the apparent refractive index nB of the liquid crystal changes according to the rotation angle θ according to the following equation (4), that is, the applied voltage V is OV
When , the refractive index n for extraordinary light is shown as shown in FIG. 5(A), and when the applied voltage is high, the refractive index n for ordinary light is shown as shown in FIG. 5(C). In between, there is a state in which the applied voltage ■ shown in FIG. 5(B) is at an intermediate value. Therefore, the apparent refractive index n. is a function of the applied voltage V as shown in equation (5) below.

no−n (V)  ・・・・・・・・・(5)この結
果、プリズムの形をした液晶のふれ角δLCは、印加電
圧Vに応じて異常光に対する屈折力から常光に対する屈
折力まで連続的に変化することになる。従って、上記(
3)式は下記(6)式のようになり、電圧による屈折力
の1週整が可能となる。
no-n (V) ・・・・・・・・・(5) As a result, the deflection angle δLC of the prism-shaped liquid crystal changes from the refractive power for extraordinary light to the refractive power for ordinary light depending on the applied voltage V. It will change continuously. Therefore, the above (
Equation 3) becomes as shown in Equation (6) below, and it becomes possible to adjust the refractive power by voltage for one week.

δt、c (V) = (n (V) −1)α−−−
−−−(6)つまり、電圧を印加することにより、ふれ
角δは第3図(^)に示す矢印A9の方向へ変化するこ
とになる。通常、ネマチック液晶の電気光学現象におけ
る応答時間τ 1回復時間τ、は、下記(7) 、 (
8)式で表わされ、液晶厚dの2乗に比例することが知
られている。
δt, c (V) = (n (V) -1) α---
--- (6) That is, by applying a voltage, the deflection angle δ changes in the direction of arrow A9 shown in FIG. 3 (^). Normally, the response time τ 1 recovery time τ in the electro-optical phenomenon of nematic liquid crystal is expressed as follows (7), (
8), and is known to be proportional to the square of the liquid crystal thickness d.

2       2  2 τ −ηd  /(ε0ΔεV  −にπ )「 ・・・・・・・・・(7) τ −ηd2/にπ2)  ・・・・・・・・・(8)
ここに、ηは粘性率、には弾性率、■は印加電圧、Δε
(−1εカ −εエ 1)は誘電異方性をそれぞれ表わ
している。
2 2 2 τ −ηd / (π to ε0ΔεV −) ``・・・・・・・・・(7) τ −ηd2/to π2) ・・・・・・・・・(8)
Here, η is the viscosity modulus, is the elastic modulus, ■ is the applied voltage, and Δε
(-1ε and -εE1) respectively represent dielectric anisotropy.

そこで、液晶プリズムの応用において、その応答性を早
くしたい場合は、第6図(^)に示す形状を第6図(B
)に示す形状に変形して液晶の厚さを実効的に薄くした
り、第7図(^)に示す形状を第7図(B)に示す薄い
プリズムを積層した形状にすればよいことになる。
Therefore, in the application of liquid crystal prisms, if you want to make the response faster, change the shape shown in Figure 6 (^) to Figure 6 (B
) to effectively reduce the thickness of the liquid crystal, or change the shape shown in Figure 7(^) to the shape shown in Figure 7(B) where thin prisms are laminated. Become.

液晶プリズムは、液晶の複屈折を利用した光学素子であ
るため、第3図には示されていないが、偏光板を設け、
直線偏光のみを入射させる必要がある。さもないと、2
つのふれ角δが生じてしまう。あるいは、2つの液晶プ
リズムをそれぞれ液晶配向方向が直交するように重ね合
わせて、この問題を解決する方法もある。そして、プリ
ズムの光透過率が問題となる場合は、構造が複雑化する
が、2つの液晶プリズムをそれぞれ液晶配向方向が直交
するように重ね合わせる後者の方法を利用する方が良い
Since the liquid crystal prism is an optical element that utilizes the birefringence of liquid crystal, it is equipped with a polarizing plate, although it is not shown in Figure 3.
Only linearly polarized light needs to be incident. Otherwise, 2
Two deflection angles δ will occur. Alternatively, there is a method of overlapping two liquid crystal prisms such that their liquid crystal orientation directions are perpendicular to each other to solve this problem. If the light transmittance of the prism is a problem, it is better to use the latter method in which two liquid crystal prisms are stacked so that the liquid crystal alignment directions are perpendicular to each other, although the structure becomes complicated.

液晶プリズム2aの駆動回路のブロック系統図を第8図
に示す。一般の液晶表示素子は、例えばフリップフロッ
プ回路21のQ、?)出力のようなオン参オフの2値駆
動であるが、本発明では電圧調整が0〜約10Vである
ので、電圧調整回路22が必要となる。一般に液晶素子
は、液晶材料の劣化を防止するためAC駆動を行ない、
二周波駆動等を除けば、その駆動周波数は30〜IKH
zで発振回路23で出力している。しかし、本発明のよ
うな液晶光学素子においては、通常の液晶表示素子以上
に、その精度の高さや安定性が求められる場合がある。
FIG. 8 shows a block diagram of the drive circuit for the liquid crystal prism 2a. General liquid crystal display elements include, for example, the Q, ?? of the flip-flop circuit 21. ) The voltage adjustment circuit 22 is required because the voltage adjustment is from 0 to about 10V in the present invention. Generally, liquid crystal elements are driven by AC to prevent deterioration of the liquid crystal material.
Excluding dual frequency drive etc., the drive frequency is 30~IKH
The oscillation circuit 23 outputs the signal at z. However, in a liquid crystal optical element such as the present invention, higher precision and stability may be required than in a normal liquid crystal display element.

そのような場合、AC駆動により生じる伜かな揺ぎが問
題となるなら、?IN距動作をさせているときはDC駆
動とし、その後液晶保Jの観点からACリフレッシュ駆
動させるといったDC駆動を含んだ一連の駆動方法が好
ましい。
In such a case, what if the severe fluctuation caused by AC drive becomes a problem? It is preferable to use a series of driving methods including DC driving, such as DC driving during IN distance operation, and then AC refresh driving from the viewpoint of liquid crystal maintenance.

以上が液晶プリズムの動作原理である。このような液晶
プリズムを用いて至近側の測距範囲を拡張した本発明の
実施例を以下に説明する。
The above is the operating principle of a liquid crystal prism. An embodiment of the present invention in which the distance measurement range on the close side is expanded using such a liquid crystal prism will be described below.

第9図は、本発明の第1実施例を示す焦点検出装置の構
成ブロック系統図である。図において、液晶プリズム2
a、2bは、11−1距光学系10aの前に配置されて
いて、液晶駆動回路27から印加される電圧により、被
写体1aからの光束を曲げ、焦点検出装置の距離aPj
定範囲を変化させる。レンズ3a、3b、ミラー36a
、36b、直角プリズム37からなる測距光学系10a
は、ラインセンサ4上に被写体距離に応じた像を形成す
る。ラインセンサ4は、A群センサ4 a 、  B 
j!1センサ4bのそれぞれのセンサ上に形成された被
写体像を光重交換してインターフェース回路24へ出力
する。インターフェース回路24はマイクロコンピュー
タ25の指令によりラインセンサ4の電荷蓄積時間を制
御すると共に、同センサ4より得られたデータをA/D
変換してマイクロコンピュータ25へ出力する。また、
測距光学系10aおよび液晶プリズム2a、2bの温度
をモニタする温度センサ26の出力を、A/D変換して
マイクロコンピュータ25へ出力する。
FIG. 9 is a structural block diagram of a focus detection device showing a first embodiment of the present invention. In the figure, liquid crystal prism 2
a and 2b are arranged in front of the 11-1 distance optical system 10a, and bend the light flux from the subject 1a by the voltage applied from the liquid crystal drive circuit 27, and adjust the distance aPj of the focus detection device.
Change the fixed range. Lenses 3a, 3b, mirror 36a
, 36b, and a distance measuring optical system 10a consisting of a right angle prism 37.
forms an image on the line sensor 4 according to the subject distance. The line sensor 4 includes A group sensors 4 a and B
j! The subject images formed on the respective sensors of one sensor 4b are outputted to the interface circuit 24 after the light weight is exchanged. The interface circuit 24 controls the charge accumulation time of the line sensor 4 according to instructions from the microcomputer 25, and also converts the data obtained from the sensor 4 into an A/D converter.
It is converted and output to the microcomputer 25. Also,
The output of a temperature sensor 26 that monitors the temperatures of the distance measuring optical system 10a and the liquid crystal prisms 2a and 2b is A/D converted and output to the microcomputer 25.

液晶駆動回路27は、マイクロコンピュータ25の指令
に基づいた電圧を液晶プリズム2a。
The liquid crystal drive circuit 27 applies a voltage based on instructions from the microcomputer 25 to the liquid crystal prism 2a.

2bの液晶分子へ印加する。同駆動回路27の説明は後
述する。
2b is applied to the liquid crystal molecules. A description of the drive circuit 27 will be given later.

発振回路28のクロック信号は、マイクロコンピュータ
25の原振として使用されると共に、液晶駆動用の受雷
7ヒ圧を発生するためにも使用される。
The clock signal of the oscillation circuit 28 is used as a source oscillation for the microcomputer 25, and is also used to generate the lightning pressure for driving the liquid crystal.

マイクロコンピュータ25は、インターフェース回路2
4から人力したデータに基づいて被写体までの距離を算
出する。そして、このp出データより撮影レンズ33の
繰出し量を算出する。マイクロコンピュータ25は、位
置検知回路29の出力と繰出し量が一致するように撮影
レンズ33を繰出すためにモータ駆動回路30へ制御信
号を送り、これによってモータ34.ラック機構34a
を介して撮影レンズ33を光軸方向に摺動して被写体光
がフィルム面35上に結像するようになっている。
The microcomputer 25 is the interface circuit 2
The distance to the subject is calculated based on the data manually generated from step 4. Then, the amount of extension of the photographing lens 33 is calculated from this p output data. The microcomputer 25 sends a control signal to the motor drive circuit 30 in order to extend the photographing lens 33 so that the output of the position detection circuit 29 matches the amount of extension, thereby causing the motor 34. Rack mechanism 34a
By sliding the photographing lens 33 in the optical axis direction through the lens 33, the object light is imaged on the film surface 35.

E2PROM (Electrically  Era
sablc  Progra*able  Read 
 0nly  Memory )には、測距時に必要な
各種補正用のデータが書き込まれている。
E2PROM (Electrically Era
sablc Progra*able Read
0nly Memory) is written with various correction data necessary for distance measurement.

表示回路32には?ip+距結果に基づく各種の情報が
表示されている。
What about the display circuit 32? Various information based on the ip+distance result is displayed.

次に、第10図により液晶駆動回路27の構成を説明す
る。図において、DC/DCコンパータ41は、電池4
2の電圧を液晶の屈折率を変化させるために必要な電圧
値にまで昇圧するためのものである。分周器43は発振
回路28(第9図参照)の出力するクロック信号を液晶
駆動に必要なJ?1波数まで分周するためのものである
。この分周器43で分周されたクロック信号は、トラン
ジスタQ、と抵抗Ra 、R1により、上記コンバータ
41で昇圧された電圧までクロック信号の振幅を増幅し
てD型フリップフロップ回路44へ入力する。同フリッ
プフロップ回路44の出力Q、Oは、抵抗R2,R3を
介してトランジスタQ、、Q2を交互にオン・オフする
Next, the configuration of the liquid crystal drive circuit 27 will be explained with reference to FIG. In the figure, the DC/DC converter 41 is connected to the battery 4
This is for boosting the voltage No. 2 to a voltage value necessary for changing the refractive index of the liquid crystal. The frequency divider 43 converts the clock signal output from the oscillation circuit 28 (see FIG. 9) into J? This is for dividing the frequency up to one wave number. The clock signal frequency-divided by the frequency divider 43 is amplified by the transistor Q and the resistors Ra and R1 to the voltage boosted by the converter 41, and is input to the D-type flip-flop circuit 44. . Outputs Q and O of the flip-flop circuit 44 alternately turn on and off transistors Q and Q2 via resistors R2 and R3.

この動作により抵抗R4,R5に生じた電圧が矢印Ai
t”12のように交互に液晶プリズム2aに印加される
ことになり、液晶プリズム2aには交番電圧が印加され
たと同じになる。そして、この交番電圧の振幅を制御す
るには、トランジスタQI、Q2のエミッタ電圧を変化
させればよい。
Due to this operation, the voltage generated across resistors R4 and R5 is indicated by the arrow Ai
The voltage is applied to the liquid crystal prism 2a alternately like t''12, which is the same as applying an alternating voltage to the liquid crystal prism 2a.In order to control the amplitude of this alternating voltage, the transistors QI, It is sufficient to change the emitter voltage of Q2.

そこで、マイクロコンピュータ25(第9図参照)から
のディジタルデータをD/Aコンバータ46によりアナ
ログデータとしての電圧値に変換した後、バッファ回路
47によりインピーダンス変換してトランジスタQ、、
Q2のエミッタに印加している。
Therefore, the digital data from the microcomputer 25 (see FIG. 9) is converted into a voltage value as analog data by the D/A converter 46, and then the impedance is converted by the buffer circuit 47 and the transistor Q.
It is applied to the emitter of Q2.

このように構成された本実施例の動作を第11図に示す
フローチャートにUづいてマイクロコンピュータ25に
よる“AF”の動作を中心として以下に説明する。先ず
、ステップ5100において“マクロフラグをセット′
する。通常、“AF”のルーチンを呼び出した直後にお
いては、液晶プリズム2a、  2bへの印加電圧は0
■である。そこで、液晶の屈折率は、既に説明したよう
に、屈折率の高い状態にあり、プリズムのふれ角δも大
きい状態、従って、ApJ距範囲は至近側、即ちマクロ
へ片寄っている。
The operation of this embodiment configured as described above will be explained below with reference to the flowchart shown in FIG. 11, focusing on the "AF" operation by the microcomputer 25. First, in step 5100, "set macro flag"
do. Normally, immediately after calling the "AF" routine, the voltage applied to the liquid crystal prisms 2a and 2b is 0.
■It is. Therefore, as described above, the refractive index of the liquid crystal is high, and the deflection angle δ of the prism is also large. Therefore, the ApJ distance range is biased toward the close side, that is, toward the macro.

ステップ8101〜8103において、マイクロコンピ
ュータ25はインターフェース回路24を通じてライン
センサ4の積分を行ない、A群センサ4a、8群センサ
4bの出力をディジタル値として得る。ステップ510
4においては、マイクロコンピュータ25はインターフ
ェース回路24を通じて温度センサ26から出力された
lPj定データを取り込む。このセンサ26は、測距光
学系10aおよび液晶プリズム2a、2bの温度をAP
I定するためのものである。ステップ5105において
は、A群センサ4a、8群センサ4bで得られたセンサ
データより各センサ4a、4b上に形成された像の間隔
t (第16図参照)を“相関演算′により算出する。
In steps 8101 to 8103, the microcomputer 25 integrates the line sensor 4 through the interface circuit 24, and obtains the outputs of the A group sensor 4a and the 8 group sensor 4b as digital values. Step 510
4, the microcomputer 25 takes in the lPj constant data output from the temperature sensor 26 through the interface circuit 24. This sensor 26 measures the temperature of the distance measuring optical system 10a and the liquid crystal prisms 2a, 2b.
This is for determining the I. In step 5105, the interval t (see FIG. 16) between the images formed on each sensor 4a, 4b is calculated by a "correlation calculation" from the sensor data obtained by the A group sensor 4a and the 8 group sensor 4b.

次に、ステップ5106に進んで、上記相関演算の結果
より測距できたか否かの判断を行ない、測距できたとき
はステップ5200へ分岐する。
Next, the process proceeds to step 5106, and it is determined based on the result of the correlation calculation whether or not the distance can be measured. If the distance can be measured, the process branches to step 5200.

このステップ5200においては、“マクロフラグがセ
ット(“1”)されているか否か判断し、リセット(“
O”)されていれば、液晶プリズム45へ電圧は印加さ
れているので、得られた像の間隔tに補正する必要はな
い。従って、ステップ8203へ分岐して被写体距離お
よび上記第9図に示す撮影レンズ33の繰出し量を算出
する。
In this step 5200, it is determined whether the "macro flag is set ("1") or not, and it is reset ("
O"), the voltage is applied to the liquid crystal prism 45, so there is no need to correct the distance t between the obtained images. Therefore, the process branches to step 8203 and the subject distance and the above-mentioned FIG. The amount of extension of the photographic lens 33 shown is calculated.

次に、ステップ5204でこの算出結果に基づいて、マ
イクロコンピュータ25は撮影レンズ33を所定位置へ
駆動するためにモータ34を制御する。ステップ520
5においては、AF終了と被写体距離の“表示”を行な
う。そして、ステップ5206に進んでフラグのリセッ
トおよび液晶駆動回路27(第9図参照)の出力をOV
へ戻して“初期(じした後リターンする。
Next, in step 5204, based on this calculation result, the microcomputer 25 controls the motor 34 to drive the photographing lens 33 to a predetermined position. Step 520
In step 5, AF is completed and the subject distance is "displayed". Then, the process proceeds to step 5206, where the flag is reset and the output of the liquid crystal drive circuit 27 (see FIG. 9) is set to OV.
Return to "Initial" (then return.

上記ステップ5200において、マクロフラグがセット
(“1”)されていれば、ステップ5201へ進む。そ
して、E2PROM31から像の間隔tの補正値Δtを
読み出す。この補正値Δtは、第12図に示すように、
屈折率n。の液晶プリズム2a、2bを通った被写体1
aからの光束g1が、レンズ3a、3bを介してセンサ
4上に形成した像の位置を基準としたとき、屈折率n 
時の光束12によるセンサ4上に形成された像の変位量
を示している。既に説明したように、n8>noであり
、印加電圧を増大することによりn。はn。へ変化する
。屈折率n8は温度に対する依存性があるため、温度に
よって補正量Δtは変化する。また、温度が一定でも被
写体からの光線の液晶プリズムへの入射角θにより補I
E値Δtは変化する。
If the macro flag is set (“1”) in step 5200, the process advances to step 5201. Then, the correction value Δt for the image interval t is read out from the E2PROM 31. This correction value Δt is, as shown in FIG.
Refractive index n. Subject 1 passing through the liquid crystal prisms 2a and 2b
When the light flux g1 from a is based on the position of the image formed on the sensor 4 via the lenses 3a and 3b, the refractive index n
It shows the amount of displacement of the image formed on the sensor 4 due to the luminous flux 12 at the time. As already explained, n8>no, and by increasing the applied voltage n. is n. Changes to Since the refractive index n8 is dependent on temperature, the correction amount Δt changes depending on the temperature. In addition, even if the temperature is constant, the angle of incidence θ of the light ray from the subject to the liquid crystal prism will compensate for the I
The E value Δt changes.

入射角θは、像の間隔tによって求めることができる。The incident angle θ can be determined by the image spacing t.

従って、補正値Δtは温度データと像間隔tによって決
定する必要がある。Δtをマイクロコンピュータで算出
するのは難しいので、予め計算して、あるいは実ΔP1
によりそれぞれ求めた補正値Δtを、E2PROM31
に書き込んでおき、マイクロコンピュータ25は温度デ
ータと像の間隔tとから必要とする補正値Δtを読出せ
ばよい。
Therefore, the correction value Δt needs to be determined based on the temperature data and the image interval t. Since it is difficult to calculate Δt with a microcomputer, it is necessary to calculate it in advance or calculate the actual ΔP1.
The correction value Δt obtained by
The microcomputer 25 may read out the necessary correction value Δt from the temperature data and the image interval t.

読出した補正値Δtをステップ5202において像の1
81隔tへ加えることにより正しい像の間隔データが得
られることになる。この実施例においては、マクロ測距
時には液晶への印加電圧をOVにしているが、温度によ
る屈折率n の温度変化が生じないように、マクロ測距
時に電圧を印加してもよい。この場合はE2FROMに
温度に応じたD/Aコンバータの値を予め人力しておけ
ば、マイクロコンピュータ25の電圧コントロールは簡
単になる。この場合の変位量の補正値Δtは、液晶プリ
ズム2a、2bの入射角の変化のみで決定すればよい。
The read correction value Δt is adjusted to 1 of the image in step 5202.
By adding this to the 81 interval t, correct image interval data can be obtained. In this embodiment, the voltage applied to the liquid crystal is set to OV during macro distance measurement, but a voltage may be applied during macro distance measurement to prevent temperature changes in the refractive index n. In this case, voltage control by the microcomputer 25 can be simplified by manually inputting D/A converter values according to the temperature into the E2FROM in advance. In this case, the correction value Δt of the displacement amount may be determined only by the change in the angle of incidence of the liquid crystal prisms 2a and 2b.

第11図に戻ってステップ5106において相関ができ
ないと判断されれば、ステップ5107へ進む。ところ
で、液晶は温度が上昇して、ある温度以上になると等方
性液体となり屈折率異方性を示さなくなる。この状態で
は、電圧により液晶プリズム2a、2bのふれ角をff
i+Jg!Jすることはできないので、ステップ510
7において湿度が、液晶プリズムがコントロール可能な
湿度Toであるか否かを判断する。不可能な温度なら、
ステップ5300へ分岐してAFが不可能であることを
表示回路により“表示°する。
Returning to FIG. 11, if it is determined in step 5106 that correlation cannot be established, the process advances to step 5107. By the way, when the temperature of liquid crystal increases to a certain temperature or higher, it becomes an isotropic liquid and no longer exhibits refractive index anisotropy. In this state, the deflection angle of the liquid crystal prisms 2a and 2b is set to ff by the voltage.
i+Jg! Since it is not possible to J, step 510
In step 7, it is determined whether the humidity is at a humidity To that can be controlled by the liquid crystal prism. If the temperature is impossible,
The process branches to step 5300, and the display circuit displays that AF is not possible.

コントロールが可能な温度なら、ステップ5108へ分
岐する。ステップ5108において、マクロフラグがリ
セット(“φ”)されていれば、電圧を印加してω側へ
測距範囲を変えた2度口の1111距が不可能であった
ことを示す。セット(“1°)されていれば、電圧を印
加して再度INl距する必要があるのでステップ510
9へ分岐する。そして、屈折率をn。にする電圧データ
をD/Aコンバータ46(第10図参照)にセットする
。そして、液晶の屈折率の変化が終了するまで、ステッ
プ5110の“タイマ′で待機する。
If the temperature is controllable, the process branches to step 5108. In step 5108, if the macro flag is reset (“φ”), this indicates that the second distance of 1111, in which the voltage was applied and the distance measurement range was changed to the ω side, was impossible. If it is set (“1°”), it is necessary to apply a voltage and set the INl distance again, so step 510
Branch to 9. And the refractive index is n. The voltage data to be set is set in the D/A converter 46 (see FIG. 10). Then, the "timer" in step 5110 waits until the change in the refractive index of the liquid crystal ends.

液晶の屈折率変化の応答性は、温度および印加電圧に依
存するので、ステップ5104で読出した温度データお
よびD/Aコンバータ46にセットしたデータに基づい
て、このタイマの鎖を変化させる。屈折率変化の終了後
、ステップ5111においてマクロフラグをリセットし
、遠距離側の範囲を再度11P+距するためにステップ
5101へ戻る。
Since the responsiveness of the refractive index change of the liquid crystal depends on the temperature and applied voltage, this timer chain is changed based on the temperature data read in step 5104 and the data set in the D/A converter 46. After the refractive index change is completed, the macro flag is reset in step 5111, and the process returns to step 5101 in order to extend the range on the long distance side to 11P+distance again.

第13図は、本発明の第2実施例を示す焦点検出装置の
ブロック系統図である。この第2実施例が上記第1実施
例と大きく異なる点は、パッシブ方式に代えてアクティ
ブ方式としたことである。
FIG. 13 is a block system diagram of a focus detection device showing a second embodiment of the present invention. The major difference between this second embodiment and the first embodiment is that an active method is used instead of a passive method.

この点を除けば、上記第1実施例とその構成が同じなの
で、同じ構成部材は同じ符号を付してその説明を省略す
る。
Except for this point, the structure is the same as that of the first embodiment, so the same constituent members are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.

第13図に示すブロック系統図は、発光素子52から被
写体1aに向けて光ビームを投射し、該被写体1aから
の反射光をP S D (PositionSensi
tive  Dcvlce ) 51によって受光する
ことにより測距する光投射式の距離測定装置に、液晶プ
リズムを応用した例を示し、被写体距離に応じて変化す
るPSD51上に入射した発光素子52の光ビームの位
置t を求めることにより、被写体距離を算出すること
ができる。この被写体反射光ビームの位置t は、PS
D51から出力する電流11.I2の比から求められ、
上記第1実施例における像の間隔tと等価なので、反射
光ビームの位置t が求まれば、上記第1実施例と同様
に処理することができる。そして、光投射式の場合は、
被写体で反射して戻ってくる光ビームが弱いと測距でな
くなるので、液晶プリズム2aの透過率を向上させる工
夫が必要となる。
In the block system diagram shown in FIG. 13, a light beam is projected from a light emitting element 52 toward a subject 1a, and the reflected light from the subject 1a is converted into a PSD (Position Sensi).
An example is shown in which a liquid crystal prism is applied to a light projection type distance measuring device that measures distance by receiving light from a PSD 51. By determining t, the object distance can be calculated. The position t of this object reflected light beam is PS
Current output from D51 11. It is determined from the ratio of I2,
Since this is equivalent to the image interval t in the first embodiment, once the position t of the reflected light beam is determined, the same processing as in the first embodiment can be performed. In the case of a light projection type,
If the light beam reflected by the object and returned is weak, distance measurement will not be possible, so it is necessary to devise ways to improve the transmittance of the liquid crystal prism 2a.

第14図は、本発明の第3実施例を示す焦点検出装置の
ブロック系統図である。上記第1.第2実施例において
は、液晶プリズムを用いて11−1距範囲を■側と至近
側の2つに分ける例を示したが、液晶に印加する電圧を
2通りではなく、更に複数にし、これによって測距範囲
を複数に分割したのが、この第3実施例である。分割数
を増やせば、その分センサの大きさは小さくても広い測
距範囲をカバーできることになる。従来の機械的にプリ
ズムを挿入する方法では、プリズムが複数必要となり、
実現が難しい方法であるが、本発明のように電気的に屈
折率可変な液晶プリズムを使用することにより始めて実
現可能となる実施例である。
FIG. 14 is a block system diagram of a focus detection device showing a third embodiment of the present invention. Above 1. In the second embodiment, an example was shown in which the 11-1 distance range was divided into two, the ■ side and the close side, using a liquid crystal prism. In this third embodiment, the ranging range is divided into a plurality of parts. If the number of divisions is increased, a wider distance measurement range can be covered even if the size of the sensor is smaller. The conventional method of mechanically inserting prisms requires multiple prisms,
Although this method is difficult to implement, this embodiment can only be realized by using a liquid crystal prism whose refractive index is electrically variable as in the present invention.

この第3実施例では、8−1距領域を領域■、領域■、
領域■に3分割した点を除けば、その基本構成は前記第
1実施例と異なるところがないので、上記第1.第2実
施例に用いられた構成部材と同じ構成部材には同じ符号
を付して、その構成の説明を省略して、動作のみ以下に
説明する。
In this third embodiment, the 8-1 distance areas are defined as area ■, area ■,
The basic configuration is the same as that of the first embodiment except for the fact that it is divided into three areas (3). Components that are the same as those used in the second embodiment are given the same reference numerals, and explanations of the configurations thereof will be omitted and only the operations will be described below.

第15図は、この第3実施例におけるマイクロコンピュ
ータ25の“AF”動作を説明するフローチャートであ
る。この第15図では、前記第1実施例のフローを示す
第11図と同じルーチンには同じステップ番号を付して
その説明を省略し、異なるルーチンについてのみステッ
プ番号54QO番台を付して、以下に説明する。
FIG. 15 is a flow chart explaining the "AF" operation of the microcomputer 25 in this third embodiment. In this FIG. 15, routines that are the same as those in FIG. 11 showing the flow of the first embodiment are given the same step numbers and their explanations are omitted, and only the different routines are given step numbers of 54 QO series. Explain.

第15図において、ステップ5401でカウンタに71
111距領域数に対応した“3°をセットする。
In FIG. 15, in step 5401, the counter 71
111 Set "3°" corresponding to the number of distance regions.

カウンタの値は、いま測距範囲がどの位置にあるかを示
すもので、この場合、液晶プリズムに電圧を印加しない
状態で第14図の領域■が測距可能となっている。ステ
ップ8101〜5105は省略してステップ5106に
進んで、“相関OK″つまり相関演算の結果よりi”l
p1距できると判断されたら、ステップ5411へ分岐
する。
The value of the counter indicates the current position of the range measurement range, and in this case, the range (2) in FIG. 14 can be measured without applying voltage to the liquid crystal prism. Steps 8101 to 5105 are omitted and the process proceeds to step 5106.
If it is determined that the p1 distance can be achieved, the process branches to step 5411.

ステップ5411.412においては、カウンタの鎖が
判断される。カウンタが“1”なら、液晶の屈折率がn
oになるように電圧が印加されていて、測距範囲は領域
■になっているので、上記第1実施例と同様に屈折率が
n。のときを基準として補正を行なうものとする。従っ
て、カウンタが“1”ならステップ8203へ分岐する
。カウンタが“2“および“3゛ならステップ8413
および5414に進んで、それぞれ対応する補正口を温
度データと相関値に応じてE2FROM31(第9図2
照)より読出す。そして、ステップ5202以下に進む
が、このステップ8202〜5206は上記第1実施例
におけるフローチャートの動作と同じにつき省略する。
In step 5411.412 the chain of counters is determined. If the counter is “1”, the refractive index of the liquid crystal is n
Since the voltage is applied so that the distance is 0, and the range of distance measurement is the area 3, the refractive index is n as in the first embodiment. The correction shall be made based on the time of . Therefore, if the counter is "1", the process branches to step 8203. If the counter is “2” and “3”, step 8413
and 5414, the corresponding correction ports are set in the E2FROM 31 (Fig. 9 2) according to the temperature data and the correlation value.
(see). The process then proceeds to step 5202 and subsequent steps, but steps 8202 to 5206 are omitted because they are the same as the operations in the flowchart in the first embodiment.

上記ステップ5106で“相関OK”でない、つまり測
距できないと判断されたら、ステップ5402へ進んで
、カウンタの鎖を1だけ減算する。ステップ5403で
は、カウンタの値が“0”であるか否かを判断する。カ
ウンタの内容が“0“なら領域■〜■のすべてで測距を
行なったが測距データが得られなかったことになるので
、ステップ8300以下へ分岐する。このステップ53
00゜5301の処理は上記第1実施例における第11
図のフローチャートの動作と同じなので省略する。
If it is determined in step 5106 that the correlation is not OK, that is, distance measurement is not possible, the process proceeds to step 5402, where the counter chain is decremented by 1. In step 5403, it is determined whether the value of the counter is "0". If the content of the counter is "0", it means that distance measurement was carried out in all of the areas (2) to (2), but no distance measurement data was obtained, so the process branches to step 8300 and subsequent steps. This step 53
The processing of 00°5301 is the 11th process in the first embodiment above.
The operation is the same as that shown in the flowchart in the figure, so the explanation will be omitted.

上記ステップ5403でカウンタの内容が0でなければ
、ステップ5404へ進んでカウンタの内容が2に等し
いか否かがチエツクされる。つまり、測距領域に応じて
、液晶プリズムへの印加電圧を変化させて/1Ilj距
範囲を変える必要がある。そこで、ステップ8404〜
5406においてはカウンタの値に応じて■領域または
■領域に&FI距範囲が設定されるように、マイクロコ
ンピュータ25は液晶駆動回路27のD/Aコンバータ
46(第101ci!J参照)にデータを与える。そし
て、ステップ5110“タイマ″で規定される時間が経
過して液晶プリズムの屈折率の変化が終了すると、再度
Δ−j距するためにステップ5101へ戻る。
If the content of the counter is not 0 in step 5403, the process proceeds to step 5404, where it is checked whether the content of the counter is equal to 2 or not. In other words, it is necessary to change the /1Ilj distance range by changing the voltage applied to the liquid crystal prism depending on the distance measurement area. Therefore, steps 8404~
In 5406, the microcomputer 25 provides data to the D/A converter 46 (see 101ci!J) of the liquid crystal drive circuit 27 so that the &FI distance range is set in the ■ area or ■ area according to the value of the counter. . Then, when the time specified by the "timer" in step 5110 has elapsed and the change in the refractive index of the liquid crystal prism ends, the process returns to step 5101 to perform the Δ-j distance again.

Δ11距の領域は、液晶プリズムに印加する電圧を細か
く制御すれば、いかようにも分割でき、その分ラインセ
ンサ4を小さくすることができる。しかし、センサの積
分回数は増えることになるので、徒らに分割数を増やせ
ば、それだけ測距に要する時間が増大することになって
しまう。そこで、Δ11距領域の分割数とラインセンサ
の小型化とは見合いとなっており、この第3実施例では
Ili距領域分割数を3としている。
The area with a distance of Δ11 can be divided into any number of areas by finely controlling the voltage applied to the liquid crystal prism, and the line sensor 4 can be made smaller accordingly. However, since the number of integrations performed by the sensor increases, unnecessarily increasing the number of divisions increases the time required for distance measurement. Therefore, there is a trade-off between the number of divisions of the Δ11 distance region and the miniaturization of the line sensor, and in this third embodiment, the number of divisions of the Ili distance region is set to three.

[発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、機構部材を用いるこ
となく、電気的に屈折率が変化可能な液晶で形成された
液晶プリズムの光学楔を利用することにより迅速に焦点
検出装置の測距可能な距離範囲を広げることができ、且
つ、機構部材を必要としないから1111距装置が小型
化できるという顕著な効果が発揮される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the optical wedge of the liquid crystal prism made of liquid crystal whose refractive index can be electrically changed can be used to quickly focus without using mechanical members. The distance range that can be measured by the detection device can be expanded, and since no mechanical members are required, the 1111 range device can be miniaturized, which is a remarkable effect.

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

第1図は、本発明の焦点検出装置の概念図、第2図は、
本発明の焦点検出装置の基本原理を説明するブロック系
統図、 第3図(^)は、上記第1図における光学楔に使用され
る液晶プリズムの縦断面図で、第3図(B)は第3図(
A)中のD−D’断面図、 第4図く^)、(B)は、上記第3図に示す液晶プリズ
ムに使用されるP型液晶の一例としてのシアノビフェニ
ル系の分子構造と、その屈折率楕円体を示す線図、 第5図(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第4図
(A) 、 (I3)に示した液晶分子の誘電異方性、
つまり印加電圧に対する液晶分子の配列と偏光方向を示
す説明図で、第5図(A)は印加電圧がOvのとき、第
5図(B)は印加電圧が中間の値のとき、第5図(C)
は印加電圧が高いときをそれぞれ示す図、 第6図(A) 、 (B)および第7図(^) 、 (
B)は、第6図(A)および第7図(A)に示す、断面
形状を有する液晶プリズムの応答性を早めるために第6
図(13)あるいは第7図(B)に示す断面形状にする
ことを説明する縦断面図、 第8図は、液晶プリズムの駆動回路の一例を示すブロッ
ク系統図、 第9図は、本発明の第1実施例を示す焦点検出装置の構
成ブロック系統図、 第10図は、上記第9図における液晶駆動回路の構成を
示すブロック系統図、 第11図は、上記第9図に示す第1実施例におけるマイ
クロコンピュータのAF動作のフローチャート、 第12図は、上記第11図におけるステップ5201.
5202における像の間隔tの補正値Δtを説明するた
めの測距光学系の光学配置図、第13図は、本発明の第
2実施例を示す焦点検出装置のブロック系統図、 第14図は、本発明の第3実施例を示す焦点検出装置の
ブロック系統図、 第15図は、上記14図に示す第3実施例におけるマイ
クロコンピュータのAF動作のフローチャート、 第16図は、従来の焦点検出装置におけるパッシブタイ
プのApj距装置の光学配置図、第17〜20図は、上
記第16図における至近側のA#j距範囲を拡張するた
めの従来の手段を説明する光学配置図で、第17図は、
基線長Sを小さくする方法を、第18図はセンサの長さ
を大きくする方法を、第19図は受光レンズの焦点距離
を短くしてセンサを受光レンズに近付ける方法を、第2
0図は、受光レンズの前にプリズムを配設する方法を、
それぞれ説明する光学配置図である。 la、lb・・・・・・・・・・・・被写体2a、2b
・・・・・・・・・・・・液晶プリズム(光学楔)2a
  、2bt・・・・・・光学楔 ■ 4.4a、4b・・・・・・センサ(信号出力手段)5
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・屈
折率制御手段6・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・距離データ出力手段10.10a・・・・
・・・・・測距光学系24・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・インタフェース回路(信号出力手段) 25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・マイ
クロコンピュータ(信号出力手段)
FIG. 1 is a conceptual diagram of the focus detection device of the present invention, and FIG.
A block system diagram illustrating the basic principle of the focus detection device of the present invention. Figure 3 (^) is a vertical cross-sectional view of the liquid crystal prism used in the optical wedge in Figure 1, and Figure 3 (B) is Figure 3 (
The DD' cross-sectional view in A), Figure 4, and (B) show the molecular structure of cyanobiphenyl as an example of the P-type liquid crystal used in the liquid crystal prism shown in Figure 3 above, Diagrams showing the refractive index ellipsoid, Figures 5(A), (B), and (C) show the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules shown in Figures 4(A) and (I3) above,
In other words, it is an explanatory diagram showing the arrangement of liquid crystal molecules and the polarization direction with respect to the applied voltage. Fig. 5 (A) is when the applied voltage is Ov, Fig. 5 (B) is when the applied voltage is an intermediate value. (C)
6 (A), (B) and 7 (^), (
B) is a liquid crystal prism having a cross-sectional shape shown in FIG. 6(A) and FIG.
A vertical cross-sectional view illustrating the formation of the cross-sectional shape shown in FIG. 13 or FIG. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal drive circuit in FIG. 9, and FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal drive circuit in FIG. FIG. 12 is a flowchart of the AF operation of the microcomputer in the embodiment. Steps 5201.
FIG. 13 is an optical layout diagram of the distance measuring optical system for explaining the correction value Δt of the image interval t in 5202. FIG. 13 is a block system diagram of the focus detection device showing the second embodiment of the present invention. , a block system diagram of a focus detection device showing a third embodiment of the present invention, FIG. 15 is a flowchart of the AF operation of the microcomputer in the third embodiment shown in FIG. 14, and FIG. 16 is a conventional focus detection system. FIGS. 17 to 20, which are optical layout diagrams of the passive type Apj distance device in the device, are optical layout diagrams illustrating conventional means for expanding the A#j distance range on the close side in FIG. Figure 17 is
Fig. 18 shows a method of reducing the base line length S, Fig. 18 shows a method of increasing the length of the sensor, and Fig. 19 shows a method of shortening the focal length of the light receiving lens to bring the sensor closer to the light receiving lens.
Figure 0 shows how to place a prism in front of the light receiving lens.
FIG. 4 is an optical layout diagram for explaining each. la, lb......Subjects 2a, 2b
・・・・・・・・・・・・Liquid crystal prism (optical wedge) 2a
, 2bt...Optical wedge■ 4.4a, 4b...Sensor (signal output means) 5
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Refractive index control means 6・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...Distance data output means 10.10a...
... Distance measuring optical system 24 ......
......Interface circuit (signal output means) 25...................................................................Microcomputer (signal output means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)三角測距の原理に基づいて被写体までの距離を検
出する焦点検出装置であって、 電気的に屈折率を変化できる光学楔を含む測距光学系と
、 上記光学楔の屈折率を制御する屈折率制御手段と、 上記測距光学系に導かれた被写体光に応じて、被写体距
離に関連する電気信号を出力する信号出力手段と、 上記光学楔の屈折率と上記電気信号とから被写体距離デ
ータを出力する距離データ出力手段と、を具備すること
を特徴とする焦点検出装置。
(1) A focus detection device that detects the distance to a subject based on the principle of triangulation, which includes a distance-measuring optical system including an optical wedge whose refractive index can be changed electrically; a refractive index control means for controlling a refractive index; a signal output means for outputting an electrical signal related to a subject distance according to the subject light guided to the distance measuring optical system; and a refractive index of the optical wedge and the electrical signal. A focus detection device comprising: distance data output means for outputting object distance data.
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