JPH0311443B2 - - Google Patents

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JPH0311443B2
JPH0311443B2 JP57173293A JP17329382A JPH0311443B2 JP H0311443 B2 JPH0311443 B2 JP H0311443B2 JP 57173293 A JP57173293 A JP 57173293A JP 17329382 A JP17329382 A JP 17329382A JP H0311443 B2 JPH0311443 B2 JP H0311443B2
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JP
Japan
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light
receiving element
light receiving
imaging lens
output
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JP57173293A
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JPS5962809A (ja
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Masahiro Aoki
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0311443B2 publication Critical patent/JPH0311443B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/34Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスチールカメラ、シネカメラ、ビデオ
カメラ、顕微鏡等の光学装置に用いる横ずれ像検
出方式による焦点検出装置に関するものである。
かかる焦点検出装置は従来種々公知であり、例
えば第1図に示すように結像レンズ1の射出瞳を
ストライプマスク、多数の微小レンズあるいは多
数の微小プリズムより成る瞳分割手段2により微
小に分割して結像レンズ1の予定焦平面またはそ
の面と共役な面、もしくはそれらの面の近傍に配
置した受光素子列3上に投影するようにしたもの
がある。受光素子列3を構成する複数の受光素子
は、瞳分割手段2によつて微小に分割される結像
レンズ1の射出瞳が隣接する一対の受光素子上に
投影されるように配列され、これにより奇数番目
の受光素子31−A,32−A,…,3o−Aと偶数番
目の受光素子31−B,32−B,…,3o−Bとに投
影される射出瞳の分割像が、合焦状態においては
一致し、非合焦状態においてはそのずれの方向に
応じて互いに逆方向に横ずれするのを、これら奇
数番目の受光素子群と偶数番目の受光素子群との
出力に基いて検出して結像レンズ1の焦点状態を
検出している。
しかしながら、このように射出瞳を瞳分割手段
2により微小に分割して受光素子列3上に投影す
る場合には、第2図に示すように結像レンズ1に
よつて被写体4の投影像が形成される像面5と結
像レンズ1の射出瞳面6との間の距離をL0、物
点4−1の像点5−1と光軸7との間の距離をx
とすると、像面5に形成される被写体4の投影像
は、像高Xに応じて像点5−1に到達する物点4
−1からの主光線8が光軸7に対して、α(X)=
tan-1(X/L0)で表わされるように傾くため、光
軸7から離れるに従つて対を成す受光素子に対す
る瞳分割手段2により射出瞳の分割割合が異な
り、高精度の焦点検出ができない欠点がある。
以下、この像高による悪影響を第3図を参照し
て更に詳細に説明する。
第3図に示す焦点検出装置は、瞳分割手段2を
ストライプマスクを用いて構成したもので、スト
ライプマスクの光透過部のピツチを2P、受光素
子列3の受光素子のピツチをPとして各光透過部
(図面では2i,2jのみを示す)を対を成す受光素
子(図面では光透過部2i,2jに対応する受光素
子3i−A;3i−B,3j−A;3j−Bのみを示
す)にそれぞれ対応させ、これにより各受光素子
対を構成する隣接する奇数番目の受光素子と偶数
番目の受光素子とが結像レンズ1の互いに異なる
領域からの射出瞳分割光束を主として受光するよ
うにしたものである。
いま、ストライプマスク2の光透過部の光通過
の中心点2i−S,2j−Sに注目して考えてみる
と、光軸7に近い受光素子対3i−A,3i−Bは、
ストライプマスク2のその受光素子列に対応する
位置の光透過部2iの中心点2i−Sに関して相等
しく結像レンズ1の瞳を分割している。しかし、
光軸7から離れた受光素子対2j−A,2j−B
は、それに対応するストライプマスク2の光透過
部2jの中心点2j−Sに関して結像レンズ1の瞳
を相等しく分割していない。すなわち、像高が上
の方になる程一方の受光素子3j−Bは結像レン
ズ1の瞳の半分以上の光束を受光し、他方の受光
素子3j−Aは瞳の周辺に近い半分以下の光束を
受光することになる。したがつて、例えば全面白
の被写体を結像した状態で受光素子列3の各受光
素子の出力を一端から他端に向けて順次読出す
と、その出力分布は第4図に示すように、ストラ
イプマスクの光透過部の中心点が光軸7と一致す
る光透過部に対応する受光素子対3i−A,3i
Bの出力Ai,Biは等しくなるが、光軸7から離れ
た光透過部に対応する受光素子対の出力は光量の
アンバランスにより異なり、その大小関係は光軸
7を境に逆転する。
このため、例えば第5図Aに示すようなステツ
プ状の被写体を合焦状態で観測した場合、奇数番
目および偶数番目の受光素子群のそれぞれの出力
のエンベローブは、本来同一にならなければなら
ないのに第5図Bに破線および実線でそれぞれ示
すように異なつたものとなり、合焦精度に悪影響
を及ぼすことになる。
このような不具合を解決する方法として、例え
ば特開昭55−130524号公報には結像レンズと瞳分
割手段との間に補正レンズを配置し、これにより
像高位置に対する結像レンズの主光線の傾きを補
正して、各受光素子対をなすそれぞれの受光素子
に対し、一定の瞳分割比で結像レンズからの瞳分
割光束を入射させるようにしたものがある。第6
図は、その補正レンズを第3図の従来例のものに
適用した場合の説明図であり、第3図と同一部分
は同一符号を付して示してある。すなわち、この
方法ではストライプマスク2の結像レンズ1側に
補正レンズ9を介挿することにより、結像レンズ
1からの光束をその補正レンズ9によつて平行光
にし、これをストライプマスク2に入射させるこ
とにより像高による光束の主光線の傾きを補正す
る。しかし、この方法は瞳分割手段のほかに、光
束補正用の補正レンズを必要とするため、コスト
が高くなるばかりではなく、調整個所が増大し、
また実装スペースもその補正レンズ分だけ広く必
要とするなどの不具合がある。
本発明の目的は上述した種々の不具合を解決
し、補正レンズ等を用いることなく像高による影
響を電気的に補正して、したがつて光学系を簡単
かつ小形、安価にでき、常に高精度の焦点検出が
できるように適切に構成した焦点検出装置を提供
しようとするものである。
本発明は、結像レンズの射出瞳を瞳分割手段に
より微小に分割して結像レンズの予定焦平面また
はその面と共役な面、もしくはそれらの面の近傍
に配置した複数の受光素子上に投影し、これら受
光素子の出力に基いて受光素子上に投影される像
の横ずれ状態を検出して結像レンズの焦点状態を
検出するようにした焦点検出装置において、前記
複数の受光素子に入射する光量の像高に基くアン
バランスによる受光素子出力の変動を補正する補
正値を発生する補正値発生手段と、その補正値を
用いて受光素子出力の補正演算を行う演算手段と
を設けたことを特徴とするものである。
すなわち、本発明においては複数の受光素子に
入射する光量の像高に基くアンバランスを、補正
値を用いて受光素子出力の補正演算を行うことに
より補正する。したがつて、光学系としては第1
図に示したような補正レンズ等を用いないものを
使用することができるから、光学系が簡単かつ小
形、安価にでき、しかも常に高精度で焦点状態を
検出することができる。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第7図は本発明の焦点検出装置の一例の構成を
示すブロツク図である。本例では第1図に示した
と同様結像レンズ1の射出瞳を瞳分割手段2によ
り微小に分割して受光素子列3上に投影する。受
光素子列3は制御回路11により制御して各受光
素子に入射する光量に対応する光電変換出力を同
時にサンプルホールドした後、制御回路11によ
りトリガ回路12を作動させて第8図Aに示すト
リガ信号を発生させ、これによりクロツクパルス
発生器13を作動させて第8図Bに示すクロツク
パルスを発生させ、このクロツクパルスにより受
光素子列3のサンプルホールドした各受光素子の
出力を順次直列に読出して乗算回路14の一方の
入力端子に供給する。
本例では、受光素子列3は全面白の被写体が結
像されたとき、第8図Cに示すように奇数番目の
受光素子群の出力A1,A2,…,Aoの分布が負の
傾きを有し、偶数番目の受光素子群の出力B1
B2,…,Boの分布が正の傾きを有するものとす
る。
トリガ回路12からのトリガ信号は三角波発生
器15Aおよび15Bにも供給してそれぞれ補正
値として第8図DおよびEに示すような傾きが正
の三角波および負の三角波を発生させ、これら正
三角波および負三角波をそれぞれ信号選択回路1
6に供給する。また、クロツクパルス発生器13
からのクロツクパルスは信号選択回路16にも供
給し、このクロツクパルスにより信号選択回路1
6において正三角波および負三角波を交互に選択
して第8図Fに示す号を出力させ、これを乗算回
路14の他方の入力端子に供給して順次読出され
る受光素子の出力と乗算する。
ここで、三角波発生器15Aおよび15Bから
それぞれ発生させる正三角波および負三角波は、
受光素子列3上に全面白の被写体が結像されたと
き、順次の受光素子に対する乗算回路14の出力
が第8図Gに示すようにほぼ等しくなるようにそ
の傾きおよび直流レベルを設定する。このため、
本例ではこれら三角波発生器15Aおよび15B
にそれぞれ調整回路15A′および15B′を設け、
ここで例えば抵抗および/またはコンデンサを可
変にして時定数を変えることにより三角波の傾き
を調整し、またバツフアアンプのオフセツト調節
によつて三角波の直流レベルを調整し得るよう構
成する。なお、これら三角波の波形調整は、検出
装置を組立てる過程で受光素子列3に均一照明を
与え、乗算回路14の出力をモニタしながら行な
うことができ、また一度設定した後は何ら調整を
行なう必要はない。
実際の焦点検出においては、乗算回路14の出
力を演算回路17に供給し、ここで奇数k番目お
よび偶数k番目の受光素子の出力をそれぞれAk
およびBkとして、例えば S=o-1k-2 (|Ak+1−Bk-1|−|Ak-1−Bk+1|) を演算する。この演算値Sは、受光素子列3に対
する結像レンズ1の位置に対応して、合焦状態で
は零、前ピンおよび後ピン状態では互いに逆極性
となるから、この演算値Sを制御回路11に供給
し、ここで前ピン、合焦および後ピンの各焦点状
態を表わす信号を作成して出力端子18に供給
し、この焦点情報により表示装置に各焦点状態を
表示したり、結像レンズ1を自動的に合焦位置に
移動させるようにする。
このように、受光素子列3の出力を、白色被写
体に対する各受光素子の出力がほぼ等しくなるよ
うに補正するようにすれば、実際の焦点検出にお
いて像高に基く入射光量のアンバランスによる受
光素子出力の変動を有効に補正することができる
から、常に精度の高い焦点検出を行なうことがで
きる。
なお、本発明は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば上述した例では白色被写体に対する受
光素子列3の奇数番目および偶数番目の受光素子
群のそれぞれの出力分布に対して、それらの傾き
とは逆極性の傾きを有する三角波をれぞれ乗算す
るようにしたが、同極性の傾きを有する三角波と
それぞれ割算することにより各受光素子に対する
出力信号が白色被写体に対してほぼ等しくなるよ
うにしてもよい。また、各受光素子に対して白色
被写体における入射光量のアンバランスによる出
力の基準値に対する変動分を、補正値として予じ
め測定して記憶しておいて補正するようにするこ
ともできる。この場合には各素子自体のバラツキ
も有効に補正でき、より精度の高い焦点検出を行
なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は横ずれ像検出方式における焦点検出装
置の光学系の基本構成を示す線図、第2図、第3
図、第4図および第5図A,Bは第1図に示す光
学系における像高の影響を説明するための線図、
第6図は像高の影響を周知の補正レンズで補正す
る場合の説明図、第7図は本発明の焦点検出装置
の一例の構成を示すブロツク図、第8図A〜Gは
同じくその動作を説明するための信号波形図であ
る。 1……結像レンズ、2……瞳分割手段、3……
受光素子列、11……制御回路、12……トリガ
回路、13……クロツクパルス発生器、14……
乗算回路、15A,15B……三角波発生器、1
5A′,15B′……調整回路、16……信号選択
回路、17……演算回路、18……出力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結像レンズの射出瞳を瞳分割手段により微小
    に分割して結像レンズの予定焦平面またはその面
    と共役な面、もしくはそれらの面の近傍に配置し
    た複数の受光素子上に投影し、これら受光素子の
    出力に基いて受光素子上に投影される像の横ずれ
    状態を検出して結像レンズの焦点状態を検出する
    ようにした焦点検出装置において、前記複数の受
    光素子に入射する光量の像高に基くアンバランス
    による受光素子出力の変動を補正するための補正
    値を発生する補正値発生手段と、その補正値を用
    いて受光素子出力の補正演算を行う演算手段とを
    設けたことを特徴とする焦点検出装置。 2 前記補正値発生手段は三角波を発生すること
    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。
JP57173293A 1982-10-04 1982-10-04 焦点検出装置 Granted JPS5962809A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57173293A JPS5962809A (ja) 1982-10-04 1982-10-04 焦点検出装置
US06/537,026 US4500189A (en) 1982-10-04 1983-09-29 Apparatus for detecting the focus condition of an imaging lens

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JP57173293A JPS5962809A (ja) 1982-10-04 1982-10-04 焦点検出装置

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JPS5962809A JPS5962809A (ja) 1984-04-10
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ID=15957754

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