JPH0320705A - 自動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】 Ｃ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
好適な自動焦点検出用の投光系に閤し，特に投光系によ
りパターン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、測距範囲の拡大を図りつつ焦点検出精度の向
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
７−１５４２０８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く焦
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看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．同公程ではカメラ側より
一定模様のパターン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カメラ側の検出系で検出
することにより撮影系の焦点検出を行う所謂パターン投
影方式の自動焦点検出装置を提案している． 一方最近の自動焦点検出装置では撮影画面内の複数点の
うち任意の１つの点を選択して測距を行う、所謂多点測
距方式の焦点検出装置が種々と提案されている．この多
点測距方式の焦点検出装置でも前述のパターン投影方式
は有効な方式として使用することができる． 一般に多点測距方式の焦点検出装置では被写体上の広範
囲の領域に同時にパターンを投影する必要がある． 被写体上の広範囲の領域にパターンを投影するようにし
た自動焦点検出用の投光系としては目的は異なるが例え
ば特開昭８２−２４７３　１　２号公報がある， 同公報では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、遠距離の被写体上にも又近距離の被写体上
にもパターンを良好に投影することができるようにし，
効果的に被写体上の広範囲の領域にパターンを投影し焦
点検出ができるようにしている． （発明が解決しようとする問題点） 一般に被写体上の広範囲の領域にパターンを投影する方
法には種々の方法がある． 例えば大きなパターンを用いて投光系により投影する方
法がある． しかしながらこの方法は照度ムラがないようにパターン
を照明する為に大型の光源を用いなければならず投光系
全一体が大型化するという問題点があった． 又，微細模様のパターンを用い魚点距離の短い投光レン
ズで投影する方法がある．しかしながらこの方法はまず
第１に微細模様のパターンを作成するのが難しく、又投
光レンズの開口を大きくするのが難しく、この為パター
ンを遠方の被写体上に十分な光看を有しつつ投影するの
が難しいという問題点があった． この他前述のいずれの方法においても被写体面上にパタ
ーンを高い解像力で投影させるのが難しく、特に投光レ
ンズの小型化を図りつつ、広画角にわたり良好なる光学
性能でパターンを投影するのが収差補正を含み大変難し
いという問題点があった． 本発明はパターンの模様及び投光レンズの形状等を適切
に設定することにより被写体上の広範囲ｑ領域にパター
ンを良好なる光学性能を有して投影することができ、多
数点での測距を高精度に行うことのできる自動焦点検出
用の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） 本発明の自動焦点検出用の投光系は縞模様を有するパタ
ーン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５前記投光レンズを該パ
ターンの縞と平行な▼面内に光輪を有し、屈折力が略等
しい？１敗のレンズ部より構成したことを特徴としてい
る．（実施例） 第１図は本発明を撮影系の一部に適用したときの一実施
例の要部概略図、第２図は第【図の投光系の斜視図であ
る．第ｌ図では本発明に係る投光系を受動方式の所謂位
相差検出方式の自動焦点検出装置を有した撮影系に適用
した場合を示している． 同図において１０１は投光系であり、被写体が暗い場合
やコントラストが低く受動方式で焦点検出が出来ない場
合等に後述するような構成より成り、パターンを被写体
側に投影している，２１は撮影レンズ（対物レンズ）で
ある．撮影レンズ２ｌは感光面３０上に被写体像を形成
すると共にクイックリターンミラー２２の半透過面とサ
プミラー２３を介して後述するような構成の焦点検出ユ
ニット１０２に太陽光等の自然光で照明された被写体倣
（受動方式の場合）及び投光系ｌｏｔにより被写体上に
投影されたパターン像（ｍ動方式の場合）を各々導光し
ている． 本実施例における投光系１０１は第２図に示すように縞
模様を有するパターン２，パターン２を被写体側に投影
する投光レンズｌ、そしてパターン２を照明する光ｌ１
ｉ３とを有している．第６図は投光レンズｌを正面から
見たときの開口状態を示す模式図である．投光レンズｌ
は第２図及び第６図に示すように光輪ｌ４を有するレン
ズＩＩＩＩｌ１、光輪１５を有するレンズ部１２．そし
て光輪ｌ６を有するレンズ部ｌ３の屈折力が略等しい３
つのレンズ部を有している．又、各レンズ部の光軸ｌ４
、１５、ｌ６はパターン２の縞方向と平行な平面内に存
在している． そして投光レンズｔのこれら３つのレンズ部，１１．１
２，１３によりパターン２を例えば第４図に示すように
被写体上の異った領域に各々パターン像３１，３２、３
３として一部が互いに重なり合うようにして投影してい
る． 次に第１図に示す焦点検出ユニット１０２による焦点検
出方法について第３図を用いて説明する．第３図は第１
図の焦点検出ユニット１０２の光学系を展開した斜視図
である．尚、第３図において第ｌ図のミラー２６は省略
している．本実施例では対物レンズ２ｌによって形成さ
れた被写体像のうち複数の領域での測距が可能な複数測
距用の焦点検出装置を示している．同図において２４は
視野マスクであり複数の測距領域に相当する開口部２４
ａ〜２４ｃを有しており、対物レンズ２ｌの予定結像面
近傍に配置されている．２５はフィールドレンズであり
、予定結倣面近傍に配置されている． ２８は２次光学系であり対物レンズ２ｌの九輪に対して
対称に配置された二つのレンズ２８ａ、２８ｂにより構
成されている．２９は受光手段であり前記二つのレンズ
２８ａ，２８ｂに対応してその後方に配置された？Ｉ数
測距に対応する複数対の受光素子列（ラインセンサー）
２９ａｌと２９ａ２、２９ｂｌと２９ｂ２，２９ｃｌと
２９Ｃ２を有している． ２７は絞りであり前記２つのレンズ２８ａ，２８ｂに対
応してその前方に配置された２つの開口＠　２　７　ａ
、２７ｂを有している．なお，フィールドレンズ２５は
絞り２７の開口ｆｌｓ２７ａ，２７ｂを対物レンズの射
出瞳の各領域に結像する作用を有しており、各領域を透
過した光束が受光素子列上に夫々光量分布を形成するよ
うになっている． 本実施例に示す焦点検出装置では、対物レンズ２ｌの結
像点が予定結像面の前側（ある場合は、例えば２つの受
光素子列２９ｂ１、２９ｂ２上に夫々形成される物体像
、又はパターン２の像に関する光量分布が互いに近づい
た状態となり，また、対物レンズ２１の結像点が予定結
像面の後側にある場合には、２つの受光素子列２９ｂｌ
、２９ｂ２上に夫々形成される光量分布が互いに離れた
状態となる．しかも，２つの受光素子列２９ｂｌ．２９
ｂ２上に夫々形成された光量分布のずれ量は対物レンズ
２ｌの焦点外れ量とある関数関係にあるので、そのずれ
量を適当な演算手段で算出し、対物レンズ２ｌの焦点は
ずれの方向と量とを検出している． 第４図、第５図は本発明に係る投光系１０１によりパタ
ーン２を被写体上に投影したときのパターン像３１．３
２．３３と測距視野３４５３５、３６との位置関係を示
す説明図である．？４図は撮影レンズが広角レンズ又は
ズームレンズのときは広角側の場合に相当し、第５図は
撮影レンズが望遠レンズ又はズームレンズのときは望遠
側の場合に相当している． 第４図，第５図においてパターン像３１．３２、３３は
各々投光レンズｌのレンズ部ｌ１、１２．１３によるパ
ターン２の像を表わしている．ｆＭ距視野３４、３５、
３６は第３図の視野マスク２４の開口部２４ａ〜２４ｃ
に相当している． 通常、一眼レフレックスカメラには，様々な焦点距離の
撮影レンズが装着される．そのため撮影レンズを通過し
た光線を利用して，撮影画面内の複数点で焦点検出を行
う焦点検出装置では測距視野が、撮影画面に対して固定
となるが，被写体に対しては撮影レンズの焦点距離に応
じて変化する． 一方，本実施例のように撮影レンズを通過させずに被写
体にパターンを投影する投光系では，パターンの投影範
囲は撮影レンズの焦点距離に対して不変である．そのた
め投影されたパターン像に対する測距視野の位置は撮影
レンズの焦点距離により第４図及び第５図に示すように
変化する．第４、第５図に示すように本実施例では複数
の測距点に対応した被写体上の広範囲の領域にバターン
を投影する為に投光レンズを前述した如く複数のレンズ
部より構成し，被写体上に複数のパターン像を形成する
ようにし、これにより撮影レンズがどのような焦点距離
を有していても複数の測距点で良好なる焦点検出が出来
るようにしている． 特に本実施例ではパターンを縞模様とし，受光手段２９
をＣＯＤ等の受光素子列（ラインセンサー）より構成し
ている．そしてパターンの縞方向と受光素子列の配列方
向とが垂直となるようにし、これにより受光素子列の配
列される方向の被写体のコントラストの検出精度の向上
を図っている． 本実施例では３つのパターン像３１．３２、３３が被写
体上で互いに一部が重なり合うようにして測距視野３５
と３６が各々パターン像３ｌと３２と重なり合う部分，
及びパターン像３ｌと３３と重なり合う部分に配置され
た場合でも！ａ点検出精度が低下しないようにしている
．そしてパターン像を撮影系の光軸と略同方向とその両
側に２つ以上（本実施例では２つ）投影されるようにし
て主要被写体が位置する確率の高い撮影画面中心付近で
パターン像が互いに重なり合わないようにしている． そしてパターン像３１．３２、３３が互いに重なり合う
部分に測距視野が位置しても高精度な焦点検出が出来る
ようにパターン像３ｌ、３２，３３が互いに重なり合う
部分の結像性能を良好にする為に前述の如く投光レンズ
ｌを構成する各レンズ部ｌ１、ｌ２、ｌ３の光軸がパタ
ーンの縞と平行な平面内に存在し、しかも各レンズ部の
屈折力が略等しくなるようにしている．これによりパタ
ーン像の位霞ずれや結像倍率のずれがないようにして高
精度な焦点検出が出来るようにしている． 又、本実施例では投光レンズ！の各レンズ部の開口面積
を適切に設定し、撮影画面の中心部と周辺部に形成され
るパターン像の光盪比を制御してパターン像の到達距離
の比を所望の値となるようにしている． 例えば中心部が最も強くなるようにして中心部の到達距
離が最大となるようにしている．第７図は本発明に係る
投光系の第２実施例の斜視図である． 同図において４１は投光レンズであり光源３により照明
されたパターン２を被写体側へ投影している．本実施例
では投光レンズ４ｌの形状が第２図の第１実施例の投光
レンズｌと異っている．第８図は第７図の投光レンズ４
ｌを正面から見たときの開口状態を示す模式図である．
投光レンズ４ｉは第７図、第８図に示すように光軸５５
を有する上下対称型のレンズ部５１．５２と光軸５６を
有するレンズ部５３、そして光軸５７を有するレンズ部
５４の屈折力が略等しい４つのレンズ部を有している．
そして各レンズ部５１．５２、５３，５４の光輪はパタ
ーン２の縞方向と平行な面内に位置するように設定され
ている． 本実施例ではパターン２をレンズ部５１．５２で被写体
の中央部に投影し，レンズ部５３、５４で被写体の周辺
部に各々投影しており、この様子は第４、第５図に示す
パターン像と同様である． 本実施例ではレンズＩＩＳ５３、５４を中央部付近に配
置して開口の光軸からの位置ずれ少なくし被写体の周辺
部に投影されるパターン像の結像性能を良好に維持して
いる． 尚、以上の各実施例では投光レンズを３つの光軸を有す
る３又は４つのレンズ部より構成した場合を示したが３
つ以上の光軸を有する３つ以上のレンズ部より構成し，
被写体に３つ以上のパターン像を広範囲に投影するよう
にしても良レ′１　＋ 第９図は投光レンズを５つの光軸７７〜８ｌを有し、全
体として６つのレンズ部７１〜７６より構成したときの
開口状態を示す模式図である．同図において光軸７７は
上下対称に配置したレンズｌｌｉ７１、７２に相当し、
光輪７８〜８ｌは各々レンズ部７３〜７６に相当してい
る．尚、以上の各実施例に係る投光系は能動方式の自動
焦点検出装置にも同様に適用することができる． 〈発明の効果） 本発明によればパターンの８１様及び投光レンズの構成
及び配置等を前述の如く設定することにより、良好なる
光学性能を有しつつ被写体の広範囲の領域にパターンを
投影することができ、どのような焦点距離の撮影系を用
いても良好なる焦点検出が出来、又撮影画面の多数点に
おいても高精度の焦点検出が出来る自動焦点検出用の投
光系を達成することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を撮影系の一部に適用したときの第１実
施例の要部概略図、第２図は第ｌ図の投光系の斜視図、
第３図は第１ｇの焦点検出ユニットの概略図，第４、第
５図は本発明の投光系により被写体側に投影されたパタ
ーン像の説明図、第６図は第２図の投光レンズの正面模
式図，第７図は本発明に係る投光系の第２実施例の斜視
図、第８図は第７図の投光レンズの正面模式図，第９図
は本発明の投光レンズの第３実施例の正面模式図である
．図中１０１は投光系、１０２は焦点検出ユニット、１
．４１は投光レンズ、２はパターン２３は光源、１１〜
１３、５ｌ〜５４、７ｌ〜７６はレンズ部、１４〜１６
．５５〜５７、７７〜８ｌは光軸、２ｌは撮影レンズ、
３１〜３３はパターン像、３４〜３６は測距視野、３０
は感光面、である． 第　　　１ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）縞模様を有するパターン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、前記投光レンズを該パターンの縞と平行な平面内に
   光軸を有し、屈折力が略等しい複数のレンズ部より構成
   したことを特徴とする自動焦点検出用の投光系。
2. （２）前記複数のレンズ部は前記パターンを被写体側に
   投影したとき各々のレンズ部によるパターン像の一部が
   互いに重なり合うように配置されていることを特徴とす
   る請求項１記載の自動焦点検出用の投光系。