JPH0341407A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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Publication number
JPH0341407A
JPH0341407A JP17646789A JP17646789A JPH0341407A JP H0341407 A JPH0341407 A JP H0341407A JP 17646789 A JP17646789 A JP 17646789A JP 17646789 A JP17646789 A JP 17646789A JP H0341407 A JPH0341407 A JP H0341407A
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JP
Japan
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focus detection
aperture
light
apertures
detection device
Prior art date
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Pending
Application number
JP17646789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Otaka
圭史 大高
Takashi Koyama
剛史 小山
Yasuo Suda
康夫 須田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0341407A publication Critical patent/JPH0341407A/en
Priority to US07/824,873 priority patent/US5262819A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable high-accuracy focus detection even at plural points in a photographing range as to a low-brightness object by using plural focus detection systems which have unequal optical characteristics such as stopping aperture area and an interval between aperture centers and an auxiliary illuminating system. CONSTITUTION:The focus detector consisting of a visual field mask 31, a field lens 32, a diaphragm 33, a secondary image forming lens 34, and a sensor is provided with a 1st focus detection system consisting of stopping apertures 33-1a and 33-1b, lenses 34-1a and 34-1b, and sensors 35-1a and 35-1b and a 2nd focus detection system consisting of stopping apertures 33-1c and 33-1d, lenses 34-1c and 33-1d, and sensors 35-1c and 35-1d corresponding to orthogonal directions of the center part of an image pickup screen so that a part of a detected object image is shared. Thus, the 1st and 2nd focus detection systems which have unequal optical characteristics are used, a pattern in a specific shape is projected on the object from the auxiliary illuminating system, and the light quantity distribution of the pattern image is detected to enable high- accuracy detection even when the brightness of the object is low.

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やビデオカメラ等に好適な焦点検
出装置に関し、特に対物レンズの瞳を複数の領域に分割
し、各領域を通過する光束を用いて複数の被写体像(物
体像)に関する光量分布を形成し、これら複数の光量分
布の相対的な位置関係を求めることにより対物レンズの
合焦状態を検出する際に好適な焦点検出装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a focus detection device suitable for photographic cameras, video cameras, etc. In particular, the pupil of an objective lens is divided into a plurality of regions, and the focus detection device is configured to pass through each region. A focus detection device suitable for detecting the in-focus state of an objective lens by forming a light amount distribution regarding a plurality of subject images (object images) using a light flux and determining the relative positional relationship of these multiple light amount distributions. It is related to.

(従来の技術) 従来より対物レンズを通過した光束を利用した受光型の
焦点検出方式に所謂像ずれ方式と呼ばれる方式がある。
(Prior Art) Conventionally, there is a so-called image shift method as a light-receiving focus detection method that utilizes a light beam passing through an objective lens.

この像ずれ方式は例えば特開昭59−107311号公
報や特開昭59−107313号公報等で提案されてい
る。
This image shift method has been proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 59-107311 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-107313.

第8図は従来の像ずれ方式を用いた焦点検出装置の光学
系の概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an optical system of a focus detection device using a conventional image shift method.

同図において61は対物レンズ、62は視野マスクであ
り対物レンズ61の予定結像面近傍に配置されている。
In the figure, 61 is an objective lens, and 62 is a field mask, which are arranged in the vicinity of the intended image formation plane of the objective lens 61.

63はフィールドレンズであり予定結像面の近傍に配置
されている。64は2次光学系であり対物レンズ61の
光軸に対して対象に配置された二つのレンズ64−1.
64−2により構成されている。65は受光手段であり
前記二つのレンズ64−1.64−2に対応してその後
方に配置された2つの受光素子列65−1゜65−2を
有している。66は絞りであり前記2つのレンズ64−
1.64−2に対応してその前方に配置された2つの開
口部66−1.66−2を有している。67は対物レン
ズ61の射出瞳であり、分割された2つの領域67−1
.67−2により構成されている。
Reference numeral 63 denotes a field lens, which is arranged near the intended image plane. 64 is a secondary optical system, which includes two lenses 64-1.64 arranged symmetrically with respect to the optical axis of objective lens 61.
64-2. Reference numeral 65 denotes a light receiving means, which has two light receiving element arrays 65-1 and 65-2 arranged behind the two lenses 64-1 and 64-2. 66 is an aperture which connects the two lenses 64-
1.64-2 and has two openings 66-1.66-2 arranged in front thereof. 67 is the exit pupil of the objective lens 61, which is divided into two areas 67-1.
.. 67-2.

なお、フィールドレンズ63は開口部661.66−2
を射出瞳67の領域67−1゜67−2に結像する作用
を有しており、各領域67−1.67−2を透過した光
束が受光素子列65−1.65−2上に夫々光量分布を
形成するようになっている。
Note that the field lens 63 has an opening 661.66-2.
It has the function of forming an image on the areas 67-1 and 67-2 of the exit pupil 67, and the light flux transmitted through each area 67-1, 67-2 is focused on the light receiving element array 65-1, 65-2. Each of them forms a light amount distribution.

この第8図に示す焦点検出装置では、対物レンズ61の
結像点が予定結像面の前側にある場合は、2つの受光素
子列65−1.65−2上に夫々形成される物体像に関
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61の結像点が予定結像面の後側にある場合は、
2つの受光素子列65−1.65−2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65−1.65−2上に夫々形成された光量
分布のずれ量は対物レンズ61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す
ると、対物レンズ61の焦点はずれの方向と量とを検出
することができる。
In the focus detection device shown in FIG. 8, when the imaging point of the objective lens 61 is in front of the intended imaging plane, object images are formed on the two light-receiving element rows 65-1 and 65-2, respectively. When the light intensity distributions of the objective lens 61 become close to each other and the image forming point of the objective lens 61 is located behind the planned image forming plane,
The light quantity distributions formed on the two light receiving element rows 65-1 and 65-2 are separated from each other. Moreover, since the amount of deviation in the light intensity distribution formed on the two light-receiving element arrays 65-1 and 65-2 has a certain functional relationship with the amount of defocus of the objective lens 61, the amount of deviation can be calculated using an appropriate calculation means. Once calculated, the direction and amount of defocus of the objective lens 61 can be detected.

第8図に示す焦点検出装置は、対物レンズにより撮影さ
れる被写体範囲の略中央に存在する被写体に対して、測
距を行っている。
The focus detection device shown in FIG. 8 performs distance measurement for a subject located approximately in the center of a subject range photographed by an objective lens.

これに対し、撮影範囲の中央部以外の測距点に関しても
焦点検出可能な焦点検出装置を本出願人は先に特願昭6
2−279835号で提案している。
In contrast, the present applicant had previously filed a patent application for a focus detection device capable of detecting focus at distance measuring points other than the center of the shooting range.
It is proposed in No. 2-279835.

第9図は特願昭62−279835号で提案した複数測
距点用の焦点検出装置の光学系の概略図である。同図に
おいて71は視野マスク、72はフィールドレンズ、7
3は2つの開ロア3−1゜73−2を有する絞り、74
は2つのレンズ74−1.74−2から成る2次光学系
、75はセンサを夫々示している。尚、第8図で示した
対物レンズ61は省略しである。
FIG. 9 is a schematic diagram of the optical system of a focus detection device for multiple distance measuring points proposed in Japanese Patent Application No. 62-279835. In the figure, 71 is a field mask, 72 is a field lens, and 7
3 is an aperture having two open lowers 3-1°73-2, 74
denotes a secondary optical system consisting of two lenses 74-1 and 74-2, and 75 denotes a sensor, respectively. Note that the objective lens 61 shown in FIG. 8 is omitted.

同図においては視野マスク71が測距すべき複数の視野
に対応して複数の開ロア1a〜71eを有しており、こ
の視野マスク71で規制された光束が2次光学系74に
より形成する複数対の光量分布を受光するように複数対
のセンサ列75a1と75a2.75b1と75b2.
75c1と75c2.75d1と75d2、そして75
e1と75e2がセンサ75として設けられてぃる。
In the figure, a field mask 71 has a plurality of open lower parts 1a to 71e corresponding to a plurality of fields of view to be measured, and a light flux regulated by this field mask 71 is formed by a secondary optical system 74. A plurality of pairs of sensor rows 75a1 and 75a2, 75b1 and 75b2 .
75c1 and 75c2.75d1 and 75d2, and 75
e1 and 75e2 are provided as sensors 75.

同図においては撮影画面の中央部とその両側の4カ所の
全体として5つの領域において測距を行っている。この
ように簡易な構成により撮影画面中の複数の領域で焦点
検出が出来ることはカメラに適用する場合大変重要にな
っている。
In the figure, distance measurement is performed in a total of five areas: the center of the photographic screen and four areas on both sides thereof. The ability to detect focus in a plurality of areas in a photographic screen with such a simple configuration is very important when applied to cameras.

第9図に示す焦点検出装置は、対物レンズの焦点状態に
よってセンサ上の2つの光量分布が相対的に移動する方
向が上下方向であるために、この方向に光量分布の変化
がある物体に対してのみ測距が可能であり、これと垂直
な方向にのみ光量分布の変化のある物体、例えば垂直線
を境界とする白黒のエツジパターンのようなものに対し
ては、測距することができない。
The focus detection device shown in Fig. 9 can detect objects whose light intensity distribution changes in this direction because the direction in which the two light intensity distributions on the sensor move relative to each other depending on the focus state of the objective lens is the vertical direction. Distance measurement is possible only for objects whose light intensity distribution changes only in the perpendicular direction, such as black and white edge patterns with vertical lines as boundaries. .

この為、本出願人は特願昭63−274940号におい
て撮影範囲の中心付近では光量分布が上下、又は左右の
一方向にのみ変化するような物体に対しても測距するこ
とが出来、しかも撮影範囲の中心付近以外の複数の点に
おいても測距することのできる焦点検出装置を提案して
いる。
For this reason, the applicant proposed in Japanese Patent Application No. 63-274940 that it is possible to measure distances even for objects whose light intensity distribution changes only in one direction, vertically or horizontally, near the center of the photographing range. We have proposed a focus detection device that can measure distances at multiple points other than the vicinity of the center of the photographic range.

第10図は特願昭63−274940号で提案した焦点
検出装置の要部概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of the main parts of the focus detection device proposed in Japanese Patent Application No. 63-274940.

図中31は視野マスクであり不図示の対物レンズ(撮影
レンズ)による撮影画面の略中央に交差して、例えば十
字形の開口部31−1と両側の周辺部に縦長の開口部3
1−2.31−3を有している。32はフィールドレン
ズであり、視野マスク31の3つの開口部31−1.3
1−2゜31−3に対応して各々所定の光学特性を有す
る3つの領域32−1.32−2.32−3から成って
いる。33は絞りであり、中心部は上下左右に各々1対
ずつ計4つの開口部33−1a。
In the figure, reference numeral 31 denotes a field of view mask, which intersects approximately the center of the photographic field by an objective lens (photographing lens) not shown, and has, for example, a cross-shaped opening 31-1 and vertically elongated openings 3 at the periphery on both sides.
1-2.31-3. 32 is a field lens, and the three openings 31-1.3 of the field mask 31
It consists of three regions 32-1.32-2.32-3 each having a predetermined optical characteristic corresponding to 1-2.degree. 31-3. 33 is a diaphragm, and the center part has a total of four openings 33-1a, one pair each on the top, bottom, left and right.

33−1b、33−1c、33−1dを、また左右の周
辺部分は1対の2つの開口部33−2a。
33-1b, 33-1c, 33-1d, and a pair of two openings 33-2a on the left and right peripheral portions.

33−2b及び開口部33−3a、33−3bがそれぞ
れ設けられている。前記フィールドレンズ32の各領域
32−1.32−2.32−3はそれぞれ較り33の対
になっている開口33−1゜33−2.33−3を不図
示の撮影レンズの射出瞳付近に結像する作用を有してい
る。34は2次光学系であり、全体として4対の2次結
像レンズを有している。即ち全体として8・つの2次結
像レンズ34−1a、34−1b、34−1c。
33-2b and openings 33-3a and 33-3b are provided, respectively. Each region 32-1.32-2.32-3 of the field lens 32 has a pair of apertures 33-1.33-2.33-3 as an exit pupil of a photographing lens (not shown). It has the effect of forming an image nearby. 34 is a secondary optical system, which has a total of four pairs of secondary imaging lenses. That is, there are eight secondary imaging lenses 34-1a, 34-1b, and 34-1c in total.

34−1d、34−2a、34−2b、34−3a、3
4−3bからなっており、絞り33の各開口部に対応し
てその後方に配置されている。
34-1d, 34-2a, 34-2b, 34-3a, 3
4-3b, which are arranged behind each opening of the diaphragm 33 in correspondence with each other.

35は受光素子列(センサ)であり、全体として4対の
センサ列を有している。即ち全体として8つのセンサ列
35−1a、35−1b、35−1c、35−1d、3
5−2a、35−2b。
35 is a light receiving element array (sensor), which has four pairs of sensor arrays as a whole. That is, eight sensor rows 35-1a, 35-1b, 35-1c, 35-1d, 3
5-2a, 35-2b.

35−3a、35−3bからなっており、2次結像レン
ズに対応してその像を受光するように配置されている。
It consists of 35-3a and 35-3b, and is arranged so as to correspond to the secondary imaging lens and receive its image.

第11図は第10図のセンサ35面上に形成される像領
域を示した説明図である。領域36Ia、36−1b、
36−1c、36−1dは視野マスク31の中央の開口
部31−1の像領域でありフィールドレンズ32の中央
部32−1を透過した光束が絞り33の開口部33−1
a。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an image area formed on the surface of the sensor 35 in FIG. 10. Regions 36Ia, 36-1b,
36-1c and 36-1d are the image areas of the central aperture 31-1 of the field mask 31, and the light flux that has passed through the central part 32-1 of the field lens 32 is directed to the aperture 33-1 of the diaphragm 33.
a.

33−1b、33−1c、33−1dで規制された後、
その後方の2次結像レンズ34−1a。
After being regulated by 33-1b, 33-1c, and 33-1d,
Secondary imaging lens 34-1a behind it.

34−1b、34−1c、34−1dによってセンサ3
5面上に形成される状態を夫々示している。また、36
−2a、36−2bは視野マスク31の周辺の開口部3
1−2の像領域であり、フィールドレンズ32の周辺部
32−2を透過した光束が絞り33の開口部33−2a
、33−2bによって規制されたのち、その後方の2次
結像レンズ34−2a、34−2bによってセンサ35
上に形成される状態を示している。同様に36−3a、
36−3bは視野マスク31の周辺の開口部31−3の
像領域であり、フィールドレンズ32の周辺部32−3
を透過した光束が絞り33の開口部33−3a、33−
3bによって規制されたのち、その後方の2次結像レン
ズ343a、34−3bによってセンサ35面上に形成
される像領域をそれぞれ示している。
Sensor 3 by 34-1b, 34-1c, 34-1d
The state in which they are formed on five sides is shown. Also, 36
-2a and 36-2b are openings 3 around the visual field mask 31;
1-2, and the light beam transmitted through the peripheral portion 32-2 of the field lens 32 is transmitted through the aperture 33-2a of the diaphragm 33.
, 33-2b, the sensor 35 is regulated by the secondary imaging lenses 34-2a, 34-2b behind them.
The state formed above is shown. Similarly, 36-3a,
36-3b is the image area of the peripheral opening 31-3 of the field mask 31, and the peripheral part 32-3 of the field lens 32.
The luminous flux transmitted through the apertures 33-3a and 33-3 of the diaphragm 33
3b and then formed on the surface of the sensor 35 by the secondary imaging lenses 343a and 34-3b behind it.

(発明が解決しようとする問題点) 第10図に示す焦点検出装置では、撮影範囲のうち視野
中心においては光景分布が上下、又は左右の一方向にの
みに変化するような物体に対しても測距することを可能
とするために、絞りの中心に上下、左右の4つの開口を
設けていた。又、高精度な焦点検出を行なうためには焦
点検出装置に入射する光束が対物レンズによって遮光さ
れないようにする必要があるが、この条件を満足するに
はフィールドレンズのパワーと不図示のす物レンズの射
出瞳の大きさによって決まる一定の領域内に絞りの各開
口を設けなければならない。従って第8図に示すような
2つの開口のみを有する従来の焦点検出装置に比べ、第
10図に示すような4つの開口を有する焦点検出装置の
各開口は必然的に小さくなり、各焦点検出系のセンサに
導くことのできる光量は減少してしまう。その結果、各
焦点検出系の動作可能な物体輝度の低輝度側の限界値が
上昇し、暗い物体に対しては焦点検出が出来なくなった
り、又焦点検出精度が低下してくるという問題点があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) The focus detection device shown in FIG. To enable distance measurement, four apertures were provided in the center of the diaphragm: top, bottom, left and right. In addition, in order to perform highly accurate focus detection, it is necessary to ensure that the light beam incident on the focus detection device is not blocked by the objective lens, but in order to satisfy this condition, the power of the field lens and objects not shown are required. Each aperture of the diaphragm must be located within a certain area determined by the size of the exit pupil of the lens. Therefore, compared to a conventional focus detection device having only two apertures as shown in FIG. 8, each aperture in a focus detection device having four apertures as shown in FIG. The amount of light that can be directed to the system's sensors is reduced. As a result, the low-brightness limit value of object brightness at which each focus detection system can operate increases, causing problems such as focus detection becoming impossible for dark objects and focus detection accuracy decreasing. there were.

本発明は各要素を適切に設定した複数の焦点検出系と補
助照明系を用いることにより、測距の対1 象となる被写体の輝度が低く、自然光(外光)のみでは
焦点検出が困難となった場合には、カメラ本体、あるい
はストロボ等に設けられた補助照明系から被写体に向け
て所定形状のパターンを投影し、被写体面上にパターン
を形成し、該パターン像の光量分布を検出することによ
り、どのような輝度の被写体であっても撮影範囲中の複
数の点において高精度な焦点検出が出来る焦点検出装置
の提供を目的とする。
The present invention uses a plurality of focus detection systems and auxiliary illumination systems with each element set appropriately. In this case, a pattern of a predetermined shape is projected toward the subject from the camera body or an auxiliary illumination system installed in a strobe, etc., a pattern is formed on the subject surface, and the light intensity distribution of the pattern image is detected. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a focus detection device that can perform highly accurate focus detection at a plurality of points within a photographing range, regardless of the brightness of a subject.

(問題点を解決するための手段) 本発明の焦点検出装置は、対物レンズの像面側に少なく
とも第1.第2の2つの焦点検出系を配置すると共に1
次元方向に光量分布の変化があるパターンを被写体側方
向に投影する補助照明系を設け、該焦点検出系を利用し
て該対物レンズの合焦状態を求める際、該焦点検出系は
該対物レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を用いて
被写体像に関する複数の光量分布を形成する2次光学系
と、該2次光学系に入射する光量を制限する絞りそして
該複数の光量分布の相対的な位置関係を検 2 出する受光手段とを有しており、該第1.第2焦点検出
系は検出する該被写体像の光量分布領域のうち少なくと
もその一部は互いに共通しており、かつ検出出来ない該
被写体像の光量分布の変化方向が互いに異なっており、
そして該第1.第2焦点検出系の絞りは互いにその光学
的特性が異なっていることを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) The focus detection device of the present invention includes at least a first lens on the image plane side of the objective lens. In addition to arranging the second two focus detection systems,
An auxiliary illumination system is provided that projects a pattern in which the light intensity distribution changes in the dimensional direction toward the subject side, and when the focus detection system is used to determine the in-focus state of the objective lens, the focus detection system is a secondary optical system that forms a plurality of light intensity distributions regarding a subject image using light fluxes that have passed through different areas of the pupil; an aperture that limits the amount of light incident on the secondary optical system; and a relative relationship between the plurality of light intensity distributions. and a light receiving means for detecting the positional relationship between the first and second positions. The second focus detection systems have at least a part of the light intensity distribution regions of the subject images in common with each other, and the directions of change in the light intensity distribution of the subject images that cannot be detected are different from each other,
And the first one. The apertures of the second focus detection system are characterized in that their optical characteristics are different from each other.

(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の要部概略図、第2図は第
1図の絞りの説明図、第3図は本発明の焦点検出装置を
一眼レフカメラに適用したときの一実施例の概略図であ
る。
(Example) Fig. 1 is a schematic diagram of the main parts of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the aperture shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an application of the focus detection device of the present invention to a single-lens reflex camera. FIG. 2 is a schematic diagram of an example when

本実施例は第10図に示す従来の焦点検出装置に比べて
絞りの光学的特性が大きく異なっているのを特徴として
いる。
This embodiment is characterized in that the optical characteristics of the aperture are significantly different from those of the conventional focus detection device shown in FIG.

次に本発明の各要素について第1〜第3図により順次説
明する。
Next, each element of the present invention will be sequentially explained with reference to FIGS. 1 to 3.

図中31は視野マスクであり対物レンズ(撮影レンズ)
37による撮影画面の略中央に交差して、例えば十字形
の開口部31−1と両側の周辺部に縦長の開口部31−
2.31−3を有している。32はフィールドレンズで
あり、視野マスク31の3つの開口部31−1.31−
2,313に対応して各々所定の光学特性を有する3つ
の領域32−1.32−2.32−3から成っている。
31 in the figure is a field mask and an objective lens (photographing lens)
37, for example, a cross-shaped opening 31-1 and vertically elongated openings 31-1 at the periphery of both sides.
2.31-3. 32 is a field lens, which has three openings 31-1, 31- of the field mask 31;
It consists of three regions 32-1.32-2.32-3, each having a predetermined optical characteristic, corresponding to 2.313.

33は絞りであり、中心部はほぼ真円の領域52−1に
内接する上下左右に各々1対ずつ計4つの開口部33−
1a、33−1b、33−1c、33−1dを、また左
右の周辺部分は各々はぼ真円の領域52−2.52−3
に内接する1対の2つの開口部33−2a、33−2b
及び開口部33−3a、33−3bがそれぞれ設けられ
ている。前記フィールドレンズ32の各領域32−1.
32−2.32−3はそれぞれ絞り33の対になってい
る開口33−1.33−2゜33−3を撮影レンズ37
の射出瞳付近に結像する作用を有している。34は2次
光学系であり、全体として4対の2次結像レンズを有し
ている。
33 is a diaphragm, and the center part has a total of four openings 33-, one pair each on the top, bottom, left and right sides, which are inscribed in a nearly perfect circular area 52-1.
1a, 33-1b, 33-1c, and 33-1d, and the left and right peripheral portions are approximately perfect circular areas 52-2, 52-3, respectively.
A pair of two openings 33-2a and 33-2b inscribed in
and openings 33-3a and 33-3b are provided, respectively. Each area 32-1 of the field lens 32.
32-2, 32-3 are the apertures 33-1, 33-2 and 33-3, which are paired with the aperture 33, respectively, and the photographing lens 37.
It has the effect of forming an image near the exit pupil of the lens. 34 is a secondary optical system, which has a total of four pairs of secondary imaging lenses.

即ち全体として8つの2次結像レンズ341a、34−
1b、34−1c、34−1d。
That is, there are eight secondary imaging lenses 341a, 34- in total.
1b, 34-1c, 34-1d.

34−2a   34−2b、34−3a、34 −3
bからなっており、絞り33の各開口部に対応してその
後方に配置されている。
34-2a 34-2b, 34-3a, 34-3
b, and are arranged behind each opening of the diaphragm 33 in correspondence with each opening.

35は受光素子列(センサ)で・あり、全体として4対
のセンサ列を有している。即ち全体として8つのセンサ
列35−1a、35−1b、35−1c、35−1d、
35−2a、35−2b。
35 is a light receiving element array (sensor), and has four pairs of sensor arrays as a whole. That is, eight sensor rows 35-1a, 35-1b, 35-1c, 35-1d,
35-2a, 35-2b.

35−3a、35−3bからなっており、2次結像レン
ズに対応してその像を受光するように配置されている。
It consists of 35-3a and 35-3b, and is arranged so as to correspond to the secondary imaging lens and receive its image.

本実施例では、各要素31−2.32−2゜33−2.
34−2a、34−2b、35−2a、35−2b又は
各要素31−3.32−3.33−3a、33−3b、
34−3a、343b、35−3a、35−3bで1つ
の焦点検出系(第3焦点検出系)を構成している。
In this embodiment, each element 31-2, 32-2, 33-2.
34-2a, 34-2b, 35-2a, 35-2b or each element 31-3.32-3.33-3a, 33-3b,
34-3a, 343b, 35-3a, and 35-3b constitute one focus detection system (third focus detection system).

第3図において101は投光レンズであり、被写体が暗
い場合やコントラストが低い場合に第6図に示すような
パターンを投影している。
In FIG. 3, reference numeral 101 is a projection lens, which projects a pattern as shown in FIG. 6 when the subject is dark or has low contrast.

37は撮影レンズ(対物レンズ)、38はクイックリタ
ーンミラー、39は焦点板、40はペンタプリズム、4
1は接眼レンズ、42はフィルム面、43はサブミラー
である。31は視野マスクでありフィルム面42と光学
的に略等価な位置に配置されている。44は赤外カット
フィルターで視野マスク31の後方に配置されている。
37 is a photographing lens (objective lens), 38 is a quick return mirror, 39 is a focus plate, 40 is a pentaprism, 4
1 is an eyepiece lens, 42 is a film surface, and 43 is a submirror. Reference numeral 31 denotes a field mask, which is arranged at a position optically approximately equivalent to the film surface 42. 44 is an infrared cut filter arranged behind the visual field mask 31.

32はフィールドレンズ、45.46は各々第1゜第2
の全反射ミラー 47は遮光マスク、33は絞り、34
は2次光学系であり、後述するプリズム部材49と一体
に形成されている。49は反射面49−1を有するプリ
ズム部材、35は1つのセンサであり、カバーガラス5
0−1および受光面50−2を有している。
32 is a field lens, 45.46 is the 1st degree and the 2nd degree, respectively.
Total reflection mirror 47 is a light shielding mask, 33 is an aperture, 34
is a secondary optical system, which is formed integrally with a prism member 49, which will be described later. 49 is a prism member having a reflective surface 49-1, 35 is one sensor, and cover glass 5
0-1 and a light receiving surface 50-2.

同図において、視野マスク31以下、センサ35までが
第1図に示した焦点検出装置に対応している。
In the figure, everything from the field mask 31 to the sensor 35 corresponds to the focus detection device shown in FIG.

本実施例では開口部31−1、フィールドレンズ32−
1、絞り開口33−1a、33−1b、2次結像レンズ
34−1a、34−1b、センサ35−1a、35−1
bで第1焦点検出系を、又 5 開口部31−1、フィールドレンズ32−1、絞り開口
33−1c、33−1d、2次結像レンズ34−1c、
34−1d、センサ35−1c。
In this embodiment, the opening 31-1 and the field lens 32-
1. Diaphragm apertures 33-1a, 33-1b, secondary imaging lenses 34-1a, 34-1b, sensors 35-1a, 35-1
5 aperture 31-1, field lens 32-1, aperture aperture 33-1c, 33-1d, secondary imaging lens 34-1c,
34-1d, sensor 35-1c.

35−1dで第2焦点検出系を構成している。35-1d constitutes a second focus detection system.

第1図に示す本発明の第1実施例の焦点検出装置の測距
原理は従来の所謂像ずれ方式と同様に、対を成すセンサ
の列方向の像の相対的位置を検出することにより求めて
いる。
The distance measurement principle of the focus detection device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. ing.

そして撮影画面の中心部の直交する方向に各々対応する
第1.第2焦点検出系が測距する被写体の一部は写いに
共通となっている。
Then, the first one corresponds to the direction orthogonal to the center of the photographic screen. A part of the subject whose distance is measured by the second focus detection system is common to all shots.

次に本実施例における絞り33の光学的特性について説
明する。
Next, the optical characteristics of the aperture 33 in this embodiment will be explained.

第2図において絞り33の周辺部においては中心部に比
べ、対物レンズの[1径食が大きいため、領域52−1
の径に対して領域52−2.52−3の径は小さく設定
されている。尚、周辺部における対物レンズの口径食は
、主として第2図の左右方向に生ずることから絞りの開
口を第4図に示すように上下に長い楕円の領域52’−
2゜ 6 52′−3内に設けることも叶能である。このようにす
ることでより多くの光量を導き入れることが可能となる
In FIG. 2, the [1 radial eclipse of the objective lens is larger in the periphery of the aperture 33 than in the center, so the region 52-1
The diameter of the region 52-2 and 52-3 is set smaller than the diameter of the region 52-2.52-3. Since the vignetting of the objective lens in the periphery mainly occurs in the left-right direction in FIG.
It is also possible to provide it within 2° 6 52'-3. By doing so, it becomes possible to introduce a larger amount of light.

第2図の本発明の第1実施例においては上下の開033
−1 a 、 33−1 bの力が左右の開に133−
1c、33−1dよりもその面積が大きく設定されてい
る。上下の開口33−1a、33−1bに対応する焦点
検出系と、た右の開1−133−Ic、33−1dに対
応する焦点検出系を同等に扱い、両者の焦点検出系が動
作可能な被写体の低輝度側の限界を等しくするという考
え方に基づけば、絞り33の中心開口は例えば第12図
に示すように4つに等分割すればよい。
In the first embodiment of the present invention shown in FIG.
-1 a, 33-1 b force spreads left and right 133-
Its area is set larger than that of 1c and 33-1d. The focus detection systems corresponding to the upper and lower apertures 33-1a and 33-1b and the focus detection systems corresponding to the right apertures 1-133-Ic and 33-1d are treated equally, and both focus detection systems can operate. Based on the concept of equalizing the limits on the low luminance side of a subject, the central aperture of the diaphragm 33 may be equally divided into four parts as shown in FIG. 12, for example.

しかしながらこうすると、第8図に示すような絞りの開
「1が2つのみであった従来の焦点検出装置に比べ、焦
点検出系に入射する光−qfは半分以下に減少して、暗
い被写体に対しては焦点検出か不能となったり、焦点検
出の精度が低下してしまう。被写体が特に暗い場合は、
補助照明系を動作させ、被写体上にパターンを投影して
明るさとコントラストを確保する必要があるが、この時
にも従来の焦点検出装置に比べ、明るさに関しては、著
しく不利となってしまう。
However, when doing this, compared to a conventional focus detection device with only two aperture openings as shown in Figure 8, the light -qf incident on the focus detection system is reduced to less than half, making it easier to photograph dark objects. If the subject is particularly dark, focus detection may become impossible or the accuracy of focus detection may decrease.
It is necessary to operate the auxiliary illumination system and project a pattern onto the subject to ensure brightness and contrast, but even at this time, there is a significant disadvantage in terms of brightness compared to conventional focus detection devices.

これに対し、第2図に示すような本発明に係る絞りの絞
り開口を用いると、被写体の輝度が低く補助照明系が使
用された場合には、第6図に示すようなその投影パター
ンを検出しやすい方の焦点検出系の絞り開口33−1a
、33−1bが大きく設定されているため、光量の低下
が緩和され、低輝度限界が極端に高くなるのを防IL、
することが可能となる。
On the other hand, if the aperture aperture of the diaphragm according to the present invention as shown in FIG. Aperture aperture 33-1a of the focus detection system that is easier to detect
, 33-1b are set large, the decrease in light amount is alleviated, and the low luminance limit is prevented from becoming extremely high.
It becomes possible to do so.

本実施例においては、補助照明系の投影パターンが第6
図のような横縞である場合を用いたが、これは第1図に
示す焦点検出装置の中心以外の左右2つの周辺視野にお
いて用いられるべき補助照明系の投影パターンが同様の
横縞であることを考慮した為である。
In this example, the projection pattern of the auxiliary illumination system is the sixth
We used the case of horizontal stripes as shown in the figure, but this means that the projection pattern of the auxiliary illumination system to be used in the two left and right peripheral fields of view other than the center of the focus detection device shown in Figure 1 is a similar horizontal stripe. This is because it was taken into consideration.

即ち、3つの視野で使用される補助照明系の投影パター
ンの光量分布の変化方向が同一であれば、3つの視野を
同時に1つのパターンを投影す q ることて照明が可能となり、補助照明系の構成を簡略化
する上で非常に有利となる。
In other words, if the direction of change in the light intensity distribution of the projection pattern of the auxiliary illumination system used in the three fields of view is the same, it becomes possible to illuminate the three fields of view by simultaneously projecting one pattern, and the auxiliary illumination system This is very advantageous in simplifying the configuration.

尚、本発明において絞り33の中心部の絞り開口による
光学的特性を異ならしめる絞りの形状は、第2図に示す
ものの他種々の変形が適用可能である。
In addition, in the present invention, the shape of the diaphragm 33 that changes the optical characteristics due to the diaphragm aperture at the center of the diaphragm 33 can be modified in various ways other than that shown in FIG.

第5図(八) 、 CB) 、 ((:)は各々本発明
に係る絞り33の中心部の絞り開口形状を示す第2.第
3゜第4実施例の概略図である。
FIGS. 5(8), CB) and ((:) are schematic diagrams of the second, third and fourth embodiments, respectively, showing the shape of the aperture opening at the center of the aperture 33 according to the present invention.

第5図(A)に示す第2実施例では絞りの中心間り目よ
、第2図の第1実施例の絞りの中心開口を900回転し
たものに相当し、補助照明系の投影パターンが第7図に
示すようなwMである場合に適用されるものである。第
8図に示すような通常の焦点検出装置において用いられ
ている、ストロボ等に組み込まれた既存の補助照明系の
投影パターンは縦縞のものが多く、それをそのまま使用
可能として、従来のシステムとの整合性を維持する場合
に有効である。
In the second embodiment shown in FIG. 5(A), the center aperture of the diaphragm corresponds to the center aperture of the diaphragm of the first embodiment shown in FIG. This is applied when wM is as shown in FIG. The projection patterns of existing auxiliary illumination systems built into strobes, etc., used in ordinary focus detection devices as shown in Figure 8, often have vertical stripes. This is effective when maintaining the integrity of

第5図(B)の第3実施例の特徴は絞りの中心の4つの
開口のうち、対になる2つの開口の中心間隔a、bが a>b の関係となっていることである。対になる2つの絞り開
口の中心間隔は、焦点検出における所謂基線長に相当す
るもので、それが長い方が焦点検出の精度が高くなるこ
とはよく知られている。
The feature of the third embodiment shown in FIG. 5(B) is that among the four apertures at the center of the diaphragm, the center distances a and b between two paired apertures have a relationship of a>b. It is well known that the distance between the centers of the two diaphragm apertures forming a pair corresponds to the so-called base line length in focus detection, and that the longer the distance, the higher the accuracy of focus detection.

本実施例では、補助照明系の投影パターンを検出しやす
い方の焦点検出系の基線長を長くすることで低輝度、低
コントラスト時における焦点検出精度の低下を防止しよ
うとするものである。
In this embodiment, by increasing the base line length of the focus detection system that is easier to detect the projection pattern of the auxiliary illumination system, the focus detection accuracy is prevented from decreasing at low brightness and low contrast.

第5図(C)の第4実施例の特徴は、絞りの4つの開L
1の各視野方向、即ち対物レンズの焦点状態によって像
がずれる方向の開口幅c、dが、c<d の関係となっていることである。視野方向の開口幅は換
言すれば、同方向のFナンバーに相当し、回折の影響を
無視できる範囲では、それが大きいほど(開口幅が狭い
ほど)センサ上に形成される像の視野方向のコントラス
トが高くなる。
The fourth embodiment shown in FIG. 5(C) is characterized by four aperture openings L.
1, that is, the aperture widths c and d in the direction in which the image shifts depending on the focal state of the objective lens have a relationship of c<d. In other words, the aperture width in the viewing direction corresponds to the F number in the same direction, and within the range where the influence of diffraction can be ignored, the larger it is (the narrower the aperture width), the more the image formed on the sensor will be in the viewing direction. Contrast becomes higher.

本実施例は、補助照明系の投影パターンを検出しやすい
焦点検出系の視野方向のFナンバーを大きくすることで
、低輝度、低コントラスト時における合焦精度の低下を
防止しようとするものである。
This embodiment attempts to prevent a decrease in focusing accuracy at low brightness and low contrast by increasing the F number in the field of view of the focus detection system, which makes it easier to detect the projection pattern of the auxiliary illumination system. .

尚、第3.第4実施例は、補助照明系の投影パターンが
主として上下方向に光量分布変化を有する場合について
のものであるが、同パターンが主として左右方向に光量
分布変化を有する場合には、絞り開口を90°回転して
入れ換えればよいのは、第2図と第5図(A)の関係と
全く同一である。又、以上の説明では面積、基線長、F
ナンバーといった絞り開L1に関する各諸元について個
別に述べてきたが、この中の2つ以上を同時に不等とし
ても本発明の目的は達せられる。
In addition, 3rd. The fourth embodiment is for the case where the projection pattern of the auxiliary illumination system mainly has a light amount distribution change in the vertical direction. However, when the same pattern has a light amount distribution change mainly in the horizontal direction, the aperture aperture is set to 90. The relationship that only needs to be rotated and replaced is exactly the same as the relationship shown in FIG. 2 and FIG. 5(A). Also, in the above explanation, the area, baseline length, F
Although each specification related to the aperture opening L1, such as the number, has been described individually, the object of the present invention can be achieved even if two or more of these specifications are unequal at the same time.

(発明の効果) 本発明によれば撮影範囲中の−・部の視野を共有して、
被写体のうち光量分布変化の異なる少なくとも2つの方
向に関して焦点検出を行なう複数の焦点検出系を有する
焦点検出装置において、絞りの開口の面積や開口の中心
間の間隔、開口幅等の絞りとしての光学的特性を複数の
焦点検出系間で不等にすることにより、低輝度の被写体
に対する焦点検出の不検出率を減少させることができる
とともに、低輝度の被写体に対する焦点検出の精度の低
下を緩和することができる。特に補助照明系が使用され
る場合には、その投影パターンに対する整合性が考慮さ
れているのでより遠距離の被写体に対しても良好なる焦
点検出が可能な焦点検出装置を遠戚することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by sharing the field of view in the photographing range,
In a focus detection device that has a plurality of focus detection systems that perform focus detection in at least two directions of a subject with different light intensity distribution changes, the optical characteristics of the diaphragm, such as the area of the diaphragm aperture, the distance between the centers of the apertures, the aperture width, etc. By making the optical characteristics unequal among multiple focus detection systems, it is possible to reduce the rate of non-detection of focus detection for low-brightness subjects, and to alleviate the decline in focus detection accuracy for low-brightness subjects. be able to. In particular, when an auxiliary illumination system is used, the consistency with the projection pattern is taken into account, so a focus detection device that can perform good focus detection even for objects at a longer distance can be used. .

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

zi図は本発明の第1実施例の要部概略図、第2図は第
1図の絞り説明図、第3図は本発明を一眼レフカメラに
適用したときの一実施例の概略図、第4.第5図は本発
明に係る絞りの他の一実施例の説明図、第6.第7図は
本発明に係る投影パターンの説明図、第8.第9.第1
0図は従来の自動焦点検出装置の要部概略図、第11図
は第10図の一部分の説明図、第12図は従来の絞りの
説明図である。  3 図中、31は視野マスク、32はフィールドレンズ、3
3は絞り、34は2次光学系、35はセンサ、37は対
物レンズ、44は赤外カットフィルター、101は投光
レンズ、102はパターンである。
zi diagram is a schematic diagram of the main parts of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the aperture of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment when the present invention is applied to a single-lens reflex camera. 4th. FIG. 5 is an explanatory diagram of another embodiment of the aperture according to the present invention, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of a projection pattern according to the present invention, and FIG. 9th. 1st
FIG. 0 is a schematic diagram of the main parts of a conventional automatic focus detection device, FIG. 11 is an explanatory diagram of a part of FIG. 10, and FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional aperture. 3 In the figure, 31 is a field mask, 32 is a field lens, 3
3 is an aperture, 34 is a secondary optical system, 35 is a sensor, 37 is an objective lens, 44 is an infrared cut filter, 101 is a light projection lens, and 102 is a pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)対物レンズの像面側に少なくとも第1、第2の2
つの焦点検出系を配置すると共に1次元方向に光量分布
の変化があるパターンを被写体側方向に投影する補助照
明系を設け、該焦点検出系を利用して該対物レンズの合
焦状態を求める際、該焦点検出系は該対物レンズの瞳の
異なる領域を通過した光束を用いて被写体像に関する複
数の光量分布を形成する2次光学系と、該2次光学系に
入射する光量を制限する絞りそして該複数の光量分布の
相対的な位置関係を検出する受光手段とを有しており、
該第1、第2焦点検出系は検出する該被写体像の光量分
布領域のうち少なくともその一部は互いに共通しており
、かつ検出出来ない該被写体像の光量分布の変化方向が
互いに異なっており、そして該第1、第2焦点検出系の
絞りは互いにその光学的特性が異なっていることを特徴
とする焦点検出装置。(2)前記第1、第2焦点検出系
の絞りをその開口面積、開口中心間距離そして被写体像
の光量分布の検出方向と同一方向における開口幅の3つ
のうちの少なくとも1つの要素を互いに異ならしめて光
学的特性を異ならしめていることを特徴とする請求項1
記載の焦点検出装置。 (3)前記第1、第2焦点検出系のうち検出できない被
写体像の光量分布の変化方向と、前記補助照明系が投影
するパターンの光量分布の変化方向との成す角のうち大
きい方の焦点検出系において、該焦点検出系の絞りの開
口面積を他のそれよりも大きくすること、又は開口中心
間距離を他のそれよりも大きくすること、又は被写体像
の光量分布の検出方向と同一方向における開口幅を他の
それよりも狭くすることのうち少なくとも1つのことを
行ったことを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。 (4)前記焦点検出装置は、前記補助照明系が投影する
パターンの光量分布の変化方向と略同一方向の被写体像
の光量分布を検出する第3焦点検出系を有していること
を特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。
[Claims] (1) At least a first and a second lens on the image plane side of the objective lens.
When determining the in-focus state of the objective lens using the focus detection system, an auxiliary illumination system is provided that projects a pattern in which the light intensity distribution changes in a one-dimensional direction toward the subject. , the focus detection system includes a secondary optical system that forms a plurality of light intensity distributions regarding the subject image using light fluxes that have passed through different regions of the pupil of the objective lens, and an aperture that limits the amount of light that enters the secondary optical system. and a light receiving means for detecting the relative positional relationship of the plurality of light quantity distributions,
The first and second focus detection systems have at least a part of the light intensity distribution area of the subject image in common with each other, and the directions of change in the light intensity distribution of the subject image that cannot be detected are different from each other. , and a focus detection device characterized in that the apertures of the first and second focus detection systems have different optical characteristics. (2) The apertures of the first and second focus detection systems are different from each other in at least one of three factors: the aperture area, the distance between aperture centers, and the aperture width in the same direction as the detection direction of the light amount distribution of the subject image. Claim 1 characterized in that the optical characteristics are different by tightening the optical properties.
The focus detection device described. (3) The focal point of the larger of the angles formed by the direction of change in the light amount distribution of the object image that cannot be detected among the first and second focus detection systems and the direction of change in the light amount distribution of the pattern projected by the auxiliary illumination system. In the detection system, the aperture area of the aperture of the focus detection system is made larger than other apertures, or the distance between aperture centers is made larger than other apertures, or in the same direction as the detection direction of the light amount distribution of the subject image. 2. The focus detection device according to claim 1, wherein at least one of the following aperture widths is made narrower than other aperture widths. (4) The focus detection device has a third focus detection system that detects the light intensity distribution of the subject image in substantially the same direction as the direction of change in the light intensity distribution of the pattern projected by the auxiliary illumination system. The focus detection device according to claim 1.
JP17646789A 1989-07-07 1989-07-07 Focus detector Pending JPH0341407A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012211946A (en) * 2011-03-30 2012-11-01 Canon Inc Focus detector

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