JPH0424683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、着脱自在の撮影用若しくは結像用レ
ンズが装着されるカメラ等の光学装置に収容して
合焦点を、簡単な構成で高精度に検出できる合焦
検出装置に関するものである。

一般に、内視鏡、カメラ、テレビカメラ等の光
学観察装置及び光学撮影装置においては、被写体
を鮮明に撮影あるいは観察できるように、装置の
撮影光学系の結像位置が合焦であるか否かを検出
できる合焦検出手段が、付設されているものと
か、上記撮影光学系を自動的に合焦位置に移動設
定できる装置（以下合焦設定装置という。）が付
設されている場合もある。

従来の合焦検出装置は、被写体が暗い場合ある
いは暗い撮影光学系を使用する場合においては、
一般に光電素子による検出出力が小さくなり、合
焦点検出が殆んど不可能になる。

このため、特公昭49−19810号公報に開示され
ているように、一定形状のビームを被写体に向け
て照射する手段もあるが、照射部を撮影レンズ系
とは独立した光学系を使用しているため、一つの
光路で撮影を行なわなければならない内視鏡等に
は応用し難いという問題がある。

又特開昭56−128923号公報に開示されているよ
うにスプリツトプリズムを使用する手段において
は、少くとも上下各２個以上の微小光電素子を必
要とし、一定レベル以上の精度を必要とする場合
には、前記光電素子を多数配設すると共に、それ
らの出力信号を比較して合焦か否かを検出する回
路系が複雑となり、特に生産数の少い製品におい
ては、高価になるという問題がある。

さらに、特開昭50−10131号公報に開示されて
いるように、回折板を用い、複数の光電素子にて
合焦点位置を検出する装置があるが、前述の従来
例と同様に撮影光学系とは独立した光学系となつ
ているため、一つの光路で撮影を行なわなければ
ならない内視鏡等には応用し難いという問題があ
つた。

また、特開昭56−125713号公報に開示されてい
るように、光源を点滅して被写体に投光し、消灯
区間における出力信号を点灯区間における出力信
号から差し引くことにより、上記光源以外の外光
の影響を軽減し、被写体が暗い場合、及び暗い撮
影光学系の場合においても、合焦か否かを検出で
きる合焦検出装置があるが、フイルム面等の所定
の結像面に他にこの結像面と共役となる位置を前
記結像面の両側に二箇所設け、一方の箇所に配設
された投光手段にて被写体に投光した光を他方の
箇所に配置した受光手段にて受光するよう構成さ
れているため、この従来例においては投光手段及
び受光手段に比較的大きなスペースを必要とする
と共に、合焦検出の光学系及び回路系の構成が複
雑となつているため、高価になるという問題があ
つた。

さらに、近距離あるいは遠距離の対象物を撮影
したり、狭角あるいは広角で撮影する場合におい
ては、着脱自在な撮影レンズが用いられるので、
合焦検出手段を着雑自在の撮影レンズ側に設ける
と、合焦検出を行うことができなくなる場合が生
じる。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、着脱自在の撮影レンズが装着されるカメラ等
の光学装置において、フイルム面等所定の結像面
と共役となる位置近傍に光学的開口部を設けた受
光手段にて被写体側から入射される光を受光する
ことにより、簡単な構成で高精度の合焦検出を行
い得る合焦検出装置を提供することを目的とす
る。

以下図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は第１実施例を示し、第２図は第１実
施例の受光手段の形状を示し、第３図は第１実施
例の合焦検出の原理を説明する図を示し、第４図
は受光手段の出力特性を示す。

これらの図において、硬性の内視鏡１は、その
先端に照明光学系及び観察光学系が配設された細
長の挿入部２と、この挿入部２を前方に突出する
ように形成し、後方に接眼レンズを収容した接眼
部３を設けた操作部４とからなり、この操作部４
にはライトガイド口金部５が突設され、ライトガ
イドケーブル６を介して光源７から照射光が供給
されるように構成されている。

上記接眼部３には、（撮影用）カメラアダプタ
８が、着脱自在に装着され、さらにこのカメラア
ダプタ８の後方からカメラ本体９の前端側が着脱
自在に装着されるようになつている。

上記カメラアダプタ８内には、装着された際内
視鏡１の接眼レンズ後方の光軸１０上に該光軸１
０上を前後に手動で移動できる撮影（結像）レン
ズ１１が収容されており、この撮影レンズ１１の
さらに後方のカメラ本体９内における上記光軸１
０上で入射光に対し、所定の角度（例えば45度）
傾斜した反射面を有すると共に、その一部を後方
に透過し、撮影時には第１図に示す位置から回動
等して退避するリターンミラー１２と、このリタ
ーンミラー１２に取り付けられ、この反射面と垂
直な反射面を有する合焦検出用ミラー１３とが配
設され、さらに光軸１０上で所定の距離隔てた後
方には写真撮影用のフイルム１４が配設されてい
る。

上記リターンミラー１２は、入射された光を反
射すると共に、その一部をわずかに後方の光軸１
０上に位置する合焦用ミラー１３側に透過するよ
うに形成され（この場合、合焦用ミラー１３の後
方のフイルム１４側に光は透過しない。）この合
焦用ミラー１３で反射される光の光軸上（図示で
は下方側）に垂直な受光面を有する合焦検出用受
光素子１５が配設されている。この受光素子１５
は、挿入部２前方の被写体１６からの入射光に対
し、フイルム１４面に結像される光学的距離（光
路長）と共役となる位置に配設されており、第２
図に示すように前面の光電面１７の中央部にピン
ホール状開口部１８が形成されており、この裏面
は合焦検出用（スポツト照明用）の光源１９の光
が直接光電面１７に届かないように遮光面２０が
形成されている。

一方、前記リターンミラー１２の反射光軸上
（図示では上方）には、観察する際の光学像が左
右反転しないようにするための手段としてペンタ
プリズム２１が配設され、さらに該ペンタプリズ
ム２１を経た光軸上にフアインダーレンズ２２が
配設されており、その後方に眼を近接させること
により、フイルム１４面に結像されるのと同等の
光学像を観察できるように構成されている。

上記受光素子１５に設けられた開口部１８の位
置（これは受光素子１５の光電面１７に略一致す
る。）は、前記フイルム１４面の位置と光学的に
共役となる位置に配設されている。

即ち、撮影レンズ１１を経た光が、後方のフイ
ルム１４面に結像される場合の光路長と、リター
ンミラー１２を透過し、合焦検出用ミラー１３で
反射されて受光素子１５の光電面１７に結像され
る場合の光路長が等しくなるように設定されてい
る。

このように配設された光学系を有する合焦検出
装置において、合焦用光源１９の光は受光素子１
５のピンホール状開口部１８を経て光軸１０に沿
つて進行し、撮影レンズ１１を経て前方の被写体
１６に向けて投光される。投光され、被写体１６
で反射された光は、再び撮影レンズ１１を経て受
光素子１５側に戻るが、今、仮に被写体１６が符
号ｂで示す位置の時フイルム１４面に鮮明に結像
する合焦点であつて、被写体１６がそれより近す
ぎたり、それより遠すぎたりした場合の位置をそ
れぞれ符号ａ，ｃで示す。

上記符号ｂの位置で反射された光は、撮影レン
ズ１１を経てピンホール状開口部１８の位置が収
束点（結像点）となるので、このピンホール状開
口部１８周囲の光電面１７には、光が達しない。
一方、符号ａの位置で反射された光は、上記ピン
ホール状開口部１８の後方位置が収束点となるの
で、図示のようにピンホール状開口部１８外周の
光電面１７に光が達し、この光量に応じた光電流
が出力される。同様に符号ｃの位置で反射された
光は、ピンホール状開口部１８の前方位置ですで
に収束点となり、その後拡開するので、光電面１
７に光が達し、受光素子１５からこの光量に応じ
た光電流が出力される。

上述においては、合焦用光源１９に対する光に
ついてのみ考慮したが、実際には前記の光のみで
なく、例えば内視鏡１については光源７からライ
トガイドケーブル６を経てライトガイド口金部５
に導かれ、さらにライトガイドを経て挿入部２先
端から出射された照明光等による光軸１０からは
ずれた外光も光電素子１５側に受光されるため、
受光素子１５の出力は上述の外光による出力レベ
ル分嵩上げされ、第４図に示すようになる。ここ
で横軸は被写体１６の位置を示し、縦軸は光電素
子１５の検出出力レベルの一例を示す。

即ち、被写体１６が合焦の位置、つまり符号ｂ
の位置の時の受光素子１５の出力レベルPbが最
小となり、それより近すぎても、遠すぎてもそれ
ぞれ出力レベルPa，Pcが大きくなる。

このようにして検出された出力レベルが極小
（最小）の位置が合焦点となるので、任意の距離
における被写体１６に対し、撮影レンズ１１を光
軸１０に沿つて移動させ、受光素子１５の出力が
極小（最小）値となる位置において、写真等の撮
影を行えば、鮮明な（写真）撮影ができる。この
撮影レンズ１１を移動する場合、移動する前より
出力レベルが小さくなる方向が合焦に近づている
ことを示すので、アナログ的メータあるいは多数
のLEDを光電流に応じて点滅させたり、音で告
知する等して知らせる手段を設け、上記の方向に
撮影レンズ１１を手動（又は自動）で動かせば良
い。この場合撮影レンズ１１の移動に対し、出力
レベルが大きくなり始めるか、変化しなくなる点
で移動を停止すれば、任意の距離の被写体１６に
対し、撮影レンズ１１を合焦の位置に設置するこ
とができる。

上述の原理は、撮影レンズ１１の後方の受光素
子１５に至る間にリターンミラー１２、合焦用ミ
ラー１３が配設され、撮影レンズ１１の前方の被
写体１６に至る間に内視鏡１が配設されているこ
とを除いて、第１図に示す光学系に対しても全く
同様に適用できるものである。

第１図に示すカメラ本体９において、図示しな
いが、合焦となつた場合、合焦表示ランプ等を点
灯させたり、ブザーを動作させて合焦を確認する
よう構成することもできる。上記合焦状態は光電
素子１５の出力レベルで確認できると共に、リタ
ーンミラー１２、ペンタリズム２１さらにフアイ
ンダーレンズ２２を経て観測者はフイルム１４面
に結像されるのと同等の光学像を観察できるの
で、上記合焦状態の場合に撮影すれば、鮮明な
（写真）撮影ができるようになつている。

この第１実施例によれば、着脱自在の撮影レン
ズ１１（第１図においてはカメラアダプタ８）側
を変えれば、遠距離あるいは近距離の対象物を鮮
明に撮影したり、広角あるいは狭角等広範囲の目
的に対処できるようになる。

上述の合焦用光源１９として、赤外域の発光特
性を有する赤外光源を使用し、受光素子１５の
（光電面１７）方も赤外域において良好な検出特
性を示す素子を用いれば、一般観察用における照
明光その他の外光が受光素子１５に入射される影
響が、少なくなり、合焦位置を高精度に検出する
能力が向上する。つまり、通常の可視領域の光源
１９を用いた場合には第４図に示すような出力特
性になるが、上記の光源及び受光素子を用いる
と、被写体１６の位置に対する受光素子の出力レ
ベル特性は、第５図に示すように信号対雑音比
（SN比）が向上する。換言するならば、符号ｂで
示す合焦位置における出力レベルPb′に対し、そ
れぞれ符号ａ，ｃで示すずれた位置における出力
レベルPa′，Pc′は、前述の場合より相対的に小さ
くなつているが、合焦位置からのずれの位置（例
えば）ａに対する出力レベルの相対的変化量は
（Pa′−Pb′）／Pb′となり、前述の場合における
変化量（Pa−Pb）／Pbより大きくなる。

尚、上述の実施例は、内視鏡１に装着されて使
用されるように示してあるが、着脱自在で、撮影
用レンズ１１を収容したカメラアダプタ８を顕微
鏡等に装着して写真撮影行うこともできるし、着
脱自在のレンズ群を有する通常のカメラとして使
用することもできる。さらに本発明は着脱自在の
撮影レンズを有するテレビカメラ等の他の光学装
置類にも適用できるものである。

以上述べたように本発明にすれば、撮影レンズ
若しくは結像レンズが着脱自在に装着されるカメ
ラ等の光学装置において、フイルム面等所定の結
像面と共役となる位置に光学的開口部を有する受
光手段を配設すると共に、受光手段で検出された
出力が極小値であることを確認できる手段を設け
てあるので、簡単な構成によつて高精度の合焦検
出ができるという利点を有する。又、本発明にお
ける合焦検出手段は小さなスペースに収容できる
と共に、簡単な構成であるので、低コストで実現
できるという利点を有する。又、撮影若しくは結
像レンズが交換できるようになつているので、本
発明は広範囲の用途に利用できるという利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明の第１実施例に
係るもので、第１図は、合焦検出装置の光学系を
示す説明図、第２図は、第１図に用いた受光素子
を示す正面図、第３図は第１図の光学系の合焦検
出の原理を直線状の光学系に簡略化して示す概略
説明図、第４図は、第３図の被写体の位置を変え
た場合の受光素子の出力特性を示す特性図、第５
図は、第３図において赤外光を用いた場合におけ
る受光素子の出力特性を示す特性図、である。 １…内視鏡、８…カメラアダプタ、９…カメラ
本体、１０…光軸、１１…撮影レンズ、１２，１
３…ミラー、１４…フイルム、１５…受光素子、
１６…被写体、１７…光電面、１８…開口部、１
９…光源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 撮影用若しくは結像用レンズが着脱自在に装
   着可能になるカメラ等の光学装置において、フイ
   ルム面等所定の結像面と共役となる位置に開口を
   有する受光手段と、該受光手段で受光された光量
   に応じて出力が極小値であることを確認できる手
   段を設けると共に、受光手段の開口部の裏側に合
   焦検出用の投光手段を設けたことを特徴とする合
   焦検出装置。