JPH0532733B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば一眼レフレツクスカメラに用
いられ、対物レンズの透過光を利用する所謂
TTL方式の焦点検出装置に関するものである。

従来のこの種の装置として、撮影レンズの異な
る２つの領域を通過した結像光束を分離し、それ
ぞれの結像光束によつて形成された像の光量分布
を光電変換し、その出力信号を用いる方式が知ら
れている。第１図はこの従来例を示したものであ
り、撮影レンズ１の予定結像面に視野開口２を有
する遮光部材３を設けると共に、順次にその後方
の近傍に設けた正のパワーを有するフイールドレ
ンズ４、２個の並列した開口部５ａ，５ｂを有す
る絞り６を配置し、視野開口２の光量分布を開口
部５ａ，５ｂに対応して設けた２個の二次結像レ
ンズ７ａ，７ｂによつて光電素子アレイ８ａ，８
ｂ上に再結像するようにしている。フイールドレ
ンズ４は撮影レンズ１の射出瞳と、絞り６の面を
ほぼ結像関係に置くパワーを持つているために、
撮影レンズ１の射出瞳の２つの領域９ａと９ｂを
通つた光は、それぞれ絞り６の開口部５ａ，５ｂ
に入射し、それぞれ光電素子アレイ８ａ，８ｂに
結像されることになる。

この装置では撮影レンズ１が合焦状態にある
と、２個の光電素子アレイ８ａと８ｂ上に再結像
された光量分布は相等しくなる。しかし、撮影レ
ンズ１が非合焦状態にあれば、そのデフオーカス
量に応じて２つの光量分布は相対的に変位する。
従つて、２個の光電素子アレイ８ａと８ｂの出力
を取り出し、両者の光量分布の相関度を演算する
ことにより撮影レンズ１の合焦状態を判別するこ
とが可能となる。

しかしながらこの方式には、被写体の光量分布
に周期性がある場合には判別能力を欠くという大
きな欠点があり、この点について第２図と第３図
を用いて説明する。第２図は撮影レンズのデフオ
ーカス量の増加に伴い、光電素子アレイ８ａ，８
ｂ上に再結像された２つの光量分布が変化してい
く様子を示したものである。第２図ａは撮影レン
ズ１が合焦状態にあるときの光量分布であり、２
個の光電素子アレイ８ａ，８ｂで得られる光量分
布は等しく重なり合つている。撮影レンズ１が非
合焦状態にある場合には、ｂ，ｃに示すように２
つの光量分布は互いに反対方向に変位した状態に
なり、デフオーカス量が大きいほど変位量も大き
く、第２図ではｃの方がｂよりもデフオーカス量
が大きい状態を表している。

この第２図は被写体パターンが周期性を持たな
い場合であり、このような場合には装置は正しい
判別を行うことができる。しかし、被写体パター
ンが周期性を持つていると、光電素子アレイ８
ａ，８ｂ上の光量分布は第３図に示すようにな
る。即ち、第３図ａは撮影レンズ１が合焦状態の
光量分布を示し、ｂ，ｃは非合焦状態の光量分布
をそれぞれ表しており、ｃの方がｂよりもデフオ
ーカス量が大きい場合を示している。

非合焦の程度が大きくなるにつれ、２つの光量
分布の変位は反対方向に大きくなるので、その変
位量が被写体パターンのピツチの半分に達する
と、２つの光量分布は撮影レンズ１が非合焦であ
るにも拘らず第３図ｃに示すように再び重なるこ
とになる。このために、周期性を有する被写体に
対しては誤信号を発生し、判別機能が正常に機能
しなくなる。第３図では完全に周期的なパターン
について示したが、実際に光電素子アレイのノイ
ズや２個の再結像光学系の不平衡等もあつて、完
全に周期的な被写体でなくとも誤信号を発生する
虞れが多分にあり、この方式による焦点検出装置
の重大な欠陥となつている。

本発明の目的は、上述の問題を解消し、複数個
の被写体像光量分布の相関を用いて周期性を持つ
た被写体に対しても正常に機能する焦点検出装置
を提供することにある。

上述の目的を達成するための本発明の要旨は、
撮影レンズの異なる３つの領域を通過した光束を
分離するための開口部の重心距離が不等間隔であ
るか又は少なくとも１個の形状が他と異なる並列
した３個の絞り開口部から成る分離手段と、この
分離された３個の光束が形成する像面光量分布を
それぞれ光電変換するアレー状の変換手段と、光
電変換された電気信号に相関演算を施し、その結
果に基づいて撮影レンズの合焦状態を判別する手
段とを有することを特徴とする焦点検出装置であ
る。

本発明を第４図以下に図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。

第４図において、撮影レンズ４１の予定焦点面
に視野開口４２を有する遮光部材４３が配置さ
れ、その後方に遮光部材４３に近接して正のパワ
ーを有するフイールドレンズ４４が設置されてい
る。更に、その後方には不等間隔に並べられた３
つの開口部４５ａ，４５ｂ，４５ｃを有する絞り
４６が設けられ、遮光部材４３の視野開口４２の
光量分布を二次結像レンズ４７ａ，４７ｂ，４７
ｃにより、それぞれ光電素子アレイ４８ａ，４８
ｂ，４８ｃ上に再結像するようにされている。ま
た、撮影レンズ４１の射出瞳と絞り４６とはフイ
ールドレンズ４４により結像関係とされている。

本実施例においては、再結像光学系が３系列設
けられ、しかもこれら３個の再結像光学系の開口
部４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、第５図に示すよう
に等しくない間隔で並列されていることが第１図
に示す従来例と大きく異なるところである。そし
て、第５図は第４図の絞り４６を正面から見た拡
大図であり、Ｏは撮影レンズ４１及びフイールド
レンズ４４の光軸を示している。

上述のような構成をとることにより、たとえ被
写体パターンが周期的であつても合焦判別機能を
損なうことは少ない。その理由は光量分布が変位
する結果として２つの光量分布が一致することは
起り得ても、３つが同時に一致することは確率的
にも極めて少ないからである。

第６図は第３図の場合と同様の周期性パターン
から得られる３個の光電素子アレイ４８ａ，４８
ｂ，４８ｃ上の光量分布を表している。第６図ａ
は撮影レンズ４１が合焦状態、ｂ，ｃは非合焦状
態であり、ｃの方がｂよりもデフオーカス量が大
きい。ｃでは２つの光量分布は一致しているが、
もう１つの光量分布が異なるため非合焦であるこ
とが判る。即ち、撮影レンズ４１が合焦のとき以
外で３つの光量分布が同時に一致することは、確
率的にも先に述べた従来例よりもはるかに少な
く、正常な合焦判別機能が十分に期待できる。

また、更に確実に正常な機能を持たせるために
は、単に３系列の再結像光学系を設けるだけでは
十分でなく、例えば先に述べたように３個の開口
部４５ａ，４５ｂ，４５ｃが不均一な間隔で並列
されていることが必要である。第５図において
Sa，Sb，Scはそれぞれ開口部４５ａ，４５ｂ，
４５ｃの重心を示しており、２つの重間距離
（Sa・Sb），（Sb・Sc）が異なつている。光量分
布の相対変位量はこの重心間距離に比例するの
で、２つの重心間距離が等しくないことが好まし
い条件となる。もし、重心間距離が（Sa・Sb）＝
（Sb・Sc）であれば、撮影レンズ４１が非合焦の
ときでも３つの光量分布が同時に一致してしまう
ことがあり得る。厳密には重心間距離の比
（Sa・Sb）：（Sb・Sc）が簡単な整数比で表され
ないような比率を持つていることが望ましい。例
えば、（Sa，Sb）：（Sb，Sc）＝２：３の構成の光
電素子アレイ４８ａ，４８ｂ，４８ｃにより、周
期的パターンを有する被写体を測距する場合を考
えると、光電素子アレイ４８ｂ上の光量分布に対
して光電素子アレイ４８ａ上の光量分布が２周期
変位したとき、光電素子アレイ４８ｃ上の光量分
布は丁度３周期変位することになるから、３つの
光量分布は同時に一致する。従つて、このときは
合焦という誤信号を発生し、またその整数倍のデ
フオーカス量に対しても誤信号を生ずることにな
る。

換言すれば、実施例では第４図に示すように３
個の異なる領域を通過して分離された３個の光束
の重心光線をそれぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３とし、そ
の中の撮影レンズ４１の光軸Ｏとなす角度が最も
小さい重心光線をＬ２とすれば、光線Ｌ１とＬ２
のなす角度と光線Ｌ２とＬ３のなす角度とが互い
に異なることが好ましく、その角度比も簡単な整
数比ではないことが望ましいのである。

また、本実施例の信号処理系は例えば次の数式
に基づいて演算を行うことができる。

〓ⁱ ｜ａ(i)−ｂ(i)｜＋ 〓ⁱ｜ｂ(i)−ｃ(i)｜＋ 〓ⁱ ｜ｃ
(i)−ａ(i)｜ ……(1) ここで、ａ(i)、ｂ(i)、ｃ(i)は各光電素子アレイ
４８ａ，４８ｂ，４８ｃの第ｉ番目の画素の出力
信号を表している。(1)式は３つの光量分布が全て
一致した場合にのみ０となり、これによつて撮影
レンズ４１の合焦・非合焦を判定できる。(1)式を
実現するためのハードウエアはアナログ的にもデ
ジタル的にも構成でき、アナログ的に行うために
は例えば第７図のような構成の演算処理回路を用
いればよい。

第７図において、３個の光電素子アレイ４８
ａ，４８ｂ，４８ｃは、それぞれ時系列に信号ａ
(i)、ｂ(i)、ｃ(i)を発生している。差動増幅器７１
ａは信号ａ(i)、ｂ(i)を受け入れ、その差信号ａ(i)
−ｂ(i)を出力し、絶対値回路７２ａへ送出する。
積分器７３ａは絶対値回路７２ａの出力｜ａ(i)−
ｂ(i)｜を積分〓｜ａ(i)−ｂ(i)｜を出力する。同様
にして、積分器７３ｂ，７３ｃは〓｜ｂ(i)−ｃ(i)
｜、〓｜ｃ(i)−ａ(i)｜を出力し、これらの出力は
加算器７４で加算され、この加算器７４から(1)式
のＶを表す電圧出力が得られる。

また、デジタル的に演算する場合には、例えば
各光電素子アレイ４８ａ，４８ｂ，４８ｃの時系
列出力は順次アナログ・デジタル変換器によりデ
ジタルデータに変換され、メモリに書き込まれた
後、マイクロプロセツサ内でソフトウエアの制御
に基づき演算が行われる。

また、本発明では３個設けられた二次結像系の
開口部が、全て同一の形状であることを必要とせ
ず、むしろ異なるほうが好ましいのである。即
ち、第４図、第５図に示す絞り４６の開口部４５
ａ，４５ｂ，４５ｃの形状が異なれば、撮影レン
ズ４１の非合焦時に得られる光量分布は異なるの
で、周期性パターンの誤信号を防止することがで
きる。この場合には、各開口部４５ａ，４５ｂ，
４５ｃの重心間距離に関する先に述べた制約は不
要となる。

第８図は絞り４６の開口部形状を変えた他の実
施例を示している。開口部８１ａ，８１ｂは同一
形状であるが、開口部８１ｃは異なつた形状にな
つている。撮影レンズ４１の合焦時には、絞り開
口部の形状に拘らず再結像された３つの光量分布
は等しいが、非合焦時には開口部の形状によつて
ぼけ像が異なるので、これを拠りどころとして周
期性パターンを持つ被写体でも誤信号の発生を防
止することができる。この場合に開口部面積は全
て等しい方が装置の構成を単純化する上で望まし
いが、必ずしもこれに拘泥される必要はない。面
積の相違は単に明るさの相違であり、これは増幅
器の利得調整により平衡をとることが可能であ
る。

以上説明したように本発明に係る焦点検出装置
によれば、撮影レンズの３つの異なる領域を通つ
た光を分離し、それらの分離された光が形成する
像を光電素子で検出して信号処理することにより
誤測距のない合焦状態を判別することができる。
その性能を更に向上させるためには、３個の結像
光束を絞る３個の開口部のうち少なくとも１個の
形状が他と異なるか、或いは開口部の重心間距離
が不等間隔であることが望ましく、これにより周
期性パターンを有する被写体に対しても合焦判別
機能をより正確に作動させることが可能となり、
焦点検出の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の焦点検出装置を示す光学的構成
図、第２図、第３図は撮影レンズの合焦状態変化
に伴う光量分布の変化を示すグラフ図、第４図以
下は本発明に係る焦点検出装置の実施例を示し、
第４図はその光学的構成図、第５図は絞りの正面
図、第６図は撮影レンズの合焦状態変化に伴う光
量分布の変化を示すグラフ図、第７図は演算処理
回路のブロツク回路図、第８図は他の実施例によ
る絞りの正面図である。 符号４１は撮影レンズ、４２は視野開口、４３
は遮光部材、４４はフイールドレンズ、４５ａ，
４５ｂ，４５ｃ，８１ａ，８１ｂ，８１ｃは開口
部、４６は絞り、４７ａ，４７ｂ，４７ｃは二次
結像レンズ、４８ａ，４８ｂ，４８ｃは光電素子
アレイである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 撮影レンズの異なる３つの領域を通過した光
   束を分離するための開口部の重心間距離が不等間
   隔であるか又は少なくとも１個の形状が他と異な
   る並列した３個の絞り開口部から成る分離手段
   と、この分離された３個の光束が形成する像面光
   量分布をそれぞれ光電交換するアレー状の交換手
   段と、光電変換された電気信号に相関演算を施
   し、その結果に基づいて撮影レンズの合焦状態を
   判別する手段とを有することを特徴とする焦点検
   出装置。