JPH057688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は撮影用又は結像用レンズが被写体を所
定の結像面に鮮明に結像する合焦状態にあるか否
かを精度良く検出し得る光センサに関するもので
ある。

一般に、カメラ、テレビカメラあるいは内視鏡
等の光学機器を用いて、被写体あるいは被検体を
光学的に鮮明に観察あるいは撮影する場合、結像
（撮影）レンズ系を調節して合焦位置に設定しな
ければならないことがしばしばある。この場合結
像レンズ系が合焦位置にあるか否か、つまり被写
体が結像面に鮮明に結像されているか否かを検出
する手段として、光電変換機能を有する光センサ
が広く用いられている。

例えば、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、少なくとも上下各２個以上の微小な光
センサを必要とし、一定レベル以上の精度を必要
とする場合には、前記光センサを多数配設すると
共に、それらの出力信号を比較して合焦点である
か否かを検出する回路系が複雑となり、特に生産
数の少ない製品においては、高価となるという問
題がある。

さらに特開昭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、構成が複雑となるた
め、この装置を設けた装置が高価になるという問
題がある。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、被写体側に投光する開口部を受光面に形成し
た光センサにおいて、開口部に発光部を該発光部
の前端が受光面と略等しくするか突出させて側部
に遮光部材を形成して配設したり、発光部を開口
部の内側に設ける場合には開口部側壁に遮光部材
を配設することにより、暗電流成分を少なくして
合焦状態を精度良く検出し得る光センサを提供す
ることを目的とする。

以下、本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す。同図にお
いて、撮影用又は結像用レンズ１は被写体２を図
示しないフイルム面等所定の（位置の）結像面に
結像するよう構成されており、上記所定の結像面
と共役となる光軸３上の位置４には第１実施例の
光センサ５が配設されている。

上記光センサ５は板状のＮ形半導体６の上に薄
いＰ形半導体７層が形成され、このPN接合面に
はリード線８，８を介して電池９及び抵抗１０の
直列回路が接続され、上記電池９によつてＰ形半
導体７層側が負となるように逆方向にバイアスさ
れており、上記PN接合面に光が入射されると、
その光量に応じてPN接合面間に光電流が流れ、
その光量は抵抗１０両端の電圧を測定することに
より（又は抵抗１０を流れる電流自体を測定して
も良い。）、合焦か否かを検出できるように構成さ
れている。

上記PN接合面の中央には透孔１１が形成さ
れ、この透孔１１には被写体２側に合焦検出用に
投光するためのLED等の発光部材１２が嵌入す
るように埋設してある。

上記発光部材１２の（発光する発光部分の）前
端は受光面の先端面と面一か、又は受光面の前端
面より突出するよう形成され、又、発光部材１２
の側部は絶縁性の遮光部材１４で形成されてい
て、発光部材１２から発光された光が直接受光面
側に漏れないように構成されている。

上記発光部材１２を透孔１１に埋設したＮ形半
導体６板（層）の裏面は接着剤等で遮光を兼ねる
基板１３に取り付けられている。上記基板１３は
Ｎ形半導体６層を厚くすれば遮光膜を塗布したも
のでも代用できる。

このように構成された第１実施例の光センサ５
の動作は次のようになる。

上記のように配設された光学系において、図示
しないリード線等で供給された電力により、発光
部材１２は発光し、この光は発光部材１２前端か
らレンズ１を経て被写体２側に投光される。

被写体２に投光された光は、その一部が該被写
体２で反射されて再びレンズ１を経て光センサ５
側に戻る。この場合被写体２に対してレンズ１が
合焦状態又は合焦位置Xoにあれば、上記の反射
光の結像位置は細い実線で示すように所定の結像
面と共役な位置４となるので、PN結合で形成さ
れた受光面には光が届かず、光センサ５のＰ形半
導体７及びＮ形半導体６間には殆ど電流が流れ
ず、暗電流成分のみとなるので、この時の抵抗１
０両端の出力端の電圧Voは第２図に示すように
殆ど零となる。

一方、上記被写体２に対し、例えばレンズ１が
符号１′で示すように合焦位置Xoから前方（図示
では左方向）にずれている場合（その位置を
X′で示す）には、被写体２で反射された光は受
光面より前方の位置ですでに収束点となり、その
後拡開するので、拡開した光が受光面に達するこ
とになる。従つて、光センサ５のＰ形半導体７層
及びＮ形半導体６間には上記受光面に入射された
光量に応じた光電流が流れることになる。

従つて、第２図に示すように上記合焦位置Xo
より、はるかに大きな出力電圧V′となる。

上記とは逆にレンズ１が合焦位置から後方にず
れた場合には、集光点は受光面より後方位置とな
るので、この場合にも受光面に光が届き、その光
量に応じた光電流が流れることとなる。

従つて、第２図に示すように合焦位置Xoの時、
光センサ５の出力端間は暗電流と呼ばれる最小
（極小）の光電流値における出力電圧Voとなり、
この合焦状態からずれると、受光面を照らす光量
に応じた（暗電流値より大きい）電流が流れ、抵
抗１０両端には合焦状態から前後にわずかにずれ
た場合にも合焦状態における出力電圧Voより、
はるかに大きな出力電圧が出力されることとな
る。

このように発光部材１２が受光面の前端部と等
しいか又は前方に突出して側部に遮光部材１４を
形成してあるので、被写体２側に投光される以前
に受光面に光が漏れて暗電流成分を嵩上げして合
焦状態か否かの検出を困難にする原因を解消して
ある。従つて合焦検出を精度よく行うことができ
る。

第３図は第２実施例を示す。

同図において、第２実施例の光センサ２１は、
Ｎ形半導体６板に薄いＰ形半導体７層を形成した
PN接合面の中央にはＮ形半導体６板側に拡開す
る透孔２２がＮ形半導体６板側をエツチング面と
してエツチング処理等によつて形成されている。
この透孔２２側周面には絶縁膜（図示略）を塗布
してPN接合面の短絡を防止して、又は透孔２２
側周面に露呈する部分がＮ形半導体６板のみとな
るよう形成し、透孔２２側周面及びＮ形半導体６
板裏面には金属を蒸着等して形成した遮光膜２３
が形成されている。

上記Ｎ形半導体６板は遮光膜２３を設けた裏面
側を遮光を兼ねる基板２５に接着剤等で取付けら
れている。

上記側周面に遮光膜２３を設けた透孔２２の内
側の基板２５上にはLED等の発光部材１２が収
容されている。

このように構成された光センサ２１において
は、透孔２２を形成したPN接合素子の取り付け
基板２５に発光部材１２を収容し、この発光部材
１２の光が被写体２に投光される際、直接発光部
材１２から受光面にもれて暗電流成分が大きくな
らないように、透孔２２側周面を覆うように金属
蒸着等による遮光膜２３が形成されている。

この第２実施例の動作は、第１実施例とほぼ同
様となる。従つて第１実施例と同様に合焦検出を
精度良く行うことができる。

この第２実施例において、透孔２２は受光面と
なる前面側の径が後端側より小さく形成されてい
るのは、合焦点を精度良く検出するためのもので
あつて、第１実施例の場合よりも合焦検出する場
合の精度を向上できる可能性を有する。第１実施
例のようにPN接合素子の前面と裏面側との径を
等しくする実施例も本発明の範疇に入るものであ
る。

尚、上記第２実施例における遮光膜２３として
は、金属の蒸着によるものでなく、遮光塗料を塗
布しても良い。この場合、絶縁性塗料であれば、
透孔２２側部にＰ形半導体７及びＮ形半導体６が
露呈している場合にも直接塗布できることにな
る。

以上述べた各実施例において、透孔１１，２２
の形状は円状又は角状等あるいはスリツト状等で
も良い。

尚、本発明は暗い被写体２に対しては、合焦検
出を行う場合発光部材１２から被写体２側に投光
し、該被写体２側に反射された光を光センサ５，
２１で受光し、受光面に届く光量を測定すること
により、合焦検出を行うことができるのみに限ら
ず、明るい被写体２に対しては発光部材１２から
投光しないで（もちろん投光して上述のように合
焦検出を行つても良い）、被写体２周囲の外光を
用い、その光が受光面に届く光量を測定して合焦
検出を行つても良い。

又、発光部材１２から被写体２側に投光を行つ
て合焦か否かを検出する場合には、可視領域の
LEDの発光素子でも良いし、可視領域以外、例
えば赤外領域の発光素子を用いれば、暗電流成分
の原因になる一部の外光の影響を軽減できてより
有利である。

この場合受光する光センサ５，２１として、上
記の波長の光に対する感光特性の優れたものが望
ましいことは当然である。

又、上述における各実施例において、PN接合
面によつて受光面が形成してあるが、この例に限
らず三極構造のフオトトランジスタ又はCdS，
CdSe等照射される光によつて抵抗値の異る光半
導体ならば本発明に適用できる。

尚、発光部材１２を発光させる場合、特定の周
波数でパルス状に発光させ、受光する側でその周
波数成分のみを取り出すように交流結合とすれ
ば、外光による影響を軽減できる。

以上述べたように本発明によれば、合焦検出用
発光部材を受光面に形成した孔部に、発光部材の
発光部が受光面に等しいか若しくは前方に突出さ
せて側部に遮光部材を形成して配設するか、孔部
内側に発光部材を配設するようにしてあるので、
発光部材からの光が直接受光面に漏れることが防
止されて、暗電流成分を少なくし、合焦検出を精
度良く行うことができるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係り、第１図は第
１実施例を示す説明図、第２図は第１実施例を用
いて合焦検出する際のレンズの位置とその場合に
おける出力特性を示す特性図、第３図は第２実施
例を示す説明図である。 １……レンズ、２……被写体、３……光軸、
５，２１……光センサ、６……Ｎ形半導体、７…
…Ｐ形半導体、１０……抵抗、１１，２２……透
孔、１２……発光部材、１３，２５……基板、２
３……遮光膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 撮影用又は結像用レンズによつて、被写体の
   光学像が所定の結像面に鮮明に結像されるか否か
   を、被写体側から孔部を設けた受光面に届く光量
   によつて検出する場合に用いられる光センサにお
   いて、発光部材の発光部が受光面と同一側に面す
   るように、受光面に等しいか若しくは突出して側
   部に遮光部材を形成した前記発光部材の発光部を
   前記孔部に配設するか、又は側周面に遮光部材を
   形成した孔部内側に前記発光部材の発光部を配設
   することにより、前記発光部材の光が直接受光面
   に漏れないようにしたことを特徴とする光セン
   サ。