JPH0659815U - 測距用補助投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デフォーカス量検出が容易な補助投光パター
ンをコヒーレント光によって形成する。 【構成】 レーザ光源１０と、このレーザ光源１０の光
軸線Ｅ１上に垂設した凸レンズ１５及び拡散板１２によ
って、レーザ光１３を拡散させ、コヒーレント光である
レーザ光１３によって輝点と暗点をランダムに有する補
助投光パターンを被写体に投影する。これにより、被写
体を二つの２次像に分割して受光しているＣＣＤ２６上
に、コントラストの際立った像を結像させることができ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、カメラ等に備えるパッシブ方式の自動焦点装置であって、光を投光 して被写体までの距離を測定する測距用補助投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在ある自動焦点検出機能を持ったカメラは、被写体像をカメラボディー内に 設けた集光レンズ及び二つの結像レンズで二つの２次像に分割してラインセンサ で受光する。このラインセンサ上の二つの２次像の受光位置間隔を測定すること で、デフォーカス量を算出する位相差検出が行われている。このような位相差検 出方式の焦点検出装置では、ラインセンサ上の被写体像受光位置を正確に検出で きるように、受光像にはっきりとしたコントラストが必要である。何故なら、被 写体像のコントラストが弱く、一様な光がラインセンサ上に照射されていると、 ラインセンサ上の２次像受光位置をまったく検出できないからである。

【０００３】 そこで、現在ある自動焦点検出機能を持ったカメラでは、被写体にコントラス トが無い場合や、被写体が非常に暗い場合には、例えば複数の縦縞パターンを持 った光を被写体に投光し、その被写体上にできるコントラストパターンで焦点検 出を行うパターン投影方式の自動焦点検出装置が設けられている。

【０００４】 さらに撮影状況によって種々ある被写体構図に対応するため、ファインダ視野 内において、複数のラインセンサを置き、ファインダ視野内の任意の点若しくは 、測距可能な点を選択して測距を行う多点測距方式を備えるカメラがある。この ような多点測距方式は、ラインセンサを複数個撮影画面内に配置するだけでなく 、ラインセンサの撮影画面に対する配置方向を複数設けたり、ラインセンサをク ロス状に配置している。

【０００５】 これは、撮影画面内中央に何ら物体が存在せず、画面周辺部に撮影対象物が存 在した場合、測距用ラインセンサが中央部分像のみを受光測距していては、周辺 像に対して正しく合焦検出を行うことができないので、そのような合焦検出不能 を回避するためである。加えて、測距用のセンサは光電変換素子を１次元に配列 させたラインセンサであるので、被写体のコントラストの方向によっては、像の 位置を的確に検出できない場合があり、したがって、コントラストの明確な像を 受光しているラインセンサを選択して焦点検出を行っている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような多点測距方式に用いる補助投光パターンは、それら複数の 測距点にある被写体にパターンを投光する必要があり、より広範囲に向けて補助 パターンを投光せねばならない。さらに、近年のカメラでは、その撮影レンズが 交換式であったり、ズーム機能を持つため、撮影レンズの焦点距離と被写体まで の距離によらず、焦点検出が可能な補助投光パターンを形成する必要がある。

【０００７】 例えば、補助投光パターンが縦縞であった場合、被写体までの距離が近く、か つ焦点距離が短いレンズによる撮影状況では、被写体に投影されるパターンの縦 縞間隔が狭く良好な焦点検出が行えても、焦点距離の長い撮影レンズに交換され 、かつ被写体までの距離が遠い撮影状況が設定された場合では、画角が狭く被写 体像が大きくなるので、同じ投光パターンでは、ラインセンサ上の受光像の縦縞 の間隔が広くなり、コントラストの明確な像を結像させることができなくなる虞 がある。

【０００８】 また、補助投光パターンを投影する投光系の光軸線と、撮影レンズの光軸線と は必ずしも一致しないので、近距離から遠距離にある種々の被写体に投光パター ンを照射できるように、投射光束角θを広げる必要がある。そこで、従来では、 投射光束角θを広げるため、複数のレンズを用いると共に、投影パターンを形成 するチャートをミクロンオーダで加工製造している。このように最適な投光パタ ーンを得るべく、レンズ数を増大させると、光軸数も増大するため、投光光学系 の設計が非常に複雑になるという欠点がある。加えて、投影パターンを形成する チャートがミクロンオーダであり、そのチャート製造精度、加工性及び量産性に 問題を生じている。

【０００９】 本考案は、以上の問題点に鑑み、コヒーレント光と拡散板を用いることによっ て、簡単に合焦検出が容易となる投光パターンを形成できると共に、撮影画面内 の多点測距に対しても確実な焦点検出を行うことができる投光パターンを形成す る測距用補助投光装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る測距用補助投光装置は、コヒーレント光を射出する光源と、この 光源から射出されたコヒーレント光を拡散させる拡散板とを備えることを特徴と する。また、この測距用補助投光装置に、前記拡散板を、前記コヒーレント光の 光軸線の略垂直面内で回転させる手段を備えたり、拡散板までの距離より短い焦 点距離を有し、かつ前記光源と拡散板との間に介装するレンズと、このレンズを 前記コヒーレント光の光軸線に沿って移動させる手段とを備えることを特徴とす る。

【００１１】

【実施例】

以下図示実施例により、本考案を説明する。 図１は、本考案の一実施例である測距用補助投光装置を備えるカメラの光学系 配置図を示す。この図において、測距用補助投光装置１１は、コヒーレント光で あるレーザ光１３を射出するレーザ光源１０と、すりガラスのようなレーザ光を 拡散させる拡散板１２とが設けられている。

【００１２】 カメラの撮影系は、被写体像をフィルム面上に結像させる撮影レンズ１４と、 クイックリターンミラー１６と、サブミラー１８と、全反射ミラー２０と、集光 レンズ２２と、セパレータマスク２３と、二つのレンズ部を有する集光レンズ２ ４と、ラインセンサであるＣＣＤ２６とから構成されている。

【００１３】 本実施例の作用を図１〜図３を用いて説明する。撮影レンズ１４を介して、全 反射ミラー２０上に結像された被写体像は、セパレータマスク２３及び集光レン ズ２４によって、図１の紙面に対して垂直方向に二つの２次像に分割されてＣＣ Ｄ２６上に結像される。そして、ＣＣＤ２６上の二つの像受光位置間隔によって 、予め求められている合焦時の像受光位置間隔との相対差によって、デフォーカ ス量が検出される。

【００１４】 測距用補助投光装置１１のレーザ光１３は、コヒーレント光、すなわち、同一 波長の光からなり干渉性を有している。このようなレーザ光１３を拡散板１２に 照射させると、レーザ光１３は図１に示すように、ある角度θをもった方向に広 がって投光される。このような拡散板１２によって拡散されたレーザ光１３を、 光軸線Ｅ１上の任意の位置に垂直に立てた面２９に投影すると、図２のように、 微小な輝点Ｍ１が光軸点Ｅ５を中心に集まったパターンすなわちスペックルパタ ーンが形成される。

【００１５】 これは、レーザ光１３がコヒーレント光であるため、拡散板１２で拡散した各 光の光路差が半波長の偶数倍になる面２９上の点で、各光の振幅が一致して強め あうことで輝点Ｍ１が生じ、逆に光路差が半波長の奇数倍になる面２９上の点で は各光の振幅がずれることで各拡散光が互いに打ち消しあって暗点となることに よる。

【００１６】 このような輝点Ｍ１がランダムに散在する補助投光パターンを被写体に投影す ることによって、図３に示すファインダ３０内の測距枠３１で囲まれた像を受光 しているラインセンサ上に、コントラストのはっきりした像を受光させることが できる。従って、二つの２次像のＣＣＤ２６上の受光位置を検出することができ 、デフォーカス量を容易に算出することができる。

【００１７】 なお、測距用補助投光装置１１の設置位置は、投光系の光軸線Ｅ１と撮影光学 系レンズの光軸線Ｅ２とのパララックスを小さくするように、できる限り撮影レ ンズ１４の近傍に配置する。また、補助投光パターンによる測距可能範囲は、ス トロボ光の到達範囲に略一致すればよいので、投光パターンの光軸点Ｅ５を測距 枠３１の略中央に重なるように、投光系の光軸線Ｅ１と撮影系レンズの光軸線Ｅ ２との角度差を調整しておく。逆に、パララックスが大きい場合には、撮影レン ズの焦点距離と、カメラから被写体までの距離とによっては、レーザ光源１０の 光軸線Ｅ１を調整して、測距枠３１に入射する被写体像に投光パターンの中央が 重なるようにする。

【００１８】 これによって、測距枠３１に入射する被写体像にコントラストを生じせしめる ことができるので、ＣＣＤ２６において二つの２次像の受光位置を明確に検知す ることができ、デフォーカス量を容易に算出できる。なお、この光軸線Ｅ１の調 整は、設計段階で予め定めておく。 また、拡散板１２によって投射光束角θを大きくした場合には、被写体までの 距離が遠距離から近距離まで、広い範囲に存在する被写体に対しても、レーザ光 源１０を用いたことにより十分な投射光量を得ることができ、より精度良く焦点 検出を行うことができる。

【００１９】 図４に本考案の第２実施例を示す。この図において、第１実施例と同一部材に は同一符号を付してある。第１実施例と異なる点は、レーザ光源１０と拡散板１ ２との間に、開口数ＮＡ＝０．２の凸レンズ１５を介装させたことである。さら にこの凸レンズ１５と拡散板１２との間隔ｄを調整できるように、凸レンズ１５ を光軸線Ｅ１に沿って前後方向に、モータ等によって移動できるように設けてい る。

【００２０】 第２実施例の作用を図４〜図７を用いて説明する。第１実施例と同じように、 光軸線Ｅ１に垂直に衝立を設置して、レーザ光１３をこの衝立に投光すると、図 ６に示す、やや大きめの輝点Ｍ２が複数散在したスペックルパターンが形成され る。凸レンズ１５で平行なレーザビーム光が一度絞られて拡散板１２を透過する 。スペックルの大きさは拡散板に当たった時のコヒーレント光のビーム径に反比 例するので、拡散板１２の凸レンズ１５に対する位置によってスペックルの大き さをコントロールできる。そして、第１実施例と同じように、干渉性のある各拡 散レーザ光に光路差が生じるので、光の強さを増す輝点と、減ずる暗点とが形成 されることによる。

【００２１】 また、図６に示す投光パターンは、凸レンズ１５と拡散板１２との間隔ｄが、 凸レンズ１５の焦点距離ｆと略等しくした場合を示しており、図５に示すように 、凸レンズ１５と拡散板１２との間隔ｄと、凸レンズ１５の焦点距離ｆとが略等 しいことで、拡散板１２に照射されるレーザ光１３のビーム径１３ａが最も小さ くなるので、拡散されたレーザ光の干渉度合いが強くなり輝点Ｍ２のサイズが大 きくなる。これとは逆に、間隔ｄを凸レンズ１５の焦点距離ｆに比べ大きくする か、又は小さくした場合（図５の位置Ｖ２、Ｖ１に拡散板１２を置く）には、拡 散板１２に入射するレーザ光１３の集束率が低下するので、拡散されたレーザ光 の干渉の度合いが小さくなり、図７に示すように各輝点Ｍ２のサイズが小さくな る。

【００２２】 測距用補助投光装置１１の光軸線Ｅ１と、カメラ３４の光軸線Ｅ２とはパララ ックスがあるので、図８に示すように、ストロボ装置のストロボ光到達距離内に ある各被写体３５、３６、３７に投光パターンが投影されるように、光軸線Ｅ２ に対する光軸線Ｅ１の角度θ３を調整することが好ましい。また、凸レンズ１５ と拡散板１２との間隔ｄを一定にした場合は、被写体３５、３６、３７それぞれ に投影される投光パターンの各輝点Ｍ２の大きさは、カメラ３４から各被写体３ ５、３６、３７までの距離に比例して大きくなる。他方、カメラ３４のファイン ダ像は被写体までの距離に反比例して小さくなる。つまり、カメラ３４に近い被 写体３５は、カメラ３４から遠く離れた被写体３７に比較して大きくなる。

【００２３】 従って、カメラ３４から遠距離にある被写体３７の撮影像は小さく、かつ投光 パターンの輝点Ｍ２のサイズが大きくなるので、被写体３７を受光するＣＣＤ２ ６の像の投光パターン間隔が変化し、デフォーカス量の検出がやや難しくなる場 合がある。そこで、補助投光パターンを被写体３７に投影する場合には、凸レン ズ１５と拡散板１２との間隔ｄを凸レンズ１５の焦点距離ｆより大きいか又は小 さくなるように、凸レンズ１５を移動させる。逆に、カメラ３４からの距離が近 い被写体３５に補助投光パターンを投影する場合には、凸レンズ１５の焦点距離 ｆと間隔ｄを近づける。これにより、補助投光パターンの輝点Ｍ２のサイズが変 化するので、撮影像のデフォーカス量を容易に検出できる。このように、被写体 までの距離が何れであっても、凸レンズ１５と拡散板１２との間隔ｄを調整する ことで、常に最適な補助投光パターンを被写体に投光することができ、合焦検出 を容易に行うことができる。

【００２４】 また、カメラ３４に取り付けられたレンズ１４がズームレンズであったり、交 換レンズであると、レンズの焦点距離の変化によって撮影レンズ１４の画角が変 化するので、結果的にＣＣＤ２６上に投影される被写体上の補助投光パターンの 大きさが変化する。ところで、デフォーカス量を検出するＣＣＤ２６は、像受光 位置を検出するための最適な補助投光パターンの大きさがあるので、被写体まで の距離及びカメラ３４に装着されたレンズの焦点距離に応じて、間隔ｄを調整す ることで、最適な投光パターンを得るようにする。

【００２５】 このように上記実施例によれば、ＣＣＤ２６による合焦検出を容易にできるラ ンダムな補助投光パターンを拡散板１２を用いて簡便に形成することができる。 なお、第２実施例においては、補助投光パターンの各輝点Ｍ２のサイズを凸レン ズ１５を前後に移動させて、間隔ｄを調整することで変化させたが、凸レンズ１ ５を開口数ＮＡが異なる凸レンズ１５に交換することで、間隔ｄと凸レンズ１５ の焦点距離ｆとの相対的な位置関係を変更することで、補助投光パターンの各輝 点Ｍ２のサイズを調整するようにしてもよい。

【００２６】 さらにもし、補助投光パターンによりＣＣＤ２６上に投影される被写体像３８ の相対的位置関係が図９（Ａ）のようであった場合、被写体像３８の明るさが一 様でコントラストがなく、像受光位置をＣＣＤ２６で検出することができない。 そこで、この様な場合には拡散板１２を回転させることによって、投光パターン の被写体に対する相対的位置を回転させることで、図９（Ｂ）のようにＣＣＤ２ ６の受光像にコントラストを付けることができ、ＣＣＤ２６による合焦検出不能 状態を回避できる。

【００２７】 図１０に本考案の第３実施例を示す。この図において、測距用補助投光装置１ １には３個のレーザ光源３９、４０、４１を設けてあり、各レーザ光源３９、４ ０、４１のレーザ光射出方向は、独立した方向としてある。レーザ光源３９、４ ０、４１から射出された各レーザ光は開口数ＮＡ＝０．２程度の凸レンズ１５と 、すりガラス等の拡散板１２とを介して被写体に向けて投影される。このように ３個のレーザ光源３９、４０、４１によって形成される投光パターンは、図１１ に示すように、複数のスペックルパターンＫ１、Ｋ２、Ｋ３から構成される。つ まり像Ｋ１は、レーザ光源４１によって形成され、像Ｋ３はレーザ光源３９によ って形成される。

【００２８】 また、各レーザ光源３９、４０、４１の投光方向は、ストロボ光が到達する範 囲内にある被写体に投影できる方向であると共に、ファインダ内で複数点を測距 している各ＣＣＤの受光像位置に対応した位置としてある。これは、複数のライ ンセンサをファインダ内に設けて多点測距しているカメラに対応させるもので、 各ラインセンサであるＣＣＤ上にコントラストの明確な被写体像を受光させるた めである。従って、各レーザ光源３９、４０、４１の投光方向は、カメラに装着 されるレンズの焦点距離と、被写体までの距離によって定める必要がある。

【００２９】 このように、第３実施例ではレーザ光源を３個設けてそれぞれの方向にレーザ 光を投射したが、一つのレーザ光源で、その一つのレーザ光源から射出されたレ ーザ光をビームスピリッタ又は回析格子によって、そのレーザ光の光軸を複数に 分割するようにして、複数の投光パターンを形成するようにしてもよい。

【００３０】

【考案の効果】 以上のように本考案によれば、補助投光パターンを、拡散板と複数のレーザ光 源とを用いて形成したので、撮影画面内において如何なる配置のラインセンサで あっても、そのラインセンサの合焦検出に最適なランダム投光パターンを形成す ることができ、合焦検出が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る第１実施例を示す図である。

【図２】第１実施例で形成される補助投光パターンを示
す図である。

【図３】ファインダと測距枠との相対的位置関係を示す
図である。

【図４】本考案に係る第２実施例を示す図である。

【図５】第２実施例動作説明図である。

【図６】第２実施例における補助投光パターンを示す図
である。

【図７】第２実施例における補助投光パターンを示す図
である。

【図８】カメラの写角に対する測距用補助投光装置１１
の投射光束角θの関係を示す図である。

【図９】第２実施例において拡散板を回転させた場合の
被写体像とＣＣＤの相対的位置関係を示す図である。

【図１０】本考案に係る第３実施例を示す図である。

【図１１】第３実施例によって形成される補助投光パタ
ーンを示す図である。

【符号の説明】

１０、３９、４０、４１ レーザ光源 １１ 測距用補助投光装置 １２ 拡散板 １５ 凸レンズ ２６ ＣＣＤ Ｍ１、Ｍ２ 輝点

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コヒーレント光を射出する光源と、この
   光源から射出されたコヒーレント光を拡散させる拡散板
   とを備えることを特徴とする測距用補助投光装置。
2. 【請求項２】 前記拡散板を、前記コヒーレント光の光
   軸線の略垂直面内で回転させる手段を備えることを特徴
   とする請求項１記載の測距用補助投光装置。
3. 【請求項３】 拡散板までの距離より短い焦点距離を有
   し、かつ前記光源と拡散板との間に介装するレンズと、
   このレンズを前記コヒーレント光の光軸線に沿って移動
   させる手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２
   記載の測距用補助投光装置。
4. 【請求項４】 前記拡散板によって拡散された光束を複
   数の光軸に分割する手段を備えることを特徴とする請求
   項３記載の測距用補助投光装置。