JPH07101252B2 - オ−トフオ−カス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オートフォーカス装置、さらに詳しくは、一
眼レフレックスカメラ等において、撮影レンズの光軸に
対して対称な光束を瞳によって制限して２つの像を作
り、この２つの像の相対的な位置ずれによって焦点検出
を行なうオートフォーカス装置に関する。

［従来の技術］ 撮影レンズの光軸に対して略対称な２つの受光センサで
設定された瞳範囲を通る２つの光束を用いてそれぞれ像
を作り、それぞれの光束の視差によって生じる像のずれ
量から三角測距の原理でピント位置を検出するオートフ
ォーカス装置が実用化され、一眼レフレックスカメラ等
に使用されている。このオートフォーカス装置では、実
際に測る距離は、被写体までの距離ではなく、撮影レン
ズによって変えられたピント面までの距離である。した
がって、カメラ本体に装着させる撮影レンズの焦点距離
等により検出値と距離の関係が変ってくるので、使用す
る撮影レンズが何であるかを検出して距離に換算するよ
うにしている。すなわち、撮影レンズによって距離に換
算する係数を変えている。また、撮影レンズの絞りも自
動設定されるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来のオートフォーカス装置では、一般的
には、１つの撮影レンズにおいて検出できる距離範囲や
精度は変えにくく上記の係数は一定である。このような
ことから、一眼レフレックスカメラのようにレンズ交換
が可能なものに、このような撮影レンズの一部を通る光
束を使って測距するオートフォーカス装置を用いると、
撮影レンズによっては係数が小さくなり、撮影レンズの
合焦可能な範囲に対して検出範囲が足りなくなってしま
う。検出範囲は受光センサの長さによって、検出精度は
受光センサのピッチの細かさによってそれぞれ決まり、
このままの形で広い範囲を精度良く検出しようとすれ
ば、受光センサの画素数を増やすことになるが、画素数
を増やすことは、受光センサおよび演算装置の大型化，
演算の複雑化等を招くという問題があり好ましくない。
また、検出範囲を狭くし、検出範囲外に撮影レンズがあ
るときは同撮影レンズを移動させ検出範囲内に入れてか
ら精度良く検出する方法も提案されているが、このよう
な方法を用いたオートフォーカス装置では、検出範囲内
に入れるためのレンズ移動の方向や距離が分からないの
で、反対の向きに動いたり行きすぎたりして動作に時間
がかかってしまう。また使用感についても良好なもので
はない。

本発明は、このような点に鑑み、距離検出できる範囲お
よび検出精度を簡単に変えることのできるオートフォー
カス装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明のオートフォーカス装置は、撮影レンズの射出瞳
面内の一対の所定領域を通過する被写体光束を、撮影光
軸に対して略対称に設けられた一対の受光センサの受光
領域に二次結像させ、上記２像のずれ量に基づいて撮影
レンズのピント位置を検出するオートフォーカス装置に
おいて、被写体距離と上記ずれ量の検出範囲とにより撮
影レンズのピント位置が検出不能であるとき、所定の信
号を出力する検知手段と、この検知手段の出力とずれ量
検出範囲とに応じて上記二次結像される一対の光束の形
状を対称的に絞り込む方向に変化させて上記ずれ量検出
範囲を拡張する瞳可変部材とを具備し、上記瞳可変部材
を作動させても、なお撮影レンズのピント位置が検出不
能であるとき、撮影レンズの距離調節範囲のうち上記拡
張されたずれ量検出範囲から外れた距離検出不能範囲の
中央部に撮影レンズを駆動するようにしたもので、上記
瞳で制限される像がオートフォーカス用受光センサの受
光面に入らない距離検出範囲のとき、上記瞳可変部材に
よって瞳形状を変えて上記受光面上に入るように距離検
出範囲を切換える。

［実施例］ 第１図（Ａ）〜第１図（Ｃ）は、本発明装置を一眼レフ
レックスカメラに適用した一実施例における光学系の解
析図である。第１図（Ａ）〜（Ｃ）において、交換レン
ズにおけるアイリス１と撮影レンズ２により、光軸３上
に被写体の像４が一旦結像されるが、撮影レンズ２を通
った光束のうち、光軸３より上方の光束と光軸３より下
方の光束とはセパレータレンズ5a,5bによって二分さ
れ、上記像４は、フィルム面と共役な位置に配置された
受光センサ6a,6b上に上記セパレータレンズ5a,5bにより
像7a,7bとして再結像されるように構成されている。

今、アイリス１が開ききった状態で撮影レンズ２がある
距離検出範囲の位置に存在しているとき、第１図（Ａ）
に示すように、像7a,7bが受光センサ6a,6bの受光面上に
投影されているものとする。この状態で、撮影レンズ２
あるいは被写体の位置が移動し所定の距離検出範囲から
外れると、第１図（Ｂ）に示すように、像7a,7bは受光
センサ6a,6bの受光面に入らなくなる。これは、撮影レ
ンズ２を通る半分ずつの光束をそれぞれセパレータレン
ズ5a,5bによって再結像させることにより視差ができる
ようにしているからである。視差の距離はセパレータレ
ンズ5a,5bによって投影された瞳によってできる光束の
重心で決まり、撮影レンズ２に光軸３との間に斜線を施
して示す瞳の略中心になる。

このように、アイリル１が開ききっているときは、セパ
レータレンズ5a,5bによって投影される瞳によって視差
は決まるが、撮影レンズ２あるいは被写体が所定の距離
検出範囲から外れて第１図（Ｂ）に示したように、像7
a,7bがそれぞれ受光レンズ6a,6bの受光面から外れると
距離検出ができなくなってしまうので、このようなと
き、このオートフォーカス装置では、第１図（Ｃ）に示
すように、アイリス１が絞られて、セパレータレンズ5
a,5bの投影した瞳がけられるような状態になり、この瞳
の像7a,7bは、受光センサ6a,6b上に入るようになる。ア
イリス１が絞られることにより撮影レンズ２を通る光束
の重心位置が変わり、視差の距離が狭くなる。視差の減
少によりデフォーカスによる像の移動率が少なくなり、
距離の検出範囲は相対的に広くなる。このように、アイ
リス１を絞ることによって検出範囲を可変にすることが
でき広範囲の距離検出を行なうことができる。

第２図は、上記実施例装置におけるオートフォーカス動
作を示したフローチャートの一例である。オースフォー
カスのフローがスタートすると、まず、測距が行なわ
れ、合焦状態でない場合には、上記像7a,7bが受光セン
サ6a,6b上に存在してるか（検出範囲内にあるか）、あ
るいは、受光センサ6a,6b上に存在していないか（検出
範囲外にあるか）をチェックし、検出範囲内にある場合
には、このまま、上記測距の結果に基づいて撮影レンズ
２を移動させてリターンする。検出範囲外にあるとき
は、アイリス１を、上記第１図（Ｃ）に示すように、所
定の値に絞って検出範囲を拡張した後、再度測距し、こ
の測距値に基づいて撮影レンズ２を移動させてリターン
する。測距の結果、合焦状態になるとオートフォーカス
のフローが終了する。

第３図は、アイリス１や受光センサ6a,6bの軸合せ等の
精度によって検出可能な位置への撮像レンズ２の向きだ
けは検出できるようにしたフローチャートである。この
フローチャートでは、検出範囲外にある場合には、アイ
リス１を所定の値に絞って向きを検出した後、現在位置
と検出した向きの終端の中間位置へ撮像レンズ２を移動
するようにしている。

このように上記実施例装置では、第４図に示すように、
至近位置から無限遠（∞）位置の間で、例えば、一部検
出範囲Ａから全検出範囲Ｂに拡張することができる。し
かし、交換レンズによっては、至近位置から∞位置まで
の全検出範囲Ｂをカバーすることが不可能で、検出範囲
を至近側の範囲Ｃあるいは∞側の範囲Ｄのいずれか一方
しか拡張することができない場合がある。したがって、
拡張した検出範囲ＣまたはＤに撮影レンズ２があると
き、その反対側の距離範囲にある被写体に対しては検出
不能になってしまう。そこで、このような場合には、第
５図に示すように、検出範囲外であると判断されたと
き、例えば、第４図に示した検出範囲Ａから検出範囲Ｃ
またはＤに拡張して測距を行なうが、この測距時に検出
不能と判断されると、撮影レンズ２を強制的に検出不能
範囲の中央へ移動させてリターンする。したがって、次
のフローでは、合焦状態のチェックの後、再び検出範囲
外であると判断されると、上記の拡張された検出範囲と
は反対側の検出範囲ＤまたはＣが拡張されて測距が行な
われるので、このあとは、検出が可能となり、測距値に
基づくレンズ移動が行なわれて合焦が可能になる。

また、第６図のフローチャートに示したように、撮影レ
ンズ２が検出範囲内にあるときは目標位置へレンズ移動
させるが、検出範囲外であると判断されたとき、検出範
囲の拡張方向が検出される。そして、この拡張方向では
検出が不能であると判断されたとき、撮影レンズ２を強
制的に検出不能範囲の中央へ移動させてリターンする。
したがって、次のフローでは、合焦状態のチェックの
後、再び検出範囲外であると判断されると、上記の検出
範囲拡張方向とは反対側の拡張方向が検出されるので、
これにより検出が可能となる。すると、目標方向の拡張
がなされ、検出範囲の中央へ撮影レンズ２を強制的に移
動させてリターンする。そして、測距値に基づくレンズ
移動が行なわれて合焦が可能になる。

以上に述べた実施例装置では、アイリス１をオートフオ
ーカス範囲の拡張検出時に絞るだけの操作でオートフォ
ーカス可能な検出範囲を可変することができ、また、各
受光センサ6a,6bの素子数を増やすことなく、かつ通常
の撮影レンズに使用されている機構を用いることにより
オートフォーカス動作をスムーズに行なわせることがで
きる。

第７図は、本発明装置の他の実施例における光学系の解
析図である。この実施例においては、撮影レンズ２の位
置に前記アイリス１を設ける代りに、瞳投影レンズ８と
セパレータレンズ5a,5bとの間にセンサ瞳9a,9bが設けら
れている。このセンサ瞳9a,9bは前記アイリス１と同様
に、距離検出範囲から外れたため検出範囲を拡張すると
きに一定に絞り込まれる。センサ瞳9a,9bが絞り込まれ
ると、セパレータレンズ5a,5bを通過する瞳の形状が制
限され、受光センサ６上に２つの瞳像が投影されるよう
になり、検出範囲が拡張される。なお、上記可変するセ
ンサ瞳9a,9bは、液晶等の電気光学素子や機械的な瞳可
変部材により構成される。

さらに、上記実施例における可変するセンサ瞳9a,9bの
代りに、第８図に示すように、可変しないセンサ瞳10a,
10bと、フィルタ11a,11bを組合せたものを用いてもよ
い。すなわち、この第８図に示す実施例では、フィルタ
11a,11bは、光軸３より遠い側の各一端から光軸３に近
い側の各他端にかけて、第９図（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに連続的に濃い色から薄い色に色濃度が変化している
ことにより光透過率分布が変化しているものであり、こ
のフィルタ11a,11bがセパレータレンズ5a,5bの各光軸に
対して進退するようになっている。フィルタ11a,11bが
セパレータレンズ5a,5bの各光軸上に進入した、第８図
に示す状態では、センサ瞳10a,10bからセパレータレン
ズ5a,5bを通過する瞳の光束は、フィルタ11a,11bによっ
て濃度の濃い外側の光量が減少して光束の重心が変化す
るので、セパレータレンズ5a,5bによって形成される２
つの瞳像は受光センサ６上に入ることとなり、検出範囲
が拡張される。なお、この実施例で、センサ瞳10a,10b
は可変しないものとしているが、上記センサ瞳9a,9bと
同様にその形状を可変できるものにし、上記フィルタ11
a,11bと組合せ用いるようにしてもよい。

前記第１図（Ａ）〜（Ｃ）に示した実施例装置は、交換
レンズ内にあるアイリス１を絞り込むものであるので、
もともとアイリス１の形状およびその精度が本発明を満
足させるように作られているとは限らず、光軸３に対し
て必ずも同心円状には絞り込まれないことがあるが、上
記第７図およ第８図に示した実施例装置では、セパレー
タレンズ5a,5bを通る２つの光束による受光センサ６の
瞳を直接変化させるので、より精度の高いオートフォー
カス動作を行なうことができる。特に、第８図に示した
装置の場合、検出範囲の拡張時にフィルタ11a,11bが挿
入されると、このフィルター11a,11bによって受光セン
サ６への入射光量が影響するだけなので、受光センサ６
の出力信号を処理することにより誤差を抑えることがで
きる。

また、上述した各実施例装置では、瞳可変部材により各
種誤差の除去，レンズ移動による倍率の変化をなすくこ
ともできる。さらに、高輝度の被写体を撮影する際に
も、受光センサへの対応が良好なものとなる。なお、こ
のときオートフォーカス精度は若干低下するが、もとよ
り被写界深度が深くなっているので実際には影響がな
く、しかも不必要に高精度にすることを避けることがで
きる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、距離検出範囲の大
小に応じて、瞳可変部材により瞳形状を変化させてオー
トフォーカス用受光センサの受光面に入るようにしてい
るので、広い距離範囲に亘って精度よくオートフォーカ
ス動作を行なうことができ、撮影レンズを迅速かつスム
ーズに移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明装置の一実施例を説明
するための光学系の解析図、 第２図は、上記一実施例装置におけるオートフォーカス
動作を示したフローチャートの一例、 第３図は、上記実施例装置における他のオートフォーカ
ス動作を示したフローチャートの第１の変形例、 第４図は、本発明による距離検出できる範囲が拡張され
る状態を説明するための図、 第５図は、上記実施例装置におけるさらに他のオートフ
ォーカス動作を示したフローチャートの第２の変形例、 第６図は、上記実施例装置における別のオートフォーカ
ス動作を示したフローチャートの第３の変形例、 第７図は、本発明装置の他の実施例における光学系の解
析図、 第８図は、本発明装置のさらに他の実施例における光学
系の解析図、 第９図（Ａ）および（Ｂ）は、上記第８図中のフィルタ
の平面図および色濃度分布図である。 １……アイリス（瞳可変部材） ２……撮影レンズ（結像光学系） 5a,5b……セパレータレンズ（結像光学系） 6a,6b,6……受光センサ 7a,7b……瞳像 ８……瞳投影レンズ（結像光学系） 9a,9b……センサ瞳（瞳可変部材） 11a,11b……フィルタ（瞳可変部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像レンズの射出瞳面内の一対の所定領域
   を通過する被写体光束を、撮影光軸に対して略対称に設
   けられた一対の受光センサの受光領域に二次結像させ、
   上記２像のずれ量に基づいて撮影レンズのピント位置を
   検出するオートフォーカス装置において、 被写体距離と上記ずれ量の検出範囲とにより、撮影レン
   ズのピント位置が検出不能であるとき、所定の信号を出
   力する検知手段と、 この検知手段の出力とずれ量検出範囲とに応じて、上記
   二次結像される一対の光束の形状を対称的に絞り込む方
   向に変化させて上記ずれ量検出範囲を拡張する瞳可変部
   材とを具備し、 上記瞳可変部材を作動させても、なお撮影レンズのピン
   ト位置が検出不能であるとき、撮影レンズの距離調節範
   囲のうち上記拡張されたずれ量検出範囲から外れた距離
   検出不能範囲の中央部に撮影レンズを駆動するようにし
   たことを特徴とするオートフォーカス装置。