JPH0713702B2 - 焦点検出のためのパタ−ン投影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等の
好適に自動焦点検出用のパターンプロジエクターに関
し、特に対物レンズによる被写体像の結像状態を測定す
ることにより焦点検出を行う、所謂受動方式の自動焦点
検出において焦点検出精度の向上を図った自動焦点検出
用のパターンプロジエクターに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等に
おいては大別して２方式の焦点検出方式が用いられてい
る。

１つは例えば特開昭54−159259号公報等に提案されてい
る受動方式であり、他の１つは例えば特開昭57−154206
号公報等で提案されている能動方式である。

このうち能動方式は、カメラ側から光束例えば赤外光束
を被写体側へ投光しこの光束を受光素子と同期させて走
査し、被写体からの反射光束を受光することによって焦
点検出を行う方式であり被写体側が暗い場合でも又被写
体のコントラストが低い場合でも比較的精度良く焦点検
出を行うことができる特長がある。しかしながら被写体
が遠方にある場合には投光光束が十分到達しなかったり
又被写体側からの反射光量が十分でなかったりして焦点
検出精度が低下してくる欠点がある。

受動方式は撮影系による被写体像の結像状態をカメラの
一部に設けた検出手段により検出することにより焦点検
出を行う方式であり被写体が遠方にある場合でも比較的
高精度の焦点検出が出来る長所がある。しかしながら被
写体側が暗い場合や被写体のコントラストが低い場合等
は被写体像の結像状態を良好に検出することが困難であ
る為焦点検出精度が低下してくる欠点がある。この欠点
を改善する一方法が例えば特公昭49−19810号公報で提
案されている。この種の技術の１つはカメラ側よりラン
ダムパターンを投光系により被写体側へ投光し、被写体
からの反射パターン像を検出することにより撮影レンズ
の焦点検出を行っている。しかしながら撮影レンズ、特
に一眼レフカメラの撮影レンズでは種々の焦点距離の撮
影レンズが交換装着されており、また最近はズームレン
ズが常用される様になってきている。

従ってランダムパターンを用いる方法ではパターンの投
光及び受光の双方を撮影レンズを介して行う所謂全TTL
方式でないと具合が悪いことがある。と云うのは撮影レ
ンズの焦点距離が変化するとそれに応じてパターンの測
距対象範囲が変化してきてしまう為、例えば長焦点距離
の望遠レンズを用いたときには測距対象となるパターン
が一様となってしまいパターンの結像状態を検出するの
が困難になるからである。

逆に、全TTL方式では前述の欠点はないが、その代わり
パターンを投影する投光系をカメラ本体内に装着しなけ
ればならず、この結果カメラが大型化し、又撮影レンズ
内での投光光束の多重反射によるゴーストが発生し、投
光及び受光の際のパターン像の光学性能を低下させ焦点
検出精度を低下させる原因となってくる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、物体が暗かったりあるいは低コントラ
ストの場合でも良好な焦点検出を行うことであり、殊に
焦点検出装置の前方に置かれた対物レンズの焦点距離が
変化したときでも正確な検出が可能になるパターン形態
を与えることにある。

そしてカメラ側より所定形状のパターンを投光系を介し
て被写体側へ投影し、被写体側に投影された該パターン
の結像状態を検出することにより撮影レンズの焦点調節
を行うために、前記パターンを順次に空間周波数が変化
する縞模様で構成し、最も細い線幅をTmin、フオトセン
サーの幅をａ、投影光学系の焦点距離をｆ、焦点検出手
段の光学的な倍率をβ、但し対物レンズの予定結像面又
はその近傍にフオトセンサー・アレイを配する場合はβ
＝１、二次結像面又はその近傍に配する場合はその二次
結像倍率をβとするとき、下式を付与する。

尚、望遠レンズをカメラ・ボデイに装着した場合あるい
はズームレンズを望遠側にセツトした場合は、被写体に
投影された区域の中央部のみが受像されるから、投影パ
ターンは中央域の空間周波数が高く、周辺に向うに従っ
て周波数が低下する様に構成することが好ましい。投影
パターンは、明るい地に黒い帯が並んでいるとみても良
いし、暗い地に明るい帯が並んでいるとみても良い。

〔実施例〕

第１図は、焦点検出装置を内蔵する一眼レフレツクスカ
メラにパターン投影器を装着した様子を図式的に描いて
いる。尚、パターン投影器はカメラボデイに内蔵されて
いても良いが、ストロポ装置の一部に組込んでおくのも
良い。

同図において１は光源で例えばLED等から成っている。
２は集光レンズであり光源１からの光束を集光してい
る。最近は集光レンズを接着したLEDデバイスが使われ
ることが多い。３は後述する形状のパターンが透光板上
に形成されているパターンチヤート、４は投影レンズで
順に配置されている。５は被写体、６は撮影レンズ、７
は被写体像の結像状態を探知して撮影レンズの焦点調節
状態を検出する検出装置である。８は駆動回路であり、
検出装置７からの信号にもとづいて光源１を発光させて
いる。

また９はハーフミラーあるいはクイツクリターンミラー
の様な光路分割器、10は銀塩フイルムあるいは固体撮影
素子の様の受像器である。検出装置７としては、例えば
第５図乃至第７図図示の構成のものを使用できる。第５
図の装置は、特開昭55−155331号公報等で提案されてい
るので詳細な説明は省くが、撮影レンズの予定結像面上
またはその近傍に視野絞り11とフイールドレンズを配置
し、更に２次結像レンズ13aと13bを光軸が平行になる様
に設ける。この光学配置にすると対の２次像は撮影レン
ズの焦点調節状態に応じて線対称に移動するから、これ
ら２次像の光強度分布をフオトフオトセンサーのアレイ
（array）14aと14bでそれぞれ受光し、対の像の相対位
置関係から撮影レンズの焦点調節状態を検出できる。第
６図の構成では撮影レンズの予定結像面にレンズレツト
のアレイ15を配置し、その背後に対のセンサーの列を有
するセンサーデバイス16を設け、このデバイスでレンズ
・レツト・アレイ15による対の物体像の相対位置関係を
検出している。また第７図は、像のボケに基づいて撮影
レンズの焦点調節状態を検出する構成で、撮影レンズの
結像光路をハーフミラー17とミラー18で２分割し、予定
結像面をフオトセンサーアレイ19aと19bで光学的に挟み
込んでいる。フオトセンサーアレイ19aと19b上の像のボ
ケの度合の比較から焦点を検出する。

第１図のカメラで被写体の撮影を行う際は、図示しない
レリーズ・ボタンを軽く押込むと検出装置７が作動し、
被写体５に対する撮影レンズ６の焦点調節状態を検出す
る。レリーズ・ボタンを更に押込むと検出装置７が形成
した調節信号に応じて図示しない駆動機構が撮影レンズ
６のフオーカシングを行い、シヤツターが開放して受像
器10が露光される。しかしながら被写体が一定以下の低
輝度の場合や被写体が低コストラストの場合は、検出装
置７が焦点検出困難を判別して補助光を発光させる旨の
信号を駆動手段８に入力する。駆動手段８は検出手段７
から補助光発光させる旨の信号に基づいて光源１を発光
させる。そして発光された光源からの光束によってパタ
ーン３を照明し、投影レンズ４により該パターンを被写
体側へ投影している。被写体側５からの反射パターン像
は撮影レンズ６により検出装置７に導光し、検出装置７
は形成されたパターン像の結像状態を検出することによ
り撮影レンズ６の焦点検出を行っている。

第２図から第４図はパターンの一実施例の説明図であ
る。第２図のストライプ・パターンはパターンチヤート
３中心から両周辺に向って夫々一方向へ延びる線の間隔
は一定で、線の太さのみが増大する図形、第３図のパタ
ーンは中心からそれぞれ周辺に向って一方向に延びる線
の太さ及び線の間隔が増大する図形である。第４図のパ
ターンは中心部から周辺部にいくに従い線の太さは一定
で間隔が増大する同心円の図形により成っている。第４
図のパターンは、第５図のフオトセンサーアレイ14a,14
bの他、これらとは垂直に更に２組のフオトセンサーア
レイを具える検出装置に対して有効である。

このように本実施例におけるパターンの形状はその中心
から周辺にいくに従い、線の太さ若しくは線の間隔の少
なくとも一方が順次大きくなっている。即ちパターンの
空間周波数が中心から周辺にいくにしたがい順次低下す
るように構成している。

このような形状でパターンを構成することにより望遠レ
ンズから広角レンズに至るどのような焦点距離の撮影レ
ンズを用いても、撮影レンズで形成された被写体像上の
パターンの性質が変化せずに常に一様のパターンにより
測距することが可能となる。

例えば第２図において、測距対象となるパターンは望遠
レンズを用いたときは範囲21となり、広角レンズを用い
たときは範囲22となる。しかしながら双方において測距
対象のパターンはいずれも中心から周辺にいくに従い順
次空間周波数が低下する同性質の形状となっている。本
実施例ではこのようなパターンを用いることにより撮影
レンズの焦点距離に左右されずに常に良好なる焦点検出
を行っている。

しかしながら、広角レンズ装着時には焦点検出装置の光
電変換素子列上でパターンが細かくなりすぎないよう注
意しないと焦点検出精度を損なうおそれがある。例えば
一画素の幅よりも細い線が前記フオトセンサー・アレイ
の或る画素上に形成された場合、焦点検出装置がいわゆ
るボケ検知方式（第７図）であると、多少ボケても他の
画素にかからない程度であれば検知出来ず、また焦点検
出装置がいわゆる像ズレ方式（第５図，第６図）であれ
ば多少横ずれしても線が他の画素にかからない限りやは
りそのズレ量は検知出来ず、従って何れの方式を用いた
場合でも焦点検出精度を低下させることが考えられる。
そこで第８図〜第10図の通り、最小線幅Tminに次の条件
を付与する。

但し、ａはフオトセンサーアレイの一画素の幅、ｆは投
影レンズの焦点距離、βは焦点検出装置の光学的な倍率
である。βは例えばボケ検知方式の焦点検出装置のよう
に一次結像面上にフオトセンサーアレイが設けられてい
る場合は１となり、二次結像光学系が設けられている場
合はその二次結像倍率となる。

一般にパターン投影を行うことにより焦点状態を検出す
る場合は、被写体が暗くストロボ等の撮影補助源を使用
する事が多いが、前記した条件はストロボを常用する広
角レンズとして一般的な焦点距離35mmのレンズを想定し
たもので、下限を越えてパターンの線幅を細くした場
合、35mmの撮影レンズを使用すると焦点検出精度に悪影
響を及ぼす。尚、予定結像面上に形成されるパターン像
の最小線幅は、投光レンズ４と撮影レンズ６の焦点距離
の比が倍率となってＴ・（35/f）となるが、前記（１）
式はこれに焦点検出装置の倍率を乗じたものが１画素の
幅より大きくなる条件Ｔ・（35/f）・｜β｜＞ａから導
びかれた。

またストロボ使用時の最広角レンズとして焦点距離20mm
のレンズを想定すると次の条件を満足する線幅Ｔが20mm
レンズ使用時の測距視野範囲に存在することが望まれ
る。

この条件をはずれると20mmレンズ使用時に光電変換素子
列の一画素の幅以下の線幅のパターンのみとなり、焦点
検出精度を低下させる。

尚、最小線幅Tminは（１）の条件を満足していれば出来
るだけ細い方が長焦点の撮影レンズを用いた場合、測距
視野内全体がパターンのボケた線条でつぶれることがな
く有効である。尚、少なくとも中央の線の最大幅は、ス
トロボ常用の焦点距離である100mmの撮影レンズを使用
した時に測距視野の鮮明性が崩れないように、予定結像
面上で、測距視野範囲をｂとしたとき、 を充すことが望ましい。

〔効果〕

本発明によればカメラ側から被写体側へ投影するパター
ンの形状を前述の如く特定することにより、どのような
長さの焦点距離の撮影レンズを用いても測距対象の範囲
となるパターンの形状を略一定とすることができる為、
常に安定した高精度の焦点検出が可能な自動焦点検出用
の投光系を達成することができる。

又、本発明によれば、カメラ側から被写体側へ投影する
パターンの形状を前述の如く特定することにより、広角
の撮影レンズを用いた時でも、焦点検出用のパターンが
細かすぎることなく常に安定した高精度の焦点検出が可
能な自動焦点検出用の投光系を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学断面図。第２図，第
３図，第４図は夫々投影パターン例の平面図。第５図，
第６図は夫々焦点検出装置の断面図。第７図は焦点検出
装置の斜視図。第８図，第９図，第10図は夫々投影パタ
ーンの平面図。図中、１はパターンチヤート、４は投影
レンズ、６は撮影レンズ、７は焦点検出装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズの後方にフオトセンサーのアレ
   イを配置して物体像の光強度分布を受光し、焦点調節の
   ための信号を形成する際に、投影光学系で物体へ向けて
   パターンを投影する装置に於いて、パターンは順次空間
   周波数が変化する縞膜様とし、最も細い線幅をTmin、フ
   オトセンサーの幅をａ、投影光学系の焦点距離をｆ、焦
   点検出手段の光学的な倍率をβ、但し対物レンズの予定
   結像面又はその近傍にフオトセンサー・アレイを配する
   場合はβ＝１、二次結像面又はその近傍に配する場合は
   その二次結像倍率をβとするとき、 を満足する焦点検出のためのパターン投影装置。
2. 【請求項２】前記パターンは中央域の空間周波数が高
   く、周辺に向うに従って周波数が低下する特許請求の範
   囲第１項に記載するパターン投影装置。