JPH0769515B2 - 焦点検出装置を具えた一眼レフレックスカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焦点検出装置に関し、特に対物レンズの焦点調
整状態を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

写真用カメラあるいはビデオカメラが自動焦点調節のた
めの検出装置を内蔵するのは極く普通の事になってい
る。但し、測距範囲を決めるのはフアインダーの中央で
行う様になっており、フアインダー画面内の所望の位置
の被写体に焦点を合わせるカメラはまだ実現されていな
い。

即ち画面の中央に測距視野が設定されていると、被写体
の主要部が画面の中央に位置する場合は問題がないもの
の、画面の中央を外れている場合は誤測距を起し、ピン
トのボケた写真となる不都合がある。この難点を解消す
るために、一度カメラを横に振って画面の中央に被写体
の主要部を入れて測距を行い、その時の焦点調節状態を
保ったままカメラの方向を戻した後、シヤツターレリー
ズする操作を行える様になっているが、操作が面倒であ
るし、急いでいる場合には実行できない場合もある。例
えば横に移動する被写体が画面の中央を外れた位置に在
る写真を取ると云った要求に答えるのは難しかった。

一方、対物レンズによる結像光束を一組の再結像レンズ
へ導き、これらレンズにより形成された光量分布を光電
変換素子の画素列で受け、両光量分布の間隔から対物レ
ンズの焦点調節状態を検出する装置は周知である。

上述の画面中央以外に位置する被写体に対して、カメラ
を振ることなく測距したいと云う要求を充たすための一
法として、光軸の上に配した画素列の外側に別の画素列
を配置し、新たに設けた画素列は画面の中央を外れた被
写体像を受けることが考えられる。

〔本発明が解決すべき問題点〕

しかしながら、一眼レフレツクスカメラにおいては、主
ミラーの背後にサブミラーを配置し、サブミラーで反射
した光束をミラーボツクス底部に導いて焦点検出装置に
入射させるのが一般的であるが、その場合、主ミラーと
サブミラーの干渉を避けるため、サブミラーの大きさに
制御を加える必要があり、またサブミラーと主ミラーと
の間隔を大きくとると予定結像等価面と焦点検出装置と
の距離が大きくならざるを得ず、焦点検出光学系の構成
が困難になるため、複数の測距視野を持つにしてもその
範囲を拡げるのが難しかった。

本発明はこの様な難点を解消することを目的とする。そ
して、目的を達成するため、対物レンズの光束の一部を
フアインダ系へ分割する光分割ミラーと、前記光束の
内、前記光分割ミラーを通過した光束を反射するサブミ
ラーと、サブミラーで反射した光束が形成する物体像を
再結像して二次像を形成する対の再結像レンズと、それ
ぞれ前記二次像に関する光量分布を受ける画素列の組を
複数、例えば３以上有し、光量分布を電気的信号に変換
する光電変換手段とを具備する一眼レフレツクスカメラ
で、前記各々の画素列の組で設定される測距視野が、前
記光分割ミラーを含む平面と前記サブミラーを含む平面
との交線に平行な線に沿って配列される様にして測距視
野の配列長を長く採ることができた。

〔実施例〕

本発明の焦点検出装置は、銀塩フイルムを使う一眼レフ
レツクスカメラや、一眼レフレツクス電子カメラあるい
はビデオカメラに使われる他、記録装置や加工機械の位
置検出装置あるいはロボツトの目などに使用できる。

第６図は使用形態の一例で、一眼レフレツクスカメラの
光学系を描いており、10はカメラボデイ、20は着脱交換
可能もしくは固設のレンズ鏡筒を示す。21は対物レンズ
で、１はその光軸である。光軸１は半透過域を具えるク
イツクリターンミラー22に達し、２つに分割される。反
転された光軸に沿ってフオーカシングスクリーン23,ペ
ンタプリズム24,接眼レンズ25が順置され、視認のため
のフアインダ系を構成する。又透過された光軸に沿って
可動サブミラー26、次いで本発明に係る焦点検出装置27
が配され、焦点検出装置27の出力で図示しない駆動器が
作動し、対物レンズ21の位置が調節される。尚、可動サ
ブミラー26はクイツクリターンミラー22に保持されてい
る点は周知の通りである。28は被写体照明装置の例えば
LEDの如き光源で、投影パターンが形成された投影チヤ
ート29を照明し、透過光は投光レンズ30で投光される。

以下、27で示した焦点検出装置の構成を第１図乃至第３
図を使って説明する。第１図は斜視形態、第２図は縦断
面形状、第３図は単一チツプから成る光電変換デバイス
の画素列と光量分布との位置関係を示している。42は多
孔視野マスクで、図中、横方向に長辺を持ち、並列され
た矩形開口を具え、例えば第６図の対物レンズ21の予定
結像面近傍に配される。43は近赤外光より長波長光を遮
断するフイルター。50は分割フイールドレンズで、対物
レンズの予定結像面から若干ずらして配置する。分割フ
イールドレンズ50は後述する様に光学作用を異にするレ
ンズ部50a・50b,50c,50d,50e,50f・50gから成ってお
り、これらの部分はレンズ厚又はレンズ面の曲率半径の
一方あるいは両方を変えることで形成される。尚、各レ
ンズ部を別体で構成する場合は屈折率を異にする素材で
作ることもできる。

51と53は２孔絞り52を挟んで再結像レンズユニツトを形
成し、凸レンズ51は入射光を平行光に近い状態に変換し
（光学作用は特公昭62−33564号に述べられている）、
また２枚の凸レンズ52a,53bを並べて接合した２像形成
レンズ53は対物レンズで結像された物体像の２次像を２
つ形成する。前述の２孔絞り52は、図面中、横方向に並
んだ縦に長い楕円開口52a,52bを具える。

54は像面湾曲補正用の凹レンズで、光電変換デバイス55
（第２図，第３図）を収容する透明プラスチツクパツケ
ージ56上に配設される。尚、分割フイールドレンズ50,
再結像レンズユニツトの凸レンズ51、凹レンズ54は縦長
に整形されているが、いずれも回転対称の球面レンズ系
である。

多孔視野マスク42の開口42…42gを通った光束は、第２
図に示すように分割フイールドレンズ50のレンズ部50a
・50b,50c,50d,50e,50f・50gを透過して、光電変換デバ
イス上に夫々、物体の２次像を形成する。第３図はこの
様子を示したもので、60aと60b,…60mと60nおよび62aと
62bが多数の画素より成る画素列の組で、62a,62b上には
後述する物体照明装置の発光波長とほぼ等しいバンドパ
ス特性を有するフイルターが形成されている。これらの
画素列に対応して多孔視野マスクの開口42a…42gの像61
a…61nが投影され、この内部に物体の２次像が形成され
る。その際、多孔視野マスク42の各開口の幅と各開口間
の遮光帯42h…42mの幅及び光電変換デバイス55上の画素
列の幅と画素列のピツチに合わせてマスク42とデバイス
55を中継する光学系、特に分割フイールドレンズの各レ
ンズ部や再結像レンズユニツトの屈折力が調定されてい
るので、多孔視野マスクの遮光帯42h…42mはそれぞれ所
定の開口を射出した光束の一部が、この開口と一対一で
対応する画素列以外の画素列へ入射するのを防止する。
また視野マスク像は、絞り開口52a,52bおよびレンズ部5
3a,53bの作用により多孔視野マスク42の１つの開口につ
き２個横方向に並んで形成され、物体像の予定結像面に
対する位置に関係してその内部の物体の２次像は伴に矢
印Ａ方向およびＢ方向に移動する。したがって、各画素
列の組は対となる２次像に関する光量分布の相対的間隔
を光電変換出力に基いて検出することから、複数点の測
距位置について対物レンズのピント状態を知ることがで
きる。

尚、画素列は視野マスク像の歪みに合わせた形状とし、
上記の２次像の移動方向と画素列方向が完全に一致する
ように構成するのが望ましい。また各画素列は分離され
た形で組を作っているが、１本の画素列の２つの範囲を
割り当てて組を作っても良い。

次に第４図，第５図を用いて本発明による分割フイール
ドレンズの効果を説明する。第４図は、予定結像面上に
ある光軸上の測距視野内の点Ｔ（第２図）と光軸外の測
距視野内の点Ｕが視野マスク開口42d,42gを通して光電
変換素子上に投影される様子を表わし、図中70は点Ｔよ
り発した光線、71は点Ｕより発した光線である。第２図
に示したように、光線70はフイールドレンズの中央のレ
ンズ部50dを透過し、一方、光線71は周辺のレンズ部50f
・50gを透過している。このとき、これら２つのレンズ
部は光電変換デバイス上の結像状態を揃えるように構成
され、定性的には50f・50gの方のレンズ厚を増している
ことにより、点T,点Ｕの結像点はどちらも光電変換デバ
イス上に位置した点V,Wとなる。この結果、各測距視野
の焦点検出精度を一様に高く保つことが可能となる。

第５図は、絞り52の２つの開口52a,52bを多孔視野マス
クの最も端の開口42aと光軸上の視野マスク開口42dを通
して対物レンズの射出瞳上に逆投影した像を示し、図
中、80a,81aおよび80b,81bはそれぞれ絞り開口52a,52b
（第１図）の逆投影像であり、80a,81bは視野マスク開
口42dを通過したもの、81a,81bは視野マスク開口42aを
通過したものである。図より分るように測距視野毎にフ
イールドレンズを最適化することにより、どの測距視野
位置でも焦点検出光束がケラレることない構成が可能で
ある。この結果測距視野位置を光軸１の近傍に限定され
ることなく、広範囲に制定することが可能となる。

尚、フイールドレンズの接合部50h〜50gへ向う光は視野
マスクの遮光帯42h,42i,42l,42mによって遮光され、こ
の部分への光入射によるゴースト光の発生を防いでい
る。

また、図示の分割フイールドレンズはプラスチツクの一
体成形で作られているが、各レンズ部をそれぞれ作成し
た後、結合して構成することもできる。

第７図は測距視野の配置を示しており、第６図の一眼レ
フレツクスカメラに即して言えば、フオーカシングスク
リーン23上で、その長辺方向の中心軸上に測距視野91a
…91gおよび92が平行に並ぶ様にレイアウトされてい
る。

そして第３図の画素列の組60a・60b…60m・60nを両結像
レンズユニツトで予定結像面上へ逆投影し、他方フオー
カシングスクリーン23の測距視野を予定結像面上に置き
換えれば、画素列の組と測距視野は夫々重なり合うこと
になる。画素列の組の並び方向をカメラボデイ内の部材
に関係付けて言えば、クイツクリターンミラー22の半透
明面（光分割面）を含む面と可動サブミラー26を含む面
の交線方向（図面に垂直方向）に一致した方向である。

この配置を採ることで、可動サブミラーの上下方向の幅
を拡大することなく、一端の測距視野から他端の測距視
野までの範囲を最大限大きくすることができる利点があ
る。

第８図の横縞パターンは、低コントラストあるいは低輝
度の物体に投影する投影パターンの一例を示しており、
第６図のチヤート29に描かれている。本図を物体上に投
影した投影パターン像と仮定すると、93は第３図の画素
列の組62a・62bを物体上に逆投影した時の測距範囲を示
している。前述した様に、画素列62a・62b上には照明光
源28（第６図）の発光波長とほぼ等しい波長のバンドパ
スフイルターが形成されており、画素列は物体で反射さ
れた投影パターンを選別して感知する。これにより、通
常は検出の難しい物体にも強制的にコントラストを付加
し、画素列62a・62bによる焦点検出が可能となる。因み
に94は画素列60g・62hによる物体上測距範囲である。

以上の構成で、光電変換デバイス56（第１図等）からの
電気信号は、各画素列ごとに読み出され、例えば各測距
視野ごとに合焦状態の演算を施され、その結果から最も
近い物体を選択して対物レンズの焦点調節を行うとか、
隣接測距視野間の合焦の度合の連続性を検定し、連続性
の強い範囲内の近い物体を選択するとか、予め所定の測
距視野を選んでおいて、そこに入り込んだ物体に焦点合
わせを行うと言った種々の信号処理アルゴリズムを選択
し得る。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、測距視野列を長く取るこ
とができるから、広い範囲内の多数の点で測距を実行す
ることができる効果がある。また、カメラの方向を固定
したまま、移動物体に対して連続的に焦点検出を行うこ
とが可能となる。しかも、画素列方向が測距視野の並び
方向と直交しているため、光電変換デバイスにCCD等の
電荷蓄積を必要とするものを用いたとしても、測距視野
の並び方向の物体移動に伴う像信号の低コントラスト比
がなく、正確な焦点検出が可能であるという効果があ
る。更に、光電変換デバイスの１つの画素列を再結像レ
ンズに対して位置合わせを行えば他の画素列も適切な位
置にくると云う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図。第２図はその光
学断面図。第３図は光電変換デバイスの正面図。第４図
は光学部分断面図。第５図は斜視図。第６図はカメラへ
の適用例を示す構成の断面図。第７図は観察視野の平面
図。第８図は投影パターンと画素列の関係を示す図。 図中42は多孔視野マスク、50は分割フイールドレンズ、
50a…50gはレンズ部、51は再結像レンズユニツトの凸レ
ンズ、53は２像形成レンズ、52は２孔絞り、55は光電変
換デバイス、60a…60n,62a,62bは画素列である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 明 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 青山 圭介 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−180315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−129810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−125816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−65814（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズの光束の一部をフアインダ系へ
   分割する光分割ミラーと、前記光束の内、前記光分割ミ
   ラーを通過した光束を反射するサブミラーと、サブミラ
   ーで反射した光束が形成する物体像を再結像して二次像
   を形成する対の再結像レンズと、それぞれ前記二次像に
   関する光量分布を受ける画素列の組を複数有し、前記光
   量分布を電気的信号に変換する光電変換手段とを具備
   し、 前記各々の画素列の組で設定される測距視野が、前記光
   分割ミラーを含む平面と前記サブミラーを含む平面との
   交線に平行な線のみに沿って配列されることを特徴とす
   る焦点検出装置を具えた一眼レフレツクスカメラ。