JPH09105856A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広視野での焦点検出を、検出領域内を自由
に、しかも焦点検出対象に依らず高精度に行うことを可
能にし、広視野本来の良さを、従来の狭視野と同様な手
軽さで得られるようにする。 【解決手段】 広視野による焦点検出実現のために、必
要な光量分布の補正と基準位置ずれ量の補正を共に行う
演算構造を補正演算手段８，９に組み込み、分割した領
域からの信号出力をこの演算補正手段で補正変換してか
ら、光量分布の相対的な位置関係を検出する演算手段１
０に送り込むようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等に用いら
れる焦点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等の焦点検出装置として、従来よ
り数多くのものが提案されているが、その一例を図５に
示す。

【０００３】図５において、１は対物レンズ、２は対物
レンズ１の予定結像面、３は予定結像面２の近傍に配置
されたフィールドレンズ、４は対物レンズ１の光軸に対
して対象に配置された２つのレンズ４−１，４−２によ
り構成される二次光学系、５は前記２つのレンズ４−
１，４−２に対応してその後方に配置された２つのセン
サ列５−１，５−２により構成される光電変換系、６は
前記２つのレンズ４−１，４−２に対応してその前方に
配置された２つの入射瞳６−１，６−２により構成され
る入射系、７は対物レンズ１の射出瞳の分割された２つ
の領域７−１，７−２により構成される射出系をそれぞ
れ示している。

【０００４】なお、前記フィールドレンズ３は入射瞳６
−１，６−２を射出瞳の領域７−１，７−２に結像する
働きをし、各領域７−１，７−２を通過した光束がセン
サ列５−１，５−２上に各々光量分布を形成する。

【０００５】この図５に示す焦点検出装置では、対物レ
ンズ１の結像点が予定結像面２の前側に有る場合には、
２つのセンサ列５−１，５−２上に各々形成される光量
分布がお互いに近づき、後側に有る場合にはお互いに離
れる。従って、２つのセンサ列５−１，５−２上に各々
形成された光量分布のずれ量を適当な演算手段で算出す
れば、対物レンズ１の焦点はずれ量と方向が検出可能と
なる。

【０００６】この様な２つの光量分布の相対的なずれ量
を精度良く検出するためには、２つの光量分布の本来対
応すべき共通領域の像の形状が同一である事が望まれ
る。しかし、実際にはフィールドレンズ３等において歪
曲収差などが存在するために必ずしも同一とはならず、
前記ずれ量検出の大きな障害となっている。

【０００７】一方、図５に示した２つのセンサ列５−
１，５−２を長手方向に拡大し、広い検出領域を有する
焦点検出装置を構成することも可能である。

【０００８】図６はカメラのファインダ内での焦点検出
領域Ａ及びＢの対比説明図であり、上記の意図する所
は、同図に示した様な狭い検出領域Ａを、広い検出領域
Ｂに拡大する事であり、二次光学系４の光路長の延長と
２つのセンサ列５−１，５−２の微細化で実現される 更に検出領域を拡大した、即ち“広視野”を構成した場
合、例えば図７に示した様に、全検出領域Ｂを、狭い領
域Ａと同じ検出領域を有するＮ個の領域（Ｂ₁〜Ｂ_N ）
に分割し、各々独立に焦点検出可能とすれば使い易い装
置となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のフィールドレン
ズ等での歪曲収差の影響は広視野を構成した場合も当然
考慮しなければならず、特に周辺領域における精度上の
障害は狭い検出領域（今後“狭視野”と記す）の比では
ない。

【００１０】これを除去するための方法としては、狭視
野における方法の応用で、 （１）フィールドレンズ自体を複数枚で構成する等によ
り、光学的に除去する。

【００１１】（２）演算された検出結果に対して何等か
の補正を加える。

【００１２】（３）演算手段に送り込まれる信号出力に
何等かの補正変換を行う。 等が考えられる 前記（１）に関しては、広視野を考えると設計，製造上
困難を極め、仮に出来たとしても複雑，高価な光学系と
なることが容易に想像される。

【００１３】前記（２）に関しては、狭視野での問題解
決として、特開昭６０−２６２００４号，特開昭６２−
３２４１０号等で開示されている。これらは高コントラ
ストで光量分布が比較的狭い範囲の場合は有効である
が、緩やかな変化の光量分布では被写体依存性があり、
効果が十分現れないものとなる 前記（３）に関しては、狭視野での問題解決として、特
開昭６２−１７３４１２号，特開平６−１０２４５１号
で開示されている。この方法は、前述の被写体依存が比
較的少なく、演算が多少複雑になる事を除けば有効な方
法である。

【００１４】更に“広視野”への対応としては、例えば
特開昭６０−１５５０６号で開示されている様な、焦点
検出する領域（前記公報では測定対象の方向）に応じた
基準値（光量分布の基準位置ずれ量）の設定が必要とな
る。

【００１５】即ち、“広視野”実現のためには、光量分
布の補正と基準位置ずれ量の補正を行う必要がある。

【００１６】ここで、“広視野”を図７に示した様に固
定位置での“狭視野”に分割した場合は、分割数（Ｎ）
だけ各領域の位置に対応して基準位置ずれ補正値を設定
し、焦点検出した領域に対応した一定の補正値で補正を
行えば良いが、例えば図８に示した様に、分割領域の位
置を自由に設定可能とした場合には、基準位置ずれ補正
値も可変にしなければならない。

【００１７】（発明の目的）本発明の目的は、広視野で
の焦点検出を、検出領域内を自由に、しかも焦点検出対
象に依らず高精度に行うことを可能にし、広視野本来の
良さを、従来の狭視野と同様な手軽さで得ることのでき
る焦点検出装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、像に関する光量分布の歪を補正すると共
に、光量分布が複数の領域のどの領域に位置しているか
に依存した補正を行う補正演算手段を設け、広視野によ
る焦点検出実現のために、必要な光量分布の補正と基準
位置ずれ量の補正を共に行う演算構造を補正演算手段に
組み込み、分割した領域からの信号出力をこの演算補正
手段で補正変換してから、光量分布の相対的な位置関係
を検出する演算手段に送り込むようにしている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明の実施の一形態における焦点
検出装置の基本原理を説明する為の構成図であり、図５
と同じ部分は同一符号を付してある。

【００２１】センサ列５−１，５−２に対応して各々補
正演算手段８，９を設け、センサ列５−１，５−２から
取り出された信号出力Ｓ₁ 及びＳ₂ をそれぞれ該補正演
算手段８，９で補正変換し、変換信号出力Ｓ₁ ’、Ｓ
₂ ’を光量分布の相対的位置関係を検出する演算手段１
０に送り込む構成にしている。

【００２２】図２（Ａ）は、同図（Ｂ）の様なある分割
領域Ｂxoにおける片像の光量分布形成のみを抽出したも
のである。

【００２３】まず、予定結像面２とセンサ列５−２の面
とがどの様な歪曲によって関係付られるかを示す為に、
予定結像面２にある光量分布の像がセンサ列上にどの様
に歪んで結像されるか述べるべきであるが、ここでは説
明を容易にするため、逆にセンサ列上の光量分布が予定
結像面上にどの様に歪んで投影されるかを述べる。

【００２４】図２（Ａ）の様に、センサ列５−２上に適
当な座標軸ｘを、予定結像面２上に座標軸Ｘをとる。但
し、両座標軸ｘ，Ｘの原点は光学的に対応しているもの
とする。即ち、センサ列５−２上の「ｘ＝０」の物点か
ら出る主光線は、予定結像面２上の「Ｘ＝０」に到達す
るものとする。

【００２５】また、両座標軸ｘ，Ｘは歪曲収差「ｈ
（ｘ）×１００％」によって Ｘ＝βo ｘ〔１＋ｈ（ｘ）〕 …………（１） で関係付けられているとする。但し、βo は基準となる
横倍率で、例えば「ｘ＝０」での倍率である。

【００２６】センサ列５−２の面上の光量分布をｇ
（ｘ）、予定結像面２上の光量分布をｆ（Ｘ）とする
と、光量のロスがなければ両者には ｇ（ｘ）ｄｘ＝ｆ（Ｘ）ｄＸ …………（２） の関係がある。

【００２７】従って、上記（１）式よりｈ（ｘ）の変動
が大きくないとして、 ｄＸ＝｛βo 〔１＋ｈ（ｘ）〕＋ βo ｘｈ' （ｘ）｝ｄｘ ＝ βo 〔１＋ｈ（ｘ）〕ｄｘ …………（３） ∴ βo ｘｈ’（ｘ）＜＜１＋ｈ（ｘ） であるから、上記（２）式は上記（１），（３）式より ｇ（ｘ）ｄｘ＝ｆ｛βo ｘ〔１＋ｈ（ｘ）〕｝βo 〔１
＋ｈ（ｘ）〕ｄｘ となる。

【００２８】これにより、第ｎ番目のセンサ画素中心の
座標をｘｎ’、センサピッチをｐとすると、第ｎ番目の
センサ出力ａｎはｇ（ｘ）の変動がセンサピッチｐ内で
は十分小さいものとして、 となり、更に ａｎ＝ｆ｛βｏ ｘｎ’〔１＋ｈ（ｘｎ’）〕｝βｏ
〔１＋ｈ（ｘｎ’）〕ｐ となる。

【００２９】ここで、 Ａｎ ＝ａｎ／〔１＋ｈ（ｘｎ’）〕 ∴ ｘｎ＝βｏ ｘｎ’〔１＋ｈ（ｘｎ’）〕 とすると、 Ａｎ ＝ｆ（ｘｎ）βｏ ｐ となる。

【００３０】一方、歪曲収差が無いときに得られるべき
第ｍ番目のセンサ出力Ｂｍは である。

【００３１】従って、「ｘn-1 ＜ｙｍ＜ｘｎ」を満たす
ｍに対して補正を行って、 Ｂｍ＝（Ａｎ−Ａn-1 ）・（ｙｍ−ｘn-1 ）／（ｘｎ−
ｘn-1 ）＋Ａn-1 となる。これにより、Ｂｍが求められる。

【００３２】これは、図３に示す様な、直線的補正を行
った場合に相当している。

【００３３】更に“広視野”を実現するため、分割領域
の位置に対応した基準位置ずれ量が図４の様に、分割視
野中心位置ｘに対してｚ（ｘ）で変化しているならば、
相対的な位置関係の検出対象としての像の片側（図１の
Ｓ₂ すなわち、Ｂ2m）については更に位置補正し、「ｘ
n-1 ＜ｙｍ＋ｚ（xo）＜ｘｎ」を満たすｍに対して補正
を行い、 Ｂ2m ＝（Ａ2n−Ａn-1 ）・（ｙｍ−ｚ（xo）−ｘn-1
）／（ｘｎ−ｘn-1 ）＋Ａn-1 となる。ここで、xoは分割視野中心座標である。

【００３４】（変形例）以上説明してきた実施の第１の
形態では、補正に関する変換式を最も簡単な直線的補正
演算を用いて説明してきたが、これ以外に３点を用いた
最小自乗法やその他多項式の近似関数を用いて行うこと
も可能である。

【００３５】更に、“広視野”も一次元的なもの限らず
二次元的なもの、例えばエリアセンサを用いた検出系に
おいても有効である。

【００３６】また、本発明は、一眼レフカメラ等のカメ
ラに組み込まれた場合を想定しているが、その他の光学
装置に組み込まれた場合であっても、同様の効果を得る
ことができるものである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広視野による焦点検出実現のために、必要な光量分布の
補正と基準位置ずれ量の補正を共に行う演算構造を補正
演算手段に組み込み、分割した領域からの信号出力をこ
の演算補正手段で補正変換してから、光量分布の相対的
な位置関係を検出する演算手段に送り込むようにしてい
る。

【００３８】よって、広視野での焦点検出を、検出領域
内を自由に、しかも焦点検出対象に依らず高精度に行う
ことを可能にし、広視野本来の良さを、従来の狭視野と
同様な手軽さで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における焦点検出装置の
概略を示す構成図である。

【図２】図１の焦点検出装置に具備された補正演算手段
の演算構造について説明する為の図である。

【図３】同じく補正演算手段の演算構造について説明す
る為の図である。

【図４】同じく補正演算手段の演算構造について説明す
る為の図である。

【図５】図１の焦点検出装置の検出領域について説明す
る為の図である。

【図６】図５の様な焦点検出装置を持つカメラの画面内
での検出領域Ａ，Ｂの対比説明を行う為の図である。

【図７】図５の様な焦点検出装置を持つカメラの画面内
での検出領域について説明する為の図である。

【図８】同じく図５の様な焦点検出装置を持つカメラの
画面内での検出領域について説明する為の図である。

【符号の説明】

２ 予定結像面 ３ フィールドレンズ ４ 二次光学系 ５ 光電変換系 ６ 入射系 ８，９ 補正演算手段 １０ 演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズを通過した光束により複数の
   像に関する光量分布を形成する光学手段と、これら光量
   分布をサンプリングし離散的な信号出力として取り出す
   為のセンサ列と、該センサ列を複数の領域に分割する分
   割手段と、分割した領域の信号出力から光量分布の相対
   的な位置関係を検出する演算手段とを有する焦点検出装
   置において、 前記演算手段に送り込まれる信号出力を補正変換する補
   正演算手段を具備し、該補正演算手段により、前記像に
   関する光量分布の歪を補正すると共に、前記光量分布が
   前記複数の領域のどの領域に位置しているかに依存した
   補正を行うようにしたことを特徴とする焦点検出装置。