JPH09325263A - 自動焦点検出用の投光系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い照明範囲に均一なる投光を行なうことが
できる自動焦点検出用の投光系を得ること。 【解決手段】 光源を構成する所定形状の発光部を投影
パターンとして投光レンズにより被写体側へ投影し、該
被写体側から反射された該投影パターン像を受光系によ
り受光することにより撮影系の焦点検出を行なう際、該
投光レンズの近傍に該投光レンズの光軸に対して複数の
法線角度を有する複数のプリズム面を有したプリズム部
材を基板に設けた光学パネルを配置し、該被写体側に複
数の投影パターン像を形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動焦点検出用の投
光系に関し、特に投光系により投影パターンを被写体側
に投光し、該被写体側から反射してくる該投影パターン
像を受光することにより撮影系の焦点検出を行なう際に
好適な受動方式及び能動方式の焦点検出において、照明
範囲の拡大を図りつつ焦点検出精度の向上を図った、例
えばＴＴＬ方式のカメラの自動焦点検出装置と共に用い
られる自動焦点検出用の投光系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より写真用カメラ，シネカメラ，ビ
デオカメラ等のＴＴＬ方式のカメラの焦点検出装置にお
いて、焦点検出を行なう場合、例えば被写体が低輝度で
あったり、又被写体のコントラストが低い場合には、カ
メラ本体やストロボ装置に内蔵された照明装置（投光
系）により被写体を照明したり、あるいは該照明装置に
投光レンズと一定模様の投影パターンとを組み込み被写
体上に該投影パターンを投影してコントラストを与える
ことにより焦点検出を行なっている。

【０００３】図１１は従来の自動焦点検出用の投光系の
要部概略図である。同図において８４は光源であり、例
えばＬＥＤ等より成っている。８３は投影パターンであ
り、例えば図１０に示すように複数の直線状の帯から成
る遮光部３ａと透過部３ｂとを有している。８２は投光
レンズである。

【０００４】図１１においては光源８４で照明された投
影パターン８３を投光レンズ８２により被写体側へ投影
し、該被写体側からの投影パターン像を検出系（不図
示）により検出することにより撮影系の焦点検出を行な
っている。

【０００５】図１１はこのときの投影パターン８３を被
写体側に投影したときの投影照射（照明）範囲及び投影
パターン像を示した説明図である。

【０００６】同図において点線部９１内が投光系による
照明範囲であり、斜線部９２で示す範囲が投影パターン
８３の投光レンズ８２による被写体上での投影パターン
像である。

【０００７】このような自動焦点検出用の投光系を利用
した焦点検出装置は多くの場合、その焦点検出範囲が撮
影画角の中心（撮影レンズの光軸中心）に位置してお
り、その補助光もパララックスの補正等を別とすれば被
写体側の中心のみを照明している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら撮影レン
ズの光軸中心以外の点に焦点検出領域を持つ撮影装置に
おいては、その撮影レンズの焦点距離によって被写体側
の焦点検出領域が異なってくる。例えば比較的焦点距離
の長いレンズでは撮影レンズの光軸中心以外の焦点検出
領域が被写体側で撮影範囲の中心に近いけれども、該撮
影レンズの焦点距離が短くなるに従って撮影レンズの光
軸中心以外の焦点検出領域が被写体側でより外側にな
る。即ち、光軸中心から離れる方向となる。

【０００９】従って撮影レンズの交換が可能なカメラや
焦点距離が可変のレンズを装着するカメラ等の場合、自
動焦点検出用の投光系はより広範囲を照明しなければな
らなかった。その為、従来の投光系は複数の照明装置や
複数の光源等を利用して照明範囲の拡大を図っていた。

【００１０】しかしながら複数の照明装置や複数の光源
等を用いることは照明装置全体の大型化やコストの上昇
につながるという問題点があった。

【００１１】又、近年の自動焦点検出装置では画角中心
以外での焦点検出に対する要求が高くなり、カメラの焦
点検出範囲は多点化及び広範囲化している。

【００１２】図１３はこの種の自動焦点検出装置と共に
用いられる自動焦点検出用の投光系の要部概略図であ
る。

【００１３】同図において１０４は光源ユニットであ
り、複数の発光部（光源）を有している。１０３は投影
パターンであり、光源ユニット１０４に対して横方向に
長い形状より成っている。１０２は投光レンズであり、
広い画角性能を有している。

【００１４】このように複数の発光部を持ち、広い範囲
の投影パターン１０３を照明することによって広い投影
範囲（照明範囲）を得ようとした場合、光源の増加によ
る装置全体の大型化及びコストの上昇、更には投光レン
ズの広画角化が困難等多くの問題点があり、現実的には
難しいという問題点があった。

【００１５】図１４は同じくこの種の自動焦点検出装置
と共に用いられる自動焦点検出用の投光系の要部概略図
である。同図において図１１に示した要素と同一要素に
は同符番を付している。

【００１６】同図において１１２は投光レンズであり、
３つの領域（レンズ部）１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ
に分割され、それぞれ異なる光軸を有している。同図に
おいては投光レンズ１１２に複数の光軸を持たせること
によって光軸の数と等しい投影範囲を得ている。

【００１７】しかしながら投影パターン８３を光源８４
によって照明するタイプの投光系（投光装置）において
は被写体上に該投影パターン８３が結像する配置である
為、照明範囲は光源８４のボケ像となっている。従って
同図の投光レンズ８２のように複数の光軸を持たせ、か
つ装置全体の小型化を達成しようとレンズを分割した場
合、光源８４のボケ像である照明範囲も分割され、結局
狭い照明範囲になってしまうという問題点があった。

【００１８】これを避ける為にはレンズを分割せずに複
数のレンズを連結することによって投光レンズを構成す
れば良いが、これでは装置の巨大化を引き起こす原因と
なってしまう。

【００１９】そこで従来は上記の問題点を解決する為に
図１５に示すような自動焦点検出用の投光系が提案され
ている。同図は従来の自動焦点検出用の投光系の要部概
略図である。

【００２０】同図においては光源と投影パターンとを一
体化にした光源ユニット１２４そのものを投光レンズ１
２２によって被写体上に結像投影するように構成してい
る。これにより図１４に示した投光系のようにレンズの
分割による照明範囲の分割は起こらない。

【００２１】しかしながら同図の投光光学系においては
１２２ａ，１２２ｃの光軸外投光用の投光レンズは投光
範囲を広げる為に光軸から大きく偏心させた場合、投光
レンズの大型化を招くだけでなく、その投影結像性能を
画角周辺まで維持することは大変困難であり、どうして
も軸外の投影性能の劣化によって焦点検出精度に悪影響
を与えてしまう。

【００２２】また前記全ての従来例では説明に用いた図
面の垂直方向にもパターンを分割投影しようとした場
合、紙面上下方向に分割するのと同様に光源や投光レン
ズの増設が必要となり、その照明範囲に比例して装置全
体が大型化してくるという問題点があった。

【００２３】本発明は、光源の発光部を投影パターンと
して用いると共に投影パターンを投光する投光レンズの
近傍に該投光レンズの光軸に対して複数の法線角度を有
する複数のプリズム面を設けたプリズム部材を基板の片
面又は両面に設けた光学パネルを配置することにより、
該投影パターン像の結像状態を良好に保持したまま広い
照明範囲に均一なる投光ができる自動焦点検出用の投光
系の提供を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動焦点検出用
の投光系は、(1-1) 光源を構成する所定形状の発光部を
投影パターンとして投光レンズにより被写体側へ投影
し、該被写体側から反射された該投影パターン像を受光
系により受光することにより撮影系の焦点検出を行なう
際、該投光レンズの近傍に該投光レンズの光軸に対して
複数の法線角度を有する複数のプリズム面を有したプリ
ズム部材を基板に設けた光学パネルを配置し、該被写体
側に複数の投影パターン像を形成したことを特徴として
いる。

【００２５】特に、(1-1-1)前記複数のプリズム面の複
数の法線ベクトルが同一平面上に位置していること。

【００２６】(1-1-2)前記プリズム部材を２つ、前記基
板の表裏面に前記法線ベクトルの存在する２平面が互い
に直交するように設けたこと。等を特徴としている。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を撮影系の一部に適
用したときの実施形態１の自動焦点検出用の投光系の要
部概略図である。

【００２８】同図において４は投影パターンを有する光
源であるところの発光体であり、例えば図４に示すよう
な発光部４ａを有するＬＥＤ等より成っている。

【００２９】図４において光源４は十字形状の発光部４
ａと不発光部４ｂとから成っている。

【００３０】本実施形態では該発光部４ａを投影パター
ンとして投光レンズ２によって光学パネル１を介して被
写体側に投影するようにしている。投光レンズ２は光源
４の十字形状の発光部４ａを光学パネル１を介して被写
体上に投影パターン像として投影している。以下発光部
４ａを投影パターンともいう。

【００３１】光学パネル１は投光レンズ２の前方（被写
体側）に配置しており、図５に示すように複数の法線角
度を有する直線状の複数のプリズム面（同図は断面形状
が台形状の３つの面）を一方向に設けたプリズム部材１
ａ，１ｂを基板１ｃの表裏面に複数のプリズム面の配列
方向が互いに直交するようにして構成している。

【００３２】本実施形態において光源４，投光レンズ
２，そして光学パネル１の各要素は投光系の一要素を構
成している。

【００３３】５は撮影系（撮影レンズ）であり、撮像面
９上に被写体像を結像すると共にクイックリターンミラ
ー６の半透過面とサブミラー７を介して後述する焦点検
出ユニット（受光系）８に太陽光等の自然光で照明され
た被写体像（受動方式の場合）及び投光系により被写体
上に投影された投影パターン像（能動方式の場合）を各
々導光している。

【００３４】焦点検出ユニット８は撮影系５を介して得
られる被写体像に関する像信号を検出し、又は被写体が
暗い場合に投光系により被写体側に投影される投影パタ
ーン４ａの反射パターン像を検出し、公知の焦点検出方
法により撮影系５の焦点検出を行なっている。Ｘは投光
系の光軸、Ｍは撮影系の光軸である。

【００３５】本実施例では焦点検出ユニット８により焦
点検出を行なう際、通常は撮影系５に入射する被写体像
に基づく光束をクイックリターンミラー６の半透過面と
サブミラー７を介して焦点検出ユニット８に導光し焦点
検出を行なうが、例えば被写体の輝度が焦点検出に不十
分であったり、あるいは被写体のコントラストが低く受
動方式では焦点検出ができない場合には焦点検出ユニッ
ト８からの信号に基づいてカメラ本体又は外付けのスト
ロボ装置等に内蔵された投光系内の光源４を発光してい
る。そして発光された光源４の発光部４ａに基づく投影
用パターンを投光レンズ２により光学パネル１を介して
被写体側へ投影している。

【００３６】そして被写体側からの投影パターン像を撮
影系５によりクイックリターンミラー６の半透過面とサ
ブミラー７を介して焦点検出ユニット８に導光し、該焦
点検出ユニット８により形成された投影パターン像の結
像状態を検出することにより撮影系５の焦点検出を行な
っている。

【００３７】このとき投影パターン像の結像状態を検出
し撮影系５の焦点検出を行なうには、例えば撮影系５を
通過した光束より２つの第２物体像を形成し、それらの
相対的位置のズレ量を検出することにより行なってい
る。

【００３８】このように本実施形態では被写体の輝度や
コントラスト等が焦点検出を行なうには低すぎる場合、
補助光が投光する所謂アクティブ（能動的）型の焦点検
出方式より構成している。

【００３９】次に本実施形態の投光系の基本原理につい
て図２を用いて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は図１の
光学パネル１を構成するプリズム部材１ａ，１ｂの複数
のプリズム面の一部を横方向と上方向から見たときの拡
大説明図である。

【００４０】図２において１ａ，１ｂは各々基板１ｃの
表面と裏面に設けたプリズム部材であり、それらのプリ
ズム面の配列方向は互いに直交している。

【００４１】図２においてＰ１は投光方向に対して垂直
な平面から成るプリズム部材１ａのプリズム部（プリズ
ム面）であり、そのプリズム部Ｐ１を通過する光源４か
らの投光光線（光束）Ｌ１は偏向作用を受けることなく
図２（Ｂ）で示されるプリズム部材１ｂのプリズム面
Ｐ’１に入射する。Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは各々投光レンズ２
の光軸に対して、ある角度をなした傾斜面から成るプリ
ズム部材１ａのプリズム部（プリズム面）であり、その
法線ベクトルはプリズム部Ｐ１の法線ベクトルと同一平
面上に存在している。

【００４２】該プリズム部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを通過する光
源４からの各投光光線（光束）Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは該プリ
ズム部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂにおいて偏向作用を受け投光光線
Ｌ１に対して、ある角度をなして図２（Ｂ）のプリズム
面Ｐ’１に入射する。プリズム部材１ａから射出した３
つの光束Ｌ１，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂはプリズム部材１ｂのプ
リズム面Ｐ’１，Ｐ’２，Ｐ’２ｂにそれぞれ入射し、
図２（Ｂ）で示す光線Ｌ’１，Ｌ’２ａ，Ｌ’２ｂのよ
うに再び３分割される。

【００４３】即ち本実施形態においては光源４を発した
光束は投光レンズ２によって結像作用を受け、その後に
光学パネル１のプリズム部材１ａの３つのプリズム面に
よって上下方向に３分割された後、更に光学パネル１の
プリズム部材１ｂの３つのプリズム面によって左右方向
に３方向に分離される。結局９方向に分割されることに
なる。これにより本実施形態においては９つの投影パタ
ーン像を得ている。

【００４４】図３はこのときの投影パターン像の説明図
である。投影に用いる投影パターンは図４で示されるよ
うな十字形状の発光部４ａを持つＬＥＤ４である。図３
において斜線で示される９つの領域が光学パネル１によ
って９分割された投影パターン像である。

【００４５】図３において斜線部に付されたＰｘ−Ｐ’
ｘで示される符号はそれぞれの投影パターンを形成する
光束が光学パネル１のプリズム部材１ａ，１ｂのどのプ
リズム部を通過してきたかを示している。例をあげて説
明すれば投影パターン像Ｐ２ａ−Ｐ’２ｂは光学パネル
１のプリズム部材１ａのプリズム面Ｐ２ａ部を通過した
後、プリズム部材１ｂのプリズム面Ｐ’２ｂ部を経て投
影されたことを意味している。

【００４６】本実施形態では上下方向の投影パターン像
の分離量をプリズム面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの光軸ｘとなす角
度によって決定し、左右方向の投影パターン像の分離量
をプリズム面Ｐ’２ａ，Ｐ’２ｂの光軸ｘとなす角度に
よって決定している。投影パターン像の状態は完全に分
離していても、その一部が重複していても良く、装着す
る焦点検出装置の焦点検出領域によって適当なプリズム
角を選び適当な光束分離を行なっている。

【００４７】又本実施形態では図２に示す各プリズム面
Ｐ１，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ’１，Ｐ’２ａ，Ｐ’２ｂの
面積比率を変更することによって照射位置による光量比
を容易に変更している。更にプリズム角の種類の数だけ
光束の分離が行なえる為、本実施形態のように光束の分
離は９つに限定されることはなく、目的に応じて自由に
設定している。

【００４８】尚、本実施形態においては一つの光学パネ
ルの両面にプリズム部材１ａ，１ｂを形成したが、これ
は一体である必要はなく、分離しても良い。例えば一方
を投影レンズ２の前方に配置し、もう一方を投光レンズ
２の後方に配置しても良い。

【００４９】本実施形態では以上のような構成の光源４
及び光学パネル１を利用することによって投影パターン
像の結像状態を良好に保持したまま広い範囲にわたり投
影パターン像の投影を行なうことができる自動焦点検出
用の投光系を達成している。

【００５０】図６は本発明の自動焦点検出用の投光系の
実施形態２に係る光学パネル１１の要部概略図である。

【００５１】本実施形態の光学パネル１１は図１に示す
光学パネル１と略同位置に配置しており光学パネル１１
の構成以外は図１の実施形態１と略同じである。

【００５２】本実施形態の光学パネル１１は図６に示す
ように光束の入射側のプリズム部材１１ａが断面形状が
３角形状の２つのプリズム面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂから成って
いる。そして光束の射出側のプリズム部材１１ｂが断面
形状が台形状の３つのプリズム面Ｐ’１，Ｐ’２ａ，
Ｐ’２ｂより成っている。

【００５３】本実施形態では実施形態１で説明したのと
同様の原理によりプリズム部材１１ａの三角形状のプリ
ズム部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂで投影用パターンを上下方向の２
成分に分割した後、プリズム部材１１ｂの台形状のプリ
ズム部によって中心と左右の３方向に分割している。こ
れによって実施形態１で示したのと同様に図４に示すパ
ターンを有する光源４を用いて投光を行なったときに図
８で示すような６方向に分離された投影パターン像を得
ている。

【００５４】図８で斜線部に付された投影パターン像Ｐ
ｘ−Ｐ’ｘで示される符号はそれぞれの投影パターンを
形成する光束が光学パネル１１のプリズム部材１１ａ，
１１ｂのどのプリズム部を通過してきたかを示してい
る。例をあげて説明すれば投影パターン像Ｐ２ａ−Ｐ’
２ｂは光学パネル１１のプリズム部材１１ａのプリズム
面Ｐ２ａを通過した後、プリズム部材１１ｂのプリズム
面Ｐ’２ｂを経て投影されたことを意味している。

【００５５】図７は本発明の自動焦点検出用の投光系の
実施形態３に係る光学パネルの要部概略図である。本実
施形態の光学パネル２１は図１に示す光学パネルと略同
位置に配置しており、光学パネル２１の構成以外は図１
の実施形態１と略同じである。

【００５６】本実施形態の光学パネル２１は図７に示す
ように光束の入射側のプリズム部材２１ａが断面形状が
３角形状の２つのプリズム面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂから成って
いる。そして光束の射出側のプリズム部材２１ｂも同様
に断面形状が３角形状の２つのプリズム面Ｐ’２ａ，
Ｐ’２ｂより成っている。

【００５７】本実施形態では実施形態１で説明したのと
同様の原理によりプリズム部材２１ａの三角形状のプリ
ズム部で投影パターンを上下方向の２成分に分割した
後、プリズム部材２１ｂの三角形状のプリズム部によっ
て左右の２方向に分割している。従って、実施形態１で
示したのと同様に図４に示すパターンを有する光源４を
用いて投光を行なったときに図９で示すような４方向に
分離された投影パターン像を得ている。

【００５８】図中斜線部に付された投影パターン像Ｐｘ
−Ｐ’ｘで示される符号はそれぞれの投影パターン像を
形成する光束が光学パネル２１のプリズム部材２１ａ，
２１ｂのどのプリズム部を通過してきたかを示してい
る。例をあげて説明すれば投影パターン像Ｐ２ａ−Ｐ’
２ｂは光学パネル１のプリズム部材２１ａのプリズム面
Ｐ２ａ部を通過した後、プリズム部材２１ｂのプリズム
面Ｐ’２ｂ部を経て投影されたことを意味している。

【００５９】本発明の全ての実施形態では投影パターン
像の分離量をプリズム面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ等が光軸となす
角度によって決定している。投影パターン像の状態は完
全に分離していても、その一部が重複していても良く、
装着する焦点検出装置の焦点検出領域によって適当なプ
リズム角を選べば最適な照明範囲を得ることができる。

【００６０】又本発明の全ての実施形態では各プリズム
面Ｐ１，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ’１，Ｐ’２ａ，Ｐ’２ｂ
等の面積比率を変更することによって照射位置による光
量比を容易に変更することができる。更にプリズム角の
種類の数だけ光束の分離が行なえる為、実施形態のよう
に光束の分離は４，６，９つに限定されることはなくプ
リズムの断面形状を選ぶことによって自由に設定するこ
とができる。

【００６１】尚、本実施形態においては一つの光学パネ
ルの両面にプリズム部を形成したが、これは一体である
必要はなく、分離しても良い。例えば一方を投影レンズ
２の前方に配置し、もう一方を投光レンズ２の後方に配
置しても良い。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、光源の発
光部を投影パターンとして用いると共に投影パターンを
投光する投光レンズの近傍に該投光レンズの光軸に対し
て複数の法線角度を有する複数のプリズム面を設けたプ
リズム部材を基板の片面又は両面に設けた光学パネルを
配置することにより、該投影パターン像の結像状態を良
好に保持したまま広い照明範囲に均一なる投光ができる
自動焦点検出用の投光系を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を撮影系の一部に適用したときの実施形
態１の要部概略図

【図２】本発明の原理を説明する説明図

【図３】本発明の実施形態１における投影照射範囲を示
す説明図

【図４】本発明に係る光源を有する投影パターンの一例
を示す説明図

【図５】本発明に係る光学パネルの説明図

【図６】本発明の実施形態２の光学パネルの説明図

【図７】本発明の実施形態３の光学パネルの説明図

【図８】本発明の実施形態２に係る投影パターン像の説
明図

【図９】本発明の実施形態３に係る投影パターン像の説
明図

【図１０】従来の投影パターンの一例を示す概略図

【図１１】従来の自動焦点検出用の投光系の要部概略図

【図１２】従来の投光系における照射範囲を示す図

【図１３】従来の自動焦点検出用の投光系の要部概略図

【図１４】従来の自動焦点検出用の投光系の要部概略図

【図１５】従来の自動焦点検出用の投光系の要部概略図

【符号の説明】

１，１１，２１ 光学パネル ２ 投光レンズ ３ 投影パターン ４ 光源 ４ａ 発光部 ４ｂ 非発光部 ５ 撮影系 ６ クイックリターンミラー ７ サブミラー ８ 焦点検出ユニット ９ 撮像面 １ａ，１ｂ，１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ プリ
ズム部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源を構成する所定形状の発光部を投影
   パターンとして投光レンズにより被写体側へ投影し、該
   被写体側から反射された該投影パターン像を受光系によ
   り受光することにより撮影系の焦点検出を行なう際、該
   投光レンズの近傍に該投光レンズの光軸に対して複数の
   法線角度を有する複数のプリズム面を有したプリズム部
   材を基板に設けた光学パネルを配置し、該被写体側に複
   数の投影パターン像を形成したことを特徴とする自動焦
   点検出用の投光系。
2. 【請求項２】 前記複数のプリズム面の複数の法線ベク
   トルが同一平面上に位置していることを特徴とする請求
   項１の自動焦点検出用の投光系。
3. 【請求項３】 前記プリズム部材を２つ、前記基板の表
   裏面に前記法線ベクトルの存在する２平面が互いに直交
   するように設けたことを特徴とする請求項２の自動焦点
   検出用の投光系。