JPS58122502A - 面積型ビ−ムスプリツタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＣＯＤセンチ−の如く多数個の独立した光電
変換要素が配列された受光部上又はその近傍に物体像を
形成するために結像光束の一部を分割するに適した充分
ＩＩＩ器に関する。

本発明は、特に７オーカスインデイケーター付カメラと
かムＦカメラ等の如くカメラ内の実質的な結像面又はそ
の近傍ＫＯＣＤセンサー等の受光部を配設し、この受光
部から得られる物体の像情報により焦点調節状態を検出
する合焦点検出装置において、前記受光部が正確な情報
を得るように結像光束の結像性能を維持したまま結像光
束を分割する装置として有用である。

従来、分割後の結像性能を維持する必要のあるときのビ
ームスプリッタ−としては、殆んど誘電体半透膜をガラ
ス基板に蒸着した銀幅分割タイプのビームスプリッタ−
が用いられてきた。

しかしながら、このような誘電体半透膜の場合、分割後
の光束の色特性、偏光特性が悪化する等の問題があった
。本出軌人は先に特願昭５５−９８５２４によりこのよ
うな問題を解決し、なおかつ、ＣＣＤ等の一定のピップ
で配列された像検出素子を用いた像処理系に好適に利用
し得゛る面積型ビームスプリッタ−を組込んだ光分割装
置に関する提案を行った。

本発明は、上記光分割装置に用いられる面積をビームス
プリッタ−のンシーバターンに関する。

本発明の説明に入る前に１先願の特願昭５５−９８５２
４の発明について図を用いて説明する。

第１図は、先の提案に示された光分割装置が好適に用い
られる◇既に本出願人が提示した特開昭５５−１８６５
２号等に開示されたカメラの合焦点検出装置の概要を説
明するための模式図で、合焦点時には結健光学系１によ
って、不図示の物体の像は予定結像面５上に形成されて
いる。このとき予定結像面の前方近傍に配置されたセン
サーアレイ２、結像面上に配置されたセンサーアレイ６
及び後方近傍に配置された七ノナーアレイ４からの出力
は、そ−れぞれ同図（ａ）　、　（１１、（６）で模式
的に示した如く、ボケ像、鮮明像、ボケ像に対応する照
度分布の時系列電気信号が得られる。従って、この３つ
のセンナ−アレイから得られる情報を基にすれば、合焦
か、前ビンか、後ビンかの状態が検出される。

この詳しい合焦点検出の方法に関しては、前述した特開
昭５５−１８６５２号公報に詳しく述べられている。尚
、その公報にも記載されているように、センサーアレイ
は必ずしも６つ必要ではなぐ、結像面の前後の近傍に配
置された２つでも合焦点検出は可能である。

第２図は、先の提案の実施例であるカメラの内部を示し
た概観図であり、第６図はその一部を拡大した図である
。又第２．５図のカメラは、見易くするため光軸を含む
平面で切断しである。

第２．５図において、結像光学系（不図示）からの結像
光束６はクイックリターン＜？−１２に入射し、その表
面の半透鏡で一部透過し、残りはファインダー系へ反射
される。クイックリターン建２−の裏側は、？ツー１６
に向かう光以外を遮断する遮光材が設けられており、？
？−１３に入射した光束は反射されて下側に設けられた
合焦点検出用の微小ビームスプリッタ一部に入射する結
像光束１４となる。

第５図においてビームスグリツタ−１２により２分割さ
れた内の結像光束１４は面積型ビームスプリッタ−９１
に入射して更に分割され、又更にその反射光は面積型ビ
ームスグリツタ−９烏によって分割され、その中の面積
型ビームスプリッタ−９麿を透過した光は通常のＲ’）
９ｍによって反射さ肱合計５本の結像光束ＩＤｚ、　１
０ｍ、１０ｇとなり、夫々５本のＣＯＤラインセンナ−
１１ｚ、１１寓、１１８に入射する。

第４図に更に微小ビームスプリッタ一部８を拡大した図
を示しである。この微小ビームスプリッタ一部Ｂは屈折
率ｎａ−１，７７２のＬＡＳＦｏｈ−やｎａ−４，５１
６のＢＫ７といった透明材質で形成され、その中に直積
型ビームスグリツター９１，９寓と通常の７２−９ｓが
設けられている。

微小ビームスプリッタ一部に用いる透明材質については
その屈折率によって各センナ−１１ｚ−ｓに入射する結
像光束の光路長差（ｄ＠ｆｏｅｕｓ量）を調節する機能
をも有するものである。

各センナ−が合焦点を検知するための像のボケ社として
は、焦点検知システムの冒シック及び使用交換レンズの
板類にもよるが、空気中の光路長差（実光路長／媒質の
屈折率）に換算して結像光＊１０１と１０富、１０麿と
１０ｇの間の光路長差が０．２〜１．０鵬であることが
望ましく、それに対応して各２イン噌ンテ一間の間１１
ｉ１ｄは０．５〜２．０　ｗｇ程度に設定されである。

又結像光束１０λ＝　１０ｇ、　１０ｇが各ビームスプ
リッタ−９１，９ｍ、　９ｍの面に入射する位置から各
センデー面までの間隔Ｉは空気換算光路長で１〜２Ｍで
あり１ＣＣＤ’）インセ／サー１１１．１１１１．　ｉ
ｌｍのセグメント間のピッチＰは約５０ｐｍである。

このような構成の微小ビームスグリツタ一部に、第４図
で示す如く、ランダムに配列した小円型透過部を有する
面積型ビームスプリッタ−（ランダムドツト”）９１．
９ｍがセンサー面に対し４５゜傾いて設けられて、いる
。２ンｆムドツ）？９−９ｚの光透過光ｊｄＴはＦ５．
６〜Ｆ８相当の結像光束でミラー面をセンサー配列方向
に走査した場合、単純に光透過部と光反射部の面積比で
計算してＴ　−５５％±２％程度、ランダムドツトミラ
ー９１の場合はＴ−５０％±３≦程度に設計しである。

厳密には反射膜の吸収特性９点像の強度分布等を考慮し
て面積比を決定する。小円を２ンダムに配置する理由は
、周期的に配置すると回折によって点像のくずれが大き
くなるとか、第４図等の如く、２つの面積型？　９　９
ｚｔ　９ｍを通過する光束がある場合、ミラー面上のパ
ターン同志で七アレが発生し、一様な光束でセンナ−面
を照明した場合にセンナ−間での強度比に狂いが生じた
り一様性が失われるとかの事態をさけるためである。但
し、配列が余り２ンダムになるとそのためにかえってセ
ンナ１ニ ー面照度恕不一様性が発生するのでそのバランスに注意
しなければならない。

尚、第４図の小円で示した、面積型ビームスプリッタ−
の光分割面上の光透過部又は光反射部の最小径の平均的
な大きさは、ビームスプリッタ−とセンナ−面までの空
気換算光路長をｊとしたとき、ＩＡＯＯ以上、ＩＡＯ以
下であることが望ましい。

その理由は、／／１００以下であると分別光のＭＴＦが
ひどく落ち、またｌ／１０以上であると、Ｆ５．６とか
Ｆ８とかのレンズを使用し、一点一点を結像する光束が
細くなった場合に、像の一様性が悪化するためである。

われわれの実験によればこのようなＭＴＦの値と一様性
のバランス上最適な値は前のセンナ−の場合約！乃０で
あった。

このように面積型ビームスプリッタ−９ｘ、９ｓ＆用い
ることによって入射光束１４を分割し、それぞれの分割
結像光束１０１．１０１．１０８をｃｅｎｔインセンｔ
　−１１ｉ、　１１ｍ、　１１慕に導き、その菌１図に
示した如く像のボケ量を検出することにより焦点調節状
態を知ることができる。正しい焦点調節状態を精確に知
るためにも、各ビームスプリッタ−では、６本の結像光
束１０１．１０寓、　１０ｇが光量比はぼ１：１：１で
、色特性及び偏光特性に差がないように光分割を行うこ
とが必要であり、面積型ビームスプリッタ−は１ｚｔ体
半透濾に比べて安価なもので、上記条件を満足すること
ができる。

ところで本発明になる光分割製蓋の応用技術としての７
オーカスインデイケーターシステムの場合、焦点検出を
ボケで行う場合、夫凌のセンサー１１１〜１１ｍまでの
結像光学系のＭＴＦについてもパＯ＼゛ ランスｔとれていることが望ましし１゜というのは、前
述の特開昭５５−１８６５２においても述べられている
ように夫々のセンナ−について隣接セグメント間の出力
の差分の積分値を比較することによって合焦位置を検出
するのがボケ検知方式の好ましい方法であるからである
。

以上詳しく説明したが、その中でも触れたように、面積
型ビームスグリツタ−を用いた場合、透過光の強度分布
の一様性が絖電体ビームスプリッタ−に較べ必ず悪化す
ることになる。

例えば一様な明るさの被写体にカメラを向けた場合、第
１図に示したようなぎケ検出方式の合焦検出装曾ではい
かなる信号も出ないはずであるが、面積型ビームスプリ
ッタ−のパターンがセンナ−面上に投影されると何らか
の信号が出て誤った合焦動作をする可能性がある。

本発明は、面積をビームスプリッタ−のパターンがセン
サーに投影され易い比較的大きなＦ＆例えば２５．６と
かＦ８のレンズを用いても、一様性の乱れが巾にして５
％程度に留まるような面積型ビームスプリッタ−の電ツ
ーパターンに関する〇本発明の実施例を第５図以下に説
明する。

第５図において、光束１４はセンナ−列１１１上の一点
１７に結像するものとする。このとき、光束１４が斜設
したビームスグリツタ−面９λと交わる断面形状は楕円
となるが、この楕円の短径をＷとする。尚、光軸１５が
ビームスプリッタ−面９工と交わる点を１６としたとき
、点１６から１７重での空気換算光路長をｊとする。

面積型ビームスプリッタ−９１上のイ２−パターンの一
実施例をｗｃ６図に示す。第６図は、面９１上の一部Ｗ
ｘＷの広さを示し、斜線部が光を透過する部分、斜線部
外はＡｊ等金属高反射膜が蒸着されている。ＷｘＷの正
方形を１２行×１２列に仕切ったとき、各行、各列で斜
線部が占める面積は４／１２−１／？）−５５，５＜≦
）となっている０面９１上には第６図に示したパターン
が左右、上下に相接して複数個配置され平均的透過率は
３５．５％となり、入射光の内６６．６≦は反射される
こととなる。実際には金属反射膜にも若干の吸収がある
ので、光分割比の精度を高めるためＫはそのような現象
も考慮して面積比を決める。

電２−パターンの他の例を第７図に示す０本実施例の場
合も正方形ＷｘＷの中の斜線部の面積は６６．５−であ
り、ｗ＆５図のＷＪ　９　ｚ上には第７図のパターンが
多数敷き詰められている。

本発明の他の実施例を第８，９図で説明する。

第８図は光透過部の形状を円としたもので、夫々の円の
中心は第７図の夫々の光透過部である正方形の重心と一
致している。また夫々の円の面積も正方形の面積と等し
い。

第８図のパターンを第５図のビームスプリッタ−面９１
に密に敷き詰め２５．６の光束で面９１を一様照明した
ときのセンナ−面上での光量分布を第９図に示す。尚、
第９図は、センサー面上をセンナ一方向にセンサー面上
に収束する２５．６の光束でスキャンしたときの光量分
布であり、基本的なン２−パターン巾Ｗと等しい周期性
を有することがわかる。しかしながら、その変動中は設
計どうり５≦以内に収まった。尚、Ｆ５．６の光束より
ＦＡの小さい光束で第９図のミラーを照明した場合、こ
め光束のＷより周期は実質的に小となる。この場合１光
量むらは５≦より更に低くなる。

−次元的光来のとき、もともと光量むらが発生しない。

本発明の方法によれば、このようにもともともらの発生
の少ないパターンを出発点としており１第５図の光束１
４の断面形状とミラーパターンが決まれば、センナ−面
上の光量むらは計算機によって直ちに求めることができ
る。

更に本発明のミラーパターンによれば先の提案にても説
明したとおり、個々の光透過部の形状。

大きさをセンナ−面から面積型ビームスプリッタ−まで
の光路長Ｉに対応して制御し、センサー面上にできる像
のＭＴＦを制御することができる。

尚、本発明の面積型（−ムスプリッターにおいて、平均
透過率は５５．５％に限らず、又光透過部の形状は、正
方形９円等に限られるものではなく、楕円その他でも良
く、光透過部と反射部の形を入れ替えても良く、又、第
９図に示したようなむらを除くため、各光透４／反射要
素の位置をずらしても良い。

以上本発明の面積型ビームスプリッタ−を光分割装置に
用いた合焦検知装置においては、一様な結像光束が入射
した場合において、各波長による分光反射率の違いによ
り２光束の分割比が異なったり、又ランダムなパターン
によりセンナ−面上に光量分布のむらが生じ、あたかも
何らかの像が形成されているかのような信号が発生した
りというようなことも起こらず、かつ又、ビームスプリ
ッタ−の製造プツセスがＩＣパターンマスクの製法と極
めて類似し生産の安定性ローコスシ化がもたらされた。

尚、一様性については、結像レンズのとりうるＦムの内
最大のＦＡ例えば１５．６についである限度内におさめ
れば、より小さいＦＡの場合には、一様性がより高まる
ことも確かめられた。

第４及び第３図は一眼し７カメ２に組込んだ先願の光分
割装置の暁統図、 第４図は本発明になる面積型ビームスプリッタ−が好適
に用いられる光分割装置を示す図、！５図は本発明の面
積製ビームスプリッタ−と第６、及び第７図は本発明の
面積型ビームスグリツタ−の々クーパターンを示す図、 第８図は他のｚ２−パターンを示す図、館９図は本発明
の面積型ビームスプリッタ−を用いたときのセンサー面
上での光分布を示す図である。

図中、１はレンズ、２，５．４はセンサー面、５はピン
ト面、９は面積型ビームスプリッタ−１１゜は１ｔ−１
１１はセンナ−アレー、である。

、ユ）　　　　　　　　（ｂ）” 箔　２に ！？３４−　　　・・　−・Ｉ？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）実像を形成する光束中に設置し、該光束を複数の
   光束に分割する面積型ビームスグリツタ−であって点像
   を形成する結像光束が前記ビームスプリッタ−面を照射
   する幅をＷＥしたとき１前記面積型のビームスグリツタ
   −のミツ−パターンは擬似フンダムパターンであり、か
   つほぼＷかＷ以下の周期性を有することを特徴とする面
   積型ビームスプリッタ−０ （２、特許請求の範囲第１項記載の面積型ビームスプリ
   ッタ−において、前記ビームスプリッタ−と結像面との
   前記結像光束を形成する結像系の光軸に沿った距離をｌ
   としたとき、最小巾がＩＡＯ〜／／１００程度の一種類
   の要素バター／を分布した面積型ビームスプリッタ−〇