JPS58162938A

JPS58162938A - 合焦検出装置

Info

Publication number: JPS58162938A
Application number: JP4608382A
Authority: JP
Inventors: 「肉」戸　芳雄; Yoshio Shishido; Shinichi Kato; 伸一加藤; Shinichi Nishigaki; 西垣　晋一; Kazumasa Matsuo; 松尾　和正; Atsushi Miyazaki; 敦之宮崎; Susumu Takahashi; 進高橋; Takeaki Nakamura; 剛明中村; Akifumi Ishikawa; 石川　明文
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1983-09-27

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、微小な間隔を隔てて隣接して配設されだ各受
光面に、厚さの異る透明部材、若しくは厚さは等【−く
ても屈折率の異る透明部材を配設したり、又は谷受光面
にわたって楔形状の透明部材全配設したりして、各受光
面に至る光路長が異るように形成した受光素子によって
、簡単な構成で、烏積度に合焦検出を行い得る合焦検出
装置に関するものである。

一般に、内視鏡、カメラ、テレビカメラ等の光学観察装
置及び光学撮影装置においては、被写体を鮮明に撮影（
観察も含めて用いている。）できるように、任意の被写
体距離に対し、装置の撮影用あるいは結像用光学系の結
像位置がフィルム面等の結像面に鮮明に結像している合
焦状急にあるか否かを検出できる合焦検出手段が広く設
けられている。又、上記撮影光学系を自動的に合焦状態
の位置に移動設定できる手段が付設されている場合もあ
る。

従来の合焦検出装置は、被写体が暗い場合あるいｔよ暗
い撮影光学系を使用する場合においては、一般に受光素
子による検出出力が小さくなり、焦点検出が殆んど不可
能になる場合がある。

このため、特公昭４９−１９８１０号公報に開示されて
いるように、一定形状のビームを被写体に向けて照射す
る手段を設け、たものがあるが、照射手段を撮影レンズ
系とは独立した光学系を使用しているため、一つの光路
で撮影を行なわなければならない内視鏡等には応用し難
い。

又％開昭５６−１２ｇ９２３号公報Ｉ／ＣＲ示されてい
るようにスジリットプリズムを使用する手段において社
、一定レベル以上の精度を必要とする場合には、前記受
光素子音多数配設すると共に、それらの出力信号を比較
して合焦か否かを検出する（口）結糸が複雑となり、特
に生産数の少ない製品においては、高価となるという問
題がある。

サラＫ　ｑＩｉＦｊａＮ３５６−１２５７１３　号公報
Ｋ　Ｒ示すしているように、光源を点滅して被写体に投
光し、消灯区間における出力信号を点灯区間における出
力信号から差し引くことにより、上記光源以外の外光の
影響を軽減し、被写体が暗い場合、及び暗い撮影光学系
の場合においても、合焦か否かを検出できる合焦検出装
置があるが、構成が複雑となるため、この装置を設けた
装置が高価になるといり問題がある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、任意の距
離にある被写体からの光を撮影光学系を経′〔フィルム
面等の結像面と共役となる位置の光路ＶＣ酎り両側に微
小な間隔を隔て、且つ各受光面に至る光路長がそれぞれ
わずかに異るように、各受光面に光路長の異る透明部材
を段差状若しくは谷受光面にわたって楔形状等の透明部
材を配設することにより、簡単な構成によって精度良く
合焦状態か否かを検出できる合焦検出装置を提供するこ
とを目的とする。

以゛ド、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の第１実施例及び
その合焦検出１路を示す。これらの図においで、撮影用
（結像用）のレンズ１の光軸２上後方で、図示しないフ
ィルム面等結像面と共役となる位置３／ｌ（おけるわず
かに離間した開口部４を隔てた上下（又は左右ＩＩり両
側に、各受光面な。

−が光軸２と垂直（垂直から傾いた場合にりいても適用
できる）となるように各受光素子６Ａ、　６Ｂが配設さ
れている。

これら各受光素子６Ａ、　ｓｓの同形状の受光面μ。

５Ｂの裏面側には、それぞれ遮光板７Ａ、　７Ｂが接着
剤等で、又は遮光物質が塗布されており、上記開口部４
後万の光軸２上に配設された光源８からの合焦検出する
ため前記開口部４を通夕、さらに撮影用のレンズ１ｔ−
経て、レンズ１前方の被写体９偶に投光される光が、裏
面側から直接受光面５Ａ、　５８に入射されないように
構成されている。

上記両受光素子−，６Ｂは、陶等の受光素子をそれらの
受光面方向（つまり光軸２と垂直方向）Ｋわずかに離間
して配設し、従って両受光面詰、！４に至る被写体９儒
との光路長が等しくなるが、一方の受光素子（図示では
６Ａ）の受光面な前面に、光学ガラス郷（あるいは透明
な塗料勢を塗布する等しても良い）の透明部材１０を貼
設することＫより透明部材１０が設けられてない方の受
光素子−の受光面５Ｂにおける光路長より、受光素子μ
側の光路長をわずかに大きくしである。

このように一方の受光素子６Ａの受光面ξに透明部材１
０（１−貼設あるいは配置することにより、同等の受光
素子の光路長管わずかに異るようにしである点が本発明
の特徴をなし、合焦検出に使用する場合ｅこは例えば第
１図に示すように、これら。わずかＶこ異る光路長の中
間位置が結像面と共役位置３となるよう配設する。

上記受光素子５Ａ、　５８の受光面ξ、５Ｂは、その前
面が感光する素子、例えばフォトダイオード、）Ａトト
ランジスタ等のように元によって電流特性が変化する素
子とか、太陽電池のように光起電力が生じる素子、ＣＤ
Ｓのように元によって抵抗値が変化する素子等を用いて
形成され、それら検出した光臓に応じた信号は各信号ラ
イン１１Ａ、　　１１Ｂを経て合焦検出回路１２に入力
されるように構成されている。

１−ｔｌ己合焦検出回路１２は、合焦か合焦でないかを
検出し、合焦でない時にはレンズ駆動装置１３に信号を
出力して、レンズ１を合焦状態になるように動作させ、
−万合焦時には合焦表示回路１４Ｋ（合焦）信号を出力
して合焦状態であることを観察者に表示するように構成
されている。

上記合焦検出（ロ）路１２は、例えば第２図に示すよう
に構成されている。

即ち、各受光素子い、―で検出され次出力は差動型増幅
器等で構成された二人力の比較器１５にそれぞれ入力さ
れ、この比較器１５の出力レベル（例、ｔｔｆ正か負あ
るいはハイレベルかローレベル等）によってレンズ１が
合焦状態より前方位置に被写っている）符号ａて示す位
置のｆント状態であるか、実際の被写体９の位置すよ）
葎方（の符号Ｃで示す”）位置かを検出し、その出力に
よってレンズ駆動装置１３を動作させてレンズ１を合焦
位置側に前後動するよう構成されている。

一方、上記二つの受光素子い、ｅａの出力は、抵抗１６
Ａ、　　１６Ｂｔ−介して加算器ＩＴを形成する差動増
構成されている。この入力端は利得制御用抵抗１８を斤
して上記増幅器１７６出力端に接続され、他方の入力端
は接地され、この加算器１７は二つの受光素子６Ａ、　
６Ｂで検出された出力を加算して出力（増幅（７で加算
出力する場合を含む）シ、この加算出力ｔま二つの受光
素子い、６１Ｂの合焦状態からのずれ緻に比例した大き
さとなり、この出力は前記レンズ駆動装置１３０制御端
に供給されて、レンズ１を前方又は彼方に移動させる量
を自動的に制御し、任意の距離の被写体９に対して、レ
ンズ１を自動的Ｖこ合焦位置に設定できるよう構成され
ている。

尚」−記加算器１Ｔの出力は入力した極性とは逆極性と
なるよう構成されているが、加算出力が反転しないよう
にするには抵抗１６Ａ、　１６Ｂと接続される入力端を
非反転入力端に接続し、利得制御用抵抗１８′ｆｔ反転
入力熾側に接続し、この反転入力端を抵抗を介して接地
するよう構成すればよい。

上記レンズ１が合焦状態になると、両受光素子６Ａ、　
５に３の出力は共に最小となるので、加算器１１の出力
本最小値（理想的にはθレベル）となり、この場合には
合焦表示画ｗ１１４が動作してＬｍ轡を点燈したり、デ
デーで合焦を表示するよう構成されている。上記合焦状
ｉｔＭ＃ｉ、合焦表示−合焦表示−路内４内ない比較器
の一方の入力１ｓｔ−合焦状１１ＡＫおける加算器１７
の出力レベルよりわずかに大きいレベルに設定し、他方
の入力端に上記加算器１７からの出力を入力させること
により、合焦か否かによって上記比較器の出力が反転す
るので検出できる。

又は第２図における差動増幅器１７’１７）　［’方の
入力端を両受光素子錦、−の合焦時の出力レベルの加算
出力よりわずかに大きいレベルに設定しでおいて、合焦
時には加算出力が、非合焦時とは逆の極性になるよう構
成することもできる。

このように構成された本発明の＠１実施例にお叶る動作
は次のようになる。

今、被写体９が符号すの位置にある時、合焦であるとす
ると、光源８によって被写体９儒に投光され、符号すの
位置の被写体９で反射された光はわずかに光路長が異る
ように配設された両受光素子５Ａ、　５Ｂの中間で結像
面と共役となる位置３に結像されるので両受光素子６Ａ
、　６Ｂの出力は最小（極小）となり、合焦検出回路１
２の出力も最小となり。

合焦３ＳＩ−不回路１４が合焦であることを表示するこ
とＶＣなる。

一力、被写体９が上記より後方の（符号ａで示す）位＠
ＶＣある場合には、光源８から被写体９側に投光さ７Ｌ
、反射された光は、第１図の一点鎖線でノドすように両
受光素子６Ａ、　６Ｂに届く手前の位置ですでに結像位
置となり、その後拡開するので、両受光素子６Ａ、　６
Ｂの受光面９．５Ｂに光が入射される。この場合透明部
材１０ヲ配置したことにより、配置されでない方の受光
面鋼に至る光路長よりわずかに大きく、つまり後方に配
置したのと同等になる、受光面５Ａに届く光量の方が大
きくなるので、合焦検出回路１２における比較器１５の
出力は第２図。

の場合負となり、レンズ駆動装置１３ヲ動作させてレン
ズ１を両受光素子６Ａ、　５Ｂ側（つ筐シ後万１１）Ｋ
移動させる。上記レンズ１を移動させろ膏量は加算器１
７の出力レベルによって検出され、レンズ１＃′ｉ自動
的に合焦状態になる位ｔＫ設定される。

しかして上記とは逆に被写体９が符号Ｃで示す位置にあ
る場合には、投光され、被写体９＠で反射された光の結
像位置は両受光素子μ、６Ｂより後方となるので、両受
光素子μ、６Ｂの出力の大きさは上記とは逆となり（つ
まり受光素子−の出力が受光素子−の出力より小さくな
る。）、従って比較器１５の出力レベルも上記とは逆に
なる。従って、レンズ１Ｆｉ逆方向つまり前方に移動さ
れ、上記と則様自動的に合焦位置に設定され、その後合
焦表示回ｗｒ１４が合焦であることを表示する。

上記合焦検出回路１２は、合焦を検出する一例を示すも
のであり、上記とは異るよう構成することも出来る。

第３図は合焦か否かを検出する受光素子の第２実施例を
示す。

この実施例においては、上記第１実施例における一方の
受光面なの前面に配置し友透明部材１０の代りに、両受
光面５Ａ、　ＳＢにわたって楔形状のレンズ（又はレン
ズ状部材）２１が配置されている。

、Ｅ記侯形状のレンズ２１は一方の受光面５Ａ側が厚く
、他力の受光面５Ｂ＠に薄くなるように配置することに
より、被写体９ｍから入射された光を屈折させるｌｉミ
ラえて、実質上一方の受光面晴に至る光路長と他方の受
光面一に至る光路長とがわずかに異るように構成されて
いる（図示の実施例においては受光面５Ａが受光面一よ
りわずかに前方に配置したのと同等となる）。

その他の部分については、＠ｌ実施例と同様である。尚
、この実施例においては、光源８から被写体９側に投光
される光が楔形状のレンズ２１を通すと元軸２からずれ
るので、光源８ｔｌ−光軸２よりわずかにずらした開口
部４後方（の上部）に配置することにより、その位置か
らの光が光軸２上を被写体９側に進むようにできる。

この実施例の動作は、上記楔形状のレンズ２Ｉｋ配置す
ることにより、両受光面８．５Ｂの光路長をわずかＶＣ
異るようにしたものであるので、上記第１実施例と略同
様の動作となる。

ト記第２実施例によれば、楔形状のレンズ１の配置する
位置つまり両受光面μ、５８に当接するよう配置するか
、又はその位置より前方に配置するかにより両受光面８
，５Ｂに至る光路長のずれの量を容易に可変できるし、
又上記レンズ２１を傾けることによっても可変調整でき
るという利点を有する。

以上述べた実施例においては、合焦検出に使用される受
光素子６Ａ、＠を二個用いるよう構成しであるが、三個
以上用いて構成することもできる。

この場合同形状の受光素子を光軸の上下左右等腋光軸を
取り巻くようにそれぞれわずかに離間して配置し、各受
光素子又は１個を除く受光素子の各受光面に第１実施例
のように透明部材を配置し、それぞれの受光面（至る光
路長がわずかに異るようにする。

又は、第２５ｊ！施例に示すように楔形状のレンズを１
個又は２個以上配置することにより、各受光面に至る光
路長がわずかに異るように配置する。

このように三個以上の受光面を有する受光素子における
合焦検出回路としては、例えば−個の受光面全結像面と
共役となる位置３に配置し、その他のものをその前後に
配置し、各受光面（受光素子）の出力全比較して最小の
出力レベルとなる受光素子を検出することにより、撮影
用レンズ１のピントの位ｗＬ？］−知ることができるの
で、その受光素子の出力と、結像面と共役となる位置に
配置し友受尤素子からの出力との差を検出すれば、合焦
位置からのずれ量も検出でき、この検出出力によってレ
ンズ１を合焦位置まで移動させることができる。

尚、上記第１実施例と第２実施例とを組み合わせて使用
する場合も本発明の範ちゅうに入るものである。

尚、以上述べた各実施例においては、合焦検出の際、光
源８から光を投光するようにしであるが、被写体９　＠
Ｊが明るい場合には必ずしも必要とされるものではない
。

又、元軸２に沿って合焦か否かを検出する際必要とされ
る開口部４はスリット状、溝状等に限定されるものでな
いし、開口部４でなく投光が必要な場合には元の透過窓
であれは良いし、透過窓から投光が必要でない場合に鉱
感光しない部材で形成することもてきる。

又、上述Ｖｃシける受光素子６Ａ、　ｍ等はそれぞれ異
る受光素子として説明しであるが、同一基板上に複数の
受光面を形成した単一の受光素子として形成することも
できる。

以上述べたように本発明によれば、複数の受光面全互い
にわずかに離間して配設した受光素子の各受光面又は１
個を除く各受光面に光路長の異る透明部材を配置し几り
、複数の受光面にわたって楔形状のレンズ等を配置して
各受光面における被写体側からの光の屈折率が実質上翼
って、各受光面に至る光路長がそれぞれわずかに異るよ
うにできるので、簡単な構成によって容易且つ高精度に
合焦検出ができるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の構Ｆｌｔを示す説明図、第２図は第１実
施例における合焦検出回路を示す回路図、第３図は合焦
検出用の受光素子の第２実施例を示す説明図である。１・・・レンズ、　　２・・・光軸、　　４・・・開口
部、５Ａ、　５Ｂ・・・受光面、　６Ａ、　５Ｂ・・・
受光素子、ゞＩＡ、　、７Ｂ−・°遮光板、　　８・・
・光源、　　９・・・被写体、１０・・・透明部材、１
２・・・合焦検出回路、１３・・・レンズ駆動装置、　
１４・・・合焦表示ｕ路、１５・・比較器、　１７°・
・加算器。第１図４第２図らΔ ８　　　　　　　第３図第１頁の続き０発　明　者　宮崎敦之東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号才リンパス光学工業株式会社内０発　明　者　高橋進東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号才リンパス光学工業株式会社内０発　明　者　中村川明東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号才リンパス光学工業株式会社内０発　明　者　石川明文東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号才リンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

撮影用又は結像用レンズによって被写体の光学像をフィ
ルム面等所定の結像面に結像させる場合、前記レンズが
所定の結像面に鮮明な光学像を結像する合焦状態にある
か否かを前記結像面と共役位置近傍に配設された受光素
子で受光し、その受光した光量に応じた出力で検出する
合焦検出装置において、複数の受光面を各受光面が光軸
と垂直ないし、略垂直となるようにして光軸の両側ない
し骸光軸を取シ囲むように配置し、各受光面若しくは１
つを除く各受光面に光路長の異る透明部材又は複数の受
光面に互って横形状のレンズ状部材を配設することＫよ
り、被写体と各受光面に至る光路長とをそれぞれ異るよ
うにした受光素子を具備することを特徴とする合焦検出
装置。