JPS58208734A - 合焦検出装置 - 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、着脱自在の撮影用若しくは結像用レンズか装
着されるカメラ等の光学装置に収容して合焦点を、簡単
な構成で高精度に検出でき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あ
るいは観察できるように、装置の撮影光学系の結像位置
が合焦であるか否かを検出できる合焦検出手段が、付設
されているものとか、上記撮影光学系を自動的に合焦位
置に移動設定できる装置（以下合焦設定装置という。）
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は暗い
撮影光学系を使用する場合においては、一般に光電素子
による検出出力が小さくなり、合焦点検出が殆んど不可
能になる。

このため、特公昭４９−１９８１０号公報に開示されて
いるように、一定形状のヒームを被写体に向けて照射す
る手段もあるが、照射部をＩＩ影レしス系とは独立した
光学系を使用しているため、一つの光路て撮影を行なわ
な（プれはならない内視鏡等には応用し難いという問題
がある。

又特開昭５６−１２８９２３号公報に開示されているよ
うにスブリットブリスムを使用する手段においては、少
くとも上下各２個以上のｔｌＪ＼光電素子を必要とし、
一定レベル以上の精度を必要とする場合には、前記光電
素子を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回路系が複雑となり、特に生産
数の少い１品においては、高価になるという問題がある
。

さらに、特開昭５０−１０１３１号公報に開示されてい
るように、回折板を用い、複数の光電素子にて合焦点位
置を検出する装置があるが、前述の従来例と同様に撮影
光学系とは独立した光学系となっているため、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
難いという問題があった。

また、特開昭５６−１？５７１３号公報に開示されてい
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ｆｉｌがあるが、フ
ィルム面等の所定の結像面の他にこの結像面と共役とな
る位置を前記結像面の両側に二箇所設け、一方の箇所に
配設された投光手段にて被写体に投光した光を他方の箇
所に配置した受光手段にて受光するよう構成されている
ため、この従来例においては投光手段及び受光手段に比
較的大きなスペースを必要とすると共に、合焦検出の光
学系及び回路系の構成が複雑となっているため、高価に
なるという問題があった。

さらに、近距離あるいは遠距離の対象物を撮影したり、
挟角あるいは広角で撮影する場合においては、着脱自在
な撮影レンズが用いられるので、合焦検出手段を＠雑自
在の撮影レンズ側に設けると、合焦検出を行うことがで
きなくなる場合が午しる。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、着脱
自在の撮影レンズが装着されるカメラ等の光学装置にお
いて、フィルム面等所定の結像面と共役となる位置近傍
に光学的開口部若しく、：マ非感光部を設けた受光手段
にて被写体側から入射される光を受光することにより、
簡単な構成で高精度の合焦検出を行い得る合焦検出装置
を提供することを目的とする。

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を示し、第２図は第１実施例の受光手段
の形状を示し、第３図は第１実施例の合焦検出の原理を
説明する図を示し、第４図は受光手段の出力特性を示す
。

これらの図において、硬性の内視鏡１は、その先端に照
明光学系及び観察光学系が配設された細長の挿入部２と
、この挿入部２を前方に突出するように形成し、後方に
接眼レンズを収容した接眼部３を設けた操作部４とから
なり、この操作部４にはライトガイトロ金部５が突設さ
れ、ライトカイトケーブル６を介して光源７から照明光
か供給されるように構成されている。

上記接眼部３には、（撮影用）カメラアダプタ８が、着
脱自在に装着され、さらにこのカメラアダプタ８の後方
からカメラ本体９の前端側か着脱自在に装着されるよう
になっている。

上記カメラアダプタ８内には、荻看された際内視鏡１の
接眼レンズ後方の光軸１０上に該光軸１０上を前後に手
動で移動できる撮影（結像）レンズ１１が収容されてお
り、この撮影レンズ１１のさらに後方のカメラ本体９内
における上記光軸１０上で入射光に対し、所定の角度（
例えば４５度）傾斜した反射面を有すると共に、その一
部を後方に透過し、撮影時には第１図に示す位置から回
動等して退避するリターンミラー１２と、このリターン
ミラー１２に取り付けられ、この反射面と垂直な反射面
を有する合焦検出用ミラー１３とか配設され、ざらに光
軸１ｏ上で所定の距離隔てた後方には写真撮影用のフィ
ルム１４が配設されている。

上記リターンミラー１２は、入射された光を反射すると
共に、その一部をわずかに後方の光軸１０上に位置する
合焦用ミラー１３側に透過するように形成され（この場
合、合焦用ミラー１３の後方のフィルム１４側に光は透
過しない。）、この合焦用ミラー１３で反射される光の
光軸上（図示では下方側）に垂直な受光面を有する合焦
検出用受光素子１５が配設されている。この受光素子１
５は、挿入部２前方の被写体１６からの入射光に対し、
フィルム１４面に結像される光学的距離（光路長）と共
役となる位置に配設されており、第２図に示すように前
面の光電面１７の中央部にピンホール状開口部１８か形
成されており、この裏面は合焦検出用ｆスポット照明用
）の光１１！’９の光が直接光電面１７に届かないよう
に遮光面２０が形成されている。

一方、前記リターンミラー１２の反則光軸上（図示では
上方）には、観察する際の光学像が左右反転しないよう
にするための手段としてベンタブリスム２１が配設され
、さらに該ベンタブリスム２１を経た光軸上にファイン
ダーレンズ２２か配設されており、その後方に眼を近接
させることにより、フィルム１４面に結像されるのと同
等の光学像を観察できるように構成されている。

上記受光素子１５に設けられた開口部１８の位置（これ
は受光素子１５の光電面１７に略一致する。）は、前記
フィルム１４面の位置と光学的に共役となる位置に配設
されている。

即ち、撮影レンズ１１を経た光が、後方のフィルム１４
面に結像される場合の光路長と、リターンミラー１２を
透過し、合焦検出用ミラー１３で反射されて受光素子１
５の光電面１７に結像される場合の光路長が等しくなる
ように設定されている。

このように配設された光学系を有する合焦検出装置にお
いて、合焦用光源１９の光は受光素子１５のピンホール
状開口部１８を軽で光軸１０に沿って進行し、撮影レン
ズ１１を経て前方の被写体１６に向けて投光される。投
光され、被写体１６で反射された光は、再び撮影レンズ
１１を経て受光素子１５側に戻るが、今、仮に被写体１
６が符号すで示す位置の時フィルム１４面に鮮明に結像
する合焦点であって、被写体１６がそれより近すぎたり
、それより運すぎたりした場合の位置をそれぞれ符号ａ
、Ｃで示す。

上記符号すの位置で反射された光は、撮影レンズ１１を
経てピンホール状開口部１８の位置が収束点く結像点）
となるので、このピンホール状開口部１８周囲の光電面
１７には、光が達しない。

一方、符号ａの位置で反射された光は、上記ピンホール
状開口部１８の後方位置が収束点となるので、図示のよ
うにピンホール状開口部１８外周の光電面１７に光が達
し、この光量に応じた光電流が８カされる。同様に符号
Ｃの位置で反射された光は、ピンホール状開口部１８の
前方位置ですでに収束点となり、その後拡開するので、
光電面１７に光が達し、受光素子１５からこの光量に応
じた光電流が出力される。

上述においては、合焦用光源１９に対する光についての
み考慮したが、実際には前記の光のみでなく、例えば内
視鏡］については光源７からライトガイドケーブル６を
経てライトガイトロ金部５に導かれ、さらにライトガイ
ドを経て挿入部２先端から出側された照明光等による光
軸１・○からはずれた外光も充電素子１５側に受光され
るため、受光素子１５の出力は上述の外光による出力レ
ベル分嵩上げされ、第４図に示すようになる。ここで横
軸は被写体１６の位置を示し、縦軸は光電素子１６の検
出出力レベルの一例を示す。

即ち、被写体１６が合焦の位置、つまり符号すの位置の
時の受光素子１５の出力レベルｐｂが最小となり、それ
より近すぎても、達すきてもそれぞれ出力レベルＰａ　
、Ｐｃが大きくなる。

このようにして検出された出力レベルが極小（最小）の
位置が合焦点となるので、任意の距離における被写体１
６に対し、撮影レンズ１１を光　　　　′軸１０に治っ
て移動させ、受光素子１５の出力か極小（最小）値とな
る位置において、写真等の撮影を行えば、鮮明な（写真
）撮影ができる。この撮影レンズ１１を移動する場合、
移動する前より出力レヘルが小さくなる方向か合焦に近
っていることを示すので、アナログ的メータあるいは多
数のＬＥＤを光電流に応して点滅させたり、音で告知す
る等して知らせる手段を設け、上記の方向に撮影レンズ
１１を手動（又は自動）で動かせば良い。この場合撮影
レンズ１１の移動に対し、出力レベルが大きくなり始め
るか、変化しなくなる点で移動を停止すれば、任意の距
離の被写体１６に対し、撮影レンズ１１を合焦の位置に
設置することができる。

上述の原理は、撮影レンズ１１の後方の受光素子１５に
至る間にリターンミラー、１２９合焦用ミラー１３が配
設され、撮影レンズ１１の前方の被写体１６に至る間に
内視鏡１が配設されていることを除いて、第１図に示す
光学系に対しても全く同様に適用できるものである。

第１図に示すカメラ本体９において、図示しないが、合
焦となった場合、合焦表示ランプ等を点灯させたり、ブ
ザーを動作させて合焦を確認するよう構成することもて
きる。上記合焦状態は光電素子１５の出力レベルで確認
できると共に、リターンミラー１２．ペンタリズム２１
さらにファインダーレンズ２２を経て観測者はフィルム
１４面に結像されるのと同等の光学像を観寮できるので
、上記合焦状態の場合に撮影すれば、鮮明な（写真）撮
影ができるようになっている。

この第１実施例によれば、着脱自在の撮影ランプ１１（
第１図においてはカメラアダプタ８）側を変えれば、遠
距離あるいは近距離の対象物を鮮明に撮影したり、広角
あるいは挟角等広範囲の目的に対処できるようになる。

上述の台無用光源１９として、赤外域の発光特性を有す
る赤外光源を使用し、受光素子１５の（光電面１７）方
も赤外域において良好な検出特性を示す素子を用いれば
、一般観察用における照明光その他の外光が受光素子１
５に入射される影響が、少なくなり、合焦位置を高精度
に検出する能力が向上する。つまり、通常の可視領域の
光源１９を用いた場合には第４図に示すような出力特性
になるが、上記の光源及び受光素子を用いると、被写体
１６の位置に対する受光素子の出力レベル特性は、第５
図に示すように信号対雑音比（ＳＮ比）が向上する。換
言するならば、符号すで示す合焦位置における出力レベ
ルＰｂ′に対し、それぞれ符号ａ、Ｃで示すずれた位置
における出力レベルＰａ’、ｐｃ′は、前述の場合より
相対的に小さくなっているが、合焦位置からのずれの位
置（例えば）ａに対する出力レベルの相対的変化量は（
Ｐａ　’　−Ｐｂ　’　）　／　Ｐｂ　’　トナ’）、
前述（７）１合における変化！　（Ｐａ　−Ｐｂ　）　
／Ｐｂより大きくなる。

第６図は、第２実施例を示し、投光及び受光手段が次の
ように構成されている。

即ち、合焦用ミラー１３で反射された光軸後方（図示で
は下方）に、直角プリズム３１Ａ、３１Ｂを接合して形
成したビームスプリッタが配設されている。

これら直角プリズム３１Ａ、３１Ｂの接合面を透過した
光軸上及び反射した光軸上にの後方となる前記各直角ブ
リスム３１Ａ、３１Ｂ後端面に、それぞれピンホール状
開口部３２Ａ、３２Ｂが位置するように遮光板３３Ａ、
３３Ｂが接着され、各ピンホール状開口部３２へ、３２
Ｂの後方にそれぞれ光電素子３４及び前記スポット照明
用の光源１９が配設されている。

上記光電菓子３４前面のピンホール状開口部３２Ａは、
フィルム１４面の位置と光学的に共役な位置となるよう
に設定されている。

この実施例における合焦検出の原理図は、第７図に示す
ようになる。

即ち、光源１９の照明光は、一方の遮光板３３Ｂに設け
たピンホール状開口部３２Ｂを通り、プリズム３１Ａ、
３１Ｂの接合面で反射されて撮影ランプ１１を経て被写
体１６に向けて投光される。

被写体１６で反射された光は、再び撮影レンズ１１を経
てプリズム３１Ｂ、３１Ａを透過して他方の遮光板３３
Ａ側に入ｌＦｌされ、撮影レンズ１１がフィルム１４面
に鮮明な光学像を結ぶ合焦状態にあると、ピンホール状
開口部３２Ａの位置が収束点となるので、反射光は殆ん
とピンホール状開口部３２Ａを通り、光電素子３４（の
光電面）（こ届き、合焦状態にないと、ピンホール状開
口部３２Ａを通る光は少くなり、従って光電素子３二に
届く光量も少くなるように構成されている。つまりこの
場合の光電素子３４の検出出力特性は第８図に示すよう
に合焦状態の時の出力レベルは極大値（最大値）となる
。上述以外の部分については、前述の第１実施例と同様
の構成である。

この実施例は、前述の実施例と略同様の作用効果どなる
が、前述の実施例に辻べ、受光手段を構成する遮光板３
３Ａ、３３Ｂに開口部３２Ａ、３２Ｂを設けるようにし
であるので、前述の実施例のように比較的加工のしにく
い受光素子１５に開口部１８を設けなくても良いという
利点がある。

上述の第２実施例におけるビームスプリッタは、プリズ
ム３１．Ａ、３１Ｂを用いないて半透鏡で構成すること
もてきる。

尚、遮光板３３Ａ、３３Ｂに設けた各ビンボール状開口
部３２へ、３２Ｂは、四角形等信の形状の開口部でも良
いし、前述及びこの実施例における開口部は、光学的に
開口していれば良いので、開口部を光が透過するガラス
等で閉塞することもてきる。

又、上述の実施例におけるスポッ］〜照明用光源−９と
して赤外域の発光特性を有するものを用い、光電素子３
４も赤外領域で検出特性の良好なものを用いれば、ＳＮ
比を改善することができる。

又、上記光源１９の光、フィルムを通して開口部１８．
３２Ｂから特定の波長の光を選択的に投光し、−力受光
素子１５あるいは光電素子３４の方も、上記波長の光に
対し、感度の高いものを用いれば、ＳＮ比を向上できる
。さらに、第２実施例におけるプリズム３１Ａの後端面
、つまり遮光板３３Ａが接着される面に開口部１８．３
２Ａ等を形成した光電素子を配設して合焦検出を行うよ
う構成することもできるし、この場合の開口部１８．３
２へ等は投光用に用いないので、該開口部１８．３２Ａ
等は非感光部材を接着等して閉塞するよう形成しても良
い。この場合の出力特性は第４図に示すようになる。

尚、上述の各実施例は、内視鏡１に装着されて使用さ机
るように示しであるが、＠脱自在で、撮影用レンズ１１
を収容したカメラアダプタ８を顕微鏡等に装着して写真
撮影行うこともできるし、着脱自在のレンズ群を有する
通常のカメラとして使用することもできる。ざらに本発
明は＠脱自在の撮影レンズを有するテレビカメラ等の他
の光学装置類にも適用できるものである。

又、本発明は合焦検出用に投光する手段を備えているが
、この投光手段は明るい撮影光学系あるいは被写体が外
部の光ですでに明るい場合には、投光することなく、受
光手段を動作させるのみで合焦検出を行うようにするこ
ともできる。

以上述べたように本発明にすれば、撮影レンズ若しくは
結像レンズが着脱自在に装着されるカメラ等の光学装置
において、フィルム面等所定の結像面と共役となる位置
に光学的開口部若しくは非感光部を有する受光手段を配
設すると共に、受光手段で検出された出力が極小値若し
くは極大値であることを確認できる手段を設けであるの
で、簡単な構成によって高精度の合焦検出かできるとい
う利点を有する。又、本発明における合焦検出手段は小
さなスペースに収容できると共に、簡単な構成であるの
で、低コストで実現できるという利点を有する。又、撮
影若しくは結像レンズが交換できるようになっているの
で、本発明は広範囲の用途に利用できるという利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明の第１実施例に係るもの
で、第１図は、合焦検出装置の光学系を示す説明図、第
２図は、第１図に用いた受光素子を示す正面図、第３図
は第１図の光学系の合焦検出の原理を直線状の光学系に
簡略化して示す概略説明図、第４図は、第３図の被写体
の位置を変えた場合の受光素子の出力特性を示す特性図
、第５図は、第３図において赤外光を用いた場合におけ
る受光素子の出力特性を示す特性図、第６図ないし第８
図は本発明の第２実施例に係るもので、第６図はカメラ
本体内に収容された本発明の合焦検出装置の第２実茄例
の光学系を示す説明図、第７図は、第６図の光学系の合
焦検出の原理を直線状の光学系に簡略化して示す概略説
明図、第８図は、第６図における受光手段の出力特性を
示す特性図である。 １・・・内視鏡、　８・・・カメラアダプタ、　９・・
・カメラ本体、　１０・・・光軸、　１１・・・撮影レ
ンズ、１２．１３・・・ミラー、　１４・−・フィルム
、　１５・・・受光素子、　１６・・・被写体、　１７
・・・光電面、１８．３２Ａ、３２Ｂ・・・開口部、　
１９・・・光源、２１・・・ペンタプリズム、　２２・
・・ファインダーレンズ、　３１Ａ、３１Ｂ・・・プリ
ズム、　３３へ。 ３３Ｂ・・・遮光板　　３４・・・光電素子。 代　　理　　入　　　弁理士　　　　伊　　ｉｉｉ　　
　　進第４図　　　　　　　第５図 第７図 ６ 第８図 ｂｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮影用若しくは結像用レンズが＠脱自在に＠肴可能にな
   るカメラ等の光学装置において、フィルム面等所定の結
   像面と共役となる位置に光学的開口部若しくは非感光部
   を設けた受光手段と、該受光手段で受光された光量に応
   じた出力が極大値若しくは極小値であることを確認でき
   る手段とを有することを特徴とする合焦検出装置。