JPS58211107A

JPS58211107A - 合焦検出装置

Info

Publication number: JPS58211107A
Application number: JP9427482A
Authority: JP
Inventors: 「しし」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: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1983-12-08

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】本発明は光学的開口部若しくは非患光部を設けた受光手
段の受光面に方向依存性を有するフィルタ等を配設する
ことにより、容易に合焦状態か否かを検出できる合焦検
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
置及び光学観察装置においては、被写体を鮮明に撮影＜
Ｗ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所定の結像面に鮮明に結像してい
る合焦状態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、上記機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。

従来の合焦険出装！ｉま、被写体が暗い場合あるいは暗
い！！影先光学系部用する場合においては、一般に受光
素子による演出出力が小さくなり、焦点検出か殆んど不
可能になる場合がある。

このため、特開昭４９−１９８１０に開示されているよ
うに、一定形状のご−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
立した光学系を部用しているため、一つの光路でｌ＃ｌ
彰を１１なわなければならない内視鏡等には応用し難い
。

又特開昭５６−１２８９２３号公報に開示されているよ
うにスプリットプリズムを使用する手段においては、一
定しｌ＼ル以上の精度を必要とする場合には、前記受光
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か？！雄となり、特に生
産数の少なｒ、Ｘ製品においては、高価になるという問
題があるっさらに特開昭５６−１２５７１３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方ける出力信号
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
るか、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
、高価になるこいう問題があった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたちの゛で、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
的開口部又は非感光部を設けた受光手段によって、被写
体調で反射されて撮影用又は結像用レンズ系を通って受
光面に届く光量に応じた検出出力にて合焦か否かを検出
する光学１器において、前記受光面の前面に、光の入射
方向によって透過光ｌが変化する光ｌ調節部材を配設し
て受光手段を形成することにより、簡単な構成で容易に
合焦点検出を可能にす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図及び第２図は本発明の合焦検出装置の一実施例に
係り、第１図は一実施例を示し、第２図は一実施例にお
ける合焦検出回路を示す。

第１図において、図示しないカメラ等に収容された撮影
用若しくは結像用レンズ１によって、該レンズ１前方の
被写体２の光学像レンズ１後方のフィルム面等所定の結
像面と光学的に（例えば図示しないビームスプリッタを
介して分岐する等した光軸上３で）共役となる位置４に
結働されるように設定されている。

上記共役な位置４には光軸３の両開にわずかに隔てた離
間部５を形成して二つの同形状の受光素子６Ａ、６Ｂが
配設されている。

上記受光素子６△、６Ｂの能面に、例えばＰ形半導体層
及びＮ形半導体１を接合したＰＮ接合面等で受光して電
気信号を出力する受光面としての光！（変換）面７Ａ、
７Ｂがそれぞれ形成されており、各光電面７Ａ、７Ｂの
さらに前面には、一実施例の要部となる光量！Ｉ節部材
としてのフィルタ８Ａ、８Ｂが接着さ机く前面に当接さ
せないで配設しても良い。）、各充電面７Ａ、７Ｂの裏
面側には遮光！ｆ９Ａ、９Ｂが接着されて、ライトカイ
ト（ファイバ）１０で伝達した合焦検出用の光源１１の
照明光を該遮光板９Ａ、９．８後方の端面から出射する
際、該遮光板９Ａ、９Ｂによってその光が直接光電面７
Ａ、７Ｂに受光されたように構成されている。上記ライ
トガイド１０を用いないで、直接光ａ１１を配設しても
良い。

上記フィルタ８Ａ、８８は、例えば多数のファイバ状部
材１３．１３．・・・、１３を束に固めた部材を、その
ファイバ方向に垂直な面と大きな傾斜角度で輪切りにし
て薄板状にもので形成され、薄板状にされた各ファイバ
状部材１３は、一実施例においては図示のように光軸３
と平行でない同一方向を向くように配設されている。

上記各ファイバ状部材１３の各側面１３′　（若しくは
ファイバ方向）は光軸３方向と大きな１斜角度αをなす
よう配設されているので、光が各ファイバ状部ｖｉ１３
に入射される方向によっては、側面１３′で反射して光
電面７Ａ、７Ｂとは逆方向に戻し、入射方向によって透
過特性が異るよう構成されてい６つ即ち、各ファイバ状部材１３の該ファイバの方向と小さ
な角度で入射される光についてはく反射をくり返す等し
て）後方の光電面７Ａ若しくは７Ｂ側に進行するが、大
きな角度で入射される光については、側面１３′で反射
することにより再び前方方向に戻し、この光については
後方の光電面７Ａ若しくは７Ｂ！Ｑｌに達しないように
構成され、こ机が本発明の一実１７１！例の特徴となっ
ている。

上記各受光素子６Ａ、６Ｂの各出力端は、各１号ライン
１４Ａ、１ｊ’！−それぞれ介して合焦検出回路１５の
１入力端に接続されているっト記合焦噴出回路１５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１６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、一方合焦時には合焦表示回路１７
に（合焦）信号を出力して合焦状態であることを観察者
に表示するように嘴、成されている。

上記合焦検出回路１５は、例えば第２図に示すように構
成されている。

即ち１．各受光素子６Ａ、６Ｂで検出された出力は差動
増Ｌ４器等で構成された二人力の比較器１８の各入力端
にそれぞれ入力され、この比較器１８の出力レベル（例
えば正が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体２の光学像
を結ぶ（前ビン）状態であるか、合焦状態より後方位置
に被写体２の光学像を結ぶ（後ビン）状態であるが、又
は合焦状態であるかを検出し、非合焦の場合にはその出
力によってレンズ駆動装置１６を動作させて、レンズ１
を合焦位置側に後動若しくは前動するよう構成されてい
る。

一方、上記二つの受光素子６Ａ、６Ｂの出力は、抵抗１
８八、１８Ｂを介して加算Ｂ１９を形成する差動増幅器
１９゛の一方の（反転）人力端に入力されるように構成
己れでいる。この人力端は利得制御用抵抗２０を介して
上記増ＩＩ器１９゛の出力端に接続され、他方の入力端
は接地され、この加算器１９は二つの受光素子６Ａ、６
Ｂて検出された出力を加算して出力（増幅して加算出力
する場合を含む）し、このＩＪＯ算出力出力つの受光素
子６Ａ、６Ｂの合焦広照からのずれ看に比較した大きざ
となり、この出力は前記レンズ！ｉ！勤装買１６の制＃
端に供給されて、レンズ１を前方又は後方に移動させる
量を自動的に制御し、任意の距薯の被写体２に対して、
レンズ１を自動的に合焦位置に設定できるよう構成され
ている。尚上記加ｖ／ｉ器１９の出力は入力したｊ性と
は逆ｊ性となるよう構成されているか、如痺出力か反転
しないよう：こするには抵抗１８へ、１８Ｂと接読さｎ
る入力端を非反転入力端に接続し、利得制御明抵抗２０
を反転入力端側に接続し、この反転入力１を抵抗を介し
て接地するよう溝成す机ばよい一又、上述とは異り、非合焦の場合に、合焦状態となる方
向にレンズ１を移動させ、合焦点に達したとき合焦表示
をさせると共に、その移動させるｅ乍を停止させても良
い。

上記レンズ１が合焦状態になると、両受光素子６Ａ、６
Ｂの出力は共に最小となるので、加算器１つの出力も最
小ｉ１　（理想的には○レベル）となり、この場合には
合焦表示回路１７か動作してＬＥＤ等を点灯したり、ブ
ザーで合焦を表示するよう構成されている。上記合焦状
態は、合焦表示回路１７内に図示しない比較器の一方の
入力端を合焦状態における加算器１９の出力レベルより
わずかに大きいレベルに設定し、他方の人力端に工記カ
ロ算器１９からの出力を入力させることにさ・つ、合焦
か否かによって上記比較器の出力が反転することになる
ので検出可能となる。又は、第２図に５ける吃動増幅器
１９　の他方の（非反亙）人力端を両受光素子６Ａ、６
Ｂの合焦時の出力しｌ＼ルのＤ日算出力よりわずかに大
きいレベルに設定しておいて、合焦時には加、算出力が
、非合焦時とは逆の慢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一実Ｉ］ｌ！ｉ例におけ
る動作は次のようになる。

今、被写体２か、符号すの位置にある時、合焦であると
すると、光１１１１．：よって被写体２側に投光され、
符号すの位置の被写体２て反射された光は細い実線で示
すように結像面と共役な位置４に語法されるので、両受
光素子６Ａ、６Ｂの出力は最小（橿小）となり、合焦検
出回路１５の出力も最小となり、合焦表示回路１７が合
焦であることを表示することになる。

一方、被写体２か上記より前方（遠方）の（符号ａで示
す）位置にある場合には、又はレンズ１のピントか実際
の被写体の位置より後方１、近距離）に合っている館ビ
ンめ場合には、光源１１から被写体２側に投光され、反
射された光は、第１図の一点３Ａ線で示すように両受光
素子６Ａ、６Ｂに届く手前の位置ａ′ですでに結像位置
となり、その後拡開して各フィルタ８Ａ、８Ｂに入射さ
れるっこの場合、フィルタ８Ａに入射された光はフィル
タ８Ａの前面で一部反射されるものがあるが（これはフ
ィルタ８Ｂにおいても同様であるので、あまり問題とな
らない。）屈折して各ファイバ状部材１３の内側に入射
されると、側面１３′で反射される。

この場合入射光は側面１３′で反射される際の法線より
後方（つまり光電面７八に近い側）から入射されるもの
があり（例えば第１図において符号ａ”で示すもの）、
この反射光は前方側に進み、光電面７Ａとは反対１ｍ（
の前方）に戻され、光、雪面７Ａに受光されないことに
なる。

一方、フィルタ８Ｂに入射された光は（反射をくり返す
等して）殆んど後方の光電面７Ｂに受光される。

従ってこの場合には受光素子６Ｂで受光される光量か受
光素子６Ａのものより大きく、その出力がより大きくな
る。

故に合焦検出回路１５における比較器１８の出力は第２
図の場合正となり、レンズ駆動装置１６を動作させてレ
ンズ１を両受光素子６Ａ、６Ｂ！ＩＩ（つまり後方側）
に移動させる。上記レンズ１を移動させる移動場は加算
器１９の出力レベルによって検出され、レンズ１は自動
的に合焦状態になる位置に設定される。

しかして上記とは逆に被写体２が符号Ｃで示す位置にあ
る場合には、投光され、被写体２側で反射された光の結
像位置は両受光素子６Ａ、６Ｂより後方となる。

この場合にはフィルタ８Ａに入射される光は、殆んど後
方の光電面７Ａに届く。

一方、フィルタ８Ｂに入射される光は、ファイバ状部材
１３の内側に入射されると、側面１３′で反射される際
、その側面１３′における法線より後方から入射される
ものがあり、この反射光は前方に戻される。つまり、こ
の光は光電面７Ｂに届かない（第１図において符号Ｃ′
で示す）。

従って、符号Ｃで示す位置にある場合には、受光素子６
Ａで受光される光量が受光素子６Ｂのものより大きく、
上述の場合と逆になる。

故に比較器１８の出力レベルも上記とは逆になる。従っ
て、レンズ１は逆方向つまり前方に移動され、、上記と
同様自動的に合焦位置に設定され、その後合焦表示回路
１７が合焦であることを表示する。

上記合焦検出回路１５は、合焦を検出する一４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。

尚、上述においてフィルタ８Ａ、８Ｂの離間部５に隣接
する隅部において、非対称的に受光され、受光盪が異る
部分が生じるが、これは両受光、素子６Ａ、６Ｂを光９
１ｉｉ３に垂直方向に移動させれば、その影響を消去で
きろくこの部分における入射光に対する依存性を合焦検
出に利用することもできる。）。

尚、上述の実［においてはファイバ状部材１３を用いて
フィルタ８Ａ、８Ｂを形成したか、多１にされた簿膜状
部材を１方向と傾斜した角１１で切断し、薄板状にした
ものを用いても、略同様の機能をすることになる。

又、上述の実施例においては、両フィルタ８Ａ。

８Ｂ共に各フフイバ状部材ゴ３のファイバ方向が同一方
向を向くように配設されているが、この側　・に限られ
るものでなく、異る方向に配設しても入射方向によって
両フィルタ８Ａ、８Ｂの透過待左（反射特性）が異るも
のであれば、合焦か否かの検出：よ勿論、非合焦の場合
にいす机の方向にずれているかを検出することも可能に
なる。

又、上記フィルタ８へ、８Ｂの一方のみを方向依存性の
あるもの、他方を方向依存性のないフィルタ（若しくは
フィルタを用いない。）で構成しても、合焦か非合焦か
の検出のみならず、非合焦の場合に、いずれの方向にず
れているかを検出することも原理的に可能である３又、
軸方向によって透過特性の異る結晶を薄板状に切断し、
上記フィルタ８Ａ、８Ｂを形成することもできる。

上記フィルタ８Ａ、８Ｂの透Ｓ特性の依存性は、入射さ
れる光が拡開してくるものか、集光してくるかによって
、ファイバ状部材１３等における側面１３′等で反射し
た際、その反射光が前方若しくは後方に有効に分離され
るもの、あるいは結晶板等方向によって透過率が異るも
のが適当である。

又、両受光素子６Ａ、６Ｂは各受光面７Ａ、７Ｂが光軸
３と垂直となるよう配設されているが、傾斜して実質的
に各光路長が等しくしても良いし、異るように配設した
ものに対して用いることもできる。

尚、フィルタ８Ａ、８Ｂは、光軸３と垂直に配設しなけ
ればならないものでなく、傾斜して配設しても良い。

又、本発明は、短い焦点距離のレンズ１の場合に合焦検
出を精度良く行い得るものである。即ち、合焦状態の時
にはいずれの光電面７Ａ、７Ｂにおいても受光されない
が、短い焦点距離のレンズ１を用いると、合焦状態から
ずれると、大きな角度で拡開するか、大きな角度で集光
することになるので、その大きな角度の方向に依存して
、透過特性の差が大きくなる。従って、上記レンズ１が
（長い焦点距離の）撮影光学系（の一部）である場合に
は、所定の結像面（と共役な位置４）に結像させ、さら
にその後方に合焦検出用の短い焦点距離のレンズを用い
て上述のように合焦検出用に結懺させるよう構成するこ
とにより合焦検出の精度を向上できる。

尚、受光素子６へ、６Ｂの前面に、入射方向に関係なく
所定の透過特性を有するフンルタを配設することにより
、合焦か否かを検出し、非合、＠詩においてはレンズ１
を前後動させ、その検出出力が小さくなる方向に移動さ
せることによりレンズ１を合焦点に設定するよう構成す
ることもできる。

上記所定の透過特性は、フィルタの各部において異るも
のであっても良いし、均一な透過特性を有するものでも
い。

又、上述においては二つの受光素子６Ａ、６Ｂを用いた
が、多数の受光素子を用いて合焦検出することもできる
。この場合ファイバ状部材１３等の方向を変えたフィル
タを多数用いれば、どの方向から入射される状態かを検
出できる。

尚、合焦検出用の光！１１として赤外光等を用いる等し
て外光の影響を少くすれば信号対雑音比を向上できて高
精度な合焦検出が可能になる（この場合受光素子として
も、上記赤外光等に感度の高いものを用いた方が良いこ
とは明らかである。）。又、光源１１を点滅し、受光す
る場合にも交流増幅しても、外光の影響を少くして高精
度の合焦検出が可能になる。

以上述べたように本発明によれば、複数の受光面を有し
、入射させる方向に依存して透過光量の異るフィルタを
少くとも一つ配設しであるので、簡単な構成によって、
合焦か非合焦かを検出できるのみならず、非合焦の場合
にはいずれの方向にずれているかを検出可能になるとい
う利点を有する。従って、上記検出信号によって、容易
且つ速やかに合焦状態に設定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例に係り、第１図は
一実施例の構成を示す説明図、第２図は一実施例におけ
る合焦検出回路を示す回路図である。１・・・レンズ、　２・・・波写体、　３・・・光軸、
　５・・・離間部、　６Ａ、６１３・・・受光素子、　
７Ａ、７Ｂ・・・光電面、　８Ａ、８Ｂ・・・フィルタ
、　９Ａ。ｇ　Ｂ　、、、遮光板、　１１・・・光源、　１３・・
・ファイバ状部材、　１３′・・・側面、　１５・・・
合焦検出回路、１６・・・レンズ駆動装置、　１７・・
・合焦表示回路、１８・・・比較器、　１９・・・加算
器。で”パ・、代　　理　　人　　　弁理士　　　伊　　藤　　　　　
進　　　ぺ第２図第１頁の続き０発　明　者　宮崎敦之東京都渋谷区幡ケ谷二丁目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二丁目４３番２号才リンパス光学工業株式会社内０発　明　者　中村開明東京都渋谷区幡ケ谷二丁目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二丁目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】

（１）撮影用又は納車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［策させる場合、前記
レンズが所定の結像面に鮮明な光学部を結像する合焦状
態にあるか否かを前記結像面と共役位置等対応する位置
若しくは対応する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、複数の受光面を前記レンズの光軸の両側
ないし該光軸を取り囲むように配置し、各受光面若しく
は１つを除く各受光面に当接して若しくは離して、光量
変化を生じさせる光！調節部材を配設することにより、
被写体より各受光面に入射される方向に応じて受光され
る光量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。
（２）前記光量調節部材は、ファイバを束ねた部材を、
ファイバ方向に垂直な面と傾斜した角度で輪切りにした
肩板状部材又は薄膜を層状に重ねた部材を、層状方向と
傾斜した角度で切断し、薄板状にした部材で形成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の合焦検出装
置。