JPS58214115A

JPS58214115A - 合焦検出装置

Info

Publication number: JPS58214115A
Application number: JP57096534A
Authority: JP
Inventors: 「しし」戸　芳雄; Yoshio Shishido; Susumu Takahashi; 進高橋; Kazumasa Matsuo; 松尾　和正; Atsushi Miyazaki; 敦之宮崎; Shinichi Nishigaki; 西垣　晋一; Shinichi Kato; 伸一加藤; 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: 1982-06-05
Filing date: 1982-06-05
Publication date: 1983-12-13

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、簡単な構成によって高精度に合焦点検出を行
い得る合焦検出装置に関するものである。

一般に、内視鏡、力′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、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は暗い
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
。

又特開昭５６−１２８９２３号公報に開示されているよ
うにスゾリットゾリズムを使用する手段においては、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
の少ない製品においては、高価となるという問題がある
。

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、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締所設け、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元を他方の箇所
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。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、近軸
光線から離間した部分のレンズを経て被写体にスポット
的に投光し、該被写体で反射された光を離間して配設さ
れた若しくは開口部を有する受光素子にて測定すること
により、高精度で合焦点を検出することのできる合焦検
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０第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図はスコープに第１実施例を適用した図を示し、第２図
は第１実施例における絞りの形状を示し、第３図は投光
部及び受光部周辺を拡大して示し、第４図は撮影若しく
は結像光学系が合焦か否かによって結像される位置が異
ることを示す説明図である。

第１図において、スコープ１はその接眼部２外周に形成
されたフォーカスリング３を回動することにより、スコ
ープ１の結像光学系の焦点位置が変化し、スコープ１前
方の被写体４の結像位置が可変調整されるように構成さ
れている。

上記スコープ１の接眼部２後端側には本発明の合焦検出
装置５の第１実施例が装着されるように構成されている
。

上記合焦検出装置５内には、接眼部２後方に二つの直角
プリズム５Ａ、　５Ｂを接合して形成した（ハーフミラ
−で形成することもできる。）ビームスプリッタ６が配
設され、該ビームスシリツタ６後方に透過する一部の光
電によって観察者は観察できると共に、直角方向に反射
された光軸７上の後方（図示では下方）には絞り８に近
接して投影用で且つ合焦検出用のレンズ９が配設され、
該レンズ９のさらに後方に、光軸７の両側にわずかに隔
てた離間部１０を形成した二つの受光素子１１．１２が
配設され、さらに該離間部１０の直後に投光用光源１３
が配設されている。

上記絞り８は、第２図及び第３図に示すように、光軸７
から離間し、レンズ９周辺部に近い位置に光を通すピン
ホール状の開口部１４が形成されている〇一方、第３図に示すように両受光素子１１．１２は、各
前面側が受光された光量に応じて光電流が流れる等の光
電変換機能を有する光！（変換）面が形成され、該光電
面が光軸７と垂直で、光軸７から離間する開口部１４方
向の光軸７の両側にわずかに離間して配設され、被写体
４側からこれら両党型面に至る光路長が共に等しくなる
よう構成されている。これら両党型面の裏面個は光軸７
上に位置するピンホール状等の開口部を形成した遮光板
１６に接着され、該遮光板１６によって光源１３の光が
直接光電面に受光されないように構成されている。

尚、上記両受光素子１１．１２は、観察者が観察する場
合には被写体４の光学偉が例えば明視の距離等所定の結
像位置に結像される位置の時、ビームスシリツタ６で反
射されて該受光素子１１．１２の離間部１０の位置に鮮
明に結像されるという光学的に対応する位置関係に配設
されている。この場合、光路長が共に等しい共役な位置
関係に配役しても良いし、共役な位置に結像したものを
さらに結像レンズ等で後方に結像させた場合における光
学的に対応する位置関係に配設しても良い。

このように構成された第１実施例の動作を第４図を参照
して以下に説明する。

今、仮りにスコープ１の結像光学系が被写体４の位置よ
りも近距離、つまり後方の位置にピントが合った（状態
、以下前ピンという。）のときには、光源１３からレン
ズ９を経て、さらに開口部１４を経て被写体４側にスポ
ット的に投光され、被写体４で反射された光を前記開口
部１４を通して測光するとき、上記光は第４１１（ａ）
に示すように両受光素子１１．１２より前方位置の光軸
７上ですでに結像され、その後拡開すると共に、光軸７
から離間する。従ってこの場合にはレンズ９に近接して
形成された開口部１４を通って入射される光束が該開口
部１４と光軸７に対し、反対側に配設された受光素子１
１の゛光電面に受光され、該受光された光電に応じた光
電流等の検出信号が出力される。一方光軸１に対し、開
口部１４側に配設された受光素子１２の光電面には受光
きれない。

従って、両受光素子１１．１２の出力レベルを比較すれ
ば、前♂ン状態であることが検知される。

一方、スコープ１の結像光学系が被写体４の位置にピン
トが合った合焦状態のときには、開口部１４を経て被写
体４側にス１ット的に投光され、該被写体４で反射され
、開口部１４を経た光は第４図（ｂ）に示すように、両
受光素子１１．１２の間の離間部１０が結像位置となる
ので、両受光素子１１，１２（の各光電面）には共に光
が届かないで、検出信号は共に殆んど零となる。

さらに、スコープ１の結像光学系が被写体４の位置より
も遠距離、つまり前方の位置にピントが合った（状態、
以下後ビンという。）のときには、光源１３から開口部
１４を経て被写体４側にスポット的に投光され、被写体
４で反射され、開口部１４を経た光は、第４図（Ｃ）に
示すように、両受光素子１１゜１２より後方の位置が結
像（収束）点となるので、この場合には光軸７について
、開口部１４側に配設された受光素子１２（の光電面）
に届き、受光された光量に応じた検出信号が出力される
。この場合他方の受光素子１１は受光しないので、その
信号出力は殆んど零となる。

このように、両受光素子１１．１２の検出信号の出力レ
ベルから合焦状態であるか、前ピンあるいは後ピンのよ
うにず゛れた状態であるかを知ることができるので、ず
れた状態に応じてフォーカスリング３を右回りあるいは
左回りに回動ずれば、速やかに合焦状態に設定できる。

尚、上述における光源１３として通常のランプ等に限ら
れるものでなく、赤外域の光を用い、受光素子１１．１
２１１１もその波長の光に感度の高いものを用いれば、
信号対雑音比ＣＳＮ比）を向上でき、より検出し易くで
きる。又、光源１３を点滅し、受光素子１１．１２の出
力を交流的に増幅すれば、簡単にＳＮ比を向上できる。

上記第１実施例においては、円板状のレンズ９に一ンホ
ール状の開口部１４を形成したものを用いたが、上述の
原理から判断されるように、開口部１４に隣接するレン
ズ部分のみが合焦検出に用いられるので、この開口部に
隣接する部分のみにレンズがあれば充分である。

従って、１ｉＩＳ５図に示すように正方形の（勿論ピン
ホール状等でも良い。）開口部２１の位置する両側を切
り欠いた形状の第２実施例におけるレンズ２２を用いて
も良い。

さらに、第６図に示すように、上記開口部２１の光＃ｉ
Ｉ側に位置するレンズ部分をも切り欠いた形状の第３実
施例におけるレンズ２３とすることができるし、第７図
に示すように第４実施例における７リンドリカルレンズ
２４とすることができる。

又、上記開口部１４．２１は、二つの受光素子１１゜１
２を上下等両側にわずかに離間して配設した場合には、
第８図に示すように横長の開口部２５でも良い。

又、絞り８をレンズ９．２２．２３．２４の後方側に配
設しても良いし、絞り８とレンズ９とを一体化、つまり
レンズ９．２２．２３．２４の一方の面に遮光膜等をコ
ーティングしても良いし、液晶板を通すことにより電界
等で制御して開口部（光の透過部）及び遮光膜の機能を
させるように構成することもできる。又、開口部１４．
２１．２５等をガラス板等の透明部材で閉塞した光の透
過部としても良い。

尚、上述における受光素子１１．１２を段差状に配設し
、光軸７に関して開口部（１４，２１等）側の受光素子
１２に至る光路長を他方の受光素子１１よりわずかに短
くなるよう配設することもできる。又、段差状に配設す
るのでな°く、傾斜面に沿って配設しても良いし、第９
図に示すように、受光素子１１の前面に透明部材２６を
当接して接着若しくは離間して配設することにより光路
長をゎずかに変えるよう構成することもできる。このよ
うにすれば、ずれの状態において受光される光敞をより
増加させることができる場合がある（尚、上述とは逆に
受光素子１２側の光路長が大きくなるものについても合
焦か否かを検出できる場合があり、この場合についても
本発明の範ちゅうに入るものである）。

上述においては二つの受光素子１１．１２を用いである
が三個以上の多数用い、どの受光素子の出力が大きいか
を検出することにより、どれだけずれているかをも検出
できるよう構成することもできる０尚、本発明はスコープのみならず、フィルム面等所定の
結像面に被写体の光学像を鮮明に結像させる光学装置類
に適用できることは明らかであり、この装置を組み込ん
でも良いし、着脱自在に装着できるよう構成することも
できる。

以上述べたように本発明によれば、光軸から離間した位
置に設けた光の透過部を形成したレンズを経て合焦検出
用の光をスポット的に被写体側に投光する手段を設け、
上記光軸から離間した透過部の方向の光軸の両側に配設
した複数の受光手段によって透過部を経た光を測光する
ように構成しであるので、簡単な構成によって高精度に
合焦検出を行うことができる０又、低コストで実現でき
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４図は本発明の第１実施１例に係り、第
１図はスコープに適用した第１実施例の光学系を示す説
明図、第２図は絞り８の形状を示す正面図、第３図は投
光部及び受光部を拡大して示す説明図、第４図は合焦状
態か否かを検出する原理を示す説明図、第５図ないし第
７図はレンズの形状を変えた実施例を示し、第５図（ａ
）及び（ｂ）は第２実施例におけるレンズの正面図及び
絞りと共に配置した状態を示す側面図、第６図（ａ）及
び（ｂ）は第３実施例におけるレンズの正面図及び絞り
と共に配置した状態を示す側面図、第７図（ａ）及び（
ｂ）は第４実施例におけるレンズの斜視図及び絞りと共
に配置した状態を示す側面図、第８図は絞りに形成した
開口部の他の実施例を示す正面図、第９図は受光手段の
他の実施例を示す説明図である。１・・・スコープ　　　　２・・・接眼部３・・・フォ
ーカスリング　４・・・被写体５・・・合焦検出装置　
　６Ａ、６Ｂ・・・プリズムＩ・・・光軸　　　　　　
８・・・絞り９、２２．２３．２４・−・レンズ　１０
・・・離間部１１．１２・・・受光素子　１３・・・光
源１４、２１．２５・−・開口部　１６・・・遮光板２
６・・・透明部材第１図第２図　　　　　　　第３図第４図第１頁の続き０発　明　者　西垣晋− 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　加藤伸− 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）　　結像用若しくは撮影用の光学系によって、フ
ィルム面等所定の結像面に結像された被写体の光学像が
鮮明に結像される合焦状態か否かが、前記光学系に付設
されたレンズを経て被写体側に投光された反射光を測光
することにより検出される合焦検出装置において、前記
光学系における光軸から離れた位置のレンズ部分に光の
透過部を形成し前記光軸から離れた位置の方向における
光軸の両側で、前記所定の結像面と光学的に対応する位
置に、少くとも二つの光電変換面を有する受光素子を配
設したことを特徴とする合焦検出装置。（２）　　前記受光素子は、光軸の両側に各光電変換面
が光軸と垂直となるように二つ配設するか、各光電変換
面に至る光路長がわずかに異るように傾斜して、若しく
は段差状に配設することを特徴とすることを特許請求の
範囲第１項記載の合焦検出装置。（８）前記受光素子は、光軸の両側に、各光電面に至る
光路長がわずかに異るように、前面に当接して若しくは
離間して平板状の透明部材又は楔状のレンズを配設する
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。