JPS58221814A - Focus detector - Google Patents

Focus detector

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JPS58221814A
JPS58221814A JP10308482A JP10308482A JPS58221814A JP S58221814 A JPS58221814 A JP S58221814A JP 10308482 A JP10308482 A JP 10308482A JP 10308482 A JP10308482 A JP 10308482A JP S58221814 A JPS58221814 A JP S58221814A
Authority
JP
Japan
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light
optical system
critical angle
imaging optical
receiving element
Prior art date
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Pending
Application number
JP10308482A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Aoki
雅弘 青木
Kenichi Oikami
大井上 建一
Masatoshi Ida
井田 正利
Junichi Nakamura
淳一 中村
Asao Hayashi
林 朝男
Kenji Fukuoka
謙二 福岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Corp, Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Corp
Priority to JP10308482A priority Critical patent/JPS58221814A/en
Publication of JPS58221814A publication Critical patent/JPS58221814A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • G02B7/38Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals measured at different points on the optical axis, e.g. focussing on two or more planes and comparing image data

Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy of focus detection by using prism arrays having a minute critical angle for the pupil splitting means of an imaging optical system and detecting the transverse deviation of the images on the intended imaging plane which arises with the deviation in the focus of the imaging optical system. CONSTITUTION:Two prism arrays 6A and 6B having a minute critical angle have the same construction but have the reflection surfaces of the critical angle which incline in opposite directions; therefore, the split pupil images of an imaging optical system are projected on the respective photodetector arrays 7A, 7B disposed on the intended imaging plane of said imaging optical system and the directions of the transverse deviation of said images are opposite in direction. Since the arrays 7A, 7B arranged on a substrate 11 permit the substantial reduction in the pitch between the photodetectors, the output distribution signals corresponding to the respective split pupil images of the imaging optical system obtained from the arrays 7A, 7B are obtained with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カメラ等光学装置の自動焦点検出装置に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic focus detection device for an optical device such as a camera.

第1図に示すように、結像光学系1の射出瞳を瞳遮へい
部材2によってその辱を遮へいした場合、射出瞳の残り
半分の領域を通過した光束による像は、合焦位置fから
yだけ光軸方向に離れた位置では、光軸と直角をなす方
向にδだけ横ずれした位置に結像するという現象はよく
知られている。
As shown in FIG. 1, when the exit pupil of the imaging optical system 1 is shielded from damage by the pupil shielding member 2, the image created by the light flux that has passed through the remaining half of the exit pupil is from the focal position f to y It is well known that an image is formed at a position that is laterally shifted by δ in a direction perpendicular to the optical axis at a position separated by δ in the optical axis direction.

この現象を利用して結像光学系1の焦点ずれを検出しよ
うとする試みは、従来から多数提案されており、その代
表的なものとしては、フライアイレンズまたはレンチキ
ュラーレンズを用いて瞳分割する方法がある。
Many attempts have been made to detect the focal shift of the imaging optical system 1 by utilizing this phenomenon, and a typical example is splitting the pupil using a fly-eye lens or a lenticular lens. There is a way.

・ 第2図にそのフライアイレンズを用いた従来の瞳分
割手段の要部を示す。
- Figure 2 shows the main parts of the conventional pupil division means using the fly's eye lens.

すなわち、第1図に示したような結像光学系1の出射瞳
の像を受光素子列8に投影するために結像光学系の焦点
面に7ライアイレンズ4を、受光素子列8の隣接する2
個のたとえば、A、、B□あるいはA、 、 B2で示
した受光素子の一対を一組Gこして、これに7ライアイ
レンズ4を構成する個々の微小レンズ素子5,51が対
向するように配置しである。このように構成することに
よって、図示しない結像光学系のそれぞれ異なるbの領
域からの光束11 r 12を、A1 + 12−−−
 AnからなるAグループの受光素子群に、またB工、
 B、 −m−BnからなるBグループの受光素子群に
それぞれ入射させ、もって、Aグループの受光素子A、
 、 A。
That is, in order to project the image of the exit pupil of the imaging optical system 1 onto the light receiving element array 8 as shown in FIG. adjacent 2
For example, a pair of light-receiving elements indicated by A, , B□ or A, , B2 is assembled into a set G, and the individual microlens elements 5, 51 constituting the 7 Lie's eye lens 4 are arranged to face each other. It is placed in With this configuration, the light beams 11 r 12 from the respective different regions b of the imaging optical system (not shown) are transformed into A1 + 12---
In addition to the light-receiving element group of A group consisting of An,
B, -m-Bn are respectively incident on the light-receiving element groups of the B group, so that the light-receiving elements A of the A group,
, A.

−−−Anの列およびBグループの受光素子B工、B。---An row and B group of light receiving elements B, B.

−−−Bnの出力を各別に取り出し瞳分割された各像に
対応した出力分布信号を得ている。
---Bn outputs are extracted separately to obtain output distribution signals corresponding to each pupil-divided image.

この従来のものは、受光素子をA、、B工、A2゜BQ
 −”−AnBnというように2個で1組の分割瞳Gこ
対応させて配置させなければならないため、Aグループ
を構成する受光素千人〇l A11−”−Anの間隔お
よびBグループを構成する受光素子Bl + Bs−−
−Bnの間隔を十分に狭くす゛ることが難しく、従って
合焦検出の精度が悪くなるばかりではなく、プライアイ
レンズのような微小なレンズアレイを製作することは、
必らずしも容易ではなく、生産性が低くなるという構造
上の欠点をも持っている。
In this conventional model, the photodetector is A, B, A2°BQ.
-"-AnBn, two divided pupils G should be arranged in correspondence with each other, so the spacing of 1,000 light-receiving elements A11-"-An and the interval of A11-"-An forming group B. Light-receiving element Bl + Bs--
- It is difficult to make the Bn interval sufficiently narrow, which not only deteriorates the accuracy of focus detection, but also makes it difficult to manufacture a microlens array such as a prior eye lens.
It is not always easy to do so, and it also has structural drawbacks that reduce productivity.

本発明の目的は、上述の如き従来構成のものにおける欠
点を解消し、比較的簡単な構成により精度高く結像光学
系の瞳分割を可能にし、もって高精度に焦点検出を行い
得2ようにした焦点検出装置を提供しようとするもので
ある。
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional configurations as described above, to enable highly accurate pupil division of an imaging optical system with a relatively simple configuration, and thereby to be able to perform focus detection with high accuracy. The purpose of this invention is to provide a focus detection device with a high focus.

本発明の焦点検出装置は、結像光学系の出射瞳を分割し
て得られた各光束による像の横ずれから当該結像光学系
の合焦状態を検出する焦点検出装置において、前記出射
瞳を分割して得られる各光束による像を他の光束による
像と分離する手段の各々を、前記結像光学系の光軸を含
む面を境とする当該結像光学系の第1の領域もしくは第
2の領域を通過した光束の一部が臨界角以下の角度で入
射するように形成した反射面を有する複数の微小光学部
材と、個々の受光素子を、それぞれ前記微小光学部材の
各反射面に臨界角以下の入射角で入射した光束のみを受
光するように配置した受光素子列と全以って構成したこ
とを特徴とするものである。
The focus detection device of the present invention detects the in-focus state of the imaging optical system from the lateral shift of an image due to each light beam obtained by dividing the exit pupil of the imaging optical system. Each of the means for separating an image by each light beam obtained by the division from an image by other light beams is connected to a first region or a first region of the imaging optical system whose boundary is a plane including the optical axis of the imaging optical system. A plurality of micro optical members each having a reflecting surface formed such that a part of the light flux passing through the region No. 2 is incident at an angle equal to or less than the critical angle, and an individual light receiving element are respectively attached to each reflecting surface of the micro optical member. The present invention is characterized in that it is constructed entirely of a light-receiving element array arranged so as to receive only a beam of light incident at an angle of incidence equal to or less than a critical angle.

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第8図は、本発明における微小光学部材5のアレイを示
す。すなわち、個々の微小光学部材5は、微小臨界角プ
リズムに形成してあり、その多数個をもって微小臨界角
プリズムアレイ6を構成している。
FIG. 8 shows an array of micro optical members 5 in the present invention. That is, the individual micro optical members 5 are formed into micro critical angle prisms, and a large number of them constitute a micro critical angle prism array 6.

同図から明らかなように微小臨界角プリズムアレイ6は
、全ての面が平面形状であるから、製作が比較的に容易
であり、製作精度も保障される。
As is clear from the figure, all surfaces of the small critical angle prism array 6 are flat, so manufacturing is relatively easy and manufacturing accuracy is guaranteed.

第4図は、本発明装置の構成の要部を示したものである
。同図において、7 a 、 7 b 、 70−−一
は、受光素子列7を構成する個々の受光素子である。臨
界角プリズムアレイ6は図示しない結像光学系の予定結
像面またはそれと共役な面の近傍に配置しである。受光
素子列7の入射光側には、第8図で説明した臨界角プリ
ズムアレイ6をその臨界角プリズムアレイ6の個々の微
小光学部材、すなわち微小臨界角プリズム5が、各受光
素子7a7 b −m−に対向する関係に配設した構成
となっている。
FIG. 4 shows the main parts of the configuration of the device of the present invention. In the figure, 7a, 7b, 70--1 are individual light receiving elements that constitute the light receiving element array 7. The critical angle prism array 6 is arranged in the vicinity of the intended imaging plane of an imaging optical system (not shown) or a plane conjugate thereto. On the incident light side of the light receiving element array 7, the critical angle prism array 6 explained in FIG. It has a configuration in which it is arranged in a relationship facing m-.

本発明装置は、以上の如き光学系の構成により結像光学
系を瞳分割するものであり、同図によって瞳分割の原理
を説明する。
The apparatus of the present invention divides the imaging optical system into pupil divisions using the above-mentioned optical system configuration, and the principle of pupil division will be explained with reference to the same figure.

微小臨界角プリズムの材質のインデックスをB8、外部
(空気)のインデックスをnoとし、入射角をθ・ 出
射角をθ。とすると、スネルの法則1 により n1sinθ0−n B Q inθi臨界角θicは
、 で与えられる。すなわち、入射光のうち、θicよりも
大きな角度で入射するものは、微小臨界角プリズム5の
臨界角反射面5−1で全反射し、5−2で示した平面に
至りこの平面に形成した光吸収層8によって吸収される
。従って微小臨界角プリズム5の材質のインデックスn
、とその微小臨界角プリズム5の臨界角反射面5−1と
受光素子列7とがなす角度Φを適当に選ぶことにより、
第4図に示すように図示を省略した結像光学系からの収
束光のうち、その結像光学系の例えば右半分の領域から
の光束Rをその臨界角平面5−1により全反射させて光
吸収層により吸収し、左半分の領域からの光束りのみを
透過して受光素子列7の個々の受光素子7 a 、 7
 b 、 7 C−−一に導くようにすることができる
The material index of the micro critical angle prism is B8, the external (air) index is no, the incident angle is θ, and the exit angle is θ. Then, according to Snell's law 1, n1 sin θ0-n B Q in θi critical angle θic is given by: That is, of the incident light, that which is incident at an angle larger than θic is totally reflected by the critical angle reflection surface 5-1 of the small critical angle prism 5, and reaches the plane shown by 5-2, which is formed in this plane. The light is absorbed by the light absorption layer 8. Therefore, the index n of the material of the small critical angle prism 5
, and by appropriately selecting the angle Φ formed by the critical angle reflecting surface 5-1 of the small critical angle prism 5 and the light receiving element array 7,
As shown in FIG. 4, among the convergent light from the imaging optical system (not shown), the light flux R from, for example, the right half region of the imaging optical system is totally reflected by the critical angle plane 5-1. The light is absorbed by the light absorption layer, and only the light flux from the left half region is transmitted to the individual light receiving elements 7a, 7 of the light receiving element array 7.
b, 7C-- can be made to lead to one.

なお、光吸収層8は、この光吸収層8を形成すべき平面
5−2を粗面化し墨等の黒色塗料を塗布する等の方法に
より容易に形成できる。
The light-absorbing layer 8 can be easily formed by roughening the plane 5-2 on which the light-absorbing layer 8 is to be formed and applying a black paint such as black ink.

次に前記微小臨界角プリズムアレイ6を用いて、結像光
学系の焦点はずれによる像に横ずれが生じる様子を第5
図によって説明する。
Next, using the small critical angle prism array 6, we will explain how lateral shift occurs in the image due to the defocus of the imaging optical system.
This will be explained using figures.

結像光学系1からの光束のうち、光軸0を含む平面の右
半分の光束Rは、微小臨界角プリズム6を構成する個々
の微小臨界角プリズム5について臨界角以上の入射角を
持っているので、点線で示したように合焦状態に関係な
く全反射し、第4図で説明したように各微小臨界角プリ
ズム5の光吸収層8によって吸収される。
Among the light beams from the imaging optical system 1, the light beam R in the right half of the plane including the optical axis 0 has an incident angle equal to or greater than the critical angle for each small critical angle prism 5 constituting the small critical angle prism 6. Therefore, as shown by the dotted line, the light is totally reflected regardless of the focusing state, and is absorbed by the light absorption layer 8 of each small critical angle prism 5 as explained in FIG.

左半分の光束りは、微小臨界角プリズム5に対し臨界角
以下の入射角となるので、微小臨界角プリズム5dを透
過して、その背後に配列した受光素子列?(第4図参照
)に入射する。
The left half of the light beam has an incident angle less than the critical angle with respect to the small critical angle prism 5, so it passes through the small critical angle prism 5d and reaches the light receiving element array arranged behind it. (see Figure 4).

この場合、その光束りは、後ビンでは5bないし5dの
微小臨界角プリズムを透過し、前ピンでは5dないし5
fを透過する。この透過光のうち中心光Igに着目する
と、゛後ピンでは60、合焦では5d、前ピンでは5e
の各微小臨界角プリズムを通過している□。従って全体
像は、焦点はずれに従って若干ボケながら左から右に横
ずれした像になることがわかる。
In this case, the light beam passes through a small critical angle prism of 5b to 5d at the rear pin, and 5d to 5d at the front pin.
Transmit f. Focusing on the center light Ig of this transmitted light, we find that it is 60 for rear focus, 5d for focus, and 5e for front focus.
□ passing through each tiny critical angle prism. Therefore, it can be seen that the overall image becomes an image that is slightly blurred and shifted laterally from left to right as the focus shifts.

プリズムの傾きが反対の微小臨界角ブリズムアルイを用
いれば、左半分の光束が全反射して吸収され、右半分の
光束による全体像が焦点はずれに従って、左半分の光束
による全体像のずれ方向とは逆方向にずれることは説明
するまでもない。
If we use a small critical angle brism array with prisms with opposite inclinations, the left half of the light beam will be totally reflected and absorbed, and the entire image of the right half of the light will be out of focus. There is no need to explain that it shifts in the opposite direction.

第6図は、本発明における微小光学部材アレイすなわち
微小臨界角プリズムアレイの他の構成例を示したもので
ある。
FIG. 6 shows another example of the structure of the micro optical member array, that is, the micro critical angle prism array according to the present invention.

微小臨界角プリズムアレイ6の各臨界角反射面5−1に
入射する光線は、入射位置と入射角度が様々であり、同
図に1゜で示した光線のように臨界角反射面5−1を透
過した後、側平面5−8を通過してプリズムの外に出て
しまう光線も存在する。第8図に示した微小臨界角プリ
ズムアレイでは、第6図に5−8で示した側平面の部分
は、何もない状態であり、受光素子7 a 、 7 b
−−−は、各プリズムの底面に配置しであるので、側平
面に達した光線は受光素子に入射できず光量の損失を生
ずる。第6図のものではこの光量損失を防止するため、
微小臨界角プリズムbの個々の側平面5−8に全反射ミ
ラーを設置した構造となっている。
The light rays incident on each critical angle reflecting surface 5-1 of the micro critical angle prism array 6 have various incident positions and angles of incidence, and the light rays incident on each critical angle reflecting surface 5-1 of the micro critical angle prism array 6 have various incident positions and angles. There are also rays that pass through the side planes 5-8 and exit the prism. In the small critical angle prism array shown in FIG. 8, the side plane portion indicated by 5-8 in FIG. 6 is empty, and the light receiving elements 7 a and 7 b
--- is arranged on the bottom surface of each prism, so the light beam that reaches the side plane cannot enter the light receiving element, resulting in a loss of light quantity. In the one in Figure 6, to prevent this loss of light quantity,
It has a structure in which total reflection mirrors are installed on each side plane 5-8 of the small critical angle prism b.

・このような構造とすることによって、従来はプリズム
の外に出てしまっていた光線工。を、側平面5−8に設
置した全反射ミラーにより実線で示したようにプリズム
底面に導きζその底面の位置に配置した受光素子に入射
させるようにして、光量の損失を低減するようにしたも
のである。
・With this structure, the optical beam, which used to be exposed outside the prism. is guided to the bottom surface of the prism by a total reflection mirror installed on the side plane 5-8, as shown by the solid line, and incident on the light receiving element placed at the bottom surface, thereby reducing the loss of light quantity. It is something.

第7図は、本発明による左右横ずれ像形成用光学系の一
例の構成図である。図示を省略した結像光学系からの光
束は、ビームスプリッタ9のハーフミラ−9−1により
2分割され、一方は前記した微小臨界角プリズムアレイ
6Aを通って、受光素子列7Aに達する。また、他方は
ビームスプリッタ9のハーフミラ−9−1と反射ミラー
9−2により光路変更し、光路長補正板10により・前
記微小臨界角プリズムアレイ6Aに入射する光束と同一
光路長に補正された後、前記の微小臨界角プリズムアレ
イ6Aと同一構成を有し、臨界角反射面の傾斜のみが反
射となっている微小臨界角プリズム6Bを通って受光素
子列7Bに達する。
FIG. 7 is a configuration diagram of an example of an optical system for forming left-right laterally shifted images according to the present invention. A light beam from an imaging optical system (not shown) is split into two by a half mirror 9-1 of the beam splitter 9, and one passes through the minute critical angle prism array 6A described above and reaches the light receiving element array 7A. The optical path of the other one is changed by the half mirror 9-1 and the reflecting mirror 9-2 of the beam splitter 9, and the optical path length is corrected by the optical path length correction plate 10 to be the same as that of the light beam incident on the micro critical angle prism array 6A. After that, it passes through a small critical angle prism 6B having the same configuration as the above-mentioned small critical angle prism array 6A, and in which only the slope of the critical angle reflecting surface is reflected, and reaches the light receiving element array 7B.

すなわち、2つの微小臨界角プリズムアレイ・6Aと6
Bは、同一構造であるが臨界角反射面の傾斜が逆向きと
なっているので、結像光学系の瞳分割像がその結像光学
系の予定結像面に配置した各受光素子列71.7B上に
投影され、その像の横ずれ方向は逆方向になる。しがも
基板11上に配列された受光素子列7A 、7Bは、第
2図で説明した従来のものに比べて受光素子間のピッチ
を十分狭くすることができるので、各受光素子列7A、
7Bから得られる結像光学系の各瞳分割像に対応した出
力分布信号として高精度のものが得られる。従って、各
受光素子列7A 、7Bの出力分布を既知の方法によっ
て比較すれば、前記結像光学系の予定結像面における合
焦状態を容易に検出することができる。
That is, two small critical angle prism arrays 6A and 6
B has the same structure, but the inclination of the critical angle reflection surface is in the opposite direction, so that the pupil division image of the imaging optical system is the same as that of each light receiving element array 71 arranged on the intended imaging plane of the imaging optical system. .7B, and the horizontal shift direction of the image is in the opposite direction. However, the pitch between the light receiving element rows 7A and 7B arranged on the substrate 11 can be made sufficiently narrower than that of the conventional one explained in FIG.
7B, a highly accurate output distribution signal corresponding to each pupil division image of the imaging optical system can be obtained. Therefore, by comparing the output distributions of the respective light-receiving element arrays 7A and 7B using a known method, it is possible to easily detect the in-focus state of the imaging optical system on the intended imaging plane.

すなわち、結像光学系が予定結像面に合焦したときは、
瞳分割による各像に横ずれを生じないので、受光素子列
71.7Bの出力分布は、はぼ一致する。これに対して
前ピン状態では、受光素子列7A、7B上の像に横ずれ
が生じるので、受光素子列7A、7Bの出力分布は第8
図にA、Bで示したようにずれたものとなる。また後ピ
ン状態ではその出力分布は第8図の場合とは逆方向にず
れることとなる。
In other words, when the imaging optical system focuses on the planned imaging plane,
Since no lateral shift occurs in each image due to pupil division, the output distributions of the light-receiving element array 71.7B almost match. On the other hand, in the front focus state, a lateral shift occurs in the images on the light receiving element rows 7A and 7B, so the output distribution of the light receiving element rows 7A and 7B is
They are shifted as shown by A and B in the figure. Further, in the rear pin state, the output distribution will be shifted in the opposite direction from that in the case of FIG.

従って、受光素子列7A、7Bの受光素子数をN個とし
、各受光素子列7 A 、’ 7 Bの第1番目の素子
出力をそれぞれxAi、XBiとすれば、は、第8図の
ように受光素子列7Bの出力Bを右へ1素子分シフトし
た時の各受光素子列71゜7Bの出力の差の総和を与え
る。また、は、受光素子列7Bの出力を左へ1素子分シ
フトした時の各受光素子列7A 、7Bの出力の差の総
和を与える。そこで、 s−s□−811 を考える′と、第8図のような前ピン状態では、S工〈
SIIとなるのでSは負となる。また受光素子列7A、
7Bの出力が第8図とは逆になっている場合は、Sは正
となり、受光素子列7A、7Bの出力が一致した場合に
は、Sは零となる。このSを評価関数に用いて、前記結
像光学系の合焦状態とそのSの関係を曲線で示すと第9
図のようになる。
Therefore, if the number of light-receiving elements in the light-receiving element rows 7A and 7B is N, and the outputs of the first elements in the light-receiving element rows 7A and '7B are xAi and XBi, respectively, then the equations are as shown in FIG. gives the sum of the differences in the outputs of each light receiving element array 71°7B when the output B of the light receiving element array 7B is shifted by one element to the right. Also, gives the sum of the differences in the outputs of the light receiving element arrays 7A and 7B when the output of the light receiving element array 7B is shifted to the left by one element. Therefore, when considering s-s□-811', in the front pin state as shown in Fig. 8, S-work
Since it becomes SII, S becomes negative. In addition, the light receiving element array 7A,
If the output of 7B is opposite to that shown in FIG. 8, S will be positive, and if the outputs of light receiving element arrays 7A and 7B match, S will be zero. Using this S as an evaluation function, the relationship between the focusing state of the imaging optical system and its S is shown by a curve.
It will look like the figure.

第10図は、その評価関数Sを演算し、合焦状態を表示
するための信号処理回路の構成例を概略的に示すブロッ
ク線図である。同図において、受光素子列7A、7Bは
、制御回路12により駆動される。受光素子列の出力が
ある定められたレベルに達したときに光電変換出力はサ
ンプルホールド回路18に保持されて、A/D変換回路
14により順次A/D変換されて、演算回路15に入力
する。
FIG. 10 is a block diagram schematically showing a configuration example of a signal processing circuit for calculating the evaluation function S and displaying the in-focus state. In the figure, light receiving element arrays 7A and 7B are driven by a control circuit 12. When the output of the light receiving element array reaches a certain predetermined level, the photoelectric conversion output is held in the sample hold circuit 18, sequentially A/D converted by the A/D conversion circuit 14, and input to the arithmetic circuit 15. .

演算回路15においては、前述したSL 181’およ
びそれらの値からS全演算し、その結果を制御回路12
に送る。制御回路12は、上記の演算回路15からの演
算結果に基づいて、合焦、前ピン、後ピンの各状態を判
定し、その結果を表示装置16に表示させるようになっ
ている。従って表示装置16に表示される情報に基づい
て、手動、あるいは自動的に合焦制御を行なうようにす
ればよい。
In the arithmetic circuit 15, S is fully calculated from the above-mentioned SL 181' and their values, and the result is sent to the control circuit 12.
send to The control circuit 12 determines the in-focus, front focus, and rear focus states based on the calculation results from the calculation circuit 15, and causes the display device 16 to display the results. Therefore, focus control may be performed manually or automatically based on the information displayed on the display device 16.

以上詳細に説明したように本発明装置によれば、結像光
学系の瞳分割手段に微小臨界角プリズムアレイを用いて
前記結像光学系の焦点ずれに伴なう予定結像面上の像の
横ずれを検出するようにしたものであり、受光素子列の
個々の受光素子を前記微小臨界角プリズムアレイを構成
する個々の微小臨界角プリズムにそれぞれ対応させて配
置した構成であるから、受光素子列のピッチ間隔を十分
小さくすることができるので、従来の1個おきの受光素
子の出力を用いたものに比べ、高精度をもった像の出力
分布信号が得られる。従って、焦点検出精度は、従来の
ものに比べ一段と向上する効果がある。
As described in detail above, according to the apparatus of the present invention, a minute critical angle prism array is used as the pupil division means of the imaging optical system, so that the image on the planned imaging plane due to the focal shift of the imaging optical system is It is designed to detect the lateral shift of the light-receiving element, and the individual light-receiving elements of the light-receiving element row are arranged in correspondence with the individual micro-critical angle prisms constituting the micro-critical angle prism array, so that the light-receiving elements Since the pitch interval of the rows can be made sufficiently small, a more accurate image output distribution signal can be obtained than in the conventional method using the outputs of every other light receiving element. Therefore, there is an effect that the focus detection accuracy is further improved compared to the conventional one.

また、前記微小臨界角プリズムアレイの構成は、各面が
平面構成であり製作が極めて容易である。
Further, the configuration of the micro critical angle prism array is extremely easy to manufacture since each surface is a flat configuration.

従って、構造面からも精度の向上が期待できるば・かり
ではなく、従来のものに比べ構成も簡単である等の効果
もある。
Therefore, not only can an improvement in accuracy be expected from a structural standpoint, but the structure is also simpler than conventional ones.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、結像光学系の瞳分割による像の横ずれ現象説
明図、 第2図は、フライアイレンズを用いた従来の瞳分割手段
の要部説明図、 第8図は、本発明における微小光学部材として微小臨界
角プリズムを用いた微小臨界角プリズムアレイの構造を
示す斜視図、 第4図は、本発明装置の要部の構成と作用の説明図、 第5図は、微小臨界角プリズムアレイを用いて、結像光
学系の焦点はずれによる像に横ずれが生ずる様子につい
ての説明図、 第6図は、微小臨界角プリズムアレイの他の構造を示す
斜視図、 第7図は、本発明による微小臨界角プリズムアレイを用
いた左右の横ずれ像形成用光学系の一例の構成図、 第8図は、受光素子列の出力分布の説明図、第9図は、
結像光学系の合焦状態・と評価関数Sとの関係の一例を
示す曲線図、 第10図は、本発明を実施するための信号処理回路の構
成例を示すブロック線図である。 1・・・結像光学系 5.5a〜5f・・・微小臨界角プリズム状の微小光学
部材 l5−1・・・臨界角反射面 5−2・・・平面5−8
・・・側平面(全反射面) 6.6A、6B・・・微小臨界角ブリスムアレイ7、7
 A 、7 B・・・受光素子列7a〜70・・・受光
素子 8・・・光吸収層9・・・ビームスプリッタ 9
−1・・・ハーフミラ−9−2・・・反射ミラー  1
0・・・光路長補正板11・・・基板      12
・・・制御回路18・・・サンプルポ、−ルド回路 14・・・A/D変換回路 15・・・演算回路16・
・・表示装置。 第1図 第2 r”I 第3図 第4図 ta     ’/b          ’i(第5
1T:!i 第6図 第7図 第8図 第9図 第1O図 第1頁の続き 0発 明 者 林朝男 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 福岡謙二 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 1′ 手続補正書 昭和58年7月26日 1、事件の表示 昭和57年 特 許動用103084号2、発明の名称 焦点検出装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (087)   オリンパス光学工業株式会社1、明細
書第8頁第9行中の1微小レンズ素子5 、5’Jを「
微小レンズ素子4−1.4−24と訂正し、 同頁第16行中の「列」を「出力」と訂正し、また、同
頁第19〜20行中のF A11B1 r AB rB
B −一−AnBn Jを「A□とB、 、A、とBg
、 −−−1AnとBn」と訂正する。 2、同第8頁第2〜8行中の「@小臨界角プリズム6を
構成する個々の微小臨界角プリズム6について」を、「
微小臨界角プリズムアレイ6を構成する個々の微小臨界
角プリズム5(第6図では、説明の便宜上、5a〜5f
なる符号を付して示す。)について」と訂正し、 同頁第9〜IO行中の「微小臨界角プリズム5dJを「
微小臨界角プリズムアレイ6」と訂正する。 また、同頁第18〜14行中の「前ピンでは5dないし
5fを透過する。」を、[合焦のときには3dの微小臨
界角プリズムを透過し、前ピンでは5dないし5fを透
過して、図示省略の受光素子列7に結像する。」と訂正
し、同頁第17行中の「全体像は、」を[@4図に7で
示した受光素子列に入射する光束りによる全体像は、」
と訂正する。 8、同第10頁第8行中の「実線」を「点線」と訂正し
、 同頁第8行中の「構成図である。」と「図示を省略した
」の間に次のとおり挿入する。 「同図において、6Aおよび6Bは第8図および第6図
に示した微小臨界角プリズムアレイ6であり、7Aおよ
び7Bは、策4図に示した受光素子列7に相当する。こ
のような構成におしAて」 また同頁第18〜19行中の[微小臨界角プ1]ズム6
BJを「微小臨界角プリズムアレイ6Bjと訂正する。 4、同第12頁第11行中の数式 5、図面の第2図中の符号「5」および「5′」を別紙
訂正図に朱書したとおり「4−tJおよび「4−2Jに
訂正し、 また第4図中に、別紙訂正図に朱書したとおり符号「7
」を引出線とともに加入する。 第2図 第4図
Fig. 1 is an explanatory diagram of the lateral shift phenomenon of an image due to pupil division of the imaging optical system. Fig. 2 is an explanatory diagram of the main part of a conventional pupil division means using a fly-eye lens. A perspective view showing the structure of a micro critical angle prism array using micro critical angle prisms as micro optical members, FIG. An explanatory diagram of how a lateral shift occurs in an image due to the defocus of the imaging optical system using a prism array. Figure 6 is a perspective view showing another structure of the small critical angle prism array. FIG. 8 is an explanatory diagram of the output distribution of the light-receiving element array; FIG.
A curve diagram showing an example of the relationship between the focusing state of the imaging optical system and the evaluation function S. FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a signal processing circuit for implementing the present invention. 1... Imaging optical system 5.5a to 5f... Small critical angle prism-like micro optical member l5-1... Critical angle reflecting surface 5-2... Flat surface 5-8
...Side plane (total reflection surface) 6.6A, 6B...Minute critical angle Brism array 7, 7
A, 7 B... Light receiving element array 7a-70... Light receiving element 8... Light absorption layer 9... Beam splitter 9
-1...Half mirror -9-2...Reflection mirror 1
0... Optical path length correction plate 11... Substrate 12
... Control circuit 18 ... Sample field, - field circuit 14 ... A/D conversion circuit 15 ... Arithmetic circuit 16.
...Display device. Fig. 1 Fig. 2 r”I Fig. 3 Fig. 4 ta'/b'i (Fig. 5
1T:! i Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 1O Continued from page 1 0 Inventor Asao Hayashi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Lymphus Optical Industry Co., Ltd. 0 Inventor Kenji Fukuoka 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo, 1' Inside Lymphus Optical Industry Co., Ltd. Procedural Amendment July 26, 1981 1. Indication of the case 1988 Patent Application No. 103084 2. Name of the invention Focus detection Device 3, relationship with the case of the person making the correction Patent applicant (087) Olympus Optical Industry Co., Ltd. 1, 1 microlens element 5, 5'J in line 9, page 8 of the specification
Microlens element 4-1.4-24, corrected "column" in line 16 of the same page as "output", and F A11B1 r AB rB in lines 19-20 of the same page.
B-1-AnBn J as “A□ and B, , A, and Bg
, ---1An and Bn". 2. "@Regarding the individual micro critical angle prisms 6 constituting the small critical angle prism 6" in lines 2 to 8 on page 8 of the same page is changed to "
Individual minute critical angle prisms 5 (5a to 5f in FIG. 6 for convenience of explanation) constituting the minute critical angle prism array 6
It is shown with the symbol . )", and corrected "minor critical angle prism 5dJ" in lines 9 to IO of the same page to "
"Micro critical angle prism array 6" is corrected. In addition, in lines 18 to 14 of the same page, ``When focusing on the front, 5d to 5f is transmitted.'' , the image is formed on a light-receiving element array 7 (not shown). '', and in line 17 of the same page, ``The overall image is'' was changed to ``The overall image due to the light beam incident on the light receiving element array shown at 7 in Figure 4 is''.
I am corrected. 8. Correct the "solid line" in line 8 of page 10 to "dotted line" and insert the following between "this is a configuration diagram" and "illustration omitted" in line 8 of the same page. do. "In the figure, 6A and 6B are the small critical angle prism arrays 6 shown in FIGS. 8 and 6, and 7A and 7B correspond to the light receiving element array 7 shown in FIG. 4. Also, in lines 18-19 of the same page, [microcritical angle 1] 6
BJ is corrected as "micro critical angle prism array 6Bj. 4. Equation 5 on page 12, line 11, and symbols "5" and "5'" in Figure 2 of the drawing are written in red on the attached correction diagram. The code has been corrected to ``4-tJ'' and ``4-2J,'' and the code ``7'' has been corrected to ``4-tJ'' and ``4-2J.''
” is added along with the leader line. Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 L 結像光学系の出射瞳を分割して得られた各光束によ
る像の横ずれから当該結像光学系の合焦状態を検出する
焦点検出装置において、前記出射瞳を分割して得られる
各光束による像を他の光束による像から分離する手段の
各々を、前記結像光学系。の光軸を含む面を境とする当
該結像光学系の第1の領域もしくは第2の領域を通過し
た光束の一部が臨界角以下の角度で入射するように形成
した反射面を有する複数の微小光学部材と、個々の受光
素子を、それぞれ前記微小光学部材の反射面に臨界角以
下の入射角で入射した光束の少なくとも一部を受光する
ように配置した受光素子列とを以って構成したことを特
徴とする焦点検出装置。 a 前記微小光学部材の前記反射面を通過した光束のう
ち、その微小光学部材が対接する受光素子の範囲外に達
する光束を、その受光素子に向けて反射させるように個
々の微小光学部材に全反射面を具えて成ることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の焦点検出装置。
[Scope of Claims] L In a focus detection device that detects the in-focus state of the imaging optical system from the lateral shift of an image due to each light beam obtained by dividing the exit pupil of the imaging optical system, the exit pupil is divided. Each of the means for separating the image obtained by each light beam from the image obtained by other light beams is included in the image forming optical system. A plurality of reflecting surfaces formed such that a part of the light flux that has passed through the first region or the second region of the imaging optical system bounded by the plane containing the optical axis of is incident at an angle equal to or less than the critical angle. and a light-receiving element array in which individual light-receiving elements are arranged so as to receive at least a part of the luminous flux incident on the reflective surface of the micro-optical member at an incident angle equal to or less than the critical angle. A focus detection device characterized by comprising: a. Out of the light flux that has passed through the reflective surface of the micro-optical member, each micro-optical member is fully configured to reflect the light flux that reaches outside the range of the light-receiving element that the micro-optical member faces toward the light-receiving element. The focus detection device according to claim 1, comprising a reflective surface.
JP10308482A 1982-06-17 1982-06-17 Focus detector Pending JPS58221814A (en)

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