JPS5843409A - 合焦位置検出方法 - Google Patents
合焦位置検出方法Info
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- JPS5843409A JPS5843409A JP56141675A JP14167581A JPS5843409A JP S5843409 A JPS5843409 A JP S5843409A JP 56141675 A JP56141675 A JP 56141675A JP 14167581 A JP14167581 A JP 14167581A JP S5843409 A JPS5843409 A JP S5843409A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- receiving element
- focus
- imaging lens
- pairs
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B3/00—Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers
- G03B3/10—Power-operated focusing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、受光素子を使用し、被写体像のコントラス
ト信号値および光強度分布から焦点整合(以下、合焦−
という)をさせる1合焦位置検出方法に関するものであ
る。
ト信号値および光強度分布から焦点整合(以下、合焦−
という)をさせる1合焦位置検出方法に関するものであ
る。
結像レンズで結像される被写体の光学偉は、合焦時にそ
の儂の明暗の差、すなわちコントラストが最大となると
いう性質を持9ている。これは被写体像の光強度が二合
焦時に最大になるために起る現象であり、この現象を捕
えれば焦点を検出することができる゛。
の儂の明暗の差、すなわちコントラストが最大となると
いう性質を持9ている。これは被写体像の光強度が二合
焦時に最大になるために起る現象であり、この現象を捕
えれば焦点を検出することができる゛。
従来、合焦位置検出の一方式としていわゆるコントラス
ト方式と呼ばれる方法が提案されている。
ト方式と呼ばれる方法が提案されている。
すなわち第1図の様に結像レンズ1の光軸方向に光学的
に一定距離隔てて受光素子列3,4を配設し、それぞれ
の受光素子列3.4に結像レンズ1の光学像を検出可能
に半透明鏡2aおよび全反射鏡2bからなる振幅分割を
する光束分割器2を設け、検出された光学像のコントラ
スト信号値を予め定められた評価式C;従って算出し、
いずれの受光素子列3,4が結像レンズlの結像面によ
り近いかを検出しようとするものである。
に一定距離隔てて受光素子列3,4を配設し、それぞれ
の受光素子列3.4に結像レンズ1の光学像を検出可能
に半透明鏡2aおよび全反射鏡2bからなる振幅分割を
する光束分割器2を設け、検出された光学像のコントラ
スト信号値を予め定められた評価式C;従って算出し、
いずれの受光素子列3,4が結像レンズlの結像面によ
り近いかを検出しようとするものである。
第2図は、コントラスト信号値Cをレンズ移動距離゛4
の函数として示した場合の代表的な例で、曲線Cx、C
sはそれぞれ第1.第2の受光素子列3゜4C:より検
出され“たコントラス)信号値を示す。
の函数として示した場合の代表的な例で、曲線Cx、C
sはそれぞれ第1.第2の受光素子列3゜4C:より検
出され“たコントラス)信号値を示す。
これら、曲線CI、Cmは、光束分割器2により二等分
されるため、同一曲線形状で、第1受光素子列3と第2
−光素子列4との光:・−的離間距@toだけずれてい
る。
されるため、同一曲線形状で、第1受光素子列3と第2
−光素子列4との光:・−的離間距@toだけずれてい
る。
両曲線C1e″C2が交わ・る点Fは、両受光素子列3
゜4から等し匹距離すなわち両受光素子列3,4の中間
点に被写体Xを結像する結像面Yがある場合を示し、普
通ここが合焦点とされる。この交点Fの近傍でレンズ移
動距離ムが変化した場合、すなわち4−4の場合、第1
受光素子列3および第2受光素子列4間でコントラスト
信号値Cに差ΔCが生じる。従って、コントラスト信号
値C′の高い第1受光素子列3寄りにあると判定される
。そこで、両受光素子列3,4が等し一コントラスト信
号値Cを示すように結像レンズ1を移動して合焦させる
。
゜4から等し匹距離すなわち両受光素子列3,4の中間
点に被写体Xを結像する結像面Yがある場合を示し、普
通ここが合焦点とされる。この交点Fの近傍でレンズ移
動距離ムが変化した場合、すなわち4−4の場合、第1
受光素子列3および第2受光素子列4間でコントラスト
信号値Cに差ΔCが生じる。従って、コントラスト信号
値C′の高い第1受光素子列3寄りにあると判定される
。そこで、両受光素子列3,4が等し一コントラスト信
号値Cを示すように結像レンズ1を移動して合焦させる
。
第2受光素子4寄りに結像面Yがある場合も同様に判定
される。
される。
しかしながら、交点Fより更に離れた領域、すなわち、
第2−二おiてNl近傍より左側およびへ近傍より右側
では、被写体像のボケが甚しくなってコントラスト信号
値Cが極めて小さくかつ略等、、、・:、:・ しくな予。従っfl例えばム=4の場合、両コントラス
ト信号値Cの差は、極めて小さくなり、検出装置全体と
して誤差等を考慮すると結像面Yが。
第2−二おiてNl近傍より左側およびへ近傍より右側
では、被写体像のボケが甚しくなってコントラスト信号
値Cが極めて小さくかつ略等、、、・:、:・ しくな予。従っfl例えばム=4の場合、両コントラス
ト信号値Cの差は、極めて小さくなり、検出装置全体と
して誤差等を考慮すると結像面Yが。
いずれにあるかを判定するのが困難である。
従来のコントラスト法による合焦位置検出方法は、結像
面が合焦点近傍では十分C:合焦させるこ□ とが
できるけれども、合焦点から大きく外れる場合には検出
が不可能となる欠点がありた。
面が合焦点近傍では十分C:合焦させるこ□ とが
できるけれども、合焦点から大きく外れる場合には検出
が不可能となる欠点がありた。
ヤ3.C,ユ。発明や従え。8ヤヤ、検力−法。
上記問題点C;鑑みて表されたもので、結像レンズに対
して少なくとも二組の受光素子列対を配設し、受光素子
列対のそれぞれあ受光素子列に結像レンズからの光束を
光束分割器で波面二分割して受光させ、各受光素子列で
光強度分布を検出し、光強度分布を少なくとも二組の受
光素子列対間で比較することC二より結像面の位置を判
定し、合焦させる方法で結像面が合焦位置から相轟(=
離れた場合でも容易に合焦位置を検出させうろことを目
的どしている。
して少なくとも二組の受光素子列対を配設し、受光素子
列対のそれぞれあ受光素子列に結像レンズからの光束を
光束分割器で波面二分割して受光させ、各受光素子列で
光強度分布を検出し、光強度分布を少なくとも二組の受
光素子列対間で比較することC二より結像面の位置を判
定し、合焦させる方法で結像面が合焦位置から相轟(=
離れた場合でも容易に合焦位置を検出させうろことを目
的どしている。
また、少なくとも二組の受光素子列対間で光強、度分布
を比較して結像面の位置を判定し、さらに同一の受光素
子列6人内の受光素子列間で被写5体像のコントラスト
信号値を比較して結像面の位置な判定し、少なくともい
ずれか一方の判定結果を用いて合焦させる方法で合焦の
精度を一層高めるζ゛とおよび判定結果の取捨選択で合
焦の融通性を高めることを目的としている。
を比較して結像面の位置を判定し、さらに同一の受光素
子列6人内の受光素子列間で被写5体像のコントラスト
信号値を比較して結像面の位置な判定し、少なくともい
ずれか一方の判定結果を用いて合焦させる方法で合焦の
精度を一層高めるζ゛とおよび判定結果の取捨選択で合
焦の融通性を高めることを目的としている。
次にこれら発明を図面に基づいて説明する。
第3図〜第5図において、従来と同一ないし均等な部位
または部材セついては同−符”号を付して説明を省略す
る。
または部材セついては同−符”号を付して説明を省略す
る。
第3図稗、これら方法の発明を実施する構成の一実施例
を示すものである。 −図中、5お
よび6は、それぞれ結像レンズ1の −光□軸と#1ぼ
直交する方向で光軸の近傍に配設された第1受光素子列
対および第2受光素子列対である。第1受光素子列対5
は、図(;おいて紙面と垂−直方向に配設さ5れた受光
素子列5A、SRの対か、らできている。同様(:第2
受光素子列対6は、受光素子列6人、6Bの対かちでき
ている。これらの対5Aと58 、6Aと6Bは、従来
のコントラスト法喘;おける2列の受光素子列3,4と
同様の構成をなしているO 光束分割器20は、たとえば水出原人による特許願(特
願昭56−.119325号「光束分割器」)にあるよ
うC;全反射鏡20&e20b (:、よって波面二分
割をして受光素子列5ム、5B、6ム、6BC受光させ
ている。すなわち、結像レンズ1の出射瞳上を受光素子
列5A、′5B 、 6A 、 6Bとほぼ平行な方向
を境界として二分割された領域^および領域Bを透過し
た光束は、それぞれ受光素子列pム側ムおよび受光素子
列5B 、6B+−入射して込る。従って、それぞれの
受光素子列対5,6は、従来のコントラスト法にょる合
焦位置検出機能を有するか、ら、第2図に示される状態
がそれぞれC:対して尚てはまる。すなわち、二組の検
出装置を備えることとなるので、これらを同時1;動作
させることにより、検出系の誤差等が平均化され合°焦
位置検出精度等全体的機能を、−組の受光素子列のみを
有する場合に比較して向上させることができる。もちろ
ん一方咬1$光素子列対のみ1:よりコントラスト法で
合焦検出して良いのは言う1士もない。
を示すものである。 −図中、5お
よび6は、それぞれ結像レンズ1の −光□軸と#1ぼ
直交する方向で光軸の近傍に配設された第1受光素子列
対および第2受光素子列対である。第1受光素子列対5
は、図(;おいて紙面と垂−直方向に配設さ5れた受光
素子列5A、SRの対か、らできている。同様(:第2
受光素子列対6は、受光素子列6人、6Bの対かちでき
ている。これらの対5Aと58 、6Aと6Bは、従来
のコントラスト法喘;おける2列の受光素子列3,4と
同様の構成をなしているO 光束分割器20は、たとえば水出原人による特許願(特
願昭56−.119325号「光束分割器」)にあるよ
うC;全反射鏡20&e20b (:、よって波面二分
割をして受光素子列5ム、5B、6ム、6BC受光させ
ている。すなわち、結像レンズ1の出射瞳上を受光素子
列5A、′5B 、 6A 、 6Bとほぼ平行な方向
を境界として二分割された領域^および領域Bを透過し
た光束は、それぞれ受光素子列pム側ムおよび受光素子
列5B 、6B+−入射して込る。従って、それぞれの
受光素子列対5,6は、従来のコントラスト法にょる合
焦位置検出機能を有するか、ら、第2図に示される状態
がそれぞれC:対して尚てはまる。すなわち、二組の検
出装置を備えることとなるので、これらを同時1;動作
させることにより、検出系の誤差等が平均化され合°焦
位置検出精度等全体的機能を、−組の受光素子列のみを
有する場合に比較して向上させることができる。もちろ
ん一方咬1$光素子列対のみ1:よりコントラスト法で
合焦検出して良いのは言う1士もない。
表お、光束分割器加について、−全反射鏡20a。
20bを使用する波面二分割の場合を示しているが、本
願出願人による特許願(屏願昭56−119326号「
光束分割器」)にあるような分割レンズなど同様の機能
を有する光学素子であっても良い。
願出願人による特許願(屏願昭56−119326号「
光束分割器」)にあるような分割レンズなど同様の機能
を有する光学素子であっても良い。
ところで既−二述べた様に第2図に示す合焦゛位置Fか
ら大′きく外れた領域では、従来のコントラスト法はそ
の合焦位置検出能力を失う。このように合焦位置Fから
大きく外れた領域における合焦位置検出方法を第4図(
:基づいて説明する・第4図6:おいて、光束分割器2
0は省略され、各受光素子列5A、5B、6A、6Bは
光学的には一等価橙位置に点として表わされている。面
7と面τとは、結像レイズ1(:よる共役嫌゛位置関係
にあり、面7′は゛受光素子列5Aと5B、あるいは6
Aと6Bとの中間に位置している。仁れら受光素子?t
rsA、sB、6A。
ら大′きく外れた領域では、従来のコントラスト法はそ
の合焦位置検出能力を失う。このように合焦位置Fから
大きく外れた領域における合焦位置検出方法を第4図(
:基づいて説明する・第4図6:おいて、光束分割器2
0は省略され、各受光素子列5A、5B、6A、6Bは
光学的には一等価橙位置に点として表わされている。面
7と面τとは、結像レイズ1(:よる共役嫌゛位置関係
にあり、面7′は゛受光素子列5Aと5B、あるいは6
Aと6Bとの中間に位置している。仁れら受光素子?t
rsA、sB、6A。
6B(:は、結像レンズ1)上の分割領域A、Bを通過
″6ffi1!+7)I[*9”′逅:(”°”′”°
”゛1”8”れ対応して入射する。
″6ffi1!+7)I[*9”′逅:(”°”′”°
”゛1”8”れ対応して入射する。
被写体がこの面7よりも十分に結像レンズl側に寄った
面8上にある場合、面τ上の曹は大きくボケる。これは
領域9人、9B、IOA、IOBと面8とが交わる面上
の光線が積分されて、それぞれの受光素子列5A、5B
、6A、6Bに入射するためである。
面8上にある場合、面τ上の曹は大きくボケる。これは
領域9人、9B、IOA、IOBと面8とが交わる面上
の光線が積分されて、それぞれの受光素子列5A、5B
、6A、6Bに入射するためである。
この場合、面8上の光強度分布は、一般CX。
Y方向共C;変化しているので、各受光素子(二より検
出される光強度は互に異なる。図から明らかな様l二領
域9BとIOAとは、面8上では領域9AとIOBとの
場合に比較して互(:接近し、場合によっては一部重な
ることもある。従って、受光素子列対と6Aとl二より
検出される光強度分布は、受光素子列5Aと6Bとによ
り検出される光強度分布よりも互に相似した分布となる
。
出される光強度は互に異なる。図から明らかな様l二領
域9BとIOAとは、面8上では領域9AとIOBとの
場合に比較して互(:接近し、場合によっては一部重な
ることもある。従って、受光素子列対と6Aとl二より
検出される光強度分布は、受光素子列5Aと6Bとによ
り検出される光強度分布よりも互に相似した分布となる
。
同様に被写体が面7よりも十分に結像レンズ1から離れ
ている面11上にある場合、面7′上の像は大きくボケ
る。しかし、逆に受光素子列5Aと6Bと(二より検出
される光強度分布は受光素子列5Bと6Aとにより検出
される光強度分布よりも互1;より相似し庭もの1−な
る。
ている面11上にある場合、面7′上の像は大きくボケ
る。しかし、逆に受光素子列5Aと6Bと(二より検出
される光強度分布は受光素子列5Bと6Aとにより検出
される光強度分布よりも互1;より相似し庭もの1−な
る。
従って、各受光素子列5A、5B、6ム、6Bにより検
出される光強度分布の相似の度合を比較することにより
、像、が大きくボケだ状態で合焦位置の方向を判、定で
きる。
出される光強度分布の相似の度合を比較することにより
、像、が大きくボケだ状態で合焦位置の方向を判、定で
きる。
この判定に当っての算出方式としては、種々な評価式が
考えられるけれども、その−例を示すと、がある。こと
で、工は各受光素子列5A、5B、6A、6Bにより得
られる光強度信号で、kは各受光素子列5A、5B、6
A、6B中の受光素子の一端から他端に向・って順に付
けられた番号である。そして同一の番号9kを付され矢
受光素子のX座標(第4図C二おいて光軸と面7との交
点で紙面C二垂直方向)はには同じとする。
考えられるけれども、その−例を示すと、がある。こと
で、工は各受光素子列5A、5B、6A、6Bにより得
られる光強度信号で、kは各受光素子列5A、5B、6
A、6B中の受光素子の一端から他端に向・って順に付
けられた番号である。そして同一の番号9kを付され矢
受光素子のX座標(第4図C二おいて光軸と面7との交
点で紙面C二垂直方向)はには同じとする。
評価式としては、他に上式の各項をn乗して和をとった
もの、ある・いは各項にその大きさに応じた重み係数が
かけて和°をとるものなどが考えられる。
もの、ある・いは各項にその大きさに応じた重み係数が
かけて和°をとるものなどが考えられる。
上式において、第1の和の項は受光素子列5Bと6Aと
の光強度分布の非相似の度合を表わし、第2の和の項は
受光素子列5Aと6Bとのそれを表わしている。従って
、Eの正負により前ピン状態か後ピン状態かを判定し、
E−0のときは合焦状態であることを判定することがで
きる。
の光強度分布の非相似の度合を表わし、第2の和の項は
受光素子列5Aと6Bとのそれを表わしている。従って
、Eの正負により前ピン状態か後ピン状態かを判定し、
E−0のときは合焦状態であることを判定することがで
きる。
第5図には、各受光素子列対5,6から得られる合焦位
置検出信号が示、されている。
置検出信号が示、されている。
図中、曲線12 、13 、14 、15は、レンズ移
動距離4と各受光素子列対5.6とから得られるコント
ラスト信号値Cとの関係を示し、曲線16はレンズ移動
距離4とEとの関係を示している。
動距離4と各受光素子列対5.6とから得られるコント
ラスト信号値Cとの関係を示し、曲線16はレンズ移動
距離4とEとの関係を示している。
従りて18図のようなEの曲線から結像面の位置が前ピ
ン、後ピン、合焦のどの状態かを判定し、さらに白線1
2 、13および曲線14 、15からコントラスト信
号値Cを比較して前ピン、後ピン、合焦のどの状態かを
判定する。そして、これら両判定結果を用いて合焦させ
る。 、。
ン、後ピン、合焦のどの状態かを判定し、さらに白線1
2 、13および曲線14 、15からコントラスト信
号値Cを比較して前ピン、後ピン、合焦のどの状態かを
判定する。そして、これら両判定結果を用いて合焦させ
る。 、。
以上説明してきたよう(:、、、)光強度分布の比較を
行う発明によれば従来の3(J!/ )ラスト法であっ
ては困難゛であった結像面が合蕉位置かシかなり離れて
コントラスト信号値の差が小さい場合にあっても合焦位
置を容易(二検出することができる。
行う発明によれば従来の3(J!/ )ラスト法であっ
ては困難゛であった結像面が合蕉位置かシかなり離れて
コントラスト信号値の差が小さい場合にあっても合焦位
置を容易(二検出することができる。
さらC二、両判定結果を用いる発明・によれば、より正
確でしかも広範囲なレンズ移動に対して合焦位置の検出
ができる。勿論、′必要に応じてどちらか一方の判定結
果のみを用いて合焦位置の検出ができるので融通性があ
る。
確でしかも広範囲なレンズ移動に対して合焦位置の検出
ができる。勿論、′必要に応じてどちらか一方の判定結
果のみを用いて合焦位置の検出ができるので融通性があ
る。
なお、以−上の説明では、二組の受光素子列対を用いて
いるけれども、同様の方法を三組あるいはそれ以上の受
光素子列対について行い合焦位置検出能力を一層高める
ことができる〇 また、第3図において光強度分布の相似の算定を受光素
子列5B、6Aおよ、び受光素子列5A、6Bに2いて
行っているけれども、一方の光束分割器加の向きを反転
させて、受光素子列5A 、6Aおよび受光素子列5B
、6BのそれぞれCついて相似の算定を行うこ°とが
できる。
いるけれども、同様の方法を三組あるいはそれ以上の受
光素子列対について行い合焦位置検出能力を一層高める
ことができる〇 また、第3図において光強度分布の相似の算定を受光素
子列5B、6Aおよ、び受光素子列5A、6Bに2いて
行っているけれども、一方の光束分割器加の向きを反転
させて、受光素子列5A 、6Aおよび受光素子列5B
、6BのそれぞれCついて相似の算定を行うこ°とが
できる。
さらにまた、砥:1受光素子列5A、5Bおよび受光素
子列6A、6Bはそ五セれ別々(二光束分割器勿が設け
ら−れているけれど獣、これらの光束分割器加を一体構
造とすることができることは勿論である。
子列6A、6Bはそ五セれ別々(二光束分割器勿が設け
ら−れているけれど獣、これらの光束分割器加を一体構
造とすることができることは勿論である。
第1図は従来の合焦位置検出方法を使用する構成説明図
、第2図は第1図のレンズの移動距離と受光素子列の受
けるコントラスト信号値との関係を示すグラフ、第3図
〜第5図はこの発明に係るもので、第3因はこの発明の
合焦位置検出方法を使用する構成説明図、第4図は受光
素子列への入射光線の領域を示す結像レンズC二よる光
路図、第5図は各受光素子列対から得られる合焦位置検
出信号を示すグラフである。 1・・・結像レンズ、2.20・・・光束分割器、5,
6・・・受光素子列対、5A、5B、6A、6B・・・
受光素子列。 出願人 旭光学工業株式会社 寥I 聞 ′!4日 N
、第2図は第1図のレンズの移動距離と受光素子列の受
けるコントラスト信号値との関係を示すグラフ、第3図
〜第5図はこの発明に係るもので、第3因はこの発明の
合焦位置検出方法を使用する構成説明図、第4図は受光
素子列への入射光線の領域を示す結像レンズC二よる光
路図、第5図は各受光素子列対から得られる合焦位置検
出信号を示すグラフである。 1・・・結像レンズ、2.20・・・光束分割器、5,
6・・・受光素子列対、5A、5B、6A、6B・・・
受光素子列。 出願人 旭光学工業株式会社 寥I 聞 ′!4日 N
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一(1) 結像レンズに対して少なくとも二組の受光
素子列!を配設し、腋受光素子列対のそれぞれの受光素
子列I:前記結俸レンズからの光束を光束分割器で波面
二分割して受光させ、各受光素子列で光強度分布を検出
し、該光強度分布を少なくとも前記二組の受光素子列対
間で比較すること(二より結像面の位置が前ピン、後ピ
ン、合焦のどの状態かを判定し合焦さ讐る°ことを特徴
とする合焦位置検出方法。 (2) 結像レンズC二対して少なくとも二組の受光
素子列対を配設し、該受光素子列対のそれぞれの受光素
子列4:前記結像レンズからの光束を光束くとも前記二
組の受光素子列対間で比較するこ゛とにより結像面の位
置が前ピン、後ピン、合焦のどの状態かを判定し、 さらに各受光素子列で像のコントラスト信号値を検出し
、誼像のコントラスト信号値を少なくとも前記二組の受
光素子列対の一方の受光素子列対内の受光素子列間で比
較することにより結像面の位置が前ピン、後ピン、合焦
のどの状態かを判定し、 少なくともいずれか一方の判定結果を用いて合焦させる
合焦位置検出方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56141675A JPS5843409A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 合焦位置検出方法 |
US06/410,876 US4491402A (en) | 1981-09-10 | 1982-08-24 | Method of focus detection |
GB08224811A GB2105546B (en) | 1981-09-10 | 1982-08-31 | Focus detection |
FR8215237A FR2512561B1 (fr) | 1981-09-10 | 1982-09-08 | Procede de detection de mise au point |
DE19823233636 DE3233636A1 (de) | 1981-09-10 | 1982-09-10 | Verfahren zur scharf(ein)stellmessung |
Applications Claiming Priority (1)
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