JPS5887512A - 焦点検出装置 - 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】 本発明はカメラ等Ｋおける焦点慣出＃ｅ直に関する。

従来、互いに異る２つの元路を通る２つの光束がつくる
２つの僅写体Ｉ１を、α数の受光素子７レイにうけて電
気的被写体傷信号に父換し、前記２つの被写体偉信号の
相対的則位量から、被本体までの距離あるいは偉影レン
ズの合焦状態を検出する焦点検出装電が知られている． 従えば、第１図は、特開昭５４−１５９２５９Ｋ開示さ
９２１眼レフカメラにおけるこの檜の従来装置の一例を
示している，この装置の焦点検出ＩＩＩＬ埋ｖＷＲ単に
以下Ｋ睨明する。

この装置は撮影レンズ（対物レンズ）の射出ｌＩｌｌ１
Ｋおける光軸κ対して対称な２懺域ＩＡ，ＩＢの光を、
フイルム面と共役なｔｈｉ２Ｋ配直されたレンズレット
アレイ３を通して、ＣＣＤ型イメージセンサーあるいは
ＭＯＳ型イメージ甘ンサーのような一対の自己走會型元
竃素子アレイ４Ｋ入射させ、これら光竃業子アレイから
の出力信号の泣相走によって会焦状紗を検昶するもので
ある．元一業子アレイＡ−（Ａｏ・・・Ａｉ・・・Ａｎ
）には射出Ｈ瀘の幀域１Ａからの元が入射し、元竃累子
アレイＢ群（Ｂｏ・・・Ｂｌ・・・Ｂｎ）Ｋは射出一の
領域１Ｂからの元が入射するので、各々の充電素子７レ
イ群の出力信号は、七扛に対応した射出一の鴇域がらく
る光によって作られる被写体像ヲ表わす信号となる。従
って第２図のようκ合焦状藏Ｋある場合には射出遁の２
つの領域を通過してフイルム面と共役な位置２にできる
２つの級写体傷は、光軸と垂直な面上で一致する．ｖＥ
つて光１ＩＬ素子７レイ▲群アレイの出力信号と元竃素
子７レイＢ＃の出力信号も、第３図に示すように、す扛
がなく一致する。

次Ｋ弟４図のようκ後ビン状態にある場合には、射出鴫
の２つの顎域を通過してできる２つの伝写体偉はボケる
とｌｌｆｆＪ時にその位置は、フイルム面と共役なｉｌ
ｉｌ２上で、ずｆを生する。

従って渠５図に示すように、元酸索子アレイＡＩの出力
信号と光竃累子７レイＢＮの出力信号は位相差が生する
。

久Ｋ購６図のように前ピン状題にある場合には、射出一
の２つの領域を通過してできる２つの被写体＋１１はボ
ケると同時Ｋその位膚は、フィルム面と共役な而２上で
、後ビンの場合とは反対方向κずれを生ずる。従って第
７図κ示すように、光竃素子アレイＡ群の出力信号と光
電素子アレイＢ群の出力信号は後ビンの場合とは逆の位
相差が生じる。

以上述べてきたような焦点検出装直では、光電素子アレ
イＡ群、Ｂ群の出力信号の位相差が００時ｔ合焦状寒と
して検出し、又位相差の符号κよって前ビン、後ビン状
０＋検出できる．又位相差の１を横出することにより、
合焦状廊κ至るまでの撮影レンズ５の光軸方向への移動
ｔＶ予測することも可『ヒである。

従米装置は上述の如くである。

しかしながらこの楕の従米の焦点検出長置罠おいての欠
点としては、傭写体律か＾い望関周波数成分を多〈苫ん
でいる場合には、焦点検出が不敏となつ皮９哄つ几焦点
検出をしてしまうといつ九現象がしばしば生じる。

即ち、今第８図のｆ（ｘｌ’ｋ’４１１写体儂の空間分
布とし、これに相当する複写体像の空関周波数分布を第
９図のＦ（一とすると、受光累子アレイκよって空間的
κノＸの關隔でサンプリングされた、離散的な禎写体儂
の空関分布ｇｌｘ）は第１０図の棒グラフの集りように
なる。

そしてその空関筒波数分布Ｇｆｗｌは、第１１図（ａｌ
［示すようＫもとの被写体ｉｌＦ（Ｘ）ＹΔＸづつの間
嶋でサンプリングしたのであるからＦ（ｘｉＫ対応する
破縁で示され、空間周波数分ｌ 布Ｆｌｗｌｋ、間隔Δｙｍ−づつＷ軸方向ＫすらΔＸ せて加え合わせたものになる。

これが第１１図１ｍｌの実縁のカーブであり第９囚のＦ
（一のカーブとは可成り異った入力となるので被写体に
ついての誤り次情報を発生せしめるおそれがあることが
わかる。なお第１１図（ａ）Ｋおける斜＃Ｉｖ施した部
分は上記のΔＷだけ膚接して描かｎ九Ｆ（一カーブの臣
に重なる部分を示している。

儂写体１１１Ｆ（Ｘｉの空間周波数分布Ｆ（一は原点に
対して左右対称であるから、もし被写体儂の空関周波数
分布Ｆｂｌが前記関隔ΔＷの半分のΔＷ／２の空関鵬波
数よｖ４高い空間周波数成分を含まなければ、第１１図
（ｂ）のａ口〈、盲なり合い部分が生じないので、空間
ｗ４波数がΔＷ ＩＷ４≦−なる軸囲ではもとの破写体ＩＪｌｊの空２ 関崗波数分布Ｆｉｗｌとサンプリングされ友襟写体儂の
空間周波数分布Ｇ（一は一致し、焦点検出Ｋ悪影響を及
ぼさない。

しかし屯しもとの被写体儂の！２間周波数分布Ｆ（一が
前記ΔＷ／２の空間周波数よりも高い空関鳩波数成分を
多く含んでいる場合には、第ｌ１図（ｅ）の如く貞なり
部分が大さくなり、結果的κサンプリングされ几破写庫
檀の空闇周波数分布Ｇ（一はもとの被写体儂の空間周波
数分布Ｆｌｙ）からかけ離れ友ものになり、膿点検出に
悪い影曽を与え焦点慣出のＮＩ貫が低下しまう． 本発明は、こｎらの欠点ｔ解決し、破与俸傷が縞い空間
周阪数成分を多く含んでいても高釉度で焦点横出ｉＪ能
な焦点検出装！ｉ１を提供すること？目的とするう 次に本発明の原理ｔ醗明する。第１２図は、撮彰レンズ
５が儂写体偉をフィルム面と共役な面２Ｋ結儂している
状態、即ち合焦状態を示している。

この状廁Ｋおいて、フィルム面と共役な而２から光軸方
向κ距離ｔだけへだたった而１０での結儂状Ｍ４を考え
ると、４Ｉｉ与体が点Ｐであるとすると而１ｏでは破４
体像は近似的に半経Ｒの円盤状にボヶた償となる。

今、面１０でこのようなボケが生じ几場合の、この糸の
空間周波数伝達関数（以下ＯＴＦという）を計算すると
、第１３図κ示すように、苓周波数に王ピーク１１を持
ち、高脚波κい〈に従って伽動的に減衰するものになる
。

今こａｔをＨ｛一で表わす。

高周ｉ憤城の細ビーク１２は王ビーク１１に比較してか
なり小さいので央實的ＫこのＯＴＦの最初の岑点ＷＣを
このＯＴＦのカデトオフ周波数Ｗｅと考えることができ
る。

このカットオフ周波数Ｗｅは点１１Ｉ！に対する円盤状
ボケ像の半径ＹＲとすると、大略次式で与えられる． Ｗ＠＝３．８３／（２πＸＲ）・・・（１１今第９図に
示すようＫボケがない時の僅写体像の空間周波数分布４
Ｆｌｖｄ、第１３図に示すようにボケの生じた時のＯＴ
ＦをＨ（一、ボケのある状態での破写体儂の空１…崗波
数分布ｔＤ（一とするとこれは次の（２）式で表わさ扛
、このＤ（一は＠１４図に示す形となる。

Ｄ（ｖｌ＝ＦｆｗｌＸＨｔｗｌ・・・（均即ち、第９図
Ｋ示すように被写体像の仝［一周波数分布Ｆｆｗｌがた
とえ島い空間胤波数成分を多く含んでいても、第１３図
ＫボすＨ（ｗｌカ一乗ぜられるので、その結果力ットオ
フ周波数Ｗｅ以上の為周波成分は（２）式の米Ｊ４．に
よジカットオフさね，このように合成さｆＬｆｃ破写捧
像の空間周波数分布Ｄ一は弟１４図に示すようにＷｅ以
上の高周波成分を含まない形となることがわかる。ボケ
のある状塾で被写体像を光竃変換索子アレイにより空間
的にΔ！の間隔でサンプリングし、離散的な被写捧像信
号に変換した場合には、第ｌ５図で爽一で示さ扛るよう
にこのサンプリングさｎた離散的な被写体ｆ象の空間周
波数分布Ｂ｛一は、第１５図の破巌で示さｎ．ｆ′Ｉ：
．ボケのある破与俸像の窒闇絢波数分布Ｄ一を、図に示
すように間隔１ ΔＷ”−八ごとにすらして加え合わせたものとなる． 第１５図中ではボケによるカットオフ周波数Ｗｅを闇隔
ΔＷの１／２即ちΔｖ／２Ｋ等しくしているため、空関
鳩波数分布Ｄ（ｗｌを間隔ΔＷごとにすらして加え合わ
せても、第１１図１ａｌ中でハツチングで示し友ような
空闇周波数分布Ｆ（ｖ）同志の１なり合いか生じていな
い。

ΔＷ 従って空関周波数がＩＷＩ≦一「の領域ではボケのある
場合の被写体像の空間廟諌数分布Ｄ《一とΔＸの関隔で
サンプリングさｎ几ａ零体儂の空間周波数分布Ｂ｛一は
ほｙ一致し、簾点検出Ｋ４恣影響を及ぼさない。

一般ｋは第１３図，ｌ＠１４図で示したポヶκよるカッ
トオフ周波数Ｗｅを、（ｌ）式からもわかるようＫＬを
適宜選ぶことにょりＲがきまるので適当なｆｔｉＫする
ことができ、カットｔ７Ｊｉｌｔｌ＃ａＷ＠ｋｌｉ”ｌ
ＫＩＮＲｆｔＬｔｆ、＃ｇ１１ａ！Ｊ（一でハツチング
で示し虎部分Ｋ相当する空間周波数分布の事な９合い部
分を削減あるいは除去することが可能である． 実際には上記力ットオフ周波数Ｗｃ７弟ｌ５図κ示した
ようｋほソ Ｗ，＝Δｗ／２＝１／（２ｊｘ）−（Ｊｌｏようκ選択
しておけば、重ね合わせの影曽も論去できるとともκ低
周ｉ１！ＩＩＣも殆ど影譬ｔ与えないことがわかる。

今、ΔＷはサンプリング閾隔ΔＸκよって決まる闇隔と
して第１６図に示すようＫカットオフｍｓ数ＷｅＹＪｗ
／２＜Ｗｅ＜ＡｙＫ遇ん１′ｅ場合には、闇隔ΔＷです
らしてＷ軸上Ｋ並べられた空関崗波数分布Ｄ（一はまだ
八ツチングで示す如く卓なり合いを生じていることがわ
かる。

第１７図ではカットオフ網波数Ｗｅが ＷＣ＃ΔＷ／２の場合Ｋは、上記のような竃な９食いが
な（なっていることを示している●更κ第１８図ではカ
ットオフ周波数Ｗｅが０＜Ｗｅ（ΔＶ／２の場合ｋは、
上紀のような重なり合いをほ譬除去しているが第１７図
の場合に比叙して低周波側のＤｉｗｌが減少しており低
周波愉κ好ましくない影響を与えていることかわかる。

次Ｋ以上に述べ九原坤を遍用した本発明の焦点検出装置
の具体的な例について祝明する。

第１９、２１、２３因は第１図でＩｉ５２明した従米の
焦点検出装置Ｋおいて、レンズレットアレイ３１ｋ：フ
ィルム面と共役な１１［Ｉ２がら元軸方向κ距＃ｔだけ
隔たった［ｉｌｌｉｌＯＫ配置し友本発明κよる焦点検
出装置の構成のーｆ１を示している。

撮影レンズがフイルム面と共役なｒｋＪ２Ｋ対して合焦
状態κある場合には、第１９図Ｋ示すようＫ射出１の２
つの領域ｖ通過してレンズレットアレイ位置１０上Ｋで
きる２つの破与体イ象はボケると同時Ｋそのずれを生ず
る。

従って第２０図κ示すように、光電嵩子アレイＡ群の出
力信号と光電素子アレイＢｙの出力信号は位相差が生ず
る。［１９図において、レンズレットアレイ位置１０は
フイルム面と共役な位置２の後方κあるので、元竃累子
アレイＡ群の出力信号を基準にと９、位相差の符号を決
めると、この時の位相差φ会の符号はマイナスＫなる。

久Ｋ第２ｌ図のようＫｔｌｋピン状塾になった場合、上
述の２つの儂写体漕はボケると同時にその位置はずれを
生ずる．ｖＥって＃１２２図κ示すようＫＩ１元竃素子
アレイＡＮの出力１ぎ号と光電素子アレイＢ群の出力信
号しは位相差φｌＹ生ずるが、後ビンｔＫより位相差の
符号は変化する。

次Ｋ第２３図のようＫ削ビン状態κなつ几場合上述の２
つの被写体傷はボケると同時にその位置は、合焦状ＷＩ
ＡＫおける２つの被写体傷のずれ友位重から、後ビンの
状緒のずれ方向とは逆方向に、さらＫ大きなずれを生す
る。

従って第２４図に示すように，光電累子７レイＡ群の出
力信号と光竃素子アレイＢ群の出力信号には、合焦状１
ａＫおける位相差と同符号でさらに大きな位相差φ■が
生ずる。

従って合焦状ＤＫおける初期位相φ●をあらかじめ記憶
しておいて、各焦点状ＤＫおいて検出された位相差φか
ら初期位相差φ●を減じ、新しい位相差φ′＝φ一φ●
を求めれば、第ｌ図〜ｗＪ７図で述べた従米の焦点検出
装置における無点検出原埋と同様な方法で新しい位相差
φ′の符号ＶａｌｅべることＫよ９削ビン、後ビン、合
Ｓ等の焦点状態の判別ができる。

若しφ′の絶対蓄によって合焦状廊からの絶対的なずれ
量を知ることができれば、２つの遼写体儂のずれｔ′％
：別途補正する焦点慣出ｆｊ−置κついての本出願人Ｋ
よる特ＪＩＩｌ昭５５−１８３６９５，［ｉｌｍ示した
技術によって正しい窯点位置を知ることができる。

第１９図κおいてレンズレットアレイ３をフイルム面と
共役な面２から元軸方向くすらす距離：ｌは次のようＫ
決めるのが望ましい。

撮影レンズの射出ｌＩｌ面１と、フイルム面又はこれと
共役な面２との距＃１をｄとし、又も受光累子アレイＡ
群、Ｂ群の各素子Ａｉ、Ｂ１は射出ｌｉ１面１０点ＩＡ
，１．Ｂを中心とし次牛径Ｒ１の領域を通過する光束Ｙ
：受光しているとする．この時、点儂の僚写体が正しく
フイルム面と共役な而２＆ＣＩｆ１儂されている状Ｓｔ
卸ち合焦状塾においてフイルム面と共役な面２から元軸
方向κ距ｍｔたけ＃れた而では、各受光素子アレイＡＩ
ｔＦ−、Ｂ群上では点１１ＩＩか半径Ｒ．の円盤状κボ
ケ７ｔＩＩ＆検出していることになる。

半径Ｒ３は次式で与えられる。

Ｒｌ＝ＡＸＲ１／ｄ−（４１ 従って（１１，（３）式よりサンプリング間隔ΔＸｋ第
１９図において構造上から見て大略レンズレソトのピッ
チ間隔とすれば、フィルム面と共役な面２からの光軸万
向の偏位距離ｔは、のように決めることκより、サンプ
リングによる被写体像の空間周波数分布の１なり合いの
影Ｉｌｌ１を緩和することができる。

第１図〜Ｍ７図κ述べた従来の焦点検出装置κ比較して
第ｌ９図κ述べ友本発明による焦点検出装置が優れてい
る点は矢の点である。

従来の焦点検出装置は、合焦状態近ｆ！＃にーおいて比
較的鮮明な２つの複写体儂Ｋ対して光竃変換累子による
サンプリングを行ない、２つの偵写体僧信号の相対的偏
位Ｖ検出しているため、もし儂写体偉が高い窒関周鼓数
成分を多く含んでいる場合Ｋは、前述し友ようＫ空蘭周
波数分布の１な９合いの影譬κより、合鳩点近傍で偽合
焦点を検出し７ｔＯ合無検出梢膚が悪化するといった欠
点が生じるのに比べ、本発明による焦点検出装置は、た
とえ慴与体儂が高い空間周波数成分を多く含んでいる場
合にも、効果的κ高周波成分がカットオフされて空関胸
波数分布の１なり合いの影餐が除去され、合焦点近傍で
安定かつ畠楕度に焦点検出ができる。

かつ、そのためＫは何ら轡別の高鳩波空閣綱波数フィル
ターの如き部品を準備してこ１ｔＹ光路中に入れる等、
コストのかかることは一切必要としない特色を有してい
る。ｋＫ本発明ハｉＫ本出願人がａｍ陥５５−１８３６
５に述べたように、カメラのミラーボックスの底部の十
分深い所Ｋ撮影元束をけることなく焦点検出用の元亀変
僕業子アレイを設置したいというｄｉｉｉに対しても、
上述の距６ｔを通官選べば十分応えることができるとい
う効東をも期待しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従米の焦点検出光学系の概略的構成を示す図、 第２図〜第７図は第１図の光学系の壕点検出状態を祝明
する図、 第８図〜第１１図は従来の無点検出装置Ｋおける複写体
１象の空間的サンプリングの欠点′％：説明する図、 第１２図は本発明の原理Ｙ説明する図、第１３図〜第１
５図は本発明による焦点検出装置における被写体儂の空
間的サンプリングを空Ｉ１５ｗＩＵ波数領域で説明する
図、第１６図〜第２４図は本発明の央怖例の焦点検出状
態Ｙ：ａ明する園である。 〔王Ｉ＃部分の符号の説明〕 撮影レンズ系・・・５、アレイ・・・Ａｉ，Ｂｉ燕点検
出光学糸・・・３ １０４ １０５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！．撮影レンズ系と、所定の間隔で配置された徴数個の
   光電変＊累子ｔもつアレイと、前記撮影レンズ系を透過
   した僚写体からの光束を前記光電変ｌｓ素子アレイ上Ｋ
   導く焦点検出光学糸と、前記焦点検出光学糸と前記光市
   変換嵩子アレイＫよ９ｇ！闇的＆ＣＦｆｌ定のサクプリ
   ング関隔４ｘでサシブリングされた豪写体儂の信号出力
   Ｋ基づいて前記撮影レンズ系のフイルム向における僚与
   淳１鎗の結儂状廊を判別する判別手段を有し 前記撮影レンズ糸κよるフイルム圓における襟写体憚の
   鮎ｆ蒙状−と、ｌＩｒＩＩ紀光゛鴫叢遺虞子アレイによ
   って空関的にサンプリングされる債写体儂の鮎儂状−が
   典なっているように＃ｌｔｌｉｔさ扛た焦点検出装置に
   おいて、上記二つのｉＰｉｔ状感の差異ｙ！１′前紀焦
   点慎出光学糸と前記元鑞変換嵩子アレイをフィルム面又
   はその共軛面から光一万向に所定距離ｔだけｍｎ度面で
   の傍写体１蒙を空闇的にサンプリングすることによって
   達底するようにすると共に、上記所定距離ｔの選択によ
   りその性能か足まる空関周波数フィルタとして上記焦点
   検出光学系を含む光束内に形成せしめ次ことを％像とす
   る焦点検出装置。 ２．Ｍ与体儂の空閾周波数分布が、フィルム面上に形成
   される豪写体儂の空間周波数分布から、前配所定のサシ
   プリング関隔ΔＸで決まる所定周波数参＝１２４ΔＸ）
   以上の烏い空関周波数成分をカットオフし次ものになる
   ようＫ荊記所定距崎ｌを決足することを→徴とする特許
   請求の範囲第ｌ項配叡の焦点検出装膚。