JPS5887513A - 焦点検出装置及び合焦位置設定装置 - 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】 この発明は、内視鏡等の観察及び撮影において使用され
る焦点検出装置及び合焦位置設定装−に係シ、被写体側
に投光し、その反射光を透過用の開口部を有する光電素
子によって、検出することにより、簡単な構成で焦点検
出を可能とする焦点検出装置と、検出した出力レベルが
最小又は最大値を取るように撮影レンズを前後動するこ
とによシ、簡単な構成で鮮明な撮影を可能とする合焦位
置設定装置に関するものである。

一一般に、内視鏡、カメラ、テレビカメラ等の光学観察
装置及び光学撮影装置においては、被写体を鮮明に撮影
（観察も含めて用いている。）できるように、装置の撮
影光学系の鰭１ｔｃ、位置が合焦であるか否かを検出で
きる焦点検出手段が、付設されている。、又上記撮影光
学系を自動的に合焦位置に移動設定できる装置（以下合
焦位置設定装置という。）が付設されている場合もある
。

従来の焦点検出装置は、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、一般に光電素子
による検出出力が小さくなシ、焦点検出が殆んど不可撃
になる。

この丸め、特公昭４９−１９８１０号公報に開示立し外
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できない。

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、少
なくとも上下各２個以上の微小光電素子を必要とし、一
定レベル以−ヒの精度を必要とする場合には、前記光電
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５６−１４５７１３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ｔ−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焦点検出装置があるが、
構成が複雑となるため、とＯｔｃ［を設けた装置が高価
になるという問題がある。

この発８Ａは上述した点に鑑みてなされたもので、−撮
影レンズを介して、光源から被写体に投光し、被写体に
て反射され九光学像を開口部を有する光電水子にて検出
することにより、簡単な構成で暗い被写体及び暗い撮′
影光学系においても使用で龜る焦点検出装置と、撮影レ
ンズを前後動して光電素子の出力レベルが最小又は最大
となる位置に設定することにより、撮影レンズを合焦の
位置に設定できる合焦位置設定装置を提供することを目
的とする。

以下、図面を参照して、この発明を具体的に説明する。

第１図ないし第７図はこの発明の実施例を示し、第１図
は、内視鏡のカメラアダプタ内のこの発明における焦点
検出装置を用いた合焦位置設定装置の光学系を示し、第
２図及び第３図はこの実施例に使用される光電素子の形
状を示し、第４図は焦点検出の原理を説明する図で、第
５図及び第６図は、被写体の位置に対する光電素子の出
力レベルを示し、第７図は、焦点検出装置を用いて撮影
レンズを合焦位置に移動設定する合焦位置設定装置を電
気回路的ブロック図にて示す。

＃Ｉ１図において、先端側に対物光学系を配役収容し九
細長の挿入部１と、この挿入Ｎｌの手元側端部に先端側
が接続され、その側部にライトガイトロ金部２を有し、
内部に接眼光学系が収容され九接眼部３とから構成され
る内視鏡４の接眼部３４１端側には、カメラアダプタ５
が着脱自在に装着されている。このカメラアダプタ５の
後端側には、カメラ６又はテレビカメラが着脱自在に装
着できるようになっている。

上記カメラアダプタ５内には、この発明における焦点検
出装置を用いて、撮影レンズを自動的に合焦位置に移動
設定させる合焦位置設定装置が収容されている。

即ち、内視鏡４が取付けられた際の元軸７上で、内視鏡
４の接眼レンズ系に対向する彼方位置に、（光軸７上を
）矢符で示すように前後動可能の撮影レンズ８が配設さ
れ、この撮影レンズ８の後方の光軸７上には咳光軸７と
傾斜（例えば藝度の傾斜）して半透鐘で形成された合焦
用ミラー９が配設されている。

上記光軸７に沿って入射された光が合焦用ミラー９で反
射され九反射光軸上（第１図では一ヒ方位置）に再結像
レンズ１０．光ｉ素子１１．合焦用光源１２が薦次配設
され、上記光軸７に対し、前記合焦用ミラー９の裏面側
における反射元軸上（第１図においては下方位置）に、
ランプレンズ１３．合焦を表示する合焦表示ランプ１４
が１１次配設されている。

上記光電素子１１は、第２図に示すように中央部にピン
ホール１５　（又は第３図に示すようなスリット状角孔
）等の開日部が設けられだ円＋Ｒ杉状（もちろん正方形
又は長方形でも良い）をなし、この円板前曲が感光する
素子、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等
のように光によって電波特性が変化する素子とか、太陽
電池ののように光起電力が生じる素子、ＣＤＳのように
抵抗値が変化する素子等で光ＩＥ面１７が形成され、そ
の４面側には１．遮光面１８が形成されてそのピンホー
ル１５の後方（第１図では上方）位置の合焦を検出する
ための光源である合焦用光源１２の光で直接光電素子１
１が感光しないように構成されている。

一方、前記カメラアダプタ５の後方からｋＯされるカメ
シロには、合焦用ミシー９の後ノＪの光軸７上に、光−
７と鎖斜（例えは４５腿のＬｕ糾面）したリターンミラ
ー２１が配設され、さらにその後方に撮影フィルムとが
配設されている。

上記リターンミラー２１０反射光軸−Ｅ（図示では上方
）に、左右反転して正立儂に戻すペンタプリズムｎが配
設され、このペンタプリズムムを経た光軸上にファイン
ダーレンズツが配設され、その後方に目を近接させて、
フィルムηに結像されるのと同等の光学儂を観察できる
ように構成されている。上記リターンミラー２１は、撮
影の際には退逃して入射され外光がフィルム四面に結像
されるように構成されている。

上記光電素子１１の光電面１７の位置は、前記フィルム
ｎ面の位置と共役となるように配置されている。

即ち、撮影レンズ８を経た光が、後方のフィルム四面に
結像される場合の光路長と、合焦ミツ−９によって反射
され、再結像レンズ１０を経て光電素子１１の光電面１
７に結像される場合の光路長が等しくなるように設定さ
れている。

このように配設された光学系を有する無点検−出装置を
用い九合焦位置設定装置を収容１７たカメラアダプタ５
における焦点検出機能について、先ずこれを直線状の光
学系に簡略化した第４図を参照してその原理を説明し、
その後に焦点検出装置及び合焦位置設定装置の動作を説
明する５同図において、合焦用光源１２の光は充電素子
１１のピンホール１５を経て光軸７に沿って進行し、撮
影レンズ８を経て前方の被写体部に向けて投光される。

投゛光され、被写体５で反射された光は、再び撮影レン
ズ８を経て光電素子ｌｌ側に戻るが、今、仮シに被写体
５が符号すで示す位置の時合焦であって、それよシ近す
ぎたシ、それよ）達すぎ九シした場合の位置をそれぞれ
符号ａ、ｃで示す。

上記の場合には、符号すの位置で反射された光は、撮影
しＱンズ８を経てどンホール１５の位置が収束点（結侭
点）となるので、このピンホール１５周囲の光電面１７
には、光が達しない。一方、符号ａの位置で反射され外
光は、上記ピンホール１５の後方位置が収束点となるの
で、図示のようにピンホール１５外周の光電面１７に光
が達し、この光に対する信号が出力される。同様に符号
Ｃの位置で反射され外光は、ピンホール１５の前方位置
ですでに収束点となプ、その後拡開するので、光電面１
７に光が達し、光電素子１１からこの光に対する信号が
出力される。

上述においては、合焦用光源１２に対する光についての
み考慮したが、実際には前記の光のみでなく、例えば内
視鏡４についてはライトガイドを経九照明光等による外
光も入射されるため、光電素子１１の出力信号は上述の
外光による出力レベル分嵩上げされ、第５図に示すよう
になる。

ここで横軸は被写体すの位置を示し、縦軸は光電素子１
１の検出出力レベルの一例を示す。

即ち、被写体６が合焦の位置、つまシ符号すの位置の時
の光電素子１１０出力レベルＰｂが最小となり、それよ
り近すぎても、遠すぎてもそれぞれ信号出力レベルＰａ
ｅＰｃが大きくなる。

このようにｊ７て信号出力が最小（光電素子によっては
逆に最大となる場合もある。）の位置が合焦となるので
、任意の距離における被写体部に対し、撮影レンズ８を
移動し、充電素子１１の出力が最小となる撮影レンズ８
の位置が合焦となるので、その位置において、写真等の
撮影を行えば、鮮明な（写真）撮影ができる７この撮影
レンズ８を移動する場合、移動する前より出力レベルが
小さくなる方向が合焦に近づいていることを示す゛ので
、この方向に撮影レンズ８を手動又は自動で動かせば良
い。自動的に設定する場合撮影レンズ８の移動に対し、
出力レベルが大きくなプ始めるか、変化しなくなる点で
移動を停止すれば、任意の距離の被写体２５　Ｋ対し、
撮影レンズ８を合焦の位置に設置することができる。

上述の原理は、撮影レンズ８の後方の光電素子１１に至
る間に再結像レンズ１０．合焦用ミラー９が配設され、
撮影レンズ８の前方の被写体５に至る閏に内視鏡４が配
設されていることを除いて、第１図に示すカメラアダゲ
タ５内の光学系に対しても全く同様に適用できるもので
ある。

第１図に示すカメラアダプタ５においては、合焦となつ
九場合後述するように合焦表示ランプ１４が点灯し、こ
の光は、ランプレンズ１３で集光されて合焦用ミツ−９
で反射され、光軸７後方に進行し、リターンミラー２１
．ペンタプリズム２３さらにファインダーレンズ２４を
経て観測者の目に入射されるので、上記合焦表示ラング
１４が点灯した場合に撮影すれば、鮮明な（写Ａ）撮影
ができるようになっている。

上述の合焦用光源１２として、赤外域の発光特性を有す
る赤外光源を使用し、充電素子１１の方も赤外域におい
て良好な検出特性を示す素子を用いれば、一般観察用に
おける照明光その他の外光が光電素子１１に入射される
影響が、第６図に示すように少なくな夛、合焦位置に対
する、検出能力及び設ｆｔ　Ｍｌ力が向上する。つまり
、上記の光源及び光電素子を用いて、被写体６の位置に
対する充電素子の出力レベル特性は、第５図のものに対
し信号対雑音比（ＳＮ比）が向上する。換言するならば
、符号すで示す合焦位置における出力レベルＰｂＫ対し
、それぞれ符号ａ、Ｃで示すずれた位置における出力レ
ベルＰａｙＰｃ′は、前述の場合より小さくなっており
、合焦位置からのずれの位置（例えば）＆に対する出力
レベルの変化量はＰａ　／　Ｐｂとなり、前述の場合に
おける変化量Ｐ＆／Ｐｂより大きくなる。

第７１１ｇ１ｒｉ、上述の焦点検出装置を用いて撮影レ
ンズ８を合焦位置に移動設定する合焦位置設定装置と自
動嬉出装置と上、電気回路ブロックを用いて示す。

却ち、この合焦位置設定装置３１は、被写体に合焦用ラ
ンプ（合焦用光源１２に相当する。）３２を発光させて
投光する発光回路部と、被写体による反射光をピンホー
ル１５等の開口部を設けた上記光電素子１１で検出し良
信号出力を増幅１〜て合焦か否かを検出する合焦検出回
路あと、合焦の時表示する表示器（ｓ１配合焦表示ラン
プ１４に相当する）３５と、撮影レンズ８を合焦の位置
に設定するために撮影レンズ８を移動させる（撮影レン
ズ）駆―装置蕊とよシなる。

上記発光回路おは、例えばレリーズボタン３７の抑圧操
作によって、スイッチＳＷｔがオフからオンしくこの間
スイッチＳＷ２もオンしつづける。

ＬＥＤ等の合焦用ランプ冨を点灯するように構成されて
いる。上記合焦検出回路あは、光電素子１１の出力信号
を増幅する増幅器３９と、比較検出回路伯とよりなり、
こＯ比較検出回路槌は、例えば前記駆動装置３６が撮影
レンズ８を一定速度で前後動させた場合、適当な間隔に
て（増幅器３９にて増幅さ゛れた）検出信号を１＠次入
力し、その際前に人力された信号値と、それに引き続い
て入力された信号値とを比較し、後に入力された信号が
前に入力され良信号に等しいか、又は大きくなった時、
検知信号を出力して前記駆＃装置調を停止させ、撮影レ
ンズ８を逆方向に移動させると共に、上記検知信号を適
当な時定数に設定して積分する等してその積分出力が一
定値以上の時表示器あを点灯させ、且つ駆動装置図の動
作を停止させるように構成１．である。

一方、前記リレーズボタン３７をさらに強く押圧すると
第３のスイッチＳＷｓがオフからオンしく第２のスイッ
チＳＷ２はオフとなり、上記合焦位置設定装［３１は動
作しない、、）、以下に述べる自動露出（ＥＥ）装置４
１が動作するように＃４成されている。

卸ち、とのＥＥ装置４１は、スイッチＳＷｓがオンされ
ることによシミ源４２から電力が供給されて欄光用の光
電素子葛の検出信号を増幅する増ＩＩ器Ｕと、この増幅
信号によってＥＥンヤッタぞれ制御するＥＥ制御回路４
７とよりなり、上記スイッチＳＷｓをオンする操作によ
ｆｉ、ＥＥｉａｌ１１回路４７が動作して適当なシャッ
タ速度及び適当な光量に調節される。

上記のように構成され九合焦位置設定！　＊　３１は、
以下に述べるような動作によシ撮影レンズ８を合焦位置
に０１ｉｂ設定する。

即ち、リレーズボタン３７が指等で押圧してスイッチＳ
Ｗ１がオンされると、発光回路羽は合焦用ランプ諺を点
灯しで、ピンホール１５等の小孔を経て、さらに再結儂
レンズ１０を経て合焦用ミラー９で反射され、撮影レン
ズ８を経て被４体に投光させる。被写体で反射１苫れた
光は、再び撮影レンズ８を経て合焦用ミラー９で反射さ
れ、小孔を設けた光ＩＥ素子１１に進行する。上記撮影
レンズ８が、被写体に対し合焦の位置にあると、光電索
子１１の出力レベルは最小となる′。従ってこの場合に
は駆動装置蕊が撮影レンズ８を、例えば前方に移動させ
た場合の出力レベルは大きくなるので前進させる動作を
直ちに停止し、比較検出回路４０が検知信号を出力する
と共に、駆動装置１１３６は、撮影レンズ８を逆の方向
に移動させる。この場合にも出力レベルは大きくなるの
で検知信号を出力すると共に、この撮影レンズ８を後方
に移動する動作を停止させ、反対方向（即ち前方）に移
動させるというように、撮影レンズ８は合焦位置の光軸
７上で微小振動する。

この場合、比較検出回路切から検知信号が出力されるの
で、適当な時定数を有する積分回路を通すとその出力は
一定値以上となり、−Ｆ１像小振動動作は停止する。

一方、撮影レンズ８が合焦の位置からずれている場合、
最初に駆動装置３６が撮影レンズ８を合焦の位置と反対
方向に移動させると、光電索子１１の出力レベルは、（
次第に）大きくなるので、比較検出回路和は、駆動装置
あをｆｂｌＪ＠して前述と同様に撮影レンズ８を反対方
向に移動させる。撮影レンズ８が、合焦の位置を通シす
ぎると、上述と同様の微小振動動ｆトを妹シ返し、撮影
レンズ８を合焦の位置に設置する。

このように撮影レンズ８が合焦の位置に設置されると、
合焦表示ランプ１４等の表ボ器３５か点灯するので、観
察者はこれを視認してから、屓起レリーズボタン３７を
さらに強く押圧するとＥＥ装置４１が動作し、（写真）
撮影かでさる。この場合ＥＥ装置４１を同時に連動して
又は引きつづいて動作させるようにすることもできる。

父上ｍ１表示器あは、ランプを点灯するのでなくブザー
等を動作させ０ようにしても良い。

上述の実施例においては、内視′＃に４に装着される（
カメラ又はアレビカメラ等の）カメラアダプタに焦点検
出装置及び合焦位置設定装ばを設けであるが、この発明
は、勿論この実施例に限定されるものでなく内視徨用カ
メラのみならず通常のカメラ等の合焦か否かが重要とな
る光学機器又は光学装置類に適用できるものである。

この場合の撮影レンズは、光学機器（又は装置）におい
て、結像用に使用されるレンズの一部又は全部を指し、
これを光軸に沿って前後動させれば良い。

上述の実施例において、第２図又は第３図に示す光電素
子１１の小孔は、これらの形状に限定されるものでなく
、開口部を有し、その周囲の−８（又は全部）に光電面
が形成されていれば良い。

又、上記光電素子１１の（電子回路を組合わせた）出力
は、光が入射されない時小さくなるものとは逆に、大き
くなる場合もある。

以上述べたように、この発明の焦点検出装置によれば被
写体が撮影レンズを経て所定の位置に結像されるように
構成され九光学機器にお・いて、開口部の′周囲に光電
面を有する光電素子を配設し、この開口部後方から被写
体に投光し、被写体で反射された光が、開口部を有する
前記光電素子に納骨されるように構成しであるので、撮
影レンズが合焦の位置の時に、光電素子の出力レベルが
最小又は最大の極値となるので、簡単な構成で合焦か否
かが判別できるという効果がある。又、この装置は、投
光手段を有するので暗い被写体及び暗い光学系において
も使用できる。さらに投光する光を赤外光を用いれば、
外光の影響を少なくでき検出精度を向ヒできるという効
果がある。

又、この発明の合焦位置設定装置によれば、撮影レンズ
８を光軸上を前後動させ、前記開口部を有する光電素子
の出力レベルが最小又は最大の時前後動を停止するよう
＋ｃ　シであるので、簡単な構成で、任意の距離の被写
体に対し、撮影レンズを速やかに合焦の位置に設定する
ことができるという効果がある５、又、この装置によれ
ば上述Ｏ焦魚検出装置を用いているので、暗い被写体及
び暗い光学系においても使用でき、外光の影響の少ない
精度の高い合焦を可能にするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、この発明に係るもので、第１図
は、内視鏡にカメラが装着される場合に介装されるカメ
ラアダプタ内に収容されたこの発明における焦点検出装
置を用いた合焦位置設定装置の光学系を示す説明図、第
２図は、ピンホールを設は九光電素子を示す正面図、第
３図は、角孔を設けた場合の光電素子を示す正面図、第
４図は、第１図の光学系の焦点検出の動作を直線状の光
学系に直して示す概略説明図、第５図は、第４図の光学
系における被写体の位置を変えた場合の光電素子の出力
特性を示す特性図、第６図は、第４図において赤外光を
用いた場合における充電素子の出力特性を示す特性図、
第７図は、電気回路的ブロックを用いて撮影レンズを合
焦位置に移動設定する合焦位置設定装置及び自動露出装
置の構成を示す説明図である。 ３・・・接眼部　　　　４・Ｊ・内視鏡５＠＠・カメラ
アダプタ　６・・・力７メラ７００．光軸　　　　　８
００．撮影レンズ９・・・合焦用ミラー　１０・・・再
結像レンズ１１・拳・光電素子　　　１２・・・合焦用
光源１３・・・ランプレンズ　１４・・・合焦表示ラン
プ１５＠・・ピンホール　　１７拳・―光電面１８・・
・遮光面　　　　２１・・・リターンミラー２２−−−
７（ルム　　　２３−−−ペンタプリズム３１・・・合
焦位置設定装置 ３２・０合焦用ランプ　３３・・畳発光回路具・・・合
焦検出回路　３５・・・表示器３６・・・駆動装置　　
　３７・・・レリーズボタンお・・・バッテリ４１・・
・自動露出装置ぐ １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　被写体を撮影レンズを介してフィルム面等が
   配置される所定位置に結像させる光学装置において、前
   記撮影レンズの後方の前記所定位置て被写体に投光する
   光源とを設は九ことを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）被写体を前後動０ＴＩＩ＠な撮影レンズを介して
   フィルム面等が配置される所定位置に結像させる光学装
   置において、ｗＩ起撮影レンズの彼方の前記所定位置と
   光路が共役となる位置に配設した開口部を有する充電素
   子と、鋏開口部の後方から一配撮影レンズを介して被写
   体に投光する光源と、―紀光電素子の検出出力レベルが
   蟻大又は最小値となるように撮影レンズを前後動させる
   手段とを有することを４Ｉ徴とする合焦位置設定装置。