JPS5887515A - 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、被写体に投光し、開口部を設けた遮光板の
後方に配設した光電素子によって反射光を検出すること
により、簡単な構成で焦点検出を可能にする焦点検出装
置と、前記光電素子の出力レベルが最小又は最大値とな
るように撮影レンズを前後動することＫより、合焦位置
に設定することのできる合焦位置設定装置とに関するも
のである。 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

【は、被写体な鮮明に撮影（
ＩＩ察も含めて用いている。）できるように、装置の撮
影光学系の詰１１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。父上記撮影光学系を
自動的に合焦位［Ｋ移動設定できる装＃（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℃・ては、一般に光電子
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。 このため、特公昭４９−１９８１０号公報に開示さした
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できない。 又特開昭５６−１２８９２３号公報に一下されているよ
うにスゲリットプリズムを使用する手段においては、少
くとも上下各２個以上の微小光電素子を必要とし、５一
定レベル以上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糸が複雑となり、特に生醸数
の少い製品においては、高価となるという問題がある。 さらに特開昭５６−１２５７１３号公報に開下されてい
るように１光源を点滅して被写体に投光し、消灯区間に
おける出力信号ケ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、蕾
写体が暗い楊付、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、この焦点検出装置及びこの＊ｒｌｌ
ｔＫよって撮影光学系を合焦位置に設定する合焦位置設
定装置を設けた光学装置が高価になるという問題があっ
た。 又、特開昭５０−１０１３１号公報に開示されているよ
うに、回折板を用い、複数の光電素子にて焦点位置を検
出する装置があるが、前述の従来例と同様に撮影光学系
とは独立した光学系となっているため、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にくい
とい５問題があった。 この発明は、上述した点に′かんが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
にて反射された光を開口部を有する導光板の後方に配置
した丸亀素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きる焦点
検出装置と、前記光電素子の出力レベルが最小又は最大
値をとるように撮影レンズを−ｊ後動させることにより
、撮影光学系を合焦位ｉ−に設定できる合焦位置設定装
置とを提供することを目的とする。 以下、照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５図はこの発明の一実１例を示し、第１
図は、内祝鍾のカメラアダプタ内にこの発明における無
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図はこの実施例に使用される光電素子の形状を示し
、＠３図は、焦点検出の原理を説明する図をボし、第４
図は、被写体の位置に対する丸亀素子の出力レベルを示
し、第５図は、焦点検出装置を用いて撮影レンズを合焦
位置に移＠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。 第１図において、先端１１１１に対物光学系を配設収容
した細長の挿入部１と、この挿入部１０手元側端部に先
端側が接続され、その賛部罠うイトガイトロ金ｓ２を有
し、内部に接眼光学系か収容された接眼部３とから構成
される内視鏡４の接眼部３後端稠には、カメラ７ダグタ
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ｙｓ＠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円には、この発明における焦点検
出装置を用いて、撮影レンズな目動的に合焦位置に移動
設定できる合焦位置設定装置か収容されている。 即ち、内得榊４が取付けられた際の光＠７−Ｅで、内祝
＠４の接眼レンズ系に対向する後方位置に、（光軸７上
を）矢符で示すように前後動可能の復動レンズ８が配設
され、この撮影レンズ８の後方の光軸７上には該光軸７
と傾斜（例えば４５度の傾斜）して半透鏡で形成された
合焦用ミラー９が１設されている３、 上記光軸７に沿って入射された光か合焦１−１１ミラー
９で反射された反射元軸上（第１図では上方位置）に貴
結倫レンズ１０、直角プリズム１１Ａ　、　ＩＩＢ　４
接合して形成した半透鏡（相当＊Ｉ）が配設されている
。これら各直角プリズムＩＩＡ。 １１１１で分割された各光軸上の後方となる各プリズム
面［１！０＠　１２Ａ　、　１２Ｂ　ヲ有すルＭ　ｆｔ
、＆　１３Ａ。 １３１１が接着され、各光軸上に形成された前記６開０
１Ｓ　１２Ａ　、　１２Ｂの後方に光電素子１４、合焦
用光源１５が配設されている。 前記光軸７に対し、合焦用ミラー９のｊＩ［＋１１＠に
おける反射元軸上（第１図においては下方位置）Ｋ、ラ
ンプレンズ１６、合焦を表革する合焦表示ランプ１７が
順次配設されている。 上記光電素、子１４１１及び光源１５＠の連光板１３ム
、　１３１１には、プリズムＩＩＡ　、　ＩＩＢ　’Ｌ
’ａ過又は反射した光軸を中心として、それぞれ第２図
（ａ）　、　（ｂ）　Ｋ示すように、ピンホール状の小
孔状開口部１２Ａ　、　１２１１が形成されている。こ
の開口部１２８を通ってプリズム１１８　、１１への接
合部で反射され、合焦用ミラー９でさらに反射されてＰ
＠鵬レンズ８を経て被写体１８＠に投光された光は、被
写体１８で汐射され、再び撮影レンズ８を柱て、合焦用
ミラー９で反射され、プリズムＩＩＢ　、　ＩＩＡを、
姓て開口部１２Ａを通って光電素子１４に入射されるよ
うに構成されている。 上記光電素子１４は、前向か感光する素子、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
て電流特性か変化する素子とか、太陽電池のように光起
電力か生じる素子、ＣＤＳのように抵抗１直が変化する
素子等で光電面１７か形成され、その前面に配置された
連光板１３Ａ及び光源１５の前面に配設された遮光板１
３Ｂによって、光源１５の光が直依入射さ′れないよう
に構成されている。 一方、前記カメラアダプタ５の後方から装置されるカメ
ラ６内には、前記合熊用ミラー９の後方の光軸７上に、
該光軸７と傾斜（例えば４５度の傾斜面）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
２２が配設されている。 上記リターンミラー２１の反射光軸上（図ボでは上方）
に、左右反転して正立像に戻すペンタプリズム２３か配
設され、このベンタブ１ノズム２３を経た光軸上にファ
インダーレンズ２４カー配設され、その後方に目を近接
させて、フィルム２２　Ｋ　１７ｈ像されるのと同等の
光学像を観察できるように構成されている。上記リター
ンミラ′−２１は、撮影の際には退避して入射された光
がフィルム２２面に紹偉されるように構成されている。 上記光電素子１４前面に設けられた開口部１２Ａの位ｔ
（これは光電素子１４の光電ｔｈに略一致する。）は、
前記フィルム２２１ｆＤの位置と光路的に共役となるよ
うに配設されて〜・る。 叩ち、撮影レンズ８を経た光か、恢万σラフイルム２２
面に結像される場合の光路長と、合焦用ミラー９によっ
て反射され、杏結像レンズｌＯを経て光電素子１４の光
電面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（・る。 このように配設された光学系を有する焦点検出装置ン用
〜・た合焦位置設定装置を収容したカメラアダプタ５に
おける焦点検出機能につ〜・て、先ずこれを直線状の光
学系に藺略化した第３図な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１Φ０同図において、台無用光源１５の元は、遮光板
１３Ｂのピンホール状−口ｇ１２Ｂを経てプリズＡ　Ｉ
ＩＢとＩＩＡの接合面で反射され、光＄７４Ｃ沿って進
行し、撮影レンズ８を蛙て前方の被写体１８に向けて投
光される。投光され、被与体１８で反射された完は、・
再び撮影レンズ８を経て光電素子１４１１ｉ１に戻るか
、今、仮りに被写体１８が符号すで示す位置の時合焦で
あって、それより近すぎたり、それより遠すぎたりした
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
レンズ８を経てさらにプリズムＩＩＢ。 １１Ａを通り、ピンホール状開口部１２Ａの位置が収束
点（結像点）となるので、反射光は殆んど全てこのピン
ホール状開口部１２Ａχ通り、後方の光電素子１４の光
電面に達する。従ってこの場合の光電素子１４出力レベ
ルＰＬ、は最大となる。 一方、符号ａの位置で反射された光は、上記ピンホール
状開口ｆｔ１ｓ１２Ａの後方位置か９又束点となるので
、七〇服束点前方の開口部１２Ａ周囲の遮光板１３ムで
殆んど光は遁ぎられ、光電素子１４には僅かの光しか達
しないのでその出力レベルＰ１は小さくなる。 同様に、符号Ｃの位置で反射された元は、ピンホール状
開口１１ｓ１２Ａの前方ですでに板東点となり、その後
拡開するので、光電素子１４　　にはわずかの光しか達
しないので、この場合の光電素子１４の出力レベルＰｃ
も小さい。 これら被写体１８の各位置ａ、ｂ、ｃに対する光電索子
１４の出力レベルＰａ　、　Ｐｂ　、　ＰＣは、被写体
１８が撮影レンズ８＆Ｃ対し合焦の位置の時、又は被写
体１８に対し、撮影レンズ８が合焦り位置の時、光電素
子１４の出力レベルｐｂは蝦大値となる。 上述においては、台無用光源１５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
視輪４についてはライトガイドを紅だ照明元号による外
光も入射されるため、光電素子１４の出力レベルは上述
の外光による出力レベル分電上げされ、第４図に示すよ
うになる。ここで横軸は被写体１８の位置を示し、縦軸
は光電索子１４の検出出力レベルの一例を示す。従って
、手動又は自動的に撮影レンズ８を光軸７上で削後動さ
せて（Ｍｉ写体１８　Ｎを動かしても良い）、光電素子
１４の出力レベルか蝦大迫であるか否かによって焦点位
置を検出することができる。 以上第３図を参照して焦点検出装置の８＆吐を説明した
が、第１図に示す光学系においても殆んど同様に通用で
きる（尚、第３図における撮影レンズ８は、厳密に言う
と第１図においては内視鏡４の光学系等を含めた撮影光
学系に相当する。）、） 第１図に示すカメラアダプタ５に収容された光学系にお
いては、カメラ６内のフィルム２２面の位置と充電素子
１４（の直前の開口部１２Ａ）の位置が共役となるよう
に配設されているので、上述の原理によって撮影レンズ
８（撮影光学系）が合焦であるか検出する焦点検出装置
を用い、合焦でない時は合焦位置に移動設定し、この位
置になると、後述する構成によって合焦表革ランプ１７
が点灯し、この光は合焦用ミラー９で反射され、さら＆
ｌｔｌ子軸で後方のカメラ６内のリターンミラー２１で
反射され、ベンタグリズム２３．ファインダーレンズ２
４ヲ柱て、この元を贈察者が視認できるよりに構成され
た合焦位置設定装置が収容されている。 第１図におい【は、上述した焦点検出装ｖＩｔな用いて
撮影レンズ８を合焦位ｒＩＩｔＫ移動設定する合焦位置
設定装置の光学系を不し【あるか、この装置の構成を第
５図の電気回路的ブロック図を参照し【以下に説明する
。 即ち、この合焦位置設定装置３１は、被与体に合焦用ラ
ンプ（台無用光源１５に相当する。）３２を発光させて
投光する発光回路３３と、被写体による反射光をピンホ
ール状開口部１２Ａの直ぐ後方の光電素子１４で検出し
た信号出力を増幅して合焦か否かを検出する合焦検出回
路３４と、合焦の時表示する表示器（前記合焦表示ラン
プ１７に相当する）３５と、撮影レンズ８な合焦の位置
に設定するために撮影レンズ８馨移動させる（撮影レン
ズ）駆動装置３６とよりなる。 上記発光回路３３は、例えはしシーズボタン３７の抑圧
操作によ・つて、スイッチＳＷｔかオフからオンしくこ
の間スイッチＳ鴨もオンしつづける。）、ＬＥＤ等の合
焦用ランプ３２を点灯するように構成されている。上記
合焦検出回路３４は、光電素子１４の出力信号を増幅す
る増幅器３９と、比較検出回路４０とよりなり、この比
較検出回路４０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　Ｋて増幅された）検出信号を順次入力し、
その際前に入力された信号値と、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
力された信号に等しいか、又は小さくなった時、検知信
号を出力して前記駆動装置３６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
一定値以上の時衣示器３５を点灯させ、且つ駆動装置３
６の動作を停止させるように構成しである。 一方、前記リレーズボタン３７をさらに５！ｉ＜押圧す
ると＠３のスイッチＳＷ、がオフからオンしく第２のス
イッチＳＷ１はオフとなり、上記合焦位置設定装置３１
は動作しない。）、以下に述べる自動露出（ＥＥ　）装
置４１か動作するように構成され【いる。 即ち、このＷＥ装置４１は、スイッチＳＷ、かオンされ
ることにより電源４２から電力が供給されて側光用の光
電素子４３の検出信号を増幅する増幅器４４と、この増
幅信号によってＥＥラシャそれぞれ制−するＨＥ制御回
路４７とよりなり、上記スーｆツチＳＷ、ｙオンする操
作により、ＥＥ制御回路４７が動作し工適当なシャッタ
速膨及び適当な光量に調節される。 上記のようＫ１１ｌ成された合焦位ｗＩｔ設定装置３１
は、以下に述べるよ、うな動作により撮影レンズ８を合
焦位置に移動設定する。 即ち、リレーズボタン３７乞指等で押圧してスイッチＳ
ＷＩかオンされると、発光回路３３　は合焦用ランプ３
２ン点灯して、ピンホール状開口部１２Ｂを経て、さら
にプリズムＩＩＢとＩＩＡの接合面で反射され、８結像
レンズ１０を柱て合焦用ミラー９で反射され、さらＫｍ
影レンズ８を経て被写体に投光させる。被写体で反射さ
れた元は、再び撮影レンズ８を経て合焦用ンラー９で反
射され、開口部１２Ａを峠て光電子１４　　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
、光電素子１４の出力レベルは鍛大となる。従ってこの
場合には駆動装置３６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小さ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３６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畔小さくな
るので、検知信号を出力すると共に、この撮影レンズ８
な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−１３
４Ｇから検知信号が出力されるので、追歯な時定数を有
する積分回路を通すと、その出力は一定値以上となり、
上記値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【いる場合、
最初に駆動装置３６が撮影し／ズ８を合焦の位置と反対
方向に移動させると、光電素子１４の出力レベルは、（
次第に）小さくなるので、比較検出回路４０は、駆動装
置３６　を制御し【前述と同時に撮影レンズ８を反対方
向に移動させる。そして撮−レンズ８か、合焦ノ位置を
通りすぎると、上述と同様の微小振動動作を繰り返し、
撮影レンズ８な合焦の位置に設置する。 このように撮影レンズ８が合焦抜柱１；なるヒ、表示ラ
ーンプ１７等の表示器３５が点灯するので、ｗＩ祭者は
これを視認してから、前記レリーズボタン３７をさらに
強く押圧すると、ＥＥ装置４１　　が動作し、（写真）
撮影ができる。この場合ＥＥ装置４１　ｆｔ同時に連動
して動作させたり、引き続いて動作させるよ５にするこ
ともできる。父上記表示器３５は、ランプな点灯するの
でなくブザー等を動作させるよ５（しても艮い。 上述の実施例における合焦用光源Ｉ−５Ｉｌｌ及び光電
素子１４（光検出）側の開口部１２Ｂ　、　１２への形
状は第２図に示すピンホール状に限定されるものでなく
、上記一方又は両方を第６図にボすように角孔状開口部
５１とかスルリット状開口部等の形状にすることもでき
る。 上述の合焦用光源１５として、赤外域の発光ネを性を有
する赤外光源を使用し、元電素子１４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、一般親ＭＭ
Ｋおける照明光その他の外光が光電素子１４に入射され
る影響か、第７図に示すように少〈なり、合焦位置に対
する、検出能力及び設置能力が向上する。つまり上記の
光源及び光電素子を用いて、被写体１８の位置に対する
充電素子の出力レベル特性は。 第４図のものに対し信号対雑音比（ＳＮ比）か向上する
。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Ｐｂ′に対し、それぞれ符号ａ、ｏで示すずれた
位置における出力レベルＰａ’　、　Ｐｇ’は、前述の
場合よりはるかに小さくなっており、合焦位置からの同
一のずれ（の位置例えば）ａＫ対する出力レベルの変化
型はＰｂ′をｌとするとＰａ７　ｐｂ’となり、前述の
場合忙おけるＰｂを１とした場合からの肇化Ｊｌｌ−Ｐ
ａ　／　Ｐｂより大きな変化となる。従って信号を検出
し易くなる。 上述の実施例においては、内視鏡４に装置される（カメ
ラ又はテレビカメラ用の）カメラアダプタに焦点検出装
置及び合焦位置設定装置を設けであるか、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鏡用カメラ
のみならず通常のカメラ尋の合焦か否かが重要となる光
学機器類又は光学装置類（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１）において
、帖１破川に便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。 又上述の光電素子１４の（電子増幅回路な組合わせた）
出力レベルは、使用する光電素子】４及びその増幅回路
によって光が入射された時が入射されない時よりノに才
くなる場合があり、この場合には合焦の場合に光電素子
１４の出力が最小になることは勿論である。 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
構成された光学機器において、開口部の後方に光電面を
有する光電素子な配設し、被写体に投光し、被写体で反
射された党が、開口部後方の前記光電素子に結倫される
よう（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大父は蛾小値となるので
、簡単な構成で合焦か否かが判別できると（・５効果か
ある。父、このｆｃｌｉ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、外光の撮影を少くでき検
出精度を向上できるという効果かある。 父、この発明の合焦位ｉｉ１設定装置によれは、撮影レ
ンズを元軸上を前後動させ、前記開口部後方の光電素子
の出力レベルか蛾大父は最小臘の時前俵動を停止するよ
うにしであるので、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Φこ
とかできるという効果かある。父、こ０）装置鏡裏れば
上述の焦点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便用でき、外光の影響の少い精度
の拠い合焦を町ｈヒにするという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし＃ｇ５図は、この発明の一実施例に係るも
ので、ｒ７ｇ１図は内視鏡にカメラが鉄層される場合に
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図は遮光板の開口部の形状を示す止面
図、第３図は第１図における焦点検出の動作を直線状、
の光学系に直して不す概略説明図、第４図は、第３図に
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％注図、第５図は、電気回路的ブロックを用いて
撮影レンズな合焦位置に移動設定する合焦位置設定装置
と自動露出装置の構成を示す説明図、第６卸は遮光板の
開口部の他の実施例を示す説明図、第７図は、赤外域の
光源を用いた場合の光電素子の出力特性を示す特性図で
ある。 ４・・・内視鏡、　　　　　５・・・カメラアダプタ、
６・・・カメラ、　　　　　７・・・光軸、８・・・ｍ
Ｅレンズ、　　　９・・・合焦用ミラー、１１Ａ、ＩＩ
Ｂ・・・プリズム、１２Ａ、１２Ｂ・・開口部、１３Ａ
、１３Ｂ・・−ｍ元板、　１４・・・光電素子、１５・
・・光源、２１・・・リターンミラー、２２・・・フィ
ルム、２３・・・ペンタプリズム、３１・・・合焦位設
定装置、３２・・・合焦用ランプ、３３−・・発覚回路
　　　　３４・・・合焦検出回路、３５・・・表示器、
３６・・・駆動装置、３７・・・レリーズボタン、４１
・・・自ＩＩＪ塵出ｆ装置。

Claims (1)

【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ｍｓが配置
   される所定位置に結像させる光学装置におい【、前記撮
   影レンズの後方の前記所定位置と共役な位置に配設した
   開口部を有する遮光板と、＃開口部の後方に配設した光
   電素子と、前記撮影レンズを介して被写体に投光する光
   源とを具備することを特徴とする焦点検出装置。 Ｑ）被写体を前後動可能な撮影レンズを介してフィルム
   面勢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と光路が共役
   となる位置に配設した開口部を有する遮光板と、この−
   口部の後方に配設された光電素子と、撮影レンズを介し
   て被写体に投光する光源と、前記充電素子の検出出力レ
   ベルが最大又は最小値となるように撮影レンズを前後動
   する手段とを具備することな特徴とする合焦位置設定装
   置。