JPS5895308A - 合焦検出装置 - 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】 ４１：発明は、−眼レフカメラ等の光学系σ）撮影レン
ズによって得られる光像の、波面分―ｊによ０結像位置
のずれを利用した目切焦点侵出装置に関するものである
。

Ｉ＃Ｉ知の五角剃距方式のバリエーションとして、−眼
レフカメラに応用ｉ１能な光像の横ずれ域測足による焦
点検出方法が従来から各柚捉案されている。その−例と
して第１図に示したようなものがある。撮影レンズｌの
焦点面近くに一列に１正べた受光素子列ノが設けられて
いる。その受光素子列２と撮影レンズ／との闇にはフラ
イアイレンズ３が、受光素子列を構成する受光素子群の
隣接するノ個の受光素子Ａｎ−１’　Ｂｎ−１あるいは
Ａｎ、Ｂｎ等の／対を７組として、その組をなす各受光
素子にフライアイレンズ３を構成する個々のレンズ素子
の上半分および上半分を道義した撮影レンズからの光束
が、各別に集光するように配設されている。

例えは、図示の例では、フライアイレンズ３′ｆｔ構成
スるレンズ素子ｌの上半分による光束はＡｎの受光素子
に、またその上半分による光束はＢｎの受光素子にそれ
ぞれ集光している状陣をホしており、Ａｎｊｉ３　、Ｊ
：びＢｎの受光素子は、レンズ素子ｌに対し対をなす１
組を構成している。

第２図において、いま、ある物点からの撮影レンズを介
して得た光栄のうち、フライアイレンズ３のレンズ素子
ｌ工の上半分を通る光栄の中心光をＲＦ半分を通る元来
の中心光をＲ２、また前記１　） 物点の隣りの点からのレンズ素子１２の上半分を通る中
心光をＲ３、下半分を通る中心光をＲ４とすると、フラ
イアイレンズ３が撮影レンズ／の合焦泣言Ｐ　にあると
さ、レンズ素子ｌｌを通るＲ工。

Ｒ２はそのレンズ素子ｌ工に対向して設けた灯をなす受
光素子Ｂよ、Ａ工にそれぞれ人射し、受光素子１２を通
るＲ３．Ｒ，は、その受光素子！、に対向して設けた対
をなす受光素子８２．Ａ２にそれぞれ入射する。

一方、フライアイレンズ３が撮影レンズ／の焦点からは
ずれて、Ｂ２の位置に来た場合、いままでｔ２で示した
レンズ素子の中心光であったＲ３は、１３で示した隣り
のレンズ素子を通りそれに対１ｉｅｉして設けた受光素
子Ｂ３に入射することとなり、同様にＲ４は反対側に隣
り合うレンズ素子ｌ工を通り、それにれ対１心した受光
素子Ａ工に入射することとなる。従って、撮影レンズの
焦点向がＰ工からＢ２にはずれた場合には、Ａ工、Ａ２
・・・・の受光素子からなるＡ評の受光素子列の出力Ａ
と８１゜Ｂ２・・・・の受光素子からなるＢ群の受光素
子列の出力Ｂは、第３図に示したように横ずれした出力
になる。またｍ影しンズｌの焦点かＰ工よりも左側にな
った時は、＠３図に示した横ずれの方向か肋になること
は答易に理事でさることである。そこで、Ａ群とＢ群の
各受光素子列の出力Ａ、Ｂを観測していれば、その横ず
れの方向によって、撮＃−１−ンズｌに関しテフォーカ
ス方向が判別でさ、１ＴＩｉ１群の出力Ａ、Ｂの位相が
一致した１）γ厘が、撮影レンズｌσ）合焦点として判
定でさることになる。

Ｅ記の従来側における欠点は、微小なフライアイレンズ
を製作することが非常に輔しいことである。また、それ
がため、ならびにＡ群あるいはＢ群を構成する６受光素
子、例えはＡ＃のＡｎとＡｎｉｌの各受光素子間の間隔
か、その中間にそのＡ　と対をなすＢ＃の受光素子Ｂｎ
を介挿する必要などもあって、ある程度穴さくなってし
まうことである。このことは、第ｑ図に示すようなステ
ップ状の光、１変化部をもつ被写体では、例えはＡ件の
受光素子を図示のようにＡｎ−１”ｎ　ｌ　Ａｎｉｌ　
１Ａｎ＋２とし、横すれ蝋が点線で示したようにＡｎと
Ａｎｉｌの間の範囲である場合、へ評の受光素子群の出
力に変化が現われず、検量精度が極端に劣化することを
意味する。

本発明の目的は、上述のような従来例における欠点を補
い、かつ極めて簡単な光学系を用いて光像の横ずれを生
じぎせることにより焦点のずれ方向および合焦位置検出
を口ｆ能にした焦点検出装置を提供しようとするもので
ある。

本発明の焦点検出装置ｔｉは、結像レンズと、この結像
レンズのＰ定結像面と共役な面に配置した第１の受光素
子列と、その第１の受光素子列と共役な位置に配置した
第２の受光素子列と、前記結像レンズとそれら２つの受
光素子列間に配置した透過向および反射面とからなる波
面分割光学系とから成り、前記結像レンズからの光束を
その波面分割光学系の透過向及び反射面により波面分割
して各別にＯＴＪ記第１および第２の受光素子列に結像
ぎせるよつに摺成し、それら両受光素子列上に生ずる結
像位置のずれによって生ずる肉受光素子列の出カバター
ンの位相ずれから前記結線レンズの焦点ずれを判別する
ことを特徴とするものである。

以下本発明について、図面を４照して照細に説明する。

第５図は本発明を一眼レフレックスカメラに実施する場
合の構成の一例を禾した本発明の実施例の構成図である
。Ｓは撮影レンズ、６は一部または全部が半透鏡によっ
て構成されたはね七げミラー、７はその後方に配置され
、第６図Ａｉこ正面図、同図Ｂに側面図でボした透過部
ざと反射部９とからなる波面分割光学系、１０はその波
面分割光学系７の全反射部９からの反射光栄を受光する
ように配置した複数の受光素子からなり、図示を省略し
たフィルム面と共役な面に配置した第１の受光素子列、
／ｌはぼり記波向分割光学系７の透過部ｌを通過した光
束を反射するように配置した全反射鏡、７ノはその全反
射鏡／／からの反射光束を受光するようにへ［Ｉ置した
獲数の受光素子からなる第一の受光素子列である。また
、その第一の受光素子列／２（１第１の受光素子列／θ
と共役な面に配置され、ともに実質Ｅ同一構成となって
いる。このような憎成において、撮影レンズｊからの光
束は、はね上げミラー乙によって２分され、その一方は
図示を省略したファインダー糸に導かれる。その２分Ｅ
ｎた北方の光束は波面分割光学系７によってその透過部
ｇと全反射部９によって波面分割される。その波面分割
光学系７は、第７図に斜視図で示したように、撮影レン
ズＳの右側半分からの光束が透り反射して第１の受光素
子列ＩＯに入射するように設定しである。従って撮影レ
ンズｊの右半分の光束および左半分の光束のそれぞれは
、第２および＋＠／の受光素子列／２．／θ上に各別に
結像してそれぞれツＣ電艮侠される０ 前記波向分割光学系７によって波面分割されて第１およ
び第一の受光素子列ｌθ、／２に入射する撮影レンズＳ
からの光束による結像の各受光素子列１０　、／／上の
位置は波面分割による像の横ずれ幼果により、撮影レン
ズＳが各受光素子列／θ、／２に合焦していない場合に
は、前ビンあるいは後ビン状態に応じて横ずれし、合焦
しているとさのみ横ずれ′　を生じない。そのために谷
受光累子列／θ、　／／の光電５挟出力は、撮影レンズ
５の焦点位置が受光素子列／θ、／２より後方にある場
合には第５図（ａ）に示したように第１σ）受光素子列
１０の出カバターンＡは右１μりに、また第一の受光素
子列／２の出カバターンＢは左側に横ずれして発生する
。前記焦点位置が受光素子列／θ、／２上にある場合は
、同図（ｂ）のように各受光菓子列／θ、／λの各出カ
バターンの位相は一致する。また、前記焦点位置か受光
菓子列１０１２よりも前方にさた場合には、同図（Ｃ）
のように第１および第２の受光素子列／θ、／λの出力
Ａ、Ｂの横ずれの方向か同図（ａ）に示した場合の逆方
向となる、 上記の波面分割による像の桶すれ効果は公知であるが、
これ’ｒ：　第９図の原理図に基づいて筒中に説明する
。撮影レンズＳのｆ半分か、同図に斜線でホしたように
遮光されている状態では、物点Ａからの光束のうち当該
撮影レンズ５を通る光束の中心光はａ’　、　ａ　、　
ａ’の各点を通る。また物点Ｂからの光束の中心光はｂ
’、ｂ、ｂ’を通る。従って、合焦、前ビン、後ビンの
各状態における物体像は、それぞれａ−ｂ、　ａ’−ｂ
′、　　ａ’−ｂ″の位置ニ結像することとなり、合焦
像ａ−ｂに対して前ビンでけ上１則に、後ビンでは下側
にずれることに７：【る。

次に上記各受光素子列／θ、／λの出力から焦点ずれの
方向を検出するためのアルゴリズムの一例を説明するｎ いま、各受光素子列１０，７ノにおける受光素子数をそ
れぞれＫ１１ｌ！ｉｌとし、その第１の受光素子列／θ
Ｑ）ｎ番目の出力をＸＡｎ１第２の受光素子列１２のｎ
〜１番目の出力をＸ　　として、 ｎ−１ を考えると、これは第５図において、第２の受ツＣ素子
列１２の出力Ｂを右へ一素子分シフトした時の左下りσ
〕霜縁線部分面積を４える。また、は、第２の受光素子
列７の出力Ｂを左へ一素子分シフトした時の右Ｆりの斜
鞭部分の面積を与える。

そこでｓ　−ｓ’　−ｓ’を考えると、巣ざ図（ａ）の
場合には右Ｆりの斜ＩＮ部分の面積Ｓ′は、第一の受光
素子列／２の出力Ｂを左シフトした時の万が大さくなる
のでＳは負となり、同図（Ｃ）の場合には左Ｆりの＠繰
部分の面積Ｓ′は第２の受光素子列／２の出力Ｂを右に
シフトした時の〃か入さくなるのでＳはｊＨになる。ま
た同図（ｂ）の場合は画調線部分の面積は等しくなるの
でＳは苓になる。

第１θ図は、撮影レンズｊの移動位置に対する。Ｌ記Ｓ
をプロントして示したものである。同図にａ。

ｂ、Ｃで示した点か第５図の（ａ）、（ｔ））および（
０）のそれぞれの場合に対１ノロする秤１曲値（Ｓ）に
相当している０これかられかるように畔１ｉ１１ｉ値（
Ｓ）の極性によって撮影レンズＳの焦点ずれの方向、前
ビン、伎ピン、合焦の判定が容易にできる。

次に本発明を実施するための信号処理系の構成の一例を
第１１図にブロックＮ図で示す。

／３は中央制御回路である。この中央制御回路／３から
の制御信号によって露光時間制御回路／９を起動ぎせ、
第１の受光菓子列ｌＯおよび第２の受光菓子７２の露光
を開始させる。各受光素子列／θ、／２の出力が所定値
に産した時点で、前記露出時間１ｌＩＪ御Ｉｇ回路／夕
からホールド回路／Ｓに制御信号を発して、そのホール
ド回路／Ｓに受光素子列／θ、／２の時々の受光素子の
出力をホールドさせる。次に中央制御装置／３はＡ／Ｄ
変侠回路／６を起動ぎせ、前記ホールド回路／３にホー
ルドされている受光素子の出力ＸＡｎ、Ｘ８ｎをＡ／Ｄ
変換して演算回路１７に送る。

演算回路１７では、その各受光菓子の出力ＸＡｎ　＋Ｘ
Ｂｎを用いて を計算し、その結果を中央制御回路／３に送る。中央制
御回路／３け、演偉回路／７からの演算ｆｆｉ来情号Ｓ
のり、性に従って、ＳくＯの場合には伊ピン、Ｓ〉０の
場合には前ピン、Ｓ：Ｏならば合焦と判定しそれぞれの
勘合に１ノれ、じた判定信号を出力し、これを表示回路
／ｇによって表示すると同時に、レンズ鄭動制御回路／
９に送り、Ｓ　）　０またはＳ＜Ｏの場合には図示しな
いレンズ態動装置を介して撮影レンズＳをＳの離性に応
じた方向に移動させ前記を両算結果信号ＳがはぼＯとな
るよう自１ａＪ制御するようにしている。

以ト実施例のＮＲ明から明らかなように本発明は撮影レ
ンズからの光栄を波１印分割系により２分して、ト定結
像向と共役７２面でかつ異なる位ばに耐直した２個の受
光素子列にそれぞれ人射己せ、波向分割による像の横す
れ＠米による谷受光累子列丘の結像位置のずｎに基づく
前記各受光素子列の出カバターンの位相のずれから別記
撮影レンズの予定結Ｉ象１ｍにおける合焦状態を棟出す
るものである。従って本発明によ八は、各受光素子列は
各独立に配置ｔされているので、各受光菓子列を構成す
る受光素子の配列ピッチを、プライアイレンズを用いた
従来のものに比べ小ざくすることがでざるので、従来の
ものにおける受光素子と同一サイズの受光素子を用いた
受光素子列のものを本発明装置の受光菓子列に用いると
すれば、従来の検出精度の少なくとも２倍の横ずれ検出
精度が得られる。

またフライアイレンズ等の光学系サイズの限界による受
光素子サイズの限界も生じないので、フライアイレンズ
を用いた従来のものにおける受光素子列よりも、ざらに
小ざな受光素子列を用いることも可能であるから、検量
精度は、ざらに一層向七させることが可能であるばかり
ではなく、構成も従来のものに比べはるかに簡単である
等の効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は二角測距方式による従来の焦点検出装置〇摩坤
的構成図、第一図はその作用説明図、第３図は同じくそ
のＡ群、８群の各受光素子群の出カバターンの説明図、
第μ図は同じくその検出精度の説明図、第Ｓ図は本発明
の実施例の一例を示す概念的な構成図、第６図は波面分
割光学系の−ＶＡを示す構成図、＠７図は波面分割光学
系と第１および第２の受光素子列の配置関係の一例を示
す斜視図、第５図は第１および第２の受光素子列の出力
関係４Ｑ明図、第９図は波面分割による像の横ずれ効果
を説明するための原理図、第１θ図は本発明における撮
影レンズの移動位置に対する評価値の関係の一例を示す
曲線図、第１／図は本発明を実施するための信号処理系
の構成例を示すブロック線図である、 Ｓ・・・撮影レンズ、６・・・はね上げミラー、７・・
・波面分７１１光学系、ｇ・・・透過部、９・・・全反
射部、ｌＯ・・・第７の受光素子列、／／・・・全反射
鏡、１２・・・第２の受光素子列、１３・・・中央制御
装置、／＋・・・露光時−量制御回路、／Ｓ・・・ホー
ルド回路、／６・・・Ａ／Ｄ変侠回路、１７・・・演算
回路、／に・・・表示装置、／９・・・撮影レンズ駆動
制御回路、 転呼塑倦 手続補正書 昭和５７年　２月４１日 １、事件の表示 昭和５６年　特　許　願第１９２７１４！号２、発明の
名称 合焦検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０３７）　　　オリンパス光学工業株式会社１、明細
書第２頁第１４行を「を通過した撮影レンズ１の下半分
および上半分」に訂正し、同負第１７〜１８行を「成す
るレンズ素子ｌを通る撮影レンズＪの上半分の光束はＡ
ｎの受光素子に、またレンズ素子ｔを通る撮影レンズ１
の上半分の光束はＢｎの」番こ訂正する。 ２同第３貴第３〜８行「フライアイレンズ８の一一−Ｒ
２とすると、」を以下のとおり訂正する。 「フライアイレンズ８のレンズ素子ｔ１を通る撮影レン
ズ］の上半分の光束の中心光をＲ１、同様にレンズ素子
ｔ１を通る撮影レンズ１の下半分の光束の中心光をＲ２
、また前記物点の隣りの点からのレンズ素子１２を通る
撮影レンズ１の上半分の光束の中心光をＲ８、同点から
の撮影レンンズ１の一ト半分を通る光束の中心光Ｔｈ　
Ｒ，とすると、」 ８、図面中、第６図および第８図を訂正図のとおりに訂
正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　結像レンズと、この結像レンズの予定結像向と共
   役な面に雪己隨した第１の受光素子列と・その第１の受
   光素子列と共役な位置に配置ｔｔ　した第２の受光素子
   列と、前記結像レンズとそれら２つの受光素子列間に配
   置した透過面１６よび反射面とからなる波面分割光学系
   とからなり、前記結１象レンズからの光束をその波面分
   割光学系の透過面及び反射面により波面公卿１して各別
   に前記第１Ｅよび第λの受光素子列に結像させるように
   構成し、それら両受光素子列ヒに生ずる結像位置のずれ
   によって生ずる両受光素子列の出カバターンの位相ずれ
   から前１結像レンズの焦点ずれを判別することを特徴と
   する焦点検串装＠。