JPS59143112A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPS59143112A
JPS59143112A JP1776283A JP1776283A JPS59143112A JP S59143112 A JPS59143112 A JP S59143112A JP 1776283 A JP1776283 A JP 1776283A JP 1776283 A JP1776283 A JP 1776283A JP S59143112 A JPS59143112 A JP S59143112A
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JP
Japan
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aperture
light
lens
focus
subject
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JP1776283A
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Kenji Suzuki
謙二 鈴木
Shinji Sakai
堺 信二
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/34Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば−眼レフレックスカメラに用いられ、
対物レンズの透過光を利用する所謂TTL方式の焦点検
出装置に関するものである。
従来のこの種の装置として、撮影レンズの異なる2つの
領域を通過した結像光束を分離し、それぞれの結像光束
によって形成された像の光量分布を光電変換し、その出
力信号を用いる方式が知られている。第1図はこの従来
例を示したものであり、撮影レンズ1の予定結像面に視
野間口2を有する遮光部材3を設けると共に、順次にそ
の後方の近傍に設けた正のパワーを有するフィールドレ
ンズ4.2個の並列した開口部5a、5bを有する絞り
6を配置し、視野開口2の光量分布を開口部5a、5b
に対応して設けた2個の二次結像レンズ7a、7bによ
って光電素子アレイ8a、8b上に再結像するようにし
ている。フィールドレンズ4は撮影レンズlの射出瞳と
、絞す6の面をほぼ結像関係に置くパワーを持っている
ために、撮影レンズ1の射出瞳の2つの領域9aと9b
を通った光は、それぞれ絞り6の開口部5a、5bに入
射し、それぞれ光電素子アレイ8a、8bに結像される
ことになる。
この装置では撮影レンズlが合焦状態にあると、2個の
光電素子アレイ8aと8blに再結像された光量分布は
相等しくなる。しかし、撮影レンズ1が非合焦態にあれ
ば、そのデフォーカス量に応じて2つの光量分布は相対
的に変位する。
従って、2個の光電素子アレイ8aと8bの出力を取り
出し、両者の光量分布の相関度を演算することにより撮
影レンズ1の合焦状態を判別することか可能となる。
しかしながらこの方式には、被写体の光量分布に周期性
がある場合には判別能力を欠くという大きな欠点があり
、この点について第2図と第3図を用いて説明する。第
2図は撮影レンズのデフォl−カス量の増加に伴い、光
電素子アレイ8a、8b上に再結像された2つの光量分
布が変化していく様子を示したものである。第2図(a
)は撮影レンズlが合焦状態にあるときの光量分布であ
り、2個の光電素子アレイ8a、8bで得られる光量分
布は等しく重なり合っている。撮影レンズ1が非合焦状
態にある場合には、(b) 、 (C)に示すように2
つの光量分布は互いに反対方向に変位した状態になり、
デフォーカス量が大きいほど変位量も大きく、第2図で
は(c)の方が(b)よりもデフォーカス量が大きい状
態を表している。
この第2図は被写体パターンが周期性を持たない場合で
あり、このような場合には装置は正しい判別を行うこと
ができる。しかし、被写体パターンが周期性を持ってい
ると、光電素子アレイ8a、8b上の光量分布は第3図
に示すようになる。即ち、第3図(a)は撮影レンズl
が合焦状態の光量分布を示し、(b) 、 (c)は非
合焦状態の光量分布をそれぞれ表しており、(c)の方
が(b)よりもデフォーカス量が大きい場合を示してい
る。
非合焦の程度が大きくなるにつれ、2つの光量分布の変
位は反対方向に大きくなるので、その変位量か被写体パ
ターンのピッチの半分に達すると、2つの光量分布は撮
影レンズlが非合焦であるにも拘らず第3図(C)に示
すように再び重なることになる。このために、周期性を
有する被写体に対しては誤信号を発生し、判別機能が正
常に機能しなくなる。第3図では完全に周期的なパター
ンについて示したが、実際には光電素子アレイのノイズ
や2個の再結像光学系の不平衡等もあって、完全に周期
的な被写体でなくとも誤信号を発生する虞れが多分にあ
り、この方式による焦点検出装置の重大な欠陥となって
いる。
本発明の目的は、上述の問題を解消し、複数個の被写体
像光量分布の相関を用いて周期性を持った被写体に対し
ても正常に機能する焦点検出装置を提供することにある
上述の目的を達成するだめの本発明の要旨は、撮影レン
ズの異なる3つの領域を通過した光束を分離するだめの
並列した3個の絞り開口部から成る分離手段と、この分
離された3個の光束が形成する像面光量分布をそれぞれ
光電変換する手段と、該光電変換された電気信号によっ
て撮影レンズの合焦状態を判別する手段とを有すること
を特徴とする焦点検出装置である。
本発明を第4図以下に図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。
第4図において、撮影レンズ41の予定焦点面に視野開
口42を有する遮光部材43が配置され、その後方に遮
光部材43に近接して正のパワーを有するフィールドレ
ンズ44が設置されている。更に、その後方には不等間
隔に並べられた3つの開口部45a、45b、45cを
有する絞り46が設けられ、遮光部材43の視野開口4
2の光量分布を二次結像レンズ47a、47b、47c
により、それぞれ光電素子アレイ48a、48b、48
c上に再結像するようにされている。また、撮影レンズ
41の射出瞳と絞り46とはフィールドレンズ44によ
り結像関係とされている。
本実施例においては、再結像光学系が3系列設けられ、
しかもこれら3個の再結像光学系の開口部45a、45
b、45cは、第5図に示すように等しくない間隔で並
列されていることが第1図に示す従来例と大きく異なる
ところである。そして、第5図は第4図の絞り46を正
面から見た拡大図であり、0は撮影レンズ41及びフィ
ールドレンズ44の光軸を示している。
上述のような構成をとることにより、たとえ被写体パタ
ーンが周期的であっても合焦判別機能を損なうことは少
ない。その理由は光量分布か変位する結果として2つの
光量分布が一致することは起り得ても、3つが同時に一
致することは確率的にも極めて少ないからである。
第6図は第3図の場合と同様の周期性パターンから得ら
れる3個の光電素子アレイ48a、48b、48c上の
光量分布を表している。第6図(a)は撮影レンズ41
が合焦状態、(b) 、 (C)は非合焦状態であり、
(C)の方が(b)よりもデフォーカス量が大きい。(
C)では2つの光量分布は一致しているが、もう1つの
光量分布が異なるため非合焦であることが判る。即ち、
撮影レンズ41が合焦のとき以外で3つの光量分布が同
時に一致することは、確率的にも先に述べた従来例より
もはるかに少なく、正常な合焦判別機能が十分に期待で
きる。
また、更に確実に正常な機能を持たせるためには、単に
3系列の再結像光学系を設けるだけでは十分でなく、例
えば先に述べたように3個の開口部45a、45b、4
5cが不均一な間隔で並列されていることか必要である
。第5図においてSa、 Sb、 Scはそれぞれ開口
部45a、45b、45cの重心を示しており、2つの
重心間距離(Sa−3b)、(Sb−8c)が異なって
いる。光量分布の相対変位量はこの重心間距離に比例す
るので、2つの重心間距離が等しくないことが好ましい
条件となる。もし、重心間距離Eが(Sa−9b)=(
Sb−8C)であれば、撮影レンズ41が非合焦のとき
でも3つの光量分布か同時に一致してしまうことがあり
得る。厳密には重心間距離の比(Sa・Sb)  : 
 (Sb−5c)が簡単な整数比で表されないような比
率を持っていることが望ましい。例えば、(Sa−8b
)=(Sb@5C)=2:3の構成の光電素子アレイ4
8a、48b、48cにより、周期的パターンを有する
被写体を測距する場合を考えると、光電素子アレイ48
b上の光量分布に対して光電素子アレイ48a上の光量
分布が2周期変位したとき、光電素子アレイ4Bc上の
光量分布は丁度3周期変位することになるから、3つの
光量分布は同時に一致する。従って、このときは合焦と
いう誤信号を発生し、またその整数倍のデフォーカス量
に対しても誤信号を生ずることになる。
換言すれば、実施例では第4図に示すように3個の異な
る領域を通過して分離された3個の光束の重心光線をそ
れぞれLl、L2、L3とし、その中の撮影レンズ41
の光軸Oとなす角度が最も小さい重心光線をL2とすれ
ば、光線LlとL2のなす角度と光線L2とL3のなす
角度とが互いに異なることが好ましく、その角度比も簡
単な整数比ではないことが望ましいのである。
また、本実施例の信号処理系は例えば次の数式に基づい
て演算を行うことができる。
+Σl c(i) −a(i) I  ・・・(1)こ
こで、a(i)、b(i )、c(i)は各光電素子ア
レイ48a、48b、48cの第1番目の画素の出力信
号を表している。(1)式は3つの光量分布が全て一致
した場合にのみOとなり、これによって撮影レンズ41
の合焦・非合焦を判定できる。(1)式を実現するだめ
のハードウェアはアナログ的にもデジタル的にも構成で
き、アナログ的に行うためには例えば第7図のような構
成の演算処理回路を用いれは゛よい。
第7図において、3個の光電素子アレイ48a、48b
、48cは、それぞれ時系列に信号a(1)、b(1)
、c(i)を発生している。差動増幅器71aは信号a
(i)、b(i)を受は入れ、その差信号a(i)  
b(I)を出力し、絶対値回路72aへ送出する。積分
器73aは絶対値回路72aの出力l a(i)  b
(i) lを積分しΣl a(i) −b(i) lを
出力する。同様にして、積分器73b、73cはΣ1b
(1)−c(i) l、Σl c(i) −a(i) 
lを出力し、これらの出力は加算器74で加算され、こ
の加算器74から(1)式のVを表す電圧出力が得られ
る。
また、デジタル的に演算する場合には、例えば各光電素
子アレイ48a、48b、48cの時系列出力は順次に
アナログ・デジタル変換器によりデジタルデータに変換
され、メモリに書き込まれた後、マイクロプロセッサ内
でソフトウェアの制御に基づき演算が行われる。
また、本発明では3個設けられた二次結像系の開口部が
、全て同一の形状であることを必要とせず、むしろ異な
るほうが好ましいのである。即ち、第4図、第5図に示
す絞り46の開口部45a、45b、45cの形状が異
なれば、撮影レンズ41の非合焦時に得られる光量分布
は異なるので、周期性パターンの誤信号を防止すること
かできる。この場合には、各開口部45a、45b、4
5cの重心間距離に関する先に述べた制約は不要となる
第8図は絞り46の開口部形状を変えた他の実施例を示
している。開口部81a、81bは同一形状であるが、
開口部81cは異なった形状になっている。撮影レンズ
41の合焦時には、絞り開口部の形状に拘らず再結像さ
れた3つの光量分布は等しいが、非合焦時には開口部の
形状によってぼけ像が異なるので、これを拠りどころと
して周期性パターンを持つ被写体でも誤信号の発生を防
止することができる。この場合に開口部面積は全て等し
い方が装置の構成を単純化する上で望ましいが、必ずし
もこれに拘泥される必要はない。
面積の相違は単に明るさの相違であり、これは増幅器の
利得調整により平衡をとることが可能である。
以上説明したように本発明に係る焦点検出装置によれば
、撮影レンズの3つの異なる領域を通った光を分離し、
それらの分離された光が形成する像を光電素子で検出し
て信号処理することにより誤測距のない合焦状態を判別
することができる。
その性能を更に向上させるためには、3個の結像光束を
絞る3個の開口部のうち少なくとも1個の形状が他と異
なるか、或いは開口部の重心間距離が不等間隔であるこ
とか望ましく、これにより周期性パターンを有する被写
体に対しても合焦判別機能をより正確に作動させること
が可能となり、焦点検出の信頼性を高めることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の焦点検出装置を示す光学的構成図、第2
図、第3図は撮影レンズの合焦状態変化に伴う光量分布
の変化を示すグラフ図、第4図以下は本発明に係る焦点
検出装置の実施例を示し、第4図はその光学的構成図、
第5図は絞りの正面図、第6図は撮影レンズの合焦状態
変化に伴う光量分布の変化を示すグラフ図、第7図は演
算処理回路のブロック回路図、第8図は他の実施例によ
る絞りの正面図である。 符号41は撮影レンズ、42は視野開口、43は遮光部
材、44はフィールドレンズ、45a、45b、45c
、81a、81b、81cは開口部、46は絞り、47
a、47b、47cは二次結像レンズ、48a、48b
、48cは光電素子アレイである。 特許出願人   キャノン株式会社 第5wI !1!61!f (C)  □ 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、撮影レンズの異なる3つの領域を通過した光束を分
    離するための並列した3個の絞り開口部から成る分離手
    段と、この分離された3個の光束が形成する像面光量分
    布をそれぞれ光電変換する手段と、該光電変換された電
    気信号によって撮影レンズの合焦状態を判別する手段と
    を有することを特徴とする焦点検出装置。 2、 前記絞り開口部の中央の開口部の開口重心位置と
    他の2つの開口部の開口重心位置との2つの距離が異な
    るようにした特許請求の範囲第1項に記載の焦点検出装
    置。 3、 前記2つの重心間距離の比は、簡単な整数比では
    ないようにした特許請求の範囲第2項に記載の焦点検出
    装置。 4、前記絞り開口部の少なくとも1個の形状を他の開口
    部の形状と異なるようにした特許請求の範囲第1項に記
    載の焦点検出装置。
JP1776283A 1983-02-05 1983-02-05 焦点検出装置 Granted JPS59143112A (ja)

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JP1776283A JPS59143112A (ja) 1983-02-05 1983-02-05 焦点検出装置

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JP1776283A JPS59143112A (ja) 1983-02-05 1983-02-05 焦点検出装置

Publications (2)

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JPS59143112A true JPS59143112A (ja) 1984-08-16
JPH0532733B2 JPH0532733B2 (ja) 1993-05-17

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ID=11952721

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JP1776283A Granted JPS59143112A (ja) 1983-02-05 1983-02-05 焦点検出装置

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JP (1) JPS59143112A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6311906A (ja) * 1986-07-02 1988-01-19 Minolta Camera Co Ltd 焦点検出装置
JP2013097154A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Olympus Corp 距離測定装置、撮像装置、距離測定方法
CN107091729A (zh) * 2017-05-12 2017-08-25 南京邮电大学 一种无机械运动的透镜焦距测试方法

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CN107091729A (zh) * 2017-05-12 2017-08-25 南京邮电大学 一种无机械运动的透镜焦距测试方法

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JPH0532733B2 (ja) 1993-05-17

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