JPS5916247B2

JPS5916247B2 - レンズの色収差による合焦位置検出方法

Info

Publication number: JPS5916247B2
Application number: JP8008077A
Authority: JP
Inventors: 邦夫下山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1984-04-14
Also published as: JPS5414232A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、レンズの色収差による合焦位置検出方法、
更に詳しくは、対物レンズの色収差を積極的に利用して
合焦位置を検出する方法に関する、ものである。

近時、カメラ等の自動化は著しく進展し、ピット合せの
自動化、すなわちオートフォーカシングの実現のみが課
題として残されている程度となつている。

しかし、このオートフォーカシングについては、種々提
案はなされているけれども、現在５のところ、いずれ
も具体化に今一歩のものばかりで、或るものは大損りな
装置を必要とし、また或るものは精度上問題のあるもの
であつた。本発明の目的は、レンズの持つ色収差を利用
して、簡単かつ精度のよい合焦位置の検出方法を提゛０
供することにより、上記のオートフォーカシングにお
ける問題点を解決し、以てカメラの一層の自動化、その
他に寄与することにある。

一般に、レンズは、単体では勿論、組合わせによつて色
消しされたものでも多少の色収差を持つ”５ており、
そのため、同一物点から発してレンズの同一点に入射し
た光線は、屈折後、波長によつてその進路を多少異にす
る。

従つて、波長によつてその像点位置も若干異なる。本発
明は、レンズの欠点ともなつているこのような特性を有
効に利用’０し、かつピンホールを通る光束は合焦位
置において最も多くなることを利用して、合焦位置を簡
単かつ精度よく検出する方法を提供せんとするものであ
る。以下、図示の実施例に基いて本発明を具体的に５
説明する。

第１図において、カメラの撮影レンズもしくはビューフ
ァインダーレンズ或いはその他の光学機器等における対
物レンズ１（以下対物レンズと総称する）には、左方か
ら右方に向けて入射光束が０通過するようになつてお
り、この通過光束は、対物レンズ１の光軸０１に対し４
５０傾斜して配設された半透明反射鏡２によつて、上方
に向けて反射される光束と更に右方に向けて透過する光
束とに分光される。

半透明反射鏡２を通過した光束は、５その光路上に配
設された赤色光透過フィルター４によつて赤色光束のみ
が透過せられ、この赤色光束は上記フィルター４の右方
に配置されたピンホール板５のピンホール５ａを介して
受光素子６に入射するようになつている。上記ピンホー
ル５ａは対物レンズ１の予定焦平面に配設される。また
上記半透明反射鏡２を通過した光束の光路土には、当該
光束の一部を下方に向けて反射するよう、対物レンズ１
の光軸に対し４５て傾斜して、今１個の半透明反射鏡３
が配設されている。そして、この半透明反射鏡３によつ
て反射された光束の光路上には、拡散板７を介して受光
素子８が配設されている。この受光素子８は、上記受光
素子６の出力電圧と対比する基準出力電圧を得るための
ものである（第２図参照）。一方、上記半透明反射鏡２
によつて上方に反射された光束は、その光路上に配設さ
れた青色光透過フィルタ一１０により青色光束のみが透
過され、この青色光束は上記フイルタ一１０の上方の、
前記対物レンズ１の予定焦平面となる位置に配設された
ピンホール１１ａを通じて受光素子１２に入射するよう
になつている。

上記ピンホール１１ａはピンホール板ｌに穿設されてい
る。また上記半透明反射鏡２で反射した光束の光路上に
は、当該光束の一部を右方に向けて反射するよう、上記
半透明反射鏡２により曲折された対物レンズ１の光軸０
２に対し、４５曲傾斜した半透明反射鏡９が配設されて
いる。そして、この反射鏡９によつて反射された光束の
光路上にＩ叙拡散板１３を介して受光素子１４が配設さ
れている。この受光素子１４は、上記受光素子１２の出
力電圧と対比する基準出力電圧を得るためのものである
（第２図参照）。従つて、この受光素子１４および前記
受光素子８は全色光束を受光することになる。両ピンホ
ール板５，１１のピンホール５ａ，１１ａと両受光素子
６，１２の受光面は、それぞれ、対物レンズ１に対して
互に共役の位置に配置されており、また両受光素子８，
１４の受光面は、それぞれ、対物レンズ１に対して互に
ほＫ共役の位置に配置されている。そして、両受光素子
６，８の受光面の、半透明反射鏡３の中心からの距離、
および両受光素子１２，１４の受光面の、半透明反射鏡
９の中心からの距離は、それぞれ、ほＫ等しい長さに設
定されている。上記半透明反射鏡２および各フィルタ一
４，１０は、本発明において、異なつた波長の２種の光
束を、対物レンズ１の通過光から分光するための分光手
段を構成するもので、赤色光透過フイルタ一４は、対物
レンズ１を通過した全光束のうち、波長約６００〜７０
０ｎｍの赤色光束のみを、ピンホール５ａを通して受光
素子６の受光面に入射させる。

また、青色光透過フイルタ一１０は、対物レンズ１を通
過した全光束のうち、波長約４００〜５００ｎｍの青色
光束のみを、ピンホール１１ａを通して受光素子１２の
受光面に入射させる。但し、これらの分光手段としては
、上記のほか、他の周知の手段を自由に利用できる。両
ピンホール板５，１１は、対物レンズ１の合焦時、ピッ
トがそれぞれのピンホール５ａ，１１ａに合つたとき、
そこを通過する光束の光量を最大にする。これを、たと
えば第３図に示すピンホール板ＰＨＰを例に挙げて説明
すると、このピンホール板ＰＨＰをレンズ１５の光軸０
３土で左右に動かすとき、ピンホールＰＨにピットの合
つていない位置Ｐｌ，Ｐ２などでは、ヒソホールＰＨに
は角度θ１の範囲内の光束しか入射しないが、ピンホー
ルＰＨにピットの合う位置ＰＯにピンホール板ＰＨＰが
置かれると、角度θ２で示すように、極めて大きい角度
範囲からの光束がピンホールＰＨを通過する。このよう
にピンホールを利用すると、合焦位置においてのみ、格
段に大きい光量を得ることができる。なお、ピンホール
の数は、１個に限られるものではなく、複数個あつても
よい。次に、第２図によつて、各受光素子６，８，１２
，１４を接続した合焦検出回路の例を説明する。

まず、赤色光束を受光する上記受光素子６は、その一端
を接地されると共に、測光用演算増巾器ＩＣｌの非反転
入力端子（４）に接続されており、またその他端は、測
光用演算増巾器Ｃ１の反転入力端子（へ）に接続される
と共に、対数圧縮用ダイオード１６を介して、測光用演
算増巾器１Ｃ１の出力端子に接続されている。測光用演
算増巾器ＩＣｌの出力端子には、固定抵抗１７を介して
、比較用演算増巾器１Ｃ２の反転入力端子（へ）が接続
されている。固定抵抗１７と、比較用演算増巾器ＩＣ２
の反転入力端子（へ）との間には、一端を接地した、レ
ベル設定用固定抵抗１８が接続されている。全色光束を
受光する受光素子８は、その一端を接地されると共に、
測光用演算増巾器１Ｃ３の非反転入力端子（イ）に接続
されており、またその他端は、測光用演算増巾器１Ｃ３
の反転入力端子（へ）に接続されると共に、対数圧縮用
ダイオード１９を介して、測光用演算増巾器１Ｃ３の出
力端子に接続されている。

測光用演算増巾器１Ｃ３の出力端子には、固定抵抗２０
を介して、前記比較用演算増巾器１Ｃ２の非反転入力端
子…が接続されている。固定抵抗２０と比較用演算増巾
器１Ｃ２の非反転入力端子（イ）との間には、一端を接
地したレベル調整用可変抵抗２１の他端が接続されてい
る。青色光束を受光する前記受光素子１２は、前記赤色
光束の受光素子６の場合と同様にして、測光用演算増巾
器１Ｃ４、対数圧縮用ダイオード２２、固定抵抗２３、
比較用演算増巾器１Ｃ５、およびレベル設定用固定抵抗
２４と結線されており、また全色光束を受光する受光素
子１４も、前記全色光束の受光素子８の場合と同様にし
て、測光用演算増巾器１Ｃ６、対数圧縮用ダイオード２
５、固定抵抗２６、比較用演算増巾器１Ｃ５およびレベ
ル調整用可変抵抗２７と結線されている。両比較用演算
増巾器１Ｃ２，ＩＣ，の各出力端子には、ＬＥＤなどの
発光素子２８，２９の一端が接続されており、画素子２
８，２９の他端は、固定抵抗３０，３１を介して、電源
に接続されている。

このように構成された本発明の方法の適用された合焦検
出装置において、今、対物レンズ１を、その光軸０１に
沿つて変移させながら合焦操作を行うと、受光素子８，
１４の測光値は、測光用演算増巾器１Ｃ３，ＩＣ６によ
り、第４図において直線１。

で示すように、合焦操作中連続して一定のレベルで出力
される。一方、赤色光束の受光素子６の測光値は、測光
用演算増巾器１Ｃ１によつて、第４図において曲線１Ｒ
で示すように出力される。即ち、この曲線１Ｒからも解
る通りこれは、ピンホール板５のピンホール５ａに赤色
光束が結像するときのレンズ位置Ａにおいて極値１ｍと
なるものである。比較用演算増巾器１Ｃ２は、測光用演
算増巾器１Ｃ１，Ｃ３の出力を比較して、たとえば、出
力１Ｒが出力。と等しいか、またはその極く近傍の値と
なつたとき、発光素子２８を点灯させるようになつてい
る。また、青色光束の受光素子１２の測光値は、測光用
演算増巾器１Ｃ４によつて、第４図において曲線１Ｂで
示すように出力される。これは、上記レンズ位置Ａから
対物レンズ１を若干繰り込むとピンホール板１１のピン
ホール１１ａに、青色光束が結像し、このときのレンズ
位置Ｂにおいて極値１ｍとなるものである。比較用演算
増巾器１Ｃ，は、測光用演算増巾器ＩＣ４，ＩＣ６の出
力を比較して、たとえば、出力Ｂが出力１。と等しいか
、またはその極く近傍の値となつたとき、発光素子２９
を点灯させるようになつている。なお、このような比較
用演算増巾器１Ｃ２，ＩＣ５の作用は、従来の演算増巾
器を適宜に採択することによつて容易に達成される。こ
のように作動する本発明方法の適用された合焦検出装置
においては、両受光素子６，１２の出力が、共に、基準
用受光素子８，１４の出力に等しいか、あるいはその極
く近傍の値になると、両発光素子２８，２９が共に点灯
する。このとき、両受光素子６，１２の出力は、第４図
においてＳ位置で示すように相等しく、対物レンズ１は
この位置において丁度バランス良く合焦されている。従
つて操作者は、両発光素子２８，２９の両者が共に点灯
するのを看取することにより、対物レンズ１が合焦した
ことを容易に知ることができる。上述したとおり、本発
明によれば、ピンホールと受光素子の組合せによつて、
レンズの色収差による異波長光束を測光するようにして
いるので、極めて正確かつ容易に対物レンズの合焦を行
うことができる。なお、本発明において、受光素子に入
射させる異なつた波長の光束の組合わせは、上記実施例
卜示した赤色光と青色光の組合せのほか、任意の単色光
または複色光の複数の組合わせによつて、これを代替す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す、対物レンズの合焦
位置検出装置の側断面図、第２図は、本発明において使
用する合焦検出回路の一例を示す結線図、第３図は、ピ
ンホールの位置によつてピンホールを通過する光量が異
なることを示す説明図、第４図は、測光用受光素子の合
焦時の出力変化を示すグラフである。１・・・・・・対物レンズ、２・・・・・・半透明反射
鏡、４，１０・・・・・・フイルタ一、５，１１・・・
・・・ピンホール板、６，１２・・・・・・測光用受光
素子。

Claims

【特許請求の範囲】

１対物レンズを通過した光のうち分光手段によつて、
互に波長の異なる２種の光束を得るように分光し、この
分光した各光束を、その各分光光路の上記対物レンズの
予定焦平面の位置にそれぞれ配置されたピンホールを通
して１対の受光素子にそれぞれ入射させ、上記波長の異
なる両光束の、上記各ピンホールを通過する光量が各波
長の光束の合焦位置において最も多くなることに基き、
上記対物レンズの合焦時、同対物レンズの色収差により
上記両受光素子のそれぞれの出力の極値間における、こ
れら両受光素子の出力の一致点を検出し、これを合焦位
置とすることを特徴とする、レンズの色収差による合
焦位置検出方法。