JPS5917515A - 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】 本発明は、カメラ、顕微鏡、高密度光学的記録再生装置
等の焦点状態を検出する合焦検出装置に関するものであ
る。

結像光学系によって形成される物体像の焦点状態を検出
する方法として、従来横ずれ検出方法が知られている。

第１図はか−る横ずれ検出方法を実施する合焦検出装置
を一眼レフカメラに適用した場合の構成を示す線図であ
る。被写体１の像は撮影光学系２およびクイックリター
ンミラー８を経てピント板４、ペンタプリズム５等を具
える観察光学系に導ひかれると共に、クイックリターン
ミラー３をはね上げることによりフィルム６に投影され
る。第１図では、クイックリターンミラー８の中央部を
ハーフミラ−７とし、このハーフミラ−７を透過する光
束をクイックリターンミラー８の裏面に設けた反射ミラ
ー８で反射させ、この光束を撮影光学系２の予定焦平面
の近傍すなわちフィルム６とほぼ共役な面に配置したレ
ンチキュラーレンズ等の微少な補助光学系９を介して、
この補助光学系９に対する撮影光学系２の射出瞳面と光
学的にほぼ共役な面に配置した受光素子列１０に入射さ
せている。受光素子列１０は第２図にも示すように受光
素子群１０Ａ、ＩＯＢを具え、これら受光素子群１０Ａ
、ＩＯＢの各受光素子１０Ａ−１〜ｌ０Ａ−ｎおよび１
０Ｂ−１〜１０Ｂ−ｎはそれぞれ対応する１個ずつが受
光素子対１０Ａ−１，ｌ０Ｂ−１ｉ・　１ｌＯＡ−ｎ。

１０Ｂ−ｎを形成しこれらの全ての受光素子が一直線上
に位置するように配列されてい墨。また、１補助光学系
９は受光素子対１０Ａ−１、ＲＯＢ　−１１−ｉｌｏＡ
−ｎ、ｌ０Ｂ−ｎに対応してｎ個の微小光学系９−１〜
９−Ｎを有し、各受光素子対を構成する２個の受光素子
が、撮影光学系２のほぼ射出瞳面上で、受光素子の配列
方向に垂直で撮影光学系２の光軸を含む平面（第１図で
は光軸を含む紙面に垂直な面）を境としてそれぞれの側
に位置する部分、すなわち第１図では光軸を境とする射
出瞳面の上および下側部分の像を受光するように配置さ
れている。

か＼る構成において、撮影光学系２および補助光学系９
を経て被写体１の像の少く共一部を受光素子列１０に投
影すると、受光素子群１０Ａには撮影光学系２の図にお
いて下側部分を透過した光束のみが入射し、受光素子群
１０Ｂには反対に上側部分を透過した光束のみが入射す
ることになり、受光素子群１０ＡおよびＩＯＢに投影さ
れる像の照度分布は、合焦時において一致し、非合焦時
においてはそのずれの方向に応じて互いに反対方向に横
ずれする。第１図に示す合焦検出装置においては、受光
素子群１０ＡおよびＩＯＢの出力を適当に処理して像の
横ずれ方向を検出し、これに基いて前ビン、後ビンお上
び合焦の各焦点状態を検出している。

しかし、第１図に示す従来の合焦検出装置においては、
レンチキュラーレンズ等の微少な補助光学系９の製作が
困難で、これがため装置全体が高価でかつ大きくなる等
の欠点があると共に、各補助光学系とこれと対応する受
光素子対との光学的調整が困難な欠点がある。

第３図は、その欠点を解決することを目的として、本願
人がさきに開発した合焦検出装置の一眼レフレックスカ
メラに適用した場合の光学的配置を示したものであり、
第１図に示す符号と同一符号は同一部材を表わしている
。

本発明は、その第８図に示した構成を有する合焦検出装
置を対象としているので、以下これについて説明する。

同図において、撮影光学系２に対してフィルム６とほぼ
共役な面に受光素子列１１を配置すると共に、その受光
面側に遮光部材１２を配置して、反射ミラー８で反射さ
れた光束を遮光部材１２を経て受光素子列１１に入射さ
せる。

第４図Ａは受光素子列１１および遮光部材１２の構成を
示す斜視図である。受光素子列１１は同一基板１８に一
直線上に等間隔に形成した多数の受光素子から成る。し
かして、その配列方向に対を構成すると共に、両群の隣
接する１個ずつの素子で受光素子対１４Ａ−１，１４Ｂ
−１ｉ・・・；１４Ａ−ｎ　、１４Ｂ−ｎを構成する。

遮光部材１２は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板
１５上に、各受光素子対に対応して、受光素子列方向Ｘ
について第５図に実線で示した如き矩形波状の分布透過
性をもたせｎ個のストライプマスク１６−１〜１６−ｎ
を蒸着、印刷等により形成し、これらストライプマスク
により第４図ＢおよびＣにも示すように各受光素子対を
構成する２個の受光素子に、受光素子の配列方向に垂直
で撮影光学系２の光軸を含む平面を境とする第１および
第２の領域、すなわち第８図では光軸を境とする射出瞳
面の上および下側部分を透過した光束をそれぞれ主とし
て入射させるような開口１７を形成する。

このように構成すれば、各受光素子対を構成する２個の
受光素子、たとえば受光素子１４Ａ−１゜１４Ｂ−１は
第６図に示すようにストライプマスクにより視野が制限
され、互いに異なる方向に指向性を持つようになり、受
光素子群１４Ａの受光素子１４Ａ−１〜１４Ａ−ｎには
第８図において撮影光学系２の光軸を境とする主として
上側を透過した光束が入射し、受光素子群１４Ｂの受光
素子１４Ｂ−１〜１４Ｂ−Ｈには主として下側を透過し
た光束が入射することになる。したがって、受光素子群
１．４　Ａ　、　１４　Ｂにそれぞれ形成される像の照
度分布は、合焦時において一致し、非合焦時においては
そのずれの方向に応じて互いに反対方向にずれるから、
その像の横ずれ方向を検出することにより合焦、前ピン
および後ピンの各焦点状態を検出することができる。

しかしながら、本願人の開発にかかわる上述のものにお
いては、第４図により詳細に説明したように、遮光部材
１２として第５図に実線で示した矩形波状の分布透過性
をもったストライプマスクを用いているので、そのスト
ライプマスクと受光素子列の各受光素子の相対位置のセ
ツティングに、第５図に点線で示したように受光素子列
方向Ｘについて相対位置誤差Ｘがあると、図示のように
対をなず受光素子１４Ａ−ｋ　、１４Ｂ−ｋ（１≦に≦
ｎ）の一方の素子１４Ａ−ｋに入射する光量はる量だけ
減少し、逆に他方の素子１４Ｂ−ｋに入射する光量は斜
線部すに相当する量だけ増加し、その入射光量の差は（
ａ＋ｂ）となり著しくアンバランスを生じるので、受光
素子列とストライプマスクの相対位置の設定が容易でな
い難点がある。

本発明の目的は、第８図に示した基本構成を有する焦点
検出装置において、遮光部材に工夫を加えることにより
上述の如き難点を改善した合焦検出装置を提供しようと
するものである。

本発明の合焦検出装置は、結像光学系の予定焦平面また
はその近傍に配置した受光素子列と、この受光素子列と
前記結像光学系との間の光路中に配置され、受光素子列
中の隣接する受光素子に前記結像光学系の光軸を含む面
を境とする第１および第２の領域からの光をそれぞれ主
として入射させるように形成した遮光部材とを具え、前
記受光素子列の前記結像光学系の第１の領域からの光を
受光する受光素子群と、第２の領域からの光を受光する
受光素子群とにそれぞれ形成される物体像゛の横ずれを
検出して前記結像光学系によって形成される物体像の焦
点状態を検出するよう構成した合焦検出装置において、
前記遮光部材の光透過率を前記受光素子列方向について
実効的に徐々に変化させたことを特徴とするものである
。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明装置は、第８図に基本構成を示した本願人の開発
にかかわる合焦検出装置において、結像光学系２と受光
素子列１１との間に配置する遮光部材１２として、第７
図ＡまたはＢに光透過率で示した各実施例のように、受
光素子列１１の列方向Ｘについてたとえば開口の中心位
置°Ｐが最大透過率を示すように光透過率を徐々に変化
させたストライプマスクによって各開口を形成したもの
を用いる。すなわち、同図Ａは、受光素子列方向Ｘにつ
いて各開口の中心位置Ｐが最大透過率となるように正弦
波状の分布透過性をもたせた場合のストライプマスクの
特性を示し、同図Ｂは、三角波状の分布透過性をもたせ
た場合のストライプマスクの特性を示したものである。

本発明装置は、以上のような分布透過性を有するストラ
イプマスクを、第４図で説明した遮光部材１２に代えて
受光素子列１１の光入射側に配置するＯ 第７図Ｃは、その配置関係を同図ＡおよびＢの特性図に
対応させて示した側面図である。すなわち、図示の例で
は同図ＡまたはＢに示した如き分布透過性を有するスト
ライプマスク１８−（ｋ−１）　。

１８−ｋｉｌ＜ｋ＜ｎ）を任意の方法、たとえばガラス
、高分子フィルム等の透明基板上に蒸着く・印刷等によ
って形成したストライプマスク板１９に形成し、その光
透過率の最大の位置を開口２０の中心位置にして、たと
えば、１４Ａ−（ｋ−１）。

１’４Ｂ−（ｋ−１）および１４Ａ−ｋ。

１４Ｂ−に、（１≦に≦ｎ）で示した受光素子対の１は
ぼ中間にその開口２０の中心が位置する関係に設定した
構成となっている。なお、２１は受光素子列を形成した
半導体基板である。また、前記ストライプマスクを受光
素子列上に受光素子と一体に形成してもよいことは勿論
である。

このように本発明装置は、第８図および第４図で説明し
た構成の合焦検出装置において、遮光部材１２として第
７図ＡあるいはＢに各−例を示した如く、光透過率を実
効的に漸次変化させたストライプマスクによって開口を
形成することにヨリ分布透過性をもたせた構成のものを
用いるものである。

従って、本発明装置において、第８図Ａに実線で示した
如き分布透過特性を有するストライプマスクが、受光素
子対１４Ａ−ｋ　、１４Ｂ−ｋ　。

（１＜ｋ＜ｎ　）に対して一点破線で示したように受光
素子列方向Ｘについて、相対位置のずれ量Ｘがあった場
合、第５図に示した矩形波状の分布透過特性をもつスト
ライダマ１スク・を用いたものにおいては、第８図Ｂに
示したように、ずれ量Ｘとそのストライプマス１り′の
開口の透過率ｙに比例した光量５−ｘｙの変動が生ずる
が、本発明装置では、同図に斜線で示した部分の面積に
相当する変動で済むこととなるから、ストライプマスク
と受光素子の位置合わせの精度が、緩和され、製造上極
めて有利となる。

すなわち、同図Ｂにおいて、第５図に実線で示した矩形
波状の分布透過性をもつ遮光部材を用いた場合の相対位
置誤差Ｘに基づく入射光量の変動分Ｓよと、本発明装置
の実施例のように第８１ｆｌ　Ａに実線で示した三角波
状の分布透過性をもつ遮光部材を用いた場合の相対位置
誤差Ｘに基づく入射光量の変動分Ｓ２のそれぞれの総量
は、図示から明らかな如く誤差Ｘと最大光透過率ｙが同
じであるので両者は同量である。しかしながら、第５図
および第８図Ａに示した遮光部材を構成するストライプ
マスクと受光素子の位置関係から明らかなように、第５
図に示した特性のストライプマスクを用いたものでは、
変動分Ｓ０の全部が対応する受光素子に入射あるいは遮
光されるのに対し、本発明装置では、変動光量Ｓ２中の
受光素子の受光素子の受光領域幅Ｗに対応した斜線で示
す面積で表わした一部光量が、対応する受光素子への入
射光量の増減とるだけであるから、ストライプマスクと
受光素子の相対位置誤差に基づく対をなす受光素子への
入射光量の変動は、第５図に示す矩形波状の分布透過性
を有するストライプマスクを用いたものに比べて十分率
さいものとなる。

本発明装置は、以上説明したように第３図および第４図
に示した構成において、受光素子列の列方向について光
透過率を徐々に変えたストライプマスクにより開口を形
成した遮光部材１２によって、受光素子列の各受光素子
対に対し、第６図に示した如き指向特性をもたせるよう
にしたものである。従って第８図および第４図により説
明した原理によって受光素子列１１の各受光素子群１４
Ａ。

１４Ｂ上には、結像光学系の焦点状態に応じて物体像に
横ずれを生ずる。これを従来と同様の手法により検出す
ればよい。

第９図は受光素子列１１の出力に基いて合焦、前ピンお
よび後ピンを表わす焦点情報を得る信号処理回路の一例
の構成を示すブロック図である。

本例では、受光素子列１１の多数の受光素子の出力をそ
の配列方向に順次読出し、これをＡ／Ｄ変換回路２２で
順次アナログ−デジタル変換して演算回路２８に取込み
、こ＼で受光素子１４Ａ−におよび１４Ｂ−ｋ　（但し
１≦に≦ｎ）の出力をそれぞれＡｋおよびＢｋとして、
たとえばＦ　−Σ　　（Ｉ　Ａｋ＋１　−　Ｂｋ−Ｉ　
Ｉ　　　Ｉ　Ａｋ−１％＋１１　）−２ を演算する。この演算値Ｆは、受光素子列１１に対する
撮影光学系２の位置に対応して第１０図に示すように、
前ビン状態では正、合焦状態では零、後ピン状態では負
となるから、この演算値Ｆに基いて表示回路２４におい
て前ピン、合焦、後ピンを表示する。なお、受光素子列
１１、Ａ／Ｄ変換回路２２、演算回路２８および表示回
路２４の動作は制御回路２５で制御する。

第１１図は、本発明装置に用いる遮光部材２４の他の構
成を示すものである。この例は、同図（ａ）に示したよ
うに所定の開口周期りでマスク幅を徐々に変えた多数の
ストライプマスクをストライブマスク板２６上に形成し
て、同図（ｂ）に示す如き分布透過性をもつストライプ
マスクとし、これを同図（ｂ）に示したように受光素子
列１２の対をなす１４１Ａ−（ｋ−ｔ）、１　４　Ｂ−
（ｋ−１）　　１１４Ａ−ｋ　、１４Ｂ−に、（１≦に
≦ｎ）の各受光素子に対向させることによって、それら
各受光素子に入射する光に対し同図（０）に示したよう
な実効上受ツ０素子列方向Ｘについて光透過率を徐々に
変化させたものに等価な開口２０をもったストライプマ
スクを得るようにしたものである。

また、第１２図は、本発明装置に用いる遮光部材の他の
別の構成例を示したものである。

この例では、ガラス、高分子フィルム等の透明基板上に
微小な遮光点を不規則的または規則的に配列することに
よって開口２０を形成したものである。すなわち微小な
遮光点の粗密によってストライプマスク１８−（ｋ−１
）、１８−ｋ。

（１≦に≦ｎ）を形成し、前記微小遮光点の粗密の程度
を変化させることによりストライプマスク１Ｂ−（ｋ−
１）、１８−ｋに直交する方向の光透過率を徐々に変え
て、各開口２０を形成してストライプマスク板としたも
のである。

以上述べたように本発明においては、結像光学系の射出
瞳の像を結像する微小な補助光学系を用いることなく、
受光素子列の受光面側に開口を有する遮光部材を設け、
これにより隣接する２個の受ツＣ素子に結像光学系の光
軸を含む面を境とする第１および第２の領域からの光が
それぞれ主として入射するように指向性を持たせるよう
にした本願人がさきに開発した合焦検出装置の特長、す
なわち構成が簡単で容易に製作することができると共に
、安価で小型にできるという特長をそのまま保有してい
る。しかも本発明においては、上述の遮光部材の光透過
率を、受光素子列方向について実効的に徐々に変化させ
てその遮光部と開口部を形成したものであるから、さき
に説明したように受光素子列を構成する各受光素子と遮
光部材の相対位置誤差に対する許容度が大きくなり、従
って遮光部材として矩形波状の分布透過性をもったスト
ライプマスクを用いたものに比較して、製作時における
遮光部材と受光素子列との位置合わせが容易になるばか
りではなく、多少のセツティング誤差があっても、対を
なす受光素子への入射光量に極端なアンバランスを生じ
ないので製作者の熟練度にかかわりなく合焦検出精度の
安定した合焦検出装置を得ることができる等の効果があ
る。

また、ストライプマスクにより形成される開口の受光素
子列方向についての光透過を徐々に変化させる割合を変
えることによって、その開口に対向する位置の受光素子
の指向性を容易に変えることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の合焦検出装置の構成を示す線図ｑ第２図
は第１図の補助光学系と受光素子列との配置関係を示す
平面図、 第８図は一眼レフカメラに適用した本願人の開発にかか
わり、かつ本発明の対象とする合焦検出装置の光学的配
置を示す線図、 第４図Ａ、ＢおよびＣは第３図に示す遮光部材および受
光素子列の構成およびそれらの配置関係を示す線図、 第５図は第４図の構成を用いた場合の問題点説明図１ 第６図は第８図の構成のものにおける対をなす受光素子
の指向特性を示す線図、 第７図ＡおよびＢは、本発明装置に用いるストライプマ
スクのそれぞれ異なる分布透過特性例を示し、同図０は
それらストライプマスクと受光素子列との配置関係を示
す線図、 第８図は、本発明装置におけるストライプマスクの作用
および効果を説明するための線図、第９図は本発明の合
焦検出装置の信号処理回路の一例の構成を示すブロック
図、 第１０図は焦点状態を表わす検出信号の態様を示す線図
、 第１１図および第１２図は本発明の合焦検出装置に用い
る遮光部材の他の例をそれぞれ説明するための線図であ
る。 ｌ・・・被写体 ２・・・結像（撮影）光学系 ８・・・クイックリターンミラー ６・・・フィルム　　　　　　７・・・ハーフミラ−８
・・・反射ミラー　　　　１１・・・受光素子列１２・
・・遮光部材　　　　１３・・・基板１４Ａ、１４Ｂ・
・・受光素子群 １’４Ａ−１〜１４Ａ−ｎ　、　１４Ｂ−１〜１４Ｂ−
ｎ　・・・受光素子１５・・・透明基板 １６−１〜１６−ｎ　、１８−（ｋ−１）　、１８−ｋ
　・・・ストライブマスク ］、　７　、２０・・・開口 ｉ９，２６・・・ストライプマスク板 ２１・・・受光素子列形成基板 ２２・・・Ａ／Ｄ変換回路 ２８・・・演算回路 ２４・・・表示回路 ２５・・・制御回路。 第４図 Ａ 第５図 γ ＝８１− −’−１χ− 手続補正書 昭和５８年　３　月２７１・日 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１．２６２７７　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５゜ ６・補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄および
図面７、補正の内容　（別紙の通り） １、明細書第８頁第１８行の「微小光学系９−１〜９−
Ｎ」を［微小光学系９−１〜９−ｎｊと訂正する。 ２、同第１１頁第１７行の「光−Ｊｆｓ−ｘｙＪを［光
量ｓ、−ｘｙＪと訂正する。 ８、同第１２頁第１９行の「増減とる」を「増減となる
−１と訂正する。 ４同＠１４頁第４行の数式 と訂正する。 ５、図面中筒２図および第５図をそれぞれ別紙訂正図の
とおり訂正する。 第２図 手続補正書 昭和５８年６月２１日 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１２６２７７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５゜ ６、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄１、明細
書第６頁第６行の「をもたせｎ個の」を「をもたせたｎ
個の」に訂正する。 ２同第８頁第１行の「透過率」を「透過率との積」に訂
正し、 同頁第２行の「減少」を「増加」に訂正し、同頁第３行
の「増加」を「減少」に訂正する。 ８、同第１１頁第１６行の「透過率ｙ」を「透過率ｙと
の積」に訂正する。 ４、同第１７頁第５行の「光透過」を「光透過率」に訂
正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　結像光学系の予定焦平面またはその近傍に配置した
   受光素子列と、この受光素子列と前記結像光学系との間
   の光路中に配置され、受光素子列中の隣接する受光素子
   に前記結像光学系の光軸を含む面を境とする第１および
   第２の領域からの光をそれぞれ主として入射させるよう
   に形成した遮光部材とを具え、前記受光素子列の前記結
   像光学系の第１の領域からの光を受光する受光素子群と
   、第２の領域からの光を受光する受光素子群とにそれぞ
   れ形成される物体像の横ずれを検出して前記結像光学系
   によって形成される物体像の焦点状態を検出するよう構
   成した合焦検出装置において、 前記遮光部材の光透過率を前記受光素子列方向について
   実効的に徐々に変化させたことを特徴とする合焦検出装
   置。