JPS5962809A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

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JPS5962809A
JPS5962809A JP57173293A JP17329382A JPS5962809A JP S5962809 A JPS5962809 A JP S5962809A JP 57173293 A JP57173293 A JP 57173293A JP 17329382 A JP17329382 A JP 17329382A JP S5962809 A JPS5962809 A JP S5962809A
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Masahiro Aoki
雅弘 青木
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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)
  • 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】 本発明はスチールカメラ、シネカメラ、ビデ刈カメラ、
顕微鏡等の光学装置に用いる横ずれ像検出方式による焦
点検出装置に関するものである。
かかる焦点検出装置は従来種0、々公知であり、例えば
第1図に示すように結像レンズ1の射出瞳をストライブ
マスク、多数のrj!小レンズあるいは多数の微小プリ
ズムより成るl17+2分割手段2により微小に分割し
て結像レンズlの予定焦平面士たけその]niと共役な
而、もしくはそれらの而の近傍に配置した受光素子列3
−ヒに投影するJ:うにしたものがある0受ツC素子列
3を構成するi′り放の受ンc素子は、瞳分割手段2に
よって微小に分>H+]される結f′4!レンズ■の射
出瞳が隣接する一対の受光素子−1−に投影されるよう
に配列され、これによりにテ数番1]の受光素子3□−
A、8□−A、・・・、3n−Aと偶数番目の受光素子
3□〜B、3□−B、・・・、 3n−Bとに投影され
る射出瞳の分割間が、合焦状態においてGま一致し、非
合焦状態においてはそのずれの方向に応じて互いに逆方
向に佃ずれするのを、これら奇数番目の受光素子群と偶
数番目の受光素子群との出力に基いて検出して結像レン
ズ1の魚点状郭を検出している。
しかしながら、このように射出瞳を瞳分”7j1手段2
により微小に分割して受光素子列3上に投影する場合に
は、第2図に示すように結像レンズlによって被写体4
の投影像が形成される像面5とゎ″i像レンズ1の射出
瞳面6との間の距離をり。SvI点4−1の像点5−1
と光軸7との間の距離をXとすると、開面5に形成され
る被写体4の投影像は、1象高に応じて像点5−1に到
達する物点4−1からの主光線8が光軸7に対して、α
(X)−1 tan  (x/Lo)で表わされるように傾くため、
光軸7から離れるに従って対を成す受光素子に対する瞳
分割手段2による射出瞳の分割割合が異なり、!冑精度
の焦点検出ができない欠点かある。
以下、この像高による悪影響を第3図を参]1何して更
に詳細に説明する。
第3図に示す焦点検出装置は、IN分’tl1手段2を
ストライブマスクを用いて構成したもので、ストライブ
マスクの光透過部のピンチを2P、受光素子列3の受y
c紫子のピンチをPとして各光透メ・″る部(図面では
2it 23のみを示す)を対を我ず受光素子(図面で
は光透過部2..2jに対応する受光素子3・−A;3
 −B、3j−A;3コーBのみをl        
   1 示す)にそれぞれ対liコ、させ、これにより各受光素
子対を+1り成する内接する奇数番目の受光素子と偶数
番目の受光素子とが結1象レンズlの互いに異なる領域
からの射出瞳分割光束を主として受光するようにしたも
のである。
いま、ストライブマスク2の光透過部のソC通過の中心
点2・ −3、2j −Sに注目して考えてみす ると、yCC10近い受光素子対3□−A、53□−B
は、ストライブマスク2のその受光素子列にM I+6
する位置の光透過部2□の中心点2□−]こ関して相等
しく結順レンズ1の瞳を分割している。しかし、光軸7
から郭れた受光素子対:3J−A 、 3j −Bは、
それに対応するストライブマスク2の光i秀過部2Jの
中心点2j−3に関して結像レンズ1の瞳を相等しく分
割していない。すなわち、像高が上の方になる程一方の
受光素子5j−Bは結(象レンズ1の踊の半分以上の光
束を受光し、11に方の受光素子33−、!’、は瞳の
周辺に近い半分以下の光束を受光することになる。した
がって、例えば全面白の被写体を結像した状態で受光素
子列3の各受光素子の出力を一端から龍端に向けて順次
読出ずと、その出力分布は第4図に示すように、ストラ
・イブマスクの光透過部の中心点が光軸7と一致する光
透ケ1り部に対応する受ツC素子対3□−A、3□−B
の出力Ai 、 Biは等しくなるが、光軸7から離れ
た光透過部に対応する受光素子対の出力は光量のアンバ
ランスにより異なり、その大小関係は光面1+ 7を境
に逆転する。
このため、例えば第5図Aに示すようなステップ状の被
写体を合焦状部で観測した場合、奇数番目および偶数番
目の受光素子群のそれぞれの出力のエンベロープは、杢
来同−(こならなければならないのに第5図Bに破線お
よび実線でそれぞれ示すように異なったものとなり、合
焦精度に悪影響を及ぼすことになる。
このような不具合を解決する方法として、例えば特開昭
55−130524号公報には結像レンズと瞳分割手段
との間に補正レンズを配置し、これにより像高位1aに
対する結像レンズの主光線の傾きを補止して、各受光素
子対をなすそれぞれの受光素子に対し、一定の瞳分割比
で結像レンズからの瞳分割光束を入射させるようにした
ものがある。第6図は、その補iEレンズを第3図の従
来例のものに適用した場合のaS+!明図であり、第3
図と同一部分は同一符号を付して示しである。すなわち
、この方法ではストライブマスク2の結txtレンズ1
側に補正レンズ9を介挿することにより、結閤レンズl
からの光束をその捕1Eし> ス9 M 、1: ツて
平行光にし、これをストライブマスク2に入射させるこ
とにより像高による光束の主光線の傾きを補正する。し
かし、この方法は瞳分割手段のほかに、光束補正用のM
li正レンズを必要とするためコストが旨くなるばかり
ではなく、調整個所が増大し、また実装スペースもその
捕[1ミレンズ分たけ広く必要とするなどの不具合があ
る。
本発明の目的は上述した種々の不具合を解決し、補止レ
ンズ等を用いることなく圓高による影響を電、気菌に補
正して、したがって光学系を簡単かつ小形、安価にでき
、常に高精度の焦点検出ができるよう適切に構成した焦
点検出装置を提供しようとするものである。
不発明は、結像レンズの射出1lIiIを瞳分割手段に
、より微小に分割して結像レンズの予定焦平面またはそ
の面と共役な而、もしくはそれらの1mの近傍Gこ配置
した複数の受ツC譜子上に投影し、これら受(こおいて
、1)FI記複数の受ツC素子に入射するツ611の1
象昌に基くアンバランスによる受光素子出力の変動を捕
市する手段を設けたことを特徴とするものである。
すなわち、本発明においては複数の受光素子に入射する
光信の像高に基くアンバランスヲ、受光素子の出力を処
理して補正する。したがって、yC学系としては第1図
に示したような補止レンズ晴゛を用いないものを使用す
ることができるから、光学系が簡tトかつ小形、安価に
でき、しかも常に昌精度で焦点状αドを検出することが
できる。
以下図面を参IKIして本発明を11′ト細に説明する
第7図は+発明の焦点検出装置i”?の一例の構成を示
すブロック図である。本例で、は第1図に示したと同(
子結像レンズlの射出瞳を瞳分割手段2により微小に分
割して受光素子列3−ヒに投影する。受。
光素子列3は1iilJ列回路11により1jlJr、
llI して各受−ンC素子に入射する)’e Jtt
 Gこ対応する光IIL変換出力を同時にサンプルホー
ルドした後、制f’:l1回路]、 l L jリトリ
ガ回路12を作I助させて第814Aに示すトリガ信号
を発生させ、これによりクロックパルス発生器13を作
動させて第81’;4 Bに示すクロックパルスを発生
させ、このクロックパルスにより受光素子列3のサンプ
ルホールドした各受光素子の出力を順次直列に読出して
乗算回路14の一方の入力端子に供給する。
不例では、受光素子列3は全面白の被’l′j一体が結
像されたとき、第8図C[こ示ずようG、:奇斂淋目の
受光素子群の出力A□、A2.・・・、Anの分布が負
の傾きを有し、偶数番目の受光素子群の出力B□。
B 、・l Bnの分布が正の傾きを有するものとする
トリガ回路12からのトリガ信号は三fr4波発生器1
5 Aおよび15Bにも供給してそれぞれ第8図りおよ
びEに示すような傾きか止の三角θUおよび負の三角波
を発生させ、これら正三角波および負三角波をそれぞれ
信号選択回路16に供給する。
また、クロックパルスう6生器13からのクロックパル
スは信号選択回路16にも供給し、このクロックパルス
により信号選択回路16において正三角波および負三角
θUを交互に選択して第81’M Fに示す信号を出力
させ、これを乗算回路14のf]μ方の入力端子に供給
して順次読出される受光素子の出力と乗算する。
ここで、三角波発生器15Aおよび15Bからそれぞれ
発生させる正三角波および負三角θUは、受光素子列3
上に全IHT白の被写体が結1象されたとき、順次の受
光素子に対する乗算回路14の出方が第8図Gに示すよ
うにほぼ等しくなるようにそ(D Mきおよび直流レベ
ルを設定する。このため、不例ではこれら三角波発生器
15Aおよび15Bにそれぞれ調整回路15A′および
15B′を設は−1ここで例えば抵抗および/またはコ
ンデンサを可変にして時定数を変えることにより三角波
の傾きを調整し、またバッファアンプのオフセント調節
によって三角波の直流レベルを調整しf!Jるよう(1
1つ成する。なお、これら三角波の波形調整は、検出装
[(を組立てる過程で受光素子列3に均一照明を与え、
乗算回路14の出力をモニタしながら行なうことができ
、またーju#定した後は何ら調整を行なう必要はない
実際の焦点検出においては、乗算回路14の出力を演算
回路17に供給し、ここで奇数に番1−4および偶数k
 #目の受光素子の出力をそれぞれAkおよびBkとし
て、例えば S−Σ (l Ak+□−Bk−0l  l Ak−□
−Bk+□1)−2 を演算する。この演N fm Sは、受光素子列3に対
する結1娘レンズlの位置に対応して、合焦状態では零
s l?tlピンおよび後ピン状態では互いに逆極性と
なるから、この演5frIiSを制御回路11に供給し
、ここで前ビン、合焦および後ピンの各川魚状態を表わ
す信号を作成して出力端子18に供給し、この焦点情報
により表示装置に各焦点状態を表示したり、結像レンズ
lを自動的に合焦位1aに移動させるようにする。
仁のように、受光素子列3の出力を、白色被′ダ体に対
する各受光素子の出力がほぼ等・シくなるように捕市す
るようにすれば、実際のル点4愈出にお゛いてK X%
に基く人射元屓のアンバランスによる受光素子出力の変
動を有効に補正することができるから、常に精度の高い
焦点検出を行なうことかできる。
なお、本発明は上部した例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形または変更かiJ能でk〕る。5例えば
」―述した例では白色被写体に対する受光素子列3の奇
数番目および偶数番目の受光素子!バのそれぞれの出力
分布に対して、それらの傾きとは逆極性の1頃きを有す
る三角波をそれぞれ乗?’?するようにしたが、同(瓶
外の傾きをイfする三角波とそれぞれ割j′にすること
により各受)6素子に対する出力1目壮が白色被′/f
′一体に対して(・よぼ等しくなるようにしてもよい。
また、各受光素子に対して白色被′ダ体における入射光
敗のアンバランスによる出力の基鴎(直Gこス・]する
変動分を、子しめdll定して記1はしておいて補正す
るようにすることもできる。この場合には各素子自体の
バラツキもイ1″効に捕11−でき、よりぞμLWの旨
い焦点f112出を行なうことができる0
【図面の簡単な説明】
第1図は横ずれ像検出方式における焦点検出装置の光学
系の基本描成を示す1線図、 第2図、第31図、第4・図および第5図A、Bけ第1
図に示す光学:;!?、Gこお(Jる1!1高の影響を
説明するための線図、 第6図は(象「踵の影響を周知の補正レンズで補iEす
る」場合の1説明図、 第7図は本発明の焦点検出装置の一例の117/筬を示
すブロック図、 第8図A−Gは同じくその動作を、ハ11明するための
信号波形図である。 1 結f東レンズ    2・・・1ili′j分割手
段3・・・受光素子列    tl・・・制御回路12
・) ’J ;If回路13・・クロックツぐルス発生
器          1/41・・・乗算回路、1.
5A、15B・・・二角波発生器i、 5 A’ 、 
]、 5 B’・・調整回路16 ・信号削択回路  
17・・・演シ翻凸1 hj(tl8・・・出カシ11
(1子 特許出願人   オリン/<ス光学工業株式会社第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 結像レンズの射出瞳を1同分割手段により微小に分
    即jして結像レンズの予定用事Hjiす5だはその而と
    共役な面、もしくはそれらの而の近傍に配置した複数の
    受光素子上に投影し、これら受光素子の出力に基いて受
    光末子上に投影される像の横ずれ状態を検出して結像レ
    ンズの焦点状態を検出するようにした焦点検出装置rt
    において、前記複数の受光素子に入射する光ハtの像高
    に基くアンバランスによる受光素子出力の変動を補正す
    る手段を設けたことを特徴とする焦点検出装置。
JP57173293A 1982-10-04 1982-10-04 焦点検出装置 Granted JPS5962809A (ja)

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