JPS6037511A

JPS6037511A - カメラの焦点検出装置

Info

Publication number: JPS6037511A
Application number: JP58145962A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Karasaki; 敏彦唐崎; Hiroshi Mukai; 弘向井; Kunio Kawamura; 河村　邦夫
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1983-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1985-02-26
Also published as: US4529287A

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】（イ）技術分野本発明は、撮影レンズを通過した被写体光を受光して撮
影レンズピント状態を検出するカメラの焦点検出装置に
関する。

（ロ）　従来技術光軸に対して互いに対称な関係にある撮影レンズの第１
と第２の領域のそれぞれを通過した被写体光束をそれぞ
れ再結像させて二つの像をつくり、この二つの像の相互
位置関係をめて、結像位置の予定焦点位置からのずれ量
およびその方向（結像位置が予定焦点位置の前側か、後
側か、即ち前ピンか後ピンか）を得るようにした焦点検
出装置がすでに提案されている。このような焦点検出装
置の光学系は、第１図に示すような構成となっており、
この光学系は撮影レンズ２の後方の予定焦点面４あるい
はこの面からさらに後方の位置にコンデンサレンズ６を
有し、さらにその後方に再結像レンズ８，１０を有し、
各再結像レンズの結像面には例えばＣＯＤを受光素子と
して有するラインセンサ：Ａ２，１．４を配しである。

各ラインセンサ１２，１４上の像は、第２図に示すよう
に、ピントを合わすべき物体の像が予定焦点面より前方
に結像する、いわゆる前ピンの場合、光軸１８に近くな
り互に近づき、反対に後ピンの場合、夫々光軸１８から
遠くなる。ピントが合った場合、二つの像の互いに対応
し合う二点の間の間隔は、ピント検出装置の光学系の構
成によって規定される特定の距離となる。したがって、
原理的には二つの像の間隔を検出すればピント状態が分
かることになる。この像間隔の検出方法の一つとして次
のような方法が公知である。

即ち、第３図において、センサ１２，１．４−のそれぞ
れは例えば１０個および１６個のホトダイオードのセル
ａ］、〜ａ］Ｏｌ　ｂｌ〜ｂ１６からなっている。今、
便宜上釜セルに付けた符号は各セルの出力をも表わすも
のとする。ここで、センサ１４において連続する１０個
のセルの組を考えると、図のように７つの組Ｂｌ、Ｂ２
．　・・・Ｂ７ができる。

これら７釦のうちどの組の像がセンザコ２の像と最も一
致しているかを検出してピント状態を知るわけである。

今、例えばセンサ１２の像がセンサ］−４の組Ｂ］−の
部分の像と一致しているものとする。つまシ、セルａｌ
、ａ２．・・・ａｌｏの各出力とセル１）１．Ｂ２．・
・・１）１０の各出力との間にａｌ、＝ｂｌ、ａ２＝ｂ
２．　・−ａｌ、ｏ＝ｂｌｏの関係が成立しているもの
とする。この場合、Ｓ＋　＝ｌａ＋　−ｂ　＋Ｉ　＋ｌ
ａ　２−Ｂ２１＋−Ｉ　ａｇｏ−ｂ＋ｏ　Ｉ・・−＝　
Ｏ−・−（１）となるが、Ｓｌは組Ｂ１以外の組の像に
対する同様な計算結果よりも小さく、すべての組の像に
対する計算結果の中で最小となる。このような最小値を
とる組を見い出すだめに、まず各組の像に対して上記の
ような計算が行われる。次いで、得られた計算結果の中
から最小値を見い出す操作が行われる。このようにして
Ａ１の組の像とＢ１の組の像が一致していると云うこと
が検出されると、次にＢ　］、の組の焦点検出装置の光
学系における位置を検出し、その位置が基準位置と一致
しているか基準位置よシ光軸寄りにあるか、反対側にあ
るかの判定及び基準位置からのずれ量によって、合焦、
前ピン、後ピンの判定及び合焦までの撮影レンズの駆動
量の算出を行う。所でこのような判定及び算出を行うた
めにはラインセンサの特定の一つのセルが焦点検出装置
の光学系において特定された位置にセットされており、
このセルを基準にして他のセルが何番目であるかと云う
ことが判定及び演算のプログラムにおいて判明している
ことが必要である。なお上の説明ではラインセンサは１
２と１４の２組に分けて考えているが、実際には一つの
ラインセンサの一部を１２とし、他の部分を１４として
使うので、上述したラインセンサ上の特定の一つのセル
と云うのは１２と１４の各ラインセンサを夫々一部とす
る一つのラインセンサニオイて特定の（一般的には中央
の）一つのセルであればよく、また焦点検出装置の光学
系における特定の点と云うのも同光学系の光軸上の一点
と考えても理論上の一般性は失われない。要するにライ
ンセンサの特定の番地のセルを焦点検出装置の光学系の
光軸上に位置させる必要がある。

所が上述したようにラインセンサを焦点検出装置の光学
系に対して正確に位置決めして固定するだめの実用的な
方法は未だ提案されていない。ＣＣＤラインセンサにお
いてセル配列のピッチは３０μｍ程度であり、ラインセ
ンサの位置精度は±１５　ｐ　ｍ以上が要求される。一
応考えられるラインセンサの位置決め法は、焦点検出装
置の各部品の寸法精度を充分高くしておいて、単に組立
てるだけでラインセンサの位置が正しく決まるようにす
る方法であるが、この方法は部品に高精度の加工を行う
必要があって量産的でなく、焦点検出装置が高価なもの
となる。治具を用いて組立てる方法でも部品のどこかに
基準面を設ける必要があり、部品精度を要する点では上
記方法と大差がない。

焦点検出装置の光軸上にスリットを置き、このスリット
の像がラインセンサ上に形成されるようにして、ライン
センサを移動させ、スリットの像がラインセンサの特定
のセル上に投影されるようにしてラインセンサを焦点検
出装置に固定する方法も考えられるが、スリットが焦点
検出装置の光軸」二に位置するようにスリットと焦点検
出装置との位置関係を規制する必要があり、そのだめの
適当な方法がない。

（ハ）　目　的本発明は上述したような状況に鑑み、焦点検出装置に対
してラインセンサを高精度で位置決めして固定するだめ
の実用的外方法を提供しようとするものである。

（ニ）構　成本発明は一様に照明された一つの長方形の開口を焦点検
出装置の前面に配置し、焦点検出装置を構成する二つの
レンズ第１図の８．１０のそれぞれによって上記開口の
ピント外れの像をラインセンサ上に形成させ、これら二
つのピント外れの像が端のぼやけた部分で重なり合うよ
うにし、ラインセンサの各セルの出力を順次取出して、
最大又は最小の出力を出しているセルを検出し、ライン
センサを焦点検出装置の光軸と直角の方向に移動させ、
所定の番地のセルが上記最大又は最小の出出を出してい
るセルとなるように位置決めしてランイＩセンサを焦点検出装置に固定するものである。

第４図によって本発明の構成原理及び作用を説明する。

８．１０は第１図における再結像レンズであり、４は撮
影レンズの予定焦点面でＣがラインセンサが配置される
面である。第１図におけるコンデンサレンズ６は原理上
なくてもよいので書いてない。１８は撮影レンズの光軸
で、焦点検出装置の光軸でもある。２０が上述した開口
であって、予定焦点面４よりもレンズ８，１．０に近い
位置に設置されている。２１Ａはレンズ８による開口２
０のラインセンサ而Ｃ上の像であｆｉ、２１Ｂは同じく
レンズ１０による像である。レンズ８゜］、０は予定焦
点面４・の合焦像をラインセンサ而Ｃ上に形成するよう
になっているから、予定焦点面４よりもレンズ８，１０
に近い位置にある開口２０の像２１Ａ、２１Ｂはピント
外れの像であり、縁はぼやけている。本発明の特徴はこ
のぼやけた二つの像２１Ａ、２１Ｂが端のほやけた部分
ｅで左重なるように開口２０の幅Ｘと距離りとか設定した所に
ある。第５図（Ａ）は第４図における面Ｃ上の像２１Ａ
、２１．Ｂの照度を示す。これらの像はぼやけているの
で端の部分は急に照度がＯにならず、傾斜的に減少して
いる。そしてθの部分では２１Ａ、２１Ｂ両方の照度の
傾斜部分が重なって照度のピークＰが形成される。この
ようにして形成される照度のピークは像２１Ａ、２１Ｂ
のぼやけとは異シシャープである。従ってラインセンサ
の一つのセルの出力が最大であるようにすると、そのセ
ルがピークＰの位置に在ることになる。そして開口２０
の中心が光軸１８上にあるときはピークＰも光軸１８上
に形成されるから、ラインセンサ中の適宜セル例えば中
心番地のセルが最大出力を呈するようにラインセンサを
セル配列方向に移動させるととによってラインセンサの
位置を決めることができる。なお、第５図向に示したよ
うに、二つの像２１Ａ、２１Ｂの重なシ部分が小さく、
２１Ａ、２１Ｂの両方の照度分布が重なって照度の谷Ｖ
が形成されるようにし、この谷Ｖを検出することもでき
る。

（ホ）実施例第６図は本発明の一実施例の焦点検出装置を一眼レフレ
ックスカメラに装着した状態を示す。２ハ撮影レンズ、
Ｍは一眼レフレックスミラー、ｍはＭと一体的な小鏡で
ミラーＭの光透過部の背後に位置し、撮影レンズの光軸
を下方に曲げる。Ｓが本発明に係る焦点検出装置の光学
系部分である。

この光学系部分はそれだけで単一部品としてモジュール
化されており、カメラのミラーボックスの底の下側に設
置され、撮影レンズ透過光は一眼レフレックスミラーＭ
を透過し、小鏡ｍで反射されて焦点検出装置Ｓに入射せ
しめられる。Ｓにおいて、第１図の各部に対応する部分
には同じ番号がつけである。６はコンデンサレンズ、８
，１ｏｉｄ再結像レンズでこの図では図の紙面に垂直の
方向に並んでいるので、片方の８だけが見えている。

ＣはＣＣＤラインセンサである。第７図は焦点検出装置
の光学系部分Ｓの拡大縦断側面図、第８図は同じく平面
図である。第７図において、２２はコンデンサレンズ６
の光軸を９ｃｆ）折曲している鏡であり、光学系Ｓ全体
をコンパクトなものにしている。２０はコンデンサレン
ズ６の前面に配置された視野マスクで第８図に示すよう
な矩形開口である。この視野マスク２０が先に第４図で
説明した開口２０に相当している。即ちこの実施例では
開口２０としてコンデンサレンズ６の前面の視野マスク
を利用したのである。ＣＣＤラインセンサＣは台板２３
上に取付けられ、スペーサ２４を介してガラス板２５で
覆われて、これら全体で一部品を構成しており、合板２
３の前面が光学系部分Ｓの本体モジュール２６の後端面
に当接せしめられ、接着剤で固着される。第７図におい
てＣＣＤラインセンサＣの各セルは図の紙面に垂直の方
向に並んでおり、合板２３は接着剤が固化する前に第８
図で」＝下方向（カメラに対しては左右方向）に摺動さ
せ前述した所によって正しい位置を検出し、その位置で
静止させて接着剤を固化させる。

第９図は焦点検出装置の光学部分Ｓの分解斜視図である
。本体モジュール２６の上面の段付き円孔２７にコンデ
ンサレンズ６が嵌合せしめられて、コンデンサレンズ６
のモジュール本体に対スる位置が決まる。視野マスク２
０は下面に突出させた係合片２　ＯＡ、２０　Ｂがモジ
ュール本体２６の矩形孔２日及び溝２９に嵌合して位置
が決まり、２０Ａ、２０Ｂの内側面に形成した爪部２０
ａ、２０ｂがモジュール本体に係止して抜け１にめとな
り、マスク２．０［コンデンサレンズ６の押え部材とな
っている。再結像レノズ８ｔ　］０はプラスチックによ
り一体的に成形されており、両しンズ夫々の絞りマスク
３０と共に両側のピン孔］、Ｏａ、３０ａがモジュール
本体２６内に突設した宰°ン２６ａに嵌合することによ
って位置決めされている。なお３１は赤外カットフィル
タである。

以上の構成でラインセンサの位置決め作業は焦点検出装
置の光学系部分Ｓ単独で行われる。第１−０図は位置決
め作業を行う装置の構成を示すブロック図である。Ｃは
ラインセンサであり、Ｇはラインセンサの読出しパルス
を発生するパルス発生器である。パルス発生器から出力
されるクロックパルスはカウンタにで計数され、この計
数出力はＤ　／　Ａ変換されて表示用ＣＲＴにＸ軸信号
として印加される。ラインセンサＣから読出された出力
信号は加算回路Ａ４を経てＣＲＴにＸ軸信号として入力
される。この構成でラインセンサＣの走査を繰返してい
る。カウンタにの計数信号は一致回路Ｃｍで一定数と比
較され、一致したとき一致回路Ｃｍから一個のパルスが
出力され、加算回路Ａｄでラインセンサの出力に加算さ
れる。ラインセンサＣをモジュール本体２６の後端に接
着剤で仮付けした後、視野マスク２０の開口を均一照度
で照明し、第１０図の回路を作動させると、ＣＲＴには
第１１図のような映像が形成される。この映像は第５図
のグラフを映像化したものに他ならず、一致回路Ｃｍの
出力パルスがラインセンサＣの出力に加算されているの
で、ラインセンサの特定のセルの出力に相当する位置に
一つの突出ｑが現れている。オペレータはモジュール本
体２６に対してラインセンサＣを横方向に摺動させ、映
像上のピークＰがこの突出ｑと一致するようにすると、
ラインセンサ上の特定のセルが視野マスクの再結像レン
ズ８．ｌＯによる各像の重なり部分のピークの位置に一
致する。この作業はモジュール本体を保持し、ラインセ
ンサを微動させるねじを有し、かつラインセンサをモジ
ュール本体に固定するクリップ機構を有する治具を用い
ると行い易い。上の操作によってラインセンサの位置が
決ったらクリップを作用させてラインセンサをモジュー
ル本体に固定し、接着剤の硬化を待つ。

（へ）効　果本発明によればラインセンサにおいて最大出力又は最小
出力を出しているセルが所定番地のセルであるようにラ
インセンサの位置調整を行えばよいので、調整作業が容
易であり、上記出力最大又は最小となる位置はラインセ
ンサ上のピント外れの二つの像の端のぼやけ部分の重な
りによって形成される照度ピーク又は谷の位置であり、
このピーク又は谷がシャープであることによってライン
センサの位置決め精度は容易にラインセンサのセル−個
分の幅内に収められる。

まだラインセンサ上ヒのピント外れの像の原物体を焦点
検出装置の視野マスクと兼用することにより、ラインセ
ンサの位置調整の際、別途原物体を配置する必要なく、
従ってその原物体と焦点検出装置との位置関係を正確に
設定しなければならないと云うような操作上の面倒さが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる焦点検出装置の光学系の概略構
成図、第２図は上記光学系の部分拡大図、第３図上記焦
点検出装置による焦点検出方法を説明するだめの説明図
、第４図は本発明の原理説明図、第５図は本発明による
ラインセンサの位置決め時のラインセンサ上の照度分布
図、第６図は本発明の一実施例に係る焦点検出装置を備
えたカメラの縦断側面略図、第７図は本発明焦点検出装
置の光学系部分の縦断側面拡大図、第８図は同じく平面
拡大図、第９図は同じく分解斜視図、第１０図はライン
センサ位置決め装置のブロック図、第１１図は同位置決
め装置の表示用ＣＲＴに現れる映像図である。２・・・撮影レンズ、６・・・焦点検出装置のコンデン
サレンズ、８．１０・・・再結像レンズ、１−２，１４
・・・ラインセンサ、Ｓ・・・焦点検出装置の光学系部
分、Ｃ・・・ラインセンサ、２０・・・視野マスク、２
３・・・ラインセンサの台板、２６・・・焦点検出装置
光学系部分のモジュール本体。代理人　弁理士　軽　浩　介第１図第２図第３図ど＼　ど）第り図第７図第δ図第９図第７０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影レンズによって形成された被写体像を横列さ
せた二つの再結像レンズによって受光セルを一列に並べ
たラインセンサ上の異る位置に夫々再投影し、ラインセ
ンサ上のこれら二つの再投影像の対応点間の距離によっ
て撮影レンズの合焦判定を行う構成を有し、上記再結像
レンズの前方で撮影レンズの予定焦点面とは異る位置に
開口を配置し、上記各再結像レンズによってラインセン
サ上に夫々上記開口のピント外れの像を形成させるよう
にし、このようにして形成された上記開口の二つの像が
端のぼやけた部分で重なり合うように、上記開口の再結
像レンズ配列方向の幅及び再結像レンズとの距離を設定
したことを特徴とするカメラの焦点検出装置。
（２）再結像レンズの前方に配置される開口が再結像レ
ンズの前方に配置されたコンデンサレンズの視野マスク
を兼ねたものである特許請求の範囲第１１項記載のカメ
ラの焦点検出装置。