JPS6113566B2 - - Google Patents
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- JPS6113566B2 JPS6113566B2 JP7214577A JP7214577A JPS6113566B2 JP S6113566 B2 JPS6113566 B2 JP S6113566B2 JP 7214577 A JP7214577 A JP 7214577A JP 7214577 A JP7214577 A JP 7214577A JP S6113566 B2 JPS6113566 B2 JP S6113566B2
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- light
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 37
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、カメラや撮影機等において、被写
体に対する合焦点を自動的に検出する合焦点検出
用光学系に関するものである。
体に対する合焦点を自動的に検出する合焦点検出
用光学系に関するものである。
従来のこの種の合焦点検出又は測距方法として
は、対物レンズの直前又は直後に中心をはずして
穴をあけた遮光板を設け、これを光軸を中心に回
転させ、対物レンズの結像予定面に光電変換素子
を配置し、非合焦時には像が動いて光電変換素子
の出力が変わるが、合焦時には像が動かなくな
り、光電変換素子の出力が一定になるようにして
合焦点を検出する方法や、基線長離して配置され
た一対のレンズの結像位置の関係から三角法によ
つて距離を求める方法等がある。
は、対物レンズの直前又は直後に中心をはずして
穴をあけた遮光板を設け、これを光軸を中心に回
転させ、対物レンズの結像予定面に光電変換素子
を配置し、非合焦時には像が動いて光電変換素子
の出力が変わるが、合焦時には像が動かなくな
り、光電変換素子の出力が一定になるようにして
合焦点を検出する方法や、基線長離して配置され
た一対のレンズの結像位置の関係から三角法によ
つて距離を求める方法等がある。
しかしながら、前者の場合には、遮光板とそれ
を回転する装置が必要なため機械的可動部分が多
く、大型化すると共に高い測距精度が得られな
い。また、後者の場合には、撮影光学系とは別に
測距用光学系が必要であり、さらに像の走査手段
が必要であるなどの欠点があつた。
を回転する装置が必要なため機械的可動部分が多
く、大型化すると共に高い測距精度が得られな
い。また、後者の場合には、撮影光学系とは別に
測距用光学系が必要であり、さらに像の走査手段
が必要であるなどの欠点があつた。
さらに、対物レンズの前方に光軸に対称な位置
に２個の小孔を有する固定絞りを配置し、基準と
する焦点位置にその位置における光束の半分を遮
蔽する遮光板を設け、その後方に配置した２個の
光電変換素子によつて固定絞りの２個の小孔から
の各光線を受光させて、その受光量が等しくなる
ことによつて合焦を検知する装置も提案されてい
る（特公昭48−13449号公報参照）。
に２個の小孔を有する固定絞りを配置し、基準と
する焦点位置にその位置における光束の半分を遮
蔽する遮光板を設け、その後方に配置した２個の
光電変換素子によつて固定絞りの２個の小孔から
の各光線を受光させて、その受光量が等しくなる
ことによつて合焦を検知する装置も提案されてい
る（特公昭48−13449号公報参照）。
しかし、このような装置では固定絞り及び遮光
板を配置する必要があるため、撮影光学系の光束
を利用して合焦点検出を行なおうとすると、これ
らが撮影光束の障害になる不都合があり、かつ１
点比較のため誤検出が生じ易いという問題点があ
つた。
板を配置する必要があるため、撮影光学系の光束
を利用して合焦点検出を行なおうとすると、これ
らが撮影光束の障害になる不都合があり、かつ１
点比較のため誤検出が生じ易いという問題点があ
つた。
また、結像光学系におけるレンズの直後の光軸
から離れた位置に配置した一対の光路分離素子に
よつて分離された光路上の、上記レンズに対する
固定焦点面又はそれと共軛な位置にそれぞれ光感
素子の配列集合体（例えばCCD）を配置して、
２つの像の位置ずれにより合焦状態を判別するよ
うにした合焦点検出装置も提案されている（特開
昭51−15432号公報参照）。
から離れた位置に配置した一対の光路分離素子に
よつて分離された光路上の、上記レンズに対する
固定焦点面又はそれと共軛な位置にそれぞれ光感
素子の配列集合体（例えばCCD）を配置して、
２つの像の位置ずれにより合焦状態を判別するよ
うにした合焦点検出装置も提案されている（特開
昭51−15432号公報参照）。
しかし、このような装置では、結像光学系にお
けるレンズの光軸から離れた周辺光量のみしか合
焦点検出に利用できないので、光量不足になつて
暗い被写体の合焦検出は困難であり、また、少な
くとも２個の光感応素子の配列集合体（CCD
等）を必要とし、その信号処理回路も複雑になる
ため高価になるという問題点があつた。
けるレンズの光軸から離れた周辺光量のみしか合
焦点検出に利用できないので、光量不足になつて
暗い被写体の合焦検出は困難であり、また、少な
くとも２個の光感応素子の配列集合体（CCD
等）を必要とし、その信号処理回路も複雑になる
ため高価になるという問題点があつた。
この発明は、このような従来装置における種々
の問題点を解決するためになされたもので、撮影
光学系の対物レンズによる結像予定面の前方又は
後方に性能の等しい複数対の凸レンズを設置し、
その凸レンズの各対における両像の光学的等価位
置にそれぞれ対の光電変換素子を配置して、その
各対の光電素子間の出力差の和を検出するように
した合焦点検出用光学系であり、回転遮光板のよ
うな機械的可動部を必要とせず、しかも測距用に
専用の対物レンズ等の光学系用いることなく、撮
影光学系の光速を利用して常に高精度の合焦検出
を可能にし、カメラ等の内部に容易に組込み得る
合焦点検出用光学系を安価に提供するものであ
る。
の問題点を解決するためになされたもので、撮影
光学系の対物レンズによる結像予定面の前方又は
後方に性能の等しい複数対の凸レンズを設置し、
その凸レンズの各対における両像の光学的等価位
置にそれぞれ対の光電変換素子を配置して、その
各対の光電素子間の出力差の和を検出するように
した合焦点検出用光学系であり、回転遮光板のよ
うな機械的可動部を必要とせず、しかも測距用に
専用の対物レンズ等の光学系用いることなく、撮
影光学系の光速を利用して常に高精度の合焦検出
を可能にし、カメラ等の内部に容易に組込み得る
合焦点検出用光学系を安価に提供するものであ
る。
以下、添付図面を参照してこの発明の内容を説
明する。
明する。
第１図乃至第４図はこの発明の基本原理を説明
するための図であり、撮影光学系の対物レンズと
兼用の対物レンズL0の結像予定面Ｓの後方に性
能の等しい一対の凸レンズL1，L2を設置し、こ
の一対の凸レンズによる両像の光学的等価位置に
一対の光電変換素子D1，D2を配置し、両光電変
換素子D1，D2間の出力差を比較器CMPによつて
検出する。
するための図であり、撮影光学系の対物レンズと
兼用の対物レンズL0の結像予定面Ｓの後方に性
能の等しい一対の凸レンズL1，L2を設置し、こ
の一対の凸レンズによる両像の光学的等価位置に
一対の光電変換素子D1，D2を配置し、両光電変
換素子D1，D2間の出力差を比較器CMPによつて
検出する。
なお、凸レンズL1，L2は対物レンズL0の有効
光束内に置くものとする。
光束内に置くものとする。
このようにすると、合焦状態では第２図に示す
ように結像予定面Ｓ上に像ができるので、その
像上の点Ｐは凸レンズL1，L2によつてそれぞれ
光電変換素子D1，D2の受光面上に像を結び、両
者は光学的に等しいから、光電変換素子D1，D2
の出力差は０となる。
ように結像予定面Ｓ上に像ができるので、その
像上の点Ｐは凸レンズL1，L2によつてそれぞれ
光電変換素子D1，D2の受光面上に像を結び、両
者は光学的に等しいから、光電変換素子D1，D2
の出力差は０となる。
前ピン状態では、第３図に示すように結像予定
面Ｓより前方に像′ができる。そして光電変換
素子D1は光束Ａ、D2は光束Ｂによつてそれぞれ
点P0の結像を受けているが、一方の光電変換素子
D1は点P0に集まる光のうち像′の部分P1の混合
した光を、他方の光電変換素子D2は部分P2の混
合した光を受けているから、両光電変換素子
D1，D2の受ける光学情報は異なり、したがつて
その出力も異なるので出力差が検出される。
面Ｓより前方に像′ができる。そして光電変換
素子D1は光束Ａ、D2は光束Ｂによつてそれぞれ
点P0の結像を受けているが、一方の光電変換素子
D1は点P0に集まる光のうち像′の部分P1の混合
した光を、他方の光電変換素子D2は部分P2の混
合した光を受けているから、両光電変換素子
D1，D2の受ける光学情報は異なり、したがつて
その出力も異なるので出力差が検出される。
後ピン状態では、第４図に示すように結像予定
面Ｓより後方に像″ができる。そして、前ピン
の場合とは逆に、光電変換素子D1は像″の部分
P2を、D2は部分P1の混合した光を受けており、
やはり両光電変換素子D1，D2の受ける光学情報
が異なるため、出力差が現われる。
面Ｓより後方に像″ができる。そして、前ピン
の場合とは逆に、光電変換素子D1は像″の部分
P2を、D2は部分P1の混合した光を受けており、
やはり両光電変換素子D1，D2の受ける光学情報
が異なるため、出力差が現われる。
したがつて、対物レンズL0のＸ方向の移動距
離ｘと光電変換素子D1，D2の出力差の絶対値ｅ
の関係は例えば第５図に示すように合焦時のみ０
となり、合焦検出ができる。
離ｘと光電変換素子D1，D2の出力差の絶対値ｅ
の関係は例えば第５図に示すように合焦時のみ０
となり、合焦検出ができる。
第６図乃至第８図もこの発明の基本原理を説明
するための他の列を示す図であり、１対の凸レン
ズL1，L2を結像予定面Ｓより前方に設置したも
のである。
するための他の列を示す図であり、１対の凸レン
ズL1，L2を結像予定面Ｓより前方に設置したも
のである。
この場合にも、合焦状態では第６図に示すよう
に光電変換素子D1，D2は光束Ｂ及びＡによつて
それぞれ像上の点Ｐに結ぶ光を受けており、両
者は光学的に等しいから出力差は現われないが、
前ピン状態では第７図に示すように光電変換素子
D1，D2はそれぞれ像′の部分P2、部分P1の混合
した光を受け、後ピン状態では第８図に示すよう
に光電変換素子D1，D2はそれぞれ像″の部分
P1、部分P2の混合した光を受けるので、いずれの
場合にも両光電変換素子D1，D2の受ける光電情
報が異なるから、出力差が現われる。したがつ
て、このように構成しても前述の場合と同様に合
焦検出ができる。
に光電変換素子D1，D2は光束Ｂ及びＡによつて
それぞれ像上の点Ｐに結ぶ光を受けており、両
者は光学的に等しいから出力差は現われないが、
前ピン状態では第７図に示すように光電変換素子
D1，D2はそれぞれ像′の部分P2、部分P1の混合
した光を受け、後ピン状態では第８図に示すよう
に光電変換素子D1，D2はそれぞれ像″の部分
P1、部分P2の混合した光を受けるので、いずれの
場合にも両光電変換素子D1，D2の受ける光電情
報が異なるから、出力差が現われる。したがつ
て、このように構成しても前述の場合と同様に合
焦検出ができる。
しかしながら、このような合焦点検出用光学系
によると、被写体によつては、第９図イに示すよ
うに合焦位置x0以外の位置でも光電変換素子
D1，D2の出力差ｅが０になつたり、同図ロに示
すように合焦位置x0の前後に亘つて出力差ｅが０
であつたりする場合もある。
によると、被写体によつては、第９図イに示すよ
うに合焦位置x0以外の位置でも光電変換素子
D1，D2の出力差ｅが０になつたり、同図ロに示
すように合焦位置x0の前後に亘つて出力差ｅが０
であつたりする場合もある。
このような場合にも、出力差ｅは合焦位置x0に
対して対称となるので、出力差が０となる位置の
うち中央の位置をとれば合焦点検出が可能である
が、それを検出するための信号処理系が複雑にな
る。
対して対称となるので、出力差が０となる位置の
うち中央の位置をとれば合焦点検出が可能である
が、それを検出するための信号処理系が複雑にな
る。
そこで、この問題を光学系で解決したのがこの
発明であり、その一実施例を第１０図に示す。
発明であり、その一実施例を第１０図に示す。
前述の基本原理の説明においてはいずれも１対
の受光素子D1，D2が対物レンズL0の結像予定面
Ｓ上の１点P0だけを見ていたが、この実施例では
複数の点Ｐ，P′，P″で見るようにしたものであ
る。
の受光素子D1，D2が対物レンズL0の結像予定面
Ｓ上の１点P0だけを見ていたが、この実施例では
複数の点Ｐ，P′，P″で見るようにしたものであ
る。
そのために、結像予定面Ｓの後方に性能の等し
い３対の凸レンズL1とL2，L3とL4，L5とL6を設
置し、各対の凸レンズによる画像の光学的等価位
置に３対の光電変換素子D1とD2，D3とD4，D5と
D6を配置しており、各対の光電変換素子の出力
を比較器１，２，３でそれぞれ比較し、その各出
力差を絶対値増幅器４，５，６を介して加算回路
７で加算して和を検出する。
い３対の凸レンズL1とL2，L3とL4，L5とL6を設
置し、各対の凸レンズによる画像の光学的等価位
置に３対の光電変換素子D1とD2，D3とD4，D5と
D6を配置しており、各対の光電変換素子の出力
を比較器１，２，３でそれぞれ比較し、その各出
力差を絶対値増幅器４，５，６を介して加算回路
７で加算して和を検出する。
このように構成することによつて、各比較器
１，２，３によつて検出される出力差の絶対値
が、第１１図イ，ロ，ハに示すようであつたとし
ても、それらを加算した和は同図ニに示すように
なるので、確実に合焦位置を検出でき、複数位置
で出力が０となる可能性は極めて小さくなる。
１，２，３によつて検出される出力差の絶対値
が、第１１図イ，ロ，ハに示すようであつたとし
ても、それらを加算した和は同図ニに示すように
なるので、確実に合焦位置を検出でき、複数位置
で出力が０となる可能性は極めて小さくなる。
なお、複数対の凸レンズ及び光電変換素子は、
必ずしも光軸に対称に配置する必要はないが、各
対の光電変換素子が受ける光量がほぼ同等になる
ように、なるべく光軸に近い方が望ましい。ある
いは、非対称構成のため各対の光電変換素子に入
射する光量がcos4θ則等のレンズ特性により、理
論上の差の出ることがわかつているときは、各光
電変換素子の光電出力に対して相対的に増幅率を
違える等、回路上の処理を行なつて補正すること
もできる。
必ずしも光軸に対称に配置する必要はないが、各
対の光電変換素子が受ける光量がほぼ同等になる
ように、なるべく光軸に近い方が望ましい。ある
いは、非対称構成のため各対の光電変換素子に入
射する光量がcos4θ則等のレンズ特性により、理
論上の差の出ることがわかつているときは、各光
電変換素子の光電出力に対して相対的に増幅率を
違える等、回路上の処理を行なつて補正すること
もできる。
第１２図は、この発明の他の実施例を示すもの
であり、２対の凸レンズのL1〜L4を連続的に列
設し、３対の光電変換素子D1〜D6の位置を適当
に選ぶことにより、凸レンズの数を減らして、第
１０図の実施例と同等の検出精度を得ることがで
きる。なお、比較器１〜３以降の回路は第１０図
の実施例と同じであるので図示を省略している。
であり、２対の凸レンズのL1〜L4を連続的に列
設し、３対の光電変換素子D1〜D6の位置を適当
に選ぶことにより、凸レンズの数を減らして、第
１０図の実施例と同等の検出精度を得ることがで
きる。なお、比較器１〜３以降の回路は第１０図
の実施例と同じであるので図示を省略している。
また、光電変換素子のピツチを一定にして、複
数素子が列設された１個の光電変換素子アレイを
用いれば足りるようになり、凸レンズも第１３図
に示すような複数のシリンドリカルレンズが連続
的に列設されて一体化されたものを用いることが
できる。
数素子が列設された１個の光電変換素子アレイを
用いれば足りるようになり、凸レンズも第１３図
に示すような複数のシリンドリカルレンズが連続
的に列設されて一体化されたものを用いることが
できる。
このようにすれば、凸レンズ及び光電変換素子
の作製ならびに位置決め配置が容易になり、高精
度の合焦点検出用光学系をより安価に供給でき
る。
の作製ならびに位置決め配置が容易になり、高精
度の合焦点検出用光学系をより安価に供給でき
る。
この発明による上述のような合焦点検出用光学
系を例えば１眼レフカメラに組込む場合には、第
１４図に示すようにクイツクリターンミラーM1
の上方に補助ミラーM2を設け、その反射光束を
受ける位置に複数対の凸レンズと光電変換素子を
配置すればよい。
系を例えば１眼レフカメラに組込む場合には、第
１４図に示すようにクイツクリターンミラーM1
の上方に補助ミラーM2を設け、その反射光束を
受ける位置に複数対の凸レンズと光電変換素子を
配置すればよい。
以上のように、この発明による合焦点検出用光
学系は、対物レンズ以外に可動部がないため、カ
メラ内部に容易に組込み可能であり、第１４図に
示したようにして操影光束をそのまま利用でき、
しかも、複数対の光電変換素子群の各対の素子間
の出力差の和を求めるものであるから、素子数を
ある程度多くすれば高い測距精度が得られ、像の
位置ずれをパターン比較によつて検出する場合の
ように高価なCCD等を２個も使用する必要がな
いので安価に提供でき、カメラ等のオートフオー
カス用光学系として極めて有用である。
学系は、対物レンズ以外に可動部がないため、カ
メラ内部に容易に組込み可能であり、第１４図に
示したようにして操影光束をそのまま利用でき、
しかも、複数対の光電変換素子群の各対の素子間
の出力差の和を求めるものであるから、素子数を
ある程度多くすれば高い測距精度が得られ、像の
位置ずれをパターン比較によつて検出する場合の
ように高価なCCD等を２個も使用する必要がな
いので安価に提供でき、カメラ等のオートフオー
カス用光学系として極めて有用である。
第１図乃至第４図は夫々この発明の基本原理を
説明するための光学系の構成図、及び合焦状態、
前ピン状態、後ピン状態の説明図、第５図はその
対物レンズ移動距離と出力差との関係を示す曲線
図、第６図乃至第８図は夫々この説明の基本原理
を説明する他の例の合焦状態、前ピン状態、後ピ
ン状態の説明図、第９図はこれらの例における特
殊な場合の第５図と同様な曲線図、第１０図はこ
の発明の一実施例の構成図、第１１図イ乃至ニは
この実施例の作用を説明するための第５図と同様
な曲線図、第１２図はこの発明の他の実施例の構
成図、第１３図は第１２図の実施例に用いられる
シリンドリカルレンズの斜視図、第１４図はこの
発明による合焦点検出用光学系をカメラに組込む
場合の説明図である。 L0……対物レンズ、L1〜L6……凸レンズ、D1
〜D6……光電変換素子、１〜３……比較器、４
〜６……絶対値増幅器、７……加算回路、Ｓ……
結像予定面、，，……像。
説明するための光学系の構成図、及び合焦状態、
前ピン状態、後ピン状態の説明図、第５図はその
対物レンズ移動距離と出力差との関係を示す曲線
図、第６図乃至第８図は夫々この説明の基本原理
を説明する他の例の合焦状態、前ピン状態、後ピ
ン状態の説明図、第９図はこれらの例における特
殊な場合の第５図と同様な曲線図、第１０図はこ
の発明の一実施例の構成図、第１１図イ乃至ニは
この実施例の作用を説明するための第５図と同様
な曲線図、第１２図はこの発明の他の実施例の構
成図、第１３図は第１２図の実施例に用いられる
シリンドリカルレンズの斜視図、第１４図はこの
発明による合焦点検出用光学系をカメラに組込む
場合の説明図である。 L0……対物レンズ、L1〜L6……凸レンズ、D1
〜D6……光電変換素子、１〜３……比較器、４
〜６……絶対値増幅器、７……加算回路、Ｓ……
結像予定面、，，……像。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対物レンズによる結像予定面の前方又は後方
に性能の等しい複数対の凸レンズを設置し、その
各対の凸レンズによる両像の光学的等価位置にそ
れぞれ対の光電変換素子を配置して、その各対の
光電変換素子間の出力差の和を検出するようにし
た合焦点検出用光学系。 ２ 複数対の凸レンズが、連続的に列設されて一
体化されている特許請求の範囲第１項記載の合焦
点検出用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214577A JPS547323A (en) | 1977-06-20 | 1977-06-20 | Optical system for detecting point of focus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214577A JPS547323A (en) | 1977-06-20 | 1977-06-20 | Optical system for detecting point of focus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS547323A JPS547323A (en) | 1979-01-20 |
| JPS6113566B2 true JPS6113566B2 (ja) | 1986-04-14 |
Family
ID=13480802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214577A Granted JPS547323A (en) | 1977-06-20 | 1977-06-20 | Optical system for detecting point of focus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS547323A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230942A (en) * | 1979-03-26 | 1980-10-28 | Honeywell Inc. | Crossed cylindrical lens |
| US4230941A (en) * | 1979-03-26 | 1980-10-28 | Honeywell Inc. | Corrector lens |
| JPS5770503A (en) * | 1980-10-20 | 1982-05-01 | Mamiya Koki Kk | Automatic focusing device |
| JPS5821715A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Asahi Optical Co Ltd | 光束分割器 |
| JPS5913207A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-24 | Canon Inc | 焦点検出装置 |
-
1977
- 1977-06-20 JP JP7214577A patent/JPS547323A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS547323A (en) | 1979-01-20 |
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