JPS61209411A - 焦点検出装置とこれを具えた撮影装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、駆動機構を簡便にすることの可能な光電焦点
検出装置とこの装置を具えた撮影装置に関する。

〔従来技術の説明〕

自動焦点検出系置の組込まれた写真カメラ、ビデオカメ
ラは日常的なものになっており、カメラ本体に取付けら
れる他交換レンズの中に組込まれるなど多様化されてい
る。一方、カメラやレンズのコンパクト化傾向は良く知
られているが、これに沿って検出装置の小型化、駆動機
構の簡易化が求められる。

周知の通り自動焦点検出系は受動型と能動型に大別され
る。受動型の典型的な方式は２つの光軸上にそれぞれフ
ォトセンサーのアレイを配置し、一方の光軸上に設けた
揺動ミラーを駆動してアレイ上を物体の像で走査するか
、あるいはアレイを電気的に走査して得た像信号と他の
像信号との相関を取り、その走査角度もしくは走査距離
から物体距離を検出している。また能動型の一方式では
一方のレンズ側から物体へ不可視光などを投射し。

残りのレンズで反射光を受光して光電素子へ導いており
、その際、光源、光電素子、投光１受光レンズの少なく
とも１つを移動走査している。

そしていずれの型式も、電気的にアレイを走査する少数
例を除けばなんらかの駆動ａｍを必要とし、しかも往復
回動や撮影光軸と垂直な方向への移動を行うため、それ
ら可動要素の運動と撮影光学系の合焦レンズの光軸方向
への移動を連係させる連係構造にはカムやエンコーダな
どの変換手段を設ける必要がある。

〔目　　的〕

本発明の目的は焦点検出装置の構成要素、例えば投光光
源、光電変換素子あるいは収斂レンズ等を駆動する機構
を簡易化し得る様な構成の提供にあり、更には移動量の
変換手段を不要にし、加えてこの焦点検出装置を具える
撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、後述する処では、基線長を隔
てて光軸を設定し、光電的に焦点を検出する装置におい
て、これら光軸の少なくとも１つを反射面で折り曲げ、
折り曲げられた光軸トに配置した焦点検出用の要素を物
体方向へ前後させる。

そして撮影装置の場合、この移動方向は合焦系の移動方
向に一致する。

更に特徴となりうる事柄は後述する実施例に開示されて
いる。

第１図は本発明の一実施例を示す、尚１本図では物体と
の距離を著しく短縮して描いている。

図中、０は被撮影物体、ｌは撮影装置にの撮影レンズ、
　　２１よ撮＃面で写真フィルムの表面あるいはビデオ
撮像素子の受光面である。またＡは焦点検出装置、３は
投光レンズ、４は投光光源で、不可視光を発生する赤外
光を発光するＬＥＤが好ましい、５は全反射鏡で、投光
光軸Ｘｌを直角に折り曲げる。但し、厳密には投光光源
４は光軸に直行する方向に移動するのみならず光軸方向
にも微小量移動してボケを吸収している。従って、１ｈ
密な測定の場合には、直角から若干大きく光軸を折り曲
げ、その分を近似するのも良い、４′は投光光源４の鏡
像であり、また従来装置の投光光源に当るものである。

本例では全反射鏡５を導入したために投光レンズ３の光
軸ｘ１の折り曲げられた位置に投光光源４を配置するこ
とが可能となり、その結果、従来の光源４′は破線矢印
ａの方向に移動されていたのに対し、本投光光源４は撮
影レンズｌの移動方向と同じ方向へ移動させることがで
きる様になった。つまり、従来は光源を撮影レンズの移
動方向と直角な方向へ移動する機構が必要であったのに
対し、本例では同方向へ移動する機構で済むわけである
。投光光［４は投光レンズ３の焦平面上に位置する。

次に６は基線長離れて設けられた受光レンズ、７は光電
素子で例えば光軸ｘ２を境に上下に分かれた受光域を具
えたものである。光電素子７は受光レンズ６の焦モ面上
に在るものとし、８は光電素子７の出力信号の処理とレ
ンズ駆動の装置である。

以−ヒの構成で、投光光源４を発した赤外検出光は物体
Ｏへ向けて投射されるが、投光光源４が光軸Ｘｔからこ
れと直角な方向へ移動するにつれて投光光軸はｘ１′の
通り傾斜し、物体Ｏ上で受光レンズ６の光軸Ｘ２と交差
する。すなわちこの時、物体Ｏで反射した検出光は受光
レンズ６で結像されて・光電素子７の２つの受光域に等
酸で入射し、合焦であると判断され、同時に繰り出され
ていた撮影レンズ１は停止される。

以上の実施例により投光光源と撮影レンズの移動方向は
一致するので機械構造は簡易化されるとともに小型にな
るが、更に両者を一体的に移動する構成を採用すれば両
者の移動量の差を調停する手段は不要となる。

以下、一体重な移動が可能であることを説明する。

第２図は１反射鏡４を除いて、投光レンズ３、投光光源
４．受光レンズ６、光電素子７を具備する焦点検出装置
を光軸に沿って展開した形態を示す、投光光軸Ｘｉと受
光光軸ｘ２の距離即ち基線長をＤとし、投光レンズから
物体までの距離をＲ１投光レンズの焦点距離をｆ、投光
光源の無限遠状態から合焦状態までの走査距離をａとす
ると、幾何の相似関係から次の通り表現できる。

Ｒ／　Ｄ　＝　ｆ　／　ａ 従って、　　　ａ＝Ｄ・ｆ／Ｒ また一般に、第３図に描くレンズのレンズの前側焦点か
ら被写体までの距離をＸ、レンズの後側焦点から像点ま
での距離をｘ′、１／ンズの焦点距離をｆとすると、 ｘｘ’＝−ｆ２ と云う関係があるにュートンの式）。

レンズを繰出してピントを合わせるときの繰出し量は−
Ｘ゛であるので、上述した投光光源の移動量ａと繰出し
ｔ−ｘ′を一致させられれば一体走査が可能となる。

従って、＃Ｍ影系の合焦レンズ、例えばレンズ全体ある
いは単レンズの一部構成レンズもしくはズームレンズの
合焦レンズ等の焦点距離をｆ、とすると、 ｘ’＝−ｆ２ｙｒ／ｘ ここでＸはレンズの前側焦点から物体までの距離である
が、合焦レンズの前側焦点位置と投光レンズの主点位置
とを合致させれば、ｘ＝Ｒとなる。

また配置上の問題あるいは外観デザイン上の問題で、一
致させない場合でも、通常の撮影領域内の物体の様に距
離が十分遠ければ、 ｘ＞＞ｆＦ であり、ｘ＝Ｒとみなしても測距精度は十分保証できる
。

従って、ａ＝ｘ’とするためには次式の通り定める。

Ｄ＊ｆ＝ｆ２Ｆ 更に精度を保証するためには、無限遠と撮影至近距離の
中間でａ＝Ｘ′となるようにり、ｆ、ｆＦの関係を定め
れば良い。

第４図は第２の実施例で、投光光源の代りに光電素子を
走査する型式である０図中で、第１図の構成要素と同じ
ものには同一番号を付した。

本例では投光レンズ３の光軸Ｘｔ上に投光光源４が固定
される一方、受光レンズ６の光軸ｘ２は鏡５′の反斜面
でほぼ直角に折り曲げられ、光電素子７が受光レンズ６
の焦モ面に配される。１０はズームレンズで、合焦レン
ズ１０ａ、バリエータ１０ｂ、コンベンセータ１０ｃ、
リレーレンズ１０ｄから成り、焦点調節のために合焦レ
ンズ１０ａが光軸方向へ移動するが、光電素子７も合焦
レンズ１０ａと一体になってズームレンズの光軸方向へ
移動する。

第５図は別の実施例で、投光光源４と光電素子７は固定
とし、替りに投光レンズ又は受光レンズ、但し本例では
投光レンズを走査する例であり、また投光光軸又は受光
光軸の内一方、但し本例では受光光軸ｘ２を撮影光軸ｘ
３に一致させている。

投光光軸ｘ１は投光レンズ３より物体側の位置で反射ｉ
Ｑ５″で折り曲げられており、投光レンズ３は光軸Ｘｉ
と直交する方向、即ち撮影光軸ｘ３の方向へ撮影レンズ
１と同一量移動する。１１は光軸Ｘ３に１１４設した半
透鏡で１分岐された光軸上に光電素子７を配置し、撮影
レンズ１で結像される反射光を受光する。但しこの時は
ａ＝ＤＩＩｆ（Ｒ−ｆ）となる、第６図参照、近似的に
はＲ＞＞ｆとすればＤ−ｆ＝ｆ２Ｆ、更に精度を高める
ためには無限遠と至近撮影の中間でａ＝Ｘ゛となるよう
にＤ−ｆ−ｆ、の関係を定めれば良い。

この様に投光光源あるいは光電素ｆを走査する替りに投
光あるいは受光レンズを走査しても良い。

また投光光軸もしくは受光光軸の一方を撮影系の光軸に
一致させても良いし、撮影系を通すが光軸をずらして配
置しても良い。

以上の例は能動型に適用したものであるが、受動型に適
用することもできる。第７図で９とｌＯはフォトセンサ
ーのアレイで、アレイ９は不図示の撮影レンズと一体に
移動するものとし、アレイ１０は固定である。その結果
、アレイ９は被社界を走査することとなり、２つの７レ
イ９と１０からの像信号は相関が取られて合焦が決定さ
れる。

尚、撮影レンズを使用を行う場合には合焦レンズを移動
していたが、撮像面２の保持体を替りに移動することも
可能である。

第８図は更なる他の実施例で、パララックスの除去を図
るため投光側、受光側ともに走査する型式本例では投光
光軸ｘ１並びに受光光軸ｘ２を夫々、反射鏡５と反射鏡
りで逆向きに折り曲げ、光軸ヒに配した投光光源４と光
電素子７を撮影レンズ１と同一方向・＼移動するもので
ある。

この場合でも撮影レンズ１と投光光源４及び光電素子７
の移動量を同一にすることができ、撮影光軸Ｘ３と投光
光軸ｘ１との間隔をＤｌ、撮影光軸ｘ３と受光光軸ｘ２
どの間隔をＤｌとして、前述の、式の展開の結果に相当
するり、ｆ、＝ｆ２　。

Ｄｌ　ｆ２＝ｆ２　、を満足する様に投光レンズの焦点
距ｆａ　ｆ　ｔ　と受光レンズの焦点距離ｆ２を定めれ
ば良い。

〔効　　果〕

以上述べた本発明は合焦系の移動方向と焦点検出装置の
構成要素の移動方向とを揃えられるから、連動機構は簡
略化されると共に小型化されるので、撮影装置の小型化
、故障の防止、製造組立の容易さに資するところが極め
て大きい、更に進めて合焦系と構成要素の移動量を同一
にすれば。

カムや梃子などの移動量調定手段を無くすことができる
から製造が容易になるばかりでなく、調整手段に必然的
に入り込んでいたガタ等の誤差要因を全て排除できるの
で合焦精度を向Ｅさせることができると云う極めて優れ
た効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学配置図。 第２図と第３図は光学作用を説明するための図。 第４図、第５図は夫々、別の実施例を示す光学配置図、
第６図は光学作用の説明図、第７図、第８図は夫々、他
の実施例を示す光学配置図。 図中、０は物体、２は撮像面、３は投光レンズ、４は投
光光源、５〜りは反射鏡、６は受光レンズ、７は光電素
子、Ｘｌは投光光軸、ｘ２は受光光軸、Ｘ３は撮影光軸
である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）基線長を隔てて光軸を設定し、光電的に焦点を検
   出する装置において、これら光軸の少なくとも１つを反
   射面で折り曲げ、折り曲げられた光軸上に配置した焦点
   検出用の要素を物体方向へ前後させることで、前記要素
   を前記折り曲げられた光軸と交差する方向へ移動させる
   ことを特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記焦点検出用の要素は投光光源又は受光用光電
   変換素子もしくは収斂レンズである特許請求の範囲第１
   項記載の焦点検出装置。
3. （３）前記光軸は直角からずらした角度で折り曲げられ
   ている特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
4. （４）前記光軸は２本とも反射面で折り曲げられている
   特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
5. （５）基線長を隔てて光軸を設定し、光電的に焦点を検
   出する装置を具えた撮影装置において、これら光軸の少
   なくとも１つを反射面で折り曲げ、折り曲げられた光軸
   上に配置した焦点検出用の要素を撮影装置の合焦系の移
   動方向と同一方向へ移動させることを特徴とする焦点検
   出装置を具えた撮影装置。
6. （６）前記合焦系である合焦レンズと前記焦点検出用の
   要素は一体に移動する特許請求の範囲第５項記載の焦点
   検出装置を具えた撮影装置。
7. （７）前記折り曲げを受けた光軸上に配置されている収
   斂レンズの焦点距離と基線長との積を前記合焦レンズの
   焦点距離の２乗に実質上等しくした特許請求の範囲第６
   項記載の焦点検出装置を具えた撮影装置。
8. （８）前記光軸の１つは撮影装置撮影系の光軸である特
   許請求の範囲第５項記載の焦点検出装置を具えた撮影装
   置。