JPS61255316A - 焦点検出装置 - Google Patents

焦点検出装置

Info

Publication number
JPS61255316A
JPS61255316A JP9860685A JP9860685A JPS61255316A JP S61255316 A JPS61255316 A JP S61255316A JP 9860685 A JP9860685 A JP 9860685A JP 9860685 A JP9860685 A JP 9860685A JP S61255316 A JPS61255316 A JP S61255316A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
images
optical system
focus detection
pass filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9860685A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Suda
康夫 須田
Akira Ishizaki
明 石崎
Akira Akashi
明石 彰
Keiji Otaka
圭史 大高
Hiroshi Omura
大村 宏志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP9860685A priority Critical patent/JPS61255316A/ja
Publication of JPS61255316A publication Critical patent/JPS61255316A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G02B7/343Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane using light beam separating prisms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (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】 〔利用分野〕 本発明は焦点検出装置に関し、特に検出精度の向上を光
学的に達成した装置に関する。
〔従来技術〕
従来、特開昭57−32406号等に開示されているよ
うに、焦点検出光学系の光路内に光学的ローパスフィル
ターを配置し、被写体の高周波成分を取除くことによっ
て焦点検出精度を向上させる試みは知られている。−例
をめげて問題点を詳説する。
第1図は従来の焦点検出装置を示し、同図において、被
写体1の撮影レンズ2による像3は予定結像面近傍に配
列し北ハエの目レンズ配列41.42,4s・・・・・
・・上に結像している。同像はハエの目しンズ通過後個
々のハエの目レンズの後方に設置し九センサー511,
52),512,522.・・・・・に入射する。従っ
てハエの目レンズの数と同数のセンサ一対511 * 
512 + 515・・・・・t52)*522e52
3・φ・・・が存在し、夫々のセンサ一対の出力の位相
を比較してデフォーカス量を演算するものである。なお
、6はセンサ一対を撮影レンズ2の射出瞳上に投影する
ためのレンズである。ハエの目レンズ4、センサー5、
レンズ6は通常、焦点検出装置7としてユニット化され
ている。
第2図は、焦点検出装置にローパスフィルターを付加し
てカメラに組込んだ状態を示す。図中8はメインミラー
、9#iローパスフイルター、10はサブミラーである
。焦点検出のための有効光束は撮影レンズ1、メインミ
ラー8、ローパスフィルター9、サブミラー10そして
焦点検出装置7という経路を辿る。、またメインミラー
8で反射された光束はピント板11上に被写体儂を形成
し、ペンタプリズムt’;’、接aレンズ13を介して
観察に供される。
第5図は、第1図に示した焦点検出装置の検出素子の空
間周波数に対する相対的なレスポンスおよびレンズ、ロ
ーパスフィルターの変換関数を示すグラフである。ハエ
の目レンズのピッチを0.195、ハエの目レンズの有
効部直径を0.16として計算しである。一点鎖線の曲
線14は撮影レンズ2の変換関数であシ、実線の曲線1
5は焦点検出光学系(4,6)および光電変換素子5か
ら成る焦点検出装置のレスポンスである。
焦点検出装置のレスポンスは、空間周波数7.5C!l
ll−11付近で一度零になった後バウンドし、+ 4
 (B−1)付近で再び零になっている。破線で示され
た曲線16は第2図に示したようにローパスフィルター
を付加し次ときの、ローパスフィルター9の変換関数で
ある。そして、ハエの目レンズのピッチから算出される
焦点検出光学系のナイキスト周波数は2 、57 〔s
n−’ 〕であるにもかかわらず、曲線+4.15.1
6の積で表わされる、焦点検出装置全体のレスポンスは
2点鎖線で示した曲線17の様になシ、ナイキスト周波
数における値はここに示した例では0.7程度もある。
ナイキスト周波数以上の周波数成分はセンサー511+
512+・・・・・とセンサー52),522.・・・
上く形成され次像の相関をとるときの誤差要因となり取
シ除くべきものである。
〔目的〕
本発明の目的は、像の相関をとるときの誤差要因の発生
を光学的に解消することに6る。
上記目的を実現するなめに、対物光学系による1次物体
像を更に別の光学系で再結像させて合焦検知用の光電変
換手段へ導くとともに1この別の光学系の実質上、瞳面
にローパスフィルターを配置する。
〔実施例〕
第4図は本発明の一実施例であυ、図中2Fi撮影レン
ズ、20は赤外線力ットフィlレター、2)は視野マス
ク、22はフィールドレンズであり、視野マスク2)は
撮影レンズ2の予定結像面近傍に位置している。23は
プラスチック成形され次像分離用の2!楔プリズム、2
4は焦点検出光学系のFナンバーを決定する絞シ、25
は再結像レンズである。絞)24は2つの開口部24a
、24bを有し、開口部24a fC入射する光束は像
分離プリズム23の第1傾斜部23a(第5図参照)を
通過し、開口部24b K入射する光束は第2傾斜部2
5b(第5図参照)を通過するように構成されている。
なお、像分離プリズム25と絞り24はほぼ接した位置
関係にある。像分離プリズム23を通つ九光束は、再結
像レンズ25によって夫々充電変換面上に視野マスク2
)の像を形成する。このとき、像分離プリズム23によ
って光線は2方向に曲けられるため、上下2像26a 
、 26bに分離される。視野マスク像26a、261
)の内部にはフォトセンサーのアレイ、例えばCODラ
インセンサー27a、27bカ夫々、位置し、被写体の
輝度分布を電気信号に変換している。第6図は、第′4
図に示した光学系の赤外カットフィルター20以降をカ
メラボディのミラー・ボックス下部に実際に配置し之と
きの形態を描いている。但し、系をコンバク)Ktとめ
るためにミラー34と55を設けて光路を折シ曲げてい
る。
なお、フィールドレンズ22が、絞シ24を撮影レンズ
の射出臆面近傍に投影したとき、視野マスク像26a、
26bは撮影レンズにょるケラレを生ずることがない様
になっている。つまシ、視野マスク像261Lを形成す
る光束は撮影レンズの瞳面上の領域28aを通過し、視
野マスク@26bを形成する光束は領域2B’bを通過
している。したがって撮影レンズによる結像位置が予定
結像面よシも図中記載e方向に移動した場合には、視野
マスク像26a内の光量分布は矢印A方向に移動し、視
野マスク像261)内の光量分布は矢印B方向に移動す
る。ま念、撮影レンズの結像位置がO方向に移動し九場
合には、視野マスク僑内の光量分布の移動方向はこれと
逆になる。この原理からCODラインセンサー27♂、
271)JCよる光電変換出力の位相差dを検出するこ
とにより、撮影レンズの実際の結像位置が予定結像面か
らどの程度ズしているかを知ることができる。
位相差dの求め方には例えば以下に示すアルゴリズムが
ある。即ち、2つの光電変換出力をそれぞれA像(a(
++、 a(2+、 + ’ * I + a(nl 
)、B像(b(+)。
b(zl、・・・・・b(n) )のN個の像信号とし
、ム傷、B像の相関量P1(を Pk=Σ1b(i±1kl)−a(1)l   (k<
o)    (I1(ただし、n == N −lkl
、−N/2≦に≦N/2)と定義する。
(1)、(1)2式によれば、相関量−はA像、B像の
一致性を位相を変えながら演算するものであシ、相関量
Pkを最小にするkが前述の位相差dに相当する。し九
がって、(1に(1)2式の演算を行い位相差dが求ま
れば、撮影レンズフの焦点状態が判ることになる。
第7図はA像、B像の信号とそのときの相関量へを示し
、第7図(C)が合焦時の像信号であり、その相関量P
kは第7図(alのαに示される。同様に1第7図(1
))の非合焦に対応する相関量&は(alのβ、第7図
td)の非合焦に対応する相関量りはfatのrに示さ
れる。αでrik−Q、βでFik −4、rでFik
−−2が位相差でおる。位相差検出による合焦検知方法
は、このように撮影レンズ1のそれぞれ異々つ九2つの
領域25蔦らの光束にょる2像の位相差を検出するもの
である。
但し、位相差dを求める九めのアルゴリズムとしては種
々バリエーションが考えられる。
本発明に特徴的なローパスフィルターは再結像レンズ2
5の臆面あるいは瞳面近傍に配され、勿論単独で配置し
て良いが、本例では組立時の利便の念めに像分離プリズ
ムの傾斜面23a、23b上に第8図に示す様な円形の
凸部25Qが設けられ、光学的ローパスフィルターを形
成している。
第8図Fi微細な凸部を設は九表面を拡大して描いてお
り、凸部が位相部に当る。この円形の位相部を持つ位相
型ローパスフィルターを焦点検出光学系の瞳面に入れた
場合、変換関数は第8図に示すような特性を示す。この
とき折点Cの空間周波数Pc1変換関数値Rcは次式で
与えられる。
。  、え           ・・・■Rc=Iム
Q+Aδexp(−ユにδン1       ・・・ 
■δ=(n−)d、    2x λ a:位相部の平均直径 f:2次結像光学系の焦点距離 λ:光の波長 Aδ:位相部の総面積が全面積に占める割合Ao:位相
位相性以外面積が全面積に占める割合 δ:位相部を透過し次光と位相部以外を、%遇し次光の
光路差 n:位相部の屈折率 d:位相部の厚さ 1例として、次のように6値を設定し、!’c、Rcを
各波長について計算する。
a=2.2X+o−2(ms)   f=4.t(m)
Aδ=A□==0.5  n= 1.492  d=5
,4X 10−’(xi)第10図および第11図は波
長に対するPC2RcO値である。可視域a a a 
〜y a o (””’HcおいてはFc、Rcはそれ
ぞれ12,61: ynr−’〕〜8.2 (1111
−’1 、0.16〜0.08とイウわずカナ範囲で変
動するだけであシ、波長依存性は極めて低い。なお、ロ
ーパスフィルターを瞳面に置〈という前提を外した場合
、このような簡単な操作でフィルター投設を行うことは
できず、非常に繁雑な計IKを必要とする上、簡単に製
作できるような形状にもならない。
第4図に示した焦点検出光学系の2次結像倍率を−0,
5、光電変換素子のピッチをo 、 o 5 (rnx
)として、光電変換素子の相対的レスポンスおよび結像
光学系の変換関数を第12図に示す。図中29は、2次
結像面に換算し九撮影レンズ2の変換関数、50Fi再
結像光学系25の変換関数、31けセンサー27のレス
ポンス、57Fi像分離プリズム25に付加したローパ
スフィルターの波長530nmで代表させ念変換関数で
ある。曲a29,5o、Δ1およびS2の積で表わされ
る焦点検出装置全体のレスポンスは二点鎖線で示し九曲
線53のようKなる。センサー27のピッチ0,05 
(mx 〕から算出されるナイキスト周波数はI O(
Im−’ )であるが、曲線33は空間周波数!O[:
m富−1]以上では、レスポンス零を示している。従っ
て、たとえ、被写体く空間周波数10 [m−’ ]以
上の高周波成分が含まれていても、センサーの出力は被
写体の低周波成分のみを忠実に抽出したものとなシ、2
像26a、26bの相関をとるうえでの誤差とならたい
上記例では、像を分離させる九めに2重楔プリズムを使
用し九が、2重楔プリズムと再結像レンズの替りに、撮
影レンズの光軸を挾んで配置された2個の結像レンズを
用いても良く、このJJljeのローパスフィルターは
平行平板の上に多数の微細な柱状突起をランダムに配し
念ものとなる。
〔効果〕
以上説明した本発明によれば、センサーのピッチに対し
て最適化したローパスフィルターを容易に作成し、使用
することが可能となるから、検出誤差の発生を解消する
効果がある。またカメラの撮影光路外に当る場所にロー
パスフィルターが配置されているので、フィルム露光中
に光路外へ退避させる様々構造は不要となる。即ち、取
付型で済むから機構上簡単になる。
更にローパスフィルターは、像分離7’ 1ズムの様表
再結像光学系内の光学要素と一体的に形成できるからコ
ストの低下を計ることができ、ま九組立取付けが容易に
なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の焦点検出装置の説明図。M2図は、第1
図に示し念焦点検出装置にローパスフィルターを付加し
てカメラに組込んだ状態を示すカメラの断面図。第ろ図
は第2図に示した焦点検出装置における撮影レンズ、ロ
ーパスフィルターの変換関数およびセンサーのレスポン
ス特性を示す図。第4図は、本発明による焦点検出装置
の展開斜視図。第5図は、第4図に示した焦点検出装置
の部分断面図。第6図は第4図の焦点検出装fitをカ
メラボディに組込んだ断面図。第7図は、ピントズレ量
検出原理の説明図。第8図は、像分離プリズムの拡大斜
視図。 第9図はローパスフィルターの特性図。第10図は、波
長に対する折点周波数の変化を示す図。 第11図は波長Knする折点でのレスポンスの変化を示
す図。第12図は、第4図に示した焦点検出装置におけ
る撮影レンズ、再結像光学系ローパスフィルターの変換
関数およびセンサーのレスポンスを示す図。 図中、 2・・俸撮影レンズ 22・・・フィールドレンズ 23・・・ローパスフィルターを具えた像分離プリズム 23c・・・微細凸部 24・・・2孔絞シ 25・・e再結像レンズ 27a、271)−−−センサー 第7図  (α) (d) 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対物光学系による1次物体像を再結像光学系によ
    つて光電変換素子上に再結像させ、光電変換手段の出力
    に基いて合焦状態を検出する装置であつて、再結像光学
    系の実質上瞳面にローパスフィルターを配置したことを
    特徴とする焦点検出装置。
  2. (2)前記ローパスフィルターは位相型フィルターであ
    る特許請求の範囲第1項記載の焦点検出装置。
  3. (3)前記位相型フィルターは、表面にランダムに配置
    された多数の微細な凸部を有する特許請求の範囲第2項
    記載の焦点検出装置。
  4. (4)前記再結像光学系は像分割部材を含み、前記ロー
    パスフィルターは像分割部材と一体化されている特許請
    求の範囲第1項記載の焦点検出装置。
JP9860685A 1985-05-08 1985-05-08 焦点検出装置 Pending JPS61255316A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9860685A JPS61255316A (ja) 1985-05-08 1985-05-08 焦点検出装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9860685A JPS61255316A (ja) 1985-05-08 1985-05-08 焦点検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61255316A true JPS61255316A (ja) 1986-11-13

Family

ID=14224257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9860685A Pending JPS61255316A (ja) 1985-05-08 1985-05-08 焦点検出装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61255316A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710667A (en) * 1994-03-29 1998-01-20 Olympus Optical Co., Ltd. Focus detecting optical system
JP2005195786A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Canon Inc 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710667A (en) * 1994-03-29 1998-01-20 Olympus Optical Co., Ltd. Focus detecting optical system
JP2005195786A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Canon Inc 焦点検出装置及びそれを用いた光学機器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006106435A (ja) 光学機器
JPS60263912A (ja) カメラの焦点検出装置
JPS62168107A (ja) 焦点検出用光学系
US5212514A (en) Camera having a focus detecting optical system
JP2643326B2 (ja) 焦点検出装置を有した一眼レフカメラ
US4370551A (en) Focus detecting device
JPS5848033A (ja) フアインダ−光学系
JPS5922027A (ja) 光学的結像装置
JPS61255316A (ja) 焦点検出装置
JP5701048B2 (ja) 焦点検出装置
JP2699360B2 (ja) 焦点検出装置
JPH07113948A (ja) 焦点検出装置
JPH06324260A (ja) 焦点検出装置
JPH0667088A (ja) 焦点検出装置
JP3630853B2 (ja) 光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器
JP2971889B2 (ja) 焦点検出光学系
JP4585662B2 (ja) カメラシステム及びカメラ
JPS62156609A (ja) 焦点検出用光学系
JPH06273664A (ja) 焦点検出装置
JPH02910A (ja) 焦点検出光学装置
JP3181683B2 (ja) 焦点検出装置
JPH04147207A (ja) 焦点検出装置
JPS61133913A (ja) 光学装置
JPH01231010A (ja) 投光手段を有した焦点検出装置
JPH04229786A (ja) 撮像装置