JPS61295520A - 焦点検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は撮影レンズを通して被写体に光を投射し、その
反射光を受光することにより焦点状態を検出しつつ、合
焦位置を検出する焦点検出装置イこ関する。

（従来技術とその問題点） 一般に、−眼レフカメラの焦点検出装置に必要とされる
重要な要素は、開放Ｆ値や焦点距離の異なる種々の交換
レンズに適応し得る能力である。

また、外界の明るさに関係なく焦点検出が行えることも
重要である。

本出願人は、ストロボに補助照明装置を組み込むことに
より、外界が暗い時に光を被写体に向けて投射すること
で、焦点検出を可能とする焦点検出方式を提案した（特
願昭５９−２６１１９４号および特願昭６０−７６８６
号）。

第７図（ａ）はこの焦点検出方式を示す。

第７　図（ａ）において、Ｉはカメラボディ、２は撮影
レンズであって、被写体像を焦点検出用モジュール３で
受光し自動的に焦点検出、焦点調節を行うものである。

光軸ＯΔに関して対称なＳｕ、Ｓｆで規定される範囲が
焦点検出エリアである。

このカメラに装着可能なストロボ４内には補助照明光学
系５か設けられており、夜間等の暗い時にこの補助照明
光学系５から照明光を被写体に投射し、その反射光によ
り焦点検出の検知を行うように構成しである。

照明光は撮影レンズ光軸ＯＡより距離Ｂ離れた（Ｍ置に
色度θ傾けて配置してあり、Ｒｕ、Ｒ４で規定される広
がりの光を照射する。ＯＢは照明光の光軸である。

このような焦点検出ンステムでは、第７図（ｂ）に示す
ように、照明光学系と焦点検出光学系との距離Ｂの分だ
け照明光は斜めから焦点検出エリアを照明することとな
って、照明可能な距離範囲（第７図（ｂ）において、Ｌ
　ｍｉｎからＬ　ｍａｘまでの克。

で示す範囲）に自ずと限界が生じる。この照明可能な距
離範囲党。を長くしようとすれば、それだけ照明光の照
射角を広げなければならないが、焦点検出可能な被写体
距離が短くなるという不都合がある。また、ストロボ不
携帯時には焦点検出の検知ができないという大きな制約
がある。

これに対し、特開昭５４−１５５８３２号公報には、−
眼レフカメラに適したＴ　Ｔ　Ｌアクティブ焦点検出装
置が示されている。具体的には、カメラボディに照明装
置を組み込み、撮影レンズの所定の制限された断面を通
過して被写体側に光を投射し、被写体より反射してきた
光を撮影レンズの別の制限された断面を通過して受光素
子にて受光し、焦点検出をおこなう。この場合、投射し
た光線の、撮影レンズの面間反射によるゴーストやフレ
アー先の影響か大きい。

一方、特開昭５７−２２２１０号公報には投光手段から
の投射光を撮影レンズの一部を通して外部へ投射し、被
写体で反射してらどってきた光を、上記撮影レンズの他
の領域を通して光電受光手段にて受光するようにし、投
光用光軸と受光用光軸とが、上記撮影レンズの主平面上
において、主平面と撮影レンズ光軸との交点に関（２点
対称とならないように設定した焦点検出用光学装置が示
されている。この方式では、前述した不都合な点は解消
されている。また投光用光軸と受光用光軸とを、主表面
」二において撮影レンズ光軸に関し点対称とならないよ
うに配置することで、撮影レンズの面間反射によるゴー
ストやフレアーが除かれる。

ここで、撮影レンズの面間反射によるゴーストやフレア
ーは、撮影レンズ光軸に対し点対称となるから、この関
係を避けた設定とすればよいが、この方式を種々の交換
レンズを有する一眼レフカメラに適用する時に考慮すべ
き点は、撮影レンズの構成や繰り出し爪の変化によって
ゴーストやフレアーが撮影レンズの光軸に対して点対称
となる領域が変化するということである。また、カメラ
側から被写体に光を投射し、その反射光を用いて焦点調
節を行う能動的自動焦点検出方式（以下、単にアクティ
ブＡＦという。）では、前述した如く、焦点調節可能な
距離に自ずと限界があるので、焦点距離の長い撮影レン
ズに充分対応できず、焦点検出のための投射光を投射す
ることなく、外界の光を頼りに焦点調節を行う、検出範
囲に制限のない受動的自動焦点検出方式（以下、パッシ
ブＡＦという。）との併用を考えるのが賢明であろうと
いうことである。

さらにいずれの方式においても、−眼レフカメラの機能
を有効に発揮するためには、開放Ｆ値や焦点距離の異な
る種々の交換レンズに充分適応し得る能力が必要である
。そのためには、受光用光軸は撮影レンズ光軸に極めて
近い領域をにらむ必要がある。しかし、このように配置
すると、前述したことから理解されるように、アクティ
ブＡＰ時においてフレアーやゴーストの影響を受けやす
くなる。

本発明は、」二連のような事情に鑑みてなされたしので
あって、撮影レンズのＦ値、ズーミング、距離リングの
位置やパッシブＡＰとアクティブＡＦの切り替えに応じ
て、焦点検出素子の絞りマスり開口を変化させることに
より、精度が高くかつアクティブＡＰ時に撮影レンズの
面間反射によるゴーストやフレアーの影響がない焦点検
出装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は、撮影レンズ後方からその撮影レン
ズ光軸をはずして光を投射する投光手段を有し、撮影レ
ンズの予定結像面の後方に配置された単一の二次結像手
段により形成される像を受光する受光手段によって撮影
レンズの焦点状態を検出し、上記投光手段から発せられ
て被写体から反射されてきた光により焦点検出を行う焦
点検出装置であって、光が主として」二足二次結像手段
の周辺を通過するような形状の絞り開口を有する絞り板
が上記二次結像手段の直近に配置されていることを特徴
としている。

すなわち、本発明は、焦点検出光学系を構成する二次結
像手段の近くに、周辺光のみを通過させるような形の絞
り開口を何する絞り板を配置することで、フレアーやゴ
ースト光が受光手段に入射するのを防止すると共に、受
光手段に入射する被写体からの反射光量の減少する割合
をできるだけ少なくするようにしたものである。さらに
、上記絞り板をエレクトロクロミル等の電気光学物質で
構成することで、撮影レンズのタイプやズーミング、繰
り出し量の変化に応じて、絞り開口の大きさを変えるこ
とで、きめ細い対応を行い、焦点調節可能な距離をでき
るだけ伸ばしている。

本発明のか＼る特徴は、アクティブＡＰ時におけるフレ
アー光に関する本願の発明者による次のような考察に基
づくしのである。

本願の発明者によるフレアル先に関する考察を第８図か
ら第１２図を用いて説明する。

第８図は、焦点検出用光学系（受光系）の−例である。

Ｌｏは撮影レンズ、Ｉ？はその焦点面であり、その後方
に焦点検出用光学系Ａ。が配置されている。ＱとＰはそ
れぞれレンズの１ｊηに配置されたマスクであり、Ｃｉ
ｉＣＣＤ等の受光素子である。

第１Ｉ図は、第１０図を９０°異なった方向からながめ
た図である。

イバ点調節の原理は、撮影レンズの光軸を挟む撮影レン
ズの第１の部分と第２部分をそれぞれ通過しノこ被写体
光束により作られる二つの像の相関位置を検出して測距
を行うもので、第９図において、撮影レンズＬ、の焦点
面Ｆと等価な位置の近傍にマスクＱを介してコンデンサ
レンズＬ、が配され、さらに、コンデンサレンズＬ、の
背後にマスクＰの２つの開口に結像レンズＬｔ、Ｌ：＋
が配され、それらの結像画６に例えばＣＯＤを用いた左
右のラインセンザが（第８図のＣ参照）が夫々配されて
いる。ピントを合わせるべき物体の像が予定焦点面より
前方に結像する、いわゆる前ビンの像７ａのラインセン
ザの領域での再結像８　ａ、　９　ａは互いに光軸ＯＣ
の方に近づき、反対に後ビンの像７ｂの再結（１８ｂ、
９ｂは互いに光軸ＯＣから遠ざかる。

合焦の場合の像７Ｃの再結像８ｃ、９ｃの互いに対応し
合う二点間の距離は、光学系の構成から定められる特定
の大きさとなる。従って、ラインセンザ」−の象の光分
布パターンを電気信号に変換して、それらのｔ目射的位
置関係を求めると、ピントを合わせるべき物体までの距
離を知ることができる。

第１０図（ａ）および第１０図（ｂ）は、撮影レンズの
面間反射によるフレアー、ゴーストを説明するための投
光光学系の光路図の一例である。なお、説明のため投光
光学系は省略し、光線のみを示した。

撮影レンズ光軸０Ｃ−Ｌで焦点面Ｆ上の一点Ｏから図の
ように撮影レンズ先軸ＯＣに対し、僅かに傾いた角度で
投光された光は撮影レンズＬ。の各面１〜＋１で反射さ
れて焦点面Ｆに向ってもどってくるが、第１０図（ａ）
には１回反射してもどってくる光線を、代表的に１面、
２而１６面について示した。また、第１２図（ｂ）には
、３回反射した後焦点面Ｆに向ってらどってくる光線を
、反射面が６面−１而−６而の場合について示した。

１１１図（ａ）は、第１Ｏ図において、第１のマスクＱ
の而」二におけるフレアー光の像を示したものであり、
フレアー光が光軸に対して点対称の範囲に広がっている
様子がよくわかる。なお、１つ１つの円か撮影レンズの
各面より反射されたフレアー光に対応している。ここで
は１回反射の光線のみを示したが、３回以上の反射光線
についても同様である。

また第１１図（ｂ）は、第２のマスク（絞りマスク）Ｐ
の面上におけるフレアー光の像を示したものであり、第
１のマスクＱを通過した光線のみがこの第２のマスクＰ
に到達するから、フレアー光は大分減少している。

第１２図は、このフレアー光が異なるタイプの撮影レン
ズでどのように変るかを示したものである。第１１図（
ｂ）と同様、絞りマスクＰの面上におけるフレアー光を
示しである。上段には撮影レンズの繰り出し位置が閃の
場合を、下段には最近接の場合を示しである。５０／１
．７の標準レンズ（レンズ構成−ガウスタイプ）と３５
−１０５／３．５−４゜５のズームレンズとでは、フレ
アー光の形状が大分界なっている。また、同じ３５−１
０５／３．５−４．５のズームレンズであっても、ズー
ミングの状態によって大きく変わっている。（Ｌ）の場
合（Ｌ　Ｏ５ｍｍ）には、フレアー光は絞りマスクによ
って遮られているが、（Ｓ）の場合（３５ｍＩ＋＋）に
は絞りマスクＰを通過する光線が存在するようになる。

さらに、繰り出し量によっても微妙に変化している。こ
のように、絞りマスクが光軸に近い領域にあると、ズー
ミングや繰り出しによるフレアー光の変動の影響を大き
く受ける。

従って、絞りマスクにより光軸からできるだけ離れた周
辺光のみを通過させるようにすれば、焦。

点検出時に、撮影レンズのズーミングや繰り出しによる
フレアー光の変動の影響を除くことができるものと考え
られる。

（作用） 本発明において、投光手段は撮影レンズ後方からその撮
影レンズ光軸をはずして光を被写体に投射する。被写体
に投射されて反射された光は上記撮影レンズを透過して
二次結像手段により結像する。この像は受光手段により
受光されて撮影レンズの焦点状態が検出される。絞り板
は二次結像手段の光軸から離れた周辺光のみを通過させ
る。受光手段にはフレアーやゴーストを含まない結像レ
ンズの周辺を通った光が入射する。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつ＼本発明の詳細な説明する。

第１図はフレアー光の影響に対する対策を行った焦点調
節装置を有する一眼レフカメラの模式図である。

第１図において、ｌＯはカメラボディー、１１は交換可
能な撮影レンズ、１２はレフレックスミラーであり、撮
影レンズ１１を透過して来た光をファインダーに反射す
ると共に、一部の光を透過して焦点検出用光学系１４に
も導く。Ｉ３は全反射鏡である。１５は、ペンタプリズ
ムの下面に平行に配置された偏平な形状をした光学部材
であり、下面下向きの凸部＋５ａとファインダー下方の
奥部に設置されたＬＥＤ　＋　６に対向する凸部１５ｂ
と両凸部の中心線が交差する位置に設はパハーフミラー
１５ｃとで凸レンズを構成している。また、ハーフミラ
−１５ｃは、好ましくは１．、ＥＤ１６より発せられる
波長の光線を反射し、可視光を透過するような光学フィ
ルターである。ここでハーフミラ−１５ｃの角度は、Ｌ
ＥＤ　Ｉ　６より発せられた光線を撮影レンズ光軸ＯＣ
に対して僅かの角度傾けるように形成し、ＬＥＤ　１６
より投射された光は撮影レンズ光軸ＯＣ以外の部分を通
過して外部へ投射されるようにする。

第２図に焦点検出用光学系１４の拡大図を示す。

１１は撮影レンズであり、１７は焦点面の近くに配置さ
れ、左右方向に細長い開口１７ａを有するマスクである
。１８はマスク１７の直後に配置されたフィールドレン
ズである。１９は全反射鏡である。全反射鏡１９はフィ
ールドレンズ１８を透過してきた光線の方向をビームス
プリッタ２０に入射させる。

ビームスプリッタ−２０は、半透過面２０ａと全反射面
２０ｂとを有する。半透過面２０ａは可視光を透過し、
赤外光を反射するように構成されている。

電気光学素子２１と、二次結像レンズ２２との間には絞
り板２５が配置されている。絞り板２５には、第３図（
ａ）に示すように、大略楕円形状を有するパッシブＡＦ
用の２つの絞り開口２５ａ、２５ｂが左右に間隔をおい
て形成され、これら絞り開口２５ａ、２５ｂの下部には
、同様に楕円形状を有するアクティブＡＰ用の２つの絞
り開口２５ｃ。

２５ｄが左右に間隔をおいて形成されている。絞り開口
２５ｃ、２５ｄは、後述するように、絞り開口２５ａ、
２５ｂよりも開口寸法が大きくなっている。そして、絞
り開口２５ａの後方には二次結像レンズ２２ａが、絞り
開口２５ｂの後方には二次結像レンズ２２ｂが配置され
ていて、二次結像レンズ２２ａ、２２ｂの結像面には第
３図（ｂ）に示すＣＯＤ等の受光素子アレイ２３が設け
られている。

これらの配置、構成は従来の焦点検出用光学系と同じで
ある（第８図参照）。

一方、絞り開口２５ｃと２５ｄの後方には、単一の結像
レンズ２２ｃが設けられている。そして、その結像面に
は受光素子アレイ２３と直交する方向に２つの受光素子
２４が配列されている。この光学系はアクティブＡＰ用
のためであり、絞り開口２５ｃと２５ｄは、撮影レンズ
１１の面間反射によるフレアーやゴースト対策のための
ものである。

第３図（Ｃ）に示すように、電気光学素子２１には絞り
板２５の絞り開口２５ｃ、２５ｄのほぼ内側の１／２の
開口領域を覆うように凸形状の透明電極２１ａが形成さ
れていて、後述するように、絞り開口２５ｃと２５ｄの
透過領域の位置をかえる。

受光素子２４が縦方向に配列されているのは、前記した
ように投光光軸が絞り開口２５ａ、２５ｂの並び方向に
対して撮影レンズ光軸を含んで直交する面内に設定され
ているから、焦点調節に応じて被写体からの反射像が縦
方向に移動するからである。アクティブＡＦ時には、こ
の受光素子２４の２つの出力を比較することによって焦
点検出を行うものである（詳しくは、特開昭５４−１５
５８３２号公報参照）。２６と２７は遮完部材である。

第４図に示すように、パッシブＡＰ用の絞り開口２５ａ
、２５ｂの大きさ克と、アクティブＡＦ’用の絞り開口
２５ｃ、２５ｄの大きさｍとの関係は、ｍ＞、９となっ
ている。従って、アクティブＡＦ時には、パッシブＡＦ
時と比較してより明るい（Ｆ値の小さい）部分からの光
線も受光素子２４に入射するように構成しである。

これは、受光素子２４に入射する光量を増加させて焦点
検出可能な距離を長くするためであるが、その結果、開
放Ｆ値の大きな暗い撮影レンズの使用時に、上記絞り開
口２５ｃ、２５ｄに入射する光線の一部が撮影レンズ１
１の開口（瞳）により蹴られる。

バッンブＡＦでは、既に説明したように、２つの像の相
関（位相差）をとることにより焦点検出を行っているが
、アクティブＡＰでは、投光手段から投射された光の被
写体からの反射光が二次結像レンズ２２を通過すること
により形成される像の位置を、単に、２つの受光素子２
４に夫々入射する光量差として検出しているだけである
から、絞り開口２５ｃ、２５ｄに入射する光線の一部が
撮影レンズ１１　　の開口に蹴られて呟アクティブＡＦ
による焦点調節には何ら影響を与えることはない。

アクティブＡＦ時の撮影レンズ１１と絞り開口２５ｃ、
２５ｄの形状との関係を、第１２図の撮影レンズ１１に
対応させて示せば、次の第５図（ａ）および第５図（ｂ
）のようになる。

第５図（ａ）および第５図（ｂ）からも１フされるよう
に、第１２図に示すフレアー光の領域が小さい、即ち、
撮影レンズ１１が５０／１．．７および３５−１０５／
３．５−４．５（Ｌ　）の場合には、絞り開口２５ｃ、
２５ｄは全開される。これに対し、第１２図に示すフレ
アー光の領域が大きい、即ち、撮影レンズ１１が３５−
１０５／３．５−４．５　（Ｓ）の場合には、絞り開口
２５ｃ、２５ｄは、電気光学素子２１の透明電極２１ａ
の部分の着色によるンヤッタ効果により、第５図（ｂ）
において、斜線を付して示すように、二次結像レンズ２
２の光軸側の半分の領域を通過する光が遮断され、二次
結像レンズ２２の周辺を透過する光のみが受光素子２４
へ通過することになる。従って、上記フレアー光が受光
素子２４に入射するのが防止される。

第６図は焦点検出回路のブロック図である。２８は焦点
検出回路、２９はマイクロコンピュータ（以下、マイコ
ンと略記する。）であり、焦点検出回路２８の出力を演
算してレンズ駆動回路３０によりモータ３１を駆動して
、撮影レンズ１１のビン＋−ｇ節を行う。３２は撮影レ
ンズ１１内に設けら　。

れたＲＯＭであって、撮影レンズＩＩの種々の情報（開
放Ｆ値、屈折系、反射望遠等のレンズタイプ、焦点距離
、繰り出し量、球面収差量等）が記憶されている。３３
は測光回路で、被写体の輝度を測光し暗い時に発光回路
３４により投光用ＬＥＤ１６を発光する情報を出力する
。この情報がマイコン２９に出力されると、撮影レンズ
タイプに配置されたＲＯＭ３２の情報を参照して電気光
学素子２１の絞りの切替えを行う。３５は表示回路でマ
イコン２９の出力情報により表示素子３６を点灯又は消
灯して合焦表示を行うと共に、アクティブＡＦが不可能
な撮影レンズが装着された時には使用者に警告信号を与
える働きもする。ここで、アクティブＡＦが不可能な撮
影レンズとは上で述べてきた対策を行った後らさらにフ
レアー光やゴースト光が除去できないために、焦点調節
が行えないレンズを言う。

（発明の効果） 以上、詳述したことからも明らかなように、本発明は、
二次結像手段の周辺光のみを通過させる形状の絞り開口
を有する絞り板を使用し、撮影レンズの面間反射による
フレアー光やゴーストが受光素子に入射するのを防止す
るとともに、受光素子に入射する光量ができるだけ大き
くなるようにしたので、アクティブＡＰ時に撮影レンズ
の面間反射によるフレアーやゴーストの影響を受けない
、焦点検出可能な距離が大きな焦点検出装置を得ること
ができる。

また、エレン）・ロクロミック素子等の電気光学素子を
絞り板として使用することにより、撮影レンズのタイプ
やズーミング、繰り出し量の変化に応じて絞り開口の大
きさを電気的に変化させるようにすれば、アクティブＡ
Ｆ時において使用可能な撮影レンズの数を増やすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焦点検出装置を装備した一眼レフ
カメラの模式図、 第２図は第１図の一眼レフカメラの焦点検出装置の光学
系の拡大図、 第３図（ａ）、第３図（ｂ）および第３図（ｃ）は夫々
焦点検出装置の光学系の絞り板、受光素子および電気光
学素子の平面図、 第４図は絞り板の絞り開口の説明図、 第５図（ａ）および第５図（ｂ）は夫々撮影レンズによ
る絞り開口の変化を示す説明図、 第６図は焦点検出回路のブロック図、 第７図（ａ）および第７図（ｂ）は夫々従来の焦点検出
装置を備えたＴ　Ｔ　Ｌレンズ交換式カメラと補助照明
装置を内蔵したストロボによる焦点検出ンステムおよび
補助照明装置による照明距離範囲の説明図、 第８図および第９図は夫々焦点検出装置の焦点検出光学
系の説明図、 第１Ｏ図（ａ）および第１Ｏ図（ｌ］）は夫々撮影レン
ズの面間反射によるフレアー、ゴーストを説明するため
の投光光学系の光路図、 第１１図（ａ）お上び第１１図（ｂ）は夫々第８図にお
ける第１のマスク面上および第２のマスク面上における
フレアー光の像の説明図、 第１２図は撮影レンズによるフレアー光の変化を示す説
明図である。 １１・・・撮影レンズ、　　Ｉ４・・・焦点検出用光学
系、２Ｉ・・・電気光学素子、 ２２ａ、　２２ｂ、　　２２ｃ　−・・二次結像レンズ
、２４・・・受光素子、　　　　２５・・・絞り板、２
５ａ、　　２５ｂ、　　２５ｃ、　　２５ｄ−・絞り開
口、２８・・・焦点検出回路、　　２９・・・マイコン
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮影レンズ後方からその撮影レンズ光軸をはずし
   て光を投射する投光手段を有し、撮影レンズの予定結像
   面の後方に配置された単一の二次結像手段により形成さ
   れる像を受光する受光手段によって撮影レンズの焦点状
   態を検出し、上記投光手段から発せられて被写体から反
   射されてきた光により焦点検出を行う焦点検出装置であ
   って、光が主として上記二次結像手段の周辺を通過する
   ような形状の絞り開口を有する絞り板が上記二次結像手
   段に近接して配置されていることを特徴とする焦点検出
   装置。
2. （２）上記絞り板が電気光学素子であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
3. （３）上記絞り板の絞り開口が撮影レンズの種類によっ
   て位置もしくは大きさが切り替わるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の焦点検出装置。