JPS63172110A - オートフォーカスカメラ - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、写真用カメラ、ビデオ用カメラ等の撮影レン
ズやその他のレンズのピント位置を２次像の位置関係に
より自動的に検出する焦点検出装置の改良に関するもの
である。

（発明の背景） 撮影レンズなどの主結像レンズの予定結像面と等価な位
との近傍にフィールドレンズを、その後方に２次結像光
学系を、それぞれ配置し、予定結像面と等価な位置の近
傍に形成された物体の像を更に複数の２次像に分離し、
この複数の２次像を各々複数の受光手段により受光し、
複数の２次像の位置関係を求めることによって主結像レ
ンズのピント位置（予定結像面からのピント外れ量）を
得る焦点検出装置は、従来から良く知られている。

第８図（Ａ）（Ｂ）は上記焦点検出装置の構成を示す図
である。第８図（Ａ）に示されるように、主結像レンズ
の開放での瞳ｌは、ピントが合っていれば予定結像面２
に結像し、第８図（Ｂ）に示されるように、分溺瞳３，
４は、予定結像面２（と等価な位置）の近傍に配置され
たフィールドレンズ５及び２次結像レンズ６により受光
素子７．８上に投影される。主結像レンズがピント外れ
の状態にあるときは、受光素子７，８上の２次像の位置
関係が基準位置関係と異なるため、受光素子７，８の像
信号の位相のずれに基づいてピント位置（ピント外れ針
）を演算することができる。

ところで、上記焦点検出装置において、正確なピント位
置検出は主結像レンズが理想的無収差レンズの場合に成
立するものであり、主結像レンズに収差がある場合には
、演算したピント位置と、実際の主結像レンズの最良の
ピント位置とに差が生じ、予定結像面２に演算したピン
ト位置を一致させても、多少ピント外れになることが起
こる。

即ち第９図に示されるように、球面収差が完全には補正
されていない主結像レンズの場合、Ｉ）Ｉｆに相当する
球面収差はａとなり、分割瞳３又は４に相当する球面収
差はｂとなるので、コントラストが最良になるピント位
置が異なる。

また、色収差の補正が完全ではない主結像レンズにおい
ても、ピント位置が異なる場合がある。

第１０図はこの場合の理由を示した分光特性図である。

横軸に光軸上の位置、縦軸に光軸上の各位置に結像する
光量をとっている。Ｃは一般の写真レンズに対して使用
される感光材の特性から重み付けした特性曲線で、ｄが
最良のピント位置である。ｅは焦点検出装置に使用され
る受光素子の分光感度特性から重み付けした特性曲線で
、ｆが受光像のピント位とである。一般には特性曲線Ｃ
と特性曲線ｅとは一致しないので、ピント差ｇが生じる
。

以上の説明から分かるように、理想的な主結像レンズと
実際の主結像レンズとでは収差の残量に応じてピント位
置（ピント外れ量）の検出誤差を生じる。

上記欠点を解決するためには、主結像レンズの収差補正
を上記検出誤差が十分に少なくなるまで行えば良いが、
写真又はビデオの画質として求められるよりはるかに高
度の補正が必要であり、結果として大型で、高価なもの
となる。

受光素子での２次像の基準位置設定を、実際の主結像レ
ンズで行えば、そのレンズ又はそのズーム位置では検出
誤差はなくなるが、レンズ交換を行ったり、ズーミング
した場合には、検出誤差を生じる。また、色収差に関し
ては、受光素子の感度がフィルム感度と同じものを用い
るか、或いはフィルタ等によって補正すれば良く、その
ような提案等もなされているが、自然界では赤外側の光
！Ｉｌ：が多く、赤外を多く受光することによって暗い
所での撮影が有利になり、精度も良くなるから、好まし
くない。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題点を解決し。

球面収差や色収差が完全には補正されていない主結像レ
ンズを用いた場合でも、主結像レンズの最良のピント位
置を検出することができ、同時に受光手段の感度分布を
、色収差を考慮せずに、自由に設定することができる焦
点検出装ごを提供することである。

（発明の特ｒｊ！Ｊ） 上記目的を達成するために、本発明は、２次像の位置関
係により演算手段が演算するピント位置と、主結像レン
ズの最良のピント位置との、ピント差に関するデータを
、主結像レンズ固有のものとして記憶する記憶手段と、
前記演算手段が演算したピント位置を、前記データによ
り前記主結像レンズの最良のピント位置に補正する補正
手段とを設け、以て、合焦の判定、レンズ駆動量の算出
に際して、演算したピント位置を、球面収差や色収差に
依存するピント差に関するデータにより、演算上で補正
するようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例） 第１図は一眼レフレックスカメラに適用した本発明の一
実施例の構成を示す。

フォーカシングレンズ１０と結像レンズ１１から成る撮
影レンズは１本発明の主結像レンズに相当し、撮影は、
これらのレンズ１０．１１を通過した被写体光がフィル
ム面１２の上に結像されることにより行われる。フィル
ム面１２が本発明の予定結像面に相当する０画界の観察
は、反射ミラー１３、コンデンサレンズ１４．ペンタゴ
ナルプリズム１５及び接眼レンズ１６を通して行われる
。焦点検出は、フォーカシングレンズ１０と結像レンズ
１１を通り、反射ミラー１３の一部半透過部を透過し、
測距ミラー１７で反射した被写体光が、不図示のフィー
ルドレンズ、２次結像光学系で分離され、受光素子１８
により受光され、受光素子１８の像信号がディジタル信
号に変換され、演算手段１９においてピント位Ｆ１１（
フィルム面１２からのピント外れ量）が演算されること
によって、行われる。演算手段１９は、本発明の演算手
段に相当すると共に、本発明の補正手段をも包含するも
のである。

撮影レンズ側には、接点２０によりカメラ側の演算手段
１９に接続されるレンズ側制御手段２１と、本発明の記
憶手段に相当するＲＯＭ２２と。

フォーカシングレンズ１０を光軸方向に移動させる駆動
モータ２３とが備えられる。ＲＯＭ２２は、演算手段１
９が演算するピント位置と、撮影レンズの最良のピント
位置とのピント差を、撮影レンズ固有のデータとして記
憶しているものである。演算手段１９は、ピント位置を
演算するに際してレンズ側制御手段２１にデータ読み出
し命令を送り、レンズ側制御手段２１はＲＯＭ２２から
ピント差のデータを読み出し、演算手段１９へ送る。演
算手段１９は演算したピント位置をピント差のデータを
参照して補正し、補正したピント位ｎからレンズ駆動量
を算出して、これをレンズ側制御手段２１へ送る。レン
ズ側制御手段２１は、レンズ駆動量に対応して駆動モー
タ２３を駆動する。駆動モータ２３の駆動によりヘリコ
イド２４が移動し、フォーカシングレンズ１０がピント
合わせを行う、ヘリコイド２４の上に形成されたパルス
パターンから出力されるパルスをパルスカウンタ２５が
カウントし、このカウント値がレンズ駆動量に一致した
時に、レンズ側制御手段２１は命令された量のレンズ駆
動が行われたことを判別する。

演算手段１９の演算内容を第２図により更に詳しく説明
する。

ステップ１において、焦点検出動作は、シャッタボタン
の半押しく第１ストローク）による測光スイッチｓｗｌ
のオンで開始されるのが一般的である。測距用スイッチ
を別に設けて、そのオンにより開始させるようにしても
よい、ステップ２でレンズ側制御手段２１へデータ読み
出し命令を送信す′る。ステップ３ではＲＯＭ２２から
読み出されて、レンズ側制御手段２１から送られてきた
ピント差のデータを受信し、演算手段１９の内蔵メモリ
に一時的に保持する。ステップ４では受光素子１８に対
して２次像の光電変換を所定時間行わせ、像蓄積させる
。ステップ５では、蓄積された像信号をＡ／Ｄ変換器に
よりディジタル信号に変換させる。ステップ６では、こ
のディジタル信号に基づいてピント位置を演算し、演算
したピント位置にピント差を加算して、補正を行う、ス
テップ７では、補正法のピント位置をレンズ駆動量（駆
動方向を含む）に換算し、このレンズ駆動量が零に近い
所定の範囲内の値（合焦とみなし得る範囲内）であれば
、ここで焦点検出動作を終了する。レンズ駆動量が合焦
とみなし得る範囲外の値であれば、レンズ駆動量をレン
ズ側制御手段２１へ送信し、撮影レンズを移動させる。

ステップ９でレンズ駆動終了信号を受信すると、焦点検
出動作を終了する。

第３図にレンズ側制御手段２１の動作のフローを示す。

ステップ１０でカメラからの信号を受信すると、ステッ
プ１１でその信号を判別する。データ読み出し命令であ
る場合には、ステップ１２へ進み、ＲＯＭ２２からピン
ト差のデータを読み出すと共に、レンズ各部に設けられ
たスイッチの状態、ズーム位置、フォーカシングレンズ
１０の位置などのレンズ状態を判別する。ステップ１３
でピント差のデータ及びレンズ状態のデータを演算手段
１９へ送信し、ステップ１４で制御をカメラ側へ渡す。

カメラからの信号がレンズ駆動量である場合には、ステ
ップ１１からステップ１５へ進み、駆動モータ２３に通
電する。ステップ１６ではレンズ駆動量に対応するパル
ス数だけパルスカウンタ２５がカウントしたことを検出
すると、駆動モータ２３の通電を停止する。ステップ１
７ではレンズ駆動終了信号をカメラ側へ送信し、ステッ
プ１４で動作を終了する。

本実施例によれば、レンズ駆動量の算出に際して、演算
したピント位置を、球面収差や色収差に依存するピント
差により、演算上で補正した上で、補正法のピント位置
によりレンズ駆動量を算出するようにしたから、球面収
差や色収差が完全には補正されていない主結像レンズを
用いた場合でも、主結像レンズの最良のピント位置を正
確に予定結像面に一致させることができる。そして。

レンズの収差補正の上でピント合わせの制約、即ち球面
収差補正の制約が除去されることにより、設計上の自由
度、更には画質の上での作画効果を引き出すレンズの味
と称される設計上の自由度を与えることができる。また
、記憶されているピント差に色収差に依存する分も含め
ているから、受光手段の感度分布を、色収差を考慮せず
に、自由に設定することができ、高精度、高ａ１＠、例
えば暗い所での測距能力の向上を図ることができる。

第１〜３図図示実施例では、ピント差に関するデータと
して、光学的な近軸基準で決定されるピント差そのもの
を用いているが、交換レンズの中から標準レンズを選定
し、標準レンズで演算手段１９が演算するピント位置を
、！Ｍ準レンズの最良のピント位置と一致するように調
整し、このような標準レンズの調整済演算ピント位置と
、標準レンズ以外の交換レンズの最良のピント位ｌとの
、ピント差を、ピント差に関するデータとして用いるこ
とが好ましい、このことにより、カメラ側の焦点検出装
置を精度良く調整することが可能となる。すなわち、焦
点検出装置を構成するフィールドレンズ、２次結像光学
系、受光素子の位置関係を機械的に組み立てるだけでは
、寸法精度上、合焦位置を精度良く設定することが困難
であり、調整が必要となるからである。

本発明は、撮影レンズを駆動モータにより移動させる自
動合焦装置のみならず、焦点検出袋この検出結果に応じ
て手動で撮影レンズを駆動してピント合わせを行う装置
にも適用することができる０合焦の判定の際に、焦点検
出装置が検出するピント位置を、記憶されたピント差に
関するデータにより補正し、補正されたピント位置が予
定結像面に一致した時に合焦と判定するようにする。

第１図では、レンズ側にレンズ側制御手段２１を設けて
いるが、レンズ側制御手段２１をレンズ側から除き、そ
の制御をすべてカメラ側で行うようにしてもよいし、駆
動モータ２３もカメラ側に配置してもよい。

撮影レンズのピント位置は、組立て精度１部品精度を向
上させても、ある程度はバラツキを生じる０画質として
は実際の使用上、特に問題はないが、ピント位置を自動
的に合わせる場合には無視できない誤差となる。ところ
で、１個１個の撮影レンズのピント位置は、組立てが完
了しなければ測定することができず、測定後にＲＯＭ２
２の内容を書き換えることは不可能である。撮影レンズ
側々のピント位置のバラツキ分布に対応させて、予めピ
ント差に関するデータの異なるＲＯＭ２２を用意するこ
ともＯｆ能であるが、組立て後にＲＯＭ２２を交換する
ことは極めて非能率な作業である。

上記のような不都合を解決した本発明の実施例を第４〜
７図に示す。

ＲＯＭ２２には、第４図に示されるように、四つの番地
ＯＯ〜１１により指定される四つの記憶領域が設けられ
、ピント位置のバラツキを考慮して異なる値に決定され
た、ピント差に関するデータＤＡＴＡ　１−ＤＡＴＡ４
が、四つの記憶領域に記憶されている。レンズ側制御手
段２１（第１図）には、第５図に示されるように、レン
ズ外部から作業しやすい位こに突出するフレキシブル端
子板２６が形成される。フレキシブル端子板２６には、
三つの端子Ｐ−０、Ｐ−１、Ｐ−２が設けられ、第６図
に示されるように、端子Ｐ−０は抵抗Ｒｏを経て電源に
接続されると共に、スイッチＳＷ０を経て接地される。

端子Ｐ−１は抵抗Ｒ。

を経て電源に接続されると共に、スイッチＳＷ１を経て
接地される。端子Ｐ−２は直接接地される。

撮影レンズを組み立てた後、ピント差に関するデータを
測定し、その値に最も近いデータＤＡＴＡｌ−ＤＡＴＡ
４の一つをレンズ側制御手段２１のスイッチＳＷｏ及び
スイッチＳＷ１の操作により選ぶ０例えば、データＤＡ
ＴＡ３を選ぶ場合には、スイッチＳＷ０をオンに固定し
、スイッチＳＷＩをオフに固定する。これにより、第７
図に示されるフローに従って番地１０　（ＡＤＨ＝　１
０）が指定され、データＤＡＴＡ３が選択される。以後
、レンズ側制御手段２１によりＲＯＭ２２からデータが
読み出される場合には、ＲＯＭ２２は常にデータＤＡＴ
Ａ３を出力する。

第６図ではスイッチｓｗ０．ｓｗ、を用いているが、こ
れらのスイッチを用いずに端子Ｐ−０゜Ｐ−２間、端子
Ｐ−１．Ｐ−２間をフレキシブル端子板２６上で半田付
けなどにより直接短絡し、或いは開放状態のままにする
ようにしてもよい。

例えば、データＤＡＴＡ３を選ぶ場合には、端子Ｐ−０
．Ｐ−２間を半田付けにより短絡し、端子Ｐ−１．Ｐ−
２間は半田付けせず、開放状態のままにする。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明によれば、２次像の位置関
係により演算手段が演算するピント位置と、主結像レン
ズの最良のピント位置との、ピント差′に関するデータ
を、主結像レンズ固有のものとして記憶する記憶手段と
、前記演算手段が演算したピント位置を、前記データに
より前記主結像レンズの最良のピント位置に補正する補
正手段とを設け、以て、合焦の判定、レンズ駆動量の算
出に際して、演算したピント位置を１球面収差や色収差
に依存するピント差に関するデータにより。

演算上で補正するようにしたから、球面収差や色収差が
完全には補正されていない主結像レンズを用いた場合で
も、主結像レンズの最良のピント位置を検出することが
でき、同時に受光手段の感度分布を１色収差を考慮せず
に、自由に設定することができる。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の一実施例における演算手段の動作を示すフローチャ
ート、第３図は本発明の一実施例におけるレンズ側制御
手段の動作を示すフローチャート、第４図は本発明の他
の実施例におけるＲＯＭの記憶領域を示す図、第５図は
本発明の他の実施例におけるレンズ側制御手段のフレキ
シブル端子板を示す平面図、第６図は同じくフレキシブ
ル端子板の接続図、第７図は本発明の他の実施例におけ
るレンズ側制御手段のＲＯＭ番地指定動作を示すフロー
チャート、第８図は従来の瞳分割方式の焦点検出装置の
構成図、第９図は第８図装置の主結像レンズの球面収差
を示す図、第１０図は第８図装置の主結像レンズの色収
差によるピント差を示す図である。

２・・・・・・予定結像面、３．４・・・・・・分割時
、５・・・・・・フィールドレンズ、６・・・・・・２
次結像レンズ、７゜８・・・・・・受光素子、１０・・
・・・・フォーカシングレンズ、１１・・・・・・結像
レンズ、１２・・・・・・フィルム面。

１８・・・・・・◇”？−Ｊ！子、１９・・・・・・演
ｎ手段、２１・・・・・・レンズ側制御手段、２２・旧
・・ＲＯＭ、２３・・・・・・駆動モータ、ＤＡＴＡ　
１〜４・旧・・ピント差に関するデータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）予定結像面にピント位置を一致させる主結像レン
   ズと、該主結像レンズの前記予定結像面と等価な位置の
   近傍に配置されるフィールドレンズと、該フィールドレ
   ンズの後方に配置され、該フィールドレンズと共に前記
   予定結像面と等価な位置の近傍に形成された物体の像を
   複数の２次像に分離する２次結像光学系と、前記２次像
   を受光する受光手段と、該受光手段により受光された２
   次像の位置関係により前記主結像レンズのピント位置を
   演算する演算手段とを備えた焦点検出装置において、前
   記演算手段が演算するピント位置と、前記主結像レンズ
   の最良のピント位置との、ピント差に関するデータを、
   主結像レンズ固有のものとして記憶する記憶手段と、前
   記演算手段が演算したピント位置を、前記ピント差に関
   するデータにより前記主結像レンズの最良のピント位置
   に補正する補正手段とを設けたことを特徴とする焦点検
   出装置。
2. （２）前記記憶手段に、択一的に選択される複数の前記
   ピント差に関するデータを記憶する複数の記憶領域を設
   けたことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
   焦点検出装置。
3. （３）前記ピント差に関するデータが、前記演算手段が
   演算するピント位置と、前記主結像レンズの最良のピン
   ト位置との、ピント差そのものから成ることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
4. （４）前記ピント差に関するデータが、前記主結像レン
   ズの中から選定された標準レンズの最良のピント位置と
   一致するように調整された前部演算手段による演算ピン
   ト位置と、前記主結像レンズのうちの標準レンズ以外の
   交換レンズの最良のピント位置との、ピント差から成る
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の焦点
   検出装置。