JPS6380213A - 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） 本発明は結像レンズによる結像状態を、結像ないし結像
光束から２つの第２結像レンズを通して受光素子上に結
像する２つの像の位相差として得る型式の焦点検出装置
に関するもので、マイクロリーグ、マイクロリーグプリ
ンタ等の投影機器や、通常のカメラあるいはビデオカメ
ラと云った撮影機器に利用される。

（従来の技術） 従来この種型式の焦点検出装置としては、結像ＣンズＡ
による結像面との等価面Ｂに結像した像を第２結像系と
してのセパレートレンズＣ１Ｄにより受光素子Ｅ上２箇
所に結像させて、結像状態の違いをコントラスト波形の
位相差として得るようにしたもの（第１３図）、またフ
ァインダースクリーンＦからの光束を第２結像系として
の２つのリレーレンズＧＳＨを通して受光素子Ｅ上に結
像させて前記従来例と同様に検出するもの（第１４図）
、さらに生物顕微鏡で見られるようなセパレートレンズ
Ｃ，ＤやリレーレンズＧ、Ｈの代りに機械的なチョッパ
■を用い、写真接眼レンズＪからの結像光束を光軸を境
にしてチョッパＩにより交互に遮ぎることで受光素子Ｅ
上の結像位置を変化させ結像状態の違いを位相差として
得るもの（第１５図）がある（発明が解決しようとする
問題点） 前記第１３図、第１４図の各従来例は、図から明らかな
ように結像レンズによる結像光束Ｋを、セパレートレン
ズＣ，ＤやリレーレンズＧ、　Ｈによって検出光束り、
Ｍに分割して受光素子Ｅ上に別個に集光させるもので、
焦点検出に充分なコントラストを得るためにセパレート
レンズＣ，ＤやリレーレンズＧ、Ｈの口径を大きくしよ
うとしても、第１６図に示すように結像光束Ｋに多くの
未集光範囲を残しながら相互の集光範囲ｋｌｓ　ｋｚに
ケラレ部分Ｎが生じてしまう。これを解消するにはレン
ズｃ、、ＤやＧ、Ｈを左右に離す必要があり装置の大型
化を招くし限界がある。このためＦ値の大きないわゆる
暗い結像光学系では充分な焦点検出が行えず、オートフ
ォーカスに大きな制限となっている。

また、機械的なチョッパ方式では、結像光束にの両側部
分を受光素子Ｅ上へ交互に有効に入光させることで前記
問題点を解消することはできるが、チョッパの機械的動
作が必要で構造の複雑化を招くし故障し易く耐久性に乏
しいものとなる。さらに２つの検出光束り、Ｍを同時に
得ることができないのでその分検出速度が遅くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記のような問題点を解決するために、第１結
像手段によって結像された光束を分割する分割手段と、
分割した各光束を受光素子上に結像させる第２結像手段
と、この第２結像手段に入光する各分割光束の隣接側部
分を光束分割時点ないしはそれ以後に入射規制する光束
規制手段とを備えたことを特徴とするものである。

（作　用） 第１結像手段を経た結像光束は、分割手段によって分割
され、以後別の光路でそれぞれ第２結像手段に向けられ
る。各分割光束は前記分割の時点か、分割時点から第２
結像手段に達するまでに、相互の隣接側部分の第２結像
手段への入射を光束規制手段によって規制される。

これによって、各第２結像手段には、最大結像光束全範
囲についての左右２分割範囲づつが相互ケラレなく第２
結像手段に個別に入射され、そのまま受光素子上の異な
った位置に集光させることができ、それら集光光束範囲
の和が結像光束に等しいものとなる。

（実施例） 第１図から第５図に示す本発明の第１実施例について説
明すれば、図示しない結像レンズからの結像光束そのま
まか、ハーフミラ−等で焦点検出用の結像光束とした結
像光束１を、相互間にハーフミラ−２を持ったプリズム
３．４によって２つの光束１ａ、１ｂに分割して各プリ
ズム３．４の焦点面３ａ、４ａに結像させ、この光束１
ａ、１ｂそれぞれの結像を個別の第２結像レンズ５．６
によって受光素子７上の異なった位置に再結像させるよ
うにしている。プリズム３．４により分割された各分割
光束１ａ、１ｂの結像光束は第２結像レンズ５．６に入
射する直前で、互いの隣接側半部を遮光部材８によって
遮光され、第２結像レンズ５．６への入射光束範囲を規
制されている。

ここで各第２結像レンズ５．６は、第５図に示すように
結像光束１全範囲の各半部づつの相互にケラレのない分
割光束１ａ、　ｌｂとして受光素子７上に集光させ、結
像光束１の半部づつを有効に利用した像を受光素子７上
に結像させることができ、Ｆ値の大きな結像レンズの場
合でも焦点検出に充分なコントラストが得られる。

こうして受光素子７上に各分割光束１ａ、１ｂが集光さ
れ結像すると、受光素子７の前記結像位置対応部分から
、受光の強さに応じたコントラストのピーク値が得られ
る。各分割光束１ａ、１ｂの結像位置は、結像レンズが
合焦位置にあるとき第２図に示す位ｚａｌ、ｂｌである
のに対し、前ビン状態では第３図に示す位Ｔｌａ　ｚ、
ｂ２であって合焦時よりも相互に近接した位置となり、
後ピン状態では第４図に示すａ３、ｂ３であって合焦時
よりも相互に離間した位置となる。

これら各結像位置の違いは、受光素子７上のそれらに対
応した位置で出力されるコントラストのピークＰａｌ、
　ｐｂ＋、　Ｐａｚ、Ｐｂ２、Ｐａ、、Ｐｂ３の間隔位
置の差として得られる。

したがってピークＰａいＰｂ、の位置が合焦、それらよ
り内側のピークＰａｚ、Ｐｂ２が得られるとき前ピン、
それらより外側のピークＰａ３、Ｐｂ３が得られるとき
後ピンとなる。

これらの判別は受光素子７からの出力をマイクロコンピ
ュータに入力して演算させることにより自動的に行うこ
とができ、前記コントラストのピーク位置検出のために
は受光素子７をＣＯＤアレイとするのが適当である。も
っとも検出する位置変化は一直線上のことに限られるの
でＣＣＤラインセンサで充分である。しかしこれらに限
らす種々のイメージセンサを用いることができる。

第６図に示す第２実施例は、プリズム３．４に対する結
像光束１の入射方向を変えただけで他は変らないので説
明は省略する。

第１１第２実施例において、プリズム３の焦点面３ａが
プリズム４の焦点面４ａよりも突出しているのは各分割
光束１ａ、１ｂの焦点面までの光路長を等しくするため
の延長部分である。

第７図に示す第３実施例は、結像光束１を焦点面位置に
置いたハーフミラ−２１に一旦結像させて、このハーフ
ミラ−２１の表側への結像反射光束１ａと裏側への結像
透過光束１ｂとに分割し、それら各分割光束１ａ、１ｂ
を補助レンズ２２の光軸両側部分により集光し、補助レ
ンズ２２の両側部分を経た各分割光束１ａ、１ｂを第２
結像レンズ２３．２４により受光素子２５上に再結像さ
せるようにしである。ここでも各分割光束１ａ、１ｂは
第２結像レンズ２３．２４の直前で遮光部材２６によっ
て前記第１、第２実施例同様に光束規制されているこの
実施例は結像光束１の分割方式が第１、第２実施例と異
なるだけで他は同様であり共通する説明は省略する。

第８図に示す第４実施例は、結像光束１をプリズム３１
の■字形反射面３１ａによって左右に２分割して互いに
結像光束１中の相手側半部を有しない半円形光束１ａ、
　ｌｂとされてそれぞれ焦点面３１ｂ　、３１ｃに結像
し、それ自体で光束規制された状態になるようにしであ
る。

したがって、各焦点面３１ｂ　、　３１ｃの結像を独立
した光束規制手段なしにそのまま第２結像レンズ３２．
３３により受光素子３４に再結像させるだけで第１．２
．３各実施例と同様に焦点検出することができる。

このため光学系が簡略化する。

第９図に示す第５実施例は、結像光束１を三角プリズム
４１により２光束１ａ、　ｌｂに分光させ、それぞれを
遮光部材４２により光束規制した上で第２結像レンズ４
３．４４を介し受光素子４５に再結像させるようにしで
ある。プリズム４１による分光上光束１ａ、１ｂを適度
に隔った光路で得られるよう、プリズム４１の手前に２
波長バンドパスフイルタ４６を置き、波長差の大きい２
つの波゛長帯域を透過させてプリズム４１に与えるよう
にしである。

この実施例では、結像光束ｌから分割光束１ａ、１ｂを
得るためのプリズムが第１、第２、第４実施例に比べて
簡略化する。

ここで本実施例に第３実施例におけるような補助レンズ
２２と第２結像レンズ２３．２４を適用し、プリズム４
１からの各分割光束１ａ、　ｌｂを受光素子４５に結像
させるようにすることができる。

また逆に第３実施例において、補助レンズ２２を用いず
、またはハーフミラ−２１を焦点面に置かず、第５実施
例のような第２結像レンズ４３．４４による結像方式を
採用することができる。

第１０図、第１１図、第１２図は各分割光束１ａ、　ｌ
ｂに対し１つの第２結像レンズ５１を兼用した第６実施
例の場合を示している。この実施例では前記第１実施例
における第２結像レンズ５．６に代えて一枚レンズであ
る第２結像レンズ５１１つを設けである。

これにより各分割光束１ａ、１ｂによる各焦点面３ａ、
４ａ上の結像が１つの第２結像レンズ５１の各半部によ
って受光素子５２上の異なった位置に再結像される。な
お第２結像レンズ５１に入射する光束１ａ、１ｂは前記
各実施例同様隣接する側の各半部づつが遮光部材５３に
よって遮光され、相互ケラレのない分割光束１ａ、　ｌ
ｂとして受光素子５２上に集光される。

第１０図に合焦の状態、第１１図に前ピンの状態、第１
２図に後ピンの状態を示しているように、それぞれの場
合で光束１ａ、１ｂの結像位置が異なり、合焦、前ピン
、後ピンの判別を行うことができる。但し前ピンと後ピ
ンとの結像位置の変化は前記別個の第２結像レンズを用
いた前記各実施例の場合と逆になっているが別設差支え
はない。

この実施例では第２結像レンズの数が少なくなって有利
である。

（発明の効果） 本発明によれば、前記構成および作用を有するので、Ｆ
値の大きないわゆる暗い結像光学系でも充分なコントラ
ストを得て焦点検出を行うことができ、従来行えない範
囲のオートフォーカスを可能こする。しかも機械的動作
部分がなく構造が簡単で故障し難く耐久性に冨むものと
なるほか、機械的動作部分を持つもののような検出速度
が遅いと云うような問題もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す側面図、第２図、
第３図、第４図は第１実施例の合焦、前ピン、後ピン各
場合の焦点検出状態を示す一部の側面図、第５図は第１
実施例での結像光束と各分割光束との関係を示す図、第
６図、第７図、第８図、第９図は第２、第３、第４、第
５各実施例の側面図、第１０図、第１１図、第１２図は
第６実施例の合焦、前ピン、後ビン各場合の焦点検出状
態を示す一部の側面図、第１３図、第１４図、第１５図
はそれぞれ各別の従来例を示す側面図、第１６図は第１
４図、第１５図従来例での結像光束と各分割光束との関
係を示す図である。 １・−・−・−・−・−・−・−・−・−・−・・・−
結像光束１ａ、ｉ　ｂ−−−−一・−・−・−・−−−
−−ｍ＝−−・分割光束代理人　　弁理士　　石　原　
　勝 第５図 第１６図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１結像手段によって結像された光束を分割する
   分割手段と、分割した各光束を受光素子上に結像させる
   第２結像手段と、この第２結像手段に入光する各分割光
   束の隣接側部分を光束分割時点ないしはそれ以後に入射
   規制する光束規制手段とを備えたことを特徴とする焦点
   検出装置。