KR960002206B1

KR960002206B1 - 거리 측정 카메라용 광학 장치

Info

Publication number: KR960002206B1
Application number: KR1019880002205A
Authority: KR
Inventors: 제이. 윌워딩 데니스
Original assignee: 헤니웰 인코오포레이티드; 클라이드 씨. 블라인
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1996-02-13
Also published as: EP0285796B1; KR880011620A; JPS63296014A; EP0285796A1; DE3881740D1; CA1298128C; DE3881740T2

Abstract

내용 없음.

Description

거리 측정 카메라용 광학 장치

제1도는 종래의 장치에 있는 초소형 렌즈와 검지기의 구조의 일례를 보여주는 개략도.

제2도는 큰 f 수의 촬영 렌즈를 사용할 수 있도록 한 초소형 렌즈 검지기의 구조의 다른 일례를 보여주는 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 초소형 렌즈와 검지기로 이루어진 장치의 일실시예의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9,10,11 : 초소형 렌즈 13 : 광 저지부

50 : 장벽 A₁,A₂,A₃,B₁,B₂,B₃: 검지기

본 발명은 거리 측정 카메라의 광학 장치에 관한 것이다.

본 출원인 명의의 미합중국 특허 제4,185,191호에는 피사체까지의 거리를 측정하는 장치가 개시되어 있다. 그 장치에는, 이격되어 있는 피사체의 상이 복수의 초소형 렌즈상에 형성되도록, SLR 카메라의 촬영렌즈 배후에 복수의 초소형 렌즈가 위치되어 있다. 초소형 렌즈 촬영 렌즈의 익시트 퓨필(exit pupil)의 상을 그 초소형 렌즈의 배후에 설치되어 있는 1쌍의 검지기에 형성한다. 검지기쌍은 촬영 렌즈의 상이 검지기 쌍의 두 검지기에 받아들여질 만큼의 크기로서 형성되어 위치된다. 검지기의 감도를 최고로 하기 위하여 검지기가 가급적 많은 에너지를 받을 수 있도록, 검지기가 가급적 많은 상으로 채워질 정도로 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 1개의 초소형 렌즈를 투과한 에너지가 그 초소형 렌즈 바로 배후에 설치되어 있는 검지기 쌍 이외의 검지기쌍으로는 입사하지 않도록 검지기쌍은 상호 이격되어 있다. 그러나, 검지기쌍의 간격은 어레이(array)의 소정의 전체 치수와, 간격이 협소해질 필요가 있는 세부(細部)가 소실되어 에러가 발생한다는 사실에 의해 제한된다.

SLR 카메라에서는 종종 f 수가 다른 교환 렌즈 또는 주움 렌즈를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판명되고 있으나, 넓은 범위의 f 수로 작동하고, 적정한 감도를 유지하며, 적정 넓이의 검지기 표면을 가지고, 또한, 인접한 검지기쌍으로 에너지가 누설되지 않도록 하는 초소헝 렌즈-검출기 조합을 얻기가 곤란한 것으로 판명되고 있다. 작은 f수를 이용하면 구경(aperature : 口徑)이 크므로 연직 방향에 대해서 보다 큰 각도로서 방사광선(radiation)을 각각의 초소형 렌즈에 입사시킨다. 그와 같이 하면, 최후에는 인접하는 검지기쌍에 방사광선이 입사하게 된다. f 수가 크면, 작은 구경 때문에 촬영 렌즈의 보다 작은 상을 발생시켜 검지기의 표면적을 작게하고, 따라서 감도가 저하되는 것을 각오하지 않으면 상안에 한쌍의 검지기를 위치시킬 수 없다.

현재까지는 이상과 같은 문제에 대한 만족할 만한 해결책이 제시되지 않고 있으며, 현재의 장치는 좁은 범위의 f 수로 한정되고, 그 때문에 카메라의 유용성이 제한된다.

본 발명의 장치는 각가의 초소형 렌즈와, 그 초소형 렌즈에 조합되어 있는 어레이의 검지기쌍과의 사이에, 그들 사이에서 적어도 부분적으로 연장하는 불투명한 광흡수 장벽을 설치함으로써 선행 기술의 제문제를 해결한다. 이들 장벽은 인접하는 검지기쌍으로의 크로스오버 에너지(cross-over energy)의 입사 가능성을 저지하고, 넓은 범위의 구경 치수를 사용할 수 있도록 한 것이다. 또한, 검지기쌍의 표면적을 최대화 할 수 있고, 또한, 보다 작은 익시트 퓨필상안에 충분하게 들어가게 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명할 것인바, 본 발명을 설명하기 전에 종래 기술을 제1도를 참고로 보다 상세히 설명키로 한다.

제1도에는 상기 미합중국 특허 제4,185,191호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이 자동 초점 검지기 어레이에서 볼 수 있는 복수의 초소형 렌즈중 3개가 참조 부호(9), (10), (11)로서 도시되어 있다. 이들 초소형 렌즈 사이의 부분으로 입사할 수 있는 에너지가 투과하는 것을 저지할 목적으로, 각각의 초소형 렌즈의 만곡되어 있는 각각의 표면 사이에 광 저지 구경 물질(light blocking aperature material ; 13)이 위치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 초소형 렌즈(9,10,11)는 두께가 "E"인 투명한 물질(15)의 블럭에 형성되어 있다. 물질(15)중에는 초소형 렌즈로부터 이격되어 각각의 초소형 렌즈의 배후측에 1쌍의 방사 감지용 검지기(A,B)가 배치된다. 초소형 렌즈(9)의 배후에 검지기 (A₁,B₁)가 배치되고, 초소형 렌즈(10)의 배후에는 검지기 (A₂,B₂)가 배치되며, 검지기 (A₃,B₃)가 초소형 렌즈(11)의 배후에 배치된다.

제1도에서, 촬영 렌즈(도시되지 않음)는 예를 들면 실선(20,21) (촬영 렌즈의 하측 부분으로부터)과 파선(22,23)(촬영 렌즈의 상측 부분으로부터)과 같은 광로를 따라서 방사 광선을 보낸다. 그들 방사 광선이 최종적으로 촬영 렌즈의 연부에서 만나기 때문에 근접하게 집속되는 것으로 도시되어 있지만, 모든 실제적인 목적을 위해서는 촬영 렌즈까지의 거리가 초소형 렌즈와 검지기의 치수에 비해 훨씬 크기 때문에, 광로(20,21)는 광로(22,23)에 거의 평행하다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예에서는 초소형 렌즈의 직경은 약 195㎛이고. 착영 렌즈까지의 거리는 약 75.000㎛이다. 간략히 도시하기 위하여 초소형 렌즈(10)까지의 광이 도시되어 있지만, 초소형 렌즈(9,11) 및 어레이중의 다른 모든 초소형 렌즈에 마찬가지의 광이 입사한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

광로(20,21 ; 22,23)를 따라가는 광선은 초소형 렌즈(10)의 중심선(25)에 대하여 각도 "A"를 이루어 초소형 렌즈에 입사한다. 촬영 렌즈와 초소형 렌즈 사이에 부여된 거리에 대하여, 그 각도 A는 촬영 렌즈의 구경 또는 f 수에 의존한다.

초소형 렌즈(10)는 광로(20,21)를 따라 입사한 광선을, 제1도에서 검지기(A₂)의 상연부에 위치하는 것으로 도시되어 있는 점(30)에 집속시킴과 아울러, 검지기 (B₂)의 하연부에 위치하는 것으로 도시되어 있는 점(32)으로 집속시킨다. 이와 같이, 제1도에서는 의도한 바대로 익시트 퓨필의 상이 거리 "C"로서 도시되어 있는 바와 같이 점들(30,32) 사이에 생기고, 따라서 검지기쌍(A₂,B₂)의 전체 면적을 포위한다. 보다 큰 f 수(작은 구경)의 촬영 렌즈를 사용했다고 하면, 각도 A는 작고, 따라서, 제1도의 점(30)은 하방으로 이동하고, 점(32)은 상방으로 이동한다. 그 경우에는 검지기(A₂,B₂)의 전체 면적은 그처럼 작은 구경의 촬영렌즈의 상안에 들어갈 수 없다. 그와 같이 하면, 검지기는 도입된 상에 적정하게 응답하지 못하며, 따라서, 그 검지지들의 출력이 오토포커스 장치에 도입되는 에러 신호로 되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 제1도의 각도 A는 촬영 렌즈의 최소 허용 개구를 나타낸다. 치수 또는 표면적을 적게 하면 감도가 낮아지기 때문에, 치수나 표면적을 작게하는 것도 바람직하지 않다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 거리 C를 약 90㎛로 선택했다.

큰 구경의 (f 수가 적은) 촬영 렌즈를 어떠한 한계내에서 사용할 수 있다. 굵은 실선(40,41)은 구경의 큰 촬영 렌즈에 존재하는 광선을 나타낸다. 이들 광선은 초소형렌즈(10)에 입사하여 그 초소형 렌즈에서 점(44)에 집속된다. 그 점(44)은, 제1도에서, 초소형 렌즈(10) 근처의 검지기(A₃)의 상연부에 있는 것으로 도시되어 있다. 구경이 보다 큰 촬영 렌즈를 사용한다고 하면, 각도 B는 도시된 경우보다도 크게 되고, 그 결과로서 그 큰 촬영 렌즈에서 초소형 렌즈(10)로 입사한 광선의 일부는 그 초소형 렌즈를 투과한 후에 근처의 검지기 (A₃)에 입사한다. 그렇게 하면, 검지기 (A_)의 출력은 그 검지기가 초소형 렌즈(11)에서 받게되어 있었던 정확한 광에너지량을 나타내지 않고, 따라서, 오토포커스 장치에 주어지는 신호가 에러 신호가 되기 때문에 그처럼 초소형 렌즈(10)를 투과한 광에너지의 일부가 초소형 렌즈(11)에 입사하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 제1도에서 각도 B는 촬영 렌즈의 최대 허용 구경을 나타낸다. 물론, 감지기(B₂)와 하연부와 검지기(A₃)의 상연부 사이의 거리 D는 증대할 수 있지만, 검지기의 평면상에서는 에너지 분포는 더욱 이격된 점에서 표본화된다. 그와 같이 하면, 에러를 발생시킬 가능성이 높게 되고, 검지기의 수를 같게하기 위해서는 어레이의 전체 치수를 크게하거나 혹은 검지기의 수를 감소시켜야 한다. 어레이의 전체 치수를 크게 하면 어레이의 가격이 높아지고, 검지기의 수를 감소시키면 측정 정확도가 낮아진다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 거리 D를 약 90㎛(즉, 거리 C와 거의 동일함)로 선택했다. 불행히도, 각도 A와 B사이의 차이로 표현되는 촬영 렌즈의 허용 구경의 범위는 SLR 카메라에 이용되는 많은 바람직한 렌즈에는 충분하지 않다.

검지기의 치수를 작게하지 않고 f 수가 큰 촬영 렌즈를 사용할 수 있도록 하는 하나의 방법을 제2도에 도시한다. 제2도에서, 투명한 물질(15)의 블럭이 제1도에 도시되어 있는 같은 블럭 보다도 두꺼운 두께 E'로 형성되어 있다. 이와 같이 블럭을 두껍게 함에 의해, 보다 작은 구경의 촬영 렌즈를 촬영할 수 있고, 또한 검지기(A₂,B₂)를 완전히 포위하는 엑시트 퓨필의 상을 발생시킬 수 있다. 제2도에서 촬영 렌즈(도시 하지 않음)의 양측으로부터의 광선이 촬영 렌즈의 하측 연부에 대해서는 참조 부호(20'), (21')로 도시되고, 촬영 렌즈의 상측 연부에 대해서 참조 부호(22'), (23')로 도시되어 있다. 입사 광선과 초소형 렌즈(10)의 중심선(25) 사이의 각도는 이제작은 각도 "A"로서 보다 작은 구경의 촬영 렌즈가 이용되고 있는 것을 나타낸다는 점에 주의해야 한다. 제2도에서, 검지기(A₂)의 상연부 바로 위에 있는 것으로 도시되어 있는 새로운 점(30')에 광선(20',21')을 집속시키도록, 초소형 렌즈(10)가 여기에서는 다른 곡률로서 형성되어 있다. 마찬가지로, 초소형렌즈(10)는 검지기(B₂)의 하연부 바로 위에 있는 것으로 도시되어 있는 새로운 점(32')에 광선(22',23')을 집속시킨다. 검지기(A₂,B₂)와 거리 C는 제1도에서 대응하는 것과 거의 같은 치수이지만, 검지기는 초소형 렌즈(10)에서 더욱 이격 배치되어 있다. 물질(15)을 두껍게한 결과, 작은 구경의 촬영 렌즈의 익시트 퓨필이, 희망하는 바대로, 검지기(A₂,A₃)의 전표면을 다시 포위한다는 것으로 이해된다. 그러나, 불행하게도 제2도에 도시된 바와 같이 초소형 렌즈와 검지기간의 거리를 크게하면, 최소 치수의 촬영 렌즈 구경이 감소될 뿐 아니라 최대 치수의 촬영 렌즈의 구경도 작아진다. 제2도에서, 큰 구경의 촬영 렌즈로부터 광선이 굵은 실선(40',41')으로 도시되어 있다. 그들 광선은 초소형 렌즈(10)에 의해 검지기 (A₃) (초소형 렌즈(10)에 인접하는 검지기)의 상연부 바로 위에 있는 것으로 도시되어 있는 점(44')에 집속된다. 광선(40',41')은 초소형 렌즈(10)의 중심선에 대하여 각도 B'를 이룬다. 이 각도 B'는 제1도에 도시되어 있는 각도 B보다 휠씬 작다. 따라서, 제2도에 도시되어 있는 실시예에서 사용될 수 있는 최대치수의 구경을 바람직하지 못하게 작게한다. 물론, 앞서 설명한 바와 같이, 인접하는 검지기쌍의 연부간 거리 D를 크게 하여 이 문제를 해결할 수 있지만, 그렇게 하면 전체 검지기 어레이의 전체 치수를 바람직하지 못하게 크게할 뿐 아니라, 각각의 검지기쌍이 받은 방사광선이 초소형 렌즈 평면상의 분포 패턴에서 점점 멀어지는 부분에서 표본화되기 때문에 장치의 정밀도가 저하된다. 따라서, 검지기는 가급적 상호 근접되게하는 한편 이들 검지기가 촬영 렌즈의 합씨적으로 큰 f 수를 취급할 수 있도록 하는 것이 요망된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에서는, 거리 E'는 약 600㎛이고, 거리 C와 D는 전술한 바와 같이 90㎛이다. 이와 같은 구조의 장치는 f 1.4와 f 2.8 사이의 f 수를 가지는 촬영 렌즈를 취급할 수 있다. 어떤 종류의 SLR 카메라에 대해서는 그러한 구조로 만족될 수 있겠지만, 다른 종류의 SLR 카메라에 대해서는 만족될 수 없다. 따라서, 크로스오버 방사의 문제를 야기하지 않고 한층 유용한 범위의 교환 렌즈 또는 주움렌즈를 포함하도록 촬영 렌즈의 f 수를 작게하는 것이 바람직하다.

제3도에서는 물질(15)의 두께는 제2도에 도시되는 있는 물질(15)의 두께 E'와 같고, 또 거리 C,D 도, 제2도와 제3도에서 동일하다. 제3도에서는 광 저지부(13) 대신에(또는, 필요에 따라서는 광 저지부(13)에 추가하여), 초소형 렌즈와 검지기의 사이를 연장하는 불투명한 광 저지용 장벽(50)이 전체의 초소형 렌즈-검지기쌍의 조합에 대하여 이용된다. 그와 같이 하면, 광선(20',21')이 점 (30')에 집속되고, 광선(22',23')이 점(30')에 집속되게 하면(제2도와 마찬가지로). 각도 A로 표현되는 있는 바와 같이 작은 개구를 갖는 촬영 렌즈 상에 의해 검지기 (A₂,B₂)가 완전히 포위된다. 제3도에는 큰 개구의 촬영 렌즈로부터의 광선(40,41)이, 제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 초소형 렌즈(10)의 중심선에 대해서 각도 B를 이룬다. 광저지용 장벽 (50)이 없었다고 하면, 그 광선은 계속 크로스오버되어 감지기 (A₂,B₂)에 에러 신호를 발생시킨다. 그러나 이제는, 초소형 렌즈 사이에 장벽(50)이 존재하기 때문에 초소형 렌즈(10)로부터의 원하지 않은 광선이 인접하는 검지기에 입사할 수 없으며, 크로스오버 문제는 해소된다. 제3도에 도시되어 있는 장치에서는 실제로 어떠한 치수의 구경도 사용할 수 있으며, 더욱이 작은 구경은 장벽 (50)에 의해서만 제한된다는 것을 알 수 있다. 다시말해서, 거리 C를 장벽의 연부까지 증대시키도록 검지기 (A₂,B₂)를 더욱 크게 형성하고, 그렇게 함으로써 감도를 한층 높이며, 더욱이 동일한 제조 정렬 공차를 유지할 수 있다. 촬영 렌즈의 엑시트 퓨필상이 거리 C 보다 작아진다고 하면, 거리 E를 다시 크게할 수 있다. 또한, 윈하지 않는 방사 광선이 검지기 (A₂,B₂)에 반사되지 않도록 장벽을 비반사성, 즉, 광흡수성으로 하는 것도 바람직하다.

광저지부, 즉 장벽 (50)을 제조하는 한가지 방법이 미합중국 특허 제4,572,611호 명세서에 개시되어 있다. 이 방법에서는, 물질(15)의 블럭에 포토리도그래피법(photolithogrophic process)을 적용한다. 그 포토리도그래피법에서는 불투명한 장벽 (50)을 형성할 필요가 있는 부분에 조사함으로써 그 부분에 열 사이클 (thermal cycle)을 가하고, 그 열 사이클에 의해 그 부분을 수축시켜서 불투명하게 한다. 그 물질의 수축에 의해 그 광 저지 장벽간에 초소형 렌즈를 형성하며, 따라서 초소형 어레이가 간단하고도 정확한 방식으로 형성된다. 물론, 초소형 렌즈 사이에 광흡수성의 광저지 장벽(50)을 형성하는 다른 방법도 당업자라면 고려할 수 있다.

이상, 오토포커스 장치에 유용한 초소형 렌즈 및 검지기를 개량한 장치에 대해서 설명했다. 이상 설명한 본 발명의 바람직한 실시예의 구조를 당업자라면 여러가지 방법으로 변경할 수 있다. 예를 들면. 광흡수성 장벽(50)은 물질(15)의 전체 둘레에 걸쳐 연장될 필요는 없으며, 인접하는 검지기에 도달하는 에너지를 저지하는데 필요한 만큼만 연장되도 좋다.

Claims

복수의 다른 f 수를 가질 수 있는 촬영 렌즈를 구비하는 거리 측정 카메라용 광학 장치에 있어서, 촬영 렌즈의 상 맺힘면 근처에 설치되어 그 촬영 렌즈의 복수의 엑시트 퓨필상을 발생시키는 복수의 초소형 렌즈(9,10,11)와, 그 초소형 렌즈의 상 맺힘면 근처에 설치되는 복수의 검지기쌍으로서, 렌즈 하나에 관하여 각각의 검지기쌍이 위치되어 초소형 렌즈-검지기쌍의 조합을 형성하고, 각각의 조합된 검지기쌍은 복수의 촬영 렌즈의 f 수중의 최대의 f 수의 것의 엑시트 퓨필의 상안에 완전히 들어가는 치수로 형성되는 복수의 검지기쌍(A₁,B₁; A₂,B₂; A₃,B₃)과; 각각의 조합된 초소형 렌즈와 검지기쌍 사이에 위치되어, 복수의 촬영 렌즈의 f 수중 적은 것이 사용될 때에는 1개의 초소형 렌즈에 인접하는 검지기쌍으로의 크로스오버 방사를 저지하는 방사 저지 수단(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.
제1항에 있어서, 방사 저지 수단이 실질적으로 비반사성인 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치 .
제1항에 있어서, 방사 저지 수단이 리도그래피법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.
제3항에 있어서. 렌즈렛과 방사 저지 수단이 리도그래피법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.
복수의 f 수를 포함할 수 있는 촬영 렌즈를 구비하는 거리 측정 카메라용 광학 장치에 있어서, 거리를 측정할 이격되어 있는 피사체의 상을 받기 위하여 촬영 렌즈의 상 맺힘면 근처에 설치되어 촬영 렌즈의 f 수의 변화와 함께 크기가 변하는 촬영 렌즈의 엑시트 퓨필상에 발생시키는 초소형 렌즈(9,10,11)와, 관련 초소형 렌즈에 의해 발생되는 엑시트 퓨필상 근처에 배치되어 가장 작은 엑시트 퓨필상안에 완전히 들어가는 치수로서 형성된 복수의 방사 응답 검지기쌍(A₁,B₁; A₂,B₂; A₃,B₃)과, 초소형 렌즈와 검지기쌍의 사이에서 연장하여 큰 엑시트 퓨필상이 1개의 초소형 렌즈에서 인접한 검지기로 크로스오버 방사되는 것을 방지하는 방사 저지 수단(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.
제5항에 있어서, 방사 저지 수단이 실질적으로 비반사성인 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치 .
제5항에 있어서, 방사 저지 수단이 리도그래피법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.
제7항에 있어서, 초소형 렌즈들과 방사 저지 수단이 리도그래피법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 카메라용 광학 장치.