JPH01120520A - 焦点検出装置を具えた一眼レフレックスカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焦点検出装置に関し、特に対物レンズの焦点調
整状態を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

写真用カメラあるいはビデオカメラが自動焦点調節のた
めの検出装置を内蔵するのは極く普通の事になっている
。但し、測距範囲を決めるのはファインダーの中央で行
う様になっており、ファインダー画面内の所望の位置の
被写体に焦点を合わせるカメラはまだ実現されていない
。

即ち画面の中央に測距視野が設定されていると、被写体
の主要部が画面の中央に位置する場合は問題がないもの
の、画面の中央を外れている場合は誤測距を起し、ピン
トのボケた写真となる不都合がある。この難点を解消す
るために、−度カメラを横に振って画面の中央に被写体
の主要部を入れて測距を行い、その時の焦点調節状態を
保ったままカメラの方向を戻した後、シャッターレリー
ズする操作を行える様になっているが、操作が面倒であ
るし、急いでいる場合には実行できない場合もある。例
えば横に移動する被写体が画面の中央を外れた位置に在
る写真を取ると云った要求に答えるのは難しかった。

一方、対物レンズによる結像光束を一組の再結像レンズ
へ導き、これらレンズにより形成された光量分布を光電
変換素子の画素列で受け、両光量分布の間隔から対物レ
ンズの焦点調節状態を検出する装置は周知である。

上述の画面中央以外に位置する被写体に対して、カメラ
を振ることな（測距したいと云う要求を充たすための一
法として、光軸の上に配した画素列の外側に別の画素列
を配置し、新たに設けた画素列は画面の中央を外れた被
写体像を受けることが考えられる。

〔本発明が解決すべき問題点〕

しかしながら、−眼レフレックスカメラにおいては、主
ミラーの背後にサブミラーを配置し、サブミラーで反射
した光束をミラーボックス底部に導いて焦点検出装置に
入射させるのが一般的であるが、その場合、主ミラーと
サブミラーの干渉を避けるため、サブミラーの大きさに
制御を加える必要があり、またサブミラーと主ミラーと
の間隔を大きくとると予定結像等価面と焦点検出装置と
の距離が大きくならざるを得す、焦点検出光学系にして
もその範囲を拡げるのが難しかった。

本発明はこの様な難点を解消することを目的とする。そ
して、目的を達成するため、対物レンズの光束の一部を
ファインダ系へ分割する光分割ミラーと、前記光束の内
、前記光分割ミラーを通過した光束を反射するサブミラ
ーと、サブミラーで反射した光束が形成する物体像を再
結像して二次像を形成する対の再結像レンズと、それぞ
れ前記二次像に関する光量分布を受ける画素列の組を複
数、例えば３以上有し、光量分布を電気的信号に変換す
る光電変換手段とを具備する一眼レフレックスカメラで
、前記各々の画素列の組で設定される測距視野が、前記
光分割ミラーを含む平面と前記サブミラーを含む平面と
の交線に平行な線に沿って配列される様にして測距視野
の配列長を長く採ることができた。

〔実施例〕

本発明の焦点検出装置は、銀塩フィルムを使う一眼レフ
レックスカメラや、−眼レフレックス電子カメラあるい
はビデオカメラに使われる他、記録装置や加工機械の位
置検出装置あるいはロボットの目などに使用できる。

第６図は使用形態の一例で、−眼レフレックスカメラの
光学系を描いており、１０はカメラボディ、２０は着脱
交換可能もしくは固設のレンズ鏡筒を示す。２１は対物
レンズで、１はその光軸である。光軸１は半透過域を具
えるクイックリターンミラー２２に達し、２つに分割さ
れる。反転された光軸に沿ってフォーカシングスクリー
ン２３、ペンタプリズム２４．接眼レンズ２５が装置さ
れ、視認のためのファインダ系を構成する。

又透過された光軸に沿って可動サブミラー２６、次いで
本発明に係る焦点検出装置２７が配され、焦点検出装置
２７の出力で図示しない駆動器が作動し、対物レンズ２
１の位置糸調節される。尚、可動サブミラー２６はクイ
ックリターンミラー２２に保持されている点は周知の通
りである。

２８は被写体照明装置の例えばＬＥＤの如き光源で、投
影パターンが形成された投影チャート２９を照明し、透
過光は投光レンズ３０で投光される。

以下、２７で示した焦点検出装置の構成を第１図乃至第
３図を使つて説明する。第１図は斜視形態、第２図は縦
断面形状、第３図は単一チップから成る光電変換デバイ
スの画素列と光量分布との位置関係を示している。４２
は多孔視野マスクで、図中、横方向に長辺を持ち、並列
された矩形開口を具え、例えば第６図の対物レンズ２１
の予定結像面近傍に配される。４３は近赤外光より長波
長光を遮断するフィルター。５０は分割フィールドレン
ズで、対物レンズの予定結像面から若干ずらして配置す
る。分割フィールドレンズ５０は後述する様に光学作用
を異にするレンズ部５０ａ・５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、
５０ｅ、５０ｆ−５０ｇから成っており、これらの部分
はレンズ厚又はレンズ面の曲率半径の一方あるいは両方
を変えることで形成される。尚、各レンズ部を別体で構
成する場合は屈折率を異にする素材で作ることもできる
。

５１と５３は２孔絞り５２を挟んで再結像レンズユニッ
トを形成し、凸レンズ５１は入射光を平行光に近い状態
に変換しく光学作用は特公昭６２−３３５６４号に述べ
られている）、また２枚の凸レンズ５３ａ、５３ｂを並
べて接合した２像形成レンズ５３は対物レンズで結像さ
れた物体像の２次像を２つ形成する。前述の２孔絞り５
２は、図面中、横方向に並んだ縦に長い楕円開口５２ａ
、５２ｂを具える。

５４は像面湾曲補正用の凹レンズで、光電変換デバイス
５５（第２図、第３図）を収容する透明プラスチックパ
ッケージ５６上に配設される。

尚、分割フィールドレンズ５０．再結像レンズユニット
の凸レンズ５１、凹レンズ５４は縦長に整形されている
が、いずれも回転対称の球面レンズ系である。

多孔視野マスク４２の開口４２・・・４２ｇを通りた光
束は、第２図に示すように分割フィールドレンズ５０の
レンズ部５０ａ−５０ｂ、５０ｃ。

５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ　・５０ｇを透過して、光電変
換デバイス上に夫々、物体の２次像を形成する。第３図
はこの様子を示したもので、６０ａと６０ｂ、−６０ｍ
と６０ｎおよび６２ａと６２ｂが多数の画素より成る画
素列の組で、６２ａ、　　　’６２ｂ上には後述する物
体照明装置の発光波長とほぼ等しいバンドパス特性を有
するフィルターが形成されている。これらの画素列に対
応して多孔視野マスクの開口４２ａ・・・４２ｇの像６
１ａ・・・６１ｎが投影され、この内部に物体の２次像
が形成される。その際、多孔視野マスク４２の各開口の
幅と各開口間の遮光帯４２ｈ・・・４２ｍの幅及び光電
変換デバイス５５上の画素列の幅と画素列のピッチに合
わせてマスク４２とデバイス５５を中継する光学系、特
に分割フィールドレンズの各レンズ部や再結像レンズユ
ニットの屈折力が調定されているので、多孔視野マスク
の遮光帯４２ｈ・・・４２ｍはそれぞれ所定の開口を射
出した光束の一部が、この開口と一対一で対応する画素
列以外の画素列へ入射するのを防止する。ま、た視野マ
スク像は、絞り開口５２ａ、５２ｂおよびレンズ部５３
ａ、５３ｂの作用により多孔視野マスク４２の１つの開
口につき２個横方向に並んで形成され、物体像の予定結
像面に対する位置に関係してその内部の物体の２次像は
伴に矢印Ａ方向およびＢ方向に移動する。したがって、
各画素列の組は対となる２次像に関する光量分布の相対
的間隔を光電変換出力に基いて検出することから、複数
点の測距位置について対物レンズのピント状態を知るこ
とができる。

尚、画素列は視野マスク像の歪みに合わせた形状とし、
上記の２次像の移動方向と画素列方向が完全に一致する
ように構成するのが望ましい。また各画素列は分離され
た形で組を作つているが、１本の画素列の２つの範囲を
割り当てて組を作っても良い。

次に第４図、第５図を用いて本発明による分割フィール
ドレンズの効果を説明する。第４図は、予定結像面上に
ある光軸上の測距視野内の点Ｔ（第２図）と光軸外の測
距視野内の点Ｕが視野マスク開口４２ｄ、４２ｇを通し
て光電変換素子上に投影される様子を表わし、図中７０
は点Ｔより発した光線、７１は点Ｕより発した光線であ
る。

第２図に示したように、光線７０はフィールドレンズの
中央のレンズ部５０ｄを透過し、一方、光線７１は周辺
のレンズ部５０ｆ・５０ｇを透過している。このとき、
これら２つのレンズ部は光電変換デバイス上の結像状態
を揃えるように構成され、定性的には５０ｆ・５０ｇの
方のレンズ厚を増していることにより、点１９点Ｕの結
像点はどちらも光電変換デバイス上に位置した点Ｖ、Ｗ
となる。この結果、各測距視野の焦点検出精度を一様に
高く保つことが可能となる。

第５図は、絞り５２の２つの開口５２ａ、５２ｂを多孔
視野マスクの最も端の開口４２ａと光軸上の視野マスク
開口４２ｄを通して対物レンズの射出瞳上に逆投影した
像を示し、図中、８０ａ。

８１ａおよび８０ｂ、８１ｂはそれぞれ絞り開口５２ａ
、５２ｂ　（第１図）の逆投影像であり、８０ａ、８１
ｂは視野マスク開口４２ｄを通過したもの、８１　ａ、
　　８　ｌ　ｂは視野マスク開口４２ａを通過したもの
である。図より分るように測距視野毎にフィールドレン
ズを最適化することにより、どの測距視野位置でも焦点
検出光束がケラレることない構成が可能である。この結
果測距視野位置を光軸１の近傍に限定されることな（、
広範囲に設定することが可能となる。

尚、フィールドレンズの接合部５０ｈ〜５０ｇへ向う光
は視野マスクの遮光帯４２ｈ、４２ｉ。

４２ｆ、４２ｍによって遮光され、この部分への光入射
によるゴースト光の発生を防いでいる。

また、図示の分割フィールドレンズはプラスチックの一
体成形で作られているが、各レンズ部をそれぞれ作成し
た後、結合して構成することもできる。

第７図は測距視野の配置を示しており、第６図の一眼レ
フレックスカメラに即して言えば、フォーカシングスク
リーン２３上で、その長辺方向の中心軸上に測距視野９
１ａ・・・９１ｇおよび９２が平行に並ぶ様にレイアウ
トされている。

そして第３図の画素列の組６０ａ・６０ｂ・・・６０ｍ
・６０ｎを再結像レンズユニットで予定結像面上へ逆投
影し、他方フォーカシングスクリーン２３の測距視野を
予定結像面上に置き換えれば、画素列の組と測距視野は
夫々重なり合うことになる。画素列の組の並び方向をカ
メラボディサブミラー２６を含む面の交線方向（図面に
垂直方向）に一致した方向である。

この配置を採ることで、可動サブミラーの上下方向の幅
を拡大することなく、一端の測距視野から他端の測距視
野までの範囲を最大限大きくすることができる利点があ
る。

第８図の横縞パターンは、低コントラストあるいは低輝
度の物体に投影する投影パターンの一例を示しており、
第６図のチャート２９に描かれている。本図を物体上に
投影した投影パターン像と仮定すると、９３は第３図の
画素列の組６２ａ・６２ｂを物体上に逆投影した時の測
距範囲を示している。前述した様に、画素列６２ａ・６
２ｂ上には照明光源２８（第６図）の発光波長とほぼ等
しい波長のバンドパスフィルターが形成されており、画
素列は物体で反射した投影パターンを選別して感知する
。これにより、通常は検出の難しい物体にも強制的にコ
ントラストを付加し、画素列６２ａ・６２ｂによる焦点
検出が可能となる。因みに９４は画素列６０ｇ・６２ｈ
による物体上測距範囲である。

以上の構成で、光電変換デバイス５６（第１図等）から
の電気信号は、各画素列ごとに読み出され、例えば各測
距視野ごとに合焦状態の演算を施連続性を検定し、連続
性の強い範囲内の近い物体を選択するとか、予め所定の
測距視野を選んでおいて、そこに入り込んだ物体に焦点
合わせを行うと言った種々の信号処理アルゴリズムを選
択し得る。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、測距視野列を長く取るこ
とができるから、広い範囲内の多数の点で測距を実行す
ることができる効果がある。また、カメラの方向を固定
したまま、移動物体に対して連続的に焦点検出を行うこ
とが可能となる。

しかも、画素列方向が測距視野の並び方向と直交してい
るため、光電変換デバイスにＣＯＤ等の電荷蓄積を必要
とするものを用いたとしても、測距視野の並び方向の物
体移動に伴う像信号の低コントラスト比がなく、正確な
焦点検出が可能であるという効果がある。更に、光電変
換デバイスの１つの画素列を再結像レンズに対して位置
合わせを行えば他の画素列も適切な位置にくると云う効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図。第２図はその光
学断面図。第３図は光電変換デバイスの正面図。第４図
は光学部分断面図。第５図は斜視図。第６図はカメラへ
の適用例を示す構成の断面図。１７図は観察視野の平面
図。第８図は投影パターンと画素列の関係を示す図。 図中４２は多孔視野マスク、５０は分割フィールドレン
ズ、５０ａ・・・５０ｇはレンズ部、５１は再結像レン
ズユニットの凸レンズ、５３は２像形成レンズ、５２は
２孔絞り、５５は光電変換デバイス、６０ａ・　Ｓｏｎ
、６２ａ、６２ｂは画素列である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズの光束の一部をファインダ系へ分割する光分
   割ミラーと、前記光束の内、前記光分割ミラーを通過し
   た光束を反射するサブミラーと、サブミラーで反射した
   光束が形成する物体像を再結像して二次像を形成する対
   の再結像レンズと、それぞれ前記二次像に関する光量分
   布を受ける画素列の組を複数有し、前記光量分布を電気
   的信号に変換する光電変換手段とを具備し、 前記各々の画素列の組で設定される測距視野が、前記光
   分割ミラーを含む平面と前記サブミラーを含む平面との
   交線に平行な線のみに沿って配列されることを特徴とす
   る焦点検出装置を具えた一眼レフレツクスカメラ。