JPH01231010A - 投光手段を有した焦点検出装置 - 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】 （産業上の利用分テ？） 未発ＩＩは写真用カメラやビデオカメラ等に好適な投光
り段を有した焦点検出装こに関し、特に対物レンズのｔ
定結像面後方に配置した２次光学系により物体像に関す
る結像状態を検出することにより　ｊ、Ｑ　、４風検出
を行うカメラ側から例えば所定のパターンを物体側に投
影した場合は物体からの該パターンの反射パターン像を
検出することにより焦点検出を行う検出系の焦点検出系
をイｉした投光１段を４１した焦点検出装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来よりカメラ等の焦点検出装置には例えば特開昭５７
−２１０３０８号公報等で開示されている投光スボント
を利用した能動方式と例えば１開＋１７１５７−７２１
１１号公報や特開昭６０−４１０１３号公報等で開示さ
れている物体像の結像状！ムを利用した受動方式かある
。又、受動式の欠点である低照度下の物体に対しても測
距出来るように低！Ｋ（１度時に物体側に所定のパター
ンを投影し物体からの反射パターン像を検出して焦点検
出を行うようにした投光手段なイ１した能動方式の焦点
検出装置か例えば特開昭６２−３２４０９号公報に開示
されている。

〜・般に受動方式は遠距離物体に対しても比較的高精度
に焦点検出が出来る為、−眼レフカメラにおいて多用さ
れている。

しかしなからコントラストの低い物体に対しては物体像
の結像状態を精度良く検出することかてきない為、焦点
検出精度か低ドする傾向かある。

第１４ＵＡは従来の投光１段を有した焦点検出装置を一
部レフカメラに適用したときの概略図、第１５ＬＡはこ
のうち第１検出系としての焦点検出系の要部を抽出し展
開したときの概略図である。

第１５図において、ｌは対物レンズ、２は視野マスつて
あり対物レンズｌのｆ定結像面近傍に配こされている。

３は赤外線カットフィルターであり、例えば第１６１Ｊ
に示す分光透過率特性をイｊしている。４はフィールト
レズでありＴ・定結像面の近傍に配置されている。６は
２次光学系てあり対物レンズｌの光軸に対して対象に配
置された二つのレンズ６ａ、６ｂにより構成されている
。７は受光手段てあり前記二つのレンズ６ａ、６ｂに対
応してその後方に配置された２つの受光素子列７ａ、７
ｂを有しＣいる。５は絞りであり前記２つのレンズ６ａ
、６ｂに対ｊ心してその前方に配置された２つの開■部
５ａ、５ｂをイ（している。

１ａは対物レンズｌの射出瞳てあり、分１１．１された
２つの領域１ａ１．ｌａ２を含んでいる。

なお、フィールドレンズ４は開口部５ａ、５ｂを射出ｆ
１４１１　ａの領域１ａ１．１ａ２に＆Ｉｉ像する作用
を有しており、各領域１ａ１．１ａ２を透過した光束か
受光素子列７ａ、７ｂＪ：に夫）ｌ　Ｘ、ｕ分布を形成
するようになっている。８ａ、８ｂは各々視テｆマスク
２の開口部２ａのレンズ６ａ、６ｂによる受光ｒ段７面
上における投影像である。

この第１５図に示す焦点検出装置では、対物レンズｌの
結像点かＦ定結像面の前側にある場合は、２つの受光素
子列７ａ、７ｂ上に人／ｌ形成される物体像に関する光
量分布が互いに近づいた状態となり、また、対物レンズ
ｌの結像点かｒ・定結像面の後側にある場合は、２つの
受光素１列７ａ、７ｂ上に夫々形成される光量分布か力
、いに離れた状１！Ｉとなる。しかも、２つの受光、ｔ
ｉ　ｆ−列７ａ、７ｂ上に夫／Ｚ形成された光量分布の
ずれ礒は対物レンズｌの焦点外れ値とある関数関係にあ
るのて、そのずれ址を適当な演算手段て算出すると、対
物レンズ１の焦点はずれの方向と量とを検出することか
てきる。

第１７ｊ２Ｉは第１５ＵＡに示す第１検出系において物
体の照明光としてＢ′ｊＬ源、受光１段としてシリコン
光電変換素子（３００〜ｌｏｏＯｎｍに感度を有し、ピ
ーク波長は８００ｎｍ程度）を用いたときの総合の分光
感度特性を示す図である。

次に第１４ＶＩにより投光１段を用いて焦点検出を行う
場合を説明する。

ＩｊＳ１４図において９はメ、敷点検出ｆ段てあり、第
１５［Ａの視テｔマスク２以降の各′５濃を有している
。

ｌＯはカメラボディ、１１は対物レンズｌを光軸１２の
方向に移動ＣＩ（能に保持するレンズ鏡筒。

１３は主ミラーてありサブミラー１４と共に油温対物レ
ンズ１？：ｒ！１過した物体光をファインダー系とメ、
瓢点検出手段９に分離している。

１５はピント板、１６はペンタプリズム、１７は接眼レ
ンズであり、これらはファインター系を構成している。

１８は所定模様を形成したパターン、１９は投光レンズ
、２０はＬＥＤで例えば第１８図に示す分光特性を有し
ている。パターン１８、投光レンズ１９そしてＬＥＤ２
０は投光手段の一部を構成している。

投光手段は例えば第１９図に示すようなチャートより成
るパターン１８を物体側に投影し低輝度や低コントラス
トの物体に対して強制的に物体にコントラストをつけて
いる。

そして物体からの反射パターン像を対物レンズｌを介し
て検出手段９により検出して測距を行っている。

尚、１９図において２１は焦点検出を行う物体側の測距
範囲であり、受光素子列７ａ、７ｂの物体への逆投影像
に相当している。

従来の投光手段を有した焦点検出装置においては物体が
低コントラストで、しかも物体のＮ　Ｉｆが投光手段に
よって加えられる［黙射先に比べて低いときでないと、
即ち外光か少なく照射光による投影パターン像のコント
ラストが高いときでないと、精度の良い焦点検出を行う
のが困難となる欠点を有している。

例えば第２０図はＢ光源で照明された所定の輝度を有し
た全くコントラストのない無彩色の被写体（例えば白壁
）に第１９図に示すパターン１８を投影したとき、受光
手段７から得られる信号出力を示したものである。同図
において横軸は受光素子面上の位置、縦軸は信号出力値
であり、出カイ１２２が受光素子列７ａ、出力（ｌｌｉ
　２３が受光素子列７ｂからの信号出力に対応している
。

信号出力のピーク値は、不図示のオートゲインコントロ
ール回路により、常に所定値になるように制御されてい
る。これは、所定のＡ／Ｄ変換レンジに像信号全部をお
さめるためである。

同図に示すオフセット量ＢはＢ光源の照明によって生じ
たコントラストのない成分である。したがって同図より
明らかなように、照射光に比べて外光が強い程、受光手
段からの信号出力のコントラストは低くなり、焦点検出
精度か低下してくる欠点をイｉしている。

（発明か解決しようとする問題点） 本発明は物体像を利用する焦点検出系と物体が低輝度若
しくは低コントラストのときにカメラ側から所定のパタ
ーンを物体側に投影し、物体からの反射パターン像を検
出して焦点検出を行う投光手段を有した焦点検出装置に
おいて物体が低輝度でなく、ｖ、輝度であっても常に高
精度な焦点検出がてきる投光手段を有した焦点検出装置
の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 投光手段により所定のパターンを物体側に投影し、一対
の該物体からの該パターンの反射パターン像を該受光手
段面上に形成し、該受光手段からの出力信号を利用して
該対物レンズの焦点状態を検出する第２検出系とを有す
る焦点検出装置において、該検出系の光路中の一部に該
検出系の分光感度特性のピーク波長が該投光手段の投光
ピーク波長と略等しくなるような光学フィルターを設け
たことである。

（実施例） 第１図は本発明の投光手段を、有した焦点検出装置を一
眼レフカメラに適用したときの概略図、第２図はこのう
ち第１検出系としての受動方式の焦点検出系の要部を抽
出し展開したときの概略図である。

第３図は第２図において矢印Ｃ方向から見たときの中央
断面図、第４図は第２図において矢印り方向から見たと
きの中央断面図である。

第１へ第４図において、ｌは対物レンズ、２４は視野マ
スクであり対物レンズｌの予定結像面近傍に配置されて
おり、２つの開口部２４ａ、２４ｂを有している。２５
は赤外線カットフィルターであり、従来型装置と同様に
例えば第１６図に示す分光特性を有している。２９は光
学フィルターであり、例えば第５図に示す波長７００ｎ
ｍ付近を中心としたバントパス特性を有している。

赤外線カットフィルター２５は視野マスク２４の開１１
部２４ｂ、光学フィルター２９は視野マスク２４の開ｉ
Ｊ部２４ａの背後に各々設けられている。

４はフィールドレンズであり予定結像面の近傍に配とさ
れている。６は２次光学系てあり対物レンズｌの光軸に
対して対象に配置された二つのレンズ６ａ、６ｂにより
構成されている。２６は受光手段であり前記二つのレン
ズ６ａ、６ｂに対応してその後方に配置された４つの受
光素子列２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄを有している
。

５は絞りでありボ１記２つのレンズ６ａ、８ｂに対応し
てその重力に配置された２つの開口部５ａ、５ｂを有し
ている。ｌａは対物レンズｌの射出瞳であり、分割され
た２つの領域１ａ１．ｌａ２を含んでいる。

なおフィールドレンズ４は開口部５ａ、５ｂを射出ＩＩ
Ｉ　ｌ　ａの領域１ａｌ、ｌａ２に結像する作用を有し
ており、各領域１ａ１．ｌａ２を透過した光束が受光素
子列２６ａ、２６ｂ、２６ｃ。

２６ｄ面りに人々光量分布を形成するようになっている
、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは各々視野マスク２
４の開口部２４ａ、２４ｂのレンズ６ａ、６ｂによる受
光手段２６面上における投影像である。

この第２図に示す焦点検出装置における焦点検出方法は
第１５図に示す焦点検出方法と実質的に同様である０例
えば対物レンズ１の結像点が予定結像面の前側にある場
合は、２つの受光素子列２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２８
ｄ面上に夫々形成される物体像に関する光量分布が互い
に近づいた状態となり、また、対物レンズｌの結像点が
予定結像面の後側にある場合は、２つの受光素子列２６
ａ、２６ｂおよび２６ｃ、２６ｄ面上に夫々形成される
光値分布か互いに離れた状態となる。

しかも、２つの受光素子列２６ａ、２６ｂおよび２６ｃ
、２６ｄ面上に夫々形成された光量分布のずれ量は対物
レンズｌの焦点外れ量とある関数関係にあるので、その
ずれ量を適当な演算手段で算出すると、対物レンズ１の
焦点はずれの方向と量とを検出することかできる。

次に第１　［Ａにより投光ト段を用いて焦点検出を行う
第２検出系を説すｌする。

第１Ｉ７１ｊにおいて３５は焦点検出手段であり′１５
２１Ａの視野マスク２４以降の各要素を有している。

ｌＯはカメラボディ、１１は対物レンズｌを光軸１２の
方向に移動ｎｌ能に保持するレンズｍｔＩ４．１３は主
ミラーでありサブミラー１４と共に前記対物レンズｌを
透過した物体光をファインダー系と焦点検出手段に分離
している。

４０はピント板でありフィールドレンズ４０ａを有して
いる。１６はペンタプリズム、１７は接眼レンズてあり
、これらはファインダー系を構成している。４１はビー
ムスプリッタ−てあり例えば波長６８０〜７２０ｎｍの
光を５０％程度反射させる光分割面４１ａを有している
。４２は絞り、４４は所定模様を形成したパターン、４
３は投光レンズ、４５はＬＥＤで例えば第１８図に示す
分光特性を有している。ビームスプリッタ−４１、絞り
４２、パターン４４、投光レンズ４３そしてＬＥＤ４５
は投光手段の一部を構成している。

投光手段は例えば第１９［１に示すようなチャートより
成るパターンを投光手段と対物レンズｌを介して物体側
に投影し低輝度や低コントラストの物体に対して強制的
に物体にコントラストをつけている。そして物体からの
反射パターン像を検出手段３５により検出して第２検出
系としての測距を行っている。

本実施例では第４図に示すように視野マスク２４の開口
部２４ａは対物レンズｌの光軸１２から外れた位置にあ
り、これに応じて視野マスク２４の投影像２７ａ、２７
ｂおよび受光素子列２６ａ、２６ｂも光軸１２から外れ
た位置にある。したがって、第１１］に示す一眼レフカ
メラのファインダー視野内における測距範囲は第６図に
示すようになる６図中３０はファインダー視野。

３１．３２は各々測距領域で、領域３１がｆｆ１２検出
系に相当し、受光素子列２６ａ、２８ｂのレンズｉ！ｌ
　６　ａ、６ｂによるピント板１５上への逆投影像に相
当し、領域３２が第１検出系に相当し、受光素子列２６
ｃ、２６ｄの同様の逆投影像に相当する。

次に本実施例における２つの測距領域３１．３２の分光
感度特性について説明する。まず、第１検出系の測距領
域３２に対応するフィルター２５は前述の第１６図に示
す分光透過率特性を有しており、第１検出系全体の分光
感度特性も前述のＩｌｌ’）１７図に示すようになって
いる。一方、第２検出系の測距領域３１に対応するフィ
ルター２９は第５図に示すバンドパス特性を有している
ため、光源、受光素子を含めた第２検出系全体の分光感
度特性は第７図に示すようになる。なお、同ＩＡにおい
ては前述の第１７図の分光特性のピークイ１にて正規化
しであるので、第７図とｆｆ１１７１１Ｎの縦軸はその
まま比較することができる。また、本実施例では第７同
の分光感度を有する波長帯の中央値は第１８図のＬＥＤ
の発光ピーク波長に合致させである。

第８図は本発明の焦点検出装置の第２検出系により得ら
れる信号出力の説ＩＪＩ図である。

同図の信号出力は第１４図に示す従来の焦点検出装置に
おいて得られる第２０図の信号出力に対応している。

′：５８図において信号出力３３が受光素子列２８ａよ
り、又、信号出力３４が受光素子列２６ｂより得られる
信号である。

第８図に示した信号出力では第２０図示に示す信号出力
に比較し、投光パターン像のコントラストか高い、した
がって、このパターン信号を基に焦点検出を行えば、第
２０図に比べて高コントラストである第８図示の信号出
力の方がより信頼性の高い演算結果を得ることができる
。

次に本実施例による第２検出系の信号出力が。

従来の焦点検出装置の信号出力に比べ高いコントラスト
を持つことを説明する。

本実施例においてはＢ光源で照明されある程度の輝度を
有する全くコントラストのない無彩色の被写体（例えば
白壁）にＬＥＤ４５による照射光を投射して、そのとき
の物体面上に形成された投影パターンにより強制的にコ
ントラストを付加していた。このときＢ光源による照明
のパワーは。

受光ｆ　１１の出力中のコントラストのない成分に対応
し、一方のＬＥＤによる照明光のパワーはコントラスト
成分に対応している。

ＬＥＤの分光スペクトルは第５図、第１６図示のどちら
のフィルターの分光透過率特性においても、高透過率の
波長域に含まれる。この為、従来型の第１検出系と本発
明に係る第２検出系の２つの焦点検出系へは、はぼ回し
量のＬＥＤ光が入射している。これに対し、他方のＢ光
源についてはｍ　１７１ｆｆｌと第７図の分光特性の面
積比（はぼ６：ｌ）で入射パワーが異なっている。この
為、Ｂ光源に対するＬＥＤの比率は本発明に係る第２検
出系において高くなっている。

つまり、従来の第２０ＵＡに示した信号出力の例におい
て、ｌ：４であるコントラスト成分とコントラストのな
い成分との比率は、本実施例においては外光除去の効果
によって、１：４７６すなわち３．２（第８Ｆ！ｉＩ）
に改善される。

以上の説明は外光かＢ光源による照明光の場合について
であるが、本発明においては他の照明条件、例えばＡ光
源、Ｃ光源、蛍光灯などについても全く同様により大き
な効果が得られる。

尚、本実施例における第１検出系を照射光を用いない場
合の第２検出系におけるバントパスフィルターによる感
度低下を補充する為に補助的に用いるようにしても良い
。

以上のように本実施例においては物体が高輝度でしかも
低コントラストの場合であっても良好なる焦点検出かで
きるようにしている。

第９ＵＡは第１図の焦点検出装置における第２検出系の
投光手段のみを抽出して展開した斜視図である。

同図において４６は絞り４２の開口４２ａの中心とパタ
ーン４４を構成するスリット４４ａの中心とを通る光線
を示している０本実施例では照射光は、フィールドレン
ズ４０ａと対物レンズｌ上において光軸１２から離れた
位置を通っている。

また、スリット４４ａは投光レンズ４３によって、対物
レンズｌの予定結像面近傍にスリット像４７として投影
され、絞り４２の開口４２ａはフィールドレンズ４０ａ
によって、対物レンズ１の謹上に開口像４８として投影
されている。したがって、この構成により等両凹にスリ
・ント像４７の位置から開口＃ｔ４８に相当する領域を
通して物体上にスリット光が投影されることになる。

第１ｏＩＡは第９図に示す投光手段により物体を照射し
た様子を表わしたものである。

同図において４９はスリット４４ａのフィールドレンズ
４０ａおよび対物レンズｌによる物体上のスリット像で
あり、ｓｏ、ｓｔは第６ＵＪＵに示したファインダー視
野内の測距領域３１．３２に相当する物体上の測距領域
である。

本実施例では物体上にスリット像か投影された状況にお
いて、焦点検出装置内の受光素子列２６ａ、２６ｂから
の信号出力は例えば第１１図の信号出力５２．５３に示
すようになり、これに対して従来の焦点検出装置を用い
た場合には第１２図に示した信号出力５４．５５のよう
になる。このように本発明によれば高コントラストの信
号出力が得られる。

第１３１２Ｉは本発明の焦点検出装置の他の実施例の光
学系の概略図である０本実施例において投光手段はＩｓ
Ｉ図に示すものを用いている。

第１３図において第２図に示す部材と同一部材には同一
符番な付している。

第１３Ｕにおいて６１．６２はフィルターであり、この
うちフィルター６１は第５図に示す分光特性を有してお
り、フィルター６２は第１６図に示す分光特性を有して
いる。

−・般に２次光学系と受光手段との配置上の点からフィ
ルターは結像面付近に配置するのがフィルター面上での
第１、第２検出系による光束分離の点から好ましい。

本実施例によればフィルター６１と受光素子列２６ａ、
２６ｂを含む第２検出系は第７図に示す分光特性を有し
、フィルター６２と受光素子列２６ｃ、２６ｄを含む第
１検出系は第１７図に示す分光特性を有している。

尚、本発明に係る焦点検出装置は前述の像ずれ方式の焦
点検出装置に限らず、例えば特開昭５７−７２１１１号
公報等で提案されている対物レンズによる物体像のボケ
共合を検出し、対物レンズの焦点検出を行う所謂ボケ方
式の焦点検出装置にも適用することかできる。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く被写体像の情報を焦点検出に
利用する焦点検出装置において分光特性が投光手段の投
光ピーク波長と略等しくなるような光学フィルターを検
出系の光路中の一部に配ｌすることにより物体か低輝度
や低コントラストの場合に限らず高輝度であっても良好
なる焦点検出がｒ３ｆ能な投光手段を有した焦点検出装
置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一眼レフカメラに適用したときの概略
図、第２図は第１図の一部分を抽出し展開したときの概
略図、第３［３は第２１１の矢印Ｃ方向から見たときの
中央断面図、第４図は第２図の矢印り方向から見たとき
の中央断面図、第５１Ａは第２図の光学フィルター２９
の分光特性、第６図は本発明における測距領域を示す説
明図、第７図は本発明の焦点検出装置における第２検出
系の分光感度特性、第８図は第２検出系より得られる物
体に基づく信号出力値、第９図は本発明に係る第２検出
系の投光手段の展開慨略図、第１０図は本発明に係る第
２検出系による測距領域の説明図。 第１１１２Ｉ、第１２図は本発明に係る第２検出系と従
来の焦点検出装置から得られる信号出力の説明図、第１
３図は本発明に係る第１．第２検出系の他の実施例の概
略図、第１４、第１５図は従来の焦点検出装置の光学系
の概略図、第１６図は第１５図に示すフィルターの分光
特性、第１７１１は第１６図に示す従来型焦点検出装置
および第１検出系の分光特性、第１８図は第１４図のＬ
ＥＤの分光特性、第１９図は第１４図におけるパターン
と測距領域との関係を示す説明図、第２０図は第１４図
において得られる信号出力の説明図である。 ＋２中、１は対物レンズ、ｌａは射出瞳、２４は視野マ
スク、２５．２９はフィルター、４はフィールドレンズ
、５は絞り、６は２次光学系、２６は受光手段、２６ａ
、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは視野マスク２４の投′＃像
、３５は焦点検出手段、４０はピント板、４１はビーム
スブリ・ンター、４２は絞り、４３は投光レンズ、４４
はパターン、４５はＬＥＤ、である。 晃　　１　　　回 気　　５　　圏 夷　　　　ら　　　　図 男　　７　　図 晃　　８　　図 コ　　　　　　　　　　　　３４ ／　　　　　　　／ ］Ｅ 兎　　１０　　　回 隻　　１１　　　図 裏　　１２　　　図 第　　１４　　　口 第　　１６　　　図 劣　　１７　　　ヅ 逼、＆、　ｎ　／ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 投光手段により所定のパターンを物体側に投影し、予定
   結像面後方に配置した２次光学系により、該物体からの
   該パターンの反射パターン像を該受光手段面上に一対形
   成し、該受光手段からの出力信号を利用して該対物レン
   ズの焦点状態を検出する検出系を有する焦点検出装置に
   おいて、該検出系の光路中の一部に該検出系の分光感度
   特性のピーク波長が該投光手段の投光ピーク波長と略等
   しくなるような光学フィルターを設けたことを特徴とす
   る投光手段を有した焦点検出装置。