JPH0352608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スチールカメラ、シネカメラ、ビデ
オカメラ、顕微鏡等の光学装置に用いるぼけ像検
出方式による合焦検出装置、特にその合焦検出用
受光装置に関するものである。

第１図は、ぼけ像検出方式による合焦検出装置
の光学系の基本構成図である。結像レンズ１によ
る投影像は、ハーフミラー２により２分されて予
定焦平面３，３′に結像する。その予定焦平面３
の前方および他方の予定焦平面３′の後方には、
それぞれ距離ｄを隔てて一対の受光素子列４，５
が配置してある。従つて、結像レンズ１による投
影像が予定焦平面３，３′に結像すれば、各受光
素子列４，５上の投影像は、同程度のぼけ像とな
るので、それら各受光素子列４，５の各出力か
ら、ぼけ量を表わす適当な評価関数を各別に演算
し、比較することによつて合焦およびデフオーカ
ス方向を判定することができることとなる。

しかしながら、たとえば第２図に一眼レフレツ
クスカメラに適用した構成例の概略を示したよう
に、何らかの理由、たとえば図に示したよう結像
レンズ１の光束の一部を一対の受光素子列４，５
に導くために、クイツクリターンミラー６の後方
にそのクイツクリターンミラー６に固定して介挿
したサブミラー７により、光束の一部８がけられ
た場合には、受光素子列４，５に入射する光束
は、非回転対称性となる。なお、同図において、
１０は結像レンズ１の予定焦平面に配置したフイ
ルム面であり、１１は、サブミラー７からの光束
を各受光素子列４，５に分割して導くための光束
分割光学系であつて、それら各受光素子列４，５
間の光路中の中間位置が前記フイルム面１０と光
学的に共役な面の位置に相当する。また、１２は
クイツクリターンミラー６によつて導かれた結像
レンズ１の投影像を観察し得るように設けたフア
インダー光学系である。

すなわち、第３図にその原理図を示したよう
に、前記サブミラー７のような遮蔽物７′によつ
て、結像レンズ１による物体１３からの光束の一
部が遮光される結果、結像レンズ１からの光束が
非回転対称となり、その光束の主光線９は、光束
が回転対称時の主光線Ｏに対して角度θだけ傾く
こととなる。しかして、前記結像レンズ１の合焦
位置となる予定焦平面３の前後に距離ｄを隔てた
面における各ぼけ像１４，１５は、互に反対方向
に距離ｘだけずれることとなり、そのずれ量は、 2x＝2dtanθ ……(1) である。

従つて、このような非回転対称性の光束を、第
２図に示したように光束分割手段１１を介して各
受光素子列４，５に入射させた場合、第４図にそ
の光束分割手段１１の部分を拡大して示したよう
に、基板１６に形成した受光素子列４，５に対
し、光束分割光学系１１のハーフミラー１７およ
びミラー１８を正確に対設させただけでは、受光
素子列４，５に入射する光束の主光線９が、さき
に説明したように傾くので各受光素子列４，５上
における光像にずれを生じる。

第５図は、そのずれ状態を示したもので、各受
光素子列４，５に入射する光束が遮蔽物７′など
によつてけられることなく入射したとき、その光
束の主光線が入射する各受光素子列４，５の対応
する同一部分を図示したようにＡおよびＢとする
と、遮蔽物７′（第３図参照）によりそれら受光
素子列４，５に入射する光束がけられた場合に
は、その主光線の入射する位置は、ＡおよびＢの
位置から、互に逆方向に距離ｘだけずれたA′お
よびB′の位置に移ることとなる。そのために各
受光素子列４および５の出力分布は、同一形状と
ならず、たとえば、第６図に、受光素子列４，５
の列方向に直角な方向に強度分布をもつ被写体と
仮定して、各受光素子列４，５の各出力から求め
たそれぞれの像の鮮明度を表わす各評価関数F₁，
F₂を示したように、評価値Ｆが△だけ異なるこ
ととなる。ぼけ像検出方式による合焦検出装置に
おいては、その各評価関数F₁，F₂の値を比較し、
両者が等しい値となつたとき、結像レンズ１は、
各受光素子列４，５の光学的中間位置に合焦した
ものとして検出しているので、前記のように各評
価関数F₁，F₂が△だけ異なつた場合には、合焦
検出精度が低下することは明らかである。

特に、一眼レフレツクスカメラ等においては、
第２図に示したようにクイツクリターン６の背部
に、焦点検出用光束を受光素子列４，５に導くた
めのサブミラー７を設けるのが普通であり、その
クイツクリターンミラー６が矢印方向に回動して
はね上つたとき、フイルム面１０への入射光束が
けられないように、サブミラー７を十分小形にす
る必要がある。その反面、十分な合焦検出感度を
得るためには、サブミラー７の反射面を広面積に
する必要がある。前者の要求を満たし、しかも後
者の要求をある程度満足させるためには、ある程
度の大きな反斜面を有するサブミラー７を用い、
クイツクリターンミラー６がはね上つたとき、そ
のサブミラー７の端部が、フイルム面１０への入
射光束を遮光しないように、光軸に対してずらせ
てクイツクリターンミラー６に取り付けざるを得
ず、この場合は、まさに第３図により説明した現
象が発生し、合焦検出精度の低下の原因となる。

本発明の目的は、上述の如き焦点検出用受光素
子列に入射する光束の非回転対称性に基づく像づ
れの影響を受けることなく、合焦検出精度の高い
横ずれ検出方式による合焦検出装置を提供しよう
とするものである。

本発明の合焦検出装置は、結像レンズの合焦面
もしくはその合焦面と光学的に共役な面を挾ん
で、その面から等距離の位置に配置した一対の受
光素子列上に被写体像の一部を導くミラー部材を
有し、上記像の鮮鋭度を比較することによつて前
記結像レンズの前記合焦面における結像状態を検
出する合焦検出装置において、 上記ミラー部材によつて生じる、結像状態の検
出に用いる光束の非回転対称性に伴う前記受光素
子対の個々への投影像のずれを、その非回転対称
性を持つ光束の主光線が、前記一対の受光素子列
の互いに対応する部分にそれぞれ入射するよう
に、これら受光素子列の間隔もしくは各受光素子
の、列方向と直交する方向の幅を、回転対称性を
有する光束を受光する場合に比べて大きくしたこ
とを特徴とするものである。

以下、本発明を実施例に基づいて詳記する。

本発明装置の基本構成は、第１図、第２図およ
び第３図によつて説明したとおりである。しかし
て本発明装置は、それら基本構成における受光装
置に特徴がある。

第７図は、本発明における受光装置の一対の受
光素子列の一方を、矢印方向に2xだけずらせて
構成した実施例を示したものである。すなわち、
受光素子列４，５に導かれる光束の主光線が回転
対称性を有する場合に一方の受光素子列４に入射
する位置Ａより、前記光束が非回転対称性となつ
たとき、ずれる各受光素子４，５上の投影像間の
ずれ量2xだけ矢印方向にずれた位置A″に、その
受光素子列４を配置し、他方の受光素子列５はそ
のままの位置に配置した一対の受光素子列４，５
を用いる。

このように形成した受光素子列４，５を、第４
図に示したように光束分割光学系１１に対向さ
せ、その光束分割光学系１１の各反射面１６，１
７の一方からの非回転対称性光束の主光線９を、
第７図の一方のたとえば４で示した受光素子列の
所定部分A″に入射させれば、他方の反斜面１６
または１７からの主光線９は、基準距離Ｌ（入射
主光線が回転対称の場合に、その主光線が入射す
る受光素子列４，５の対応関係にある位置Ａ，Ｂ
間の距離。）よりさらに2xずれた位置にある前記
所定部分A″に対応する他方の受光素子列５の所
定部分Ｂに入射することとなる。従つて、それら
各受光素子列４，５上の投影される結像レンズ１
からの像の、同一部分が、それぞれの受光素子列
４，５によつて光電変換されるので、これら光電
変換出力より求めた像の鮮明度に関する各評価関
数F₁，F₂は、第８図に示したように、各受光素
子列４，５上の像がともに同一鮮明度の場合に
は、同一の評価値Ｆを示すようになる。

従つて、受光素子列４，５に入射する光束が非
回転対称をもつていても、合焦検出精度は低下す
ることがない。

上記の実施例は、一対の受光素子列４，５の配
置を相対的に2xだけ拡げるように、その一方を
ずらせるようにしたが、各受光素子列４，５の間
隔を、基準間隔Ｌよりさらに2xだけ拡げるため
に、各受光素子列ｘづつ外側にずらせるようにし
てもよいことは勿論である。

また、一対の受光素子列４，５の間隔を従来の
ものと同様に、前記基準間隔Ｌのものを用い、各
受光素子列４，５に光束を分割するための、たと
えば第４図に１１で示した光束分割手段のハーフ
ミラー１６またはミラー１７の反射面、あるいは
それら両ミラー１６，１７の反斜面の反射角を適
当に設定することによつて、各受光素子列４，５
に入射する光束の主光線を、それら各受光素子列
４，５の互に対応する部分に、それぞれ入射させ
るようにしてもよいが、この場合には光学系の構
成が複雑になるとともに調整が面倒となる。本発
明においては、上述したように受光素子列の間隔
を拡げたり、後述するように受光素子の、列方向
と直交する方向の寸法を大きくしたりすると言つ
た比較的簡単な構成で実施することができる。

第９図は、本発明の他の実施例の受光素子列
４，５の構成を示す。

この実施例においては、対をなす各受光素子列
４′，５′をそれぞれ構成する個々の受光素子の受
光面の列方向に直角な方向の長さを、それら各受
光素子列４′，５′に投影される像１４，１５が、
互に反対方向にｘの距離だけずれても、各受光素
子列の出力分布に実質上影響しない程度の長さｌ
に形成したものである。従つて、この実施例のも
のでは、さきの実施例のように各受光素子列４′，
５′のピツチ間隔は、基準距離Ｌでよいこととな
り、各受光素子列４′，５′に入射する光束が非回
転対称の場合のみならず回転対称性を有する場合
でもあつても精度高く合焦位置を検出できる利点
を有するものである。

すなわち、各受光素子列４′，５′の列方向に直
角な方向の幅ｌが十分に広いので、入射光束の主
光線が回転対称の場合に入射する各受光素子列
４′，５′上の対応位置ＡおよびＢから、なんらか
の理由、たとえば第１０図のように遮蔽物７′に
より、入射光束の主光線の入射位置が、A′，
B′にそれぞれずれた場合であつても、第１０図
に第３図と同様の手法により示した説明図から明
らかなように、各ぼけ像１４，１５が投影される
各受光素子列４′，５′の幅ｌが十分広いので、そ
れら受光素子列４′，５′の出力分布の変化は、実
質上無視し得ることになる。従つて各受光素子列
４′，５′の出力から求めた像の鮮明度に関する評
価関数F₁，F₂は、結像レンズ１による物体像が
予定合焦面２に合焦したとき、第８図と同様にそ
の評価値Ｆがほぼ等しくなるので、受光素子列
４′，５′に入射する光束の性質にかかわりなく、
精度高く合焦状態を検出し得ることとなる。

以上の説明から明らかなように本発明装置によ
れば、比較的簡易な構成によつて、合焦検出用光
束の非回転対称性にもとづく像の鮮明度を表わ
す。評価値への影響を、補償することができるの
で、合焦検出用光束が非回転対称性を有する種類
の光学装置の合焦検出装置として合焦検出精度の
優れたものを提供しうる効果がある。

また、第９図に示した実施例のものによれば、
合焦検出用光束の性質にかかわりなく、常に合焦
精度の高いぼけ像方式による合焦検出装置の提供
が可能である等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ぼけ像検出方式による合焦検出装置
の光学系の基本構成図、第２図は、その合焦検出
装置を一眼レフレツクスカメラに適用した場合の
略図的構成図、第３図は、非回転対称光束の発生
現象説明図、第４図は、第２図における光束分割
手段と受光素子列とからなる受光装置部分の構成
拡大図、第５図は、従来装置における受光素子列
の配置と、入射光像の関係の説明図、第６図は、
従来装置による欠点の説明図、第７図は、本発明
の一実施例における受光素子列の配置とその作用
の説明図、第８図は、本発明装置による効果を説
明するための評価関数曲線図、第９図は、本発明
の他の実施例における受光素子列の構成図、第１
０図は、第９図の実施例における作用の説明図で
ある。 １……結像レンズ、２……ハーフミラー、３，
３′……予定焦平面、４，５……受光素子列、６
……クイツクリターンミラー、７……サブミラ
ー、７′……遮蔽物、８……けられる光束、９…
…非回転対称の主光線、１０……フイルム面、１
１……光束分割光学系、１２……フアインダー光
学系、１３……物体、１４，１５……ぼけ像、１
６……受光素子列形成基板、１７……ハーフミラ
ー、１８……ミラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結像レンズの合焦面もしくはその合焦面と光
   学的に共役な面を挾んで、その面から等距離の位
   置に配置した一対の受光素子列上に被写体像の一
   部を導くミラー部材を有し、上記像の鮮鋭度を比
   較することによつて前記結像レンズの前記合焦面
   における結像状態を検出する合焦検出装置におい
   て、 上記ミラー部材によつて生じる、結像状態の検
   出に用いる光束の非回転対称性に伴う前記受光素
   子対の個々への投影像のずれを、その非回転対称
   性を持つ光束の主光線が、前記一対の受光素子列
   の互いに対応する部分にそれぞれ入射するよう
   に、これら受光素子列の間隔もしくは各受光素子
   の、列方向と直交する方向の幅を、回転対称性を
   有する光束を受光する場合に比べて大きくしたこ
   とを特徴とする合焦検出装置。