JPH0820592B2 - 焦点検出用の投光系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等
に適切な自動焦点検出用の投光系に関し、特に投光系に
よりパターン像を被写体側に投光し、被写体側から反射
してくる該パターン像を受光することにより撮影系の焦
点検出を行う際に好適な受動方式及び能動方式の自動焦
点検出において焦点検出精度の向上を図った自動焦点検
出用の投光系に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等
においては大別して２方式の焦点検出方式が用いられて
いる。

１つは例えば特開昭54−159259号公報等で提案されて
いる受動方式であり、他の１つは例えば特開昭57−1542
06号公報等で提案されている能動方式である。

このうち能動方式はカメラ側から例えば赤外光束を被
写体側へ投光し被写体からの反射光束を受光することに
よって焦点検出を行う方式であり被写体側が暗い場合で
も又被写体のコントラストが低い場合でも精度良く焦点
検出を行うことができる特長がある。しかしながら被写
体が遠方にある場合は反射光束量が減少し焦点検出精度
が低下してくる欠点がある。

受動方式は撮影系による被写体像の結像状態をカメラ
の一部に設けた検出手段により検出することにより焦点
検出を行う方式であり被写体が遠方にある場合でも比較
的高精度の焦点検出が出来る長所がある。しかしながら
被写体側が暗い場合や被写体のコントラストが低い場合
等は焦点検出精度が低下してくる欠点がある。

この欠点を改善する一方法が例えば特公昭49−19810
号公報で提案されている。同公報では、カメラ側より一
定模様のパターン像を投光系により被写体側へ投光し、
被写体からの反射パターン像を検出することにより焦点
検出を行っている。

一方、近年では、以上説明した２方式の焦点検出方式
を応用して被写体上の複数点の測距を行う焦点検出方式
が提案されている。このような場合にも、上述の一定模
様のパターン像を投光系により被写体側へ投光し、被写
体からの反射パターン像を検出することにより焦点検出
を行う方式は、当然のことながら有効である。

しかしながら、この従来の方式により、測距点となる
被写体上の複数点に同時にパターン像を投光するのは困
難である、複数点に同時にパターン像を投光するために
は、あらかじめ大きなパターン像を作成してこれを広範
囲に結像させるか、あるいは非常に微細な模様のパター
ン像を短い焦点距離の広角面の投光レンズにより広範囲
に結像させることが必要となる。いずれの場合にも測距
点となる被写体上にパターン像を良好に結像させるため
には、広い画角にわたって投光レンズの収差を良好に補
正しなければならないため、コンパクトな構成で、これ
を実現することはかなり困難である。またこの他にも、
上述の大きなパターン像を作成する方式では、この大き
なパターン像を照明する光源を大きくする必要が生じ、
コンパクトな構成とすることができないという問題もあ
った。また、上述の非常に焦点距離の短い投光レンズに
より広範囲にパターン像を結像させる方式では、投光レ
ンズの開口を大きくすることが困難となり、照明光の到
達距離を十分に大きくすることができないという問題
と、非常に微細なパターン像を作成することが困難とい
う問題もあった。

これらの問題を解決する提案として、上述の大きなパ
ターン像を作成する方式の照明用光源を複数としたもの
が特開昭63−47710号公報に提案されている。しかしな
がら、このような構成では、上述の投光レンズの収差補
正の問題は解決できない。

ところで目的は異なるが、被写体上の広範囲を照明す
る手段として投光レンズが光軸をずらした複数のレンズ
部より構成した投光系が、特開昭62−247312号公報に提
案されている。同公報では遠距離の被写体上にも近距離
の被写体上にもパターン像を投影すること、すなわち投
光系の光軸と受光系の光軸との位置ずれ（パララツク
ス）による問題を解決することを目的としているが、こ
こで提案されたものが複数の測距点へのパターン像の投
影に応用できる。

しかしながら、単に投光レンズを光軸をずらした複数
のレンズ部より構成するだけでは、上記のパララツクス
による問題の解決は可能であっても、上述の複数の測距
点に対応する広範囲にわたってパターン像を良好に結像
させることはなかなか困難である。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

本発明は一定模様のパターン像を有する投光系の各要
素を適切に配置し、広範囲の被写体上に良好な結像性能
でパターン像を投影し、特に被写体上の複数点の測距を
行う自動焦点検出方式に良好な投光系の提供を目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、本発明は所定模様のパターン像を投光レンズ
により被写体側へ投影し、被写体側から反射された該パ
ターン像を受光系により受光することにより撮影系の焦
点検出を行うための投光系に於いて、前記投光レンズ
を、撮影系の光軸と略同方向にパターン像を形成する第
１の光軸を有し、該第１の光軸上にない開口を有する第
１のレンズ部と、更に撮影系の光軸とは異なる方向にパ
ターン像を形成する複数個の第２の光軸を有し、該第２
の光軸上の各々に開口を有する複数個の第２のレンズ部
とより構成したことにある。

この他本発明の特徴は実施例において記載されてい
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の投光系の斜視図であ
る。同図において、１は投光レンズ、２は水平方向へ伸
びた線条模様を有するパターン、３は比較的大きな発光
部を有するLEDの様な光源を表している。さらに11,12,1
3,14は投光レンズ１の４つのレンズ部を示し、15はレン
ズ部11及び12の光軸、16,17はそれぞれレンズ部13,14の
光軸を表している。

投光レンズ１は第１図に示すように光軸15を有するレ
ンズ部11とレンズ部12、光軸16を有するレンズ部13、光
軸17を有するレンズ部14の４つのレンズ部を有してい
る。

本実施例では投光レンズ１を撮影系の光軸と略同方向
にパターン像を形成する光軸15、即ち撮影系の光軸と略
平行する光軸を有するレンズ部11及びレンズ部12と、撮
影系の光軸とは異なる方向にパターン像を形成する光軸
16、即ち撮影系の光軸に対して傾斜する光軸を有し、こ
の光軸16の近傍に開口を有するレンズ群13と、さらに撮
影系の光軸とは異なる方向にパターン像を形成する光軸
17を有し、この光軸17の近傍に開口を有するレンズ部14
の３つの光軸15〜17と４つのレンズ部11〜14より構成し
ている。

第２図は本発明を受動方式の焦点検出装置を具備する
一眼レフレツクスカメラに適用した場合の光学配置を示
す図であり、同図において、1,2,3は第１図の投光レン
ズ、パターン、光源にそれぞれ対応している。また投光
レンズ１の４つのレンズ部の光軸15,16,17は紙面と垂直
方向に広がっているものとする。第２図において21は撮
影レンズ、22はクイツクリターンミラー、23はサブミラ
ー、24は視野マスク、25は集光レンズ、26は全反射ミラ
ー、27は瞳分割マスク、28は結像レンズ、29は受光部、
30はフイルム面である。本実施例では、撮影レンズ21の
予定結像面近傍に配置された視野マスク24の近傍に結像
する一部の被写体像を結像レンズ28によって受光部29上
に結像させて、受動方式の焦点検出を行っている。

第３図は第２図の焦点検出装置を構成する部分の要部
の斜視図である。同図において符号24〜29はそれぞれ第
２図と対応している。本実施例では第３図に示したよう
に、第２図の紙面に垂直な方向に３つの開口を有する視
野マスク24を設け、それぞれの開口の近傍に結像する被
写体像を、集光レンズ25及び２つのレンズ部を有する結
像レンズ28によって撮影レンズ１の射出瞳の２つの領域
に対応した２つの被写体像に分割して、受光部29上に結
像させて、位相差検出方式により、視野マスク24の３つ
の開口に対応する３点の測距を行っている。

第４図及び第５図は被写体上に投影されるパターン像
と測距視野の位置関係を示す図であり、第４図は撮影レ
ンズを広角レンズとした場合を表しており、第５図は撮
影レンズを望遠レンズとした場合を表している。第４図
及び第５図において31,32,33は投光レンズによって被写
体上に結像されたパターンの像を表しており、それぞれ
第１図における投光レンズ１のレンズ部、11,12,13,14
によるパターン２の像を表している。また第４図の34,3
5,36は第２図の撮影レンズ１を広角レンズとした場合の
第３図の３つの測距視野を被写体上に投影した像を表し
ており、第５図は第２図の撮影レンズ１を望遠レンズと
した場合の第３図の３つの測距視野を被写体上に投影し
た像を表している。第４図及び第５図に示したように、
本実施例のような複数の測距点を有する焦点検出装置を
具備した一眼レフレツクスカメラにおいては、複数の測
距点に対応した被写体上の領域にパターンを投影するた
めに、投光レンズを複数のレンズ部より構成し被写体上
に複数のパターンの像を形成することは、特に広角レン
ズを装着した場合あるいはズームレンズを広角側へセツ
トした場合に有効である。

本実施例では第１図，第４図及び第５図に示したよう
に、パターンを、幅を異にする線条を集めた縞模様とし
ている。これは、第２図に示したような焦点検出装置で
通常用いられているように、受光部29を複数のCCD等の
１次元ラインセンサにより構成することを想定している
ためであり、センサーの配列される方向のコントラスト
を検出し易くしたものである。本実施例のような位相差
検出方式の焦点検出装置ではセンサーの配列方向のコン
トラストを検出し易くするため、センサーの配列方向と
垂直方向の縞模様のパターンを作成して被写体に投影す
ることがしばしば行われている。

第６図は実施例の特徴を説明するための図であり、第
１図の投光レンズ１を正面から見た図である。図中11,1
2,13,14は第１図の４つのレンズ部に、15,16,17は第１
図の３つの光軸に対応している。第６図に示すように本
発明は撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を
形成するレンズ部をその光軸付近に優先的に配置してい
る。

通常、焦点検出用の投光系には、パターン像を遠距離
まで到達させるために投光レンズの開口を大きくするこ
とと、被測距物体のコントラストを大きくするためにパ
ターン像の結像性能を良好にすること、及びコンパクト
な構成とすることが要求される。これらの要求を満足す
るため、従来より投光レンズに非球面を導入し、主とし
て軸上収差を良好に補正していた。ところが本実施例の
ように複数の測距点を測距する焦点検出装置の投光系に
おいては広範囲の被写体にパターン像を結像させるため
に、広い画角にわたり、軸外諸収差を良好に補正するこ
ともさらに要求されてきている。通常の手法で以上の諸
条件を満足させることは収差補正上、困難なことであ
る。いま、より広範囲の被写体にパターン像を結像させ
るため、投光レンズに、撮影レンズの光軸と略同方向に
パターン像を形成する。従来の投光レンズに相当するレ
ンズ部の外側に、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパ
ターン像を形成するレンズ部を設けることを考える。こ
のとき、もし撮影レンズの光軸とは異なる方向にパター
ン像を形成するレンズ部の光軸が、このレンズ部内にあ
るならば、比較的諸収差の補正が容易となるが、この場
合には遠距離かつ広範囲の被写体へのパターン像の投影
が要求されているため、通常、投光レンズは大きな開口
と短い焦点距離を有するものとしなければならず、撮影
レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を形成するレ
ンズ部の光軸は撮影レンズの光軸と略同方向にパターン
像を形成するレンズ部の内部に存在することが多くな
り、諸収差の補正は困難となっている。そこで、撮影レ
ンズの光軸と略同方向にパターン像を形成するレンズ部
の光軸の近傍に撮影レンズの光軸とは異なる方向にパタ
ーン像を形成するレンズ部の光軸が存在する場合、その
光軸付近に撮影レンズの光軸とは異なる方向にパターン
像を投影するためのレンズ部を優先的に配置した。この
とき撮影レンズと略同方向にパターン像を形成するレン
ズ部はその光軸付近の開口部を失うことになるが、この
レンズ部に関しては、従来どおり主として軸上収差を補
正すれば良いので実現は可能である。パターンを撮影レ
ンズ光軸と略垂直に配置し、この像を被写体上に複数投
影する場合には、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパ
ターン像を形成するレンズ部にとってパターンの配置さ
れる位置は相当に画角の大きい位置となっている。この
ような場合、通常諸収差の補正は困難となってくるた
め、本例では撮影レンズの光軸とは異なる方向にパター
ン像を形成するレンズ部をその光軸付近に優先的に配置
する構成としている。

〔他の実施例〕

第７図に本発明の第２実施例の投光系の断面図を示
す。同図において41は投光レンズ、42は補助レンズ、43
はパターン、44は光源である。本実施例では、投光レン
ズの後方に補助レンズを配置して、投光光学系の焦点距
離を短くし、より広範囲の被写体にパターン像を投影で
きるようにしたものである。

第８図に第７図の投光レンズ41を正面から見た図を示
す。図中、51〜54は第７図の４つのレンズ部に対応して
いる。本実施例においても、投光レンズ41は第６図に示
した投光レンズ１とほぼ同様の形状となっており、撮影
レンズの光軸とは異なる方向にパターン像を形成するレ
ンズ部をその光軸付近に優先的に配置している。

本実施例のように投光光学系を複数のレンズで構成し
た場合には、撮影レンズの光軸とは異なる方向にパター
ン像を形成するレンズ部に関して、投光光学系は偏芯光
学系となる。本例は、撮影レンズの光軸とは異なる方向
にパターン像を形成するレンズ部を、曲率が比較的緩く
なる光軸付近で構成しているため、このような場合でも
諸収差の補正が比較的容易となる。

第９図は、投光レンズの開口の別の分割方法を示す図
である。同図において61〜66は６つのレンズ部、67はレ
ンズ部61及びレンズ部62の光軸位置、68〜71はそれぞれ
レンズ部63〜66の光軸位置を表している。本実施例は第
６図に示した投光レンズの開口の分割方法を発展させ、
５つの光軸を有する構成としたものである。第９図のよ
うな構成とすることによりさらに広範囲の照明が可能と
なる。

なお以上説明したいくつかの実施例において、投光レ
ンズを構成するレンズ部の光軸はすべて一直線上に配列
したが、これは第２図及び第３図に示した焦点検出装置
の測距点が、一直線上に配列されており、これを照明す
ることを目的とするためである。従って、一直線上にな
い広い範囲を照明することが必要な場合には、レンズ部
の光軸位置は照明範囲に応じて適宜設定すれば良い。

尚、以上説明した自動焦点検出用の投光系は受動方式
及び能動方式のいずれの方式にも良好に適用することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、広範囲の被写体
上に所定模様のパターン像を良好な結像性能で投影する
コンパクトな構成の自動焦点検出用の投光系を達成する
ことができるという効果がある。特に複数点の測距を行
う自動焦点検出用の投光系に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の斜視図、 第２図は一眼レフレツクスカメラに適用した場合の光学
配置図、 第３図は複数点の測距を行う焦点検出装置の斜視図、 第４図，第５図は被写体上のパターン像と測距視野の位
置関係を示す説明図、 第６図は本発明第１実施例の投光レンズの正面図、 第７図は本発明第２実施例の断面図、 第８図は本発明第２実施例の投光レンズの正面図、 第９図は本発明第３実施例の投光レンズの正面図。 １は投光レンズ、 ２はパターン、３は光源、 11〜14は投光レンズのレンズ部、 15〜17はレンズ部の光軸、 21は撮影レンズ、 22はクイツクリンターンミラー、 23はサブミラー、24は視野マスク、 25は集光レンズ、26は全反射ミラー、 27は瞳分割マスク、28は結像レンズ、 29は受光部、30はフイルム面、 31〜３はパターンの投影像、 34〜36は測距視野の投影像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−233610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−247312（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−64608（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定模様のパターン像を投光レンズにより
   被写体側へ投影し、被写体側から反射された該パターン
   像を受光系により受光することにより撮影系の焦点検出
   を行うための投光系に於いて、前記投光レンズを、撮影
   系の光軸と略同方向にパターン像を形成する第１の光軸
   を有し、該第１の光軸上にない開口を有する第１のレン
   ズ部と、更に撮影系の光軸とは異なる方向にパターン像
   を形成する複数個の第２の光軸を有し、該第２の光軸上
   の各々に開口を有する複数個の第２のレンズ部とより構
   成したことを特徴とする焦点検出用の投光系。