JPS59148015A - 合焦検出装置 - Google Patents
合焦検出装置Info
- Publication number
- JPS59148015A JPS59148015A JP2244583A JP2244583A JPS59148015A JP S59148015 A JPS59148015 A JP S59148015A JP 2244583 A JP2244583 A JP 2244583A JP 2244583 A JP2244583 A JP 2244583A JP S59148015 A JPS59148015 A JP S59148015A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aperture
- focus
- image
- contrast
- lens
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、特に−眼レフレックスカメラ等に組込まれる
合焦検出方法に関するものである。
合焦検出方法に関するものである。
従来、この種の合焦検出方法には大別して次の４種類の
方式が知られている。
方式が知られている。
■、対物レンズを動かしてピーク値を探す方式。
■、第１図に示すように対物レンズ１の予定焦点面Ｆの
前後の等距離位置に、受光素子２．３を配置し、これら
の受光素子２．３からの信号を比較して合焦点位置を探
す方式。
前後の等距離位置に、受光素子２．３を配置し、これら
の受光素子２．３からの信号を比較して合焦点位置を探
す方式。
■、基準像と、成る基準距離だけ離れた開口から導入さ
れた像との相対的なずれ都を測定して合焦点を検出する
方式。
れた像との相対的なずれ都を測定して合焦点を検出する
方式。
■、対物レンズの射出瞳の２個所からの光束をそれぞれ
２個の受光素子に導く光学系を用い、これら２個の受光
素子に形成された像の相対的なずれ帛を測定して合焦点
を検出する方式。
２個の受光素子に導く光学系を用い、これら２個の受光
素子に形成された像の相対的なずれ帛を測定して合焦点
を検出する方式。
このうち第１の方式は、対物レンズを動かさなければ現
在合焦状態にあるか否かを判別できないという不便さが
ある。また第■の方式は、対物レンズ１を動かさなくと
も合焦状態かそれとも前ぼけか後ぼけかというぼけ方向
まで判別できるという長所はあるが、大きくぼけた場合
に合焦と誤認し易くなるという欠点を持っている。この
欠屯を解決するために、第３の受光素子を予定焦点面或
いは他の位置に配置し、計３個の受光素子の信号を比較
する方式も提案されているが、実際にカメラ等に組込む
には構造が複雑となり、光束を３分割しなければならず
低輝度物体の測距能力が低下するという問題がある。ま
た、第１Ｉの方伏、は合焦か否かをぼけ像の比較で行な
っているが、収差特に球面収差のある対物レンズは前ぼ
けと後ぼけとでぼけ像の差があるので、このような対物
レンズを用いた場合はピントが外れた位置で合焦と判別
してしまうことになり、誤動作を起こす虞れがある。
在合焦状態にあるか否かを判別できないという不便さが
ある。また第■の方式は、対物レンズ１を動かさなくと
も合焦状態かそれとも前ぼけか後ぼけかというぼけ方向
まで判別できるという長所はあるが、大きくぼけた場合
に合焦と誤認し易くなるという欠点を持っている。この
欠屯を解決するために、第３の受光素子を予定焦点面或
いは他の位置に配置し、計３個の受光素子の信号を比較
する方式も提案されているが、実際にカメラ等に組込む
には構造が複雑となり、光束を３分割しなければならず
低輝度物体の測距能力が低下するという問題がある。ま
た、第１Ｉの方伏、は合焦か否かをぼけ像の比較で行な
っているが、収差特に球面収差のある対物レンズは前ぼ
けと後ぼけとでぼけ像の差があるので、このような対物
レンズを用いた場合はピントが外れた位置で合焦と判別
してしまうことになり、誤動作を起こす虞れがある。
更に第１■と第■の方式は、測定した２つの物体像のず
れ量から対物レンズか合焦位置からどの程度だけずれて
いるかが判るので、レンズ駆動を行うオートフォーカス
機構に採用した場合に、応答速度が早いという長所を有
しているが、被写体が鉄格子のような繰り返しパターン
を有する場合には誤測距をするという欠点がある。
れ量から対物レンズか合焦位置からどの程度だけずれて
いるかが判るので、レンズ駆動を行うオートフォーカス
機構に採用した場合に、応答速度が早いという長所を有
しているが、被写体が鉄格子のような繰り返しパターン
を有する場合には誤測距をするという欠点がある。
本発明の目的は、−に述のにうな欠点を改善し、これま
での方式とは異なりしかも比較的簡単な構成で合焦点検
知をなし得る合焦検出方法を提供することにあり、その
要旨は、レンズ光学系の予定焦点面に受光素子を配置し
、第１の絞り状態により形成された像と、第１の絞り状
態とは異なる第２の絞り状態により形成された像とを、
前記受光素子でこれらの光像信号を電気信号に変換し、
これらの電気信号を比較することによって合焦状態を検
出するようにしたことを＃徴とするものである。
での方式とは異なりしかも比較的簡単な構成で合焦点検
知をなし得る合焦検出方法を提供することにあり、その
要旨は、レンズ光学系の予定焦点面に受光素子を配置し
、第１の絞り状態により形成された像と、第１の絞り状
態とは異なる第２の絞り状態により形成された像とを、
前記受光素子でこれらの光像信号を電気信号に変換し、
これらの電気信号を比較することによって合焦状態を検
出するようにしたことを＃徴とするものである。
本発明に係る方法を第２図以下の図面を参１］６シて説
明する。
明する。
第２図はカメラの対物レンズ繰り出し鰯に対する像のコ
ントラストの変化を示したグラフ図であり、曲線Ａは絞
り開放時、Ｂは小絞り状態時のコントラス］・を表して
いる。
ントラストの変化を示したグラフ図であり、曲線Ａは絞
り開放時、Ｂは小絞り状態時のコントラス］・を表して
いる。
本発明においては、第２歯の繰り出し量を合焦位ｊｌ
ａを中心とする点すから点Ｃの範囲の合焦時には、対物
レンズの絞り開放状態と小絞り状態のコントラストの差
が小さくなり、これに対し点ｄ、ｅにおける繰り出し量
のように非合焦時には、絞り開放では深度が浅くコント
ラストの低下が急激となるのに対し、小絞り状態では深
度が深くてコントラストの低下が緩やかであり、絞り開
放時と小絞り時のコントラストの差が大きくなるという
現象を利用している。
ａを中心とする点すから点Ｃの範囲の合焦時には、対物
レンズの絞り開放状態と小絞り状態のコントラストの差
が小さくなり、これに対し点ｄ、ｅにおける繰り出し量
のように非合焦時には、絞り開放では深度が浅くコント
ラストの低下が急激となるのに対し、小絞り状態では深
度が深くてコントラストの低下が緩やかであり、絞り開
放時と小絞り時のコントラストの差が大きくなるという
現象を利用している。
具体的な構成としては、例えば第３図に示すように対物
レンズ１の絞り４が測距中に点線で示す小絞り状態４ａ
に駆動できるようにし、対物レンズ１の予定焦点面Ｆに
例えばＣＣＤから成る光電素子アレイのような受光素子
５を設置する。−次結像面に形成された像を再結像する
二次に１１＋像光学系を用いている場合には、二次結像
光学系の予定焦点面をＦとする。なお、絞り４は液晶絞
りなどの電気物理的効果を利用した絞りを用いて≠）よ
く、かくすることにより作動中の振動が小さくなるいう
利点がある。
レンズ１の絞り４が測距中に点線で示す小絞り状態４ａ
に駆動できるようにし、対物レンズ１の予定焦点面Ｆに
例えばＣＣＤから成る光電素子アレイのような受光素子
５を設置する。−次結像面に形成された像を再結像する
二次に１１＋像光学系を用いている場合には、二次結像
光学系の予定焦点面をＦとする。なお、絞り４は液晶絞
りなどの電気物理的効果を利用した絞りを用いて≠）よ
く、かくすることにより作動中の振動が小さくなるいう
利点がある。
合焦検出においては、先づ対物レンズｌの絞り４が開放
状態の光像を受光素子５により検出し、例えば隣捜素子
間の出力の差をとるような演算を行うことによって得ら
れるコントラスト信号Ａを記憶しておく。次に、絞り４
が小絞り状態になったときの光像を受光素子５で検出し
、そのコンＩ・ラスト信号Ｂを前に記憶したコントラス
ト信号Ａと比較する。このとき明るさが異なるので、開
放と小絞りの絞りの段数差だけＡ、Ｂ何れかの信号に電
気的補正を加え、明るさによ゛らないコントラストの要
素だけを含む信号とする。モしてδを宇数として、Ｂ−
Ａ≦δのときは合焦、Ｂ−Ａ＞６のときは非合焦と判断
するのである。ちなみに、第３図において光線Ｌ１は絞
り開放時の光束、光線Ｌ２は小絞り状態時の光束の状態
である。第４図はこの論理判断のフローチャートを示す
ものであり、レンズ開放時のコントラスト信号Ａと小絞
り時のコントラスト て、合焦か非合焦かを判別させる手順を表している。
状態の光像を受光素子５により検出し、例えば隣捜素子
間の出力の差をとるような演算を行うことによって得ら
れるコントラスト信号Ａを記憶しておく。次に、絞り４
が小絞り状態になったときの光像を受光素子５で検出し
、そのコンＩ・ラスト信号Ｂを前に記憶したコントラス
ト信号Ａと比較する。このとき明るさが異なるので、開
放と小絞りの絞りの段数差だけＡ、Ｂ何れかの信号に電
気的補正を加え、明るさによ゛らないコントラストの要
素だけを含む信号とする。モしてδを宇数として、Ｂ−
Ａ≦δのときは合焦、Ｂ−Ａ＞６のときは非合焦と判断
するのである。ちなみに、第３図において光線Ｌ１は絞
り開放時の光束、光線Ｌ２は小絞り状態時の光束の状態
である。第４図はこの論理判断のフローチャートを示す
ものであり、レンズ開放時のコントラスト信号Ａと小絞
り時のコントラスト て、合焦か非合焦かを判別させる手順を表している。
一般に、予定焦点面に配置された受光素子のコントラス
ト信号だけで対物レンズが合焦か，非合焦状態にあるか
を判別することは不可能である。
ト信号だけで対物レンズが合焦か，非合焦状態にあるか
を判別することは不可能である。
その理由は、同じコントラスト
も、像がぼけていてコントラストが低いのか、元々コン
トラストの低い被写体の像の合焦状態なのか区別がつか
ないからである。木発明に係る合焦検出方法では，対物
レンズ１の小絞り状態の像が基準となり、この基準にど
れだけ近いかて合焦か非合焦かを判別させるのであるか
ら、従来不可能とされていたことを可能とするのである
。
トラストの低い被写体の像の合焦状態なのか区別がつか
ないからである。木発明に係る合焦検出方法では，対物
レンズ１の小絞り状態の像が基準となり、この基準にど
れだけ近いかて合焦か非合焦かを判別させるのであるか
ら、従来不可能とされていたことを可能とするのである
。
実施例においては、測距中に絞り４を動かして時系列的
に絞り開放時のコントラスト信号Ａと、小絞り時のコン
トラスト信号Ｂとを得ているが、第５図又（土弟６図の
実施例に示すように、ビームスプリッタを用いて２つの
コントラスト信号Ａ、Ｂを同時に得ることも可能である
。かくすれば、時系列的に信号を検出しているときの例
えば手ぶれなどの原因により、比較すべき被写体の像が
測距中に変化するという現象を防１トでき、検出時間の
短縮化を図り可動部を不要とする等の利点がある。
に絞り開放時のコントラスト信号Ａと、小絞り時のコン
トラスト信号Ｂとを得ているが、第５図又（土弟６図の
実施例に示すように、ビームスプリッタを用いて２つの
コントラスト信号Ａ、Ｂを同時に得ることも可能である
。かくすれば、時系列的に信号を検出しているときの例
えば手ぶれなどの原因により、比較すべき被写体の像が
測距中に変化するという現象を防１トでき、検出時間の
短縮化を図り可動部を不要とする等の利点がある。
特に、第５図に示す実施例は８ｍｍカメラやビデオカメ
ラへの適用に好適なものである。この場合にズーム光学
系１０を射出した光束は、アフォーカル光でリレーレン
ズ１１を介して予定焦点面Ｆに結像されるが、このアフ
ォーカル光路中にビームスプリッタ１２、１３を挿入し
、ビームスプリッタ１３とレンズ１４により開放光束を
受光素子１５に導き、他のビームスプリッタ１２とリレ
ーレンズ１７により絞り１６で絞られた光束を受光素子
１８に導く。そして、受光素子１５と１８でそれぞれ検
出したコントラスト信号Ａ．Ｂを比較し，ズーム光学系
ｌＯが合焦状態にあるか非合焦状態にあるかを判別する
のである。
ラへの適用に好適なものである。この場合にズーム光学
系１０を射出した光束は、アフォーカル光でリレーレン
ズ１１を介して予定焦点面Ｆに結像されるが、このアフ
ォーカル光路中にビームスプリッタ１２、１３を挿入し
、ビームスプリッタ１３とレンズ１４により開放光束を
受光素子１５に導き、他のビームスプリッタ１２とリレ
ーレンズ１７により絞り１６で絞られた光束を受光素子
１８に導く。そして、受光素子１５と１８でそれぞれ検
出したコントラスト信号Ａ．Ｂを比較し，ズーム光学系
ｌＯが合焦状態にあるか非合焦状態にあるかを判別する
のである。
次に第６図′に示す実施例は、−眼しフレ・ンクスカメ
ラに容易に適用できるものである。この場合、対物レン
ズ１を通過した光束の一部は、半透過となっている回転
ミラー２０を透過し、サブミラー２１によってミラーボ
ックス下方に偏向する。ミラーボックスの底部には、サ
ブミラー２１からの光束を２分割するビームスプリッタ
２２が配置されている。開放の光束は二次結像レンズ２
３によって受光素子２４に導かれ、もう一方の光束は別
の二次結像レンズ２５中の絞り２６により絞られて受光
素子２７に導かれる。従って、この２組の受光素子２４
と２７で祠・られるコントラスト信号Ａ．Ｂを比較して
、対物レンズｌが合焦状態にあるか非合焦状態にあるか
奎判断することができる。なお、受光素子２４、２７の
位置は予定焦点面Ｆと等価となっていることは云うまで
もない。
ラに容易に適用できるものである。この場合、対物レン
ズ１を通過した光束の一部は、半透過となっている回転
ミラー２０を透過し、サブミラー２１によってミラーボ
ックス下方に偏向する。ミラーボックスの底部には、サ
ブミラー２１からの光束を２分割するビームスプリッタ
２２が配置されている。開放の光束は二次結像レンズ２
３によって受光素子２４に導かれ、もう一方の光束は別
の二次結像レンズ２５中の絞り２６により絞られて受光
素子２７に導かれる。従って、この２組の受光素子２４
と２７で祠・られるコントラスト信号Ａ．Ｂを比較して
、対物レンズｌが合焦状態にあるか非合焦状態にあるか
奎判断することができる。なお、受光素子２４、２７の
位置は予定焦点面Ｆと等価となっていることは云うまで
もない。
レンズの収差が大きい場合には、ルンズ繰り出し情に対
する開放時と小絞り時のコントラスト曲線は、それぞれ
第７図に示すＡとＢのよう番こなり、合焦位置ａでも開
放時の信号と小絞り時の信号に差が生ずるが、このよう
なレンズにも対応できるようにすためには、第７図の点
線で示す曲線Ｃのように使用するレンズの合焦点におい
て、開放時と小絞り時の信号が同じ値になるように電気
的又は光学的な補正を加えればよい。なお、例えば合焦
点検出演算機構が組込まれたレンズの場合には、演算定
数として電気的な補正値を加えればよい。−眼レフレッ
クスカメラに木発明に係る方法を用いた焦点検出装置が
組込まれた場合のように、種々のレンズが使用される場
合には、収差の大きい交換レンズのマウント部に補正す
べき値をカメラの演算機構に伝達するピン又は電気接点
等による設定で自動的な補正が可能となる。光学的には
、合焦時の小絞りの像のコントラストを開放の像と同じ
になるような光学フィルタを小絞りの光路に設けたり、
小絞り時だけ光路中にフィルタを出すようにして補正を
加えることもできる。
する開放時と小絞り時のコントラスト曲線は、それぞれ
第７図に示すＡとＢのよう番こなり、合焦位置ａでも開
放時の信号と小絞り時の信号に差が生ずるが、このよう
なレンズにも対応できるようにすためには、第７図の点
線で示す曲線Ｃのように使用するレンズの合焦点におい
て、開放時と小絞り時の信号が同じ値になるように電気
的又は光学的な補正を加えればよい。なお、例えば合焦
点検出演算機構が組込まれたレンズの場合には、演算定
数として電気的な補正値を加えればよい。−眼レフレッ
クスカメラに木発明に係る方法を用いた焦点検出装置が
組込まれた場合のように、種々のレンズが使用される場
合には、収差の大きい交換レンズのマウント部に補正す
べき値をカメラの演算機構に伝達するピン又は電気接点
等による設定で自動的な補正が可能となる。光学的には
、合焦時の小絞りの像のコントラストを開放の像と同じ
になるような光学フィルタを小絞りの光路に設けたり、
小絞り時だけ光路中にフィルタを出すようにして補正を
加えることもできる。
本発明に係る合焦検出方法は以北に例示したように、レ
ンズ光学系の予定焦点面に配置した受光素子により、レ
ンズ光学系の絞り開放時と小絞り状ｆｆ、のコントラス
ト信号同志を比較して、合焦か非合焦かを判断するよう
にしたものであるから、従来の方式と比較して次のよう
な効果をもたらす。
ンズ光学系の予定焦点面に配置した受光素子により、レ
ンズ光学系の絞り開放時と小絞り状ｆｆ、のコントラス
ト信号同志を比較して、合焦か非合焦かを判断するよう
にしたものであるから、従来の方式と比較して次のよう
な効果をもたらす。
（１）対物レンズを動かさなくとも合焦が非花焦かを判
別することができる。
別することができる。
（２）比較されるコントラスト信号の一方が小絞りによ
って得られた信号であるから、広範囲に亘って信号が得
られ信頼度が高い。
って得られた信号であるから、広範囲に亘って信号が得
られ信頼度が高い。
（３）鉄格子のような繰り返しパターンを有する被写体
に対しても誤測距を生ずる虞れがない。
に対しても誤測距を生ずる虞れがない。
（４）第１図に示す従来の方式ではぼけ像同志を比較す
るので、レンズに球面収差があると同一のデフォーカス
量でも前ぼけと後ぼけの形状が異なり、それが原因でピ
ン）・ずれを生ずるが、本発明の方法によれば合焦時は
比較する像が双方共に合焦状態の像であるからピン（・
ずれが発生しなくなり、検出精度が従来の方式より著し
く向上する。
るので、レンズに球面収差があると同一のデフォーカス
量でも前ぼけと後ぼけの形状が異なり、それが原因でピ
ン）・ずれを生ずるが、本発明の方法によれば合焦時は
比較する像が双方共に合焦状態の像であるからピン（・
ずれが発生しなくなり、検出精度が従来の方式より著し
く向上する。
第１図は従来の方式を示す光学系線図、第２図以下１す
本発明に係る合焦検出方法の実施例を示し、第２図は本
発明の詳細な説明するためのグラフ図、第３図は光学系
の説明図、第４図は論理部ｆｑのフローチャー１・図、
第５図、第６図はそれぞれ他の実施例を示す光学系の構
成図、第７図は収差の大きいレンズを用いた場合の補正
を説明するためのグラフ図である。 符号１は対物レンズ、４．１６．２６は絞り、５．１５
．１８．２４．２７は受光素子、１０はズーム光学系。 １１はリレーレンズ、１２．１３．２２はビームスプリ
ッタである。 特許出願人 キャノン株式会社 読４痺 第５図
本発明に係る合焦検出方法の実施例を示し、第２図は本
発明の詳細な説明するためのグラフ図、第３図は光学系
の説明図、第４図は論理部ｆｑのフローチャー１・図、
第５図、第６図はそれぞれ他の実施例を示す光学系の構
成図、第７図は収差の大きいレンズを用いた場合の補正
を説明するためのグラフ図である。 符号１は対物レンズ、４．１６．２６は絞り、５．１５
．１８．２４．２７は受光素子、１０はズーム光学系。 １１はリレーレンズ、１２．１３．２２はビームスプリ
ッタである。 特許出願人 キャノン株式会社 読４痺 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 レンズ光学系の予定焦点面に受光素子を配置し、
第１の絞り状態により形成された像と、第１の絞り状態
とは異なる第２の絞り状態により形成された像とを、前
記受光素子でこれらの光像信号を電気信号に変換し、こ
れらの電気信号を比較することによって合焦状態を検出
するようにしたことを特徴とする合焦検出方法。 ２、 前記受光素子を配置する個所を二次結像レンズの
予定焦点面とした特許請求の範囲第１項に記載の合焦検
出方法。 ３、 前記受光素子を１個とし、合焦検出中に絞り開度
を変えてそれぞれ第１、第２の絞り状態における電気信
号を得るようにした特許請求の範囲第１項に記載の合焦
検出方法。 ４、 前記受光素子を２個とし、検出光束を２個に分割
し、固定された第１、第２のの絞り状態を通してそれぞ
れの光束による電気信号を得るようにした特許請求の範
囲第１項に記載の合焦検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244583A JPS59148015A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 合焦検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2244583A JPS59148015A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 合焦検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59148015A true JPS59148015A (ja) | 1984-08-24 |
| JPH0378605B2 JPH0378605B2 (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=12082901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2244583A Granted JPS59148015A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 合焦検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59148015A (ja) |
-
1983
- 1983-02-14 JP JP2244583A patent/JPS59148015A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378605B2 (ja) | 1991-12-16 |
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