JPS6242250B2 - - Google Patents
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- JPS6242250B2 JPS6242250B2 JP55107397A JP10739780A JPS6242250B2 JP S6242250 B2 JPS6242250 B2 JP S6242250B2 JP 55107397 A JP55107397 A JP 55107397A JP 10739780 A JP10739780 A JP 10739780A JP S6242250 B2 JPS6242250 B2 JP S6242250B2
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- JP
- Japan
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- focus
- objective lens
- sensor
- image
- digital sensor
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Links
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- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/40—Optical focusing aids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は焦点検出装置、特に対物レンズを介し
て対象の情報を読み取るような所定ピツチのデジ
タルセンサー列を少なくとも２系列有すると共
に、この各デジタルセンサー列が上記対物レンズ
の合焦時には対象の実質的に同一な個所の情報を
読み取り、上記対物レンズが非合焦時には対象の
実質的に異なつた個所の情報を読み取るようにな
すことにより、上記各デジタルセンサー列から出
力される信号の差の有無に基づいて上記対物レン
ズの焦点状態を検出する焦点検出装置に関するも
のである。
て対象の情報を読み取るような所定ピツチのデジ
タルセンサー列を少なくとも２系列有すると共
に、この各デジタルセンサー列が上記対物レンズ
の合焦時には対象の実質的に同一な個所の情報を
読み取り、上記対物レンズが非合焦時には対象の
実質的に異なつた個所の情報を読み取るようにな
すことにより、上記各デジタルセンサー列から出
力される信号の差の有無に基づいて上記対物レン
ズの焦点状態を検出する焦点検出装置に関するも
のである。
従来より、この種の焦点検出装置は種々提案さ
れている。以下この代表的なものを説明する。
れている。以下この代表的なものを説明する。
第１図はスプリツトプリズムを用いて像を二分
割し、夫々の分割像を一組のセンサー配列で受
け、夫々のセンサー配列の出力を比較して対物レ
ンズ２の合焦、非合焦を検出する方式を示す。こ
の方式は対物レンズ２の焦点面に設けたスプリツ
トプリズム３１，３２によつて検出対象となる物
体１の像４を上下２分割し、さらにリレーレンズ
５により１組の受光素子列６11，６12，６13……
と６21，６22，６23……上に導き、像４の分離像
４1′，４2′が合致するか否かで合焦、非合焦を判
定する。
割し、夫々の分割像を一組のセンサー配列で受
け、夫々のセンサー配列の出力を比較して対物レ
ンズ２の合焦、非合焦を検出する方式を示す。こ
の方式は対物レンズ２の焦点面に設けたスプリツ
トプリズム３１，３２によつて検出対象となる物
体１の像４を上下２分割し、さらにリレーレンズ
５により１組の受光素子列６11，６12，６13……
と６21，６22，６23……上に導き、像４の分離像
４1′，４2′が合致するか否かで合焦、非合焦を判
定する。
この方式は合焦時において２つのセンサー配列
は物体１の上下方向で異なる部分を見ることにな
り、非合焦時に若干、像のボケ分だけ物体の共通
部を見ることになる。この方式の改良としてスプ
リツトプリズムを２段に設け、分離方向を直交さ
せた発明もなされている。例えば、このようなも
のとしては特開昭53−143315号公報で提案された
ものがある。
は物体１の上下方向で異なる部分を見ることにな
り、非合焦時に若干、像のボケ分だけ物体の共通
部を見ることになる。この方式の改良としてスプ
リツトプリズムを２段に設け、分離方向を直交さ
せた発明もなされている。例えば、このようなも
のとしては特開昭53−143315号公報で提案された
ものがある。
第２図は合焦時には物体１をまつたく同一部分
を非合焦時には物体１の異なつた部分を光電変換
素子によつて見る方式である。この方式では、物
体１の像４は対物レンズ２によつて予定結像面Ｆ
の近傍に結像する。予定結像面Ｆの後方に一対の
凸レンズ７１，７２を設置し、この一対の凸レン
ズ７１，７２による両像の光学的等価位置に光電
変換素子５11，５21を配置し両素子の出力を比較
することによつて合焦、非合焦を判定する。例え
ば、このようなものとしては特開昭54−7323号公
報で提案されたものがある。
を非合焦時には物体１の異なつた部分を光電変換
素子によつて見る方式である。この方式では、物
体１の像４は対物レンズ２によつて予定結像面Ｆ
の近傍に結像する。予定結像面Ｆの後方に一対の
凸レンズ７１，７２を設置し、この一対の凸レン
ズ７１，７２による両像の光学的等価位置に光電
変換素子５11，５21を配置し両素子の出力を比較
することによつて合焦、非合焦を判定する。例え
ば、このようなものとしては特開昭54−7323号公
報で提案されたものがある。
更に他の例を第３図に示す。
第３図に於て、物体１の対物レンズ２による像
４は予定結像面に配列したフライアイレンズ８
１，８２……上に結像するが、同像はフライアイ
レンズ通過後、個々のフライアイレンズの後方に
設置せる一対のセンサー対５11，５21上に入射す
る。実際にはフライアイレンズの数と同数のセン
サー対５11，５12，５13……，５21，５22，５23…
が存在し、夫々のセンサー対の出力を比較して合
焦、非合焦（前ピン，後ピン）を判定する。例え
ば、このようなものはUSP4185191で提案されて
いる。
４は予定結像面に配列したフライアイレンズ８
１，８２……上に結像するが、同像はフライアイ
レンズ通過後、個々のフライアイレンズの後方に
設置せる一対のセンサー対５11，５21上に入射す
る。実際にはフライアイレンズの数と同数のセン
サー対５11，５12，５13……，５21，５22，５23…
が存在し、夫々のセンサー対の出力を比較して合
焦、非合焦（前ピン，後ピン）を判定する。例え
ば、このようなものはUSP4185191で提案されて
いる。
以上３例に共通な光学的特徴は、少くとも一対
のセンサー配列は物空間の同一位置を観測するし
ないの違いはあるが、すべて周一深度面を観測し
ている点にある。さらに他の特徴はセンサー配列
としてはCCD（charged couple device）、CID
（charge injection device）とかが好適に用いら
れる点にある。
のセンサー配列は物空間の同一位置を観測するし
ないの違いはあるが、すべて周一深度面を観測し
ている点にある。さらに他の特徴はセンサー配列
としてはCCD（charged couple device）、CID
（charge injection device）とかが好適に用いら
れる点にある。
本発明はこれらの方式のすべてに適用出来、ま
た、これらの方式の実用性を左右する程重要な機
能を有する光学的ローパスフイルターに関する。
た、これらの方式の実用性を左右する程重要な機
能を有する光学的ローパスフイルターに関する。
本出願人は特開昭55−18652号公報において、
上記各方式と異なりボケ検知による合焦点検出装
置を提案したが、同方式においてもCCDライン
センサーを用いている。従つて、この方式でも、
センサー面に像を結像する結像光学系のMTFが
高い場合には、被写体の動き乃至は手ブレがある
と、センサー面上で像がチラツキ、コントラスト
の高い被写体たとえば白黒のエツジチヤート等で
は、電気的信号処理が困難になる。
上記各方式と異なりボケ検知による合焦点検出装
置を提案したが、同方式においてもCCDライン
センサーを用いている。従つて、この方式でも、
センサー面に像を結像する結像光学系のMTFが
高い場合には、被写体の動き乃至は手ブレがある
と、センサー面上で像がチラツキ、コントラスト
の高い被写体たとえば白黒のエツジチヤート等で
は、電気的信号処理が困難になる。
この問題について第４図、第５図を用いて説明
する。
する。
第４図の上のグラフＩ（ｘ）は、センサーの一
系列上S1，S2…に結像したエツジ像の強度分布で
あり、I1はある時刻t1での強度分布Ｉ（t1），I2は
ある時刻t1＋△ｔでの強度分布Ｉ（t1＋△ｔ）で
ある。センサーピツチｐは、0.05mm〜0.2mm程度
であるが、像の動き手ブレ等により極く短時間の
間にセンサー上の像が容易に１ピツチ程度移動
し、I1→I2となる。
系列上S1，S2…に結像したエツジ像の強度分布で
あり、I1はある時刻t1での強度分布Ｉ（t1），I2は
ある時刻t1＋△ｔでの強度分布Ｉ（t1＋△ｔ）で
ある。センサーピツチｐは、0.05mm〜0.2mm程度
であるが、像の動き手ブレ等により極く短時間の
間にセンサー上の像が容易に１ピツチ程度移動
し、I1→I2となる。
この時、第４図下のグラフに示すビデオ信号Ｖ
（ｘ）は、センサーS7についてはレベルV1からレ
ベルV2に急激に変動する。他のセンサー系列に
ついてもこのような急激な出力変動が生じる為、
２つのセンサー系列の信号を複雑な信号処理によ
つて比較し合焦、非合焦（前ピン，後ピン）を判
定する場合、信号処理が入力信号のチラツキ（セ
ンサー上の強度分布のチラツキ）に追従できなく
なり、誤動作を起こす。また、追従したとしても
合焦、非合焦を撮影者に知らせる表示ランプがチ
カチカ点滅したりする。
（ｘ）は、センサーS7についてはレベルV1からレ
ベルV2に急激に変動する。他のセンサー系列に
ついてもこのような急激な出力変動が生じる為、
２つのセンサー系列の信号を複雑な信号処理によ
つて比較し合焦、非合焦（前ピン，後ピン）を判
定する場合、信号処理が入力信号のチラツキ（セ
ンサー上の強度分布のチラツキ）に追従できなく
なり、誤動作を起こす。また、追従したとしても
合焦、非合焦を撮影者に知らせる表示ランプがチ
カチカ点滅したりする。
また、第５図に示すように、センサーピツチに
較べより細かい構造を有する像情報が入つてくる
と、像とセンサーの相対的位置（位相）がずれた
場合、同じ像に対して異なつた出力が得られる。
即ち、第５図において、４つのグラフの左の２つ
がセンサー上の入力（像強度分布）で像とセンサ
ーの位相が異なつた場合のグラフ、右の２つが
夫々の場合のセンサー出力値を示すグラフであ
る。
較べより細かい構造を有する像情報が入つてくる
と、像とセンサーの相対的位置（位相）がずれた
場合、同じ像に対して異なつた出力が得られる。
即ち、第５図において、４つのグラフの左の２つ
がセンサー上の入力（像強度分布）で像とセンサ
ーの位相が異なつた場合のグラフ、右の２つが
夫々の場合のセンサー出力値を示すグラフであ
る。
センサー出力値に対し、隣り同士のセンサーの
出力値の差をたし合せて比較処理すると仮定する
と、上のグラフでは、 Ｖ＝△V1＋△V1＝２△V1 下のグラフでは、 Ｖ＝△V2＋△V2＝２△V2＝△V1 と、同じ像情報に対し異なつた出力値となる。
出力値の差をたし合せて比較処理すると仮定する
と、上のグラフでは、 Ｖ＝△V1＋△V1＝２△V1 下のグラフでは、 Ｖ＝△V2＋△V2＝２△V2＝△V1 と、同じ像情報に対し異なつた出力値となる。
これらを緩和するには、第４図の如くエツジの
立上り立下り巾がセンサーピツチの半分以下と
か、センサーピツチより細かい構造を有する像が
形成されるというような高解像光学系の解像力を
おとし、立上り立下り巾がセンサー巾と同程度
か、それ以上になるようにすればよい。
立上り立下り巾がセンサーピツチの半分以下と
か、センサーピツチより細かい構造を有する像が
形成されるというような高解像光学系の解像力を
おとし、立上り立下り巾がセンサー巾と同程度
か、それ以上になるようにすればよい。
本発明は上記経験に鑑み、CCD等のセンサー
列の対によつて像情報を検出比較する第１〜３図
示の焦点検出装置についても、ローパスフイルタ
ーを用いることを提案するものである。
列の対によつて像情報を検出比較する第１〜３図
示の焦点検出装置についても、ローパスフイルタ
ーを用いることを提案するものである。
次に、本発明の一実施例を第６図を用いて説明
する。
する。
第６図は本発明の焦点検出装置を１眼レフカメ
ラに適用した一例を示すものである。不図示の撮
影レンズ透過後の結像光束９は、クイツクリター
ンミラー１０上に設けた光透過部１６１，１６２
…を通過した後、サブミラー１１により下方に反
射光１２として反射され、フライアイレンズ１３
１，１３２，１３３…上に結像する。各フライア
イレンズの後方には一対のセンサー１４11，１４
21、１４12，１４22、１４13，１４23……が配置さ
れ、センサー系列１４11，１４12，１４13……が
一つの像を他のセンサー系列１４21，１４22，１
４23……が他の像を検出し、夫々の系列の像情報
の比較により合焦、非合焦（前ピン，後ピン）を
検出する。通常、このような場合、クイツクリタ
ーンミラー１０においては、合焦状態検出光学系
に光を透過させる為に、少くなくともサブミラー
１１に透過光が当るように、クイツクリターンミ
ラー面上の領域は半透鏡にするものである。しか
し、本実施例においては、センサー配列方向に関
しての巾がＷとなるような面積型ミラーを用い、
クイツクリターンミラー１０に光分割機能と合焦
検出光学系に対するローパスフイルター機能とを
合せもたせている。この場合、クイツクリターン
ミラー１０上の光透過部の巾Ｗはフライアイレン
ズ１３１，１３２，……上における結像光束の
MTFをどのようなものにするかという事から決
められる。即ち、センサーピツチｐ、または、フ
ライアイレンズの配列ピツチp′（ｐp′）から決
まるある特定の空間周波数、即ち、１／2p（又
は１／2p′）でのMTFをどう制御するかが一つの
目安となる。このようなピツチを有する像検出系
は、上記１／2p（＝１／2p′）で定義される周波
数、即ち、ナイキスト周波数より高い空間周波
数の像は、正しく分解できないからである。この
ような側面から見ても、空間周波数１／2pにお
けるMTFを非常に良くしても余り意味が無く、
第４図、第５図を用いて説明した現象を考えると
適度に小さくした方が良い。
ラに適用した一例を示すものである。不図示の撮
影レンズ透過後の結像光束９は、クイツクリター
ンミラー１０上に設けた光透過部１６１，１６２
…を通過した後、サブミラー１１により下方に反
射光１２として反射され、フライアイレンズ１３
１，１３２，１３３…上に結像する。各フライア
イレンズの後方には一対のセンサー１４11，１４
21、１４12，１４22、１４13，１４23……が配置さ
れ、センサー系列１４11，１４12，１４13……が
一つの像を他のセンサー系列１４21，１４22，１
４23……が他の像を検出し、夫々の系列の像情報
の比較により合焦、非合焦（前ピン，後ピン）を
検出する。通常、このような場合、クイツクリタ
ーンミラー１０においては、合焦状態検出光学系
に光を透過させる為に、少くなくともサブミラー
１１に透過光が当るように、クイツクリターンミ
ラー面上の領域は半透鏡にするものである。しか
し、本実施例においては、センサー配列方向に関
しての巾がＷとなるような面積型ミラーを用い、
クイツクリターンミラー１０に光分割機能と合焦
検出光学系に対するローパスフイルター機能とを
合せもたせている。この場合、クイツクリターン
ミラー１０上の光透過部の巾Ｗはフライアイレン
ズ１３１，１３２，……上における結像光束の
MTFをどのようなものにするかという事から決
められる。即ち、センサーピツチｐ、または、フ
ライアイレンズの配列ピツチp′（ｐp′）から決
まるある特定の空間周波数、即ち、１／2p（又
は１／2p′）でのMTFをどう制御するかが一つの
目安となる。このようなピツチを有する像検出系
は、上記１／2p（＝１／2p′）で定義される周波
数、即ち、ナイキスト周波数より高い空間周波
数の像は、正しく分解できないからである。この
ような側面から見ても、空間周波数１／2pにお
けるMTFを非常に良くしても余り意味が無く、
第４図、第５図を用いて説明した現象を考えると
適度に小さくした方が良い。
今、ｐp′＝0.1とすると、ナイキスト周波数
は５本となる。今、第５図において、Ｗ＝0.3と
し、クイツクリターンミラー１０の面からフライ
アイレンズ１３１，１３２…までの平均的距離を
20mmとすると、センサー配列方向のMTFはｆ＝
１／2p＝５本で0.7（70％）ｆ＝１／ｐ＝10本で
0.4（40％）程度となる。こ時立上り立下り巾に
入るセンサーはおよそ２個となる。またＷ＝0.15
とすると、MTFは、５本で約0.4、10本で0.2程度
となり、立上り立下り巾に含まれるセンサー数は
およそ３〜４個となり、いずれの場合も、先の第
４図で説明した現象はかなり軽減されることがわ
かる。尚、ミラー１０面上のパターン１６１，１
６２，……は円でも矩形でもタテ長でも横長でも
良く、またそれらの規則配列でも良い。
は５本となる。今、第５図において、Ｗ＝0.3と
し、クイツクリターンミラー１０の面からフライ
アイレンズ１３１，１３２…までの平均的距離を
20mmとすると、センサー配列方向のMTFはｆ＝
１／2p＝５本で0.7（70％）ｆ＝１／ｐ＝10本で
0.4（40％）程度となる。こ時立上り立下り巾に
入るセンサーはおよそ２個となる。またＷ＝0.15
とすると、MTFは、５本で約0.4、10本で0.2程度
となり、立上り立下り巾に含まれるセンサー数は
およそ３〜４個となり、いずれの場合も、先の第
４図で説明した現象はかなり軽減されることがわ
かる。尚、ミラー１０面上のパターン１６１，１
６２，……は円でも矩形でもタテ長でも横長でも
良く、またそれらの規則配列でも良い。
また第６図における副ミラー１１のミラー面上
に第７図に示す様な凹凸分布を設けてもよいし、
また第７図に示す様な透過型位相板をたとえば、
第６図のフライアイレンズ１３１，１３２の直前
１５の位置に設置してもよい。
に第７図に示す様な凹凸分布を設けてもよいし、
また第７図に示す様な透過型位相板をたとえば、
第６図のフライアイレンズ１３１，１３２の直前
１５の位置に設置してもよい。
以上の実施例で具体的に示したローパスフイル
ターのみならず、本発明の焦点検出装置では、テ
レビカメラの撮像管の前に設けられるような種々
公知のローパスフイルターが有効に用いられるこ
とは明らかである。例えば、種々の振巾タイプ又
は位相タイプの回折格子、ランダムドツトフイル
ター（振巾又は位相タイプ）、レンチキユラレン
ズ、フアイバープレート、複屈折性平行平板等で
ある。
ターのみならず、本発明の焦点検出装置では、テ
レビカメラの撮像管の前に設けられるような種々
公知のローパスフイルターが有効に用いられるこ
とは明らかである。例えば、種々の振巾タイプ又
は位相タイプの回折格子、ランダムドツトフイル
ター（振巾又は位相タイプ）、レンチキユラレン
ズ、フアイバープレート、複屈折性平行平板等で
ある。
第１図はスプリツトイメージを使用した焦点検
出方式を説明する図、第２図はリレー光学系を使
用した焦点検出方式を説明する図、第３図はフラ
イアイレンズを使用した焦点検出方式を説明する
図、第４図及び第５図はデイジイタルセンサー列
を使用した焦点検出装置に生じる問題を説明する
図、第６図は本発明の実施例の光学配置図、第７
図は他の光学的ローパスフイルターを示す図であ
る。 ９……入射光束、１０……クイツクリターンミ
ラー、１１……サブミラー、１２……反射光、１
３……フライアイレンズ、１４……センサー。
出方式を説明する図、第２図はリレー光学系を使
用した焦点検出方式を説明する図、第３図はフラ
イアイレンズを使用した焦点検出方式を説明する
図、第４図及び第５図はデイジイタルセンサー列
を使用した焦点検出装置に生じる問題を説明する
図、第６図は本発明の実施例の光学配置図、第７
図は他の光学的ローパスフイルターを示す図であ
る。 ９……入射光束、１０……クイツクリターンミ
ラー、１１……サブミラー、１２……反射光、１
３……フライアイレンズ、１４……センサー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対物レンズを介して対象の情報を読み取るよ
うな所定ピツチのデジタルセンサー列を少なくと
も２系列有すると共に、この各デジタルセンサー
列が上記対物レンズの合焦時には対象の実質的に
同一な個所の情報を読み取り、上記対物レンズが
非合焦時には対象の実質的に異なつた個所の情報
を読み取るようになすことにより、上記各デジタ
ルセンサー列から出力される信号の差の有無に基
づいて上記対物レンズの焦点状態を検出する焦点
検出装置において、上記対物レンズと上記各デジ
タルセンサー列の間に上記所定ピツチに対応する
空間周波数より高い空間周波数の成分のMTFを
低下させる光学的なフイルター手段を設けたこと
を特徴とする焦点検出装置。 ２ 上記デジタルセンサー列のピツチをＰとした
時、上記フイルター手段は上記デジタルセンサー
列の近傍でのMTFを空間周波数１／Ｐにおいて
50％以下にすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の焦点検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10739780A JPS5732406A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Focus detector |
| US06/287,699 US4641022A (en) | 1980-08-05 | 1981-07-28 | Range finding device with a spatial low-pass filter |
| DE19813130884 DE3130884A1 (de) | 1980-08-05 | 1981-08-04 | "scharfeinstell-bestimmungsvorrichtung" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10739780A JPS5732406A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Focus detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5732406A JPS5732406A (en) | 1982-02-22 |
| JPS6242250B2 true JPS6242250B2 (ja) | 1987-09-07 |
Family
ID=14458101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10739780A Granted JPS5732406A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Focus detector |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4641022A (ja) |
| JP (1) | JPS5732406A (ja) |
| DE (1) | DE3130884A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (5)
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| US4352545A (en) * | 1979-02-13 | 1982-10-05 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Camera focus detecting device |
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1980
- 1980-08-05 JP JP10739780A patent/JPS5732406A/ja active Granted
-
1981
- 1981-07-28 US US06/287,699 patent/US4641022A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-08-04 DE DE19813130884 patent/DE3130884A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4641022A (en) | 1987-02-03 |
| JPS5732406A (en) | 1982-02-22 |
| DE3130884A1 (de) | 1982-04-15 |
| DE3130884C2 (ja) | 1989-12-21 |
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