JP3385215B2 - 多点焦点検出装置 - Google Patents

多点焦点検出装置

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隆之 泉水
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、一眼レフカメラなどの光
学機器に適した、複数の焦点検出エリアについての焦点
検出が可能な焦点検出装置に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】近年、複数の測距エリア
についての焦点検出が可能なマルチ焦点検出ユニットが
搭載された一眼レフカメラが開発されている。従来のマ
ルチ焦点検出ユニットの光学系は、軸上および軸外に配
置された複数の焦点検出エリア内を透過した被写体光束
をミラーで折り曲げて、横長に配置した受光素子上に入
射させる構成である。例えば、軸上に配置された横長軸
上焦点検出エリア内を透過した物体光束を1枚のミラー
で1回偏向させて、横長に配置された受光素子列に被写
体像を結ばせている。軸外に配置された縦長周辺焦点検
出エリア内を透過した光束は、2枚のミラーにより2回
偏向させて、横長に配置された対応する受光素子列に被
写体像を結ばせている。
【0003】このような構成は、各焦点検出エリアを透
過した光束を分離、独立して導かなければならないの
で、軸外の焦点検出エリアを増やすと、従来の構成で
は、ミラーを大きくするか、ミラーの数を増やさなけれ
ばならない。しかし、ミラーを大きくすると、ミラーが
光路をけってしまうおそれがある。ミラーの数を増やす
と、互いに干渉しないように、光路をけらないように配
置するのが困難である。また、各焦点検出エリアを透過
した光束の間隔が接近し過ぎて、各光束を受光素子列に
導く光学系が互いに他の光束をけってしまう。
【0004】
【発明の目的】本発明は、簡単な構成で焦点検出エリア
を増やすことができる多点焦点検出装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【発明の概要】この目的を達成する本発明は、予定焦点
面上の軸外領域に所定の配置パターンで設けられた複数
の周辺焦点検出エリア内を透過したそれぞれの光束を、
一平面上に位置する再結像面において前記所定の配置パ
ターンとは異なる配置パターンで配置された対応する受
光素子列に受光させる焦点検出装置であって、前記複数
の焦点検出エリアは、第1の周辺焦点検出エリアと、前
記予定焦点面の中心に対しこの第1の周辺焦点検出エリ
アと同じ側でかつこの第1の周辺焦点検出エリアよりも
軸外の位置に設けられた第2の周辺焦点検出エリアとを
含み、前記第1の周辺焦点検出エリアを透過した光束お
よび前記第2の周辺焦点検出エリアを透過した光束をそ
れぞれ偏向して前記第1の反射部材に導く偏向光学部材
と、前記第1の反射部材で反射した第1の周辺光束およ
び第2の周辺光束をそれぞれ対応する前記受光素子列に
向けて反射する第2の反射部材とを備え、 偏向光学部材
は、前記第1の周辺焦点検出エリアを透過した第1の周
辺光束を、前記第2の周辺焦点検出エリアを透過した第
2の周辺光束に対して接近する方向に偏向させて前記第
1の反射部材に入射させる第1の周辺用の偏向光学素子
と、前記第2の周辺焦点検出エリアを透過した第2の周
辺光束を、前記第1の周辺焦点検出エリアを透過した第
1の周辺光束に対して接近する方向に偏向させて前記第
1の反射部材に入射させる第2の周辺用の偏向光学素子
とを備え、前記第1の反射部材で反射した前記第1の周
辺光束および前記第2の周辺光束が交差してから前記第
2の反射部材に入射するように設定されていること、に
特徴を有する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。図4は、本発明の焦点検出装置を適用した一眼レ
フカメラの概要を示している。このAF一眼レフカメラ
は、カメラボディ11と、このカメラボディ11に着脱
可能なAF対応の撮影レンズ51とを備えている。そし
てカメラボディ11は、いわゆる多点焦点検出手段(多
点オートフォーカス手段)、自動焦点調節手段を備えて
いる。
【0007】撮影レンズ51からカメラボディ11内に
入射した被写体光束は、メインミラー13により、ファ
インダ光学系を構成するペンタプリズム17に向かって
反射され、ペンタプリズム17で反射されてアイピース
から射出する。一方、メインミラー13のハーフミラー
部14に入射した被写体光束の一部はここを透過し、サ
ブミラー15で下方に反射されて、多点焦点検出手段と
してのマルチAFセンサユニット(マルチ焦点検出セン
サユニット)21に入射する。マルチAFセンサユニッ
ト21は、例えば、いわゆる位相差方式の測距センサで
あって、本実施の形態では6個の測距エリアに対応する
6本のラインセンサ(212A〜212F、図1参照)
を備えている。
【0008】メインCPU35は、マルチAFセンサユ
ニット21から入力した各ラインセンサ毎の積分データ
に基づいて所定の演算によりデフォーカス量を算出す
る。そして、それらのデフォーカス量に基づいて、使用
するラインセンサのデフォーカス量および優先順位を設
定し、AFモータ39の回転方向および回転数(エンコ
ーダ41が出力するパルス数)を算出する。そしてメイ
ンCPU35は、その回転方向およびパルス数に基づ
き、AFモータドライブ回路37を介してAFモータ3
9を駆動する。この駆動に際してメインCPU35は、
AFモータ39の回転に連動してエンコーダ41が出力
するパルスをカウントし、カウント値が前記パルス数に
達したらAFモータ39を停止させる。
【0009】AFモータ39の回転は、ギアブロック4
6、カメラボディ11のマウント部に設けられたジョイ
ント47と撮影レンズ51のマウント部に設けられたジ
ョイント57との接続を介して撮影レンズ51側に伝達
される。撮影レンズ51では、レンズ駆動機構55を介
して焦点調節用レンズ53が進退動される。
【0010】またメインCPU35は、プログラム等を
メモリしたROM、演算用、制御用の所定のデータを一
時的にメモリするRAM、計時用の基準タイマー、ハー
ドカウンタおよびA/D変換器を内蔵し、外部メモリ手
段としてのEEPROM43が接続されている。このEEPROM4
3には、カメラボディ11特有の各種定数のほかに、本
発明の積分制御に必要な所定値などがメモリされてい
る。
【0011】さらにこのカメラは、レリーズボタン(図
示せず)の半押しでオンする測光スイッチSWSおよび
同全押しでオンするレリーズスイッチSWRを備えてい
る。これらのスイッチSWS、SWRのオン/オフ情報
はメインCPU35に入力される。
【0012】このメインCPU35は、カメラボディお
よび撮影レンズの電子部品の動作を総括的に制御する制
御手段として機能するほかに、マルチAFセンサユニッ
ト21および周辺部制御用回路23等とで積分制御手段
を構成し、AFモータ39等とでレンズ駆動手段を構成
している。
【0013】一方撮影レンズ51には、焦点調節光学系
としての焦点調節用レンズ53を光軸に沿って移動させ
る焦点調節機構55、撮影レンズ51のマウント部に設
けられていて、カメラボディ11のジョイント47と連
結してAFモータ39の回転を焦点調節機構55に伝達
するレンズ側ジョイント57を備えている。
【0014】マルチAFセンサユニット21の一実施の
形態の概要を図1に、焦点検出エリアの配置パターンの
一実施の形態を図2に示した。本実施の形態は、6個の
焦点検出エリア70A、70B、70C、70D、70
E、70Fと、各焦点検出エリア70A〜70Fに対応
して、6個のCCDラインセンサ212A、212B、
212C、212D、212E、212Fを有してい
る。
【0015】図2には、撮影画面70に対する焦点検出
エリア70A〜70Fの配列を示した。焦点検出エリア
70A〜70Fは、撮影画面70内において、ほぼ中央
に横長の中央焦点検出エリア70A、その上方に横長の
上周辺焦点検出エリア70Bが配設され、これらの両側
に、第1の周辺焦点検出エリアとして縦長の左、右周辺
焦点検出エリア70C、70Dが配置され、さらにこれ
ら左、右周辺焦点検出エリア70C、70Dの外側にこ
れらと平行に、第2の周辺焦点検出エリアとして縦長の
左、右最周辺焦点検出エリア70E、70Fが配置され
ている。一方、6本のラインセンサ212A〜212F
の配置パターン(配列)は、図1に示したように、一列
に所定間隔で3本配列されたセンサ列が平行に二列に配
置されたパターンであり、焦点検出エリア70A〜70
Fの配置パターンとは異なる。図では、上方列には中央
にラインセンサ212B、その両隣にラインセンサ21
2C、212Dが配置され、下方列には中央にラインセ
ンサ212A、その両隣にラインセンサ212E、21
2Fが配置されている。なお、これらのラインセンサ2
12A〜212Fは、単一の回路基板上に形成されてい
る。
【0016】マルチAFセンサユニット21は、撮影レ
ンズ51によって被写体の一次像が形成される予定焦点
面(不図示のフィルム面と等価な面)または予定焦点面
の前後近傍に、焦点検出エリア70A〜70Fに対応す
るエリアの被写体像を取り出すための長方形の焦点検出
開口72A、72B、72C、72D、72E、72F
を備えたマスク(焦点検出エリア規制板)72を備えて
いる。このマスク72をカメラ前方上方から見た平面図
を拡大して図3に示してある。各焦点検出開口72A〜
72Fは、焦点検出エリア70A〜70Fに対応する形
状および位置に配置されていて、それぞれが焦点検出エ
リア70A〜70Fを規定する。つまり、各焦点検出開
口72A〜72Fを透過した光束が、焦点検出エリア7
0A〜70F内の被写体像に対応する被写体像を対応す
るラインセンサ212A〜212F上に形成し、焦点検
出エリア70A〜70F内の被写体に対して焦点検出を
可能にする。なお、本明細書において、部材に対して光
束が来る方向を「前方」といい、部材から光束が進む方
向を「後方」という。
【0017】マスク72の後方には、コンデンサレンズ
73A、73B、73C、73D、73E、73Fが、
各焦点検出開口72A、72B、72C、72D、72
E、72Fと対応して設けられ、コンデンサレンズ73
A、73B、73C、73D、73E、73Fの後方
に、光路調整用のプリズム75A、75C、75D、7
5E、75Fが配置されている。
【0018】まず、中央の二つの焦点検出開口72A、
72Bを透過する光束に関する光学系について説明す
る。中央のコンデンサレンズ73A、73Bの後方に配
置された偏向素子としてのプリズム75Aは、コンデン
サレンズ73Bを透過した中央上光束LBを中央光束L
Aとの間隔が狭まる方向に屈折(偏向)する。そしてプ
リズム75Aを透過した中央光束LA、中央上光束LB
は、中央ミラー77Aによって反射されてほぼ90゜偏
向し、対応する受光素子としてのラインセンサ212
A、212Bに向かって進む。なお、図示実施例では、
中央光束LAの主光線は、撮影レンズ51の光軸Oと一
致する。
【0019】中央ミラー77Aで反射した各光束LA、
LBは、それぞれ対応する光路調整プリズム79A、7
9Bを透過して間隔が調整される。そして各光束LA、
LBは、対応する分割レンズ83A、83Bによってそ
れぞれ二分割され、対応するラインセンサ212A、2
12B上にそれぞれ被写体の距離に応じた間隔で一対の
被写体像を形成する。なお、図において符号81A、8
1Bはセパレータマスクの開口を示している。
【0020】各ラインセンサ212A、212Bの各フ
ォトダイオードは、それぞれのフォトダイオード上に形
成された像の明るさに応じた電荷を蓄積(積分)する。
蓄積した電荷は、図示しないが公知の駆動回路によって
読み出され、信号処理回路によってビデオ信号化され
て、CPU35に出力される。CPU35は、いわゆる
位相差検出方式によるアルゴリズムによって、各ライン
センサ212A、212B上に形成された一対の被写体
像の間隔(位相差)を求めて、その間隔からデフォーカ
ス量を演算し、さらに焦点調節光学系53を合焦位置ま
で移動するのに必要なAFモータ39の駆動方向および
駆動量をパルス数として演算する。
【0021】次に、周辺の焦点検出エリア70C〜70
Fの内、周辺測距エリア70C、70Eに関する焦点検
出光学系の構成について説明する。左周辺焦点検出開口
72Cから入射し、コンデンサレンズ73Cを透過した
左周辺光束(左第1の周辺光束)LCは、プリズム75
Cによって中央光束LAから離反して第1のミラー76
Cに入射する方向に屈折(偏向)され、第1の周辺ミラ
ー76Cで第2の周辺ミラー77Cに入射する方向に反
射され、第2の周辺ミラー77Cでラインセンサ212
Cに向かって反射される。
【0022】一方、左最周辺焦点検出開口72Eから入
射し、コンデンサレンズ73Eを透過した左最周辺光束
(左第2の周辺光束)LEは、プリズム75Eによって
左周辺光束LCに接近して第1の周辺ミラー76Cに入
射する方向に屈折(偏向)され、第1の周辺ミラー76
Cで第2の周辺ミラー77Cに入射する方向に反射さ
れ、第2の周辺ミラー77Cによってラインセンサ21
2Eに向かって反射される。
【0023】ここで、第1の周辺ミラー76Cで反射し
た光束LC、LEは、第1、第2の周辺ミラー76C、
77C間で交差し、第2の周辺ミラー77Cに入射する
ときには上下の位置が入れ替わっている。従って、第2
の周辺ミラー77Cで反射した左周辺、左最周辺光束L
C、LEは、図1において、上側が左周辺光束LCとな
り、下側が左最周辺光束LEとなる。
【0024】第2の周辺ミラー77Cで反射された左周
辺光束LCおよび左最周辺光束LEは、それぞれ光路調
整プリズム79C、79Eを通って互いの間隔が調整さ
れる。そして左周辺、左最周辺光束LC、LEは、対応
する分割レンズ83C、83Eを透過して二分割され、
二分割された各左周辺、左最周辺光束LC、LEはそれ
ぞれラインセンサ212C、212E上に、所定間隔で
一対の被写体像を形成する。なお、図において符号81
C、81Eはセパレータマスクの開口を示している。
【0025】右周辺測距エリア70D、70Fに関する
焦点検出光学系の構成について説明するが、本実施の形
態では左周辺測距エリア70C、70Eに関する光学系
と対称な構造である。右周辺焦点検出開口72Dから入
射し、コンデンサレンズ73Dを透過した右周辺光束L
Dは、プリズム75Dによって中央光束LAから離反し
て第1のミラー76Dに入射する方向に屈折(偏向)さ
れ、第1の周辺ミラー76Dで第2の周辺ミラー77D
に入射する方向に反射され、第2の周辺ミラー77Dで
ラインセンサ212Dに向かって反射される。
【0026】一方、右最周辺焦点検出開口72Fを透過
し、コンデンサレンズ73Fを透過した右最周辺光束L
Fは、プリズム75Fによって右周辺光束LDに接近し
て第1の周辺ミラー76Dに入射する方向に屈折(偏
向)され、第1の周辺ミラー76Dによって第2の周辺
ミラー77Dに入射する方向に反射(偏向)され、第2
の周辺ミラー77Dによってラインセンサ212Fに向
かって反射(偏向)される。
【0027】ここで、第1の周辺ミラー76Dで反射し
た右周辺、右最周辺光束LD、LFは、第1、第2の周
辺ミラー76D、77D間で交差し、第2の周辺ミラー
77Dに入射するときには上下の位置が入れ替わってい
る。従って、第2の周辺ミラー77Dで反射した右周
辺、右最周辺光束LD、LFは、図1において、上側が
右周辺光束LDとなり、下側が右最周辺光束LFとな
る。
【0028】第2の周辺ミラー77Dで反射した右周辺
光束LDおよび右最周辺光束LFは、それぞれ光路調整
プリズム79D、79Fを通って右周辺、右最周辺光束
LD、LFの間隔が調整される。そして右周辺、右最周
辺光束LD、LFは、対応する分割レンズ83D、83
Fを透過して二分割され、二分割された各右周辺、右最
周辺光束LD、LFはそれぞれラインセンサ212D、
212F上に、所定間隔で一対の被写体像を形成する。
なお、図において符号81D、81Fはセパレータマス
クの開口を示している。
【0029】このように本発明の実施の形態によれば、
左右の周辺、最周辺光束LCとLE、LDとLFが第
1、第2の周辺ミラー76Cと77C、76Dと77D
の間で交差するので、左右の周辺、最周辺光束LCとL
E、LDとLFが第1、第2の周辺ミラー76Cと77
C、76Dと77Dに入射する位置が接近し、しかも第
2の周辺ミラー77C、77Dへの入射位置が下がる
(焦点検出エリアから離れる)ので、第1、第2の周辺
ミラー76C、76D、77C、77Dの大きさ、ある
いは面積を小さくできる。したがって、周辺ミラー76
C、76D、77C、77Dが周辺光束LC、LD、L
E、LFをけるおそれがなくなる。さらに、交差した左
光束LC、LE、右光束LD、LFは交差後離反するの
で、第2の周辺ミラー77C、第2の周辺ミラー77D
で偏向された後に左光束LC、LE、右光束LD、LF
が透過する光学系を互いに干渉することなく設けること
が容易である。
【0030】図示の実施の形態では、周辺光束と最周辺
光束とを第1のミラーと第2のミラーとの間で交差させ
る構成としたが、交差する位置はこれに限定されず、第
1のミラーよりも前方、第1のミラー上、第2のミラー
上または第2のミラーよりも後方で交差する構成として
もよい。また、図示実施の形態では軸外の焦点検出エリ
アとして、周辺、最周辺焦点検出エリアを設けたが、本
発明はこれらの形状、大きさに限定されるものではな
く、周辺焦点検出エリアの内側または最周辺焦点検出エ
リアの外側に焦点検出エリアを設ける構成も可能であ
る。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り請求項1に
記載の発明は、予定焦点面において軸外に所定配置パタ
ーンで配置された各周辺焦点検出エリア内を透過したそ
れぞれの光束を、第1、第2の反射部材により反射し
て、二次結像面において所定パターンとは異なる配置パ
ターで配置された対応する受光素子列に受光させる焦点
検出装置であって、第1、第2の焦点検出エリアを透過
した光束を偏向光学部材よって、第1、第2の反射部材
間において交差する方向に偏向しているので、第1、第
2の反射部材の反射面を小さく形成することが可能にな
り、第1、第2の周辺光束が第1、第2の反射部材でけ
られるおそれがなくなる。さらに、交差した第1、第2
の周辺光束は交差した後離反するので、第2の反射部材
で反射した後に第1、第2の周辺光束が透過する光学系
を互いに干渉することなく設けることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焦点検出装置の一実施の形態の要部を
示す斜視図である。
【図2】同カメラにおける、撮影画面に対する複数の焦
点検出エリアの配列の一例を示す図である。
【図3】同焦点検出装置のマスクの焦点検出開口の配置
を示す図である。
【図4】本発明の焦点検出装置の一実施の形態を適用し
た一眼レフカメラの概要を示す図である。
【符号の説明】
11 カメラボディ 21 マルチAFセンサユニット 212A 212B 212C 212D 212E
212F CCDラインセンサ 51 撮影レンズ 70 撮影画面 70A 中央焦点検出エリア 70B 上周辺焦点検出エリア 70C 70D 第1の周辺焦点検出エリア 70E 70F 第2の周辺焦点検出エリア 72A 72B 72C 72D 72E 72F 焦
点検出開口 73A 73B 73C 73D 73E 73F コ
ンデンサレンズ 75A 75C 75D 75E 75F プリズム 76C 76D 第1の周辺ミラー 77A 中央ミラー 77C 77D 第2の周辺ミラー 79A 79B 光路調整プリズム 81A 81B 81C 81D 81E 81F セ
パレータマスクの開口 83A 83B 83C 83D 83E 83F 分
割レンズ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予定焦点面上の軸外領域に所定の配置パタ
    ーンで設けられた複数の周辺焦点検出エリア内を透過し
    たそれぞれの光束を、一平面上に位置する再結像面にお
    いて前記所定の配置パターンとは異なる配置パターンで
    配置された対応する受光素子列に受光させる焦点検出装
    置であって、 前記複数の焦点検出エリアは、第1の周辺焦点検出エリ
    アと、前記予定焦点面の中心に対しこの第1の周辺焦点
    検出エリアと同じ側でかつこの第1の周辺焦点検出エリ
    アよりも軸外の位置に設けられた第2の周辺焦点検出エ
    リアとを含み、 前記第1の周辺焦点検出エリアを透過した光束および前
    記第2の周辺焦点検出エリアを透過した光束をそれぞれ
    偏向して前記第1の反射部材に導く偏向光学部材と、前記第1の反射部材で反射した第1の周辺光束および第
    2の周辺光束をそれぞれ対応する前記受光素子列に向け
    て反射する第2の反射部材とを備え、 偏向光学部材は、前記第1の周辺焦点検出エリアを透過
    した第1の周辺光束を、前記第2の周辺焦点検出エリア
    を透過した第2の周辺光束に対して接近する方向に偏向
    させて前記第1の反射部材に入射させる第1の周辺用の
    偏向光学素子と、前記第2の周辺焦点検出エリアを透過
    した第2の周辺光束を、前記第1の周辺焦点検出エリア
    を透過した第1の周辺光束に対して接近する方向に偏向
    させて前記第1の反射部材に入射させる第2の周辺用の
    偏向光学素子とを備え、 前記第1の反射部材で反射した
    前記第1の周辺光束および前記第2の周辺光束が交差し
    てから前記第2の反射部材に入射するように設定されて
    いること、を特徴とする多点焦点検出装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の周辺焦点検出エリアおよび第
    2の周辺焦点検出エリアはそれぞれ、軸上に配置された
    中央焦点検出エリアに対して左右対称に一対設けられて
    いる請求項1記載の多点焦点検出装置。
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