JPS59208515A - 焦点検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ２− 技術分野 本発明は、結像レンズの焦点調節状態を検出する為の焦
点検出装置に関し１更に詳しくは、カメラの自動焦点調
節装置に用いられる焦点検出装置に関する。

従来技術 従′来、特公昭５７−４９８４．１号公報によって、結
像レンズの予定焦点面の近傍に光軸垂直方向に多数の微
小レンズを配列するとともに、各微小レンズの後方に第
１及び第２の受光素子をそれぞれ各微小レンズの光軸を
はさんで隣接配置することによって、第１の受光素子群
によって結像レンズの射出瞳の第１の領域を介して被写
体からの光を受光するとともに第２の受光素子群によっ
て該射出瞳の第２の領域を介して被写体からの光を受光
し、両受光素子群の受光状態を比較することによって結
像レンズの被写体に対する焦点調節状態を検出する装置
が知られている。

しかしながら、このような装置においては、被写体が暗
いと両受光素子群に無点検、出に充分な光量が受光され
ずに正確な焦点検出が不可能となるという欠点が存在し
ている。

目的 本発明は上記欠点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、暗い被写体に対しても正確な焦点検出が可能であ
るとともに、結像レンズが交換されても正確な焦点検出
が可能な焦点検出装置を簡単な構成のもとに提供するこ
とにある。

発明の要旨 」−記目的を達成する為に、本発明は、結像レンズ後方
から被写体に向けて光ビームを投射し、その被写体によ
る反射光を前記第１及び第２の受光素子群で受光して両
受光素子群の受光状態を比較することにより焦点検出を
行うことによって暗い被写体に対しても正確な焦点検出
を可能とするとともに、上記光ビームが被写体に達する
ことなく結像レンズのレンズ面によって反射されてもこ
れが受光素子群によって受光されて検出精度を悪化させ
るこ々のないように、受光素子群を構成する各受光素子
対に不感部を設けたことを特徴とするものである。

実施例 以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明一実施例の焦点検出装置を用いたレンズ
交換式の一眼レフレックスカメラを示しており、−同図
において、（２）は変形ガラスタイプのレンズｉ　（４
）を有する撮影レンズ、（１））は種々のレンズを交換
可能なカメラボディである。（８）は焦点板（１０）の
近傍に設けられた赤外光を発する発光ダイオードであり
、発光ダイオード（８）から発せられた光はけ焦点板（
１０）と一体成型されたレンズ（１０ａ）によって集光
されて、小径（例えば３ｆｉφ）の平行光ビームとなる
。この平行赤外光ビームは、焦点板（１０）の中央に設
けられたミラー（１２）によって反射され、更に、可動
ミラー（１４）によって反射されて撮影レンズ（２）の
光軸（へ）を中心とする小径の光束として撮影レンズの
レンズ系（４）に後方から入射する。この赤外光ビーム
は撮影レンズ（２）によって発散されて被写体に向けて
投射される。

　５　− そして、被写体によって反射された赤外光は、再び撮影
レンズ（２）を通り、可動ミラー圓中央の光半透過部を
通って、更に副ミラー（１Ｇ）によって反射されて受光
部（１８）に入射される。受光部（１８）は赤外光を測
光するように予め分光感度が定められている。

（２０）は受光部（１８）の受光状態に応じて撮影レン
ズ（２）の焦点調節状態を検出し、検出結果に基づいて
、前ピン、合焦、後ピンなどの表示を行う不図示の表示
装置や合焦に向けて撮影レンズをフォーカシングする不
図示のフォーカシング手段などに焦点調節状態を示す信
号を送る演算処理回路である。このように、焦点検出装
置から被写体に向けて光を投射し、その反射光を用いて
焦点検出を行うことによって、暗い被写体に対しても正
確な焦点検出が可能である。

しかしながら、発光ダイオード（８）から発せられた赤
外光の一部が、被写体に致達することなく、撮影レンズ
（２）のレンズ面によって反射されて、受光部（］８）
に入射してしまうと、有害光とな９、焦点検出精度が悪
化してしまう。これを第２図を用い　６− て説明する。第２図において、撮影レンズ（２）のレン
ズ系（４）の各レンズ面を物体側から順に、ｒｌ、ｒ２
・・−・・、ｒｌｌ　　とする。ａＩ″！、発光ダイオ
ード（８）から発せらねて撮影レンズ（２）を介して被
写体（０）に向けられる投射光を示し、その一部はレン
ズ面（ｒｌ）及び（ｒ　＋　ｏ）で反射されて反射光束
ｌ）及びＣとなる。この反射光束１〕及びＣが焦点検出
用の受光部（１８）に入射すると有害光となるわけであ
るが、このような反射光束が生しうる撮影レンズ（２）
のレンズ系（４）の構成を第１表に示す。表中ｆは焦点
距離、ＦＮａはＦナンバー、２ωは画角をそれぞれ示す
ものである。

　７− 第　　　　１　　　表 ｆ＝５０τ　　　ＦＮ［ｌ＝１．．７　　　２ω二４７
゜曲率半径　　　芯　厚　　　　屈折率　　　アツベ数
ｒ＋　　　　３７．９９ ｄｌ　　４．６６　　Ｎ＋　　１．７００３　　シ１４
７．６ｒ２３３２．３０ ｄ２０．１．６ ｒ４　　　３７．０４ ６４２．２２ ｒ５　　　６６．８１ ｄｓ　　１．．４−６　　Ｎ３　　］、、７００６　　
ν３３０１Ｔ’６　　　］、５．３２ ｄ６１１．６２ ｒ７　−１６．８３ ｄ７　０．８８　　Ｎ４　１．．６１２９　　ν４３７
０ｒｓ　　　　６３．４２ ｄｓ　　６．４１　　Ｎｓ　　１．６９３５　　ν５５
３４ｒ９　−２２．５８ ｄ９０．１６ ｒｌｏ　２７８．８２ ｄ１０２．８０　　Ｎ６　１．．７８１　　　シロ　４
４６ｒｎ　−４８，５８ 第３図は受光部（１８）内の光学系を示すものであり、
（２２）はコンデンサーレンズ、（２４）はその後方に
多数配列される微小レンズであり、各微小レンズの後方
には一対の受光素子（２６ａ）　（２６ｂ）がそれぞれ
配列されている。コンデンサーレンズ（２２＋及び微小
レンズ圀）の構成を第２表に示す。

第　　　　２　　　表 曲率半径　　芯厚　　　　屈折率　　　アツベ数２４　
　　　　　　　　　ｄｌ４０．５８　　Ｎ＋３１．４９
１４　　５７．８第４図（ａ）　（＋））　（Ｃ）は、
それぞれ」二記特公昭５７−４．９８４１号公報記載の
如き受光部では、発光ダイオードから発せられて撮影レ
ンズによって反射された光束が、各微小レンズごとに設
けられた一対の受光素子に入射して有害光となる様子を
示すものである。

　９− ８− 第４図（ａ）は、撮影レンズのレンズ面（ｒ８）によっ
て反射された光束が撮影レンズの光軸から垂直方向に２
胴離れた光軸（Ａａ）を有する微小レンズ（２４ａ）を
透過する状態を示すものであり、この光束は微小レンズ
（２４ａ）の光軸（Ａａ）をはさんで隣接配置さて反射
された光束が撮影レンズの光軸から垂直方向に１喘離れ
た光軸（Ａｈ）を有する微小レンズ（２４，ｂ）を透過
する状態を示すものであり、この光束は微小レンズ（２
４１１）の光軸（Ａｂ）をはさんで隣接配置された一対
の受光素子（２８ａ）　（２８ｂ）に入射して有害光と
なる。第４図（ｑは、撮影レンズのレンズ面（ｒｌ）に
よって反射された光束が、撮影レンズの光軸から垂直方
向に０．５　ｒｎＪｎ離れた光軸（Ａｃ）を有する微小
レンズ（２４Ｃ）を透過して、該光軸（Ａｃ）をはさん
で隣接配置された一対の受光素子（２８ａ）　（２８ｂ
’）に入射して有害光となる状態を示す。上記各有害光
は、受光素子の受光面」二ではそれぞれスポット像とな
るものであり、その様子を第５図に示す。

１０− 第５図において、（Ａ）は第４図図示の微小レンズの光
軸（Ａａ）　（Ａｈ）も１．　＜は（Ａｃ）であり、（
Ｓｌ）　（Ｓ２）　（Ｓ３）はそ第１ぞれ第４図（ａ）
０））（ｃ）図示の有害光によって形成されるスポット
像である。第６図のように、第５図の−に下方向にＹ座
標、左右方向にＸ座標をとり、微小レンズの光軸が通る
点を原点とするときの各スポット像の拡がりを第３表に
示す。第３表において、各スポット像の］―端の座標を
（０，Ｙ＋）、中心の座標をρ、Ｙｏ）、下端の座標を
（Ｄ、Ｙ２）としい左右方向の幅をＸｌとする。

第　　　　３　　　　表 但し、投射された赤外光ビームの径は３胡である。

本実施例は、第７図図示のように、受光素子（２６ａ）
　（２６１））が１／レンズによって反射された光束を
受光するのを防ぐ為に、微小レンズをはさんで隣接配置
される一対の受光素子（２６ａ）　（２６１））のそれ
ぞれを光軸近傍に不感部の）を有する形状としたことを
特徴とするものである。本実施例において、一対の受光
素子の間に設けられる不感部の形状は第５図の円Φ）の
ように微小レンズ光軸上に中心を有する円形であり、そ
の径は０．０７５ｗｎである。

ここで、不感部の形状及び大きさは、上述の如き反射光
束によって照明される範囲に応じて定められるものであ
り、受光素子対の撮影レンズ光軸からの距離、反射され
るレンズ面及びそれ以後のレンズ系の構成などによって
」−記範囲は種々変化するけれども、これらのことを考
慮した上で上記範囲すなわち不感部の形状及び大きさを
設定しているので上記反射光束が不感部外の受光素子に
入射されて有害光となることはない。

本実施例によれば、発光ダイオード（８）から撮影レン
ズ（２）を介して被写体に向けて投射された赤外光ビー
ムの被写体による反射光を用いて焦点検出を行うので、
被写体が暗い場合にも正確な焦点検出が可能であり、焦
点検出装置の低輝度側のダイナミックレンジを拡げるこ
とができる上に、該赤外光ビームか被写体に到達するこ
となく撮影レンズのレンズ面によって反射されても、こ
れが焦点検出用の受光素子群に入射することはないので
、焦点検出時の有害光となることはない。更に、赤外光
を焦点検出に用いることにより被写界の定常光の影響を
除去することができるＬ１撮影レンズ光軸を中心とする
小径の平行ビームを投光するこ（！：により撮影系と焦
点検出系とのバララックスもない。また、従来装置に比
べて、発光ダイオードの追加と受光素子の形状変化など
わずかな変更のみでよいので、構成も簡単である。

第７図は本発明の別の実施例に係る一対の受光素子（２
６ａ）　（２６１））の形状を示すものであり、本実施
例においては、先の実施例の不感部の）が円形であった
のに対し、微小レンズの光軸を中心に回転対称な長円形
の不感部０とされている点が先の実施１３− 例との相異点である。但し、図示のように、両受光素子
（２８ａ）（２８１））には、互いに対向する辺に、そ
れぞれ半円状の切欠（ｄ）が形成されている。これは受
光素子対（２８ａ）　（２８ｂ）が撮影レンズの光軸に
関して対称に配置されている場合に、レンズ面反射光に
よるスポット像（Ｓｌ）　（Ｓ２）　（Ｓ３）は、第８
図及び第９図のように、微小レンズの光軸を中心にして
受光素子の配列方向にずれた位置に形成されるので長円
形状の不感部（ｑで有害光を充分に除去できるからであ
る。このように構成すれば、円形と長円形との差に応じ
た部分（ｅ）を受光面として利用できるので、受光面積
が増大し、暗い被写体に関してもより大きな出力を得る
ことができる。

第１０図は第８図図示の一対の受光素子と共に用いられ
る一対の受光素子を示すものであり、特に撮影レンズと
してカメラボディに装着されるレンズの開放絞り径が小
さいときに用いられるように配置されたものを示してい
る。この受光素子対は、第８図図示の受光素子対（２６
ａ）　（２６ｂ＞と同様の形状を有しているが、第８図
及び第１０図に比較１４− の為に書かれた同形の円（ト）を基準にすると、第１０
図の受光素子対（３０ａ）（３ｏ１））の方が外径が小
さいことがわかる。但し、両受光素子（３ｏａ）（３ｏ
ｌ））の間に形成さ、ｌする不感部（ｑの形状及び大き
さは両者同一である。これは、レンズ面反射光によるス
ポット像は撮影レンズ光軸上と同様に形成されうるから
である。

第１１図は本発明の更に別の実施例の受光素子対を示す
ものであり、第８図図示の受光素子対（２６ａ＞　（２
６ｂ）ノ不感部（Ｃ）　Ｋ第２の受光素子対（３２ａ）
、（３２＋））を配置し、被写体が明るくて発光ダイオ
ード（８）による照明が不要なときには、該発光ダイオ
ード（８）を消灯して第２の受光素子対（３２ａ）　（
３２＋））（７）出力をも用いて焦点検出を行うととも
に、被写体が暗くて発光ダイオード責８）が点灯されて
いるときＫは第２の受光素子対（３２ａ）　（３２１３
）の出力を遮断して有害光を除去するように構成したも
のである。

このように構成すれば、被写体が明るい々きには従来装
置と同様に、被写体を照明することなく焦点検出を行う
ことができ、発光ダイオードの点灯による電力消費を減
少せしめることができる。ここで、発光ダイオード（８
）の点灯・消灯は手動スイッチによって制御されるよう
にしても良いし、被写体輝度に応じて制御されるように
構成しても良い０ 尚、上記各実施例における受光素子の形状は、全て、第
２図図示の如き変型ガウスタイプの標準レンズのレンズ
系によるレンズ面反射光に着目して決定されたものであ
るが、これは種々のレンズに関してレンズ面反射光の光
路を計算した結果、この標準レンズのデータでレンズ面
反射光の光路をほぼ代表出来ることが確認されたためで
ある。

つまり広角レンズや望遠レンズを介して光束を投光して
も夫々のレンズにおける面間反射では標準レンズの面間
反射による光路とほぼ同様の光路をたどるので、不感部
の面積を更に大きくする必要はない事を意味している。

効　　果 以」二のように、本発明は、結像レンズの射出瞳の互い
に異なる２つの領域を透過した光を、多数の微小光学部
材を介して、各微小光学部材ごとにそれぞれ対応するよ
う配置された一対の受光素子で受光し、多数の受光素子
対の出力に基づいて結像レンズの焦点検出を行う焦点検
出装置において結像レンズの後方から該結像レンズを介
して焦点検出対象に向けて光束を発する投光手段を設け
るとともに、−Ｉ―記各受光素子対を、互いに隣接配置
された２つの受光素子の間に、」二記投光手段から発せ
られて結像レンズによって反射された光束を受光しない
不感部を設けた形状としたことを特徴とするものであり
、このように構成することによって対象が暗い場合にも
投光手段からの投射光を用いて正確な焦点検出が可能で
ある」―に、投光手段から発せられた光が結像レンズの
レンズ面によって反射されてもこれが焦点検出用の受光
素子に入射して有害光となることはなく、結像レンズが
交換されても正確な焦点検出が可能であり、従来装置に
比べて構成上の変更点もわずかであるので構成も簡単で
ある。

更に、実施態様のように、結像レンズ後方から１７− 投射される光を光軸を中心とする小径の平行光束とし、
不感部を長円形形状とすることによって、受光素子の受
光面積を大きく損うことなく有害光を除去することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた自動焦点調節式−眼レフレック
スカメラを示す図、第２図はそのレンズ面反射光の光路
を示す図、第３図は本発明一実施例の焦点検出装置の受
光光学系を示す図、第４図は従来装置の欠点を示す為の
図、第５図はレンズ面反射光によるスポット像の位置を
示す図、第６図は該位置及びスポット像の拡がりを数値
で示す為の座標を示す図、第７図は本発明一実施例の受
光素子対を示す図、第８図及び第９図は更に別の実施例
の受光素子対を示す図、第１０図及び第月図はそれぞれ
更に別の実施例を示す図である。 （２）；結像レンズ、（８）（１ｏａ）　；投光手段、
０；焦点検出対象、圀）；微小光学部材、（’２６ａ）
（２６ｂ）　；受光素子対、（Ｂ）（Ｃ）ｉ不感部、（
３０ａ）（３０ｔ））　ｉ受光素子対。 出願人　ミノルタカメラ株式会礼 １８− 絽５図 第６図 第７図 ＬＬｌ） 絽ｌＯ図 県１１図 第１頁の続き ９発　明　者　石川典夫 大阪市東区安土町２丁目３０番地 大阪国際ビルミノルタカメラ株 式会社内 ０発　明　者　松井徹 大阪市東区安土町２丁目３０番地 大阪国際ビルミノルタカメラ株 式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結像レンズの後方に配列された多数の微小光学部材
   と、各微小光学部材ごとにそれぞれその後方に互いに隣
   接して配列された一対の受光素子とを有し、それら多数
   の受光素子対の出力に基づいて結像レンズの焦点検出を
   行う焦点検出装置において、結像レンズの後方から該結
   像レンズを介して焦点検出対象に向けて光束を発する投
   光手段を設けるとともに、上記各受光素子対を構成する
   一対の受光素子の間に、」二記投光手段から発せられて
   結像レンズによって反射された光束を該一対の受光素子
   が受光しない為の形状及び大きさの不感部を設けたこと
   を特徴とする焦点検出装置。 ２、」−記投光手段は、結像レンズの光軸を中心とする
   小径の平行光束を結像レンズ後方から発するよう構成さ
   れていることを特徴とする特許請求　１− の範囲第１項記載の焦点検出装置。 ３、　上記投光手段は赤外光束を発するものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の焦
   点検出装置。 ４、　上記不感部は、」二記一対の受光素子にまたがる
   ように配置された円形形状を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の
   焦点検出装置。 ５、　上記不感部は、」−記一対の受光素子にまたがる
   ように配置され、かつ、受光素子対の配列方向に延びる
   長円形形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれかに記載の焦点検出装置。 ６、　各受光素子対の不感部にはそれぞれ一対の第２の
   受光素子が配置されており、投光手段の消灯時には該第
   ２の受光素子対の出力も焦点検出に用いられることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   かに記載の焦点検出装置。