JPS6098413A

JPS6098413A - 合焦検出装置

Info

Publication number: JPS6098413A
Application number: JP58206297A
Authority: JP
Inventors: Susumu Matsumura; 進松村; Takashi Kawabata; 隆川端; Tokuichi Tsunekawa; 恒川　十九一; Yuichi Sato; 雄一佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1985-06-01
Also published as: JPH0533366B2; US4632532A

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】本発明は、カメラ等の光学装置内に組込み可能で、特に
撮影レンズを通過した被写体光束を用いて合焦検出を行
う所謂ＴＴＬ型の合焦検出装置に関するものである。

従来、この種のＴＴＬ型合型合比検出装置て、撮影レン
ズの異なる領域を通過した結像光束を分離し、この分離
された各結像光束によって形成された像の光量分布を光
電変換して、その出力信号により合焦検出を行う方式が
知られている。

第１図はこの構成例を示したものであり、撮影レンズ１
の側から順次に開口部２を有する視野絞り３、フィール
ドレンズ４、開口５ａ、５ｂを有する絞り６、二次結像
レンズ７ａ、７ｂ、センサアレイ８ａ、８ｂが配置され
ている。そして、撮影レンズ１の予定結像面に視野絞り
３を配置し、その開口部２の光量分布を二次結像レンズ
７ａ、７ｂによって光電素子アレイ８ａ、８ｂ上に再結
像させるようにしである。ここで、フィールドレンズ４
は撮影レンズ１の射出瞳と、絞り６の面を略々結像関係
に置くパワーを有している。従って、撮影レンズｌの射
出瞳の領域１ａを通った光は、絞り６の開口５ａに入射
し、センサアレイ８ａ上に結像する。また、撮影レンズ
ｌの射出瞳の領域１ｂを通った光は、絞り６の開口５ｂ
に入射しセンサアレイ８ｂ−Ｈに結像する。

ここで、撮影レンズ１が合焦状態にあるときは、２つの
センサアレイ８ａ、８ｂ−Ｈに再結像された光量分布は
等しくなる。一方、非合焦状７ｇではそのデフォーカス
量に応じて、センサアレイ８ａ、８ｂ上に再結像された
光量分布は相対的に位置が変動するので、２つのセンサ
アレイ８ａ。

８ｂからの出力信号を基に両渚の相関を油質することに
よって、撮影レンズｌの合焦状！！！；を判別すること
ができる。

しかし、従来のこの種の合焦検出装置では、被写体が暗
い場合にはセンサ上へ十分な光量を導けないため、誤動
作を起したり、或いは合焦判断が！不能になったりすることがある。

このような場合に、撮影レンズ系外に設けた補助照明手
段により被写体を照明し、センサー１−に充分な光量を
導くという対策が採られることがあるが、撮影レンズ系
外に設けた照明手段ではバララックスが生じ、被写体ま
での距離によっては測距視野内にうまく補助光を導くこ
とができないという問題がある。

また、撮影レンズを通して被写体へ測距用光束を投射し
、被写体からの反射光を撮影レンズを通してセンサへ導
き、撮影レンズの合焦状態を検出する方式も、例えば特
開昭５４−１５５８３２号公報に開示されている。第２
図はそのノ、（本市な構成例を示すものであり、撮影レ
ンズ１１に対してフィルム面Ｆと光学的に等価な平面Ｆ
１、Ｆ２にそれぞれ光源１２とセンサ１３の受光面が配
置されている。光源１２から出射された測距用光束は、
絞す１４を経て反射部材１５のミラー１５ａで反射され
、撮影レンズ１１を通って被写体へ投射される。そして
被写体からの反射光は、撮影レンズ１１を通過したのち
ミラー１５ｂにより反射されてセンサ１３へ入射するよ
うになっている。

撮影レンズ１１が被写体をフィルム面Ｆ上の点Ａに結像
している状態では、光源１２は撮影レンズ１１により被
写体上に結像され、センサ１３上における受光スポット
は光源１２の位置ＡＩと光学的に等価な位置Ａ２に結像
される。しかし、撮影レンズ１１が前ピント状態又は後
ピント状態にある時は、センサ１３上のそれぞれの受光
スポットは位置Ａ２から互いに逆方向にずれてゆくから
、その受光スポットの位置を検出するこによって撮影レ
ンズ１１が合焦状態にあるか否かを判定することができ
る。

しかしこの方式では、被写体が遠距離にある場合に被写
体から反射してセンサ１３へ入力する光量が低下してし
まうため、Ｓ／Ｎ比の良い信号が得られなくなり、その
結果として合焦判定ができなくなるという欠点がある。

本発明の目的は、このような従来のＴ　Ｔ　Ｌ　Ｊ（１
！の検出装置が有する欠点を改善し、近距離被写体に対
しては撮影レンズを通して補助光を投射することにより
、被写体側の明度に関係なく合焦判定ができ、遠距離被
写体に対しては２つの像のずれ昂から合焦状態を判定で
きるようにした合焦検出装置を提供することにあり、そ
の要旨は、撮影レンズの予定焦点面上に配置された測距
視野開口と、該測距視野開口の直後に配置されたフィー
ルドレンズと、該フィールドレンズによって撮影レンズ
瞳の像が形成される面の近傍に配備された瞳像を３分割
する手段と、該３分割された瞳像領域のうちの第１の領
域を通して測距用光束を測距視野開口の中央部を経て被
写体へ投射する投光系と、前記測距視野開口内に形成さ
れた撮影レンズにょる被写体像を第２及び第３の瞳像領
域を通してそれぞれ別個に設けた複数のセンサーＬに結
像する結像レンズを前記３分割手段の直後に配置した受
光系とを具備することを特徴とするものである。

本発明を第３図以下に図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

第３図は本発明の第１の実施例を示すものであり、撮影
レンズ２１に続いて、フィルム面と光学的に等価な平面
の近傍に位置する測距視野開口２２を有する遮光板２３
、この遮光板２３の直後に設けられた光学フィルタ２４
、フィールドレンズ２５、開口２６及び開口２７ａ、２
７ｂを有する遮光板２８が順次に配置されている。そし
て、開口２６の後方には投光レンズ２９と発光ダイオー
ド・半導体レーザ等から成る光源３０が設けられている
。また、開口２７ａ、２７ｂの後方にはくさびプリズム
３１ａ、３１ｂがそれぞれ配置され、その後方に共通の
二次結像レンズ３２、更にその後方に独立した２つのラ
インセンサ３３ａ、３３ｂを有するセンサ面３４が位置
されている。フィールドレンズ２５は撮影レンズ２１の
射出瞳を遮光板２８の平面に略々結像させる機能を有し
、その開口２６及び開口２７ａ、２７ｂは撮影レンズ２
１の膝上のそれぞれＢ及びＣ１，Ｃ２で示すような領域
に略々結像されている。

光源３０は投光レンズ２９によって測距視野開口２２内
の中央に結像されており、測距用光束は撮影レンズ瞳内
の領域Ｂを通り、投射光線ＬＯとなって被写体に投射さ
れる。また、Ｎ１１ｌ距視野開１コ２２は開口２７ａ、
２７ｂを通してくさびプリズム３１ａ、３１ｂ、二次結
像レンズ３２によりラインセンサ３３ａ、３３ｂ上に結
像される。そして、被写体からの反射光の内、撮影レン
ズ２１の瞳領域ａｔ、　Ｃ２をそれぞれ通った光束Ｌ１
．　Ｌ２のみが測距視野開口２２を通過した後に、フィ
ールドレンズ２５及び開口２７ａ、２７ｂを通って二次
結像レンズ３２によりラインセンサ３３ａ、３３ｂ上に
結像される。

この構成を側面から表した第４図からも明らかなように
、この実施例の投光系及び受光系は、概略的に第２図に
示した従来の光学系に類似しているように見えるが、本
実施例の場合は受光系自体が第１図に示したような２像
ずれ検出光学系となっている点に大きな特長がある。即
ち、近距離被写体に対してはＴＴＬ能動型の合焦検出機
能を有し、遠距離被写体に対しては受光系のみで受動型
の像ずれ合焦検出系として機能するようになっているの
である。

光学フィルタ２４は光源３０の発光強度の強い波長付近
の光だけを透過させる特性を有し、受光系に対して余分
な外光を除去する性質を有するものが用いられている。

また、第３図において投光系の光軸は測距視野開口２２
の長手方向と撮影レンズ２１の光軸とが形成する平面内
にあることが理想的である。その理由は、撮影レンズ２
１が被写体に正確に焦点調整がなされていない時に、投
光スポットが光軸上からずれてしまうので、このずれて
いく方向と測距視野開口２２の長手方向とが一致してい
ないと、視野開口２２の外部に被写体スポットが結像さ
れてしまい、ここで相当にセンサ上に達する光量が減少
するからである。

また、撮影レンズ２１の瞳面」二に形成される領域Ｂと
領域Ｃ１，Ｃ２とは、撮影レンズ２１の光軸に関して点
対称の位置から外れていることが望ましい。これは撮影
レンズ２１の内面反射光が、受光系に廻り込むことを防
止するためである。撮影レンズ２１が被写体上にピント
が合っている状態において、ラインセンサ３３ａ、３３
ｂ」―に作られた光量分布は第５図（ａ）　、　（ｂ）
に示すようになる。

第５図において、（ａ）はラインセンサ３３　ａ　にの
光量分布、（ｂ）はラインセンサ３３ｂＪ：（７）光量
分布を示しており、０１．０２は投光スポットが視野開
口２２上に結像される点をセンサ３３ａ、３３ｂ上で示
した点として表している。また、撮影レンズ２１が、後
ピント状態にある場合の各ラインセンサ３３ａ、３３ｂ
上の光量分布は、それぞれ第６図（ａ）　、　（ｂ）に
示すようになる。この場合に、光量分布のピーク位置が
点０１．０２からずれると共に、ピーク位置同志でも（
ａ）　、　（ｂ）間に間隔ｇで示す像ずれを生ずる。

従って、被写体距離が遠く測距用光束の被写体による反
射光量が少なくても、被写体自体が外光によって明るく
照明されていれば、第６図の（ａ）　、　（ｂ）間の像
ずれ量を検出して合焦か否かを判定することが可能にな
る。

また本実施例における投光系は、赤外光に発光強度ピー
クを有するものであることが望ましく、この場合の光学
フィルタ２４は可視光カットフィルタが好適である。

第７図、第８図は本発明に利用して好適なセンサの形態
を例示したものであり、第７図は位置検出分解能を向」
ニさせるために、ラインセンサ３３ａ、３３ｂの中央部
を小さな要素アレイとした例である。また第８図の場合
は、ラインセンサを位置検出用の２分割センサ３５ａ、
３５ｂに変えた例を示している。このようなセンサを用
いると、コストが低廉となるだけでなく、ピーク検出処
理回路を簡略化できるという利点がある。

次に、第９図は他の実施例を示すものであり、撮影レン
ズ４１に関してフィルム面と光学的に等価な平面に設置
された遮光板４３は測距視野開口４２を有し、視野開口
４２の直後に光学フィルタ４４とフィールドレンズ４５
が順次に配置され、更にその後方に３つの開口４６ａ、
４６ｂ、４６ｃを有する遮光板４８が設けられている。

これら開Ｑ４６ａ、４６ｂ、４６Ｃ（７）直後には、そ
れぞれくさびプリズム５１ａ、５１ｂ、５１ｃが配置さ
れ、更にこれらの後方に配置ぎれた二次結像レンズ５２
は、西側の測距視野開口４６ａ、４６ｃを通してセンサ
面５４に配備された分割型センサ５３ａ、５３ｂ上に、
また残りの中央の開口４６ｂを通して光源５０上にそれ
ぞれ結像するようになっている。

フィールドレンズ４５は撮影レンズ４１の瞳を遮光板４
８上に略々結像するパワーを有し、開口４６ａ、４６ｂ
、４６ｃは撮影Ｌ／７ズ４１の膝上に領域Ｄ１〜［Ｉ３
で示すように結像される。

発光ダイオード・半導体レーザなどの光源５゜から発し
た測距用光束は、二次結像レンズ５２、中央のくさびプ
リズム５１ｂ及び開口４６ｂを通って測距視野開口４２
の中心部に結像され、更に撮影レンズ４１瞳上のＤ２で
示す領域を通って被写体側へ投射される。そして、被写
体からの反射光は撮影レンズ４１によって集光され、測
距視野開口４２、光学フィルタ４４を経て両側の開口４
６ａ、４６ｃ、くさびプリズム５１ａ、５１ｃを通過し
、二次結像レンズ５２によってそれぞれ分割型センサ５
３ａ、５３ｂ上に結像される。

本実施例においては、投光系が撮影レンズ４１の光軸に
沿って測距用光束を投射するように構成されているので
、撮影レンズ４１が被写体に正しく焦点調整されていな
い状態にあっても、投光スポットは被写体からずれるこ
とがない。受光系は基本的には第３図のものと略々同じ
であるが、光源５０とセンサ面５４とを上下方向にずら
すために、くさびプリズム５１ａ、５１ｃは共に光束を
上側へ偏向させるようになっているが、その偏向角度は
それぞれ分割型センサ５３ａ、５３ｂに対応して異なっ
ている。

この実施例では、投光及び受光光束の撮影レンズ４１の
膝上での通過領域が、Ｄ２〜Ｄ３で示すように光軸に関
して点対称の配置になっているので、撮影レンズ内面反
射光が受光光学系へ廻り込む可能性がある。

この点を改良し偏光を利用した実施例が第１０図、及び
第１Ｏ図を側面から見た第１１図に示されている。これ
らの第１０図、第１１図において、第９図と同一の部材
には同じ符号が付されており、第９図と重複する説明は
ここでは省略する。第１０図において、光１ｉｔ５０か
ら発した測距用光束は偏光板６１によってＳ偏光成分の
みが透過され、偏光ビームスプリッタ６２内のビームス
プリッタ面６３によって二次結像レンズ５２側へ反射さ
れる。ここで、偏光ビームスプリッタ６２はＳ偏光を反
射し、Ｐ偏光を透過させる性質のものが用いられる。

このようにして反射されたＳ偏光投射光は、二次結像レ
ンズ５２及び開口４６ｂを通って測距視野開口４２の中
央に結像し、撮影レンズ４１の瞳のＤ２で示す領域から
被写体側へ投射される。しかし、撮影レンズ４１の直前
には１／４波長板６４が配置されているので、Ｓ偏光投
射光はこの１／４波長板６４を通過した後は円偏光とな
る。

そして、被写体から拡散反射されて戻ってきた光は非偏
光であり、ｌ／４波長板６４を通過後に非偏光のまま撮
影レンズ４１の瞳の旧、口３の領域を通った光束のみが
、測距視野開口４２、開口４６ａ、４６ｃ、くさびプリ
ズム５１ａ、５１ｃを通り、二次結像レンズ５２によっ
て分割型センサ５３ａ、５３ｂ上に像を形成することに
なる。

この場合に、光束中のＰ偏光成分は偏光ビームスプリッ
タ６２を通過するので、偏光ビームスプリッタ６２の直
後にはＰ偏光のみを通過させる偏光板６５が付設されて
いる。

光学系を通過する際に生ずる内面反射光によりセンサ面
５４方向に戻ってくる光は、専らＳ偏光であるから偏光
板６５によって殆ど吸収されセンサ面５４には到着しな
い、このようにして、第１Ｏ図の実施例では測距用光束
の内面反射光かセンサ５３ａ、５３ｂに廻り込むことを
防ＩＩニすることができる。

以上説明したように本発明に係る合焦検出装置は、被写
体距離が近い場合にはＴＴＬ能動方式で、また被写体距
離が遠くても被写体が十分に明るければＴＴＬ受動方式
での合焦検出が可能になり、被写体が暗い場合でも遠距
離にある場合でも、常にＳ／Ｎ比の良い出力信号が得ら
れ、広い撮影範囲で精度の高い合焦検出を行うことがで
き、ＴＴＬ型合型合比検出装置頼性を著しく向」二でき
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のＴＴＬ型合焦検出装置行の代表
側を示す光学系図、第３図以下は本発明に係る合焦検出
装置の実施例を示し、第３図は第１の実施例の斜視図、
第４図はその平面図、第５図、第６図は第１の実施例に
おけるセンサ上の光量分布図、第７図、第８図はセンサ
の変形例を示す正面図、第９図は第２に実施例の斜視図
、第１０図は第３の実施例の斜視図、第１１図はその平
面図である。符号２１．４１は撮影レンズ、２２．４２は距離視野間
０．２３．２６．４３．４６は遮光板、２４．４４は光
学フィルタ、２５．４５はフィールドレンズ、２６．２
７．４６は開口、２９は投光レンズ、３０．５０は光源
、３１．５１はくさびプリズム、３２．５２は二次結像
レンズ、３３．５３はセンサ、３４．５４はセンサ面、
６１．６５は偏光板、６２は偏光ビームスプリッタ、６
４は１／４波長板である。特許出願人　キャノン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、撮影レンズの予定焦点面上に配置された測距視野開
口と、該測距視野開口の直後に配置されたフィールドレ
ンズと、該フィールドレンズによって撮影レンズ瞳の像
が形成される面の近傍に配備された瞳像を３分割する手
段と、該３分割された瞳像領域のうちの第１の領域を通
して測距用光束を測距視野開口の中央部を経て被写体へ
投射する投光系と、前記測距視野開口内に形成された撮
影レンズによる被写体像を第２及び第３の瞳像領域を通
してそれぞれ別個に設けた複数のセンサ上に結像する結
像レンズを前記３分割手段の直後に配置した受光系とを
具備することを特徴とする合焦検出装置。２、　前記３分割された撮影レンズ瞳上の瞳像領域を、
撮影レンズの光軸に関して点対称の位置から外れた位置
に配置した特許請求の範囲第１項に記載の合焦検出装置
。３、前記投光系の光軸を、撮影レンズの光軸と前記測距
視野開口の長手方向とが作る平面内に設けた特許請求の
範囲第１項に記載の合焦検出装置。４、　前記３分割された瞳像領域のうちの第１の領域が
、撮影レンズの光軸を含む領域とした特許請求の範囲第
１項に記載の合焦検出装置。