JPS63139310A - 焦点検出のためのパタ−ン投影装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等の
好適に自動焦点検出用のパターンプロジェクタ−に関し
、特に対物レンズによる被写体像の結像状態を測定する
ことにより焦点検出を行う、所謂受動方式の自動焦点検
出において焦点検出精度の向上を図った自動焦点検出用
のパターンプロジェクタ−に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より写真用カメラ、シネカメラ、ビデオカメラ等に
おいては大別して２方式の焦点検出方式が用いられてい
る。

１つは例えば特開昭５４−１５９２５９号公報等で提案
されている受動方式であり、他の１つは例えば特開昭５
７−１５４２０６号公報等で提案されている能動方式で
ある。

このうち能動方式は、カメラ側から光束例えば赤外光束
を被写体側へ投光しこの光束を受光素子と同期させて走
査し、被写体からの反射光束を受光することによって焦
点検出を行う方式であり被写体側が暗い場合でも又被写
体のコントラストが低い場合でも比較的精度良く焦点検
出を行うことができる特長がある。しかしながら被写体
が遠方にある場合には投光光束が十分到達しなかったり
又被写体側からの反射光量が十分でなかったりして焦点
検出精度が低下してくる欠点がある。

受動方式は撮影系による被写体像の結像状態をカメラの
一部に設けた検出手段により検出することにより焦点検
出を行う方式であり被写体が遠方にある場合でも比較的
高精度の焦点検出が出来る長所がある。しかしながら被
写体側が暗い場合や被写体のコントラストが低い場合等
は被写体像の結像状態を良好に検出することが困難であ
る為焦点検出精度が低下して（る欠点がある。この欠点
を改善する一方法が例えば特公昭４９−１９８１０号公
報で提案されている。同公報ではこの種の技術の１つは
カメラ側よりランダムパターンを投光系により被写体側
へ投光し、被写体からの反射パターン像を検出すること
により撮影レンズの焦点検出を行っている。しかしなが
ら撮影レンズ、特に−眼レフカメラの撮影レンズでは種
々の焦点距離の撮影レンズが交換装着されており、また
最近はズームレンズが常用される様になってきている。

従ってランダムパターンを用いる方法ではパターンの投
光及び受光の双方を撮影レンズを介して行う所謂全ＴＴ
Ｌ方式でないと具合が悪いことがある。

と云うのは撮影レンズの焦点距離が変化するとそれに応
じてパターンの測距対象範囲が変化してきてしまう為、
例えば長焦点距離の望遠レンズを用いたときには測距対
象となるパターンが一様となってしまいパターンの結像
状態を検出するのが困難になるからである。

逆に、全ＴＴＬ方式では前述の欠点はないが、その代わ
りパターンを投影する投光系をカメラ本体内に装着しな
ければならず、この結果カメラが大型化し、又撮影レン
ズ内での投光光束の多重反射によるゴーストが発生し、
投光及び受光の際のパターン像の光学性能を低下させ焦
点検出精度を低下させる原因となってくる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、物体が暗かったりあるいは低コントラ
ストの場合でも良好な焦点検出を行うことであり、殊に
焦点検出装置の前方に置かれた対物レンズの焦点距離が
変化したときでも正確な検出が可能になるパターン形態
を与えることにある。

そしてカメラ側より所定形状のパターンを投光系を介し
て被写体側へ投影し、被写体側に投影された該パターン
の結像状態を検出することにより撮影レンズの焦点調節
を行うために、前記パターンを順次に空間周波数が低下
する縞模様で構成し、最も細い線幅をＴｍ１ｎ、フォト
センサーの幅をａ１投影光学系の焦点距離を「、焦点検
出手段の光学的な倍率をβ、但し対物レンズの予定結像
面又はその近傍にフォトセンサー・アレイを配する場合
はβ＝１、二次結像面又はその近傍に配する場合はその
二次結像倍率をβとするとき、下式を付与する。

尚、望遠レンズをカメラ・ボディに装着した場合あるい
はズームレンズを望遠側にセットした場合は、被写体に
投影された区域の中央部のみが受像されるから、投影パ
ターンは中央域の空間周波数が高（、周辺に向うに従っ
て周波長が低下する様に構成することが好ましい。投影
パターンは、明るい地に黒い帯が並んでいるとみても良
いし、暗い地に明るい帯が並んでいるとみても良い。

〔実施例〕

第１図は、焦点検出装置を内蔵する一眼レフレックスカ
メラにパターン投影器を装着した様子を図式的に描いて
いる。尚、パターン投影器はカメラボディに内蔵されて
いても良いが、ストロボ装置の一部に組込んでお（のが
良い。

同図においてｌは光源で例えばＬＥＤ等から成っている
。２は集光レンズであり光源１がらの光束を集光してい
る。最近は焦光レンズを接着したＬＥＤデバイスが使わ
れることが多い。３は後述する形状のパターンが透光板
上に形成されているパターンチャート、４は投影レンズ
で順に配置されている。

５は被写体、６は撮影レンズ、７は被写体像の結像状態
を探知して撮影レンズの焦点調節状態を検出する検出装
置である。８は駆動回路であり、検出装置７からの信号
にもとづいて光源１を発光させている。

また９はハーフミラ−あるいはクイックリターンミラー
の様な光路分割器、１０は銀塩フィルムあるいは固体撮
影素子の様な受像器である。検出装置７としては、例え
ば第５図乃至第７図図示の構成のものを使用できる。第
５図の装置は、特開昭５５−１５５３３１号公報等で提
案されているので詳細な説明は省くが、撮影レンズの予
定結像面上またはその近傍に視野絞り１１とフィールド
レンズを配置し、更に２次結像レンズ１３ａと１３ｂを
光軸が平行になる様に設ける。この光学配置にすると対
の２次像は撮影レンズの焦点調節状態に応じて線対称に
移動するから、これら２次像の光強度分布をフォトフォ
トセンサーのアレイ（ａｒｒａｙ）１４ａと１４ｂでそ
れぞれ受光し、対の像の相対位置関係から撮影レンズの
焦点調節状態を検出できる。第６図の構成では撮影レン
ズの予定結像面にレンズレットのアレイ１５を配置し、
その背後に対のセンサーの列を有するセンサーデバイス
１６を設け、このデバイスでレンズ・レット・アレイ１
５による対の物体像の相対位置関係を検出している。ま
た第７図は、像のボケに基づいて撮影レンズの焦点調節
状態を検出する構成で、撮影レンズの結像光路をハーフ
ミラ−１７とミラー１８で２分割し、予定結像面をフォ
トセンサーアレイ１９ａと１９ｂで光学的に挟み込んで
いる。フォトセンサーアレイ１９ａと１９ｂ上の像のボ
ケの度合の比較から焦点を検出する。

第１図のカメラで被写体の撮影を行う際は、図示しない
レリーズ・ボタンを軽く押込むと検出装置７が作動し、
被写体５に対する撮影レンズ６の焦点調節状態を検出す
る。レリーズ・ボタンを更に押込むと検出装置７が形成
した調節信号に応じて図示しない駆動機構が撮影レンズ
６のフォーカシングを行い、シャッターが開放して受像
器１０が露光される。しかしながら被写体が一定以下の
低輝度の場合や被写体が低コントラストの場合は、検出
装置７が焦点検出困難を判別して補助光を発光させる旨
の信号を駆動手段８に入力する。駆動手段８は検出手段
７から補助光発光させる旨の信号に基づいて光源ｌを発
光させる。そして発光された光源からの光束によってパ
ターン３を照明し、投影レンズ４により該パターンを被
写体側へ投影している。被写体側５からの反射パターン
像は撮影レンズ６により検出装置７に導光し、検出装置
７は形成されたパターン像の結像状態を検出することに
より撮影レンズ６の焦点検出を行っている。

第２図から第４図はパターンの一実施例の説明図である
。第２図のストライブ・パターンはパターンチャート３
中心から両周辺に向って夫々一方向へ延びる線の間隔は
一定で、線の太さのみが増大する図形、第３図のパター
ンは中心からそれぞれ周辺に向って一方向に延びる線の
太さ及び線の間隔が増大する図形である。第４図のパタ
ーンは中心部から周辺部にい（に従い線の太さは一定で
間隔が増大する同心円の図形より成っている。第４図の
パターンは、第５図のフォトセンサーアレイ１４ａ、　
　１４ｂの他、これらとは垂直に更に２組のフォトセン
サーアレイを具える検出装置に対して有効である。

このように本実施例におけるパターンの形状はその中心
から周辺にいくに従い、線の太さ若しくは線の間隔の少
な（とも一方が順次大きくなっている。即ちパターンの
空間周波数が中心から周辺にいくにしたがい順次低下す
るように構成している。

このような形状でパターンを構成することにより初速レ
ンズから広角レンズに至るどのような焦点距離の撮影レ
ンズを用いても、撮影レンズで形成された被写体像上の
パターンの性質が変化せずに常に一様のパターンにより
測距することを可能なる。

例えば第２図において、測距対象となるパターンは望遠
レンズを用いたときは範囲２１となり、広角レンズを用
いたときは範囲２２となる。しかしながら双方において
測距対象のパターンはいずれも中心から周辺にいくに従
い順次空間周波数が低下する同性質の形状となっている
。本実施例ではこのようなパターンを用いることにより
撮影レンズの焦点距離に左右されずに常に良好なる焦点
検出を行っている。

しかしながら、広角レンズ装着時には焦点検出装置の光
電変換素子列上でパターンが細かくなりすぎないよう注
意しないと焦点検出精度を損なうおそれがある。例えば
一画素の幅よりも細い線が前記フォトセンサー・アレイ
の成る画素上に形成された場合、焦点検出装置がいわゆ
るボケ検知方式（第７図）であると、多少ボケでも他の
画素にかからない程度であれば検知出来ず、また焦点検
出装置がいわゆる像ズレ方式（第５図、第６図）であれ
ば多少槽ずれしても線が他の画素にかからない限りやは
りそのズレ量は検知出来ず、従って何れの方式を用いた
場合でも焦点検出精度を低下させることが考えられる。

そこで第８図〜第１０図の通り、最小線幅Ｔ　ｍ　ｉ　
ｎに次の条件を付与する。

但し、ａはフォトセンサーアレイの一画素の幅、ｆは投
影レンズの焦点距離、βは焦点検出装置の光学的な倍率
である。βは例えばボケ検知方式の焦点検出装置のよう
に一次結像面上にフォトセンサーアレイが設けられてい
る場合は１となり、二次結像光学系が設けられている場
合はその二次結像倍率となる。

一般にパターン投影を行うことにより焦点状態を検出す
る場合は、被写体が暗くストロボ等の撮影補助源を使用
する事が多いが、前記した条件はストロボを常用する広
角レンズとして一般的な焦点距離３５ｍｍのレンズを想
定したもので、下限を越えてパターンの線幅を細くした
場合、３５　ｍ　ｍの撮影レンズを使用すると焦点検出
精度に悪影響を及ぼす。尚、予定結像面上に形成される
パターン像の最小線幅は、投光レンズ４と撮影レンズ６
の焦点距離の比が倍率となってＴ・（３５／ｆ）となる
が、前記（１）式はこれに焦点検出装置の倍率を乗じた
ものが１画素の幅より大きくなる条件Ｔ・（３５／ｆ）
・１βｌｅａから導びかれた。

またストロボ使用時の最広角レンズとして焦点距離２０
’ｍｍのレンズを想定すると次の条件を満足する線幅Ｔ
が２０　ｍ　ｍレンズ使用時の測距視野範囲に存在する
ことが望まれる。

この条件をはずれると２０　ｍ　ｍレンズ使用時に光電
変換素子列の一画素の幅量下の線幅のパターンのみとな
り、焦点検出精度を低下させる。

尚、最小線幅Ｔ　ｍ　ｉ　ｎは（１）の条件を満足して
いれば出来るだけ細い方が長焦点の撮影レンズを用いた
場合、測距視野内金体がパターンのボケた線条でつぶれ
ることがな（有効である。尚、少な（とも中央の線の最
大幅は、ストロボ常用の焦点距離である１　００　ｍ　
ｍの撮影レンズを使用した時に測距視野の鮮明性が崩れ
ないように、予定結像面上で、測距視野範囲をｂとした
とき、 を充すことが望ましい。

〔効　果〕

本発明によればカメラ側から被写体側へ投影するパター
ンの形状を前述の如く特定することにより、どのような
長さの焦点距離の撮影レンズを用いても測距対象の範囲
となるパターンの形状を略一定とすることができる為、
常に安定した高精度の焦点検出が可能な自動焦点検出用
の投光系を達成することができる。

又、本発明によれば、カメラ側から被写体側へ投影する
パターンの形状を前述の如く特定することにより、広角
の撮影レンズを用いた時でも、焦点検出用のパターンが
細かすぎることなく常に安定した高精度の焦点検出が可
能な自動焦点検出用の投光系を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学断面図。第２図、第
３図、第４図は夫々投影パターン例の平面図。 第５図、第６図は夫々焦点検出装置の断面図。第７図は
焦点検出装置の斜視図。第８図、第９図、第１０図は夫
々投影パターンの平面図。図中、１はパターンチャート
、４は投影レンズ、６は撮影レンズ、７は焦点検出装置
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズの後方にフォトセンサーのアレイを配置して
   物体像の光強度分布を受光し、焦点調節のための信号を
   形成する際に、投影光学系で物体へ向けてパターンを投
   影する装置に於いて、パターンは順次空間周波数が低下
   する縞模様とし、最も細い線幅をＴｍｉｎ、フォトセン
   サーの幅をａ、投影光学系の焦点距離をｆ、焦点検出手
   段の光学的な倍率をβ、但し対物レンズの予定結像面又
   はその近傍にフォトセンサー・アレイを配する場合はβ
   ＝１、二次結像面又はその近傍に配する場合はその二次
   結像倍率をβとするとき、 Ｔｍｉｎ＞（ａ・ｆ）／（３５・｜β｜） を満足する焦点検出のためのパターン投影装置。