JPH11325887A

JPH11325887A - 自動焦点検出装置の分岐光学系

Info

Publication number: JPH11325887A
Application number: JP10126231A
Authority: JP
Inventors: Masami Shirai; 雅実白井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-26
Also published as: DE19921119B4; US6344639B1; DE19921119A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】自動焦点検出装置のオートフォーカスセンサ
ー内の一対のＣＣＤセンサーが受光する光量のレベル差
を低減することにより、分岐光学系における光学部材の
配置上の制限を払拭する。【解決手段】ポロプリズム６の第２反射面２２ｂにプ
リズム２３を密着し、境界面を分割コート面１１として
分岐光学素子を形成し、一対のＣＣＤセンサー１５は分
割コート面１１を透過した光束９，１０を受光する。分
割コート面１１に入射する左右光束入射角α，γに角度
差がある光束９，１０の途中にそれぞれ透過率の異なる
２枚のＮＤフィルター１７，１８を用意し、光量レベル
の多い光束が透過率の低いＮＤフィルターを、光量レベ
ルの少ない光束が透過率の高いＮＤフィルターを透過す
る位置に挿入する。これにより、ＣＣＤセンサー１５に
入射する光束９，１０のレベル差を少なくし、オートフ
ォーカスセンサーモジュールの出力差を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、光学機器、特に測量機に適した
オートフォーカスセンサーへの光路の分岐に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】従来のトータルステー
ションなどの視準望遠鏡を備えた測量機の自動焦点装置
は、分岐光学素子により視準光学系から焦点検出光学系
を分岐させて、視準光学系の焦点面と光学的に等価な面
（以下、焦点位置等価面）の焦点状態を、一対のＣＣＤ
センサーを有するいわゆる位相差方式のオートフォーカ
スセンサーにより検出し、合焦レンズのデフォーカス量
を演算して、そのデフォーカス量に基づいて合焦レンズ
を合焦位置に移動させて自動合焦（ＡＦ）を行うもので
あった。この位相差方式のＡＦ機能の原理そのものは、
よく知られており、ＡＦ一眼レフカメラに広く用いられ
ている。

【０００３】しかし、このような従来のオートフォーカ
スセンサーへの分岐において、一対のＣＣＤセンサーが
受光するそれぞれの光束が、分岐光学系の分割コート面
（分岐面）へ異なる角度で入射するように分岐光学素子
とオートフォーカスセンサーを配置すると、誘電体多層
膜を使用した分割コート面は入射角度によって透過率が
変化するため、一対のＣＣＤセンサーが受光する光量に
レベル差が発生していた。このようなレベル差が発生し
ないようにするには、前記分割コート面への入射角度が
それぞれ同一になるように各部材を配置しなければなら
ず、レイアウト上の制限が発生してしまい、操作性の向
上、小型化、軽量化などの妨げになるという問題があっ
た。

【０００４】通常、前記のような部材配置により発生し
た光量のレベル差は、自動焦点演算の際、補正係数によ
り補正しているが、差が大きく、さらにオートフォーカ
スセンサー自体に電気ノイズが発生した場合、補正係数
分ノイズも増大させてしまい、正確なオートフォーカス
処理ができないという問題があった。この現象は夕暮れ
時の光量が少ないときに発生しやすい。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、以上の従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、オートフォーカスセンサー内の一
対のＣＣＤセンサーが受光する光量のレベル差を低減す
ることにより、従来の問題点を解消し、分岐光学系にお
ける配置上の制限を払拭することを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、対物光学系および観察光学系
を備えた望遠光学系と、前記対物光学系を透過した物体
光束を分岐面において前記望遠光学系から分岐する分岐
光学素子と、この分岐光学素子で分岐された物体光束を
それぞれ受光する一対の受光手段を備えた焦点検出手段
とを備え、前記各受光手段に入射する物体光束が前記分
岐光学素子の分岐面に異なる角度で入射するように前記
焦点検出手段が配置された自動焦点検出装置において、
前記各受光手段に入射する物体光束のうち、少なくとも
光量が多い方の物体光束の光路途中に、透過光量を減少
させる光学素子を配置したことを特徴としている。

【０００７】前記透過光量を減少させる光学素子にはND
フィルターを用いることが好ましい。また、透過率が高
い側から低い側に段階的あるいは連続的に、変化してい
るものを用いてもよい。

【０００８】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について図
面を参照しながら説明する。図１および図２は各々、本
発明の実施例を示す測量機としてのトータルステーショ
ンの側面図、正面図である。トータルステーション１の
望遠鏡３の視準視野内に位置する物体の像は、対物光学
系としての対物レンズ８と合焦レンズ４及びポロプリズ
ム６により正立像として予定焦点面上の焦点板５に形成
される。作業者は焦点板５に形成された物体像を観察光
学系としての接眼レンズを介して観察する。

【０００９】図４は、ポロプリズム６とオートフォーカ
スセンサーモジュール７の位置関係を表す図である。ポ
ロプリズム６に設けた分割コート面１１（分岐面）によ
って対物光学系から分岐された焦点検出光学系の光路上
には、焦点板５と光学的に等価な焦点位置等価面１９に
おける焦点状態（デフォーカス量）を検出するオートフ
ォーカスセンサーモジュール７が設けられている。つま
り、対物レンズ８を透過した物体光束は分割コート面１
１によって、焦点板５に向かう光束と、オートフォーカ
スセンサーモジュール７に向かう焦点検出光束とに分割
される。オートフォーカスセンサーモジュール７は物体
光束を一対のＣＣＤセンサで受光し、電気信号を、焦点
状態（デフォーカス量）演算部（図示せず）に出力する
もので、具体的構成は種々知られている。図３は、オー
トフォーカスセンサーモジュール７の焦点検出の原理の
一例を示すもので、焦点位置等価面１９後方にコンデン
サレンズ２０、一対のセパレータレンズ２１及び各セパ
レータレンズ２１の後方にそれぞれ位置する一対のＣＣ
Ｄセンサー１５が配置されている。コンデンサレンズ２
０を透過した光束はセパレータレンズ２１で分割され、
対応するＣＣＤセンサー１５上に物体像を形成する。各
センサー１５に像を形成する光束の主光線を符号９、１
０を付して示した。

【００１０】この一対のＣＣＤセンサー１５に対する物
体像の形成位置は図３に示す通り、主光線９、１０によ
り目標物の像が焦点位置等価面１９上に正確に形成され
ているとき（合焦）、光束９ｆ、１０ｆにより像が焦点
位置等価面１９より前方に形成されているとき（前ピ
ン）、及び光束９ｒ、１０ｒにより像が焦点位置等価面
１９より後方に形成されているとき（後ピン）とでそれ
ぞれ異なり、合焦位置からのずれ量を、一対のＣＣＤセ
ンサー１５上への物体像の結像間隔によって判断でき
る。一対のＣＣＤセンサー１５の出力を受けた焦点状態
演算部は、この出力をプリアンプ（図示せず）で増幅し
た後、演算回路（図示せず）で演算することにより、合
焦、非合焦、前ピン、後ピンを検出し、焦点位置等価面
１９上でのデフォーカス量、及び合焦させるに必要な合
焦レンズ４の移動量を算出する。

【００１１】［実施例１］本実施例は、オートフォーカ
スセンサーモジュール７への光路の分岐において、図４
のポロプリズム６の正面拡大図に示すように、ポロプリ
ズム６の下方にオートフォーカスセンサーモジュール７
を配置し、ポロプリズム６の第２反射面２２ｂにプリズ
ム２３を密着し、境界面を分割コート面１１として分岐
光学素子を形成した場合である（図５参照）。すなわち
本実施例では、ポロプリズム６に入射した光束を分割コ
ート面１１で反射光と透過光に分岐する。分岐後、反射
光は正立像を焦点板５に形成し、透過光はオートフォー
カスセンサーモジュール７に入射し、一対のＣＣＤセン
サー１５上に物体像を形成する。一対のＣＣＤセンサー
１５は、分割コート面１１とオートフォーカスセンサー
モジュール７のそれぞれの中心を結ぶ線を法線とする面
上に配置され、かつ視準視野において横方向となるよう
に図４の紙面に対して左右方向に隣り合わせて並べられ
ている。測量機の視準対象物は、ポールなどの縦に長い
ものが多いため、この配置が有利である。一対のＣＣＤ
センサー１５は分割コート面１１を透過した光束９、１
０を受光する。この場合、図４に示す通り、分割コート
面１１に入射する左右光束入射角α、γに角度差がある
こととなる。

【００１２】通常、分割コート面１１は吸収の少ない誘
電体多層膜を使用し、透過率や反射率などの設定は中心
の入射角（４５度）を基に設計されているが、誘電体多
層膜には角度依存性があり、入射角が変わると透過率が
変わる。このため、分割コート面１１透過前の上記光束
９、１０の光量にはレベル差はないが、透過後の一対の
ＣＣＤセンサー１５が受光する光量にはレベル差が発生
する。この問題を防ぐため、本実施例では、上記光束
９、１０の途中にそれぞれ透過率の異なる２枚のNDフィ
ルター１７、１８を用意し、光量レベルの多い光束が透
過率の低いNDフィルターを、光量レベルの少ない光束が
透過率の高いNDフィルターを透過する位置に挿入する
（図４参照）。これにより、ＣＣＤセンサー１５に入射
する光束９、１０のレベル差を少なくし、オートフォー
カスセンサーモジュールの出力差を減少させることによ
り上記従来の問題を解決するものである。

【００１３】すなわち、分割コート面１１を透過してレ
ベル差が生じた光束９、１０は、NDフィルター１７、１
８を透過して光量レベルの差が減少し、オートフォーカ
スセンサーモジュール７へ導かれるので、正確な合焦処
理がなされる。

【００１４】本実施例におけるNDフィルターは２枚構成
であるが、１枚構成で透過率の異なる２つの透過面を有
するNDフィルターを用いてもよい。

【００１５】また、上記NDフィルター１７、１８の透過
率はそれぞれ均一なものである。実用上はそれで十分で
あるが、精度をあげるために入射位置及び各入射角にあ
わせて段階的にあるいは連続的に透過率を変えたもので
あってもよい。また、光量の多い片側にのみNDフィルタ
ーを設けてもよい。

【００１６】本実施例では、ポロプリズム６の第２反射
面２２ｂを分岐面としたが、第１反射面２２ａ、第３反
射面２２ｃまたは第４反射面２２ｄを分岐面としてもよ
い。

【００１７】［実施例２］本実施例は、図６のポロプリ
ズム６周辺の上面図に示すように、ポロプリズム６の前
側である対物レンズ８側にビームスプリッター１４を配
置し（図７斜視図参照）、一対のＣＣＤセンサー１５を
図６の紙面に対して上下に配置し、分岐方向を図６にお
いては右方向とした場合である。この場合、光束１２、
１３の分割コート面１１ａへの入射角（左右光束入射角
α、γ）に角度差があり、前述の誘電体多層膜の設計上
の原因及び角度依存性から、その角度差により反射率が
変わる。その結果、上記ＣＣＤセンサー１５が受光する
それぞれの光量にはレベル差が発生してしまう。

【００１８】この問題を防ぐため、上記光束１２、１３
の途中に、それぞれ透過率の異なるNDフィルター１７、
１８を、光量の多い光束が透過率の低い透過面に透過す
る位置に挿入し、透過光量差を少なくしてＣＣＤセンサ
ー１５での光量レベル差を少なくすることにより上記問
題を解決するものである。

【００１９】すなわち本実施例では、対物レンズ８から
入った光束は合焦レンズ４を透過し、ポロプリズム６の
手前に置かれたビームスプリッター１４で、透過光と反
射光とに分岐する。透過光はポロプリズム６により正立
像にされて焦点板５に導かれる。反射光は、NDフィルタ
ー１６を通ることによって光量のレベル差が減少し、オ
ートフォーカスセンサーモジュール７へ導かれて、正確
な合焦処理がなされる。

【００２０】上記NDフィルター１６の透過率は、各光束
内での入射角に合わせた均一なものである。実用上はそ
れで十分であるが、精度をあげるためには、いわゆる入
射位置及び各入射角にあわせて透過率を変えたものであ
ってもよい。また、光量の多い片側のみにNDフィルター
を設けるものであってもよい。

【００２１】実施例１及び２において、オートフォーカ
スセンサー７と、分割コート面１１、１１ａの特定の配
置を示したが、本発明はこれに限定されず、一対のＣＣ
Ｄセンサが受光する各々の光束の分割コート面１１、１
１ａへの入射角度が異なるような配置である場合におい
て適用可能である。

【００２２】また、実施例１及び２において、焦点検出
手段は１セットであるが、本発明は、いわゆる多点ＡＦ
のように複数の焦点検出手段を有する場合にも適用可能
である

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よれば焦点検出手段内の一対の受光手段が受光する各々
の光束に透過率の違う光学素子、例えばNDフィルターを
入れるようにしたため、焦点検出手段内の各受光手段が
受光する光量にレベル差が発生し得る従来のレイアウト
であるにもかかわらず、そのような受光光量差は発生し
ない。よって、各部材のレイアウトの自由度を高めるこ
とができ、小型化、軽量化、操作性の向上などの効果が
得られる。また、補正係数により補正した場合に比して
も、電気ノイズの影響を受けにくくなり正確なオートフ
ォーカスが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す測量機としてのトータル
ステーションの部分断面側面図である。

【図２】図１に示すトータルステーションの正面図であ
る。

【図３】オートフォーカスシステムの原理を示す図であ
る。

【図４】（Ａ）本発明を適用したトータルステーション
の実施例１の要部を示す正面拡大図である。（Ｂ）Ａ図
のNDフィルターを矢標Ｌの方向から見た図である。

【図５】図４に示すポロプリズムの斜視図である。

【図６】（Ａ）本発明の実施例２の要部を示す上面図で
ある。（Ｂ）Ａ図のNDフィルターを矢標Ｌの方向から見た図で
ある。

【図７】図６に示すポロプリズムの斜視図である。

【符号の説明】

１トータルステーション２光軸３望遠鏡４合焦レンズ５焦点板６ポロプリズム７オートフォーカスセンサーモジュール８対物レンズ９主光線９ｆ９ｒオートフォーカスセンサー右光束１０主光線１０ｆ１０ｒオートフォーカスセンサー左光束１１分割コート面１１ａ分割コート面１２オートフォーカスセンサー右光束１３オートフォーカスセンサー左光束１４ビームスプリッター１５ＣＣＤセンサー１６ NDフィルター１７右光束用NDフィルター１８左光束用NDフィルター１９焦点位置等価面２０コンデンサレンズ２１セパレータレンズ２２ａ第１反射面２２ｂ第２反射面２２ｃ第３反射面２２ｄ第４反射面２３プリズム α 右光束入射角 γ 左光束入射角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｂ 13/36 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物光学系および観察光学系を備えた望
遠光学系と；前記対物光学系を透過した物体光束を分岐
面において前記望遠光学系から分岐する分岐光学素子
と；この分岐光学素子で分岐された物体光束をそれぞれ
受光する一対の受光手段を備えた焦点検出手段と；を備
え、前記各受光手段に入射する物体光束が前記分岐光学
素子の分岐面に異なる角度で入射するように前記焦点検
出手段が配置された自動焦点検出装置において、前記一
対の受光手段に入射する物体光束のうち、少なくとも光
量が多い方の物体光束の光路途中に、透過光量を減少さ
せる光学素子を配置したことを特徴とする自動焦点検出
装置の分岐光学系。
【請求項２】対物光学系および対物光学系によって予
定焦点面上に形成された物体像を観察する観察光学系を
備えた望遠光学系と；前記対物光学系を透過した物体光
束を分岐面において前記望遠光学系から分岐する分岐光
学素子と；前記分岐光学素子から分岐した光路上の、前
記予定焦点面と光学的に等価な焦点面の焦点状態を検出
するオートフォーカスセンサーモジュールと；を備え、
前記オートフォーカスセンサーモジュールは一対の光学
センサーを有し、それぞれの光学センサーが受光する各
物体光束が、前記分岐光学素子の分岐面へ異なる角度で
入射するように前記オートフォーカスセンサーモジュー
ルと前記分岐光学素子が配置された自動焦点検出装置に
おいて、前記分岐光学素子と前記オートフォーカスセン
サーモジュールの間であって、前記光学センサーが受光
する各物体光束のうち、少なくとも光量が多い方の物体
光束の光路途中に、透過光量を減少させる光学素子を配
置したことを特徴とする自動焦点検出装置の分岐光学
系。
【請求項３】請求項１または２に記載の自動焦点検出
装置において、前記分岐光学素子で分岐された物体光束
の各光路途中に、それぞれ異なる透過率を有する前記光
学素子を、光量が多い光路に透過率の低い光学素子、光
量が少ない光路に透過率の高い光学素子になるように配
置した自動焦点検出装置の分岐光学系。
【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の
自動焦点検出装置において、前記分岐面は誘電体多層膜
である自動焦点検出装置の分岐光学系。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一項に記載の
自動焦点検出装置において、前記透過光量を減少させる
光学素子は、透過率が高い側から低い側へ段階的にまた
は連続的に変化している自動焦点検出装置の分岐光学
系。
【請求項６】請求項１から４のいずれか一項に記載の
自動焦点検出装置において、前記透過光量を減少させる
光学素子は透過率が均一である自動焦点検出装置の分岐
光学系。
【請求項７】請求項１から６のいずれか一項に記載の
自動焦点検出装置において、前記透過光量を減少させる
光学素子はNDフィルターである自動焦点検出装置の分岐
光学系。
【請求項８】請求項１から７のいずれか一項に記載の
自動焦点検出装置において、前記分岐面は前記望遠光学
系内に位置する正立光学系を形成する光学素子の反射面
の１つである自動焦点検出装置の分岐光学系。
【請求項９】請求項８に記載の自動焦点検出装置にお
いて、正立光学系を形成する光学素子はポロプリズムで
ある自動焦点検出装置の分岐光学系。