DE69629000T2

DE69629000T2 - Fokusdetektor

Info

Publication number: DE69629000T2
Application number: DE69629000T
Authority: DE
Inventors: Keiji Ohta-ku Ohtaka; Keiji Ohta-ku Nagata; Terutake Ohta-ku Kadohara; Yasuo Ohta-ku Suda; Kenichiro Ohta-ku Yamashita; Hitoshi Ohta-ku Onoda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: EP0782026B1; US5839001A; EP0782026A2; EP0782026A3; DE69629000D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fokuserfassungsvorrichtung, die für eine Verwendung in einer fotografischen Kamera, einer Videokamera, einem Betrachtungsgerät, etc. geeignet ist, und ein optisches Gerät, welches diese Vorrichtung verwendet, und sie kommt im einzelnen dann in Betracht, wenn das Zwischenbild (paraaxiales Blendenbild) der Öffnungsblende bzw. die Pupille eines Objektives (einer bildaufnehmenden Linse) in eine Vielzahl von Flächen eingeteilt wird, Lichtmengenverteilungen, die einer Vielzahl von Objektbildern entsprechen; unter Verwendung der durch die jeweiligen Flächen hindurchlaufenden Lichtstrahlen ausgebildet werden, und wenn die relative positionale Beziehung zwischen der Vielzahl der Lichtmengenverteilungen aufgefunden wird, um dadurch zweidimensional oder kontinuierlich den In-Fokus-Zustand des Objektes relativ zu der Vielzahl der Flächen über eine weite Fläche in einem fotografischen Bereich zu erfassen.
Stand der Technik
Fokuserfassungssysteme vom Lichtempfangstyp, die einen durch ein Objektiv hindurchlaufenden Lichtstrahl verwenden, weisen ein System auf, welches ein Bildabweichungssystem (ein Phasendifferenz-Erfassungssystem) genannt wird.
7 der beigefügten Zeichnungen ist eine schematische Ansicht des optischen Systems (optisches Gerät) eines Fokuserfassungsgerätes, das ein herkömmliches Bildabweichungssystem, wie etwa das System verwendet, welches in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0440170 offenbart wird. In 7 bezeichnet die Bezugsziffer 101 ein Objektiv (eine fotoaufnehmende Linse) zum Bewirken bzw. Verwirklichen der Fotografie, die Bezugsziffer 102 bezeichnet einen halbdurchlässigen Hauptspiegel, die Bezugsziffer 103 bezeichnet einen Fokusierungsschirm, die Bezugsziffer 104 bezeichnet ein Pentaprisma, die Bezugsziffer 105 bezeichnet ein Okular, die Bezugsziffer 106 bezeichnet einen Unter-Spiegel, die Bezugsziffer 107 bezeichnet einen Film (eine fotosensitive Oberfläche), und die Bezugsziffer 108 bezeichnet ein Fokuserfassungsgerät.
In 7 wird ein Lichtstrahl von einem nicht dargestellten Objekt durch das Objektiv 101 übertragen, wonach er mittels des Hauptspiegels 102 nach oben reflektiert wird und ein Objektbild auf dem Fokusierungsschirm 103 ausbildet. Das auf dem Fokusierungsschirm 103 ausgebildete Objektbild wird visuell durch einen Fotografen oder einen Betrachter durch das Okular 105 nach verschiedenen Reflexionen mittels des Pentaprismas 104 bestätigt.
Andererseits wird ein Teil des Lichtstrahles, der durch das Objektiv 101 zu dem Hauptspiegel 102 gelaufen ist, durch den durchlässigen Bereich des Hauptspiegel 102 übertragen, über den Unterspiegel 106 nach unten reflektiert und zu dem Fokuserfassungsgerät 108 geführt.
8 der beigefügten Zeichnungen ist eine Darstellung, in welcher lediglich in 7 das Objektiv 101 und das Fokuserfassungsgerät 108 herausgenommen und entwickelt wurden, um das Prinzip der Fokuserfassung darzustellen.
In dem Fokuserfassungsgerät 108 von 8 bezeichnet die Bezugsziffer 109 eine Feldmaske, die in der Nähe der festgelegten Brennebene des Objektives 101, d. h. eine Ebene, die mit der Filmoberfläche 107 konjugiert, angeordnet ist; die Bezugsziffer 110 bezeichnet eine Feldlinse, die ebenso in der Nähe der festgelegten Brennebene angeordnet ist, die Bezugsziffer 111 bezeichnet ein sekundäres Bildsystem, welches zwei Linsen 111-1 und 111-2 aufweist, die Bezugsziffer 112 bezeichnet ein fotoelektrisches Veränderungselement, welches zwei Sensoranordnungen 112-1 und 112-2 aufweist, die entsprechend zu und hinter den beiden Linsen 111-1 und 111-2 angeordnet sind, und die Bezugsziffer 114 bezeichnet die Austrittsöffnung bzw. Austrittspupille des Objektives 101, welche zwei geteilte Bereiche 114-1 und 114-2 aufweist.
Die Feldlinse 110 dient dazu, die Öffnungsbereiche 113-1 und 113-2 der Blende 113 in die Nähe der Bereiche 114-1 und 114-2 in der Austrittsöffnung 114 des Objektives 101 abzubilden, und durch die Bereiche 114-1 und 114-2 der Austrittsöffnung 114 hindurchgelaufene Lichtstrahlen (Lichtstrom) 115-1 und 115-2 können Lichtmengenverteilungen hinsichtlich des Objektbildes auf den beiden Sensoranordnungen 112-1 und 112-2 ausbilden.
Das in 8 gezeigte Fokuserfassungsgerät ist ein Gerät, was im allgemeinen ein Phasendifferenz-Erfassungssystem (ein Bildabweichungssystem) genannt wird, und wenn der Abbildungspunkt des Objektives 101 an der Vorderseite der festgelegten Brennebene, d. h. an der Seite des Objektives 101, liegt, dann werden die Lichtmengenverteilungen hinsichtlich der auf den beiden Sensoranordnungen 112-1 und 112-2 ausgebildeten Objektbilder nahe beieinander liegen, und wenn hingegen der Abbildungspunkt des Objektives 101 an der Hinterseite der zuvor festgelegten Brennebene, d. h. an der gegenüber liegenden Seite des Objektives 101, liegt, dann werden die Lichtmengenverteilungen hinsichtlich der auf den beiden Sensoranordnungen 112-1 und 112-2 ausgebildeten Objektbilder weit von einander entfernt sein.
Darüber hinaus steht der Betrag der Abweichung der Lichtmengenverteilungen hinsichtlich der auf den beiden Sensoranordnungen 112-1 und 112-2 ausgebildeten Objektbilder mit dem Betrag der De-Fokusierung, d. h. dem mit dem Aus-Fokus-Betrag, des Objektives 101 in einer bestimmten funktionalen Beziehung, und von daher werden die Richtung und der Betrag der Aus-Fokusierung des Objektives 101 durch Berechnung des Betrages der Abweichung mittels einer geeigneten Berechnungseinrichtung erfasst.
In einem optischen Gerät, das hier das in 7 gezeigte herkömmliche Fokuserfassungsgerät darstellt, wird ein für die Fokuserfassung benötigter Lichtstrahl zu dem Fokuserfassungsgerät 108 über den Unter-Spiegel 106 geführt. Von daher wird der Bereich eines Gebietes in dem fotografischen Bereich, in welchem die Fokuserfassung möglich ist, durch die Größe (Fläche) des Unter-Spiegels 106 eingeschränkt. Der Unter-Spiegel 106 kann im einzelnen nur sehr schwer von seiner Anordnungsbeziehung zu dem Hauptspiegel 102 aufwärts vergrößert werden, und von daher war es nicht möglich, das Gebiet bzw. die Fläche, in welchem bzw. in welcher eine Fokuserfassung möglich ist, aufwärts über den Film 107 zu vergrößern, d. h. abwärts an der Objektseite.
Um in 7 die Fläche des Unter-Spiegels 106, ohne den Hauptspiegel 102 zu beeinflussen, groß zu machen, würde es geschehen, dass darauf geachtet wird, den Unter-Spiegel 106 rückwärts zu bewegen. In solch einem Fall bewegt sich jedoch die Position der festgelegten Brennebene des Objektives 101, die, nachdem sie durch den Unter-Spiegel 106 reflektiert wird, ausgebildet wird, aufwärts, und von daher wird der Abstand zwischen der festgelegten Brennebene und dem Fokuserfassungssystem 108 groß, und es ist notwendig, die Feldlinse in dem Fokuserfassungsgerät 108 (die Feldlinse 110 von 7) in unangemessener Weise groß zu machen. Dieses wird ein großes Hindernis bei der Anordnung des Fokuserfassungssystems am Fuße einer Kamera.
Dafür, dass die Feldlinse relativ zu der aufwärts bewegten festgelegten Brennebene nicht groß werden kann, kann die Feldlinse in Übereinstimmung mit der festgelegten Brennebene aufwärts bewegt werden, wenn jedoch dieses getan wird, wird die Feldlinse den Fotografierlichtstrahl unterbrechen, und von daher ist es während der Fotografie notwendig, die Feldlinse aus dem bildaufnehmenden Lichtstrahl herauszuziehen. Um dieses zu realisieren, wird die mechanische Struktur sehr kompliziert und kostenaufwändig, und darüber hinaus wird es schwierig, die Genauigkeit eines herkömmlichen Fokuserfassungsgerätes beizubehalten.
Andererseits wird hauptsächlich ein Liniensensor als das in dem herkömmlichen Fokuserfassungsgerät verwendete fotoelektrische Veränderungselement benutzt, und die Fläche, in welcher die Fokuserfassung im wesentlichen möglich ist wurde eine im wesentlichen stark eingeschränkte Fläche, wie etwa ein Punkt oder eine Linie in dem Fotografierbereich.
Einige der herkömmlichen Fokuserfassungsgeräte weisen eine Vielzahl von Fokuserfassungssystemen auf, um es zu ermöglichen, dass die Fokuserfassung in einer Vielzahl von Flächen ausgeführt wird, jedoch wurden die jeweiligen Fokuserfassungsbereiche von einander isoliert, und die Fokusierung konnte nicht an einem Objekt ausgeführt werden, welches in dem dazwischen liegenden Abschnitt einer jeden Fokuserfassungsfläche liegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Fokuserfassungsgerät bereitzustellen, in welchem jede der an der Abbildungsebenenseite eines Objektives (einer fotoaufnehmenden Linse) vorgesehenen, optischen Einrichtung zur Fokuserfassung geeignet festgelegt ist, wobei in jedem Gebiet oder/und in einer Vielzahl von Gebieten in vertikaler und horizontaler Richtung in einem fotografischen Feld, ein Gebiet, in welchem die Fokuserfassung möglich ist, im einzelnen auf beispielsweise den oberen Abschnitt in einem fotoaufnehmenden Bereich ausgeweitet werden kann, und die Fokuserfassung kann mit hoher Genauigkeit ebenso bei einem beliebigen Punkt in einer kontinuierlichen zweidimensionalen Gebiet ausgeführt werden, und die Erfindung zielt darauf ab, ein optisches Gerät anzugeben, welches das gleiche Fokuserfassungsgerät verwendet.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung überwinden ebenso einen Nachteil, der eigentümlich für ein Fokuserfassungsgerät des Phasendifferenztyps ist, welches nicht die Fokuserfassung für ein Objekt mit einer Schwärzungsverteilung in nur einer Richtung durchführen kann, die orthogonal zu einer Richtung zur Erfassung einer Phasendifferenz liegt, welche eine Bildabweichungs-Erfassungsrichtung ist, und die bevorzugten Ausführungsformen stellen ein Fokuserfassungsgerät bereit, welches in einem zweidimensionalen Gebiet die Fokuserfassung unabhängig von der Richtung der Schwärzungsverteilung eines Objektes ausführen kann, und welches die Fokuserfassung in einem beliebigen zweidimensionalen Gebiet in einem fotografischen Bereich durchführen kann, und welches auch die optimale Fokuserfassungsgenauigkeit in Übereinstimmung mit der Helligkeit bzw. Lichtempfindungsstärke eines Objektives auswählen kann, und die bevorzugten Ausführungsformen stellen ein optisches Gerät bereit, welches das gleiche Fokuserfassungsgerät verwendet.
In Übereinstimmung mit dem Fokuserfassungsgerät der EP-A-0440170 weist das Fokuserfassungsgerät der vorliegenden Erfindung folgendes auf:
eine optische Suchereinheit zum Betrachten eines mittels des Objektivs erzeugten Bildes durch die optische Suchereinheit;
eine optische Sensoreinheit zur Ausbildung zumindest eines Paars von Lichtmengenverteilungen auf der Basis von durch unterschiedliche Pupillenbereiche der Austrittspupille (101a) des Objektivs durchgelassene Lichtstrahlenbündelbereiche;
zumindest ein Paar von Sensoren zum Empfangen zumindest eines Paars der Lichtmengenverteilungen;
einen halbdurchlässigen Spiegel, der in dem optischen Pfad von dem Objektiv zu der optischen Sensoreinheit angeordnet ist, um den Lichtstrahl von dem Objektiv zu der optischen Suchereinheit zu reflektieren; und
einen Reflexionsspiegel, der in dem optischen Pfad von dem halbdurchlässigen Spiegel zu der optischen Sensoreinheit angeordnet ist, um den von dem halbdurchlässigen Spiegel durchgelassenen Lichtstrahl zu der optischen Sensoreinheit in einer Richtung zu reflektieren, die entgegengesetzt zu der Richtung des durch den halbdurchlässigen Spiegel reflektierten Lichts zu der optischen Suchereinheit liegt.
Das Fokuserfassungsgerät der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass:
die Sensoren Bereichsensoren sind; und
der Reflexionsspiegel bezüglich des einfallenden Lichts eine konkav reflektierende Oberfläche aufweist.
Insofern, wie das Fokuserfassungsgerät der vorliegenden Erfindung einen Reflexionsspiegel mit einer konkav reflektierenden Oberfläche aufweist, wird auf das US-Patent Nr. 4147417 Bezug genommen. In der Anordnung des hierin beschriebenen Gerätes fällt Licht über einen teilweise reflektierenden Hauptspiegel auf einen voll reflektierenden, konkaven Spiegel ein und wird über den Hauptspiegel zurück zu der optischen Einheit und zu einem Paar von linearen Sensoren reflektiert.
Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen:
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes des Fokuserfassungsgerätes von 1.
3 ist eine Darstellung, die das Gerät und das sekundäre Bildsystem von 1 zeigt.
4 ist eine Darstellung, die das fotoelektrische Veränderungselement von 1 zeigt.
5 ist eine Darstellung, die die Verzeichnung eines Bildes auf der Abbildungsebene von 1 zeigt.
6 ist eine Darstellung, die die Verzeichnung eines Bildes auf dem fotoelektrischen Veränderungselement von 1 zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die eine Kamera mit einem herkömmlichen Fokuserfassungsgerät zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht, die das herkömmliche Fokuserfassungsgerät zeigt.
9 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines Bereiches einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Darstellung, die die Blende und das sekundäre Bildsystem in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Darstellung, die ein fotoelektrisches Veränderungselement in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Darstellung, die die Verzeichnung eines Bildes auf der Abbildungsebene eines Reflexionsspiegels in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Darstellung, die die Verzeichnung eines Bildes auf dem fotoelektrischen Veränderungselement zeigt.
14 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines ersten Reflexionsspiegels in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Darstellung, die Abbildungen auf dem fotoelektrischen Veränderungselement in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines zweiten Reflexionsspiegels in einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Darstellung, die ein Bild auf einem fotoelektrischen Veränderungselement in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines ersten Reflexionsspiegels in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines zweiten Reflexionsspiegels in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine Darstellung, die eine Abbildung auf einem fotoelektrischen Veränderungselement in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
21a b sind Darstellungen, die die Austrittsöffnung bzw. -pupille eines Objektives und die Eintrittspupille eines Fokuserfassungsgerätes gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist eine Darstellung, die den Aufbau von einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist eine Darstellung, die eine Blende und ein sekundäres Abbildungssystem in der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine Darstellung, die ein fotoelektrisches Veränderungselement in der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines ersten Reflexionsspiegels in der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist eine Darstellung, die die Formgebung der Reflexionsoberfläche eines zweiten Reflexionsspiegels in der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist eine Darstellung, die eine Abbildung auf dem fotoelektrischen Veränderungselement in der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine schematische Ansicht der wesentlichen Abschnitte der Ausführungsform 1, in welcher das Fokuserfassungsgerät der vorliegenden Erfindung bei einem optischen Gerät, wie etwa bei einer Kamera, angewandt wird, und 2 ist eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile, die das Fokuserfassungsgerät von 1 ausmachen.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 101 ein Objektiv, die Bezugsziffer 1 bezeichnet die optische Achse des Objektives 101, die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Film (bildaufnehmende Oberfläche), die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen halbdurchlässigen Hauptspiegel, der an der optischen Achse des Objektives 101 angeordnet ist, und die Bezugsziffer 103 bezeichnet einen Fokusierungsschirm, auf welchem ein Objektbild durch das Objektiv 101 über den Hauptspiegel 3 ausgebildet wird. Die Bezugsziffer 104 bezeichnet ein Pentaprisma und die Bezugsziffer 105 bezeichnet ein Okular, durch welches das Objektbild auf den Fokusierungsschirm 103 beobachtet wird.
Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen ersten Reflexionsspiegel, der schräg zur optischen Achse 1 an der Abbildungsebenenseite des Objektives 101 angeordnet ist, und welcher einen konkaven Lichtkollimatorspiegel oder einen elliptischen Oberflächenspiegel oder dergleichen aufweist. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet eine paraaxiale Bild- bzw. Abbildungsebene durch den ersten Reflexionsspiegel 4, welche mit dem Film 2 konjugiert, und auf welchem das Objektbild ausgebildet wird. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen zweiten Reflexionsspiegel, die Referenznummer 7 bezeichnet einen Infrarot abschneidenden Filter, die Referenznummer 8 bezeichnet eine Blende, die vier Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 aufweist, die Bezugsziffer 9 bezeichnet ein sekundäres Abbildungssystem, welches vier Linsen 9-1, 9-2, 9-3 und 9-4 aufweist, die entsprechend zu den vier Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 in der Blende 8 angeordnet sind, die Bezugsziffer 10 bezeichnet einen dritten Reflexionsspiegel, und die Bezugsziffer 11 bezeichnet ein fotoelektrisches Abänderungselement (Lichtempfangseinrichtung), welches vier Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 aufweist. Der erste Reflexionsspiegel 4, der zweite Reflexionsspiegel 6 und das sekundäre Abbildungssystem 9 begründen zusammen ein Element einer optischen Einrichtung.
Die Linsen 9-1 und 9-2 begründen zusammen ein Paar von Linsenbereiche, und die Linsen 9-3 und 9-4 begründen zusammen ein Paar von Linsenbereiche. In der vorliegenden Ausführungsform können drei oder mehrere Paare von Linsenbereiche vorgesehen sein, und die anderen Elemente können hiermit in Konformität bzw. in Übereinstimmung aufgebaut sein.
Der erste Reflexionsspiegel weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Lichtkollimatorkrümmung auf und ist ausgelegt, die vier Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 in der Blende 8 auf die Umgebung des Zwischenbildes (paraaxiales Blendenbild) der Austrittsöffnungsblende bzw. auf die Austrittspupille 101a des Objektives 101 zu projizieren.
Ebenso weist der erste Reflexionsspiegel 4 einen metallischen Film, wie etwa Aluminium oder Silber, auf, der durch Aufdampfung darauf abgelagert ist, so dass lediglich der notwendige Abschnitt hiervon Licht reflektieren kann, und er dient ebenso als Feldmaske (Einstelleinrichtung) zum Begrenzen eines Bereiches, in welchem die Fokuserfassung durchgeführt wird. Auf den anderen Reflexionsspiegeln 6 und 10 sind nur notwendige minimale Fläche durch Aufdampfung für die Lichtreflexion beaufschlagt, um Streulicht, welches auf das fotoelektrische Veränderungselement 11 eintrifft, zu reduzieren. Bei jedem Reflexionsspiegel wurde eine Einstelleinrichtung angewandt, wie etwa durch Auftragen einer lichtabsorbierenden Farbe oder dergleichen auf eine Fläche hiervon, die nicht als eine Reflexionsoberfläche dient, oder durch Bereitstellen eines Lichtunterbrechungselements in der Umgebung hiervon.
3 ist eine Draufsicht auf die Blende 8 von 1. Die Blende 8 weist eine derartige Konstruktion auf, dass in Längsrichtung zwei Öffnungen 8-1 und 8-2 in einer Richtung von schmaler Öffnungsbreite (eine vertikale Richtung in dem fotoaufnehmenden Bereich) angeordnet sind, und in vertikaler Richtung zwei Öffnungen 8-3 und 8-4 in Richtung von links nach rechts (horizontale Richtung) in dem fotografischen Bereich angeordnet sind. Was in 3 mittels gestrichelter Linien angedeutet ist, sind die Linsen 9-1, 9-2, 9-3 und 9-4 des sekundären Abbildungssystems 9, welche entsprechend zu und hinter den Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 in der Blende 8 angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 weiter außerhalb als die Öffnungen 8-1 und 8-2 angeordnet, um das Licht in die Fläche um die Pupille bzw. um das Zwischenbild der Öffnungsblende des Objektives 101 herum einzuführen. Durch die Annahme einer solchen Konstruktion wird die sogenannte Basislinienlänge während der Fokuserfassung vergrößert.
Das Fokuserfassungssystem mittels der Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 kann die Fokuserfassungsgenauigkeit für ein Objektiv mit heller bzw. lichtempfindlicher F-Nummer steigern. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, die Positionen von der Mitte, bei welcher die Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 angeordnet sind, auf die gleichen zu setzen, wie solche für die Öffnungen 8-1 und 8-2, und zu konstruieren, um es somit zu ermöglichen, dass die Fokuserfassung grundsätzlich für ein Objekt durchgeführt wird, für welches die Fokuserfassungsgenauigkeit gleich ist, welches Objekt jedoch eine Schwärzungsverteilung in nur einer Richtung der vertikalen und horizontalen Richtung aufweist, unabhängig von der Helligkeit bzw. der Stärke einer Lichtempfindung des Objektives.
Auch unterscheiden sich die Öffnungen 8-1, 8-2 und die Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 in der Formgebung voneinander, und die Richtungen der Separation bzw. Trennung hiervon sind orthogonal zu einander, und die Abstände der Separation bzw. Trennung hiervon unterscheiden sich voneinander.
4 ist eine Draufsicht des fotoelektrischen Veränderungselements 11, und, wie in dieser Figur gezeigt, sind die in 1 gezeigten vier Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 vier Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4, in welchen eine Vielzahl von Pixel zweidimensional angeordnet sind und welche angeordnet sind.
In dem obig beschriebenen Aufbau werden vier Lichtstrahlen (Lichtströme) 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 der 2 von der fotoaufnehmenden Linse 101 der 1 durch den Hauptspiegel 3 übertragen, wonach sie mittels des ersten Reflexionsspiegels 4 in eine Richtung reflektiert werden, die im wesentlichen entlang der Neigung des Hauptspiegels 3 liegt, und sie bilden ein Objektbild an der paraaxialen Abbildungsebene 5 aus. Zu dieser Zeit bildet der erste Reflexionsspiegel 4 an der paraaxialen Abbildungsebene 5 reduzierend das an der Bildaufnahmeoberfläche 2 ausgebildete Objektbild aus. Der Lichtstrahl von dem an der paraaxialen Abbildungsebene 5 ausgebildeten Objektbild wird mittels des zweiten Reflexionsspiegels 6 reflektiert und ändert seine Richtung erneut, wonach er mittels der Linsen 9-1, 9-2, 9-3 und 9-4 des sekundären Abbildungssystems 9 über den Infrarot abschneidenden Filter 7 und über die vier Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 in der Blende 8 kollimiert wird, und er trifft über den dritten Reflexionsspiegel 10 bei den Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 des fotoelektrischen Veränderungselementes 11 ein.
Die Lichtstrahlen 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 in 2 zeigen Lichtstrahlen an, die bei der Mitte des Filmes 2 abgebildet werden, jedoch treffen Lichtstrahlen, die bei anderen Positionen abgebildet werden, bei dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 über einen ähnlichen Weg ein, und im Ganzen werden vier Lichtmengenverteilungen hinsichtlich des Objektbildes an den Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 des fotoelektrischen Veränderungselements 11 entsprechend zu bestimmten zweidimensionalen Bereichen auf dem Film (in dem fotografischen Bereich) 2 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Reflexionsspiegel 4 aus einem Teil einer gekrümmten Oberfläche aufgebaut, die durch eine um eine Achse rotierende quadratische Kurve ausgebildet wird, und im einzelnen wird in geeigneter Weise eine sphäroische bzw. rundliche Oberfläche verwendet. In 2 weist die Oberflächenformgebung des ersten Reflexionsspiegels 4 einen Teil einer sphäroischen Oberfläche auf, die durch eine Ellipse 21 ausgebildet wird, welche einen Punkt 20 als ihren Scheitelpunkt hat, der um eine Achse 22 rotiert wird, und der Fokus hiervon wird in der Nähe der Hauptabbildungsposition 23 an der Blende 8 mittels des zweiten Reflexionsspiegels 6 und in der Nähe eines Punktes (nicht dargestellt) an der Verlängerung einer optischen Achse 24 nach der Übertragung durch den Hauptspiegel 3 gesetzt. Die Austrittspupillenposition des Objektives 101 und die Eintrittsposition des sekundären Abbildungssystems 9 kann im wesentlichen derart abgebildet werden, dass der Punkt an der Verlängerung der optischen Achse 24 in der Nähe der Austrittspupillenposition des Objektives 101 liegt (wenn verschiedene Objektive austauschbar verwendet werden, in der Nähe deren durchschnittlicher Austrittspupillenpositionen).
Dadurch ist der erste Reflexionsspiegel 4 ausgelegt, um als eine ideale Feldlinse zu funktionieren. Wie es anhand 2 ersichtlich wird, ist dass, was optisch als den ersten Reflexionsspiegel 4 verwendet wird, eine Fläche, die nicht die Rotationsachse und den Scheitelpunkt der sphäroischen Oberfläche enthält.
Die spezielle Formgebung der sphäroischen Oberfläche 4 in der vorliegenden Ausführungsform kann relativ zu den Koordinatenachsen von 2 wie folgt dargestellt werden:
r = –38,5 k = –0,37
Es sei eine gewöhnliche Kamera (optisches Gerät) und ein gewöhnliches Objektiv (fotonehmende Linse) angenommen, dann liegen die Bereiche von r und k in bevorzugter Weise in der Größenordnung von:
–20 ≤ r ≤ –50 und –1 ≤ k ≤ –0,2
Des weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform die Oberfläche der Eintrittsseite (erste Oberfläche) 9a des sekundären Abbildungssystems 9 in einer konkaven Oberflächenformgebung ausgebildet, um dadurch solch eine Linsenkonstruktion bereitzustellen, die Licht, welches in das sekundäre Abbildungssystem 9 eintritt, nicht gezwungener Maßen gebrochen wird, und es wird eine gute und gleichmäßige Abbildungsleistungsfähigkeit über den breiten Bereich der zweidimensionalen Fläche an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 erzielt.
Für die vier Lichtmengenverteilungen hinsichtlich des auf diese Art und Weise erzielten Objektbildes wird auf der Basis von einer im Prinzip ähnlichen Weise, wie sie im Zusammenhang mit dem Fokuserfassungsverfahren des Abbildungsabweichungstyps gemäß der herkömmlichen Art beschrieben wurde, die relative positionale Beziehung in der Richtung der Separation bzw. Trennung, d. h. in der vertikalen Richtung der beiden in 4 gezeigten Bereichssensoren 11-1 und 11-2, bei Positionen berechnet, die eine Vielzahl von Elementen der Bereichssensoren 11-1 und 11-2 aufweisen, oder es wird die relative positionale Beziehung in der horizontalen Ausrichtung der beiden Bereichssensoren 11-3 und 11-4 bei den Positionen der Bereichssensoren 11-3 und 11-4 berechnet, wobei der Fokuszustand des Objektives 101 zweidimensional in irgendeiner Fläche in dem fotoaufnehmenden Bereich erfasst wird. Der erste Reflexionsspiegel 4 wird, wie der Hauptspiegel 3, aus dem fotografischen optischen Weg während des der Aufnahme der Fotografie herausgezogen.
Hier sollte die Verzerrung der Objektbilder an der paraaxialen Abbildungsebene 5 und an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 erwähnt werden, die von der Abbildung des ersten Reflexionsspiegels 4 resultieren. Wie zuvor beschrieben, weist der erste Reflexionsspiegel 4 eine konvergente Brechkraft auf, welche die vier Öffnungen 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 in der Blende 8 in die Nähe der Austrittspupille bzw. in die Nähe des Zwischenbildes der Ausgangsöffnungsblende 101a des Objektives 101 projiziert, und der erste Reflexionsspiegel ist hinsichtlich der optischen Achse 1 geneigt vorgesehen, und von daher wird eine große asymmetrische Verzerrung an der Abbildungsebene 5 hiervon erzeugt.
12 ist eine Draufsicht, welche zeigt, wie rechtwinkelig überprüfte, verzerrte Figuren auf der Abbildungsebene 5 in 2 mittels des ersten Reflexionsspiegels 4 in der vorliegenden Ausführungsform abgebildet werden, wenn die rechtwinkelig überprüften Figuren auf dem Film 2 mittels des Objektives 101 abgebildet werden, und der obere Abschnitt von 5 ist die Seite des Hauptspiegels 3 von 2.
Um in der vorliegenden Ausführungsform die Entstehung von solch einer Verzerrung des Bildes weitestgehend zu unterdrücken, wird ein Aufbau gewählt, bei dem der Winkel, der durch die Normale am Schnittpunkt mit der optischen Achse 24 des ersten Reflexionsspiegels 4 und durch die optische Achse 24 ausgebildet wird, so klein wie möglich gemacht wird, und der reflektierte Lichtstrahl wird in eine Richtung reflektiert, die im wesentlichen entlang des Hauptspiegels 3 verläuft, d. h. so weit wie möglich in Vorwärtsrichtung.
Demgemäß ist der Winkel, der durch die entlang der optischen Achse einfallenden Lichtstrahlen und durch die hiervon reflektierten Lichtstrahlen ausgebildet wird, ein spitzer Winkel. Der zweite Reflexionsspiegel 6 ist vorgesehen, um den in Vorwärtsrichtung reflektierten Lichtstrahl zu dem sekundären Abbildungssystem 9 zu richten.
Wie in 12 gezeigt werden die rechtwinkelig auf dem Film 2 ausgebildeten Figuren in einem Sektor auf der Abbildungsebene 5 durch den ersten Reflexionsspiegel 4 abgebildet, welcher an seinem oberen Abschnitt schmal und an seinem unteren Abschnitt breit ist. Von daher werden ebenso verzerrte Abbildungen an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 ausgebildet, wenn sie in diesem Zustand durch das sekundäre Abbildungssystem 9 auf das fotoelektrische Veränderungselement 11 zurück abgebildet werden.
5 ist eine Darstellung, die die Verzerrung einer Abbildung an einem Sensor zeigt.
6 ist eine Draufsicht des fotoelektrischen Veränderungselements 11, die diesen Zustand zeigt, und bei den Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 werden Rechtecke als verzerrte Abbildungen, wie mittels der 13–1, 13–2, 13–3 und 13–4 gezeigt, ausgebildet.
Es ist üblich, dass die Bereichssensoren mit rechtwinkeligen Pixel ausgebildet werden, die gleichmäßig in vertikaler und horizontaler Ausrichtung angeordnet sind, wie es bei den Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 von 6 gezeigt wird, und ihre Zusammensetzungen sind gewöhnlich rechtwinkelig. Im Gegensatz hierzu bedeutet die Tatsache, dass die verzerrten 13–1, 13–2, 13–3 und 13–4, wie in 6 gezeigt, ausgebildet werden, dass die Abbildungen der vier rechtwinkeligen Bereichssensoren 11-1, 11-2; 11-3 und 11-4, die rückwärts auf den Film 2 projiziert werden, wechselseitig verzerrt werden, und das Betrachtungsfeld zur Bewirkung der Fokuserfassung wird in den randseitigen Abschnitt hiervon geneigt.
Wenn jedoch die vier Objektbilder, die auf den vier Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 gleichmäßig hinsichtlich der Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 verzerrt sind, wird die Erfassung der relativen Position der vier Objektbilder nicht durch die Neigung das Betrachtungsfeld behindert. Hinsichtlich der Abweichung zwischen zwei Objektbildern in der Reihenrichtung (korrelative Richtung) der Bereichssensoren 11 zur Erfassung der relativen Position, kann die Ausgabe von dem fotoelektrischen Veränderungselement berechnet und mittels eines Verfahrens korrigiert werden, das dem Verfahren ähnlich ist, das beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-173412 offenbart wird, und von daher kann die Fokuserfassung gut durchgeführt werden, wenn keine Abweichung zwischen zwei Objektbildern in einer Richtung senkrecht zu der Reihenrichtung (korrelativen Richtung) der Bereichssensoren 11 besteht.
Zurück zu der vorliegenden Ausführungsform zeigen die vier individuellen Objektbilder, die an den vier Bereichssensoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 ausgebildet sind, eine große Verzerrung, jedoch ist der Unterschied der Verzerrung in der Richtung hinreichend gering, die senkrecht zu der Reihenrichtung (korrelativen Richtung) der Bereichssensoren 11 ist.
Wenn der Unterschied in der Richtung, die senkrecht zu der Reihenrichtung der Bereichssensoren ist, verbleibt und die Fokuserfassungsgenauigkeit beeinflusst, kann ein Lichtunterbrechungselement, beispielsweise eine Aluminiummaske oder dergleichen, welches entsprechend dem Unterschied in der Verzerrung entlang einer jeden Sensoranordnung gekrümmt ist, an der Lichtempfangsoberfläche eines jeden Sensors bereitgestellt werden, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-15112 offenbart wird, um dadurch die Genauigkeit zu verbessern. Ferner ist es möglich, die Abbildungsverstärkung einer jeden Abbildung als ein Verfahren der Korrektur des Unterschiedes in der Verzerrung der vier Objektbilder einzustellen. Im konkreten Fall können in 2 die Scheitelpunktpositionen (die Linsenoberflächen-Vertexpositionen) der Austrittsseitenoberflächen der beiden Linsen 9-1 und 9-2 der sekundären Abbildungslinse 9 entlang der optischen Achse festgesetzt werden, so dass sie sich voneinander unterscheiden, oder es kann die gesamte sekundäre Abbildungslinse 9 hinsichtlich der optischen Achse geneigt festgesetzt werden, und es kann die Abbildungsverstärkungen der beiden Linsen 9-1 und 9-2 variiert werden. Auch kann die Einstellung bzw. Justierung der Verstärkungen und Verzerrungen der beiden Objektbilder mittels des fotoelektrischen Veränderungselementes 11 bewirkt werden, indem es schräg angeordnet wird, anstelle es senkrecht zur optischen Achse vorzusehen.
Die obig beschriebene Ausführungsform entspricht der in der 4 gezeigten Ausführungsform, bei der vier Lichtmengenverteilungen hinsichtlich der Objektbilder in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 ausgebildet und die Abweichungen in der vertikalen Richtung und in der horizontalen Richtung erfasst werden. In dem Fokuserfassungsgerät einer solchen Konstruktion ist die Fokuserfassung sowohl für ein Objekt, wie eine horizontale Linie, die Licht und Schatten in einer vertikalen Richtung aufweist, als auch für ein Objekt, wie eine vertikale Linie, die Licht und Schatten in einer horizontalen Richtung aufweist, möglich.
Wie es anhand der 4 und 5 gesehen werden kann, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Feldbereiche, die den Bereichssensoren 11-3 und 11-4 zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen den Objektbildern in der horizontalen Richtung entsprechen, klein relativ zu den Feldbereichen gewählt, die den Bereichssensoren 11-1 und 11-2 zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen den Objektbildern in der vertikalen Richtung entsprechen. Dieses erfolgt aus den nachfolgend genannten Gründen:
In der vorliegenden Ausführungsform ist es notwendig, die Verzerrung der rechtwinkeligen Bilder 13-1 und 13-2 der 6 oder den Unterschied hier zwischen und die Verzerrungen der rechtwinkeligen Bilder 13-3 und 13-4 oder die Differenz hier zwischen bei einem Zeitpunkt gering zu machen, jedoch ist es nicht immer einfach, dieses kompatibel bzw. gleichzeitig zulässig zu machen, weil die Richtungen, in welchen der Unterschied zwischen den beiden Abbildungen besteht, im einzelnen ein Problem aufwirft, dass sie orthogonal zu einander sind. Die Lichtstrahlen, die die beiden Sätze von Objektbildern ausbilden, werden in einem Bereich reflektiert, der in dem ersten Reflexionsspiegel und dem zweiten Reflexionsspiegel gemeinsam ist, und von daher ist es ebenso schwierig, bei der Auslegung der Formgebungen dieser Reflexionsspiegeln mit dem Problem umzugehen. In solch einer Situation ist es sehr nützlich, die Richtung kurz zu setzen, in welcher die Phasendifferenz von einem der beiden Sätze von Objektbildern erfasst wird.
Ebenso kann mittels solch einem Aufbau das fotoelektrische Veränderungselement 11 daran gehindert werden, außerordentlich groß zu werden, und es wird selbst in einem begrenzten Raum innerhalb einer Kamera möglich, das Fokuserfassungsgerät auf einfache Weise anzuordnen. Ferner wird ein außerordentlicher Berechnungsprozess im Vergleich mit einem Fokuserfassungsgerät der herkömmlichen Art notwendig, um eine Fokuserfassung in beliebigen zweidimensionalen Bereichen zu bewirken, und es ist zum Erzielen einer schnellen Fokuserfassung von Vorteil, die Pixel der Sensoren notwendig klein zu machen.
Es wird nun eine Beschreibung einer Ausführungsform gegeben, in welcher der Reflexionsspiegel 4 speziell ausgebildet ist. In der nächsten Ausführungsform wird der erste Reflexionsspiegel 4 in einer Oberfläche ausgebildet, in welcher eine Rotationssymmetrieachse fehlt. In dem folgenden Ausdruck (1) wird ein allgemeiner Ausdruck angegeben, der die Oberflächenformgebung des ersten Reflexionsspiegels 4 darstellt, welcher in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, und die speziellen Ausdrücken von Pi (y, z) im Ausdruck (1) werden nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt.
Der erste Term im Ausdruck (1) stellt eine sphärische Oberfläche von einem Radius R dar, und der zweite Term ist ein Term, der Zernike's Polynom genannt wird. Ebenso ist der dritte Term ein Korrekturterm zum Zurücksetzen der x-Koordinaten zu der Mitte der Oberfläche 0 (Null), und er wird durch den folgenden Ausdruck dargestellt: Δ = –C3 + C8 – C15 + C25 – C35 (3)
Der Wert eines jeden Koeffizienten C_i im Ausdruck (1) in der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend in Tabelle 2 gezeigt. Jeder Koeffizient in Tabelle 2 gilt für das Koordinatensystem 14, welches dem ersten Reflexionsspiegel 4 von 9 beigefügt ist.
14 ist eine Darstellung aus der Vogelperspektive, wenn die Formgebung des Bereiches der Oberflächenformgebung des ersten Reflexionsspiegels in der vorliegenden Ausführungsform mit Ausnahme der sphärischen Oberfläche des ersten, durch den Ausdruck (1) dargestellten Terms von der positiven Richtung der x-Koordinatenachse des Koordinatensystems 14 von 9 gesehen wird.
Wie es anhand der 14 ersichtlich wird, weist die Oberflächenformgebung des ersten Reflexionsspiegels 4 eine Symmetrie hinsichtlich der x-y-Ebene auf, was der Symmetrie des in 9 gezeigten Fokuserfassungssystems zuzuschreiben ist, jedoch fehlt ihm solch eine Rotationsachse, welche ihn rotationssymmetrisch machen wird.
15 zeigt rechtwinkelige 13–1 und 13–2 an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 entsprechend der 13, wenn die Oberflächenformgebung der vorliegenden Ausführungsform bei dem ersten Reflexionsspiegel 4 angewandt wird. Es kann gesehen werden, dass die Neigung hinsichtlich der Reihenrichtung (vertikale Richtung), in welcher die Phasendifferenz zwischen den Bereichssensoren an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 erfasst wird, korrigiert ist. Verzerrung verbleibt in einer Richtung orthogonal zu dieser Richtung, jedoch wird dieses kaum ein Problem beim Erzielen der Fokuserfassung aufwerfen, weil die breitseitige Richtung (horizontale Richtung) der durch diese Verzerrung beeinflussten Sensoranordnungen hinreichend schmal wird.
Wenn ein sphärischer Spiegel als den Reflexionsspiegel 4 eingesetzt wird, wird die Verstärkung einer Abbildung, die mittels eines Lichtstrahles, der von dem oberen Abschnitt (die positive Richtung der y-Achse) des Reflexionsspiegels 4 reflektiert wird, klein und wechselseitig, die Verstärkung einer Abbildung, die mittels eines Lichtstrahles ausgebildet wird, der durch den unteren Bereich (negative Richtung der y-Achse) des Reflexionsspiegels 4 reflektiert wird, wird groß.
Um dieses zu korrigieren, nimmt der Reflexionsspiegel 4 in der vorliegenden Ausführungsform in seinem oberen Bereich eine konvexe Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich an; d. h., solch eine Oberflächenformgebung, die eine divergente Brechkraft aufweist, um die Lichtstrahlen mehr nach außen umzulenken, und in seinem unteren Bereich nimmt der Reflexionsspiegel eine konkave Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich an; d. h., solch eine Oberflächenformgebung, die eine konvergente Brechkraft aufweist, um die Lichtstrahlen mehr nach innen abzulenken.
Die wie in 13 gezeigte große Verzerrung wird unter Verwendung des Reflexionsspiegels der vorliegenden Ausführungsform korrigiert, jedoch besteht die Möglichkeit, dass eine hinreichend kleine Verzerrung relativ zur Breite der Sensoranordnung verbleibt. Es ist möglich, solch eine kleine Verzerrung, die nicht vernachlässigt werden kann, wenn eine Fokuserfassung von hoher Genauigkeit durchgeführt wird, zu korrigieren, indem ein Lichtunterbrechungselement, beispielsweise eine Maske aus Aluminium oder dergleichen, ausgebildet wird, welches in Übereinstimmung mit der Verzerrung, die an den Sensoranordnungen verbleibt, an der Lichtempfangsoberfläche eines jeden Sensors gekrümmt ist, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-15112 offenbart wird. Während der Korrektur kann die Verzerrung von jedem der an den beiden Bereichssensoren ausgebildeten Abbildungen direkt korrigiert werden, oder es kann der Unterschied zwischen den Verzerrungen der an den beiden Bereichssensoren ausgebildeten Abbildungen korrigiert werden.
Ebenso kann die Verzerrung in der Reihenrichtung der Sensoren, welches die Richtung ist, in welcher die Phasendifferenz zwischen den beiden Abbildungen erfasst wird, durch Berechnungsverarbeitung der Ausgabe von dem fotoelektrischen Veränderungselement mittels der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-173412 offenbarten Technik korrigiert werden.
Wichtig ist zu erwähnen, dass, wenn die Verzerrung der Abbildungen unter Verwendung des Reflexionsspiegels der vorliegenden Ausführungsform korrigiert wird, die Verzerrung selbst von jeder Abbildung an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 und zur gleichen Zeit korrigiert werden muss, um die Verstärkungen der beiden Abbildungen an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 gleich zueinander zu machen. Wenn diese Kompatibilität bzw. Zulässigkeit schwierig wird, ist es ebenso möglich, die Korrektur der Verzerrung der Abbildungen hauptsächlich mittels des Reflexionsspiegels der vorliegenden Ausführungsform durchzuführen und die Einstellung bzw. Justierung der Verstärkungen mittels der Linsen 9-1 und 9-2 des sekundären Abbildungssystems 9 zu bewirken. Im einzelnen kann in 9 die Scheitelpunktpositionen der austrittsseitigen Oberflächen der beiden Linsen 9-1 und 9-2 des sekundären Abbildungssystems 9 entlang der optischen Achse derart festgesetzt werden, dass sie sich voneinander unterscheiden, und das gesamte sekundäre Abbildungssystem 9 kann geneigt hinsichtlich der optischen Achse angeordnet werden und die Abbildungsverstärkungen der beiden Linsen 9-1 und 9-2 können variiert werden. Die Einstellung bzw. Justierung der Verstärkungen und die Verzerrung der beiden Abbildungen können ebenso dadurch bewirkt werden, indem das fotoelektrische Veränderungselement 11 nicht senkrecht zur optischen Achse angeordnet wird, sondern indem es geneigt wird.
Die vorliegende Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher eine Reflexionsoberfläche, die keine Achsensymmetrie aufweist, bei dem ersten Reflexionsspiegel 4 in 9 angewandt wird, jedoch kann das Ziel der vorliegenden Erfindung ebenso durch Verwendung einer Oberfläche erreicht werden, welche eine ähnliche Eigenschaft bei dem zweiten Reflexionsspiegel 6 aufweist.
Tabelle 3 zeigt die speziellen numerischen Werte einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der erste Reflexionsspiegel 4 in 9 sphärisch ausgebildet ist, und in welcher bei dem zweiten Reflexionsspiegel 6, wie in der vorigen Ausführungsform, eine Oberfläche ohne Achsensymmetrie mittels der Koeffizienten des Zernike's Polynoms ausgebildet wird, und 16 zeigt eine Darstellung aus der Vogelperspektive, wenn die Formgebung von der Ausführungsform 3, die mittels der gleichen Tabelle dargestellt wird, von der Positionsrichtung der x-Koordinatenachse des Koordinatensystems 15 von 9 gesehen wird. Jedoch weist 16 ungleich zur 14 den sphärischen Term vom Ausdruck (1) auf.
17 zeigt den abgebildeten Zustand auf dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, wenn die durch Tabelle 3 dargestellte Formgebung als die Oberfläche des zweiten Reflexionsspiegels 6 verwendet wird, und es wird wie in 15 die Korrektur der Verzerrung der Abbildungen bewirkt.
Gemäß 16 nimmt der Reflexionsspiegel 6 der Ausführungsform 3 in seinem oberen Bereich (der positive Abschnitt der y-Achse) eine konkave Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich an; d. h., solch eine Oberflächenformgebung, die eine konvergente Brechkraft aufweist, so dass die Lichtstrahlen stärker nach innen abgelenkt werden, und der Reflexionsspiegel nimmt in seinem unteren Bereich eine konvexe Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich an; d. h., solch eine Oberflächenformgebung, die eine divergente Brechkraft aufweist, um so die Lichtstrahlen stärker nach außen abzulenken, um die Verzerrung der Abbildungen zu unterdrücken oder herabzusetzen.
Im Vergleich zur Oberflächenformgebung des Reflexionsspiegels der Ausführungsform 2 weist der Reflexionsspiegel der vorliegenden Ausführungsform eine Charakteristik auf, die in der vertikalen Richtung reziprok ist, und dieses liegt daran, weil der Lichtstrahl, der auf den Hauptabschnitt des ersten Reflexionsspiegels 4 eintrifft, in eine Richtung geneigt wird, die relativ zu der optischen Achse 1 divergiert, wohingegen der Lichtstrahl, der auf den Hauptabschnitt des zweiten Reflexionsspiegels 6 auftrifft, entgegengesetzt in eine Richtung geneigt wird, die von jedem Punkt an der Abbildungsebene 5 zu den Öffnungen 8-1 und 8-2 in der Blende 8 konvergiert.
Im allgemeinen ist es, um mit einer guten Genauigkeit zu operieren, für ein Fokuserfassungssystem vom Phasendifferenztyp notwendig, dass verhindert wird, dass ein Lichtstrahl, der durch des Fokuserfassungssystem eingenommen werden muss, durch die Pupille eines Objektives abgeblockt wird. Wenn das Fokuserfassungsgerät der vorliegenden Ausführungsform nur für lichtstarke Objektive verwendet wird, dann wird dieses kein großes Problem aufwerfen, wenn jedoch es wie in einer Einzellinsenreflexionskamera mit austauschbaren Linsen, die verschiedene Pupillenposition und verschiedene Helligkeits-Empfindlichkeitsgrade aufweisen, angewandt wird, ist es notwendig, eine Konstruktion anzunehmen, die das Pupillenprojektionsverhältnis zwischen dem Objektiv und dem Fokuserfassungssystem berücksichtigt.
Wie zuvor beschrieben, wird in der vorliegenden Erfindung die Pupillenprojektion von den beiden (Objektiv und Fokuserfassungssystem) kaum durch die Brechkraft des ersten Reflexionsspiegels 4 beeinflusst, jedoch wird sie ebenso in großem Maße durch die Oberflächenformgebung des zweiten Reflexionsspiegels 6 beeinflusst. Wenn demgemäß die Pupillenposition des Objektives groß ist, wird es notwendig, die Projektion der Pupille zur gleichen Zeit zu optimieren, wenn die Korrektur der Verzerrung der Abbildungen, die in den Ausführungsformen 2 und 3 gezeigt werden, bewerkstelligt wird. Die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, die dieses umgesetzt hat, wird hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf die 18, 19, 20, 21a und 21b beschrieben.
Die Ausführungsform 4 ist eine Ausführungsform, in welcher eine Reflexionsoberfläche, die keine Rotationssymmetrieachse aufweist, sowohl bei dem ersten Reflexionsspiegel 4 als auch bei dem zweiten Reflexionsspiegel 6 verwendet wird, und es wird die Verzerrung der Abbildungen an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 korrigiert und ebenso ist die Projektionsrelation zwischen der Austrittspupille 101a des Objektives 101 und der Eintrittspupille (Blende 8) des Fokuserfassungsgerätes gut optimiert.
18 und 19 sind vogelperspektivische Ansichten, die die Oberflächenformgebungen des ersten Reflexionsspiegels 4 und des zweiten Reflexionsspiegels 6 zeigen, und in diesen Figuren sind die Koordinatenachsen und die Richtungen, von welchen die Oberflächen gesehen werden, die gleichen, wie die in den 14 und 16. Ebenso zeigen die Tabellen 4 und 5 Zernike's Koeffizienten, die die Oberflächenformgebungen der entsprechenden Reflexionsspiegel darstellten.
20 zeigt die Formgebungen von rechtwinkeligen Bildern an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, wenn diese Reflexionsspiegel verwendet werden, und wie in den Ausführungsformen 2 und 3 wird die Verzerrung der Bilder korrigiert.
Die Oberflächenformgebung des ersten Reflexionsspiegels 4 der in 18 gezeigten Ausführungsform 4 ist, wie die der erste Reflexionsspiegel der Ausführungsform 2, solche Formgebung, die in dem oberen Bereich (die positive Richtung der y-Achse) des Reflexionsspiegels eine konvexe Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich aufweist; d. h., sie weist eine divergente Brechkraft auf, um die Lichtstrahlen stärker nach außen abzulenken, und umgekehrt weist die Formgebung in dem unteren Bereich (die negative Richtung der y-Achse), an welchem der Lichtstrahl eintrifft und welcher einer Fläche entspricht, in welcher die Verstärkung größer wird, eine konkave Formgebung relativ zu dem mittigen Bereich auf; d. h., eine konvergente Brechkraft, um die Lichtstrahlen stärker nach innen abzulenken, und die Oberflächenformgebung des zweiten Reflexionsspiegels 6 der in 19 gezeigten Ausführungsform 4 ist, wie die des zweite Reflexionsspiegels 6 in der Ausführungsform 3, ausgelegt, um eine stärkere konvergente Brechkraft in dem oberen Bereich (die positive Richtung der y-Achse) des Reflexionsspiegels zu haben, und um eine stärkere divergente Brechkraft in dem unteren Bereich (die negative Richtung der y-Achse) des Reflexionsspiegels zu haben.
Das heißt, in jedem Reflexionsspiegel in der Ausführungsform 4 wird die Optimierung der Projektion der Pupille zur gleichen Zeit bewirkt, und von daher unterscheiden sich die Brechkraftverteilungen der jeweiligen Reflexionsspiegel um einiges voneinander, jedoch weisen die Reflexionsspiegel in der vorliegenden Ausführungsform Eigenschaften auf, die ähnlich zu denen in den vorherigen Ausführungsformen sind, und sie erreichen das Ziel der vorliegenden Erfindung.
Die 21a und 21b zeigen die Formgebungen 16 und 17 der Austrittspupille des Objektives, wie sie von den beiden oberen und unteren Spitzen des Rechtwinkels in dem auf dem Film 2 definierten, rechtwinkeligen Fokuserfassungsbereich gesehen werden, welcher in der Kondition der Pupillenprojektion am stärksten ist, und die Figuren zeigen die 18–1, 18–2 und 19–1, 19–2 der Öffnungen 8-1 und 8-2 in der Blende 8 des Fokuserfassungsgerätes, die auf die gleiche Oberfläche über den ersten Reflexionsspiegel 4 und den zweiten Reflexionsspiegel 6 der Ausführungsform 4 projiziert werden. Wie es in diesen Figuren gezeigt wird, sind die projizierten 18–1, 18–2 und 19–1, 19–2 der Öffnungen 8-1 und 8-2 in der Blende 8 in den Ausgangspupillen 16 und 17 des Objektives vorhanden, wobei eine Blendenverdunkelung bzw. Blendenabdunkelung stattgefunden hat, und der Lichtstrahl, der auf das Fokuserfassungssystem gerichtet werden muss, wird nicht durch die Pupille des Objektives unterbrochen bzw. abgeschnitten.
Was ebenso für den projizierten Zustand der Pupille wichtig ist, liegt darin, dass die Neigung der Segmente 20 und 21, die durch die Mitten der beiden projizierten Abbildungen in den 21a und 21b hindurchlaufen, so klein wie möglich zu wählen. Wenn der Betrag dieser Neigung groß ist, wird es schwierig sein, den Betrag der Abweichung des Fokus des Objektives mit einer guten Genauigkeit zu erfassen, weil die Abweichung zwischen den Lichtmengenverteilungen hinsichtlich der beiden Objektbilder an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, die von der Abweichung des Fokus resultieren, in einer schrägen, hinsichtlich der Sensoranordnung stark geneigten Richtung auftritt. Die Oberflächenformgebungen der ersten und zweiten Reflexionsspiegel der Ausführungsform 4 sind solche Formgebungen, die diesen Punkt ebenso berücksichtigen.
Die obig beschriebenen Ausführungsformen sind solche, welche an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, wie in 11 gezeigt, zwei Lichtmengenverteilungen vertikal ausbilden und die vertikale Abweichung dort zwischen erfassen. In dem Fokuserfassungsgerät solch einer Konstruktion ist die Fokuserfassung nur für ein Objekt möglich, wie solch ein Objekt, welches eine seitliche Linie mit Licht und Schatten in einer vertikalen Richtung aufweist, und die Fokuserfassung ist nicht für ein Objekt möglich, wie etwa eine vertikale Linie, die Licht und Schatten in einer horizontalen Richtung aufweist.
Nun, wie etwa 2, funktioniert es, ohne zu sagen, dass ein Abstand zu einem Objekt in einer vertikalen Richtung durch das Gestalten des sekundären Abbildungssystems gemessen werden kann. Jedoch wird optional beschreibend der folgende Inhalt im Anschluss hieran dargestellt.
Die Ausführungsform 5 ist eine Verbesserung in diesem Punkt und die Konstruktion hiervon ist in 22 gezeigt. Der Unterschied dieser Ausführungsform zu der Ausführungsform von 9 liegt darin, dass zwei Linsen 9-3 und 9-4 in dem sekundären Abbildungssystem 9 angeordnet sind, welches zwei Linsen 9-1 und 9-2 in einer Richtung orthogonal hierzu aufweist, und es werden Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 entsprechend hierzu und Bereichssensoren 11-3 und 11-4 an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 bereitgestellt.
In 22 werden, um Wiederholungen zu vermeiden, die in 2 gezeigten Öffnungen 8-1 und 8-2 in der Blende 8, die Bereichssensoren 11-1 und 11-2 an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11 und die Lichtstrahlen 12-1 und 12-2 nicht dargestellt.
23 zeigt die Formgebungen der Öffnungen in der Blende 8 in der Ausführungsform 5. In 23 bezeichnen die Bezugsziffern 8-3 und 8-4 die neu hinzugefügten Öffnungen, und die Bezugsziffern 9-3 und 9-4 bezeichnen zwei Linsen, die das zweite Abbildungssystem 9 begründen, welche entsprechend zu und hinter den neu hinzugefügten Öffnungen angeordnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 von 23 im Vergleich zu den Öffnungen 8-1 und 8-2 weiter außerhalb angeordnet, um derart das Licht in den Bereich um die Pupille des Objektives einzuführen.
Durch die Annahme einer solchen Konstruktion kann die sogenannte Basislinienlänge während der Fokuserfassung größer gemacht werden, und das Fokuserfassungssystem kann durch die neu hinzugefügten Öffnungen 8-3 und 8-4 in der Blende 8 in der Ausführungsform 5 die Fokuserfassungsgenauigkeit für helle bzw. lichtempfindliche Objektive steigern. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, solch einen Entwurf zu machen, dass die Positionen von der Mitte, bei welcher die Öffnungen 8-3 und 8-4 angeordnet sind, die selben Positionen sind, wie die der Öffnungen 8-1 und 8-2, und die Fokuserfassung ist grundsätzlich für ein Objekt mit gleicher Fokuserfassungsgenauigkeit möglich, welches jedoch eine Licht- und Schatten-Verteilung nur in einer der vertikalen und horizontalen Richtungen unabhängig von der Lichtempfindlichkeit des Objektives aufweist.
24 zeigt Bereichssensoren 11-3 und 11-4 an dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, auf welchen Lichtmengenverteilungen mittels der sekundären Abbildungslinsen 9-3 und 9-4 ausgebildet werden.
Tabelle 6 und 25 zeigen Zernike's Koeffizienten, die die Oberflächenformgebung des in Ausführungsform 5 verwendeten ersten Reflexionsspiegels bzw, eine Ansicht aus der Vogelperspektive darstellen, und Tabelle 7 bzw. 26 zeigen Zernike's Koeffizienten, die die Oberflächenformgebung des in Ausführungsform 5 verwendeten zweiten Reflexionsspiegels bzw. eine Ansicht aus der Vogelperspektive darstellten. Von den 25 und 26 kann gesehen werden, dass beide Reflexionsspiegel Oberflächenformgebungen aufweisen, die Eigenschaften haben, welche ähnlich zu den der in den hier beschriebenen Ausführungsformen sind.
27 zeigt, ähnlich zu dem in den 15 und 17 gezeigten Zustand, einen abgebildeten Zustand auf dem fotoelektrischen Veränderungselement 11, wenn diese reflektierenden Spiegel verwendet werden, und bei den in der vertikalen Richtung ausgebildeten, rechtwinkeligen 22–1 und 22–2 und bei den in der horizontalen Richtung ausgebildeten, rechtwinkelige 22–3 und 22–4 wurden ihre Verzerrung im wesentlichen in eine Richtung korrigiert, in welcher die Phasendifferenz erfasst wird.
Wie anhand der 24 und 27 gesehen werden kann, sind in der Ausführungsform 5 die Feldbereiche, die zu den Bereichssensoren 11-3 und 11-4 zur Erfassung der Phasendifferenz zwischen den Abbildungen in der horizontalen Richtung zugehören, klein hinsichtlich der Feldbereiche, die zu den Bereichssensoren 11-1 und 11-2 zur Erfassung der Phasendifferenz zwischen den Abbildungen in der vertikalen Richtung zugehören. Dieses erfolgt aus den folgenden Gründen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es notwendig, dass die Verzerrungskorrektur für die rechtwinkeligen 22–1 und 22–2 in 27 und die Verzerrungskorrektur für die rechtwinkeligen 22–3 und 22–4 gleichzeitig durchgeführt wird, jedoch ist es nicht immer einfach, eine hinreichende Korrektur zu realisieren, da die Richtungen, in welche diese korrigiert werden sollen, orthogonal zu einander stehen. Die Tatsache, dass die Lichtstrahlen, die diese Abbildungen ausbilden, in einer gemeinsamen Fläche in dem ersten Reflexionsspiegel und dem zweiten Reflexionsspiegel reflektiert werden, macht ebenso die simultane Korrektur schwierig. Um solch ein Problem zu lösen, ist es sehr nützlich, die Richtung, in welcher die Phasendifferenz von einem der beiden Sätze der Objektbilder erfasst wird, kurz festzusetzen.
Ebenso kann durch solch eine Konstruktion verhindert werden, dass das fotoelektrische Veränderungselement 11 extrem groß wird, und es wird selbst in einem begrenzten Raum in einer Kamera möglich, dass das Fokuserfassungsgerät auf einfache Weise eingesetzt werden kann. Ferner ist ein aufwendiger Berechnungsprozess im Vergleich zu dem Fokuserfassungsgerät der herkömmlichen Art notwendig, um die Fokuserfassung in einem beliebigen zweidimensionalen Bereich zu bewerkstelligen, und es ist von Vorteil, die Pixel der Sensoren notwendiger Weise klein zu machen, um eine schnelle Fokuserfassung zu erzielen.
Während in den obig beschriebenen Ausführungsformen eine Reflexionsoberflächenformgebung frei von Achsensymmetrie in dem ersten oder zweiten Reflexionsspiegel verwendet wird, kann eine ähnliche Reflexionsoberflächenformgebung bei dem dritten Reflexionsspiegel 10 von 9 angewandt werden. Der dritte Reflexionsspiegel dient zum Einsetzen des Fokuserfassungsgerätes in einen begrenzten Raum in den Bodenabschnitt einer Kamera, jedoch im allgemeinen wird eine Reflexionsoberfläche, die frei von Achsensymmetrie ist, für eine Reflexionsoberfläche verwendet, welche zwischen dem ersten Reflexionsspiegel und dem fotoelektrischen Veränderungselement wie erforderlich bereitgestellt wird, wobei das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
Wie zuvor beschrieben, ist in 9, welche die grundsätzliche Konstruktion der vorliegenden Erfindung zeigt, der zweite Reflexionsspiegel 6 derart ausgelegt, um aus dem fotografischen optischen Pfad während der Fotografie mit dem Hauptspiegel 3 und dem ersten Reflexionsspiegel 4 herausgezogen zu werden, wenn jedoch die Erfindung in einer Kamera eingesetzt werden kann, kann der zweite Reflexionsspiegel an einer niedrigeren Position vorgesehen sein, bei der der Spiegel nicht in den fotografischen optischen Pfad ragt, und der Spiegel kann ein fester Reflexionsspiegel sein, der selbst während der Fotografie nicht bewegt wird. Hierdurch kann die mechanische Struktur vereinfacht werden, und es kann ebenso das Auftreten eines Fehlers, der von der Bewegung des zweiten Reflexionsspiegels resultiert, verhindert werden, und von daher wird bei der Fokuserfassung eine größere Genauigkeit möglich.
Während hierin die Beschreibung von dem Fokuserfassungsgerät des Phasendifferenz-Erfassungstyps gemacht wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern sie ist ebenso auch für ein Fokuserfassungsgerät eines anderen Typs anwendbar, welcher sekundäre Abbildung bewirkt, wie beispielsweise ein Gerät zum Erfassen des Fokuszustandes anhand der Schärfe eines Objektbildes. Andererseits wird die vorliegende Erfindung in geeigneter Weise verwendet, wenn ein Bereich, in welchem Fokuserfassung möglich ist, auf einen zweidimensionalen, kontinuierlichen Bereich vergrößert werden muss, jedoch selbst dann, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Fokuserfassungsgerät der konventionellen Art angewandt wird, welches einen ein-dimensionalen Liniensensor verwendet, kann die Fokuserfassungsposition weiter an den Rand gesetzt werden.
Während in den vorhergehenden Reflexionsspiegel, die durch Zernike's Polynome ausgedrückt werden, als die Ausführungsformen der Reflexionsspiegel der vorliegenden Erfindung gezeigt worden sind, wird, selbst wenn Reflexionsspiegel von anderen Tabellentypen als diese oder eine zweidimensionalen mit Keilen versehene gekrümmte Oberfläche verwendet wird, ebenso das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht.
Tabelle 1

P₁(y, z) = z
P₂(y, z) = y
P₃(y, z) = 2h² – 1
P₄(y, z) = z² – y²
P₅(y, z) = 2yz
P₆(y, z) = (3h² – 2)z
P₇(y, z) = (3h² – 2)y
P₈(y, z) = 6h⁴ – 6h² + 1
P₉(y, z) = z(z² – 3y²)
P₁₀(y, z) = y(3z² – y²)
P₁₁(y, z) = (4h² – 3)(z – y)(z + y)
P₁₂(y, z) = 2(4h² – 3)yz
P₁₃(y, z ) = (10h⁴ – 12h² + 3)z
P₁₄(y, z) = (10h⁴ – 12h² + 3)y
P₁₅(y, z) = 20h⁶ – 30h⁴ + 12h² – 1
P₁₆(y, z) = y⁴ – 6y²z² + z⁴
P₁₇(y, z) = 4yz(z² – y²)
P₁₈(y, z) = (5h² – 4)z(z² – 3y²)
P₁₉(y, z) = (5h² – 4)y(3z² – y²)
P₂₀(y, z) = (15h⁴ – 20h² + 6)(z – y)(z + y)
P₂₁(y, z) = 2(15h⁴ – 20h² + 6)yz
P₂₂(y, z) = (35h⁶ – 60h⁴ + 30h² – 4)z
P₂₃(y, z) = (35h⁶ – 60h⁴ + 30h² – 4)y
P₂₄(y, z) = 70h⁸ – 140h⁶ + 90h⁴ – 20h² + 1
P₂₅(y, z) = z(z⁴ – 10y²z² + 5y⁴)
P₂₆(y, z) = y(5z⁴ – 10y²z² + y⁴)
P₂₇(y, z) = (6h² – 5)(–y² – 2yz + z²)(–y² + 2yz + z²)
P₂₈(y, z) = 4(6h² – 5)y(z – y)z(z + y)
P₂₉(y, z) = (21h⁴ – 30h² + 10)z(z² – 3y²)
P₃₀(y, z) = (21h⁴ – 30h² + 10)y(3z² – y²)
P₃₁(y, z) = (56h⁶ – 105h⁴ + 60h² – 10)(z + y)(z – y)
P₃₂(y, z) = 2(56h⁶ – 105h⁴ + 60h² – 10)yz
P₃₃(y, z) = (126h⁸ – 280h⁶ + 210h⁴ – 60h² + 5)z
P₃₄(y, z) = (126h⁸ – 280h⁶ + 210h⁴ – 60h² + 5)y
P₃₅(y, z) = 252h¹⁰ – 630h⁸ + 560h⁶ – 210h⁴ + 30h² – 1

Tabelle 2

R = –45.28
C₁ = 0.
C₂ = –3.62736 × 10^–4
C₃ = 1.08794 × 10^–4
C₄ = –3.26809 × 10^–5
C₅ = 0.
C₆ = 0.
C₇ = 5.76492 × 10^–5
C₈ = 0.
C₉ = 0.
C₁₀ = 7.68227 × 10^–5
C₁₁ to C₃₅ = 0.

Tabelle 3

R = –1015.65
C₁ = 0. C₂ = –2.76547 × 10^–3
C₃ = –3.97336 × 10^–4 C₄ = –6.00307 × 10^–3
C₅ = 0. C₆ = 0.
C₇ = 2.86173 × 10^–4 C₈ = –6.20009 × 10^–5
C₉ = 0. C₁₀ = 1.85528 × 10^–4
C₁₁ = 5.69790 × 10^–5 C₁₂ = 0.
C₁₃ = 0. C₁₄ = 5.06040 × 10^–7
C₁₅ = 0. C₁₆ = 7.34043 × 10^–6
C₁₇ = 0. C₁₈ = 0.
C₁₉ = 5.38955 × 10^–7 C₂₀ = 0.
C₂₁ = 0. C₂₂ = 0.
C₂₃ = 0. C₂₄ = 0.
C₂₅ = 0. C₂₆ = –5.28468 × 10^–7
C₂₇ to C₃₅ = 0.

Tabelle 4

R = –44.4872
C₁ = 0.
C₂ = 1.62886 × 10^–4
C₃ = –3.18370 × 10^–4
C₄ = –1.32386 × 10^–4
C₅ = 0.
C₆ = 0.
C₇ = 2.75552 × 10^–5
C₈ = –2.57167 × 10^–7
C₉ = 0.
C₁₀ = 1.38268 × 10^–5
C₁₁ = –5.42988 × 10^–7
C₁₂ = 0.
C₁₃ = 0.
C₁₄ = 0.
C₁₅ = 0.
C₁₆ = –6.58165 × 10^–7
C₁₇to C₃₅ = 0.

Tabelle 5

R = –102.312
C₁ = 0.
C₂ = –2.33454 × 10^–2
C₃ = –1.91725 × 10^–3
C₄ = –2.48900 × 10^–3
C₅ = 0
C₆ = 0.
C₇ = 1.75543 × 10^–4
C₈ = –4.61173 × 10^–6
C₉ = 0.
C₁₀ = 2.49986 × 10^–4
C₁₁ = –4.56405 × 10^–6
C₁₂ = 0.
C₁₃ = 0.
C₁₄ = 0.
C₁₅ = 0.
C₁₆ = –1.06213 × 10^–6
C₁₇ = 0.
C₁₈ = 0.
C₁₉ = –4.42025 × 10^–7
C₂₀ = 0.
C₂₁ to C₃₅ = 0.

Tabelle 6

R = –46.1096
C₁ = 0.
C₂ = –1.24099 × 10^–4
C₃ = 3.39675 × 10^–5
C₄ = 7.75597 × 10^–6
C₅ = 0.
C₆ = 0.
C₇ = 1.49735 × 10^–5
C₈ = 0.
C₉ = 0.
C₁₀ = 1.66527 × 10^–5
C₁₁ to C₃₅ = 0.

Tabelle 7

R = –1371.74
C₁ = 0.
C₂ = 7.56494 × 10^–3
C₃ = –2.84806 × 10^–3
C₄ = –1.21735 × 10^–3
C₅ = 0.
C₆ = 0.
C₇ = 1.77065 × 10^–4
C₈ = –2.81922 × 10^–6
C₉ = 0.
C₁₀ = 2.29306 × 10^–4
C₁₁ = 1.76453 × 10^–7
C₁₂ = 0.
C₁₃ = 0.
C₁₄ = –2.22345 × 10^–8
C₁₅ = 0.
C₁₆ = 1.19564 × 10^–6
C₁₇ = 0.
C₁₈ = 0.
C₁₉ = –2.82465 × 10^–9
C₂₀ = 0.
C₂₁ to C₃₅ = 0.

Gemäß der wie obig beschriebenen, vorliegenden Ausführungsform kann ein Fokuserfassungsgerät angegeben werden, in welchem jedes Element einer optischen Einrichtung zur Fokuserfassung, die an der Abbildungsebenenseite eines Objektives (einer fotoaufnehmende Linse) vorgesehen ist, in geeigneter Weise gesetzt ist, wobei in einem beliebigen Bereich oder/und in einer Vielzahl von Bereichen in einer vertikalen Richtung in einem fotografischen Feld ein Bereich, in welchem die Fokuserfassung möglich ist, im einzelnen zu dem oberen Abschnitt in einem fotografischen Bereich vergrößert werden kann, und die Fokuserfassung kann mit hoher Genauigkeit ebenso bei einem beliebigen Punkt in einem kontinuierlichen zwei-dimensionalen Bereich erzielt werden, und es kann ein optisches Gerät angegeben werden, welches das Gleiche verwendet.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Genauigkeit der Fokuserfassung beibehalten, und auch der Bereich, in welchem die Fokuserfassung möglich ist, kann deutlich vergrößert werden. Ebenso wird die Fokuserfassung auf einen kontinuierlichen, zweidimensionalen Bereich ausgeweitet, und es ist auf einfache Weise möglich, ein Objekt bei einer beliebigen gewünschten Position und in dem zweidimensionalen Bereich zu fokussieren, wobei der Freiheitsgrad des Festsetzens der Zusammensetzung, wenn Fotografie oder Beobachtung getan wird, anwächst, und wobei die Fokuserfassung unabhängig von der Richtung der Schwärzungsverteilung des Objektes möglich wird, und von daher wird die Häufigkeit, mit welcher die Fokuserfassung nicht möglich wird, deutlich herabgesetzt.
Die Fokuserfassung wird in dem zweidimensionalen Bereich möglich gemacht, und die optimale Fokuserfassungsgenauigkeit kann in Übereinstimmung mit der Lichtempfindlichkeit des Objektives ausgewählt werden, und von daher wird die Fokussierung mit hinreichender Genauigkeit möglich, selbst für eine Linse mit großer Blende und einer geringen Tiefenschärfe.
Von daher kann ein Fokuserfassungsgerät realisiert werden, in welchem die Fokuserfassung in einem zwei-dimensionalen Bereich möglich gemacht wird, und der Platzbedarf eines Fokuserfassungssystems und die resultierenden hohen Kosten und die gesteigerte Berechnungsprozesszeit kann auf das Äußerste heruntergedrückt werden, und welches in übliche Kameras und dergleichen eingeschlossen werden kann.

Claims

Fokuserfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Fokusierungszustands eines Objektivs (101), wobei die Vorrichtung umfasst: eine optische Suchereinheit (103–105) zum Betrachten eines mittels des Objektivs erzeugten Bilds durch die optische Suchereinheit, eine optische Sensoreinheit (7–9) zur Bildung zumindest eines Paars von Lichtmengenverteilungen auf der Basis von Lichtstrahlenbündelteilen, die durch unterschiedliche Pupillenbereiche der Austrittspupille (101a) des Objektivs durchgelassen wurden, zumindest ein Paar Sensoren (11-1, 11-2; 11-3, 11-4) zum Empfangen zumindest eines Paars der Lichtmengenverteilungen, einen halbdurchlässigen Spiegel (3), der in dem optischen Pfad von dem Objektiv zu der optischen Sensoreinheit angeordnet ist zum Reflektieren des Lichtstrahlenbündels von dem Objektiv zu der optischen Suchereinheit, und einen Reflektionsspiegel (4), der in dem optischen Pfad von dem halbdurchlässigen Spiegel zu der optischen Sensoreinheit angeordnet ist, zum Reflektieren des von dem halbdurchlässigen Spiegel durchgelassenen Lichtstrahlenbündels zu der optischen Sensoreinheit in einer Richtung, die entgegengesetzt gerichtet ist zu der Richtung des durch den halbdurchlässigen Spiegel reflektierten Lichts zu der optischen Suchereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (11-1, 11-2; 11-3, 11-4) Bereichssensoren sind, in denen eine Vielzahl von Pixel in zweidimensionaler Weise angeordnet ist, und der Reflektionsspiegel (4) bezüglich des einfallenden Lichts eine konkave reflektierende Oberfläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Oberfläche des Reflektionsspiegels (4) ein Teil einer geometrischen Oberfläche (21) mit einer Rotationssymmetrieachse (22) ist und wobei der Teil der geometrischen Oberfläche außerhalb der Rotationssymmetrieachse liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Oberfläche des Reflektionsspiegels (4) eine sphäroidische Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Sensoreinheit (7–9) eine Vielzahl von Paaren von Lichtmengenverteilungen bildet, und wobei die Sensoren (11) in entsprechender Weise in einer Vielzahl von Paaren (11-1 und 11-2, 11-3 und 11-4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die optische Sensoreinheit (7–9) zwei Paare von Lichtmengenverteilungen bildet, und die Sensoren in entsprechender Weise (11) in zwei Paaren (11-1 und 11-2, 11-3 und 11-4) vorgesehen sind und wobei ein Paar orthogonal zu dem anderen Paar angeordnet ist.
Fotografische Kamera, Videokamera, Beobachtungsvorrichtung oder weitere optische Vorrichtung mit einer Fokuserfassungsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5.