JPH02267506A - 自動合焦装置 - 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、ビデオカメラなどを用いて好適な、自動合焦
装置に関する。

〔従来の技術〕

家庭用ビデオカメラなどにおいては、その操作性を高め
るため、自動的に被写体に合焦するいわゆるＡＦ（オー
トフォーカス）機能を具備したものが、多くなっている
。即ち、この種カメラにおいては、被写体までの距離を
測定して合焦用レンズの合焦位置からのずれを検出し、
この検出結果によってモータ等によって上記合焦用レン
ズを合焦位置まで駆動するようになっている。

ところで、被写体までの距離を光を利用して測距する手
法は、例えば特公昭４６−２８５００号公報等に示され
ている如く古くから公知の手法であってビデオカメラ等
においては、発光素子から被写体に赤外光等を照射し、
被写体からの反射光を２分割された受光部で受光する。

いわゆる三角測距方式が多く採用されている。この２分
割された受光部（２つの受光素子）を用いる測距手法も
良く知られた測距手法で、２つの受光素子の受ける光量
が、等しくなった時に合焦用レンズが合焦状態にあると
見なすようになっていものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、以下の点について考慮されていなかっ
た。すなわち、撮影用レンズの光軸と、発光素子の位置
は、その構造上一致させることは。

出来ず、通常３０ｍｍ〜５０ｎｕ＋＋の位置のずれがあ
る。このために第２図（ａ）に示すように１発光素子２
から発光され、投射レンズ１を通して被写体に投射され
る発光スポットＳＰが、撮影用レンズの撮影範囲の中央
に位置する距離は、１ポイントしか存在しない。特に被
写体との距離が、小さくなるほど１発光スポットＳＰの
位置は、第２図（ｂ）に示すように撮影範囲の中央から
、大きくずれることになる。この為１通常撮影範囲の中
央に被写体を位置させるため、ピントが合わないという
問題が発生した。

本発明の目的は上記問題点を是正することが可能な自動
合焦装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、被写体とカメラとの距離が、変わっても、
測距用発光スポットが、撮影用レンズの撮影位置のほぼ
中央に位置させることにより達成される。例えば、投射
レンズ１を測定距離に応じて光軸と直角方向に移動する
ことにより達成される。

（作用） 被写体までの距離を測距する手段として、例えば、投射
レンズを光軸と直角方向に移動可能とし、撮影レンズの
撮影距離に連動して、撮影範囲のほぼ中央に測距用発光
スポットが、位置するように、順次移動するようにする
ことにより、広い範囲の撮影距離にわたり、ねらった被
写体に正確にピントを合わせることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明による自動合焦装置の一実施例を示す概略
構成図である。同図において、１は投射レンズ、２は発
光素子、３は受光レンズ、４は受光素子１．投射レンズ
１および受光レンズは、ホルダー７に設置されており回
転軸９を中心に回転移動できる祷造である。これらで被
写体測距部を構成している。５は平面板、６は平面板５
に設置したレバー　８はホルダー７に設置したカムフォ
ロア、１０はフォーカス環２３の端面に設けた第１のカ
ム面・６は平面板５にレバーを介して設置したカムフォ
ロア、　１２はフォーカス環２３の端面に設けた第２の
カム面、１３はＡＦモータ、１４はＡＦギヤを示し、こ
れらは合焦機能を構成している。１５は受光素子４の受
光量の状態により合焦状態を判定しＡＦモモ−−１３．
ＡＦギヤ１１を介してフォーカス環２３を開動制御する
合焦回路を示し、該回路は例えば第３図に示す如く構成
される。

同図において、４は２分割受光素子である。受光素子４
の各受光部４ａ、４ｂに光を受けたときに生じる光電出
力電流はそれぞれプリアンプ１０２ａ、１０２ｂによっ
て電圧に変換される。１０３ａ、１０３ｂはＡＧＣアン
プ、１０４ａ、　１０４ｂはＡＧＣアンプの制御用の検
波器、１１４は検波器１０４ａ、１０４ｂの大きい方の
出力信号によって、ＡＧＣアンプ１０３ａ、　１０３ｂ
の利得を制御するコントローラである。　１０５ａ、　
１０５ｂは被写体からの反射光の信号成分（ＡＧＣアン
プ１０３ａ。

１０３ｂの出力信号）を検波する同期検波器である。

同期検波器１０５ａ、　１０５ｂの出力信号は、それぞ
れ、積分器１０６ａ、　１０６ｂにおいて時間積分され
、時間積分された結果が出力される。積分器１０６ａ、
　１０６ｂの積分出力電圧は、それぞれ比較器１０７ａ
、ＩＱ７ｂにおいて、基準電圧（図示されていない）と
比較される。比較器１０７ａ、　１０７ｂの出力信号が
オアゲート１０８にて理論的に加算され、加算された信
号が出力される。オアゲート１０８の出力信号は、積分
器１０６ａ。

１０６ｂに入力される９例えば、オアゲート１０８の出
力信号が′１″′であった場合、積分器１０６ａ、　１
０６ｂは、入力信号に無関係に所定の積分動作をする。

比較器１．０７ａ、　１０７ｂの出力信号は、マイクロ
プロセッサ１０９に入力される。マイクロプロセッサ１
０９は、人力された信号に応じて同期信号、タイミング
信号、モータ駆動信号等を出力する。発光素子駆動回路
１１０は、マイクロプロセッサ１０９から入力される信
号に応じて発光ダイオード２を駆動する。すなわち５発
光素子２から発せられる光は、マイクロプロセッサ１０
９より発生された同期信号で、変調されている。そして
、マイクロプロセッサ１０９から発光素子駆動回路１１
０に供給される同期信号と同様な信号が同期検波器１０
５ａ、　１０５ｂに入力されている。この、マイクロプ
ロセッサ１０９より入力された同期信号に基づいて、同
期検波器１０５ａ、　１０５ｂにおいて、受光信号が検
波される。このような構成とすることにより、測距のた
めに発光素子２から発せられて被写体から反射した測距
用赤外光と、外界からの同じ波長の赤外光成分とが区別
される。

そして、同期検波器１０５ａ、　１０５ｂからは、発光
素子２から発せられ、被写体により反射した測距用信号
成分が出力される１以上述べたような構成と。

前記した測距用赤外光のみを通過させる光学的フィルタ
との組み合わせにより、測距用赤外光と、自然光とが区
別される。

モータ駆動回路１１１は、マイクロプロセッサ１０９か
ら入力された信号に応じてＡＦモータ１３を駆動する。

次にその自動合焦動作を説明する。

受光素子４ａ、４ｂで受光した光量に応じた信号が、プ
リアンプ１０２ａ、　１０２ｂで電圧に変換され、増幅
される。プリアンプ１０２ａ、　１０２ｂから出力され
た信号は、ＡＧＣアンプ１０３ａ、　１０３ｂに入力さ
れる。

このＡ　Ｇ　Ｃアンプ１０３ａ、　１０３ｂにおいては
、ＡＧＣアンプ１０３ａ、　１０３ｂから出力される信
号が一定振幅を越えて飽和することのないように、検波
器１０４ａ。

１０４ｂ及びコントローラ１１４　を介して入力された
信号により利得が制御され、プリアンプ１０２ａ、　１
０２ｂから入力された信号が増幅され、増幅された信号
が出力される。ＡＧＣアンプ１０３ａ、　１０３ｂより
出力された信号は同期検波器１０５ａ、　１０５ｂに入
力される。

同期検波器１０５ａ、　１０５ｂにおいては、ＡＧＣア
ンプ１０３ａ、　１０３ｂより入力された信号が、発光
素子２を駆動する信号と同様の同期信号によって同期検
波される。このことにより、被写体から反射された測距
用の信号成分が検波され、同期検波器１．０５ａ。

１０５ｂからは、検波された信号が出力される。この同
期検波器１０５ａ、　１０５ｂより出力された信号は微
弱であり、かつ、高周波成分が含まれており、Ｓ／Ｎが
悪い。そこで、同期検波器は１０５ａ、　１０５ｂより
出力された信号は積分器１０６ａ、　１０６ｂで積分さ
れる。

シ器１０６ａ、　１０６ｂにおいて信号が積分されると
、信号中に含まれる高周波成分が時間的に平均化され、
零となり、検波された信号成分が時間に比例した量とな
って出力される。

以後、受光素子４ａより得られた信号を処理する系統を
Ａｃｈ、受光素子４ｂより得られた信号を処理する系統
をＢｃｈとして説明する。

第４図に、受光素子４ａ、４ｂとで受光スポットの受光
状態が異なっている場合の、第３図に示されたブロック
図における各部の信号波形図が示されている。第４図は
、受光素子４ａ　（Ａｃｈ　）の受光量が、受光素子４
ｂ　（ＢＣｈ　）のそれより大きい場合の各部信号波形
が示されている。この場合、第４図に示されているよう
に、積分器１０６ａの出力電圧と積分器１０６ｂの出力
電力とでは、基準電圧Ｖ１に達する時刻が異なる。Ａｃ
ｈ（受光素子４ａ）の受光量が大きい場合、積分器１０
６ａの出力電圧の変化量が積分器１０６ｂのそれより大
きい、Ａｃｈにおいて、時刻ｔ０で積分スタート後、時
刻ｔｉで、出力電圧が基準電圧Ｖ工に達したとする。こ
のとき、時刻ｔ工で基準電圧に達したことが比較器１０
７ａで検出され、比較器１０７ａの出力信号が１１０１
１からＪｌ　１−　Ｉ＋に変化する。この比較器１０７
ａの出力信号ｉｔ　Ｉ　１１はオアゲート１０８を通し
て積分器１０６ａ、１０６ｂに印加される。積分器１０
６ａ、　１０６ｂに前記信号“１”が印加された後は、
積分器１０６ａ、　１０６ｂは、あらかじめ定められた
時間積分の積分動作を行なう、そして、時刻ｔ２におい
て、積分器１０６ｂ　（Ｂｃｈ　）の出力電圧が基準電
圧ｖｉに達したとする。すると、積分器１０６ａの積分
特性と、積分器１０６ｂの積分特性とが同じ場合、この
時間差１．−１．は、時刻１１における積分器１０６ｂ
　（Ｂｃｈ）の出力電圧と基準電圧との差の電圧ΔＶの
大きさに比例した時間となる。従って１時間差（ｔｚ　
　ｔｘ）が計測されれば、合焦状態が判定される。★だ
、時間差（ｔｉ　　ｔｚ）の符号により、どちらにピン
トがずれているかも判定される。すなわち、積分器１０
６ａ　（Ａｃｈ）の出力電圧と積分器１０６ｂ　（Ｂａ
ｈ）の出力電圧のどちらが先に基準電圧に達するかによ
って、時間差（ｔｚ−ｔｉ）の値の符号が異なる。これ
らのことから、時間差１．−１１の符号により、ピント
のずれの方向によりピントのずれの方向が判別され１時
間差１．−１１の絶対値の大きさによりピントのずれの
量が判別される。この時間差１．−１、がマイクロプロ
セッサ１０９により計測され、モータ駆動回路１１１に
モータ１３の回転方向を指示する信号が供給される。こ
の二とによりモータ１３の動作が制御される６時刻ｔ２
後、マイクロプロセッサ１０９より、積分器１０６ａ、
　１０６ｂにリセット信号が供給され、積分器１０６ａ
、　１０６ｂはリセットされる０以上述べたようにして
、合焦動作をする。ここで１発光スポツトが固定の場合
、至近距離撮影時、前述した問題が生じる。

本発明は、この問題を是正してなるものであり。

投射レンズと受光レンズを第１図に示すように配置する
と共に、フォーカス環２３の回転に連動して、撮影用レ
ンズの光軸に、はぼ直角方向に投射レンズと受光レンズ
を移動させてなるものである。以下、その移動手段につ
いて説明する。移動手段は例えば第１図に示すように、
回転中心軸９を中心に回転できるホルダー７に、投射レ
ンズ１を取付け、フォーカス環２３の端面に設置された
第１のカム面１０と当接するカムフォロア８の変位に従
って。

上記ホルダー７が回転し、投射レンズ１を、回転中心軸
９に直角な方向に移動する。

以上のように、被写体が撮影レンズの光軸上のどの距離
にあってもフォーカス環２３の回転に従って、発光レン
ズ１を移動し、その発光スポットは、合焦用撮影レンズ
２２の撮影範囲の中央にある被写体に照射される。かく
して、どのような距離でも、ねらった被写体に正確にピ
ントを合わせることができる。

上記実施例では、投射レンズ１と受光レンズ２が１両方
ともホルダー７に固定した場合について説明したが、投
射レンズ１のみホルダー７に固定された構成でもよいこ
とは明らかである。

第５図は、本発明の別の実施例を示す、第５図において
３０は、投射レンズ１の光線をさえぎらない位置に設置
されたガイドバー、　３１は、ガイドバー３０に摺動す
るホルダーであり、ホルダー３１に、投射レンズ１が固
定される。３２はレバー、３３はバネであり、バネ３３
により、ホルダー３１とレバー３２は当接し、レバー３
２に設置されたカムフォロア８の動作により、ガイドバ
ーにそって、投射レンズ１を移動する。カムフォロア８
は、フォーカス環２３の端面に設置された第１のカム面
ＩＯと当接するため、フォーカス環２３の回転により、
カム面ｌＯが移動し、カムフォロア８を変位させ、ホル
ダー３１を動かすため、投射レンズ１が移動する。

上記実施例では、投射レンズ１のみが、ホルダー３１に
固定された場合について説明したが、投射レンズ１およ
び受光レンズ２をホルダー３１に固定した構成でもよい
ことは、明らかである。

（発明の効果〕 本発明によれば、被写体とカメラとの距離が、変わって
も、測距用発光スポットが撮影用レンズの撮影範囲のほ
ぼ中央に位置するようにできるので、非常に広い範囲に
わたって、ねらった被写体に正確にピントを合わせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の自動合焦装置の一実施例を示す概略図
、第２図（ａ）、（ｂ）は従来例の発光スポットと撮影
範囲の関係を示す概略図、第３図は本発明の自動合焦装
置の一例を示すブロック図、第４図はその説明に供する
波形図、第５図は本発明の自動合焦装置の別の実施例を
示す断面図である。 １・・・投写レンズ、２・・・発光素子３・・・受光レ
ンズ、４・・・受光素子７．３１・・・ホルダー ８１１固 高 図 ＩＩＩ番１４゜ ８（■すｊ＋ ｌｌ！Ｘすｔｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を用いて被写体までの距離を測距するオートフォ
   ーカス方式において、発光スポットが、撮影レンズ系の
   撮影範囲のほぼ中央から、ずれないように補正するため
   に、投射レンズの移動手段とフォーカス環の位置に応じ
   て駆動する駆動手段とからなることを特徴とする自動合
   焦装置。 ２、上記投射レンズの移動手段は、投射レンズと、受光
   レンズが一体となることを特徴とする請求項１記載の自
   動合焦装置。