JPH0731299B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラなどに用いて好適な自動焦点調
節装置に関する。

〔従来技術〕

従来、ビデオカメラには、操作性を高めるために焦点を
自動的に調節する手段が設けられている。

かかる手段は種々提案されているが、たとえば、発光手
段と受光手段とを備え、発光手段から発した光を被写体
に照射し、これからの反射光を受光手段で受光し、受光
手段におけるセンサーでの反射光の照射位置を検出して
焦点を調節するようにした技術が知られている。本出願
人による特願昭60−92230号に記載されたものもその一
例である。これは、受光部の受光レンズと受光素子との
間に回転可能な平行平面透明板を撮影レンズを移動させ
るフォーカス環のカムに接触させフォーカス環の移動に
連動して回転するように構成されている。被写体からの
反射体は受光レンズと平行平面透明板を経て、受光面を
２つに分割した受光素子（２分割センサー）の各分割面
に均等に入射しないとき、即ち、非合焦時はフォーカス
環がモーターで回動され、それに伴ない、フォーカス環
のカムに接する平行平面透明板も回動軸を中心として、
反射光が２分割センサーの各分割面に均等に入射するま
で回動する。これによって、ビデオカメラの焦点が合わ
されることになる。又、従来例では、平行平面板の総回
転角は、受光レンズ光軸と撮影レンズ光軸との距離（す
なわち基線長の1/2でもある）および、フォーカス環移
動量から決まってしまう。

一方、平行平面透明板の総回転角は赤外光受光ビーム全
反射とならない許容範囲内（例えば、平行平面板屈折率
1.5168のとき41.2゜となる）で、できるだけ大きな値を
取ることが望ましい。その理由として２つあり、その１
つとして、合焦制度向上のための平行平面透明板回転角
許容公差が総回転角に比例していることから、前記公差
を大きくとることができる。２つとして、平行平面透明
板の厚みを薄くすることができ、平行平面透明板の軽量
化及びプラスチック成形品の場合は成形時のヒケ防止も
できる点にある。平行平面透明板の総回転角と厚みの関
係については、以下第３図を参照して説明する。

第３図は自動焦点調節装置における平行平面透明板の作
用を説明する側面図であって、３は受光レンズ、４は受
光素子、５は平行平面透明板、5aは光軸に対して直交す
る回転軸、5bはフォーカス環のカムに接触するカムフォ
ロアー、5cは平行平面透明板とカムフォロアーを連結す
るレバー、12は光軸、13は反射光入射光線、Ｄは被写体
至近距離、ｆは受光レンズ焦点距離、θは平行平面透明
板の総回転角、t,Nはそれぞれ平行平面透明板の厚み、
屈折率、Ｌは投射レンズの光軸と受光レンズの光軸との
距離すなわち基線長である。

同図において、投射レンズから投射されて被写体で反射
した反射光は反射入力光線13として受光レンズ３に入射
し、平行平面透明板５を経て受光素子４に到達する。

第４図は平行平面透明板の構成例を示す正面図であっ
て、５は平行平面透明板、5aは回転軸、5bはカムフォロ
アー、5cはレバーで各々第３図に同一符号で示した部分
に相当する。

同図において、レバー5cは平行平面透明板５に一方を固
定され、他方の端部にカムフォロアー5bが固定されてい
る。なお、このレバー5cとカムフォロアー5bは平行平面
透明板５又はその保持部材と一体に形成してもよい。

図示の構成により、カムフォロアー5bがフォーカス環の
カムにより移動させられると、レバー5cを介して平行平
面透明板５が回転軸5aを中心に回転されることになる。

このとき、被写体距離に応じて決まる平行平面透明板５
の総回転角θとその厚さｔとの関係は、次の３つの式に
より規定される。

但し、i₁は入射角、i₂は出射角である。

ここで、平行平面透明板の総回転角θとその厚みｔとの
関係を具体的数値について計算した例を示す。条件とし
て、Ｄ＝1200、Ｌ＝20、ｆ＝30.802、Ｎ＝1.4897とする
と、 θ ｔ 20.653゜ 4mm 26.490゜ 3mm 36.893゜ 2mm となり、総回転角θを大きくすると、厚みｔは薄くなる
という関係がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例においては平行平面透明板の総回転角は、フ
ォーカス環移動量と基線長が決まってしまうと任意に選
択できないから、総回転角を大きくとりたくても不可能
となり、平行平面透明板の回転角が小さいとき、厚みは
厚くなるという問題があった。

本発明は、上記従来例の問題点を解決し、構成が簡単で
かつ小型化可能な自動焦点調節装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

平行平面透明板の総回転角を大きくすることは許容公差
が総回転角に比例しているので有利であることは既に述
べたとうりであり、その手段としては、（１）フォーカ
ス環移動量を大きくする、（２）基線長を短かくする、
（３）レバー長を短かくするの３点が考えられるが、
（１）は光学設計から必然的に決まるので任意に大きく
とれない。（２）は短かくするより長くした方が性能向
上から有利であるため短かくしたくない。一方、（３）
のレバー長を短かくする手段を選べば従来の設計値で簡
単に平行平面透明板の総回転角と厚さを任意に選定する
ことができることになる。

従って、上記本発明の目的は、発光部光軸と受光部光軸
との配置を撮影レンズ光軸に対して不均等に配置、すな
わち、基線長及びフォーカス環移動量を変えずに偏心さ
せ、受光部の方を発光部より任意に短かく配置すること
により平行平面透明板とカムフォロアーを連結するレバ
ーの長さを短かくし、平行平面透明板の総回転角とその
厚さを任意に選定できるように構成することにより達成
される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による自動焦点調節装置の一実施例を示
す断面構成図であって、１は投射光学系を構成する投射
レンズ、２は発光素子（例えば赤外光発光ダイオー
ド）、３は受光光学系を構成する受光レンズ、４は受光
素子（２分割センサー、例えば２分割ピンフォトダイオ
ード）、５は平行平面透明板（例えば、ガラス、又はプ
ラスチック板）、６はフォーカス環、７はカム、８は弾
性部材（例えば引張りコイルバネ）、９はカメラ本体、
10は被写体である。この実施例においては、投射レンズ
１と発光素子２とで発光部が構成され、受光レンズ３と
受光素子４と側面に光軸に対して直交する回転軸5aに関
して回転可能な平行平面透明板５とフォーカス環６のカ
ム７にカムフォロアー5bを隙間なく接触させるための弾
性部材８とカムフォロアー5bと平行平面透明板５と連結
するレバー5cとで受光部が構成される。

同図において、発光素子２よりの光は、投射レンズ１を
経て、被写体10に投射され、この被写体10からの反射光
は、受光レンズ３と平行平面透明板５を経て、受光素子
４に到達する。このとき、反射光が受光素子４の２分割
センサーの各分割面に均等に入射しないとき、即ち、非
合焦時は、フォーカス環６がモーター（図示せず）で回
動され、それに伴ないフォーカス環６のカム７に接する
カムフォロアー5bを介して平行平面透明板５も回転軸5a
を中心として、反射光が２分割センサーの各分割面に均
等に入射するまで回転する。

これによって、ビデオカメラの焦点が合わされることに
なる。

第２図は第１図の被写体10側からみたビデオカメラの正
面図であって、11は撮影レンズであり、Ｌは投射レンズ
１と受光レンズ３との基線長、l₁とl₂はそれぞれ投写レ
ンズ１と受光レンズ３の光軸を結ぶ直線（基線）に垂直
で撮影レンズ11の光軸を通る直線が前記基線と交わる点
から投射レンズの光軸と受光レンズの光軸との各々の距
離であり、Ｌ＝l₁＋l₂の関係にある。なお、第１図に対
応する部分には同一符号を付してある。

同図において、基線長Ｌは撮影レンズ11の光軸に対し
て、投射レンズ１の距離l₁と受光レンズ３の距離l₂が不
均等になるように該基線の中点を偏心させ、受光レンズ
２の距離l₂を投射レンズ１の距離l₁より任意に短かく配
置し、第１図に示した平行平面透明板５の回転軸5aから
カムフォロアー5bまでの距離、すなわちレバー5cを短か
くして平行平面透明板５の総回転角（第３図におけるθ
を任意に大きくするようにしている。

このように、本実施例によれば、発光部光軸と受光部光
軸との配置を撮影レンズ光軸に対して不均等に配置、す
なわち、基線長を変えずに偏心させ、受光部の距離l₂を
発光部の距離l₁より任意に短かくすることにより平行平
面透明板５のレバー長を短かくして、任意に総回転角を
大きくすることができ、従来技術と同等の構造で小型化
したビデオカメラ等を構成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、投射レンズと受
光レンズの基線長と撮影レンズのフォーカス環移動量を
変えずに平行平面透明板の総回動角を任意に大きくで
き、厚みも薄くできるので、機構も簡単な構成にするこ
とができて、全体的にコンパクトとなるとともに、信頼
性も大幅に向上するなど、従来技術を上まわる優れた機
能の自動焦点調節装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動焦点調節装置の一実施例を示
す断面構成図、第２図はその被写体側からみたビデオカ
メラの正面図、第３図は自動焦点調節装置における平行
平面透明板の作用を説明する側面図、第４図は平行平面
透明板の構成例を示す正面図である。 １……投射レンズ ２……発光素子 ３……受光レンズ ４……受光素子 ５……平行平面透明板 5a……回転軸 5b……カムフォロアー 5c……レバー ６……フォーカス環 ７……カム ８……弾性部材 ９……カメラ本体 10……被写体 11……撮影レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 賢治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 佐藤 裕信 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投射光学系と発光素子とから成る発光部
   と、受光光学系とと受光素子とから成る発光部とを備
   え、該発光部が発した光で被写体を照射し、該被写体か
   らの反射光を該受光部で受光し、該受光部での該反射光
   の受光状態に応じて撮影レンズを繰り出し動作させるこ
   とにより、該被写体に焦点を合わせるようにし、かつ該
   受光光学系と該受光素子との間に、該投射光学系の光軸
   と該受光光学系の光軸とを含む平面に垂直な軸に関して
   回転可能に並行平面透明板を設け、該並行平面透明板を
   該撮影レンズの繰り出し動作に連動して回転させるよう
   にした自動焦点調節装置において、前記発光部の光軸と
   前記受光部の光軸に直交する直線を基線とすると、該基
   線及び前記撮影レンズの光軸に直交する直線が該基線と
   交わる点から前記発光部の光軸までの距離より、該基線
   及び前記撮影レンズの光軸に直交する直交が該基線と交
   わる点から前記受光部の光軸までの距離が短くなるよう
   に、前記発光部と前記受光部を配置したことを特徴とす
   る自動焦点調節装置。