JP3003937B2 - Focus adjustment system - Google Patents

Focus adjustment system

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JP3003937B2
JP3003937B2 JP18210089A JP18210089A JP3003937B2 JP 3003937 B2 JP3003937 B2 JP 3003937B2 JP 18210089 A JP18210089 A JP 18210089A JP 18210089 A JP18210089 A JP 18210089A JP 3003937 B2 JP3003937 B2 JP 3003937B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、合焦調節システム、詳しくは、撮像光学系
による被写体像の鮮鋭度がより高い方向に該撮像光学系
の合焦調節用エレメントを漸次変位せしめる方式の合焦
調節システムにおいて、上記合焦調節動作を補助光の照
射によって行なうものに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus adjustment system, and more particularly, to a focus adjustment element of an imaging optical system in a direction in which the sharpness of a subject image by the imaging optical system is higher. In which the focus adjustment operation is performed by irradiating auxiliary light.

[従来の技術] スチルカメラにおいて、コントラスト方式の自動合焦
手段(以下AFと称す)を有するものである場合、通常、
所定の輝度を有する被写体の撮影時には、被写体からの
反射光をテーキングレンズを介して取り込み、その被写
体像の鮮鋭度を測定することによって合焦点を検出し、
合焦動作を行なうことができる。しかし、低光量の被写
体の撮影時には、被写体からの反射光が少ないため、像
の鮮鋭度を測定することができない。このような場合、
従来のカメラでは、ストロボ照射とは別途に、補助光を
被写体に照射しその反射光をテーキングレンズを介して
取込み、被写体像の鮮鋭度を測定することによって合焦
動作を行なっている。
[Prior Art] When a still camera has a contrast type automatic focusing unit (hereinafter, referred to as AF), usually,
When photographing a subject having a predetermined luminance, the reflected light from the subject is captured via a taking lens, and the focus is detected by measuring the sharpness of the subject image.
A focusing operation can be performed. However, when photographing a low light quantity subject, the sharpness of the image cannot be measured because the amount of reflected light from the subject is small. In such a case,
In a conventional camera, a focusing operation is performed by irradiating a subject with auxiliary light, taking in reflected light of the subject through a taking lens, and measuring the sharpness of the subject image, separately from strobe irradiation.

そして、上記補助光の照射範囲は一般に省電力対策
上、被写体の一部を照射するように設定されている。即
ち、第2図に示されるように画枠61に対して補助光照射
範囲は照射部62に示される狭い範囲に止め、電池の消耗
をなるべく減じている。
The irradiation range of the auxiliary light is generally set so as to irradiate a part of the subject in order to save power. That is, as shown in FIG. 2, the auxiliary light irradiation range for the image frame 61 is limited to a narrow range indicated by the irradiation unit 62, and the consumption of the battery is reduced as much as possible.

なお、別の合焦調節装置のためのオートフォーカス用
投光装置として、特開平1−112212号公報に公開された
ものは合焦のため補助光の投射装置に関するものであっ
て、撮影レンズ光軸上に上記補助光の投射像を結像させ
るようにしたものである。
As an auto-focusing light projecting device for another focus adjusting device, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-112212 relates to an auxiliary light projecting device for focusing, and a photographing lens light device. The projection image of the auxiliary light is formed on an axis.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上述の従来の照射用の補助光を用いるコン
トラスト方式AF装置によると、上記補助光の照射系は固
定焦点系であるのでその照射部62の輪郭がボケた状態で
あり、また補助光の照射部62近傍の被写体に凹凸が少な
く、また明度の変化も少ない、所謂、低コントラストの
被写体であるような場合には、合焦検出のためのコント
ラストの値、即ち、像の高周波成分が低く、合焦精度が
低下してしまうという不具合があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the above-described conventional contrast type AF apparatus using the auxiliary light for irradiation, since the auxiliary light irradiation system is a fixed focus system, the contour of the irradiation unit 62 is blurred. In the case where the subject is in a state where the subject is located near the auxiliary light irradiating portion 62 and has little unevenness and little change in brightness, that is, a so-called low-contrast subject, the contrast value for focus detection is set. That is, there is a problem that the high frequency component of the image is low and the focusing accuracy is reduced.

本発明の目的は、上記の不具合を解決するため、撮像
光学系の合焦調節用エレメントを撮像の鮮鋭度がより高
くなるように漸次変位せしめる方式、所謂コントラスト
方式の合焦調節システムにおいて、補助光によるAFを行
なう場合、被写体上において、少なくとも一部のピント
が合った補助光の照射パターンによって被写体上の上記
パターン像のコントラストを検出できるようにして、コ
ントラストの少ない被写体に対しても良好なAF動作が可
能となる合焦調節用システムを提供するにある。
An object of the present invention is to provide a so-called contrast-type focusing adjustment system in which a focusing adjustment element of an imaging optical system is gradually displaced so as to increase the sharpness of imaging, in order to solve the above-described disadvantage. When performing AF using light, the contrast of the pattern image on the subject can be detected by the illumination pattern of the auxiliary light that is at least partially focused on the subject. An object of the present invention is to provide a focus adjustment system that enables AF operation.

[課題を解決するための手段および作用] 本発明による合焦調節システムは、面状の撮像領域を
もった撮像機能を有し、撮像領域内の少なくとも一部分
の面状領域が測距またはフォーカシング制御情報化用に
専用または兼用の測距領域として設定されており、補助
光照射手段による補助光の所定の照射に係る当該撮像光
学系による像の鮮鋭度がより高くなる方向に同撮像光学
系の合焦調節用エレメントを漸次変位せしめる方式の合
焦調節システムであって、上記補助光照射手段は所定パ
ターンの面状の光投射部を有し、且つ、該光投射部の光
投射面とこれに対応する光投射用結像光学系との配置形
態が、上記撮像光学系の合焦調節可能範囲の少なくとも
所定範囲内では該当するいずれの距離においても像の鮮
鋭度を検出するに十分な照射パターンのピント状態が同
パターンの少なくとも一部分について得られるよう、上
記光投射面と上記光投射用結像光学系の主平面との交角
が所定角度を維持すべく構成されており、かつまた、上
記合焦調節可能範囲の少なくとも所定範囲内では該当す
るいずれの距離においても補助光による被写体照射範囲
が前記測距領域に対応した測距視野中心に対して実質的
に均等な分布となるべく、設定されてなることを特徴と
する。
[Means and Actions for Solving the Problems] A focus adjustment system according to the present invention has an imaging function having a planar imaging region, and at least a part of the planar region in the imaging region is subjected to distance measurement or focusing control. It is set as a dedicated or dual-purpose distance measurement area for informationization, and the imaging optical system is directed in a direction in which the sharpness of an image by the imaging optical system related to predetermined irradiation of auxiliary light by the auxiliary light irradiation unit becomes higher. A focus adjusting system of a system for gradually displacing a focus adjusting element, wherein the auxiliary light irradiating means has a planar light projecting portion having a predetermined pattern, and a light projecting surface of the light projecting portion and a light projecting surface of the light projecting portion. When the arrangement form with the light projection imaging optical system corresponding to the above is sufficient irradiation for detecting the sharpness of the image at any applicable distance within at least a predetermined range of the focus adjustment range of the imaging optical system. Patter As the focus state of the image is obtained for at least a part of the same pattern, the intersection angle between the light projection surface and the main plane of the light projection imaging optical system is configured to maintain a predetermined angle, and At least within the predetermined range of the focus adjustable range, the subject irradiation range by the auxiliary light is set to have a substantially uniform distribution with respect to the center of the distance measurement field corresponding to the distance measurement region at any applicable distance. It is characterized by being done.

[実 施 例] 先ず、本発明の実施例を説明するに先立って、第2,3
図によって本発明の概念を説明する。
[Embodiment] First, before describing an embodiment of the present invention, the second and third embodiments will be described.
The concept of the present invention will be described with reference to the drawings.

上述したように、本発明は、被写体像の鮮鋭度のより
高い方向、即ち、撮像信号の高周波成分(以下、コント
ラスト値と称す)がより多くなる方向に撮像光学系の合
焦調節用エレメントを漸次変位せしめる、所謂コントラ
スト方式の合焦調節システムにおいて、その合焦に補助
光照射手段を用いるシステムに関するものである。
As described above, according to the present invention, the focus adjustment element of the imaging optical system is adjusted in a direction in which the sharpness of the subject image is higher, that is, in a direction in which the high frequency component (hereinafter, referred to as a contrast value) of the imaging signal is larger. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called contrast-type focusing adjustment system in which an auxiliary light irradiating means is used for focusing.

このシステムは、像を検出する撮像素子、および、コ
ントラスト値の検出回路と、合焦調節用エレメントであ
る撮像用のフォーカシングレンズを有し、そしてフォー
カシングレンズを含む撮影レンズを介して、補助光照射
手段によって検出される照射パターン63の反射光をパタ
ーンの撮像信号として取込み、その鮮鋭度を検出して合
焦動作を行なうものである。
This system has an image sensor for detecting an image, a circuit for detecting a contrast value, and a focusing lens for imaging which is a focus adjusting element, and irradiates an auxiliary light through a photographing lens including the focusing lens. The reflected light of the irradiation pattern 63 detected by the means is taken in as an image pickup signal of the pattern, and its sharpness is detected to perform a focusing operation.

上記補助光照射手段は、第2図(A)に示すような所
定パターンの面状の光投射部4aを有する、面光源LED4の
光を合焦可能な光投射用結像光学系である投射レンズを
介して被写体に向けて照射し、第2図(B)に示すよう
な照射パターン63を画枠61の中央部に結像させるものと
する。なお、上記照射パターン63は、上記撮像素子の水
平走査方向Hに対して、高周波成分がより多く検出でき
るパターンであること、即ち、水平走査方向Hの走査線
に対してパターン輪郭線が解像可能な範囲で数多く交叉
するようなパターンが合焦精度上好ましい。また、上記
照射パターン63は撮影用のフォーカシングレンズの合焦
動作に関連し、そのフォーカシングレンズ合焦のための
変位に伴って、その合焦距離に、照射パターン63のピン
トが合致するように上記投射レンズを変位させるものと
する。従って、フォーカシングレンズが合焦方向に変位
すると、投射レンズもその変化に関連して変位し、上記
照射パターン63の輪郭の鮮鋭度がより高くなるように変
化する。そして、そのパターン63の輪郭が被写体上で最
も鮮鋭になると、フォーカシングレンズもその被写体に
合焦している状態となる。
The auxiliary light irradiating means is a light projecting optical system having a planar light projecting portion 4a having a predetermined pattern as shown in FIG. 2A and capable of focusing light of the surface light source LED4. Irradiation is performed on the subject through the lens, and an irradiation pattern 63 as shown in FIG. Note that the irradiation pattern 63 is a pattern in which more high-frequency components can be detected in the horizontal scanning direction H of the image sensor, that is, the pattern contour is resolved with respect to the scanning lines in the horizontal scanning direction H. A pattern that crosses as many as possible is preferable in terms of focusing accuracy. Further, the irradiation pattern 63 is related to the focusing operation of the focusing lens for photographing, and the displacement of the focusing lens for focusing is performed so that the focus of the irradiation pattern 63 matches the focusing distance. The projection lens is displaced. Therefore, when the focusing lens is displaced in the focusing direction, the projection lens is also displaced in accordance with the change, and changes so that the sharpness of the contour of the irradiation pattern 63 becomes higher. When the contour of the pattern 63 becomes sharpest on the subject, the focusing lens is also focused on the subject.

第3図(A),(B),(C)は、上記照射パターン
の結像状態を示すもので、第3図(B)は被写体距離
を、例えば1.7mとして、フォーカシングレンズがその被
写体に合焦した状態にあるとすれば、上述のように照射
パターンもピントの合った状態となり、その場合の照射
パターン63を示すものである。また、第3図(A),
(C)はフォーカシングレンズが未合焦状態、即ち、そ
れぞれ、前ピンまたは後ピンの場合のボケた状態の照射
パターン63′,63″を示す。そして第3図(D),
(E),(F)はそれぞれ第3図(A),(B),
(C)の各照射パターン63′,63,63″が撮像素子に入力
され、その像の水平走査方向Hに対する光量の変化を示
すものであって、第3図(D)または(F)は未合焦状
態に対するものであるから、その波形にシャープさがな
く、コントラスト値も低い。従って、引続いて合焦動作
が行なわれ、照射パターン63のように最も鮮鋭なパター
ンとなると、その光量の変化の波形も第3図(E)のよ
うにシャープとなり、コントラスト値最大となって、フ
ォーカシングレンズの合焦が終了することになる。
3 (A), (B) and (C) show the state of image formation of the above-mentioned irradiation pattern. FIG. 3 (B) shows an example in which the object distance is set to, for example, 1.7 m and the focusing lens is applied to the object. Assuming that the object is in focus, the irradiation pattern is also in focus as described above, and shows the irradiation pattern 63 in that case. FIG. 3 (A),
3C shows the irradiation patterns 63 'and 63 "when the focusing lens is out of focus, that is, when the focusing lens is in the front focus or the back focus, respectively.
(E) and (F) are FIGS. 3 (A), (B),
Each of the irradiation patterns 63 ', 63, 63 "of (C) is input to the image sensor, and shows a change in the amount of light of the image in the horizontal scanning direction H. FIG. 3 (D) or (F) Since the waveform is not sharp and the contrast value is low because the waveform is for an unfocused state, when the focusing operation is continuously performed and the sharpest pattern such as the irradiation pattern 63 is obtained, the light amount becomes large. The waveform of the change becomes sharp as shown in FIG. 3 (E), the contrast value becomes maximum, and the focusing of the focusing lens is completed.

なお、上記に説明したものでは、補助光照射手段の投
射レンズと撮影用のフォーカシングレンズとを同一距離
で合焦するように対応させて変化させたが、必ずしも投
射レンズを変化させる必要なく、補助光の光投射面とそ
の光投射の結像光学系である投射レンズの主平面との交
角が所定の角度(第6,10図のθで示される)だけ傾けて
配設して構成させ、撮像光学系の合焦調節可能範囲に該
当するいずれの距離においても照射パターンのいずれか
の部分がピントが合った状態を維持するように補助光投
射手段を設定すれば、本発明による合焦調節システムを
実現することができる。
In the above description, the projection lens of the auxiliary light irradiating means and the focusing lens for photographing are changed so as to correspond to focus at the same distance. However, it is not always necessary to change the projection lens. The intersection angle between the light projection surface of the light and the main plane of the projection lens, which is an imaging optical system for the light projection, is arranged to be inclined at a predetermined angle (indicated by θ in FIGS. 6 and 10), If the auxiliary light projecting means is set so that any part of the irradiation pattern is kept in focus at any distance corresponding to the focus adjustable range of the imaging optical system, the focus adjustment according to the present invention can be performed. The system can be realized.

次に、本発明の第1実施例による合焦調節システムに
ついて、第1〜4図によって説明する。
Next, a focus adjustment system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図に示されるように、上記合焦調節システムの構
成は、撮像光学系の合焦調節用エレメントであるフォー
カシングレンズ1を含む撮影レンズ(第1図に図示せ
ず)と、撮像素子であるCCD2と、補助光照射手段である
合焦のための変位が可能な投射レンズ3と面光源であっ
て、所定のパターンを有する面状の光投光部4aを有する
LED4(第2図(A)参照)と、上記CCD2の撮像信号のた
めのサンプルホールド回路であって、ビデオ記録信号を
出力する前処理回路5と、その前処理回路5の出力の高
周波成分を抽出するバンドパスフィルタBPF6と、検波回
路12と、エリア積分回路7と、上記コントラスト値の変
化に関連してフォーカシングレンズ1および投射レンズ
3を駆動するための電気信号を出力するフォーカス駆動
制御回路10と、上記フォーカシングレンズ1と投射レン
ズ3を合焦方向に変位させるためのレンズ駆動装置9
と、上記LED4のドライブ用であるLED駆動回路11と、CPU
8によって構成されている。
As shown in FIG. 1, the configuration of the focus adjustment system includes a photographic lens (not shown in FIG. 1) including a focusing lens 1 which is a focus adjustment element of an imaging optical system, and an image sensor. A CCD 2, a projection lens 3 that is displaceable for focusing, which is an auxiliary light irradiating unit, and a surface light source, having a planar light projecting unit 4 a having a predetermined pattern
An LED 4 (see FIG. 2 (A)), a sample-and-hold circuit for the CCD2 image pickup signal, a pre-processing circuit 5 for outputting a video recording signal, and a high-frequency component of the output of the pre-processing circuit 5 A band-pass filter BPF6 to be extracted, a detection circuit 12, an area integration circuit 7, and a focus drive control circuit 10 for outputting an electric signal for driving the focusing lens 1 and the projection lens 3 in relation to the change in the contrast value. And a lens driving device 9 for displacing the focusing lens 1 and the projection lens 3 in the focusing direction.
And an LED drive circuit 11 for driving the LED 4 and a CPU
Consists of eight.

なお、上記BPF6の代わりに、ハイパスフィルタHPFで
構成してもよい。また、上記エリア積分回路7は、BPF6
の出力である高周波成分が検波回路12で検波された信号
を画枠61の照射パーン63(第2図(B)参照)を含む測
距領域62について積分し、その値をコントラスト値とし
て出力するものである。更に、CPU8は上記の各回路をコ
ントロールすると同時に上記コントラスト値の変化に基
づいてフォーカス駆動のコントロールを行なうものであ
る。
Note that a high-pass filter HPF may be used instead of the BPF 6 described above. Further, the area integration circuit 7 includes a BPF 6
The signal obtained by detecting the high frequency component output from the detection circuit 12 by the detection circuit 12 is integrated with respect to the distance measurement area 62 including the irradiation pan 63 (see FIG. 2B) of the image frame 61, and the value is output as a contrast value. Things. Further, the CPU 8 controls each of the above circuits and simultaneously controls the focus drive based on the change in the contrast value.

上記撮像光学系、補助光照射光学系およびレンズ駆動
装置9の更に具体的な構成および配置を第4図(A),
(B)によって説明する。
FIGS. 4A and 4B show more specific configurations and arrangements of the imaging optical system, the auxiliary light irradiation optical system, and the lens driving device 9.
This will be described with reference to FIG.

撮像光学系の撮影レンズは四群構成のレンズであっ
て、第1群のフォーカシングレンズ1は光軸O方向に合
焦のための変位が可能な鏡筒25に固着されており、更
に、他の第2〜4群レンズとしてズーミング用の変倍用
バリエータレンズ22と、ピント補正用コンペンセータレ
ンズ23およびリレーレンズ24が光軸Oに沿って配設さ
れ、CCD2は上記レンズ群の結像位置にカメラ本体(図示
せず)に配設されている。一方、補助光照射手段の投射
レンズ3は、光軸O′方向に変位可能な鏡筒26に固着さ
れ、またそのレンズ3に対向して、その発光面が光軸
O′に垂直である面状の光投射部4aを有するLED4が支持
部材33に固着され、更に支持部材はカメラ本体(図示せ
ず)に支持されている。
The imaging lens of the imaging optical system is a four-group lens, and the first-group focusing lens 1 is fixed to a lens barrel 25 that can be displaced for focusing in the optical axis O direction. A variator lens 22 for zooming, a compensator lens 23 for focusing, and a relay lens 24 are disposed along the optical axis O as the second to fourth lens groups, and the CCD 2 is located at the image forming position of the lens group. It is arranged on a camera body (not shown). On the other hand, the projection lens 3 of the auxiliary light irradiating means is fixed to a lens barrel 26 displaceable in the direction of the optical axis O ', and faces the lens 3 and has a light emitting surface perpendicular to the optical axis O'. The LED 4 having the light projecting portion 4a is fixed to a support member 33, and the support member is supported by a camera body (not shown).

なお、上記鏡筒25の外周部には歯車25aと鏡筒25の回
転に伴って、軸方向に変位させるカム溝25bを有してい
る。同様に鏡筒26の外周部には歯車26aと鏡筒26の回転
に伴って、軸方向に変位させるカム溝26bを有してい
る。鏡筒25,26のカム溝25b,26bにはそれぞれカメラ本体
に固着されたピン33,34が嵌入している。
The outer peripheral portion of the lens barrel 25 has a gear 25a and a cam groove 25b that is displaced in the axial direction as the lens barrel 25 rotates. Similarly, the outer peripheral portion of the lens barrel 26 has a gear 26a and a cam groove 26b that is displaced in the axial direction as the lens barrel 26 rotates. Pins 33 and 34 fixed to the camera body are fitted into the cam grooves 25b and 26b of the lens barrels 25 and 26, respectively.

フォーカス駆動制御回路10によって制御されるレンズ
駆動装置9は駆動モータ27と歯車列とで構成される。上
記歯車列はモータ27の出力軸に嵌着され、鏡筒25の歯車
25aと噛合するピニオンギヤー28と、更に、そのギヤー2
8と噛合する大歯車30aとそれと一体であって、鏡筒26の
歯車26aと噛合する小歯車30bとから構成される。上記大
歯車30aおよび小歯車30bは軸29を有しており、カメラ本
体32a,32bによって軸支されている。
The lens driving device 9 controlled by the focus driving control circuit 10 includes a driving motor 27 and a gear train. The gear train is fitted on the output shaft of the motor 27,
A pinion gear 28 meshing with 25a, and further, a gear 2
8 is composed of a large gear 30a meshing therewith and a small gear 30b integral therewith and meshing with the gear 26a of the lens barrel 26. The large gear 30a and the small gear 30b have a shaft 29 and are supported by camera bodies 32a and 32b.

第4図(B)は、上記レンズ駆動装置9および鏡筒2
5,26の組付状態における斜視図である。駆動モータ27の
回転によりピニオンギヤー28を介して鏡筒25が回転し、
同時に歯車列を介して鏡筒26も回転する。そして、それ
ぞれのカム溝25b,26bに倣ってフォーカシングレンズ1
が固着されている鏡筒25,および投射レンズ3が固着さ
れている鏡筒26とが互いに被写体方向に延出する光軸O,
O′方向に変位し、概念の説明で述べたように合焦動作
によって変化する撮像系のフォーカシングレンズ1の合
焦距離に補助光の照射パターンの結像距離が一致するよ
う投射レンズ3が繰り出されることになる。
FIG. 4 (B) shows the lens driving device 9 and the lens barrel 2.
It is a perspective view in the assembled state of 5,26. The rotation of the drive motor 27 rotates the lens barrel 25 via the pinion gear 28,
At the same time, the lens barrel 26 rotates via the gear train. The focusing lens 1 follows the respective cam grooves 25b and 26b.
The lens barrel 25 to which the projection lens 3 is fixed and the lens barrel 25 to which the projection lens 3 is fixed extend along the optical axis O,
The projection lens 3 is extended so as to be displaced in the O 'direction and to change the focusing distance of the focusing lens 1 of the imaging system, which is changed by the focusing operation as described in the explanation of the concept, to the imaging distance of the irradiation pattern of the auxiliary light. Will be.

鏡筒25,26の繰り出し量は双方のレンズの焦点距離に
よって定められ、それによって歯車列のギヤー比あるい
はカム溝のリードが定められる。まず、双方のレンズの
繰り出し量を求めるには、第4図において被写体35まで
の距離をaとし、フォーカシングレンズ1および投射レ
ンズ3の焦点距離をそれぞれfT,fIとし、被写体35に合
焦するためのフォーカシングレンズ1および投射レンズ
3の繰出量ΔTはそれぞれ となる。この2つの式から繰出量ΔとΔの関係式は
次のように求められる。
The extension amount of the lens barrels 25 and 26 is determined by the focal length of both lenses, and thereby the gear ratio of the gear train or the lead of the cam groove is determined. First, in order to obtain the extension amounts of both lenses, the distance to the subject 35 is set to a in FIG. 4, the focal lengths of the focusing lens 1 and the projection lens 3 are set to f T and f I , respectively, and focusing on the subject 35 is performed. movement amount of the focusing lens 1 and the projection lens 3 for delta T, delta I each Becomes Relationship from the two equations feeding amount delta T and delta I is determined as follows.

そして、一般に であることから近似式として次式を用いてもよい。 And in general Therefore, the following expression may be used as an approximate expression.

なお、上記(2)式の近似のための誤差は、例えば、
焦点距離fT=30mm、fI=15mm,最至近距離1mの場合で約
1.5%となる。
The error for approximation of the above equation (2) is, for example,
Focal length f T = 30 mm, f I = 15 mm, approx.
1.5%.

今、フォーカシングレンズ1と投射レンズ3の焦点距
離の比を2とすると、 となり、投射レンズ3の繰出量Δと、フォーカシング
レンズ1の繰出量Δの比は(2)式より となる。そして、鏡筒25,26のカム溝25bと26bとのリー
ドを等しく採った場合の上記歯車列の歯数比は(3)式
より次の通りとなる。
Now, assuming that the ratio of the focal length between the focusing lens 1 and the projection lens 3 is 2, Next, the feed-out amount delta I of the projection lens 3, the ratio of the feeding amount delta T of the focusing lens 1 from (2) Becomes The ratio of the number of teeth of the gear train when the leads of the cam grooves 25b and 26b of the lens barrels 25 and 26 are equally set is as follows from equation (3).

但し、NT,NIは、それぞれ鏡筒25,26の歯車25a,26aの
歯数NG,NHはそれぞれ、大歯車30aおよび、小歯車30bの
歯数を示す。
However, N T, N I shows gear 25a of each barrel 25 and 26, tooth number N G of 26a, respectively N H is large gear 30a and the number of teeth of the pinion 30b.

以上のように構成された本実施例の合焦調節システム
の動作について説明すると、まず、合焦動作に際して光
量が不足する場合、上記補助光照射手段より照射パター
ン63が被写体に投射されるが、フォーカシングレンズ1
も合焦していないので、照射パターン63も第3図(A)
あるいは(C)のようにピントがボケた状態である。従
って、CCD2より取り込まれた撮影信号のコントラスト値
もピーク値でない。続いて合焦方向にフォーカシングレ
ンズ1と、投射レンズ3がCPU8の指令に従って、レンズ
駆動装置9によって合焦方向に変位させられる。そして
漸次照射パターン63の鮮鋭度が増してゆき、最終的に第
3図(B)の状態となり撮像信号のコントラスト値のピ
ーク値がエリア積分回路7において検出され合焦が完了
する。
The operation of the focus adjustment system according to the present embodiment configured as described above will be described.First, when the light amount is insufficient during the focus operation, the irradiation pattern 63 is projected onto the subject by the auxiliary light irradiation unit. Focusing lens 1
Is not focused, so that the irradiation pattern 63 is also shown in FIG. 3 (A).
Or the state is out of focus as shown in FIG. Therefore, the contrast value of the photographing signal captured from the CCD 2 is not a peak value. Subsequently, the focusing lens 1 and the projection lens 3 are displaced in the focusing direction by the lens driving device 9 in accordance with a command from the CPU 8. Then, the sharpness of the irradiation pattern 63 gradually increases, and finally the state shown in FIG. 3B is reached, and the peak value of the contrast value of the imaging signal is detected by the area integration circuit 7 to complete the focusing.

本合焦システムによれば、合焦度合によって照射パタ
ーン63の鮮鋭度を変化させ、その鮮鋭度をコントラスト
値に取り込むものであるから、被写体自体に像の鮮鋭度
を表わすような凹凸や明度の変化等を有していなくて
も、照射パターンによって効果的に合焦動作を行なわせ
ることができるものである。また、上記照射パターンの
照射面積としては限られた範囲内の、しかも、パターン
状態であるから、合成の照射面積が少なくなり、電力の
消耗も少なくなるメリットを有している。なお被写体が
それ自体に凹凸があって、明度の変化も豊富なものであ
る場合、その被写体自体の鮮鋭度によるコントラスト値
と上記照射パターンの鮮鋭度によるコントラスト値との
総和のコントラスト値によって合焦の判定が行なわれる
ことになる。また本実施例においては、照射パターン63
を合焦させるために投射レンズ3を変位させたが、光源
のLED4を変位させてピント調節するようにしても同等の
効果の合焦システムを提供することができる。
According to the present focusing system, the sharpness of the irradiation pattern 63 is changed according to the degree of focusing, and the sharpness is taken into a contrast value. Even if there is no change or the like, the focusing operation can be effectively performed by the irradiation pattern. In addition, since the irradiation area of the irradiation pattern is within a limited range and is in a pattern state, there is an advantage that a combined irradiation area is reduced and power consumption is reduced. If the subject itself has irregularities and the change in brightness is abundant, focusing is performed by the contrast value of the sum of the contrast value based on the sharpness of the subject itself and the contrast value based on the sharpness of the irradiation pattern. Will be determined. In this embodiment, the irradiation pattern 63
Although the projection lens 3 is displaced in order to focus the light, the focus effect can be provided by displacing the LED 4 of the light source to adjust the focus.

次に、本発明の第1実施例の合焦調節システムの変形
例として、フォーカシングレンズ1′と投射レンズ3′
との焦点距離が互いに等しく、双方のレンズの合焦に係
る繰出量が同等である場合のレンズ鏡筒の構造につい
て、第5図によって説明する。繰出量が同一であるから
当然個別の駆動装置は不要であって、フォーカシングレ
ンズ1′用と投射レンズ3′用の鏡筒25′を一体構造と
することができ、鏡筒回りの機構部材が非常に単純化さ
れることになり有用なものを提供できる。
Next, as a modification of the focus adjustment system of the first embodiment of the present invention, a focusing lens 1 'and a projection lens 3'
The structure of the lens barrel in a case where the focal lengths of the lens barrels are equal to each other and the amounts of extension related to focusing of both lenses are equal will be described with reference to FIG. Since the feeding amount is the same, a separate driving device is not required, and the lens barrel 25 'for the focusing lens 1' and the lens barrel 25 'for the projection lens 3' can be integrally formed. It can be very simplified and provide useful things.

次に、本発明の第2実施例の合焦調節システムについ
て第6〜9図によって説明する。
Next, a focus adjustment system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例の合焦調節システムは補助光照射手段の結像
光学系の合焦のため繰り出しを必要としないシステムで
ある。そして、第6図に示されるように、補助光照射手
段である投射レンズ43の主平面と平行な面gに対して面
光源であるLED44の所定のパターンをもつ面状の光投射
部44aの面を交角θだけ傾けて配設する。このように光
投射面を傾けることによって撮像光学系の合焦調節可能
な全範囲に上記パターンが照射パターンの中のいずれか
の部分が合焦するように投射結像することができる。即
ち、投射レンズ43から距離a2が合焦の最至近位置,距離
a1が合焦の最遠方位置とすれば、距離範囲Pが合焦調節
範囲となる。そして、光投射面44aの長さdが投射され
る結像部は点i2から点i1間に位置し、それぞれ、距離
a2,a1に対応するように交角θが設定される。
The focus adjustment system of the present embodiment is a system that does not need to be extended for focusing of the image forming optical system of the auxiliary light irradiation unit. Then, as shown in FIG. 6, a planar light projecting portion 44a having a predetermined pattern of the LED 44 as the surface light source with respect to a surface g parallel to the main plane of the projection lens 43 as the auxiliary light irradiating means. The plane is inclined at the intersection angle θ. By inclining the light projection surface in this manner, the pattern can be projected and imaged so that any part of the irradiation pattern is focused on the entire range in which the focusing of the imaging optical system can be adjusted. That is, the distance a 2 from the projection lens 43 is the closest focus position and the distance.
If a 1 is the farthest position of focusing, the distance range P is the focusing adjustment range. The imaging portion length d of the light projection surface 44a is projected is located in between the points i 1 from point i 2, respectively, the distance
The intersection angle θ is set to correspond to a 2 and a 1 .

上記交角θを求める方法について説明すると、まず、
光投射部44aの下端および上端部から投射レンズ43まで
の距離をb1とb2とする。そして、この二つの値に関連し
た被写体距離a1とa2との関係式は 一方、交角θは、 ここで、dは光投射部44aの長さを示す。(4),
(5),(6)式により交角θは となる。更に、その近似式は となる。実際の値を代入して交角θを求めると、例え
ば、LED44の光投射部44aの長さdを1mm,合焦範囲内最遠
方距離a1を5m,合焦範囲内再至近距離a2を1m,投射レンズ
の焦点距離f1を15mmとすると、(8)式より交角θは10
゜36′となる。
A method for obtaining the above-mentioned intersection angle θ will be described first.
The distance from the lower and upper ends of the light projecting portion 44a to the projection lens 43 and b 1 and b 2. And the relational expression between the subject distances a 1 and a 2 related to these two values is On the other hand, the intersection angle θ is Here, d indicates the length of the light projection unit 44a. (4),
From the equations (5) and (6), the intersection angle θ is Becomes Furthermore, the approximate expression is Becomes When the actual value is substituted to obtain the intersection angle θ, for example, the length d of the light projecting portion 44a of the LED 44 is 1 mm, the farthest distance a 1 in the focusing range is 5 m, and the closest distance a 2 in the focusing range is When the focal length f1 of the projection lens is 1 mm and the focal length f1 of the projection lens is 15 mm, the intersection angle θ is 10
゜ 36 '.

以上のように構成された補助光照射手段を用いたシス
テムの構成を第7図によって説明すると、撮像光学系の
合焦調節用エレメントであるフォーカシングレンズ41を
含む撮影レンズ(図示せず)と、撮像素子であるCCD42
と、補助光照射手段である投射レンズ43と、投射レンズ
43に対して斜設される所定の照射パターンの面状の光投
射部44aを有するLED44と、上記CCD42の撮像信号のため
のサンプルホールド回路であって、ビデオ記録信号を出
力する前処理回路45と、その前処理回路45の出力の高周
波成分を抽出するバンドパスフィルタBPF46と、検波回
路52と、ピークホールド機能を有する積分回路47と、合
焦動作のためにフォーカシングレンズ41を駆動するため
の電気信号を出力するフォーカス駆動制御回路49と、上
記フォーカシングレンズ41を合焦方向に変位させるため
のレンズ駆動装置50と、上記LED44のドライブ用であるL
ED駆動回路51と、CPU48によって構成されている。
The configuration of a system using the auxiliary light irradiating means configured as described above will be described with reference to FIG. 7. An imaging lens (not shown) including a focusing lens 41 which is a focusing adjustment element of an imaging optical system, CCD42 which is an image sensor
, A projection lens 43 as an auxiliary light irradiation unit, and a projection lens
An LED 44 having a planar light projecting portion 44a having a predetermined irradiation pattern obliquely arranged with respect to 43; a sample-and-hold circuit for an image signal of the CCD 42; a pre-processing circuit 45 for outputting a video recording signal; A band-pass filter BPF for extracting a high-frequency component of the output of the pre-processing circuit 45, a detection circuit 52, an integration circuit 47 having a peak hold function, and a driving circuit for driving the focusing lens 41 for focusing operation. A focus drive control circuit 49 for outputting an electric signal, a lens driving device 50 for displacing the focusing lens 41 in a focusing direction, and L for driving the LED 44
An ED drive circuit 51 and a CPU 48 are provided.

なお、上記積分回路47は撮像信号の高周波成分の検波
出力を水平走査毎あるいは、数本の水平走査毎に積分
し、その積分値のピーク値をそのフィールドの終了時点
までホールドして行くものである。また上記CPU48は各
回路をコントロールすると同時に、合焦動作毎の上記部
分的コントラスト値のピーク値が得られるようにフォー
カシングレンズ41を駆動させるための制御信号を出力す
る。
The integration circuit 47 integrates the detection output of the high-frequency component of the image signal every horizontal scan or every several horizontal scans, and holds the peak value of the integrated value until the end of the field. is there. The CPU 48 controls each circuit and outputs a control signal for driving the focusing lens 41 so as to obtain the peak value of the partial contrast value for each focusing operation.

以上のように構成された本実施例の合焦調節システム
の動作について説明する。上記本実施例の補助光照射手
段による照射パターンは、被写体距離が合焦可能の範囲
であればパターンの一部に合焦して像が鮮鋭になる部分
が必ず存在する。第8図(A),(B),(C)は、上
記補助光照射手段の各被写体距離に対する照射パターン
の結像状態を示し、また、図において、H1,H2,H3はそれ
ぞれ撮像素子の水平走査位置を示す。そして、第8図
(A)は被写体距離が合焦範囲内最遠方距離a1(例え
ば、5m)である場合を示し、上方位置の水平走査位置H1
に対応する部分のパターン64a′がピントの合った部分
であって、それ以外の部分のパターン64b′はピントが
合っていない、即ち、パターンがボケている部分を示
す。また、第8図(B)は被写体が合焦範囲内の中央位
置にある場合を示し、中央部の水平操作位置H2に対応す
る部分のパターン64aがピントの合った部分であって、
それ以外のパターン64bはピントの合っていない部分を
示している。更に、第8図(C)は、被写体距離が合焦
範囲内の最至近距離a2(例えば、1m)である場合を示
し、下方位置の水平走査位置H3に対応する部分のパター
ン64a″がピントのあった部分であって、それ以外の部
分のパターン64b″はピントの合っていない部分を示し
ている。
The operation of the focus adjustment system according to the present embodiment configured as described above will be described. In the irradiation pattern by the auxiliary light irradiation unit of the present embodiment, if the subject distance is within the focusable range, there is always a part where the pattern is focused and the image becomes sharp. Figure 8 (A), (B), (C) shows the imaging state of the illumination pattern for each object distance of the auxiliary light emitting means, and in FIG., H 1, H 2, H 3 , respectively 5 shows a horizontal scanning position of the image sensor. FIG. 8A shows a case where the subject distance is the farthest distance a 1 (for example, 5 m) within the focusing range, and the horizontal scanning position H 1 at the upper position.
Are the in-focus portions, and the other portions of the pattern 64b 'are out of focus, that is, the portions where the pattern is out of focus. Further, Figure 8 (B) shows a case where the subject is in a central position within the focusing range, the pattern 64a in the portion corresponding to the horizontal operating position of H 2 central portion a focus region in focus,
The other pattern 64b indicates a part that is out of focus. Further, FIG. 8 (C) is the closest distance a 2 of the subject distance is within the focusing range (e.g., 1 m) shows a case where the pattern 64a in the portion corresponding to the horizontal scanning position H 3 lower position " Is a focused portion, and the other pattern 64b ″ indicates an out-of-focus portion.

そして、第8図(D),(G),(M)は上記第8図
(A)の照射パターン64a′,64b′の水平走査位置H1〜H
3に対応する光量変化の線図を示したものである。ピン
トの合った部分の走査位置H1に対応する第8図(D)の
線図はシャープな変化を示し、従って、フォーカシング
レンズ41が合焦されていれば撮像素子を介してCPU48に
取込まれるパターンの部分的なコントラスト値も高い値
を示すことになる。しかし、第8図(G),(M)の線
図はピントの合っていないパターン部に対応するので波
形がなだらかであって、CPU48に取込まれる部分的なコ
ントラスト値も低い。これらのコントラスト値の高低関
係は、フォーカシングレンズ41が合焦していない時でも
逆転することはないので、積分回路47によってホールド
される情報はこの場合、走査線H1付近に対応するコント
ラスト値となる。また、他の第8図(E),(J),
(N)、または(F),(K),(Q)の線図について
も同様で対応する照射パターンのピントの合った部分に
対応する第8図(J),(Q)のものはよりシャープな
波形を示しそれに対する部分的なコントラスト値も高く
なる。しかし、それ以外のものは対応する照射パターン
のピントの合っていない部分に対応するもので、当然部
分的なコントラスト値も低くなる。このため、積分回路
47によってホールドされる情報は、第8図(B)に対し
ては走査線H2付近、(C)に対してはH3付近に対応する
コントラスト値となる。
Then, FIG. 8 (D), (G), (M) illumination pattern 64a of the FIG. 8 (A) ', 64b' horizontal scanning position H 1 to H of
3 shows a diagram of a change in light amount corresponding to 3. FIG. The diagram of Figure 8 corresponding to the scanning position H 1 of the matching portion of focus (D) shows a sharp change, therefore, Tokoma the CPU48 through the imaging device if the focusing lens 41 is long been focused The partial contrast value of the pattern to be displayed also shows a high value. However, the diagrams in FIGS. 8 (G) and 8 (M) correspond to the pattern portion which is out of focus, so that the waveform is gentle and the partial contrast value taken into the CPU 48 is low. Height relationship of these contrast values, because not reversed even when the focusing lens 41 is not focused, the information held by the integrating circuit 47 and the contrast value that corresponds to the vicinity of this case, the scanning lines H 1 Become. In addition, the other FIGS. 8 (E), (J),
The same applies to the diagrams of (N) or (F), (K) and (Q), and the diagrams of FIGS. 8 (J) and (Q) corresponding to the in-focus portions of the corresponding irradiation patterns are similar. A sharp waveform is shown, and a partial contrast value corresponding thereto is also increased. However, the others correspond to the out-of-focus portion of the corresponding irradiation pattern, and the partial contrast value naturally becomes low. Therefore, the integration circuit
Information is held by 47, FIG. 8 (B) near the scanning lines H 2 for, a contrast value corresponding to the vicinity of H 3 for (C).

従って、本実施例のシステムの合焦に際しては、合焦
範囲内にある被写体に対して照射パターンが投射される
と、上述のようにその被写体距離に対応してピントが合
っているような照射部分のコントラスト値が得られる。
そして、そのコントラスト値の変化を監視しながら、フ
ォーカシングレンズ41を合焦駆動繰返し、上記照射パタ
ーン中のピントの合ったパターン部分のコントラスト値
がピーク値をした時点で、フォーカシングレンズ41の合
焦が終了することになる。
Therefore, when the system according to the present embodiment is in focus, when an irradiation pattern is projected on a subject within the focusing range, the irradiation pattern is focused in accordance with the subject distance as described above. The contrast value of the part is obtained.
Then, while monitoring the change in the contrast value, the focusing lens 41 is repeatedly driven for focusing. When the contrast value of the focused pattern portion in the irradiation pattern reaches a peak value, the focusing lens 41 is focused. Will end.

なお、この例では積分回路47にピークホールド機能を
持たせ、照射パターン中のコントラストの高い部分の情
報のみを利用し得る様にしたが、第1実施例と同様のエ
リア積分回路を用いても良い。またその逆も同様であ
る。
In this example, the integration circuit 47 is provided with a peak hold function so that only the information of the high contrast part in the irradiation pattern can be used. However, the area integration circuit similar to the first embodiment can be used. good. The reverse is also true.

この補助光投射手段における補助の面光源であるLED4
4は上述したように投射レンズ43の主平面に対して交角
θの角度で斜設されなければならないが、その組付機構
の1つの具体例を第9図(A),(B)に示す。第9図
(A)は、LED44の取付機構部の縦断面図(第9図
(B)のZ−Z断面)、また第9図(B)は、第9図
(A)のY矢視図である。カメラ本体に支持されている
支持板56にネジ部56aを設ける。一方、LED44をLED取付
板55に接着剤等によって固着する。LED取付板55に設け
られた穴55aに調節ネジ57a,57b,57cを挿入し、更にそれ
ぞれに圧縮バネ58aを挿入した状態で、上記支持板56の
ネジ部56aに螺合させ、そのネジ込み量を調整すること
によって上記交角θを設定する。調整後に上記ネジ込み
部を接着剤等で固着する。なお、上記の取付機構は設定
角度が可変のものであるが、特に調整を必要としない場
合、角度固定の取付機構を採用してもよい。
LED4 which is an auxiliary surface light source in this auxiliary light projection means
4 must be inclined at an angle of intersection θ with respect to the main plane of the projection lens 43 as described above. One specific example of the assembling mechanism is shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). . 9 (A) is a vertical cross-sectional view (Z-Z cross section of FIG. 9 (B)) of the mounting mechanism of the LED 44, and FIG. 9 (B) is a view taken along the arrow Y of FIG. 9 (A). FIG. A screw portion 56a is provided on a support plate 56 supported by the camera body. On the other hand, the LED 44 is fixed to the LED mounting plate 55 with an adhesive or the like. The adjusting screws 57a, 57b, 57c are inserted into the holes 55a provided in the LED mounting plate 55, and the compression springs 58a are further inserted into the holes 55a. The intersection angle θ is set by adjusting the amount. After the adjustment, the screwed portion is fixed with an adhesive or the like. Although the setting angle of the above-mentioned mounting mechanism is variable, an angle-fixing mounting mechanism may be employed if no particular adjustment is required.

以上述べたように、本実施例の合焦調節システムは第
1実施例に比較し、投射レンズ43を合焦動作に応じて変
位させる必要がなく、極めて簡単な構造の補助光投射手
段を提供するものである。
As described above, the focusing adjustment system of the present embodiment does not need to displace the projection lens 43 in accordance with the focusing operation as compared with the first embodiment, and provides an auxiliary light projection unit having a very simple structure. Is what you do.

なお、上述の第2実施例のものにおける補助光投射手
段は、その交角を設定するに際して補助光源の方を斜設
したが、その変形例として、投射レンズの方を撮影光軸
O′に対して斜設することによって第2実施例のシステ
ムは実現できるものである。第10図はその投射手段の側
面図を示すものであって、光軸O′に対しての垂直面g
上に配設される光投射部44a′を有するLED44′と、垂直
面gに対して交角θで斜設される投射レンズ43′とから
構成され、その光投射部44a′のピント範囲Pは上述の
第2実施例と同様に合焦調節の範囲に設定される。この
変形例においては補助光源のLED44′が投影光軸O′に
垂直に配設されるので、他の電装品と平行状態で組付け
ることが可能となり、電装品の製作、組付が簡単にな
る。
In the auxiliary light projecting means of the second embodiment described above, the auxiliary light source is inclined at the time of setting the intersection angle, but as a modified example, the projection lens is oriented with respect to the photographing optical axis O '. The system according to the second embodiment can be realized by obliquely mounting. FIG. 10 shows a side view of the projection means, and shows a plane g perpendicular to the optical axis O '.
An LED 44 ′ having a light projecting portion 44 a ′ disposed thereon and a projection lens 43 ′ obliquely arranged at an intersection angle θ with respect to the vertical plane g, the focus range P of the light projecting portion 44 a ′ is The focus adjustment range is set similarly to the above-described second embodiment. In this modification, since the LED 44 'of the auxiliary light source is disposed perpendicular to the projection optical axis O', it can be assembled in parallel with other electric components, and the production and assembly of the electric components are simplified. Become.

ところで、上記第2実施例、及びその変形例について
は、撮影レンズ光軸に対して投射光軸が平行な場合を前
提に説明したが、実際には、測距視野と補助光との視差
(パララックス)を低減するために、両光軸の関係を傾
けることがある。このような場合には、補助光の照射範
囲に関して若干の注意が必要なので、これについて図面
を用いて説明する。
By the way, the second embodiment and its modification have been described on the assumption that the projection optical axis is parallel to the photographing lens optical axis. However, in practice, the parallax between the distance measurement field and the auxiliary light ( In order to reduce parallax, the relationship between the two optical axes may be inclined. In such a case, it is necessary to pay some attention to the irradiation range of the auxiliary light, and this will be described with reference to the drawings.

第11図は、補助光の照射方向軸O″について説明した
もので、Sは投光レンズの主点、R,Qはそれぞれ光源面
の端辺を示している。なお、この図では断面図で表わし
ているため点になっている。今、投光レンズの主面と光
源面との間に傾きをもたせた場合の照射範囲はRS,QSの
各々の延長線lR,lQの内側となるので、この場合の照射
方向としてはこのlR,lQではられる角の2等分線で示さ
れることになる。換言すれば、照射方向軸O′はSと、
ΔQRSの内心Iとを結ぶ直線として定義される。なお、
図でもわかるように、O′は必ずしも投光レンズ光軸と
は一致しない。
Fig. 11 illustrates the auxiliary light irradiation direction axis O ", where S indicates the principal point of the light projecting lens, and R and Q indicate the edges of the light source surface, respectively. In this case, when the inclination is given between the main surface of the projection lens and the light source surface, the irradiation range is within the extended lines l R and l Q of RS and QS. Therefore, the irradiation direction in this case is represented by a bisector of the angle formed by l R and l Q. In other words, the irradiation direction axis O ′ is S and
It is defined as a straight line connecting ΔQRS and the inner center I. In addition,
As can be seen from the figure, O 'does not always coincide with the optical axis of the projection lens.

ここで、補助光の機能を改めて考えると、すでに実施
例で説明してきた「高周波成分を多く含んだパターンの
照射」と、「照度不足を補うための照明」の2つの機能
を合わせ持っているわけだが、低コントラスト被写体以
外の通常被写体に対しては、照明機能が主体をなしてい
る。そして側距視野とのパララックスを考える場合には
この2つの機能のどちらに重きをおくかが重要なポイン
トになる。
Here, considering the function of the auxiliary light again, it has two functions of "irradiation of a pattern containing many high-frequency components" and "illumination for compensating for insufficient illuminance", which have already been described in the embodiment. That said, the illumination function is mainly used for normal subjects other than low-contrast subjects. When considering the parallax with the lateral distance field of view, it is important to determine which of these two functions is more important.

即ち、前述の特開平1−112212号公報に開示されてい
るオートフォーカス用投光装置は第13図に示すように、
撮影レンズ60の光軸である撮影光軸Oと角αをなす照射
光軸O″を有する投射レンズ61と光源62を配設したもの
であって、光源面の被写体空間における像面R′Q′が
撮影光軸上に重なるように設定する考え方があるが、こ
れは測距センサとしてラインセンサを用いた物のように
その測距領域がきわめて狭い場合に限り有効なものであ
って、本発明のごとく測距領域が面状である合焦調節シ
ステムには適さない。それは次のような理由による。
That is, as shown in FIG. 13, the light projecting device for autofocus disclosed in the above-mentioned JP-A-1-112212,
A projection lens 61 having an illumination optical axis O ″ forming an angle α with an imaging optical axis O, which is an optical axis of the imaging lens 60, and a light source 62 are provided, and an image plane R′Q of the light source surface in the subject space is provided. 'Is set so that it overlaps the optical axis of the photographing. This is effective only when the distance measurement area is extremely narrow, such as an object using a line sensor as the distance measurement sensor. It is not suitable for a focus adjustment system having a planar ranging area as in the present invention for the following reasons.

即ち、前述のごとく通常被写体に対しては、照明機能
が主体をなしているのでそれについて考えると、第13図
に示されるように遠方の被写体に対しては照射領域が撮
影光軸Oの下方に大きくずれ、至近の被写体に対しては
照射領域は撮影光軸Oの上方に大きくずれる。従って、
第3図や第8図に示されている照射パターンに対応する
ものとして、第14図(A)に示す最遠方被写体に対する
照射パターンや、同図(C)に示す最至近被写体への照
射パターンのように補助光の照射範囲が測距領域の下
方、上方にそれぞれ大きくずれ、所定の領域からはみ出
してしまい、光の利用効率が著しく低下してしまう。仮
に、はみ出さないように測距領域を拡大したとしても、
このときは生じている照射範囲のずれは暗時の測距領域
のずれとなり好ましくなくなる。また、そのような制約
によって測距領域の設計自由度の低下をきたすことは避
けなければならない。このような問題は像面R′Q′と
撮影光軸Oとのなす角βを照射方向軸O″と撮影光軸O
とのなす角αよりも小さく設定しようとするときに必ず
生じるものである。
That is, as described above, since the illumination function is mainly performed for a normal subject, the illumination area is considered to be below the photographic optical axis O for a distant subject as shown in FIG. , And the irradiation area for the closest subject is greatly shifted above the photographing optical axis O. Therefore,
As the patterns corresponding to the irradiation patterns shown in FIGS. 3 and 8, the irradiation pattern for the farthest object shown in FIG. 14A and the irradiation pattern for the closest object shown in FIG. As described above, the irradiation range of the auxiliary light greatly deviates below and above the distance measurement region, and protrudes from a predetermined region, so that the light use efficiency is significantly reduced. Even if the distance measurement area is expanded so as not to protrude,
In this case, the resulting shift of the irradiation range becomes a shift of the distance measurement area in the dark, which is not preferable. In addition, it is necessary to avoid a reduction in the degree of freedom in designing the distance measurement area due to such restrictions. Such a problem occurs because the angle β between the image plane R'Q 'and the photographing optical axis O is defined by the irradiation direction axis O "and the photographing optical axis O.
This is inevitable when trying to set a smaller angle α.

そこで、上記の不具合を解決するものとして、第2実
施例の合焦調節システムの別の変形例を示す補助光照射
手段の照射状態図を第12図(A)(B)に示す。この照
射手段によると、上記の角αとβの関係は、α≦βを満
足するように設定され、照射範囲のずれは比較的小さく
なり、撮影光軸Oに対して実質的に均等な分布とみなせ
る程度におさえることが可能となる。
To solve the above problem, FIGS. 12A and 12B show irradiation states of auxiliary light irradiation means showing another modification of the focus adjustment system of the second embodiment. According to this irradiation means, the relationship between the angles α and β is set so as to satisfy α ≦ β, the deviation of the irradiation range is relatively small, and the distribution is substantially uniform with respect to the photographing optical axis O. It can be suppressed to the extent that it can be regarded as.

なお、以上の説明の中では便宜上にパララックスの基
準として撮影光軸Oを用いたが、これは通常測距領域は
光軸Oに対して対称な形状に設定されるからであって、
測距領域が光軸Oに対して対称でない場合には、その領
域の中心点(使用勝手上実質的に中央とみなせる点を意
味し、領域の形によっては例えば重心をもって領域の中
心とする。)に対応する「測距視野中心軸」(領域の中
心点から撮影レンズ主点に向かう光線の追跡線として定
義する)を上記光軸Oにおきかえて適用すれば良い。
In the above description, the photographing optical axis O is used as a reference for parallax for convenience, but this is because the distance measurement area is usually set to a shape symmetrical with respect to the optical axis O,
If the distance measurement area is not symmetrical with respect to the optical axis O, the center point of the area (meaning a point that can be substantially regarded as the center for convenience of use, and depending on the shape of the area, for example, the center of gravity may be the center of the area. ) May be applied instead of the optical axis O (defined as a tracing line of light rays from the center of the area toward the principal point of the photographing lens).

最後に投光レンズ及び光源面を傾ける方向について触
れると、上記第2実施例及びその変形例においては投光
レンズ主面と光源面との交線が撮像素子の走査線方向
(H方向)に平行になるような方向に傾けたが、これは
実施例のコントラスト信号抽出回路がその構成上、情報
検出方向がH方向になっていることに対応しているもの
である。もしもその検出方向が垂直方向(V方向)であ
る場合には、上記交線がV方向に平行となるよう傾ける
ことが望ましい。またH,V方向以外のななめ方向の場合
も同様であり、一般的には、投光レンズ主面と光源面と
の交線が、適用されるシステムの情報検出に関して少な
くとも感度を有する方向、望ましくは検出最大感度方向
に対して平行となるよう傾ければよい。
Finally, when touching the direction in which the light projecting lens and the light source surface are inclined, in the second embodiment and its modifications, the intersection line between the light projecting lens main surface and the light source surface is in the scanning line direction (H direction) of the image sensor. The tilt is made in such a direction as to be parallel, which corresponds to the fact that the information detection direction is in the H direction due to the configuration of the contrast signal extraction circuit of the embodiment. If the detection direction is the vertical direction (V direction), it is desirable that the intersection line is inclined so as to be parallel to the V direction. The same applies to slanting directions other than the H and V directions.In general, the line of intersection between the main surface of the light projecting lens and the light source surface is a direction having at least sensitivity with respect to information detection of the applied system, preferably. May be tilted so as to be parallel to the direction of maximum sensitivity of detection.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明による合焦調節システムは
被写体に対して補助光による照射パターンを照射し、そ
の照射パターンの鮮鋭度を検出することにより、合焦動
作を行なわせるものであって、被写体自体にあまり凹凸
がなく、明度の差も少ない、所謂、低コントラストの被
写体であっても、上記照射パターンによって合焦信号を
検出するので精度の高い合焦調節が可能となり、また、
補助光としてパターン光を採用するので総照射面積が少
なく省電力を実現することができる等、顕著な特徴を有
する合焦調節システムを提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the focus adjustment system according to the present invention irradiates the subject with the irradiation pattern using the auxiliary light, and detects the sharpness of the irradiation pattern to perform the focusing operation. Even if the subject itself has little unevenness and a small difference in brightness, that is, a so-called low-contrast subject, the focusing signal is detected by the above-described irradiation pattern, so that highly accurate focusing can be performed. ,Also,
Since the pattern light is employed as the auxiliary light, it is possible to provide a focusing adjustment system having remarkable features such as a small total irradiation area and power saving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第1実施例を示す合焦調節システム
のブロック構成図、 第2図(A)は、上記第1図の合焦調節システムに用い
られる補助光源として用いられるLEDの正面図、 第2図(B)は、上記第1図の合焦調節システムの補助
光による照射パターンおよび従来の補助光の照射パター
ンを示す図、 第3図(A),(B),(C)は、上記第1図の合焦調
節システムの各ピント状態に対する照射パターン図、 第3図(D),(E),(F)は、上記第3図(A),
(B),(C)の各照射パターンに対応した撮像素子の
水平走査方向に対する光量の変化を示す線図、 第4図(A)は、上記第1図の合焦調節システムのフォ
ーカシングレンズと投射レンズおよびその駆動装置等の
要部縦断面図、 第4図(B)は、上記第4図(A)に示される駆動装置
の斜視図、 第5図は、上記第1図の合焦調節システムの変形例を示
すフォーカシングレンズと投射レンズの一体式鏡筒の要
部縦断面図、 第6図は、本発明の第2の実施例を示す合焦調節システ
ムの補助光照射手段の側面図、 第7図は、上記第6図の合焦調節システムのブロック構
成図、 第8図(A),(B),(C)は、上記第6図の合焦調
節システムの各被写体距離に対する補助光による照射パ
ターン図、 第8図(D),(E),(F),(G),(J),
(K),(M),(N),(Q)は、それぞれ第8図
(A),(B),(C)の照射パターンに対応した撮像
素子の水平走査方向に対する光量の変化を示す線図、 第9図(A),(B)は、上記第6図の合焦調節システ
ムの補助光照射手段の補助光源の取付機構を示し、第9
図(A)は、要部縦断面図(第9図(B)のZ−Z断
面)、第9図(B)は第9図(A)のY矢視図、 第10図は、上記第6図の合焦調節システムの変形例を示
す補助光照射手段の側面図、 第11図は、補助光投射手段の補助光投射状態の一例を示
す側面図、 第12図は、本発明の第2実施例の合焦調節システムの別
の変形例を示す補助光照射手段の補助光投射状態を示す
側面図、 第13図は、従来の合焦調節装置のオートフォーカス用投
光装置の縦断面図、 第14図は(A),(C)は、上記第13図の投光装置によ
る被写体上での照射パターン像を示し、第14図(A)は
最遠方距離の被写体上での照射パターン、第14図(C)
は最至近距離の被写体上での照射パターンをそれぞれ示
す図である。 1,1′,41……フォーカシングレンズ(合焦調節用エレメ
ント)(撮像光学系) 2,42……CCD(撮像光学系) 3,3′,43,43′……投射レンズ(補助光照射手段) 4,44,44′……LED(補助光照射手段) 4a,44a,44a′……光投射部(補助光照射手段) 63,63′,63″,64a,64b,64a′,64b′,64a″,64b″……照
射パターン
FIG. 1 is a block diagram of a focus adjustment system showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (A) is a diagram of an LED used as an auxiliary light source used in the focus adjustment system of FIG. FIG. 2 (B) is a view showing an irradiation pattern by the auxiliary light of the focus adjustment system of FIG. 1 and a conventional irradiation pattern of the auxiliary light, and FIGS. 3 (A), (B), ( C) is an irradiation pattern diagram for each focus state of the focus adjustment system of FIG. 1, and FIGS. 3 (D), (E), and (F) are FIGS.
4B is a diagram showing a change in light amount in the horizontal scanning direction of the image sensor corresponding to each of the irradiation patterns of FIGS. 4B and 4C. FIG. 4A is a diagram showing the focusing lens of the focusing adjustment system of FIG. FIG. 4 (B) is a perspective view of the driving device shown in FIG. 4 (A), and FIG. 5 is a focusing view of FIG. 1; FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part of an integrated lens barrel of a focusing lens and a projection lens showing a modification of the adjustment system. FIG. 6 is a side view of auxiliary light irradiation means of a focusing adjustment system showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram of the focus adjustment system of FIG. 6, and FIGS. 8 (A), (B) and (C) are respective object distances of the focus adjustment system of FIG. 8 (D), (E), (F), (G), (G) J),
(K), (M), (N), and (Q) show changes in the amount of light in the horizontal scanning direction of the image sensor corresponding to the irradiation patterns of FIGS. 8A, 8B, and 8C, respectively. FIGS. 9 (A) and 9 (B) show the mounting mechanism of the auxiliary light source of the auxiliary light irradiating means of the focus adjustment system of FIG.
9A is a longitudinal sectional view (Z-Z section of FIG. 9B) of a main part, FIG. 9B is a view taken on arrow Y of FIG. 9A, and FIG. FIG. 11 is a side view of an auxiliary light irradiating means showing a modification of the focus adjustment system of FIG. 6, FIG. 11 is a side view showing an example of an auxiliary light projecting state of the auxiliary light projecting means, FIG. FIG. 13 is a side view showing an auxiliary light projecting state of auxiliary light irradiating means showing another modification of the focus adjusting system of the second embodiment. FIG. 13 is a longitudinal section of an autofocus light projecting device of a conventional focus adjusting device. 14 (A) and (C) show an irradiation pattern image on a subject by the light projecting device of FIG. 13, and FIG. 14 (A) shows a pattern on a subject at the farthest distance. Irradiation pattern, Fig. 14 (C)
7A and 7B are diagrams each showing an irradiation pattern on a subject at the shortest distance. 1,1 ', 41: Focusing lens (focusing adjustment element) (imaging optical system) 2,42 ... CCD (imaging optical system) 3,3', 43,43 ': Projection lens (irradiation of auxiliary light) Means) 4,44,44 'LED (Auxiliary light irradiating means) 4a, 44a, 44a' Light projecting unit (Auxiliary light irradiating means) 63,63 ', 63 ", 64a, 64b, 64a', 64b ′, 64a ″, 64b ″ ... irradiation pattern

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】面状の撮像領域をもった撮像機能を有し、
撮像領域内の少なくとも一部分の面状領域が測距または
フォーカシング制御情報化用に専用または兼用の測距領
域として設定されており、補助光照射手段による補助光
の所定の照射に係る当該撮像光学系による像の鮮鋭度が
より高くなる方向に同撮像光学系の合焦調節用エレメン
トを漸次変位せしめる方式の合焦調節システムであっ
て、 上記補助光照射手段は所定パターンの面状の光投射部を
有し、且つ、該光投射部の光投射面とこれに対応する光
投射用結像光学系との配置形態が、上記撮像光学系の合
焦調節可能範囲の少なくとも所定範囲内では該当するい
ずれの距離においても像の鮮鋭度を検出するに十分な照
射パターンのピント状態が同パターンの少なくとも一部
分について得られるよう、上記光投射面と上記光投射用
結像光学系の主平面との交角が所定角度を維持すべく構
成されており、かつまた、上記合焦調節可能範囲の少な
くとも所定範囲内では該当するいずれの距離においても
補助光による被写体照射範囲が前記測距領域に対応した
測距視野中心に対して実質的に均等な分布となるべく、
設定されてなることを特徴とする合焦調節システム。
An imaging function having a planar imaging area;
At least a part of the planar area in the imaging area is set as a dedicated or combined distance measurement area for distance measurement or focusing control informationization, and the imaging optical system according to predetermined irradiation of auxiliary light by auxiliary light irradiation means A focus adjustment system of a system in which the focus adjustment element of the imaging optical system is gradually displaced in a direction in which the sharpness of an image is further increased, wherein the auxiliary light irradiation means has a planar light projection unit having a predetermined pattern. And the arrangement of the light projection surface of the light projection unit and the corresponding light projection imaging optical system corresponds to at least a predetermined range of the focus adjustable range of the imaging optical system. At any distance, the main part of the light projection surface and the light projection imaging optical system is so arranged that a focused state of the irradiation pattern sufficient to detect the sharpness of the image is obtained for at least a part of the pattern. The intersection angle with the plane is configured to maintain a predetermined angle, and at least within the predetermined range of the focus adjustable range, the subject irradiation range of the auxiliary light at any corresponding distance is in the distance measurement area. In order to achieve a substantially uniform distribution with respect to the center of the corresponding ranging field of view,
A focus adjustment system characterized by being set.
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