JPH0210514Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、三角測量に基づいて主結像光学系の
焦点調節状態を検出する測距又は焦点検出装置の
改良に関するものである。

従来、カメラ等の自動焦点検出方式としては
種々の提案がなされている。ここで、そのうちの
一例を第１図にて説明する。１は被写体、２は被
写界側に投光スポツト像を形成するための、例え
ばモールド非球面の投光レンズ、３は発光ダイオ
ード又はレーザダイオード等の投光素子、４は焦
点調節のためのレンズ群５を抱いている鏡筒、６
は被写体１面上にできた投光スポツト像を受光素
子（後述する）上に結像させるための、例えばモ
ールド非球面の受光レンズ、７は受光素子であ
る。受光素子７としてはシリコンホトセル、固体
撮像素子等が用いられ、２つの領域７ａ，７ｂに
分割されており、領域７ａ，７ｂからは受光量に
応じた出力が制御回路８へ送られる。制御回路８
は受光素子７の領域７ａ，７ｂの出力の差を求
め、その出力差に応じてモータＭの回転方向及び
その移動量を制御する。実際には制御回路８は増
幅器、積分器、差動増幅器等より成る駆動方向検
知回路やモータＭ等の回転速度制御回路等を含む
が、ここでは単に制御回路８とする。モータＭは
不図示のギア列等により鏡筒４を前後方向（矢印
方向）に移動させると共に、投光素子３と受光素
子７を合焦距離に応じて連動、即ち、鏡筒４の外
周に設けられたカム等によつて投光素子３及び受
光素子７を移動する。なお、投光素子３と受光素
子７は固定しておき、投光レンズ２及び受光レン
ズ６を連動させることもできる。９は投光素子３
から発射された投光光線、１０は受光素子７へ入
射する受光光線である。

第１図ａは合焦距離が無限大である場合を示す
図で、投光素子３と投光レンズ２の主点を結んだ
光軸イ（投光光線９と一致している）及び受光素
子７の領域７ａと領域７ｂとの分割線と受光レン
ズ６の主点を結んだ光軸ロは共に撮影光軸ハと平
行な位置をとるような配置になされている。

今、距離Ｒの位置に被写体１があるとすれば、
被写体１からの受光光線１０は受光素子７の領域
７ｂ上に結像する。ここで、領域７ａからの出力
をＡ、領域７ｂからの出力をＢとすると、出力Ｂ
＞出力Ａとなり、制御回路８で出力Ａと出力Ｂと
の差が算出され、よつて、制御回路８からモータ
Ｍへ負の信号が出力される。するとモータＭは鏡
筒４を左方向（第１図中）へ移動し、これにより
レンズ群５は左方向（第１図中）へ繰り出しを始
める。同時に、投光素子３は上方（第１図中）
へ、受光素子７は下方（第１図中）へ、一定の関
係を保ちながら連動する。このような動作により
合焦となつた場合を第１図ｂに示す。レンズ群５
は第１図ａの状態から距離ｒ、投光レンズ３は距
離r_a、受光レンズ７は距離r_bだけそれぞれ移動を
する。これにより、投光素子３からの投光光線９
と受光素子７への受光光線１０は被写体１上で撮
影光軸ハと交わり、受光素子７上での受光スポツ
ト像は領域７ａと領域７ｂとに均等にかかるた
め、出力Ａと出力Ｂとの関係は出力Ａ＝出力Ｂと
なり、よつて、モータＭは停止し、この状態（第
１図ｂ）で距離Ｒにある被写体１の像が不図示の
フイルムや撮像管の撮像面等に正しく焦点を結ぶ
ことになる。

しかし、このような方式の自動焦点検出装置に
おいては、第１図からもわかるように撮影レンズ
（レンズ群５等）の外に被写界に向けた２つのレ
ンズ（投光レンズ３及び受光レンズ６）が備えら
れているため、カメラの小型化の面で問題点があ
つた。そこで、このような問題点を補うことが可
能な自動焦点検出装置として、投光光線９又は受
光光線１０のいずれか一方を撮影レンズの中を通
過させる（撮影光軸ハと一致させる）方式のもの
もすでに提案されている。このような方式の自動
焦点検出装置を第２図に示す。第１図と同じ部分
は同一符号にて表す。１１は変倍系レンズ、１２
はプリズムで、投光素子３からの投光光線９は該
プリズム１２によつて90゜方向が偏向されて撮影
光軸ハと同一光路を通過する。１３はリレー系レ
ンズ、R₀は基線長である。

投光素子３から発射される投光光線９により被
写体１上に投光スポツト像が形成され、その反射
光である受光光線１０は受光レンズ６を介して受
光素子７上に結像する。なお、第２図は被写体１
の像が正しく不図示のフイルム面又は撮像管の撮
像面に結像している状態を示す。この状態の時、
受光素子７の領域７ａからの出力Ａと領域７ｂか
らの出力Ｂとの出力差は零、即ち、出力Ａ＝出力
Ｂとなり、モータＭは停止し、レンズ群５は被写
体１を正しく結像することになる。一方、被写体
距離が第２図状態より遠い場合には、出力Ａと出
力Ｂとの関係は、出力Ａ＞出力Ｂとなり、制御回
路８から正の信号が出力され、モータＭは鏡筒４
を右方向（第２図中）へ移動し、受光素子７を上
方向（第２図中）へ移動する。また、その逆の場
合（被写体距離が第２図状態より近い場合）に
は、制御回路８から負の信号が出力され、モータ
Ｍは鏡筒４を左方向（第２図中）へ、受光素子７
を下方向（第２図中）へ、それぞれ移動し、受光
素子７からの出力Ａと出力Ｂとの関係が出力Ａ＝
出力ＢとなることによりモータＭは停止し、被写
体１が正しく結像される。なお、第２図におい
て、投光光線９が撮影レンズ内を通過するように
投光素子３及び投光レンズ２を配置したが、受光
光線１０が撮影レンズ内を通過するよう受光素子
７及び受光レンズ６を配置しても良い。また、プ
リズム１２の位置を変倍系レンズ１１とリレー系
レンズ１３との間に配置したが、これに限らず、
他の位置に配置しても良い。

第２図に示すような方式の自動焦点検出装置
は、第１図に示す方式のものに比べて小型化の面
ですぐれている反面、投光素子３からの投光光線
９がレンズ群５及び変倍系レンズ１１を通過する
ため、その投光光線９の光強度が弱まると共に、
基線長R₀が短く（第１図の装置に比べて）なり、
そのため、焦点検出精度が低下するといつた問題
点があつた。更に、光軸イ，ロ及び撮影光軸ハと
が同一平面上に位置するため、投光素子３と受光
素子７との空間的配置に関して、設計の自由度が
小さかつた。そのため、投光素子３又は受光素子
７がマニユアルズーミングやマニユアルフオーカ
スの操作つまみの移動経路の障害になる、といつ
た問題が起こつたり、投光素子３と受光素子７と
を十分に離すことができずにノイズが発生するお
それが生じる。

本考案の目的は、上述した問題点を解決し、大
型化することなく、測距又は焦点検出精度を向上
させることができ、しかも測距備又は焦点検出用
光学系の空間的配置に関する設計の自由度を増す
ことができる焦点検出装置を提供することであ
る。

この目的を達成するために、本考案は、主結像
光学系内に配置された一方の光学系の光軸を主結
像光学系の光軸に対して他方の光学系の光軸から
離れる方向に偏心させ、一方の光学系の光軸と主
結像光学系の光軸とを含む平面と、他方の光学系
の光軸と主結像光学系の光軸とを含む平面とを異
なる平面とし、以て、主結像光学系と他方の光学
系の光軸間距離よりも基線長を長くすると共に、
前記三つの光軸の相対的位置関係に自由度をもた
せたことを特徴とする。

以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３〜４図は本考案の一実施例を示すもので、
第３図はカメラ用ズームレンズの断面図である。
第１〜２図と同じ部分は同一符号にて表す。１４
は変倍系レンズ１１により変倍した時のピント位
置を補正する補正系レンズ（コンペンセイタ）、
１５は操作用ゴム環である。指標環１６は距離目
盛環１７側に距離を合わせる指標及びズーム操作
環１８側に焦点距離を合わせる指標を有する。ズ
ーム操作環１８はカム環１９に連結している。カ
ム環１９にはカム溝（不図示）が切つてあり、カ
ム溝にピン２０，２１がはまつており、ピン２
０，２１は移動部材２２，２３に固定されてい
る。操作つまみ２４を回転移動させると、カム環
１９が回転を始め、ピン２０，２１がカム溝（不
図示）に沿つて動き、移動部材２２，２３がバー
２５に案内されて前後方向（第３図中）に移動す
る。２６，２７はレンズ地板、２８はリレーホル
ダ筒で、リレーホルダ２９を支持している。

プリズムホルダ３１はプリズム１２、投光レン
ズ２等を保持する。鏡筒４の外周にはラジアル方
向のカム部３１とギア部３２が設けられており、
カム部３１は鏡筒４の円周方向の位置によつて溝
の深さが変わるよう形成されている。可視光カツ
トフイルタ３３は受光レンズ６の前面に配置され
る。受光素子７は受光素子ホルダ３４内に収納さ
れており、この受光素子ホルダ３４は先端にカム
フオロワ３５を有し、回転軸３６を中心に回転自
在に構成される。回転軸３６は指標環１６に固定
されている。バネ３７はカムフオロワ３５を常に
カム部３１方向に付勢している。受光素子７から
の信号は基板３８上に設けられた演算回路により
演算され、その演算結果が不図示のモータへ送ら
れ、モータは駆動し始め、不図示のベルト・ギア
列等によつてギア部３２まで伝達され、これによ
つて鏡筒４が回転を始める。鏡筒４は固定鏡筒３
９とねじ結合を成し、回転に伴い左右方向（第３
図中）に移動し、焦点調節動作を行う。４０は投
光素子３を固定する地板、４１，４２はカバー、
４３はレンズ群５の焦点距離が最も長い場合の投
光光軸、４４は最も短い場合の投光光軸を示す。
４５は受光光軸である。

第４図は第３図に示すカメラ用ズームレンズの
一部断面正面図である。投光素子３、投光レンズ
２及びプリズム１２は角度θ₁傾いた位置（角度θ₁
は操作性等を考慮し、任意の位置とする）に配置
される。受光素子７等は受光光軸４５と撮影光軸
ハとを含む平面に垂直な方向を回転軸３６とし、
角度θ₂傾いた位置（投光素子３等とは逆方向）に
配置される。なお、角度θ₂も任意の位置でよい。
投光光軸４３は従来（第２図）の基線長R₀より
も受光光軸４５から遠い位置（基線長R₁）に離
されており、また、投光光軸４４の基線長はR₂
で、それぞれ基線長R₁＞基線長R₂＞基線長R₀の
関係にある。

なお、第３図に示すプリズム１２、投光レンズ
２、投光光軸４３及び投光素子３と受光素子７、
受光光軸４４、受光レンズ６及び回転軸３６等は
実際には第４図に示す如く角度θ₁、角度θ₂傾いた
位置に配置されているが、内部構成が詳しくわか
るように投光光軸４３，４４、撮影光軸ハ及び受
光光軸４５とが同一平面に位置する状態で表して
いる。

次に動作について説明する。投光素子３からの
投光光線９は投光レンズ２を通過し、プリズム１
２により90゜偏向され、変倍系レンズ１１、レン
ズ群５を介して被写体上で投光スポツト像を結
ぶ。その反射光である受光光線１０は可視光カツ
トフイルタ３３を通過することにより外光成分が
除去された光線となり、受光レンズ６を介して受
光素子７に結像する。これにより、受光素子７の
領域７ａ，７ｂから基板３８上に設けられた演算
回路へ信号が送られる。演算回路は受光素子７か
ら入力する信号を演算し、その演算結果により不
図示のモータを駆動する。モータの駆動は不図示
のベルト・ギア列等を介してギア部３２へ伝達さ
れ、それにより鏡筒４が回転を始める。鏡筒４が
回転することによりレンズ群５が前後方向（第３
図では左右方向）に移動し、焦点調節動作が行わ
れる。また、鏡筒４が回転することによりカム部
３１の溝の深さが円周方向の位置によつて変化す
るが、この時、受光素子ホルダ３４の先端に備え
られたカムフオロワ３５はバネ３７の付勢により
常にカム部３１に当接するよう構成されているた
め、鏡筒４の回転に伴つて受光素子７は所定の関
係を維持しながら上方向又は下方向に移動する。
該受光素子７が上方向又は下方向に移動すること
により、受光素子７からの出力が変化し、その出
力が零になることによつてモータは停止し、レン
ズ群５が合焦位置に停止する。

ここで、第２図で示した自動焦点検出装置の基
線長はR₀であるのに対し、本実施例の基線長は、
長焦点距離の場合でR₁、短焦点距離の場合でR₂
であり、基線長R₁＞基線長R₂＞基線長R₀の関係
にある。即ち、本考案の特徴であるところの撮影
レンズ（レンズ群５）内を通過する投光光軸４
３，４４を撮影光軸ハと一致しないよう従来（第
２図）の基線長R₀よりも長い方向に偏心させた
ので、外形寸法は全く変えずに基線長R₁，R₂を
大きく（基線長R₀よりも）することができる。
このように、三角測量に基づいて焦点検出を行う
場合には基線長を大きくとればとる程焦点検出精
度が向上することになり、よつて、第２図に示す
従来方式のものに比べて焦点検出精度を向上させ
ることになる。なお、短焦点距離での基線長R₂
は長焦点距離での基線長R₁よりも短いが、短焦
点距離の場合の方が被写界深度が深いため、基線
長R₂＜基線長R₁の関係があつても測距精度には
問題ない。つまり、公知の如く被写界深度が深い
程合焦範囲が広くなるためである。

また、２分割された受光素子７は、その領域７
ａと領域７ｂの分割線と垂直な方向を長焦点距離
での投光光軸４３と短焦点距離での投光光軸４４
との間に、即ち、第４図において、角度θ₃から角
度θ₄の間に置くのがよい。この角度範囲内で角度
θ₃方向とするか、角度θ₄方向とするか、あるいは
その中間の角度とするかは設計者の意志による
が、短焦点距離側で受光スポツト像の径が受光素
子面の幅を越えない場合には角度θ₃方向（投光光
軸４３方向）に置くのが最も一般的（第４図状
態）である。これは、受光素子面上で変位する受
光スポツト像を検出する際、領域７ａ，７ｂの分
割線に垂直な方向を角度θ₃に一致させた場合に
は、受光スポツト像の変位方向は第５図ａに示さ
れるように分割線に垂直な方向（矢印方向）とな
る。ところが、分割線に垂直な方向を撮影光軸ハ
に向けた場合には、受光スポツト像の変位方向は
第５図ｂに示されるように分割線に垂直な方向に
対して傾いた方向となる。したがつて、受光スポ
ツト像の変位量をＣとすれば、第５図ａでは変位
量Ｃがそのまま効いてくるが、第５図ｂでは実質
的な変位量はＤとなる。変位量Ｃ＞変位量Ｄであ
るから、Ｃ−Ｄの差の変位量分だけ効率が悪くな
る。このため長焦点距離側で第５図ａのような変
位を得るには第４図のように角度θ₃方向に受光素
子７を置く必要がある。なお、投光光軸４４方向
でも良いが、前述したように長焦点距離の方が被
写界深度が浅いため、投光光軸４３方向とする方
が有利である。

第３〜４図実施例において、レンズ群５、変倍
系レンズ１１、プリズム１２、補正系レンズ１４
及びリレー系レンズ１３が主結像光学系に相当
し、レンズ群５、変倍系レンズ１１、補正系レン
ズ１４、プリズム１２及び投光レンズ２が一方の
光学系に相当し、受光レンズ６が他方の光学系に
相当し、第６図実施例において、レンズ群４６、
プリズム４７が主結像光学系に相当し、レンズ群
４６、プリズム４７及び受光レンズ４８が一方の
光学系に相当し、受光レンズ５０が他方の光学系
に相当する。

以上説明したように、本考案は、主結像光学系
内に配置された一方の光学系の光軸を主結像光学
系の光軸に対して他方の光学系の光軸から離れる
方向に偏心させ、一方の光学系の光軸と主結像光
学系の光軸とを含む平面と、他方の光学系の光軸
と主結像光学系の光軸とを含む平面とを異なる平
面とし、以て、主結像光学系と他方の光学系の光
軸間距離よりも基線長を長くすると共に、前記三
つの光軸の相対的位置関係に自由度をもたせたか
ら、大型化することなく、測距又は焦点検出精度
を向上させることができ、しかも測距又は焦点検
出光学系の空間的配置に関する設計の自由度を増
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動焦点検出装置の構成を示す
概略図、第２図は従来の他の自動焦点検出装置の
構成を示す概略図、第３図は本考案の一実施例を
示すカメラ用ズームレンズの断面図、第４図は第
３図に示すカメラ用ズームレンズの正面図、第５
図は第４図に示す受光素子の配置方向を説明する
図である。 ２……投光レンズ、３……投光素子、４……鏡
筒、５……レンズ群、６……受光レンズ、７……
受光素子、７ａ，７ｂ……領域、１２……プリズ
ム、２４……操作つまみ、４３，４４……投光光
軸、４５……受光光軸、ハ……撮影光軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 投光素子を含み該素子からの光を被写体へ投光
   する投光光学系と、受光素子を含み被写体からの
   光を前記受光素子へ導く受光光学系を備え、前記
   光学系のうち一方の光学系を被写体の像を結ぶ主
   結像光学系内に配置し、該光学系の光軸を該主結
   像光学系内に設け、且つ該光学系の前記素子を前
   記主結像光学系の光路外に位置させ、他方の光学
   系の光軸を主結像光学系外に配置した測距又は焦
   点検出装置において、主結像光学系内に配置され
   た一方の光学系の光軸を主結像光学系の光軸に対
   して他方の光学系の光軸から離れる方向に偏心さ
   せ、一方の光学系の光軸と主結像光学系の光軸と
   を含む平面と、他方の光学系の光軸と主結像光学
   系の光軸とを含む平面とを異なる平面としたこと
   を特徴とする測距又は焦点検出装置。