JPH02267508A - 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、ビデオカメラなどに用いて好適な。

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、自動的に被写体を合焦するいわゆる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
測定して合点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上記合焦用レンズを合焦位置まで
北動するよう番ごなっている。

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１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るものである。

〔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、発光スポットは、カメラ撮影範囲のほぼ
中央に位置しており、その形状は、円形であるために、
第２図に示すように被写体が、中央にすき間をあけて２
つ横に並んだ場合には、２つの被写体のどれにも発行ス
ポットが当らず、被写体にピントが合わないという問題
が生じた。

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ためにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、測距用発光スポットの形状が、横に直径を
もつ楕円形として、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。

〔作用〕

被写体までの距離を測距する手段として１例えば、投射
レンズを凸レンズとシリンドリカルレンズとを組合わせ
ることにより測距用発光スポットの形状が横方向に長径
をもつ楕円形とし、撮影用レンズの撮影範囲の中央に、
発光スポットが投射されるようにすることにより、広い
範囲にわたり、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Ｒ略
構成図である。同図において、１は、投射レンズ群、１
８は凸投射レンズ、１ｂは。

円柱形投射レンズ、２は発光素子、３は受光レンズ、４
は受光素子であり、これらで被写体８１１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、
７はレバー６に設置したカムフォロア、８はフォーカス
環２３の端面に設けたカム面。

９はレバー６の他端に設けられたカムフォロア７をカム
面８に当接させるための弾性部材、ｌＯはＡＦモータ、
２０はＡＦギヤを示し、これらは合焦機構を構成してい
る。１１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−−１０．ＡＦギヤ２０を介してフォー
カス環２３を廓動制御する合焦回路を示し、該回路は例
えば第４図に示す如く構成されている。

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
方の出方信号によって、ＡＧＣアンプ１０３ａ、　１０
３ｂ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
、　１０７ｂ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、１Ｇ７ｂ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０例えば、オアゲート１０８の出
力信号が１１”であった場合、積分器１０６ａ、　１０
６ｂは、入力信号に無関係に所定の積分動作をする。比
較器Ｑ７　ａ　−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２０９
は、入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０発光素子駆動回路１１
０は、マイクロプロセッサ１０９から入力される信号に
応じて発光素子２の発光ダイオードを駆動する。すなわ
ち、発光素子２から発せられた光は、マイクロプロセッ
サ１０９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１１０に供給される信号と同様な信号が同期検波器１
０５ａ、　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０以上述べたような構成と、０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。

モーターＩＩ！　ＦＡ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１ｏ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１０２ｎ、　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、　ＬＯ３ｂに入力さ
れる。

このΔＧＣアンプ１０３ａ、　１０３ｂにおいては、Ａ
ＧＣ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１
０４ａ。

１ｏ４ｂ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、　１０
２ｂから入力された信号が増幅され、増幅された信号が
出力さ九る。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１０５ａ。

ｔｏｓｂからは、検波された信号が出力される。この同
期検波器１０５ａ、　ｔｏｓｂ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Ｉｏｔａ、　１０５ｂより出力
された信号は積分器１０６ａ、　１０６ｂで積分される
。積分器１０（ｉａ、　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５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５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５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Ｖ、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１
０６ａの出力電力の変化量が積分器１０６ｂのそれより
大きい、Ａｃｈにおいて、時刻ｔゆで積分スタート後、
時刻ｔ８で、出力電圧が基準電圧Ｖ、に達したとする。

このとき、時刻し、で基準電圧に達したことが比較器１
０７ａで検出され、比較器１０７ａの出力信号が“ＯＩ
Ｉから“１”に変化する。この比較器１０７ａの出力信
号パ１″′はオアゲートｌ０ＩＳを通して積分器１０６
ａ、ＩＯ［ｉｂに印加される。積分器１０６ａ、　１０
６ｂに前記信号１１１７１が印加された後は、積分器１
０６ａ、　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　（Ｂａｈ　）の出力電圧が基準電圧■、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１時刻ｔ８における積分器１０６ｂ　（Ｂａｈ
）の出力電圧が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、時間差（ｔｚ　　ｔｍ）が
計測されれば、合点状態が判定される。また、時間差（
ｔａ　　ｔ、）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１０６ａ　（Ａ
ｃｈ）の出力電圧と積分器１０６ｂ　（Ｂｃｈ）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（ｔｉ　　ｕｎ）の値の符号が異なる。これらのこと
から、時間差１−ｔｌ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５時間差しよし
、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ｌＯの
回転方向を指示する信号が供給される。

このことによりモータ１０の動作が制御される０時刻ｔ
３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１０６
ａ。

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、投射レンズが凸レンズのみの場合、撮影時に前
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
ズを凸レンズと円柱レンズの組合せた構成とし、第１図
に示すように配置することにより発光スポットを、横に
長径をもつ楕円形となすものである。

以下その楕円形発光スポット形成手段について説明する
。楕円形発光スポット形成手段は１例えば第１図に示す
ように、発光素子の２の前方に、円柱レンズｌｂ及び凸
レンズ１ａからなる投射レンズ群１を、光軸を一致する
如く配置する。上記配置の場合の発光スポットの形状が
投射レンズ群ｌからの距離に従って、どのように変化す
るかを第３図に示す、同図に示す如く、横方向のスポッ
ト光は、円柱レンズ１６の曲率の変化がないため凸レン
ズｌａの集光作用のみとなり、拡散光となる。

他方縦方向のスポット光は、円柱レンズ１ｂと凸レンズ
１ａの集光作用により凸レンズ１ａからＬの位置に発光
素子２の発光ダイオードの像を結像する。従って、第３
図の（Ｑ）の如く、距離に従って発光スポットの形状が
変化する。楕円形発光スポットが、被写体に照射されそ
の反射光は受光レンズ３を通し受光素子４に第６図に示
すように結像し、上記作用により合焦動作を行う従来の
ように、発光スポットが円形でその直径を大きくした場
合。

縦方向のスポット幅が大であればある程、合焦精度が劣
化するのに対し、上記実施例では、縦方向のスポットが
小さいため、横方向のスポット幅が大きくなっても合焦
精度は劣化せず、広いカメラ撮影範囲にわたって、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。

上記実施例では、凸レンズと円柱レンズを独立に２個使
用した場合について説明したが、第７図に示すように、
投射レンズ１の前面を凸レンズ形状に、後面を円柱レン
ズ形状にしてもよく、上記実施例と同じ効果が得られる
ことは明らかである。

【発明の効果〕

本発明によれば、被写体が撮影用レンズの撮影範囲の中
央になくても、測距用発光スポットが撮影用レンズの撮
影範囲のほぼ中央から横方向に広かっているので、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発光スポッ
ト形状の形成を説明する概略図、第４図は本発明の自動
合焦装置の一例を示すブロック図、第５図はその説明に
供する波形図、第６図は合点状態での受光スポット位置
を示す図。 第７図は本発明の自動合焦装置の他の実施例の概略図で
ある。 １・・・投射レンズ群、２・・・発光素子３・・・受光
レンズ、　４・・・受光素子馬　４図 ａ　９１’ｌｘＯ時Ｔ１１χ■ ａりｊ’ＪｒＺ

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、発光スポットの形状が、縦方向の
   幅よりも、横方向の幅を大きくする形成手段を設けたこ
   とを特徴とする自動合焦装置。 ２、上記形成手段は凸レンズと円柱レンズを光軸を一致
   させるように設置したことを特徴とする請求項１記載の
   自動合焦装置。