JPH06105328B2 - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

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JPH06105328B2
JPH06105328B2 JP62098557A JP9855787A JPH06105328B2 JP H06105328 B2 JPH06105328 B2 JP H06105328B2 JP 62098557 A JP62098557 A JP 62098557A JP 9855787 A JP9855787 A JP 9855787A JP H06105328 B2 JPH06105328 B2 JP H06105328B2
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light receiving
light
lens
spot
subject
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裕信 佐藤
賢治 佐野
隆史 安積
竹介 丸山
隆紀 久田
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Hitachi Ltd
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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。
The present invention relates to an automatic focusing device suitable for use in a video camera or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ビデオカメラにおいては、従来、各種調整機構の自動化
のための技術が種々提案され、また、実施もされて操作
性が急速に改善された。そのうちの被写体に焦点を合わ
せる調整機構についても、これを自動的に行なう自動合
焦装置が種々提案されており、その一例として赤外線を
用いた自動合焦装置が知られている(たとえば、特開昭
57-20708号公報)。
In video cameras, various techniques for automating various adjustment mechanisms have been proposed and implemented, and their operability has been rapidly improved. Various automatic focusing devices have been proposed for automatically adjusting the focusing mechanism for focusing on the subject, and an automatic focusing device using infrared rays is known as one example (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242). Akira
57-20708).

これは、発光素子で発光した赤外線を被写体に照射し、
その反射光を受光素子で受光し、この受光素子の受光状
態に応じてこの被写体に対する合焦状態からのずれを判
定するものである。この受光素子は2つの受光部からな
り、かつ撮像レンズの繰り出し動作に連動して移動す
る。かかる受光素子の各々の受光部に等量に反射光が照
射されれば(すなわち、2つの受光部の受光量が等しい
ときであつて、以下、これを受光量がバランスしている
という)、この受光素子の検出出力から合焦状態と判定
し、また、撮像レンズもこの被写体に合焦した位置にあ
るようにしている。受光素子の受光量がバランスしてい
ないときには、この受光素子はその受光量がバランスす
るように移動し、これとともに、撮像レンズも合焦する
ように移動する。
This irradiates the subject with infrared light emitted from the light emitting element,
The reflected light is received by the light receiving element, and the deviation from the in-focus state for the subject is determined according to the light receiving state of the light receiving element. This light receiving element is composed of two light receiving portions, and moves in conjunction with the feeding operation of the imaging lens. If the light receiving portions of each of the light receiving elements are irradiated with an equal amount of reflected light (that is, when the light receiving amounts of the two light receiving portions are equal to each other, this is hereinafter referred to as the light receiving amount is balanced), Based on the detection output of the light receiving element, it is determined that the object is in focus, and the image pickup lens is also in a position in which the subject is in focus. When the amount of light received by the light receiving element is not balanced, the light receiving element moves so that the amount of light received is balanced, and along with this, the imaging lens also moves so as to be in focus.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、ビデオカメラ側の発光素子から被写体に赤外
線を照射すると、被写体によつてはもしくはビデオカメ
ラの視野内での被写体の位置によつては、赤外線の一部
がビデオカメラ側に反射されない場合がある。被写体に
赤外線が完全に照射された場合には、その照射領域(す
なわち、投射スポツト)は円形となり、この投射スポツ
ト内での反射率がほぼ均一であれば投射スポツト全体で
均一な量で反射が生ずる。しかし、白黒パターンなどの
ように異なる反射率の領域が組み合わさつてなる被写体
や反射率が不均一な被写体(以下、このような被写体を
コントラストを有する被写体という)に焦点を合わせる
場合には、被写体上の投射スポツトの一部では他の部分
よりも反射光量が小さくなり、受光素子で生ずる受光ス
ポツトは一部が欠けた円形状となる。また、被写体での
投射スポツトが被写体の境から一部はみ出すような場合
には、このはみ出した部分からの反射光はない。したが
つて、この場合にも、受光素子での円形での受光スポツ
トは一部が欠けたものとなる。
By the way, when infrared light is emitted from the light emitting element on the video camera side, part of the infrared light may not be reflected to the video camera side depending on the subject or the position of the subject within the field of view of the video camera. is there. When the subject is completely irradiated with infrared rays, the irradiation area (that is, the projection spot) becomes circular, and if the reflectance within this projection spot is almost uniform, the entire projection spot will be reflected with a uniform amount. Occurs. However, when focusing on a subject such as a black and white pattern in which different reflectance regions are combined or a subject with uneven reflectance (hereinafter, such a subject is referred to as a subject having contrast), In some of the projection spots, the amount of reflected light is smaller than in the other portions, and the light-receiving spots produced by the light-receiving element have a circular shape with a part cut off. Further, when the projection spot on the subject partly protrudes from the boundary of the subject, there is no reflected light from the protruding part. Therefore, also in this case, the circular light-receiving spot in the light-receiving element is partially lacking.

このように、受光素子での受光スポツトが一部欠けた形
状となると、合焦判定に誤差が生じて自動合焦装置の性
能を劣化させるという問題がある。以下、この点につい
て第10図を用いて説明する。
As described above, if the light receiving spot of the light receiving element has a partly lacking shape, there is a problem that an error occurs in the focus determination and the performance of the automatic focusing device deteriorates. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG.

同図において、受光素子31は分離帯32によつて区分され
る2つの受光部31a,31bを有する2分割受光素子であ
る。被写体に赤外線で完全に照射され、この被写体上の
投射スポツト全域から均一に赤外線が反射されたときに
は、受光素子の受光スポツトは円形となり、合焦時に
は、第10図(a)に示すように、受光部31a,31bの受光
量が等しくなるように、すなわち、分離帯32に関して対
称となるように受光スポツト33が生ずる。この状態で
は、受光素子31は受光量がバランスした状態となる。
In the figure, the light receiving element 31 is a two-divided light receiving element having two light receiving portions 31a and 31b divided by a separation band 32. When the subject is completely irradiated with infrared rays and the infrared rays are uniformly reflected from the entire projection spot on the subject, the light receiving spots of the light receiving element are circular, and when focusing, as shown in FIG. 10 (a), The light receiving spots 33 are generated so that the light receiving amounts of the light receiving portions 31a and 31b are equal to each other, that is, they are symmetrical with respect to the separation band 32. In this state, the light receiving element 31 is in a state in which the amount of received light is balanced.

一方、受光スポツトの一部が欠けた場合には、第10図
(b)に示すように、この受光スポツト33が破線で示す
部分(これが欠けた部分である)も含めた円形スポツト
が分離帯32に関して対称となるような位置に生じたとき
に合焦状態となるが、このような受光状態は受光部31a,
31bの受光量が異なるアンバランスな状態であり、この
ために、受光部31a,31bの受光量が等しくなる第10図
(c)に示す状態となるように受光素子は移動し、これ
とともに撮像レンズのフオーカスレンズも移動する。こ
の第10図(c)に示す状態は受光素子の受光量がバラン
スしている状態であるが、受光スポツト33はΔxだけ受
光部31b側にずれており、この分だけフオーカスレンズ
は合焦位置からずれた位置にある 以上のように、被写体のコントラスト,被写体への赤外
スポツトの照射位置,被写体の形状などによつて、受光
素子での受光スポツトの一部が欠けると、測距誤差が生
じて合焦状態が得られないという問題があつた。基線長
を充分長くすることによつて測距誤差による画面上での
ボケ量を目立たないようにすることができるが、自動合
焦装置が大型になるという問題がある。
On the other hand, when a part of the light receiving spot is missing, as shown in FIG. 10 (b), the circular spot including the part indicated by the broken line of the light receiving spot 33 (this is the missing part) is a separation band. When it occurs at a position symmetrical with respect to 32, the in-focus state is obtained.
Since the light receiving amounts of 31b are different and unbalanced, the light receiving element moves so that the light receiving units 31a and 31b have the same light receiving amount as shown in FIG. 10 (c). The lens focus lens also moves. In the state shown in FIG. 10 (c), the amount of light received by the light receiving element is balanced, but the light receiving spot 33 is displaced toward the light receiving portion 31b by Δx, and the focus lens is focused by this amount. As described above, if part of the light receiving spot on the light receiving element is missing due to the contrast of the subject, the irradiation position of the infrared spot on the subject, the shape of the subject, etc. However, there is a problem in that the focused state cannot be obtained. Although it is possible to make the amount of blurring on the screen inconspicuous due to the distance measurement error by making the base line length sufficiently long, there is a problem that the automatic focusing device becomes large.

本発明の目的は、かかる問題点を解決し、受光素子での
受光スポツトが一部欠けても合焦判定の精度を高めるこ
とができるようにした自動合焦装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and provide an automatic focusing device capable of improving the accuracy of focusing determination even if the light receiving spot of the light receiving element is partially missing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明は、受光素子と投射
レンズとからなる投光系を1組設けるのに対し、受光レ
ンズと受光素子とからなり、被写体からの反射光ビーム
を受光する受光系を2組設ける。
In order to achieve the above object, the present invention provides one set of a light projecting system including a light receiving element and a projection lens, while it includes a light receiving lens and a light receiving element and receives a reflected light beam from a subject. Two sets of system are provided.

〔作用〕[Action]

先に説明したように、受光素子に生ずる受光スポツトの
重心位置は、被写体までの距離に応じて変化するから、
この重心位置を検出することによつて被写体までの距離
を測定できるが、受光スポツトの形状が一部欠けるとそ
の重心位置も変化し、測距精度に影響する。
As described above, the position of the center of gravity of the light-receiving spot generated in the light-receiving element changes according to the distance to the subject,
The distance to the subject can be measured by detecting the position of the center of gravity. However, if the shape of the light receiving spot is partly lost, the position of the center of gravity also changes, which affects the distance measurement accuracy.

これに対して、投射レンズの光軸を含む同一平面上に2
組の受光系を設けると、夫々の受光系における受光素子
上の受光スポツトの重心位置は、受光スポツトの形状が
一部欠けると、互いに等しい量だけ変移する。このこと
から、2つの受光素子の検出信号を用いることにより、
該重心位置のずれ量を相殺して被写体までの距離を求め
ることができる。
On the other hand, 2 on the same plane including the optical axis of the projection lens
When a pair of light receiving systems is provided, the barycentric position of the light receiving spots on the light receiving elements in each light receiving system is displaced by the same amount when the shape of the light receiving spots is partially lacking. From this, by using the detection signals of the two light receiving elements,
The distance to the subject can be obtained by canceling the shift amount of the position of the center of gravity.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による自動合焦装置の一実施例を示す構
成図であつて、1は発光素子、2は投射レンズ、3,4は
受光レンズ、5,6は平行平面板、5a,6aは取付部材、6a,6
bはアーム、5c,6cはカムフオロア、7,8は弾性部材、9,1
0は受光素子、9a,9b,10a,10bは受光部、9c,10cは分離
帯、11はフオーカス環、11a,11bはカム、11cはウオーム
ホイール、12は自動合焦回路、13はモータ、14はホイー
ル、15は被写体である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic focusing device according to the present invention, in which 1 is a light emitting element, 2 is a projection lens, 3 and 4 are light receiving lenses, 5 and 6 are plane parallel plates, and 5a, 6a is a mounting member, 6a, 6
b is an arm, 5c and 6c are cam followers, 7 and 8 are elastic members, and 9 and 1
0 is a light receiving element, 9a, 9b, 10a, 10b is a light receiving portion, 9c, 10c is a separation band, 11 is a focus ring, 11a, 11b is a cam, 11c is a worm wheel, 12 is an automatic focusing circuit, 13 is a motor, 14 is a wheel and 15 is a subject.

同図において、発光素子1の光軸に対し、一方側(上
方)に受光素子9が、他方側(下方)に受光素子10が夫
々設けられている。発光素子1の前方には、その発光中
心に光軸が一致するように、投射レンズ2が設けられて
いる。受光素子9の前方には、その光軸に沿つて平行平
面板5と受光レンズ3が設けられ、受光素子10の前方に
も、同様に平行平面板6と受光素子4とが設けられてい
る。以上の各部材はフオーカス環11を含む図示しない撮
像レンズの外側に設けられている。
In the figure, a light receiving element 9 is provided on one side (upper side) and a light receiving element 10 is provided on the other side (lower side) with respect to the optical axis of the light emitting element 1. A projection lens 2 is provided in front of the light emitting element 1 so that the optical axis coincides with the light emission center. A parallel plane plate 5 and a light receiving lens 3 are provided in front of the light receiving element 9 along the optical axis thereof, and a parallel plane plate 6 and a light receiving element 4 are similarly provided in front of the light receiving element 10. . The above members are provided outside the imaging lens (not shown) including the focus ring 11.

フオーカス環11の被写体15とは反対側の端面に2つのカ
ム11a,11bが設けられている。また、ガラスなどの透明
は平行平面板5には、取付部材5aによつてアーム5bが一
体に取りつけられ、このアーム5bの先端にカムフオロア
5cが形成されている。平行平面板5は取付部材5aを通る
紙面に垂直な軸(図示せず)に関して回動可能であり、
また、カムフオロア5cは弾性部材7によつてカム11aに
圧接されている。したがつて、フオーカス環11が回転す
ると、カムフオロア5cのカム11aに対する圧接点が変わ
り、これにともなつて平行平面板5が回動する。平行平
面板6に対しても同様であり、取付部材6aによつてアー
ム6bが一体に取りつけられ、そのアーム6bの先端に形成
されているカムフオロア6cが弾性部材8によつてカム11
bに圧接されている。したがつて、フオーカス環11の回
転とともに、平行平面板6は取付部材6aを通る紙面に垂
直な軸(図示せず)に関して回動する。ここで、カム11
bはカム11aよりもくぼんでおり、フオーカス環11の端面
側からみると、第2図に示すように、カム11bがカム11a
の一部でフオーカス環11の外周側に形成された状態とな
つており、カムフオロア5cはカム11aに圧接し、カムフ
オロア6cはカムフオロア5cよりも短くてカム11bのみに
圧接している。
Two cams 11a and 11b are provided on the end surface of the focus ring 11 opposite to the subject 15. An arm 5b is integrally attached to a transparent parallel flat plate 5 such as glass by a mounting member 5a, and a cam follower is attached to the tip of the arm 5b.
5c is formed. The plane-parallel plate 5 is rotatable about an axis (not shown) perpendicular to the plane of the sheet passing through the mounting member 5a,
The cam follower 5c is pressed against the cam 11a by the elastic member 7. Therefore, when the focus ring 11 rotates, the pressure contact point of the cam follower 5c with respect to the cam 11a changes, and the parallel plane plate 5 rotates accordingly. The same applies to the plane-parallel plate 6, the arm 6b is integrally attached by the mounting member 6a, and the cam follower 6c formed at the tip of the arm 6b is moved by the elastic member 8 to the cam 11.
Pressed against b. Therefore, as the focus ring 11 rotates, the plane-parallel plate 6 rotates about an axis (not shown) perpendicular to the plane of the drawing passing through the mounting member 6a. Where cam 11
b is more recessed than the cam 11a, and when viewed from the end face side of the focus ring 11, as shown in FIG.
The cam follower 5c is in pressure contact with the cam 11a, and the cam follower 6c is shorter than the cam follower 5c and only in contact with the cam 11b.

受光素子9,10は、第10図に示したように、たとえば2分
割PINフオトダイオードなどの2分割受光素子である。
受光素子9の分離帯9c(第10図の分離帯32に相当する)
で区分される一方の受光部9b(第10図の受光部31bに相
当する)は発光素子1側に、他方の受光部9a(第10図の
受光部31aに相当する)はそれとは反対側に配置され、
また、同様にして、受光素子の分離帯10cで区分される
受光部10aは発光素子1側に、他方の受光部10bはそれと
は反対側に配置されている。
The light-receiving elements 9 and 10 are, for example, two-divided light-receiving elements such as two-divided PIN photodiodes as shown in FIG.
Separation band 9c of the light receiving element 9 (corresponding to the separation band 32 in FIG. 10)
One light receiving section 9b (corresponding to the light receiving section 31b in FIG. 10) is divided by the light emitting element 1 side, and the other light receiving section 9a (corresponding to the light receiving section 31a in FIG. 10) is the opposite side. Placed in
Similarly, the light receiving portion 10a divided by the separation band 10c of the light receiving element is arranged on the light emitting element 1 side, and the other light receiving portion 10b is arranged on the opposite side.

かかる構成において、発光素子1で発光したスポツト形
状が円形の光ビームは、投射レンズ2を通して被写体15
に照射される。被写体15で反射,拡散された光ビームの
一部分は、受光レンズ3,平行平面板5を通して受光素子
9に入射される。これによつて受光素子9上に受光スポ
ツトが生ずる。また、被写体15からの光ビームの別の一
部分は、受光レンズ4,平行平面板6を通して受光素子10
に入射される。これによつて受光素子10上に受光スポツ
トが生ずる。
In such a configuration, the light beam having a circular spot shape emitted from the light emitting element 1 passes through the projection lens 2 and the subject 15
Is irradiated. A part of the light beam reflected and diffused by the subject 15 is incident on the light receiving element 9 through the light receiving lens 3 and the plane parallel plate 5. As a result, a light receiving spot is formed on the light receiving element 9. Further, another part of the light beam from the subject 15 passes through the light receiving lens 4 and the plane-parallel plate 6 to receive the light receiving element 10.
Is incident on. As a result, a light receiving spot is formed on the light receiving element 10.

受光素子9,10からはそれらでの受光スポツト位置に応じ
た信号が得られ、これらによつて自動合焦回路12はフオ
ーカス制御信号を形成する。このフオーカス制御信号に
よつてモータ13は回転し、このモータ13の回転力がホイ
ール14,ウオームホイール11cを介してフオーカス環11に
伝達され、フオーカス環11が回転する。このフオーカス
環11の回転にともなつて平行平面板5,6が回動し、光ビ
ームが偏向されて受光素子9,10上の受光スポツト位置が
変化する。受光素子9,10上で受光スポツトが所期位置に
設定されたとき合焦状態となり、モータ13が停止して平
行平面板5,6は固定される。
From the light receiving elements 9 and 10, signals corresponding to the light receiving spot positions of the light receiving elements 9 and 10 are obtained, whereby the automatic focusing circuit 12 forms a focus control signal. The focus control signal causes the motor 13 to rotate, the rotational force of the motor 13 is transmitted to the focus ring 11 via the wheel 14 and the worm wheel 11c, and the focus ring 11 rotates. As the focus ring 11 rotates, the plane parallel plates 5 and 6 rotate, the light beam is deflected, and the light receiving spot positions on the light receiving elements 9 and 10 change. When the light-receiving spots on the light-receiving elements 9 and 10 are set to the desired positions, they are in focus, the motor 13 stops, and the plane-parallel plates 5 and 6 are fixed.

次に、第3図により、この実施例における投射レンズ2,
受光レンズ3,4,受光素子9,10の配置関係と、動作原理に
ついてより詳細に説明する。なお、同図において、16,1
6′は被写体15上での投射スポツト、17〜20は被写体15
からの反射光ビームであり、第1図に対応する部分には
同一符号をつけている。
Next, referring to FIG. 3, the projection lens 2 in this embodiment,
The positional relationship between the light receiving lenses 3 and 4 and the light receiving elements 9 and 10 and the operating principle will be described in more detail. In the figure, 16,1
6'is the projection spot on the subject 15, and 17 to 20 are the subjects 15
The same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.

第3図において、受光レンズ3,4は投射レンズ2の光軸
に垂直な同一平面上に配置されており、これら受光レン
ズ3,4の焦点距離をfとすると、受光素子9,10は夫々受
光レンズ3,4から距離fの位置に配置されている。ま
た、投射レンズ2,受光レンズ3,4の光軸は互いに平行で
あり、受光レンズ3,4の光軸上に受光素子9,10における
2つの受光部の分離帯9c,10cが位置づけられている。ま
た、発光素子1の発光中心は投射レンズ2の光軸上にあ
る。
In FIG. 3, the light receiving lenses 3 and 4 are arranged on the same plane perpendicular to the optical axis of the projection lens 2, and when the focal lengths of these light receiving lenses 3 and 4 are f, the light receiving elements 9 and 10 respectively. It is arranged at a distance f from the light receiving lenses 3 and 4. The optical axes of the projection lens 2 and the light receiving lenses 3 and 4 are parallel to each other, and the separation bands 9c and 10c of the two light receiving portions of the light receiving elements 9 and 10 are positioned on the optical axes of the light receiving lenses 3 and 4. There is. The light emission center of the light emitting element 1 is on the optical axis of the projection lens 2.

いま、受光レンズ3,4から距離yにある被写体に発光素
子1からの光ビームを照射したものとする。被写体にコ
ントラストがなく、投射ビームのスポツト形状が円形と
すると、被写体上の投射スポツト16は円形となる。この
投射スポツト16からの一部の反射光ビーム17は受光レン
ズ3を通して受光素子9に照射され、他の一部の反射光
ビーム18は受光レンズ4を通して受光素子10に照射され
るが、受光素子9,10上の受光スポツトの形状は円形であ
る。この距離yに対し、これら受光スポツトの重心の分
離帯9c,10cからのずれ量をx1,x2とすると、次の関係式
が成りたつ。
Now, it is assumed that the subject at a distance y from the light receiving lenses 3 and 4 is irradiated with the light beam from the light emitting element 1. If the subject has no contrast and the spot shape of the projection beam is circular, the projection spot 16 on the subject is circular. A part of the reflected light beam 17 from the projection spot 16 is applied to the light receiving element 9 through the light receiving lens 3, and another part of the reflected light beam 18 is applied to the light receiving element 10 through the light receiving lens 4. The shape of the light-receiving spots on 9 and 10 is circular. When the shift amounts of the centers of gravity of these light receiving spots from the separation zones 9c and 10c are x 1 and x 2 with respect to this distance y, the following relational expression is established.

但し、受光スポツトの重心とは、受光スポツトを受光素
子9,10の分離帯9c,10cに平行な線で分割したとき、この
分割線に対して一方側の受光量と他方側の受光量とが互
いに等しくなるような分割線上の点とする。たとえば、
第10図(a)に示すように、受光スポツト33が円形の場
合には、この受光スポツト33の中心であり、第10図
(c)のように、一部が欠けた円形の場合には、分離帯
32に対して受光部31a,31bの受光量が等しいとき、この
受光スポツト32の重心は受光スポツト33内の分離帯32上
の中心である。
However, the center of gravity of the light-receiving spot is the light-receiving amount on one side and the light-receiving amount on the other side of this dividing line when the light-receiving spot is divided by a line parallel to the separation bands 9c, 10c of the light-receiving elements 9, 10. Are points on the dividing line such that are equal to each other. For example,
As shown in FIG. 10 (a), when the light receiving spot 33 is circular, it is the center of the light receiving spot 33, and as shown in FIG. 10 (c), when the light receiving spot 33 is partially circular, , Separator
When the light receiving amounts of the light receiving portions 31a and 31b are equal to 32, the center of gravity of the light receiving spot 32 is the center on the separation band 32 in the light receiving spot 33.

上記式(1),(2)を加算すると、 となり、これを変形することにより、 となつてずれ量x1,x2から被写体15までの距離yを得る
ことができる。
If the above equations (1) and (2) are added, By transforming this, Therefore, the distance y from the shift amounts x 1 and x 2 to the subject 15 can be obtained.

一方、被写体15でコントラストを有しており、このため
に、一部が欠けた円形の投射スポツト16′が得られたと
すると、被写体15までの距離が上記と等しくyとする
と、投射スポツト16′からの一部の光反射ビーム19によ
る受光素子9上の受光スポツトは同じく一部が欠けた円
形となり、その重心は、受光スポツトが円形であるとき
よりも、Δx1だけ分離帯9cに近ずく。これに対して、受
光素子10では、投射スポツト16′からの反射光ビーム20
により、受光スポツトの重心は、受光スポツトが円形で
あるときよりも、Δx2だけ分離帯10cから遠ざかること
になる。したがつて、このときの距離yは、上記と同様
にして、 で表わされることになる。
On the other hand, if the subject 15 has a contrast, and for this reason a circular projection spot 16 'with a part missing is obtained, if the distance to the subject 15 is y equal to the above, the projection spot 16' The light-receiving spot on the light-receiving element 9 due to a part of the light-reflected beam 19 from is also a circular shape with a part missing, and its center of gravity is closer to the separation band 9c by Δx 1 than when the light-receiving spot is circular. . On the other hand, in the light receiving element 10, the reflected light beam 20 from the projection spot 16 'is
As a result, the center of gravity of the light-receiving spot is further away from the separation band 10c by Δx 2 than when the light-receiving spot is circular. Therefore, the distance y at this time is the same as above. Will be represented by.

ところで、いま、投影スポツト16,16′の重心のずれ量
をΔHとし、Δx1,Δx2を幾何学的に求めると、次のよ
うに全く等しいものとなる。
However, now, the shift amount of the center of gravity of the projection Supotsuto 16, 16 'and [Delta] H, [Delta] x 1, when the [Delta] x 2 geometrically determined, becomes completely equal as follows.

式(6)を式(5)に代入することにより、距離yは次
のように表わされる。
By substituting the equation (6) into the equation (5), the distance y is expressed as follows.

この式(7)は円形の受光スポツトの場合の式(4)と
等しい。したがつて、受光素子9,10での受光スポツトの
重心の分離帯9c,10cからのずれ量を加算することによ
り、受光スポツトの形状に欠けが生じても、被写体まで
の距離yを正確に得ることができる。
This equation (7) is equal to the equation (4) in the case of the circular light receiving spot. Therefore, by adding the amount of deviation of the center of gravity of the light-receiving spots from the light-receiving elements 9 and 10 from the separation bands 9c and 10c, the distance y to the subject can be accurately determined even if the shape of the light-receiving spots is defective. Obtainable.

さて、そこで、受光素子9,10上の受光スポツトの重心が
分離帯9c,10cに一致するように、受光素子9,10上で受光
スポツトを移動させれば、上記式(5)における(x1
Δx1),(x2+Δx2)が測定でき、式(5)すなわち式
(7)から被写体までの距離yを求めることができる。
Now, if the light-receiving spots on the light-receiving elements 9 and 10 are moved so that the center of gravity of the light-receiving spots on the light-receiving elements 9 and 10 coincides with the separation bands 9c and 10c, (x 1-
Δx 1 ), (x 2 + Δx 2 ) can be measured, and the distance y to the subject can be obtained from the equation (5), that is, the equation (7).

第1図においては、平行平面板5,6の回動によつて受光
素子9,10上での受光スポツトを変位させ、それらの重心
を分離帯9c,10cに一致させる。この場合、平行平面板5,
6はフオーカス環11の回転によつて回動するが、フオー
カス環11の回転によつて図示しないフオーカスレンズも
光軸方向に変位する。そして、被写体15までの距離yが
いかなる値であつても、受光素子9,10での受光スポツト
の重心が分離帯9c,10c上にあるときに、フオーカスレン
ズが被写体15に合焦するように、フオーカス環11のカム
11a,11bが構成されている。換言すれば、カム11a,11bに
よる平行平面板5,6の回動によつて上記式(7)が演算
され、この演算結果にもとづいて距離yにある被写体15
に合焦するように、フオーカスレンズの位置が設定され
ることになる。
In FIG. 1, the light receiving spots on the light receiving elements 9 and 10 are displaced by the rotation of the plane parallel plates 5 and 6, and their centers of gravity are made to coincide with the separation bands 9c and 10c. In this case, the plane parallel plate 5,
Although 6 rotates due to the rotation of the focus ring 11, the rotation of the focus ring 11 also displaces a not-shown focus lens in the optical axis direction. Even if the distance y to the subject 15 is any value, the focus lens is focused on the subject 15 when the center of gravity of the light receiving spots of the light receiving elements 9 and 10 is on the separation bands 9c and 10c. On the cam of Focus ring 11
11a and 11b are configured. In other words, the above formula (7) is calculated by the rotation of the plane-parallel plates 5, 6 by the cams 11a, 11b, and the subject 15 at the distance y is calculated based on the calculation result.
The position of the focus lens is set so as to focus on.

ここで、被写体15が無限遠(y=∞)にあるときに受光
素子9,10上の円形の受光スポツトの重心が分離帯9c,10c
に一致するように、平行平面板5,6および受光素子9,10
が配置されている。そして、上記のことから、平行平面
板5,6の被写体15が無限遠にあるときの状態からの回動
角が被写体15までの距離yと一対一に対応している。そ
こで、いま、フオーカスレンズ被写体15が無限遠にある
ときからの合焦のための移動量をZ、受光スポツトの重
心を被写体15が無限遠にあるときの位置から受光素子9,
10の分離帯9c,10cに一致させるために、平行平面板5,6
を角度αだけ回動させるためのカムフオロア5c,6cの移
動量をZ0とすると、カム11a,11bのリスト量Lfは、 Lf=Z0−Z ……(8) となる。但し、Lをアーム5b,6bの長さ(すなわち、平
行平面板5,6の回転中心からカムフオロア5c,6cの中心ま
での距離)とすると、移動量Z0は次のように表わされ
る。
Here, when the subject 15 is at infinity (y = ∞), the center of gravity of the circular light-receiving spots on the light-receiving elements 9 and 10 is the separation bands 9c and 10c.
Parallel plane plates 5 and 6 and photo detectors 9 and 10
Are arranged. From the above, the rotation angle from the state when the object 15 of the plane-parallel plates 5 and 6 is at infinity corresponds to the distance y to the object 15 one to one. Therefore, the focus lens movement amount for focusing when the subject 15 is at infinity is Z, the center of gravity of the light receiving spot is the light receiving element 9 from the position when the subject 15 is at infinity,
In order to match the 10 separation bands 9c, 10c, the plane-parallel plates 5, 6
If the movement amount of the cam followers 5c and 6c for rotating the cam 11 by the angle α is Z 0 , the list amount L f of the cams 11a and 11b is L f = Z 0 −Z (8). However, when L is the length of the arms 5b and 6b (that is, the distance from the center of rotation of the plane parallel plates 5 and 6 to the center of the cam followers 5c and 6c), the movement amount Z 0 is expressed as follows.

Z0=Lsinα ……(9) また、平行平面板5,6の回動角αと受光スポツトの受光
素子9,10上での移動量xとの間には、次のような関係が
ある。
Z 0 = Lsinα (9) Further, there is the following relationship between the rotation angle α of the plane parallel plates 5 and 6 and the movement amount x of the light receiving spot on the light receiving elements 9 and 10. .

但し、t=平行平面板5,6の厚さ N=平行平面板5,6の屈折率 θ=受光レンズ3,4に対する反射光ビームの入射
角(受光レンズ3に対してはtan-1(l1/y),受光レンズ
4に対しては(tan-1(l2/y)) そこで、被写体15までの距離yを種々に設定したとき
に、式(10)の移動量xが式(1)または式(2)に等
しくなるような回動角αを求め、この回動角αを用いた
式(9)によるカムフオロア5c,6cの移動量Z0と合焦の
ためのフオーカスレンズの移動量Zとにより、式(8)
からカムのリフト量Lfが求まる。このようにして求めら
れたカムのリフト量Lfにより、フオーカス環11の夫々の
カム11a,11bの形状を設定することができる。
However, t = thickness of the plane-parallel plates 5, 6 N = refractive index of the plane-parallel plates 5,6 θ = incident angle of the reflected light beam to the light-receiving lenses 3, 4 (tan -1 (for the light-receiving lens 3) l 1 / y), and (tan -1 (l 2 / y)) for the light-receiving lens 4, Therefore, when the distance y to the subject 15 is set variously, the movement amount x of the formula (10) becomes A rotation angle α that is equal to the equation (1) or the equation (2) is determined, and the movement amount Z 0 of the cam followers 5c and 6c and the focus for focusing according to the equation (9) using the rotation angle α. Based on the lens movement amount Z, equation (8)
The lift amount L f of the cam can be obtained from. Such a lift amount of the cam obtained by L f, can be set each of the cam 11a of Fuokasu ring 11, and 11b shape.

受光素子9の受光部9a,9bの受光量に応じたレベルの検
出信号と受光素子10の受光部10a,10bの受光量に応じた
レベルの検出信号とは自動合焦回路12に供給される。こ
の自動合焦回路12は、これら検出信号から受光素子9,10
で受光スポツトの重心が分離帯9c,10cからいずれの方向
にずれているかを検出し、このずれ方向に応じたフオー
カス制御信号を形成してモータ13に供給する。これによ
つてモータ13は回転し、受光スポツトの重心を受光素子
9,10の分離帯9c,10cに一致させるように、フオーカス環
11を回転させて平行平面板5,6を回動させる。
A detection signal of a level corresponding to the amount of light received by the light receiving portions 9a, 9b of the light receiving element 9 and a detection signal of a level according to the amount of light received by the light receiving portions 10a, 10b of the light receiving element 10 are supplied to the automatic focusing circuit 12. . This automatic focusing circuit 12 detects the light receiving elements 9 and 10 from these detection signals.
Detects which direction the center of gravity of the light-receiving spot deviates from the separation bands 9c and 10c, forms a focus control signal corresponding to the direction of deviation, and supplies the focus control signal to the motor 13. As a result, the motor 13 rotates, and the center of gravity of the light receiving spot is set to the light receiving element.
Focus ring to match 9,10 separators 9c, 10c
11 is rotated to rotate the plane parallel plates 5 and 6.

そこで、いま、受光素子9の受光部9a,9bからの検出信
号のレベルを夫々A,B,受光素子10の受光部10a,10bから
の検出信号のレベルを夫々C,Dとすると、受光スポツト
が円形で被写体15が無限遠にあるときに受光スポツトの
重心が受光素子9,10の分離帯9c,10cに一致し、かつ、式
(5)〜(7)によつて受光スポツトが一部欠けても、
受光スポツト9,10上でのこの欠けによる受光スポツトの
重心の変位は、受光素子9,10上の受光スポツトの重心の
分離帯9c,10cからの距離を加算することによつて相殺さ
れることから、 (A−B)+(D−C)=(A+D)−(B+C) =0 ……(11) のとき、受光素子9,10上で受光スポツトの重心が分離帯
9c,10cに一致し、合焦状態にあることになる。
Therefore, if the levels of the detection signals from the light receiving portions 9a and 9b of the light receiving element 9 are A and B, respectively, and the levels of the detection signals from the light receiving portions 10a and 10b of the light receiving element 10 are C and D, respectively, the light receiving spots will be described. Is circular and the center of gravity of the light-receiving spot coincides with the separation bands 9c and 10c of the light-receiving elements 9 and 10 when the subject 15 is at infinity, and part of the light-receiving spot is expressed by the formulas (5) to (7). Even if it is missing
The displacement of the center of gravity of the light receiving spot due to this chipping on the light receiving spots 9 and 10 is offset by adding the distances from the separation bands 9c and 10c of the center of gravity of the light receiving spots on the light receiving elements 9 and 10. Therefore, when (A−B) + (D−C) = (A + D) − (B + C) = 0 (11), the center of gravity of the light receiving spots on the light receiving elements 9 and 10 is the separation band.
It corresponds to 9c and 10c and is in focus.

これに対し、被写体15が撮像レンズ側に移動すると、受
光素子9,10では、受光部9a,10bの受光量が受光部9b,10a
の受光量よりも多くなり、 (A+D)−(B+C)>0 ……(12) となつて、自動合焦回路12は式(10)を満足する状態と
なるようにフオーカス制御信号を出力する。また、被写
体15が撮像レンズとは反対側に移動したときには、 (A+D)−(B+C)<0 ……(13) となり、自動合焦回路12は式(12)のときとは逆方向に
モータ13を回転させるフオーカス制御信号を出力する。
On the other hand, when the subject 15 moves toward the image pickup lens side, in the light receiving elements 9 and 10, the light receiving amounts of the light receiving portions 9a and 10b are equal to the light receiving portions 9b and 10a.
Is larger than the received light amount of (A + D)-(B + C)> 0 (12), and the automatic focusing circuit 12 outputs the focus control signal so that the condition (10) is satisfied. . Further, when the subject 15 moves to the side opposite to the imaging lens, (A + D)-(B + C) <0 (13), and the automatic focusing circuit 12 moves in the direction opposite to that of the equation (12). A focus control signal for rotating 13 is output.

以上のようにして、この実施例では、受光スポツトが一
部欠けていても、任意の距離にある被写体に正確にフオ
ーカスレンズを合焦させることができる。この実施例に
よれば、フオーカス環に2個のカムを設けたために、一
部品点数が少なく、また、部品の組み合わせによる誤差
を小さくできる。
As described above, in this embodiment, even if a part of the light receiving spot is missing, the focus lens can be accurately focused on a subject at an arbitrary distance. According to this embodiment, since the two cams are provided on the focus ring, the number of one component is small, and the error due to the combination of the components can be reduced.

第4図は本発明による自動合焦装置の他の実施例を示す
構成図であつて、21はスライダ板、21a,21b,21cは案内
溝、22はカムフオロア、23,24はピン、25は弾性部材で
あり、第1図に対応する部分には同一符号をつけてい
る。
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the automatic focusing device according to the present invention, in which 21 is a slider plate, 21a, 21b and 21c are guide grooves, 22 is a cam follower, 23 and 24 are pins, and 25 is It is an elastic member, and the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.

第4図において、フオーカス環11の端面は1つのカム11
aを構成している。スライダ板21は受光レンズ3,4の交軸
に平行な2つの突出部と、これらにほぼ直交する2つの
突出部を有するほぼ十文字状をなしている。これら突出
部のうち、受光レンズ3,4の光軸に平行な突出部には夫
々案内溝21b,21cが設けられ、これら案内溝21b,21cに撮
像レンズ本体に固定されたピン23,24がガタツキなく挿
入されている。これにより、スライダ板21は受光レンズ
3,4の光軸方向に円滑に摺動できる。また、スライダ板2
1には、受光レンズ3,4の光軸とはほぼ垂直な方向の2つ
の突出部にわたつて1つの案内溝21aが設けられ、これ
に平行平面板5と一体となつたアーム5bの先端のカムフ
オロア5cと平行平面板6と一体となつたアーム6bの先端
のカムフオロア6cとがガタツキなくかつ摺動可能に挿入
されている。さらにまた、スライダ板21には、受光レン
ズ3,4の光軸に平行な突出部のうちのフオーカス環11側
の突出部の先端にはカムフオロア22が圧入され、このカ
ムフオロア22がフオーカス環11のカム11aに圧接される
ように、スライダ板21が弾性部材25によつて押圧されて
いる。
In FIG. 4, the end face of the focus ring 11 is one cam 11
constitutes a. The slider plate 21 has a substantially cross shape having two protrusions parallel to the intersecting axis of the light receiving lenses 3 and 4 and two protrusions substantially orthogonal to these protrusions. Of these projections, the projections parallel to the optical axes of the light receiving lenses 3 and 4 are provided with guide grooves 21b and 21c, respectively, and the guide grooves 21b and 21c are provided with pins 23 and 24 fixed to the imaging lens main body. It is inserted without rattling. As a result, the slider plate 21 becomes a light receiving lens.
It can slide smoothly in the 3 and 4 optical axis directions. In addition, the slider plate 2
1 is provided with one guide groove 21a across two protrusions in a direction substantially perpendicular to the optical axes of the light-receiving lenses 3 and 4, and the tip of an arm 5b integrally formed with the plane-parallel plate 5 is provided therein. The cam follower 5c and the cam follower 6c at the tip of the arm 6b integrally formed with the parallel flat plate 6 are slidably and slidably inserted. Furthermore, a cam follower 22 is press-fitted to the slider plate 21 at the tip of the protrusion on the focus ring 11 side of the protrusions parallel to the optical axes of the light receiving lenses 3 and 4, and the cam follower 22 is attached to the focus ring 11. The slider plate 21 is pressed by the elastic member 25 so as to be pressed against the cam 11a.

かかる構成において、モータ13によつてフオーカス環11
が回転すると、スライダ板21は受光レンズ3,4の光軸と
平行に移動し、これにより、カムフオロア5c,6cも案内
溝21a内を摺動しながら同方向に移動して平行平面板5,6
が回動する。したがつて、受光素子9,10上では受光スポ
ツトが変位する。この場合、受光素子9,10上で受光スポ
ツトの重心が分離帯9c,10cと一致したときに、フオーカ
スレンズ(図示せず)が被写体15に合焦するように、カ
ム11a,案内溝21a,アーム5b,6bなどの形状,長さが設定
されている。
In such a configuration, the focus ring 11 is driven by the motor 13.
When is rotated, the slider plate 21 moves in parallel with the optical axes of the light receiving lenses 3 and 4, whereby the cam followers 5c and 6c also slide in the guide groove 21a and move in the same direction to move the parallel plane plate 5, 6
Rotates. Therefore, the light receiving spots are displaced on the light receiving elements 9 and 10. In this case, when the center of gravity of the light-receiving spots on the light-receiving elements 9 and 10 coincides with the separation bands 9c and 10c, the focus lens (not shown) focuses on the subject 15, so that the cam 11a and the guide groove 21a. The shapes and lengths of the arms 5b and 6b are set.

この実施例によれば、2個の平行平面板を1個のスライ
ダ板の動きによつて回転させるために、フオーカス環に
1個のカムを設けるだけですむなど、構造が比較的簡単
になる。
According to this embodiment, since the two parallel plane plates are rotated by the movement of one slider plate, only one cam is provided on the focus ring, so that the structure is relatively simple. .

第5図は先の実施例とは異なる方法による自動合焦装置
の例を示す構成図であつて、26,27は非走査型の半導体
位置検出素子(以下、PSDという)、28はポテンシオメ
ータであり、第1図に対応する部分には同一符号をつけ
ている。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of an automatic focusing device by a method different from the previous embodiment, in which 26 and 27 are non-scanning type semiconductor position detecting elements (hereinafter referred to as PSD) and 28 is a potentiometer. Therefore, the same reference numerals are attached to the portions corresponding to FIG.

この例では、第5図に示すように、発光素子1の一方側
に受光素子としてのPSD26,27を配置している。これらPS
D26,27は夫々受光スポツトの重心位置に応じた検出信号
を出力する。一方、ポテンシオメータ28はフオーカス環
28の回転と連動しており、フオーカスレンズ(図示せ
ず)の位置に応じた検出信号を出力する。自動合焦装置
12はPSD26,27の検出信号から被写体15に合焦するための
フオーカスレンズの位置を求め、この位置とポテンシオ
メータ28の検出信号によるフオーカスレンズの実際の位
置との差に応じたフオーカス制御信号を形成してモータ
13に出力する。
In this example, as shown in FIG. 5, PSDs 26 and 27 as light receiving elements are arranged on one side of the light emitting element 1. These PS
D26 and 27 respectively output detection signals according to the position of the center of gravity of the light receiving spot. On the other hand, the potentiometer 28 is a focus ring.
It is interlocked with the rotation of 28 and outputs a detection signal according to the position of a focus lens (not shown). Automatic focusing device
The reference numeral 12 obtains the position of the focus lens for focusing on the object 15 from the detection signals of the PSDs 26 and 27, and the focus control according to the difference between this position and the actual position of the focus lens by the detection signal of the potentiometer 28. Signal forming motor
Output to 13.

次に、この例の動作原理について、第6図でより詳細に
説明する。なお、同図において、第3図,第5図に対応
する部分には同一符号をつけている。
Next, the operating principle of this example will be described in more detail with reference to FIG. In the figure, parts corresponding to those in FIGS. 3 and 5 are designated by the same reference numerals.

第6図において、投射レンズ2,受光レンズ3,4の光軸は
互いに平行であり、受光レンズ3,4はこれら光軸に垂直
な同一平面上に配置されている。受光レンズ3,4の焦点
距離をfとすると、PSD26,27は夫々受光レンズ3,4から
距離fの位置に設けられている。ここで、被写体が無限
遠にあるときのPSD26,27上での受光スポツトの重心位置
を点26a,27aとすると、これら点26a,27aは受光レンズ3,
4の光軸上にある。また、発光素子1の発光中心は投射
レンズ2の光軸上にある。投射レンズ2と受光レンズ3
との間の距離をl1、投射レンズ2と受光レンズ4との間
の距離をl2とする。
In FIG. 6, the optical axes of the projection lens 2 and the light receiving lenses 3 and 4 are parallel to each other, and the light receiving lenses 3 and 4 are arranged on the same plane perpendicular to these optical axes. Assuming that the focal lengths of the light receiving lenses 3 and 4 are f, the PSDs 26 and 27 are provided at positions of a distance f from the light receiving lenses 3 and 4, respectively. Here, when the center of gravity of the light receiving spots on the PSDs 26, 27 when the subject is at infinity is points 26a, 27a, these points 26a, 27a are the light receiving lenses 3,
It is on the optical axis of 4. The light emission center of the light emitting element 1 is on the optical axis of the projection lens 2. Projection lens 2 and light receiving lens 3
Is 1 and the distance between the projection lens 2 and the light receiving lens 4 is l 2 .

いま、発光素子1からスポツト形状が円形の光ビームが
距離yにあるコントラストのない被写体に照射される
と、この被写体の投射スポツト16は円形である。この投
射スポツト16から一部の反射光ビーム17は受光レンズ3
を介してPSD26に照射され、このPSD26上に円形の受光ス
ポツトが生ずる。同様にして、投射スポツト16からの他
の一部の反射光ビーム18は受光レンズ4を介してPSD27
に照射され、このPSD27上に円形の受光スポツトが生ず
る。PSD26,27上の受光スポツトの重心位置の点26a,27a
からのずれ量を夫々x1,x2とすると、これらは、第3図
の場合と同様に、式(1),(2)で表わされる。そこ
で、これらx1,x2の差を求めると、 となり、これを変形することにより、 となつて被写体までの距離yが求められる。
Now, when a light beam having a circular spot shape is emitted from the light emitting element 1 to a non-contrast object at a distance y, the projection spot 16 of this object is circular. A part of the reflected light beam 17 from the projection spot 16 is received by the light receiving lens 3.
The PSD 26 is radiated through the light source, and a circular light receiving spot is generated on the PSD 26. Similarly, the other part of the reflected light beam 18 from the projection spot 16 passes through the light receiving lens 4 and the PSD 27.
Then, a circular light receiving spot is generated on the PSD 27. Points 26a, 27a at the position of the center of gravity of the light receiving spot on PSDs 26, 27
Assuming that the deviation amounts from x are x 1 and x 2 , respectively, these are expressed by equations (1) and (2), as in the case of FIG. So, if you find the difference between these x 1 and x 2 , By transforming this, Therefore, the distance y to the subject is obtained.

一方、被写体がコントラストを有し、この被写体上の投
射スポツト16′が一部欠けた円形状をなしているとする
と、この投射スポツト16′からの反射光ビーム19,20がP
SD26,27に照射されて一部欠けた受光スポツトが生ず
る。被写体までの距離が上記の場合と同じyであるとす
ると、これら受光スポツトの重心位置は受光スポツトが
円形である場合の重心位置から同一方向にずれる。PSD2
6,27でのこれら重心位置のずれ量を夫々Δx1,Δx2とす
ると、一部欠けた受光スポツトに対する上記式(15)は
次のようになる。
On the other hand, if the subject has contrast and the projection spot 16 'on this subject is in the shape of a circle with a part missing, the reflected light beams 19, 20 from this projection spot 16' are
Irradiated to SD26 and 27, some light-receiving spots are generated. Assuming that the distance to the object is y, which is the same as in the above case, the center of gravity positions of these light receiving spots deviate in the same direction from the center of gravity positions when the light receiving spots are circular. PSD2
Assuming that the shift amounts of these barycentric positions at 6 and 27 are Δx 1 and Δx 2 , respectively, the above equation (15) for the partially missing light receiving spot is as follows.

この場合にも、第3図で説明した式(6)が成立してΔ
x1=Δx2であり、したがつて、式(16)は、 となつて式(15)と等しくなる。つまり、PSD26,27に生
ずる受光スポツトが一部欠けた円形状をなしていても、
これら重心位置の点26a,27aからのずれ量を減算するこ
とにより、受光スポツト形状の一部欠けたことによる影
響が相殺され、被写体までの距離を正確に求めることが
できる。そこで、第5図において、自動合焦回路12に
は、PSD26,27の検出信号の差とこの差に対する式(17)
の距離の被写体に合焦するためのフオーカスレンズの位
置を表わすポテンシオメータ28からの検出信号との対応
関係を表わすテーブルなどが設けられており、PSD26,27
の検出信号の差からテーブルによつて求めた検出信号と
ポテンシオメータ28の実際の検出信号とからフオーカス
制御信号を得、これでもつてモータ13を回転させてフオ
ーカス環11を回転させ、テーブルから得られる検出信号
とポテンシオメータ28から実際に得られる検出信号とが
互いに等しくなるようにする。これによつてフオーカス
レンズは被写体15に合焦する。
Also in this case, the equation (6) described in FIG.
x 1 = Δx 2 Therefore, the equation (16) is Then it becomes equal to equation (15). In other words, even if the light receiving spots that occur on PSDs 26 and 27 have a circular shape with some parts missing,
By subtracting the amount of deviation of the barycentric position from the points 26a, 27a, the influence of the lack of a part of the light-receiving spot shape is offset, and the distance to the subject can be accurately obtained. Therefore, in FIG. 5, the automatic focusing circuit 12 includes a difference between the detection signals of the PSDs 26 and 27 and an equation (17) for this difference.
There are tables such as a table showing the correspondence relationship with the detection signal from the potentiometer 28 showing the position of the focus lens for focusing on the subject at the distance of
The focus control signal is obtained from the detection signal obtained from the table and the actual detection signal of the potentiometer 28 from the difference between the detection signals of, and the motor 13 is rotated to rotate the focus ring 11 to obtain the focus control signal from the table. The detection signal obtained and the detection signal actually obtained from the potentiometer 28 are made equal to each other. As a result, the focus lens focuses on the subject 15.

この例によれば、非走査形の受光素子を用いているため
に、可動部がなく、精度、耐久性がより向上する。
According to this example, since the non-scanning type light receiving element is used, there is no movable part, and accuracy and durability are further improved.

第7図は先の実施例とは異なる方法による自動合焦装置
の例を示す構成図であつて、29は発光素子ホルダ、30は
レンズホルダであり、前記図面に対応する部分には同一
符号をつけている。また、第8図は第1図における投射
レンズ2,受光レンズ3,4のレンズホルダ30への取付け状
態を示す正面図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of an automatic focusing device according to a method different from that of the previous embodiment, in which 29 is a light emitting element holder and 30 is a lens holder, and the same reference numerals are given to the portions corresponding to the above drawings. I am wearing. FIG. 8 is a front view showing a mounting state of the projection lens 2 and the light receiving lenses 3 and 4 in FIG. 1 on the lens holder 30.

第7図および第8図において、レンズホルダ30は角柱状
をなしており、その側面中央部に貫通孔が設けられてそ
こに投射レンズ2が嵌め込まれている。また、このレン
ズホルダ30の両端に受光レンズ3,4が取りつけられてい
る。受光レンズ3,4は単一のレンズの中心に対して対称
の部分を切り出して得られたのと同等の関係にある。し
たがつて、受光レンズ3,4は投射レンズ2の光軸に対称
に配置されている。このレンズホルダ30には、上記貫通
孔に対向して発光素子ホルダ29も固定されており、これ
に発光素子1が取りつけられている。この発光素子1
は、その発光中心が投射レンズ2の光軸上にあるように
配置されている。レンズホルダ30は非光透過性のもので
あり、たとえば黒色塗装されている。
In FIGS. 7 and 8, the lens holder 30 has a prismatic shape, a through hole is provided at the center of the side surface, and the projection lens 2 is fitted therein. Further, the light receiving lenses 3 and 4 are attached to both ends of the lens holder 30. The light receiving lenses 3 and 4 have the same relationship as that obtained by cutting out a symmetrical portion with respect to the center of a single lens. Therefore, the light receiving lenses 3 and 4 are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens 2. A light emitting element holder 29 is also fixed to the lens holder 30 so as to face the through hole, and the light emitting element 1 is attached thereto. This light emitting element 1
Are arranged such that their light emission center is on the optical axis of the projection lens 2. The lens holder 30 is non-light transmissive and is painted black, for example.

PSD26,27は、受光レンズ3,4の焦点距離をfとすると、
受光レンズ4,3から(f+p)の距離に設定される。但
し、pは受光レンズ3,4の焦点位置を原点とする正また
は負の値の距離であり、5〜15mmに設定するのが望まし
い。また、これらPSD26,27は投射レンズ2の光軸に関し
て対称に設けられている。
PSDs 26 and 27 have f as the focal lengths of the light receiving lenses 3 and 4,
The distance is set to (f + p) from the light receiving lenses 4 and 3. However, p is a positive or negative value distance with the focal point of the light receiving lenses 3 and 4 as the origin, and is preferably set to 5 to 15 mm. Further, these PSDs 26 and 27 are provided symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens 2.

いま、発光素子1から光ビームが発光されると、この光
ビームは投射レンズ2を介して被写体15に照射される。
被写体15からの一部の反射光ビームは受光レンズ3を通
してPSD26に照射され、他の一部の反射光ビームは受光
レンズ4を通してPSD27に照射される。これによつてPSD
26,27に受光スポツトが生じ、PSD26,27で得られるこれ
ら受光スポツトの重心位置を表わす検出信号が自動合焦
回路12に供給され、さらにポテンシオメータ28の検出信
号を取り込んで処理し、フオーカス制御信号を形成して
モータ13に出力する。
Now, when a light beam is emitted from the light emitting element 1, this light beam is applied to the subject 15 via the projection lens 2.
A part of the reflected light beam from the subject 15 is applied to the PSD 26 through the light receiving lens 3, and another part of the reflected light beam is applied to the PSD 27 through the light receiving lens 4. This makes PSD
The light receiving spots are generated at 26 and 27, and the detection signals representing the barycentric position of these light receiving spots obtained by PSDs 26 and 27 are supplied to the automatic focusing circuit 12, and the detection signal of the potentiometer 28 is further processed to perform focus control. A signal is formed and output to the motor 13.

ここで、第9図により、この例の動作原理を詳細に説明
する。
Here, the operation principle of this example will be described in detail with reference to FIG.

いま、被写体がコントラストを有していないとき、ABの
投射スポツト16が被写体に生じたものとすると、これか
ら受光レンズ3を通つた反射光ビームにより、PSD26に
は、投射スポツト16と同形の受光スポツト が生じ、受光レンズ4を通つた反射光ビームにより、PS
D27には、同じく投射スポツト16と同形の受光スポツト が生ずる。ここで、受光スポツト の重心をC″,C′とし、これら重心C″,C′間の距離を
x1とする。
Now, assuming that the projection spot 16 of AB occurs on the subject when the subject has no contrast, the reflected light beam that has passed through the light receiving lens 3 causes the PSD 26 to have a light receiving spot of the same shape as the projection spot 16. Occurs and the reflected light beam that passes through the light-receiving lens 4 causes PS
D27 has the same light receiving spot as the projection spot 16. Occurs. Here, the light receiving spot Let C ″, C ′ be the center of gravity of, and the distance between these center of gravity C ″, C ′
x 1

また、同じ距離yの被写体がコントラストを有し、投射
スポツト16の一部が欠けて点Aのみから反射光ビームが
生ずるものとすると、PSD26,27には夫々点A″,A′を重
心とする受光スポツトが生ずる。ここで、重心A″,A′
間の距離をx2とすると、幾何学的にx2=x1となる。すな
わち、被写体の距離yが変わらなければ、被写体がコン
トラストを有するか否かにかかわらず(すなわち、投射
スポツトの形状が一部欠けようが欠けまいが)、受光素
子26,27上の受光スポツト間の距離は一定である。
Assuming that the subject at the same distance y has a contrast and a part of the projection spot 16 is cut off to generate a reflected light beam only from the point A, the points A ″ and A ′ are set as the centers of gravity on the PSDs 26 and 27, respectively. A light receiving spot is generated, where the center of gravity A ″, A ′
If the distance between them is x 2 , then geometrically x 2 = x 1 . That is, if the distance y of the subject does not change, regardless of whether or not the subject has contrast (that is, whether or not the shape of the projection spot is partially missing), the distance between the light-receiving spots on the light-receiving elements 26 and 27 is reduced. The distance is constant.

そこで、第7図において、PSD26,27の一方、たとえばPS
D26の受光スポツトの重心位置と投射レンズ2の光軸と
の間の距離をxとすると、このxは次式のように表わさ
れる。
Therefore, in FIG. 7, one of the PSDs 26 and 27, for example, PS
Assuming that the distance between the center of gravity of the light receiving spot of D26 and the optical axis of the projection lens 2 is x, this x is expressed by the following equation.

但し、h=受光レンズ3での反射光ビームの入射高さ 式(18)を変形すると、 となり、xを求めることによつて被写体15までの距離y
を得ることができる。
However, when h = incident height of reflected light beam at the light receiving lens 3, the equation (18) is modified, Then, by finding x, the distance y to the subject 15 is
Can be obtained.

投射スポツトの一部欠けたことによる影響を除くために
は、PSD26,27上での受光スポツトの重心間の距離を求め
ればよいが、受光レンズ3,4が投射レンズ2の光軸に対
称に配置され、かつPSD26,27は受光レンズ4,3から等距
離に配置されているから、PSD26,27上での受光スポツト
の重心と投射レンズ2の光軸との間の距離は等しい。し
たがつて、PSD26,27上での受光スポツトの重心間の距離
をXとすると、式(18)と同様にして被写体15までの距
離yは次のように表わされる。
In order to remove the influence of the lack of a part of the projection spot, the distance between the centers of gravity of the light-receiving spots on the PSDs 26, 27 should be obtained, but the light-receiving lenses 3, 4 should be symmetrical with respect to the optical axis of the projection lens 2. Since the PSDs 26 and 27 are arranged at the same distance from the light receiving lenses 4 and 3, the distance between the center of gravity of the light receiving spot on the PSDs 26 and 27 and the optical axis of the projection lens 2 is equal. Therefore, if the distance between the centers of gravity of the light-receiving spots on the PSDs 26, 27 is X, then the distance y to the object 15 is expressed as in the equation (18) as follows.

自動合焦回路12には、第5図における自動合焦回路12と
同様に、PSD26,27の検出信号の和とこの和に対する式
(20)の距離の被写体に合焦するためのフオーカスレン
ズの位置を表わすポテンシオメータ28からの検出信号と
の対応関係を表わすテーブルが設けられており、PSD26,
27の検出信号の和からこのテーブルによつて検出信号を
得、これとポテンシオメータ28の実際の検出信号とを比
較してフオーカス制御信号を形成する。
Similar to the automatic focusing circuit 12 in FIG. 5, the automatic focusing circuit 12 includes a focus lens for focusing the sum of the detection signals of the PSDs 26 and 27 and the subject at the distance of the formula (20) with respect to the sum. There is a table showing the correspondence with the detection signal from the potentiometer 28 showing the position of the PSD 26,
A detection signal is obtained from the sum of the detection signals of 27 by this table, and this is compared with the actual detection signal of the potentiometer 28 to form a focus control signal.

このようにして、この例においても、被写体がコントラ
ストを有するか否かにかかわらず、正確に合焦状態を得
ることができる。なお、この実施例によれば、投射レン
ズと受光レンズとをホルダによつて一体としているた
め、全体の構成がコンパクト化できる。
Thus, also in this example, the focused state can be accurately obtained regardless of whether or not the subject has contrast. According to this embodiment, since the projection lens and the light receiving lens are integrated by the holder, the entire structure can be made compact.

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれら実
施例のみに限定されるものではない。たとえば、第1
図,第4図に示した実施例において、受光素子9,10を二
分割受光素子の代りにPSDを用いてもよい。この場合に
は、PSDに基準点を設け、この基準点に受光スポツトの
重心が一致するように平行平面板5,6を回動させればよ
い。また、第1図の実施例において、平行平面板5,6、
受光素子9,10、受光レンズ3,4を投射レンズ2の光軸の
同一側に配置してもよい。この場合、受光素子9,10の検
出信号の差を用いることはいうまでもない。また、第5
図の例において、PSD26,27を投射レンズ2の光軸に関し
て互いに反対側に設けてもよい。この場合には、PSD26,
27の検出信号が加算されて第5図と同様にフオーカス制
御信号を形成することはいうまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the first
In the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, PSDs may be used instead of the two-divided light receiving elements 9 and 10. In this case, a reference point may be provided on the PSD, and the plane parallel plates 5 and 6 may be rotated so that the center of gravity of the light receiving spot coincides with the reference point. Also, in the embodiment of FIG. 1, the plane-parallel plates 5, 6,
The light receiving elements 9 and 10 and the light receiving lenses 3 and 4 may be arranged on the same side of the optical axis of the projection lens 2. In this case, it goes without saying that the difference between the detection signals of the light receiving elements 9 and 10 is used. Also, the fifth
In the illustrated example, the PSDs 26 and 27 may be provided on opposite sides with respect to the optical axis of the projection lens 2. In this case, PSD26,
It goes without saying that the 27 detection signals are added to form a focus control signal as in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、被写体のコント
ラストによる反射光ビームのスポツト形状の一部が欠け
た場合も含めて、単に2つの受光素子の出力を演算する
だけで精度良く合焦状態を得ることができ、合焦性能を
大幅に向上させることができるし、また、かかる誤差が
生じなくなつたために、基線長を短縮できて構成を小形
にすることができる。
As described above, according to the present invention, even if a part of the spot shape of the reflected light beam due to the contrast of the subject is lost, the outputs of the two light receiving elements are simply calculated to achieve the accurate focus state. Can be obtained, the focusing performance can be significantly improved, and since such an error does not occur, the base line length can be shortened and the structure can be made compact.

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

第1図は本発明による自動合焦装置の一実施例を示す構
成図、第2図は第1図におけるフオーカス環のカムとこ
れに圧接するカムフオロアとを示す正面図、第3図は第
1図に示した実施例の動作原理図、第4図は本発明によ
る自動合焦装置の他の実施例を示す構成図、第5図は第
1図,第4図に示した実施例とは異なる方法による自動
合焦装置の例を示す構成図、第6図は第5図に示した例
の動作原理図、第7図は第1図,第4図に示した実施例
とは異なる方法による自動合焦装置の例を示す構成図、
第8図は第7図における投射レンズ,受光レンズのホル
ダへの取付け状態を示す正面図、第9図は第7図に示し
た例の動作原理図、第10図は従来の自動合焦装置の問題
点を説明するための図である。 1……発光素子、2……投射レンズ、3,4……受光レン
ズ、5,6……平行平面板、5b,6b……アーム、5c,6c……
カムフオロア、9,10……受光素子、9a,9b,10a,10b……
受光部、11……フオーカス環、11a,11b……カム、12…
…自動合焦回路、13……モータ、15……被写体、21……
スライダ板、21a,21b,21c……案内溝、22……カムフオ
ロア、23,24……ピン、26,27……受光素子、28……ポテ
ンシオメータ、29……発光素子ホルダ、30……レンズホ
ルダ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic focusing device according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing a cam of a focus ring and a cam follower pressed against the cam of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the principle of operation of the embodiment shown in FIG. 4, FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the automatic focusing device according to the present invention, and FIG. 5 is a view showing the embodiment shown in FIGS. FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of an automatic focusing device by a different method, FIG. 6 is a principle diagram of the operation of the example shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a method different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 4. A block diagram showing an example of an automatic focusing device according to
FIG. 8 is a front view showing how the projection lens and the light-receiving lens in FIG. 7 are attached to the holder, FIG. 9 is an operation principle diagram of the example shown in FIG. 7, and FIG. 10 is a conventional automatic focusing device. FIG. 6 is a diagram for explaining the problem of FIG. 1 ... Light emitting element, 2 ... Projection lens, 3,4 ... Receiving lens, 5,6 ... Parallel plane plate, 5b, 6b ... Arm, 5c, 6c ...
Cam followers, 9,10 ... Light receiving elements, 9a, 9b, 10a, 10b ..
Light receiving part, 11 ... Focus ring, 11a, 11b ... Cam, 12 ...
… Automatic focusing circuit, 13 …… Motor, 15 …… Subject, 21 ……
Slider plate, 21a, 21b, 21c …… Guide groove, 22 …… Cam follower, 23,24 …… Pin, 26,27 …… Light receiving element, 28 …… Potentiometer, 29 …… Light emitting element holder, 30 …… Lens holder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 竹介 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 久田 隆紀 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 (56)参考文献 特開 昭60−256112(JP,A) 特開 昭61−251809(JP,A) 特開 昭59−201009(JP,A) 特開 昭59−202437(JP,A) 特公 昭47−19391(JP,B1) 特公 昭49−17548(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takesuke Maruyama Inventor Takesuke Maruyama 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Home Appliances Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takaki Kuda 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (56) Reference JP-A-60-256112 (JP, A) JP-A-61-251809 (JP, A) JP-A-59-201009 (JP, A) JP-A-59 -202437 (JP, A) JP47-19391 (JP, B1) JP49-17548 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】投射レンズと発光素子とからなる投光系
と、夫々が該投射レンズの光軸を含む平面内に該投射レ
ンズの光軸と平行な光軸を有する受光レンズと受光素子
とからなる2つの受光系とを備え、該投光系から被写体
に光ビームを投射し、該被写体からの反射光を夫々の該
受光系で受光し、該受光素子夫々での受光状態に応じて
フォーカスレンズを移動させることにより、自動的に焦
点調節を行なうようにした自動合焦装置において、 該受光素子夫々における該受光レンズの光軸が通る位置
を該夫々の受光素子の中心点とし、 該受光系毎に、該反射光を受光したことによって生ずる
該受光素子上での受光スポットの位置をフォーカスレン
ズの移動とともに変化させる偏向手段を備えるととも
に、 該受光系毎の受光素子の出力信号を演算し、その演算結
果に応じて該フォーカスレンズを駆動し、該偏向手段に
よって該夫々の受光素子での受光スポットの重心が該受
光素子の中心点に一致するまで該フォーカスレンズを移
動させる制御手段を備えたことを特徴とする自動合焦装
置。
1. A light projecting system comprising a projection lens and a light emitting element, a light receiving lens and a light receiving element each having an optical axis parallel to the optical axis of the projection lens in a plane including the optical axis of the projection lens. A light beam is projected from the light projecting system onto a subject, the reflected light from the subject is received by each of the light receiving systems, and the light receiving element receives light according to the light receiving state of each of the light receiving elements. In an automatic focusing device configured to automatically perform focus adjustment by moving a focus lens, in each of the light receiving elements, a position where an optical axis of the light receiving lens passes is set as a center point of each of the light receiving elements, Each light receiving system is provided with a deflecting means for changing the position of the light receiving spot on the light receiving element caused by receiving the reflected light with the movement of the focus lens, and the output signal of the light receiving element for each light receiving system is calculated. A control means for driving the focus lens according to the calculation result and moving the focus lens by the deflection means until the center of gravity of the light receiving spot on each of the light receiving elements coincides with the center point of the light receiving element. An automatic focusing device characterized in that
JP62098557A 1987-04-23 1987-04-23 Automatic focusing device Expired - Lifetime JPH06105328B2 (en)

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