JPS58196777A - 撮像装置 - 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】 この発明は、撮４ａ装・置に関し、−撮像素子面に結１
される像に対応して発生する映倫信号の出力手段が動作
する時間帯゛と異る時間帯において、同じ撮１ｊＩ素子
を加点調節のための受光素子として利用する手段に特徴
を有する。

従来技術について 焦点調節装置、とくに自動焦点調節装置は、−Ｉｊｌｉ
記録の写真カメラに採用されて以来急速に普及し、現在
では３５ミリレンズシヤツターカメラ、ホームビデオカ
メラ及び８ミリカメラ等にひろく使用され、また測距方
式も数多く提案されている。例えば、被写体に向けて音
波を発射し、この音波が被写体に当たって反射して戻っ
て来るまでの時間差によるもの、ボケ儂が最も鮮鋭にな
るとき最大出力を生ずる素子を利用−する−の、及び三
角測距法の原理によるもの等が知られている。これらの
うち三角測距法によるものは、被写体に向は近赤外光等
の光を発射する能動型と、被写体の明暗差を利用する受
動型とに大別される。

第１図は能動型三角測距方式の一例を示す原理説明図で
、ｌは被写体、２＃ｉ投光１／ンズ、３は撮影レンズ系
のうち合焦動作に関与する。レンズ群で、矢印９の左方
へ動くことによってより至近の被写体に、同じく右方へ
動くことによってより遠方の被写体に合焦するようにな
っている。４は受光し／ズ、５は投光素子、６は受光素
子である。投光素子５Ｆｉ、例えば赤外−発光ダイオー
ド素子（■）ｔＥＤ）又はレーザダイオード電子（１，
１））等で構成される。受光素子６は２つの領域６ａ及
び６ｂに分割されている。この装置において、測距及び
焦点合わせは下記の順序で行われる。先ず投”光素子５
は投光レンズ２全通して被写体面ｌにスポット侭を形成
する。

被写体１−ヒで乱反射し走光は、受光レンズ４を通して
２つの領域６ａ及び６ｂよりなる受光素ｆ６に結＋ｉｔ
　ｆる。ここで領域６ａと６ｂにおける出力の差が０で
あるとき、すなわち第１図にボすように像が２つの領域
に等しくまたがっているときは、焦点調節回路７からモ
ータ８へ信号が伝達されないが、領域６ａと６ｂにおけ
る出力Ｖこ差があると焦点調節回路７からの信号により
モータ８が駆動され、レンズ群３及び受光素子６ｆｔ：
前記の出力差が０になる向きに連動して移動させる。す
なわちいずれの領域の出力が大さいかを示す信号が焦点
調節回路７からモータ８へ込られ、モータ８の正又は逆
方向の回転ア ｔまイく図ボのギヤ列又は回転カムを介してレンズ９３
を矢印９の方向にに又は右に移動させる。

党九素子６とレンズ群３とは特定の関係を有するカムに
より連動されており、受光素子６Ｆｉし／ズ解３の位置
に応じて矢印ＩＯの方向に図中上又はＦＶｃ移動し、被
写体ｌからの反射光の像全２つの鎖酸６ａ及び６ｂの中
央Ｃとらえるように制御され、このようにしてつねに合
焦状態を維持することができる。

従来技術においては、上記のような自動焦点調節装置を
、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ　）Ｋより映倫を記録す
るカメラに用いる場合においても、撮像用素子と自動焦
点調節用の素子とを双方設けていたので、経費、容積及
び重量の見地から難点があった。

また撮像素子の一部分金側距のための受光用に使用する
ことも提案されているが、この場合は撮像素子中受光用
に使用される部分は本来の映ず象撮影に利用されないの
で、撮ｇＩＩ：Ｉｇ子を映倫撮影に全面的には使用する
ことができないという欠点がある。さらに撮像素子の出
力である映像信号電流から測距及び焦点調節のための制
御信号を得る方式も提案されているが、この方式では正
確な制御信号を得るためには回路構成が複雑となるうら
みがある。

この出願の発明の目的 この出願の第１の発明は、Ｌ記の従来技術の欠点を除去
し７、撮像素子に焦点調節のための受光用素子の役割を
も兼ねさせ、かつ前述の映倫信号の出力手段の作動と焦
点調節手段の作動とを時間的に切り換えることにより、
製作経費を低減し、かつ小ｍ＠量化をはかることができ
る撮像装置を提供することを目的とする。

またこの出願の第２の発明は、上記の目的を達成すると
ともに、電子ビューファインダに投光素子の儂を表示す
ることにより、迫真性のある測距点をｇＲすることがで
き遠近競合被写体撮影の機能を向上させることができる
撮ｆＩ＆装置を提供することを目的とする。

この出願の発明の構成 １潰４１境−この出願の４１の発明は、撮イ象素子と：
この撮像素子面に結像する被写体の偉Ｖ（対応して発生
する映倫信号の出力手段と；この撮瞭素子を含む焦点調
節手段と；前記映倫信号の出力手段が作動する時間帯と
異る時間帯において前記焦点調節手段を作動させる手段
と；を具える撮像装置を特徴とする。

また第２の発明は、上記第１の発明の特徴に加え、投光
素子と、被写体上に投射されるこの投光素子の儂を電子
ビューファインダに表示する手段とを風えることｔ−特
徴とする。

上記Ｖこおいて撮像素子は電荷結合素子（ＣＯＤ）等の
固体撮像素子が適しているが、撮儂管であってもよい。

また前述の映倫信号の出力手段が作動する時間帯と異る
時間帯において焦点調節手段を作動させる手段の具体的
な実施態様としては、合焦状櫻を確認して出力手段の作
動を開始させる態様を可とする。詳しくは、撮影開始時
にすてに合焦状轢が得られていれば、直ちに出力手段の
作動を開始させ、かつ上記の合焦状態が得られていなけ
れば、先ず焦点調節手段を作動させ、合焦状態が得られ
、焦点調節手段が作動を停止したときに出力手段の作動
を開始する態様をロエとする。さらに別途の切換手段に
より両者の作動を随時切り換えることも可能である。ま
た映１象信号の出力手段の作動を停止する果的に出力手
段の作動が停止される態様も含まれる。

以Ｆ第２図以降を＃照してこの出願の発明の具体例につ
いて説明する。下記の説は焦点調節手段（第２図〜第４
図）、成子ビューファインダへの投光素子書の表示（第
５図）及びこの出願の発明が適用される他の自動焦点、
−Ｊ４節装置ｉｔ（第６図〜第８図）の＄に説明する。

焦点調節手段について（第２図〜４４図）＃Ｉ２図の自
動焦点１節装置の原理は第１図で説明したものと同様で
あるが、第１図では受光素子が撮影レンズ中合焦動作を
行うレンズ群と連動していたのに対し、第２図では撮僚
素子１５が焦点調節の丸めの受光素子の役割をも兼ね、
また第１図の受光レンズｒ！撮影しンズ中合熱動ｌ／ｌ
：倉負うレンズ群が兼ねており、そして投光素子の方が
可動となっている。第２図中、ｌＦｉ被写体、２は投光
レンズ、３は上記の合焦動作を行うレンズ群、５Ｖｉ投
光素子、８はモータでそ　　　　　１れぞれ第１図のも
のに原則的に対応する。投光素子５は、例えば赤外線発
光ダイオード（ＩルＥＤ）父はレーザダイオード（ＬＤ
）で構成され、撮影者がシャッター等によ抄撮影開始の
信号を与えるとある特定の波長をもってノくルス状に発
光する。この波長は多くの場き７００〜９００ｏｍであ
る。被写体ｌによって乱反射した光は撮影し／ズ３、可
視光カットフィルタ１４を経て撮偕素子１５Ｆに納置す
る。第２図において、１１はモータ８に連動するギア列
、１２はレンズホルダー、１３はホルダー１２の外周に
設けられたラックであって、これらが後述の比較回路２
２及びモータ制両回路２３の出力によりモータ８が正逆
回転するに応じてレンズ群３を図中左右に移動させる。

またレンズ群３の移動機構は、図小破巌で概念的に示す
ように、例えばカムにより、投光素子５に対する移動機
構と連動し、公知のように自ＭＥＩＩ焦点調節作用を行
う。以下第２図ないし藁４図に示す焦点調節手段の各部
の構成及び作用について説明する。

撮像素子について 第２図α［１１素子１５は例えば電荷結合素子（ＣＣＤ
）であって、これを第２図中１の方向からみたものを第
３図に示す。第３図で符号６で示す部分が測距に必要な
イぎ号をとり出す部分であって、この部分はさらに６ａ
及び６ｂの２つの領域に分けて信号をとり出すようにな
っている。もつとも部分６Ｆｉ撮像素子１５中のその池
の撮潅面と構成又は材料が相違するわけではなく、この
装置が焦点調節手段を行っている門間中ｔまこの部分か
ら測距信号がとり出されるが、通常の撮像動作を行って
いる期間中はこの部分からも映像調号が読み出される。

なおこのための手段ＶＣついては後述する。また部分６
は撮像素子１５中測距に必要な位ｆｉｔ（多くは中心部
）に設定される。

領域り鳳及び６ｂと撮１象素子１５中の画素との関係は
、第３図中小きい正方形で示す部分ｌ。

２．３．・・・が水平及び垂直方向に並べられた画素を
示１７、領域６ｍは、例えばｍ列目の水平方向にたどっ
てｎ＋１番目からｎ＋ｊ番目のＴｏｉ素で構成さｎ１狽
域６ｂは同じ（ｎ＋ｊ＋１＃目からｎ＋２ｊ番目の画素
で構成される。必要に応じ、鏡域６ａ及び６ｂをｍ　−
ｐ列目からｍ＋ｐ列目までの水平方向にたどって各々上
記の番地のｌｌＩｒ１素を含むｄ横の画素で構成するこ
ともできる。以Ｆの説明は簡単のために、第３図に示す
ように上記の領域がｍ列目のみに設定されているとして
行う。

撮１１１１ｇ子からの（ｇ＠ｄみ出しについて第２図に
戻って、撮侭素子１５上の各−素に蓄積された九の強弱
に応する電荷は１センサ駆動回路１６からのクロック信
号により順次読み出され、１４１Ｉｔ壇＠器２５、ガン
マ補正回路２６、ブランキング混合回路２７、リニアク
リップ回路之８を経て映像信号に変換され、出力１４Ｍ
４４に供給される。出力回路４４Ｆｉ、後述の焦点調節
終了信号回路４３の信号に制御されて、上記の映像ｇ！
ｉ号出力出力らに所要の変換処理を行って磁気テープ又
は磁気ディスク等の記録媒体に録画し、あるいけこの映
倫信号出力を後続回路に転送する。これらの手段は公知
であるので、詳細な説明を省略する。また上記の映倫信
号出力は電子ビューファインダ２９に表示される。

この点についてＦｉｌ述する。

次Ｋｓ点調節のための信号処理について説明する。第２
図において、１６は前述の七ノサ秘動回路、１７はデコ
ードアウト付カウンタ、１８及び１９はゲートであって
、ゲー）１８及び１９ＶＣはそれぞれカウンタ１７及び
撮懐素子１５からの債号が入力される。２０はゲート１
８に接続され九横分回路、２１はゲー）１９に接続さ７
また積分回路、４６＆び４７はそれぞれ積分回路２０及
び２１に対するサンプルホールド回路であって、サンプ
ルホールド回路４６及び４７番ユセンＶ駆動回路１６か
らの垂直同期信号によりｈｌ　１１１４１　Ａれ、積分
回路２０及び２１は遅延回路４５により遅延された垂直
同期信号によりリセットされる。２２Ｌｒｉ丈／プルホ
ールド回路４６及び４７の出力の比較回路、２３はモー
タ８の　　１゜ンタ１７に転送され、走査中のＩ［！Ｉ
ｉ素の番地に関する１＊報を与える。いま第３図で示す
番地に測距信号を４える領域６ａ及び６ｂが設定されて
いるとすると、撮像素子１５中ｍ列目のｎ＋１ないしｎ
＋ｊの間の（１号をゲー）１８に、同じ（ｎ＋ｊ＋１な
いし′ｎ＋２ｊの間の信号をゲート１９に与えるよう、
カウンタ１７のデコード出力を調整する。すなわちゲー
ト！８及び１９の出力が照点調節のための測距信号を与
える。

粛４図中（ａｌ　ｌよ水子同期信号間の映倫出力、（ｂ
）及び（Ｃ）　Ｆｉカウ／り１７よりの出力、（ｄ）及
び（ｅ）はそれぞれゲート１８及び１９の出力を示す。

ゲート１８及び１９の出力は、それぞれ、積分回路２０
及び２１で積分され、かつ雑音を除去され、さらｅこ回
路４６及び４７によりサンプルホールドされるが、積分
回路２０及び２１は、前述の遅延回路４５ンこより遅延
された垂直同期信号によってリセットされ、一方サンプ
ルホールド回路４６及び４７Ｖｉ、リセットされる直前
の積分回路２０及び２１の出力をそれぞれサンノルボー
ルドするよう前記垂直同期信号により制御される。比較
回路２２＆こおいて両サンプルホールド回路の出力、換
貫すればＭ３図中６３及び６ｂの領域の信号が比較され
、そのいずれが大きいかによって、制御回路２３を経て
、モータ８を正又は逆方向に駆動し、所要の焦点温順を
行う。

合焦時の出力回路の制御等について さらに第２図中２４は′シ磁石、３０は５ｆ祝毘力ノト
フ１ルタ１４’ｔｊｔ路中から抜き吊すための回転軸、
３１，３２ｉ、ｉ歯車、３３は軸、３４ｔＪ　１１ａ所
ｔこ切欠さを自゛する回転車、３５は回転重含゛係止［
る爪、３６はバネ、３７は爪３５の回転軸、：３８は回
転車３４を引張るバネ、４０は＠、３３の先端ｔこ設け
られ、回転部３７と係合Ｉる１車である。−車３２の表
面にｒよプリントパター／が印刷されており、４１．４
２はこのパターンと接触する接片、４３は焦点調節終了
信号回路である。

前述の比較回路２２において前記６ａ及び６ｂの領域よ
りの信号出力の差がＯになり合焦状態に達したときにモ
ータ制御回路２３から電磁石２４に信号が与えられる。

これにより爪３５が電磁石に引かれて回転車３４との係
止がはずれ、回転車３４はバネ３８により右旋し約９０
度回転する。この回転が歯車４０、軸３３、歯車３２及
び３１を介して回転軸３０に伝達され、可視光カットフ
ィルタ１４を光路外に抜き出し、これとともに赤外線カ
ットフィルタ（不図示）を光路内に挿入する。さらに前
述のプリントパターンとの接触により硬片４１及び４２
０間が導通し、焦点調節終了信号回路４３Ｆｉ、これに
より前記フィルタの挿脱を確認して信号を出力回路４４
に送る。これで焦点−節手段の作動が停止し、映１象信
号出力手段が作動を開始する。たまたま撮影開始時にす
てに合焦状態に達している場合にも、前記の電＄石２４
以降も前述と同様に作動する。なお回転車３４の復帰は
撮影終了後のチャージ手段によねこれをバネ３８に抗［
２て回転させることにより行う仁とができる。

前述の焦点調節手段と映儂イ６吟出力手段の作動は別途
の切換手段により随時切り換えることができる。

！＠２図に示す構成の変形について 第２図に示す構成は、後記のように、電子ビューファイ
ンダに投光素子の像を表示１７、かつ焦点調節動作中も
同ファインダにｍｅすべき画像を表示する場合に好適で
あるが、この出願の第１の発明において、焦点調節手段
と映ｇＩＩＭ号の出力手段との作動を切ね換えるためＫ
は、例えば無点調節終了信号回路４３の信号により出力
回ｗＩ４４の前段に位置する映倫信号への変換回路の作
動を開始させ、結果的にそれまで作動を停止し２Ｃいた
出力回路４４を作動させて切り換えることもできる。そ
の場合、必曹に厄じ、投光素子の儂は公知の光学的手段
によるか、又は比較回路２２の出力を利用して電子ビュ
ーファインダ２９に表示することもできる。

ファインダへの投光素子の１１１１の表示について（＠
５ｗＪ） 第２図に示す構成によれば、前述のように、可視光カッ
トフィルタ１４が光路中にある場合も、画質の劣化を伴
うものの画像を電子ビューファインダ２９で確認でき、
また投光素子の儂の迫真的な測距位置を、被写体上の投
光スポット慣をｌｊｆ接見ることにより知ることができ
、遠近競合被写体撮影の機能を向上させることができる
。例えば第５図において、５１はファインダ全視野を示
し、距離が異るか又は反射率が着しく異る物体５２．５
３が図の位置にあるとする。このような場合に、例えば
能動型三角測距法の原理による自動焦点調節装置は誤測
距を生じやすいが、電子ビューファインダ２９に投光ス
ポット儂５４を直接表示することにより誤測距を起す条
件を逃れることができる。

前述の装置では、撮１歇素子１５の一部を自動焦点調節
のだめの受光素子として兼用し、映像信号の出力子ＩＱ
が作動する時間帯と異る時間帯に焦点調節手段を作動さ
せるようにしたので、別途受光素子分設ける要がなく、
製作経費の低兼化及び装置の小型軽量化をはかることが
できるばかりでなく、撮影レンズ３を通る光束により焦
点１４ｍを行ういわゆるＴＴＬ方式を実現することがで
き、測距は画面の中心で行うことができる。またファイ
ンダに投光素子の像を直接表示することができるので、
誤測距を避け、遠近競合被写体撮影の機能を向上させる
ことができる。

この出願の発明が適用される他の自動焦点調節装置につ
いて（第６図〜＠８図） この出願の発明は、第２図ないし第４図に示す自動焦点
調節装置の−１かにも各種の自動焦点調節装置Ｉに適用
することができる。第６図はそｒように、受光素子を象
ねる撮ｇＩＩ素子１５の出力がピークに達したときの角
１ｆｌｌｂを検出して被写体までの距離を知り、台無動
作を行うものである。この例はピーク値を検出する方式
であるから、撞着素子上の測距に使用する部分を２っの
領域に分けることを要しない。また第１の実施例と同様
にＴＴＬ方式で動作し、測距Ｆｉ−画面中心で行うこと
ができる。

第８図は受光素子を兼ねる撮１１１素子１５のうち、測
距中に使用される部分６を被写界の区域８１．８２．８
３，８４．・・・・・・に対応して同数の領域６　ａｓ
　　６　ｂｅ　　６　Ｃ＋　　６　ｄ＊　・・・・・・
に分けて横方向に並べて榊成し、どの領域に最も強く反
射光が戻ったかによって被写体までの距＃ＩＩを知り、
合焦動作を行うものである。この例は、焦点調節のため
の移動部分を有しない点が特徴である。

以上、この発明をｎヒ動型の自動焦点調節装置に適用し
た例について説明したが、この＠明は受動型の自動焦点
調節装置にも適用することができ、さらに手動式の焦点
−節装置にも適用可能である。

この出願の発明の効果 この出願の、ルｌの発明は、前述の構成及び作用を有す
るので、これに基づき、撮（象素子を１１１１距及び焦
点調節のための受光素子に兼用し、かつ映像信号の出力
手段が作動する時間帯と異る４　＋Ｉａ　ｌｔに焦点調
節手段を作動させるようにしたので、焦点Ｉ１４節機能
を低下させることなく、撮像装置の製作経費の低摩化及
び小型軽−化をはかることができる。

またｉ＠２の発明は、上記の効果に加え、投光素子の投
光像を直接′成子ビューファインダに表ボするので、迫
真性のある測距点をｇＲすることができ、ｌＫ測距のお
それがなく、遠近観合彼与体撮影の機能を向１させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

４１図ｒま従来の自動焦点調節装置の原理の説明図、第
２図はこの発明に係る撮像装置の具体例の構成図、講３
図は第２図中ａの方向からみた熾澹素子の正面図、第４
図は４２図の装置の作用を示す波形図、第５図はこの発
明における）−ｆイノダ内表示の説明図、第６図はこの
発明　　１が適用される焦点調節装置の他の具体例を示
す概略図、４７図は＠６図の装置の作用の説明図、第８
図ｔまこの発明が適用される焦点調節装置のざらに池の
具体例金示す概略図である。 図中２は役元レンズ、３は撮影レンズ中合焦動作を行う
Ｖノズ詳、５は投光素子、８はモータ、１４はｕｌ祝元
カットフィルタ、１５は撮儂素子、１６はセッサ駆動回
路、２２は比較回路、２３はモーター−回路、２４は電
磁石、２９Ｆｉ−子ビューブｆイダ、３０は可視光カッ
）７４ルタの回転軸、４４は出力回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　撮像素子と、 この撮像素子面に結像する被写体のｉｌＫ対応して発生
   する映像信号の出力手段と、この撮像素子を含む焦点調
   節手段と、 前記映像信号の出力手段が作動する時間帯と異る時間帯
   において前記焦点調節手段を作動させる手段と、 を具える撮像装置。
2. （２）投光素子と、 撮像素子と、　　− この撮像素子面に結像する被写体の像に対応して発生す
   る映ｆ象信号の出力手段と、この撮像素子を含む焦点調
   節手段と、 前記映倫信号の出力手段が作動する時間帯と異る時間帯
   において前記焦点調節手段を作動させる手段と、 被写体Ｆに投射される前記投光素子の儂を電子ビューフ
   ァインダに表示する手段と、′に美える撮像装置。