JPS6043621A - 焦点調節装置 - 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 本発明は撮影すべき被写体の像を最適な焦点位置にフォ
ーカシングする焦点調節装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 カメラ等に用いられる自動焦点調節方式については、こ
れまでに何種類か提案・実施されている０その中で撮影
すべき被写体（以下、被写体と称す）に赤外光等を照射
し、前記被写体よりの反射光を用いて被写体までの距離
又は被写体の撮像素子相当面上での焦点状態を検出する
所謂アクティブ方式は低コントラストの被写体や暗所に
ても安定して動作するので有力なものである。とくに、
撮影レンズを構成するレンズ群の一部又は全部を焦点検
出用投光部及び受光部の収束レンズとして兼用した所謂
Ｔ　Ｔ　Ｌ　（Ｔｈｒｏｕｇｈ　ＴｈｅＬａｎｓ　）７
クチイブ方式は視差がなく、ズームレンズを常用レンズ
とするビデオカメラ等にはとくに効果的である。

第１図に従来のＴＴＬアクティブ方式の原理図を示す。

同図において、予定焦点面７とほぼ等価な位置に設置さ
れた投光部１より投射された焦点検出用光ビーム（以下
、光ビームと称す）は、全反射ミラー２で反射された後
、撮影レンズ３（同図では模式的に１枚の凸レンズで示
したが、実際には多数の累々った曲率を有するレンズ群
から成ることは明らかである）の一方の端部を通って被
写体４に照射され、その反射光が再び撮影レンズ３の他
方の端部を通った後、全反射ミラー５により反射されピ
ント面とほぼ等価な位置に設置された受光素子６上に結
像する。撮影レンズ３と予定焦点面７との距離、又は撮
影レンズ３と被写体４１での距離が変化し、予定焦点面
Ｔ上でのピント状態が変化すると、それに伴って受光素
子６上での光ビームのスポット位置が一定方向に変化す
る。

例えば前記ズームレンズの距離環の位置は不変とし、被
写体が遠方より前記ズームレンズの方へ近づいてくる場
合には、前記光ビームのスポットは第２図にその輝度分
布とその移動方向を矢印で示した如く、その輝度中心（
即ちスポット位置）を移動する。従って第１図にて前記
受光素子６の表面上での前記光ビームのスポット位置が
所定の位置にくる様に撮影レンズ３を駆動すれば焦点調
節が行なえる。例えば、前記撮影レンズが合焦状態の時
に前記スポット位置が前記受光素子の中心に一致する様
に前記受光素子６を配置することができる。この場合、
前記スポット位置が受光素子６の中心にあれば撮影レン
ズ３はそのままの位置でピントが合っており一前記スポ
ット位置が受光素子６の中心より右側にずれている場合
は撮影レンズ３を前記スポット位置が受光素子６の中心
に一致するまで被写体４側に繰り出せば正しいピントが
得られ、前記スポット位置の受光素子６の中心より左側
にずれている場合は逆に撮影レンズ３を予定焦点面Ｔ側
に前記スポット位置が受光素子６の中心に一致するまで
移動ずれはない。

第３図に撮影レンズの例として標準的なビデオカメラ用
ズームレンズの構成を示す。第３図にて−８はフォーカ
シングレンズ群−９Ｈバリ工−タレンズ群、１０はコン
ベンセータレンズ群、１１は結像レンズ群を各々模式的
に示したものである。

また、１２は光量調節用の開口絞りであり、通常。

表面を潤滑処理や無反射処理された工具鋼等の薄い複数
枚の金属片で形成され、一般に第３図に図示する様に−
コンベンセータレンズ群１ｏと結像レンズ群１１との間
に設置されるか、あるいは結像レンズ群１１を構成する
レンズ群の間に設置されている。従って一前記光ビーム
を投射する投光部および被写体よりの反射光ビームを受
光する受洸素子が前記開口絞りよりも後方（予定焦点面
側）に設置された場合、撮影に帰与する被写体からの光
（勿論可視光）の量を調節するため前記開口絞りが絞ら
れていくど、前記投光部より投射される前記光ビームお
よび前記受光素子にて受光される前記光ビームの被写体
よシの反射光が前記開口絞りにより遮断され、その光量
が次第に減少していく。従って、一定値以上の絞り値に
前記開口絞りが絞られていくと（開口絞りの開口の大き
さが縮小される）前記ＴＴＬアクティブ方式の焦点調節
は不可能となる。

！、た。前記投光部および受光素子を前記フォーカシン
グレンズ群とバリエータレンズ群との間に設置する第２
の設置方法は周知である。この方法では前記フォーカシ
ングレンズ群のみを前記投光部及び受光素子用の収束レ
ンズとして使用しており一開口絞りの影響はなく上記の
如き問題はない。

しかし、通常前記フォーカシングレンズ群の焦点距離は
長く、又、前記受光素子はその収束レンズ（今の場合、
フォーカシングレンズ群）の焦点の近傍に設置されるた
め前記第２の設置方法では焦点検出装置を含むズームレ
ンズの形状が犬きくなってしまうとともに前記投光部お
よび受光素子の光路をおり曲げるために特殊な光学系が
必要と々ることもある。さらに前記第２の設置方法にて
はバリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群。

結像レンズ群を構成するレンズ群の一部又は全部にプラ
スチック材料が用いられる場合には、プラスチックの屈
折率の温度変化がガラスに比して非常に大きいため合焦
検出精度が著しく低下する。

発明の目的 本発明は、上記の様な問題点を有する従来の焦点調節装
置を改善し、撮影レンズの開口絞りに妨害されることな
く常に視差のない高精度な焦点検出を可能ならしめる焦
点調節装置を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明の焦点調節装置は、撮影レンズを構成するレンズ
群の一部又は全部のレンズ群および前記撮影レンズの開
口絞りを介して焦点検出用の赤外光を投光および受光す
る装置であって一前記撮影レンズの開口絞りは可視光全
遮断し、赤外光を選択的に透過する部材を少なくとも２
枚用いて構成したものであり、これにより前記開口絞り
の存在に妨害されることなく前記赤外光を投受光し、常
に視差のない高精度な焦点調節装置全実現するものであ
る。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第４図は本発明をビデオカメラのＴＴＬアクティ
ブ方式の自動焦点調節装置に応用した場合の要部結線図
である。第４図において。

１３はフォーカシングレンズ群１４．バリエータレンズ
群１５１コンペンセータレンズ群１６．結像レンズ群１
７および開口絞り１８より成るズームレンズ、１９は撮
像素子、２０は前置増幅器２１、撮像素子駆動回路２２
．映像信号処理回路２３、同期信号発生回路２４よりな
るビデオカメラ回路、２６は赤外Ｌ］ｌＣＤ−２６は・
赤外１．　Ｘ　Ｄ駆動部、２７は２分割されたＳＰＤ　
（シリコンホトダイオード）、２８は焦点演算回路−２
９はレンズ駆動部−３Ｏｔ客開口絞り駆動部である。

以上の様に構成された本実施例の自動焦点調節装置につ
いて−その動作を説明する。まず−ビデオカメラ回路２
０は、被写体３１の像がズームレンズ１３により撮像素
子１９上に結像され、光−電気変換された信号を受けて
、これを映像信号（ｖＯ）に変換し端子３２に出力する
。

次に本実施例における自動焦点調節の仕組を説明する。

この自動焦点調節装置は周知のＴＴＬアクティブ方式を
基本としている。前記ビデオカメラ回路２０に具備され
る同期信号発生回路２４により発生される発光制御信号
（ＶＬＩＩ　）　ｆ受けた時のみパルス的に動作する発
光素子駆動部２６により駆動され、かつ、撮像素子１９
の表面と等価な位置に設置された赤外ＬｇＤ２５が赤外
反射ミラー３３及びズームレンズ１３を経て被写体３１
にパルス状の焦点検出用赤外光を投射すると、その反射
光は再びズームレンズ１３および赤外反射ミ　′シー３
４を経て撮像素子１９の表面と等価な位置に設置された
２分割された５ＰＤ２７上に到達する。この２分割され
た５ＰＤ２７上の前記焦点検出用赤外光（以下−赤外光
と称す）のスポットの位置は前記ズームレンズ１３のフ
ォーカシング状態により移動する。従って第６図に示す
如く、合焦状態の赤外光スポット３６の中心が２分割さ
れた５ＰＤ２７の中心に一致する様に設定しておけば、
ズームレンズ１３のフォーカシングレンズ群１４が合焦
状態よりも被写体側に繰り出されている場合の赤外光ス
ポット３６の中心は右方向にずれ、フォーカシングレン
ズ群１４が合焦状態よりも撮像素子側に移動している場
合の赤外光スポット３７は左方向にずれることになる。

この場合。

前記２分割された５ＰＤ２７の右半分の受光部２７−１
＝および左半分の受光部２７−２より各々出力される信
号電流（受光する前記赤外光の光量に比例する）Ｌ＋、
工２の間には次式で示す様な関係が成立する。

１１　＝Ｉ２　（３５で示す赤外光スポットの場合）・
・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（１）工１〉工２（３６で示す赤外光スポ
ットの場合）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（２）Ｉ＋＜Ｉ２（ａｙで
示す赤外光スポットの場合）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）従
って、上記２つの信号電流Ｉ、、Ｉ２の値を比較し、そ
の比較結果に基づき撮影レンズを駆動すれば焦点調節が
遂行できる。この過程は、第４図に示す３Ｂ−１，３８
−２の電流−電圧変換回路、３９−１．３９−２のバイ
パスコンデンサ、４０−１．４０−２の電圧増幅器およ
び４１の比較回路からなる焦点演算回路２８で実行され
る。比較回路４１は、前記発光制御信号（ＶＬｘ　）と
同期して前記２つの電圧増幅器４０−１．ａＯ−２の各
出力（ＭＶ＋　、Ｖ２に比較し、ズームレンズ１３のフ
ォーカシングレンズ群１４の停止あるいは駆動方向を表
わす焦点電圧（Ｍｙ）ｉ出方し、レンズ駆動部２９はそ
の焦点電圧（Ｖｙ　）　によりフォーカシングレンズ群
１４′（ｉｌ−適切な位置まで駆動し焦点調節が完了す
る。

開口絞り駆動部３ｏは−３通常に、被写体３１の明るさ
に応じて撮像素子１９上に適切な光量を与えるため一撮
像素子より光−電気変換して取り出される信号電流１ｐ
を電圧に変換し増幅する前置増幅器２１の出力（Ｖム）
を受けて開口絞シ１８を適当な大きさの絞り値にまで絞
る様動作する。開口絞り１８は、その開口の大きさに係
わらず常に前記赤外光を透過させることを可能ならしめ
るため、可視光を遮断し、前記赤外ＬＥＤの中心波長（
約ＳＯＯ〜９ｓ゛（＋ｎｍ）付近の赤外光を選択的に透
過する様な部材にて形成される。この様な部材としては
１例えば、約７５０１ｍ以上の長波長光を透過し、それ
以下の光は反射する所謂コールドミラーの表面を無反射
処理したものや、赤外線写真用として知られる可視光え
吸収し、かつ赤外光を透過するシャープカットフィルタ
ー（コダノク社製隆８７なるゼラチンフィルターでは９
００ｎｍ以上の波長を有する赤外光に対して８０％以上
の透過率を示す）等が使用可能である。

第６図に、前記シャープ力、）フィルタを必要に応じて
透明合成樹脂板を貼り合わせて補強した薄片２枚にて構
成される撮影レンズの開口絞りの一例を示す。第６図に
おいて、４２．４３は前記シャープカットフィルタ材で
形成された薄片であり−この２つの薄片が相対的に上下
に移動することにより、２つの薄片間の間隙で規定され
る開口４４の大きさが変化するのである。

発明の効果 以上の説明から明らかな様に１本発明は撮影レンズの開
口絞りを可視光？：遮断し、赤外光を選択的に透過する
部材を少なくとも２枚用いて形成し−焦点検出用赤外光
を前記撮影レンズの一部又は全部および前記開口絞りを
介して投光・受光する様に構成しているので、撮影レン
ズの絞り値によらず常に精度の高い焦点検出を可能なら
しめるという優れた効果を有するｇ

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＴＬアクティブ方式の原理図、第２図は受光
素子面上での焦点検出用光ビームの輝度分布を示す模式
図、第３図は一般的なズームレンズの構成図、第４図は
本発明をビデオカメラの自動焦点調節装置に応用した場
合の要部結線図、第６図は本笑施例に用いられる受光素
子の形状と光スボクト位置を示す図、第６図は本発明で
使用する開口絞りの一実施例を示す図である０１・・・
・・・投光部、３・・・・・・撮影レンズ、６・・・・
・・受光素子＋８・・・・・・フォーカシングレンズ群
、９・・・・・・ノくリュータレンズ群、１０・・・・
・コンペンセータレンズ群、１１・・・・・・結像レン
ズ群、１２・・・・・・開口絞り、１３・・・・・・ズ
ームレンズ、１９・・・・・・撮ａ素子、２０・・・・
・・ビデオカメラ回路−２１・・・・・−前置増幅器、
２２・・・・・・撮像素子駆動回路、２３・・・・・・
映像信号処理回路、２４・・・・−同期信号発生回路、
２５・・・・・・赤外ＬＩＣＤ−２６・・・・・・発光
素子駆動部、２７・・・・・・２分割５ＰＤ−２８・・
・・・・焦点演算回路、２９・・・・・・レンズ駆動部
、３０・・・・・・開口絞り駆動部、３Ｂ−１゜３８−
２・・・・・・電流−電圧変換回路、ｎｏ−１゜４０−
２・・・・・・電圧増幅器、４１・・・・・・比較回路
、４２．４３・・・・・・シャープ力、）フィルタ材で
形成された薄片、４４・・・・・・開口０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮影レンズを構成するレンズ群の一部又は全部のレンズ
   群および前記撮影レンズの開口絞りを介して焦点検出用
   の赤外光を投光および受光する装置であって、前記撮影
   レンズの開口絞りは可視光を遮断し、赤外光全選択的に
   透過する部材を少なくとも２枚用いて形成されることを
   特徴とした焦点調節装置。