JPS6067913A - 自動焦点調節装置 - 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】 （技術分野） 本発明はフィルムカメラあるいはＴＶカメラなどに用い
られる自動焦点調節装置に関し、特に焦点情報検出手段
の改良に関する。

〔従来技術〕

従来の自動焦点調節装置の一つに、アクティブ方式と称
される方式を採用したものがある。このアクティブ方式
とは、カメラから被写体に発した光のうち、被写体で反
射されて戻る光を受光し、測距を行なうものである。こ
の場合の測距手段としては三角測量の原理を用いるのが
一般的である。

第１図は従来の三角測量の原理を用いたアクティブ方式
自動焦点調節装置の原理図である。発光素子１から赤外
光を放射し、この放射した赤外光をレンズ２でコリメー
トする。上記発光素子１とレンズ２とは図示しない回動
機構により所定角度範囲だけ矢印で示す如く回動される
。かくして被写体３を赤外光でスキャンし、その反射光
を受光素子４にて受光する。上記受光素子４のビ・−り
出力に対応した発光素子１とレンズ２の回動角から測距
を行ない撮影レンズ５の繰出し量を検出設定する。

上記従来のものは赤外光のスキャンを行なうものである
ため、回動機構の耐久性に問題がある。

また１スキヤンの間に１回の合焦誤差信号が得られるが
、ＴＶカメラのように被写体３が次々と変わる場合には
高速度スキャンを行なわないと、被写体を捕捉できない
。っまり合焦の応答性に欠けるという難点がある。

上記以外の方式のものとして発光素子からの光を撮影レ
ンズの光軸方向に発光させ、その反射光が整列した多数
の受光素子の何番目に入射したかを検出することにより
測距を行なうようにしたものがある。この方式のものに
は前述したスキャン方式のものの欠点はないが、多数の
細分化された受光素子を必要とするので、コスト高にな
る欠点がある。

〔目的〕

本発明の目的は、発光素子からの光によるスキャン動作
や多数の受光素子を用いずにアクディプ方式の測距を行
なうことが−でき、耐久性にすぐれていると共に低コス
トで製作でき、しがも撮影レンズの駆動範囲を十分大き
くとれ近接撮影等を行なう場合に好ましく、スチールカ
メラＩｂムービーカメラに広く適用可能な焦点情報検出
手段を１＠えた自動焦点調節装置を提供することにある
。

〔概要〕

発光体から発した赤外光等の光束をたとえば撮影レンズ
の光軸方向と平行に被写体に向【ノて照射し、被写体か
らの反射光を撮影レンズの光軸外に設置した分割受光素
子たとえば二分割受光素子上に結像させる。上記二分割
受光素子の出力の差をたとえば差動増幅器で得、その差
出力により撮影レンズの繰出方向および量を決定し、モ
ータを正逆回転させる。このモータにより撮影レンズ鏡
筒を光軸を中心に回−転させ上記鏡筒を光軸方向へ移動
させる。上記鏡筒の外周には螺旋状の溝を設け、この溝
に偏位板の一端に設けたビンを係合させる。

かくして上記ビンの係合位置に応じて偏位板を回動させ
前記二分割受光素子の差出力が零となるように上記二分
割受光素子を移動させる。そして上記二分割受光素子の
差出力が零になったとき撮影レンズが合焦状態となるよ
うにする。かくして発光素子からの光によるスキャン動
作や多数の受光素子を用いずにアクティブ方式の測距が
行なえるようにしたことを特徴としている。

第２図は本発明の原理図である。図中１は発光素子、２
は集束レンズ、３Ｃは合焦状態の被写体、３ａは後ビン
状態の被写体、３ｂは前ビン状態の被写体、４ａ、４ｂ
は二分割受光素子、５は撮影レンズ、６は撮影レンズ予
定焦平面である。発光素子１と集束レンズ２とは撮影レ
ンズ５の極く近傍に設置されており、ＬＦＤなどの発光
素子１で発光した光束は集束レンズ２でほぼ平行光束に
変換され、撮影レンズ５の光軸とほぼ平行に伝播し撮影
レンズ５の光軸付近に存在する被写体３Ｃまたは３ａ、
３ｂのいずれかを照射する。発光素子１と集束レンズ２
とは撮影レンズ５の極く近傍に置かれているので被写体
３Ｃまたは３ａ、３ｂは概ね撮影レンズ５の光軸上の物
体とみなしても問題を生じない。合焦状態の被写体３Ｃ
と撮影レンズ５との距離を３１、Ｉｆｉ影レンズ５と撮
影レンズ予定焦平面６との距離を８２とし、撮影レンズ
５の焦点距離をｆとすると、レンズの公式より１／ＳＦ
＋１／５２＝１／ｆ　・・・（１）が成立する。今、合
焦状態において、二分割受光素子４ａ、４ｂに物体から
の反射光が等しく入射しているとすると、二分割受光素
子４ａ、４ｂからの出力は等しくなる。後ビン状態の被
写体３ａ。

前ビン状態の被写体３ｂからの反射光の二分割受光素子
４ａ、４ｂ上のパターンは左右にずれた状態となり相等
しくないものとなる。したがって二分割受光素子４ａ、
４ｂを一体としてその位置を移動（回動）させてやるこ
とにより被写体からの反射光が二分割受光素子４ａ、４
ｂ上に相等しく入射するように調整することができる。

今、撮影レンズ５の中心を通りかつ撮影レンズ５の光軸
に直交する直線と、合焦状態の被写体３Ｃと二分割受光
素子４ａ、４ｂの境界とを結ぶ直線とがなす角度をθと
し、撮影レンズ５の光軸と二分割受光素子４ａ、４ｂの
距離をＤとするとθ−ｔａｎ　（８１／Ｄ）　−（２＞ となる。撮像レンズ５の光軸方向の位置の原点を撮影レ
ンズ予定焦平面６にとれば、撮影レンズ５の位置はＳ２
であられされるので撮影レンズ５の位置Ｓ２と二分割受
光素子４ａ、４ｂの角度θはθ−ｔａｎ　（１／Ｄ　［
Ｓ２ｆ／ （ｆ−８２）］　）　・・・（３） となる。したがって二分割受光素子４ａ、４ｂ上に反射
光が相等しく入射したとき、撮影レンズ５が合焦位置と
なるようにするには二分割受光素子４ａ、４ｂと撮影レ
ンズ５とが（３）式の関係を満すような連動１構により
連動するようにすればよい。

ここで、前記二分割受光素子４ａ、４ｂの前記角度θと
撮影レンズ鏡筒の回転数ｎとを対応させれば ２ｎπθ＝ｔａｎ　（１／Ｄ　［Ｓ２ｆ／（ｆ−８２）
］　）・・・　（４） なる式を満足する螺旋状の溝を撮影レンズ鏡筒に設けれ
ばよい。なお実際には二分割受光素子４ａ。

４ｂはレバー形状の偏位板上に載置される為、擾影レン
ズ鏡筒の移動（変位）量ｙが Ｖ　−（２ｆ　Ｄ　ｔ　ａ　ｎ　２　ｎ　πθ／（ｆ＋
［）ｔａｎ２ｎπθ））−Ｄｓｉｎθ・・・（５） なる式を満たす螺旋状の溝を設ければよい。

（実施例〕 第３図は本発明の一実施例の構成を示す図である。なお
第２図と同一部分には同一符号をイリしである。ＬＥＤ
などの発光素子１で発光した赤外光からなる光束はレン
ズ２により集束され【被写体３　（３ａ、３ｂ、３ｃ）
に対して照射される。発光素子１は変調器１１によって
その発光量が変調されている。本実施例では上記変調器
１１による変調周波数を１００ＫＨｚとしている。被写
体３からの反射光束はレンズ１２を通り、二分割受光素
子４ａ、４ｂの光電変換面に結像される。レンズ１２と
二分割受光素子４ａ、４ｂとは偏位板１３に対し分割点
Ｑの位置とレンズ１２の光軸とが一致するように一体的
に固定されている。偏位板１３はレンズ１２の中心点Ｐ
を支点にして矢印Ａで示す如く回動するものとなってい
る。偏位板１３のアーム１４の端部には短円柱状のビン
１５が設けてあり、これが後述する撮影レンズ鏡筒２６
の螺旋状の溝３１に係合している。偏位板１３はバネ１
６によって常時反時計方向への回動力を付与されている
。その結果、ビン１５は溝３１の図中下方側の内壁面へ
常時押付けられた状態を呈している。

二分割受光素子４ａ、４ｂの各光電変換出力は差動増幅
器１７の差動入力として供給される。このため差動増幅
器１７からは二分割受光素子４ａ。

４ｂの出力の差に比例した大きさの電圧が生じる。

第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は被写体３　（３ａ。

３ｂ、３Ｃ）からの反射光束が二分割受光素子４ａ、４
ｂの光電変換面に光スポット３０として照射される状態
を示したものである。すなわち同図（ａ）および（ｂ）
は偏位板１３を回転させずに固定化し、被写体３の位置
が３０の位置から３８または３ｂに移動した場合の光ス
ポット３０の照射状態を示す図である。被写体３が３０
の位置にあるときには同図（Ｃ）に示すように二分割受
光素子４ａ、４ｂ上に照射される光スボッ１−３０の面
積が同一となる。そしてこのときは各受光素子４ａと４
ｂの出力は同一レベルとなり差動増幅器１７の出力端に
は電圧が生じない。被写体３が遠ざかり３ａの位置に移
動した場合は、第４図（ａ）に示すように光スポット３
０は受光素子４ａ側にずれる。その結果、受光素子４ａ
の出力が４ｂの出力よりも大きくなる。このとき、差動
増幅器１７の出力端には正の電圧十Ｅが生じる。被写体
３が接近して３ｂの位置に移動した場合は第４図（ｂ）
に示すように光スポット３０は受光素子４ｂ側にずれる
。その結果、差動増幅器１７の出力端には負の電圧−Ｅ
が生じる。差動増幅器１７の出力は第３図に示すように
モータ駆動回路１８に与えられる。

第５図はモータ駆動回路１８の構成を示した図である。

端子１９に与えられる差動増幅器１７がらの出力はＢＰ
Ｆ２０に入力する。ＢＰＦ２０の中心周波数は第３図に
示す変調器１１の変調周波数と等しく設定されている。

このためＢＰＦ２０の出力端には変調器１１により変調
された成、分のみが分離抽出される。したがって被写体
３に照射される発光素′子１以外の光源からの光による
反射光束に対応した信号はＢＰＦ２０によって除去され
る。ＢＰＦ２０の出力はエンベロープ検波器２１に供給
されエンベロープ検波され直流成分が得られる。エンベ
ロープ検波器２１の出力は電流増幅器２２によって電流
増幅されたのち端子２３がら第３図に示す可逆直流モー
タ２４へ供給される。

その結果、第３図に示す可逆モータ２４は発光素子１で
発光された光束による反射光束のみに追従して制御され
ることになり、焦点情報に外来光による誤差が生ずるこ
とはない。

直流可逆モータ２４の軸に設けであるギヤ２５は撮影レ
ンズ鏡筒２６の基端部外周に形成したギヤ２７と噛合し
ている。撮影レンズＩｎ２６は光軸を中心にして回転可
能な如くその外周に設けである雄ネジ部２８を保持体２
９に設けである龜ネジ部３０に螺合させている。かくし
てｍ彰しンズａ筒２６はモータ２４の回転に伴って回転
しながら矢印Ｂで示す如く撮影レンズ５の光軸方向へ進
退移動するものとなっている。撮影レンズ鏡筒２６の外
周には螺旋状の溝３１が設けである。この溝３１に対し
て前述したように偏位板１３のビン１５が係合している
。したがって前記撮影レンズ鏡筒２６が回転しながら矢
印Ｂの方向へ移動すると、これに伴ってビン１５の係合
位置が変化し、偏位板１３が矢印へで示すように回動す
る。そして二分割受光素子４ａ、４ｂの出力差が零とな
ったところでモータ２４の回転は停止する。このとき撮
影レンズ５が合焦状態となるように予めｆｉ彰レンズ鏡
筒２６と偏位板１３との連動条件が設定されている。

このように第３図に示す二分割受光素子４ａ。

４ｂ〜差動差動器１７〜モータ駆動回路１８〜モータ２
４〜ｍ影レンズ１ｌｆ２６〜偏位板１３なるループは負
帰還ループを構成しており、二分割受光素子４ａ、４ｂ
の出力が常に同一となるようにモータ２４は可逆制御さ
れる。そして上記出力の差が零になったとき撮影レンズ
５が合焦状態となるようになつ・ている。つまり撮影レ
ンズｔＡ！１１２６の後部に配置しである撮像管３２の
光電変換面３３に結像した被写体像の焦点合わせが行な
われる。

かくして偏位板１３の回動角と撮影レンズ鏡筒２６の移
動量との関係を適切に設定しておくことにより、被写体
３の移動に追従して光電変換面３３上の像は自動的に最
適な合焦状態を維持することになる。

撮像管３２の光電変換面３３で光電変換された信号は信
号処理回路３４で信号処理され、端子３５から映像信号
として出力される。

かくして本実施例においては二分割受光素子４ａ、４ｂ
等からなる受光部の回転角速度は撮影レンズ５の繰出速
度と対応しており、低速回動動作を行なえばよいので耐
久性が良好である。また焦点あわせの対象となる撮影レ
ンズ５の光軸付近に存在する被写体３に対しスキャン等
を行なわずに一定位置から赤外光を照射すればよいので
、応答性がよくスチールカメラやシネカメラの差異を問
わず迅速な自動焦点あわせが可能である。また撮影レン
ズ５の駆動範囲が十分大きくとれるので、近接撮影等を
行なう場合において有利である。

なお本発明は上記した一実施例に限定されるものではな
い。たとえば前記実施例では二分割受光素子等からなる
受光部を一箇所膜ける場合を示したが、二組の二分割受
光素子４ａ、４ｂを発光素子１を中心に設置し、出力差
の平均値を検出出力とするようにしてもよい。こうする
ことにより、検出精度を向上できる。

また前記実施例では分割受光素子として二分割受光素子
を用いた場合を示したが、必要ならば四分割受光素子等
を使用するようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明は発光素子から発した光束を被写体に照射し、上
記被写体からの反射光束を複数に分割された受光領域を
有、する分割受光素子上に結像させ、上記分割された各
受光素子からの出力の差に応じて正逆回転するモータに
よって撮影レンズ鏡筒を光軸を中心にして回転駆動する
ことによりこの鏡筒を光軸方向へ移動するようにし、こ
の鏡筒の外周に形成された螺旋状の溝に係合するビンを
一端に有しこのビンの係合位置に応じて回動する偏位板
によって前記分割された客受光素子からの出力の差が零
となるように上記分割受光素子を偏位させるようにした
ものであって、前記各受光素子からの出力の差が零とな
ったとき前記撮影レンズが合焦状態となるように前記撮
影レンズ鏡筒および偏位板の連動条件を設定したもので
ある。したがって本発明によれば、発光素子からの光に
よるスキャン動作や多数の受光素子を用いずにアクティ
ブ方式の測距を迅速かつ適確に行なうことができ。

その結果耐久性にすぐれていると共に低コストで製作で
き、しかも撮影レンズの駆動範囲を十分大きくとれ近接
ｉｌｌ影等を行なう場合に好ましく、スチールカメラや
ムービーカメラに広、く適用可能な焦点情報検出手段を
備えた自動焦点調節装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の測距手段を示す略図、第２図は本
発明の原理を示す略図、第３図−第５図は本発明の一実
施例を示す図で、第３図は構成を示す図、第４図（ａ）
〜（Ｃ）は二分割受光素子の作用を説明するための図、
第５図は゛モータ駆動回路の具体的構成を示すブロック
図である。 １・・・発光素子、２・・・集束レンズ、３　（３ａ、
　３ｂ、３Ｃ）・・・被写体、４ａ、４ｂ・・・二分割
受光素子、５・・・撮影レンズ、１２・・・レンズ、１
３・・・偏位板、１５・・・ビン、１６・・・バネ、１
７・・・差動増幅器、２４・・・直流可逆モータ、２５
．２７・・・ギヤ、２８・・・雄ネジ部、２９・・・保
持体、３０・・・雌ネジ部、３１・・・螺旋状の溝、３
２・・・元像管、３３・・・光電変換面。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 特開昭６０−６７９１３（６） 第４図 ０ 第５図 里 ２２　２１　２０ 手続補正書Ｇ式） 昭和し９年２・月とＪ　日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■、事件の表示 特願昭５８−１７５４７３号 ２．４Ｃ明の名称 自動焦点調節装置 ３　補１１：をする渚 事件との関係　特許出鵬人 ’ｌ高（０３７）　オリンパス光学工業株式会社１１、
代理人 ５　補正命令の日付 昭和５９年１月３１日 （ｉ、補正の対象 図　面 ７、補正の内容 （１１図面第４図に別紙（二朱記する如く符号（ａｌ　
（ｂｌ（ｃｌを追加記入する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光素子から発した光束を被写体に照射する手段と、上
   記被写体からの反射光束を複数に分割された受光領域を
   有する分割受光素子上に結像させる手段と、上記分割さ
   れた各受光素子からの出力の差を得る手段と、この手段
   で得た差出力に応じて正逆回転するモータと、このモー
   タにより光軸を中心にして回転駆動されることにより光
   軸方向へ移動するように設けられた撮影レンズ鏡筒と、
   この鏡筒の外周に形成された螺旋状の講と、この溝に係
   合するピンを一端に有しこのビンの係合位置に応じて回
   動し前記分割された各受光素子からの出力の差が零とな
   るように上記分割受光素子を偏位させる偏位板とを具備
   し、前記撮影レンズ鏡筒および偏位板は前記各受光素子
   からの出力の差が零となったとき前記撮影レンズが合焦
   状態となるように連動条件を設定されていることを特徴
   とする自動焦点調節装置。