JPS63235909A - アクテイブ型オ−トフオ−カス機構 - 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〕 この発明は、投光像のカケ、および中ヌケ等による誤測
距を防止することのできるアクティブ型のオートフォー
カス機構の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、例えばカメラ等にあっては、被写体とフィルム面
との間の距離を自動的に測距することのできるオートフ
ォーカス機構を備えたものが開発されている。ところで
、このオートフォーカス機構は、種々提案されているが
、この発明では三角測距原理を利用したオートフォーカ
ス機構に適用しているため、まずその三角測距原理につ
いて説明する。

即ち、この三角測距原理とは、例えば第８図に示すよう
に、光源６から投射した光を投光レンズ８を介して被写
体４に投射投光させ、この被写体４上で反射した光を受
光レンズ９を介して受光面５上に受光させるようになっ
ており、基線距離Ｂが所定値に定められているためその
受光面５上での受光像の光軸αからの変位ｔｙを検出す
ることによって投光レンズ８と被写体４との間の距離を
測定することができる。即ち、これは簡単な幾何学を用
いて、三角形ＡＯＣと三角形ＥＣＤとの相似関係から、
受光レンズ８と被写体４まての距離をＬとすると、 Ｌ＝（Ｂ／ｙ）　　・ＣＥ・・・・・・・・・　（イ）
が得られる。　ただし、ここで、 ＣＥ；受光レンズと受光面との間の距離Ｂ＝ＡＣ、基線
距離 であり、これらはともにその長さが予め所定値に設定さ
れている。

したがって、演算式（イ）においてｙが判ればＬを求め
ることができる。

次に、このような原理を用いて測距を行うことのできる
オートフォーカス機構を備えたカメラに一ついて説明す
る。即ち、このようなカメラにあっては、例えば第８図
及び第９図に示すように、ファインダ１０５を挟んで投
光部１と受光部２とが設けられており、投光部１から被
写体４に向けて赤外光等を投射させると共に、その被写
体４で反射された赤外光等を受光部２に入射させるよう
になっているが、先の受光像を検出するためその受光部
２には、例えばアクティブ型オートフォーカス方式のも
のとして、半導体表面におけるラテラル　フォト　エフ
ェクト（Ｌａｔｅｒａｌ　Ｐｈｏｔｏ　Ｅｆｆｅｃｔ）
を利用した位置検出器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉ
ｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅ　；以下略してＰＳＤタイプと呼
ぶ）や所定パターンの遮光手段を設けた位置検出素子（
以下これをパターンタイプと呼ぶ）等を取付けたものが
知られている。

なお、ここで後者のパターンタイプのものにあっては、
受光部２が、例えば第１０図に示すように、受光レンズ
９′の結像面上に被写体の反射率をキャンセルするため
の参照用受光体１０と、受光レンズ９の結像面上に配置
され被写体からの反射光の結像位置を検出するために受
光体の受光面にアルミニウム等により模型状に遮光手段
１０８を蒸着させた位置検出用受光体１１とから構成さ
れており、位置検出用受光体１１と参照用受光体１０と
の光量比を求めることから、入射受光される受光像Ｆの
位置を被写体の反射率に関係なく検出できるようになっ
ている。

〔解決しようとする問題点〕

ところで、このようなアクティブ方式のオートフォーカ
ス機構にあっては、例えば第１１図において、投光像の
径＝Ｊ法Ｗが大きいと、投光像の一部がカケ受光面１０
に投影されたその受光像の位置を正確に検出できない（
投光像のカケδ）ため、精度上その投光像の径・Ｊ法Ｗ
はできる限り小さくした方が望ましいが、測距範囲がそ
れに応じて制限されるため、例えば撮影しようとする位
置によっては被写体４に投光されず、後方側の背景に投
光されてしまい、所望の構図で正しくピントを合わせた
状態で撮影を行うのが困難な場合（中ヌケε）もあり、
問題になっている。

そこで、この発明は、上記した従来の欠点に鑑み、光源
からの光にある程度の大きさを持たせ、中ヌケを防止す
ると共にこの投光像の大きさによる投光像のカケによる
誤測距を防止することのできるアクティブ型オートフォ
ーカス機構を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、この発明は、光源からの光を被写体に向けて投射
させるための投光レンズを有する投光部と、この投光部
から所定基線距離隔てて配置させると共に、前記投射さ
れた被写体からの反射光を検出素子に入射させるための
受光レンズを有する受光部と、前記検出素子に入射した
光の光量に応じて出力された光電流に基づいて被写体と
フィルム面との間の距離を演算する演算部とを備えたア
クティブ型オートフォーカス機構であって、前記基線距
離方向とは別の方向であって所定距離隔てられた位置に
少なくとも１つの受光部を設け、これら複数の受光部側
の検出素子から出力される光電流を演算処理し、投光像
のケラレによる誤測距を防止したものである。

〔作用〕

この発明のアクティブ型オートフォーカス機構は、受光
部が複数のものから構成されており、換言すれば位置検
出光学系を複数個備えており、被写体からの反則光を複
数箇所の受光部で受光させてこれら複数箇所での受光像
の検出位置を平均値化させて位置検出を行っているため
、受光部から被写体に向けて投射する光の光軸に対し垂
直方向（以下横方向という）での被写体の位置の光軸上
からのズレに精度高く順応できるようになっているもの
である。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例について添イ１図面を参照しな
がら説明する。

第１図はこの発明にかかるアクティブ型オートフォーカ
ス機構を示すものであり、このアクティブ型オートフォ
ーカス機構は、パターンタイプによる受光像位置検出を
行うものであり、投光部１と、この投光部１を挟んで両
側に設けた第１受光部２及び第２受光部３と、演算部（
回路）とから構成されている。なお、図中符号４は被写
体、５はフィルム面である。またこの発明のアクティブ
型オートフォーカス機構は、特にこの実施例のようなパ
ターンタイプのものに限定されるものではなく、例えば
ＰＳＤ方式のものであっても可能である。

投光部１は、被写体４に向けて特定波長の光を投光させ
るためのものであり、この実施例にあっては、赤外線発
光ダイオード６と、投光レンズ８とから構成されている
。投光レンズ８は、赤外線発光ダイオード６からの赤外
光を収束させて被写体４に投光させるためのものであり
、凸レンズ等が用いられている。

第１受光部２は、投光部１から投光され被写体４上で反
射した光を入射し、受光面上に第１受光像を形成させる
ためのものであり、この実施例にあっては、第１受光レ
ンズ９と、第１参照用受光体１０と、第１位置検出用受
光体１１とから構成されている。第１受光レンズ９は、
投光レンズ８の光軸Ｔから基線距離Ｂだけ離間し、かつ
光軸δが投光レンズ８の光軸Ｔに対して平行となる状態
で、フィルム５面に対して平行に配設されており、凸レ
ンズ等が用いられている。第１参照用受光体１０は、入
射する光量を基準化させるためのものであり、特定波長
の光、即ちこの実施例にあっては、赤外光に対して光電
流ＩＡＩを発生させるように構成されている。そして、
この第１参照用受光体１０は、第２図において受光面１
０ａの上部側が投光部１側に遠い方の部位として対応し
ており、従って例えば第１図に示すような位置にある被
写体４から反射光を入射した場合、受光面１０ａ上に上
部側の投光部１に遠い方が欠けた状態の受光像Ｆが形成
される。また、第１位置検出用受光体１１は、入射する
光量からこの第１位置検出用受光体１１上での位置を知
るためのものであり、第３図に示すように、平面状に配
設させたものの上に、所定パターン即ち模型状にアルミ
ニウム等を蒸着させて遮光手段１２を設けたものから構
成されており、先の赤外光を入射受光すると、光電流Ｉ
ＩＩＩを発生するようになっている。そして、この第１
の測距部材１１は、第１参照用受光体１０と同様に、第
３図において受光面１１ａの上部側が投光部１側に遠い
方の部位として対応しており、従って受光面１１ａ上に
は第１参照用受光体１０と同一の形状の受光像Ｆが形成
される。なお、これら第１参照用受光体１０と第１位置
検出用受光体１１とは一体的に設けられているが、互い
に並設させることも可能である。

第２受光部３は、投光部１から投光され被写体４で反射
した光を投光部１を基準として第１受光部２とは反対側
位置において入射し受光面上に第２受光像を形成させる
ためのものであり、第１受光部２と同様に、第２受光レ
ンズ１３と、第２参照用受光体１４と、第２位置検出用
受光体１５とから構成されている。第２受光レンズ１３
は、投光レンズ８を挟んで第１受光レンズ９と互いに対
称位置となるような状態で設けられており、凸レンズ等
が用いられている。第２参照用受光体１４は、第４図に
示すように、第１参照用受光体１０と同様のものが用い
られており、特定波長の光即ち先の赤外光を受光すると
光電流ＩＡ□を発生するようになっている。そして、こ
の第２参照用受光体１４は、第４図において受光面１４
ａの上部側が投光部１側から近い方の部位として対応し
ており、従って例えば第１図に示すような位置にある被
写体４から反則光を入射した場合には、受光面１４ａ上
に上部側の投光部１から近い方が欠けた状態の受光像Ｆ
が形成される。また、第２位置検出用受光体１５は、第
５図に示すように、投光部１に対して対称的に、即ち投
光部１から遠ざかる部位側に遮光手段１６を設けた構成
となっており、先の赤外光を入射受光すると、光電流■
８□を発生ずるようになっている。そして、この第２の
測距部材１５は、第２参照用受光体１４と同様に、第５
図において、受光面１５ａの上部側が投光部１側に近い
方の部位として対応しており、従って受光面１５ａ上に
は第２参照用受光休１４と同一形状の受光像Ｆが形成さ
れる。なお、これら第２参照用受光休１４と第１位置検
出用受光休１５とは一体的に設けられているが、第１受
光部側のものが並設されている場合にはこちら側のもの
も並設させた方が望ましい。

演算部は、第１．第２参照部材１０．１４並びに第１．
第２測距部材１１．１５から出力される光電流に基づい
て測距を電気的に行うためのものであり、第６図に示す
ように、第１Ｔ／Ｖ変換器１７と、第２Ｉ／Ｖ変換器１
８と１割算器１９とを有している。第１Ｔ／Ｖ変換器１
７は、入力側が第１位置検出用受光体１１の出力側並び
に第２位置検出用受光体１５の出力側に接続されており
、これら第１．第２測距部材１１．１５から出力される
光電流１　Ｂ＋。

■８□を加算し、その光電温和ＩＨ＋＋ｒｎ□に応じた
電圧に変換するようになっている。第２１／Ｖ変換器１
８は、入力側が第１参照用受光体１ｏの出力側並びに第
２参照用受光体１４の出力側に接続されており、これら
第１．第２参照部材１ｏ、１４から出力される光電流Ｉ
　ＡＩ＋　　Ｉ　Ａ２を加算し、その光電温和■□＋Ｉ
ＡＺに応じた電圧に変換するようになっている。割算器
１９は、第１Ｔ／Ｖ変換器１７によって変換された電圧
値を第２１／Ｖ変換器１８によって変換された電圧値で
除算し、後に説明する測距のために必要な測距演算式ｆ
　（Ｌ）に関する数値を得るためのものであり、入力側
が第１．第２Ｉ／Ｖ変換器１７．１８の出力側に接続さ
れていると共に、出力側がフォーカスレンズ駆動用の制
御手段（回路）側等に接続されている。

次に、この実施例にがかる測距演算式ｆ（Ｌ）を第７図
を参照しながら導出する。

相似比例関係から、 ｙ＋　／ｃ＋　−（Ｂ−ｄ）／　（Ｌ−ＡＩ　）、・、
ｙ、−［（Ｂ　　ｄ）／　（Ｌ　　ＡＩ　）］　　・Ｃ
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（１）Ｙ＋　／ｃ＋　＝］３／／　（Ｌ−ＡＩ　
）、°、ｙ、＝　［（Ｂ／　（Ｌ−ＡＩ　）］　　・ｃ
。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（２）Ｙｚ　／　Ｃｚ　−（Ｂ　＋　ｄ）　／　（
Ｌ　　Ａｚ　）、’、ｙｚ　＝　［（Ｂ＋ｄ）／　（Ｌ
−Ａ２　）］　　・Ｃ２・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（３）Ｙ２　／　Ｃ２＝　
Ｂ　／　（Ｌ　　Ａ２　）”Ｙｚ　　−［Ｂ／　　（Ｌ
　　　　Ａ２　　）　　コ　　・　Ｃ２・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）ここ
で、フィルム５面から第１．第２受光レンズ９，１３ま
での距離が等しく、かつ第１．第２受光レンズ９，１３
のレンズ特性（焦点距離等）が同じものだとすると、 ＡＩ　＝Ａｚ　＝Ａ＋　　Ｃ＋　＝Ｃ２＝Ｃであり、（
２１，（４１弐から Ｙ＋　＝Ｙｚ　＝　［Ｂ／　（Ｌ　　Ａ）］　　・ｃま
た（１）式から ｙ＋　＝　［（Ｂ　　ｄ）　／　（Ｌ　　Ａ）　］　　
・ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（１）′同様に（３）式から ｙｚ＝［（Ｂ＋ｄ）／（ＬＡ）コ・ｃ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
３）′ここで、Ａ、Ｂ、ｃは予め定められた定数である
から、受光像の位置が一義的に決定される。

次に、第１．第２受光部２，３の参照部材と測距部材と
に入射した受光像の変位位置に応じて発生する光電流の
比が夫々α０．α２として得られた。

とするとすると、 １＋＋＋（ｙ＋）　／　ｒＡｔ　（Ｖ＋　）　−α＋　
　ｙ＋＋Ｉ　Ｂ２　　（ｙ２　　）　　／　Ｉ　Ａ２　
　（ｙｚ　　）　　−α２　ｙ２゜ここで、第１．第２
測距部材１１．１５が同一光電変換特性を有するとして
、 αＩ　；　α２　＝　α。

ＩＡ＋　（ｙｌ　）　−ＩＡ□（ｙｚ）＝■ａ　とする
と、Ｉｌｌ　（３’ｌ　）−αｙ１　・ＩＡ（ｙｌ）Ｉ
ｓｚ　（Ｖ２　）　＝αｙ２　・ＩＡ　　（ｙｚ）とな
るから、第１．第２受光部２．３での位置検出用受光体
の電流和に対する参照用受光体の電流和の比Ｓは、 Ｓ　＝　［Ｉ　Ｂ＋（ｙｌ）＋　　１＋＋□（ｙ２）コ
　／　　Ｅ　Ｉ　Ａ、（ＶＩ＞　＋　　Ｉ　ａｘ（ｙｚ
）］ −［Ｉ　！Ｉ＋（５’ｌ）＋　　Ｔ　Ｂ□（ｙ２）コ　
／２　１Ａ＝α／２・　（ｙｌ　　＋ｙｚ） ＝α／２・　［（Ｂ−ｃｌ）　／　（Ｌ−Ａ）・Ｃ十（
Ｂ＋ｄ）／　（Ｌ−Ａ）　　・ｃ　］　　（°；　＋１
１　’式。

（３）′式から） ＝αＢｃ／（Ｌ−Ａ） −ｆ（Ｌ） ここで、α、Ａ、Ｂ、ｃは予め決定された定数であるか
ら、第１．第２受光部２．３での位置検出用受光体側の
電流和に対する参照用受光体側の電流和の比はｙによら
ずＬによって決定される関数ｆ　　（Ｌ）であることが
判る。

このようにして、測距演算式； ％式％（） が得られるが、この間数ｆ　　（Ｌ）値、即ち電流和の
比の値がわかればＬが求められる。

したがって、この実施例に係るアクティブ型オートフォ
ーカス機構によれば、例えば投光部１からの投光された
スポット光が一部欠けた状態で被写体４に照射投光され
ていても、第１．第２受光部２，３ではここに投１．Ｊ
された受光像の変位位置に対応して光電流Ｉ　Ａｌｌ　
　Ｉ　Ａ２．　　Ｉ　Ｅｌｌ　　Ｉ　Ｉｌｚが発生する
。そして、これらの光電流が演算部に入力され、ここで
先の測距演算式に基づいて所定の演算処理が行われ、フ
ィルム５面と被写体４との間の距離りが算出される。

〔効果〕

以上説明してきたように、この発明にがかるアロ クチイブ型オートフォーカス機構によれば、受光部が複
数のものからなる複数系統の位置検出光学　　系から構
成されており、複数箇所で受光像の位置検出をおこなっ
ているため、例えば投光部から出射投光される光が太き
（絞られた状態でな（でも、被写体の光軸からのズレに
対して精度よく順応して高精度の測距動作を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明にかかるアクティブ型オートフォーカ
ス機構の構成を示す構成図、第２図〜第５図はそれぞれ
この発明にかかるアクティブ型オートフォーカス機構に
使用する第１参照用受光体。 第１測距用受光体、第２参照用受光体、第２測距用受光
体を示す説明図、第６図はこの発明にかかる演算部の構
成を示すブロック図、第７図はこの発明にかかるアクテ
ィブ型オートフォーカス機構に用いる測距演算式を算出
するために使用する光路図、第８図はこの発明にかかる
アクティブ型オートフォーカス機構の原理である三角測
距原理を説明するための説明図、第９図はこの三角測距
層理を用いた従来型のアクティブ型オートフォーカス機
構を示す説明図、第１０図は従来型のアクティブ型オー
トフォーカス機構に用いる受光部を示す説明図、第１１
図は従来型のアクティブ型オートフォーカス機構の欠点
を説明するための説明図である。 ６・・・・・・光源、 ４・・・・・・被写体、 ８・・・・・・投光レンズ、 １・・・・・・投光部、 ９．１３・・・受光レンズ、 ２．３・・・・・・受光部、 ５・・・・・・・・・・・・フィルム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光を被写体に向けて投射させるための投
   光レンズを有する投光部と、この投光部から所定基線距
   離隔てて配置させると共に前記投射された被写体からの
   反射光を検出素子に入射させるための受光レンズを有す
   る受光部と、前記検出素子に入射した光の光量に応じて
   出力された光電流に基づいて被写体とフィルム面との間
   の距離を演算する演算部とを備えたアクティブ型オート
   フォーカス機構であって、 前記基線距離方向とは別の方向であって所定距離隔てら
   れた位置に少なくとも１つの受光部を設け、これら複数
   の受光部側の検出素子から出力される光電流を演算処理
   し、投光像のケラレによる誤測距を防止したことを特徴
   とするアクティブ型オートフォーカス機構。