JPS63265230A - 自動合焦装置 - 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、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。

〔従来の技術〕

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−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）。

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↑最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
ときであって、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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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、被写体によっ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っては、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、投射スポット）は円形となり、この投射スポッ
ト内での反射率がほぼ均一であれば投射スポット全体で
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ってなる被写体
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ッ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
ポットは一部が欠けた円形状となる。また、被写体での
投射スポッ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
って、この場合にも、受光素子での円形での受光スポッ
トは一部が欠けたものとなる。

このように、受光素子での受光スポットが一部欠けた形
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。

同図において、受光素子３１は分離帯３２によって区分
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
写体上の投射スポッ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ットは円形となり、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ット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。

一方、受光スポットの一部が欠けた場合には、第１０図
（ｂ）に示すように、この受光スポット３３が破線で示
す部分（これが欠けた部分である）も含めた円形スポッ
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ォーカスレン
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
ット３３はΔＸだけ受光部３１ｂ側にずれており、この
分だけフォ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
スポットの照射位置、被写体の形状などによって、受光
素子での受光スポッ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った。基線長
を充分長くすることによっ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。

本発明の目的は、かかる問題点を解決し、受光素子での
受光スポッ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。

〔問題点を解決するための手段〕

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。

〔作用〕

先に説明したように、受光素子に生ずる受光スポットの
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って被写体までの距離
を測定できるが、受光スポッ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。

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
上の受光スポットの重心位置は、受光スポットの形状が
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。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

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
成図であって、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、５ａは取付
部材、６ａ、６ｂはアーム、５ｃ、６ｃはカムフォロア
、７．８は弾性部材、９．１０は受光素子、９ａ・、９
ｂ、１０ａ、１．Ｏｂは受光部、９ｃ、１０ｃは分離帯
、１１はフォーカス環、１１３．１１ｂはカム、ｌｌｃ
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。

同図において、発光素子１の光軸に対し、一方便（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、その光軸に沿って平行平
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。以上の各部材はフォーカス環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。

フォーカス環１１の被写体１５とは反対側の端面に２つ
のカムｌｌａ、ｌｌｂカ一般けられている。

ま・た・、ガラスなどの透明は平行平面板５には、取付
部材５ａによってアーム５ｂが一体に取りつけられ、こ
のアーム５ｂの先端にカムフォロア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、カムフォ
ロア５Ｃは弾性部材７によってカムｌｌａに圧接されて
いる。したがって、フォーカス環１１が回転すると、カ
ムフォロア５Ｃのカムｌｌａに対する圧接点が変わり、
これにともなって平行平面板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によってアーム
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ォロア６Ｃが弾性部材８によってカ
ムｌｌｂに圧接されている。したがって、フォーカス環
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ｌｌｂはカムｌｌａよりもくぼんでおり、フォ
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ｌｌｂがカムｌｌａの一部でフォーカス環１１の
外周側に形成された状態となっており、カムフォロア５
Ｃはカムｌｌａに圧接し、カムフォロア６Ｃはカムフォ
ロア５ｃよりも短（てカムｌｌｂのみに圧接している。

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フォ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３
２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。

かかる構成において、発光素子１で発光したスポット形
状が円形の光ビームは、投射レンズ２を通して被写体１
５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ｖｉ５を通して
受光素子９に入射される。これによって受光素子９上に
受光スポットが生ずる。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。これによって受光素子１
０上に受光スポットが生ずる。

受光素子９，１０からはそれらでの受光スポット位置に
応じた信号が得られ、これらによって自動合焦回路１２
はフォーカス制御信号を形成する。

このフォーカス制御信号によってモータ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ｌｌｃを介してフォーカス環１１に伝達され、フォ
ーカス環１１が回転する。このフォーカス環１１の回転
にともなって平行平面板５．６が回動し、光ビームが偏
向されて受光素子９．１０上の受光スポット位置が変化
する。受光素子９．１０上で受光スポットが所期位置に
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。

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、１６．１６°は被写体１５上での投射スポット、
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。

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、’ｌＯ
ｃが位置づけられている。また、発光素子ｌの発光中心
は投射レンズ２の光軸上にある。

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、投射ビームのスポット形状が円形
とすると、被写体上の投射スポット１６は円形となる。

この投射スポット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１
゜に照射されるが、受光素子９，１０上の受光スポット
の形状は円形である。この距離ｙに対し、これら受光ス
ポットの重心の分離帯９ｃ、１０ｃがらのずれ量をｘＩ
　ｒ　　ｘｚとすると、次の関係式が成りたつ。

ｆｌ。

Ｘ　＋　＝　　　　　　　　　　□−−−−−−−−−
−−−−−−（１）Ｘ　ｚ　＝□−−−−−−−−−−
−−−−−４２１但し、受光スポットの重心とは、受光
スポットを受光素子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（ａｌに示すよう
に、受光スポット３３が円形の場合には、この受光スポ
ット３３の中心であり、第１０図ｆｃ）のように、一部
が欠けた円形の場合には、分難帯３２に対して受光部３
１ａ、３１ｂの受光量が等しいとき、この受光スポット
３２の重心は受光スポット３３内の分離帯３２上の中心
である。

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、 となってずれ量Ｘ　Ｉ　＋　　ｘ２から被写体１５まで
の距離ｙを得ることができる。

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ット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、投射スポット１６°からの一部の光反射ビーム
１９による受光素子９上の受光スポットは同じく一部が
欠けた円形となり、その重心は、受光スポットが円形で
あるときよりも、Δｘ、だけ分離帯９Ｃに近ずく。これ
に対して、受光素子１０では、投射スポット１６゛から
の反射光ビーム２０により、受光スポットの重心は、受
光スポッ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。したがって、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。

ところで、いま、投影スポット１６．１６’　の重心の
ずれ量をΔＨとし、ΔＸＩ＋　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。

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。

この式（７）は円形の受光スポットの場合の式（４）と
等しい、したがって、受光素子９，１０での受光スポッ
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、受光スポッ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。

さて、そこで、受光素子９，１０上の受光スポットの重
心が分離帯９ｃ、１０ｃに一致するように、受光素子９
，１０上で受光スポットを移動させれば、上記式（５）
における（ｘ＋−ΔＸυ、（ｘ２＋Δｘｚ）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。

第１図においては、平行平面板５．６の回動によって受
光素子９，１０上で受光スポットを変位させ、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はフォーカス環１１の回転によって回動
するが、フォーカス環１１の回転によって図示しないフ
ォ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がいかなる値であっても、受光素子９
゜１０での受光スポットの重心が分離帯９ｃ、１０Ｃ上
にあるときに、フォーカスレンズが被写体１５に合焦す
るように、フォーカス環１１のカム１１ａ、ｌｌｂが構
成されている。換言すれば、カム１１２．１１ｂによる
平行率面板５．６の回動によって上記式（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、フォーカスレンズの位置が設定され
ることになる。

ここで、被写体１５が無限遠（ｙ＝ｏｏ）にあるときに
受光素子９．１０上の円形の受光スポットの重心が分離
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、フォーカスレ
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、受光スポットの重心を被写体１５が無限遠
にあるときの位置から受光素子９．ｔ。

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ォロア５ｃ
、、６ｃの移動量を２０とすると、カムｌｌａ、ｌｌｂ
のリスト量り、は、 Ｌ　ｔ　＝Ｚ　ｏ　　Ｚ　　　　　’−−−−−・・−
・−（８）となる。但し、Ｌをアーム５ｂ、６ｂの長さ
くすなわち、平行平面板５．６の回転中心からカムフォ
ロア５ｃ、５ｃの中心までの距離）とすると、移動量Ｚ
０は次のように表わされる。

Ｚｏ　＝　Ｌｓｉｎ　ａ：　　　　　　−−−−−−−
−−（９）また、平行平面板５．６の回動角αと受光ス
ポットの受光素子９．１０上での移動量Ｘとの間には、
次のような関係がある。

Ｘ　（ｃｏｓα−５ｉｎαｔａｎθ）　　　　　−−−
−−−−−−−Ｑｌ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−’（Ｌ ／ｙ）、受光レンズ４に対しては （ｔａｎ−’（Ａ’　ｚ／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、弐〇〇の移動量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）によるカムフォロア５ｃ、６ｃの移動量Ｚ０と合
焦のためのフォ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、フォーカス環１
１の夫々のカム１１ａ、ｌｌｂの形状を設定することが
できる。

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、ｌＱｂ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で受光スポットの重心が分離帯９
ｃ、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ォーカス制御信号を形成してモ
ータ１３に供給する。これによってモータ１３は回転し
、受光スポッ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、フォーカス環１１を回転
させて平行平面板５，６を回動させる。

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１
０ａ、１０ｂからの検出信号のレベルを夫々Ｃ，Ｄとす
ると、受光スポットが円形で被写体１５が無限遠にある
ときに受光スポッ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）によっ
て受光スポットが一部欠けても、受光スボツ）９．１０
上でのこの欠けによる受光スポットの重心の変位は、受
光素子９．１０上の受光スポットの重心の分離帯９ｃ、
１０ｃからの距離を加算することによって相殺されるこ
とから、 （Ａ−Ｂ）＋　（Ｄ−Ｃ）＝　（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
＝ｏ　　　　　−・・−・ａυ のとき、受光素子９．１０上で受光スポットの重心が分
離帯９ｃ、１０ｃに一致し、合焦状態にあることになる
。

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　−−−−−−−−−・
・−（２）となって、自動合焦回路１２は式Ｑｌを満足
する状態となるようにフォ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　−−−−−・−・−〇
蜀となり、自動合焦回路１２は式（２）のときとは逆方
向にモータ１３を回転させるフォーカス制御信号を出力
する。

以上のようにして、この実施例では、受光スポットが一
部欠けていても、任意の距離にある被写体に正確にフォ
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、フォーカス環に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。

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
構成図であって、２１はスライダ板、２１ａ、２１ｂ、
２１Ｃは案内溝、２２はカムフォロア、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。

第４図において、フォーカス環１１の端面ば１つのカム
ｌｌａ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がガタッキな（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２１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
わたって１つの案内溝２１ａが設けられ、これに平行平
面板５と一体となったアーム５ｂの先端のカムフォロア
５Ｃと平行平面板６と一体となったアーム６ｂの先端の
カムフォロア６ｃとがガタッキな（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ォーカス環
１１側の突出部の先端にはカムフォロア２２が圧入され
、このカムフォロア２２がフォーカス環１１のカムｌｌ
ａに圧接されるように、スライダ板２１が弾性部材２５
によって押圧されている。

かかる構成において、モータ１３によってフォーカス環
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、カムフォロア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。したがって、受光素子
９．１０上では受光スポットが変位する。この場合、受
光素子９．１０上で受光スポットの重心が分離帯９ｃ。

１０ｃと一致したときに、フォーカスレンズ（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。

この実施例によれば、２個の平行平面板を１個のスライ
ダ板の動きによって回転させるために、フォーカス環に
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。

第５図は本発明による自動合焦装置のさらに他の実施例
を示す構成図であって、２６．２７は非走査型の半導体
装置検出素子（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。

この実施例では、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ＰＳＤ２６．２７は夫々受光スポット
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はフォーカス環２８の回転と連動してお
り、フォーカスレンズ（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ォ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
フォーカスレンズの実際の位置との差に応じたフォーカ
ス制御信号を形成してモータ１３に出力する。

次に、この実施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。

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
での受光スポットの重心位置を点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ｌ８、投射レンズ２と受光レンズ４との間の距離
を１２とする。

いま、発光素子１からスポッ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ット１６は円形である。この投
射スポット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
に円形の受光スポットが生ずる。同様にして、投射スポ
ット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
に円形の受光スポットが生ずる。ＰＳＤ２６゜２７上の
受光スポットの重心位置の点２６ａ、２７ａからのずれ
量を夫々ＸＩ　ｒ　　ｘｚとすると、これらは、第３図
の場合と同様に、弐（１）、　（２１で表わされる。そ
こで、これらｘＩ　＋　　ＸＺの差を求めると、となり
、これを変形することにより、 となって被写体までの距離ｙが求められる。

一方、被写体がコントラストを有し、この被写体上の投
射スポット１６゛が一部欠けた円形状をなしているとす
ると、この投射スポット１６゛からの反射光ビーム１９
．２０がＰＳＤ２６．２７に照射されて一部欠けた受光
スポットが生ずる。

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
、これら受光スポットの重心位置は受光スポットが円形
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ΔＸｌ＋　
Δｘ２とすると、一部欠けた受光スポットに対する上記
式Ｑ５１は次のようになる。

この場合にも、第３図で説明した式（６）が成立してΔ
ｘ、＝Δｘ２であり、したがって、弐〇〇は、となって
弐〇つと等しくなる。つまり、ＰＳＤ２６゜２７に生ず
る受光スポッ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、受光スポット・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、ＰＳ
Ｄ２６．２７の検出信号の差とこの差に対する弐〇での
距離の被写体に合焦するためのフォ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、ＰＳＤ２
６，２７の検出信号の差からテーブルによって求めた検
出信号とポテンシオメータ２８の実際の検出信号とから
フォーカス制御信号を得、これでもってモータ１３を回
転させてフォーカス環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
よってフォーカスレンズは被写体１５に合焦する。

この実施例によれば、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。

第７図は本発明による自動合焦装置のさらに他の実施例
を示す構成図であって、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
付は状態を示す正面図である。

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。したがって、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。

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（（＋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、５〜１５ｍ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。

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
れによってＰＳＤ２６．２７に受光スポットが生じ、Ｐ
ＳＤ２６゜２７で得られるこれら受光スポットの重心位
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、フォーカス制御信号を形成してモータ１３に出力す
る。

ここで、第９図により、この実施例の動作原理を詳細に
説明する。

いま、被写体がコントラストを有していないとき、ＡＢ
の投射スポット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を通った反射光ビームにより、ＰＳ
Ｄ２６には、投射スポット１６と同形の受光スポットＡ
″Ｂ”が生じ、受光レンズ４を通った反射光ビームによ
り、ＰＳＤ２７には、同じく投射スポット１６と同形の
受光スポットＡ’　Ｂ’が生ずる。ここで、受光スポッ
トでＢ”、Ａ’　　Ｂ’　の重心をＣ”　Ｑ　ｌ　　と
し、これら重心Ｃ”　Ｃ１間の距離をｘｌとする。

また、同じ距離ｙの被写体がコントラストを有し、投射
スポット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、Ｐ　Ｓ　Ｄ２６゜２７には夫々
点Ａ”、Ａ”を重心とする受光スポットが生ずる。ここ
で、重心Ａ”、Ａ゛間の距離をｘ２とすると、幾何学的
にｘ、＝ｘ、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、
投射スポットの形状が一部欠けようが欠けまいが）、受
光素子２６．２７上の受光スポット間の距離は一定であ
る。

そこで、第７図において、ＰＳＤ２６．２７の一方、た
とえばＰＳＤ２６の受光スポッ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。

但し、ｈ＝受光レンズ３での反射光ビームの入射高さ 式ａ呻を変形すると、 となり、Ｘを求めることによって被写体１５までの距離
ｙを得ることができる。

投射スポットの一部欠けたことによる影響を除（ために
は、ＰＳＤ２６．２７上での受光スポットの重心間の距
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、ＰＳＤ
２６．２７上での受光スポットの重心と投射レンズ２の
光軸との間の距離は等しい。したがって、ＰＳＤ２６゜
２７上での受光スポットの重心間の距離をＸとすると、
弐Ｑｌ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。

自動合焦回路１２には、第５図における自動合焦回路１
２と同様に、ＰＳＤ２６．２７の検出信号の和とこの和
に対する式（至）の距離の被写体に合焦するためのフォ
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
ルによって検出信号を得、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ォーカス制御信号を形
成する。

このようにして、この実施例においても、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って一体としている
ため、全体の構成がコンパクト化できる。

以上、本発明の詳細な説明したが、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ッ
トの重心が一敗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図の実施例において、
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、ＰＳＤ２６．２
７の検出信号が加算されて第５図と同様にフォーカス制
御信号を形成することはいうまでもない。

〔発明の効果〕

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ット形状の一部欠けに
よる測距誤差を除去することができ、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
くなったために、基線長を短縮できて構成を小形にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

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図におけるフォーカス環のカムとこ
れに圧接するカムフォ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図および第５図
は夫々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６図は第５図に示した実施例の動作原理図、第
７図は本発明による自動合焦装置のさらに他の実施例を
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は状態を示す正面図、第９
図は第７図に示した実施例の動作原理図、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・・−−−−
一カムフオロア、９゜１０−−−−一受光素子、９ａ、
９ｂ、１０ａ、１０ｂ−・−・受光部、１１−−−−−
−−フォーカス環、ｌｌａ、１１ｂ　−−−−−−一カ
ム、１２−−−−−−・自動合焦回路、１３−・−・・
−モータ、１５−・−・被写体、２１−−−−−−・ス
ライダ板、２１ａ　、　　２　ｌ　ｂ　、　　２１　ｃ
−−−−−−案内溝、２２−−−−−−一カムフオロア
、２３．２４・−一一一一一ピン、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。 第１図 第２図 １に３図 １４ｖＡ ｍ５図 第６図 第７図 ｗｔ９図 第１０図 （Ｃ） Δル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投射レンズと発光素子とからなる投光系と、受光レ
   ンズと受光素子とからなる受光系とを備え、該投光系か
   ら投射した光ビームを被写体に投射し、該被写体からの
   反射光を該受光系で受光し、該受光素子での該反射光の
   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
   より焦点調節を行なうようにした自動合焦装置において
   、前記投光系の光軸を含む同一平面内に光軸を有する前
   記受光系を２組設けたことを特徴とする自動合焦装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記２組の受光系
   を前記投光系の光軸に関して互いに反対側に配置したこ
   とを特徴とする自動合焦装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記受光系は、夫
   々前記受光レンズと前記受光素子との中間に光透過性の
   平行平面板を有し、該平行平面板は、前記フォーカスレ
   ンズの合焦のための移動と連動して回転し、前記受光レ
   ンズから入射した光束を偏向させて前記受光素子上に結
   像させることを特徴とする自動合焦装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記受光系の夫々
   の受光レンズは、単一レンズの中心軸に対して対称な部
   分から切り出されたレンズと同等のレンズであることを
   特徴とする自動合焦装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記投射レンズは
   角柱状のホルダの側面中央部に設けられた貫通孔に取り
   つけられ、前記受光系の受光レンズは夫々該ホルダの両
   端部に取りつけられていることを特徴とする自動合焦装
   置。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記２組の受光系
   を前記投光系の光軸に関して同一側に配置したことを特
   徴とする自動合焦装置。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記受光系は、夫
   々、前記受光レンズと前記受光素子との中間に光透過性
   の平行平面板を有し、該平行平面板は、前記フォーカス
   レンズの合焦のための移動と連動して回転し、前記受光
   レンズから入射した光束を偏向させて前記受光素子上に
   結像させることを特徴とする自動合焦装置。