JPS63298227A - 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るのに好適な自動合
焦装置に関するものである。

〔従来の技術〕

家庭用ビデオカメラではその操作性を高めるために、自
動的に被写体に合焦する手段を設けるものが多くなった
。上記手段の一例としては、被写体までの距離を測定し
て合焦用レンズの合焦位置からのずれを検出し、上記結
果に基づきモータ等により合焦用レンズを駆動し１合焦
位置まで合焦レンズを移動する。ところで、被写体まで
の距離を測定する手段としては、例えば、特公昭４５−
３２７４７号公報や特公昭４６−２８５００号公報に開
示されているように、光を利用する方法が知られている
。

すなわち、上記手段は投射レンズと発光素子とからなる
発光部と、受光レンズと受光素子とからなる受光部を備
えており、上記発光部から被写体に光を照射して、上記
被写体からの反射光を上記受光部で受光するようにし、
受光素子上での受光状態によって被写体までの距離を測
定するものである。この場合、受光素子における反射光
の受光状態に応じて合焦用レンズを移動させるのである
が、被写体までの距離に応じて受光素子での反射光の受
光状態が異なり、上記受光状態が特定の状態になるよう
に、発光部を動かしく特公昭４５−３２７４７号公報）
、あるいは受光部を動かしく特公昭４６−２８５００号
公報）で、上記の動きに応じて合焦用レンズを移動させ
るようにしている。したがって、被写体がいずれの距離
にあっても、その距離に応じた合焦状態に合焦用レンズ
が位置づけられたときには、上記受光素子での受光状態
は、上記した同じ特定状態にある。

受光素子は２分割されており、上記特定状態とは、２分
割されている受光素子の各部に受ける受光スポットの光
量が均等になる状態である。通常、受光スポットは円状
であるため、上記特定状態は第６図に示すような状態で
受光素子に受けた場合であり、分割された各受光面に、
受光スポットが均等になるような状態である。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術においては、下記の点について配慮がなさ
れていなかった。すなわち、ビデオカメラの使用環境、
特に温度が高い（４０℃以上）所、あるいは温度が低い
（０℃以下）所で使用すると。

自動合焦装置による被写体距離の測定誤差を生じること
に対して配慮されて゛いない。上記測距離誤差は、撮影
レンズの絞りが小さく絞られている場合は、撮影レンズ
の被写界深度が深くなっており、測距離誤差があっても
ある程度被写体に合焦した状態が保てるが、絞り込まれ
ていない場合は、被写界深度が浅くなっているため、測
距離誤差を生じた分だけ被写体に合焦しなくなる。この
ため、温度が高い所あるいは温度が低い所で、自動合焦
装置を作動させた状態における撮影に問題があった。

上記問題点が発生する原因は、自動合焦装置を構成する
構成部品の、温度変化による伸縮による。

特に軽量化を考慮し構成部品をプラスチック材料で構成
したとき、プラスチック材料の温度変化による伸縮は、
一般に金属に比して大きいため、問題になる。つぎに第
５図に示す被写体側距離部の概略図を用いて詳記する。

第５図において、１は投射レンズ、２は発光素子であり
、これらで発光部を構成し、３は受光レンズ、４は受光
面が２つに分かれた２分割受光素子であり、これらで受
光部を構成しており、それぞれ保持部材（図示せず）に
保持されている。いま、距離りの被写体２５を測距し、
上記被写体に合焦している状態を仮定する。

合焦状態では上記２分割受光素子に、受光する被写体か
らの反射光の光量が均等に入射した状態にあり、第６図
に示すように受光スポットが、受光素子の各受光面に均
等に入射した状態にある。この状態で温度変化が生じる
と、受光部や投射部を保持している保持部材が伸縮し、
そのため、投射レンズ１と受光レンズ３との距離（基線
長Ｑ）。

受光レンズ３と受光素子４との距離ｆ、投射レンズ１と
発光素子２との距離ｆ、および受光素子４と発光素子２
との距離ｍがそれぞれ伸縮する０例えば、投射レンズ光
軸を基準にして、発光素子２と受光素子４との距離ｍが
温度変化によりΔｍ伸びたとする。この状態では、受光
スポットが受光素子４に入る位置は一定であるのに、受
光素子４がΔｍ移動するため第７図に示すように受光ス
ポットは２分割受光素子４に光量が均等に入らなくなる
。すなわち、受光スポットの面積は、一方の受光素子面
Ａの方が他方の受光素子面Ｂよりも多くなるように入る
ため、受光素子面ＡとＢとでは光量に差を生じる。この
ため、被写体に合焦しているにもかかわらず、非合焦状
態であると回路で判定し、上記第６図に示すスポット状
態になるように動作するため、被写体２５への合焦状態
がくずれてしまい、焦点がぼけてしまう。同様に基線長
悲が温度変化によりΔΩだけ伸びたと仮定した場合も、
上記と同じ現象が生じる。つぎに受光レンズ３と受光素
子４との距離ｆがΔｆ伸びた場合を考える。第８図に示
すように、受光素子４は４′のように平行に移動すると
仮定し、Ｃ１が距離Δｆ伸びる前の位置、　Ｃ，がΔｆ
伸びたのちの位置とすれば、受光スポットの主光線の方
向は不変であるため、Ｃ□と０２とでは受光スポットの
状態が変化する。第９図（ａ）、（ｂ）に各位置での受
光スポットの状態を示す、（ａ）に示すＣ１の位置では
合焦状態にあるが、（ｂ）に示すＣ２の位置では受光素
子面Ａの方が受光素子面Ｂより受光光量が多くなるよう
に、受光スポットを受けている。

したがって、Ｃ２の状態では非合焦状態を回路で判定し
、被写体にピントがあっているにもかかわらず動作する
ため、焦点がぼけてしまう。

上記のように被写体の距離を測距する測距離部を構成す
る部材が、温度変化によってその位置を変化させるため
、合焦動作に不都合を生じるという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、温度変化によって測距離部の構成部材が
伸縮しても、合焦判定の状態が変化しないようにすれば
よい、すなわち、２分割受光素子で受ける受光スポット
の光量を、各受光素子面で均等に保てるようにすればよ
い、そのためには、発光部と受光部とを保持する保持部
材を同一材料で作成し、上記保持部材にそれぞれの保持
部を設け１発光部を構成する投射光学系と受光部を構成
する受光光学系とを、それぞれの光軸と直角方向に結合
し、かつ、受光素子を保持する保持部材の締結部を、受
光レンズの光軸とほぼ一致するように上記保持部材に設
ける。

〔作用〕

発光部と受光部とを保持する保持部材を同一材料で作成
することにより、基線長０寸法と、発光素子と受光素子
間の距離ｍの寸法がほぼ同じであるため、温度変化によ
る伸縮量は同じである。そのため、光スポットの状態は
変化しない、つぎに第１０図を用いて詳細に説明する。

発光部を基準として、受光部側が温度変化により伸びた
とする。３１は温度変化前の受光レンズ位置、３２は温
度変化後の受光レンズ位置、３３は温度変化前の受光素
子位置、３４は温度変化後の受光素子位置である。ΔＸ
は温度変化前後での受光レンズの移動量、Δｙは温度変
化前後での受光素子移動量である。

被写体までの距離りは、基線長ａ、受光レンズと受光素
子間距離ｆ、発光素子と受光素子間距離ｍに比して十分
大きい。このため、受光レンズに入射する被写体からの
反射光に対し、受光スポット光線はほぼ平行とみなすこ
とができる。この状態で、受光レンズが温度変化により
ΔＸ移動したとすると、受光スポット像も上記受光レン
ズが移動した量ΔＸだけ移動する。このとき、受光素子
の移動量Δｙが受光スポット移動量ΔＸに等しければ、
温度変化前後により受光素子上での受光スポット状態は
変化しない。したがって、上記受光スポット移動量ΔＸ
と受光素子移動量Δｙとが等しくなるよう１こ、同−材
料上に受光部および発光部を保持しているので、受光ス
ポット状態は一定に保たれる。

一方、受光素子は合焦用レンズとリンクして動作する構
造になっているため、上記保持部材とは別ピースで形成
された部材に保持されており、この保持部材に締結され
ている。そのため、受光素子の保持部材と上記保持部材
との締結部を、受光レンズ光軸にほぼ一致させて締結さ
せておくと、上記保持部材の温度変化による伸縮量だけ
受光素子の位置が動くことになる。したがって、受光素
子の移動量は受光レンズの移動量ΔＸと等しくすること
ができる。

つぎに、発光部を構成する投射光学系と受光部を構成す
る受光光学系を、光軸方向に結合する結合部の作用につ
いて説明する。上記結合部は受光レンズと投射レンズ保
持部（基線長部）と同一材料で結合し、温度変化による
伸縮性を上記材料の線膨張係数だけにより決定するため
のものである。

上記のように、同−材料上に受光部と発光部とを保持す
るため、基線長０寸法と各素子間寸’ｄ＝ｍとの温度変
化による伸縮量は等しくなる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による自動合焦装置の一実施例の概略を
示す構成図、第２図は上記実施例の測距離部と合焦機構
の一部を内包する保持部材を示す平面図、第３図は投射
レンズ形状の一例を示す斜視図、第４図は発光部保持部
材形状の一例を示す斜視図である。第１図および第２図
において、１は投射レンズ、２は発光素子、３は受光レ
ンズ、４は受光素子であり、これらで被写体側距離部を
構成している。さらに、５は平面板、６は上記平面板５
につながるレバー、７は上記レバー６に設置したカムフ
ォロワ、８はフォーカス環端面に設けたカム面、９はカ
ムフォロワ７を上記カム面８に当接させておくための弾
性部材であり、上記各部品は合焦機構を構成している。

つぎに回路部は、発光素子２の駆動受光素子４における
受光光量の状態により合焦状態を判定し、ＡＦモータ１
０を駆動制御する自動合焦回路１１で構成されている。

ＡＦモータ１０によりフォーカス環に設けたＡＦギアを
回動させると１合焦用レンズ１２を保持しているフォー
カス環が矢印Ａ方向に移動し、被写体にピントを合わせ
る。

上記実施例の測距雌部と合焦機構の一部を内包する保持
部材１３を示す第２図において、１４は上記保持部材１
３に設けた投射レンズ１の保持部、１５は保持部材１３
に設けた受光レンズ２の保持部、１６は上記投射レンズ
１の保持部１４と受光レンズ２の保持部１５とを結合す
る結合部、１７は上記保持部材１３に設けた発光素子３
を保持する発光素子保持部材１８を保持する保持部、１
９は受光素子４を保持する保持部材の上記保持部材１３
に対する締結を行う締結部である。上記各保持部１４．
１５．１７および結合部１６．締結部１９をそれぞれ受
ける保持部材は一体になっており、同一の材料で構成し
作成されている。

なお、投射レンズおよび受光レンズは第３図に示すよう
な構造に形成しである。すなわち、位置決めをする位置
決め突起部２０と、上記保持部１４．１５にはめ込むつ
ば部２１とを有している。上記突起部２０は保持部材１
３に設けた受は部（図示せず）に嵌入し、投射レンズと
受光レンズとの距離（基線長Ｑ）を設定している。同様
に発光素子３を保持する保持部材１８も第４図に示すよ
うに、突起部２２と、保持部材１３に嵌めこむつば部２
３とを有している。突起部２２は投射レンズ光軸上に発
光素子３の発光点が一致するように設けてあり、保持部
材１３の受は部（図示せず）に嵌入する。

上記のように構成した保持部材が温度変化を受けた場合
について、つぎに説明する。基線長Ω部の温度変化によ
る伸縮量は、保持部材１３の、投射レンズの位置決め突
起２０の受は部と受光レンズの位置決め突起の受は部と
の寸法により決まる。一方１発光素子２と受光素子４と
の伸縮量は、発光素子保持部材１８の突起部量は部と受
光素子保持部材の締結部１９の保持部材受は部との寸法
により決まる。上記２つの寸法は同じにしてあり、かつ
、２つの寸法を決める保持部材は同一材料であるため、
温度変化による伸縮率は同じになる。したがって、前に
説明したように、温度変化前後で受光素子上における受
光スポットの状態は変化しない。

つぎに、受光レンズと発光素子間の寸法の伸縮量につい
て説明する。受光素子４の保持部材１８の材質は、保持
部材１３より線膨張係数が小さな材質を使用している０
例えば保持部材１３は成形材料であり、保持部材１８の
材料は金属（ステンレス材）を使用している。また、保
持部材１３への締結部は、受光レンズ側に設けている。

このため、受光レンズと締結部までの伸縮量は、保持部
材１３の材料により決まり、締結部と受光素子までの伸
縮量は受光素子保持部材１８の材料により決まる。した
がって、全伸縮量は前記２つの伸縮量の和である。この
量は実用上問題がない値になるようにしである。

つまり、上記伸縮量による測距離誤差が生じて、合焦用
レンズが移動しても、撮影レンズ自体がもつ被写界深度
内の移動量に納まるようにしである。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による自動合焦装置は、投射光学系
と発光素子からなる発光部と、受光光学系と受光素子か
らなる受光部とを備え、上記発光部から発して被写体で
反射した光を受光する受光素子上の受光状態に応じ１合
焦用レンズを保持する保持部材を、自動的に駆動する自
動合焦装置において、上記発光部と受光部とを保持する
保持部材を有し、上記保持部材に保持された投射光学系
と受光光学系の保持部を、上記各光学系の光軸とそれぞ
れ直角方向に結合する結合部と、投射光学系のほぼ光軸
上に発光素子を保持し、受光光学系のほぼ光軸上に受光
素子の保持部材を保持する締結部とを設けたことにより
、温度変化による被写体測距離部の構成部品に伸縮があ
っても、測距離誤差を生じないようにすることができる
ので、高温から低温までの実用上の使用において、安定
した自動合焦装置が得られる効果がある。

【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概
略構成図、第２図は上記実施例の測距雌部と合焦機構の
一部を内包する保持部材を示す平面図、第３図は投射レ
ンズ形状の一例を示す斜視図、第４図は発光素子保持部
材形状の一例を示す斜視図、第５図は被写体測距離部の
構成図、第６図は合焦状態の受光スポット状態を示す図
、第７図は受光素子移動による受光スポットの状態を示
す説明図、第８図は受光素子の光軸方向移動状態を示す
説明図、第９図（ａ）、（ｂ）は受光素子の光軸方向移
動による受光スポットの受光状態を示す説明図、第１０
図は受光レンズおよび受光素子の温度変化による動きを
示す説明図である。 １・・・投射レンズ　　　　２・・・発光素子３・・・
受光レンズ　　　　４・・・受光素子１０・・・ＡＦモ
ータ　　　　１２・・・合焦用レンズＩ３・・・保持部
材　　　　　１Ｇ・・・結合部１９・・・締結部　　　
　　　２５・・・被写体代理人弁理士　　中　村　純之
助 矛　１　図 ｆ３　図　　　　　管４　図 矛　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、投射光学系と発光素子からなる発光部と、受光光学
   系と受光素子からなる受光部とを備え、上記発光部から
   発して被写体で反射した光を受光する受光素子上の受光
   状態に応じ、合焦用レンズを保持する保持部材を、自動
   的に駆動する自動合焦装置において、上記発光部と受光
   部とを保持する保持部材を有し、上記保持部材に保持さ
   れた投射光学系と受光光学系の保持部を、上記各光学系
   の光軸とそれぞれ直角方向に結合する結合部と、投射光
   学系のほぼ光軸上に発光素子を保持し、受光光学系のほ
   ぼ光軸上に受光素子の保持部材を保持する締結部を設け
   たことを特徴とする自動合焦装置。