JPH0731298B2 - 自動合焦装置 - Google Patents

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〕

従来、ビデオカメラにおいては、その操作性を高めるた
めに、自動的に焦点調整を行なうための手段が設けられ
ている。かかる手段の一例としては、被写体までの距離
を測定してフオーカスレンズの合焦位置からのずれを検
出する自動合焦装置と、この自動合焦装置の出力信号に
よつて駆動されるモータとからなり、このモータによつ
てフオーカスレンズが合焦位置まで移動する。

ところで、被写体までの距離を測定する手段としては、
たとえば、特公昭45−32747号公報や特公昭46−28500号
公報に開示されるように、光を利用するのが一般的であ
る。すなわち、かかる手段は、放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
光部とを備えおり、発光部から被写体に光を照射してそ
の反射光を受光部で受光するようにし、受光素子での受
光状態によつて被写体までの距離を測定するものであ
る。この場合、受光素子での反射光の受光状態に応じて
フオーカス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、この受光状態が特定の状態となるように、発光部を
動かし（特公昭45−32747号公報）あるいは受光部を動
かし（特光昭46−28500号公報）、これらの動きに応じ
てフオーカスレンズを移動させるようにしている。した
がつて、被写体がいずれの距離にあつても、これに合焦
した状態にフオーカスレンズが位置づけられたときに
は、受光素子での受光状態は上記の同じ特定状態にあ
る。

ビデオカメラに用いられる自動合焦装置も、これら従来
技術と原理的には同様の構成をなしている。ここで用い
られる受光素子としては、通常、２つの光電変換素子を
組み合わ２分割受光素子が用いられ、これら光電変換素
子の受光量が等しい状態が上記特定の状態となるように
している。すなわち、受光素子はフオーカスレンズと連
動して基線長方向（投射レンズの光軸と受光レンズの光
軸とを含む面でこれら光軸に垂直な方向）に移動可能と
している。合焦状態からずれた状態では、受光部からは
受光素子の夫々の光電変換素子における受光量の差に応
じた信号が出力され、この信号によつてモータが駆動さ
れてフオーカスレンズが移動する。これとともに、受光
素子が上記のように移動し、合焦状態となると、受光素
子の夫々の光電変換素子における受光量が等しくなつて
モータは停止し、したがつて、フオーカスレンズも停止
する。フオーカスレンズのこの停止位置が対象となつて
いる被写体に対する合焦位置である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、被写体がいずれの距離にあつても、合焦状態
において、受光素子の受光状態は上記特定の状態でなけ
ればならない。受光素子は上記合焦のために移動させる
ための手段（以下、受光素子移動機構という）に取りつ
けられているが、自動合焦装置の組立てに際しては、上
記のような受光素子の受光状態を得るために、受光素子
移動機構の取り付け精度を非常に高めなければならな
い。しかし、これを実現することは極めて困難であり、
このため、さらに初期設定位置調整機構を設け、これに
より、被写体がいかなる距離にあつても、合焦時、受光
素子が上記特定の受光状態をとるように、受光素子の取
付け後、この受光素子の位置を調整することができるよ
うにしている。

ところで、この初期設定位置調整機構による受光素子の
移動軌跡は、受光素子移動機構による受光素子の移動機
構と全く一致しなければならない。このために、受光素
子は初期設定位置調整機構に取りつけられ、これが受光
素子移動機構に搭載されている。このように２つの機構
を積み重ねてしかも夫々が独立に受光素子を同じ方向に
移動させることができるようにしている。

しかし、かかる構成によると、受光素子移動機構、初期
設定位置調整機構のいずれも受光素子を移動させるため
の可動部を有しており、これら可動部は、一方の動作が
他方の動作に支障をきたさないように、構造、配置が決
められる。このために、受光素子取付部の構成が複数に
なるし、また、部品点数が多くなるという問題があつ
た。特に、受光素子移動機構の可動部は、フオーカスレ
ンズと連動して受光素子を移動させるために、フオーカ
スレンズが収納されたフオーカス環に連結しており、こ
の可動部をさけて受光素子の位置調整ができるように、
初期設定位置調整機構が構成されなければならないが、
これがために、初期設定位置調整機構の設計の自由度が
小さくなるし、また、受光素子移動機構の可動部をさけ
る部分を設ける必要もあって規模が大きくなる。さら
に、受光素子が初期設定位置機構と受光素子移動機構と
の積上げ部材に取りつけられていることから、受光素子
の位置設定精度は、これら２つの機構の精度の累積で決
まり、このために、劣化するという問題があつた。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、構成が簡単で
受光素子の位置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、受光素子を初期
設定位置調整機構に取りつけるとともに、該受光素子と
受光光学系との間に反射光を偏向する偏向手段を設け、
該偏向手段をフオーカス環に連結する。

〔作用〕

偏向手段により、フオーカスレンズの移動にともなつて
反射光が偏向し、受光素子での該反射光の受光状態が変
化する。初期設定位置調整機構により、被写体までの距
離がいかなるものであつても、合焦時に該偏向手段によ
つて受光素子での反射光の受光状態が上記特定の状態と
なるように、受光素子の初期位置が設定される。このよ
うに反射光を偏向させることにより、初期設定位置調整
機構と、フオーカスレンズの移動に応じて受光素子での
反射光の受光状態を変化させる機構とを互いに分離させ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。

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
成図であつて、１は受光レンズ、２は偏向手段、３は受
光素子、４は基板、５は初期設定位置調整機構、６はベ
ース、７は固定部材、7a,7bは受光素子取付部、7c,7dは
案内溝、7eは保持部、7fは突起部、8a,8bは案内部材、
９はピン、10は位置調整部材、11は引張りバネ、12a,12
bはネジ、13は支持部材、14は軸、15は保持枠、16はレ
バー、16aは切欠部、17は平面板、18はカムフオロワ、1
9は捩りバネ、20はピン、21はストツパ、22はフオーカ
ス環、22aはカム面、23はポストである。

同図において、受光素子３は基板４に搭載されており、
この基板４が初期設定位置調整機構５に取りつけられて
いる。受光素子３の前方には受光レンズ１が設けられ、
この受光素子３と受光レンズ１との間に偏向手段２が設
けられている。受光レンズ１を通つた被写体（図示せ
ず）からの反射光は、偏向手段２の透明な平面板17で偏
向されて受光素子３に受光される。

受光素子３は２分割受光素子であり、夫々の光電変換素
子での反射光の受光量に応じた信号を出力する。これら
信号は図示しない処理回路に供給され、これら受光量の
差に応じた信号が形成される。この信号によつて図示し
ないモータが駆動され、フオーカス環22が回転してフオ
ーカスレンズ（図示せず）が光軸方向に移動する。

フオーカス環22の回転によつて偏向手段２が動作し、受
光素子３での反射光の受光状態が変化する。受光素子３
が２つの光電変換素子における反射光の受光量が等しく
なる特定の受光状態になると、上記のモータは停止して
フオーカス環22も停止する。この状態が対象とする被写
体に対して合焦した状態である。

初期設定位置調整機構５は、被写体がいかなる距離にあ
つても、合焦時、受光素子が上記特定の受光状態となる
ように、受光素子３の初期設定位置を設定するためのも
のであるが、以下、その構成を第２図をも用いて説明す
る。なお、第２図は、第１図において、矢印Ｘ側からみ
た初期設定位置調整機構５の正面図であつて、10aは中
心孔、10bはネジ、10cはテーパ部、23aはネジであり、
第１図に対応する部分には同一符号をつけている。

初期設定位置調整機構５は、主として、固定部材７、位
置調整部材10および引張りバネ11からなつており、図示
しない投射レンズと受光レンズ１との光軸を含む平面に
垂直であってこの投射レンズでのその光軸に関して受光
レンズ１とは反対側の最外径に接する投射レンズの光軸
に平行な面を第１の垂直面とし、同じく投射レンズと受
光レンズ１との光軸を含む平面に垂直であって受光レン
ズでのその光軸に関して投射レンズとは反対側の最外径
に接する受光レンズ１の光軸に平行な面を第２の垂直面
として、該第1,第２の垂直面の間に配置されている。

固定部材７には、受光素子取付部7a,7bと、矢印A,A′方
向（基線長方向）に細長い２つの乗内溝7c,7dと、保持
部7eとが設けられている。これら案内溝7c,7dには、夫
々、ベース６に圧入された案内部材8a,8bががたつきな
く嵌合しており、これらにより、固定部材７はベース６
に、がたつきなくかつ矢印A,A′方向に摺動可能に、取
りつけられている。受光素子取付部7a,7bは、固定部材
７のベース６に当接する部分に対して垂直に折曲してお
り、夫々にネジ12a,12bによつて受光素子３を搭載した
基板４が取りつけられている。保持部7eも固定部材７の
ベース６に当接する部分に対して垂直に折曲しており、
この保持部7eにピン９が取りつけられている。また、こ
の保持部7eに突起部7fが設けられ、この突起部7fと案内
部材8bとの間に引張りバネ11が掛けられている。分断線
Ｙ−Ｙ′に沿う断面図である第３図に示すように、案内
部材8bは、固定部材７に設けられた案内溝7dに嵌合した
案内部8b′、ベース６に圧入された取付部8b″、固定部
材７をベース６におさえるおさえ部8b、凹部8b′と
からなり、この凹部8b′に引張りバネ11の一端が掛け
られている。この引張りバネ11により、固定部材７は常
時矢印Ａ′方向に付勢されている。

一方、固定部材７の近傍に位置調整部材10が設けられて
いる。この位置調整部材10には、中心孔10aとテーパ部1
0cとが設けられ、この中心孔10aの内面に設けられたネ
ジ10bがベース６に圧入されたポスト23の表面に設けら
れたネジ23aに螺合している。また、位置調整部材10の
テーパ部10cには、引張りバネ11で固定部材７が矢印
Ａ′方向に付勢されていることにより、固定部材７の保
持部7eで保持されるピン９が当接している。これによ
り、固定部材７の矢印Ａ′方向への移動が規制される。

そこで、位置調整部材10を回動させると、ネジ10b,23a
の作用により、位置調整部材10を矢印Ｂ方向に変位して
ピン９はテーパ部10cの半径が小さい部分に対向するこ
とになり、このために、欲張りバネ11の付勢力により、
固定部材７は矢印Ａ′方向に移動する。したがつて、受
光素子３も矢印Ａ′方向に移動する。位置調整部材10を
これとは逆方向に回動させると、これは矢印Ｂ′方向に
変位し、ピン９はテーパ部10cの半径が大きい部分へと
その当接位置を変えていく。このために、固定部材７は
引張りバネ11の付勢力に抗して矢印Ａ方向に移動し、し
たがつて、受光素子３も矢印Ａ方向に移動する。

このように位置調整部材10を操作することにより、受光
素子３を矢印A,A′方向すなわち基線長方向に変位させ
ることができ、受光素子３の初期設定位置の調整が可能
となる。

また、初期設定位置調整機構５は、上記のように第1,第
２の垂直面間に配置されているので、第１図の上で受光
レンズ１よりも下側に突出することがないし、また、図
示しない投射レンズよりも上側に突出することもなく、
この初期設定位置調整機構５を設けたことによって自動
合焦装置が大型になることもない。

次に、第１図における偏向手段２について説明する。

ベース６に平行な支持部材13の先端には軸14が設けら
れ、この軸14にレバー16と平面板17とを保持した保持枠
15が回動可能に取りつけられている。このレバー16には
切欠部16aが設けられ、また、このレバー16の先端部に
はカムフオロワ18が取りつけられている。一方、ベース
６にピン20が設けられ、このピン20に捩りバス19が取り
つけられており、この捩りバネ19の一端がレバー16の切
欠部16aに係合し、他端がストツパ21に当接している。
この捩りバネ19によつてレバー16が矢印Ｃ方向に付勢さ
れ、この結果、レバー16の先端に設けられたカムフオロ
ワ18がフオーカス環22の端面をなすカム面22aに常時当
接している。カム面22aは所望面形状をなしている。

フオーカス環22が回転すると、このフオーカス環22はフ
オーカスレンズの光軸方向（矢印D,D′方向）に移動す
るが、このフオーカス環22の移動とカム面22aの面形状
により、レバー16は軸14を中心に矢印Ｃ′,C方向に回動
し、これにともなつて平面板17も軸14を中心に矢印
Ｃ′,C方向に回動する。受光レンズ１を通つて反射光
は、この平面板17で偏向されて受光素子３に照射される
が、平面状17が回動することにより、受光素子３での反
射光の受光位置が基線長方向（矢印A,A′方向）に移動
する。

そこで、第４図において、被写体からの反射光は受光レ
ンズ１を通過し、平面板17で偏向されて受光素子３で受
光されるが、この場合、受光素子３の受光面を含む平面
3aでの反射光の照射位置と受光レンズ１の光軸24との間
の距離ｘは、受光レンズ１での反射光の入射角Θと平面
板17の光軸24に対する傾き角αとによつて変化する。ま
た、被写体までの距離をＬ、投射レンズ（図示せず）と
受光レンズ１との光軸間距離である基線長をｌとする
と、入射角Θは、 で表わすことができるから、距離ｘは被写体までの距離
Ｌと平面板17の傾き角αとに応じて変化することにもな
る。

平面板17は、被写体までの距離Ｌがいかなる値であつて
も、合焦時、平面3a上での光軸24と反射光の照射点との
間の距離ｘが同じになるようにするためのものであり、
このため、被写体までの距離Ｌに応じて平面板17の傾き
角αを変えるようにしている。ここで、被写体までの距
離Ｌに対する平面板17の傾き角αは一意的に決まり、こ
の関係とフオーカス環22の光軸方向移動量とからカム面
22aの面形状が設定される。

このように、偏向手段２により、合焦時での平面3a上の
反射光照射位置が決まるが、この位置に反射光が照射さ
れたときに、２つの光電変換素子の受光量が等しくなる
ように、初期設定位置調整機構５によつて受光素子３の
初期設定位置が調整される。

なお、第１図において、基板４上に受光素子３の出力信
号を処理する回路を設けることができ、これによつて、
従来技術のように受光素子と回路基板との間の接線を行
なう必要はない。かかる結線作業を行うと、受光素子の
端子部分で断線するおそれがある。また、この基板４上
の回路と外部のモータとの間で結線が行なわれるが、固
定部材７は、一度調整のための操作が行なわれると、そ
れ以後は固定されるために、回路とモータとの間の断線
も問題とはならない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、受光素子の初期
設定位置を調整する機構と、フオーカス環の移動に応じ
て受光素子の受光状態を変化させる機構とが、これら間
に互いに係合する部分がなく、全く独立に設けられるも
のであるから、夫々の機構を全く独立に構成することが
でき、構成の簡略化、規模の縮小、部品点数の削減をは
かることができるし、上記両機構間に係合する部分がな
いことから、夫々の機構のガタツキ部分がなくなり、ま
た、組立てが簡単となつて組立て誤差も低減し、受光素
子の位置設定精度が大幅に向上するし、さらにまた、上
記の初期設定位置を調整する機構が設けられても、基線
方向でのスペースを有効に利用しているため、自動合焦
装置が格別大型になることがない。

【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図の矢印Ｘ方向からみた初期設定位
置調整機構を示す正面図、第３図は第１図における初期
設定位置調整機構の案内部材を示す説明図、第４図は第
１図における平面板の作用説明図である。 １……受光レンズ、２……偏向手段、３……受光素子、
５……初期設定位置調整機構、７……固定部材、8a,8b
……案内部材、９……ピン、10……位置調整部材、14…
…軸、16……レバー、17……平面板、18……カムフオロ
ワ、22……フオーカス環、22a……カム面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安積 隆史 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭48−3925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−129610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−148016（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−100937（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−138812（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投射レンズと発光素子とからなり被写体に
   光を照射する発光部と、該投射レンズの光軸に平行な光
   軸の受光レンズと受光素子とからなり該被写体からの反
   射光を受光する受光部とが、該投射レンズと該受光レン
   ズとの光軸を含む平面がベースに平行となるように、該
   ベースに関して配置され、該受光部での該反射光の受光
   状態に応じたフォーカスレンズ駆動のための信号を出力
   する自動合焦装置において、 該受光素子を初期設定位置調整手段に設けて該受光素子
   の基線長方向の位置調整を可能とするとともに、該受光
   素子と該受光レンズとの間に該フオーカスレンズの移動
   とともに該受光素子での該反射光の受光状態を変化させ
   る該反射光の偏向手段を設け、 該初期設定位置調整手段は、 該投射レンズと該受光レンズとの光軸を含む平面に垂直
   であって該投射レンズでのその光軸に関して該受光レン
   ズとは反対側の最外径に接する該投射レンズの光軸に平
   行な面を第１の垂直面とし、同じく該投射レンズと該受
   光レンズとの光軸を含む平面に垂直であって該受光レン
   ズでのその光軸に関して該投射レンズとは反対側の最外
   径に接する該受光レンズの光軸に平行な面を第２の垂直
   面とし、該ベース上の該第1,第２の垂直面の間に配置さ
   れ、該投射レンズと該受光レンズとの光軸間の基線長に
   平行な方向に該ベース上を摺動可能とした固定部材と、 該ベース上の該第1,第２の垂直面間に配置され、該固定
   部材を該基線長に平行な方向に微小移動させる位置調整
   部材と、 からなり、該固定部材に、該受光レンズに対向して、該
   受光素子を取り付けたことを特徴とする自動合焦装置。