JP3003937B2 - 合焦調節システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、合焦調節システム、詳しくは、撮像光学系
による被写体像の鮮鋭度がより高い方向に該撮像光学系
の合焦調節用エレメントを漸次変位せしめる方式の合焦
調節システムにおいて、上記合焦調節動作を補助光の照
射によって行なうものに関する。

［従来の技術］ スチルカメラにおいて、コントラスト方式の自動合焦
手段（以下AFと称す）を有するものである場合、通常、
所定の輝度を有する被写体の撮影時には、被写体からの
反射光をテーキングレンズを介して取り込み、その被写
体像の鮮鋭度を測定することによって合焦点を検出し、
合焦動作を行なうことができる。しかし、低光量の被写
体の撮影時には、被写体からの反射光が少ないため、像
の鮮鋭度を測定することができない。このような場合、
従来のカメラでは、ストロボ照射とは別途に、補助光を
被写体に照射しその反射光をテーキングレンズを介して
取込み、被写体像の鮮鋭度を測定することによって合焦
動作を行なっている。

そして、上記補助光の照射範囲は一般に省電力対策
上、被写体の一部を照射するように設定されている。即
ち、第２図に示されるように画枠61に対して補助光照射
範囲は照射部62に示される狭い範囲に止め、電池の消耗
をなるべく減じている。

なお、別の合焦調節装置のためのオートフォーカス用
投光装置として、特開平１−112212号公報に公開された
ものは合焦のため補助光の投射装置に関するものであっ
て、撮影レンズ光軸上に上記補助光の投射像を結像させ
るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の従来の照射用の補助光を用いるコン
トラスト方式AF装置によると、上記補助光の照射系は固
定焦点系であるのでその照射部62の輪郭がボケた状態で
あり、また補助光の照射部62近傍の被写体に凹凸が少な
く、また明度の変化も少ない、所謂、低コントラストの
被写体であるような場合には、合焦検出のためのコント
ラストの値、即ち、像の高周波成分が低く、合焦精度が
低下してしまうという不具合があった。

本発明の目的は、上記の不具合を解決するため、撮像
光学系の合焦調節用エレメントを撮像の鮮鋭度がより高
くなるように漸次変位せしめる方式、所謂コントラスト
方式の合焦調節システムにおいて、補助光によるAFを行
なう場合、被写体上において、少なくとも一部のピント
が合った補助光の照射パターンによって被写体上の上記
パターン像のコントラストを検出できるようにして、コ
ントラストの少ない被写体に対しても良好なAF動作が可
能となる合焦調節用システムを提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明による合焦調節システムは、面状の撮像領域を
もった撮像機能を有し、撮像領域内の少なくとも一部分
の面状領域が測距またはフォーカシング制御情報化用に
専用または兼用の測距領域として設定されており、補助
光照射手段による補助光の所定の照射に係る当該撮像光
学系による像の鮮鋭度がより高くなる方向に同撮像光学
系の合焦調節用エレメントを漸次変位せしめる方式の合
焦調節システムであって、上記補助光照射手段は所定パ
ターンの面状の光投射部を有し、且つ、該光投射部の光
投射面とこれに対応する光投射用結像光学系との配置形
態が、上記撮像光学系の合焦調節可能範囲の少なくとも
所定範囲内では該当するいずれの距離においても像の鮮
鋭度を検出するに十分な照射パターンのピント状態が同
パターンの少なくとも一部分について得られるよう、上
記光投射面と上記光投射用結像光学系の主平面との交角
が所定角度を維持すべく構成されており、かつまた、上
記合焦調節可能範囲の少なくとも所定範囲内では該当す
るいずれの距離においても補助光による被写体照射範囲
が前記測距領域に対応した測距視野中心に対して実質的
に均等な分布となるべく、設定されてなることを特徴と
する。

［実 施 例］ 先ず、本発明の実施例を説明するに先立って、第2,3
図によって本発明の概念を説明する。

上述したように、本発明は、被写体像の鮮鋭度のより
高い方向、即ち、撮像信号の高周波成分（以下、コント
ラスト値と称す）がより多くなる方向に撮像光学系の合
焦調節用エレメントを漸次変位せしめる、所謂コントラ
スト方式の合焦調節システムにおいて、その合焦に補助
光照射手段を用いるシステムに関するものである。

このシステムは、像を検出する撮像素子、および、コ
ントラスト値の検出回路と、合焦調節用エレメントであ
る撮像用のフォーカシングレンズを有し、そしてフォー
カシングレンズを含む撮影レンズを介して、補助光照射
手段によって検出される照射パターン63の反射光をパタ
ーンの撮像信号として取込み、その鮮鋭度を検出して合
焦動作を行なうものである。

上記補助光照射手段は、第２図（Ａ）に示すような所
定パターンの面状の光投射部4aを有する、面光源LED4の
光を合焦可能な光投射用結像光学系である投射レンズを
介して被写体に向けて照射し、第２図（Ｂ）に示すよう
な照射パターン63を画枠61の中央部に結像させるものと
する。なお、上記照射パターン63は、上記撮像素子の水
平走査方向Ｈに対して、高周波成分がより多く検出でき
るパターンであること、即ち、水平走査方向Ｈの走査線
に対してパターン輪郭線が解像可能な範囲で数多く交叉
するようなパターンが合焦精度上好ましい。また、上記
照射パターン63は撮影用のフォーカシングレンズの合焦
動作に関連し、そのフォーカシングレンズ合焦のための
変位に伴って、その合焦距離に、照射パターン63のピン
トが合致するように上記投射レンズを変位させるものと
する。従って、フォーカシングレンズが合焦方向に変位
すると、投射レンズもその変化に関連して変位し、上記
照射パターン63の輪郭の鮮鋭度がより高くなるように変
化する。そして、そのパターン63の輪郭が被写体上で最
も鮮鋭になると、フォーカシングレンズもその被写体に
合焦している状態となる。

第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記照射パターン
の結像状態を示すもので、第３図（Ｂ）は被写体距離
を、例えば1.7mとして、フォーカシングレンズがその被
写体に合焦した状態にあるとすれば、上述のように照射
パターンもピントの合った状態となり、その場合の照射
パターン63を示すものである。また、第３図（Ａ），
（Ｃ）はフォーカシングレンズが未合焦状態、即ち、そ
れぞれ、前ピンまたは後ピンの場合のボケた状態の照射
パターン63′,63″を示す。そして第３図（Ｄ），
（Ｅ），（Ｆ）はそれぞれ第３図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の各照射パターン63′,63,63″が撮像素子に入力
され、その像の水平走査方向Ｈに対する光量の変化を示
すものであって、第３図（Ｄ）または（Ｆ）は未合焦状
態に対するものであるから、その波形にシャープさがな
く、コントラスト値も低い。従って、引続いて合焦動作
が行なわれ、照射パターン63のように最も鮮鋭なパター
ンとなると、その光量の変化の波形も第３図（Ｅ）のよ
うにシャープとなり、コントラスト値最大となって、フ
ォーカシングレンズの合焦が終了することになる。

なお、上記に説明したものでは、補助光照射手段の投
射レンズと撮影用のフォーカシングレンズとを同一距離
で合焦するように対応させて変化させたが、必ずしも投
射レンズを変化させる必要なく、補助光の光投射面とそ
の光投射の結像光学系である投射レンズの主平面との交
角が所定の角度（第6,10図のθで示される）だけ傾けて
配設して構成させ、撮像光学系の合焦調節可能範囲に該
当するいずれの距離においても照射パターンのいずれか
の部分がピントが合った状態を維持するように補助光投
射手段を設定すれば、本発明による合焦調節システムを
実現することができる。

次に、本発明の第１実施例による合焦調節システムに
ついて、第１〜４図によって説明する。

第１図に示されるように、上記合焦調節システムの構
成は、撮像光学系の合焦調節用エレメントであるフォー
カシングレンズ１を含む撮影レンズ（第１図に図示せ
ず）と、撮像素子であるCCD2と、補助光照射手段である
合焦のための変位が可能な投射レンズ３と面光源であっ
て、所定のパターンを有する面状の光投光部4aを有する
LED4（第２図（Ａ）参照）と、上記CCD2の撮像信号のた
めのサンプルホールド回路であって、ビデオ記録信号を
出力する前処理回路５と、その前処理回路５の出力の高
周波成分を抽出するバンドパスフィルタBPF6と、検波回
路12と、エリア積分回路７と、上記コントラスト値の変
化に関連してフォーカシングレンズ１および投射レンズ
３を駆動するための電気信号を出力するフォーカス駆動
制御回路10と、上記フォーカシングレンズ１と投射レン
ズ３を合焦方向に変位させるためのレンズ駆動装置９
と、上記LED4のドライブ用であるLED駆動回路11と、CPU
8によって構成されている。

なお、上記BPF6の代わりに、ハイパスフィルタHPFで
構成してもよい。また、上記エリア積分回路７は、BPF6
の出力である高周波成分が検波回路12で検波された信号
を画枠61の照射パーン63（第２図（Ｂ）参照）を含む測
距領域62について積分し、その値をコントラスト値とし
て出力するものである。更に、CPU8は上記の各回路をコ
ントロールすると同時に上記コントラスト値の変化に基
づいてフォーカス駆動のコントロールを行なうものであ
る。

上記撮像光学系、補助光照射光学系およびレンズ駆動
装置９の更に具体的な構成および配置を第４図（Ａ），
（Ｂ）によって説明する。

撮像光学系の撮影レンズは四群構成のレンズであっ
て、第１群のフォーカシングレンズ１は光軸Ｏ方向に合
焦のための変位が可能な鏡筒25に固着されており、更
に、他の第２〜４群レンズとしてズーミング用の変倍用
バリエータレンズ22と、ピント補正用コンペンセータレ
ンズ23およびリレーレンズ24が光軸Ｏに沿って配設さ
れ、CCD2は上記レンズ群の結像位置にカメラ本体（図示
せず）に配設されている。一方、補助光照射手段の投射
レンズ３は、光軸Ｏ′方向に変位可能な鏡筒26に固着さ
れ、またそのレンズ３に対向して、その発光面が光軸
Ｏ′に垂直である面状の光投射部4aを有するLED4が支持
部材33に固着され、更に支持部材はカメラ本体（図示せ
ず）に支持されている。

なお、上記鏡筒25の外周部には歯車25aと鏡筒25の回
転に伴って、軸方向に変位させるカム溝25bを有してい
る。同様に鏡筒26の外周部には歯車26aと鏡筒26の回転
に伴って、軸方向に変位させるカム溝26bを有してい
る。鏡筒25,26のカム溝25b,26bにはそれぞれカメラ本体
に固着されたピン33,34が嵌入している。

フォーカス駆動制御回路10によって制御されるレンズ
駆動装置９は駆動モータ27と歯車列とで構成される。上
記歯車列はモータ27の出力軸に嵌着され、鏡筒25の歯車
25aと噛合するピニオンギヤー28と、更に、そのギヤー2
8と噛合する大歯車30aとそれと一体であって、鏡筒26の
歯車26aと噛合する小歯車30bとから構成される。上記大
歯車30aおよび小歯車30bは軸29を有しており、カメラ本
体32a,32bによって軸支されている。

第４図（Ｂ）は、上記レンズ駆動装置９および鏡筒2
5,26の組付状態における斜視図である。駆動モータ27の
回転によりピニオンギヤー28を介して鏡筒25が回転し、
同時に歯車列を介して鏡筒26も回転する。そして、それ
ぞれのカム溝25b,26bに倣ってフォーカシングレンズ１
が固着されている鏡筒25,および投射レンズ３が固着さ
れている鏡筒26とが互いに被写体方向に延出する光軸O,
O′方向に変位し、概念の説明で述べたように合焦動作
によって変化する撮像系のフォーカシングレンズ１の合
焦距離に補助光の照射パターンの結像距離が一致するよ
う投射レンズ３が繰り出されることになる。

鏡筒25,26の繰り出し量は双方のレンズの焦点距離に
よって定められ、それによって歯車列のギヤー比あるい
はカム溝のリードが定められる。まず、双方のレンズの
繰り出し量を求めるには、第４図において被写体35まで
の距離をａとし、フォーカシングレンズ１および投射レ
ンズ３の焦点距離をそれぞれf_T,f_Iとし、被写体35に合
焦するためのフォーカシングレンズ１および投射レンズ
３の繰出量Δ_T,Δ_Ｉはそれぞれ となる。この２つの式から繰出量Δ_ＴとΔ_Ｉの関係式は
次のように求められる。

そして、一般に であることから近似式として次式を用いてもよい。

なお、上記（２）式の近似のための誤差は、例えば、
焦点距離f_T＝30mm、f_I＝15mm,最至近距離1mの場合で約
1.5％となる。

今、フォーカシングレンズ１と投射レンズ３の焦点距
離の比を２とすると、 となり、投射レンズ３の繰出量Δ_Ｉと、フォーカシング
レンズ１の繰出量Δ_Ｔの比は（２）式より となる。そして、鏡筒25,26のカム溝25bと26bとのリー
ドを等しく採った場合の上記歯車列の歯数比は（３）式
より次の通りとなる。

但し、N_T,N_Iは、それぞれ鏡筒25,26の歯車25a,26aの
歯数N_G,N_Hはそれぞれ、大歯車30aおよび、小歯車30bの
歯数を示す。

以上のように構成された本実施例の合焦調節システム
の動作について説明すると、まず、合焦動作に際して光
量が不足する場合、上記補助光照射手段より照射パター
ン63が被写体に投射されるが、フォーカシングレンズ１
も合焦していないので、照射パターン63も第３図（Ａ）
あるいは（Ｃ）のようにピントがボケた状態である。従
って、CCD2より取り込まれた撮影信号のコントラスト値
もピーク値でない。続いて合焦方向にフォーカシングレ
ンズ１と、投射レンズ３がCPU8の指令に従って、レンズ
駆動装置９によって合焦方向に変位させられる。そして
漸次照射パターン63の鮮鋭度が増してゆき、最終的に第
３図（Ｂ）の状態となり撮像信号のコントラスト値のピ
ーク値がエリア積分回路７において検出され合焦が完了
する。

本合焦システムによれば、合焦度合によって照射パタ
ーン63の鮮鋭度を変化させ、その鮮鋭度をコントラスト
値に取り込むものであるから、被写体自体に像の鮮鋭度
を表わすような凹凸や明度の変化等を有していなくて
も、照射パターンによって効果的に合焦動作を行なわせ
ることができるものである。また、上記照射パターンの
照射面積としては限られた範囲内の、しかも、パターン
状態であるから、合成の照射面積が少なくなり、電力の
消耗も少なくなるメリットを有している。なお被写体が
それ自体に凹凸があって、明度の変化も豊富なものであ
る場合、その被写体自体の鮮鋭度によるコントラスト値
と上記照射パターンの鮮鋭度によるコントラスト値との
総和のコントラスト値によって合焦の判定が行なわれる
ことになる。また本実施例においては、照射パターン63
を合焦させるために投射レンズ３を変位させたが、光源
のLED4を変位させてピント調節するようにしても同等の
効果の合焦システムを提供することができる。

次に、本発明の第１実施例の合焦調節システムの変形
例として、フォーカシングレンズ１′と投射レンズ３′
との焦点距離が互いに等しく、双方のレンズの合焦に係
る繰出量が同等である場合のレンズ鏡筒の構造につい
て、第５図によって説明する。繰出量が同一であるから
当然個別の駆動装置は不要であって、フォーカシングレ
ンズ１′用と投射レンズ３′用の鏡筒25′を一体構造と
することができ、鏡筒回りの機構部材が非常に単純化さ
れることになり有用なものを提供できる。

次に、本発明の第２実施例の合焦調節システムについ
て第６〜９図によって説明する。

本実施例の合焦調節システムは補助光照射手段の結像
光学系の合焦のため繰り出しを必要としないシステムで
ある。そして、第６図に示されるように、補助光照射手
段である投射レンズ43の主平面と平行な面ｇに対して面
光源であるLED44の所定のパターンをもつ面状の光投射
部44aの面を交角θだけ傾けて配設する。このように光
投射面を傾けることによって撮像光学系の合焦調節可能
な全範囲に上記パターンが照射パターンの中のいずれか
の部分が合焦するように投射結像することができる。即
ち、投射レンズ43から距離a₂が合焦の最至近位置，距離
a₁が合焦の最遠方位置とすれば、距離範囲Ｐが合焦調節
範囲となる。そして、光投射面44aの長さｄが投射され
る結像部は点i₂から点i₁間に位置し、それぞれ、距離
a₂,a₁に対応するように交角θが設定される。

上記交角θを求める方法について説明すると、まず、
光投射部44aの下端および上端部から投射レンズ43まで
の距離をb₁とb₂とする。そして、この二つの値に関連し
た被写体距離a₁とa₂との関係式は 一方、交角θは、 ここで、ｄは光投射部44aの長さを示す。（４），
（５），（６）式により交角θは となる。更に、その近似式は となる。実際の値を代入して交角θを求めると、例え
ば、LED44の光投射部44aの長さｄを1mm,合焦範囲内最遠
方距離a₁を5m,合焦範囲内再至近距離a₂を1m,投射レンズ
の焦点距離f₁を15mmとすると、（８）式より交角θは10
゜36′となる。

以上のように構成された補助光照射手段を用いたシス
テムの構成を第７図によって説明すると、撮像光学系の
合焦調節用エレメントであるフォーカシングレンズ41を
含む撮影レンズ（図示せず）と、撮像素子であるCCD42
と、補助光照射手段である投射レンズ43と、投射レンズ
43に対して斜設される所定の照射パターンの面状の光投
射部44aを有するLED44と、上記CCD42の撮像信号のため
のサンプルホールド回路であって、ビデオ記録信号を出
力する前処理回路45と、その前処理回路45の出力の高周
波成分を抽出するバンドパスフィルタBPF46と、検波回
路52と、ピークホールド機能を有する積分回路47と、合
焦動作のためにフォーカシングレンズ41を駆動するため
の電気信号を出力するフォーカス駆動制御回路49と、上
記フォーカシングレンズ41を合焦方向に変位させるため
のレンズ駆動装置50と、上記LED44のドライブ用であるL
ED駆動回路51と、CPU48によって構成されている。

なお、上記積分回路47は撮像信号の高周波成分の検波
出力を水平走査毎あるいは、数本の水平走査毎に積分
し、その積分値のピーク値をそのフィールドの終了時点
までホールドして行くものである。また上記CPU48は各
回路をコントロールすると同時に、合焦動作毎の上記部
分的コントラスト値のピーク値が得られるようにフォー
カシングレンズ41を駆動させるための制御信号を出力す
る。

以上のように構成された本実施例の合焦調節システム
の動作について説明する。上記本実施例の補助光照射手
段による照射パターンは、被写体距離が合焦可能の範囲
であればパターンの一部に合焦して像が鮮鋭になる部分
が必ず存在する。第８図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上
記補助光照射手段の各被写体距離に対する照射パターン
の結像状態を示し、また、図において、H₁,H₂,H₃はそれ
ぞれ撮像素子の水平走査位置を示す。そして、第８図
（Ａ）は被写体距離が合焦範囲内最遠方距離a₁（例え
ば、5m）である場合を示し、上方位置の水平走査位置H₁
に対応する部分のパターン64a′がピントの合った部分
であって、それ以外の部分のパターン64b′はピントが
合っていない、即ち、パターンがボケている部分を示
す。また、第８図（Ｂ）は被写体が合焦範囲内の中央位
置にある場合を示し、中央部の水平操作位置H₂に対応す
る部分のパターン64aがピントの合った部分であって、
それ以外のパターン64bはピントの合っていない部分を
示している。更に、第８図（Ｃ）は、被写体距離が合焦
範囲内の最至近距離a₂（例えば、1m）である場合を示
し、下方位置の水平走査位置H₃に対応する部分のパター
ン64a″がピントのあった部分であって、それ以外の部
分のパターン64b″はピントの合っていない部分を示し
ている。

そして、第８図（Ｄ），（Ｇ），（Ｍ）は上記第８図
（Ａ）の照射パターン64a′,64b′の水平走査位置H₁〜H
₃に対応する光量変化の線図を示したものである。ピン
トの合った部分の走査位置H₁に対応する第８図（Ｄ）の
線図はシャープな変化を示し、従って、フォーカシング
レンズ41が合焦されていれば撮像素子を介してCPU48に
取込まれるパターンの部分的なコントラスト値も高い値
を示すことになる。しかし、第８図（Ｇ），（Ｍ）の線
図はピントの合っていないパターン部に対応するので波
形がなだらかであって、CPU48に取込まれる部分的なコ
ントラスト値も低い。これらのコントラスト値の高低関
係は、フォーカシングレンズ41が合焦していない時でも
逆転することはないので、積分回路47によってホールド
される情報はこの場合、走査線H₁付近に対応するコント
ラスト値となる。また、他の第８図（Ｅ），（Ｊ），
（Ｎ）、または（Ｆ），（Ｋ），（Ｑ）の線図について
も同様で対応する照射パターンのピントの合った部分に
対応する第８図（Ｊ），（Ｑ）のものはよりシャープな
波形を示しそれに対する部分的なコントラスト値も高く
なる。しかし、それ以外のものは対応する照射パターン
のピントの合っていない部分に対応するもので、当然部
分的なコントラスト値も低くなる。このため、積分回路
47によってホールドされる情報は、第８図（Ｂ）に対し
ては走査線H₂付近、（Ｃ）に対してはH₃付近に対応する
コントラスト値となる。

従って、本実施例のシステムの合焦に際しては、合焦
範囲内にある被写体に対して照射パターンが投射される
と、上述のようにその被写体距離に対応してピントが合
っているような照射部分のコントラスト値が得られる。
そして、そのコントラスト値の変化を監視しながら、フ
ォーカシングレンズ41を合焦駆動繰返し、上記照射パタ
ーン中のピントの合ったパターン部分のコントラスト値
がピーク値をした時点で、フォーカシングレンズ41の合
焦が終了することになる。

なお、この例では積分回路47にピークホールド機能を
持たせ、照射パターン中のコントラストの高い部分の情
報のみを利用し得る様にしたが、第１実施例と同様のエ
リア積分回路を用いても良い。またその逆も同様であ
る。

この補助光投射手段における補助の面光源であるLED4
4は上述したように投射レンズ43の主平面に対して交角
θの角度で斜設されなければならないが、その組付機構
の１つの具体例を第９図（Ａ），（Ｂ）に示す。第９図
（Ａ）は、LED44の取付機構部の縦断面図（第９図
（Ｂ）のＺ−Ｚ断面）、また第９図（Ｂ）は、第９図
（Ａ）のＹ矢視図である。カメラ本体に支持されている
支持板56にネジ部56aを設ける。一方、LED44をLED取付
板55に接着剤等によって固着する。LED取付板55に設け
られた穴55aに調節ネジ57a,57b,57cを挿入し、更にそれ
ぞれに圧縮バネ58aを挿入した状態で、上記支持板56の
ネジ部56aに螺合させ、そのネジ込み量を調整すること
によって上記交角θを設定する。調整後に上記ネジ込み
部を接着剤等で固着する。なお、上記の取付機構は設定
角度が可変のものであるが、特に調整を必要としない場
合、角度固定の取付機構を採用してもよい。

以上述べたように、本実施例の合焦調節システムは第
１実施例に比較し、投射レンズ43を合焦動作に応じて変
位させる必要がなく、極めて簡単な構造の補助光投射手
段を提供するものである。

なお、上述の第２実施例のものにおける補助光投射手
段は、その交角を設定するに際して補助光源の方を斜設
したが、その変形例として、投射レンズの方を撮影光軸
Ｏ′に対して斜設することによって第２実施例のシステ
ムは実現できるものである。第10図はその投射手段の側
面図を示すものであって、光軸Ｏ′に対しての垂直面ｇ
上に配設される光投射部44a′を有するLED44′と、垂直
面ｇに対して交角θで斜設される投射レンズ43′とから
構成され、その光投射部44a′のピント範囲Ｐは上述の
第２実施例と同様に合焦調節の範囲に設定される。この
変形例においては補助光源のLED44′が投影光軸Ｏ′に
垂直に配設されるので、他の電装品と平行状態で組付け
ることが可能となり、電装品の製作、組付が簡単にな
る。

ところで、上記第２実施例、及びその変形例について
は、撮影レンズ光軸に対して投射光軸が平行な場合を前
提に説明したが、実際には、測距視野と補助光との視差
（パララックス）を低減するために、両光軸の関係を傾
けることがある。このような場合には、補助光の照射範
囲に関して若干の注意が必要なので、これについて図面
を用いて説明する。

第11図は、補助光の照射方向軸Ｏ″について説明した
もので、Ｓは投光レンズの主点、R,Qはそれぞれ光源面
の端辺を示している。なお、この図では断面図で表わし
ているため点になっている。今、投光レンズの主面と光
源面との間に傾きをもたせた場合の照射範囲はRS,QSの
各々の延長線l_R,l_Qの内側となるので、この場合の照射
方向としてはこのl_R,l_Qではられる角の２等分線で示さ
れることになる。換言すれば、照射方向軸Ｏ′はＳと、
ΔQRSの内心Ｉとを結ぶ直線として定義される。なお、
図でもわかるように、Ｏ′は必ずしも投光レンズ光軸と
は一致しない。

ここで、補助光の機能を改めて考えると、すでに実施
例で説明してきた「高周波成分を多く含んだパターンの
照射」と、「照度不足を補うための照明」の２つの機能
を合わせ持っているわけだが、低コントラスト被写体以
外の通常被写体に対しては、照明機能が主体をなしてい
る。そして側距視野とのパララックスを考える場合には
この２つの機能のどちらに重きをおくかが重要なポイン
トになる。

即ち、前述の特開平１−112212号公報に開示されてい
るオートフォーカス用投光装置は第13図に示すように、
撮影レンズ60の光軸である撮影光軸Ｏと角αをなす照射
光軸Ｏ″を有する投射レンズ61と光源62を配設したもの
であって、光源面の被写体空間における像面Ｒ′Ｑ′が
撮影光軸上に重なるように設定する考え方があるが、こ
れは測距センサとしてラインセンサを用いた物のように
その測距領域がきわめて狭い場合に限り有効なものであ
って、本発明のごとく測距領域が面状である合焦調節シ
ステムには適さない。それは次のような理由による。

即ち、前述のごとく通常被写体に対しては、照明機能
が主体をなしているのでそれについて考えると、第13図
に示されるように遠方の被写体に対しては照射領域が撮
影光軸Ｏの下方に大きくずれ、至近の被写体に対しては
照射領域は撮影光軸Ｏの上方に大きくずれる。従って、
第３図や第８図に示されている照射パターンに対応する
ものとして、第14図（Ａ）に示す最遠方被写体に対する
照射パターンや、同図（Ｃ）に示す最至近被写体への照
射パターンのように補助光の照射範囲が測距領域の下
方、上方にそれぞれ大きくずれ、所定の領域からはみ出
してしまい、光の利用効率が著しく低下してしまう。仮
に、はみ出さないように測距領域を拡大したとしても、
このときは生じている照射範囲のずれは暗時の測距領域
のずれとなり好ましくなくなる。また、そのような制約
によって測距領域の設計自由度の低下をきたすことは避
けなければならない。このような問題は像面Ｒ′Ｑ′と
撮影光軸Ｏとのなす角βを照射方向軸Ｏ″と撮影光軸Ｏ
とのなす角αよりも小さく設定しようとするときに必ず
生じるものである。

そこで、上記の不具合を解決するものとして、第２実
施例の合焦調節システムの別の変形例を示す補助光照射
手段の照射状態図を第12図（Ａ）（Ｂ）に示す。この照
射手段によると、上記の角αとβの関係は、α≦βを満
足するように設定され、照射範囲のずれは比較的小さく
なり、撮影光軸Ｏに対して実質的に均等な分布とみなせ
る程度におさえることが可能となる。

なお、以上の説明の中では便宜上にパララックスの基
準として撮影光軸Ｏを用いたが、これは通常測距領域は
光軸Ｏに対して対称な形状に設定されるからであって、
測距領域が光軸Ｏに対して対称でない場合には、その領
域の中心点（使用勝手上実質的に中央とみなせる点を意
味し、領域の形によっては例えば重心をもって領域の中
心とする。）に対応する「測距視野中心軸」（領域の中
心点から撮影レンズ主点に向かう光線の追跡線として定
義する）を上記光軸Ｏにおきかえて適用すれば良い。

最後に投光レンズ及び光源面を傾ける方向について触
れると、上記第２実施例及びその変形例においては投光
レンズ主面と光源面との交線が撮像素子の走査線方向
（Ｈ方向）に平行になるような方向に傾けたが、これは
実施例のコントラスト信号抽出回路がその構成上、情報
検出方向がＨ方向になっていることに対応しているもの
である。もしもその検出方向が垂直方向（Ｖ方向）であ
る場合には、上記交線がＶ方向に平行となるよう傾ける
ことが望ましい。またH,V方向以外のななめ方向の場合
も同様であり、一般的には、投光レンズ主面と光源面と
の交線が、適用されるシステムの情報検出に関して少な
くとも感度を有する方向、望ましくは検出最大感度方向
に対して平行となるよう傾ければよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明による合焦調節システムは
被写体に対して補助光による照射パターンを照射し、そ
の照射パターンの鮮鋭度を検出することにより、合焦動
作を行なわせるものであって、被写体自体にあまり凹凸
がなく、明度の差も少ない、所謂、低コントラストの被
写体であっても、上記照射パターンによって合焦信号を
検出するので精度の高い合焦調節が可能となり、また、
補助光としてパターン光を採用するので総照射面積が少
なく省電力を実現することができる等、顕著な特徴を有
する合焦調節システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す合焦調節システム
のブロック構成図、 第２図（Ａ）は、上記第１図の合焦調節システムに用い
られる補助光源として用いられるLEDの正面図、 第２図（Ｂ）は、上記第１図の合焦調節システムの補助
光による照射パターンおよび従来の補助光の照射パター
ンを示す図、 第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記第１図の合焦調
節システムの各ピント状態に対する照射パターン図、 第３図（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は、上記第３図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）の各照射パターンに対応した撮像素子の
水平走査方向に対する光量の変化を示す線図、 第４図（Ａ）は、上記第１図の合焦調節システムのフォ
ーカシングレンズと投射レンズおよびその駆動装置等の
要部縦断面図、 第４図（Ｂ）は、上記第４図（Ａ）に示される駆動装置
の斜視図、 第５図は、上記第１図の合焦調節システムの変形例を示
すフォーカシングレンズと投射レンズの一体式鏡筒の要
部縦断面図、 第６図は、本発明の第２の実施例を示す合焦調節システ
ムの補助光照射手段の側面図、 第７図は、上記第６図の合焦調節システムのブロック構
成図、 第８図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記第６図の合焦調
節システムの各被写体距離に対する補助光による照射パ
ターン図、 第８図（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ），（Ｊ），
（Ｋ），（Ｍ），（Ｎ），（Ｑ）は、それぞれ第８図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の照射パターンに対応した撮像
素子の水平走査方向に対する光量の変化を示す線図、 第９図（Ａ），（Ｂ）は、上記第６図の合焦調節システ
ムの補助光照射手段の補助光源の取付機構を示し、第９
図（Ａ）は、要部縦断面図（第９図（Ｂ）のＺ−Ｚ断
面）、第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）のＹ矢視図、 第10図は、上記第６図の合焦調節システムの変形例を示
す補助光照射手段の側面図、 第11図は、補助光投射手段の補助光投射状態の一例を示
す側面図、 第12図は、本発明の第２実施例の合焦調節システムの別
の変形例を示す補助光照射手段の補助光投射状態を示す
側面図、 第13図は、従来の合焦調節装置のオートフォーカス用投
光装置の縦断面図、 第14図は（Ａ），（Ｃ）は、上記第13図の投光装置によ
る被写体上での照射パターン像を示し、第14図（Ａ）は
最遠方距離の被写体上での照射パターン、第14図（Ｃ）
は最至近距離の被写体上での照射パターンをそれぞれ示
す図である。 1,1′,41……フォーカシングレンズ（合焦調節用エレメ
ント）（撮像光学系） 2,42……CCD（撮像光学系） 3,3′,43,43′……投射レンズ（補助光照射手段） 4,44,44′……LED（補助光照射手段） 4a,44a,44a′……光投射部（補助光照射手段） 63,63′,63″,64a,64b,64a′,64b′,64a″,64b″……照
射パターン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面状の撮像領域をもった撮像機能を有し、
   撮像領域内の少なくとも一部分の面状領域が測距または
   フォーカシング制御情報化用に専用または兼用の測距領
   域として設定されており、補助光照射手段による補助光
   の所定の照射に係る当該撮像光学系による像の鮮鋭度が
   より高くなる方向に同撮像光学系の合焦調節用エレメン
   トを漸次変位せしめる方式の合焦調節システムであっ
   て、 上記補助光照射手段は所定パターンの面状の光投射部を
   有し、且つ、該光投射部の光投射面とこれに対応する光
   投射用結像光学系との配置形態が、上記撮像光学系の合
   焦調節可能範囲の少なくとも所定範囲内では該当するい
   ずれの距離においても像の鮮鋭度を検出するに十分な照
   射パターンのピント状態が同パターンの少なくとも一部
   分について得られるよう、上記光投射面と上記光投射用
   結像光学系の主平面との交角が所定角度を維持すべく構
   成されており、かつまた、上記合焦調節可能範囲の少な
   くとも所定範囲内では該当するいずれの距離においても
   補助光による被写体照射範囲が前記測距領域に対応した
   測距視野中心に対して実質的に均等な分布となるべく、
   設定されてなることを特徴とする合焦調節システム。