JP3335956B2 - 合焦調節システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【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。

【０００３】この補助光として赤外光を用いることが考
えられるが、赤外光照射手段を用いる場合、赤外光カッ
トフィルタを除去する除去機構が必要となり、コスト
高、大型化を招いてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、補助光として可
視光を用いた場合は、上記除去機構が不要となり、赤外
光を用いる場合に比べて、コストの低減及び小型化を図
ることができる。しかしながら、被写体が人物である場
合、補助光が可視光であるために撮影の瞬間に目を閉じ
てしまう恐れがある。本発明の目的は、測距に寄与しな
い無駄な光によって撮影の瞬間に目を閉じてしまうこと
を防止する合焦調節システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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、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、上記測距領域として設定された面状領域より得ら
れる撮像信号から高周波成分を抽出して検波及び該面状
領域に関する積分を施すことにより、上記鮮鋭度に対応
する情報として、該面状領域全体を代表するコントラス
ト値を得るコントラスト信号抽出手段と、上記測距領域
に対応する被写体の照度不足を補うべく、前記撮像光学
系に対して所定のパララックスを有する位置に設けら
れ、前記撮像光学系を介さず被写体に可視光を照射す
る、所定の照射パターンの面状の光投射部を有する光源
を備えた補助光照射手段とを備え、該補助光照射手段
は、上記可視光源と投光レンズとを有し、当該補助光照
射手段の照射方向軸と上記撮像光学系の測距視野中心軸
とのなす角α（≠０）と、上記可視光源の光源面の上記
投光レンズによる被写体空間における投影像面と上記撮
像光学系の測距視野中心軸とのなす角βとが、α≦βを
充たすように構成されたことによって、当該補助光の照
射による上記撮像光学系の合焦調節範囲の全域にわたっ
て、当該補助光による被写体照射範囲が上記測距領域に
ほぼ含まれるように設定されてなることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の実施の形態を説明
するに先立って、図２，図３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。

【０００７】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。

【０００８】上記補助光照射手段は、図２（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、図２
（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６
３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。

【０００９】図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記照射
パターンの結像状態を示すもので、図３（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、図３
（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。そして図３
（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）はそれぞれ図３（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、図３（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
も図３（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。

【００１０】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位させたが、
必ずしも投射レンズを変化させる必要はなく、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（図６，図１０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。

【００１１】次に、本発明の第１実施形態による合焦調
節システムについて、図１〜図４によって説明する。図
１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（図１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射部４ａを有するＬＥ
Ｄ４（図２（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、ＣＰＵ８によって構成されている。

【００１２】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
（図２（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図４（Ａ），（Ｂ）によって
説明する。

【００１３】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３１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。

【００１４】なお、上記鏡筒２５の外周部には歯車２５
ａ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。

【００１５】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の出力軸に固着
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２８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３
２ａ，３２ｂによって軸支されている。

【００１６】図４（Ｂ）は、上記レンズ駆動装置９およ
び鏡筒２５，２６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２
５，および投射レンズ３が固着されてる鏡筒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。

【００１７】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、図４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ｆＴ，ｆＩ
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ΔＴ，ΔＩはそれぞれ となる。この２つの式から繰出量ΔＴ とΔＩの関係式
は次のように求められる。

【００１８】 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。

【００１９】 なお、上記（２）式の近似のための誤差は、例えば、焦
点距離ｆT ＝３０ｍｍ、ｆl ＝１５ｍｍ，最至近撮影距
離１ｍの場合で約１．５％となる。

【００２０】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ΔＩと、フォーカシング
レンズ１の繰出量ΔＴの比は（２）式より となる。そして、鏡筒２５，２６のカム溝２５ｂと２６
ｂ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。

【００２１】 但し、ＮＴ，ＮＩはそれぞれ鏡筒２５，２６の歯車２５
ａ，２６ａの歯数、ＮG，ＮH はそれぞれ大歯車３０ａ
および小歯車３０ｂの歯数を示す。

【００２２】以上のように構成された本実施形態の合焦
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６
３も図３（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像信
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、最終的に図３（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。

【００２３】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、合計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。また本実施形態においては、
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。

【００２４】次に、本発明の第１実施形態の合焦調節シ
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、図５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。

【００２５】次に、本発明の第２実施形態の合焦調節シ
ステムについて図６〜図９によって説明する。本実施形
態の合焦調節システムは、補助光照射手段の結像光学系
の合焦のための繰り出しを必要としないシステムであ
る。そして、図６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ＬＥＤ ４４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。

【００２６】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。

【００２７】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の下端部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，合焦範囲内最至近距離
ａ２を１ｍ，投射レンズの焦点距離ｆＩを１５ｍｍとす
ると、（８）式より交角θは１０°３６′となる。

【００２８】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図７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４
３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ＬＥＤ駆動回路５１と、ＣＰＵ４８によって構成さ
れている。

【００２９】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。

【００３０】以上のように構成された本実施形態の合焦
調節システムの動作について説明する。上記本実施形態
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。図８（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、Ｈ
1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 はそれぞれ撮像素子の水平走査位置を示
す。そして、図８（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６４
ａ′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、図８（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、図８
（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６４
ｂ″はピントの合っていない部分を示している。

【００３１】そして、図８（Ｄ），（Ｇ），（Ｍ）は上
記図８（Ａ）の照射パターン６４ａ′，６４ｂ′の水平
走査位置Ｈ１〜Ｈ３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
する図８（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、
図８（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、ＣＰＵ
４８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、他の図８（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図８
（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、図８（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。

【００３２】従って、本実施形態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の合焦駆動を繰
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示した時点で、フォー
カシングレンズ４１の合焦が終了することになる。

【００３３】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
形態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。

【００３４】この補助光投射手段における補助の面光源
であるＬＥＤ４４は上述のように投射レンズ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つの具体例を図９（Ａ），（Ｂ）
に示す。図９（Ａ）は、ＬＥＤ４４の取付機構部の縦断
面図（図９（Ｂ）のＺ−Ｚ断面）、また図９（Ｂ）は、
図９（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、ＬＥＤ
４４をＬＥＤ取付板５５に接着剤等によって固着する。
ＬＥＤ取付板５５に設けられた穴に調節ネジ５７ａ，５
７ｂ，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。

【００３５】以上述べたように、本実施形態の合焦調節
システムは第１実施形態に比較し、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。

【００３６】なお、上述の第２実施形態のものにおける
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
施形態のシステムは実現できるものである。図１０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４４
ａ′のピント範囲Ｐは上述の第２実施形態と同様に合焦
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′が撮影光軸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。

【００３７】ところで、上記第２実施形態、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。

【００３８】図１１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ｌＲ，ｌＱの内側となる
ので、この場合の照射方向としてはこのｌＲ，ｌＱ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。

【００３９】ここで、補助光の機能を改めて考えると、
すでに実施形態で説明してきた「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。そして測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。

【００４０】なお、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図１３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６
２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。

【００４１】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、図１３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、図３や図８に示されている照射パターンに
対応するものとして、図１４（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。

【００４２】そこで、上記の不具合を解決するものとし
て、第２実施形態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図１２（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。

【００４３】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。

【００４４】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実施形態及びその変形例に
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、これは実施形態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
ななめる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。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による合焦調
節システムによれば、補助光の照射による合焦調節範囲
の全域にわたって、補助光による被写体照射範囲が測距
領域にほぼ含まれるように設定されているため、合焦調
節範囲の全域にわたって測距に寄与しない無駄な光によ
って撮影の瞬間に目を閉じてしまうことを防止すること
ができる。また、合焦調節範囲の全域にわたって無駄な
光が実質的に発生しなくなるため、光の利用効率が向上
して節電にもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す合焦調節システム
のブロック構成図、

【図２】（Ａ）は、上記図１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、
（Ｂ）は、上記図１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、

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上記図１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、
（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は、上記（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、

【図４】（Ａ）は、上記図１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、（Ｂ）は、上記（Ａ）に示される駆動装
置の斜視図、

【図５】上記図１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、

【図６】本発明の第２実施形態を示す合焦調節システム
の補助光照射手段の側面図、

【図７】上記図６の合焦調節システムのブロック構成
図、

【図８】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） は、上記図６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、（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ），
（Ｊ），（Ｋ），（Ｍ），（Ｎ），（Ｑ） は、それぞ
れ上記（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、

【図９】（Ａ），（Ｂ） は、上記図６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、
（Ａ）は、要部縦断面図（図９（Ｂ）のＺ−Ｚ断面）、
（Ｂ）は図９（Ａ）のＹ矢視図、

【図１０】上記図６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、

【図１１】補助光投射手段の補助光投射状態の一例を示
す側面図、

【図１２】本発明の第２実施形態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、

【図１３】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、

【図１４】（Ａ），（Ｃ） は、上記図１３の投光装置
による被写体上での照射パターン像を示し、（Ａ）は最
遠方距離の被写体上での照射パターン、図１４（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。

【符号の説明】

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′，６
４ｂ′，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、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、上記測距領域として設定された面状領域より得られる撮
   像信号から高周波成分を抽出して検波及び該面状領域に
   関する積分を施すことにより、上記鮮鋭度に対応する情
   報として、該面状領域全体を代表するコントラスト値を
   得るコントラスト信号抽出手段と、 上記測距領域に対応する被写体の照度不足を補うべく、
   前記撮像光学系に対して所定のパララックスを有する位
   置に設けられ、前記撮像光学系を介さず被写体に可視光
   を照射する、所定の照射パターンの面状の光投射部を有
   する光源を備えた補助光照射手段とを備え、 該補助光照射手段は、上記可視光源と投光レンズとを有
   し、当該補助光照射手段の照射方向軸と上記撮像光学系
   の測距視野中心軸とのなす角α（≠０）と、上記可視光
   源の光源面の上記投光レンズによる被写体空間における
   投影像面と上記撮像光学系の測距視野中心軸とのなす角
   βとが、α≦βを充たすように構成されたことによっ
   て、当該補助光の照射による上記撮像光学系の合焦調節
   範囲の全域にわたって、当該補助光による被写体照射範
   囲が上記測距領域にほぼ含まれるように設定されてなる
   ことを特徴とする合焦調節システム。