JP3068886B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体間での距離を検
出し、その検出出力を解析して結像位置を調節する自動
焦点調節装置に関し、特に、被写体に投射した光ビーム
の反射を１次元光電変換素子で受光し三角測量にて距離
を検出するものにかかる。

【０００２】

【従来の技術】自動焦点調節装置即ちオートフォーカス
装置は、カメラをはじめとして様々な光学機器に用いら
れている。この装置は、一般に、被写体の結像位置を調
節するレンズ駆動部，被写体までの距離を検出する距離
検出部，この距離検出部の検出出力によりレンズ駆動部
を制御する制御部などで構成されている。距離検出の方
式に、三角測量を応用したものがあり、そのなかに、被
写体に投射した光ビームの反射を１次元光電変換素子で
受光し三角測量にて距離を検出するものがある。例え
ば、「特公昭６２−１５１２２」記載の発明は、複数の
フォトダイオードをもちいて構成され、各フォトダイオ
ードにアンプなどの信号処理回路が設けられている。こ
のような方法で、分解能を上げようとするとフォトダイ
オードを増やす必要があり、それにともない、信号処理
回路が増加し、装置の大規模化をまねくことになる。こ
の点については、半導体位置検出器（以下、ＰＳＤ）を
用いることにより解決され、装置が大規模化することな
く分解能の向上がなされている。ＰＳＤを用いた距離検
出の方式は、例えば、「特開昭６３−１９１４」に記載
されている。

【０００３】このＰＳＤを用いた距離検出の方式は、図
６に示すように、発光素子６（投光ＬＥＤ）から被写体
６０１にパルス光ビームを投射し、被写体６０１からの
反射光をＰＳＤで受光し、測距演算回路で、発光素子６
とＰＳＤ３との距離Ｂ及びＰＳＤ上の反射光検出位置か
ら三角測量にて被写体までの距離Ｌを検出する、という
ものである。測距演算回路は、図７に示すように、２系
統のパルス信号抜き取り回路７０１，差動増幅回路７０
２，Ａ／Ｄ変換器７０３などで構成され、ＰＳＤ３の検
出出力を測距データとして出力するものである。また、
パルス信号抜き取り回路７０１には、図８に示すものが
用いられる。この回路は、ＰＳＤ３の出力のうち定常的
な電流出力と発光素子６のパルス光ビームの反射光とを
分離し、反射光の成分を出力するものであり、「特開昭
６３−１９１４」に記載されているように、ＰＳＤ用の
ものとしては非常によく改良されたものである。図７の
測距演算回路の動作について説明すると、被写体６０１
からの反射光はＰＳＤ３で受光され、ＰＳＤ上の受光位
置と出力端子との距離に反比例した電流が検出出力とし
てＰＳＤ３のそれぞれの端子から出力される。ＰＳＤ３
から出力される２系統の検出出力は、それぞれパルス信
号抜き取り回路７０１で反射光の成分だけが取り出さ
れ、差動増幅回路７０２でそれらの差が演算される。こ
の差は、ＰＳＤ上の反射光検出位置の値であり、また、
被写体６０１までの距離に対応したものである。この差
動増幅回路７０２の出力はＡ／Ｄ変換器７０３でディジ
タル値に変換されて測距データとして出力される。

【０００４】この測距データは、自動焦点調節装置の制
御部（マイコン）で演算処理され、それをもとにレンズ
駆動部が制御されて、被写体の結像位置が調節される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した測距演算回路
のＰＳＤ３に太陽光線などの非常に強い光源からの光が
入射すると、ＰＳＤ３からの出力電流のうち定常的な電
流出力が増加し、パルス信号抜き取り回路７０１の出力
即ち反射光の成分出力を増加させてしまう。つまり、図
８の抵抗３９を流れる電流による電圧降下でトランジス
タ２３のベース電圧は影響を受ける。すなわち本来なら
ば、ＰＳＤからの出力電流の定常的電流成分のみが抵抗
３９を流れる電流である。しかしながらこの定常的電流
成分が過大になると、抵抗３９を流れるのみならずトラ
ンジスタ２３に流れ込む。その結果、このパルス信号抜
き取り回路７０１の出力即ち反射光の成分出力は定常的
な電流出力の分増加した出力となっている。

【０００６】ここで、例えば図９のように、被写体６０
１が比較的遠距離にあり、非常に強い光源９０１からの
光がＰＳＤ３に入射した場合、非常に強い光源からの光
がＰＳＤ３の図中右側に入射すると、右側の端子の出力
電流は非常に大きくなり、その端子がつながれたパルス
信号抜き取り回路７０１の出力は定常的な電流出力の分
増加した反射光の成分が出力される。左側の端子の出力
電流も大きくなるが、この定常的な電流出力はパルス信
号抜き取り回路７０１で除去され、反射光の成分だけが
出力される。このとき、測距演算回路の出力である測距
データは、この二つの出力の差であるから、非常に大き
な値になっている。測距データの値は、強い光源９０１
を誤測したときは、図９の「Ａ」の位置の値となってい
る。このように、屋外などで非常に強い光源がある場合
において、被写体が比較的遠距離にあるとき、誤った測
距データが出力されることがあるため、被写体の結像位
置が誤って調節されることがあった。

【０００７】本発明は、前述した点に鑑み、非常に強い
光源がある場合において、被写体が比較的遠距離にある
ときでも、被写体の結像位置の良好な調節をなしうる自
動焦点調節装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体の結像
位置を調節するレンズ駆動部と、被写体に光ビームを投
射し、被写体からの反射光を受光し、三角測量にて被写
体までの距離を検出する距離検出部と、距離検出部の検
出データに基づき演算を行い、レンズ駆動部を制御する
制御部とを備えた自動焦点調節装置において、距離検出
部は、被写体からの反射光を受光する半導体位置検出器
と、この半導体位置検出器から出力される２系統の検出
信号において反射光の成分のみをそれぞれ取り出す２組
のパルス信号抜き取り回路と、各パルス信号抜き取り回
路の出力値の差を増幅する差動増幅回路と、この差動増
幅回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変
換し測距データとして出力するＡ／Ｄ変換器とを有し、
制御部は、測距データが予め決められた範囲内にあるか
どうかを判断し、測距データが前記予め決められた範囲
内にあるときは、測距データと被写体距離との関係を示
す予め決められたデータに従ってレンズ駆動部を制御
し、測距データが予め決められた範囲内にないときは、
被写体までの距離が遠距離にあると判断し、測距データ
を遠距離の被写体距離に対応した所定の値に設定し、こ
の設定された測距データをもとにレンズ駆動部を制御す
ることを特徴としたものである。

【０００９】

【作用】被写体が比較的遠距離にあり、また、被写体か
らの反射光よりもはるかに強い光源からの光が１次元光
電変換素子に入射した場合、距離検出部からの測距デー
タは予め決められた範囲外の異常値を示している。この
異常値が出力されているときは、被写体までの距離は比
較的遠距離にあるため、比較的遠距離の被写体位置に対
応する所定の測距データをもとにレンズ駆動部が制御さ
れることで、被写体の結像位置がうまく調節される。被
写体が比較的近距離にあるときは、被写体により強い光
源からの光が遮られているため距離検出部からの測距デ
ータは予め決められた範囲となっていて、この測距デー
タをもとに被写体の結像位置が調節される。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。前述した従来例と同一ないし同等なものについて
は、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略しも
しくは省略するものとする。図１には、一実施例の自動
焦点調節装置の構成が示されている。この装置は、前述
した従来例とほぼ同等の構成であるが、制御部としての
マイクロコンピュータ１が、予め決められた範囲外に測
距データがあるときに、測距データを所定の値に設定し
この設定された測距データをもとにレンズ駆動部を制御
するようになっている点に特徴を有している。まず、こ
の装置の構成について説明する。

【００１１】レンズ駆動部１８は、レンズセット機構１
１とレンズ１２とで構成されている。レンズセット機構
１１は、モータ駆動回路９及びモータ１１を備え、マイ
クロコンピュータ１によりモータ１０を駆動して、レン
ズ１２を光軸方向に移動させる。これによって、焦点調
節即ち被写体１６の結像位置が調節される。

【００１２】距離検出部８は、三角測量にて距離を検出
する方式で構成され、被写体１６にパルス光ビームを投
射する発光素子６と、この発光素子６の点灯を制御する
点灯回路５と、被写体１６からの反射光を検出するＰＳ
Ｄ３と、ＰＳＤ３の検出出力から測距データを演算する
測距演算回路２とを備えている。この測距演算回路２
は、図７に示したような、２系統のパルス信号抜き取り
回路７０１，差動増幅回路７０２，Ａ／Ｄ変換器７０３
などで構成された前述の従来例と同等のものであり、測
距データを８ビットで出力する。測距データは、図２に
示すように、ＰＳＤ３に入射した反射光のスポットの重
心が、図中ＰＳＤ３の中央付近（図中Ａの位置）にある
ときは、被写体１６の位置は無限遠であり、「０」にな
っている。右側Ｂの位置にあるときは被写体距離は最至
近であり、理想的には測距データは「２５５」になるの
だが、実際は、光源のフレアの影響や反射光のスポット
の広がりなどのために、右側Ｂ₁ の位置において最大と
なり、「２５５」よりも小さいものになる。一方、前述
したように、非常に強い光源からの光がＰＳＤに入射し
た場合、「２５５」に近い値を示している。図３は、測
距データと被写体距離の関係の例である。

【００１３】マイクロコンピュータ１は、この測距デー
タが「０〜２５０」のとき測距データを有効とし、「２
５１〜２５５」のときは予め定めた比較的遠距離のデー
タを測距データに設定する。例えば、図３において、比
較的遠距離のデータとして被写体の位置Ｄ＝６ｍ相当の
値「９５」とすると、測距データが「２５１〜２５５」
のときはこの「９５」になるのである。マイクロコンピ
ュータ１は、この測距データをもとに、焦点調節のため
のレンズ駆動信号をモータ駆動回路９に送り、焦点調節
制御を行う。

【００１４】スイッチ１４は、第一段レリーズスイッチ
であり、このスイッチ１４が「オン（ＯＮ）」にされる
ことにより、マイクロコンピュータ１の焦点調節制御の
動作が開始する。また、スイッチ１５は、スイッチ１４
と連動している第二段レリーズスイッチであり、このス
イッチ１５が「オン（ＯＮ）」にされると、測光装置１
３の測光情報に基づきマイクロコンピュータ１の写真撮
影制御の動作が開始する。露出制御装置１７は、通常コ
ンパクトカメラに多く用いられるプログラムＡＥ方式の
レンズシャッターである。これは、図４に示すような絞
り値とシャッタースピード値を持つＡＥプログラム線図
にしたがって露出制御され、被写体輝度が高いときほど
絞りは絞られる。

【００１５】つぎに、この自動焦点調節装置の動作につ
いて図５を用いて詳細に説明する。ここで、焦点距離ｆ
＝５０ｍｍ，解放Ｆ_NO＝４の撮影レンズを備え、図４の
プログラム線図に従う露出制御装置をもつカメラに使用
されているものとし、また、被写体については、被写体
距離Ｄ＝１０ｍ，被写体の明るさＬＶ＝Ｉ６とし、その
撮影では、図９と同様に、強い太陽光がカメラに入射し
ているものとする。

【００１６】まず、カメラのオペレータにより、第一段
レリーズスイッチ１４がＯＮにされて、この自動焦点調
節装置の測距動作が開始する（ａ）。距離検出部８で、
被写体距離が測距データとして検出される（ｂ）。ここ
で、強い太陽光がカメラに入射しこの太陽光がＰＳＤで
検出されるため、測距データは「２５４」を示してい
る。この測距データは、マイクロコンピュータ１で、正
常値である「０〜２５０」の範囲外と判定される
（ｃ）。測距データには、予め決められ、被写体距離Ｄ
＝６ｍに対応した値「９５」が設定される（ｄ）。測距
データの値「９５」に基づいて、マイクロコンピュータ
１によりレンズセット機構１１が駆動制御され、レンズ
１２が光軸方向に移動して被写体距離Ｄ＝６ｍに対応し
た焦点調節がなされる（ｅ）。測光装置１３により被写
体の明るさが測定され、その測光情報ＬＶ＝１６がマイ
クロコンピュータ１に出力される（ｆ）。第二段レリー
ズスイッチ１５がＯＮにされて、カメラの撮影動作が開
始する（ｇ）。測光装置１３からの測光情報ＬＶ＝１６
に基づき、図４のプログラム線図に従い、絞り値Ｆ_NO＝
１６，シャッタースピード値「１／２５０」に露出制御
され、写真撮影がなされる。

【００１７】ここで、被写体距離Ｄ＝１０ｍに対して、
被写体距離Ｄ＝６ｍに対応した焦点調節がなされている
が、強い太陽光の下では被写体も明るく、露出制御装置
の絞りも絞られている。合焦撮影距離範囲は、 Ｄ＝Ｄ_O ×ｆ² ／（ｆ² ±Ｄ_O ×δ×Ｆ_NO） であらわされ、ピントが十分にあっていると判断できる
許容錯乱半径δ＝０．０３ｍｍとし、焦点距離ｆ＝５０
ｍｍ，絞り値Ｆ_NO＝１６，レンズ設定距離Ｄ_O ＝６ｍを
代入して計算すると、合焦撮影距離範囲は２．８ｍから
無限遠になり、ピントの十分に合った撮影がなされてい
る。

【００１８】また、測距データの異常な時に設定される
値には、焦点距離，絞り値などにより決まる過焦点距離
を満足しつつ変化させた被写体距離に対応した値を設定
することでより適格な焦点調節が可能になる。

【００１９】

【発明の効果】以上、本発明によると、被写体が、比較
的遠距離にあって、太陽光線など非常に強い定常光の存
在する環境下に位置しているため、距離検出部が距離を
誤検出しても、所定の測距データにより制御されるの
で、被写体の結像位置を良好に調節できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の構成図。

【図２】ＰＳＤの光検出の説明図。

【図３】測距データと被写体距離の関係をあらわす図。

【図４】ＡＥプログラム線図。

【図５】実施例の動作の流れ図。

【図６】三角法による距離測定の説明図。

【図７】測距演算回路のブロック図。

【図８】パルス信号抜き取り回路の回路図。

【図９】発明が解決しようとする課題の説明図。

【符号の説明】

１…マイクロコンピュータ ３…ＰＳＤ ８…距離検出部 １６…被写体 １８…レンズ駆動部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の結像位置を調節するレンズ駆動
   部と、前記被写体に光ビームを投射し、前記被写体から
   の反射光を受光し、三角測量にて前記被写体までの距離
   を検出する距離検出部と、前記距離検出部の検出データ
   に基づき演算を行い、前記レンズ駆動部を制御する制御
   部とを備えた自動焦点調節装置において、 前記距離検出部は、前記被写体からの反射光を受光する
   半導体位置検出器と、この半導体位置検出器から出力さ
   れる２系統の検出信号において前記反射光の成分のみを
   それぞれ取り出す２組のパルス信号抜き取り回路と、各
   パルス信号抜き取り回路の出力値の差を増幅する差動増
   幅回路と、この差動増幅回路から出力されるアナログ信
   号をデジタル信号に変換し測距データとして出力するＡ
   ／Ｄ変換器とを有し、 前記制御部は、前記測距データが予め決められた範囲内
   にあるかどうかを判断し、前記測距データが前記予め決
   められた範囲内にあるときは、測距データと被写体距離
   との関係を示す予め決められたデータに従って前記レン
   ズ駆動部を制御し、前記測距データが前記予め決められ
   た範囲内にないときは、前記被写体までの距離が遠距離
   にあると判断し、前記測距データを遠距離の被写体距離
   に対応した所定の値に設定し、この設定された測距デー
   タをもとに前記レンズ駆動部を制御することを特徴とし
   た自動焦点調節装置。