JPH01257908A - カメラの自動合焦装置 - 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） 本発明はカメラの自動合焦装２に関する。

（従来技術） カメラやビデオカメラに用いられる自動合焦装置として
はいくつかの方式のものが実用化されており、その１つ
として赤外ＬＥＤなどから被写体へ投光し、Ｐ　Ｓ　Ｄ
　（Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉ
ｃｅ）などの光点位置検出素子により反射光の位置を検
出し、三角測量の原理から被写体までの距離を求める方
式が知られている。

第７図はこの種の自動合焦装置の原理説明図であり、赤
外ＬＥＤ　ｌから発せられた赤外光は投光レンズ２を通
って被写体３に反射し、受光レンズ４を通ってＰＳＤＳ
上の光点Ｐに結像する。

ＰＳＤ５の両端からは光点Ｐの位置に応じて変化する電
流１．．１．が出力される。ＰＳＤ５の中点から光点Ｐ
までの距離をｄとすると、ＰＳＤの特性より次の式が導
かれる。

交：　ＰＳＤの全長 また被写体３まての距離なり、基線長をし、受光レンズ
４の焦点距離なｆとすると、三角測量の原理から 上記（１）　（２）式から、被写体３までの距離りはＰ
の位置に応して変化する値であり、いまこれを測距デー
タＸとすると、Ｘは第８図のａに示すよのカメラてはこ
の測距データＸを演算回路などにより求めて、被写体圧
１ｌｌＤを検出し、それに応じて合焦レンズを合焦位置
まで移動させている。

ところか測距データの特性線ａは実際には以下のような
バラツキかあり、設計値どおりにはならない場合かある
。すなわち、 （１）Ｊｌｌｌｌ常光学系カ精度のバラツキや、ＰＳＤ
およびＰＳＤの信号処理回路に用いられるオペアンプの
オフセットなどによって第８図のｂに示すような縦方向
のバラツキが発生する。

（２）　　ＰＳＤの取付角度のバラツキやＰＳＤの各出
力信号（ＩＩ、Ｉ２）のゲインのバラツキによって第８
図のＣに示すような特性線の傾きのバラツキか生しる。

（３）　赤外ＬＥＤの投光量の変化により、特性線か第
８図のｅにようにリニアにならない場合かある。

以上のようなバラツキがあると正確な測距かできなくな
るか、従来の装置のように測距ゾーンか２〜１０程度で
あれば、被写界深度によりカバーでき、とくに問題とは
ならなかった。ところかさらに高精度の測距を必要とす
る場合は上記のことか大きな問題となってくる。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、測距デ
ータのバラツキを補正して正確な測距が行なえるように
することを目的とする。

かかる目的を達成するため、合焦レンズの位置を検出す
る位置検出手段を設け、０距データの特性を位置検出手
段の出力信号の被写体距離に対する特性と一致せるよう
に構成した。

（実施例） 以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明によるカメラの自動合焦装置をビデオカ
メラに用いた例を示すブロック線図であり、図中、第７
図と同じ構成部分には同じ参照番号を付して示しである
。

図において、６は赤外ＬＥＤＩの駆動パルスをコントロ
ールして赤外ＬＥＤ　１の発光タイミングおよび発光量
を制御する制御回路であり、この回路はマイコン７から
の指令により作動する。赤外光は一定の間隔をおいて周
期的に発光される。

８ａはＰＳＤ５から出力される片方の電流Ｉ、を電圧値
に変換するための、たとえばオペアンプなとて構成され
るＩ−Ｖ変換器、９ａはＩ−Ｖ変換器８ａの出力信号を
赤外光の変調周波数に同期して検波する検波回路、ｌＯ
ａは検波された信号を積分する積分回路である。ＰＳＤ
５の出力電流■、はこれらの回路を通って電圧信号Ｖａ
に変換され、Ａ／Ｄ変換器１１へ出力される。一方、Ｐ
ＳＤ５の出力電流■２も同様にＩ−Ｖ変換器８ｂで電圧
値に変換され、検波回路９ｂで検波され、積分回路１０
ｂで積分されて電圧信号ｖｂに変換させた後、Ａ／Ｄ変
換器１１へ出力される。

Ａ／Ｄ変換器１１は８ビツトのＡ／Ｄ変換器てあり、可
変抵抗１２を介して与えられる基準電圧（たとえば２．
５Ｖ）とＯＶとの間を２５５分割するもので、電圧信号
Ｖ　、、Ｖ　ｂはＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号ＶＡ
、ＶＢ　（８ビツトデータ）に変換されてマイコン７へ
出力される。マイコンではＶＡ＋ｖａの値を演算し、そ
の演算値が所定値に達したところて積分回路１０ａ、ｆ
ｏｂの積分を停止する。

１３はヒ′デオカメラのフォーカスレンズであり、フォ
ーカスレンズ１３はヘリコイド機構によりギア１４が回
転することによって光軸上を前後に移動する。ギア１４
はギア１５と噛合し、ギア１５はモータ１６により回転
される。１７はマイコン７からの指令によりモータ１６
を駆動するモータ駆動回路である。

１８はモータ１６の回転からフォーカスレンズ１３の位
δを検出するフォーカスセンサてあり、ポテンショメー
タか用いられている。モータ１６か回転するとギア１５
およびそれと噛合するギア１９を介してフォーカスセン
サ１８の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化は電圧信号
に変換されてＡ／Ｄ変換器１１へ出力される。Ａ／Ｄ変
換器１１ては電圧信号を８ビツトデータに変換してフォ
ーカスセンサ値Ｆとしてマイコン７へ出力する。被写体
距離りとフォーカスレンズ１３の繰り出し量（無限遠の
ときの合焦位置からの移動量）とは反比例関係にあるの
で、被写体圧ｇＩＤに対するフォーカスセンサ値Ｆの特
性は第２図に示すようになる。図の横軸は無限遠（ω）
から最至近縦軸は合焦位置までのフォーカスレンズ１３
の繰り出し量を示すフォーカスセンサ値Ｆである。

マイコン７はＡ／Ｄ変換器１１からの出力信号ＶＡ、Ｖ
、に基づいて。

する。測距データＸはＯから１までの値てあり。

示すようになる。この測距データＸの特性を変換させて
第２図に示すフォーカスセンサ値Ｆの特性と一致させれ
ば、変換された測距データとフォーカスセンサ値Ｆか常
に一致するように、モータ１６を制御することによりフ
ォーカスレンズ１３のピントを合せることかできる。

次に測距データＸの変換の手順について説明する。

ます測距データＸの傾き方向をフォーカスセンサ値Ｆの
傾き方向（右下がり）と合わせるために１−ｘ・・・・
・・・・・（４） の値を演算する。これにより測距データは第３図の破ｍ
ｇで示されるようになる。さらにｌ−ｘの値か最至近（
１，Ｉｎ）でＯになるように定数Ａを減算する。

（１−ｘ）−Ａ・・・・・・・・・（５）この（５）式
を図に示すと第４図の破ｆｉｈのようになる６最至近（
１，１ｍ）のときの測距データなｘｏとすると定数Ａは
次のように表わせる。

Ａ＝ｌ−Ｘｏ・・・・・・・・・−（６）最後に測距デ
ータの変換値か無限遠のときを掛ける。最終的は変換値
Ｙは次のようになる。

Ｙ＝Ｎ　（（１−ｘ）　−Ａ）　−−・・（７）これを
グラフで示すと第４図の鎖線Ｙのようになり、測距デー
タＸとフォーカスセンサ値Ｆとは被写体圧ｆｉＤに対し
て全く同じ出力値をもつようになる。したがって、フォ
ーカスセンサ値Ｆを変換データＹに一致させるようにモ
ータ１６を駆動すればフォーカスレンズ１３は常に合焦
位置にくるようになる。

たとえば、いま第５図に示すようにフォーカスレンズ１
３かフォーカスセンサ値Ｆ。の位置にあるとする。変換
データＹかＦ。±α　の範囲内にあれば（図のＹｏのと
き）フォーカスレンズ１３は合焦位置にあるとみなせる
から、レンズ１３を移動させる必要はない、αはレンズ
の被写界深度などを考慮して設定される値である。Ｙ′
ｂ＜Ｆ＋αより大きいとき（Ｙｌのとき）、レンズは後
ピン状態にあるからモータ１３を正転させてＦ＝Ｙ。

どなるまでフォーカスレンズ１３を繰り出せばよい、一
方、ＹかＦ−αより小さいときは（Ｙ　２のとき）、レ
ンズは前ピン状態にあり、モータ・１６を逆転させてＦ
＝Ｙ、となるまでフォーカスレンズ１３を繰り込むよう
にすればよい。

さて、　（７）式の変換データＹの定数Ａ、Ｎは予め設
定しておいてもよいが、カメラごとに微調整てきるよう
にしてもよい。実施例では半固定抵抗２１（第１図参照
）にかかる電圧をＡ／Ｄ変換して定数Ａをマイコン７へ
入力し、同様に半固定抵抗２２によって定数Ｎを入力し
ている。この半固定抵抗２１．２２抵抗の抵抗値を変化
させて定数Ａ、Ｎの値を微調整することかできる。調整
は製造工程において測距装置をビデオカメラに取り付け
た後、最至近（１，１ｍ）の位置にテスト被写体をおい
てモニタ画像を見ながら行なう。画像が一番きれいに映
えるように半固定抵抗２１で調整する０次にテスト被写
体を所定の遠距離に於て半固定抵抗２２を回わして定数
Ｎの微調整を行なう。これもやはりモニタ画像を見なが
ら、画像が一番きれいになるように調整する。好ましく
はテスト被写体を中間的距離に置て再度調整するように
するとよい、ビデオカメラにおいては、ＣＯＤなどの撮
像用のイメージセンサの取り付は位置のバラツキや光学
系の取り付は位置のバラツキにより撮影像ピントと外付
けの測距装置のピントとの間に微かなずれか生じること
かあるが、このようなピントのずれも半固定抵抗２１．
２２により調整することができる。

次に第６図のフローチャートにより実施例の動作を説明
する。

まず制御回路６を作動させ、赤外ＬＥＤ　ｌを発光させ
て（Ｆ−１）被写体３へ投光する。被写体３からの反射
光はＰＳＤ５に受光され、ＰＳＤ５からの出力？ｒＬ流
１．．Ｉ２は前述した処理が加えられた後、信号ｖＡ、
ＶＢとしてマイコン７へ入力されＺｌ（Ｆ−２）、マイ
コン７ではｖＡ＋ＶＢか演算され（Ｆ−３）、その演算
値に基づいて制御回路６のゲイン調整を行なう（Ｆ−４
）。すなわち、ｖＡ＋ＶＢが所定範囲になるように、次
回の赤外ＬＥＤ　ｌの駆動パルスのパルス数およびその
電圧値を決定する０次にｖＡ、ｖ８の平均化を行なう（
Ｆ−５）。赤外線ＬＥＤ　１の発光ごとに得られる信号
ＶＡ、Ｖ、は過去何回分かマイコン７内のメモリに記憶
され、ＶＡ、ｖＲが入力されると一番古いものと置き換
えられ、常に直前の複数の信号の平均値ＶＡ、ＶＢか算
出される。これは信号の揺ぎやノイズなどの影響を取り
除くためである。次いで測距データＸか演算され（Ｆ−
６）、半固定抵抗２１．２２よりデータＡ、Ｎか入力さ
れる（Ｆ−７）、Ａ、Ｎの値については前述したような
調整か既に行なわれている。以上のデータから測距デー
タＸの変換値Ｙが求められる（Ｆ−８）　０次いてフォ
ーカスセンサ値Ｆが入力され（Ｆ−９）、デフォルト処
理が行なわれる（Ｆ−１０）、デフォルト処理において
は、被写体３からの反射光か検出されなかったとき（測
距データが所定値以下であったとき）、被写体３は遠方
にあるものとして、フォーカスを無限遠に合わせる。一
方、測距データが所定値以上のときは被写体３が最至近
距離より近い位置にあるのでフォーカスを最至近の位置
に合わせる。

次に、変換データＹとフォーカスセンサ値Ｆとを比較し
くＦ−１１）、ＹがＦ±αの範囲内にあればフォーカス
レンズ１３は合焦位置にあると判断してモータ１６を停
止する（Ｆ−１２）、ＹがＦ＋αより大きいときは後ピ
ン状態であるからモータ１６を正転させて（Ｆ−１３）
フォーカスレンズを繰り出す、その後ステップ（Ｆ−１
）に戻りＹ＝Ｆとなるまでモータ１６を駆動させる。

ＹがＦ−αより小さいときは前ピン状態だからモータ１
６を逆転させて（Ｆ−１４）フォーカスレンズ１３を繰
り込み方向に移動させる。その後ステップ（Ｆ−１）に
戻りＹ＝Ｆとなるまでモータ１６を駆動させる。

以上のように、本発明では測距データの特性をフォーカ
スセンサの出力特性に合うように変換しているので、前
述した（１）〜（３）のバラツキ（明細書第３〜４頁参
照）を補正することができる。とくに測距データの特性
が第８図のす、ｃの場合のように直線性が保たれていれ
ば、（１）および（２）のバラツキは確実になくすこと
ができる。

また本発明の実施例に示すように、実際の画面を見なが
ら微調整きるようにすれば１個々のビデオカメラについ
て最適になるように補正することができ、高精度な自動
合焦装置が実現できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、合焦レンズの位
置を検出する位置検出手段を設け、測距データの特性を
位置検出手段の出力信号の被写体距離に対する特性と一
致せるように構成したのて測距データの特性のバラツキ
を補正して正確な測距ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカメラの自動合焦装置の回路構成
を示すブロック線図、第２図はフォーカスセンサの出力
特性図、第３図および第４図は測距データの変換手順を
示す図、第５図は変換データの特性図、第６図は実施例
の動作を説明するフローチャート、第７図はアクティブ
測距方式の原理説明図、第８図は測距データの特性図で
ある。 ｌ・・・赤外ＬＥＤ、３・・・被写体、５・−Ｐ　Ｓ　
Ｄ、７・・・マイクロコンピュータ１３・・・合焦レン
ズ、１６・・・モータ、１８・・・フォーカスセンサ、
２１゜２２・・・半固定抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体に向けて投光した光の反射光を光点位置検出素子
   で受光し、この光点位置検出素子の出力信号に基づいて
   被写体距離に対応する測距データを演算し、この測距デ
   ータに基づいて合焦レンズを駆動するカメラの自動合焦
   装置において、合焦レンズの位置を検出する位置検出手
   段と、前記測距データの特性を、前記位置検出手段の出
   力信号の被写体距離に対する特性と一致させるように変
   換するデータ変換手段とを設けたことを特徴とするカメ
   ラの自動合焦装置。