JPH01935A - 自動焦点制御装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等に用いられる
自動焦点検出装置、特に複数のポイントを測距して、こ
の複数の測距結果に基づいて焦点状態を検出する自動焦
点制御装置の改良に関するものである。

（発明の背景） カメラに用いられるこの種の装置、つまり画面内の複数
のポイントを測距する、いわゆる仏祖測距方式の装置は
、２人並んだシーンや人物が画面の端に位置するシーン
などで、いずれも画面内の測距エリアから主要被写体（
主に人物）が外れるため、これら主要被写体にピント合
わず、無限にピントが合ってしまうなどの従来の１点測
距方式の欠点を解決するために提案されたものである。

ところで、前述の広視野測距方式としては、以下のよう
なものがある。

１）複数の測距ポイントのうち、最至近の測距値に基づ
いて焦点制御を行うもの（特開昭６１−８８２１１号、
特開昭６１−５５６１８号など）２）複数の測距情報が
撮影レンズの焦点距離絞りで定まる被写界深度内である
ならば、それらの平均値にピントを合わせ、複数個の被
写体すべてにピントが合うように焦点制御を行うもの（
特開昭５６−１０１１２８号、特開昭６１−８８２１１
号など） ３）輝度から戸外か戸内かを判断し、戸外なら複数の測
距情報のうち最遠方のものに、戸内なら最至近のものに
、それぞれピントを合わせるように焦点制御を行うもの
（特開昭６１−５５６１９号、特開昭６１−５３６１４
号など） 前記１）の方式においては、２人並んだシーンや人物が
画面の端に位置するシーンなどでは手前の人物（主要被
写体）にピントが合うが、その前方に障害物がある場合
や前景のある場合は、そちらにピントが合い、人物にピ
ントが合わないことになる。２）の方式においては、複
数の測距ポイントの全てが被写界内に納まることは短焦
点レンズ使用時や高輝度の撮影条件にあるとき以外はま
れであり、長焦点レンズを用いた場合や低輝度での撮影
では手振れを起こしたり、複数の測距ポイントのどれに
もピントが合わない事態が生じかねない、又該２）の方
式が開示されている特開昭５６−１０１１２８号には、
長焦点レンズを用いた場合や低輝度での撮影時に前述の
不都合が生じないように、その時のＡＥ情報より被写界
深度を求め、この被写界深度と被写体の位置（測距値）
を比べ、この被写界深度内にすべての測距情報が納まら
ない場合には、撮影の中止を促す警告を発するなどの処
理を行っている。しかし、このような処理が行われる場
合には、シャッタチャンスを逃してしまうなどの問題点
が生じる。３）の方式においては、戸外では背景にピン
トが合い、戸内では前景や前方障害物にピントがあって
しまい、人物（主要被写体）にピントが合わないことに
なる。

以上のように従来の広視野測距方式においては、２人並
んだシーンや人物が画面の端に位置するシーンなどであ
っても、主要被写体にピントを合わせることができる反
面、それ以前の１点測距方式ではピントを合わせること
ができるシーン、つまり前景や背景は無視して主要被写
体にピントを合わせることができるといったことが不可
能となる問題点を有していた。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題を解決し、測距対象に対
する合焦確率を向上させることのできる自動焦点制御装
置を提供することである。

（発明の特徴） 上記目的を達成するために、本発明は、測距手段よりの
複数の測距情報から中間点の測距情報を求め、該中間点
の測距情報と該中間点の測距情報を中心として一定範囲
内に納まる測距情報とに基づいて、対物レンズの焦点制
御情報を算出する焦点制御情報算出手段を設け、以て、
中間点の測距情報を中心として一定範囲内にない測距情
報は、焦点制御情報算出には用いないようにしたことを
特徴とする。

（発明の実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第３図は本発明の第１の実施例装置に配置される測距光
学系を示す図である。これは現在主にレンズシャッタカ
メラに用いられているもので、三角測量を利用したもの
である。

３つの投光素子より成る投光器１よりの光は投光レンズ
２によって集光され、被写体３へ向けて出射される。こ
のスポット光は該被写体３にて反、射され、受光レンズ
４によって受光器５面に被写体３の実像として結ばれる
。この時の受光器５面上でのスポット光の中心位置より
のずれｄは被写体距離りに反比例し、近くなる程ずれｄ
は大きくなる。この関係は ｆ／Ｌ冨ｄ／Ｓ のように表せる。但し、ｆは受光レンズ４の焦点距離、
Ｓは基線長である。尚、画面内の何点を測距するかにつ
いては該装置を用いるカメラ等の用途、コストなどによ
って定められるが、該実施例及び以下の実施例では、画
面内の３点を測距する場合を例にとついている。

第４図は前述の測距光学系を有した第１の実施例装置の
ブロック図である。該図において、ｌａ、ｌｂ、ｌｃは
前記投光器１を成す投光素子、６は投光素子１８〜ＩＣ
の発光制御回路、７は受光器５の出力から被写体３まで
の距離を演算する測距回路、８は後述するマイクロプロ
セッサユニットと各種回路を結ぶＡ／Ｄ変換機能を有す
るインターフェイス回路、９は焦点状態を検出し、後述
する駆動回路の制御等を行うマイクロプロセッサユニッ
ト（以後ＭＰＵと記す）、１０は撮影レンズユニット１
１の駆動回路である。

次に動作について説明する。不図示のスイッチのオンが
ＭＰＵ９にて検知されると、該ＭＰＵ９よりインターフ
ェイス回路８を介して発光制御回路６に発光開始信号が
出力される。この信号が入力する発光制御回路６では回
路内の諸定数で定まるタイミングで、投光素子１ａ〜Ｉ
Ｃの順次点灯制御を開始する。すると、該投光素子１８
〜ＩＣより投光レンズ２を介して順次スポット光が出射
され、前述したようにこのスポット光は被写体３で反射
されて受光器５で受光され、光電変換される。なお、前
記投光素子１８〜ＩＣより出射されるスポット光は、例
えば第２図に示すような画面内の各点に対応した位置に
投光されるものである。前記受光器５にて光電変換され
た信号は測距回路７へ出力され、ここで被写体３までの
距離に対応した測距情報がそれぞれ演算される。この測
距情報は前記投光素子１ａ〜１ｃの投光タイミングに同
期して、インターフェイス回路８を介してＭＰＵ９へ出
力される。これにより、ＭＰＵ９にて焦点制御信号（焦
点制御情報）算出が行われ、この信号に基づいたレンズ
ユニット１１の制御が該信号を受ける駆動回路１０によ
って行われる。

次に、前記ＭＰＵ９にて行われる焦点制御信号算出時の
動作について、第１図のフローチャートを用いて説明す
る。

先ずζインターフェイス回路８を介して測距回路７より
送られてくる画面内の３点の測距結果を読み取り（ステ
ップ１）、これより至近点ＬＮ、中間点ＬＭ、最遠点Ｌ
Ｆを求める（ステップ２）。次に基準となる中間点ＬＭ
と至近点ＬＮを比較しくステップ３）、レンズの焦点距
離、開放Ｆ値、測距ポイントの数などで定まる一定値に
よりその差が大きい場合は、至近点ＬＮを無視してこの
段階では中間点ＬＭのみを有効な測距結果と看なし、ス
テップ４へ進む、ここで今度は先°の中間点ＬＭと最遠
点ＬＦとの比較を行い、その差が一定値により大きい場
合は、最遠点ＬＦを無視して、このような状態時には中
間点ＬＭのみを有効な測距結果と看なしくステップ５）
、この中間点ＬＭに応じた焦点制御信号を発生する（ス
テップ６）。又、前記ステップ４において、中間点ＬＭ
と最遠点ＬＦとの比較の結果、その差が一定値によりも
小さい場合は、中間点ＬＭと最遠点ＬＦの両方が有効な
測距結果と看なしてこの平均値を算出しくステップ７）
、この平均値に応じた焦点制御信号を発生する（ステッ
プ６）。

一方、前記ステップ３において、中間点ＬＭと至近点Ｌ
Ｎとの比較の結果、その差が一定値によりも小さい場合
は、至近点ＬＮと中間点ＬＭの両者を有効な測距結果と
看なし、ステップ８へ進む。ここでは前記中間点ＬＭと
最遠点ＬＰとの比較を行い、その差が一定値により大き
い場合は、最遠点ＬＦを無視して、至近点ＬＮと中間点
ＬＭを有効な測距結果と看なしてこの平均値を求め（ス
テップ９）、この平均値に応じた焦点制御信号を発生す
る（ステップ６）。又、前記ステップ８において、中間
点ＬＭと最遠点ＬＦとの比較の結果、その差が一定値に
よりも小さい場合は、至近点ＬＮと中間点ＬＭと最遠点
ＬＦの全てが有効な測距結果と看なしてこれらの平均値
を算出しくステップ１０）、これらの平均値に応じた焦
点制御信号を発生する（ステップ６）。

該実施例においては、説明を簡単にするために第２図に
示すような３点を測距した場合について述べたが、この
測距ポイントの数は４点でも５点でもそれ以上であって
もかまわない、測距ポイントの数が増すにつれて測距結
果を有効と看なす、レンズの焦点距離、開放Ｆ値、測距
ポイントの数によって定まる一定値にの値が大きくなる
だけで、あとは３点の場合と全く同様にして演算処理を
実行すれば同様の効果を得ることができる０例えば５点
を測距した場合は、測距結果を至近側から、Ｌ＋　、Ｌ
ｘ　、Ｌｓ　、Ｌ４．Ｌｓとすれば、−中間点り、との
差が一定値により大きいものは無視し、その差が一定値
に以内の測距結果のみを有効と看なし、この平均値（或
はＬｓのみ）を利用して焦点制御信号を生成すれば良い
。つまり、多数決論理的な考え方を導入し、中間点の測
距値から大きく離れているものは無視して、類似した距
離にあるもののみを有効な測距値と看なしている。尚こ
こでいう中間点の測距値とは、ｎ個の測距ポイントを測
距した場合、近側から１ｎｔ（ｎ　＋　１　／　２　）
番目の測距値（近側から数えて真ん中の測距結果の値）
を意味するものである（但しｉｎｔは整数化する関数と
する）。

第５図は本発明の第２の実施例装置に配置される・測距
光学系を示す図であり、この実施例ではｒＳＳＴＪと呼
ばれるパッシブ方式に適用した場合を示している。この
装置における測距動作は基本的には、二重像合致方式に
基づくものであり、二つの光学系によって得られる２つ
の像の相関関係を見ることにより、測距情報を得ようと
するものである。

受光レンズ１０１、ミー７−１０２．１０３は、測距対
象となる被写体１０４をその光学的軸線ａ上に照準する
もので、これらは基準側光学系と呼ばれている。これに
対し、受光レンズ１０５．ミラー１０６，１０７は参照
側光学系と呼ばれており、前記基準側光学系に対して基
線長Ｓを隔てて配置されている。受光レンズ１０１，１
０５によって集光された被写体１０４のの像はイメージ
センサ１０８上に像形成される。この時、基準側光学系
に基づく像は基準視野Ａ上に、参照側光学系に基づく像
は参照視野Ｂ上に、それぞれ像形成される。

今、被写体１０４が無限遠にあると仮定した場合、被写
体１０４は基準側及び参照側の各光学系のそれぞれの軸
線ａ、ｂ上に来るため、各光学系による被写体像はそれ
ぞれ基準視野Ａ上にＩＭＢ、参照視野Ｂ上にＩＭＲ１と
して形成される。一方、被写体１０４が基準側光学系の
軸線ａ上を近づいてくると、参照側光学系に対する被写
体１０４からの光路は傾いてくる（第５図のＣ参照）。

このため、参照側光学系による被写体１０４の像は、参
照視野Ｂ上のＩＭＲ２の位置までずれてくる。以上のこ
とから分かるように、基準視野Ａ上の像ＩＭＢと同じ像
ＩＭＲが参照視野Ｂ上のどの位置に形成されるかを検出
することにより、被写体１０４までの距離を知ることが
できる。

第６図は前述の測距光学系を有した第２の実施例装置の
ブロック図であり、第４図と同じ部分は同一符合にて表
す、該図において、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは前
記イメージセンサ１０８を成すセンサ部、１０９ａ、１
０９ｂ、１０９ｃは前記センサ部１０８ａ、１０８ｂ、
１０８ｃの出力から被写体１０４までの距離を演算する
測距回路である。

第１の実施例と同様に、ＭＰＵ９はインターフェイス回
路８を介して測距回路１０９ａ〜１０９ｃより送られて
くる画面内の３点の測距結果を読み取り、前記第１図の
フローチャートに従った動作を、すなわち中間点の測距
情報との差の絶対値が一定値により大きいか否かを判断
し、至近点側の情報のみが大きい場合は、中間点と最遠
点の各測距情報の平均値により、最遠点側の情報のみが
大きい場合は、中間点と至近点の各測距情報の平均値に
より、いずれもが大きい場合は、中間点の測距情報によ
り、又いずれもが一定値に以内であった場合は、最遠点
及び中間点並びに至近点の各測距情報の平均値により、
焦点制御を行う。

第７図は本発明の第３の実施例装置に配置される測距光
学系の一部を示す図である。該図において、２０１はレ
ンズ要素、２０２は前記レンズ要素２０１の瞳面の像を
再結像するするための小レンズ群で、一般に２０個以上
のものより成る。２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０
３ｄはＣＣＤ等から成る受光器３０３の各画素で、小レ
ンズ２０２−１に対しては画素２０３ａと２０３ｂが、
小レンズ２０２−２に対しては画素２０３ｃと２０３ｄ
が、それぞれ対応して配置されており、前記画素２０３
ａは小レンズ２０２−１を介してアパーチャ２０４’−
２の部分を、画素２０３ｄは小レンズ２０２−２を介し
てアパーチャ２０４−１の部分を、又前記画素２０３ｂ
は小レンズ２０２−１を介してアパーチャ２０４−１の
部分を、画素２０３ｃは小レンズ２０２−２を介してア
パーチャ２０４−２の部分を、それぞれにらんでいる。

ここで、２０２−１をｎ番目、２０２−２をｎ−１番目
の小レンズであるとし、ｎ番目のレンズを通して、アパ
ーチャ２０４−２をにらむ画素をＡｎ、２０４−１をに
らむ画素をＢｎとし、ｎ−１番目のレンズを通して、ア
パーチャ２０４−２をにらむ画素をＡｎ−１，２０４−
１をにらむ画素をＢｎ−１とする。

Ｆ面は小レンズ２０１の焦点面に当たる。従って、小レ
ンズ２０１が図面上左右方向（光軸方向）に変化するこ
とによってＦ面に正しく結像する被写体距離は異なる。

また、合焦距離にある被写体の像を画素出力としてとら
える場合、Ａｎ＝Ｂｎ、Ａｎ−１＝Ｂｎ−１となるのに
対して、合焦距離になる被写体の像をとらえる場合には
、Ａｎ＝Ｂｍ、Ａｎ−１＝Ｂｍ−１（但しｎ１ｍ−）と
なる。

第８図は前述の測距光学系を有した第３の実施例装置の
ブロック図であり、第４図と同じ部分は同一符合にて表
す。該図において、２０５はＡ／Ｄ変換器、２０６は前
記Ａ／Ｄ変換器２０５の出力を３つのメモリ２０６，２
０７．２０８に振り分けるゲート回路、２１０はインタ
ーフェイス回路である。

受光器２０３にて得られた信号はＡ／Ｄ変換器２０５で
ディジタル信号に変換され、ゲート回路２０６で、画素
出力を３つのメモリ２０７〜２゜９に振り分ける。これ
により、３つの点を測距することができる。そしてこの
３つのメモリ２０７〜２０９の内容がＭＰＵ９にて読み
取られ、該ＭＰＵ９により前記第１．第２実施例と同様
、第１図のフローチャートに従って焦点制御信号が生成
される。そして、この焦点制御信号に基づいたレンズユ
ニット１１の制御が、つまりレンズ要素２０１の第７図
中左右方向の位置制御が前記焦点制御信号を受ける駆動
回路１０により行われる。

本実施例によれば、複数の測距ポイントにそれぞれ対応
する測距結果の中から、先ず中間点の測距情報を求め、
次いで該中間点の測距情報を基準として、他の各測距情
報が予め定められている一定値±にの範囲内にあるか否
かを調ベニ範囲内にあるもののみを用いて焦点制御信号
を生成するようにしているので、至近点や最遠点の測距
情報を使用するために起きることのある、前方障害物や
いわゆる中抜けをして背景にピントが合ってしまうとい
った問題点（従来説明で述べた１）、３）の欠点）や、
すべての測距情報を用いるために起きることのある、撮
影ができなかったり、シャッタチャンスを逃したり、手
振れを起こしたり、すべての被写体にピントが合わなか
ったりするという問題点（従来説明で述べた２）の欠点
）をなくすことができ、従来の装置に比べ、合焦確率を
高めることができる。言換えれば、従来の１点測距方式
と広視野測距方式の各装置の利点を生かした自動焦点制
御装置を提供することが可能となる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、測距手段よりの
複数の測距情報から中間点の測距情報を求め、該中間点
の測距情報と該中間点の測距情報を中心として一定範囲
内に納まる測距情報とに基づいて、対物レンズの焦点制
御情報を算出する焦点制御情報算出手段を設け、以て、
中間点の測距情報を中心として一定範囲内にない測距情
報は、焦点制御情報算出には用いないようにしたから、
測距対象に対する合焦確率を向上させることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１〜第３の実施例の動作を示すフロ
ーチャート、第２図は本発明の第１〜第３の実施例装置
に配置される投光素子の画面内における投光位置を示す
図、第３図は本発明の第１の実施例装置に配置される測
距光学系を示す図、第４図は本発明の第１の実施例装置
のブロック図、第５図は本発明の第２の実施例装置に配
置される測距光学系を示す図、第６図は本発明の第２の
実施例装置のブロック図、第７図は本発明の第３の実施
例装置に配置される測距光学系を示す図、第８図は本発
明の第３の実施例装置のブロック図である。 １・・・・・・投光器、５・・・・・・受光器、７・・
・・・・測距回路、９・・・・・・ＭＰＵ、１０・・・
・・・駆動回路、１１・・・・・・レンズユニット、１
０８・・・・・・イメージセンサ、ｌ０９ａ〜１０９ｃ
・・・・・・測距回路、２０３・旧・・受光器、２０７
〜２０９・・・・・・メモリ。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測距方向に垂直な面を成す測距領域内の複数の異
   なるポイントを測距する測距手段を備えた自動焦点制御
   装置において、前記測距手段よりの複数の測距情報から
   中間点の測距情報を求め、該中間点の測距情報と該中間
   点の測距情報を中心として一定範囲内に納まる測距情報
   とに基づいて、対物レンズの焦点制御情報を算出する焦
   点制御情報算出手段を設けたことを特徴とする自動焦点
   制御装置。