JPH0226207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動焦点整合カメラに関する。

［従来の技術］ 光電素子を用いた焦点整合検出器は多種多様な
ものがある。例えば受光素子として用いられる硫
化カドミウム（CdS）素子の非線形特性を利用し
たものや、微細な光電素子を多数、一次元的また
は二次元的に並べて素子面上の被写体像のコント
ラストを抽出するもの等がある。一眼レフカメラ
に、これら光電式焦点整合検出器を使用する場
合、光電式の焦点整合検出器は通常、撮影レンズ
を通過した被写体光の光路中におかれた反射ミラ
ーに関し、フイルム面と光学的に等価な位置に置
かれる。その一例を第１図に示す。

第１図において１は撮影レンズ、２はクイツク
リターンミラー、３はペンタプリズム、４はフイ
ルム面、５は前記クイツクリターンミラー２と共
働する反射ミラー、６は光電式焦点整合検出器で
ある。なお第１図の場合、クイツクリターンミラ
ー２の一部はハーフミラーとしてある。

このように光電式焦点整合検出器を設置すると
撮影レンズの繰り出し操作のみで焦点整合信号を
出力するので、機械的な構造は極めて簡単で済む
が、この場合次のような問題点がある。即ち撮影
レンズが大幅なピント外ずれ状態の位置にある場
合には、焦点整合検出器上の被写体像も大幅にぼ
けた状態にあり、焦点整合検出器から焦点整合状
態を示す信号は出力されないうえ、撮影レンズの
少々の移動では焦点整合検出器出力は全く変化し
ないことになる。そのため、撮影レンズをどちら
の方向に移動させれば焦点整合が得られるのか全
く不明な状態となる。

第２図は、この現象を説明するために、ある被
写体に対する撮影レンズの繰り出し量と、それに
伴う焦点整合検出器に用いる光電素子の出力変化
を示したものであつて、Ｐの位置は焦点整合位置
を示しており、ａとｃの領域が不感応状態となる
領域であり、以下この領域を不感応領域と呼ぶ。
他方ｂの領域は、焦点整合状態を示す信号を出力
するので感応領域と呼ぶ。感応領域においては、
撮影レンズの移動に伴う焦点整合検出器の出力変
化によりその移動方向を判断し、焦点整合位置に
撮影レンズを移動させることが可能であるが、不
感応領域では焦点整合検出器の出力変化が発生し
ないから、どちらに動かせば焦点整合位置に近づ
けることができるのかを判断することができな
い。すなわち、このような光電式焦点整合検出器
を使用した自動焦点整合カメラにおいては、最初
に撮影レンズが不感応領域にあると、焦点整合位
置とは逆方向に移動してしまう場合が1/2の確率
で発生することになり甚だ不都合である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、このような問題点があるにもかかわ
らず、光電式焦点整合検出器を用いた機械的構造
の簡易な自動焦点整合カメラを実現するために、
上記の問題点を実用上支障のないように解決した
ものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明においては、撮影レンズが不
感応領域にある場合には、この領域からなるべく
短時間で脱出するために高速で撮影レンズを移動
させ、もしこれが焦点整合位置と逆方向に移動し
たなら、無限遠撮影位置または最短距離撮影位置
に到達した時に動作するスイツチにより、無限遠
撮影位置または最短距離撮影位置において焦点整
合用モータを逆転させ、適正な方向に移動方向を
変えた後、高速で移動してきた撮影レンズが感応
領域に突入したときには、焦点整合精度向上のた
めに、また、慣性によつて焦点整合位置を大幅に
通り過ぎることのないようにし、また焦点整合位
置を中心としたハンチングや発振現象の発生がな
いように低速移動に移行させ、焦点整合位置で確
実に停止させるようにした。

［作 用］ 前記構成から成る本願発明によれば、被写体輝
度に応じた速度で撮影レンズを移動させるように
なすことにより、高輝度被写体から低輝度被写体
まで広範囲な被写体条件に動作可能で、しかも不
感応領域では高速で、感応領域では低速で撮影レ
ンズを移動させることができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は既に述べたように、光電式焦点整合検出
器６の配置例を図示したものであり、第２図も既
述したように、光電式焦点整合検出器に用いる光
電素子が撮影レンズの移動に伴つて変化する出力
変化を図示したものである。

一眼レフカメラに使用するのに適した光電式焦
点整合検出器は、既述したように多くの公知例が
あり、本発明の説明も公知の光電式焦点整合検出
器を用いて行うことにする。この光電式焦点整合
検出器は、自己走査形イメージセンサ等を使用し
て第２図に示した出力信号が得られる光電素子２
ケを、光分割器を介して、光学的にフイルム面と
等価な面を中心にして微小距離を隔てて組み合せ
たもので、これを第１図に示した光電式焦点整合
検出器６の位置に設置するものである。このよう
に微小距離を隔てて２ケの光電素子を設置するこ
とにより、下記に述べるように焦点整合を得るた
めの撮影レンズの移動方向が判定される。

第３図はこの光電式焦点整合検出器を示し、８
は光分割器、９，１０は自己走査形イメージセン
サ等を使用して第２図に示した出力信号が得られ
る光電素子、１１は光軸、１２は半透鏡面、１３
は全反射面である。以下９を前側素子、１０を後
側素子と呼ぶことにする。

第４図は撮影レンズの繰出しに伴う、第３図の
光電式焦点整合検出器の出力波形を図示したもの
である。波形Ａは前側素子９の出力、波形Ｂは後
側素子１０の出力、波形Ｃは後側素子１０の出力
から前側素子９の出力を差引いた波形である。点
Ｐの位置は上述の通り焦点整合点である。

第４図において、適正な値に設定したしきい値
Vr＋とVr−と波形Ｃとの交点によつて分けられ
る各領域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈのうち、ｄ，ｅ，ｆ
は前記感応領域で、これらの領域内においては波
形Ｃの極性から焦点整合を得るための適正な撮影
レンズの移動方向を判断できることは図から明ら
かである。これに対し領域ｇと領域ｈは前記不感
応領域で、この領域に撮影レンズが繰り出し位置
を占めている場合は、焦点整合を得るための適正
な撮影レンズの移動方向を判断することができな
い。また、領域ｆは焦点整合しているものと看做
せる領域で焦点整合領域と呼ぶ。前記のしきい値
Vr＋，Vr−は、焦点整合領域ｆの幅や制御動作
の安定性に寄与することになるので、高安定、高
精度、迅速な動作の自動焦点整合カメラを実現す
る上で、熟慮して適正な値に決定する必要があ
る。

自己走査形イメージセンサの光量に対するダイ
ナミツクレンジを拡げる目的をもつて開発された
公知の回路があるが、それによると、被写体の輝
度を別素子により検出し、被写体輝度の高低によ
り自己走査形イメージセンサの走査開始信号周波
数の高低を決定させる機能をもつており、その結
果、コントラストが同じ被写体ならば被写体の平
均輝度が異つても第２図に示す検出器出力は同形
となり、暗い被写体から明るい被写体まで使用範
囲の広い焦点整合機能が得られる。この回路によ
り、自己走査形イメージセンサの走査開始信号を
生成することができる。この回路を走査開始信号
発振器と呼ぶことにする。この回路の出力を第８
図のａによつて示し、同図ｂにはａによつて起動
される別発振器によつて作られる自己走査形イメ
ージセンサの走査用パルス列を示してある。被写
体輝度が高い場合は、走査開始信号周波数が高く
なるので、第８図中のＴが短くなり、逆に被写体
輝度が低い場合は走査開始信号周波数が低くな
り、Ｔが長くなるが、イメージセンサ内の電荷蓄
積量は一定であるから、第２図に示す出力は被写
体輝度によらず一定となる。

しかしながら、被写体輝度が低いと走査開始信
号周波数が低くなるということは、被写体輝度が
低いと焦点整合検出器としての応答が遅くなると
いうことである。従つてこのような光電式焦点整
合検出器を使用して自動焦点整合カメラを構成す
ると、被写体輝度が低い場合に撮影レンズの移動
速度が焦点整合検出器の応答に比較して速過ぎて
しまい不都合な現象が発生する。不都合な現象と
は、移動してきた撮影レンズが焦点整合位置を遥
かに越えてから停止信号が発生したり方向反転信
号が発生したりして、焦点整合位置を中心にハン
チングを起したりすることである。極端な場合と
しては、不感応領域から高速度で移動してきた撮
影レンズが、感応領域に入つたことを示す信号を
焦点整合検出器から得られないまま、反対側の不
感応領域にまで達してしまうことも起り、この場
合には撮影レンズは無限遠位置と最短距離撮影位
置との間を往復運動することになつてしまう。

本発明においては、このような不都合な現象を
回避するために、被写体輝度に応じた速度で撮影
レンズを移動させるようにしてあり、これによ
り、高輝度被写体から低輝度被写体まで広範囲な
被写体条件のもとでの動作を可能にし、しかも不
感応領域では高速で、感応領域では低速で撮影レ
ンズを移動させるようにした。

第５図は、第３図に示した光電式焦点整合検出
器を使用した本発明の実施回路例である。第５図
において、９，１０は光電式焦点整合検出器を形
成する前述の光電素子で、夫々第４図に示したＡ
及びＢの出力が得られる。光電素子９，１０の出
力は差動アンプ１４に入力され、該差動アンプの
出力端子１５には第４図Ｃに示した出力が得ら
れ、コンパレータ１６，１７によつて、しきい値
電圧Vr＋及びVr−と比較される。また、光電素
子９，１０の出力はコンパレータ１８，１９によ
つてしきい値Vr＋と比較され、どちらか一方で
もVr＋よりも大きいとゲート２０の出力はＨと
なる。すなわちゲート２０の出力は、第４図に示
した感応領域ｄ，ｅ，ｆで“Ｈ”、不感応領域ｇ，
ｈで“Ｌ”となる。

第４図に示した各領域に撮影レンズが占位して
いる際のコンパレータ１６，１７の各出力とゲー
ト２０の出力との関係を第６図の表に示した。こ
の表から判るように、第４図の領域ｄにおいて
は、撮影レンズを最短距離撮影位置側に、また領
域ｅにおいては無限遠撮影位置側に移動させれば
焦点整合が得られるので、第６図の表からコンパ
レータ１６の出力が“Ｌ”ならば撮影レンズを最
短距離撮影位置側に移動し、コンパレータ１７の
出力が“Ｌ”ならば無限遠撮影位置側に移動させ
ればよいことが判る。コンパレータ１６，１７の
出力はゲート２１，２２を通してフリツプフロツ
プ２３に加えられる。

スイツチ２４，２５は夫々無限遠と最短距離撮
影位置に撮影レンズが到達したときに閉じられる
スイツチであつて、通常は開放されているからゲ
ート２１，２２は、コンパレータ１６及び１７の
出力がそのままフリツプフロツプ２３に加えられ
る。

一方、第６図の表から焦点整合領域ｆにおいて
は、コンパレータ１６，１７、ゲート２０の出力
はすべて“Ｈ”となるので、ゲート２６によりこ
れを検出し、その出力信号は、焦点整合モータの
停止信号としてゲート２７を通り、フリツプフロ
ツプ２３の出力信号と共にゲート２８，２９に与
えられる。従つてゲート２８，２９の出力と焦点
整合モータの回転方向及び停止との関係は、第７
図の表のようになる。点線枠内回路３０はゲート
２８，２９の出力に従い、焦点整合モータ３１を
回転させるための電力増幅部である。

３２の回路は被写体輝度に応じて、しかも不感
応領域においては撮影レンズを高速度で、感応領
域では撮影レンズを低速度で移動させるための制
御回路である。

３４は前記走査開始信号発振器であつて、第８
図ａに出力波形を示してある。３５は走査開始信
号発振器からのクロツクパルスによつて放電させ
られるコンデンサである。該コンデンサ３５は、
撮影レンズが感応領域に存在する場合はゲート２
０の出力が“Ｈ”であることから抵抗R1を通し
て充電され、一方不感応領域に存在する場合はゲ
ート２０の出力が“Ｌ”であることから抵抗R2
を通して充電される。

コンデンサ３５の充電電圧がインバータ３６の
しきい値よりも低い期間は該インバータ３６の出
力は“Ｈ”となる。従つて、抵抗R1よりもR2の
方の抵抗値を高くしておくことにより、第９図の
ａ及びｂに示すように、インバータ３６からは、
デユーテイー比の異なる波形、すなわち、不感応
領域時には“Ｈ”の期間の長い波形ａが、また感
応領域時には“Ｈ”の期間の短い波形ｂが、夫々
第９図ｃに示した走査開始信号に同期して出力さ
れる。インバータ３６の出力はゲート２７の入力
端子に入力され、“Ｈ”の期間だけ焦点整合モー
タ３１を回転させるから、撮影レンズは不感応領
域に存在するときは、感応領域に存在するときよ
りも高速で移動することになる。

更にインバータ３６の出力が“Ｈ”となる期間
は走査開始信号パルスに同期しており、走査開始
信号パルス周波数は、前述したように被写体輝度
に応じて増減するので、撮影レンズは被写体輝度
が高いときは被写体輝度が低いときよりも高速で
移動する。

このように不感応領域においては高速度に撮影
レンズが移動するが、前述したように不感応領域
では撮影レンズの適正な移動方向を判定できない
から、焦点整合位置から離れる方向に撮影レンズ
が移動することがある。このような場合に対応さ
せる目的で、撮影レンズが無限遠撮影距離または
最短撮影距離に達した際に動作してこれをそれら
の各位置から逆方向に移動させるためのスイツチ
回路が設けられている。第５図におけるスイツチ
２４は撮影レンズが無限遠撮影距離に達したとき
に閉じられるスイツチであり、またスイツチ２５
は撮影レンズが最短距離撮影位置に達したときに
閉じられるスイツチであつて、何れのスイツチも
それらが閉じられた際には、夫々が接続するゲー
ト２１またはゲート２２に対して印加される所定
のしきい値をアースする。従つて、夫々ゲート２
１，２２の入力端子が“Ｌ”となることにより、
フリツプフロツプ２３をそれまでの状態から反転
し、焦点整合モータの回転方向を変えて撮影レン
ズを適正な方向に移動させて焦点整合を得ること
ができる。

［発明の効果］ 本発明は上記の構成をもつことにより、撮影レ
ンズが焦点整合位置から離れている場合は高速度
で、焦点整合位置に近い場合は低速度で撮影レン
ズが移動されるので、構造の簡単な自動焦点整合
カメラでありながら迅速かつ高精度、高安定な自
動焦点整合機能が発揮される。特に被写体が感応
領域内に存在するならば、動的被写体に対しても
追従して焦点整合が可能となり、不感応領域の被
写体でも速やかに、感応領域内に入れることがで
きる。又、光電式焦点整合検出器は、撮影レンズ
を通過した光を使用するため、レンズ交換が可能
であるから、一眼レフカメラに実施するのに最適
である。

このように本発明を実施すれば、撮影レンズの
移動速度は被写体輝度に応じて増減し、感応領域
において被写体輝度が低くて焦点整合検出器の応
答が遅くなつてもそれに応じて撮影レンズの移動
速度を遅くするので、確実な焦点整合信号が得ら
れ、使用可能な被写体条件範囲の広い自動焦点整
合カメラを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光電式焦点整合検出器の配置例を示し
た図。第２図は光電式焦点整合検出器に用いる光
電素子の撮影レンズの繰り出しに伴う出力変化を
示した図。第３図は光電素子２個を使用した光電
式焦点整合検出器の概略図。第４図は第３図に示
した光電式焦点整合検出器の撮影レンズの繰り出
しに伴う出力変化を示した図。第５図は本発明自
動焦点整合カメラにおける構成回路の実例図。第
６図は第５図の回路の各点の出力と、第４図に示
した各領域との関係を示す表。第７図は第５図の
ゲート２８，２９の出力と撮影レンズの移動方向
及び停止との関係を示す表。第８図は自己走査形
イメージセンサの走査開始信号発振器の出力波形
ａと走査用パルス列ｂを示した図。第９図は第５
図に示した回路３２の出力を示す図。 １…撮影レンズ、６…光電式焦点整合検出器、
８…光分割器、９，１０…光電素子、２３…焦点
整合モータの回転方向を指示するフリツプフロツ
プ（焦点整合モータ回転方向制御回路）、２４…
無限遠用のスイツチ、２５…最短距離用のスイツ
チ、３０…焦点整合モータ用電力増幅器、３１…
焦点整合モータ、３２…焦点整合モータを不感応
領域では高速度で、感応領域では低速度で移動さ
せる制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮影レンズを通過した被写体光によつて、光
   電素子面上に形成される被写体像の最良焦点整合
   状態において極値をもつ電気信号を出力する自己
   走査形イメージセンサからなる光電式焦点整合検
   出器と、 撮影レンズの繰り出し位置の変化によつて異な
   る前記光電式焦点整合検出器の出力信号から、撮
   影レンズの適正な移動方向を判断し、撮影レンズ
   移動用の焦点整合モータの適正な回転方向と停止
   を指示する信号を出力する回路と、 焦点整合位置から大幅に離間しているために撮
   影レンズの繰り出し位置の変化によつても前記光
   電式焦点整合検出器からの出力変化が生じない焦
   点整合状態の検出不能な領域に撮影レンズが位置
   する場合には、焦点整合モータを高速回転させて
   撮影レンズを高速移動させる一方、焦点整合位置
   に近く、撮影レンズの位置の変化による前記光電
   式焦点整合検出器からの出力変化によつて焦点整
   合状態の検出が可能な領域に撮影レンズが存在す
   る場合には、焦点整合モータを低速回転させて撮
   影レンズをこの領域内で低速移動させる信号を出
   力する回路と、 イメージセンサの走査開始信号周波数を被写体
   像の輝度に伴つて増減させ、撮影レンズが上記焦
   点整合状態の検出可能な領域に位置している場合
   と上記検出不能な領域に位置している場合とで
   は、前記走査開始信号周波数に同期したデユーテ
   イー比の異なる矩形波信号を出力する回路と、 撮影レンズが無限遠撮影位置に到達したときに
   動作する無限遠用のスイツチと最短距離撮影位置
   に到達したときに動作する最短距離用のスイツチ
   を具え、これらスイツチの何れかが動作したとき
   には前記焦点整合モータの回転方向を制御する前
   記回路がモータを逆方向に回転させるスイツチ回
   路とから成ることを特徴とする自動焦点整合カメ
   ラ。