JPH0376722B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スチルカメラ、シネカメラ、ビデオ
カメラ等の自動焦点調節装置に関する。特に被写
体に超音波や近赤外光を投射し、それを受信して
測距を行なういわゆるアクテイブタイプの測距装
置と、被写体からの光線を受光して測距を行な
う、いわゆるパツシブタイプの測距装置の両者を
備えた、いわゆるハイブリツトタイプの自動焦点
調節装置に関する。

２つの測距装置を比較すると、アクテイブタイ
プは、低輝度被写体に対しても問題なく測距で
き、又、被写界深度の浅い近距離で信号のSN比
が高くなるため一般に精度が高く、さらに測距不
可能な被写体が少ないという長所を持つ反面、投
射エネルギーの制約から、測距可能な遠方被写体
距離に限界があり、又、同じ理由で投射エネルギ
ーに対する反射率の低い被写体に対しても測距限
界がある。又、エネルギーを投射するため、消費
電力が大きいという短所も有している。これに対
してパツシブタイプは、測距可能距離や被写体反
射率に関する限界がなく、又、消費電力が小さい
という長所を有する。その反面、低輝度被写体は
測距できないか、測距できても測距に長時間
（0.5秒程度）を要するため特に動体に対して測距
応答遅れを生ずる。又、被写体の画像処理を行な
うためシステムが複雑化する。さらに低コントラ
ストパターンなど、測距不可能な被写体がアクテ
イブタイプに比して多いという欠点を有する。

本発明は上述従来例の欠点を除去するために、
アクテイブとパツシブの両方式の測距装置を備
え、被写体条件によつて、好適な方式を自動的に
選択使用する自動焦点調節装置である。又、両方
式が自動的に切換えられる際に切換え条件にヒス
テリシスを持たせることにより、測距方式間のヒ
ンパンな切換わりによつて生じる焦点制御信号の
不安定性を改善するものである。

そして本発明の特徴とするところは、被写体へ
向けて光を投光する投光手段と前記被写体から反
射された前記光を受光する第一の受光手段を有し
前記第一の受光手段の受光状態に基づき撮影レン
ズのレンズを移動させて焦点調節を行う第一の焦
点調節装置と、前記撮影レンズの撮影光を受光す
る第二の受光手段を有し前記第二の受光手段の受
光状態に基づき前記レンズを移動させて焦点調節
を行う第二の焦点調節装置とを有する撮影装置の
自動焦点調節装置であつて、前記第一の受光手段
の受光量を検出する検出手段、前記検出手段の受
光量に関する受光信号を高い第一のレベル信号と
低い第二のレベル信号で比較する比較手段、前記
第一の焦点調節装置が作動している状態で前記受
光信号が第二のレベル信号より低くなると前記第
二の焦点調節装置を作動させ、前記第二の焦点調
節装置が作動している状態で前記受光信号が前記
第一のレベル信号より高くなると前記第一の焦点
調節装置を作動させる制御手段、を具備すること
にある。

特に第１の測距装置であるアクテイブタイプの
測距装置としては、たとえば、特公昭54−9054に
詳細に述べられている。１ケの光源と、２画素の
受光素子を使用したいわゆるアクテイブ差動型の
測距装置が使用できる。又、第２の測距装置であ
るパツシブタイプの測距装置としては、ビデオカ
メラの映像信号の高域成分を用いて画面の精細度
を検出し、精細度が最大となるように撮影レンズ
を制御する、いわゆる山登り制御による測距装置
が使用できる。この方式については、NHK技術
研究報告、昭40第17巻、第１号、通巻第86号に石
田・藤村により「山登りサーボ方式によるテレビ
カメラの自動焦点調整」として詳細に述べられて
いる。

第１図は本発明の実施例で１は被写体、２は撮
影レンズ、３は投光レンズ、４は光源、５は受光
レンズ、６は受光素子、７はモータ、８はアクテ
イブタイプの測距回路、９は撮影素子、１０はビ
デオカメラ回路、１１はゲート、１２はハイパス
フイルター、１３は検波器、１４はピーク検出回
路、１５はパツシブ測距回路、１６は切換回路で
ある。

第２図は被写体条件と、２つの測距装置の分担
領域を示す図、第３図は被写体距離と受光信号レ
ベルの関係及び、ヒステリシスを示すグラフであ
る。第４図は切換回路１６の詳細説明図、第５図
はフローチヤート、第６図は他の実施例の説明図
である。

まず、第１図において、光源４及び受光レンズ
３により被写体１上に投影された光源像は被写体
上で拡散反射し、その一部を受光レンズ５で受
け、近接した２画素のセンサーを内蔵する受光素
子６上に結像させる。モーター７によつて駆動さ
れる撮影レンズ２の繰出し繰込みに連動して光源
４及び受光素子６が図示矢印の如く変位し、三角
測距を行なう。この場合、測距視野は合焦時は常
に撮影レンズ光軸上にあり、パララツクスのない
測距を行なつている。そして、アクテイブ測距回
路８は受光素子上に結像される光源像の重心が常
に２画素のセンサーの境界線上に来るように、サ
ーボ系の一部を構成している。

次に、パツシブ測距回路１５について説明す
る。

撮影素子９により光電変換された画像信号は、
ビデオカメラ回路１０により、たとえばNTSC方
式の映像信号に変換される。この信号のうち、ア
クテイブ測距回路８による測距視野と同一の視野
からの信号のみをゲート１１により取出し、ハイ
パスフイルター１２によりその高域成分が抽出さ
れ、検波器１３で検波された後、ピーク検出回路
１４により高域成分が最大となるようにモータ７
によつて撮影レンズ２が制御される。１７はモー
タ駆動回路である。次に２つの測距回路のうちの
一方を選択してモータを動かす切換回路について
説明する。アクテイブ測距可能範囲は、被写体の
反射率と被写体距離をパラメータにして表わすと
第２図のＡゾーンとなる。又、従来、Ｂゾーンに
ある被写体に対しては、一律に、撮影レンズを過
焦点距離あるいは無限距離に設定していたが、本
発明では、Ｂゾーンはパツシブ測距回路によつて
撮影レンズを制御する。Ｃゾーンは後述するヒス
テリシスを有するゾーンである。

今、第２図の反射率50％の条件下で被写体距離
を変数にして受光素子６で受ける受光信号レベル
を第３図ａに示す。ここで、V_Lは、第２図のＢ，
Ｃゾーンの境界に相当する距離の被写体に対する
受光信号レベル、V_NはＡ，Ｃゾーンの境界での
受光信号レベル、V_MはV_LとV_Nの中間の値を有す
る受光信号レベルである。ところで、方式の異な
る２つの測距方式にて同一距離の被写体を測距し
た場合は測距原理の違いのため、微妙に測距結果
に差が生じるのが常である。又、切換のための信
号である、受光信号レベル自体も、外光ノイズ
や、回路に混入する電気ノイズのため時間的な微
小変動を伴なう。この結果、アクテイブとパツシ
ブの方式切換条件下でモータ制御信号が不安定と
なり、撮影レンズがハンテイングを生じたり、ピ
クツキを生じたりする。

この撮影レンズの不適切な動作を安定化するた
めに２つの測距方式を切換えるための条件ヒステ
リシスを持たせる事が有効である。すなわち、第
２図で被写体がＡゾーンの中にありアクテイブ測
距回路が選択されている時に、受光信号レベルが
下がつていた場合は、レベルがV_Lより小さくな
つた時にパツシブ測距回路に切換え、逆に被写体
がＢゾーンの中にあり、パツシブ測距回路が選択
されている時に受光信号レベルが上がつていた場
合は、レベルがV_Nをこえた時にアクテイブ測距
回路に切換える。

ところでＢゾーンにてパツシブ測距回路が選択
されている場合であつても、受光信号レベルをモ
ニターするためにアクテイブ測距回路自体は作動
させておく必要があるが、モニターを行なうだけ
であるので、光源４の点灯は、間欠的であつても
よく、消費電力を小さくすることができる。

第３図ｂは、反射率が50％の被写体が１ｍから
無限までを移動した時にどちらの測距回路を選択
しているかを示す図である。今、被写体が１ｍに
ある場合はアクテイブ測距回路が選択されてい
る。被写体が無限方向へ移動した場合、受光信号
レベルは距離の２乗に比例して減少してゆく。そ
して、ある距離、すなわち第２図のＢ，Ｃゾーン
の境界の距離で受光信号レベルがV_Lをこえると、
切換回路１６によりパツシブ測距回路１５の出力
により、モータ７が制御される。これ以後、被写
体が無限遠方に移動する間、パツシブ測距回路が
選択され続ける。逆に、被写体が無限から至近方
向へ移動した場合、受光信号レベルは徐々に増加
し、ある距離、すなわち、第２図のＡ，Ｃゾーン
の境界の距離で、アクテイブ測距回路に切換えら
れ、以後、１ｍの距離までこの回路が選択され続
ける。

次に第４図，第５図にて切換回路１６を詳述す
る。

第４図にて切換回路１６は、V_Nレベル規定回
路１６−１，V_Lレベル規定回路１６−２、第１
と第２のコンパレータ１６−３，１６−４及び
CPU１６−５より成る。

V_N及びV_Lレベル規定回路は、電源から抵抗で
分割して所定の電圧を作り出す回路で、V_Nレベ
ル規定回路の出力は、第１のコンパレータのマイ
ナス入力にV_Lレベル規定回路の出力は第２のコ
ンパレータのプラス入力に接続されている。又、
アクテイブ測距回路から出力される受光信号（以
下このレベルをＶとする）は、第１のコンパレー
タのプラス入力、及び第２のコンパレータのマイ
ナス入力に加えられる。２つのコンパレータから
は1or0のデジタル出力がCPU１６−５に入力さ
れる。一方、アクテイブ測距回路８及びパツシブ
測距回路１５からはCPUに対し、それぞれモー
タを正回転又は逆回転させるための信号が入力さ
れている。CPUからモータ駆動回路１７に対し、
正回転又は逆回転させるための信号が出力され
る。第５図に示すCPU１６−５内のプログラム
のフローチヤートに従つて切換回路１６の動作に
ついて説明する。本装置が不図示の電源に接続さ
れると、アクテイブとパツシブの両回路は作動を
開始する。この時点ではまだモータ７はどちらの
回路からも制御されておらず、停止している。次
に、受光信号レベルＶがＶ＜V_Lを満たさないと
アクテイブ測距回路が選定され、この出力により
モータ７が制御される。Ｖ＜V_Lを満たし続けて
いればそのままアクテイブ測距回路が選択され続
けるが、そうでない場合はパツシブ測距回路に切
換わり、この出力によりモータが制御される。同
時に、CPUからの信号により、アクテイブ測距
回路は、前述のように受光信号レベルのモニタリ
ングのための動作に移る。

次にＶ＜V_Nを満たさない場合はパツシブ測距
回路が選択され続け、そうでない場合はアクテイ
ブ測距回路に切換わり、測距用の光源はモニタリ
ングの動作から測距用の動作に移る。

この実施例はアクテイブ方式に重点をおいた切
換を行なつているため、信頼性の高いハイブリツ
ド方式となる。

さらに、２つの測距回路の切換条件としては、
上に述べた受光信号レベルの他にも種々考えられ
る。

たとえば、第６図に示す如く、検波器１３の出
力を利用することもできる。

第６図は被写体の検波器出力をたて軸にとり撮
影レンズのデフオーカス量を横軸にとつてあらわ
したものでイは被写体の輝度及びコントラストが
高い場合、ロはコントラストが低い場合又は
輝度が低い場合に相当する。まず(ロ)の場合を考え
ると、回路ゲインを上げて強制的に検波出力を高
めてパツシブタイプの測距を行なうこともできる
が、Ｓ／Ｎの悪い信号であるため、モータ制御の
安定性に欠ける。

従つてこの領域は無条件にアクテイブタイプで
測距を行なう。

次にイの場合は検波器出力のＳ／Ｎが高いため
ハイブリツドタイプで測距を行なうことができ
る。すなわち、大きくデフオーカスしていて、検
波器出力がV_N′より小さい場合はアクテイブ測距
回路により撮影レンズを制御し、検波器出力が
V_N′より大きくなつたところで、パツシブ測距回
路に切換え、合焦状態になるよう撮影レンズを制
御する。次に、被写体条件が変化するか、急に大
きくボケるかなどして検波器出力がV_L′より小さ
くなつた場合には再びアクテイブ測距回路に切換
え、この出力によりモータを制御する。切換回路
は第１の実施例の場合と同様な構成が可能であ
る。

この実施例の場合は、被写体輝度が高くコント
ラストの高いパツシブ測距に有利な場合のみパツ
シブ測距を行なうため、総合的に低消費電力で、
信頼性の高い測距システムとなる。

以上述べた様にハイブリツド方式とし、自動的
に切換えることにより、測距精度が高く、信頼性
の高いシステムを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例を示す回路構成図。
第２図は本願発明における第１と第２の測距装置
の分担領域を示す図。第３図ａ，ｂは被写体距離
と信号レベルの関係を示す図。第４図は切換回路
図。 本発明実施例の、１…被写体、３，５…合焦用
レンズ、４…発光素子、６…受光素子、８…第１
の測距装置、１５…第２の測距装置、１６…切換
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被写体へ向けて光を投光する投光手段と前記
   被写体から反射された前記光を受光する第一の受
   光手段を有し前記第一の受光手段の受光状態に基
   づき撮影レンズのレンズを移動させて焦点調節を
   行う第一の焦点調節装置と、前記撮影レンズの撮
   影光を受光する第二の受光手段を有し前記第二の
   受光手段の受光状態に基づき前記レンズを移動さ
   せて焦点調節を行う第二の焦点調節装置とを有す
   る撮影装置の自動焦点調節装置であつて、前記第
   一の受光手段の受光量を検出する検出手段、前記
   検出手段の受光量に関する受光信号を高い第一の
   レベル信号と低い第二のレベル信号で比較する比
   較手段、前記第一の焦点調節装置が作動している
   状態で前記受光信号が第二のレベル信号より低く
   なると前記第二の焦点調節装置を作動させ、前記
   第二の焦点調節装置が作動している状態で前記受
   光信号が前記第一のレベル信号より高くなると前
   記第一の焦点調節装置を作動させる制御手段、を
   具備することを特徴とする自動焦点調節装置。