JPS58173706A - 合焦検出装置 - 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】 本発明は各種映倫機器、例えばレンズシャッタカメラ、
−眼レフカメラ等の一般的なカメラ、または、前記カメ
ラに対してムービーカメラと称される８ミリカメラ（シ
ネカメラ）あるいはテレビカメラ等、更には、ネガ焼付
けの際に用いられにリンターあるいは引伸機、またはス
ライド映。

軍機、オーバーへラドプロジェクタ、万能投影機等に好
適に使用し得る合焦検出装置に係る。上記の如き映倫機
器においては、人物、建物−感光紙、映写スクリーンあ
るいは部品等大々の用“途によって種類は異なるものの
、被対象物に対する焦点合せ操作を行うのが一般的であ
る。

本発明は手動操作によるか自動操作にょるがは直接関係
がなく、いずれの操作によってもよいものであるが、説
明の便宜上、また本発明を容易に■解融うべく、以下、
最近流行の−自動焦点検出装置付カメラ（以後、ＡＰカ
メラという）あるいはテレビカメラを例として説明する
。フィルム上あるいは撮影レンズの予定結１１面上に被
対象物（被写体）のピントのありた僑を結ばせるための
自動検出方法として幾つかの提案がなされていることは
周知の通りである。例えば、 （１）測距用の固定ミラーと可動者ラーとをカメラ本体
に設けるとともに近赤外線を射出する光源を付設してお
き、操作の際、前記光源を作動させるとともに可動ミラ
ーを動作させ、前記両ミラーを介して導かれる被写体か
らの反射赤外光を２個の光電素子で受光させるとくけ後
退させ、夫々の出力が所定条件を満すに至った時、それ
を合焦信号としてモータの駆動を停止させるとともに、
前記撮影レンズをロックするいわゆる基線距離計方式を
利用（１）　　光束または超音波を書写体に向けて投射
し、１腋被写体からの反射波が戻ってくるまでの時４９
）　　ｆ　Ｌ’　ヒ’）　ｗ　７　学会誌（１９８１年
、１ＩＩ３’４１．ｍ８号）の第（３１）　６３７頁乃
至６４４　（３Ｂ）’頁で紹介されているように、撮影
レンズの予定結俊面の中心位Ｉと弊価な位置に赤外発光
素子と複数のセンサーとを配設せしめるとともに該発光
電子がパルス発光を行いつる如く制御可能となしておき
、操作の際前記発光素子からのパルス状赤外光束な、前
記撮影レンズの投光用了パーチャを透過させて被写体に
投射させた後、該被写体面で反射される前記光束を撮影
レンズの受光用の了パーチャを介して複数のセンサー面
に導き、それぞれのセンサーからの出力を電気的に処理
することによって、前記撮影レンズを前進・後退させて
合焦を得る、通称ＴＴＬ形アクティブ自動焦点検知方法
静かそれである。

本願発勇は前記いずれの方法とも異なる方法を利用する
焦点検出装置であるが、パルス状の発光光束を利用する
という観点からみれば、前記■の形態に近いといえる。

゛前記山０の方法はある意味において有用なものである
と思料されるが、他方、下記のような不具合も存在して
いる。すなわち、センサーが感じるような外光の下で信
号光束（赤外ＬＩＣＤによる光束）を投射した場合、前
述のような信号光以外の外光の成分をもセンサーが拾っ
てしまうので該センサー上における信号光束の重心移動
検知に−りが生じ、結果として、合焦でないにも拘らず
合焦であるかの如く信号処理されてしまう危惧を免れ得
ない。そのため、第１図に示されるよ、うに、外光（ノ
イズ）を除去する「オフセット除去」手段（回路）が前
記刊行物に記載されているが、斯様な電気的な外光除去
手段（第２図参照）をもってしてもセンサーで感じたノ
イズを取り去ることは極めてむづかしく、赤外域透過用
のバンドパスフィルター等の光学的外光除去手段をも必
要とするので構造および制御が複雑である。

又、前記ノイズの除去にあたり、パルス状で得られるセ
ンサーＣＣＤの出力を、極性反転パルスにより１Ｉ１２
図（ｄ）の如き信号に変え、センサーに入射する光量に
対応する面積として促えることのできる該信号を積分し
、その差が零になった時をもって合焦が得られたものと
する方法から入れば、前記刊行物記載の技術はアナログ
的検出方法として位置づけられる１本発明の目゛的は、
叙上の如き外光ノイズによる悪影響を受けることのない
合焦検出装置を提供することにあり、具体的には、所定
とともに、該被対象物からの反射光束を実質的に２つ以
上の光電素子で受光させ、該光電素子の一方の出力を他
方の出力に対して位相をずらせた後に夫々の出力を合成
回路（処理回路）に導き、前記各光電素子の出力周波数
と異なる所定の出力周波数を検出することにより、前記
被対象物に対する合焦信号を得るようになした合焦検出
装置を提供することにある。更に本発明の他の目的は、
互いに位相差を有する所定の周波数により連続的に点滅
をくり返す発光光束を被対象物に向けて投射するととも
に、該被対象物からの反射光束を実質的に２つ以上の光
電素子で受光させ、夫々の光電素子からの出力を合成回
路（処ｍａ路）に導き、前記各光電素子の出力周波数と
異なる所定の出力周波数を検出することにより、前記被
対象物に対する合焦信号を得るようになした合焦検出装
置を提供することにある。換言すれば、本発明の主たる
特徴は処理をする前の少なくとも２つの光電素子からの
位相差をもつ出力周波数を因子とし、処理後の周波数変
動をモニターすることに、よりデジタル的に合焦（非合
焦）を検出するところにある。

以下、本発明に係る一実施例を添付図面に基いて説明す
る。図において、Ｌは簡略化して示される撮影レンズで
、一点鎖線で示す光軸０−Ａ上を前後方向（図における
左右方向）に移動できるように適宜の動力伝達手段を介
して駆動源、例えばサーボモータ８Ｍ（第４図参照）と
結合されている。

１は前記レンズＬに対して被対象物Ｐと反対側１図にお
いて右側）であり、撮影（投影）の際に必要な光路を邪
魔することのない位置に劇め下向きに設けられているｗ
１１発光素子で、この実施例においては赤外線１１党ダ
イオードが使用されている。Ｓ価な機能を果しうる好適
な他の光線としては、レーザ光がある。前記第１発光素
子１は駆動源た６パルスジエネレータＰＧに接続され、
所定の周期をもって連続的に点滅がくり返されるように
制御されている。

前記パルスジェネレータＰＧの出力周波数は、一定周期
で点滅する螢光灯などの照明光などを考慮し、それらが
ノイズの要因にならないような周波数と定めるのが好ま
しい。Ｍｌは前記第１発光素子１に対向して設けられて
いる第１ミラーで所定角度傾けられており撮影操作の際
、発光部子ｌが作動された時、そのパルス状の発光光束
を前記撮影レンズＬｔ−介して被対象物Ｐに向ける役割
りを果す。Ｆは撮影レンズＬがＬｌ、　Ｌ、およびり、
と光軸０・Ａ上を移動した時、それに対応してできる結
像面の位置を示す。すなわち、撮影レンズＬが線位置り
、にある時、予定結像面（例えば、フィルムが位置する
面あるいは撮倫１１）Ｆｌに被対象物Ｐの鮮明な倫が得
られ（合焦状１ｍ）、位置り、に移動した時に゛は結像
面（実際にはボケ倫ができるのだが）が前記予定結像面
Ｆ、に比して前方（図においてＦ、の位置よりも左側）
Ｆ、に移動（非合焦状態・一般には前ビンと称されてい
る）し、更に撮影レンズＬが位置り、に変位（た時には
結ｇＩＩ面が前記予定結像面に比して後方ｃ図において
Ｆ、の位置よりも右側）Ｆ、に移動（非合焦状態・一般
には後ビンと称されている）することを示す。

Ｍ、は光軸０−Ａを中心とし、前記第１ミラーＭｌと対
称的に位置づけられている第２建ラーで、被対象物Ｐに
より反射され、撮影レンズＬに入射する前記発光光束を
所定角度偏向させる役割りを果す。Ｍ３はその光路上に
配設した第３ミラー（半透過鏡）で、前記のように偏光
された発光光束を、（受光素子）は、複数（多数）のセ
グメントの集会体から成るものを２つの領域（２ｍ、２
ｂ　）に分けた状態でも、あるいは単に１つの、受光領
域しかもたない光電素子を使用してもよいが、実施例に
おけを光電素子２は、２個の光電素子２ａおよび２ｂか
ら成っている。尚、前記第１発光素子ｌからの発光光束
と、第１光電禦子の受光領域との関係は、被対象物に対
する７オ一カシング操作が完了（合焦状態をさす）−シ
た時、骸対象物からの反射光束が光電素子２ａおよび２
ｂ上であって、両者の境界線をはさんでｉＶ同一の面積
を占めるように関係づけられている。以上、第１光電子
ｌからの発光光束を追いかけて関連要素の構成を示した
が、この実施例においては光軸を中心として前記１１［
発光部子と対称的に醜２発光素子（赤外線発光ダイオー
ド）３が備えられており、作動の際、該素子３からの発
光光束は、票３ｉラーｙ３透過→醜２ＺラーＭ２で反射
→撮影レンズＬ通遍→被対象物で反射→撮影レンズＬを
再透過→ＩＩ　１　ｉラーＭ１で反射後、＃Ｅ１発光禦
子素子光路内にある第４建ラーｃ半透過鏡）で偏光され
、ｔＲＩ光電素子２と同様に、２個の光電素子４ａおよ
び４ｂから成る躯２光電禦子４上に到達し得るように他
の関連手段が配設されている。又、前記１１２発光素子
３の駆動は前述のパルスジェネレータＰＧに基因し位相
遅延回路Ｐ８（以下、フェーズシフターという）を介し
て行われるように制御されている。フェーズシフターＰ
８は前記第１発光素子１に供給される駆動周波数と同じ
周波数ではあるが、位相を１８０°ずらして第２発光素
子を点滅操作しうるように機能する。実施例においては
その周波数を２〜に ７　ＫＨ２の範囲会定めているが、これはそれ以上もし
くはそれ以下の周波数としてもよく、要は実質的にノイ
ズの要素による誤作動がないような範囲の周波数とする
ことである＝ また、被対象物Ｐに対する合焦時における前記第２発光
素子からの発光光束とＪｌｌｌＥ２光電禦子４（４ｍ、
４ｂ　）との関係は、前記鎮”１発光素子ｌと第１光電
禦子２　（２ｍ、２に＋　）と同様であるので、ここで
は詳細は省略する。　ＡｃｔおよびＡＣ２は前記夫夷の
光電素子２および４のうち、光軸からみて他方の素子よ
りも離れた位置にある素子２ａからの出力と、他方の素
子よりも近い位置にある４ｂかもの出力とを入力とし、
外光によるノイズを除去するとともに交Ｒ＃ＩＬＩＩｔ
分（信号分）の＾を増巾するためのＡＣアンプである。

斯様に素子２ａと４ｂとの出力を抽出し、他の素子の出
力を利用しないのは、別設した夫々の光電素子−２およ
び４上における、夫々の発光素子１および３に基づく光
束のスポットの移動度を焦点があったか否かの判別要素
として利用すれば事たりるからである。換言すれば、合
焦時における光束のスポットと、各光電素子との関係を
前述の如く設定しさえすれば、夫々の光電素子は１つの
受光領域のみをもつ各１つの素子で任える。

例えば一方の光電素子２は、１つの素子２＆（あるいは
２ｂ　）で、又、他方の光電素子４は１つの素子４ｋ　
（あるいは４畠）で任うことができるＪこの構成におけ
る合焦時の状態は、１つの光束のスポットの半分が素子
２ａの図において上側に、又、他の１つの光束のスポッ
トの半分が素子４ｂの図において上側に位置するように
なる）。勿論前記第３図における各素子からの、あるい
はそれ以上の数−の光電素子からの出力を目的に沿って
処理しうろことは言うまでもない。ＨＲＩおよび０２は
前記ＡＣアンプムＣ１およびＡＣ２と接続されている半
波整流器で、この実施例においては、交流波形の正方向
の成分だけを整流するように働く（第５図（ａ）を参照
のこと）。ＳＡＭは各半波整流器からの出力を取り込み
、処理するための加算器（合成もしくは処理回路と同義
）であり、これによって、２個号の和がとられる。

従って−いずれか一方の光電素子２１あるいは４ｂに大
部分の光束が入った非合焦の状態においては、それに対
応する半波整流器からの人力に応じた周波数信号のみが
出力され、合焦状態が得られた場合には、前記非会篇時
の２倍の周波数（２ｆ）信号が出力されることになる。

ＲＰは「双Ｔ型フィルタ」あるいはりダクシーンフィル
タと呼称される特定周波数除去回路で。

ここでは２ｆ信号を除去するように構成されている。

ＰＤはパルスジェネレータＰＧと同調して作動する同期
検波器Ｃ以下、フェーズディテクタ）で、パルスジェネ
レータＰＧの出力が正（発光素子！を付勢する場合）で
あり、前記加算器１舅からの出力が正の時は正の出力信
号ＶＰＤ　（第６図（ｂ）参照）を出力し、サーボアン
プ８ムを介してサーボモータ８Ｍを一方向に■転させ、
また、パルスジェネレータＰＧの出力が負（実施例にお
いては発光素子１が誠で、これと１８０＠位相差を有す
る周波によイイ り作動される発光素子３が僻勢されている場合をさす）
で、加算器８ＡＭからの出力が正の時は負の出力信号Ｖ
ＰＤを出力し、サーボアンプ８ムを介しさせ、一方光電
素子２および４からの出力が加算器８ＡＭに同Ｓｔの大
きさをもりて入力される状態に至った場合には、零出力
となってサーボモータ８Ｍへの電力供給を断ち、ムＦカ
メラにおいては適宜のロック手段を付勢させて撮影レン
ズＬを光軸０・ム上の所定位置に固定させることになる
。

次に作動順序について説明する。今、被対象物Ｐに対し
て、カメラあるいはテレビカメラ等の撮影レンズＬが向
けられ、適宜の手段を介シテノクルスジェネレータＰＣ
Ｉ作動させると、骸ノ々ルスジェネレータＰＧからの所
定の出力周波数が銅１発光素子ｌと第２発光素子３とに
作動電圧として供給きれ、従って、両光光素子はパルス
発光をくり返すことになる。ここで、前記発光素子３へ
の通電は、前記フェーズシフターＰｓにより前記発光素
子１に対して１８０＠の位相差（遅ｍｌ）を与えられる
ので、結果として前記両光光素子は交互にパルス状の１
発光を生ずることになる。第１発光素子１からの発光光
束は第４でラーＭ４を通過し、鮪１電ラーＭ１で偏光さ
れた後、撮影レンズＬを介して被対象物Ｐに当−接する
。しかる後の誼非対象物Ｐからの反射光束は再び撮影し
一ズＬを通過し、第２ミラーｙ２および鎮３きラニＭ３
”に′より偏向されて第１光電禦子２上にスポット光と
して到達する。一方、第２発−光素子３からの発光光束
は第３−ミラーＭ３を通過した後、前記第１発光素手か
らの発光光束の逆の順番を辿り、最後に第４ンラ−Ｍ４
により偏向された後１１１２ｙｔ、電禦子４上にスポッ
ト光として到達する。これら党−電素子の出力のうち交
流波成分は夫々のＡＣアンプＡｃｔおよびＡＣ２により
増巾され、従って外光尋のノイズ成分が除かれた状態で
半波整流器ＨＲＩおよびＨＲ２に導かれる。そして、該
半波整流器により交流波形の正方向の成分のみが取り出
されて加算器ＳＡＭに導入され、電気的な処理、実施例
においては２倍号の和がとられる。ここで、２カ所に別
設した光電船 素子２および４それぞれにおける２つの受麦領斌（とり
もなおさず光電素子２ｍ、２ｂもしくは４ｍ、４ｂを指
す。）のうち、例えば光を素子２ａと４１とに前記発光
光束の大部Ａっているか、その逆に光電素子２ｂと４ｂ
とにより多くの光束が当っている様な非合焦の場合、前
記加算器ＳＡＭの出力ＶＳは極端に述べるならば光電素
子４からの所定の周波数出力を無視した出力あるいは光
電素子２からの周波数出力を無視した出力を出す。その
後、特定周波数除去回路により信号成分に含まれるノイ
ズの除去された出力が７エズデイテクタＰＤにより直流
電圧に変換され、基準電圧（合焦時に得られる電圧）に
対してその電圧値が低い場合を前ビンと定めてあれば、
サーボアンプ８ムおよびサーボモータ８Ｍを介して操影
レンズＬを被対象物側に自動的に移動させ、７エーズデ
□イテクタＰＤの出力電圧が基準電圧よりも高い場合は
、前記と逆方向に撮影レンズＬを移動させる。このレン
ズ移動に伴−う光電素子２および４上の連続的な光束の
移動に従った出力を遂次検出゛していき、前記両党電素
子からの出力が得られ、前記加算器８ＡＭにより、各光
電素子の出力周波数の２倍の値が得られるようになる（
合焦完了なさす）と、特定周波数除去回路ＲＦによりそ
の２を周波数が除去され、フェーズディテクタＰＤの出
力が零となり、レンズ駆動のための通電が断たれる。被
対象物Ｐが移動物体であり、これに対して常に合焦を得
る必要があるならば、これまでに述べてきた動作・制御
がくり返されることになる。− 以上は光電素子が２つあり、かつ、それに対応して夫々
一対の光電素子が２カ所に配設されている夷ｍ稠につい
て説明したが、以下の構成もしくは制御をもってしても
本願の所期目的が達成されることに留意すべきであろう
。

（１）夫々の一対の光電素子は１個ずつでも、又、多数
のセグメントの集合体から構成されていても差し支えな
い。

（１）複数（１！施例においては２つ）の発光素子の点
滅周期をずらす代りに、光＊＊子を介して得られる周波
数出力の所定数の出力を同様の手段を用いてずちしても
よい。要は１合成回路紀導かれるまでの電気的処理手段
において、１合焦検出に必要な複・数の周波数の間に位
相差を設けることである。

（至）合成（処ＩＩ）′回路として加算器を例としたが
、本ｉＩ＆：いう目的を達成しうる電気的処理手段はこ
れに限られるものではない。

噛り位相差も！８０°に捉われることはなく、又、個々
の周波数も同一周波数と定めることなく異ならしぬても
よい。

Ｍｌつの受光素子と、前記実施例等から判明する様に、
合焦検出に必要な２つあるいは３つ等、複数の受光領域
（光電禦千数と同義と考えてよい）との組会わせであり
てもよい。例えば、ｌｌ！３図を例にとって説明するな
らば、Ｍ２Ｎ光禦子３、ｌｊ４４ｔ５−Ｍ４ｊｄよびｊ
１２光電禦子４を削除した構成でありてもよく、更に各
要素の配列を考えた場合、ｗｔｓミラーＭ３をなくすこ
とも可能である。その場合、光電素子２ａがそのま〜光
電素子２として適用され、光電素子２ｂは光電素子４の
役割りを果すことになる（発光光束が両素子の中央にお
いて受光された時を合焦完了状態とする構成および信号
処理は本文に記載された通り°である）。また、轟然の
ことながら、それら光電素子のうちの周液数出力を、他
方のそれに比して前記７エーズシ７ター等により位相差
をつければ第４８！１１におけるムＣアンプかう撮影レ
ンズまでの図が七〇ま一適用でき、作動順序ないしは処
ｉｍ＊序を説明することができる。

斯様な構成にすれば、光電素子を複数個設けける場合に
比較して構成が簡単ですみ、より有利である。

ｑ−一実施例ようなレンズ透過光を用いる所謂ＴＴＬ形
でなくとも、例えばカメラの前面部に発光素子およびそ
れに関係づけて受光素子を配した構成にすることも、あ
るいは、その組合せの構成とすることもできる。

（ｖ陳に、自動的でなく、例えばスライドプロジェクタ
−にせよ、一般カメラにせよマニュアル操作により焦点
会せをする装−にも適用でき、その場合、金魚信号が得
られた時、その信号を基にして合焦完了を表示するラン
プ弊適宜の表示手段を付勢するようにしておけば一層便
利である。

いずれにせよ、前記実施例から理解されるように、本願
発明は外光あるいは光電素子（受光素子）都のバラツキ
がノイズの要因となるようなアナログ処−による合焦検
出装置ではなく、合焦検出に用いられる合成（ＪＷｌ＆
ｌｌ）回路に入る前の、光電素子に関係する複数の所定
周＃Ｉｉ数出力と、合成回路から出力される周液数との
変動に基いて合焦を得るようになしたデジタル処理によ
る合焦検出装置であるので前記の如きノイズによる誤作
動は生ぜず極めて精度の高い合焦が得られるという利点
を有する。又、構成も簡単ですむので種々の装置紀おけ
る合焦検出装置の組立てに要する時間も軽減でき、工業
生産上有利である効果も奏せられる。

【図面の簡単な説明】

ｔ／Ｒ１図はＴｉＬ形γクチイブ方式を用い、アナログ
的に被対象物に対する合焦検出を行う従来例の概略を示
す図である。 第２図は従来例（第１８！１１）における外光除去のた
めの信号のやりとりを示す説＠図である。 １１３図は本発明に係る一実施例で・あり、勢に撮影レ
ンズが移動したとき、合焦であるか非合焦であるかによ
り被対象物の焦点面が予定結像面に対してどのように変
位するのかを説＠Ｌ１また、発光素子および光電素子Ｃ
受光素子）醇の１つの配列を示す概略図である。 属４図は本発明に係る一実施例の制御系統を示すブロッ
ク図である。 第５図は本発明に係り、合焦・非合焦時にあられれる合
成回路からの出力と、フェーズディテクタからの出力を
示すための図である。 ｌおよび３はｊｌｌＥｌおよび第２発光素子、２および
４は票！およびｊｌ１２ｆ電（受光）素子、Ｌは撮影レ
ンズ、Ｍｌ乃至Ｍ４はミラー、Ｆは予定結像面、０・ム
は撮影レンズの光軸、Ｐは被対象物、Ｐａｌはフェーズ
シフタ、Ａｃ１およびムＣ２は交流アンプ、　Ｈｌｔお
よびＢ２は半波整流器、８ＡＭは合成回路％ＲＦは特定
周液数除去回路、ＦＤは７エーズデイテクタ、Ｓムはサ
ーボモータ、ＳＭはサーボモータ。 代理人　桑　原　義美 ｆ５図 昭和５７年４月７日 特許庁長官島　１）春　樹　殿 １、事件の表示 ２　発明の名称 合焦検出装置 ３　補正をする省 事件との関係　特許出顆人 住　所　　東京都新宿区西新宿１丁口２６番２号名　称
　（１２７）小西六写真工業株式会社居　所　　東京都
日野市さくら町１番地６、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ７６　　補正の内容 明細書第２ｏ頁１５行目と１６行目との間に次の文を挿
入する。 ｒ　（ｖｉｉｌ　）　　発光素子に対する発光波形は実
施例に示す正弦波形でな（ともよく、例えば周期的な矩
形のパルス波形でもよい。その場合、周波数力９ント手
段を合成回路の出力端と同期検波器との間に設け、合成
回路の出力が所定レベル以上の場合の周波数を力９ン卜
するよう和しておけば、合焦時には発光周波数の例えば
２倍の周波数を、また、非合焦時には発光周波数と同一
の周波数を求めることが出来、従って実施例と同様の結
果をうろことができる。］

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の周波数により連続的に点滅をくり返す１つ
   もしくは２つの発光光束を被対象物に向けて投射すると
   ともに、該被対象物からの反射光束を実質的に２つ以上
   の光電素子で受光させ、＃光電素子の一方の出力を他の
   出力−に対して位相をずらせた後に夫々の出力を合成回
   路（処理回路）に導き、前記各光電素子の出力周波数と
   異なる所定の出力周波数を検出することにより、前記被
   対象物に対する金魚信号を得るようになした合焦検出装
   置。
2. （２）互いに位相差を有する所定の周波数により連続的
   に点滅をくり返す発光光束を被対象物に向けて投射する
   とともに、該被対象物からの反射光束を実質的に２つ以
   上の光電素子で受光させ、夫夷の光電素子からの出力を
   合成回路（処理回路）に導き、前記各光電素子の出力周
   波数と異なる所定の出力周波数を検出することにより、
   前記被対象物に対する合焦１信号を得るようになした合
   焦検出装置。