JPS5913206A - 合焦制御装置 - 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】 本発明は、光学カメラ、テレビジョンカメラなどの撮像
装置における撮像レンズの合焦制御装置に関する。

このような撮像装置においては、撮像時に被写体までの
距離に応じて常に正確に撮像用レンズの焦点調整を行な
わなければならない。

そこで、撮像操作を容易にし、かつ常に正しい焦点状態
で撮像を行なうため、被写体までの距離に応じて自動的
に焦点調整が行なわれるようにした自動焦点調整装置、
いわゆる自動合焦装置が広く使用されるようになってき
た。

ところで、このような自動合焦装置としては。

従来から種々の方式のものが提案されているが。

そのうちの一つに、同一被写体により２つの像を得、こ
れら２つの像の間の距離が撮像レンズの合焦状態に応じ
て変化するようにし、これら２つの像の間の距離が所定
値に収斂するように撮像レンズの位置を変化させて合焦
を行なうようにした方式のものが知られている。　その
−例を第１図に示す。

図において、１は撮像レンズ、ＩＡ、１１３はレンズ１
の端部、２はレンズ１の結像面に配置された撮像素子、
３Ａ、３Ｂは反射鏡などから成る光線分岐手段、４は一
次元固体イメージセンサなどの光電変換素子、４Ａ、４
Ｂはイメージセンサ４のＡ部分とＢ部分、５は２値化回
路、６は分配回路、７は相関器、８は制御信号発生回路
、９はピーク検出器、１０はレンズ駆動信号発生回路、
１１はレンズ位置駆動装置である。

図示してない被写体の像はレンズ１により未露いるが、
このとき、レンズ１の一方の端部ＩＡを通過した光ＬＡ
は２反射鏡３Ａによってイメージセンサ４のＡ部分４Ａ
に投映され、他方の端部ＩＢを通過した光ＬＢは反射鏡
３ＢによってＢ部分４Ｂに投映されるようになっている
。

−次元固体イメージセンサ（以下、単にセンサという）
４は直線状に等間隔で配列された多数のフ第１・ダイオ
ードなどの光電変換素子からなり。

−次元光パターンを電気信号として直列に読み出す働き
をするものである。その光電変換素子を２分割してＡ部
分４ＡとＢ部分４Ｂとを設け、レンズ１に対して撮像素
子２と等価な位置に配置しである。

そして、このとき２反射鏡３Ａと３Ｂの傾きを適当に設
定し、レンズ１が合焦位置にあるときに端部ＩＡを通過
した光ＬＡによりＡ部分４Ａに結像された被写体像（こ
れをＡ像という）と、端部ＩＢを通過した光ＬＢにより
Ｂ部分４Ｂに結像された被写体像（これをＢ像という）
との間の距離ｄが所定値ｄｏになるようにしておく。

そうすると、レンズ１が実線で示した合焦位置より被写
体の方に近い破線で示すような位置にあったときには、
光ＬＡ、ＬＢの光路も破線で示すようになってセンサ４
におけるＡ像とＢ像の間の距離ｄは所定値ｄｏより小さ
い値ｄ１となり２反の光路も鎖線で示すようになり、こ
のときにはＡ像とＢ像との間の距離ｄは所定値ｄｏより
大きい値ｄｂとなる。

従って、センサ４から読出した信号を適当な回路で処理
し、Ａ像とＢ像との間の距離ｄを表わす信号を得、これ
が所定値ｄＯに収斂する方向ζこレンズ１の位置を制御
すれば自動的に合焦制御力５行なわれ、被写体までの距
離が変化しても常をこ正しい合焦状態が得られることに
なる。

次に、センサ４から読出した信号の処理をこつＧ）で説
明する。

制御信号発生回路８からの読出クロックＬＣ’？こよっ
てセンサ４が駆動されると、Ａ部分４Ａ及び１３部分４
Ｂの光電変換素子に投映さ′Ｉ″′してＧ）るＡ像とＢ
　Ｉ＆の光学像は時系列的に読出されて映像イ言号とな
る。

、こうして映像信号に変換された信号Ｇま２イ直イヒ回
路５て２値化された上で分配回路６ζこよりＡ像による
２値化映像信号ＤＡとＢ像による２イ直イヒ映像信号１
）Ｂに分離されて相関器７に入力される。

この相関器７は例えば第２図に示すような構成のもので
、Ａシフトレジスタ７ＱＡ、Ｂシフトレジスタ７０Ｂ、
２進カウンク７１．アト゛レスカ■ンンク７２．ｇＸ−
ＮＯＲゲート（排１的否定論理和ゲート）７３．ＡＮＤ
ＮＯゲート　、　　７５　Ａ　。

７５Ｂ、　　　７６Ａ、　　　７６Ｂ、　　ＯＲゲー　
ト　７７　Ａ。

７７Ｂ、インバータ７８　Ａ、　　７８　Ｂ、　　遅延
素子７９からなる。

そして、制御信号発生回路８からの信号１ηが論理ｎ　
Ｏ１１になっているときには、ＡＮＤＮＯゲート　Ａ、
７５　Ｂが能動化され、ＡＮＤゲート７６Ａ。

７６Ｂは閉じられたままとなるので、Ａシフトレジスク
７０Ａの出力は能動化されているＡＮＤゲート７５Ａに
よりＯＲゲート７７Ａを介して自己の入力に帰還され、
同様にＢシフトレジスタフ０Ｂの出力も能動化されてい
るＡＮＤゲート７５ＢによりＯＲゲ、−＋−７７Ｂを介
して自己の入力番こ帰還される゛循環モードパとなり、
信号ｍが論理゛１“になったときには、ＡＮＤゲー１−
７５Ａ、７５Ｂは閉じ、ＡＮＤゲート７６Ａ、７６Ｂが
能動化されるため、このときには能動化されているＡＮ
Ｉ）ゲー１−７６　Ａと７６ＢによりそれぞれＯＲ，ケ
ート７７Ａ、７７Ｂを介してＡシフ１−レジスタ７０Ａ
には２値化映像信号ＤＡが入力可能にされ、Ｂシフトレ
シスタ７０Ｂには２値化映像信号ＤＢが入力可能にされ
る゛読込モード′”となる。

一方、この信号ｍはセンサ４から映像信号が読出される
ときたけ論理“１″になる。

そこで、い才被写体の明るさなどで決まる所定の周期ご
とのセンサ４からの映像信号の読出しが開始し、信号ｍ
が論理°°１′′になると、２値化映像信号（以下、単
にデータという）　ＤＡがＡシフトレジスク７０Ａに入
力され、ついでデータＤＢがＢシフトレジスタ７０Ｂに
入力される。なお。

この“読込モード“では、ＡＮＤゲート７５Ａ。

７５Ｂが閉じられているため、各シフトレジスタ７０Ａ
、７０Ｂに既に入力されていたデータはオーバーフロー
されて消失する。

次に、センサ４からの映像信号の読出しを完了し、新し
いデータＤＡ、ＤＢがそれぞれのシフトレジスタ７０Ａ
、７０．Ｂに入力されてしまうと。

信号Ｉｎは論理ｕ　Ｏ＋＋に戻り、゛循環モード゛に切
換えられる。そして、この°°循環モード“の中で所定
の回数Ｎ回にわたる比較サイクルが繰返えさこの比較サ
イクルが開始すると、制御信号発生回路８から２つのク
ロックＣＬＫＡ　、　　ＣＬＫＢが発生され、これによ
りＡシフトレジスタ７０ＡとＢシフトレジスタ７０Ｂは
シフト動作を行ない。

入力されていたデータＤＡ　（！：ＤＢを各クロックご
とに１ビツトづつ出力し、これらをＥＸ−ＮＯＲゲート
７３に入力する。なお、このときにはＡＮＤゲー）７５
Ａ、７５Ｂが能動化されている゛°循環モード“にある
から、それぞれのデータＤＡ。

ＤＢはシフトされるごとに入力に帰還され、消失するこ
とはない。

さて、ＥＸ−ＮＯｆｔゲート７３は、その２つの入力が
いずれも論理ＩＴ　Ｉ　＋＋となったとき及びいずれも
論理゛′０′”吉なったときだけその出力が論理ＩＩ　
ＩＩ＋になるように動作する。従って、このゲート７３
の出力はＡシフトレジスタ７０Ａから１ビツトづつ出力
されるテ゛−タＤＡと、Ｂシフトレジスタ７０　Ｂから
１ビツトづつ出力されるデータＤＢの各ビットがいずれ
も論理１１１１＋又は論理ｌｌ０ＩＩとなっていたとき
、つまり２つのデータＤＡとＤＢの論理が一致したビッ
トごとに論理゛°１゛になる。そして、このＥＸ−ＮＯ
Ｒゲート７３の出力は制御信号発生回路８からのストロ
ーブパルスＳＴＲと共にＡＮＤゲ゛−ドア４に入力され
、その出力はシフトレジスタ７０　Ａ、、　　７０　Ｂ
からのデータＤＡ、、ＤＩ３の各ビットごとの取出しに
同期して２進カウンタ７１のカウント入力に供給される
。

２進カウンタ７１は制御信号発生回路８から遅延素子７
９を介して供給されるパルスｎによってリセットされる
が、このパルスｎはＮ回に４つたって繰り返される比較
サイクルの各サイクル開始ごとに、それに僅かに先立っ
て発生される。従って。

この２進カウンタ７１の出力データＹは比較サイクルが
完了するごとに、そのザイクル内でＡシフトレジスタ７
０Ａ（！：Ｂシフトレジスタ７０Ｂから読出されたデー
タＤＡ　（ｌ！：ＤＢの各ビット間での一致した回数を
表わすことになる。

アドレスカウンタ７２は制御信号発生回路８から供給さ
れるパルスｍｔによってリセットされ。

パルスｎによってカウントアツプされる出力データＸを
発生する。そして、上記パルスｍｔは制御信号ｍの立下
りエツジに同期して発生するようになっているから、結
局、このアドレスカウンタ７２の出力データＸは、°°
循環モード゛に入ってＮ回にわたり繰り返される比較サ
イクルの、各サイクルの始めからの回数を表わすことに
なる。

さて、こうしてＮ回にわたり繰り返される比較サイクル
が開始して最初の第１回目の比較サイクルが完了すると
９次の第２回目の比較サイクルに入る前に、制御信号発
生回路８から１個のシフトパルスがＢシフトレジスタ７
０Ｂに供給され、これによりＢシフトレジスタ７０Ｂの
データＬ）Ｂは１ビツトだけシフトされ、そのあとで第
２回目の比較サイクルに入り、Ａシフトレジスタ７０Ａ
のデータＤＡに対して１ビツトだけシフトシているＢシ
フトレジスタ７０Ｉ３のデータＤＢとの間での比較が行
なわれ、そのときの各ビット間での一致回数が２進カウ
ンタ７１の出力にデータＹとして現われる。

こうして、順次、各比較サイクルごとにＡシフトレジス
タ７０ＡのデータＤＡに対して１ビット次々とシフトさ
れたＢシフトレジスタ７０ＢのデータＤＢとの比較が繰
り返され、Ｎ回目にはＮビットずれたデータＤＡとＤＢ
との間でのビットの一致数がデータＹとして得られるこ
とになる。なお、このときの各比較サイクルごとに供給
されるシフトクロックＣＬＫＡとＣＬＫＢの個数は正確
に各シフトレジスタ７０Ａ、７０Ｂのビット玉と合わせ
であるのはいうまでもない。また、このとき、１回の゛
°循環モード゛°の中で繰り返される比較サイクルの回
数Ｎは例えば各シフトレジスタ７０Ａ、’　７０　Ｂの
ビット数と同じにしておけばよい。

この結果、センサ４から映像信号が読出し可能になるご
とに゛読込モードパとそれに続＜゛循環モード′が繰り
返され、゛循環モード内でのＮ回の比較サイクルの各サ
イクルの始めからの回数を表わすデータＸと、各サイク
ルにおけるデータＤＡとＤＢの各ビット間の一致した回
数を表わすデータＹが得られることになり、これらのデ
ータＸ、　　Ｙはピーク検出器９に入力され、１つの循
環モード内でデータＹが最大となったときのデータＸの
取出しが行なわれる。

このピーク検出器９は例えば第３図に示すように２つの
データバッファ９０．９１と、データ比較器９２．それ
にＡＮＤゲート９３．遅延素子９４．９５などで構成さ
れている。

データバッファ９Ｑ、９１は遅延素子９５を介して供給
されるパルスｍｔにより゛循環モード°。

９４を介してパルスｎが供給されたとき、入力りのデー
タＸ、　Ｙを取り込んで出力Ｑに保持する働きをする。

データ比較器９２は入力Ａに供給されているデータと入
力Ｂに供給されているデータの比較を行ない、入力Ａの
データが入力Ｂのデータより大きい間は出力Ａ）Ｂを論
理゛１′″に保ってＡＮＤゲート９３を能ｉ化し、入力
Ａのデータが入力Ｂのデータより小さいか等しくなった
ら出力Ａ＞１３が論理゛０′°になってＡＮＤゲート９
３を閉じる働きをする。

そこで、“循環モード“に入って最初の第１回目の比較
サイ“クルが行なわれ、成る値のデータＹと、１を表わ
すデータＸが得られたとき、データバッファ９０．９１
はパルスｍｔによってクリアされているから、データバ
ッファ９０．９１のＱ出力はいずれもＯであり、この結
果、データ比較器９２の出力Ａ）Ｂは論理“１′になる
。これによりＡＮＤゲート９３は能動化され、遅延素子
９４を介して供給されるパルスｎによりデータバッファ
９０の出力ＱにはそのときのデータＹが取出され、テ゛
−タバッファ９１の出力Ｑには１を表わずデータＸが取
出され保持される。

次に、第２回目の比較サイクルが行なわれ、そのときに
得られたデータＹの値が、保持されている第１回目のと
きのデータＹより大きければ、データ比較器９２の出力
Ａ）Ｂは依然として論理゛１′に保たれるから、データ
バッファ９０の出力Ｑには第２回目のデータＹが取出さ
れ保持され、データバッファ９１の出力Ｑは２を表わす
データＸとなる。従って、データ比較器９２の入力Ｂに
供給されるデータＹは入力Ａに供給されるデータＹの１
回前の比較サイクルにおけるものとなる。

こうして、順次Ｎ回にわたる比較サイクルが繰り返され
て行く間、これらの比較サイクルにおけるデータＹがそ
の１回前の比較サイクルにおけるデータＹより大きくな
っている間は次々とデータバッファ９０の出力Ｑに現わ
れているデータＹの書き替えが行なわれ、データバッフ
ァ９１の出力ＱのデータＸは順次、１から２．３．４・
・・・・・と増加してゆく。

しかして、成る比較サイクルにおいて得られたデータＹ
がその１回前のデータＹより小さくなったとする。

そうすると、このときにはデータ比較器９２の出力Ａ）
Ｂが論理°゛０“′になり、パルスｎが遅延素子９４を
介して供給されたときにＡＮＤ）ゲート９３が閉じてし
まっているため、データバッファ９０．９１のクロック
人力ＣＬＫにはパルスが供給されず、データの書き替え
は行なわれなくなってそれらの出力Ｑはいずれも以後の
比較サイクルにおいてデータＹがその保持されているデ
ータＹより大きくならない限りこの比較サイクルの１回
前のデータＹ、　　Ｘを保持している。

そして、再び成る比較サイクルにおいて得られたデータ
Ｙがデータバッファ９０の出力Ｑに保持されているデー
タＹより大きくなると、前述と同様、データバッファ９
０．９１のそれぞれの出力ＱのデータＹおよびデータＸ
は、その時それぞれの入力りに供給されたデータＹ、デ
ータＸに書き替えられる。

以後、データＹ力）保持されているデータＹより大きく
なる都度、出力ＱのデータＹ、データＸの書き替え、保
持が行なわれ、“循環モード″を終了する。

ところで、データＤＡとＤＢは、いずれも同一被写体の
像をセンサ４の部分４Ａと４Ｂにより読出して得たもの
であるから、もともと相互に強い相関を示している。そ
こで、Ａシフトレジスタ７０ＡとＢシフトレジスタ７０
Ｂに入力したあとで順次１ビツトづつシフトしながら各
ビットごとの一致をみていれば、このシフト量が成る値
となったどきに各ビット間での一致数が必ず最大になる
筈である。

従って、Ｎ回にわたる比較→ノーイクルの間で、伺回か
データＹが順次各サイクルごとに増加してゆき、成るサ
イクルで減少に転じデータ比較器９２の出力Ａ）Ｂが論
理゛１′′から°゛Ｏ”′に変るが。

最終的にデータバッファ９０の出力Ｑに保持されるデー
タＹは、Ｎ回にわたる比較サイクルの間で。

最後にデータ比較器９２の出力Ａ）Ｂが論理°°１°。

から０“に変ったとき、つまりこの１回前のサイクルで
のデータＹであり、この時にデータＤＡとＤＢの各ビッ
トごとの一致数が最大になったことを表わし、それ以後
、Ｎ回の比較サイクル終了までこのデータを保持する。

一方、データバッファ９１の出力Ｑに最終的に保持され
ているデータＸは、上記データＹが最大値を示したとき
の比較サイクルの回数、つまりＡシフトレジスタ７０Ａ
のデータＤＡに対するＢシフトレジスタ７０Ｂのデータ
ＤＢのビットシフト数であるから、結局、°゛循環モー
ドが終了したときにデータバッファ９１の出力Ｑに保持
されているテークｄｘはセンサ４上におけるＡ像とＢ像
の間の距離ｄに対応したものとなることになる。

なお、この第３図におけるデータバッファ９０゜或いは
９１としては、第４図に示すように、データＹ、又はＸ
のビット数に対応した数のＤフリップフロップＤ１〜Ｄ
１１で構成したものを用いればよい。

そこで、このテークｄｘを°°循環モード“が完了する
どさにレンズ駆動信号発生回路１０に取り込み９合焦状
態でのＡ像とＢ像の間の距離ｄＯに対応したシフト量を
表わすデータＤｏと比較してやれば、撮像レンズ１の合
焦位置からのずれ量と方向を求めることができる。

第５図はレンズ駆動信号発生回路１０の一例で。

コンパレータ２０．アップダウンカウンタ２１゜マトリ
クス回路２２．パルス発振器２３．ＡＮ’Ｄゲート２４
〜２６．ＯＲゲート２７．インバータ２８．２９などか
ら構成されている。

コンパレータ２０にはデータＤｏがプリセットされてお
り、これとデータｄｘとを比較して３つの出力ｔ、　ｓ
、　ｅのいずれかに論理ＩＩ　ＩＩＩを発生する。

即ち。

ｄｘ　）　Ｄｏ　４　ｇ　＝　１ ｄｘ　（Ｄｏ　−＋　ｓ　＝　１ ｄｘ　＝＝　Ｄｏ　−＋　ｅ　＝　　１の動作を行なう
。

アップダウンカウンタ（以下、単にカウンタという）２
１は入力Ｐにパルスｍｌが供給されたときに入力Ｓに供
給されているデータがプリセットされ、その後、ＡＮＤ
ゲート２４を介してパルス発振器２３から供給され４パ
ルスＣ１）によりカウント動作を行なってカウントデー
タＱ１〜’Ｑｎをマトリクス回路２２に供給する働きを
し、このとき、入力Ｕ／Ｄが論理“°１″に保たれてい
たらアップカウントを行ない、°°０“となっていたら
ダウンカウントを行なう。

マトリクス回路２２は一種のデコーダで、カウンタ２１
のカウントデータＱ１〜ＱｎがデータＤＯに等しくなっ
たときだけ出力Ｑが論理＋＋　ＯＩＩに落ち、それ以外
のときには出力Ｑが論理°“１′′に保たれるように動
作する。なお、パルス発振器２３は比較的低い周波数ｆ
のパルスＣＬ）を発生する働きをする。

さて、コンパレーク２０はデータｄｘに応じて出力ｇ、
ｓ、ｅのいずれかを論理１１　、、　＋＋に保っている
が、成る゛°循環モード“が完了したときのデータｄｘ
がデータＤＯより小さかったとすると、出力Ｓが１゛に
なっている。そこて、この゛循環モード”になったとき
パルスｍｔがカウンタ２１に供給されるので、カウンタ
２１にはそのときのテークｄｘがプリセットされる。そ
うすると、このときには７１−リクス回路２２のＱ出力
は当然論理°゛１′′になるから、ＡＮＤゲート２４は
能動化さし、　一方、　　コンパレータ２０の出力Ｓが
論理ＩＩ　Ｉｌｌなのでカウンタ２１のＵ／Ｄ入力も１
′′になり。

このカウンタ２１はデータｄｘをプリセットデーるアッ
プカウント動作を開始する。

一方、これと並行して、マｌ−ＩＪクス回路２２の出力
Ｑが論理ＩＩ　、　＋＋になったことによりインバータ
２９を介してＯＲゲート２７の一方の入力は論理゛ＩＯ
”になり、コンパレータ２０のｅ出力も論理ＩＩ　Ｏ＋
＋であることにより０１（、ケート２７の出力も論理“
Ｏ′′となる。そしてこの結果、　　ＡＮＩ）ゲ−１−
２５，２６はいずれも能動化されるが、コンパレータ２
０のＳ出力だけが論理”　Ｉ　”　、：なっていること
によりＡＮＤゲート２６の出力だけが論理ＩＩ　、　＋
＋になりレンズ引込信号が出力される。

やがて、カウンタ２１のカウントデータＱ１〜Ｑｎがデ
ータ］）ｏに等しくなったタイミングでマトリクス回路
２２のＱ出力が論理＋１０１１になると。

ＡＮＤゲート２４が閉じられてカウンタ２１のカウント
動作は停止し、インバータ２９を介して０１？、ケート
２７に論理ＩＩ　Ｉｌｌが供給されるため、この０１（
、ゲート２７の出力は゛ｌパになって停止信号が出力さ
れ、さらにインバータ２８によりＡＮＤゲート２５．２
６はいずれも閉じられるので、ＡＮＤゲート２Ｇの出力
も°′０″になりレンズ引込信号はなくなり、　　０１
’（、ゲート２７から停止信号が出力される。

次に、成る゛°循環モード゛に入ってパルスｍｔがカウ
ンタ２１の入力Ｐに供給されたとき、データｄｘがデー
タＤｏより大きくなったとすると。

このときにはコンパレータ２０の出力！だけが論理“°
１″になるから、カウンタ２１はダウンカウント動作と
なり、データｄｘをプリセットデータさし、パルス発振
器２３からのパルスＣＩ）をカウント入力Ｃとするタウ
ンカウントを行なう。そして、このタウンカウントを開
始したときのカウンタ２１のカウントデータＱ１〜Ｑｎ
はプリセットされたテークｄｘとなっているから、デー
タｄｘがデータＤｏより太きいという条件のためマトリ
クス回路２２の出力Ｑは論理ＩＩ　ＩＩＩとなり、これ
によりＡＮＤゲート２５の出力が論理１１１１＋になっ
てレンズ繰出し信号が出力される。そして、プリセット
されたデータｄｘのダウンカウントによるカウンタ２１
のカウントデータＱ、〜ＱｎがデータＤｏに等しくなっ
てマトリクス回路２２の出力Ｑが論理ＩＩ　ＯＩＩに落
ちたとき、０几ゲート２７の出力が論理゛°１“になっ
て停止信号が出力され。

これによりＡＮＤゲート２５によるレンズ繰出し信号は
消滅する。

また、成る゛循環モード°“になったときのデータｄｘ
がデータＤＯに等しかったときには、コンパレータ２０
の出力ｅだけが論理ＩＩ　ｌ　＋＋になるから、このと
きにはＯＲゲート２７を介して直ちに停止信号が出力さ
れる。なお、このときには、カウンタ２１にデータｄｘ
がブリセラ１−されると直ちにマトリクス回路２２の出
力Ｑが論理ＩＩ　ＯＩＩに落ちるため、ＡＮＤゲート２
４は能動化されず。

従ってカウンタ２１は動作しない。

そこで、これらＡＮＤゲート２５，２６，０凡ゲート２
７の出力をレンズ位置駆動装置１１に供給し、　　ＡＮ
Ｉ）ゲート２６によるレンズ引込信号が発生している間
だけレンズ１を現在の位置から引込み方向に所定の速度
Ｖで駆動し、ＡＮＤゲート２５によるレンズ繰出し信号
が発生している間はレンズｌを現在位置から繰出し方向
に所定の速度Ｖで駆動してやれば自動的に合焦動作が行
なわれることになる。

生されるレンズ引込信号又はレンズ繰出し信号の長さは
、そのときのデータｄｘとデータＤｏとの差に応じたも
のとなっている。つまり、これらの信号はセンサ４から
の映像信号の読取りごとに間欠的に発生されるが、その
１回当りの発生時間。

即ちレンス１の駆動時間Ｔは ’Ｊ”−１ｄｘ−Ｄｏ　ｌ　Ｘ− となり、この時間′Ｖの間はレンズ１を一定の速度■で
移動させている。なお、ここてｆはパルス発振器２３に
よるパルスＣＩ）の周波数である。

そこで２例えばレンズ１が合焦位置にあるときのデータ
Ｄｏが１３２」であったとすれば、コンパレータ２０と
マトリクス回路２２は「３２」がプリセットされている
。

そして、いま、レンズ１が合焦位置から遠い位置にあり
、これにより得られたデータｄｘが［月となったとすれ
ば、カウンタ２１は「１」にプリセットされ、データｄ
ｘとデータＤｏの差である「３１］だけパルス発振器２
３からのパルスによりアップカウントされるまでレンズ
引込信号が発生されることになり、このときにレンズ１
が駆動されている時間Ｔ１は Ｔ　Ｉ＝　３１　Ｘ− となり、このときの様子は第６図に示すようになる。

また、レンズ１が合焦位置より近い位置にあり。

このときのデータｄｘが１６２」となっていたとすると
、カウンタ２１はｌ−６２Ｊにプリセットされ、データ
Ｉ）ｏｃ！：の差の「３０」たけカウントタウンされる
までレンズ繰出し信号が出されるこ吉になり、このとき
にレンズ１が駆動される時間Ｔ２は Ｔ２＝３０Ｘ二 となり、第７図に示すような動作となる。

なお９以上はセンサ４からの映像信号の読出し間隔がほ
ぼ一定で、かつ比較的大きい場合について説明した。し
かし、被写体の輝度が大きい場合には、センサ４の蓄積
時間すなわち、センサ４からの映像信号の読出し周期を
短かくする必要かある。このような場合には、カウンタ
２１がカウント動作を開始し、そのカウントデータＱ１
〜Ｑｎが７トリクス回路２２の設定データＤｏに到達す
る以前に次の″読込モード′°から゛°循環モード″に
入って２次のデータｄｘがカウンタ２１にプリセットさ
れるようになってしまう場合も生じる。

そこで、この場合について説明すると、仮に、成るパ循
環モー１−パでデータｄＸがｌ−６２−１であり。

これによりカウンタ２１には「６２」がプリセットされ
、データＤｏである「３２」に向けてダウンカウントが
行なわれ、その間、前述と同様な動作でレンズｌを駆動
していたとする。そして、カウンタ２１のカウントデー
タＱ＋〜Ｑｎが「４５」になったとき、つまり１７回の
タウンカウントが行なわれた時点で次の°°循環モード
″に入り、このときのデータｄｘが「４５」となったと
すれば。

ここでカウンタ２１にはデータ「４５」がプリセットさ
れ、ここから再びデータ１）ｏ、っまりｌ−３２Ｊに向
けてダウンカウントが再開されることになる。

そこで、この場合にはレンズＩは停止することなく合焦
位置へ駆動されるこさになり、何も問題を生じることは
ない。このときの様子は第８図のようになる。

従って、この第１図ないし第８図によって示した自動合
焦装置によれば、成る検出時点におけるレンズ１の合焦
位置までの１回当りの駆動量を。

パルス発振器２３からのパルスによるカウンタ２１のカ
ウント動作により、データｄｘとテークＩ）。

との差に対応した駆動時間Ｔとして求め、これにより必
要な１回当りのレンズ駆動量を時間゛Ｐによって制御す
るようにしているため、このパルス発振器２３によるパ
ルスＣＩ）の周波数ｆを適尚な値に設定することにより
合焦動作にハンチングなどを生じることなく安定に、し
かも充分な応答速度のも吉で動作させることができる。

ところで、このような撮像装置において使用されている
撮像レンズは、その本質的な特性さしてそれが正しい合
焦位置から被写体側にずれていたときと、撮像面側にず
れていたときとでは、それぞれの合焦位置からのレンズ
のずれ量が同じであっても、それにょるセンサ４の上で
の像の移動量は互に異なったものとなるという性質があ
る。

そのため、上記の自動合焦装置では、撮像レンズの位置
によって合焦動作の応答性が異なり、常に最適な動作特
性を与えるのが困難である。

これを第９図及び第１０図で説明する。

まず、第９図において、レンズ１が実線で示ス正しい合
焦位置から破線で示す被写体側に距離りだけずれていた
Ｌきのセンサ４上での合焦位置からの像の移動量をｌＪ
ｔとし２次に第１０図に示すようにレンズ１が撮像面側
に距離りだけずれていたときの像の移動量を！ｌｂとす
ると９上記したレンズ１の性質のため、ｌＪｒ＞’ｌｌ
ｂとなってしまって１Ｊｒ＝ｌＪｂとはならない。

しかして、５上記の例では、センサ４上での像の正しい
合焦位置からの移動量に比例したデータｌ　ｄｘ　−Ｄ
ｏ　　ｌを検出し、レンズ位置駆動装置１１によるレン
ズの移動速度■を一定に保ちながら１回当りの駆動時間
Ｔを上記のデータｌ　ｄｘ　−Ｄｏ　ｌに比例して変化
させることにより合焦制御を行なっている。このため、
第９図と第１０図とでは共にレンズ１を合焦位置にもた
らすのに必要なレンズ１のずれ量が等しい量りとなって
いるにもがかわらず、上記のデータｌ　ｄｘ−Ｄｏ　’
　ｌが第９図の場合には。

ｌ　ｄｘ　−Ｄｏ’　ｌ　＝Ｃ−ＩＪｔとなるのに対し
て、第１０図の場合には。

ｌ　ｄｘ−Ｄｏ　ｌ　−＝Ｃ−＃ｂ 但し、Ｃ：定数 トナリ、ｌｌｔ＞ｌｂという条件のため、レンズ１の１
回当りの駆動時間が第９図の場合より第１０図の場合の
方が短かくなってしまう。

しかして、この従来の合焦装置においては、上記したよ
うに、レンズ１の位置駆動速度Ｖを一定に保ち、１回当
りの駆動量が駆動時間、つまり繰出し信号或いは引込信
号の継続時間Ｔｆ、Ｔｂに比例して与えられるようにな
っている。この結果。

上記の従来例によると、（撮像レンズが合焦位置から被
写体側にすれていた場合の１回当りのレンズ駆動量）〉
（撮像レンズが同距離合焦位置から撮像面側にずれてい
た場合の１回当りのレンズ駆動量）という関係になって
しまう。

このため、上記の従来例では、レンズ１を引込めたとき
の１回当りの駆動量が最適になるように設定ずれば、レ
ンズ１を繰り出したときの１回当りの駆動量が不足して
応答性が低下し２反対に繰り出したときの１回当りの駆
動量が最適になるように設定すれば、レンズ１を引込め
たときの１回当りの駆動量が過大になってハンティング
を起こし、動作が不安定になり、いずれの場合にも常に
最適な動作を得ることができないのである。

この欠点を解決するためには、撮像レンズが合焦位置か
ら被写体側にずれていたときと、これと同距離撮像面側
にずれていたときとで１回当りのレンズ駆動量を変える
ようにし、前者に対して後者の駆動量あ方が太き大なる
ようにすればよい。

第１１図は上記の対策をほどこした場合の従来例である
。図において、鎖線で囲った部分が新たに付加された部
分であり、その他は第５図の例と同じである。

第１１図において、３０はフリップフロップ（ＦＦとい
う）、３１．３２はＡＮＤゲート、３３はインバータ、
３４はＯＲ，ゲートである。

ＦＦ３０はそのＱ出力がＤ人カに接続され、これにより
入力ＣＫに供給されたパルスＣＰを１／２に分周した周
波数ｆンうのパルスＣＰ／２を発生する働きをする。

ＡＮＤ　）ｆ　−ト３１　、　３２　、　　インバータ
３３．０几ゲート３４は全体として切換スイッチ回路を
構成し、コンパレータ２ｏの出力Ｓの論理により切換動
作を行ない、出力Ｓが１″のときにはパルス発振器２３
からの周波数ｆのパルスＣＰをそのままＡＮＤゲート２
４を介してカウンタ２１に供給するが、出力Ｓが°゛０
０パったときにはＦＦ３０で１／２分周されたパルスＣ
Ｐ／２がＡＮＤゲート２４からカウンタ２１に供給され
るように動作する。

次に動作について説明する。

イマ、第９図に示すように、レンズ１が実線テ示した合
焦位置から破線で示すように被写体側にずれていたとす
る。

そうすると、このときにはセンサ４上のＡ像とＢ像との
間の距離が合焦位置での距離ｄＯより小さくなるから、
データｄｘもデータＤｏより小さくなり、この結果、コ
ンパレータ２ｏは出力Ｓが論理ＩＩ　、　ＴＩになる。

これにより、ＡＮＤゲート２４が能動化されたときにカ
ウンタ２１の入力Ｃに供給されるのは発振器２３からの
パルスＣＰとなり、このときＡＮＤケ−１・２６から出
力されるレンズ引込信号の継続時間Ｉｆｆは Ｔ　１−−　ｌ　ｄ　ｘ　−Ｄｏ　ＩＸ　１．／。

となる。

次に、第１０図に示すように、レンズ１が実線で示した
合算位置から破線で示すような撮像面側にずれたとする
。

そうすると、このときにはセンサ４の面上におけるＡ像
とＢ像との間の距離が合焦時での距離ｄＯより大きくな
り、（データｄＸ）＞（データＤ、）となるのでコンパ
レータ２０は出力ｌが論理ｕ　、　Ｉ＋出力Ｓが論理゛
０°′となる。

そこで、このときには、ＡＮＤゲーＩ・２４が能動化さ
れたときにカウンタ２１に供給されるカウントパルスは
ＦＦ３０で分周されて周波数が％となっているパルスＣ
Ｐ／２となり、この結果、ＡＮＤゲート２５から出力さ
れるレンズ繰出し信号の継続時間Ｔｂは Ｔｂ　＝　ｌ　ｄｘ　−１）ｏ　ｌ　×２／（となる。

従って、この改良従来例によれば、同じ距離ｌｆ。

ｌｂに対してレンズの駆動時間の関係は、２１’を−Ｔ
ｂとなり、第９図の場合の距離ｌｔに対する第１０図の
場合の距離１ｂの関係が、ｌｔ＞ｌｂとなっていること
によるレンズ１の１回当りの駆動量の違いを補償するこ
とができ、レンズ１の繰り出し時と引込時の応答特性を
ほぼ等しくすることができる。

なお、上記の例ではＦＦ３０を用い、パルスＯＦとＣＰ
／２の周波数比を２対１にしているが、これは同じレン
ズ１のずれ量りに対して距離１１ｔとｌｂの比がほぼ２
対１になっているものとした場合であり、パルス発振器
２３を２台用いるなどして任意の周波数比のパルスＣＰ
とＣＰ／ｎを得るようにしてもよい。以上はレンズ１の
繰り出し時と引き込み時の駆動量を制御する場合、レン
ズ駆動時間７１＋　、　、　　Ｉｌｌ　ｂを制御した例
である。

ところで、このような合焦装置におけるレンズ位置駆動
装置１１では、永久磁石界磁形直流モークなど直流供給
電源の極性を反転するだけで回転方向を制御し得るモー
タを用いる場合が多い。

そこで、このような場合の一実施例を第１２図に示す。

図において、４０はレンズ位置駆動用のモータ。

４１〜４４は電子スイッチ回路、４５はダイオード、−
４６は抵抗である。

モータ４０は永久磁□石界磁形直流モータで２図示の極
性で電源が供給されたときレンズ１を繰り出し方向、つ
まり第１０図の場合に必要な方向に駆動し９図示と反対
の極性で電源を供給したときにはレンズ１を引込み方向
に、つまり第９図の場合に必要な方向に駆動する働きを
する。

電子スイッチ回路４１，４２，４３．４４は例えばトラ
ンジスタスイッチなどで作られ、電子スイッチ回路４１
．４２はレンズ制御信号発生回路１ｏのＡＮＤゲート２
５から供給されるレンズ繰出し信号によって回路を閉じ
るように動作し、電子スイッチ回路４３．４４は同じ（
ＡＮＤゲート２６から供給されるレンズ引込信号によっ
て回路を閉じるように動作するものである。

次に動作について説明する。

いま、第１０図の状態になり、レンズ１を破線の位置か
ら実線の位置に繰り出す必要を生じたとする。そうする
と、レンズ繰出し信号により電子スイッチ回路４１．４
２が閉じ、この結果、　　ＤＣ電源の正極性側の端子は
電子スイッチ回路４１を通ってダイオード４５に達し、
これを順バイアスして通過した上でモータ４ｏの正極性
入力に接続され、負極性側の端子は電子スイッチ回路４
２を通ってそのままモータ４ｏの負極性入力に接続され
る。

そこで、モータ４ｏの入力にはＤＣ電源の電圧がほぼそ
のままで印加され、これによりレンズ１を例えばＶとい
う速度で繰り出し方向に移動させる。

次に、第９図の状態になり、レンズ１を破線の位置から
実線の位置まで引込める必要が生じたとする。そうする
と、このときには引込信号が電子スイッチ回路４３．４
４に供給され、これによりこれらのスイッチ回路が閉じ
るので、１）ｃ電源の正極性側の端子は電子スイッチ回
路４４を通ってモータ４０の負極性入力に接続され、負
極性側の端子は電子スイッチ回路４３を通ってからダイ
オード４５に達する。このときの極性はダイオード４５
を逆バイアスする方向なので、このダイオード４５はし
ゃ断状態となるため抵抗４６を通って。

モータ４０の正極性入力に接続される。

そこで、モータ４ｏはレンズ１を引込方向に駆動するが
、このときにはＤＣ電源から抵抗４６を介してモータ４
０に電流が流れるため、この抵抗４６の電圧降下分だけ
モータ４ｏの端子電圧が低下し、これによりレンズ１の
引込方向の駆動速度は例えばＶ２となる。

従って、この実施例によれば、モータ４ｏの入力にダイ
オード４５と抵抗４６を設けるたけという簡単な構成で
、レンズ１の繰り出し方向の駆動速度と引込方向の駆動
速度とを変えることができ。

これによりレンズ１の繰り出し時と引込時の１回当りの
駆動時間、つまり繰出し信号の継続時間Ｔｂと引込信号
の継続時間Ｔｆキの相違によるレンズ１の駆動量の違い
を補正し、いずれの場合にもレンズ１の合焦位置からの
偏位量に応じてぼは同じ１回当りの駆動量を与えること
ができる。なお。

このとき、繰り出し時と引込時とでのレンズ駆動速度の
比は抵抗４６の抵抗値により任意に設定可能なことはい
うまでもない。これはレンズ１の繰り出し時と引込時の
駆動量をレンズ駆動速度により制御した例である。

なお、前述の様にレンズの繰り出し時と引込時で、レン
ズ駆動量（駆動時間、駆動速度）を制御するかわりに、
センサ４上の２像間の距離ｄに対応した検出出力ｄｘの
値を制御しても同じ効果となる。

これは２例えはピーク検出器９より得られる出力（ＩＸ
が基準値Ｆより大きいか小さいかにより。

出力ｄＸに所定の係数をかける係数回路を設け。

レンズ１か合焦位置から繰り出し方向、引込み方向に等
距離ずれた場合に得られる出力ｄｘの変化量、ずなわち
１ｄｘ−Ｆｌの値が等しくなるよう係数回路の係数値を
設定し、出力ｄＸの値を制御することにより達成できる
。

上述の従来技術には次のような欠点がある。即ち撮１象
素子２とセンサ４とは一般に分光特性が異る。撮像素子
２は素子自身の物性により、または光学フィルタを付加
することにより、可視域に比較的高い感度を、赤外域に
対しては低い感度を持たせることが多い。一方センサ４
として常用される固体光電変換素子は２通常赤外域にも
比較的高い感度を持つ。その結果センサ４によって合焦
ト判定された状態は、必ずしも撮像素子２によって可視
域で合焦と判定できる状態であるとは限らない、という
問題を生じる。

これは撮像レンズ１の結像点が波長によって異るからで
ある。

この欠点を解決するため２本発明合焦制御装置において
は２反射鏡３Ａと３Ｂに適当な分光反射特性を持たせる
ことにより、これら反射鏡３Ａと３Ｂとセンサ４とを組
合わせた総合的な分光感度特性が、撮像素子２の分光感
度特性と合致するようにする。

第１３図はこのような対策を施した反射鏡を含む本発明
の一実施例である。反射鏡３Ａ（！：３Ｂの表面には誘
電体多層膜から成る反射面３Ａ−ａおよび３Ｂ−ｂが形
成されている。誘電体多層膜によって、ある特定の分光
特性を有する反射面を形成する技術は公知である。レン
ズ駆動信号発生回路１０の出力は第１図の従来例と同じ
くレンズ１の１駆動装置１１に入力する。あるいはレン
ズ駆動信号発生回路１０の出力は、レンズ駆動方向を表
５仄 示する合焦状態表示灯４７の点へを制御し、との系 表示灯４７の点線を目視によって監視しつつ、レンズ１
の位置を手動によって制御してもよい。上記以外の点に
ついては、第１３図に示す本発明実施例は、第１図に示
す従来例と同一の構成になっている。

第１４図は本発明装置の分光特性を示す特性図である。

同図（ａ）は反射鏡３Ａ（ｌ！１３Ｂの分光反射特性で
、可視域での反射率は高く、赤外域での反射率は低い。

可視域の反射率は３０〜８０％程度に選ぶのが適当であ
る。赤外域では２例えば波長０８μ以上では反射率を２
０　％以下にとるのが好適である。

同図（ｂ）はセンサ４の分光感度特性で、赤外域で比較
的高い感度を有することを示したものである。

同図（Ｃ）は反射鏡３Ａまたは３Ｂとセンサ４とを組合
わせた総合分光感度特性である。この総合分光感度特性
は、同図（ｄ）に示す撮像素子２の分光感度特性とほぼ
一致する。

このようにして反射鏡３Ａおよび３Ｂ、ならびにセンサ
４から成る合焦光学系の分光特性と、撮像素子２の分光
特性を一致させることにより、精度の高い合焦制御を行
うことができる。

なお２反射鏡３Ａと３Ｂの可視域における反射率は高い
方が合焦制御用センサ４へ入射する光量が増し２合焦精
度は良くなる。しかし反面反射率が高すぎると、撮像素
子２へ行く光線を遮断することにより、撮像面の一部ま
たは全面の光量低下をもたらす。したがって反射鏡３Ａ
と３１３は、可視域において半透明鏡となるようにする
方がよい。

本発明は上述の二隊相関方式の合焦制御方式μ外にも２
例えば実公昭５４−４５０５７号公報に開示されている
像鮮明度検知方式、あるいは特開昭５６−１０１１１１
号公報に開示されているような、ズームレンズの変倍系
とマスク系の中間に光線分岐手段を配置する二像相関方
式にも有効である。

以上説明したように本発明によれば、撮像面上における
合焦状態り合焦制御系における合焦判定結果きを一致さ
せることができるので、常に高精度の合焦制御を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動合焦装置の従来例を示すブロック図、第２
図はその構成の一部である相関器の一例を示すブロック
図、第３図は同じくピーク検出器の一例を示すブロック
図、第４図はピーク検出器に使用するバッファの一例を
示す回路図、第５図はレンズ駆動信号発生回路の一例を
示すフロック図、第６図、第７図、第８図は合焦動作説
明用のタイミンクヂャート、第９図及び第１０図は従来
例の問題点を示す説明図、第１１図は上記欠点に対する
改良を施した従来例を示すブロック図、第１２図は同じ
く他の改良例を示す回路図、第１３図は本発明の一実施
例を示す合焦制御装置のブロック図、第１４図は本発明
装置の分光特性図である。 １：撮像レンズ、ＩＡ、ＩＢ：レンズの端部。 ２：撮像隠素子、３Ａ、３Ｂ：反射鏡、　　３Ａ　　ａ
。 ３Ｂ−ｂ：誘電体多層膜、４ニ一次元イメージセンサ、
７：相関器、８：制御信号発生回路。 ９：ピーク検出器、１０：レンズ駆動信号発生回路。 ３０：フリップフロップ、　３１．３２　：　ＡＮＤゲ
ート。 ３３：インバータ、３４：０几ゲー１−，４０：レンズ
駆動モータ、４１〜４４：電子スイッチ回路、４５：ダ
イオード、４６：抵抗、４７：合焦状態表示灯。 第２図 第３図 第５図 第７図 第８図 ”’ｒ３０ｘ１／ｆ＞　　　　’″聞 了ヌ１５・イ） 第９図 第１１図 １ 第１２図 ５１込信号　　繰出し信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像レンズと、該撮像レンズの光路上に配置された撮像
   素子ならびに光線分岐手段と、該光線分岐素子によって
   分岐された光路上に配置された光電変換素子と、該光電
   変換素子の出力信号によって、上記撮像レンズの結像面
   と上記撮像素子との相対位置を制御するだめの制御信号
   を発生させる手段とから成る合焦制御装置において、上
   記光線分岐手段は反射鏡面を含み、かつ該反射鏡面の分
   光反射特性は、可視域における反射率が赤外域における
   反射率よりも高く設定されていることを特徴とする合焦
   制御装置。