JPS599610A

JPS599610A - 自動合焦装置

Info

Publication number: JPS599610A
Application number: JP57118684A
Authority: JP
Inventors: Shingo Tatsumi; 晋吾辰巳; Atsushi Miyashita; 敦宮下
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Hitachi Denshi KK
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-01-19

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１釈レンズの自動焦点調整装置に関する
。

このよ５　ｌｒ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ＩＥ確に撮隊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ｇに正しい焦点状態
で撮像な行なうため、被写体止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Ｌ
ｔ、いわゆる自動合焦装置が広くイ史用されるようにな
つ−（ぎた。

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おり、その−例を第１図に示
す。

図において、１は撮像レンズ、ＩＡ、’ＩＢはレンズ１
の端部、２はレンズ１による撮像面、３Ａ１３Ｂは反射
鏡、４は一次元固体イメージセンサ、４Ａ、４ｆ３はイ
メージセンサ４のＡ部分と８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Ｍである。

図示してない被写体の像はレンズＩＫより果露光フィル
ム、テレビジョン撮像装置の光電変換面などからなる撮
像ｍ１２に結１象されるようになっているが、このとぎ
、し／ズ１の一方の端部ＩＡを通過した光ＬＡは反射鏡
３Ａによってイメージ七ン９′４のＡ部分４Ａに投映さ
れ、他方の端部ＩＢを通過した光■、Ｂは反射鏡３１３
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ォトダイオー
ドなどのｙｅｎ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、その
光電変換素子を２分割してＡ部分４Ａと８部分４量３と
を設けたものであり、レンズＩＫ対して撮像面２と等価
な位置に設けである。

そして、このとぎ、ノｙ射鏡３Ａと３１′３の傾きを適
当１１ＣＦｉ＆定し、レンズ１が合焦位置にあるときに
端部ＩＡをｊ：ｌ過した尤１．Ａ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（１量
うを通過［、た光ＬＢにより１３部分、１３に結像され
た被写体１＊（これをＢ像という）との間の距離ｄが所
定値ｄ０　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、
％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ｄ０　　より
小さい値ｄｆ　　となり、反対に鎖線で示すようにレン
ズ１が合焦位置から撮像面２に近い位置にあったときは
、光−ＬＡ、ＬＨ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ｌ１ｉＩ！ｄは所定値ｄ
０　　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＃ｌｄを表わす（１号を得、
これが所定値ｄ０　に収斂する方向にレンズ１の位置を
制御すれば、自動的に合焦制御が行なわれ、被写体まで
の距離が変化しても常に正しい合焦状態が得られること
Ｋなる。

次に、センサ４から読出した信号の処理について説明す
る。

制御信号発生回路８からの続出クロックＬＣによってセ
ンサ４が駆動されると、Ａ部分４Ａ及びＢ部分４Ｂの光
′に変換素子に投映されているＡ像とＢ像の光学像は時
系列的に読出されて映像信りとなる。

こうして映像信号に変換された４Ｍ　＠・は２値化回路
５で２値化された上で分配回路６によりＡ像による２値
化映像信号１）ＡとＢ像による２値化映像信号ＤＢ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７０Ａ、Ｂシフトレジスタ７０ＬＩ
、２進カウンタ７１、アドレスカウンタ７２、Ｅ　Ｘ　
−Ｎ　ＯＩｔゲート（排他的否定ｍ埋相ゲート）７３、
Ａ　Ｎ　ｌ）ゲート７４．７５Ａ、７５Ｂ、　　　７６
Ａ、　　　７６Ｂ、　　　ＯＲゲー　）７７Ａ、７７Ｂ
、インバータ７８Ａ　　７８Ｂ、遅延素−ｆｒ９からな
る。

そして、制御信号発生回路８からの信号ｍが論理″′０
°°になっているときには、ＡＮＤゲート７５Ａ、、７
５Ｂが能動化され、Ａ　Ｎ　ｌ）ゲート７６Ａ。

７６Ｂは閉じられたままとなるので、Ａシフトレジスタ
７０Ａの出力は能動化されているＡＮＩ）グ−）７５Ａ
によりＯＩｔ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７０Ｂの出力も能動化され
−（いるＡＮＤゲー）　７５１４により０１′Ｌゲート
７７Ｂを介して自己の入力に帰還される”循環モードと
なり、信号ｍが論理”１″になったときには、ＡＮＤゲ
ート７５Ａ、７５Ｂは閉じ、Ａ　Ｎ　ｌ）ゲート７５Ａ
、７６Ｂが能動化されるため、このときＫは能動化され
ているＡＮ　Ｉ）ゲート７６Ａと７６Ｂによりそれぞれ
０１１ゲ−）７７Ａ、７７Ｂを介してＡシフトレジスタ
７０Ａには２値化映像値号ＤＡが入力可能にされ、Ｂシ
フトレジスタ７０Ｂには２値化映像信Ｑｌ）Ｂが入力ロ
丁能にされる”読込モードとなる。

一方、このイ６号口１はセンサ４から映像信号が読出さ
れるときだけ論理″１”になる。

そこで、いま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８１ｉｉｌ埋″１°”になると、２値化映像（を号（
以下、単にデータという）ＤＡがＡシフトレジスタ？Ｏ
Ａに入力され、ついでデータＤＢがＢシフトレジスタ７
０１（に入力される。なお、この″′読込モードでは、
Ａ　Ｎ　Ｉ）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−（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からの映障１ｄ号の絖出しな児了し、新
しいデータｌ）Ａ、ｌ）Ｂがそれぞれのシフトレジスタ
７ＱＡ、７０Ｂに入力されてしまうと、信号ｒｎは論理
”０″に戻り、”循環モード”ｋｃゆノ換えられる訂そ
し−（、この“イ１α環七−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れることになる。

この比較サイクルが開始すると、制ｆｕｌｌ信号発生回
路８から２つのクロックｅ　Ｌ　Ｋ　Ａ％ＣＩ、　Ｋ　
Ｂが発生され、これによりへシフトレジスタ７０Ａと１
３シフトレジスタ７０１３はシフト動作を行ない、入力
されていたデータＩ）　Ａとｌ）　ＩＪを各クロックご
とに１ビツトづつ出力し、これらをＥ　Ｘ　−Ｎ　Ｕ　
Ｒゲート７３に入力する。なお、このときには゛ＡＮＤ
グー）７５Ａ、７５Ｂが能動化されている″循環上−ド
″にあるから、それぞれのデータＤＡ。

ＤＬＳはシフトされるごとに入力に帰還され０、消失す
ることはない。

さて、ＥＸ−ＮＯＩ（ゲート７３は、その２つの人力が
いずれも論理″１″となったとき及びいずれも論Ｊ里″
′０″となったときだけその出力が論理″ｌ”になるよ
うに動作する。従って、このゲート７；４の出力はへシ
フトレジスタ７０Ａから１ビツトづつ出力されるデータ
Ｄ　Ａと、Ｂシフトレジスタ７０」３から１ビツトづつ
出力されるデータ１）ＢＬ／）化ピントがいずれも論理
″′１′″又は論Ｊ！４！″′θ′″となっていたとき
、つまり２つのデータＤＡとＤ１３の論理が一致したピ
ントごとに論理″１″になる。そして、このｌ：　Ｘ　
−Ｎ　０１（ゲート７３の出力は制１ｉｉ１信号発生回
路８からのストローブパルスＳ１’　Ｉｔと共Ｋ　Ａ　
Ｎ　１．）ゲート７４に入力され、その出力はシフトレ
ジスタ？ＯＡ、７０Ｂからのデータ１）Ａ、ｌ）Ｈ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１１によってリセットされ
るが、このパルスｎはＮ回にわ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１４かに先立
って発生される。促つ′〔、この２進カウ／り７１の出
力データＹは比軟ナイクルが完了するごとに、そのナイ
クル内でへシフトレジスタ７０Ａと１５シフトレジスタ
７０Ｂから読出されたデータ１）　Ａと１）８の谷ビッ
ト間での一致した１ｇＩ数を表わすことになる。

アドレスカウンタ７２は制釧１信号発生回路８ｈ・ら供
給されるパルスｍ　ｔによってリセツｉ・され、パルス
ｎによってカウント入力フされ、る出力データＸを発生
する。そして、に記バルスロ１ｔは制御−ｆｒ’を号ｎ
１の立下りエツジに同期して発生させられるｒ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、°′抛ｔｇ七−ドＩＩに人ってＮ回にわたり
繰り返される比較サーｆクルの、各サイクルの始めから
の回航を表ね−４ごとになる。

さて、こうしてＮ回にわたり＆４４り返される比較サイ
クルが開始し、て最初の第１回目の比較す”イクルが完
了すると、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７０Ｂに供給され、これによりＢシフトレジスタ
７０ＢのデータＤＢは１ビア）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ビツトだけシフトし−Ｃ
いるＢシフトレジスタ７０ＢのデータＤＢとの間での比
較が行なわれ、そのときの各ピン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？ＯＡのデータｌ）　Ａに対して１ビツト次々とシフ
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Ｉ）　
ＡとＤＢとの間でのピン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ＣＬ　Ｋ　ＡとＣＬ　Ｋ
　Ｈの個数は正確に各シフトレジスタ７０Ａ、７０Ｂの
ビット数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１循環モード″の中で繰り返される比較
ナイクルの回数Ｎは例えば名ンフトレジスタ７ｏＡ、７
ｏ＋３のビット数と同じにしておけばよい１この結果、
センサ４から映像１６号が胱出しｉｌ’能になるごとに
°゛読込モードとそれに続（゛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１）Ａ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、ｌ　ｚ、）の循
環モード内でデータ）′が最大となったときのデータＸ
の取出しが行ｌ、「われる。

このピーク検出器９は例えば第３図に示１よ５に２つの
データバッフ７９０．９１と、データ比較器９２、それ
にＡ　Ｎ　Ｉ）ゲート９３、遅延索子９４．９５などで
構成されている。

データバッファ９０．９１は遅延素子９５を介して供給
さ引ろパルスｍ　ｔにより”循環モード′。

に入った直後にリセットされ、その後、ＡＮＤゲート９
３が能動化されているときに遅延素子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を能動化し、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）Ｂが論理゛Ｏ″になってＡＮＩ）ゲート９３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７９０．９１は
パルスｍｌによってクリアされているから、データバッ
ファ９０．９１ｃＩ）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〉■は論理″１”にな
る。これによりＡ　Ｎ　Ｉ）ゲート９３は能動化され、
遅延索子９４を介して供給されるパルス１１によりデー
タバッフ／９０の出力（にはそのとぎのデータＹが取出
され、データバッファ９１の出力Ｑには１を表わすデー
タＸ′／Ｊ″−取出され保持される。

次に、第２回目の比較サイクル／Ｊ′−行なわれ、その
ときに得られたデータＹの藺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　＞　８は依然として論理°“１′にイ呆たれる
から、データバ／）７９０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９
２０入力Ｂに供給されるデータＹは入力へに供給される
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回にわたる比較ナ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ｔＣ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−（いるデータＹの書き替えが行なわれ、データバ
ッフγ９１の出力ＱのデータＸは１瞭次、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＝ｆ＋のデータＹ１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１１が遅延素子９４を介
して供給されたとぎにＡ　Ｎ　ｌ）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ＣＬ　Ｋ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（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ＹＳＸを保持している。そし−〇再びデ
ータバッフγ９（）の出力Ｑに保持されているデータＹ
を越えるデータＹが比較器９２０人力Ａに供給されると
、前述と同様データバッファ９０の出力Ｑ、データバッ
ファ９１の出力Ｑはその時のデータＹ、データＸに書き
替わり、以後データバッファ９０の出力Ｑに保持されて
いるデータＹを越えるデータＹが比較器９２０人力Ａに
供給される都Ｊ＋、データＹ、データＸの曹き替え、保
持が行なわれ、６循環モード″を利子する。

ところで、データＤＡとＤ　Ｈは、いずれも同−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ｑ、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ビツトづりシフトしな
がら各ビットごとの一致をみていれば、このシフトＩ］
ｔが成る値となったと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回にわたる比較サイクルの間で、何回かデー
タＹが順次各サイクルごとに増加し、成るサイクルで減
少に転じるが、最長的にデータバッファ９０の出力Ｑに
保持されているデータＹは、最後にデータ比較器９２０
出力Ａ）１３が論理”１″から０”に変ったとき、すな
わち、この１回前リサイクルのデータＹであり、この時
の比較サイクルにおい−（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
されているデータｄｘはセン丈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９ｏ。

或いは９１としては、第４図に示すように、データＹ、
又はＸのピット数に対応した数のり、７１Ｊツブフロツ
グｌ）、　−１）ｎで構成したものを用いればよい。

そこで、このデータｄｘを６循環モード°′が完了する
ごとにレンズ駆動信号発生回路１０に取り込み、合焦状
態でのＡ像とＨ１’ｌの間の距１４１１　ｄ。に対応し
たシフ）　Ｊｌを表わすデータ１）。と比較してやれば
、撮１永レンズ１の合焦位ｌｉｄがらのずれ肘と方向を
求めることができる。

第５図はレンズ駆動信号発生回路１ｏの一例で、コ／ハ
レータ２０．アノゾダウンヵウンタ２１、マトリクス回
路２２、パルス元振器２：う、ＡＮＤゲート２４〜２６
、ＯＩｔ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はデータ１）。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りの出力１．ｓ、
ｅのいずれかにｓ＝　’！ｌ！　”　１　”をｉｈ生す
る。即ち、ｄ　Ｘ　＞　１）。−＋ｌ二１ｄ　ｘ　（Ｄ。−＋　Ｓ　：　１ｄ　ｘ＝Ｄ０→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＋＋＋’　ｔ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ントされ、その後
、Ａ　Ｎ　Ｉ）ゲート２４を介してパルス発振器２３か
ら供給されるパルスＣＰによりカウント動作を行なって
カウントデータＱ、〜Ｑｎをマトリクス回Ｐ４２２に供
給する働きをし、このとき、入力し／１）がｇ＋ｒｉ　
ｌｌｎ　”　ｌ”に保たれていたらアップカウントな行
ない、′０”となっていたらダウンカウントな行なう。

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Ｑ、　　〜Ｑｎがデータ１）。

に吟しくなったときだけ出力Ｑが論、Ｉ！Ｉ″′０゛°
に落ち、ぞれ以外のときには出力Ｑが論理°°ｌ′”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ＣＰを発生する働ぎなする。

さて、コンパレータ２０はデータｄｘに応じて出力／、
ｓ、ｅのいずれかを論理″１″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１）
。より小さかったとすると、出力Ｓが”１’に／Ｚつ−
Ｃいる。そこで、この゛循ｆ、ｌｄモード″になつｔ二
とぎパルスＩＴＩ　ｔがカウンタ２１に供給されるので
、カウンタ２１にはそのときのデータ（ｌ　Ｘがプリセ
ットされる。そうすると、このときにはマトリクス回路
２２のＱ出力は当然論理″ｌ”になるから、Ａ　Ｎ　ｌ
）ゲート２４は能動化され、一方、コンパレータ２０の
出力Ｓが輸坤１１１１１なのでカラ／り２１のＵ　／　
ｌ）入力も１”になり、このカラ／り２１はデータｄｘ
をプリセットデータとしてパルス’５６　ｈａ４器２３
がらのパルスＣＰによるアッグカウンｌ−ｌｌｄｒ作を
開始する。

一方、これと並行して、７トリクス回路２２の出力Ｑ　
ｌ−ｒ’　ｍ埋″１″″にｌ［つｌこことによりインバ
ータ２９を介してＯｌ（ゲート２７の一方の入力は騎Ｄ
Ｉｉ″Ｏ”になり、コンパレータ２０のＣ出力も論理゛
Ｏ”で力、ることによりＯＲゲート２７の出力も論理″
０”となる。そしてこの結果、Ａ　Ｎ　ｌ）ゲート２５
．２６はいずれも能動化されるが、コンパレータ２０の
Ｓ出力だけが８；ｙ　ｉ’Ｊｉ″ｌ”となっていること
によりＡ　Ｎ　ｌ）ゲート２６の出力だけがｆｌ＆埋゛
１”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Ｑ、〜Ｑｎがデ
ータＤ０に等しくなったタイミングで７１・ＩＪクス回
路２２のＱ出力が論理１０”になると、ＡＮＤゲート２
４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０１Ｌゲート２７に論理″′１
”が供給されるため、この０１ｔゲート２７の出力は”
１″になって停止（ｇ号が出力され、さらにインバータ
２８によりＡＮＤゲート２５．２６はいずれも閉じられ
るので、ＡＮＤゲート２６の出力も０”Ｋなりレンズ引
込信号はなくなり、ＯＲ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ｍ　ｔがカウン
タ２１の入力ＰＫ供給されたとき、データｄｘがデータ
１）。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ｌだけが論理″ｌ″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
リセットデータとし、パルス発振器２３からのパルスＣ
Ｐをカウント人力Ｃとするダウンカウントを行なう。そ
して、このダウンカウントを開始したときのカウンタ２
１のカウントデータＱ　ｔ〜（９ｎはプリセットされた
データｄｘとなっているかｐ）、データｄｘがデータＤ
０より大きいという条件のたｙ）マトリクス回路２２の
出力Ｑは論７１１４″１”となり、これによりＡ　Ｎ　
Ｉ）ゲート２５の出力が論理”ｌ”になり−（Ｌ／ンズ
繰出しイご号が出力されイー。そして、グリセノｉ・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Ｑ１〜Ｑゎがデータ■）。に等しくなつ
゛Ｃマトリクス回路２２の出力Ｑが論理“０″に落ちた
とき、０１（ゲ−１・２７の出力が論理”　１　”　Ｋ
なって停止信号が出力され、これによりＡ　Ｎ　Ｉ）ゲ
ート２５によるレンズ繰出し信号は消滅する。

また、成る６循塚モードＶＣなったときのデータｄｘが
データｌ）。に等しかったときには、コンパレータ２０
の出力ｅだけが薗坤“°ｌ″になるから、このとぎには
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ｄ’　ｘ　
ｌｒ！−グリセットされると直ちにマトリクス回路２２
の出力Ｑが論理゛０″に落ちるため、Ａ　Ｎ　ｌ）ゲー
ト２４は能動化されず、従ッてカウンタ２１は動作しな
い。

そこで、これらＡＮＤゲート２５．２６、ＯＲゲート２
７の出力をレンズ位置駆動装置１１に供給し、ＡＮＤ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＃
ＩＡｋｈシ、Ａ　Ｎ　ｌ）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１を現在位ｒ１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。

ところで、こ−の合焦装置においては、′読込モード′
°と“循環モードが１回行なわるごとに発生されるレン
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Ｄ０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／す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、即ちレンズ１の駆動時間゛ｌ゛はｉ’＝　ｌ　ｄ　ｘ−１）　０Ｉ　Ｘ１となり、この時
間ＦｉｌＯ間はレンズ１を一定の速度Ｖで移動させてい
る。なお、ここでｆはパルス発振器２３によるパルスＣ
Ｐの周波数である。

そこで、例えばレンズ１が合焦位置にあるときのデータ
ｌ）。が「３２」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ｌ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「１」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
ｄｘとデータｌ）。の差である「３１」だけパルス発振
器２３からのノく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゛ｌ゛、はＪ”　＋　＝　３１　Ｘ　ｌ／　ｆ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「６２」となっていたとすると、カウ
ンタ２１は「６２」にプリセットされ、データＤ０との
差のｌ−３０Ｊだけカウントダウンされるまでレンズ繰
出し信号が出力されることになり、このとぎにレンズ１
がＭＪＡＩｋｌ＋される時間′ｌ゛、は１’　ｓ　＝３０　Ｘ　１／　（となり、第７図に示すような動作となる。

なお、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が、
例えば、被写体の明度がかなり大でしかも変化したりし
ていた場合などで、センサ４からの映像信号の読出し周
期が短かく、かつ変化していて、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〜Ｑ＝がマト
リクス回路２２の設定データＤ。Ｋ、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、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”循環モードでデータｄｘが「６２」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Ｄ０である［３２Ｊｔ（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
１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１４５」になったとき、つまり
１７回のダウンカウントが行なわれた時点で次の６循環
モードに入り、このとぎのデータｄｘが１４５」となっ
たとすれば、ここでカウンタ２１にはデータｌ’−４５
］がプリセットされ、ここから再びデータ１）（１、つ
まり「３２」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１は停止することなく合焦
位置−＼駆動されることになり、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１０合焦
位置までの１回当りの駆動蓋を、パルス発掘器２３がら
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とデータ１）。

との差に対応した駆動時間′ｒとして求め、これにより
必侠な１回当りのレンズ駆動液を時間Ｔによって開山ｊ
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を適当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朋のもと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、その本質的な特性とし−（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、撮鐵面側に
ずれていたとぎとでは、それぞれの合焦位置からのレン
ズのずれ址が同じであっても、それによる像の移動層は
互に異なったものとなるという性質がある。

そのため、上記した従来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という欠点があった
。

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が実線で示す正しい合
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
ときのセ／す４Ｆでの合焦位置からの像の移動ｌｆ’ｒ
ｌｆとし、次に第１０図に示すようにレンズ１が撮像面
側に距離Ｉ、だけずれていたときの像の移ｋｈ敏をｌｂ
とすると、−上ｈヒしたレンズ１の性）Ｕ（のためｌ　
ｔ＞ｌ　ｂどなってしまって１ｆ−１ｂとはならない。

しかして、に記した従来例では、センサ４上での像の正
しい合焦位置からの移動層に比例したデータ１ｄｘ−Ｄ
ｏＩを検出［−、レンズ位置１駆動装置１１によるレン
ズの移動速度Ｖを一定に深ちながら１回当りの駆動時間
′■゛を上１己のデータ１ｄｘ−Ｄ。１に比例して変化
させることにまり合焦制御を行ｔｆｌっており、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のずれ畦が癖しいｈｊＬと
なっているにもかかわらず、上記したデータ１ｄｘ−Ｄ
ｏｌが第９図の場合にはｌ　ｄ　ｘ　−１）　。ｌ　＝　Ｃ−１１となるのに対
して第１０図の場合には１ｄｘ−Ｄｏｌ＝ｃ・ｌｂ但し、Ｃ：定数となり、／ｆ＞／ｂという条件のため、レンズ１０１回
坐りの駆動時間が給９図の場合より第１（）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、−ト記した
ように、レンズ１の位置駆動速度Ｖを一定に保ち、１回
当りの駆動液が駆動時間、つまり繰出し信号或いは引込
信号の継続時間”’　ｆ　ｓ　”　ｂに比例して辱えら
れるようになっている。この結果、上記１−だ従来例に
よると、（撮１象レンズが合焦ムｉ。

誰から被写体側にずれていた場合の１回当りのレンズ駆
動１）＞（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ｉｍ）という関
係になってしまう。

このため、上記した従来例では、レンズ１を引込めたと
きの１回当りの駆動ｉが最適になるように設定すれば、
レンズ１を繰り出したとぎ０１回当り々駆ｓｉｔが不足
して応召１生が低−トし、反対にパ繰り出したときの１
回当りの駆動量がｉｅｋ通になるように設定１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つ
−Ｃ１・・ンティングを起こし、動作が不安定になり、
いずれの場ばにも常に最適な動作を得ること７＋−でき
ないのである。

本発明の目的は、上記した従来技）釘の欠点を除き、撮
像レンズが合焦位置から（・ずれの方向にずれていた場
合でも常に最適なＬｒｒ、百特性が得られるようにした
自動合焦装置を提供−４−るにある。

この目的を達成するため、本発明は、撮挿し／ズが合焦
位置から被写体側にずれ−Ｃ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ｌ　Ｉｐｌ当りのレンズ
駆ｖＪ倉を変えるようにし、前者に対して後者の駆動量
の方が大ぎくなるようにした点を特徴とする特以下、本発明による自動合焦装置の実施例を図面につい
て説明する。

第１１図は本発明の一実施例で、上記従来例におけるレ
ンズ駆動信号発生回路に適用したもので、図において、
鎖線で囲った部分が本発明によって付加された部分であ
り、その他は第５図の従来例と同じである。

第１１図において、３０はフリップフロッグ（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。

１”　Ｆ　３０はそのＱ出力がＤ入力に接続され、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／２のパルスＣＰ／２を発生する働きをす
る。

ＡＮＤゲー）３１，３２．インバータ３３、Ｏ１′Ｌゲ
ート３４は全体として切換スイッチ回路を構成し、コン
パレーク２０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２４を介して
カウンタ２１に供給するが、出力Ｓが０″となったとぎ
にはＦ　ト’３０で１／２分周されたパルスＣＰ　／　
２がＡ　Ｎ　１）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。

いま、第９図に示すように、レンズｌが実線で示した合
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Ｆｃはセンサ４上のＡ　ＩＩとＢ
像との間の距離が合焦位ｉイで０）距離ｄ。より小さく
なるから、データｄｘもデータ１）。より小さくなり、
この結果、コンパレータ２０は出力Ｓが論理ＩＩ　、　
＋１になる。

これＫ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（：に９（＃８されるのは発振器２３
かものパルスＣｋ）となり、このとさＡＮＤゲート２６
から出力されるレンズ引込Ｑ号の継続時間Ｔ　ｆは１’　、　：・１ｄｘ−１）。：ｌ　ｘ　ｌ／ｆ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
合焦ｆ’を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、このとぎにはセシサ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ｄ０より大きくな
り、（データｄ　Ｘ　）＞（データＤｏ）となるのでコ
ンパレータ２０は出力ｊが嗣埋°′１”出力ＳｆＪ′−
論理６０”となる。

そこで、このと′きには、ＡＮＬ）ゲート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Ｆ　）’　３０で分周されて周波数がｆ／２となって
いるパルスＣＰ　／　２となり、この結果、ＡＮＤゲー
ト２５かも出力されるレンズ繰出しイｇ号の継続時間’
ｉ’　ｂはＴ　ｙ　＝　ｌ　ｄ　ｘ　−Ｄ　０Ｉ　Ｘ　２／ｆとな
る。

従って、この実施例によれば、同じ距關ノｆ。

Ｉｂに対し、てレンズの駆動時間の関係は、２　’ｔ　
。

２　’１’　ｂとなり、第９図の場合の距ＲＪｌｔＫ対
する第１θ図の場合の距離ｌｂの関係がＩｔ＞ｌｂとな
っていることによるレンズｌの１回当りの駆動線の違い
を補正することができ、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、」二重実施例ではｌ・Ｆ３０を用い、パルスＣＰ
とＣＰ／２の周波数比を２対１にし−（いるが、これは
同じレンズｌのずれ＋７　Ｌに対して距離ｉｆとｔｌ、
の比がほぼ２対１になっているものとした場合でル、す
、パルス発振器２３を２台用いるなどして任意ｔ）周波
数比のパルスＣＰとＣＰ　／　ｎを得るようＫ　Ｌでも
よい。以トはレンズ１の繰り出し時と引き込み時の駆動
址な制御する場合、レンズ駆動時間ｉ’　、、′ｒｂを
制帽１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タなど直流供給電
源の極性な反転するだけで回転方向を制イＩしイυるモ
ータを用いる場合が多い、そこで、この３Ｌうな合焦装
置に本発明の他の実施例を適用した場合を第１２図に示
す。

図において、４０はレンズＵＬ／、駆動用のモータ、４
１〜４４は′電子スイッチ回路、４５はダイオード、４
６は抵抗である。。

モータ４０は永久磁石界磁形直流モータで、図示の極性
で電源が供給されたときレンズｌ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、図示と反対の
極性で１Ｊｔ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図の用台に必要な方向に駆動する働ぎ
をする。

′成子スイ７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４
１．４２はレンズ制御信号発生回路１０のＡ　Ｎ　Ｄゲ
ート２５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＜　Ａ　Ｎ　１）ゲート２６か１う供給されるレン
ズ引込は号によってｌ１ｇ１　ｉｓ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、２ｂｌＯ図の状態になり、レンズ１を破線の位ｌ
Ｉｔから実線の位置に繰り出す必蟹を生じたとする。そ
うすると、レンズ繰出し１５号により成子スイッチ回路
４１．４２が閉じ、この結果、Ｄ　Ｃ電源の正極性側の
端子は紙子スイッチ回路４１を通ってダイオード４５に
達し、これを嗣バイアスして通過した上でモータ４０（
Ｉ）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４２を通ってぞのままモータ４０の負極性入力
に接続される。

そこで、モータ４０の入力にはｌ）　Ｃ電ｏｐ、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■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ｌを破線の位置から
実線の位１ｄまで引込める必要が生じたとする。そうす
ると、このとぎには引込信号が電子スイッチ回路、ｉ　
３　、４４　ＶＣ供給され、これによりこれらのスイン
チＩｉ！回路が閉じるので、（）ｃ　篭＝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に達するが、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・ｆオード４５は遮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４０はレンズｌを引込方向に駆動するが
、このときにはＤＣ′ｄｔ源から抵抗４６を介してモー
タ４０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４０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Ｖ　／　２となる。

従って、この実施例によれば、モータ４０の入力にダイ
オード４５と抵抗４６を設けるだ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’ｉ’　ｂと引込信号の継続時間゛１゛
ｆとの相違によるレンズｌの駆動１捷の違いを補正し、
いずれの場合にもレンズｌの合焦位↑１ｑからの偏位せ
に応じてほぼ同じ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ｑｒ
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−：をし／ズ駆動速度により制呻した
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）な制御するかわりに、
センサ４上の２葎間の距離ｄに対応した検出出力ｄｘの
値をレンズ繰り出し側と引込側で異ならせて制御しても
同じ効果となる。

これは、例えばピーク検出器９より得られる出力ｄｘが
基準値Ｆより大きいか小さいかにより、出力ｄ　ｘに所
定の係数をかける係数回路を設け、レンズ１が合焦位置
から繰り出ｌ一方向、引込み方向に等距離ずれた」局舎
に、ｒｌられるそれぞれの出力ｄＸの変化計、すなわち
１ｄｘ−ＦｌＯ値が等しくなるよう係数回路のレンズ繰
り出し側と引込１１１１のそれぞれの係数値を設定し、
それぞれの出力ｄｘの（直を制呻することにより達成で
きる。

以Ｊ：、説明したように、本発明によれば、センッ゛面
」―での像のずれ営が撮像レンズの合焦位１ｄがらのず
れの方向で異ったものとなってしまうことによる合焦応
答特性の違いを補正することができるから、従来技術の
欠点を除き、常に最適な合焦応答特性のもとで安定に動
作させることのできる自動合焦装置ｄを僅かなコストア
ップを伴なうだけで提供することができる。

【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ｌ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
例を示すブロック図、第６図、第７図、第８図は合焦動
作説明用のタイミングチャート、第９図及び第１０図は
従来例の問題点を示す説明図、第１１図は本発明による
自動合焦装置の一実施例を示すブロック図、第１２図は
同じく本発明の他の一実施例を示す回路図である。１・・・・・・撮像レンズ、ＩＡ、１１３・・・・・・
レンズの端部、２・・・・・・撮１＊面、３　Ａ　、　
３　ｌＳ・・・・・・反射清、４・・・・・・−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、１ｏ
・・・・・・レンズ駆動イ１号発生回にモ、３ｏ・・・
・・フリノブフロップ、３１．３２・旧・・ＡＮＩ）ゲ
ート、３３・・・・・・インバータ、３４・・・・・・
０８ゲート、４０・・・・・・レンズ位１１駆動用のモ
ータ、４１〜４４・・・・・・電子ス・ｆツチ回路、４
５・・・・・・ダイオード、４６・・・・・・抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】（１１焦点調整ずべきレンズの合焦状態に応じて同−被
写体による複数の像の間の距離が変化するようＶＣし、
これら複数の像の間の距離に対応した検出ｆｔ＆に基づ
き、上記レンズの合焦位置までの駆動叶を求める方式の
自動合焦装置において、十記袂数の像の間の距離に対応
した検出値と上記レンズの駆動破との比率を変化させる
ための制御手段を設け、上記レンズが合焦位置の前方に
位置したときと後方に位置したときとで上記比率を変化
させることにより応答特性を改善するように構成したこ
とを特徴とする自動合焦装ｆ＆０（２）　　特許請求の範囲第１項において、上記制ｆ１
１４１手段を、合焦駆動用モータに対する駆動信号生成
用クロックパルスの周波数を変化させる手段で構成した
ことを特徴どする自動合焦装置。（３）　　特許請求の範囲第１ＪＭにおいて、合焦駆動
用モータとして電源極性の反転により回転方向の制御が
口ｆ能なモータを用い、上記制御手段を該モータの入力
に接続したダイオードと抵抗の並列回路で構成したこと
を特徴とする自動合焦装置。（４）　　特ｉｆｆ請求の範囲第１項において、上ｔＪ
６制ｔａ１手段を、上記複数の像の間の距離に対応した
検出値の係数を変化させる手段で構成したことを％徴と
する自動合焦装］［ｑｏ