JPS60214320A - 自動焦点調節装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は自動焦点調節装置に係り、さらに詳細には光学
系の焦点位置のずれ量を２系統の受光手段の出力信号の
差として測定し、測定された焦点の位置ずれに応じて光
学系の移動を行ない、前記信号の差が所定の合焦範囲に
ある際光学系の移動を停止する自動焦点調節装置に関す
る。

［従来技術］ 近年、様々な撮影装置において操作の自動化が進んでお
り、特に自動焦点調節装置には種々の方式が提案されて
いる。従来のアクティブ方式の自動焦点調節機構の１つ
として第１図に示すような方式が知られている。

第１図において符号ＬＯで示されているものはカメラの
撮影用の鏡胴で、光軸Ｏ−０′に沿ってモータなどの駆
動手段により移動される。鏡胴ＬＯの両側には２つのレ
ンズＬｌおよびＬ２が配置されており、これらの後部に
は光源ＩとフォトダイオードＤＡおよびフォトダイオー
ドＤＢがそれぞれ設けられている。フォトダイオードＤ
Ａ、ＤＢは鏡胴ＬＯの移動と連動し七光軸Ｏ−０′とほ
ぼ直角方向に移動されるようになっている。

以−Ｆのような構成において、自動焦点調節は次のよう
に行なわれる。

光源ｌのからの光は光軸Ｏ−０゛上の被写体Ｚにレンズ
Ｌ１を介して照射され、その反射光はレンズＬ２を介し
て２つのフォトダイオードＤＡ、ＤＢ上に入力される。

光源Ｉの光は一定の照射角度により照射されるので、被
写体Ｚからの反射光のフォトダイオードの位置における
光軸Ｏ−０′と直角方向の位置は被写体Ｚの距離に応じ
て変化する。したがって、鏡胴ＬＯが被写体に合焦した
際に２個のフォトダイオードＤＡ、ＤＢ上に等しい光量
の反射光が戻ってくるように鏡胴ＬＯおよび２つのフォ
トダイオードの連動を調整しておけば、フォトダイオー
ドＤＡ、ＤＢの出力を調べることにより自動的に焦点調
節を行なうことができる。

以上のような従来のアクティブ自動焦点調節機構は、被
写体が遠方にあったり、光源Ｉの信号光を乱すような光
源がカメラの前方にあったりするとフォトダイオードに
より検出される反射光量のＳＮ比が悪くなり正常な焦点
調節を行なえなくなるという欠点がある。

ＳＮ比が悪い場合には、合焦状態が形成されカメラもし
くは被写体が位置を変えていないのにもかかわらす外乱
光により鏡胴が動いてしまい、ピントがボケたり、像の
大きさが変化したりして見苦しいことがあった。

また、上記のような従来の自動焦点調節装置では、フォ
トダイオードの受光量を積分方式で測定するように構成
されている装置が多い。＄２図に受光量を積分方式で測
定する場合の経時的な積分値の変化を示す。このような
装置では片側のフォトダイオードの積分値が所定値に到
達することなどにより形成される測定期間ごとに積分値
がリセットされ、順次同様の測定サイクルが繰り返され
る。この測定動作の間光源工は同図に示されるように常
時発光している。このように常時光源を発光させておく
ことは消費電力の増大につながり、カメラのような携帯
機器では電源部が大型になることが避けられず、非常に
不利である。

［目　的］ 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、外乱光があ
る場合、あるいは被写体が比較的遠方にある場合でも確
実に自動焦点調節を行なえるとともに発光部の消費電力
が小さくて済む自動焦点調節装置を提供することを目的
とする。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。ただし、以下に説明する構成のうちカメラの鏡胴
ＬＯおよび反射光検出用のフォトダイオードＤＡ、ＤＢ
の連動機構については第１図の従来例に示したものと同
様の構成とする。

第３図は本発明の自動焦点調節装置の回路構成を示、ル
ており、同図において符号ＤＡ、ＤＢで示されているも
のは並列に配置された反射光検出用のフォトダイオード
である。フォトダイオードＤＡ、ＤＢの出力はそれぞれ
増幅器ＩＡ、ＩＢにより増幅されフィルタ２Ａ、２Ｂに
それぞれ送られる。

一方、光源Ｉは基準発振器１３の発振周波数によりドラ
イバを含む発光制御部１４を介して駆動される。この周
波数は、外乱を防止するために室内の光源を点灯させる
商用電源の周波数などと異なった周波数を選ぶ。

したがって、フィルタ２Ａおよび２Ｂは光源Ｉの発光周
波数領域のみの信号を通過させるように設定される。フ
ィルタ２Ａ、２Ｂの出力はそれぞれ電子的に開閉制御さ
れるスイ・ンチ３Ａ、３Ｂを介して積分器４Ａ、４Ｂに
入力される。

積分器４Ａ、４Ｂは公知のオペアンプなどを用いた積分
回路から構成されており、その積分コンデンサはスイッ
チ４Ｃ１４Ｄによりそれぞれリセットできるようになっ
ている。

積分器４Ａの出力電圧ＶＡはコンパレータ５ＡＨおよび
５ＡＬの子端子に入力される。また、積分器４Ｂの出力
電圧ＶＢはコンパレータ５ＢＨおよび５ＢＬの十端子に
入力される。

−勇者コンパレータの一端子には電源電圧を直列接続さ
れた抵抗Ｒ１−Ｒ５により分圧したしきい値電圧が供給
されている。コンパレータ５ＡＨおよび５ＢＨには抵抗
Ｒ１およびＲ２の接続点の電圧ＶＨがしきい値電圧とし
て供給される。コンパレータ５ＡＬおよび５ＢＬには抵
抗Ｒ２〜Ｒ３ないし抵抗Ｒ３〜Ｒ４の接続点の電圧ＶＬ
、ＶＬ’のいずれかが供給される。この選択は後述すよ
うにスイッチ３Ｃにより切り換えられる。これらの電圧
ＶＨ１ＶＬ、ＶＬ’は後述するように、要求される合焦
精度に応じて定めらる。

コンパレータ５ＡＨ１５ＢＨの出力はオアゲート６１の
入力に接続されている。オアゲート６１の出力はオアゲ
ート６２に入力されており、又、フリップフロップ９１
．９２をトリガするようになっている。オアゲート６２
のもう一方の入力にはカウンタ１２の出力Ｑｎが入力さ
れている。

オアゲート６２の出力はモノマルチバイブレータＭＭＩ
をトリガするようになっている。すなわちコンパレータ
５ＡＨ１５ＢＨのどちらかがハイレベルになった際にオ
アゲー）６１．６２からハイレベルのパルスが出力され
、このパルスによりモノマルチバイブレークＭＭＩおよ
びフリップフロップ９１．９２がトリガされる。

モノマルチバイブレークＭＭＩの出力はインバータ７１
、同様のモノマルチバイブレークなどから成る遅延回路
ＤＬＩおよびオアゲート６３に入力されている。インバ
ータ７１およびモノマルチバイブレータＭＭＩは破線で
示したブロック２０内にあり、このブロック２０に対す
る人出力は図示したＡ−Ｃの３つの接続点を介して行な
われる。

インバータ７１の出力はスイッチ３Ａ、３Ｂおよび発光
制御部１４を制御するようになっている。スイッチ３Ａ
、３Ｂはローレベルの入力により開放されるようになっ
ており、発光制御部は同じローレベルの入力により光源
工の発光を停止させる。

フリップフロップ９１．９２のデータ入力にはそれぞれ
コンパレータ５ＡＬ、５ＢＬの出力が印モータ制御回路
１０はフリップフロップ９１．９２のハイレベル出力に
応じて鏡胴ＬＯを駆動するモータ１１を異なった２方向
に移動させる。この回転方向はフォトダイオードＤＡ、
ＤＢへの入力光量の多寡に応じてそれらが等しくなる方
向に予め整合しである。

またフリップフロップ９１．９２の再出力は２人力のア
ンドケー）８１に接続されており、アントゲ−１・８１
の出力はスイッチ３Ｃの制御入力と接続されている。ス
イッチ３Ｃは常時図の左側に接続されており、アンドゲ
ート８１の出力がハイレベルの場合に図の右側の端子に
切り換えられる。

一方、オアゲート６３の出力はカウンタ１２のリセット
端子に接続されている。このカウンタ１２は前記の基準
発振器１３の出力の立ち下りにより歩進するようになっ
ており、基準発振器１３の出力するクロックパルスはア
ンドゲート８４の一方の入力端子に接続されている。こ
のアンドゲート８４の出力はオアゲート６３の残りの入
力に接続されている。アンドゲート８４の他方の入力に
はカウンタ１２の出力か接続されている。

カウンタ１２の出力Ｑｎはフリップフロップ９１．９２
をリセットするとともにオアゲート６２の残りの入力に
接続されている。

次に以上の構成における動作につき詳細に説明する。

フォトダイオードＤＡ、ＤＢは受光量に応じた出力を行
ない、この出力信号のうち光源■の発光周波数成分のみ
がフィルタ２Ａ、２Ｂでそれぞれ取り出され、常閉のス
イッチ３Ａ、３Ｂを介して積分器４Ａ、４Ｂに送られる
。各積分器の出力電圧は第４図に示すように測定開始か
ら受光量に応じて増大する。

ここでは積分器４Ａ、４Ｂの出力電圧が時間ｔに応じて
符号ＶＡ、ＶＢ’で示されるように増加した場合につき
考える。

この場合フォトダイオードＤＡ側の受光量が多いので、
まず時刻Ｔにおいて積分電圧ＶＡがコンパレータ５ＡＨ
のしきい値ＶＨに到達する。これによりコンパレータ５
ＡＨが反転し、オアゲート６１からハイレベルが出方さ
れ、フリップフロップ９１．９２力叫リガされる。この
ときフリップフロップ９１のデータ入力は第４図に見る
ように電圧ＶＡがすでにコンパレータ５’ＡＬのしきい
値ＶＬを越えているので、ハイレベルである。また、フ
リップフロップ９２のデータ入力は電圧ＶＢ’がこの時
点ではまだ電圧Ｖ　Ｌに達していないのでローレベルで
ある。

したがって、各フリップフロップのトリガによりフリッ
プフロー、プ９１はハイレベルを、フリップフロップ９
２はローレベルを出力する。

これによりモータ制御回路１０はフォトダイオードＤＢ
の受光量が多くなるようにモータ１１を駆動して鏡胴お
よび各フォトダイオードを移動させる。受光量の大小が
逆であった場合も全く同様の動作により鏡胴が上記と反
対の方向に移動される。

また、フリップフロップ９１．９２のトリガと同時にモ
ノマルチバイブレータＭＭＩもオアゲート６２の出力に
よりトリガされる。そして接続された抵抗Ｒ５およびコ
ンデンサＣ１により定められた長さのパルスがモノマル
チバイブレータＭＭＩから出力される。この出力パルス
によりインバータ７１を介して積分器４Ａ、４Ｂが切り
離され、遅延回路ＤＬＩに設定された遅延時間経過後Ｄ
ＬＩを介してスイッチ４Ｃ１４Ｄが閉じられて各積分器
の積分コンデンサがショートされ、積分値が初期化され
る。また同じパルスによりカウンタ１２もオアゲート６
３を介してリセットされる。

モノマルチバイブレータＭＭＩの出力はインバータ７１
により反転されて、発光制御部１４に入力される。した
がって、モノマルチバイブレータＭＭＩの出力がハイレ
ベルの間は光源Ｉの発光が停止される。抵抗Ｒ５および
コンデンサＣＩにより定められた時間経過後にモノマル
チバイブレータＭＭＩがローレベルを出力すると、再び
光源Ｉの発光が開始され、新たな測定が開始される。す
なわち、測定終了後モノマルチバイブレータＭＭＩの出
力パルス幅だけ測定が休止され、この間光源工の発光も
停止される。

カウンタ１２は最長積分時間を設定するもので、上記の
ように休止期間が終了してリセットが解除された後、一
定数の基準発振器１３のクロックパルスを計数した際に
まだリセットされていなければ十分な測定光量が受光で
きなかったものとシ短ハルスを発生してオアゲート６２
にパルスを与え、モノマルチバイブレータＭＭＩをトリ
ガし、上記と同様のリセット動作および光源の発光停止
を行なう。同時にアンドゲート８４を介してクロックパ
ルスと同期して自身の計数値をリセットする。

以上のようにして、フォトダイオードによる測定期間の
終了ごとにモノマルチバイブレータＭＭＩに設定された
時間だけ測定および光源■の発光動作が停止されるので
、この休止期間の長さだけ消費電力を低減することがで
きる。したがって、従来より電源部を小型化する、ある
いは電源の電池の寿命を伸ばすことが可能になる。

一方、各積分値が符号ＶＡ、ＶＢのように増加した場合
には、電圧ＶＡが電圧ＶＨに達したときすでにコンパレ
ータ５ＡＬ、５ＢＬがともに反転しているので、フリッ
プフロップ９１．９２の出力はともにハイレベルになる
。これによりモータ制御回路ｌＯモータ１１が停止され
て鏡胴の移動が止められる。したがって、フォトダイオ
ードＤＡ、ＤＢのいずれかの出力積分値が電圧ＶＨに達
した際にもう一方の積分値が電圧ＶＬ以上にあった場合
には合焦したと判定するわけ、である。

このとき、被写体が遠方にあったり、被写体の反射率が
悪かったり、あるいは信号光を乱すような光源があった
場合、フォトダイオード　に入力される信号のＳＮ比が
悪くなり、その結集積分電圧に含まれる誤差分が大きく
なる。そして、合焦状態が形成されているにもかかわら
ず、一方の積分値が第４図の符号ＶＢ’の場合のように
しきい値電圧ＶＬ以下になる場合も考えられる。このよ
うな場合、従来では非合焦状態と判定され、鏡胴が移動
されてしまう・ので、ビデオカメラあるいは一眼レフの
ようなカメラでは一旦焦点が合ったにもかかわらずピン
トがボケたり像の大きさが変化したりして非常に見苦し
いものであった。

しかし、本発明においては、フリップフロップ９１．９
２がともにセットされると、アントゲ−）８１の両入力
がハイレベルになるのでスイッチ３Ｃが第３図の右側に
切り換えられ、コンパレータ５ＡＬ、５ＢＬの低い方の
しきい値がさらに低いＶＬ’に変更される。すなわち合
焦状態のクライテリアが広げられるわけである。したが
って、本発明においては一旦焦点が合った場合には外乱
光がある場合、あるいは被写体が遠方にある場合でもノ
イズにより鏡胴が移動してしまうことなく、合焦状態を
保持できる。もちろん第４図の符号ＶＢ“のようにフリ
ップフロップのトリガー時に一方の積分値がＶＬ’より
も小さくなった場合には前記と同様の動作により鏡胴の
移動が行なわれ、この際にアンドゲート８１の出力がロ
ーレベルになるので、スイッチ３Ｃは第３図左側に接続
される。

以上のようにして、合焦時には合焦判定のためのクライ
テリアが広げられ、ノイズによる誤動作を防止し、正確
な自動焦点調節を行なうとともに外乱に対する安定性も
確保することができる。以上では、説明を容易にするた
めに積分値が上昇するような測定回路を例示したが、積
分値が負の電圧で出力されるような測定回路では高い方
のしきい値を変更するようにしてもよい。また、合焦判
定のためのクライテリアは２種類に限定することなく、
フォトダイオードの受光量などに応じてもっと多数の値
を選択するようにしてもよい。

また、以上では積分値が所定値に達した際に測定を′終
了し、しかるのちに一定期間発光および測定を休止する
ようにしているが、より好ましくは前後する積分期間の
積分開始点の時間間隔を一定に制御するように構成する
とよい。

具体的には第３図のブロック２０を第５図のプロ・ンク
２０”に置き換えることにより以上の動作を実現できる
。第５図のブロック２０’は接続点Ａ−Ｄを有しており
、これらの接続点は第３図の接続点Ａ−Ｃにそれぞれ接
続される。接続点りには基準発振器１３の出力するクロ
ックが入力される。ここではモノマルチバイブレータＭ
Ｍ１４１ＳＲフリップフロップ９３に置き換えられてお
り、そのリセットはカウンタ１５の出力Ｑｍにより行な
われる。同時にこの出力Ｑｍは自身の計数値をリセット
する。したがって、ＳＲフリップフロップ９３は一定時
間ごとにクリアされ、これにより消灯されていた光源Ｉ
を再度点灯する。

第６図に第５図の構成を用いる際の積分動作を図示する
。ここでｔ　ｗａｘで示されているのは前記のカウンタ
１２により定められる最長積分時間、ｔｌはカウンタ１
５の計数値により定まる時間である。

同図に示すようにｔｌ＞ｔｍａｘに設定しておけば、一
定時間ごとに測定を行ない、測定期間の間少なくともｔ
ｌ−ｔｍａｘ分、発光体止を行なえる。被写体が近距離
にあるとき、あるいは被写体の反射率がよいなど強い反
射光を得られる場合には、より短時間で測定が終了する
ので、より長い発光体止時間をとれることになり省エネ
ルギー効果が高まる。また、測定動作が一定時間ごとに
行なわれるようになるので、平均した合焦動作を行なう
ことができる。

言い換えれば、第６図の回路では受光量に応じて休止時
間を定めていることになり、以上のようにしてより高い
省エネルギー効果と安定した焦点調節動作を得ることが
できる。

［効　果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光学
系の焦点位置のずれ量を光源から照射された光の被写体
に対する反射光を受光する２系統の受光手段の出力信号
の差として測定し、測定された焦点の位置ずれに応じて
光学系の移動を行ない、前記信号の差が所定の合焦範囲
にある際光学系の移動を停止する自動焦点調節装置にお
いて、前記測定動作を間欠的に行なわせるとともに、測
定動作休止中に前記光源を消灯させる制御手段を設けた
構成を採用しているため、発光部の点灯を休止して消費
電力を低減して装置の小型化あるいは電池の長寿命化を
達成するとともに正確かつ安定した焦点調節を行なえる
優れた自動焦点調節装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクティブ方式の自動焦点調節装置の原理を示
す説明図、第２図は従来の自動焦点調節装置の動作を説
明する線図、第３図は本発明の自動焦点調節回路の構成
を示す回路図、第４図は第３図の回路の動作を説明する
線図、第５図は第３図の一部の変形例を示す回路図、第
６図は第５図の回路における動作を示す線図である。 ＩＡ、ＩＢ・・・増幅器　２Ａ、２Ｂ・・・フィルタ４
Ａ、４Ｂ・・・積分器 ５ＡＨ１５ＢＨ，５ＡＬ、５ＢＬ・・・コンパレータ１
０・・・モータ制御回路　１１・・・モータ１２．１５
・・・カウンタ　１３・・・基準発振器１４・・・発光
制御部　６１〜６３・・・オアゲート８１〜８４・・・
アンドゲート ９１〜９３・・・フリップフロップ エ・・・光源 ＤＡ、ＤＢ・・・フォトダイオード ＭＭＩ・・・モノマルチバイブレーク 第４１！ｌ 第５図 第６図 手続補正書（瞳 昭和５９年　６月１２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和　５９　年　特許願　第　７０９９０　号２、発明
の名称 自動焦点調節装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　興和　株式会社 ４、代理人　電話　０３　（２６８）２４８１　（イリ
５、補正の対象 ６、補正の内容 別紙の通り 補正の内容 ｌ）明細書第３頁第７行目の「光源Ｉの」を「光源Ｉ」
に訂正する。 ２）同第４頁第９行目の「外乱光により」を「外乱光等
により」に訂正する。 ３）同第７頁第３行目のｒＲ１〜Ｒ５ＪをｒＲｌ−Ｒ４
」に訂正する。 ４）同頁第９行目から第１Ｏ行目の「後述すように」を
「後述するように」に訂正する。 ５）同頁第９行目の「定めらる。」を「定められる。」
に訂正する。 ６）同第２０頁第１行目のｒ８１〜８４」を「８１゜８
４」に訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系の焦点位置のずれ量を光源から照射された
   光の被写体に対する反射光を受光する２系統の受光手段
   の出力信号の差として測定し、測定された焦点の位置ず
   れに応じて光学系の移動を行ない、前記信号の差が所定
   の合焦範囲にある際光学系の移動を停止する自動焦点調
   節装置において、前記測定動作を間欠的に行なわせると
   ともに、測定動作休止中に前記光源を消灯させる制御手
   段を設けたことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. （２）前記測定期間の開始点の時間間隔が常に一定にな
   るように制御する手段を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の自動焦点調節装置。
3. （３）合焦状態が検出された際に前記合焦範囲が拡大さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の自動焦点調節装置。