JPS60214325A - 自動焦点調節装置 - Google Patents
自動焦点調節装置Info
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- JPS60214325A JPS60214325A JP7210984A JP7210984A JPS60214325A JP S60214325 A JPS60214325 A JP S60214325A JP 7210984 A JP7210984 A JP 7210984A JP 7210984 A JP7210984 A JP 7210984A JP S60214325 A JPS60214325 A JP S60214325A
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- lens
- time
- movement
- amount
- subject
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
(発明の技術分野)
本発明はカメラ等の光学装置の自動焦点調節装置に関す
る。 (発明の背景) カメラの自動焦点調節装置として、対物レンズの予定焦
点面と実際の被写体の結像面とのずれ量に対応したデフ
ォーカス量全成る時間間隔で算出し、このテフォーカス
信号に応じて対物レンズを駆動して自動焦点調節を行う
ものは知られている。 ところが、このように離散的に出力されるテフォーカス
信号に応じて対物レンズを駆動する場合、被写体が対物
レンズの駆動中に対物レンズの光軸方向に移動している
と、上記レンズ駆動はこの被写体移動と無関係に行われ
るので、合焦に多大な時間を要するといった欠点があっ
た。 (発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、被写体が動いている場
合にもなめらかに合焦追従する自動焦点調節装置を得る
事を目的とする。
る。 (発明の背景) カメラの自動焦点調節装置として、対物レンズの予定焦
点面と実際の被写体の結像面とのずれ量に対応したデフ
ォーカス量全成る時間間隔で算出し、このテフォーカス
信号に応じて対物レンズを駆動して自動焦点調節を行う
ものは知られている。 ところが、このように離散的に出力されるテフォーカス
信号に応じて対物レンズを駆動する場合、被写体が対物
レンズの駆動中に対物レンズの光軸方向に移動している
と、上記レンズ駆動はこの被写体移動と無関係に行われ
るので、合焦に多大な時間を要するといった欠点があっ
た。 (発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、被写体が動いている場
合にもなめらかに合焦追従する自動焦点調節装置を得る
事を目的とする。
本発明の概要は、デフォーカス量を検出手段と、この出
力に基づき対象物体の移動を検出する手動検出手段とを
具備し、デフォーカス量をその移動検出手段の出力で時
々刻々補正して、この補正されたデフォーカス量に基づ
き結像レンズ全駆動して自動焦点調節を行うものである
。 (実施例) 以下に本発明の内容を具体的実施例にもとすいて説明す
る。第1図はカメラに本発明全適用した構成を示すブロ
ック図である。同図において撮影レンズ101の焦点調
節状態全検出する焦点検出手段104は、第2図のごと
く焦点検出用光学手段201、光電変換手段202.焦
点検出演算手段203により構成される。光電変換手段
202は撮影レンズ101と焦点検出用光学手段201
とにより形成された被写体像全量けて、そのSに応じた
イメージ出力音発生する。この手段202は電荷蓄積を
の光電変換部を持ち、電荷蓄積時間の決定はテパイスの
工夫によυ光電変換部自体にそのような機能を持たせる
事もできるし、イメージ出力を焦点検出演算手段203
により処理して決めるようにしてもよい。いずれにして
も焦点検出手段104は電荷蓄積の開始と終了のタイミ
ングを制御手段109に伝達する。 電荷蓄積の終了から次の電荷蓄積の開始までの間は電荷
転送とデフォーカス量の算出にあてられる。デフォーカ
ス量は公知の方式により算出されてこれも制御手段10
9に伝達される。時間計数手段108は制御手段109
から前記電荷蓄積の開始と終了のタイミングあるいはそ
の他のタイミングを受け、各タイミングの時間間隔を計
数し、その結果は制御手段109によりメモIJIIO
に記憶される。 第3図は、横軸に時間t2とり、縦軸にレンズ101の
移動位置xfとったもので、実線301゜301′がレ
ンズ101の移動軌跡を表わし、太い実線302は物体
が結像レンズ101の光軸方向へ移動した時の軌跡に対
応するもので、もしその物体が静止していれば時間軸に
平行となり、上記移動があるとき図示の如く成る傾きを
持つ。レンズ101の移動軌跡301 、301’が物
体移動軌跡302にほぼ一致していれば、結像レンズ1
01は合焦状態となっている。レンズ移動軌跡301が
物体移動軌跡302から大きくずれた点偽から最初にほ
ぼ一致する点Q1までの結像レンズ101の駆動を収束
駆動と称し、レンズ軌跡301′に示す如く点Q1から
物体移動軌跡302 K追従するように結像レンズ全駆
動することを追従駆動と称することにする。時刻tn−
x。 tn 、 tn+l、 tn+2は、光電変換手段20
2の電荷蓄積全開始する時点を示し、時刻t’n−r
、 を気。 t ’n + 1は、上記電荷蓄積の終了時点を示し、
t’nは収束駆動から追従駆動に移る時点を示し、Tn
−1゜Tnは電荷蓄積時間を表わし、Tn−1,Tnは
、演算時間で、この間に光電変換手段202からのデー
タに基づき、焦点検出演算制御手段203がデフォーカ
ス量を演算し、このデフォーカス量とメモリ110に記
憶されている情報とに基づいて後に詳述する推定デフォ
ーカス量Xn−1,Xnと、対象物体の移動に伴い推定
デフォーカス量を補正する補正量δn−1(τ)、桓τ
)とがそれぞれ算出される。この推定デフォーカス量は
時点tn−1,tn jtn+t 。 tn+zにデフォーカス量計数手段106にセットされ
る。T′は時点t/hから時点t5までの時間を表わし
、Mn−1,Mnは夫々時間Tn−t 、 Tnの間に
レンズ101が移動した量全方向全含めて表わし、例え
ばMnは時点tnでのレンズ101の位置と時点t’n
でのレンズ101の位置との距離を方向ヶ含めて表わし
た量であり、従ってレンズ101が戒方向に移動した時
と逆方向に移動した時ではMn−1やMnの符号は逆に
なる。Mne−x 、 Mn!は夫々Tnc−1゜Tn
cO間にレンズ101が移動した量を方向を含めて表わ
している。 本発明では、レンズ101の駆動中における物体の移動
を後述する手法により算出し、この物体の移動量に応じ
て、推定デフォーカス量に基づくレンズ駆動量を補正す
るものであり、この補正を行う為の補正量は第3図にδ
n−1(τ)、δ(τ)として示されている。推定デフ
ォーカス量Xn−1がデフォーカス量計数手段106に
セットされた時点tn−1において、その時点のレンズ
101の位置Q0から推定デフォーカス量Xn−xだけ
離れた点ヲQ2とするこの点Q、から物体移動軌跡30
2 Kはぼ平行に補正直線310(破線で示しである。 )を描くと、点Q、からの水平線と、この補正直線31
0との各時点tn−1十τでの距離が上記補正量an−
1(τ)を表わしている。 補正量δn(τ)Kついても全く同様であって、時点t
nにおけるレンズ位置Q3と、この時の推定デフォーカ
ス量Xnとから点Q4が決゛定され、この点Q4から物
体移動軌跡302にほぼ平行に補正直線311が描かれ
る。 再び第1図において、制御手段109は時間経過ととも
に、時刻tn−1+τにおける補正量がδn−1(τ)
となるようにδn−1(τ)に応じた周波数の被写体移
動補正パルスをテンオーカス量計数手段106に送り、
被写体の動き全追尾するべく推定デフォーカス量の値全
補正する。 このようにしてテンオーカス量計数手段106には被写
体の動きも考慮した各瞬間における推定デフォーカス量
が保持されており、駆動信号発生手段105はテンオー
カス量計数手段106の内容に応動し、その内容が正の
値、負の値、又は零であるかに応じて夫々レンズ101
の駆動用モータを正転。 逆転、停止させる信号を発生する。 上記駆動用モータを含む駆動手段102は、この信号會
受けてレンズ101ヲ駆動する。移動量信号発生手段1
03はレンズ101の移動に伴いパルス全発生する。そ
の方法としては、特開昭58−88710記載のごとく
独立した手段を設けても良いし、上記駆動モータがパル
スモータである場合には駆動パルスで代用することも可
能である。 このレンズ移動量に関する信号パルスは移動量計数手段
107により計数されるが、計数値は電荷蓄積の開始t
n−x及び終了t’n−sのタイミングに合わせて読み
とられた後に零にリセットされる。この↓うにして移動
量計数手段107により各時間間隔におけるレンズ移動
量Mn−x 、 MtF−sが検出されてメモIJII
Oに記憶される。 レンズの移動量に関する信号パルスはテンオーカス量計
数手段、この手段106は、その入力信号パルス全レン
ズ101の移動方向換言106にも入力され、すると推
定デフォーカス量の正負に応じてアップカウント又はダ
ウンカウントする。 このようにしてデフォーカス量計数手段106の保持す
る推定デフォーカス量がレンズの移動に伴なって漸次減
少し零に近づき、系は合焦状態に近ずいてゆく。第3図
の場合tn−t→tnの間は、このような収束駆動が続
いている。ただし、電荷蓄積時間Tn−1に相当する期
間はレンズが一様速度で動いている事が好ましいが、転
送・演算時間Tn”−1の期間は必ずしも一定速度で動
いている必要はなく、例えば電荷転送時間中は停止する
などしていてもかまわない。次に時刻tnから始まる次
のサイクルについて説明する。時刻tnの時点では期間
’rn−1で受光されたデータにもとずくデフォーカス
量が期間Tnc−1で焦点検出手段104によジ、すで
に算出されており、これとメモリ110に記憶された内
容と音用いて新しい推定デフォーカス量Xnと補正量δ
n(τ)とが算出されて、時刻tnの時点でこの新しい
Xnがデフォーカス量計数手段106にセントされると
同時に光電変換手段202の電荷蓄積が再開始される。 時間の経過とともにδn(τ)に基づき推定デフォーカ
ス量の補正がなされるのは前に述べた通りである。 レンズ駆動は時刻を品までは前回と同様な収束駆動が行
なわれる。時刻を−では合焦状態となりデフォーカス量
計数手段106内の推定デフォーカス量が丁度零に等し
くなシ、この結果駆動信号発生手段105は駆動全停止
する信号を駆動手段102に伝達し、レンズ101は停
止する。この停止状態では移動量信号も発生しないので
テンオーカス量計数手段の保持する推定デフォーカス量
もわずかの間零に止まる。 しかし制御手段109は被写体が動いている時には補正
量δn(r )に応じた周波数で被写体移動補正パルス
全発生しており、このパルスはδn(τ)の正負に応じ
てデフォーカス量計数手段106でbプカウント又はダ
ウンカウントされる。従って手段106の内容である推
定デフォーカス量は零でなくなり、これによって駆動信
号発生手段105からレンズ駆動信号が発生してレンズ
が動き、レンズ移動量信号が発生してデフォーカス量計
数手段106の推定デフォーカス量が再び零となる。し
ばらくすると被写体の移動に伴い合焦状態がくずれよう
とすると、被写体移動補正パルスが再び発生して、同様
の事が少くとも電荷蓄積終了時点tlnまで続けられる
。勿論時J tn+1まで続けられるのがよい。この間
は、第3図のごとく被写体の動きによる補正量δばて)
にそってレンズが駆動さ、れるので、追従駆動の期間と
なる。この追従駆動の間もレンズは補正量δn(τ)を
表わす破線で示した直線311にそって動かす事になる
ので、微少駆動と停止が多数回合まれる事もあるが、平
均してみればほぼ一様な速さで動いている事になり、後
の推定デフォーカス量算出の仮定に合致する。 この様にして本発明によれば被写体が移動している場合
でも、レンズはなめらかに追従駆動されることになる。 次に第4図を用いて、推定デフォーカス量X (o)と
補正量δ(τ)の算出方法について詳述する。第4図は
第3図の一部全拡大したものである。時刻tnまでのデ
ータから時刻tnにおける推定デフォーカス量Xn及び
被写体の動きを反映して時間的に変わる補正量δn(τ
)は図示のごとくなる。ここで推定デフォーカス量Xn
が完全に正しければXnの先端は太い実m302の上に
来るべきものであるが、一般には誤差Δが含まれ、図の
ようになる。 この誤差Δは、一般に結像レンズ101が合焦位置から
大きく離れている時には比較的太きいが、合焦位置に近
づくにつれて小さくなる。第1図の状態ではレンズ10
1は合焦位置にかなり近づいているので、上記誤差Δは
、レンズ移動軌跡301の点Q+においてレンズ101
が実質的に合焦状態にあるとみなせる程、非常に小さい
値となっている。 レンズ101の動く軌跡は実線301のごとく推定デフ
ォーカス量Xnと補正量δn(τ)から決る推定軌跡の
破線310に向って進み(収束駆動)点Q+で一致した
後は推定軌跡にそって進む(追従駆動)。 さらに第4図においてmn + m’n + mil+
1は時点tn 、 t’n 、 tn+1でのレンズ1
01の位置を示している。又、Xnの先端Q、と太い実
線302 Kおける電荷蓄積時間の中点(tn4−¥−
*Xn)k結ぶ直線tが蓄積層、了時刻t′nの時間軸
と交わる点からffl’1までの方向を含む大きさを図
示のとと< x’nとし、この中点の座標Xnからmn
+1までの方向全台む大きさを図示のとと(Zn+xと
する。 電荷蓄積時間における情況がこのようである場合に、こ
の時のイメージ出力から焦点検出手段104によって算
出されるデフォーカス量t−Pn+tとすれば以下の関
係がある。 I Pn+IXTn=HXnX (Tn −T’n) +、
x’nx’rn m+++■先述の中点Xnは Xn=Σ((mn+XnJ +(m’n+X’n) )
・・・・・・・・・・・・・・・■■■工り 前記Zn+1はZn+x = Xn−mn+t 、 M
n=m’n−mn 。 Mn”=m141− m′n@用いて Zn+t=PHH+” ・’LaXn−Mn” −’
Mn−■2 Tn 2 尚、Pn+1は焦点検出演算手段203の出力としてT
A * ’rnは時間計数手段108の出力としてMn
。 Mnは移動量計数手段107の出力としてXnti前回
の演算結果として夫々得られ、これらはメモリ110に
記憶されている。 被写体の動きによる1m正量δn+1(τ)を算出する
にはいろいろなやp方が可能である。例えば前回の推定
デフォーカス量と今回の推定デフォーカス普のさし承る
位置を結んでこれをめてもよい。 しかし、この場合は各回の前記誤差Δが積算されると帆
う欠点がある。第5図は第3図と同じもので説明に必要
な部分のみを表わしたものである。 前記補正量δn+1(τ)をめるには、過去複数回の電
荷蓄積時間’rn−t t ’rnの中央における太い
実線上の座標Xy1 、 Xl−1、Xn−2・・・を
用いるのが良い。 第5図のごと< dTn pΔTnヲ定めるとそれぞれ
dTn=Tn−1+ (Tn−t+Tn)# ΔT n
=Tne+ 2 Tn従って傾きICn+ 1は+k
n+□≦ヒ后υヒムよりkn+1=(CZn+x−Zn
)−(Mn+Mn’)) /(T♂−1+Jz LTn
+Tn−1) ) ・・・・・・・・・・・・・・・■
これを用いて推定デフォーカス量Xn+t 、補正量δ
n十;(τ)は δn+1(τ)=kn+lXτ となる。 被写体が静止している場合iるいは判定不可能な場合に
は一応被写体が静止しているものとして時刻tn+1に
おける推定デフォーカス量Xn+x+補正量δn+1(
τ)は次のように決定される。 δn+1(τ)=0 傾きkはさらに過去数回の傾きkn * kn−11k
n−2・・・全荷重平均してめても良いし、過去3回以
上のxn、 Xn−、、Xn−2・・・から最も適合す
る適当な次数の曲線、例えば2次曲線をめ、次回の傾き
kn十s k内挿してもよい。 又、こうしてめられfckn+1に1〉α〉0なる定数
?用いてαkn+1の傾きで追従させるようにしてもよ
い。 制御手段109からはレンズが第4図破線311にそっ
て追従駆動されるようにデフォーカス量計数手段106
に対して上記傾きkn+1から決る時間間隔でパルス會
具体的にはlKn+xlが大きい程、その時時間間隔が
小さいパルス金送出するが、レンズの移動が第4図破線
311の後追いとならないように、幾分先行してパルス
を送出するのが良い。 又、上記説明では簡単の為焦点検出されるレンズ101
として全群固定して動かす場合を念頭においたが、一群
のみを動かしてフォーカスする場合でも、全群として等
価な単レンズを考え、その単レンズの動きがレンズ10
1の動きに相当しているとして扱われることになる。 さらに第1図のブロック105 、106 、107
。 108 、109 、110及び第2図のブロック20
3はその全部あるいは一部tマイクロコンピュータによ
り構成することができる。 次に全体の時間的な流れをフローチャートラ用いて説明
する。第6A図で■動作開始(5TART )の後、■
で後述の2種類の割込み全不可とし、パラメータVin
tk零にセットする。■で推定デフォーカス量Xoに対
応するXpと補正量δ。(τ)を決めるパルス間隔Tp
k決める。初めはレンズを動かさずに焦点検出するので
Xp=O、Tp=0とする。ただしTpの値はそれが零
以外の値のときは被写体移動補正パルス全制御手段10
9がデフォーカス量計数手段106に送るパルス間隔を
示しているが、TP=0はパルス発生なしを意味するも
のとする。又、デフォーカス量計数手段106は’rp
) 0及び’rp<0に対応して受けたパルスで計数
内容をそれぞれアブカウント及びダウンカウントするも
のとする。 ステップ■で移動量計数手段107の内容を零にして計
数開始にそなえる。ステップ■でデフォーカス量計数手
段106のカウンターにXpの値をセットする。Xp
”=、 Oの時はXpの極性即ち符号に応じて駆動信号
発生手段105は駆動手段102 を介してレンズ10
1 ’i前進又は後退させる。 今の場合Xp=Oなのでレンズ101は静止している。 ステップ■で被写体移動補正パルス発生のため制御手段
109のカウンターにTpの値が設定される。このカウ
ンターは所定の速さでダウンカウントされ、カウンター
の内容が零となった時に制御手段109からデフォーカ
ス量計数手段106に1パルスが送られ、カウンターの
内容は再びTpの値が設定される。このようにして時間
間隔Tpごとにパルスが発生する。さらにTpの極性に
応じてアブカウントがダウンカウントかの指示もデフォ
ーカス量計数手段106に伝えられる。この様にしてカ
ウンターにはくり返しTpの値が設定されるが、レンズ
の動きがδn(τ)の直線の後追いにならないように第
1回目のパルスはTpより短かい適当な時間で発生させ
てもよい。例えば、カウンターにセットする第1回目の
値だけ0.5 ’rpとする。ここでTpの値は第7式
のknVc対してTp=q/knで与えられ、qはカウ
ンターのディスカウントの速さや移動量信号発生手段1
03がレンズ101のどれだけの移動に対して1パルス
を発生するか等により決定される定数である。 次にステップ■で時間計数手段108のカウンター全零
にしてカウント全開始すると同時にステップ■で電荷蓄
積’k[J始する。続いてステップ■[相]で速度変更
割込みと電荷蓄積終了の割込みを可とする。系が第3図
TnO回には時刻t6て速度変更割込みが発生する。そ
の為に速度変更割込みは、例えば、テフォーカス量計数
手段106の内容が非零から零に変化した時に発生され
る。これによシ第6B図の速度変更割込発生のルーチン
に飛ぶ。 次いでステップ@で以後の速度変更割込みを禁止し、0
で時間計数手段108のカウンターの内容をTlに記憶
する。 次いで速度変更割込みが発生した事を示すパラメータV
lntilにセットしてRETURNされる。 その後電荷蓄積終了の割込みが発生して第6C図へ移る
。まず、ステップ@で速度変更割込み全禁止し、ステッ
プ■で時間計数手段108のカウンターの内容をTnt
/C記憶する。この値が電荷蓄積時間にあたる。その後
、このカウンターは零にセットされる。速度変更割込み
があった時には第3図のT′nに相蟲する量即ち速度変
更割込み発生から電荷蓄積終了までの時間を算出する必
要があり−このことがステップ■l■、[株]で行なわ
れる。ステップ@は移動量計数手段107の内容を読み
込み、この間のレンズ101の移動量としてMnに記憶
する。そして再びカウンター内容全零とする。ステップ
[相]で第2図光電変換手段202から焦点検出演算手
段203ヘデータ転送し、焦点検出演算手段で請求 プ@の終了と同時にステップ[相]でレンズ駆動を停止
し、ステップ[株][株]でデータ転送と演算とにかか
った時間Tn及びレンズ移動量Mn ’l算出する。 ステップ@は、これらXn 、 Tn 、 T気+Tn
c+Mn + Mn # Pn+x k用いて■■■■
式を用いて推定デフォーカスik Xn+tと補正の傾
きkn+t’(r算出する。ステップ[株]ではこれら
の値を実際の駆動パルス数Xp及びパルス間隔Tpに換
算し、ステップ■で■にもどって次の電荷蓄積の周期を
開始する。以後はこのくり返しとなる。 (発明の効果ン 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、対象
物体の移動を検出し、これとテフォーカス信号とにエフ
、結像光学系の焦点調節を行うので、その結像光学系の
駆動中に対象物体が移動しても迅速な自動焦点調節が可
能である。
力に基づき対象物体の移動を検出する手動検出手段とを
具備し、デフォーカス量をその移動検出手段の出力で時
々刻々補正して、この補正されたデフォーカス量に基づ
き結像レンズ全駆動して自動焦点調節を行うものである
。 (実施例) 以下に本発明の内容を具体的実施例にもとすいて説明す
る。第1図はカメラに本発明全適用した構成を示すブロ
ック図である。同図において撮影レンズ101の焦点調
節状態全検出する焦点検出手段104は、第2図のごと
く焦点検出用光学手段201、光電変換手段202.焦
点検出演算手段203により構成される。光電変換手段
202は撮影レンズ101と焦点検出用光学手段201
とにより形成された被写体像全量けて、そのSに応じた
イメージ出力音発生する。この手段202は電荷蓄積を
の光電変換部を持ち、電荷蓄積時間の決定はテパイスの
工夫によυ光電変換部自体にそのような機能を持たせる
事もできるし、イメージ出力を焦点検出演算手段203
により処理して決めるようにしてもよい。いずれにして
も焦点検出手段104は電荷蓄積の開始と終了のタイミ
ングを制御手段109に伝達する。 電荷蓄積の終了から次の電荷蓄積の開始までの間は電荷
転送とデフォーカス量の算出にあてられる。デフォーカ
ス量は公知の方式により算出されてこれも制御手段10
9に伝達される。時間計数手段108は制御手段109
から前記電荷蓄積の開始と終了のタイミングあるいはそ
の他のタイミングを受け、各タイミングの時間間隔を計
数し、その結果は制御手段109によりメモIJIIO
に記憶される。 第3図は、横軸に時間t2とり、縦軸にレンズ101の
移動位置xfとったもので、実線301゜301′がレ
ンズ101の移動軌跡を表わし、太い実線302は物体
が結像レンズ101の光軸方向へ移動した時の軌跡に対
応するもので、もしその物体が静止していれば時間軸に
平行となり、上記移動があるとき図示の如く成る傾きを
持つ。レンズ101の移動軌跡301 、301’が物
体移動軌跡302にほぼ一致していれば、結像レンズ1
01は合焦状態となっている。レンズ移動軌跡301が
物体移動軌跡302から大きくずれた点偽から最初にほ
ぼ一致する点Q1までの結像レンズ101の駆動を収束
駆動と称し、レンズ軌跡301′に示す如く点Q1から
物体移動軌跡302 K追従するように結像レンズ全駆
動することを追従駆動と称することにする。時刻tn−
x。 tn 、 tn+l、 tn+2は、光電変換手段20
2の電荷蓄積全開始する時点を示し、時刻t’n−r
、 を気。 t ’n + 1は、上記電荷蓄積の終了時点を示し、
t’nは収束駆動から追従駆動に移る時点を示し、Tn
−1゜Tnは電荷蓄積時間を表わし、Tn−1,Tnは
、演算時間で、この間に光電変換手段202からのデー
タに基づき、焦点検出演算制御手段203がデフォーカ
ス量を演算し、このデフォーカス量とメモリ110に記
憶されている情報とに基づいて後に詳述する推定デフォ
ーカス量Xn−1,Xnと、対象物体の移動に伴い推定
デフォーカス量を補正する補正量δn−1(τ)、桓τ
)とがそれぞれ算出される。この推定デフォーカス量は
時点tn−1,tn jtn+t 。 tn+zにデフォーカス量計数手段106にセットされ
る。T′は時点t/hから時点t5までの時間を表わし
、Mn−1,Mnは夫々時間Tn−t 、 Tnの間に
レンズ101が移動した量全方向全含めて表わし、例え
ばMnは時点tnでのレンズ101の位置と時点t’n
でのレンズ101の位置との距離を方向ヶ含めて表わし
た量であり、従ってレンズ101が戒方向に移動した時
と逆方向に移動した時ではMn−1やMnの符号は逆に
なる。Mne−x 、 Mn!は夫々Tnc−1゜Tn
cO間にレンズ101が移動した量を方向を含めて表わ
している。 本発明では、レンズ101の駆動中における物体の移動
を後述する手法により算出し、この物体の移動量に応じ
て、推定デフォーカス量に基づくレンズ駆動量を補正す
るものであり、この補正を行う為の補正量は第3図にδ
n−1(τ)、δ(τ)として示されている。推定デフ
ォーカス量Xn−1がデフォーカス量計数手段106に
セットされた時点tn−1において、その時点のレンズ
101の位置Q0から推定デフォーカス量Xn−xだけ
離れた点ヲQ2とするこの点Q、から物体移動軌跡30
2 Kはぼ平行に補正直線310(破線で示しである。 )を描くと、点Q、からの水平線と、この補正直線31
0との各時点tn−1十τでの距離が上記補正量an−
1(τ)を表わしている。 補正量δn(τ)Kついても全く同様であって、時点t
nにおけるレンズ位置Q3と、この時の推定デフォーカ
ス量Xnとから点Q4が決゛定され、この点Q4から物
体移動軌跡302にほぼ平行に補正直線311が描かれ
る。 再び第1図において、制御手段109は時間経過ととも
に、時刻tn−1+τにおける補正量がδn−1(τ)
となるようにδn−1(τ)に応じた周波数の被写体移
動補正パルスをテンオーカス量計数手段106に送り、
被写体の動き全追尾するべく推定デフォーカス量の値全
補正する。 このようにしてテンオーカス量計数手段106には被写
体の動きも考慮した各瞬間における推定デフォーカス量
が保持されており、駆動信号発生手段105はテンオー
カス量計数手段106の内容に応動し、その内容が正の
値、負の値、又は零であるかに応じて夫々レンズ101
の駆動用モータを正転。 逆転、停止させる信号を発生する。 上記駆動用モータを含む駆動手段102は、この信号會
受けてレンズ101ヲ駆動する。移動量信号発生手段1
03はレンズ101の移動に伴いパルス全発生する。そ
の方法としては、特開昭58−88710記載のごとく
独立した手段を設けても良いし、上記駆動モータがパル
スモータである場合には駆動パルスで代用することも可
能である。 このレンズ移動量に関する信号パルスは移動量計数手段
107により計数されるが、計数値は電荷蓄積の開始t
n−x及び終了t’n−sのタイミングに合わせて読み
とられた後に零にリセットされる。この↓うにして移動
量計数手段107により各時間間隔におけるレンズ移動
量Mn−x 、 MtF−sが検出されてメモIJII
Oに記憶される。 レンズの移動量に関する信号パルスはテンオーカス量計
数手段、この手段106は、その入力信号パルス全レン
ズ101の移動方向換言106にも入力され、すると推
定デフォーカス量の正負に応じてアップカウント又はダ
ウンカウントする。 このようにしてデフォーカス量計数手段106の保持す
る推定デフォーカス量がレンズの移動に伴なって漸次減
少し零に近づき、系は合焦状態に近ずいてゆく。第3図
の場合tn−t→tnの間は、このような収束駆動が続
いている。ただし、電荷蓄積時間Tn−1に相当する期
間はレンズが一様速度で動いている事が好ましいが、転
送・演算時間Tn”−1の期間は必ずしも一定速度で動
いている必要はなく、例えば電荷転送時間中は停止する
などしていてもかまわない。次に時刻tnから始まる次
のサイクルについて説明する。時刻tnの時点では期間
’rn−1で受光されたデータにもとずくデフォーカス
量が期間Tnc−1で焦点検出手段104によジ、すで
に算出されており、これとメモリ110に記憶された内
容と音用いて新しい推定デフォーカス量Xnと補正量δ
n(τ)とが算出されて、時刻tnの時点でこの新しい
Xnがデフォーカス量計数手段106にセントされると
同時に光電変換手段202の電荷蓄積が再開始される。 時間の経過とともにδn(τ)に基づき推定デフォーカ
ス量の補正がなされるのは前に述べた通りである。 レンズ駆動は時刻を品までは前回と同様な収束駆動が行
なわれる。時刻を−では合焦状態となりデフォーカス量
計数手段106内の推定デフォーカス量が丁度零に等し
くなシ、この結果駆動信号発生手段105は駆動全停止
する信号を駆動手段102に伝達し、レンズ101は停
止する。この停止状態では移動量信号も発生しないので
テンオーカス量計数手段の保持する推定デフォーカス量
もわずかの間零に止まる。 しかし制御手段109は被写体が動いている時には補正
量δn(r )に応じた周波数で被写体移動補正パルス
全発生しており、このパルスはδn(τ)の正負に応じ
てデフォーカス量計数手段106でbプカウント又はダ
ウンカウントされる。従って手段106の内容である推
定デフォーカス量は零でなくなり、これによって駆動信
号発生手段105からレンズ駆動信号が発生してレンズ
が動き、レンズ移動量信号が発生してデフォーカス量計
数手段106の推定デフォーカス量が再び零となる。し
ばらくすると被写体の移動に伴い合焦状態がくずれよう
とすると、被写体移動補正パルスが再び発生して、同様
の事が少くとも電荷蓄積終了時点tlnまで続けられる
。勿論時J tn+1まで続けられるのがよい。この間
は、第3図のごとく被写体の動きによる補正量δばて)
にそってレンズが駆動さ、れるので、追従駆動の期間と
なる。この追従駆動の間もレンズは補正量δn(τ)を
表わす破線で示した直線311にそって動かす事になる
ので、微少駆動と停止が多数回合まれる事もあるが、平
均してみればほぼ一様な速さで動いている事になり、後
の推定デフォーカス量算出の仮定に合致する。 この様にして本発明によれば被写体が移動している場合
でも、レンズはなめらかに追従駆動されることになる。 次に第4図を用いて、推定デフォーカス量X (o)と
補正量δ(τ)の算出方法について詳述する。第4図は
第3図の一部全拡大したものである。時刻tnまでのデ
ータから時刻tnにおける推定デフォーカス量Xn及び
被写体の動きを反映して時間的に変わる補正量δn(τ
)は図示のごとくなる。ここで推定デフォーカス量Xn
が完全に正しければXnの先端は太い実m302の上に
来るべきものであるが、一般には誤差Δが含まれ、図の
ようになる。 この誤差Δは、一般に結像レンズ101が合焦位置から
大きく離れている時には比較的太きいが、合焦位置に近
づくにつれて小さくなる。第1図の状態ではレンズ10
1は合焦位置にかなり近づいているので、上記誤差Δは
、レンズ移動軌跡301の点Q+においてレンズ101
が実質的に合焦状態にあるとみなせる程、非常に小さい
値となっている。 レンズ101の動く軌跡は実線301のごとく推定デフ
ォーカス量Xnと補正量δn(τ)から決る推定軌跡の
破線310に向って進み(収束駆動)点Q+で一致した
後は推定軌跡にそって進む(追従駆動)。 さらに第4図においてmn + m’n + mil+
1は時点tn 、 t’n 、 tn+1でのレンズ1
01の位置を示している。又、Xnの先端Q、と太い実
線302 Kおける電荷蓄積時間の中点(tn4−¥−
*Xn)k結ぶ直線tが蓄積層、了時刻t′nの時間軸
と交わる点からffl’1までの方向を含む大きさを図
示のとと< x’nとし、この中点の座標Xnからmn
+1までの方向全台む大きさを図示のとと(Zn+xと
する。 電荷蓄積時間における情況がこのようである場合に、こ
の時のイメージ出力から焦点検出手段104によって算
出されるデフォーカス量t−Pn+tとすれば以下の関
係がある。 I Pn+IXTn=HXnX (Tn −T’n) +、
x’nx’rn m+++■先述の中点Xnは Xn=Σ((mn+XnJ +(m’n+X’n) )
・・・・・・・・・・・・・・・■■■工り 前記Zn+1はZn+x = Xn−mn+t 、 M
n=m’n−mn 。 Mn”=m141− m′n@用いて Zn+t=PHH+” ・’LaXn−Mn” −’
Mn−■2 Tn 2 尚、Pn+1は焦点検出演算手段203の出力としてT
A * ’rnは時間計数手段108の出力としてMn
。 Mnは移動量計数手段107の出力としてXnti前回
の演算結果として夫々得られ、これらはメモリ110に
記憶されている。 被写体の動きによる1m正量δn+1(τ)を算出する
にはいろいろなやp方が可能である。例えば前回の推定
デフォーカス量と今回の推定デフォーカス普のさし承る
位置を結んでこれをめてもよい。 しかし、この場合は各回の前記誤差Δが積算されると帆
う欠点がある。第5図は第3図と同じもので説明に必要
な部分のみを表わしたものである。 前記補正量δn+1(τ)をめるには、過去複数回の電
荷蓄積時間’rn−t t ’rnの中央における太い
実線上の座標Xy1 、 Xl−1、Xn−2・・・を
用いるのが良い。 第5図のごと< dTn pΔTnヲ定めるとそれぞれ
dTn=Tn−1+ (Tn−t+Tn)# ΔT n
=Tne+ 2 Tn従って傾きICn+ 1は+k
n+□≦ヒ后υヒムよりkn+1=(CZn+x−Zn
)−(Mn+Mn’)) /(T♂−1+Jz LTn
+Tn−1) ) ・・・・・・・・・・・・・・・■
これを用いて推定デフォーカス量Xn+t 、補正量δ
n十;(τ)は δn+1(τ)=kn+lXτ となる。 被写体が静止している場合iるいは判定不可能な場合に
は一応被写体が静止しているものとして時刻tn+1に
おける推定デフォーカス量Xn+x+補正量δn+1(
τ)は次のように決定される。 δn+1(τ)=0 傾きkはさらに過去数回の傾きkn * kn−11k
n−2・・・全荷重平均してめても良いし、過去3回以
上のxn、 Xn−、、Xn−2・・・から最も適合す
る適当な次数の曲線、例えば2次曲線をめ、次回の傾き
kn十s k内挿してもよい。 又、こうしてめられfckn+1に1〉α〉0なる定数
?用いてαkn+1の傾きで追従させるようにしてもよ
い。 制御手段109からはレンズが第4図破線311にそっ
て追従駆動されるようにデフォーカス量計数手段106
に対して上記傾きkn+1から決る時間間隔でパルス會
具体的にはlKn+xlが大きい程、その時時間間隔が
小さいパルス金送出するが、レンズの移動が第4図破線
311の後追いとならないように、幾分先行してパルス
を送出するのが良い。 又、上記説明では簡単の為焦点検出されるレンズ101
として全群固定して動かす場合を念頭においたが、一群
のみを動かしてフォーカスする場合でも、全群として等
価な単レンズを考え、その単レンズの動きがレンズ10
1の動きに相当しているとして扱われることになる。 さらに第1図のブロック105 、106 、107
。 108 、109 、110及び第2図のブロック20
3はその全部あるいは一部tマイクロコンピュータによ
り構成することができる。 次に全体の時間的な流れをフローチャートラ用いて説明
する。第6A図で■動作開始(5TART )の後、■
で後述の2種類の割込み全不可とし、パラメータVin
tk零にセットする。■で推定デフォーカス量Xoに対
応するXpと補正量δ。(τ)を決めるパルス間隔Tp
k決める。初めはレンズを動かさずに焦点検出するので
Xp=O、Tp=0とする。ただしTpの値はそれが零
以外の値のときは被写体移動補正パルス全制御手段10
9がデフォーカス量計数手段106に送るパルス間隔を
示しているが、TP=0はパルス発生なしを意味するも
のとする。又、デフォーカス量計数手段106は’rp
) 0及び’rp<0に対応して受けたパルスで計数
内容をそれぞれアブカウント及びダウンカウントするも
のとする。 ステップ■で移動量計数手段107の内容を零にして計
数開始にそなえる。ステップ■でデフォーカス量計数手
段106のカウンターにXpの値をセットする。Xp
”=、 Oの時はXpの極性即ち符号に応じて駆動信号
発生手段105は駆動手段102 を介してレンズ10
1 ’i前進又は後退させる。 今の場合Xp=Oなのでレンズ101は静止している。 ステップ■で被写体移動補正パルス発生のため制御手段
109のカウンターにTpの値が設定される。このカウ
ンターは所定の速さでダウンカウントされ、カウンター
の内容が零となった時に制御手段109からデフォーカ
ス量計数手段106に1パルスが送られ、カウンターの
内容は再びTpの値が設定される。このようにして時間
間隔Tpごとにパルスが発生する。さらにTpの極性に
応じてアブカウントがダウンカウントかの指示もデフォ
ーカス量計数手段106に伝えられる。この様にしてカ
ウンターにはくり返しTpの値が設定されるが、レンズ
の動きがδn(τ)の直線の後追いにならないように第
1回目のパルスはTpより短かい適当な時間で発生させ
てもよい。例えば、カウンターにセットする第1回目の
値だけ0.5 ’rpとする。ここでTpの値は第7式
のknVc対してTp=q/knで与えられ、qはカウ
ンターのディスカウントの速さや移動量信号発生手段1
03がレンズ101のどれだけの移動に対して1パルス
を発生するか等により決定される定数である。 次にステップ■で時間計数手段108のカウンター全零
にしてカウント全開始すると同時にステップ■で電荷蓄
積’k[J始する。続いてステップ■[相]で速度変更
割込みと電荷蓄積終了の割込みを可とする。系が第3図
TnO回には時刻t6て速度変更割込みが発生する。そ
の為に速度変更割込みは、例えば、テフォーカス量計数
手段106の内容が非零から零に変化した時に発生され
る。これによシ第6B図の速度変更割込発生のルーチン
に飛ぶ。 次いでステップ@で以後の速度変更割込みを禁止し、0
で時間計数手段108のカウンターの内容をTlに記憶
する。 次いで速度変更割込みが発生した事を示すパラメータV
lntilにセットしてRETURNされる。 その後電荷蓄積終了の割込みが発生して第6C図へ移る
。まず、ステップ@で速度変更割込み全禁止し、ステッ
プ■で時間計数手段108のカウンターの内容をTnt
/C記憶する。この値が電荷蓄積時間にあたる。その後
、このカウンターは零にセットされる。速度変更割込み
があった時には第3図のT′nに相蟲する量即ち速度変
更割込み発生から電荷蓄積終了までの時間を算出する必
要があり−このことがステップ■l■、[株]で行なわ
れる。ステップ@は移動量計数手段107の内容を読み
込み、この間のレンズ101の移動量としてMnに記憶
する。そして再びカウンター内容全零とする。ステップ
[相]で第2図光電変換手段202から焦点検出演算手
段203ヘデータ転送し、焦点検出演算手段で請求 プ@の終了と同時にステップ[相]でレンズ駆動を停止
し、ステップ[株][株]でデータ転送と演算とにかか
った時間Tn及びレンズ移動量Mn ’l算出する。 ステップ@は、これらXn 、 Tn 、 T気+Tn
c+Mn + Mn # Pn+x k用いて■■■■
式を用いて推定デフォーカスik Xn+tと補正の傾
きkn+t’(r算出する。ステップ[株]ではこれら
の値を実際の駆動パルス数Xp及びパルス間隔Tpに換
算し、ステップ■で■にもどって次の電荷蓄積の周期を
開始する。以後はこのくり返しとなる。 (発明の効果ン 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、対象
物体の移動を検出し、これとテフォーカス信号とにエフ
、結像光学系の焦点調節を行うので、その結像光学系の
駆動中に対象物体が移動しても迅速な自動焦点調節が可
能である。
第1図は、本A−実施例を示すブロック図、第2図は第
1図の焦点検出手段の構成例を示すブロック図、第3図
は結像レンズの移動と対象物体の移動との関係を示すグ
ラフ、第4図は第3図の一部全拡大したグラフ、第5図
は補正量δ(τ)をめるためのグラフ、第6A図、第6
B図及び第6C図は本実施例の動作全説明するためのフ
ローチャートである。 101・・・撮影レンズ、 102・・・駆動手段。 103・・・移動量信号発生手段、104・・・焦点検
出手段106・・・デフォーカス量計数手段 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男 ? 第5図 (す ■ 第6B図
1図の焦点検出手段の構成例を示すブロック図、第3図
は結像レンズの移動と対象物体の移動との関係を示すグ
ラフ、第4図は第3図の一部全拡大したグラフ、第5図
は補正量δ(τ)をめるためのグラフ、第6A図、第6
B図及び第6C図は本実施例の動作全説明するためのフ
ローチャートである。 101・・・撮影レンズ、 102・・・駆動手段。 103・・・移動量信号発生手段、104・・・焦点検
出手段106・・・デフォーカス量計数手段 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男 ? 第5図 (す ■ 第6B図
Claims (1)
- 1、対象物体の光@を形成する結像光学系と、予定結像
面と上記光像の結像面とのずれ量に相当するデフォーカ
ス蓋を検出するデフォーカス量検出手段と、上記結像光
学系の光軸方向への上記対象物体の移動全検出する移動
検出手段と、上記デフォーカス量検出手段の出力と上記
移動検出手段の出力とに基づき、上記結像光学系を焦点
調節の為に駆動する駆動手段とを具備すること全特徴と
する自動焦点調節装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7210984A JPH0736055B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 自動焦点調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7210984A JPH0736055B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 自動焦点調節装置 |
Related Child Applications (8)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3077472A Division JPH0766104B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 自動焦点調節装置 |
JP3077473A Division JPH04218009A (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 焦点検出装置 |
JP3077471A Division JPH0766103B2 (ja) | 1991-04-10 | 1991-04-10 | 光学装置 |
JP15777894A Division JP2901131B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 自動焦点調節装置 |
JP6157779A Division JP2715914B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 自動焦点調節装置 |
JP6157777A Division JP2715913B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 自動焦点調節装置 |
JP15777694A Division JP2897105B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 自動焦点調節方法 |
JP6157775A Division JP2715912B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 自動焦点調節装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60214325A true JPS60214325A (ja) | 1985-10-26 |
JPH0736055B2 JPH0736055B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=13479884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7210984A Expired - Lifetime JPH0736055B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 自動焦点調節装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0736055B2 (ja) |
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