JPS60242415A - 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】 本発明は、カメラに用いられる自動焦点調節装置に関す
るものである。

従来、この種の装置は数多く提案及び製品化されている
。例えば、測距と駆動は併行して行う方式と、間欠交番
して行う方式とがあるが、前者は低輝度や低反射光の場
合にハンチングを起し易く、また後者はその間欠駆動時
に駆動のむらが大きかったり遅かったりした。

本発明の目的は、上述の従来例の欠点を除去して、測距
動作と駆動動作の併行、或いは間欠交番を測距能力によ
り選択し、必要十分な合焦調節を迅速に行うことを可能
にした自動焦点調節装置を提供することにある。

上述の目的を達成するための本発明の要旨は、投光光の
反射光により被写体位置を概略的に検知する手段と、撮
影レンズの現在のレンズ位置を検出する手段とを有し、
前記両手段の組合わせにより、前記測距動作と撮影レン
ズの駆動動作とを同時に併行して行う手段と、これら動
作を交番して行う手段とを択一的に切換える手段とを具
備することを特徴とする自動焦点調節装置である。

先ず、第１図の回路構成の各構成要素について符号順に
説明する。

に図示しない撮影レンズを光軸方向に沿って移動させる
ことにより、撮影レンズの被写体に対する焦点調節を行
う電動機。

２：撮影レンズの光軸方向の移動に連動するブラシと抵
抗とによって構成されたレンズ位置検出回路、この検出
回路２は撮影レンズが至近側から無限遠側へ移動するに
つれて、出力電圧が大きくなるように設定されている。

３：被写体からの反射光を後述する受光素子８．９へ導
くための受光レンズ。この受光レンズ３は撮影レンズの
光軸方向の移動に連動し、撮影レンズが被写体に対して
合焦状態となるときには、被写体で反射された投射光を
受光素子８．９間の境界部分に入射するように設定され
ている。

４：クロックパルスを発生するクロックパルス発生回路
。

５：増幅器。

６：増幅器５によって増幅されたクロックパルスが入力
することにより、点滅を繰り返す発光素子。

７：発光素子６から得られる近赤外光を被写体へ向は投
射するための投光レンズ。

８・９：入射光量に応じて出力が変化する受光素子。受
光レンズ３の作用により撮影レンズが合焦状態のときに
は、受光素子８．９の出力は略等しくなる。

１０・１１：クロックパルス信号発生回路４からのクロ
ックパルスを入力することにより、発光素子６が点灯し
ているときの受光素子８．９の出力のみをコンデンサ１
２．１３にそれぞれ積分させる同期回路。

１２・１３：コンデンサ。

１４：コンデンサ１２の積分値とコンデンサ１３の積分
値の差を出力する差動増幅器。

１５：差動増幅器１４の出力を増幅すると共に、そのと
きの利得を変化させることを可能とした可変利得増幅器
。この出力電圧が撮影レンズの前ピント・合焦・後ピン
トの焦点検出情報となる。即ち、この可変利得増幅器１
５の出力は前ピントの場合は正、合焦の場合は略零、後
ピントの場合は負となる。

１６：差動増幅器１４の出力を後述するタイミングによ
りラッチするラッチ回路。

１７二加算器。

１８：インバータ６６の出力が高レベル（以下Ｈレベル
という）のときオンとなるアナログスイッチ。

１９：増幅器。この増幅器１９の出力電圧によって電動
機１の正転・逆転・停止及び駆動速度が制御される。即
ち、この出力が正のときは電動機１は正転し、撮影レン
ズを無限遠方向に移動させる。負のときは電動機１は逆
転し撮影レンズを至近側に移動させる。そして、略零の
場合は電動機１は停止する。また、電動機ｌの駆動速度
はこの増幅器１９の出力電圧の大きさによって変化し、
大ぼけ状態になっているほど撮影レンズを高速で移動さ
せる。

２０：コンデンサ１２．１３の積分値を加算する加算増
幅器。

２１ａ〜２１ｃ：後述するコンパレータ２２．２３の基
準レベルを設定するための分圧抵抗。これらの抵抗２１
ａ、２１ｂの接続点はコンパレータ２３の反転入力に、
抵抗２１ａ、２１ｂの接続点の電圧よりも低い電圧とな
る抵抗２１ｂ、２１ｃの接続点はコンパレータ２２の非
反転入力に接続されている。

２２・２３：コンパレータ。コンパレータ２３の非反転
入力には加算増幅器２０の出力が接続されている。従っ
て、コンパレータ２２．２３の出力は加算増幅器２０の
出力が分圧抵抗２１ａ、２１ｂの接続点の電圧レベルよ
りも高いとき、コンパレータ２３がＨレベル、コンパレ
ータ２２が低レベル（以下Ｌレベルという）となり、加
算増幅器２０の出力が抵抗２１ａ、２１ｂの接続点の電
圧レベルの間のとき、コンパレータ２２．２３は共にＬ
レベル、加算増幅器２０の出力が抵抗２１ｂ、２１ｃの
接続点の電圧レベルより低いとき、コンパレータ２３は
Ｌレベル、コンパレータ２２はＨレベルとなる。

２４：２人力オアゲート。

２５・２７：オアゲート２４の出力がＬレベルからＨレ
ベルに反転したとき、そのＱ出力が一旦Ｈレベルとなる
単安定マルチバイブレータ。

２６：３人力オアゲニト。そのｌ入力は単安定マルチバ
イブレータ２５のＱ出力に接続されている。

２８−２９ニオアゲート２６の出力がＨレベルとなるこ
とによってオン状態となるアナログスイッチ。これらの
スイッチ２８．２９のオンによってコンデンサ１２．１
３はリセットされると共に、同期回路１０．１１の出力
の積分を停止する。

３０：セットリセットフリップフロップ。そのＳ入力は
単安定マルチバイブレータ３３のＱ出力、Ｒ入力はオア
ゲート２６の出力に接続されている。また、フリップフ
ロップ３ｏは回路全体への給電開始時に図示しないパワ
ーアップクリア回路の出力によりセットされる。

３１β３２：分周回路。分周回路３１はＡ／Ｄコン八−
へ３９の出力に応じて分周比を変化させる。分周回路３
１．３２はそれぞれオアゲート２６の出力がＨレベルと
なったときにリセットされる。分周回路３２は分周回路
３１の出力を更に分周し、それぞれ所定の時間で出力が
Ｈレベルとなる。

３３ニオアゲート２６の出力がＨレベルからＬレベルに
反転したときに、一旦そのＱ出力がＨレベルとなる単安
定マルチ／ヘイブレーク。

３４：単安定マルチバイブレーク３ｏのＱ出力がＨレベ
ルのとき、クロックパルス発生回路３５からのクロック
パルスを分周回路３１へ入力する２入力アンドゲート。

３５：クロックパルス発生回路。

３６・３７：可変分圧器。可変分圧器３６は撮影レンズ
の焦点距離によって長焦点距離はど高いレベルを出力し
、可変分圧器３７は撮影時の絞り値信号が開放に近いほ
ど高いレベルを出力する。

３８：可変分圧器３６．３７の出力を加算して過焦点距
離信号の１／２を出力する加算増幅器。

３９：加算増幅器３８のアナログ出力をデジタル信号に
変換する。

４０：加算増幅器２０の信号が低いほど高いレベルに変
換する反転増幅器。

４１：反転増幅器４０の出力が非反転入力に、レンズ位
置検出回路２の出力が反転入力に接続された差動増幅器
。

４２：加算増幅器３８の出力によって利得を変化させる
と共に、反転増幅器４１の出力を増幅する可変利得増幅
器。

４３．４６：コンパレータ。

４４ａ−４４ｂ・４５ａ−４５ｂ：分圧抵抗。

４９：２人力オアゲート。コンパレータ４３．４６の出
力が接続されている。その出力はアンドゲート５０、イ
ンへ−夕５５を介してアンドゲート５６に接続されてい
る。

５０−５６：２入力アンドゲート。その−人力は分周回
路３１の出力に接続されている。

５１：アンドゲート５０の出力がＬレベルからＨレベル
に反転したとき、一旦そのＱ出力がＨレベルに、Ｑ出力
がＬレベルに反転する単安定マルチバイブレータ。その
Ｑ出力はオアゲート２６の一人力に接続されていると共
に、単安定マルチバイブレーク２７のクリア端子に接続
されている。

５２：０１人力にコンパレータ４６の出力力、Ｄ２人力
にコンパレータ４３の出力が接続されているＤラッチ回
路。このＤラッチ回路５２は単安定マルチ八イブレータ
５１のＱ出力がＨレベルとなったとき、Ｄｌ、　Ｄ２の
各入力をラッチすると共に、Ｑ出力がＨレベルとなった
ときにリセットされる。

また、そのＱｌ、Ｑ２出力は増幅器５３、反転増幅器５
４を介して加算器１７に出力される。

５３：増幅器。

５４：反転増幅器。

５５：インバータ。

５７：セットリセットフリップフロップ。そのＲ入力は
コンパレータ２３の出力に、Ｓ入力はアンドゲート５６
の出力に接続されている。また、このフリップフロップ
５７は回路全体への給電開始時に図示しないパワーアッ
プクリア回路の出力によりリセットされる。

５８：２入力アンドゲート。セットリセットフリップフ
ロップ５７．２７のＱ出力が入力端に接続され、その出
力はオアゲート２６の一人力に接続されている。

５９：レンズ位置検出回路２の出力と加算増幅器３８の
出力を比較するコンパレータ。位置検出回路２の出力が
非反転入力に接続され、加算増幅器３８の出力が反転入
力に接続されている。

６０：加算器１７の出力と分圧抵抗６１ａ、６１ｂによ
って決定される電圧レベルを比較するコンパレータ。加
算器１７の出力が非反転入力に、分圧抵抗６１ａ、６１
ｂの接続点が反転入力に接続されている。

６１ａ１１６１ｂ＝分圧抵抗。

６３：２入力アンドゲート。その入力端はコンパレータ
５９．６０の出力に接続されている。

６４：２人力オアゲート。アンドゲート６３又は単安定
マルチバイブレータ７０の出力がＨレベルとなったとき
、出力がＨレベルとなりアナログスイッチ６５をオンす
る。また、その出力がＬレベルのときはインバータ６６
を介してアナログスイッチ１８をオンする。

６５：アナログスイッチ。

６６：インバータ。

６７：分圧抵抗６８ａ、６８ｂによって半分にされたレ
ンズ位置検出回路２の出力が反転入力に接続され、加算
増幅器３８の出力が非反転入力に接続された差動増幅器
。その出力はアナログスイッチ６５を介して増幅器１９
に接続される。

６８ａｅ６８ｂ：分圧抵抗。

６９：２入力アンドゲート。

７０：コンパレータ２２、分周回路３２の出力が共にＨ
レベルとなって、アンドゲート６９の出力がＬレベルか
らＨレベルとなったとき、そのＱ出力が−ＨＨレベルに
なる単安定マルチバイブレータ。

第１図の回路動作は大略的には、電動機１とレンズ位置
検出回路２及び受光レンズ４の連動関係によって、パル
ス発生回路４の出力に基づいて増幅器５を介して発光素
子６が発光し、投光レンズ７を通して被写体へ投光を行
い、その反射光を受光゛レンズ３を介して受光素子８．
９で受光し、所定の演算処理に基づいて自動合焦操作を
するものである。

即ち、受光素子８．９の光電出力をそれぞれ同期回路１
０．１１によって、投光光束と同期した反射光のみをコ
ンデンサ１２．１３でそれぞれ積分し、その出力差を差
動増幅器１４、可変利得増幅器１５で増幅し、その出力
をラッチするう・ンチ回路１６を通し、加算器１７、ア
ナログスイッチ１８を介して増幅器１９により電動機１
を駆動させる。このように受光素子８．９の出力が、撮
影レンズと連動する受光レンズ３を介して平衡すること
により、自動焦点調節が行われるようになっている。

ここで、この第１図の回路動作について更に詳細に説明
すると、被写体位置及び撮影レンズ位置によって、次の
８つのモードに分けられる。なお、図番はそれぞれのモ
ードが該当するタイミングチャート図を示している。

動作　被写体位置　レンズ位置 モー１１　極めて遠　遠方側　第２図 モード２　極めて遠　至近側　第３図 モード３　遠　遠方側　第４図 モード４　遠　至近側　第３図 モード５　近　遠方側　第３図 モード６　近　至近側　第５図 モード７　至近　遠方側　第６図 モード８　至近　至近側　第６図 そして、モード１の場合は撮影レンズを過焦点距離に焦
点合わせを行い、モード２・モード４・モード５の場合
は撮影レンズを概略的に駆動し、モード３の場合は電動
機ｌの制御と測距動作を交互に行う交番駆動方式とし、
モード６・モード７争モード８の場合は電動機１の制御
と測距動作を併行して行う併行駆動方式としている。

（１）モード１の場合 電源が入力されるとクロックパルス発生回路４の作動に
より発光素子６が点滅を始める。また、セットリセット
フリップクロップ３０がセットされ、そのＱ出力は第２
図に示すように時間ｔ１でＨレベルとなり、アンドゲー
ト３４のゲートをオンにし、クロックパルス発生回路３
５の出力を分周回路３１で計数する。分周回路３１の計
数値が成る値に達すると、その出力は第２図に示すよう
にＨレベルとなりアンドゲート５０．５６に出力する。

このモード１ではレンズ位置は遠方側にあるため、レン
ズ位置検出回路２の出力は大きい。また、被写体位置は
極めて遠方にあるから受光素子８．９への入射光量は小
さく、加算増幅器２０の出力は小で１反転増幅器４０の
出力が大きくなり、差動増幅器４１への２つの入力には
大きな差はない、従って、差動増幅器４１の出力は小さ
く、コンパレータ４３．４６の出力はＬレベル、オアゲ
ート４９はＬレベルとなり、インバータ５５の出力はＨ
レベルとなる。アンドゲート５６の出力はＨレベルとな
り、分周回路３１がＨレベルとなったタイミングで、第
２図に示すようにセットリセットフリップフロップ５７
をセットする。

またコンパレータ２２においては、加算増幅器２０から
の出力が小さく、抵抗２１ｂ、２１ｃの接続点の電圧レ
ベルよりも低いために出力がＨレベルとなる。一方１分
周回路３１の出力がＨレベルになってから、若干の時間
をおいて分周回路３２の出力がＨレベルとなることによ
りアンドゲート６９の出力はＨレベルとなり、単安定マ
ルチバイブレータ７０の出力は第２図に示すように時間
ｔ２までブ定時間Ｈレベルとなる。このマルチバイブレ
ータ７０の出力によりオアゲート６４の出力がＨレベル
となり、アナログスイッチ６５をオンにすると共にイン
バータ６６がＬレベルとなってアナログスイッチ１８を
オフにする。この時、可変分圧器３６．３７による加算
増幅器３８からの過焦点距離の１／２の信号と、レンズ
位置検出回路２の信号の１／２が差動増幅器６７に入力
されているので、その出力は増幅器１９を介して電動機
１を駆動する。そして、撮影レンズでは差動増幅器６７
の出力が零になるようにつまり撮影レンズを移動してレ
ンズ位置検出回路２の出力が加算増幅器３８の出力と一
致させ、撮影レンズを過焦点距離に位置させることにな
る。

（２）モード２・モード４Φモード５の場合例えばモー
ド２の場合はレンズ位置が至近にあるため、レンズ位置
検出回路２の出力は小さく、差動増幅器４１の出力は大
きくなり、オアゲート４９はＨレベルとなる。そして、
アンドゲート５０がオンとなり、第３図に示すように単
安定をマルチバイブレータ５１のＱ出力が一定時間Ｈレ
ベルに、Ｑ出力がＬレベルになる。このＱ出力によりＤ
ラッチ回路５２がラッチされ、Ｈレベルを出力している
コンパレータ４３の出力が、ラッチ回路５２の出力Ｑ２
、増幅器５３を介して加算器１７を経由して電動機ｌを
制御することになる。

これらのモード２、モード４、モード５の場合は、被写
体位置とレンズ位置とが極めてかけ離れているために、
差動増幅器１４を介した正確な合焦動作を行うのではな
く、加算増幅器２０の出力による概略的な駆動を行って
いるのである。

（３）モード３の場合 この場合は被写体位置、レンズ位置が共に遠方にあるた
め差動増幅器４１の出力は小さく、オアゲート４９の出
力がＬレベルとなり、アンドゲート５６の出力がＨレベ
ルとなり、第４図に示すようにフリップフロップ５７が
セットされ、そのＱ出力はＨレベルとなる。被写体位置
が遠方にあるときの加算増幅器２０の出力は、抵抗２１
ａ、２１ｂの接続点の電位と抵抗２１ｂ、２１ｃの接続
点の電位の中間にあり、コンパレータ２２．２３の出力
は共にＬレベルである。この状態で第４図に示すように
分周回路３２の出力がＨレベルになると、オアゲート２
４の出力がＨレベルになり、単安定マルチバイブレータ
２７の出力がＨレベルとなる。同時に、マルチバイブレ
ータ２５の出力もＨレベルとなるが、第４図に示すよう
にマルチへイブレーク２７の方が２５よりも長い時間Ｈ
レベルを維持している。このマルチバイブレータ２７の
出力により、ラッチ回路１６がラッチされ、可変利得増
幅器１５の出力っまり焦点誤差信号により電動機１が駆
動されることになる。また、アンドゲート５８を介して
オアゲート２６の出力がＨレベルとなり、マルチバイブ
レータ２７の出力がＨレベルとなっている間は、アナロ
グスフチ２８．２９がオンされコンデンサ１２．１３が
放電される。従って、電動機１にょる合焦動作と測距動
作が交互に交番して行う交番駆動方式とされている。

（４）モード６・モード７・モード８の場合モード６の
場合には１分周回路３１の出力がＨレベルになるまでは
加算増幅器２ｏの出力は小さく、コンパレータ２３はＨ
レベルとなっていない。しかし、分周回路３２の出方が
Ｈレベルになるまでにはコンパレータ２３の出力がＨレ
ベルになる。ここで、被写体位置が近、レンズ位置が至
近なので、分周回路３１の出力がＨレベルになったとき
に、オアゲート４９の出力はＬレベルとなり、インバー
タ５５、アンドゲート５６を介してフリップフロップ５
７がセットされる。そして、時間ｔ３の直前でコンパレ
ータ２３の出方がＨレベルとなると、フリップフロップ
５７はリセットされ、アンドゲート５８はオフになる。

そして、コンパレータ２３のＨレベル出方はオアゲート
２４を介してマルチバイブレータ２７をＨレベルにして
、ラッチ回路１６をラッチするので、可変利得増幅器１
５の出方により電動機ｌが駆動される。

また、オアゲート２４の出力がマルチバイブレータ２５
にも加えられ、マルチバイブレータ２５の出力が短時間
だけＨレベルとなり、オアゲート２６を介してアナログ
スッチ２８．２９がｍ−オンとなりコンデンサ１２．１
３は瞬時的に放電される。コンデンサ１２．１３は直ち
に蓄電を開始、つまり測距動作を始めることになる。即
ち、ラッチ回路１６を介する電動機１の合焦動作と、測
距動作が同時に行われる併行駆動方式となる。

なお、モード７、モード８の場合には、被写体位置が至
近なので、第６図に示すように加算増幅器２０の出力の
立ち上りが大きく、１サイクルの時間ｔ４は第５図の同
様な時間ｔ３よりも小さい。この場合も第５図の場合と
その動作は殆ど同じであり併行駆動方式となる。

本発明は上述の各モードの内、モード３による合焦動作
と測距動作を交番して行う交番方式と、モード６、モー
ド７、モード８による再動作の併行方式と切変えて実施
することに限定するものである。つまり、被写体位置、
レンズ位置が共に遠方にある場合は交番駆動方式を、被
写体位置、レンズ位置が共に至近、又は被写体位置が極
めて至近でレンズ位置が遠方或いは至近の場合は併行駆
動方式を採用するわけであるが、これはコンパレータ２
３において何れの方式にするかの判定を行っている。

分周回路３１により定まる積分時間に必要な積分量が得
られる場合には併行方式を採用し、その他の場合は交番
方式を採用するようになっている。かくすることにより
、併行方式と交番方式を両者の短所を補うように使い分
け、撮影レンズの滑らかな駆動が行われる。

交番駆動がその駆動中には蓄電器１２．１３による測距
積分を行わないようにして、低反射光の下での積分中の
駆動による誤差やハンチングを防止している。そして、
このようなことは早期に十分な積分信号の得られるとき
は駆動むらを起して使い難いので、その際のコンパレー
タ２３の出力によりリセットされて通常の測距動作と駆
動動作との併行駆動を行う。

また、実施例の処理は殆どアナログによって行ったが、
Ａ／Ｄ変換によりマイクロプロセッサ等によるソフトウ
ェアで実施してもよいことは云うまでもない。

以上説明したように本発明に係る自動焦点ｍ節装置は、
被写体からの入射光量により測距動作と撮影レンズの駆
動動作を同時に併行して行うか、交番して行うかを決定
するようにしたので、互いに短所を補い合い撮影レンズ
の円滑な駆動が実現できる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明に係る自動焦点調節装置の一実施例
の構成図、第２図〜第６図は各モードに応じた動作のタ
イムチャート図である。 符号ｌは電動機、２はレンズ位置検出部、３は受光レン
ズ、８．９は受光素子、１２．１３はコンデンサ、１５
は可変利得増幅器、１６はラー、チ回路、２０は加算増
幅器、２３はコンパレータ、３０．３１は分周回路であ
る。 特許出願人　キャノン株式会社 第２図 □−□□−「 □−−−−「 第３図 ｔ　１　ｔ’２ 第４図 １ｔ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投光光の反射光により被写体位置を概略的に検知す
   る手段と、撮影レンズの現在のレンズ位置を検出する手
   段とを有し、前記両手段の組合わせにより、前記測距動
   作と撮影レンズの駆動動作とを同時に併行して行う手段
   と、これら動作を交番して行う手段とを択一的に切換え
   る手段とを具備することを特徴とする自動焦点調節装置
   。 ２、前記併行駆動手段と交番駆動手段は、一部の回路を
   共用するようにした特許請求の範囲第１項に記載の自動
   焦点調節装置。