JPS6042450B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカメラの焦点検出装置に関し、特に被写体か
らの光を複数の光応答素子からなる第１、第２の光検出
装置て受光し、それぞれの光応答素子に発生する出力信
号を比較し、自動的に焦点検出を行う様にした焦点検出
装置に関する。

従来、カメラの焦点を被写体に自動的に合せる為の焦
点検出装置は種々提案されているが、その一つに被写体
からの光を第１の複数の光応答素子からなる第１の光検
出器面上に第１の補助映像を形成せしめ、一方第１の光
検出器とは異なつた別の光路からの光を、第１の光検出
器の光応答素子と位置的に対応した複数の光応答素子か
らなる第２の光検出器面上に第２の補助映像を形成せし
め、第２の光路からの光を、例えば反射鏡等を回転せし
める事により、第２検出器上の第２の補助映像を移動せ
しめ、第１、第２の補助映像の光パターン分布をそれぞ
れ対応する光応答素子ごとに比較し、光パターン分布が
ほぼ同一の時に出力信号が最小値を持つ様に構成せしめ
、この時反射鏡の回転を停止させ、この反射鏡の回転角
に従つて撮影レンズを移動させ、被写体の映像をフィル
ム面上に自動的に集中させる様にした自動焦点検出装置
がある。

この装置の場合、第１第２の補助映像の光パターン分布
に従つて各光応答素子は、個々の入射光の強度に対応し
た出力信号を発生し、第１第２の光検出器内のそれぞれ
対応した光応答素子の２つの出力信号の差を順次求め、
その絶対値の総和が最小値を持つ時に合焦信号を出力す
るか、或いは第１第２の光検出器内のそれぞれ対応した
光応答素子の２つの出力信号を対数圧縮した後、その差
を順次求め、その絶対値が最小値を持つ時に合焦信号を
出力する様に構成されていた。しかしながら、上述の装
置の場合、同一光検出器内の光応答素子の入射光に対す
る感度はほぼ等しいが、光検出器間の素子の感度が異な
る時、対応する２つの出力信号の差の絶対値の総和が最
小であつても、必らずしも第１第２の光検出器面上の光
パターン分布が同一であるとは限らない。

その為に、第１第２の光検出器間の素子の感度を一致さ
せる為、例えばそれらの素子を同一集積回路チップ上に
構成しなければならないし、その為に光検出器に光を導
く為の光学系の構成も又制約を受ける。又素子の感度を
一致させる為、感度補正回路を付加させる事も考えられ
るが、回路が複雑になる。その上第１第２の光検出器間
に光を導く為の光学系に差があつた場合には、素子の感
度が異なつている楊合と同様に対応する２つの出力信号
の差の絶対値の総和が最小の時、必らずしも第１第２の
光検出器面上の光パターン分布が同一であるとは限らな
いから前以つて２つの光学系を一致さそ様構成しなけれ
ばならない等の欠点を有していた。従つて本発明の目的
は上述した如き欠点を除去したカメラ用の新規な焦点検
出装置を提供するものである。

本発明の他の目的は光応答素子の出力信号をデジタル的
に処理する事により安定且つ簡単な焦点検出装置を提供
するものである。これらの目的を達成する為、本発明に
於いては２つの異なる光路からの光を受光する複数の光
応答素子からなる第１の光検出装置と、前記複数の各素
子と位置的に対応する複数の光応答素子からなる第２の
光検出装置を備え、前記第１の光検出装置から得られた
各素子の入射光の強さに応じた出力信号のうちの任意の
素子間の出力信号の比、もしくは比に対応する量を演算
すると共に、前記第２の光検出装置から得られた各素子
の入射光の強さに応じた出力信号のうちの前記第１の各
素子に対応する任意の素子間の出力信号の比、もしくは
比に対応する量を演算し、前記第１の演算結果とそれぞ
れに対応した前記第２の演算結果とが一致した時焦点合
致信号を出力さす様に構成される。

以下図面を参照にしながら本発明を詳述すると第１図は
本発明の焦点検出装置を用いるに適した光検出装置とそ
の光学系の配置を示す。

第１図に於いて、１は第１の光検出装置であつて、後述
ささる如く複数の光応答素子からなつている。２は第２
の光検出装置であつて、これも後述される如く第１の光
検出装置の複数の光応答素子の配列構成と全く等しく、
又同数の光応答素子からなつている。

３は固定ミラー。

４は軸８を中心に矢印の如く回転可能な可動ミラー。

５は光路１１に沿つて孔６を通過して、固定ミラー３で
反射された光を第１光検出装置に導くと共に、光路１。

に沿つて孔７を通過して可動ミラー４で反射された光を
第２光検出装置２に導く為のプリズムである。９は撮影
レンズで点線で示された如く、図示せぬリンク機構でモ
ーターＭに連結されると共に可動ミラーも又適当なリン
ク機構（図示せず）によりモーターＭに連結している。

従つてモーターＭの回転に伴つて可動ミラー４は回転す
ると共に撮影レンズ９は図示の矢印の如く、左方向又は
右方向に動かされる。次に第１図の動作を説明すると、
図示せぬカメラのレリーズの押下げに伴つてモーターが
回転を始めると共に、可動ミラー４も又軸８を中心に回
転を始める。

被写体からの光路１１に沿つて入射する光は孔６を通過
して固定ミラー３、プリズム５により反射され、第１の
光検出装置１の複数の光応答素子上に第１の補助映像を
形成する。一方光路１２に沿つて入射する光は孔７を通
過して可動ミラー４、プリズム５により第２の光検出装
置２の複数の光応答素子上に第２の補助映像を形成する
。第１第２の光応答素子上に形成された２つの映像のそ
れぞれの光強度分布に従つて光応答素子に出力信号を発
生させる。この出力信号は第２図で詳述されるそれぞれ
の回路に導かれ、そこで第１光検出装置内のそれぞれの
光応答素子間の比を演算すると共に、第２光検出装置内
のそれぞれの光応答素子間の比を演算した後、それぞれ
対応した演算結果が個々に一致しているかどうか比較さ
れる。可動ミラー４の回転に伴つて、第２光検出装置の
光応答素子面上には次々と第２補助映像が形成され、上
述した如き比の演算が順次行なわれる。今第１の光検出
装置の光応答素子面上の光強度分布と第２の光検出装置
の光応答素子面上の光強度分布が一致した時、上述した
如き比の演算結果が個々に一致するから、その一致信号
によりモーターＭの回転を停止させる。この時撮影レン
ズ９は被写体の主映像を図示せぬフィルム面上に結像さ
せる。第２図は本発明の一実施例である焦点検出装置の
電気回路のブロック図である。

以下第２図についてその構成を説明すると、１は第１図
で説明した第１の光路１１を通つてきた光を受光する第
１光検出装置でそれぞれＡｌ，Ａ２，Ａ３，Ａｉの４つ
の光応答素子より構成されている。２も又第１図で示し
た如く第２の光路１２を通つてきた光を受光する第２の
光検出装置で、それぞれＢｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の４つ
の光応答素子より構成される。

ここでＡｌ，Ａ，，Ａ３，Ａ，の４つの光応答素子とＢ
ｌ，Ｂ２，．Ｂ３，Ｂ４の４つの光応答素子は位置的に
それぞれ対応している。即ちもし光応答素子Ａｌ，Ａ２
，．Ａ（３，，Ａ４上に形成された第１の補助映像と光
応答素子Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ，上に形成された第２の
補助映像とが一致している場合、光応答素子Ａ１が受．
−光する光強度分布と光応答素子Ｂ１が受光する光強度
分布とが等しく、光応答素子〜が受光する光強度分布と
光応答素子Ｂ２が受光する光強度分布とが等しく、光応
答素子Ａ３が受光する光強度分布と光応答素子八が受光
する光強度分布が等・しく、光応答八が受光する光強度
分布と光応等素子Ｂ４が受光する光強度分布が等しくな
る様、それぞれの光応答素子Ａｌ，Ａ２，Ａ３，Ａｌ及
びＢｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は配列構成される。１０，１
１，１２，１３，１４，１５，１６，１７はそれぞれの
光応答素子の出力信号を増幅する増幅器。

１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５はそ
れぞれ増幅された信号をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変
換回路。

２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３はレ
ジスター。

３４，３５，３ ６，３７，３８，３９は２つのレジスタに記録されたデ
ジタル値の比をとる為に割算を行う演算回路。

４０，４１，４２，４３，４４，４５は割算ノされた値
を記録するレジスター。

４６，４７，４８はレジスタに記録されたデジタル値を
比較し、一致をとるデジタルコンパレータ。

４９はそれぞれのデジタルコンパレータが一致信号を出
力した時、その出力に論理出力を発生さすＮ１回路。

５０は発振器。

５１は発振器からのパルスを適宜分周し、各回路の演算
或いは各回路間の動作のタイミングをとる為に用いられ
るクロックパルスを送出するタイムベースである。

次に動作について第１図を併用して説明すると第１の光
路１１を通つてきた光は、光応答素子Ａｌ，Ａ，，Ａ３
，Ａ４で受光され、その入射光の光強度に応じて出力信
号を出す。

これらの出力信号はそれぞれ増幅器１０，１１，１２，
１３で増幅され、Ａ−Ｄ変換回路１８，１９，２０，２
１に送られデジタル値に変換される。ここで光応答素子
Ａ１の出力信号のデジタル値をＡ１、光応答素子Ａ２の
出力信号のデジタル値を〜、光応答素子Ａ３の出力信号
のデジタル値をＡ３、光応答素子Ａ４の出力信号のデジ
タル値を入とすると、変換された各々のデジタル値Ａ１
はレジスター２６に、Ａ２はレジスター２７に、Ａ３は
レジスター２８に、Ａ４はレジスター２９に記録される
。それぞれ記録されたデジタル値は演算回路３４，３５
，３６に送られる。ここで演算回路３４はレジスター２
７に記録されたデジタル値Ａ２をレジスター２６に記録
されたデジタル値Ａ１で割算を行なう。同様に演算回路
３５はレジスター２８に記録されたデジタル値〜をレジ
スター２６に記録されたデジタル値Ａ１で演算を行なう
。又演算回路３６はレジスター２９に記録されたデジタ
ル値Ａ４をレジスター２６に記録されたデジタル値Ａ１
で割算を行なう。演算回路３４，３５，３６で求められ
た演算結果Ａ２／Ａｌ，Ａ３／Ａｌ，Ａ４／Ａ１はそれ
ぞれレジスター４０，４１，４２に記録される。ここで
求められた演算結果は光応答素子Ａ１に入射する光強度
と他の光応答素子．Ａ２，Ａ３，Ａ４に入射する光強度
の相対的な関係を示している。一方第２の光路１２を通
つてきた光は、光応答素子Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ，で受
光され、その入射光の光強度に応じて出力信号を出す。

これらの出力信号はそれぞれ増幅器１４，１５，１６，
１７で増幅されＡ−Ｄ変換器２２，２３，２４，２５に
送られデジタル値に変換される。ここで光応答素子伐の
出力信号をＢ１、光応答素子Ｂ２の出力信号のデジタル
値を八、光応答素子式の出力信号のデジタル値をＢ３、
光応答素子Ｂ４の出力信号のデジタル値をＢ４とすると
変換された各々のデジタル値Ｂ１はレジスター３０に、
Ｂ２はレジスター３１に、Ｂ３はレジスター３２に、Ｂ
，はレジスター３３に記録される。それぞれ記録された
デジタル値は演算回路３７，３８，３９に送られる。こ
こで演算回路３７はレジスター３１に記録されたデジタ
ル値八をレジスター３０に記録されたデジタル値Ｂ１で
割算を行なう。同様に演算回路３８はレジスター３２に
記録されたデジタル値Ｂ３をレジスター３０に記録され
たデジタル値２で割算を行なう。又演算回路３９はレジ
スター３３に記録されたデジタル値Ｂ４をレジスター３
０に記録されたデジタル値伐で割算を行なう。演算回路
３７，３８，３９で求められた演算結果Ｂ２／Ｂｌ，Ｂ
３／Ｂｌ，Ｂ４／Ｂ１はそれぞれレジスター４３，４４
，４５に記録される。ここで求められた演算結果は光応
答素子Ｂ１に入射する光強度と他の光応答素子Ｂ２，Ｂ
３，Ｂ４に入射する光強度の相対的な関係を示している
。レジスター４０，４１，４２に記録された演算結果と
レジスター４３，４４，４５に記録された演算結果のう
ち、それぞれ対応する演算結果どうしがデジタルコンパ
レーター４６，４７，４８で比較される。即ちコンパレ
ーター４６はレジスター４０に記録された演算結果Ａ２
／Ａ１とレジスター４３に記録された演算結果Ｂ２／Ｂ
１を比較する。コンパレーター４７はレジスター４１に
記録された演算結果Ａ２／Ａ１とレジスター４４に記録
された演算結果Ｂ３／八を比較する。コンパレーター４
８はレジスター４２に記録された演算結果Ａ４／Ａ１と
レジスター４５に記録された演算結果Ｂ４／Ｂ１を比較
する。ここまでの受光→演算→比較の過程は、可動ミラ
ー４の回転に伴つて次々と行なわれる。ここでコンパレ
ーター４６，４７，４８に比較されるそれぞれ対応した
演算結果が一致した時、即ちＡ．／Ａ１＝Ｂ２／Ｂｌ，
Ａ３／Ａ１＝Ｂ３／Ｂｌ，Ａ４／Ａ１＝Ｂ４／Ｂ１とな
つた時、コンパレーター４６，４７，４８は一致信号を
出力しそれがＡＮＤ回路４９に入力されその出力に論理
出力を発生さす。この出力信号はモーターに伝えられそ
の回転を停止さす。それにより可動ミラー４及び撮影レ
ンズ９の動きも停止する。この時撮影レンズ９は正しい
ピント位置に置かれる。ここで演算回路３４，３５，３
６及び３７，３８，３９で行なわれる演算は、同一検出
装置内の光応答素子の各出力信号間の比を演算している
から、例えば２つの光応答素子群間に感度の差があつた
としても比の演算中にそれらは消去されるから何ら影響
を受けない。この事は２つの光応答素子群の素子数が同
数でかつ配列順序が同じであればよい事になる。更にこ
の結果から２つの光路に対する光学系はかならずしも対
称である必要がないことが導き出される。非対称な光学
系の実施例は後述される。本実施例において同一光応答
素子群内の各出力信号間の比を、Ａ１あるいは八を基準
で各々の比を演算しているが何んらこの方法に限定され
るものではなく、例えば〜／Ａｌ，Ａ４／Ａ２，Ｂ３／
Ｂｌ，Ｂ４／Ｂ２を演算した後それぞれに対応したＡ３
／Ａ１とＢ３／Ｂ１を比較し、Ａ１／Ａ２とＢ４／Ｂ２
を比較しそれらの関係がＡ（３／Ａ１＝Ｂ３／Ｂｌ，Ａ
４／Ａ２＝Ｂ４／Ｂ，となつた時ＡＮＤ回路に焦点検出
信号を発生させてもよい”ことは明らかである。又、本
実施例においてはデジタルコンパレーターで各々の比の
演算結果を比較しているからアナログコンパレーターに
比較し正確に一致信号が取り出せると共に必要に応じて
、例えば上位数桁を比較して一致していない時・は次の
演算に移行するとか、又はかなリラフな焦点検出を行な
わせるために同じ様に上位数桁どうしを比較し一致信号
を出してもよい。又、本実施例ては８個のＡ−Ｄ変換回
路を有しているが、１つのＡ−Ｄ変換回路て順次各光応
答素子の出力信ノ号をデジタル値に変換する事も可能て
ある。第３図は、本発明の他の一実施例の電気回路のブ
ロック図であつて、以下図面に従つて説明する。なお、
第２図て説明した回路と同じ働きをする回路は同じ番号
が付けられてある。まずその構成を説明すると、１は第
１光検出装置、２は第２光検出装置、５２，５３，５４
，５５，５６，５７，５８，５９は図示の如くダイオー
ドが接続された対数圧縮回路、６０，６１，６２，６３
，６４，６５は対数圧縮された信号どうしを演算する差
動増幅器、６６，６７，６８，６９，７０，７１は差動
増幅器の出力信号をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変換回
路である。

第３図の動作を説明すると光応答素子Ａｌ，Ａ２，Ａ３
，Ａ４及びＢｌ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各々ね出力信号は
対数圧縮回路５２，５３，５４，５５，５６，５７，５
８，５９に入力された対数圧縮された後差動増幅器６０
，６１，６２，６３，６４，６５に入力される。ここで
差動増幅器６０は１０ｙＡ２−１０ｇＡ１を、差動増幅
器６１は１０ｙＡ３−１０ｙＡ１を、差動増幅器６２は
１０ｙＡ１−１０ｙＡ１を演算すると共に、差動増幅器
６３は１０ｙＢ２−１０ｙＢ１を、差動増幅器６４は１
０ｙＢ３−１０ｙＢ１を、差動増幅器６５は１０ダＢ，
−１０ｙＢ１を演算する。それぞれの演算結果はＡ一Ｄ
変換回路６６，６７，６８，６９，７０，７１でデジタ
ル値に変換され、それぞれのレジスター４０，４１，４
２，４３，４４，４５に記録される。レジスター４０，
４１，４２に記録された演算結果とレジスター４３，４
４，４５に記録された演算結果のうちそれぞれ対応する
演算結果どうしがデジタルコンパレーター４６，４７，
４８で比較され、その結果それぞれの演算結果が一致し
た時、即ち１０ｙＡ２−１０ｙＡ１＝１０ｙＢ２−１０
ｆＢ２一１０９Ｂ１，１０ｙＡ３−１０ｙＡ１＝１０ｙ
Ｂ３−１０ｙ司，１０ｙＡ４−１０ｙＡ１＝１０ｙＢ４
−１０ｙＢ１となつた時、コンパレーター４６，４７，
４８は一致信号を出力し、それがＡＮＤ回路４９に入力
され、その出力信号により焦点検出を行なう。本実施例
に於いては、同一光応答素子間の出力信号どうしの比を
演算する方法として、各出力信．号を対数圧縮した後、
その差を求める方法で行なつており、そこ迄の過程が全
てアナログ的に処理されるから、第２図の実施例に於け
る様な割算をデジタル的に行なう方法に比べて、演算が
スピードアップされる。

又本実施例では演算途中で信号、をデジタル値に変換し
ているが、全てアナログ演算で構成する事も当然可能で
ある。尚、第２図、第３図の実施例に於ける各光検出装
置の光応答素子の数が４個で示されているが、任意の数
で良い事は明らかで、素子数が増加すればそれだけ得ら
れる結果の信頼性は上がる。

又、本発明に於いて、例えば第１光検出装置で受光され
た光強度分布と全く相似な光強度分布を有する光が第２
検出装置で受光された場合、全く両者の光強度分布が等
しい場合と同様、焦点合致信号を出力するが、被写界に
全く相似な光強度分布が存在する事は非常に希であるの
で、実用上問題が無い。第４図は本発明に適用可能な光
学系の他の実施例を示す。

第４図を説明すると、光路１１を通る光は孔６を通過し
て第１光検出装置１に入る。一方第２の光路１２を通る
光は孔７を通過して可動ミラー牡固定ミラー７２で反射
した後、第２光検出装置２に入る。ここで第１図と異な
る点は第１第２の光路を構成している光学系が非対称で
ある点と第１第２の光検出装置が全く異なつた位置に置
かれている点である。しかしながら第２図で説明した如
く、本発明の焦点検出装置を適用すれは光学系の差は演
算結果に何ら影響を及ぼさないから、本実施例の如き光
学系でも良い事が明らかである。以上述べた如く、本発
明に於いては同一光応答素子間の出力信号の比を求めた
後、それぞれ対応したもう一方との比を比較し、それぞ
れの比が一致した時、焦点合致信号を出力するから、２
つの光応答素子群間の感度の差、或いは２つの光学系の
差は無視出来、又デジタル的に一致検出を行なつている
ので、正確に一致信号が取り出せる等の極めて有利な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適する光学系の一実施例。 第２図は本発明の一実施例である電気回路のブロック図
。第３図は本発明の他の実施例である電気回路のブロッ
ク図。第４図は本発明に適する光学系の他の実施例であ
る。１・・・・・・第１光検出装置、２・・・・・・第
２光検出装置、３・・・・・・固定ミラー、４・・・・
・・可動ミラー、９・・・・・・撮影レンズ、１８・・
・・・・Ａ−Ｄ変換回路、２６・・・・ルジスター、３
４・・・・・・演算回路、４０・・・・・ルジスター、
４６・・・・・・デジタルコンパレーター、４９・・・
・ＡＮＤ回路、５２・・・・・・対数圧縮回路、６０・
・・・・差動増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの異なる光路からの一方の光を受光する複数の
   光応答素子からなる第１の光検出装置と、前記複数の各
   素子と位置的に対応する複数の光応答素子からなる他方
   の光を受光する第２の光検出装置を備え、前記第１の光
   検出装置から得られた各素子の入射光の強さに応じた出
   力信号のうちの任意の素子間の出力信号の比、もしくは
   比に対応する量を演算すると共に、前記第２の光検出装
   置から得られた各素子の入射光の強さに応じた出力信号
   のうちの前記第１の各素子に対応する任意の素子間の出
   力信号の比、もしくは比に対応する量を演算し、前記第
   １の演算結果とそれぞれに対応した前記第２の演算結果
   とが一致した時、焦点合致信号を出力する事を特徴とす
   る焦点検出装置。 ２ 前記第１の光検出装置から得られた各素子の入射光
   の強さに応じた出力信号をデジタル値に変換した後、任
   意の素子間の出力信号の比を演算すると共に、前記第２
   の光検出装置から得られた各素子の入射光の強さに応じ
   た出力信号をデジタル値に変換した後、前記第１の各素
   子に対応する任意の素子間の出力信号の比を演算し、前
   記第１の演算結果とそれぞれに対応した前記第２の演算
   結果とが一致した時、焦点合致信号を出力する事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。 ３ 前記第１の光検出装置から得られた各素子の入射光
   の強さに応じた出力信号を対数圧縮し、任意の素子間の
   出力信号の差を演算した後、デジタル値に変換すると共
   に、前記第２の光検出装置から得られた各素子の入射光
   の強さに応じた出力信号を対数圧縮し、前記第１の各素
   子に対応する任意の素子間の出力信号の差を演算した後
   、デジタル値に変換し、前記第１の演算結果とそれぞれ
   に対応した前記第２の演算結果とが一致した時、焦点合
   致信号を出力する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の焦点検出装置。