JPS6048010B2

JPS6048010B2 - 自動焦合装置用制御回路

Info

Publication number: JPS6048010B2
Application number: JP2022078A
Authority: JP
Inventors: 茂男榎本
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1985-10-24
Also published as: JPS54119232A

Description

【発明の詳細な説明】本発明に依る回路は一眼レフカメラ、シネカメラ、テ
レビカメラ等に適切な自動焦合装置用の制御回路である
。

これらのカメラに用いられる自動焦合装置は、被写体に
対して不焦合状態にある場合は速やかに焦合状態を確保
するだけでなく、移動する被写体に対してはこれに追従
して焦合状態を確保する機能を有していなければ、これ
らカメラの本体の性能が発揮できない。この焦合状態を
確保する機能を以後焦合確保機能と呼び、焦合状態を保
持する機能を焦合保持機能と呼ぶことにする。従来、こ
れらの機能を高速度、高精度に行おうとすると、ダンピ
ング動作や商用交流照明の影響による不安定な動作が避
けられなかつた。本発明はこれらの不安定な動作の発
生の虞れをなくし、速やかな安定した高精度の自動焦合
装置を実現するための制御回路を提供する。本発明の
制御回路は撮影レンズに依る被写体の焦合位置と像面と
のズレ量を検知する回路を備えており、ズレ量が大の場
合は焦合用モータの能力を最大限活用できるように連続
的に駆動して撮影レンズ位置を適正な位置まで近づけて
行き、ズレ量がほぼ焦合深度付近ほどに小になつた場合
はズレ量にほぼ比例した短時間ずつ連続的に駆動して除
々に最も適正な位置に近づけて行くように構成されてい
る。

ところで自動焦合装置には焦合位置検出器が不可欠で
ある。

光電素子を用いた焦合位置検出器には様々な方式がある
。例えば、二像合致式距離計の原理を用い、固定鏡およ
び可動鏡の２個の反射鏡と二像合致検出器とから成り、
固定鏡と可動鏡からの二像の合致を光電的に検知し、そ
の時の可動鏡の角度と撮影レンズの焦点距離から焦合位
置゜を割り出す方式の焦合位置検出器や、撮影レンズに
よつてＣｄＳ面上に被写体像を形成させ、その像の最良
ピット状態でＣｄＳ抵抗値が極値を示すことを利用する
もの等てある。以下の本発明実施例においては、説明
およびその理解を容易となすがため後者の方式を用いて
説明するが、本発明の実施対象がこの方式に限定される
ものではなく、前者の方式をはじめとして、いかなる方
式の焦合位置検出器の方式にも実施可能である。

一方、自動焦合装置の機構にも様々な方式があるが、前
述の焦合確保機能および焦合保持機能を容易に満足させ
るために検出器を、被写体像の形成可能な範囲を移動さ
せる方式の一例を第１図に示す。

第１図において１は被写体、２はフィルム面，撮像管光
電面等を表わす像面であり、該像面２と撮影レンズ３の
間にハーフミラー４を設置して像面２と共役な作像面２
″を作る。

５は焦合位置検出器としてのＣｄＳであり、モータによ
る円板７の矢印方向の連続回転運動によつて、作像面２
″を含み、かつ被写体像の形成可能な範囲を往復運動さ
せられる。

該ＣｄＳ５の光電面上の撮影レンズ３によつて作られた
被写体像が最も鮮鋭になる位置において、ＣｄＳ５の出
力は極値を取る。従つて、被写体１の焦合位置が像面２
からＬだけズレた位置８であるとすると、その位置８と
共役な位置８″においてＣｄＳ５の出力は極値を示す。
その位置８″と作像面２″のズレ量も当然Ｌである。円
板７に接触している接片９は、ＣｄＳ５が上から下がつ
て来ると作像面２″の位置で不接触となり、下から上が
つて来ると接触する。これにより作像面２″の位置信号
が発生する。さらに接片１０は、ＣｄＳ５が下から上に
移動中は接触し、上から下に移動中は不接触となる。こ
れによりＣｄＳ５の移動方向信号が発生する。第１図の
ように検出器を被写体像の形成可能な範囲、すなわち撮
影可能な被写界範囲相当を移動させることにより、被写
体がいかなる距離に存在しても、あるいは、その被写．
体のコントラストが極めて少いか、面積が極めて少くて
も微少な検出信号を捕え、焦合位置の像面に対する前後
関係を検知することが可能となり、これにより前述の焦
合確保機能と共に焦合保持機能も適宜な制御回路を用い
て容易に実現できるの！である。第１図に例示したよう
な機構の自動焦合装置において、本発明は第２図に示し
た動作を行うようになされたものである。

第２図は第１図に示したズレ量Ｌと時刻ｔとの・関係を
図示したもので、ズレ量Ｌが大の時、焦合用モータが連
続駆動される状態からやがて断続駆動となり停止するま
でを示している。

時刻ｔ＝ｔ１でＬ＝レの断続駆動領域に達したことを示
し、焦合状態に近づくとレンズの平均移動速度は弱まり
ながら焦合位置で停止する。本発明の制御回路はこのよ
うな制御動作を行うように構成されているが、その一例
を第３図に示して説明する。

第３図の制御回路は大略、ピーク検出回路１１，方向判
別回路１６，ズレ量検出回路１７によつて構成され、そ
の他の論理回路等によつてそれら回路を結合すると共に
信号処理を行い、第２図に示した制御動作を行わしめる
。第４ノ図に第３図の各点Ａ−Ｈにおける波形を示す。
なお第４図における実線は第２図で述べた断続駆動の場
合、点線は連続駆動の場合の波形である。第１図および
第３図における接片１０と接片９からの出力点Ａ，Ｂの
出力波形を第４図Ａ，Ｂに示す。波形Ａにおける高電位
期間はＣｄＳ５が焦合位置検出を行う期間である。波形
Ｂにおける立ち上がり位置が作像面２″の位置を示す。
第３図１１の点線枠内回路はピーク検出回路で、次のよ
うに動作する。ＣｄＳ５の出力は移動中に、光電面の像
が最良ピント状態になる位置で極大値をとるが、ＣｄＳ
５の出力はバッファ回路１２，ダイオード１３，コンデ
ンサ１４からなるピークホールド回路に入力され、刻々
の最大値がコンデンサ１４の電圧として保持される。コ
ンデンサ１４の電圧はコンパレータ１５てＣｄＳ５の直
接の出力と比較され、コンデンサ１４の電圧がＣｄＳ５
の出力よりも高いと、コンパレータ１５の出力は高電位
となる。従つて、ＣｄＳ５の光電面像が最良ピント状態
になつた位置で、ピーク検出回路出力Ｃは高電位に転す
る。接片１０が閉の期間は、コンコンデンサ１４の電荷
は放電されているので、ピーク検出回路１１は不動作と
なる。ピーク検出回路１１の出力波形を第４図Ｃに示す
。ピーク検出回路出力は方向判別回路１６およびズレ量
検出回路１７に入力される。ズレ量検出回路１７内のコ
ンデンサ２１は、接片９の出力Ｂとピーク検出回路１１
の出力Ｃが異る期間のみ、排他論理和回路１８によりダ
イオード１９，抵抗２０を通して充電される。すなわち
、ＣｄＳ５が第１図における最良ピント位置８と作像面
２″間を移動する時間のみコンデンサ２１が充電される
。従つて第１図におけるズレ量Ｌが大きいほどコンデン
サ２１の電圧は高くなる。コンデンサ２１に蓄えられた
電荷は接片１０が閉じる事により抵抗２２とダイオード
２３を通して放電する。又接片１０が閉じている期間に
放電しきれなかつた電荷は、接片１０が開いた瞬間にト
ランジスタ２４によつて放電される。コンデンサ２１の
電圧出力波形を第４図Ｄに示す。コンデンサ２１の電圧
は、可変抵抗２５により作られる基準電圧■。と、コン
パレータ２６により比較され、コンデンサ２１の電圧の
方が高い期間はコンパレータ２６の出力Ｅは高電位とな
る。コンパレータ２６の出力波形を第４図Ｅに示し、基
準電圧Ｖ。をＤの波形と重ねて示す。接片１０が閉の期
間、すなわち波形Ａが低電位の期間でコンパレータ２６
の出力Ｅが高電位の期間は、論理積回路２７の出力Ｆは
高電位を保ち論理積回路２８の出力Ｇとなつて現われる
。論理回路２８の出力は焦合用モータ３１の最終的な駆
動指示信号であり、これが高電位のとき、方向判別回路
１６の出力状態によつて定められる方向に該モータ３１
を回転させる。第４図Ｄの実線で示すようにコンデンサ
２１の充電電圧が低い楊合、すなわち同図Ｃの実線で示
すようにズレ量Ｌが小さく、同図Ｅの−実線のようにコ
ンパレータ２６の出力の高電位状態が接片１０の閉の期
間すなわち出力Ａが低電位の期間中に終了する場合には
、フリップフロップ回路２９の出力Ｈは低電位のままで
あつて、論理積回路２７の断続的な出力Ｆがそのまま最
終的な駆動指示信号となり、駆動時間はズレ量Ｌにほぼ
比例することになる。これは第２図におけるズレ量がレ
以下である場合に相当する。一方、第４図各波形の点線
で示されるように、ズレ量Ｌが大きい場合は、波形Ｄに
示すように、コンデンサ２１の充電電圧が高くなり、放
電時間も長くなるからコンパレータ２６の出力Ｅの高電
位の状態は延び、これが波形Ａの立ち上がりまで達する
と、論理積回路３０は、セット信号を出力し、フリップ
フロップ回路２９の出力Ｈを高電位に転移させる。

従つてこの場合には、論理和回路２８の出力Ｇは点線で
示されるように常に高電位となり、連続駆動が行なわれ
る。これは第２図におけるズレ量Ｌがレ以上の場合に相
当する。連続駆動から断続駆動に転するズレ量Ｌ１の大
きさは、可変抵抗２５を調節して基準電圧Ｖ。を変化さ
せるか、又は抵抗２０，２２の値を調節することにより
設定される。このズレ量レの大きさを撮影レンズの焦合
深度内に設定することもこれらの調節により行える。一
方、方向判別回路１６はいわゆるラッチ回路の構成を持
ち、接片９の開動作による信号でピーク検出回路１１の
出力状態を読み込み記憶する。

すなわち接片９の開動作とピーク検出回路１１の出力に
おける立ち上がりの時間的前後を記憶して、焦合用モー
タ３１の回転方向を、焦合状態が得られる方向へと指示
する。第３図の制御回路は上記の構成になつているから
、第１図に例示した機構とで、第２図に示した制御動作
を行う高性能の自動焦合装置が実現する。すなわち、第
２図に示すように、ズレ量Ｌが大であると、焦合用モー
タは連続的に駆動され、やがて断続駆動となり停止する
。なお、第２図によるとＬ＝Ｌ２で断続駆動に転するよ
うに見えるが、第３図の回路構成では、断続駆動時には
駆動してから停止するという繰り返しであるので、原理
的に断続駆動に転するのはＬ＝Ｌ１の時である。第２図
におけるち−ｔ１＝ち一ら＝・・・・・・はＣｄＳ５の
往復運動の一周期である。ち〜Ｔ２，ｔ３〜Ｔ４，・・
・は駆動期間であり、これは、ＣｄＳ５が焦合位置検出
のための移動期間ではない、もどりの期間中であつて、
概ね撃５−ニーｂ−ニ・・・・であり、ズレ量Ｌと駆動
期間ち−ＴｌＬｉ−Ｔ３ち−Ｔｌ，ｔ４−Ｔ３・・・・
・・はほぼ比例することは第３図の説明で理解できよう
。

本発明制御回路は上記の動作を行うから、強力で高速な
焦合用モータを採用し、その全能力を使用して急速に焦
合状態に近づけても、最適正焦合゛状態付近では平均速
度が半分以下となり、更に最適正に近づくほど緩やかに
なるという動作を行うため、その結果、俊敏な焦合速度
であるにも拘らずダンピングの発生が皆無であるという
大きな効果が得られる。

又、商用交流で点灯している螢光・灯等の照明下では、
商用交流の２倍の周波数の波形がＣｄＳ等の焦合位置検
出器出力に重畳し、その結果、出力ピークの位置が本来
の位置から前後にズレて発生するが、本発明を施してい
ない焦合装置においては、このズレて発生したピークは
、そノのズレ量の多少にかかわらず、次のピークが発生
するまでの期間、焦合用モータの駆動を指示する信号源
となるため、撮影レンズは最適焦合位置を中心にして大
きく前後運動を繰り返す。この前後運動を小さく押える
には、焦合用モータの駆動速度を低下させれば良いが、
全体の焦合速度まで低下するという重大な欠陥を供う。
これに対し、本発明制御回路を用いた焦合装置において
は、同じ照明下で、同じ原理により、撮影レンズは前後
運動を繰り返すものの、その量は極めて僅少であり、実
用上全く問題にならない。何故なら、本来の位置からズ
レて発生したピークのズレ量は、焦合位置検出器の移動
速度にも依るが、連続駆動から断続駆動に移るときのズ
レ量Ｌよりも、かなり小さいので、極めて短時間しか駆
動されないからである。又、本発明においては、焦合位
置を検出する期間と、断続駆動する期間とが完全に分離
しているが、このことは第３図のコンデンサ２１に見ら
れるようにズレ量Ｌをその充電電圧として記憶し、駆動
時間の制御をその放電時間を利用して行えるように、ズ
レ量の検出と駆動時間の制御が同一の回路で可能となり
、回路の構成を簡略化するためには不可欠なことである
。

なお、第１図，第３図の本発明実施例においては、焦合
位置検出器の往，復運動として、撮影レンズの作像側に
おける光軸方向への直線運動を例示したが、前述した二
像合致式距離計の原理による焦合位置検出器を用いる場
合には、検出器としての可動鏡を、撮影可能な被写界範
囲相当の回転軸中心の角度範囲を往復運動させることで
、本発明の制御回路が実施可能な機構として満足する。
この場合、例えば第１図における作像面２″の位置信号
を作る接片９の代わりに撮影レンズの位置信号を作るス
イッチを、ＣｄＳ５の移動方向信号を作る接片１０の代
わりに可動ミラーの回転方向信号を作るスイッチを設け
、ＣｄＳ５の代りに光電素子を用いた２像合致検出器を
第３図の制御回路に接続すれば、本発明の制御回路とし
て直ちに動作する。このように本発明は焦合位置検出器
の種類に制限されないため、実施対象が極めて広く、卓
抜な自動焦合装置を供するに効果絶大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御回路を適用するための自動焦合装置
の機構の一例。第２図は本発明制御回路の制御動作の説明図。第３図は
本発明制御回路の一例。第４図は第３図各点Ａ−Ｈの出
力波形。１：被写体、２：像面、３：撮影レンズ、４：
ハーフミラー、５：ＣｄＳｌ９，ｌＯ：接片、１１：ピ
ーク検出回路、１６：方向判別回路、１７：ズレ量検出
回路、３１：焦合用モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１自動的に焦合状態を確保および保持し続けるように
構成された自動焦合装置において、光電素子を用いた焦
合位置検出器を、撮影可能な被写界範囲相当を含む可動
範囲を連続往復運動させ、該往復運動の一方向運動時に
のみ焦合位置検出を行わせ、その結果得られる像面と焦
合位置とのズレ量が設定値以上の場合は、焦合用モータ
を連続駆動して、ズレ量が小となる方向に撮影レンズを
移動させ、ズレ量が設定値以下となつた場合又は既に以
下にある場合は、焦合位置検出器の他方向運動中に、ズ
レ量に概ね比例する時間のみ焦合用モータを断続駆動し
て、ズレ量が小となる方向に撮影レンズを移動させるよ
う構成した制御回路。