JPS6068307A - 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、ビデオカメラ等に用いる自動焦点調節装置に
関するものである。

従来、この種の焦点調節装置は各種の方式が提案され、
実際にもビデオカメラ等に組込まれている。これらの各
種の方式を大別すると、所謂アクティブ方式と呼ばれる
能動型測距装置と、所謂パッシブ方式と呼ばれる受動型
測距装置とに分けられることはよく知られている。前者
のアクティブ方式の自動焦点調節は、カメラ側から被写
体に向けて光線又は音波等を発射し、その反射光等を情
報源をするものであるが、至近距離から例えば１０ｍ近
辺までの距離範囲に存在する極く一般的な被写体の反射
光等から、何らかの信号を得て被写体距離を知ることは
できるが、それ以遠の被写体に対しては反射光等が低レ
ベルとなり検出不能となる。

従って、従来のこの種のアクティブ方式の自動焦点調節
装置を備えたビデオカメラでは、発射した光線又は音波
が戻ってこない距離の被写体に対しては、撮影レンズの
うちの焦点調節に関与するレンズ群を予め定められた位
置に停止させていた。この光線又は音波の反射光等を検
出できる限界の距離を到達距離と呼ぶことにすると、こ
の到達距離が過焦点距離の近点以遠となるような場合は
、結果としては定められた至近距離から無限遠距離の間
の何れの位置に被写体があっても、この被写体は被写界
深度内に入るために問題が生ずることはない。

例えば、焦点圧＃ｆ＝３５ｍｍ、開放ＦＮｏ＝Ｆ２．８
、最小錯乱円径δ＝０．０３の３５ｍｍカメラにおいて
は、この過焦点距離の近点はＨ／２　＝　ｆ２　／　（
２δＦ）から７．３ｍとなり、もし１０ｍを到達距離と
できれば全域で合焦可能となる。ところが、ここでｆ＝
６０ｍｍ、開放ＦＮｏ＝Ｆ１．８、最小錯乱円径δ＝０
．０３ｍｍのビデオカメラを考えてみると、Ｈ／　２　
＝　３３　ｍとなり、全域で合焦可能なカメラを実現す
ることは、電力素子の種類・大きさ等の面から極めて困
難である。

公知のアクティブ方式の測距装置の多くは、実用上は殆
どの被写体に合焦することが可能ではあるが、絞りが比
較的開放に近い場合の例えば花火や夜のネオンサインな
どの遠景では、手動で焦点合わせをする必要がある。例
えば、前述のｆ＝　６０　ｍｍのレンズを有するビデオ
カメラにおいては、光線等の到達距離を１０ｍとすると
、１００００＝６０２／（２＠０．０３・Ｆ）からＦ＝
６となり、Ｆ６よりも開放側で撮影する場合はピントぼ
けになることがある。

これに対し後者のパッシブ方式の自動焦点調節装置では
、原理的に被写体に何らかの識別可能なコントラストが
なければ測距が不可能となる。このために、被写体がコ
ントラストのない壁のようなものであったり、或いは低
照度下にありコントラストの差が殆ど現われない場合に
は、測距不能となる欠点を有している。しかしながら、
先のアクティブ方式と異なり、パッシブ方式では被写体
に識別可能なコントラストがある限り全距離範囲で測距
が可能となる利点を持っている。即ち、近距離側の被写
体に対してはアクティブ方式の測距装置が、また遠距離
側の被写体に対してはパフシブ方式の測距装置が優れて
おり、しかもこれらは相互に欠点を補ないあっていると
云える。

上述の理由から、アクティブ方式とパッシブ方式の両方
を有したカメラの測距装置は知られているが、従来公知
のものは前述のような過焦点距離と到達距離の考えまで
が十分に考慮されていないために、絞りが比較的絞られ
ていて、その絞り又は開放絞りでの過焦点距離位置に撮
影レンズを停止しておけば１合焦している条件下でもパ
ッシブ測距装置による測距が持続され、細かくレンズが
移動して撮影された動画像が見難くなったり、パンニン
グ等により測距視野内にコントラストのない被写体が入
った場合にパッシブ方式の所謂サーチモードとなってレ
ンズが大きく動いてしまう虞れもある。このため、従来
の２種の測距方式を併用した自動焦点装置を主に動画像
用に使用した場合には、場合によってはかえって画面が
見苦しくなってしまう欠点がある。

本発明の目的は、上述の従来例の欠点を解消し、２つの
異なる方式の測距装置を使用し、より見易くまた合焦確
率の高い自動焦点調節装置を提供することにあり、その
要旨は、物体までめ距離を自動的に検出するための、方
式の異なる第１、第２の測距装置を有し、これらの２つ
の測距装置を排反的に作動させる切換装置を有すること
を特徴とするものである。

次に、本発明を図示の実施例に基づいて更に詳細に説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例のシステム概要図を示し
、１は距離環２によって保持された撮影レンズであり、
この撮影レンズｌ、詳しくは焦点調節に関与するレンズ
群は電動機３の駆動に従って歯車４により固定鏡筒５に
対して光軸方向に前後進できるようになっている。撮影
レンズ１から撮像管６により得た被写体像を、ＴＶ信号
化し図示しない処理回路に送信するようになっているわ
けであるが、撮像管６の絞り状態を検知する被写体輝度
検知回路７が設けられ、その出方である輝度信号ＥＶは
シーケンサ８に入力される。また、撮影レンズ１の位置
を検知するための位置検知回路９が備えられ、その出力
はシーケンサ８に入力するようになっており、シーケン
サ８においては先の輝度信号ＥＶとの組合わせにより、
シーケンサ８からの出力はアクティブ測距装置１０、パ
ッシブ測距装置１１、固定焦点装置１２の何れかを作動
させるように接続され、これらの装置１０．１１．１２
の出力は電動機駆動回路１３を介して電動機３を駆動す
るように構成されている。なお、シーケンサ８には必要
に応じてタイマ１４のタイマ信号が入力され、シーケン
サ８はタイマ信号の有無を勘案して作動するようにされ
ている。

従って、１ｉ１１度検知回路７及び位置検知回路９から
の情報は共にシーケンサ８に伝えられ、このシーケンサ
８内での判断の結果、アクティブ測距装置１０、パッシ
ブ測距装置１１又は固定の定められた停止位置を保持す
る固定焦点装置１２のうちの何れか１つの装置が選択さ
れ、選択された装置の出力に応じた電動機駆動回路１３
の指令により、電動機３が歯車４を介して撮影レンズ１
の位置を調節し、被写体像が合焦状態で撮像管６の撮像
面上に結像されることになる。

この第１の実施例においては、アクティブ測距装置を用
いるかパッシブ測距装置を用いるかの判断として、前述
したように輝度情報とレンズ位置情報を用いている。な
お、後述するように撮影レンズ１を固定焦点に保持する
ための固定焦点装置１２は、アクティブ測距装置１０に
含まれると考えることができる。ここで、タイマ１４の
役割は、モードがパッシブ測距となったときにパッシブ
方式だけの測距を持続していると、後述する不具合が生
ずることを防止するためのものであり、パッシブ測距装
置１１の作動中は成る定められた時間周期でアクティブ
測距装置１０が駆動するようにされている。更には、タ
イマ１４は固定焦点装置１２の作動が終り、アクティブ
測距装置１０に切換わるタイミング調整の役割を兼ねて
いる。

この第１図で知られるように、本実施例では至近距離の
被写体に対してはアクティブ測距装置１０により、遠距
離の被写体に対してはパッシブ測距装置１１によって測
距するものにおいて、レンズ位置情報を取り入れ、更に
絞り情報に相当する被写体輝度情報を取り入れることに
より、場合によっては遠距離の被写体でのパッシブ測距
装置１１による測距を行わず、予め定められたレンズ停
止位置へ停止させるものである。第１表は被写体条件の
組合わせによる測距モードを示し、この実施例において
は撮影レンズ１は定められた被写体距離を境界として、
「遠距離位置」と「近距離位置」の２位置を位置検知回
路９により検知可能とし、また、輝度情報としては定め
られた絞り開口を境界として輝度検知回路７により「明
状態」と「暗状態」とが検知可能となっている。

第１表 レンズ位置　輝度　モード 遠距離　暗　パッシブ 遠距離　明　固定焦点 近距離　暗　アクティブ 近距離　明　アクティブ 第１表に示すように、暗い遠距離の被写体では絞りが開
いていることから過焦点距離ｆ２／（δＦ）［ただしｆ
は望遠端で一定とする］は大きくなり、光線の到達距離
を越えるためにパッシブモードで測距することが最適で
ある。また、明るい遠距離の被写体では、例えば前述の
ビデオ用レンズではＦ６よりも絞っていれば、パッシブ
測距の必要性はなく、レンズは過焦点距離を合焦距離と
する位置に停まっていればよい。更に到達距離以内では
、絞り状態によらずにアクティブ測距を行えばよいこと
になる。これらの動作を制御するシーケンサ８は論理回
路によるハードウェアにより実現することもできるが、
本実施例においては後述するようにソフトウェアにより
作動するようにされている。

第２図はレンズの停止位置情報を知るための位置検知回
路９の一実施例であり、リーフスイッチ１５の作動接片
１６が、撮影レンズ１を保持する距離環２の外周に一体
に設けられたカム部１７に当接して駆動され、固定接片
１８と接続するようになっている。第２図（ａ）ではス
イッチは開いており、（ｂ）では距離環２の回転に伴い
カム部１７が作動接片１６を押し下げてスイッチは閉じ
られている。このようにして検知した２位置を、例えば
第２図（ａ）は近距離領域、（ｂ）は遠距離領域とすれ
ばよい、また、この２つの位置の切換点の距離としては
、アクティブ測距装置１０の光線等の到達距離付近とす
るか、或いは他の設計意図により例えば到達距離を望遠
端開放下での近点としてもよい。

８３図は本実施例に用いるに適した形式のアクティブ測
距装置１０を示している。なお、本実施例ではここに示
す以外の方式のアクティブ測距装置を用いてもよいこと
は勿論である。この第３図において、シーケンサ８から
の命令によりマイクロプロセッサ２０は赤外光駆動回路
２１を一定の周期でパルス発光するように指示し、赤外
発光ダイオード２２は近赤外光を周期的に投光レンズ２
３を介して被写界に向けて投射する。投射された光線は
被写体Ｓで乱反則し、受光レンズ２４を介して受光素子
２５上に結像する。このとき第３図は合焦状態であり、
受光素子２５への光束は受光素子２５の２つの領域２５
ａ、２５ｂの境界部に中心を持って結像するため、領域
２５ａ、２５ｂの出力Ａ、Ｂの出力差（Ａ　−Ｂ）は零
になっている。例えば、被写体Ｓが近づいてくると、受
光素子２５上のスポット中心は領域２５ｂ側に移動し、
Ｂの出力が大になり、（Ａ−Ｂ）く０となって後ピント
を検出し、前ピントの場合はその逆となる。信号Ａ、Ｂ
はそれぞれ増幅器２６ａ、２６ｂで増幅後に、積分器２
７ａ、２７ｂにより交流雑音成分が取り除かれて差動増
幅器２８に送られ、差信号（Ａ−Ｂ）をマイクロプロセ
ッサ２０で演算処理し電動機３の回転方向等が決定され
る。例えば、後ピントの場合は撮影レンズ１は画面上で
左方向へ移動し、撮影光軸と投受光レンズ２３．２４の
光軸は新たな距離の被写体上で交叉することになる。

１ 第４図は本実施例に好適に用いられるパッシブ測距装置
１１を示すものである。ここで、撮像管に相当するＣＯ
Ｄ等の固体撮像素子３０からの出力は、プリアンプ、ガ
ンマ補正、ブランキング混合、リニアクリップ等の回路
を有する処理回路３１によりＴＶ信号とされる他に、自
動焦点調節用としてマイクロプロセッサ３２により動作
されるゲート３３により画面中心部の測距視野内の信号
だけが取り出され、この信号は高域フィルタ３４によっ
て高周波成分のみが通過し、検出器３５により取り出さ
れる。一方、焦点変調器３８．３７の２つの光学素子と
これを駆動する振動体３８は、カウンタ３９、ＣＯＤド
ライブ４゜からフレーム周期の信号を得て、フレームご
とに結像位置を変える。その結果、検出器３５の出力と
そのときの焦点変調器３６．３７の位置から、前ピント
、後ピントを検知する位相感知検出器４１は、その大き
さと符号によって焦点誤差の大きさと方向を示し、焦点
サーボ回路４２を介して電動機駆動回路１３を駆動する
ようになってい２ る。

第５図はこの方法のパッシブ測距装置１１の原理図であ
る。第５図（ａ）は被写体のコントラストを示し、非合
焦状態ではＹ信号は（ｂ）に示すようになり、その微分
信号は（Ｃ）に示すように小さな出力に過ぎない。これ
に対して、合焦状態ではＹ信号は（ｄ）に示すようにな
り、その微分信号を示す（ｅ）は（Ｃ）と比較してはる
かにそのピークが大きい。従って、微分信号がピークと
なる位置を合焦位置とすれば良いことが判る。

第６図はシーケンサ８を作動させるための本実施例のフ
ローチャート図であり、輝度検知回路７からの輝度信号
ＥＶ、位置検知回路９からのレンズ位置情報を基に測距
モードを切換えると共に、受光素子２５からの出力Ａ、
Ｂにより撮影レンズ１を合焦位置に移動させるようにな
っている。測距開始時点はアクティブ測距装置１０を作
動させてアクティブモードで測距を開始する。その理由
としては、仮に撮影開始当初に撮影レンズ１が遠距離の
合焦状態にあり、かつ被写体が至近距離にあってパッシ
ブモードであり、何らかの条件でパッシブモードで測距
不可能となったとすると、撮影レンズ１は第１図に示す
タイマＩ４からのタイマ信号によってアクティブ測距と
なるまでは過焦点位置にあるか、またはパッシブ領域で
好ましくない動作をするために、合焦までに時間が掛か
るが、撮影当初にアクティブモードであればこの問題は
解決される。また、逆に至近距離の合焦状態で、かつ被
写体が遠距離にあってアクティブモードでの測距が不可
能であっても、撮影レンズ１は遠距離合焦の方向に動き
出し他のモードに切換わるので偶題はない。

従って、測距開始と共に輝度情報、レンズ位置情報の如
何に拘わらず、ステップ１で赤外発光ダイオードが点灯
しアクティブモードで測距が行われる。その結果、受光
素子２５の２つの領域２５ａ、２５ｂからの出力差（Ａ
−Ｂ）が、ステップ２で一定レベルＶｔよりも大と判別
されれば前ピントと判断される。そして、レンズ位置情
報により撮影レンズ１がステップ３で至近距離にあ５ ると判別されれば、合焦のためにステップ４により撮影
レンズ１を繰り込み、更にステップ１のアクティブモー
ドを持続する。・また、ステップ３で遠方領域と判別さ
れればステップ５に進み、輝度ＥＶ値が定められた値Ｎ
以下であればステップ６のパッシブモードへ、ＥＶ値が
Ｎ以上であればステップ７．８の固定焦点モードとなる
。

一方、ステップ２において（Ａ−Ｂ）＜−Ｖｌのときは
後ピントと判断され、ステップ９において撮影レンズ１
がＮ端にあるかが判別され、なければステップ１０で合
焦のために撮影レンズ１を繰り出し、ステップ１のアク
ティブモードを持続する。なお、第７図に示すように、
−Ｖｌ＜（Ａ−Ｂ）＜Ｖｌの領域で合焦判断となるよう
に不感帯幅が設けられている。従って、ステップ２で（
Ａ−Ｂ）が−Ｖ１と＋ｖ１との間にあり、かつステップ
１１でＡ、Ｂが共に一定しベルＶ２以上の出力があり、
つまり被写体からの反射光があると判断されればステッ
プ１２の合焦状態であり、一応の目的は達されるが、動
画像の場合は被写体位置が変化６ するので、再びステップ１のアクティブ測距を再開する
。ステップ１１において、Ａ≦Ｖ２、Ｂ≦ｖ２のときは
ステップ３に進み、レンズ位置情報を基にステップ４に
行くかステップ５に進むかを判断する。

パッシブモードにおける測距中では、ステップ１３にお
いてタイマ１４からのタイマ信号があるか否かを判別し
、なければパッシブモードを持続し、タイマ信号があれ
ばステップ１のアクティブモードに戻るようになってい
る。つまり、パッシブモード中はタイマ１４により定め
られた間隔ごとにアクティブ測距を行うことになる。こ
れは、例えばパッシブモードで比較的遠距離の被写体を
測定中に、不意に至近距離にコントラストのない被写体
が出現した場合に測距不能に陥ることを防止するためで
ある。

固定焦点モードにおいては、ステップ７．８で撮影レン
ズ１をＦ端に移動する。なお、この固定焦点モードの場
合に、撮影レンズ１は必ずしもＦ端に移動することなく
、過焦点位置に移動させてもよい。撮影レンズ１のＦ端
への移動後は、ステップ１４においてタイマ１４からの
タイマ信号があるか否かを判定し、あればステップｌの
アクティブモードに戻り、なければ固定焦点モードを持
続する。実際には、固定焦点モードからアクティブモー
ドによる再測距まではタイヤ１４による時間遅れがあり
、不必要な赤外発光エネルギーの損失が防止されている
。固定焦点モードからのアクテップモードへの切換えで
は、被写体の条件が変化しなければ、ステップ２、ステ
ップ１１、ステップ３、ステップ５を経て再び固定焦点
モードに戻ってくるので、その間に撮影レンズ１の移動
は全く生ずることはない。

第８図はズームレンズを用いた第２の実施例を示す、先
の第１図に示した第１の実施例では、アクティブモード
・パッシブモード・固定焦点モードの選別のための要素
として距離環２の位置情報と輝度情報を使用し、レンズ
位置情報はオン・オンの切換合焦距離として例えばアク
ティブモードの到達距離とし、前述のようにｆ＝６０ｍ
ｍ、開放ＦＮｏ＝１．８、δ＝０．０３としての距離を
１０ｍとすると、絞りのオンΦオフの切換はＦ６近辺と
なった。ここで、同様に到達距離を１０ｍとし、Ｆ＝１
．８を定数とすると、１００００＝ｆ２　／　（２・０
．０３・１．８）によりｆキ３３ｍｍとなる。従って、
第８図に示す第２の実施例では、この考えに基づくズー
ムレンズの焦点距離情報を３３ｍｍを境界としてオン・
オフして、次の第２表に示すように焦点距離検知回路５
０からの焦点距離情報が、境界よりも広角側にあるとき
は固定焦点モードへ、望遠側にあるときはパッシブモー
ドとするようになっている。

第２表 レンズ位置　焦点距離　モード 遠距離　望遠　パッシブ 遠距離　広角　固定焦点 近距離　望遠　アクティブ 近距離　広角　アクティブ 第９図（ａ）　、　（ｂ）は第８図に示す第２の実施例
に好適に使用できる焦点距離検知機構を示すもの９ である。距離環２の位置を知るためのリーフスイッチ１
５は第１の実施例では第２図に示すように距離環２のカ
ム部１７に追従してオン・オフし、リーフスイッチ１５
は所定個所に固設されていた。これに対して、本実施例
ではリーフスイッチ１５は距離環２に取り付けられ、距
離環２と共に回動可能とされている。このリーフスイッ
チ１５をオン・オフをさせるためのカム部５１は、ズー
ム操作環５２と一体となり前方に延在されている。

この第２の実施例の構成により、距離環２の至近領域と
遠方領域の境界の合焦距離は焦点距離によって変化する
。これは広角側になり被写界深度が深くなった場合に、
アクティブ作動領域をより近い側に限定しようとするも
のであり、前述の例と照らし合わせてｆ＝３３ｍｍより
も広角側で。

至近領域と遠距離領域の境界点をより至近側に近づける
ことになる。このような構成とした場合の最大の利点と
しては、絞りが小さく広角で被写界深度が増えた状況の
下で、被写界深度内にある被０ 写体に対して測距し続ける無駄をなくすものである。な
お、この場合に先の第１の実施例に比べて絞りが開いて
いるときは、パッシブモードによる測距領域が増えるこ
とになる。

以上説明したように本発明に係る自動焦点調節装置は、
アクティブ方式とパッシブ方式の双方の自動焦点調節装
置を有することにより、相互の利点を生かして装置全体
の測距精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動焦点調節装置の実施例を示し、
第１図は第１の実施例のブロック回路構成図、第２図（
ａ）　、　（ｂ）は距離検知手段の構成図、第３図は第
１の実施例に用いるアクティブ測距装置のブロック回路
構成図、第４図は第１の実施例に用いるパッシブ測距装
置のブロック回路構成図、第５図は第４図のパッシブ測
距装置の説明図、第６図は第１の実施例のフローチャー
ト図、第７図は第１の実施例のアクティブ測距装置の不
感帯の説明図、第８図は第２の実施例のブロック回路構
成図、第９図（ａ）は第２の実施例に用いる焦点距離検
知機構の横断面図、（ｂ）はその縦断面図である。 符号１は撮影レンズ、２は距離環、３は電動機、７は輝
度検知回路、８はシーケンサ、９は位置検知回路、１０
はアクティブ測距装置、１１はパッシブ測距装置、１２
は固定焦点装置、１３は電動機駆動回路、１４はタイマ
、１５はリーフスイッチ、１７．５０は焦点距離検知回
路、５１はカム部、５２はズーム操作環である。 特許出願人　キャノン株式会社 ロ（り暑 Ｗ３　１　ｋｍｌ 第８図 Ａ− 第９１！ｌ す） （ｂ） 手続補正書（自発） 昭和５９年１０月２３日 １、事件の表示 昭和５８年特許願１６２２５７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 住所　東京都大田区下丸子三丁目３０番２号名称（Ｚｏ
ｏ）キャノン株式会社 代表者　賀来龍三部 ４、代理人 〒１２１東京都足立区梅島二丁目１７番３号梅島ハイタ
ウンＣ−１０４ 明細書及び図面 ８、補正の内容 （１）明細書を別紙訂正明細書の通り補正する。 （２）図面第６図を第７図に、第７図を第８図に、第８
図を第９図に、第９図を第１０図に別紙コピーに未配の
通り図番を変更する。 （３）図面第６図を別紙の通り補充する。 訂正明細書 １、発明の名称 自動焦点調節装置 ２、特許請求の範囲 １、物体までの距離を自動的に検出するための、方式の
異なる第１、第２の測距１皮を有し、これらの２つの測
距■を排反的に作動させる切換１我を有することを特徴
とする自動焦点調節装置。 ２、前記第１の測距ＩＪＩｋを固定焦点の場合を含めた
アクティブ方式とし、第２の測距１歳をパッシブ方式と
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、前記切換玉量はレンズ位置と被写体輝度の組合わせ
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。 ４、　前記切換玉量は、レンズ位置とレンズ焦点距離の
組合わせ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、発明の詳細な説明 ［産業上の分野］ 本発明は、ビデオカメラ・スチールカメラ等に用いる自
動焦点調節装置に関するものである。 ［従来の技術］ 従来、この種の焦点調節装置は各種の方式が提案され、
実際にもビデオカメラ等に組込まれている。これらの各
種の方式を大別すると、所謂アクティブ方式と呼ばれる
能動型測距装置と、所謂パッシブ方式と呼ばれる受動型
測距装置とに分けられることはよく知られている。前者
のアクティブ方式の自動焦点調節は、カメラ側から被写
体に向けて光線又は音波等を発射し、その反射光等を情
報源をするものであるが、至近距離から例えば１０ｍ近
辺までの距離範囲に存在する極〈一般的な被写体の反射
光等から、何らかの信号を得て被写体距離を知ることは
できるが、それ以遠の被写体に対しては反射光等が低レ
ベルとなり検出不能となる。 従って、従来のこの種のアクティブ方式の自動焦点調節
装置を備えたビデオカメラでは、発射した光線又は音波
が戻ってこない距離の被写体に対しては、撮影レンズの
うちの焦点調節に関与するレンズ群を予め定められた位
置に停止させていた。この光線又は音波の反射光等を検
出できる限界の距離を到達距離と呼ぶことにすると、こ
の到達距離が過焦点距離の近点以遠となるような場合は
、結果としては定められた至近距離から無限遠距離の間
の何れの位置に被写体があっても、この被写体は被写界
深度内に入るために問題が生ずることはない。 例えば、焦点距離ｆ＝３５ｍｍ、開放ＦＮｏ＝Ｆ２．８
、最小錯乱円径δ＝０．０３の３５ｍｍカメラにおいて
は、この過焦点距離の近点はＨ／２＝ｆ２　／　（２δ
Ｆ）から７．３ｍとなり、もし１０ｍを到達距離とでき
れば全域で合焦可能となる。ところが、ここでｆ＝６０
ｍｍ、開放ＦＮｏ＝Ｆ１．８、最小錯乱円径δ＝０．０
３ｍｍのビデオカメラを考えてみると、Ｈ／　２　＝　
３３　ｍとなり、全域で合焦可能なカメラを実現するこ
とは、電力素子の種類・大きさ等の面から極めて困難で
ある。 公知のアクティブ方式の測距装置の多くは、実用上は殆
どの被写体に合焦することが可能ではあるが、絞りが比
較的開放に近い場合の例えば花火や夜のネオンサインな
どの遠景では、手動で焦点合わせなする必要がある。例
えば、前述のｆ＝６０ｍｍのレンズを有するビデオカメ
ラにおいては、光線等の到達距離を１０ｍとすると、１
００００＝６０２／（２−０，０３−Ｆ）からＦ＝６と
なり、Ｆ６よりも開放側で撮影する場合はピントぼけに
なることがある。 これに対し、後者のパッシブ方式の自動焦点調節装置で
は、原理的に被写体に何らかの識別可能なコントラスト
がなければ測距が不可能となる。 このために、被写体がコントラストのない壁のようなも
のであったり、或いは低照度下にありコントラストの差
が殆ど現われない場合には、測距不能となる欠点を有し
ている。しかしながら、先のアクティブ方式とは異なり
、パッシブ方式では被写体に識別可能なコントラストが
ある限り全距離範囲で測距が可能となる利点を持ってい
る。 即ち、近距離側の被写体に対してはアクティブ方式の測
距装置が、また遠距離側の被写体に対してはパッシブ方
式の測距装置が優れており、しがもこれらは相互に欠点
を補ないあっていると云える。 上述の理由から、アクティブ方式とパッシブ方式の両方
を有したカメラの測距装置は知られているが、従来公知
のものは前述のような過焦点距離と到達距離の考えまで
が十分に考慮されていないために、絞りが比較的絞られ
ていて、その絞り又は開放絞りでの過焦点距離位置に撮
影レンズを停止しておけば１合焦している条件下でもパ
ッシブ測距装置による測距が持続され、細かくレンズが
移動して撮影された動画像が見難くなったり、パンニン
グ等により測距視野内にコントラストのない被写体が入
った場合に、パッシブ方式の所謂サーチモードとなって
レンズが大きく動いてしまう虞れもある。このため、従
来の２種の測距方式を併用した自動焦点装置を主に動画
像用に使用した場合には、場合によってはかえって画面
が見苦しくなってしまう欠点がある。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来例の欠点を解消し、２つの
異なる方式の測距手段を使用し、フォーカス用レンズの
仕様や被写体の状況に応じ最適状態で合焦が得られる自
動焦点調節装置を提供することにある。 ［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、物体まで
の距離を自動的に検出するための、方式の異なる第１、
第２の測距手段を有し、これらの２つの測距手段を排反
的に作動させる切換手段を有することを特徴とする自動
焦点調節装置である。 ［発明の実施例］ 次に、本発明を図示の実施例に基づいて更に詳細に説明
する。 第１図は本発明の第１の実施例のシステム概要図を示し
、１は距離環２によって保持された撮影レンズであり、
この撮影レンズ１、つまり焦点調節に関与するレンズ群
は、電動機３の駆動に従って、歯車４により固定鏡筒５
に対して光軸方向に前後進できるようになっている。撮
影レンズｌから撮像管６により得た被写体像を、ＴＶ信
号化し図示しない処理回路に送信するようになっている
わけであるが、撮像管６の絞り状態を検知する被写体輝
度検知回路７が設けられ、その出力である輝度信号ＥＶ
は切換手段としてのシーケンサ８に入力される。また、
撮影レンズ１の位置を検知するための位置検知回路９が
備えられ、その出力はシーケンサ８に入力するようにな
っており、シーケンサ８においては先の輝度信号ＥＶと
の組合わせにより、シーケンサ８あ）らの出力は第１の
測距手段としてのアクティブ測距装置１０、第２の測距
手段としてのパッシブ測距装置１１、及び固定焦点装置
１２の何れかを作動させるように接続され、これらの装
置１Ｏ１１１，１２の出力は電動機駆動回路１３を介し
て電動機３を駆動するように構成されている。なお、シ
ーケンサ８には必要に応じてタイマ手段１４のタイマ信
号が入力され、シーケンサ８はタイマ信号の有無を勘案
して作動するようにされている。 被写体輝度検知回路７は指定された輝度の閾値Ｎより明
るいときに論理信号「０」を出力し、暗いときに「１」
を出力するように構成されている。この輝度信号は絞り
が所定値より閉じていれば絞り羽根又はメータ針と連動
するスイッチ手段の開閉動作により出力するように構成
すればよい。 またレンズ位置検出回路９は、フォーカス用レンズの停
止位置が定められた距離よりも近い場合には論理信号ｒ
ＯＪを出力し、遠い場合にはｒｌＪを出力するように構
成されている。 従って、輝度検知回路７及び位置検知回路９からの情報
は共にシーケンサ８に伝えられ、このシーケンサ８内で
の判断の結果、アクティブ測距装置ｌＯ、パッシブ測距
装置１１又は固定の定められた停止位置を保持する固定
焦点装置１２のうちの何れか１つの装置が選択され、選
択された装置の出力に応じた電動機駆動回路１３の指令
により、電動機３が歯車４を介して撮影レンズｌの位置
を調節し、被写体像が合焦状態で撮像管６の撮像面］：
に結像されることになる。 この第１の実施例においては、アクティブ測距装置を用
いるか、パッシブ測距装置を用いるかの判断として、前
述したように輝度情報とレンズ位置情報を用いている。 なお、後述するように撮影レンズ１を固定焦点に保持す
るための固定焦点装置１２は、アクティブ測距装置１０
に含まれると考えることができる。ここでタイマ手段１
４の役割は、モードがパッシブ測距状態となったときに
パッシブ方式だけの測距、を持続していると、後述する
不具合が生ずることを防■卜するためのものであり、パ
ッシブ測距装置１１の作動中は成る定められた時間周期
でアクティブ測距装置１０が駆動するようにされている
。更には、タイマ手段１４は固定焦点装置１２の作動が
終り、アクティブ測距装置１０に切換わるタイミング調
整の役割をも兼ねている。 この第１図で知られるように、本実施例では至近距離の
被写体に対してはアクティブ測距装置１０により、遠距
離の被写体に対してはパッシブ測距装置１１によって測
距するものであって、レンズ位置情報を取り入れ、更に
絞り情報に相当する被写体輝度情報を取り入れることに
より、場合によっては遠距離の被写体でのパッシブ測距
装置１１による測距を行わず、予め定められたレンズ停
止位置へ停止させるものである。第１表は被写体条件の
組合わせによる測距モードを示し、この実施例において
は撮影レンズ１は定められた被写体距離を境界として、
「遠距離位置」と「近距離位置」の２位置を位置検知回
路９により検知可能とし、また、輝度情報としては定め
られた絞り開口を境界として輝度検知回路７により「明
状態」と「暗状態」とが検知可能となっている。 第１表 レンズ位置　輝度　モード 遠距離　暗　パッシブ 遠距離　明　固定焦点 近距離　暗　アクティブ 近距離　明　アクティブ 第１表に示すように、暗い遠距離の被写体では絞りが開
いていることから、過焦点距離ｆ２／（δＦ）［ただし
、ｆは望遠端で一定と−する］は大きくなり、光線の到
達距離を越えるためにパッシブモードで測距することが
最適である。また、明るい遠距離の被写体では、例えば
前述のビデオ用レンズではＦ６よりも絞っていれば、パ
ッシブ測距の必要性はなく、レンズは過焦点距離を合焦
距離とする位置に停まっていればよい。更に到達距離以
内では、絞り状態によらずにアクティブ測距を行えばよ
いことになる。これらの動作を制御するシーケンサ８は
、論理回路によるハードウェアにより実現することもで
きるが、本実施例においては後述するようにソツトウヱ
アにより作動するようになっている。 第２図はレンズの停止位置情報を知るための位置検知回
路９の一実施例であり、リーフスイッチ１５の作動接片
１６が、撮影レンズ１を保持する距離環２の外周に一体
に設けられたカム部１７に当接して駆動され、固定接片
１８と接続するようになっている。第２図（ａ）ではス
イッチ１５は開いており、（ｂ）では距離環２の回転に
伴いカム部１７が作動接片１６を押し下げてスイッチ１
５は閉じられている。このようにして検知した２位置を
、例えば第２図（ａ）は近距離領域、（ｂ）は遠距離領
域とすればよい、また、この２つの位置の切換点の距離
としては、アクティブ測距装置１０の光線等の到達距離
付近とするか、或いは他の設計意図により、例えば到達
距離を望遠端開放下での近点としてもよい。 第３図は本実施例に用いるに適した形式の第１の測距手
段であるアクティブ測距装置１０を示している。なお、
本実施例ではここに示す以外の方式のアクティブ測距装
置を用いてもよいことは勿１ 論である。この第３図において、シーケンサ８からの命
令によりマイクロプロセッサ２０は赤外光駆動回路２１
を一定の周期でパルス発光するように指示し、赤外発光
ダイオード２２は近赤外光を周期的に投光レンズ２３を
介して被写界に向けて投射する。投射された光線は被写
体Ｓで乱反射し、受光レンズ２４を介して受光素子２５
上に結像する。このとき第３図は合焦状態であり、受光
素子２５への光束は受光素子２５の２つの領域２５ａ、
２５ｂの境界部に中心を持って結像するため、領域２５
ａ、２５ｂの出力Ａ、Ｂの出力差（Ａ−Ｂ）は零になっ
ている。例えば、被写体Ｓが近付いてくると、受光素子
２５上のスポット中心は領域２５ｂ側に移動してＢの出
力が犬になり、（Ａ−Ｂ）＜Ｏとなって後ピントを検出
し、前ピントの場合はその逆となる。信号Ａ、Ｂはそれ
ぞれ増幅器２６ａ、２６ｂによる増幅後に、積分器２７
ａ、２７ｂによって交流雑音成分が取り除かれて差動増
幅器２８に送られ、差信号（Ａ　−Ｂ）をマイクロプロ
セー２す２０で演算処理２ し、電動機３の回転方向等が決定される０例えば、後ピ
ントの場合は撮影レンズｌは画面上で左方向へ移動し、
撮影光軸と投光レンズ２３、受光レンズ２４の光軸は新
たな距離の被写体上で交叉することになる。 第４図は本実施例に好適に用いられる第２の測距手段で
あるパッシブ測距装置１１を示すものである。ここで、
撮像管に相当するＣＯＤ等の固体撮像素子３０からの出
力は、プリアンプ、ガンマ補正、ブランキング混合、リ
ニアクリップ等の回路を有する処理回路３１によりＴＶ
信号とされる他に、自動焦点調節用としてマイクロプロ
セッサ３２により動作されるゲート３３により画面中心
部の測距視野内の信号だけが取り出され、この信号は高
域フィルタ３４によって高周波成分のみが通過し、検出
回路３５により取り出される。一方、焦点変調回路３６
．３７の２つの光学素子とこれを駆動する振動体３８は
、カウンタ３９、ＣＯＤ駆動回路４０からフレーム周期
の信号を得て、フレームごとに結像位置を変える。その
結果、検出回路３５の出力とそのときの焦点変調回路３
６．３７の位置から、前ピント、後ピントを検知する位
相感知検出回路４１は、その大きさと符号によって焦点
誤差の大きさと方向を示し、焦点す・−ポ回路４２を介
して電動機駆動回路１３を駆動するようになっている。 第５図はこの方法のパッシブ測距装置１１の原理図であ
る。第５図（ａ）は被写体のコントラストを示し、非合
焦状態ではＹ信号は（ｂ）に示すようになり、その微分
信号は（Ｃ）に示すように小さな出力に過ぎない。これ
に対して、合焦状態ではＹ信号は（ｄ）に示すようにな
り、その微分信号を示す（ｅ）は（Ｃ）と比較してはる
かにそのピークが大きい。従って、微分信号がピークと
なる位置を合焦位置とすればよいことが判る。 第６図は第１図に示した切換手段であるシーケンサ８の
具体的構成図である。シーケンサ８は被写体輝度検知回
路７からのデジタル信号を入力するインバータ４３と、
レンズ位置検出回路９からのデジタル信号を入力するイ
ンバータ４４と、ＯＲゲート４５．４６及びＡＮＤゲー
ト４７．４８及びセットリセット・フリップフロップ４
９から成っている。なお、タイマ手段１４は本実施例装
置の起動時には、特にデジタル論理信号「０」を出力し
、一定時間後に論理信号ｒｌＪを出力するように構成さ
れている。 この第６図において、タイマ手段１４は前述したように
本実施例の装置が起動すると間もなく、論理信号ｒｌＪ
を出力する。従って、レンズ位置検出回路９の出力信号
の如何に拘らずＯＲゲート４５を介してブリップフロッ
プ４９をセットする◇そして、フリップフロップ４９の
Ｑ信号によりアクティブ測距装置ｌＯを作動する作動信
号を出力する。そのために、本実施例の装置では起動時
には常にアクティブ方式の測距手段が作動するようにな
っている。 レンズ位置信号が遠距離を示し、被写体輝度が暗い場合
にはＡＮＤゲート４７の出力はｒｌＪになり、このゲー
ト信号はフリップフロップ４９に入力してフリップフロ
ップ４９をリセットし、ア５ クチイブ測距装置１０の作動信号の出力を禁止する。そ
して、パッシブ測距装置１１はＡＮＤゲート４７のゲー
ト出力によって作動する。 レンズ位置検出信号が遠距離を示し、被写体輝度が明る
い場合にはＡＮＤゲート４８の出力信号によって固定焦
点装置１２を作動する。パー、シブ測距装置１１又は固
定焦点装置１２には、作動状態の場合はＯＲゲート４ｄ
の出力信号によってタイマ手段１４はリセットされる。 タイマ手段１４はリセット後に再び計数を開始し、ＯＲ
ゲート４５を介してフリップフロップ４９をセットして
アクティブ測距装置ｌＯを作動させる。 第７図はシーケンサ８を作動させるための本実施例のフ
ローチャート図であり、輝度検知回路７からの輝度信号
ＥＶ、位置検知回路９からのレンズ位置情報を基に測距
モードを切換えると共に、受光素子２５からの出力Ａ、
Ｂにより撮影レンズ１を合焦位置に移動させるようにな
っている。測距開始時点は前述したように、アクティブ
測距装置１０を作動させてアクティブモードで測距を開
始６ する、その理由としては、仮に撮影開始当初に撮影レン
ズｌが遠距離の合焦状態にあり、かつ被写体が至近距離
にあってパッシブモードであり、何らかの条件でパッシ
ブモードで測距不可能となったとすると、撮影レンズｌ
は第１図に示すタイマ手段１４からのタイマ信号によっ
てアクティブ測距となるまでは過熱点位置にあるか、又
はパッシブ領域で好ましくない動作をするために合焦ま
でに時間が掛るが、撮影当初にアクティブモードであれ
ばこの問題は解決される。また、逆に至近距離の合焦状
態で、かつ被写体が遠距離にあってアクティブモードで
の測距が不可能であっても、撮影レンズ１が遠距離合焦
の方向に動き出し、他のモードに切換わるので問題はな
い。 従って、測距開始と共に輝度情報、レンズ位置情報の如
何に拘らず、ステップｌで赤外発光ダイオードが点灯し
アクティブモードで測距が行われる。その結果、受光素
子２５の２つの領域２５ａ、２５ｂからの出力差（Ａ−
Ｂ）が、ステップ２で一定しベルＶ１よりも大と判別さ
れれば前ピントと判断される。そして、レンズ位置情報
により撮影レンズｌがステップ３で至近距離にあると判
別されれば、合焦のためにステップ４により撮影レンズ
１を繰り込み、更にステップ１のアクティブモードを持
続する。また、ステップ３で遠方領域と判別されればス
テップ５に進み、輝度ＥＶ値が定められた闇値Ｎ以下で
あればステップ６のパッシブモードへ、ＥＶ値がＮ以上
であればステップ７．８の固定焦点モードとなる。 一方、ステップ２において（Ａ−Ｂ）　＜−Ｖｌのとき
は後ピントと判断され、ステップ９において撮影レンズ
１がＮ端にあるかが判別され、なければステップ１０で
合焦のために撮影レンズ１を繰り出し、ステップ１のア
クティブモードを持続する。なお、第８図に示すように
、−Ｖｌ＜（Ａ−Ｂ）＜Ｖｌの領域で合焦判断となるよ
うに不感帯幅が設けられている・従って・ステップ２で
（Ａ−Ｂ）　カーＶｌ−＋Ｖｌ−（７）間ｉｌｌ、カッ
ステップ１１でＡ、Ｂが共に一定しベルＶ２以上の出力
があり、つまり被写体からの反射光があると判断されれ
ば、ステップ１２の合焦状態であり一応の目的は達され
るが、動画像の場合は被写体位置が変化するので、再び
ステップ１のアクティブ測距を再開する。ステップ１１
において、Ａ≦Ｖ２゜Ｂ≦ｖ２のときはステップ３に進
み、レンズ位置情報を基にステップ４に行くかステップ
５に進むかを判断する。 パッシブモードにおける測距中では、ステップ１３にお
いてタイマ手段１４からのタイマ信号があるか否かを判
別し、なければパッシブモードを持続し、タイマ信号が
あればステップｌのアクティブモードに戻るようになっ
ている。つまり、パッシブモード中はタイマ手段１４に
より定められた間隔ごとにアクティブ測距を行うことに
なる。これは、例えばパッシブモードで比較的遠距離の
被写体を測定中に、不意に至近距離にコントラストのな
い被写体が出現した場合に測距不能に陥ることを防止す
るためである。 固定焦点モードにおいては、ステップ７．８で撮影レン
ズ１をＦ端に移動する。なお、この固定９ 焦点モードの場合に、撮影レンズ１は必ずしもＦ端に移
動することなく、過熱点位置に移動させてもよい。撮影
レンズ１のＦ端への移動後は、ステップ１４においてタ
イマ手段１４からのタイマ信号があるか否かを判定し、
あればステップ１のアクティブモードに戻り、なければ
固定焦点モードを持続する。実際には、固定焦点モード
からアクティブモードによる再測距まではタイマ手段１
４による時間遅れがあり、不必要な赤外発光エネルギの
損失が防止されている。固定焦点モードからのアクティ
ブモードへの切換えでは、被写体の条件が変化しなけれ
ば、ステップ２、ステップ１１、ステップ３、ステップ
５を経て再び固定焦点モードに戻ってくるので、その間
に撮影レンズ１の移動は全く生ずることがない。 第９図はズームレンズを用いた第２の実施例を示してい
る。先の第１図に示した第１の実施例では、アクティブ
モード・パッシブモード−固定焦点モードの選別のため
の要素として距離環２の位置情報と輝度情報を使用し、
レンズ位置情報は第０ ンＯオフの切換合焦距離として例えばアクティブモード
の到達距離とし、前述のようにｆ＝６０ｍｍ、開放ＦＮ
ｏ＝１．８、δ＝０．０３としテノ距離を１０ｍとする
と、絞りのオン・オフの切換はＦ６近辺となった。ここ
で、同様に到達距離を１０ｍとし、Ｆ＝１．８を定数と
すると、１０ＧＯＱ＝ｆ２７（２＠０．０３令１．８）
によりｆキ３３ｍｍとなる。従って、第９図に示す第２
の実施例では、この考えに基づくズームレンズの焦点距
離情報を３３ｍｍを境界としてオン・オフして、次の第
２表に示すように焦点距離検知回路５０からの焦点距離
情報が、境界よりも広角側にあるときは固定焦点モード
へ、望遠側にあるときはパッシブモードとするようにな
ってい第２表 レンズ位置　焦点距離　モード 遠距離　望遠　パッシブ 遠距離　広角　固定焦点 近距離　望遠　アクティブ 近距離　広角　アクティブ 第１０図（ａ）　、　（ｂ）は第９図に示す第２の実施
例に好適に使用できる焦点距離検知機構を示すものであ
る。距離環２の位置を知るためのリーフスイッチ１５は
、第１の実施例では第２図に示すように距離環２のカム
部１７に追従してオン・オフし、リーフスイッチ１５は
所定個所に固設されていた。これに対して、本実施例で
はリーフスイッチ１５は距離環２に取り付けられ、距離
環２と共に回動可能とされている。このリーフスイッチ
１５をオン・オフをさせるためのカム部５１は、ズーム
操作環５２と一体となり前方に延在されている。 この第２の実施例の構成により、距離環２の至近領域と
遠方領域の境界の合焦距離は焦点距離によって変化する
。これは、広角側になり被写界深度が深くなった場合に
、アクティブ作動領域をより近い側に限定しようとする
ものであって、前述の例と照らし合わせてｆ＝３３ｍｍ
よりも広角側で、至近領域と遠距離領域の境界点をより
至近側に近付けることになる。このような構成とした場
合の最大の利点としては、絞りが小さく広角で被写界深
度が増加した状況の下で、被写界深度内に存在する被写
体に対して測距し続ける無駄をなくすものである。なお
、この場合に先の第１の実施例に比較して絞りが開いて
いるときには、パッシブモードによる測距領域が増加す
ることになる。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る自動焦点調節装置は、
アクティブ方式とパッシブ方式の双方の自動焦点調節装
置を有することにより、相互の利点を生かして装置全体
の測距精度を向上させることができる。 ４、図面の簡単な説明 ３ 図面は本発明に係る自動焦点調節装置の実施例を示し、
第１図は第１の実施例のブロック回路構成図、第２図（
ａ）　、　（ｂ）は距離検知手段の構成図、第３図は第
１の実施例に用いるアクティブ測距装置のブロック回路
構成図、第４図は第１の実施例に用いるパッシブ測距装
置のブロック回路構成図、第５図は第４図のパッシブ測
距装置の説明図、第６図はシーケンサのブロック回路構
成図。 第７図は第１の実施例のフローチャート図、第８図は第
１の実施例のアクティブ測距装置の不感帯の説明図、第
９図は第２の実施例のブロック回路構成図、第１０図（
ａ）は第２の実施例に用いる焦点距離検知機構の横断面
図、（ｂ）はその縦断面図である。 符号ｌは撮影レンズ、２は距離環、３は電動機、７は輝
度検知回路、８はシーケンサ、９は位置検知回路、１０
はアクティブ測距装置、１１はパッシブ測距装置、１２
は固定焦点装置、１３は電動機駆動回路、１４はタイマ
手段、１５はリーフスイッチ、１７．５０は焦点距離検
知回路、４ ５１はカム部、５２はズーム操作環である。 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　物体までの距離を自動的に検出するための、方式
   の異なる第１、第２の測距装置を有し、これらの２つの
   測距装置を排反的に作動させる切換装置を有することを
   特徴とする自動焦点調節装置。 ２、前記第１の測距装置は固定焦点の場合を含めたアク
   ティブ方式とし、第２の測距装置はパッシブ方式とする
   特許請求の範囲第１項に記載の自動焦点調節装置。 ３、前記切換装置はレンズ位置と被写体輝度の組合わせ
   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。 ４、前記切換装置は、レンズ位置とレンズ焦点距離の組
   合わせ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。