JPS61137118A - 自動焦点検出装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、結像光学系の焦点検出を自動的に行い、かつ
該結像光学系を合焦状態に移動させる駆動モータを有す
るアクティブ方式の自動焦点検出装置の改良に関するも
のである。

〈従来の技術〉 従来、結像光学系の自動焦点検出装置として、第３図に
示すように対象物ＯＢに向けて近赤外光発光ダイオード
等から成る投光素子１から投光レンズ２を通して投光ス
ポットを投射し、その反射光を赤外線透過フィルタ３．
受光レンズ４を通して２分割された感光領域５Ａ、５Ｂ
を有する受光素子５で受光し、その出力信号を利用して
自動焦点検出回路（以下ｒＡＦ回路」という）７により
対象物ＯＢｔでの距離を検出したり、また、結像光学系
りの焦点調定状態を検出し、結像光学系駆動用モータ６
の駆動を制御し、結像光学系りを合焦位置に設定するよ
うにしたものがある。同図においては、受光素子５が結
像光学系りと連動して動くようになっている。すなわち
、第３図からも容易に理解されるように、投光素子１か
ら投射された投光スポット像が位置Ｓ１にある対象物Ｏ
Ｂに当たって反射され、その反射光が受光素子５の感光
領域５Ａと５Ｂの丁度中間に形成されているとする。こ
の状態は、第４図（ａ）に示すようにファインダー視野
Ｆに対し感光領域５Ａ、５Ｂが上下に構成され、その中
間部に投光スポット像Ｐが形成されることになる。そと
で、対象物ＯＢがさらに離れた位置Ｓ２にある状態を考
えると、対象物ＯＢから反射される投光スポット像Ｐは
受光素子５の感光領域５Ａ側に寄った位置、す々わち第
４図（ｂ）に示すＰａの位置に形成される。また、対象
物ＯＢが近い位置Ｓ３にあると仮定すれば、対象物ＯＢ
から反射される投光スポット像Ｐは受光素子５の感光領
域５Ｂ側に寄った位置、すなわち第４図（ｂ）に示すｐ
ｂの位置に形成される。そのため、対象物ＯＢが位置Ｓ
１にある時、結像光学系りの焦点位置が予定焦点面Ｍ上
にある（合焦状態）とすれば、対象物ＯＢが位置Ｓ２又
はＳ３によって非合焦状態となったとしても、受光素子
５の感光領域５Ａと５Ｂとの受光出力を比較することに
よって結像光学系りの焦点位置が予定焦点面Ｍからどち
ら側にずれているかを知ることができる。この原理を応
用して、結像光学系りが非合焦状態にある際、受光素子
５の感光領域５Ａ、５Ｂの出力の大小関係に応じて手動
又はモータ６等によシ該結像光学系りを光軸に沿って合
焦位置のある方向へ動かす。そして、その結像光学系り
の移動に伴い、受光素子５の受光方向を変化させ、受光
素子５の感光領域５Ａと５Ｂとの丁度中間に前記投光ス
ポット像Ｐが形成された時、結像光学系りの焦点位置が
予定焦点面Ｍ上に来るようにしておけば、感光領域５Ａ
と５Ｂとの受光出力の差が零となったことを検知するこ
とによって結像光学系りの合焦検出が行える。

これにより該受光素子５の感光領域５Ａ、５Ｂの出力の
差が零であれば合焦であり、感光領域５Ｂの出力が感光
領域５Ａの出力より大きければ前ピン（予定焦点面Ｍよ
り前側に結像光学系りのピント位置がある状態）、感光
領域５Ａの出力が感光領域５Ｂよシも太きければ後ピン
（予定焦点面Ｍよシ後側に結像光学系りのピント位置が
ある状態）となる。したがって、感光領域５Ａ、５Ｂの
出力の大小関係によって、前ピンの場合は後方に、後ピ
ンの場合は前方に、結像光学系りを手動又はモータ６で
動かせば、結像光学系りを合焦状態にすることができる
。

そこで、第５図は前記従来例のＡＦ回路７の構成を示し
、第６図はその回路の動作信号波形図を示すもので、そ
の焦点検出作用は、前述のように受光素子５の感光領域
５Ａ、５Ｂでそれぞれ受光され、光電変換された光情報
は増幅器１１ａ　、　１１ｂにより十分増幅される。そ
して、該増幅器１１ａ。

１１ｂは投光スポット像となる投光赤外光の変調周波数
に対して十分々増幅度を持ち、不要な太陽光や商用電源
による変調光の周波数に対して増幅度を極力抑えだ周波
数特性を持つ増幅回路が望ましい。この増幅器の出力は
同期検波回路１２ａ　、　１２ｂにかけられて同期検波
される。この際、同期信号は投光素子１の発光駆動信号
と同じ周波数であり、一定の位相関係を保っている。該
同期検波回路１２ａ　、　１２ｂの出力は積分回路１３
ａ　、　１３ｂで積分され、目的信号の信号強度に比例
しだ増加率を持って時々刻々増加する。以上の信号処理
によって積外回路１３ａ　、　１３ｂより独立に得られ
た積分電圧ＶＡ　＋ＶＢは以下で説明する演算回路によ
って処理、判定され、幾ビットかのディジタル情報に変
換される。

すなわち、積分電圧ＶＡ　＋　ＶＢは、一方で減算器１
４によって差信号ＶＡ　＝　ＶＢを作り、他方では加算
器１５によって和信号ＶＡ　−１−ＶＢを作る。差信号
ｖＡ−ｖＢは絶対値回路１６に加えられて、ｌ　　ＶＡ
−ＶＢＩを得る。この値ＩＶＡＶＢＩは比較器１７にお
いて比較値ＶＤと比較され、その大小関係が出力される
。一方、和信号ＶＡ　＋　ＶＢは比較器１８゜１９にお
いて、それぞれ比較値ＶＬ　＋　ＶＨと比較され、各々
の大小関係が出力される。また、比較器２０で積分電圧
Ｖ）、　ｒ　ＶＢの大小関係が比較される。

以上から得られる４つのディジタル情報、すなわち比較
器１７．１８，１９．２０の出力は制御回路２１に加え
られ、システム全体の動作が決定される。さらに、該制
御回路２１に接続された同期信号形成回路２２からの同
期信号は前記同期検波回路１２ａ　、　１２ｂに加えら
れるとともに発光駆動回路２３に加えられて投光素子１
に電流を供給し、該投光素子１の発光量を制御しており
、また、該制御回路２１からの信号によってモータ駆動
回路２４は結像光学系駆動用モータ６の回転方向及び回
転速度を制御する。

第６図の波形図において、同期信号５ＹＮＣは前述のよ
うに投光素子１の電流駆動にも用いられ、発光出力Ｉ　
ＲＥＤが得られる。一方、受光素子５の感光領域５Ａ、
５Ｂよシ得られる出力信号５ＰＣ−ＡＳＰＣ−Ｂは投光
した赤外光の反射光成分ａ、１）と太陽光や人工光の外
光成分Ｃが重畳した形になる。

このような信号５ＰＣ−Ａ　、５ＰＣ−Ｂは増幅器１１
ａ。

１１ｂにより増幅され、同期信号５ＹＮＣの波形で同期
検波回路１２ａ　、　１２ｂによシ同期検波して信号Ａ
ＭＰ−Ａ　、ＡＭＰ−Ｂを得る。発光を開始すると同時
にＣＬＲ信号を解除すると信号ＡＭＰ−Ａ　、　ＡＭＰ
−Ｂは積分回路１３ａ　、　１３ｂにより積分され、出
力信号Ｉｎｔ　−Ａ　、　Ｉｎｔ　−Ｂが得られる。

なお、第６図においては、前記太陽光もしくは人工光等
のいわゆる外光成分Ｃは信号ＳＰＣ’−Ａ。

５ＰＣ−Ｂの波形に示すように感光領域５Ａ、５Ｂに等
しく出力されたものとしている。

とうして、出力信号Ｉｎｔ−Ａ　、　Ｉｎｔ−Ｂすなわ
ち積分出力ｖＡ、　ｖＢを求め、壕だ前述のように１■
□−ＶＢＩ及びｖＡ＋ＶＢを求め、これらの値を比較器
１７゜１８．１９．２０の出力により焦点検出、すなわ
ち合焦、前ピン、後ピンを判定する方式を第７図にて説
明する。

第７図（ａ）に示すように■Ａ＋ＶＢがある所定の積分
時間Ｔ。以内に所定のレベルＶＨとなる時点（比較ＶＢ
　ｌ　＜　ＶＤならば「合焦状態」であると判定する。

換言すると、ＶＡ　、　ＶＢとも充分出力は大きくかつ
その差が非常に小、すなわちＶＡ÷ＶＢとなる状態が合
焦となる。

次に、第７図（ｂ）に示すように、ｌ　ＶＡ　　ＶＢ　
ｌがある所定の積分時間Ｔ。以内に所定のレベルＶＤと
なった時点差において、ＶＬ　＜　ＶＡ　＋Ｖｎ　＜　
ＶＨならば、比較的小さな非合焦状態であるとし、同時
に比較器２０によりＶＡ　＋　ＶＢの大小関係を比較し
て、　ＶＡ＞ＶＢあるいはＶＡ〈ＶＢにより、それぞれ
駆動用モータ６を低速度で至近側あるいは無限遠側に駆
動させる。

、さらに、第７図（ｃ）に示すようにｌ　ＶＡ　　ＶＢ
　ｌがレベルＶＤとなった時点差において、ＶＬ　＞　
ＶＡ　＋ＶＢの場合は、大きく合焦状態から外れている
として、。

駆動用モータ６をよシ高速で駆動させる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、前述の従来例装置のように感光領域５Ａ、５
Ｂの出力の大小によシピント状態を判断するものにおい
ては、もし、第４図（ｃ）に示すように被写体自体が領
域Ｆ、、Ｆ２の反射率（投光素子の発光波長）を異にす
る場合、すなわちコントラストが異なる場合に、たまた
ま領域Ｆ、、Ｆ２の境界と感光領域５Ａ、５Ｂの境界と
一致又はそれに近い状態になった場合では、たとえスポ
ット像Ｐが感光領域５Ａ、５Ｂの両方に均等にまたがっ
ていて合焦状態であっても、領域Ｆ、　＋’　Ｆ２の反
射率差があるために感光領域５Ａ、５Ｂの出力に差が生
じてしまい、非合焦とみなす、いわゆる誤動作を起こす
場合があった。

本発明は、前述従来例の欠点を除去し、被写体がその領
域で反射率に差を有している場合でも合焦判定に誤動作
を生じないアクティブ方式の自動焦点検出装置を提供す
ることを目的とする。

〈問題点を解決するだめの手段〉 本発明を実施例に対応する第１図を用いて説明する。

被写体に投光素子３１のパルス変調された投光２つの受
光素子領域の出力を前記パルス変調信号と同期した信号
によシ同期検波し、該検波出力に基づき制御回路５１に
より合焦、非合焦状態を検出する自動焦点検出装置にお
いて、該２つの受光素子領域３５Ａ　、　３５Ｂの出力
、すなわち外光成分と投光素子によるパルス光成分から
成る出力を別にソレソれローパスフィルタ６２ａ、６２
ｂを通して外光成分である直流成分のみが出力信号とし
て取り出し、差動増幅器６３に入力し、その出力を一定
電圧を基準とする比較器６４に入力し、さらにその出力
を制御回路５１に入力して前記焦点検出のための駆動系
を制御する。

く作用〉 投光素子３１から投射したパルス変調された投光スポッ
ト光の被写体による反射光を２つの受光素子領域３５Ａ
　、　３５Ｂで受光し、その出力はそれぞれ外光成分で
ある直流分のみローパス・フィルタ５２ａ　、　６２ｂ
によシはぼ完全な直流信号として出力され、その直流信
号は差動増幅器６３に入力してその差を求め、その差が
ある一定のレベル、すなわちＶｃよシ大きいか小さいか
を判断する。ＶＣより大きい場合はコントラスト差の大
きい被写体と判断して、その出力は制御回路５１に入力
され、結像光学系駆動用モータ３６の制御等を行う。

〈実施例〉 第１図は本発明の実施例のブロック回路図、第２図はそ
の動作信号波形図である。

第１図において、２領域３５Ａ　、　３５Ｂに分割され
た受光素子３５は近赤外光を発する投光素子３１の投光
スポット像の被写体による反射光を受光して光電変換し
、その光電変換されたそれぞれの領域３５Ａ　、　３５
Ｂの出力は増幅器４１ａ　、　４１ｂで増幅され、同期
検波回路４２ａ　、　４２ｂで同期検波され、そのそれ
ぞれの出力は積分回路４３ａ　、　４３ｂで積分して出
力ＶＡ　、　ＶＢを得て、これを減算器４４、絶対値回
路４６により出力信号ｌ　ＶＡ　　ＶＢ　ｌを、加算器
４５により出力信号ＶＡ　＋　ＶＢを、それぞれ求め、
該出力信号ｌ　ＶＡ　　ＶＢ　ｌは比較器４７で比較値
ＶＤと比較され、該出力信号ＶＡ　＋　ＶＢは比較器４
８゜４９でそれぞれ比較値ＶＬ　＋　ＶＨと比較され、
さらに比較器５０で出力ｖＡとＶＢの大小関係が比較さ
れるようになし、その結果に基づいて制御回路５１にお
いて合焦、非合焦状態の判断をし、この判断によりモー
タ駆動回路５４を介して結像光学系駆動用モータ３６の
駆動を制御し、また、該制御回路５１に接続された同期
信号形成回路５２からの同期信号は前記同期検波回路４
２ａ　、　４２ｂに入力されるとともに投光素子３１の
発光駆動回路５３に入カビで投光素子３１の発光をパル
ス変調するよう制御している。以上の構成部分及びその
作用は前述の第５図に示す従来例と同様である。

さらに、該受光素子３５の２つの領域３５Ａ。

３５Ｂの出力側はそれぞれ直流増幅器６１ａ　、　６１
ｂを介してローパス・フィルタ６２ａ　、　６２ｂに接
続され、領域３５Ａ　、　３５Ｂの出力、すなわち外光
成分と投光素子３１によるパルス光成分から成る出力の
うぢ外光ッ９Ｊ、−ｃああゎ構成、。ヶを信っといより
よし、さらに差動増幅器６３に入力してその差出力を次
段の一定電圧Ｖｃを基準とする比較器６４に入力し、そ
の出力を前記制御回路５１に入力させている。

次にその動作を第２図の動作信号波形図に基づいて説明
すると、投光素子３１の被写体からの反射光を受光素子
３５の２つの領域３５Ａ　、　３５Ｂで受光し、該領域
３５Ａ　、　３５Ｂよりそれぞれ得られる出力信号５Ｐ
Ｃ−Ａ　、５ＰＣ−Ｂは前述の第５図に示すものと同じ
波形であるが、前述の第３図（ｃ）に示すように被写体
にコントラスト差がある場合には、出力信号５ＰＣ−Ａ
のレベルは外光成分Ｃ１と赤外光の反射光成分ａが重畳
したものであシ、出力信号８ＰＣ−Ｈのレベルは外光酸
９ｆ　Ｃ２と赤外光の反射光成分すが重畳したものであ
り、第５図に示すものと異なり０１　％　Ｃ２と外光成
分が領域３５Ａ　、　３５Ｂで異なる場合になる。

ところで、領域３５Ａ　、　３５Ｂで受光した出力を直
流増幅器６１ａ　、　６１ｂでそれぞれ増幅するが、こ
の時の増幅器の特性は投光素子３１の駆動される周波数
より充分低い周波数成分を増幅し、それより高い周波数
成分の増幅度が低いものが望ましい。

そのため、出力ＡＭＰ−ａ　、ＡＭＰ−ｂは直流分に対
し赤外光の反射光成分であるａ＋ｂのレベルは押えられ
ている。次いで、その出力は直流分のみにするため、ロ
ーパス・フィルタ６２ａ　、　６２ｂをそれぞれ通し、
はぼ完全な直流信号ＬＰＦ−ａ　、ＬＰＦ−ｂと彦る。

そこで、該直流信号ＬＰＦ−ａ　、ＬＰＦ−ｂすなわち
外光成分を差動増幅器６３に入力し、その差を求め、そ
の差信号が一定しベルＶＣより大きいか否かを判断する
。すなわち、Ｖｃより大きい場合には領域３５Ａと領域
３５Ｂに入射される外光成分の差が大きい状態となるコ
ントラスト差の太きい被写体と判断し、その出力は制御
回路５１に入力され、駆動用モータ３６を停止させ、あ
るいは図示されない警告ランプを点灯して表示してもよ
い。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したようにコントラストのある被写
体に関しても赤外光に対する反射率による影響を除去し
て誤動作を起こすことのないアクティブ方式の自動焦点
検出装置にすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動焦点検出装置の実施例のブロ
ック回路図、第２図はその動作信号波形図、第３図は従
来例の自動焦点検出装置の概略構成図、第４図（ａ）（
ｂ）（ｃ）はその受光素子の受光状態説明図、第５図は
その自動焦点検出回路のブロック図、第６図はその動作
信号波形図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）はその合焦判定
方式の動作特性図である。 ３１・・・投光素子、３５・・・受光素子、３５Ａ　、
　３５Ｂ・・受光素子の分割された領域、３６・・・結
像光学系駆動用モータ、５１・・・制御回路、６１ａ　
、　６１ｂ・・直ａ　増幅器、６２ａ　、　６２ｂ・・
ローパス・フィルター、６３・・・差動増幅器、６４・
・・比較器 第２図 第４図 （ａ）（ｂ） （ｃ） い！ 第６図 ＡＭＰ−Ａ刊皿皿肪−一−−一訝レー 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　被写体に投光素子からパルス変調された投光スポッ
   ト光を投射し、被写体からの反射光を受光素子の２つの
   領域により受光し、その２つの受光素子領域の出力を前
   記パルス変調信号に同期した信号により同期検波し、そ
   の検波出力に基づき合焦、非合焦状態を検出する自動焦
   点検出装置において、前記２つの受光素子領域の出力で
   ある外光成分と投光素子によるパルス光成分から成る出
   力をローパス・フィルターを通して該外光成分となる直
   流成分のみを取り出し、自動焦点検出のための駆動系を
   制御することを特徴とする自動焦点検出装置。