JPS61165713A - 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ＯＢまでの距離を検出したり、まだ、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が位置Ｓ、にある対象物ＯＢ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。

そこで、対象物ＯＢがさらに離れだ位置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
は受光素子５の感光領域５Ａ側に寄った位置に形成され
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は受光素
子５の感光領域５Ｂ側に寄った位置に形成される。その
ため、対象物ＯＢが位置Ｓ、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にあって非合焦状態と
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等により該結像光学系
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が形成された時、結像光学
系りの焦点位置が予定焦定面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よシ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よシも大きけれ
ば後ビン（予定焦点面Ｍより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、後ビンの場合は前方に、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４図は前記従来例のＡＦ回路７の構成を示し
、第５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め感光領域
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
に対して十分な増幅度を持ち、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１３ａ
　、　１３ｂで積分され、目的信号の信号強度に比例し
た増加率を持って時々刻々増加する。以上の信号処理に
よって積分回路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
、幾ピ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１
５によって和信号ＶＡ＋　ｖＢを作る。

差信号ＶＡ−ｖＢは絶対値回路１６に加えられて、ＩＶ
Ａ−ＶＢＩを得る。コノ値ＩＶＡ−ＶＢＩ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、　ｒ　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ＶＡ　＋　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の発光を制御しておシ、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５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より得られる出力信号５ｐｃ−Ａ　、５ＰＣ−Ｂは
投光した赤外光の反射光成分ａ。

ｂ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で同
期検波回路１２ａ　、　１２ｂにより同期検波して信号
ＡＭＰ−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５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５ＰＣ−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。

こうして、出力信号Ｉｎｔ　−Ａ　、　Ｉｎｔ　−Ｂす
なわち積分出力ＶＡ　＋　ＶＢを求め、また前述のよう
にＩＶＡ−ＶＢＩ及びＶＡ＋ＶＢを求め、これらの値と
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６図
にて説明する。

第６図（ａ）に示すようにＶＡ＋　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（比較器
１９の信号が出力される時点）ｔにおけるＩＶＡ−Ｖａ
ｔ（ＶＤならば、「合焦状態」であると判定する。換言
すると、ＶＡ　、　ＶＢとも充分出力は犬きくかつその
差が非常に小さいｖＡ　＝　ｖＢとなる状態が合焦であ
るからである。

次に、第６図（ｂ）ニオいて、ＩＶＡ−ＶＢＩがある所
定の積分時間Ｔ。以内にレベルＶＤとなった時点ｔにお
けるＶ＾＋　ｖＢを求め、ＶＬ　（ＶＡ　＋　ＶＢ　（
ＶＨならば、比較的小さな非合焦状態であるとし、また
、同時にＶＡ　＊　ＶＢを比較器２０により求めて、Ｖ
Ａ＞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大側に駆動させる。

さらに、第６図（ｃ）において、ｌ　ＶＡ　−ＶＢ　１
＝ＶＤ　　′となる時点でのＶＡ　＋　Ｖａ　＜　Ｖｔ
、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をより高速で駆動させる。

〈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の出力の大小によりピント状態を判断するものにおい
ては、被写体ＯＢ自体の反射率（投光素子の発光波長に
対する）が均一でない場合、たまたま反射率の異なる領
域の境界と感光領域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
、たとえスポット像が感光領域５Ａ、５Ｂの両方に均等
にまだがっていて合焦状態であっても、被写体に反射率
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、外光成分の影響
が生ぜず、被写体が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。

く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スポット
光を投射し、被写体からの反射光を受光素子３５の２つ
の領域３５Ａ　、　３５Ｂ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と同期した信号
により同期検波回路４２ａ。

４２ｂで同期検波し、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、前記２つの受光素子領域３５Ａ。

３５Ｂの出力の低周波成分を検出し、該２つの低周波成
分の差により増幅器４１ａ　、　４１ｂの増幅率を変化
させ、低周波成分の差がほぼゼロに等しい条件下で焦点
検出を行うようにしている。

〈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受光素子３５０２つの領域
３５Ａ　、　３５Ｂで受光し、その出力はａ−バスフィ
ルタ６１ａ　、　６１ｂに入力され、低周波成分が検出
される。低周波成分は、被写体の、赤外光に対する反射
率を近似的にあられしている。続いて減算器６２によシ
その出力信号の差を求め、その差信号により、増幅器４
１ａ　、　４１ｂの増幅率を変化させる。ローパスフィ
ルター６１ａの出力が、６１ｂの出力より大きい場合は
増幅器４１ａの増幅率を下げ、増幅器４１ｂの増幅率を
上げる。この増幅率の可変は実時間で行なわれ、この結
果、減算器６２の出力は常時、はぼゼロボルトとなされ
る。

この状態で、第４図の公知技術による自動焦点検出が行
われる。

〈実施例〉 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である。

第１図において、被写体に投射される投光素子３１から
の近赤外光のスポット光の反射光を受光素子３５の２分
割された領域３５Ａ　、　３５Ｂが受光し、光電変換す
るようになっている。それぞれの領域３５Ａ　、　３５
Ｂの出力は増幅器４１ａ　、　４１ｂで増幅され、それ
ぞれの増幅器４１ａ　、　４１ｂの出力は投光素子３１
のパルス変調された発光駆動信号と同期した信号５ＹＮ
Ｃで同期検波回路４２ａ　、　４２ｂにより同期検波さ
れ、該同期検波回路４２ａ　、　４２ｂの出力は積分回
路４３ａ　、　４３ｂにより積分されてそれぞれ出力Ｖ
ＡＩＶＢを得て、これらの出力を、一方で減算器４４、
絶対値回路４６によってＩＶＡ−ＶＢＩを、他方で加算
器４５によってＶＡ＋　ｖＢを、それぞれ求めている。

この値ＩＶＡ−ＶＢＩは比較器４７において比較レベル
ｖＤと比較され、ｖＡ　＋　ｖＢは比較器４８゜４９に
おいてそれぞれ比較レベルｖＬ　、　ｖＨと比較され、
ＶＡとｖＢの大小関係を比較器５０で比較され、これら
の比較器４７，４８．４９及び５０の出力は制御回路５
１に入力され、合焦、非合焦の判断をするようになし、
その判断による制御回路５１の信号によってモータ駆動
回路５４を介して結像光学系駆動用モータ３６の回転方
向及び回転速度を制御している。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５Ｙ
ＮＣを前記同期検波回路４２ａ　、　４２ｂに入力する
とともに投光素子発光駆動回路５３に入力して投光素子
３１０発光をパルス変調制御している。以上の構成は前
述第４図の従来例と同様である。

さらに、前記増幅器４１ａ　、　４１ｂの出力側にロー
パスフィルタ６１ａ　、　６１ｂがそれぞれ接続され、
その出力は減算器６２により減算され、差信号が作られ
る。この差信号により、ボルテージコントロールアンブ
リファイア−として構成されてなる増幅器４１ａ　、　
４１ｂの増幅率が可変される。

そこで、第２図の波形図において、受光素子３５の２つ
の領域３５Ａ　、　３５Ｂからの出力信号５ＰＣ−Ａ。

５ＰＣ−Ｂの波形は第５図に示す従来例のものと同じで
あるが、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り、出力信号
５ＰＣ−Ｂのレベルは外光成分ｃ２と赤外光の反射光成
分すが重畳したもので、第５図と異なりＣ＋’ＦＣ２と
外光成分が領域３５Ａ　、　３５Ｂで異なり、かつ、反
射率の違いによりａ　％　ｂとなっている場合である。

このような出力信号５ＰＣ−Ａ　、５ＰＣ−Ｂは増幅器
４１ａ　、　４１ｂによりそれぞれ増幅され、同期信号
５ＹＮＣの波形で同期検波回路４２ａ　、４２ｂにより
同期検波して出力信号ＡＭＰ−Ａ　、ＡＭＰ−Ｂを得る
が、その信号レベルはそれぞれａ、ｂとなり、さらに脅
守り積分回路４３ａ　、　４３ｂにそれぞれ入力される
。

ここで、前記出力信号５ＰＣ−Ａ　、５ＰＣ−Ｂをロー
パスフィルター６１ａ　、６１ｂに通すと、その出力信
号ＡＭＰ−Ａ　、ＡＭＰ−Ｂの波形は外光成分ＯＨ＋　
０２のみが取シ出された振幅レベルの波形が得られる。

第２図は、受光素子領域３５Ｂの視野内の被写体か明る
い、すなわち、反射率が高い場合である。

このような出力信号ＡＭＰ−Ａ’、ＡＭＰ−Ｂを減算器
６２に入力し、その差を求め、この差電圧により増幅器
４１ａ、４１ｂの増幅率を変化させる。

このようにして外光成分を補償した信号を利用して前述
と同様に減算器４４、加算器４５及び比較器４７．４８
，４９．５０を介して制御回路５１に入力して合焦状態
の検出が行われる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように赤外光の反射光とともに
受光素子に入射される外光成分の影響を除去し、コント
ラスト差の大きい被写体に対しても安定的な誤動作のな
い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図はその自
動焦点検出回路のブロック図、第５図はその動作信号波
形図、第６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・・２分割された受光素子領域、３６・・・結
像光学系駆動用モータ、４１ａ　、　４１ｂ−増幅器−
４２ａ　、　４２ｂ・・同期検波回路、４３ａ　、　４
３ｂ・・・積分回路、４４・・・減算器、４５・・・加
算器、４６・・・絶対値回路、４７゜４８．４９．５０
・・・比較器、５１・・・制御回路、５２・・・同期信
号形成回路、５３・・・投光素子発光駆動回路、５４・
・モータ駆動回路、６１ａ　、　ｓｉｂ・・・ローパス
フィルタ、６２・・減算器 第２図 ＭＰ−Ａ 第５図 ＡＭＰ−Ａ （Ｃ） 手続補正書 昭和６１年ｆ月タ日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　被写体に投光素子の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
   パルス変調信号と同期した信号により同期検波回路で同
   期検波し、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
   の出力の低周波成分を検出し、該２つの低周波成分の差
   により前記自動焦点検出装置の焦点検出信号を補正する
   ことを特徴とする自動焦点検出装置。