JPS6150109A - 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） 本発明は固定ミラーと走査ミラーを有し、走査ミラーの
周期的な移動により被写体を光学的に走査する光学系と
、前記光学系により形成される固定ミラー像と走査像を
光電的に比較して被写体位置を示す信号を発生する焦点
検出モジュールを有する焦点検出装置に関する。

（従来の技術） まず、前述のような形式の焦点検出装置の原理を説明す
る。

第１図は光学走査により焦点信号を形成する自動焦点検
出装置の走査光学系とモジュールの関係を示す説明図で
ある。固定ミラーｌと走査ミラー２の中心間の距離が光
学的距離計の基線長に相当する。固定ミラーｌは例えば
カメラの対物レンズの光軸に対して正しく４５′を保っ
て固定されている。

走査ミラー２は揺動または回転することにより、被写体
方向の無限大から至近点までを光学的に走査する。走査
ミラー２によって反射された光は、モジュール３内に設
けられている全反射鏡６、集光レンズ７を介して受光素
子群８に投射される。

一方、固定ミラー１からの光は全反射鏡６によって集光
レンズ７を介して受光素子群８′に投射される。

第２図はこのモジュール３を拡大して示した傾斜図であ
る。４．５はモジュール３に設けられた窓であり、窓４
から入射し固定ミラーｌにより反射される光束１０１、
窓５から入射し走査ミラー２より反射される光束１０が
モジュール内に入射される。

第３図（ａ）は従来の光学走査方式を説明するための萌
ネ４図である。固定ミラー１の中心と走査ミラー２の中
心を結ぶ線はカメラの撮影画面の通常水平な辺に平行に
配置さセーられている。従って走査ミラー２による光学
走査は画面の１前記−辺に平行な方向で行われることに
なる。

第４図は光学走査とモ・ジュール内およびモジュールか
ら取り出される各種信号の関係を示すグラフである。第
４図上段に走査ミラーの移動ｉ予酪、あるいは走査ミラ
ーにより取り込まれる走査像の位置を示すｇＬ跡を示し
ている。固定ミラー１からの入射光束を受ける受光素子
群８′を形成する各エレメントの８１力は変化しないが
走査ミラー２がらの光を受ける受光素子群Ｂの各エレメ
ントの出力は距離走査に・従って変化する。

これらの受光素子群の対応する各ニレ人ント間の相関度
を求めることにより第４図下段ａに示す相関信号が得・
られる。この相９関信号は受光素子群８゜８１の対応す
る各エレメントの出力が一致またルよ近づいたときに、
極大となるものである。第４図では、距離Ｘ】において
相関度が最も強（相関曲線ａは極大になりこの極大に対
応して焦点信号Ｆが発生する状態を示している。

（発明が解決しようとする問題点） このように上記形式の自動焦点検出装置は光学走査によ
り自動的に焦点信号を発生することができると・いう優
れた特徴があるが、被写体のコントラストが小さい時に
問題が生じる。

一般的に言って、近距離にある被写体は比較的コントラ
ストが大きく、遠方にあるものはコントラストが小さく
なっている。

従って比較的近い距離にあるものに焦点合わせをする場
合においては、コントラストが強いので識別は容易であ
り、従来のように画面に対する水平走査においてもあま
り間ａは生ｅない。

しかし、遠距訓の被写体に焦点合わせをする場合にば、
遠距魁の被写体のコントラストは比較的小さいので、現
実に違うところを走査してもモジュール中の受光素子＃
８に含まれる各エレメント３１〜ａ５の出力の変化があ
まり生じない。

そのため、無限大に近い部分においては焦点合わせが困
難であるという問題がある。第５図はそのような遠方の
被写体に焦点合わ廿をする場合の従来の水平走査の問題
点を説明するための説明図である。固定ミラーｌによる
視−野をＦｉとし、走査ミラーによる像（５ｃａｎ）は
図中固定ミラーによる視野Ｆｉの左側から次第に右側に
移動しＦｉと重なったときに相関信号の極値が発生する
はずである。しかしながら、遠方の被写体は細かく肉眼
でみた場合には違った部分があるが、走査方向のコント
ラストの点から見れば違いはほとんどないので、対応す
る受光素子群８．８“のエレメント間の出力差は常にあ
まり変化しない。従って第５図（ｉｉ　）に示すように
近距離から遠距離の走査において相関信号はなだらかに
変化し、無限大位置において必ずしも相関信号が最大に
なるとは限らない。第５図（ｉｉ　）に示すような相関
信号が現れると、焦点検出不能の状態となる。

本発明の目的は、前述したような遠方の被写体に対する
焦点合わせにおいても、確実に相関信号のビ７りが得ら
れ正しい焦点信号を発生することのできる自動焦点検出
装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するた？り←、本発明による自動焦点検
出装置は、焦点を合わせようとする被写体に対応する基
準受光素子と、この芋準受光素子と比較される比較受光
素子と、前記基準および比較受光素子との投ｇ５像を光
電的に比較して被写体位置を示す信号を発生する焦点検
出モジュールとを有する焦点検出装置において、前記基
準および比較受光素子に被写体像を投影する光学系によ
ってきまる基線をカメラの撮影画面に対して傾きを保つ
ように設定し、焦点検出モジュールを対応させて配貨す
ることにより、撮影画面に対して傾いて走査し焦点信号
を送出するように構成されている。

（作　用） 前記構成によれば、遠方にある被写体、特に無限に近い
被写体に距離合わせをする場合に画面のレイアウト上、
統計的に画面の上部と下部においては著しくコントラス
トが異なるので確実に焦点合わせをすることができる。

この原理は二ｍ像合致式距離計の基線長が垂直になるよ
うに配置した方が焦点合わせが容易であることと対応さ
せて考えることができる。

例えば、海岸などにおいて水平線が存在している場合に
おいて距離計の基線が水平に置かれている場合は距ＦＪ
合わせは困難であるが、基線を水平に対して傾けて距離
合わせをすれば二ｆｆ１ｌの合致を確実に視認すること
ができる。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第３図（ｋ＋　）は本発明による自動焦点検出装置にお
、ける固定ミラー、走査ミラー、モジュールの配置を示
す説明図である。

固定ミラー１の中心と走査ミラー２の中心を結ぶ線分す
なわち基線は、カメラを水平に配置した場合の画面の水
平線あるいは、画角の水平な辺に対してθ°だけ傾けて
配置されている。このような配置において遠方の像を走
査する場合の例を第６図に示す。

第６図においてＦｉに示す点線で囲まれている部分は固
定ミラー１によって検出される部分の像部分を示してい
る。走査ミラーは左下方向から上方向、すなわち左下方
向が至近方向において捕捉される被写体像部分で、走査
が至近から無限に進むに従って、走査による像は左下か
ら右上方向に移動する。

第６図（１）から明らかなようにＦｉの部分は山および
空の部分を含んでいるので光学距離走査が至近にある場
合における受光素子群８の各ニレメン１−の出力と受光
素子ｎＹ８°の対応するエレメントの出力は著しく異な
っていることは明らかである。至近から無限方向に移動
させられると、８゜８′を構成する対応する各エレメン
トの出力は次第に一致し、無限大に達したときによい相
関関係がｉＭられる。第６図（ｉｉ　）は走査に対応し
て現れる相関信号を示している。図から明らかなように
光学走査が無限大に達したとき明確なピークが現れてい
る。

次に第７図を参照して受光素子群のエレメントを走査像
と対照しながら水平走査の場合と佃きをもった走査の場
合の比較を行う。第７図（ａ）は水平走査、第７図（ｂ
）は本発明方式による１項きをもった走査の場合を示し
て゛いる。

８．８゛は第２図に示した受光素子群を示すものであり
、８はエレメントａ１．ａ２．ａ３．ａ４゜ａ５　、　
　Ｂ　ｌはエレメントｂ、、ｂ２．ｂ３．ｂ、。

ｂ５を有している。第７図において（ｉ）の部分は光学
比カ１１走査が至近の状態にあ、る場合の受光素子群８
，８°に対応する像、（ｉｉ　）は無限大の状態にある
場合の受光素子群８．８゛に対応する像の関係を示して
いる。

第７図（ａ）の（ｉ　）　　（ｉｉ　）において、８′
の示す受光素子群に投射される光の像は、固定ミラー１
を介して入射した光の像であって１．光学距離走査によ
って変化しない。第７図（ａ）（ｉ）の受光素子群８に
投射される光の像は走査ミラー２が至近を向いていると
きに入射した光の像であって、８１に投射される像とは
違っているはずである。しかしながら、対応するエレメ
ントａ１とｂｌａ２とｂ２．ａ３とｂ３・・・・・・ａ
５とｂ５を対比すると、各エレメントの出力はほとんど
同じである。

したがって、ある程度の相関度が得られていることにな
る。光学距離走査が進み、第７図（ａ）（ｉｉ　）に示
すように、受光素子群８に投射される部分は変化して、
８．８′の各エレメントを対比すると、ａ、とｂｌ　、
ａ２とｂ　２　・−・・ａ　５とｂ５において各エレメ
ントの出力はやはりほとんど同じレベルであって、（ｉ
）と（ｉｉ　）における相関度はほとんど変わらない。

第７図（ａ）（ｉ）の受光素子群８には、家屋の像が入
っているが、家屋の有無というような判断はなされない
から、結局（ｉ）と（ｉｉ　）の相関度はほとんど変わ
らないということになる。その結果無限大において（目
間信号がピークになるべきであるが、第５図（ｉ：）に
示すようななだらかな、はとんど鋭いピークの現れない
４；、口開信号が発生する。

次に、第７図（ｂ　）の（ｉ）に示す受光素子群８に投
射される像は走査ミラー２か至近を向いているときの１
象である。このように基線を傾けると、至近位置走査に
よる像は画面の左下位置に対応し、空の部分がどのエレ
メントにも入っていない。

（１）の８“、ずなわら受光素子、ｍ’、８’に入射す
る１象は固定ミラーによる無限位置の１象で、ある。受
光素子群）ｊ゛をｔか成する各ニレメン）ｂ、、ｂ２゜
ｂ４＋、ｂ、１、ｂ５には、空の部分がそれぞれ入って
おり、８°の各工し・メン１−のそれぞれの出力は８の
対応する各ニレノン１−の出力よりいずれも大きくなっ
ているである・）ことがＩＨ定される。ａｌ−とす、、
；＋−とす２、ａＪとＬ）　”、Ｊ　、”’　”・ａ　
５とｂ５のそれぞれの出力はＬ・ヘルにおいて、相当な
差があるので（ｉ）の状態においては相関度が低いとい
うことができる。

走査ミラーが移動し、無限方向からの光、を受は入れる
と、受光素子群８に入射する先の像パターンは受光素子
群８゛に入射する光の像のパターンに一致し、ａｌとす
１、ａ２とｂ２、ａ３とす、と対応するエレメントの出
力はほとんど同じレベルになり、高い相関性が得られ、
第６図（ｉｉ　）に示すように無限大において鋭いピー
クの得られる相、開信号が得られる。

このように、走査光学系の基線を画面の水平線に対し傾
けることにより無限大またば無限大に近い像に焦点合わ
せをするときに確実な焦点信号が得られることがわかる
。

次に第８図を参照して前述したような焦点検出装置を用
いて対物レンズを駆動するモータ１７を制御する回路に
ついて説明する。１１は先に説明した焦点信号を発生す
るモジュール３に対応するものである。モジュール１１
からの出力１？は制御回路１２に供給される。制御回路
１２には光学走査に同期して現れる信号Ｓと対物レンズ
の現在位置を示す信号Ｗが入力される。ス４物レンズの
現在位置を示す信号き焦点信号の立ぢ上がりの差により
対物レンズが無限寄りにあるのか至近寄りにあるのか等
により出力信号Ａ、Ａ、Ｂ、Ｔが変化する。これらの出
力ｆＬｉ号はブリッジを構成しているトランジスタ１３
．１４．Ｉｓ、１６のベースにそれぞれ接続されている
。このプリフジ向路の出力端子に対物レンズを駆動する
モータＩ７が接続されて１ｊす、トランジスタ１３．１
６がオンのときにはモータ１７は第１の方向に、トラン
ジスタ１４．１５がオンのときにはモータＩ７は他の方
向に回転し、λｌ物レンズを焦点信号の発生した位置方
向に向りて駆動し、対物レンズの現在位置を示す信号Ｗ
が焦点信号の示ず位置と一致した場合においてモータ１
７の回転を比重する。

このような回路構成によれば、前述したような自動焦点
検出装置を用いてカメラを自動焦点調節可能なカメラと
することができる。

（発明のりｊ果） 以上１ｉ’ｌ’　Ｌ７＜説明したように本発明による光
学走査方式によれば画面の縦方向にニレメンＩ・を分割
し、マトリクス状にエレメントを配置しなくても無限遠
の焦点関節を有効にすることができる。

またマトリクス状に多数のエレメントを配置しても無限
遠における空と陸地の部分の高さが同一の高さであるよ
うな場合においては必ずしも良好な焦点信号が得られる
とは限らない。しかし、本発明による光学走査方式によ
れば従来水平走査に用いられていたモジュールをそのま
ま使用することにより従来の方式においては非雷に困χ
正であったコントラストの低い遠方の焦点合わせを確実
に行うことが可能となった。

以上詳しく説明した実施例につき、本発明の範囲で種々
の変形を施すことができる。

実施例として左下から右上への走査の例を示したが、右
下から左上への走査でも同様な効果が１７られる。また
領きも種々変えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学走査により焦点信号を形成する自動焦点検
出装置の走査光学系とモジュールの関係を示す説明図で
ある。 第２図はモジュールの拡大斜訴図、第３図（ａ）および
第３図（ｂ）は、従来の走査方式および本発明による走
査方式をそれぞれ示す♀゛１１視図る。 第４図は光″ｊ！、走査と各種信号の関係を説明するた
めのグラフである。 第５図は水平走査の場合の被写体（ｊぐの移υ１と相関
１５υの関係を示す説明図である。 第６図は本発明による光学走査の場合の被写体像の移動
と相関信号の関係を示す説明図である。 第７図は像の移動とモジュール中の受光素子群のエレメ
ントの関係を示す説明図である。 第８図はモジュールからの焦点信号によりカメラの対物
レンズを進退させて自動焦点調節装置を形成する場合の
回路構成の実施例を示す図である。 １・・・固定ミラー　　　　２・・・走査ミラー３・・
・モジュール　　　　４，５・・・入射窓６・・・全反
射プリズム　　７・・・集光レンズ８．８゛・・・受光
素子群　９・・・検出ＩＣ回路１０．１０°・・・反射
光束 １１・−・へＦモジュール　１２．・・・制御回路１３
．１４．１５．１６・・・ブリッジを形成するトランジ
スタ １７・・・レンズ駆動用モータ 特許出願人　　京　セ　ラ　株式会？−１代理人　弁理
士　　井　）　ロ　　壽 ２′７　図 （ｔ）二二〉（ＩＩ） 才８図 ）８・ １）＋ｂｘｌηｂａ囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焦点を合わせようとする被写体に対応する基準受光素子
   と、この基準受光素子と比較される比較受光素子と、前
   記基準および比較受光素子との投影像を光電的に比較し
   て被写体位置を示す信号を発生する焦点検出モジュール
   とを有する焦点検出装置において、前記基準および比較
   受光素子に被写体像を投影する光学系によってきまる基
   線をカメラの撮影画面に対して傾きを保つように設定し
   、焦点検出モジュールを対応させて配置することにより
   、撮影画面に対して傾いて走査し焦点信号を送出するよ
   うに構成した自動焦点検出装置。