JPS62246009A - 自動焦点検出方法 - 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、ビデオカメラ、スチルカメラ等の撮影装置に
用いられ、特に赤外光等によるスポット光を被写体に投
光し、その反射光を一対の受光素子により受光して焦点
検出信号を得る所謂アクティブ方式の自動焦点検出方法
に関するものである。

［従来の技術］ このようなアクティブ方式の自動焦点検出方式において
、一対の受光素子からの出力の差に基づいて焦点検出を
行う従来例を、先ず第３図〜第６図により説明する。

第３図において、パルス発振器１によりパルス駆動され
る発光素子２からスポット光が被写体Ｓに投光され、被
写体Ｓにより反射された反射光が集光レンズ３を介して
一対の受光素子４ａ、４ｂに入射する。この場合に、受
光素子４ａ、４ｂは図示しない撮影レンズの移動と共に
、矢印のように可動するようになっている。受光素子４
ａ、４ｂからの各出力は、それぞれ増幅器５ａ、５ｂを
介し、パルス発振器ｌと同期する同期検波回路６ａ、６
ｂにより不要な外光成分が除去され、次段の積分器７ａ
、７ｂに入力される。

、＝ノ積分器７ａ、７ｂの出力Ｓａ、　Ｓｂは、第４図
（１）に示すように時間ｔの経過と共に次第に上昇する
。この場合に、図示のように例えばＳａ＜Ｓｂで受光素
子４ｂに入射されるスポット光の光強度が、受光素子４
ａに入射されるスポット光のそれよりも極めて大きな状
態であれば非合焦である。

また、合焦状態であれば出力Ｓａ、　Ｓｂとの差は殆ど
なく、Ｓａ血Ｓｂとなる。積分器７ａ、７ｂからの出力
Ｓａ、　Ｓｂは、更に両方を加算する加算器８、再出力
Ｓａ、　Ｓｂの差の絶対値を求める減算器９に入力され
、これらの加算器８、減算器９の出力はそれぞれ所定の
閾値Ｖ！、Ｖ２　（Ｖｌ＞Ｖ２）を持つコンパレータ１
Ｏ１１１に入力され、これらのコンパレータ１０．１１
の出力はそれぞれ演算処理回路１２に接続されている。

第４図（ｂ）は加算器８の出力を示し、この出力Ｓａ＋
Ｓｂは時間りと共に次第に増加してゆき、閾値Ｖｔに達
する時間ｕでコンパレータ１ｏはＨレベルを出力する。

（Ｃ）は減算器９の出力であり、出力１ｓａ−９ｂｌが
時間ｔと共に次第に増加し、閾値ｖ２に達する時Ｌ’ｌ
ｔ２でコンパｌ／−夕１１はＨレベルを出力する。これ
らの出力Ｈレベルは、演算処理回路１２において何れの
時間が早く入力又はどれだけ早く入力されるかの判定に
用いられる。

例えば、ｌ　５ａ−Ｓｂｌ　＝Ｖ２となる時間ｔ２の方
が時間ｔ１よりも早く入力される場合には、５ａ＝Ｓｂ
の関係が崩れているとき、即ち非合焦状態である。また
、１ｓａ−Ｓｂｌ＝Ｖ２となる前に、Ｓａ＋　Ｓｂ＝　
Ｖｌとなる時間ｔ１の方が早い場合には、５ａ＝ｉｐＳ
ｂに近い状態であり合焦状態に近いと判断できる。

以上の説明は次のように換言することもできる。即ち、
第５図に示すように先ずＳａ＋Ｓｂが閾値ｖ１に達した
時間ｔ１を検出し、この時間ｔ１における１ｓａ−３ｂ
ｌのレベルを判定する。そして、ｌ　５ａ−９ｂｌ＞Ｖ
２テあれば非合焦であり、１ｓａ−Ｓｂｌ＜ｖ２のとき
は合焦と判定するのである。

しかし、このような従来のアクティブ方式の２素子出力
の差動型の自動焦点調節方式には、次に説明する大きな
欠点がある。即ち、従来方式においては、近距離でかつ
高反射率の被写体を測距したときに、受光素子４ａ、４
ｂの出力が非常に大きくなるため、増幅器５ａ、５ｂの
増幅特性が飽和して、非合焦であるにも拘らず２つの積
分器７ａ、７ｂの出力が等しくなり、撮影レンズを動か
すモータが停止してしまうという問題がある。

この問題を解決するために、増幅器５ａ、５ｂの増幅ゲ
インを可変とし、近距離ｅ高反射率の被写体に対しては
ゲインを低くする方式が提案されている。ところが、ゲ
インの切換わり時には、２つの増幅器５ａ、５ｂのゲイ
ンバランスが回路の定数誤差によって若干ずれることに
なる。また、ゲインが変わり積分器７ａ、７ｂの入力レ
ベルが変化し積分時間が変化するため、積分器７ａ、７
ｂの出力のＳ／Ｎ比が変化する。これらの理由により、
ゲインの切換わり時にモータ制御が不安定になり、撮影
レンズが寸動するなどの欠点がある。

従来例によるゲイン切換の切換線図を第６図に示し、縦
軸は積分値が所定出力に達するときの発光パルス数であ
る。受光素子４ａ、４ｂにより検出される受光光量Ｒが
、Ｒ＜Ｒ１ではゲインを６４倍に設定し、Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ
２では８倍に、Ｒ２＜Ｒでは１倍に設定している。一般
に、受光素子４ａ、４ｂにより得られる出力信号にはノ
イズが重畳しており、被写体の距離、反射率が一定であ
っても、受光光量Ｒは時間的に微小量変動する。このた
め２ゲインの切換条件下にある被写体に対して受光光量
が僅かに変化するとゲインが煩雑に切換わり、前述のゲ
インバランスの変化、積分時間変化によりモータ制御が
不安定となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、受光素子出力の増幅器ゲインを可変に
すると共に、その切換え時に切換レベルにヒステリシス
特性を持たせモータ制御の安定化を図る自動焦点検出方
法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、被写体に
向けてスポット光を投光する投光手段と、該スポット光
の被写体からの反射光を受光する一対の受光手段と、該
一対の受光手段からの信号をそれぞれ積分する精分手段
とを有し、前記一対の受光手段からの出力信号に基づい
て自動焦点検出を行う検出方法において、前記受光手段
からの出力信号を増幅する場合に２その増幅ゲインを被
写体からの反射光の受光光量に応じて切換え、その切換
レベルに受光光量の増加時と減少時とでは異なる値をと
るヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする自動焦
点検出方法である。

［発明の実施例］ 本発明に係る方法を実現するための構成を、第１図、第
２図に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。なお、
第３図と同一の符号は同一の回路素子を示し１重複する
説明は省略する。

受光素子４ａ、４ｂの出力はそれぞれ増幅器２０ａ、２
０ｂ、同期検波回路６ａ、６ｂ、積分器７ａ、７ｂを経
て、加算器８及び減算器９に入力される。加算器８、減
算器９の出力はそれぞれコンパレータ１０，１１を介し
て演算処理回路１２に接続されている。演算処理回路１
２から時間計測用計数回路２１に出力がなされ、計数回
路２１の出力は閾値回路２２を経てゲイン比較演算回路
２３に接続されている。そして、ゲイン比較演算回路２
３の出力はゲイン設定回路２４ａ、２４ｂを介して増幅
器２０ａ、２０ｂにそれぞれ接続されている。また、演
算処理回路１２の出力により積分器７ａ、７ｂの動作を
制御するスイッチ２５ａ、２５ｂが作動するようにされ
、同時に演算処理回路１２から計数回路２１のスタート
端子Ｓに出力が送られるようになっている。コンパレー
タ１０の出力は計数回路２１のリセット端子ｒに入力さ
れ、演算処理回路１２には自動合焦開始スイッチ２６が
接続されており、演算処理回路１２からゲイン設定回路
２４ａ、２４ｂに信号が出力されるようになっている。

受光素子４ａ、４ｂからの出力を増幅する増幅器２０ａ
、２０ｂは、共に増幅ゲインが切換可能な増幅器である
。そして、これらのゲインは演算処理回路１２からの指
令によりゲイン設定回路２４ａ、２４ｂを介して、それ
ぞれ互いに同じ値を保持しながら可変制御される。一方
、積分器７ａ、７ｂの積分動作は演算処理回路１２から
の信号により制御され、スイッチ２５ａ、２５ｂのオフ
と共に開始し、同時に計数回路２１がスタートする。

コンパレータ１０の出力がＨレベル、即ち積分値の和Ｓ
ａ＋Ｓｂの出力が所定の閾値ｖ１を超えたとき、つまり
時間ｔ１でＨレベル信号を出力し、この信号により計数
回路２１が計数を停止する。計数回路２１では時間ｔ１
を計測し、この時間ｔ１を所定のタイミング時間ｔａ、
　ｔｂ　（ｔａ＜ｔｂ）と比較する次段の閾値回路２２
では、時間ｔ１が０−ｔａ間にあるときはモード■、時
間ｔ１がｔａ−ｔｂ間にあるときはモード■、時間ｔ１
がｔｂ以上のときはモードＩと判別する。この閾値回路
２２の出力はゲイン比較演算回路２３に入力され、増幅
器２０ａ、２０ｂのゲインが調整される。第１表はこの
ゲイン比較演算回路２３の動作区分である。

第１表 前回のゲイン　　Ｉ　　　　　Ｉ［１ １倍　　　そのまま　そのまま　８倍にｕｐ８倍　　１
倍にｄＯ賢ｎ　そのまま　６４倍にｕｐＢ４倍　　８倍
にｄｏｗｎ　　そのまま　そのまま即ち、このＷｒＪ１
表において、いま時間ｔ１がモード■のときはゲイン設
定回路２４ａ、２４ｂの出力によって、前回の測定時の
ゲインが例えば１倍のときはそのまま１倍を保ち、前回
が例えば８倍のときは１倍に、前回が６４倍のときは８
倍に、１ステツプずつダウンさせる。また、モード■の
ときは前回のゲインを今回もそのまま用い、モード■の
時は前回のゲインが１倍のときは８倍にアップし、前回
のゲインが８倍のときは６４倍にアップし、前回のゲイ
ンが６４倍のときはそのままのゲインを保持する。

このように本発明では、閾値ｖ１に達するまでの積分値
Ｓａ＋Ｓｂの積分時間が長いということは、受光素子４
ａ、４ｂの出力信号が小さく、Ｓ／Ｎ比が大きいことを
意味しているため、もし増幅器２０ａ、２０ｂの増幅ゲ
インに余裕があればアップさせるように制御する。また
、閾値ｖ１に達するまでの積分時間が短いということは
、受光素子４ａ、４ｂの出力信号が充分大きいというこ
とであり、既に増幅器２０ａ、２０ｂのゲインをアップ
して使用している場合には、ｌステップずつダウンさせ
ることになる。

しかしながら前述したように、受光光量の増加時と減少
時で切換レベルを同じ値とじて、増幅ゲインをアップし
たリダウンしたりするのでは、ゲイン切換時にモータ制
御が不安定となる。

本発明ではこれを解決するために゛、演算処理回路１２
からゲイン設定回路２４ａ、２４ｂへの指令により、第
２図に示すように増幅ゲインの切換レベルにヒステリシ
ス特性を持たせ、システムを安定化させるものである。

即ち、ゲインをダウンしてゆくときの切換レベルは受光
光量が稍々大きめの段階で行い、ゲインをアップしてゆ
くときの切換えは受光光量が稍々小さめの段階で行うよ
うにする。

第２図において、測距開始時に受光光量ＲがＲ（Ｒ１２
であればゲインは６４倍に設定され、この状態から被写
体条件が変化し、Ｒ１２＜　Ｒ＜Ｒ２２となるとゲイン
は８倍に変更される。このとき、Ｒが微小変動してもＲ
＜Ｒ１１とはならないようにＲ１１とＲ１２を設定しで
あるためゲインは安定的に８倍に保持される。そして、
被写体条件がＲくＲ１１となったときに始めてゲインは
６４倍に戻される。

なお、ゲインが６４倍から８倍に切換わるのは、発光パ
ルス数がＮ＜１８のときであり、このときの受光光量が
Ｒ１２である。逆に、ゲインが８倍から６４倍に切換わ
るのは１発光パルス数がＮ＞２５６のときで、このとき
の受光光量がＲ１１である。ゲインが８倍と１倍の間で
切換わるときも同様のヒステリシス特性を有している。

なお、このヒステリシスループの通過の仕方は逆であっ
ても、つまりゲインをダウンしてゆくときの切換えは受
光量が小さ目で行い、アップしてゆくときの切換えを太
き目で実施するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る自動焦点検出方法によ
れば、ゲイン切換え時に切換レベルにヒステリシスを持
たせることにより、撮影レンズの安定した駆ｗＪＪ動作
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明に係る自動焦点検出方法を実行する
ための一実施例を示し、第１図はそのブロック回路構成
図、第２図はゲイン切換線図であり、第３図は従来の信
号処理回路のブロック回路構成図、第４図、第５図はそ
の作動説明図、第６図は従来のゲイン切換線図である。 符号２は発光素子、４ａ、４ｂは受光素子。 ６ａ、６ｂは同期検波回路、７ａ、７ｂは積分回路、８
は加算器、９は減算器、１０．１１はコンパレータ、１
２は演算処理回路、２０ａ、２０ｂは増幅器、２１は時
間計測用計数回路、２２は閾値回路、２３はゲイン比較
演算回路、２４ａ、２４ｂはゲイン設定回路、２５ａ、
２５ｂ、２６はスイッチである。 ■　　　　　　０ 第２１ Ｒ１１ｌ：ｌ＋２　　　　Ｒ２１Ｒ２２受、ｔＬｔ（Ｒ
）第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被写体に向けてスポット光を投光する投光手段と、
   該スポット光の被写体からの反射光を受光する一対の受
   光手段と、該一対の受光手段からの信号をそれぞれ積分
   する積分手段とを有し、前記一対の受光手段からの出力
   信号に基づいて自動焦点検出を行う検出方法において、
   前記受光手段からの出力信号を増幅する場合に、その増
   幅ゲインを被写体からの反射光の受光光量に応じて切換
   え、その切換レベルに受光光量の増加時と減少時とでは
   異なる値をとるヒステリシス特性を持たせたことを特徴
   とする自動焦点検出方法。