JPS6239722B2

JPS6239722B2 -

Info

Publication number: JPS6239722B2
Application number: JP55022324A
Authority: JP
Inventors: Eru Sutaufuaa Nooman; Jei Uiruwaadeingu Denisu
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1987-08-25
Also published as: DE3007700C2; US4249073A; DE3007700A1; JPS55118021A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動焦点装置に関するものである。

1978年６月５日付の未決の米国特許出願第
912688号（米国特許第4185191号）には、視野内
にある離れた物体に対して対物レンズを希望の正
しい焦点位置に位置させるために、スルー・ザ・
レンズ・カメラに使用できる距離決定装置が示さ
れている。この装置は見えている光景からの光を
受けるためにアレイ状に配置した電荷結合素子
（CCD）または、電荷注入素子（CID）のような
複数の小型検出器を用いている。それらの検出器
は対として配置され、各検出器対は対物レンズの
出口しぼりの視野を受けるように小さなレンズの
背後に配置される。ただし、各検出器対のなかの
一方の検出器は対物レンズの第１の部分からの光
を主として受け、他方の検出器は対物レンズの別
の部分からの光を主として受ける。その結果とし
て、見ている光景からの光分布パターンを示す２
つの類似するカーブが得られる。適正な焦点位置
においては、これら２つのカーブは一致するが、
カメラに対する物体の位置が変ると２つのカーブ
が相対的に動いてピントが外れた状況を示す。物
体が希望の焦点位置よりもカメラへ近づくと２つ
のカーブは第１の向きへ相対的に動き、物体が希
望の焦点位置よりもカメラから遠去かると２つの
カーブは第２の向きへ相対的に動く。したがつ
て、２つのカーブが相対的に動く向きを決定する
ことにより、希望の焦点位置を得るために対物レ
ンズを動かさなければならない向きを決定するこ
とができる。前記した未決の米国特許出願に開示
されている装置はこの向きは決定するものゝ、非
常に正確なピント合わせを必要とするカメラにお
いては、隣接する検出器対の間のピント外れを検
出する方法がないためにある程度の誤差が生ず
る。いいかえれば、隣り合う検出器対の間に正し
い焦点位置があると、光分布パターンが一方の側
にあることを示す１つの向きと、光分布パターン
が他方の側にあることを示す他の向きとを受ける
ために、装置は真の焦点位置の手前に停止する。
たとえば、焦点距離が50mmでf2のレンズを２枚
0.2mm隔てて置くと、結像面で１mm以上の焦点誤
差を生ずる。この誤差は多くの用途では許容でき
るが、非常に正確なピント合わせを必要とする用
途では許容できない。

本発明の装置は、前記した未決の米国特許出願
の検出器により発生される類似する２つのカーブ
を一致させるためにそれらのカーブを動かさなけ
ればならない向きを決定するように動作するばか
りでなく、検出器の間に存在する焦点位置を正し
く合わせることができる。本発明では、この向き
決定と、焦点位置の正合を、所定の点におけるカ
ーブの勾配に関連する積を得ることによつて行わ
れる。すなわち、その勾配に、それらの点におけ
る検出器の出力の値の差を乗じて得られる積をつ
くり、この積を所定の範囲にわたつて加え合わせ
て和の値を得ている。この和の値は、２つのカー
ブが一致した時にはほぼ零であり、２つのカーブ
が第１の向きに動いた時に負の値をとり、２つの
カーブが第１の向きとは逆向きに動いた時に正の
値をとる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図には、被写体が対物レンズの映像面にお
いて正しくピントが合つている時に、前記した未
決の米国特許出願の検出器によつて発生された光
の強さのパターンを表すカーブ１０が示されてい
る。前記した未決の米国特許出願における検出器
の前方におけるレンズは、カメラの対物レンズに
対して、フイルムと対物レンズの間の距離と同じ
距離の位置に置かれ、被写体からの同じ光の分布
パターンの少くとも一部を受ける。検出器アレイ
中の検出器は、カーブ１０を生ずるように、それ
らの検出器が受ける光の強さに従つて出力信号を
発生する。検出器アレイは１列の検出器対で構成
することができ、または平行な列あるいは交差列
のようないくつかの検出器列、もしくはその他の
形で構成できる。検出器列は、パターンの水平部
分に沿つて光を受けるように水平に配置すること
もできれば、パターンの垂直部分に沿つて光を受
けるように垂直に配置でき、あるいは被写体の対
角線に沿つて光パターンを受けるように対角線方
向に配置できる。１列かそれ以上の検出器を対角
線上に配置すると有利である。その理由は、対角
線方向の正常なパターンの繰り返えしは現実には
ほとんど起らないのに反して、杭のさくや森林の
ような垂直方向に広がる光景と、地平線や道路の
ような水平方向に広がる光景は、検出器アレイが
垂直方向または水平方向に配置されているといく
分困難を生ずるからである。検出器は被写体を完
全に横切つて延長して配置することができ、また
は利用できる全分布パターンの一部だけを受ける
ように配置することもできる。

第１図で、カーブ１０の縦座標は輝度で、カー
ブ１０は約40ニツトから約360ニツトまでの範囲
に延びているのがわかる。また、横座標は被写体
を横切るミリラジアンで表され、カーブ１０は０
から約375ミリラジアンまでの範囲に及んでいる
ことがわかる。輝度の大きさは光景の照明と、光
景を構成とともに変ること、および映像平面にお
ける光景の像の寸法はレンズの焦点距離とともに
変ることはもちろんである。第１図で、輝度は普
通に照明されている屋内の輝度と等しく、カーブ
の範囲は焦点距離が50mmのレンズの視野の約２分
の１である。

第１図には約150ミリラジアンと約300ミリラジ
アンとからそれぞれ垂直に延びる２本の破線１
２，１４が示されている。以下に行う説明を簡単
にするために、検出器アレイは第１０図に示すパ
ターンのうち150ミリラジアンから300ミリラジア
ンに至る含まれる領域を受けること、およびこの
領域の中に11対の検出器があることを仮定する。
実際には、検出素子の数は32対であつて、これら
の検出素子は長さが約５mmのアレイとして配置さ
れる。焦点距離が50mmのレンズの場合には、この
アレイは分布パターンを横切つて約100ミリラジ
アンにわたつて延びる。

第１図においては、１１対の検出器が等間隔で
配置され、カーブ１０に沿つて点２０，２１，２
２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２
９，３０において出力信号を発生し、それらの出
力信号の大きさはそれらの検出器がが受けた光の
量に対応するものと仮定している。点２０におけ
る輝度は約80ニツト、点２１における輝度は約
100ニツト、点２２における輝度は約180ニツト、
点２３における輝度は約160ニツト、点２４にお
ける輝度は約300ニツト、点２５における輝度は
約260ニツト、点２６における輝度は約280ニツ
ト、点２７における輝度は約200ニツト、点２８
における輝度は約140ニツト、点２９における輝
度は約140ニツト、点30における輝度は約100ニツ
トであることがわかる。第１図に示されているの
は、各検出器対の双方の検出器が同量の光を受け
て同じ大きさの出力信号を発生するように、対物
レンズの焦点が合つている時に存在する状況であ
る。

第２図は、被写体と対物レンズとの間の距離が
第１図の場合よりも大きい場合に存在する第１図
のパターンを示す。第２図にもカーブ１０が第１
図に示されているのと同じ位置に示されている。
このカーブ１０は検出器アレイ中の検出器対の１
つの検出器により検出された光分布パターンを表
す。カーブ１０の右側には、各検出器対の他の検
出器により検出された光の分布パターンを表すカ
ーブ１０′が破線で示されている。第１図に示さ
れているケースと同様に、各検出器対の１つの検
出器は点２０乃至３０に示されている大きさの出
力信号を発生し、各検出器対の他の検出器は点２
０′乃至３０′に示されている大きさの出力信号を
発生する。したがつて、第１の検出器対の第１の
検出器はほぼ同じ光を依然として受けるが、第１
の検出器対の第２の検出器は点２０′により示さ
れている光を受ける。第２図からわかるように、
点２０と２０′とにおける光度には約10ニツトの
差がある。すなわち、点２０′における光度は約
90ニツトであるのに対して、点２０における光度
は依然として約80ニツトである。同様にして、点
２１における出力を生ずる検出器により受けられ
る光度は依然として約100ニツトであるが、点２
１′における出力を生ずる検出器が受ける光度は
約80ニツトである。これは第２図に示す光の分布
パターン全体を通じて続けられ、検出器対の両方
の検出器により受けられる光の量がほぼ同じであ
る点２９，２９′のような点を除いて、この分布
パターンでは２つのカーブのうちの一方が他方よ
り高かつたり、あるいは低かつたりするパターン
をほとんどの場合にとる。

第３図には第１図に示されている分布パターン
を示すカーブ１０と、対物レンズと被写体との間
の距離が、第１図における場合のその距離よりも
短かい場合に生ずる、カーブ１０より左へ移動し
たカーブ１０″で表される第２の分布パターンと
が示されている。第３図では、点２０乃至３０で
検出器対の一方の検出器により受る光の量は第１
図におけるのと同じであるが、検出器対の他方の
検出器により受る光の量はずれて、点２０″にお
いては検出器は約100ニツトの光度を示す出力を
発生する。この光度は点２０における出力を発生
する検出器が受る光より約20ニツト低い。第２図
に示す場合と同様に、分布パターン全体を通じて
各検出器対により受る光の量の差は、検出器がほ
ぼ同じ光を受ける第３図の点２８，２８″のよう
な点を除き、分布パターン全体を通じて一般に異
なる。

第２図において、被写体を対物レンズから更に
遠去けたとすると、カーブ１０′はカーブ１０に
対してますます右へ移動し、各検出器対の検出器
により受ける光の量の差は変化する。第３図で、
被写体が対物レンズへ一層接近すると、カーブ１
０″はカーブ１０よりも更に左へ移動して、各検
出器対の各検出器により受ける光の量の差は変化
する。第２図におけるカーブ１０′はカーブ１０
に対して約20ミリラジアンだけ右へ移動している
のに、第３図におけるカーブ１０″はカーブ１０
に対して約20ミリラジアンだけ左へ移動するか
ら、点２０，２０″における検出器の出力の差
は、第２図における点２１と２１′における検出
器の出力の差と大きさが同じで、符号が逆である
ことも解る。いいかえれば、第２図の点２１と２
１′における光度の差は正の20ニツトであるのに
対して、第３図の点２０と２０″における光度の
差は負の約20ニツトである。第２図でカーブ１０
と１０′の間に生ずるこれらの正の差は最大値が
生ずる約220ミリラジアンまで一般に正を続け、
約220ミリラジアンの点からはカーブ１０と１
０′の間の差は負になり始める。同様に、第３図
においてはカーブ１０と１０′の間の差の負の値
が最大値が生ずる約210ミリラジアンの点まで続
き、それから後はカーブ１０と１０′の間の差は
一般に正となる。第２図と第３図においては約
150ミリラジアンから最大値になる点まではカー
ブの勾配は全体として正であり、最大値になる点
から後は300ミリラジアンまではカーブの勾配は
一般に負であることにも注意すべきである。これ
らのカーブの勾配が、カーブ１０とカーブ１０′
または１０″との間の差の符号が反転する点あた
りで正から負へ変ること、それによりパターンが
カーブ１０の右または左へ移動したか否かを決定
して焦点を正しく合わせるためにカメラの撮影レ
ンズを被写体に対してどのような向きに動かすか
を決定するための手段となること、は事実であ
る。たとえば、第２図で、約150ミリラジアンか
ら約220ミリラジアンまで全体として正である勾
配に、点20乃至25における検出器の出力の差を乗
ずるものとすると、ほとんどの場合に正の勾配に
正の差を乗ずることになるから、得られる結果は
一般に正になる。同様に、第２図で約220ミリラ
ジアンから300ミリラジアンまではカーブ１０と
１０′の勾配は一般に負で、その間の差も一般に
負であるから、カーブ全体として勾配と出力の差
との積は一般に正である。一方、第３図で約150
ミリラジアンから約210ミリラジアンの間はカー
ブ１０と１０″の勾配は一般に正で、その間の差
は一般に負であるから、両者の積は一般に負であ
る。同様に、約210ミリラジアンにおける最大値
から約300ミリラジアンにおけるカーブの残りの
部分まではカーブ１０，１０″の勾配は一般に負
であるが、検出器の出力の差は一般に正であるか
ら、両者の差はやはり負である。第３図のパター
ン全体を通じてカーブの勾配と差との積は一般に
負であり、これに対して第２図のパターンにおけ
る同じ積は一般に正であることがわかる。

第２図の場合におけるよりも被写体をカメラの
撮影レンズから更に遠くへ動かすものとすると、
カーブ１０′は更に右へ動き、中間の点まではカ
ーブの勾配は一般に正であるが、カーブに沿う
種々の点における値の差も一般に正であり、最大
値の後はカーブの勾配は一般に負で、カーブ上の
点における値の差は一般に負である。同様に、第
３図で、被写体をカメラへ更に近づけるものとす
ると、カーブ１０″は更に左へ動くが、最大値を
とる点まではカーブの勾配は一般に正であり、カ
ーブ１０と１０″との値の差は一般に負であり、
最大値を過ぎた後はカーブの勾配は一般に負、カ
ーブの値の差は正である。

したがつて、検出器に入射する光の量の分布パ
ターンの勾配を検出する手段と、それらの検出器
により発生されたカーブに沿う点における値の差
を検出する手段と、検出した勾配と値の差とを掛
け合わせて加え合わせる手段とを設けることによ
り、撮影レンズを動かす向きを決定する手段が得
られる。更に詳しくいえば、カーブの勾配の関数
と、検出器の出力の差の関数との積が第１図の符
号（たとえば、第２図で正）である時は、２つの
カーブを一致させるためには撮影レンズを被写体
へ向けて、かつフイルムから遠去かる向きへ常に
動かさなければならず、一方、カーブの勾配の関
数と差の関数との積が逆の符号（たとえば、第３
図で負）の時には、焦点が正しく合つた状態を得
るために、撮影レンズをフイルムへ向けて、かつ
被写体から遠去かる向きへ常に動かさなければな
らない。

カーブの勾配の関数である値を得る１つの便利
な方法は、隣接する検出器により検出された値の
引き算を行うことである。たとえば、第２図で、
カーブ１０上の点２０における出力値を点２１に
おける出力値から差し引くと負の値が得られ、点
２２における検出器の出力を点２１における検出
器の出力から差し引くと負の値が得られる。この
結果はカーブ１０上の点２０から２４における正
の勾配に対して同様に得られる。ただし、点２２
と２３の間では正の値が得られて、その部分では
勾配が負であることを示す。とくに信号中に多く
の高周波成分が含まれる場合のような例外はある
が、点２０から２４までは一般的な傾向すなわち
低周波成分は正であるから、点２０から２４まで
の隣り合う点における値の差の和は一般に正であ
る。同様に、点２４から３０までは、隣り合う点
における値の差は正となつて、それらの点の間で
はカーブの勾配が負であることを示す。ただ、た
とえば点２５と２６の間のように差が負となる場
合もある。しかし、点２４から３０までの隣り合
う点における値の差は信号の低周波成分に従つて
一般に正であるから、それらの差の和も一般に正
である。したがつて、点２０から２４までの間に
おける隣り合う点の値の差の和は負であつて、そ
れらの点の間には正の勾配が存在することを示
し、点２４から３０までの間における隣り合う点
の値の差は正であつて、それらの点の間には低周
波成分に従う負の勾配を示す。したがつて、カー
ブ上の隣接する点における値の差に、それらの点
における検出器対の出力の差を乗じると、第２図
におけるカーブ１０上の点２０と２４の間では、
その積は負となる。その理由は、正の勾配を表す
負の値に差を表す正の値を乗ずるからである。同
様に、点２４から３０までは、負の勾配を表す正
の値に一般に負である差が乗ぜられるから、上記
の積は再び負となる。第３図では第２図とは逆の
状態が生じ、隣り合う検出器の出力の差に検出器
対の出力の差を乗じた時には一般に正の結果が得
られる。各検出器対の第１と第２の検出器の出力
をそれぞれ記号ａ，ｂで表し、各アレイに検出器
があるものとすると、ａ_o−ｂ_o（ｎは用いられる
検出器対の数）にａ_o−ａ_o+1を乗ずると前記した
積が得られる。第２図のカーブ全体にわたつてこ
の積は一般に負であり、第３図のカーブ全体にわ
たつてこの積は一般に正である。したがつて、焦
点を正しく合わせるためにレンズを動かす向きを
決定するためには、式の符号を決定する必要があるだけである。

(1)式はレンズを動かす向きの決定に用いて完全
に満足できるものであるが、両方のカーブの勾配
を考慮に入れるともつと高い確度を得ることがで
きる。両方のカーブの勾配を表す信号が式ａ_o−
ａ_o+1＋ｂ_o−ｂ_o+1により与えられるように、１つ
のカーブに沿う隣り合う検出器出力の差を他のカ
ーブに沿う隣り合う検出器出力の差へ加え合わせ
ることにより、同様のやり方で両方のカーブの勾
配の調査を行うことができる。同様に、一対の検
出器の出力の差を調べるのではなくて、二対の検
出器の出力の差を調べるならば、もつと高い確度
を得ることができる。たとえば、各場合にａ_o−
ｂ_oを単に調べる代りに、ａ_o−ｂ_o＋ａ_o+1−ｂ_o+1
を調べて差信号を得ると便利である。このような
状況の下においては、焦点を正しく合わせるため
にレンズを動かす向きを示す符号を有する全ての
式は下記で与えられる。

この式で第１項はカーブに沿う点の間の差を示
し、第２項は２つのカーブの勾配を示す。前記し
たのと同様なやり方で、差は、第２図の点２０か
ら２４までは一般に正であり、勾配係数は第２図
の点２４から３０までは一般に負であり、差係数
は一般に負であり、勾配係数は一般に正であるか
ら、第２図の場合には正味の和は一般に負であ
る。第３図では、点２０と２４の間では差係数と
勾配係数は共に一般に負であり、点２４と３０の
間ではこれら２つの係数は共に一般に正であつ
て、一般に正である和の結果を与える。

第４図は、被写体が正しい焦点位置から２つの
向きに動く時に、式(1)または(2)で与えられる和に
ついて得られる値のグラフである。このグラフで
縦軸は、たとえば第４図の右側で(2)式により示さ
れる和により得られる値を表し、横軸は一致点か
らの２つのパターンの変位、したがつて焦点のず
れの大きさを表す。第４図の点４０は、２つのパ
ターンの変位が第１図に示すようなものであつ
て、焦点が合つた状態にある時に和が零であるこ
とを示す。たとえば焦点を合わすべき被写体が第
２図に示すようにカメラからますます離れる向き
に動くにつれて、和の値は点４２，４４，４６で
示されるように一般に更に負となる。ある繰り返
えしパターンでは、焦点位置からの変位が大とな
るにつれて和の値は零へ向つて再び小さくなる
が、ほぼ全ての場合には、和の値の減少は変位が
非常に大きい時にだけ起る。まれなケースでは、
変位が非常に大きいと、和が実際に符号を変えて
誤つた出力を生ずるが、これは、主に高い周波数
成分を含んで、低周波成分をほとんど含まない異
常な繰り返えしパターンを含む非常にまれな状況
である。

したがつて、式(1)または(2)で示される和の符号
を検出することにより、カメラの撮影レンズを希
望の焦点位置へ動かす向きを指示するために使用
できる信号を発生することができる。

第５図は、カメラの撮影レンズを動かすための
希望の和信号を作るように、ａ_o，ａ_o+1等とｂ
_o，ｂ_o+1等に対する値をとり出すことができる回
路のブロツク図である。検出器アレイ６０がカメ
ラの撮影レンズである可動レンズ６１の右側に配
置される。検出器アレイ中の個々の検出器の出力
はケーブル６２により転送器６４へ与えられる。
転送器６４は単なるスイツチで、線６６を介して
信号を受けた時に動作して、線６２を介して与え
られる検出器の出力をケーブル７０を介してｍ段
シフトレジスタ６８へ転送する。

主クロツク７０がクロツク出力信号を線７４を
介してクロツク位相シーケンサ７６へ与える。ク
ロツク位相シーケンサ７６は３相パルス信号を線
７８を介してシフトレジスタ６８へ与える。アレ
イ６０の各検出器が受けた光の量を示す出力信号
はシフトレジスタ６８に貯えられ、クロツク位相
シーケンサ７６により第１のクロツク位相パルス
から発生されると、４つの信号ａ_o，ａ_o+1，ｂ
_o，ｂ_o+1が線８０，８２，８４，８６にそれぞれ
現われる。後で説明するように、それらの信号は
適切な順序で発生され、ａ信号は線８０，８２に
現われ、ｂ信号は線８４，８６に現われる。それ
らの信号を適切な順序で発生させるクロツク位相
シーケンサ７６からのパルスのことをここでは
「有効データパルス」と呼ぶことにする。最初の
有効データパルスが発生された後で、シーケンサ
７６からの次のクロツク位相パルスによつてｍ段
シフトレジスタ６８はｂ_oを示す出力を線８０に
発生し、ｂ_o+1を示す出力を線８２に発生し、ａ_o
_＋１を示す信号を線８４に発生し、ａ_o+2を示す信
号を線８６に発生する。これらの信号は順序が異
なる、すなわち、ａ信号が線８４，８６に現わ
れ、ｂ信号が線８０，８２に現われるから、情報
は有効ではなく、これらの信号を発生させたクロ
ツク位相シーケンサ７６からのパルスは有効デー
タパルスではない。クロツク位相シーケンサ７６
からの第３のパルスがシフトレジスタ６８へ与え
られると、その出力線８０，８２，８４，８６に
は出力ａ_o+1，ａ_o+2，ｂ_o+1，ｂ_o+2がそれぞれ現
われる。これらの信号は適切な順序であるから、
クロツク位相シーケンサ７６から発生された第３
のパルスは有効データパルスである。クロツク位
相シーケンサ７６から線７８へ与えられる１つお
きのパルスは有効データパルスである。いいかえ
れば、線８０にａ項を含ませ、線８２に線８０の
ａ項より１だけ番号の大きいａ項を含ませ、線８
４にｂ項を含ませ、線８６に線８４のｂ項より１
だけ番号の大きいｂ項を含ませるようなパルスで
ある。第６図についての説明に関連してわかるよ
うに、求められている勾配と差の決定には有効デ
ータパルスのみが用いられる。この動作は、線８
０が最後から１つ前すなわち（ｍ―１）番目の検
出器対の１つの検出器からの出力信号を与え、線
８２が最後すなわちｍ番目の検出器対のうちの１
つの検出器の出力信号を伝え、線８４が（ｍ―
１）番目の検出器対のうちの他の検出器の出力信
号を伝え、線８６が最後すなわちｍ番目の検出器
のうちの他の検出器からの出力信号を伝えるまで
の完全な１サイクルにわたつて続けられる。した
がつて、この実施例で11対の検出器を用いている
とすると、10個の適切な順序の信号を線８０乃至
８６に与える10個の有効データパルスが線78に与
えられることになる。線８０乃至８６はアルゴリ
ズム・プロセツサ９０へ接続される。第６図を参
照して後で説明するように、前記した(2)式の符号
を示す出力を線９２に生ずる。この出力は、焦点
を正しく合わせるためにレンズ６１を動かす向き
と指示する指示器９２′を動作させるために用い
ることができ、または可逆モータ９３を駆動する
ために用いることができる。この可逆モータ９３
は破線９４で示されている機械的な結合により、
正しい焦点位置までレンズ６１を矢印９５の向き
に自動的に移動させる。

有効データパルス、すなわち、クロツク位相シ
ーケンサ７６からの１つおきのパルス、は線９８
を介してアルゴリズム処理器９０へ与えられると
ともに、線９７を介してカウンタ９８へも与えら
れる。このカウンタ９８は有効データパルスの数
をカウントして、（ｍ−１）個の有効データパル
スが発生された後で出力パルスを線100に発生す
る。すなわち、11個の検出器を用いるこの実施例
では、各動作サイクル毎に10個の有効データパル
スが発生され、10個の有効データパルスが終つた
時にカウンタ９８は線１００にｍ−１個のパルス
を与える。それらのパルスは後で説明する目的の
ためにアルゴリズム処理器９０へ与えられる。次
の有効データパルス、すなわち、ここで説明して
いる実施例では11番目の有効データパルス、が発
生されると、シフトレジスタ６８の全ての内容が
アルゴリズム処理器９０へ与えられたことを示す
ｍ信号を線１０２に生じ、それでこのサイクルは
終る。このｍ信号は線１０４を介してアルゴリズ
ム処理器９０へ与えられるとともに、線６６を介
して転送器６４へも与えられるから、このサイク
ルが完了すると検出器アレイ６０の個々の検出器
の出力がｍ段シフトレジスタ６８へ再び転送され
る。

次に第６図を参照する。この図はアルゴリズム
処理器９０の回路図である。シフトレジスタ６８
からの出力ａ_oは線８０と抵抗１１０を介して演
算増幅器１１２の負入力端子へ与えられるととも
に、線１１４と抵抗１１６を介して第２の演算増
幅器１１８の負入力端子へ与えられる。増幅器１
１２，１１８はそれらの負入力端子へ与えられた
入力を加え合わせてその和を示す出力信号を生ず
るように接続される。

ａ_o+1信号は線８２と抵抗１２０を介して演算
増幅器１２２の負入力端子へ与えられるととも
に、線８２，１２８と抵抗１３０を介して演算増
幅器１１８の負入力端子へ与えられる。演算増幅
器１２２はその出力が入力信号ａ_o+1と大きさが
等しく、逆符号であるように、符号変換器すなわ
ちインバータとして機能するように接続される。
このインバータの出力は線１２４と抵抗１２６を
介して演算増幅器１１２の負入力端子へ与えられ
る。

線８２へ与えられるｂ_o信号は抵抗１３２を介
して演算増幅器１３４の負入力端子へ与えられる
とともに、抵抗１４２を介して演算増幅器１１２
の負入力端子へ与えられる。増幅器１３４もイン
バータとして機能するから、その出力である−ｂ
_o信号は線１３６と抵抗１３８を介して演算増幅
器１１８の負入力端子へ与えられる。

線８６に現われるｂ_o+1信号は抵抗１４６を介
して演算増幅器１４８の負入力端子へ与えられ
る。この増幅器１４８もインバータとして機能す
るように接続されるから、その出力は信号−ｂ_o+
_１であり、この信号は線１５０と抵抗１５２を介
して演算増幅器１１８の負入力端子へ与えられる
とともに、線１５２と１５４および抵抗１５６を
介して演算増幅器１１２の負入力端子へ与えられ
る。

演算増幅器１１２はａ_oを表す信号と、−ａ_o+1
を表す信号と、ｂ_oを表す信号と、−ｂ_o+1を表す
信号との４つの入力信号をその負入力端子に受け
る。したがつて、演算増幅器１１２の出力線１６
０に生ずる出力はａ_o−ａ_o+1＋ｂ_o−ｂ_o+1を示
し、この出力は線１６８を介して掛算器１６４へ
与えられる。

演算増幅器１１８はａ_oを示す信号と、ａ_o+1を
示す信号と、−ｂ_oを示す信号と、−ｂ_o+1を示す信
号との４つを入力信号として受けるから、出力線
１７０へ与えられるこの増幅器１１８の出力は、
ａ_o−ｂ_o＋ａ_o+1−ｂ_o+1を示す。この出力は線１
７２を介して掛算器１６４へ与えられる。この掛
算器１６４は線１６８と１７２を介して与えられ
た入力信号を掛け合わせて、（ａ_o−ｂ_o＋ａ_o+1−
ｂ_o+1）（ａ_o−ａ_o+1＋ｂ_o−ｂ_o+1）を示す出力を
線１７４に出力する。この出力はもちろん加える
べき(2)式を表す。

この出力は抵抗１８０を介してスイツチ１８２
の一方の端子へ与えられる。このスイツチの他方
の端子は線１８４を介して演算増幅器１８６の負
入力端子へ接続される。スイツチ１８２の入力線
９４へはクロツク位相シーケンサ７６から有効デ
ータパルスが与えられる。有効データパルスが入
力線９４へ与えられるたびにスイツチ１８２は導
通状態となり、掛算器１６４から線１７４を介し
て与えられる信号を演算増幅器１８６の負入力端
子へ与える。これにより、アルゴリズム処理器９
０へ与えられて有効データパルスを伝える信号、
すなわち、適切な順序にあるａ_o，ａ_o+1，ｂ_o，
ｂ_o+1を示す信号だけが用いられることになる。

演算増幅器１８６は線１８８に出力を与える。
線１８８と入力線１８４の間にコンデンサ１９０
が接続されているから、この演算増幅器１８６は
積分器として動作する。したがつて、増幅器１８
６の出力信号は線１７４に与えられる信号の負和
であるから、(2)式の希望の和を示す。この信号は
スイツチ１９２と線１９４を介して演算増幅器１
９６の負入力端子へ与えられる。この増幅器の出
力は線１９８へ与えられる。この線１９８と入力
線１９４の間にコンデンサ２００が接続され、し
かも演算増幅器１９６の入力端子には抵抗が接続
されていないから、この増幅器の出力はその入力
線１９４を介して与えられる入力信号の符号に応
じて、正または負の飽和値となる。スイツチ１９
２がオンになつている時だけ入力線１９４へ信号
が与えられる。スイツチ１９２は、ｍ段シフトレ
ジスタ９８から線１００を介して与えられる、ｎ
−１個の有効データパルスが完了したカウントを
示すパルスによりオン状態にされる。したがつ
て、線１７４に存在する全ての信号の加算が終つ
た時にスイツチ１９２はオン状態にされ、この信
号の符号は演算増幅器１９６の出力線１９８に現
われるパルスの符号を制御する。このようにし
て、この回路の動作がｍ−１回行われた後でスイ
ツチ１９２は閉じられ、動作サイクルの間に演算
増幅器１８６へ与えられた全ての信号の和を示す
増幅器１８６の和出力が入力線１９４へ与えられ
る。この和出力の符号は正または負である。この
和出力が正であれば出力線１９８に負の電位が現
われ、その和出力が負であれば出力線１９８に正
の電位が現われる。これらの電位信号は第５図の
モータ９３の制御回路へ与えられ、その符号に応
じてモータ９３を正しい焦点位置が得られる向き
へ回転させる。

正しい一致が得られるまでは線１９８に与えら
れる信号は正または負であり、しかもこれは検出
器対の間隔には依存しない。レンズが正しい位置
まで動かされるように、第４図の点４０のいずれ
かの側に式(1)または(2)の正または負の和が存在
し、これによつて従来の装置における困難は解消
される。

以上の説明から、カメラの撮影レンズまたはそ
の他の光学装置を希望の焦点位置へ動かすように
機能する信号を発生する装置が本発明により得ら
れたこと、および、動作サイクルが終つた時に線
１９４に正または負の信号が存在する限り、撮影
レンズが焦点位置へ向つて動かされるから、撮影
レンズの位置ぎめを極めて高い確度で行えること
がわかる。本発明の装置はその要旨を変更しない
限り種々変更して実施できる。たとえば、式を解く回路についてとくに説明したが、を解く回路は、同じ効果を得るように容易に構成
できる。光度分布パターンの勾配に関連するある
係数に、パターンに沿う種々の点における強さの
差を掛け合わせて、正しく焦点を合わせるために
必要な撮影レンズを動かす向きを示す符号を有す
る信号を発生するような、他の機能も利用するこ
とができる。第５，６図に示す回路においては、
クロツク、インバータ、積分器および足し算器な
どはそれらと同等の機能を発揮する論理回路に置
き換えることができることもわかる。以上の説明
はスルー・ザ・レンズ自動焦点装置に関連して行
つたが、被写体から２つの独立した検出器アレイ
へ光を導くのに２つの光路を利用する自動焦点カ
メラにこの同じ原理を適用することもできる（米
国特許第4002899号参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図は被写体が正しい焦点位置にある時の検
出器により発生された空間分布パターンを示すグ
ラフ、第２図は第１の向きにピントが外れている
ことを示す第１図のパターンに類似し、かつ互い
にずれている２つのパターンのグラフ、第３図は
第２図におけるのとは逆向きにピントが外れてい
ることを示す第１図のパターンに類似し、かつ互
いにずれている２つのパターンのグラフ、第４図
は種々のピント状態に対する、勾配に関連する関
数と、差に関連する関数とを掛け合わせて得られ
た積の種々の和を表す点で得られたグラフ、第５
図は１つのパターンの他のパターンに対する変位
の向きを決定する回路のブロツク図、第６図は第
５図のアルゴリズム処理器の回路図である。６０……検出器アレイ、６１……レンズ、６８
……シフトレジスタ、７６……クロツク位相シー
ケンサ、９０……アルゴリズム処理器、９８……
カウンタ、１６４……掛算器。

Claims

【特許請求の範囲】１光景の第１と第２の光パターンを生ずるレン
ズ要素と、第１の光パターンに応答してその第１
の光パターンに従う第１の出力信号を発生する第
１の光検出器と、第２の光パターンに応答してそ
の第２の光パターンに従う第２の出力信号を発生
する第２の光検出器とを含み、前記第１の出力信
号と前記第２の出力信号は類似しており、レンズ
要素が正しい焦点位置にある時は互いに第１の位
置にあり、レンズ要素が第１の側で正しい焦点位
置から離れて動くと第１の出力信号と第２の出力
信号は第１の位置から離れて第１の向きへ動き、
レンズ要素が第１の側とは反対の第２の側で正し
い焦点位置から離れて動くと第１の出力信号と第
２の出力信号は第１の位置から離れて第１の向き
とは逆の第２の向きへ動く、自動焦点装置におい
て、第１と第２の出力信号のうちの少くとも１つ
の出力信号の一部の勾配を検出し、その勾配に従
つて第１の結果信号を発生する要素と、第１の出
力信号と第２の出力信号との大きさの差を検出
し、その差に従つて第２の結果信号を発生する要
素と、第１の結果信号に第２の結果信号を掛け合
わせて積信号を発生する掛算要素とを備え、前記
積信号は、第１の出力信号と第２の出力信号が第
１の位置から第１の向きに離れている時には第１
の符号を有し、第１の出力信号と第２の出力信号
が第１の位置から第２の向きに離れている時には
第２の符号を有することを特徴とする自動焦点装
置。２光景からの光の焦点を合わせるためのレンズ
要素と、第１の検出要素と、第２の検出要素とを
含み、レンズ要素は光景のほぼ同一の第１と第２
の光パターンを生じ、第１の検出要素は第１の光
パターンを受けて第１の波形を有する第１の出力
信号を発生し、第２の検出要素は第２の光パター
ンを受けて第１の波形とほぼ同一の第２の波形を
有する第２の出力信号を発生し、第１と第２の波
形は、レンズ要素が光景からの光を第１の位置に
集束させる時に、第１の相対位置を占め、レンズ
要素が光景からの光を第２の位置に集束させる時
に、第１の相対位置の１つの側の第２の相対位置
を占め、かつ、レンズ要素が光景からの光を第３
の位置に集束させる時に、前記１つの位置の側と
は反対の第１の相対位置の側の第２の相対位置を
占める、自動焦点装置において、第１と第２の波
形を受けるために第１と第２の検出要素に接続さ
れて、第１と第２の波形のうちの少くとも１つの
波形の一部の勾配の関数である第１の結果信号
と、第１と第２の波形の大きさの差の関数である
第２の結果信号とを発生する受信要素と、第１と
第２の結果信号を受けるために前記受信要素に接
続され、第１と第２の結果信号の関数を示す第３
の結果信号を発生する掛算要素とを備え、第３の
結果信号は、第１と第２の波形が第１の相対位置
を占める時は通常はほぼ零であり、第１と第２の
波形が第２の相対位置を占める時は第１の符号を
有し、第１と第２の波形が第３の相対位置を占め
る時は第１の符号とは逆の符号を有することを特
徴とする自動焦点装置。３第１のアレイ中に配置されるｍ個の光検出器
a₁，a₂，a₃……ａ_nと、第２のアレイ中に配置さ
れるｎ個の光検出器b₁，b₂，b₃……ｂ_oと、被写
体からの光を第１と第２のアレイへそれぞれ送る
ための可動光伝送要素と、分析要素と、掛算要素
とを組合わせて備え、前記ｍ個の各光検出器は受
けた光を示す大きさの出力を発生し、第１のアレ
イの光検出器の個々の出力のグラフが第１のカー
ブを形成し、前記ｎ個の各光検出器は受けた光を
示す大きさの出力を発生し、第２のアレイの光検
出器の個々の出力のグラフは第２のカーブを形成
し、前記可動光伝送要素が第１の位置にある時は
第１と第２のカーブは第１の相対位置を占め、第
１と第２のアレイの対応する添数字を有する検出
器はほぼ等しく、前記可動光伝送要素が第１の位
置から第１の向きまたは逆の向きに動くと、第１
と第２のカーブが第１の相対位置から第１の向き
または逆の向きに変り、第１と第２のアレイのう
ちの少くとも１つのアレイの検出器の個々の検出
器の大きさが変化し、前記分析要素は光検出器の
出力を受けるために前記第１と第２のアレイに接
続されて、第１と第２のカーブのうちの少くとも
１つのカーブの勾配の関数である第１の結果信号
を発生し、かつ第１のアレイからの少くとも１つ
の検出器の出力の大きさと第２のアレイからの対
応する添数字を有する検出器の出力の大きさとの
差を示す第２の結果信号を発生し、前記掛算要素
は第１と第２の結果信号を受けるために前記分析
要素に接続されて、第１と第２の結果信号を積を
示す積出力信号を発生することを特徴とする自動
焦点装置。