JPS6240409A - 自動合焦装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、写真カメラあるいはビデオカメラ等の自動合
焦装置に係り、特に赤外光束などを被写体に投射し、そ
の照明点の反射光束を受光して合焦を得る能動形の自動
合焦装置に関する。

〔発明の背景〕

赤外光束を被写体に投射し、その照明点を受光光学系で
検出する所謂能動形の自動合焦装置は、特公昭４６−２
８５００号公報公報に示されているように、被写体上に
−・つの照明点を生じさせ、投射光学系と間を置いて設
けた受光レンズへ入射する上記照明点の反射光の入射角
度を距離環に連動した機構で検出して合焦動作を行なう
ようにしている。

このような方式の自動合焦装置では、撮影画面の２０〜
３０％程度の小さな範囲にある被写体にのみ合焦する性
質がある。従ってｊ彩画面すなわち視野の中にある小さ
な被写体に焦点を合わせようとする場合、投射光束の突
き抜は現象が生じ、合焦力１得られなくなる場合があり
、合焦動作が不確実で何重性に欠けるという問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の間順を解決し、測距範
囲すなわち合焦対象となる画角を拡大して、測距範囲内
の最至近の被写体に合焦する被写体選択性を備えた自動
合焦装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するためＫ、本発明は、被写体上に赤外
光束等の投射光学系より複数の照明点を生じさせ、照明
点毎の反射光の光量を検出し、その光量の最大のものを
検知することにより、測距範囲内の最至近の被写体に合
焦するようにした点に特徴がある。

本発明における上記反射光の受光系は、各照明点の反射
光を受光する受光レンズと、各照明点の結像位置に配置
した２分割受光素子よりなる複数の受光器とより構成さ
れる。これら各受光器のうち最大の出力を発生した受光
器を検知し、検知した受光器を、スイッチ回路を介して
２分割受光素子出力を比較する比較回路に導鎗、上記ス
イッチ回路の動作終了後は、受光器を２分割受光素子と
して甲い、受光器からみた照明点の位置変動量を、２分
割受光素子の差出力で検出し、その差出力を所定の値以
下とするように、受光器に連動した撮影レンズの距離環
を回動して合焦を行なうようにする。上記スイッチ回路
の有効期間を、スイッチ動作終了後合焦状態を検出し非
合焦状態となるまでの期間とすることで、合焦動作中に
別の照明点の被写体に位置変動が生じても、その影響を
受けないようにして被写体選択性を持たせている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図ｆａ）は、本発明による自動合焦装置の全体図で
あって、１は投射光学系、２は例えば赤外光を発光する
発光素子、３は受光レンズ、４は受光器、５は投射光束
、６は被写体上での照明点、７は反射光束、８は撮影レ
ンズの距離環、９はカメラ本体である、 Ｆ１図ｆｂｌは、第１ダ（ａｌＫおける投射光学系部分
の構成と動作詐明図であって、１は投射光学系、２は発
光素子、５は投射光束、６は被写体上での。

照明点である。°図において、投射光学系１は１枚の単
レンズを垂直方向に卵数（図の実施例では４つ）に切断
し、水平方向に平行移動させ、所定間隔を置いて固守し
たものからなる。

この様に構成した光学系では、単レンズを切断後、水平
方向に平行移動させる量をａとし、切断前のし、ンズの
焦点距離をＪとして、該レンズの焦点位置に発光素子２
を置くと、被写体）Ｋ生じる照明点６は、ａ　／　ｆに
ｙ写体までの距離ｌを乗じた間隔（ａ／ｆＸｌ）で水平
方向に並ぶ。また、照明点６の各々の大きさは、レンズ
切断前の大きさと同じである。

第１図（ｃ）は、汗１図（ａ）における受光器の構成図
であって、４は受光器、４．．４１，４１，４゜は受光
器４を構成する２分割受光素子列、４Ａ。

４Ｂは垂直方向に分割された２分割受光素子列４、〜４
４のそれぞれを構成する受光素子、Ｓは照明点６の結像
点である。

以下、第１図（ａ）、　（ｂｌ　、　（ｃ）により本発
明による自動合焦装置の動作を評明する。

第１図（ａ＋において、発光素子２より投射光学系１を
介して被写体に投射された赤外光は、被写体上に複数の
照明点６をつくる。この照明沖６からの反射光束７は受
光レンズ３を通り、受光レンズ３の焦点位置に水平方向
に４列配列され、垂直方向に分割された２分割受光素子
からぼる受光器４に入射する。この時、押明点６の各々
は、第１図（（１に示した受光器４の２分割受光素子列
４．。

４、．４．．４．の各々に結像点Ｓをつくる。受光器の
出力は被写体距離の逆数の２９に比例するから、４つの
拒明点のうちの１つの照明点が他の照明点よりも近くの
被写体上にある時、その結像ＡＳを受光し、た２分割受
光り予力、例えば４．の各受光素子４Ａと４Ｂの出力和
は、他の２分割受光素子列の各受光素子の出力和より大
きくなる。

一般に、被写体の反射率は３０〜７０％であるため、２
分割受光素子の出力の和は、主に首写体距離で決まる。

従って、受光器４上で上記出力和が最大の２分割受光素
子を検卸し、その２分割受光素子の出力差（例えば２分
割受光素子列４．が受光器４土でその４Ａの出力と４Ｂ
の出方の和が最大な云すときは出力差は４Ａの出力と４
Ｂの出力との差）を所定の値（基準＃）と比較して合焦
判定を行なうことにより、測距しようとする画角内の最
至近の枦写体に自動的に合焦させることができる、自動
合焦動作は、第１図ｆａ）に示した受光器４と距離環８
とを連動させる機構により、距離環の回動が受光器４を
垂直方向に上下移動させ、第１図（ｃｌに示した結像点
Ｓが２分割受光素子列、例えば４．の分割受光素子４Ａ
と４ＢＶＣ対して等しい７ｆｒｉ　９で結像する位置（
平衡位Ｖ）が合焦点であるとする本のである。

このように、２分割受光素子のうちの最大の出力のもの
が選択されるから、投射光束５０１つに突き抜けが生じ
、１１図（ｃｌに示す２亦割受光素子４ｔに結像点Ｓが
生じなくとも、合焦作用には何ら問題が生じない。

以下、即２図とＩＦ５図により本発−〇自動合焦装置の
回路動作を説明する。

第２図は本発明による自動合焦装置の信号処理回路例を
示すブロック図であって、５１〜５８は受光素子で、５
１と５２．５３と５４．５５と５６．５７と５８はそれ
ぞれ第１図（ｃｌ　Ｋ示した２分割受光素子列４．．４
．．４．．４．を構成する各分割受光素子に対応する。

５９〜６２は加減算回路、１１２〜１１９は同期検波及
び積分を行なう信号検出回路、１２０〜１２３は比較器
、７５はＯＲ回路、７６．７７は単安定マルチバイブレ
ータ、７８はＡＮＤ回路、１２゛４はラッチ回路、７９
はＮＯＴ回路、８０は合焦状態判定回路、８２〜８５は
スイッチ素子、９１〜９４は夫々°ラッチ回路１２４へ
入力する比較器１２０〜１２３の出力、９５〜９８はス
イッチ素子８２〜８５を制御するラッチ回路１２４の出
力、９９は合焦状態判定回路８０の入力端子、１００は
合焦状態判定回路８０のタイミングパルス入力、１０１
〜１０３は合焦状態判定回路８０の出力で１０１は合焦
判定出力。

１０２と１０３は距離環８（＃１図（ａ））への回動方
向指示信号出力、１０４〜１０７は受光素子の加算出力
（出力和）、１０８〜１１１は受光素子の鐵、３を出力
（出力差）、６３〜７０は信号検出回路１１２〜１１９
の出力、７１〜７４は夫々比較器１２０〜１２３の出力
、１２５，１２６は基準信号電圧Ｖｒｅｆ　を設定する
抵抗器、１２７は合焦信書出力で・ある。

また、か３図はｒ２図に示したフロック図の動作タイミ
ングチャートであって、横軸は時間、縦軸は各信号出力
である。

がν゛２図において、第１図（ｃｌにおける２分割受光
素子４．を受光素子５１〜５２、同じく２分割受光素子
４．を受光素子５３〜５４．２分割受光素子４．を受光
素子５５〜５６．２分割受光素子４゜を受光素子５７〜
５８で構成するっ説明のため、受光素子５５〜５６の出
力和１０６を検波し積分した信号検出回路１１６の出力
６５が他の信号検出回路の出力６３，６４．６６より短
い時間で、抵抗器１２５と１２６の分圧比と電源電圧Ｖ
ｃｃとで決まる基準電圧Ｖｒｅｆ　　に達した場合を考
える。

第３図はこの状態のタイムチャートを示す。信号検出回
路’１’　１６の出力６５が基準電位Ｖｒｅｆ　　に達
すると、比較器１２０〜１２３の出カフ１〜７４のうち
、出カフ３のみが低電位から高電位に変化する。正論理
のＯＲ回路７５の出力は、上記比較器１２２の出カフ３
の電位変化と同時に高電位になる。単安定マルチバイブ
レータ７６の出力は、ＯＲ回路７５の出力の立上りに同
期しており、非合焦状態ではＮＯＴ回路７９の出力は高
電位となっているので、ＡＮＤ回路７８の出力にパルス
が生じ、このパルスで比較器１２０〜１２３からラッチ
回路１２４への入力９１〜９４（比較器の出カフ１〜７
４）がラッチ回路１２４にラッチされる。

−なお、比較器１２０〜１２３の出力が２つ以上高電位
となる場合も考えられるため、比較器１２０〜１２３か
らの４人力に優先Ｊｉｌｔ位をつけ、上位の入力が高電
位ならば下位の入力を低電位と判断する機能をラッチ回
路１２４に持たせる。

比較器１２０　＋−１２３からの入力９１〜９４をラッ
チしたラッチ回路１２４の出力９５〜９８のうち、２分
割受光素子４．に対応する出力９７のみが高電位となる
。

スイッチ８２〜８５のうち、スイッチ８４はこの高電位
出力９７を受けて導通状態となり、分割受光素子５５，
５６の出力差を検波し積分した信号検出回路１１７の出
力６９が合焦状態判定回路８０の差入力端子９９に入力
されるっ合焦状態判定回路８０はこの差入力を、単安定
マルチバイブレータ７６の出力パルスより少し遅（れた
単安定マルチバイブレータ７７の出力）くルス屏でホー
ルドし、その値が所定の値に入っているか否かの判定を
行ない、所定の値に入っていたならば合焦出力１０１を
高電位として、ＡＮＤ回路７８をオフし、ＡＮＤ回路７
８からのその後のラッチパルスを禁する。上記ホールド
した使が所定の仙に入っていない場合は、合焦状態判定
回路８０は、距離環８に対して回動方向指示信号１０２
，１０３を出力し、距離環の回動により受光器４（第１
図）が垂直方向に移動して２分割受光素子４３の結像点
が移１１　した結果上記値が所定の値に入る（平衡状態
となる）と、合焦状態判定回路８０は合焦出力１０１を
高電位とし、上記と同様の動作が行なわれる。

一度合焦を出力した後、被写体の移動等で合焦状態から
非合焦状態になると、合焦出力１０１は低電位となり、
ラッチ回路１２４をリセットする。

以上、受光器４の断３列の２分割受光を子の出力和が他
の列の２分割受光素子の出力和に比べて大きい場合ＩＣ
ついて説明したが、その他の列の場合についても同様で
ある。

なお、合焦状態判定回路８０は、たとえば、単安定マル
チバイブレータ７７が入力された後、一定期間経過する
と、信号検出回路１１２〜１１９をリセットし、次の動
作周期に入るようにする。

〔発明の効果〕

以上絣明したように、本発明によれば、投写光学系より
被写体に検数の照明点を生じさせることで測距画角を拡
大し、かつ被写鉢土の照明点のうち、反射光景の最大の
ものを！択的に焦点調整に利用するため、測距画角範囲
の最至近の被写体に合焦する被写体選択性を有せしめて
確実な合焦制御を行なわせることができ、上記従来技術
の欠点を除いて優れた機能の自動合焦装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｔは本発明による自動合焦装置の全体図、第
１図（ｂ）は第１図（ａｌＫおける投射光学系部分の構
成と動作説明図、第１図１ｃ）は第１図（ａ）における
受光器の構成図、第２図は本発明による自動合焦装置の
回路例を示すブロック図、算３図は第２図に示したブロ
ック図の動作タイミングチャートであろう ｌ・・・・・・投射光学系、２・・・・・・発光素子、
３・・・・・受光レンズ、４・・・・・・受光器、５・
・・・・・投射光束、６・・・・・・照明点、７・・・
・・・反射光束、８・・・・・・距離環、９・・・・・
・カメラ本体、５１〜５８・・・・・・受光素子、５９
〜６２・・・・・・加減算回路、７５・・・・・・ＯＲ
回路、７６゜７７・・・・・・単安定マルチ回路、７８
・・・・・・ＡＮＤ回路、７９・・・・・・ＮＯＴ回路
、８０・・・・・・合焦状態判定回路、１１２〜１１９
・・・・・・信号検出回路、１２０〜１２３・・・・・
・比較器、１２４・・・・・ラッチ回路。 ゛：Ｌ＼− 丁　１　回 （ａ） １′１　　日 ｐ　　　　　　、。 ４　　　４ｍ　　　　ｌｘ　　　Ａ／ 才　２　図 ５り ？　３　記 ｎｕ　　　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測距すべき被写体に光束を投射する投射光学系と、投写
   した光束によつて被写体上に生じる照明点からの反射光
   を受光する受光器と、受光器の出力を処理して合焦信号
   を得るための信号処理回路とから成り、信号処理回路の
   出力信号によつて合焦機構に合焦動作を行なわせるよう
   にした自動合焦装置において、前記投射光学系は被写体
   上に複数の照明点を生じさせる構成を有し、前記受光器
   はその各々が２分割受光素子から成ると共に前記複数の
   照明点と対応して複数配置された受光素子列から成り、
   前記信号処理回路は前記複数の受光素子列の出力の最大
   値のものを検出し、かつ検出した受光素子列を構成する
   各２分割受光素子の出力信号量が平衡するように合焦機
   構に合焦動作を行なわせる信号を発生することにより、
   測距すべき画角を拡大して確実な合焦制御を可能とした
   ことを特徴とする自動合焦装置。