JPS624690B2

JPS624690B2 -

Info

Publication number: JPS624690B2
Application number: JP54076578A
Authority: JP
Inventors: Harumi Aoki; Yoshio Sawada
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1987-01-31
Also published as: US4326127A; JPS561022A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は被写体像のコントラストが焦点整合時
に最大になるという性質を利用して自動的に焦点
検出を行う装置に関する。

レンズで結像される被写体の光学像は焦点整合
時にその像の明暗の差、すなわちコントラストが
最大になるという性質を持つている。これは被写
体像の各空間周波数における光強度（パワースペ
クトル）が焦点整合時に最大になるために起こる
現象であり、この現象を捕えてコントラストの最
大位置を検出出来れば焦点を検出することが出来
る。この現象を利用した自動焦点調節装置は過去
に多数考案されている。

コントラスト情報を検出する方法の一つとし
て、近年、自己走査型光電素子を用いる方法が考
案された。これは複数個の微小な光電素子と走査
回路が組み込まれた自己走査型光電素子を光学結
像面に配設し、光学像を電気的に走査することに
よつて、その光学像のコントラスト情報を抽出す
る方法である。その自己走査型光電素子の出力信
号からコントラスト情報を抽出する電気的処理の
方法もこれまで数多く考案されてきている。その
内、本願と同一出願人に係る特願昭53−107354や
特願昭53−164960には、自己走査型光電素子の
個々の微小光電素子の出力を一旦保持し、その保
持した出力と隣接あるいは近傍にあるもう一個の
微小光電素子の出力との差分出力を順次取り出し
ていき、その差分出力を光学像のコントラスト信
号とする装置が記載されている。その装置は従来
の微分回路を用いた光学像の微分値を抽出する方
法よりも数多くの長所を備えている。（その装置
の検出法を以下「差分出力検出法」と呼んでお
く。）その差分出力検出法では、光学像のコントラス
トが低くなると、差分出力の絶対値が小さくな
る。その変化を捕えることにより自動焦点検出が
可能になるのであるが、光学像の平均照度が変化
すると、その差分出力を変動してしまう。一方、
自己走査型光電素子は走査速度を一定とすると、
光量に対する光電出力のダイナミツクレンジが余
り広くないために、その出力が飽和したりノイズ
レベルに等しくなつたりして差分出力を検出出来
なくなることがある。それらの二つの問題を同時
に解決するために、自己走査型光電素子に入射し
た光学像の平均照度に応じてその光電素子の走査
速度を変化させる方法が考案された。すなわち、
それは光学像が平均的に明るくなれば走査速度を
大きくし、暗くなれば走査速度を小さくすること
によつて光電特性のダイナミツクレンジを広げ、
同時に、平均照度が変化することによる前記差分
出力の変動を防止するものである。その平均照度
の検出には自己走査型光電素子の近傍に置かれた
１個の光電変換素子が用いられている。（その素
子を以下「平均照度検出素子」及びその方法を
「照度補償法」と呼んでおく。）しかし、その平均照度検出素子を用いた照度補
償法を前記差分出力検出法に適用すると、光学像
が静止状態にあれば平均照度の変化に不変な差分
出力が得られるが、光学像が光軸に直角方向に移
動すれば差分出力が変動する。一般のカメラでは
手で持つて撮影することが多く、被写体も動きの
あるものが多く、更に被写体の明るさの範囲は相
当に広い。そのために、自己走査型光電素子を用
いた焦点検出装置を一般のカメラに適用すると、
前記照度補償法を用いても出力が変動するという
不都合が生じてしまう。

本発明の目的は斯かる欠点を解消し、自己走査
型光電素子を用いて２個の微小光電素子の差分出
力を抽出する方法の特徴を活したまま、被写体の
明るさの変化による出力変動がなく、且つカメラ
操作時の手振れの影響や動きのある被写体による
出力変動もない焦点検出装置を提供することにあ
る。もう一つの目的は光量に対する光電特性のダ
イナミツクレンジを広げることにより、暗い被写
体や非常に明るい被写体に対しても十分なコント
ラスト信号が得られる装置を提供することにあ
る。

以下、図面に従い本発明を詳細に説明する。

第１図は従来の「照度補償法」を「差分出力検
出法」に適用した焦点検出装置の一構成例であ
る。被写体１はレンズ２によつて自己走査型光電
素子３上に結像される。その自己走査型光電素子
３と同一の面内に平均照度検出素子４が配設され
ている。平均照度検出素子４から出力される光電
流は電流−電圧変換回路５によつて電圧出力に変
換され、その電圧変化は周波数変換回路６によつ
て周波数変化に変換される。次にその出力がクロ
ツクパルス発生回路７によつて周波数が変化する
パルス列に変換される。このパルス列が駆動回路
８に入力され自己走査型光電素子３を駆動する走
査パルスとなる。自己走査型光電素子３によつて
被写体像が光電的に走査され、被写体像の照度分
布に対応した時系列光電出力が抽出される。その
時系列光電出力から適当な差分出力検出回路９に
よつて被写体像のコントラスト信号が抽出され
る。その差分出力検出回路９には例えば前記特願
昭53−107354や特願昭53−164960に記載された回
路が利用出来る。その装置の光電変換素子部の形
状の一例を第２図に示した。光電素子基板１０上
に１１ａ〜１１ｚの複数個の微小光電素子群が配
置され、その近傍に１個の平均照度検出素子１２
が置かれている。その微小光電素子群と図示しし
ていない走査回路とで自己走査型光電素子が構成
されている。その装置では被写体像の平均的な明
るさが増せば、自己走査型光電素子３を速い速度
で駆動することが出来るので、光電特性のダイナ
ミツクレンジを広げることが出来、且つ被写体像
の平均的明るさの変化に無関係なコントラスト信
号を得ることが出来る。

しかし、その平均照度検出素子４，１２上に結
像される被写体像が被写体の動きやカメラ操作時
の手振れ等によつて振動すると、その光電出力も
変動する。第３図にエツヂ状の被写体像１４が平
均照度検出素子１２上で移動して被写体像１５と
なる状態を模式的に示している。このような振動
があると、被写体のコントラスト分布及び平均輝
度が変わらなくても、平均照度検出素子１２の出
力は変動してしまい、自己走査型光電素子の走査
速度も変動して結果的にコントラスト信号が変動
する。第４図はその装置で差分出力検出回路９に
前記特願昭53−107354の回路を用いた場合のコン
トラスト信号抽出過程を模式的に示している。Ａ
図は走査周期T₁，T₂内の自己走査型光電素子の
離散的光電出力を表わしている。点線は被写体像
の照度分布を示し、T₁よりT₂の方が焦点合致位
置に近い像であることを表わしている。Ｂ図は隣
接微小光電素子間の差分出力の絶対値を表わして
いる。一走査周期内のその差分出力の尖頭値がＣ
図の如く次の走査周期内の同尖頭値が現われるま
で保持される。このようにして得られるコントラ
スト信号は前述の如く、被写体の運動等によつて
平均照度検出素子４，１２の光電出力が変動する
とそれに伴つて変動する。第５図にその変動の様
子を模式的に示している。ア図は被写体の運動や
カメラ操作時の手振れの影響で平均照度検出素子
４，１２の出力が変動している様子を表わして
いる。イ図はコントラスト信号を表わす微小光電
素子間の差分出力ΔＶを示している。ΔＶは一点
鎖線１６の如く、被写体のコントラスト分布が一
定である限り一定値を示すことが望ましいが、出
力が大きくなるとΔＶは小さくなつてしまう。

本発明は上記の装置の如く微小光電素子群の光
電出力を利用し、しかも以上の如き被写体像の振
動によるコントラスト信号の変動が起こらず、且
つ被写体の平均的明るさの変化の影響を受けない
コントラスト信号を抽出する装置を提供する。第
６図に本発明を実施した装置の構成例を示してい
る。

被写体１７はレンズ１８によつて自己走査型光
電素子１９上に結像される。自己走査型光電素子
１９の近傍に平均照度検出素子２０が配設され、
被写体像の平均照度に対応した光電流が抽出され
る。その光電流は電流−電圧変換回路２１によつ
て電圧出力に変換され、その電圧変化は周波数変
換回路２２によつて周波数変化に変換される。次
にその出力がクロツクパルス発生回路２３によつ
て周波数が変化するパルス列に変換される。その
パルス列は駆動回路２４に入力され、自己走査型
光電素子１９を駆動する走査パルスとなる。この
走査パルスを発生する方法は第１図に示した装置
と同じであるが、これは自己走査型光電素子の光
電特性のダイナミツクレンジを広げるために設け
られているだけであり、本発明の装置では必ずし
も必要でなく、その走査パルスの周波数を固定し
ても作動する。自己走査型光電素子１９は被写体
像の照度分布に対応した離散的な時系列信号を発
生する。その離散的時系列信号は増巾回路２５に
よつて増巾され、２つのサンプルホールド回路２
６，２７に同時に入力する。第１のサンプルホー
ルド回路２６は１個おきの微小光電素子の離散的
出力を保持する。第２のサンプルホールド回路２
７は第１のサンプルホールド回路２６の出力波形
よりも自己走査型光電素子の走査パルス１個分だ
けずらして、同じく１個おきの微小光電素子の離
散的出力を保持する。次に、その２個のサンプル
ホールド回路２６，２７の出力信号は２分され、
一方は差分回路２８によつて両者の出力の差に相
当する波形に変換される。もう一方は加算回路２
９によつて両者の出力の和に相当する波形に変換
される。差分回路２８の出力は絶対値回路３０に
よつて正の波形に変換される。割算回路３１はそ
の絶対値波形を前記加算波形で割り算した波形を
出力する。その割算波形の一走査周期内の尖頭値
が尖頭値検出回路３２によつて抽出され、次の走
査周期内の同尖頭値が現われるまで保持される。
その尖頭値波形がコントラスト信号となる。

上述の装置では隣接微小光電素子間の光電出力
差を光電出力和で割つた量をコントラスト信号と
している。そのために、そのコントラスト信号が
尖頭値を示す一対の微小光電素子上で被写体像の
平均照度が変化しても、抽出されるコントラスト
信号の値は変わらない。従つて、第１図に示した
装置の如く、平均照度検出素子で被写体の平均輝
度の増減を補償する必要はなく、自己走査型光電
素子だけで正しいコントラスト信号が得られる。
しかし、自己走査型光電素子の光電特性ダイナミ
ツクレンジを広く用いるには被写体像の平均照度
に応じて走査速度を適度に可変するとよい。この
ように平均照度検出素子上の被写体像の振動に無
関係にコントラスト信号が抽出されるので、前述
の如き不必要な出力信号の変動が起こらない信頼
性の高い自動焦点検出装置が実現出来る。

第７図は本発明を実施した装置の回路例を示し
ている。又、その回路で使用するアナログスイツ
チS₁〜S₅の制御パルスと自己走査型光電素子の駆
動クロツクパルスのタイミングチヤートを第８図
に示している。Ｔは一走査周期を示している。

自己走査型光電素子３３はパルス発振器を含む
駆動回路３４によつて起動され、その離散的時系
列信号が演算増巾器A₁によつて増巾される。パ
ルスP₁によつて制御されるアナログスイツチS₁は
各微小光電素子の出力を分離させるために置かれ
ている。R₁〜R₂₉は抵抗を表わしている。増巾さ
れた離散的信号は２分され、それぞれアナログス
イツチS₂，S₃とコンデンサC₁，C₂によつてサン
プルホールド波形に変換される。各サンプルパル
スP₂，P₃は第８図の如く設定されている。それら
のサンプルホールド信号はバツフアアンプA₂，
A₃を通つた後、それぞれ２分される。演算増巾
器A₄は両サンプルホールド信号の差分信号を出
力し、演算増巾器A₅は両サンプルホールド信号
の和に相当する信号を出力する。アナログスイツ
チS₂及びS₃の制御パルスは自己走査型光電素子３
３を起動する駆動パルスの周期の２倍の周期を持
ち、それらは互いに駆動パルス１個分だけ周期が
ずれている。その差分出力は演算増巾器A₆とダ
イオードD₁，D₂によつて正の絶対値波形に変換
される。その絶対値波形は演算増巾器A₇とダイ
オードD₃によつて対数圧縮される。同様に、和
信号は演算増巾器A₈とダイオードD₄によつて対
数圧縮される。それら２個の対数圧縮波形は演算
増巾器A₉に入力され、両者の差分出力が抽出さ
れる。その差分出力は演算増巾器A₁₀、トランジ
スタＴ_r1、電源Ｖ_sを用いた対数伸張回路によつ
て伸張され、結果的に２個のサンプルホールド信
号の差を和で割つた出力信号が得られる。その伸
張信号は演算増巾器A₁₁、ダイオードD₅、コンデ
ンサC₃及び制御パルスP₄により制御されるアナ
ログスイツチS₄によつて一走査周期内の尖頭値が
保持される。その尖頭値は演算増巾器A₁₂を用い
たバツフアアンプを通つた後、制御パルスP₅によ
つて制御されるアナログスイツチS₅とコンデンサ
C₄及び演算増巾器A₁₃を用いたバツフアアンプに
よつて次の走査周期の同尖頭値が現われるまで保
持される。このようにして得られた出力Ｖ_putが
コントラスト信号となり焦点検出に供される。

以上の如く、本発明は複数個の微小光電素子か
ら成る自己走査型光電素子を用いて、その微小光
電素子の内の２個間の光電出力差を光電出力和で
割つた信号を抽出し、且つその信号の一走査周期
内における尖頭値をコントラスト信号となすこと
を特徴としているので、被写体像のコントラスト
さえ一定であれば被写体の明るさが変化しても、
あるいはカメラ操作時の手振れの影響によつて被
写体像が振動しても不変なコントラスト信号が得
られる。

本発明の構成例として図示した装置は前記特願
昭53−107354に記載の隣接微小光電素子間の光電
出力抽出法を利用しているが、前記特願昭53−
164960に記載の一個おきの微小光電素子間の光電
出力を利用しても同様の効果が得られる。

そのコントラスト信号は焦点合致位置で最大と
なるために、その信号を用いて自動焦点検出カメ
ラが構成できる。本発明による装置は一般のカメ
ラの使用時にありがちな手振れや動きのある被写
体による被写体像の振動の悪影響を取り除くこと
が出来るために、極めて信頼性に富む自動焦点検
出カメラを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の照度補償を行つた差分出力検出
法による焦点検出装置の一構成例である。第２図
は第１図に記載の装置の光電変換素子部の形状を
示している。第３図は平均照度検出素子上を被写
体像が移動する様子を表わしている。第４図は同
一出願人に係る特願昭53−107354に記載の差分出
力検出法によるコントラスト信号の抽出過程を表
わしている。第５図は第１図に記載の装置の出力
変動の様子を表わしている。第６図は本発明を実
施した装置の一構成例である。第７図は本発明を
実施した装置の一回路例である。第８図は本発明
を実施した装置の自己走査型光電素子の駆動パル
ス及び５個のアナログスイツチの制御パルスのタ
イミングチヤートである。１：被写体、２：レンズ、３：自己走査型光電
素子、４：平均照度検出素子、５：電流−電圧変
換回路、６：周波数変換回路、７：クロツクパル
ス発生回路、８：駆動回路、９：差分出力検出回
路、１０：光電素子基板、１１ａ〜１１ｚ：微小
光電素子、１２：平均照度検出素子、１４，１
５：被写体像、１７：被写体、１８：レンズ、１
９：自己走査型光電素子、２０：平均照度検出素
子、２１：電流−電圧変換回路、２２：周波数変
換回路、２３：クロツクパルス発生回路、２４：
駆動回路、２５：増巾回路、２６，２７：サンプ
ルホールド回路、２８：差分回路、２９：加算回
路、３０：絶対値回路、３１：割算回路、３２：
尖頭値検出回路、３３：自己走査型光電素子、３
４：駆動回路、R_1〜29：抵抗、S_1〜5：アナログ
スイツチ、A_1〜13：演算増巾器、C_1〜4：コンデ
ンサ、D_1〜5：ダイオード、Ｔ_r1：トランジス
タ、Ｖ_s：電源、P_1〜5：制御パルス、Ｔ，
T_1〜2：自己走査型光電素子の一走査周期。

Claims

【特許請求の範囲】１レンズの撮像面に等価な位置に置かれた複数
個の微小光電素子と走査回路より成る自己走査型
光電素子と、その微小光電素子の離散的出力信号
を任意の時間保持する第一の記憶回路と、その第
一の記憶回路で出力が保持された微小光電素子か
ら一定の距離だけ離れた微小光電素子の出力を任
意の時間保持する第二の記憶回路と、これらの２
個の記憶回路の出力差を出力和で割つた値を出力
する演算回路と、その演算出力の一走査周期内の
尖頭値を抽出する尖頭値検出回路とから成り、そ
の尖頭値が最大になる位置を焦点合致位置となす
ことを特徴とするカメラの自動焦点検出装置。２前記記憶回路が２個のサンプルホールド回路
から成り、奇数番目の前記微小光電素子の出力が
第１のサンプルホールド回路によつて保持され、
同時に、偶数番目の前記微小光電素子の出力が第
２のサンプルホールド回路によつて保持される如
くサンプルパルスを設定することにより、隣接微
小光電素子間の前記演算出力を抽出することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のカメラの自
動焦点検出装置。３前記記憶回路が４個のサンプルホールド回路
から成り、第１のサンプルホールド回路は前記微
小光電素子の4n（ｎは整数）番目の出力を保持
し、第２のサンプルホールド回路は４（ｎ＋
１）、第３のサンプルホールド回路は４（ｎ＋
２）、第４のサンプルホールド回路は４（ｎ＋
３）番目の出力を保持する如くサンプルパルスが
設定され、第１と第３のサンプルホールド回路の
出力対と第２と第４のサンプルホールド回路の出
力対を自己走査型光電素子の駆動クロツクパルス
１個毎に切り替えて後段の演算回路に入力するこ
とによつて、１個おきの２個の微小光電素子間の
前記演算出力を抽出することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のカメラの自動焦点検出装
置。