JPS63100411A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラなどに用いて好適な自動合焦装
置に関する。

〔従来の技術〕

ビデオカメラなどに用いられる自動合焦装置としては、
その−例とし【、従来、赤外光投射型のものが知られて
いる。これは、ビデオカメラに発光素子と受光素子とが
設けられ、発光素子から赤外光を発光して被写体に照射
し、この被写体からの反射光を受光素子で受光し、受光
素子での受光状態を検出して合焦、非合焦を判定して合
焦状態となるように撮像レンズを移動させるものである
。

かかる自動合焦装置の一例として、特開昭５９−１０１
４１１号公報に開示させるものは、受光素子として２分
割センナを用い、これら２つの七ンサの出力和信号と出
力差信号を形成して夫々積分し、該出力差信号から合焦
ずれの方向を判定するとともに、出力和信号の積分値が
所定値に達したときに、該出力差信号の大きさを検出し
て合焦ずれ量を判定するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる赤外光投射型の自動合焦装置にお
いては、被写体までの距離が大きくなると、受光素子の
受光量が減少し、その出力信号もレベルが低（なる。こ
のために、検出信号が回路からのノイズや外乱によるノ
イズに埋もれてしまい、測距が不安定になる。

このために、従来では、検出信号とノイズとが同レベル
になると、検出動作を停止させて測距不能と判定し、撮
像レンズの移動を停止させるか、無限遠に強制移動させ
るようにしている。これにより、大きな合焦ずれを防止
することができるが、この反面、計測可能な距離に限界
があり、遠方にある被写体の測距ができないという問題
があった。

本発明の目的は、良好な測距の可能範囲を拡大すること
ができるようにした自動合焦装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、受光素子の出力
信号から得られる合焦ずれ量を複数個平均化し、この平
均化された合焦ずれ量でもつ【合焦、非合焦の判定を行
なう。

〔作用〕

受光素子の検出信号から得られる合焦ずれ量に混入した
ノイズはランダムノイズであり、かかるノイズを含む合
焦ずれ量を複数個平均化すると、ノイズは大幅に低減す
る。受光素子の検出信号がノイズに埋もれるような低レ
ベルであっても、この平均化によってほとんど合焦、非
合焦判定に必要な検出信号のみによる合焦ずれ量が得ら
れる。

〔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図は本発明による自動合焦装置の一実施例を示す構
成図であって、１は距離環、２は距離環１を回動するモ
ータ、５はモータ駆動回路、４は投射レンズ、５は赤外
光７発する発光ダイオード（以下、ＩＲＥＤという）、
６はＩ　ＲＥＤ駆動回路、７は受光レンズ、８は受光素
子（以下、ＦＤとい５）、９．１０はＦＤ８より生じる
光電信号を増幅するヘッドアンプ、１１６１２は同期検
波器＄１５．１４は積分器、１５．１６はＡＤｉ換器、
１７はマイクロコンビ為−タ、１８は合焦状態を記憶す
るメモリである。

第１図において、マイクロコンビ為−夕１７より発生す
る同期信号により、ＩＲＥＤ駆動回路６を駆動して発光
ダイオード５を発光させる。この発光ダイオード５から
の赤外光は投射レンズ４を経て被写体（図示せず）に投
射される。この被写体により反射された赤外光は受光レ
ンズ７から入射され、受光素子８上にスポット像が結像
される。

この受光素子８は２分割センナからなり、スポット像が
受光素子８の２つのセンサに等分に結像されたときに合
焦状態であるように、距離環１と受光素子８が機械的に
結合され、このスポット像を常に受光素子８で２等分す
る方向にモータ２が回動するように構成されている。

受光素子８Ｑ〕２つのセンサは、夫々、受光した赤外光
を電流に変換する。これらセンナからの光電電流は、ヘ
ッドアンプ９，１０で増幅された後、同期検波器１１．
１２で夫々検出され、積分器１翫１４に供給される。こ
れら積分器１５．１４の出力信号はＡＤ変換器１５．１
６でディジタル信号に変換されてマイクロコンビ為−夕
１７に取す込まれる。

マイクロコンビエータ１７においては、ＡＤ変換器１５
からのディジタル積分出力とＡＤ変換器１６からのディ
ジタル積分出力との和（以下、積分和出力といつ）、差
（以下、積分差出力という）を求め、積分和出力によっ
て受光による信号レベルの判定を行ない、積分差出力に
よって合焦。

非合焦の判定を行なう。

第２図は積分和出力２０の時間変化を示すものであり、
積分器１３．１４が信号の積分を開始すると、積分和出
力２０は減少し、予じめ設定された基準電圧２２に達す
る。マイクロコンビエータ１４はＡＤ変換器１５，１６
のディジタル積分出力’ｋｌ［次取り込み、積分和出力
２ｏを形成して基準電圧２２と逐次比較するとともに、
積分器１３゜１４が積分を開始してから積分和出力２ｏ
が基準電圧２２と一致するまでの時間（以下、積分時間
とい５）ｔを計測する。この積分時間ｔは同期検波器１
１．１２の出力レベルに応じて変化する。

たとえば、被写体距離が増力Ωすると、受光素子８の受
光量が減少し、このために同期検波器１１゜１２の出力
レベルが低下して積分時間ｔは増大する。

ところで、このように受光量が減少して信号レベルが低
下すると、回路からのあるいは外乱によるノイズの影響
が増大し、積分器１３．１４の出力に時間変動が生ずる
。このために、第３図に示すように、積分差出力２１に
も、積分動作を行な５たびに２４．２５．２６あるいは
２７のようく変化し、このために、この積分差出力２１
からは正確な合焦、非合焦の判定はできない。

そこで、マイクロコンビ為−夕１７では、予じめ基準と
なる時間を設定し、積分時間ｔがこの基準時間よりも短
かいときには、信号レベルが充分高いと判定し、このと
き得られた積分差出力２１でもって合焦、非合焦の判定
を行ない、積分時間ｔが基準時間よりも長いときには、
ノイズによる影響が大きいものと判定し、複数回の積分
動作で得られて積分差出力の平均を求め、この平均値で
合焦、非合焦の判定を行なう。

以下、第４図により、この実施例の合焦判定動作を説明
する。

合焦判定のサイクルに入ると、まずメモリ１８　。

の内容を全てリセットする（ステップ１０１）。

このリセット後に合焦判定による合焦ずれ量を求めるが
（ステップ１０２）、これは、積分和出力２０が基準電
圧２２に達したときの（第２図）積分差出力２１であり
、上記のよ５に、ＡＤ変換器１５．１６から検出される
。このとき、積分時間ｔ（第２図）も検出されて設定さ
れた基準時間と比較され（ステップ１ｏｓ）ｅ積分時間
ｔが基準時間よりも短かければ、ノイズに比べて信号レ
ベルが充分高く、積分差出力２１は安定であるので、通
常の合焦判定ルーチンへ入る（ステップ１０７）。

信号レベルが低くて積分時間ｔが基準時間を超えると、
このとき得られた合焦ずれ量をメモリ１８に記憶する（
ステップ１０４）。この動作を複数回繰り返した後（ス
テップ１０５）、合焦ずれ量を平均値化する（ステップ
１０６）。

これを第Ｓ図で説明すると、複数回の繰り返しによって
積分出力差２４〜２７が得られたとすると、その平均値
は積分出力差２８で表わされる。

ここで、積分出力に生じるノイズはランダムである。こ
のランダムノイズの振幅電圧なＶｌ、上記積分動作の繰
り返し回数なＮとしたときのノイズ従って、ノイズの振
幅が一定値の場合、平均値化することにより、ノイズは
１／Ｎに低減されたのと等価となる。この平均値化合焦
ずれ量２８を、通常の合焦判定ルーチンに入力すること
により、合焦、非合焦の判定ン行なう（ステップ１０７
）。

かかる平均値化された合焦ずれ量２８が予じめ設定され
た基準電圧２３（第３図）の範囲内であれば、合焦状態
と判定し、モータ２を停止状態としくステップ１０８）
、以前の合焦ずれデータを捨【ないで平均値化を繰り返
す、しかし、合焦ずれ量２８が基準電圧２３の範囲外で
あれば、非合焦状態と判定し、モータ２を合焦方向に回
動させる。モータ２が回動すると、以前に得られた平均
化された合焦ずれ量は、モータ２の回動後の値とは異な
るので、メモリ１８をリセットして、最初の状態に戻す
。

このようにし【、被写体距離が増大しても、安定した測
距が可能となる。

第５図は本発明による自動合焦装置の他の実施例を示す
溝数図であって、５１はサンプルホールド回路（以下、
８７Ｈ回路という）、３２はローパスフィルタ（以下、
ＬＰＦという）、３５は２つの積分出力を加算する加算
器、３４は２つの積分出力の差を演算する減算器であり
、第１図と同一部分には同一符号を付して重複する説明
は省略する。

第５図において、加算器３３には積分器１５＃１４の出
力信号が供給されるため、加算器３３からは、ＰＤ８に
入射する光量の総和に相当するレベルの信号が出力され
る。また、減算器３４からは、同様にして、ＰＤ８の２
７のセンナに入射スる光量の差に相当するレベルの信号
が出力される。

加算器３３の出力信号はＡＤ）Ｒ換器１５でディジタル
信号に変換され、積分和出力としてマイクロコンビ為−
夕１７に取り込まれる。この積分和出力が予じめ設定さ
れた基準電圧２２（第２図）に達すると、マイクロコン
ビ為−夕１７はＳ／Ｈ回路３１をＯＮ状態にして減算器
３４の出力信号をサンプリングして保持させる。かかる
積分動作のたびに、Ｓ／Ｈ回路３１が減算器５４の出力
信号を保持すると、ＬＰＦ５２からは８／Ｈ回路３１の
出力信号のＤＣ成分が得られる。従って、合焦している
状態でノイズによって減算器５４の出力信号がレベル変
動する場合は、ＤＣ成分が零となり、非合焦の状態でノ
イズによって減算器３４の出力信号が変動する場合は、
ＤＣ成分が合焦ずれ量に相当するレベルとなる。この合
焦ずれ景を人り変換器１６でディジタル信号に変換し、
合焦ずれ量が零になる方向に距離環１を回動して撮影レ
ンズを合焦状態に近づける。この合焦動作によって距離
環１を回動すると、積分差出力を表わす減算器３４の出
力信号は変動し、回動前の値と何ら関係は無くなるので
、その出力信号ＤＣ成分を示すＬＰＦ５２の出力信号を
初期化する。

このためのＬＰＰ５２としては、たとえば、演算増幅器
、抵抗器およびコンデンサ（図示せず）による積分器を
用い、このコンデンサと並列にスイッチ素子を設けるこ
とによって構成できる。リセｙトｍ号がマイクロコンビ
為−夕１７より発生すると、このスイッチ素子によつ【
コンデンサが短絡され、これにより、ＬＰＦ３２の出力
信号は初期化される。このＬＰＦ３２の初期化と同時に
、８／Ｈ回路３１の出力も同様に初期化することにより
、時間平均処理を行なう。

この実施例において、積分時間型が設定された基準時間
以下であって、ノイズに比べて信号が充分にあれば、Ｌ
ＰＦ３２の時定数を実質的に零にしてＳ／Ｈ回路３１の
出力信号をそのままＡＤ変換器１６に供給することによ
り、通常の合焦動作が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、信号レベルが低
くなると、合焦判定のための合焦ずれデータが平均値化
され【ノイズの低減が行なわれるので、被写体距離が増
加して受光光量が弱くなっても、安定な測距を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動合焦装置の一実施例を示す構
成図、第２図はこの実施例での信号レベル判定方法を示
す説明図、第３図はこの実施例での受光量が少ない場合
の合焦ずれ量の検出方法を示す説明図、第４図はこの実
施例の判定動作を示すフローチャート、第５図は本発明
による自動合焦装置の他の実施例を示す構成図である。 ５・−発光ダイオード、８・−受光素子、１５．１４−
積分器、１７−マイクロコンビ、−タ、１８−メモリ、
３１−サンプルホールド回路、５２−ローパスフィルタ
、３３−加算器、３４−減算器。 第　１　図 栴２図 集　３　図 第　＋　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、発光部を発光させて被写体を照射し、該被写体から
   の反射光を受光素子で受光し、該受光素子での該反射光
   の受光状態に応じて撮像レンズを移動させることにより
   、該被写体に焦点を合わせるようにした自動合焦装置に
   おいて、該受光素子の出力信号によって合焦ずれ量を検
   出する検出部と、検出された該合焦ずれ量を記憶する記
   憶部と、記憶された複数個の該合焦ずれ量を平均化する
   演算部とを有し、平均化された合焦ずれ量によって合焦
   、非合焦を判定可能に構成したことを特徴とする自動合
   焦装置。