JPS63148214A - 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】 〔喧呆上の利用分針〕 本発明はビデオカメラの自動合煕裟１に係り、特に７歪
憬購をとるなど、性舵回上９合焦Ｍ度を向上した自動合
焦装置に関する。

〔従来の仮付〕

分外光東乞板与体に投射し、その反射光束を検出する自
動合焦装置の一例として、特開昭５７−２０７０８号記
幀の自動合焦装置がある。かかる発明では、赤外光束を
一定の周波数で強度変調し、被写体からの反射光束を受
光素子で光電変換した後、同期検波器と積分器で測距に
必要な電圧を得て、合焦状態の判断を行なっている。か
かる方式では被与体距陥が長いと、受光素子出力は微弱
となり、同期検波器と積分器が有するオフセット電圧の
方が大きな場合がある。そのような場合は合焦状態の判
断に誤りが生じ、台無精度、測距限界、距離の低下など
不都合を生じる。したがって同期検波器又は積分器にオ
フセット電圧調整手段を設げ、赤外入射光、連光時オフ
セット電圧が零となるよう可変抵抗器で調整する作業を
必要としていた。

従って、オフセット厄圧調歪後、温度変化によるオフセ
ラ）１圧ｉａｍを、概ね苓にする必要があり、回路設計
の温度仕様が非常に厳しいものであった。

また、ビデオカメラなどのｍｍｉ号の高域周波数成分が
最大となるように、撮影レンズ位置を調節して自動合焦
する方式として、特開昭５８−４８５７６号がある。か
かる方式では、高域周波数成分を両波検波し、積分器で
一定期間積分し℃、合焦信号を得ている。この様な積分
器において、オフセット量の調節の自動化については、
特に配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、同期検波器及び積分器のオフセット
電圧を、可変抵抗器で概ね零に調整する作業と、調整後
の温度変化によるオフセット電圧の変動を無（する回路
設計とが必要であった。

そのため本発明は、同期検波器及び積分器のオフセット
電圧を自動的にｖ＠＝し、温度変化時のオフセット′電
圧の変動も吸収する自動合焦装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は積分器出力をサンプルホールドする
サンプルホールド回路と、横分器のリセット４圧とサン
プルホールド回路出力との差を増幅する差動増幅器とを
有し、差動増幅器出力と同期検波器のオフセット電圧調
整入力との接続手段と、積分器のリセット後、発光ダイ
オードの非発光期間だけサンプルホールド回路をサンプ
ル動作させる制御パルスの発生器とにより構成し、サン
プル動作している期間、オフセット検出電圧を同期検波
器に負帰還させるフィードバックループを形成する事を
特徴とする。

〔作　用〕

本発明の作用を第１０図及び第１１図を用いて説明する
。リセットパルスによりスイッチ４４をオンにすると、
アンプ４２．容ＺＣ，によって構成される積分器４７の
出力４５の電圧は、基準電圧ＶＲにリセットされる。こ
こでリセットパルス（α）の豆下りと同時にスイッチ４
５を導通ならしめ、アンプ４６．スイッチ４５．容ｔＣ
ｔとからなるサンプルホールド回路４０を動作させると
積分器４７→アンプ５９→サンプルホ一ルド回路４０→
差動（比ｉｅ）アンプ４１→積分器４７と一巡するネガ
ティブフィードバックループを形成する。即ち積分器出
力電圧４５はサンプルホールド回路４０を介して、積分
器出力は、差動アンプ４１の出入力に接続される。一方
、差動アンプ４１の○入力は、積分器をリセットする基
準電圧ＶＲに接続されている。従って、差動アンプ出力
には、基準電圧ＶＲと積分器出力−の誤差電圧が生じ、
これを積分器４７（社）入力に入力される。積分器４７
＆ミこの誤差電圧と、積分器が有するオフセット電圧と
を積分するが、積分器の入力に換算したオフセット電圧
と、誤差電圧の、大きさが等しく、極性が互いに逆にな
ると、積分器出力は基準電圧ＶＢと等しくなる。その後
、ＳＨパルス＜ｂ＞を立下げても、上記誤差電圧は容量
Ｃ２により保持されているので破ｍ　（Ｃ）で示すよう
に積分器入力信号が、Ｏｖの場合は、積分器出力も、基
準電圧ＶＢのままとなる。

また、実Ｍ　（Ｃ）で示すように、積分器入力が、十の
場合は、積分器出力Ｃｄ）は、入力に比例して、一方向
に積分する。

その結果、積分器出力（ｄ）は、積分器の有するオフセ
ット電圧に依存せず、積分器入力信号と積分時間のみに
依存するので、積分器のオフセット電圧調歪は不要にな
る。同様罠温度変化時のオフセット電圧変動も、上記動
作により吸収する事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。第１図は、本発明の自動合焦装置の光電信号処理部
のブロック図であり、１は２分割受元素子（以下ＰＤと
略称する）、２，５はＰＤｌの光電電流を電流、電圧変
換するプリアンプ、４．５は同期検波器、６，７は同期
検波器４，５の出力を時間積分する積分器、８，９は積
分器６，７の出力のレベルを検出する比較器、１０．１
１は積分器６．７の出力を次段に伝えるバッファーアン
プ（以下単にアンプと略称する）、　　１２，１５はア
ンプ１０，１１の出力をサンプル／ホールドするサンプ
ルホールド回路１４１チ積分器６，７のリセット電圧と
等しい電圧Ｖ４を有する第２基準電圧源、１５．１６は
Ｖａ、　　とサンプルホールド回路１２，１５の出方と
の差を増幅する差動アンプ、１７は同期検波器４．５を
駆動する同期信号を発生する同期信号発生器、１８はサ
ンプルホールド回路１２．１５を制御するＳＨパルス発
生器、１９は積分器６，７をリセットするパルス（Ａ）
を発生するリセットパルス発生器、２ｏは比較器８．９
のし遣い値を定める電圧Ｖｑを出力する第１基準電圧源
を示す。第２図は、第１図に示すプｐツク図の主要部の
信号のタイムチャートを示したものである。

時刻１でリセットパルス発生器１９においてリセットパ
ルス（りが立上がると、積分器６，７の積分出力は、強
制的にリセット電圧Ｖ４に設定される。

積分器６，７の出力がＶａ、に達する時刻より充分時間
経過した時刻丸でリセットパルスＣＡ）は豆下り、同時
にＳＨ，＜ルス発生器１８において、　　ＳＨパルスＣ
Ｍ）が立上がる。また、時刻％より同期信号発生器１７
より同期信号（ｃ）を発生させ始める。この時側圧おい
ては、赤外発光ダイオード（図示せず）は同期信号に同
期して点灯していないので、ＰＤｌにをζ同期信号４対
して同期しない光のみ入射する。その精米、同期検波器
４．５の出方の直流成分は、オフセット電圧のみが生じ
る。このオフセット成分を、臥分器６．７で時間積分す
ると、リセット電圧’　ＶＢ、に対して積分出力電圧は
変動する。この積分電圧は、バッファアンプとＳＨ，＜
ルス（リ　　の−オンの期間導通するサンプルホールド
回路１２，１３で差動アンプ１５．１６の＋側に入力し
、リセット電圧Ｖ４は差動アンプ１５．１６の一側に入
力する。差動アンプ１５．１６の出力は、積分器出力と
リセット電圧Ｖ〜との誤差に比例した電圧を出力する。

この出力電圧を、同期検波器のオフセット電圧の入力端
子に入力する事により、ＳＨパルス（Ｂ）のオンの期間
、負帰還ループを形成し、積分器出力は、ＶＲ，を保つ
事となる。ＳＨパルス（Ｊ’）のオン期間が充分経過す
ると、負帰還ループは、平衡状態となるので、ＳＨハル
ス（”）をオフとし、サンプルホールド回路１２．１５
を導通状態から、電圧保持状態にする。その結果、同期
検波器４，５には、系のオフセット電圧を零にするため
の電圧が、保持されるので積分器６，７の出力は、赤外
受元便号の撮幅に比例した電圧のみが時間積分された電
圧が生じる。第２図では、２つのチャンネル（Ａｃｈ、
Ｂｃｈ　）のうちＡＣＡの積分出力′電圧＜Ｘ＞が、　
Ｂａｈの積分出力゛電圧（Ｆ）より早く基準電圧Ｖ４　
に達した場合を示す。時刻−で、Ａｃｈの積分出力電圧
（ｖ％）に達すると、以−後の積分動作は、入力信号の
大小に係りな（、一定の固定積分動作を始める。即ち、
一定の固定積分動作時の積分電圧の傾斜をＫＣＶ／Ｓ〕
　　とすると、時刻′４以後、Ｂｃｈの積分出力電圧Ｃ
Ｆ＞が、基準電圧Ｖ４　に達するのに要する時間Ａｔと
時刻Ｔ、でのＡＣＡとＢａｈの積分出力電圧（”）　、
　ＣＦ＞との差ＡＶとの関係は、ｉｔ＝に、Ａｔと示さ
れる。このＩｖは、２つの受光素子に入射する光量比に
依存する蓋で、非合焦状態になると生じ、合焦状態では
ほぼ零になる。本′ｉ！施例では、この／ＩＶを、時間
Ａｔを、マイコン（図示せず）で評価して、合焦状態の
判定を行なっている。

すなわち、Ａｔが一定の値以下なら、合焦状態とし、）
ｉｔが一定の値以上なら、非合焦状態とする。

この結果に応じて、合焦状態なら撮影レンズの距離環を
駆動するモータを停止し非合焦状態なら、Ａｔの値が小
さくなる方向に上紀缶−夕を回動し、合焦動作を行なう
。

第５図は本実施例におけるサンプルホールド回路１２．
１５の構成図を示す。ＳＨＨパルス生器１日の出−ｈｃ
Ｂ＞がオンになると、１，１，１ｒ、がオン状態となり
、入力端子に印加された電圧は、抵抗Ｒを経て出力端子
に生じる。コンデンサＣの接地側に、積分器６，７のリ
セット電圧Ｖ％　と同電圧の電源を接続したものである
。この結果、回路の電源のオンと同時にコンデンサＣの
出力端子側の電圧もＶ％に達するので、負帰還ループの
平衡状態に達するまでの時間が短縮される効果がある。

第４図は、本発明の別の一実施例を示すもので第１の実
施例におけるリセットパルス発生器１９がないものであ
る。本実施例によれば、ＳＨパルスＣＩ’）の発生期間
、積分器６，７の出力電圧を、　ＶＲ。

罠等しくすべ（負帰還ループを形成するので、時間経過
とともに積分電圧はＶ４　と等しく交る。その結果、　
ＳＨＨパルスＢ）の終了時には、積分電圧が、ＶＲ，に
等しくなるように、ＳＨＨパルス”）の発生期間を選ぶ
ことにより、第１の！！施例と同等の効果が生じる。

第５図は、本発明の別の実施例の動作を示したものであ
り、第１図に示すリセットパルス発生器′−Ｉ９のリセ
ットパルス（イ）を、ＳＨハルス（ロ）終了後も発生す
るようにしたものである。本実施例によれば、ＳＨＨパ
ルス口）の終了に伴ない、赤外発光ダイオードが発光し
始める。この時、被写体が至近に存在すると、反射光は
非常に強（、プリアンプ２．５で、利得を低減する必要
がある。このよりなＡ（３（、’付のプリアンプ２，３
の動作には、所定の時間を要するため、積分器６，７を
再びリセット状態にし、プリアンプ２，５の出力が不安
定なＡＧＯ動作期間の積分を強制的に停止し、プリアン
プ２，５の出力が安定になる時刻Ｌ・より積分動作を始
める。

この結果、被写体距離に依存せず、安定した合焦動作が
侍られる。

第６図は、本発明のさらに別の一実施例を示す。

第６図において、２１は２つのａｈの光電出力電圧を加
算する加算器、２２）も２つのＣルの光電出力電圧を減
算する減算器、２３（人　２つのｃｈの加算信号の積分
出力′１圧を判定する比較器、２４＆ｉ２つのａｈの差
信号の積分出力を保持するサンプルホールド回路２４を
示し、第１図と同一機能部分には同一符号を示す。本実
施例において、ＳＨＨパルス”）の発生期間は、第１の
実施例と同様に、負帰還ループを形成し、積分器６．７
は、オフセットのない積分出力が生じる。その結果、Ｓ
ＨＨパルスＪ）の発生期間以後は、積分器６には、２つ
のＣ人の和信号が積分され、積分器７の出力には、差信
号が出力される。

積分器６の出力電圧が、一定値に達すると、比較器２５
よりＳＨ出力パルス（Ｂ）が生じサンプルホールド回路
２４で、差信号の積分出力を保持する。この保持電圧を
、評価し工合焦状態、非合焦状態を判断する。

第７図は、本発明のさらに別の一実施例を示すものであ
る。第７図において、５１は撮影レンズ。

５２はカメラ回路、５５はビデオ信号の高周波成分を抽
出するバイパスフィルタ（以下ＨＰＦと略称する）５４
は両波検波器、５５は積分器、５６は差分検出器。

５７は撮影レンズの距離環を制御するモータドライバ、
３８は積分器のリセットパルス発生器、５９東アンプ、
４０はサンプルホールド回路、４１は差動アンプ、４２
はＳＨパルス元学生回路４６はビデオ信号を−通過させ
る期間両波検波器を能動状態にするパルスを発生するゲ
ート回路を示す。

第８図に示すような被写体を撮影した場合について第９
図の波形図を用いて説明する。この様な場合ビデオ信号
（４）の高域周波数成分をＨＰＦ５５で抽出し、両波検
波器５４に入力する。ゲート回路４３は画面中央部分に
相当するビデオ信号（３）を抽出するために、一定の期
間オン状態になるゲートパルス（２）を出力し、両波検
波器５４を制御する。このゲート信号（２）がオンの期
間のみ、両波検波器５４は動作し、両波検波器出力（５
）が生じる。この両波検波器出力（５）を積分器５５で
、ゲート信号（３）がオンの期間、積分し続ける事で、
高域周波数成分に比例した積分器出力（６）が得られる
。この積分器出力（６）の積分終了時の電圧が最大とな
るように、撮影レンズ５１を駆動し、合焦動作を行なう
。垂直同期信号＋１）のオン以後、リセットパルス発生
器５８よりリセットパルス（７）がオンになり積分器Ｓ
５をリセットする。

このリセット終了以降、ゲートパルス（２）がオンに。

なるまでの期間、ＳＨパルス発生器６８より、ＳＨパル
ス（８）がオンとなる。積分器出力電圧は、アンプ５９
サンプルホールド回路４０を通過し、差動アンプ４１で
、積分器のリセット電圧と比較され、その比較出力が両
波検波器３４に入力され、負帰還ループを形成する。そ
の結果、両波検波器５４＆民　ゲートパルス（２）がオ
フなので、ＨＰＦ出力（４）の入力を停止したまま、積
分器出力（６）を、リセット電圧に近づける動作をする
。この負帰還ループが、平衡状態になると、両波検波器
５４と積分器５５のオフセット量は、差動アンプ４１の
出力電圧で相殺される事になるので、ＳＨハルス（８）
をオフとし、サンプルホールド回路４０を保持状態にす
る。この状態で、オフセット電圧はｖＩ４整されるので
、ゲートパルス（２）がオンの期間、両波検波器５４と
積分器５５によって、ビデオ信号（３）の高域周波数成
分のみを積分する事ができる。

〔発明の効果〕

本発明の結果、積分器出力のオフセラ）を圧は常に補正
されるので、オフセット調整が不要になり、かつ、フィ
ードバックａｌｔｏ整システムにより、温度特性などに
伴なう、合焦精度など、性能確保安定性を向上ならしめ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示すブロック構成図
、第２図は動作の説明のための波形図、第５図は第１の
実施例の一部分の回路の例を示す回路図、第４図は第２
の実施例を示すブロック構成図、第５図は第２の実施例
の動作説明のための波形図、第６図及び第７図は、第５
及び第４の実施例を示すブロック構成図、第８図は撮影
画面の一例を示す説明図、第９図は動作説明のための波
形図、第１０図は本発明の原理を示す説明図、第１を図
は動作説明のための波形図である。 ４．５・・・検波器、６，７．５５・・・積分器、１０
，１１．５９・・・アンプ、　　１２，１５．４０・・
・サンプルホールド回路、１４・・・第２の基準電圧源
、１５，１６．４１・・・差動アンプ、１７・・・同期
信号発生器、１８．４２・・・ＳＨパルス発生器、１９
．５８・・・リセットパルス発生器。 第　１　図 第２図 ｎ〜 γ３図 第４　図 鶏　５　図 冨６図 １町　　７　　図 ３７　　　　　　　　　　　　　　　Ｊ６第δ図 第　９　　図 ＳＨパ （８）　　、ｂｙ−、オフ　　　　　オフ第１Ｏ図 某１１図 Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投射レンズと発光素子とからなる発光部と、受光レ
   ンズと２つの受光素子とからなる受光部を有し、発光部
   からパルス状に赤外光束を発光、被写体に投射し、該被
   写体から反射した反射光束を該受光部で受光し、該２つ
   の受光素子の光電出力信号を発光用パルス信号とで同期
   検波し、該検波信号を積分手段にて所定の期間積分し、
   しかる後リセットするようにして所望の測距電圧を得て
   、該２つの受光素子からの和信号、差信号のレベル判定
   により合焦動作、合焦判定せしめる自動合焦装置におい
   て、該積分器出力の所定の期間の積分電圧を所望の期間
   抽出するサンプリング手段により抽出し、該抽出された
   積分電圧と該リセット電圧との積分電圧を検出する手段
   とを有し、該サンプリング期間誤差検出電圧が同期検波
   手段入力部、あるいは積分手段入力部以前に誤差電圧が
   零になるよう負帰還され、しかる後、その状態が保持さ
   れるよう回路構成することを特徴とする自動合焦装置。 ２、上記同期検波用パルス信号は、該サンプリング期間
   開始時から、一方、赤外発光パルス信号は、該サンプリ
   ング期間終了時からそれぞれ該積分電圧が所定の基準電
   圧に至るまでの期間連続して発生せしめることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の自動合焦装置。 ３、サンプリング開始に至る所定の期間発生する第１の
   リセットパルスと、サンプリング期間終了時から所定の
   期間発生する第２のリセットパルスとで積分出力電圧を
   リセットすることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の自動合焦装置。 ４、ビデオカメラなど、撮影した映像信号から高域周波
   数成分を抽出する信号抽出手段と、該抽出された高域成
   分を両波検波する手段と、該両波検波された信号を所定
   の期間積分する手段と、該所定の期間積分後リセットす
   るリセット手段と、該積分された電圧、すなわち、焦点
   整合度に対応した焦点電圧が最大となるように撮像レン
   ズを制御する制御手段とを有して成るビデオカメラの自
   動合焦装置において、該積分手段の出力に得られる積分
   電圧の所定の期間の積分電圧を抽出するサンプリング手
   段と、上記リセット手段によりリセットされたリセット
   電圧との誤差電圧を検出する手段とを有し、該誤差電圧
   を該両波検波手段あるいは、積分手段入力部以前に負帰
   還されるように構成することを特徴とする自動合焦装置
   。