JPH052114U - 自動焦点装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動焦点調節装置において、高速度かつ高精
度合焦動作を実現する。 【構成】 一対の光電変換手段からの光電変換信号の相
対的ずれ量に応じて撮影レンズをモータにより合焦位置
に駆動する自動焦点調節装置において、前記相対的ずれ
量が大きいときにはモータ駆動パルス幅を大きくし、ず
れ量が小さいときにはパルス幅を小さくする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レンズ駆動にモーターサーボを用いた自動焦点装置に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

従来、モーターサーボは、モーターを正転、逆転、停止の３モードを設定し、 入力信号とモーターの出力で発生する出力信号とを比較し、モータを駆動させ２ つの信号が一致する様動作させている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この従来の方法ではギヤトレインのバツクラツシユ機械系の重量によるレスポ ンスなどによりモーターの速度をあまり速くできない、又不感帯を広く取らなけ ればいけないなどの欠点があった。もしそれをおこたるとハンチングを起こしモ ータが止まらなくなってしまう等のために、カメラの自動焦点装置等で用いるモ ーターサーボにおいても、撮影レンズが、所定の位置で正確に停止しなかったり する不都合な事態が生じることがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、これらの欠点を解決し、モーターの動作速度を速くし、不感帯も狭 くつまり動作が速く、精度が高い自動焦点装置を得ることを目的とする。特に、 そのような自動焦点装置のモーターサーボ装置を提供することを目的とする。

【０００５】 本考案においては、パルス信号でモーターを駆動し、モーターの回転速度はパ ルス信号のパルス幅（デユーテイレシオ）で可変している。すなわち、合焦点か ら大きくずれている時は、パルス幅大きくし（すなわち、モーターに給電する時 間を長くし）、合焦点に近づくにつれて小さく（給電時間を短く）している。そ れだけだと、合焦点近辺でパルス幅が小さくなり過ぎてモーターがパルス信号に 応答しなくなり、合焦前に停止してしまう。そこで、本考案においてはパルス幅 の最低値を規定する手段を設けて、モーターの速度が所定値以下にならないよう にしている。

【０００６】 自動焦点カメラの中には、サーボモータにより、撮影レンズ等を駆動して、合 焦させるカメラがある。一般に、この種のカメラのサーボ装置で必要な信号は、 撮影レンズによる結像面がフイルム面の前方に形成される、いわゆる前ピン状態 を表わす信号、また、その逆の場合の後ピン状態を表わす信号、及び、合焦状態 を表わす信号の３つのである。サーボ装置は、これら３つの信号によって、以下 のように動作する。撮影レンズが被写体をとらえた時、前ピン状態であるとする と前ピンを表わす信号が出てモーターを一方向に回転させ、撮影レンズを合焦方 向に移動する。合焦が達成すると、合焦を表わす信号が出て、モーターを停止し 、撮影レンズをその位置に保持する。また、後ピン状態であると、後ピンを表わ す信号が出て、モーターを先の場合とは逆の方向に回転させて、合焦を達成する 。以上の動作を行なう為に、サーボ装置には、前述の３つの信号を出力する焦点 検出器等が含まれるが、本願出願人による先の出願、特開昭５４−１０４８５９ “自動焦点検出装置”に、その一例が示されている。この焦点検出装置では、撮 影レンズ等を通った被写体光から２つの正弦波状の検出信号を出力する。この検 出信号は、その位相差によって、前述の３つの状態を判別するようにする。すな わち、この２つの検出信号のうち、一方の信号の位相が他方の信号のそれよりも 進んでいる時には、たとえば前ピン、逆の時には後ピン、位相差がほぼない時に は合焦というように決められている。さらに、その移送量が、合焦からのずれに 比例している。従って、この２つの信号から、位相差を検出してモータを駆動す るようにすれば、自動焦点カメラのサーボ装置が達成できる。

【０００７】

【実施例】

このような２つの信号を入力し、その位相差に従って動作する、本考案の実施 例による自動焦点装置を図面を参照して以下に説明する。

【０００８】 図１は本考案の第１の実施例であるサーボモータ駆動回路を示し、図２は図２ の回路における信号波形を示している。入力端子１と２は前述の焦点検出器から の２つの検出正弦波信号を受信している。コンパレータ３と４はその２つの検出 正弦波信号を図２ＡとＢで示される矩形波信号−バイナリ信号に変換している。 初め信号Ｂは信号Ａより位相が進んでおり、この時レンズは前ピン状態にあると する。図２において時刻Ｔで合焦が実現されているとすると、時刻Ｔ迄信号Ｂは 信号Ａより位相が進んでいる。２つの矩形波信号ＡとＢとはエクスクルーシブ・ オアゲート（以下ＥＸ−ＯＲ）６に入力され、図２の信号Ｃとして出力される。 信号Ｃは２つの矩形波信号の位相差量に対応する幅のパルス幅を有している。こ の信号ＣによりモータＭは基本的に駆動されるのである。又２つの矩形波信号Ａ とＢとはオアゲート７に入力され、図２の信号Ｄとして出力される。信号Ｄは２ つのワンシヨツトマルチ８と９のトリガ入力となっている。ワンシヨツトマルチ ８と９は信号Ｄの立上り時点（この例では位相の進んでいる信号Ｂの立上り時点 ）で動作し、抵抗Ｒ₁ とコンデンサＣ₁ と、抵抗Ｒ₂ 、コンデンサＣ₂ とで定ま るパルス幅ｔ₁ とｔ₂ とを有する信号ＥとＦを出力している。ワンシヨツトマル チ８の出力信号Ｅは、モータＭを駆動するパルスのパルス幅即ち信号Ｃのパルス 幅が合焦に近づくにつれて狭くなり合焦近傍でパルス幅が極めて小さくなりモー タが動作しなくなるのを防ぐために必要なもので、パルス幅ｔ₁ はモータが作動 できる最小パルス幅を意味する。信号ＣとＥはオア・ゲート１０に入力され、図 ２の信号Ｈとして出力される。信号Ｈは位相ずれが大きい間即ちピントがかなり はずれている間信号Ｃのパルス幅に依存し、位相ずれが小さくなり即ちほゞ合焦 状態になると信号Ｅのパルス幅に依存する。従って、信号Ｈのパルス幅はｔ₁ 以 上に維持される。ワンシヨツトマルチ９の出力はＱの反転出力端子からとられて いるので、その出力波形は信号Ｆのようになり、パルス幅ｔ₂ は合焦ゾーン（不 感帯幅）を決めるものである。この幅ｔ₂ はｔ₁ より小さく選ばれている。Ｄス リツプフロツプ１１はＣ信号をデータ入力とし、クロツク信号として入力される Ｆ信号の立上りでデータ入力であるＣ信号を読込んでラツチする。Ｃ信号の論理 “１”のパルス幅がＦ信号の論理“０”の幅ｔ₂ より広い場合はＤフリツプフロ ツプ１１はＱ端子から論理“１”を出力し、狭くなると論理“０”を出力する。 このＤフリツプフロツプ１１の出力は図２のＧ信号となる。即ち、合焦状態に近 づいてきて２つの検出信号の位相差がＦ信号の論理“０”の幅に決められるある 値より小さくなるとＧ信号は論理“０”となる。信号Ｈと信号Ｇはアンド・ゲー ト１２で論理積がとられ、アンドゲート１２の出力は図２Ｉ信号となる。一方、 Ｄフリツプフロツプ５はＡ信号をデータ入力とし、クロツク信号であるＢ信号の 立上りでデータ入力としてのＡ信号を読込む。この例では、前ピン状態から合焦 状態迄Ｂ信号がＡ信号より位相が進んでいるの、フリツプフロツプ５のＱ出力は 論理“０”である。このＱ出力を図２のＪ信号として示す。もし、後ピン状態な らばＡ信号がＢ信号より位相が進んでおりＪ信号は論理“１”である。このＪ信 号とＩ信号とはＥＸ−ＯＲ Ｋに入力され図２のＫ信号として出力される。この Ｋ信号はＧ信号が論理“０”であるのでＩ信号と一致している。モータＭに流れ る電流ＩＭはＫ信号とＪ信号の差電圧によって生じ、流れる電流方向は図面で矢 印の向きである。もしＪ信号が論理“１”ならば、Ｋ信号はＩ信号を反転したも のであり、流れる電流は図面の矢印と反対方向である。ただし、流れる電流の量 は方向に関係しない。以上の説明からわかるように、モータの駆動電流はパルス 状であり、そのパルス幅は合焦からのずれ量に対応し、合焦近傍ではパルス幅は 小さくなるが、モータＭが回転不能される迄小さくなることはなく、そして、検 出信号の位相差がｔ₁ 以下であるところのある値ｔ₂ 以下になるとモータＭへの 駆動信号はなくなりモータＭは停止される。

【０００９】 図１の実施例では、モータＭはＫ信号とＪ信号とにより制御され、Ｋ信号のパ ルスが消失した時点で（つまりモータＭの端子間の信号が共に論理“１”又は“ ０”になった時）駆動されないようになる。従って、特に停止信号を発生するよ うな構成になっていない。停止信号に応じてモータを急停止させたい場合には図 ３に示した第２の実施例のモータ駆動回路が適用される。２つの検出信号は入力 端子１と２に入力されコンパレータ２０と２１により図４の矩形波信号Ａ′とＢ ′に変換される。ＥＸ−ＯＲ２３は信号Ａ′とＢ′を入力し図４のＣ′信号を出 力している。Ｃ′信号でトリガされるワンシヨツトマルチ２９は、抵抗Ｒ₁ とコ ンデンサＣ₁ で定まるパルス幅ｔ₁ を有する図４のＧ′信号のごとき出力パルス をＱ端子から出力する。ノア・ゲート２７は信号Ｃ′とＧ′との論理和をとり図 ４のＩ′の信号を出力する。Ｉ′信号は図２のＨ信号に該当するものである。信 号Ａ′とＢ′は又アンド・ゲート２４とオア・ゲート２５に入力され、夫々図４ の信号Ｅ′とＦ′をつくる。この例ではＥ′信号の立上りはＡ′信号の立上りと そしてＦ′信号の立上りはＢ′信号の立上りと一致している。

【００１０】 ワンシヨツトマルチ２６はＦ′信号によりトリガされ抵抗Ｒ₂ とコンデンサＣ ₂ で定まるパルス幅ｔ₂ のパルスを図４のＨ′信号のごとくそのＱ端子に信号す る。このＨ′信号は図２のＦ信号に該当するものである。ワンシヨツトマルチ２ ８はＥ′信号をデータ入力としクロツク信号であるＨ′信号の立上りでそれを読 込んでいる。Ｈ′信号の立下りはＢ′信号の立上りと一致している。従って、Ａ ′信号とＢ′信号の立上りの差、つまり位相差がＨ′信号のパルス幅ｔ₂ より小 さくなった時にＤフリツプフロツプ２８は論理“１”をそのＱ端子に出力する。 このことによりパルス幅ｔ₂ が図１の装置と同様合焦ゾーンとなる。ワンシヨツ トマルチ２８のＱ出力はインバータ３６で反転されて図４のＪ′信号となる。Ｄ フリツプフロツプ２２はＡ′信号をデータ入力としてＢ′信号のクロック信号に よりデータ読込みラツチするものである。この例ではＢ′信号がＡ′信号より位 相が進んでいるのでＱ出力は図４の出力Ｍ′のように論理“０”となる。ナンド ・ゲート３１はＭ′信号、Ｊ′信号及びＩ′信号の反転論理積を出力端子３３に 出力とするが、Ｍ′信号は論理“０”であるので出力端子３３における出力は論 理“１”である。ナンド・ゲート３４はＭ′の反転論理信号、Ｊ′信号及びＩ′ 信号の反転論理積を出力端子３４に出力するが、Ｍ′の反転論理信号は論理“１ ”、Ｊ′信号は時刻Ｔ（合焦状態になる時点）迄論理“１”そしてその後は論理 “０”であるので時刻Ｔ迄はＩ′信号の反転したものが生じその後は論理“１” となる。図４の信号Ｋ′のごとくのパルスを出力端子３４に出力する。出力端子 ３５にはＪ′信号が生じ、これがモータ停止用信号となる。

【００１１】 図３のモータ制御回路端子３３、３４及び３５は図５のモータ駆動回路の入力 端子３３′、３４′及び３５′に接続される。図５のモータ駆動回路の基本構成 はトランジスタ１００、１０１、１０２及び１０３からなるブリツジ回路の中点 ａ−ｂ間にモータ１４が接続され、トランジスタ１０１と１０２がＯＮ時に電流 がａ→ｂへと流れ一方向にモータ１４を回転させ、トランジスタ１００と１０３ がＯＮ時に電流がｂ→ａへと流れ他方向にモータ１４を回転させるようになって いる。この例では、端子３３′にはHighレベル、端子３４′にはＫ′信号そして 端子３５′にはＪ′信号が印加されている。従ってトランジスタ１０５はＯＦＦ となりトランジスタ１００と１０３はＯＦＦし、トランジスタ１０６はＫ′信号 のLow レベル時にＯＮとなりトランジスタ１０１と１０２をＯＮして、モータ１ ４へ電流がａ→ｂへと流れる。合焦が達成されると端子３３′と３４′は共にHi ghレベルとなりモータ１４を駆動するパルスはなくなる。又端子３５′はLow レ ベルになるので、トランジスタ１０７がＯＮしトランジスタ１０１と１０３とを ＯＮする。これによりトランジスタ１０１、モータ１４そしてトランジスタ１０ ３の短絡閉ループが形成されるが、その一方のトランジスタのコレクタとエミッ タが逆動作することにより発電ブレーキが生じ急停止が実現されうる。

【００１２】 又、図６、７のモータ駆動回路は図３のモータ制御回路が接続しうる他の実施 例である。図６、７においては合焦が達成されるとトランジスタ１００〜１０３ は全てＯＦＦになり、リレー４０のコイルが励磁され接点が閉じて発電ブレーキ が発生する。図７の回路のトランジスタ１００〜１０３の接地接続は図５、６の ものと異なるが、この接続は電源電圧に余裕があるときに適している。

【００１３】 上述の信号形態とは逆に、端子３４′にHighレベル信号、端子３３′にＫ′信 号が印加されるとモータの回転方向は逆になる。

【００１４】 本考案の装置による合焦動作を説明する。撮影レンズを被写体におけると前述 の焦点検出装置から前ピン又は後ピン状態に応じた位相差を有する２つの検出信 号が出力される。ピントずれが大きく位相差も大きいと、モータに流れるパルス 状電流のデユーテイレシオも大きくなりモータの回転速度は早く、撮影レンズを 合焦する方向へ高速に移動する。合焦状態に近づくにつれて２つの検出信号の位 相差は小さくなりモータに流れる電流のデユーテイレシオが小さくなりモータの 回転速度は遅くなる。

【００１５】 従って本考案によるとモータが停止する際の慣性、バツクラツシユ等の影響を 軽減することができる。更に本考案に従う他の効果として、デユーテイレシオは モータを駆動できない程に小さくならないから、上述のごとくデユーテイレシオ を小さくしていっても合焦前にモータが停止されてしまうという問題が生じない 。

【提出日】平成３年１２月２０日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

従来、像のずれ量に応じてパルス幅を変化させ、この変化したパルス幅の電流 でモータ駆動して撮影レンズを移動させる自動焦点装置があった。例えば、実開 昭５４−８４９４０号の明細書及び図面には、撮影レンズの位置と被写体位置と のずれ量を外光三角測距式によって検出し、検出されたずれ量でもってパルス状 電流の幅を変えてモータ駆動している自動焦点装置が開示されている。 また、レンズ駆動にモータサーボを用いた自動合焦装置がある。このような自 動合焦装置では、モータサーボに正転、逆転、停止の３モードを設定し、モータ サーボの出力で発生する出力信号と入力信号とを比較して、出力信号と入力信号 との一致を確認しながらモータサーボを駆動させている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、実開昭５４−８４９４０号に開示された自動焦点装置は、ずれ量が大 きいときはモータの駆動量を大きく、ずれ量が小さいときはモータの駆動量を小 さくできるが、撮影レンズが合焦位置の近傍にまで駆動されると撮影レンズ等の 負荷によってモータを駆動することができなくなるほどパルス状電流の幅が小さ くなってしまう。 従って、撮影レンズを非合焦の位置から合焦位置の近傍までに駆動させること はできるが、電源電圧状態が悪化したり、環境の温度変化があった場合には、撮 影レンズを合焦位置の近傍から正確な合焦位置にまで駆動させることはできず、 精度のよい合焦制御ができないという問題があった。 また、モータがモータサーボである場合には、モータサーボの速度をあまり早 くすると、バックラッシュ機械系の重量によるレスポンスにどにより入力信号と 出力信号との一致を確認できなくなりハンチング等を起こす問題もあった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【効果】

以上説明したように、本考案によると、ピントずれ量に比例した相対的ずれ量 信号を発生させるようにしているので、ピンとのずれ量が大きいときにはモータ を高速に駆動でき、ピンとのずれ量が小さいときにはモータを低速に駆動できて 、素早い合焦動作及び高度のピント合わせをすることができる。 さらに、モータを駆動し得る駆動維持信号を発生しているので、パルス幅がモ ータを駆動できないほど小さくならない。つまり、撮影レンズが合焦位置の近傍 に駆動されて相対的ずれ量信号が小さくなっても駆動維持信号によってモータを 駆動することができる。従って、撮影レンズを合焦位置の近傍で止まってしまう ことなく、撮影レンズを正確な合焦位置まで確実に駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に従うモータ駆動装置の実施例を示す回
路図である。

【図２】図１の回路における信号波形図である。

【図３】本考案に従うモータ駆動用制御装置の回路図で
ある。

【図４】図３の回路の信号波形図である。

【図５】図３の装置が接続されるモータ駆動装置の回路
図である。

【図６】図３の装置が接続されるモータ駆動装置の回路
図である。

【図７】図３の装置が接続されるモータ駆動装置の回路
図である。

【符号の説明】

６、２３ パルス状信号発生回路 ８、１０、２７、２９ パルス幅を所定の値以上に維持
する回路

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１２月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の光像を夫々受光する光電変換手段
   と、前記光電変換手段からの一対の光電信号に基づき前
   記一対の光像の相対的ずれ量を検出する焦点検出手段
   と、前記相対的ずれ量に基づき、撮影レンズを駆動する
   モータとを備えた自動焦点装置において、前記相対的ず
   れ量が大きい時にはパルス幅が広く、または小さい時に
   はパルス幅が狭くなるような、前記相対的ずれ量に比例
   したパルス幅のパルス状電流で前記モータを断続的に駆
   動する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、前記
   パルス状電流のパルス幅を前記モータを駆動しうる所定
   のパルス幅以上に維持するパルス幅維持手段を備え、前
   記パルス幅維持手段は、前記相対的ずれ量が所定値以下
   になったとしても前記所定のパルス幅を維持することを
   特徴とする自動焦点装置。
2. 【請求項２】 前記パルス幅維持手段は、前記所定のパ
   ルス幅のパルス信号を発生する手段を備え、前記所定の
   パルス幅のパルス信号と前記パルス状電流のパルス信号
   との論理和によるパルス信号により前記モータを駆動す
   ることを特徴とする請求の範囲１記載の自動焦点装置。