JPH0644094B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動焦点調節装置、詳しくは、フイルムカメ
ラ，ＴＶカメラ等の光学装置に用いられる自動焦点調節
装置に関する。

〔従来の技術〕

自動焦点調節装置の一つに、アクティブ方式と称される
方式を採用したものがある。このアクティブ方式とは、
カメラから被写体に発した光のうち、被写体で反射され
て戻る光を受光し、測距を行なうものである。この場合
の測距手段としては三角測量の原理を用いるのが一般的
である。

第２図は三角測量の原理を用いたアクティブ方式自動焦
点調節装置の光学系の構成の一例を示す原理図である。

発光素子１から発した赤外光等の光束が集束レンズ２に
よって、たとえば撮影レンズ５の光軸方向と平行に被写
体３に向けて照射されると、被写体３からの反射光が撮
影レンズ５の光軸外に設置した２分割の受光素子4a，4b
上に受光レンズ６によって結像される。上記２分割の受
光素子4a，4bの出力の差は、たとえば差動増幅器で検出
され、その差出力により撮影レンズ５の繰出方向および
量が決定され、レンズ駆動用モータを正逆回転させる。
このモータの回転により撮影レンズ５は光軸方向へ移動
する。上記２分割受光素子4a，4bは撮影レンズ５の移動
に連動して矢印Ｘで示す左右方向の位置が変化するよう
になっていて、上記受光素子4a，4bの差出力が零となる
方向に移動する。そして、上記受光素子4a，4bの差出力
が零になったとき撮影レンズ５が合焦状態になる。合焦
状態では、上記受光素子4a，4bへの入射光の傾き角θ
と、基線長撮影レンズ５から被写体３までの距離Ｓとの
間には、 θ＝tan^-1（Ｓ／Ｄ） なる式が満足される。また、上記２つの受光素子4a，4b
の差出力が求められると、焦点の合非のみならず、非合
焦時の焦点外れの方向性、即ち、前ピン，後ピンの各状
態をも判別することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、一般に、上記のような自動焦点調節装置にあ
っては、被写体が遠い場合と近い場合とで、或いは、被
写体によってその反射率が異なるときに上記受光素子4
a，4bは入射光量の変動によって出力が大幅に変動する
ことになり、このため、自動焦点調節装置の動作が非常
に不安定になってしまうという不都合さを有していた。
そこで、上記２つの受光素子4a，4bの出力を加算し、こ
の加算された受光素子4a，4bの出力によりレンズ駆動用
モータの制御系である調節回路の利得を制御するように
した自動焦点調節装置も提案されている（特公昭55-130
12号公報）が、この従来装置の場合、非合焦状態で、一
方の受光素子の出力レベルが低下すると、結局、上記加
算された受光素子の出力レベルも低下してしまい、暗電
流に対する光電流が低く、単位面積当りのS/N比が劣化
することになるので、この加算出力を用いて自動焦点調
節回路を制御しても、合焦精度が非常に低くなるの等の
問題点があった。本発明は、このような問題点に着眼し
てなされたもので、上記２つの受光素子4a，4bの出力の
うち大きい方の出力を選択的に出力させて、同出力によ
りレンズ駆動用モータの制御系である調節回路における
ゲインを制御することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この自動焦点調節装置は、第１図に示すように、被写体
10に向けて光ビームを投射する光投射手段11と、被写体
10からの反射ビームを２つの受光部12a,12bによって受
光する受光手段12と、この受光部12a,12bへの入射光量
の差に基いて自動焦点調節信号を得る調節回路13と、上
記２つの受光部12a,12bの出力を受けて両出力のうち大
きい方の出力を選択的に出力する優先検出回路14と、こ
の優先検出回路14の出力に応じて上記調節回路13におけ
るゲインを調整するゲイン調整回路15とを備えて構成さ
れている。

〔作用〕

この自動焦点調節装置では、光投射手段11の投射した光
ビームが被写体10で反射して受光手段12の２つの受光部
12a，12bに入射すると、入射光量差に基づく２つの受光
部12a,12bの出力信号により調節回路13から自動焦点調
節信号が検出される。この自動焦点調節信号は撮影レン
ズを合焦位置へ駆動するレンズ駆動用モータの給電のた
めなどに用いられる。そして、２つの受光部12a,12bの
出力信号のうち、大きい方の出力信号が優先検出回路14
より検出され、この検出信号がゲイン調整回路15に導か
れると、このゲイン調整回路15の出力により調節回路13
におけるゲインが調整される。つまり、被写体10が遠か
ったり、被写体10の反射率が低かったりして、反射ビー
ムの入射光量が弱い場合でも、優先検出回路14により２
つの受光部12a,12bの出力のうちの大きい方の出力信号
のみが選択され、このS/Nの良好な出力信号に基いてゲ
イン調整が行なわれることにより安定した自動焦点調節
動作が行なわれる。

〔実施例〕

以下、本発明をさらに実施例に基づき説明する。第３図
は本発明の一実施例を示す自動焦点調節装置の電気回路
である。前記光投射手段11である赤外光発光ダイオード
24は発振器（以下ＯＳＣとする）21からの一定周波数の
発振パルス出力を間欠的に通電させる変調器22の出力端
に設けられたＬＥＤ駆動回路23の出力端と接地間に接続
され、消費電力の節約のために間欠的に赤外光を発光す
るようになっている。

前記受光手段12の２つの受光部12a,12bである２つの受
光素子25aと25bはそれぞれ前段増幅器26と27の入力端の
接地間に接続され、上記発光ダイオード24から発せられ
被写体で反射した赤外光を受光するとき、それぞれの光
電流Ia，Ibに応じた増幅出力信号が前段増幅器26，27よ
りそれぞれ出力される。前段増幅器26と27の出力は差出
力検出器29に導かれることにより、同検出器29から両前
段増幅器26と27の出力差に応じた信号が同期検波器30に
導かれる。同期検波器30は差出力検出器29の出力を上記
ＯＳＣ21の発する一定周波数のパルスでサンプリングし
てホールドし自動焦点調節信号とする。従って、受光素
子25aの光電流Iaと光電流Ibとの関係が、Ia＞Ibとなる
ときは同期検波器30の出力レベルは正となり、また、Ia
＜Ibとなるときは同期検波器30の出力レベルは負にな
り、さらに、Ia＝Ibとなるとき同期検波器30の出力レベ
ルは０、即ち接地レベルに等しくなる。

上記同期検波器30の出力はゲイン切換回路31を通じて電
流増幅器32に導かれて電流増幅される。電流増幅器32の
出力端と接地間には撮影レンズを駆動するレンズ駆動用
モータ33が接続されているので、上記同期検波器30の出
力レベルが正のときは光電流Iaを減少させ、光電流Ibを
増加させる方向へ上記モータ33が正回転し、同期検波器
30の出力レベルが負のときは光電流Iaを増加させ、光電
流Ibを減少させる方向へ上記モータ33が逆回転する。同
期検波器30の出力レベルが０のときは上記モータ33の両
端子間の電位が等しくなりモータ33が回転停止する。こ
のとき光電流Ia＝Ibとなる。

上記ゲイン切換回路31において、電子スイッチ34の接点
34aは同期検波器30の出力端に接続され、接点34aは同期
検波器30の出力端と接地間に直列に接続された分圧用抵
抗35と36の接続点に接続されている。電子スイッチ34の
可動接片は後述する優先検出回路38の出力に基いて接点
34a側又は接点34b側に接続する。電子スイッチ34が接点
34a側に接続した状態では同期検波器30の出力が減衰す
ることなく電流増幅器32に導かれ、また、電子スイッチ
34が接点34b側に接続した状態では同期検波器30の出力
は抵抗35と36の抵抗比によって分圧され減衰したレベル
で電流増幅器32に導かれる。

また、上記前段増幅器26と27の出力は、優先検出回路38
に導かれる。この優先検出回路38は、前段増幅器26，27
の出力端にそれぞれコンデンサ39，40を介してＮＰＮト
ランジスタ41，42のベースがそれぞれ接続され、電源電
圧＋Ｖccの印加端子と接地間に直列に接続された分圧抵
抗43と44の接続点が、トランジスタ41，42の両ベース間
に直列に接続された抵抗45と46の接続点に接続され、ト
ランジスタ41，42のコレクタが電源電圧＋Ｖccの印加端
子に、エミッタが共通の抵抗47を介して接地されて構成
さている。このトランジスタ41，42のエミッタがこの優
先検出回路38の出力端としてバンドパスフィルタ（以下
ＢＰＦとする）48の入力端に接続されている。この優先
検出回路38において、前段増幅器26，27の両出力の直流
電圧のばらつきによる影響はコンデンサ39，40により除
去され、両出力の変調成分のみがトランジスタ41，42の
ベースにそれぞれ導かれる。トランジスタ41，42のベー
スには抵抗43〜46によりバイアス電圧が与えられてい
る。

今、非合焦状態である場合、受光素子25a,25bの光電流1
a，Ibがアンバランスとなる。例えば、Ia＞Ibであると
すると、コンデンサ39，40を通じてトランジスタ41，42
のベースに導かれる前段増幅器26，27の出力Ｓ_A，Ｓ_Bは
第４図に示すように、電圧Ｅ_bを基準に変調成分電圧が
それぞれＥ_A，Ｅ_B（Ｅ_A＞Ｅ_B）の信号であるので、この
大きい方の変調成分電圧Ｅ_Aによってトランジスタ41の
ベース−エミッタおよび抵抗47に電流が流れる。間欠発
光における非発光時の基準電圧Ｅbは上記抵抗43，44に
よって決定され、かつ抵抗45，46によってトランジスタ
41，42のベースに印加されていてトランジスタ41，42の
ベース電位は同一となる。そして、このとき、変調成分
電圧Ｅ_Bに関しては、トランジスタ42のベース−エミッ
タ間が逆電圧状態となるのでトランジスタ42のエミッタ
には電流が流れない。その結果、トランジスタ41，42の
エミッタ側には、この優先検出回路38の出力Ｓcとし
て、第４図に示すように大きい方の変調成分電圧Ｅ_Aの
信号Ｓ_Aが優先的に検出される。同様に、Ia＜Ibである
ときは、優先検出回路38からは変調成分電圧Ｅ_Bの信号
Ｓ_Bが検出されることになる。またIa＝Ibであるとき
は、信号Ｓ_A，Ｓ_Bのいずれか一方が検出される。

このように、上記優先検出回路38において、上記２つの
受光素子25a,25bの出力のうち、小さい方の出力につい
てはカットされてしまい、大きい方の出力についてのみ
選択的に検出されることによって、受光素子25a,25bの
暗電流の影響が極力低く抑えられ、このため優先検出回
路38の出力ＳcとしてはＳ／Ｎの良好な信号が得られる
ことになる。

上記優先検出回路38で優先的に検出された信号Ｓcはこ
のあと、ＢＰＦ48を通過することによってほぼ正弦波形
に整形され、同期検出器49によってＯＳＣ21からの一定
周波数のパルス出力のタイミングでサンプリングされホ
ールドされる。そして、この同期検波器49からの直流電
圧の出力は上記ゲイン切換回路31と共に前記ゲイン調整
回路15に相当する回路を形成している比較器50の一方の
入力端に導かれるので、この比較器50において、上記一
方の入力端のレベルと、他方の電源電圧+Vccの端子と接
地間に直列に接続された抵抗51と52の接続点に接続した
入力端のレベルと比較がなされる。比較器50は上記同期
検波器49の出力レベルが上記抵抗51と52との分圧比で決
まる基準レベルを上廻っているとき、高レベルの出力を
発生し、基準レベルより低下するとき低レベルの出力を
発生する。この比較器50の出力レベルに応じて上記ゲイ
ン切換回路31の電子スイッチ34が切換制御されるように
なっていて、この電子スイッチ34は比較器50の出力が高
レベルのとき接点34b側に接続され、比較器50の出力が
低レベルのとき接点34b側に接続される。つまり、被写
体が近くにあるときや、被写体の反射率が高い場合など
で受光素子25a,25bへの入射光量が増大するようなとき
には、比較器50の出力により電子スイッチ34は接点34b
側に接続し、これにより同期検波器30の出力が抵抗35，
36により減衰した値で電流増幅器32に導かれるので、こ
のとき、前述したモータ33のレンズ駆動制御動作が低感
度で行なわれる。また、逆に、被写体が遠いとき、或い
は被写体の反射率が低い場合などで受光素子25a,25bへ
の入射光量が減少するようなときには、上記比較器50の
出力により電子スイッチ34が接点34a側に接続し、同期
検波器30の出力が減衰することなくそのまゝ電流増幅器
32に導かれるので、このとき、モータ33のレンズ駆動制
御動作が高感度で行なわれる。そして、上記優先検出回
路38を設けていることにより、既に述べたように、受光
素子25a,25bへの入射光量が低下するような場合でも、
受光素子25a,25bの両出力のうちの大きい方の出力のみ
が優先検出回路38から検出されるので、この検出出力に
よって比較器50を確実に作動させ、ゲイン切換回路31に
より自動焦点調節信号に対する上記ゲインの切換動作を
安定的に行なわせるようにしている。

また、上記同期検波器49の出力はＬＥＤ駆動回路23に発
光ダイオード24の発光量を制御するための信号として導
かれているので、例えば、被写体が近かったり、被写体
の反射率が高かったりなどして入射光量が増大して同期
検波器49の直流出力電圧が高くなるときにはＬＥＤ駆動
回路23は発光ダイオード24の発光量を少なくするように
制御され、逆に被写体が遠かったり、被写体の反射率が
低かったりして入射光量が減少し同期検波器49の直流出
力電圧が低くなるときには、発光ダイオード24の発光量
を増大させる方向にＬＥＤ駆動回路23が制御される。

上記優先検出回路38の代りに、第５図に示すように構成
された優先検出回路54を用いることができる。この優先
検出回路54は、電子スイッチ55の接点端子55a,55bおよ
び比較器56の各入力端は前段増幅器26，27の出力端にそ
れぞれ接続され、比較器56の出力端はＦＥＴ（電界効果
トランジスタ）57のドレイン側に接続されている。この
ＦＥＴ57のゲートは抵抗58を介してＯＳＣ21の出力端に
接続され、ＦＥＴ57のソース側と接地間にはサンプリン
グホールド用コンデンサ59が接続されている。このコン
デンサ59の、ＦＥＴ57のソース側に接続した一端は上記
電子スイッチ55の制御端に接続され、電子スイッチ55の
可動接片はこの優先検出回路54の出力端としてＢＰＦ48
に接続される。

この優先検出回路54を有した自動焦点調節装置において
は、非合焦時に、受光素子25a,25bへの入射光量がアン
バランスになって、例えば光電流Ia，IbがIa＞Ibの関係
になると、前段増幅器26，27の出力信号Ｓ_１，Ｓ_２もＳ
_１＞Ｓ_２の関係になり、このため、比較器56の出力Ｓ_３
は第６図に示すように、上記信号Ｓ_１，Ｓ_２と同相で
“１”，“０”に変化する信号となる。この比較器56の
出力信号Ｓ_３はＯＳＣ21の出力Ｓ_４でＦＥＴ57がオンに
なることによりサンプリングされる。ＯＳＣ_２１の出力
Ｓ_４は前段増幅器26，27の出力信号Ｓ_１，Ｓ_２の変調波
形に同期しているので、上記ＦＥＴ57によって上記信号
Ｓ_３がサンプリングされると、“１”の信号がコンデン
サ59にホールドされる。従って、このとき電子スイッチ
55の可動接片は接点端子55a側に接続し、前段増幅器26
の出力信号Ｓ_１がこの優先検出回路54の出力信号Ｓ_５と
してＢＰＦ48へ導かれる。

光電流Ia＜Ibとなり、前段増幅器26，27の出力信号
Ｓ_１，Ｓ_２がＳ_１＜Ｓ_２の関係になった場合には、比較
器56の出力信号としては第６図に示すように上記信号Ｓ
_３の位相を反転した信号Ｓ_３′となるので、このときサ
ンプリングによって“０”の信号がコンデンサ59にホー
ルドされることになり、電子スイッチ55は接点端子55b
側に接続を切換え、このため前段増幅器27の出力信号Ｓ
_２が優先検出回路54の出力信号Ｓ_５としてＢＰＦ48へ導
かれる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、２つの受光部の出力
のうちの大きい方の出力を選択的に検出する優先検出回
路を有しているので、暗電流に対する光電流の比が大き
くなってＳ／Ｎが良好な状態で被写体からのは反射光量
レベルを検出することができ、従って、この優先検出回
路の出力を用いて自動焦点調節信号を得る調節回路を制
御することにより自動焦点調節動作の合焦精度が大幅に
向上する等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の自動焦点調節装置の基本的回路構成
を示すブロック図、 第２図は、本発明の自動焦点調節装置が採用される光学
系の一例を示す原理構成図、 第３図は、本発明の一実施例を示す自動焦点調節装置の
電気回路図、 第４図は、上記第３図中の優先検出回路の入出力信号の
波形を示すタイムチャート、 第５図は、本発明に用いられる優先検出回路の他の例を
示す電気回路図、 第６図は、上記第５図の優先検出回路の入出力信号の波
形を示すタイムチャートである。 １……発光素子（光投射手段） ３，10……被写体 4a,4b,25a,25b……２分割の受光素子(２つの受光部) ５……撮影レンズ 11……光投射手段 12……受光手段 12a,12b……２つの受光部 13……調節回路 14,38,54……優先検出回路 15……ゲイン調整回路 31……ゲイン切換回路（ゲイン調整回路） 50……比較器（ゲイン調整回路）

フロントページの続き (72)発明者 大井上 建一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−228213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182410（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを投射する光投射手段と、 上記光ビームの被写体による反射ビームを受光するため
   の２つの受光部を有してなる受光手段と、 上記２つの受光部への入射光量の差に基づいて自動焦点
   調節信号を得る調節回路と、 上記２つの受光部の出力を受けて両出力のうち大きい方
   の出力を選択的に出力する優先検出回路と、 上記優先検出回路の出力に応じて上記調節回路における
   ゲインを調整するためのゲイン調整回路と、 を具備してなることを特徴とする自動焦点調節装置。