JPS60263111A - 自動焦点調節装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明はＴＶカメラあるいはフィルムカメラなどに用い
られる自動焦点調節装置（以下ＡＦＦ１ａ略称する）に
関し、特に焦点情報検出手段の改良に関する。

〔従来技術〕

従来のＡＦ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。このアクテイブ方式とは、
カメラから赤外光などの光を被写体に発し、上記発した
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。この場合被写体からの反射光は一般に
微弱である。したがって上記微弱な反射光からＳ／Ｎの
良好な情報信号を得るために、例えば特開昭５７−３２
４０９号公報に示されているように、通常は受光素子で
得られた光電変換出力を長い時間に亙っで積分している
。このため従来の装置では、合焦に要する時間が長く、
応答性が悪いという欠点があった。

〔目的〕

本発明の目的は、焦点情報を速やかに検出することがで
き、短い応答時間で適確な合焦動作を行なうことのでき
る自動焦点調節装置を提供することにある。

〔概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを特徴としている。すなわち、自動焦点調節装置本体
に設けた発光素子によって、発光動作および非発光動作
を一定周期で所定の照射期間にわたり繰返すようにし、
この発光素子から発した光による被写体からの反射光を
撮像レンズの合焦時において部分して同時に受光する如
く第１゜第２の受光素子を配置し、この第１．第２の受
光素子の各光電変検出力信号の差を検出する。そして検
出された差信号についてサンプリングホールド手段によ
り前記発光素子による発光動作およびまたは非発光動作
に同期して積分を繰返し、発光時信号およびまたは非発
光時信号を得る。そして上記サンプリングホールド手段
により得られた発光時信号およびまたは非発光時信号が
零となるように前記本体の搬像レンズ焦点調節機構を駆
動するように構成したことを特徴としている。

なお自動焦点調節装置本体としては本出願人が先に出願
した特願昭５８−１６１４８４号、特願昭５８−１７５
４７３号に記載されているものと同様のものを用いるも
のとする。

〔実施例〕

第１図は、本発明の自動焦点調節装置の一実施例を示す
図で、焦点調節制御回路の部分を除く本体部分の構成は
、前述した特願昭５８−１６１４８４号の自動焦点調節
装置のものとほぼ同様の構成をなしている。

第１図において、１はＬＥＤなどからな芝　元素子であ
り、この発光素子１から発し　１、外光からなる光束は
レンズ２により集束されて被写体３に対して照射される
。発光素子１は後述するように焦点調節制御回路３０か
らの制御信号により一定周期で所定の照射期間に亙り点
滅制御され０Ｎ−ＯＦＦ変調されるものとなっている。

本実施例では上記変調周波数はｌ０Ｋ）＋２としている
。被写体３からの反射光束はレンズ４を通り、第１．第
２の受光素子の光電変換面に結像されるものとなってい
る。レンズ４と受光素子５ａ、５ｂとは、支持板６上に
レンズ４の光軸と第１．第２の受光素子５ａ、５ｂの隣
接点Ｑとが一致するように一体的に固定されている。か
くして第１．第２の受光素子５ａ、５ｂは、レンズ４を
通して入射する被写体３からの反射光を、後述するＷ４
（ＩＩレンズの合焦時において均等に部分して同時に受
光する如り「、コされており、その充電変換出力を後述
する１節制御回路３０へ供給するものとなっている。支
持板６はレンズ４の中心Ｐ点を支点として矢印方向に回
動するものとなっている。支持板６の一端部にはギヤ７
が設けてあり、これがつｔ−ムギャ８と噛合している。

ウオームギヤ８はモータ９の回転軸に結合されている。

その結果、モータ９が回転すると、これに追従して支持
板６はＰ点を中心として矢印方向へ可逆回動することに
なる。なお、上記モータ９は後述する焦点調節制御回路
３０によって上記第１．第２の受光素子５ａ。

５ｂの光電変換出力に応じた駆動ｗ１１［ｌを行なわれ
る。

支持板６の他端部にはカム１０が設けである。

このカム１０はレンズ保持体１１のアーム１２に当接可
能になっている。レンズ保持体１１はガイド機構１３．
１４に案内されて矢印で示す如くスライド自在に支持さ
れており、かつスプリング１５により常時図中下方に引
張られている。しだがつて前記アーム１２は常に前記カ
ム１０と所定圧力にて接触を保っている。

撮像レンズ１６はその光軸が上記レンズ保持体１１のス
ライド方向と一致するように上記レンズ保持体１１に保
持されている。搬像管１７はその充電変換面１８が前記
レンズ１６の光軸に対して垂直となるように配置されて
いる。したがって上記レンズ１６を通して得られた被写
体３の光像が上記光電変換面１８上に結像される。かく
して上記レンズ１６をレンズ保持体１１と共に光軸方向
へ移動させると、撮像管１７の光電変換面上に結像した
被写体像の焦点が調節されることになる。

撮像管１７の光電変換面１８で光電変換された信号は信
号処理回路１９で信号処理されて出力端子２０から映像
信号として出力される。

ところで第１図中、２１はロータリー型可変抵抗器であ
り、その回転軸がレンズ４の中心Ｐ点と結合されている
。そしてこの可変抵抗器２１から取出された信号電圧は
焦点調節制御回路３０に供給され、前記モータ９のダン
ピング制御信号として用いられる。

第２図は第１図に示した焦点調節制御回路３０の具体的
構成を、発光素子１、第１．第２の受光素子５ａ、５ｂ
、モータ９、ロータリー型可変抵抗器２１、等と共に示
したブロック図である。

第２図の右下部分に示しである発振器３１は、発振周波
数１０ＫＨ２の矩形波状発車出力を送出する。この発振
出力は分周器３２によって１／１０００に分周され、そ
の分周出力つまり１０）１２の矩形波出力はワンショッ
トマルチバイブレータ（以下ＯＭＶと略称する）３３に
供給される。ＯＭＶ３３は上記分周出力の立上がりでト
リガされ、その出力をアンドゲート３４の一方の入力端
に与える。アンドゲート３４の他方の入力端には前記発
振出力が与えられる。かくしてアンドゲート３４からは
ＯＭＶ３３からの出力が与えられている期間だけ、前記
発振出力が送出され、これがパルス増幅器３５に与えら
れる。パルス増幅器３５は上記の発振出力を増幅してＮ
ＰＮトランジスタ３６のベースに与える。このトランジ
スタ３６はパルス増幅器３５の出力を与えられる毎にＯ
Ｎとなり、電源子Ｅを別のトランジスタ３７．抵抗３８
を介して発光素子１に供給する。その結果、発光素子１
はトランジスタ３６のスイッチング動作に応じてｌ０Ｋ
）ｌｚで発光動作および非発光動作を繰返す。

ところでアンドゲート３４の出力はインバータ３９を介
して別のアンドゲート４０の一方の入力端に与えられる
。上記アンドゲート４０の他方の入力端には前記ＯＭＶ
３３の出力が与えられる。

かくしてアンドゲート４０からはＯＭＶ３３からの出力
が与えられている期間だけ、前記発振出力を極性反転し
た出力が送出される。

第３図の８１は発振器３１の出力、Ｓ２は分局器３２の
出力、Ｓ３はＯＭｖ３３の出力、Ｓ４はアンドゲート３
４の出力、Ｓ５はアンドゲート４０の出力、Ｓ６はトラ
ンジスタ３６の０Ｎ−ＯＦＦによる発光素子１の発光光
束をそれぞれ示している。上記ＯＭ　Ｖ　３３の出力の
パルス幅Ｔ１は発振器３１の出力パルスが４個だけアン
ドゲート３４および４０を通過するように設定されてい
る。

また分局器３２の出力の１周期Ｔ２は１／１０秒である
。したがって発光素子１は１／１０秒間を１サイクルと
して１０ＫＨｚで４回点滅動作したのち非発光状態を維
持し、再び１０Ｋｌｂで４回点滅動作をしたのち非発光
状態を維持するといった動作を繰返す。

第２図において、左上部に示すシ第１．第２の受光素子
５ａ、５ｂには、前述したように発光素子１から発した
光による被写体３からの反射光が光スポットとなって入
射するが、この光スポットの入射状態は撮像レンズ１６
と被写体３との距離、換言すれば焦点が合っているか否
かに応じて変化する。

すなわち第１図に示したように被写体３が３０の位置に
あるとき、つまり合焦時においては光スポットは第１．
第２の受光素子５ａ、５ｂに対し均等に照射されるもの
となり、受光素子５ａ、５ｂの出力は同一となる。そし
て被写体３が遠ざかり３ａの位置に移動した場合には光
スポットは第１の受光素子５ａ側にずれ、受光素子５ａ
の出゛カが５ｂの出力よりも大きくなる。また被写体３
が接近して３ｂの位置に移動した場合には光スポットは
受光素子５ｂ側にずれ、受光素子５ｂの出力が５８の出
力よりも大きくなる。

第１．第２の受光素子５ａ、５ｂの各光電変換出力は、
プリアンプ４１．４２により電圧増幅されたのち、差回
路４３．和回路４４に入力する。

第３図の８７．３８は合焦時のプリアンプ４１゜４２の
各出力を示しており、Ｓ９．Ｓ１０は非合焦時（近すぎ
）のプリアンプ４１．４２の各出力を示しており、Ｓ１
１．Ｓ１２は非合焦時（速すぎ）のプリアンプ４１．４
２の各出力を示している。また８１３は差回路４３の出
力を示しており、Ｓ１４は和回路４４の出力を示してい
る。なお発光素子１の点滅による変調成分は、被写体３
が無限遠にあるときは零になり、被写体３の反射率が高
いときはレベルが増大し、反射率が低いときはレベルが
減少する。上記の図から明らかなように。

差回路４３の出力は、合焦時においてはプリアンプ４１
．４２の出力が同一レベルであるので、変調成分がキャ
ンセルされたものとなり、非合焦時においてはプリアン
プ４１．４２の出力差が現われたものとなる。但し「近
すぎ」の場合と「遠すぎ」の場合とでは出力波形の極性
が逆転したものとなる。

第２図に説明を戻す。差回路４３の出力は中心周波数が
１０ＫＨｚのＢＰＦ４５を普由して電子的なスイッチで
あるアナログゲート５１，５２に供給され、和回路４４
の出力はアナログゲート５３゜５４に供給される。アナ
ログゲート５１と５３は、前記アンドゲート３４の出力
Ｓ４により０Ｎ−ＯＦＦ制御され、アナログゲート５２
と５４は前記アンドゲート４０の出力Ｓ５により０Ｎ−
ＯＦＦ制御されるものとなっている。

アナログゲート５１〜５４は、アンドゲート３４．４０
（７）各出力が「１」のときＯＮとなり「０」のときＯ
ＦＦとなる。したがってアナログゲート５１は第３図の
８１３におけるＡ部のパルスを通過させて積分器６１に
供給し、アナログゲート５２は上記８１３におけるＢ部
のパルスを通過させて積分器６２に供給する。またアナ
ログゲート５３は上記Ｓ１４における０部のパルスを通
過させて積分器６３に供給し、アナログゲート５４は上
記８１４におけるＤ部のパルスを通過させて積分器６４
に供給する。

積分器６１〜６４はそれぞれ抵抗とコンデンサとで構成
されており、その時定数すなわち積分期間は発光素子１
の点滅周期の１０倍程度に設定しである。かくして各積
分器６１〜６４にはアナログゲート５１〜５４をそれぞ
れ通過した信号がノイズを十分抑制された平均値として
積分されかつ保持されることになる。つまりアナログゲ
ート５１と積分器６１〜アナログゲート５４と積分器６
４は、いずれもサンプリングホールド回路を構成してい
る。

積分器６１の出力と積分器６２の出力とは差動増幅器７
１の差動入力となり、積分器６３の出力と積分器６４の
出力とは差動増幅器７２の差動入力となる。このため差
動増幅器７１からは第３図の８１３におけるＡと８つま
り発光時信号と非発光時信号とのレベル差に応じた出力
（ｔなわら焦点情報）が生じ、差動増幅器７２からは第
３図の８１４におけるＣとＤつまり発光時信号と非発光
時信号とのレベル差に応じた出力（すなわち変調成分の
有無を示す信号）が生じる。なお差動増幅器７１の出力
は被写体３が合焦位置３Ｃにある場合にはＯ［Ｖ］であ
り、被写体３が合焦位置より近い場合には正電圧方向に
変化し、遠い場合には負電圧方向へ変化するものとなっ
ている。

上記差動増幅器７１の出力は混合器８０の抵抗８１を経
由して焦点調整用の前記モータ９の一方の端子に供給す
る。モータ９の他方の端子は接地されている。このため
、合焦時においてはモータ９の両端間電位差はＯ［Ｖ］
となり回転を停止しているが、非合焦状態になると回転
し合焦状態となったところで停止することになる。つま
り、受光素子５ａ、５ｂからモータ９までの系は負帰還
ループを構成している。したがって第１図に示すように
モータ９が回転することにより支持板６がＰ点を支点と
して回動し、受光素子５ａ、５ｂへの入射光量が等しく
なる位置まで回動すると、これに伴い撮像レンズ１６の
くり出し量がｌ１ｌＩｌｌされ、合焦状態となる。なお
このとき、ロータリー型可変抵抗器２２も回動する。そ
してこの抵抗器２２から取り出された信号は第２図に示
す如く位相遅れ補償回路２２および混合器８０の抵抗８
２を介してモータ９へ供給される。その結果、合焦時に
おけるサーボ系のハンチングなどが抑制される。

ところで、被写体位置が極めて遠方にある場合、受光素
子５ａ、５ｂには極めて微弱な反射光しか受光されない
状態となる。このような場合、焦点情報が検知不能とな
るばかりでなくモータ９のサーボループが不安定となる
。しかるに本実施例ではこのような場合に撮像レンズ位
置を遠距離側へ強制的に移動させるものとなっている。

すなわち、第２図において和回路４４の出力信号８１４
は積分器６１．６２にて積分されかつ保持されており、
ｌ　その保持されている各電圧は差動増幅器７２によっ
て差をとられている。受光素子５ａ、５ｂの出力がいず
れも微弱である場合は、上記差動増幅器７２の出力はほ
ぼ０［Ｖ］となる。この差動増幅器７２の出力はコンパ
レータ９１の一方の入力端（−）に与えられる。コンパ
レータ９１の他方の入力端（＋）には、電源電圧十Ｅを
抵抗９２と９３とで分割した電圧が基準値として与えら
れている。なお上記基準値は、Ｏ［Ｖ］に対し極く僅か
にプラスな正電圧である。したがるて差動増幅器７２の
出力が上記基準値を下回ると、コンパレータ９１の出力
は「０」レベルから「〕」レベルに切換わり、ダイオー
ド９４を導通させてモータ９を所定方向へ強制的に回転
させる。その結果、撮像レンズ１６は無限遠側に移動設
定される。

一方、差動増幅器７２の出力は反転増幅器９５により反
転増幅されて前記ＮＰＮＩ−ランジスタ３７のベースに
与えられる。その結果、上記トランジスタ３７は差動増
幅器７２の出力レベルに反比例してその導通度を制御さ
れる。したがって受光素子５ａ、５ｂにて受光される反
射光が弱まると、それに従って発光素子１の発光量が増
大し、逆、に反射光が強まると、それに従って発光素子
１の発光量が減少する。つまり、発光素子１〜受光素子
５ａ、５ｂ〜トランジスタ３７なる経路はフィードバッ
クループを構成しており、受光素子５ａ。

５ｂには被写体３の反射率等の如何にかかわらず、はぼ
一定の光量を有する反射光が入射するものとなる。なお
反射光が大きいときには発光素子１に供給する電力が抑
制される結果、電力節減をはかれる利点もある。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。た
とえば前記実施例では発光素子１の発光動作および非発
光動作の双方に同期した出力を取出し、これをサンプリ
ングホールドして焦点情報を得るようにした場合を示し
たが、いずれか一方のみを取出しこれを基準値と比較す
ることにより焦点情報を得るようにしてもよい。このほ
か本発明の要旨を越えない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１．第２の受光素子にて得た出力の
差を得、この差出力を必要最少限度の積分機能を有する
サンプリングホールド手段にてサンプリングホールドし
、そのホールド値に基いて焦点情報を検出するようにし
たので、従来のように長時間の積分を要さず焦点情報を
速やかに検出することができ、短い応答時間で適確な合
焦動作を行なうこ−とのできる自動焦点調節装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
は全体的構成を示す図、第２図は焦点調節↓ ｌ１１ｍ回路構成を示すブロック図、第３図は動作説明
用の各部信号波形図である。 １・・・発光素子、２・・・集束レンズ、３　（３ａ、
　３ｂ、３Ｃ）・・・被写体、４・・・レンズ、５ａ、
５ｂ・・・第１．第２の受光素子、６・・・支持板、９
・・・モータ、１０・・・カム、１１・・・レンズ保持
体、１６・・・撮像レンズ、１７・・・１ｌＩＩ管、２
１・・・ロータリー型可変抵抗器。 出願人代理人　弁理士　坪井・淳

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動焦点調節装置本体と、この本体に設けられ発
   光動作および非発光動作を一定周期で所定の照射期間に
   わたり繰返す発光素子と、この発光素子から発した光に
   よる被写体からの反射光を撮像レンズの合焦時において
   部分して同時に受光する如く配置された第１．第２の受
   光素子と、この第１．第２の受光素子の各光電変検出力
   信号の差を検出する手段と、この手段により検出された
   差信号について前記発光素子による発光動作およびまた
   は非発光動作に同期して積分を繰返し発光時信号および
   または非発光時信号を得るサンプリングホールド手段と
   、このサンプリングホールド手段により得られた発光時
   信号およびまたは非発光時信号が零となるように前記本
   体の撮像レンズ焦点調節機構を駆動する手段と、を具備
   したことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. （２）サンプリングホールド手段は、発光素子の発光動
   作および非発光動作にそれぞれ同期して作動する一対の
   アナログゲートと、この一対のアナログゲートを通して
   得られる信号をそれぞれ積分する積分器とで構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   自動焦点調節装置。
3. （３）積分器による積分期間は、発光素子の発光動作・
   非発光動作周期の数倍程度に設定されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第（２）項記載の自動焦点調節装
   置。