JPS62160411A - 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） 本発明はカメラ等に用いられる自動焦点調節装置に関す
る。

（従来技術） 第２図はカメラにおける一般的な自動焦点調節装置の光
学系を示す、この光学系では撮影レンズ１を通過した光
がコンデンサレンズ２を介して結像レンズ３，４により
電荷結合素子５の右側センサーアレイ部Ａと左側センサ
ーアレイ部Ｂに結像される０図中Ｆはフィルム面と等価
な面を示す。

右側センサーアレイ部Ａと左側センサーアレイ部Ｂとの
面上の像は第８図に示すように（コンデンサレンズ２は
図示せず）合焦状態（ａ）を基準として前ピン（ｂ）、
後ビン（ｃ）で間隔が異なる。そこで自動焦点調節装置
においては第９図に示すように電荷結合素子５上の光軸
を境界として左右に分けられたセンサーアレイ部Ａ、Ｂ
について比較範囲■、■を一定の大きさに決め、この比
較範囲■。

■を独立に動かしながらそのビデオ信号を比較して一致
する領域（リファレンス領域）を捜すことによりセンサ
ーアレイ部Ａ、Ｂ上の像間隔を求めている。そしてこの
像間隔から撮影レンズ１のデフォーカス量を算出して表
示し、又は撮影レンズ１を合焦位置へ移動させている。

しかしこの自動焦点調節装置では比較範囲■。

■が一定の大きさに決められているので、撮影レンズ１
の焦点距離が短かい場合比較範囲の、■が小さすぎて精
度が低くなる。

（目　的） 本発明は上記欠点を改善し、高い精度を確保することが
できる自動焦点調節装置を提供することを目的とする。

（構　成） 本発明は第１図に示すように一対のセンサーアレイ１０
１，１０２、測距手段１０３、検出手段１０４及び比較
範囲可変手段１０５を有し、レンズを通過した被写体か
らの光がセンサーアレイ１０１，１０２で各々測定され
る。測距手段１０３は一方のセンサーレイ１０１の比較
範囲を動かしながらこの比較範囲の測定信号と他方のセ
ンサーアレイ１０２の所定の比較範囲の測定信号とを比
較してセンサーアレイ１０１，１０２上の像間隔変化量
を求めて測距を行なう、また上記レンズの焦点距離が検
出手段１０４により検出され、その検出信号により比較
範囲可変手段１０５が上記比較範囲の大きさを上記レン
ズの焦点距離に応じて変化させる。

次に本発明の実施例について説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す。この実施例は上記第
２図の光学系、を用いており、電荷結合素子５はドライ
バ１３により駆動される。電荷結合素子５は内部構成が
第４図に示すようになっており、左右方向へ一列に配列
されたフォトダイオードアレイＡ、Ｂ及びこれと並列に
配列された一対のモニター用フォトダイオード１４．１
５を有する。フォトダイオードアレイＡ、Ｂはレンズ１
，２の光軸で右側部分Ａと左側部分Ｂに２分割されるが
、モニター用フォトダイオード１４．１５はその一方の
側部に設けられている。ドライバ１３からのリセットパ
ルスφＲが高レベルの時には電界効果トランジスタ１６
．１７がオンしてコンデンサ１８，１９が電源Ｖｄｄよ
り充電され、蓄積電極２０がリセットされる。リセット
パルスφＲが低レベルになると、被写体像の輝度分布に
応じた光電流がフォトダイオードアレイＡ、Ｂに流れて
蓄積電極２０に電荷が蓄えられる。同時にモニター用フ
ォトダイオード１４．　Ｉｓにも被写体像の輝度分布に
応じて光電流が流れ、この光電流によりコンデンサ１８
．１９の電位が低下する。このコンデンサ１８．１９の
電位はバッファ増幅器２１．２２を介してドライバ１３
へ出力される。ドライバ１３から転送パルスφＴが入力
されると、シフトゲート２３が開いて蓄積電極２０に蓄
えられた電荷がアナログシフトレジスタ２４に転送され
、ドライバ１３からのパルスφｌ、φ２により電界効果
トランジスタ２５、コンデンサ２６及びバッファ増幅器
２７を介して順次にビデオ信号Ｖｏｕｔとして出力され
る。

ドライバ１３は電荷結合素子５におけるバッファ増幅器
２１　、２２の出力信号ＶａｌＨｃｌ、　Ｖａｇｃ２を
処理す□る第５図に示すような回路を含んでいる。上記
信号Ｖａｇｃｌ、Ｖａｇｃ２はバッファ増幅器２８．２
９を介して演算増幅器３０，３１、ダイオード３２，３
３．抵抗３４〜４１からなる絶対値増幅器でその差の絶
対値がとられ、サンプルホールド回路４２でサンプルホ
ールドされる。

このサンプルホールド回路４２はリセットパルスφＲが
低レベルになって電荷結合素子５の積分（蓄積電極２０
の蓄積及びコンデンサ１８．１９の放電）が開始されて
から所定の時間例えば１０＋ｓＳが経過すると、焦点調
節用マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）４３（
第２図参照）からサンプルホールドパルスが加えられて
入力信号をサンプルホールドする。

またバッファ増幅器２８．２９の出力信号は抵抗４４゜
４５で加算されてバッファ増幅器４６を通り、コンパレ
ータ４７で比較電圧源４８の比較電圧と比較される。

バッファ増幅器４６の出力信号が比較電圧と等しくなっ
たときにはドライバ１３が転送パルスφＴを電荷結合素
子５へ出力する。バッファ増幅器２８．２９の出力信号
ａ、ｂ及びバッファ増幅器４６の出力信号すは電荷結合
素子５の積分開始後には第６図に示すようにモニター用
フォトダイオード１４．１５の受光量に応じた傾きで降
下し、絶対値増幅器の出力信号Ｃは第６図に示すように
モニター用フォトダイオード１４．１５の受光量の差の
絶対値、つまり被写体像のコントラストに応じた傾きで
増加する。

第３図に示すように電荷結合素子５におけるバッファ増
幅器２７からのビデオ信号Ｖｏｕｔは変倍増幅器５０で
増幅されてアナログ／デジタル変換器５１でデジタル信
号に変換され、インターフェイス５２を介してＣＰＵ４
３に入力される。ドラバ１３におけるサンプルホールド
回路４２及びコンパレータ４７の出力信号はマルチプレ
クサ５３を介してアナログ／デジタル変換器５１でデジ
タル信号に変換され、インタフェイス５２を介してＣＰ
Ｕ４３に入力される。　ＣＰＵ４３は電荷結合素子５か
らのビデオ信号を取り込む前に変倍増幅器５０の利得を
サンプルホールド回路４２の出力信号に応じてマルチプ
レクサ５４を介して調整し、電荷結合素子５からのビデ
オ信号が被写体像のコントラストに応じた倍率に変倍増
幅器５ｏで増幅されたものをとり込んでデフォーカス量
Δを高い精度で算出する。また撮影レンズ１の焦点距離
Ｆφ及びセット位［Ｓｉφが検出回路５５　、５６で検
出されてマルチプレクサ５３、アナログ／デジタル変換
器５１．インターフェイス５２を介してＣＰＵ４３に入
力され、エンコーダ５７からのパルス及びスイッチ５８
〜６０からの信号がＣＰＵ４３に入力される。エンコー
ダ５７は撮影レンズ１駆動用モータ６１の回転を検出す
る回転検出器を構成し、スイッチ５８〜６０は手動で操
作されるスイッチであって、スイッチ５８は自動焦点調
整を手動モードで行なうか自動モードで行なうかを設定
する。スイッチ５９はレリーズボタンが押された時にオ
ンして自動焦点調整を行なわせるレリーズスイッチから
なる電源スィッチであり、スイッチ６０は調整モードの
設定を行なう。

マニュアル距離設定回路６２は手動でモータ６１を回転
させる信号を発生する回路であり、ＣＰｕ１４３はスイ
ッチ５８で自動モードに設定された場合には算出したデ
フォーカス量Δによりモータ駆動回路６３にモータ６１
を回転させ、スイッチ５８で手動モードに設定された場
合にはマニュアル距離設定回路６２の出力信号によりモ
ータ駆動回路６３にモータ６１を回転させる。またＣＰ
ｕ４３は被写体が暗い場合には投光器６４をオンさせて
被写体に補助光を投光させ、表示装置６５に合焦、前ピ
ン、後ピン、測距不能の表示を行なわせ、Ｆ値回路６６
からの撮影レンズ１の開放Ｆ値をデフォーカス量Δの演
算に用いる。

第７図はＣＰＵ４３の処理フローを示す。

ＣＰＵ４３はスイッチ５９のオンで始動し、ステップＳ
１で各部をリセットして初期状態とし、ステップＳ２で
当該カメラのシーケンス制御部にレリーズ禁止信号を出
力してレリーズを禁止する１次にステップＳ３でスイッ
チ６０からの信号を調べ、スイッチ６０がオンの場合に
は定数Ａ、、　Ａ、、　Ａ、の調整モードとなる。この
モードは組立時やサービス時に設定され、定数Ａ工ｌＡ
２＄Ａ３が調整される。スイッチ６０がオフの場合には
ステップＳ４に進んで個数Ｖｉφ。

積分フラグ、低輝度フラグをリセットし、電荷結合素子
５を初期化する。次いでステップＳ５でリセットパルス
φＲをドライバ１３に出力し、ステップＳ６でリセット
パルスφＲをオフにして電荷結合素子５の積分を行なわ
せると同時にタイマを始動させる。次にステップＳ７で
低輝度フラグを調べてこれがリセットされているからス
テップＳ８に進みドライバ１３におけるコンパレータ４
７の出力信号の傾き（変化）、つまり被写体像の輝度を
測定し、ステップＳ９でその傾きが所定値以下が否かを
判断することによって被写体像が低輝度であるか否かを
判断する。被写体像が低輝度でない場合には次のステッ
プＳＩＯに進むが、被写体像が低輝度の場合にはステッ
プＳｌｌで低輝度フラグをセットしてステップＳ１２で
投光器６４を点灯させてからステップＳ１０に進む、ス
テップＳＩＯではコンパレータ４７の出力信号がゼロに
なったか否かを判断することによって電荷結合素子５の
積分が完了したか否かを判定し、かつコンパレータ４７
の出力信号がゼロにならなくても上記タイマがタイムア
ツプした時には電荷結合素子５の積分が完了したものと
判断する。

電荷結合素子５の積分が完了しない時にはステップＳ６
に戻ってステップ８６〜Ｓ１０をくり返して実行するこ
とになるが、被写体像が低輝度で投光器６４を点灯させ
た場合はステップＳ７からステップＳ１０に飛ぶ。その
後電荷結合素子５の積分が完了すると、ステップＳ１３
に進んでドライバ１３に転送パルスφＴを電荷結合素子
５へ出力させ、ステップＳ１４でランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）をクリアしてステップＳ１５でアナログ／
デジタル変換器５１に電荷結合素子５からのビデオ信号
のアナログ／デジタ層変換を開始させる。次にステップ
Ｓ１６で低輝度フラグを調べてこれがセットされていな
ければステップ８１８に進むが、低輝度フラグがセット
されていればステップＳ１７で投光器６４を電荷結合素
子５の電荷蓄積完了により消灯させてステップＳ１８に
進む。ステップ５１８では微分回路３６の出力信号を測
定してステップＳ１９でその信号から被写体像が低輝度
か否かを判断する。被写体像が低輝度でなければステッ
プＳ２１に進むが、被写体像が低輝度であれば変倍増幅
器５０の利得を微分回路３６の出力信号に応じて大きな
値に変更してステップＳ２１に進む。ステップＳ２１で
は電荷結合素子５からのビデオ信号をアナログ／デジタ
ル変換器５１でデジタル信号に変換したものをとり込ん
でステップＳ２２でそれをＲＡＭに格納し、ステップＳ
２３で検知回路５５．５６からのレンズ情報Ｓｉφ、Ｆ
φをとり込んで個数Ｎｒを２０に設定する。

次にステップＳ２４で撮影レンズ１の焦点距離Ｆφが７
５１１ｍ以下か否かを判断し、焦点距離Ｆφが７５ｍｍ
以下の時にはステップＳ２５に進んでスイッチ５９オン
の後の測距の回数をカウントしてそれが１回目か否かを
判断する。測距が１回目の場合ステップＳ２６でレンズ
１１のセット位［Ｓｉφを１１に設定して個数Ｎｒを３
２に設定する。この個数Ｎｒは電荷結合素子１２におい
てレンズ１１の光軸で上下に２等分されたフォトダイオ
ードアレイＡ、Ｂ上の各像をその一方の比較範囲■をＳ
ｉφに応じた値に固定し他方の比較範囲■を動かしなが
ら比較して像間隔が合焦時よりどの位変化しているかを
求める場合における比較範囲■、■内のフォトダイオー
ド数であり、比較範囲■はＳｉφからＮｒ分だけの範囲
となる。像間隔の変化量は整数部演算でフォトダイオー
ドの何ピッチ分（整数）かを算出して端数部演算でフォ
トダイオードの１ピツチより少ない分（端数）を算出す
る。次にステップＳ２７でその端数部演算を行なってフ
ォトダイオードアレイＡ、Ｂ上の各像の一定範′ｇ！１
（Ｎｒ）ずつの比較で一致した範囲内のフォトダイオー
ド数の最大値Ｖｉφを求めると共に像間隔の変化量（整
数）Ｍ（１）を求め、ステップ３２８でその最大値Ｖｉ
φが４以下か否かを判断する。

最大値Ｖｉφが４以下の場合は測距不能と判定してその
旨を表示装置６５に表示させる。最大値Ｖｉφが４以下
でない場合はステップＳ２９で端数部演算を行なって像
間隔変化量の端数部Ｃφφφを求める。

また２回目以後の測距ではステップＳ２５からステップ
５３０に進んでレンズセット位１ｉｉｓｉφを１１に−
設定し像間隔変化量の整数部Ｍ（１）を１１に設定して
整数部演算を行なわずにステップＳ２９に進む。

次にステップＳ３１で電荷結合素子１２からのビデオ信
号のうちコントラストが大きくて端数部演算におけるデ
ータ比較に使えたものの個数Ｎφが２以下か否かを判断
し、その個数Ｎφが２以下の場合には測距不能と判定し
てその旨を表示装置６５に表示させる。個数Ｎφが２以
下でない場合はステップＳ３２で電荷結合素子１２上の
合焦位置からのずれ量Ｄｆｌを Ｄｆｌ　＝　（（Ｓｉφ−Ｍ（１））　Ｘ　６４−Ｃφ
φφ）ＸＫｄなる演算で求め、ステップＳ３３でレンズ
１１のデフォーカス量Ｄｆ２を Ｄｆ２　＝　Ａ、　／　（Ｄｆｌ　−Ａ工）　＋　Ａ３
　（Ａｘ−Ａ２．Ａ３　：定数）なる演算で求める。次
にステップＳ３４でデフォーカス量Ｄｆ２の絶対値が所
定の値にφ・Ｆφ以下か否かを判断し、デフォーカス量
の絶対値が所定のにφ・Ｆφ以下の場合にはレンズ１１
が合焦位置にあるものと判定してシーケンス制御部への
レリーズ禁止信号を解除することによりレリーズ可能と
する。

デフォーカス量の絶対値が所定の値にφ・Ｆφ以下でな
い場合はステップＳ３５でデフォーカス量の符号からレ
ンズ１１を合焦位置へ移動させるにはモータ６１を正転
させるべきか否かを判断し、モータ６１を正転させるべ
き場合にはステップＳ３６でレンズ１１が無限遠位置に
あるか否かを判断する。モータ６１は正転でレンズ１１
を遠方へ移動させて逆転でレンズ１１を近くへ移動させ
るから、レンズ１１が無限遠位置にある場合にはステッ
プＳ３７で測距不能と判定してその旨を表示装置６５に
表示させ、ステップ５３８でモータ６１を停止させる。

ステップＳ３６でレンズ１１が無限遠位置になかった場
合はステップＳ３９に進んでタイマを始動させ、ステッ
プＳ４０でモ−夕６１を正転させてステップＳ４１でエ
ンコーダ５７からのパルスをカウントする。次にステッ
プ３４２〜Ｓ４４で上記タイマがタイムアツプしたか否
か。

レンズ１１が無限遠位置に達したか否か、エンコーダ５
７からのパルスのカウント値ＮＰとデフォーカスｍＤｆ
２との差の絶対値１Ｄｆ２−ＮＰＩが所定の値ＮＰφ以
下になったか否かを判断する。タイマがタイムアツプし
たこと、レンズ１が無限遠位置に達したこと、１Ｄｆ２
−ＮＰＩ≦ＮＰφになったことという３つの条件がいず
れも成立しない場合にはステップＳ４０にもどってモー
タ６１の正転を続けさせ、３つの条件のいずれか一つが
成立すると、ステップＳ４５でモータ６１を停止させて
ステップＳ４６でモータ６１の駆動回数が４回に達した
か否かを判断する。モータ６１の駆動回数が４回に達し
た場合には測距不能と判定してその旨を表示装置６５に
表示させるが、そうでない場合にはステップＳ４に戻る
。

またステップＳ３５でモータ６１を逆転すべきであると
判断した場合はステップ３４７でレンズ１１が至近位置
にあるか否かを判断し、レンズ１１が至近位置にない場
合にはステップ３４８でタイマを始動させてステップＳ
４９でモータ６１を逆転させる。次にステップＳ５０で
エンコーダ５７からのパルスをカウントし、ステップ５
５１〜Ｓ５３で上記タイマがタイムアツプしたか否か、
レンズ１１が至近位置に達したか否か、１Ｄｆ２−ＮＰ
Ｉ≦ＮＰφになったか否かを判断する。タイマがタイム
アツプしたこと、レンズ１１が至近位置に達しこと、１
Ｄｆ２−ＮＰＩ≦ＮＰφになったことという３つの条件
がいずれも成立しなければステップＳ４９に戻ってモー
タ６１の逆転を続けさせるが、３つの条件のいずれかが
成立すると、ステップＳ５４に進んでモータ６１を停止
させる。次にステップＳ５５でレンズ１１の駆動回数が
４回に達したか否かを判断する。レンズ１の駆動回数が
４回に達した場合は測距不能と判定してその旨を表示装
置１ｉ６５に表示させ、そうでない場合はステップＳ４
に戻る。

ステップＳ４７でレンズ１が至近位置にあった場合はス
テップ３５６でデフォーカス量Ｄｆ２が所定の値以下か
否かを判断する。デフォーカス量が所定の値以下の場合
はステップＳ５７でマクロモード表示を表示装置６５に
行なわせてステップ３５８でモータ６１を停止させ、デ
フォーカス量が所定の値以下でない場合はステップＳ５
９で測距不能の表示を表示袋［６５に行なわせてステッ
プＳ６０でモータ６１を停止させる。

ステップＳ２４でレンズ１１の焦点距離Ｆφが７５ｍｍ
以下でなかった場合はステップＳ６１に進んで整数部演
算のみ（端数部演算は行なわない）回数をカウントしそ
れが１回以上有るか否かを判断する。整数部演算のみの
回数が１回以上有る場合はステップＳ６４でＳｉφ＝１
１．Ｎｒ　＝３２に設定してステップＳ６３で整数部演
算を行なうが、Ｉｌｌ郡部演算みの回数が１回も無い場
合はステップＳ６２で端数部演算の回数をカウントして
それが１回に達したか否かを判断する。端数部演算が１
回に達しない場合はステップＳ６３で整数部演算を行な
う。この場合Ｓｉφは検出回路５６からとり込んだもの
であり、これに応じて比較範囲■を設定する。次にステ
ップＳ６５に進んで整数部演算におけるデータ比較で一
致した個数の最大値Ｖｉφが４以下か否かを判断し、そ
の最大値Ｖｉφが４以下の場合には表示装置６５に測距
不能の表示を行なわせる。最大値Ｖｉφが４以下でない
場合はステップＳ６６でＮ、＝Ｓｉφ−Ｍ（１）に設定
してステップＳ６７でＮ１が所定の値以下か否かを判断
し、Ｎ１が所定の値以下ならばステップ３６８でＳｉφ
＝１１．　Ｍ（１）　＝Ｓｉφ−Ｎ４に設定してステッ
プＳ６９で端数部演算を行なう。次いでステップＳ７０
で端数部演算におけるデータ比較に使えたデータ数Ｎφ
が２以下か否かを判断してＮφ≦２ならば表示袋［６５
に測距不能の表示を行なわせ、Ｎφ≦２でなければステ
ップＳ７１に進んで像のずれ量ＤｆｌをＤｆｌ　＝　（
Ｎ□Ｘ　６４−　Ｃφφφ）　Ｘ　Ｋｄなる演算で求め
る。またステップＳ６７でＮ１が所定の値以下でない場
合にはステップＳ７２でＣφφφを０に設定してステッ
プ５７１に進み、ステップＳ６２で端数部演算が１回に
達した場合にはステップＳ７３でＳｉφ＝１１．　Ｍ（
１）＝１１に設定してステップＳ６９に進む。

ステップＳ７４〜５ｌＯ１は上記ステップ５３３〜５６
０と同様である。

（効　果） 以上のように本発明によれば比較範囲をレンズの焦点距
離に応じて変化させるので、高い精度を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は焦点
検出用光学系の一例を示す図、第３図は本発明の一実施
例を示すブロック図、第４図は同実施例における電荷結
合素子の構成を示す回路図、第５図は同実施例における
ドライバの一部を示す回路図、第６図は同ドライバの各
部信号波形を示す図、第７図は上記実施例におけるＣ２
０の処理フローを示すフローチャート、第８図及び第９
図は従来装置を説明するための図である。 １０１、１０２・・・センサーアレイ、１０３・・・測
距手段。 １０４・・・検出手段、１０５・・・比較範囲可変手段
。 第　１　回 宅２回 Ｉ−１↓ Ｊｐ＜ 一ト 第　ｂ　田 ｖ、１回 Ｉｌｌ） 易１田 （ｄ） ￥−？田 （εン 第−ｒ田 第ｔｉ田 （寥） ［有］ 第９　田 手続補正書 昭和６１年３月５日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１５９５号 ２、発明の名称 自動焦点調節装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　　　　称　（６７４）株式会社リコー４、代　理　
人 住　所　東京都世田谷区経堂４丁目５番４号明細書の「
発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第２行の「ので、」の次から同頁第
４行末尾までを次の文に訂正する。 「以下に述べる不具合が発生する。たとえばある焦点距
離の撮影レンズをもとにして比較範囲σ）■の大きさＮ
ｒを定めたとする。すると、焦点距離がそれより短い撮
影レンズを使用した場合に使うことのできる比較範囲Ｎ
ｒｓはＮｒ＜Ｎｒｓの関係にある。つまり比較範囲を大
きくできるのに小さいＮｒに固定しているために精度が
低下していることになる。逆に焦点距離の長い撮影レン
ズを使用した場合に使用することのできる比較範囲Ｎｒ
ｆｆはＮｒ＞ＮｒＱの関係にある。つまり比較範囲Ｎｒ
の中には一致しない余計な部分が含まれているために精
度は低下し演算時間が長（なってしまう。」 （２）同第３頁第６行の「高い」の前に「短い演算時間
と」を挿入する。 （３）同第１９頁第３行の「比較範囲」の後に「の大き
さ」を挿入する。 （４）同第１９頁第４行の「高い」の前に［短い演算時
間と」を挿入する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズを通過した被写体からの光を各々測定する一対の
   センサーアレイと、この一対のセンサーアレイのうちの
   一方のセンサーアレイの比較範囲を動かしながらこの比
   較範囲の測定信号と他方のセンサーアレイの所定の比較
   範囲の測定信号とを比較して上記センサーアレイ上の像
   間隔変化量を求めて測距を行なう測距手段と、上記レン
   ズの焦点距離を検出する検出手段と、この検出手段の検
   出信号により上記比較範囲の大きさを上記レンズの焦点
   距離に応じて変化させる比較範囲可変手段とを備えた自
   動焦点調節装置。