JPS6356522B2 - - Google Patents

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JPS6356522B2
JPS6356522B2 JP53164960A JP16496078A JPS6356522B2 JP S6356522 B2 JPS6356522 B2 JP S6356522B2 JP 53164960 A JP53164960 A JP 53164960A JP 16496078 A JP16496078 A JP 16496078A JP S6356522 B2 JPS6356522 B2 JP S6356522B2
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JP53164960A
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Harumi Aoki
Yoshio Sawada
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Pentax Corp
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication of JPS6356522B2 publication Critical patent/JPS6356522B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Focusing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被写体像のコントラストが焦点整
合時に最大になるという性質を利用して自動的に
焦点検出を行なう装置に関する。
レンズで結像される被写体の光学像は焦点整合
時にその像の明暗の差、すなわちコントラストが
最大になるという性質を持つている。これは被写
体像の各空間周波数における光強度(パワースペ
クトル)が焦点整合時に最大になるために起こる
現象であり、この現象を捕えてコントラストの最
大位置を検出出来れば焦点を検出することが出来
る。この現象を利用した自動焦点調節装置は過去
に多数考案されている。
コントラスト情報を検出する方法は次の2つに
大別される。その1つは、像面に多数の微小な光
電素子を並べ、それらの内の隣接した一対の素子
間の光電出力差を静的に検出しコントラスト信号
とする方法、もう1つは、光学像を機械的あるい
は電気的に走査し、得られた像の光強度分布を表
わす時系列信号を微分等の処理をなすことにより
動的にコントラスト信号を得る方法である。
後者の方法で、近年、自己走査型光電素子を光
学像の走査手段として用いる自動焦点検出装置が
考案された。これは複数個の微小な光電素子と走
査回路が組み込まれている。この自己走査型光電
素子を光学像面に置き、各素子から光電出力を逐
次電気的に取り出すことによつて離散的な時系列
信号を得て、それをサンプルホールド回路と平滑
回路を用いて一旦アナログ波形に変換し、次いで
微分回路を用いてそのアナログ波形を微分するこ
とによつて得られる光学像の光強度分布の勾配に
対応した出力をコントラスト信号とするものであ
る。
自己走査型光電素子は一走査周期の間、光量を
蓄積する効果を持つているために暗い光に対して
も十分な光電出力が得られるという特徴がある。
加えて、前者の方法が光電素子対の数だけ光電流
−電圧変換回路や増巾回路が必要なのに比べ、後
者の方法は時系列信号が得られるため、それらの
回路が1個で済むという利点もある。
しかし、この自己走査型光電素子を用いて像の
光強度分布の微分を行なう方法では、その素子の
電荷蓄積効果のために微弱な光を検出することが
出来る反面、微分波形が急峻であるためにその微
分出力の保持が困難であり、それを保持するため
には複雑な回路を必要とするという欠点があつ
た。
更に、離散的な光電変換波形が得られるため、
それを正確なアナログ波形に変換する際に不用な
高周波成分を除こうとすると、必要な光学像の高
空間周波数成分まで失われ、焦点検出精度が低下
するという欠点もあつた。
一方、隣接した光電素子間の光電出力差を静的
に抽出するという前者の方法では、後者の方法と
異なり微分波形などを用いないので困難な回路処
理は必要としない。しかし、手ぶれや動きのある
被写体に適用する際、例えば第8図イ,ロに示す
ように、1個の光電素子上に被写体像の光強度分
布のエツジ部EDが入射する時(同図イ参照)と
しない時(同図ロ参照)でその出力差が変動する
ため、正確なコントラスト情報が得られないとい
う欠点があつた。
すなわち、同図イでは光電素子Q1,Q2及びQ2,
Q3の夫々の差が素子Q2上でのエツジ部EDの位置
により前者の方が最大になつたり、後者の方が最
大になつたりする一方、同図ロではQ2,Q3の差
が常に最大になり、手ぶれなどでエツジ部EDが
イ→ロ,ロ→イのように動くとその動きにより出
力差に変動が起る。
この発明の目的は、上記の自己走査型光電素子
の蓄積効果による高い光感度特性を活かしたま
ま、微分回路を用いずに、しかも手ぶれや動きの
ある被写体に対しても変動しないコントラスト信
号が得られる装置を提供することにある。
この発明を用いた焦点検出装置は微分処理を行
なわないため回路が単純でコンパクトであると共
に、通常のカメラに組み込まれても正確な自動焦
点検出を行なえるという大きな特徴を備えてい
る。
以下、図面に従い詳細に説明する。
第1図は自己走査型光電素子の任意の隣り合つ
た3個の微小光電素子の光電出力と被写体像の光
強度分布との関係を模式的に示している。
Q1,Q2,Q3がその3個の微小光電素子を表わ
していて、実線1の如き光強度分布を持つ被写体
像がその光電素子に入射した時に、パルス状の離
散的出力が表われる状態を表わしている。隣接素
子間の出力差を抽出する場合は点線2のような勾
配の傾斜を求めることに相当し、1個おきの2個
の微小光電素子間の出力差を抽出する場合は一点
鎖線3のような勾配の傾斜を求めることに相当し
ている。
1個おきの2個の微小光電素子間の出力差を検
出する方が被写体像の光強度分布のより正確な微
分値、すなわちコントラスト変化を抽出すること
が出来ると共に、出力差も大きいので回路処理が
容易になる等の利点がある。
更に第8図イ,ロに示すように被写体像の光強
度分布のエツジ部EDが1個の微小光電素子上に
ある場合とない場合では、前述した隣接素子間の
出力差は変動するが、1個おきの2個の微小光電
素子間の出力差Q1−Q3は変動しないので、手ぶ
れや動きのある被写体に対して、前記エツジ部
EDが光軸に直角な面内で動いても正確なコント
ラスト信号が得られる。
この発明はその1個おきの2個の微小光電素子
間の出力差を自己走査型光電素子を用いて検出す
ることを特徴としている。
自己走査型光電素子の一走査期間内のコントラ
スト信号の最大値は焦点整合位置で最大となる。
第2図はそのコントラスト信号の最大値が合焦位
置で最大となる様子を模式的に示している。
第3図はコントラスト信号が抽出される状態を
模式的に表わしている。a,b,c……,kは自
己走査型光電素子の微小光電素子列の一部を表わ
していて、素子aと素子cの光電出力差が信号A
として抽出され、素子bと素子dの光電出力差が
信号Bとして抽出され、以下同様に1個おきの2
個の微小光電素子の出力差が抽出される。
第4図はこの発明による焦点検出装置の回路構
成図を示している。
第5図は検出された信号が処理される様子を表
わしている。被写体4はレンズ5によつて自己走
査型光電素子6上に結像される。自己走査型光電
素子6はクロツクパルスを発生する駆動回路7に
よつて起動され、像の光強度分布に応じた第5図
イに示すような離散的な時系列波形を発生する。
この第5図イに示す点線が像の光強度分布を示し
ている。
その離散的波形は増巾回路8によつて増巾され
た後、4個のサンプルホールド回路9,10,1
1,12に同時に入力する。第1のサンプルホー
ルド回路9は第5図ロに示すように、3個おきの
微小光電素子a,e,iの離散的出力V(a),V
(e),V(i)を保持するようにサンプルパルスが設定
されている。第2のサンプルホールド回路10の
サンプルパルスは第1のサンプルホールド回路9
のサンプルパルスから自己走査型光電素子のクロ
ツクパルス1個分だけ遅れ、且つ第5図ハに示す
ように3個おきの微小光電素子b,f,jの離散
的出力V(b),V(f),V(j)を保持するように設定さ
れている。同様に、第3及び第4のサンプルホー
ルド回路11,12はそれぞれクロツクパルス1
個分ずつ遅れて第5図ニ,ホに示すように3個お
きの微小光電素子c,g,k及びd,hの離散的
出力V(c),V(g),V(k),及びV(d),V(h)を保持す
る。
次に、この第1の記憶回路としての第1のサン
プルホールド回路9と第2の記憶回路としての第
3のサンプルホールド回路11から出力された波
形は第1の差分(差動)回路13によつて両者の
出力差に相当する波形に変換される。同様に第1
の記憶回路としての第2のサンプルホールド回路
10と第2の記憶回路としての第4のサンプルホ
ールド回路12から出力された波形の差が第2の
差分(差動)回路14によつて抽出される。
これらの2個の差分回路の出力波形はスイツチ
回路15によつて1クロツクパルス毎に切替えら
れ一個の時系列信号に変換される。第5図ヘはこ
のように合成された差分波形を表わしている。
この波形が第3図に示した1個おきの2個の光
電素子の出力差に相当している。この差分波形は
絶対値回路16によつて第5図トに示すように正
の絶対値波形(負の絶対値波形でも良い)に変換
される。
次に、最大値検出回路17によつてその絶対値
波形の一走査周期内の最大値が検出され、次の走
査周期内の最大値が現われるまで保持される。第
5図チにその保持された最大値出力波形を示して
いる。この最大値信号が像のコントラスト信号を
表わし、第2図に示すように焦点整合位置で最大
値を示す。
この発明を実施した装置の回路例を第6図に示
し、その回路で使用するアナログスイツチS1〜S8
の制御パルスと自己走査型光電素子の駆動クロツ
クパルスのタイミングチヤートを第7図に示す。
尚、Tは一走査周期を示している。
自己走査型光電素子18はパルス発振器を含む
駆動回路19によつて起動され、その離散的時系
列信号が演算増巾器A1によつて増巾される。パ
ルスP1によつて制御されるアナログスイツチS1
は各微小光電素子の出力を分離させるために置か
れている。第6図のR1〜20は抵抗を表わしてい
る。
増巾された離散的信号は4分され、それぞれア
ナログスイツチS1,S2,S3,S4とコンデンサC1,
C2,C3,C4によつてサンプルホールド波形に変
換される。各サンプルパルスP2,P3,P4,P5は
第7図に示すように設定されている。S2及びS4の
アナログスイツチを用いてアナログ化された2個
の信号はバツフアアンプとなる演算増巾器A2,
A3を通して演算増巾器A6に入力され、両者の差
分出力が抽出される。
同様に、アナログスイツチS3及びS5を用いて得
られた2個の信号はバツフアアンプとなる演算増
巾器A4,A5を通して演算増巾器A7に入力され、
両者の差分出力が抽出される。その2個の差分出
力はそれぞれパルスP6,P7によつて制御される
アナログスイツチS6,S7によつて切替えられ1個
の時系列信号に合成される。合成された差分出力
は演算増巾器A8とダイオードD1,D2によつて正
の絶対値波形に変換される。
次に、その絶対値波形は演算増巾器A9によつ
て増巾された後、演算増巾器A10とダイオードD3
とコンデンサC5によつて一走査周期内の絶対値
波形の最大値が保持される。パルスP8によつて
制御されるアナログスイツチS8は一走査周期毎に
コンデンサC5の電荷を放電するために設けられ
ている。こうして得られた最大値出力はバツフア
アンプとなる演算増巾器A11を通して一走査周期
毎の焦点指示信号となる。
以上の如く、この発明を用いた装置の第一の特
徴は、従来のように自己走査型光電素子の離散的
光電変換出力のサンプルホールド波形を平滑化す
る必要がないため、コントラスト検出に必要な被
写体像の高空間周波数成分が失われることなく、
正確な焦点検出を行なうことが出来る。
第二に、コントラスト信号を表わす差分出力が
従来利用された微分波形のように鋭くないため、
その一走査周期内の最大値の保持が容易であり正
確な最大値を抽出出来る。
第三に、自己走査型光電素子の蓄積効果による
高い光感度特性を活かしたまま、1個おきの2個
の微小光電素子間の出力差を検出しているので、
暗い被写体に対しても、又、手ぶれや動きのある
被写体に対しても被写体像のコントラストを検出
することが出来る。
このように、この発明は回路構成が簡単で、
種々の被写体に適用出来るコンパクトな焦点検出
装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の基本となる原理を説明す
るための線図、第2図は、被写体像のコントラス
ト信号を表わす最大値出力の合焦、非合焦時にお
ける分布を表わす線図、第3図は、この発明で利
用されるコントラスト信号が抽出される様子を示
した模式図、第4図は、この発明を実施した焦点
検出装置の一例を示す回路構成図、第5図イ〜チ
は、夫々第4図に示す焦点検出装置の各部の波形
の変化の様子を示した波形図、第6図は、この発
明を実施した焦点検出装置の一具体例を示す回路
図、第7図は、第6図に於る自己走査型光電素子
18の駆動用クロツクパルス及び8個のアナログ
スイツチS1〜S8の制御パルスのタイミングチヤー
ト、第8図イ,ロは、従来の問題点及びこの発明
による効果説明に供する模式図である。 1:被写体の輝度分布、2:隣接素子間の出力
変化の分布、3:1個おきの2個の素子間の出力
変化の分布、4:被写体、5:レンズ、6,1
8:自己走査型光電素子、7,19:自己走査型
光電素子の駆動回路、8:増巾器、9,10,1
1,12:サンプルホールド回路、13,14:
差分回路、15:スイツチ回路、16:絶対値回
路、17:最大値検出回路、a,b,c……,
k:自己走査型光電素子の微小光電素子、A,
B,C,D,E,F,G,H,I:微小光電素子
間の出力差、R1〜20:抵抗、S1〜8:アナログス
イツチ、A1〜11:演算増巾器、C1〜5:コンデン
サ、D1〜3:ダイオード、T:自己走査型光電素
子の一走査周期。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レンズの撮像面と等価な位置に置かれた複数
    個の微小光電素子と走査回路より成る自己走査型
    光電素子と、 この自己走査型光電素子の任意の微小光電素子
    に対応する離散的出力信号の信号レベルを任意の
    時間保持する第1の記憶回路と、 この第1の記憶回路によつて保持した信号レベ
    ルに対応する微小光電素子から一個おいて隣接し
    た微小光電素子に対応する離散的出力信号の信号
    レベルを任意の時間保持する第2の記憶回路と、 前記第1、第2の記憶回路によつて保持した両
    信号レベルの差を求める差分回路と、 この差分回路によつて求めた差の最大値を求め
    る最大値検出回路と、 によつて構成したことを特徴とするカメラの焦点
    検出装置。 2 レンズの撮影面と等価な位置に置かれた複数
    個の微小光電素子と走査回路より成る自己走査型
    光電素子と、 この自己走査型光電素子を駆動する駆動回路
    と、 前記自己走査型光電素子の離散的出力波形を連
    続的アナログ波形に変換する二対の4個の第1〜
    第4のサンプルホールド回路と、 夫々一対のサンプルホールド回路の出力の差を
    求める2個の差分回路と、 両差分回路によつて求めた各差出力を前記駆動
    回路からの前記自己走査型光電素子の駆動クロツ
    クパルス1個毎に切替えて1個の差出力となすス
    イツチ回路と、 このスイツチ回路からの差出力の絶対値を検出
    する絶対値回路と、 この絶対値回路からの絶対値に基づき、前記自
    己走査型光電素子の一走査周期中の最大値を求め
    る最大値検出回路とから成り、 前記第1のサンプルホールド回路は前記微小光
    電素子の4n(nは整数)番目の出力信号の信号レ
    ベルを保持し、前記第2のサンプルホールド回路
    は4(n+1)、第3のサンプルホールド回路は4
    (n+2)、第4のサンプルホールド回路は4(n
    +3)番目の出力信号の信号レベルを保持する如
    くサンプルパルスが設定され、一方の差分回路は
    前記第1と第3のサンプルホールド回路の出力の
    差を求め、他方の差分回路は前記第2と第4のサ
    ンプルホールド回路の出力の差を求めるように構
    成された特許請求の範囲第1項記載のカメラの焦
    点検出装置。
JP16496078A 1978-12-28 1978-12-28 Focus detector of camera Granted JPS5589819A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16496078A JPS5589819A (en) 1978-12-28 1978-12-28 Focus detector of camera
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JPS5589819A JPS5589819A (en) 1980-07-07
JPS6356522B2 true JPS6356522B2 (ja) 1988-11-08

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ID=15803128

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