JPH02181107A - 自動合焦カメラ - 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】 本発明は、被写体光を測光し、その測光出力に基づき撮
影レンズを自動合焦カメラする自動合焦カメラ、特に、
撮影レンズ透過光を測光して焦点検出を行なう自動合焦
カメラに関する。

自動合焦カメラでは、合焦精度を高めることと、撮影レ
ンズ駆動速度を高め合焦操作を迅速化することとの二つ
の大きな要望がある。これを満たすために、従来、撮影
レンズの駆動速度をそれが合焦近傍の合焦所定範囲内に
存在するときには遅くシ、合焦所定範囲外に存在すると
きには速くすることが提案されている。しかしながら、
単に撮影レンズが合焦所定範囲内か外かで、レンズ駆動
速度を変えるだけでは不充分である。すなわち、被写体
光を測光して合焦操作を行なう場合、被写体輝度が低い
とき、回路の応答性が低下するので、この場合、高い合
焦精度を得るにはレンズ駆動速度を遅くする必要が生じ
る。

そこで、本発明の目的は、レンズ駆動速度を、被写体輝
度を考慮して制御する自動合焦カメラを提供することで
ある。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図に、自動合焦カメラの光学系の一例を示す。

撮影レンズＬの所定焦点面ＦＰの後方に一対の第１、第
２再結像レンズＩＩ、１２が配置され、各再結像レンズ
ｌ、、　１２は撮影レンズＬの周辺を通った光束をそれ
ぞれ対応する第１、第２光電素子群１．２の近傍に結像
する。このような光学系では、特開昭５５−９８７１０
に詳述されているように、被写体と撮影レンズとの距離
に応じて、第１、第２光電素子群１，２上の光像は、再
結像レンズ１１．１２の光軸にほぼ垂直な、光電素子群
の素子の配列方向に変位する。

第２図に、第１、第２光電素子群の出力から撮影レンズ
Ｌが合焦位置の近傍の合焦所定範囲内に存在するか、或
いは合焦所定範囲外に存在するかを検出する合焦検出装
置を示す。

第１光電素子群１の光電出力に関連した出力ｆ１〜ｆ８
と、第２光電素子群２の光電出力に関連した出力ｆ、Ｉ
〜ｆ８１とは、第１、第２空間周波数成分抽出回路３２
，４に各々入力される。第１空間周波数成分抽出回路３
は、第１の光電素子群１上の光像の第１空間周波数成分
の情報を多く含んだ第１電気信号Ｖ１およびこの第１空
間周波数とは異なる第２空間周波数成分の情報を多く含
んだ第２電気信号■２を出力し、第２の空間周波数成分
抽出回路４も同様に第２光電素子群２上の光像の第１空
間周波数成分の情報と第２空間周波数成分の情報とをそ
れぞれ多く含んだ第１、第２電気信号■１′およびＶ２
’を出力する。このような第１および第２空間周波数成
分抽出回路３，４の具体的詳細は特開昭５５−９８７１
０に開示しである。

第１の電気信号Ｖｌ、　Ｖ１’は光電素子群１，２上の
光像が素子の配列方向に変位したときに、その変位に応
じて一定の関係で変化する位相情報ψ１゜ψ１′と、そ
の抽出空間周波数成分の大きさを表わすす情報ｒ＋ｔ　
ｒ１’とを含む正弦波信号の如きベクトル量である。

第２の電気信号Ｖ２．　Ｖ２’も同様で、位相情報Φ２
．φ２′と大きさ情報ｒ２．ｒ２′を含むベクトル量で
ある。

また、関連電気出力ｆ１〜ｆｌｌｔ　ｆ＋’〜ｆ８′は
各々加算回路５，６に入力され、入射光の合計光量を表
わすスカラー出力ｒ。、ｒ０′が出力端子ｄ、　　ｅに
出力される。

減算回路７．８．　９はそれぞれ第１空間周波数成分を
表わす第１電気信号Ｖｌ　、とＶｌ’との差、第２空間
周波数成分を表わす第２電気信号Ｖ２とＶ２′との差、
およびスカラー出力ｒ。とｒ。′との差を算出する。回
路１０，１１．１２は、それぞれ減算回路７．　８．　
９のベクトル出力ｖ、−ｖ、’、ｖ２Ｖ２’の絶対値、
すなわちそのベクトルの大きさＩＶ、−Ｖ、’　ｌ　、
　Ｉ　Ｖ２−Ｖ２Ｎおよびスカラー出力ｒ。

ｒｏ′の絶対値１ｒｏ−ｒｏ’　ｌを求める。加算回路
１３は、回路１０，１１，１２の各出力を加算し、出力
１ｖ菫−Ｖｓ’　ｌ　＋　Ｉ　Ｖ２　　Ｖ２’　Ｉ　＋
　Ｉｒｏ　　ｒｏ’　ｌを発生する。一方、回路１４，
１５，１６，１７は、それぞれ第１、第２電気信号Ｖ１
．■１′、Ｖ２゜Ｖ２’の絶対値すなわちベクトルの大
きさｌ　Ｖ、　ｌ　＝ｒｌｔ　ｊ　Ｖ２　ｊ　：ｒ２．
　ｊ　Ｖｌ’　ｊ　：ｒ、’、　ｊ　Ｖ２’　ｊ　＝ｒ
２’を求める。加算回路１８は回路１４〜１７の各出力
ｒｌ。

ｒ２．ｒｊ’＊　ｒ＠’を加算する。

上記の出力Ｉ　Ｖ、−Ｖｔ’　Ｉ　、　ｌ　Ｖ２−Ｖ２
’　ｌ　、　ｌ　ｒｏ−ｒ０′１はそれぞれ合焦のとき
最小（理想的には零となる）になり、それからずれるに
従い大きくなり、撮影レンズの焦点位置からのずれに対
して相関関係がある。これらの各出力はまた、光像の鮮
明度にも依存している。

一方、出力ｒｓｔ　ｒｓＺ　ｒｚｔ　ｒｚ’も上述の出
力１ｖ＋Ｖｓ’　ｌ　ｔ　ｌ　Ｖ２　　Ｖ２’　Ｉ　、
Ｉ−ｒｏ　　ｒｏ’　ｌとほぼ同様に光像鮮明度に依存
している。したがって、除算回路１９によって加算回路
１３の出力を加算回路１８の出力で割ると、換言すると
、非規格化出力１Ｖｓ　　Ｖｔ’ｌ　＋　ｌＶ２　　Ｖ
２Ｎ　＋　ｌｒｏ　　ｒｏ’ｌを規格因子（ｒ、　＋ｒ
２＋ｒ、’＋ｒ２’）で割ると、光像の鮮明度にほとん
ど依存しない出力が得られる。比較回路２０は除算回路
１９の出力レベルと、基準レベルＶ（３とを比較して除
算回路１９の出力レベルが小さいとき、すなわち、合焦
点近傍の合焦所定範囲内ではＨｉｇｈ出力となり、反対
に、太きいとき、すなわち合焦点からのズレが大きいと
きにはＬｏｗ出力となる。

こうして、以上の合焦検出装置は、比較回路２０の出力
端子すに撮影レンズＬが合焦位置の近傍の合焦所定範囲
内にあるとき、合焦所定範囲内信号としてＨレベルの出
力を発生し、その合焦所定範囲外であるとき、合焦所定
範囲外信号としてＬレベル出力を発生する。

第３図は、本発明の実施例の自動合焦カメラの回路の一
部を示す図である。この回路は第２図示の合焦検出装置
からの被写体像の明るさに応じたスカラー出力ｒ。ｙ　
ｒｏ’および合焦検出内・外信号を入力し１合焦速度制
街信号を出力する。

第１図示の合焦検出装置の光電素子群１，２上の被写体
像の合計光量を表わすスカラー出力ｒ。。

ｒｏ’は各々端子ｄ、　　ｅに入力される。コンパレー
タ２１，２２は、これらの信号を基準電圧Ｖｆ１と比較
し、スカラー出力ｒ。、ｒｏ′が電圧■ｔ１よりも低い
ときには、Ｈｉ比出力、また高いときにはＬｏ比出力各
々ＯＲゲート２３に印加する。したがって、ＯＲゲート
２３は、スカラー出力ｒｏｔ　ｒｅ’のいずれか、また
は両方が基準電圧■ｆ１以下のとき、すなわち被写体像
が暗くなったときにＨｉ比出力それ以外のとき、すなわ
ち被写体像が明るいときにはし出力となる。また、端子
すには、Ｈｉレベルの合焦所定範囲内信号、またはＬｏ
レベルの合焦所定範囲外信号が入力される。この端子す
の信号とＯＲゲート２３の出力とはＯＲゲート２４に印
加され、いずれかまたは両者がＨｉのとき、すなわち被
写体像が暗い場合、および／または合焦所定範囲内の場
合には、ＯＲゲート２４はＨｉレベル信号、それ以外の
場合にはＬｏレベル信号を端子ｆに出力する。

他方、端子すの信号とＯＲゲート２３の出力はＡＮＤゲ
ート２５に印加され、その両者がＨｉのとき、すなわち
被写体像が暗く且つ合焦所定範囲内のとき、ＡＮＤゲー
ト２５はＨｉ比出力なり、それ以外のときはし出力とな
る。また、端子ａにはクロックパルスが入力され、この
パルスはＴ−フリップフロップ２６によってデユーティ
−５０％のパルスｈに整形され、更に、このパルスはＴ
−フリップフロップ２７によってデユーティ５０％で周
期がパルスｈの２倍のパルスｉに整形される。

ＮＡＮＤゲート２８はパルスｈ、ｉを入力してデユーテ
ィ２５％で周期がパルスｉと同じパルスｊを出力する。

被写体像が暗く且つ合焦所定範囲内のときには、そのＡ
ＮＤゲート２５はＨｉ比出力ＡＮＤゲート２９に印加す
るので、ＡＮＤゲート２９はＮＡＮＤゲート２８のデユ
ーティ７５％のパルスをＯＲゲート３２に伝える。他方
ＡＮＤゲート３１には、ＡＮＤゲート２５のＨｉ比出力
インバータ３０によってＬｏに反転されて印加されるの
で、ＡＮＤゲーＩ・３１は常にＬｏとなる。したがって
、端子ｇにはＯＲゲート３２およびＡＮＤゲート２９を
介してＮＡＮＤゲート２８のデユーティ７５％のパルス
ｊが出力される。

また、被写体像が明るいとき、及び／又は合焦所定範囲
外のときには、ＡＮＤゲート２５はＬｏ比出力ＡＮＤゲ
ート２９に印加し、この出力を常にｈにする。他方、Ａ
ＮＤゲート２５のＬｏ比出力インバータ３０によってＨ
ｉに反転されてＡＮＤゲート３１に印加されるので、Ａ
ＮＤゲート３１はＴ−フリップフロップ２７のデユーテ
ィ５０％のパルスｉをＯＲゲート３２に伝える。したが
って、端子ｇにはフリップフロップ２７のデユーティ５
０％のパルスｉが出力される。

尚、以上の説明では、スイッチＳＷ１の接片が第３図示
のように接点Ｚ１に接触している場合について述べた。

しかし、スイッチＳＷ１はマニュアルで切換可能であり
、接片が接点Ｚ２に接触するように切り換えると、端子
ｄ、ｅに印加される被写体像の合計光量を表わすスカラ
ー出力ｒ。、ｒ０′に基づくＯＲゲート２３の出力が遮
断されるので、合焦速度制御が被写体の明るさに無関係
に行なわれるようになる。

次に、撮影レンズが前ビン位置にあるか、または後ビン
位置にあるかを検出する焦点検出装置について説明する
。

第４図において、空間周波数成分抽出回路３゜４からの
同一周期の正弦波信号ｖ、、　ｖ、’は波形整形回路３
３Ａ、３３Ｂによって各々矩形波Ｓｌ。

８１′に変換する。もちろん、この正弦波信号ＶｌｔＶ
１′の代りにＶ２．Ｖ２’を用いてもよい。

この矩形波信号Ｓ１が信号Ｓｔ’より位相が進んでいる
ときは、前ビン、遅れているときは後ビン、はぼ同位相
のときは合焦をそれぞれ表わし、そして両者の位相差の
絶対値が合焦からのずれ量を表わしている。ＯＲゲート
３４と、その出力を平滑する平滑回路３５とは信号Ｓｌ
ｙ　ｓ、／の位相差に応じた直流出力を発生する。比較
器３６は、この直流出力レベルと基準レベルＶ１２とを
比べ、前者が後者より小さいとき、合焦を表わすＨｉｇ
ｈレベル出力を発生する。また、Ｄ−フリップフロップ
３７は信号Ｓ、ｔ　Ｓｌ’の位相のどちらが進んでいる
か８１′信号状態をラッチするものとすると、Ｑ出力端
子のＨｉｇｈレベルは前ビン、Ｑ出力端子のＨｉｇｈレ
ベルは後ビンをそれぞれ表わす。したがって、比較回路
３６の出力レベルがＨｉｇｈのとき、すなわち合焦のと
きはＯＲアゲ−３８，３９の出力は共にＨｉｇｈレベル
になる。また、比較回路３６の出力レベルがＬｏｗすな
わち合焦していないときは、前ビン状態であればＯＲゲ
ート３８の出力レベルはＨｉｇｈのままでＯＲゲート３
９の出力レベルがＬｏｗに落ちる。反対に、合焦外で後
ビンの場合には、ＯＲゲート３８がＬｏｗに落ち、ＯＲ
ゲート３９はＨｉｇｈレベルのままである。両ＯＲゲー
ト３８．３９の出力を入力とするＮＡＮＤゲート４０の
出力信号は、合焦時のときのみＬｏｗとなり、撮影レン
ズの駆動用モータのブレーキ信号用端子Ｃに出力される
。以上の回路３．４．３３Ａ、　　３３Ｂ、３４〜４０
で焦点検出装置を構成する。

入力端子ｆには、前述の第３図示の回路より、合焦所定
範囲外で且つ被写体像が明るいときＬｏｗレベルで、そ
れ以外のときＨｉｇｈレベルになる信号が入力する。ま
た、入力端子ｇには、合焦所定範囲内で且つ被写体像が
暗いとき、デユーティ７５％のクロックパルスが入力し
、それ以外のときはデユーティ５０％のクロックパルス
が入力する。

したがって、ＮＡＮＤゲート４１は、合焦所定範囲内で
被写体像が暗いときデユーティ２５％のパルス信号、合
焦所定範囲外で被写体が明るいときＨｉｇｈレベル信号
、その他の場合にはデユーティ・５０％のクロックパル
スを発生する０以上により、合焦している場合には、Ｎ
ＡＮＤゲート４０が出力端子ＣにＬｏｗ出力し、このと
き出力端子Ａ、　ＢはＨｉｇｈレベルである。

前ビンの場合には、ＮＡＮＤゲート４２を介してＮＡＮ
Ｄゲート４１の出力が端子Ａに伝えられる。すなわち、
合焦所定範囲内で被写体が暗いときデユーティ７５％の
パルス信号、合焦所定範囲外で被写体が明るいとき、Ｌ
Ｏｗレベル信号、その他のときデユーティ５０％のパル
ス信号がそれぞれ出力端子Ａに発生する。このとき、出
力端子Ｂ。

Ｃは共にＨｉｇｈレベルである。

後ビンの場合には、ＮＡＮＤゲート４３を介してＮＡＮ
Ｄゲート４１の出力が端子Ｂに伝えられる。すなわち、
前ビンの場合と同様に、合焦Ｄ１定範囲内外、被写体の
明暗に対応した信号が出力端子Ｂに発生する。このとき
出力端子Ａ、　Ｃは共にＨｉｇｈレベルである。

以上の端子Ａ、Ｂ、Ｃの出力の関係を表１に示す。

第５図は、本発明の自動合焦カメラの実施に用いられる
モーター駆動回路を示す。

この回路は、モーター５２、ＰＮＰ）ランジスタ４６．
　４７．４８．　４９．　５Ｂ、ＮＰＮ）ランジスタ５
０，５１、抵抗５３．　５４．　５５．　５６．５７、
ダイオード５９，６０，６１，６２゜６３．６４を含む
。

第５図の回路の入力端子Ａ、　Ｂ、　Ｃには第４図に示
したモーター制御回路の出力端子Ａ、　Ｂ、　Ｃが各々
接続されている。

このモーター駆動回路の動作を説明すると、入力端子Ａ
にＬｏｗレベル信号、入力端子Ｂ、　ＣにＨｉｇｈレベ
ル信号が入力されたとき、すなわち前ビンの場合には、
トランジスタ４６，４７，５１がＯＮになり、トランジ
スタ４７．５１を介してモーターＭに左から右へ電流が
流れてモーターは正転し、レンズが合焦する方向に駆動
される。したがって、このように入力端子Ａに連続的に
Ｌｏｗ信号、端子Ｂ、　ＣにＨｉレベル信号が各々入力
された場合、すなわち合焦所定範囲外で被写体が明るい
場合には、モーターは連続的に、すなわち速い速度で合
焦位置に駆動される。

また、端子Ａにデユーティ７５％のパルス信号（Ｌｏｗ
レベルが全体の５％）が入力された場合、すなわち、合
焦所定範囲内で被写体像が暗い場合には、モーターＭは
デユーティ５％のパルスにより駆動され、駆動速度は低
速となる。

端子Ａにデユーティ５０％のパルス信号が入力された場
合、すなわち合焦所定範囲内かまたは被写体像が暗いか
のいずれかの場合には、モーターＭはデユーティ５０％
のパルスにより駆動され、駆動速度は前二者の場合の中
間となる。

次に、入力端子Ｂに連続的にＬｏｗレベル信号、入力端
子Ａ、　ＣにＨｉｇｈレベル信号が入力されたとき、す
なわち後ビンの場合には、トランジスタ４８．４９，５
０がＯＮになり、トランジスタ４８．５０を介してモー
ターＭに右から左へ電流が流れ、モーターは逆転する。

したがって、レンズは前ビンの場合とは逆方向に合焦点
へと駆動される。前ビン状態のときと同様に、入力端子
Ｂに入るこのようにして合焦所定範囲内外および被写体
の明暗に応じてモーターＭの速度は制御される。

レンズが合焦方向に駆動され合焦状態に入った場合、入
力端子ＣがＬｏｗレベルに落ち、入力端子Ａ、　ＢにＨ
ｉｇｈレベル信号が入力され、トランジスタ５８，５０
．５１がＯＮになり、モーター５２はトランジスタ５０
．５１を介して短絡され、逆起電力が生じてブレーキが
かかり停止する。

ダイオード５０〜５３は距離環を手動で回した際に、モ
ーターＭが回転させられ、それによってモーターＭ内に
起電力を生ずるのでそれを回路外に逃がすためのもので
ある。以上のモーターＭの速度制御状態を表２に示す。

表　　　　　　２ ■７ 尚、本実施例では、合焦所定範囲外で被写体が暗い場合
には、レンズ駆動速度を中速としたが、これを高速とし
てもよい。合焦検出装置も撮影レンズが合焦位置の近傍
所定範囲内か外かを検出できるものであれば如何なるも
のでもよく、例えば、撮影レンズの透過光以外の被写体
光を測光し、その測光出力と、撮影レンズの位置信号と
から撮影レンズを合焦駆動するものでもよい。

以上のように、本発明によると、被写体輝度情報に応じ
て、撮影レンズ駆動速度が制御されるので、高い合焦精
度と迅速な合焦動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自動合焦カメラの光学系を示す図、第２図は
、合焦検出装置の回路図、第３図は、本発明の実施例の
自動合焦カメラの回路の一部を示す図、第４図は、焦点
検出装置の回路図、第５図は、レンズ駆動用モータ駆動
回路である。 主要部分の符号の説明、被写体輝度検出装置・・・・・
・２１．　２２．　２４、合焦検出装置・・・・・・３
，４゜１４、　１５．　１６．　１７．　７．　８．９
．　１８．　１０．１１，１２，１９，１３，２０、撮
影レンズ駆動装置・・・・・・Ｍ、、４６〜５１．　２
６．　２７．　２８．２９，３１，３２，３３Ａ、３３
Ｂ、３４〜４３、測光素子・・・・・・１，２゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　撮影レンズを通過した光束を受光する光電変換素子
   アレイと、 前記光電変換素子アレイが出力する画像信号から合焦状
   態を判別する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段の判別した合焦状態に応じて前記撮影
   レンズを駆動する駆動手段とを備えた自動合焦カメラに
   おいて、 被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段を備え、 前記駆動手段は、前記被写体輝度検出手段により被写体
   輝度が高輝度側であると検出された場合には駆動速度を
   高速側にして、また被写体輝度が低輝度側であると検出
   された場合には該駆動速度を低速側にすることを特徴と
   する自動合焦カメラ。 ２　前記被写体輝度検出手段は、前記光電変換素子アレ
   イの画像信号に基づいて被写体輝度を検出することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動合焦カメラ。 ３　前記焦点検出手段は、前記撮影レンズの合焦位置か
   らのレンズ範囲を検出すると共に、前記駆動手段は、前
   記被写体輝度と該ズレ範囲に応じて駆動速度を変化させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動合
   焦カメラ。