JPS622224A - 自動焦点調節用制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、被写体に光束を投射し、その反射光を用いて
焦点調節を行なう自動焦点調節装置に用いられる自動焦
点調節用制御装置である。

従来の技術 従来より、被写体に向けて光束を投射し、その反射光を
光電的に検知し、被写体までの距離に対応する信号（以
下距離信号と称す）を算出し、光学系の焦点調節を行な
う所謂アクティブ方式の自動焦点調節装置が提案されて
いる。アクテ°イブ方式の自動焦点調節装置においては
、被写体が近距離に存在する場合や、高反射率被写体の
場合等の受光素子上での入射光量が非常に大きい状態か
ら、被写体が遠距離に存在する場合や、低反射率被写体
の場合等の受光素子上での入射光量が非常に微弱な状態
までの、非常にダイナミックレンジの広い被写体からの
反射光を処理せねばならないため、様々な工夫が為され
てきた。

例えば、特願昭５９−１９５０１０号公報に依れば、被
写体に向けて、赤外光を投射し、その反射光を受光レン
ズを介して光位置検出素子（ｐｓｎ）上に導き、その赤
外光のスポット位置に応じて出力される２つの光電流１
．．Ｉ２の和と差の比を演算し、被写体までの距離信号
を求め、前記距離信号と撮影レンズのフォーカシングレ
ンズの位ｔｔ−示スレンズエンコーダ出力信号を用いて
、焦点調節量と方向を求め、フォーカシングレンズを駆
動して、焦点調節を行なっている。

この時、受光素子出力信号を演算する演算回路で取扱う
信号強度のダイナミックレンジを圧縮するために、受光
素子出力信号の和に対応する信号を用いて、利得調整を
行なう機能と、発光量調整を行なう機能を設け、両調整
機能を併用して使用し、高精度な測距を行なっている。

前記従来例では、自動利得調整と、自動発光量調整の両
機能を的確に動作させるため、撮像レンズのフォーカシ
ングレンズの位置を示すレンズエンコーダ出力を用いＮ
回目の測距時のレンズエンコーダ出力が近距離を示して
いれば、主として、自動発光量調整を働かせ、自動利得
調整を動作させないようにし、逆に、Ｎ回目の測距時の
レンズエンコーダ出力が遠距離であったならば、発光量
は一定とし、主として自動利得調整を動作させてＮ−１
−１回目の測距を行なっている。

発明が解決しようとする問題点 上記従来列では、レンズエンコーダ出力を用いて、被写
***置を判断している。しかし、レンズエンコーダ出力
は、得られた距離信号を基にして、フォーカシングレン
ズが駆動され、合焦点で停止した後に初めて被写***置
に対応した出力を供給する。そのため、レンズエンコー
ダ出力は測距終了後から、被写***置に対応した出力を
供給するまでに時間的遅れを有している。通常、フォー
カシングレンズが駆動され、無限遠方撮影状態から至近
距離撮影状態に変位するのに、ビデオカメラ用レンズの
場合、数秒間を要する。一方、測距を行なう間隔は、被
写体の動きに対応するため、数Ｈｚ程度が選択される。

結果として、測距を行なう間隔に比べ、フォーカシング
レンズが駆動されて停止するまでの時間の方が長くなる
場合が４ｂ、Ｎ−）−１回目の測距を行なう際に、フォ
ーカシングレンズの位置を示すレンズエンコーダ出力は
、正して被写***置を示していない場合が生ずる。その
ために、遠距離に位置する被写体を、自動発光量調整機
能を動作させて測距しｆｃシ、近距離被写体を、自動利
得調整機能を動作させて測距したシする場合が生じ、演
算回路のダイナミックレンジが厳しくなシ、所望の精度
が得られなくなる。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため、演算部より出力
される距離信号が近距離を示す場合、次回は主に自動発
光量調整部を動作させ、遠距離を示す場合、次回は主に
、自動利得調整部を動作させて測距を行なう構成にした
ものである。

作用 本発明は上記した構成により、被写体条件の変動に対し
て、すばやく応答する演算部の距離信号を用いて、自動
発光量調整部と、自動利得調整部の動作の切シ換えを行
なうため、より的確に、被写体条件に応じたダイナミッ
クレンジ圧縮が行なえ、高精度の測距を実現し得るもの
である。

実施例 図は、本発明の自動焦点調節用制御装置を含んだ自動焦
点調節装置の一実施例を示すブロック図である。

本発明の基本構成は、三角測距原理に基づくものであシ
、投光レンズ１と発光素子３からなる投光手段と、受光
レンズ２と受光素子４からなる受光手段は、所定の間隔
で配置されている。投光手段から、ある一定の周期で間
欠的に発光すると共に、発光期間内では、ある周波数ｆ
ｓでもってパルス駆動されている発光素子３から出力さ
れる光束が、被写体（図示せず）に向けて投射される。

被写体からの反射光は、受光レンズ２を介して、受光素
子４の受光面上にスポット像を結ぶ。ここで、受光素子
として、受光面上のスポット像の位置に応じた２つの出
力電流工ｊ＋工２を出力する光位置検出器（ＰＳＤ）を
用いるものとする。受光素子４からの出力電流Ｉ＋＋１
２は、演算部５に入力され、各々第１．第２の電流電圧
変換器７．８に供給され電圧信号に変換される。第１．
第２の電流電圧変換器７．８の出力信号は、加算器９お
よび減算器１ｏに供給され、各々、Ｌ＋Ｉ２゜Ｉ、（２
に対応した信号を出力する。加算器９および減算器１ｏ
の出力信号は、各々、第１．第２可変利得増幅器１１．
１２に入力され、各々の出力信号は、第１．第２帯域増
幅器１４．１５を経て、第１．第２検波器１６．１７に
供給される。

ここで、第１．第２帯域増幅器１４．１５は、発光素子
３の駆動周波数ｆｓを中心周波数とする狭帯域の周波数
成分のみを増幅し、通過させるように構成し、信号対雑
音比を向上させる機能を有している。また、前記第１．
第２検波器１６．１７は、各々第１．第２帯域増幅器１
４．１５の出力信号振幅値に対応した直流信号ｖ＋、　
ｖ−を出力する。

ここで、前記第１検波器の出力信号、すなわち、受光素
子４の出力信号の総和に対応する信号は、誤差検出器１
３へ入力され、誤差検出器１３は、可変利得増幅器の利
得調整を行なう第１制御信号３０を出力し、可変利得増
幅器と共に′、自動利得調整部を構成する。

、また、前記第１検波器の出力信号は、前記誤差検出器
１３を経て、発光素子３の発光量を制御する第２制間信
号２９を発光駆動部６へ供給し、発光駆動部６は、前記
第２制却信号に応じて発光素子３を駆動し、自動発光量
調整部を構成する。

自動利得調整部及び自動発光量調整部は、後述する制御
装置２８からの出力信号に応じて、誤差検出器１３１に
よって切替が行なわれるよう構成されている。

一方、第１．第２検波器１６．１７の出力信号ｖ＋、ｖ
−は、各々、第１．第２積分器１８．１９に入力される
。積分器は、検波器の出力電圧Ｖ＋。

Ｖ−の直流電圧値に応じて、電圧電流変換を行ないほぼ
定電流にてコンデンサを充電し、時間の経過につれてほ
ぼ直線状に増加もしくは減少するような波形の積分値ｙ
Ｘ　、　ｙ　Ｈをそれぞれ出力するよう構成する。第１
積分器１８の出力信号１十Ｎはレベル判定器２ｏへ供給
され、基準電圧信号ｖＰ２１との比較を行ない、Ｖ＋”
　＝　ｖＰとなる時刻で、パルス信号を発生させ、前記
パルス信号を受けた第２積分器１９はその時刻で出力が
サンプルホールドされる。

ここで、 Ｖ＋　−Ｃ＋Ｘ（Ｉ＋＋ｌ２）Ｘｔ　　−−・・ｌ）Ｖ
’＝Ｃ２ｘ（工１−Ｉ２）ｘｔ　　＝−−−−・・−（
２）ただし　’　１＊　Ｃ２は定数 ｔは積分時間 上式の関係が成シ立つので、Ｖ＋“＝ｖｐ　となる時刻
の１−Ｈの値（以下ｖＦと称す）は（ＩＴ　　Ｉ２）／
（工１＋Ｉ２）に比例した値となる。

（ＩＩ　　１２）／（Ｉｊ＋Ｉ２）は被写体までの距離
りの逆数に比例するので、このｖＦＯ値を用いて焦点調
節が行なえる。

制御装置２８は、アナログ−デジタル変換器２６とデジ
タルコンパレータ２５を含んで成シ、第２積分器１９の
出力ｖｒは、アナログ−デジタル変換器２６に入力され
、ｅ　ｂｉｔのデジタル信号に変換される。また、撮影
レンズのフォー力シグレンズの位置を示すデジタル信号
を出力するレンズエンコーダ出力が、デジタルコンパレ
ータ２５に入力され前記アナログ−デジタル変換器２６
の出力と比較が行なわれ、両者が一致するように、レン
ズ駆動部２４によりレンズを駆動し、焦点調節が完了す
る。

一方、アナログ−デジタル変換されたＶ、信号は、制御
装置２８内の遠近判別部２７に入力され、遠距離データ
か、近距離データかが判別され、演算部６内の誤差検出
器１３に結果が供給される。

誤差検出器１３は、遠近判別部２７の出力が遠距離デー
タの場合、第２制胛信号２９を一定電圧値に設定し、発
光素子３は予め設定された最大発光量で発光するように
構成し、第１制御信号３０は、第１検波器１６の出力信
号Ｖ＋を出力するように構成する。この時、第１可変利
得増幅器１１゜第１帯域増幅器１４．第１検波器１６．
誤差検出器１３で閉ループを構成し、第１可変利得増幅
器１１の入力信号が変化しても、第１検波器１６の出力
信号Ｖ十の値がほぼ一定値となるように第１可変利得増
幅器１１の利得を自動調整するように負帰還ループ構成
となる。第２可変利得増幅器１２も同様に、第１制却信
号３ｏにより利得調整されているのでＶ子信号の振幅値
に応じて、第２検波器１７の出力信号Ｖ−もレベル調整
される。

また、遠近判別部２７の出力が近距離データの場合、第
１制却信号３ｏは一定の基準電圧信号とし、第１第２可
変利得増幅器１１．１２は一定利得で働く。第２制御信
号２９は、第１検波器１６の出力信号Ｖ＋に対応する信
号とし、この時は、発光駆動部６１発光素子３．受光素
子４．第１第２電流電圧変換器７，８、加算器９、第１
可変利得増幅器１１．第１帯域増幅器１４．第１検波器
１６゜誤差検出器１３による閉ループが構成され、第１
検波器１６の出力信号ｖ−１−に応じて発光素子３の発
光量は可変となシ、■十の値が、はぼ一定となるような
自動発光量調整機能の働くような負帰還ループが構成さ
れる。

以上のような構成により、演算部５内の第２積分器１９
の出力を用いて、被写体の遠距離、近距離を判別し、被
写体が遠距離に位置する場合には、主に自動利得調整部
を動作させ、近距離に位置する場合には、主に自動発光
量調整部を動作させている。

被写体が近距離に存在する場合には、受光素子上での光
量も多く、信号対雑音比も良好であることから、発光量
を調整し、信号量の圧縮を行ない、遠距離に存在する場
合には、利得を調整するため、大幅なダイナミックレン
ジ圧縮が行なえ、高精度測距が実現できる。

また、レンズエンコーダ出力を用いず、演算部の出力信
号を用いて、両調整部の切替を行なうため被写体条件の
変動に対して迅速に対応できるものである。

発明の効果 以上述べて来たように、本発明によれば、被写体の状態
に的確に、かつ素早く対応して、取扱う信号のダイナミ
ックレンジ圧縮を行ないうるものであり、高精度な焦点
調節を実現できる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のシステム構成を示すブロック図である。 １・・・・・・投光レンズ、２・・・・・・受光レンズ
、３・・・・・・発光素子、４・・・・・・受光素子、
５・・・・・・演算部、２３・・・・・・レンズエンコ
ーダ、２８・・・・・・制量装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体に向けて光束を投射する投光手段と、前記投光手
   段より投射された後、前記被写体によって反射されてく
   る反射光を集光する受光レンズと、前記反射光の受光レ
   ンズによる結像スポット位置に応じた割合の２つの光電
   流を出力する受光素子と、前記受光素子の出力信号を演
   算し、前記被写体までの距離に対応する信号を出力する
   演算部を備え、演算部は、前記受光素子からの出力信号
   の総和に対応する信号を出力する加算器と、前記加算器
   からの出力信号を利用して利得を調整する自動利得調整
   部と、前記加算器からの出力信号を利用して前記投光手
   段から投ぜられる光束の発光量を調整する自動発光量調
   整部を含んでなり、前記演算部の出力信号に基づき、撮
   像レンズを駆動して焦点調節を行なう焦点調節装置であ
   って、前記演算部より出力される距離信号が、近距離を
   示す場合、次回は主に自動発光量調整部を動作させ、前
   記距離信号が、遠距離を示す場合、次回は主に自動利得
   調整部を動作させて測距を行なうよう構成された自動焦
   点調節用制御装置。