JPS6315860Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、被写体像を２つに分け互いの被写体
像が焦点合致時には一致するいわゆる像合致の原
理を利用した方法や、被写体像のコントラストが
焦点合致時には最大となる原理を利用した自動焦
点検出装置等に用いるに適した、幅広い被写体輝
度の範囲で焦点検出が可能なカメラの焦点検出装
置に関するものである。 従来より、複数の光電変換素子を用いた像合致
の原理や、被写体のコントラストの変化を応用し
た自動焦点検出装置が数多く考えられ、その内の
幾つかは実用化され始めている。 又、光電変換素子もCdS等からフオトダイオー
ド等に変り、最近では、出力端子が少なく、受光
面も小さく出来、数多くの光電変換素子が同一基
板上に構成出来、かつ、処理回路も含めて集積度
が高められる非常に利点の多い自己走査型の
CCDやBBD原理を応用した光電変換素子群や、
MOSのシフトレジスターを用いたMOS型の光電
変換素子群が利用され始めている。 しかし、この自己走査型の光電変換素子群は、
素子の放電現象等を利用しているため、一定放電
時間に対しては狭い明るさの範囲でしか出力が得
られず、幅広い明るさの範囲即ち幅広い被写体輝
度の範囲で出力を得るには、被写体輝度に応じた
放電時間の可変即ち駆動周波数あるいは１走査期
間の可変（今後この可変動作を輝度変調と呼ぶ）
動作が必要となる。そのため、被写体輝度を測定
するのに必要な光電変換素子即ち輝度変調用の光
電変換素子と、自動焦点検出に必要な情報を得る
光電変換素子（前述の自己走査型光電変換素子群
を示す。今後この動作を輝度検出と呼ぶ。）の両
方が必要となり、同一被写体像を両素子上に得る
には光学系やハーフミラー等の光学部材が必要と
なつてしまう。又、輝度検出用の光電変換素子群
の近くに輝度変調用の光電変換素子を設置すれ
ば、ハーフミラー等の光学部材の必要はなくなる
反面、同一被写体像が投影されないため、しばし
ば被写体輝度に対応しない輝度変調を輝度検出用
光電変換素子群に与えてしまい、好ましい出力が
得られなくなつてしまう。 本考案は、上記背景に鑑み、自己走査型光電変
換素子を輝度検出・輝度変調の両方に共用すると
共に、その出力形態を工夫して、輝度変調用の出
力を電荷蓄積後瞬時に得られるばかりか、幅広い
被写体輝度の焦点検出が可能で、処理回路も含み
小型化が出来るカメラの焦点検出装置を提供する
ものである。 以下本考案の実施例を図に従つて説明する。 第１図は自己走査型光電変換素子群の一例であ
る、MOS型のシフトレジスターを用いた例で、
１はシフトレジスターを有する走査回路でクロツ
クφ及びスタートパルスSTにより駆動され、順
次走査回路１の出力端子G₁，G₂……G_oを通して
半導体アドレススイツチS₁，S₂……S_oをONにす
る。次にフオトダイオードd₂に着目して動作原理
を簡単に説明する。走査回路１からの走査パルス
により出力端子G₂を通してアドレススイツチS₂
がONすると、外部電源電圧Ｅと負荷抵抗Ｒを通
してフオトダイオードd₂は逆バイアスされ、フオ
トダイオードd₂のキヤパシターが飽和するまで充
電され、出力端子G₂を通してアドレススイツチ
S₂がOFFすると、１走査期間フオトダイオード
d₂は逆バイアスされる。この時、フオトダイオー
ドd₂に光が入射すると、フオトダイオードd₂内に
放電電流が流れ、フオトダイオードd₂に蓄えられ
ていた電荷は入射光量に比例して減り、その減少
分は次にS₂がONした時に補なわれ、その充電電
流がビデオ出力Voutとなる。又、１走査期間の
間隔即ちスタートパルスSTの間隔を長くすれば、
低照度域の光でも感応して見かけ上の感度が上げ
られ、低照度域での焦点検出が可能となる。 第２図は第１図に於けるビデオ出力Voutの時
間的変化の図で、半導体アドレススイツチS₁，S₂
……S_oの順にONした場合、ビデオ出力Voutとし
てはV₁，V₂……V_oの順に出力される事を示す。
尚、各々の波形は当然の事ながら充電波形とな
る。 第３図は一眼レフカメラに一般的な焦点検出装
置を追加させた一例で、基本的には自己走査型光
電変換素子群を用い被写体のコントラストを検出
し焦点検出を行う構成となつている。図に於い
て、被写体からの光は、撮影レンズ２を通り、全
反射ミラー３により反射してコンデンサーレンズ
４の下部に結像しその状態をペンタプリズム５、
アイピース６を通して眼７で見ると同時に、フイ
ルム面１１と光学的に等価な位置にかれた自己走
査型の輝度検出用光電変換素子群１０（以後検出
用素子と呼ぶ）にハーフミラー３′及び全反射ミ
ラー９を介して投影される。 前述の如く、検出用素子１０は被写体の輝度に
応じて１走査期間を決定しなくてはならないた
め、コンデンサーレンズ４の中央部のハーフミラ
ー４′を介し、検出用素子１０に投影される被写
体像と対応した光を、輝度変調用光電変換素子８
（以後変調用素子と呼ぶ）に入射させ、処理回路
１２を通して検出用素子１０の制御に用いる。 次に焦点検出動作を説明する。まず、焦点検出
と同時に変調用素子８の出力を処理回路１２で受
け、その出力の値を周波数に変えて好ましい走査
期間を検出用素子１０に与え、即ちスタートパル
スSTの間隔を決定した後、撮影レンズ２は撮影
レンズ駆動回路１３により近点又は∞点から一方
向に動き出す。 次に第２図に見られる検出素子１０の各出力
V₁，V₂……V_oによりε＝_o-1 〓ⁱ⁼¹ ｜V_i−V_i+1｜の演算
を行うと、焦点合致時にはこの値が最大となる。
即ちコントラストが焦点合致時には最大となる事
を利用する。これらの演算処理等は処理回路１２
で行い、出力εが最大になつた時は、撮影レンズ
駆動回路１３を介して撮影レンズが止められれ
ば、焦点合致が成される。 第４図に上記の焦点検出出力εの撮影レンズの
繰り出し量に対する変化を示す。焦点合致位置a₀
の時、焦点検出出力εは最大値ε₀を得る事を示し
ている。 第５図に第３図に示された焦点検出装置の原理
を応用した本考案の焦点検出装置の一例を示す。
この実施例は第３図に比べ、第３図の変調用素子
８がないため、コンデンサーレンズ４内のハーフ
ミラー４′がなく、機構が非常に簡単となる他は、
光電変換素子が輝度検出，変調共用自己走査型光
電変換素子群１０′（以後検出，変調共用素子と
呼ぶ）となり、処理回路が若干異なる処理回路１
４に変わつたのみで、光学的には全く第３図と同
じ構成である。 即ち、自己走査型の光電変換素子群を用いるい
かなる原理に基く焦点検出法に於いても、本考案
は応用出来る。 第６図，第７図により本考案の検出，変調共用
素子１０′及び処理回路１４について説明する。
尚、検出，変調共用素子１０′，処理回路１４の
境界は一緒に構成してもよいため明確にはしな
い。 自動焦点検出手順に基いて説明する。始めに自
動焦点検出機構が自動焦点検出開始スイツチ１５
により動作を始めると、輝度検出，変調切り換え
回路１６によりで示す如くある期間Ｈ信号を半
導体スイツチB₂及びインバーターI₁を通して半導
体スイツチB₁に送る。この半導体スイツチは、
右図の様に３の端子がＨの時に１〜２間はON状
態となり、

【式】Ｌの時はOFF状態と なる様に構成されている。よつて、半導体スイツ
チB₂はONに、B₁はOFF状態となる。又AND回
路A₁，A₂……A_oの出力は走査回路１の出力端子
G₁，G₂……G_oの状態に拘らずＬとなるため、半
導体アドレススイツチS₁，S₂……S_oはONとなる
が、半導体スイツチS₀はインバーターI₀の働きに
よりOFF（尚半導体アドレススイツチS₁，S₂……
S_o，S₀はＬでONとなるとする。）となるから、
各フオトダイオードd₁，d₂……d_oには逆バイアス
が加わらず、ビデオラインには各フオトダイオー
ドd₁，d₂……d_oが並列につながつた状態で写体輝
度の総合輝度に対応した電流が流れ、半導体スイ
ツチB₂を通して輝度変調用回路１７にで示さ
れた入力が得られる（この様な動作を今後静止型
と呼ぶ）。この回路１７中で周波数変換がなされ、
被写体輝度に応じたクロツクφ及びスタートパル
スSTが，で示される形で走査回路１に入力
される。と同時に輝度検出，変調切り換え回路１
６の出力はＬとなり、そのため半導体スイツチ
B₂はOFFに、B₁はONに、S₀もONに、又AND
回路A₁，A₂……A_oの出力は走査回路１の出力端
子G₁，G₂……G_oの状態と同じになり、各フオト
ダイオードd₁，d₂……d_oに入射した光量に比例し
て順次ビデオラインを通しての様な出力が焦点
検出回路１８に入力される。と同時に撮影レンズ
駆動装置１３により第５図で示された撮影レンズ
２が近点あるいは∞点より一方向に動き出す。焦
点検出装置１８は各時点のビデオ出力V₁，V₂…
…VS_oにより ε＝_o-1 〓ⁱ⁼¹ ｜V_i−V_i+1｜を演算すると共に焦点検出
出力εの最大値ε₀を検出し、その情報を撮影レン
ズ駆動装置１３に与え、撮影レンズ２を止める事
により焦点合致が成される。尚は焦点検出回路
１８内の積分計算の状態を示す。 第８図に輝度変調の方法の一例を図示した。こ
れは被写体輝度（本考案の実施例では検出変調用
素子１０′に投影された被写体の平均値に対応し
ており、又平均値に重みを加えてもよく、要は検
出変調用素子１１′の検出動作時に出力が得られ
ればどの様な対応でもよい。）に対応してクロツ
クφの周波数即ち１走査期間が階段的に変化する
方法であるが、もちろん線型変化でもよい。又輝
度変調も焦点検出出力に影響を与えなければ検出
10回に対し変調１回となる様などんな組合せでも
よい。 以上述べたように、本考案による焦点検出装置
を用いる事により、検出，変調作用の２つの光電
変換素子が１つになるばかりか、変調用素子のた
めの光学系，光学部材を必要とせず、幅広い明る
さの範囲、特に低照度域での焦点検出が可能で、
自己走査型光電変換素子を用いるいかなる焦点検
出装置にも応用出来るカメラの焦点検出装置を得
ることができ、しかも輝度変調用の出力を電荷蓄
積後瞬時に得られるなど、その効果は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は自己走査型光電変換素子群内のMOS
のシフトレジスターを用いた一例である。第２図
は第１図に於けるVoutの時間による変化である。
第３図は一眼レフカメラに一般的な自動焦点検出
装置を付加した一例である。第４図は一般的な焦
点検出出力である。第５図は本考案の実施例を示
す焦点検出装置の一例である。第６図は本考案に
よる焦点検出装置の電気回路の一例である。第７
図は第５図の各点に於ける出力の時間的変化であ
る。第８図は本考案による輝度変調の一例であ
る。 １：走査回路、２：撮影レンズ、３：全反射ミ
ラー、３′：ハーフミラー、４：コンデンサーレ
ンズ、４′：ハーフミラー、５：ペンタプリズム、
６：アイピース、７：眼、８：輝度変調用光電変
換素子、９：全反射ミラー、１０：自己走査型輝
度検出用光電変換素子群、１０′：本考案を応用
した輝度検出，変調共用光電変換素子、１１：フ
イルム面、１２：処理回路、１３：撮影レンズ駆
動装置、１４：本考案による処理回路、１５：自
動焦点検出開始スイツチ、１６：輝度検出，変調
切り換え回路、１７：輝度変調用回路、１８：焦
点検出回路、G₁，G₂……G_o：走査回路１の出力
端子、S₁，S₂……S_o：半導体アドレススイツチ、
d₁，d₂……d_o：フオトダイオード、Ｒ：負荷抵
抗、Ｅ：外部電源、φ：クロツク、ST：スター
トパルス、Vout：ビデオ出力、V₁，V₂……V_o：
各フオトダイオードd₁，d₂……ｄｎのビデオ出
力、Ｔ：時間、A₁，A₂……A_o：AND回路、S₀，
B₁，B₂：半導体スイツチ、I₀，I₁：インバータ
ー、〜：各位置を示す、ε：焦点検出出力、
a₀：焦点合致位置、ε₀：最大焦点検出出力。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 自己走査型光電変換素子を有する電気的焦点検
   出装置において、前記自己走査型光電変換素子の
   各光電変換部を順次走査する走査回路に於る各出
   力端子からの各クロツクを前記各光電変換部に対
   応させた各ゲート回路の一方の各入力端子に夫々
   入力させると共に、前記各ゲート回路の他方の各
   入力端子に前記ゲート回路の開閉を制御するゲー
   ト制御信号を共通入力させる一方、前記各光電変
   換部を各々オン・オフする各スイツチを前記各ゲ
   ート回路が夫々閉じた時にオンさせるようにし、
   前記ゲート制御信号によつて前記各ゲート回路を
   閉じて前記クロツクの有無に拘らず前記各スイツ
   チを全てオンさせた輝度変調時に得られる前記各
   光電変換部の並列合成出力に応じて輝度変調用回
   路に前記自己走査型光電変換素子の駆動周波数を
   形成させ、前記ゲート制御信号によつて前記各ゲ
   ート回路を開いた輝度検出時に前記駆動周波数に
   基づく前記走査回路に於る各出力端子からの各ク
   ロツクにより前記各ゲート回路を介して前記各ス
   イツチを順次オン・オフさせて前記各光電変換部
   より離敬的な検出信号を時系列に得て、この検出
   信号に基づいて撮影レンズの駆動回路を制御して
   焦点検出を行なうようにしたことを特徴とするカ
   メラの焦点検出装置。