JP2958463B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、三角測量方式によるアクティブ測距系と、
像位相差検出方式によるパッシブ測距系とを備え、これ
ら測距データによりピント調節機構を動作させる自動焦
点調節装置に関する。

（従来の技術） 自動焦点調節装置として、たとえば特開昭63−212912
号公報に示されるように、三角測量方式によるアクティ
ブ測距系と、像位相差検出方式によるパッシブ測距系と
を備えて、これらの測距データによりピント調節機構を
動作させるものが知られている。

この自動焦点調節装置では、被写体までの距離データ
がパッシブ測距系で得られない場合、アクティブ測距系
による測距データに基づいて、予め定められた位置まで
レンズをピント調節し、その後、パッシブ測距系により
合焦動作し、再ピント調節している。すなわち、まず、
パッシブ測距系で被写体距離を測定し、その結果デフォ
ーカス量が大きい場合は、パッシブ測距系による合焦動
作が困難であるため、アクティブ測距系による測距デー
タに基づいて、パッシブ測距系による合焦動作が可能な
状態までレンズを駆動している。もちろん、最初のパッ
シブ測距系による被写体距離測定の結果、デフォーカス
量が小さい場合は、ただちにパッシブ測距系により合焦
動作する。

このようにすると、たとえば100mm望遠レンズの場
合、位相差検出法では無限遠から最至近までデフォーカ
ス量の検出範囲がおよばないが、この検出範囲がおよば
ない範囲をアクティブ測距法によりカバーできる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記自動焦点調節装置では、まずパッ
シブ測距系により測距するために、デフォーカス量大な
る部分の判別が必要となる。このため、パッシブ測距デ
ータが膨大となり、測距演算時間も長くなってしまう問
題を有している。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、パッシ
ブ測距データの膨大化を防止し、デフォーカス量の測定
時間を短縮化して演算処理部に対する負担を軽減すると
ともに、早い合焦動作が可能となる自動焦点調節装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の自動焦点調節装置は、発光素子から被写体に
向かって光束を投射し、被写体で反射された光束を受光
位置に応じて被写体位置を検出する光電変換素子が受光
して被写体距離を得る三角測量方式のアクティブ測距系
と、互いに異なる複数の光路を介して複数の被写体像を
形成し、これら被写体像をそれぞれ光電変換素子で検出
して各被写体像間の位相差によりピントずれ量を得る像
位相差検出方式によるパッシブ測距系と、上記アクティ
ブ測距系による測距データおよびパッシブ測距系による
測距データのいずれによっても撮影レンズ内のピント調
節レンズを合焦動作できるピント調節機構と、上記ピン
ト調節レンズの移動量を測定する移動量測定手段と、上
記移動量に基づいてモニターされているピント調節レン
ズの現在位置データを前記アクティブ測距データと比較
しこれらの差を求めるとともに、この差と予め設定され
ているずれ量との大小関係を判断する比較手段と、合焦
動作開始時およびこの比較手段により上記差が設定ずれ
量より大であると判定された場合は、上記アクティブ測
距データに基づきピント調節機構を合焦方向に動作さ
せ、また、このアクティブ測距データによるピント調節
機構の合焦方向への動作の完了又は上記比較手段により
上記差が設定ずれ量より小と判断されたことのいずれか
によりパッシブ測距データによりピント調節機構を合焦
動作させる合焦動作切換手段とを具備したものである。

（作用） 本発明は、合焦動作切換手段で、合焦動作開始時には
アクティブ測距系によりアクティブ測距し、比較手段で
移動量に基づいてモニターされているピント調節レンズ
の現在位置データをアクティブ測距データとを比較しこ
れらの差を求めるとともに、この差と予め設定されてい
るずれ量との大小関係を判断し、この比較手段により差
が設定ずれ量より大であると判定された場合は、アクテ
ィブ測距データに基づきピント調節機構を合焦方向に動
作させ、このアクティブ測距データによるピント調節機
構の合焦方向への動作の完了したときまたは比較手段に
より差が設定ずれ量より小と判断されるとパッシブ測距
データによりピント調節機構を合焦動作させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例の自動焦点調節装置を図面を
参照して説明する。

第１図は、自動焦点調節装置の全体構成を示してお
り、この第１図に示す自動焦点調節装置は、たとえばス
チールカメラやビデオカメラなどに用いられ、三角測量
方式のアクティブ測距系11と、像位相差検出方式による
パッシブ測距系12との２つの測距系を有する。

この三角測量方式のアクティブ測距系11は、発光素子
13が点灯回路14によって点灯制御され、投光レンズ15を
介して被写体16に赤外線などによる光束を投射し、被写
体16で反射してこの反射された光束を、受光レンズ17を
介して光電変換素子18が発光するように構成されてい
る。また、光電変換素子18は被写体16からの反射光束の
入射位置に応じて、被写体16までの距離に対応する距離
信号△I1,△I2を生じ、距離演算回路19に出力する。さ
らに、距離演算回路19は、距離信号△I1,△I2を入力
し、これをｍビットのディジタル信号による被写体距離
情報（測距データ）としてマイクロコンピュータ21に与
える。

なお、点灯回路14および距離演算回路19は、マイクロ
コンピュータ21から生じる動作指令により所定の制御動
作を実行する。

また、像位相差検出方式によるパッシブ測距系12は、
撮影レンズ23を介して入射される被写体像を、ビームス
プリッター領域を有するクイックリターンミラー24、補
助ミラー25および投影レンズ26を介して２個一対の結像
レンズ27に与え、互いに異なる複数の光路を介して複数
の被写体像を形成する。そして、これらの被写体像をそ
れぞれ光電変換素子としてのイメージセンサー28で検出
して各被写体像間の位相差によりピントずれ量を得るよ
うに構成されている。なお、イメージセンサー28に対す
る動作指令はマイクロコンピュータ21から与えられ、そ
の動作結果であるピントずれ量、すなわち測距データは
マイクロコンピュータ21に入力される。

また、30はピント調節機構で、このピント調節機構30
は、マイクロコンピュータ21から供給されるアクティブ
測距系11による測距データおよびパッシブ測距系12によ
る測距データのいずれによっても制御可能なモータ駆動
回路31を有し、このモータ駆動回路31によってレンズ駆
動用のモータ32を動作させ、撮影レンズ23内のピント調
節レンズを合焦動作させる。さらに、ピント調節機構30
は、ピント調節レンズの移動量に対応した数のパルス信
号を発生するパルス発生回路33を有している。

ここで、撮影レンズ23は、第２図で示す構造で、固定
筒35の前部には、ヘリコイド36を介して前枠37が取り付
けられており、この前枠37によりレンズ群38が保持され
ている。また、固定筒35の内周部にはズームカム筒39が
周方向に沿って回転可能に設けられている。そして、こ
のズームカム筒39の後部には後枠40が連結されており、
さらにこの後枠40によりレンズ群41が保持されている。
また、ズームカム筒39は、固定外筒43の外周に回動可能
に取り付けられたズーム環44と一体的に連結しており、
その回動に伴って前枠37と後枠40とに設けられたレンズ
群38,41をカム連動により前後移動させ、ズーミングす
る。

また、レンズ駆動用のモータ32は、固定外筒43の後部
内側に設けられた固定座45に支持され、ギア機構46を介
して、固定外筒43の内側に回動可能に設けられた距離環
47を回動させる。この距離環47は前枠37と一体的に連結
しており、この前枠37が距離環47の回動に伴いヘリコイ
ド36上で回動することによりピント調節する。

さらに、ギア機構46は、第３図に示すように、モータ
32の回転軸と一体のピニオンギア50を有し、このピニオ
ンギア50から、ピニオン傘歯車51,52を順次介して、距
離環47の駆動用ピオンギア53と噛み合い駆動する。ま
た、ピニオン傘歯車51はアイドルピニオン54を介して羽
根車55とも噛み合っている。この羽根車55は、回転によ
り外縁部がフォトインタラプター57の溝状の検出部内を
通過するように配置されている。このフォトインタラプ
ター57の溝状の検出部には、図示しないが、発光素子と
受光素子とが互いに対向するように配置されており、羽
根車55の羽根が通過する度にパルス信号を生じる。

ここで、羽根車55の回転数はピント調節レンズの移動
量に対応するものであり、したがって、この羽根車55と
フォトインタラプター57との組み合わせによりパルス発
生回路33が構成される。

また，マイクロコンピュータ21は、パルス発生回路33
から生じたパルス信号をカウントし、そのカウント値を
ピント調節レンズの移動量としてとらえる。すなわち、
マイクロコンピュータ21は、ピント調節レンズの移動量
を測定する移動量測定手段を機能として有する。

さらに、マイクロコンピュータ21は、移動量に基づい
てピント調節レンズの現在位置をモニターしており、こ
の現在位置データとアクティブ測距系11からの測距デー
タとを比較してこれらの差を求めている。そして、これ
らの差と予め設定されているずれ量とを比較し、その大
小関係を判断している。すなわち、マイクロコンピュー
タ21は、ピント調節レンズの現在位置データアクティブ
測距データと比較しこれらの差を求めるとともに、この
差と予め設定されているずれ量との大小関係を判断する
比較手段としての機能を有している。

また、マイクロコンピュータ21は、合焦動作切換手段
としての機能を有している。この合焦動作切換手段は、
比較手段によりピント調節レンズの現在位置データとア
クティブ測距系11からの測距データとの差が設定ずれ量
より大であると判定された場合、アクティブ測距系11か
らの測距データに基づきピント調節機構30を合焦方向に
動作させる。また、このアクティブ測距データによる合
焦方向への動作が完了した場合、または、比較手段によ
り差が設定ずれ量より小と判断された場合は、パッシブ
測距データによりピント調節機構30を合焦動作させる。

第４図は、上述した２つの測距系11,12を有する自動
焦点調節装置をカメラに組み込んだ場合の概略構成を示
している。

第５図は、第１図および第４図で示したパッシブ測距
系12の、２個のイメージセンサー28に生じる出力信号の
関係を示しており、第５図（ａ）は合焦状態を、第５図
（ｂ）は非合焦状態をそれぞれ表している。すなわち、
撮影レンズ23を通ってきた被写体像は、クイックリター
ンミラー24を経た後、TTL−AF光学系を構成する補助ミ
ラー25、投影レンズ26を経て２個の結像レンズ27に導か
れ、ここで２個の像に分離され、対応する２個のイメー
ジセンサー28のそれぞれに結像する。

ここで、撮影レンズ23が合焦状態であれば、第５図
（ａ）で示したように、２個のイメージセンサー28の出
力A1,A2の位相差はほぼ零である。これに対し、非合焦
状態の場合は、第５図（ｂ）で示したように、２個のイ
メージセンサー28の出力A1,A2間に位相差Ｘが生じ、こ
の位相差Ｘが測距信号としてマイクロコンピュータ21に
出力される。

以下、第６図を参照して動作説明する。

まず、マイクロコンピュータ21は、アクティブ測距系
11に測距指令を与える。このためアクティブ測距系11は
所定の測距動作をし（ステップａ）、距離演算回路19か
ら被写体16までの距離に相当するｍビットの被写体距離
データをマイクロコンピュータ21に出力する。このマイ
クロコンピュータ21はｍビットの被写体距離データであ
る測距データのパルス数Ａに変換して記憶する（ステッ
プｂ）。次に、この測距データに対応するパルス数Ａ
と、投影レンズ23内のピント調節レンズの現在位置デー
タのパルス数Ｂとを比較し、その差|A−B|を求める（ス
テップｃ）。

ここで、ピント調節レンズの位置は、前述のように、
パルス発生回路33から生じるパルス数に基づいてモニタ
ーされているが、レンズ位置とパルス数との関係は、次
表で示すように、最至近から無限遠までのレンズ調節で
生じるパルス数が約1600パルスとなるように設定する。
また、アクティブ測距系11の測距データに対応するパル
ス数Ａも、同じ被写体距離であればレンズ位置データの
パルス数Ｂと同数になるように設定する。たとえば被写
体距離1.3mにおける合焦状態でのレンズ位置データのパ
ルス数Ｂは、表から948である。これに対し、同じく被
写体距離1.3mにおけるアクティブ測距系11の測距データ
に対応するパルス数Ａも948となるように設定する。

次に、差|A−B|を予め設定してあるデフォーカス量で
あるずれ量αと比較し、これらの大小関係を判断する
（ステップd,e）。その結果、ずれ量αより大であれ
ば、アクティブ測距データのパルス数Ａに基づきピント
調節レンズを合焦方向に動作させる。すなわち、ピント
調節レンズを、アクティブ測距データのパルス数Ａに対
応するレンズ位置まで移動させるべく、現在位置データ
のパルス数Ｂとの差|A−B|のパルス数分、ピント調節機
構30を動作させる（ステップｆ）。このとき、パルス発
生回路33はレンズの移動量に対応する数のパルスを生じ
るので、これをモニターしておく（ステップｇ）。そし
て、このモニターされたパルス数が差|A−B|に相当する
パルス数に達したことにより、ピント調節機構30を停止
させる（ステップh,i）。

そして、合焦方向への動作後、Ｂ±|A−B|を演算し、
この演算により求めた値をレンズの現在位置データＢと
して更新記憶する（ステップｊ）。

次に、マイクロコンピュータ21は、パッシブ測距系12
に測距指令を与える。このためパッシブ測距系12は所定
の測距動作を行ない（ステップｋ）、第５図で示した出
力A1,A2間の位相差Ｘに基づきデフォーカス量±Ｃを演
算により求める（ステップ１）。

このパッシブ測距系12による測距動作は、ステップｅ
において、差|A−B|が設定されたずれ量α以下であると
判定された場合にもする。すなわち、パッシブ測距系12
は、アクティブ測距データによる合焦方向への動作の完
了または差|A−B|が設定されたずれ量αより小と判断さ
れたことのいずれかにより測距動作する。

そして、パッシブ測距系12による測距動作後、デフォ
ーカス量±Ｃが零の場合、すなわち、ピントが合ってい
るかを判断し（ステップｍ）、その結果、すでにピント
があっていればそのままピント調節動作を終了させる
（ステップｎ）。

これに対し、まだピントが合っていない場合は、パッ
シブ測距系12による測距データであるデフォーカス量±
Ｃのパルス数分ピント調節機構30を動作させ、合焦動作
させる（ステップｏ）。このときも、パルス発生回路33
はレンズの移動量に対応する数のパルスを生じるので、
モニターしておく（ステップｐ）。そして、このモニタ
ーされたパルス数が、デフォーカス量±Ｃに相当するパ
ルス数に達したことにより、ピント調節機構30を停止さ
せる（ステップq,r）。

そして、合焦方向への動作後、Ｂ±Ｃの演算をし、こ
の演算により求めた値をレンズの現在位置データＢとし
て更新記憶し（ステップｓ）、ステップｋに戻る。以
下、ステップｍによりピントが合ったと判定されるま
で、ステップｋ〜ステップｓ動作を繰り返す。

ここでステップｅでの判断基準となるずれ量αは、表
で示すようにパルス数500程度に設定する。たとえば表
において、現在レンズ位置データＢが948パルスである
ものとする。この場合アクティブ測距データＡのパルス
数が1462より多く、かつ432より少ない場合は、まず、
アクティブ測距データＡに基づいてレンズを合焦方向に
移動させ、その後パッシブ測距する。すなわち、パッシ
ブ測距系12は、＋方向および−方向にそれぞれ最大500
パルスのずれ量の範囲内での測距を行なうので、パッシ
ブ測距演算データの膨大化を抑制でき、測距演算時間の
短縮化が可能になるとともに、パッシブ測距系12に負担
のかからない合焦動作が可能となる。

また、アクティブ測距データによる合焦動作から、パ
ッシブ測距データによる合焦動作への仕様切換が一定の
フローにしたがって実施されるので、これらの切換、選
択時におけるモータ32によるピント調節ハンチングが発
生しない。

〔発明の効果〕

本発明の自動焦点調節装置によれば、合焦動作開始時
にはアクティブ測距系によりアクティブ測距し、ピント
調節レンズの現在位置データをアクティブ測距データと
の差が設定ずれ量より大であると判定された場合は、ア
クティブ測距データに基づきピント調節機構を合焦方向
に動作させ、このアクティブ測距データによるピント調
節機構の合焦方向への動作の完了したときまたは差が設
定ずれ量より小と判断されると、パッシブ測距データに
よりピント調節機構を合焦動作させ、パッシブ測距デー
タの膨大化を防止でき、測定時間を短縮化して演算処理
部に対する負担を軽減し、合焦動作を早くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動焦点調節装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図における撮影レンズの構
成例を示す断面図、第３図は第２図におけるギア機構の
構成例を示す斜視図、第４図は第１図で示した装置を組
み込んだカメラを示す側面図、第５図（ａ）（ｂ）は本
発明に用いるパッシブ測距系の動作を説明するための特
性図、第６図は第１図で示した装置の動作を説明するフ
ローチャートである。 11……アクティブ測距系、12……パッシブ測距系、13…
…発光素子、16……被写体、18……光電変換素子、21…
…移動量測定手段、比較手段、合焦動作切換手段をそれ
ぞれ機能として有するマイクロコンピュータ、23……撮
影レンズ、28……光電変換素子としてのイメージセンサ
ー、30……ピント調節機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 13/36 G02B 7/32 G02B 7/36 - 7/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子から被写体に向かって光束を投射
   し、被写体で反射された光束を受光位置に応じて被写体
   位置を検出する光電変換素子が受光して被写体距離を得
   る三角測量方式のアクティブ測距系と、 互いに異なる複数の光路を介して複数の被写体像を形成
   し、これら被写体像をそれぞれ光電変換素子で検出して
   各被写体像間の位相差によりピントずれ量を得る像位相
   差検出方式によるパッシブ測距系と、 上記アクティブ測距系による測距データおよびパッシブ
   測距系による測距データのいずれによっても撮影レンズ
   内のピント調節レンズを合焦動作できるピント調節機構
   と、 上記ピント調節レンズの移動量を測定する移動量測定手
   段と、 上記移動量に基づいてモニターされているピント調節レ
   ンズの現在位置データを前記アクティブ測距データと比
   較しこれらの差を求めるとともに、この差と予め設定さ
   れているずれ量との大小関係を判断する比較手段と、 合焦動作開始時およびこの比較手段により上記差が設定
   ずれ量より大であると判定された場合は、上記アクティ
   ブ測距データに基づきピント調節機構を合焦方向に動作
   させ、また、このアクティブ測距データによるピント調
   節機構の合焦方向への動作の完了又は上記比較手段によ
   り上記差が設定ずれ量より小と判断されたことのいずれ
   かによりパッシブ測距データによりピント調節機構を合
   焦動作させる合焦動作切換手段と を具備したことを特徴とする自動焦点調節装置。