JP2002131630A - 測距センサおよび測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一眼レフカメラにも、コンパクトカメラにも
使用できコストダウンを計ることができるとともに、２
次元的に広視野な測距領域を測距可能なパッシブ方式の
測距センサおよび測距装置を提供する。 【解決手段】 複数の受光素子を備えた受光手段により
被写体光を受光し、受光手段からの出力に基づいてデフ
ォーカスまたは被写体までの距離を測定する測距センサ
において、複数対の第１の受光手段と、前記第１の受光
手段をはさんで所定間隔で配置された、前記第１の受光
手段の配列方向と同一方向に沿って配置される複数対の
第２の受光手段と、を有することを特徴とする測距セン
サ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一眼レフカメラ、
コンパクトカメラ用のＡＦセンサ、特に測距センサおよ
び測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パッシブ方式の測距方式を採用し
ているカメラの測距装置においては、一眼レフカメラで
は、一般にＴＴＬ（Through The Lens）パッシブ方式
が、またコンパクトカメラでは、一般に外光パッシブ方
式が採用されている。

【０００３】前記一眼レフカメラで用いられているＴＴ
Ｌパッシブ方式では、撮影レンズから入射した被写体光
束をコンデンサレンズにより集光し、セパレータレンズ
で二分割し、続いて受光素子列上の異なる一対の領域に
結像し、次に、受光素子列の積分出力に基づいて各領域
に形成された一対の被写体像の間隔を検出し、その間隔
から撮影レンズのデフォーカス量を求めるという方法が
採られている。

【０００４】そして前記測距装置は、そのデフォーカス
量が０になるように、即ち、前記受光素子列上の各領域
に形成された一対の被写体像の間隔が、合焦時に相当す
る所定値になるように撮影レンズのフォーカスレンズ群
を移動させている。

【０００５】一方、前記コンパクトカメラで用いられて
いる外光パッシブ方式による測距装置は、撮影レンズを
介さずに、被写体光束を一対の結像レンズによってそれ
ぞれ一対の受光素子列に結像し、一対の受光素子列のそ
れぞれの画素出力に基づいて、一対の受光素子列上に形
成された被写体像の間隔を検出し、結像レンズの焦点距
離ｆと一対の結像レンズの基線長から三角測量法によっ
て被写体までの距離を求めるという方法を採っている。

【０００６】そして、前記測距装置は、その距離に基づ
いて撮影レンズのフォーカスレンズ群を移動させてい
る。受光素子列としては、ＣＭＯＳ（Complementary Me
tal Oxide Semiconductor）型ラインセンサやＣＣＤ（C
harge Coupled Device）ラインセンサなどが使用されて
いる。

【０００７】特にコンパクトカメラに用いられている前
記外光パッシブ測距装置は、三角測量法によって被写体
までの距離を求めるので、基線長、つまり、一対の結像
レンズの間隔は広い方が測距精度は高くなる。しかも、
通常結像レンズは固定焦点なので、被写体距離によって
は受光素子列上の被写体像がぼけている場合もある。こ
のように被写体像がぼけていると被写体像の位置検出誤
差が大きくなるので、誤差を小さくするためには一対の
受光素子列の間隔は広い方が望ましい。

【０００８】一方、一眼レフカメラに用いられている前
記ＴＴＬパッシブ測距方式では、デフォーカス量を小さ
くするためにラインセンサの積分動作を何度も行いなが
ら測距し、フォーカスレンズの位置調整を行うため、コ
ンパクトカメラほど一対の被写体像間隔を広くしなくて
も高精度を得やすい。また、前記ＴＴＬパッシブ測距方
式では、前記コンデンサレンズ、セパレータレンズ、ラ
インセンサなどの測距ユニットがミラーボックス下面に
収納されているため、測距光学系はもとよりラインセン
サの各受光素子のピッチやサイズ自体も小さくしなけれ
ばならなかった。従って、従来の一眼レフカメラに用い
られているＴＴＬパッシブ測距方式とコンパクトカメラ
の外光パッシブ測距方式とでは、測距光学系から受光素
子列まで全く異なる構成のものを使用していた。そのた
め複数の測距センサを製作する必要があり、コストが高
くなる問題がある。

【０００９】上記ような問題に対して、特開平１０−３
９２０１号公報では、一直線に沿って配置された３個の
ラインセンサについて、一眼レフカメラではそれぞれ独
立して積分制御を行い、コンパクトカメラでは両側一対
のラインセンサを一体に積分制御することにより、一眼
レフカメラとコンパクトカメラで採用可能な測距センサ
が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記測
距装置（特開平１０−３９２０１号公報）は測距視野が
１次元であるので、近年求められている２次元的な広視
野な測距視野を実現することはできず、使い勝手が悪い
という問題がある。またラインセンサのピッチが固定の
ため、一眼レフ用とコンパクトカメラ用とで要求精度の
違いから異なるラインセンサのピッチが求められても対
応できず、測距精度が低下する問題がある。

【００１１】本発明の目的は、前記従来の問題に基づい
てなされたもので、一眼レフカメラにも、コンパクトカ
メラにも使用できコストダウンを計ることができるとと
もに、２次元的に広視野な測距領域を測距可能なパッシ
ブ方式の測距センサおよび測距装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による測距センサ
および測距装置は、複数の受光素子を備えた受光手段に
より被写体光を受光し、受光手段からの出力に基づいて
デフォーカスまたは被写体までの距離を測定する測距セ
ンサにおいて、複数対の第１の受光手段と、前記第１の
受光手段をはさんで所定間隔で配置された、前記第１の
受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置される複数
対の第２の受光手段とを有することを特徴とする。

【００１３】また、複数対の第１の受光手段において受
光部の配列方向に対して垂直方向における受光部の間隔
と、前記複数対の第２の受光手段においての受光部の配
列方向に対して垂直方向における受光部の間隔とは異な
ることを特徴とする。

【００１４】また、前記第１の受光手段と第２の受光手
段とは異なる数の対を有することを特徴とする測距セン
サである。

【００１５】また、複数対の第１の受光手段、および、
前記第１の受光手段をはさんで所定間隔で配置され、前
記第１の受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置さ
れる複数対の第２の受光手段とを有する測距センサと、
撮影レンズを介して、前記第１および第２の受光手段上
に被写体像を形成する測距光学系と、前記第１または第
２の受光手段の出力信号に基づいて、前記撮影レンズの
デフォーカス量を求めることを特徴とする。

【００１６】また、複数対の第１の受光手段、および、
前記第１の受光手段をはさんで所定間隔で配置され、前
記第１の受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置さ
れる複数対の第２の受光手段とを有する測距センサと、
前記第１および第２の受光手段上に被写体像を形成する
測距光学系と、前記第１または第２の受光手段の出力信
号に基づいて、被写体までの距離を求めることを特徴と
する測距装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を用いて説明する。

【００１８】以下図面に基づいて本発明を説明する。

【００１９】まず、本発明の第１の実施形態について説
明する。図１は、本発明を適用したパッシブ測距装置
（以下、測距センサ）１１の実施形態を示している。図
２は、この測距センサ１１をカメラに搭載したときの主
要回路構成を示す図である。

【００２０】図１に示すように、測距センサ１１には、
水平方向に延び、垂直方向に所定間隔で設けられた３本
のラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、各ラインセ
ンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに隣接して設けられた処理
回路部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを有する。

【００２１】また複数対ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃの間の領域において、水平方向に延び、３本のラ
インセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとは異なる所定間隔
で垂直方向に設けられた３本のラインセンサ１１２Ａ、
１１２Ｂ、１１２Ｃと、各ラインセンサ１１２Ａ、１１
２Ｂ、１１２Ｃに隣接して設けられた処理回路部１１３
Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃとを有する。

【００２２】前記各ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃおよび１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃは、いわゆるフ
ォトダイオードアレーであって、それぞれ、図３に示す
ように被写体光束を受光して光電変換するフォトダイオ
ード（画素）が一定の間隔（ピッチ）で一直線に沿って
設けられている。

【００２３】ここでラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃと１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃとではピッチが異な
っている。また、ラインセンサ１２Ｂ、１１２Ｂと、１
２Ａ、１２Ｃおよび１１２Ａ、１１２Ｃとでは処理回路
部の配列が異なっており、この点について以下に、説明
する。

【００２４】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ライン
センサ１２Ｂ、１１２Ｂでは、受光部１２Ｂ（１１２
Ｂ）の両側に処理回路部１３Ｂ（１１３Ｂ）が配置され
ている。このラインセンサ１２Ｂ、１１２Ｂは、画素毎
に受光部１２Ｂ（１１２Ｂ）のフォトダイオード８０と
処理回路部１３Ｂ（１１３Ｂ）の処理部８１がＬ字状パ
ターンを形成するとともに、隣接画素の前記パターンが
それにかみ合うように配列されている。

【００２５】一方、ラインセンサ１２Ｂ、１１２Ｂの場
合は、受光部１２Ａ（１２Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｃ）の
片側に処理回路部１３Ａ（１１３Ａ、１１３Ｃ）が配置
されている。各ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃお
よび１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃにおいて発生する電
荷は、センサ毎に対応する処理回路部１３Ａ、１３Ｂ、
１３Ｃおよび１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ内の蓄積部
において蓄積され電圧信号に変換される。そして、各処
理回路部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃおよび１１３Ａ、１１
３Ｂ、１１３Ｃにて電圧信号に変換された画素信号は、
順次読み出され、画素単位の積分信号としての像信号が
出力される。

【００２６】また、カメラのコントローラであるＣＰＵ
（Central Processing Unit）２１（図２参照）は、そ
の内部のＲＯＭ（Read Only Memory）２５に基づいて動
作を行い、カメラ全体の動作を制御する。さらに、像信
号は積分制御回路１５（図１参照）を介して出力回路１
６から出力され、ＣＰＵ２１に内蔵されるＡ／Ｄ回路２
３に入力されてディジタル信号の画素データに変換され
て、逐次前記ＣＰＵ２１内部のＲＡＭ（Random Access
Memory）２４内の所定のアドレスに格納される。前記Ｃ
ＰＵ２１は、ＲＡＭ２４から必要な領域の画素データを
読み出して、測距演算に使用する。

【００２７】また、コンパクトカメラにおける外光パッ
シブ方式の場合は、ラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、
１１２Ｃは使用しないで、ラインセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃを使用し、それぞれのラインセンサ１２Ａ、
１２Ｂ、１２Ｃの画素データ群を利用する。つまり、一
対のラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの画素データ
に基づいて、それぞれのラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃに形成された一対の被写体像の位置および間隔を
検出し、三角測量法によって被写体までの距離を求め
る。

【００２８】一方、一眼レフカメラにおけるＴＴＬパッ
シブ方式の場合は、ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃは使用しないで、ラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、
１１２Ｃの画素データ群の一方の領域を基準領域、他方
の領域を参照領域として、各領域に含まれる画素データ
群を基準領域と参照領域に形成された一対の被写体像間
隔を求めて、この像間隔からデフォーカス量を求める。

【００２９】前述のように、ラインセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃと１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃとでは受光
素子ピッチが異なっている。一般に受光素子ピッチが小
さいほど測距精度は向上するが、受光面積が小さくなる
ので低輝度で測距できなくなるという関係がある。

【００３０】このようなことを考慮して、一眼レフカメ
ラ用とコンパクトカメラ用とで測距光学系や要求測距精
度が異なるため、それぞれ最適な受光素子のピッチが設
定されているのでピッチが異なる。

【００３１】本実施形態ではラインセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃのピッチがより小さく設定されており、各ラ
インセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃおよび１１２Ａ、１
１２Ｂ、１１２Ｃの電荷蓄積時間を制御するためのモニ
タ回路（図示せず）が、各処理回路部１３Ａ、１３Ｂ、
１３Ｃおよび１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃにそれぞれ
内蔵されている。このモニタ回路は、各ラインセンサ１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃおよび１１２Ａ、１１２Ｂ、１１
２Ｃが受光する被写体像信号のうちのピーク信号をそれ
ぞれ発生し、積分制御回路１５（図１参照）に入力す
る。また、積分制御回路１５には、ＣＰＵ２１から出力
されてＤ／Ａ変換回路２２でアナログ信号に変換された
判定電圧Ｖthが入力される。この判定電圧Ｖthは、像信
号出力レベルを規制してＡ／Ｄ回路２３のダイナミック
レンジに適合させるために使用する。前記積分制御回路
１５は、判定電圧Ｖthと各モニタ回路の出力電圧とを比
較し、出力電圧が判定電圧Ｖthに達したことを検出した
ときに、処理回路部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに積分終了
信号を入力してラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの
電荷蓄積（積分）を終了させる。また、所定時間内にモ
ニタ回路の出力電圧が所定電圧に達しなかったときに
は、対応するラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃおよ
び１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃの積分を強制的に終了
させる。そして、ＣＰＵ２１は、制御信号を測距センサ
１１に出力し、測距センサ１１内の積分制御回路１５を
介して測距センサ１１の動作を制御する。

【００３２】なお前記Ｄ／Ａ変換回路２２は、さまざま
な条件に応じて判定電圧Ｖthを可変して発生することが
できる。

【００３３】また、以上のラインセンサ１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃおよび１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、処理
回路部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、および１１３Ａ、１１
３Ｂ、１１３Ｃ積分および積分制御動作、出力回路１６
の出力動作は、積分制御回路１５によって駆動制御され
る。

【００３４】次に、本発明の測距センサ１１をコンパク
トカメラに使用する場合と一眼レフカメラに使用する場
合の実施形態について説明する。

【００３５】まず、図５、図１５を参照して、前記測距
センサ１１をコンパクトカメラの外光パッシブ測距方式
に適用した場合の実施形態について説明する。

【００３６】図５に示すように、左右のラインセンサ１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（図１参照）の前方に、測距光学
系である一対の結像レンズ６１、６２が配置されてい
る。各結像レンズ６１、６２に入射した被写体光束は、
それぞれこれらの結像レンズ６１、６２によってライン
センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ上またはその前後に結像
される。これは撮影レンズ６３とは別の光路にて測距を
行われる。

【００３７】次に図６は、前記コンパクトカメラの撮影
画面２００内の測距エリア３１２Ａ、３１２Ｂ、３１２
Ｃを示している。積分制御回路１５（図１参照）は、Ｃ
ＰＵ２１からの外光／ＴＴＬ切換信号の値としてＬレベ
ルを受信すると外光パッシブモードになり（Ｓ１０１
図、１５参照）、ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
について同時に積分制御を行う（Ｓ１０２）。すなわ
ち、モニタ回路の出力は、積分制御回路１５に入力さ
れ、積分制御回路１５により積分の制御が行われる。な
お、ラインセンサ１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃの積分
制御は行わず非動作状態とする。

【００３８】そしてラインセンサ１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃの各フォトダイオードが積分した電荷を像信号として
カメラのＣＰＵ２１（制御手段）に出力する（Ｓ１０
３）。このＣＰＵ２１は、像信号に基づいて一対のライ
ンセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ上の像間隔を求め、さ
らに結像レンズ６１、６２の基線長と焦点距離に基づい
て三角測量の原理によって被写体距離を求める（Ｓ１０
４）。また、ラインセンサ毎に求められた被写体距離を
所定のアルゴリズムにより処理して、たとえば最至近を
示す被写体距離を選択してカメラのフォーカスを行う
（Ｓ１０５）。

【００３９】次に、図７（ａ）、（ｂ）は、前記測距セ
ンサ１１を一眼レフカメラのＴＴＬパッシブ方式に適用
した場合のカメラに構成および測距光学系を示す図であ
る。

【００４０】まず、被写体からの光束は撮影レンズ７１
を通過し、メインミラー７２に入射する。前記メインミ
ラー７２はハーフミラーになっており、入射光束の一部
がファインダ光学系７４に向けて反射される。一方、入
射光束の残りはメインミラー７２を透過し、サブミラー
７３で反射された後、測距ユニット７８に導かれる。ま
た、ファインダ光学系７４はスクリーン７５、ペンタプ
リズム７６、接眼レンズ７７から成り、これらを通して
撮影者により観察される。さらに、フィルム露光時に
は、メインミラー７２とサブミラー７３は図中の点線の
位置に退避する。そして、撮影レンズ７１を通過した被
写体光束は、シャッター（図示せず）の開口中にフィル
ム７９あるいは撮像素子に露光される。

【００４１】また、前記一眼レフカメラに用いられる、
測距ユニット７８内の測距光学系について説明する。図
７（ａ）に示すように、撮影レンズ７１によって被写体
像が形成される予定焦点面に視野マスク５１が配置され
る。この視野マスク５１には、測距領域を規制する開口
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃが形成されており、縦長の長方
形の開口５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃが、水平方向に沿って
一定の間隔で３個形成されている。なお、予定焦点面
は、いわゆる銀塩フィルムカメラの場合にはフィルム面
と等価な面であり、電子スチルカメラの場合には撮像素
子の受光面と等価な面である。また、前記視野マスク５
１の各開口５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの後方にはコンデン
サレンズ５２が配置されている。

【００４２】また、各開口５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃを透
過した被写体光束は、コンデンサレンズ５２により集光
された後、一対のセパレータレンズ５３、５４により被
写体光束を二分割した各像をそれぞれ、二次結像面に配
置された各ラインセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（図１
参照）の異なる領域に投影する。前記二次結像面は、予
定結像面の像が形成される面であって、撮影レンズ７１
による被写体の像は、この二次結像面上に形成される。

【００４３】次に、図８は、前記一眼レフカメラの撮影
画面２００内の測距エリア２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２
Ｃを示している。

【００４４】以下図１６のＴＴＬパッシブ測距のフロー
に基づいて説明する。

【００４５】まず積分制御回路１５（図１参照）は、Ｃ
ＰＵ２１からのシリアル通信によって外光／ＴＴＬ切換
信号として「Ｈ」を受信するとＴＴＬモードになり、ラ
インセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃが有効に設定
される（ステップ２０１、以下Ｓ２０１）。そして、ラ
インセンサ１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃはモニタ回路
の出力に基づいて積分制御回路１５により積分制御され
る（Ｓ２０２）。

【００４６】さらに前記積分制御回路１５により選択さ
れたラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃの各フ
ォトダイオードの電荷を像信号としてカメラのＣＰＵ２
１に出力する（Ｓ２０３）。また、ＣＰＵ２１は、各ラ
インセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃからの一対の
像信号に基づいて、各ラインセンサ１１２Ａ、１１２
Ｂ、１１２Ｃ毎に一対の像間隔を求め、デフォーカス量
を算出する（Ｓ２０４）。次に、ラインセンサ毎に求め
られたデフォーカス量について、所定のアルゴリズムを
用いて処理を行い、たとえば最至近のデフォーカス量を
選択してフォーカスを行う（Ｓ２０５）。

【００４７】このように測距センサ１１は、コンパクト
カメラの外光パッシブ方式に適用するときは、水平方向
に延びる一対のラインセンサの間隔が大きい複数のライ
ンセンサである第１ラインセンサによって、垂直方向に
離反した３つの領域の被写体について広視野な測距が可
能である。

【００４８】さらに、一眼レフカメラのＴＴＬパッシブ
方式に適用するときは、水平方向に伸びる一対のライン
センサの間隔が小さい複数のラインセンサであって、そ
の受光部の垂直方向の間隔が前記第１ラインセンサとは
異なっている第２ラインセンサによって、水平方向に離
反した３つの領域の被写体について広視野な測距が可能
である。

【００４９】また、第１ラインセンサは、第２ラインセ
ンサを挟むように配置したので、外光パッシブ方式の基
線長を大きくすることができ高精度の測距が可能であ
る。

【００５０】なお、本実施形態ではラインセンサの受光
素子ピッチを固定としているが、特開平１０−２７４５
６２号公報に開示のようなピッチの切換えを行うことに
より、複数の測距光学系やその他条件に応じてピッチを
切り換えて適用できるようにしてもよい。

【００５１】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００５２】図９は、この測距センサ１１を一眼レフカ
メラのＴＴＬパッシブ方式に適用した別の例であり、測
距光学系と測距センサを示す図である。

【００５３】撮影レンズ１７１によって被写体像が形成
される予定焦点面に視野マスク１５１が配置される。視
野マスク１５１には、測距領域を規制する開口１５１
Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃが形成されており、横長の長方
形の開口１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃが、垂直方向に
沿って一定の間隔で３個形成されている。さらに、視野
マスク１５１の各開口１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃの
後方にはコンデンサレンズ１５２が配置されている。ま
た、各開口１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃを透過した被
写体光束は、コンデンサレンズ１５２により集光された
後、一対のセパレータレンズ１５３、１５４により被写
体光束を二分割した各像をそれぞれ、二次結像面に配置
された各ラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃの
異なる領域に投影する。

【００５４】ここで測距センサ１１は、前記実施形態に
対して９０°回転した配置となっている。

【００５５】次に図１０は、前記一眼レフカメラの撮影
画面２００内の測距エリア４１２Ａ、４１２Ｂ、４１２
Ｃを示している。

【００５６】以下測距センサ１１の動作を説明する。

【００５７】積分制御回路１５（図１参照）は、ＣＰＵ
２１からの外光／ＴＴＬ切換信号「Ｈ」を受信するとＴ
ＴＬモードに設定され、ラインセンサ１１２Ａ、１１２
Ｂ、１１２Ｃが有効に設定される。

【００５８】そして、ラインセンサ１１２Ａ、１１２
Ｂ、１１２Ｃはモニタ回路の出力に基づいて積分制御回
路１５により積分動作を制御される。さらに前記積分制
御回路１５により選択されたラインセンサ１１２Ａ、１
１２Ｂ、１１２Ｃの各フォトダイオードの電荷を像信号
としてカメラのＣＰＵ２１に出力する。このＣＰＵ２１
は、各ラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃから
の一対の像信号に基づいて、各ラインセンサ１１２Ａ、
１１２Ｂ、１１２Ｃ毎に一対の像間隔を求め、測距エリ
ア４１２Ａ、４１２Ｂ、４１２Ｃにおけるデフォーカス
量を算出する。前記ＣＰＵ２１は、ラインセンサ毎に求
められたデフォーカス量について、所定のアルゴリズム
を用いて処理を行い、たとえば最至近のデフォーカス量
を選択してフォーカス制御を行う。

【００５９】以上のように測距センサ１１の配置方向を
変更するとともに、測距光学系を変更して撮影画面内の
測距視野の配置を変更して広視野な測距を行うことが可
能である。

【００６０】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。

【００６１】図１１は、本発明を適用したパッシブ測距
装置（測距センサ１１）の別の実施形態を示す図であ
る。本実施形態のカメラでは、撮影レンズがズームレン
ズで構成されている。まず、測距センサ１１（図９参
照）には、水平方向に延び、垂直方向に所定間隔で設け
られた５対のラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅと、各ライン
センサ３２Ａ〜３２Ｅに隣接して設けられた処理回路部
３３Ａ〜３３Ｅとを有する。また、５対のラインセンサ
３２Ａ〜３２Ｅの間の領域において、水平方向に延び、
この５対のラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅとは異なる所定
間隔で垂直方向に設けられた３対のラインセンサ１３２
Ａ〜１３２Ｃと、各ラインセンサ１３２Ａ〜１３２Ｃに
隣接して設けられた処理回路部１３３Ａ〜１３３Ｃとを
有する。

【００６２】さらに、各ラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅお
よび１３２Ａ〜１３２Ｃはいわゆるフォトダイオードア
レーであって、それぞれ、前記図３に示したように被写
体光束を受光して光電変換するフォトダイオード（画
素）が一定の間隔（ピッチ）で一直線に沿って設けられ
ている。

【００６３】ここでラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅと１３
２Ａ〜１３２Ｃとでは前記ピッチが異なっており、各ラ
インセンサ３２Ａ〜３２Ｅおよび１３２Ａ〜１３２Ｃに
おいて発生する電荷は、センサ毎に対応する処理回路部
３３Ａ〜３３Ｅおよび１３３Ａ〜１３３Ｃ内の蓄積部に
おいて蓄積され電圧信号に変換される。そして、各処理
回路部３３Ａ〜３３Ｅおよび１３３Ａ〜１３３Ｃにて電
圧信号に変換された画素信号は、ＣＰＵ２１からの読み
出しクロック信号が積分制御回路１５を介して入力され
ることによって順次読み出され、画素単位の積分信号と
しての像信号が出力される。また、カメラのコントロー
ラであるＣＰＵ２１は、その内部のＲＯＭ２５に基づい
て動作を行い、カメラ全体の動作を制御する。

【００６４】そして、像信号は積分制御回路１５を介し
て出力回路１６から出力され、ＣＰＵ２１に内蔵され、
Ａ／Ｄ回路２３に入力されてディジタル信号の画素デー
タに変換されて逐次ＣＰＵ２１内部のＲＡＭ２４内の所
定アドレスに格納される。前記ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２
４から必要な領域の画素データを読み出して、測距演算
に使用する。

【００６５】ここで、前記測距センサ１１を外光測距装
置に適用する場合であって、ズーム可能な撮影レンズを
有する場合には撮影レンズと測距光学系の光路が異なる
ので、撮影レンズの撮影倍率が低い場合には、測距エリ
アが撮影画面内の広範囲に配置されていたとしても、撮
影倍率が高くなった場合には撮影画角が狭くなるので、
撮影画面に対して測距エリアの間隔が広がり、一部の測
距エリアが撮影画面からはみ出してしまうことがあった
が、本実施形態ではこのような問題を解決するために、
撮影レンズのズーム位置に応じて、ラインセンサを切り
換えて測距を行っている。また、ズーム位置がワイド側
にある場合はラインセンサ３２Ａ、３２Ｃ、３２Ｅを採
用し、テレ側にある場合はラインセンサ３２Ｂ、３２
Ｃ、３２Ｄを採用して測距を行う。

【００６６】次に、図１２（ａ）、（ｂ）は、撮影レン
ズのズーム位置がワイド（広角）の場合とテレ（望遠）
の場合におけるラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅに対応する
撮影画面２００内の測距エリアＬ１〜Ｌ５の配置を示し
ている。また、前記撮影レンズが、ワイド側の場合に
は、測距エリアＬ２（ラインセンサ３２Ｂ）、Ｌ４（３
２Ｄ）は測距エリアＬ３（ラインセンサ３２Ｃ）に近く
ほぼ同一位置を測距することになりあまり意味がないた
め採用しないようにしている。また、テレ側の場合に
は、測距エリアＬ１（ラインセンサ３２Ａ）、Ｌ５（３
２Ｅ）は、撮影画面の端になり主要被写体ではない雑被
写体を測距する可能性が高くなったり、測距エリアが撮
影画面外になったりするために採用しないようにしてい
る。一方、ＴＴＬ測距装置の場合は撮影レンズのズーム
位置が変化しても撮影画面内の測距エリアの位置は変化
しないので、前記のように切り換えを行う必要はない。

【００６７】以上のように、外光パッシブ測距方式用の
ラインセンサ３２Ａ〜３２Ｅと、ＴＴＬパッシブ測距方
式用のラインセンサ１３２Ａ〜１３２Ｃのラインセンサ
の数をそれぞれの測距方式に適した数に設定しているの
で、それぞれの測距方式に適した測距エリア配置とする
ことができる。

【００６８】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。

【００６９】図１３、１４は、本発明を適用した測距セ
ンサの第４の実施形態を示す図である。測距センサ１１
を構成するＩＣチップ（投光素子）５００には、水平方
向に延びる１対のラインセンサ４２と、ラインセンサ４
２に隣接して設けられた処理回路部４３とを有する。

【００７０】また１対のラインセンサ４２の間の領域に
おいて、水平方向に延び所定間隔で垂直方向に設けられ
た３対のラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃと、各ライン
センサ１４２Ａ〜１４２Ｃに隣接して設けられた処理回
路部１４３Ａ〜１４３Ｃとを有する。前記３対のライン
センサ１４２Ａ〜１４２Ｃの間には積分制御回路１５が
配置されている。また、ラインセンサ４２は、処理回路
部４３内に各画素毎に定常光除去回路２４３を有してお
り、投光光に対する被写体からの反射光成分のみを検出
し、定常光成分を除去することが可能である。前記ライ
ンセンサ４２において発生する電荷は、投光光による被
写体からの反射光成分と定常光成分が含まれているが、
定常光除去回路２４３において定常光除去成分のみが除
去される。

【００７１】その結果、投光光による被写体からの反射
光成分のみが、処理回路部４３内の蓄積部において蓄積
され、電圧信号に変換される。

【００７２】一方、ラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃは
前記通常のラインセンサと同じ構成である。前記処理回
路部４３（１４３Ａ〜１４３Ｃ）にて電圧信号に変換さ
れた画素信号は、ＣＰＵ２１からの読み出しクロック信
号が積分制御回路１５を介して入力されることによって
順次読み出され、画素単位の積分信号としての像信号が
出力される。そして、像信号は積分制御回路１５を介し
て出力回路１６から出力され、ＣＰＵ２１に内蔵される
Ａ／Ｄ回路２３に入力されてディジタル信号の画素デー
タに変換されて逐次ＣＰＵ２１内部のＲＡＭ２４内の所
定アドレスに格納される。前記ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２
４から必要な領域の画素データを読み出して、測距演算
に使用する。

【００７３】次に、この測距センサ１１をコンパクトカ
メラに使用する場合と一眼レフカメラに使用する場合の
実施形態について説明する。

【００７４】図１４を参照して、測距センサ１１をコン
パクトカメラの外光パッシブ測距方式に適用した測距装
置の実施形態について説明する。

【００７５】一対のラインセンサ４２の前方に、測距光
学系である一対の結像レンズ６１、６２が配置され、各
結像レンズ６１、６２に入射した被写体光束は、それぞ
れ結像レンズ６１、６２によってラインセンサ４２上に
結像される。

【００７６】このような構成で撮影レンズ６３とは別の
光路にて測距を行う。また投光素子５００と投光光学系
（投光レンズ）５０１を有しており、投光に同期してラ
インセンサ４２は積分動作を行う。また、積分制御回路
１５は、ＣＰＵ２１からの外光／ＴＴＬ切換信号の値と
してＬレベルを受信すると外光パッシブモードになり、
ラインセンサ４２について積分制御を行う。

【００７７】なお、ラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃの
積分制御は行わず非動作状態とする。

【００７８】そして、投光素子５００を複数回投光さ
せ、投光に同期して定常光成分を除去しながら積分動作
を行う。前記ラインセンサ４２の各画素の積分結果を像
信号としてカメラのＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１
は、像信号に基づいて三角測量の原理によって被写体距
離を求める。

【００７９】測距センサ１１を一眼レフカメラのＴＴＬ
パッシブ方式に適用した測距装置の場合は、前記図７と
同様の構成であるので説明を省略する。

【００８０】また、ＴＴＬパッシブ方式における動作
は、積分制御回路１５がＣＰＵ２１から外光／ＴＴＬ切
換信号としてＨレベルを受信するとＴＴＬモードにな
り、ラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃが有効に設定され
る。ラインセンサ４２は非動作状態となる。さらに積分
制御回路１５によりラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃの
積分動作が実行され、像信号をＣＰＵ２１に出力する。
前記ＣＰＵ２１は、各ラインセンサ１４２Ａ〜１４２Ｃ
からの一対の像信号に基づいて、各ラインセンサ毎に一
対の像間隔を求め、デフォーカス量を算出する。

【００８１】このように測距センサ１１は、コンパクト
カメラの外光パッシブ方式に適用するときは、水平方向
に延びる、一対のラインセンサの間隔がより大きい第１
ラインセンサによって測距が可能である。

【００８２】また、第１ラインセンサは定常光除去機能
を有しているので、投光光に対する被写体からの反射光
成分のみを検出することができ、定常光成分の影響を受
けず、より高精度な測距が可能である。

【００８３】そして、一眼レフカメラのＴＴＬパッシブ
方式に適用するときは、水平方向に伸びる一対のライン
センサの間隔がより小さい複数のラインセンサである第
２ラインセンサによって、水平方向に離反した３つの領
域の被写体についての広視野な測距が可能である。

【００８４】また第１ラインセンサは、第２ラインセン
サを挟むように配置したので、外光パッシブ方式の基線
長を大きくすることができ高精度の測距が可能である。

【００８５】以上のように第１ラインセンサと第２ライ
ンセンサとはその機能、特性を異なるように設定しそれ
ぞれ外光パッシブ測距方式、ＴＴＬパッシブ測距方式に
適したラインセンサを構成して適切な測距を行うことが
できる。

【００８６】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。この実施形態では測距センサ１１をコンパクト
カメラに使用した実施形態を示す。

【００８７】図１８に示すように、左右のラインセンサ
１２Ａ〜１２Ｃの前方に、測距光学系である一対の結像
レンズ６１、６２が配置されている。また、測光光学系
６４がラインセンサ１１２Ａ〜１１２Ｃの前方に配置さ
れている。また、被写体光束は、それぞれ結像レンズ６
１、６２によってラインセンサ１２Ａ〜１２Ｃ上に結像
される。また測光光学系６４を通過した光束はラインセ
ンサ１１２Ａ〜１１２Ｃに入射する。

【００８８】図１９は、前記コンパクトカメラの撮影画
面２００内の測距エリア３１２Ａ〜３１２Ｃ、および測
光エリア６１２Ａ〜６１２Ｃを示している。

【００８９】図１７は外光パッシブ測距と測光フローを
示している。

【００９０】また、積分制御回路１５は、ＣＰＵ２１か
らの切換信号をＬレベルとすると外光パッシブモードに
なり積分の制御が行われる。なお、ラインセンサ１１２
Ａ〜１１２Ｃの積分制御は行わず非動作状態とする。ま
ず、ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｃの各フォトダイオード
が積分した電荷を像信号としてカメラのＣＰＵ２１に出
力する（図１７のステップ３０３，以下Ｓ３０３）。次
に、前記ＣＰＵ２１は、像信号に基づいて一対のライン
センサ１２Ａ〜１２Ｃ上の像間隔を求め、結像レンズ６
１、６２の基線長と焦点距離に基づいて被写体距離を求
める（Ｓ３０４）。そして、ラインセンサ毎に求められ
た被写体距離を所定のアルゴリズムにより処理して、た
とえば最至近を示す被写体距離を選択してカメラの撮影
レンズを駆動してフォーカスを行う（Ｓ３０５）。

【００９１】次にＣＰＵ２１からの切換信号をＨレベル
としてＴＴＬパッシブモードに設定する（Ｓ３０６）。
本実施形態ではＴＴＬパッシブモードを利用して測光動
作を行う。また、ラインセンサ１１２Ａ〜１１２Ｃにつ
いて同時に積分制御を行う（Ｓ３０７）。そしてライン
センサ１１２Ａ〜１１２Ｃ像信号をＣＰＵ２１に出力す
る（Ｓ３０８）。前記ＣＰＵ２１は、一対のラインセン
サ１１２Ａ〜１１２Ｃ毎に像信号を測光値に換算する
（Ｓ３０９）。測光値は、測距結果により選択された測
距エリアに対応する測光エリアの測光値を採用する。そ
して、前記測光値に基づいて、不図示の露出装置により
カメラの露出制御を行う。

【００９２】このように、コンパクトカメラにおいて測
距素子内のＴＴＬパッシブ用ラインセンサを測光素子と
して利用するので、別途測光素子を設ける必要がなく低
コスト化や実装スペースの削減といったメリットがあ
る。

【００９３】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。

【００９４】図２０に示すように、第６の実施形態で
は、赤外発光ダイオード（投光素子）５００の投光光を
投光レンズ５０１により集光して被写体に投光し、その
反射光を利用するいわゆるアクティブタイプの測距装置
の受光部として測距センサ１１を使用する。また、結像
レンズ６１、６２を介して得た像信号による外光パッシ
ブ測距に加え、暗い時やコントラストが低い被写体に対
しては、前記補助光（ＬＥＤ）投光時の像信号を利用す
るとともに、通常の外光パッシブ測距時には使用しない
ラインセンサ１１２Ｂを利用して反射光を検出する。

【００９５】また、図２１に示すように、外光パッシブ
測距が不可能な近距離領域においても、被写体反射光に
よる測距判定が可能である。

【００９６】次に、図２２の測距フローについて説明す
る。

【００９７】まず、切換信号をＴＴＬモードに設定して
ラインセンサ１１２Ｂを選択する（Ｓ４０１）。次に、
ＬＥＤ５００を発光させるとともに、ラインセンサ１１
２Ｂの積分動作を行う（Ｓ４０２）。続いて、ラインセ
ンサより像信号を読み出して、反射光が入射したか否か
判定する（Ｓ４０３）。そして、ラインセンサ１１２Ｂ
−１で受光したか否かを判別する。受光した場合は４０
５に進む（Ｓ４０４）。次に、被写体が至近ずきるので
至近警告の表示を行う（Ｓ４０５）。そして、ラインセ
ンサ１１２Ｂ−２で受光したか否かを判別する。受光し
た場合は４０７に進む（Ｓ４０６）。次に、撮影レンズ
を近距離被写体に対応する所定のマクロ位置（たとえば
３０ｃｍにピントを合わせる）に設定する（Ｓ４０
７）。そして、ラインセンサ１１２Ｂ−１、２で受光し
ていない場合は、切換信号を外光モードに設定する（Ｓ
４０８）。続いて、通常の外光パッシブ測距動作を行う
（Ｓ４０９）。そして、通常の測距動作の結果が、検出
不能か否か判別する（Ｓ４１０）。また、検出不能の場
合は、ＬＥＤ５００をＡＦ補助光として使用する測距を
行う。つまりＬＥＤ５００発光させながら、ラインセン
サ１２Ａ〜１２Ｃの積分、測距演算を行う（Ｓ４１
１）。

【００９８】なおラインセンサ１１２Ａ、１１２Ｃにつ
いても同様に使用してもよい。

【００９９】以上のように通常使用しない位置に設けら
れたラインセンサを利用してより高機能な測距動作を行
うことが可能である。

【０１００】

【発明の効果】本発明は、一眼レフカメラにもコンパク
トカメラにも適用でき、低コスト化が可能である。ま
た、２次元的に広視野な測距エリアを測距可能で使い勝
手のよい測距センサおよび測距装置を提供する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るパッシブ測距装
置を用いた構成を示した図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る測距センサをカ
メラに搭載したときの主要回路構成を示す図。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る被写体光束を受
光して光電変換するフォトダイオードの配置を示す図。

【図４】本発明の第１の実施形態に係るラインセンサと
処理回路部の配置を示す図。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る測距センサをコ
ンパクトカメラの外光パッシブ測距方式に適用した場合
の構成を示す図。

【図６】本発明の第１の実施形態に係るコンパクトカメ
ラの撮影画面内の測距エリアを示す図。

【図７】本発明の第１の実施形態に係る測距センサを一
眼レフカメラのＴＴＬパッシブ方式に適用した場合のカ
メラに構成および測距光学系を示す図。

【図８】本発明の第１の実施形態に係る一眼レフカメラ
の撮影画面内の測距エリアを示す図。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る測距センサを一
眼レフカメラのＴＴＬパッシブ方式に適用した時の測距
光学系と測距センサを示す図。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る一眼レフカメ
ラの撮影画面内の測距エリアを示す図。

【図１１】本発明の第３の実施形態をパッシブ測距装置
に適用した構成を示す図。

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る撮影レンズの
ズーム位置がワイドの場合とテレの場合におけるライン
センサに対応する撮影画面内の測距エリアの配置を示す
図。

【図１３】本発明の第４の実施形態を測距センサに適用
した場合を示す図。

【図１４】本発明の第４の実施形態に係る測距センサを
コンパクトカメラの外光パッシブ測距方式に適用した測
距装置を示す図。

【図１５】本発明の第１の実施形態に係るフローを示す
図。

【図１６】本発明の第１の実施形態に係るＴＴＬパッシ
ブ測距のフローを示す図。

【図１７】本発明の第５の実施形態に係る外光パッシブ
測距と測光フローを示す図。

【図１８】本発明の第５の実施形態に係る測距センサを
コンパクトカメラに使用した場合の構成を示す図。

【図１９】本発明の第５の実施形態に係るコンパクトカ
メラの撮影画面内の測距エリアおよび測光エリアを示す
図。

【図２０】本発明の第６の実施形態に係るアクティブタ
イプの測距装置の受光部として測距センサを使用する場
合の構成を示す図。

【図２１】本発明の第６の実施形態に係る外光パッシブ
測距が不可能な近距離領域においても、被写体反射光に
よる測距判定が可能である場合を示す図。

【図２２】本発明の第６の実施形態に係る測距フローを
示す図。

【符号の説明】

１１…測距センサ、１２Ａ．１２Ｂ…ラインセンサ、１
２Ａ．１２Ｂ…複数対ラインセンサ、１２Ｂ．１１２Ｂ
…ラインセンサ、１２Ｂ…受光部、１２Ａ…受光部、１
３Ａ．１３Ｂ…処理回路部、１５…積分制御回路１６…
出力回路、２１…ＣＰＵ、４２…ラインセンサ、５１…
視野マスク、５２…コンデンサレンズ、６３…撮影レン
ズ、６４…測光光学系、７１…撮影レンズ、７４…ファ
インダ光学系、７８…測距ユニット、８０…フォトダイ
オード、１５２…コンデンサレンズ、２００…撮影画
面、２４２、２４３…定常光除去回路、５００…投光素
子、５０１…投光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F112 AA08 AC03 BA11 CA02 DA05 DA28 DA32 EA05 FA07 FA21 FA29 FA45 2H011 AA01 BA05 BA23 BB01 BB02 2H051 BA04 BA17 BB07 CB08 CB20 CB27 CB29 CE27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受光素子を備えた受光手段により
   被写体光を受光し、受光手段からの出力に基づいてデフ
   ォーカスまたは被写体までの距離を測定する測距センサ
   において、 複数対の第１の受光手段と、 前記第１の受光手段をはさんで所定間隔で配置された、
   前記第１の受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置
   される複数対の第２の受光手段とを有することを特徴と
   する測距センサ。
2. 【請求項２】 複数対の第１の受光手段において受光部
   の配列方向に対して垂直方向における受光部の間隔と、 前記複数対の第２の受光手段においての受光部の配列方
   向に対して垂直方向における受光部の間隔と、は異なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距センサ。
3. 【請求項３】 前記第１の受光手段と第２の受光手段と
   は異なる数の対を有することを特徴とする請求項１また
   は２に記載の測距センサ。
4. 【請求項４】 複数対の第１の受光手段、および、前記
   第１の受光手段をはさんで所定間隔で配置され、前記第
   １の受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置される
   複数対の第２の受光手段とを有する測距センサと、 撮影レンズを介して、前記第１および第２の受光手段上
   に被写体像を形成する測距光学系と、 前記第１または第２の受光手段の出力信号に基づいて、
   前記撮影レンズのデフォーカス量を求めることを特徴と
   する測距装置。
5. 【請求項５】 複数対の第１の受光手段、および、前記
   第１の受光手段をはさんで所定間隔で配置され、前記第
   １の受光手段の配列方向と同一方向に沿って配置される
   複数対の第２の受光手段とを有する測距センサと、 前記第１および第２の受光手段上に被写体像を形成する
   測距光学系と、 前記第１または第２の受光手段の出力信号に基づいて、
   被写体までの距離を求めることを特徴とする測距装置。