JP2871734B2

JP2871734B2 - 多点測距装置

Info

Publication number: JP2871734B2
Application number: JP1182099A
Authority: JP
Inventors: 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH0346605A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、カメラ等のピントを自動的に合わせるた
めの多点測距装置であって、詳しくは複数の投光手段よ
り被写体に向けて測距用の光を投射し、その被写体から
の反射光をそれぞれ受光し、この受光信号により被写体
距離を演算して合焦点へレンズを駆動する、所謂オート
フォーカス装置（以下、AF装置と記す）における多点測
距装置に関するものである。

［従来の技術］従来、カメラ等においては撮影する被写体を画面の中
心に位置させ、その被写体に対し投光レンズを通して赤
外光を投射し、被写体からの反射光を投光レンズから一
定の距離、つまり基線長だけ離間して配設された受光レ
ンズを介してPSD（位置検出素子）等の受光素子で受光
し、その入射位置によって被写体距離を演算して測定す
る、所謂赤外投光アクティブ式三角測距方式によるオー
トフォーカス装置が簡単な構成で実現できるため、多く
の製品に採用されている。

ところが、この方式にて撮影を行なう場合、投光した
方向に主要被写体が存在しない場合、AF装置は他の被写
体あるいは背景つまり∞に合焦してしまって主要被写体
に対してはピンボケ写真となってしまう（これを中抜け
と呼んでいる）。

従って、構図によってはファインダ内の中心部に設け
られた赤外光の投光方向を示す測距枠に予め被写体を入
れて測距を行ない、その後にフレーミングを設定しなお
して撮影する、所謂オートフォーカスロックという操作
を必要とした。

そこで、測距用の投光信号を複数にして、ファインダ
内に設けられた複数の測距位置をそれぞれ測距する、多
点測距、あるいは広視野AFと呼ばれる測距手段が提供さ
れた。これによれば、オートフォーカスロックのような
繁雑な操作を無用にすることが出来る。この多点測距手
段は、一般に複数の投光素子を有し、基本的には中央一
点の光投射式AF技術と類似のものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記赤外投光アクティブ式三角測距方
式によるAF装置においては、次のような欠点がある。即
ち、先ず何よりも被写体で反射した信号光が拡散して広
がるため、遠距離になる程、受光々量が減少し、測距精
度が劣化することにある。

また、被写体を照射する昼光や照明光等による外光ノ
イズの混入によっても精度が劣化する。更に光投射式に
限定されることではないが、三角測距の原理を用いる場
合、測距可能最至近距離にも制限が強かった。

そこで、本発明の目的はこのような欠点を除去するた
めに、上記多点測距装置が撮影画面内の複数のポイント
を測距する、それぞれ独立した投，受光手段を用いてい
ることに着目し、これを利用して各々の測距レンジの配
分を変えるという簡単な改良によって至近から遠距離ま
でワイドレンジでかつ高精度の多点測距が行なえるよう
にした多点測距装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明による多点測距装置は、画面内中央部を測距す
る第１の測距手段と、画面内周辺部を測距する第２の測
距手段と、上記第１および第２の測距手段の出力結果に
したがってピント合わせ距離を決定する演算制御手段と
を具備する多点測距装置において、上記第１の測距手段により測距できる測距最遠距離
が、上記第２の測距手段により測距できる測距最遠距離
よりも遠方となるように構成したことを特徴とし、更に、上記第１の測距手段により測距できる測距最至
近距離が、上記第２の測距手段により測距できる測距最
至近距離よりも遠方となるように構成したことを特徴と
する。

また、本発明による多点測距装置は、画面内中央部を
測距する第１の測距手段と、画面内周辺部を測距する第
２の測距手段と、上記第１および第２の測距手段の出力
結果にしたがってピント合わせ距離を決定する演算制御
手段とを具備する多点測距装置において、上記第１の測距手段により測距できる測距最至近距離
が、上記第２の測距手段により測距できる測距最至近距
離よりも遠方となるように構成し、上記第１および第２
の測距手段の測距ポイントは共に、上記第１の測距手段
の測距最至近距離よりも至近で、且つ上記第２の測距手
段の測距最至近距離よりも以遠の領域にある人物の顔の
大きさに対応して予め設定された幅に収まるようにした
ことを特徴とする。

［実施例］まず、本発明の具体的な実施例を説明するに先立ち、
一点測距を行なう一般的なアクティブ式三角測距方式の
AF装置の測距原理を、第８図および第９図によって説明
する。投光源である赤外発光ダイオード（以下、IREDと
いう）１で発光した光は、投光レンズ２を介して被写体
５に対して投射される。そして、被写体５で反射した光
は受光レンズ３で集光されて位置検出素子（以下、PSD
という）４からなる受光素子に受光される。受光素子と
して一般的に用いられる、このPSD4は、入射した光が基
線長方向に受光面を、x:yに内分するとき、その比に対
応した電気信号を出力するようになっている。

こゝで上記両レンズ2,3の主点間距離ｓを基線長、受
光レンズ３の焦点距離をｆとすると、反射光はPSD4上の
ｘの位置に入射し、の（１）式に基づいて被写体距離ｌを求めることができ
る。

従って、こゝで上記PSD4の長さｔが有限であることに
注目し、このAF装置が測距できる最至近距離を求める
と、となる。こゝで上記ａはPSD4の投光側に近い方の端から
受光レンズ３の光軸とPSD4の受光面が交わる位置までの
距離でシフト量と呼ぶ。

このように考察すると、なるべく近くのものまで測距
するためには、上記主点間距離ｓと受光レンズ３の焦点
距離ｆがカメラのデザイン上等において制約が多いこと
を考えた場合、PSD4の長さｔを長くするか、または上記
シフト量ａを小さくするしかない。第９図はシフト量ａ
を小さくシフト量ａ′にして、測距最至近距離ｌminを
短くした場合を示したものである。

しかし、これらの対応策も実際には、次のようなデメ
リットを伴う。即ち、PSD4の長さｔを長くすると、全体
的にPSDの面積が大きくなり、信号光以外の外光成分を
多く受光し、S/N比の低下によって精度が劣化するし、
またシフト量ａを小さくすると、被写体距離ｌが遠距離
になる程、PSDが出力する信号比が大きくなる為、矢張
りノイズに弱くなる。遠距離になると当然、信号光が小
さくなるからノイズの影響が大きくなるが、例えばシフ
ト量ａが大きくて、5mで4:6の信号が出力された場合、
片側に１のノイズが乗っても、と５％の誤差にしかならないが、シフト量ａが小さくて
同じ距離でも、1:9の信号が出力されている場合には、
１のノイズが乗るとすると、８％の誤差になる。

つまり、遠距離まで正確に測定するには、PSDの長さ
ｔを短く、シフト量ａはt/2に近い方が良いことになる
が、これは測距最至近距離を短くし、測距レンジを広く
する方向とは逆になってしまう。

次に、上述のように構成された一点測距の原理を画面
内の三点を測距するための三点測距装置として構成した
測距手段を第10図に示す。

第10図において、３個のIRED1a,1b,1cに対して３個の
PSD4a,4b,4cが用いられていて、３個のIRED1a〜1cから
の各測距用赤外光は投光レンズ２により被写体に向か
い、被写体で反射された各光は受光レンズ３により３個
のPSD4a〜4cのうちの対応するPSDに入射するようになっ
ている。

投光角度θは、投光素子1a〜1cと投光レンズ２までの
距離f_Tによりとして決定される。こゝでg₁,g₂は配置間隔で、g₁は投
光素子のレンズ光軸からの最短距離である。

このように構成された多点（三点）測距装置は、第11
図に示すように、カメラ６から見てa_o,b_o,c_oの方向にあ
る被写体を測距するため、第12図（Ａ）に示す如く、仮
にファインダ視野７内の測距ゾーン（ａ）（ｂ）（ｃ）
を対応させたとき、測距ゾーン（ｂ）に被写体が無くて
も左右の測距ゾーン（ａ）（ｃ）に被写体8a,8bが存在
すれば、撮影される被写体はピンボケにならずに済むと
いう利点がある。

しかし、これは被写体距離ｌが十分に大きく、第11図
にＷで示すように隣接する測距ポイント間の距離がある
程度大きくないと効果が期待できない。

例えば、θ＝６゜被写体距離ｌ＝0.6mとすると、Ｗ＝ｌtanθ＝6cm となり、測距ゾーン（ａ）（ｂ）（ｃ）は３点ともに、
人の顔等の被写体９の中に入ってしまう。

つまり、第12図（Ｂ）に示すように至近の人物等の被
写体９に対しては、複数の測距は不要となる。従って、
複数のポイントを持つAF装置やAFシステムでは、至近領
域ではそのすべての測距ゾーンを測距する必要はなく、
そのうちのいくつかを省略することができる。

本発明は上述の点に着目し、測距するポイント毎に測
距レンジを変化させ、遠距離から至近距離まで高精度で
測距できる多点測距装置を提供しようとするものであ
る。

第１図は、本発明の第１実施例を示す多点測距装置の
構成図である。本実施例では第１図に示すように、中央
の測距ゾーンを測距するためのPSD4b′を、左，右を測
距ゾーンを測定するための左，右測距用のPSD4a,4cに対
して、αだけシフトさせてある。

つまり、前記第８図で説明した配置で中央の測距ゾー
ンを測距し、前記第９図で説明した配置で左右の測距ゾ
ーンを測距する。次に本発明を更に理解しやすくするた
めに、各定数に具体的に数字を当て嵌めてみると、以下
のようになる。

ｓ＝40mm ｆ＝14mm ｔ＝2mm ａ＝1.1mm ａ′＝ａ−α＝0.2mm このとき、左右の測距最至近距離ｌminＡは、前記
（２）式より中央の測距最至近距離ｌminＣは、となり、31cmから62cmまでの間は中央を測距するための
投受光系では測距出来ない。

しかしながら、前述の第11図でＷを求めたときに示し
たように、この間の領域では左右の測距領域の幅は、約
12cm以下であり、人物の顔等の被写体に対しては十分小
さな幅なので、左か右の測距装置で測距可能である。ま
た、花や虫等の小さなものを撮影する際に、中央の測距
が不可能だと問題があるが、このような至近の領域で
は、ファインダのパララックス等も発生するので、これ
らの補正を同時にするようにすればよい。

本実施例では、例えば第３図に示す如く、ファインダ
７内の液晶表示を測距結果によって切り換えて補正する
ようになっている。即ち、通常撮影時には第３図（Ａ）
に示すように、ファインダ７内に表示はないが左側の測
距結果が62cm以近になると、第３図（Ｂ）に示すように
写真画面パララックス補正用の枠7aと測距ゾーン枠
（ａ）が表示される。この測距ゾーン枠（ａ）は、この
例では左側測距用のIREDの投光位置に対応している。

第２図は、本発明の第２実施例を示す多点測距装置の
構成図である。この実施例は上記第１実施例のようにPS
D4b′ではなく、IRED1b′の位置をαだけシフトさせ、
第１実施例と同様の効果をもたせたものである。

即ち、この第２図に示す如く、IRED1b′のシフトによ
りPSD4b′をαだけシフトさせたのと全く同じ効果を得
ることができる。しかし、この場合には第４図に示すよ
うに、測距ポイントのゾーン（ａ）（ｂ）（ｃ）が画面
上に一列に並べられない点が異なる。たゞし、この第２
実施例においては、PSD3列（4a,4b,4c）をモノリシック
で構成する場合、第１図に示した第１実施例に比し、面
積が小さくて済むという利点があり実用的になるという
効果がある。

投光レンズ２および受光レンズ３が同じ焦点距離を持
ち、IREDとレンズの距離およびPSDとレンズ間の距離が
等しい場合、PSD側をαだけシフトしたときと同様の効
果をIRED側のシフトで得るためには、IREDのシフト量は
やはりαとなる。

ここで上記αを0.9mmとし、ａをａ＝ａ′＋α＝1.1mm にとったが理由は、ｌ＝5.6mにおいてとなり、の関係で、このとき、PSDの中心に反射信号光が入射す
ることを意図しているものである。

特に、室内で交流光源等による強い照明光に照らされ
た人物等の場合、外光の振動が信号成分に重畳されて誤
測距を起し易くなるが、このようなノイズはPSDの比の
信号の両方に略平等に乗る。

このような照明下で、かつ被写体が遠距離でS/N比が
劣化する環境としては結婚式場等があるが、５〜6mの距
離までは何とかAFの精度を保持したい。そこで、この辺
の距離（５〜6m）で、PSDの中心に反射信号が入射する
設計により、PSDの比の信号S₁,S₂の両方に、同様のノイ
ズN₁,N₂が乗ったときも、S₁＝S₂,N₁＝N₂であれば、となり、殆んどノイズの影響を受けなくて済むように考
慮している。

一方、左右の測距ポイントの測距精度は、このような
環境下ではシフト量ａ′が小さい故に劣化を招き易いの
で、左右の測距ポイントでの測距結果は例えば5m以遠の
とき、無視するようにする。

従って、最終の測距特性は第５図に示すような特性と
なる。

第６図は、上記第５図の測距特性を実現するための多
点測距装置の一構成例を示したものであり、第７図はそ
の動作を示すフローチャートである。

第６図に示す多点測距装置は、３点測距を行なうもの
であって、符号11,12,13で示すブロックAF1,AF2,AF3
は、それぞれ投，受光素子を含む測距手段で、その一つ
一つは前記第８図で示した構成を有している。これらの
測距手段11,12,13が被写体に向けて投光し、その反射光
を受光する信号光は、それぞれ矢印11α,12α,13αで表
わされ、これらは各々前記第５図の被写体方向a_o,b_o,c_o
に対応している。これらの各測距手段11,12,13による被
写体方向a_o,b_o,c_oの各点の測距は時分割で行われるよう
になっており、その各測距したAFDATA1〜AFDATA3は、CP
Uからなる演算制御手段10に入力される。この演算制御
手段10は、使用者が測距するときに操作する測距用スイ
ッチ14のオンのタイミングで動作を開始し、測距手段1
1,12,13の測距結果、即ちAFDATAより距離ｌ（単位メー
トル）を演算し、その中の最至近の距離のものに合焦さ
せる制御を行なうものである。そして、その出力信号に
よってレンズ駆動用モータのドライバ回路15が作動して
レンズ駆動用モータ16を回転させて撮影レンズ（図示さ
れず）を合焦位置に移動させるようになっている。

なお、至近領域の測距は、AF1の測距手段11によって
のみなされるので、AF1の測距結果がこの領域に入って
いる場合、他の点の測距は行なわない。また、距離ｌ
（a_o）,l（b_o）,l（c_o）が何れも5m以上である場合に
は、前述のようにAF1,AF3の測距精度は不十分なので、
これらの測距結果は無視するようになっている。

次に上記多点測距装置の動作を第７図のフローチャー
トによって説明すると、測距用スイッチ14がオンされる
ことにより測距が開始される。このスイッチ14がオンさ
れると、演算制御手段10では先ず、AF1の測距手段11が
選択され、スタート信号AFST1が測距手段11に送られてA
F1の測距が行なわれる。そしてこの測距手段11によって
測距されたAFDATA1が演算制御手段10に入力される。演
算制御手段10では、この距離ｌ（a_o）の演算が行われ、
“0.31m≦ｌ（a_o）≦0.62m"のチェックが行なわれ、Yes
であれば、この距離ｌ（a_o）を合焦距離ｌとし、レンズ
を合焦位置に移動させる。また、Noであれば、AF2の測
距手段12が選択され、測距スタート信号AFST2が測距手
段12に送られてAF2による測距方向b_oの測距が行なわれ
る。そして、同測距手段12によって測距されたAFDATA2
が演算制御手段10に入力され、この入力DATAにより距離
ｌ（b_o）の演算が行なわれる。演算制御手段10では続い
てAF3の測距手段13が選択されて測距スタート信号AFST3
が測距手段13に送られてAF3による測距方向c_oの測距が
行なわれて同手段13によって測距されたAFDATA3が演算
制御手段10に入力され、距離ｌ（c_o）の演算が行なわれ
る。

そして、“ｌ（a_o）≦ｌ（c_o）”のチェックが行なわ
れ、Yesであれば次いで、“ｌ（a_o）≦5m"がチェックさ
れ、これがYesであれば、この距離ｌ（a_o）を合焦距離
ｌとしてレンズを合焦位置に移動させる。また上記“ｌ
（a_o）≦ｌ（c_o）”のチェックにおいて、Noであれば次
に、“ｌ（b_o）≦ｌ（c_o）”のチェックが行なわれて、
Yesであれば距離ｌ（b_o）を合焦距離ｌとしてレンズを
合焦位置に移動させる。またNoの場合には距離ｌ（c_o）
を合焦距離ｌとしてレンズを合焦位置に移動させる。

また、上記“ｌ（a_o）≦5m"のチェックにおいて、No
の場合には“ｌ（a_o）≦ｌ（b_o）”がチェックされ、Ye
sであれば距離ｌ（a_o）を合焦距離ｌとして合焦位置に
レンズを移動させ、Noであれば続いて“ｌ（b_o）≦ｌ
（c_o）”のチェックがなされて、これがYesの場合には
距離ｌ（b_o）を合焦距離とし、またNoの場合には距離ｌ
（c_o）を合焦距離として撮影レンズを合焦位置に移動さ
せる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、ノイズの影響を受
けにくい遠距離まで高精度、かつ測距可能な最至近距離
が短いワイドレンジの多点測距装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はおよび第２図は、本発明の第１実施例および第
２実施例をそれぞれ示す多点測距装置の主要部の構成
図、第３図（Ａ）（Ｂ）は、ファインダ視野枠の構成をそれ
ぞれ示す正面図、第４図は、３点測距における測距ポイントゾーンを示す
ファインダ視野枠の正面図、第５図は、本発明による多点測距装置の測距特性の一例
を示す線図、第６図は上記第５図の測距特性を実現するための多点測
距装置のブロック構成図、第７図は、上記第６図の多点測距装置の動作を示すフロ
ーチャート、第８図および第９図は、一般的なアクテイブ式三角測距
方式のAF装置の測距原理を説明するための線図、第10図は、アクティブ式三角測距方式による多点（３
点）測距装置の主要部の構成図、第11図は、多点（３点）測距装置におけるカメラから見
た測距方向を示す線図、第12図（Ａ）（Ｂ）は、３点測距における測距ゾーンの
被写体像に対する関係をそれぞれ示すファインダ視野枠
の正面図である。 1a〜1c……IRED（投光手段）２……投光レンズ（投光手段）３……受光レンズ（受光手段） 4a〜4c……PSD（受光手段）ｓ……基線長

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画面内中央部を測距する第１の測距手段
と、画面内周辺部を測距する第２の測距手段と、上記第１および第２の測距手段の出力結果にしたがって
ピント合わせ距離を決定する演算制御手段と、を具備する多点測距装置において、上記第１の測距手段により測距できる測距最遠距離が、
上記第２の測距手段により測距できる測距最遠距離より
も遠方となるように構成したことを特徴とする多点測距
装置。
【請求項２】上記第１の測距手段により測距できる測距
最至近距離が、上記第２の測距手段により測距できる測
距最至近距離よりも遠方となるように構成したことを特
徴とする請求項１に記載の多点測距装置。
【請求項３】画面内中央部を測距する第１の測距手段
と、画面内周辺部を測距する第２の測距手段と、上記第１および第２の測距手段の出力結果にしたがって
ピント合わせ距離を決定する演算制御手段と、を具備する多点測距装置において、上記第１の測距手段により測距できる測距最至近距離
が、上記第２の測距手段により測距できる測距最至近距
離よりも遠方となるように構成し、上記第１および第２
の測距手段の測距ポイントは共に、上記第１の測距手段
の測距最至近距離よりも至近で、且つ上記第２の測距手
段の測距最至近距離よりも以遠の領域にある人物の顔の
大きさに対応して予め設定された幅に収まるようにした
ことを特徴とする多点測距装置。