JP2969536B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、距離測定装置、詳し
くは、通常のカメラやビデオカメラ等における広視野の
被写体距離を測定する測距装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラの自動化が進む中でピント
合わせの技術も、測距（距離測定）しにくい被写体を克
服する方向で発達して来ているが、未だ満足するには至
っておらず、次のようなケースに対する対応が迫られて
いる。即ち、（１）被写体に対して測距用光を投射し、
その反射光の受光信号により測距を行う、いわゆるアク
ティブ式のオートフォーカス（以下、ＡＦという）で遠
距離の被写体を測距すること（２）撮影画面の中央部以
外に存在する被写体を測距すること、つまり中抜け防止
の測距をすることである。この問題を解決するために、
図９のように発光素子５１及び位置検出素子５３を移動
させ、投受光レンズ５２，５４を介して画面内の被写体
５０を測距用光でスキャンする方式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のスキャン方式の
ものでは、測距精度を高めようとしてスキャン動作中、
常に、測距動作を複数回づつ行わせていると、スキャン
中のタイムラグが無視できず、シャッタチャンスを逃し
てしまう可能性があった。ここで、一般的なカメラのＡ
Ｆ（オートフォーカス）について考えてみると、カメラ
のピント合わせ用レンズの制御は数多い測距ポイントの
うち、遠距離の被写体は無視し、最至近の測距結果のも
のを主要被写体としてピント合わせを行う例が多い。即
ち、必要以上に遠距離のものを高精度の結果を出すため
複数回測定しても意味がないことになる。

【０００４】本発明は、上述の不具合を解決するため上
記の観点にたってなされたものであって、スキャン中の
タイムラグを極力小さくしながら高精度で測距可能と
し、更に、より信頼性の高い測距装置を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の測距装置は、被
写体に対し順次方向を換えて測距用光を投射する投光手
段と、該投射された被写体からの反射光を受光し、その
受光位置に応じた信号を出力する受光手段と、上記投光
手段の投射方向のそれぞれに対して、上記受光手段の上
記信号を複数回積分可能である積分手段と、上記投光手
段の投射方向を順次変えていく際に各投射方向毎に得ら
れる上記積分手段の出力結果に基づいて、次の投射方向
における積分回数を制御する制御手段とを具備したこと
を特徴とする。

【０００６】

【作用】上記投光手段の投射方向を順次変えていく際に
各投射方向毎に得られる上記積分手段の出力結果に基づ
いて、次の投射方向における積分回数を制御するように
して被写体距離演算が行われる。

【０００７】

【実施例】以下、図示の実施例によって本発明を説明す
る。図１、２は、本発明のー実施例を示す測距装置を内
蔵したカメラの外観図であり、撮影レンズ１５を有する
カメラ本体１４の前面上方部には、ファインダ１３と、
被写体側から見て、その左側に本測距装置の測距体であ
る投受光レンズ１、２等を持つ水平方向（θ）に走査の
ための回動が可能な回動枠５が配設されている。従っ
て、図３の撮影画面１８に示すように水平方向の連続的
な測距ポイントＰの測距を行うことができる。

【０００８】また、図４は、上記測距装置の概要を示す
ブロック構成図である。本図に示すように上記測距装置
は、主に、上記回動枠５、および、その回動枠５に一体
的に保持される投光手段と位置検出手段（受光手段）か
らなる測距体である回動部と、上記回動枠５の走査手段
であるアクチュエ−タ８と、投光手段の点灯用ＩＲＥＤ
ドライバ６と、位置検出手段の出力に基づいて距離対応
データを出力する演算手段である測距回路９と、該距離
対応データ、および、距離データを積分して平均化処理
をする積分手段である積分回路１０と、各測距ポイント
での距離対応データのレベルを判定するレベル判定回路
１１と、系全体を制御し、また、被写体距離データを出
力するＣＰＵ７で構成されている。

【０００９】上記回動部は、カメラ本体１４に水平方向
（図２のθ方向）回動自在に支持される回動枠５と、該
回動枠５に保持される投光手段の上記投光レンズ１と赤
外発光素子（以下、ＩＲＥＤと記す）３と、その投光手
段に併設される位置検出手段の受光レンズ２と受光位置
に応じた出力を発する測距素子の光位置検出素子（以
下、ＰＳＤと記す）４とで構成されている。

【００１０】上記のように構成された測距装置における
測距動作の概要を説明すると、まず、アクチュエ−タ８
を介してＣＰＵ７の指示により所定の初期走査位置の回
動角θ1 まで回動枠５を回動し（図２参照）、そこで、
ＩＲＥＤドライバ６によりＩＲＥＤ３を点灯して、投光
レンズ１を介し測距用光を被写体１９に対し投射する。
被写体１９にて反射された測距用光の反射光は、受光レ
ンズ２を介してＰＳＤ４上に導かれる。ＰＳＤ４の信号
をもとに、測距が行なわれる。図４のＰＳＤ４から出力
された２つの信号Ｉ1 ，Ｉ2 の大きさは、既知の如く被
写体距離に依存しており、測距回路９によって次式のよ
うな比の値Ａ，Ｂを演算する。即ち、 Ａ＝（Ｉ1−Ｉ2）／（Ｉ1＋Ｉ2）………………（１） または、 Ｂ＝ Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2） ………………（２） あるいは、和の値、即ち、Ｉ1＋Ｉ2といった値を求め、
被写体距離を求めることができる。この測距回路９の出
力は、積分回路１０にて積分して平均化処理がなされ
る。

【００１１】さらに、次の走査位置の回動角θ2 ，θ3
等の測距ポイントまで回動枠５を回動する（図２参
照）。そして、その測距ポイントにおける測距回路９の
出力信号が、第１の所定距離、例えば、８ｍより遠い場
合は、その距離に対応した距離対応データに基づいてレ
ベル判定回路１１によってそれを判定し、測距結果を無
視し、次の測距ポイントの測距動作に入るようＣＰＵ７
にて制御する。また、測距回路９の出力が、上記第１の
所定距離より近く第２の所定距離、例えば、２ｍより遠
い場合は、同様に、その距離に対応した距離対応データ
に基づいてレベル判定回路１１によってそのことを判定
し、ドライバ６を介して、ＩＲＥＤ３を必要な精度が得
られるだけの複数回発光させる。その間、アクチュエー
タ８は停止して、回動枠５が動かないようにすることは
言うまでもない。また、上記第２の所定距離よりも近い
被写体に対しては、反射信号光が十分あることから、必
要な精度が十分得られるものとして、発光回数を制限し
て測距速度を上げるようにする。

【００１２】次に、本実施例の測距装置の測距動作を詳
しく図５の電気回路のブロック図、並びに、図７のタイ
ムチャ−トによって説明する。なお、前記図４のブロッ
ク構成図の構成要素に示した測距回路９は、図５のプリ
アンプ２０，２１と比演算回路２２，和演算回路２３に
より構成され、同じく積分回路１０は、第１，２積分回
路２４，２５で構成され、更に、レベル判定回路１１
は、ウインドコンパレ−タ２６とＶref 更新回路２７で
構成されるものとする。なお、測距体であってＩＲＥＤ
３、および、ＰＳＤ４を内蔵する可動部は、図４で示し
たものと同一とする。

【００１３】ＰＳＤ４の出力の信号光電流成分Ｉ1，Ｉ2
は、プリアンプ２０，２１により両出力を低入力インピ
ーダンスで吸いとり、増幅される。この両出力の比を比
演算回路２２で演算する。その出力の比に基づき、次式
により被写体距離は求められる。即ち、 １／Ｌ＝｛ｔ／（ｓ・ｆ）｝・｛Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2）−ａ／ｔ｝……（３） ここで、上記定数ａ、ｔ、ｆ、ｓは、それぞれ図６の測
距体の光路図に示すように、ａはＰＳＤ４の端部から受
光レンズ２の光軸位置までの長さであり、ｔはＰＳＤ４
の全長であり、ｆは受光レンズ２の焦点距離であり、ま
た、ｓは投受光レンズ１、２間の基線長である。

【００１４】また、上記両出力Ｉ1 ，Ｉ2 を和演算回路
２３にてＩ1 ＋Ｉ2 の和の形で演算する。本実施例の測
距装置では、この和演算の結果が、より正確にＰＳＤ４
に入力する入射信号光量のＳ／Ｎを表しているものとし
て、特に、該和演算回路２３を設けている。この和演算
回路２３の出力結果を第２積分回路２５で積分し、それ
を距離対応データとする。更に、この出力に基づきウィ
ンドコンパレーター２６でレベルの判定を行う。その判
定の基準になる基準電圧Ｖref は、Ｖref 更新回路２７
により第２積分回路２５の出力に基づいて更新される。
そして、ウィンドコンパレータ２６の出力結果に従っ
て、ＣＰＵ７は、ＩＲＥＤ３の発光回数や、比演算回路
２２の出力信号を積分する第１積分回路２４の積分回数
を制御する。そして、所定の積分回数だけ積分が行なわ
れると、この第１積分回路２４の出力結果と、積分回数
に従って、ＣＰＵ７はその測距ポイントにおける測距結
果を演算し記憶する。

【００１５】図７は、上記測距装置の作動を示すタイム
チャートであるが、本図において、θは回動枠５の回動
角を示すが、この回動角θが変化する毎にＩＲＥＤ３か
らの測距用光の投射方向が変化し、画面内の測距ポイン
トが変わる。そして、まず、最初の測距ポイント回動角
θ1 において、測距動作前は、ウィンドコンパレータ２
６の、距離対応データを判別するための判定レンジＶco
mpの下限のレベルＶcompL は設定されていない。まず、
基準となる距離の読みこみを行う。

【００１６】すなわち、回動角θ1 でのＩＲＥＤ３設定
によるＰＳＤ４出力の和積分による１回の測距結果を読
み込み、これをウィンドコンパレーター２６の下限判定
レベルＶcompL （図７の出力レベルａ）とする。つま
り、このレベルを超えるもののみ、複数回測距及び、デ
ータ入力の対象とする。次いで、十分な精度での測距デ
ータを読み込むために、所定回数ｎ0 回のＩＲＥＤ発
光、積分を行ない、実際の距離データを得るための比積
分回路の出力信号を、ＣＰＵ７はデータとして取り込
む。また、ＩＲＥＤ３のｎ0 回の投光による和積分の結
果をウィンドコンパレーター２６の上限判定レベルＶco
mpH （図７の出力レベルｂ）として取り込む。次に、こ
のデータを基準とし、回動角θ2 における測距時の和積
分による距離対応データが先のデータより遠距離対応デ
ータであった場合には、そのデータを無視し、このデー
タより近距離のデータが出た時には、逆に、以前のデー
タをキャンセル、新しく得られたデータを基本データと
する。

【００１７】従って、図示の例のように、回動角θ2 ，
θ3 では、各々、和積分結果が、回動角θ1 で設定した
レベルＶcompL より小さいとすると、投光は１回のみで
終了させ、測距結果は無視され、次の回動角θ4 まで移
動しそこでの測距が実行される。ここで回動角θ4 にお
いて、図７に示すようにレベルＶcompL より、和積分結
果が大きい値となった場合、レベルＶcompL にこの大き
い値（図７の出力レベルｃ）に再設置する。そして、レ
ンジＶcompの上限レベル和積分結果が前記ＶcompH を越
える、図７の出力値ｄに達するまでＩＲＥＤ３の投光、
また、ＰＳＤ４の出力の積分がくり返され、比積分結果
の読み込みが行なわれる。そして、先に得られた測距値
データをキャンセルするようにすればＣＰＵ７は常に最
も有効なデータのみ記憶すればよい。このような動作を
くり返して行くことによって、ＶcompL のレベルが、次
々に設定し直されるので、従来ではスキャン中に複数
回、測距された最至近距離以遠の測距ではすべて、１回
だけＩＲＥＤの投光、及び、データの無視が行なわれる
ため、高速スキャンが可能となる。

【００１８】以上のように構成された本実施例の測距装
置の動きを図８のフローチャートによって説明する。レ
リーズ釦の押し込み等により測距が開始されると、ステ
ップＳ1 で図１の回動枠５の回転角度を初期状態のθ＝
θ1 にセットする。ステップＳ2 では、ウインドコンパ
レーター２６の下限判定レベルＶcompL を０に初期化す
る。ステップＳ3 では、測距用光であるＩＲＥＤ３の発
光および和積分、比積分による最初の測距動作が図５に
示した回路によって行なわれる。

【００１９】この演算結果のうち、和積分の結果がレベ
ルＶcompL として記憶される。このレベルＶcompL は測
距ポイントの回動角θがθ2 ，θ3 …と回動するたびに
前回までの測距の和積分結果と比較され、その時の和積
分結果がレベルＶcompL より大きい場合、即ち、前回の
測距より今回の測距が近距離を示す場合、レベルＶcomp
L はそのときの大きい方の和積分結果に更新される。こ
のような動作機能は図５のＶref 更新回路２７により行
なわせる。この働きによりそのときの和積分の出力値が
レベルＶcompL に満たない場合、即ち、今回の測距値が
前回の測距値より遠距離の被写体については、それ以上
の多数回の測距積分を行なわないようにする。つまり、
ステップＳ4 で「Ｎ」の方に判定されたときは、ステッ
プＳ14，Ｓ15に進み、次の測距ポイントの測距を行うた
め、現回動角θに単位駆動角△θを加算した位置まで回
動枠５を駆動し、ステップＳ3 に戻る。

【００２０】一方、和積分の出力値がレベルＶcompL を
越えた場合、即ち、ステップＳ4 で「Ｙ」の方に判定さ
れた場合には、ステップＳ5に進み、レベルＶcompL と
して該和積分の出力値を記憶する。続いて、その測距ポ
イントにて多数回測距積分を行なわせる。この処理はス
テップＳ6 〜Ｓ13に示す。ステップＳ6 において測距回
数ｎを１にセットする。ステップＳ7 にて、ステップＳ
3 と同様に、ＩＲＥＤの発光と和積分、比積分が行なわ
れる。先に説明したように、回動角θが初期状態の回動
角θ1 のときには、積分回数ｎが所定の回数ｎ0 になる
まで測距を繰り返す。ステップＳ11でその回数のチェッ
クを行う。最終の和積分結果をステップＳ12にて上限判
定レベルＶcompH として記憶する。この記憶も図５のＶ
ref 更新回路２７が行なう。

【００２１】回動角θが初期角θ1 以外のときには、こ
のレベルＶcompH に和積分結果が達するまでステップＳ
7 の測距動作を繰り返し（ステップＳ10）、そして、そ
のレベルを越えたとき和積分結果を更新レベルＶcompH
として記憶する（ステップＳ12）。レベルＶcompH が更
新されるごとに後述するステップＳ16で前記（３）式に
基づく比演算による測距を行なえるよう比積分結果を値
Ｄtとして、また、測距回数ｎを値ｎt として記憶し更
新する（ステップＳ１３）。そして、ステップＳ14に進
む。ステップＳ14,15 では、前述したように次の測距ポ
イントに回動枠５をセットする処理であるが、回動枠が
全測距範囲を走査し、回動角がθmax に到達した場合、
ステップＳ16にジャンプする。

【００２２】さて、ステップＳ16の距離演算について説
明すると、比積分結果値Ｄtは、（２）式の演算がｎt回
行なわれたことになるので、その値は、 Ｄt＝｛Ｉ1 ／（Ｉ１＋Ｉ2 ）｝・ｎt………………（４） として出力される。そこで、（３）式に基づいて距離情
報１／Ｌを求めると、１／Ｌ＝（ｔ／ｓ・ｆ）・（Ｄt
／ｎt−ａ／ｔ）となる。この演算は、図５のＣＰＵ７
が行なう。

【００２３】上記レベルＶcompL ，ＶcompH の値の更新
動作により不要なポイントの測距はキャンセルし、重要
なポイントの測距は、十分な測距精度が得られるまで、
繰り返し行なわれ、積分平均化演算により高精度の測距
ができることになる。以上説明したように、本実施例の
測距装置は、極力測距ポイント１点当りの測距時間を減
少させるようにレベル判定回路１１およびＣＰＵ７がＩ
ＲＥＤ３の発光回数を制御するように構成されている。
従って、高精度かつ高速の走査式測距装置が提供できる
のである。なお、本実施例のものでは、距離対応データ
として第２積分回路２５の和積分値を用いたが、勿論、
比演算回路２２の出力を積分した第１積分回路２４の出
力値を該データとして用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の測距装置
は、順次方向を変えて測距光を投射していく際に、各投
射方向毎に得られる上記積分手段の出力結果に基づい
て、次の投射方向における積分回数を制御して被写体距
離の演算を行うようにしたので、中抜け防止効果や、測
距精度が高く、なおかつ、タイムラグが少ないなど顕著
な数多くの効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のー実施例を示す測距装置を内蔵するカ
メラの正面図。

【図２】上記図１のカメラの平面図。

【図３】上記図１の測距装置の画面内の各測距ポイント
を示す図。

【図４】上記図１の測距装置の概略のブロック構成図。

【図５】上記図１の測距装置の電気回路のブロック構成
図。

【図６】上記図１の測距装置の測距体の光路図。

【図７】上記図１の測距装置の測距動作のタイムチャ−
ト。

【図８】上記図１の測距装置の測距処理のフローチャー
ト。

【図９】従来例の測距装置の測距体の光路図。

【符号の説明】

１………………投光レンズ（投光手段、測距体） ２………………受光レンズ（測距体） ３………………ＩＲＥＤ（投光手段、測距体） ４………………ＰＳＤ（測距素子、測距体） ５………………回動枠（走査手段） ７………………ＣＰＵ（演算制御手段） ８………………アクチュエ−タ（走査手段） ９………………測距回路（距離対応データを出力する演
算手段） １０………………積分回路 １１………………レベル判定手段（判定手段） ２２………………比演算回路（距離対応データを出力す
る演算手段） ２３………………和演算回路（距離対応データを出力す
る演算手段） ２４………………第１積分回路（積分回路） ２５………………第２積分回路（積分回路） ２６………………ウインドコンパレ−タ（判定手段） ２７………………Ｖref 更新回路（判定手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体に対し順次方向を換えて測距用光を
   投射する投光手段と、該投射された被写体からの反射光
   を受光し、その受光位置に応じた信号を出力する受光手
   段と、上記投光手段の投射方向のそれぞれに対して、上記受光
   手段の上記信号を複数回積分可能である積分手段と、 上記投光手段の投射方向を順次変えていく際に各投射方
   向毎に得られる上記積分手段の出力結果に基づいて、次
   の投射方向における積分回数を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする測距装置。