JP3199974B2 - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JP3199974B2
JP3199974B2 JP3588295A JP3588295A JP3199974B2 JP 3199974 B2 JP3199974 B2 JP 3199974B2 JP 3588295 A JP3588295 A JP 3588295A JP 3588295 A JP3588295 A JP 3588295A JP 3199974 B2 JP3199974 B2 JP 3199974B2
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、隣接して配置される複
数のセンサを有する受光手段を具備した、いわゆる多点
測距を可能とする測距装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的なアクティブ方式の測距装
置の構成を図6に示す。
【0003】図6において、41は投光素子であるとこ
ろのIRED(赤外発光ダイオード)、51は前記IR
ED41が発する光を集光し、測距対象物に向けて投射
する投光用レンズであり、これらによって投光手段を形
成している。62は前記投射光の測距対象物での反射光
を受光するセンサであるところのPSD(半導体位置検
出器)、81は前記測距対象物での反射光を前記PSD
61に集光する為の受光用レンズであり、これらによっ
て受光手段を形成している。
【0004】ここで、投光手段と受光手段は一定の基線
長Kだけ隔てて配置されている。また、投光手段と受光
手段のピントは通常比較的遠距離に合わせてある。
【0005】111は前記IRED41を点灯駆動する
IRED駆動手段であり、後述するCPUによって制御
される。112は前記PSD62からの受光信号を増幅
する増幅手段である。113は前記増幅手段112から
の信号を基に距離を算出する距離算出手段であり、ここ
ではPSD62からの出力であるIF とIN を増幅した
信号から「IF /(IF +IN )」を演算するものとす
る。114は前記距離算出手段113やIRED駆動手
段111の制御等を行い、一連の測距動作を行わせるC
PUである。115(SW1)は測距動作の開始及び終
了を指示するスイッチであり、ここではオープンでOF
F,GNDとショートでONとする。
【0006】次に、図6の構成における一般的な測距動
作を、図7のフローチャートを用いて説明する。
【0007】まず、ステップ101において、スイッチ
SW1がONかどうか判別し、OFFならばこのステッ
プ101を繰り返す。また、スイッチSW1がONなら
ば測距動作を開始する為にステップ102へ移行する。
ステップ102においては、IRED駆動手段111を
介してIRED41を点灯させ、測距対象物に対して光
を投射する。次のステップ103においては、PSD6
2からの信号を増幅した信号より「IF /(IF +I
N )」を演算し、その結果を距離情報とする。このよう
にして測距情報が得られたらステップ104へ進み、前
記IRED41を消灯させ、続くステップ105におい
て、スイッチSW1がONかどうかを判別する。ここで
スイッチSW1がONならば、ステップ102へ戻り、
再びステップ102〜ステップ104の動作を繰り返
す。一方、スイッチSW1がOFFならばステップ10
5からステップ106へ移行し、測距動作を終了する。
【0008】ここで、前記の様なアクティブ方式の測距
装置において、従来から一般的に用いられている測距セ
ンサ(ここではPSD62)の形状を図8に示す。
【0009】図8において、72aは比較的遠距離に位
置する測距対象物からのPSD62上の反射光像、72
bは比較的近距離に位置する測距対象物からの反射光
像、72cは比較的至近距離に位置する測距対象物から
の反射光像を示している。
【0010】前述した様に投光手段と受光手段のピント
は比較的遠距離に合わせてあるので、前記PSD62上
に受光される反射光像(以下、受光像と記す)は、近距
離ほどボケて大きな像となる。
【0011】前記PSD62が図8に示すセンサ形状を
している場合、該PSD62の出力(以下、センサ出力
とも記す)の演算値である「IF /(IF +IN )」と
受光像中心位置の関係は、図9のようになる。同図によ
ると、F側端(測距対象が遠距離である程受光像中心が
近づく方の端)とN側端(測距対象が近距離である程受
光像中心が近づく方の端)では、PSD62上の受光像
中心位置が変化しても、センサ出力の演算値「IF
(IF /IN )」は殆ど変化しなくなる。これは、受光
像の一部がセンサからはみ出すことにより起こり、特に
N側においては、受光像のボケの影響の為、センサ出力
の演算値「IF /(IF +IN )」の変化の減少が顕著
に表れる。
【0012】この対策として、従来、図10に示す様な
センサ形状の工夫がなされてきた。つまり、受光センサ
であるPSD63のN側の基線長方向に延長した位置
に、別のセンサであるSPC63aを接続するようにし
ている。なお、前述と同様、73aは比較的遠距離に位
置する測距対象物からの受光像、73bは比較的近距離
に位置する測距対象物からの受光像、73cは比較的至
近距離に位置する測距対象物からの受光像である。
【0013】図10に示すセンサ形状をしている場合、
センサ出力の演算値である「IF /(IF +IN )」と
受光像中心位置の関係は、図11に示す様になる。先の
図9との比較から明らかな様に、図10に示す様にSP
C63aを設けることにより、N側端でのIF /(IF
+IN )の変化量が改善されている。換言すれば、近距
離側の測距精度を向上させていると言える。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、受光センサ(PSD63)のN側の基
線長方向に延長した位置に別のセンサ(SPC63a)
を接続しているので、近年多く用いられている多点測距
に応用しようとした場合、図12に示す通り矛盾があ
る。
【0015】図12は3点測距を可能とする装置におけ
るセンサの配置を示しており、91は中心部を測距する
為のセンサ、92は周辺部を測距する為のセンサ、93
は他の周辺部を測距する為のセンサである。
【0016】同図に示す通り、各測距点に対応するセン
サを隣接して配置する場合、図10に示す従来の方式で
別センサを接続しようとしても、隣りのセンサがある為
に不可能である。この場合、センサレイアウトを変更す
れば良いが、それでは設計自由度が制限され、又センサ
全体の面積も大きくなる可能性もあり、結果的に高価な
測距装置となってしまう。
【0017】(発明の目的)本発明の目的は、センサ全
体の面積を大きくすることなく多点測距を可能とすると
共に、設計の自由度を増すことのできる測距装置を提供
することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ために、請求項記載の発明は、隣接して配置される複
数の、半導体位置検出器から成るセンサを有する受光手
段と、該受光手段と一定の基線長を隔てて配置された投
光手段とを備えた測距装置において、前記複数のセンサ
のうちの少なくとも1つのセンサの、前記投光手段とは
反対側を、隣接するセンサに対して基線長方向と垂直な
方向に一定間隔ずらして並設されるシリコンフォトセン
サから成る別センサに接続し、隣接する前記複数のセン
サそれぞれの配置を変えることなく、近距離側に位置す
る測距対象の反射受光像を拡大されたセンサエリアに
り受光するようにした測距装置とするものである。
【0019】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
【0020】図1〜図3は本発明の第1の実施例に係る
図であり、図1は第1の実施例におけるセンサ形状の一
部を示す図である。
【0021】図1において、61は受光センサであると
ころのPSDであり、そのN側、すなわち投光手段側と
は反対側で且つ基線長方向と垂直な方向に一定間隔ずら
して別センサであるSPC(シリコンフォトセンサ)6
1aが接続され、N側のセンサエリアが拡大されてい
る。71aは比較的遠距離に位置する測距対象物からの
受光像、71bは比較的近距離に位置する測距対象物か
らの受光像、71cは比較的至近距離に位置する測距対
象物からの受光像である。
【0022】図2は、本実施例におけるアクティブ測距
装置の構成図であり、前記従来例で示した図6と同じ部
分には同一符号を付してある。
【0023】図2において、61は図1に示した受光セ
ンサであるところのPSDである。図2の構成におい
て、前記図1のセンサ出力の演算値である「IF /(I
F +IN )」と受光像中心位置の関係は、前記従来例で
示した図11とほぼ同一の関係となる。これは、前述し
た通り、測距対象が近距離に位置するほど受光像がボケ
る為、受光像がPSD61からはみ出し始めると同時に
SPC61aに受光され始め、結果的に前記従来例に示
した図10と同じ効果が得られる為である。
【0024】前記図1に示したセンサ形状を利用して、
多点用測距装置に応用した例を示したのが図3である。
【0025】図3は3点測距装置におけるセンサの配置
を示しており、11は中心部を測距する為のセンサであ
るところのPSDであり、そのN側、すなわち投光手段
側とは反対側で且つ基線長方向と垂直な方向に一定間隔
ずらして別センサであるSPC11aが接続されてい
る。12は周辺部を測距する為のセンサであるところの
PSDであり、上記のPSD11と同様に、そのN側、
すなわち投光手段側とは反対側で且つ基線長方向と垂直
な方向に一定間隔ずらして別センサであるSPC12a
が接続されている。13は他の周辺部を測距する為のセ
ンサであるところのPSDであり、これも上記PSD1
1と同様に、そのN側、すなわち投光手段側とは反対側
で且つ基線長方向と垂直な方向に一定間隔ずらして別セ
ンサであるSPC13aが接続されている。
【0026】この様に多点測距を可能とする装置におい
て、隣接してセンサを配置する場合においても、本実施
例によれば、近距離側の測距精度を上げることが可能と
なる。
【0027】
【0028】前記構成における測距動作については、前
記従来例と重複するので省略している。さらに多点測距
時の測距動作についても、既に公知技術であるので説明
を省略する。
【0029】(第2の実施例)図4は本発明の第2の実
施例に係る図であり、3点測距装置に具備される場合の
センサ形状及び配置を示す図である。
【0030】図4において、21は中心部を測距する為
のセンサであるところのPSDであり、そのN側、すな
わち投光手段と反対側で且つ基線長方向と垂直な方向に
一定間隔ずらして別センサであるSPC21aが接続さ
れ、さらに基線長方向と垂直なもう一方にも、一定間隔
ずらして別センサであるSPC21bが接続されてい
る。22は周辺部を測距する為のセンサであるところの
PSDであり、上記PSD21と同様に、PSD22a
とPSD22bが接続されている。23は他の周辺部を
測距する為のセンサであるところのPSDであり、これ
も上記PSD21と同様に、PSD23aとPSD23
bが接続されている。
【0031】同図の様なセンサ形状にしても、第1の実
施例の原理で多点測距において隣接してセンサを配置す
る場合、近距離側の測距精度を上げることが可能とな
る。
【0032】
【0033】(第3の実施例)図5は本発明の第3の実
施例に係る図であり、3点測距装置に具備されるセンサ
形状及び配置を示す図である。
【0034】図5において、31は中心部を測距する為
のセンサであるところのPSDであり、そのN側、すな
わち投光手段側とは反対側で且つ基線長方向と垂直な方
向に一定間隔ずらして別センサであるSPC31aが接
続されている。32は周辺部を測距する為のセンサであ
るところのPSDであり、上記のPSD31の様に別セ
ンサは接続されていない。33は他の周辺部を測距する
為のセンサであるところのPSDであり、これも上記P
SD31の様に別センサは接続されていない。
【0035】本実施例においては、中心部の受光センサ
のみ近距離側の測距精度を上げるようにしている。これ
により、トータルのセンサ面積をいたずらに拡大しなく
とも済む。
【0036】
【0037】また、本実施例では、中心部の受光センサ
のみ近距離側の測距精度を上げる為、例えばPSD31
のみ別センサを接続しているが、これは周辺部のセン
サ、例えばPSD32に対し、実施しても良い。
【0038】以上の各実施例によれば、複数の受光セン
サを隣接して配置しているアクティブ方式の多点測距装
置において、少なくとも例えば中央部の測距用の受光セ
ンサの、投光手段側とは反対側で且つ基線長方向と垂直
な方向に一定間隔ずらして別のセンサを接続し、センサ
エリアを拡大するようにしている為、隣接したセンサの
配置をくずすことなく、近距離側の測距精度を向上させ
ることができる。
【0039】これにより、測距装置設計時の自由度が増
し、さらにセンサ全体の面積もあまり大きくする必要が
ないので、結果的に安価な測距装置を提供することが可
能となる。
【0040】(変形例)本発明は、一眼レフカメラ,レ
ンズシャッタカメラ,ビデオカメラ等のカメラへの適用
のみならず、双眼鏡等の光学機器にも適用可能である。
【0041】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、隣接する複数のセンサそれぞれの配置を従来と何ら
変えることなく、近距離側に位置する測距対象の反射受
光像を拡大されたセンサエリア部分に受光できるように
して、近距離側の高精度の測距を保持するようにしてい
る。
【0042】よって、該装置の設計の自由度が増し、し
かもセンサ全体の面積を大きくすることなく多点測距が
可能となるので該装置を安価なものにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る多点測距装置に具
備される一部のセンサの形状を示す図である。
【図2】図1のセンサを具備した測距装置の概略を示す
構成図である。
【図3】図1のセンサを多点測距装置に具備されるセン
サの配置を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係る多点測距装置に具
備されるセンサ形状及びその配置を示す図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係る多点測距装置に具
備されるセンサ形状及びその配置を示す図である。
【図6】一般的な測距装置の概略を示す構成図である。
【図7】図6の測距装置における測距動作を示すフロー
チャートである。
【図8】図6のPSD上での受光像の様子を示す図であ
る。
【図9】図8のPSDの出力によって得られる演算値と
該PSD上の受光像中心位置との関係を示す図である。
【図10】図8のPSDの持つ欠点を解消する為に提案
されているセンサ形状を示す図である。
【図11】図10のPSDの出力によって得られる演算
値と該PSD上の受光像中心位置との関係を示す図であ
る。
【図12】図10のPSDを多点測距装置に応用した場
合の問題点について説明する為の図である。
【符号の説明】
41 IRED 51 投光用レンズ 61 PSD 61a PSD 81 受光用レンズ 11,12,13 PSD 11a,12a,13a PSD 21,22,23 PSD 21a,22a,23a PSD 21b,22b,23b PSD 31,32,33 PSD 31a PSD
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 G02B 7/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隣接して配置される複数の、半導体位置
    検出器から成るセンサを有する受光手段と、該受光手段
    と一定の基線長隔てて配置された投光手段とを備えた
    測距装置において、前記複数のセンサのうちの少なくと
    も1つのセンサの、前記投光手段とは反対側を、隣接す
    るセンサに対して基線長方向と垂直な方向に一定間隔ず
    して並設されるシリコンフォトセンサから成る別セン
    サに接続し、隣接する前記複数のセンサそれぞれの配置
    を変えることなく、近距離側に位置する測距対象の反射
    受光像を拡大されたセンサエリアにより受光するように
    したことを特徴とする測距装置。
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