JP3244348B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測距物に対して信号
光を投光する投光手段と当該被測距物によって反射され
た信号光を受光する受光手段とを具備し、三角測距の原
理を用いて測距を行う測距装置に係り、特に外光式アク
ティブ・オートフォーカスにおいてファインダ測距枠の
視差のない超狭角測距を行う測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭６２−１８２７０２
号公報、特開昭６２−２５３１３０号公報、特開昭６３
−２２９４３９号公報では、近距離測距用及び遠距離測
距用の２つの投光素子を設けて近距離及び遠距離の２段
階でファインダの測距枠と投光手段の投光位置との視差
を補正する技術や、投光手段又は受光手段を可動としフ
ァインダの測距枠と実際の測距領域とを一致させる技術
や、ファインダ内部に投光素子を設けて測距枠と投光手
段の投光位置との視差を無くすための技術がそれぞれ開
示されている。さらに、特公平４−７１１６５号公報で
は、投光素子若しくは受光素子又は両者を走査してファ
インダの測距枠との視差を補正するための技術が開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６２−１８２７０２号公報により開示された技術で
は、至近でファインダの測距枠と投光手段の投光位置と
の視差を至近専用の投光手段で補正するため、視差を完
全に無くすことはできない。

【０００４】さらに、上記特開昭６２−２５３１３０号
公報により開示された技術では、投光手段又は受光手段
を可動にして測距枠と測距領域とを一致させるため、投
光手段又は受光手段を動かす機構が複雑であると共に、
投光手段のファインダ上での投光位置は被写体の距離に
よって変化し、これをファインダの測距枠の中に入るよ
うに投光手段又は受光手段を動かす場合、そのアルゴリ
ズムは複雑である。

【０００５】そして、上記特開昭６３−２２９４３９号
公報により開示された技術では、ファインダ内部に投光
素子を設けてファインダ内で投光するため、投光阻止の
光量で信号光の到達距離が決まり、現在の投光素子では
光量不足となってしまう。

【０００６】このように、上記従来技術では視差を完全
に無くすことはできず、更に機構やアルゴリズムが複雑
であると共に現状の投光素子では光量不足であるといっ
た問題がある。また、上記特公平４−７１１６５号公報
により開示された技術では、焦点距離情報によりスキャ
ンを制御する旨の記載があるが、その具体的な制御方式
については何等開示されていない。

【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、簡単な構成で、ファイン
ダの測距枠と実際の測距領域との視差を完全に無くし、
操作者がファインダを介して狙ったものを高精度に測距
可能とする測距装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の測距装置は、対象物を観察する観察光学系
と、投光光学系と、該投光光学系を介して上記対象物に
対して光を投射する投光素子とを含む投光手段と、受光
光学系と、該受光光学系を介して上記投光素子から投射
され上記対象物にて反射した反射光を受光し、該反射光
の受光位置が変化することにより出力が変化する受光素
子とを含む受光手段と、を具備し、上記観察光学系の光
軸及び投光光学系の光軸を含む第１の面と上記観察光学
系の光軸及び上記受光光学系の光軸を含む第２の面とを
上記観察光学系の光軸上にて略直交させ、上記投光素子
の少なくとも投光パターンを上記第１の面に沿って延び
る細長形状にすると共に、上記受光素子を上記出力変化
を生じさせる受光位置の変化方向が上記第２の面に沿う
ように配置することを特徴とする。

【０００９】

【作用】即ち本発明の測距装置では、観察光学系の光軸
及び投光光学系の光軸を含む第１の面と、上記観察光学
系の光軸及び上記受光光学系の光軸を含む第２の面とを
上記観察光学系の光軸上にて略直交させ、上記投光素子
の少なくとも投光パターンを上記第１の面に沿って延び
る細長形状にすると共に、上記受光素子を上記出力変化
を生じさせる受光位置の変化方向が上記第２の面に沿う
ように配置する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例の説明に先立ち、前述
した従来技術の問題点を解決するための本発明の測距装
置の概要について説明する。図２は一般的なアクティブ
方式の測距装置の構成を示す図である。

【００１１】この図２において、赤外線発光ダイオード
(IRED)２からの光は光学系１ｂを介して図示しない被写
体に向けて投光され、該被写体からの反射光は光学系１
ａ，１ｃを介して受光素子である位置検出素子(PSD)
３、測距枠５を有するファインダ結像用マット（以下、
単にファインダと略す）４に導かれる。尚、この受光素
子はＰＳＤ３に限らず、電荷結合素子(CCD) であるライ
ンセンサ等でも代用することができ、これに限定されな
いことは勿論である。

【００１２】かかる一般的な測距装置では、図３に示す
ようにファインダ４上でのＩＲＥＤ２の投光スポットの
位置に視差が生じる。即ち被写体が近距離にある場合は
ＩＲＥＤ２の投光スポットの位置は７ａとなり、被写体
が遠距離にある場合はＩＲＥＤ２の投光スポットの位置
は７ｃとなる。そして、近距離と遠距離との中間に被写
体がある場合はＩＲＥＤ２の投光スポットの位置は７ｂ
となり、ファインダ４の測距枠５と実際の測距領域とに
視差が生じてしまう。

【００１３】そして、この視差を無くすために、図４に
示すようにファインダ４の光学系の光軸と投光手段の光
学系の光軸により作られる面と、ファインダ４の光学系
の光軸と受光手段の光学系の光軸により作られる面とが
互いに直交する位置にファインダ４の光学系と投光手段
の光学系，受光手段の光学系を配置することが考えられ
る。ところが、この図４に示すように投光、受光素子を
配置にしただけでは、測距枠５と実際の測距領域との視
差を十分に除去することはできない。

【００１４】そこで、本発明では、かかる視差を完全に
無くすために、更に投光素子、受光素子の構造や配置に
ついて後述するような種々の工夫を施している。以下、
図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００１５】図１は本発明の一実施例に係る測距装置の
構成を示す図である。この図１に示すように、本発明の
測距装置では、前述のファインダ４の測距枠５と実際の
測距領域との視差を完全に無くすために、ファインダ４
の光学系１ａの光軸６ａと投光手段であるＩＲＥＤ２の
光学系１ｂの光軸６ｂにより作られる面と、ファインダ
４の光学系１ａの光軸６ａと受光手段であるＰＳＤ３の
光学系１ｃの光軸６ｃにより作られる面とが互いに直交
する位置に、ファインダ４の光学系１ａと投光手段の光
学系１ｂ，受光手段の光学系１ｃを配置する。そして、
投光手段であるＩＲＥＤ２を細長の構造とし、ファイン
ダ４の光学系１ａの光軸６ａと投光手段の光学系１ｂの
光軸６ｂを結ぶ方向と長辺が平行になるように配置す
る。さらに、ＰＳＤ３はフィンダ光学系１ａの光軸６ａ
と受光手段の光学系１ｃの光軸６ｃを結ぶ方向と長辺が
平行になるように配置する。

【００１６】このような構成において、ファインダ４に
おける投光素子と投光位置との視差はｘ方向のみに生じ
る。本発明では、この視差を除去するために受光素子で
あるＰＳＤ３を図１に示す位置に配置している。更に例
えば投光素子が点光源である場合、受光素子上での投光
素子の投光位置は投受光手段の基線長方向に移動するた
め受光素子から外れてしまう。そこで、投光手段の投光
位置が恰も受光素子上をｙ方向に移動するかのようにす
るため投光素子として図１に示すような細長い構造のも
のを採用したのである。以上のようにして、本実施例の
測距装置ではファインダの測距枠と実際の測距領域の視
差を完全に無くしている。

【００１７】ここで、被写体距離と投光スポット位置と
の関係は図５に示す通りであり、被写体距離がｌ1 の場
合、ＩＲＥＤ２のファインダ４上の投光スポット位置は
７ａとなり、ＰＳＤ３上の投光スポット位置は７ａ´と
なる。これに対して、被写体距離がｌ2 （ｌ2 ＞ｌ1 ）
の場合、ＩＲＥＤ２のファインダ４上の投光スポット位
置は７ｂとなり、ＰＳＤ３上の投光スポット位置は７ｂ
´となる。

【００１８】さらに、図６は図５を平面的に示したもの
で、ファインダ４上でのＩＲＥＤ２の投光スポット位置
は７ａ乃至７ｃであり、ＰＳＤ３上でのＩＲＥＤ２の投
光スポット位置は７ａ´乃至７ｃ´である。詳細には、
７ａ，７ａ´は被写体距離が近距離の場合、７ｃ，７ｃ
´は被写体距離が遠距離の場合、７ｂ，７ｂ´は被写体
距離がその中間の場合の投光スポット位置を示す。

【００１９】この図６に示すように、実際の測距領域は
被写体の距離とは無関係にファインダ４上での斜線部８
となり、これに合わせて測距枠を作れば測距枠と実際の
測距領域の視差は完全に無くなる。

【００２０】次に図７は図６のＰＳＤ３付近を拡大した
様子を示す図であり、図８はＩＲＥＤ２を拡大した様子
を示す図である。この図８によれば、細長いＩＲＥＤ２
の各部がどの距離に有効であるかが分かる。即ちＩＲＥ
Ｄ２の左側は遠距離測距の場合にＰＳＤ３に入射し、右
側は近距離測距の場合にＰＳＤ３に入射する。そして、
このＩＲＥＤ２を細長くして発光部の面積を増やすと、
全発光量は同じでも各部の光量は減少してしまうので、
本発明では光量をあまり必要としないＩＲＥＤ２の近距
離測距に用いる部分の形状を図９に示すようにして発光
部の面積を必要以上に大きくしないようにする。また、
遠距離測距に用いられる部分のある一部分即ち図９のＡ
部は光量が一定となるようにしている。

【００２１】尚、ＰＳＤ３の位置検出能力に限界があ
り、ＩＲＥＤ２の光量で決まる所定距離以上の位置検出
は不可能であって、それ以上の距離の測距はＰＳＤ３が
受光する光量から測距するような工夫がなされており、
ＰＳＤ３の受光光量により測距するためにはＩＲＥＤ２
の光量が一定でなければならない。

【００２２】そして、図９のＢ部は余分ではあるが、Ａ
部の光量を一定にするためには必要となる部分である。
例えばＡ部の左端で発光部をスパッと切ってしまうと角
が生じ、ここに電流が集中してしまい光量を一定にでき
ないのである。この図９のＡ，Ｂ部以外の部分は測距に
必要な光量さえ確保できていれば光量分布はどうなって
いても良い。さらに、これまでの説明ではＩＲＥＤ２は
細長いものに限定しているが、円形のものでもシンドリ
カルレンズ（円柱レンズ）やトーリックレンズ（レンズ
の径方向で曲率の違うレンズ）を用いて投光スポット形
を細長くすることは可能である。

【００２３】また、ＩＲＥＤ２とＰＳＤ３の配置は必ず
しも図１に示すようにファインダ４に対して直交する位
置でなくてもよい。つまり、図７のＰＳＤ３に対するＩ
ＲＥＤ２の投光スポット（７ａ´〜７ｃ´）は直交しな
くてもよい。これは、直交した方がＩＲＥＤ２の長さを
不要に長くすることがないので望ましいということであ
る。但し、直交でない場合もＩＲＥＤ２，ＰＳＤ３の長
辺方向に伸びる。それぞれの中心線はフィンダ光軸上で
交差してしなければならない。

【００２４】ここで、図１０を参照して、本発明を実施
する場合の具体的な投光、受光素子のサイズを計算す
る。最初に前提条件であるが、ファインダ４の測距枠は
６ｍで人の顔（幅；１２ｃｍ）が調度入る程度（測距枠
の視野角を全角で約１．１５度）とし、０．４ｍ〜２４
ｍを視差なしで測距することとする。

【００２５】続いて詳細な条件についてだが、最近のカ
メラは小型化が進み、その中での一般的な値を記すと、
投光、受光素子の基線長は３５ｍｍ、投光、受光光学系
の焦点距離は１６ｍｍ、ファインダ４と投光光学系の視
差は１５ｍｍである。

【００２６】以上の条件より、投光素子は最低限０．９
１１ｍｍの長さが必要で、受光素子は幅０．３２ｍｍ×
長さ１．４ｍｍ（投光角３．２６度）くらいになる。受
光素子は例えばＰＳＤの場合は前記サイズは製造上、全
く関係ない。また、投光素子のＩＲＥＤも現状、発光部
がφ０．５ｍｍ程度のものが用いられており、細長いと
いっても極端に長いわけでもなく２倍程度である。

【００２７】尚、現在のＩＲＥＤの製造技術には、図１
１に示す狭窄タイプという素子で狭窄層という絶縁層に
より電流の流れるルートを狭く窄り込むとものがあり、
図９に示すようなＩＲＥＤの形状や光量の分布も実現可
能である。

【００２８】次に図１２は具体的なＰＳＤ３上のＩＲＥ
Ｄ２の投光スポット位置の関係を示す図である。この図
では被写体距離が６ｍ〜２４ｍの範囲でＰＳＤ３の受光
光量が一定になるようにしている。

【００２９】以下、図１３のフローチャートを参照し
て、実施例の一連の動作を説明する。先ずＩＲＥＤ２を
発光させ（ステップＳ１）、ＰＳＤ３の受光位置を検出
し（ステップＳ２）、ＩＲＥＤ２のスポット位置が図１
２の無限基準位置からの移動量が所定値以上か否かを検
出する。そして、所定値以上の場合には三角測距演算を
行い（ステップＳ５）、所定値以下の場合には光量−距
離のテーブルを参照する（ステップＳ４）。こうしてレ
ンズを繰出し（ステップＳ６）、シーケンスを終了する
（ステップＳ７）。このように、被写体距離が０．４ｍ
〜６ｍの場合には、ＰＳＤ３の位置検出により測距し、
被写体距離が６ｍ以上の場合には光量により測距する。

【００３０】以上詳述したように、本発明によれば、投
光素子、受光素子の配置と投光素子の発光部の形状を工
夫するだけで、簡単にファインダの測距枠と実際の測距
領域の視差を無くし、ファインダを通して狙ったものを
確実且つ正確に測距可能とすることができる。更にファ
インダと撮影系に視差のない、例えばＳＬＲに本発明を
適用した場合、測距系、ファインダ、撮影系に視差の生
じない所謂能動型測距装置を搭載したカメラシステムを
提供することもできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、ファイ
ンダの測距枠と実際の測距領域との視差を完全に無く
し、操作者がファインダを介して狙ったものを高精度で
測距可能とする測距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る測距装置の構成を示す
図である。

【図２】一般的なアクティブ方式の測距装置の構成を示
す図である。

【図３】ファインダ上でのＩＲＥＤ２の投光スポットの
位置に視差が生じる様子を示す図である。

【図４】図３に示す視差を無くすための測距装置の構成
例を示す図である。

【図５】被写体距離と投光スポット位置との関係を示す
図である。

【図６】図５に示す構成を更に平面的に示した図であ
る。

【図７】図６のＰＳＤ３付近の様子を示す拡大図であ
る。

【図８】ＩＲＥＤ２の様子を示す拡大図である。

【図９】光量をあまり必要としない近距離測距に用いる
部分の形状を工夫したＩＲＥＤ２の構成を示す図であ
る。

【図１０】本発明を実施する場合の具体的な投光、受光
素子のサイズを計算する過程を説明するための図であ
る。

【図１１】ＩＲＥＤ２の製造技術の一例について説明す
るための図である。

【図１２】ＰＳＤ３上のＩＲＥＤ２の投光スポット位置
の関係を示す図である。

【図１３】実施例に係る測距装置の一連の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ａ乃至１ｃ…光学系、２…位置検出素子、３…赤外発
光素子、４…ファインダ、５…測距枠、６ａ乃至６ｃ…
光軸。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−295033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−19116（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−178910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156910（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物を観察する観察光学系と、投光光学系と、該投光光学系を介して 上記対象物に対し
   て光を投射する投光素子とを含む投光手段と、 受光光学系と、該受光光学系を介して 上記投光素子から
   投射され上記対象物にて反射した反射光を受光し、該反
   射光の受光位置が変化することにより出力が変化する受
   光素子とを含む受光手段と、 を具備し、 上記観察光学系の光軸及び投光光学系の光軸を含む第１
   の面と上記観察光学系の光軸及び上記受光光学系の光軸
   を含む第２の面とを上記観察光学系の光軸上にて略直交
   させ、上記投光素子の少なくとも投光パターンを上記第
   １の面に沿って延びる細長形状にすると共に、上記受光
   素子を上記出力変化を生じさせる受光位置の変化方向が
   上記第２の面に沿うように配置することを特徴とする測
   距装置。