JP3294290B2 - カメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は測距装置、詳しくは、被
写体に向けパルス光を投光し、該被写体からの反射光に
基づいて被写体距離を検出するアクティブ式の測距装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スチルカメラやビデオカメラ等に適用さ
れるオートフォーカス（以下、ＡＦと略記する）装置に
は、大きく分けて２つの方式がある。１つは被写体の輝
度分布情報を利用するパッシブ方式、他の１つはカメラ
側から信号光を投射し、被写体からの反射光に従って距
離を測定するアクティブ方式である。

【０００３】パッシブ方式は、従来、撮影レンズをファ
インダ光学系に兼用した１眼レフレックスタイプのカメ
ラに搭載されて発展してきたが、より廉価なアクティブ
タイプのＡＦは、ファインダ光学系と撮影用レンズを別
体として構成された、所謂コンパクトカメラ等に採用さ
れることが多かった。

【０００４】従って、一般のコンパクトカメラを前方か
らみると、撮影用レンズやファインダ用対物レンズの他
にＡＦ用レンズが並んでいる。そこで、これらレンズの
レイアウト位置によっては、ファインダで見た被写体
と、実際に撮影する被写体、つまりピント合わせをする
被写体との間に、微妙なズレ（以下、パララックスと呼
称する）を生じることがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、１眼レフレック
スカメラ等で使用され、撮影レンズを透過した被写体光
を測距に用いる、所謂ＴＴＬパッシブ方式のＡＦでは、
前述の測距枠のパララックスはないが、構成が複雑で高
価になり、コンパクトカメラのような小型の普及機に採
用することは、コスト的にもスペース的にも困難であ
る。

【０００６】図９（Ａ）を用いて、このパララックスに
ついて説明すると、撮影者の目１４でファインダ接眼レ
ンズ１１を覗き込むと、対物レンズ１３との間に設けら
れた、測距マスク１２が、ファインダ視野枠５１の中央
付近に投影され、測距枠１５ａとして視認される。

【０００７】一方、投光用レンズ１を介して投光される
投光素子２による測距用光は、図のように投射され、所
定距離ｄA において、測距枠１５ａとクロスする。従っ
て一般に、撮影される頻度の高い、２〜３ｍの距離の被
写体に対しては、測距用光のスポット位置１６ａが測距
枠１５ａの枠内に投射されているので、撮影者は、撮影
したい被写体を、測距枠１５ａ内に入れて撮影すること
により良好なピントが得られる。

【０００８】しかしながら、被写体距離がｄA より可成
り近い距離ｄBに存在する被写体を撮影しようとする場
合、測距用光学系とファインダ光学系の位置の差によ
り、測距用光のスポット位置１６ｂは、測距枠１５ｂの
枠内から大きく外れてしまう。従って、撮影者がいくら
測距枠１５ｂ内に被写体を入れても、実際に測距する位
置は１６ｂだから、ピントの合った写真は撮れない。

【０００９】従来のこのようなパララックス対策の一つ
として、図９（Ｂ）に示すように、近距離では点線の測
距枠１５ｃを利用するように指示するカメラが市販され
ている。だが、初心者にはどの領域から点線の測距枠１
５ｃを利用すればよいか分からないし、大雑把すぎると
いう難点があった。

【００１０】また、パララックスに合わせて、測距枠を
液晶等で、図９（Ｃ）に示すように移動させることも考
えられる。このような表示を行うには、、まずカメラ自
体が今測距した距離を知り、それに合わせて表示を切換
えるという、複雑な構成が必要になり、コストアップを
免れられない。

【００１１】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
し、測距用光学系とファインダ光学系のパララックスに
よって生じるピント外れを防止するために、測距ポイン
トがファインダ内で明確に視認できるようにした測距装
置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のカメ
ラは、測距手段の光学系とファインダの光学系とが異な
るカメラにおいて、被写体までの距離を検出する測距手
段と、この測距手段により求めた被写体距離が所定値よ
り近距離にある場合には、上記測距手段による被写体上
での測距位置を上記ファインダより視認できるように、
上記被写体に向けて光を投光し、上記被写体距離が所定
値より遠距離にある場合には投光しない投光手段とを有
することを特徴とする。本発明による第２のカメラは、
測距手段の光学系とファインダの光学系とが異なるカメ
ラにおいて、赤外光及び可視光を発光可能な発光素子を
用いて被写体に向けて測距用光を投光し、この光の被写
体からの反射光の受光状態に応じて被写体距離を求める
ための投光手段と、上記測距手段が上記被写体距離を求
める以外のタイミングで、上記被写体上での測距位置を
上記ファインダより視認できるように、上記投光手段に
よるパルス光のデューティ比を高くする変更手段とを有
することを特徴とする。

【００１３】

【実施例】以下、図示の実施例により本発明を説明す
る。先づ、本発明の実施例を説明するのに先立って、本
発明に係る測距装置の基本概念を説明すると、測距枠か
ら測距用光が外れるのは、一般に近接撮影領域の撮影だ
ということより、近接撮影領域においては、その測距用
光そのものを撮影者に見えるように投光制御することに
より、上記パララックスによるピント外れを抑制しよう
とするものである。

【００１４】一般に、測距用光には赤外光が用いられる
が、この種赤外光を発光する投光素子の中には可視光領
域内の赤色成分も発光する素子が可成り多く存在する。
また、一発だけのパルス投光では見えにくい光も、その
発光形態を変更すると目視できるようになることがあ
る。例えば、デューティ比１％の強力な光より、デュー
ティ比５０％の弱い光の方が見え易くなる。

【００１５】この場合、近接撮影領域なので、被写体か
らの反射光が可成り強くなるから、撮影者が測距用光そ
のものを視認し易くなる。そこで本発明に係る測距装置
では、図１に示すように、タイミング回路４と電流制限
付駆動回路３とを設けることにより、投光素子（以下、
ＬＥＤと呼称する）２の発光形態、つまり駆動電流値と
デューティ比を近接撮影領域においては、変えられるよ
うにした。

【００１６】上記ＬＥＤ２より投光され、投光レンズ１
で集束された測距用光は、被写体２０に向け投光され
る。同被写体２０で反射された反射光は、受光レンズ９
を介し光位置検出素子（以下、ＰＳＤと略記する）８の
受光面上に結像される。すると、上記反射光のＰＳＤ８
上の受光位置に応じた光電流がＡＦＩＣ７に供給され
る。

【００１７】第１レリーズスイッチ６ａが、撮影者によ
ってオンされると、まずＣＰＵ５はＬＥＤ２を所定回数
投光して測距を行ない、ＡＦＩＣ７の出力結果が所定距
離以近なら、今度はＬＥＤ２の投光形態を変更して投光
する。このとき被写体は近接撮影領域にあるので、その
発光形態はファインダ内でその反射光を確認できるよう
な発光形態、例えばデューティ比を高くする。なお、６
ｂは第２レリーズスイッチである。以上が本発明の基本
概念である。次に実施例を説明する。

【００１８】図２は、本発明の一実施例を示す測距装置
の詳細な回路図で、上記図１におけるＡＦＩＣ７の内部
構成が開示されている。この図２において、上記図１と
同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略し、
異なる個所についてのみ以下に説明する。

【００１９】今、投光レンズ１と受光レンズ９との基線
長をｓ、受光レンズの焦点距離をｆ、ＰＳＤ８の投光寄
り端面から受光レンズ９の光軸までの距離をａ、そこか
ら、信号光入射位置までの距離をｘとすると、被写体距
離ｄは、 ｘ＝ｓ・ｆ／ｄ …………（１） の関係で示される。

【００２０】ＰＳＤ８の信号光入射位置に応じて分流さ
れ、出力された２つの電流信号は、ＡＦＩＣ７のプリア
ンプ２１，２２により低入力インピーダンスですいとら
れて増幅され、圧縮ダイオード２３，２４に流入する。
このダイオード２４，２３に流入する電流Ｉ1 ，Ｉ2
は、ＰＳＤ８の全長をｔとすれば Ｉ1 ：Ｉ2 ＝（ａ＋ｘ）：｛ｔ−（ａ＋ｘ）｝ …………（２） の関係があるため、

【００２１】

【数１】

【００２２】の形で演算することにより、被写体距離ｄ
の逆数１／ｄが求められる。

【００２３】圧縮ダイオード２４，２３の各々の電位Ｖ
A ，ＶB は、バッファ２６，２５を介して、トランジス
タ２７，２８及び定電流源２９からなる作動演算回路に
入力される。トランジスタ２８，２７に流れる電流Ｉa
，Ｉb と、上記圧縮ダイオード２４，２３に流入する
電流Ｉ1 ，Ｉ2 の間には次の関係が成立する。

【００２４】

【数２】

【００２５】ここで、ＩS はダイオード２３，２４、ト
ランジスタ２７，２８の逆方向飽和電流であり、ＶT は
サーマルボルテージである。そして、上記（４）（５）
式の差より、 Ｉ1 ／Ｉ2 ＝Ｉa ／Ｉb …………（６） の関係が導かれる。

【００２６】ところで、電流源２９の流す定電流値Ｉ0
とトランジスタ２８，２７に流れる電流Ｉa ，Ｉb との
間には Ｉa ＋Ｉb ＝Ｉ0 の関係が成立するため、

【００２７】

【数３】

【００２８】となる。従って、上記（３）式より、

【００２９】

【数４】

【００３０】となるから、Ｉa を知ることにより、被写
体距離ｄが、ＣＰＵ５によって演算可能になる。

【００３１】さて、この実施例ではＬＥＤ２を何度も発
行させ、その都度、電流源２９を、オンさせることによ
り、積分コンデンサ３０に電流Ｉa を積分して、精度向
上を図ると共に、電流Ｉa を電圧に変換する。すると、
ＣＰＵ５は、これを内蔵のＡ／Ｄ変換器で読み込む。な
お、リセット回路３１は、積分開始時に積分コンデンサ
３０を初期化するものである。

【００３２】積分コンデンサ３０の容量値をＣINT 、１
回の積分時間をｔINT 、ＬＥＤ２の発行回数をｎとする
と、積分出力Ｖd は

【００３３】

【数５】

【００３４】となる。上式では被写体距離ｄ以外は既知
なので、ＣＰＵ５は、積分出力Ｖd より被写体距離ｄを
求めることができる。

【００３５】また、この測距用光源であるＬＥＤ２は可
視光領域の波長を含むものを選び、ＣＰＵ５により電流
制限付駆動回路３と、タイミング回路４を介してその駆
動電流値と発光デューティ比とが変えられるようになっ
ている。

【００３６】さて、本発明の目的として、このＬＥＤ２
は目視できるようにし、パララックスなしに正確な測距
を可能にするものであるが、目視できようにするには、
ＬＥＤの点灯時間を長くする必要がある（目視モー
ド）。この場合、ＡＦ時と同じような大電流駆動（ＡＦ
モード）を上記目視モード時に長時間続けると、ＬＥＤ
２が破壊することになってしまう。

【００３７】そのため、目視できるようにするために、
発光時間を長くする際には、駆動電流を抑制するように
する。これが、電流制限付駆動回路３の機能であり、図
３のような構成とする。

【００３８】図３において、符号３２は、ＣＰＵ５から
の信号により、スイッチングトランジスタ３７や、電流
切換用電流源３９のオン・オフを制御するためのロジッ
ク回路である。そして、抵抗３３に電流源３８，３９か
ら給電されると、該抵抗３３の両端に電圧Ｖx が発生す
る。

【００３９】この電圧Ｖx がオペアンプ３４の非反転入
力端に印加されると、オペアンプ３４のフィードバック
制御によってパワートランジスタ３５のＶBEが制御さ
れ、抵抗値Ｒの電流制限抵抗３６の両端には、Ｖx と同
じ電圧が印加される。

【００４０】即ち、スイッチングトランジスタ３７がオ
フのとき、ＬＥＤ２を流れる電流ＩF は、抵抗値Ｒの電
流制限抵抗３６を流れる電流に等しくなるから ＩF ＝Ｖx ／Ｒ …………（１０） によってＬＥＤ２がドライブされることになる。そし
て、電流源３９がオンならＬＥＤ駆動電流ＩF は大、オ
フならＩF は小となる。

【００４１】このように構成された本実施例における各
部動作のタイミングチャートを図４（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）によって説明する。図４（Ａ）は、ＬＥ
Ｄ２のＡＦモードにおける、また図４（Ｂ）は目視モー
ドにおける、それぞれの発光形態を示している。即ち、
ＡＦモードではドライブ電流量は大きいがデューティ比
は小さく、目視モードではこれとは逆にドライブ電流量
は小さいがデューティ比が大きくなっている。

【００４２】図４（Ｃ）は、前記図１に示す第１レリー
ズスイッチ６ａの動作波形で、図４（Ｄ）はこの第１レ
リーズオン期間中におけるＬＥＤ２の発光波形を示して
いる。即ち、露光タイミングに先立って第１レリーズス
イッチ６ａがオンすると、ＬＥＤ２は、ＡＦモードにお
けるデューティ比の小さい大電流発光、４１，４２，４
３，４４を４回行い、これにより測距を行う。その後、
目視モードにおけるデューティ比の大きい小電流発光４
５，４６，…を第１レリーズスイッチ６ａがオンされて
いる期間中発光し続け、目視し易いようにする。なお、
ＡＦモード時の発光回数４回は単なる例に過ぎず、これ
に限定する意図ではない。

【００４３】このように構成された本実施例の合焦動作
を図５〜８のフローチャートにより説明する。図５は本
実施例に係る測距系を、カメラシステムが駆動するとき
のフローチャートである。前述のように、近接撮影領域
を除けば、パララックスが小さく、目視しにくいので、
消エネ効果も考えて目視モードは行わない。

【００４４】第１レリーズスイッチがオンすると（ステ
ップＳ１）、測距を行ない（ステップＳ２）、その結果
が１ｍ未満か否かを、判断する（ステップＳ３）。１ｍ
未満なら、ＬＥＤを目視モードにして継続点灯する（ス
テップＳ６）。そして、第２レリーズスイッチ６ｂ（図
１参照）がオフで（ステップＳ７）、且つ第１レリーズ
スイッチ６ａがオン（ステップＳ８）である限り、上記
ステップＳ６の”ＬＥＤ継続点灯”を続ける。

【００４５】上記ステップＳ７で第２レリーズスイッチ
６ｂがオンされると、上記ステップＳ２で測距した被写
体距離ｄに対応した位置にフォーカシングレンズを駆動
してピント合わせし（ステップＳ９）、その後ステップ
Ｓ１０に進んで露光動作を行い、このフローを終了す
る。

【００４６】上記ステップＳ３に戻り、被写体距離ｄが
１ｍ以遠ならＬＥＤの目視モードは行わずに、ステップ
Ｓ４，Ｓ５のループにより第２レリーズスイッチがオン
されるまで待機する。そして、第２レリーズスイッチが
オンされれば上記ステップＳ９，Ｓ１０を実行する。一
方、この待機ループ中で第１レリーズスイッチがオフさ
れれば（ステップＳ５）、上記ステップＳ１に戻る。

【００４７】図６は、上記図５におけるステップＳ２の
サブルーチン”測距ｄ”つまりＡＦモード時の詳細を示
すフローチャートで、前記図１，２におけるＡＦＩＣ７
から出力され前記（９）式の形で得られる積分電圧Ｖd
と、同（９）式中の既知の定数ａ，ｓ，ｆ，ＣINT 等
と、をＣＰＵで演算して被写体距離の逆数１／ｄを算出
するフローである。

【００４８】さて、この測距状態では、前記図３に示す
電流制限付駆動回路３におけるＬＥＤ２の駆動電流ＩF
をできるだけ大きくし、これによって測距用光を大きく
したほうが測距精度上好ましいので、前記図３を用いて
この点を先づ説明する。

【００４９】ＣＰＵ５の命令により、ＡＦモードでは前
記図３におけるロジック回路３２を介し電流源３９がオ
ンする。一方、電流源３８は常時オンなので、抵抗３３
にはこれら両電流源３８，３９の和の電流が流れるか
ら、抵抗３３端の電圧効果Ｖx1は、電流源３９をオンし
ない電流源３８のみの通電時、つまり目視モード時より
大きくなる。なお、この電流源３９をオンしない目視モ
ード時の状態は、後記図７，８により上記ステップＳ６
のサブルーチン”ＬＥＤ継続点灯”で説明する。抵抗３
３端の電圧降下Ｖx1が増大すると、オペアンプ３４の反
転入力端の電位も上昇するから、ＬＥＤ２の通電電流Ｉ
F は前記（１０）式のように ＩF ＝Ｖx ／Ｒ となり、これによってＬＥＤ２が大電流で駆動制御され
ることになる。今仮に抵抗３３を１００ＫΩ，電流源３
８，３９の和の電流値を１０μＡ，電流制限抵抗３６を
１Ωとすると、 Ｖx1＝１^v になるから、ＬＥＤ２の
通電電流ＩF は下式のようになる。

【００５０】ＩF ＝１^v ／１Ω＝１Ａ 以上を踏まえて図６のサブルーチンを簡単に説明する
と、測距用光の投光回数ｎを初期リセットし（ステップ
Ｓ１１）、上記図３に示す電流源３９をオンする（ステ
ップＳ１２）。と共に、スイッチングトランジスタ３７
を１２０μＳec（＝ｔINT ）オフして（ステップＳ１
３）ＬＥＤ２から測距用光を投射する。そして、前記図
２示す電流源２９をオンして（ステップＳ１４）積分動
作を開始する。

【００５１】１２０μＳec間積分したら、ＬＥＤ２の発
光を２ｍＳec間停止し（ステップＳ１５）、投光回数ｎ
をインクリメントして（ステップＳ１６）投光回数ｎが
４に達するまで（ステップＳ１７）上記ステップＳ１３
〜Ｓ１７を繰返し実行する。測距用光を投射して積分す
る動作を４回行ったら、ステップＳ１８に進んで積分出
力Ｖd を算出し、このＶd から前記（９）式により被写
体距離ｄを演算して（ステップＳ１９）リターンする。

【００５２】図７は、上記図５におけるステップＳ６の
サブルーチン”ＬＥＤ継続点灯”の詳細を示すフローチ
ャートで、この継続点灯における前記図３に示す電流制
限付駆動回路３の機能を先づ説明する。ＣＰＵ５の命令
により、目視モードでは前記図３におけるロジック回路
３２が電流源３９をオフする。従って、抵抗３３には電
流源３８からのみ給電され、この電流値を２μＡとする
と、抵抗３３端の電圧降下Ｖx2は Ｖx2＝２μＡ×１００ＫΩ ＝２００ｍＶ になるから、ＬＥＤ２の駆動電流ＩF2は ＩF2＝Ｖx2／Ｒ ＝２００ｍＶ／１Ω ＝２００ｍＡ になる。このとき上記ロジック回路３２により、上記図
６に示したＡＦモード時よりデューティ比の大きい発光
形態に切り換えると、いっそう目視し易くなるので、こ
れを図７により簡単に説明する。

【００５３】電流源３９をオフした上で（ステップＳ２
１）スイッチングトランジスタ３７を２００μＳec間オ
フしてＬＥＤ２を発光させる（ステップＳ２２）。次い
で、該トランジスタ３７を２００μＳec間オンして発光
を停止させ（ステップＳ２３）、リターンする。

【００５４】即ち、上記図６に示す測距用光を投光して
行うＡＦモード時は、ＬＥＤ２に１Ａ給電を１２０μＳ
ecオン、２ｍＳecオフしたのに対し、この図７に示す継
続点灯による目視モード時は、ＬＥＤ２に２００ｍＡ給
電を２００μＳecオン、２００μＳecオフしている。

【００５５】このように、本発明においては、至近距離
の近接撮影領域での測距時に、このＬＥＤ継続点灯によ
る目視モードを行うが、至近距離では被写体からの反射
信号光を可成り受光できるので、この継続点灯状態で、
ＡＦＩＣ７を作動させ、リアルタイムの測距情報を取り
込んでも効果がある。

【００５６】この場合、前記（９）式の投光回数ｎ及び
積分時間ｔINT を変えることによってＣＰＵ５は、正し
く測距演算を行うことができる。具体的には、前記図５
のフロー中のステップＳ６とＳ７との間に、同フロー中
のステップＳ２のサブルーチン”測距ｄ”で得られた被
写体距離ｄを、ステップＳ６のサブルーチン”ＬＥＤ継
続点灯”で得られた被写体距離ｄに更新するステップを
設ければよい。

【００５７】このようなＬＥＤ継続点灯時の測距動作の
フローを図８に示すが、この図８中の各ステップは上記
図６と図７の各ステップの組合わせなので、同じステッ
プには同じステップ番号を付してその説明を省略する。

【００５８】ところで、上記実施例の測距枠は従来のブ
ライトフレーム式の測距枠を画面中央に設けたものであ
るが、被写体が近距離であってＬＥＤ２の反射光で測距
位置を表示する場合、この測距枠は不要である。従っ
て、多少のコストアップはあっても測距枠を液晶で表示
し、不要な時には消灯するようにすればより視認しやす
いファインダが得られる。

【００５９】上記実施例によれば、アクティブＡＦにお
いて起こりがちな、パララックスによるピンボケを簡単
な構成で解決することができ、近接撮影領域内での撮影
においても失敗のない写真撮影が可能となる。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、被写
体距離算出に必要な投光動作の完了後、算出された被写
体距離が所定値より近距離を示すときには、上記投光動
作を継続させるようにしたので、測距ポイントがファイ
ンダ内で明確に視認でき、これにより測距用光学系とフ
ァインダ光学系のパララックスによって生じるピント外
れを防止できるという顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測距装置の基本概念を説明する
図。

【図２】本発明の一実施例を示す測距装置の詳細な回路
図。

【図３】上記図１，２における電流制限付駆動回路の詳
細を示す図。

【図４】上記各図における各部動作のタイミングチャー
ト。

【図５】上記実施例における合焦動作のフローチャー
ト。

【図６】上記図５におけるサブルーチン“測距ｄ”の詳
細を示すフローチャート。

【図７】上記図５におけるサブルーチン“ＬＥＤ継続点
灯”の詳細を示すフローチャート。

【図８】上記図５におけるサブルーチン“ＬＥＤ継続点
灯”の別例のフローチャート。

【図９】アクティブＡＦにおけるパララックスを説明す
る図。

【符号の説明】

２０…被写体 ｄ…被写体距離

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距手段の光学系とファインダの光学系
   とが異なるカメラにおいて、被写体までの距離を検出する測距手段と、 この測距手段により求めた被写体距離が所定値より近距
   離にある場合には、 上記測距手段による被写体上での測
   距位置を上記ファインダより視認できるように、上記被
   写体に向けて光を投光し、上記被写体距離が所定値より
   遠距離にある場合には投光しない投光手段と、 を有することを特徴とするカメラ。
2. 【請求項２】 測距手段の光学系とファインダの光学系
   とが異なるカメラにおいて、 赤外光及び可視光を発光可能な発光素子を用いて被写体
   に向けて測距用光を投光し、この光の被写体からの反射
   光の受光状態に応じて被写体距離を求めるための投光手
   段と、 上記測距手段が上記被写体距離を求める以外のタイミン
   グで、上記被写体上での測距位置を上記ファインダより
   視認できるように、上記投光手段によるパルス光のデュ
   ーティ比を高くする変更手段と、 を有することを特徴とするカメラ。