JP3691124B2

JP3691124B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP3691124B2
Application number: JP21481895A
Authority: JP
Inventors: 竜夫斉藤
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: US5721978A; JPH0961159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
被写体で反射される自然光を基に、被写体までの距離を計測する三角測距タイプのパッシブ方式の測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品点数の軽減を図るべく種々の改良がなされており、このため１つの機能部品を異なる目的に供用する場合がある。
【０００３】
この点、パッシブ測距装置における受光部は、光の強度を測定する受光素子で構成されている。そこで、この受光素子の機能を利用することで、この受光部を測光量を測定する際の受光部として兼用することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、測光量を測定する場合には、比視感度に近似した分光感度を有する受光素子を用いる必要があり、測距用の受光部と測光用の受光部とを単純に供用することはできない。通常、このように受光素子の分光感度を調整する場合には、受光素子の比視感度を補正する目的で、受光素子に至る光路中に感度補正フィルターを設けている。
【０００５】
このように、パッシブ測距装置の受光素子を測光用に用いる場合には、このような感度補正フィルターを受光素子に対して設けることが必要となる。しかし、例えば外界輝度が低い場合などでは、当然に被写体における自然光の反射光量も少なくなり、感度補正フィルターを介して受光することで、被写体に微妙なコントラストがある場合には、その微妙な反射光の相異を良好に受光できず、誤測距を発生させる要因にもなり得る。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、パッシブ測距装置における受光素子を測光用に兼用した場合にも、良好に測距を行い得る測距装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る測距装置は、被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する前記光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、それぞれの受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備えて分光感度を補正し、各第２受光部を測光用に用い、各第２受光部の測光結果に基づいて、被写体の輝度が高輝度である場合には、第２受光部を測距用に用い、被写体の輝度が低輝度である場合には、第１受光部を測距用に用いることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る測距装置では、２つの第２受光部で受光された被写体の光学像を基に、被写体の輝度を検出する検出手段と、検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの第２受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第１測距手段と、判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの第１受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備えることも好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る測距装置は、被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、それぞれの受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備え、２つの第２受光部で受光された被写体の光学像を基に、被写体の輝度を検出する検出手段と、検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの第２受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第１測距手段と、判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの第１受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備え、検出手段は、各第２受光部を構成する各フォトセンサのセンサ出力の積分値のうち、最も速く所定の基準レベルに到達したフォトセンサの応答時間を計時する第１手段と、第１手段で計時された応答時間を基に、被写体の輝度を特定する第２手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る測距装置は、被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、それぞれの受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備え、２つの第２受光部で受光された被写体の光学像を基に、被写体の輝度を検出する検出手段と、検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの第２受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第１測距手段と、判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの第１受光部で受光された光学像に基づき、被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備え、検出手段は、各第２受光部を構成する各フォトセンサのセンサ出力の積分値が所定の基準レベルを越えた場合に検知信号を出力する手段であって、それぞれのフォトセンサに対応して個々に設けられた複数の第３手段と、個々の第３手段から検知信号が出力されるまでの応答時間をそれぞれ計時する第４手段と、第４手段で計時された応答時間データを基に、被写体の輝度を特定する第５手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上述した本発明に係る測距装置では、第５手段で特定された輝度が判断手段によって高輝度と判断された場合、第１測距手段では、第４手段で既に計時された応答時間データを基に測距演算を実施することも好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に本実施形態にかかる測距装置を備えたカメラの外観を示す。このカメラ１は、三角測距タイプのパッシブ方式の測距を実施すると共に、測光をも実施し得る測距装置を備えている。
【００１４】
測距装置は、カメラ１の正面の上隅に設けており、被写体で反射される自然光を集光する２系統の光学系として、右側光学系１１と左側光学系１２とを備えている。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）に、右側光学系１１と左側光学系１２の側面を示す。被写体やその背景で反射された自然光は、両光学系前面の受光レンズ１３、１４を介して集光され、その光学像が、両光学系１１、１２内部に備えられた２つの受光部２１、２２上にそれぞれ結ばれる。
【００１６】
各受光部２１、２２は、フォトダイオードＰＤ（図３参照）を一列に配列して構成したフォトダイオードアレイで構成されており、このフォトダイオードアレイの半分を覆うように、受光レンズ１３、１４と各受光部２１、２２との間の光路中には、視感度補正用の補正フィルター３０を配設している。
【００１７】
図３に受光部２１、２２の構成をより具体的に示す。前述したように、各受光部２１、２２は、フォトダイオードＰＤを配列して構成しており、補正フィルター３０に対応する領域には、フォトダイオード列２１ａ、２２ａが位置し、補正フィルター３０で覆われていない領域には、フォトダイオード列２１ｂ、２２ｂが位置している。前述した光学系１１、１２によって被写体の光学像が受光部２１、２２上に結ばれた場合、右側の光学系１１で集光された被写体の光学像は、フォトダイオード列２１ａ及びフォトダイオード列２１ｂにかけて形成され、同様に、左側の光学系１２で集光された被写体の光学像は、フォトダイオード列２２ａ及びフォトダイオード列２２ｂにかけて形成される。
【００１８】
また、受光部２１、２２に光学像が入射すると、個々のフォトダイオードＰＤからは、受光した光の強度に応じた電流が出力される。この電流はフォトダイオードＰＤの接合容量で積分され、その積分値が信号ｉとして出力される。また、各フォトダイオードＰＤに対応して、コンパレータ４０が設けられており、各フォトダイオードＰＤからの出力信号は、コンパレータ４０に与えられ、ここで基準電圧Ｖ_refと比較される。コンパレータ４０では、出力信号ｉのレベルが基準電圧Ｖ_refのレベルよりも大となった時点で信号Ｓを出力し、この信号Ｓは量子化部（図示せず）に与えられる。この量子化部では、各フォトダイオードＰＤから与えられる信号Ｓの応答時間を検知しており、この信号Ｓの応答時間は、積分値としての信号ｉのレベルが基準電圧Ｖ_refに達するまでの時間であるため、各フォトダイオードＰＤで受光される光の強弱がこの信号Ｓの応答時間の長短に変換されることになる。この信号Ｓの応答時間は、ＣＰＵから出力されるクロックをカウントすることによって計測している。
【００１９】
ここで、この測距装置の動作を図４に基づいて説明する。
まず、被写体にカメラを向けてレリーズスイッチがＯＮされると（＃１００）、電源電圧が読み込まれて、電圧値のチェックが行われる（＃１０２、＃１０４）。ここで、読み込まれた電圧値がしきい値に満たない場合には（＃１０４で「ＮＯ」）、撮影処理が不可能となるため、その旨を使用者に表示や警告音等で知らせる等、所定のＮＧ処置に移行する（＃１０６）。
【００２０】
読み込まれた電圧値がしきい値をクリアしている場合には（＃１０４で「Ｙｅｓ」）、まず、受光部２１、２２のフォトダイオード列２１ａ、２２ａのみを利用して測光処理を行う（＃１０８）。この場合、一方の右側光学系１１を例に説明すると、右側光学系１１で結ばれる被写体の光学像は、フォトダイオード列２１ａからフォトダイオード列２１ｂにかけて形成されるが、測光を行う場合には、補正フィルター３０の下面に位置するフォトダイオード列２１ａのみを選択し、ＣＰＵは、このフォトダイオード列２１ａのフォトダイオードＰＤで検出される検出データ（各応答時間データ）のみを選択する。他方の左側光学系１２でも同様に、補正フィルター３０直下に位置するフォトダイオード列２２ａのフォトダイオードＰＤで検出される検出データのみをＣＰＵが選択する。
【００２１】
このように選択することで、測光の場合には、視感度用の補正フィルター３０を介して受光された検出データのみが得られ、この検出データを用いて測光処理を行う。具体的な測光手法としては、例えば、前述の信号Ｓが最も速く検出された時間、すなわち、最も速い応答時間を基に、被写体全体の輝度を簡易的に推測し測光する方法を採用することもできる。なお、この場合には、応答時間の最も速い信号Ｓが検出された時点で、測光処理は中断する。
【００２２】
次に、＃１０８で得られた値より、被写体の輝度が高輝度か低輝度かを判断する（＃１１０）。例えばＬｖ．６以上の場合を高輝度、Ｌｖ．６未満の場合を低輝度と判断する。ここで、被写体輝度が高過ぎる場合には、出力される各信号Ｓの検出タイミングの差が明確に検知できない状況も起り得るが、このような場合には、被写体の微妙なコントラストが良好に検知できない。
【００２３】
そこで、被写体の輝度が高輝度であると判断された場合には（＃１１０で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵは、まず、補正フィルター３０に対応して設けたフォトダイオード列２１ａ、２２ａを選択する。そして、これに対応する各フォトダイオードＰＤにおける検出処理を再起動させ、かかるフォトダイオードＰＤから得られる検出結果を基に測距処理を実施する。これにより、フォトダイオードＰＤに入射する光強度が低減され、微妙なコントラストの差も良好に検出できる。なお、測距処理も前述した測光処理と基本的には同じであるが、この場合にはフォトダイオード列２１ａ、２２ａを構成する全てまたは一部のフォトダイオードＰＤによる検出データ（各信号Ｓの応答時間データ）に基づき、得られた２つの光学像の位相差等により被写体までの距離を演算する（＃１１２）。
【００２４】
そして、得られた測距データに基づいて撮影レンズをセットするなど（＃１１６）、以降の撮影処理はこの測距値をもとに実施される（＃１１８）。
【００２５】
一方、被写体輝度が低いと判断された場合には（＃１１０で「Ｎｏ」）、ＣＰＵは、まず、補正フィルター３０を設けていない側のフォトダイオード列２１ｂ、２２ｂを選択する。そして、これに対応する各フォトダイオードＰＤにおける検出処理を再起動させ、かかるフォトダイオードＰＤから得られる検出結果を基に、測距処理を実施する（＃１１４）。
【００２６】
そして、得られた測距データに基づいて、上記と同様に、＃１１６、＃１１８の処理が実行される。
【００２７】
このように、被写体輝度に応じて受光部するフォトダイオードを切換えて用いることで、この受光部２１、２２で良好に検出できる被写体輝度の範囲が広がる。なお、フォトダイオード列２１ａ、２２ａとフォトダイオード列２１ｂ、２２ｂとを切換えることで、厳密には、対象となっている被写体の測距範囲も微妙に変化する。しかし、この差を１．５°に設定すれば、３ｍ先の被写体を想定すると、その測距範囲のズレは、わずか７８ｍｍ程度であり、被写体が人物である場合が多いことも勘案すると、測距に際して実質的な支障はないと考えられる。また、受光部２１、２２とフィルター３０との位置関係を、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにすることで、測距範囲のズレをより小さくすることが可能である。
【００２８】
以上説明したフローチャートの中、＃１０８で行う測光処理は、以下のようにして行うこともできる。例えば、選択されたフォトダイオード列を構成する全てのフォトダイオードＰＤの検出データを利用し、この値を平均化することで、いわゆる平均測光が実施できる。また、個々のフォトダイオードＰＤから得られる検出結果のうち、特定のフォトダイオードＰＤから得られる検出結果に重み付けして加算することで、いわゆる中央重点測光も実施でき、さらに、任意範囲のフォトダイオードＰＤに限定し検出結果を加算することで、測光範囲を選定することも可能である。
【００２９】
また、以上説明した測距装置では、受光部の受光素子としてフォトダイオードを例示したが、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて受光部を構成することもできる。
【００３０】
また、受光部の一部に視感度補正フィルターを備え、受光部２１と受光部２２とを別々に設けたタイプを例示したが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、受光部２１、２２を一体的に形成した受光部２１’を設け、対応する光路中にフィルター３０を配設してもよい。さらに、視感度補正フィルターを備えたフォトダイオード列と、これとは別体のフォトダイオード列（補正フィルターなし）を隣接させて、１つの受光部２１或は２２を構成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項にかかる測距装置は、１つの受光手段に対して、補正フィルタを設けた第２受光部と補正フィルタを設けない第１受光部とが形成されるため、測距用の受光部と測光用の受光部の２種の受光部を１つの受光手段に対して容易に形成できる。
【００３２】
特に、請求項２にかかる測距装置では、判断手段で被写体が高輝度か低輝度かを判断し、第１受光部と第２受光部とを切換えて使用することができるため、良好に測距し得る輝度範囲を拡大することが可能となる。
【００３３】
また、このように兼用することで、結果的に測光を行う第２受光部がフォトセンサ列で構成されるため、請求項３〜５にかかる測距装置のように、種々の測光処理を実施することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】測距装置を備えたカメラの外観を示す正面図である。
【図２】（ａ）は２つの光学系とそれに対応した受光部を示す側断面図、（ｂ）は受光部のみをとりだして示す平面図である。
【図３】受光部を拡大して示すと共に、その周辺の素子との接続及び信号等を概略的に示す説明図である。
【図４】測光及び測距動作を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は２つの光学系とそれに対応した受光部を示す側断面図、（ｂ）は受光部のみをとりだして示す平面図である。
【図６】（ａ）は２つの光学系とそれに対応した受光部を示す側断面図、（ｂ）は受光部のみをとりだして示す平面図である。
【符号の説明】
１１…右側光学系、１２…左側光学系、２１、２２…受光部、
２１ａ、２２ａ…フォトダイオード列（第２フォトセンサ列）、
２１ｂ、２２ｂ…フォトダイオード列（第１フォトセンサ列）、
３０…補正フィルター、ＰＤ…フォトダイオード。

Claims

被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、
前記被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、
前記２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する前記光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、
それぞれの前記受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、
前記各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、
前記各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備えて分光感度を補正し、前記各第２受光部を測光用に用い、
前記各第２受光部の測光結果に基づいて、前記被写体の輝度が高輝度である場合には、前記第２受光部を測距用に用い、前記被写体の輝度が低輝度である場合には、前記第１受光部を測距用に用いることを特徴とする測距装置。
２つの前記第２受光部で受光された前記被写体の光学像を基に、前記被写体の輝度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの前記第２受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第１測距手段と、
前記判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの前記第１受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の測距装置。
被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、
前記被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、
前記２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する前記光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、
それぞれの前記受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、
前記各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、
前記各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備え、
２つの前記第２受光部で受光された前記被写体の光学像を基に、前記被写体の輝度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの前記第２受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第１測距手段と、
前記判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの前記第１受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備え、
前記検出手段は、
前記各第２受光部を構成する前記各フォトセンサのセンサ出力の積分値のうち、最も速く所定の基準レベルに到達したフォトセンサの応答時間を計時する第１手段と、
前記第１手段で計時された応答時間を基に、前記被写体の輝度を特定する第２手段とを備えることを特徴とする測距装置。
被写体で反射された光を受光し、この被写体までの距離を計測するパッシブ方式の測距装置であって、
前記被写体で反射された光をそれぞれ集光させる２系統の光学系と、
前記２系統の光学系に対応してそれぞれ配設され、対応する前記光学系で集光された光学像を検出する受光手段とを備えており、
それぞれの前記受光手段は、第１受光部と第２受光部とを有しており、
前記各第１受光部は、複数のフォトセンサを配列した第１フォトセンサ列で構成され、
前記各第２受光部は、複数のフォトセンサを配列した第２フォトセンサ列で構成され、かつ、この第２フォトセンサ列を構成するフォトセンサの視感度を補正する補正フィルタを備え、
２つの前記第２受光部で受光された前記被写体の光学像を基に、前記被写体の輝度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された輝度が高輝度か低輝度かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって高輝度と判断された場合に、２つの前記第２受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第１測距手段と、
前記判断手段によって低輝度と判断された場合に、２つの前記第１受光部で受光された光学像に基づき、前記被写体までの距離を計測する第２測距手段とを備え、
前記検出手段は、
前記各第２受光部を構成する前記各フォトセンサのセンサ出力の積分値が所定の基準レベルを越えた場合に検知信号を出力する手段であって、それぞれの前記フォトセンサに対応して個々に設けられた複数の第３手段と、
個々の前記第３手段から前記検知信号が出力されるまでの応答時間をそれぞれ計時する第４手段と、
前記第４手段で計時された前記応答時間データを基に、前記被写体の輝度を特定する第５手段とを備えることを特徴とする測距装置。
前記第５手段で特定された輝度が前記判断手段によって高輝度と判断された場合、前記第１測距手段では、前記第４手段で既に計時された前記応答時間データを基に測距演算を実施することを特徴とする請求項４記載の測距装置。