JP3872841B2

JP3872841B2 - 測距装置

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Inventors: 修野中
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Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2007-01-24
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてカメラのオートフォーカス手段などに用いられ、対象物（被写体）までの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】
従来、上述した測距装置には一般的に三角測距の原理が用いられており、このような測距装置は測距用光を投光してこの反射光を利用するアクティブ方式と、二点から見た対象物の輝度分布の相関を利用するパッシブ方式の二方式に分類することができ、二方式とも多くのカメラに採用されている。
【０００３】
しかし、上記アクティブ方式を採用した測距装置は、対象物が投光した測距用光が届かない程遠距離にある場合に、信頼性の高い測距が困難であるという弱点を有している。また、パッシブ方式を採用した測距装置は、対象物の輝度分布において輝度差が小さい、すなわち、コントラストが低い場合や、人物が夜景をバックにしたときのように主要対象物以外の対象物のコントラストが高い場合にピントが合わず信頼性の高い測距が困難であるという弱点を有している。
そこで、このような二方式の弱点を補い合うように、これら二方式を組み合わせたハイブリット型の測距装置が提案され公知となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアクティブ方式とパッシブ方式の二方式を組み合わせたハイブリット型は、単純に二つの方式を併用した構成にすると、製造コストが高価となるばかりでなく、さらに装置の大型化を招いてしまう。また、回路の工夫によりセンサを共用しこれらの方式を切り換えられるようにしても、回路が特殊化して複雑になるため、装置は小型化できても高価なものとなってしまう。
【０００５】
また、暗い状況下にある場合や対象物の輝度分布において輝度差が小さくコントラストが低い場合には、補助光を投光してパッシブ方式の弱点を補う手法も公知であるが、対象物が遠方に存在する場合やまわりが明るくて低コントラスト時には十分な光量が補えず、対象物が近距離に存在する場合でなければ効果がなかった。そこでさらに、対象物からの反射光の光量が小さい場合には、長時間補助光を投光して反射光による光電流を積分するという手法があるが、いたずらな補助光の投光はエネルギの浪費になってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低輝度もしくは低コントラストの被写体に対しても信頼性の高い測距を行うことができる測距装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様では、被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以下の場合に、上記被写体の距離を無限遠とし、上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以上の場合に、上記第２受光手段によって出力される上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算する距離演算制御手段とを有し、上記距離演算制御手段は、さらに上記反射信号光量が上記所定値より大きい場合であっても、上記所定値より大きい第２所定値以下の場合のみに上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算すると共に、上記反射信号光量が上記第２所定値以上の場合には、上記測距用光の上記被写体からの反射光を上記第２受光手段によって受光し、この受光位置に基づいて上記被写体の距離を演算することを特徴とする。この第１の態様の測距装置において、上記第１受光手段は、カメラのリモコン装置の受光手段と兼用することを特徴としてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する前に、まず、本発明の理解を容易にするために、上述のパッシブ方式の測距装置について説明する。
図２（ａ）は、パッシブ方式の測距装置の測距原理を説明するための図である。
【００１１】
受光レンズ２，４は、対象物６から入射した光をセンサアレイ８，１０にそれぞれ導く。ここで、対象物６が明瞭な明るさの差を有する場合は、上記センサアレイ８，１０を構成する個々の受光素子から出力される光電流をコンデンサなどに蓄積して積分し、この電圧を検出することにより、概念的に図２（ａ）に示すような光量分布１２をセンサアレイ８，１０上に得ることができる。
【００１２】
このとき、二つの受光レンズ２，４の間隔（基線長）Ｓにより視差が存在するため、センサアレイ８，１０上に生じる上記光量分布１２は位置の差Ｘを持つ。したがって、上記受光レンズ２，４の焦点距離をｆとすると、対象物までの距離Ｌは、
Ｌ＝Ｓ × ｆ／Ｘ …［１］
にて求めることができる。
【００１３】
しかし、上記差Ｘは測距ポイント１４における輝度分布の輝度差が明瞭でない、すなわち、コントラストが低いとき、または低輝度であるときには、正確に検出することができない。したがって、図２（ｂ）の画面１６に示すような風景シーンなどではコントラストが低いため、誤測距する可能性が高い。また、図２（ｃ）の画面１６に示すような薄暗い状況下においても、対象物の輝度分布の輝度差は小さく、測距精度が劣化してしまう。ある測距時のデータによると、測距において、信頼性の高い測距ができないシーンの８割以上がこのような状況下であるとされている。
【００１４】
次に、本発明に係る第１の実施の形態の測距装置について説明する。
図１は、第１の実施の形態の測距装置の構成を示す図である。
受光レンズ２，４とセンサアレイ８，１０は、図２（ａ）に示したパッシブ方式の測距装置を構成する部材と同様のものであり、これらにて第２の受光部を形成する。アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２０は、上記センサアレイ８，１０の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換してワンチップマイクロコンピュータなどからなる演算制御部（以下、ＣＰＵと記す）２２に入力するためのものである。
【００１５】
次に、第１の実施の形態の測距装置の動作について説明する。
上記ＣＰＵ２２は投光部２４の投光動作を制御し、対象物に測距用光を投光する。このとき、上記投光部２４とセンサ２６は対象物の方向を向いているため、対象物により反射された光は、第１の受光部としてのセンサ２６で受光される。このセンサ２６の出力は、光量検出部２８により測距用光のみによる反射信号光成分Ｐ１とそれ以外の定常的に照射されている光による定常光成分Ｐ０に分離される。ＣＰＵ２２はこうして得られた反射信号光成分Ｐ１を受け取り、対象物の距離を算出する。
【００１６】
また、図３は本測距装置の動作を示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ２２は投光部２４を作動しない状態で、センサ２６に入射する定常光による光量Ｐ０を定常光除去回路２８ｂの出力から検出する（ステップＳ１）。続いて、ＣＰＵ２２は投光部２４を作動して対象物へ測距用光を投光させ、上記対象物により反射されてセンサ２６に入射する光の光量のうち、上記測距用光のみによる反射信号光の光量Ｐ１を検出する（ステップＳ２）。
【００１７】
このとき、上記センサ２６に入射する光は、定常光による反射光に測距用光による反射信号光が加味されたものであるため、センサ２６に入射する光の光量から定常光除去回路２８ｂによって定常光の光量Ｐ０を減算することにより、ＣＰＵ２２は光量検出回路２８ａによって対象物に反射された測距用光のみによる反射信号光の光量Ｐ１を算出することができる。
【００１８】
次に、ＣＰＵ２２は測距用光のみによる反射信号光の光量Ｐ１が極度に小さいか否か（所定値より小さいか否か）を判定する（ステップＳ３）。ここで、この光量Ｐ１は、投光部２４による投光光量が一定の場合、対象物の距離が遠くなるに従って小さくなる。したがって、上記光量Ｐ１が極度に小さいときは、すなわち、図２（ｂ）に示したような風景シーンにおいては、ステップＳ７へ分岐し、対象物の距離を無限遠とすることにより、上述したようなパッシブ方式の測距による誤測距をなくす。その後、本動作を終了する。
【００１９】
一方、上記ステップＳ３にて光量Ｐ１が極度に小さくないときは、ＣＰＵ２２は上記ステップＳ２，Ｓ１にて求めた光量Ｐ１と光量Ｐ０との比率（Ｐ１／Ｐ０）が所定値αより大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、光量Ｐ１と光量Ｐ０との比率が所定値αより大きいときは、ＣＰＵ２２は図２（ｃ）に示したような薄暗い状況下であると判断し、再度、投光部２４を投光させ、これに同期させてセンサアレイ８を作動させる。これにより、ＣＰＵ２２は対象物により反射される反射信号光のセンサアレイ８上への入射位置を求める。
【００２０】
この入射位置は、三角測距の原理により対象物が遠くなるに従って受光レンズ２の光軸から離れ、対象物の距離に応じて変化する。このため、センサアレイ８を形成する個々の受光素子からのアナログ出力を、Ａ／Ｄ変換部２０によりデジタル信号に変換させ、このデジタル信号をＣＰＵ２２が受け取れば、そのピーク値を示す上記受光素子の位置関係からアクティブ方式による測距が可能となる（ステップＳ５）。このようにして、図２（ｃ）に示したような薄暗い状況下での測距が可能となる。その後、本動作を終了する。
【００２１】
なお、上記ステップＳ５での投光部２４の投光をパッシブ方式による測距の補助光として利用してもよいが、この場合にはＣＰＵ２２はセンサアレイ１０の出力も受け取り、さらに二つのセンサアレイ８，１０の出力の輝度分布の相関演算を行わなければならないため、測距に長い時間を要してしまう。また、二つのセンサアレイ８，１０の出力に従って上記輝度分布の相関を調べてから投光部２４を作動させるか否かを決定する方法も考えられるが、暗い状況下では定常光の光量が少なく、センサアレイ８，１０の出力する光電流も微弱となるため、相関を調べられるまで光を受光して積分していると時間的ロスが大きくなる。
【００２２】
一方、上記ステップＳ４にて光量Ｐ１と光量Ｐ０との比率が所定値αより大きくないときは、ＣＰＵ２２は上述したセンサアレイ８，１０を用いたパッシブ方式による測距を行う（ステップＳ６）。その後、本動作を終了する。
【００２３】
なお、上記ステップＳ３においては、光量Ｐ１に対して１つの判定レベルで無限遠かどうかを判定しているが、複数の判定レベルを設け、無限遠の他、複数の距離について判定するようにしてもよいことはもちろんである。
【００２４】
以上説明したように本第１の実施の形態では、コントラストの低い対象物や、暗い状況下においても、高速で正確な測距を行うことができる測距装置が単純な構成で提供できる。また、予め補助光を投光し、対象物により反射される光から定常光成分を除去して補助光成分のみの大きさを求めることにより、補助光の投光が有効であるか否かを高速に決定することができるため、不要な補助光を投光して電源のエネルギを浪費することもない。
【００２５】
また、本第１の実施の形態では、定常光と測距用光による反射信号光とを別々に測定することができるため、高輝度下でコントラストが低いような状況下において、いくら信号光を照射しても明瞭なコントラストが得られない状況にあることを簡単に判別することができる。
【００２６】
次に、本発明に係る第２の実施の形態の測距装置について説明する。
この第２の実施の形態は、カメラに測距装置を搭載した例であり、上記第１の実施の形態におけるセンサ２６にはカメラを遠隔操作するためのリモコン用の受光素子としての機能も兼用させて、省スペース化及び低コスト化を図っている。
【００２７】
図４は、第２の実施の形態の測距装置を搭載したカメラの主要部の構成を示す図である。
一般にカメラのリモコン装置は、定常光の影響を受けにくいように、赤外光を所定のパルスパターンで送信機（図示せず）から送信し、それを可視光には反応しない赤外光用のセンサ２６で受光レンズ３０を介して受信し、受信したパルスパターンにしたがってカメラを制御するようになっている。
【００２８】
本実施の形態の投光部２４おいても、ドライバ回路３２を駆動して赤外光発光ダイオード（以下ＩＲＥＤと記す）３４を発光させ、このＩＲＥＤ３４の出力光を投光レンズ３６により集光して対象物に投光するようにしている。なお、上記ドライバ回路３２は、ＣＰＵ２２の制御によりＩＲＥＤ３４に電流を供給する。
【００２９】
上記投光部２４から対象物に対して投光された信号光は、該対象物により反射されセンサ２６に入射する。このとき、ＣＰＵ２２はスイッチ３８を測距用に切り換え制御して、このセンサ２６の出力が図１に示した上記第１の実施の形態と同様に光量検出部２８に入力されるようにする。一方、上記センサ２６がリモコン用として用いられるときには、ＣＰＵ２２は上記スイッチ３８をリモコン用に切り換えてセンサ２６の出力がリモコン処理回路４０に入力されるようにする。
【００３０】
受光レンズ２，４、センサアレイ８，１０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０は、図１に示した上記第１の実施の形態で説明した測距装置の一部の部材と同様である。投光部２４が投光した光の反射信号光はセンサアレイ８にも受光レンズ２を介して入射し、上記第１の実施の形態と同様にこの反射信号光の入射位置を使っても測距が可能となっている。ＣＰＵ２２は測距動作のみならずカメラ全体の動作制御を司り、測距動作の結果にしたがってピント合せ部４２を制御し、さらに、撮影時の露出制御なども行う。
【００３１】
図５は、カメラに搭載された本測距装置の測距原理を説明するための図である。
投光レンズ３６と受光レンズ２の主点間距離を基線長Ｓ２とし、受光レンズ２の焦点距離をｆとする。
【００３２】
すると、通常、距離Ｌのところに存在する対象物から反射してきた信号光は、図５（ｂ）に示すように、センサアレイ８上の位置Ｘ２にピークがくる光量分布４４ａを示す光スポットを形成する。上記距離Ｌと位置Ｘ２は、上記図２に示したパッシブ方式の測距原理と同様の関係にあり、次の式で表すことができる。
【００３３】
Ｘ２＝Ｓ２ × ｆ／Ｌ …［２］
また、上記対象物に輝度のコントラストがない場合でも、投光部２４によって測距用光を投光すれば、同様にセンサアレイ８上の位置Ｘ２にピークがくる光量分布４４ａを示す光スポットがセンサアレイ８上に形成される。そこで、ＣＰＵ２２はセンサアレイ８を構成する各受光素子の出力を受け取って上記位置Ｘ２を求めることにより、上記［２］式から対象物の距離Ｌを算出することができる。
【００３４】
また、対象物により反射される反射信号光の光量が小さい場合には、図５（ｂ）に示すように、明瞭な凹凸形状をとらない光量分布４４ｂを示す光スポットがセンサアレイ８上に形成される。そこで、本第２の実施の形態では、センサ２６に入射する光のうち、定常光によるものと投光部２４の投光による反射信号光とを分離して検出できる光量検出部２８を具備し、ＣＰＵ２２はこれらの光量を判断することにより、センサアレイ８上に入射する反射信号光が明瞭な光量分布４４ａを示す光スポットを形成するときのみ、上述した原理にて測距を行う。
次に、従来パッシブ方式の測距装置が苦手としてきた、図６（ａ）に示すような背景に提灯などがある場合、すなわち、背後に強い光の照射物がある状況下において、上述した構成によって対象物６を正確に測距できる理由を説明する。
【００３５】
図６（ｂ）は、背後に強い光の照射物がある状況下におけるセンサアレイ上の光量分布を示す図である。光量分布４６ｂは投光部２４による投光前のセンサアレイの出力を示し、光量分布４６ａは投光部２４によって投光を行いながらセンサアレイの出力をモニタしたときを示す。このとき、投光部２４による投光によって新しく生じた光量分布４６ａのピークの位置Ｘ２を用いることにより、上記［２］式から正確な対象物の距離を算出することができる。
【００３６】
このように、従来は例えば背景に提灯などがある場合、この提灯の光によって上記光量分布４６ｂに測距対象物と無関係のピークが発生し、これにより誤測距となる可能性があったが、本第２の実施の形態では投光部２４による信号光の投光によってこれを対策している。
【００３７】
さらに、本第２の実施の形態では光量検出部２８を有することにより、投光部２４による測距用光の投光前後におけるセンサアレイの出力を読み出すことなく、上記光量分布４６ａのような明瞭なピークが得られるか否かを知ることができる。これにより測距に要する時間を短縮することができる。
【００３８】
次に、図７に示すフローチャートを用いて、本測距装置を搭載したカメラの動作について説明する。
まず、ＣＰＵ２２はセンサ２６の出力を光量検出部２８に入力するために、スイッチ３８を光量検出部２８側に切り換える（ステップＳ１１）。続いて、ＣＰＵ２２はドライバ回路３２を駆動しＩＲＥＤ３４から赤外光を投光させ、対象物により反射されてセンサ２６に入射する光の光量のうち、上記測距用光のみによる反射信号光の光量Ｐ１を光量検出部２８により検出する（ステップＳ１２）。
【００３９】
次に、ＣＰＵ２２はこのとき得られた反射信号光の光量が第１所定値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、光量が第１所定光量より小さいときは、対象物が遠距離に存在するとしてカメラの撮影レンズのピント合せ距離を無限遠相当とする（ステップＳ１７）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により無限遠にピントを合せ（ステップＳ２１）、本動作を終了する。
【００４０】
一方、上記ステップＳ１３において反射信号光の光量が第１所定光量より小さくないときは、さらに、この光量が第２所定光量より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。なお、第１所定光量＜第２所定光量とする。ここで、光量が第２所定光量より大きいときは、対象物がある程度近い距離に存在すると考えられるので、ＣＰＵ２２は投光部２４により測距用光を投光させながらセンサアレイ８に入射する反射信号光の光量分布を検出する（ステップＳ１８）。
【００４１】
そして、対象物が所定の距離範囲に存在することより、ＣＰＵ２２はセンサアレイ８に入射する反射信号光のピーク位置も所定の範囲ΔＸにあるとして、この範囲ΔＸ内のピーク位置を検出し、この結果を位置Ｘ２とする（ステップＳ１９）。さらに、ＣＰＵ２２は上記［２］式により上記ステップＳ１９にて得られた位置Ｘ２より対象物の距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ２０）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ２１）、本動作を終了する。
【００４２】
また、上記ステップＳ１４において反射信号光の光量が第２所定光量より大きくないときは、通常のパッシブ方式による測距を行う。まず、ＣＰＵ２２はセンサアレイ８，１０上に生じる光量分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ１５）。そして、検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物の距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ１６）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ２１）、本動作を終了する。
【００４３】
次に、測距装置の構成例について説明する。
この構成例は、カメラに測距装置を搭載した例であり、上記第２の実施の形態における投光部２４としてのカメラのストロボ発光手段を用いるものであり、別途に投光部２４を設ける必要がないため、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。
【００４４】
図８は、本構成例の測距装置を搭載したカメラの主要部の構成を示す図である。
図８において、ストロボ発光部５０はキセノン放電管及び反射傘からなっており、撮影時に対象物を照射し露出を補うものである。ストロボ回路５２は上記キセノン放電管に高電圧を印加するための昇圧回路、エネルギ蓄積用のコンデンサ、及び放電誘発用のトリガ電圧印加回路等からなり、ＣＰＵ２２によってその駆動が制御される。
【００４５】
ストロボ発光部５０から対象物にストロボ光を照射したとき、対象物により反射された反射信号光を受光するセンサ２６は、受光レンズ３０を介して対象物のごく狭い範囲のみをにらんでいる。これにより、投光部２４にストロボ発光部５０を利用し広い範囲に光を照射しても、その一部のみの反射信号光を観測することができるため、背景などの影響を受けることはない。さらに、ストロボ発光部５０の発する光束密度は上記第２の実施の形態のＩＲＥＤ３４にくらべて４０倍もの大きさを有するため、測距用光としての効果は非常に大きい。
【００４６】
なお、受光レンズ２，４、センサアレイ８，１０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０、及び光量検出部２８は、図１に示した上記第１の実施の形態として説明した測距装置の一部の部材と同様であるため、説明は省略する。
【００４７】
次に、図９に示すフローチャートを用いて、本測距装置を搭載したカメラの動作について説明する。
まず、ＣＰＵ２２は上記第１の実施の形態にて説明したパッシブ方式による測距を行い、センサアレイ８，１０上に生じる光量分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ３０）。続いて、ＣＰＵ２２は対象物に輝度の差がなく、コントラストが低い（ローコントラスト）対象物か否かを、センサアレイ８，１０の出力結果より判定する（ステップＳ３１）。ここで、ローコントラストの対象物でないときは、ステップＳ３５へ飛び、ＣＰＵ２２は検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物の距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ３５）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ４０）、本動作を終了する。
【００４８】
一方、上記ステップＳ３１にてローコントラストの対象物であり、パッシブ方式による測距が不可能であると判断したときは、ＣＰＵ２２はストロボ回路５２を駆動しストロボ発光部５０によりストロボ光を発光する。そして、対象物により反射された反射信号光の光量をセンサ２６により検出する（ステップＳ３２）。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２２は上記センサ２６により検出した反射信号光の光量が所定光量より小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。ここで、上記光量が所定光量より小さいときは、ＣＰＵ２２は図２（ｂ）に示したような風景シーンであると判断して、ピント合せ用の距離Ｌを無限遠相当とする（ステップＳ３６）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ４０）、本動作を終了する。
【００５０】
一方、上記ステップＳ３３において反射信号光の光量が所定光量より小さくないときは、ＣＰＵ２２は図２（ｃ）に示したような暗いシーンであると判断して、ストロボ発光部５０によりストロボ光を発光して補助的に光を補い、図２（ａ）を用いて説明したような原理でパッシブ方式による測距を行って、センサアレイ８，１０上に生じる光量分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ３４）。ＣＰＵ２２は検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物の距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ３５）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ４０）、本動作を終了する。
【００５１】
以上説明したように本構成例によれば、強力なストロボ光を測距のための補助光に利用することにより、別途に投光部を設ける必要がないため、該投光部を設けるコストやスペースを節約した設計が可能となる。上記ストロボ光は、一般に広い範囲を照射するため測距用には向いていないが、センサ２６の睨む範囲を絞り込むことによりこの点を対策している。したがって、本構成例のような簡単な構成によって、従来、苦手とされていた図２（ｂ），（ｃ）に示したような風景シーンや暗いシーンにおける対象物に対しても正確に測距することが可能である。
【００５２】
なお、センサ２６は、センサアレイ８，１０、及びアナログ／デジタル変換部２０などと同一のプロセスを利用して同じチップ内に作りこんだり、図１０に示すように同一のパッケージ５４の中に配置すれば、省スペース化や低コスト化を図ることができる。また、センサアレイ８またはセンサアレイ１０を構成する受光素子の中の一つに、センサ２６の機能を持たせるようにしてもよい。
【００５３】
次に、測距装置の他の構成例について説明する。
図１１（ａ）は、本構成例の測距装置を搭載したカメラの主要部の構成を示す図である。
【００５４】
図１１（ｂ）に示すように、対象物６が画面１６の中心部１４に存在しないときは、ピント合せができない場合がある。こうしたシーンでは画面のいくつものポイントを測距して対象物６（被写体）を探す必要があるが、そのたびにセンサアレイ８，１０の各出力をモニタしていると長いタイムラグが生じてしまう。
【００５５】
そこで、本構成例は、画面１６内の三ポイントに対して投光可能な３個の発光ダイオード（以下ＬＥＤと記す）６０ａ，６０ｂ，６０ｃを設け、選択的にこれを投光制御する選択投光部６２を具備している。そして、３つのＬＥＤ６０ａ，６０ｂ，６０ｃのなかでどのＬＥＤを投光した場合に一番強い反射信号光がセンサ２６に返ってくるかどうかを検出し、この結果に基づいて一番強い反射信号光が返って来た部分を重点的に、受光レンズ２，４、センサアレイ８，１０、Ａ／Ｄ変換部２０等によってパッシブ方式による測距を行うようにした。その他の構成については、上記測距装置の構成例と同様であるため、ここに編入するものとしその説明は省略する。
【００５６】
本測距装置おいて画面中央部を測距するときには、図２（ａ）に示したように、センサアレイ８の受光レンズ２の光軸上の受光素子を基準センサとし、この受光素子で得られるのと同様な輝度分布をセンサアレイ１０で検出して上述したパッシブ方式による測距を行えばよい。しかし、周辺部を測距するときは、画面１６の右側なら図１２に示すようにセンサアレイ８上の受光素子Ｓａを基準センサとして、画面１６の左側を測距するにはセンサアレイ８上の受光素子Ｓｃを基準センサとすることにより、センサアレイ１０上に生じる輝度分布を検出してパッシブ方式による測距を行えばよい。
【００５７】
次に、図１３に示すフローチャートを用いて、本測距装置を搭載したカメラの動作について説明する。
まず、ＣＰＵ２２は選択投光部６２を介してＬＥＤ６０ａ，６０ｂ，６０ｃを順次発光させ、画面１６の右側，中央，左側へ順に投光する。このとき、ＣＰＵ２２はセンサ２６に返ってくる反射信号光のそれぞれの光量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを光量検出部２８により検出する（ステップＳ５０〜Ｓ５２）。これら光量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃのいずれが最大値をとるかによって、ＣＰＵ２２はステップＳ５３，５４において判定を行って次の処理に分岐し、最大の光量が返ってきた方向に対して重点的にパッシブ方式による測距を行う。
【００５８】
すなわち、ＣＰＵ２２は上記光量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中で光量Ｐａが最大値であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。光量Ｐａが最大値であるときは、ＣＰＵ２２はストロボ発光部５０によりストロボ光を投光して補助的に光を補い、上記センサアレイ８上の受光素子Ｓａを基準に、センサアレイ１０上に生じる輝度分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ５６）。続いて、ＣＰＵ２２は検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物までの距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ６０）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ６１）、本動作を終了する。
【００５９】
一方、上記ステップＳ５３にて光量Ｐａが最大値でないときは、ＣＰＵ２２は上記光量Ｐｃが最大値であるか否かを判定する（ステップＳ５４）。光量Ｐｃが最大値であるときは、ＣＰＵ２２はストロボ発光部５０によりストロボ光を投光して補助的に光を補い、上記センサアレイ８上の受光素子Ｓｃを基準に、センサアレイ１０上に生じる輝度分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ５７）。続いて、ＣＰＵ２２は検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物までの距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ６０）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ６１）、本動作を終了する。
【００６０】
一方、上記ステップＳ５４にて光量Ｐｃが最大値でないときは、ＣＰＵ２２は光量Ｐｂが最大値であるとして、この光量Ｐｂが所定値以下か否かを判定する（ステップＳ５５）。光量Ｐｂが所定値以下でないとき、すなわち、所定値より大きいときは、光量Ｐｂは最大値かつ所定値より大きい場合であり、ＣＰＵ２２はストロボ発光部５０によりストロボ光を投光して補助的に光を補い、上記センサアレイ８上の受光素子Ｓｂを基準に、センサアレイ１０上に生じる輝度分布の位置の差Ｘを検出する（ステップＳ５８）。続いて、ＣＰＵ２２は検出した上記差Ｘを上記［１］式に代入して対象物までの距離Ｌ、すなわち、ピント合せ用の距離Ｌを算出する（ステップＳ６０）。そして、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ６１）、本動作を終了する。
【００６１】
また、上記ステップＳ５５にて光量Ｐｂが所定値以下であるときは、ＣＰＵ２２はピント合せ用の距離Ｌを無限遠相当とする（ステップＳ５９）。このステップＳ５５は、画面中央からの反射信号光の光量の大きさを判定し、これが所定値以下であるときは風景シーンであると判断して、無限遠にピントを合せるものである。これにより、図２（ｂ）に示したような風景シーンの測距時における誤測距を防止することができる。続いて、ＣＰＵ２２はピント合せ部４２により上記距離Ｌにピントを合せ（ステップＳ６１）、本動作を終了する。
【００６２】
以上説明したように本構成例においては、３つのＬＥＤ６０ａ，６０ｂ，６０ｃを順次投光し、センサ２６に返ってくるそれぞれの反射信号光の光量Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中で最大の光量が帰ってきた方向に対して重点的にパッシブ方式による測距を行うことにより、何度もセンサアレイ８，１０の出力をモニタしたり、その結果からセンサアレイ８，１０上に生じる光量分布の位置の差Ｘを求める計算をしたりするタイムラグが押さえられる。かつ、そのたびに補助光を照射してエネルギを浪費したりすることを防ぐことができる。したがって、本構成例によれば、測距においてタイムラグの少ない省エネルギ設計で、かつ測距が困難な被写体の少ないオートフォーカスカメラを提供できる。
【００６３】
上記実施の形態によれば、構成が単純で廉価でありながら、近距離から遠距離までの低輝度や高輝度下や遠距離の低コントラストの対象物に対しても正確な測距を行うことが可能な測距装置が提供できる。
【００６４】
なお、本発明の上記実施形態によれば、以下のごとき構成が得られる。
（１）被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記投光手段を制御して、上記第１及び第２受光手段の出力結果に基づいて上記被写体距離を計算する演算制御手段と、
を有することを特徴とする測距装置。
（２）上記演算制御手段は、上記第２受光手段の出力結果より、上記被写体の輝度分布のコントラストが低いと判断した場合に、上記投光手段を投射し、その時の上記第１受光手段の出力結果に従って上記被写体距離を決定する（１）に記載の測距装置。
（３）上記演算制御手段は、上記投光手段を投射したときの上記第１受光手段の出力結果と、上記投光手段を投射しないときの上記第１受光手段の出力結果に従って、上記投光手段を投射したときの上記第２受光手段の出力に従って上記距離計算を行うか否かを決定する（１）に記載の測距装置。
（４）上記第１受光手段は、装置を遠隔操作するためのリモコン用センサを兼用する（１）に記載の測距装置。
（５）上記（１）に記載の測距装置を自動焦点装置に利用するカメラにおいて、上記投光手段は、上記カメラのストロボ装置を兼用することを特徴とする。
（６）被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以上の場合に、上記第２受光手段によって出力される上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算する距離演算制御手段と、
を有することを特徴とする測距装置。
（７）上記距離演算制御手段は、さらに上記反射信号光量が上記所定値より大きい場合であっても、第２所定値（所定値＞第２所定値）以下の場合のみに上記輝度分布に基づいて上記被写体距離を演算すると共に、上記反射信号光量が上記所定値以下であって上記第２所定値以上の場合には、上記測距用光の上記被写体からの反射光を上記第２受光手段によって受光し、この受光位置に基づいて上記被写体距離を演算する（６）に記載の測距装置。
（８）上記第１受光手段は、カメラのリモコン装置の受光手段と兼用することを特徴とする（６）に記載の測距装置。
（９）上記投光手段と上記第２受光手段とは基線長離れて位置されている（６）に記載の測距装置。
（１０）上記投光手段は、カメラのストロボ装置と兼用することを特徴とする（６）に記載の測距装置。
（１１）上記投光手段は、異なる方向に投光可能な複数の投光部を有し、上記距離演算制御手段は、上記複数の投光部を順次投光させ、反射光量の最も大きかった投光方向を検出し、上記第２受光手段による上記輝度分布に基づいて上記被写体距離を演算するに当たって、上記投光方向に基づいてセンサ基準位置を変更することを特徴とする（６）に記載の測距装置。
（１２）被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記第２受光手段による上記輝度分布が低コントラストの場合に、上記投光手段による測距用光に反射信号光に基づいて被写体距離を決定する距離演算制御手段と、
を有することを特徴とする測距装置。
（１３）上距離演算制御手段は、上記低コントラスト時には、上記測距用光の投射を行い、上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以上の場合には、上記第２受光手段での上記測距用光の受光位置に基づいて上記被写体距離を演算することを特徴とする（１２）に記載の測距装置。
（１４）上記投光手段は、カメラのストロボ装置の発光部を兼用することを特徴とする（１２）に記載の測距装置。
（１５）上記第２受光手段の受光角は、上記ストロボ装置の発光部の投光角よりも狭いことを特徴とする（１４）に記載の測距装置
（１６）上記第２受光手段は、カメラのストロボ装置の受光部と兼用することを特徴とする（１２）に記載の測距装置。
（１７）上記投光手段は、異なる方向に投光可能な複数の投光部を有し、上記距離演算制御手段は、上記複数の投光部を順次投光させ、反射光量の最も大きかった投光方向を検出し、上記第２受光手段による上記輝度分布に基づいて上記被写体距離を演算するに当たって、上記投光方向に基づいてセンサ基準位置を変更することを特徴とする（１２）に記載の測距装置。
（１８）被写体に対し、異なる方向にそれぞれ測距用光を投射可能な複数の投光部を有する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記投光手段による各投射方向毎に上記被写体からの測距用光の反射光を受光し、最大となる投射方向を検出する検出手段と、
この検出手段によって検出された最大となる投射方向に応じて、センサ基準位置を変更して、上記輝度分布から上記被写体距離を演算する距離演算手段と、
を有することを特徴とする測距装置。
（１９）異なる２位置から検出した被写体像の輝度分布の位相差に基づいて被写体の距離を検出する測距装置において、
上記位相差に基づく上記被写体距離の検出が不能または信頼性が低い状況と判断された場合に、上記被写体に向けて投光し、この反射光の受光光量に基づいて上記被写体距離を決定することを特徴とする測距装置。
（２０）被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記第２受光手段によって出力される上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算すると共に、上記被写体が所定距離遠方であるか否かは、上記第１受光手段によって受光される上記反射信号光量に基づいて決定する距離演算制御手段と、
を有することを特徴とする測距装置。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、低輝度もしくは低コントラストの被写体に対しても信頼性の高い測距を行うことができる測距装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の測距装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）はパッシブ方式の測距装置における測距原理を説明するための図であり、（ｂ），（ｃ）はパッシブ方式の測距装置が苦手とするシーンを示す図である。
【図３】上記測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態の測距装置を搭載したカメラの主要部の構成を示す図である。
【図５】上記カメラに搭載された測距装置の測距原理を説明するための図である。
【図６】背後に強い光の照射物がある状況下において正確に測距可能であることを説明するための図である。
【図７】上記カメラに搭載された測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】測距装置の構成例を搭載したカメラの主要部の構成を示す図である。
【図９】上記カメラに搭載された測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】同一パッケージの中に構成部材の一部を配置した図である。
【図１１】（ａ）は測距装置の他の構成例を搭載したカメラの主要部の構成を示す図であり、（ｂ）は対象物が画面の中心部に存在せずピント合せができないシーンを示す図である。
【図１２】上記カメラに搭載された測距装置の測距時における基準センサを示す図である。
【図１３】上記カメラに搭載された測距装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２，４受光レンズ
６対象物
８，１０センサアレイ
１２，４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ光量分布
１４測距ポイント
１６画面
２０アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
２２演算制御部（ＣＰＵ）
２４投光部
２６センサ
２８光量検出部
２８ａ光量検出回路
２８ｂ定常光除去回路
３０受光レンズ
３２ドライバ回路
３４赤外光発光ダイオード（ＩＲＥＤ）
３６投光レンズ
３８スイッチ
４０リモコン処理回路
４２ピント合せ部
５０ストロボ発光部
５２ストロボ回路
５４パッケージ

Claims

被写体に対し、測距用光を投射する投光手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光量を定常光から分離して検出可能な第１受光手段と、
上記被写体を定常的に照射する光による輝度分布をモニタする一対のセンサアレイからなる第２受光手段と、
上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以下の場合に、上記被写体の距離を無限遠とし、上記第１受光手段による上記反射信号光量が所定値以上の場合に、上記第２受光手段によって出力される上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算する距離演算制御手段と、
を有し、
上記距離演算制御手段は、さらに上記反射信号光量が上記所定値より大きい場合であっても、上記所定値より大きい第２所定値以下の場合のみに上記輝度分布に基づいて上記被写体の距離を演算すると共に、上記反射信号光量が上記第２所定値以上の場合には、上記測距用光の上記被写体からの反射光を上記第２受光手段によって受光し、この受光位置に基づいて上記被写体の距離を演算することを特徴とする測距装置。
上記第１受光手段は、カメラのリモコン装置の受光手段と兼用することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。