JPH01291111A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JPH01291111A
JPH01291111A JP11998688A JP11998688A JPH01291111A JP H01291111 A JPH01291111 A JP H01291111A JP 11998688 A JP11998688 A JP 11998688A JP 11998688 A JP11998688 A JP 11998688A JP H01291111 A JPH01291111 A JP H01291111A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 この発明はアクティブ式オートフォーカス回路に関する
〔従来の技術〕
従来、スチルカメラやビデオカメラに適応されるオート
フォーカス(以下APと称する)演算方式は大きく分け
て2つある。1つは被写体の輝度分布情報を利用するパ
ッシブ方式であり、他は投光手段を有し、その投光信号
の反射光に基づいて距離を測定するアクティブ方式であ
る。
アクティブ方式は構成が簡単、かつ廉価であるため、普
及率が高いが、被写体距離が遠くなるにつれて反射光の
強度が小さくなるので、SZN比が劣化し、AF演算結
果が不正確になる。このため、測距可能な範囲が比較的
近距離に限定されてしまう欠点がある。
特に、風景等の無限遠と呼ばれる被写体の場合は、反射
光が全く帰ってこないため、回路内のノイズ成分のみに
よってAF演算が行われることとなる。ノイズは乱数的
に発生するため、遠距離はど誤測距を起こす可能性が高
かった。また、同一の被写体距離でも、被写体の反射率
によって測距値が異なる欠点もある。
そこで、従来、被写体の反射率に左右されやすいものの
、受光手段へ入射される全反射光の強度をある基準強度
と比較して無限遠であるか否かの判定を行うことにより
、比較的遠距離までの距離判別が可能な装置が特開昭5
9−228212号公報、特開昭60−244807号
公報、および本願出願人による特願昭62−27694
1号に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような装置において、その距離を何
段階かに分けて細かく判定しようとすると、それだけの
数の基準電圧、比較器を設ける必要があり、回路の複雑
化、コストアップ化が避けられなかった。
この発明の目的は単純な構成で近距離から遠距離まで正
確に測距できるアクティブ式オートフォーカス回路を提
供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明によるアクティブ式オートフォーカス回路は、
被写体からの反射光が入射され、その入射位置に応じて
分流された2つの光信号を出力する受光素子(位置検出
素子)と、これら2つの光信号から両者の比に応じた第
1信号と、反射光の強度に応じた第2信号を求める演算
回路と、第2信号を所定の強度を表す基準信号と比較し
、第2信号が基準信号以上の場合は第1信号に基づいた
積分演算を行い、基準信号以上でない場合は第2信号に
基づいた積分演算を行う積分回路を具備する。
〔作用〕
この発明によれば、先ず、被写体の反射光の強度を基準
強度と比較することにより、距離が近距離であるか、遠
距離であるか判定する。そして、近距離の場合は、光信
号のS/N比が十分高いと判断できるので、両者の比に
応じた第1信号に基づいた積分演算によりAFデータを
求める。遠距離の場合は、反射光の強度に依存する第2
信号に基づいた積分演算によりAFデータを求める。こ
れにより、近距離の場合には、反射光の強度に依存せず
に、三角測距の原理に基づいて正確に測距でき、遠距離
の場合には、反射光の強度に比例する測距ができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照してこの発明によるアクティブ式オー
トフォーカス回路の実施例を説明する。
第2図は第1実施例のAF回路が適応されるAFカメラ
の主要部のブロック図である。赤外線発光素子(IRE
D)1から発光された光は、投光レンズ2で集光されて
被写体3に向けて照射される。
その反射光は受光レンズ4を介して半導体素子からなる
周知の位置検出器(PSD)5上に結像される。
PSD5はその結像位置に応じて光電流がIf。
工2に分流され、光電流If、I2がAF用集積回路(
AFIC)6に供給される。AFIC6はI RED制
御用トランジスタIAを介してIREDIをパルス駆動
するとともに、PSD5からの光電流If、I2をAF
演算し、演算結果(アナログ電圧)をAFデータとして
中央処理ユニット(CPU)7に供給し、CPU7はこ
のAFデータに基づいて被写体距離を求める。具体的に
は、AFデータはCPU7内蔵のA/D変換器で距離デ
ータに変換される。
被写体の明るさを電気信号に変換する露出制御(E E
)用受光素子8は、EE用集積回路(EEIC)9と組
合わされて適正露出を制御する。
CPU7はカメラ全体のシーケンスを制御するものであ
り、シャッタの開口時間や、ピント調節用のレンズを駆
動するための演算等を行なう。
CPU7の出力はドライバ10によってシャッタやフィ
ルム巻上げ、レンズ繰出しを行う動力源となるモータ1
1を駆動する。
ここで、PSD5によって被写体距離を測る赤外光投射
式三角測距の動作原理を説明する。受光レンズ4の光軸
をPSD5の中心線に一致させて、これを原点とし、反
射光の入射位置をX、投光レンズ2と受光レンズ4との
主点間距離、すなわち、基線長を81受光レンズ4の焦
点距離をfOとすると、被写体距離g (投光レンズ2
と被写体3との距離)は g−8ψf o / x    ・・・(1)となる。
また、IREDIから発光され被写体で反射された光に
よりPSD5が発生する光電流II。
I2のそれぞれは反射光強度に比例するが、光電流の比
It /12は反射光強度には依存せず、入射位置Xの
みで決定される。すなわち、PSD5の全長をtとする
と、 It /12− ((t/2) 十x)/((t/2)
−x)    ・・・(2)となる。(2)式に(1)
式を代入すると、11/l2−(t+(2SL1fo/
1I))/(t −(2S−fo /Ω))−(3)と
なる。(3)式から、光電流比If/12が求まれば、
被写体距離Ωが一義的に決定されることがわかる。(3
)式を変形すると、 11/ (If +12) −(t+ (2S−fo/N))/2t−1/2+S 
# fo If)−t    −(4)となる。
ここで、(4)式に基づいて測距するためには、光電流
II、12が十分大きいことが必要である。
このため、近距離の場合には、CPU7は(4)式に基
づいて測距できる。
WJ1図はAF X C6のブロック図である。
PSD5からの光電流It、I2がプリアンプ12.1
3に入力される。プリアンプ12,1.3は低入力イン
ピーダンスの増幅器であり、光電流It、12から定常
光に基づ<DC電流成分を分離して、分離後の信号を増
幅する。
プリアンプ12.13の出力は演算回路15、加算回路
16に入力される。ここで、プリアンプ12.13の出
力は増幅されているので、PSD5の出力時とは値が違
うが、以下では、プリアンプ12.13の出力を光電流
It、12とする。
加算回路16は光電流If、I2を加算し、加算回路1
6の出力11+12は比較器18の一方入力端子に供給
される。比較器18の他方入力端子には比較信号発生回
路17の出力I rerが供給される。
演算回路15は光電流If、12の比に応じた(4)式
に基づく測距のために11 / CIf 十I2)を演
算する。演算回路15の出力がスイッチ19を介して積
分回路20に入力される。
加算回路16の出力と比較信号1 ref’は減算回路
23にも供給される。減算回路23は遠距離の測距のた
めに反射光の強度に応じた信号Irer −(11+1
2)を演算する。減算回路23の出力がスイッチ22を
介して積分回路20に入力される。
積分回路20の出力がAFデータとしてCPU7に供給
される。なお、積分開始時に積分回路20にはリセット
回路21によって所定の積分開始電圧が与えられる。
スイッチ19は比較器18の出力により制御され、スイ
ッチ22は比較器18の反転出力により制御される。こ
のため、11+12とI ref’との大小関係に応じ
て、積分回路20は演算回路]5の出力、または減算回
路23の出力のいずれかに基づいた積分演算を行う。
ここで、Il+12がI rel’より大きい場合は、
被写体が近距離であり、光電流If、12のS/N比が
良いと判定できる。このため、スイッチ19をオンし、
スイッチ22をオフし、演算回路15の出力11 / 
(Il +12 ’)を積分回路2゜に入力する。
このときの積分回路20の出力変化VINTを第3図(
a)に示す。演算回路15は(4)式の右辺第1項の1
/2をキャンセルする回路を有しており、積分回路20
の出力は1/itに比例した特性を存し、距離gが増加
するにつれて積分電圧の増加率は減少する。
逆に、It +I2がI ref’より小さい場合は、
被写体が遠距離であり、演算回路15の精度の確保が困
難であると判定できる。この時は、スイッチ19をオフ
し、スイッチ22をオンし、減算回路23の出力1re
f’ −(If 十I2 )を積分回路20に入力する
このときの積分回路2oの出力変化VINTを第3図(
b)に示す。ここで、Iref−(Il+I2)は遠距
離になるほど大きくなるので、積分回路20は正方向(
充電する方向)に積分を行うと、遠距離においてAFデ
ータに反転が起こるおそれがあるので、逆方向(放電す
る方向)に積分を行う。距離が遠くなるにつれて、逆積
分量も大きくなる。
第3図(a)、(b)をまとめて、1/f1を横軸に、
積分終了時の積分出力を縦軸にとったAF特性は第3図
(C)のようになる。これから、11+12は距離が増
加することにつれて次第にノイズ分を増すが、fret
は一定なので、無限遠において、出力が不安定になるこ
ともなく、遠距離においても積分出力に応じてアナログ
的に測距可能であることがわかる。
第4図はAF I C6の詳細な回路図である。
プリアンプ12.13の出力光電流If、12は圧縮ダ
イオード24.25により電圧に変換され、バッファア
ンプ27.28の出力Vl、V2となる。
ダイード26の両端の電圧をVBEIとすると、バッフ
ァアンプ27.28の出力Vl、V2は次のようになる
Vl =VTIn  (If /Is)+VBE1  
      ・・・(5)V2 =VT 1 n  (
12/ Is )+VBEl        ・・・(
6)ここで、VTはサーマルボルテージ、Isはダイオ
ードの逆方向飽和電流である。
従って、電流源29の出力電流をIEとすると、トラン
ジスタ30,31,32.33.34゜36から構成さ
れる伸長演算アンプの出力電流Iaは、トランジスタ3
1.34のカレントミラー効果によって、次のようにな
る。
Ia=14         ・・・(7)トランジス
タ35.36のカレントミラー効果によって、次の関係
が成立つ。
13 +14−IE      ・・・(8)トランジ
スタ36のVCEをVCEIとすると、バッファ27.
28の出力V1.V2は次のように表される。
V2−VCEI +VTj2n  (13/Is)    =−(9)V
l−VCEI +VTfln  (I4/Is)    −(1G)(
9)、(10)、(5)、(6)式から次の関係が成立
つ。
2−Vl −VT fJ n’ (I3 / I4 )     
−(11)、’、I2/If−I3/14     ・
・・(12)(12) 、  (7) 、  (8)式
から次の関係が成立つ0 1a−11拳 13/12 −If  (IE−1a)I12  −(13)、’、
 I 2 ・Ia −11−IE−It 111a    −(14)、’
、 1 a −It −IE/ (11+12 )  ・・・(15
)(15)、  (4)式より次の関係が成立つ。
Ia / IE −1/2+S Llfo /D  at     −(
1B)、°、Ia  −(1/2)  IE +5−fo−IE I1  ・t    −(17)1
/Nと正比例の関係にあるAFデータと積分電流との間
のオフセット分となる(1/2)IHについては、トラ
ンジスタ37がトランジスタ35のエミッタ面積の半分
であるので、これを流れる電流1bが Ib陶(1/2) IE      ・・・(18)と
なることから、積分電流11NTからはIINT−Ia
−1b −S φfo−IB /、l!−t  −= (19)
のように除去でき、これが積分抵抗46を介して積分コ
ンデンサ47をチャージし、積分出力VINTが得られ
る。
なお、積分電流IINTは第4図に示すように正確には I  INT  −Ia  −Ib  −1c    
       −(20)であるが、Icは、トランジ
スタ42が比較器18の働きによりオンし、トランジス
タ39のべ−スが接地される時には流れない。すなわち
、比較器18の出力が“0”レベルの時の積分電流は(
19)式となる。
なお、積分開始前に、積分コンデンサ47にはリセット
回路21によりV refにプリチャージされている。
すなわち、積分開始時には積分開始回路21cにより一
定時間スイッチ21aをオンして差動増幅器21bの出
力により積分コンデンサ47をプリチャージする。その
後、スイッチ21aはオフされ電流IINTにより積分
が開始される。
次に、比較器18の動作を説明する。比較器18は光電
流If、12が流れるダイオード26の両端の電圧V 
BEIと基準電流源17によりダイオード43の両端に
生じる電圧V BF2とを比較する。
被写体が近距離にあり、Il+I2がI rerより大
きい時は、比較器18は出力を“0”レベルとして、ト
ランジスタ53.54をオフさせ、前述のように積分用
電流Icを遮断するためのトランジスタ42をオンさせ
、同様にトランジスタ55をオンさせることにより、ト
ランジスタ56をオフさせ、(19)による積分動作を
可能な状態とする。
また、反対に被写体が遠距離にあり、Il+I2がI 
rerより小さい時は、比較器18は出力を“1ルベル
とし、トランジスタ56をオンさせることにより(19
)式に示す積分動作を禁止する。この時、トランジスタ
42はオンするために、トランジスタ40.39のカレ
ントミラー効果により積分コンデンサ47はICによる
逆積分動作を行う。
Icはトランジスタ45とダイオード26によるカレン
トミラー効果と、基準電流源1 verとダイオード4
4.38の働きにより次のように表現できる。
Iref’>Il+12の時は Ic−Iref−(If +I2 )    −(21
)となる。よって、遠距離になると、積分コンデンサ4
7は IINT  −−1c mIf  +l2−Iref      −(22)に
よって逆積分される。
なお、IREDIの発光時にしか、Il+12とI r
efとの比較は意味がないので、IREDIの発光と同
期していない時は、以上の積分動作は禁止されている。
このタイミングは同期ロジック回路58によって制御さ
れ、IREDIが発光する毎にトランジスタ41.57
がオフし、積分動作を行わせる。
以上のように、積分出力はVINTは近距離ではVIN
T = (s−fo /fl 11t)  IE×(τ
/CINT)    ・・・(23)となり、遠距離で
は VINT = −(Iref−11−I2 )X (r
/CINT )    −(24)となる。なお、τは
IREDの発光時間、CINTは積分コンデンサ47の
容量である。
この方式では、積分によりAFデータを記憶できるので
、IREDIを多数回発光させることにより、統計的に
AF精度を向上させることが容易にできる。つまり、n
回の発光によりデータのバラツキは1/7丁になる。A
Fデータの理論値(23) 、  (24)式はこの時
は8倍された値となる。
ここで、8回発光を行った時の積分波形の例を第5図に
示す。第5図(a)は電源のオン、オフ、同図(b)は
プリチャージのためのスイッチ21aのオン、オフ、同
図(c)はIREDlの発光、同図(d)は近距離の場
合の積分出力、同図(e)は遠距離の場合の積分出力の
波形を示す図である。すなわち、時刻t1で電源がオン
されると、スイッチ21aがオンされ、積分コンデンサ
47はV rerまでプリチャージされる。時刻t2で
スイッチ21aがオフされ、通常の積分が開始される。
その後、t3〜t4で1回目のIREDIの発光が行わ
れ、積分出力VINTが近距離の場合は増加し、遠距離
の場合は減少する。
以下、同様に2〜8回目の発光が行われる。
この積分電圧が距離情報となるので、CPU7はこの電
圧をA/D変換して読取ったり、または積分開始電圧よ
り低いレベルの第2の基準電圧に対してこの積分電圧を
一定電流で放電させ、その放電時間をCPU7のクロッ
クパルスで係数したりすることによって、CPU7は被
写体距離を判別する。
CPU7はこの情報に基づいて第1図のドライバ10を
介してモータ11を回転させ、最適のピントが得られる
ようにピント合せ用レンズを移動させ、撮影を行う。
以上説明したように第1実施例によれば、光電流の和に
より反射光の強度を求め、これを所定の強度と比較する
ことにより、被写体が遠いか近いかを判別し、近距離の
場合は三角測量の原理に基づいた光電流の比に応じたA
F演算を行い、遠距離の場合は被写体の強度に応じたA
F演算を行うことにより、近距離から遠距離まで正確に
測距できるアクティブ式オートフォーカス回路が提供さ
れる。
次に、第2実施例を説明する。第6図は第2実施例のA
FIC6の詳細な回路図である。第1実施例では近距離
か遠距離かの判定のための反射光の強度として光電流I
f、12の和をI rel’と比較し、かつ遠距離の場
合は光電流11.I2の和に応じたIref −(If
 +I2)を積分していたが、PSD5は光信号を受光
位置に応じて分流した2つの光信号を出力するので、和
の代わりにいずれか一方の光電流It、12のみを反射
光の強度として用いてもよい。そこで、反射光の強度と
して光電流I2を用いた例が第2実施例である。
すなわち、光電流12のみが比較器18、積分コンデン
サ47に供給される。
このような構成によれば、比較器18の出力が“0″で
ある近距離の場合の積分電流は次のようになる。
1NT −(If / (If +!2 ) −1/2 )  
IE−(1/(1+(12’/It))−1/2)IE
−(1/ (1+ ((t/2)−x)ハ(t/2)+
x)))’ I E−(1/2 )  IE −(((t/2)+x)バ(t/2)+x+(t/2)
−x) ) I E−(1/2  )  IE −(x/l)I E =  (S  −fo  /l  −t)  IB  
      −(25)このため、第1実施例と同様に
、近距離の場合の積分出力は1/gに比例することがわ
かる。
そして、遠距離になりI2がI ref以下になる場合
は、比較器18の“1”出力によりI2をI rerに
固定する。ここで、If−C(t/2)+(S−fo/
R))(α7g2)であるので(αは定数)、遠距離の
場合の積分出力は次のようになる。
1NT −(1/ (1+ (12/If ) IE−(1/2
)IE = (1/ (1+Irof/(((t/2)+(S−
fo/1))(a/j!2)))IB−(1/2)IE
         ・・・(2B)1/i)を横軸によ
り、積分出力VINTを縦軸にとった第2実施例のAF
特性を第7図に示す。第2実施例によれば、反射光強度
12が基準強度I rer以下の場合は、強制的にI2
−Xref’とするので、第3図(C)に破線で示した
ようなAFデータの不連続は起こらない効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、近距離の被写体
に対しては2つの光電流の比に応じた精密なAF演算に
よる高精度な測距を行い、被写体が遠距離になりS/N
比の点でこのAF演算の精度が確保できなくなる時は、
比よりも信号の絶対量としては大きい被写体の反射強度
に応じた信号に応じた単純なAF演算によりアナログ量
による距離判定を行う。このため、近距離から遠距離ま
でアナログ的に測距データが取出せる高精度なアクティ
ブ式オートフォーカス回路が提供される。
さらに、近距離と遠距離の場合の2種類の演算出力を共
通の積分回路にて処理しているので、AP回路から測距
データを外部に取出す時に、共通の端子、及びA/D変
換回路等の処理回路を兼用して、近距離から遠距離まで
ほぼ連続した出力信号として測距信号を扱うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるアクティブ式オートフォーカス
回路の第1実施例のブロック図、第2図はこの発明が適
応されるカメラのブロック図、第3図(a)〜(C)は
第1実施例の積分回路の特性を示す図、第4図は第1実
施例の詳細な回路図、第5図(a)〜(e)は第1実施
例の動作を示す信号波形図、第6図は第2実施例の回路
図、第7図は第2実施例の積分回路の特性を示す図であ
る。 5・・・位置検出器(PSD)、15・・・演算回路、
16・・・加算回路、17・・・比較信号発生回路、1
8・・・比較器、19.22・・・スイッチ、20・・
・積分回路、21・・・リセット回路、23・・・減算
回路。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第1図 第2図 積)lFM−S蒔   を 第3図   1/。 δ 第7図 手続補正書 1.事件の表示 特願昭63−119986号 2、発明の名称 アクティブ式オートフォーカス回路 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 (037)  オリンパス光学工業株式会社4、代理人 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号 UBEビル7、
補正の内容 (1)明細書第2頁第18行目〜同頁第20行目に記載
の「また、同一・・・欠点もある。」を削除する。 (2)明細書第18頁第4行目に記載の「8倍」を「0
倍」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被写体に測距用光を投射する発光手段と、前記測距用光
    の被写体からの反射光が入射され、入射位置に応じた2
    つの信号を出力する受光手段と、前記2つの信号から両
    者の比に応じた第1信号、および反射光の強度に応じた
    第2信号を求める演算手段と、前記第2信号を所定の強
    度を表す基準信号と比較し、第2信号が基準信号以上の
    場合は前記第1信号に基づいた積分演算を行い、基準信
    号以上でない場合は前記第2信号に基づいた積分演算を
    行う積分手段を具備するアクティブ式オートフォーカス
    回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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