JPH02296107A - 測距装置 - Google Patents

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、たとえばオートフォーカス（ＡＦ）カメラ
などに用いられるＭ１距装置に関する。

【従来の技術］ 従来より、カメラに用いられる測距装置としては、たと
えば特公昭２５−３８１５号公報にて開示される写真機
用連動式距離計がある。この写真機用連動式距離計は、
第３２図に示すように、基線長だけ離れた２つの光軸ｆ
１１．Ｉ）２上の像をミラーなどを用いて重ね合わせ、
たとえば重ね合わせた２つの像のずれがなくなったとき
のミラーの角度から被写体までの距離を求めるものであ
った。

しかしながら、上記のような距離計の場合、２組の光学
系を必要とするため、これが装置の大型化を招く要因と
なっていた。

そこで、たとえば実公昭５６−３０８０７号公報に示さ
れるような合焦装置が提案されている。

この合焦装置は、１つの光学系中の瞳を、瞳面に複数の
穴の開いたマスク（絞り）により分割して多重像を作り
、その多重像が光学系の合焦面において合致することを
利用して、上記多重像が合致したときの光学系の繰り出
し量からａｌｌ距または光学系のピント合わせを行うよ
うにしたものである。

その他、自動距離検出や自動デフォーカス量検出おける
自動化技術としては、上述した瞳の分割によってできる
複数の像を、各分割された瞳ごとに時分割、または画面
分割、あるいは画素ごとの分割により分離して検出し、
像どうしのずれ量から距離や光学系のデフォーカス量を
自動的に求める方法などの提案が種々なされており、た
とえば特開昭５５−４５０３１号公報、特開昭５２−８
２４１９号公報には複数の再結像光学系を用いた方法が
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したように、従来の自動距離検出や自動デフォーカ
ス量検出においては、複数の像のずれ量を求めることに
より行っている。この場合、上記複数の像のずれ量を、
たとえばミラーの角度を変えたり、デイレ−回路を用い
てハード的に、または像をデータとして取込み、演算プ
ログラムによってソフト的に、検出した像どうしをずら
しながらその一致度を７１−１定することで求めるよう
になっていた。

このような方法の場合、検出する像の数だけセンサを必
要とするため、これがセンサ面積の増大などによる装置
の大型化の要因となっていた。このことは、広範囲の像
情報を扱うものにおいて、その製品化にあたり、非常に
大きな問題となっている。

このセンサ面積の増大を解決するものとして、６瞳の像
を時分割で検出したり、フィルタなどを用いて面分割に
より検出することが考えられている。しかし、６瞳の像
を時分割で検出ものでは時間を要するし、フィルタなど
を用いて面分割により検出するものでは検出画素が粗（
なるばかりか、構成が複雑化するなどの欠点があった。

そこで、この発明は、簡単な構成で、しかもセンサ面積
の小型化が図れる測距装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ 上記のｌ」的を達成するために、この発明のＡ−１距装
置にあっては、被写体距離に応じて相対位置の異なる複
数の像を結像する多重像結像光学系と、この多重像結像
光学系によって結像された多重像を検出するイメージセ
ンサと、このイメージセンサの出力から前記多重像にお
ける３像の相対距離を演算する演算手段とから構成され
ている。

［作用］ この発明は、上記した手段により、複数の像が同時に結
像されるイメージセンサからの出力を用いて像のずれ量
そのものを検出するようにしているため、多重像結像光
学系によって結像される像の数にかかわらず、イメージ
センサの数を１つに削減できるようになるものである。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図および第２図はこの発明の測距装置の概略を示す
ものである。第１図において、１は光軸に対して偏心し
た位置に複数（実施例では２つ）の瞳を有する多重像結
像光学系、２は上記多重像結像光学系１からの光束ＬＩ
＋　　Ｌ２によって像が結像されるイメージセンサであ
る。

今、それぞれの瞳からの像を同時にイメージセンサ２上
へ結像させると、多重像結像光学系１が合焦位置にある
場合、上記イメージセンサ２からは、第２図（ａ）に示
すような合成出力が得られる。一方、非合焦時には、第
２図（ｂ）に示すような合成出力が得られる。そこで、
上記センサ２からの出力を、後述する６Ａ算手段３にお
いて解析することで２像のずれ量そのものを検出して距
離やデフォーカス量の検出を行うようにしている。

すなわち、合焦時における２つの瞳からの光束Ｌ１．Ｌ
２は、第３図（ａ）に示すように、光軸に対する垂直な
平面上の任意な位置１において、ガウス面（無収差光学
系としたときの焦点）上で完全に重なり合い、Ｓｉとい
う強度分布を持つ。

また、ガウス面から外れた非ガウス面においては、位置
ｉに対して±ａだけずれた位置（ｉ＋ａ）。

（ｉ−ａ）に、それぞれＤｉなる強度分布を持つ同じ像
が形成される。この場合、上記２つの像は、瞳径が充分
に絞られることにより、非ガウス面においても像検出の
ための深度内とされる。

一方、第４図（ａ）に示すように、ガウス面上において
２ａずれた位置に２つの像がある場合、第４図（ｂ）に
示すように、非ガウス面上においては非合焦時に２つに
別れる像の片方どうしが重なり合う。この場合の、重な
り合った像（光束り、、Ｌ２による多重像データ）の非
ガウス面上での強度分布Ｄｉは、ガウス面上での強度分
布をＳｉ１位置を１１ずれ量を±ａとすると、Ｄｉ＝Ｓ
（ｉ　−ａ）　＋Ｓ（ｉ＋ａ）　　　　　　　　＋＋＋
　（１）で表現することができる。

この（１）式より逆にガウス面上での強度分布Ｓｉを求
めると、 Ｓｉ−”　（ｉ＋２ａ）　＋Ｄ　（ｉ＋ａ）　　　　　
　　”・（２）Ｓｉ−−８（ｉ−２ａ）　＋Ｄ（ｉ−ａ
）　　　　　　　　　”１（３）の２つの式ができる。

上記（２）式には、Ｓ（１＋２ａ）が残っているので、
同ｔ７１に、 ５ｉ＝Ｓ（ｉ＋４ａ）　　　（ｉ＋３ａ）　＋Ｄ（ｉ十
ａ）−〇 と、無限にＳｔの項が残った型で続く。これを、無限を
入れた式で表わすと、 Ｓｉ−Σ（−１×Ｄ（ｉ＋（２ｏ＋１）ａ））・・・（
４） となる。ただし、ｎは整数である。

一方、上記（３）式には、５（ｉ−２ａ）っているので
、同様に、 Ｓ′−３（ｉ−４ａ）　　　（ｉ　−５ａ）　＋Ｄ（ｉ
−ａ）−り が残 と、無限にＳｉの項が残った型で続く。これを、無限を
入れた式で表わすと、 Ｓ　ｉ　−Σ（−１ｎｘＤ ｎ”０　　　　　　（ｉ＋（２ｎ−１）　ａ）　）・・
・（５） となる。ただし、ｎは整数である。

上記（５）式を書換えると、 一５ｔ−Σ（”　　ＸＤ（ｉ＋（２ｎ＋１）ａ）　）・
・・（６） となり、カッコの中が上記（４）式と同じになる。

上記（４）式と（６）式を足し合わせると、５ｉ−３ｉ
−Σ”　　ＸＤ（ｉ＋（２ｎ＋１）ａ）　）”’　（７
）ローｌ５ｏａ となる。

この（７）式は、２ａだけ離れたがウス面上の２つの像
が、非ガウス面上でそれぞれ像ずれにより２ａだけ離れ
た時にのみ成り立つものである。

したがって、像ずれ瓜の不明な２つの縁データについて
、ずれ量としての変数ａの値を麦化させながらそれぞれ
の位置ｉに対する Σ　（”　　ｘＤ（ｉ＋（２ｎ＋１）ａ）　）ローー閃 を求め、すべての値が「０」に近付く変数ａを見つけて
像ずれ量を検出することにより、２つの像のずれ量を測
定することができる。

実際に、ずれ量をＪＦＩ定する場合には、計算を無限ま
で繰り返えすことはできないので、あるデータの範囲で
実質上の処理が終わるようにしなければならない。その
ためには、範囲外のデータを、加算に対して影響のない
ｒＯＪとして扱えるようにする必要がある。この実施例
では、２像のイメージデータを、移動平均からの差を取
る、つまりバイアス成分をカットすることで対応してい
る。

すなわち、第５図（ａ）に示すような２像があったとす
ると、データの範囲からｒ想される範囲外データは図示
破線で示すように平らでなければならない。そこで、移
動平均からの差を取ると、第５図（ｂ）に示すように、
データの範囲外を「０」として扱うことができるように
なる。このため、ずれ量をΔＦ！定する場合の計算は、
データの範囲だけで良くなる。

像ずれ量を求める計算では、像ずれ量と変数ａの値とが
一致すると、前記（７）式における任意の位置ｉについ
ての値がすべて「０」となる。それ以外では、像ずれ量
と変数ａの値とが離れるにつれてその変動が大きくなる
。そこで、変動分を標準偏差などを用いて計算し、その
標準偏差が最小となる変数ａの値を求めるか、像ずれ量
と変数ａの値とが一致したときの前記（７）式における
１１意の位置ｉについての値の変動が最小となることを
利用して、隣の値との差の和が最小となる、たとえば差
をΔとしたときの１／（Δ２＋１）の和が最大となる変
数ａの値を求めることにより、像ずれ量の検出が行える
。

以下に、この発明の第１の実施例について説明する。

第６図は、この発明にかかる多重像結像光学系１の一例
を示すものである。第６図において、１１は図示しない
被写体からの光が入射される撮像光学系、１２はコンデ
ンサレンズ、１３は再結像レンズ、１４は再結像レンズ
１３の瞳面近傍にＬ（数（実施例では４つ）の瞳を有す
る瞳マスク（絞りともいう）であり、２はイメージセン
サである。

上記瞳マスク１４には、第７図に示すように、非合焦時
にたとえば上下（子牛断面上）に開口中心を持つ１組の
Ｍ１４ａ、１４ｂと、左右（球欠断面上）に開口中心を
持つ１組の瞳１４ｃ。

１４ｄとが形成されている。上記上下のＭ１４ａ。

１４ｂはただの開口孔であり、左右の瞳１４ａ。

１４ｄには光の屈折率の大きなガラスなどが装召されて
いる。これにより、瞳１４ａ、１４ｂと、１Ｍａ１４ｃ
、１４ｄとを通過するそれぞれの光の光路長が変更され
るようになっている。

今、被写体からの光は、撮像光学系１１によりコンデン
サレンズ１２の近傍に結像される。上記撮像光学系１１
によって結像された像■１は、再結像レンズ１３および
瞳マスク１４によりイメージセンサ２上にリレー結像さ
れ、２組の２１蒙１２゜■３、つまり４つの像となって
結ばれる。すなイ）ち、上記瞳１４ａ、１４ｂを通過し
た光は、第６図（ａ）の実線、および光軸を中心として
９０度回転して示す第６図（ｂ）の実線のように集光さ
れることにより、イメージセンサ２上にそれぞれ再結像
される。また、１ａ１４ｃ、１４ｄを通過した光は、図
示破線のように集光されることにより、イメージセンサ
２上にそれぞれ再結像される。したがって、イメージセ
ンサ２上には、２組の２像１２．１．がそれぞれの合焦
点位置を少しずらして形成されるようになっている。

第８図は、上記瞳マスク１４によって作られる像のデフ
ォーカス量と像ずれ量との関係、および左右方向の像ず
れ量と上下方向の像ずれ口との差を示すものである。こ
の場合、上下方向に対するデフォーカス量と像ずれ量と
の関係を破線で、左右方向のデフォーカスｍと像ずれ量
との関係を実線で、さらに左右方向の像ずれ量と上下方
向の像ずれ量との差を一点鎖線でそれぞれ示している。

第９図は、この発明にかかる演算手段３の一例を示すも
のである。第９図において、３１は前記イメージセンサ
２を駆動するセンサドライバ３２はセンサドライバ３１
を介して供給される映像信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄコンバータ、３゛うはＡ／Ｄコンバータ３２から
のデジタルに５号などを記憶するメモリ、３４は上記各
部３１゜３２．３３を制御するとともに、メモリ３３に
記憶されたメモリ値をもとに像ずれ瓜の演算などを４ｊ
うＣＰＵ　（セントラルφプロセシング・ユニット）で
ある。

次に、上記した構成の動作について、第１０図に示すフ
ローチャートを参照して説明する。

たとえば今、前記第６図に示す光学系１により、デフォ
ーカス量に応じたずれ量の２組の２像（４像）がイメー
ジセンサ２上に結像されているとする。すると、まず、
非ガウス面上の強度分６ｒに対応する像データＤ　（ｉ
）の入力が行われる。すなわち、上記イメージセンサ２
に結像された像は、センサ２によって映像信号に変換さ
れる。この映像信号は、センサドライバ３１を介してＡ
／Ｄコンバータ３２に送られる。Ａ／Ｄコンバータ３２
に送られた映像信号は、ここでＣＰＵ３４が扱えるデジ
タル信号に変換される。そして、このデジタル信号が像
データＤ　（ｉ）としてメモリ３３に蓄えられる。メモ
リ３３に蓄えられた像データＤ（ｉ）は、実際の計算に
適した型、つまり移動平均からの２が求められた後、再
びメモリ３３内に記憶される。こうして、第１１図に示
す像データＤ　（ｉ）の人力が行われる。

続いて、メモリ３３に記憶されたメモリ値、つまり移動
平均からの差の値によりガウス面上の強度分布に対応す
る相関値Ｓ　（ｉ）が算出される。

この＃Ｉノ関値Ｓ　（ｉ）は、第１２図のフローチャー
トに示すように、前記（７）式の変数ａに相当する仮定
ずれ量をＡとして、標準偏差の大小で求めるものである
。すなわち、標準偏差を求めるために、２乗和をＳＳ、
和をＳＸ１データの数をｎとし、仮定ずれｍＡを１から
順に増加させていく。

まず、仮定ずれｆｌｉｌＡが「１」にリセットされた後
、２乗和ＳＳ、和ＳＸ、データ数ｎにそれぞれｒＯＪが
セットされる。また、センサ２の画素位置に対応するメ
モリ３３のアドレスを示すｉが「１」にリセットされる
。そして、上記アドレスｉについての整数変数ｍをデー
タの範囲（ｉ−１〜アドレス終了）内において必要なだ
け変え、前記第（７）式に対応するＳが次式により計算
される。

Ｓ−Σ”　　ＸＤ（ｉ＋　（２ｍ＋１）　　Ａ）　）ま
た、求められたＳをもとに、２乗和ＳＳ１和ＳＸが計算
されるとともに、データの数ｎおよびアドレスｌがｒ＋
１」される。以上の計算は、アドレスｌがΔに１距エリ
ア内のとき、繰り返えし行われるようになっている。

こうして、仮定ずれｍＡが「１」で、アドレスｉが［１
〜アドレス終了まで」変化されたときのＳ、２乗和ＳＳ
１和ＳＸが順次求められると、標や偏差Ｓ　　　が次式
により計算される。

（Ａ） 上記のようにして、仮定ずれｍＡが「１」のときの標準
偏差Ｓ　　　が求められると、（Ｊｉ定ずれ（Ａ） ＪＩＩＡが１つ加算される。そして、同様にして、次の
仮定ずれ口ＡでのＳの変動量が求められる。

このように、仮定ずれｍＡがあらかじめ決めておいた値
になるまで上記計算が繰り返えされることにより、結果
として、第１３図に示すようなデータが得られる。

続いて、像ずれ量の演算が行われる。この像ずれ量の演
算は、前記標準偏差Ｓ　　　の最小とな（Ａ） る仮定ずれｆｆ１Ａの値を求めるものである。すなわち
、像ずれ量の演算では、たとえば第１４図のフローチャ
ートに示すように、第１２図のフローチャートにおける
仮定ずれｍＡに対応する相関アドレスｉが「１」、最小
値Ｍがメモリ３３の表現できる最大の値、たとえばｒｌ
ｏｏｏｏＪにそれぞれリセットされる。そして、相関ア
ドレスｉの値を１つずつ増加させながら、相関値Ｓ　（
ｉ）が最小となるアドレスｉのにＭＡが求められる。

こうして、相関＠５（ｉ）が最小となるアドレスｉの値
ＭＡが求められると、この値ＭＡより１つアドレスの小
さいＳ（ＭＡ−１）と１つアドレスの大きいＳ（ＭＡ＋
１）とが比較される。この比較０結果・Ｓ（〜ＩＡ−１
）　　　　（ＭＡ＋１）な≧　Ｓ らば、補間した最小相関アドレスの像ずれｆｆ１Ａは次
式により計算される。

また・Ｓ（ＭＡ−１）　　　　（ＭＡ＋１）”な１す≧
　Ｓ れば、補間した最小相関アドレスの像ずれｍＡは次式に
より計算される。

このようにして、補間された像ずれ量へを求めることか
できる。しかし、求められるのはずれ量のみである。こ
のため、合焦位置の前（前ピン）か、後（後ピン）かは
不明である。

上記の方法では、直交している上下と左右方向でそれぞ
れ別々にずれ量の検出が可能である。これにより、上下
と左右方向で合焦点、つまり像ずれロー〇となる点をず
らして構成すると、デフ４−−カス量と像ずれ量との関
係が前記第８図に示すようになる。したがって、左右方
向の像ずれｍＡと上下方向の像ずれｍＡとの差を求める
ことにより、−点鎖線で示す如く、その符号と大きさと
によって前ピンか後ピンかの区別ができる。

上記したように、多重像結像光学系によって結像される
像の数にかかわらず、イメージセンサの数を１つに削減
できるようになるため、構成の簡素化が図れるとともに
、装置としての小型化が可能となるものである。

また、上記実施例によれば、標準偏差より像ずれ量を求
めるようにしているため、 Σ（”　　ｘＤ（ｉ＋（２ｍ＋１）Ａ）　）の変動を数
値化することができ、よって正確なＡｌ１定が可能であ
る。

さらに、前ピンか後ピンかの判別に上下方向と左右方向
の像ずれ量の差を用いているため、たとえば一定範囲外
のときはどちらか一方が誤った値であることになるので
、誤ａ＞＋距の判定の一つに用いることもできる。

なお、上記実施例においては、瞳マスクを用いて多重像
を結像させるようにしたが、これに限らず、たとえば複
数枚の再結像レンズを用いることによって多重像を作り
出すようにしても良い。または、合焦点が少しずれるよ
うな、レンズの子牛断面と球欠断面とでパワーの異なる
再結像レンズを用いることも可能である。

また、上下方向と左右方向とで像ずれ量に差を付けるこ
とにより前ピンか後ピンかを区別するようにしたが、た
とえばイメージセンサを配置する位置を常に前ピンか後
ピンとなる位置にずらして配置するように構成しても良
い。この場合、検出したずれ量からセンサをずらした分
を引（ことにより、その正負の符号で前ピンまたは後ピ
ンを示すことができる。

また、撮像光学系の無限遠から至近までの範囲で、像ず
れ量−〇のところがないようにすれば、１組の開口像で
も検出できる。

また、ずれ量−〇となる点の間隔は、イメージセンサか
らの映住信号へのエリアジングが小さくなる値、たとえ
ば一方がずれ量−〇のとき、もう一方はずれ量−１エレ
メント（素子）となるように構成すれば、よりエリアジ
ングの影響が出にくくなる。

また、第１５図に示すように、センサ２の画素のならび
方向に対して、図示矢印方向に回転した向きにずれるよ
うにすれば、さらに大きな効果が期待できる。

さらに、上記実施例では、 により標準偏差を求めるようにしたが、第１６図のフロ
ーチャートに示す のように標Ｑ（＆Ｉｉ差を平均の絶対値で除算したもの
、または のように標準偏差を平均と２像データの平均との和によ
って除算したものを用いることもできる。

第１７図乃至第２２図は、この発明の第２の実施例を示
すものである。この第２の実施例では、仮定したずれｍ
Ａと実際のずれ量とが一致してくると Ｓ′″Σ（−１ＸＤ（ｉ＋（２ｍ＋１）Ａ）’の各アド
レスｉについてのＳの変動が小さくなることに着口し、
１つ前のＳの値ＢＴとの差がｒＯＪニ近付＜ト大キ＜ナ
ル式１／１（ＢＴ−Ｓ）　２＋１１を用いて相関値Ｓ　
（ｉ）を計算するようにしたものである。この場合、仮
定したずれｍＡと実際のずれ量とが一致したとき、（Ｂ
Ｔ−Ｓ）　２は常に「０」となる。そこで、分母にｒｌ
Ｊを加えることにより、差に重み付けした型で「１〜０
」の値になるようにしている。

すなわち、相関値５（ｉ）の計算では、第１７図のフロ
ーチャートに示すように、４カ１距エリア内のデータに
ついて、アドレスｉの値が１〜アドレス終了まで順に変
えられ、前記（７）式に対応するＳの値が繰り返えし求
められる。

また、同様に、ａｌ距エリア内のデータに対して、１／
　（（ＢＴ−Ｓ）　２＋１）の和が求められる。

この結果、第１８図および第１９図にそれぞれ示すよう
に、仮定ずれｆｆ１ＡについてのＳとＴとのデータが得
られる。このＳとＴとを、あらかじめ定めておいた仮定
ずれｆｆ１Ａの範囲についてそれぞれ求めることにより
、最終的に相関値Ｓ　（ｉ）が算出される。

一方、像ずれ量の演算では、第２０図のフローチャート
に示すように、上記相関値５（ｔ）の計算により求めら
れたＴの最大値が検出されるようになっている。すなオ
〕ち、第２の実施例における像ずれ量は、相関値Ｓ　（
ｉ）の最大のもの、つまり第２１図に示すＴの最大値が
一番確からしい像ずれ量を示すようになっている。この
ため、先に説明した第１の実施例とは逆に、相関値Ｓ　
（ｉ）が最大値Ｍより小さいか否かが判断されるように
なっている。なお、他の処理については、第１の実施例
と同様である。

この第２の実施例によれば、標■偏差を用いる第１の実
施例に比べ、式が単純なので演算が簡単になり、高速化
が図れる。

また、第１の実施例についても言えるが、の計算は、す
べてのアドレスｉについて行う必要はなく、その値はず
れＥＩＡで決まる長さの繰り返えしとなるため、１周期
分について計算するのみでも良い。この場合の１周期は
ずれＨＡの４倍となる。また、整数変数ｍは４−１距エ
リア内、アドレス１はＡＩ距エリアと重なるずれ量への
４倍の幅を持った範囲となる。

なお、上記第２の実施例では、ＡＰＩ距エリア内のデー
タに対して１／　１（ＢＴ−３）　２＋１１　の相を求
めるようにしたが、たとえば第２２図のフローチャート
に示すように、１／１（ＢＴ−８）’＋１１の和を２乗
の平均などで除算することにより、適正な重み付けを行
って相関値Ｓ　（ｔ）を求めるようにしても良い。

第２３図乃至第２８図は、この発明の第３の実施例を示
すものである。

たとえば今、前記第６図に示すような光学系１によって
イメージセンサ２上に２組の２１象が結像されているも
のとする。すると、上シ己センザ２から出力される映像
信号は、第２３図に示す如く、センサドライバ３１を介
して取出される。

上記センサドライバ３１によって取出された映像信号は
、第２４図に示す如く、バッファ回路３５に供給され、
コンデンサ３６と抵抗３７とからなる微分回路により移
動平均からの差と等価な信号（移動平均差信号）に変換
される。この移動平均差信号は、第２５図に示す如く、
スイ・ソチ３８を介して、ずれｍＡの２倍にデイレ−量
を変えられる２Ａデイレ−回路３９、および差回路４０
にそれぞれは給される。この差回路４０に供給された信
号は、ここで上記２Ａデイレ−回路′う９で２Ａ分遅ら
された信号との差が取られる。

上記差回路４０の出力は、和回路４１と４Ａデイレ−回
路４２とによって４Ａ分の繰り返えし積分が行われた後
、信号Ｓとして出力される。なお、上記スイッチ３８は
、／ｉｐ＋距エリア内の信号だけを取込むように動作さ
れる。

信号Ｓは、第２６図に示す々Ｕ＜、変動分検出回路なる
２乗検波などの検波回路４３に送られて検波される。こ
の検波回路４３からの検波信号は、積分回路４４に送ら
れてアナログｍとして検出され、さらにＡ／Ｄコンバー
タ４５に送られてデジタルデータに変換される。

以上の回路構成により、上述したそれぞれの実施例にお
いて、相関値Ｓ　（ｉ）の計算で求めたＳ　　　の算出
に相当する演算が行われる。した（Ａ） かって、上記デジタルデータを用いて、相関値Ｓ　（ｉ
）の計算以外のアルゴリズムを上述の第１または第２の
実施例と同様に行うことで、像ずれｆｉｉＡを求めるこ
とができる。この結果、回路による演算が可能となるた
め、高価で、また回路規模の増大の要因となり得る高速
のＡ／Ｄコンバータ３２やメモリ３３を不要とすること
ができるばかりか、ＣＰＵ３４の負担を軽減できるので
、より速い演算が可能となる。

なお、第３の実施例においては、移動平均差信号を微分
回路を用いて検出するようにしたが、たとえば第２７図
に示すようなりＣ成分除去回路、つまりバッファ回路４
６、抵抗４７．４８とコンデンサ４９とからなる移動平
均回路、および抵抗５０．５１とオペアンプ５２とから
なる差回路によって求めるようにしても良い。

また、第２５図に示したスイッチ３８．２人デイレ−回
路３９、差回路４０：、和回路４１、および４Ａデイレ
−回路４２からなる Σ　（”　　ｘＤ（ｉ＋　（２ｍ＋１）Ａ）　）用演算
回路を、第２８図に示すように構成しても良い。この場
合、 Ｓ′″Σ（”　　ｘＤ（ｉ＋（２ｍ＋１）Ａ）　）式の
整数変数ｍの偶数分が、和回路４１と４Ａデイレ−回路
４２とによって計算される。または、整数変数ｍは、偶
数の分と奇数の分とが上記式より２Ａずれた位置にある
ので、２人デイレ−回路３９で２人ずらした後に差回路
４０で減算することにより、信号Ｓを検出するようにし
ても良い。

第２９図乃至第３１図はこの発明の第４の実施例として
の、前記多重像結像光学系１の他の構成例を概略的に示
すものである。この場合、多重像結像光学系１は、第２
９図に示すように、図示しない被写体からの光によって
像■４を結像する撮影レンズ５３と、この撮影レンズ５
３の瞳伝達光学系５４と、上記撮影レンズ５３により結
像された像！、１を結像する像伝達光学系５５とが、そ
れぞれ同一光軸上に配置されて構成されている。

撮影レンズ５３によって結像された像１．１は、像伝達
光学系５５により図示しないイメージセンサなどの受光
素子上に再結像される。これにより、受光素子上に像１
５が結ばれる。

一方、撮影レンズ５３の瞳像、つまり主光線りが光軸と
交わる点を通り、光軸と垂直な面上の像は、瞳伝達光学
系５４により像伝達光学系５５上に結像される。すなわ
ち、像伝達光学系５５上において、再び主光線りが光軸
と交わる。

通常、銀塩カメラの場合には保１　、ｒｔにフィルム而
が、ステイルビデオなどのビデオカメラの場合には素子
面が配置されるようになっている。そこで、撮影レンズ
５３と瞳伝達光学系５４との間に、ハーフミラ−または
可動ミラーなどからなる光路分割部材５６が少なくとも
１つは配置されている。

また、像伝達光学系５５の瞳等価面上には、後述する瞳
分割部材としての絞りマスク５７が配置されている。こ
の絞りマスク５７は、非合焦時に、少なくとも１組以上
の２像を結像させるためのものである。

第３０図は、上記＠伝達光学系５４および像伝達光学系
５５を、具体的にレンズを用いて構成した場合の例を示
すものである。ここでは、上記瞳伝達光学系５４が、両
凸レンズからなるコンデンサレンズによって構成されて
いる。また、像伝達光学系５５は、入射側より順に、両
凸レンズと両凹レンズと両凸レンズの３枚のレンズから
なる再結像レンズによって構成されている。

レンズデータを以下に示す。

ｒｌ−６１，３４５２（非球面） ｄｌ−１３，００００ ｎｌ　ｓｍｌ、　４９２ シ１−５７．５０ ｒ２−−５４．３６１７ ｄ２−９５．１０４６ ｒｌ　’ｗ　　８．１０５６　（非球面）ｄ３−３．９
４６３ ｎｌ　ｍｌ、４９２ シ３−５７．５０ ｒ４　−−１６．　２６３７ ｄ４−０．　５７５８ ｒ５　　”−１３，９２９１ ｄ５　−２．　００００ ｎ５　−１．　５８４ シラー３０．３フ ｒｔ、−１０，８７６６ ａｔ、−１，１２８９ ｒ７　＝　　　１４．　８０６１ ｄ７−３．００８３ ０７　■１．　４９２ シアー５７．５０ ｒＢ−−１１，９５７１（非球面） ｄ８　−２．　００００ ｆ　９−ＣＩＩＯ（絞り） ｄ９−０．　００００ ただし、ｒｌ＋’２．・・・は各レンズ面の曲率半径、
ｄ　ｌ　＊　　ｄ２　ｒ−・・は各レンズ面の間隔、ｎ
ｌ。

口２．・・・は各レンズの屈折率、シ１．シ２．・・・
は各レンズのアツベ数である。

また、このレンズ系において用いられている非球面は、
以下の式で与えられる。

ここで、Ｘ軸は光軸と一致、ｙ軸は光軸に垂直、原点は
光すｔと而との交点、Ｒはその面の光軸までの曲率゛ト
径、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ４次、６次。

８次の非球面係数である。

第１面 Ｐ−１，００００ Ｅ−−０，２８５４８ｘｌＯ−’ Ｆ−−０，８３１８０Ｘ１０−纂０ Ｇ−０，６６２１３ｘｌＯ−１３ 第３面 Ｐ−１，００００ Ｅ−−０，１５２５６ｘｌＯ−３ Ｆ−−０，５０４２７ｘｌＯ＝ Ｇ−−０，１１８６７Ｘ１０−’ 第８面 Ｐ−１，００００Ｅ−０，２８３４１Ｘ１０→Ｆ−−０
，５３７３０Ｘ１０−’ Ｇ−０，２４２１５Ｘ１０−’ 第３１図は、前記絞りマスク５７の一例を示すものであ
る。この絞りマスク５７は、たとえば４つの＠５７ａ、
５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを（４Ｌ、瞳５７ａ、５７ｂで
１組、瞳５７ｃ、５７ｄで１組、計２組の絞りを備えて
いる。上記１組の瞳５７ａ、５７ｂには、厚さ０．５ｍ
ｍ、ｉＪ屈折率１．４９２、アツベ数５７．５の薄板が
嵌め込まれている。また、他の１組の瞳５７ｃ、５７ｄ
は、開口された状態となっている。

絞りマスク５７の１ｋｉｉ５７ａ、５７ｂおよび瞳５７
ｃ、５７ｄを通過した光束は、合焦点時には１点に集光
される。また、非合焦時には２組の重心光束は分散され
、受光素子上において２組の２重像となり、重なった状
態で検出される。

この絞りマスク５７としては、上記のような一体形成部
品を用いることが、コストおよび薄板の答理よ、望まし
い。

上記したように、複数の像に分離されて結像される多重
像を１つのセンサで検出し、そのセンサからの出力によ
り像ずれ量が検Ｉ１１できるようにしている。これによ
り、光学系が簡単になるばかりか、像を検出するセンサ
の数が１つで済むとともに、その大きさを小さくできる
。したがって、受光而積および画素数の減少にともなっ
て、検出像の性能を満たすだけの光学系も小さくするこ
とが可能となるので、より一層の小型化が実現できる。

また、段数の像が重なって結像されるので、像を別々に
分離して検出する場合゛よりも大きなセンサ而照度が得
られる。このため、Ｓ／Ｎが良くなるので、暗いところ
まで対応可能となるとともに、積分時間で光量のダイナ
ミックレンジに対応するタイプのセンサにとっては映１
象信号を出力するまでの時間が短縮できるようになるの
で、速い検出が可能である。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、発明の要旨を変えない範囲において、種々変型実施
可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上、詳述したようにこの発明によれば、簡ｉｉｔな構
成で、しかもセンサ面積の小型化が図れる７］１１１距
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の概略について説明するために示す構
成図、第２図は同じく概略を説明するために示す図、第
３図はこの発明の詳細な説明するための合焦点時の強度
分布を示す図、第４図は同じく非合焦時の強度分布を示
す図、第５図は計算に用いられるデータの範囲を示す図
、第６図は多重像結像光学系の一例を概略的に示す構成
図、第７図は第６図における瞳マスクの一例を示すＩＶ
而面、第８図は像ずれ量とデフォーカス量との関係を示
す図、第９図は演算手段の一構成例を概略的に示すブロ
ック図、第１０図は動作を説明するために示すフローチ
ャート、第１１図は第１０図における像データの入力動
作を説明するために示すフローチャート、第１２図は第
１０図における相閉鎮の＝１算例を説明するために示す
フローチャート、第１３図は相関値の計算により得られ
るデータ例を示す図、第１４図は第１０図における像ず
れ量の演算例を説明するために示すフローチャート、第
１５図はセンサの画素のならび方向に対するずれ方向の
例を示す図、第１６図は相関値の他の計算例を説明する
ために示すフローチャート、第１７図乃至第２２図はい
ずれもこの発明の第２の実施例を説明するために示す図
、第２３図乃至第２８図はいずれもこの発明の第３の実
施例を説明するために示す図、第２９図乃至第３１図は
いずれもこの発明の第４の実施例を説明するために示す
図であり、第３２図は従来技術とその問題点を説明する
ために示す図である。 １・・・多ｆｆｌ像結像光学系、２・・・イメージセン
サ、３・・・演算手段、１１・・・撮像光学系、１２・
・・コンデンサレンズ、１３・・・再結像レンズ、１４
・・・瞳マスク、３１・・・センサドライバ、３２・・
・Ａ／Ｄコンバータ（高速用）　３３・・・メモリ１．
３４・・・Ｃ２０，３９・・・２Ａデイレ−回路、４０
・・・差回路、４１・・・和回路、４２・・・４Ａデイ
レ−回路、４３・・・検波回路、４４・・・積分回路、
４５・・・Ａ／Ｄコンバータ、５２・・・オペアンプ、
５３・・・撮影レンズ、５４・・・瞳伝達光学系、５５
・・・像伝達光学系、５６・・・光路分割部材、５７・
・・絞りマスク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体距離に応じて相対位置の異なる複数の像を
   結像する多重像結像光学系と、 この多重像結像光学系によって結像された多重像を検出
   するイメージセンサと、 このイメージセンサの出力から前記多重像における各像
   の相対距離を演算する演算手段と を具備したことを特徴とする測距装置。
2. （２）前記演算手段は、前記多重像における各像の相対
   距離を、多重像のデータをＤｉとしたときの ▲数式、化学式、表等があります▼ の値が、前記イメージセンサの画素位置ｉにおいて最少
   となる像ずれ量Ａの値より求めるものであることを特徴
   とする請求項（１）記載の測距装置。