JPH06317741A

JPH06317741A - 測距装置

Info

Publication number: JPH06317741A
Application number: JP10691693A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、複数の測距方式を組み合わせて、撮
影画面内の多くのポイントを高精度で測距でき、測距レ
ンジも広い、測距装置を提供することを目的とする。【構成】本発明は、三角測距方式とレーダー方式のオー
トフォーカス（ＡＦ）を組み合わせたものであり、投受
光素子間のガタに強いレーダー方式を用いた光速（レー
ダー）測距装置２は、演算制御部（ＣＰＵ）１の制御に
より測距位置変更部４を可動して、画面内をスキャン画
面内の複数のポイントを測距する。また、近距離まで測
距が可能な三角測距装置３は固定され、近距離の被写体
が存在する確率が高い画面内中央を測距する。これらの
光速測距装置２及び三角測距装置３により得られた結果
により、ピント合わせ部５で撮影レンズを合焦させる測
距装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラの測距装置に係
り、特に三角測距方及びレーダー方式を併用した測距方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にカメラの測距装置は、大別して、
被写体に対してカメラから信号を投射し、その反射信号
を利用するアクティブ方式と、被写体の輝度分布情報を
利用するパッシブ方式との２つが利用されている。この
うち光信号を利用したアクティブ方式においては、反射
光の強さを利用する光量判定方式と、反射光の入射位置
を利用する三角測距方式と、さらに、投光タイミングと
受光タイミングから、光のスピードを利用して測距を行
なうレーダー方式の３つに分類される。

【０００３】またカメラに搭載され，中抜け等を防止し
た高精度な測距装置として、画面内の複数のポイントが
測距できるタイプ（マルチＡＦ）が採用されている。ア
クティブ方式で、このマルチＡＦを行なうと、複数の測
距ポイントに、測距用光を投光する必要があるが、例え
ば、特開昭５８−２０１０１５号公報に記載されている
ように、測距位置に対応する数だけの投光素子を用意
し、順次これを投光し、三角測距方式にて測距していく
方式が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
なマルチ方式では、測距ポイントが離散的になる上、素
子数が増加し、コスト高になるという欠点があった。ま
た、１つの投光素子を可動にして、これを動かしながら
測距していくことも可能だが、三角測距方式では、投受
光素子間の位置精度バラつきが、そのまま測距誤差とな
るため、高精度のＡＦは期待できなかった。

【０００５】さらに前記光量判定方式は、被写体の反射
率に依存、つまり被写体が白い服を着ているか、黒い服
を着ているかで、測距結果が変化してしまうため、高精
度な測距には利用されにくかった。

【０００６】また、レーダーＡＦは、往復する光のスピ
ードを利用するため、素子のガタには強いものの、近距
離の測距が苦手であり、回路の応答遅れ等の補償も困難
なため、カメラのＡＦには利用されていなかった。

【０００７】従って、三角測距方式やレーダー方式は、
１つの方式により、すべての撮影条件を満足させること
はできず、いろいろな欠点があった。そこで本発明は、
複数の測距方式を組み合わせて、撮影画面内の多くのポ
イントを高精度で測距でき、測距レンジも広い、測距装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、対象物に対して光を投射する投光手段と、
前記対象物からの反射光を受光する受光手段と、前記反
射光の、前記受光手段への入射位置を検出する位置検出
手段と、前記反射光の、前記受光手段への入射タイミン
グを検出するタイミング検出手段と、前記位置検出手段
とタイミング検出手段との少なくとも一方の出力によ
り、前記対象物までの距離を求める演算手段とで構成さ
れた測距装置を提供する。

【０００９】また、対象物に対して光を投射する第１及
び第２の投光手段と、前記第１及び第２の投光手段から
前記対象物に投射された光の反射光を受光する受光手段
と、前記第１投光手段から投射された光の反射光の、前
記受光手段への入射位置を検出する位置検出手段と、前
記第２投光手段から投射された光の反射光の、前記受光
手段への入射タイミングを検出するタイミング検出手段
と、前記位置検出手段とタイミング検出手段との少なく
とも一方の出力により、前記対象物までの距離を求める
演算手段とで構成された測距装置を提供する。

【００１０】

【作用】以上のような構成の測距装置は、三角測距方式
と光速（レーダー）方式の測距を組み合わせたものであ
り、同一のポイントを三角測距とレーダー測距とで測距
し、応答遅れ（ΔＴ_t ＋ΔＴ_j ）の補正演算を行う。さ
らに光速測距の投光位置をかえて、画面周辺のレーダー
測距を行い、周辺の被写体を投受光回路の応答遅れΔＴ
_t 、ΔＴ_j に依存することなく測距される。またカメラ
で実際にピント合せする距離は、中央，周辺の測距結果
Ｌ_s 、Ｌ_p のうち至近のデータが選択され、この至近デ
ータに基づき、ピント合せが行なわれる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。まず、図１には、本発明の測距装置の概要
を示し説明する。この測距装置は、三角測距方式とレー
ダー方式のオートフォーカス（ＡＦ）を組み合わせたも
のであり、投受光素子間のガタに強いレーダー方式を用
いた光速（レーダー）測距装置２は、演算制御部（ＣＰ
Ｕ）１の制御により測距位置変更部４を可動して、画面
内をスキャン画面内の複数のポイントを測距する。ま
た、近距離まで測距が可能な三角測距装置３は固定さ
れ、近距離の被写体が存在する確率が高い画面内中央を
測距する。そしてこれらの光速測距装置２及び三角測距
装置３により得られた結果により、ピント合わせ部５で
図示しない撮影レンズを合焦させる。

【００１２】ここで図２を参照して、三角測距装置にお
いて、素子間のガタに弱い理由を説明する。この三角測
距装置は、ドライバ１２が赤外発光ダイオード（ＩＲＥ
Ｄ）１１を発光させ、投光レンズ１０から被写体１６に
向かって集光させた赤外信号光を投光する。そして前記
被写体１６からの反射信号光が、受光レンズ１３で集光
され、光位置検出素子（ＰＳＤ）１４上に導かれる。

【００１３】このＰＳＤ１４は、光の入射位置ｘによ
り、ｉ₁ ，ｉ₂ の２つの出力電流を出力する半導体素子
である。前記出力電流ｉ₁ 、ｉ₂ は光の入射位置ｘと図
中の参照符号により次のように表される。

【００１４】

【数１】

【００１５】この光の入射位置ｘは、三角測距の原理よ
り、投受光レンズ１０，１３の主点間距離（基像長）ｓ
と、受光レンズの焦点距離ｆ、被写体距離Ｌとの間に次
の関係を満たす。

【００１６】

【数２】このような（１）式、（２）式より、距離の逆数１／Ｌ
は、

【００１７】

【数３】となる。カメラの撮影レンズのピント合せ量ｋは、この
逆数１／Ｌに比例する。

【００１８】そして、投受光レンズの焦点距離が等しけ
れば、投光位置は図示するようにΔｘだけずれると、信
号光入射位置ｘがｘ＋Δｘとなるので、被写体距離はＬ
ではなく、１６ａの被写体までの距離Ｌａと誤って判定
されてしまう。よって、

【００１９】

【数４】となるから、誤差Δ１／Ｌは、

【００２０】

【数５】となる。ｓ＝４５ｍｍ、ｆ＝１６ｍｍとする時、Δｘが
１０μｍであっても、

【００２１】

【数６】となる。正しい距離Ｌが１０ｍとすると、

【００２２】

【数７】となり、１．２ｍもの誤差となってしまうことがわか
る。

【００２３】以上説明したように、図２に示すように構
成された三角測距装置においては、投受光素子間のわず
かな位置誤差が大きな測距誤差となる。なお、ＡＦＩＣ
１５は、ＰＳＤ１４の出力電流ｉ₁ ，ｉ₂ をアナログ演
算する回路である。

【００２４】次に図３を参照して、レーダー方式の光速
測距装置について説明する。この光速測距装置におい
て、ドライバ２１に駆動されるＩＲＥＤ１９から測距用
光が発光されて投光レンズ１７で集光され、被写体１６
に向かって測距用光を投光する。前記被写体１６からの
反射信号光は、受光レンズ１８で集光され、センサ２０
に導かれる。そして増幅器２３にて増幅した後、波形整
形器２４により信号光入射タイミングを示すパルスＶ
_OUT に変換される。前記ドライバ２１は、パルス発生器
２２により発光タイミングを制御される。

【００２５】そして図３（ｂ）に示すようなパルスＶ
_OUT と測距用光ＰＧとの時間差ΔＴを、時間差計測器２
５で計測すれば、光のスピードｃを利用した光速測距が
可能となる。理想的には、ΔＴと光速ｃ、距離Ｌの間に
は、次の関係が成立する。

【００２６】

【数８】

【００２７】しかし、実際には、ドライバやＩＲＥＤの
発光までの投光の応答遅れΔＴ_t 、また、センサ，アン
プ等の受光の応答遅れΔＴ_j があるため、（５）式は次
のようになる。

【００２８】

【数９】

【００２９】例えば、１０ｃｍの分解能を必要とする場
合に、判別往復時間は、ｃ＝３×１０⁸ m/s より、２Ｌ
／ｃ＝０．７ｎsec となるが、これら回路の応答遅れ
は、１０ｎ〜１００ｎsec オーダーである。しかし温度
等の環境変化によって、０．１ｎsec オーダーの誤差は
すぐに生じてしまい、これが測距誤差となってしまう。
前述したように、カメラの撮影レンズのピント合せ用く
り出し位置は、１／Ｌに比例する。従って、仮に１０ｃ
ｍの分解能でも、被写体までの距離が１ｍである場合に
は、

【００３０】

【数１０】という、（４）´式に示した三角測距の誤差以上の値に
なってしまう。しかし被写体までの距離が、１０ｍであ
る場合には、

【００３１】

【数１１】となり、（４）´式に示した三角測距の誤差の１／１０
のオーダーの精度となる。従って、同じ距離分解能のレ
ーダー測距では、近距離の精度は、遠距離の精度に比べ
大幅に劣化する。

【００３２】しかし、図３及び（５）式により明らかな
ように、投受光レンズ間の距離や各素子の位置について
のパラメータは、測距演算上考える必要はなく、三角測
距と違って、投光素子を可動にした時の位置の誤差には
強い測距装置であることがわかる。

【００３３】また、投受光レンズ間の基線長を必要とし
ないので、図４（ｂ）のようにユニット２全体をスキャ
ンして、マルチＡＦを行うにも、図４（ａ）の三角測距
の場合と比べ有利となる。

【００３４】また図４（ｃ）に示すように、投光素子だ
けスキャンし各ポイントの測距を行うとしても、素子の
ガタが精度劣化につながらないので、三角測距の場合よ
り有利となる。但し、（６）式で説明したように、ΔＴ
_t 、ΔＴ_j の問題が大きく、従来、カメラにレーダー測
距を応用した例はなかった。

【００３５】本実施例は、同一のポイントを、三角測距
とレーダー測距とで測距し、（ΔＴ_t ＋ΔＴ_j ）の補正
演算するようにして、この問題を解決した。即ち本実施
例は、図１（ｂ）のフローチャートに示すように、ま
ず、撮影する画面中央部を三角測距で測距しＬｓとする
（ステップＳ１）。次に、同じ中央の測距ポイントをレ
ーダー測距にて測距しΔＴ_s を求める（ステップＳ
２）。これを（６）式で演算すると、

【００３６】

【数１２】となる。

【００３７】次に、図１（ａ）に示した測距位置変更部
４によって、光速（レーダー）測距装置２の投光位置を
かえて、画面周辺のレーダー測距を行い、ΔＴ_p を求め
る（ステップＳ３）。そして（７）式による次式によ
り、被写体距離が求められる（ステップＳ４）。

【００３８】

【数１３】

【００３９】このようにして、周辺の被写体を投受光回
路の応答遅れΔＴ_t 、ΔＴ_j に依存することなく測距す
ることが可能となる。またカメラで、実際にピント合せ
する距離としては、中央，周辺の測距結果Ｌ_s 、Ｌ_p の
うち至近のデータを選択すればよく、これをＬ_min とす
る（ステップＳ５）。このＬ_min に基づき、ピント合せ
部５を用いてピント合せを行なう（ステップＳ６）。

【００４０】このように構成された測距装置は、周辺を
測距するために投光素子をスキャンして投受光素子間に
ガタを生じても、反射光の入射位置ではなく、光のスピ
ードを利用しているので、精度変化を起こすことはな
い。

【００４１】また、マクロ撮影と呼ばれる近距離の撮影
シーンでは、主要被写体の画面中央部での存在確率は、
ほぼ１００％に近くなるが、中央の測距は三角測距して
行うため、前述したように、近距離測距に弱いレーダー
測距の測距値を採用して、マクロ撮影時のピントが甘く
なるようなことはない。

【００４２】次に図５には本発明の第１実施例としての
概略的なブロック構成を示し説明する。この測距装置
は、装置全体を制御するＣＰＵと、光速（レーダー）測
距部と、三角測距部とに大別される。

【００４３】前記レーダー測距部は、測距用光が発光す
るＩＲＥＤ１０３と、ＩＲＥＤ１０３を駆動させるドラ
イバＡ１０２と、発光された測距用光を集光する投光レ
ンズ１０４と、被写体にからの反射光から被写体までの
測距を行うレーダーＡＦ１１３とで構成される。

【００４４】前記三角測距部は、赤外光等を発光する投
光素子１０７と駆動するドライバＢ１０６と、投光レン
ズ１０８と、受光レンズ１０９と、受光素子１１１と、
該受光素子１１１で得られた電流値から被写体位置を特
定する演算を行うプリアンプ部１１０と比演算部１１２
とで構成される。

【００４５】具体的には、図６に示すような構成の測距
装置になる。この測距装置において、三角測距用の投受
光レンズ１０，１３、及び投受光素子１１、１４は、図
２の構成部材に対応する。

【００４６】前記投光素子（ＩＲＥＤ）１１は、ドライ
バＢ１２により駆動される。また、受光素子（ＰＳＤ）
１４は、その出力電流がプリアンプ３９、４０で増幅さ
れ、（１）式で説明したｉ₁ ／（ｉ₁ ＋ｉ₂ ）の演算を
行うための比演算回路４１に入力される。

【００４７】また、ドライバＡ２１によって駆動される
ＩＲＥＤ１９から発光したレーダー測距用光は、投光レ
ンズ１７を介して被写体１６に投光される。その被写体
１６で反射した測距用光（反射光）は、受光レンズ１８
で集光されて受光素子２０に入射する。前記受光素子２
０には、高速応答で内部増倍機能を持つシリコンアバラ
ンシェダイオード（Ａ．Ｐ．Ｄ）を用いる。前記Ａ．
Ｐ．Ｄは、一般的に１００Ｖ以上のバイアスを必要とす
るので、カメラの電池電源で動かせるように、専用の昇
圧回路３６を設けている。

【００４８】前記Ａ．Ｐ．Ｄ２０の出力は、アンプ２３
で増幅され、狭帯域フィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）３７及びコ
ンパレータ３８からなる波形整形回路２４に入力され
る。その出力がドライバＡ２１の駆動タイミングを決め
るパルス発生回路２２の出力と、時間差計測回路２５に
て比較される。

【００４９】この時間差計測回路２５としては、ＴＭＣ
１００４（高エネルギー物理学研究所の開発した１ｎse
c 以下の精度でパルス間隔を測定できるＬＳＩ）等を応
用してもよく、また図９に示すような回路を用いてもよ
い。この光速測距用の投光素子１９は、可動部材３３に
固定されており、この可動部材３３は、モータ３０と送
りネジ３２によりレール３１に沿って平行に移動できる
ようになっている。その移動位置は、初期位置を検出す
るスイッチ３４と、モータの回転数によって、ＣＰＵ１
が検出できるようになっている。

【００５０】このような構成により、三角測距部は、信
号光入射位置より中央１点の測距ができ、光速測距部は
反射光の入射タイミングより、測距ポイントを変えなが
らの測距が可能となる。

【００５１】そして受光素子２０は、投光素子が移動し
ても、その反射光を受光できるように面積の広いものを
用いてもよいし、投光素子１９と同じように動かしても
よい。これらの制御は、演算制御回路（ＣＰＵ）１が行
う。このようにして得られた測距結果から、ＣＰＵ１
は、主要被写体までの距離値を検出し、ピント合せ部５
によってピント合せを行う。

【００５２】図７（ｂ）は、図６の測距装置をカメラに
内蔵した例である。カメラボディ５０正面の縦方向に、
投受光レンズ１０、１３、１７、１８を配置する。この
カメラにおいて、撮影レンズ５１と、ファインダ対物窓
５２と、レリーズボタン５３とが設けられている。従っ
て、図７（ａ）に示すようにファインダ画面５４の中を
投光スポットが、ＩＲＥＤ１９の動きに従って、横方向
にスキャンされる。

【００５３】ここで、図６に示した三角測距用の比演算
回路を図８にて詳しく説明する。この比演算回路におい
てＰＳＤ１４の出力電流ｉ₁ 、ｉ₂ は、プリアンプ３
９、４０によって増幅され、圧縮ダイオード６０，６１
に流される。この圧縮電圧は、バッファ６２、６３によ
って、エミッタ共通の差動回路等からなる伸張積分回路
に入力される。そして定電流Ｉ₀ を流すスイッチング機
能を持つ定電流源６６と、トランジスタ６５のコレクタ
電流をｉ_x を積分する積分コンデンサ６７が設けられて
いる。そしてダイオード６０、６１と、ＮＰＮトランジ
スタ６４、６５がペア性を持つとき、ｉ₁ 、ｉ₂ とｉ
_x 、Ｉ₀ の関係は、

【００５４】

【数１４】となる。

【００５５】前記ＩＲＥＤ１４の発光に先立って、オン
からオフとなるスイッチ６８と、ＩＲＥＤの発光に同期
して、オンされる電流源６６は、タイミング回路６９に
よって制御される。このためＩＲＥＤ１４の発光後、積
分ｃの両端には、Ｖｃｃ基準で、（９）式のｉ_x に比例
した電圧Ｖ_OUT1が生じる。

【００５６】

【数１５】

【００５７】そしてＣＰＵ１は、内蔵するＡ／Ｄコンバ
ータで電圧Ｖ_OUT1を読み込み、（９）´式及び（３）式
から、被写体距離Ｌを算出する。図６に示した光速測距
回路のより詳しい回路の一例を図９（ａ）に示す。

【００５８】この光速測距回路はＡＰＤ２０、プリアン
プ２３、Ｂ．Ｐ．Ｆ３７及び、コンパレータ３８とで構
成される。従って、ＩＲＥＤ（図示せず）を駆動するタ
イミングを決めるパルス発生回路２２の出力ＰＬと、コ
ンパレータ３８の出力ＣＯＭＰは、光の往復による遅
れ、投受光の回路の応答遅れによって、図９（ｂ）に示
すように、時間遅れΔＴを生じる。

【００５９】この時間遅れΔＴに相当するパルスはイン
バータ７０、ＡＭＤゲート７１等からなるロジックによ
り生成され、このパルスΔＴによって所定回数ｍ、定電
流源７２をオン／オフすれば、積分ｃ７３には、図９
（ｂ）のように、ΔＴに比例した電圧出力Ｖ_OUT2が生じ
る。

【００６０】Ｖ_OUT2＝ｍ・ΔＴ・Ａ₂ …（１０）但し、Ａ₂ ：比例定数とする。この積分ｃも、ＩＲＥＤ発光に先立って、オン／オフす
るが、この制御はタイミング回路７５により行われる。

【００６１】前記電圧出力Ｖ_OUT2は、ＣＰＵ１が図８に
示す三角測距回路と同様に、内蔵のＡ／Ｄコンバータに
入力させる。そしてＣＰＵ１は、この電圧出力Ｖ_OUT2か
らパルスΔＴを求め、（５）〜（８）式で説明したよう
に、被写体距離Ｌを求める。

【００６２】なお、以上説明したコンデンサ６７，７３
や、スイッチ６８，７４は図１４のようにすれば、共通
利用が可能である。以上説明したような測距装置を、図
１０に示すフローチャートで制御すれば、画面内の多く
のポイントを高精度で測距でき、測距レンジも広い、新
しい測距装置を提供することができる。

【００６３】まず、ＩＲＥＤ１９の位置をリセットする
（ステップＳ１１）。次にモータ３０を逆転し、初期位
置検出スイッチ３４がオンする所で停止させる。そし
て、例えばモータの回転数のように測距ポイントを表す
変数ｎをリセットし（ステップＳ１１２）、ＩＲＥＤ１
９を発光させ、図９で説明した光速測距回路の出力Ｖ_OU
_T2を検出し、これをＶ_OUT2n とする（ステップＳ１
３）。

【００６４】次に、ｎが最大値Ｎになったか否か判定し
（ステップＳ１４）、Ｎに達していなければ（ＮＯ）、
ｎが中央の測距を行うためのＩＲＥＤ１９の位置ｎ＝ｃ
と等しいかどうかを判定する（ステップＳ１５）。前記
ＩＲＥＤ１９がｎ＝ｃの時（ＹＥＳ）、ＩＲＥＤ１１を
発光し、三角測距装置による出力Ｖ_OUT1を検出する（ス
テップＳ１６）。

【００６５】前記ステップＳ１５でＩＲＥＤ１９がｎ＝
ｃでない時（ＮＯ）、ＩＲＥＤ１９を所定量移動させる
ために、モータ３０を所定量回転させた後（ステップＳ
１７）、ｎをインクリメントし（ステップＳ１８）、ス
テップＳ１３に戻る。

【００６６】また前記ステップＳ１４で、所定の移動量
だけＩＲＥＤ１９が移動したことが判定されるまで、図
７（ａ）に示したようなＩＲＥＤのスキャン、測距がく
り返される。

【００６７】そして、ステップＳ１４でｎが最大値Ｎに
なった場合に（ＹＥＳ）、得られたＶ_OUT21 〜Ｖ_OUT2N
のうち、最も出力された頻度の高い値を選択し、これを
Ｖ_xとする（ステップＳ１９）。

【００６８】そして最も頻度の高い値、つまり、最も多
く検出された距離にピントを合わせれば、画面内のかな
りの部分にピントを合わせることができる。但し、風景
の中に１人人物が立っているようなシーンでは、風景に
ピントが合ってしまうので、所定距離以遠は無視するよ
うにする。このＶ_x 、及びＶ_OUT2c から、（１０）式に
よってΔＴが求められる。画面中央測距時に得られたＶ
_OUT2c より、得られたΔＴをΔＴ_s とし、Ｖ_x から（１
０）式で得られたΔＴをΔＴ_p とし、さらに、Ｓ１５に
て三角測距の原理で得られた結果Ｖ_OUT1から（９）´及
び（３）式にて演算した中央の被写体距離ＬをＬ_s とし
て、（８）式を用いれば、被写体距離Ｌ_p が求められ
る。

【００６９】この被写体距離Ｌ_p に撮影レンズのピント
を合わせれば（ステップＳ２１）、本実施例の測距装置
の撮影シーケンスが終了する。本実施例では、ステップ
Ｓ１９〜Ｓ２１にて、最も高い頻度で検出される距離値
にピント合せしたが、図１（ｂ）のように最も近い距離
のものにピントを合わせてもよい。以上のシーケンスは
ＣＰＵ１によって演算制御される。

【００７０】次に図１１には、本発明による第２実施例
としての測距装置の動作を示すフローチャートを示し説
明する。前述したように、光速測距はカメラ用の近距離
の測距が好適しない。

【００７１】この第２実施例は、被写体が近距離で画面
中央に存在する場合には、その被写体が主要被写体の確
率が高い、という理由から、中央測距用の三角測距結果
が、所定距離より近い時、光速測距による周辺測距を行
わず、中央三角測距の結果に従ってピント合せを行う、
タイムラグが対策された測距装置である。

【００７２】まず、前記画面中央部三角測距を行うため
にＩＲＥＤ１１を発光させ、図８で説明した出力Ｖ_OUT1
をＣＰＵ１に入力する（ステップＳ３１）。次に、ＣＰ
Ｕ１によって、前記出力Ｖ_OUT1より（９）´、（３）式
を用いて、中央の被写体距離Ｌ_c を演算する（ステップ
Ｓ３２）。

【００７３】そして、中央被写体距離Ｌ_c が１ｍより近
いか遠いかを判定する（ステップＳ３３）。この判定で
被写体が１ｍより中央被写体距離Ｌ_c が近い時には（Ｙ
ＥＳ）、中央被写体距離Ｌ_c にピント合せを行ない終了
する（ステップＳ３４）。この場合には、他のステップ
に移行せず、タイムラグが短くてすむ。

【００７４】しかしステップＳ３３の判定で、中央被写
体距離Ｌ_c が１ｍ以遠と判定された時（ＮＯ）、図１０
のフローチャートと同様に、ＩＲＥＤ１９の位置をリセ
ットし（ステップＳ３５）、ＩＲＥＤ１９の位置を示す
変数ｎをリセットする（ステップＳ３６）。次にＩＲＥ
Ｄ１９を発光させ、光速測距回路の出力Ｖ_OUT2を検出
し、これをＶ_OUT2n とする（ステップＳ３７）。

【００７５】次に、ｎが最大値Ｎになったか否か判定し
（ステップＳ３８）、Ｎに達していなければ（ＮＯ）、
ＩＲＥＤ１９を所定量移動させるために、モータ３０を
所定量回転させた後（ステップＳ４３）、ｎをインクリ
メントし（ステップＳ４４）、ステップＳ３７に戻る。

【００７６】また前記ステップＳ１４で、所定の移動量
だけＩＲＥＤ１９が移動したことが判定されるまで、図
７（ａ）に示したようなＩＲＥＤのスキャン、測距がく
り返され、画面内の複数の所定ポイントの測距を行なわ
れる。

【００７７】そして前記ステップＳ３８の判定により、
ｎが最大値Ｎになった場合に（ＹＥＳ）、まず、得られ
たＶ_OUT21 〜Ｖ_OUT2N のうち、Ｖ_OUT2R 以上の測定値を
無効にし（ステップＳ３９）、その結果得られたＶ
_OUT21 〜Ｖ_OUT2N のうち、最も出力された頻度の高い値
を選択し、これをＶ_x とする（ステップＳ４０）。図１
０と同様に、Ｖ_OUT1，Ｖ_OUT2c ，Ｖ_x から被写体距離Ｌ
_p を求め（ステップＳ４１）、この被写体距離Ｌ_p に撮
影レンズのピントを合わせて（ステップＳ４２）、本実
施例の測距装置の撮影シーケンスを終了する。

【００７８】次に図１２には、本発明による第３実施例
として測距装置の構成を示し説明する。この第３実施例
は、図６に示した測距装置のように、４つの投受光レン
ズを必要とせず、受光素子を共通使用としたものであ
る。但し、この受光素子８５、８６をＰＳＤで構成する
と、高速応答が困難になるため、図１３に示すように、
電気的に分離された２つの受光面を持つＰＩＮフォトダ
イオード等を用いて、図１３に示すように、反射信号光
スポット９０が両方の素子にまたがって入射するように
配置して利用する。

【００７９】この測距装置は、基線長方向に対し、この
２つの素子の境界は垂直に配置されており、三角測距の
原理に従って、距離に応じてスポット９０が基線長方向
に移動するため、両センサの出力の比率より、被写体距
離を求めることができる。

【００８０】また投光側は、投光レンズを共用するため
に、ミラー８２を利用し、可動のＩＲＥＤ１９の光像は
反射されて、被写体に投光される。また、ミラー８２の
中央部に窓が設けられ、ここから三角測距用のＩＲＥＤ
１１が発光するように構成している。

【００８１】これらの出力電流はプリアンプ８３、８４
にて増幅され、プリアンプ出力は加算回路８７で加算さ
れ、図６と同様に、波形整形回路２４を経て、時間差計
測回路２５に入力される。また同様に、プリアンプ８
３、８４の出力の比を求めれば、前述したように、三角
測距が可能なので、プリアンプの出力は比演算回路４１
に入力され、比演算回路４１からの出力がＣＰＵ１に入
力される。

【００８２】そして各ポイントを測距するこれらの構成
の働きは、図６と同様であるが、この第３実施例では、
ズームレンズ付カメラを想定しており、ズーム位置（焦
点距離）情報出力部８９によって、ＣＰＵ１に対し、撮
影レンズ８８のズーム位置情報を入力できるように構成
している。

【００８３】図１５に示すフローチャートを参照して、
このように構成された測距装置の動作について説明す
る。まず、ズーム位置情報出力部８９により、ＣＰＵ１
が撮影時のレンズのズーム位置写しのズーム情報ｆ_L を
検出する（ステップＳ５１）。次にＩＲＥＤ１１、２分
割センサ８５、８６の出力比を利用して、三角測距の原
理にて、画面内中央の被写体距離Ｌ_c を求める（ステッ
プＳ５２）。

【００８４】そして、前記被写体距離Ｌ_c に基づき、レ
ーダー測距を行うか否か判定し（ステップＳ５３）、被
写体距離Ｌ_c が１ｍより近い距離では（ＹＥＳ）、分解
能が悪く、レーダー測距が好適しないと判定し、被写体
距離Ｌ_c にピント合せを行う（ステップＳ５８）。この
ピント合せは、１ｍ以近で中央に存在する被写体が主要
被写体である確率が高いため、実用上、ピンボケ写真が
増えることはない。

【００８５】前記ステップＳ５３の判定で、被写体距離
Ｌ_c が１ｍより遠い距離で（ＮＯ）、レーダー測距が選
択された場合に、ステップＳ５１でＣＰＵ１が検出した
ズーム位置情報ｆ_L によって、撮影レンズの焦点距離
が、望遠レンズ側になっているかを判定する（ステップ
Ｓ５４）。

【００８６】この判定で望遠側にある時（ＹＥＳ）、撮
影される画角が狭いので、むやみに画面周辺部を測距す
ると、誤測距になるおそれがあるので、ステップＳ５８
に分岐し、画面中央部の測距値Ｌ_c に対してピント合せ
を行う。

【００８７】しかし、前記ステップＳ５４の判定で広角
側にある時（ＮＯ）、ＩＲＥＤ１９、受光素子８５，８
６、及び時間差計測器２５等を用いて、レーダー測距に
よる画面内複数の領域を測距する多点ＡＦを行う（ステ
ップＳ５５）。

【００８８】次に、図１０のフローチャートに示したス
テップＳ１９，Ｓ２０で説明したように、多点ＡＦの結
果から、主要被写体距離Ｌ_p を選択する。そして、この
主要被写体距離Ｌ_p にピントを合せる（ステップＳ５
７）。

【００８９】この第３実施例では、このような動作によ
って、ズームレンズの望遠側においては、ＩＲＥＤ１９
のスキャンを伴う光速式ＡＦが行なわれず、この分、タ
イムラグを短くすることができる。

【００９０】また、図６に示した第１実施例と異なり、
１対の投受光レンズで構成されるため、さらに小型化が
可能である。また、本実施例において、光速利用の測距
の方法として、図９（ｂ）に示したパルス遅れ時間の測
距を行う回路例を前提に説明したが、高周波によって、
測距用光を変調、受光時にビートダウンして、その位相
遅れを測定する方式を代用してもよい。

【００９１】次に図１６には、本発明による第４実施例
としての測距装置の構成を示し説明する。この測距装置
は、前述した実施例ではレーダーＡＦをスキャンする構
成で説明したが、次のレーダーＡＦのメリットを利用し
た構成例である。

【００９２】まず、レーダーＡＦは、三角測距のように
比演算を必要とせず、光が入射したタイミングだけを検
出すればよく、ノイズの影響を受けにくい。つまり、遠
距離までの測距に好適する。

【００９３】この実施例は、投受光系を共通利用した、
多点タイプではない一例である。ＣＰＵ１は、近距離時
には、三角測距の出力結果を採用し、遠距離時には、レ
ーダーＡＦの結果を採用する。

【００９４】以上のことから、本実施例の測距装置は、
近距離を三角測距方式で測距し、また、遠距離をレーダ
ー測距方式でビームを走査させて撮影画面内の複数のポ
イントを測距することにより、近距離から遠距離までの
高精度な測距が可能である。また本発明は、前述した実
施例に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿
論である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の測距方式を組み合わせて、撮影画面内の多くのポ
イントを高精度で測距でき、測距レンジも広い、測距装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測距装置の概略的な構成及び動作をを
示す図である。

【図２】三角測距装置が素子間のガタに弱い理由を説明
するための図である。

【図３】レーダー方式の光速測距装置について説明する
ための図である。

【図４】レーダー測距及び三角測距の投受光部を示す図
である。

【図５】本発明の第１実施例としての概略的なブロック
構成を示す図である。

【図６】第１実施例を具体的に図６に示すような構成の
測距装置になる。

【図７】図６に示した測距装置をカメラに内蔵した構成
例を示す図である。

【図８】図６に示した三角測距用の比演算回路の構成例
を示す図である。

【図９】図６に示した光速測距回路の構成例及び各部材
の出力のタイミングチャートを示す図である。

【図１０】図６に示した測距装置の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１１】本発明の第２実施例としての測距装置の動作
を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第３実施例として測距装置の構成を
示す図である。

【図１３】第３実施例の測距装置に用いられる２つの受
光面を持つＰＩＮフォトダイオード等からなる受光部を
示す図である。

【図１４】図６に示したタイミング回路の構成例を示す
図である。

【図１５】図１２に示した第３実施例の測距装置の動作
を示すフローチャートである。

【図１６】本発明の第４実施例としての測距装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１，１０１…演算制御部（ＣＰＵ）、２…光速（レーダ
ー）測距装置、３…三角測距装置、４…測距位置変更
部、５…ピント合わせ部、１０，１７，１０４，１０８
…投光レンズ、１１，１０３…赤外発光ダイオード（Ｉ
ＲＥＤ）、１２，２１…ドライバ、１３，１８，１０９
…受光レンズ、１４…光位置検出素子（ＰＳＤ）、１５
…ＡＦＩＣ、１６，１６ａ…被写体、１９…ＩＲＥＤ、
２０…センサ、２２…パルス発生器（ＰＧ）、２３…増
幅器、２４…波形整形部、２５…時間差計測器、１０２
…ドライバＡ、１０６…ドライバＢ、１０７…投光素
子、１１０…プリアンプ部、１１１…受光素子、１１２
…比演算部、１１３…レーダーＡＦ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年７月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】また、ドライバＡ２１によって駆動される
ＩＲＥＤ１９から発光したレーダー測距用光は、投光レ
ンズ１７を介して被写体１６に投光される。その被写体
１６で反射した測距用光（反射光）は、受光レンズ１８
で集光されて受光素子２０に入射する。前記受光素子２
０には、高速応答で内部増倍機能を持つシリコンアバラ
ンシェダイオード（Ａ．Ｐ．Ｄ）を用いる。前記Ａ．
Ｐ．Ｄは、一般的に１００Ｖ以上のバイアスを必要とす
るので、カメラの電池電源で動かせるように、専用の昇
圧回路３６を設けている。これはストロボ内蔵カメラで
あればストロボ用昇圧回路を共用しても良い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】

【数１５】但し、Ａ₁ ：比例定数

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｓ 17/08 4240−5ＪＧ０３Ｂ 13/36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に対して光を投射する投光手段
と、前記対象物からの反射光を受光する受光手段と、前記反射光の、前記受光手段への入射位置を検出する位
置検出手段と、前記反射光の、前記受光手段への入射タイミングを検出
するタイミング検出手段と、前記位置検出手段とタイミング検出手段との少なくとも
一方の出力により、前記対象物までの距離を求める演算
手段と、を具備することを特徴とする測距装置。
【請求項２】前記位置検出手段の出力により前記タイ
ミング検出手段の出力結果を補正することを特徴とす
る、請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】前記位置検出手段の出力により前記タイ
ミング検出手段を制御することを特徴とする、請求項１
に記載の測距装置。
【請求項４】対象物に対して光を投射する第１及び第
２の投光手段と、前記第１及び第２の投光手段から前記対象物に投射され
た光の反射光を受光する受光手段と、前記第１投光手段から投射された光の反射光の、前記受
光手段への入射位置を検出する位置検出手段と、前記第２投光手段から投射された光の反射光の、前記受
光手段への入射タイミングを検出するタイミング検出手
段と、前記位置検出手段とタイミング検出手段との少なくとも
一方の出力により、前記対象物までの距離を求める演算
手段と、を具備することを特徴とする測距装置。
【請求項５】前記第２の投光手段は、前記対象物周辺
の所定の領域を走査しつつ前記光の投射を行なうことを
特徴とする、請求項４に記載の測距装置。