JPH0812069B2

JPH0812069B2 - 距離検出装置

Info

Publication number: JPH0812069B2
Application number: JP3113187A
Authority: JP
Inventors: 弘次中沢; 和行岩佐
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPS63198818A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、距離検出装置、さらに詳しくは、スチルカ
メラ，ビデオカメラ等に使用される距離検出装置の改良
に関する。

［従来の技術］従来の距離検出装置としては、被写体に向けてパルス
光を投射し、その反射光を投光部から所定の基線長だけ
離れた位置に配置された受光素子にて検出して被写体ま
での距離を検出するアクティブ方式の三角測距型の距離
検出装置、あるいは、被写体像を２つの異なる光学系に
て相対的にずれた像として受光素子上に結像させ、上記
ずれの量を検出して被写体距離を算出する三角測距型の
位相差検出法による距離検出装置、あるいは、撮影レン
ズの異なる瞳を通った光束の再結像された像の相対的な
ずれ量を検出するTTL型の位相差検出法による距離検出
装置等が実用化されている。これらの距離検出装置は、
一般に、第９図に示すように、距離ｌの逆数1/lに比例
した出力信号Ｖを出力するものであり、上記出力信号Ｖ
を基に撮影レンズを適切な位置に制御することによって
カメラのオートフォーカス装置が実現される。

［発明が解決しようとする問題点］しかるに、距離検出装置において得られる実際の距離
信号は、受光素子の位置ずれ，傾き，あるいは光学系の
寸法誤差等によって、第９図に破線αで示すように、実
線α₀で示した理論値とのずれを生じるものである。こ
のずれは、距離に対する信号の変化量である傾きのずれ
と、レベルシフト的なずれとが含まれる。したがって、
異なる２点で距離を測定して理論値から所定の誤差内に
入るようにレベル調整と傾き調整を実施する必要があ
る。しかしながら、上記の調整は互いに相関関係にあ
り、交互に数回の調整を行なわなければならず、調整が
困難で多大な調整時間を要するものであった。特に、上
記光学系における像の距離に対する移動量が非常に小さ
いことから、受光素子の位置調整にはさらに精密さが要
求されることとなり実際の調整作業は難しい。

本発明は、このような問題点を解決するためのもの
で、上述した一般的な調整を行なわなくとも、測定のみ
で上記理論値とのずれが調整される距離検出装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明の距離検出装置は、被写体までの距離に対応し
た信号を出力する距離信号出力手段と、この距離信号出
力手段の出力と理論的に計算される値との誤差分を補正
するための演算を行ない距離に対する正しい信号を出力
する演算手段と、上記距離信号出力手段によって異なる
上記演算の係数を記憶する電気的に書込み可能な記憶手
段とを具備して構成されていて、被写体距離の２点の測
距出力から演算手段によって係数a,bが求められてこれ
が記憶手段に記憶されると、このあと、この記憶された
係数a,bを用いて演算手段によって距離信号出力手段の
出力が補正演算されて正しい測距出力が得られる。

［実施例］以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す距離検出装置の概
略構成図であり、第２図〜第４図は、本発明に適用でき
る、一般に周知の各距離検出装置の概略図である。つま
り、本発明の距離検出装置は、従来の距離検出装置を距
離信号出力装置として利用し、その後段に、後述するよ
うに付加装置を設けたものである。そこで、まず、本発
明に適用できる距離検出装置（距離信号出力装置）につ
いて説明する。

第２図は、三角測距の原理を応用したパルス光投射型
の距離検出装置（距離信号出力装置）６を示したもの
で、IRED（赤外発光ダイオード）１で投射されたパルス
光は投光レンズ２で集束されて被写体３に照射される
と、被写体３からの反射光は受光レンズ４によってPSD
（位置検出素子）５上の距離ｌに対応した位置ｄにスポ
ット像として結像される。PSD5は受光されるスポット像
の位置に応じた比で光電流を出力するものであるから、
この光電流の比を比演算回路（図示されず）で演算する
ことによって被写体距離ｌが求められる。ここで、スポ
ット像の位置ｄは、受光レンズ４の光軸からの距離で表
わされ、投光レンズ２と受光レンズ４の光軸間の距離す
なわち基線長をS₁とし、受光レンズ４の焦点距離をｆと
すると、ｄ＝S₁・f/l である。

第３図は、三角測距の原理を応用した位相差検出法に
よる外光型の距離検出装置（距離信号出力装置）12を示
したもので、被写体６の像を基線長S₂だけ離れた２つの
結像レンズ8a,8bにより受光素子9a,9b上に被写体距離に
応じて相対的にずれた像として結像させることにより、
受光素子9a,9bから出力される像信号をA/D変換回路10に
導き、さらに処理回路11により処理してずれ量を算出す
る。

第４図は、位相差検出法によるTTL型の距離検出装置
（距離信号出力装置）16を示したもので、主レンズ13の
光軸に対称な２つの領域を通過した光束をコンデンサー
レンズ14および２つのセパレータレンズ15a,15bにより
受光素子9a,9b上に結像させるものであり、上記第３図
の距離検出装置（距離信号出力装置）12の場合と同様
に、被写体７の距離に対応して受光素子9a,9b上の像は
相対的にずれた像となる。受光素子9a,9bからの像信号
は、同様に、A/D変換回路10からさらに処理回路11に導
かれ、ずれ量が算出される。

第５図（Ａ），（Ｂ）は、上記受光素子9a,9bの出力
を示したものであり、次に、これを用いて処理回路11で
行なわれる処理の概念について説明する。今、受光素子
9a,9bはそれぞれ13個のフォトダイオードセルa₁〜a₁₃，
b₁〜b₁₃からなっているものとし、ａ列（受光素子9a）
のa₄〜a₁₀までの７個のフォトダイオードセルを基準部
と考える。そして、この基準部とｂ列（受光素子9b）の
連続する７個のフォトダイオードセルの組とを比較し、
このうち、どの組が最も基準部に一致しているかを検出
してａ列とｂ列の像のずれを検出する。上記ｂ列の各組
は便宜上ｂ列の横ずらし量ｘとして考え、b₇〜b₁₃をｘ
＝0,b₆〜b₁₂をｘ＝1,…（以下、同様にして）…，b₁〜b
₇をｘ＝６とおいて、各組と基準部との一致度を求め
る。この一致度を求めるには下記の計算式が用いられ
る。

Ｆ（ｘ）＝｜a₄−b_7-x｜＋｜a₅−b_8-x｜＋……＋｜a₁₀−b_13-x｜……（１）この（１）式は、基準部とｂ列の各組の対応セルの差の
絶対値をとって加算したものであり、一致度が高けれ
ば、当然、対応セルの差が小さくなってＦ（ｘ）も小さ
くなる。第５図に示した例に従えば、横ずらし量ｘ＝５
のとき最の一致度が高く、Ｆ（ｘ）が最小になる。この
状態を第６図に示す。したがって、Ｆ（ｘ）が最小値と
なるようなｘを求めることによってａ列とｂ列の像のず
れ量が求められる。

このようにして求められた像のずれ量と光学系の設定
値から被写体距離が求められる。すなわち、第３図に示
した距離検出装置（距離信号出力装置）12において、基
線長をS₂，結像レンズ8a,8bの焦点距離をf₂，セル間隔
をｐとし、結像レンズ8a,8bの光軸上での像が一致した
ときのずれ量を０とすると、ずれ量ｘにたいする被写体
距離ｌは、となる。

第４図に示した距離検出装置（距離信号出力装置）16
では、主レンズ13を通過する２つの光束の中心間距離を
S₃，主レンズ13の焦点距離をf₃，コンデンサーレンズ14
の焦点距離をf_c，セパレータレンズ15a,15bの焦点距離
をf_sとすると被写体距離ｌは、で表わされる。

ところで、上述した各距離検出装置（距離信号出力装
置）6,12,16は、前述したように、距離の逆数1/lに対し
て比例した信号を出力するが、このままでは、第９図に
示すように、これらの距離検出装置から実際に出力され
る測距値αは、理論値α₀からずれたものとなる。な
お、第９図において、出力Ｖは、第２図に示した距離検
出装置６では、PSD5の光電流の比に対応した電圧であ
り、第３図および第４図に示した距離検出装置12,16で
は、像のずれ量ｘに相当し、センサピッチ以下の補間を
含めたものである。

例えば、第２図に示した距離検出装置６の場合では、
PSD5およびIRED1の位置と、投光レンズ２と受光レンズ
４の位置ずれ、およびPSD5に接続される比演算回路内の
オフセット等により、また、第３図および第４図に示し
た距離検出装置12,16の場合では、主に光学系と受光素
子との位置ずれにより、基準の距離、例えば無限遠距離
において得られる測距結果が理論値α₀からずれる。ま
た、距離の逆数1/lに対する出力Ｖの変化、すなわち傾
きも基線長の誤差等によって変化し、理論値α₀に対し
て誤差を含む信号が出力される。

そこで、次に、第１図に示す本発明の距離検出装置の
一実施例を説明する。

第１図は、上記第３図に示した三角測距式の位相差検
出法による距離検出装置12を距離信号出力装置として使
用して本発明の距離検出装置とした要部のブロック図で
ある。第１図において、処理回路11の出力側には、処理
回路11の誤差を含む出力信号を理論値と等しくする演算
を行なうための演算装置20が接続され、同演算装置20に
は、各距離検出装置によって異なる演算の係数を記憶す
るディジタル記憶装置21が接続されている。この記憶装
置21は電気的に書込み可能なもので、例えば、電源の供
給が断たれても記憶値が消されないEEPROM等により構成
するようにしてもよい。そして、カメラ本体内に設けら
れている演算装置20および記憶装置21に対して、カメラ
本体外の係数演算装置23が接続されている。係数演算装
置23は、予め定められた被写体距離に対する処理回路11
の出力と理論値とのずれから上記係数を演算するもので
ある。

ここで、上記係数演算装置23によって行なわれる演算
について第７図を用いて説明する。

まず、誤差が全く生じていない場合、処理回路11から
は、被写体距離ｌの逆数1/lの関数で示される値が出力
され、第７図に実線で示すような値となる。これは、前
記（２）式をずれ量ｘについて解いて初期値Ｂを加えた
ものであり、下記の（３）式で示される。

次に、光学系および受光素子の位置等が、設計値に対
して誤差を含む場合は、像のずれが上記の理論値と異な
り、第７図に破線で示すような値となる。これを計算式
で表わせば、下記の（４）式で示される。

すなわち、上記（３）式における定数A,Bが誤差によっ
て定数Ａ′,B′に変化してしまうことにより、結果的に
被写体距離ｌに対する処理回路11の出力は理論値からず
れる。したがって、上記（４）式で示される値を理論値
に戻すためには下記の計算を要する。

すなわち、カメラの個々（各距離信号出力装置）によっ
て異なる固有のＡ′,B′を求め、上記係数a,bを計算す
る必要がある。

上記Ａ′,B′は、予め定められた被写体距離l₁,l₂に
あける処理回路11の出力ｘ′₁,x′₂より求められる。こ
のとき、被写体距離l₁,l₂と出力ｘ′₁,x′₂の関係は、これより、また、被写体距離l₁,l₂のときの理論値x₁,x₂は、これより、Ｂ＝一定したがって、係数a,bは、により求められる。

以上の係数a,bを求める演算が係数演算装置23の機能
であり、上記係数a,bをもとに、処理回路11の出力を上
記（５）式に基づいて補正することによって、正しい距
離信号が得られるものである。また、上記の係数a,bを
記憶することによって、以後は係数a,bの演算を必要と
せずに正しい距離信号を得ることができる。

次に、上記係数a,bを求めて記憶する手順について第
８図に示すフローチャートにより説明する。まず、テス
トモードとするために、係数演算装置23をカメラに接続
し、処理回路11の出力を加工せずに係数演算装置23に取
込むためにａ＝1,b＝０を記憶装置21で記憶する。ここ
で、被写体距離l₁について測距し、その結果、ｘ′₁を
係数演算装置23で保持し、続いて、被写体距離l₂で測距
して、その結果、ｘ′₂と、上記ｘ′₁から前記のように
して係数a,bを求め、記憶装置21で記憶する。以後は通
常の撮影モードとして処理回路11の出力を常に演算装置
20で上記の演算された係数a,bに基づいて補正し、出力
することによって常に正しい距離信号が得られる。

なお、以上の説明では、係数演算装置23をカメラ本体
外に設けたが、この限りではなく、カメラ本体内にあっ
てもよく、また、演算装置20に含まれていてテストモー
ドにしたときのみ作動するようにしてもよい。

また、上記実施例は、第３図の三角測距式の距離検出
装置に適用したものについて説明したが、第４図のTTL
式の距離検出装置にも、あるいは、第２図のアクティブ
方式の距離検出装置にも適用できる。また、上記実施例
は、被写体距離２点で測距して係数a,bを求めたが、距
離と測距出力の関数の係数であるA,Bのうち、いずれか
一方にほとんど誤差がなければ、測定は１点でもよい。
すなわち、上記（４）式において、Ａ′＝Ａであれば、
（５）式に相当する処理回路11の出力を理論値に戻す演
算式は、ｘ＝ｘ′＋Ｂ−Ｂ＝ｘ′＋ｂ……（８）であり、距離l₁における出力ｘ′₁を求めれば、ｂ＝Ｂ−Ｂ′＝x₁−ｘ′₁ により補正係数ｂが求まる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、距離信号出力手段
によって異なる演算係数を測距出力に基づいて求めて記
憶し、このあとこの係数を用いて演算し誤差のない測距
値を得るようにしているので、何等の調整作業を行なう
必要がなく、カメラ等の組立て後の調整工数の低減およ
び調整に伴う誤差の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す距離検出装置の要部
のブロック図、第２図は、本発明に適用される距離検出装置の一例の概
略図、第３図は、本発明に適用される距離検出装置の他の例の
概略図、第４図は、本発明に適用される距離検出装置のさらに他
の例の概略図、第５図（Ａ），（Ｂ）は、上記第３図に示した距離検出
装置における２つの受光素子の出力パターン図、第６図は、ずらし量に対する像の一致度を求める線図、第７図は、本発明装置によって補正される測距演算値を
説明するための線図、第８図は、上記第１図に示した距離検出装置の動作を説
明するフローチャート、第９図は、距離の逆数に対する測距出力の理論値と実際
値とを示す線図である。 6,12,16……距離信号出力装置（距離信号出力手段） 20……演算装置（演算手段） 21……記憶装置（記憶手段） 23……係数演算装置（演算手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 7/32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体までの距離ｌに対する距離信号ｘ
を、理論上はｘ＝A/l＋Ｂ（A,Bは定数）の形で出力し、誤差を含むことによる実測値として距離
信号ｘ′をｘ′＝Ａ′/l＋Ｂ′ （Ａ′,B′は定数）の形で出力する距離信号出力手段と、上記理論値と実測値との差に基づいて求められる補正係
数a,bと、上記補正係数a,bを記憶する記憶手段と、上記補正係数a,bと誤差を含んだ距離信号ｘ′とから正
しい距離信号ｘをｘ＝ax′＋ｂの形で求める距離演算手段と、を具備したことを特徴とするカメラの距離検出装置。
【請求項２】被写体までの距離ｌに対する距離信号ｘ
を、理論上はｘ＝A/l＋Ｂ（A,Bは定数）の形で出力し、誤差を含むことによる実測値として距離
信号ｘ′をｘ′＝Ａ′/l＋Ｂ′ （Ａ′,B′は定数）の形で出力する距離信号出力手段と、第１の被写体距離l₁に対する距離信号x₁、x₁′と、第２
の被写体距離l₂に対する距離信号x₂、x₂′とから補正係
数a,bを求める係数演算手段と、上記補正係数a,bを記憶する記憶手段と、上記補正係数a,bと誤差を含んだ距離信号ｘ′とから正
しい距離信号ｘをｘ＝ax′＋ｂの形で求める距離演算手段と、からなり、上記距離信号出力手段と記憶手段と距離演算
手段とをカメラ本体に内蔵し、係数演算手段を、このカ
メラ本体外の調整器に内蔵したことを特徴とする距離検
出装置。