JPH0915489A - カメラ等の測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な形状の発光素子を必要とせず、しか
も、撮影方向に関係なくスポット欠け現象による測距結
果を正しく補正することが可能なカメラ等の測距装置を
得る。 【構成】 投光素子３と投光レンズ２５からなる投光手
段、受光素子４と受光レンズ２４からなる受光手段とを
備え、被写体３０に向けて光を投射し、その反射光の受
光素子２５上の像の位置から距離を求めるカメラ等の測
距装置。受光素子２５は、２次元の素子であり、２つの
出力端子対より得られる出力信号を処理してそれぞれの
測距結果を求める演算手段１５、１６を備え、通常撮影
時のカメラの水平方向と基線長方向Ｇが角度をなすよう
に配置されている。警告装置やカメラの回転角が得られ
る回転角検出装置を併用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等に適用される
測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカメラ等のオートフォーカスは、
カメラから被写体までの距離を測距装置によって測定
し、その結果をもとにして投影レンズをピントの合う位
置まで移動することによってなされる。このようなオー
トフォーカスに用いられる測距装置としては、外部照明
による被写体面の輝度とコントラストによって測距され
るパッシブ方式と、被写体に向けて赤外線ビームを投射
し、その反射光を位置検出ダイオード等の受光素子で受
光し、その出力電流から三角測量の原理で測距するアク
ティブ方式がある。パッシブ方式の測距装置に比べてア
クティブ方式の測距装置の方は、被写体の輝度の影響を
受けず、暗黒下でも測定が可能という利点がある。

【０００３】しかし、アクティブ方式の測距装置では、
被写体の大きさの影響を受けやすいという問題点があっ
た。即ち、撮影される被写体が充分な大きさを有してい
ないと、被写体から反射して受光素子で受光されるスポ
ット光の形状に欠けが生じてしまう。スポット光に欠け
が生じると、スポット光の重心位置にずれが生じ、正し
い測距結果を得ることができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなスポット
欠けを解消した測距装置として、特開平６−１４８５１
４号公報記載の測距装置が知られている。この公報記載
の測距装置では、細長く、長手方向が斜め状となった発
光部を有するＩＲＥＤ（投光用赤外発光ダイオードと、
４つの出力端子を有する２次元ＰＳＤ（位置検出素子）
が用いられており、細長いスポット光の一部が欠けた場
合に、２次元ＰＳＤの４つの出力端子から得られる信号
により、測距結果を補正するような構成となっている。

【０００５】遠距離の測距精度を向上させるにはより強
い出力を必要とするが、上記公報記載の測距装置に用い
られる細長いスポット形状のＩＲＥＤでは強い出力を得
るのが困難であった。また、ＩＲＥＤは、細長く、しか
も、長手方向が斜め状となった発光部を有する特殊なも
のであるため、部品費の高騰を招いていた。

【０００６】さらに、スポット欠けを解消した測距装置
として、特開平６−１６４５５２号公報記載の測距装置
が知られている。このような測距装置では、スポット欠
けによる誤測距を防止するために、非対象な形状のスポ
ットを使用して３連の受光素子によりスポット欠け方向
とスポット欠け量を求めて、ＰＳＤによる測距値を補正
するような構成となっている。このような構成の測距装
置でも、非対称な形状、即ち、特殊な発光素子を必要と
するため、部品費の高騰等を招いている。

【０００７】さらに、カメラでの撮影では、縦向きに撮
る場合と横向きに撮る場合あるが、上記従来例では何れ
も、縦向きでの撮影は考慮されておらず、このため、縦
向きに撮影しスポット欠け現象等が生じた場合、誤った
補正がなされる可能性がある。また、判定手段がスポッ
ト欠け現象であると判定した場合に、警告を表示する警
告手段を備えてよい。

【０００８】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、特殊な形状の発光素子
を必要とせず、しかも、撮影方向に関係なくスポット欠
け現象による測距結果を正しく補正することが可能なカ
メラ等の測距装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために本発明は、投光素子と投光レンズからなる投
光手段、受光素子と受光レンズからなる受光手段とを備
え、被写体に向けて光を投射し、その反射光の受光素子
上の像の位置から距離を求めるカメラ等の測距装置であ
って、受光素子は、２次元の素子であり、２つの出力端
子対より得られる出力信号を処理してそれぞれの測距結
果を求める演算手段を備え、通常、撮影時のカメラの水
平方向と基線長方向が角度をなすように配置されている
ことを特徴とする。２つの出力端子対より得られる２つ
の測定結果を演算処理し、スポット欠け現象か否かを判
定する判定手段と、判定手段に用いられる判定基準値を
記憶する記憶手段とを備えてもよい。さらに判定手段が
スポット欠け現象であると判定した場合に、２つの測距
結果より得られる距離のうち、遠い距離にピント位置を
合わせるようにしてよい。さらに、判定手段がスポット
欠け現象でないと判定した場合に、２つの測距結果を何
れも利用してピント位置を合わせるようにしてよい。さ
らに、判定手段がスポット欠け現象であると判定した場
合に、２つの測距結果のうちスポット欠け現象の起きに
くい方の測距結果を選択するようにしてよい。さらに、
撮影時のカメラの回転角を検知する手段を有するように
してよい。さらに、判定手段がスポット欠け現象である
と判定した場合に、カメラの回転角に応じて警告を表示
する警告手段を備えるようにしてよい。さらに、回転角
に応じて、スポット欠け現象の影響を受けにくい方の測
距結果を選択するようにしてよい。さらに、判定手段が
スポット欠け現象であると判定した場合に、その回転角
に応じてスポット欠け現象が生じなかった場合の測距結
果を推定するようにしてよい。

【００１０】

【作用】２次元の受光素子を用いることにより２つの測
距結果が得られ、この２つの測距結果に基づいてスポッ
ト欠けの警告や、誤った測距結果の補正を行うことがで
きる。また、角度検出手段を設けることにより撮影時の
カメラの回転角度を求めることができ、カメラの回転角
度に応じた測距結果の補正を行うことができる

【００１１】

【実施例】以下、本発明にかかるカメラ等の測距装置の
実施例について図面を参照しながら説明する。図１にお
いて、カメラ１は中央に撮影用レンズ２を有している。
また、カメラ１の左上側の位置には投光素子３が配置さ
れており、投光素子３の基線長方向Ｇで、しかも、カメ
ラ１の右下側の位置には四角形状の受光素子４が配置さ
れている。なお、基線長方向Ｇと水平方向Ｆは平行では
なく、基線長方向Ｇは水平方向Ｆに対して角度θをなし
ている。

【００１２】次に、上記投光素子３と上記受光素子４と
から構成される測距装置について説明する。図２におい
て、図示しない被写体に対して光を投光する投光素子３
は、投光回路２１と接続されており、投光回路２１はＣ
ＰＵ２０と接続されている。ＣＰＵ２０は投光回路２１
の動作を制御し、投光回路２１によって投光素子３が駆
動される。

【００１３】また、被写体からの反射光が投影される受
光素子４は、２次元の素子であり、４つの出力端子４
ａ、４ｂ，４ｃ、４ｄを有している。出力端子４ａと出
力端子４ｃで一組の出力端子対が、また、出力端子４ｂ
と出力端子４ｄで別の一組の出力端子対が構成されてい
る。出力端子４ａはＩ／Ｖ（電流／電圧）変換回路１４
に、出力端子４ｂはＩ／Ｖ変換回路１２に、出力端子４
ｃはＩ／Ｖ変換回路１１に、出力端子４ｄはＩ／Ｖ変換
回路１３にそれぞれ接続されている。Ｉ／Ｖ変換回路１
１はアナログスイッチ５を介して加算回路９に接続され
ている。Ｉ／Ｖ変換回路１２はアナログスイッチ６を介
して加算回路１０に接続されている。アナログスイッチ
６と加算回路１０の間には接続部１８が形成されてお
り、この接続部１８には演算回路１６が接続されてい
る。さらに、Ｉ／Ｖ変換回路１３はアナログスイッチ７
を介して加算回路９に接続されている。アナログスイッ
チ７と加算回路９の間には接続部１７が形成されてお
り、この接続部１７には演算回路１５が接続されてい
る。さらに、Ｉ／Ｖ変換回路１４はアナログスイッチ８
を介して加算回路１０に接続されている。

【００１４】加算回路９は演算回路１５に、加算回路１
０は演算回路１６に接続されている。また、演算回路１
５、１６は、ＣＰＵ２０に接続され、演算回路１５、１
６の演算結果がＣＰＵ２０に入力されるような構成とな
っている。ＣＰＵ２０はアナログスイッチ５、６、７、
８と接続されており、一定の条件に従ってＣＰＵ２０は
アナログスイッチ５、６、７、８をオン、オフできるよ
うになっている。ＣＰＵ２０には警告装置２３、回転角
検出装置２２が接続されている。

【００１５】ＣＰＵ２０が投光回路２１を駆動すると、
投光素子３が発光し、投光素子３から図示しない被写体
に対して光が照射される。投光素子３から被写体に対し
て照射された光は、被写体で反射して反射光となり、受
光素子４で受光されるとともに、受光素子４上に像を結
ぶ。この像の位置に応じて出力端子４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄから電流が出力される。像のＸ方向の位置に応じた
電流は出力端子４ａ、４ｂから電流Ｉｘ１、Ｉｘ２とし
て出力され、像のＹ方向の位置に応じた電流は出力端子
４ｃ、４ｄから電流Ｉｙ１、Ｉｙ２として出力される。

【００１６】電流Ｉｘ１、Ｉｘ２はＩ／Ｖ変換回路１
４、１２で電圧ｋＩｘ１、ｋＩｘ２に変換される。ま
た、電流Ｉｙ１、Ｉｙ２もＩ／Ｖ変換回路１１、１３で
電圧ｋＩｙ１、ｋＩｙ２に変換される。電圧ｋＩｘ１、
ｋＩｘ２は加算回路１０で加算処理されてｋ（Ｉｘ１＋
Ｉｘ２）が得られると共に、演算回路１６で、 Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２） ．．．（１） が得られ、加算回路１０と演算回路１６の演算結果はＣ
ＰＵ２０に入力される。また、電圧ｋＩｙ１、ｋＩｙ２
も加算回路９で加算処理されてｋ（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）が
得られると共に、演算回路１５で、 Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２） ．．．（２） が得られ、これら加算回路９と演算回路１５の演算結果
はＣＰＵ２０に入力される。

【００１７】以上のような構成の測距装置と被写体は、
図３に示すような関係となっている。図３において、投
光レンズ２５と投光素子３とからなる投光手段に対し
て、受光レンズ２４と受光素子４とからなる受光手段
は、基線長方向に配置されており、しかも、投光素子３
と受光素子４は基線長Ｂをもって離間している。なお、
受光素子４は計４個の出力端子を有を有しているが、図
３には、そのうち２個の出力端子４ａ、４ｂのみ記され
ている。受光素子４に結像された像の位置に基づき、出
力端子４ａからは電流Ｉｘ１が、出力端子４ｂからは電
流Ｉｘ２がそれぞれ出力される。さらに、受光素子４の
幅寸法は一定でＣとなっており、受光素子４での無限遠
∞からの反射光の受光位置を基準とした変位量はａとな
っている。さらに、受光素子４の左端から無限遠∞から
反射光の受光位置までの寸法はａ０となっている。三角
測距により被写体３０までの距離Ｌは Ｌ＝Ｂ・ｆ／ａ ．．．（３） となる。また、受光素子４での無限遠∞を基準とした変
位量ａは、 ａ＝｛Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）｝・ｃ−ａ０ ．．．（４） と導き出される。上記式（４）から、受光素子３に結像
される反射光の位置は、式（１）の演算結果に比例して
いることが理解できる。また、式（４）によって算出さ
れる変位量ａの値を式（３）に代入することにより被写
体３０までの距離Ｌが算出される。

【００１８】図４に示すように、被写体からの反射光に
スポット欠け等が起きない場合、受光素子４に結像され
る反射光の像２６は、図示しない投光素子３の基線長方
向の線Ｇ上を移動する。図１に示すカメラでは、被写体
側から見て投光素子３は受光素子４よりも左上側に配置
されているため、像２６の位置が左上側にあると被写体
は遠くに位置しており、像２６の位置が右下側にあると
被写体は近くに位置していることになる。

【００１９】図５（ａ）に示すように、投光素子から被
写体に対して光を投光した際に、投光した光が完全に被
写体に当たり、スポット欠けが生じていないとすると、
図６に示すように受光素子４には円形状の像２６が結像
される。像２６の重心２６ａは基線長方向の線２７上に
位置しており、しかも、無限遠∞からの受光位置を基準
としてＸ軸方向にｘ、Ｙ軸方向にｙだけ変位した位置に
存在している。像２６の重心の変位量ｘ、ｙはそれぞれ ｘ＝｛Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）｝・ｃ−ａ０ ．．．（５） ｙ＝｛Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）｝・ｃ−ｂ０ ．．．（６） となる。

【００２０】さらに、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように
スポット欠けが生じていると、図７、図８に示すよう
に、受光素子４には半円形状の像２６が結像される。図
５（ｂ）に示すようなスポット欠けが生じると、図７に
示すような半円形状の像２６の重心２６ａ’は、右側へ
移動し、その重心位置は実際の重心位置２６ａよりもか
なりずれた位置となる。また、図５（ｃ）に示すような
スポット欠けが生じると、図８に示すような半円形状の
像２６の重心２６ａ’は、左側へ移動し、その重心位置
は実際の重心位置２６ａよりもかなりずれた位置とな
る。そこで、スポット欠けが生じているか否かを判定す
るには、上記式（５）、式（６）で変位量ｘ、ｙを算出
し、この２つの差△ｚをとると、 となり、スポット欠けが生じていなければｘ＝ｙが成立
し、△ｚ＝０となる。但し、ノイズ等による僅かな誤差
や問題にならないほど小さなスポット欠けもありうるの
で、ｚ０なる定数を記憶装置に記憶させておき、測距動
作の度に△ｚを演算し、△ｚ＞ｚ０の場合にスポット欠
けが生じていると判断して、図２に示す警告装置２３を
起動するなどすればよい。

【００２１】また、受光素子４は２次元タイプであるた
め、２つの出力端子対により、２つの測距結果が得られ
る。 Ｌｘ＝Ｂ・ｆ／ａｘ ．．．（９） ａｘ＝ｘ／ｃｏｓθ ＝［｛Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）｝・ｃ−ａ０］／ｃｏｓθ ．．．（１０） Ｌｙ＝Ｂ・ｆ／ａｙ ．．．（１１） ａｙ＝ｙ／ｓｉｎθ ＝［｛Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）｝・ｃ−ｂ０］／ｓｉｎθ ．．．（１２） 上記ＬｘとＬｙを比較することにより、どちらが被写体
まで離れているかどうかを判断でき、遠く離れている方
の測距結果を選択することができる。遠く離れている方
の測距結果を選択するのは、一般的にピントのずれた写
真では、前よりも後ろにずれた方がピントのずれを目立
たなくすることができるため、遠距離の測距結果を用い
た方が比較的によい写真を得ることができるからであ
る。

【００２２】また、スポット欠けが生じない場合、即
ち、△ｚ＜ｚ０の場合は、式（９）（１１）の２つの測
距結果Ｌｘ、Ｌｙの何れも測距結果として採用すること
ができる。また、Ｌ＝（Ｌｘ＋Ｌｙ）／２とし、２つの
測距結果の平均をとって測距結果とすることもできる。

【００２３】次に、カメラが一定角度傾けられて撮影さ
れる場合について説明する。図９において、カメラが一
定角度傾けられることにより受光素子４も一定の角度傾
いた体勢となっており、基線長方向Ｇと水平方向がなす
角は角度φとなっている。このような状態で受光素子に
結ばれる像にスポット欠けが生じている場合、この像の
重心２６ａ’が得られ、この重心２６ａ’に基づく２つ
の測距結果が得られる。このスポット欠けによる重心２
６ａ’は、常に真の重心２６ａから水平方向にずれた位
置となる。したがって、無限遠での受光位置∞を基準と
した像の重心２６ａ’の変位量と、この重心２６ａ’の
基線長方向から離間した量（△ｘ、△ｙ）を算出するこ
とによりスポット欠けが生じているか否かを判定するこ
とができる。実際には、基準となる定数を記憶装置に記
憶させておき、測距動作の度に、定数と基線長方向から
離間した量を比較することによりスポット欠けが生じて
いるか否かを判定するのが好ましい。この判定結果を用
いて、警告装置を起動して警告表示を行うことも可能で
ある。スポット欠けによってずれた重心２６ａ’を通る
水平な線Ｅと、基線長方向の線Ｇが交わる点が真の重心
２６ａとなるため、この重心２６ａの座標からスポット
欠けが起きなかった場合の測距結果を得ることができ
る。

【００２４】さらに、カメラの回転角を回転角度検出装
置等で検知するようにすることで、２次元の受光素子４
で得られる２つの測距結果のうち、スポット欠けの影響
を受けにくい方を採用することもできる。例えば、記憶
装置に回転角度φ＝４５゜と記憶させておき、φ＞４５
゜の際にはＸ方向の測距結果を選択するように、φ≦４
５゜の際にはＹ方向の測距結果を選択するように構成し
てもよい。

【００２５】さらに、回転角度検出装置ではなく、縦位
置、横位置を検知できる検出装置を使用し、縦位置か横
位置かによって２つの測距装置のうちの１つを選択でき
るようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、受光素子は２次元の素
子であり、しかも、２つの出力端子対より得られる出力
信号を処理してそれぞれの測距結果を求める演算手段を
備えるとともに、通常撮影時のカメラの水平方向と基線
長方向が角度をなすように配置されているため、特殊な
投光素子が不要となり、部品費の低減に寄与することが
可能となる。また、受光素子の２つの出力端子対より得
られる２つの測距結果が、被写体までの距離を算出する
のに用いられるため、より高精度な測距が可能となる。
さらに、スポット欠け現象を判定することができるた
め、警告手段と組み合わせて、ユーザーににスポット欠
け現象を知らせることが可能となる。さらに、カメラの
回転角度検知手段と組合わせることにより、カメラを傾
けた体勢での撮影が可能となるし、スポット欠け現象の
警告や、回転角度に応じた測距位置の補正が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるカメラ等の測距装置の実施例を
示す断面図。

【図２】同上回路図。

【図３】同上カメラ等の測距装置において投光手段と受
光手段の被写体の関係を示す略図。

【図４】同上カメラ等の測距装置において受光素子に結
ばれる像の軌跡を示す平面図。

【図５】同上カメラ等の測距装置において被写体と光の
関係を示す正面図。

【図６】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子
の正面図。

【図７】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子
の正面図。

【図８】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子
の正面図。

【図９】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子
の正面図。

【符号の説明】

３ 投光素子 ４ 受光素子 ４ａ 出力端子 ４ｂ 出力端子 ４ｃ 出力端子 ４ｄ 出力端子 ２４ 受光レンズ ２５ 投光レンズ ３０ 被写体

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光素子と投光レンズからなる投光手
   段、受光素子と受光レンズからなる受光手段を備え、被
   写体に向けて光を投射し、その反射光の受光素子上の像
   の位置から距離を求めるカメラ等の測距装置であって、 上記受光素子は、２次元の素子であり、２つの出力端子
   対より得られる出力信号を処理してそれぞれの測距結果
   を求める演算手段を備え、 通常撮影時のカメラの水平方向と基線長方向が角度をな
   すように配置されていることを特徴とするカメラ等の測
   距装置。
2. 【請求項２】 上記２つの出力端子対より得られる２つ
   の測定結果を演算処理し、スポット欠け現象か否かを判
   定する判定手段と、該判定手段に用いられる判定基準値
   を記憶する記憶手段とを備えていることを特徴とする請
   求項１記載のカメラ等の測距装置。
3. 【請求項３】 上記判定手段がスポット欠け現象である
   と判定した場合に、警告を表示する警告手段を備えてい
   ることを特徴とする請求項２記載のカメラ等の測距装
   置。
4. 【請求項４】 上記判定手段がスポット欠け現象である
   と判定した場合に、２つの測距結果より得られる距離の
   うち、遠い距離にピント位置を合わせるようにしたこと
   を特徴とする請求項２記載のカメラ等の測距装置。
5. 【請求項５】 上記判定手段がスポット欠け現象でない
   と判定した場合に、２つの測距結果を何れも利用してピ
   ント位置を合わせることを特徴とする請求項２記載のカ
   メラ等の測距装置。
6. 【請求項６】 上記判定手段がスポット欠け現象である
   と判定した場合に、２つの測距結果のうちスポット欠け
   現象の起きにくい方の測距結果を選択することを特徴と
   する請求項２記載のカメラ等の測距装置。
7. 【請求項７】 撮影時のカメラの回転角を検知する手段
   を有していることを特徴とする求項２記載のカメラ等の
   測距装置。
8. 【請求項８】 上記判定手段がスポット欠け現象である
   と判定した場合に、カメラの回転角に応じて警告を表示
   する警告手段を備えていることを特徴とする請求項７記
   載のカメラ等の測距装置。
9. 【請求項９】 回転角に応じて、スポット欠け現象の影
   響を受けにくい方の測距結果を選択することを特徴とす
   る請求項７記載のカメラ等の測距装置。
10. 【請求項１０】 上記判定手段がスポット欠け現象であ
    ると判定した場合に、その回転角に応じてスポット欠け
    現象が生じなかった場合の測距結果を推定することを特
    徴とする請求項７記載のカメラ等の測距装置。