JPH095618A

JPH095618A - 測距装置

Info

Publication number: JPH095618A
Application number: JP15321295A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeda; 浩武田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】カメラでのレイアウトの自由度を向上させる
と共に、被写体の表面形状あるいは赤外線ビームの欠け
等によって測距誤差が生じない測距装置を得る。【構成】被写体３に向けて光を投光する投光手段Ｃ
と、投光手段Ｃによる光の反射光を受光するために一定
の基線長を隔てて配置された第１の受光手段Ａと、第１
の受光手段Ａが配置された基線長方向の異なる位置に配
置された第２の受光手段Ｂとを有する投光式の測距装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンパクトカメラ等に
適用されるに適用される測距装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンパクト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
ムを発光し、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】このような、アクティブ方式の測距装置の
例を図６に示す。図６において、被写体２３と向かい合
う位置には投光レンズ２２が配置されている。投光レン
ズ２の後方には寸法ｆだけ離間して投光素子２１が配置
されており、投光レンズ２２と投光素子２１とで投光手
段が構成されている。投光手段と隣接する位置には受光
手段が配置されている。受光手段は、受光レンズ２５と
受光素子２４とから構成されており、受光素子２４は受
光レンズ２５の後方に寸法ｆだけ離間して配置されてい
る。また、受光レンズ２５は投光レンズ２１と隣接する
位置に配置されており、受光レンズ２５と投光レンズ２
１は互いに基線長ｄをもって離間している。

【０００４】投光素子２１からは投光レンズ２２を介し
て被写体２３に対して赤外線ビームが投光される。赤外
線ビームは完全な点ではなく２θの角度で広がるため、
被写体２３のＰＬ〜ＰＲの範囲に赤外線が投光される。
被写体２３に投光された赤外線ビームは、一定の角度を
もって反射し、受光レンズ２５を介して受光素子２４に
入射し、受光素子２４の受光面に結像される。

【０００５】以上のような構成の測距装置において、投
光レンズ２２から投光される赤外線ビームは２θの角度
で広がって被写体２３に対して投光される。しかし、被
写体３がフラットで充分に大きければ赤外線ビームの広
がり角度は考慮する必要はなく、重心位置のみ考えれば
よい。従って、被写体２３が投光レンズ２２からＬＣだ
け離間した距離にあると、受光素子２４での無限遠∞を
基準とした変位量ＸＣは、ＸＣ＝（ｆ・ｄ）／ＬＣの関
係が成立し、変位量ＸＣ、寸法ｄ、寸法ｆから被写体２
３から投光レンズ２２までの距離であるＬＣが導き出さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、投光レンズ２
２から赤外線ビームは２θの角度で広がって投光される
ため、被写体２３の大きさが充分でないと、図７（ａ）
（ｂ）に示すように被写体３に投光される赤外線ビーム
が欠け、反射される赤外線ビームの重心位置がＰＬから
ＰＲまでの範囲で変化する。このため、受光素子２４で
の無限遠∞を基準とした変位量に誤差が生じ、ＸＲから
ＸＬまでの範囲で変化してしまう。この誤差を含んだ変
化量はそのまま処理回路に入力されるため、実際の被写
体２３と投光レンズ２２の距離がＬＣであっても、算出
されるオートフォーカスデータはＬＲからＬＬまでの範
囲でばらついていた。

【０００７】以上のような赤外線ビームが欠けることに
よって測距誤差が生じるのを解消した測距装置の例とし
て、特開昭５５−１１９００６号公報、特開平１−２１
７４２５号公報記載のものが提案されている。このよう
な測距装置では、投光素子を挟んで両側に受光素子が配
置されており、これら２つの受光素子で得られる変位量
の平均値から得られる値をオートフォーカスに用いてい
る。

【０００８】しかし、投光素子を挟んで両側に受光素子
を配置した方式では、測距誤差は減少するが、投光素子
や受光素子が配置される位置が決まってしまうので、カ
メラに対して投光素子や受光素子を自由に配置すること
が困難となっている。また、上記方式は、被写体が平面
状のものに限って有効であり、凹凸のある人間の顔、若
しくは、円筒状のもの等では、正確な測距が不可能であ
った。

【０００９】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、カメラ上での部品レイ
アウトの自由度を向上させると共に、被写体の表面形状
あるいは赤外線ビームの欠け等によって測距誤差が生じ
ない測距装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被写体に向けて光を投光する投光手段と、投光手段によ
る光の反射光を受光するために一定の基線長を隔てて配
置された第１の受光手段と、第１の受光手段が配置され
た基線長方向の異なる位置に配置された第２の受光手段
とを有することを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、第１と第２の受光
手段が、投光手段に対して同一方向に配置されているこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、第１と第２の受光
手段を構成する受光素子はＰＳＤと２分割ＳＰＤであ
り、投光手段から各々の受光手段への基線長により、基
線長の長い受光素子の受光手段はＰＳＤ、基線長の短い
受光素子の受光手段は２分割ＳＰＤを使用することを特
徴とする。

【００１３】

【作用】投光手段より被写体に投光された赤外線ビーム
が、被写体の形状等に影響を受け重心位置にずれを生じ
ても、投光手段の基線長方向に２つの受光手段が配置さ
れているため、２つの受光手段の出力に基づいて所定の
演算を実行することにより、ずれた重心位置から正確な
重心の情報が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明にかかる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
ラは上部にファインダー１０を有しており、ファインダ
ー１０の左側には投光手段Ｃの一部である投光レンズ１
が配置されている。また、ファインダー１０の右側に
は、第１の受光手段Ａの一部である受光レンズ５ａと、
第２の受光手段Ｂの一部である受光レンズ５ｂが配置さ
れている。受光レンズ５ａの右側にはストロボ１２が配
置されており、ファインダー１０及び受光レンズ５ｂの
下側には撮影レンズ１１が配置されている。なお、投光
手段と第１の受光手段Ａ、第２の受光手段Ｂによりオー
トフォーカスに用いられる測距装置が構成されている。

【００１５】次に、上記測距装置の構成についてより具
体的に説明する。図２において、投光手段Ｃは、投光レ
ンズ２と、投光レンズ２の後方に寸法ｆだけ離間して配
置された投光素子１とから構成されている。投光手段Ｃ
から基線長ｄＡだけ離間した箇所には第１の受光手段Ａ
が配置されている。同じく、投光手段Ｃから基線長方向
に、かつ、上記基線長ｄＡとは異なる位置であって基線
長ｄＢだけ離間した位置には第２の受光手段Ｂが配置さ
れている。寸法ｄＡと寸法ｄＢを比較すると、ｄＢより
もｄＡの寸法が大きいため、第１の受光手段Ａに比べて
第２の受光手段Ｂの方が、投光手段Ｃ寄りの配置となっ
ている。このため、右側から投光手段Ｃ、第２の受光手
段Ｂ、第１の受光手段Ａが順に並んだような形態となっ
ている。

【００１６】第１の受光手段Ａは受光レンズ５ａと、受
光レンズ５ａの後方にｆだけ離間して配置された受光素
子４ａとから構成されている。また、第２の受光手段Ｂ
も受光レンズ５ｂと、受光レンズ５ｂの後方にｆだけ離
間して配置された受光素子４ｂとから構成されている。

【００１７】図３に示すように、投光素子１はＬＥＤ駆
動回路１７に接続されている。また、受光素子４ａ、４
ｂは、ＡＦＩＣ１５に接続されている。ＡＦＩＣ１５
は、処理回路１３と、処理回路１４と、処理回路１３、
１４を作動させるための図示しない定電圧電源とから構
成されている。受光素子４ａは処理回路１３に、受光素
子４ｂは処理回路１４にそれぞれ接続されている。ま
た、ＡＦＩＣ１５とＬＥＤ駆動回路１７とが接続されて
おり、ＡＦＩＣ１５によって、投光手段Ｃにおける赤外
線ビームの発光タイミングの制御等がなされる。さら
に、処理回路１３、１４はＡＦＩＣ１５外部のＣＰＵ１
６と接続されている。

【００１８】受光素子４ａが赤外線ビームを受光する
と、受光素子４ａから処理回路１３に対して信号電流が
出力される。処理回路１３内では受光素子４ａより入力
される信号電流によって赤外線ビームの変位量信号が得
られる。また、受光素子４ｂが赤外線ビームを受光する
と、受光素子４ｂから処理回路１４に対して信号電流が
出力される。処理回路１４内でも受光素子４ｂより入力
される信号電流によって赤外線ビームの変位量信号が得
られる。さらに、処理回路１３、１４からＣＰＵ１６に
対して変位量信号が出力され、ＣＰＵ１６ではこの変位
量信号によって、次に説明するような演算処理を行うこ
とにより、赤外線ビームの本来の重心位置を求める。ま
た、ＣＰＵ１６は、図示しないレンズのフォーカス駆動
やシャッターシーケンス制御等にも用いられる。

【００１９】図２において、投光素子１からは、投光レ
ンズ２を介し、被写体３に対して赤外線ビームが投光さ
れる。赤外線ビームは被写体３で反射されて反射光とな
り、この反射光は受光レンズ５ａ、５ｂを介して受光素
子４ａ、４ｂに入射する。被写体３は投光レンズ２から
Ｌだけ離間しているとして、被写体３における赤外線ビ
ームの本来の重心位置ＰＣを、受光素子４ａ、４ｂで測
距すると、受光素子４ａにおける無限遠∞からの入射光
位置を基準とした変位量ＸＡは、ＸＡ＝（ｆ・ｄＡ）／Ｌ．．．（１）受光素子４ｂにおける無限遠∞からの入射光位置を基準
とした変位量ＸＢは、ＸＢ＝（ｆ・ｄＢ）／Ｌ．．．（２）となる。ここで、被写体３の大きさや表面形状などによ
って、赤外線ビームの真の重心位置がＰＣからＺだけ右
にずれてＰＲとなっている場合、受光素子４ａ、４ｂで
変位量を測距すると、受光素子４ａにおける無限遠∞か
らの入射光位置を基準とした変位量ＸＡ’は、ＸＡ’＝｛ｆ・（ｄＡ＋Ｚ）｝／Ｌ．．．（３）受光素子４ｂにおける無限遠∞の入射光位置を基準とし
た変位量ＸＢ’は、ＸＢ’＝｛ｆ・（ｄＢ＋Ｚ）｝／Ｌ．．．（４）となる。次に、ＸＡとＸＡ’、ＸＢとＸＢ’の差をそれ
ぞれ求めると、（３）−（１）で、ＸＡ’− ＸＡ＝ｆ・Ｚ／Ｌ．．．（５）（４）−（２）で、ＸＢ’− ＸＢ＝ｆ・Ｚ／Ｌ．．．（６）となる

【００２０】ここで、第１の受光手段４ａ、第２の受光
手段４ｂの本来の基線長ｄＡ、ｄＢはわかっているの
で、ｄＢ＝ｋ・ｄＡ（ｋ≠１）とし、これを（２）の
式に代入すると、ＸＢ＝｛ｆ・（ｋ・ｄＡ）｝／Ｌ＝ｋ・（ｆ・ｄＡ）／Ｌ＝ｋ・ＸＡ．．．（７）となる。

【００２１】また、（５）（６）の式よりＸＡ’− ＸＡ＝ＸＢ’− ＸＢ．．．（８）が成立する。（８）の式に（７）のＸＢ＝ｋ・ＸＡを代
入してＸＡについて解くと、ＸＡ＝｛１／（１−ｋ）｝・（ＸＡ’−ＸＢ’）．．．（９）となる。

【００２２】上記（９）の式は、赤外線ビームの重心位
置が異なったために誤差を含んだ変位量ＸＡ’ＸＢ’か
ら、本来の赤外線ビームの重心位置ＰＣにおける変位量
ＸＡが求められることを示している。従って、被写体３
の形状が平面状ではなく凹凸状や円筒状であったり、あ
るいは、被写体３に投光された後、反射される赤外線ビ
ームに欠けが生じたりしても、被写体３の真の重心位置
ＰＣを得ることができ、被写体３と投光レンズ２の間の
距離Ｌを正確に測距することができる。また、第１と第
２の受光手段Ａ、Ｂが、投光手段に対して同一方向に配
置されているため、受光素子４ａ、４ｂは互いに近づけ
て配置することができ、微弱な２つの受光素子からの信
号を近い距離で処理することができる。

【００２３】また、第１の受光手段Ａと第２の受光手段
Ｂは、投光手段Ｃを中心として対称となるように配置す
る必要はなく、投光手段Ｃの基線長方向の異なる位置に
配置されていればよい。このため、カメラ上に自由にレ
イアウトすることができる。例えば、図４に示すよう
に、カメラの下側に投光手段Ｃを配設すると共に、投光
手段の上方に第１の受光手段Ａと第２の受光手段Ｂを上
下に並べて配置してもよい。あるいは、図５に示すよう
に、レンズ１１の左側に投光手段Ｃを配置し、レンズ１
１の右側に第１の受光手段Ａと第２の受光手段Ｂを配置
するようにしてもよい。さらに、図示しないが、投光手
段を中心としてその両側に基線長を変えて、それぞれ第
１の受光手段Ａと、第２の受光手段Ｂをそれぞれ配置す
るようにしてもよい。

【００２４】さらに、受光素子４ａ、４ｂは投光素子１
を中心として対称となるような配置ではなく、基線長方
向に互いに基線長を異ならせることによって配置されて
いため、配置される基線長により必要な受光長も変わ
る。このため、基線長の長い方（ｄＡ側）の受光素子４
ａにＰＳＤ、基線長の短い方（ｄＢ側）の受光素子４ｂ
に２分割ＳＰＤを使用するように構成してよい。また、
上記実施例では、受光素子４ａ、４ｂのそれぞれに対し
てそれぞれ別の処理回路１３、１４を備えているが、２
つの処理回路１３、１４を１つにし、入力を切り換える
ことによって受光素子４ａ、４ｂの変位量を算出するよ
うに構成してもよい。

【００２５】なお、上記実施例では、赤外線ビームの重
心が右側にずれた場合についてのみ説明したが、左にず
れた場合も（３）（４）の式のＺの値の正負が逆転する
のみであるため、なんら問題は無い。このように赤外線
ビームの重心が右側にずれた場合も（９）の式が成立
し、被写体３の正確な重心が算出され、被写体３と投光
レンズ２の距離Ｌが正確に測距される。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、被写体に向けて光を投
光する投光手段と、投光手段による光の反射光を受光す
るために一定の基線長を隔てて配置された第１の受光手
段と、第１の受光手段が配置された基線長方向の異なる
位置に配置された第２の受光手段とを有しているため、
被写体の表面形状等の影響などで赤外線ビームの重心に
ずれが生じていたとしても、誤差を取り除いて正確な被
写体の重心を得ることができ、投光手段から被写体まで
の距離を正確に測距する事が可能となる。また、第１と
第２の受光手段が同一方向に配置されるため、第１と第
２の受光手段近づけて配置することができ、この結果、
２つの受光素子からの信号を近い距離で処理することが
可能となる。さらに、第１の受光手段と第２の受光手段
は、基線長が互いに異なるため、同一の受光素子を使用
する必要はなく、基線長の短い方に配置された受光手段
では赤外線ビームの移動量が少ないので２分割ＳＰＤを
用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる測距装置のカメラへの配置の実
施例を示す正面図。

【図２】本発明にかかる測距装置の実施例を示す概略
図。

【図３】同上測距装置の実施例を示す回路図。

【図４】同上測距装置のカメラへの配置の別の実施例を
示す正面図。

【図５】同上測距装置のカメラへの配置のさらに別の実
施例を示す正面図。

【図６】従来の測距装置の例を示す概略図。

【図７】測距装置において被写体と赤外線ビームの関係
を示す略図。

【符号の説明】

３被写体Ａ第１の受光手段Ｂ第２の受光手段Ｃ投光手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体に向けて光を投光する投光手段
と、上記投光手段による光の反射光を受光するために一定の
基線長を隔てて配置された第１の受光手段と、上記第１の受光手段が配置された基線長方向の異なる位
置に配置された第２の受光手段とを有することを特徴と
する投光式の測距装置。
【請求項２】上記第１と第２の受光手段が、上記投光
手段に対して同一方向に配置されていることを特徴とす
る請求項１記載の測距装置。
【請求項３】上記第１と第２の受光手段を構成する受
光素子はＰＳＤと２分割ＳＰＤであり、上記投光手段か
ら各々の受光手段への基線長により、基線長の長い受光
素子の受光手段はＰＳＤ、基線長の短い受光素子の受光
手段は２分割ＳＰＤを使用することを特徴とする請求項
１記載の測距装置。