JPH1026724A - アクティブ式多点測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】撮影画面内の複数点を測距可能な、小型、か
つ、簡素な構成としたアクティブ方式の測距装置を提供
すること。 【解決手段】光源手段を含む投光系と、受光手段を含む
受光系とを具備したアクティブ式多点測距装置におい
て、上記投光系、もしくは投光系および受光系の光路中
に、ミラー角度設定可能なディジタルマイクロミラー素
子を配し、このディジタルマイクロミラー素子のミラー
角度を制御して測距光束を走査することにより、複数点
の被写体距離を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブ式多点測距装
置、さらに詳しくは、ミラー走査方式のアクティブ式多
点測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影画面内の複数点を測距可能なアクテ
ィブ式の多点測距装置において、（１）複数の測距点に
それぞれ対応した複数の投光素子を用い、それらを順次
発光させることにより複数点の測距を行う技術が知られ
ており、また、特開平６−２４２３６８号公報によれ
ば、（２）投光素子は１系統とし、投光系光路中に設け
た回動可能な一体のミラー部材を機械的に走査しながら
投光することにより、順次複数点の測距を行う技術が開
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（１）の方式では、複数の投光素子が必要であるた
め、装置の製造コスト低減が困難であり、（２）の方式
では、少なくとも回動可能な一体のミラー部材を機械的
に走査するためのミラー駆動機構や、ミラーの可動スペ
ースが必要であるため、装置の小型化、および簡素化が
困難であった。

【０００４】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、小型で、かつ簡素な構成のアクティブ式多点
測距装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係るアクティブ式多点測距装置
は、光源手段を含む投光系と、受光手段を含む受光系と
を具備し、上記投光系、もしくは投光系および受光系
に、ディジタルマイクロミラー素子を用い、上記ディジ
タルマイクロミラー素子の反射角を制御することにより
複数点の距離を検出している。

【０００６】また、請求項２に係るアクティブ式多点測
距装置は、焦点距離可変のカメラ撮影レンズの焦点距離
を検出する手段と、光源手段を含む投光系と、受光手段
を含む受光系とを具備し、上記投光系、もしくは投光系
および受光系に、ディジタルマイクロミラー素子を用
い、少なくとも上記焦点距離検出手段からの検出信号に
基づいて、上記ディジタルマイクロミラー素子の反射角
を制御することにより複数点の被写体距離を検出してい
る。

【０００７】さらに、請求項３に係るアクティブ式多点
測距装置は、光源手段を含み、対象物方向に光束を投射
する投光系と、上記光束による上記対象物からの反射光
束を受光する受光手段を含む受光系と、微細ミラーの集
合体であり、それぞれの反射角が制御可能なディジタル
マイクロミラー素子と、上記ディジタルマイクロミラー
素子を構成するミラーセル群を複数のグループに分け、
それぞれのグループの反射角を制御する制御回路とを具
備し、上記投光系、もしくは投光系および受光系に、上
記ディジタルマイクロミラー素子を配すると共に、上記
制御回路によりディジタルマイクロミラー素子の反射角
を制御することにより、投光光束に所定の重み付けをし
て複数点の距離を検出している。（作用）請求項１に係
るアクティブ式多点測距装置によれば、投光系により光
源手段からの光束を対象物に向けて投射し、受光系によ
り対象物からの反射光束を受光手段に導くようにした装
置において、上記投光系、もしくは投光系および受光系
に、ディジタルマイクロミラー素子を用いて投光光束、
受光光束の少なくともいずれか一方を走査することによ
り複数点の距離を検出する。

【０００８】また、請求項２に係るアクティブ式多点測
距装置によれば、焦点距離可変のカメラ撮影レンズの焦
点距離を検出する手段を有し、投光系により光源手段か
らの光束を対象物に向けて投射し、受光系により対象物
からの反射光束を受光手段に導くようにした装置におい
て、上記投光系、もしくは投光系および受光系に、ディ
ジタルマイクロミラー素子を用いて投光光束、受光光束
の少なくともいずれか一方を走査することにより複数点
の被写体距離を検出する。

【０００９】さらに、請求項３に係るアクティブ式多点
測距装置によれば、投光系により光源手段からの光束を
対象物に向けて投射し、受光系により対象物からの反射
光束を受光手段に導くようにした装置において、上記投
光系、もしくは投光系および受光系に、ディジタルマイ
クロミラー素子およびディジタルマイクロミラーのミラ
ーセル群を複数のグループに分け、それぞれのグループ
の反射角を制御するミラー反射角制御回路を用いて投光
光束、受光光束の少なくともいずれか一方を走査するこ
とにより、投光光束に所定の重み付けをして複数点の距
離を検出する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本実施形態では、ディジタルマイ
クロミラー素子（以下ＤＭＤと略記する）という新規な
素子を用いているため、まず最初に、このＤＭＤについ
て簡単な説明を行う。ＤＭＤは、例えば、雑誌“映像情
報 vol.28 pp49-52, Apr. 1996”、および特開平７−
３０６３６８号公報に記載されているように、微細な可
動ミラーセルの集合体であって、機械的応答速度が速
く、かつ、ミラーの角度制御が電気的に容易に行えるこ
と等によって特徴付けられている。

【００１１】図２（ａ）はＤＭＤの概略構成を示してい
る。上述したとおりＤＭＤは、微細なミラー群が２次元
アレイ状に並んだものであり、その一単位であるミラー
セルは、図２（ｂ）のごとく片持ち梁構造を有し、その
一端の辺に沿った１軸周りにミラー角度が設定できるよ
うになっており、印加電圧を連続的に制御することによ
ってＤＭＤのミラー角度を連続的に設定できることも知
られている。

【００１２】本実施形態では、図３（ａ）に示すよう
に、撮影画面内の３点を測距するアクティブ式測距装置
を示している。この測距装置の投光光束形状は、ＤＭＤ
のミラー群の角度を一律に制御することにより、複数の
測距点にそれぞれ同様の比較的狭いスポット光束を投射
している。図１は、本発明の実施形態のアクティブ式多
点測距装置の概略構成を示している。投光光源である発
光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）１５がＬＥＤ駆
動回路１２に接続され、このＬＥＤ１５からの光束を受
け、反射角を走査するミラーであるＤＭＤ１６がＤＭＤ
制御回路１３に接続されている。また、ＤＭＤ１６によ
り反射された光束を被写体方向に投光するための投光光
学系１８が適宜な位置に配置されている。

【００１３】一方、上記投光による被写体からの反射光
は、適宜な位置に配置された受光光学系１９を介して受
光素子である半導体位置検出素子（以下ＰＳＤと略記す
る）１７の受光面に入射する。ＰＳＤ１７はスポット入
射光束の入射位置に応じた一対の信号を出力する一次元
受光素子、もしくはスポット入射光束の入射位置に応じ
た二対の信号を出力する二次元受光素子である。

【００１４】ＰＳＤ１７の出力信号はＰＳＤ処理回路１
４に入力される。中央処理装置（以下ＣＰＵと略記す
る）１１は、上記ＬＥＤ駆動回路１２、ＤＭＤ制御回路
１３、ＰＳＤ処理回路１４に接続されると共に、カメラ
の撮影光学系２０にも接続されている。斯かる構成にお
いて、ＣＰＵ１１は、ＬＥＤ駆動回路１２を介してＬＥ
Ｄ１５の点灯を制御すると共に、ＤＭＤ制御回路１３を
介してＤＭＤ１６のミラー角度を制御することにより、
投光光束の方向制御を行う。さらに、ＣＰＵ１１は、Ｐ
ＳＤ１７で受光した光束の受光位置情報をＰＳＤ処理回
路１４を介して検出すると共に、ＰＳＤ処理回路１４に
より検出される被写体距離情報に基づいて撮影光学系２
０の焦点調節を行なう。

【００１５】図４は本実施形態のアクティブ式多点測距
装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。ス
テップ（以下、この表記を省略する）＃１１０１で測距
シーケンスを開始して、＃１１０２でＤＭＤ制御回路１
３を介してＤＭＤ１６のミラー反射角を制御し、角度を
Ｐ０（図３（ａ）参照）にする初期化（イニシャライ
ズ）を行う。＃１１０３でＬＥＤ駆動回路１２を駆動し
てＬＥＤ１５を発光させると共に、撮影画面中央位置に
向けて投光し、＃１１０４でＰＳＤ１７による受光を行
う。＃１１０５でＰＳＤ１７の受光信号をＰＳＤ処理回
路１４により処理して、光量分布の重心位置ｘ１を検出
する。

【００１６】＃１１０６でＤＭＤ制御回路１３を制御す
ることによりＤＭＤ１６のミラーを所定角度Ｐ１（図３
（ａ）参照）に駆動する。以下同様にして、＃１１０７
でＬＥＤ１５を投光して、＃１１０８でＰＳＤ１７によ
る受光を行う。＃１１０９でＰＳＤ１７の光量分布の重
心位置ｘ２を検出する。＃１１１０では、上記ＰＳＤ受
光信号の受光重心位置ｘ２を、ＤＭＤの投光時の角度Ｐ
１に応じて補正して補正重心位置ｘ２’を求める。この
重心位置補正処理を行う理由は、被写体が同一距離であ
っても、投光光束の射出角度が異なるとＰＳＤで検出さ
れる光束の重心位置が変化するため、同一距離での重心
位置ずれを補正するためである。

【００１７】＃１１１１でＤＭＤ制御回路１３を駆動し
てＤＭＤ１６のミラーを所定角度Ｐ２（図３（ａ）参
照）に駆動する。＃１１１２でＬＥＤ駆動回路１２を駆
動してＬＥＤ１５を投光し、＃１１１３でＰＳＤ１７に
よる受光を行う。＃１１１４でＰＳＤ１７の光量分布の
重心位置ｘ３を検出する。＃１１１０と同様にして、＃
１１１５で受光重心ｘ３を投光角度Ｐ２に応じて補正し
て補正重心位置ｘ３’を求める。＃１１１６で３点ｘ
１、ｘ２’、ｘ３’の距離情報を算出する。＃１１１７
で本シーケンスを終了する。この後、主要被写体位置を
推定して最終的なレンズ駆動量を決定し、露光動作に移
行するが、これらの動作に関しては本発明の要旨ではな
いので、その詳細説明を省略する。

【００１８】なお、投光手段は、上記ＬＥＤ光源以外に
も例えば、レーザーやキセノン管等の発光手段を用いて
も良く、エネルギー密度の高い発光手段を用いることに
より、測距限界距離を伸ばすことができる。また、本実
施形態では、図３（ａ）に示す３点の測距を行っている
が、３点より多くの点を測距しても良く、例えば、ＤＭ
Ｄのミラー角度を連続的に変化させて、適宜な時点で受
光情報をサンプリングすることにより、ほぼ連続的に多
数の点を測距しても良い。

【００１９】以上説明したように、本実施形態のアクテ
ィブ式多点測距装置によれば、投光系にＤＭＤを用いて
走査投光を行うことにより、従来の一体型ミラーの回動
走査による装置よりも小型で、かつ構成部品点数を減少
することができる。なお、撮影光学系２０が変倍可能な
場合、その焦点距離情報に応じて上記ＤＭＤ１６の角度
設定範囲を変化させても良く、例えば、撮影光学系の焦
点距離値を検出し、それをいくつかの領域に分割し、こ
の領域に応じてミラー角度設定範囲を段階的に変化させ
ることにより、アクティブ測距方式を含む所謂外光式測
距方式において、特に近距離条件で問題となる撮影画角
と測距位置のズレ（測距パララックス）の発生を防ぐこ
とができる。

【００２０】また、例えば、１点スポット測距、１点ワ
イド（投光領域が広い）測距、マルチスポット測距、マ
ルチワイド測距などの測距モードに応じて、ＤＭＤのミ
ラー角度を制御することにより、投光光束の形状を切換
えても良い。さらに、投光系のみならず、受光系にＤＭ
Ｄを用いても良い。即ち、多点測距の場合、焦点検出光
束が複数の異なる方向に投光されるため、仮に、被写体
が同一の距離にあっても、投光方向が異なっていると受
光素子への入射光束の位置が厳密には異なってしまう。
従って、正確な測距を行うためには、投光方向に応じて
受光素子からの位置検出情報を電気的に補正するか、あ
るいは各投光方向に応じた複数個の受光素子を配置する
ことが行われていた。

【００２１】そこで、アクティブ式多点測距装置の投光
系および受光系にＤＭＤを用い、投光系のＤＭＤミラー
角度に応じて、同一の距離にある被写体からの反射光束
が常に受光素子の同一位置に入射するように、受光系Ｄ
ＭＤのミラー角度制御を行うことにより、正確な多点測
距が可能となる。なお、この場合、受光系ＤＭＤのミラ
ー角度は、投光系ＤＭＤのミラー角度と一対一に対応さ
せれば良く、受光系ＤＭＤミラー制御のために測距装置
が特段に複雑化することはない。

【００２２】次に、本実施形態の変形例を説明する。こ
の実施形態では構成および制御フローを第１実施形態と
共通としており、ＤＭＤのミラー角度制御のみが異なっ
ているため、その構成および制御フローの説明は省略す
る。この変形実施形態ではミラーセルを複数のグループ
に分け、このグループ毎に角度制御して投光しており、
投光光束の形状を図３（ｂ）に示すように中央部の測距
点に対する投光光束形状に所定の重み付けした比較的広
いスポット光束Ｐ０’とし、左右の測距点に対してはグ
ループ毎のミラー角度を制御して重み付けを中央部より
も小さい光束Ｐ１’、Ｐ２’としている。

【００２３】このように、この変形実施例によれば、隣
合う測距光束同士を互いにオーバーラップさせることに
より、実質的に連続した測距範囲を得ることができる。
最後に、図５、図６はアクティブ式多点測距装置へのＤ
ＭＤの適用可能な例を示している。図５（ａ）はＤＭＤ
を投光系に適用することにより、１次元の複数点への投
光を行う場合を示し、図５（ｂ）はＤＭＤを１次元の受
光系に適用し、投光系ＤＭＤの角度に応じて受光系のＤ
ＭＤを制御することにより、受光素子（ＰＳＤ）上の距
離に関する情報が投光角度によらず常に同じにする場合
を示している。

【００２４】１次元投光系、受光系へのＤＭＤの応用と
して、例えば、次の組合わせが考えられる。

【００２５】

【表１】

【００２６】図６（ａ）、図６（ｂ）は２次元の複数点
の測距を行うアクティブ式多点測距装置の投光系、もし
くは受光系にＤＭＤを適用した場合の構成を示し、一方
のＤＭＤ１により１軸方向を制御し、他方のＤＭＤ２に
より直交する他の１軸方向の制御を行うようにしてい
る。２次元投光系、受光系へのＤＭＤの応用として、例
えば、次の組合わせが考えられる。

【００２７】

【表２】

【００２８】なお、上述した本発明の実施形態には以下
の構成が含まれている。 （１） 角度可変の微細ミラー群にて構成されるミラー
手段と、上記ミラー群の角度を制御するミラー制御手段
と、上記ミラー群のミラー面を介して光束を投光する投
光手段と、上記投光光束による被写体からの反射光束を
受光する受光手段と、上記受光手段の受光光束の分布よ
り被写体距離情報を算出する距離算出手段とを具備した
ことを特徴とする測距装置。 （２） 角度可変の微細ミラー群にて構成されるミラー
手段と、上記ミラー群のミラー角度を制御するミラー制
御手段と、上記ミラー群のミラー面を介して被写体方向
に光束を投光する投光手段と、上記投光光束による被写
体からの反射光束を受光する受光手段と、上記受光光束
の分布と、上記ミラー角度とに基づいて被写体距離情報
を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴とする
測距装置。 （３） 角度可変の微細ミラー群にて構成されるミラー
手段と、上記ミラー群のミラー角度を複数のブロック毎
に制御するミラー制御手段と、上記ミラー群のミラー面
を介して被写体方向に光束を投光する投光手段と、上記
投光光束による被写体からの反射光束を受光する受光手
段と、上記受光手段の受光光束の分布に基づいて被写体
距離情報を算出する距離算出手段とを具備したことを特
徴とする測距装置。 （４） 変倍可能な撮影光学系と、角度可変の微細ミラ
ー群にて構成されるミラー手段と、上記撮影光学系の焦
点距離を検出する焦点距離検出手段と、上記撮影光学系
の焦点距離情報に基づいて上記ミラー手段のミラーの角
度を制御するミラー制御手段と、上記ミラー手段のミラ
ー面を介して被写体方向に光束を投光する投光手段と、
上記投光光束による被写体からの反射光束を受光する受
光手段と、上記受光手段の受光光束の分布より被写体距
離情報を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴
とする測距装置。 （５） それぞれ異なる一軸周りに角度可変の微細ミラ
ー群にて構成される第一、第二のミラー手段と、上記第
一、第二のミラー手段の設定角度を制御するミラー制御
手段と、上記第一のミラー面を介して被写体方向に光束
を投光する投光手段と、上記投光光束による被写体から
の反射光束を上記第二のミラー面を介して受光する受光
手段と、上記受光手段の受光光束の分布より被写体距離
情報を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴と
する測距装置。 （６） それぞれ異なる一軸周りに角度可変の微細ミラ
ー群にて構成される第一、第二のミラー手段と、上記第
一、第二のミラー手段のミラー角度を制御するミラー制
御手段と、上記第一、第二のミラー手段のミラー面を介
して被写体方向に光束を投光する投光手段と、上記投光
光束による被写体からの反射光束を受光する受光手段
と、上記受光手段の受光光束の分布に基づいて被写体距
離情報を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴
とする測距装置。 （７） 上記（１）ないし（６）に記載の測距装置にお
いて、上記ミラー手段は、ディジタルマイクロミラー素
子であることを特徴とする。 （８） 上記（３）に記載の測距装置において、上記ミ
ラー制御手段は、上記ブロック毎にミラー角度が異なる
ように制御して、投光光束形状を変化させることを特徴
とする。 （９） 上記（５）に記載の測距装置において、上記ミ
ラー制御手段は、上記第一のミラー手段と、上記第二の
ミラー手段との同期を取りつつ双方のミラー角度を制御
することを特徴とする。 （１０） 上記（６）に記載の測距装置において、上記
第一のミラーと上記第二のミラーとは、それぞれ直交す
る２軸周りに駆動されることを特徴とする。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アクティブ式多点測距装置において、ディジタルマイク
ロミラー素子を少なくとも投光系に用いて投光光束を走
査することにより、単一の投光光源によって複数の方向
に焦点検出光束を投射できるため、小型で、かつ簡素な
構成のアクティブ式多点測距装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態の測距装置の概略構
成を示している。

【図２】図２（ａ）は、ディジタルマイクロミラー素子
の概略構成を示し、図２（ｂ）は、１つのミラーセルの
角度変位の様子を示している。

【図３】図３（ａ）は全てのミラーセルを同期させて同
じ角度動かした場合の投光光束を示し、図３（ｂ）はミ
ラー群を複数のグループに分け、グループ毎に角度制御
して投光した場合の投光光束形状の例を示している。

【図４】図４は、本実施形態の測距装置の動作シーケン
スを示すフローチャートである。

【図５】図５は、アクティブ式多点測距装置へのＤＭＤ
の適用例を示し、図５（ａ）はＤＭＤを投光系に適用す
ることにより、１次元方向の複数点への投光を行う場合
を示し、図５（ｂ）はＤＭＤを１次元の受光系に適用
し、投光角度に応じて受光系のＤＭＤを制御することに
より、受光素子（ＰＳＤ）上の入射スポットが投光光束
の角度に依存しないようにした場合を示している。

【図６】図６は、アクティブ式多点測距装置へのＤＭＤ
の適用例を示し、図６（ａ）は、回動軸を相互に直交さ
せた２枚のＤＭＤを投光系に適用して２次元方向に投光
する場合を示し、図６（ｂ）は同様に回動軸を相互に直
交させた２枚のＤＭＤを受光系に適用して受光素子上の
入射スポットが投光光束の角度に依存しないようにした
場合を示している。

【符号の説明】

１１ ＣＰＵ、 １２ ＬＥＤ駆動回路、 １３ ＤＭＤ制御回路、 １４ ＰＳＤ処理回路、 １５ ＬＥＤ、 １６ ＤＭＤ、 １７ ＰＳＤ、 １８ 投光光学系、 １９ 受光光学系、 ２０ 撮影光学系。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段を含む投光系と、 受光手段を含む受光系とを具備し、 上記投光系、もしくは投光系および受光系に、ディジタ
   ルマイクロミラー素子を用い、上記ディジタルマイクロ
   ミラー素子の反射角を制御することにより複数点の距離
   を検出することを特徴とするアクティブ式多点測距装
   置。
2. 【請求項２】 焦点距離可変のカメラ撮影レンズの焦点
   距離を検出する手段と、 光源手段を含む投光系と、 受光手段を含む受光系とを具備し、 上記投光系、もしくは投光系および受光系に、ディジタ
   ルマイクロミラー素子を用い、少なくとも上記焦点距離
   検出手段からの検出信号に基づいて、上記ディジタルマ
   イクロミラー素子の反射角を制御することにより複数点
   の被写体距離を検出することを特徴とするアクティブ式
   多点測距装置。
3. 【請求項３】 光源手段を含み、対象物方向に光束を投
   射する投光系と、 上記光束による上記対象物からの反射光束を受光する受
   光手段を含む受光系と、 微細ミラーの集合体であり、それぞれの反射角が制御可
   能なディジタルマイクロミラー素子と、 上記ディジタルマイクロミラー素子を構成するミラーセ
   ル群を複数のグループに分け、それぞれのグループの反
   射角を制御する制御回路とを具備し、 上記投光系、もしくは投光系および受光系に、上記ディ
   ジタルマイクロミラー素子を配すると共に、上記制御回
   路によりディジタルマイクロミラー素子の反射角を制御
   することにより、投光光束に所定の重み付けをして複数
   点の距離を検出することを特徴とするアクティブ式多点
   測距装置。