JPS61137006A - カメラにおける測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規なカメラにおける測距装置に関する。詳し
くは、カメラから被写体に向けて照射された赤外光線の
戻り光をカメラに設けられた受光素子が受光することに
よってカメラと当該被写体との間の距離を測定する測距
装置に関するものであり、受光素子の配置態様を改良す
ることにより、距離測定の精度を著しく向上せしめるこ
とができると共に、赤外光線の戻り光が受光素子のどこ
に照射されても゛受光素子による検知信号の出力が一定
となるようにすることができ、かつ、受光素子上の結像
点と撮影距離との相関性を向上せしめることができるよ
うにした新規なカメラにおける測距装置を提供しようと
するものである。

従来の技術 カメラの中には、当該カメラと撮影しようとする被写体
の間の距離に応じて焦点合わせを自動的に行なう所謂オ
ートフォーカス機構を備えたものがある。

ところで、このようなオートフォーカス機構を備えたカ
メラには当該カメラと撮影しようとする被写体の間の距
離を自動的に測定する測距装置が設けられている。そし
て、測距装置には従来から各種のものがあるが、その１
つに被写体に向けて照射した赤外線の戻り光を検出する
方式、即ち、所謂赤外アクティヴ方式のものがある。

第３図に赤外アクティウ゛方式による従来の測距装置の
ｍ個ａを原理的に示すものである。

ｂは赤外線発光源であり、Ｃは赤外線発光源すからの赤
外光線を平行光束としてカメラ前方へ向けて照射する投
光レンズである。ｄは上記投光レンズＣを通して照射さ
れた赤外光線の戻り光を後述する光検知器の受光面に集
光せしめる受光レンズであり、該受光レンズｄは上記投
光レンズＣからこれとの間に所定の視差を生ずる距１１
１１　Ｌ　ｏ離間して配置されている。尚、Ｈ−Ｈは受
光レンズｄの主平面を含む基準面であり、前記投光レン
ズＣの主平面もこの基準面Ｈ−Ｈ上に位置されている。

ｅはこれに赤外光線が照射されたとき所定の検知信号を
出力する図示しない受光素子を有する光検知器であり、
該光検知器ｅはその受光面ｆ、即ち、受光素子面が前記
受光レンズｄの光軸０−Ｏと垂直な方向へ延びるように
配置されている。

しかして、投光レンズＣからカメラ前方へ向けて出射さ
れた赤外光線は投光レンズＣの光軸ｐ　−ｐ上にある被
写体に照射されると共に、当該被写体により反射され、
その反射光の一部がカメラの受光レンズｄへ向かう戻り
光となる。そして、上記戻り光は受光レンズｄを透過す
るとき光束を絞られ、光検知器ｅの受光面ｆ上に照射さ
れる。これによっぞ、光検知器ｅに設けられた受光素子
上の上記戻り光が照射された位置に応じた検知信号を出
力することになり、その検知信号によって、カメラと当
該被写体との間の距離が測定されることになる。

発明が解決しようとする問題点 ところが、と記した測距装置ａによると、戻り光が光検
知器ｅの受光面ｆ上に精度良く合焦されないため、距離
の測定を精度良く行なうことができないといった問題が
ある。

即ち、第３図においてＭｌは当該カメラの主として撮影
レンズの焦点距離で決まる撮影可能な至近点、またＭｌ
は赤外線発光源すによる赤外光線が到達できる最遠点で
あり、至近点Ｍ１にある被写体からの戻り光は一重矢印
のように進み受光レンズｄを通過するとき集光されるこ
とにより、点ｍ１に合焦され、また、最遠点Ｍ２にある
被写体からの戻り光は二重矢印のように進み受光レンズ
ｄを通過するとき集光されることにより点ｍ２に合焦さ
れる。

これらの合焦点ｍ１及びｍ２はいずれも受光器ｅの受光
面ｆ上にはない、即ち、至近点Ｍ１からの戻り光の合焦
点ｍ１は、受光レンズｄの光軸Ｏ−Ｏ方向と平行な方向
に対しては受光面ｆからｔｎｌ−Ｌｎだけ灰受光レンズ
ｄ側へずれ、また、上記光軸０−０と垂直な方向に対し
てはこの戻り光により受光面ｆ上に形成される照射スポ
ットの中心ｍｌ′よりＬＸ−ＬＸｌだけ反光軸ｏ−ｏ側
へずれた位置となっている。そして、最遠点Ｍ２からの
戻り光の合焦点ｍ２は、受光レンズｄの光軸０−〇方向
と平行な方向に対してはＬｎ−Ｌｎ２だ（す受光面ｆよ
り受光レンズ側へずれ、また、上記光軸０−０と垂直な
方向に対してはこの戻り光により受光面ｆ上に形成され
る照射スポットの中心ｍ２′よりｔｙ−ｔｙｔだけ光軸
０−０側へずれた位置となっている。

従って、至近点Ｍ１からの戻り光は光検知器ｅの受光面
ｆに至る前に合焦されるので、該受光面ｆには拡散され
たビームスポットの状態で照射されることになる。また
、最遠点Ｍ２からの戻り光は光検知器ｅの受光面ｆを過
ぎたところで合焦されるようになるので、受光面ｆには
合焦される前のある程度の拡がりを有するビームスポッ
トの状態で照射されることになる。

尚、至近点Ｍ１と最遠点Ｍ２の間に位置する被写体から
反射して受光レンズｄを透過する戻り光は、合焦点ｍ１
とｍ２とを結ぶ直線上に合焦されることになる。従って
、これらの戻り光も、上記直線と光検知器ｅの受光面ｆ
とが交わる交点で合焦されるもの以外、全て、光検知器
ｅの受光面ｆ以外の位置で合焦されることになる。

即ち、従来の測距装置ａによると、赤外光線の被写体か
らの戻り光の殆ど全ては、光検知器ｅの受光面ｆ上にそ
の光束が点として絞られない状態で照射されることにな
る。被写体からの戻り光がこのような状態で光検知器ｅ
の受光面ｆに照射されると、受光面ｆ上の１点を特定で
きず、距離の測定に狂いが生じて来る。

また、受光面ｆ上の単価面積当りの光度が低く、従って
、受光信号の出力が小さいものとなり、場合によっては
受光信号を出力できないこともある。

その上、これら照射光のスポットの大きさは戻り光によ
って異なるため、受光素子による検知信号の出力が一定
にならない。

更に、受光面ｆ上のビームスポットの当る位置の変化量
と被写体までの距離の変化量との関係が直線的でなく、
この点からも距離測定の精度が悪く４ζる。

このように、距離の測定が精度良く行なわれないと、オ
ートフォーカス機構による焦点合わせが精度良く行なわ
れないことになるため、撮影された画像が所謂ピンボケ
になる等の不都合がある。

問題点を解決するための手段 そこで、本発明カメラにおける測距装置は、上記した問
題点を解決するために、赤外線発光源から投光レンズを
通して被写体に照射された赤外線の戻り光を上記投光レ
ンズからこれとの間の所定の視差を生ずる距離離間した
位置に設けられた受光レンズを通して受光素子が受光す
ることによってカメラと当該被写体との間の距離を測定
するカメラにおける測距装置であって、撮影可能な至近
点からの戻り光の合焦点と前記赤外線が到達できる最遠
点からの戻り光の合焦点とを結ぶ直線に沿うように前記
受光素子を配置したことを特徴とする。

従って、本発明によれば、被写体に照射された赤外光線
の戻り光は全て受光素子の受光面上に合焦されるように
なる。これによって、被写体からの戻り光はその光束が
点として絞られた状態で受光素子に照射されるようにな
るため、その位置を常に精度良く検出することができ、
また、その光度が最大となる状態で、しかも、常に一定
の光度となる状態で照射されることになる。更に、被写
体までの距離の変化量と受光素子上の受光位置の変化量
との関係が直線的となり、この点でも精度の良い距離測
定を行なうことが可能となる。

実施例 以下に、本発明カメラにおける測距装置の詳細を添附図
面に示した実施例に従って説明する。

第１図は本発明カメラにおける測距装置の一例１を原理
的に示すものである。

２は赤外線発光源であり、該赤外線発光源には、例えば
、赤外線発光ダイオード等が用いられる。３は上記赤外
線発光源２の前号に配置された投光レンズであり、該投
光レンズ３には赤外線発光源から出射された赤外光線を
平行光束としてカメラ前方へ向けて照射するコンデンス
レンズが用いられている。４は上記投光レンズ３を通し
て被写体に照射された赤外光線の戻り光を後述する受光
器の受光面に集光せしめる受光レンズであり、該受光レ
ンズ４は上記投光レンズ３からこれとの間に所定の視差
を生ずる距離り離間して配置されている。

Ｈ−Ｈは前記投光レンズ３の主平面と受光レンズ４の主
平面とを含む基準面である。また、０−０は受光レンズ
４の光軸であり、ｐ−ｐは前記投光レンズ３の光軸であ
る。

５（第２図参照）は赤外光線を照射されたとき所定の検
知信号を出力する多数の受光素子、例えば、ＣＣＤ８．
６、−・番が一直線上に配列されて成る光検知器（ＣＯ
Ｄラインセンサー）であり、該光検知器５は受光レンズ
４の光軸。−。がら反投光レンズ３側の位置に配置され
ている。

そして、この光検知器５は、その受光素子６．６、・・
・が前記基準面Ｈ−Ｈに対し、所定の角度θを有して配
列されるように、設けられてぃる。

即ち、７は前記投光レンズ３の光軸ｐ−ｐ上の基準面Ｈ
−Ｈから距離ａｔａ間した撮影可能な至近点、即−ち、
カメラの主として撮影レンズの焦点距離によって定まる
当該カメラが撮影可能な至近点であり、８は上記光軸ｐ
−ｐ上の基準面Ｈ−Ｈから距ＩＮＮ　ａ　２　ＷＩＮ間
した赤外線到達最遠点、即ち、前記赤外線発光源２から
出射された赤外光線が到達できる最遠点である。そして
、９は上記至近点７にある被写体に照射された赤外光線
の戻り光のうち前記受光レンズ４を通ったものによる合
焦点、また、１０は前記最遠点８にある被写体に照射さ
れた赤外光線の戻り光のうち前記受光レンズ４を通った
ものによる合焦点である。

しかして、前記光検知器５はその受光面、即ち、これに
設けられた受光素子６．６ｔ、＠＠・の受光面が並ぶ面
が上記一方の合焦点９と他方の合焦点ｌＯとを結ぶ直線
上に一列に配列されるように設けられている。

ところで、光検知器５の受光面の角度θは次のような計
算式によって求めることができる。

尚、第１図において、ｂｌは至近点７からの戻り光によ
る合焦点９と受光レンズ４の主平面の間の距離、ｂｌは
最遠点８からの戻り光による合焦点１０と受光レンズ４
の主平面の間の距離である。また、ｔｌは至近点７から
の戻り光による合焦点９と受光レンズ４の光軸０−０の
間の距離、ｔｌは最遠点８からの戻り光による合焦点１
０と受光レンズ４の光軸０−０の間の距離である。

先ず、レンズの焦点距離ｆと、該レンズと物体との間の
距離ａと、該レンズと結像の間の距離ｂａ４、ａｔ及び
ｂｌ、ｂｌを代入して、レンズ４の焦点距離をｆとして
これを整理すると、が得られる。

また、前記各合焦点９及びｌｏと受光レンズ４の光軸ｏ
−ｏとの間の距１１１１Ｌｔ及びｔｌは、ａｔ　　　　
　　　　　　　　　　ａｔよって得られる。

以上の各関係式から、 　ｔ−ｂｌ ができる。

しかして、投光レンズ３からカメラ前方へ出射された赤
外光線は投光レンズ３の光軸ｐ−ｐ上にある被写体に照
射されると共に、当該被写体により反射され、その反射
光の一部がカメラの受光レンズ４側へ向かう戻り光とな
る。そして、該戻り光は受光レンズ４を透過するとき光
束を絞られ。

光検知器５の受光面に照射される。この戻り光が光検知
器５の受光面に照射される状態は戻り光がいずれの位置
にある被写体からの戻り光であっても、全て、その光束
が略点として絞られた状態とされる。従って、戻り光は
、常に、多数の受光素子６．６、・０・のうちのいずれ
か１つに対してのみ照射されることになる。また、受光
素子６．６、・・・に照射される戻り光の光度は、いず
れの位置からの戻り光も略一定となる。更に、被写体ま
での距離の変化量と戻り光が受光素子上に集光する点の
位置の変化量との関係は直線的な関係になり、この点で
も精度の良す測定が可能となる。

しかして、戻り光が照射された受光素子６から検知信号
が出力され、その検知信号を受けてカメラと当該被写体
の間の距離が検出されることになる。

尚、上記実施例では、光検知器５としてＣＯＤラインセ
ンサーを示したが、このようなものに限らず、他のタイ
プの光検知器、例えば、ＰＳＤなどを使用することもで
きる。

発明の効果 以上に記載したところから明らかなように、本発明カメ
ラにおける測距装置は、赤外線発光源から投光レンズを
通して被写体に照射された赤外線の戻り光を上記投光レ
ンズからこれとの間の所定の視差を生ずる距離離間した
位置に設けられた受光レンズを通して受光素子が受光す
ることによってカメラと当該被写体との間の距離を測定
するカメラにおける測距装置であって、撮影可能な至近
点からの戻り光の合焦点と前記赤外線が到達できる最遠
点からの戻り光の合焦点とを結ぶ直線に沿うように前記
受光素子を配置したことを特徴とする。

従って、本発明によれば、カメラから被写体に照射され
た赤外線の戻り光は全て受光素子の受光面上に合焦され
るため、これら戻り光はその光束が点として絞られた状
態で受光素子に照射されることになる。これにより、き
わめて精度の高い距離測定が可能となり、また、その光
度が最大となる状態で、かつ、常に一定の光度で照射さ
れることになり、更には、被写体までの距離の変化量と
受光素子上の戻り光の集光位置の変化量との関係が直線
的になり、検出回路の構成が簡単となり。

かつ、精度の高い読み取りが可能となる。

しかして、本発明によれば、撮影可能な至近点からの戻
り光の合焦点と前記赤外線が到達できる最遠点からの戻
り光の合焦点とを結ぶ直線上に前記受光素子を配置する
といった比較的簡単な構成により、距離測定の精度を著
しく高めることができるカメラにおける測距装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明カメラにおける測距装置の実
施の一例を示すものであり、第１図は装置全体を原理的
に示す概略図、第２図は光検知器の概略正面図、第３図
は従来のカメラにおける測距装置の一例を原理的に示す
概略図である。 符号の説明 １・ΦΦ測距装置、　２・・・赤外線発光源、３−・・
投光レンズ、　　４拳・ｅ受光レンズ、６・・・受光素
子、　７・・・至近点、８・・・最遠点。 ９・・・至近点からの戻り光の合焦点、１０・・・最遠
点からの戻り光の合焦点−′／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 赤外線発光源から投光レンズを通して被写体に照射され
   た赤外線の戻り光を上記投光レンズからこれとの間の所
   定の視差を生ずる距離離間した位置に設けられた受光レ
   ンズを通して受光素子が受光することによってカメラと
   当該被写体との間の距離を測定するカメラにおける測距
   装置であって、撮影可能な至近点からの戻り光の合焦点
   と前記赤外線が到達できる最遠点からの戻り光の合焦点
   とを結ぶ直線に略沿うように前記受光素子を配置したこ
   とを特徴とするカメラにおける測距装置