JPS63198818A - 距離検出装置 - 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、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ｇの逆数１／Ω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コ 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、受光素子の位置すれ、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ｄで示すように、実線
α。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、ΔｐＩ定のみ
で上記理論値とのずれが１調整される距離検出装置を提
供することを目的とする。

［問題点を鮮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化１距出力が得られる。

［実　施　例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

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Ｍｆｌ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Ω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８１とし、受光レンズ４の焦点
距離をｆとすると、 ｄ　−ｍ　Ｓ　１・ｆ／ｆｌ である。

第３図は、三角Ａｐｌ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１
３の光軸に対称な２つの領域を１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
索子９ａ、９ｂ上の像は相対的にずれた１象となる。

受光索子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ａｔ〜ａ１３”１〜ｂ１３からなっているも
のとし、ａ列（受光索子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（受光索子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。上記す列の各組・は便宜上す列の
横すらしｍｘとして考え、ｂ７〜ｂ１３をｘ−０、ｂ　
ｅ〜ｂ１２をＸ−１，・・値以下、同様にして）・・・
、ｂ１〜ｂ７をｘ−６とおいて、各組とＪ、（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）　−ｌ　ａ４−ｂ７−ｘ　Ｉ＋　ｌ　ａ５−
ｂ８．１ ＋、、、、、、＋　ｌ　ａ　、ｏ−ｂ１３−ｘｌ　・−
・−・・（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のとき最も一致度が高く、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８２１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ｍｘにたいする被写体圧Ｉ４Ｄ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５３＋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　、セパレータレンズ１５ａ
、１５ｂの焦点距離をｆ　とすると被写体距離Ω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／
Ω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■は、’：Ｊ、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、像のすれ量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、Ｐ
ＳＤ５およびＩＲＥＤｌ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／Ｒ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α。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ＥＥＦ
ＲＯＭ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ｇの逆数１／Ω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ＱＸ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。

、ｅ すなわち、上記（３）式における定ｉＡ、Ｂが１！′；
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ρ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。

・・・・・・　（５） 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、−１−配係数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Ｊｌ）１
．　ｇ２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ｊＪ　　、Ｎ　　
と出力Ｘ″ｌ”−２の関係は、これより、 また、被写体距離ｇ１．Ω２のときの理論値Ｘ１゜これ
より、 Ｂ−一定 したがって、係数ａ、　　ｂは、 ｘｌ２”ｘｌ−ｘ２”一定 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１
ｉａ、ｂを、ｉｃ！ｔ＆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ｔｒ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β１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ｇ　でａｌＩｊ距して、その結果、ｘ゛２と、
上：己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に基づいて捕ｉＥＬ、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２ｏ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、被写体圧ｉ＃２点でａｌｌ＋距して係数ａ、ｂを求
めたが、距離とＡｐｌ距出力出力数の係数である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Ｍｌ　　における出力Ｘ　−、を求めれば
、ｂ　＝ｌ−Ｂ　　Ｂ　−−Ｘ　Ｉ　　Ｘ　−１により
補正係数すが求まる。

［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ご；差のないΔＩ
ＩＪ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
低減および調整に伸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゛受光素子の出カバターン図、 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Ａｌす圧潰算
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１・、 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。 Ｇ、１２．１６・・・・・・距離信号出力装置（距離信
号出力手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 を具備したことを特徴とする距離検出装置。