DE3886811T2

DE3886811T2 - Abstandsmessgerät für einen Photoapparat.

Info

Publication number: DE3886811T2
Application number: DE88304321T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Takahashi
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-05-12
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-05-13
Also published as: EP0291312B1; EP0291312A3; EP0291312A2; DE3886811D1; US4827302A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstandsmeßgerät des aktiven Typs für eine Kamera.
Es werden eine Vielzahl von Verfahren für eine automatische Fokussierungsfunktion (Autofocus) einer Kamera angewendet. Eines dieser Verfahren sieht die Messung eines Abstands bzw. einer Entfernung zu einem Objekt mittels eines Abstandsmeßgeräts des aktiven Typs vor, wobei eine photographische Linse bzw. Optik entsprechend der gemessenen Entfernung verschoben wird.
Die Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Prinzips des aktiven Meßverfahrens. In der Fig. 10 kennzeichnet 1 eine Lichtprojektorlinse 1 zur Abstandsmessung; 2 eine Lichtaufnahmelinse zur Abstandsmessung; 3 ist eine Infrarot-LED; 4 ein Objekt und 5 ein PSD (Position Sensitive Device - Positionsgeber) als eine Lichtempfangselement.
Der PSD 5 ist ein Lichtempfangselement, welches zwei Ausgangsströme I&sub1; und I&sub2; liefern kann, wie die Fig. 11 zeigt wenn es auf seiner Elementoberfläche ein LED-Bild empfängt. Wenn ein Abstand vom Mittelpunkt der Elementoberfläche zu einem LED-Bild P als x gegeben ist, so gilt die folgende Beziehung zwischen dem Abstand x und den Strömen I&sub1; und I&sub2;:
x = K ln (I&sub1;/I&sub2;) ... (1)
K: Konstante
Es sei nunmehr angenommen, daß ein Bild eines Objekts, welches sich an einem Unendlichkeitspunkt befindet, im Mittelpunkt des PSD 5 gebildet wird und daß eine photographische Linse (nicht dargestellt) auf den Unendlichkeitspunkt scharf eingestellt bzw. fokussiert wird. Wenn das zur Kamera um einen endlichen oder kleineren Abstand entfernte Objekt 4 dann einer Abstandsmessung unterzogen wird, wird auf dem PSD 5 ein projiziertes Punktbild ausgeformt, das vom Mittelpunkt uni den Abstand x entfernt ist. In diesem Fall ergibt sich die folgende Beziehung zwischen einer Entfernung R zum Objekt 4 und dem Abstand x:
wobei B eine Distanz (Basislänge) zwischen der Lichtprojektorlinse 1 und der Lichtaufnahmelinse 2 und f&sub2; eine Brennweite der Lichtaufnahmelinse 2 ist.
Wenn eine Position auf einer optischen Achse der photographischen Linse, welche auf die Objektentfernung R fokussiert werden kann, als y gegeben ist, so daß sie einen Ursprung auf der optischen Achse hat, wenn die photographische Linse auf den Unendlichkeitspunkt fokussiert ist, stellt y einen Defokussierungsbetrag dar und R wird wie folgt entsprechend der Beziehung (1/R) + {1/(f + y)} = (1/f) dargestellt:
f: Brennweite der photographischen Linse
Aus den Gleichungen (1) bis (3) kann y deshalb wie folgt berechnet werden:
Dies bedeutet im einzelnen, daß die Berechnung anhand der Ausgangsströme I&sub1; und I&sub2; des PSD 5 zum Erhalt von x erfolgt und x in die Gleichung (4) eingesetzt wird, um den Defokussierungsbetrag y zu erhalten.
Bei früheren Autofocus-Kameras ist verschiedentlich versucht worden, die mögliche Photographierentfernung zu erweitern, und es hat sich eine starke Nachfrage nach Nahphotographieren entwickelt. Wenn sich jedoch beim herkömmlichen aktiven Verfahren das Objekt 4 nähert, wird das sich entlang des PSD 5 bewegende LED-Bild P in der Fig. 11 nach links verschoben. Mit Annäherung der Verschiebung des LED-Bildes P an die halbe Länge L des PSD 5 (d.h. L/2), beginnt das LED-Bild P aus dem PSD 5 herauszufallen. Schließlich liegt das LED-Bild P außerhalb des PSD 5, und eine präzise Entfernungsmessung kann nicht vorgenommen werden. In diesem Fall kann die Länge L des PSD 5 verlängert werden. Allerdings ist die Länge L des PSD 5 in Abhängigkeit vom Einbauraum in der Kamera und den Kosten begrenzt.
Wenn von dem nahen Objekt 4 Licht vom PSD 5 in einem vorgegebenen Lichtemissionsbetrag der LED 3 empfangen werden kann, so wird mit Näherkommen des Objekts 4 das reflektierte Licht stärker, und der Ausgang des PSD 5 wird über den dynamischen Bereich verstärkt und gesättigt. Somit ist auch hier eine genaue Entfernungsmessung nicht durchführbar. Wenn in diesem Fall der Ausgang der LED 3 verstärkt wird, um das Meßverhalten über grobe Entfernungen zu verbessern, so wird die Messung im Nahbereich schwieriger.
Wird einfach die Fläche eines LED-Chip vergrößert, um den Ausgang des LED 3 zu verstärken, so nimmt die Größe des projizierten LED-Bildes zu, und es kann ein Fernbereich-Meßfehler auftreten. So ist beispielsweise in der Fig. 12 angenommen, daß sich ein Objekt an einer Position C befindet. Wenn ein projiziertes LED-Bild von der LED 3 auf das gesamte Objekt abgestrahlt und von diesem reflektiert wird, fällt der Schwerpunkt des auf dem PSD 5 empfangenden LED-Bildes mit einem Punkt P zusammen. Wird jedoch nur ein Bereich des projizierten LED-Bildes (schraffierter Bereich in der Fig. 12) auf das Objekt abgestrahlt und von diesem reflektiert, dann fällt der Schwerpunkt des empfangenen LED-Bildes mit einem Punkt Q zusammen. Obwohl sich das Objekt an der Position C befindet, sind aus diesem Grund die Positionen der empfangenen LED-Bilder auf dem PSD 5 verschieden, und man erhält verschiedene Abstandsmessungsergebnisse, was in einer falschen Abstandsmessung resultiert.
Wie oben beschrieben, ist es mit dem herkömmlichen Abstandsmeßgerät schwierig, sowohl im Nah- als auch im Fernbereich genaue Abstandsmessungen durchzuführen.
Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein aktives Abstandsmeßgerät bereitzustellen, welches sowohl im Nah- als auch im Fernbereich genaue Abstandsmessungen durchführen kann.
Die US-A-4688919 beschreibt ein Abstandsmeßgerät für eine Kamera, welches folgendes umfaßt:
Mindestens erste und zweite lichtemittierende Elemente, welche entlang einer senkrecht zur optischen Achse einer Kameralinse verlaufenden Grundlinie so angeordnet sind, daß sie Lichtstrahlen in Richtung eines zu photographierenden Objektes abgeben;
eine Lichtempfangseinrichtung, welche sich entlang der Grundlinie erstreckt, um den vom Objekt reflektierten Lichtstrahl zu empfangen und ein elektrisches Signal bereitzustellen, das die Position entlang der Empfangseinrichtung repräsentiert, an der der empfangene Lichtstrahl einfällt; und eine Arithmetikeinrichtung zur Berechnung der Entfernung zu dem Objekt gemäß dem elektrischen Signal.
Die oben unter Bezugnahme auf die hierin enthaltenen Fig. 10 bis 12 beschriebenen Meßprinzipien können aus der US-A- 4688919 ersehen werden.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch:
Eine Treibereinrichtung, welche so betätigt werden kann, daß das erste lichtemittierende Element veranlaßt wird, selektiv einen ersten Lichtstrahl abzugeben, und das zweite lichtemittierende Element veranlaßt wird, selektiv einen zweiten Lichtstrahl abzugeben, wobei der erste Lichtstrahl von höherer Intensität ist als der zweite Lichtstrahl und das erste Element näher an der Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist als das zweite Element;
eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Funktion der Treibereinrichtung entsprechend der Intensität des von der Lichtempfangseinrichtung empfangenen Lichtstrahls, um das erste Element anzuwählen, wenn die Empfangsintensität niedrig ist, und das zweite Element, wenn die Empfangsintensität relativ hoch ist, wodurch das erste Element zur Messung von weiten Entfernungen und das zweite Element zur Messung von relativ kurzen Entfernungen verwendet wird; und
eine Korrektureinrichtung zur Bereitstellung eines Korrektursignals, welches zur Korrektur der von der Arithmetikeinrichtung berechneten Entfernung entsprechend dem aktuell durch die Treibereinrichtung angewählten Element wirksam ist.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird; es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Abstandsmeßgeräts für eine Kamera;
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Infrarot-LED, wie sie in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Abstandsmeßoperation des Geräts gemäß Fig. 1;
Fig. 4A bis 4C Ansichten anderer Anordnungen eines lichtemittierenden Abschnitts der Infrarot-LED;
Fig. 5 ein ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel darstellendes Blockschaltbild;
Fig. 6 eine Vorderansicht einer Infrarot-LED, wie sie in der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 7 eine Ansicht zur Erläuterung eines Korrekturbetrags einer Lichtpunktposition eines PSD;
Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform;
Fig. 9A bis 9C Ansichten anderer Anordnungen eines lichtemittierenden Abschnitts der Infrarot-LED, wie sie in der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 10 eine Ansicht zur Erläuterung des Prinzips eines aktiven Abstandsmeßverfahrens;
Fig. 11 eine Ansicht zur Erläuterung eines PSD; und
Fig. 12 eine Ansicht zur Erläuterung eines Abstandsmeßfehlers bei Fernmessung.
Die Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches ein Abstandsmeßgerät für eine Kamera darstellt, wobei gleiche Bezugszeichen die mit der Fig. 10 identischen Teile kennzeichnen.
In der Fig. 1 kennzeichnet 6 eine Infrarot-LED, welche als ein lichtemittierendes Element dient. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, hat die LED 6 zwei lichtemittierende Abschnitte L&sub1; und L&sub2;, welche an verschiedenen Positionen in einer senkrecht zu einer Grundlinie A (eine Verbindungslinie zwischen einem PSD 5 und der LED 6) verlaufenden Richtung angeordnet sind. Die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; verfügen über eine identische Lichtemissionsintensität. Im Fernmeßmodus geben beide der lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; Licht ab. Im Nahmeßmodus gibt nur der lichtemittierende Abschnitt L&sub2; Licht ab. Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Treiber zur Lieferung eines vorgegebenen Steuerimpulssignals an die LED 6, um die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; der LED 6 zu veranlassen, selektiv Licht abzugeben.
Ein Arithmetikprozessor 8 prüft, ob ein vom PSD 5 abgesetztes Signal in seinen Dynamikbereich fällt. Fällt das abgesetzte Signal in den Dynamikbereich, so berechnet der Prozessor 8 auf Basis der obigen Gleichung (1) einen Abstand x. Fällt das vom PSD 5 abgesetzte Signal außerhalb seines Dynamikbereichs, so setzt der Prozessor 8 ein Wiederholungs-Emissionssignal an einen Mikrocomputer 11 ab. Ob das vom PSD 5 abgesetzte Signal innerhalb des Dynamikbereichs liegt oder nicht, wird wie folgt bestimmt. Beispielsweise werden die Ausgangsströme U&sub1; und I&sub2; vom PSD 5 von I-V- bzw. Strom/Spannungs-Wandlern in Spannungswerte V&sub1; und V&sub2; gewandelt, und die Spannungswerte V&sub1; und V&sub2; werden von Komparatoren mit Referenzspannungen verglichen. Ist z.B. der Spannungswert V&sub1; größer als ein vorgegebener unterer Grenzwert a und der Spannungswert V&sub2; kleiner als ein vorgegebener oberer Grenzwert b (a < V&sub1;; V&sub2; < b), oder ist die Summe (V&sub1; + V&sub2;) der Spannungswerte V&sub1; und V&sub2; größer als ein vorgegebener unterer Grenzwert c und kleiner als ein vorgegebener oberer Grenzwert d (c < V&sub1; + V&sub2; < d), so bestimmt dies, daß das vom PSD 5 abgesetzte Signal auf einem zur Abstandsmessung erforderlichen Pegel liegt.
Das Berechnungsergebnis x des Arithmetikprozessors 8 wird in einem A/D-Wandler 9 in digitale Daten gewandelt, und die digitalen Daten werden an den Mikrocomputer 11 geschickt. Der Mikrocomputer 11 berechnet unter Verwendung des Abstands x auf Basis der obigen Gleichung (4) einen Defokussierungstrag y einer photographischen Linse (nicht dargestellt) und treibt bzw. steuert ein Linsenbetätigungsglied 10 entsprechend dem berechneten Wert y. Die photographische Linse wird vom Linsenbetätigungsglied 10 um den Defokussierungsbetrag y verstellt und in einer Fokussierungsposition angehalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß Bezugszeichen S&sub1; und S&sub2; Schalter kennzeichnen, welche bei Betätigung einer Auslösetaste eingeschaltet werden. Der Schalter S&sub1; wird eingeschaltet, wenn die Auslösetaste um einen ersten Hub leicht gedrückt wird, und der Schalter S&sub2; wird eingeschaltet, wenn die Auslösetaste um einen zweiten Hub tiefer gedrückt wird.
Nunmehr wird die Abstandsmeßoperation unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in der Fig. 3 beschrieben.
Wenn ein Photograph die Auslösetaste leicht um den ersten Hub drückt, wird der Schalter S&sub1; eingeschaltet (F-1), und der Mikrocomputer 11 setzt einen Lichtemissionsbefehl an den Treiber 7 ab. Damit wird ein Steuerimpulssignal vom Treiber 7 an die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; der LED 6 gelegt, wodurch Infrarotlichtimpulse zur Fernmessung abgegeben werden (F-2). Die Infrarotlichtimpulse werden nach vorne durch die Lichtprojektorlinse 1 projiziert, dann vom Objekt 4 reflektiert und über die Lichtaufnahmelinse 2 vom PSD 5 empfangen. Die Ströme I&sub1; und I&sub2; werden vom PSD 5 an den Arithmetikprozessor 8 ausgegeben.
Der Arithmetikprozessor 8 prüft, ob die Ausgangsströme I&sub1; und I&sub2; auf einem für die Berechnung erforderlichen Mindestpegel oder darüber liegen (F-3). Wird Schritt F-3 mit JA beantwortet, so wird geprüft, ob die Ausgänge vom PSD 5 gesättigt sind (F-4). In diesen Schritten F-3 und F-4 kann bestimmt werden, ob die Ausgänge des PSD 5 in den Dynamikbereich fallen. Liegen die Ausgänge vom PSD 5 innerhalb des Dynamikbereichs, so berechnet der Arithmetikprozessor 8 den Abstand x auf Basis der obigen Gleichung (1) (F-5), und der Abstand x wird vom A/D-Wandler 9 in digitale Daten gewandelt. Die digitalen Daten werden dann vom Mikrocomputer 11 gelesen (F-6). Der Mikrocomputer 11 berechnet den Defokussierungsbetrag y auf Basis der Gleichung (4) (F-7).
Da wie oben beschrieben beide der lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; der LED 6 angesteuert werden, um die Infrarotlichtimpulse zur Fernmessung abzugeben, kann eine Entfernung zu einem weit entfernten Objekt gemessen werden. Da wie oben beschrieben die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; in einer senkrecht zur Grundlinie A verlaufenden Richtung angeordnet sind, kann die Breite des Lichtpunktes in Richtung der Grundlinie verringert werden im Gegensatz zu den Fällen, in denen die gleiche Lichtmenge unter Verwendung einer quadratischen LED mit der gleichen Fläche wie die Gesamtfläche der Abschnitte L&sub1; und L&sub2; projiziert wird, oder in denen das Licht von zwei in Richtung der Grundlinie angeordneten LED's projiziert wird (siehe Fig. 12). Aus diesem Grund kann ein Abstandsmeßfehler ausgeschaltet und eine genaue Fernmessung ausgeführt werden.
In diesem Fall kann eine andere Anordnung zur Erhöhung der Lichtemissionsintensität vorgeschlagen werden. Das heißt, zwei LED's sind in Richtung der Grundlinie zur Fernmessung angeordnet. Da jedoch bei dieser Anordnung die Schwerpunkte der LED-Bilder auf dem PSD voneinander abweichen, muß das Ergebnis der Abstandsmessung korrigiert werden. Sind die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; der LED 6 in einer Richtung senkrecht zur Grundlinie A angeordnet, so ändert sich der Schwerpunkt des Punktbildes nicht, und es ist keine Korrektur erforderlich.
Sind die Ausgänge des PSD 5 gesättigt (F-4), setzt der Arithmetikprozessor 8 ein Wiederholungs-Emissionssignal an den Mikrocomputer 11 ab. Als Reaktion darauf setzt der Mikrocomputer 11 ein Wiederholungs-Emissionssignal an den Treiber 7 ab. Der Treiber 7 veranlaßt den lichtemittierenden Abschnitt L&sub2;, Infrarotlichtimpulse zur Nahmessung abzugeben (F-8).
Der Grund für die Sättigung der Ausgänge vom PSD 5 ist, daß sich das Objekt 4 in zu naher Distanz befindet und das von ihm reflektierte Licht zu stark ist. Wenn also nur der lichtemittierende Abschnitt L&sub2; Licht abgibt, wird das vom Objekt 4 reflektierte Licht schwach, und die Ausgänge vom PSD 5 sind nicht gesättigt, sondern können präzise Werte sein.
Der Arithmetikprozessor 8 prüft, ob die Ausgänge vom PSD 5 bei Emission des lichtemittierenden Abschnitts L&sub2; ausreichend sind (F-9). Wird Schritt F-9 mit JA beantwortet, so wird geprüft, ob die Ausgänge vom PSD 5 gesättigt sind (F-10) Wird Schritt F-10 mit NEIN beantwortet, so wird der Abstand x auf Basis der Ausgangsströme berechnet (F-5), und der berechnete Abstand x wird in digitale Daten gewandelt. Die digitalen Daten werden dann vom Mikrocomputer 11 gelesen (F-6) Danach berechnet der Mikrocomputer 11 den Defokussierungsbetrag y (F-7).
Sind die Ausgänge des PSD 5 nicht ausreichend (F-3 oder F-9) oder sind seine Ausgänge gesättigt (F-10), wird bestimmt, ob die Objektentfernung der größte Abstand (z.B. unendlich) oder der kleinste Abstand (z.B. 50 cm oder weniger) ist. Dementsprechend wird der Defokussierungsbetrag y auf 0 oder ymax eingestellt. Im einzelnen bedeutet dies, daß dann, wenn beide der Ausgänge vom PSD 5 bei Emission der lichteinittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; nicht ausreichend sind, die Objektentfernung als unendlich bestimmt und der Betrag y als 0 eingestellt wird (F-11). Sind jedoch die Ausgänge des PSD 5 gesättigt, so wird die Objektentfernung als kürzer als die kleinste Entfernung bestimmt und der Betrag y als ymax eingestellt (F-12).
Wenn die Abstandsmeßoperation wie oben beschrieben beendet ist und die Auslösetaste tiefer gedrückt wird, wird der Schalter S&sub2; eingeschaltet (F-13). Dadurch wird die photographische Linse um den zuvor berechneten Defokussierungsbetrag y verschoben (F-14). Danach wird ein Verschluß bzw. eine Blende angesteuert (F-15), womit die Photographieroperation abgeschlossen ist.
In der obigen Ausführungsform weisen die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; der LED 6 eine Rechteckform identischer Größe auf, wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; Formen, wie in den Fig. 4A bis 4C gezeigt, aufweisen. In diesem Fall haben die lichtemittierenden Abschnitte vorzugsweise eine geringe Breite in Richtung der Grundlinie A und sind vorzugsweise senkrecht zur Grundlinie A länger ausgeführt, um einen Abstandsmeßfehler zu verringern.
Bei der obigen Anordnung geben beide der lichtemittierenden Abschnitte L&sub1; und L&sub2; Licht zur Fernmessung ab. Statt dessen kann die Lichtemissionsintensität des lichtemittierenden Abschnitts L&sub1; zur Fernmessung verstärkt, und der lichtemittierende Abschnitt L&sub2; kann zur Nahmessung eingesetzt werden.
Das lichtemittierende Element umfaßt zwei lichtemittierende Abschnitte. Es kann jedoch eine größere Anzahl von lichtemittierenden Abschnitten oder lichtemittierenden Elementen eingesetzt werden, solang dies der Raum einer Kamera oder die Ausführung eines optischen Systems gestatten. Auf diese Weise ist eine genauere Abstandsmessung erreichbar. In der obigen Ausführungsform wird eine lichtemittierende Schaltung so gesteuert, daß zuerst Licht zur Fernmessung und dann Licht zur Nahmessung abgegeben wird. Die Reihenfolge der Lichtemission kann jedoch wie erforderlich umgekehrt werden.
Gemäß der obenbeschriebenen vorliegenden Anordnung sind eine Vielzahl lichtemittierender Elemente an verschiedenen Positionen in einer Richtung senkrecht zur Grundlinie und der optischen Achse des projizierten Lichts angeordnet und werden selektiv angesteuert, so daß sie selektiv Licht für die Nahund Fernmessung abgeben, wodurch ein Abstand zu einem Objekt gemessen wird. Somit erfolgt die Fernmessung mittels projiziertem Licht hoher Intensität und kleiner Breite in Richtung der Grundlinie, und die Nahmessung wird unter Verwendung niedriger Intensität ausgeführt. Auf diese Weise können sowohl große als auch kleine Enfernungen genau gemessen werden.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugszeichen in der Fig. 5 kennzeichnen die gleichen Teile wie in der Fig. 1, und auf eine detaillierte Beschreibung davon wird verzichtet.
In der Fig. 5 kennzeichnet 12 eine als ein lichtemittierendes Element dienende Infrarot-LED. Wie in der Fig. 6 gezeigt hat die LED 12 zwei an verschiedenen Positionen in Richtung der Grundlinie A angeordnete lichtemittierende Abschnitte L&sub3; und L&sub4;. Der lichtemittierende Abschnitt L&sub3; dient zur Fernmessung, und der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; dient zur Nahmessung. Die Lichtemissionsintensität des lichtemittierenden Abschnitts L&sub3; ist höher als diejenige des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4;. Der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; ist an einer dem PSD 5 gegenüberliegenden Position angeordnet.
Mit Bezugszeichen 13 ist ein Treiber gekennzeichnet, welcher die lichtemittierenden Abschnitte L&sub3; und L&sub4; zur Abgabe von Licht veranlaßt; 14 ist ein Halbfestwiderstand zur Einstellung eines Korrekturbetrags Δx zur Korrektur eines Berechnungsergebnisses x des Arithmetikprozessors 8; und 15 ist ein A/D-Wandler, welcher den vom Halbfestwiderstand 14 eingestellten Korrekturbetrag (Spannungswert) in digitale Daten wandelt und diese an den Mikrocomputer 11 liefert.
Bei dieser Ausführungsform sind die lichtemittierenden Abschnitte L&sub3; und L&sub4; im Abstand zueinander in Richtung der Grundlinie angeordnet. Aus diesem Grund befindet sich ein bei Emission des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; auf dem PSD 5 ausgeformtes LED-Bild näher an der LED 12 als ein bei Emission des lichtemittierenden Abschnitts L&sub3; auf dem PSD 5 ausgeformtes LED-Bild. Wenn der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; Licht abgibt, muß das Berechnungsergebnis x um einen vorgegebenen Korrekturbetrag Δx korrigiert werden.
Die Korrektur wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 7 beschrieben. Es sei angenommen, daß eine Wand W von der Lichtprojektionslinse 1 um einen Abstand R entfernt ist. Das vom lichtemittierenden Abschnitt L&sub3; abgegebene Licht wird in einem Punkt W&sub3; der Wand W reflektiert und in einem Punkt P&sub3; des PSD 5 fokussiert. Das vom lichtemittierenden Abschnitt L&sub4; abgegebene Licht wird jedoch in einem Punkt W&sub4; reflektiert und in einem Punkt P&sub4; fokussiert. Bei Verwendung des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; kann die Korrektur so ausgeführt werden, daß der Punkt P&sub4; mit dem Punkt P&sub3; zusammenfällt. Eine Distanz zwischen den Punkten P&sub4; und P&sub3; ist als Korrekturbetrag Δx gegeben. Bei Verwendung des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; kann Δx zur Lichtpunktposition auf dem PSD 5 addiert werden, womit die Korrektur erzielt wird.
Ist eine Distanz zwischen den lichtemittierenden Abschnitt L&sub3; und L&sub4; als ΔL, und sind die Brennweiten der Lichtprojektionslinse 1 bzw. der Lichtaufnahmelinse 2 als f&sub1; bzw. f&sub2;, und ist eine Distanz zwischen den Punkten W&sub3; und W&sub4; als U gegeben, so wird U ausgedrückt durch:
Ist ein Abstand vom Mittelpunkt des PSD 5 zum Punkt P&sub3; als x und ein Abstand zum Punkt P&sub4; als α gegeben, so ergibt sich α aufgrund von (U - B) : R = α : f&sub2; zu:
deshalb:
Auf diese Weise kann der Korrekturbetrag Δx im voraus anhand der Parameter f&sub1;, f&sub2; und ΔL berechnet werden. Allerdings stimmt der Korrekturbetrag Δx bei den individuellen Abstandsmeßgeräten aufgrund von Abweichungen in den optischen Systemen, LED's und PSD's oder von Abweichungen bei deren Einbaupositionen nicht immer mit dem Auslegungswert überein. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird der Halbfestwiderstand 14 geändert, um den Korrekturbetrag Δx anzugleichen und einzugeben. Diese Angleichung erfolgt z.B. während der Fertigungsschritte einer Kamera.
Ein Verfahren zur Einstellung des Korrekturbetrags Δx ist nicht auf den Halfestwiderstand 14 beschränkt. Es kann ein Verfahren angewendet werden, das sich eines Halbleiterspeichers bedient, z.B. ein Verfahren, bei dem der Korrekturbetrag Δx direkt in ein EPROM geschrieben wird.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform wird nunmehr anhand des Flußdiagramms gemäß Fig. 8 beschrieben.
Wenn ein Photograph die Auslösetaste leicht um den ersten Hub drückt, wird der Schalter S&sub1; eingeschaltet (S-1), und der Mikrocomputer 11 setzt einen Lichtemissionsbefehl an den Treiber 13 ab. Damit wird ein Steuerimpulssignal vom Treiber 13 an die lichtemittierenden Abschnitte L&sub3; der LED 12 gelegt, wodurch Infrarotlichtimpulse zur Fernmessung abgegeben werden (S-2). Die Infrarotlichtimpulse werden nach vorne durch die Lichtprojektorlinse 1 projiziert, dann vom Objekt 4 reflektiert und über die Lichtaufnahmelinse 2 vom PSD 5 empfangen. Die Ströme I&sub1; und I&sub2; werden vom PSD 5 an den Arithmetikprozessor 8 ausgegeben.
Der Arithmetikprozessor 8 prüft, ob die Ausgangsströme I&sub1; und I&sub2; auf einem für die Berechnung erforderlichen Mindestpegel oder darüber liegen (S-3). Wird Schritt S-3 mit JA beantwortet, so wird geprüft, ob die Ausgänge vom PSD 5 gesättigt sind (S-4). In diesen Schritten S-3 und S-4 kann bestimmt werden, ob die Ausgänge des PSD 5 in den Dynamikbereich fallen. Liegen die Ausgänge vom PSD 5 innerhalb des Dynamikbereichs, so berechnet der Arithmetikprozessor 8 den Abstand x auf Basis der obigen Gleichung (1) (S-5), und der Abstand x wird vom A/D-Wandler 9 in digitale Daten gewandelt. Die digitalen Daten werden dann vom Mikrocomputer 11 abgerufen (S-6). Der Mikrocomputer 11 berechnet den Defokussierungsbetrag y auf Basis der Gleichung (4) (S-7).
Wenn die Ausgänge des PSD 5 ungenügend oder gesättigt sind (S-4), setzt der Arithmetikprozessor 8 ein Wiederholungs- Emissionssignal an den Mikrocomputer 11 ab. Als Reaktion darauf setzt der Mikrocomputer 11 ein Wiederholungs-Emissionssignal an den Treiber 13 ab. Der Treiber 13 veranlaßt den lichtemittierenden Abschnitt L&sub4;, Infrarotlichtimpulse zur Nahmessung abzugeben (S-8).
Die Ausgänge des PSD 5 werden unzureichend, wenn die beiden folgenden Fälle eintreten. Erstens, das Objekt 4 ist weit entfernt, und der PSD 5 kann keine ausreichenden Ausgänge liefern. Zweitens, das Objekt 4 ist zu nah, und ein empfangenes LED-Bild fällt außerhalb des PSD 5. Im ersten Fall können vom PSD 5 selbst bei Aktivierung des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; keine ausreichenden Ausgänge erhalten werden. Da jedoch im zweiten Fall ein LED-Bild innerhalb des Bereichs des PSD 5 ausgeformt werden kann, wenn der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; aktiviert ist, kann es erkannt werden. Da sich die Position des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; in der Fig. 5 oberhalb des lichtemittierenden Abschnitts L&sub3; befindet (nicht an der PSD 5-Seite), wird ein LED-Bild P auf dem PSD 5 an einer Position nahe dem Mittelpunkt des PSD 5 empfangen.
Der Grund für die Sättigung der Ausgänge vom PSD 5 ist, daß sich das Objekt 4 in zu naher Distanz befindet und das von ihm reflektierte Licht zu stark ist. Wenn in diesem Fall der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; mit einer geringeren Lichtemissionsintensität als der lichtemittierende Abschnitt L&sub3; aktiviert wird, wird das vom Objekt 4 reflektierte Licht schwach, und die Ausgänge vom PSD 5 können der Berechnung unterzogen werden.
Der Arithmetikprozessor 8 prüft dann, ob die Ausgänge vom PSD 5 bei Emission des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; ausreichend sind (S-9). Wird Schritt S-9 mit JA beantwortet, so wird geprüft, ob die Ausgänge vom PSD 5 gesättigt sind (S-10). Wird Schritt S-10 mit NEIN beantwortet, so berechnet der Arithmetikprozessor 8 den Abstand x auf Basis der Ausgangsströme (S-11). Das Berechnungsergebnis wird vom A/D- Wandler 9 in digitale Daten gewandelt und vom Mikrocomputer 11 abgerufen (S-12).
In diesem Fall ergibt sich der Abstand x bei Einsatz des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; und muß, wie oben beschrieben, korrigiert werden. Der vom Halbfestwiderstand 14 eingestellte Korrekturwert Δx wird vom Mikrocomputer 11 über den A/D-Wandler 15 abgerufen (S-13), und der berechnete Abstand x wird zum Korrekturbetrag Δx addiert (S-14). Der Mikrocomputer 11 berechnet den Defokussierungsbetrag y unter Verwendung des korrigierten Abstands x (S-7).
Sind die Ausgänge des PSD 5 selbst bei Aktivierung des lichtemittierenden Abschnitts L&sub4; nicht ausreichend (S-9) oder sind die Ausgänge gesättigt (S-10), wird die Objektentfernung auf den größten Abstand (z.B. unendlich) oder den kleinsten Abstand (z.B. 50 cm) eingestellt. Dementsprechend wird der Defokussierungsbetrag y auf 0 oder ymax eingestellt. Im einzelnen bedeutet dies, daß dann, wenn die Ausgänge des PSD 5 bei Emission der lichtemittierenden Abschnitte L&sub2; und L&sub4; nicht ausreichend sind, die Objektentfernung als unendlich bestimmt und der Betrag y als 0 eingestellt wird (S-15). Sind beide Ausgänge des PSD 5 gesättigt, so wird die Objektentfernung als kürzer als die kleinste Entfernung bestimmt und der Betrag y als ymax eingestellt (S-16).
Die Abstandsmeßoperation ist wie oben beschrieben beendet. Wird die Auslösetaste noch tiefer gedrückt, wird der Schalter S&sub2; eingeschaltet (S-17) und die photographische Linse vom Linsenbetätigungsglied 10 um den zuvor berechneten Defokussierungsbetrag y verschoben (S-17). Danach wird der Verschluß bzw. die Blende angesteuert (S-19), was die Photographieroperation abschließt.
In der obigen Ausführungsform weisen die lichtemittierenden Abschnitte L&sub3; und L&sub4; der LED 12 eine Rechteckform identischer Größe auf, wie in der Fig. 6 dargestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die lichtemittierenden Abschnitte L&sub3; und L&sub4; Formen, wie in den Fig. 9A bis 9C gezeigt aufweisen. In diesem Fall haben die lichtemittierenden Abschnitte vorzugsweise eine geringe Breite in Richtung der Grundlinie A und sind vorzugsweise senkrecht zur Grundlinie A länger ausgeführt, um einen Abstandsmeßfehler zu verringern.
In der obigen Ausführungsform wird der lichtemittierende Abschnitt L&sub3; zur Fernmessung eingesetzt. Es können jedoch auch beide der lichtemittierenden Abschnitt L&sub3; und L&sub4; Licht zur Fernmessung abgeben und danach nur der lichtemittierende Abschnitt L&sub4; zur Nahmessung eingesetzt werden. Da in diesem Fall das vom lichtemittierenden Abschnitt L&sub4; außerdem als Licht zur Fernmessung herangezogen wird, ist die Position des Schwerpunktes des LED-Bildes auf dem PSD 5 versetzt. Aus diesem Grund muß das Berechnungsergebnis des Arithmetikprozessors 8 korrigiert werden.
In der obigen Ausführungsform umfaßt das lichtemittierende Element zwei lichtemittierende Abschnitte. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann z.B. eine größere Anzahl von lichtemittierenden Abschnitten oder lichtemittierenden Elementen eingesetzt werden, solang dies der Raum einer Kamera oder die Ausführung eines optischen Systems gestatten. Auf diese Weise ist eine genauere Abstandsmessung erreichbar. In der obigen Ausführungsform wird eine lichtemittierende Schaltung so gesteuert, daß zuerst Licht zur Fernmessung und dann Licht zur Nahmessung abgegeben wird. Die Reihenfolge der Lichtemission kann jedoch wie erforderlich umgekehrt werden.
Gemäß der obenbeschriebenen vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl lichtemittierender Elemente an verschiedenen Positionen in Richtung der Grundlinie angeordnet und werden von der Treibereinrichtung selektiv angesteuert, so daß sie selektiv Licht für die Nah- und Fernmessung abgeben. Ein nicht auf der Seite des lichtaufnehmenden Elements angeordnetes lichtemittierendes Element mit einer geringeren Lichtemissionsintensität als das für die Fernmessung wird zur Nahmessung verwendet. Da das von einem nahen Objekt reflektierte Licht in geeigneter Weise aufgefangen werden kann, kann eine kleine Enfernung genau gemessen werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Licht für die Nahmessung von einem nicht auf der Seite des lichtaufnehmenden Elements angeordneten Element abgegeben wird, kann ein Sucher-Einfallswinkel des vom Objekt reflektierten Lichts verkleinert werden, so dar sich Parallaxe durch die Sucherumrandung bei der Entfernungsmessung auf vorteilhafte Weise verringern läßt.

Claims

1. Abstandsmeßgerät für eine Kamera mit:

mindestens ersten und zweiten Leuchtelementen (L&sub1;, L&sub4;), die entlang einer senkrecht zur optischen Achse einer Kameralinse stehenden Grundlinie (A) angeordnet und zur Abgabe von Lichtstrahlen auf einen zu photographierenden Gegenstand vorgesehen sind,

sich entlang der besagten Grundlinie erstreckenden Lichtempfangsmitteln (5) zum Empfangen eines vom besagten Gegenstand reflektierten besagten Lichtstrahls und zum Bereitstellen eines elektrischen Signals (I&sub1;, I&sub2;), das die Stelle entlang dem besagten Empfangsmittel darstellt, auf die der besagte Empfangslichtstrahl auftrifft; und

Rechenmitteln (8) zum Berechnen des Abstands vom besagten Gegenstand entsprechend dem besagten elektrischen Signal;

gekennzeichnet durch:

Antriebsmittel (13), durch deren Betätigung das besagte erste Leuchtelement (L&sub3;) veranlaßt wird, selektiv einen ersten Lichtstrahl abzugeben, und das besagte zweite Leuchtelement (L&sub4;) veranlaßt wird, selektiv einen zweiten Lichtstrahl abzugeben, wobei der besagte erste Lichtstrahl eine höhere Intensität als der besagte zweite Lichtstrahl besitzt und das besagte erste Element näher zum besagten Lichtempfangsmittel (5) als das besagte zweite Element angeordnet ist;

Steuermitteln (11) zum Steuern der Betätigung des besagten Antriebsmittels (13) entsprechend der Intensität des vom besagten Lichtempfangsmittel (5) empfangenen Lichtstrahls zur Auswahl des besagten ersten Elements (L&sub3;), wenn die besagte Empfangsintensität niedrig ist, und des besagten zweiten Elements (L&sub4;), wenn die besagte Empfangsintensität relativ hoch ist, womit das besagte erste Element (L&sub3;) zum Messen von entfernten Abständen und das besagte zweite Element (L&sub4;) für relativ nahe Abstände benutzt wird, und

Korrekturmitteln (14, 15) zur Bereitstellung eines Korrektursignals, mit dem der vom besagten Rechenmittel (8) entsprechend dem aktuell vom besagten Antriebsmittel (13) ausgewählten Element (L&sub3;, L&sub4;) berechnete Abstand korrigiert wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Lichtempfangsmittel (5) das besagte elektrische Signal mit einer die Intensität des empfangenen Lichtstrahls darstellenden Größe bereitstellt und das besagte Rechenmittel (8) zur Überwachung der besagten Größe, um zu bestimmen, ob die besagte Intensität niedrig oder relativ hoch ist, und zur Bereitstellung eines diese Bestimmung darstellenden Signals für das besagte Steuermittel (11) betätigbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Rechenmittel (8) zur Überwachung der besagten Größe und zur Berechnung, ob die besagte Größe innerhalb eines eine vorbestimmte Dynamik des besagten Lichtempfangsmittels (5) darstellenden Bereichs liegt, wie auch zur Bereitstellung des diese Bestimmung darstellenden Signals für das besagte Steuermittel (11), betätigbar ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Rechenmittel (8) betätigbar ist, um zu berechnen, ob die besagte Größe oberhalb oder unterhalb des besagten Bereichs liegt; und sollte die besagte Größe unterhalb des besagten Bereichs liegen, wenn das besagte erste Element (L&sub3;) den besagten ersten Lichtstrahl höherer Intensität abgibt, der besagte Abstand vom besagten Rechenmittel als Unendlichkeit berechnet wird; und sollte die besagte Größe oberhalb des besagten Bereichs liegen, wenn das besagte zweite Leuchtelement (L&sub4;) den besagten zweiten Lichtstrahl niedrigerer Intensität abgibt, der besagte Abstand vom besagten Rechenmittel als vorherbestimmter Mindestabstand berechnet wird.

5. Gerät nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige besagte Leuchtelement eine Infrarot-Leuchtdiode (LED) ist.