JP2903472B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測距装置に関し、より詳細には、三角測量
の原理を用い、所定の基線長を隔てた一対の受光光学系
を有し、この受光光学系によって投影される同一被写体
の像をそれぞれ一対の光電変換手段で受け該像の光量分
布によって測距を行う測距装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の測距装置には、例えば特開昭54−74425号公報
記載のものがあった。すなわち、レンズ、ミラー等より
成る一対の受光光学系から投影される像を三角プリズム
でそれぞれ反射し、これを直線状に配列されたセンサア
レイで受け、上記像の光量分布の情報を相関法によって
処理し被写体距離を測定するものがあった。

また、特公昭39−20057号公報記載のものがあった。
すなわち、同一被写体の像を全反射プリズムよりなるビ
ームスプリッターで上下に分割し、上下２列に配列され
た光電変換素子で受けて検出するものがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の従来例では、第10図に示すように、左右一対の
受光路51,52を進む光線がミラー53,54で略直角に受光平
面50の内側に反射され、さらに三角プリズム55で反射さ
れた反射光路51b,52bを進む光線は、１対の受光路51,52
を含む受光平面50内の後方に反射されるため、それぞれ
の像の光量分布が同一直線上に分布する。従って、光電
センサ56の各受光アレイ56a,56bは、上記受光平面50内
の上記受光路51,52と略直角の方向に２つの光量分布を
検出し得るように配列しなければならない。その結果、
受光アレイ56a,56bの配列方向の長さ（図においては横
方向の寸法）が長くなり、チップサイズ（光電センサ56
の大きさに対応）が大きくなって受光アレイ56a,56bを
製造する際の歩留りが悪くなるという問題があった。

また、受光アレイ56a,56bが一列に並んでいるため、
例えば、素子S1とS2のように個々の素子間の距離が大き
くなり、つまりウエハー上での位置が離れるために個々
の素子における感度のバラツキやS/N比の低下を来たす
という問題があった。

また、後者の従来例（特公昭39−20057号）では、光
電変換素子上の光量分布の位置を合致させるために一方
の受光光学系に偏光プリズムを挿入し、これを変位さ
せ、この変位量と所定の関係で撮影レンズを駆動しなけ
ればならないが、上記変位を与えるための可動機構が複
雑化すると共に撮影レンズを駆動するための機構が複雑
化するという問題があった。また、像を上下に２分割し
ているため、被写体によっては、上下の像に同一性がな
い場合もあり得るので、この場合には２つの像が現実に
は合致していても上下像が一致しないこととなり、合焦
状態を検出し得ない虞れがある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、安価にして簡略な構成で、光電変
換手段の形状を大幅に小型化し、感度のバラツキを低減
化すると共に、S/N比を向上させ得る測距光学系を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するために、三角測距方
式の測距装置において、所定の基線長を隔てて配設され
被写体からの受光光線を第１の平面内に含まれるように
互いに内側に反射させる一対の第１の反射手段と、この
第１の反射手段で反射された反射光線を上記第１の平面
と直交する第２の平面内に含まれる方向に反射させる一
対の第２の反射手段と、この一対の第２の反射手段で反
射された光線の結像位置に、それぞれが前後方向に向け
られ且つ互いに近接して平行に配設された一対の受光ア
レイを含み、その結像された像の前後方向の光量分布を
検出する光電変換手段と、上記第１の反射手段の前方ま
たは上記第１の反射手段と上記第２の反射手段との間に
配設され、上記被写体からの受光光線を上記一対の受光
アレイ上に結像させる一対のレンズとを具備し、上記一
対の第１の反射手段と上記一対の第２の反射手段と上記
一対のレンズとからなる一対の測距光学系によって投影
される同一被写体の像をそれぞれ前後方向に沿って平行
に配設された上記一対の光電変換手段で受け、被写体距
離に対応して前後方向に移動する該像の光量分布の移動
量を検出することによって測距を行うように構成したこ
とを特徴とするものである。

また、本発明は、所定の基線長を隔てて配設され被写
体からの受光光線を第１の平面内に含まれるように互い
に内側に反射させる一対の第１の反射手段と、この第１
の反射手段で反射された反射光線を上記第１の平面と直
交する第２の平面内に含まれる方向に反射させる一対の
第２の反射手段と、この一対の第２の反射手段で反射さ
れ且つ結像された像の所定範囲のそれぞれの一部を検出
し得るように複数の受光素子が直線状に配列されて成る
素子列を互いに平行に且つ一体的に可動なるように配設
された光電変換手段と、上記被写体からの一対の受光光
線の受光部から上記光電変換素子に至る光路上に介挿さ
れた一対のレンズと、上記光電変換手段を移動させる可
動手段とを具備し、上記光電変換手段が上記素子列の方
向に少なくとも所定範囲内にわたって移動し、等価的に
それぞれの光量分布の全体を検出し得るように構成した
ことを特徴とするものである。

〔作 用〕 上述のように構成された測距装置の第２の反射手段
は、第１の反射手段によって反射された反射光を、第１
の平面と略直角な第２の平面内に含まれる方向に反射す
るから、一対の光電変換手段を互いに平行に配置するこ
とができ、従って、光電変換手段の長さが大幅に短縮化
される。

また、光電変換素子を、所定範囲の一部を検出するよ
うに且つ素子列方向に移動可能なるように構成したか
ら、光電変換手段を小型化できるにもかかわらず等価的
に光量分布の全体を検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する。

第１図〜第５図は、本発明に係る測距光学系の第１の
実施例を示し、このうち、第１図および第２図は、全体
構成を示す平面図および正面図、第３図は、第１実施例
に用いられる光電センサの構成を拡大して詳しく示す平
面図、第４図および第５図は至近距離の作用を説明する
平面図である。

第１図および第２図において、１は第１の平面として
の受光平面、２および３はこの受光平面（この例では水
平面）内に基線長Ｌだけ隔てて設けられた１対の受光光
学系としての受光路、2aおよび3aはこれらの受光光路の
光軸、４および５は受光路２および３からの光線を上記
受光平面１内で略直角に反射させる１対の第１の反射手
段としてのミラー、4aおよび5aはそれぞれミラー４およ
び５で反射された光線が通る反射光路、６および７は上
記反射光路4aおよび5a中に配置された結像用のレンズ、
８は上記反射光路4a,5aを進む光線をそれぞれ略直角に
第２図では下方、第１図では紙面の奥側へ反射する第２
の反射手段としての三角プリズム（以下、単に「プリズ
ム」という）、９および10はプリズム８で反射されたそ
れぞれの光線が通る投影光路、10aは上記受光平面１に
略直交し、且つ上記投影光路9,10を含む投影平面、11は
この投影平面10aに略直角、つまり上記受光平面１に平
行に配設された光電変換手段としての光電センサ、11a
および11bはそれぞれ上記投影光路９および10からの光
線を受ける受光アレイ、12は対象物としての被写体で、
第１図は、被写体12が無限遠（以下、「∞」と略記す
る）に位置している状態を示している。また、上記測距
光学系は、基線長Ｌの中央位置（L/2）で照準するよう
にファインダ（図示せず）が構成されている。

尚、第１図および第２図の光電センサ11を除いた残り
の光学系を「測距光学系」という。また、以下の図面に
おいて、第１図および第２図と共通する部位には同一符
号を付すものとする。

第３図において、P1は∞にある被写体12に対応する受
光アレイ11a,11b上の∞位置、Ｒは測距エリア、13およ
び14はそれぞれ上記測距エリアＲ内での被写体12の像を
模式的に示し、それぞれ投影光路９および10からの光線
で結像される。尚、受光アレイ11aおよび11bは、それぞ
れ受光素子Ｑが例えば多数直線状に配列され、ｌは各ア
レイ11a,11b間の微小なアレイ間隔である。

第４図において、15および16は被写体12が至近位置に
あるときの受光路、17および18は同じく被写体12が至近
位置にあるときの反射光路である。

第５図において、P2は至近の被写体12に対応する受光
センサ11上の至近位置、Ｒは上述の測距エリア、19およ
び20は被写体12が至近にあるときの像を模式的に示して
いる。

第６図〜第９図は、本発明に係る第２実施例を示し、
このうち、第６図は、全体構成を示す概念図、第７図
は、第２実施例に用いる可動センサの構成を示す平面
図、第８図は、第１実施例との対比を示す説明図、第９
図は、検出部の構成を示す回路図である。尚、第２実施
例は、第１図および第２図に示す第１実施例のうち光電
センサ11を除いた残りの測距光学系の構成は同一である
とし、同一部位には同一符号を付すものとする。また、
第６図は正面から見た測距光学系は第２図と同一であ
る。また、上記プリズム８は、第２の発明の最終反射面
に対応する。

第６図において、21は第１実施例の光電センサ11の配
設位置に対応する可動領域、21aおよび21bはそれぞれこ
の可動領域21内の∞位置および至近位置、22は光電変換
手段としての可動センサ、23は可動センサ22を駆動する
駆動部、24は可動センサ22の変位（移動量）を受けて、
これを等倍、２倍、2/3倍等比例的な関係で出力する連
動部、25はこの連動部24の出力によって駆動される撮影
レンズ、26はフィルム面、27は撮影レンズ25の光軸であ
る。尚、図からもわかるように、可動センサ22および撮
影レンズ25は、直線運動しか行わない。

第７図において、25は上述の可動センサ、28および29
はそれぞれ第１実施例で述べた受光素子Ｑと同一の受光
素子28a,28bおよび29a,29bが直線上に配列されて成る素
子列としての受光アレイ、30および31はそれぞれ上記受
光素子28a,29aおよび28b,29bより成る素子対、ｌは上述
したアレイ間隔である。

第８図において、21,21aおよび21bはそれぞれ上述の
可動領域、∞位置、至近位置である。尚、第１実施例の
光電センサ11と対応させているので、光電センサ11と同
一部位には同一符号を付す。

第９図において、L1およびR1は、それぞれ受光素子28
aおよび29bを記号化したフォトダイオード、L2およびR2
は受光素子28bおよび29aを記号化したフォトダイオー
ド、従って、フォトダイオードL1,R1およびL2,R2をもっ
て上述の素子対30および31を構成している。32は２つの
入力端にフォトダイオードR1が順方向に、L1が逆方向に
接続されたコンパレータ、33はフォトダイオードR2が順
方向に、L2が逆方向に接続されたコンパレータで、この
２つのコンパレータ32および33は、素子対30の両フォト
ダイオードL1およびR1あるいは素子対31のフォトダイオ
ードL2,R2同一出力状態（受光状態）のとき出力がOFFと
なり、他の状態ではONとなるように構成されている。34
は両コンパレータ32,33の出力を受ける２入力ORゲー
ト、35はこのORゲートの出力端である。

このように構成された本実施例の動作および作用につ
いて説明する。

まず、第１実施例から述べる。第１図および第３図に
おいて、被写体12の像の頭部（丸い部分）が図中右方に
向いているとすれば、ミラー４で左右が反転され、レン
ズ６で上下、左右が共に反対となり、さらにミラー８で
左右が反転されるので、受光アレイ11a上での像は第３
図のように被写体像13の頭部は、上方を向くように結像
されることとなる。一方、受光路３側ではミラー５がミ
ラー４に対し90゜ずれて配設されているので、反射光路
5aは上記反射光路4aに対し、180゜ずれる結果、受光ア
レイ11b上での像は、第３図のようにその頭部は下方に
向くように結像されることとなる。さらに∞にある被写
体12は、受光アレイ11a,11bの∞位置P1に投影される。
また逆に、第４図、第５図に示すように被写体12が至近
距離にあるときは、受光アレイ11a,11b上の至近位置P2
に投影される。従って、測距エリアＲは、受光アレイ11
aおよび11b上で略同一位置（範囲）であり、被写体12の
被写体距離が、例えば∞から至近まで変化するときは、
上記測距エリアＲの幅（範囲）を保ったまま、且つ像13
と像14の相対位置を保持したまま第３図の位置P1から第
５図の位置P2まで受光アレイ11a,11b上を移動する。

そして、光電センサ11の各受光アレイ11aおよび11bか
らの出力は、図示しない演算手段で周知の相関法によっ
て処理され、当該被写体距離が得られる。上記演算手段
の動作原理を簡略に述べると、上述のように受光アレイ
11aと11b上には同一の被写体の像13,14が反転と正転の
関係で投影されているので、測距エリアＲ内の受光アレ
イ11a,11bのうち図中上下方向の位置が等しい受光素子Q
1とQ2およびこれらに隣接して同じく上下方向の位置が
等しい受光素子Q3とQ4によってそれぞれ対角線方向に形
成される素子対Q1,Q4および反対側の対角線上に形成さ
れる素子対Q2,Q3のうち少なくともいずれか一方の素子
対に光量分布の一致した部分が対応する。受光アレイ11
a,11bの各受光素子Ｑのアドレス（位置）は既知である
から、例えば素子対Q1,Q4およびQ2,Q3のいずれか一方ま
たは両方がON状態（光量分布の一致した状態）になれ
ば、そのアドレスから、つまり∞位置P1にある受光素子
Q3,Q4が含まれていることから、被写体距離が∞である
ことが知れる。尚、被写体12が至近距離にある場合も考
え方は同一なので、その説明は省略する。

次に、第２実施例の動作を説明するに先立って、第１
実施例との相違を概略的に述べる。第１実施例の受光ア
レイ11a,11bの図中上下方向の長さは測距可能な範囲に
対応し、測距エリアＲはファインダ（図示せず）内に見
える、いわゆるターゲットマークの範囲に対応している
が、これに対して第２実施例の可動センサ22は第１実施
例の素子対Q1,Q4およびQ2,Q3に対応する分の受光アレイ
28,29しか有していない。つまり、上記測距可能な範囲
および上記測距エリアＲの一部しか検出し得ないサイズ
であり、残りの部分は可動領域21を移動することで、等
価的に測距可能な範囲および測距エリアＲの全体にわた
って光量分布の検出ができるように構成されている。

さて、第２実施例の動作を述べると、可動センサ22
は、駆動部23によって可動領域21内を∞位置21aから至
近位置21aまで、またはその逆方向に駆動され、撮影レ
ンズ25は連動部24を介して、可動センサ22の移動量と所
定の関係で比例して移動する。今、被写体12が至近距離
にあるとし、可動センサ22が∞位置21aから至近位置21b
に向って駆動され始めたとする。この状態では素子対30
および31のいずれにも光量分布の一致が対応していない
ので、第９図のコンパレータ32,33は、いずれもON（例
えばＨレベル）である。従って、ORゲート34の出力もＨ
レベル、つまり出力端35の信号レベルもＨレベルであ
る。

可動センサ22が至近位置21bに達すると、素子対30お
よび31の両方が同一出力となるため、コンパレータ32お
よび33の出力がＬレベルとなり、このＬレベルを受けて
駆動部23は可動センサ22の駆動を停止させる。この時、
フィルム面26上では被写体12の像が結像され、自動的に
合焦がなされる。

このように、本実施例のうち、第１実施例によれば、
受光平面１と略直交する投影平面10a内に投影光路9,10
が含まれるように測距光学系を構成したから、光電セン
サ11の受光アレイ11a,11bがアレイ間隔ｌで平行に配列
することができ、従って従来の受光アレイ56a,56bのよ
うに一直線上に配列するものに比べて光電センサ11の形
状が小型化できるという利点がある。

さらに、受光アレイ11a,11bは、アレイ間隔ｌが微小
なので、ウエハー上に形成される、つまり各受光素子Ｑ
の位置が近接しているので、感度のバラツキを最小に抑
えることができ、S/N比も最大に改善できるという利点
がある。

また、受光アレイ11a,11bが近接しているので、製造
上の歩留りが向上し、結果的に安価に製造できるという
利点がある。

また、第２実施例によれば、受光アレイ28,29を素子
対30,31のみで構成し、可動領域21を移動するように構
成したから、可動センサがさらに小型化されるという利
点がある。

また、これに伴って、光量分布の一致を検出する回路
が第９図に示すように極めて簡略化されるという利点が
ある。

また、可動センサ22および撮影レンズ25はいずれも直
線運動しか行わないので、連動部24の構成が単純な比例
関係で済み、簡略化できるという利点がある。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されることなく、
その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施ができる
ものである。

例えば、測距光学系は、反射光路4a,5a中にレンズ6,7
を配置するに限らず、第１図に破線をもって示すように
受光路2,3中にレンズ36,37を配置してもよい。

また、第２実施例の受光アレイ28および29は、それぞ
れ２個の受光素子28a,28bおよび29a,29bで構成するに限
らず、他の各部との適合性を考慮するならば２個以上の
任意の個数でも可能である。

〔発明の効果〕

以上、詳述したところから明らかなように本発明によ
れば、被写体からの受光光線を第１の平面内に含まれる
ように互いに内側に反射させる一対の第１の反射手段
と、この第１の反射手段で反射された反射光線を上記第
１の平面と直交する第２の平面内に含まれる方向に反射
させる一対の第２の反射手段と、１対の結像用のレンズ
とからなる測距光学系によって投影される同一被写体の
像を前後方向に向けられ且つ互いに近接して平行に配設
された一対の受光アレイを含む一対の光電変換手段上に
投影させ、被写体距離に対応して共に前後方向に移動す
る該像の光量分布の移動量を検出するように構成したか
ら、光電変換手段を大幅に小型化することができ、これ
によって受光感度のバラツキを減少させ得ると共に、S/
N比を向上させ得、被写体像が両光電変換手段に対して
前後方向に移動することから電気的に被写体距離を求め
る場合のスキャニング回路、演算回路等が簡単な回路で
構成でき、また、光電変換手段を可動式にする場合にあ
っては、前後に移動するように構成すれば足り、機構の
簡略化、省スペース化と共に大幅なコストダウンを実現
し得る測距装置を提供することができる。

また、さらに本発明は、測距光学系を上記のように構
成した上、光電変換手段を素子列の方向に少なくとも所
定範囲内にわたって移動させ、等価的にそれぞれの光量
分布の全体を検出し得るように構成したから、上記の効
果に加えて、光電変換手段のより一層の小形化が実現さ
れると共に、光電変換手段の可動手段を頗る簡素化し得
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〜第５図は、本発明に係る測距光学系の第１実施
例を示し、このうち、第１図および第２図は、全体構成
を示す平面図および正面図、第３図は、第１図および第
２図に示した光電センサの構成を拡大して詳しく示す平
面図、第４図および第５図は、いずれも被写体が至近距
離にあるときの作用を説明する平面図、第６図〜第９図
は、本発明の第２実施例を示し、このうち第６図は全体
構成を示す概念図、第７図は、第６図に示した可動セン
サの構成を拡大して詳しく示す説明図、第８図は、第１
実施例の光電センサと第２実施例の可動センサの可動領
域との対応関係を示す説明図、第９図は、第２実施例の
検出部の構成を示す回路図、第10図および第11図は、従
来例の全体構成および同従来例に用いられる光電センサ
の構成をそれぞれ示す平面図である。 １……受光平面、2,3……受光路、 Ｌ……基線長、4,5……ミラー、 4a,5a……反射光路、 ８……三角プリズム（プリズム）、 9,10……投影光路、 10a……投影平面、 11……光電センサ、 11a,11b,28,29……受光アレイ、 12……被写体、Ｒ……測距エリア、 13,14,19,20……像、 21……可動領域、 22……可動センサ、 23……駆動部、24……連動部、 Q,28a,28b,29a,29b……受光素子、 25……撮影レンズ、 26……フィルム面、 30,31……素子対、 L1,L2,R1,R2……フォトダイオード、 32,33……コンパレータ、 34……ORゲード。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三角測距方式の測距装置において、所定の
   基線長を隔てて配設され被写体からの受光光線を第１の
   平面内に含まれるように互いに内側に反射させる一対の
   第１の反射手段と、この第１の反射手段で反射された反
   射光線を上記第１の平面と直交する第２の平面内に含ま
   れる方向に反射させる一対の第２の反射手段と、この一
   対の第２の反射手段で反射された光線の結像位置に、そ
   れぞれが前後方向に向けられ且つ互いに近接して平行に
   配設された一対の受光アレイを含み、その結像された像
   の前後方向の光量分布を検出する光電変換手段と、上記
   第１の反射手段の前方または上記第１の反射手段と上記
   第２の反射手段との間に配設され、上記被写体からの受
   光光線を上記一対の受光アレイ上に結像させる一対のレ
   ンズとを具備し、上記一対の第１の反射手段と上記一対
   の第２の反射手段と上記一対のレンズとからなる一対の
   測距光学系によって投影される同一被写体の像をそれぞ
   れ前後方向に沿って平行に配設された上記一対の光電変
   換手段で受け、被写体距離に対応して前後方向に移動す
   る該像の光量分布の移動量を検出することによって測距
   を行うように構成したことを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】三角測距方式の測距装置において、所定の
   基線長を隔てて配設され被写体からの受光光線を第１の
   平面内に含まれるように互いに内側に反射させる一対の
   第１の反射手段と、この第１の反射手段で反射された反
   射光線を上記第１の平面と直交する第２の平面内に含ま
   れる方向に反射させる一対の第２の反射手段と、この一
   対の第２の反射手段で反射され且つ結像された像の所定
   範囲のそれぞれの一部を検出し得るように複数の受光素
   子が直線状に配列されて成る素子列を互いに平行に且つ
   一体的に可動なるように配設された光電変換手段と、上
   記被写体からの一対の受光光線の受光部から上記光電変
   換素子に至る光路上に介挿された一対のレンズと、上記
   光電変換手段を移動させる可動手段とを具備し、上記光
   電変換手段が上記素子列の方向に少なくとも所定範囲内
   にわたって移動し、等価的にそれぞれの光量分布の全体
   を検出し得るように構成したことを特徴とする測距装
   置。