JP3235871B2 - 距離検出方法および自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体までの距離を一
次元光電変換素子の出力データと三角測量法とに基づい
て検出する方法、及び、この方法にて検出した距離を分
析することで光学系における被写体の結像位置を調節す
る自動焦点調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動焦点調節装置、即ち、オートフォー
カス装置は、カメラをはじめとして種々の光学機器に応
用されている。この装置は、一般に、被写体の結像位置
を調節するレンズ駆動部、被写体までの距離を検出する
距離検出部、この距離検出部の検出値に基づいてレンズ
駆動部を制御する制御部等を有して構成されている。

【０００３】また、周知の距離検出方法として三角測量
を応用して被写体までの距離を検出する技術がある。そ
のなかで、受光面上の光の入射位置に応じた一次元距離
データを出力する一次元光電変換素子、例えば半導***
置検出器（Position Sensitive Detector 、以下ＰＳＤ
と称する）を用いたものがあり、特開昭６３−１９１４
号公報に詳細に紹介されている。この方法によれば、装
置が大規模化することなく距離分解能の向上が図れる等
の利点がある。

【０００４】ところが、この方法を用いて比較的遠距離
の被写体を測距する際に、非常に強い光源がＰＳＤに入
射する場合には被写体の結像位置を誤って調節してしま
う問題があった。そこで、本出願人は、先に、この問題
点を解消し得る自動焦点調節装置を提案した（特願平３
−１４７６３２号明細書参照）。

【０００５】図３はこの自動焦点調節装置の構成図であ
り、強い光源を入射したときに測距データを予め定めた
所定値に設定し、この設定値をもとに被写体の結像位置
を調節するようにしたものである。以下、その概要を説
明する。

【０００６】レンズ駆動部１８は、レンズセット機構１
１とレンズ１２とで構成されており、制御部となるマイ
クロコンピュータ（以下、マイコンと称する）１からの
制御信号でレンズセット機構１１のモータ１０を駆動制
御し、レンズ１２を光軸方向に移動させる。これにより
焦点調節即ち被写体１６の結像位置が調節される。

【０００７】また、距離検出部８は、三角測量にて距離
を検出する方式にて構成され、被写体１６にパルス光ビ
ームを投射する発光素子６と、この発光素子６の点灯を
制御する点灯回路５と、被写体１６からの反射光を検出
するＰＳＤ３と、ＰＳＤ３の検出出力に基づいて測距デ
ータを演算する測距演算回路２とを備えている。この測
距演算回路２は、図４に示すような二系統のパルス信号
抜き取り回路７０１、差動増幅回路７０２、Ａ／Ｄ変換
器７０３等で構成され、測距データを例えば８ビット、
即ち「０」〜「２５５」のデータとして出力している。

【０００８】この測距データは、図５に示すように、Ｐ
ＳＤ３に入射した反射光のスポットの重心が図中ＰＳＤ
３の中央付近（図中Ａの位置）にあるときは、被写体１
６の位置は無限遠であり「０」になっている。他方、図
中右側Ｂの位置にあるときは被写体距離は最至近であ
り、理想的には測距データは「２５５」になるのだが、
実際には、光源のフレアの影響や反射光のスポットの広
がり等のため、右側Ｂ1の位置において最大となり、
「２５５」よりも小さいものとなる。

【０００９】ここで、例えば、図６に示すように、被写
体６０１が比較的遠距離にあり、非常に強い光源９０１
からの外光がＰＳＤ３に入射した場合を考える。この場
合には、ＰＳＤ３の右側の端子の出力電流が非常に大き
くなり、その端子がつながれたパルス信号抜き取り回路
７０１の出力は、定常的な電流出力の分だけ増加した反
射光の成分が出力される。このとき、ＰＳＤ３の左側の
端子の出力電流も大きくなるが、この定常的な電流出力
はパルス抜き取り回路７０１で除去されるので、反射光
の成分だけが出力される。

【００１０】したがって、測距演算回路２の出力である
前述の測距データは、この二つの出力の差であるから非
常に大きな値となり、「２５５」に近い値を示す。図７
はこの測距データと被写体距離との関係の例を表した図
である。

【００１１】マイコン１は、この測距データが「０〜２
５０」のとき、測距データを有効とし、「２５１〜２５
５」のときは、誤測距の可能性があるとして、予め定め
た比較的遠距離のデータを測距データに設定する。例え
ば、比較的遠距離のデータとして被写体までの距離を６
［ｍ］とすると、この距離に相当する値は図７によれば
「３５」となるから、測距データが「２５１〜２５５」
のときにはこの値「３５」を設定する。マイコン１は、
この測距データをもとに、焦点調節のためのレンズ駆動
信号をモータ駆動回路９に送り、焦点調節制御を行う。

【００１２】なお、図３中、１４は第１段レリーズスイ
ッチであり、マイコン１による上記焦点調節制御動作の
オン／オフを行う。また、１５は第１段レリーズスイッ
チ１４と連動する第２段レリーズスイッチであり、測光
装置１３の測光情報に基づきマイコン１による写真撮影
制御動作のオン／オフを行う。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この構成の自動焦点調
節装置によれば、太陽光線等の強い定常光の存在する環
境下においても被写体の結像位置を良好に調節できるこ
とが実証されている。しかしながら、本発明者によるそ
の後の検証の結果、以下の課題を残すことが判明した。

【００１４】即ち、図５中、ＰＳＤ３の右端寄りに強い
光源が入射したときには、測距演算回路２の出力が異常
値を示すから比較的遠距離のデータ（「３５」）に設定
できたが、光源の入射位置がＰＳＤ３の中心部に向かう
につれ、測距演算回路２の出力が見かけ上有効なデータ
を示すようになる。その結果、距離検出部８が近距離を
表すデータを出力し、被写体１６が比較的遠距離にある
場合にその距離を誤って検出することがあった。本発明
は、かかる課題を解決することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体即ち距
離の被検出体が比較的近距離にあるときは、光ビームの
反射光のレベルが高くなり、有害光源の影響を受けにく
くなる点に着目し、これを距離検出方法に応用したもの
である。

【００１６】即ち、受光面上の光の入射位置に応じた一
次元距離データを出力する一次元光電変換素子と、被検
出体に光ビームを投射すると共に該被検出体からの反射
光を前記一次元光電変換素子に導いて三角測量にて前記
被検出体までの距離を検出し測距データとして出力する
距離検出部とを備え、前記光ビームの投射前に前記一次
元光電変換素子に入射する外光の一次元距離データを無
発光測距データとして得るとともに、該無発光測距デー
タが予め決められた基準距離よりも近距離を表すとき
は、前記距離検出部を複数回駆動し、検出した複数の測
距データのうち相対的にみて遠距離を表すものの中の一
つを当該被検出体までの測距データとして採用するよう
にした。

【００１７】

【００１８】本発明は、また、上記距離検出方法を自動
焦点調節装置に適用することで、従来の課題の解決を図
るものである。

【００１９】即ち、被写体の結像位置を調節するレンズ
駆動部と、受光面上の光の入射位置に応じた一次元距離
データを出力する一次元光電変換素子と、前記被写体に
光ビームを投射すると共に該被写体からの反射光を前記
一次元光電変換素子に導いて三角測量にて前記被写体ま
での距離を検出し測距データとして出力する距離検出部
と、この測距データに基づいて前記レンズ駆動部を制御
する制御部とを少なくとも備える自動焦点調節装置にお
いて、前記光ビーム投射前に入射する外光を前記一次元
光電変換素子に導いてその受光位置に応じた距離データ
を無発光測距データとして出力する無発光測距手段と、
前記無発光測距データが予め決められた基準距離よりも
近距離を表すときは前記距離検出部を複数回駆動する駆
動回数制御手段と、特定のデータを選択して前記制御部
に出力するデータ選択手段とを設けた。

【００２０】

【作用】被写体即ち距離の被検出体が比較的近距離にあ
るときは、光ビームを投射した際にその反射光のレベル
が高くなり、有害光源の影響を受けにくくなる。そこで
その臨界距離を基準距離に決め、有害光源のＰＳＤへの
入射位置がこの基準距離よりも近距離に対応する位置に
あるときは、誤測距の可能性があるとして距離検出部を
通常回数以上駆動する。そして複数の測距データのうち
相対的に遠距離を表すものの中の一つを表すデータを当
該被検出体までの測距データとして採用する。

【００２１】この有害光源のＰＳＤへの入射位置を検出
するのが無発光測距手段であり、光ビームの投射前に作
動する。また、距離検出部の回数を制御するのが駆動回
数制御手段であり、無発光測距データが比較的近距離を
表すときに作動する。データ選択手段は、測距データが
複数の場合に相対的にみて遠距離を表すものの中の一つ
を表すデータを選択する。特定のデータが選択されたと
きは、制御部がこのデータに基づいて演算を行い、レン
ズ駆動部を制御する。

【００２２】なお、無発光測距データが基準距離以遠を
表すデータであった場合は、誤測距の可能性がないとし
て、光ビームを投射する通常の測距動作を行うように距
離検出部を動作させ、その測距データに基づいて同様に
レンズ駆動部を制御する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
発明は本出願人の先提案に係る自動焦点調節装置を改良
したものなので、従来のものと同一構成部品及びその符
号については先に示した図面の内容をそのまま用いて説
明する。

【００２４】本実施例では、従来装置の距離検出機構を
改良し、無発光測距手段と駆動回数制御手段とデータ選
択手段とを採り入れたものである。これら手段は、具体
的には、従来装置の制御部となるマイコン１（図３参
照）により行う。

【００２５】図１はマイコン１による本実施例の制御手
順を示すフローチャートであり、以下、この図１に従っ
て本発明を詳細に説明する。

【００２６】まず、第１段レリーズスイッチ１４（図３
参照）がＯＮされるとマイコン１が駆動され（ステップ
１０１）、無発光測距手段が作動する。即ち、発光素子
６を発光させない状態で距離検出部８が制御され、ＰＳ
Ｄ３（図３参照）に入射する外光の測距動作を行い、得
られたデータを無発光測距データとして出力する（ステ
ップ１０２）。

【００２７】この無発光測距データは、本来は被写体１
６からの反射光がない場合と同様、無限遠のデータとな
るはずである。しかし、比較的近距離側のデータとなる
位置に非常に強い外光の重心がきた場合にはこれが当該
距離を表すデータとして検出される。即ち、入射した外
光の強さが、図４中、パルス抜き取り回路７０１が定常
光として除去できる限界を超えると、その分が信号光電
流としてＰＳＤ３の近距離側端子に流れ、無発光測距デ
ータは近距離側の特定の値を示す。例えば、図７のよう
な測距データと被写体距離の関係がある場合において、
被写体距離５［ｍ］付近に外光の重心がきたときは、無
発光測距データは「４０」を示す。

【００２８】ここで、非常に強い光源からの外光が図２
（ａ）（ｂ）の破線のように近距離側に入射している場
合の撮影シーンを考える。図２（ａ）は、発光素子６の
非駆動時において外光により誤検知される距離よりも、
被写体１６が近距離にある場合の例である。この場合は
発光素子６を発光させて測距動作を行ったときに、被写
体１６からの反射光が強いので、外光による光電流がパ
ルス抜き取り回路７０１の限界を超えて流れても無視で
きるレベルとなる。従って、この場合は、ばらつきの小
さい正確な測距結果が得られるので問題はない。

【００２９】しかし、図２（ｂ）のように、発光素子６
の非駆動時において外光により誤検知される距離より
も、被写体１６が遠距離にある場合は問題となる。即
ち、このような状態で発光素子６を発光させて測距動作
を行うと、被写体１６からの反射光が弱いので、外光に
より流れる光電流が反射光による光電流に影響を及ぼ
す。従って、測距データのばらつきが大きくなり、実際
の被写体距離よりも近距離のデータとなって現れる確率
が高くなる。

【００３０】そこで、マイコン１は、自己の光学系との
関連で誤測距の確率が急増する臨界距離を基準距離とし
て予め決め、この基準距離を表すデータを設定する。そ
して無発光測距手段により検出された無発光測距データ
と設定値との比較を行う（ステップ１０３）。本実施例
では、基準距離を５［ｍ］とし、被写体距離５［ｍ］に
相当するデータ「４０」（図７）を設定値とする。

【００３１】比較の結果、無発光測距データが「４０」
未満のとき、即ち遠距離側のデータのときには、外光の
影響を受けないと判断し、発光素子６を発光させて通常
の測距動作を行うよう距離検出部８を制御する（ステッ
プ１０４）。そして、その測距データをもとに（ステッ
プ１０５）、焦点調節のためのレンズ駆動信号をモータ
駆動回路９に送り、焦点調節制御を行わせる（ステップ
１０８）。

【００３２】一方、ステップ１０３における比較の結
果、無発光測距データが「４０」以上のとき、即ち外光
の重心が近距離側にあるときは誤測距の可能性があると
判断し、発光素子６を発光させて行う測距動作を通常回
数以上に行うよう距離検出部８を制御する（ステップ１
０６）。そして、複数の測距データの中から最も遠距離
を表すものを選択し（ステップ１０７）、そのデータを
もとに焦点調節を行う。このとき、最も遠距離に準ずる
２番目あるいは３番目に遠距離にあるものを選択しても
よい。

【００３３】このような動作を行うことにより、比較的
遠距離にある被写体を測距するときに、外光の影響で近
距離側のデータを選択する事態を防止することができ
る。

【００３４】なお、比較的近距離にある被写体について
は、前述のとおり、ばらつきが小さく、外光の影響を受
けにくいので、複数の測距データの中から比較的遠距離
側のデータを選択してもさほど問題とはならない。そこ
で、前述の駆動回数制御手段により無発光測距データに
応じて順次距離検出部８の駆動回数を低減させるように
することもできる。

【００３５】ところで、従来技術より類推される他の方
法として、通常の測距動作を複数回行い、ばらつきが大
きいときには、測距データの中から比較的遠距離側のデ
ータを選択する方法も考えられる。しかし、このような
方法では、外光の影響を受けないときでも必要回数以上
の測距動作を行ってしまい、測距時間が無用に長くなる
欠点がある。これに対し、本実施例では、誤測距の可能
性があるときのみ測距回数を増やすので、効率的とな
る。

【００３６】また、測光装置を用い、ある明るさ以上で
あったら通常回数以上の測距を行う方法も考えられる
が、通常、測光装置は測距装置とは別の位置に設けられ
るので、外光の入射角等に相違があり、測光結果から直
ちに誤測距の可能性を判断することは困難となる。しか
も、この方法は、測光装置を備えることが前提となり、
一般的とはいえない。これに対し、本実施例では、外部
に他の回路、装置を設けることなく誤測距を容易に防止
できるので、コスト低下にもつながる。

【００３７】このように、本実施例は、無発光測距手段
で測距することにより予め誤測距の可能性の有無を判別
する点に特徴があり、これをレンズ駆動部を持たない固
定焦点式カメラ等にも適用することができる。また、無
発光測距の回数を増やすことで、より精度の高い誤測距
の判別も可能となる。更に、他の測距システム、例えば
ＴＴＬ（Through The Lens）方式を併有する場合には、
当該他の測距システムへの切換レベルの判定に本実施例
の無発光測距結果を用いることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
距離検出方法は、被検出体からの光ビームの反射光に基
づく測距動作の前に、無発光測距動作により誤測距の可
能性の有無を判別するようにし、可能性有るときには複
数回の測距動作を行わせ、より正確なデータを採用する
ようにしたので、有害光源の入射位置に拘わらず良好な
距離検出を行うことができる。また、このときに予め基
準距離を表すデータを直ちに採用することで迅速な測距
を行うこともできる。

【００３９】また、本発明の自動焦点調節装置は、上記
方法を被写体までの距離検出機構に応用したので、有害
光源の入射位置に拘わらず被写体の結像位置を良好に調
節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の動作手順を示すフローチャ
ート。

【図２】本実施例で用いる半導***置検出器（ＰＳＤ）
の光検出の説明図。

【図３】従来例となる自動焦点調節装置の構成図。

【図４】従来装置の測距演算回路のブロック図。

【図５】従来装置におけるＰＳＤの光検出の説明図。

【図６】従来の課題の説明図。

【図７】測距データと被写体距離の関係を表す図。

【符号の説明】

１…マイコン（制御部）、３…ＰＳＤ（一次元光電変換
素子）、８…距離検出部、１６…被写体（距離の被検出
体）、１８…レンズ駆動部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光面上の光の入射位置に応じた一次元
   距離データを出力する一次元光電変換素子と、被検出体
   に光ビームを投射すると共に該被検出体からの反射光を
   前記一次元光電変換素子に導いて三角測量にて前記被検
   出体までの距離を検出し測距データとして出力する距離
   検出部とを備え、前記光ビームの投射前に前記一次元光
   電変換素子に入射する外光の一次元距離データを無発光
   測距データとして得るとともに、該無発光測距データが
   予め決められた基準距離よりも近距離を表すときは、前
   記距離検出部を複数回駆動し、検出した複数の測距デー
   タのうち、相対的にみて遠距離を表すものの中の一つを
   当該被検出体までの測距データとして採用することを特
   徴とする距離検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の距離検出方法を用いる自
   動焦点調節装置であって、被写体の結像位置を調節する
   レンズ駆動部と、受光面上の光の入射位置に応じた一次
   元距離データを出力する一次元光電変換素子と、前記被
   写体に光ビームを投射すると共に該被写体からの反射光
   を前記一次元光電変換素子に導いて三角測量にて前記被
   写体までの距離を検出し測距データとして出力する距離
   検出部と、この測距データに基づいて前記レンズ駆動部
   を制御する制御部とを少なくとも備えるものにおいて、 前記光ビーム投射前に入射する外光を前記一次元光電変
   換素子に導いてその受光位置に応じた距離データを無発
   光測距データとして出力する無発光測距手段と、前記無
   発光測距データが予め決められた基準距離よりも近距離
   を表すときは前記距離検出部を複数回駆動する駆動回数
   制御手段と、複数の測距データから特定のものを選択し
   て前記制御部に出力するデータ選択手段とを設けたこと
   を特徴とする自動焦点調節装置。