JP3487585B2 - カメラの測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラに搭載される
多点測距装置に係り、特に前に検出された距離に従っ
て、次の投光ポイント位置を決定するカメラの測距装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラで撮影する際に、撮影画面
の中央部に被写体が位置していない場合でも、正確なピ
ント合わせができるように、画面内の複数のポイントを
測距するカメラがある。

【０００３】例えば、特開昭６０−６０５１１号公報で
は、順次測定した複数の測距ポイントからの測距結果の
うち、最至近の距離にピント合わせをすることにより、
正確なピント合わせを実現する測距装置が提案されてい
るが、完全にピントはずれをなくすためには、画面内の
全域に渡って測距する必要がある。

【０００４】また、Ｕ．Ｓ．Ｐ４９４３８２４において
は、撮影画面内の全域に渡り、所定等間隔の測距ポイン
トを配置して測距する構成が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の測距装置において、撮影画面内の全測距ポイントを同
時に測距しようとすると、測距用センサの数が増え、処
理回路が大型化される。また、同時に多点測距する測距
装置は、１測距ポイント毎に時分割して順次、測距する
装置に比べ、構成する回路のＳ／Ｎ比が不利になること
や、原価が上がることが周知であった。このような理由
から主として、マルチＡＦ方式の測距装置は、多点測距
ポイントの内、１測距ポイント毎に時分割して、順次測
距する構成が採用されていた。

【０００６】このような従来の多点測距装置（マルチＡ
Ｆ）は、測距ポイント数が少なく、測距に十分な精度を
求めることができなかった。そのため、さらに精度を改
善するように、より多くの測距ポイントを測距できるよ
うにしても、１測距ポイント毎に順次測距を行うため、
結果的に測距時間が長くなり、タイムラグが長くなって
しまうという問題が生じた。

【０００７】そこで本発明は、測距時間の短時間化を図
り、廉価かつ高精度の多点測距を実現する測距装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ファインダ内の撮影画面に画面長手方向に
複数の測距ポイントが配置されており、該複数の測距ポ
イントを順次、測距するカメラの測距装置において、上
記複数の測距ポイントのうち、撮影時の撮影レンズの焦
点距離が望遠側にある時に、上記配列の周辺部の測距ポ
イント間のスキャンピッチの角度が、望遠時における上
記配列の中央部の測距ポイント間のスキャンピッチの角
度よりも広くなるように制御する測距ポイント制御手段
を有し、上記測距ポイント間のスキャンピッチの角度は
被写体距離に応じて決定されるカメラの測距装置を提供
する。また、撮影時の撮影レンズの焦点距離が広角側に
ある時には、上記複数の測距ポイント間のスキャンピッ
チの角度が均一となる。

【０００９】

【００１０】

【作用】以上のような構成の測距装置により、測距ポイ
ント制御手段は、撮影レンズの焦点距離が望遠側にある
場合、測距ポイントの数が多く測距時間がかかるため、
撮影画面内に配列された測距ポイントのうち、望遠の焦
点距離にある時には、その配列の周辺部の測距ポイント
間のスキャンピッチの角度が、望遠時における上記配列
の中央部の測距ポイント間のスキャンピッチの角度より
も広く設定いされる。また、広角時における測距ポイン
ト間のスキャンピッチの角度は均一となる。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００１３】図１には、本発明による測距装置の概念的
な構成を示し説明する。

【００１４】この測距装置において、全体を制御する演
算制御部（ＣＰＵ）１が測距部２で得られた測距値に基
づき、ピント合せ部３を駆動させて撮影レンズ９のピン
ト合わせる。そのピントが合った時の焦点距離ｆがｆ入
力部８を介して、演算制御部１に入力される。また、後
述する図２（ｂ）に示すような測距ポイント１３の位置
を図２（ｃ）に示すような測距ポイントの位置に変更す
る場合には、演算制御部１からスキャンピッチ変更部４
に変更することを制御する信号が入力され、該スキャン
ピッチ変更部４はスキャン用アクチュエータ５によりス
キャン機構部６を駆動させる。前記演算制御部１は、全
体のシーケンスをつかさどるワンチップマイコン等で構
成された回路である。

【００１５】図２（ａ）は、前述した測距装置を搭載し
たカメラの外観を示す図である。このカメラ１０におい
て、カメラ前面の撮影レンズ９の上方に、矢印の方向の
被写体が測距できるように回動可能な測距部２と、ファ
インダ１１が配置されている。このカメラの上面には、
レリーズボタン７が設けられている。

【００１６】図２（ｂ）は、ファインダ１１の画面１２
内に設けられた複数の測距ポイント１３の配置例を示
す。図１に示したスキャン機構をスキャン用アクチュエ
ータ５で２次元的に動かすことにより、図２（ｃ）に示
すような測距ポイントの配置に移動可能となる。

【００１７】次に図３に示すフローチャートを参照し
て、このように構成された測距装置の動作について説明
する。

【００１８】図２（ａ）の矢印に示すような測距方向
を、θ方向に回動しながら測距する場合に、まず、その
回動角（測距位置の角度）を変数θ＝０として初期化す
る（ステップＳ１）。次にスキャン機構部６が初期位置
になっていることを、図示しない初期位置スイッチによ
って確認し（ステップＳ２）、測距を行う（ステップＳ
３）。

【００１９】次に求められた測距結果Ｌθと、前回の測
距位置角度θから、次に測距すべき位置θを求める（ス
テップＳ４）。

【００２０】そして、前記測距位置角度θが予め定めた
所定の測距角度θ１に達したか否か判定し（ステップＳ
５）、測距角度θ１に達していないと判定された時には
（ＮＯ）、前記ステップＳ４で計算された次の測距位置
角度θに測距部２がスキャンされ、新たな測距ポイント
が設定され（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻る。一
方ステップＳ５の判定で、求められた測距位置角度θが
所定の測距角度θ１に達する時は（ＹＥＳ）、一連のス
キャン、測距にて得られた測距結果から主要被写体と考
えられる距離を選択し、Ｌｘとする（ステップＳ７）。

【００２１】次に選択された距離Ｌｘに基づいて、ピン
ト合せ部３により、撮影レンズ９のピント合せが行なわ
れ（ステップＳ８）、撮影される（ステップＳ９）。そ
の撮影終了の後、スキャン機構部６を移動させ、スキャ
ン位置を初期化して（ステップＳ１０）、シーケンスを
終了する。以上のシーケンスは演算制御回路（ＣＰＵ）
１が制御する。

【００２２】ここで、前述したシーケンスにおいて、ス
テップＳ１０で測距位置を初期化しているのにも関わら
ず、ステップＳ２で初期化確認しているのは、例えばカ
メラを持ち運んでいる際に、初期化されている位置が振
動等でずれた場合等を想定して再度確認を行っているも
のである。つまり、初期化された位置がずれて、ステッ
プＳ２による初期化の確認できなかった時には、スキャ
ン用アクチュエータ５を測距中とは、逆方向に駆動し
て、スキャン位置を初期化してから、次のステップＳ３
に移行するようにする。

【００２３】次に図４を参照して、図３に示したステッ
プＳ７における主要被写体の距離Ｌｘの選択について説
明する。

【００２４】図４（ａ）に示すように距離Ｌｘの位置に
存在する例えば人物１４に対して、測距を行う場合のフ
ァインダ１１内の画面を図４（ｂ）に示す。矢印の範囲
を測距する時の測距ポイントを示す測距角θと得られる
距離Ｌの関係を図４（ｃ）に示す。また背景の山までの
距離Ｌ１、木までの距離Ｌ２の中で人物までの距離Ｌｘ
は、角度θｘの間で得られる。

【００２５】一般的に、人物の肩幅Ｗには個人差がある
ものの、４０〜５０cmぐらいと想定される。従って、肩
幅Ｗ、距離Ｌｘ、角度θｘとすると、 ｔａｎθｘ＝Ｗ／Ｌｘ …（１） の関係にあり、距離Ｌｘを示す測距角θの範囲θｘが、 ４０（cm）≦Ｌｘｔａｎθｘ≦５０（cm） …（２） の関係にあれば、この距離Ｌｘが人物、つまり主要被写
体までの距離と判定することができる。

【００２６】以上説明したように、本実施形態における
測距装置の主要被写体までの距離の決定方式であるが、
図４（ｃ）に示す測距角度θと距離Ｌの関係を得るに
は、図５（ａ）に示すように、細かいピッチで、測距角
度θを変化させつつ、時間をかけて測距を行わなければ
ならない。

【００２７】しかし、（２）式のような関係を示すＬｘ
とθｘを特定するのに限定するならば、図５（ｂ）に示
すように、ピッチをあらくして、測距時間の短縮を図る
ことができる。例えば、大体の肩幅Ｗを測定するには、
目盛りが５cm程度のものさしでよく、mmオーダーのもの
さしは必要ない。従って、肩幅を５cmきざみで測定する
場合、距離Ｌが得られると、次の測距ポイントは（１）
式より、 θ＝ｔａｎ^−１（５cm／Ｌ） …（３） として得られるθだけ、測距の角度を振った位置とすれ
ばよい。この（３）式で明らかなように、得られたＬが
近距離である程、θは大きくなり、粗い測定が可能とな
る。

【００２８】つまり、θの測距ポイントで測距した結果
がＬの時に、次の測距ポイントは、 θ＝θ＋ｔａｎ^−１（５cm／Ｌ） …（４） とすればよく、この式が図３のフローチャートのステッ
プＳ４の式に相当する。また、図６（ａ）に示すような
距離の異なる２人の人物が同一画面内に存在する場合
に、測距角θを変更していった時の距離データＬの変化
は、図６（ｂ）のようになる。図６（ｃ）には、この場
合のピント合せする距離を決定するフローチャートの一
例を示す。但し、２人の人物の幅Ｗ１、Ｗ２共、４０cm
〜５０cmとするが、カメラ撮影レンズの焦点距離ｆによ
って、優先度を変えるようにした。

【００２９】まず、カメラレンズの焦点距離ｆと予め定
めた所定の焦点距離ｆＴとを比較し（ステップＳ２
１）、所定の焦点距離ｆＴより焦点距離ｆが長焦点距離
側、つまり望遠側にある時は（ＹＥＳ）、画面中央に近
い方の人物を優先し（ステップＳ１２）、この距離Ｌｘ
を選択する。

【００３０】しかし、所定の焦点距離ｆＴより焦点距離
ｆが近距離側にある時は（ＮＯ）、画面中央の人物と、
周辺の人物が、同じぐらい重要な、被写体と想定し、よ
り像倍率の大きい近距離側の被写体距離にピントを合わ
せるようにする（ステップＳ１３）。

【００３１】一般に、望遠レンズを使用して撮影しよう
とする際には、撮影者の関心（撮影すべき被写体）は、
画面中央部に存在する傾向にあるが、それ以外の時に
は、画面内に定める割合の大きい近距離の人物にピント
が合っていれば、失敗写真とはなりにくいことから、以
上のような切換を採用した。

【００３２】また、このような撮影レンズ焦点距離を考
慮した、測距ポイントの切り換えの構成例を図７に示
す。

【００３３】カメラを構成する際のスペース的な制約や
機構上の制限から、カメラ撮影レンズ９が、その焦点距
離の切り換えに応じて、図７（ａ）のように、θＴから
θＷに可変しても、測距の範囲θ１を画角以上に大きく
とることは困難である。

【００３４】しかし前述したように、撮影レンズ９が長
焦点側にあるとき、画面中央部以外に、主要被写体が存
在することは少ない。

【００３５】従って、図７（ｂ）のように、画面中央部
は最小のピッチを細かく測距し、画面周辺部は最小ピッ
チを粗く測距することにより、効率的にタイムラグを短
くすることができる。

【００３６】一方、撮影レンズが広角側にある時には、
図７（ｃ）に示すように、全測距範囲θ１の間で、最小
のピッチを変更することなく測距部をスキャンするよう
にする。このような、撮影レンズ焦点距離による測距部
のスキャンピッチの変更を、図３のフローチャートに適
用させると、ステップＳ４の動作を図８のフローチャー
トのように変更すればよい。

【００３７】図３のステップＳ３で得られた距離Ｌθに
基づく撮影レンズ９の焦点距離の設定ｆが所定焦点距離
ｆ１より長いか短いかを判定する（ステップＳ４１）。

【００３８】この判定で撮影レンズ９が長焦点側にある
時（ＹＥＳ）、測距角度θが、画面中央部の角度θ２〜
θ３の間（図７（ｂ）参照）にあるか否かを判定し（ス
テップＳ４２）、角度θ２〜θ３の間にない、つまり画
面中央部以外では（ＮＯ）、（３）式で示した場合より
も、粗いピッチとなるような角度、ｔａｎ^−１（２０cm
／Ｌ）を計算し、第１の所定の角度θ０１と比較する
（ステップＳ４４）。この判定で、得られた計算結果
が、θ０１よりも小さい時は（ＹＥＳ）、θ０１のピッ
チでスキャンを行う（ステップＳ４５）。つまり、画面
周辺部の最小ピッチを決定する。しかし前記計算結果が
θ０１よりも大きい時は（ＮＯ）、被写体上を２０cmの
間隔で測距する（ステップＳ４６）。

【００３９】また、ステップＳ４１で撮影レンズ９が長
焦点側にない時（ＮＯ）、及びステップＳ４２で測距角
θが画面中央部の角度θ２〜θ３の間にある時（ＹＥ
Ｓ）には、次式の角度、ｔａｎ^−１（５cm／Ｌ）を計算
し、第２の所定角度θ０２と比較する（ステップＳ４
３）。この所定角度θ０２は、前記所定角度θ０１よ
り、小さい値となっており、撮影レンズ９が広角側にあ
る時と、望遠側の中央部での最小ピッチを決定する値と
なる。

【００４０】この比較で、第２の所定角度θ０２が計算
結果よりも大きい時（ＹＥＳ）、最小ピッチでのスキャ
ン測距が行われる（ステップＳ４８）。しかし第２の所
定角度θ０２が計算結果よりも小さい時（ＮＯ）、前記
（４）式にて説明したのと同様のピッチでのスキャン測
距が行われる（ステップＳ４７）。

【００４１】従って、本実施形態では、焦点距離による
ピッチ変更のほか、（４）式で算出されたピッチが細か
すぎる場合の対策として、予め定めた所定角度θ０１、
θ０２等による最小ピッチの制限が行われている。

【００４２】図９には、前述したような測距装置の具体
的な構成の一例を示す。

【００４３】この測距装置において、ワンチップマイコ
ン等からなる演算制御回路（ＣＰＵ）１´であり、図１
に示した演算制御部１と、スキャンピッチ変更部４の働
きをつかさどる。前記ＣＰＵ１´には測距開始用のスイ
ッチ７及び測距装置の測距角度θの初期位置を検出する
ためのスイッチ３１が設けられる。

【００４４】この測距装置は、投受光レンズ２０，２
３、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）２１、光位置検出
素子（ＰＳＤ）２４、ＩＲＥＤ用ドライバ２２、及びＰ
ＳＤ出力を演算するＡＦＩＣ２５等が一体として構成さ
れ、ユニット本体３０内に搭載されている。

【００４５】前記ユニット本体３０は、ドライバ２７に
制御されるモータ２６によって、軸３２を中心に回動す
るようにギヤで連結される。この回動による角度は、ユ
ニット本体３０の外部に設けられたレバー部３０ａでオ
ン／オフする前記スイッチ３１による信号と、ユニット
本体３０の歯車部３０ｂに連結するギア２９による信号
とによって、ＣＰＵ１´に入力される。

【００４６】前記ギア２９の信号は、回転に従って黒白
のパターンがギア２９に設けられいおり、回転に伴う反
射率の違いを、フォトリフレクタ２８によって、非接触
で光検出された信号である。このギア２９の回転に伴う
フォトリフレクタ２８の電気信号の変化をＣＰＵ１´が
検出することにより、ユニット本体３０の回転位置が検
出される。

【００４７】そして前記ＣＰＵ１´の命令によりドライ
バ２２が駆動され、ＩＲＥＤ２１から投光レンズ２０を
通って、測距用光が図示しない被写体に向かって投光さ
れる。その被写体から反射された測距用光の反射信号光
は、受光レンズ２３を通ってＰＳＤ２４で受光される。
ここで、投，受光レンズ２０，２３の主点間距離（基線
長）Ｓは、一定とし、三角測距の原理により被写体距離
Ｌと、前記ＰＳＤ２４で受光された信号光入射位置ｘ
は、受光レンズ２０、ＰＳＤ２４間の距離ｆとの間に次
の関係が成立する。

【００４８】 ｘ＝ｓ・ｆ／Ｌ …（５） ここで、ｓ・ｆは、共に固定値であり、ＡＦＩＣ２５が
ＰＳＤ２４の出力より信号光入射位置ｘを検出すれば、
前述した式の演算より被写体距離Ｌが求められる。前記
ＰＳＤ２４は、この信号光入射位置ｘに依存した２つの
電流信号ｉ１、ｉ２を出力する、より具体的には、ＡＦ
ＩＣ２５はｉ１、ｉ２よりｘを演算する回路である。

【００４９】以上のような構成により、ＣＰＵ１´は、
ＩＲＥＤ２１の発光時のＡＦＩＣ２５の出力より被写体
距離Ｌを演算しつつ、ドライバ２７を介してモータ２６
を回転制御することにより、図３のフローチャートで説
明した動作によって、カメラの測距、撮影シーケンスを
行う。

【００５０】図３のフローチャートにおけるステップＳ
２の初期位置確認は、スイッチ３１の状態をチェックす
ることにより行い、ステップＳ６の測距角度θの位置へ
のスキャンは前記フォトリフレクタ２８により白黒パタ
ーンを持つギア２９の回転数を検出することによりユニ
ット本体３０の角度をモニタしつつ行う。

【００５１】次に図１０には、本発明による測距装置の
具体的な構成の他の一例を示し説明する。

【００５２】前述した図９の構成例では、投光部と受光
部が一体として移動したが、本構成例では投光部のみ、
すなわち、投光素子４１と投光レンズ４２の相対関係を
送りネジ４５，４７で変更することにより、測距用光投
射位置を変更する構成となっている。

【００５３】前記送りネジ４５、４７は、ドライバ４８
により駆動されるモータ４４，４６により回転する。前
記ドライバ４８はＣＰＵ１´によって制御される。ま
た、前記送りネジ４５、４７の回転数は、回転数モニタ
回路４９によってカウントされ、ＣＰＵ１に入力され
る。

【００５４】従って、この構成においては、ＣＰＵ１´
の制御により、ＩＲＥＤ４１を、ｘ，ｙ方向に移動で
き、図２（ｃ）に示すように、画面内で２次元的に測距
ポイントが設定できるようになっている。

【００５５】また、２次元的な方向に投光された測距用
光の反射信号光を受けるために、受光素子（ＰＳＤ）５
１は、図９に示した受光素子（ＰＳＤ）２４と比べ、面
積が大きいものを利用している。

【００５６】以上説明したように本実施形態の測距装置
は、従来の多点測距装置（マルチＡＦ）よりも多数の測
距ポイントを任意の位置に設定でき、測距に十分な精度
を実現する。さらに測距ポイントを効率の良い位置に配
置することにより、測距時間の短時間化（高速化）を図
り、且つ高精度でピント合わせができる。

【００５７】また本発明は、前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、測
距時間の短時間化を図り、廉価かつ高精度の多点測距を
実現する測距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測距装置の概念的な構成を示す図
である。

【図２】図２（ａ）は、図１に示す測距装置を搭載した
カメラの外観を示し、図２（ｂ），（ｃ）は、測距ポイ
ントの配置例を示す図である。

【図３】図１及び図２に示す測距装置の動作について説
明するためのフローチャートである。

【図４】図３のフローチャートのステップＳ７における
主要被写体の距離Ｌｘ の選択について説明するための
図である。

【図５】測距ポイントの配置例を示す図である。

【図６】距離の異なる２人の人物が同一画面内に存在す
る場合の測距について説明するための図である。

【図７】望遠側及び広角側の撮影の際の測距ポイントに
ついて説明するための図である。

【図８】撮影レンズ焦点距離による測距部のスキャンピ
ッチの変更を説明するためのフローチャートである。

【図９】本発明による測距装置の具体的な構成の一例を
示す図である。

【図１０】本発明による測距装置の具体的な構成の他の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１…演算制御部（ＣＰＵ） ２…測距部 ３…ピント合せ部 ４…スキャンピッチ変更部 ５…スキャン用アクチュエータ ６…スキャン機構部 ７…レリーズボタン（スイッチ） ８…ｆ（焦点距離）入力部 ９…撮影レンズ １０…カメラ １１…ファインダ １２…ファインダの画面 １３…測距ポイント

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファインダ内の撮影画面に画面長手方向
   に複数の測距ポイントが配置されており、該複数の測距
   ポイントを順次、測距するカメラの測距装置において、 上記複数の測距ポイントのうち、撮影時の撮影レンズの
   焦点距離が望遠側にある時に、上記配列の周辺部の測距
   ポイント間のスキャンピッチの角度が、望遠時における
   上記配列の中央部の測距ポイント間のスキャンピッチの
   角度よりも広くなるように制御する測距ポイント制御手
   段を有し、 上記測距ポイント間のスキャンピッチの角度は 被写体距
   離に応じて決定されることを特徴とするカメラの測距装
   置。
2. 【請求項２】 上記カメラの測距装置において、 撮影時の撮影レンズの焦点距離が広角側にある時には、 上記複数の測距ポイント間のスキャンピッチの角度が均
   一となることを特徴とする請求項１に記載のカメラの測
   距装置。