JP3644726B2

JP3644726B2 - カメラ

Info

Publication number: JP3644726B2
Application number: JP16422895A
Authority: JP
Inventors: 慶一池辺; 一雅青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH0915489A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラに関するもので、特にその測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカメラ等のオートフォーカスは、カメラから被写体までの距離を測距装置によって測定し、その結果をもとにして投影レンズをピントの合う位置まで移動することによってなされる。このようなオートフォーカスに用いられる測距装置としては、外部照明による被写体面の輝度とコントラストによって測距されるパッシブ方式と、被写体に向けて赤外線ビームを投射し、その反射光を位置検出ダイオード等の受光素子で受光し、その出力電流から三角測量の原理で測距するアクティブ方式がある。パッシブ方式の測距装置に比べてアクティブ方式の測距装置の方は、被写体の輝度の影響を受けず、暗黒下でも測定が可能という利点がある。
【０００３】
しかし、アクティブ方式の測距装置では、被写体の大きさの影響を受けやすいという問題点があった。即ち、撮影される被写体が充分な大きさを有していないと、被写体から反射して受光素子で受光されるスポット光の形状に欠けが生じてしまう。スポット光に欠けが生じると、スポット光の重心位置にずれが生じ、正しい測距結果を得ることができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなスポット欠けを解消した測距装置として、特開平６−１４８５１４号公報記載の測距装置が知られている。この公報記載の測距装置では、細長く、長手方向が斜め状となった発光部を有するＩＲＥＤ（投光用赤外発光ダイオードと、４つの出力端子を有する２次元ＰＳＤ（位置検出素子）が用いられており、細長いスポット光の一部が欠けた場合に、２次元ＰＳＤの４つの出力端子から得られる信号により、測距結果を補正するような構成となっている。
【０００５】
遠距離の測距精度を向上させるにはより強い出力を必要とするが、上記公報記載の測距装置に用いられる細長いスポット形状のＩＲＥＤでは強い出力を得るのが困難であった。また、ＩＲＥＤは、細長く、しかも、長手方向が斜め状となった発光部を有する特殊なものであるため、部品費の高騰を招いていた。
【０００６】
さらに、スポット欠けを解消した測距装置として、特開平６−１６４５５２号公報記載の測距装置が知られている。このような測距装置では、スポット欠けによる誤測距を防止するために、非対象な形状のスポットを使用して３連の受光素子によりスポット欠け方向とスポット欠け量を求めて、ＰＳＤによる測距値を補正するような構成となっている。このような構成の測距装置でも、非対称な形状、即ち、特殊な発光素子を必要とするため、部品費の高騰等を招いている。
【０００７】
さらに、カメラでの撮影では、縦向きに撮る場合と横向きに撮る場合あるが、上記従来例では何れも、縦向きでの撮影は考慮されておらず、このため、縦向きに撮影しスポット欠け現象等が生じた場合、誤った補正がなされる可能性がある。また、判定手段がスポット欠け現象であると判定した場合に、警告を表示する警告手段を備えてよい。
【０００８】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、特殊な形状の発光素子を必要とせず、しかも、撮影方向に関係なくスポット欠け現象による測距結果を正しく補正することが可能なカメラ等の測距装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明は、投光素子および投光レンズからなる投光手段、受光素子および受光レンズからなる受光手段を備え、被写体に向けて光を投射し、その反射光の受光素子上の像の位置から距離を求める測距装置を備えるカメラであって、上記測距装置は、カメラの底面に対して、基線長方向が角度をなすように配置され、上記受光素子より得られる２つの出力信号を処理して２つの測距結果を求める演算手段と、上記２つの測距結果を演算処理し、上記２つの測距結果がスポット欠けか否かを判定する判定手段と、この判定手段がスポット欠けであると判定した場合に、２つの測距結果より得られる距離のうち遠い距離にピント位置を合わせることを特徴とする。
撮影時のカメラの回転角または横位置か縦位置かを検知する手段をさらに設けるとよい。
【００１０】
【作用】
２次元の受光素子を用いることにより２つの測距結果が得られ、この２つの測距結果に基づいてスポット欠けの警告や、誤った測距結果の補正を行うことができる。また、角度検出手段を設けることにより撮影時のカメラの回転角度を求めることができ、カメラの回転角度に応じた測距結果の補正を行うことができる
【００１１】
【実施例】
以下、本発明にかかるカメラの実施例について図面を参照しながら説明する。図１において、カメラ１は中央に撮影用レンズ２を有している。また、カメラ１の左上側の位置には投光素子３が配置されており、投光素子３の基線長方向Ｇで、しかも、カメラ１の右下側の位置には四角形状の受光素子４が配置されている。なお、基線長方向Ｇと水平方向Ｆは平行ではなく、基線長方向Ｇは水平方向Ｆに対して角度θをなしている。
【００１２】
次に、上記投光素子３と上記受光素子４とから構成される測距装置について説明する。図２において、図示しない被写体に対して光を投光する投光素子３は、投光回路２１と接続されており、投光回路２１はＣＰＵ２０と接続されている。ＣＰＵ２０は投光回路２１の動作を制御し、投光回路２１によって投光素子３が駆動される。
【００１３】
また、被写体からの反射光が投影される受光素子４は、２次元の素子であり、４つの出力端子４ａ、４ｂ，４ｃ、４ｄを有している。出力端子４ａと出力端子４ｃで一組の出力端子対が、また、出力端子４ｂと出力端子４ｄで別の一組の出力端子対が構成されている。出力端子４ａはＩ／Ｖ（電流／電圧）変換回路１４に、出力端子４ｂはＩ／Ｖ変換回路１２に、出力端子４ｃはＩ／Ｖ変換回路１１に、出力端子４ｄはＩ／Ｖ変換回路１３にそれぞれ接続されている。Ｉ／Ｖ変換回路１１はアナログスイッチ５を介して加算回路９に接続されている。Ｉ／Ｖ変換回路１２はアナログスイッチ６を介して加算回路１０に接続されている。アナログスイッチ６と加算回路１０の間には接続部１８が形成されており、この接続部１８には演算回路１６が接続されている。さらに、Ｉ／Ｖ変換回路１３はアナログスイッチ７を介して加算回路９に接続されている。アナログスイッチ７と加算回路９の間には接続部１７が形成されており、この接続部１７には演算回路１５が接続されている。さらに、Ｉ／Ｖ変換回路１４はアナログスイッチ８を介して加算回路１０に接続されている。
【００１４】
加算回路９は演算回路１５に、加算回路１０は演算回路１６に接続されている。また、演算回路１５、１６は、ＣＰＵ２０に接続され、演算回路１５、１６の演算結果がＣＰＵ２０に入力されるような構成となっている。ＣＰＵ２０はアナログスイッチ５、６、７、８と接続されており、一定の条件に従ってＣＰＵ２０はアナログスイッチ５、６、７、８をオン、オフできるようになっている。ＣＰＵ２０には警告装置２３、回転角検出装置２２が接続されている。
【００１５】
ＣＰＵ２０が投光回路２１を駆動すると、投光素子３が発光し、投光素子３から図示しない被写体に対して光が照射される。投光素子３から被写体に対して照射された光は、被写体で反射して反射光となり、受光素子４で受光されるとともに、受光素子４上に像を結ぶ。この像の位置に応じて出力端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから電流が出力される。像のＸ方向の位置に応じた電流は出力端子４ａ、４ｂから電流Ｉｘ１、Ｉｘ２として出力され、像のＹ方向の位置に応じた電流は出力端子４ｃ、４ｄから電流Ｉｙ１、Ｉｙ２として出力される。
【００１６】
電流Ｉｘ１、Ｉｘ２はＩ／Ｖ変換回路１４、１２で電圧ｋＩｘ１、ｋＩｘ２に変換される。また、電流Ｉｙ１、Ｉｙ２もＩ／Ｖ変換回路１１、１３で電圧ｋＩｙ１、ｋＩｙ２に変換される。電圧ｋＩｘ１、ｋＩｘ２は加算回路１０で加算処理されてｋ（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）が得られると共に、演算回路１６で、
Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）．．．（１）
が得られ、加算回路１０と演算回路１６の演算結果はＣＰＵ２０に入力される。また、電圧ｋＩｙ１、ｋＩｙ２も加算回路９で加算処理されてｋ（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）が得られると共に、演算回路１５で、
Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）．．．（２）
が得られ、これら加算回路９と演算回路１５の演算結果はＣＰＵ２０に入力される。
【００１７】
以上のような構成の測距装置と被写体は、図３に示すような関係となっている。図３において、投光レンズ２５と投光素子３とからなる投光手段に対して、受光レンズ２４と受光素子４とからなる受光手段は、基線長方向に配置されており、しかも、投光素子３と受光素子４は基線長Ｂをもって離間している。なお、受光素子４は計４個の出力端子を有を有しているが、図３には、そのうち２個の出力端子４ａ、４ｂのみ記されている。受光素子４に結像された像の位置に基づき、出力端子４ａからは電流Ｉｘ１が、出力端子４ｂからは電流Ｉｘ２がそれぞれ出力される。さらに、受光素子４の幅寸法は一定でＣとなっており、受光素子４での無限遠∞からの反射光の受光位置を基準とした変位量はａとなっている。さらに、受光素子４の左端から無限遠∞から反射光の受光位置までの寸法はａ０となっている。
三角測距により被写体３０までの距離Ｌは
Ｌ＝Ｂ・ｆ／ａ．．．（３）
となる。
また、受光素子４での無限遠∞を基準とした変位量ａは、
ａ＝｛Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）｝・ｃ−ａ０．．．（４）
と導き出される。上記式（４）から、受光素子３に結像される反射光の位置は、式（１）の演算結果に比例していることが理解できる。また、式（４）によって算出される変位量ａの値を式（３）に代入することにより被写体３０までの距離Ｌが算出される。
【００１８】
図４に示すように、被写体からの反射光にスポット欠け等が起きない場合、受光素子４に結像される反射光の像２６は、図示しない投光素子３の基線長方向の線Ｇ上を移動する。図１に示すカメラでは、被写体側から見て投光素子３は受光素子４よりも左上側に配置されているため、像２６の位置が左上側にあると被写体は遠くに位置しており、像２６の位置が右下側にあると被写体は近くに位置していることになる。
【００１９】
図５（ａ）に示すように、投光素子から被写体に対して光を投光した際に、投光した光が完全に被写体に当たり、スポット欠けが生じていないとすると、図６に示すように受光素子４には円形状の像２６が結像される。像２６の重心２６ａは基線長方向の線２７上に位置しており、しかも、無限遠∞からの受光位置を基準としてＸ軸方向にｘ、Ｙ軸方向にｙだけ変位した位置に存在している。像２６の重心の変位量ｘ、ｙはそれぞれ
ｘ＝｛Ｉｘ２／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）｝・ｃ−ａ０．．．（５）
ｙ＝｛Ｉｙ２／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）｝・ｃ−ｂ０．．．（６）
となる。
【００２０】
さらに、図５（ｂ）、（ｃ）に示すようにスポット欠けが生じていると、図７、図８に示すように、受光素子４には半円形状の像２６が結像される。図５（ｂ）に示すようなスポット欠けが生じると、図７に示すような半円形状の像２６の重心２６ａ’は、右側へ移動し、その重心位置は実際の重心位置２６ａよりもかなりずれた位置となる。また、図５（ｃ）に示すようなスポット欠けが生じると、図８に示すような半円形状の像２６の重心２６ａ’は、左側へ移動し、その重心位置は実際の重心位置２６ａよりもかなりずれた位置となる。そこで、スポット欠けが生じているか否かを判定するには、上記式（５）、式（６）で変位量ｘ、ｙを算出し、この２つの差△ｚをとると、

となり、スポット欠けが生じていなければｘ＝ｙが成立し、△ｚ＝０となる。但し、ノイズ等による僅かな誤差や問題にならないほど小さなスポット欠けもありうるので、ｚ０なる定数を記憶装置に記憶させておき、測距動作の度に△ｚを演算し、△ｚ＞ｚ０の場合にスポット欠けが生じていると判断して、図２に示す警告装置２３を起動するなどすればよい。
【００２１】
また、受光素子４は２次元タイプであるため、２つの出力端子対により、２つの測距結果が得られる。

上記ＬｘとＬｙを比較することにより、どちらが被写体まで離れているかどうかを判断でき、遠く離れている方の測距結果を選択することができる。遠く離れている方の測距結果を選択するのは、一般的にピントのずれた写真では、前よりも後ろにずれた方がピントのずれを目立たなくすることができるため、遠距離の測距結果を用いた方が比較的によい写真を得ることができるからである。
【００２２】
また、スポット欠けが生じない場合、即ち、△ｚ＜ｚ０の場合は、式（９）（１１）の２つの測距結果Ｌｘ、Ｌｙの何れも測距結果として採用することができる。また、Ｌ＝（Ｌｘ＋Ｌｙ）／２とし、２つの測距結果の平均をとって測距結果とすることもできる。
【００２３】
次に、カメラが一定角度傾けられて撮影される場合について説明する。図９において、カメラが一定角度傾けられることにより受光素子４も一定の角度傾いた体勢となっており、基線長方向Ｇと水平方向がなす角は角度φとなっている。このような状態で受光素子に結ばれる像にスポット欠けが生じている場合、この像の重心２６ａ’が得られ、この重心２６ａ’に基づく２つの測距結果が得られる。このスポット欠けによる重心２６ａ’は、常に真の重心２６ａから水平方向にずれた位置となる。したがって、無限遠での受光位置∞を基準とした像の重心２６ａ’の変位量と、この重心２６ａ’の基線長方向から離間した量（△ｘ、△ｙ）を算出することによりスポット欠けが生じているか否かを判定することができる。実際には、基準となる定数を記憶装置に記憶させておき、測距動作の度に、定数と基線長方向から離間した量を比較することによりスポット欠けが生じているか否かを判定するのが好ましい。この判定結果を用いて、警告装置を起動して警告表示を行うことも可能である。スポット欠けによってずれた重心２６ａ’を通る水平な線Ｅと、基線長方向の線Ｇが交わる点が真の重心２６ａとなるため、この重心２６ａの座標からスポット欠けが起きなかった場合の測距結果を得ることができる。
【００２４】
さらに、カメラの回転角を回転角度検出装置等で検知するようにすることで、２次元の受光素子４で得られる２つの測距結果のうち、スポット欠けの影響を受けにくい方を採用することもできる。例えば、記憶装置に回転角度φ＝４５゜と記憶させておき、φ＞４５゜の際にはＸ方向の測距結果を選択するように、φ≦４５゜の際にはＹ方向の測距結果を選択するように構成してもよい。
【００２５】
さらに、回転角度検出装置ではなく、縦位置、横位置を検知できる検出装置を使用し、縦位置か横位置かによって２つの測距装置のうちの１つを選択できるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、受光素子の２つの出力端子対より得られる出力信号を処理してそれぞれの測距結果を求める演算手段を備えるとともに、通常撮影時のカメラの水平方向と基線長方向が角度をなすように配置されているため、特殊な投光素子が不要となり、部品費の低減に寄与することが可能となる。また、判定手段がスポット欠けであると判定した場合に、２つの測距結果より得られる距離のうち遠い距離にピント位置を合わせるようにしたため、ピントがずれたとしても、ピントのずれを目立たなくすることができ、比較的よい写真を得ることができる。さらに、カメラの回転角度検知手段と組み合わせることにより、カメラを傾けた体勢での撮影が可能となるし、スポット欠けの警告や、回転角度に応じた測距位置の補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるカメラ等の測距装置の実施例を示す断面図。
【図２】同上回路図。
【図３】同上カメラ等の測距装置において投光手段と受光手段の被写体の関係を示す略図。
【図４】同上カメラ等の測距装置において受光素子に結ばれる像の軌跡を示す平面図。
【図５】同上カメラ等の測距装置において被写体と光の関係を示す正面図。
【図６】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子の正面図。
【図７】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子の正面図。
【図８】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子の正面図。
【図９】同上カメラ等の測距装置に使用される受光素子の正面図。
【符号の説明】
３投光素子
４受光素子
４ａ出力端子
４ｂ出力端子
４ｃ出力端子
４ｄ出力端子
２４受光レンズ
２５投光レンズ
３０被写体

Claims

投光素子および投光レンズからなる投光手段、受光素子および受光レンズからなる受光手段を備え、被写体に向けて光を投射し、その反射光の受光素子上の像の位置から距離を求める測距装置を備えるカメラであって、
上記測距装置は、カメラの底面に対して、基線長方向が角度をなすように配置され、
上記受光素子より得られる２つの出力信号を処理して２つの測距結果を求める演算手段と、
上記２つの測距結果を演算処理し、上記２つの測距結果がスポット欠けか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段がスポット欠けであると判定した場合に、２つの測距結果より得られる距離のうち遠い距離にピント位置を合わせることを特徴とするカメラ。
撮影時のカメラの回転角または横位置か縦位置かを検知する手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
上記判定手段がスポット欠けであると判定した場合に、カメラの回転角または横位置か縦位置かに応じて警告を表示することを特徴とする請求項２記載のカメラ。