JPS6060511A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JPS6060511A
JPS6060511A JP58169567A JP16956783A JPS6060511A JP S6060511 A JPS6060511 A JP S6060511A JP 58169567 A JP58169567 A JP 58169567A JP 16956783 A JP16956783 A JP 16956783A JP S6060511 A JPS6060511 A JP S6060511A
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    • G02B7/30Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばカメラに用いられる半導体装置検出素
子を使用した測距装置に関する。
カメラにおけるオートフォーカス装置の1つとして赤外
光アクティブ方式が従来知られている。
この方式は、小径の赤外光ビームを被写体に投射し、そ
の反射光を検出することにJ:って、その被写体までの
距離を測定するものであり、被写体の明るさまたはコン
トラストには関係なく、正確な測距を行なうことができ
るという利点がある。また、上記方式は、画像の走査を
行なう必要がなく、測距光学系において厳密な焦点合せ
を行なう必要がないので、半導体装置検出素子(以下、
PSDという。)を多く使用している。
このようにPSDを使用した従来の測距装置を、第1図
に示しである。投光レンズ1おJ:び集光レンズ2はと
もに焦点距離がfである。赤外発光光源4の光ビームは
、投光レンズ1によって結像され、被写体3に照口・1
されるにうに/J=)でいる。そして、投光レンズ1と
集光レンズとは!:¥線艮りだり離れでおり、その集光
レンズ2の光軸【。1、P S[)5の中心に位置して
いる。
被゛q体3で反射したビーム光は、集光レンズ2によっ
て集められ、P、5l)5の中心からΔLだ【プ離れし
かも赤外発光光源4から離れた点においてスポラ1〜光
となる。そのスポラ1−光が当ったことによって、スポ
ラ1〜光の位置からそれぞれの電極までの抵抗finに
逆比例しl〔電流11.12が、1〕SD5の各電極A
、Bに流れる。
第2図は、位置検出@路6を示す図である。この位置検
出回路6において、差動アンプ7は、差動電流ID(−
11−12)をめ、加亦アンプ8は、加亦電流I△(=
11+I2)をめるものである。さらに、除算アンプ9
は、除算電流1d(=lD/Iへ)をめるものである。
このように、電流IDを1八で割ることにJ:って、常
に一定の距11I+信号が1qられ、この距離信号は被
写体の反射光の強さとは無関係である。この位置検出回
路6の信号は、全て電流で処理しているが、電圧で処理
すること、または電流と電圧とを組合わせてから処理す
ることも可能である。
ところで、上記従来装置にC3いては、赤外光ビームは
極めて細くしてあり、被写体におりるビーム径はせいぜ
い10Cmである。したがって、被写体が画面の端にあ
る場合には、そのビームが当らないので、誤測距してし
まう。
この誤測距を防止するためには、一般に、フォーカスロ
ックを行なう。すなわち、画面の端に存在する被写体が
画面の中心に来るように、カメラを一旦、移動し、シャ
ッター釦を半押ししてその被写体にビーム光を当てるこ
とによって測距し、その状態のままカメラを最初の位置
に向りてシ(7ツターを切るようにする。
この操作は実際には非常に傾雑であるという問題がある
とともに、特に、初心者にとっては、そのフォーカスロ
ック操作自体を知らないために、ピンボケを起し易いと
いう問題がある。
また、ピンボケ゛を起す被写体の構図は、主に、人間が
二人並んでいる場合が多い。これは、その二人の間をビ
ーム光がすり抜けて背景に焦点が合うためである。被写
体が三人の場合には、中央の人間を画面の中心に配置す
るために、ビームのザり抜(プが生じないので、ピンボ
ケも起ら4iい。
いずれにしても、従来のmll距装置i LL、その測
距ゾーンが狭いために、画面の中心から外れた被写体に
対しては、フォーロックという操作を実行しな(プれば
ならない。そして、そのフォーカスI」ツクが煩211
であるので、シ17ツターチX・ンスを逃りという問題
があり、また初心者にとっては、フォ一体スロック白休
を充分理解できないのC1写衰がピンボケになるという
問題がある。
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので
、被写体が画面の中心から外れた揚合しこ、迅速かつ確
実にピントを合すことができ、しかし初心者にとっても
容易にピントを合づ′ことができる測距装置を提供する
ものである。
この、目的を達成するために、本発明は、測距用赤外ビ
ーム光を発する複数の赤外発光光源を所定間隔で配置し
、その光源を順次発光さけるようにし、単一の光源を画
面の一方向で走査させたのと同様な結果を街るようにし
たものである。
以下、添附図面に示す実rJl!i例に基づいで本発明
を詳述1−る。なお、第1,2図に示した従来例に使用
した部材と同じ部材については、同一の旬月をイ」しで
ある。
第3図は、本発明の一実施例を示1全体構成図である。
投光レンズ1と集光レンズ2とは基線長りだC離れてお
り、集光レンズ2の光軸は)) S D5にお(プる任
意の点1〕2に位置している。赤外発光光源11.12
は、赤外発光光源10に対してそれぞれ距111ii 
t 1どけ離れて取イ](づられ、その光ビームは投光
レンズ1によって結像され、被写体3に照射されるよう
になっている。被写体3で反射した光ビームは、集光レ
ンズ2によって集められ、PSD5の受光面でスポット
光となる。この受光面は、集光レンズ2の光軸と直角に
配置されている。
赤外発光光源10.11.12に対するスポット光の位
置は、それぞれP5.P4.P6であり、被写体3が無
限遠の位置にあるときのスボツ1へ光の位置P2.P1
.P3からそれぞれALだけ離れている。被写体3が無
限遠の位置にあるときは、赤外発光光!10,11,1
2の光ビームは、被写体3で反射し、それぞれSl、S
3.S2の光路を通ってPSD5に入射し、それぞれl
)2.1)1、P3にスポット光を作る。このP2.l
’)1゜P3を赤外発光光源10.11.12に対りる
見準点と定義する。
幾何学的な条件によって、点P1とP2との間隔、およ
び点P2とP3との間隔はそれぞれしである。また、点
01.Q2.02を結ぶ三角形と、点1)2,02.P
5とを結ぶ三角形とが相似であるので、AL−D−f/
dとなり、同様にして点01 、 Q 1 、02 全
18フ三角形ト、点P3.02P6を結ぶ三角形とが相
似であり、点01.Q3゜02を結ぶ三角形と、点P1
,02.P4を結ぶ三角形とが相似であるために、点P
1と1〕4との間隔、点P3とP6との間隔は、ともに
ALとなる。すなわち、各赤外発光光源に対して、被写
体3の移動によるPSD5上のスポット光の移動量は等
しくなり、その移動量は、各レンズから被写体3までの
距ld、基線長D、各レンズの焦点距離fによって決ま
る。
赤外発光光源駆動回路13は、赤外発光光源10.11
.12を順次発光させるものである。処理回路14は、
A/Dコンバータ、cpu等ににって構成されている。
この処理回路14は、A/DコンバータによってP S
 I) 5の各出力電流をデジタル値に変換し、CPU
においてP S D 5の各出力電流I’1.12の和
、差をめた後に、距離信号IOをめる。すなわち、その
距離信号IOは、次のように表される。
Io= (11−12)/(11+I2)さらに、赤外
発光光源11が発光したことによる距離信号には所定の
値を加え、赤外発光光源12が発光したことによる距離
信号から所定値を引く。これににって、基準点が移動し
たことによる距離信号のシフト量を補正している。
基1%点がPSD5の中心に存在する場合、Jなわち、
集光レンズ2の光軸がPSD5の中心に存在する場合に
おいて、被写体3が無限遠にあるときには、電流11と
T2とが等しくなり、距離信号1oはOとなる。そして
、長さAL(=1)・f/d)が長ざL/2と等しくな
る揚台、すなわちd=2・D−f/Lの場合に、距離信
号10の値は最大となり、第4図に示す直線Toの特性
を示すようになる。
ここで、基準点が、PSD5の中心から12側に移動し
た場合には、第4図の直線T1の特性を示J0すなわち
、上記の場合、距離信号1oがOになるときの距111
11dの値は、無限遠から近距離側に移動し、被写体3
が無限遠に存在する場合に、距離信号IOはOよりも小
さな値となる。
また、逆に、基準点がPSD5の中心から11側に移動
した場合には、第4図の直線−1−2の特性を示す。す
なわち、距離信号1oは1:1にjlの値となり、0に
はならない。
また、第4図におりる直線TO,ml、T2はHいに平
行であり、そして被写体3までの距離が特定されれば、
そのときにお(プる−「O上の距離信号と、そのときに
おけるT1上の距隨1信号との差はΔ■0であり、また
、そのときにおりるTo上の距離信号と、そのときにお
【プるT2上の距離信号との差はΔ■0である。
ここで、集光レンズ2の光軸がI) S D 5の中心
にあると仮定する。PSD5の抵抗をRL、PSD5の
電極のうち、電流11が流れる電極から光入射位置まで
の距離をX、その部分の抵抗をRXとすると、各電極の
出力電流は、それぞれの電極までの抵抗値に逆比例する
にうに分割されるので、その入射光によって生成される
光電流をIt)とすると、 11= Ip −(RL−Rx)/RLI2=Il)−
RX/RL となる。PSD5における抵抗層は均一であり、PSD
5の長さとその抵抗値とが化例づると寸−れば、 11=I p ・ (L−x)/L 12=ip−x/L で表される。したがって、距離信号1oは、1o= (
11−12)/ (11+12)= ((L−x)AL
−(x/L))’/ ((L−x)AL−1−(x/L
))=1−2・X/I−となる。ここでX=L/2−A
Lであるから、1o=1−(2/L)((L/2>−、
dL)=(2/L)AL となる。
次に、基準点が、電流11側に距離しだり移動した揚台
には、x−(L/2)−ΔL−1,であるから、 1o=1− (2/L)((L/2)−ΔL−し)=(
2/L)(ΔL+2/L) ・t となり、距離信号1oは、(2/l、−)・!だけ増加
する。
逆に、M¥一点が電流I2側に距離しだ【ノ移動した場
合には、x= (L/2)−AL −1−’tであるの
で、 1o=1− (2/L)((1/2)−ΔL+t)−(
2/L) ΔL−(2/L) ・ tとなり、距離信号
■0は、(2/L)・tだけ減少する。次に、集光レン
ズ2の光軸が、l) S D5の中心POから電流I2
側にSだ(プ離れて位置している第3図の場合について
考えてみる。
点1〕4.P5.P6から電流1コまでの距離をそれぞ
れX2.x’l、I3とすると、x1= (L/2)−
jL+5 I2−(L/2)−、aL+s+t x3= (L/2)−AL+s −t であるから、それぞれの距離信号は、 IO(xl)=1− (2/L)−xl−2(ΔL/L
)−2(s/L) 1o (I2>=1− (2/L)−I2−2 (IL
/L) −2(s/L)−2(t/L)1o (I3)
=1− (2/L)−I3−2(ΔL/L)−2(s/
L)+2 (t/L)となり、Io(xl)をM準にす
ると、1o(I2>は1o(xl)よりも2 (t/L
)だり減少し、Io(I3)は2 (t/L)だけ増加
する。
このように、基準点が移動したことにj:る距創信号の
シフト但は1.1)SD5の長さ[−と赤外発光光源1
0.11.12相互の間n;[によってのみ決まる。し
たがって、そのシフ1〜吊を予めδ1f、1し、そのシ
フト量に応じた圧部1補正信Y′Jを、41)られた距
離信号に加えるか、または引くかり−れば、基準点を移
動する前の距離信号ど全く同等に考えることができる。
すなわち、基準点が移動したことによる距離信号の補正
が行なわれる。
また、上記3つの距離信号のうち、最も人ぎイ1値を右
する距離信号を使用して、距離測定りる。
すなわち、複数の光源に対応する複数の距離信号を第8
図に示す位置検出回路が入力し、その位置検出回路は、
カメラから最短距離にある被写体に対応する距離信号に
基づいて、その被写体の位置を検出する。このようにす
れば、カメラに最ム近い被写体に対してピントが合う。
被写界深度の考え方ににす、最も近い被写体おJ:びそ
れより遠い被写体は全てピントが合ったこと(ごなる。
第5図は、赤外発光光源駆動回路13をデジタル回路で
構成した場合を示づ具体的な回路図である。
発振回路15はI K l−1zの矩形波を発生するも
のであり、Dフリップフロラフ回路゛16〜19は、シ
フトレジスタ構成どなっている。Dフリップフロップ1
9の出力04がDフリップフロップ16のD端子に接続
されている。電源リレット回路23は、各Dフリップフ
ロップのR端子に接続され、電源オンのとぎに各Q端子
をし0に覆るものである。
AND回路20には端子Q1.Q2が接続され、AND
回路21には端子Q2.Q3が接続され、AND回路2
2には端子Q3.Q4が接続されている。
第6図は、」二記実施例のタイムヂャートであり、その
(イ)には、発振回路15のパルス信号を示し、(ロ)
〜(ホ)には、Dフリップフロツブ16〜19のQ端子
から出力される出力信号を示しである。その図において
、パルス信号の立上りでI」iとなる。Dフリップフロ
ップ19の0端子がHiになると、Dフリップ70ツブ
10の1)端子にはLOの信号が入力するので、次のパ
ルス信号の立上りでDフリップフロップ16のQ端子は
LOになり、Dフリップフロップ17・〜19のQ端子
も順次1− oとなる。
第6図のくべ)、(ト)、(チ)には、AND回路20
,21.22の出力信号を示してあり、これらの信号は
、電源が投入されている限り、−回のみ発生するもので
ある。
第7図は、赤外発光光源駆動回路13の具体例を示す回
路図である。この駆動回路13は、AND回路20,2
1.22の出力信号を使用して赤外発光光源を駆動する
ものである。赤外発光光源として赤外発光ダイオードを
使用し、また、1−ランジスタをダーリントン接続する
ことにJ、って大電流を流せるようにしである。AND
回路20゜21.22のそれぞれに第7図の駆動回路が
1つづつ接続され、その駆動回路がそれぞれ、赤外発光
光源10.11.12を駆動している。
第8図は、本発明に使用する位置検出回路の一例を示す
回路図である。電流−電圧変換用のOPアンプAI、A
2の帰還抵抗をRfとすると、V1=−Rf・I 2 
V 2 = −’ Rf・I2となり、反転増幅器△3
.A4の人ノJ抵抗をR1、帰還抵抗をR2とJ−ると
、 V3−− (R2/R1)−Vl −(Rf−R2/R1)・11 V4−− (R2/R1)・V2 = (Rf−R2/R1)・I2 となる。
つまり、OPアンプA1.A2が電流信号から電圧信号
に変換し、その後、演尊し易いレベルまで増幅するため
に、反転増幅器A3.A4を使用する。
インバータ26にパルス信号O8Cが印加され、このパ
ルス信号O8CがHiのときに、電圧■4がA/Dコン
バータに印加され、パルス信号O8CがLOのときに、
電圧■3がA/Dコンバータに印加される。電圧V3.
V4は、△/Dコンバータににってデジタル値に変換さ
れ、その後、パスラインBLを介してCPUに入力され
る。このCPUは、中央集中制御回路であり、カメラに
おける撮影に必要な全ての動作、表示等が制御され、こ
れからの指令に基づいてカメラの各部II 4Mが作動
づる。なお、符号24.25はアナログスイッチである
第6図に示した赤外発光光源駆動のパルスを発生させる
場合、前記CPUに対して所定のプログラムを実行する
ことによって、そのパルスを発生させるにうにしてもよ
い。このにうにりれば、第5図に示した回路は必要なく
なる。また、A/Dコンバータによってデジタル値に変
19!された電圧V3.V4の加算値(V3+V4>、
減tl)値(■3−V4)、除算値((V3−V/l 
)/ (V3−1−V4))を、前記CPUにおいてデ
ジタル的に演紳するようにしてもJ:い。さらに、どの
赤外発光光源が発光したかを示J信号を前記CI) L
Jに人力し、予め設定された基準点の移動に伴う距離信
号のシフトff1(2t/L)に対応したデジタル値を
加算したり差引いたりしてもよい。このようにして距離
信号の補正を行なうことも可能である。
第9図は、上記実施例を使用して測距演尊を実行した場
合のフローチ17−1−である。
上記実施例においては、赤外発光光源を3つにした場合
を想定しているが、その数を増加り゛るようにしてもよ
い。赤外発光光源の数を増加Jれば、測距ゾーンを画面
いっばいまで広げることができる。しかし広げ過ぎた場
合には、画面の中心に撮影したい被写体が存在づるにも
かかわらず、両面の端に不要な被写体があると、最短釦
用にある被写体にピントが合う。したがって、狙った被
写体だけをvri影したい場合には、画面の60%程度
を測距ゾーンとしてカバーできるにうに、赤外発光光源
を配置することが好ましい。
上記のように、本発明は、赤外発光光源を複数個、配置
することによって、測距ゾーンを拡大できる。そして、
本発明は、拡大された測距ゾーン内において、最もカメ
ラに近い被写体にピン1〜を合わVているので、確実に
ピントが合った写貞を簡単に、しかも迅速に1最ること
がでさるという9ノ宋を右りる。
一方、測距ゾーンを拡大する従来の装置どじ−(−は、
単一の赤外発光光源を画面のある方向に走査づる装置が
存在づるが、その装置と比較づるど、本発明は、安1曲
であり、耐久性が高いという効果を右づる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の測距装置を承り図、r1!2図は従来装
置にお1)る位置検出回路を示J図、第3図は本発明の
一実施例を示す全体構成図、第4図は上記実施例の動作
を説明する特性図、第す図は」−記実施例におけるパル
ス発生回路、第6図(、L上記実施例にお1プるタイム
ヂ1?−1−1第7図は上記実施例におりる赤外発光光
源駆動回路を承りIネ1、第8図は上記実施例における
位置検出回路を示づ図、第9図は上記実施例のフローヂ
ャ−1〜である。 1・・・投光レンズ、2・・・集光レンズ、3・・・被
写体、5・・・PSD(半導***置検出素子)、6・・
・位置検出回路、7・・・差動アンプ、8・・・加評ア
ンプ、10゜11.12・・・赤外発光光源、13・・
・赤外発光光源駆動回路、15・・・発振回路、16〜
19・・・Dフリップフロップ、20〜22・・・ハ、
ND回路、23・・・電源リセッ1−回路、P1〜P6
・・・スボツ1〜光の位置、51〜$3・・・光路、D
・・・阜線艮。 特W[出願人 旭光学工業株式会71 代理人弁理士 三 浦 邦 人 第1図 第2図 2日 3図 第6図 第9図 子糸光ネ市−LE書(方式) ’!’j9+f’jあ7□ 、A ヶ □1□ 1 う
 昭”°年 ′月24゛手続ネrli正書(自発) 昭和58年10月13日 1、事件の表示 11i?f(158年特ffmiRJ6’f、S67 
号2、発明の名称 測距装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都板橋区前野町2丁目36番9号名 称 
(052)旭光学工業株式会社代表者 松 本 徹 4、代理人 〒102 5、補正命令の日付 自発補正 補正後の特許請求の範囲を記載した書面(1)測距用の
赤外ビーム光を被写体に投射する複数の光源と、これら
光源の光軸上に設けた投光レンズと、前記光源の光軸と
一定塁線長離れて配置ししかも投射光軸と平行な光軸を
右りる集光レンズと、前記集光レンズの光軸と直角に受
光面を配置した受光素子と、前記複数の光源を順次発光
させる赤外発光光源駆動回路と、前記複数の光源からの
各ビーム光に対応する複数の距則信号のうち、カメラか
ら最短距離にある被写体に対応づる距離信号に基づいて
、その被写体の位置を検出する位置検出回路とを有する
ことを特徴とする測距装置。 (2、特許請求の範囲第1項において、前記受光素子と
して半導体装置検出素子を使用し、旌にを敷匁羞源 互
の間、に応じて距離補正信号の値を決定するとともに、
その距f11補正信号を前記距離信号にlJ[lまたは
減等する手段を設(プたことを特徴とする測距装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測距用の赤外ビーム光を被写体に投射する複数の
    光源と、これら光源の光す11上に設りた投光レンズと
    、前記光源の光軸と一定基線長創れで配置ししかも投射
    光軸と平行な光軸を有りる集光レンズと、前記集光レン
    ズの光軸と直角に受光面を配置した受光素子と、前記複
    数の光源を順次発光させる赤外発光光源駆動回路と、前
    記複数の光源からの各ビーム光に対応する複数の距1i
    ft 4r”; 君のうち、カメラから最短距離にある
    被写体に対応する距離信号に基づいて、その被写体の位
    置を検出する位置検出回路とを有することを特徴とする
    測距装置。 (2、特許請求の範囲第1項において、前記受光素子と
    して半導体装置検出素子を使用し、この半導体装置検出
    素子の中心に対して前記集光レンズの光軸がずれた量に
    応じて距離補正信号の値を決定するとともに、その距離
    補正信号を前記距離信号に加算または減算する手段を設
    け!こことを特徴とする測距装置。
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