(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距用光の被写体からの反射信号光位置を検出する、所定の基線長隔てて配置された一対の受光手段と、
投光レンズと、
被写体に対し上記投光レンズを介して上記測距用光を投射する、上記一対の受光手段間に配置された投光手段と、
上記一対の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出する第１演算処理と、上記一対の受光手段のうちの一方の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出する第２演算処理を実行する演算手段と、
を具備し、
上記投光手段は、上記投光レンズの光軸を中心として上記基線長方向にシフト可能となっており、上記演算手段は、上記投光手段のシフト範囲に応じて、上記一対の受光手段が被写体からの反射信号光を同時に検出できるときは上記一対の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出し、上記一対の受光手段のうち一方の受光手段のみが被写体からの反射信号光を検出できるときは上記一方の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出することを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は測距装置に関し、特に被写体に対して測距用光を投射し、被写体までの距離を求めるカメラの測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、投光手段を挟んで配設された一対の受光手段を設け、被写体からの反射光の位置を上記一対の受光手段の出力信号によって求め、いわゆる三角測距の原理に基づき被写体までの距離を求める測距装置は公知である（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開平５−５２５５８号公報
【特許文献２】特公平３−２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法では、被写体距離が近づくほど被写体からの反射光が上記受光手段に対して斜めから入射するようになるため、反射光が上記受光手段からはみ出し測距不可能になる。
【０００４】
そこで、この発明は、被写体距離に関係なく、正確な測距が可能となる測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわちこの発明は、測距用光の被写体からの反射信号光位置を検出する、所定の基線長隔てて配置された一対の受光手段と、投光レンズと、被写体に対し上記投光レンズを介して上記測距用光を投射する、上記一対の受光手段間に配置された投光手段と、上記一対の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出する第１演算処理と、上記一対の受光手段のうちの一方の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出する第２演算処理を実行する演算手段と、を具備し、上記投光手段は、上記投光レンズの光軸を中心として上記基線長方向にシフト可能となっており、上記演算手段は、上記投光手段のシフト範囲に応じて、上記一対の受光手段が被写体からの反射信号光を同時に検出できるときは上記一対の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出し、上記一対の受光手段のうち一方の受光手段のみが被写体からの反射信号光を検出できるときは上記一方の受光手段の出力信号に基いて被写体までの距離を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、それぞれの測距原理の特徴を無駄なく最大限生かし、被写体距離に関係なく正確な測距が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１はこの発明の第１の実施例で、測距装置の概念を示したブロック図である。同図に於いて、ＣＰＵ１は、被写体に対し、測距用光を投光する手段である投光部２及びこの投光部２を走査する走査部３を制御する。また、受光レンズ４の後方には光位置検出素子（ＰＳＤ）５が位置され、同様に受光レンズ６の後方にはＰＳＤ７が位置されている。そして、これらＰＳＤ５及び７の出力は、光位置検出回路８及び９を介して、それぞれＣＰＵ１に入力される。
【００１４】
このような構成に於いて、投光部２から、図示されない被写体に対し、測距用光が投光される。このとき、投光部２は、走査部３を介してＣＰＵ１によってその投光方向が変化されるように制御されて走査されるようになっている。これにより、画面内の各ポイントの測距が可能となる。
【００１５】
上記投光部２によって投射された測距用光は、図示されない被写体上で反射され、２つの受光レンズ４及び６を介して、各々ＰＳＤ５及び７上に光点を結ぶ。これら２つのＰＳＤ５及び７の出力信号に基いて、光位置検出回路８及び９にて上記光点の入射位置が演算される。そして、光位置検出回路８及び９の出力により、ＣＰＵ１で被写体距離が演算される。
【００１６】
図２は、この発明の測距装置の測距原理を示したものである。同図に於いて、１０は被写体上に投光された測距用光スポットであり、この測距用光スポット１０から距離Ｌだけ離れた位置に受光レンズ４、６が配置されている。そして、これら受光レンズ４、６の後方にＰＳＤ５、７が配置されている。また、受光レンズ４、６とＰＳＤ５、７間の距離をｆJ とし、ＰＳＤ５、７上の光点位置を各々のレンズの光軸基準で図示の如くｘ1 、ｘ2 とすると、次の関係式が成立する。
【００１７】
Ｌ：ｆJ ＝Ｓ1 ：ｘ1  
Ｌ：ｆJ ＝Ｓ2 ：ｘ2  
Ｓ1 ＝Ｌ・ｘ1 ／ｆJ                                         …（１）  
Ｓ2 ＝Ｌ・ｘ2 ／ｆJ                                         …（２）  
Ｓ＝Ｓ1 ＋Ｓ2 ＝（Ｌ／ｆJ ）（ｘ1 ＋ｘ2 ）                  …（３）  
Ｌ＝（Ｓ・ｆJ ）／（ｘ1 ＋ｘ2 ）                            …（４）
したがって、ＰＳＤ５、７によってｘ1 、ｘ2 を検出すれば、Ｓ、ｆJ は固定値となるので、距離Ｌを求めることができる。
【００１８】
故に、測距用光スポット１０の位置に関係なく、正確な測距が可能となる。
【００１９】
次に、この発明の測距装置をカメラに適用した第２の実施例を説明する。
【００２０】
図３は、この発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。上述した第１の実施例では、ＰＳＤ５、７として１次元位置検出型のものを用いたが、この第２の実施例では、ＩＲＥＤを２次元的にスキャンするタイプの機構を採用し、ＰＳＤも２次元の位置検出が可能なものを用いている。したがって、同実施例によれば、カメラ画面内に投光ポイント（測距用光ポイント）を配送することが可能となる。
【００２１】
先ず、この２次元的にＩＲＥＤをスキャンする機構について説明する。ＩＲＥＤ１１はＩＲＥＤドライバ１２を介してＣＰＵ１により駆動制御されるもので、その前方には投光レンズ１３が配置されている。上記ＩＲＥＤ１１はＩＲＥＤ保持部１４に取付けられているもので、モータ（Ｍ）ドライバ１５により駆動されるモータ１６及び送りねじ１７によって、ガイドレール１８に沿って図示ｘ方向にスライドする。また、ＩＲＥＤ１１及びＩＲＥＤ保持部１４は、モータ（Ｍ）ドライバ１９により駆動されるモータ２０及び送りねじ２１によって、支持部２２と共にガイドレール２３に沿って図示ｙ方向にスライドする。
【００２２】
一方、基線長Ｓだけ離れて配置された受光レンズ４及び６の後方には、それぞれ２次元の位置検出が可能なＰＳＤ５及び７が配置されている。そして、ＰＳＤ５の出力は光位置検出回路８ａ及び８ｂを、ＰＳＤ７の出力は光位置検出回路９ａ及び９ｂを介して、それぞれＣＰＵ１に供給される。尚、２４は測距の開始タイミングを入力するためのスイッチであり、一般にレリーズスイッチと兼用される。
【００２３】
また、図４（ａ）は図３に示した測距装置をカメラに組込んだ配置を示す外観図である。図４（ａ）に於いて、カメラボディ２５の上面にはレリーズスイッチ２４が設けられている。このカメラの前面で、その略中央部には撮影レンズ２６が、そして、その周辺にはファインダ２７の窓、及び測距装置の投光レンズ１３、受光レンズ４、６が、図示の如く配置されている。
【００２４】
このような構成に於いて、Ｍドライバ１５によってモータ１６が回転すると、ＩＲＥＤ保持部１４がガイドレール１８に沿って、送りねじ１７によってｘ方向にスライドする。また、支持部２２はガイドレール２３に沿って可動となっており、Ｍドライバ１９によって駆動されるモータ２０が送りねじ２１を回転させることにより、ＩＲＥＤ１１がｙ方向にスキャンされる。ＣＰＵ１は、Ｍドライバ１５及び１９を所定のシーケンスに従って制御しながら、ＩＲＥＤドライバ１２を介してＩＲＥＤ１１を発光させる。
【００２５】
ＩＲＥＤ１１からの測距用光は、投光レンズ１３によって図示されない被写体に投光される。この測距用光は、ＩＲＥＤ１１の位置と、投光レンズ１３の主点を結ぶ方向に投射されるので、ＩＲＥＤ１１の位置がｘ、ｙ方向に移動する度に、図４（ｂ）に示されるように、写真画面（ファインダ）上の測距ポイント２８が２次元的に変化する。
【００２６】
一方、ＩＲＥＤ１１の発光に同期して、２つのＰＳＤ５、７の出力から、受光レンズ４、６を介してＰＳＤ５、７に入射した被写体から反射信号光の位置が、光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂによって検出される。ＣＰＵ１は、これら光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの出力より、画面内の各ポイントの被写体までの距離を演算する。
【００２７】
ここで、図３の光位置検出回路について、図５を用いて説明する。
【００２８】
ＰＳＤ３０の両端からは出力電流ｉ1 、ｉ2 が出力され、それぞれプリアンプ３１、３２、圧縮ダイオード３３、３４、バッファ３５、３６を介して、定電流源３７と共に差動演算回路を構成するＮＰＮトランジスタ３８、３９のベースに供給される。上記トランジスタ３８、３９はエミッタが共通接続されて定電流源３７と接続している。また、トランジスタ３９のコレクタは、積分用コンデンサ４０を介して電源に接続されると共に、スイッチ４１、端子４２を介してＣＰＵ１に接続される。尚、ＰＳＤ３０の出力には、背景光の電流を除去する背景光除去回路４３が接続されている。
【００２９】
いま、長さｔのＰＳＤ３０に、図５に示されるようにｘの位置に信号光が入射しているとする。２つの出力電流ｉ1 、ｉ2 は、この光位置ｘとｔに依存し、  
ｉ1 ／（ｉ1 ＋ｉ2 ）＝ｘ／ｔ                                …（５）  
の関係を満たす。
【００３０】
ところが、ＰＳＤ３０には、信号光以外にも入射する背景光があり、これを取り除かなければ上記（５）式のｉ1 、ｉ2 を得ることはできない。したがって、ＰＳＤ３０の出力に、背景光電流除去回路４３が接続されている。
【００３１】
信号光電流ｉ1 、ｉ2 は、プリアンプ３１、３２によってβ倍に増幅され、図５に示されるように、圧縮ダイオード３３、３４に流れる。この圧縮ダイオード３３、３４に生じた電圧を、バッファ３５、３６によって差動演算回路に入力される。ＣＰＵ１により制御される定電流源３０は、ＩＲＥＤの発光、つまり信号光の入射に同期してＩ0 の電流を流す。一方、積分用コンデンサ４０は、ＩＲＥＤの発光前はスイッチ４１によって両端の電位を等しくＶccに初期化されている。
【００３２】
このスイッチ４１は、ＩＲＥＤの発光に同期してオフする。
【００３３】
このように構成された回路により、ＰＳＤ３０の出力電流ｉ1 、ｉ2 とＩINT の関係は、  
ＩINT ＝（ｉ1 ／（ｉ1 ＋ｉ2 ））×Ｉ0  
＝（ｘ／ｔ）Ｉ0                                       …（６）  
となる。この電流ＩINT は、積分コンデンサ４０に所定時間積分されるので、端子４２の電圧を検出することにより、ＣＰＵ１は上記（６）式により  
ｘ＝ｔ・ＩINT ／Ｉ0                                         …（６）′
として信号光入射位置ｘを演算することができる。
【００３４】
図３に示された光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、このような原理により光の位置を検出する。
【００３５】
次に、図６（ａ）を用いて、これらのＰＳＤ上の信号光位置から被写体距離Ｌを求める方法について説明する。
【００３６】
上述した図２の例では、ｘ方向の１次元投光スキャンについて測距原理の説明をしたが、ここでは更に測距ポイントのｙ方向の変化についても考慮した、２次元の投光スキャンに対応するＡＦの実施例となっている。つまり、図６（ａ）の受光レンズ４、６の光軸と測距ポイントのなす角度θがθ＝０の時、図２で説明した上記（４）式が成立する。
【００３７】
図６（ａ）に於いて、上記（４）式より  
Ｌ1 ＝Ｓ・ｆJ ／（ｘ1 ＋ｘ2 ）                              …（７）  
となるから、  
Ｌ＝Ｌ1 ｃｏｓθ                                            …（８）  
であり、θを検出すれば上記（７）式と合わせて、ｘ1 、ｘ2 より被写体距離Ｌが求められることが明らかである。
【００３８】
投光レンズ１３より被写体４４に向けて投光された測距用光は、図４（ａ）に示されるように受光レンズ４、６を配置し、更に２次元ＰＳＤ５、７については、２つの受光レンズ４、６の主点を結ぶ方向（ｘ）と、それと垂直な図中ｙ方向を検出できるようにｙ方向を揃えて配置したとき、図６（ｂ）に示されるように、２つのＰＳＤ５、７上に光点を結ぶ。
【００３９】
２組の受光レンズとＰＳＤ間の距離を共にｆJ とすると、レンズ光軸のＰＳＤ上の位置４５、４６を基準とした光点のｙ方向の位置ｙ1 は、上述したθとの間に次の関係式が成立させる。  
ｔａｎθ＝ｙ1 ／ｆJ                                         …（９）  
この関係より、被写体距離Ｌは、次のように、ｘ、ｙ方向の光点位置、ｘ1 、ｘ2 、ｙ1 より演算することが可能となる。  
Ｌ＝（Ｓ・ｆJ ／（ｘ1 ＋ｘ2 ))・ｃｏｓ（ａｒｃｔａｎ（ｙ1 ／ｆJ ))  
…（１０）
したがって、図３に示されるように、２次元ＰＳＤ５、７の出力からＣＰＵ１と光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂとがｘ1 、ｘ2 、ｙ1 を演算することにより、ＣＰＵ１は上記（１０）式に従って被写体距離を求めることができる。
【００４０】
尚、光位置検出回路については、図５で説明したものを用いている。ｙ1 は、いずれのＰＳＤでも検出できるが、ここでは後述する図７（ｂ）のようなフローチャートを想定して、ｙ1 の検出精度を上げている。
【００４１】
次に、図７及び図８のフローチャートを参照して、この測距装置のスキャンＡＦ動作について説明する。
【００４２】
図７に於いて、ステップＳ１は、図３のモータ１９、２０を逆転させて、ＩＲＥＤ１１の位置を初期化するステップである。同時に、この位置をＭ＝０、Ｎ＝０とする。次いで、ステップＳ２にて、ｙ方向の最初の測距座標を決定する。そして、ステップＳ３に於いて、スキャン測距されたポイント数がＭ1 を超えたか否かを判定する。
【００４３】
ここで、まだ上記測距されたポイント数がＭ1 を超えていなければ、ステップＳ４に進んでｘ方向へＩＲＥＤ１１を所定量スキャンする。そして、ステップＳ５にてＭをインクリメントして、ステップＳ６で測距を行い、ステップＳ３に戻る。このように、ステップＳ３〜Ｓ６にて、図４（ｂ）に参照されるように、ｘ方向のＭ1 ヶ所の測距が順次行われる。
【００４４】
こうして、ステップＳ３でｘ方向のスキャンが一通り行われたことが判定されると、次にステップＳ７へ分岐するが、これは次の測距ｙ座標を決定するためである。そして、ステップＳ８でＮのインクリメントがなされた後、ステップＳ９に於いて、スキャン測距されたポイント数がＮ1 となるのを判定する。
【００４５】
ここで、スキャン測距されたポイント数がＮ1 を超えなければ、ステップＳ１０に進んで、ｘ方向の位置をリセットする。次いで、ステップＳ１１にて、Ｍの値も初期化してステップＳ４へ戻り、先に説明したｘ方向Ｍ1 ヶ所の測距を行う。これは、ステップＳ９にてｙ方向Ｎ1 ヶ所の測距が終了するまで繰返される。そして、ステップＳ１２にて、得られた測距結果Ｌ11〜ＬM1N1より最も近い測距結果にピント合わせするようにする。
【００４６】
このフローチャートにより、図４（ｂ）に示されるように、写真画面内にＭ1 ×Ｎ1 の数の測距ポイントを配置することができる。
【００４７】
ところで、２次元ＰＳＤで同時にｘ方向、ｙ方向の光位置を検出するのは困難である。したがって、同実施例では、２回ＩＲＥＤを発光させて、その都度ｘ方向の光位置座標、ｙ方向の光位置座標を検出するようにしている。但し、異なるＰＳＤに接続された位置検出回路は、同時に作動させることができる。
【００４８】
故に、図７のステップＳ６に於ける測距のサブルーチンでは、ステップＳ２２とＳ２３、ステップＳ２８とＳ２９のように、同時のタイミングでＰＳＤ５、７それぞれからの光位置検出が行われていることを明示している。
【００４９】
図８に於いて、先ずステップＳ２１にてＩＲＥＤ１１を発光開始させ、光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを用いて、ステップＳ２２及びＳ２３のように同一タイミングでｘ方向の信号光入射位置ｘ1 、ｘ2 を求める。具体的には、各光位置検出回路８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの積分コンデンサ（図５の４０）に、上記（６）式に依存した電圧が発生し、ホールドされる。そして、ステップＳ２４に於いて、所定時間の積分コンデンサへの積分終了を判定する。ここで、積分が終了した後、ステップＳ２５にてＩＲＥＤ１１の発光を終了する。
【００５０】
次に、再度ＩＲＥＤ１１を発光させるが、連続発光によるＩＲＥＤ１１のチップ温度上昇による光量劣化を防ぐため、ステップＳ２６にてタイマで所定時間のインターバルをおく。このステップＳ２６に於いては、上述したステップＳ２２、Ｓ２３にて、積分コンデンサによるホールドされた積分電圧を、ＣＰＵ１がＡ／Ｄ変換して読込むようにする。
【００５１】
次に、ステップＳ２７で再度ＩＲＥＤ１１を発光させ、ステップＳ２８及びＳ２９でｙ方向の信号光入射位置ｙ15、ｙ16を光位置検出回路８ｂ、９ｂによって検出させる。
【００５２】
上述したｘ方向の検出と同様、ステップＳ３０で所定時間の積分が終了すると、ステップＳ３１に進んでＩＲＥＤ１１の発光を終了させる。そして、ステップＳ３２で再度積分結果を読出し、上記（６）′式で説明したようにして求められた信号光位置ｙ15とｙ16を、ステップＳ３３のように平均化し、測定誤差を小さくするようにする。このようにして得られたｙ1 、及びｘ1 、ｘ2 から、ステップＳ３４にて、上記（１０）式で説明したような演算式を用いて被写体距離を算出する。
【００５３】
以上説明したフローチャートでは、図９（ａ）に示されるように測距が行われるが、これに限られず、例えば図９（ｂ）に示されるように測距ポイントの変更を行ってもよい。この図９（ｂ）に示される例によれば、測距時間は更に短くできるというメリットがある。
【００５４】
こうした測距装置によって、図１０に示されるように、画面２７の中央部４７のポイントに被写体が存在しないシーンであっても、正しく主要被写体４４にピント合わせが可能となる。
【００５５】
以上のように、同実施例によれば、画面内の複数のポイントを高精度、高速で測距し、正しいピントの写真を簡単に撮影できるカメラを単純な構成で提供することができる。
【００５６】
また、同実施例によれば、ＩＲＥＤの可動部のがたつきとは全く関係なしに、（１０）式に従って測距ができるので、厳密なスキャン位置検出用の手段が不要である。すなわち、図７のフローチャートのステップＳ１のようにＩＲＥＤを初期化する際、その位置を適当に検出できればよく、続く所定量のスキャンもモータへの通電時間等で制御すればよいので、投受光間を基線長とする従来のアクティブ式三角測距方式で投光部をスキャンする時のように厳密な位置決めを必要としない。
【００５７】
尚、図１１に示されるように、画面内中央部に主要被写体４４が存在し、単に最至近の被写体にピント合わせしてしまうと、雑被写体４８にピントが合い、主要被写体４４のピントが甘くなってしまうシーンも多いので、画面中央部の測距結果だけは特別扱いとする主要被写体選択フローチャートも考えられる。例えば、画面中央に誰も存在せずに風景しかない時、画面中央の測距結果は無限遠の値を示すので、この時のみ最至近を選択するようなアルゴリズムが考えられる。
【００５８】
上述したように、厳密な位置決め手段を有していなくとも、この発明によれば、画面中央の測距結果が選択できるので、これを第３の実施例として図１２を参照して説明する。
【００５９】
図１２（ａ）はこの発明の第３の実施例で、測距装置をカメラに組込んだ配置を示す正面図である。カメラボディ２５の上面にレリーズスイッチ２４が設けられている。また、このカメラの前面には、その略中央部に撮影レンズ２６が、そして、その周辺にはファインダ２７の窓、及び測距装置の投光レンズ１３、受光レンズ４、６が、図示の如く配置されている。
【００６０】
図１２（ｂ）は、同図（ａ）のカメラを上方からみた概念図である。同図に於いて、ファインダ対物レンズ２７に対し、２つの受光レンズ４、６が並んで配置されている。ここで、ｘ座標のみ考えれば、カメラ画面の中心は図中４７の位置だが、ｙ方向を考えなければ図示していない投光部から、このポイントに測距用光を投射した時に得られる測距結果が画面中心の測距結果といえる。
【００６１】
したがって、ファインダ対物レンズ２７と受光レンズ４の主点間距離のｘ方向をＳ2x（図４（ａ）参照）とすると、受光レンズとＰＳＤ間の距離ｆJ より、ＰＳＤ７上の信号光受光位置ｘ1 と距離Ｌには、次の関係が成立する。
【００６２】
ｘ2 ＝（（Ｓ＋Ｓ2x）・ｆJ ）／Ｌ                              …（１１）  
ＰＳＤ５上の信号位置ｘ1 を用いてもよいが、一般に、基線は長い方が良いので、ｘ2 を利用する。
【００６３】
また、ｙ座標のみ考えれば、図１２（ｃ）に示されるようになる。同図に於いて、１３を投光レンズ、１１をＩＲＥＤ、ファインダ対物レンズを２７とすると、画面中央の被写体から入射する反射信号光は、受光レンズ４を介してＰＳＤ７のｙ1 の位置に光点を結ぶ。この時、ＰＳＤ７上のｙ方向の信号受光位置ｙ1 は、距離Ｌとの間に、次の関係を成立させる。
【００６４】
ｙ1 ＝（Ｓ2y・ｆJ ）／Ｌ                                    …（１２）  
ここでＳ2 は、図４（ａ）に示されるように、レンズ２７と、レンズ４の主点間距離のｙ方向成分を示している。
【００６５】
Ｓ＋Ｓ2x＝３０ｍｍ、ｆJ ＝２０ｍｍ、Ｓ2y＝３０ｍｍとすると、（１１）式及び（１２）式は、  
ｘ2 ・Ｌ＝ｙ1 ・Ｌ＝６００ｍｍ2                             …（１３）  
となる。
【００６６】
図１３は、このような画面中央部の測距結果ＬMNO を重視した第３の実施例の動作を説明するフローチャートである。この図１３のフローチャートに於いて、ステップＳ１〜Ｓ１１は、上述した図７のステップＳ１〜Ｓ１１と同じであるので、説明は省略する。
【００６７】
ステップＳ９にて、スキャン測距されたポイント数ＮがＮ1 を超えれたならば、ステップＳ１３に進んで、上記（１１）式及び（１２）式で説明した原理に従って、求められた距離ＬMNと、その時の光入射位置ｘ2 、Ｌ1 から画面中央の測距結果を判断する。ここでの判定用数値は上記（１３）式に基いている。尚、不等式としたのは、光位置検出回路のばらつきや、ＩＲＥＤスキャン位置に誤差があるためである。
【００６８】
次に、ステップＳ１４に於いて、こうして求められた画面中央部の測距結果ＬMNO と所定距離Ｌ1 を比較する。ここで、例えば、Ｌ1 ＝５ｍより近い距離の場合は、中央にいる被写体は主要被写体と考えられるので、ステップＳ１５へ分岐して、上記画面中央部の測距結果ＬMNO にピント合わせを行う。一方、Ｌ1 ＝５ｍ以上の遠距離の場合は、画面中央に主要被写体は存在しないとしてステップＳ１６に分岐する。そして、図７のステップＳ１２と同様に、ステップＳ１６にて、得られたＭ1 ×Ｎ1 の測距結果から最も近い距離を選び、ここにピント合わせをする。
【００６９】
このような実施例では、図１１に示されるようなシーンに於いても、正しく主要被写体である人物にピント合わせが可能となる。
【００７０】
ところで、図１４に示されるように、一般的な従来のカメラのファインダレンズ２７と、投光手段（ＩＲＥＤ１１、投光レンズ１３）の位置関係は固定であり、２７ａで示される位置の画面に対しては中央部の測距ができても、２７ｂで示される位置の画面に対しては画面中央部の測距はできない。これを測距系とファインダ系のパララックス誤差と称するが、上述した第３の実施例では、こうしたパララックスの問題にも対策が可能である。
【００７１】
また、以上の説明では測距用光スキャンの例として、図３に示されるＩＲＥＤスキャン機構を前提としていたが、これに限られるものではなく、例えば図１５（ａ）及び（ｂ）に示されるような機構でも代用可能である。すなわち、図１５（ａ）は、投光レンズ１３及びＩＲＥＤ１１を一体的にして、支点４９を軸に回動可能なユニット５０の構成を示している。また、図１５（ｂ）は、投光レンズ１３を介して投光されたＩＲＥＤ１１の測距用光を、支点５１を中心に回動可能とするミラー５２によって反射させる機構を示している。
【００７２】
尚、上述した実施例では、光位置検出素子にＰＳＤを用いて説明したが、これに限られものではなく、２分割ＳＰＤを用いてもよいものである。
【００７３】
次に、図１６乃至図１９を参照して、この発明の更なる実施例について説明する。
【００７４】
図１６に於いて、ＩＲＥＤ５３は、長さｔ、幅ｗで表される大きさのＰＳＤ５４と５５の縦方向、すなわち図示ｙ方向の真中に配置されている。そして、これらＩＲＥＤ５３、ＰＳＤ５４及び５５の前方には、それぞれ投光レンズ５６、受光レンズ５７及び５８が、縦方向に配置されている。ＩＲＥＤ５３から投光レンズ５６を介して投射される測距用光５９は、スキャン装置６０によって投光方向が変更可能（θx ）となっている。また、スキャン位置は、位置検出回路６１によりＣＰＵ６２に入力される。
【００７５】
上記受光レンズ５７及び５８を介して受光された反射信号光は、ＰＳＤ５４及び５５により受光され、その受光位置がＡＦ回路６３により検出されるようになっている。このＡＦ回路６３には、後述する傾き調整回路６４から測距結果を補正する値が得られるようになっている。
【００７６】
尚、上記ＣＰＵ６２には、装置の調整値を記憶している電気的に書換え可能なメモリであるＥＥＰＲＯＭ６５が接続されている。
【００７７】
図１７は、このような構成の測距装置が搭載されたカメラの外観図である。同図に於いて、カメラボディ６６の上面にはレリーズスイッチ６７が設けられている。そして、このカメラの前面で、その略中央部には撮影レンズ６８が、その上方にはファインダ対物レンズ６９が配置されている。また、撮影レンズ６８の周辺部でファインダ対物レンズ６９に隣接して受光レンズ５７が配置され、更にこの受光レンズ５７の下方には投光レンズ５６、受光レンズ５８が、それぞれ図示の如く配置されている。尚、７０はストロボを表している。
【００７８】
次に、このような構成の測距装置の２つのＰＳＤの動作を図１８を参照して説明する。
【００７９】
ＰＳＤ５４は、受光レンズ５７を介してθ57の範囲から入射する光信号の位置を測定できる。一方、ＰＳＤ５５は、受光レンズ５８を介してθ58の範囲からの光信号を測定できる。したがって、２つのＰＳＤが同時に測定できる光点の位置は、図１８（ａ）の斜線部Ｅで示されるθy の範囲となる。つまり、ＰＳＤ端部から受光レンズ光軸までの距離をａとし、焦点距離をｆJ とすると、θy は（１４）式のように表される。
【数１】
0003639585.tif 000002
【００８０】
ここで、ｆj ＝１６ｍｍ、ａ＝０．３ｍｍとすると、θy は約２°しかないことになる。
【００８１】
一方、図１６に示されるように、ＰＳＤ５４、５５の幅ｗを考慮すると、図示ｘ方向の光点の検出可能範囲θx は  
θx ＝ａｒｃｔａｎ（ｗ／ｆJ ）                              …（１５）  
となり、ｗ＝３ｍｍ、ｆJ ＝１６ｍｍとすると、θx は１０．６°となる。ここでθy を広げようとするにはａを大きくすることが考えられるが、ａを大きくするとＰＳＤの長さｔが大きくなり、ＡＦの分解能が劣化する。
【００８２】
このように考えると、この測距装置にて写真画面内の多くのポイントの測距を行おうとすると、ｙ方向よりもｘ方向の方が広い範囲を補えることがわかる。
【００８３】
図１８（ｂ）は、測距用光５９が同一距離でｙ方向に移動した時の各ＰＳＤ５４、５５に入射するｙ方向の光点位置を示したものである。図１８（ａ）に示されたように、両ＰＳＤに対称に光が入射する位置に於いて、各ＰＳＤ５４、５５の出力によるＰＳＤ上の光点位置５４ａ、５５ａは交差する。受光レンズ５７、５８とＰＳＤ５４、５５が対称性良く配置され、２つのＰＳＤの出力を処理する回路が全く等しい特性を有していれば、５４ａ、５５ａの結果を加算することにより、正しい測距結果を得ることができる。
【００８４】
ここで注意するべきことは、回路や各素子の配置等がアンバランスになれば、直線５５ｂに示されるように、各ＰＳＤの出力の傾きがアンバランスになってしまい、上記加算によっても正しい測距結果が得られないということである。これを電気的に補正するのが、上述した傾き調整回路６４である。
【００８５】
また、図１８（ｃ）は、測距用光５９が同一距離でｘ方向に動いた時の各ＰＳＤ５４、５５上のｙ方向の光点位置を示したものである。ｙ方向への変化がないので、理想的には図示されるように、一定の出力となる。
【００８６】
したがって、図１６の構成の測距装置は、先の定数の条件下に於いて、ｘ方向１０°、ｙ方向２°の範囲から入射される測距用光に対して、２つのＰＳＤの出力に従った測距が可能となる。
【００８７】
このような測距方式であれば、図１９に示されるような、画面内２°×１０°の範囲Ｅ′の部分から反射してくる測距用光に対して、正しいピント合わせが可能となる。したがって、測距用光が図１９に示されるように広がって、被写体からはみ出すような場合でも、反射光が返ってきさえすれば正しく測距できるというメリットがある。
【００８８】
特に、遠距離の被写体では、投光スポット径φT が、（１６）式の関係で距離Ｌに比例して大きくなる。故に、顔の大きさφF よりφT が大きくなりがちである。  
φT ＝（φLED ／ｆT ）・Ｌ                                    …（１６）  
但しｆT ：投光レンズ焦点距離  
φLED ：ＩＲＥＤの発光径
一般のアクティブ式三角測距方式では、φF ＞φT の条件でしか正しい測距はできないが、同実施例によれば、上述したように被写体から測距用光の一部が反射して２つのＰＳＤに入射すれば、正しい測距が可能となるというメリットがある。
【００８９】
次に、図２０を参照して、同実施例をより詳細に説明する。
【００９０】
ＩＲＥＤ５３は、ＩＲＥＤドライバ７１を介してＣＰＵ６２により発光制御されるもので、可動部材７２に取付けられている。このＩＲＥＤ５３は、モータ７３と送りねじ７４によって図示ｘ方向に、またモータ７５と送りねじ７６によってｙ方向に可動となっている。そして、ＣＰＵ６２がモータ（Ｍ）ドライバ７７、７８を介してモータ７３、７５の回転を制御することによって、ＩＲＥＤ５３と投光レンズ５６との相対位置を制御することができる。
【００９１】
初期位置スイッチ７９は、ＩＲＥＤ５３の初期位置を検出するためのものであり、この初期位置から各モータがどれだけ回転したかによって、ＣＰＵ６２がＩＲＥＤ５３の位置を検出するようになっている。ＩＲＥＤ５３の位置によって投光レンズ５６を通る光線の方向が変化するので、図１６に示されるように、測距用光投ポイント５９を変化させることができる。ＣＰＵ６２は、このようにＩＲＥＤ５３の位置を変更しながら、ＩＲＥＤドライバ７１を制御して画面内の各部を測距する。
【００９２】
このように投光された測距用光は、図示されない被写体上で反射され、２つの受光レンズ５７、５８を介して、ＰＳＤ５４、５５上に結像される。これらＰＳＤ５４、５５に入射された測距用光から、ＰＳＤの機能によって光の入射位置に対応する出力の２つの電流信号が出力される。これらの電流信号がプリアンプ８０、８１、８２、８３にて低入力インピーダンスで吸取られ、増幅されて圧縮ダイオード８４、８５、８６、８７に入力される。
【００９３】
圧縮ダイオード８４、８５、８６、８７に生じた各圧縮電圧は、バッファ回路８８、８９、９０、９１にて基準電圧Ｖref 基準で、各々ＮＰＮトランジスタ９２、９３、９４、９５のベースに導かれる。ＮＰＮトランジスタ９２と９３、及び９４と９５は、それぞれエミッタが共通に接続された差動回路を構成している。そして、これらＮＰＮトランジスタのエミッタには、ＩＲＥＤ５３の発光に同期して所定の電流値を流したり止めたりすることのできる電流源９６、９７が接続されている。また、ＮＰＮトランジスタ９３、９４のコレクタはＶccに接続されており、ＮＰＮトランジスタ９２、９５のコレクタは、積分用コンデンサ９８を介してＶccに接続されている。この積分用コンデンサ９８の出力電圧は、ＣＰＵ６２によって制御されるもので、スイッチ９９によって初期化が可能である。
【００９４】
このようにして、ＰＳＤ５４および５５の２つの出力電流が圧縮され、差動回路に入力されるので、ＮＰＮトランジスタ９２、９５のコレクタ電流は、各ＰＳＤの信号光入射位置に比例した出力となる。これらのコレクタ電流をＩ92、Ｉ95とする。
【００９５】
ここで、図１８（ａ）に示された記号を用いると、  
Ｉ92＝Ａ92・（ａ＋ｙ54）  
Ｉ95＝Ａ95・（ａ＋ｙ55）                                      …（１７）  
但しＡ92、Ａ95：比例定数  
となるので、Ａ92＝Ａ95とすると、スイッチ９９をオフし、ＩＲＥＤ５３を発光させた時、積分コンデンサ９８に発生する電圧Ｖ98は、  
Ｖ98＝Ａ92（２ａ＋ｙ54＋ｙ55）・Ｂ98                          …（１８）  
但しＢ98：比例定数  
となる。
【００９６】
つまり、（１９）式に表される関係となるので、ＣＰＵ６２がこのＶ98を内蔵のＡ／Ｄ変換器により入力すると、Ｖ98からｙ54＋ｙ55が求められる。
【数２】
0003639585.tif 000003
【００９７】
したがって、被写体距離Ｌは                                              
Ｌ＝Ｓ・ｆJ ／（ｙ54＋ｙ55）                                  …（２０）  
として算出できる。
【００９８】
風景等を測距すると、被写体からの反射信号光がＰＳＤに入射しない場合がある。この場合、信号光が少ないと圧縮ダイオードの出力電圧が小さくなり、ノイズによる測距演算がなされてしまう。この演算結果は、当然正しい被写体距離とは無関係なので、比較回路１００、１０１によって上記圧縮ダイオード８５、８７の出力電圧が判定される。この出力電圧が、所定レベルよりも小さい時、この比較回路がＣＰＵ６２に対して判定信号を出力する。したがって、ＣＰＵ６２は、この信号を検知した時、積分コンデンサ９８の出力電圧は無視して、被写体距離を例えば無限遠と判定する。
【００９９】
尚、１０２は、図１８（ｂ）に於いて５５ａ、５５ｂとして説明した傾きの調整回路である。
【０１００】
図２１は、この調整回路１０２を説明するためのものである。例えば、図２１（ｃ）に示されるように、製造上、各受光レンズ５７、５８と各ＰＳＤ５４、５５の位置関係が正しく一致しない場合がある。つまり、ｆJ54 をｆJ55 と完全に一致させるのも、またＰＳＤの組付け上、傾きθ54とθ55を完全に一致させるのも困難である。
【０１０１】
こうした組立て上の誤差は、そのまま図１８（ｂ）に示されるようなＡＦ結果の傾き誤差につながるが、これを機械的に調整して、傾き調整を行うには、専用の調整用機構を用意する必要が生じるので、高価となりやすく、調整時間も長くなりがちである。そこで、これを電気的に調整するために、調整回路１０２及びＥＥＰＲＯＭ６５が用いられる。
【０１０２】
より具体的には、調整回路１０２は、図２１（ａ）に示されるように構成されているもので、電流源９６の電流値を切換えるようになっている。
【０１０３】
電流源９６の電流値が変化すると、上述したＮＰＮトランジスタ９２のコレクタ電流Ｉ92とＰＳＤ５４に入射された光位置ｙ54の比例定数Ａ92を変化させることができる。したがって、ＰＳＤの組付けによって、この比例定数Ａ92がもう一方の受光系の比例定数Ａ95と一致しない時にも、電気的にこれを調整し、正しい測距が可能となる。
【０１０４】
電流源９６は、図示されるようにＮＰＮトランジスタにより構成されており、ＮＰＮトランジスタ１０３と共にカレントミラー回路を形成している。このＮＰＮトランジスタ１０３は、コレクタとベースが短絡されており、このコレクタに５つの定電流源１０４、１０５、１０６、１０７、１０８が接続されている。１０４〜１０８のうち、１０５〜１０８の４つの電流源は、フリップフロップ１０９、１１０、１１１、１１２から成るカウンタ回路によって、オン、オフが制御される。
【０１０５】
ＣＰＵ６２は、このカウンタ回路にＣＫ（クロック）信号とＲｅｓｅｔ（リセット）信号を入力制御することにより、各電流源をオン、オフ制御することができる。このカウンタ回路のＣＫ端子にリセット信号Ｌ（ローレベル）の状態で所定のクロックを入力すると、図２１（ｂ）に示されるように、トランジスタ１０３及び９６のコレクタに流れる電流値ＩINT が変化する。
【０１０６】
したがって、装置の組立て時に、ＰＳＤの組付け誤差等に基くＡ92とＡ95の差を検出しておき、それを打消すだけのＩINT の値を演算し、このクロック数に相当する値を、電気的に書込み可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）６５に記憶させておけばよい。
【０１０７】
尚、図２１（ａ）のトランジスタ１１３は、電流源９６をＩＲＥＤの発光に同期してオン、オフ制御するためのスイッチである。
【０１０８】
また、ＰＳＤに図２１（ｃ）のθ54、θ55に示されるような傾きがある場合、ＩＲＥＤをｘ方向にスキャンした時、被写体距離が等しくてもＡＦ結果が変化してしまう。そのため、図１８（ｃ）に示されたようなｘに対して変化しないグラフを得ることができなくなる。
【０１０９】
そこで、ＥＥＰＲＯＭ６５には、ＩＲＥＤのスキャン位置を、ｘに従ってこの誤差を打消すような補正係数を入力しておくようにする。ＣＰＵ６２は、初期位置スイッチ７９とモータ７３（図２０参照）の回転数より、スキャン位置ｘを検出することができる。ｘの位置を測距した時に得られた測距結果が、このＥＥＰＲＯＭに入力されている。そのｘに対応する補正値で補正した後、正しい測距結果として決定すれば、ＰＳＤの組付け工程を簡単にすることができ、コストを低減することが可能である。
【０１１０】
次に、図２２を参照して、２つのＰＳＤ５４、５５が同時に検出することができない範囲Ｅ以外の部分を測距する方法について説明する。
【０１１１】
ＩＲＥＤ５３が投光レンズ５６の光軸からｙLED だけシフトした位置から投光を行うと、被写体距離Ｌの５９の部分の測距は、上述してきた方法では不十分である。何故なら、５９の部分からの反射信号光は、ＰＳＤ５４には入射してもＰＳＤ５５には入射せず、ｙ55が検出できないからである。
【０１１２】
しかしながら、もう一方のＰＳＤ５４のｙ54に反射光は入射しているので、この情報に従って測距は可能である。つまり、投受光レンズ５６、５７の主点間距離をＳ1 、受光レンズ５７の焦点距離をｆJ とすると、  
Ｌ＝Ｓ1 ・ｆJ ／（ｙLED ＋ｙ54）                              …（２１）  
となる。
【０１１３】
図２３は、このような場合も測距を可能としたこの測距装置の動作を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに従って動作を説明する。
【０１１４】
先ず、ステップＳ４１にてＩＲＥＤ５３の位置ｙLED を、ＣＰＵ６２が初期位置スイッチ７９とモータ７３の回転数から検出する。次いで、ステップＳ４２及びＳ４３にて、ｙLED の値を判断する。ここで、ｙLED が−ｙg ≦ｙLED ≦ｙg の条件を満足する時のみ、ステップＳ４４以降のＰＳＤ５４、５５を用いた測距処理に進む。尚、上記−ｙg 、ｙg は、図１８（ａ）の斜線領域Ｅに測距用光５９が入るためのｙLED の位置の限界を表している。
【０１１５】
ステップＳ４４では、ＩＲＥＤ５３の発光を開始させ、続いてステップＳ４５及びＳ４６に於いて、２つのＰＳＤ５４及び５５で各々信号光入射位置ｙ54、ｙ55を検出するための積分動作を行うように、電流源９６及び９７をオンさせる。そして、積分コンデンサ９８に信号が積分され、ステップＳ４７にて、所定時間の積分が終了判定される。このステップＳ４７で積分終了と判定されると、次にステップＳ４８でＩＲＥＤ５３の発光が終了する。その後、ステップＳ４９に於いて、積分コンデンサ９８の充電電圧から、両受光レンズ間距離Ｓとｙ54、ｙ55に従って、被写体距離Ｌの演算が行われる。
【０１１６】
一方、上記ステップＳ４２に於いて、ｙLED が大きくなり、ＰＳＤ54に信号が入ってこないと考えられる場合は、ステップＳ５０へと分岐する。そして、ステップＳ５０にてＩＲＥＤ５３の発光がなされた後、ステップＳ５１にてＰＳＤ５５への信号光入射位置ｙ55を検出するための積分動作用に、電流源９７がオンされる。次いで、ステップＳ５２で所定時間後の積分終了検出がなされると、ステップＳ５３にてＩＲＥＤ５３の発光終了が制御される。この後、ステップＳ５４で積分結果よりｙ55が検出され、ｙLED 及び投光レンズ５６と受光レンズ５８の間の距離から、被写体距離Ｌが演算される。
【０１１７】
また、上記ステップＳ４３に於いて、ｙLED が−ｙg を越えると判定される場合は、まさに図２２に示されたような状況である。したがって、ステップＳ５５にてＩＲＥＤ５３の発光がなされた後、ステップＳ５６にて電流源９７がオンされる。次いで、ステップＳ５７で所定時間後の積分終了検出がなされると、ステップＳ５８にてＩＲＥＤ５３の発光終了が制御される。その後、上記ステップＳ５４と同様にして、ステップＳ５９でｙ54とｙLED とＳ1 （図２２参照）から、
被写体距離Ｌが演算される。
【０１１８】
このように、ＩＲＥＤのスキャン位置ｙLED と、投受光間の距離を加味した測距演算を併用することにより、より広い画角を測距できる装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】この発明の第１の実施例で、測距装置の概念を示したブロック図である。
【図２】この発明の測距装置の測距原理を示した図である。
【図３】この発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は図３に示した測距装置をカメラに組込んだ配置を示す外観図、（ｂ）は写真画面（ファインダ）上で２次元的に変化する測距ポイントの例を示した図である。
【図５】図３の光位置検出回路の詳細を示す回路構成図である。
【図６】（ａ）は図３の光位置検出回路とＰＳＤ上の信号光位置から被写体距離Ｌを求める方法を説明する図、（ｂ）は同図（ａ）のＰＳＤ上に於ける受光レンズの主点を結ぶ方向（ｘ）と、それと垂直方向（ｙ）の配置を示した図である。
【図７】測距装置のスキャンＡＦ動作について説明するフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ６に於ける測距の動作を説明するサブルーチンである。
【図９】測距ポイントのスキャンする例を示した図である。
【図１０】画面の中央部のポイントに被写体が存在しないシーンの例を示した図である。
【図１１】画面中央部に雑被写体を含んで主要被写体が存在するシーンの例を示した図である。
【図１２】（ａ）はこの発明の第３の実施例で、測距装置をカメラに組込んだ配置を示す正面図、（ｂ）は同図（ａ）のカメラを上方からみた概念図、（ｃ）は同図（ａ）のカメラをのｙ座標についてのみ示した概念図である。
【図１３】画面中央部の測距結果ＬMNO を重視した第３の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】一般的なカメラのファインダレンズと投光手段の位置関係を示した図である。
【図１５】測距用光スキャンの他の構成例を示した図である。
【図１６】この発明の更なる実施例で、測距装置の概念を示したブロック図である。
【図１７】図１６の構成の測距装置が搭載されたカメラの外観図である。
【図１８】更なる実施例の測距装置に於ける２つのＰＳＤの動作を説明する図である。
【図１９】更なる実施例の測距装置に於けるＩＲＥＤと測距用光との関係を示した図である。
【図２０】更なる実施例をより詳細に説明するための構成を表すブロック図である。
【図２１】図２０の調整回路１０２の詳細を説明をするもので、（ａ）は回路構成図、（ｂ）はカウンタ回路のＣＫ数とトランジスタ１０３及び９６のコレクタに流れる電流値ＩINT の関係を示した図、（ｃ）は受光レンズ５７、５８とＰＳＤ５４、５５の位置関係を示した図である。
【図２２】２つのＰＳＤ５４、５５が同時に検出することができない範囲Ｅ以外の部分を測距する方法について説明する図である。
【図２３】図２０の測距装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１…ＣＰＵ、２…投光部、３…走査部、４、６…受光レンズ、５、７…光位置検出素子（ＰＳＤ）、８、８ａ、８ｂ、９、９ａ、９ｂ…光位置検出回路、１０…測距用光スポット、１１…ＩＲＥＤ、１２…ＩＲＥＤドライバ、１３…投光レンズ、１４…ＩＲＥＤ保持部、１５、１９…モータ（Ｍ）ドライバ、１６、２０…モータ、１７、２１…送りねじ、１８、２３…ガイドレール、２２…支持部、２４…スイッチ。
【図１】
0003639585.tif 000004
【図２】
0003639585.tif 000005
【図３】
0003639585.tif 000006
【図４】
0003639585.tif 000007
【図５】
0003639585.tif 000008
【図６】
0003639585.tif 000009
【図７】
0003639585.tif 000010
【図８】
0003639585.tif 000011
【図９】
0003639585.tif 000012
【図１０】
0003639585.tif 000013
【図１１】
0003639585.tif 000014
【図１２】
0003639585.tif 000015
【図１３】
0003639585.tif 000016
【図１４】
0003639585.tif 000017
【図１５】
0003639585.tif 000018
【図１６】
0003639585.tif 000019
【図１７】
0003639585.tif 000020
【図１８】
0003639585.tif 000021
【図１９】
0003639585.tif 000022
【図２０】
0003639585.tif 000023
【図２１】
0003639585.tif 000024
【図２２】
0003639585.tif 000025
【図２３】
0003639585.tif 000026