(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子と投光レンズを含む投光光学系と、該投光光学系と所定の基線長隔てて配置される、受光素子としての第１の半導体位置検出素子と第１の受光レンズを含む測距用の第１の受光光学系と、前記基線長方向に対して垂直な方向に配置される、前記第１の半導体位置検出素子よりも基線長方向の長さが小さい受光素子としての第２の半導体位置検出素子と前記第１の受光レンズよりも開口量が小さい第２の受光レンズを含むコントラスト補正用の第２の受光光学系とを備え、
前記第１の受光レンズの開口量と前記第１の半導体位置検出素子の基線長方向の長さの比率と、前記第２の受光レンズの開口量と前記第２の半導体位置検出素子の基線長方向の長さの比率とを、同一にすると共に、
前記第１及び第２の半導体位置検出素子の互いに内側の端子Ｆ１，Ｆ２からの出力信号の和と、前記第１及び第２の半導体位置検出素子の互いに外側の端子Ｎ１，Ｎ２からの出力信号の和とによって、コントラストに依存しない信号を出力するようにしたことを特徴とするアクティブ測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一つの投光光学系と複数の受光光学系より成るアクティブ測距装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカメラにおいて、投光手段から被写体に投射し、その被写体からの反射光を受光してその受光量または受光位置から被写体の距離を測定する所謂アクティブ測距装置は、広く知られている。
【０００３】
この測距装置はパッシブ測距装置に比べ、低コントラスト被写体にも強く、又暗中でも補助光なしで測距できるなどの長所があるが、逆にコントラストを持つ被写体や投光ビームが被写体全域に当らない場合に、誤測距するという欠点を持っている。つまり、この場合は投光ビームの反射光の光重心位置が変化してしまうためである。
【０００４】
上記の欠点を解決するために、特開昭６３−２３５９０９号において、更にもう一つの受光素子を投光手段を中心に基線長方向に対称な位置に配置し、二つの受光素子の出力からコントラスト被写体による光重心位置の変化をキャンセルする方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方式は、原理的にコントラストに依存しないアクティブ測距装置を提供するものであり、その効果は大であるが、二つの受光手段を投光手段を対称中心にして同一基線長隔てて配置しているので、該装置そのものが大型化し、近年のコンパクトなカメラには不向きであった。
【０００６】
（発明の目的）本発明の目的は、当該装置の小型化を達成しつつ、コントラストを持つ測距対象物に対しても高精度の測距を行うことのできるアクティブ測距装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、投光素子と投光レンズを含む投光光学系と、該投光光学系と所定の基線長隔てて配置される、受光素子としての第１の半導体位置検出素子と第１の受光レンズを含む測距用の第１の受光光学系と、前記基線長方向に対して垂直な方向に配置される、前記第１の半導体位置検出素子よりも基線長方向の長さが小さい受光素子としての第２の半導体位置検出素子と前記第１の受光レンズよりも開口量が小さい第２の受光レンズを含むコントラスト補正用の第２の受光光学系とを備え、前記第１の受光レンズの開口量と前記第１の半導体位置検出素子の基線長方向の長さの比率と、前記第２の受光レンズの開口量と前記第２の半導体位置検出素子の基線長方向の長さの比率とを、同一にすると共に、前記第１及び第２の半導体位置検出素子の互いに内側の端子Ｆ１，Ｆ２からの出力信号の和と、前記第１及び第２の半導体位置検出素子の互いに外側の端子Ｎ１，Ｎ２からの出力信号の和とによって、コントラストに依存しない信号を出力するようにしたアクティブ測距装置とするものである。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例であるアクティブ測距装置に具備される投光レンズ及び受光レンズの配置を示すものであり、この図はカメラの正面から見た正位置での配置図である。
【００１２】
同図において、１０は投光レンズ、１２は測距用の受光レンズで、その直径はＤ１  である。１４はコントラスト補正用の受光レンズで、その直径はＤ２  である。そして、これら直径Ｄ１  ，Ｄ２  を
Ｄ１  ＞Ｄ２                                    ……………（１）
の関係を成立させて装置の小型化を図っている。
【００１３】
このようにコントラスト補正用の受光レンズ１４は、基線長Ｌ１の方向と垂直な方向の、投光レンズ１０の近傍に配置されている。
【００１４】
図２は、前記投光レンズ１０の焦点面に配置された投光素子であるＩＲＥＤ（赤外発光ダイオード）及び受光素子であるＰＳＤ（半導体位置検出素子）を示している。
【００１５】
同図において、１６は発光素子であるところのＩＲＥＤ（の発光部）である。１８は受光素子であるところの測距用のＰＳＤ、２０はコントラスト補正用のＰＳＤである。そして、前記ＰＳＤ１８の長さをＸ１  ，幅をＹ１  とし、前記ＰＳＤ２０の長さをＸ２  ，幅をＹ２  とする。
【００１６】
同図から明かな様に、ＩＲＥＤ１６と測距用のＰＳＤ１８は基線長Ｌ１だけ隔てて配置されているので、ＰＳＤ１８上のＩＲＥＤ１６の反射スポット像は被写体距離に対応して基線長方向に移動する。したがって、ＰＳＤ１８の長さＸ１  はその移動量をカバーするに充分である必要がある。
【００１７】
一方、コントラスト補正用のＰＳＤ２０とＩＲＥＤ１６の基線長方向の距離は、実質的にゼロなので、ＰＳＤ２０上のＩＲＥＤ１６の反射スポット像は被写体距離に対応して基線長方向には移動しない。したがって、ＰＳＤ２０の長さＸ２  は反射スポット像の最大幅以上を確保していれば充分である。つまり、
Ｘ１  ＞Ｘ２                                    ……………（２）
の関係を満たすことができる。
【００１８】
ところが、コントラスト補正用のＰＳＤ２０はＩＲＥＤ１６と基線長方向に対して垂直な方向に距離Ｌ２（図１参照）だけ隔てて配置されているので、ＰＳＤ２０上のＩＲＥＤ１６の反射スポット像は被写体距離に対応して基線長方向と垂直な方向に移動する。したがって、ＰＳＤ２０の幅Ｙ２  はその移動量をカバーするに充分である必要がある。
【００１９】
一方、測距用のＰＳＤ１８とＩＲＥＤ１６の基線長と垂直な方向での距離は、実質的にゼロなので、反射スポット像は基線長と垂直な方向には移動しない。したがって、ＰＳＤ１８の幅Ｙ１  は反射スポット像の最大幅以上を確保していれば充分である。つまり、
Ｙ１  ＜Ｙ２                                    ……………（３）
の関係を満たすことができる。
【００２０】
上記（３）式の関係を満足するＹ２  の最小値は、反射スポット像の、距離に対応する移動量をカバーする最低値で良い。投光レンズ１０と受光レンズ１４間の距離Ｌ２は基線長Ｌ１より充分小さく設定されているので、Ｙ２  はＸ１  より充分小さい。
【００２１】
よって、コントラスト補正用のＰＳＤ２０は測距用のＰＳＤ１８より充分小さくなり、受光レンズ１４の小型化とも相まって、測距装置自体の小型化を可能にしている。
【００２２】
次に、図３を用いて、被写体コントラストがキャンセルされる原理について説明する。なお、図２と同一符号の構成要素は説明を省略する。
【００２３】
同図において、２２はコントラスト補正用のＰＳＤ２０上の受光スポット像、２４は測距用のＰＳＤ１８上の受光スポット像である。各ＰＳＤの両端子名を図示の様に、Ｆ１  ，Ｎ１  及びＦ２  ，Ｎ２  と規定する。また、受光スポット像２４の中心点の端子Ｆ１  からの変移量をＳ１  、受光スポット像２２の中心点の端子Ｆ２  からの変移量をＳ２  とする。
【００２４】
今、被写体にコントラストがなく、受光スポット像も均一な輝度の場合を考える。ＰＳＤ１８の両端子Ｆ１ 及びＮ１ からの出力電流を、各々ＩＦ１及びＩＮ１とすると、
ＩＦ１＝ＩＴ１×（Ｘ１ −Ｓ１ ）／Ｘ１             ……………（４）
ＩＮ１＝ＩＴ１×Ｓ１ ／Ｘ１                       ……………（５）
と表せる。ここで、ＩＴ１はトータルの信号電流で
ＩＴ１＝ＩＦ１＋ＩＮ１                            ……………（６）
である。
【００２５】
次に、ＰＳＤ２０の両端子Ｆ２ 及びＮ２ からの出力電流を、各々ＩＦ２及びＩＮ２とすると、同様に
ＩＦ２＝ＩＴ２×（Ｘ２ −Ｓ２ ）／Ｘ２             ……………（７）
ＩＮ２＝ＩＴ２×Ｓ２ ／Ｘ２                       ……………（８）
と表せる。ここで、ＩＴ２はトータルの信号電流で
ＩＴ２＝ＩＦ２＋ＩＮ２
である。
【００２６】
ここで、トータルの信号電流と各ＰＳＤのセンサ長との比が下の関係を満たすように設計されているとする。
【００２７】
ＩＴ１／Ｘ１  ＝ＩＴ２／Ｘ２  ＝ｋ                    …………（９）
各ＰＳＤのＦ１  端子とＦ２  端子の出力電流の和を取り、それをＩＦ  とすると、前述の式（４），（７）及び上記の式（９）より
0003595580.tif 000002
となり、又各ＰＳＤのＮ１  端子とＮ２  端子の出力電流の和を取り、それをＩＮ  とすると、前述の式（５），（８）及び上記式（１０）より
0003595580.tif 000003
と表せる。
【００２８】
次に、被写体にコントラストがある場合を考える。この場合は図３に示すように、各ＰＳＤの受光スポット像の光重心位置はａだけ同一方向へ変移する。したがって、各ＰＳＤからの出力電流は以下の様になる。
【００２９】
ＩＦ１＝ｋ×（Ｘ１  −Ｓ１  −ａ）              ……………（１２）
ＩＮ１＝ｋ×（Ｓ１  ＋ａ）                    ……………（１３）
ＩＦ２＝ｋ×（Ｘ２  −Ｓ２  ＋ａ）              ……………（１４）
ＩＮ２＝ｋ×（Ｓ２  −ａ）                    ……………（１５）
これより、和電流は以下の様に表せる。
【００３０】
0003595580.tif 000004
以上から明らかな様に、上記の式（１０）と（１６）及び上記の式（１１）と（１７）は同じであるので、本構成をとると、コントラスト被写体の場合も均一被写体と同じ出力電流が得られる。つまり、コントラストに依存しない信号が得られるものである。
【００３１】
この出力電流ＩＦ  とＩＮ  は公知の信号処理回路で処理されて、測距情報が得られる。
【００３２】
尚、前記の式（９）を成立させるためにはトータル信号電流は受光レンズ１２，１４の開口量に比例するので、
√（Ｄ１  ）／Ｘ１  ＝√（Ｄ２  ）／Ｘ２  ＝ｋ      …………（１８）
が成立つように、受光レンズ１２及びＰＳＤ１８，２０を設計すればよい。
【００３３】
図４は本実施例における測距装置の回路構成を示すブロック図である。
【００３４】
同図において、３０及び３２は電流・電圧変換回路を構成するＯＰアンプ、３４及び３６はその負帰還路に接続されたフィードバック抵抗であり、前記ＯＰアンプ３０には前記信号電流ＩＦ  が、又ＯＰアンプ３２には信号電流ＩＮ  が各々入力する。３８は二重積分を行う信号処理回路であり、前記ＯＰアンプ３０及び３２の出力が入力する。４０は二重積分用のコンデンサである。４２はワンチップマイクロコンピュータで、前記信号処理回路３８を制御するとともに、該回路の出力を入力して測距情報を演算する。
【００３５】
なお、二重積分を行う信号処理回路３８の構成及び動作は既に公知の技術なので、その説明は省略する。
【００３６】
（変形例）
本発明は、一眼レフカメラ，レンズシャッタカメラ，ビデオカメラ等のカメラに具備された場合を例にしているが、これに限定されるものではなく、双眼鏡等の光学機器であっても同様に適用することが出来るものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、当該装置の小型化を達成しつつ、コントラストを持つ測距対象物に対しても高精度の測距を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるアクティブ測距装置に具備される投光レンズ及び受光レンズの配置を示す図である。
【図２】図１の投光レンズの焦点面に配置されたＩＲＥＤ及び各ＰＳＤを示す図である。
【図３】図２の各ＰＳＤの構造並びに被写体コントラストがキャンセルされる原理について説明する為の図である。
【図４】本発明の一実施例におけるアクティブ方式の測距装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０            投光レンズ
１２，１４      受光レンズ
１６            ＩＲＥＤ
１８，２０      ＰＳＤ
【図１】
0003595580.tif 000005
【図２】
0003595580.tif 000006
【図３】
0003595580.tif 000007
【図４】
0003595580.tif 000008