(57)【要約】【課題】測距離装置の補正に関して、調整ポイントを極力少なくして、調製時間等を少なくしながら、補正の誤差は極力少なくして精度を上げる。【解決手段】測距離装置から出力されている測距データを補正演算するものにおいて、複数の異なる補問式を用いて補間演算を行ない、異なる関数の切り替えは、各関数の交点データを使って行う。【選択図】　　　　図１
2004012601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの距離に応じた距離データーを出力する測距回路手段と、調整工程において所定の距離の測距データーを基に実際の測距データーの補正を行うための補正データーを記憶するためのメモリー手段と、前記測距回路からの測距データーとメモリー内に記憶された補正データーに基づいて、少なくとも、２種類以上の補間式をもちいて補開演算を行って対象物までの距離を演算するための演算手段と、各補間式の交点のデーターをメモリーないに有し、測距データーと交点のデーターにより、各補間式を選択して補開演算し、対象物までの距離を測距する測距装置。
【請求項２】
上記メモリー手段は、カメラの調整工程時に書き込まれる、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリーからなることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記メモリー手段に記憶される交点データーは、外部の調整用工具により演算され、不揮発性メモリーに書き込まれることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項４】
前記演算手段により演算される補間式のうち、少なくとも１つは２次以上の次数を有することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三角測距を用いたカメラの測距装置に関するものであり、特に調整工程において、複数の調整距離データを用いて、実使用時の測距データを補正する補正演算に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの測距装置としては、被写体に向けて、投光レンズにより赤外光を集光して投光し、その被写体からの反射光を所定の基線長だけ離れた位置のある集光レンズにより、位置検出素子上に集光し、その集光された受光像の位置を検出するいわゆるアクティブ方式の測距装置や、また、被写体の像を異なる光軸を持つ受光レンズで、一対の受光素子上に結像して、その像のずれ量を検出するいわゆるパッシブ方式の測距装置が広く用いられている。
【０００３】
これらの測距装置においては、被写体までの距離Ｌの逆数に比例した値を測距データとして出力する。
【０００４】
しかしながら、測距装置から得られる距離データは、投光素子、受光素子の位置ずれ（基線長方向へのずれ、あるいは、傾き）、受光素子のリニアリティ、また、測距光学系の焦点距離等のずれ等により、理論値からずれが発生する。このようなずれは、測距出力のレベルシフト、および、傾きの変化となって現れる。測距出力のレベルシフトや、傾きの変化に対しては、特開昭６２−３６０９号公報に示すように、測距出力の各実測点を通るように補間処理を施して、補正カーブを作成し、この補正カーブに基いて、物体位置と実測値の関係を全測距範囲にわたって所定の間隔毎に調べ、この結果を基に補正テーブルを作成し、この補正テーブルを基に測距データーの補正を行うものが開示されている。
【０００５】
また、特開平１−２０１６３３号公報に示すように、インナーフォーカスレンズの焦点距離調節に関して、、所定のレンズ焦点距離におけるレンズの繰り出しカーブ、レンズ組立時のばらつき等による移動量の差を記憶し、被写体距離とレンズの焦点距離から焦点調節のための移動量を演算するものにおいて、繰り出しカーブが記憶されていないレンズの焦点距離に関しては、補間演算を行うことにより、レンズ移動量を演算することが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６２−３６０９号公報の従来例では、測距出力の各実測点を通るように補間処理を施して、補正カーブを作成し、この補正カーブに基いて、物体位置と実測値の関係を全測距範囲にわたって所定の間隔毎に調べ、この結果を基に補正テーブルを作成するために、必然的に実測するポイントが多くなり、また、記憶すべき補正テーブルのデーター量も大きくなる。したがって、調整に要する時間が長く、また、補正テーブルを記憶する記憶装置のコスト等も高くなるという欠点があった。
【０００７】
また、前記のような素子の位置調整ずれや、レンズの焦点距離のずれと行った製造工程上のずれとは別に、図３の実線１３示すように被写体距離が近距離になるにしたがって、受光される像の移動量が大きくなり、受光素子上からはみ出してしまうことにより、近距離側で距離データのリニアリティが変化するという現象が発生する。また、いわゆる非ＴＴＬのいわゆる外測式の測距装置においては、測距光学系のレンズの焦点調節が固定のため近距離側では、像のはみ出しに加えて像のボケ量も変化するため測距データーのリニアリティは、段階的に変化する。したがって、特開平１−２０１６３３号公報に開示されるように、記憶されたデータを基に補間演算により、補正するものにおいては、直線により記憶されたデータ間を補うため、前述のような段階的にリニアリティの変化する曲線のデーターに関しては、図３の破線１４で示すように補正結果と実際の測距データー図３の実線１３に補正誤差が生じるという欠点があった。本例では、３点（Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３での測距データーを用いて補正している）また、誤差を少なくしようとすれば、記憶するデーターを増やして、補間演算する領域を少なくする必要があり、その場合、調整時間の増加、記憶容量の増加等の欠点が生じる。
【０００８】
本発明に係る第一の目的は、調整を行うための実測値と理論値とのずれを測定するポイントを極力減らして調整時間少なくすること、および、少ない調整ポイントで、補正誤差を極力少なくすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本出願に係る発明は、被写体までの距離を測定し、被写体距離の逆数に比例した値を出力する測距部と、前記測距装置からの出力データと不揮発性メモリー内の調整データーに基づいて、補開演算を行って被写体までの距離を測距する測距装置において、測距装置からの出力データを少なくとも２つの異なる関数を用いて補間演算することを特徴とする。前記構成において、調整工程で少なくとも３点以上の既知の距離データーを用いて補間演算を行うための２次以上の高次の補間式の係数を求めて不揮発性メモリーにストアして補間演算する区間と少なくとも２点以上の既知の距離データーを不揮発性メモリーに記憶して直線補間演算する区間とを有し、かつ２種類の関数の交点のデーターを不揮発性メモリーにストアして、前記交点のデーターを基に前記２種類の関数を使い分けることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の特徴をもっともよく表す図面であり、同図において１は、後述の発光素子からの光を被写体に向けて集光して投光する投光レンズ、２は赤外光を放射する公知の発光素子（以下、ＩＲＥＤと略す）、３は、前記２のＩＲＥＤを駆動するためのＩＲＥＤ駆動回路、４は、図示しない被写体上で反射された前記の投光レンズにより、集光して投光された光を集光して結像する受光レンズ、５は、前記４の受光レンズの結像位置に配置され、反射光の結像位置に応じた信号を第一の電極および第二の電極から出力する公知の半導体位置検出素子、６および７は、前記５の半導体位置検出素子５の第一および第二の電極から出力される光電流を電圧に変換して増幅する公知の電流一電圧変換増幅器、８は、６および７の増幅器の出力をアナログ演算する信号処理回路、９は、カメラの制御を行うマイクロコンピュータであり、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器をもち、不図示の測光回路、シャッター、給送、ストロボ、および、撮影レンズの焦点調節などの制御を行う（以下ＣＰＵと略す）、１０は、前記ＣＰＵの外部に設けられた電気的に書き換え可能な不揮発性メモリーであり、カメラの測距、測光、シャッターなどの調整用データ等を記憶するものである。
【００１１】
図２は、本発明の測距装置の半導体位置検出素子５上に結像する反射光の受光像を示したものであり、同図において５は、前記の半導体位置検出素子５の正面図であり、１１は、図１の距離Ｘ１の被写体からの反射光の結像された受光像の大きさであり、１２は、距離Ｘ２の被写体からの反射光の結像された像である。図２に示すように、被写体距離が近距離になると、結像された像は半導体位置検出素子５の受光面からはみ出し、かつ真の焦点位置もセンサ面よりも後ろになるため、受光像は、ぼけて大きくなる。
【００１２】
図３は、図１の測距装置の出力を示した図であり、１３は測距装置の補正前のデータであり、また、１５は、本発明により測距データーを補正したものであり、Ｏ０’、Ｏ１’の間を直線により補間し、Ｏ１、Ｏ２’およびＯ２の各ポイントを通る２次の曲線により補間したものである。ここで、Ｏ０’は本測距装置で測距可能な最速距離のポイントである。（無限遠Ｏ０では、反射光が実際は反射して来ないため）。
【００１３】
次に、図１から図３をもちいて本発明を詳述する。図１は、３角測距を用いた公知のアクティブ方式の測距装置であり、無限遠の被写体からの反射光の受光位置をＯ１とすると、距離Ｘ１、Ｘ２の被写体からの反射光は、半導体位置検出素子５のセンサ面上Ｏ１、Ｏ２の位置にそれぞれ結像する。無限遠からの反射光の結像位置をＯ０とすると、そのセンサ面上Ｏ１、Ｏ２に結像した受光像の基準位置からの移動量ｙｌ、ｙ２は、それぞれ以下の式で著される。
【００１４】
ｙｌ＝Ｋ×ｆ／Ｘ１　（１）
ｙ２＝Ｋ×ｆ／Ｘ２　（２）
即ち、被写体距離Ｘとセンサ面上の移動量ｙの関係は、（１）、（２）式から明らかなように、以下の式であらわせる。
【００１５】
ｙ＝Ｋ×ｆ／Ｘ　（３）
Ｋ：基線長
ｆ：受光レンズ焦点距離
したがって、センサ面での像の移動量は、Ｋおよびｆが固定値なので、被写体距離の逆数に比例する。また、ここでいう結像の位置はすべて結像された受光像の重心位置をあらわしている。
【００１６】
また、よく知られているように、半導体位置検出素子５の第一および第二の電極からの出力電流は、結像された像の重心の位置ｙに応じて、
Ｉｌ＝ｙ／Ｌ×Ｉ０　（４）
Ｉ２＝（Ｌ−ｙ）／Ｌ×Ｉ０　（５）
Ｌ：半導体位置検出素子５の電極間距離
ｙ：電極２から受光像の重心までの距離
Ｉ０＝総センサー電流
とあらわされる。また、（４）式および（５）式より、
Ｉｌ／（Ｉｌ＋Ｉ２）＝ｙ／Ｌ　（６）
となるので、（３）および（６）式より、
Ｉｌ／（Ｉｌ＋Ｉ２）＝Ｋ×ｆ／（Ｌ×Ｘ）　（７）
（７）式が求められ、半導体位置検出素子５の両電極の電流の比から、被写体までの距離が測距できる。
【００１７】
図１の８のアナログ演算部により、６および７の出力の上記（７）のアナログ演算を行ない、その結果を９のＣＰＵに出力する。ＣＰＵ９は、前記アナログ出力をＡ／Ｄ変換器等によりデジタルデーターに変換し、１０の不揮発性メモリーに記憶された補正データーに基づいて、補正計算を行いその結果にもとづいて撮影レンズを所望の位置に制御する。次に、図２に示すように、半導体位置検出素子５に結像される受光像は、被写体の距離により、結像位置および受光像の大きさが変化する。被写体の距離が比較的遠い、Ｘ１の距離にある場合、図２の１１に示すように、半導体位置検出素子５のＯ１位置に結像し、その受光像の大きさは、センサの受光面よりも小さく、受光像はすべてセンサ面上に結像する。また、被写体距離がＸ２の近距離にある場合、半導体位置検出素子５のＯ２の位置に結像するが、ぞの受光像は、ボケにより大きくなり、センサ面からはみ出してしまう。したがって、センサ面からはみ出した部分の光は、光電流に変換されず、センサ面上に結像した部分の受光像の重心位置に応じた出力電流が半導体位置検出素子５の第一と第二の電極から出力される。したがって、図３の１４に示すように、半導体位置検出素子５から得られる出力は、あたかも受光像の重心の移動量が少なくなったように変化が少なくなり、センサ出力のリニアリティが変化し、被写体距離の逆数に比例しなくなる。また、受光像の大きさが一定であれば、像がはみ出してからの半導体位置検出素子５の出力はある点を境に傾きは減少した直線に変化するだけであり、したがって、従来例で示されるように直線による補間で補正の精度が十分に得られる。しかしながら、近距離になればなるほど受光像のボケは大きくなるので、図３に示すように、距離Ｏ１から近距離Ｏ２へ被写体距離が近くなるにしたがって、出力の変化は曲線的になるため、少ない補正点で十分な精度を得るためには、Ｏ１からＯ２の距離の補正演算は、２次以上の高次の式を用いて補間する必要がある。
【００１８】
被写体距離が、図３のＯ０’からＯ１までの領域では、通常既知の距離Ｏ０’、Ｏ１のそれぞれの測距データをｘ（Ｏ０’）、ｘ（Ｏ１）を用いて、直線補間を行えばよい。
【００１９】
しかしながら、測距点Ｏ１は、測距出力の直線部分を曲線分の境界領域に当るのでこの２点を使って直線補間すると若干傾きデーターに誤差が生じる。したがって、距離Ｏ１よりも若干遠距離の点Ｏ１’を使って、直線補間演算を行った方が精度的には向上する。不揮発性メモリーには、既知の距離の測距データーｘ（Ｏ０’）、ｘ（Ｏ１’）をメモリーすればよい。この場合、直線補間に関しては、よく知られた技術なので詳述しない。
【００２０】
次に、曲線部分の任意の測距点、距離Ｏ１、Ｏ２’、Ｏ２の測距データーを用いて、近距離側の補間を２次式で行う。この場合、以下の式が成り立つ。
【００２１】
ｆ（０１）＝ａ×ｘ（Ｏ１）２＋ｂ×ｘ（Ｏ１）＋ｃ　（８）
ｆ（０２’）＝ａ×ｘ（Ｏ２’）２＋ｂ×ｘ（Ｏ２’）＋ｃ　（９）
ｆ（０２）＝ａ×ｘ（Ｏ２）２＋ｂ×ｘ（Ｏ２）＋ｃ　（１０）
ここで、ｆ（ｘ）：測距被写体距離の逆数、ｘ：測距データー、である。
【００２２】
（８）から（１０）式を用いて、係数ａ、ｂ、Ｃを求めて、不揮発性メモリーにして、この係数と実際の測距データーを使用して、補間演算して被写体までの距離を算出すればよい。
【００２３】
また、不揮発性メモリーないに、測距データーｘ（Ｏ１）、ｘ（Ｏ２’）、ｘ（Ｏ２）をメモリーして、これを基に図１のＣＰＵ９で係数ａ、ｂ、Ｃを計算して補間演算しても良い。さらに高精度の補問がしたければ、さらに高次の式を用いて補開演算すればよい。
【００２４】
また、２つの関数の使い分けは、２つの関数の交点Ｋｌを求めて、この交点と測距データーを比較して、交点Ｋｌより測距データが近距離であれば、２次の補間式をつかって補間演算し、交点Ｋｌより測距データが遠距離であれば、直線補間を行う。
【００２５】
各関数の交点は、調整工具により演算し、カメラの不揮発性メモリーに記憶させればよい。
【００２６】
実施例は、アクティブ方式についてのみ開示しているが、三角測距方式を利用したパッシブ方式の測距装置に適応できる事は言うまでもない。また、実施例では、２つの関数を用いた補間演算についてのみ開示しているが、３つ以上の補間式を使って補間演算し、各関数の交点を演算して、交点と測距データーを使って、各補間式を使い分けてもよいことはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願にかかる発明によれば、異なる補間式をつかって、補間演算をおこなうものにおいて、２つの補間式の交点を補間式の切換に使うことにより、各演算式に最適な補正点の測距データを用いて補間演算することにより、各補間式による補間精度を向上することができる。また、補間式の切換ポイントを実測することなく補間式を使い分けることが可能であり、補正のポイントを増やすことなく測距データの補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する回路図。
【図２】本発明の実施例を説明するセンサおよび受光像の図。
【図３】本発明の実施例の補正方法および従来の補正方法を説明する図。
【符号の説明】
１　投光レンズ
２　赤外発光素子
３　ＩＲＥＤ駆動回路
４　受光レンズ
５　半導体位置検出素子
６　電流／電圧変換増幅器
７　電流／電圧変換増幅器
８　アナログ演算回路
９　ＣＰＵ
１０　不揮発性メモリー
１１　受光像（遠距離）
１２　受光像（近距離）
１３　測距データー
１４　補正後測距データー（直線補間）
１５　補正後測距データー（二次曲線補間）
【図１】
2004012601.tif 000003
【図２】
2004012601.tif 000004
【図３】
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