(57)【要約】【課題】より短時間のうちに対象物までの距離を正確に測定する。【解決手段】それぞれ発光位置及び発光波長帯域が異なる複数の発光素子に対し、これら発光素子とそれぞれ１対１に設けられて組となり、対応する発光素子の発光波長帯域に合致した透過波長帯域の透過特性を有する光学フィルタＦＩＬ１（２，３）を形成した複数の受光素子としてのＰＳＤ１（２，３）を設け、これらそれぞれ波長帯域が異なる複数組の発光素子及び受光素子を同一のタイミングで駆動して複数の受光素子での受信信号から複数の測距情報を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ発光位置及び発光波長帯域が異なる複数の発光素子と、
これら発光素子とそれぞれ１対１に設けられて組となり、対応する発光素子の発光波長帯域に合致した透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを形成した複数の受光素子と、
これらそれぞれ波長帯域が異なる複数組の発光素子及び受光素子を同一のタイミングで駆動して複数の受光素子での受信信号から複数の測距情報を得る駆動制御手段と
を具備したことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
上記複数の発光素子は、それぞれ発光波長帯域が異なるＬＥＤでなることを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
上記それぞれ対応する組となる発光素子と受光素子は、同一の透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを介して光の送受を行なうことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項４】
それぞれ発光位置及び発光波長帯域が異なる複数の発光素子、及びこれら発光素子とそれぞれ１対１に設けられて組となり、対応する発光素子の発光波長帯域に合致した透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを形成した複数の受光素子に対し、
これらそれぞれ波長帯域が異なる複数組の発光素子及び受光素子を同一タイミングで駆動して複数の受光素子での受信信号から複数の測距情報を得る
ことを特徴とする測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＡＦ（自動合焦）機能を有するプロジェクタ装置や銀塩／デジタルカメラ等に好適な測距装置及び測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、プロジェクタ装置に適用される、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｉｔｉｖｅ  ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：半導体位置検出素子）方式の測距センサの原理を示す。同図で、投影系レンズ鏡筒１１を挟んで、赤外線ランプであるＬＥＤ（発光ダイオード）１２から上記投影系レンズ鏡筒１１の投影方向に出射された赤外光が、投影面１３で反射された後に、受光素子であるＰＳＤ１４に入射される。
【０００３】
ＰＳＤ１４では、孔１４ａを介して入射したスポット状の赤外光が、一次元ＰＳＤ１４ｂに投影されるもので、この一次元ＰＳＤ１４ｂではその投影位置によって、出力されるアナログ値の電流信号が変化するものとなる。
【０００４】
しかして、ＬＥＤ１２と投影面１３との距離が変化することで、その反射角度により一次元ＰＳＤ１４ｂに投影される赤外光の位置は変化し、加えてＬＥＤ１２とＰＳＤ１４との間の正確な距離は既知であるため、結果として、三角測量の原理に従い、一次元ＰＳＤ１４ｂの出力する電流信号を検出することでＬＥＤ１２、ＰＳＤ１４と投影面１３との距離を測定することが可能となる。
【０００５】
上述したＬＥＤ１２とＰＳＤ１４でなる測距センサは、予め投影系レンズ鏡筒１１の投影方向に合わせて固定して設置されるものであり、原理的には投影面１３上の１点との間の距離を測定できるにすぎない。
【０００６】
したがって、投影面１３上の複数の点位置との距離を測定したい場合には、予め複数組の測距センサを用意しておく必要がある。
【０００７】
図６は、複数、例えば３組の測距センサ１５ａ〜１５ｃを用いて投影面１３の３点の位置までの距離をそれぞれ測定する測距装置の構成を例示するものである。各測距センサ１５ａ〜１５ｃは、同様の特性を有するＬＥＤ（１〜３）とＰＳＤ（１〜３）とが上記図５と同じくそれぞれ１対となって構成される。
【０００８】
このように３組の測距センサ１５ａ〜１５ｃを用いて投影面１３の異なる３点までの距離を測定することにより、投影面１３の傾き等を検出することができ、１点のみの距離を求める場合に比べて、適正な投影距離を得ることができる。
【０００９】
また、複数の発光素子に対し、受光素子であるＰＳＤを１つとして構成の簡略化を図りながら、所定範囲内の複数位置の距離を測定するようにした測距センサの技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平０９−２０３６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記図６に示した３組の測距センサ１５ａ〜１５ｃにより測距を行なう場合、各測距センサ１５ａ〜１５ｃは同一の送受光特性を有している。そのため、例えば測距センサ１５ａのＬＥＤ１から発した光を測距センサ１５ｃのＰＳＤ３で受光すると誤った測距結果が出力されてしまうので、これら３組の測距センサ１５ａ〜１５ｃは図７に示すように時分割駆動する必要がある。
【００１１】
この点は、受光側の素子を共有化した上記特許文献１の技術でも同様であり、同文献中の図３の説明でも明らかな如く、５個の発光素子を順次時分割駆動することで測距を実行していることがわかる。
【００１２】
このように、測距位置の点数を増やせば、その分だけ投影対象となる面の傾き等を正確に知ることができ、且つ個々の素子の誤差等も吸収して正確な測距を行なうことができる反面、測距に要する時間が長くなってしまうという不具合がある。
【００１３】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より短時間のうちに対象物までの距離を正確に測定することが可能な測距装置及び測距方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、それぞれ発光位置及び発光波長帯域が異なる複数の発光素子と、これら発光素子とそれぞれ１対１に設けられて組となり、対応する発光素子の発光波長帯域に合致した透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを形成した複数の受光素子と、これらそれぞれ波長帯域が異なる複数組の発光素子及び受光素子を同一のタイミングで駆動して複数の受光素子での受信信号から複数の測距情報を得る駆動制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記複数の発光素子は、それぞれ発光波長帯域が異なるＬＥＤでなることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記それぞれ対応する組となる発光素子と受光素子は、同一の透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを介して光の送受を行なうことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、それぞれ発光位置及び発光波長帯域が異なる複数の発光素子、及びこれら発光素子とそれぞれ１対１に設けられて組となり、対応する発光素子の発光波長帯域に合致した透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを形成した複数の受光素子に対し、これらそれぞれ波長帯域が異なる複数組の発光素子及び受光素子を同一タイミングで駆動して複数の受光素子での受信信号から複数の測距情報を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、発光素子と受光素子の組数に関係なくそれらを一括して同時駆動することにより複数の測距情報を得ることができるため、より短時間のうちに対象物までの距離を正確に測定することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、種類が豊富で発光波長帯域や発光輝度など必要な発光特性の選択の幅が広いＬＥＤを発光素子に用いることで、受光素子側に用いるフィルタとのマッチングも考え合わせて、コストや感度など設計の自由度が高く、各種の光学機器により容易に適用できる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、対応する組になる発光素子と受光素子に同一の透過波長帯域の透過特性を有するフィルタを配することにより、発光素子と受光素子の送受光特性をより容易に揃えることができる。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、発光素子と受光素子の組数に関係なくそれらを一括して同時駆動することにより複数の測距情報を得ることができるため、より短時間のうちに対象物までの距離を正確に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施の一形態に係る測距装置について図面を参照して説明する。
【００２３】
なお、本発明に係る測距装置の基本的な構成は上記図６と同様であるのでその図示は省略するが、複数、例えば３組の測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′を用いて投影面１３の３点の位置までの距離をそれぞれ測定する測距装置の構成を例示するものとし、各測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′は、ＬＥＤ（１〜３）とＰＳＤ（１〜３）とがそれぞれ組となって構成されるものとする。
【００２４】
ここで、測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′の発光素子である各ＬＥＤ１〜３は、発光波長帯域が互いに異なり、且つ重複しないものを選定しているものとする。
【００２５】
これに対応して受光素子であるＰＳＤ１〜３は、図１に示すようにスポット光を作成するための孔部に光学フィルタＦＩＬ１〜３を配設し、この光学フィルタＦＩＬ１〜３を透過して波長帯域が制限された光のみがＰＳＤ１〜３の受光面内のいずれかの位置に入射するものとしている。
【００２６】
上記のような構成にあって、上記測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′のＬＥＤ１〜３が図２に示すように上述した如く発光波長帯域が互いに異なり、且つ重複していないものとする。ここでは、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３の順で波長が長い（周波数が低い）帯域となっており、上述した如く互いの帯域は分離して重複しないように設定している。
【００２７】
これに対して、各ＰＳＤ１、ＰＳＤ２、ＰＳＤ３への入射光を透過させる光学フィルタＦＩＬ１、ＦＩＬ２、ＦＩＬ３の透過特性を、図３に示すように上記図２で示したＬＥＤ１〜３の発光波長帯域とほぼ一致させるものとする。
【００２８】
すなわち、ここでは光学フィルタＦＩＬ１、ＦＩＬ２、ＦＩＬ３の順で透過波長が長い（周波数が低い）帯域となっており、互いの帯域は分離して重複せず、且つ上記図２で示したＬＥＤ１〜３の発光波長帯域とほぼ一致するものとしている。
【００２９】
したがって、各測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′では、送受光する波長帯域が互いに異なり、干渉しないので、これらを同時に駆動したとしても誤動作を生じる虞は全くない。  
そのため、図４に示すように測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′を一括して同時に駆動し、上記測距センサ１５ａ′〜１５ｃ′により対象物の３点との距離を同時に測定することが可能となり、対象物の測距に余有する時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
このことは、対象物の測距位置点数が増えるほど顕著であり、対象物の多数の位置を測距して、対象物の傾き具合などの状態をより正確に把握する場合にも、測距に要する時間自体が長引いてしまうことはない。
【００３１】
このように本実施の形態の測距装置によれば、発光素子と受光素子の組数に関係なくそれらを一括して同時駆動することにより、複数の測距情報を得ることができるため、より短時間のうちに対象物までの距離を正確に測定することが可能となる。
【００３２】
なお、上記実施の形態にあっては、発光素子として、種類が豊富で発光波長帯域や発光輝度など必要な発光特性の選択の幅が広いＬＥＤを用いているため、受光素子側に用いるフィルタとのマッチングも考え合わせて、コストや感度など設計の自由度が高く、各種の光学機器により容易に適用できる。
【００３３】
また、実施の形態にあっては、受光素子としてＰＳＤを用いるものとしたが、これは三角測量の原理に基づいた測距を行なうためのものであり、他に、発光素子で発光してから反射波を受信までの時間を検出して対象物までの距離に換算する伝播時間検出方式に伴う受光素子としてフォトダイオードやフォトトランジスタ等を用いるものとしてもよい。
【００３４】
さらに、上記実施の形態では、受光素子の側にのみ、発光素子の発光波長帯域とほぼ同様の透過特性を有する光学フィルタを配設するものとして説明したが、あえて発光素子側に発光波長帯域が非常に広いものを用い、組になる発光素子と受光素子の双方に同一の波長帯域の透過特性を有する光学フィルタを用いるものとしてもよい。
【００３５】
こうすることで、発光素子自体の有する発光波長帯域特性に依存せず、発光素子と受光素子の送受光特性をより容易に揃えることができる。
【００３６】
また、本発明に係る測距装置は、上記図２、図３、及び図６に示した如く３組の測距センサに限定するものではなく、複数組であれば何組であってもよく、上述したように測距に要する時間はほぼ同一であるが、組数を増やすことでより多数位置までの距離情報を得ることができ。対象物の状態から、必要に応じたより正確な距離情報を得ることができる。
【００３７】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００３８】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る測距センサの受光素子側の構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係る発光素子であるＬＥＤの発光波長帯域特性を例示する図。
【図３】同実施の形態に係る受光素子側に設けられたフィルタの透過特性を例示する図。
【図４】同実施の形態に係る測距センサの駆動タイミングを示す図。
【図５】測距センサの基本原理を説明するための図。
【図６】複数位置を測距する測距センサの基本的な構成を例示する図。
【図７】複数の測距センサの駆動タイミングを例示する図。
【符号の説明】
【００４０】
１１…投影系レンズ鏡筒、１２…ＬＥＤ（１〜３）、１３…投影面、１４…ＰＳＤ（１〜３）、１４ａ…孔、１４ｂ…一次元ＰＳＤ、１５ａ〜１５ｃ，１５ａ′〜１５ｃ′…測距センサ、ＦＩＬ１〜３…光学フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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