JPH0471165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は測距装置、とくに自動焦点調節装置
における測距装置に関し、測距精度を向上させる
手段に特徴を有する。

ビデオカメラ、８ミリカメラ及びスチールカメ
ラを含むカメラ用の自動焦点調節装置に用いられ
る測距装置については、従来多数の提案がなされ
ているが、これらの多くは三角測距法の原理によ
るものである。ところでこの三角測距法による自
動焦点調節装置は、35ミリスチールカメラ等に用
いる場合には、基線長を十分にとつたときでも、
フアインダー画面内の測距位置の移動は無視でき
る程度であるが、主として８ミリカメラやビデオ
カメラのような高倍率のレンズを具えるカメラに
用いる場合には、レンズの高倍率と、高倍率レン
ズを使用するため基線長が長くなることとの２つ
の原因で視差の影響が大きくなりフアインダー画
面内の投光スポツト像の動きが無視できない程度
となり、測距精度を低下させる。さらに実際の８
ミリカメラ又はビデオカメラ等にこの種の自動焦
点調節装置を組みこむ場合には、測距のための、
例えば投光レンズ及び受光レンズの光軸を撮影レ
ンズの中心からずらしてオフセツト配置をするこ
とが多いが、このためにフアインダー画面内で測
距位置（投光スポツト像）が変位する方向が垂直
方向からある角度傾斜した方向となり、これまた
測距精度を低下させる原因となる。

これらの欠点を除くには、後に第１図に関連し
て説明するように、撮影レンズ、投光レンズ及び
受光レンズ三者の光軸が同一平面上にあり、かつ
投光レンズと受光レンズの焦点距離が同一であれ
ば、測距視野の位置をフアインダー画面中心に置
くことができるが、実際のカメラ等においては上
記三者の光軸を同一の平面上に存在するよう構成
することは困難である。

したがつて、この発明の目的は、主光学系と測
距のための２つの光学系との光軸が同一平面上に
存在しない装置、すなわちオフセツト配置の装置
において、フアインダー画面内の測距位置指示に
対する前記３つの光学系の光軸のずれの影響を除
去し、さらに測距視野をつねに画面中心に置くこ
とを可能にするとともに、この測距装置を組みこ
んだ装置を必要最小限の大きさに構成することが
できる測距装置を提供するにある。

さらにこの発明の目的は、測距のための受光素
子が２領域に分割され、これら各領域の出力の差
により被測距物体までの距離を示す情報を与える
手段を有する測距装置において、前述の目的を達
成し、併せて最も精度高く前記の出力差を得るこ
とができるよう受光素子の２領域を配置した装置
を得るにある。

要約すれば、この発明は、その光軸が互いに基
線長だけ離れて設けられた投光光学系及び受光光
学系、前記受光光学系に含まれ且つ２領域に分割
して出力を取り出すことのできる受光素子、前記
受光素子の各領域の出力差に基づいて被写体まで
の距離に関する情報を与える手段、撮影光学系、
を備えている測距装置で且つ、前記投光光学系、
前記受光光学系及び前記撮影光学系の光軸が悉し
くは同一平面上に存在しない測距装置であつて、
前記投光光学系と前記受光光学系のそれぞれの光
軸と前記撮影光学系の光軸とを含む仮想面内で前
記各々の光軸を前記撮影光学系の焦点調節状態に
連動して走査させる手段を備え、かつ前記受光手
段の各領域の境界面が前記基線と垂直となるよう
配置したことを特徴とする。

上記第３の光学系は、この発明をカメラ等にお
ける自動焦点調節装置に適用する場合には撮影レ
ンズ系であるが、一般的には測距結果を利用する
装置における主光学系である。また上記の受光素
子は、２つの領域に分割して出力をとり出すこと
ができるものであつて、１つの素子が２つの領域
に分割され、それぞれの領域から出力をとり出す
ことができるもの、又は２つの受光素子を近接し
て配置するもの等種々の態様がありうる。

以下図面を参照してこの発明を具体化した具体
例について説明する。下記の説明において、この
発明の特徴は主として第５図ないし第７図に関連
して説明される。

カメラ用の自動焦点調節装置における測距装置
には従来多くの提案がなされているが、その大部
分は三角測距法の原理によるものである。以下こ
の発明と比較対照すべき測距装置を示す第１図に
ついて、この種装置の概要及び問題点を説明す
る。第１図において、１は投光素子であつて、例
えば赤外線発光ダイオード（IRED）又はレーザ
ダイオード（LD）等よりなる。２は投光レンズ
であつて、投光素子１は、このレンズにより、こ
の例では被写界側、一般的には被測距物体側に投
光スポツト像を形成する。投光素子１より発射さ
れた光束が被写体に当たると乱反射し、被写体上
の投光スポツト像は受光レンズ４により受光素子
３上に結像される。受光素子３は、２つの領域に
分割して出力をとり出すことができるものであつ
て、例えば２つの領域に分割され、それぞれの領
域からの出力をとり出すことができるフオトダイ
オード、あるいは２つの受光素子を近接して配置
したものであればよい。上記の結像位置は、被写
体距離が第１図に示すようにl₁，l₂，l₃と変化す
るにつれて、変化するので、被写体上の投光スポ
ツト像が受光素子上に結像する位置により被写体
までの距離を示す情報が与えられる。第１図の例
では、受光素子３の２つの領域をＡ領域及びＢ領
域とよぶとすると、それぞれの出力の差Ａ−Ｂ＝
０となるよう受光素子の位置を変化させるよう構
成されている。図中５は撮影レンズ系のうち合焦
動作を行わせるレンズ群、６は撮像管であつて、
投光素子１及び受光素子３とレンズ群５とは、図
示のように、例えばカム機構により連動されてい
る。このようにして被写体までの距離の測距及び
自動焦点調節が可能となり、また投光素子を連続
してあるいは短い周期をもつてパルス状に発光さ
せることにより移動被写体についても連続的に焦
点合わせをすることが可能となる。なお第１図中
Ｌは基線長を示している。

第１図において、撮影レンズ５、投光レンズ２
及び受光レンズ４のそれぞれの光軸が同一平面状
にあり、かつ投光レンズと受光レンズの焦点距離
が同一である場合は、上記の平面内で投光素子１
と受光素子３を反対方向へ同じ距離だけ移動させ
ることにより、測距視野の位置は、第２図に示す
ようにつねに画面の中心に保つことができるもの
である。第２図において実線１９は、撮影レンズ
の焦点距離が短い場合の、二点鎖線２０はこれが
長い場合の位置をそれぞれ示している。

しかしながら、第３図に示すように、実際のカ
メラにあつては、他の操作部材、例えばマニユア
ルズ−ミングの操作部材の配置等のために、撮影
レンズ５、投光レンズ２及び受光レンズ４三者の
光軸が同一平面上に存在する場合はむしろ少く、
例えば図示のように投光レンズ２及び受光レンズ
４は撮影レンズ５の中心に対してオフセツト配置
をせざるをえない。すなわち第３図Ａ及びＢは、
実際の８ミリカメラ又はビデオカメラに三角測距
法による自動焦点調節装置を組みこんだ例であつ
て、ここで１４はマニユアルズ−ミングを行うた
めの操作バーであり、ａはその回転領域を示す。
使用者は、例えば右手でグリツプ１２を握り、ト
リガーボタン１３を操作するとともに、左手でマ
ニユアルズーミングの操作を行うこととなるの
で、投光レンズ２と受光レンズ４は、その前方を
左手で覆うことを避けるために、第３図Ａに示す
ように撮影レンズ５の中心からずらして配置する
ことが望ましい。しかしこのような配置のもとで
投受光光学系のうちの一方、例えば受光系のみの
走査により焦点合わせをする場合のフアインダー
画面内の測距位置、すなわち投光スポツト像の位
置の変位は、第４図に示す如くである。すなわち
全画面７に対しある距離で測距位置（投光スポツ
ト像）が８−１であるとすると、例えば被写体が
８−１に相当する距離より至近距離にあるときは
９−１に、遠距離にあるときは１０−１にという
ように測距位置が変化する。もとより上記の関係
は投受光素子の配置によつて変るものである。さ
らにこの撮影レンズ系がズームレンズの場合に
は、焦点距離に応じて画面内の投光スポツトの大
きさが変化し、例えば長焦点側では第４図の８−
２，９−２及び１０−２のように大きくなる。さ
らに第４図から判るように投光スポツト像の位置
の変化はＸ方向又はＹ方向のいずれでもなく、Ｘ
軸からある角度θだけ傾斜したＳ方向に沿つて生
ずる。この現象は発明者の解析によれば、前述の
投受光光学系を撮影レンズの中心からずらせて配
置することによりＹ軸方向の変位成分が発生し、
また一方の光学系のみを走査することによりＸ軸
方向の変位成分が発生し、両者の合成により図示
のＳ方向に変位するものである。第３図のような
オフセツト配置においても、投受光光学系を対称
的に走査すれば、測距位置の変位はＹ軸方向のみ
に現われる。以上により、現実問題として実際の
カメラにおいては第１図に示す方式によつてもま
だ完全ではないことが判る。

この発明は、上記のように撮影レンズ、投光レ
ンズ及び受光レンズ三者の光軸が同一平面にない
場合でも、測距視野のずれをなくし、その位置を
つねに画面の中心に保つことができるようにする
ものであつて、その要点は投光光学系又は受光光
学系の光軸のいずれか一方又は双方を、該光軸と
撮影光学系の光軸とを含む仮想の平面内で走査可
能とするにある。以下投光光学系のうちの投光素
子及び受光光学系のうちの受光素子をともに回動
させる例について具体的に説明する。第５図はこ
の発明に係る投受光系の走査方向を示し、投光素
子ホルダー１５の回転軸１６の方向は、投光素子
１の中心、すなわち投光レンズの中心と撮影レン
ズの中心を結んだ直線に垂直な方向に配置されて
いる。なお一般的には回転軸１６の方向は、投光
レンズの光軸と撮影レンズの光軸とを結ぶ直線に
垂直な方向であれば、この発明の目的を達成する
ものである。同様に受光素子ホルダー１７の回転
軸１８の方向は受光レンズの光軸と撮影レンズの
光軸とを結ぶ直線に垂直な方向に配置されてい
る。そして投光素子及び受光素子は、それぞれ回
転軸１６及び１７を中心として回動され、第５図
でいえば紙面に垂直な方向で走査が行われる。

この発明によれば、上記のように、投光素子及
び受光素子の走査の方向を撮影レンズの中心に向
けているので、撮影レンズ、投光レンズ及び受光
レンズ三者の光軸が同一平面にない場合であつて
も、測距視野をつねに画面の中心に位置させるこ
とを可能とする。この場合におけるフアインダー
画面の状況は、第２図に示すようになり、前記３
つの光学系の光軸が同一の平面上にない配置であ
つても、測距視野をつねに画面中心に置くことが
できる。投光素子又は受光素子のいずれか一方の
みを前記と同様に回動させる場合には、測距視野
位置は第６図に示すようになる。この場合は測距
位置の変位はＸ軸の方向のみに表われ、前記３つ
の光学系の光軸のずれ、すわなちオフセツト配置
の影響は生じない。しかも第４図における変位の
方向ＳのＸ軸となす角度をθとすれば、第６図に
おける変位の量は第４図の変位の量をＤとすると
きDCosθに減少する。したがつてこの発明によれ
ば、撮影光学系、投光光学系及び受光光学系の光
軸が同一平面上にない場合であつても、これら３
光学系の光軸のずれの影響を除去することがで
き、とくに受光両者の光学系の光軸を該光軸と撮
影光学系の光軸とを結ぶ直線に対し垂直な方向を
回転中心として回動させれば、測距視野をつねに
フアインダー画面の中心に置くことを可能とする
ものである。

前述の具体例では投光レンズ及び受光レンズの
焦点距離が同一であつたが、これが異る場合には
投光素子及び受光素子にそれぞれ焦点距離に合つ
た軌跡を描かせるようにすれば、同様な効果を奏
することができる。また上記の具体例は投受光系
ともに結像レンズを含むものについて説明した
が、投光素子又は受光素子が鮮鋭なスポツト像を
発射し又は受光できるものであれば、結像レンズ
は必ずしも不可欠ではない。

さらに、この発明においては、受光素子の配置
を前述の（Ａ−Ｂ）出力信号を最も精度高くとり
出すことができる方向にしている。

すなわち第５図において、Ａ及びＢは前述の受
光素子の２領域を示し、この２領域の配置を、素
子が曲面である場合も含めて一般的に述べれば、
これら２領域の境界面が前記の基線、すなわち投
光光学系の光軸と受光光学系の光軸とを結ぶ直線
に対し垂直となるよう配置する。受光素子が平面
である図示の例について具体的にいうと、前記２
領域を投光レンズの光軸と受光レンズの光軸とを
結ぶ方向に向が来るように配置する。その理
由は、受光素子３における投光スポツト像の移動
量をａとすると、第７図Ａに示すように、向
に移動するのが、差出力信号を最も精度高くとり
出すことができる。これに対し第７図Ｂのようで
あると、実質的にはｂ（ｂ＜ａ）で検出すること
となり不利である。したがつて第７図Ａのような
移動関係を得るためには、受光素子の配置は
向を、受光レンズの光軸と撮影レンズの光軸とを
結んだ方向に置くのではなく、受光レンズの光軸
と投光レンズの光軸とを結んだ方向に置く必要が
ある。

上記の受光素子の配置に対応して、投受光レン
ズは第８図に示すような形状及び配置とすること
が有利である。すなわち投受光レンズは横方向の
長さａを縦方向の長さｂよりも長くし、これを第
８図に示すように、前述の基線に対して投受光レ
ンズの縦方向が平行で、横方向が垂直となるよう
に配置する。換言すれば、受光素子の前述の２領
域が並ぶ方向、一般的にいえば前述の基線の方向
においてボケが最も小さくなるよう配置する。そ
の理由は、次の如くである。第９図Ａ及びＢに示
すように、受光レンズにａの長さ（横方向）で入
射する光束はδaの径でボケるのに対し、δbの長
さ（縦方向）で入射する光束は、同じ距離におい
て、δbの径でボケる。すなわちスポツトの拡が
りが小さいことを可とするから、δa＞δbである
ので、受光素子３でとり出すＡ−Ｂ信号を精度高
く得るためには、の方向で像のボケが小さ
く、像が鮮鋭であることが望ましい。したがつて
第８図の配置が有利である。なお投光レンズにつ
いても同様である。

この発明を適用することにより、フアインダー
内視野マークは、第１０図に示すように簡単にす
ることができる。すなわち撮影レンズの焦点距離
が最も長いときのマーク２１と、最も短いときの
マーク２２とを設けるだけで、ほぼ正確な測距視
野情報を得ることができる。

この発明は、上記の構成及び作用を有するの
で、これに基づき、主光学系と測距のための２つ
の光学系の光軸が同一平面上に存在しない装置に
おいて測距位置指示に対する前記３つの光学系の
光軸のずれの影響を除去し、とくに測距のための
２つの光学系をともに走査可能にする場合には、
測距視野をつねに画面中心に置くことを可能にす
るとともに、２つの領域に分割して出力をとり出
すことができる受光素子の配置によりこれら２つ
の領域の出力差を最も精度高く得ることができ、
かつこれらの機能を有する測距装置を必要最小限
の大きさに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明と比較対照すべき測距装置を
組みこんだ自動焦点調節装置を示す模式図、第２
図は第１図の装置を用いる場合の測距視野位置を
示す図、第３図Ａはカメラに自動焦点調節装置を
組みこむ一例を示す正面図、第３図Ｂは第３図Ａ
の側面図、第４図は第３図Ａ及びＢの装置を用い
る場合の測距視野位置を示す図である。第５図な
いし第１０図はこの発明の具体例を示し、第５図
は投受光光学系の走査方向を示す模式図、第６図
は第５図の装置を用いる場合の測距視野位置を示
す図、第７図Ａ及びＢは受光素子の２領域の配置
を示す正面図、第８図は投光レンズ及び受光レン
ズ並びにそれらの配置を示す図、第９図Ａ及びＢ
は第８図の装置の作用の説明図、第１０図はフア
インダー内表示を示す図である。 図中１は投光素子、２は投光レンズ、３は受光
素子、４は受光レンズ、５は撮影レンズのうちフ
オーカシング動作をするレンズ群、１５は投光素
子ホルダー、１６は投光素子の回転軸、１７は受
光素子ホルダー、１８は受光素子の回転軸であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ その光軸が互いに基線長だけ離れて設けられ
   た投光光学系及び受光光学系、前記受光光学系に
   含まれ且つ２領域に分割して出力を取り出すこと
   のできる受光素子、前記受光素子の各領域の出力
   差に基づいて複写体までの距離に関する情報を与
   える手段、撮影光学系、を備えている測距装置で
   且つ、前記投光光学系、前記受光光学系及び前記
   撮影光学系の光軸が悉くは同一平面上に存在しな
   い測距装置であつて、前記投光光学系と前記受光
   光学系のそれぞれの光軸と前記撮像光学系の光軸
   とを含む仮想面内で前記各々の光軸を前記撮像光
   学系の焦点調節状態に連動して走査させる手段を
   備え、かつ前記受光手段の各領域の境界面が前記
   基線と垂直となるよう配置したことを特徴とする
   測距装置。