JPS58169019A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、被測距物体上にできる投光素子の像と
受光素子面上にできるこの像の結像とをつねに鮮鋭な状
１１に維持することを可能にし、測距精度を陶土させる
点に％徴を有する。

カメラ用の自動焦点調節装置におけ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、七の多くは三角
測距法の原理によるものである。その−例を挙げれば、
投光光学系と受光光学系とを、それらの光軸を互に基線
長だけ隔てて設ける。投光光学系中の投光素子から発射
された光束は、被測距物体に当たると乱反射し、報が与
えられ乙。カメラの場合には、撮影光学系のうち合焦動
作を行うレンズ群と上記の受光素子（さらに投光素子）
とが、カム機構等により連動されていて、これにより被
測距物体（被写体）までの距離検出と撮影光学系の自動
焦点調節が可能となる。ところで従来のこの種の側距装
置においては、被測距物体までの距離が至近距離から無
限遠まで変化する全範囲にわたり、被測距物体上の投光
スポット像及び受光素子面上のこの儂の結像がピントが
合った伏線に維持されず、したがって測距精度が低下す
ることは避けられなかった。

し友がってこの発明は前述の種類の測距装置において、
被測距物体までの距離が至近距離から無限遠まで貸化す
る全範囲にわたシ、被測距物体−トＤ投光スポット儂及
び受光素子面上のこの骨の結像を鮮鋭に保りことができ
、これによ〉測距精１１４−１４上させた測距装置を提
供することを目的とする。

要約すれば、この発明は、投光素子と、受光素子と、こ
れらの投光素子及び受光素子を用いて被測距物体までの
距離を示す情報を与える手段と、投光素子に対する第１
の結像光学系と、受光素子に対する第２の結像光学系と
、投光素子と第１の結＊ｊｔ、学系との間の距離を被測
距物体までの距離に応じて変化させる手段と、受光素子
と第２の結像光学系との間の距離を被測距物体までの距
離に応じて変化させる手段とを具えることを特徴とする
。

この発明の実施態様としては、投光素子及び受光素子を
、それぞれ、鉤記第１の結像光学系の光軸と撮影光学系
の光軸とを結ぶ直線及び前゛１第２の結像光学系の光軸
と撮影光学系の光軸とを結ぶ直ＭＫ対し喬直な方向を回
転中心として回動可ＩＩｉ！にして走査する装置と一体
化して構成することを可とする。

以下図面を参照してこの発明を具体化し友具体例につい
て説明する。説明に当たっては、先ずこの発明と一体的
に構成することを可とする投受光光学系の走査装置につ
いて説明し、次にこの発明の具体例（りいて説明する。

なおこの発明の具体例は、主として第５図ないし第７図
に関連して説明する。

第１図はこ９発明が適用される自動焦点調節唐 装置の一例を示す。図において、１は投光素子であって
例えば−赤外線発光ダイオード（ＩＲＩＤ　）又はレー
ザダイオード（ＬＤ）等よ）なる。２は結像光学系を構
成する投光レンズであって、投光素子１はこのし／ズに
より、この例では被写界側に、一般的には被測距物体側
に投光スポット像を形成する。投光素子１よプ発射され
友光束が被写体に当えると乱反射し、被写体面上の投光
スポット像は受光レンズ４により受光素子６上に結像さ
れる。受光素子３は、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シ出すことができるフォト
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ｌ、　、　１２．　ｌ、と変化する
につれて、変化するので、被写体上の投光スポット像が
受光素子上に結像する位置によ〉被写体までの距離を示
す情報が与えられる。ＪｉＥＩ図の例では、受光素子３
０２つの領域を表領域及びＢ領域とよぶとすると、それ
ぞれの出力の差ム−Ｂ＝＋＋Ｑ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
あって、投光素子１及び受光素子５とレンズ群５とは、
図示のように、例えばカム機構によや連−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
篇が可能となり、また投光素子を連続しであるいは短い
周期をもってパルス状に発光させることによ）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。

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、
Ｍ２図に示すようにり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
Ｏ焦点距離が短い場合の、二点鎖１ｉ２０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、ｘｒｓ図に示すように、実際のカメラに
あっては、他の操作部材、例えばマニュ７　ル）ｌ：−
ミ／グの操作部材の配置等のために、撮影レンズ５、投
光し／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、伺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
オフセット配置をせざるをえない、すなわちＪ１３図（
Ａ）及び中）は、実際の８きリヵメ２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ζんだ例で
あって、ここで１４はマニュアルズーミングを行うため
の操作パーであり、ａはその回転領域を示す、使用者は
、例えば右手チクリップ１２を握シ、トリガーボタン１
３を操作するとともに、左手でマニュアルズーミングの
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はその一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、例えば受光系の与の走査に
ょ）焦点合わせをする場合の７１イ／ダ−ｉｉｉ面内の
１１８１位置、すなわち投光スポット儂の位置の変位は
、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（投光スポラ）＊）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−ＩＫ、遠距離に６るときｔｆ　ｔ
ｏ−ｔ　Ｋトｎ　５１うに測距位置が変化する。もとよ
〉上記の関係は投受光素子の配置によって変るものであ
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ットの大きさが変化し
、例えば長焦点側ではｆｓ４図の８−２．９へ２及び１
０−２のよう〈大きくなる。ざらに第４図から判るよう
に投光スポラ）ＩＩの位置の変化はＹ方向又はＹ方向の
いずれでもなく、ｘ軸からある角度−だけ傾斜した８方
向に沿って生ずる。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Ｋよシ、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Ｋよ〉Ｘ軸方向の
変位成分が発生し、両者の合成によ）図示の８方向に変
位するものである。Ｊｉｍ図【ム）のようなオフセット
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。

ここにおいて、上記のように撮影し／ズ５、投光レンズ
２及び受光し／ズ４三者の光軸が同−平向上にな一場合
でも、測距視野のずれをなくし、さらＫその位置をつね
に画面の中心に保つようにすることが望ましい、そのた
めＫＦｉ、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、骸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の回転軸を中心として回動可能とす
ればよい。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告について具
体的に説明する。第５図は、この目的を達成する九義投
受光光学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ｆｋｂち８
光レンズの中心と撮影レンズの中心を結ん疋直線に垂直
な方向に配置されている。なお一般的ＫＦｉ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、上記の目的を達成するも
のである。同ＩＩＫ受光素子ボルダ−１７の回転軸１Ｂ
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を中心として目動され、第５図でいえば紙面に垂
直な方向で走査が行われる。

このような構成によれば、上記のようＫ、投光素子及び
受光素子の走査の方向を撮影し／ズ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っても、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
おけるファインダー画面の状況は、第２図に示すように
なり、前記６つの光学系の光軸が同一の平面上にない配
置であっても、測距視野をりねに１向中心に置くことが
できる。投光素子又は受光素子のいずれか一方の与を前
記と同様に＠動させる場合には、測距視野の変位は、第
４図においてＸ軸の方向のみに生じ、前記３つの光学系
の光軸のずれ、すなわちオフセット配置の影位の量は第
４図における変位の量をｐとするときＤＣｏ廖＃に減少
する。

この発明は、さらに、第５図における投光及び受光素子
の回転中心の選定により、至近距離から無限遠までの全
範囲にわたや、被写体面上にできる投光素子の像と受光
素子面上にできるこの書の結像とをおおむねピントが合
った鮮鋭な状態に維持することを可能とするものであっ
て、その賛点は、投光素子と投光レンズとの間の距離及
び受光素子と受光レンズとの間の距離を、被写体距離に
応じて、可変とするにある。

以下第６図（勾及び（Ｂ）並びに第７図について具体的
に説明する。

第６図＋Ａ）は第５図のムムでの断面を示し、ここで投
光素子ネルダ−１５の１転軸１６Ｖｉ、図ノように投光
素子１と投光レンズ２とを結ぶ直線からはずれ九位置く
ある。し九がって鋺述の走査によシ、投光素子１は回転
軸１６を中心とする半径只の円罵上を移動し、＠７図に
示すように、投光し／ズ２から素子１までの距離は、被
写体距離が無限遠の場合はす３、至近距離の場合Ｆｉｂ
、となる。ここで’ｂ、　＞　ｂ、となるので、この回
転軸の位置を適当に選ぶことによシ、被写体上での投光
スポット像を至近距離から無限遠までの全範囲にわたヤ
鮮鋭に保つことが可能となる。回転軸１６の位置を定め
るに当たシ考慮すべき事項は、投光素子の移動において
、投光レンズと投光素子との閣の距離が前記ｂ２とｂｌ
との間でなるべく直線的に変化するようにすることであ
る。そしてレンズの焦点距離によってｂｌが定ま９、ま
た撮影装置に適用した場合には撮　　。

影レンズの至近距離によって実際上ｂ２が定まるので、
結果的に、第７図における点１′と投光レンズ２の中心
とを結ぶ線が投光レンズの光軸となす角が定ｔｂ、これ
より半径Ｒ及び回転軸１６の位置が選定される。

投光スポット像が小さく、鮮鋭であるほど欄距精度が高
いことは、次の理由によって理解できる。すなわち、投
光スポットの範囲Ｋ、距離を異にする複数の被写体が入
る確率が少くなり、反射率を異にする複数の被写体が入
る確率が少くなシ、さらに受光素子における検出能力が
高まる等である。

受光素子３についても、同様に、回転軸１８を中心とし
て半径只の円周上を移動し、受光し／ズ４と素子３との
間の距離を被写体距離に応じて可変とすることによシ、
受光素子面上にできる投光スポット像の結像を鮮鋭にす
ることができる。

上述の第５図ないし第７図に示す構成によれば、撮影光
学系、投光光学系及び受光光学系王者の光軸が同一平面
上に存在しない場合であっても、測距視野をりねＫ１１
１１ｍ中心に保つことがで勇るとと−に、被写体上の投
光スポット像及び受光素子向上のと０＠０結儂をともに
鮮鋭にすることができる。

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
が同一であるとして説明したが、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った軌跡
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。また前述の＠嘴は受光素子が２つの領域に分割さ
れ、前記の（ム−Ｂ）Ｏ出力により被写体までの距離を
示す情報を与える差ｗＩＩ！ＩｉのもＯＫついて行った
が、前述の測距装置は、受光素子からのピーク出力を利
用する−のもＯＫも適用できる。

この発明は、前述の構成及び作用を有するので、被測距
物体までの距離が至近距離から無限遠まで変化する全範
囲にわたり、被側距物体上の投光スポット像及び受光素
子面上のこの儂の結像を鮮鋭に保つことができ、これＫ
より測距精度を向上させることができる。を走上記の機
能を具える装置を会費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図はこの発明が適用される自動焦点調節装置の一例
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５図ｆＡ）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ＣＢ）は
第３図（旬の側面図、第４図は第５図（ム）及び（Ｂ）
の装置を用いる場合の測距視野位置を示す図、第５図は
この発明が適用される投受光光学系の走査方向を示す模
式図、第６図ｆＡ）及び（Ｂ）は七れぞれ投光光学系及
び受光光学系におけるこの発明の具体伺を示す模式図、
第７図は第６図（ム）の装置における投光素子の移動を
示す図である。 図中 １・・・投光素子 ２・・・投光レンズ ３・・・受光素子 ４・・・受光レンズ ５　・・・ｍ影しンズのうちフォーカシング動作をする
レンズ群 １５・・・投光素子ネルダー １６・・・投光素子の１転輪 １７・・・受光素子ホルダー １８・・・受光素子の−転輪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 投光素子と、 受光素子と、 これらの投光素子及び受光素子を用いて被掬距物体まで
   の距離を示す情報を与える手段と、投光素子に対する第
   １の結像光学系と、受光素子に対する第２の結像光学系
   と、投光素子とａｌｌの結像光学系との間の距離を被測
   距物体までの距離に応じて変化させる手段と、 受光素子と、ｊｉ２の結像光学系との閣の距離を被測距
   物体までの距離に応じて変化させる手段と、 を具える測距装置。