JPS599509A - 能動型測距装置 - 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】 この出願の発明は、能動型測距装置、とくに自動焦点調
節装置における能動型６１１］距装置に関し、被測距物
体の距離に応じて投光部の出力を制御する手段を課題と
する。

背景技術について 三角測距法の原理に基づく測距装置Ｖ１すでに数多く提
案され、またカメラ等で実用されているが、大別すると
被写体のコントラストパターンを検知して被写体距離を
知る受動型と、被写体へ向けて光線を発射してその反射
光の結像位置により被写体距離を知る能動型とに分類さ
れる。この出願の発明は後者の能動型に関するものであ
る。

第１図は三角測距法の原理を簡略化して示すもので、周
知のように基線長をＬ１被測距物体までの距離をＲとす
ると、Ｒ＝　Ｌ　−ｔａｎθ　となる。したがって能動
型測距装置では、投光素子から発射された光線の到達距
離を十分にとることと、測距の分解能を上げるために基
線長りを長くとることが必要となる。ところで従来の能
動型測距装置、とくに能動型自動焦点調節装置は、例え
ば近赤外光発光素子ＩＲＥＤを用いれば、３５ミリカメ
ラ等については、必要十分な測距を行なうことができた
が、８ミリカメラやビデオカメラに使用するには、前記
の到達距離を十分とれるだけの発光出力が得られないた
めに、十分に目的を達成しえなかった。

そこで発光光源として単色性、干渉性及び集束性がより
すぐれているレーザ光を用いることが考えられ、半導体
レーザの使用が試みられている。ところでビデオディス
クや測定器に用いられるレーザ光は可視域の発光波長を
用いているのに対し、自動焦点調節装置に用いる場合に
は、その性質上、発光波長が赤外域にあることが望まし
い。したがってレーザ光の位置を目で見て認識すること
ができず、レーザ光が直接目に入つ−Ｃも、その出力か
らみて失明等の大きな事故を伴なうこと０１ないものの
、不快感を与えるお十ノ’Ｌがあり、そのためこの点に
ついて明確な対箪をｇＭにないで半導体レーザをカメラ
等の自動焦点―節装置に使用することは適切で々い。

この出願の発明は、半導体レーザに限らず、発光出力の
大きい投光素子、又は投光光線が使用者に不快感を与え
るような投光素子を使用する場合に好適な投光素子の発
光出方の制御手段を課題とするものである。

この出願の発明の目的 したがって、この出願の発明は、被写体距離に応じて投
光素子の発光出方を制御し、′成カ消費の節約をはかり
、安全措置を講することができる能動型測距装置を提供
することを目的とする。

さらに、この出願の発明は、極至近に位置する物体が検
出可能である能動型測距装置を提供することを目的とす
る。

この出願の発明の構成 この出願の第１の発明は、投光素子と；この投光素子か
ら基線長離れだ位置に配置された受光素子と；被測距物
体からの反射光のうち前記投光素子の近傍へ向うものを
検出する検出手段（例えば第２図の具体例では光センサ
５）と；この検出手段の検出出力が所定レベル以上であ
るとき前記投光素子の発光出力を制御する制御手段（同
じく出力制御回路７）と；を具える能動型測距装置を特
徴とする。

この出願の第２の発明は、第１の発明における制御手段
に代えて、前記検出手段の検出出力が第１の所定レベル
以上であり、かつ受光素子の受光出力が第２の所定レベ
ル以下であるとき前記投光素子の発光出力を制御する制
御手段を特徴とする。

上記において後述の図示の具体例の引用はなんらこの出
願の発明の範囲を限定するものではなく、この出願の発
明は前記特許請求の範囲の記載内において適宜変更でき
るものである。

この出願の発明の能動型測距装置の具体例について（第
２図） 以下第２図を参照してこの出願の発明の能動型測距装置
を自動焦点調節装置に適用した具体例について説明する
。第２図は受光素子が差動出力を検出する型であって、
受光素子と撮影レンズ系の合焦レンズとが連動して制御
される場合の例である。図において、ｘＶｉ被写体、２
は極至近距離で投光素子を覗いている人間の目を示す。

３は投光レンズで、被写体−Ｌに投光スポット像を形成
する。４は投光素子で、この例ではレーザダイオードよ
りなる。ＳＦｉ光センサであって、投光素子４のまわり
に配置されたリング状素子、又は投光素子４をとり囲む
円周上に配置された複数個の素子で構成される。６は加
算器、７は出力制御回路、８は駆動回路、９は差動増幅
器、１０はモータである。

１１及び１２けこの出願の発明の受光素子のＡ体ｆｌｌ
である光センサであって、この例では近接して配置され
た２つの素子で構成されているが、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素
子であってもよい。１３は光センサ１１，１２に投光ス
ポット像の反射光を結像させるだめの受光レンズ、１４
は光センサ１１，１２のホルダーで、一体にラック部を
有し、図で上下方向に移動可能になっている。１５は上
記ラック部を移動させるギア、１６Ｈ合焦用ギア、１７
は撮影レンズ系のうち合焦動作に関与するレンズ群、１
８はレンズ群１７のホルダーである。ホルダー１８はギ
ア１６から動力を伝達され、撮影レンズ系の軸方向に移
動して合焦動作を行なう。１９は至近端スイッチで、合
焦動作に関与するレンズ群１７が最繰り出し位置にある
とき動作する。なおギア１５及び１６けモータ１０によ
り連動して駆動される。

第２図の装置の作用を説明すると、通常の焦点調節動作
では投光素子４から発射されたレーザ光は被写体１に当
たって乱反射し、受光レンズ１３を介して受光素子で受
光される。なお図では素子１２で受光された状態を示し
ている。

ここで差動増幅器９が素子１１及び１２の出力の差を算
出し、その結果に基づいてモータｌＯを駆動する。この
制＃は差動増幅器９の出力がゼロとなるように行なうも
ので、不図示のカム並びにギア１５．１６及びホルダー
１４．１７のラック部を介して、光センサ１１，１２の
図で上下方向の移動と合焦動作に関与するレンズ群１７
の図で左右方向の移動とが連動し、正しい合焦状態を保
つようにする。

加算器６は光センサ１１，１２の出力を加算し、その加
算出力に応じ出力制御回路７及び駆動回路８によって投
光素ｆ４の発光出力の制御を行なってｂる。この発光出
力は、光センサ１１゜１２における受光量が必要最小限
の量であれば足りるのであるから、その出力制御は第１
に電力節約の目的で行なうものである。第２の目的は被
写体が無限遠等遠距離にある場合、あるいは被写体の反
射率が低い場合の安全対策である。

前述のように投光素子４０発光出力制御は、受光素子１
１，１２１ｃおける検出を可能にするに必要で十分な範
囲内に収めようとするのであるから、被写体が遠いほど
、あるいは被写体反射率が低いほど発光出力が大きくな
る。そしてレーｆ光はコヒレント光であって、空気中の
伝搬において、一般の光に比べて減衰が少なく、広がり
角も小さいので、この装置１では投光レンズ３である程
度の広がり角をもたせることを可とし、これにより最も
発光出力が大きいときでも、その発光出力に相当する距
離で投光素子４（レーザダイオード）を直視してもなん
ら目に異常がないよう構成する。

このように発光出力制御によって安全対策をとり、かつ
遠距離被写体でも測距可能なように構成してもなお不十
分な面がある。ここに第３の目的である光センサ１１，
１２に反射光が戻らない場合の対策が必要となる。例え
ば受光レンズ１３の前面がなんらかの理由で覆われたと
すると、被写体が近距離にあっても、光センサ１１．１
２からはともに出力が得られない。そうすると、前述の
制御系は被写体が無限遠にあると判断して動作し、投光
素子４の出力が最大となるので、この状態で投光素子を
覗くと危険である。また被写体が無限遠にある状態で不
意にカメラの直前から投光素子を覗いたときも、顔面と
カメラとの距離が近すぎて反射光が受光素子に戻らない
（反射光が受光素子領域の外側へはずれる。）ことにな
り、この際も自動焦点調節装置は被写体が無限遠にある
と判断して、投光素子４は大きな出力で発光することと
なる。

これらの場合娯測距が起る原因は、受光素子に反射光が
戻らないことである。

この出願の第１の発明では、投光素子４の近傍に設けた
前述の検出手段、すなわち光センサ５によって、上記の
誤動作を防止している。この光センサ５は、投光素子４
の近傍に向う反射光の有無、強弱を検出する。被写体が
現実に無限遠にある場合には、光センサ１１及び１２並
びに５のｈずれにも受光出力が得られないのに対して、
前述のような場合には、光センサ１１及び１２には反射
光による出力がなく、−力先センサ５にはかなり高いレ
ベルの受光出力が得られる。したがって光センサ５の受
光出力についてあらかじめ特定のレベルを定め、このレ
ベルを超えた受光出力が得られたときは、投光素記のよ
うに受光レンズ１３の前面がなんらかの理由で蔽われた
り、あるいは不意にカメラの前面から投光素子を覗いた
りしたために、受光素子１１．１２に出力が得られない
状態であるから、その出力差もゼロ（正確にはあるしき
い値以下）であるので、その位置で停止する。あるいは
光センサ５の出力が前記の所定レベル以上であることを
検出して出力制御回路７が強制的にモータ１０を停止さ
せるよう制御することもできる。第２図の装置の通常の
焦点調節動作においては被写体距離に応じて出力制御回
路７が働らき、１．たがって同回路の制装置は合焦レン
ズ群１７の１ｅ　［に対応するわけであるが、上記の場
合のみは光センサ５の出力によって投光素子４ｔま最小
の出力に抑えられる。そしてこの状態は、光センサ５の
受光出力が例えば前記の所定レベル以下になったとき解
除され、以後は前述の通常の焦点調節動作が行なわれる
。

この出願の第２の発明は、前述の状態のもとで、光セン
サ１１及び１２に反射光による出力が得られず（正確に
はノイズを考慮してあらかじめ定めたあるしきい値以下
になる。）、かつ光センサ５に所定レベル以上の出力が
得られたとき、なんらかの理由により自動焦点Ｗ＋４節
装置が至近距離に存在してｈる被写体を検知しえなかっ
たと判断して出力制御回路７は投光素子４０発光出力が
最小になるよう駆動回路８を制御する。一方合焦レンズ
群１７は、第１の発明におけると同様にその位置で停止
する。そしてこの状態は、光センサ１１又は１２の一方
又は双方にあるレベルの受光出力を生じたときに解除さ
れ、あるいは光センサ５の受光出力があるレベル以下に
なったときに解除される。そして解除後は前述の通常の
焦点調節動作が行なわれる。

さらに前述の特殊な状態において投光素子４の発光出力
を最小に迎えたときに、合焦レンズ群１７をその位置で
停止させる代わりに最繰りこみ位置へ移動するよう駆動
することもできる。

すなわち第１及び第２の発明を通じて、光センサ５の出
力が所定レベル以上であること、また第２の発明では、
このほかに、光センサ１１゜１２に受光出力がないこと
を検知して出力制御回路７がモータｌＯを、合焦レンズ
群１７が最繰りこみ位置へ移動するように、制御すれば
よい。また至近端スイッチ１９ｉ１：、合焦レンズ群１
７が最繰り出し位置に繰り出されたときに動作し、モー
タｌＯ及び出力制御回路７を制御して、合焦レンズ群１
７の位置及びレーザダイオード４０発光出力をその状態
で保持するだめのものである。

第２図の自動焦点調節装置の変形例について第２図の装
置は、受光素子が近接して配置された光センサ１１及び
１２、あるいは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光センサで構成され、
それらの出力の差ＶＣより距離情報を得る差動型のもの
であったが、この出願の発明は受光素子のピーク出力に
より距離情報を得るもの、あるいはフォトセンサアレイ
を形成する素子のうちどの素子にピーク出力が得られる
かにより距離情報を得る他の測距方式にも適用される。

次に第２図では、合焦レンズ群１７は受光素子１１．１
２と連動して制御されたが、受光素子の代わりに投光素
子を移動させてもよく、また両者をともに移動させても
よい。なお投光素子又は受光素子自体を移動させずに、
投光系又は受光系に含まれるレンズ、反射鏡又はプリズ
ム等の光学素子を回動又は移動させて投受光素子を移動
させ２ るのと同じ効果を奏する手段でもあってもよい。

さらに投光レンズ３又は受光レンズ１３は、投光素子又
は受光素子が鮮鋭なスポット像を発射し又は受光できる
ものであれば必ずし７も不可欠でなく、１だ受光レンズ
は撮影レンズが兼ねることができる。さらにこの出願の
発明は、内部測距型の装置にもその結像レンズの光軸に
対して垂直な中心断面上にこの出願の発明における投光
素子及び受光素子にそれぞれ相当する仮想の投光素子及
び受光素子が存在するとみなして、適用することができ
る。

最後に第２図の装置では投光素子であるレーザダイオー
ド４の近傍に光センサ５を設けたが、代案として半導体
レーザの戻り効果を利用し、直接半導体レーザに戻る反
射光による半導体レーザの電気抵抗変化を検出して前述
の制御を行なうこともできる。

この出願の発明の効果 この出願の発明は前述の構成及び作用に基づき、被測距
物体の距離に応じて被測距物体からの反射光のうち投光
素子の近傍へ向うものを検出する手段の出力が所定レベ
ル以上であるとき、あるいはこの検出手段の出力が第１
の所定レベル以上であり、かつ受光素子の受光出力が第
２の所定レベル以下であるとき投光素子の発光出力を制
御するようにしたので電力消費の節約をはかり、投光素
子の直前から覗いた場合等に対する安全措置を講するこ
とができ、さらに極至近に位置する物体も検出可能であ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は三角測距法の原理の説明図、第２図はこの出願
の発明の能動型測距装置の具体例の構成図である。 図中４は投光素子、５は光センサ、７は出力制御回路、
８ｉｉ駆動回路、１１．１２は受光素子を構成する光セ
ンサを示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光素子と、 この投光素子から基線長離れた位置に配置された受光素
   子と、 被測距物体からの反射光のうち前記投光素子の近傍へ向
   うものを検出する検出手段と、この検出手段の検出出力
   が所定レベル以上であるとき前記投光素子の発光出力を
   制御する制御手段と、 を具える能動型測距装置。
2. （２）　　前記検出手段が前記投光素子の近傍に設けら
   れた光センサである特許請求の範囲（１）記載の能動型
   測距装置。
3. （３）前記制御手段は、前記検出手段の検出出力が前記
   所定レベル以上であるとき前記投光素子の発光出力を最
   小に制御する特許請求の範囲（１）記載の能動型測距装
   置。
4. （４）投光素子と、 この投光素子から基線長離れた位置に配置された受光素
   子と、 被測距物体からの反射光のうち前記投光素子の近傍へ向
   うものを検出する検出手段と、この検出手段の検出出力
   が第１の所定レベル以上であり、かつ前記受光素子の受
   光出力が第２の所定レベル以下であるとき前記投光素子
   の発光出力を制御する制御手段と、を具える能動型測距
   装置。