JPS6260645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は能動型の測距装置に関し、殊に自動焦
点調節のための測距装置に適したものである。

測距装置、そして特に自動あるいは半自動の焦
点調節を実現するための測距装置は大別して受動
型と能動型に分けられ、これまで多くの提案がな
される一方、既に自動焦点調節の行われる中級ス
テイルカメラあるいは小型シネカメラはアマチユ
アのカメラ愛好者に使用されている。処で現在実
用されている自動焦点調節カメラはほとんど受光
型の測距装置を利用しており、その理由として
は、投影系と受光系を精密に連動させる能動型は
機構が複雑になり易いためと考えられるが、能動
型は測距精度を向上させ得る能力を内在する点で
魅力がある。

被測定対象物へ光束を投影し、反射光を捉えて
測距を行う能動型の装置は基本的には三角測量の
原理に基き、基線長を張る角度を測ることに相当
する手続によつて行われる。従来、知られた方法
に於いては被測定対象物で散乱反射された光束を
検出するために、２個の受光素子を設け、これら
素子で光束を受光し、その出力信号の差を利用し
て、焦点が対象物より前にあるか後にあるかを判
別するのが一般的である。しかしながら、この方
法では受光素子及びその増幅系で発生する信号の
ドリフト・ノイズなどにより差分出力は安定せ
ず、精度の低下を招いていた。

本発明はこの種の欠点を除去し、同一の受光素
子で検出可能な構成を提供して測距精度を向上さ
せる目的を有する。

以下、第１図乃至第６図に従つて基本的実施例
を説明する。

第１図中、符号Ｌは基線長である。またA₁と
A₂は例えば発光ダイオードの様な振幅変調可能
な光源で、急速な点滅がなされるが、タングステ
ンランプの様に応答性の悪い光源の場合はシヤツ
ターで点滅させても良い。Ｂは投影マスクで、第
２図に平面形態を描く様に間隔Ｓで隔たつた２つ
のスリツトB₁とB₂を備えており、これらスリツ
トが測距用マークとして機能する。また投影マス
クＢはスリツトB₁とB₂の中間点を投影用レンズ
Ｃの光軸が貫く様に、そしてスリツトB₁とB₂が
基線長方向に並ぶ様に配置する。また各スリツト
B₁とB₂に対応させて光源A₁とA₂を配置する。

Ｄは測距対象物である、Ｆは走査ミラーで、受
光用結像レンズＧの光軸に垂直な軸を中心に回転
可能に、受光用レンズＧの前方に配置する。Ｈは
検出マスクで、第３図に平面形態を描く様に間隔
ｔで隔たつた２つのスリツトH₁とH₂を備える。
間隔ｔは第２図の間隔Ｓより若干大きくしている
が、逆に若干小さくしても良く、その偏差量は２
つの検出スリツトの間に２つのマスク像が入るほ
ど大きくてはいけないし、また逆に２つのマスク
像の間に２つの検出スリツトが入るほど小さくて
もいけない。そしてスリツトH₁とH₂が検出区域
として機能し、スリツト間隔が受光用レンズＧの
光軸で等分に振り分けられる様に基線長方向に並
ぶ。

は光電変換素子で、検出マスクに近接配置す
る。

以上の構成に於いて、光源A₁を第６図１のチ
ヤートに従つて点滅し、また光源A₂を第６図２
のチヤートに従つて点滅すると、すなわち光源
A₁，A₂を交互に点灯すると投影マスクＢのスリ
ツトB₁とB₂はそれぞれ対応した光源A₁とA₂で順
次照明されるので、スリツトB₁またはB₂を発し
た光束は投影レンズＧで収斂されて対象物Ｄ上に
スリツトの像すなわちマーク像を形成する。対象
物Ｄで反射された光束は走査ミラーＦで走査さ
れ、受光用レンズＧで検出マスクＨ上に結像され
る。第４，第５図はスリツトB₁とB₂の像B₁′と
B₂′の形成された検出マスクＨを描いているが、
第４図の場合は走査ミラーの設定角度が最適な状
態を示しており、検出スリツトH₁とH₂へ等分に
投影スリツトの像B₁′とB₂′が掛つているため、光
源A₁とA₂が点滅した時でも光電変換素子への
入射光量が変化することはない。第７図１はその
時の素子からの出力信号を描いており、信号レ
ベルは後述の場合より低いが直流として現われ
る。

他方、走査ミラーの角度が不適切な状態、例え
ば第５図の様に投影方向スリツトの像の内B₁′は
検出スリツトH₁にほとんど一致しているが、像
B₂の方は検出スリツトH₂にわずかに掛つている
程度である場合には第７図の２に示す交流を出力
する。またもし、走査ミラーＦが最適位置から逆
方向に振れているならば、第７図の３に示す通り
逆位相の交流を出力する。従つて光源の点滅と出
力交流信号の位相関係を対比させれば、走査ミラ
ーを回転させるべき方向は決定される。そこで、
素子からの信号が直流になるまですなわち出力
が一定化するまで決定された方向へ走査ミラーを
回転させることで測距は達成されるわけで、距離
はミラーの回転量に相当する。

次に以上の測距装置を眼底カメラに適用した実
施例を説明するが、この装置は一眼レフレツスカ
メラあるいはフオーカシングレンズを通して測距
を行うシネカメラにも好適である。また第１図の
構成で２つのレンズＣとＧは固定であつて、検出
マスク上にできる２つのスリツト像は対象物が所
定位置からずれると共に等量ボケるが位相検出に
困難を来たすことはない。

第８図の構成ではフオーカシングレンズを通し
て投光・受光を行うことで、ミラーを回転させる
機能を代用する。

第８図で、Ｅは人眼、Efは眼底、Ecは角膜、
Epは瞳孔を示す。また１は対物レンズ、２は撮
影絞り、３は負のフオーカシングレンズ、４は撮
影レンズ、５はシヤツター、６は撮影フイルム
で、これらの部材は撮影系を構成する。但し、対
物レンズ１は眼底像を一且結像し、フオーカシン
グレンズ３と撮像レンズ４が共同してこの中間像
をフイルム６上に再結像する。

次に１０はタングステンランプのような観察光
源、１１は集光ミラー、１２はコンデンサーレン
ズ、１３はストロボ管のような撮影用光源、１４
は第２のコンデンサーレンズ、１５はリングスリ
ツト板である。このリングスリツト板１５は中央
の遮光円１５ａを囲む環状開口を有する。また光
源１０と光源１３は第１のコンデンサーレンズ１
２に関して共役で、光源１３とリングスリツト板
１５は第２のコンデンサーレンズ１４に関して共
役である。１６はリレーレンズ、１７は有孔鏡
で、有孔鏡の開口は絞り２に入射する光束を遮ら
ない程度の寸法とする。また有孔鏡１７とリング
スリツト板１５をリレーレンズ１６に関して共役
とし、有孔鏡１７で反射した光束が対物レンズ１
によつてリングスリツト板の像を形成する位置
と、絞り２が対物レンズ１に関して共役になるよ
うに配置する。なお、作動距離が適切な時、リン
グスリツトの像が前眼部、例えば瞳孔Epの位置
に一致するように設定しておく。以上の１０から
１７および対物レンズ１が照明系を構成する。

また２０はクイツクリターンミラー、２１はフ
イールドレンズで、フイールドレンズはミラー２
０に関してフイルム面６と共役な位置に設ける。
２２は光路曲折鏡、２３は接眼レンズで、接眼レ
ンズ２３はフイールドレンズ２１上の眼底像を観
察するためのものである。なお、接眼レンズの代
りに、フイールドレンズ上の像面にフオーカスし
たテレビカメラを設けても良い。

次に本実施例の特徴的構成を説明する。まず絞
り２は第９図に描く様に、フイルム６に達す光束
を制限する開口２ａと、例えば赤外線の様な測距
光束は通過させるが、撮影光束は完全に遮断する
フイルターを備えた窓２ｂと２ｃを有する。眼底
カメラの絞りは普通、対物レンズ１に関して角膜
Ecもしくは瞳孔Epと共役になるが、窓２ｂと２
ｃの外縁は、この絞りの像が瞳孔上に投影された
時に窓の像の外縁が瞳孔中に含まれる様に決定さ
れている。

次に３０ａと３０ｂはマスク照明光源で、それ
ぞれ赤外線の発光ダイオードである。３１は第１
０図に示す投影マスクで、線状スリツト３１ａと
３１ｂを備える。３２は投影レンズ、３３は受光
レンズ、３４は半鏡である。半鏡３４は投影レン
ズ３２と受光レンズ３３を共軸関係にするため光
軸に対して45゜で配置されると共に、光路の半分
を覆つている。また半鏡３４は仲介する光学系に
関して瞳孔Epあるいはその近傍と共役である。
３５は赤外光を反射し、可視光を通過させる小型
鏡で、投影・検出部と眼底カメラの光学系を光学
的に結合する機能を持つ。３６は第１１図に示す
検出マスクで、第１０図の場合よりも若干広い間
隔で線状スリツト３６ａと３６ｂを備え、このマ
スクと投影マスク３６は半鏡３４に関して共役で
ある。３７は光電変換素子、３８は光源点滅の制
御回路、３９は交流振幅位相検出回路、４０はフ
オーカシングレンズ３を駆動するサーボ回路で、
位相検出回路３９は、光源制御回路３８による、
各時点ごとの点燈している方の光源を示す出力と
入射光量に対応する光電変換素子３７の出力から
決定された、ピントを移動すべき方向を設定する
信号を発し、サーボ回路４０はその信号に基づい
て信号が持続する限りフオーカシングレンズ３を
決定された方向へ移動させる。なお、サーボ回路
４０はレリーズ信号によつて、フオーカシングレ
ンズ３をその時の位置に係止するものとする。

以上の装置の作用を説明する。

まず、観察用光源１０及び回路３８，３９，４
０を駆動する。制御回路３８によりマスク照明光
源３０ａと３０ｂは交互に点燈し、投影マスクの
スリツト３１ａと３１ｂは交互に照明される。ス
リツト３１ａもしくは３１ｂを発したマーク光束
は投影レンズ３２で結像作用を受け、半鏡３４で
反射し、更に小型鏡３５で反射してフイールドレ
ンス２１上にスリツト像を結んだ後、クイツクリ
ターンミラー２０、撮影レンズ４、フオーカシン
グレンズ３、絞りの窓２ｂを通つて再度、スリツ
ト像を結び、対物レンズ１を経て、瞳孔Epの片
側を通つて眼底Efへ投影される。眼底Efで散乱
反射した光束は瞳孔Epの反対側を射出し、対物
レンズで一且、スリツトの反射像を形成した後、
絞りの窓２ｂを通り、フオーカシングレンズ３、
撮影レンズ４を経てクイツクリターンミラー２０
で反射し、フイールドレンズ２１上にまたはその
附近にスリツト像を結び、小型鏡３５で反射した
後、半鏡３４に覆われていない光路を通つて受光
レンズ３３に入射し、そこで結像作用を受けて検
出マスク３６へ入射する。

検出マスク３６上に交互に形成される投影スリ
ツト３１ａと３１ｂの像は、投影マスク３１と眼
底Efとの共役からの偏差方向に応じて、即ち投
影マスク３１の像が眼底Efより前で結像するか
あるいは眼底Efより後で結像する状態となるか
に依つて、検出スリツト３６ａと３６ｂの並んだ
方向へ位置ずれし、従つて、スリツト３６ａまた
は３６ｂを通過する光量は光源３１ａ，３１ｂの
点燈に関連して増減あるいは等量となる。

光電変換素子３７は入射光量に応じた電気信号
を出力するから、位相検出回路３９はその出力と
マスク照明光源の点燈周期から、フオーカシング
レンズ３を移動すべき方向を決定し、サーボ回路
４０を駆動してフオーカシングレンズ３を移動す
る。フオーカシングレンズ３がある位置に至る
と、光電変換素子３７の出力信号はマスク照明光
源の点滅に係わらず一定となり、フオーカシング
レンズ３はその位置に静止する。カメラの操作者
は接眼レンズ２３を覗きながら、眼底の所望の部
位がフアインダー視野に入る様にカメラ方向を微
調整してピントが変わつたとしても、サーボ回路
４０が働いてピントを迅速に取直すものである。
従つて操作者は視野を確認し、レリーズを行う
と、撮影光源１３の点燈、クイツクリターンミラ
ー２０の跳上げ、シヤツター５の開放がなされ、
フイルム６は露光される。

以上説明した本発明に依れば、任意の位置にあ
る対象物の測距が可能であり、しかも同一の受光
素子で検出が行われるため、素子の性能に基因す
る難点を除去できるから、精密な焦点調節が可能
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的実施例の断面図、第２
図と第３図は各々構成要素の平面図、第４図と第
５図は各々投影スリツト反射像と検出スリツトと
の関係を示す図。第６図１と２はマスク照明光源
の点燈波形図。第７図１，２，３は光電変換素子
の出力波形図。第８図は他の実施例の断面図。第
９図、第１０図、第１１図は各々、構成要素の平
面図。 図中、Ｌは基線長、Ｂは投影マスク、B₁とB₂
はスリツトあるいはマーク、Ｄは測距対象物、Ｆ
は走査ミラー、Ｈは検出マスク、H₁とH₂はスリ
ツトあるいは検出区域、１は対物レンズ、２は絞
り、３はフオーカシングレンズ、３１は投影マス
ク、３４は半鏡、３６は検出マスク、は３７は
光電変換素子あるいは受光素子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象物へ基線長方向に実質上所定間隔で隔つ
   た複数のマークを交互に投影する手段と、前記マ
   ークの投影方向とは異なる方向に向かう前記対象
   物からの反射光を受光する手段であつて前記対象
   物で反射された前記マークの像の間隔とは異なつ
   た間隔で基線長方向へ並んだ複数の検出区域を通
   して単一の受光素子で受光する受光手段と、前記
   マークの像が基線長方向に変位するように光路内
   の所定光学部材を移動させる走査手段と、前記受
   光素子の出力が前記マークの交互投影に拘らず一
   定化するときの位相より前記対象物の位置を算出
   する手段を有することを特徴とする測距装置。 ２ 前記対象物は被検眼眼底であり、被検眼前眼
   部で前記マークからの光束と、被検眼眼底で反射
   して前記受光素子へ向かう光束は分離される特許
   請求の範囲第１項記載の測距装置。 ３ 前記走査手段は前記対象物から前記受光素子
   に至る光路内のミラーを回転させて光軸を機械的
   に変動させる特許請求の範囲第１項記載の測距装
   置。 ４ 前記走査手段は前記マークを投影する光路及
   び前記対象物から前記受光素子に至る光路に共用
   されるフオーカシングレンズを光軸方向に移動さ
   せる特許請求の範囲第１項記載の測距装置。