JP2000171693A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測距精度を維持しつつタイムパララックスが
小さい測距装置を提供することである。 【解決手段】 ＩＲＥＤ４から測距対象物に向けて光束
を投光し、その投光された光束の反射光をＰＳＤ５によ
り受光し、このＰＳＤから出力される信号を信号処理回
路１１，１２及び演算回路１４により演算処理して距離
情報として出力する。積分回路１５は、演算回路１４か
ら出力された信号を積分し、その積分結果に応じた信号
を出力する。ＣＰＵ１は、積分回路１５から出力された
信号に基づいて測距対象物までの距離を検出する。この
測距装置において、演算回路１４による距離信号の出力
が安定した後、直ちに積分回路１５により演算回路１４
から出力された信号の積分を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測距対象物までの
距離を測定する測距装置に関し、特に、カメラ等に用い
られるアクティブ型の測距装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等に用いられるアクティブ型の測
距装置は、赤外線発光ダイオード（以下、「ＩＲＥＤ」
という。）から測距対象物に向けて光束を投光し、その
投光された光束の反射光を位置検出素子（以下、「ＰＳ
Ｄ」という。）により受光し、このＰＳＤから出力され
る信号を信号処理回路及び演算回路により演算処理して
距離情報として出力し、ＣＰＵにより測距対象物までの
距離を検出する。また、１回のみの投光による測距では
誤差が生じることがあるので、投光を複数回行って複数
の距離情報を求め、その複数の距離情報を積分回路によ
り積分して平均化するのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
測距装置においては、複数の距離情報を積分回路により
積分して平均化するため、１回の投光に要する時間が長
い場合には、各回の投光に要した時間が累積されて測距
の終了までに長時間を要するという問題が生じる。即
ち、図６に示すように、上述の測距装置においては、演
算回路の出力が充分に安定した後、即ち、ＨＯＬＤ信号
をＨにした後、充分に時間が経過した後（２６μｓ
後）、積分を開始しているため（ＩＮＴ信号Ｈ）、ＩＲ
ＥＤの発光時間が長くなり（６０μｓ）、延いては１回
の投光に要する時間が長くなり（６０μｓ＋４１５μ
ｓ）測距の終了までに長時間を要することになる。

【０００４】従って、レリーズボタンが半押しされて露
光が行われるまでのタイムパララックスが大きくなり、
例えば動いている被写体（測距対象物）を撮影しようと
する場合等に所望の構図の写真が得られない場合があ
る。

【０００５】本発明の課題は、測距精度を維持しつつタ
イムパララックスが小さい測距装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の測距装置
は、測距対象物に向けて光束を投光する投光手段と、前
記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測
距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置
で受光し、その受光位置に応じた信号を出力する受光手
段と、前記受光手段から出力された前記出力信号に基づ
いて演算を行い前記測距対象物までの距離に応じた距離
信号を出力する演算手段と、積分コンデンサを有し、前
記演算手段から出力された信号に応じて基準電圧にある
前記積分コンデンサを放電又は充電して前記演算手段か
ら出力された信号を積分し、その積分結果に応じた信号
を出力する積分手段と前記積分手段から出力された信号
に基づいて前記測距対象物までの距離を検出する検出手
段とを備える測距装置において、前記演算手段による前
記距離信号の出力が安定した後、直ちに前記積分手段に
より前記演算手段から出力された信号の積分を開始する
ことを特徴とする。

【０００７】この請求項１記載の測距装置によれば、演
算手段による距離信号の出力が安定した後、直ちに積分
手段により演算手段から出力された信号の積分を開始す
るため、従来と同じ積分時間を確保しつつ、即ち測距精
度を維持しつつ投光手段の発光時間を短くすることがで
き測距の終了までの時間を短くすることができる。した
がって、レリーズボタンが半押しされて露光が終了する
までのタイムパララックスを減少させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の説明を行う。なお、以下の説明においては、
アクティブ型の測距装置が自動焦点式カメラの測距装置
として適用される場合について説明する。

【０００９】図１は、本実施形態にかかる測距装置の構
成図である。ＣＰＵ１は、この測距装置を備えるカメラ
全体を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶
されているプログラム及びパラメータに基づいて、この
測距装置を含むカメラ全体を制御する。この測距装置に
おいては、ＣＰＵ１は、ドライバ３を制御してＩＲＥＤ
（赤外線発光ダイオード）４からの赤外光の出射を制御
する。また、ＣＰＵ１は、自動焦点用ＩＣ（以下「ＡＦ
ＩＣ」という。）１０の動作を制御すると共にＡＦＩＣ
１０から出力されるＡＦ信号の入力を受ける。

【００１０】ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲ
ＥＤ４の前面に配置された投光レンズ（図示せず）を介
して測距対象物に投光され、その一部が反射されて反射
光はＰＳＤ（位置検出素子）５の前面に配置された受光
レンズ（図示せず）を介してＰＳＤ５の受光面上の何れ
かの位置で受光される。この受光位置は、測距対象物ま
での距離に応じたものである。

【００１１】ＰＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの
信号Ｉ１及びＩ２を出力する。信号Ｉ１は、受光光量が
一定であれば距離が近いほど大きな値となる近側信号で
あり、信号Ｉ２は、受光光量が一定であれば距離が遠い
ほど大きな値となる遠側信号で ある。信号Ｉ１及びＩ
２の和は、ＰＳＤ５が受光した反射光の光量を表す。近
側信号Ｉ１はＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力され、
遠側信号Ｉ２はＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力され
る。ただし、実際には外界条件により近側信号Ｉ１ 及
び遠側信号Ｉ２それぞれに定常光成分Ｉ０が付加された
信号がＡＦＩＣ１０に入力される。

【００１２】ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であっ
て、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、演
算回路１４及び積分回路１５から構成される。第１信号
処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ１＋Ｉ
０の入力を受け、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０を
除去して近側信号Ｉ１を出力する。また、第２信号処理
回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ２＋Ｉ０の
入力を受け、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０を除去
して遠側信号Ｉ２を出力する。

【００１３】演算回路１４は、第１信号処理回路１１か
ら出力された近側信号Ｉ１と、第２信号処理回路１２か
ら出力された遠側信号Ｉ２との入力を受け、出力比（Ｉ
１／（Ｉ１＋Ｉ２））を演算し、その結果を表す出力比
信号を出力する。なお、この出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ
２））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置、即ち測距対
象物 までの距離を表す。

【００１４】積分回路１５は、この出力比信号の入力を
受け、ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ端子に 接続された積分
コンデンサ６とともにその出力比を多数回積算し、これ
によりＳ／Ｎ比の改善を図る。そして、その積算された
出力比は、ＡＦ信号としてＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子
から出力される。ＣＰＵ１は、ＡＦＩＣ１０から出力さ
れたＡＦ信号の入力を受け、所定の演算を行ってＡＦ信
号を距離信号に変換し、その距離信号をレンズ駆動回路
７に送出する。レンズ駆動回路７は、その距離信号に基
づいて撮影レンズ８を合焦動作させる。

【００１５】次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１
１及び積分回路１５について、より具体的な回路構成に
ついて説明する。図２は、第１信号処理回路１１及び積
分回路１５の回路図である。なお、第２信号処理回路１
２も、第１信号処理回路１１と同様の回路構成である。

【００１６】上述のように第１信号処理回路１１は、Ｐ
ＳＤ５から出力された定常光成分Ｉ０を含む近側信号Ｉ
１の入力を受け、これに含まれる定常光成分Ｉ０を除去
して近 側信号Ｉ１を出力する回路である。即ち、ＰＳ
Ｄ５の近距離側端子は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子を
経て、第１信号処理回路１１のオペアンプ２０の−入力
端子に接続されている。オペアンプ２０の出力端子はト
ランジスタ２１のベース端子に接続されており、トラン
ジスタ２１のコレクタ端子は、トランジスタ２２のベー
ス端子に接続されている。また、トランジスタ２２のコ
レクタ端子は、オペアンプ２３の−入力端子が接続され
ると共に演算回路１４に接続されている。更に、トラン
ジスタ２２のコレクタ端子には圧縮ダイオード２４のカ
ソード端子が、オペアンプ２３の＋入力端子には圧縮ダ
イオード２５のカソード端子がそれぞれ接続されてお
り、これら圧縮ダイオード２４及び２５それぞれのアノ
ード端子には第１基準電源２６が接続されている。

【００１７】また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常
光除去用コンデンサ２７が外付けされており、この定常
光除去用コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の
定常光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続され
ている。定常光除去用コンデンサ２７とオペアンプ２３
とはスイッチ２９を介して接続されており、このスイッ
チ２９のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常
光除去用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ
２０の−入力端子に接続されており、トランジスタ２８
のエミッタ端子は抵抗器３０を介して接地されている。

【００１８】積分回路１５は以下のような構成である。
ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ端子に外付け された積分コン
デンサ６は、スイッチ６０を介して演算回路１４の出力
端子に接続されると共にスイッチ６２を介して定電流源
６３に接続されている。またスイッチ６５を介してオペ
アンプ６４の出力端子に接続されると共に直接にオペア
ンプ６４の−入力端子に接続されている。更に、その電
位がＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子から出力されている。
なお、これらスイッチ６０，６２及び６５は、ＣＰＵ１
からの制御信号により制御される。また、オペアンプ６
４の＋入力端子には、第２基準電源６６が接続されてい
る。

【００１９】次に、このＡＦＩＣ１０の作用の概略につ
いて、図１及び図２を参照して説明する。ＣＰＵ１は、
ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、第１信号処理
回路１１のスイッチ２９をオン状態にする。このときに
ＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ０は、第１信号処
理回路１１に入力され、オペアンプ２０、トランジスタ
２１及び２２から構成される電流増幅器により電流増幅
され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮されて電圧信
号に変換され、この電圧信号がオペアンプ２３の−入力
端子に入力される。オペアンプ２０に入力される信号が
大きいと、圧縮ダイオード２４のカソード電位が大きく
なるので、オペアンプ２３から出力される信号が大きく
なり定常光除去用コンデンサ２７が充電される。する
と、トランジスタ２８にベース電流が供給されることに
なるので、トランジスタ２８にコレクタ電流が流れ、第
１信号処理回路１１に入力された信号Ｉ０のうちオペア
ンプ２０に入力される信号は小さくなる。そして、この
閉ループの動作が安定した状態では、第１信号処理回路
１１に入力された信号Ｉ０の全てがトランジスタ２８に
流れ、定常光除去用コンデンサ２７には、そのときのベ
ース電流に対応した電荷が蓄えられる。

【００２０】ＣＰＵ１がＩＲＥＤ４を発光させると共に
スイッチ２９をオフ状態にすると、このときにＰＳＤ５
から出力される信号Ｉ１＋Ｉ０のうち定常光成分Ｉ０
は、定常光除去用コンデンサ２７に蓄えられた電荷によ
りベース電位が印加されているトランジスタ２８にコレ
クタ電流として流れ、近側信号Ｉ１は、オペアンプ２０
ならびにトランジスタ２１及び２２から構成される電流
増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により
対数圧縮され電圧信号に変換されて出力される。即ち、
第１信号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ０が除去さ
れて近側信号Ｉ１のみが出力され、その近側信号Ｉ１は
演算回路１４に入力される。一方、第２信号処理回路１
２も、第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ０
が除去されて遠側信号Ｉ２のみが出力され、その遠側信
号Ｉ２は演算回路１４に入力される。

【００２１】第１信号処理回路１１から出力された近側
信号Ｉ１及び第２信号処理回路１２から出力された遠側
信号Ｉ２は、演算回路１４に入力され、演算回路１４に
より出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２））が演算されて出力
され、その出力比は、積分回路 １５に入力される。Ｉ
ＲＥＤ４が所定回数だけパルス発光している時には、積
分回路１５のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ
６２及び６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出
力された出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる。
そして、所定回数のパルス発光が終了するとスイッチ６
０はオフ状態とされ、スイッチ６５はオン状態とされ
て、積分コンデンサ６に蓄えられた電荷はオペアンプ６
４の出力端子から供給される逆電位の電荷によって減少
していく。

【００２２】ＣＰＵ１は、積分コンデンサ６の電位をモ
ニタして、元の電位に復帰するのに要する時間を測定
し、その時間に基づいてＡＦ信号を求め、更に、測距対
象物までの距離を求める。

【００２３】次に、この測距装置の動作について説明す
る。カメラのレリーズボタンが半押しされて測距状態に
入ると、ＡＦＩＣ１０は電源電圧供給が再開され、スイ
ッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６は基準
電圧ＶＲＥＦとなるまで予充電される（図３参照）。そ
して、予充電が完了後、スイッチ６５はオフ状態とされ
る。 予充電の後に、ＩＲＥＤ４は、ＣＰＵ１からドラ
イバ３に出力されたデューティ比の発光タイミング信号
で駆動され赤外光をパルス発光する。このＩＲＥＤ４か
ら発光された赤外光は、測距対象物により反射された
後、ＰＳＤ５により受光される。

【００２４】即ち、図４に示すように、ＩＲＥＤ４によ
る発光と同時に、第１信号処理回路１１のスイッチ２９
をオフ状態にすると（ＨＯＬＤ信号Ｈ）、定常光成分Ｉ
０が除去された近側信号Ｉ１が演算回路１４に入力され
る。一方、第２信号処理回路１２から定常光成分Ｉ０が
除去された遠側信号Ｉ２が演算回路１４に入力される。
演算回路１４は、この近側信号Ｉ１及び遠側信号Ｉ２に
基づいて出力比Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２）のデータを出力す
る。この出力が安定した時点（ＨＯＬＤ信号Ｈから２０
μｓ後）で直ちに積分回路１５のスイッチ６０をオン状
態にして（ＩＮＴ信号Ｈ）、演算回路１４から出力され
た出力比に対応した負の電圧を積分コンデンサ６に入力
する。

【００２５】積分回路１５のスイッチ６０は、ＩＲＥＤ
４による消灯（ＩＲＥＤ信号Ｌ）と同時にオフ状態にす
る（ＩＮＴ信号Ｌ）。そして、信号誤差時間経過後（Ｉ
ＲＥＤ信号Ｌから８μｓ後）に第１信号処理回路１１の
スイッチ２９をオン状態にして（ＨＯＬＤ信号Ｌ）、定
常光除去用コンデンサ２７にＰＳＤ５から出力された出
力信号の定常光成分Ｉ０の蓄積を開始する。

【００２６】積分回路１５の積分コンデンサ６は、演算
回路１４から出力された出力比、即ち距離情報信号を入
力し、その距離情報信号の値に応じた電圧値だけ放電す
る。即ち、積分コンデンサ６の電圧は、図３に示すよう
に、ＩＲＥＤ４の発光毎に距離情報信号が入力され階段
状に減少する（第１積分）。一段一段の電圧降下量は、
それ自体、測距対象物までの距離に対応した距離情報で
あるが、本実施形態では、ＩＲＥＤ４の各パルス発光に
より得られる電圧降下量の総和をもって距離情報として
いる。

【００２７】積分コンデンサ６に対して所定の発光回数
だけの入力が終了すると、スイッチ６０はオフ状態のま
ま保持され、スイッチ６２はＣＰＵ１の信号によりオン
状態にされる。これにより、積分コンデンサ６は、定電
流源４の定格により定まる一定の速さで充電される（第
２積分）。

【００２８】この第２積分の期間中に積分コンデンサ６
の電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを大小比較し、両者が一致
したと判定したときにスイッチ６２をオフとして積分コ
ンデンサ６の充電を停止させる。そして、ＣＰＵ１は、
第２積分に要した時間を計測する。定電流源４による充
電速度は一定であるので、第２積分に要した時間から、
１回の測距により積分コンデンサ６に入力された距離情
報信号の総和、即ち、測距対象物までの距離を求めるこ
とができる。

【００２９】この後、レリーズボタンが全押しされる
と、ＣＰＵ１は、求められた距離に基づいてレンズ駆動
回路７を制御して、撮影レンズ８に適切な合焦動作を行
わせ、シャッタ（図示せず）を開いて露光を行う。以上
のようにして、レリーズ操作に伴い、予充電、測距（第
１積分及び第２積分）、合焦ならびに露光という一連の
撮影動作が行われる。

【００３０】本実施形態にかかる測距装置では、演算回
路１４の出力が安定した後、直ちに積分回路１５のスイ
ッチ６０をオン状態（ＩＮＴ信号Ｈ）にしているため、
従来の測距装置の積分時間（２６μｓ）と同じ積分時間
を確保しつつ、ＩＲＥＤ４の発光時間を、従来の測距装
置に比較して短くすることができ（４６μｓ）、延いて
は１回の投光に要する時間を短くすることができる（４
６μｓ＋３６０μｓ）。従って、測距の終了までに要す
る時間を短くすることができる。即ち、ＩＲＥＤ４の発
光と消灯とのデューティ比は、ＩＲＥＤ４の性能を維持
する必要から、従来の測距装置におけるＩＲＥＤの発光
と消灯とのデューティ比と等しくする必要があるため、
ＩＲＥＤ４の発光時間を短くすることができる場合に
は、ＩＲＥＤ４の消灯時間も短くでき、延いては１回の
投光に要する時間を短くすることができる。従って、測
距の終了までの時間を短縮することができるため、レリ
ーズ操作開始から露光終了までのタイムパララックスを
減少させることができる。

【００３１】なお、本発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく種々の変形が可能である。例えば、積
分回路の充電・放電が上述の実施形態とは逆の場合、即
ち第１積分で積分コンデンサの電圧が階段状に増加する
ように充電を複数回行った後、第２積分で放電を１回だ
け行うような積分回路においても、本発明を適用するこ
とが可能である。

【００３２】また、第２積分に要した時間から距離を求
めているが、第１積分によって得られた積分電圧値、す
なわち積分コンデンサ６の放電によって減ぜられた電圧
値、又は積分コンデンサ６の充電によって増ぜられた電
圧値をＡ／Ｄ変換し、この結果に基づいて距離を求めて
も良い。

【００３３】さらに、図５に示すように、演算回路１４
の出力が安定した後、直ちに積分回路１５のスイッチ６
０をオン状態（ＩＮＴ信号Ｈ）にし、積分時間（ＩＮＴ
信号Ｈにしている時間）を３２μｓとして、ＩＲＥＤ４
を消灯すると同時に積分回路１５のスイッチ６０をオフ
状態（ＩＮＴ信号Ｌ）にする場合には、積分時間を長く
することができるため測距精度を向上させると共にＩＲ
ＥＤ４の発光時間を、従来の測距装置に比較して短くす
ることができ（５２μｓ）、延いては１回の投光に要す
る時間を短くすることができる（５２μｓ＋３６０μ
ｓ）。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、演算手段による距離信
号の出力が安定した後、直ちに積分手段により演算手段
から出力された信号の積分を開始するため、従来と同じ
積分時間を確保しつつ、即ち測距精度を維持しつつ投光
手段の発光時間を短くすることができ測距の終了までの
時間を短くすることができる。したがって、レリーズボ
タンが半押しされて露光が終了するまでのタイムパララ
ックスを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかる測距装置の構成図である。

【図２】本実施形態にかかる測距装置における第１信号
処理回路及び積分回路の回路図である。

【図３】本実施形態にかかる測距装置の動作を説明する
タイミングチャートである。

【図４】本実施形態にかかる測距装置の動作を説明する
タイミングチャートである。

【図５】本実施形態にかかる測距装置の動作を説明する
タイミングチャートの変形例である。

【図６】従来の測距装置の動作を説明するタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…Ｉ
ＲＥＤ（発光ダイオード）、５…ＰＳＤ（位置検出素
子）、６…積分コンデンサ、７…レンズ駆動回路、８…
撮影レンズ、１０…ＡＦＩＣ（自動焦点用ＩＣ）、１１
…第１信号処理回路、１２…第２信号処理回路、１４…
演算回路、１５…積分回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象物に向けて光束を投光する投光
   手段と、 前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記
   測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位
   置で受光し、その受光位置に応じた信号を出力する受光
   手段と、 前記受光手段から出力された前記出力信号に基づいて演
   算を行い前記測距対象物までの距離に応じた距離信号を
   出力する演算手段と、 積分コンデンサを有し、前記演算手段から出力された信
   号に応じて基準電圧にある前記積分コンデンサを放電又
   は充電して前記演算手段から出力された信号を積分し、
   その積分結果に応じた信号を出力する積分手段と、 前記積分手段から出力された信号に基づいて前記測距対
   象物までの距離を検出する検出手段とを備える測距装置
   において、 積分手段により前記演算手段から出力された信号の積分
   を開始することを特徴とする測距装置。