JP2004163375A

JP2004163375A - Light detection circuit

Info

Publication number: JP2004163375A
Application number: JP2002332466A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a precise light detection circuit at low cost by using only a flexible part. <P>SOLUTION: In this light detection circuit, a measuring luminous flux is projected to a subject 55 by an infrared light emitting diode 52, and the reflected luminous flux from the subject 55 is received by a light receiving element 57. The output of the light receiving element 57 is amplified in AF circuits 60 and 61 and converted to a voltage signal in a conversion circuit. The voltage signal is compared with a prescribed level by a comparator 22b, and the level of the voltage signal is detected by an A/D converter 49. The prescribed level is switched by a core CPU 3 according to the output of the A/D converter 49. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光検出回路に関し、より詳細にはカメラの光検出回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被写体に光を投射し、その反射信号光を検出して被写体の遠近を判定した結果に応じて撮影レンズのピント合わせ位置を切り換えると自動的にピントを合わせが可能なオートフォーカス（ＡＦ）カメラが開発されている。そして、このようなカメラに於ける基本的な機能を廉価で構成し、多くのユーザの入手性を良くするために、例えば、カメラのシーケンスコントローラのマイクロコンピュータと同一のチップ上に、ＡＦを行うための測距回路を構成するような技術が、以下のように知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１４２７２２号公報、図１等参照
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＩＣは、カメラ専用部品のマイクロコンピュータとなってしまい、汎用性に乏しく、その他の分野にて流用することが困難であった。マイクロコンピュータは、多くの携帯製品や電気製品に一般的に使用されており、マイクロコンピュータ外部または内部に設けられたＲＯＭへのプログラミングを実行することによって、複雑なシーケンス制御を行うことが可能である。このように、ＲＯＭのプログラムの作り替えさえ行えば多くの商品に対して汎用性があり、大量に使用されることにより量産効果が向上して低コスト化することができる。
【０００５】
一方、このようなマイクロコンピュータを用いて、被写体から受光した光量に応じた電荷を積分するための積分回路を制御する構成とした場合、従来は、積分回路は高精度の積分結果を出力するために、一般的に固定の基準電圧を基準レベルとなるように構成されていた。そして、こうした積分回路は、温度やオフセット変化等のばらつきを抑えるために、数多くの素子から成る複雑なアナログ回路を必要としており、上述のマイクロコンピュータとは別に専用のアナログＩＣ等を利用して対応していた。
【０００６】
しかしながら、上述した積分回路が廃止されると、コスト的にもスペース的にもメリットが出ることがあり、別の方法でこれらの課題を解決することが求められていた。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カメラ以外にも利用できる汎用性の高いマイクロコンピュータを有効的に用いることにより、廉価な光検出回路を提供することを目的とする。
【０００８】
またこの発明は、廉価な構成とされた場合にも汎用性の高いマイクロコンピュータを有効的に用いることにより、廉価な光検出回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわちこの発明は、対象物からの反射光束を受光する受光素子と、上記受光素子の出力を増幅し電圧信号に変換する変換回路と、上記電圧信号を所定のレベルと比較するコンパレータと、上記電圧信号のレベルを検出するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器の出力に従って、上記所定レベルを切り換える電圧制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、光学部材を介して入射した光を受光する受光手段と、上記受光手段で受光した光を光電変換により検出する検出回路と、マイクロコンピュータと同一チップ上に形成されると共に、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、及び演算増幅器とを有する集積回路と、上記検出回路の入力及び出力と上記Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、若しくは演算増幅器の何れかを接続する外部接続端子と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
この発明の光検出回路にあっては、対象物からの反射光束が受光素子により受光される。上記受光素子の出力は、増幅されて変換回路にて電圧信号に変換される。また、コンパレータによって上記電圧信号は所定のレベルと比較され、Ａ／Ｄ変換器で上記電圧信号のレベルが検出される。そして、上記Ａ／Ｄ変換器の出力に従って、電圧制御手段にて上記所定レベルが切り換えられる。
【００１２】
更に、この発明の光検出回路にあっては、光学部材を介して入射した光が受光手段で受光され、該受光手段で受光した光が検出回路にて光電変換により検出される。また、マイクロコンピュータと同一チップ上に、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、及び演算増幅器とを有する集積回路が形成される。そして、上記検出回路の入力及び出力と上記Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、若しくは演算増幅器の何れかが、外部接続端子に接続される。
【００１３】
近年のＭＯＳプロセスの微細化等の進化により、マイクロコントローラ（マイクロコンピュータまたはＣＰＵ）は、コア部、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が小型化され、いっそう低価格化が推し進められているが、一方、発振器やＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等、周辺回路の他、アナログＣＭＯＳ回路等が同一チップ上に構成され、他の製品との差別化が図られているケースが多い。
【００１４】
アナログＣＭＯＳ回路では、基本的なアナログ回路であるオペアンプやコンパレータが設けられる例が多く、この発明も、これらの周辺回路を有効に用いて、簡単低コストにて従来困難だったＡＦ回路を極力システムオンチップの形で実現するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図２は、この発明の第１の実施の形態に係る光検出回路の構成を示した回路図である。
【００１７】
マイクロコンピュータ（以下、制御部と略記する）９は、コアＣＰＵ３が、ＲＯＭ２に書き込まれているプログラムに応じて、例えば入力ポート７からの信号をＩ／Ｏ回路４、内部バス５を介して検出して所定のシーケンス制御を行うように構成される。本実施の形態では、Ｄ／Ａ（デジタル−アナログ）コンバータ１０、演算増幅（オペアンプ）回路１１等の周辺回路が１チップ上に構成されたＩＣ全体を総称して制御回路（ＣＰＵＩＣ１）と称する。
【００１８】
第１の実施の形態に於けるＣＰＵＩＣ１は、制御部９の内部バス５を介してレジスタ（１）１２、レジスタ（２）１３に保持される値を設定可能である。
【００１９】
上記レジスタ（２）１３には、トランジスタ１４と、抵抗アレイ１６及び複数のアナログスイッチ１７ａ〜１７ｄが接続されている。上記抵抗アレイ１６は、トランジスタ１４がオンされると、所定の電圧源Ｖｒｅｆの電圧が分圧されて、レジスタ（２）１３によって制御されたスイッチ１７ａ〜１７ｄのオン／オフ状態により、種々の電圧をＤ／Ａコンバータ１０の出力とすることが可能である。
【００２０】
つまり、スイッチ１７ａがオンされ、他のスイッチ１７ｂ〜１７ｄがオフにされると高い電圧が出力され、スイッチ１７ｄがオンされ、他のスイッチ１７ａ〜１７ｃがオフにされると低い電圧が出力される。ここでは単純化のため、４種類の出力電圧しか図示されていないが、実際には、８ビットから１０ビットの切り換えが可能である。
【００２１】
また、上記レジスタ（１）１２により、アナログスイッチ１８ａ、１８ｂ、１９、２０、２１を切り換え制御する。このレジスタ（１）１２は、２つのスイッチから成るスイッチ１８ａ、１８ｂのオン／オフを制御することによって、上述したＤ／Ａコンバータ１０の出力が、オペアンプ２２のマイナス（−）側入力、プラス（＋）側入力の、何れの入力に接続されるかを決定することができる。
【００２２】
こうした切り換え用のスイッチは、スイッチ１８ａの例として図３（ａ）に示されるように、オペアンプ２２のプラス側入力に接続された電極２６を、外部接続端子２３と接続された電極２７またはＤ／Ａコンバータ１０の出力に接続された電極２８に接続できるように、レジスタ（１）１２からの制御信号２９によって切り換え制御される。また、図３（ｂ）に示されるように、２つのスイッチ３０、３１のオン状態とオフ状態とが択一的に切り換えられるように、インバ―タ３２を用いて各々のスイッチを制御する構成とすることもできる。
【００２３】
すなわち、レジスタ（１）１２からの制御信号２９によって、スイッチ３１をオン／オフ制御して、インバータ３２による反転制御信号によって、スイッチ３０を上記スイッチ３１のオン／オフ状態と反対の状態に制御すれば、電極２６が電極２７または２８に択一的に接続可能にできる。
【００２４】
したがって、図２に示されるようなオペアンプ２２のマイナス側入力に接続されたスイッチ１８ｂも、上記スイッチ１８ａと同様に構成できる。
【００２５】
レジスタ（１）１２の設定により、スイッチ１８ａ及びスイッチ１８ｂの接続切り換えが行われると共に、図２に示されるスイッチ２０、２１がオフにされた状態で、尚かつスイッチ１９によってオペアンプ２２の出力が外部接続端子２４に接続されれば、図４（ａ）または図４（ｂ）に示されるような形式のオペアンプが選択的に構成できる。ここで、オペアンプ２２の出力に接続できる外部接続端子２４は、図２に示されるように、スイッチ１９によって、ハイレベル（Ｈ）出力、またはローレベル（Ｌ）出力に固定可能となっている。
【００２６】
また、レジスタ（１）１２の設定により、外部接続端子２４をオペアンプ２２の出力から切り離し、更にスイッチ２１をオフし、スイッチ２０をオンすると共に、スイッチ１８ａ、１８ｂが図４（ａ）のような形式に接続されると、図４（ｃ）に示されるようなバッファ回路が構成できる。
【００２７】
また、レジスタ（１）１２の設定により、図２に示されるスイッチ１８ａ、１８ｂによって、オペアンプ２２のプラス側入力が端子２３に接続され、マイナス側入力がＤ／Ａコンバータ１０から切り離されてオープン状態とされて、更にスイッチ２１がオン、スイッチ１９が外部接続端子２４とオペアンプ２２の出力と接続されるように制御されると、図４（ｄ）に示されるような形式のオペアンプとすることもできる。この時は、スイッチ２０はオフに設定する。
【００２８】
このような工夫によって、制御部９と同一チップ上にオペアンプ２２を構成した場合に、図５に示されるように、３本の入出力端子のうち、常に２本の入出力端子２３、２４を外部接続端子としても、オペアンプが有する特色を最大限に引き出すことができる。また、ＩＣの面積は内蔵の回路の規模のみならず、端子（ピン）数によって決まる部分も大きく、いくら内蔵の回路を縮小してもピン数が多ければ全体の面積は小さくならない。これは、ＩＣの端子は、外部と接続させるために、ワイヤや、ハンダホール等を利用するが、それらを接続するための、パッド部が所定の面積を必要とするからである。
【００２９】
このように、この発明のような工夫によって、数多くのオペアンプを内蔵しても、本来１つのオペアンプあたりの外部接続端子数が３本ずつ増加するところを、２本ずつしか端子が増加しないので、パッド数を減少させてＩＣを小型化、低コスト化することが可能となる。
【００３０】
図６は、このようなオペアンプを２つ内蔵したＩＣの構成例を示した図である。
【００３１】
一方のオペアンプ２２ａは、図示されないレジスタの設定によってスイッチ（図示せず）が制御され、図４（ａ）に示される形式とされている。また、もう一方のオペアンプ２２ｂは、同様にレジスタの設定によって、図４（ｄ）に示されるような形式にされている。
【００３２】
オペアンプ２２ａの出力はトランジスタ３７のベース電位を制御し、プラス側入力端子はトランジスタ３７のコレクタ電位をモニタしている。したがって、トランジスタ３３やトランジスタ４０によって、トランジスタ４１が作動した時にモータ４２にかかる電圧をＤ／Ａコンバータ１０ａの出力レベルＶ_Ｍに保持して電池３９からトランジスタ３７に電流を流すことができる。尚、３８はシャント抵抗であり、トランジスタ３４は抵抗４４を経てＬＥＤ４３を駆動するためのものである。
【００３３】
これによって制御部９は、Ｄ／Ａコンバータ１０の制御によって、モータ４２を任意の定電圧で制御することができる。このモータ４２でカメラのシャッタやズームレンズのズーミング制御等を行えば、電源電圧によらず、そのスピードを安定化させることができ、正確な露出や、ズーム位置制御等が可能となり、きれいな写真を撮影できるカメラを提供することができる。
【００３４】
尚、オペアンプ２２ｂはレジスタ（図示せず）の切り換えによって、図４（ｄ）に示される形式に設定されている。つまり、オペアンプ２２ｂは、Ｄ／Ａコンバータ１０ｂが切り離されている。そして、オペアンプ２２ｂの２つの端子間にはフォトダイオード４６が接続されており、これをゼロバイアスに安定させて光電流をコンデンサ４７に流し込むことができる。すなわち、Ｎチャンネルオープンドレインのトランジスタ３５がオンからオフに変化されると、所定時間後にコンデンサ４７には明るさに対応した電圧Ｖ_ＩＮＴＯが発生し、これがＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）コンバータ４９で検出される。これにより、被写体の明るさが判定されるようになっている。
【００３５】
図１は、このような構成のＣＰＵ内蔵のオペアンプ２２を用いた光検出回路の構成例を示したブロック図である。
【００３６】
図１に於いて、ＣＰＵＩＣ１内では、コアＣＰＵ３が、図示されない内部バスを介してレジスタや各周辺回路を制御する。
【００３７】
オペアンプ２２ａ及びＤ／Ａコンバータ１０ａは、図示されないアナログスイッチにより図４（ｂ）に示されるような形式に設定されている。また、オペアンプ２２ｂとＤ／Ａコンバータ１０ｂは、コンパレータとして利用されるもので、同様に、図４（ｂ）に示されるように、プラス側入力にＤ／Ａコンバータ１０ｂの出力が入力されるようになっている。
【００３８】
更に、上記ＣＰＵＩＣ１内にはＡ／Ｄコンバータ４９を有しており、コアＣＰＵ３は、Ａ／Ｄコンバータ４９を介してアナログ電圧レベルを判定することができる。また、オペアンプ２２ｃは、Ｄ／Ａコンバータ１０ｃと共に図４（ｄ）に示される形式に設定されている。Ｄ／Ａコンバータ１０ｃから出力された電圧に対して、オペアンプ２２ｃがバッファ回路の役割を果たして出力する。この電圧が、後述するＡＦ回路の電源電圧となる。
【００３９】
上記ＣＰＵＩＣ１には、ドライバ５１を介して赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）５２が接続されている。この赤外発光ダイオード５２から照射された光束は、投光レンズ５３を介して被写体５５で反射されて、受光レンズ５６を介して受光素子５７で受光される。また、ＣＰＵＩＣ１には、例えば各種部品の情報を記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ５８が接続されている。
【００４０】
上記受光素子５７は、その受光位置に応じて受光素子５７ａ、５７ｂに分けられ、その出力が、それぞれＡＦ回路６０、６１に供給される。
【００４１】
上記ＡＦ回路６０は、ＣＰＵＩＣ１の外部に設けられたコンデンサ６２、抵抗６３〜６５やバイポーラトランジスタ６６、及びＣＰＵＩＣ１内のオペアンプ２２ａ、コンパレータ２２ｂから構成されている。このうち、コンデンサ６２と抵抗６３はバイパスフィルタを構成しており、バイポーラトランジスタ６６は電流増幅器を構成している。また、抵抗６４は、このトランジスタ６６のバイアスポイント決定用であって、抵抗６５は増幅出力電流を電圧に変換する機能を有している。
【００４２】
通常状態では、受光素子５７ａに入射された光束は光電流に依存した電流に変換され、コンデンサ６２によってトランジスタ６６のベースには入ってこない。しかしながら、ドライバ５１を介してＩＲＥＤ５２をパルス発光させると、投光レンズ５３を介して被写体５５に対して赤外光が投射され、被写体５５から反射された光が受光レンズ５６を介して受光素子５７ａ、５７ｂに入射される。
【００４３】
この時発生された信号光電流はパルス状のものなので、変化分（信号光電流）がコンデンサ６２を通って入力アンプ（オペアンプ）２２ａによって入力インピーダンスを低くされたトランジスタ６６のベースに流れ込む。これによって、トランジスタ６６のコレクタには、トランジスタの電流増幅率（β）倍された電流が変化分として発生され、抵抗６５に流れるのでＶ_ＩＮのレベルが低下する。このＶ_ＩＮのレベル低下は信号光の大きさに依存し、被写体距離が近い程、大きな量となる。
【００４４】
尚、ＡＦ回路６１は、ＡＦ回路６０と同様の回路構成であるが、ここでは図面の煩雑化及び説明の重複を避けるため、ＡＦ回路６０を参照してそれぞれ図示及び説明を省略する。
【００４５】
次に、図７のフローチャートを参照して、ＣＰＵが制御する光量判定のシーケンスについて説明する。
【００４６】
先ず、ステップＳ１に於いて、ＩＲＥＤ発光前のＶ_ＩＮのレベルが、Ａ／Ｄコンバータ４９で検出される。これは、部品の出来映えや温度等の変化で必ずしも無信号時の出力レベルが一定になるわけではないからであり、このレベルがＶ_ＩＮ０とされる。ＣＰＵでは、これにより判断がなされて、続くステップＳ２でＶ_ＩＮ０から所定のレベルＶ_０が減算されて、判定電圧Ｖ_ＤＡとされる。このＶ_０も、部品のばらつきによって補正した方が良いので、例えば、部品の出来映えを記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ５８に入力されていた値より算出されても良く、また、上記ステップＳ１で求められたＶ_ＩＮ０よりこのばらつきが推測それて決定されるようにしても良い。
【００４７】
このようにして、Ｄ／Ａコンバータ１０ｂから出力するレベルＶ_ＤＡが決定されると、ステップＳ３にてＩＲＥＤ５２が発光される。すると、被写体５５から返って来た光量に応じてＶ_ＩＮが低下する。そして、ステップＳ４に於いて、コンパレータ（ＣＯＭＰ）２２ｂが反転したか否かが判定される。
【００４８】
ここで、光量が大きい場合にはコンパレータ２２ｂが反転する。この場合はステップＳ６へ移行する。しかしながら、コンパレータ２２ｂが反転しない場合には、光量が少ないので被写体が遠いと判定する。この場合は、ステップＳ５へ移行して、光量レベルをレベル０とする。
【００４９】
上記ステップＳ４にて反転が検出された場合には、ステップＳ６にて、Ｖ_０より更に大きなＶ_１が減算された値が、判定レベルＶ_ＤＡとして新たに求められる。そして、ステップＳ７にて投光が行われ、続くステップＳ８に於いて再びコンパレータの反転が検出される。
【００５０】
ここで、コンパレータの反転が検出されなければステップＳ９へ移行し、光量レベルをレベル１とする。一方、コンパレータの反転が検出されたならば、ステップＳ１０へ移行して光量レベルをレベル２とする。
【００５１】
図８は、上述した光量判定の動作を説明するタイミングチャートである。
【００５２】
先ず、Ａ／Ｄコンバータで抵抗６５の出力Ｖ_ＩＮ０が検出され、そのレベルから、判定レベルとしてＶ_０、Ｖ_１が減算されていく様子がＶ_ＤＡとして示されている。その状態でＩＲＥＤ５２がパルス状に発光されると、上述したＶ_ＩＮは、信号光電流の大きさに従って、図示のように低下する。この例では、Ｖ_０より大きくＶ_１より小さいレベルなので、コンパレータ２２ｂはＶ_０セットの時のみ反転し、Ｖ_１セット時は反転しない。つまり、図７のフローチャートに於けるステップＳ９のレベル１の例となっている。この変化を高速のＡ／Ｄコンバータで検出してもよい。
【００５３】
尚、Ｖ_０、Ｖ_１の設定は、コンパレータ２２ｂのオフセット分が考慮されて決定されるが、このオフセット電圧は、ＥＥＰＲＯＭ５８に記憶されるようにしておけば良い。こうして得られたレベルに従って、近距離か遠距離かが判別できる。つまり、Ｖ_ＩＮの変化が大きいと近距離であり、小さいと遠距離であると判定することができる。
【００５４】
また、図１に示されるように、受光素子５７が５７ａ、５７ｂの２分割にして、何れかの素子に多く反射信号光が入射されるかによって、三角測距の原理で距離が決定されるようにしても良い。
【００５５】
この場合、上述したように、ＡＦ回路６０とＡＦ回路６１とは同様の回路である。すなわち、投受光レンズ間距離（基線長）をＢとし、受光レンズの焦点距離をｆとし、距離Ｌ_０の場合に２つのセンサの間の位置ｘに反射信号光が入るように２分割受光素子を配置する。そして、受光素子５７ｂの方に多くの光が入ればＬ_０より近距離、受光素子５７ａの方に多く光が入ればＬ_０より遠距離と判定することができる。また、この位置ｘはＢ・ｆ／Ｌ_０として決定することができる。
【００５６】
このように、ＣＰＵチップ内の汎用的な回路を徹底的に利用して、非常に単純な構成でピント合わせ用距離検出器が設計可能となる。
【００５７】
図９は、この発明の第１の実施の形態による光検出回路が適用されたＡＦ回路が用いられたカメラ全体のシステムの構成例を示したブロック図である。このＣＰＵＩＣ１内のアンプ７６、アンプ７７及びアンプ７９は、上述の図２のオペアンプ２２と同様に構成されたものである。
【００５８】
ＣＰＵＩＣ１の同一チップ内に、レギュレータ７１が内蔵されている。レギュレータ７１の出力は、Ａ／Ｄコンバータ７２、Ｄ／Ａコンバータ７３、ＬＣＤドライバ７４、リセット（ＲＥＳＥＴ）回路７５に供給されると共に、バッファ７６を介してＣＰＵ１の外部に取り出せるようになっている。
【００５９】
上記Ｄ／Ａコンバータ７３には、アンプ７７と、ＡＦ部１０３に含まれるアンプ７９が接続されると共に、コンパレータ８０、８１、８２のそれぞれ一方の入力端子が接続される。上記コンパレータ８０の他方の入力端子は上記Ａ／Ｄコンバータ７２及びＡＦ部１０３が接続される。更に、コンパレータ８１、８２の他方の入力端子は、それぞれフォトインタラプタ回路１１２、分圧抵抗９３に接続される。そして、コンパレータ８０及び８１の出力は判定回路８３へ、コンパレータ８２の出力は判定回路８４へ供給される。
【００６０】
この判定回路８４の出力は、上記リセット回路７５、発振器８５の出力と共に、発振オフ（ＯＦＦ）回路８６に供給される。また、リセット回路７５には、ＣＰＵＩＣ１外部の発振器１０２が接続された時計回路８７が、逓倍回路８８を介して接続される。
【００６１】
更に、上記アンプ７７の入出力間には、モータドライバ１１０駆動用のトランジスタ１０８が接続される。また、バッファ７６に接続された表示用のＬＥＤ１０７を介してＩ／Ｏ部８９が接続される。
【００６２】
上記ＣＰＵＩＣ１内のレギュレータ７１には、ＤＣ／ＤＣコンバータのダイオード９４及びコンデンサ９５が接続される。更に上記ダイオード９４には、インダクタ９７、電池９８を介してモータドライバ１１０及びトランジスタ１０８が接続されている。上記ダイオード９４には、また、トランジスタ９６及び抵抗９９、１００を介して発振オフ回路８６が接続される。更に、この発振オフ回路８６には、ストロボ回路１０６が接続される。
【００６３】
上記モータドライバ１１０に接続されたモータ１１１は、フォトインタラプタ回路１１２によってその回転が検出される。そして、このフォトインタラプタ回路１１２は、抵抗１１３、１１４を介してＩ／Ｏ部８９に接続されると共に、ＣＰＵＩＣ１内部やＥＥＰＲＯＭ５８、更にはＡＦ部１０３や受光素子１０５に接続されている。
【００６４】
また、ＬＣＤ１０４は、ＩＣ１内のＬＣＤドライバ７４に接続されて駆動される。
【００６５】
このような構成に於いて、先ず、電池からの出力を安定させて、電源として利用する部分について説明する。
【００６６】
ここでは、ＣＰＵＩＣ１の同一チップ内に、レギュレータ７１が内蔵されており、該レギュレータ７１の出力は、バッファ７６を介してＣＰＵＩＣ１外部に取り出すことができるようになっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ出力ＤＣ_ＯＵＴに依存する電圧は、分圧抵抗９３を介して、Ａ／Ｄコンバータ７２及びＣＰＵＩＣ１内に設けられたコンパレータ８２に入力されている。
【００６７】
ＣＰＵＩＣ１が内蔵の発振器８５によってトランジスタ９６をオン／オフすると、電池９８からの電流により、インダクタ９７に発生された電圧がダイオード９４を介してコンデンサ９５に充電される。この充電電圧ＤＣ_ＯＵＴは、分圧抵抗９３によって分圧され、Ａ／Ｄコンバータ７２によってモニタされる。
【００６８】
但し、このように、Ａ／Ｄコンバータ７２の結果を常にモニタしているプログラムでは十分と言えないようなシーケンスがある。例えば、比較的長い時間にわたって高速の制御を行う場合には、このＡ／Ｄ変換の判定に要する時間がタイムラグとなって精密な制御ができなくなる。
【００６９】
また、図示されないフィルムに日付けを写し込むときに写し込みタイミングを判定している場合や、ピント合わせレンズが制御されているときにレンズ位置を検出している場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧をモニタする制御は困難なものである。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、所定の電圧ＤＡ１、ＤＡ２と比較するためのコンパレータ８２を設け、所定レベルにＤＣ_ＯＵＴが入っているときには、判定回路８４が発振オフ回路８６をオフにして、昇圧動作を停止するようにしている。この発振オフ回路８６は、単に発振を停止させるだけでなく、停止させた時にトランジスタ９６がオンのままにならないように、停止時の出力電圧をローレベルに固定する。
【００７１】
このような構成の回路により、ＤＣ_ＯＵＴが所定レベル内に収まるように制御することができる。
【００７２】
また、Ｄ／Ａコンバータ７３は、ＣＰＵＩＣ１のプログラムに応じて、コンパレータ８２に入力する判定電圧を切り換えることができる。これにより、図１０のタイミングチャートに示されるＤ／Ａのように、ＤＡ１、ＤＡ２の２つの出力を選択することができる。
【００７３】
ここで、昇圧時は高い側のリミットＤＡ１が、昇圧停止時は低い側のリミットＤＡ２が設定されるが、これらを越える毎に、判定回路８４によってコンパレータ８２の出力が判定されて信号が出力され、発振オフ回路８６やＣＰＵＩＣ１のプログラムが切り換え制御される。この時のタイミングチャートは図１０に示されるようになる。
【００７４】
この実施の形態の特徴たるＣＰＵＩＣ１内のレギュレータ７１の出力は、上記Ｄ／Ａコンバータ７３、Ａ／Ｄコンバータ７２及びＬＣＤドライバ７４の基準電圧として供給される。
【００７５】
また、上記レギュレータ７１の出力は、バッファ７６を介してＣＰＵＩＣ１外の各回路用の定電圧源として機能する。例えば、モータ１１１の回転を検出するフォトインタラプタ回路１１２や、表示用のＬＥＤ１０７、各種データを記録したＥＥＰＲＯＭ５８等の電源となる。また、図示されない投光手段を投光制御した時に、受光素子１０５に入射した光信号の大きさを検出するＡＦ部１０３を安定させるための電源としても、応用することができる。ここで、受光素子１０５の検出結果から反射光量が大きい場合は近距離と判定され、オートフォーカス動作が行われる。
【００７６】
発振器８５の出力パルスは、ストロボ回路１０６の充電用パルスとしても用いられる。更に、ＣＰＵＩＣ１に内蔵のＡ／Ｄコンバータ７２は、このストロボ回路１０６の充電電圧を判定する機能をも有している。また、Ｄ／Ａコンバータ７３の出力は、アンプ７７に入力され、モータドライバ１１０によってトランジスタ１０８と共に定電圧駆動を行うことにより、モータ１１１のスピードを制御することができるようになっている。
【００７７】
発振器１０２は、日付写し込み用の時計回路８７を動作させると共に、この発振器出力を逓倍してＣＰＵＩＣ１の動作のメインクロックを発生させる。リセット回路７５は、電池９８が消耗したときにＩＣをリセットさせ、電池９８が新しくなった（交換された）時には、ＣＰＵＩＣ１を正常に起動させる機能を有している。
【００７８】
このように、図９に示されるシステムによって、ＡＦ部１０３ばかりでなく、主要な部品をＣＰＵＩＣ１と同一チップ内に構成することが可能となり、コスト的、スペース的なメリットのある製品を提供することが可能となる。
【００７９】
この実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータを活用し、ＩＣチップ内蔵のレギュレータ７１を用いてＡＦ部１０３を安定化させたので、電池を長持ちさせることが可能なカメラを提供することができる。
【００８０】
また、単純に、反射信号光量を検出する回路としては、図１１に示されるような回路構成としても良い。
【００８１】
図１１に於いて、Ｄ／Ａコンバータ１０ａによって出力された電源用電圧を、バッファ２２ａを介して外部に出力し、外付けのアナログ回路部に供給する。ＣＰＵＩＣ１外部のアナログ部は、バイアス安定化用の抵抗１２２及びトランジスタ１２１で、コレクタ電流を安定化された増幅用トランジスタ１２３及び電圧変換用抵抗１２５と、ノイズ混入による発信防止用のコンデンサ１２４等から成っている。
【００８２】
そして、反射信号光を受光するフォトダイオード（投光系は図示せず）１２０の信号受光に同期して、負荷抵抗１２５には、図１２のタイミングチャートに示されるような電圧変化が生じる。つまり、発光前にこの負荷抵抗１２５の電圧をＡ／Ｄコンバータ４９でモニタしておく。そして、このモニタされた電圧より所定レベル高い電圧Ｖ_ＣＯＭＰをＤ／Ａコンバータ１０ｂに出力しておき、図示されないＩＲＥＤを発光させて、コンパレータ２２ｂが反転するか否かによって反射信号光量を検出することができる。
【００８３】
また、図１３のタイミングチャートのように、このＶ_ＣＯＭＰを順次変化させて、繰り返しＩＲＥＤ発光を行えば、どのレベルの信号光が入って来ているかが判断できる。また、ノイズレベルによって紛らわしい検出結果となる場合には、信頼性を向上させるために、同図のように何度も発光させるようにしても良い。
【００８４】
この回路も、抵抗の抵抗値やトランジスタの電流増幅器のばらつき等によってＶ_ＩＮのレベルが変動するが、Ａ／Ｄコンバータ４９でこれを予めチェックしておき、投光時の変化をモニタするコンパレータ２２ｂの判定電圧に反映させるので、正確な反射光量検出が可能となる。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＰＵＩＣ１に内蔵の周辺回路を有効利用して、外付けの回路を極力減少させて高精度のＡＦ回路を提供することができる。
【００８６】
図１４は、この発明の第２の実施の形態による光検出回路が適用されたＡＦ回路が用いられたカメラ全体のシステムの構成例を示したブロック図である。
【００８７】
この第２の実施の形態では、上述した図１と同じ回路構成ながら、抵抗の代わりに積分コンデンサ１３０及びＤ／Ａコンバータ１０９が用いられて、積分コンデンサ１３０のレベルを初期化し、同一のポートの機能切換スイッチ１３７によって、積分コンデンサ１３０に積分された光電流成分を読み取るＡ／Ｄコンバータ４９を採用する回路としている。
【００８８】
上記積分コンデンサ１３０は、ＣＰＵＩＣ１内のスイッチ１３７によって、Ｄ／Ａコンバータ１０ａとＡ／Ｄコンバータ４９との接続が切り換えられる。上記スイッチ１３７と同様にコアＣＰＵ３の制御により切り換えられるスイッチ１３８は、上記積分コンデンサ１３０とＡＦ回路のトランジスタ１３３の間に接続される。尚、このＡＦ回路は、上記トランジスタ１３３の他、抵抗１３１、１３３４、コンデンサ１３２等を有して構成される。
【００８９】
また、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１３５は、投光回路１３６を介してＣＰＵＩＣ１内のコアＣＰＵ３により制御される。
【００９０】
このような構成に於いて、積分コンデンサ１３０への積分は、ＩＲＥＤ１３５の発光と同期してスイッチ１３８を積分コンデンサ側に切り換えて、図１５に示されるような積分波形（Ｖ_ＩＮＴ）を得るものである。
【００９１】
積分方式で複数回の発光反射結果をアナログ的に積算していくと、ランダムなノイズ成分が相殺され、Ａ／Ｄによってより高精度の光量判定をすることができる。この方式は、２方向に切り替わるアナログスイッチを利用しているが、汎用部品で構成してもよく、例えば図３に示されるように、ＣＰＵＩＣ１に内蔵してもよい。
【００９２】
従来、積分コンデンサの初期化はアナログスイッチ等を用いて行っていたが、本実施の形態では、Ｄ／Ａコンバータを利用してこれを代用した。
【００９３】
また、ＩＲＥＤの代わりにストロボ光を利用すれば、距離測定のみならず、ストロボ光照射効果を制御する調光回路としても有効に利用することができる。明るいシーンでのストロボ効果の検出は、従来困難であったが、本回路によって簡単な構成とすることができる。
【００９４】
この場合、ストロボ光を発光するためのキセノン（Ｘｅ）管１４１が、トリガ回路１４０を介してＣＰＵＩＣ１により点灯制御される。尚、コンデンサ１４２は、ストロボ発光のエネルギー充電用のメインコンデンサである。可視光用のセンサを利用し、同様の回路構成にて、ストロボ光の強さを調整する調光回路が実現される。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、カメラ以外にも利用できる汎用性の高いマイクロコンピュータを有効的に用いることにより、廉価な光検出回路を提供することができる。
【００９６】
またこの発明によれば、廉価な構成とされた場合にも汎用性の高いマイクロコンピュータを有効的に用いることにより、廉価な光検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態が適用されたもので、ＣＰＵチップ内蔵のオペアンプを用いた光検出回路の構成例を示したブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態に係る光検出回路の構成を示した回路図である。
【図３】切り換え用のスイッチの構成を示した図である。
【図４】スイッチにより切り換えられるＤ／Ａコンバータとオペアンプとの接続関係を示した図である。
【図５】ＣＰＵ９と同一チップ上にオペアンプ２２を構成した場合の例を示した図である。
【図６】オペアンプを２つ内蔵したＩＣの構成例を示した図である。
【図７】ＣＰＵが制御する光量判定のシーケンスについて説明するフローチャートである。
【図８】光量判定の動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】この発明の第１の実施の形態による光検出回路が適用されたＡＦ回路が用いられたカメラ全体のシステムの構成例を示したブロック図である。
【図１０】昇圧時の各部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】反射信号光量を検出する回路の構成例を示した図である。
【図１２】図１１の回路の負荷抵抗１２５に生じる電圧変化を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】図１１の回路の各部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】この発明の第２の実施の形態による光検出回路が適用されたＡＦ回路が用いられたカメラ全体のシステムの構成例を示したブロック図である。
【図１５】図１４の構成のシステムによる各部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１マイクロコンピュータ（マイコン）、
２ＲＯＭ、
３コアＣＰＵ、
９制御部、
１０、１０ａ、１０ｃＤ／Ａコンバータ、
１０ｂＤ／Ａコンバータ（コンパレータ）、
１１オペアンプ回路、
１２レジスタ（１）、
１３レジスタ（２）、
１８ａ、１８ｂ、１９、２０、２１スイッチ、
２２、２２ａ、２２ｃオペアンプ、
２２ｂオペアンプ（コンパレータ）、
４９Ａ／Ｄコンバータ、
５１ドライバ、
５２赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）、
５３投光レンズ、
５５被写体、
５６受光レンズ、
５７受光素子、
５８ＥＥＰＲＯＭ、
６０、６１ＡＦ回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light detection circuit, and more particularly to an improvement in a camera light detection circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, auto focus (AF) capable of automatically focusing when a focus position of a photographing lens is switched according to a result of projecting light on a subject, detecting a reflected signal light of the subject, and determining the perspective of the subject. ) Cameras are being developed. Then, in order to configure the basic functions of such a camera at low cost and improve the availability of many users, for example, AF is performed on the same chip as the microcomputer of the sequence controller of the camera. For constructing a distance measuring circuit for the purpose is known as follows (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
See JP-A-11-142722, FIG.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described IC becomes a microcomputer dedicated to a camera, and has low versatility, and has been difficult to be used in other fields. Microcomputers are commonly used in many portable products and electric appliances, and can perform complicated sequence control by executing programming to a ROM provided outside or inside the microcomputer. . As described above, if only the ROM program is reworked, it is versatile for many products, and the mass production effect is improved and the cost can be reduced by being used in large quantities.
[0005]
On the other hand, when such an microcomputer is used to control an integration circuit for integrating an electric charge corresponding to the amount of light received from a subject, conventionally, the integration circuit outputs a highly accurate integration result. In general, a fixed reference voltage is configured to be a reference level. Such an integrating circuit requires a complicated analog circuit composed of a number of elements in order to suppress variations such as temperature and offset changes. A dedicated analog IC is used separately from the microcomputer described above. Was.
[0006]
However, if the above-described integration circuit is abolished, there may be a merit in terms of cost and space, and it has been required to solve these problems by another method.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an inexpensive photodetector circuit by effectively using a versatile microcomputer that can be used other than a camera.
[0008]
Another object of the present invention is to provide an inexpensive photodetector circuit by effectively using a highly versatile microcomputer even when the configuration is inexpensive.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides a light receiving element for receiving a reflected light beam from an object, a conversion circuit for amplifying the output of the light receiving element and converting the output to a voltage signal, a comparator for comparing the voltage signal with a predetermined level, An A / D converter for detecting a signal level, and voltage control means for switching the predetermined level in accordance with an output of the A / D converter are provided.
[0010]
Also, the present invention is formed on a same chip as a microcomputer, a light receiving means for receiving light incident through an optical member, a detection circuit for detecting the light received by the light receiving means by photoelectric conversion, An integrated circuit having an A / D converter, a D / A converter, and an operational amplifier; and an input and an output of the detection circuit and any one of the A / D converter, the D / A converter, or the operational amplifier. And an external connection terminal for connection.
[0011]
In the light detection circuit according to the present invention, the light beam reflected from the object is received by the light receiving element. The output of the light receiving element is amplified and converted into a voltage signal by a conversion circuit. The voltage signal is compared with a predetermined level by a comparator, and the level of the voltage signal is detected by an A / D converter. Then, the predetermined level is switched by the voltage control means in accordance with the output of the A / D converter.
[0012]
Further, in the light detection circuit of the present invention, the light incident through the optical member is received by the light receiving means, and the light received by the light receiving means is detected by the detection circuit by photoelectric conversion. Further, an integrated circuit having an A / D converter, a D / A converter, and an operational amplifier is formed on the same chip as the microcomputer. Then, the input and output of the detection circuit and any one of the A / D converter, the D / A converter, and the operational amplifier are connected to an external connection terminal.
[0013]
Due to recent advances in the miniaturization of MOS processes and the like, microcontrollers (microcomputers or CPUs) have been miniaturized in core units, RAMs, ROMs, and the like, and their prices have been further reduced. In many cases, analog CMOS circuits and the like, in addition to peripheral circuits such as a / D converter and a D / A converter, are configured on the same chip to differentiate them from other products.
[0014]
In many cases, an analog CMOS circuit is provided with an operational amplifier and a comparator, which are basic analog circuits. In the present invention, an AF circuit, which has been conventionally difficult at low cost, is effectively used by effectively using these peripheral circuits. It is realized in an on-chip form.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the photodetector circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0017]
The microcomputer (hereinafter abbreviated as a control unit) 9 allows the core CPU 3 to detect, for example, a signal from the input port 7 via the I / O circuit 4 and the internal bus 5 in accordance with the program written in the ROM 2. Thus, a predetermined sequence control is performed. In the present embodiment, the entire IC in which peripheral circuits such as a D / A (digital-analog) converter 10 and an operational amplifier (operational amplifier) circuit 11 are formed on one chip is collectively referred to as a control circuit (CPU IC1).
[0018]
The CPU IC 1 in the first embodiment can set the values held in the registers (1) 12 and (2) 13 via the internal bus 5 of the control unit 9.
[0019]
The register (2) 13 is connected to a transistor 14, a resistor array 16, and a plurality of analog switches 17a to 17d. When the transistor 14 is turned on, the resistor array 16 divides the voltage of the predetermined voltage source Vref and generates various voltages depending on the on / off states of the switches 17 a to 17 d controlled by the register (2) 13. Can be used as the output of the D / A converter 10.
[0020]
That is, a high voltage is output when the switch 17a is turned on and the other switches 17b to 17d are turned off, and a low voltage is output when the switch 17d is turned on and the other switches 17a to 17c are turned off. . Although only four types of output voltages are shown here for simplicity, switching from 8 bits to 10 bits is actually possible.
[0021]
The register (1) 12 controls switching of the analog switches 18a, 18b, 19, 20, and 21. The register (1) 12 controls the on / off of the switches 18a and 18b composed of two switches, so that the output of the D / A converter 10 described above is input to the minus (−) side input of the operational amplifier 22 and the plus ( Which input of the +) side input is connected can be determined.
[0022]
As shown in FIG. 3 (a) as an example of the switch 18a, such a switch for switching is such that the electrode 26 connected to the plus side input of the operational amplifier 22 is connected to the electrode 27 connected to the external connection terminal 23 or the D / D. Switching is controlled by a control signal 29 from the register (1) 12 so that it can be connected to the electrode 28 connected to the output of the A-converter 10. Also, as shown in FIG. 3B, a configuration in which each of the switches 30 and 31 is controlled using an inverter 32 so that the two switches 30 and 31 can be selectively switched between an on state and an off state. It can also be.
[0023]
That is, the switch 31 is turned on / off by the control signal 29 from the register (1) 12, and the switch 30 is controlled to the state opposite to the on / off state of the switch 31 by the inversion control signal by the inverter 32. For example, the electrode 26 can be alternatively connected to the electrode 27 or 28.
[0024]
Therefore, the switch 18b connected to the negative input of the operational amplifier 22 as shown in FIG. 2 can be configured similarly to the switch 18a.
[0025]
By setting the register (1) 12, the connection of the switches 18a and 18b is switched, and the switches 20 and 21 shown in FIG. If connected to the connection terminal 24, an operational amplifier of the type shown in FIG. 4A or 4B can be selectively formed. Here, the external connection terminal 24 that can be connected to the output of the operational amplifier 22 can be fixed to a high level (H) output or a low level (L) output by a switch 19, as shown in FIG.
[0026]
Further, by setting the register (1) 12, the external connection terminal 24 is disconnected from the output of the operational amplifier 22, the switch 21 is turned off, the switch 20 is turned on, and the switches 18a and 18b are turned on as shown in FIG. When connected in a form, a buffer circuit as shown in FIG. 4C can be configured.
[0027]
Also, by setting the register (1) 12, the plus side input of the operational amplifier 22 is connected to the terminal 23 by the switches 18a and 18b shown in FIG. If the switch 21 is further turned on and the switch 19 is controlled so as to be connected to the external connection terminal 24 and the output of the operational amplifier 22, an operational amplifier of the type shown in FIG. it can. At this time, the switch 20 is turned off.
[0028]
When the operational amplifier 22 is configured on the same chip as the control unit 9 by such a device, as shown in FIG. 5, two of the three input / output terminals are always used. Also as an external connection terminal, it is possible to maximize the characteristics of the operational amplifier. Further, the area of the IC is largely determined not only by the scale of the built-in circuit but also by the number of terminals (pins). Even if the built-in circuit is reduced, the total area does not decrease if the number of pins is large. This is because the IC terminal uses a wire, a solder hole, or the like in order to connect the IC terminal to the outside, but the pad portion for connecting the wire and the IC terminal requires a predetermined area.
[0029]
As described above, with the ingenuity of the present invention, even if a large number of operational amplifiers are incorporated, the number of external connection terminals per operational amplifier originally increases by three, but the number of terminals only increases by two. By reducing the number of pads, the size and cost of the IC can be reduced.
[0030]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an IC incorporating two such operational amplifiers.
[0031]
A switch (not shown) of one operational amplifier 22a is controlled by setting a register (not shown), and has a format shown in FIG. Similarly, the other operational amplifier 22b is formed in a format as shown in FIG. 4D by setting a register.
[0032]
The output of the operational amplifier 22a controls the base potential of the transistor 37, and the plus input terminal monitors the collector potential of the transistor 37. Therefore, the voltage applied to the motor 42 when the transistor 41 is activated by the transistor 33 or the transistor 40 is changed to the output level V of the D / A converter 10a. _M And a current can flow from the battery 39 to the transistor 37. Reference numeral 38 denotes a shunt resistor, and the transistor 34 drives the LED 43 via the resistor 44.
[0033]
Thus, the control unit 9 can control the motor 42 at an arbitrary constant voltage by controlling the D / A converter 10. If the motor 42 controls zooming of the camera shutter and zoom lens, the speed can be stabilized irrespective of the power supply voltage, and accurate exposure and zoom position control can be performed. A camera capable of shooting can be provided.
[0034]
The operational amplifier 22b is set in a format shown in FIG. 4D by switching a register (not shown). That is, the D / A converter 10b is separated from the operational amplifier 22b. A photodiode 46 is connected between the two terminals of the operational amplifier 22b. The photodiode 46 can stabilize the photodiode 46 at zero bias so that a photocurrent can flow into the capacitor 47. That is, when the N-channel open drain transistor 35 is changed from ON to OFF, the voltage V corresponding to the brightness is applied to the capacitor 47 after a predetermined time. _INTO Occurs, and this is detected by the A / D (analog-digital) converter 49. As a result, the brightness of the subject is determined.
[0035]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a photodetection circuit using an operational amplifier 22 with a built-in CPU having such a configuration.
[0036]
In FIG. 1, in a CPU IC 1, a core CPU 3 controls registers and peripheral circuits via an internal bus (not shown).
[0037]
The operational amplifier 22a and the D / A converter 10a are set in a format as shown in FIG. 4B by an analog switch (not shown). The operational amplifier 22b and the D / A converter 10b are used as comparators. Similarly, as shown in FIG. 4B, the output of the D / A converter 10b is input to the positive input. It has become.
[0038]
Further, the CPU IC1 has an A / D converter 49, and the core CPU 3 can determine the analog voltage level via the A / D converter 49. The operational amplifier 22c is set in the form shown in FIG. 4D together with the D / A converter 10c. The operational amplifier 22c functions as a buffer circuit and outputs the voltage output from the D / A converter 10c. This voltage becomes the power supply voltage of the AF circuit described later.
[0039]
An infrared light emitting diode (IRED) 52 is connected to the CPU IC 1 via a driver 51. The light beam emitted from the infrared light emitting diode 52 is reflected by the subject 55 via the light projecting lens 53 and received by the light receiving element 57 via the light receiving lens 56. Further, an EEPROM 58 for storing, for example, information of various components is connected to the CPU IC1.
[0040]
The light receiving element 57 is divided into light receiving elements 57a and 57b according to the light receiving position, and the output is supplied to the AF circuits 60 and 61, respectively.
[0041]
The AF circuit 60 includes a capacitor 62 provided outside the CPU IC1, resistors 63 to 65 and a bipolar transistor 66, an operational amplifier 22a in the CPUIC1, and a comparator 22b. The capacitor 62 and the resistor 63 constitute a bypass filter, and the bipolar transistor 66 constitutes a current amplifier. The resistor 64 is for determining the bias point of the transistor 66, and the resistor 65 has a function of converting the amplified output current into a voltage.
[0042]
In a normal state, the light beam incident on the light receiving element 57a is converted into a current depending on the photocurrent, and does not enter the base of the transistor 66 by the capacitor 62. However, when the IRED 52 emits pulse light through the driver 51, infrared light is projected onto the subject 55 via the light projecting lens 53, and light reflected from the subject 55 is reflected on the light receiving element 57a via the light receiving lens 56. , 57b.
[0043]
Since the signal light current generated at this time is pulse-shaped, a change (signal light current) flows through the capacitor 62 into the base of the transistor 66 whose input impedance is reduced by the input amplifier (op-amp) 22a. As a result, a current multiplied by the current amplification factor (β) of the transistor is generated as a variation at the collector of the transistor 66, and flows through the resistor 65. _IN Level is reduced. This V _IN Is dependent on the magnitude of the signal light, and the amount decreases as the subject distance decreases.
[0044]
Although the AF circuit 61 has the same circuit configuration as the AF circuit 60, illustration and description thereof will be omitted with reference to the AF circuit 60 in order to avoid complication of the drawing and redundant description.
[0045]
Next, the sequence of the light amount determination controlled by the CPU will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0046]
First, in step S1, V before emission of the IRED light is emitted. _IN Is detected by the A / D converter 49. This is because the output level when there is no signal does not always become constant due to the change in the workmanship of parts, the temperature, and the like. _IN0 It is said. The CPU makes a determination based on this, and in the subsequent step S2, V _IN0 From the predetermined level V ₀ Is subtracted, and the judgment voltage V _DA It is said. This V ₀ Since it is better to correct the variation based on the variation of the components, it may be calculated, for example, from a value input to the EEPROM 58 for storing the workmanship of the components, and the V obtained in the step S1. _IN0 This variation may be estimated and determined.
[0047]
Thus, the level V output from the D / A converter 10b _DA Is determined, the IRED 52 emits light in step S3. Then, according to the amount of light returned from the subject 55, V _IN Decreases. Then, in step S4, it is determined whether the comparator (COMP) 22b has been inverted.
[0048]
Here, when the light amount is large, the comparator 22b is inverted. In this case, the process proceeds to step S6. However, when the comparator 22b is not inverted, it is determined that the subject is far because the light amount is small. In this case, the process proceeds to step S5, and the light amount level is set to level 0.
[0049]
If reversal is detected in step S4, V is set in step S6. ₀ Even larger V ₁ Is the determination level V _DA As a new requirement. Then, light is emitted in step S7, and in the subsequent step S8, the inversion of the comparator is detected again.
[0050]
Here, if the inversion of the comparator is not detected, the process proceeds to step S9, and the light amount level is set to level 1. On the other hand, if the inversion of the comparator is detected, the process proceeds to step S10, and the light amount level is set to level 2.
[0051]
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the light amount determination described above.
[0052]
First, the output V of the resistor 65 by the A / D converter _IN0 Is detected, and from the level, V is determined as a determination level. ₀ , V ₁ V is subtracted from _DA It is shown as When the IRED 52 emits a pulse in this state, the above-described V _IN Decreases as shown in the figure according to the magnitude of the signal light current. In this example, V ₀ Greater than V ₁ Since the level is smaller, the comparator 22b outputs V ₀ Invert only when set, V ₁ It does not reverse when set. That is, this is an example of level 1 in step S9 in the flowchart of FIG. This change may be detected by a high-speed A / D converter.
[0053]
Note that V ₀ , V ₁ Is determined in consideration of the offset of the comparator 22b. This offset voltage may be stored in the EEPROM 58. According to the level thus obtained, it can be determined whether the distance is short or long. That is, V _IN If the change is large, it can be determined that the distance is short, and if the change is small, it can be determined that the distance is long.
[0054]
Also, as shown in FIG. 1, the light receiving element 57 is divided into two parts 57a and 57b, and the distance is determined by the principle of triangulation according to which element receives a large amount of reflected signal light. You may do it.
[0055]
In this case, as described above, the AF circuit 60 and the AF circuit 61 are similar circuits. That is, the distance between the light emitting and receiving lenses (base line length) is B, the focal length of the light receiving lens is f, and the distance L ₀ In this case, the two-divided light receiving element is arranged so that the reflected signal light enters the position x between the two sensors. Then, if more light enters the light receiving element 57b, L ₀ The closer the distance, the more light enters the light receiving element 57a, the more L ₀ It can be determined that the distance is farther. This position x is B · f / L ₀ Can be determined as
[0056]
As described above, it is possible to design a focusing distance detector with a very simple configuration by thoroughly using a general-purpose circuit in the CPU chip.
[0057]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a system of an entire camera using an AF circuit to which the light detection circuit according to the first embodiment of the present invention is applied. The amplifier 76, the amplifier 77, and the amplifier 79 in the CPU IC1 are configured similarly to the above-described operational amplifier 22 in FIG.
[0058]
The regulator 71 is built in the same chip of the CPU IC1. The output of the regulator 71 is supplied to an A / D converter 72, a D / A converter 73, an LCD driver 74, a reset (RESET) circuit 75, and can be taken out of the CPU 1 via a buffer 76.
[0059]
An amplifier 77 and an amplifier 79 included in the AF unit 103 are connected to the D / A converter 73, and one input terminal of each of the comparators 80, 81, and 82 is connected to the D / A converter 73. The other input terminal of the comparator 80 is connected to the A / D converter 72 and the AF unit 103. Further, the other input terminals of the comparators 81 and 82 are connected to the photo interrupter circuit 112 and the voltage dividing resistor 93, respectively. The outputs of the comparators 80 and 81 are supplied to a determination circuit 83, and the output of the comparator 82 is supplied to a determination circuit 84.
[0060]
The output of the determination circuit 84 is supplied to an oscillation off (OFF) circuit 86 together with the outputs of the reset circuit 75 and the oscillator 85. Further, a clock circuit 87 to which an oscillator 102 outside the CPU IC 1 is connected is connected to the reset circuit 75 via a multiplying circuit 88.
[0061]
Further, a transistor 108 for driving the motor driver 110 is connected between the input and output of the amplifier 77. Further, an I / O unit 89 is connected via a display LED 107 connected to the buffer 76.
[0062]
The diode 71 and the capacitor 95 of the DC / DC converter are connected to the regulator 71 in the CPU IC1. Further, a motor driver 110 and a transistor 108 are connected to the diode 94 via an inductor 97 and a battery 98. An oscillation off circuit 86 is connected to the diode 94 via a transistor 96 and resistors 99 and 100. Further, a strobe circuit 106 is connected to the oscillation off circuit 86.
[0063]
The rotation of the motor 111 connected to the motor driver 110 is detected by a photo interrupter circuit 112. The photo interrupter circuit 112 is connected to the I / O unit 89 via the resistors 113 and 114, and is also connected to the inside of the CPU IC 1, the EEPROM 58, the AF unit 103, and the light receiving element 105.
[0064]
The LCD 104 is connected to and driven by the LCD driver 74 in the IC 1.
[0065]
In such a configuration, first, a portion that stabilizes the output from the battery and uses it as a power source will be described.
[0066]
Here, the regulator 71 is built in the same chip of the CPU IC 1, and the output of the regulator 71 can be taken out of the CPU IC 1 via the buffer 76. DC / DC converter output DC _OUT Are input to the A / D converter 72 and the comparator 82 provided in the CPU IC 1 via the voltage dividing resistor 93.
[0067]
When the CPU IC 1 turns on / off the transistor 96 by the built-in oscillator 85, the voltage generated in the inductor 97 is charged to the capacitor 95 via the diode 94 by the current from the battery 98. This charging voltage DC _OUT Is divided by a voltage dividing resistor 93 and monitored by an A / D converter 72.
[0068]
However, there is a sequence that cannot be said to be sufficient with a program that constantly monitors the result of the A / D converter 72. For example, when high-speed control is performed for a relatively long time, the time required for this A / D conversion determination becomes a time lag, and precise control cannot be performed.
[0069]
In addition, when determining the imprint timing when imprinting the date on a film (not shown), or when detecting the lens position when the focusing lens is controlled, the DC / DC converter boosting is performed. Is difficult to control.
[0070]
Therefore, in the present embodiment, a comparator 82 for comparing with predetermined voltages DA1 and DA2 is provided, and the DC level is set to a predetermined level. _OUT , The decision circuit 84 turns off the oscillation off circuit 86 to stop the boosting operation. The oscillation off circuit 86 not only stops the oscillation, but also fixes the output voltage at the time of stop to a low level so that the transistor 96 does not remain on when the oscillation is stopped.
[0071]
With the circuit having such a configuration, DC _OUT Can be controlled to be within a predetermined level.
[0072]
Further, the D / A converter 73 can switch the determination voltage input to the comparator 82 according to the program of the CPU IC1. As a result, two outputs DA1 and DA2 can be selected as in D / A shown in the timing chart of FIG.
[0073]
Here, the upper limit DA1 is set during boosting, and the lower limit DA2 is set when boosting is stopped. Each time the limit DA1 is exceeded, the output of the comparator 82 is determined by the determination circuit 84 and a signal is output. The switching of the oscillation off circuit 86 and the program of the CPU IC1 are controlled. The timing chart at this time is as shown in FIG.
[0074]
The output of the regulator 71 in the CPU IC1, which is a feature of this embodiment, is supplied as a reference voltage for the D / A converter 73, the A / D converter 72, and the LCD driver 74.
[0075]
The output of the regulator 71 functions as a constant voltage source for each circuit outside the CPU IC 1 via the buffer 76. For example, the power supply is a photointerrupter circuit 112 for detecting the rotation of the motor 111, an LED 107 for display, and a power supply for the EEPROM 58 storing various data. Further, it can also be applied as a power supply for stabilizing the AF unit 103 that detects the magnitude of an optical signal incident on the light receiving element 105 when the light emitting means (not shown) is controlled to emit light. Here, if the amount of reflected light is large from the detection result of the light receiving element 105, it is determined that the distance is short, and the autofocus operation is performed.
[0076]
The output pulse of the oscillator 85 is also used as a pulse for charging the strobe circuit 106. Further, the A / D converter 72 built in the CPU IC1 has a function of determining the charging voltage of the strobe circuit 106. The output of the D / A converter 73 is input to the amplifier 77, and the motor driver 110 controls the speed of the motor 111 by performing constant voltage driving together with the transistor 108.
[0077]
The oscillator 102 operates the clock circuit 87 for imprinting the date and multiplies the output of the oscillator to generate a main clock for the operation of the CPU IC1. The reset circuit 75 has a function of resetting the IC when the battery 98 is exhausted, and normally activating the CPU IC 1 when the battery 98 is new (replaced).
[0078]
As described above, the system shown in FIG. 9 allows not only the AF unit 103 but also main components to be configured in the same chip as the CPU IC 1, thereby providing a product having cost and space advantages. Becomes possible.
[0079]
In this embodiment, since the AF section 103 is stabilized by using the DC / DC converter and using the regulator 71 with a built-in IC chip, it is possible to provide a camera that can extend the life of the battery.
[0080]
Further, the circuit for simply detecting the amount of reflected signal light may have a circuit configuration as shown in FIG.
[0081]
In FIG. 11, the power supply voltage output by the D / A converter 10a is output to the outside via a buffer 22a and supplied to an external analog circuit unit. The analog section outside the CPU IC 1 includes a bias stabilizing resistor 122 and a transistor 121, and includes an amplifying transistor 123 and a voltage converting resistor 125 whose collector current is stabilized, a capacitor 124 for preventing transmission due to noise mixing, and the like. ing.
[0082]
Then, a voltage change as shown in the timing chart of FIG. 12 occurs in the load resistor 125 in synchronization with signal reception of a photodiode (light projection system not shown) 120 that receives the reflected signal light. That is, the voltage of the load resistor 125 is monitored by the A / D converter 49 before light emission. Then, a voltage V higher by a predetermined level than the monitored voltage _COMP Is output to the D / A converter 10b, an IRED (not shown) is caused to emit light, and the amount of reflected signal can be detected based on whether or not the comparator 22b is inverted.
[0083]
As shown in the timing chart of FIG. _COMP Are sequentially changed and the IRED light emission is repeatedly performed, so that it is possible to determine which level of the signal light is coming in. If the detection result is confusing depending on the noise level, the light may be emitted many times as shown in the figure to improve the reliability.
[0084]
This circuit also has a V _IN However, since the A / D converter 49 checks this in advance and reflects the change in the judgment voltage of the comparator 22b for monitoring the change at the time of light projection, it is possible to accurately detect the amount of reflected light.
[0085]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a high-precision AF circuit by effectively using peripheral circuits built in the CPU IC 1 and reducing external circuits as much as possible.
[0086]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a system of an entire camera using an AF circuit to which a light detection circuit according to a second embodiment of the present invention is applied.
[0087]
In the second embodiment, the level of the integrating capacitor 130 is initialized by using the integrating capacitor 130 and the D / A converter 109 instead of the resistor in the same circuit configuration as that of FIG. A circuit adopting an A / D converter 49 for reading the photocurrent component integrated in the integration capacitor 130 by the function changeover switch 137 is employed.
[0088]
The connection between the D / A converter 10a and the A / D converter 49 of the integrating capacitor 130 is switched by a switch 137 in the CPU IC1. A switch 138 switched under the control of the core CPU 3 like the switch 137 is connected between the integrating capacitor 130 and the transistor 133 of the AF circuit. The AF circuit includes the transistor 133, resistors 131 and 1334, a capacitor 132, and the like.
[0089]
The infrared light emitting diode (IRED) 135 is controlled by the core CPU 3 in the CPU IC 1 via the light emitting circuit 136.
[0090]
In such a configuration, the integration to the integration capacitor 130 is performed by switching the switch 138 to the integration capacitor side in synchronization with the light emission of the IRED 135 to obtain an integration waveform (V _INT ).
[0091]
When a plurality of light emission reflection results are integrated in an analog manner by the integration method, random noise components are canceled out, and more accurate light quantity determination can be performed by A / D. Although this method uses an analog switch that switches in two directions, it may be composed of general-purpose components, and may be built in the CPU IC1, for example, as shown in FIG.
[0092]
Conventionally, the integration capacitor was initialized by using an analog switch or the like. In the present embodiment, a D / A converter is used instead.
[0093]
Further, if strobe light is used instead of the IRED, it can be effectively used not only for distance measurement but also as a dimming circuit for controlling the strobe light irradiation effect. Conventionally, it has been difficult to detect a strobe effect in a bright scene. However, the present circuit can provide a simple configuration.
[0094]
In this case, the lighting of the xenon (Xe) tube 141 for emitting strobe light is controlled by the CPU IC 1 via the trigger circuit 140. The capacitor 142 is a main capacitor for charging energy for strobe light emission. A dimming circuit that adjusts the intensity of strobe light is realized with a similar circuit configuration using a sensor for visible light.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an inexpensive photodetection circuit can be provided by effectively using a versatile microcomputer that can be used other than a camera.
[0096]
Further, according to the present invention, an inexpensive photodetection circuit can be provided by effectively using a highly versatile microcomputer even when the configuration is inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a photodetection circuit to which a first embodiment of the present invention is applied, using an operational amplifier built in a CPU chip.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a photodetector circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a switch for switching.
FIG. 4 is a diagram showing a connection relationship between a D / A converter switched by a switch and an operational amplifier.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an operational amplifier 22 is configured on the same chip as a CPU 9;
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an IC having two operational amplifiers built therein.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a light amount determination sequence controlled by a CPU.
FIG. 8 is a timing chart illustrating an operation of determining the amount of light.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a system of an entire camera using an AF circuit to which a light detection circuit according to the first embodiment of the present invention is applied;
FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of each unit at the time of boosting.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit that detects the amount of reflected signal light.
FIG. 12 is a timing chart for explaining a voltage change occurring in a load resistor 125 of the circuit of FIG. 11;
FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of each part of the circuit of FIG. 11;
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of an entire camera system using an AF circuit to which a light detection circuit according to a second embodiment of the present invention is applied;
FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of each unit by the system having the configuration shown in FIG. 14;
[Explanation of symbols]
1 microcomputer (microcomputer),
2 ROM,
3 core CPU,
9 control part,
10, 10a, 10c D / A converter,
10b D / A converter (comparator),
11 operational amplifier circuits,
12 registers (1),
13 register (2),
18a, 18b, 19, 20, 21 switches,
22, 22a, 22c operational amplifier,
22b operational amplifier (comparator),
49 A / D converter,
51 drivers,
52 infrared light emitting diode (IRED),
53 floodlight lens,
55 subjects,
56 receiving lens,
57 light receiving element,
58 EEPROM,
60, 61 AF circuit.

Claims

A light receiving element for receiving a reflected light beam from the object,
A conversion circuit for amplifying the output of the light receiving element and converting it to a voltage signal;
A comparator for comparing the voltage signal with a predetermined level;
An A / D converter for detecting the level of the voltage signal;
Voltage control means for switching the predetermined level according to the output of the A / D converter;
A photodetector circuit, comprising:

2. The photodetector circuit according to claim 1, wherein said voltage control means comprises an operation control means and a D / A converter formed on the same chip as said operation control means.

The photodetector circuit according to claim 1, wherein the A / D converter and the comparator are formed on the same chip as the voltage control means.

Further comprising a light emitting circuit having a light emitting element that emits a light beam for measurement to the object,
2. The light according to claim 1, wherein the voltage control means determines a comparison level during operation of the light emitting circuit according to an output result of the A / D converter before driving the light emitting circuit. Detection circuit.

5. The light detection circuit according to claim 4, wherein the light emission circuit is controlled to emit light a plurality of times, and the voltage control means switches the comparison voltage level a plurality of times in accordance with the plurality of light emission times.

Light receiving means for receiving light incident through the optical member,
A detection circuit for detecting the light received by the light receiving means by photoelectric conversion,
An integrated circuit formed on the same chip as the microcomputer and having an A / D converter, a D / A converter, and an operational amplifier;
An external connection terminal for connecting the input and output of the detection circuit to one of the A / D converter, the D / A converter, and the operational amplifier;
A photodetector circuit, comprising:

The input of the operational amplifier can be selectively connected to at least one of the detection circuit, the A / D converter, or the D / A converter, and the output of the operational amplifier is selectively connected to the detection circuit or the microcomputer. 7. The light detection circuit according to claim 6, further comprising a switching unit that enables the light detection.

The operational amplifier has three terminals of two inputs and one output,
7. The photodetector circuit according to claim 6, further comprising switching means for switching two of the three terminals of the operational amplifier to be connectable to an external circuit of the integrated circuit.

The photodetector circuit according to claim 7, wherein the operational amplifier is configured as a constant voltage source or a comparator by the switching unit.

7. The light detection circuit according to claim 6, wherein the light receiving means detects a signal related to distance measurement or a signal related to photometry by the detection circuit.