JP2609333B2

JP2609333B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP2609333B2
Application number: JP1274645A
Authority: JP
Inventors: 高秋小谷; 誠司高田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JPH03135713A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は被写体に測距光を投光し、被写体からの反射
光を受光して測距を行うアクティブタイプの測距装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

最近のコンパクトカメラにはアクティブタイプの測距
装置が利用されている。アクティブタイプの測距装置
は、被写体に向けて近赤外光を投光し、被写体からの反
射光を受光素子で受光する。受光素子上での前記反射光
の入射光位置は被写体距離に対応しているから、反射光
の入射位置を電気的に検出することによって、被写体距
離に対応した測距信号を得ることができる。

前記受光素子として、半導体位置検出器（PSD:Positi
on Sensitive Detector）が多く用いられてきている。P
SDは２つの出力端子を備え、光の入射位置に対応して各
々の端子からは異なる値をもった電流を出力するもの
で、この各々の電流値をもとにして光の入射位置を算出
することができる。

従来、このPSDを用いる場合には、PSDの各端子にプリ
アンプ，ゲインコントロールアンプ，対数アンプ，作動
アンプ等の各種のアンプを接続し、これらのアンプを経
た各出力信号の比をもとにして測距信号を得ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述した従来方式によると、PSDの両端子か
らの出力電流が、構成は同様ではあるが各々別のアンプ
系を介して電流−電圧変換，増幅等の処理が行われるた
め、各々のアンプ系について入−出力特性に差があった
場合には、測距信号に誤差を生じさせる原因になる。ま
た、測距精度を高めるために、各アンプ系でオフセット
調節やゲインコントロールを行う場合には、それぞれの
アンプ系について個別にこれらの調節が必要となり、回
路構成が複雑になるという欠点もある。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような従来技術の問題を解決するため
になされたもので、PSDを用いた測距装置のように、受
光素子からの２出力に基づいて測距信号を得るようにし
た測距装置について、測距誤差の発生を抑えるととも
に、回路構成の簡略化を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、受光素子からの
第１及び第２出力信号のいずれか一方を交互に複数回ず
つ選択するスイッチング手段と、これにより選択された
出力信号を逐次に同じゲインで増幅するとともに前記ゲ
インの値が可変のゲインコントロールアンプと、ゲイン
コントロールアンプから交互に出力されてくる第1,第２
出力信号を順次に第1,第２測距データにデジタル変換す
るA/Dコンバータと、第1,第２測距データをそれぞれ加
算し、これらの加算データに基づいて前記ゲインコント
ロールアンプのゲインを調節するとともに、このゲイン
調節後に再び前記スイッチング手段の作動によりA/Dコ
ンバータから交互に出力されてくる複数個ずつの第1,第
２測距データを各々加算し、これらの加算データに基づ
いて測距信号を算出する演算手段とから測距装置を構成
している。

〔作用〕

スイッチング手段の作動により第1,第２出力信号が交
互に得られ、これらは共通のゲインコントロールアンプ
で同じゲインで増幅された後、その都度A/Dコンバータ
によりそれぞれ第1,第２測距データにデジタル変換され
る。こうして得られた第1,第２測距データのレベルに基
づき、測距に適したレベルの第1,第２測距データが得ら
れるようにゲインコントロールアンプのゲイン調節が行
われる。測距演算は、A/Dコンバータから交互に複数個
ずつ得られる第1,第２測距データに基づいて行われる
が、これらの測距データは共通のゲインコントロールア
ンプによってそれぞれ同じゲインで適切なレベルに増幅
され、しかも共通のA/Dコンバータによってデジタル変
換されることになるから、チャンネルごとにバラツキが
なく、信頼性の高い測距演算を行うことが可能となる。

以下、図面にしたがって本発明の一実施例について説
明する。

〔実施例〕

本発明の測距装置の構成を概略的に示した第１図にお
いて、投光部２は光源部３と投光レンズ４とから構成さ
れ、投光レンズ４の光軸4aは撮影レンズ５の光軸5aとほ
ぼ平行となっている。光源部３は、それぞれ近赤外光を
発する３個のLED（発光ダイオード）3a,3b,3cからな
る。これらのLED3a,3b,3cは水平に配列されており、撮
影画面中の３個所に向けて各々測距光を順次に投光す
る。

受光部７は受光レンズ８とPSD9とから構成され、受光
レンズ８の光軸8aも撮影レンズ光軸5aとほぼ平行になっ
ている。PSD9は、受光レンズ８を通ってきた光の光量及
び入射位置に応じた信号を各々の出力端子9a,9bから出
力する。第１図から明らかなように、近距離被写体が近
いほど被写体からの反射光はPSD9の出力端子9b側に入射
することになるが、出力端子9a,9bからの各出力信号の
和と差との比をもとにして、入射光の光量に依存せず
に、その入射位置に対応した信号を得ることができる。

LED3a〜3cはオートフォーカスIC12からの信号によ
り、LEDドライバ11を介して発光制御される。オートフ
ォーカスIC12は、マイクロコンピュータ14からのコマン
ドにしたがって予め決められた測距シーケンスを実行
し、LEDドライバ11を作動させる他に、PSD9の出力端子9
a,9bからのそれぞれの信号を増幅してマイクロコンピュ
ータ14に出力する。マイクロコンピュータ14は、前述の
ようにして得られる２種の測距データをもとに演算を行
い、被写体距離と相関をもった測距信号を算出する。そ
して、マイクロコンピュータ14によって算出された測距
信号に対応して撮影レンズ５のセット位置が決定され
る。

マイクロコンピュータ14には汎用型のものが利用さ
れ、測光回路51で検出され、A/Dコンバータ52でデジタ
ル変換された測光データも入力される。マイクロコンピ
ュータ14は測光データに基づいて最適露光条件を算出
し、露出制御回路53を介してステッピングモータ54を駆
動し、プログラムシャッタ55を前記最適露光条件が満足
される絞り値，シャッタ速度でプログラムシャッタ55を
開閉させる。また、撮影後にはフイルム移送回路56によ
りフイルム給送モータ57を駆動してフイルム１コマ送り
を行わせる。なお、プログラムシャッタ55が開閉される
前には、レンズ移動回路58により前記測距信号に対応し
た回転角でステッピングモータ60が駆動され、撮影レン
ズ５は合焦位置に繰り出し制御される。

オートフォーカスIC12,マイクロコンピュータ14は概
略的に第２図に示したように構成されている。オートフ
ォーカスIC12は１チップのICからなり、ロジック回路1
5,ゲインコントローラ16の他、PSD9の出力端子9a,9bか
ら出力されてくる信号電流を電圧に変換するプリアンプ
17a,17b、アナログスイッチ18,ゲインコントロールアン
プ20,サンプルホールド回路21,バッファアンプ22等から
なっている。アナログスイッチ18は、ロジック回路15か
らの切替え信号によってスイッチング動作し、プリアン
プ17a,17bのいずれか一方の信号を選択してゲインコン
トロールアンプ20に供給する。

ゲインコントロールアンプ20は、被写体距離が遠距離
の場合、PSD9に入射してくる反射光の光量が低下して出
力端子9a,9bからの信号電流の絶対値が小さくなること
を考慮して設けられたもので、後述するゲインコントロ
ール処理によって適切な増幅率が与えられる。サンプル
ホールド回路21は、ロジック回路15からのサンプリング
パルスを受けてゲインコントロールアンプ20で増幅され
た信号をサンプルホールドし、これを測距データとして
バッファアンプ22を介してマイクロコンピュータ14に出
力する。なお、前記ロジック回路15は基本的にシリアル
イン−パラレルアウトのシフトレジスタからなり、ゲイ
ンコントローラ16はそのシフトレジスタの所定ビット位
置に設定されたゲインコントロールコマンドを読み出
し、これに基づいてゲインコントロールアンプ20のゲイ
ンを可変する。

マイクロコンピュータ14は、CPU24,シリアルポート2
5,A/Dコンバータ26の他、測距シーケンス実行用のプロ
グラムを格納したROM27及び測距シーケンス実行に際し
て得られるデータや各種フラグを一時的に格納するRAM2
8からなる。また、マイクロコンピュータ14はカメラ全
体のシーケンスを制御している。シリアルポート25は、
CPU24からのコマンドをシリアルデータパルス（AFSD）
に変換してロジック回路15に供給するとともに、このシ
リアルデータの転送パルス（AFSCK），シリアルデータ
のラッチやLED3a〜3cの発光タイミングを決定する制御
パルス（AFLCK）を出力する。また、A/Dコンバータ26
は、入力されたアナログ信号を７ビットのデジタル値
（十進数で０〜127を表す）に変換する。

第３図は、ロジック回路15に用いられている８ビット
のシリアルイン−パラレルアウトのシフトレジスタ30を
概念的に示している。D0〜D4の５ビットにはゲンインコ
ントロールデータ（GAIN）が、D5〜D6の２ビットにはLE
D発光データ（LED）が、またD7の１ビットにはLEDの発
光／リセットの切替えデータ（SET）が設定されてい
る。５ビットのゲインコントロールデータは、「０」レ
ベルから「31」レベルまでのゲインレベルを表すことが
できる。また、２ビットのLED発光データは「０」，
「１」，「２」，「３」の４状態を表すことができ、
「０」のときにはLED3a〜3cの全てをオフ、「１」のと
きにはLED3aのみ点灯、「２」，「３」のときにはそれ
ぞれLED3b,LED3cを点灯させる。

第４図は基本的は測距シーケンスの処理を示すフロー
チャートで、オートフォーカスIC12のアンプ系のオフセ
ット値を検出する処理、LED3a〜3cを順番に点灯させ、L
ED3a〜3cのそれぞれについて測距データを取り込む測距
処理、得られた複数の測距データから最終的な測距信号
を算出する処理が行われる。なお、測距処理が行われる
前には、ゲインコントロールアンプ20のゲインを最適値
に設定するゲイン設定処理が行われる。

以下、上記構成による作用について説明する。

測距シーケンスが開始されると、まず第５図に示した
オフセット値の検出処理が実行される。オフセット値検
出処理が行われるときには、シフトレジスタ30の「D0〜
D7」の各ビット位置に「01000000」（２進数）が転送さ
れる。これにより、「GAIN＝８」，「LED＝０」，「SET
＝０」の各データが設定される。同時に、CPU24内の所
定レジスタには「COUNT＝８」が設定される。

シフトレジスタ30にセットされたデータの内、「GAIN
＝８」のデータはゲインコントローラ16を介してゲイン
コントロールアンプ20に供給され、ゲインコントロール
アンプ20のゲインは「８」に設定される。なお、「GAIN
＝31」が最大ゲイン、「GAIN＝０」が最小ゲインに対応
している。

このシリアルデータの転送後、ロジック回路15はシリ
アルデータパルス（AFSD），転送パルス（AFSCK），制
御パルス（AFLCK）に基づいてサンプルホールド回路21
にサンプルホールド回路21にサンプリングパルスを出力
し、その時点でゲインコントロールアンプ20から出力さ
れている出力信号をホールドする。なお、通常の測距時
にはサンプリングパルスが出力される直前にLED点灯用
の発光パルスが出力されるが、「LED＝０」となってい
るため発光パルスの発生は禁止されており、LED3a〜3c
は発光することはない。また、初期状態ではアナログス
イッチ18は第２図に示した実線位置にある。したがっ
て、LED3a〜3cが消灯した状態で、まずPSD9の出力端子9
a側からの信号がゲインコントロールアンプ20で増幅さ
れた後、サンプルホールドされる。こうしてサンプルホ
ールドされた信号は、バッファアンプ22を介してマイク
ロコンピュータ14のA/Dコンバータ26でデジタル変換さ
れ、第１チャンネルの測距データAFD1としてRAM28に格
納される。

続いてロジック回路15からアナログスイッチ18に切替
え信号が出力される。これにより、アナログスイッチ18
は破線側、すなわちPSD9の出力端子9b側の信号をゲイン
コントロールアンプ20に入力するように切り替わる。そ
の後、ロジック回路15からサンプルホールド回路21には
２個目のサンプリングパルスが出力され、出力端子9b側
から得られた信号がサンプルホールドされ、A/Dコンバ
ータ26でのデジタル変換の後、第２チャンネルの測距デ
ータAFD2としてRAM28に格納される。

こうして「COUNT＝０」になるまで、第１及び第２チ
ャンネルの測距データAFD1,AFD2は各々８個ずつサンプ
リングされる。しかし、これらの測距データはLED3a〜3
cを消灯したままのデータであるから、主としてそのと
きの周囲光による信号成分及び回路系の特性に依存した
ものとなる。マイクロコンピュータ14は、各チャンネル
の８個の測距データAFD1,AFD2をもとに、各々チャンネ
ルごとにその平均値を算出し、これをオフセット値OF1,
OF2として所定のレジスタに格納する。

上述したオフセット値検出処理の後には、ゲイン決定
処理と測距処理とが引続き実行される。ゲイン決定処理
が開始されるときには、シリアルポート25からロジック
回路15に新たなコマンドを表すシリアルデータが転送さ
れ、シフトレジスタ30の各ビット位置には「01000011」
の２進データがセットされる。これにより、「GAIN＝
８」，「LED＝１」，「SET＝１」となり、ロジック回路
15からサンプリングパルスが出力される直前にはLED3a
にのみ発光パルスが供給される。

第６図のフローチャートに示したように、ゲイン決定
処理はまずLED3aを繰り返し発光させながら、そのとき
に得られる測距データAFD1,AFD2の値を監視しながら行
われる。もちろん、測距データAFD1,AFD2を取り込むと
きにはアナログスイッチ18の切替えが行われ、LED3aが
２回発光して一対の測距データAFD1,AFD2が得られる。
そして、これらの測距データAFD1,AFD2は、それぞれゲ
インコントロールアンプ20,サンプルホールド回路21,バ
ッファアンプ22からなる一系統の信号処理系を通って出
力される。

一対の測距データAFD1,AFD2が得られると、そのいず
れかが十進数で「127」に達しているか否かが判定され
る。AFD1,AFD2の値が「127」に達しているとは、そのい
ずれかがオーバーフローしていることを意味しており、
PSD9に入射した反射光の光量がかなり大きく、測距デー
タとしては極めて信頼性が薄いものと判断される。した
がって、この場合には「GAIN＝８」であることを確認し
た上で、被写体がかなり接近しているものとして至近処
理を行う。この至近処理によって、LED3a点灯時の測距
データAFD1,AFD2が無効化され、撮影画面の中央に位置
する被写体までの距離が至近撮影距離よりもさらに近距
離であることを表すフラグがRAM28の所定アドレス位置
にセットされる。なお、「GAIN」の値を「８」以下に設
定し直すことも可能であるが、増幅特性が非線型になる
等の不都合が生じやすく、これは避けるのが望ましい。

測距データAFD1,AFD2にオーバーフローが認められな
い場合には、各々の測距データの値から前述のオフセッ
ト処理で得られたオフセット値OF1,OF2を測距データAFD
1,AFD2の値から減算する。これにより、周囲光や信号処
理系中で生じる直流ノイズ成分を除去することができ
る。そして、補正後の測距データAFD1,AFD2は加算によ
り加算データAFADDとされ、その値が「136」以上である
か否かが判断される。この値が「136」以上であるとき
には、測距データAFD1,AFD2の各々の絶対値が以後の測
距演算に適切な範囲にあると判定され、ゲインコントロ
ールアンプ20のゲインはそのときの「GAIN」の値として
決定されることになる。

一方、加算データAFADDの値が「136」未満であるとき
は、測距データAFD1,AFD2の絶対値を大きくすべく、そ
のときの「GAIN」の値に「Ｎ」の値は、加算データAFAD
Dの大きさに大じて次の表のように設定されている。

「GAIN」の値を変更する過程ではコマンドが設定し直
されるが、シフトレジスタ30の「D0」〜「D4」のビット
位置のデータだけが変化し、他のビット位置のデータは
そのままとなっている。そして、ゲインコントローラ16
は新たな「GAIN」の値にしたがってゲインコントロール
アンプ20のゲインを調節する。

なお、「GAIN」の値が「31」に達しても適切な絶対値
をもった加算データAFADDが得られないときには、被写
体からの反射光が極めて微弱、あるいはPSD9に戻ってき
ていない状態であり、この場合には被写体距離が極めて
遠距離であることに対応する。したがって、このような
場合には無限遠処理が行われる。この無限遠処理によ
り、LED3aによる測距結果が無限遠であることを表すフ
ラグがRAM28の所定アドレス位置にセットされる。

上述の処理によって「GAIN」の値が決定されると、ゲ
インコントロールアンプ20のゲインがその値に設定され
た状態で引続きLED3aによる測距処理が実行される。測
距処理は、第７図のフローチャートに示したように、ア
ナログスイッチ18を交互に切替えながら、第1,第２チャ
ンネルの測距データAFD1,AFD2を18個ずつ取り込む。こ
の際、LED3aは各チャンネルごとに18回ずつ、都合36回
のパルス発光を行う。なお、サンプリングされた測距デ
ータAFD1,AFD2の個々に対しては、前述したオフセット
値検出処理によって決められたオフセット値OF1,OF2に
よる補正が行われる。

こうして18個ずつ取り込まれた測距データAFD1,AFD2
は、マイクロコンピュータ14で加算平均され、その平均
値が平均測距データAFAV1,AFAV2として算出される。さ
らにこの平均測距データAFAV1,AFAV2は相互に加算及び
減算され、測距和データAFADD,測距差データAFDIFとし
て算出される。そして、測距差データAFDIFと測距和デ
ータAFADDの比の値「AFDIF/AFADD」に「128」を乗じた
値が「AFRESULTa」として求められ、これがLED3aによる
最終的な測距結果としてRAM28に保存される。

以上によりLED3aによる測距が完了すると、次にLED3b
によるゲイン決定処理，測距処理が実行される。これら
の処理は、LED3aの代わりにLED3bをパルス発光させる他
は同様の処理がなされ、最終的には「AFRESULTb」が得
られる。さらに続けてLED3cをパルス発光させながら同
様の処理が行われ、「AFRESULTc」が算出される。

第１図に示したように、LED3aによる測距は主要被写
体S1に対して行われ、「AFRESULTa」の値は主要被写体S
1までの距離に対応した値を示している。また、LED3bに
よる測距は背景被写体S2に対して行われ、「AFRESULT
b」の値は背景被写体S2までの距離に対応した値を示し
ている。さらに、LED3cによる測距では、その光路内に
被写体が存在していないことから、その反射光はPSD9に
入射しない。したがってRAM28には、LED3cによる測距結
果が無限遠であることを表すフラグがセットされてお
り、この場合には「AFRESULTc」の値は「０」にされ
る。

こうしてLED3a,3b,3cを順次にパルス発光させて３個
のデータ「AFRESULTa」，「AFRESULTb」，「AFRESULT
c」が得られると、マイクロコンピュータ14は、これら
の中で最も近距離に対応しているデータを最終測距デー
タとして決定する。こうして最終測距データが決定され
た後は、レンズ移動回路58を介してステッピングモータ
60が駆動され、撮影レンズ５は最終測距データに対応し
た合焦位置に移動される。ただし、最終測距データの決
定時にはRAM28の所定アドレス位置のフラグデータが参
照され、そのときの最も近距離に対応するデータが至近
撮影距離よりもさらに近距離であるときには、そのデー
タは無効となる。なお、この場合にはファインダー等に
近距離警告を行うようにしてもよい。

以上、複数のLED3a,3b,3cを用い、複数個所を測距す
る実施例について説明してきたが、本発明は１個のLED
により被写体に測距光を投光するものについても同様に
適用することができる。また、オフセット値検出処理や
ゲイン決定処理についてもこれらを省略し、単にPSD9等
の受光素子から出力されてくる２つの信号出力に基づい
て、一対の測距データを得るようにしたもの、あるいは
一対の測距データを得るためにLEDを１回ずつパルス発
光させるようにしたものについても本発明を用いること
ができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明の測距装置によれば、受光素
子から一対の出力信号を取り出し、これらの出力信号を
それぞれ信号処理手段に入力して増幅，信号処理するよ
うにした測距装置について、前記信号処理手段をゲイン
コントロールアンプとA/Dコンバータとから構成すると
ともにこれらを一系統にし、スイッチング手段の切替え
により前記出力信号を交互に択一して共通のゲインコン
トロールアンプ,A/Dコンバータにより増幅，デジタル変
換するようにしたから、受光素子からの一対の出力信号
を個別に増幅あるいはデジタル変換するものと比較して
回路構成が簡単になるだけでなく、ゲインコントロール
アンプやA/Dコンバータが固有の入−出力特性をもって
いたとしても、各出力信号に対する影響が相互間で異な
ることがない。また、ゲインコントロールアンプは各出
力信号を同じゲインで増幅し、A/Dコンバータデジタル
変換される第1,第２測距データのレベルを測距演算に適
した適切な値に調節するため、これらの出力信号をもと
にした測距演算によりほとんど誤差のない測距信号を算
出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測距装置の構成を示す概略図である。第２図はオートフォーカスICの構成を示すブロック図で
ある。第３図はロジック回路に用いられているシフトレジスタ
の概念図である。第４図は全体的な測距シーケンスを表すフローチャート
である。第５図はオフセット値検出処理を示すフローチャートで
ある。第６図はゲイン決定処理を示すフローチャートである。第７図は測距処理を示すフローチャートである。２……投光部３……受光部９……PSD 12……オートフォーカスIC 14……マイクロコンピュータ 15……ロジック回路 16……ゲインコントローラ 18……アナログスイッチ 20……ゲインコントロールアンプ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体から反射されてきた測距光を受光素
子で受け、受光素子から出力される第１出力信号及び第
２出力信号に基づいて演算を行って受光素子に対する測
距光の入射位置を検出する測距装置において、前記第１及び第２出力信号のいずれか一方を交互に複数
回ずつ選択するスイッチング手段と、このスイッチング
手段で選択された出力信号を逐次に同じゲインで増幅す
るとともに前記ゲインの値が変更可能なゲインコントロ
ールアンプと、このゲインコントロールアンプから交互
に出力されてくる第1,第２出力信号をそれぞれ第1,第２
測距データにデジタル変換するA/Dコンバータと、このA
/Dコンバータから出力される第1,第２測距データのレベ
ルに基づいて前記ゲインコントロールアンプのゲインを
調節するとともに、このゲイン調節後に再び前記スイッ
チング手段を作動させて前記A/Dコンバータから出力さ
れる複数個ずつの第1,第２測距データを各々加算し、こ
れらの加算データに基づいて前記受光素子に対する測距
光の入射位置を算出して被写体までの距離に対応した測
距信号を算出する演算手段とからなることを特徴とする
測距装置。