JP2647724B2

JP2647724B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP2647724B2
Application number: JP2012312A
Authority: JP
Inventors: 誠司高田; 高秋小谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH03216611A

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、発光素子から放射された光を被写体に向けて投光
し、被写体からの反射光を受光素子で受光する。受光素
子面上での前記反射光の入射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、撮影レンズをピント合わせするための測距信
号を得ることができる。

前記投光素子としては、駆動電流の供給によりPN接合
面から近赤外光を放射する発光ダイオード（LED）が一
般に用いられ、また受光素子としては半導体位置検出器
（PSD:Position Sensitive Detector）が多く用いられ
ている。PSDは２つの出力端子を備え、光の入射光強度
及び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、この各々の電流値あるいは
これらに対応した電圧値の比をとることによって、入射
光強度に依存せずに、被写体距離と相関をもつ入射光の
位置情報を得ることができる。

このような方式の測距装置において、被写体に向けて
測距光を複数回投光し、その都度受光素子から得られる
複数の出力信号を評価して測距信号を求める方式が検討
されている。これによれば、例えば複数の出力信号の平
均値をもとにして測距演算を実行させる等して、距離の
信頼性を大きく向上させることができる。

ところで、前記受光素子への入射光は被写体距離が遠
くなると弱くなるため、受光素子から得られる出力信号
のレベルが低下し、十分な精度で以降の回路処理を行う
のが難しくなる。このため、オートゲインコントロール
アンプ等を利用して、受光素子からの出力信号を一定レ
ベル以上に維持させるような工夫が一般に施されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようにオートゲインコントロールアンプを利用
することによって受光素子からの出力信号を一定レベル
に維持することができるが、受光素子への入射光の強度
はそのほかに投光素子の起動特性によっても変化する。
特に、近赤外光のように波長の長い光を放射するLEDで
は、温度−光出力特性が負になっているため、起動直後
の発光量は定常発光時よりも小さい。したがって、投光
素子の動作が不安定な状態のときに前述したオートゲイ
ンコントロールのゲインを決めてしまうと、実際の測距
を開始したときに受光素子からの出力信号が、予定した
レベルにならないという不都合が生じる。

また、受光素子からの出力信号が零、あるいは極めて
微弱であることをもって被写体距離を無限遠と判定する
ことも可能であるが、この判定が発光素子の発光量が小
さい状態のときに行われると、実際には測距可能であっ
ても無限遠と判定されてしまい、誤測距を生じさせる一
因となる。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題点を解消するためになされたも
ので、発光素子の起動特性に起因する誤測距を防止した
アクティブタイプの測距装置を提供することを目的とす
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、被写体に向けて
パルス状の測距光を複数回投光する発光素子と、被写体
から反射されてきた測距光を受光してこれを光電変換
し、測距光の強度及び入射位置に対応した信号を出力す
る受光素子と、この受光素子からの出力信号を受け、そ
の信号強度が所定の範囲内に収まるようにゲイン調節を
行ってから出力するゲインコントロールアンプを設け、
このゲイン調節後にゲインコントロールアンプから得ら
れる信号を演算手段に入力して測距信号の算出を行う構
成とする。そして、発光素子が起動された後、その投光
回数が一定回数に達するまでの間はゲインコントロール
アンプのゲイン調節を禁止し、発光素子の投光動作が安
定してからゲインの調節処理が行われるようにしてあ
る。

〔作用〕

発光素子の起動後、パルス状の発光回数が一定回数未
満のときに受光素子から得られた出力信号はゲイン調節
のための信号として用いられない。そして、発光素子の
動作が安定化して光量変動がない状態になってからゲイ
ンコントロールアンプのゲイン調節が行われ、以後はゲ
インコントロールアンプから安定に出力されてくる信号
のもとで信頼性の高い測距が実行されるようになる。

以下、図示した実施例をもとにして本発明について説
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、中央のLED3aは光
軸4a上に、またLED3b,3cはその左右にそれぞれ位置して
おり、撮影画面内の３個所に向けて各々ビーム状の測距
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と平行になってい
る。PSD9は、入射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の下側に入射することになるが、出力端子9a,9b
からの出力信号の比をもとにすることによって、入射光
の光量に依存することなく、入射位置に対応した信号を
得ることができる。なお、PSD9は水平方向に関しては識
別作用をもっておらず、垂直方向での入射高さが同じで
あれば、水平方向での入射位置が異なっても出力端子9
a,9bからの出力信号の比は等価なものとなる。

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やサンプルホールド処
理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第1,第２チ
ャンネルの出力信号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、露光制御回路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
ら出力されてくる第1,第２チャンネルの信号電流を電圧
に変換するプリアンプ17a,17b、ゲインコントロールア
ンプ18a,18b、サンプルホールド回路20a,20b、バッファ
アンプ21a,21b等からなっている。

ゲインコントロールアンプ18a,18b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20a,20b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
18a,18bで増幅された信号をサンプルホールドし、これ
らの信号をバッファアンプ21a,21b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デ
ータ「GAIN」を読み出し、これに基づいてゲインコント
ロールアンプ18a,18bのゲインを可変する。なお、「GAI
N」の値は十進数で「０」〜「31」の値をとり得る。

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プラグを一時的に格納するRAM2
8からなる。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。

このシリアルデータ中には、前述したゲインコントロ
ールデータ「GAIN」の他に、LED3a〜3cのうちのいずれ
の一個を点灯動作させるかを決めるLED選択発光データ
「LED」が含まれており、「LED＝１」でLED3aが発光
し、「LED＝２」，「LED＝３」でそれぞれLED3b,3cが点
灯動作される。なお、LED3a〜3cの点灯時間は100μsec
程度で、発光周期としては1msec程度となっている。ま
た、A/Dコンバータ26は、オートフォーカスIC12から供
給されてくるアナログ信号を、その信号電圧レベルに対
応して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図は基本的な撮影シーケンスの手順を示すフロー
チャートで、シャッタボタンの半押し操作によって測距
が開始される。この測距処理にあたっては、LED3a,LED3
b,LED3cが順次に点灯され、LEDごとにゲインコントロー
ル処理，測距データAFD1,AFD2のサンプリングが行われ
る。そして、LEDごとに得られたデータから最適のもの
が選択され、これが最終的な測距信号として利用され
る。

以下、上記構成による作用について説明する。

シャッタボタンが半押し操作されると、第４図のフロ
ーチャートに示したように、ロジック回路15内のシフト
レジスタには「GAIN＝８」，「LED＝１」の初期コマン
ドが設定される。「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18a,18bに
供給され、ゲインコントロールアンプ18a,18bのゲイン
は各々「８」に設定される。なお、「GAIN＝31」が最大
増幅率、「GAIN＝０」が最小増幅率に対応している。ま
た、CPU24の所定レジスタには「COUNT＝１」が初期設定
される。

初期コマンドの設定完了後、LED3aはLEDドライバ11を
介してパルス発光する。このパルス発光に同期してロジ
ック回路15からサンプルホールド回路20a,20bにサンプ
リングパルスが出力され、PSD9の各出力端子9a,9bから
の光電信号は、「GAIN＝８」のゲインコントロールアン
プ18a,18bで増幅され、サンプルホールド回路20a,20bに
ホールドされる。この光電信号は、A/Dコンバータ26に
よって直ちにデジタル変換され、測距データAFD1,AFD2
としてマイクロコンピュータ14に取り込まれる。

こうして取り込まれた測距データAFD1,AFD2は、本
来、ゲイン決定用のデータとして利用されるが、その処
理はLED3aのパルス発光の回数が３回目以降になって行
われる。したがって、LED3aの１回目及び２回目のパル
ス発光で得られた測距データAFD1,AFD2は無効データと
して処理され、何等利用されることがない。この処理
は、LED3a〜3cの起動時には発光出力が定常発光状態と
比較して小さいことを考慮し、引き続き実行される測距
処理時のLED3a〜3cの発光出力とほぼ同じ発光出力の状
態でゲイン決定を行うためのものである。

LED3aの３回目以降のパルス発光により得られた測距
データAFD1,AFD2がゲイン決定に利用される。測距デー
タAFD1,AFD2が取り込まれると、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。７ビット
の測距データAFD1,AFD2の値が「127」に達していること
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への入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。
この状態は、「GAIN＝８」のかなり低めのゲインでも反
射光が強過ぎるような位置に被写体が存在していること
に対応しているから、この場合には至近処理が行われ
る。この至近処理が行われると、通常では引続き実行さ
れる測距処理が省略され、測距結果を表す測距信号「AF
RESULT」が「127」となる。なお、「GAIN」の値を
「８」以下に設定し直すことも可能であるが、「７」以
下のゲインでは、ゲインコントロールアンプ18a,18bの
増幅特性が非線型になる等の不都合が生じやすいため、
本実施例ではこのようなゲイン設定は避けるようにして
いる。

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AFD1,AFD2から、加算測
距データAFADDが求められ、この加算測距データAFADDに
ついて、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A
FD1,AFD2の各々の絶対値が以後の測距演算を実行するの
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18a,18bのゲインはそのときの「GAIN」の値として
決定され、引続きLED3aによる測距処理が実行されるこ
とになる。

一方、加算測距データAFADDの値が「136」未満である
ときには、「GAIN≦31」の範囲内でそのときの「GAIN」
の値に「Ｎ」を加算する。この「Ｎ」の値は、加算測距
データAFADDの大きさに応じて次の表のように設定され
ている。

「GAIN」の値が最大ゲインである「31」に達しても適
切な絶対値をもった加算測距データ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している。この
場合には「AFRESULT←０」の処理が行われる。

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18a,18bのゲインがその値に決
定された状態で引続きLED3aによる測距処理が実行され
る。第５図はこの測距処理手順を表すものである。この
測距処理は、LED3aを18回点灯させ、その都度、AFD1,AF
D2を読み込む。18回の測距データAFD1,AFD2が読み込ま
れると、これらの総和を「18」で除算して平均測距デー
タAFAV1,AFAV2が算出される。

こうしてチャンネルごとに得られた平均測距データAF
AV1,AFAV2は、相互に加算，減算され、加算測距データA
DADD,減算測距データAFDIFに変換される。そして、これ
らの比の値に「128」を乗じて「AFRESULT」を算出し、L
ED3aを用いた測距処理が終了する。もちろん、ゲイン決
定処理において至近処理あるいは無限遠処理が行われて
いるときには、LED3aを18回パルス発光させることな
く、「AFRESULT」の値が「127」あるいは「０」として
決定されている。

引続き、LED3bを点灯させながらのゲイン決定処理−
測距処理、LED3cを点灯させながらのゲイン決定処理−
測距処理が全く同様に繰り返される。そして、各々「AF
RESULT」，「AFRESULT」の値が求められる。

これらの「AFRESULT」の値は、LED3a〜3cでの測距ご
とに得られた被写体距離に対応した値となっている。第
１図に示した被写体配置では、LED3a,3bによる測距信号
「AFRESULT」が、それぞれ主要被写体S1までの距離、背
景被写体S2までの距離に対応した値を示し、さらにLED3
cによる測距信号「AFRESULT」は測距光が反射されてき
ていないことから「０」となっている。このような場合
マイクロコンピュータ14は、ROM27に格納してあるプロ
グラムに従い、これらの測距信号「AFRESULT」の中で最
も近い被写体距離に対応した値を最終的な測距信号とし
て決定し、測距シーケンスが完了する。なお、測距デー
タAFD1,AFD2がオーバーフローした状態では「AFRESUL
T」の値が「127」となり、これが最も近い被写体距離に
対応することになるが、この特異値は最終的な測距信号
を決定するときには無視される。こうして測距信号が決
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を駆動し、撮影レンズ５を測距信号に対応した
位置まで移動させればよい。

以上、測距開始に先立って行われるゲイン決定処理に
際し、LEDのパルス発生回路が３回未満であるときにPSD
9からの出力信号を無効化する例について説明してきた
が、ゲインコントロールを行わずに受光素子出力を一定
のゲインで増幅するものでは、測距開始後の最初の何個
かのパルス発光で得られた測距データを無効化させれば
よい。また、本発明はLEDの個数にかかわらず適用する
ことができる。もちろん、パルス発光の何個目までを無
効化するかは、発光素子の起動特性に応じて適宜設定す
ればよい。

〔発明の効果〕上述したように、本発明の測距装置によれば、投光素
子のパルス発光回数が一定回数未満のときには受光素子
から得られる出力信号を無視し、これによりゲインコン
トロールアンプのゲイン調節が行われることを禁止して
いる。したがって、投光素子の起動時の発光特性に起因
する光量変動の影響を受けることなくゲイン調節が行わ
れ、引き続き受光素子から得られる出力信号の強度は適
切な範囲内に収められるようになるから、これに基づい
て正確な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図は撮影シーケンスの実行手順を表すフローチャー
トである。第４図はゲイン決定の処理手順を示すフローチャートで
ある。第５図は測距処理手順を示すフローチャートである。２……投光部７……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 18,18b……ゲインコントロールアンプ 26……A/Dコンバータ。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−162910（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−48717（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−64324（ＪＰ，Ａ) 特開平３−135714（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−35517（ＪＰ，Ａ) 特開平２−12215（ＪＰ，Ａ) 特開平３−102210（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス状の測距光を被写体に向けて複数回
投光する発光素子と、被写体で反射されてきた測距光を
受け、測距光の強度及び入射位置に対応する信号を出力
する受光素子と、発光素子の複数回の投光に応じて受光
素子から出力される複数個の出力信号に基づいてピント
合わせ用の測距信号を算出する演算手段とを備えた測距
装置において、前記受光素子と演算手段との間に、受光素子からの出力
信号を受け、その信号強度が所定の範囲内に収まるよう
にゲイン調節を行って出力するゲインコントロールアン
プを設け、このゲイン調節後にゲインコントロールアン
プから出力される信号を前記演算手段に入力して測距信
号の算出を行うように構成するとともに、前記測距光の
投光回数が一定回数に達するまでの間は、前記ゲインコ
ントロールアンプのゲイン調節を禁止するようにしたこ
とを特徴とする測距装置。