JP2763800B2

JP2763800B2 - 測距装置

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Publication number: JP2763800B2
Application number: JP21807889A
Authority: JP
Inventors: 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH0381610A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、測距装置、更に詳しくは、半導体位置検出
素子（以下、PSDという）を用いた光投射型の三角測距
方式の測距装置に関する。

［従来の技術］周知のように、スチルカメラやビデオカメラに適用さ
れるオートフォーカス（以下、AFと略記する）装置は、
大きく分けて以下のような２つに分類される。その１つ
は、被写体の輝度分布情報を利用するパッシブ方式であ
り、他は投光手段を有し、この投光手段から被写体に向
けて照射された投光信号の被写体からの反射光に基づい
て被写体距離を測距するアクティブ方式である。本発明
は、このうち、後者のアクティブ式AF装置に関するもの
である。

一般に、アクティブ方式のAF装置は、投光手段から投
光された光の被写体からの反射光（以下、測距用光と略
記する）を受光する受光手段を有するが、この受光手段
には、この測距用光の他にも、定常光と呼称される太陽
や電灯等からの光も入射してしまう。そこで、このよう
な受光手段から出力される光電流中から定常光成分の光
電流を除去して測距用光成分の光電流のみを抽出するよ
うにした測距装置が、例えば特開昭58−95210号や特開
昭62−32314号に開示されている。

この場合、この定常光成分があまりに強すぎると、受
光手段から出力される電気信号が増大し、これによって
回路が飽和してしまって誤測距する可能性が高くなって
しまう。そこで、この問題を解決する手段として特公昭
63−60884号では、AF出力の乱調を防止するために、高
輝度下でのAF動作を禁止し、一定のAF出力が出力される
ようにした回路が提供されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、近年、カメラの機能アップの一環とし
て、より大きな焦点距離でより至近の被写体を撮影する
機能、つまりマクロ撮影機能を有するカメラが製品化さ
れている。このようなカメラを用いて被写界深度の小さ
い長焦点のレンズで花などに近づいて大きく撮影したい
場合等に高輝度下でのAF動作を禁止し、一定のAF出力が
出力されるようにした上記特公昭63−60884号記載の高
輝度対策では不十分な撮影シーンが増大することになっ
てしまう。

そこで、本発明の目的は、このような不具合を解消
し、高輝度下でも、良好な測距精度を得ることができる
カメラの測距装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の測距装置は、その概念を示す第１図におい
て、被写体に向けて測距用光の投光を行う投光手段23
と、上記被写体からの反射光を受光し、光電流を出力す
る受光手段24と、この受光手段24からの光電流を、定常
光成分の電流と測距用光成分の電流とに分離するため
に、定常光成分の電流値に対応する電圧によって定常光
成分の電流のみを接地側に流す光電流分離手段25と、上
記測距用光成分の電流の値に基づいて被写体距離を演算
する演算手段26と、上記定常光成分の電流値に対応する
電圧が所定値以上である場合に、上記定常光成分の電流
の一部または全部を接地側に流すことによって上記定常
光成分の電流値に対応する電圧を上記所定値以下にする
バイパス手段28とを具備することを特徴とするものであ
る。

［実施例］以下、図示の実施例により本発明を説明する。先ず、
本発明の実施例を説明するのに先立って、第２図と第３
図によりアクティブ式AFの基本的な構成の１つである赤
外投光式三角測距装置を搭載したカメラの概要を説明す
る。

第２図は、赤外投光式三角測距装置を搭載したカメラ
のブロック系統図である。図において、投光手段である
赤外発光ダイオード（以下、IREDと略記する）１から投
光された測距用光は投光用レンズ２によって集光され、
被写体３にパルス光を投射する。被写体３で反射した測
距用光は、受光レンズ４で受光され、入射光の位置を検
出することができる半導体位置検出器（以下、PSDと略
記する）５に導かれる。

このとき、PSD5より出力される光電流I₁，I₂は、無限
遠被写体からの反射光に対応する位置、つまりPSD5の中
心からの信号光入射位置ｘに対応している。そこで、被
写体距離ｌは、両レンズ2,4の主点間距離をs,受光レン
ズ４の焦点距離をｆとすれば、として求められるので、光電流I₁，I₂によって被写体距
離ｌを求めることができる。光電流I₁，I₂より被写体距
離ｌを求める回路がAFIC6で、このAFIC6の出力によりド
ライバ用のトランジスタ1Aを介してIRED1の発光を制御
するようになっている。

CPU7は、カメラ全体の動作を制御するワンチップマイ
コンで、上記AFIC6に対し、測距命令“AFIC ON"を発す
ると測距動作が行われる。この結果として得られた測距
データに基づいて、ドライバ10を介して合焦レンズ用の
アクチュエータ11を駆動する。また、EEIC9は受光素子
８で得られた被写体の明るさに関する情報に基づいてカ
メラの露出を制御する回路である。

ところで、PSD5より出力される信号は、上述のよう
に、測距用光成分の光電流I₁，I₂の他に、照明光や太陽
光等によって定常的に出力される光電流も重畳して流れ
ている。この定常光成分の光電流をI_Tとすると、定常的
に存在する定常光成分の光電流I_Tに対し、測距用光成分
の光電流I₁，I₂はパルス的に出力されるので、IRED1の
発光前に定常光成分の光電流I_Tを記憶しておき、IRED1
の発光と同時に出力される測距用光成分の光電流I₁，I₂
を上記定常光成分の光電流I_Tから分離すればよいことに
なる。この分離する手段の一例を次に述べる第３図を用
いて説明する。

第３図は、上記第２図におけるAFIC6の要部を示す回
路図である。図において、プリアンプ16は測距用光成分
の光電流I₁を低入力インピーダンスで吸い込み増幅する
プリアンプで、トランジスタ15は抵抗19を介して定常光
成分の光電流I_Tを接地側に排出するためのトランジスタ
である。つまり、点P₁において、PSD5の光電流出力I_T＋
I₁は、定常光成分の光電流I_Tと測距用光成分の光電流I₁
とに分離される。符号13は、定常光記憶用アンプで、そ
の反転入力端が基準電圧Vrefに固定されており、上記プ
リアンプ16の出力が、帰還電圧発生回路17を介してその
非反転入力端に入力されるようになっている。つまり、
IRED1の発光前は、プリアンプ16には測距用信号I₁が入
力されていないので、帰還電圧発生回路17の出力は、定
常光記憶用アンプ13のイマジナリショートの働きにより
基準電圧Vrefに固定されている。具体的には、PSD5に定
常的に入射する光電流の大きさに合わせてトランジスタ
15のベース電位を変動させ、これによって定常光成分の
光電流I_Tを制御している。

IRED1の発光と同時に、シーケンスコントローラ12
は、定常光記憶用アンプ13をオフするが、ホールド用コ
ンデンサ14によって定常光成分の光電流I_Tを制御してい
る。トランジスタ15のベース電位は固定されているの
で、定常光成分はIRED発光前に引き続き接地側に排出さ
れる。IRED1の発光に基づく測距用光成分がプリアンプ1
6に入力されるので、帰還電圧発生回路17の出力は、基
準電圧Vrefを基準に測距用光成分の光電流信号I₁分だけ
増加する。この増加分を、演算手段26で図示しないもう
一方のPSD出力I₂に基づく測距用信号と共に演算して被
写体距離を算出する。

ところで、被写体の輝度が大きくなると、抵抗19の電
圧降下が増大するが、回路の電源電圧等の制限から、上
述のAF演算ができなくなる。そこで、抵抗19を小さくす
れば良いが、そうすると、トランジスタ15のベース・エ
ミッタ間にのる雑音電圧が大きな電流ノイズとなってプ
リアンプ16の入力に影響するため、測距精度を劣化する
原因となってしまう。このように、IRED1の出力に比
し、圧倒的に大きな光強度を有する太陽光や強い照明光
源による光電流は、アクティブ式オートフォーカス技術
の弱点の１つであった。

第４図は、本発明の第１実施例を示す測距装置の要部
を示す回路図で、この第４図中の各部の動作を示すタイ
ミングチャートを第５図に示す。この第１実施例の回路
が上記第３図に示すAFIC回路と大きく異なる点は、PSD5
からの光電流中から定常光成分の光電流を制御手段27と
バイパス手段28により段階的に接地側にバイパスするよ
うにし、これによって被写体が高輝度であっても測距精
度を劣化させないようにしたことである。

第４図において、この第１実施例に係る測距装置は、
定常光成分の電流値に対応する電圧V₁が所定値以上のと
きにバイパス手段に制御信号を出力する制御手段27と、
この制御手段27から出力される制御信号に応じ、定常光
成分の光電流の一部または全部を接地側に排出するバイ
パス手段28と、PSD5からの光電流を、定常光成分の光電
流と測距用光成分の光電流とに分割する光電流分離手段
25と、上記測距用光成分の光電流値に基づいて被写体距
離を演算する演算手段26と、CPU7（第２図参照）から出
力される測距命令“AFIC ON"によってスタートし上記各
手段をシーケンス制御するシーケンスコントローラ12と
で構成されている。制御手段27は、定常光成分の電流値
に対応する電圧V₁が第２の基準電位Vref2を上回ったと
き比較出力“COMP"をアクティブ“H"にするコンパレー
タ30と、このコンパレータ30の比較出力“COMP"のチャ
ッタリングを防止するＤ型フリップフロップ回路（以
下、F/Fと略記する）31と、このF/F31の出力“COMP2"と
クロックパルスCKをインバータ32で反転した信号とのア
ンドをとる２入力アンドゲート33と、このアンドゲート
33の出力“CK2"を受けてバイパス手段28を制御する信号
“FF1",“FF2"を出力するF/F34,35からなるカウンタ回
路とで構成されている。また、バイパス手段28は、PSD5
（図示せず）からの光電流を、例えば10μＡだけ接地側
に排出する定電流回路36と、例えば20μＡだけ排出する
定電流回路37とで構成されている。更にまた、光電流分
離手段25,演算手段26,シーケンスコントローラ12につい
ては、上記第３図と同じなので同じ符号を付してその説
明を省略する。

このように構成されたこの第１実施例においては、被
写体の輝度が大きくなりすぎて、定常光成分の電流値に
対応する電圧V₁が大きくなると、コンパレータ30がそれ
を判定し、定電流回路36,37の何れか、または両方をオ
ンさせて定常光電流の一部をトランジスタ15を介さずに
接地側に排出する。定電流回路36,37は、そのときの定
常光電流の大きさによって選択、つまり定常光電流が例
えば10μＡ以上なら定電流回路36のみオン、また例えば
20μＡ以上なら定電流回路37のみオン、更にまた例えば
30μＡ以上なら定電流回路36と37の両方共オンするよう
になっている。

従って、被写体が高輝度のとき、PSD5の出力電流が例
えば10μＡを超えると、これに応じて定電流回路36,37
により定常光成分の光電流中からその超過分がバイパス
されて接地側に排出される。例えば、15μＡという定常
光成分の光電流がPSD5より流入する場合、従来の定常光
記憶回路を構成するホールド用コンデンサ14,トランジ
スタ15,抵抗19は、定常光成分のうちの10μＡは定電流
回路36を介してバイパスされてしまうので記憶する必要
がなく、５μＡ分の定常光成分の光電流のみを記憶すれ
ばよいことになる。この場合、従来の定常光記憶回路で
は、10μＡ以上20μＡ以下の定常光記憶機能を必要とし
た。

このようにオン・オフ可能な定電流回路36,37を導入
することによって、定常光成分の電流値に対応する電圧
V₁の細かな電圧制御は、光電流分離手段25で行い、ある
範囲を越えると、例えば10μＡ単位で定常光成分の光電
流をバイパス手段28でバイパスすることによりこれを補
佐するので、被写体輝度が高い場合でも測距精度が劣化
することのないオートフォーカス回路を単純な構成で実
現させることができる。

次に、第５図のタイミングチャートを用いて第４図の
回路動作を説明する。

シーケンスコントローラ12は、CPU7（第２図参照）か
ら出力される測距命令“AFIC ON"を受信すると、この命
令“AFIC ON"を基準タイミングとして“RESET",“CK",
“IRED発光＆HOLD"等の制御信号を出力する。まず“RES
ET"信号によって、F/F34,35から成るカウンタ回路はリ
セットされ、各F/F34,35の各Ｑ出力端から出力される信
号“FF1",“FF2"は“L"レベルとなる。

これと同時に、AF回路が起動すると、PSD5の出力に応
じて定常光成分の電流値に対応する電圧V₁の電圧レベル
が上昇し始める。しかし、第４図に示すようにプリアン
プ16がその非反転入力端に印加されている第３の基準電
圧Vref3を基準として、信号電流をトランジスタ38で増
幅して出力する形式の場合、トランジスタ15のコレクタ
・エミッタ間電圧V_CE1を、0.2V程度みこむと、抵抗19の
電圧降下V_Rが V_R＜Vref3−0.2V の関係をみたさないと、プリアンプ16の両入力間のイマ
ジナリショートの関係が成立しないから、正しい動作を
期待することができない。

トランジスタ15のベース・エミッタ間電圧V_BEを0.7V
と仮定すれば、定常光成分の電流値に対応する電圧V
₁は、 V₁＜V_R＋0.7＝Vref3＋0.5V となる。そこで、定常光成分の電流値に対応する電圧V₁
が第３の基準電圧Vref3より上昇しないようにコンパレ
ータ30の反転入力端に印加される第２の基準電圧Vref2
を、 Vref2＝Vref3 とする。

一方、定常光成分の電流値に対応する電圧V₁の電位
が、第５図に示すように指数関数曲線l₁に従って上昇
し、点P₂で第３の基準電圧Vref3のレベルを越えるとコ
ンパレータ30が反転してその比較出力“COMP"が“L"レ
ベルから“H"レベルに変化する。この比較出力“COMP"
は、チャッタリング防止用のF/F31のＤ入力端に印加さ
れているので、時刻t₂におけるシーケンスコントローラ
12より供給されるクロックパルス“CK"の立上がりに応
動して同F/F31のＱ出力端から出力される信号“COMP2"
がアクティブ“H"となる。つまり、時刻t₁でコンパレー
タ30から出力される比較出力“COMP"にチャッタリング
があっても、時刻t₂で印加されるクロックパルス“CK"
の立上がりに同期してこの比較出力“COMP"が読み出さ
れるので、チャッタリングが防止されることになる。と
ころで、この時刻t₂ではインバータ32によりクロックパ
ルス“CK"が反転されて“L"レベルなので２入力アンド
ゲート33のアンドがとれないから、同ゲート33の出力信
号“CK2"は“L"レベルのままである。

時刻t₃になると、クロックパルス“CK"が“L"レベル
に戻るから、インバータ32の出力端が“H"レベルにな
り、これによって２入力アンドゲート33の出力端から出
力される信号“CK2"が“L"レベルから“H"レベルとな
る。この信号“CK2"の立上がりに同期してF/F34が反転
し、そのＱ出力端から出力される信号“FF1"の論理レベ
ルが“L"レベルから“H"レベルになる。すると、この信
号“FF1"のアクティブ“H"に同期して定電流回路36がオ
ンし、PSD5から出力される定常光成分の光電流を例えば
10μＡだけバイパスして接地側に排出する。そこで、定
常光成分の電流値に対応する電圧V₁は、この時刻t₃まで
の間、曲線l₁に応じて指数関数状にその電位が上昇して
きたが、この時刻t₃において、点P₃をピークに10μＡ分
だけバイパスされた曲線l₂に従って降下することにな
る。

時刻t₄になると、シーケンスコントローラ12から２発
目のクロックパルス“CK"が印加されてインバータ32の
出力端が“L"レベルに、従って、２入力アンドゲート33
の出力端、つまり信号“KC2"も“L"レベルになるが、F/
F31,34,35はどれもその状態に変化がない。従って、定
常光成分の電流値に対応する電圧V₁も曲線l₂に従って下
降し続ける。時刻t₅になってクロックパルス“CK"の２
発目がノンアクティブ、つまり“L"レベルになると、上
記２入力アンドゲート33の出力端の信号“CK2"が“H"レ
ベルになるので、F/F34が反転してそのＱ出力端の信号
“FF1"が“L"レベルに、出力端が“H"レベルに、つま
りリセット状態に戻る。そこで、F/F35が反転してその
Ｑ出力端の信号“FF2"が“L"レベルから“H"レベルにな
る。従って、定電流回路36がオフし、定電流回路37がオ
ンするから、定常光成分の電流値に対応する電圧V₁は、
それまでの10μＡ減の指数関数曲線l₂から、この時刻t₅
に対応した点P₄から後は20μＡ減の指数関数曲線l₃に応
じて下降することになる。時刻t₆では上記時刻t₄に同じ
なので、F/F31,34,35はその状態に何等変化ないから、
上記下降曲線l₃が継続する。

時刻t₇になって、シーケンスコントローラ12から供給
されるクロックパルス“CK"の３発目がノンアクティブ
になると、２入力アンドゲート33の出力端の信号“CK2"
が“L"レベルから“H"レベルとなる。そこで、F/F34が
セット状態、つまりそのＱ出力端が“H"レベルで出力
端が“L"レベルに、従って信号“FF1"が“H"レベルにな
るので定電流回路36がオンする。一方、F/F34の出力
端が“L"レベルになってもF/F35は何等その状態に変化
がないので、定電流回路37もオンを継続する。この時刻
t₇における点P₅以降、定電流回路36,37の両方がオンす
るので、定常光成分の電流値に対応する電圧V₁は、（10
＋20）μＡ減の指数関数曲線l₄に従ってその電位が下降
することになる。その結果として、定常光成分の電流値
に対応する電圧V₁が第３の基準電圧Vref3を下回る点P₆
に達すると、上記コンパレータ30の出力端が“L"レベ
ル、つまり比較出力“COMP"が“L"レベルになって一連
の動作を終了する。

以上詳細に説明したようにこの第１実施例によれば、
被写体が高輝度のときに定常光成分の電流値に対応する
電圧V₁のレベルが第３の基準電圧Vref3のレベルを越え
るタイミングになると、シーケンスコントローラ12より
クロックパルス“CK"信号が３発出力され、その立上が
りタイミングでＤ型フリップフロップ回路は“COMP"出
力を見て、“COMP2"信号を出力する。“COMP2"信号が
“H"レベルのとき、２入力アンドゲート33によって“C
K"信号の反転パルスがカウンタ34,35に入力される。カ
ウンタの出力FF1,FF2が“H"レベルになると、定電流回
路36,37がオンするので、定常光成分の電流値に対応す
る電圧V₁のレベルが第２の基準電圧Vref2より小さくな
るまで、コンパレータ30は“H"レベルを出力し続け、そ
れによってカウンタ34,35の出力は変化し、順次、定電
流回路36,37を制御して、第５図V₁に示すように、定常
光成分の電流値に対応する電圧V₁のレベルを下げてい
く。

この第１実施例の回路は、定常光成分の光電流が40μ
Ａに達するまで測距可能だが、更に、高輝度まで測距す
るためには、カウンタおよび定電流回路を増設すれば良
いこと勿論である。

第５図では、約35μＡの定常光成分の光電流が存在す
る場合のタイミングチャートを示したが、定常光成分の
光電流が15μＡのときは、シーケンスコントローラ12か
ら供給されるクロックパルス“CK"の１発目の立下がり
によって、10μＡが定電流回路36に流れ出す。従って、
クロックパルス“CK"の２発目の立上がり時点において
は、定常光成分の電流値に対応する電圧V₁のレベルが第
２の基準電圧Vref2以下となってしまう。そこで、信号
“COMP",“COMP2"は両方共“L"レベルとなるため、２入
力アンドゲート33から出力される信号“CK2"もそれ以降
は“L"レベルのままとなる。従って、カウンタ34,35が
以降動作せず、定電流回路37もオンしないから、残りの
５μＡ分の定常光成分の光電流は従来の定常光記憶回路
にて記憶され、これによってAF動作が開始される。

このように定常光成分の電流値に対応する電圧V₁のレ
ベルが、第３の基準電圧Vref3を越えないようにしてか
ら、IRED発光およびHOLDのシーケンスが行われ、AF演算
が行われる。

このようにこの第１実施例によれば、被写体輝度がど
のように高輝度になってもカウンタと定電流回路の増設
によって、いくらでも高輝度に対応できるという利点が
ある。

第６図は、本発明の第２実施例を示す測距装置の要部
回路図である。上記第１実施例では、定常光成分の光電
流そのものを記憶するようにしていたが、この第２実施
例では、ラッチ回路によって高輝度状態を記憶し、それ
に従って抵抗19を切換えるようにしている。そして、こ
の第６図では、上記第４図と同じ構成部材には同じ符号
を付してその説明を省略する。

第６図は、最も単純な例を示したが、第3,4図におけ
る抵抗19を略等しい抵抗値の19a,19bの２つに分け、ト
ランジスタ39によって片方の抵抗19bを短絡する構成と
している。つまり、コンパレータ30の判定によって、高
輝度状態が検出されると、F/F31,トランジスタ39を介し
て抵抗19bが短絡され、これによって抵抗値が半分とな
るからその両端の電圧降下も半分になって、第２の基準
電圧Vref2に対する定常光成分の電流値に対応する電圧V
₁の電位に余裕ができる。例えば、第２の基準電圧Vref2
が2Vのとき、抵抗19aと19bの和が180KΩとすると、トラ
ンジスタ15のコレクタ・エミッタ間電圧V_CEに0.2Vを見
込むと、（2V−0.2V）÷180KΩ＝10μＡとなるから、定常光電流を10μＡまでしか記憶すること
ができない。しかし、抵抗19bが短絡されてトランジス
タ15のエミッタ・グランド間の抵抗19が半分になるとす
ると、10μＡの倍の20μＡの定常光電流まで記憶するこ
とが可能となる。

この場合、エミッタ抵抗19を小さくすると、前述のよ
うに、トランジスタのベース・エミッタ間のノイズが大
きく電流ノイズに換算されるので、測距精度が劣化する
ことになるが、高輝度下ではカメラの撮影レンズの絞り
が絞られることにより被写界深度が深くなることを期待
できるので、実写上への影響は小さいと考えることがで
きる。

また、上記第1,第２実施例では、何れもAF回路内の被
写体輝度に追従して変化する電圧情報に基づいて第２の
記憶手段を制御したが、第２図に示したEEIC9によっ
て、これを制御する応用も可能となる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、強い日射しの海
辺やスキー場等での高輝度下の被写体に対しても、良好
な測距特性が得られる測距装置を簡単な方法で実現する
ことができるという顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概念図、第２図は、赤外投光式三角測距装置を搭載したカメラの
概要を示すブロック系統図、第３図は、上記第２図におけるAFICの要部を示す回路
図、第４図は、本発明の第１実施例を示す測距装置の要部回
路図、第５図は、上記第４図における各部の動作を説明するタ
イミングチャート、第６図は、本発明の第２実施例を示す測距装置の要部回
路図である。 23……投光手段 24……受光手段 25……光電流分離手段 26……演算手段 27……制御手段 28……バイパス手段 I_T……定常光成分の電流 I₁，I₂……測距用光成分の電流 V₁……定常光成分の電流値に対応する電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 3/00 - 3/32 G02B 7/00 - 7/40 G03B 13/00 - 13/36 G01B 11/00 - 11/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体に向けて測距用光の投光を行う投光
手段と、上記被写体からの反射光を受光し、光電流を出力する受
光手段と、この受光手段からの光電流を、定常光成分の電流と測距
用光成分の電流とに分離するために、定常光成分の電流
値に対応する電圧によって定常光成分の電流のみを接地
側に流す光電流分離手段と、上記測距用光成分の電流の値に基づいて被写体距離を演
算する演算手段と、上記定常光成分の電流値に対応する電圧が所定値以上で
ある場合に、上記定常光成分の電流の一部または全部を
接地側に流すことによって上記定常光成分の電流値に対
応する電圧を上記所定値以下にするバイパス手段と、を具備することを特徴とする測距装置。