JP3026030B2 - カメラの測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラの測距装置に関
し、より詳細には、投光型の測距システムにおける外光
の強度に応じて測距誤差を補正してより正確に測距を行
うことができるようにしたカメラの測距装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるコンパクトカメラ等におけるオ
ートフォーカス（自動焦点調整）の測距方式としては、
外光を利用するパッシブ方式による二重像合致方式があ
る。

【０００３】しかしながら、このパツシブ方式による二
重像合致方式は、一方の像の他方の像に対する相対位置
を変化させるための可動ミラーを用いることが不可欠な
要素となっており、この可動ミラーを用いることによる
耐久性の低さ、および二重像合致方式であるため被写体
（測距対象）のコントラスト情報により測距を行ってい
るので、被写体依存性が強く、コントラストの悪い被写
体の測距や暗いときの測距能力の低さといった問題点が
あった。また、このような可動部をもつ方式は、調整が
複雑化し調整に多くの手間を要するという欠点をもって
いる。

【０００４】また、測距側の装置自体から光等を発する
アクティブ方式による三角測量方式を用いたものは、上
述した被写体依存性については改善されるものの、赤外
光等の発光部または受光部を回動させるなどの可動部を
有するものは、やはり上述の耐久性の低さ、調整の複雑
化等の問題を避けられない。

【０００５】これに対して、アクティブ方式による三角
測量方式を用いたもので、可動部のないものとして図３
に示すようなものがある。これは、発光部１から投射し
た赤外光等の光を測距対象２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
等）で反射させ、この反射光が複数個、例えば４個の受
光素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからなる受光部３のどの
受光素子で受光されたかによって測距対象の距離を知る
ものである。

【０００６】この方式は、可動部もなく、耐久性、調整
等の点でもほとんど問題がないといえる。しかしなが
ら、この場合は、受光部３が量子化されているため距離
分解能がそれで制限されてしまうという致命的な問題が
ある。

【０００７】例えば、図３のように４個の受光素子３ａ
〜３ｄからなる受光部３とした場合、仮に各受光素子３
ａ〜３ｄの中間位置を含めても７個のゾーンしかとるこ
とができず、誤差を考慮すればこれよりもさらに分解能
は悪くなると予想される。

【０００８】一方、アクティブ方式の一種として、超音
波を発射し測距対象による反射を受信し送受に要する時
間から測距対象の距離を測定する超音波方式があり、こ
れは純電気的な処理のみによって測定するため処理は容
易であるが、高出力の発信が必要で大きな電源を必要と
し、例えばコンパクトカメラ等に用いられる電源では、
有効な超音波の発信が困難である。

【０００９】また、超音波が測距対象以外の物体にあた
って測距精度が低下するのを防止するためには指向性を
よくする必要があるが、そのためには超音波の送受信面
の面積を大きくしなければならなず、この点もコンパク
トカメラ等には大きな問題となる。

【００１０】これに対して、さほど大きな電力を要せず
調整も容易、耐久性も良好でしかも高い距離分解能が得
られるものとして、次に述べるような距離検出装置があ
る。

【００１１】すなわち、この距離検出装置は、測距対象
にパルス光を投射する光源と、前記測距対象による前記
パルス光の反射光スポットが結像される個所に設けられ
前記光源との視差に基づく前記測距対象の距離に応じた
入射スポットの位置を前記距離の変化による位置変化方
向について連続的に検出し検出位置に応じた相互電流比
を有する第１および第２の電流出力を得る半導体光位置
検出器（以下「ＰＳＤ」と略称する）と、このＰＳＤの
前記第１の電流出力を受け前記パルス光による前記第１
の電流出力の変動分を対数変換して出力する第１の検出
回路と、前記ＰＳＤの前記第２の電流出力を受け前記パ
ルス光による前記第２の電流出力の変動分を対数変換し
て出力する第２の検出回路、これら第１および第２の検
出回路から出力され且つ対数変換された前記第１および
第２の電流出力の変動分の差をとって距離検出信号を得
る差分検出回路とを具備している。

【００１２】この距離検出装置の一例について、図４〜
図８を参照して詳細に説明する。

【００１３】図４において、４はパルス発光器である。
このパルス発光器４としては、眼に見えないことと、Ｐ
ＳＤの感度の点から赤外光を発生するものが望ましい。
パルス発光器４から発したパルス光は、投光レンズ６を
通して測距対象である被写体７（７ａ，７ｂ，７ｃ等）
に投射される。

【００１４】被写体７で反射されたパルス光すなわち反
射光は、受光レンズ８を介して前記ＰＳＤ５に入射結像
される。このＰＳＤ５は、イオン注入技術を用いて製造
された一次元の連続的な位置分解能を有するプレナー型
のＰＩＮフォトダイオードであり、“ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ”と称され
るものである。

【００１５】この種の素子としては、一次元タイプと二
次元タイプとがあるが、要は一次元の位置検出を行えば
よいのでいずれのタイプでもよい。図示のように被写体
７の位置７ａに対してＰＳＤ５の５ａ，７ｂに対して５
ｂ、７ｃに対して５ｃ、無限遠に対して５ｄの位置にそ
れぞれ反射光スポットが結像される。

【００１６】このＰＳＤ５は、光スポットの入射位置を
２つの電流出力の割分から知ることができるものであ
り、例えば図５のようにＰＳＤ５の受光面の中央位置Ｓ
１に光スポットが入射した場合、２つの電流出力Ｉ_Ｌ１
とＩ_Ｌ２の割合は、Ｉ_Ｌ１／Ｉ_Ｌ２＝１となり、図６の
ような位置Ｓ２に入射した場合は、Ｉ_Ｌ１／Ｉ_Ｌ２＝
２、図７のような位置Ｓ３に入射した場合Ｉ_Ｌ１／Ｉ
_Ｌ２＝１／２となる。

【００１７】今、図４において、投光レンズ６と受光レ
ンズ８との間の距離つまり基線長ｄとし、受光レンズ８
からＰＳＤ５までの距離をｆ、投光レンズ６から被写体
７までの距離をＴ、それに対するＰＳＤ５上の光スポッ
トの無限遠に対応する位置５ｄから距離の距離をＰとす
れば

【００１８】

【数１】 が成立する。ＰＳＤ５に結像されたスポットの位置が、
ＰＳＤ５から得られる２つの電流出力の割合に対応して
いることから、これら２つの電流出力から被写体距離Ｔ
の情報を得ることができる。

【００１９】ここで、被写体距離ＴとＰＳＤ５の検出電
流比Ｉ_Ｌ１／Ｉ_Ｌ２との関係を求めてみると、ＰＳＤ５
の全長を単位長（つまり１）とすれば、

【００２０】

【数２】 より、

【００２１】

【数３】 となり、図６に示すようなｙ＝（１／ｘ）＋Ｋの関係で
あることがわかる。

【００２２】ところで、真暗な場所における測距であれ
ば問題はないが、一般の写真撮影時等にはパルス発光器
４によるパルス光よりもはるかに高い光量の定常光が存
在するため前記パルス光の反射光の抽出ができなくなっ
てしまう。

【００２３】そこでこの場合、ＰＳＤ５の第１の電流出
力を受ける第１の検出回路９およびＰＳＤ５の第２の電
流出力を受ける第２の検出回路１０により定常光の影響
を除去し、パルス光の反射光のみによる光電流の変動分
をそれぞれ対数変換して抽出し差分検出回路１１でこれ
らの差を取ってＰＳＤ５の第１と第２の電流出力の電流
比に対応する距離検出信号を出力するようにしている。

【００２４】図９に、ＰＳＤ５と第１，第２の検出回路
１０，１１の検出ヘッド部の一例を示す。

【００２５】図９では、ＰＳＤ５を等価回路で示してお
り、５−１は表面抵抗、５−２は並列抵抗、５−３は接
合容量、５−４は理想ダイオード、５−５は電流電であ
る。ＰＳＤ５から発生した光電流Ｉ_Ｌ１およびＩ
_Ｌ２は、それぞれ対数変換トランジスタＴｒ１と演算増
幅器ＯＡ１および対数変換トランジスタＴｒ２と演算増
幅器ＯＡ２からなる対数変換部ＬＡ１およびＬＡ２で対
数変換され、次のような出力Ｖ_Ｌ１およびＶ_Ｌ２として
出力される。

【００２６】

【数４】

【００２７】

【数５】 （但し、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：電子
の電荷、Ｉｓ：トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタ
飽和電流である。）このように対数変換を行う理由は、
ダイナミックレンジを広くとれるようにするためと、単
に差をとることによって容易に両出力の割合を算出でき
るようにするためである。

【００２８】次に、このようにして得られる対数変換出
力Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２から定常光による影響を除去するため
の回路を含む検出回路の一例の構成を図１０に示す。

【００２９】図１０は、ＰＳＤ５の第１の電流出力Ｉ
_Ｌ１および第２の電流出力Ｉ_Ｌ２のいずれに対しても設
けられるが、ここでは一方のＩ_Ｌ１側の第１の検出回路
９のみを示す。Ｉ_Ｌ２側についてもこれと全く同様の構
成を有する第２の検出回路１０が設けられる。

【００３０】図１０において、定常状態において定常光
電流Ｉ_Ｌ１ｒがトランジスタＴｒ１に流れるが、トラン
ジスタＴｒ３にもトランジスタＴｒ４を介して同じ電流
が流れる。このとき、スイッチＳＷ１は、閉じており、
演算増幅器ＯＡ３には、ボルテージフォロワを構成する
演算増幅器ＯＡ４、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ４を介し
てフィードバックがかかっているから図示Ａ点の電位
は、Ｖｂなる電圧の与えられている図示Ｂ点の電位に固
定されている。

【００３１】次にパルス発光器４によりパルス光を発生
させると同時にスイッチＳＷ１を開く。このとき、トラ
ンジスタＴｒ４のベース電位はコンデンサＣ１により上
記定常状態のときと等しい値に保持されており、定常光
電流Ｉ_Ｌ１ｒが依然としてトランジスタＴｒ４からトラ
ンジスタＴｒ３に供給されたままとなる。

【００３２】そして、パルス光の反射光をとらえた光電
流Ｉ_Ｌ１の変動分ΔＩ_Ｌ１は、ダイオードＤ１を介して
Ｂ点からトランジスタＴｒ３に供給される。よって、Ａ
点の電位Ｖａ_１は、

【００３３】

【数６】 （但し、この場合Ｉｓは、ダイオードＤ１の逆方向電流
である。）となる。

【００３４】こうして、光電流Ｉ_Ｌ１の変動分ΔＩ_Ｌ１
のみを抽出することができる。このＶａ_１と同様の光電
流Ｉ_Ｌ２の変動分ΔＩ_Ｌ２に対応するＶａ_２がＰＳＤ５
の第２の光電流出力Ｉ_Ｌ２側の第２の検出回路１０で求
められるから、差分検出回路１１でこれらの差をとるこ
とによって、

【００３５】

【数７】 となり、パルス光の反射光による光電流の割合のみが求
められる。

【００３６】このような構成とすれば、パルス光による
光電流の変動分のみを検出して測距を行うことができ
る。

【００３７】しかしながら、上述の図１０に示した構成
の第１の検出回路９は、理想的な状態では特に問題はな
いが、トランジスタＴｒ４として用いているＰＮＰトラ
ンジスタのコレクターエミッタ間電圧Ｖｃｅ−コレクタ
電流Ｉｃ特性は、図１１に示すようにＶｃｅがΔＶだけ
変化すると、Ｉｃも図示ΔＩのようにわずかながら変化
する。

【００３８】したがって、例えば定常状態でＶｂの電位
を０Ｖとしパルス発光時に前記ＰＮＰトランジスタＴｒ
４のコレクタ電圧Ｖｃが−２Ｖまで下ったとすれば、Ｖ
ｃｅの変化分は２Ｖとなり、Ｉｃの変動は相当大きな値
となる。この現象は、定常光の光量が多ければ多きいほ
ど問題が大きくなる。

【００３９】そこで本発明の出願人は、先にこのような
問題に対処したものとして次のような構成の距離検出装
置を提案した（特開昭５７−１９２８１５号）。

【００４０】すなわち、ＰＳＤ出力からパルス光による
変動分のみを対数変換するための第１および第２の検出
回路を、それぞれ、入力電流信号がコレクタに供給され
る対数圧縮用の第１のトランジスタと、この第１のトラ
ンジスタのコレクタが反転入力端に接続されエミッタが
出力端に接続された第１の演算増幅器と、この第１の演
算増幅器の出力端にエミッタが接続された第２のトラン
ジスタと、この第２のトランジスタのコレクタが反転入
力端に接続された第２の演算増幅器と、この第２の演算
増幅器の出力電圧を制御電圧としこの電圧に応じて前記
第２のトランジスタのコレクタに電流供給を行う電流供
給回路と、この電流供給回路に対する前記制御電圧をホ
ールドするコンデンサと、前記光源のパルス光受光時に
のみ前記第２の演算増幅器の出力から前記入力電流信号
の変動分に対応する電流を前記第２のトランジスタのコ
レクタに供給しその電流値の対数に対応する電圧降下を
生ずるダイオードまたは第３のトランジスタとを備え、
前記第２の演算増幅器の出力端から検出出力をとり出す
構成とすることにより上述したトランジスタの特性に絡
む不具合を除去し高安定化を図ったものである。

【００４１】図１２にこのような距離検出装置の一具体
例における要部である第１および第２の検出回路の構成
を示す。なお、第１および第２の検出回路９、１０は全
く同様に構成されるため、ここでは第１の検出回路９の
構成のみを示している。

【００４２】図１２に示すように、ＰＳＤ５の第１の電
流出力Ｉ_Ｌ１は、対数圧縮トランジスタＴｒ１と演算増
幅器ＯＡ１からなる対数変換部ＬＡ１の対数圧縮トラン
ジスタＴｒ１を通して対数変換され（４）式に示した出
力Ｖ_Ｌ１となる。

【００４３】前記電流Ｉ_Ｌ１と同じ電流は、Ｎ−ＭＯＳ
ＦＥＴ（ＮチャンネルＭＯＳ電界効果型トランジス
タ）ＦＴ１を通して電源＋Ｖｃｃから流れ、対数伸長ト
ランジスタＴｒ３によって伸長される。このとき、トラ
ンジスタＴｒ３のベース電位をトランジスタＴｒ１のベ
ース電位よりも約６０ｍＶ高くすれば１０倍の伸長電流
が得られ、また、トランジスタＴｒ３のエミッタ面積を
トランジスタＴｒ１の２倍にすれば２倍の伸長電流が得
られることになる。ここでは、特に伸長していない（１
倍伸長）のものとして説明する。

【００４４】そして、定常状態では、スイッチＳＷ２は
閉じ、スイッチＳＷ３は開いている。したがってＮ−Ｍ
ＯＳ ＦＥＴ ＦＴ１のソース電位は、演算増幅器ＯＡ
５に帰環がかかっているため該演算増幅器ＯＡ５の非反
転入力端の電位Ｖｃに固定されている。

【００４５】次に、パルス光が出射されると同時にスイ
ッチＳＷ２を開き、スイッチＳＷ３を閉じる。定常光入
射時にコンデンサＣ２に蓄積された電荷によってＮ−Ｍ
ＯＳＦＥＴ ＦＴ１のゲート電位が固定されているた
め、定常光電流Ｉ_Ｌ１ｒ分は、このＦＥＴ ＦＴ１によ
ってトランジスタＴｒ３に供給される。パルス光による
電流変化分ΔＩ_Ｌ１はダイオードＤ２を通して演算増幅
器ＯＡ５から供給される。

【００４６】このとき演算増幅器ＯＡ５は、ダイオード
Ｄ２を介してこのループで帰環がかかっているためＦＥ
Ｔ ＦＴ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは変化しな
い。この状態を演算増幅器ＯＡ５の出力端から導出した
出力Ｖｏについて検討すれば、図１３のように変化する
ことがわかる。

【００４７】つまり定常状態では、

【００４８】

【数８】 であり、パルス光が送受されると、

【００４９】

【数９】 （但し、Ｉｓは、ダイオードＤ２の逆方向電流であ
る。）になることがわかる。

【００５０】ＰＳＤ５の第２の電流出力Ｉ_Ｌ２側にも全
く同様に構成された第２の検出回路１０がありその出力
をＶｏ_２とする。

【００５１】このようにして得られた出力Ｖｏ_１とＶｏ
_２は、例えば図１４に示すような構成の差分検出回路に
与えられる。図１４において信号Ｖｏ_１とＶｏ_２は、差
動増幅器として構成された演算増幅器ＯＡ６に導かれて
次のような電圧信号Ｖ_Ｄｏを得る。

【００５２】

【数１０】 こうして距離に対応する電流比が電圧値Ｖ_Ｄｏとして得
られることになる。

【００５３】この電圧Ｖ_Ｄｏは、例えば図１４に示した
サンプルスイッチＳｗ４、ホールディングコンデンサＣ
３およびバッファとしてのボルテージフォロワを構成す
る演算増幅器ＯＡ７からなるサンプルホールド回路部Ｓ
Ｈによってパルス光の発光期間中にサンプルアンドホー
ルドすればよいが、例えば発光素子として発光ダイオー
ド等を用いる場合には、接合部の温度上昇により発光効
率が大幅に低下するため、発光直後にサンプリングする
方がよい結果が得られる。この発光直後にサンプリング
する方式は、周囲光源に電源の周期成分（脈動光成分）
がのるような場合にも有効である。

【００５４】サンプリングされた出力は、距離に比例し
た電圧を有しているので、そのまま距離信号として利用
して自動焦点調整制御や表示等に用いてもよく、またコ
ンパレータ等を用い適宜なるレベル毎に複数の距離ゾー
ンに分割した信号に変換して用いてもよい。このように
して、定常光の影響を効果的にしかも安定に除去するこ
とができ、高精度の測距が可能となる。

【００５５】しかしながら、このような構成では図１２
に示すように、ＳＷ２，ＳＷ３なる２個のアナログスイ
ッチを設け定常状態とパルス発光状態とで回路を切換え
パルス光に対する検出信号を抽出するようにしているた
め、アナログスイッチを適切なタイミングで駆動するの
が容易でなく、特に上記構成をＩＣ（集積回路）化回路
に置き換えた場合、２個のアナログスイッチの適切なタ
イミングでの駆動が困難になり、しかも発振等が生じが
ちになるなど不安定要素が増し回路の充分な安定性が得
られなくなるため、ＩＣ化が困難であるという問題があ
った。

【００５６】このような事情に鑑みて、本願の発明を同
一出願人による距離検出装置が特許出願され、特公平２
−２４３２５号公報として公告されており、比較的簡単
な回路構成を用いて回路の不安定要素を除去しＩＣ化等
に際しても充分な安定性の得られることを開示してい
る。

【００５７】すなわち、この公報の距離検出装置の特徴
とするところは、ＰＳＤ出力からパルス光による変動分
のみを対数変換するための第１および第２の検出回路を
それぞれ、入力電流信号がエミッタに供給される第１の
トランジスタと、この第１のトランジスタのエミッタが
反転入力端に接続されベースが出力端に接続された第１
の演算増幅器と、前記第１のトランジスタのコレクタに
コレクタまたはドレインが接続された第２のトランジス
タと、この第２のトランジスタのコレクタまたはドレイ
ンが非反転入力端に接続されベースまたはゲートで出力
端に接続されるとともに反転入力端に予定の電圧が与え
られた第２の演算増幅器と、前記第２のトランジスタの
コレクタまたはドレインにベースが接続された第３のト
ランジスタと、前記第２のトランジスタのベースまたは
ゲートとエミッタまたはソースとの間に接続された充分
な容量のコンデンサと、前記第３のトランジスタのコレ
クタ電流を検出し前記差分検出回路に与える電流検出回
路とを具備する構成とし、アナログスイッチによる切換
え等を要しないでパルス光に対する成分のみを抽出する
ようにしたことにある。

【００５８】図１５は、上記公報の距離検出装置の基本
回路の構成を概略的に示したものであり、図１５におい
て図４、図１４と同様の部分には、同符号を付して示し
ており、第２の検出回路１０は、第１の検出回路９と同
様の構成であるので省略して示している。

【００５９】ＰＳＤ５は、両出力端子の電位を揃える必
要があることから両出力端子は、それぞれ第１および第
２の検出回路９，１０の演算増幅器ＯＡ８，ＯＡ９に接
続されており、ＰＳＤ５の基準電位端には、第１の基準
電位Ｅ_１が与えられている。

【００６０】ＰＳＤ５の出力端子に反転入力端が接続さ
れた演算増幅器ＯＡ８の非反転入力端には第２の基準電
位Ｅ_２が与えられており、この演算増幅器ＯＡ８の出力
端は、エミッタが該演算増幅器ＯＡ８の反転入力端に接
続されたトランジスタＴｒ６のベースに接続されてい
る。トランジスタＴｒ６のコレクタは、エミッタが接地
されたトランジスタＴｒ７のコレクタに接続されてい
る。トランジスタＴｒ７のベース−エミッタ間に並列に
充分な容量を有するコンデンサＣ３が接続されている。

【００６１】トランジスタＴｒ７のコレクタは、エミッ
タが接地されたトランジスタＴｒ８のベースに接続され
ている。トランジスタＴｒ８のベースは演算増幅器ＯＡ
１０の非反転入力端に接続されており、この演算増幅器
ＯＡ１０の出力端は、トランジスタＴｒ７のベースに接
続されている。

【００６２】そして演算増幅器ＯＡ１０の反転入力端に
は基準電位Ｅ_３が与えられている。トランジスタＴｒ８
のコレクタは、図示極性のダイオードＤ３を介して電源
Ｖｃｃに接続されるとともに、エミッタが電源Ｖｃｃに
そしてコレクタが図示極性のダイオードＤ４を介して接
地されたトランジスタＴｒ９のベースに接地され、この
部分全体でいわゆるカレントミラー回路を構成してい
る。

【００６３】トランジスタＴｒ９とダイオードＤ４の接
続点から取り出した出力は、差分検出回路１１の演算増
幅器ＯＡ６の反転入力端に与えられている。演算増幅器
ＯＡ６の非反転入力端には第２の検出回路１０の同様の
個所から取り出した出力が与えられるとともに基準電位
Ｅ_４が与えられている。

【００６４】次にこのような構成における動作について
述べる。

【００６５】ＰＳＤ５から出力された光電流は、トラン
ジスタＴｒ６を通ってトランジスタＴｒ７に流れる。こ
の時、トランジスタＴｒ７のベース電位（エミッタ−ベ
ース間電圧Ｖ_ＢＥ１）は、光電流Ｉ_Ｌに対して、

【００６６】

【数１１】 （但し、Ｉｓ：トランジスタＴｒ７のエミッタ飽和電流
である。）で表わされる電位となる。

【００６７】また、この時トランジスタＴｒ８のベー
ス、エミッタ電位は、演算増幅器ＯＡ１０を介して基準
電位Ｅ_３に固定されており、このトランジスタＴｒ８の
コレクタ−エミッタ間には、

【００６８】

【数１２】 （但し、Ｉｓ：トランジスタＴｒ８のエミッタ飽和電
流、Ｖ_ＢＥ２：トランジスタＴｒ８のベース−エミッタ
間電圧である。）なる電流が流れている。これは、カレ
ントミラー回路を介してダイオードＤ４に流れることか
らダイオードＤ４とトランジスタＴｒ９の接続点には、
Ｖ_ＢＥ２なる電位が表われている。第２の検出回路１０
も、第１の検出回路９と同様であるので差分検出回路１
１の演算増幅器ＯＡ６の出力Ｖｏは定常状態では基準電
位Ｅ_４がそのままあらわれる。

【００６９】ここで、パルス光による光電流ΔＩ
_Ｌ１が、トランジスタＴｒ６を流れると、トランジスタ
Ｔｒ７のベース電位はコンデンサＣ３でホールドされて
いるので、トランジスタＴｒ８のベースに流れ込む。そ
して、トランジスタＴｒ８の電流増幅率をｈ_ＦＥとすれ
ば、トランジスタＴｒ８のコレクタにはｈ_ＦＥ・ΔＩ
_Ｌ１なる電流が流れ、ひいてはこれがダイオードＤ４に
流れることになる。従って、ダイオードＤ４とトランジ
スタＴｒ９の接続点にはｈ_ＦＥ・ΔＩ_Ｌ４に対応する電
位（Ｖ_ＢＥ２）が表われることになる。

【００７０】ＰＳＤ５は、すでに述べたように光スポッ
トの入射する位置によって両出力端から出る光電流の割
合が異なり、この光電流の割合（Ｉ_Ｌ１／Ｉ_Ｌ２）の対
数を縦軸に、距離の逆数を横軸にとったものを図１６に
示す。

【００７１】さて、パルス光入射時の演算増幅器ＯＡ６
の出力Ｖｏは次式で表わされる。

【００７２】

【数１３】 この（１３）式は、図１６と同様の形であり、出力Ｖｏ
は、明らかに距離に応じて変化しているので、この出力
Ｖｏを用いて距離を判定することができる。

【００７３】このようにすれば、回路構成も簡単で不安
定要因をほとんど含まず、またアナログスイッチ等を用
いていないので、極めて安定度が高く、ＩＣ化した際も
不安定要素の生じることがない。

【００７４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の距離検出装置では、外光による測距誤差が回
避し難いものである。これは、投光素子による信号光の
反射光が同一被写体距離においては、一定であるのに対
し、外光は周囲の明るさによって大きく変わり、外光が
大きいとき、受光回路におけるＳ／Ｎ比が劣化する。こ
のため、測距結果が変化する。つまり、正確な距離検出
が行い難い欠点があった。

【００７５】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、外光の強さに影響されること
なく、正確に測距をすることができるカメラの測距装置
を提供することにある。

【００７６】また、本発明の第２の目的は、外光による
測距誤差の補正を迅速かつ正確に行うことがてきるカメ
ラの測距装置を提供することにある。

【００７７】また、本発明の第３の目的は、カメラの測
光装置を利用して外光測定を行うことができ、構成の簡
略化とコストダウンを期することができるカメラの測距
装置を提供することにある。

【００７８】さらにまた、本発明の第４の目的とすると
ころは、個々のカメラ１台ごとの外光による測距誤差の
補正ができ、より一層の高精度な測距を行うことができ
るカメラの測距装置を提供することにある。

【００７９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、上記第１の目的を達成するために、測距対象にパル
ス光を投射する光源と、前記測距対象による前記パルス
光の反射光スポットが結像される個所に設けられ前記光
源との視差に基づき前記測距対象の距離に応じた入射ス
ポットの位置を前記距離の変化による位置変位方向につ
いて連続的に検出し検出位置に応じた相互電流比を有す
る第１および第２の電流出力を得る半導体光位置検出器
と、この半導体光位置検出器の前記第１の電流出力を受
け前記パルス光による前記第１の電流出力の変動分を対
数変換して出力する第１の検出回路と、前記半導体光位
置検出器の前記第２の電流出力を受け前記パルス光によ
る前記第２の電流出力の変動分を対数変換して出力する
第２の検出回路と、これらの第１および第２の検出回路
から出力され且つ対数変換された前記第１および第２の
電流出力の変動分の差をとって測距信号を得る差分検出
回路と、前記被写体の輝度を測定する外光測定手段と、
この外光測定手段により予め測定した外光の強さを利用
して前記差分検出回路から得られた前記測距信号の外光
による誤差を補正する補正手段とを具備する構成とした
ことを特徴としたものである。

【００８０】また、請求項２に記載の発明は、前記補正
手段は、前記差分検出回路から得られた前記測距信号の
外光による誤差を、 Ｖ＝Ｖｘ−ΔＶｎ_１・Ｉｘ Ｖ：補正後の測距結果 Ｖｘ：補正前の測距結果 Ｉｘ：外光測定手段の出力 ΔＶｎ_１：補正定数 の式により補正することを特徴としたものである。

【００８１】請求項３に記載の発明は、前記外光測定手
段を、カメラの測光装置と併用することを特徴としたも
のである。

【００８２】請求項４に記載の発明は、測距対象にパル
ス光を投射する光源と、前記測距対象による前記パルス
光の反射光スポットが結像される個所に設けられ前記光
源との視差に基づき、前記測距対象の距離に応じた入射
スポットの位置を前記距離の変化による位置変位方向に
ついて連続的に検出し検出位置に応じた相互電流比を有
する第１および第２の電流出力を得る半導体光位置検出
器と、この半導体光位置検出器の前記第１の電流出力を
受け前記パルス光による前記第１の電流出力の変動分を
対数変換して出力する第１の検出回路と、前記半導体光
位置検出器の前記第２の電流出力を受け前記パルス光に
よる前記第２の電流出力の変動分を対数変換して出力す
る第２の検出回路と、これらの第１および第２の検出回
路から出力され且つ対数変換された前記第１および第２
の電流出力の変動分の差をとって測距信号を得る差分検
出回路と、前記被写体の輝度を測定する外光測定手段
と、カメラに搭載されたマイクロコンピュータと、カメ
ラ１台ごとに外光に対する補正定数が書き込まれた電気
的消去書込み可能な記憶素子と、前記差分検出回路から
得られる前記測距信号の外光による誤差を前記外光測定
手段で測定された外光の強さと前記記憶素子に記憶され
た補正定数とにより補正演算して各カメラごとの最適な
測距補正を行う補正手段とを具備する構成としたことを
特徴としたものである。

【００８３】

【作用】上記のように構成されたカメラの測距装置は、
光源から測距対象にパルスを投射すると、この測距対象
からの反射光スポットが半導体光位置検出器に光源との
視差に基づいて測距対象の距離に応じた位置に結像す
る。測距対象の距離の変化によって半導体光位置検出器
上の結像位置が変化するため、その結像位置の変化方向
について連続的に検出することができ、半導体光位置検
出器の両端から相互の電流比をもって第１、第２の電流
出力が取り出される。

【００８４】この第１の電流出力は、第１の検出回路に
送られ、そこでパルス光による第１の電流出力の変動分
が対数変換して出力され、第２の電流出力は、第２の検
出回路に送られ、そこでパルス光による第２の電流出力
の変動分が対数変換して出力される。

【００８５】この第１の検出回路および第２の検出回路
の出力は、差分検出回路に送られ、そこで第１の電流出
力と第２の電流出力の差分をとって距離検出信号が出力
されるとともに、予め外光の強さを測定した外光測定手
段の測定結果に基づき、外光による距離検出信号の誤差
は補正手段で補正される。

【００８６】この補正手段は、外光による距離検出信号
の誤差を補正する際に、 Ｖ＝Ｖｘ−ΔＶｎ_１・Ｉｘ の式により、差分検出回路から出力される補正前の距離
検出信号から、外光測定手段による外光測定結果に基づ
く補正定数を乗算した結果を差し引くことにより、外光
による距離検出信号の誤差を補正する。

【００８７】上記した外光測定手段は、予めカメラに搭
載されている測光装置を使用して外光を測定することに
より、外光測定手段を別途に設ける必要をなくするよう
にしてもよい。

【００８８】一方、外光による距離検出信号の誤差を補
正するために、カメラ１台ごとに予め補正定数を電気的
消去可能な記憶素子にマイクロコンピュータにより書き
込んでおくとともに、外光測定手段により外光の明るさ
を測定し、この外光測定手段による各測定データに対応
させて記憶素子に記憶されている補正定数のデータとか
ら、補正手段により差分検出回路から出力される補正前
の距離検出信号の外光による誤差を各カメラごとに補正
する。

【００８９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

【００９０】図１は、この発明に係るカメラの測距装置
の一実施例の全体構成を示すブロック図である。

【００９１】この図１において、１０１はマイクロコン
ピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、プログ
ラムを格納したＲＯＭ、データの一時的な記憶、読み出
し可能なＲＡＭなどから構成されており、このＣＰＵの
制御に基づき、駆動回路１０２が駆動されるようになっ
ている。

【００９２】駆動回路１０２は、赤外線発光ダイオード
１０３（以下「ＬＥＤ」という）を駆動するようになっ
ている。このＬＥＤ１０３から発光した赤外光は、投光
レンズ１０４で集光され、被写体１０５に照射するよう
になっている。

【００９３】この被写体１０５で反射されたパルス光
は、受光レンズ１０６を通して、ＰＳＤ５に入射結像さ
れる。ＰＳＤ５およびＡＦ信号処理回路１０７は、図１
５で示したものと全く同様に構成され、かつ同様の動作
を行うものであり、ここでの重複説明を避けるが、ＡＦ
信号処理回路１０７は、図１５で示した第１の検出回路
９と第２の検出回路１０および差分検出回路１１で構成
されている。

【００９４】この第１の検出回路９、第２の検出回路１
０にＰＳＤ５の両端から出力される光電流が、入力され
るようになっており、また、差分検出回路１１の出力が
マイクロコンピュータ１０１に入力されるようになって
いる。

【００９５】このマイクロコンピュータ１０１は、各カ
メラ１台ごとに設けられており、この各カメラ１台ごと
に電気的に消去、書き込み可能な例えば、Ｅ^２ＰＲＯＭ
のような記憶素子１０８に対して、被写体１０５の単位
輝度当りの補正定数を記憶素子１０８に書き込みおよび
消去を行うようになっている。

【００９６】上記被写体１０５の輝度測定は、被写体１
０５から反射される外光を集光レンズ１０９を通して受
光素子１１０で受光するようになっており、この受光素
子１１０で受光光量を電気信号に変換して信号処理回路
１１１に出力するようになっている。

【００９７】信号処理回路１１１は、ノイズ成分の除去
や所定の波形処理などを行ってマイクロコンピュータ１
０１に出力するようになっている。この信号処理回路１
１１の出力を受けて、マイクロコンピュータ１０１は、
ＡＦ信号処理回路１０７から得られる測距データの外光
に対する誤差補正を行うための補正定数を演算して記憶
素子１０８に記憶するようになっているとともに、この
補正定数を利用して、ＡＦ信号処理回路１０７による測
距結果の外光による誤差を補正するための演算を行うよ
うになっている。

【００９８】次に、このように構成されたこの実施例の
動作について説明する。まず、被写体１０５の測距をＡ
Ｆ信号処理回路１０７で行うために、マイクロコンピュ
ータ１０１により駆動回路１０２を駆動し、それによっ
てＬＥＤ１０３が赤外光のパルス光を発生する。このパ
ルス光は、投光レンズ１０４を通して被写体１０５に照
射され、被写体１０５から反射される。

【００９９】被射体から反射されたパルス光は、受光レ
ンズ１０６を通してＰＳＤ５上に結像される。このＰＳ
Ｄ５は、被写体１０５の距離に対応した線上の位置に反
射スポット光を受けるので、その位置に応じて、被写体
１０５の距離が上記（１）式（２）式から求められる。

【０１００】また、ＰＳＤ５の電流出力Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２
の電流比Ｉ_Ｌ１／Ｉ_Ｌ２と被写体距離との関係は、図８
で示したとおりであり、このＰＳＤ５の電流出力
Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２は、図１５で示したように、ＡＦ信号処
理回路１０７内の第１の検出回路９，第２検出回路１０
に加えることにより差分検出回路１１の出力端には、
（１３）式で示したようになり、測距出力Ｖｏが得られ
る。この測距出力Ｖｏは、マイクロコンピュータ１０１
に出力される。このような被写体１０５の測距データ
は、外光によって誤差を生じる。

【０１０１】図２は、被写体１０５の距離に対する測距
出力の関係を示すものであり、特性Ａは外光のないとき
の出力特性であり、特性Ｂは外光により受光素子１１０
に光電流Ｉｎが流れているときの特性を示している。

【０１０２】この外光の測定において、被写体１０５か
ら反射される外光あるいは周辺の外光は、集光レンズ１
０９を通して、受光素子１１０で受光される。この受光
素子１１０での受光量に応じて受光素子１１０は、電気
信号に変換した後、信号処理回路１１１に出力する。こ
の信号処理回路１１１は、受光素子１１０の出力の所定
の処理を行ってマイクロコンピュータ１０１に出力す
る。

【０１０３】ところで、被写体１０５の測距センサであ
るＰＳＤ５の分光感度は、ＰＳＤ５の前面にある可視光
カットフィルタ（図示せず）により、基本的に赤外領域
においてのみ存在するが、現実には、フィルタの性能限
界のために、可視光にも一定の感度をもつ。そのため、
ＰＳＤ５に対し大なる外光が射入するときは、被写体１
０５の輝度を測定する受光素子１１０の出力が大きく、
対応関係のある出力が発生する。したがって、ＰＳＤ５
の外光電流の大小を、受光素子１１０の出力によって間
接的に知ることができる。

【０１０４】これに基づいて、いまＰＳＤ５およびＡＦ
信号処理回路１０７による測距範囲の距離の任意の距離
についての調整を行う場合について説明する。この任意
の距離を図２に示すＬｃとする。

【０１０５】この場合、まず、任意の距離Ｌｃの位置に
被写体を置き、外光がないときの測距を行うと、図２の
特性Ａ線上の出力が得られる。この外光のないときのＡ
Ｆ信号処理回路１０７から出力される測距出力をＶｎｏ
とする。

【０１０６】次に、ランプ（図示せず）などにより、被
写体を照射し、一定の輝度に設定する。このとき、図１
の受光素子１１０の出力を測定し、その光電流をＩｎと
する。

【０１０７】次に、再びＰＳＤ５、ＡＦ信号処理回路１
０７により上記被写体の測距を行う。その測距出力をＶ
ｎｎとする。この測距出力Ｖｎｎと上記測距出力Ｖｎｏ
をそれぞれマイクロコンピュータ１０１に出力し、この
マイクロコンピュータ１０１により、 ΔＶｎ＝Ｖｎｎ−Ｖｎｏ …… （１４） の演算を行う、次に、単位輝度当りの測距出力ΔＶｎ_１
は、 ΔＶｎ_１＝ΔＶｎ／Ｉｎ …… （１５） となる。

【０１０８】この単位輝度当りの測距出力ΔＶｎ_１を、
電気的消去書き込み可能な記憶素子１０８にマイクロコ
ンピュータ１０１により書き込む。以上で調整工程が終
了する。

【０１０９】次に、実際の測距時、すなわち、カメラを
使用して被写体１０５の撮影時の測距について述ベる。
この測距時は、カメラの電源投入時に、電気的消去書き
込み可能な記憶素子１０８から単位輝度当りの測距出力
ΔＶｎ_１を読み込み、次に撮影動作時に、受光素子１１
０により、外光による電流を測定する。このときの外光
電流をＩｘとする。さらに測距を行い、測距出力Ｖｘを
ＡＦ信号処理回路１０７から得る。

【０１１０】これらの単位輝度当りの測距出力ΔＶｎ_１
（補正定数）、外光電流Ｉｘ、測距出力Ｖｘから、測距
データＶを次の（１６）式のようにマイクロコンピュー
タ１０１で演算する。

【０１１１】 Ｖ＝Ｖｘ−ΔＶｎ_１・Ｉｘ …… （１６） この（１６）式の測距データＶは、外光による測距出力
Ｖｎｏの誤差ΔＶｎ（図２参照）を排除した正確な測距
データとなる。

【０１１２】このように、この実施例によれば、受光素
子１１０で、被写体１０５の輝度を測定することによ
り、予め外光の強さを測定し、その測定結果により、Ｐ
ＳＤ５とＡＦ信号処理回路１０７とにより測距した測距
結果の外光による誤差を補正するようにしたので、外光
の強さに影響されることなく、正確な測距を行うことが
できる利点を有する。

【０１１３】なお、この発明は、上記実施例に限定され
ることなく、この要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形
実施ができるものである。

【０１１４】たとえば、図１の実施例では、外光測定手
段として、受光素子１１０と信号処理回路１１１とを使
用する場合について例示したが、この外光測光手段は、
カメラの測光装置を兼用（流用）してもよい。

【０１１５】また、カメラ１台ごとに、電気的消去書込
み可能な記憶素子１０８とマイクロコンピュータ１０１
を内蔵させておき、各カメラ１台ごとに記憶素子１０８
に測距データの外光による個有誤差を補正するための補
正定数を記憶させ、各カメラごとに、最適な外光による
測距データの誤差を補正するようにしてもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、外光測定手段により予め外光の強さを測
定しておき、その測定結果を利用して測距結果の外光に
よる誤差を補正するように構成したので、外光の強さに
影響されることなく正確に測距を行うことができ、ピン
ボケの写真を未然に防止できるカメラの測距装置を提供
することができる。

【０１１７】請求項２に記載の発明によれば、測距結果
の外来光による誤差の補正を行うに際し、補正後の測距
結果をＶ、補正前の測距結果をＶｘ、外光測定手段の出
力をＩｘ、補正定数をΔＶｎ_１とした場合に、 Ｖ＝Ｖｘ−ΔＶｎ_１・Ｉｘ の補正式で測距結果の外光による補正を行うように構成
したので、外光による測距誤差の補正を迅速かつ正確に
行うことができるカメラの測距装置を提供することがで
きる。

【０１１８】また、請求項３に記載の発明によれば、外
光測定手段をカメラの測光手段で兼用するように構成し
たので、カメラに新たに外光測定手段を組み込む必要が
なくなり、カメラ自体をコンパクト化し、且つコストダ
ウンを実現することが可能となるカメラの測距装置を提
供することができる。

【０１１９】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
個々のカメラ１台ごとにマイクロコンピュータおよび電
気的消去書き込み可能な記憶素子を内蔵させておき、測
距結果の外光による誤差を補正するための補正定数をカ
メラ１台ごとの上記記憶素子に適正な補正定数を記憶さ
せておき、測距結果を外光測定結果と補正定数とにより
補正演算するように構成したので、個々のカメラのそれ
ぞれに最適な外光による測距誤差を補正することがで
き、より一層の正確な測距が行えるカメラの測距装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るカメラの測距装置の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】図１のカメラの測距装置における外光のない場
合と外光のある場合での測距距離と測距出力との関係を
示す説明図である。

【図３】従来のアクティブ方式による三角測量方式の測
距原理の説明図である。

【図４】従来の距離検出装置の構成説明図である。

【図５】図４の距離検出装置において反射スポット光が
ＰＳＤの中央部に結像されたときの出力電流比の関係を
示す説明図である。

【図６】図５に示す位置よりも一端（右端）側に反射ス
ポット光が結像されたときの出力電流の関係を示す説明
図である。

【図７】図５に示す位置よりも他端（左端）側に反射ス
ポット光が結像されたときの出力電流の関係を示す説明
図である。

【図８】図４の距離検出装置におけるＰＳＤの被写体距
離に対する電流出力の割合を示す特性図である。

【図９】図４の距離検出装置におけるＰＳＤと第１およ
び第２の検出回路の検出ヘッド部の構成を示す回路図で
ある。

【図１０】図９の検出ヘッド部における対数変換部から
定常光による影響を除去するための回路構成を示す回路
図である。

【図１１】図１０の回路のトランジスタＴｒ４のコレク
タエミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示す特性図で
ある。

【図１２】従来の別の距離検出装置における第１および
第２の検出回路の回路図である。

【図１３】図１２の回路図における演算増幅器ＯＡ５の
出力の変化状態の説明図である。

【図１４】図１２の第１および第２の検出回路の差分を
検出する差分検出回路の回路図である。

【図１５】従来のさらに異なる距離検出回路の回路図で
ある。

【図１６】図１５の距離検出回路におけるＰＳＤの距離
の逆数に対する光電流の比の対数との関係を示す説明図
である。

【符号の説明】

５ ＰＳＤ ９ 第１の検出回路 １０ 第２の検出回路 １１ 差分検出回路 １０１ マイクロコンピュータ １０２ 駆動回路 １０３ 発光ダイオード １０４ 投光レンズ １０５ 被写体 １０６ 受光レンズ １０７ ＡＦ信号処理回路 １０８ 電気的消去書き込み可能な記憶素子 １０９ 集光レンズ １１０ 受光素子 １１１ 信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−192815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118107（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114707（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 3/00 - 3/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象にパルス光を投射する光源と、
   前記測距対象による前記パルス光の反射光スポットが結
   像される個所に設けられ前記光源との視差に基づき前記
   測距対象の距離に応じた入射スポットの位置を前記距離
   の変化による位置変位方向について連続的に検出し検出
   位置に応じた相互電流比を有する第１および第２の電流
   出力を得る半導体光位置検出器と、この半導体光位置検
   出器の前記第１の電流出力を受け前記パルス光による前
   記第１の電流出力の変動分を対数変換して出力する第１
   の検出回路と、前記半導体光位置検出器の前記第２の電
   流出力を受け前記パルス光による前記第２の電流出力の
   変動分を対数変換して出力する第２の検出回路と、これ
   らの第１および第２の検出回路から出力され且つ対数変
   換された前記第１および第２の電流出力の変動分の差を
   とって測距信号を得る差分検出回路と、前記被写体の輝
   度を測定する外光測定手段と、この外光測定手段により
   予め測定した外光の強さを利用して前記差分検出回路か
   ら得られた前記測距信号の外光による誤差を補正する補
   正手段とを具備する構成としたことを特徴とするカメラ
   の測距装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、前記差分検出回路から
   得られた前記測距信号の外光による誤差を、 Ｖ＝Ｖｘ−ΔＶｎ_１・Ｉｘ Ｖ：補正後の測距結果 Ｖｘ：補正前の測距結果 Ｉｘ：外光測定手段の出力 ΔＶｎ_１：補正定数 の式により補正することを特徴とする請求項１記載のカ
   メラの測距装置。
3. 【請求項３】 前記外光測定手段は、カメラの測光装置
   であることを特徴とする請求項１記載のカメラの測距装
   置。
4. 【請求項４】 測距対象にパルス光を投射する光源と、
   前記測距対象による前記パルス光の反射光スポットが結
   像される個所に設けられ前記光源との視差に基づき、前
   記測距対象の距離に応じた入射スポットの位置を前記距
   離の変化による位置変位方向について連続的に検出し検
   出位置に応じた相互電流比を有する第１および第２の電
   流出力を得る半導体光位置検出器と、この半導体光位置
   検出器の前記第１の電流出力を受け前記パルス光による
   前記第１の電流出力の変動分を対数変換して出力する第
   １の検出回路と、前記半導体光位置検出器の前記第２の
   電流出力を受け前記パルス光による前記第２の電流出力
   の変動分を対数変換して出力する第２の検出回路と、こ
   れらの第１および第２の検出回路から出力され且つ対数
   変換された前記第１および第２の電流出力の変動分の差
   をとって測距信号を得る差分検出回路と、前記被写体の
   輝度を測定する外光測定手段と、カメラに搭載されたマ
   イクロコンピュータと、カメラ１台ごとに外光に対する
   補正定数が書き込まれた電気的消去書込み可能な記憶素
   子と、前記差分検出回路から得られる前記測距信号の外
   光による誤差を前記外光測定手段で測定された外光の強
   さと前記記憶素子に記憶された補正定数とにより補正演
   算して各カメラごとの最適な測距補正を行う補正手段と
   を具備する構成としたことを特徴とするカメラの測距装
   置。