JP3234304B2 - アクティブオートフォーカス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外光を被写体に向か
って発射し、被写体から反射してくる赤外光を受光する
ことにより、被写体までの距離を測定するアクティブオ
ートフォーカス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動的に被写体までの距離を測定してピ
ントの自動調節を行うアクティブオートフォーカス方式
のコンパクトカメラ等においては、被写体に向かって発
射した赤外光の反射光を受光して測距を行う測距回路を
備えている。

【０００３】この測距回路の方式としては、赤外光の反
射光量の絶対値を弁別して被写体までの距離を測定する
所謂アンプリチュード方式と、三角測量の原理によって
被写体までの距離を測定する所謂三角測量方式とが知ら
れており、前者の方式では受光素子としてフォトダイオ
ード等を使用し、赤外光発光前の被写体からの入射光
（以下、定常光と称す）による光電変換素子電流値を記
憶し、この記憶した値と赤外光発光時の被写体からの入
射光による光電変換素子電流値との差分を求める回路を
１個内蔵している。他方、後者の方式では受光素子とし
てＰＳＤを使用し、上述のような回路を２個内蔵してい
る。

【０００４】ところで、赤外光を得る発光素子として
は、主に赤外発光ダイオードが使用されているが、遠く
の被写体であっても測距に必要な光量の反射光が戻って
くるように、発光素子には０.5Ａ〜１Ａ程度の大電流が
流される。この駆動電流は、測距回路等のカメラの他の
部分に電力を供給している電池から共通に得ているの
で、電池が古くなって内部抵抗が大きくなると、発光素
子の駆動時に電池の端子電圧が数１０〜数１００ｍＶと
大きく降下し、測距回路の測定動作に悪影響を与えるこ
とになる。

【０００５】この為、安定化電源回路を備えたり、電池
から抵抗器を通じて電流を与えられる大容量（例えば１
０００μＦ程度）のコンデンサを設けて発光素子をこの
コンデンサに蓄積された電力で駆動するといった対策が
一般に採用されている。

【０００６】しかしながら、これらの対策では、安定化
電源回路が必要であったり、大容量のコンデンサが必要
になるなど、価格の上昇を招き、また実装上形状が大き
くなるなどの不利な点が多かった。

【０００７】そこで、例えば特開平３−１３２６２９号
公報に見られるように、発光素子に電力を供給する電池
からスイッチング素子を介して電流が流れるコンデンサ
を、測距回路の電源端子に並列に接続し、発光素子を発
光させると同時にスイッチング素子をオフにすることに
より電池の電圧降下の影響が測距回路に及ばないように
し、測距回路はコンデンサに蓄積された電力で動作する
ようにした構成（以下、従来構成と称す）が提案されて
いる。このような従来構成では、コンデンサの容量は消
費電力の小さな測距回路に見合った小さな容量（例えば
１００μＦ程度）で済むことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
構成では、発光素子を発光させると同時にスイッチング
素子をオフにしている。従って、定常光による光電変換
素子電流値としては、スイッチング素子がオフされる
前、すなわちオン状態における値が記憶される。他方、
赤外光発光時の被写体からの入射光による光電変換素子
電流値はスイッチング素子がオフの状態における値が記
憶される。このため、以下のような問題が生じる。

【０００９】発光素子の発光中はスイッチング素子がオ
フしているので、測距回路の電源はコンデンサだけに頼
っており、数ｍＶ程度の電圧降下が発生する。従って、
測距回路の入力端子がグランドを基準に入力基準電圧が
与えられている場合には入力端子と測距回路の正電源端
子との間（入力端子が正電源を基準に入力基準電圧が与
えられている場合には入力端子と測距回路の負電源端子
との間）に寄生容量があると、この寄生容量を通じて入
力端子に微小ながらも電流が流れ、それが赤外光発光時
の被写体からの反射光による本来の光電変換素子電流に
重畳される。

【００１０】他方、スイッチング素子がオフされる前の
定常光による光電変換素子電流値にはそのような寄生容
量による電流は含まれない。

【００１１】従って、例えば寄生容量が３ｐＦあった場
合、コンデンサの端子電圧の変動が２００μＳの間に６
ｍＶあると、３ｐＦ×６ｍＶ／２００μＳ＝９０ｐＡの
電流が、赤外光発光時にのみ誤差電流として生じること
になる。この値はそれほど大きい値ではないが、測距す
る距離が大きい場合には被写体からの反射光による本来
の光電変換素子電流値が小さいため、この程度の電流も
無視できなくなる。

【００１２】本発明はこのような電源電圧の変動に起因
して寄生容量の存在により発生する誤差電流の影響を無
くし、正確な測距を可能にすることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、赤外光発光前の被写体からの入射光によ
る光電変換素子電流値を記憶し、該記憶した値と赤外光
発光時の被写体からの入射光による光電変換素子電流値
との差分に基づいて被写体までの距離を測定する測距回
路を備えたアクティブオートフォーカス装置において、
赤外光を発光する発光素子に電力を供給する電池と前記
測距回路との間に直列に接続されたスイッチング素子
と、前記測距回路と並列に接続された電源保持コンデン
サと、測距時、前記スイッチング素子をオフにした後に
前記測距回路に赤外光発光前の被写体からの入射光によ
る光電変換素子電流値の記憶を行わせ、次いで前記発光
素子を発光させる制御回路とを備えている。

【００１４】

【作用】本発明においては、定常光による光電変換素子
電流値を記憶してからスイッチング素子をオフにするの
ではなく、スイッチング素子をオフにした後に定常光に
よる光電変換素子電流値を記憶するべく制御する。この
ようにすると、定常光による光電変換素子電流値の測定
時に既に電圧降下が始まっており、入力端子の寄生容量
を通じて流れる電流が本来の定常光による電流に加算さ
れる。この結果、記憶される電流値にもその値が含まれ
ることになる。そして、赤外光発光時にも同様な電流が
流れるため、記憶した電流値との減算により寄生容量に
よる電流は相殺され、測定に誤差をもたらすことがなく
なる。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

【００１６】図１を参照すると、本発明の一実施例にか
かるアクティブオートフォーカス装置は、電池Ｅと、こ
の電池Ｅに並列に接続された赤外発光ダイオードＩＲＥ
ＤおよびスイッチングトランジスタＱ１の直列回路と、
受光素子ＰＤが接続された測距回路Ｍと、測距回路Ｍの
電源端子間に並列に接続された電源保持コンデンサＣ１
と、エミッタが電池Ｅの正端子に接続されコレクタが測
距回路Ｍの一方の電源端子に接続されたスイッチングト
ランジスタＱ２と、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ
２のオン，オフのタイミング制御および測距回路Ｍの測
距タイミング制御を行うタイミング制御回路ＣＮＴとを
主要部として備えている。

【００１７】図２は本実施例の動作説明用のタイミング
チャートであり、以下、各図を参照して本実施例の動作
を説明する。

【００１８】通常の状態においては、スイッチングトラ
ンジスタＱ１はオフ状態、スイッチングトランジスタＱ
２はオン状態になっており、電源保持コンデンサＣ１は
スイッチングトランジスタＱ２を通じて電池Ｅによって
充電されている。

【００１９】図示しないシャッタボタンの押下等により
測距が指示されると、タイミング制御回路ＣＮＴは、図
２に示すように先ずスイッチングトランジスタＱ２のベ
ースをロウレベルにすることによりスイッチングトラン
ジスタＱ２をオフにする。

【００２０】これにより、電源保持コンデンサＣ１は測
距回路Ｍを通じて放電を開始し、その端子電圧すなわち
測距回路Ｍの電源電圧は図２に示すようにほぼ一定の割
合で低下していく。このため、入力端子電圧が負の電源
端子から一定電圧となるよう設計された測距回路Ｍでは
入力端子と正の電源端子との間の寄生容量（入力端子が
正電源を基準に入力基準電圧が与えられている場合には
入力端子と測距回路の負電源端子との間の寄生容量）を
介して電流が流れ始める。この電流値は前述したように
電源の変動率と容量の積で決まる。今、その値をαとす
る。

【００２１】さて、タイミング制御回路ＣＮＴはスイッ
チングトランジスタＱ２をオフにした後、測距回路Ｍに
対し定常光による電流の記憶を指示するタイミング信号
ｓ１を出す。ここで、スイッチングトランジスタＱ２を
オフしてからタイミング信号ｓ１を出力するまでの時間
は、定常光による本来の光電変換素子電流値に寄生容量
による誤差電流αが重畳され、その記憶が可能になるま
での時間を考慮して予め定められている。

【００２２】上記のタイミング信号ｓ１を受けることに
より、測距回路Ｍは、受光素子ＰＤによる定常光の光電
変換電流値を記憶する。このときの光電変換電流値は、
本来の定常光による光電変換電流値をβとすると、β＋
αとなる。

【００２３】また、本実施例では、タイミング信号ｓ１
と同時にタイミング制御回路ＣＮＴはスイッチングトラ
ンジスタＱ１のベースをハイレベルにすることによりス
イッチングトランジスタＱ１をオンにする。勿論、タイ
ミング信号ｓ１の直後にスイッチングトランジスタＱ１
をオンするようにしても良い。

【００２４】スイッチングトランジスタＱ１がオンにな
ると、このスイッチングトランジスタＱ１を介して電池
Ｅから赤外発光ダイオードＩＲＥＤに電流が流れ、赤外
光が被写体に向かって照射される。このとき、電池Ｅが
古いと、電池電圧は図２に示すように数１０〜数１００
ｍＶ低下するが、スイッチングトランジスタＱ２がオフ
状態なので、その電池電圧の変動は測距回路Ｍの電源電
圧に影響を与えない。

【００２５】そして、測距回路Ｍは、一定期間経過後に
スイッチングトランジスタＱ１をオフにし、本実施例で
はそのタイミングで測距回路Ｍに対し測距を指示するタ
イミング信号ｓ２を出力する。なお、スイッチングトラ
ンジスタＱ１をオフする直前にタイミング信号ｓ２を出
力するようにしても良い。

【００２６】測距回路Ｍは、タイミング信号ｓ２に応答
して、赤外光の照射された被写体からの反射光による受
光素子ＰＤの光電変換電流値と先に記憶した定常光によ
る受光素子ＰＤの光電変換電流値との差分を求め、この
差分に基づき被写体までの距離を測定する。このとき求
められる差分は、タイミング信号ｓ２が出力された時点
においても寄生容量による電流が流れているため、被写
体からの反射光による本来の光電変換電流値をγとする
と、γ＋αから先に記憶した光電変換電流値（β＋α）
を減算した値となる。即ち、定常光と電源の変動に起因
して寄生容量によって生じる電流は相殺され、結局、赤
外光の反射による電流値（γ−β）だけが求められる。
測距回路Ｍはこの値に基づき被写体までの距離を求め
る。

【００２７】図３は測距回路Ｍの要部回路図である。同
図において、測距開始前、スイッチング素子ＳＷ１はオ
ン状態、スイッチング素子ＳＷ２はオフ状態になってい
る。この状態では、図１の受光素子ＰＤとして使用する
フォトダイオードＤから流出する電流が入力端子ＩＮか
らオペアンプＯＰ１に入力されて電圧に変換され、その
電圧値に応じてオペアンプＯＰ２から発生する電圧によ
りメモリ素子として機能するコンデンサＣ４が充電さ
れ、且つこの充電電圧に応じた電流値だけトランジスタ
ＴＲが入力端子ＩＮの電流を抵抗Ｒ１を通じてグランド
に流すことにより、オペアンプＯＰ１の出力電圧値から
定常光による電圧を相殺するようなフィードバックがか
けられている。

【００２８】この状態で、図１のスイッチングトランジ
スタＱ２がオン状態からオフ状態に変化し、図３の正電
源ラインの電位が図２に示した測距回路電源電圧のよう
に徐々に低下すると、入力端子ＩＮと正電源ラインとの
間に存在する寄生容量Ｃ３および入力端子ＩＮとグラン
ドとの間に存在する寄生容量Ｃ２のうち、この場合は寄
生容量Ｃ２の電荷が図示の矢印に示すように放電し始
め、本来の定常光による入力電流値にその放電電流が重
畳され、コンデンサＣ４の電圧が寄生容量Ｃ２の放電電
流に見合った分だけ上昇する。そして、スイッチング素
子ＳＷ１が図１のタイミング信号ｓ１のタイミングでオ
ンからオフになると、コンデンサＣ４への充電が中断さ
れ、コンデンサＣ４に寄生容量Ｃ２による誤差電流を含
む定常光による光電変換素子電流値に相当する電圧が記
憶され、以後、この記憶された電圧に応じた電流値が入
力端子ＩＮの入力電流から差し引かれていく。

【００２９】従って、図１の赤外発光ダイオードＩＲＥ
Ｄが発光し被写体からの反射光によりフォトダイオード
Ｄから流出する電流がその分だけ増大すると、オペアン
プＯＰ２の出力電圧は、赤外光の反射光のみの光電変換
素子電流値に相当する電圧となり、この電圧が図１のタ
イミング信号ｓ２のタイミングでオン状態となるスイッ
チング素子ＳＷ２でサンプリングされ、抵抗Ｒ３および
コンデンサＣ５から構成されるホールド回路に保持さ
れ、出力端子ＯＵＴから取り出される。この取り出され
た電圧値に基づき被写体までの距離が測定される。

【００３０】なお、図３の測距回路はアンプリチュード
方式のものであり、三角測量方式の測距回路では、フォ
トダイオードＤの代わりにＰＳＤが使用され、且つ、Ｐ
ＳＤの２つの出力の各々に対し、図３に示すような回路
が備えられる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、安
定化電源回路や大容量のコンデンサ等を使用せずとも小
容量のコンデンサで足り、然もコンデンサの端子電圧の
変動に起因して寄生容量の存在によって生じる誤差電流
の影響を取り除いて正確な測距が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成図である。

【図２】本発明の実施例の動作説明用のタイミングチャ
ートである。

【図３】測距回路の一例を示す要部回路図である。

【符号の説明】

Ｅ…電池 ＩＲＥＤ…赤外発光ダイオード Ｑ１，Ｑ２…スイッチングトランジスタ Ｃ１…電源保持コンデンサ Ｍ…測距回路 ＰＤ…発光素子 ＣＮＴ…タイミング制御回路 ｓ１，ｓ２…タイミング信号

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外光発光前の被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値を記憶し、該記憶した値と赤外光
   発光時の被写体からの入射光による光電変換素子電流値
   との差分に基づいて被写体までの距離を測定する測距回
   路を備えたアクティブオートフォーカス装置において、 赤外光を発光する発光素子に電力を供給する電池と前記
   測距回路との間に直列に接続されたスイッチング素子
   と、 前記測距回路と並列に接続された電源保持コンデンサ
   と、 測距時、前記スイッチング素子をオフにした後に前記測
   距回路に赤外光発光前の被写体からの入射光による光電
   変換素子電流値の記憶を行わせ、次いで前記発光素子を
   発光させる制御回路とを具備したことを特徴とするアク
   ティブオートフォーカス装置。