JP3432852B2

JP3432852B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP3432852B2
Application number: JP6570993A
Authority: JP
Inventors: 修野中
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JPH06273662A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は測距装置に関し、特に
カメラの自動合焦装置（ＡＦ）に適用される測距装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カメラの測距装置としては、
超音波等を利用したものも提案されているが、現在は指
向性やデバイスのコストの面から光信号を用いたものが
主流となっている。

【０００３】しかしながら、撮影シーンの中には、室内
の照明や結婚式場でのスポットライト等、被写体を人工
的に照明する光が交流的に変動する場合が多く、これら
の背景の光の変動が光信号を用いて測距を行う装置に悪
影響を及ぼすことがあった。特に、カメラ側から測距用
光を投射し、反射信号光から被写体距離を求めるアクテ
ィブタイプのオートフォーカス（ＡＦ）では、信号光と
背景光を正確に分離しなければ正しい測距を行うことが
できない。

【０００４】そこで、特公昭６３−６８０２号公報や、
特公昭６２−３０５６７号公報のように、交流背景光の
動きを予測して測距用光の投射を制御する技術が開発さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、ズームレンズの
普及に伴い、より遠距離まで測距可能な測距装置の開発
が進められている。このような測距装置の高精度化の１
つの提案として、複数回に亘って同一のポイントを測距
して、その平均値をピント合わせに採用することによ
り、より確実なピント合せをしようとする技術がある。
このようなピント合わせの装置を搭載したカメラも、実
際に市場に出回っている。この複数回測距によっても、
交流背景光による誤測距はある程度の改善が可能とな
る。

【０００６】しかしながら、複数回測距によるもので
は、カメラレンズの焦点距離が更に長焦点側に伸びるの
で、より遠距離まで高精度に測距を行う必要があり、上
述した技術は更なる改善を必要としていた。

【０００７】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、複数回の光信号サンプリングによって高精度化を達
成すると共に、交流背景光下に於いても高精度の測距情
報を得ることのできる測距装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、複
数回に亘って被写体距離に関連する光信号を光電信号に
変換してサンプリングし、このサンプリングした光電信
号に基いて被写体距離を演算する測距装置に於いて、上
記被写体の交流的に変動する周囲光を検出する周囲光検
出手段と、上記周囲光検出手段によって交流的に変動す
る周囲光が検出された場合には、上記周囲光の１周期ま
たは整数倍周期の時間に亘って複数回サンプリングを行
うよう制御する制御手段と、を具備し、上記サンプリン
グされた複数の光電信号を周囲光による誤差を打ち消し
合うように平均化して被写体距離を算出することを特徴
とする。

【０００９】またこの発明は、被写体に向けて測距光を
投光する投光手段と、上記被写体からの上記測距光を受
光し、光電流信号を出力する受光手段と、上記光電流信
号を圧縮する圧縮ダイオードと、この圧縮ダイオードの
出力電圧信号に基いて上記被写体までの距離を演算する
演算手段とを具備する測距装置に於いて、上記被写体の
周囲光が交流的に変動する交流光であるかを判定する判
定手段と、この判定手段によって周囲光が交流光である
と判定された場合に、上記圧縮ダイオードのバイアス電
流を増加させるバイアス電流制御手段とを具備したこと
を特徴とする。

【００１０】更にこの発明は、被写体に向けて測距光を
投光する投光手段と、上記被写体からの上記測距光を受
光し、光電信号を出力する受光手段と、上記光電信号に
基いて上記被写体までの距離を演算する演算手段とを具
備する測距装置に於いて、交流的に変動する上記被写体
の周囲光の変動状態を検出する交流光検出手段と、この
交流光検出手段によって上記周囲光が減少傾向にあると
検出された際の上記演算手段の演算結果を無効にする無
効手段とを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】この発明の測距装置にあっては、交流的に変動
する周囲光が周囲光検出手段で検出され、上記周囲光の
１周期またはその整数倍の時間に亘って複数回サンプリ
ングが行われる。そして、サンプリングされた複数の光
電信号を周囲光による誤差を打ち消し合うように平均化
して被写体距離を算出する。

【００１２】またこの発明の測距装置では、投光手段に
よって被写体に向けて測距光が投光され、上記被写体か
らの上記測距光が受光手段で受光されて出力されると共
に、上記被写体の周囲光が交流的に変動する交流光であ
るかが判定手段で判定される。この判定手段によって周
囲光が交流光であると判定された場合には、バイアス電
流制御手段で圧縮ダイオードのバイアス電流が増加され
て、上記光電流信号が圧縮ダイオードで圧縮される。そ
して、この圧縮ダイオードの出力電圧信号に基いて、演
算手段で上記被写体までの距離が演算される。

【００１３】更に、この発明の測距装置にあっては、投
光手段によって、被写体に向けて測距光が投光され、上
記被写体からの測距光が受光手段で受光されて光電信号
が出力される。そして、上記光電信号に基いて、演算手
段にて上記被写体までの距離が演算される。また、交流
光検出手段では、交流的に変動する上記被写体の周囲光
の変動状態が検出され、この交流光検出手段によって上
記周囲光が減少傾向にあると検出された際は、無効手段
によって上記演算手段の演算結果が無効にされる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。

【００１５】図１は、この発明の第１の実施例としての
概念を示すブロック図である。同図に於いて、赤外発光
ダイオード（ＩＲＥＤ）１は、ＩＲＥＤドライバ２を介
して発光制御回路３により駆動される。上記ＩＲＥＤ１
から投射された光は、投光レンズ４を介して図示されな
い被写体で反射され、受光レンズ５を介して受光センサ
６で受光される。ＡＦＩＣ７は、この受光センサから信
号を受けてワンチップマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
８に供給する。このＣＰＵ８は、上記発光制御回路３及
びＡＦＩＣ７を制御すると共に、受光素子９で受けた光
の出力をＡＣ光検出回路１０を介して取込むものであ
る。

【００１６】このような構成に於いて、ＩＲＥＤドライ
バ２により電流が供給されて、ＩＲＥＤ１から赤外信号
光が投光レンズ４を介して被写体に対して投射される。
被写体によって反射された反射信号光は、受光レンズ５
によって受光センサ６上に集光される。そして、ＡＦＩ
Ｃ７にて、受光センサ６の出力からの信号が、背景光か
ら分離増幅される。この増幅された出力より、ＣＰＵ８
が被写体距離を演算する。

【００１７】また、受光素子９では、被写体を照射する
照明光（背景光）が受光されると、この受光出力から、
背景光が交流的に変化するかどうか、或いはその周期等
が、ＡＣ光検出回路１０にて検出される。そして、この
結果に従って、ＩＲＥＤ１の発光回数、発光タイミング
が、発光制御回路３で制御されるようになっている。

【００１８】ここで、図２乃至図４を参照して、交流背
景光が測距動作に悪影響を与える理由について説明す
る。

【００１９】図２は、図１のＡＦＩＣ７の背景光電流除
去の働きを説明するための図である。同図に於いて、フ
ォトダイオード１１は、図１の受光センサ６に相当す
る。いま、仮にフォトダイオード１１の出力電流ｉ_pが
プリアンプ１２の働きにより増幅用トランジスタ１３の
ベースに流れ込むとする。応答性を考慮して、このトラ
ンジスタ１３は電流源１４により、ｉ_B0でバイアスされ
ている。更に、このトランジスタ１３のコレクタには圧
縮用ダイオード１５が接続されており、これは電流源１
６によってｉ_D0でバイアスされている。

【００２０】この状態で、背景光電流ｉ_pがトランジス
タ１３によってβ倍に増幅されると、圧縮ダイオード１
５にはｉ_D0の他にβｉ_pの電流が流れることとなる。

【００２１】このとき、圧縮ダイオード１５のカソード
側の電位は、オペアンプ１７のマイナス側入力によっ
て、比較用ダイオード１８のカソード電位と比較されて
いる。この比較用ダイオード１８は、電流源１６の電流
と等しい電流ｉ_D0を流す電流源１９によってバイアスさ
れており、βｉ_pが流れる前のダイオード１５のカソー
ド電位と等しい電位が、カソード側に出力されている。

【００２２】したがって、オペアンプ１７の２つの入力
は、センサ出力ｉ_pがトランジスタ１３によって増幅さ
れている時にアンバランスとなる。

【００２３】一方、オペアンプ１７の出力は、フォトダ
イオード１１にそのコレクタが接続されたＮＰＮトラン
ジスタ２０のベースに接続されている。このような接続
より、背景光電流ｉ_pがトランジスタ１３によって増幅
され、圧縮ダイオード１５に流れ込んでこのカソード側
電位を低下させる時、オペアンプ１７では、これをマイ
ナス側入力で検知する。そして、トランジスタ２０のベ
ース電位を上昇させて、コレクタ電流を増加させること
により、上記背景光電流ｉ_pがトランジスタ１３のベー
スに流れ込まないように作用する。

【００２４】こうして、背景光電流ｉ_pは、トランジス
タ２０のエミッタ電流として抵抗２１を介してＧＮＤへ
流れるが、この電流量はコンデンサ２２によって記憶さ
れる。

【００２５】このように、背景光電流ｉ_pがトランジス
タ１３によって増幅されない状態で、図３（ａ）〜
（ｅ）に示されるように、タイミング回路２３がＩＲＥ
Ｄドライバ２を介してＩＲＥＤ１を発光させると同時に
オペアンプ１７の動作を停止させ、電流源１６の電流を
止めると、予めコンデンサ２２によって記憶された電位
に従ってトランジスタ２０は背景光電流ｉ_pをＧＮＤへ
流す。しかしながら、被写体から返って来た反射信号光
量分の信号光電流ｉ_p1は、低入力インピーダンスでトラ
ンジスタ１３のベースへと流れ込み、β倍に増幅されて
圧縮ダイオード１５に流入する。このタイミングで出力
端子を観測すれば、図３に示されるように、背景光電流
ｉ_pにもバイアス電流ｉ_D0にも依存せず、信号光電流ｉ
_p1のみに依存した出力を得ることができる。

【００２６】上述したように、アクティブＡＦの背景光
除去は、背景光が一定であり、信号光入射時も変化しな
いことを前提とした技術である。故に、図４（ａ）に示
されるように、背景光が大きくなる場合は信号が誤って
大きく検出され、図４（ｂ）に示されるように、背景光
が小さくなる場合は変化量Δｉ_pに依存して信号は小さ
く検出される。

【００２７】したがって、図４（ｃ）に示されるよう
に、交流背景光が正弦波状である場合は、一周期に亘っ
て、またはその整数倍の時間だけ、その周期より十分小
さい測距時間で何度も測距を繰返すと、図４（ａ）で生
じた＋方向の誤差は、図４（ｂ）で生じた−方向の誤差
と相殺して誤差を小さくすることができる。

【００２８】また、図２に示されるように、信号光ｉ_p1
をトランジスタで電流増幅して圧縮ダイオードに導くも
のでは、信号光ｉ_p1が背景光の変化によって逆方向に流
れる時、次のような問題を生じることがある。

【００２９】すなわち、圧縮ダイオード１５は、上述し
たように、バイアス電流ｉ_D0でバイアスされているが、
これは予めダイオードの寄生容量に電荷を充電してお
き、応答性を向上させる目的がある。このバイアス電流
は、μＡオーダの小さな値が選択されており、このバイ
アス電流を大きくすると、ＩＲＥＤ発光と同時に行うバ
イアスカット時に切れ遅れが生じ、信号電流ｉ_p1にバイ
アス電流が重なって正しい信号検出ができなくなる。

【００３０】交流背景光の変化が大きく、回路の定常光
除去動作が追従できないとき、増幅用トランジスタ１３
のベース電流が減少する場合があるが、これが大きいと
トランジスタ１３に流れるべきｉ_B0が電流源１６に引か
れ、圧縮ダイオード１５をバイアスする電流がなくなっ
てしまう。仮に、ｉ_D0が１００μＡであり、トランジス
タ１３の電流増幅率βが１００であるとすると、僅か１
μＡの交流背景光電流の変化でこの現象が起こり、バイ
アス電流を失った圧縮ダイオードは微弱な信号光電流に
応答遅れを起こし、全く不正確な測距データを出力する
ことになる。

【００３１】この発明は、この現象の除去のため、ＡＣ
光検出結果に従って、圧縮ダイオード１５のバイアス電
流源１６の電流量を可変制御することも含んでいる。

【００３２】次に、この発明の第２の実施例として、図
５のより具体的な回路構成図を参照して説明する。

【００３３】同図に於いて、ＩＲＥＤドライバ２と、こ
のＩＲＥＤドライバ２によってドライブされるＩＲＥＤ
１、及び測距用光を投射する投光レンズ４については上
述した。そして、被写体からの反射信号光を受光する受
光レンズ５は、上記投光レンズ４と基原長Ｓだけ離して
配置されている。受光レンズ５で集光された反射信号光
は、受光センサ６に導かれるが、この反射信号光位置ｘ
は、三角測距の原理によって被写体距離Ｌに依存してい
る。つまり、受光レンズ５の焦点距離をｆとするとｘ＝Ｓ・ｆ／Ｌ …（１）の関係をとる。したがって、このｘを検出すれば、被写
体の反射率や信号光量に依存せずに被写体距離Ｌを求め
ることかできる。

【００３４】そこで、この受光センサ６には、光入射位
置検出機能を有する素子（ＰＳＤ）を用いる。このＰＳ
Ｄは、ｉ₁とｉ₂という２つの信号電流を出力するが、Ａ・ｉ₁／（ｉ₁＋ｉ₂）＝ｘ …（２）ここで、Ａは比例定数の関係を持つ。したがって、ＡＦ
ＩＣ７は、ＰＳＤ６の出力から、信号電流ｉ₁、ｉ₂を
分離し、ｉ₁／（ｉ₁＋ｉ₂）を演算する機能を有して
いる。

【００３５】プリアンプ１２、オペアンプ１７等から成
る背景光除去回路２４及び２４ａについては、上述した
ので、ここでは単純化してバイアス用の電流源は省略し
て図示してある。また、背景光除去回路２４ａについて
は、背景光除去回路２４の同一の参照番号の後にａを付
して表すものとし、説明は省略する。

【００３６】上記背景光除去回路２４及び２４ａに於い
て、アンプ部は２つあり、各々ＰＳＤ６の２つの出力電
流ｉ₁及びｉ₂を、背景光やバイアスから分離して圧縮
ダイオードに流し込む働きをする。したがって、バッフ
ァ２５及び２５ａの出力が、２つのトランジスタ２６及
び２７のベースに入力されると、これらのトランジスタ
２６及び２７はエミッタが共通となって、Ｉ₀の電流を
流す電流源２８が接続されていることから、トランジス
タ２７のコレクタに取付けられたコンデンサ２９には、
ＩＲＥＤ１の発光時に、次のような電流Ｉ_xが流れる。Ｉ_x＝（ｉ₁／（ｉ₁＋ｉ₂））Ｉ₀ …（３）ここで、ＣＰＵ８はＩＲＥＤ１の発光に先立ち、スイッ
チ３０をＯＮからＯＦＦに切換える。また、電流源２８
は、ＩＲＥＤ１が発光した時のみ電流を流すようになっ
ている。

【００３７】したがって、ＩＲＥＤ１の発光前は、コン
デンサ２９のマイナス側の電位は基準電圧Ｖ_refに固定
されているが、ＩＲＥＤ１がＮ回発光すると、容量Ｃの
コンデンサ２９のマイナス側電位は、Ｖ_ref基準電圧に
対して上記（３）式より次のような電圧Ｖ_INTを発生さ
せることになる。

【００３８】

【数１】上記（１）式及び（２）式より、この（４）式は（５）
式のように表される。

【００３９】

【数２】この積分電圧は、積分終了後、電流源３１によって一定
電流Ｉ_Gで放電される。コンデンサ２９の電位が、Ｖ
_refまで戻ったことを検出するのがコンパレータ３２で
ある。このとき、放電時間をＤＡＴＡとすると、（６）
式のようになる。

【００４０】

【数３】ＣＰＵ８は、この放電時間ＤＡＴＡを読取り、上記
（５）式より被写体距離ＬをＬ＝Ｎ・Ｄ／ＤＡＴＡ …（７）の形で算出し、Ｌに対しピント合わせ装置３３を介し
て、ピント合わせ用レンズ３４を制御する。

【００４１】また、背景光受光用フォトダイオード９の
出力電流は、抵抗３５によって電圧に変換された後、コ
ンデンサ３６でＡＣ結合され、更に抵抗３７、３８及び
オペアンプ３９等から成る反転増幅器で増幅後、コンパ
レータ４０に入力される。したがって、ＡＣ光入力時コ
ンパレータ４０は、ＡＣ光の半分の周期で反転を繰返
す。このコンパレータ４０の出力は、リセット付フリッ
プフロップ（ＦＦ）回路４１に入力され、フリップフロ
ップ回路４２、４３、ナンドゲート４４、インバータ４
５によって、ＡＣ光の周期と等しい時間幅の単発パルス
が形成される。

【００４２】この時、ＣＰＵ８は、各ＦＦ回路をリセッ
トすると共に、ＩＲＥＤ発光基本信号（ＴＩＭ）を出力
するが、これは、同期用フリップフロップ４６と、ナン
ドゲート４７、インバータ４８を介して、ＩＲＥＤドラ
イバ２に入力される。

【００４３】ＣＰＵ８は、撮影者が撮影に先立って閉成
する（１ｓｔ）スイッチ４９の入力を検知すると、この
リセット信号及びＴＩＭを出力して測距を開始する。図
６は、この時の各回路の動作を表したタイミングチャー
トである。

【００４４】背景光が、図６に示されるように交流的に
変動している時、コンパレータ４０は同期して反転を繰
返す。このような状態で、１ｓｔスイッチが入力される
と、ＣＰＵ８は、各ＦＦのリセットを解除するので、図
示のように、インバータ４５の出力は、ＡＣ光の１周期
分の長さのパルスを出力する。

【００４５】ＣＰＵ８は、リセット解除と同時に、ＩＲ
ＥＤタイミング信号（ＴＩＭ）を出力するので、ＦＦ回
路４６は、これに同期してゲート４７を制御するので、
ＩＲＥＤ発光信号（４８の出力）は、図示のようにＡＣ
光の１周期分の長さだけパルス投光を繰返すように出力
される。

【００４６】ＩＲＥＤ１がこのように投光されると、同
期して電流源２８が制御されるため、積分コンデンサに
は、図示のように被写体距離に依存した電圧が積分され
ていく。そして、ＣＰＵ８は、発光回数Ｎと、発光が終
了したことをインバータ４８の出力より検知して、引続
いて電流源３１をＯＮさせて、コンパレータ３２の出力
を検知して、測距結果ＤＡＴＡを得る。

【００４７】このようにして得られたＤＡＴＡより、Ｃ
ＰＵ８は被写体距離Ｌを算出するが、背景光が増加方向
に変化した時の誤差と、背景光が減少方向に変化した時
の誤差は逆の符号を持つので、同実施例のように丁度１
周期に亘って測距を繰返し、データを平均化すると、誤
差が打消し合って、正しい測距結果を得ることができ
る。

【００４８】また、この測距回数Ｎは、多ければ多い程
測距精度が向上すると考えられる。ＡＣ光変化の１周期
分で十分な測距精度が得られないと考えられる時は、図
７に示されるように、必要測距回数Ｎ₀より多くなるま
で測距を繰返すようにしてもよい。

【００４９】以下、図７のフローチャートを参照して、
第２の実施例として、必要測距回数Ｎ₀より多くなるま
で繰返す場合の測距動作について説明する。

【００５０】ステップＳ１では、撮影者が撮影に先立
ち、１ｓｔスイッチをＯＮさせたかどうかが検知され
る。ここで、１ｓｔスイッチがＯＮされれば、ステップ
Ｓ２にて、測距回数ＮとＡＣ光の１周期を単位とする変
数ｎがリセットされ、次いでステップＳ３にて、図６で
説明したように測距（ＤＡＴＡの入力）及び測距回数Ｎ
の入力が行われる。その後、ステップＳ４では、ＤＡＴ
Ａ及びＮより、上記（７）式に従って距離Ｌ_nの算出が
行われる。

【００５１】Ｓ５では、測距回数がＮ₁として記憶さ
れ、ステップＳ６に於いてこのＮ₁が必要な精度を満た
すための測距回数Ｎ₀と比較される。ここで、Ｎ₁が測
距回数Ｎ₀未満ならば、ステップＳ７に進んでＮがリセ
ットされる。次いで、ステップＳ８、Ｓ９にて、上述し
たステップＳ３、Ｓ４と同様、測距及びＮのカウントが
行われる。そして、ステップＳ１０ではＮの総和が求め
られ、ステップＳ１１でｎのインクリメントが行われ
後、再度ステップＳ６に戻る。

【００５２】このようにして、測距回数が所定回数Ｎ₀
に達するまで測距は繰返される。そして、所定回数以上
の測距が終了したならば、ステップＳ６からステップＳ
１２に移行して、その平均値より被写体距離Ｌが算出さ
れる。

【００５３】したがって、図７のフローチャートを用い
た実施例では、図８（ａ）に示されるように、ＡＣ光に
対し投光が繰返される。

【００５４】ところで、上記フローチャートの途中で、
ステップＳ６の判断が入るために連続で測距できないの
は、測距時間が長くなることが考えられる。そのため、
図９に示されるように、ＣＰＵ８内に、周波数検出部８
₁及び発光回数決定部８₂から成るＡＣ光周波数検出機
能を持たせ、そこから発光回数を決定するようにすれ
ば、図８（ｂ）に示されるように、連続での測距が可能
となる。

【００５５】但し、この場合も、必ずＡＣ光１周期の整
数倍の時間間隔だけ測距を行うようにしなければならな
い。具体的に、周波数検出は、図９のコンパレータ４０
の出力をＣＰＵ８が直接受け、例えばコンパレータ出力
が“Ｈ（ハイレベル）”から次に“Ｈ”になるまでの時
間を、図示されない内蔵のカウンタで計時すればよい。
そして、この時間をＴ_fとし、ＩＲＥＤ１の放熱特性か
ら決まっている投光間隔をＴ_Iとすれば、発光回数はＴ
_f／Ｔ_Iの整数倍で、なお且つ、上記Ｎ₀より多い回数
を設定すればよい。

【００５６】次に、図１０を用いて、先に説明した圧縮
ダイオードのバイアス電流切換えによるこの発明の第３
の実施例を説明する。

【００５７】上述した実施例では、ＡＣ光検出用のフォ
トダイオード７を、ＡＦ用の受光センサ４とは別に設け
ていたが、この第３の実施例では、測距用センサ４で、
ＡＣ光も検出しようとするものである。また、背景光電
流ｉ_pは抵抗２１を流れるので、この電位変化をみれば
背景光が変動しているかがわかる。

【００５８】したがって、この第３の実施例では、この
抵抗２１の電位をバッファ５０でモニタし、ＡＣ結合用
コンデンサ５１を介し、抵抗５２、５４及びオペアンプ
５３等から成る反転増幅器によってこれを増幅し、更に
コンパレータ５５で検出することにより、ＣＰＵ８にＡ
Ｃ光の有無を判定させている。

【００５９】ＣＰＵ８は、ＡＣ光検出時に電流源５６を
ＯＮさせて、圧縮ダイオード１５のバイアス電流を増加
させるようにする。ＡＣ光が無い時のバイアス電流は、
電流源５７により与えられ、約１００μＡ、ＡＣ光が有
る時は、電流源５６の４００μＡが加わり、バイアス電
流は５００μＡとする。この電流は、カレントミラーを
構成するトランジスタ５８、５９、６０によって、ダイ
オード１５、１８に導かれる。尚、トランジスタ６１及
び抵抗６２は、発光に同期してのバイアスカット用の素
子である。

【００６０】このように、バイアス電流を多めに設定で
きるよう構成した装置を用いれば、背景光が減少し、回
路の遅れによってトランジスタ１３のコレクタ電流が減
少し、その分だけ圧縮ダイオードのバイアス電流が減少
しても、完全にバイアス電流が零になってしまう危険度
を減少させることができる。

【００６１】上述したように、バィアス電流が零になっ
てしまうと、微弱な信号光に対し圧縮ダイオードの電位
は追従が遅れ、正しい測距は不可能となる。

【００６２】一方、バイアス電流を多めにすると、発光
時のバイアスカット動作が十分に行われにくくなり、図
１１に示されるように、遠距離測距が困難になる。これ
は、距離によって変化する信号は微弱であるのに、距離
によって変わらないバイアス電流が大きくＤＡＴＡに影
響するからである。

【００６３】しかしながら、交流背景光下で測距を行う
のは室内である可能性が高く、室内ならばある距離以上
の遠距離測距性能は劣化してもやむを得ないというのが
この第３の実施例の考え方である。

【００６４】また、バイアス電流は部品によるばらつき
が大きいので、図１０に示された記憶回路（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）６３に予めそのばらつきを記憶させておき、バイア
ス切換時は、このデータを参照して、図１１のΔＤＡＴ
Ａ分の補正を行うようにする。

【００６５】図１２は、ＡＣ光の有無だけでなく、その
大きさも検知できるようにしたＡＣ光検出回路の例であ
る。

【００６６】同図に於いて、フォトダイオード９の出力
は、抵抗６４で電圧に変換後、コンデンサ６５でＡＣ結
合され、抵抗６６、６７及びオペアンプ６８から成る反
転増幅器で増幅される。そして、その出力はコンパレー
タ６９とオペアンプ７０に、抵抗７１を介して接続され
ている。このオペアンプ７０はＰＮＰトランジスタ７２
のベースとエミッタを制御し、抵抗７１によって電流に
変換されたＡＣ光信号をコンデンサ７３に充電する。オ
ペアンプ６８の出力は正弦波状であるが、ＰＮＰトラン
ジスタ７２はコンデンサ７３を充電する方向しか電流を
流さないので、積分電圧はＡＣ背景光の振幅に依存して
増加する。

【００６７】予めＣＰＵ８からスイッチ７４をＯＮして
おき、コンデンサ７３を放電した後、スイッチ７４をＯ
ＦＦして所定レベルに積分電圧が上昇すると、コンパレ
ータ７５が反転する。したがって、このスイッチ７４の
ＯＦＦからコンパレータ７５の反転までの時間をＣＰＵ
８が計測すれば、ＡＣ背景光の大きさをＣＰＵ８で検知
することができる。

【００６８】このようなＡＣ光検出器と、上述した投受
光から成るＡＦ回路を組合わせれば、図１３に参照され
るようなフローチャートを用いて、より精度の高い測距
が可能となる。尚、図１２のＡＦＩＣ７は、図１０で説
明した圧縮ダイオードバイアス切換用電流源５６を内蔵
するものとする。

【００６９】先ず、ステップＳ２１に於いて、ＣＰＵ８
はコンパレータ６９の出力よりＡＣ背景光があるか否
か、またその周期を検出する。コンパレータ６９は、ノ
イズレベルで出力を変動させる虞れがあるので、ある程
度の不感帯を設けて設計してもよい。或いは、コンパレ
ータ６９の出力の規則性から、ＣＰＵ８がノイズか、５
０Ｈｚ、６０ＨｚのＡＣ電源で駆動された人口照明光の
影響かを判別するようにしてもよい。

【００７０】次に、ステップＳ２２でコンパレータ６９
の出力から、上述したようにＡＣ光の大きさを検出す
る。上記ステップＳ２１及びＳ２２の判定に於いて、ス
テップＳ２１からステップＳ２７に分岐した場合は、例
えば発光回数Ｎ＝１６に固定の通常の測距を行い、また
ステップＳ２２からステップＳ２８に分岐した場合に
は、すでに図８にて説明したような、ＡＣ光の周期の整
数倍に合わせた測距回数での測距を行うようにする。

【００７１】そして、ステップＳ２１及びＳ２２にて、
“ＹＥＳ”に分岐した場合は、ＡＣ背景光が大きく、圧
縮ダイオードのバイアス電流が零になってしまう可能性
があるので、ステップＳ２３にてＡＦＩＣ７内の電流源
５６をＯＮさせて、これを補助する。そして、ステップ
Ｓ２４にて、上記ステップＳ２８と同様にＡＣ光の周期
に合わせての測距を行う。

【００７２】このとき、ＡＦＩＣ７の出力ＤＡＴＡは、
図１１に示されるように、バイアス電流の影響が重畳し
ていると考えられる。そのため、このバイアス電流は部
品によるばらつきが大きいので、ＣＰＵ８はＥＥＰＲＯ
Ｍ６３に予め記憶させていた補正係数ΔＤＡＴＡを用い
てステップＳ２５にて補正を行う。そして、ステップＳ
２６にて、上記式（７）で説明したような被写体距離Ｌ
の算出を行う。

【００７３】同実施例は、ＡＣ光が無い場合でも測距に
先立ってＡＣ検出が必要なので、測距タイムラグが長く
なるが、図１４に示される構成の回路を用いて、図１５
に参照されるフローチャートに従って処理すれば、タイ
ムラグの改善が可能になる。

【００７４】この実施例では、図１４に示されるよう
に、圧縮ダイオード１５のバイアスレベルに同期して、
“Ｈ”、“Ｌ（ローレベル）”を出力するコンパレータ
７８の出力を、フリップフロップ回路７９と、発光タイ
ミング回路２３を用いて、ＩＲＥＤ１の発光に先立つ信
号で同期して、同時モニタするものである。

【００７５】また、コンパレータ７８には大きく不感帯
を設け、所定のバイアスを行ったダイオード７６と比較
して、大きなバイアス減少のみを検出できるようにす
る。上述したように、大きく背景光が減少する時（減光
時）は、圧縮ダイオード１５のバイアスが零となって圧
縮ダイオード１５のカソード電位が上昇し、最悪の結果
を招く。このため、フリップフロップ回路７９のＱ出力
を、予め“Ｌ”にリセットしておき、減光時はコンパレ
ータ７８が“Ｈ”を出力するので、これが測距中に出力
されたかどうかを、フリップフロップ回路７９でラッチ
することにより、ＣＰＵ８がフリップフロップ回路７９
の出力から測距中の減光を検出できる。

【００７６】したがって、図１５のフローチャートに示
されるように、ステップＳ３１にて測距を行い、次いで
ステップＳ３２にてフリップフロップ回路７９の出力が
“Ｈ”になっていなければ、その測距結果を採用する。
一方、上記ステップＳ３２にて、フリップフロップ回路
７９の出力が“Ｈ”になっていれば、測距中に減光が起
こったとして、このデータは信用できないとされる。そ
して、ステップＳ３３に移行して電流源５６にて圧縮ダ
イオードバイアス電流を増やし、続いてステップＳ３４
にて再測距するようにする。

【００７７】更に、図１６に示されるように、ＣＰＵ８
に判定及びタイミング制御機能を持たせれば、図１７の
タイミングチャートに示されるような制御が可能とな
る。

【００７８】図１６は、ＡＦＩＣ７の内部を簡略化して
図示したブロック図である。同図は、基本的には、アン
プ１２と圧縮ダイオード１５等から成る背景光除去回路
部２４及び２４ａと、差動回路、積分回路等から成る演
算部８１で構成され、バイアスレベル判定部８２と、バ
イアスレベル切換部８３の他は、図５の回路と同様であ
る。すなわち、バイアスレベル判定部８２と、図１０に
示されるようなバイアスレベル切換部８３により、減光
時にバイアス電流が減少することを検出し、バイアスレ
ベル切換えによって、圧縮ダイオード１５等が、ゼロバ
イアスになることを防止することができる。

【００７９】具体的には、図１７のタイミングチャート
のような動作で、ＡＣ光に照射された被写体の測距を高
精度で可能としている。

【００８０】図１７（ａ）は、あまりにもＡＣ光が大き
くバイアスレベルの変化も激しく、測距に適さない場合
のタイミングチャートである。この時、ＣＰＵ８は、バ
イアスレベル上昇、つまりバイアス電流が減少している
時には、ＩＲＥＤ１の発光を禁止している。

【００８１】そして、バイアス電流が増えた時のみＩＲ
ＥＤ１を発光し、測距を行う。この時、ＡＦＩＣ７の出
力ＤＡＴＡは、図１１に示されるように、バイアスレベ
ル分の誤差ΔＤＡＴＡを生じると考えられるが、これは
バイアスレベルに応じて、ＥＥＰＲＯＭ６３にて補正し
て、ＣＰＵ８はＬを算出する。

【００８２】また、圧縮ダイオードのバイアスレベルを
バイアスレベル切換部８３で切換えて、図１７（ｂ）に
示されるタイミングチャートのように、ダイオードのバ
イアス電流が減少するのに合わせて電流を補給してもよ
い。

【００８３】この時、バイアス電流が、ＡＣ背景光によ
って増加する場合は、それをバイアスレベル判定部８２
で検出して、補給した電流を切るようにする。

【００８４】次に、上述した測距動作をマルチＡＦに採
用した第４の実施例として、図１８を参照して説明す
る。

【００８５】マルチＡＦは、画面内の複数のポイントを
測距可能な測距装置であり、従来の画面内１ポイントと
か測距できないＡＦカメラに比べ、主要被写体と、測距
ポイントのズレによるピンぼけが発生する確率を小さく
できることから、最近のカメラに普及している。

【００８６】図１８は、この発明の第４の実施例で、装
置全体をθ方向に回動して、画面内の複数のポイントを
測距できるようにした測距装置の構成を示したものであ
る。

【００８７】同図に於いて、ＩＲＥＤ１、投光レンズ
４、受光レンズ５及びＰＳＤ６は、軸８４を中心として
所定方向に回動可能な可動部材８５中に固定されてい
る。この可動部材８５は、ギヤ８６とモータ８７によっ
て回動可能となっている。ＣＰＵ８は、モータ（Ｍ）ド
ライバ８８を介してモータ８７を駆動し、測距の方向を
制御することができるようになっている。その他、ＩＲ
ＥＤドライバ２、ＡＦＩＣ７、フォトダイオード９及び
ＡＣ光検出回路１０は、上述した実施例と同様の働きを
する。

【００８８】図１９は、このような構成の測距装置の測
距動作を説明するフローチャートである。

【００８９】初めに、ステップＳ４１にて、測距ポイン
トの数ｍをカウントするに先立って、ｍをカウントする
カウンタを初期化する。次いで、ステップＳ４２にて、
フォトダイオード９の出力から、ＡＣ光の周期ｆ_ACを検
出する。同実施例のように、測距装置全体が動くタイプ
のマルチＡＦでは、ＡＦ用センサ６の見ている位置が順
次変化するため、その都度ＡＣ光検出を行う方が好まし
い。しかしながら、それでは測距に要するタイムラグが
長くなってしまうので、同実施例では、固定の、しかも
かなり広い角度の測光が可能なフォトダイオード９によ
り、ＡＣ光検出を行うようにしている。また、カメラの
露出制御用のフォトダイオードでこれを兼用してもよ
い。

【００９０】ステップＳ４３では、上記ステップＳ４２
で得られたＡＣ背景光の周期より、決められた発光回数
だけ測距を行って距離Ｌ_mを求める。次に、ステップＳ
４４に於いて、測距ポイント数ｍが所定数に達したか否
かを判定する。ここで、所定ポイント数の測距が終って
いない時は、ステップＳ４５に進んで、所定角度θだけ
ユニットを回動させる。そして、ステップＳ４６でｍを
インクリメントした後、ステップＳ４３に戻るようにす
る。

【００９１】上記ステップＳ４４で、上記測距ポイント
数ｍが所定数に達したならば、ステップＳ４７に移行す
る。そして、このステップＳ４７にて、主要被写体距離
をＬ₁〜Ｌ_mから選択してシーケンスを終了する。

【００９２】このフローチャートでは、ＡＣ光検出を最
初の１回のみ（ステップＳ４２）行うものとし、マルチ
ＡＦ中は、上記ステップＳ４２にて検出された周期に従
った測距回数にてｍポイントの測距を行うことにより、
タイムラグを短縮するようにしている。

【００９３】図２０及び図２１は、この第４の実施例の
変形例の動作を説明するフローチャートである。

【００９４】図２０は、画面中央部に被写体が存在する
確率が高いことを前提とした場合の動作を説明するフロ
ーチャートである。すなわち、測距ポイント数ｍをカウ
ントするカウンタを初期化した後（ステップＳ５１）、
画面中央部に被写体が存在する確率が高いことを前提と
して、画面中央か否かを判定し（ステップＳ５２）、画
面中央部の測距時のみＡＣ光検出を行う（ステップＳ５
３）。

【００９５】そして、ＡＣ光が検出されない場合は通常
測距を行い（ステップＳ５５）、ＡＣ光が検出された場
合のみ（ステップＳ５４、Ｓ５６）、図８及び図１７で
説明した測距回数制御や、圧縮ダイオードのバイアス制
御のようなＡＣ光対策を施した測距処理を行うようにし
て（ステップＳ５７、Ｓ５８、Ｓ５９、Ｓ６０）、マル
チＡＦのタイムラグ対策を行っている。

【００９６】また、画面中央部であってもＡＣ光が検出
されない場合（ステップＳ５４）と、画面中央以外の測
距ポイント（ステップＳ５２）に於いては、ＡＣ光対策
を行わない通常の測距（測距回数固定、圧縮ダイオード
バイアス固定）を行うようにする（ステップＳ５５）。

【００９７】すなわち、図２１のフローチャートは、図
１４及び図１５で説明したようなＡＣ光対策をマルチＡ
Ｆに応用したものである。但し、図１５のフローチャー
トでは、測距中に減光が検出された時は再測距を行って
いたが、ここでは再測距は行わずに、そのデータは無視
するようにしている。

【００９８】初めに、測距ポイント数ｍをカウントする
カウンタを初期化した後（ステップＳ６１）、主要被写
体距離Ｌ_mで測距を行う（ステップＳ６２）。ここで、
得られた複数のデータのうち最至近のデータを、ステッ
プＳ６８にて主要被写体距離として選択するので、測距
中に減光が有るか否かを判定する（ステップＳ６３）。

【００９９】ここで、測距中の減光有りと判定される
と、その時のデータＬ_mは無限遠の値に置換えられる
（ステップＳ６４）。したがって、この時の測距結果
が、最終的にピント合わせ距離として採用されること
は、全ポイントが無限遠を出力する時以外ないことにな
る。

【０１００】この後、ステップＳ６５、Ｓ６６、Ｓ６
７、Ｓ６８にて、図１９のステップＳ４４、Ｓ４５、Ｓ
４６、Ｓ４７と同様の処理を行う。すなわち、この図２
１のフローチャートも、図１９のフローチャートと同
様、所定角θずつ測距装置を回動させて、順次ｍポイン
トの測距データを入力していくフローチャートを基本と
している。

【０１０１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数回
の光信号サンプリングによって高精度化を達成すると共
に、交流背景光下に於いても高精度の測距情報を得るこ
とのできる測距装置を提供することができるので、スポ
ッライトのような強い人工照明が照射された人物を撮影
するシーンに於いても、高精度で正確なピント合わせを
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例としての概念を示すブ
ロック図である。

【図２】図１のＡＦＩＣ７の背景光電流除去の働きを説
明するための図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図２の各部に於ける動作を
説明するタイミングチャートである。

【図４】（ａ）は背景光が大きくなる場合の波形図、
（ｂ）は背景光が小さくなる場合の波形図、（ｃ）は交
流背景光が正弦波状である場合の波形図である。

【図５】この発明の第２の実施例で、測距装置の具体的
な回路構成図である。

【図６】測距開始時の図５の各回路の動作を表したタイ
ミングチャートである。

【図７】第２の実施例として、必要測距回数Ｎ₀より多
くなるまで繰返す場合の測距動作について説明するフロ
ーチャートである。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、ＡＣ光と測距用光の発光
回数との関係を示した図である。

【図９】ＣＰＵ８内に周波数検出部８₁及び発光回数決
定部８₂から成るＡＣ光周波数検出機能を持たせた場合
の回路例を示した図である。

【図１０】この発明の第３の実施例で測距装置の具体的
な回路構成図である。

【図１１】被写体距離の逆数１／Ｌと放電時間をＤＡＴ
Ａとの関係を示した図である。

【図１２】ＡＣ光の有無及びその大きさも検知できるよ
うにしたＡＣ光検出回路の例を示した図である。

【図１３】図１２のＡＣ光検出器とＡＦ回路を組合わせ
た回路の動作を説明するフローチャートである。

【図１４】図１２のＡＣ光検出器とＡＦ回路を組合わせ
た回路の変形例を示した図である。

【図１５】図１４の回路の動作を説明するフローチャー
トである。

【図１６】ＣＰＵ８に判定及びタイミング制御機能を持
たせた測距装置の要部を示した回路図である。

【図１７】（ａ）はＡＣ光が大きくバイアスレベルの変
化も激しい場合の測距動作を表すタイミングチャート、
（ｂ）は圧縮ダイオードのバイアスレベルをバイアスレ
ベル切換部８３で切換える場合の測距動作を表すタイミ
ングチャートである。

【図１８】この発明の第４の実施例で、装置全体をθ方
向に回動し、画面内の複数のポイントを測距できるよう
にした測距装置の構成を示した図である。

【図１９】図１８の構成の測距装置の測距動作を説明す
るフローチャートである。

【図２０】第４の実施例の変形例の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図２１】第４の実施例の更に他の変形例の動作を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

１…赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）、２…ＩＲＥＤド
ライバ、３…発光制御回路、４…投光レンズ、５…受光
レンズ、６…受光センサ、７…ＡＦＩＣ、８…ワンチッ
プマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、９…受光素子、１
０…ＡＣ光検出回路、１１…フォトダイオード、１２…
プリアンプ、１３、２０…トランジスタ、１４、１６、
１９…電流源、１５…圧縮用ダイオード、１７…オペア
ンプ、１８…比較用ダイオード、２１…抵抗、２２…コ
ンデンサ、２３…タイミング回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数回に亘って被写体距離に関連する光
信号を光電信号に変換してサンプリングし、このサンプ
リングした光電信号に基いて被写体距離を演算する測距
装置に於いて、上記被写体の交流的に変動する周囲光を検出する周囲光
検出手段と、上記周囲光検出手段によって交流的に変動する周囲光が
検出された場合には、上記周囲光の１周期または整数倍
周期の時間に亘って複数回サンプリングを行うよう制御
する制御手段と、を具備し、上記サンプリングされた複数の光電信号を周囲光による
誤差を打ち消し合うように平均化して被写体距離を算出
することを特徴とする測距装置。
【請求項２】被写体に向けて測距光を投光する投光手
段と、上記被写体からの上記測距光を受光し、光電流信号を出
力する受光手段と、上記光電流信号を圧縮する圧縮ダイオードと、この圧縮ダイオードの出力電圧信号に基いて上記被写体
までの距離を演算する演算手段とを具備する測距装置に
於いて、上記被写体の周囲光が交流的に変動する交流光であるか
を判定する判定手段と、この判定手段によって周囲光が交流光であると判定され
た場合に、上記圧縮ダイオードのバイアス電流を増加さ
せるバイアス電流制御手段とを具備したことを特徴とす
る測距装置。
【請求項３】被写体に向けて測距光を投光する投光手
段と、上記被写体からの上記測距光を受光し、光電信号を出力
する受光手段と、上記光電信号に基いて上記被写体までの距離を演算する
演算手段とを具備する測距装置に於いて、交流的に変動する上記被写体の周囲光の変動状態を検出
する交流光検出手段と、この交流光検出手段によって上記周囲光が減少傾向にあ
ると検出された際の上記演算手段の演算結果を無効にす
る無効手段とを具備したことを特徴とする測距装置。