JP3479595B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等に用いる
のに好適なアクティブ型の測距装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カメラにおけるアクティブ型
の測距装置として、図１４に示すものが知られている。
図１４は、第１の従来技術に係る測距装置の構成図であ
る。

【０００３】この図に示す測距装置では、ＣＰＵ１１０
による制御の下、ドライバ１１２は、赤外線発光ダイオ
ード（以下「ＩＲＥＤ」という。）１１４を駆動して赤
外光を出力させ、その赤外光を投光レンズ（図示せず）
を介して測距対象物に投光する。その測距対象物で反射
した赤外光は受光レンズ（図示せず）を経て位置検出素
子（以下「ＰＳＤ」という。）１１６に集光され、ＰＳ
Ｄ１１６は、その赤外光の反射光を受光した位置に応じ
て２つの信号Ｉ1 およびＩ2 を出力する。第１信号処理
回路１１８は、信号Ｉ1 に含まれるノイズとなる定常光
成分を除去し、第２信号処理回路１２０は、信号Ｉ2 に
含まれるノイズとなる定常光成分を除去する。

【０００４】演算回路１３２は、定常光成分が除去され
た信号Ｉ1 およびＩ2 に基づいて、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ
1 ＋Ｉ2 ））を演算により求め、測距対象物までの距離
に応じた出力比信号を出力する。積分回路１３４は、多
数回このようにして演算回路１３２から出力される出力
比信号を積分してＳ／Ｎ比を改善する。この積分回路１
３４から出力される信号（以下「ＡＦ信号」という。）
は、測距対象物までの距離に応じたものである。そし
て、ＣＰＵ１１０は、積分回路１３４から出力されるＡ
Ｆ信号に基づいて、所定の演算を行って距離信号を求
め、この距離信号に基づいてレンズ駆動回路１３６を制
御してレンズ１３８を合焦位置まで移動させる。

【０００５】図１５は、この第１の従来技術の積分回路
１３４から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離
との関係を示す図である。この図に示すグラフにおい
て、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）
であり、縦軸は、出力比（Ｉ1／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））すな
わちＡＦ信号である。この図に示すように、或る距離Ｌ
4 以下では、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は
略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）
なると出力比は小さくなる。しかし、距離Ｌ4 以上で
は、距離Ｌが大きくなると逆にノイズ成分の影響が大き
くなる。ノイズ成分をＩn （Ｉn ≧０）とすると、出力
比は、（Ｉ1 ＋Ｉn ）／（Ｉ1 ＋Ｉn ＋Ｉ2＋Ｉn ）と
なり、距離Ｌ4 以遠では、出力比は大きくなる方向に変
動する。しかも、Ｉn はランダムに発生する為、測距条
件により不安定になる。これは、距離Ｌが大きくなる
と、ＰＳＤ１１６が受光する反射光の強度が小さくなっ
てノイズ成分Ｉn が相対的に大きくなるからである。こ
のような現象が起きると、測距対象物までの距離Ｌを出
力比から一意的に決定することができない。

【０００６】そこで、このような問題を解決する測距装
置として、以下のようなものが知られている。図１６
は、第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。な
お、この図では、受光側のみ示している。この図に示す
測距装置では、ＰＳＤ１４０から出力された信号Ｉ1 お
よびＩ2 それぞれは、定常光除去回路１４２および１４
４それぞれにより定常光成分が除去された後、演算回路
１４６および１４８の双方に入力する。演算回路１４６
は、定常光成分が除去された信号Ｉ1 およびＩ2に基づ
いて、Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）なる演算を行って出力比を
求め、積分回路１５０は、その出力比を積分する。一
方、演算回路１４８は、Ｉ1 ＋Ｉ2 なる演算を行って光
量を求め、積分回路１５２は、その光量を積分する。そ
して、選択部１６０は、出力比および光量の一方を選択
して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。
なお、選択部１６０は、ＣＰＵにおける処理である。

【０００７】また、図１７は、第３の従来技術に係る測
距装置の構成図である。なお、この図でも、受光側のみ
示している。この図に示す測距装置では、ＰＳＤ１７０
から出力された信号Ｉ1 およびＩ2 それぞれは、定常光
除去回路１７２および１７４それぞれにより定常光成分
が除去された後、スイッチ１７６の一端に入力する。こ
のスイッチ１７６は、ＣＰＵにより制御され、定常光除
去回路１７２および１７４のいずれかの出力を積分回路
１７８に入力させるものである。積分回路１７８は、入
力した信号Ｉ1 およびＩ2 の何れか一方を積分し、演算
部１８０は、その積分結果に基づいて、Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋
Ｉ2 ）なる演算を行って出力比を求め、一方、演算部１
８２は、Ｉ1 ＋Ｉ2 なる演算を行って光量を求める。そ
して、選択部１８４は、出力比および光量の一方を選択
して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。
なお、演算部１８０，１８２および選択部１８４は、Ｃ
ＰＵにおける処理である。

【０００８】これら第２および第３の従来技術に係る測
距装置（図１６、図１７）は、共に、測距対象物までの
距離Ｌが小さいときには、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2
））に基づいて距離Ｌを求め、距離Ｌが大きいときに
は、光量（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）に基づいて距離Ｌを求めるもの
であり、このようにすることにより、距離Ｌを一意的に
決定することができるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、第２お
よび第３の従来技術に係る測距装置（図１６、図１７）
は、共に、第１の従来技術に係る測距装置（図１４）の
問題点を解決し得るものではある。しかし、第２の従来
技術に係る測距装置（図１６）は、演算回路および積分
回路を共に２組設ける必要があり、これを第１の従来技
術に係る測距装置（図１４）と比較すると、回路規模が
大きくなってコスト高になるという問題点がある。一
方、第３の従来技術に係る測距装置（図１７）は、回路
規模が小さくなるものの、ＰＳＤ１７０からの信号Ｉ1
およびＩ2の双方を同時に検出することができないの
で、第２の従来技術に係る測距装置（図１６）と同程度
のＳ／Ｎ比で距離Ｌを求めようとすれば２倍の時間を要
する。

【００１０】また、上記何れの従来技術に係る測距装置
とも、外光輝度が標準範囲にあるときに好適に動作する
よう設計されるが、外光輝度が大きくなると、定常光成
分を除去するための回路（図１４における信号処理回路
１１８および１２０、図１６における定常光除去回路１
４２および１４４、図１７における定常光除去回路１７
２および１７４）は、ＰＳＤから出力された信号Ｉ1 お
よびＩ2 から定常光成分を十分に除去することができな
くなる。このような場合、得られる測距結果は誤差をも
含んだものとなり、正確な測距結果は得られない。特
に、測距対象物までの距離が大きい場合に、この問題は
大きい。

【００１１】さらに、上記何れの従来技術に係る測距装
置とも、カメラ組立時においてＩＲＥＤとＰＳＤとの相
対的位置関係が設計値と異なることがあり、このような
場合、測距結果に誤差が生じる。すなわち、図１８に示
すように、ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係（図１
８（ａ））が設計どおりである場合（図１８（ｂ））に
は、ＰＳＤからの出力信号は実際の距離を示すが、その
相対的位置関係がずれることにより、ＰＳＤからの出力
信号は、測距対象物が実際よりも遠くにあることを示し
たり（図１８（ｃ））、あるいは、実際よりも近くにあ
ることを示したりする（図１８（ｄ））。また、外光輝
度が測距結果に及ぼす影響は、ＩＲＥＤとＰＳＤとの相
対的位置関係により異なり、ＰＳＤが遠側にあるほど外
光輝度の影響が大きい。

【００１２】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、小さい回路規模で且つ短時間に、外光
輝度が変動しても、また、ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的
位置関係が設計どおりでない場合であっても、測距対象
物までの距離が大きい場合にもその距離を確実に求める
ことができる測距装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る測距装置
は、(1) 測距対象物に向けて光束を投光する発光手段
と、(2) 測距対象物に投光された光束の反射光を、測距
対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置で
受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であ
れば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光
量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信
号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してク
ランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルが
クランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのま
ま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力する
クランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力
された信号との比を演算して出力比信号を出力する演算
手段と、(5) 外光輝度を測定する輝度測定手段と、(6)
出力比信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効
果有無判断基準レベルより近側である場合、または、出
力比信号がクランプ効果有無判断基準レベルより遠側で
あって輝度測定手段により測定された外光輝度が位置検
出素子の位置に基づいて設定された輝度切替判定値以上
である場合には、第１の変換式に従って、その他の場合
には第２の変換式に従って、出力比信号を距離に応じた
距離信号に変換する変換手段と、を備えることを特徴と
する。

【００１４】この測距装置によれば、発光手段から測距
対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反
射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物まで
の距離に応じた位置検出素子上の受光位置で受光され、
その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離
が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定
であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とが出
力される。クランプ手段により、この遠側信号がクラン
プ信号のレベルと大小比較され、遠側信号のレベルがク
ランプ信号のレベル以上の場合には、遠側信号がそのま
ま出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号が
出力される。演算手段により、近側信号とクランプ手段
から出力された信号との比が演算されて出力比信号が出
力される。

【００１５】そして、変換手段により、出力比信号が基
準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準
レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、
そうでない場合には輝度測定手段により測定された外光
輝度と輝度切替判定値との大小関係に応じて第１の変換
式および第２の変換式の何れかに従って、出力比信号が
距離に応じた距離信号に変換され出力される。ここで、
輝度切替判定値は受光手段の位置検出素子の位置に基づ
いて設定されるので、距離信号が一意的に定まる距離範
囲および外光輝度範囲は広くなる。

【００１６】また、輝度切替判定値は、クランプ手段に
おけるクランプ信号のレベルが可変に設定されものであ
る場合には、その設定されたクランプ信号のレベルにも
基づいて設定されるのが好適であり、この場合にも、距
離信号が一意的に定まる距離範囲および外光輝度範囲は
広くなる。

【００１７】なお、この測距装置がカメラに組み込まれ
て自動焦点用に用いられるものであれば、その距離信号
に基づいて撮影レンズが合焦制御される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。

【００１９】先ず、本実施形態に係る測距装置の全体の
構成について説明する。図１は、本実施形態に係る測距
装置の構成図である。

【００２０】ＣＰＵ１は、この測距装置を備えるカメラ
全体を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶
されているプログラムおよびパラメータに基づいて、こ
の測距装置を含むカメラ全体を制御する。この図に示す
測距装置においては、ＣＰＵ１は、ドライバ３を制御し
てＩＲＥＤ（赤外線発光ダイオード）４からの赤外光の
出射を制御する。また、ＣＰＵ１は、自動焦点用ＩＣ
（以下「ＡＦＩＣ」という。）１０の動作を制御すると
ともに、ＡＦＩＣ１０から出力されるＡＦ信号を入力す
る。さらに、ＣＰＵ１は、測光センサ７１により測定さ
れた外光輝度の値を入力する。

【００２１】ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲ
ＥＤ４の前面に配された投光レンズ（図示せず）を介し
て測距対象物に投光され、その一部が反射され、そし
て、その反射光は、ＰＳＤ（位置検出素子）５の前面に
配された受光レンズ（図示せず）を介してＰＳＤ５の受
光面上の何れかの位置で受光される。この受光位置は、
測距対象物までの距離に応じたものである。そして、Ｐ
ＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの信号Ｉ1 および
Ｉ2 を出力する。信号Ｉ1 は、受光光量が一定であれば
距離が近いほど大きな値である近側信号であり、信号Ｉ
2 は、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値
である遠側信号である。信号Ｉ1 およびＩ2 の和は、Ｐ
ＳＤ５が受光した反射光の光量を表し、出力比（Ｉ1 ／
（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置す
なわち測距対象物までの距離を表す。そして、近側信号
Ｉ1 は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力し、遠側信
号Ｉ2 は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力する。た
だし、実際には、外界条件により近側信号Ｉ1 および遠
側信号Ｉ2 それぞれに定常光成分Ｉ0 が付加された信号
がＡＦＩＣ１０に入力される場合がある。

【００２２】ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であっ
て、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、ク
ランプ回路１３、演算回路１４および積分回路１５から
構成される。第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出
力された信号Ｉ1 ＋Ｉ0 を入力し、その信号に含まれる
定常光成分Ｉ0 を除去して、近側信号Ｉ1 を出力するも
のであり、また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５か
ら出力された信号Ｉ2＋Ｉ0 を入力し、その信号に含ま
れる定常光成分Ｉ0 を除去して、遠側信号Ｉ2を出力す
るものである。

【００２３】クランプ回路１３は、第２信号処理回路１
２から出力された遠側信号Ｉ2 を入力し、或る一定レベ
ルのクランプ信号Ｉc および遠側信号Ｉ2 それぞれのレ
ベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号
Ｉc を出力し、そうでないときには遠側信号Ｉ2 をその
まま出力する。以下では、このクランプ回路１３から出
力される信号をＩ2cで表す。ここで、クランプ信号Ｉc
は、図１５で示した距離Ｌ4 に対応する遠側信号Ｉ2 の
レベルと略同じレベルとする。

【００２４】演算回路１４は、第１信号処理回路１１か
ら出力された近側信号Ｉ1 と、クランプ回路１３から出
力された信号Ｉ2c（遠側信号Ｉ2 およびクランプ信号Ｉ
c の何れか）とを入力し、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2
c））を演算し、その結果を出力する。積分回路１５
は、その出力比を入力し、ＡＦＩＣ１０のＣ_INT 端子に
接続された積分コンデンサ６とともに、その出力比を多
数回積算し、これによりＳ／Ｎ比の改善を図る。そし
て、その積算された出力比は、ＡＦ信号としてＡＦＩＣ
１０のＳ_OUT 端子から出力される。

【００２５】ＣＰＵ１は、ＡＦＩＣ１０から出力された
ＡＦ信号を入力し、所定の演算を行ってＡＦ信号を距離
信号に変換し、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出
する。レンズ駆動回路７は、その距離信号に基づいて撮
影レンズ８を合焦動作させる。なお、ＣＰＵ１における
ＡＦ信号から距離信号への変換演算については後述す
る。

【００２６】次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１
１、クランプ回路１３および積分回路１５について、よ
り具体的な回路構成について説明する。図２は、本実施
形態に係る測距装置における第１信号処理回路１１およ
び積分回路１５の回路図である。また、図３は、本実施
形態に係る測距装置におけるクランプ回路１３の回路図
である。なお、第２信号処理回路１２も、第１信号処理
回路１１と同様の回路構成である。

【００２７】第１信号処理回路１１は、その回路図が図
２に示されており、ＰＳＤ５から出力された定常光成分
Ｉ0 を含む近側信号Ｉ1 を入力し、これに含まれる定常
光成分Ｉ0 を除去して、近側信号Ｉ1 を出力するもので
ある。ＰＳＤ５の近距離側端子から出力される電流（Ｉ
1 ＋Ｉ0 ）は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子を経て、第
１信号処理回路１１のオペアンプ２０の−入力端子に入
力される。オペアンプ２０の出力端子はトランジスタ２
１のベース端子に接続されており、トランジスタ２１の
コレクタ端子は、トランジスタ２２のベース端子に接続
されている。トランジスタ２２のコレクタ端子は、オペ
アンプ２３の−入力端子が接続され、また、演算回路１
４に接続されている。さらに、トランジスタ２２のコレ
クタ端子には圧縮ダイオード２４のカソード端子が、ま
た、オペアンプ２３の＋入力端子には圧縮ダイオード２
５のカソード端子がそれぞれ接続されており、これら圧
縮ダイオード２４および２５それぞれのアノード端子に
は第１基準電源２６が接続されている。

【００２８】また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常
光除去コンデンサ２７が外付けされており、この定常光
除去コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の定常
光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続されてい
る。定常光除去コンデンサ２７とオペアンプ２３とはス
イッチ２９を介して接続されており、このスイッチ２９
のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常光除去
用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ２０の
−入力端子に接続されており、トランジスタ２８のエミ
ッタ端子は他端が接地された抵抗３０に接続されてい
る。

【００２９】クランプ回路１３は、その回路図が図３に
示されている。クランプ回路１３の判定用コンパレータ
３７の＋入力端子は、第２信号処理回路１２のトランジ
スタ２２のコレクタ端子に接続されるとともに、スイッ
チ３８を介して演算回路１４の入力端子に接続されてい
る。一方、判定用コンパレータ３７の−入力端子は、＋
入力端子に接続されているトランジスタ２２および圧縮
ダイオード２４と同様に、トランジスタ５１のコレクタ
端子と圧縮ダイオード５２のカソード端子とに接続され
るとともに、スイッチ３９を介して演算回路１４の入力
端子に接続されている。

【００３０】また、トランジスタ５１のベース端子に
は、クランプ電流源４１が接続されている。このクラン
プ電流源４１は、定電流源とスイッチとが直列接続され
たものを１組として複数組が並列接続されたものであ
り、各スイッチそれぞれがＣＰＵ１により制御されて開
閉する。そして、クランプ電流源４１は、その閉じられ
たスイッチに対応する定電流源それぞれからの電流の総
和であるクランプ電流をトランジスタ５１のベース端子
に入力する。このクランプ電流はトランジスタ５１のベ
ース電流となり、その大きさに応じたコレクタ電位が判
定用コンパレータ３７の−入力端子に入力される。

【００３１】また、スイッチ３９には判定用コンパレー
タ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレー
タ３７の出力信号が入力される。また、スイッチ３８に
はインバータ４０を介して判定用コンパレータ３７の出
力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出
力信号が反転されてから入力される。したがって、スイ
ッチ３８および３９は、判定用コンパレータ３７からの
出力信号により、一方がオン状態になると他方がオフ状
態となる関係にある。

【００３２】積分回路１５は、その回路構成が図２に示
されている。ＡＦＩＣ１０のＣ_INT端子に外付けされた
積分コンデンサ６は、スイッチ６０を介して演算回路１
４の出力端子に接続され、スイッチ６２を介して定電流
源６３に接続され、スイッチ６５を介してオペアンプ６
４の出力端子に接続され、また、直接にオペアンプ６４
の−入力端子に接続され、さらに、その電位がＡＦＩＣ
１０のＳ_OUT 端子から出力される。これらスイッチ６
０，６２および６５は、ＣＰＵ１からの制御信号により
制御される。また、オペアンプ６４の＋入力端子には、
第２基準電源６６が接続されている。

【００３３】以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作
用について、図２および図３を参照しながら説明する。
ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、
第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にす
る。このときにＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ0
は、第１信号処理回路１１に入力して、オペアンプ２０
ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電
流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４によ
り対数圧縮されて電圧信号に変換され、この電圧信号が
オペアンプ２３の−入力端子に入力する。オペアンプ２
０に入力する信号が大きいと、圧縮ダイオード２４のカ
ソード電位が大きくなるので、オペアンプ２３から出力
される信号が大きく、したがって、コンデンサ２７が充
電される。すると、トランジスタ２８にベース電流が供
給されることになるので、トランジスタ２８にコレクタ
電流が流れ、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ0
のうちオペアンプ２０に入力する信号は小さくなる。そ
して、この閉ループの動作が安定した状態では、第１信
号処理回路１１に入力した信号Ｉ0 の全てがトランジス
タ２８に流れ、コンデンサ２７には、そのときのベース
電流に対応した電荷が蓄えられる。

【００３４】ＣＰＵ１がＩＲＥＤ４を発光させるととも
にスイッチ２９をオフ状態にすると、このときにＰＳＤ
５から出力される信号Ｉ1 ＋Ｉ0 のうち定常光成分Ｉ0
は、コンデンサ２７に蓄えられた電荷によりベース電位
が印加されているトランジスタ２８にコレクタ電流とし
て流れ、近側信号Ｉ1 は、オペアンプ２０ならびにトラ
ンジスタ２１および２２から構成される電流増幅器によ
り電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮さ
れ電圧信号に変換されて出力される。すなわち、第１信
号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ0 が除去されて近
側信号Ｉ1 のみが出力され、その近側信号Ｉ1 は、演算
回路１４に入力する。一方、第２信号処理回路１２も、
第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ0 が除去
されて遠側信号Ｉ2 のみが出力され、その遠側信号Ｉ2
は、クランプ回路１３に入力する。

【００３５】しかし、外光輝度が高い場合には、トラン
ジスタ２８に流れるコレクタ電流が変動し、定常光成分
Ｉ0 が大きくなる。測距対象物までの距離が遠くＰＳＤ
５に入射する反射光の光量が少ないときに、このような
誤差が加わると、出力比信号が５０％に近づくため、無
限遠判定精度が低下する。本実施形態に係る測距装置
は、このような場合であっても確実な無限遠判別結果を
得ることができるものである。

【００３６】クランプ回路１３に入力した遠側信号Ｉ2
は、クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入
力端子に入力する。クランプ電流源４１から出力された
クランプ電流は、トランジスタ５１のベース電流として
流れ、これに伴い生じるトランジスタ５１のコレクタ端
子の電位（クランプ信号Ｉc ）が判定用コンパレータ３
７の−入力端子に入力する。遠側信号Ｉ2 とクランプ信
号Ｉc とは、判定用コンパレータ３７により大小比較さ
れ、その結果に応じて、スイッチ３８および３９のうち
一方がオンされ、他方がオフされる。すなわち、遠側信
号Ｉ2 がクランプ信号Ｉc より大きいときには、スイッ
チ３８がオン状態となり、スイッチ３９がオフ状態とな
り、クランプ回路１３の出力信号Ｉ2cとして遠側信号Ｉ
2 が出力される。大小関係が逆の場合には、スイッチ３
８がオフ状態となり、スイッチ３９がオン状態となり、
クランプ回路１３の出力信号Ｉ2cとしてクランプ信号Ｉ
cが出力される。

【００３７】クランプ回路１３から出力された信号Ｉ2c
および第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ
1 は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出
力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2c））が演算されて出力され、
その出力比は、積分回路１５に入力する。ＩＲＥＤ４が
所定回数だけパルス発光している時には、積分回路１５
のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ６２および
６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出力された
出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる。そして、
所定回数のパルス発光が終了すると、スイッチ６０はオ
フ状態とされ、スイッチ６５はオン状態とされて、積分
コンデンサ６に蓄えられた電荷は、オペアンプ６４の出
力端子から供給される逆電位の電荷によって減少してい
く。ＣＰＵ１は、積分コンデンサ６の電位をモニタし
て、元の電位に復帰するのに要する時間を測定し、その
時間に基づいてＡＦ信号を求め、更に、測距対象物まで
の距離を求める。

【００３８】このようにして得られたＡＦ信号と測距対
象物までの距離Ｌとの関係を図４に示す。図４は、本実
施形態に係る測距装置の積分回路から出力されるＡＦ信
号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。こ
の図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの
距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ1
／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））すなわちＡＦ信号である。この図に
示すように、測距対象物までの距離Ｌが或る距離Ｌ4 以
下（Ｌ≦Ｌ4 ）では、クランプ回路１３から出力される
信号はＩ2 であり、出力比はＩ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）であ
り、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関
係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出
力比は小さくなる。また、距離Ｌが距離Ｌ4 以上（Ｌ≧
Ｌ4 ）では、クランプ回路１３から出力される信号はＩ
c であり、出力比はＩ1 ／（Ｉ1＋Ｉc ）であり、この
場合も、距離Ｌが大きくなると出力比は小さくなる。こ
のように、クランプ回路１３を用いれば、測距対象物ま
での距離Ｌは、出力比（ＡＦ信号）から一意的かつ安定
に決定することができる。

【００３９】ＣＰＵ１は、このようにして得られたＡＦ
信号に基づいて、撮影レンズ８の駆動量を表す距離信号
を演算により求め、その距離信号をレンズ駆動回路７に
送出して撮影レンズ８を合焦動作させる。図５は、本実
施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号から距離信号へ
の変換の説明図である。この図に示すグラフでは、横軸
は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、
左縦軸はＡＦ信号であり、右縦軸は距離信号である。ま
た、このグラフでは、距離ＬとＡＦ信号との関係および
距離Ｌと距離信号との関係をそれぞれ示しており、特
に、距離Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4およびＬ5（ただし、Ｌ2＜Ｌ3＜
Ｌ4＜Ｌ5）それぞれに対して、ＡＦ信号はｙ2，ｙ3，ｙ
4およびｙ5それぞれであり、距離信号はｘ2，ｘ3，ｘ4
およびｘ5それぞれであることを示している。

【００４０】ここで、距離Ｌ≦Ｌ4 の範囲および距離Ｌ
＞Ｌ4 の範囲それぞれにおいて、ＡＦ信号は距離Ｌの逆
数（１／Ｌ）に対して略線形関係であり、また、距離Ｌ
の全範囲において、距離信号は距離Ｌの逆数（１／Ｌ）
に対して略線形関係である。したがって、距離Ｌ≦Ｌ4
の範囲および距離Ｌ＞Ｌ4 の範囲それぞれにおいて、Ａ
Ｆ信号と距離信号との間の関係も略線形関係である。

【００４１】したがって、１次式で表される変換式を用
いてＡＦ信号ｙから距離信号ｘへ変換することができ
る。特に本実施形態では、基準被検体反射率（３６％）
で定められるクランプ効果有無判断基準レベルCOUNT_B
とＡＦ信号ｙとの大小を比較し、また、測光センサ７１
により測定された外光輝度の値Ｌv と輝度切替判定値AE
DATAとの大小を比較し、これらの比較結果に応じた変換
式に従ってＡＦ信号ｙを距離信号ｘに変換する。なお、
基準被検体反射率（３６％）の場合、クランプ効果有無
判断基準レベルCOUNT_B に対応する距離ＬはＬ4 であ
り、クランプ効果有無判断基準レベルCOUNT_B は距離ｙ
4 に等しい。また、輝度切替判定値AEDATAは、ＩＲＥＤ
４とＰＳＤ５との相対的位置関係に基づいて設定される
ものであり、クランプ回路１３のクランプ電源４１から
供給されるクランプ電流が可変である場合には更にクラ
ンプ信号Ｉc （または、クランプ電流源４１から出力さ
れるクランプ電流）のレベルにも基づいて設定される。

【００４２】図６は、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへの変
換を説明するフローチャートである。ＡＦ信号ｙがクラ
ンプ効果有無判断基準レベルCOUNT_B 超である範囲、す
なわち、距離ＬがＬ4 未満である範囲では、

【数１】 なるパラメータに基づいて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘ
を

【数２】 なる変換式で求める。

【００４３】一方、ＡＦ信号ｙがクランプ効果有無判断
基準レベルCOUNT_B 以下である範囲、すなわち、距離Ｌ
がＬ4 以上の範囲では、更に、測光センサ７１により測
定された外光輝度の値Ｌv と輝度切替判定値AEDATAとの
大小関係に応じて異なる変換式に従って、ＡＦ信号ｙか
ら距離信号ｘを求める。すなわち、測定された外光輝度
の値Ｌv が輝度切替判定値AEDATA未満であるときには、

【数３】 なるパラメータに基づいて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘ
を

【数４】 なる変換式で求め、測定された外光輝度の値Ｌv が輝度
切替判定値AEDATA以上であるときには、ＡＦ信号ｙから
距離信号ｘを上記 (2)式で表される変換式で求める。こ
こで、上記 (2)式 および(4)式は互いに異なる変換式で
ある。

【００４４】さらに、ＡＦ信号ｙが撮影レンズ８の最遠
設定値に対応する最遠ＡＦ信号値INFDATA 以下である場
合には、距離信号ｘを撮影レンズ８の最遠設定値に対応
する最遠距離信号値AFINF とすることで、さらに安定し
た撮影レンズの合焦制御を行うことができる。

【００４５】なお、パラメータＡ2 ，Ｂ2 ，Ａ3 および
Ｂ3 、輝度切替判定値AEDATA、最遠ＡＦ信号値INFDATA
ならびに最遠距離信号値AFINF は、この測距装置が組み
込まれるカメラ毎に製造時に求められ、ＥＥＰＲＯＭ２
等に予め記憶されている。そして、これらのパラメータ
は測距時にＣＰＵ１により読み出されて、 (2)式または
(4)式の演算が行われて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへ
変換される。

【００４６】次に、輝度切替判定値AEDATAの値の設定方
法について説明する。輝度切替判定値AEDATAは、ＩＲＥ
Ｄ４とＰＳＤ５との相対的位置関係に基づいて設定され
るものであり、ＩＲＥＤ４とＰＳＤ５との間の距離を実
際に測定し、その測定結果に基づいて設定されてもよ
い。また、輝度切替判定値AEDATAは、ＩＲＥＤ４とＰＳ
Ｄ５との相対的位置関係に基づいて定まるパラメータに
基づいて設定されてもよい。このようなパラメータとし
て、例えば、撮影レンズ８の最遠設定点に対応する最遠
ＡＦ信号値INFDATA がある。これは、ＡＦ信号値ｙが最
遠ＡＦ信号値INFDATA 以下である場合には、距離信号ｘ
を撮影レンズ８の最遠設定点に対応する値とすることに
より、更に安定した撮影レンズ８の合焦制御を行うもの
である。以下では、クランプ回路１３のクランプ電源４
１から供給されるクランプ電流が可変である場合におい
て、最遠ＡＦ信号値INFDATA およびクランプ電流値に基
づく輝度切替判定値AEDATAの設定方法について説明す
る。

【００４７】図７は、クランプ回路１３におけるクラン
プ電流の値０．５ｎＡ、０．７５ｎＡおよび１ｎＡそれ
ぞれについて、測距対象物までの距離ＬがＬ4 以上の或
る一定距離であるときにおける外光輝度とＡＦ信号との
関係を示すグラフである。この図に示すように、ＡＦ信
号ｙは外光輝度Ｌv の２次式として

【数５】 なる式で近似される。ここで、係数ＫＫＡおよび係数Ｋ
ＫＢそれぞれは、クランプ電流値に依存しない一定値で
あり、係数ＫＫＣは、クランプ電流値に応じて定まる一
定値である。

【００４８】そこで、係数ＫＫＡおよびＫＫＢそれぞれ
の値、ならびに、各クランプ電流値それぞれに対応する
係数ＫＫＣの値は、多数の測距装置について測定した図
７に示すような外光輝度とＡＦ信号との関係に基づいて
予め求めておく。そして、上記 (5)式のｙに最遠ＡＦ信
号値INFDATA を代入し、そのときに得られる外光輝度Ｌ
v の値を輝度切替判定値AEDATAとする。すなわち、輝度
切替判定値AEDATAは、

【数６】 なる式で設定される。

【００４９】次に、図８〜図１３を用いて、本実施形態
に係る測距装置における測距対象物までの距離に対する
距離信号の計算例を示す。これらの図は、本実施形態と
対比するための比較例として、ＩＲＥＤ４とＰＳＤ５と
の相対的位置関係に依らず輝度切替判定値AEDATAを一定
値１３．５とした場合における距離信号の計算例をも示
す。また、各図中の３本の二点鎖線それぞれは、許容範
囲の上限、理論値および許容範囲の下限を示す。

【００５０】図８および図９は、ＰＳＤ５が遠側にある
場合（図１８（ｃ））における測距対象物までの距離に
対する距離信号の計算例を、比較例および本実施形態そ
れぞれの場合について示した図である。この場合、本実
施形態に係る測距装置における上記 (7)式により得られ
た輝度切替判定値AEDATAは１５．４である。図８（ａ）
〜（ｃ）は比較例の場合の計算例を示し、図９（ａ）〜
（ｃ）は本実施形態の場合の計算例を示す。また、図８
（ａ）および図９（ａ）は外光輝度Ｌv が１３．５未満
の場合の計算例を示し、図８（ｂ）および図９（ｂ）は
外光輝度Ｌv が１３．５以上１５．４未満の場合の計算
例を示し、図８（ｃ）および図９（ｃ）は外光輝度Ｌv
が１５．４以上の場合の計算例を示す。

【００５１】図１０および図１１は、ＰＳＤ５が中心に
ある場合（図１８（ｂ））における測距対象物までの距
離に対する距離信号の計算例を、比較例および本実施形
態それぞれの場合について示した図である。この場合、
本実施形態に係る測距装置における上記 (7)式により得
られた輝度切替判定値AEDATAは１９．２である。図１０
（ａ）〜（ｃ）は比較例の場合の計算例を示し、図１１
（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の場合の計算例を示す。ま
た、図１０（ａ）および図１１（ａ）は外光輝度Ｌv が
１３．５未満の場合の計算例を示し、図１０（ｂ）およ
び図１１（ｂ）は外光輝度Ｌv が１３．５以上１９．２
未満の場合の計算例を示し、図１０（ｃ）および図１１
（ｃ）は外光輝度Ｌv が１９．２以上の場合の計算例を
示す。

【００５２】図１２および図１３は、ＰＳＤ５が近側に
ある場合（図１８（ｄ））における測距対象物までの距
離に対する距離信号の計算例を、比較例および本実施形
態それぞれの場合について示した図である。この場合、
本実施形態に係る測距装置における上記 (7)式により得
られた輝度切替判定値AEDATAは３１．９である。図１２
（ａ）〜（ｃ）は比較例の場合の計算例を示し、図１３
（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の場合の計算例を示す。ま
た、図１２（ａ）および図１３（ａ）は外光輝度Ｌv が
１３．５未満の場合の計算例を示し、図１２（ｂ）およ
び図１３（ｂ）は外光輝度Ｌv が１３．５以上３１．９
未満の場合の計算例を示し、図１２（ｃ）および図１３
（ｃ）は外光輝度Ｌv が３１．９以上の場合の計算例を
示す。

【００５３】これらの図から判るように、輝度切替判定
値AEDATAが固定値である比較例の場合には、最悪ケース
であるＰＳＤ５が遠側にある場合（図１８（ｃ））に対
応して輝度切替判定値AEDATAを設定し固定する必要があ
ることから、ＰＳＤ５が近側にあるほど距離信号が一意
的に定まる距離範囲は狭くなる。これに対して、本実施
形態の場合には、比較例の場合と比較して、ＰＳＤ５の
位置に基づいて設定される輝度切替判定値AEDATAは大き
いので、距離信号が一意的に定まる距離範囲および外光
輝度範囲は広い。したがって、本実施形態に係る測距装
置によれば、外光輝度が変動したとしても、遠距離測距
の精度が優れ、確実な無限遠判定が可能となる。

【００５４】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形
態においては１つの輝度切替判定値AEDATAを用いて２つ
の変換式を切り替えているが、２以上の輝度切替判定値
AEDATAを設けて３以上の変換式を切り替えるようにして
もよい。また、上記実施形態では最遠ＡＦ信号INFDATA
を用いて位置検出素子の位置を算出しているが、無限遠
距離に相当するＡＦ信号や任意の距離に相当するＡＦ信
号を用いてもよく、さらに、ＡＦ信号から距離信号への
変換式（ (2)式）の値を用いて位置検出素子の位置を算
出してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、発光手段から測距対象物に向けて出力された光束
は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段
により、測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上
の受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光
光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側
信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな
値である近側信号とが出力される。クランプ手段によ
り、この遠側信号がクランプ信号のレベルと大小比較さ
れ、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場
合には、遠側信号がそのまま出力され、そうでない場合
には、当該クランプ信号が出力される。演算手段によ
り、近側信号とクランプ手段から出力された信号との比
が演算されて出力比信号が出力される。

【００５６】そして、変換手段により、出力比信号が基
準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準
レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、
そうでない場合には輝度測定手段により測定された外光
輝度と輝度切替判定値との大小関係に応じて第１の変換
式および第２の変換式の何れかに従って、出力比信号が
距離に応じた距離信号に変換され出力される。この測距
装置がカメラに組み込まれて自動焦点用に用いられるも
のであれば、その距離信号に基づいて撮影レンズが合焦
制御される。

【００５７】ここで、輝度切替判定値は受光手段の位置
検出素子の位置に基づいて設定されるので、距離信号が
一意的に定まる距離範囲および外光輝度範囲は広くな
る。また、輝度切替判定値は、クランプ手段におけるク
ランプ信号のレベルが可変に設定されものである場合に
は、その設定されたクランプ信号のレベルにも基づいて
設定されるのが好適であり、この場合にも、距離信号が
一意的に定まる距離範囲および外光輝度範囲は広くな
る。

【００５８】したがって、従来技術のものと比較して小
さい回路規模で且つ短時間に、外光輝度が変動しても、
また、位置検出素子の位置が設計どおりでない場合であ
っても、測距対象物までの距離が大きい場合にもその距
離を確実に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る測距装置の構成図である。

【図２】本実施形態に係る測距装置における第１信号処
理回路および積分回路の回路図である。

【図３】本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回
路の回路図である。

【図４】本実施形態に係る測距装置の積分回路から出力
されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す
図である。

【図５】本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号か
ら距離信号への変換の説明図である。

【図６】ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへの変換を説明する
フローチャートである。

【図７】測距対象物までの距離ＬがＬ4 以上の或る一定
距離であるときにおける外光輝度とＡＦ信号との関係を
示すグラフである。

【図８】ＰＳＤが遠側にある場合における測距対象物ま
での距離に対する距離信号の計算例を比較例の場合につ
いて示した図である。

【図９】ＰＳＤが遠側にある場合における測距対象物ま
での距離に対する距離信号の計算例を本実施形態の場合
について示した図である。

【図１０】ＰＳＤが中心にある場合における測距対象物
までの距離に対する距離信号の計算例を比較例の場合に
ついて示した図である。

【図１１】ＰＳＤが中心にある場合における測距対象物
までの距離に対する距離信号の計算例を本実施形態の場
合について示した図である。

【図１２】ＰＳＤが近側にある場合における測距対象物
までの距離に対する距離信号の計算例を比較例の場合に
ついて示した図である。

【図１３】ＰＳＤが近側にある場合における測距対象物
までの距離に対する距離信号の計算例を本実施形態の場
合について示した図である。

【図１４】第１の従来技術に係る測距装置の構成図であ
る。

【図１５】第１の従来技術の積分回路から出力されるＡ
Ｆ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図であ
る。

【図１６】第２の従来技術に係る測距装置の構成図であ
る。

【図１７】第３の従来技術に係る測距装置の構成図であ
る。

【図１８】ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係のずれ
による測定誤差の説明図である。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…Ｉ
ＲＥＤ（発光ダイオード）、５…ＰＳＤ（位置検出素
子）、６…積分コンデンサ、７…レンズ駆動回路、８…
撮影レンズ、１０…ＡＦＩＣ（自動焦点用ＩＣ）、１１
…第１信号処理回路、１２…第２信号処理回路、１３…
クランプ回路、１４…演算回路、１５…積分回路、７１
…測光センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−109967（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−94919（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−94920（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54231（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281460（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−62412（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254421（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−64715（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−281756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 3/00 - 3/32 G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/32 - 13/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象物に向けて光束を投光する発光
   手段と、 前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記
   測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位
   置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定
   であれば前記距離が遠いほど大きな値である遠側信号
   と、受光光量が一定であれば前記距離が近いほど大きな
   値である近側信号とを出力する受光手段と、 前記遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比
   較し、前記遠側信号のレベルが前記クランプ信号のレベ
   ル以上の場合には前記遠側信号をそのまま出力し、そう
   でない場合には前記クランプ信号を出力するクランプ手
   段と、 前記近側信号と前記クランプ手段から出力された信号と
   の比を演算して出力比信号を出力する演算手段と、 外光輝度を測定する輝度測定手段と、 前記出力比信号が基準被検体反射率で定められたクラン
   プ効果有無判断基準レベルより近側である場合、また
   は、前記出力比信号が前記クランプ効果有無判断基準レ
   ベルより遠側であって前記輝度測定手段により測定され
   た外光輝度が前記位置検出素子の位置に基づいて設定さ
   れた輝度切替判定値以上である場合には、第１の変換式
   に従って、その他の場合には第２の変換式に従って、前
   記出力比信号を前記距離に応じた距離信号に変換する変
   換手段と、 を備えることを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 前記輝度切替判定値は、前記クランプ手
   段における前記クランプ信号のレベルにも基づいて設定
   されることを特徴とする請求項１記載の測距装置。