JP3548279B2 - 光量検出式測距装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は光量検出式測距装置、特に段階的なフォーカスの切替えによりオートフォーカス制御を行うカメラ等に応用することができる測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カメラ等での測距装置としては、三角測法を利用した比率検出式と光量検出式等があり、光量検出式は、被写体からの反射光量が距離の2乗に逆比例して減衰することを利用し、反射光量から距離を割り出す測距方式である。
【0003】
図8及び図9には、光量検出式測距装置における投受光部の構成及び受光特性が示されている。図8において、カメラには投光レンズ1と受光レンズ2が所定の間隔で配置されており、この投光レンズ1の後側に投光素子3、受光レンズ2の後側に受光素子4が取り付けられる。そして、この受光素子4では図9に示されるように、例えば0.4段(例えば設定距離675mm)近傍から1.6段(設定距離1600mm)近傍までの反射光を受光する受光面(有効長t=1.0mm程度)を有している。
【0004】
上記の構成によれば、図8に示されるように、上記投光素子3から被写体へ向けて投光され、例えば遠距離側の距離1Dに被写体がある場合は、反射光101により受光素子4の受光面右側に遠距離側ビームが受光され、近距離側の距離0.5Dに被写体がある場合は、反射光102により受光面左側に近距離側ビームが受光される。そして、この受光ビームの光量を測定すれば、被写体の距離が判定できることになる。
【0005】
このような測距装置は、例えば近距離側と遠距離側の2段の切替えでオートフォーカス制御を行うために用いられる。即ち、近距離側設定距離(1段目)と遠距離側設定距離(2段目)の中間距離を切替え距離とし、この切替え距離よりも近いか遠いか判別して、フォーカスレンズを1段と2段の位置に切り替えるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光量検出式測距装置では、被写体の種類等の相違によって被写体からの反射光の反射率が変化した場合には、測定距離に誤差が生じるという問題がある。即ち、図8において、距離1D(1の距離とする)の被写体での反射率が36%であったとすると、信号量は1/L2 (L:距離)=1となるので、1×0.36=0.36の量が受光される。一方、距離0.5D(0.5の距離とする)の被写体での反射率が9%であったとすると、信号量は1/L2 =4となり、4×0.09=0.36となる。従って、これら距離1Dと0.5Dの検出量が同一となり、距離0.5Dであっても、距離1Dであると判定される。
【0007】
また、図9には、上記受光素子4での焦点距離に対応する各段数に対する受光量比が異なる反射率毎に示されている。このグラフ図で、近距離側(1段)と遠距離側(2段)の切替えのしきい値Gを、1.5段の位置における反射率(基準反射率)36%の値である受光量比1に設定したとすると、上記図8の場合と同様に、反射率が9%に変化した場合には、図示されるように、しきい値Gである受光量比1に対応する段数は、約0.55近傍となる。従って、反射率が9%に減った場合は、1.5段から0.95段離れた0.55段でオートフォーカスが切り替えられることになり、良好なフォーカス制御ができない。なお、反射率が36%の2.5倍の90%に増加した場合でも、受光量比1に対応する段数は約1.8で、約0.3段の差がある。
【0008】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測距の誤差が小さくなり、オートフォーカス制御のフォーカス切替えを良好に行うことができる光量検出式測距装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、投光素子から被写体へ投光し、その反射光を受光素子で受光し、この反射光量を測定することにより、被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置において、判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において(一部)欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定することを特徴とする。
【0010】
【作用】
上記の構成によれば、例えばフォーカスの切替え位置である所定距離(判定距離)の被写体からの反射光を受光する位置で受光面の受光像が半分になるようにする。そうすると、上記所定距離を判定するために設定された基準反射率(例えば36%)の反射光のしきい値が半分となるが、その他の反射率の場合は、光量が距離の2乗に逆比例することから半分とはならず、反射率変化の影響は小さくなる。従って、反射率が変化した場合の測距誤差を小さくすることができる。
【0011】
【実施例】
図1には、実施例に係る光量検出式測距装置の構成ブロックが示され、図2及び図3には、上記図8及び図9に対応した投受光部の構成及び受光特性が示されている。図1において、投光素子10はドライバー11に接続され、このドライバー11にはタイミング回路12からタイミング信号が供給されており、一方受光素子14に、定常光除去回路15、コンパレータ16、ラッチ回路17、レンズ繰出し回路18が接続され、これらの回路にもタイミング回路12からタイミング信号が供給される。
【0012】
そして、上記受光素子14には、図3(図2)にも示されるように、切替え距離である1.5段(例えば設定焦点距離1440mm)の位置を判定距離とし、この1.5段から0.3段(設定距離640mm)の近傍位置までの反射光を受光する受光面(有効長t=1.0mm程度)が形成される。そして、上記1.5段の位置の遠距離側は、図示されるように、反射光の受光像Pが半欠けとなるようにカットされる。
【0013】
即ち、実施例のカメラは、オートフォーカス制御のために、例えば焦点距離1000mm程度の1段目の位置と焦点距離3000mm程度の2段目の位置にフォーカスレンズを繰り出せるようになっており、この1段と2段の切替え距離を1440mm程度の1.5段に設定している。
【0014】
図4〜図6には、上記図1の各ブロックの詳細な構成が示され、図7には、これらの回路の動作波形が示されている。図4は、投光素子10及びドライバー11の構成であり、投光素子10として設けられた赤外発光ダイオード(IRED)は、入力端子20から供給された発光コントロール(IRED)信号によって発光制御される。
【0015】
図5は、タイミング回路12内の構成であり、スイッチ21、抵抗R1 、コンデンサC1 を含む左側回路は、図7(B)に示されるような所定の時定数でゆっくりと立上がる信号を出力線22に形成するために設けられる。即ち、装置の電源スイッチのオン動作に連動してスイッチ21がオンされると、端子23からVcc電圧が供給され、上記抵抗R1 、コンデンサC1 で決定される時定数による信号、VC=Vcc(1−e−t/R1・C1)が得られる。また、図の右側回路として、異なる電圧A,B,C,Dを設定するコンパレータ24A,24B,24C,24D及びコンパレータ24Eが設けられ、このコンパレータ24A〜24Eに上記VC信号が入力される。
【0016】
このコンパレータ24A〜24Eでは、図7(B)のように、電圧A,B,C,Dの順にゆっくりと電圧が上昇する信号を入力することにより、コンパレータ24Aの出力側に図7(C)の反転出力a(上部バーは省略する)、コンパレータ24Bの出力側に図7(D)の出力b、コンパレータ24Cの出力側に図7(E)の出力c、コンパレータ24Dの出力側に図7(F)の反転出力d、コンパレータ24Eの出力側に図7(G)の出力eが所定の時間間隔(上記VC信号で決定される間隔)で得られる。
【0017】
そうして、出力端子25から上記反転出力aがリセット信号として出力され、出力端子26からは、図7(H)のように、上記反転出力dとbの合成出力(d*b)がIRED信号として出力され、出力端子27からは、図7(I)のように上記出力cがラッチ信号として出力され、出力端子28からは、図7(J)のように上記出力eが後述するLD(レンズドライブ)信号として出力される。なお、このようなタイミング回路として、マイコン等を用いることができる。
【0018】
図6は、図1の受光素子14及び定常光除去回路15からレンズ繰出し回路18までの回路であり、図示される受光素子14はフォトダイオード等からなり、定常光除去回路15は上記IRED信号によって動作するスイッチ30、コンデンサC2 、制御トランジスタ31を含んでいる。この回路によれば、投光を開始する際にも供給されるIRED信号により、上記スイッチ30がオンすると、コンデンサC2 と制御トランジスタ31により、外光レベルの電流iDCを直流レベルとして維持する。従って、これにより外光である定常光が除去され、被写体から反射する投光素子10の光のみが電流iとして検出される。この電流iは、増幅されて、コンパレータ16へ供給されることになり、このコンパレータ16では、上記切替え距離である1.5段に対応して設定された基準電圧と比較される。
【0019】
即ち、実施例では、上述したように、1.5段の距離の被写体から反射率36%の光が反射された場合の反射光ビームが半分欠けるようにしたので、図3に示されるように、1.5段の距離での反射率36%のグラフが交わる位置、即ち受光量比が0.5となる位置を判定距離(切替え距離)のしきい値Gとしている。従って、このしきい値Gに相当する基準電圧をコンパレータ16に設定し、これよりも大きいか小さいかにより、判定距離よりも近距離側か遠距離側かを判定する。
【0020】
また、ラッチ回路17はラッチ部33とアンド回路34からなり、このラッチ部33では、ラッチ信号によりコンパレータ16の出力状態がラッチされ、リセット信号により初期状態(1段又は2段のいずれか)に戻される。ここで、上述したように、図7の(I)のラッチ信号は、(H)のIRED信号よりも所定時間遅れた信号とされているので、コンパレータ16の出力状態を良好に維持できるという利点がある。即ち、定常光除去回路15やコンパレータ16内のアンプ出力には、信号に立上がりの遅れがあるため、この遅れを考慮した量だけ、ラッチ信号を遅らせることにより、ラッチ動作を確実に行うようになっている。一方、アンド回路34は、一方の入力端子に供給された上記図7(J)のLD信号とラッチ部33の出力との論理積をとることになる。
【0021】
次に、レンズ繰出し回路18には、AFマグネット35、制御トランジスタ36が設けられており、このAFマグネット35を制御トランジスタ36でオン・オフすることにより、フォーカスレンズを1段と2段に切り替えることができる。
【0022】
以上の実施例の構成によれば、まずカメラの撮影釦の操作等に連動して、図7(A)に示されるように、測距装置の電源がオンされると、図7(B)のVC信号に基づいて、各種の制御信号が形成され、図7(H)のIRED信号がドライバ11と定常光除去回路15の両者へ供給される。従って、投光素子10から赤外光が出力されると同時に、受光素子14へ入射される定常光(外光)が直流レベルとして維持される。そして、投光素子10の投光に基づき、受光素子14に入射した被写体からの反射光量は、電流iとして捉えられ、この反射光量はコンパレータ16で比較される。
【0023】
このコンパレータ16では、反射光量が判定距離に対応した基準値よりも高い場合には、判定距離(1.5段)よりも近い距離であることを示すHigh信号が出力され、反射光量が基準値よりも低い場合は、判定距離よりも遠い距離であるLow 信号が出力される。その後、このコンパレータ16の出力状態はラッチ部33で維持され、アンド回路34にLD(レンズドライブ)信号が入力されたときのみ、上記High信号がレンズ繰出し回路18へ供給される。このLD信号は、ラッチ信号とタイミングをずらすことにより、コンパレータ16により判別された状態を正確にレンズ繰出し回路18へ出力することができる。このようにして、例えば、コンパレータ16からHigh信号が出力されたとき、例えばAFマグネット35が動作し、近距離側の1段にフォーカスレンズが繰り出され、Low 信号が出力されたとき、遠距離側の2段にフォーカスレンズが繰り出される。
【0024】
上記実施例では、受光素子14の受光面における判定距離の受光像が遠距離側で半分欠損するようにしたので、反射率が変化した場合でも、測定誤差が小さくなる。即ち、図2において、上述した従来の図8の場合と受光量を比較すると、判定のしきい値Gが図3で示されるように受光量比0.5となっているので、距離1D(1の距離)で被写体の反射率が36%(201)であった場合、信号量は1/L2 (L:距離)=1であるから、1×0.36÷2(半欠け)=0.18の量が受光される。一方、距離0.5D(0.5の距離)で被写体の反射率が9%(202)となったとすると、信号量は1/L2 =4であるから、4×0.09=0.36となる。従って、本発明の場合は、距離0.5Dで反射率が9%となっても、図8のように同一であると判定されず、誤差が生じない。そして、この場合は距離0.707(1/2の平方根)Dで、1/L2 =2であるから、2×0.09=0.18となる。従って、従来と比較すると、0.5倍の距離から0.707倍の距離まで誤差が生じる範囲が抑えられる。
【0025】
また、図3に、従来の図9に対応する受光特性が示されており、この場合は、反射率が9%に変化した場合でも、しきい値Gである受光量比0.5に対応する段数は、1近傍となる。従って、反射率が9%に減った場合は、約0.5段の差しかなく、約0.95段の差があった従来の場合と比較すると、測定誤差が低く抑えられることが理解される。なお、反射率が36%の2.5倍の90%に増加した場合でも、受光量比0.5に対応する段数は1.7強で、約0.2段の差となり、約0.3段の差があった従来と比較すると、増加する場合でも、測定誤差が低く抑えられる。
【0026】
上記実施例では、1つの所定距離を判定する場合を説明したが、上記コンパレータ16のスレッショルドレベルを複数設定けて、3段以上の複数の所定距離を判別することができ、また投光素子10の投光ビームを並列的に複数個投光するようにし、かつこの投光ビームに合せて受光素子14の受光面を並列的に複数設けることにより、3段以上の複数の所定距離を判別する構成とすることもできる。
【0027】
更に、実施例では、受光像が半分欠ける状態に受光素子14の受光面を配置・形成したが、この欠損量は受光像の3/4、1/3等であっても良い。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被写体からの反射光量により被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置で、判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定するようにしたので、被写体の反射率が下がったときには、判定距離よりも近距離側でその距離を判定する誤差が小さくなり、一方被写体の反射率が上がった場合には、判定距離よりも遠距離側でその距離を判定する誤差が小さくなる。この結果、オートフォーカス制御のフォーカス切替えを良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る光量検出式測距装置の構成を示すブロック図である。
【図2】実施例の投受光部の構成及びその投受光状態を示す図である。
【図3】実施例の受光素子での受光特性を示すグラフ図である。
【図4】実施例の投光素子及びドライバーの詳細な構成を示す回路図である。
【図5】実施例のタイミング回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図6】実施例の受光素子からレンズ繰出し回路までの詳細な構成を示す回路図である。
【図7】実施例回路の動作を示す波形図である。
【図8】従来装置の投受光部の構成及びその投受光状態を示す図である。
【図9】従来装置の受光素子での受光特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
10 … 投光素子、
12 … タイミング回路、
14 … 受光素子、
15 … 定常光除去回路、
16 … コンパレータ、
17 … ラッチ回路、
18 … レンズ繰出し回路。
Claims (1)
- 投光素子から被写体へ投光し、その反射光を受光素子で受光し、この反射光量を測定することにより、被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置において、
判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、
この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定することを特徴とする光量検出式測距装置。
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JP16291595A JP3548279B2 (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | 光量検出式測距装置 |
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