JP3670860B2

JP3670860B2 - 受光位置検出回路

Info

Publication number: JP3670860B2
Application number: JP25404698A
Authority: JP
Inventors: 哲也吉冨; 孝染谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP2000088565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの自動焦点制御に用いる受光位置検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は三角測距の原理を示す図面である。
【０００３】
図４において、発光体（１００）はカメラの特定位置に配置されたものであり、使用者がカメラを被写体に向けて発光操作を行った時、赤外線等の発光信号を被写体に対し出力する。発光信号は投光レンズ（１０１）を介して被写体に照射される。発光信号は被写体に到達すると反射するが、この反射信号は集光レンズ（１０２）を介して受光体（１０３）に到達する。被写体Ａ，Ｂは、発光信号が照射される対象であり、発光体（１００）に対し被写体Ａは被写体Ｂより遠い場所に存在するものとする。
【０００４】
発光信号が被写体Ａ（遠距離）に照射された場合、この時の反射信号は受光体（１０３）の左側に到達する。また、発光信号が被写体Ｂ（近距離）に照射された場合、この時の反射信号は受光体（１０３）の右側に到達する。即ち、反射信号を受ける集光レンズ（１０２）の位置が固定されている為、被写体と発光体（１００）との距離が近くなる程、受光体（１０３）に対する反射信号の到達位置は右方向に移動し、逆に被写体と発光体（１００）との距離が遠くなる程、受光体（１０３）に対する反射信号の到達位置は左方向に移動する。
【０００５】
この原理を利用し、反射信号が到達した受光体（１０３）の受光位置における電流を利用し、被写体に対する自動焦点制御の為の測距を実行している。
【０００６】
図３は基本的な受光位置検出回路を示す回路図である。
【０００７】
図３において、ＰＳＤ（Position Sensitive Light Detector）素子（２００）は、図４の反射信号を受光する受光体であり、抵抗成分を有する。例えば、反射信号がＰＳＤ素子（２００）の中間より左側の位置Ｘに到達した場合、位置Ｘで光電流が励起される。この光電流は位置ＸからＰＳＤ素子（２００）の左右端子までの各々の距離に反比例する形で分流される。これ故、位置Ｘを境にＰＳＤ素子（２００）の左側の抵抗値が右側の抵抗値より小さくなる為、ＰＳＤ素子（２００）の左端子の出力電流は右端子の出力電流より大きくなる。尚、ＰＳＤ素子（２００）の左右端子の出力電流の総和は受光位置に関わらず一定である。Ｉ−Ｖ変換器（２０１）はＰＳＤ素子（２００）の左端子の出力電流を抵抗値（２０２）に応じた電圧に変換するものである。また、Ｉ−Ｖ変換器（２０３）はＰＳＤ素子（２００）の右端子の出力電流を抵抗値（２０４）に応じた電圧に変換するものでる。カップリングコンデンサ（２０５）（２０６）は各々反射信号に対応する電圧のみを出力し周囲光に対応する電圧を除去するものである。増幅器（２０７）（２０８）は各々カップリングコンデンサ（２０５）（２０６）の出力を増幅する。比較回路（２０５）は増幅器（２０７）（２０８）の出力を比較するものである。比較回路（２０５）の出力はマイクロコンピュータ（図示せず）に供給される。即ち、比較回路（２０５）の出力がハイレベルの時、マイクロコンピュータは反射信号がＰＳＤ素子（２００）の左側に到達しているものと判断し、測距を行う為の制御信号を出力する。
【０００８】
しかし、ＰＳＤ素子（２００）はその構造上において抵抗層を有する為、反射信号の到達位置に応じた電流を出力する際、抵抗ノイズが発生する特性がある。特に、遠距離の被写体の場合、反射信号のレベルが弱くなるのに伴い、ＰＳＤ素子（２００）の出力電流のＳ／Ｎ比が劣化して測距精度が落ちる問題があった。
【０００９】
図２は従来の受光位置検出回路であり、ＰＳＤ素子の問題を解決したものである。一例としてフォトダイオードの数を８個とする。
図２において、フォトダイオード（１）〜（８）は図４の被写体からの反射信号を受光するものである。反射信号は、発光体と被写体との距離が遠くなる程、フォトダイオード（１）〜（８）の左方向に到達し、発光体と被写体との距離が近くなる程、フォトダイオード（１）〜（８）の右方向に到達する。Ｉ−Ｖ変換器（９）〜（１６）は、各々フォトダイオード（１）〜（８）を流れる電流を電圧に変換するものである。スイッチ回路（１７）〜（２３）の一端はＩ−Ｖ変換器（９）〜（１５）の出力と接続され、スイッチ回路（２４）〜（３０）の一端はＩ−Ｖ変換器（１０）〜（１６）の出力と接続される。スイッチ回路（１７）〜（２３）、（２４）〜（３０）の他端は各々カップリングコンデンサ（３７）（３８）と共通接続され、反射信号に対応する電圧のみが出力される。増幅器（３９）（４０）はカップリングコンデンサ（３７）（３８）の出力を増幅する。比較回路（３１）の−端子は増幅器（３９）の出力と接続され、＋端子は増幅器（４０）の出力と接続される。制御回路（３２）は、スイッチ回路（１７）〜（３０）の開閉を制御すると共に、比較回路（３１）の比較出力（バイナリ出力）を解読し、測距の為の制御信号を出力するものである。
【００１０】
以下、図２の動作について説明する。
【００１１】
使用者が発光操作を行い、発光信号が被写体に対して照射された後、被写体からの反射信号がフォトダイオード（１）〜（８）の何れかに到達すると、制御回路（３２）から出力される制御信号Ａに従って１４個のスイッチ回路が選択的に開閉される。詳しくは、先ず、スイッチ回路（２３）（３０）が閉じ、フォトダイオード（７）（８）の受光量に相当する電圧が比較回路（３１）に供給され比較される。次に、スイッチ回路（２２）（２９）が閉じ、フォトダイオード（６）（７）の受光量に相当する電圧が比較回路（３１）に供給され比較される。その後、スイッチ回路（２１）（２８）、（２０）（２７）、（１９）（２６）、（１８）（２５）、（１７）（２４）が順次閉じ、隣接するフォトダイオード（１）〜（８）の受光量に相当する電圧が左方向に移動しながら比較回路（３１）で比較される。比較回路（３１）から逐次出力される７ビットのバイナリデータは制御回路（３２）に供給され、制御回路（３２）は７ビットのバイナリデータを解読して、受光量が最大のフォトダイオードを示す制御信号Ｂを出力する。制御信号Ｂは測距信号として自動焦点回路（図示せず）に供給され、発光体と被写体との距離に応じた自動制御が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図２の場合、フォトダイオード（１）〜（８）の受光量に関して７回の比較動作を実行しなければならない為、自動焦点制御を実行する迄の時間が長くなってしまう問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を可決する為に創作されたものであり、発光体からの発光信号が被写体に照射された後、前記被写体からの反射信号を前記発光体と前記被写体との距離に応じた位置で受光する受光体を有し、前記受光体の受光位置を流れる電流に応じて前記発光体と前記被写体との間を測距する受光位置検出回路において、発光体と被写体との距離に対応する受光位置に配置された複数の受光素子と、前記複数の受光素子を流れる電流を電圧に変換する複数の変換回路と、前記複数の変換回路の変換電圧を選択出力する選択回路と、前記選択回路から得られた一方の変換電圧群を加算する第１加算回路と、前記選択回路から得られた他方の変換電圧群を加算する第２加算回路と、前記第１加算回路及び前記第２加算回路から出力された２つの変換電圧を比較する比較回路と、前記比較回路の比較出力に応じて前記選択回路を制御すると共に、発光体と被写体との間の測距の為の制御信号を出力する制御回路と、を備え、前記選択回路は、前記全受光素子の中間点を境とする、一方側の受光素子の受光量に相当する一方の変換電圧群および他方側の受光素子の受光量に相当する他方の変換電圧群を、前記第１加算回路および前記第２加算回路に供給するステップから、前記第１加算回路および前記第２加算回路の加算電圧のうち、一方の加算電圧が他方の加算電圧より大きくなると、前記一方の加算電圧を得るための前記一方側の受光素子または前記他方側の受光素子の中間点を境とする、一方側の受光素子の受光量に相当する一方の変換電圧群および他方側の受光素子の受光量に相当する他方の変換電圧群を、前記第１加算回路および前記第２加算回路に供給するステップまでを、前記一方側の受光素子および前記他方側の受光素子がそれぞれ単一の受光素子となるまで繰り返すことを特徴とする。
【００１４】
また、前記受光素子の数は、２のｎ乗に該当する数であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面を用いて具体的に説明する。
【００１７】
図１は本発明の受光位置検出回路を示す回路図である。尚、図１の素子の中で図２と同一素子に関しては同一番号を記す。
【００１８】
図１において、第１加算回路（３３）及び第２加算回路（３４）は、１４個のスイッチ回路（１７）〜（３０）の選択的な開閉に応じて導出された変換電圧を加算するものである。７個のスイッチ回路（１７）〜（２３）の他端は第１加算回路（３３）の一入力と共通接続され、７個のスイッチ回路（２４）〜（３０）の他端は第２加算回路（３４）の一入力と共通接続される。カップリングコンデンサ（３７）（３８）は各々第１及び第２加算回路（３３）（３４）の出力から反射信号に対応する電圧のみを抽出する。増幅器（３９）（４０）は各々カップリングコンデンサ（３７）（３８）の出力を増幅する。比較回路（３５）は増幅器（３９）（４０）の出力を比較するものである。制御回路（３６）はスイッチ回路（１７）〜（３０）の開閉を制御する制御信号Ｃを出力すると共に、自動焦点制御の為の制御信号Ｄを出力するものである。
【００１９】
使用者が被写体を撮影する為の操作（シャッター押し込み等）を行うと、発光体からの発光信号が被写体に対して照射され、被写体からの反射信号が８個のフォトダイオード（１）〜（８）の何れかに到達することになる。尚、個々のフォトダイオード（１）〜（８）の受光面積は反射信号を確実に受光できる十分な面積となっている。
【００２０】
最初に、制御信号Ｃに従ってスイッチ回路（１７）〜（２０）（２７）〜（３０）が一律に閉じ、第１加算回路（３３）には４個のフォトダイオード（１）〜（４）の受光量に相当する４個の変換電圧が供給され、一方、第２加算回路（３４）には４個のフォトダイオード（５）〜（８）の受光量に相当する４個の変換電圧が供給され、各々加算される。即ち、１列に配置された８個のフォトダイオード（１）〜（８）の中間点を境とした１対の変換電圧群が第１及び第２加算回路（３３）（３４）に供給される。この時の第１及び第２加算回路（３３）（３４）の２加算出力は比較回路（３５）でその大小が比較される。例えば、第１加算回路（３３）の加算電圧の方が大きい場合、比較回路（３５）がハイレベルを出力し、制御回路（３６）はこの時の比較結果に応じて反射信号が４個のフォトトランジスタ（１）〜（４）の何れかの位置に到達していることを示す制御信号Ｃを出力し直す。
【００２１】
次に、制御信号Ｃに従ってスイッチ回路（１７）（１８）（２５）（２６）が閉じ、第１加算回路（３３）には２個のフォトダイオード（１）（２）の受光量に相当する２個の変換電圧が供給され、一方、第２加算回路（３４）には２個のフォトダイオード（３）（４）の受光量に相当する２個の変換電圧が供給され、各々加算される。即ち、１列に配置された４個のフォトダイオード（１）〜（４）の中間点を境とした１対の変換電圧群が第１及び第２加算回路（３３）（３４）に供給される。この時の第１及び第２加算回路（３３）（３４）の２加算出力は比較回路（３５）でその大小が比較される。例えば、第２加算回路（３４）の加算電圧の方が大きい場合、比較回路（３５）がローレベルを出力し、制御回路（３６）はこの時の比較結果に応じて反射信号が２個のフォトダイオード（３）（４）の何れかの位置に到達していることを示す制御信号Ｃを出力し直す。
【００２２】
最後に、制御信号Ｃに従ってスイッチ回路（１９）（２６）が閉じ、第１加算回路（３３）にはフォトダイオード（３）の受光量に相当する変換電圧が供給され、一方、第２加算回路（３４）にはフォトダイオード（４）の受光量に相当する変換電圧が供給される。即ち、１列に配置された２個のフォトダイオード（３）（４）の中間点を境とした１対の変換電圧が第１及び第２加算回路（３３）（３４）に供給される。この時の第１及び第２加算回路（３３）（３４）の２出力は比較回路（３５）でその大小が比較される。例えば、第１加算回路（３３）の出力電圧の方が大きい場合、比較回路（３５）がハイレベルを出力し、制御回路（３６）はこの時の比較結果に応じて反射信号がフォトダイオード（３）に到達していることを示す制御信号Ｄを出力する。制御信号Ｄは測距信号として自動焦点回路（図示せず）に供給され、発光体と被写体との距離に応じた自動制御が行われる。
【００２３】
以上より、８個のフォトダイオード（１）〜（８）を中間点を境とした逐次比較を行う構成とした。これにより、フォトダイオードの受光量を比較する回数が従来の７回から３回に減り、カメラ使用者の発光操作から焦点制御までの時間を短縮できる、といった作用効果を奏する。
【００２４】
尚、本発明の実施の形態においては、フォトダイオードの数を８（２の３乗）個に設定したが、これに限定されることなく、２のｎ乗に該当すればそれ以上でもそれ以下であっても何ら差し支えない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の受光素子の受光量を比較する回数が従来より減る為、カメラ使用者の発光操作から焦点制御までの時間を短縮でき、撮影の高速化を実現できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受光位置検出回路を示す回路図である。
【図２】従来の受光位置検出回路の一具体例を示す回路図である。
【図３】従来の受光位置検出回路の他の具体例を示す回路図である。
【図４】三角測距の原理を示す図である。
【符号の説明】
（１）〜（８）フォトダイオード
（７）〜（１６）Ｉ−Ｖ変換器
（１７）〜（３０）スイッチ回路
（３３）（３４）加算回路
（３５）比較回路
（３６）制御回路

Claims

発光体からの発光信号が被写体に照射された後、前記被写体からの反射信号を前記発光体と前記被写体との距離に応じた位置で受光する受光体を有し、前記受光体の受光位置を流れる電流に応じて前記発光体と前記被写体との間を測距する受光位置検出回路において、
発光体と被写体との距離に対応する受光位置に配置された複数の受光素子と、
前記複数の受光素子を流れる電流を電圧に変換する複数の変換回路と、
前記複数の変換回路の変換電圧を選択出力する選択回路と、
前記選択回路から得られた一方の変換電圧群を加算する第１加算回路と、
前記選択回路から得られた他方の変換電圧群を加算する第２加算回路と、
前記第１加算回路及び前記第２加算回路から出力された２つの変換電圧を比較する比較回路と、
前記比較回路の比較出力に応じて前記選択回路を制御すると共に、発光体と被写体との間の測距の為の制御信号を出力する制御回路と、を備え、
前記選択回路は、
前記全受光素子の中間点を境とする、一方側の受光素子の受光量に相当する一方の変換電圧群および他方側の受光素子の受光量に相当する他方の変換電圧群を、前記第１加算回路および前記第２加算回路に供給するステップから、
前記第１加算回路および前記第２加算回路の加算電圧のうち、一方の加算電圧が他方の加算電圧より大きくなると、前記一方の加算電圧を得るための前記一方側の受光素子または前記他方側の受光素子の中間点を境とする、一方側の受光素子の受光量に相当する一方の変換電圧群および他方側の受光素子の受光量に相当する他方の変換電圧群を、前記第１加算回路および前記第２加算回路に供給するステップまでを、
前記一方側の受光素子および前記他方側の受光素子がそれぞれ単一の受光素子となるまで繰り返すことを特徴とする受光位置検出回路。
前記受光素子の数は２のｎ条に該当する数であることを特徴とする請求項１に記載の受光位置検出回路。