JP3749638B2

JP3749638B2 - Ranging device

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Publication number: JP3749638B2
Application number: JP26409999A
Authority: JP
Inventors: 秀夫吉田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: JP2000162496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測距対象物までの距離を測定する測距装置に関し、特に、カメラ等に好適に用いられる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】
カメラ等に用いられるアクティブ型の測距装置は、赤外線発光ダイオード（以下、「ＩＲＥＤ」という。）から測距対象物に向けて光束を投光し、その投光された光束の反射光を位置検出素子（以下、「ＰＳＤ」という。）により受光し、このＰＳＤから出力される信号を信号処理回路および演算回路により演算処理して距離情報として出力し、ＣＰＵにより測距対象物までの距離を検出する。また、１回のみの投光による測距では誤差が生じることがあるので、投光を複数回行って複数の距離情報を求め、その複数の距離情報を積分回路により積分して平均化するのが一般的である。
【０００３】
図９は、測距装置における積分回路の構成を示す回路図である。この積分回路１６は、スイッチ１、積分コンデンサ２、スイッチ３、定電流源４、オペアンプ５、スイッチ６、基準電源７およびコンパレータ８を備えている。オペアンプ５の（−）入力端子は、スイッチ１を介して演算回路１５の出力端子と接続され、積分コンデンサ２を介して接地され、スイッチ３を介して定電流源４と接続され、また、スイッチ６を介してオペアンプ５の出力端子と接続されている。オペアンプ５の（＋）入力端子は、基準電圧Ｖ_REFを出力する基準電源７が接続されている。コンパレータ８は、オペアンプ５の（−）入力端子と積分コンデンサ２との接続点と接続されており、その接続点における電位と基準電圧Ｖ_REFとを大小比較し、その比較結果に応じた信号を出力する。ＣＰＵ１９は、コンパレータ８から出力された信号を入力するとともに、スイッチ１，３および６それぞれをオン・オフ制御する。
【０００４】
このような積分回路１６において、メイン電源が投入され、レリーズボタンがいわゆる半押しされると、ＣＰＵ１９による制御の下に、スイッチ６はオン状態となり、積分コンデンサ２は充電される。これにより、積分コンデンサ２は、基準電源７により与えられる基準電圧Ｖ_REFになるまで充電される。充電後、スイッチ６はオフ状態とされ、そのままの状態で保持される。
【０００５】
この後、ＩＲＥＤは赤外光をパルス発光し、その発光期間内の一定時間にスイッチ１はオン状態とされる。その結果、積分コンデンサ２は、赤外光の各発光に対応する演算回路１５からの出力信号を負の電圧として入力する。積分コンデンサ２の電圧は、距離に対応した電圧分ずつ階段状に減じられていく。これを第１積分と呼ぶ。
【０００６】
積分コンデンサ２に対して所定の回数（例えば２５６回）だけの負の電圧の入力（放電）が終了すると、スイッチ３はＣＰＵ１９の制御信号によりオン状態とされる。これにより、積分コンデンサ２は、定電流源４の定格により定まる一定の速さで充電される。これを第２積分と呼ぶ。
【０００７】
コンパレータ８は、この第２積分の期間中に積分コンデンサ２の電圧と基準電圧Ｖ_REFとを大小比較しており、両者が一致したと判定したときにスイッチ３をオフとして積分コンデンサ２の充電を停止させる。そして、ＣＰＵ１９は、第２積分に要した時間を計測する。定電流源４による充電速度は一定であるので、第２積分に要した時間から、１回の測距により積分コンデンサ２に入力された信号電圧の総和、すなわち、測距対象物までの距離を求めることができる。そして、このようにして求められた測距対象物までの距離に基づいて、撮影レンズ繰り出し量を決定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような測距装置では、温度が変化すると、信号処理回路および演算回路の動作特性も変化することから、第１積分における積分コンデンサ２の放電量も変化し、第２積分に要する時間も変化する。したがって、温度によっては測距精度が劣るという問題点がある。
【０００９】
このような問題点を解消するため、温度を測定するとともに、積分回路からの出力信号に基づいて測距対象物までの距離を求める際、或いは、求められた距離に基づいて撮影レンズ繰り出し量を求める際に、温度に依存した変換式を用いることにより、撮影レンズ繰り出し量を精度良く決定することも考えられる。しかし、このように温度に依存した変換式を用いる場合には、その変換式に用いられるパラメータが整数ではなく実数であることから、パラメータ等を予め記憶しておくＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段の容量が大きくなり、また、変換式に従って演算を行うＣＰＵの演算負荷も大きくなる。
【００１０】
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、温度に依らず測距精度が優れＣＰＵ等の負荷が小さい測距装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測距装置は、(1)温度を測定する温度測定手段と、(2)測距対象物に向けて一連のパルス光を投光する投光手段と、(3)測距対象物に投光された一連のパルス光の反射光を、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、それぞれの反射光の受光位置に応じた一連の信号を出力する受光手段と、(4)受光手段から出力された一連の信号に基づいて演算を行い、測距対象物までの距離に応じた一連の信号を出力する演算手段と、(5)一連のパルス光の投光前に所定の基準電圧に充放電され、演算手段から出力された一連の信号に応じて段階的に放電または充電される積分コンデンサと、(6)一連のパルス光の投光後の積分コンデンサの電圧値に基づいて測距対象物までの距離を検出する検出手段と、(7)一連のパルス光投光後の積分コンデンサーの電圧の温度依存性を補償するため、積分コンデンサーの段階的な充放電動作を温度測定手段により測定された温度に基づいて積分手段を制御する制御手段と、を備えること特徴とする。
【００１２】
この測距装置によれば、投光手段から測距対象物に向けて一連のパルス光が出力され、各パルス光は測距対象物により反射される。それらの反射光は、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それぞれ受光され、それらの受光位置に応じた一連の信号が出力される。受光手段から出力された一連の信号は演算手段により演算されて、測距対象物までの距離に応じた一連の信号が出力される。演算手段から出力された信号は積分コンデンサへと入力され、その信号に応じて段階的に放電または充電されて、演算手段から出力された一連の信号を積分する。そして、検出手段により、積分コンデンサの電圧値に基づいて測距対象物までの距離が検出される。ここで、制御手段により、温度測定手段により測定された温度に基づいてこの段階的な充放電動作が調整される、このようにすることにより、積分コンデンサの段階的な充放電動作後の電圧値は、温度に殆ど依存することなく、測定対象物までの距離のみに応じたものとなる。したがって、検出手段により検出される測定対象物までの距離も温度に依らず、温度が変化したとしても測距誤差は小さい。
【００１３】
また、本発明に係る測距装置の制御手段は、温度測定手段により測定された温度に基づいて、積分コンデンサの段階的な放電または充電の回数および各段階の放電または充電の時間の双方または何れか一方を制御するのが好適である。また、放充電の回数が一定であって、各回の時間を制御してもよいし、一部の回の時間のみを制御してもよい。
【００１４】
特に、積分コンデンサの段階的な放電または充電の回数を基準回数に対して加算および減算の何れか一方を行って求めるのが好適であり、また、積分コンデンサの各段階の放電または充電の時間を基準時間に対して減算を行って求めるのが、外光成分除去に対して好適である。これらの場合、積分手段の制御が容易であり、また、その制御のためのプログラム容量が小さい。
【００１５】
また、本発明に係る測距装置は、上記（１）〜（５）と、（６ａ）一連のパルス光の投光後、積分コンデンサを所定の充放電速度で基準電圧に達するまで充電ないし放電を行い、その際の充放電時間に基づいて測距対象物までの距離を検出する検出手段と、（７ａ）一連のパルス光投光後の積分コンデンサーの電圧の温度依存性を補償するため、検出手段による所定の充放電速度を温度測定手段により測定された温度に基づいて調整する制御手段と、を備えることを特徴とするものも好適である。
【００１６】
【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。なお、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。また、以下では、本実施形態に係るアクティブ型の測距装置が自動焦点式カメラの測距装置として適用される場合について説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る測距装置の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る測距装置の構成図である。この測距装置は、投光レンズ（図示せず）を介して被写体（測距対象物）に赤外光を投光する赤外線発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１０と、このＩＲＥＤ１０を駆動するドライバ１１と、ＩＲＥＤ１０から投光され測距対象物で反射された赤外光を受光レンズ（図示せず）を介して受光する位置検出素子（ＰＳＤ）１２と、温度を測定する温度センサ２１とを備えている。
【００１８】
測距装置は、更に、ＰＳＤ１２から出力される信号電流Ｉ₁およびＩ₂それぞれを処理する第１信号処理回路１３および第２信号処理回路１４と、これらの信号処理回路１３，１４から出力された信号に基づいて測距対象物までの距離情報を演算して出力する演算回路１５と、この演算回路１５から出力された距離情報信号を積分する積分回路１６と、被写体（測距対象物）の像を撮影フィルム上に結像する撮影レンズ１８と、この撮影レンズ１８を合焦動作させるレンズ駆動回路１７と、この測距装置を備えるカメラの全体を制御するＣＰＵ１９とを備えている。なお、通常、第１の信号処理回路１３、第２の信号処理回路１４、演算回路１５および積分回路１６は、自動焦点用集積回路（以下、「ＡＦＩＣ」という。）２０に収められてカメラに搭載される。
【００１９】
ＣＰＵ１９は、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）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、この測距装置を備えるカメラの全体を制御する。この図に示す測距装置においては、ＣＰＵ１９は、ドライバ１１を制御してＩＲＥＤ１０からの赤外光の出力を制御するとともに、温度センサ２１により測定された温度の値を入力する。さらに、ＣＰＵ１９は、ＡＦＩＣ２０の動作を制御するとともに、ＡＦＩＣ２０から出力される信号を入力し、この信号に基づいて測距対象物までの距離を検出し、レンズ駆動回路１７を介して撮影レンズ１８を合焦動作させる。
【００２０】
ＣＰＵ１９による制御の下に、先ずＩＲＥＤ１０は、投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に向けて赤外光を投光する。この赤外光は測距対象物により反射され、ＰＳＤ１２は、その反射光を受光レンズ（図示せず）を介して受光する。ＰＳＤ１２は、赤外光の受光位置に応じて信号電流Ｉ₁および信号電流Ｉ₂を出力する。第１信号処理回路１３は、ＰＳＤ１２から出力された信号電流Ｉ₁を入力し、一方、第２信号処理回路１４は、ＰＳＤ１２から出力された信号電流Ｉ₂を入力し、それぞれ定常光成分除去等の処理を行う。演算回路１５は、第１信号処理回路１３および第２信号処理回路１４それぞれから出力された信号を入力し、ＰＳＤ１２の出力比Ｉ₁／（Ｉ₁＋Ｉ₂）に相当するデータを求め、このデータを距離情報信号として出力する。
【００２１】
１回の測距動作において、ＩＲＥＤ１０は、温度センサ２１により測定された温度に応じた回数だけ赤外光をパルス発光し、演算回路１５は、その発光回数分の距離情報信号を出力する。したがって、積分回路１６は、その発光回数と同数の距離情報信号を積分処理し、その積分結果を１つの距離情報としてＣＰＵ１９に出力する。ＣＰＵ１９は、入力された距離情報に基づいて測距対象物までの距離を求めるとともに、レンズ駆動回路１７を制御して、撮影レンズ１８を合焦位置に移動させる。
【００２２】
次に、温度センサ２１の一例について説明する。図２は、温度センサ２１の一例を示す構成図である。この図に示す温度センサ２１は、一定電位Ｖ_CCの端子と接地電位の端子との間に、抵抗器ＲならびにダイオードＤ１およびＤ２が互いに縦続接続され、また、互いに縦続接続されたダイオードＤ１およびＤ２の両端にコンデンサＣが並列接続されて構成されている。ダイオードＤ１およびＤ２それぞれの特性は温度に依存する。図３に示した温度センサ２１の特性図から判るように、抵抗器ＲとダイオードＤ１との接続点の電位Ｖ_Fも温度に依存する。したがって、ＣＰＵ１９は、この電位Ｖ_Fを入力して、これに基づいて温度を求めることができる。
【００２３】
次に、積分回路１６について更に詳細に説明する。本実施形態における積分回路１６はセラミックコンデンサを積分コンデンサ２として備えており、この積分コンデンサ２はＡＦＩＣ２０に外付けされている。本実施形態の積分回路１６は、従来と同様の構成であるので、図９を参照して説明する。この積分回路１６は、スイッチ１、積分コンデンサ２、スイッチ３、定電流源４、オペアンプ５、スイッチ６、基準電源７およびコンパレータ８を備えている。オペアンプ５の（−）入力端子は、スイッチ１を介して演算回路１５の出力端子と接続され、積分コンデンサ２を介して接地され、スイッチ３を介して定電流源４と接続され、また、スイッチ６を介してオペアンプ５の出力端子と接続されている。オペアンプ５の（＋）入力端子は、基準電圧Ｖ_REFを出力する基準電源７が接続されている。コンパレータ８は、オペアンプ５の（−）入力端子と積分コンデンサ２との接続点と接続されており、その接続点における電位と基準電圧Ｖ_REFとを大小比較し、その比較結果に応じた信号を出力する。ＣＰＵ１９は、コンパレータ８から出力された信号を入力するとともに、スイッチ１，３および６それぞれをオン・オフ制御する。
【００２４】
次に、本実施形態に係る測距装置の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る測距装置の動作を説明するタイミングチャートである。カメラのメイン電源が投入されているときにレリーズボタンが半押しされて測距状態に入ると、ＡＦＩＣ２０は電源電圧が供給され、スイッチ６はオン状態とされて、積分コンデンサ２は基準電圧Ｖ_REFとなるまで予充電される。また、ＣＰＵ１９は、測光センサ（図示せず）により測定された外光輝度を入力する他、温度センサ２１により測定された温度を入力し、その温度に基づいて第１積分におけるＩＲＥＤ１０の発光回数Ｎ（すなわち積分コンデンサ２の放電回数Ｎ）を求める。なお、図示するように、外光輝度および温度の測定ならびにＩＲＥＤ１０の発光回数Ｎの算出は、測距開始の際の予充電の前に行われる。そして、予充電が完了後、スイッチ６はオフ状態とされる。
【００２５】
予充電の後に、ＩＲＥＤ１０は、ＣＰＵ１９からドライバ１１に出力されたデューティ比の発光タイミング信号で駆動され、発光回数Ｎだけ赤外光をパルス発光する。この発光回数Ｎは、温度センサ２１により測定された温度に応じて求められたものである。ＩＲＥＤ１０から発光された赤外光は、測距対象物により反射された後、ＰＳＤ１２により受光される。そして、演算回路１５は、各発光それぞれについて出力比Ｉ₁／（Ｉ₁＋Ｉ₂）のデータを出力し、積分回路１６は、そのデータを距離情報信号として入力する。ＣＰＵ１９は、ＩＲＥＤ１０のパルス発光に対応したタイミングでスイッチ１を制御し、出力比に対応した負の電圧を積分コンデンサ２に入力する。
【００２６】
積分回路１６の積分コンデンサ２は、演算回路１５から出力された距離情報信号を入力し、その距離情報信号の値に応じた電圧値だけ放電する。すなわち、積分コンデンサ２の電圧は、図４（ｂ）に示すように、距離情報信号を入力する度に階段状に減少する（第１積分）。一段一段の電圧降下量は、それ自体、測距対象物までの距離に対応した距離情報であるが、ＩＲＥＤ１０のＮ回のパルス発光により得られる電圧降下量の総和をもって距離情報としている。
【００２７】
積分コンデンサ２に対してＮ回の放電が終了すると、スイッチ６はオフ状態のまま保持され、スイッチ３はＣＰＵ１９の信号によりオン状態にされる。これにより、積分コンデンサ２は、定電流源４の定格により定まる一定の速さで充電される（第２積分）。
【００２８】
コンパレータ８は、この第２積分の期間中に積分コンデンサ２の電圧と基準電圧Ｖ_REFとを大小比較しており、両者が一致したと判定したときにスイッチ３をオフとして積分コンデンサ２の充電を停止させる。そして、ＣＰＵ１９は、第２積分に要した時間を計測する。定電流源４による充電速度は一定であるので、第２積分に要した時間から、１回の測距により積分コンデンサ２に入力された距離情報信号の総和、すなわち、測距対象物までの距離を求めることができる。
【００２９】
この後、レリーズボタンが全押しされると、ＣＰＵ１９は、求められた距離に基づいてレンズ駆動回路１７を制御して、撮影レンズ１８に適切な合焦動作を行わせ、さらに、シャッタ（図示せず）を開いて露光を行う。以上のようにして、レリーズ操作に伴い、予充電、測距（第１積分および第２積分）、合焦ならびに露光という一連の撮影動作が行われる。
【００３０】
次に、温度センサ２１により測定された温度ＴとＩＲＥＤ１０の発光回数Ｎ（すなわち第１積分における積分コンデンサ２の放電回数Ｎ）との関係について詳細に説明する。図５は、温度Ｔと放電回数Ｎとの関係の説明図である。図５（ａ）は、基準温度Ｔ₁の場合の積分コンデンサ２の電圧変化を示す図であり、図５（ｂ）は、基準温度Ｔ₁とは異なる温度Ｔ₂の場合の積分コンデンサ２の電圧変化を示す図である。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が基準温度Ｔ₁であったときには、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数として基準の放電回数Ｎ₁が設定される。そして、第１積分における放電回数Ｎ₁の放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₁まで減少する。電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）は、測距対象物までの距離に応じたものである。続く第２積分における一定速度の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₁から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₁は、電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）に応じたものであり、すなわち、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₁に基づいて求められる。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が温度Ｔ₂であったときには、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数Ｎ₂は以下のようにして設定される。すなわち、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数として基準の放電回数Ｎ₁を設定しても測距誤差が無視し得る程度に小さければ、放電回数Ｎ₂は基準の放電回数Ｎ₁と等しい値に設定する。一方、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数として基準の放電回数Ｎ₁を設定すれば測距誤差が無視し得ない程度に大きければ、放電回数Ｎ₂は基準の放電回数Ｎ₁と異なる値に設定する。
【００３３】
そして、第１積分における放電回数Ｎ₂の放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₂まで減少する。この電圧Ｖ₂は基準温度Ｔ₁の場合の電圧Ｖ₁と略等しい値であり、このようになるように放電回数Ｎ₂は設定される。続く第２積分における一定速度の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₂から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₂は、電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₂）に応じたものであって、基準温度Ｔ₁の場合の所要時間ｔ₁と略等しい値であり、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、温度Ｔ₂の場合にも測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₂に基づいて求められる。
【００３４】
図６は、測距対象物までの実際の距離と積分回路から出力される距離信号との関係を示すグラフである。図６（ａ）は本実施形態に係る測距装置によるものであり、図６（ｂ）は従来の測距装置によるものである。また、この図には、温度２０℃および温度−１０℃それぞれの場合について示されている。図６（ｂ）に示すように、従来の測距装置の場合には、測距対象物までの実際の距離が同一であっても、温度が異なると積分回路から出力される距離信号が異なり、測距誤差が大きい。これに対して、図６（ａ）に示すように、本実施形態に係る測距装置の場合には、測距対象物までの実際の距離が同一であれば、温度が異なっても積分回路１６から出力される距離信号が略同一であり、測距誤差が小さい。
【００３５】
以上のように、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数が温度に応じて適切に設定されることにより、第１積分終了時における積分コンデンサ２の電圧は、温度に殆ど依存することなく、測定対象物までの距離のみに応じたものとなる。したがって、第２積分の所要時間に基づいて求められる測定対象物までの距離も温度に依らず、温度が変化したとしても測距誤差は小さい。
【００３６】
また、第１積分における積分コンデンサ２の放電回数を温度に応じたものとすることにより、積分回路からの出力信号から測距対象物までの距離を求める際、および、求められた距離から撮影レンズ繰り出し量を求める際に、温度に依存しない１つの変換式のみを用いることができる。また、放電回数の値は整数であり、放電回数を算出するに際して、ＣＰＵ１９の負荷が大きい乗除算が不要である。したがって、パラメータ等を予め記憶しておくＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段の容量が小さく、また、ＣＰＵ１９の演算負荷も小さくなる。
【００３７】
なお、積分コンデンサ２の放電回数Ｎを、基準の放電回数Ｎ₁に対して加算および減算の何れか一方を行って求めるのが好適である。このようにすれば、放電回数Ｎを求めるためのプログラムのサイズが小さい。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る測距装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る測距装置の構成および動作は、第１の実施形態のものと略同様であるが、温度センサ２１により測定された温度に基づいて第１積分における積分コンデンサ２の各回の放電時間を制御する点で第１の実施形態のものと異なる。
【００３９】
図７は、温度Ｔと放電時間ｔ（すなわちスイッチ１がオンである時間）との関係の説明図である。図７（ａ）は、基準温度Ｔ₁の場合のスイッチ１の開閉および積分コンデンサ２の電圧変化を示す図であり、図７（ｂ）は、基準温度Ｔ₁とは異なる温度Ｔ₂の場合のスイッチ１の開閉および積分コンデンサ２の電圧変化を示す図である。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が基準温度Ｔ₁であったときには、第１積分における積分コンデンサ２の各回の放電時間として基準の放電時間τ₁が設定される。そして、第１積分における放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₁まで減少する。電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）は、測距対象物までの距離に応じたものである。続く第２積分における一定速度の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₁から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₁は、電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）に応じたものであり、すなわち、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₁に基づいて求められる。
【００４１】
図７（ｂ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が温度Ｔ₂であったときには、第１積分における積分コンデンサ２の各回の放電時間τ₂は以下のようにして設定される。すなわち、第１積分における積分コンデンサ２の各回の放電時間として基準の放電時間τ₁を設定しても測距誤差が無視し得る程度に小さければ、放電時間τ₂は基準の放電時間τ₁と等しい値に設定する。一方、第１積分における積分コンデンサ２の各回の放電時間として基準の放電時間τ₁を設定すれば測距誤差が無視し得ない程度に大きければ、放電時間τ₂は基準の放電時間τ₁と異なる値に設定する。なお、今の場合の放電回数は、基準温度の場合の放電回数と同一である。
【００４２】
そして、第１積分における放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₂まで減少する。この電圧Ｖ₂は基準温度Ｔ₁の場合の電圧Ｖ₁と略等しい値であり、このようになるように放電時間τ₂は設定される。続く第２積分における一定速度の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₂から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₂は、電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₂）に応じたものであって、基準温度Ｔ₁の場合の所要時間ｔ₁と略等しい値であり、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、温度Ｔ₂の場合にも測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₂に基づいて求められる。
【００４３】
本実施形態に係る測距装置も、第１の実施形態のものが奏する効果と同様の効果を奏する。
【００４４】
なお、積分コンデンサ２の放電時間τを、基準の放電時間τ₁に対して減算を行って求めるのが好適である。このようにすれば、放電時間τを求めるためのプログラムのサイズが小さい。また、このようにすることにより、定常光成分除去誤差による測距精度の低下がない。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る測距装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る測距装置の構成および動作は、第１の実施形態のものと略同様であるが、温度センサ２１により測定された温度に基づいて第２積分における充電速度を制御する点で第１の実施形態のものと異なる。
【００４６】
図８は、温度Ｔと充電速度ｖ（すなわち定電流源４の出力電流値）との関係の説明図である。図８（ａ）は、基準温度Ｔ₁の場合の積分コンデンサ２の電圧変化を示す図であり、図８（ｂ）は、基準温度Ｔ₁とは異なる温度Ｔ₂の場合の積分コンデンサ２の電圧変化を示す図である。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が基準温度Ｔ₁であったときには、第１積分における放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₁まで減少する。電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）は、測距対象物までの距離に応じたものである。続く第２積分における充電速度ｖ₁の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₁から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₁は、電圧差（Ｖ_REF−Ｖ₁）に応じたものであり、すなわち、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₁に基づいて求められる。
【００４８】
図８（ｂ）に示すように、予充電の期間に温度センサ２１により測定された温度が温度Ｔ₂であったときには、第２積分における積分コンデンサ２の充電速度ｖ₂は以下のようにして設定される。すなわち、第２積分における充電速度として基準の充電時間ｖ₁を設定しても測距誤差が無視し得る程度に小さければ、充電速度ｖ₂は基準の充電速度ｖ₁と等しい値に設定する。一方、第２積分における充電速度として基準の充電速度ｖ₁を設定すれば測距誤差が無視し得ない程度に大きければ、充電速度ｖ₂は基準の充電速度ｖ₁と異なる値に設定する。なお、今の場合の放電回数および放電時間は、基準温度の場合と同一である。
【００４９】
そして、第１積分における放電により、積分コンデンサ２の電圧は予充電の電圧Ｖ_REFから電圧Ｖ₂まで減少する。この電圧Ｖ₂は基準温度Ｔ₁の場合の電圧Ｖ₁と異なる場合がある。しかし、続く第２積分における充電速度ｖ₂の充電により、積分コンデンサ２の電圧は電圧Ｖ₂から電圧Ｖ_REFに回復する。第２積分の所要時間ｔ₂は、基準温度Ｔ₁の場合の所要時間ｔ₁と略等しい値であり、測距対象物までの距離に応じたものである。このように、温度Ｔ₂の場合にも測距対象物までの距離は、第２積分の所要時間ｔ₂に基づいて求められる。
【００５０】
本実施形態に係る測距装置も、第１および第２の実施形態それぞれのものが奏する効果と同様の効果を奏する。
【００５１】
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、積分回路の充電・放電が上記実施形態とは逆の場合、すなわち、第１積分で積分コンデンサ２の電圧が階段状に増加するように充電を複数回行った後、第２積分で放電を１回だけ行うような積分回路においても、本発明を適用することが可能である。
【００５２】
また、第１積分における積分コンデンサの放電の一部の回の時間のみを温度に応じて設定するようにしてもい。また、第１積分における積分コンデンサの放電回数および放電時間の双方を温度に応じて設定するようにしてもよい。このようにすることにより、温度に応じた微調が容易である。
【００５３】
また、上記実施形態では、第１積分レベルＶ₁が温度により変動することを前提としているが、第２積分時間ｔ₁のみのが変動する場合や、第１積分レベルＶ₁および第２積分時間ｔ₁の双方が変動する場合にも、適用することが可能である。
【００５４】
上記の第１、第２の実施形態のように第１積分における放電（充電）回数Ｎや放電時間τを変動させる場合は、第１積分後の積分コンデンサ２の電圧は、温度には依存せず、測距対象物までの距離のみに依存した値となる。上記の第１及び第２実施形態では、第２積分に要した時間から距離を求めているが、これに替えて、第１積分後の積分コンデンサ２の電圧値を直接Ａ／Ｄ変換し、それを基にして距離を算出してもよい。
【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、積分手段の積分コンデンサの放充電は、温度測定手段により測定された温度に応じて制御されるので、求められる距離は、温度に殆ど依存することなく、温度が変化したとしても測距誤差は小さい。
【００５６】
また、積分手段からの出力信号から測距対象物までの距離を求める際、および、求められた距離から撮影レンズ繰り出し量を求める際に、温度に依存しない１つの変換式のみを用いることができる。また、放電回数の値は整数であり、放電回数を算出するに際して、ＣＰＵの負荷が大きい乗除算が不要である。したがって、パラメータ等を予め記憶しておくＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段の容量が小さく、また、ＣＰＵの演算負荷も小さくなる。
【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】温度センサの一例を示す構成図である。
【図３】温度センサの特性図である。
【図４】本実施形態に係る測距装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】温度Ｔと放電回数Ｎとの関係の説明図である。
【図６】測距対象物までの実際の距離と積分回路から出力される距離信号との関係を示すグラフである。
【図７】温度Ｔと放電時間τとの関係の説明図である。
【図８】温度Ｔと充電時間ｖとの関係の説明図である。
【図９】積分回路の回路図である。
【符号の説明】
１…スイッチ、２…積分コンデンサ、３…スイッチ、４…定電流源、５…オペアンプ、６…スイッチ、７…基準電源、８…コンパレータ、１０…ＩＲＥＤ（赤外線発光ダイオード）、１１…ドライバ、１２…ＰＳＤ（位置検出素子）、１３…第１信号処理回路、１４…第２信号処理回路、１５…演算回路、１６…積分回路、１７…レンズ駆動回路、１８…撮影レンズ、１９…ＣＰＵ、２０…ＡＦＩＣ（自動焦点用集積回路）、２１…温度センサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distance measuring device for measuring a distance to a distance measuring object, and more particularly to an active distance measuring device suitably used for a camera or the like.
[0002]
[Prior art]
An active distance measuring device used for a camera or the like projects a light beam toward an object to be measured from an infrared light emitting diode (hereinafter referred to as “IRED”), and positions the reflected light of the projected light beam at a position. Light is received by a detection element (hereinafter referred to as “PSD”), a signal output from the PSD is processed by a signal processing circuit and an arithmetic circuit and output as distance information, and a distance to a distance measurement object is determined by a CPU. To detect. In addition, since an error may occur in distance measurement using only one light projection, light projection is performed a plurality of times to obtain a plurality of distance information, and the plurality of distance information is integrated and averaged by an integration circuit. Is common.
[0003]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an integration circuit in the distance measuring apparatus. The integration circuit 16 includes a switch 1, an integration capacitor 2, a switch 3, a constant current source 4, an operational amplifier 5, a switch 6, a reference power supply 7, and a comparator 8. The (−) input terminal of the operational amplifier 5 is connected to the output terminal of the arithmetic circuit 15 via the switch 1, grounded via the integration capacitor 2, connected to the constant current source 4 via the switch 3, and switch 6 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5. The (+) input terminal of the operational amplifier 5 is the reference voltage V _REF Is connected. The comparator 8 is connected to the connection point between the (−) input terminal of the operational amplifier 5 and the integration capacitor 2, and the potential and the reference voltage V at the connection point are connected. _REF Are compared, and a signal corresponding to the comparison result is output. The CPU 19 inputs the signal output from the comparator 8 and controls on / off of the switches 1, 3 and 6 respectively.
[0004]
In such an integration circuit 16, when the main power supply is turned on and the release button is pressed halfway, the switch 6 is turned on under the control of the CPU 19, and the integration capacitor 2 is charged. As a result, the integrating capacitor 2 is connected to the reference voltage V provided by the reference power source 7. _REF It is charged until After charging, the switch 6 is turned off and held as it is.
[0005]
Thereafter, the IRED emits infrared light in a pulsed manner, and the switch 1 is turned on for a certain time within the light emission period. As a result, the integrating capacitor 2 inputs an output signal from the arithmetic circuit 15 corresponding to each emission of infrared light as a negative voltage. The voltage of the integrating capacitor 2 is reduced stepwise by a voltage corresponding to the distance. This is called the first integration.
[0006]
When input (discharge) of a negative voltage for a predetermined number of times (for example, 256 times) to the integrating capacitor 2 is completed, the switch 3 is turned on by a control signal of the CPU 19. Thereby, the integrating capacitor 2 is charged at a constant speed determined by the rating of the constant current source 4. This is called the second integration.
[0007]
During this second integration period, the comparator 8 detects the voltage of the integration capacitor 2 and the reference voltage V _REF Are compared, and when it is determined that they match, the switch 3 is turned off to stop the charging of the integrating capacitor 2. Then, the CPU 19 measures the time required for the second integration. Since the charging speed by the constant current source 4 is constant, from the time required for the second integration, the sum of the signal voltages input to the integration capacitor 2 by one distance measurement, that is, the distance to the object to be measured is calculated. Can be sought. Then, based on the distance to the distance measuring object thus determined, the taking lens extension amount is determined.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In such a distance measuring device, when the temperature changes, the operation characteristics of the signal processing circuit and the arithmetic circuit also change, so the discharge amount of the integrating capacitor 2 in the first integration also changes, and the time required for the second integration also changes. To do. Therefore, there is a problem that the ranging accuracy is inferior depending on the temperature.
[0009]
In order to solve such problems, the temperature is measured and the distance to the object to be measured is obtained based on the output signal from the integration circuit, or the photographing lens extension amount is set based on the obtained distance. When obtaining, it is conceivable to accurately determine the taking lens payout amount by using a conversion formula depending on temperature. However, when using a temperature-dependent conversion formula in this way, since the parameter used in the conversion formula is not an integer but a real number, the capacity of the storage means such as an EEPROM for storing the parameter in advance is large. In addition, the calculation load of the CPU that performs calculation according to the conversion formula also increases.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a distance measuring device that has excellent distance measuring accuracy regardless of temperature and a small load on a CPU or the like.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A distance measuring device according to the present invention includes (1) a temperature measuring means for measuring temperature, and (2) a distance measuring object. A series of pulsed light Projecting means for projecting light, and (3) Projected on a distance measuring object A series of pulsed light Is received at the light receiving position on the position detection element according to the distance to the object to be measured, Of each reflected light According to the light receiving position A series of A light receiving means for outputting a signal, and (4) output from the light receiving means. A series of Perform calculations based on the signal, depending on the distance to the object to be measured A series of Arithmetic means for outputting a signal; (5) It is charged and discharged to a predetermined reference voltage before projecting a series of pulsed light, Output from the calculation means A series of According to the signal Step by step Discharging or charging Be done Integral Capacitor And (6) The voltage value of the integrating capacitor after a series of pulse lights Detection means for detecting the distance to the object to be measured based on (7) In order to compensate for the temperature dependence of the voltage of the integrating capacitor after a series of pulsed light projections, step-by-step charging and discharging operation of the integrating capacitor is performed. Control means for controlling the integrating means based on the temperature measured by the temperature measuring means.
[0012]
According to this distance measuring device, from the light projecting means toward the distance measuring object. A series of pulsed light Is output, Each pulse light Is the object to be measured By Reflection Be done . Them The reflected light at the light receiving position on the position detecting element according to the distance to the object to be measured is received by the light receiving means. Respectively Received, Them Depending on the light receiving position of A series of A signal is output. Output from the light receiving means A series of The signal is calculated by the calculation means and corresponds to the distance to the object to be measured A series of A signal is output. The signal output from the computing means is To integrating capacitor input Is According to its signal Step by step Discharging or charging Is Output from the computing means A series of Integrate signal Do . And detection means By , Voltage value of integrating capacitor The distance to the object to be measured is detected based on. Here, based on the temperature measured by the temperature measuring means by the control means. This stepwise charge / discharge operation is adjusted By doing this, the integration capacitor's Voltage value after stepwise charge / discharge operation Depends on only the distance to the measurement object without depending on the temperature. Therefore, the distance to the measurement object detected by the detection means does not depend on the temperature, and the distance measurement error is small even if the temperature changes.
[0013]
In addition, the control unit of the distance measuring device according to the present invention is configured so that the integrating capacitor is based on the temperature measured by the temperature measuring unit. Gradual Number of discharges or charges and Each stage of discharging or charging It is preferred to control both or either of the times. Further, the number of times of discharging / charging is constant, and each time may be controlled, or only a part of time may be controlled.
[0014]
Especially for integrating capacitors Gradual It is preferable to calculate the number of discharges or charges by either adding or subtracting from the reference number. Of each stage Finding the discharge or charge time by subtracting the reference time is suitable for removing the external light component. In these cases, the control of the integrating means is easy, and the program capacity for the control is small.
[0015]
Further, the distance measuring device according to the present invention (1) to (5) and (6a) after projecting a series of pulsed light, the integrating capacitor is charged or discharged at a predetermined charging / discharging speed until reaching the reference voltage, and the charging / discharging time at that time Detection means for detecting the distance to the object to be measured based on (7a), in order to compensate for the temperature dependence of the voltage of the integrating capacitor after a series of pulsed light projections, a predetermined charge / discharge speed by the detection means is And a control means for adjusting based on the temperature measured by the temperature measuring means. It is also suitable.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the following, a case where the active distance measuring device according to the present embodiment is applied as a distance measuring device of an autofocus camera will be described.
[0017]
(First embodiment)
First, a first embodiment of a distance measuring device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to the first embodiment. This distance measuring device includes an infrared light emitting diode (IRED) 10 that projects infrared light onto a subject (range measuring object) via a light projecting lens (not shown), a driver 11 that drives the IRED 10, and A position detection element (PSD) 12 that receives infrared light projected from the IRED 10 and reflected by a distance measuring object via a light receiving lens (not shown), and a temperature sensor 21 that measures temperature are provided. .
[0018]
The distance measuring device further includes a signal current I output from the PSD 12. ₁ And I ₂ A first signal processing circuit 13 and a second signal processing circuit 14 for processing each of them, and a calculation for calculating and outputting distance information to the distance measuring object based on signals output from these signal processing circuits 13 and 14 A circuit 15, an integration circuit 16 that integrates the distance information signal output from the arithmetic circuit 15, a photographic lens 18 that forms an image of a subject (ranging object) on a photographic film, and the photographic lens 18. A lens driving circuit 17 for performing a focusing operation and a CPU 19 for controlling the entire camera including the distance measuring device are provided. In general, the first signal processing circuit 13, the second signal processing circuit 14, the arithmetic circuit 15, and the integration circuit 16 are housed in an autofocus integrated circuit (hereinafter referred to as "AFIC") 20 in a camera. Installed.
[0019]
The CPU 19 controls the entire camera including the distance measuring device based on a program and parameters stored in advance in storage means (not shown) such as an EEPROM. In the distance measuring apparatus shown in this figure, the CPU 19 controls the driver 11 to control the output of infrared light from the IRED 10 and inputs the value of the temperature measured by the temperature sensor 21. Further, the CPU 19 controls the operation of the AFIC 20, inputs a signal output from the AFIC 20, detects the distance to the object to be measured based on this signal, and moves the photographic lens 18 through the lens driving circuit 17. Operate in focus.
[0020]
Under the control of the CPU 19, the IRED 10 first projects infrared light toward a distance measuring object via a light projection lens (not shown). This infrared light is reflected by the object to be measured, and the PSD 12 receives the reflected light through a light receiving lens (not shown). The PSD 12 has a signal current I corresponding to the light receiving position of infrared light. ₁ And signal current I ₂ Is output. The first signal processing circuit 13 has a signal current I output from the PSD 12. ₁ On the other hand, the second signal processing circuit 14 receives the signal current I output from the PSD 12. ₂ Are input, and processing such as stationary light component removal is performed. The arithmetic circuit 15 receives the signals output from the first signal processing circuit 13 and the second signal processing circuit 14 respectively, and outputs the output ratio I of the PSD 12. ₁ / (I ₁ + I ₂ ) Is obtained, and this data is output as a distance information signal.
[0021]
In one distance measurement operation, the IRED 10 emits infrared light by the number of times corresponding to the temperature measured by the temperature sensor 21, and the arithmetic circuit 15 outputs a distance information signal corresponding to the number of times of light emission. Therefore, the integration circuit 16 integrates the distance information signals as many as the number of times of light emission, and outputs the integration result to the CPU 19 as one distance information. The CPU 19 obtains the distance to the distance measuring object based on the inputted distance information and controls the lens driving circuit 17 to move the photographing lens 18 to the in-focus position.
[0022]
Next, an example of the temperature sensor 21 will be described. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of the temperature sensor 21. The temperature sensor 21 shown in FIG. _CC The resistor R and the diodes D1 and D2 are connected in cascade with each other between the first terminal and the ground potential terminal, and the capacitor C is connected in parallel with both ends of the diodes D1 and D2 connected in cascade with each other. Yes. The characteristics of each of the diodes D1 and D2 depend on temperature. As can be seen from the characteristic diagram of the temperature sensor 21 shown in FIG. 3, the potential V at the connection point between the resistor R and the diode D1. _F Also depends on the temperature. Therefore, the CPU 19 _F And the temperature can be obtained based on this.
[0023]
Next, the integration circuit 16 will be described in more detail. The integration circuit 16 in this embodiment includes a ceramic capacitor as the integration capacitor 2, and the integration capacitor 2 is externally attached to the AFIC 20. Since the integration circuit 16 of the present embodiment has the same configuration as the conventional one, it will be described with reference to FIG. The integration circuit 16 includes a switch 1, an integration capacitor 2, a switch 3, a constant current source 4, an operational amplifier 5, a switch 6, a reference power supply 7, and a comparator 8. The (−) input terminal of the operational amplifier 5 is connected to the output terminal of the arithmetic circuit 15 via the switch 1, grounded via the integration capacitor 2, connected to the constant current source 4 via the switch 3, and switch 6 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5. The (+) input terminal of the operational amplifier 5 is the reference voltage V _REF Is connected. The comparator 8 is connected to the connection point between the (−) input terminal of the operational amplifier 5 and the integration capacitor 2, and the potential and the reference voltage V at the connection point are connected. _REF Are compared, and a signal corresponding to the comparison result is output. The CPU 19 inputs the signal output from the comparator 8 and controls on / off of the switches 1, 3 and 6 respectively.
[0024]
Next, the operation of the distance measuring apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment. When the release button is pressed halfway when the main power of the camera is turned on and the camera enters the distance measuring state, the power supply voltage is supplied to the AFIC 20, the switch 6 is turned on, and the integrating capacitor 2 is connected to the reference voltage V. _REF Pre-charged until Further, the CPU 19 inputs the external light luminance measured by a photometric sensor (not shown), and also inputs the temperature measured by the temperature sensor 21, and based on the temperature, the number of times of light emission N of the IRED 10 in the first integration (That is, the number of discharges N of the integrating capacitor 2) is obtained. As shown in the figure, the measurement of the external light luminance and temperature and the calculation of the number of times of light emission N of the IRED 10 are performed before precharging at the start of distance measurement. Then, after the precharge is completed, the switch 6 is turned off.
[0025]
After the precharge, the IRED 10 is driven by the light emission timing signal of the duty ratio output from the CPU 19 to the driver 11 and pulsed infrared light for the number N of times of light emission. The number N of times of light emission is obtained according to the temperature measured by the temperature sensor 21. Infrared light emitted from the IRED 10 is reflected by the distance measuring object and then received by the PSD 12. Then, the arithmetic circuit 15 outputs the output ratio I for each light emission. ₁ / (I ₁ + I ₂ ) And the integration circuit 16 inputs the data as a distance information signal. The CPU 19 controls the switch 1 at a timing corresponding to the pulse emission of the IRED 10 and inputs a negative voltage corresponding to the output ratio to the integrating capacitor 2.
[0026]
The integrating capacitor 2 of the integrating circuit 16 receives the distance information signal output from the arithmetic circuit 15 and discharges it by a voltage value corresponding to the value of the distance information signal. That is, as shown in FIG. 4B, the voltage of the integrating capacitor 2 decreases stepwise (first integration) every time a distance information signal is input. The step-by-step voltage drop amount itself is distance information corresponding to the distance to the object to be measured, but the distance information is the sum of the voltage drop amounts obtained by N pulses of light emission from the IRED 10.
[0027]
When N discharges to the integrating capacitor 2 are completed, the switch 6 is held in the off state, and the switch 3 is turned on by a signal from the CPU 19. Thereby, the integrating capacitor 2 is charged at a constant speed determined by the rating of the constant current source 4 (second integration).
[0028]
During this second integration period, the comparator 8 detects the voltage of the integration capacitor 2 and the reference voltage V _REF Are compared, and when it is determined that they match, the switch 3 is turned off to stop the charging of the integrating capacitor 2. Then, the CPU 19 measures the time required for the second integration. Since the charging speed by the constant current source 4 is constant, from the time required for the second integration, the sum of the distance information signals input to the integration capacitor 2 by one distance measurement, that is, the distance to the distance measurement object Can be requested.
[0029]
Thereafter, when the release button is fully pressed, the CPU 19 controls the lens driving circuit 17 based on the obtained distance to cause the photographing lens 18 to perform an appropriate focusing operation, and further, a shutter (not shown). To open the exposure. As described above, a series of photographing operations such as precharging, ranging (first integration and second integration), focusing, and exposure are performed in accordance with the release operation.
[0030]
Next, the relationship between the temperature T measured by the temperature sensor 21 and the number of times of light emission N of the IRED 10 (that is, the number of discharges N of the integrating capacitor 2 in the first integration) will be described in detail. FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the temperature T and the number N of discharges. FIG. 5A shows the reference temperature T. ₁ FIG. 5B shows a change in voltage of the integrating capacitor 2 in the case of FIG. ₁ Different temperature T ₂ It is a figure which shows the voltage change of the integration capacitor 2 in the case of.
[0031]
As shown in FIG. 5A, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the reference temperature T. ₁ Is the reference number of discharges N as the number of discharges of the integrating capacitor 2 in the first integration. ₁ Is set. The number of discharges N in the first integration ₁ , The voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V _REF To voltage V ₁ Decrease to. Voltage difference (V _REF -V ₁ ) Corresponds to the distance to the object to be measured. Due to the charging at a constant speed in the subsequent second integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₁ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₁ Is the voltage difference (V _REF -V ₁ ), That is, according to the distance to the object to be measured. Thus, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₁ Based on.
[0032]
As shown in FIG. 5B, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the temperature T. ₂ Is the number of discharges N of the integrating capacitor 2 in the first integration ₂ Is set as follows. That is, the reference number of discharges N is used as the number of discharges of the integrating capacitor 2 in the first integration. ₁ If the distance measurement error is so small that it can be ignored ₂ Is the standard number of discharges N ₁ Set to a value equal to. On the other hand, as the number of discharges of the integrating capacitor 2 in the first integration, the reference number of discharges N ₁ If the distance measurement error is so large that it cannot be ignored, ₂ Is the standard number of discharges N ₁ Set to a different value.
[0033]
The number of discharges N in the first integration ₂ , The voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V _REF To voltage V ₂ Decrease to. This voltage V ₂ Is the reference temperature T ₁ In case of voltage V ₁ And the number of discharges N so that it becomes like this ₂ Is set. Due to the charging at a constant speed in the subsequent second integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₂ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₂ Is the voltage difference (V _REF -V ₂ ) And the reference temperature T ₁ Required time t ₁ Is substantially equal to the distance to the object to be measured. Thus, the temperature T ₂ In this case, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₂ Based on.
[0034]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the actual distance to the object to be measured and the distance signal output from the integration circuit. FIG. 6A shows the distance measuring device according to the present embodiment, and FIG. 6B shows the conventional distance measuring device. Further, in this figure, the cases of a temperature of 20 ° C. and a temperature of −10 ° C. are shown. As shown in FIG. 6B, in the case of the conventional distance measuring device, even if the actual distance to the distance measuring object is the same, the distance signal output from the integrating circuit differs depending on the temperature. The distance measurement error is large. On the other hand, as shown in FIG. 6A, in the case of the distance measuring device according to the present embodiment, if the actual distance to the distance measuring object is the same, even if the temperature is different, the integrating circuit The distance signals output from 16 are substantially the same, and the distance measurement error is small.
[0035]
As described above, when the number of discharges of the integrating capacitor 2 in the first integration is appropriately set according to the temperature, the voltage of the integrating capacitor 2 at the end of the first integration is measured almost independently of the temperature. It depends only on the distance to the object. Accordingly, the distance to the measurement object obtained based on the time required for the second integration does not depend on the temperature, and the distance measurement error is small even if the temperature changes.
[0036]
Further, by determining the number of discharges of the integrating capacitor 2 in the first integration in accordance with the temperature, when obtaining the distance from the output signal from the integrating circuit to the object to be measured, and from the obtained distance, the photographing lens When obtaining the feed amount, only one conversion formula independent of temperature can be used. Further, the value of the number of discharges is an integer, and multiplication / division with a large load on the CPU 19 is not necessary when calculating the number of discharges. Therefore, the capacity of storage means such as an EEPROM for storing parameters and the like is small, and the calculation load on the CPU 19 is also small.
[0037]
The number of discharges N of the integrating capacitor 2 is set to the standard number of discharges N ₁ It is preferable to calculate by performing either one of addition and subtraction. In this way, the program size for obtaining the number of discharges N is small.
[0038]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the distance measuring apparatus according to the present invention will be described. The configuration and operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment are substantially the same as those of the first embodiment, but each discharge of the integrating capacitor 2 in the first integration based on the temperature measured by the temperature sensor 21. It differs from that of the first embodiment in that the time is controlled.
[0039]
FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the temperature T and the discharge time t (that is, the time during which the switch 1 is on). FIG. 7A shows the reference temperature T. ₁ FIG. 7B is a diagram showing the opening and closing of the switch 1 and the voltage change of the integrating capacitor 2 in the case of FIG. ₁ Different temperature T ₂ It is a figure which shows the opening and closing of the switch 1 in this case, and the voltage change of the integrating capacitor 2.
[0040]
As shown in FIG. 7A, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the reference temperature T. ₁ Is the reference discharge time τ as the discharge time of each integration capacitor 2 in the first integration. ₁ Is set. Due to the discharge in the first integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V _REF To voltage V ₁ Decrease to. Voltage difference (V _REF -V ₁ ) Corresponds to the distance to the object to be measured. Due to the charging at a constant speed in the subsequent second integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₁ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₁ Is the voltage difference (V _REF -V ₁ ), That is, according to the distance to the object to be measured. Thus, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₁ Based on.
[0041]
As shown in FIG. 7B, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the temperature T. ₂ Is the discharge time τ of each time of the integrating capacitor 2 in the first integration. ₂ Is set as follows. That is, the reference discharge time τ as the discharge time of each integration capacitor 2 in the first integration ₁ If the distance measurement error is small enough to be ignored even if set, the discharge time τ ₂ Is the standard discharge time τ ₁ Set to a value equal to. On the other hand, the reference discharge time τ as the discharge time of each time of the integrating capacitor 2 in the first integration ₁ If the distance measurement error is so large that it cannot be ignored, the discharge time τ ₂ Is the standard discharge time τ ₁ Set to a different value. The number of discharges in this case is the same as the number of discharges in the case of the reference temperature.
[0042]
Due to the discharge in the first integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V _REF To voltage V ₂ Decrease to. This voltage V ₂ Is the reference temperature T ₁ In case of voltage V ₁ And the discharge time τ so that ₂ Is set. Due to the charging at a constant speed in the subsequent second integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₂ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₂ Is the voltage difference (V _REF -V ₂ ) And the reference temperature T ₁ Required time t ₁ Is substantially equal to the distance to the object to be measured. Thus, the temperature T ₂ In this case, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₂ Based on.
[0043]
The distance measuring device according to the present embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.
[0044]
Note that the discharge time τ of the integrating capacitor 2 is set to the reference discharge time τ. ₁ It is preferable to obtain by subtracting. In this way, the program size for obtaining the discharge time τ is small. Further, by doing so, there is no decrease in ranging accuracy due to stationary light component removal error.
[0045]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the distance measuring apparatus according to the present invention will be described. The configuration and operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment are substantially the same as those of the first embodiment, except that the charging rate in the second integration is controlled based on the temperature measured by the temperature sensor 21. Different from that of the first embodiment.
[0046]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the temperature T and the charging speed v (that is, the output current value of the constant current source 4). FIG. 8A shows the reference temperature T. ₁ FIG. 8B shows a change in voltage of the integrating capacitor 2 in the case of FIG. ₁ Different temperature T ₂ It is a figure which shows the voltage change of the integration capacitor 2 in the case of.
[0047]
As shown in FIG. 8A, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the reference temperature T. ₁ , The voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V due to the discharge in the first integration. _REF To voltage V ₁ Decrease to. Voltage difference (V _REF -V ₁ ) Corresponds to the distance to the object to be measured. Charging speed v in the second integration that follows ₁ , The voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₁ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₁ Is the voltage difference (V _REF -V ₁ ), That is, according to the distance to the object to be measured. Thus, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₁ Based on.
[0048]
As shown in FIG. 8B, the temperature measured by the temperature sensor 21 during the precharge period is the temperature T. ₂ Is the charging speed v of the integrating capacitor 2 in the second integration. ₂ Is set as follows. That is, the reference charging time v as the charging speed in the second integration ₁ If the distance measurement error is small enough to be ignored ₂ Is the standard charging speed v ₁ Set to a value equal to. On the other hand, the reference charging speed v as the charging speed in the second integration ₁ If the distance measurement error is so large that it cannot be ignored, ₂ Is the standard charging speed v ₁ Set to a different value. Note that the number of discharges and the discharge time in this case are the same as those at the reference temperature.
[0049]
Due to the discharge in the first integration, the voltage of the integrating capacitor 2 becomes the precharge voltage V _REF To voltage V ₂ Decrease to. This voltage V ₂ Is the reference temperature T ₁ In case of voltage V ₁ And may be different. However, the charging speed v in the subsequent second integration ₂ , The voltage of the integrating capacitor 2 becomes the voltage V ₂ To voltage V _REF To recover. Second integration time t ₂ Is the reference temperature T ₁ Required time t ₁ Is substantially equal to the distance to the object to be measured. Thus, the temperature T ₂ In this case, the distance to the object to be measured is the time required for the second integration t ₂ Based on.
[0050]
The distance measuring device according to the present embodiment also has the same effect as that of each of the first and second embodiments.
[0051]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, when the charging / discharging of the integrating circuit is opposite to the above-described embodiment, that is, after charging is performed a plurality of times so that the voltage of the integrating capacitor 2 increases stepwise in the first integration, discharging is performed in the second integration. The present invention can also be applied to an integration circuit that performs the operation only once.
[0052]
Further, only the partial discharge time of the integration capacitor in the first integration may be set according to the temperature. Further, both the number of discharges and the discharge time of the integration capacitor in the first integration may be set according to the temperature. By doing in this way, the fine adjustment according to temperature is easy.
[0053]
In the above embodiment, the first integration level V ₁ Is assumed to fluctuate with temperature, but the second integration time t ₁ Or only the first integration level V ₁ And the second integration time t ₁ It is possible to apply even when both of the above fluctuate.
[0054]
When the number of discharges (charging) N in the first integration and the discharge time τ are varied as in the first and second embodiments described above, the voltage of the integration capacitor 2 after the first integration does not depend on the temperature. Instead, the value depends only on the distance to the object to be measured. In the above first and second embodiments, the distance is obtained from the time required for the second integration, but instead, the voltage value of the integration capacitor 2 after the first integration is directly A / D converted, The distance may be calculated based on that.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the charging / discharging of the integrating capacitor of the integrating means is controlled according to the temperature measured by the temperature measuring means, and therefore the required distance is almost dependent on the temperature. Even if the temperature changes, the distance measurement error is small.
[0056]
In addition, when obtaining the distance from the output signal from the integrating means to the object to be measured, and when obtaining the taking lens extension amount from the obtained distance, only one conversion formula independent of temperature can be used. . The value of the number of discharges is an integer, and multiplication / division with a large CPU load is not necessary when calculating the number of discharges. Therefore, the capacity of storage means such as an EEPROM for storing parameters and the like is small, and the calculation load on the CPU is also small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a temperature sensor.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a temperature sensor.
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between a temperature T and the number of discharges N.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an actual distance to a distance measurement object and a distance signal output from an integration circuit.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a relationship between a temperature T and a discharge time τ.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a relationship between a temperature T and a charging time v.
FIG. 9 is a circuit diagram of an integration circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switch, 2 ... Integration capacitor, 3 ... Switch, 4 ... Constant current source, 5 ... Operational amplifier, 6 ... Switch, 7 ... Reference power supply, 8 ... Comparator, 10 ... IRED (infrared light emitting diode), 11 ... Driver, 12 ... PSD (position detection element), 13 ... first signal processing circuit, 14 ... second signal processing circuit, 15 ... arithmetic circuit, 16 ... integration circuit, 17 ... lens driving circuit, 18 ... photographing lens, 19 ... CPU, 20 ... AFIC (automatic focus integrated circuit), 21 ... temperature sensor.

Claims

Temperature measuring means for measuring the temperature;
A light projecting means for projecting a series of pulse lights toward the object to be measured;
The reflected light of the series of pulsed light projected on the distance measuring object is received at a light receiving position on a position detection element corresponding to the distance to the distance measuring object, and the reflected light is received at each reflected light receiving position. A light receiving means for outputting a corresponding series of signals;
Calculating means for performs a computation based on a set of signal output from the light receiving means, and outputs a series of signals corresponding to distance to the object,
An integration capacitor that is charged and discharged to a predetermined reference voltage before projecting the series of pulsed light and discharged or charged stepwise in accordance with a series of signals output from the computing means;
Detecting means for detecting a distance to the object to be measured based on a voltage of the integrating capacitor after the series of pulsed light is projected ;
Control means for adjusting the stepwise charging / discharging operation of the integrating capacitor based on the temperature measured by the temperature measuring means in order to compensate for the temperature dependence of the voltage of the integrating capacitor after the series of pulsed light projections. When,
Distance measuring device, characterized in that it comprises a.

Said control means, based on said measured by the temperature measuring means temperature, and controls one or both either the integrating capacitor stepwise discharge or the number of charging and discharging or the charging time of each stage of it The distance measuring apparatus according to claim 1.

3. The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein the control means obtains the number of stepwise discharges or charges of the integration capacitor by performing either addition or subtraction with respect to a reference number.

3. The distance measuring device according to claim 2, wherein the control means obtains the discharge or charge time of each stage of the integrating capacitor by subtracting from a reference time.

Temperature measuring means for measuring the temperature;
A light projecting means for projecting a series of pulse lights toward the object to be measured;
The reflected light of the series of pulsed light projected on the distance measuring object is received at a light receiving position on a position detection element corresponding to the distance to the distance measuring object, and the reflected light is received at each reflected light receiving position. A light receiving means for outputting a corresponding series of signals;
A calculation means for performing a calculation based on a series of signals output from the light receiving means, and outputting a series of signals according to the distance to the distance measuring object;
An integration capacitor that is charged and discharged to a predetermined reference voltage before projecting the series of pulsed light and discharged or charged stepwise in accordance with a series of signals output from the computing means;
After projecting the series of pulsed light, the integrating capacitor is charged or discharged at a predetermined charging / discharging speed until reaching the reference voltage, and the distance to the distance measuring object is determined based on the charging / discharging time at that time. Detecting means for detecting;
Control means for adjusting the predetermined charge / discharge rate by the detecting means based on the temperature measured by the temperature measuring means in order to compensate for the temperature dependence of the voltage of the integrating capacitor after the series of pulse light projections. When,
A distance measuring device comprising: