JP3749639B2

JP3749639B2 - Ranging device

Info

Publication number: JP3749639B2
Application number: JP26410899A
Authority: JP
Inventors: 秀夫吉田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: JP2000171689A

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】
また、カメラのレリーズボタンが半押しされると、電源電圧のチェックや外光輝度の測定が行われ、その後に測距装置により測距が行われる。そして、レリーズボタンが全押しされると、撮影レンズが合焦動作され、シャッタが一定期間開いて露光が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測距装置では、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に要する時間に加えて、電源電圧のチェックや外光輝度の測定にも時間を要することから、レリーズボタンが半押しされて露光が行われるまでのタイムパララックスが大きいという問題点がある。このようにタイムパララックスが大きいと、例えば動いている被写体（測距対象物）を撮影しようとする場合等に所望の構図の写真が得られない。
【０００５】
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、タイムパララックスが小さい測距装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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投光手段と、(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、その受光位置に応じた信号を出力する受光手段と、(3)受光手段から出力された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信号を出力する演算手段と、(4)積分コンデンサを有し、演算手段から出力された信号に応じて第１の基準電圧にある積分コンデンサを放電または充電して演算手段から出力された信号を積分し、その積分結果に応じた信号を出力する積分手段と、(5)積分手段から出力された信号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、(6)一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に所定の計測を行う計測手段と、を備えており、この計測手段は、電源電圧のチェックを行う電源電圧チェック手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
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光束が出力され、その光束は測距対象物で反射する。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、その受光位置に応じた信号が出力される。受光手段から出力された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信号が出力される。演算手段から出力された信号は積分手段に入力し、積分手段の第１の基準電圧にある積分コンデンサは、その信号に応じて放電して演算手段から出力された信号を積分し、積分手段からは、その積分結果に応じた信号が出力される。そして、検出手段により、積分手段から出力された信号に基づいて測距対象物までの距離が検出される。このようなレリーズボタンが半押しされた後の一連の測距動作の期間中である測距開始の際に積分コンデンサを第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に、計測手段により所定の計測が行われる。したがって、露光終了までのタイムパララックスが短い。
【０００８】
この計測手段は、外光輝度を測定する測光手段を含むものであってもよく、さらに、温度を測定する温度測定手段を含むものであると好適である。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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し、温度センサ７２により測定された温度の値を入力し、また、電源電圧の値を入力しチェックする。
【００１２】
ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲＥＤ４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、ＰＳＤ５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Ｉ₂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、ＰＳＤ５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。
【００１３】
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、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る。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。
【００１４】
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、第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ₂とを入力し、出力比（Ｉ₁／（Ｉ₁＋Ｉ₂））を演算し、その結果を表す出力比信号を出力する。積分回路１５は、その出力比信号を入力し、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ＡＦＩＣ１０のＳ_OUT端子から出力される。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。
【００１５】
次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１１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。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。
【００１６】
第１信号処理回路１１は、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（Ｉ₁＋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２１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１４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２５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。
【００１７】
また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常光除去用コンデンサ２７が外付けされており、この定常光除去用コンデンサ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。定常光除去用コンデンサ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のエミッタ端子は抵抗器３０を介して接地されている。
【００１８】
積分回路１５は以下のような構成である。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１４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６４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ＡＦＩＣ１０のＳ_OUT端子から出力される。これらスイッチ６０，６２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。
【００１９】
以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作用の概略について、図１および図２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２０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、定常光除去用コンデンサ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、定常光除去用コンデンサ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。
【００２０】
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ＰＳＤ５から出力される信号Ｉ₁＋Ｉ₀のうち定常光成分Ｉ₀は、定常光除去用コンデンサ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、演算回路１４に入力する。
【００２１】
第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ₁および第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ₂は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出力比（Ｉ₁／（Ｉ₁＋Ｉ₂））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。
【００２２】
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３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。
【００２３】
カメラのレリーズボタンが半押しされて測距状態に入ると、ＡＦＩＣ１０は電源電圧供給が再開され、スイッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６は基準電圧Ｖ_REFとなるまで予充電される。この測距開始の際の予充電の期間に、ＣＰＵ１は、電源電圧の値を入力し、その値が充分なものであるか否かをチェックして、もし不充分であればその旨を表示する。また、この予充電の期間に、ＣＰＵ１は、測光センサ７１により測定された外光輝度を入力する。さらに、この予充電の期間に、ＣＰＵ１は、温度センサ７２により測定された温度を入力する。
【００２４】
或いは、この予充電の際に、基準電圧Ｖ_REF以上の電圧に一旦過剰充電した後に基準電圧Ｖ_REFとしてもよい。また、測光、測温および電源電圧チェックそれぞれは、過剰充電の期間に行われてもよいし、基準電圧Ｖ_REFの充電の期間に行われてもよいし、また、双方の期間に行われてもよい。さらに、測光、測温および電源電圧チェックそれぞれは、第１信号処理回路１１および第２信号処理回路１２それぞれの定常光除去用コンデンサ２７に定常光成分Ｉ0を蓄積する期間に行われてもよい。
【００２５】
そして、予充電が完了後、スイッチ６５はオフ状態とされる。予充電の後に、ＩＲＥＤ４は、図３（ｅ）に示すように、ＣＰＵ１からドライバ３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、所定の発光回数だけ赤外光をパルス発光する。ＩＲＥＤ４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、ＰＳＤ５により受光される。そして、演算回路１４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１５は、そのデータを距離情報信号として入力する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４のパルス発光に対応したタイミングでスイッチ６０を制御し、出力比に対応した負の電圧を積分コンデンサ６に入力する。
【００２６】
積分回路１５の積分コンデンサ６は、演算回路１４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６の電圧は、図３（ｄ）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、本実施形態では、ＩＲＥＤ４の各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６に対して所定の発光回数だけの入力が終了すると、スイッチ６０はオフ状態のまま保持され、スイッチ６２はＣＰＵ１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６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】
この第２積分の期間中に積分コンデンサ６の電圧と基準電圧Ｖ_REFとを大小比較し、両者が一致したと判定したときにスイッチ６２をオフとして積分コンデンサ６の充電を停止させる。そして、ＣＰＵ１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６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、ＣＰＵ１は、求められた距離に基づいてレンズ駆動回路７を制御して、撮影レンズ８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（測光、測温および電源電圧チェックを含む）、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。その後の撮影動作も同様である。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る測距装置では、測距開始の際の積分コンデンサ６の予充電の期間に、測光、測温および電源電圧チェックを行うので、レリーズ操作開始から露光終了までのタイムパララックスが短い。
【００３１】
なお、測光、測温および電源電圧チェックを行う期間は上述した期間に限られない。図４は、本実施形態に係る測距装置の動作の他の例を説明するタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｄ）それぞれには積分コンデンサ６の電圧変化が示されている。また、図４（ａ）には定常光除去用コンデンサ２７の電圧変化も示されている。図４（ｂ）〜（ｄ）でも定常光除去用コンデンサ２７の電圧変化は同様であるので省略してある。
【００３２】
図４（ａ）に示すタイミングチャートは、図３に示したものと同様である。すなわち、積分コンデンサ６は第１積分前に基準電圧Ｖ_REFに予充電され、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる。
【００３３】
図４（ｂ）に示すタイミングチャートでは、積分コンデンサ６は、電源電圧Ｖ_CC（ただし、Ｖ_REF＜Ｖ_CC）に過剰充電された後、基準電圧Ｖ_REFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる（同図（ｃ）および（ｄ）でも同様）。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が電源電圧Ｖ_CCに過剰充電されている期間に行われる。
【００３４】
図４（ｃ）に示すタイミングチャートでも、積分コンデンサ６は、電源電圧Ｖ_CCに過剰充電された後、基準電圧Ｖ_REFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる。
【００３５】
図４（ｄ）に示すタイミングチャートでも、積分コンデンサ６は、電源電圧Ｖ_CCに過剰充電された後、基準電圧Ｖ_REFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が電源電圧Ｖ_CCに過剰充電されている期間または基準電圧Ｖ_REFに予充電されている期間に行われる。
【００３６】
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。上述の実施形態では、第２積分に要した時間から測定対象物までの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。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に計測手段により所定の計測が行われるので、露光終了までのタイムパララックスが短い。したがって、例えば動いている被写体を撮影しようとする場合等であっても所望の構図の写真を得ることができる。
【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の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】本実施形態に係る測距装置の動作の他の例を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…ＩＲＥＤ（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、１４…演算回路、１５…積分回路、７１…測光センサ、７２…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]
When the release button of the camera is pressed halfway, the power supply voltage is checked and the external light luminance is measured, and then the distance is measured by the distance measuring device. When the release button is fully pressed, the photographing lens is focused, and the shutter is opened for a certain period of time for exposure.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional distance measuring device, in addition to the time required to integrate and average a plurality of distance information by the integration circuit, it also takes time to check the power supply voltage and measure the external light luminance. There is a problem that the time parallax until the exposure is performed after the release button is pressed halfway is large. When the time parallax is large in this way, a photograph with a desired composition cannot be obtained, for example, when shooting a moving subject (object to be measured).
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a distance measuring device with a small time parallax.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The distance measuring device according to the present invention includes (1) a light projecting unit that projects a light beam toward a distance measuring object, and (2) a reflected light of the light beam projected onto the distance measuring object. Light receiving means that receives light at the light receiving position on the position detection element according to the distance to the object and outputs a signal according to the light receiving position, and (3) performs calculation based on the signal output from the light receiving means. Calculation means for outputting a signal corresponding to the distance to the distance object, and (4) an integration capacitor, and discharging or charging the integration capacitor at the first reference voltage according to the signal output from the calculation means. Integration means that integrates the signal output from the computing means and outputs a signal according to the integration result, and (5) detection that detects the distance to the distance measurement object based on the signal output from the integration means means and, (6) during a series of distance measurement operation said integration capacitor the first during the distance measurement start of Includes a measuring means to precharge period for charging the reference voltage or more voltage perform predetermined measurement, the measuring means, characterized in that it comprises a power supply voltage check means to check the power supply voltage .
[0007]
According to this distance measuring device, the light beam is output from the light projecting means toward the distance measuring object, and the light beam is reflected by the distance measuring object. The reflected light is received by the light receiving means at the light receiving position on the position detecting element corresponding to the distance to the distance measuring object, and a signal corresponding to the light receiving position is output. The signal output from the light receiving means is calculated by the calculating means, and a signal corresponding to the distance to the distance measuring object is output. The signal output from the calculating means is input to the integrating means, and the integrating capacitor at the first reference voltage of the integrating means is discharged according to the signal and integrates the signal output from the calculating means. Outputs a signal corresponding to the integration result. And the distance to a ranging object is detected by the detection means based on the signal output from the integration means. Measurement is performed during a pre-charging period in which the integration capacitor is charged to the first reference voltage or higher voltage at the start of distance measurement during a series of distance measurement operations after the release button is pressed halfway. A predetermined measurement is performed by the means. Therefore, the time parallax until the end of exposure is short.
[0008]
The measuring means may comprise a light measuring means for measuring the ambient light intensity, furthermore, it is preferable that those comprising temperature measurement means for measuring the temperature.
[0009]
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.
[0010]
First, the overall configuration of the distance measuring apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to the present embodiment.
[0011]
The CPU 1 controls the entire camera including the distance measuring device, and controls the entire camera including the distance measuring device based on a program and parameters stored in advance in the EEPROM 2. In the distance measuring apparatus shown in this figure, the CPU 1 controls the driver 3 to control the emission of infrared light from the IRED (infrared light emitting diode) 4. Further, the CPU 1 controls the operation of the autofocus IC (hereinafter referred to as “AFIC”) 10 and inputs an AF signal output from the AFIC 10. Further, the CPU 1 inputs an external light luminance value measured by the photometric sensor 71, inputs a temperature value measured by the temperature sensor 72, and inputs and checks a power supply voltage value.
[0012]
Infrared light emitted from the IRED 4 is projected onto a distance measuring object via a light projection lens (not shown) disposed on the front surface of the IRED 4, a part thereof is reflected, and the reflected light is The light is received at any position on the light receiving surface of the PSD 5 through a light receiving lens (not shown) disposed on the front surface of the PSD (position detecting element) 5. This light receiving position corresponds to the distance to the distance measuring object. The PSD 5 outputs _two signals I ₁ and I ₂ corresponding to the light receiving position. The signal I ₁ is a near-side signal that has a larger value as the distance is shorter if the amount of received light is constant, and the signal I ₂ is a far-side signal that has a larger value as the distance is longer if the amount of received light is constant. is there. The sum of the signals I ₁ and I ₂ represents the amount of reflected light received by the PSD 5, and the output ratio (I ₁ / (I ₁ + I ₂ )) is the light receiving position on the light receiving surface of the PSD 5, that is, the distance measuring object. Represents the distance. The near side signal I ₁ is input to the PSDN terminal of the AFIC ₁₀ , and the far side signal I ₂ is input to the PSDF terminal of the AFIC 10. In practice, however, a signal in which the stationary light component I ₀ is added to each of the near-side signal I ₁ and the far-side signal I ₂ may be input to the AFIC ₁₀ due to external conditions.
[0013]
The AFIC 10 is an integrated circuit (IC) and includes a first signal processing circuit 11, a second signal processing circuit 12, an arithmetic circuit 14, and an integration circuit 15. The first signal processing circuit 11 receives the signal I ₁ + I ₀ output from the PSD 5, removes the stationary light component I ₀ included in the signal, and outputs the near-side signal I ₁ . The second signal processing circuit 12 receives the signal I ₂ + I ₀ output from the PSD ₅ , removes the stationary light component I ₀ included in the signal, and outputs the far-side signal I _2. .
[0014]
The arithmetic circuit 14 inputs the near-side signal I ₁ output from the first signal processing circuit 11 and the far-side signal I ₂ output from the second signal processing circuit 12 and outputs an output ratio (I ₁ / (I ₁ + I ₂ )) and outputs an output ratio signal representing the result. The integration circuit 15 receives the output ratio signal, integrates the output ratio many times with the integration capacitor 6 connected to the _CINT terminal of the AFIC 10, and thereby improves the S / N ratio. The integrated output ratio is output from the S _OUT terminal of the AFIC 10 as an AF signal. The CPU 1 receives the AF signal output from the AFIC 10, performs a predetermined calculation, converts the AF signal into a distance signal, and sends the distance signal to the lens driving circuit 7. The lens driving circuit 7 causes the photographing lens 8 to perform a focusing operation based on the distance signal.
[0015]
Next, a more specific circuit configuration of the first signal processing circuit 11 and the integration circuit 15 of the AFIC 10 will be described. FIG. 2 is a circuit diagram of the first signal processing circuit 11 and the integrating circuit 15 in the distance measuring apparatus according to the present embodiment. The second signal processing circuit 12 has the same circuit configuration as the first signal processing circuit 11.
[0016]
The first signal processing circuit 11 receives the near-side signal I ₁ comprising a stationary light component I ₀ output from PSD 5, to remove the stationary light component I ₀ included therein, outputs the near-side signal I ₁ To do. The current (I ₁ + I ₀ ) output from the short distance side terminal of the PSD 5 is input to the negative input terminal of the operational amplifier 20 of the first signal processing circuit 11 through the PSDN terminal of the AFIC 10. The output terminal of the operational amplifier 20 is connected to the base terminal of the transistor 21, and the collector terminal of the transistor 21 is connected to the base terminal of the transistor 22. The collector terminal of the transistor 22 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 23 and is also connected to the arithmetic circuit 14. Further, the cathode terminal of the compression diode 24 is connected to the collector terminal of the transistor 22, and the cathode terminal of the compression diode 25 is connected to the + input terminal of the operational amplifier 23. The anode terminals of the compression diodes 24 and 25 are connected to each other. Is connected to the first reference power supply 26.
[0017]
A stationary light removal capacitor 27 is externally attached to the CHF terminal of the AFIC 10, and this stationary light removal capacitor 27 is connected to the base terminal of the steady light removal transistor 28 in the first signal processing circuit 11. ing. The stationary light removal capacitor 27 and the operational amplifier 23 are connected via a switch 29, and the on / off of the switch 29 is controlled by the CPU 1. The collector terminal of the steady light removing transistor 28 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 20, and the emitter terminal of the transistor 28 is grounded via a resistor 30.
[0018]
The integrating circuit 15 has the following configuration. The integration capacitor 6 externally connected to the C _INT terminal of the AFIC 10 is connected to the output terminal of the arithmetic circuit 14 via the switch 60, connected to the constant current source 63 via the switch 62, and connected to the operational amplifier 64 via the switch 65. Are connected directly to the negative input terminal of the operational amplifier 64, and the potential is output from the S _OUT terminal of the AFIC 10. These switches 60, 62 and 65 are controlled by a control signal from the CPU 1. The second reference power supply 66 is connected to the + input terminal of the operational amplifier 64.
[0019]
An outline of the operation of the AFIC 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The CPU 1 turns on the switch 29 of the first signal processing circuit 11 when the IRED 4 is not emitting light. At this time, the stationary light component I ₀ output from the PSD ₅ is input to the first signal processing circuit 11, current-amplified by the current amplifier including the operational amplifier 20 and the transistors 21 and 22, and logarithmically compressed by the compression diode 24. And converted into a voltage signal, and this voltage signal is input to the negative input terminal of the operational amplifier 23. When the signal input to the operational amplifier 20 is large, the cathode potential of the compression diode 24 is large, so that the signal output from the operational amplifier 23 is large, and the steady light removing capacitor 27 is charged. Then, since the base current is supplied to the transistor 28, the collector current flows to the transistor 28, and the signal input to the operational amplifier 20 among the signal I ₀ input to the first signal processing circuit 11 becomes small. When the closed loop operation is stable, all of the signal I ₀ input to the first signal processing circuit 11 flows to the transistor 28, and the steady light removal capacitor 27 has a charge corresponding to the base current at that time. Is stored.
[0020]
When the CPU 1 causes the IRED 4 to emit light and the switch 29 is turned off, the stationary light component I ₀ of the signal I ₁ + I ₀ output from the PSD 5 at this time is based on the charge stored in the stationary light removing capacitor 27. The near-side signal I ₁ flows as a collector current to the transistor 28 to which the potential is applied, and the near-side signal I ₁ is current-amplified by the current amplifier including the operational amplifier 20 and the transistors 21 and 22, and is logarithmically compressed by the compression diode 24 and converted into a voltage signal Is output. That is, the first signal processing circuit 11 removes the stationary light component I _{0 and} outputs only the near-side signal I ₁ , and the near-side signal I ₁ is input to the arithmetic circuit 14. On the other hand, similarly to the first signal processing circuit 11, the second signal processing circuit 12 also removes the stationary light component I _{0 and} outputs only the far side signal I ₂ , and the far side signal I ₂ To enter.
[0021]
The near side signal I ₁ output from the first signal processing circuit 11 and the far side signal I ₂ output from the second signal processing circuit 12 are input to the arithmetic circuit 14, and the output ratio (I ₁ / (I ₁ + I ₂ )) is calculated and output, and the output ratio is input to the integrating circuit 15. When the IRED 4 emits pulses for a predetermined number of times, the switch 60 of the integrating circuit 15 is turned on, the switches 62 and 65 are turned off, and the output ratio signal output from the arithmetic circuit 14 is sent to the integrating capacitor 6. Stored. When the predetermined number of pulse emission ends, the switch 60 is turned off, the switch 65 is turned on, and the charge stored in the integrating capacitor 6 has a reverse potential supplied from the output terminal of the operational amplifier 64. It decreases with the electric charge. The CPU 1 monitors the potential of the integrating capacitor 6, measures the time required to return to the original potential, obtains the AF signal based on the time, and further obtains the distance to the object to be measured.
[0022]
Next, the operation of the distance measuring apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment.
[0023]
When the release button of the camera is pressed halfway to enter the distance measuring state, the AFIC 10 resumes the supply of the power supply voltage, the switch 65 is turned on, and the integrating capacitor 6 is precharged until it reaches the reference voltage V _REF . During the pre-charging period at the start of the distance measurement, the CPU 1 inputs the value of the power supply voltage and checks whether or not the value is sufficient. To do. Further, during this precharge period, the CPU 1 inputs the external light luminance measured by the photometric sensor 71. Further, during this precharge period, the CPU 1 inputs the temperature measured by the temperature sensor 72.
[0024]
Alternatively, in this precharging, the reference voltage V _REF may be set after being once overcharged to a voltage equal to or higher than the reference voltage V _REF . Further, each of the photometry, temperature measurement, and power supply voltage check may be performed during an overcharge period, may be performed during a charge period of the reference voltage V _REF , or may be performed during both periods. Also good. Further, each of the photometry, temperature measurement, and power supply voltage check may be performed during a period in which the steady light component I0 is accumulated in the steady light removal capacitors 27 of the first signal processing circuit 11 and the second signal processing circuit 12, respectively.
[0025]
Then, after the precharge is completed, the switch 65 is turned off. After the precharge, as shown in FIG. 3E, the IRED 4 is driven by a light emission timing signal having a duty ratio output from the CPU 1 to the driver 3, and pulses infrared light a predetermined number of times. Infrared light emitted from the IRED 4 is reflected by the distance measuring object and then received by the PSD 5. The arithmetic circuit 14 outputs data of the output ratio I ₁ / (I ₁ + I ₂ ) for each light emission, and the integrating circuit 15 inputs the data as a distance information signal. The CPU 1 controls the switch 60 at a timing corresponding to the pulse emission of the IRED 4 and inputs a negative voltage corresponding to the output ratio to the integrating capacitor 6.
[0026]
The integrating capacitor 6 of the integrating circuit 15 receives the distance information signal output from the arithmetic circuit 14 and discharges it by a voltage value corresponding to the value of the distance information signal. That is, as shown in FIG. 3D, the voltage of the integrating capacitor 6 decreases in a stepped manner every time the distance information signal is input (first integration). The step-by-step voltage drop amount itself is distance information corresponding to the distance to the object to be measured, but in this embodiment, the sum of the voltage drop amounts obtained by each pulse emission of the IRED 4 is used as the distance information. .
[0027]
When the input for the predetermined number of times of light emission to the integrating capacitor 6 is completed, the switch 60 is held in the off state, and the switch 62 is turned on by the signal from the CPU 1. Thereby, the integrating capacitor 6 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 voltage of the integrating capacitor 6 is compared with the reference voltage V _REF, and when it is determined that they match, the switch 62 is turned off and charging of the integrating capacitor 6 is stopped. Then, the CPU 1 measures the time required for the second integration. Since the charging speed by the constant current source 4 is constant, the sum of the distance information signals input to the integrating capacitor 6 by one distance measurement from the time required for the second integration, that is, the distance to the distance measuring object. Can be requested.
[0029]
Thereafter, when the release button is fully pressed, the CPU 1 controls the lens driving circuit 7 based on the obtained distance to cause the photographing lens 8 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 (including photometry, temperature measurement, and power supply voltage check), distance measurement (first integration and second integration), focusing, and exposure are performed in accordance with the release operation. . The same applies to the subsequent photographing operation.
[0030]
As described above, in the distance measuring device according to the present embodiment, photometry, temperature measurement, and power supply voltage check are performed during the precharge period of the integrating capacitor 6 at the time of starting distance measurement. From the start of the release operation to the end of exposure. The time parallax is short.
[0031]
The period for performing photometry, temperature measurement, and power supply voltage check is not limited to the above-described period. FIG. 4 is a timing chart for explaining another example of the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment. Each of FIGS. 4A to 4D shows a change in voltage of the integrating capacitor 6. FIG. 4A also shows the voltage change of the stationary light removing capacitor 27. 4B to 4D, the change in the voltage of the stationary light removing capacitor 27 is the same and is omitted.
[0032]
The timing chart shown in FIG. 4A is the same as that shown in FIG. That is, the integration capacitor 6 is precharged to the reference voltage V _REF before the first integration, and photometry, temperature measurement, and power supply voltage check (BC) are performed during the period in which the integration capacitor 6 is precharged to the reference voltage V _REF. Done.
[0033]
In the timing chart shown in FIG. 4B, the integrating capacitor 6 is precharged to the reference voltage V _REF after being overcharged to the power supply voltage V _CC (where V _REF <V _CC ). The steady light removal capacitor 27 is precharged during the period when the integrating capacitor 6 is precharged to the reference voltage V _REF (the same applies to FIGS. 3C and 3D). The photometry, temperature measurement, and power supply voltage check (BC) are performed during a period in which the integrating capacitor 6 is overcharged to the power supply voltage V _CC .
[0034]
Also the timing chart shown in FIG. 4 (c), the integration capacitor 6, after being over-charged to the power source voltage V _CC, is precharged to the reference voltage V _REF. In addition, the stationary light removal capacitor 27 is precharged during a period in which the integrating capacitor 6 is precharged to the reference voltage _VREF . The photometry, temperature measurement, and power supply voltage check (BC) are performed during a period in which the integration capacitor 6 is precharged to the reference voltage V _REF .
[0035]
Also the timing chart shown in FIG. 4 (d), the integrating capacitor, after being over-charged to the power source voltage V _CC, is precharged to the reference voltage V _REF. In addition, the stationary light removal capacitor 27 is precharged during a period in which the integrating capacitor 6 is precharged to the reference voltage _VREF . The photometry, temperature measurement, and power supply voltage check (BC) are performed during a period when the integration capacitor 6 is overcharged to the power supply voltage V _CC or precharged to the reference voltage _VREF .
[0036]
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 increases stepwise in the first integration, the discharging is performed in the second integration. The present invention can also be applied to an integration circuit that performs only once. In the above-described embodiment, the distance from the time required for the second integration to the measurement object is obtained, 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.
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the precharge period in which the integration capacitor is charged to the first reference voltage or higher voltage at the start of distance measurement during a series of distance measurement operations. In addition, since the predetermined measurement is performed by the measuring means, the time parallax until the end of exposure is short. Therefore, for example, a photograph with a desired composition can be obtained even when shooting a moving subject.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram of a first signal processing circuit and an integrating circuit in the distance measuring device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a timing chart for explaining another example of the operation of the distance measuring apparatus according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CPU, 2 ... EEPROM, 3 ... Driver, 4 ... IRED (light emitting diode), 5 ... PSD (position detection element), 6 ... Integration capacitor, 7 ... Lens drive circuit, 8 ... Shooting lens, 10 ... AFIC (automatic) Focusing IC), 11 ... first signal processing circuit, 12 ... second signal processing circuit, 14 ... arithmetic circuit, 15 ... integration circuit, 71 ... photometric sensor, 72 ... temperature sensor.

Claims

A light projecting means for projecting a light beam toward the object to be measured;
A light receiving device that receives the reflected light of the light beam projected onto the distance measuring object at a light receiving position on a position detecting element corresponding to the distance to the distance measuring object and outputs a signal corresponding to the light receiving position. Means,
An arithmetic unit that performs an operation based on a signal output from the light receiving unit and outputs a signal corresponding to a distance to the distance measuring object;
An integration capacitor is included, the signal output from the calculation means is integrated by discharging or charging the integration capacitor at the first reference voltage according to the signal output from the calculation means, and the integration result is determined according to the integration result. Integration means for outputting
Detecting means for detecting a distance to the distance measuring object based on a signal output from the integrating means;
Measuring means for performing a predetermined measurement during a precharge period in which the integration capacitor is charged to the first reference voltage or a voltage higher than the first reference voltage at the start of distance measurement during a series of distance measurement operations;
And the measuring means includes power supply voltage check means for checking a power supply voltage .

A light projecting means for projecting a light beam toward the object to be measured;
A light receiving device that receives the reflected light of the light beam projected onto the distance measuring object at a light receiving position on a position detecting element corresponding to the distance to the distance measuring object and outputs a signal corresponding to the light receiving position. Means,
An arithmetic unit that performs an operation based on a signal output from the light receiving unit and outputs a signal corresponding to a distance to the distance measuring object;
An integration capacitor is included, the signal output from the calculation means is integrated by discharging or charging the integration capacitor at the first reference voltage according to the signal output from the calculation means, and the integration result is determined according to the integration result. Integration means for outputting
Detecting means for detecting a distance to the distance measuring object based on a signal output from the integrating means;
Measuring means for performing a predetermined measurement during a precharge period in which the integration capacitor is charged to the first reference voltage or a voltage higher than the first reference voltage at the start of distance measurement during a series of distance measurement operations ;
And wherein the measuring means, distance measuring apparatus characterized by comprising a metering means for measuring the ambient light intensity.

It said measuring means, distance measuring apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a temperature measuring means for measuring the temperature.