JP3984399B2 - 測距装置 - Google Patents

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】
従来より、このようなアクティブ型の測距装置として、図８に示すものが知られている。図８は、第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【０００４】
この図に示す測距装置では、ＣＰＵ１は、ＥＥＰＲＯＭ２に記憶されているプログラムに従って各要素を制御し、このＣＰＵ１による制御の下、ドライバ３は、ＩＲＥＤ４を駆動して赤外光を出力させ、その赤外光を投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光する。その測距対象物で反射した赤外光は受光レンズ（図示せず）を経てＰＳＤ５に集光され、ＰＳＤ５は、その赤外光の反射光を受光した位置に応じて２つの信号Ｉ1 およびＩ2 を出力する。第１信号処理回路１１は、信号Ｉ1 に含まれるノイズとなる定常光成分を除去し、第２信号処理回路１２は、信号Ｉ2 に含まれるノイズとなる定常光成分を除去する。
【０００５】
演算回路１４は、定常光成分が除去された信号Ｉ1 およびＩ2 に基づいて、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））を演算により求め、測距対象物までの距離に応じた出力比信号を出力する。積分回路１５は、多数回このようにして演算回路１４から出力される出力比信号を積分コンデンサ６に積分してＳ／Ｎ比を改善する。この積分回路１５から出力される信号（以下「ＡＦ信号」という。）は、測距対象物までの距離に応じたものである。そして、ＣＰＵ１は、積分回路１５から出力されるＡＦ信号に基づいて、所定の演算を行って距離信号を求め、この距離信号に基づいてレンズ駆動回路７を制御してレンズ８を合焦位置まで移動させる。
【０００６】
図９は、この第１の従来技術の積分回路１５から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、或る距離Ｌ4 以下では、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。しかし、距離Ｌ4 以上では、距離Ｌが大きくなると逆に定常光成分の影響が大きくなる。定常光成分をＩn （Ｉn ≧０）とすると、出力比は、（Ｉ1 ＋Ｉn ）／（Ｉ1 ＋Ｉn ＋Ｉ2 ＋Ｉn ）となり、距離Ｌ4 以遠では、出力比は大きくなる方向に変動する。しかも、Ｉn はランダムに発生する為、測距条件により不安定になる。これは、距離Ｌが大きくなると、ＰＳＤ５が受光する反射光の強度が小さくなって定常光成分Ｉn が相対的に大きくなるからである。このような現象が起きると、測距対象物までの距離Ｌを出力比から一意的に決定することができない。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する測距装置として、以下のようなものが知られている。図１０は、第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。この第２の従来技術に係る測距装置は、上記第１の従来技術に係る測距装置において第２信号処理回路１２と演算回路１４との間にクランプ回路１３を設けたものである。このクランプ回路１３は、第２信号処理回路１２から出力された信号Ｉ2 を入力し、或る一定レベルのクランプ信号Ｉc および信号Ｉ2 それぞれのレベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号Ｉc を出力し、そうでないときには信号Ｉ2 をそのまま出力する。すなわち、演算回路１４は、測距対象物までの距離Ｌが小さいときには出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ））を出力し、距離Ｌが大きいときには出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉc ））を出力する。
【０００８】
図１１は、この第２の従来技術の積分回路１５から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、或る距離Ｌ4 以下の範囲および距離Ｌ4 以上の範囲それぞれにおいて、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。このようにすることにより、測距対象物までの距離Ｌを出力比から一意的に決定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第２の従来技術に係る測距装置（図１０）は、クランプ回路１３におけるクランプ信号Ｉc のレベルを切り替えようとするときに、そのレベルを一旦初期化した後に新たなレベルを設定するとすれば、そのレベル切替に時間を要することになる。すなわち、クランプ信号Ｉc のレベルを初期化する為の時間と、その後にクランプ信号Ｉc の新たなレベルを設定する為の時間とが必要である。
【００１０】
特に、連続して複数回の測距を行う連続測距の途中でクランプ信号のレベルを切り替える場合に、このクランプレベル切替時間の問題は大きい。すなわち、例えば、以前の測距結果に応じて以降の測距の際のクランプ信号のレベルを切り替える場合や、クランプ信号のレベルの各値それぞれで測距を行って各測距値から測距誤差を判断する場合等である。このような連続測距のうち２回目以降の測距時にクランプ信号Ｉc のレベルを切り替えるのに要する時間が長いと、レリーズ操作から露光までに要するタイムパララックスが長くなり、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。
【００１１】
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、クランプ信号のレベルを切り替えるのに要する時間が短い測距装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力するクランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を出力する演算手段と、(5) 積分コンデンサの充電を行うことにより出力比信号を積算して積分し、その積分結果に応じた積分信号を出力する積分手段と、(6) 積分信号に基づいて測距値を検出する検出手段と、(7) 前記投光手段による投光処理および前記受光手段による受光処理を複数回行うことで一単位の測距を行うとともに、この一単位の測距を複数回連続して行うことで連続測距を行う制御手段と、 (8) 前記クランプ手段におけるクランプ信号のレベルのリセットを指示するとともに、前記積分手段の積分コンデンサの充電処理を行うことを指示する初期化信号を出力する初期化信号出力手段と、(9) 前記制御手段による連続測距時に、前記初期化信号出力手段による初期化信号が出力されると、前記クランプ手段におけるクランプ信号のレベルのリセットを行い、クランプ信号のレベルをリセット後のレベルに設定し、連続測距における２回目以降の測距時には、前記クランプ手段におけるクランプ信号の既設定レベルに所要値を加算して新たなレベルを設定するクランプレベル切り換え手段とを備え、前記制御手段による連続測距のうち、１回目の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力し、前記積分手段は前記積分コンデンサへの充電を行い、前記リセット後のレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値の検出を行い、連続測距の２回目以降の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力することなく、前記クランプレベル切り換え手段により設定された新たなレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値を検出することを特徴とする。
【００１３】
この測距装置は以下のように作用する。投光手段から測距対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とが出力される。クランプ手段により、この遠側信号がクランプ信号のレベルと大小比較され、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には、遠側信号が出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号が出力される。演算手段により、近側信号とクランプ手段から出力された信号との比が演算されて出力比信号が出力される。その出力比信号は積分手段により積算されて積分され、その積分結果に応じた積分信号が出力される。積分手段から出力された積分信号に基づいて検出手段により測距値が検出される。そして、連続して複数回の測距を行う連続測距を行うに先立って、クランプ信号のレベルをリセットした状態で１回目の測距を行うとともに、当該連続測距における２回目以降の測距前にクランプ信号のレベルを切り替えるに際しては、クランプ信号のレベルをリセットすることなくクランプレベル切替手段により既設定レベルに所要値が加算されて新たなレベルが設定される。すなわち、連続して複数回の測距を行う連続測距のうち、１回目の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力し、前記積分手段は前記積分コンデンサへの充電を行い、前記リセット後のレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値の検出を行い、連続測距の２回目以降の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力することなく、前記クランプレベル切り換え手段により設定された新たなレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値を検出する。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であって、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、クランプ回路１３、演算回路１４、積分回路１５およびクランプレベル切替回路１６から構成される。第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ1 ＋Ｉ0 を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ0 を除去して、近側信号Ｉ1 を出力するものであり、また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ2 ＋Ｉ0 を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ0 を除去して、遠側信号Ｉ2 を出力するものである。
【００１９】
クランプ回路１３は、第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ2 を入力し、或るレベルのクランプ信号Ｉc および遠側信号Ｉ2 それぞれのレベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号Ｉc を出力し、そうでないときには遠側信号Ｉ2 をそのまま出力する。以下では、このクランプ回路１３から出力される信号をＩ2cで表す。クランプレベル切替回路１６は、ＣＰＵ１からの指示に従い、クランプ回路１３におけるクランプ信号Ｉc のレベルを切り替えるものである。
【００２０】
演算回路１４は、第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ1 と、クランプ回路１３から出力された信号Ｉ2c（遠側信号Ｉ2 およびクランプ信号Ｉc のうち値が大きい信号）とを入力し、出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2c））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ＣINT 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ＳOUT 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。
【００２１】
次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１１、クランプ回路１３、積分回路１５およびクランプレベル切替回路１６それぞれの具体的な回路構成について説明する。図２は、本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路１１および積分回路１５の回路図である。また、図３は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路１３の回路図である。なお、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様の回路構成である。
【００２２】
第１信号処理回路１１は、その回路図が図２に示されており、ＰＳＤ５から出力された定常光成分Ｉ0 を含む近側信号Ｉ1 を入力し、これに含まれる定常光成分Ｉ0 を除去して、近側信号Ｉ1 を出力するものである。ＰＳＤ５の近距離側端子から出力される電流（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。
【００２３】
また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常光除去コンデンサ２７が外付けされており、この定常光除去コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の定常光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続されている。定常光除去コンデンサ２７とオペアンプ２３とはスイッチ２９を介して接続されており、このスイッチ２９のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常光除去用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ２０の−入力端子に接続されており、トランジスタ２８のエミッタ端子は抵抗器３０を介して接地されている。
【００２４】
クランプ回路１３は、その回路図が図３に示されている。クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子は、第２信号処理回路１２のトランジスタ２２のコレクタ端子に接続されるとともに、スイッチ３８を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。一方、判定用コンパレータ３７の−入力端子は、＋入力端子に接続されているトランジスタ２２および圧縮ダイオード２４と同様に、トランジスタ５１のコレクタ端子と圧縮ダイオード５２のカソード端子とに接続されるとともに、スイッチ３９を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。
【００２５】
また、トランジスタ５１のベース端子には、クランプ電流源４１が接続されている。このクランプ電流源４１は、定電流源４１1 とスイッチ４１5 とが直列接続され、定電流源４１2 とスイッチ４１6 とが直列接続され、定電流源４１3 とスイッチ４１7 とが直列接続され、定電流源４１4 とスイッチ４１8 とが直列接続され、これら４組が並列接続されている。定電流源４１1 は一定電流値０．１２５ｎＡを出力し、定電流源４１2 は一定電流値０．２５ｎＡを出力し、定電流源４１3 は一定電流値０．５ｎＡを出力し、定電流源４１4 は一定電流値１．０ｎＡを出力する。スイッチ４１5 〜４１8 それぞれは、クランプレベル切替回路１６から出力される信号Ｑ1 〜Ｑ4 により制御されて開閉する。そして、クランプ電流源４１は、その閉じられたスイッチに対応する定電流源それぞれからの電流の総和であるクランプ電流をトランジスタ５１のベース端子に入力する。このクランプ電流はトランジスタ５１のベース電流となり、その大きさに応じたコレクタ電位が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力される。
【００２６】
また、スイッチ３９には判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が入力される。また、スイッチ３８にはインバータ４０を介して判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が反転されてから入力される。したがって、スイッチ３８および３９は、判定用コンパレータ３７からの出力信号により、一方がオン状態になると他方がオフ状態となる関係にある。
【００２７】
積分回路１５は、その回路構成が図２に示されている。ＡＦＩＣ１０のＣINT 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ＳOUT 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。
【００２８】
図４は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路１６の回路図である。クランプレベル切替回路１６は、インバータＩＮＶおよびＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４からなる４ビットのバイナリカウンタ回路である。インバータＩＮＶは、ＣＰＵ１から出力されたＣＬＡＬＶ信号を反転する。ＤフリップフロップＦＦ１のＣＫ入力端子は、インバータＩＮＶの出力端子に接続されている。ＤフリップフロップＦＦ２のＣＫ入力端子は、ＤフリップフロップＦＦ１のＱ反転出力端子と接続されている。ＤフリップフロップＦＦ３のＣＫ入力端子は、ＤフリップフロップＦＦ２のＱ反転出力端子と接続されている。また、ＤフリップフロップＦＦ４のＣＫ入力端子は、ＤフリップフロップＦＦ３のＱ反転出力端子と接続されている。各ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４それぞれのＤ入力端子は、自己のＱ反転出力端子と接続されている。各ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４それぞれは、ＣＰＵ１から出力されたＲＥＳＥＴ信号をＲ入力端子に入力して初期化される。このクランプレベル切替回路１６は、ＣＰＵ１から出力されたＣＬＡＬＶ信号のパルス数を計数して、各ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４それぞれのＱ出力端子から出力される４ビット出力（Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 ）を計数結果として出力する。
【００２９】
次に、以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作用の概略について、図２および図３を参照しながら説明する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にする。このときにＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ0 は、第１信号処理回路１１に入力して、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮されて電圧信号に変換され、この電圧信号がオペアンプ２３の−入力端子に入力する。オペアンプ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、コンデンサ２７が充電される。すると、トランジスタ２８にベース電流が供給されることになるので、トランジスタ２８にコレクタ電流が流れ、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ0 のうちオペアンプ２０に入力する信号は小さくなる。そして、この閉ループの動作が安定した状態では、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ0 の全てがトランジスタ２８に流れ、コンデンサ２７には、そのときのベース電流に対応した電荷が蓄えられる。
【００３０】
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、コンデンサ２７に蓄えられた電荷によりベース電位が印加されているトランジスタ２８にコレクタ電流として流れ、近側信号Ｉ1 は、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮され電圧信号に変換されて出力される。すなわち、第１信号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ0 が除去されて近側信号Ｉ1 のみが出力され、その近側信号Ｉ1 は、演算回路１４に入力する。一方、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ0 が除去されて遠側信号Ｉ2 のみが出力され、その遠側信号Ｉ2 は、クランプ回路１３に入力する。
【００３１】
クランプ回路１３に入力した遠側信号Ｉ2 は、クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子に入力する。クランプ電流源４１から出力されたクランプ電流は、トランジスタ５１のベース電流として流れ、これに伴い生じるトランジスタ５１のコレクタ端子の電位（クランプ信号Ｉc ）が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力する。遠側信号Ｉ2 とクランプ信号Ｉc とは、判定用コンパレータ３７により大小比較され、その結果に応じて、スイッチ３８および３９のうち一方がオンされ、他方がオフされる。すなわち、遠側信号Ｉ2 がクランプ信号Ｉc より大きいときには、スイッチ３８がオン状態となり、スイッチ３９がオフ状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ2cとして遠側信号Ｉ2 が出力される。大小関係が逆の場合には、スイッチ３８がオフ状態となり、スイッチ３９がオン状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ2cとしてクランプ信号Ｉc が出力される。
【００３２】
クランプ回路１３から出力された信号Ｉ2cおよび第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ1 は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出力比（Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2c））が演算されて出力され、その出力比は、積分回路１５に入力する。ＩＲＥＤ４が所定回数だけパルス発光している時には、積分回路１５のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ６２および６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出力された出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる（第１積分）。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（第２積分）。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、測距対象物までの距離を求める。更にＣＰＵ１は、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８の繰り出し量を求め、レンズ駆動回路７を介して撮影レンズ８を合焦動作させる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路１６の動作を説明する図表である。この図に示すように、クランプレベル切替回路１６は、ＣＰＵ１よりＣＬＡＬＶ信号のパルスが入力する度に４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）が１増する。また、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）が（１，１，１，１）であるときにＣＰＵ１よりＣＬＡＬＶ信号の１パルスが入力すると、その４ビット出力は（０，０，０，０）に遷移する。そして、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）の値に応じて、クランプ回路１３のクランプ電流源４１における各スイッチ４１5 〜４１8 それぞれが開閉して、クランプ信号Ｉc のレベルが設定される。
【００３４】
図６は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路１６の動作を説明するタイミングチャートである。この図は、クランプ信号のレベルを初めに０．５００ｎＡに設定し、その後に０．７５０ｎＡに設定する場合について、実施例と共に参考例をも示している。
【００３５】
図６（ｂ）に参考例として示したクランプレベル切替回路１６の動作は以下のとおりである。ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化する。そして、ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＣＬＡＬＶ信号を４パルス入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を（０，１，０，０）とし、クランプ信号Ｉc のレベルを０．５００ｎＡに設定する（図中Ａ点）。その後にクランプ信号のレベルを０．７５０ｎＡに設定するには、ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を再び入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化する。そして、ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＣＬＡＬＶ信号を６パルス入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を（０，１，１，０）とし、クランプ信号Ｉc のレベルを０．７５０ｎＡに設定する（図中Ｂ点）。
【００３６】
これに対して、図６（ａ）に実施例として示したクランプレベル切替回路１６の動作は以下のとおりである。ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化する。そして、ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＣＬＡＬＶ信号を４パルス入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を（０，１，０，０）とし、クランプ信号Ｉc のレベルを０．５００ｎＡに設定する（図中Ｃ点）。その後にクランプ信号のレベルを０．７５０ｎＡに設定するには、ＲＥＳＥＴ信号を再び入力することなく、すなわち、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化することなく、ＣＰＵ１からクランプレベル切替回路１６にＣＬＡＬＶ信号を２パルスだけ入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を（０，１，１，０）とし、クランプ信号Ｉc のレベルを０．７５０ｎＡに設定する（図中Ｄ点）。
【００３７】
上記の参考例および実施例を比較すると以下のとおりである。クランプ信号Ｉc のレベルを０．５００ｎＡから０．７５０ｎＡに切り替えるに際して、参考例では、クランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を入力して初期化した後にＣＬＡＬＶ信号を６パルス入力する。これに対して、実施例では、ＲＥＳＥＴ信号を入力することなく、直ちにＣＬＡＬＶ信号を２パルスだけ入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を２だけ加算するのみである。したがって、クランプレベル切替に要する時間は、参考例に比べて実施例の方が短い。
【００３８】
なお、逆にクランプ信号Ｉc のレベルを０．７５０ｎＡから０．５００ｎＡに切り替えるに際しては、実施例では、クランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を入力することなく直ちにＣＬＡＬＶ信号を１４パルスだけ入力することになる。しかし、一般に、ＲＥＳＥＴ信号のパルス幅は数十ｍ秒程度が必要であるのに対して、ＣＬＡＬＶ信号の周期は数十μ秒でよい。したがって、この場合も、クランプレベル切替に要する時間は、参考例に比べて実施例の方が短い。
【００３９】
図７は、本実施形態に係る測距装置の連続測距動作を説明するタイミングチャートである。この図は、連続測距のうちの１回目の測距前にクランプ信号のレベルを０．５００ｎＡに設定し、２回目の測距前に０．７５０ｎＡに設定する場合について、実施例と共に参考例をも示している。
【００４０】
なお、この図中に示されたＳＴＢ信号、ＨＯＬＤ信号およびＩＮＴ信号それぞれも、ＣＰＵ１よりＡＦＩＣ１０に与えられる制御信号である。ＳＴＢ信号は、ハイレベルのときにＡＦＩＣ１０をスタンバイ状態とし、ローレベルのときにＡＦＩＣ１０を動作可能状態とする。ＲＥＳＥＴ信号は、立ち上がり時にクランプレベル切替回路１６を初期化するとともに、積分コンデンサ６を電源電圧ＶCCに過剰充電する。
【００４１】
また、ＨＯＬＤ信号およびＩＮＴ信号の制御機能は以下のとおりである。リセット解除時（ＲＥＳＥＴ信号立ち下がり時）から最初のＩＮＴ信号立ち上がり時まで積分コンデンサ６を基準電圧ＶREF に予充電する。リセット解除後の最初のＩＮＴ信号の立ち上がり時から立ち下がり時まで定常光除去用コンデンサ２７を予充電する。リセット解除後にＨＯＬＤ信号がハイレベルである期間に定常光成分を定常光除去用コンデンサ２７にホールドする。リセット解除後にＨＯＬＤ信号がハイレベルであってＩＮＴ信号もハイレベルである期間に積分コンデンサ６の積算を行う。また、リセット解除後にＨＯＬＤ信号がローレベルであってＩＮＴ信号がハイレベルである期間に第２積分を行う。
【００４２】
図７（ｂ）に参考例として示した測距装置の動作は以下のとおりである。ＳＴＢ信号が立ち下がりＲＥＳＥＴ信号が立ち上がると、クランプレベル切替回路１６は初期化され、ＲＥＳＥＴ信号がハイレベルである期間（数十ｍ秒）に、積分コンデンサ６は電源電圧ＶCCに過剰充電される。そして、ＲＥＳＥＴ信号立ち下がり時から最初のＩＮＴ信号の立ち上がり時までの期間に、積分コンデンサ６は基準電圧ＶREF に予充電され、また、ＣＬＡＬＶ信号が４パルスだけクランプレベル切替回路１６に入力する。その結果、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力は（０，１，０，０）となり、クランプ信号Ｉc のレベルは０．５００ｎＡに設定される。その後、ＨＯＬＤ信号およびＩＮＴ信号それぞれの繰り返しパルスにより１回目の測距が行われる。
【００４３】
１回目の測距が終了すると、２回目の測距に先立って、クランプ信号のレベルを０．７５０ｎＡに設定する。その際に、クランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を再び入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化する。そして、そのＲＥＳＥＴ信号立ち下がり時から次のＩＮＴ信号立ち上がり時までの期間に、ＣＬＡＬＶ信号が６パルスだけクランプレベル切替回路１６に入力する。その結果、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力は（０，１，１，０）となり、クランプ信号Ｉc のレベルは０．７５０ｎＡに設定される。その後、ＨＯＬＤ信号およびＩＮＴ信号それぞれの繰り返しパルスにより２回目の測距が行われる。
【００４４】
これに対して、図７（ａ）に実施例として示した測距装置の動作は以下のとおりである。１回目の測距までの動作は上記の参考例の場合と同様である。実施例において２回目の測距に先立ってクランプ信号のレベルを０．７５０ｎＡに設定するには、クランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を再び入力することなく、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力（Ｑ4 ，Ｑ3 ，Ｑ2 ，Ｑ1 ）を初期化しない。そして直ちに、ＣＬＡＬＶ信号が２パルスだけクランプレベル切替回路１６に入力する。その結果、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力は（０，１，１，０）となり、クランプ信号Ｉc のレベルは０．７５０ｎＡに設定される。その後、ＨＯＬＤ信号およびＩＮＴ信号それぞれの繰り返しパルスにより２回目の測距が行われる。
【００４５】
上記の参考例および実施例を比較すると以下のとおりである。クランプ信号Ｉc のレベルを１回目の測距時の０．５００ｎＡから２回目の測距時の０．７５０ｎＡに切り替えるに際して、参考例では、１回目の測距が終了した後であって２回目の測距の開始の前に、クランプレベル切替回路１６にＲＥＳＥＴ信号を入力して初期化した後に、ＣＬＡＬＶ信号を６パルス入力し、さらに、ＩＮＴ信号を入力する。これに対して、実施例では、ＲＥＳＥＴ信号およびＩＮＴ信号を入力することなく、ＣＬＡＬＶ信号を２パルスだけ入力して、クランプレベル切替回路１６の４ビット出力を２だけ加算するのみである。したがって、クランプレベル切替に要する時間すなわち連続測距に要する時間は、参考例に比べて実施例の方が短い。
【００４６】
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６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。
【００４７】
また、第２積分に要した時間から距離を求めているが、第１積分によって得られた積分電圧値、すなわち積分コンデンサ６の放電によって減じられた電圧値、又は積分コンデンサ６の充電によって増ぜられた電圧値をＡ／Ｄ変換し、この結果に基づいて距離を求めても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり本発明によれば、連続して複数回の測距を行う連続測距のうち２回目以降の測距前にクランプ手段におけるクランプ信号のレベルを切り替えるに際して、クランプレベル切替手段により既設定レベルに所要値が加算されて新たなレベルが設定される。すなわち、クランプ信号レベル切替時に、クランプ信号レベルを初期化した後に再設定する必要がない。したがって、クランプ信号レベル切替に要する時間すなわち連続測距に要する時間が短く、連続測距であってもレリーズ操作から露光までに要するタイムパララックスが短い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路および積分回路の回路図である。
【図３】本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路の回路図である。
【図４】本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路の回路図である。
【図５】本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路の動作を説明する図表である。
【図６】本実施形態に係る測距装置におけるクランプレベル切替回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】本実施形態に係る測距装置の連続測距動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図９】第１の従来技術の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【図１０】第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１１】第２の従来技術の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【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、１３…クランプ回路、１４…演算回路、１５…積分回路、１６…クランプレベル切替回路。

Claims (1)

1. 測距対象物に向けて光束を投光する投光手段と、
   前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば前記距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば前記距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、
   前記遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、前記遠側信号のレベルが前記クランプ信号のレベル以上の場合には前記遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合には前記クランプ信号を出力するクランプ手段と、
   前記近側信号と前記クランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を出力する演算手段と、
   積分コンデンサの充電を行うことにより前記出力比信号を積算して積分し、その積分結果に応じた積分信号を出力する積分手段と、
   前記積分信号に基づいて測距値を検出する検出手段と、
   前記投光手段による投光処理および前記受光手段による受光処理を複数回行うことで一単位の測距を行うとともに、この一単位の測距を複数回連続して行うことで連続測距を行う制御手段と、
   前記クランプ手段におけるクランプ信号のレベルのリセットを指示するとともに、前記積分手段の積分コンデンサの充電処理を行うことを指示する初期化信号を出力する初期化信号出力手段と、
   前記制御手段による連続測距時に、前記初期化信号出力手段による初期化信号が出力されると、前記クランプ手段におけるクランプ信号のレベルのリセットを行い、クランプ信号のレベルをリセット後のレベルに設定し、連続測距における２回目以降の測距時には、前記クランプ手段におけるクランプ信号の既設定レベルに所要値を加算して新たなレベルを設定するクランプレベル切り換え手段と、を備え、
   前記制御手段による連続測距のうち、１回目の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力し、前記積分手段は前記積分コンデンサへの充電を行い、前記リセット後のレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値の検出を行い、
   連続測距の２回目以降の測距前には、前記初期化信号出力手段は初期化信号を出力することなく、前記クランプレベル切り換え手段により設定された新たなレベルを用いて出力された積分信号に基づいて、前記検出手段は測距値を検出することを特徴とする測距装置。

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