JP3984399B2 - 測距装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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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