JPH0365481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動焦点調節カメラ等に用いるのに
好適な測距装置に関し、更に詳しくは、受光面上
に形成された光スポツトの位置に関連した一対の
電流信号を出力する半導体位置検出器を備えた測
距装置に関する。

半導体位置検出器（Position Sensitive
Device）は、第１図に示すような帯状の受光面
を有し、例えば、受光面の長さがＬで中心からｘ
だけ離れた点に光スポツトが形成されると、第１
図の左右方向に、次式で示されるI₁、I₂なる電流
が流れるものである。

I₁＝（Ｌ／２＋ｘ）・Ｉ／Ｌ …(1) I₂＝（Ｌ／２−ｘ）・Ｉ／Ｌ …(2) 但し、Ｉ；光スポツトで発生した光電流上記
(1)、(2)式より、（I₁−I₂）／（I₁−I₂）／（I₁＋I₂）
を求めると、 （I₁−I₂）／（I₁＋I₂）＝2x／Ｌ …(3) となり、ｘに比例している。そしで、従来は、半
導体位置検出器の出力信号を受ける演算処理回路
として、第２図に示す構成のものを用いていた。
この従来回路では、半導体位置検出器１の出力電
流I₁＋Ib、I₂＋Ib（但し、I₁、I₂はパルス変調光に
よる交流成分、Ibはバツクグランド光による直流
成分である）を、後処理の容易化のため、電流／
電圧変換器で２，２′で電圧信号に変換し、更に
交流増幅器３，３′で直流カツトし、I₁、I₂にの
み対応した信号を減算器及び加算器５に与え、こ
こで得られたI₁−I₂、I₁＋I₂に比例する信号を、
それぞれ対数増幅器６，７に与えて対数圧縮した
後、減算器８に入力し、更にその出力信号を逆対
数増幅器９に与えることにより、（I₁−I₂）／（I₁
＋I₂）に対応した信号を得ている。しかし、この
従来回路は、その構成が複雑であり、それだけ誤
差要因も多く、又、IC化も面倒である。このた
め、検出素子自体は高分解能であるにもかかわら
ず、自動焦点調節カメラ等の測距装置におけるデ
テクタとして、半導体位置検出器は実用化されて
いない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高分解能の半導体位置検出器
を用いて、簡単な構成でしかも高精度の測距装置
を実現することにある。

この目的を達成する本発明の測距装置は、パル
ス変調された光を発光側レンズを介して測距対象
地点に向けて出射する発光手段と、前記測距対象
地点からの反射光を受光側レンズを介して受光面
で受け、反射光による光スポツトの該受光面上の
位置に応じた一対の電流信号を出力する半導体位
置検出器と、該半導体位置検出器が出力する一対
の電流信号をそれぞれ受ける電流／電圧変換器
と、該電流／電圧変圧器の各出力信号の交流成分
のみを増幅し出力する交流増幅器と、該交流増幅
器の出力信号の比の対数値に比例した信号を距離
信号として出力する演算手段と、前記半導体位置
検出器の前記一対の電流信号が所定のレベルより
低下すると測距不能状態である旨の信号を出力す
るデフオルト検出回路と、を具備したことを特徴
とするものである。

以下、図面を参照し本発明を詳細に説明する。

第３図は半導体位置検出器を用いる測距装置の
原理説明図で、この図は、光源としてのLED１
０（発光点は発光側レンズ１１の焦点上にある）
から出た光が、発光側レンズ１１を通つて測距対
象地点（カメラの場合を例にとれば被写体）に向
かい、そこでの反射光の一部が、受光側レンズ１
２によつて、半導体位置検出器１の受光面上に、
光スポツトを形成することを示している。この光
スポツトの変位量ｘ（μｍ）と、測距対象地点ま
での距離Ｒとの間には、 Ｒ＝Ｂ・f₂／ｘ …(4) 但し、Ｂ；基線長 f₂；受光側レンズ１２の焦点距離 なる関係が成立するため、ｘを求めることによ
り、距離Ｒを求めることができる。そこで、ｘを
いかに簡単に且つ正確に読み取るかが重要になつ
てくる。

ところで、Ｌ＝２mmとしたとき、（I₁−I₂）／
（I₁＋I₂）及びln（I₁／I₂）のｘに対する値を、(1)〜
(3)式より求めてグラフ化すると、第４図のように
なる。（I₁−I₂）／（I₁＋I₂）は(3)式より求めてい
る以上当然直線になるが、ln（I₁／I₂）について
も、−250μｍ≦Ｘ≦250μｍの範囲では直線とみな
せることが、第４図よりわかる。即ち、半導体位
置検出器の受光面の中心よりＬ／８以内の部分を
使用した場合、換言すれば、光スポツトが中央の
Ｌ／４以内の部分に形成されるようにした場合、
In（I₁／I₂）とｘは比例関係にある。そこで、本発
明では、この条件を満足させることにより、回路
の簡素化を図つている。

第５図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である（第２図と同一部分には同一符号を付し
た）。この実施例では、半導体位置検出器１の受
光面の縁部は、第６図ａに示す如く、遮光部材１
ａ，１ｂによつて、マスキングされている。これ
は、縁部における感度特性に、第６図ｂに示され
る如くダレが生じており、正確に光電流の分流が
なされる保証がないことと、受光面全体を照射す
るバツクグランド光を減少しＳ／Ｎを向上させる
ためである。しかし、この露出受光面の幅Ｈは、
信号量が減衰させないために、光スポツトの直径
φ₂より大きく選ぶ必要がある。従つて、LED10
の発光部分の直径φ₁と、レンズ１１，１２の焦
点距離f₁，f₂を用いれば、φ₂＝φ₁・f₂／f₁となる
から、Ｈ＞φ₁・f₂／f₁であることが必要である。
一方、受光面の有効長Ｌについては、光スポツト
が受光面上を移動するという制約から、Ｌ＞φ₂
＋Ｂ・f₂／Ｒなる条件が必要であり、又、上述の
如く、光スポツトの移動量をＬ／４の範囲に入れ
るという制約から、Ｌ＞4xという条件も必要と
なる。そこで、第７図に示す如く、至近距離
（Ｎ）および無限距離（∞）からの反射光が両端
から3L／８なる位置に光スポツトを形成するよ
うに構成すれば、素子サイズを最小にできる。と
ころで、この実施例においても、半導体位置検出
器１の出力電流I₁＋Ib、I₂＋Ibを、電流／電圧変
換器２，２′及び交流増幅器３，３′に与え、I₁、
I₂に比例した信号を得ている。しかし、その後、
この信号を対数増幅器２０，２１に与え、その出
力信号を減算器２２に供給し、ln（I₁／I₂）に比例
した信号を得ている点で第２図の従来例とは異な
る。上述の如く、ln（（I₁／I₂）はｘに比例してい
る。従つて、減算器２２の出力信号は距離信号と
なつている。尚、３０は、測距演算の精度が保証
できる範囲かどうかの検知、即ち、測距不能状態
かどうかの検知を行うデフオルト検出回路であ
る。この種の測距装置では、I₁、I₂の演算処理に
より距離を求めるため、I₁、I₂の値が小さくなる
と演算精度を保証できなくなる。そこで、電流
I₁、I₂があるレベルより低下すると測距不能状態
にある旨の信号を、デフオルト検出回路３０に出
力させる。測距不能状態になるのは、一般に遠距
離測定のときが多く、この場合、光スポツトは第
７図の左方に移動し、I₁＜I₂となつている。従つ
て、デフオルト検出回路３０には、電流I₁側の交
流増幅器３の出力電圧を印加することが好まし
い。

第８図は第５図の実施例の具体的構成を示す電
気的接続図で、電流／電圧変換器２，２′は、そ
れぞれ負帰還路に抵抗R₁，R₁′が接続された演算
増幅器A₁，A₁′よりなる。尚、C₁，C₁′は半導体
位置検出器１の出力のリンギング防止とノイズ低
減用コンデンサである。交流増幅器３，３′は、
電流／電圧変換器２，２′の出力端に接続された
コンデンサC₂，C₂′と演算増幅器A₂，A₂′で構成
された反転増幅器とからなる。この交流増幅器
３，３′の通過周波数成分は、それぞれ、C₂×
R₂、C₂′×R₂′の時定数で決まり、又、増幅度は、
R₃／R₂、R₃′／R₂′で決まる。更に、対数増幅器
２０，２１は、共に、縦列接続されたログ・ダイ
オードを負帰還路に有する演算増幅器A₃，A₄か
ら構成され、ログ・ダイオードの縦列回路Dl₁，
Dl₂には、それと並列にラツチ防止用ダイオード
D₁，D₂が接続されている。又、減算器２２は一
般的な差動アンプから構成され、バイアス調整回
路２３も付加されている。デフオルト検出回路３
０は、一方の入力端に基準電圧が与えられたコン
パレータである。尚、演算増幅器A₁，A₁′の非反
転入力端子には電圧Vn₁が、演算増幅器A₂，
A₂′の非反転入力端子には電圧Vn₂が、更に、演
算増幅器A₃，A₄の非反転入力端子には電圧Vn₃，
Vn₄が、それぞれ印加されている。尚、電圧
Vn₃，Vn₄はオフセツト調整のための電圧で、I₁
＝I₂なる基準信号時に対数増幅器２０，２１に流
れ込む電流が等しくなるように調整される。勿
論、演算増幅器A₂，A₂′，A₃，A₄のオフセツト
が無視できる場合は、Vn₃，Vn₄はVn₂から取り
得るし、調整の必要は無い。

この具体例の動作は、既に説明した第５図の動
作と同様であるので、各部の出力波形を第９図に
示す（時刻t₁〜t₂の間でのみLED１０が発光して
いる）。第９図ａは、電流／電圧変換器２，２′の
出力電圧Viv₁，Viv₂を示し、第９図ｂは、交流
増幅器３，３′の出力電圧Vac₁，Vac₂を示し、
第９図ｃは、対数増幅器２０，２１の出力電圧
Vlog₁，Vlog₂を示している。又、第９図ｄは、
減算器２２の出力電圧Vxで、バイアス調整回路
２３により、測距対象地点が予め設定された基準
距離（I₁＝I₂になる距離）にあるとき、予め設定
された基準電圧になるように調整されている。こ
の具体的回路により、距離Ｒの逆数と出力電圧
Vxには、リニアな関係が成り立つ。

第１０図は、本発明の測距装置を用いた自動焦
点調節カメラの一実施例の主要部を示す構成図で
ある。尚、上記各図と同一部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。図において、５０は上
述の演算処理回路、５１は演算処理回路５０の出
力信号Vxを一時的に記憶するメモリ回路、５２
はLED１０にパルス電流を供給し発光させる発
光回路、５３は撮影レンズ５４の繰出量を検出す
るポテンシヨンメータ等の位置検出器である。
又、５５は、ソレノイドSOL₁への通電を停止し、
スプリングSPによつて撮影レンズ５４の移動を
開始させるレンズスタート回路、５６は、記憶回
路５１の出力Vxmとレンズ位置検出器５３の出
力Vlとが一致するとソレノイドSOL₂への通電を
停止し、撮影レンズ５４の移動を停止させるレン
ズ制御回路である。５７はタイミング発生回路
で、所定のシーケンスでオートフオーカス動作を
実行させるためのものである。尚、５８はシヤツ
タ、５９はフオルムを示している。

このカメラにおけるオートフオーカス動作を第
１１図のタイミングチヤートを参照しながら説明
する。先ず、レリーズスイツチS₁がオンされる
と、タイミング発生回路５７は、t₀時間経過後、
発光回路５２にパルス信号を送り、LED１０を
一定時間発光させ、演算処理回路５０に距離信号
Vxを求めさせ、これを記憶回路５１の出力Vxm
として連続して出力させる。更に、タイミング発
生回路５７は、レンズスタート回路５５に制御信
号を送出し、ソレノイドSOL₁の通電を断つ。こ
れにより、撮影レンズ５４が移動し、レンズ位置
検出器５３の出力Vlが低下する。そしてVxm＝
Vlになると同時に、レンズ制御回路５６により、
ソレノイドSOL₂の通電が断たれ、合焦点位置に
撮影レンズ５４が停止する。

第１２図は本発明による測距装置を用いた自動
焦点調節カメラの他の実施例の主要部を示す構成
図、第１３図はタイミングチヤートである。第１
１図のカメラとの相違点は、撮影レンズ５４の繰
出しをサーボモータ６０により回動される繰出し
ねじ６１によつてなされることと、レリーズスイ
ツチS₁がオンされると、タイミング発生回路５７
が一定時間間隔で所定のシーケンス動作を繰返す
ことである。動作上は、レンズ制御回路５６が、
Vxm＝Vlとなるようにサーボモータ６０を駆動
している点を除けば、第１０図の回路の動作とほ
ぼ同様である。この後者の構成はビデオカメラ等
において有効である。

以上説明したように、本発明においては、ln
（I₁／I₂）から距離信号を求めているため、回路
構成が簡単になつて、誤差要因も少なくなり、し
かも、交流増幅器を用いて半導体位置検出器の出
力信号の交流成分のみを取り出しているので、
Ｓ／Ｎも良くなり、測距精度が向上する。更に、
デフオルト検出回路の出力信号から、測距演算の
精度が保証できないことを知ることができるの
で、誤つた測距データを使用する事態を避けるこ
とができ、この点からも、高精度の測距を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体位置検出器の説明図、第２図は
半導体位置検出器の出力信号を受ける演算処理回
路の従来例を示すブロツク図、第３図は半導体位
置検出器を用いる測距装置の原理説明図、第４図
は光スポツトの変位量ｘと（I₁−I₂）／（I₁＋I₂）
ならびにln（I₁／I₂）の関係を示すグラフ、第５図
は本発明の一実施例の主要部を示すブロツク図、
第６図及び第７図は第５図の実施例に用いられる
半導体位置検出器の説明図、第８図は第５図の実
施例の具体的構成を示す電気的接続図、第９図は
第８図回路の各部の出力波形図、第１０図は本発
明の測距装置を用いた自動焦点調節カメラの一実
施例の主要部を示す構成図、第１１図は第１０図
カメラのオートフオーカス動作の説明図、第１２
図は本発明の測距装置を用いた自動焦点調節カメ
ラの他の実施例の主要部を示す構成図、第１３図
は第１２図のカメラのオートフオーカス動作の説
明図である。 １……半導体位置検出器、２，２′……電流／
電圧変換器、３，３′……交流増幅器、４，８，
２２……減算器、５……加算器、６，７，２０，
２１……対数増幅器、９……逆対数増幅器、１０
……LED（光源）、１１……発光側レンズ、１２
……受光側レンズ、２３……バイアス調整回路、
３０……デフオルト検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス変調された光を発光側レンズを介して
   測距対象地点に向けて出射する発光手段と、 前記測距対象地点からの反射光を受光側レンズ
   を介して受光面で受け、反射光による光スポツト
   の該受光面上の位置に応じた一対の電流信号を出
   力する半導体位置検出器と、 該半導体位置検出器が出力する一対の電流信号
   をそれぞれ受ける電流／電圧変換器と、 該電流／電圧変換器の各出力信号の交流成分の
   みを増幅し出力する交流増幅器と、 該交流増幅器の出力信号の比の対数値に比例し
   た信号を距離信号として出力する演算手段と、 前記半導体位置検出器の前記一対の電流信号が
   所定のレベルより低下すると測距不能状態である
   旨の信号を出力するデフオルト検出回路と、 を具備したことを特徴とする測距装置。