JPH0365522B2

JPH0365522B2 -

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Publication number: JPH0365522B2
Application number: JP12740983A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1991-10-14
Also published as: JPS6019116A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は測距装置、特に、カメラの測距装置に
好適な演算処理回路に関する。

従来、信号光を投射し、その反射光を受光して
物体迄の距離を測定する所謂アクテイブタイプの
測距装置に於いて、上記反射光を受光し、弾写体
距離に依存して変化する２種類の信号を出力する
受光手段のその二種類の出力信号の比から被写体
までの距離を算出するものは知られており、その
２種類の出力信号の比を求める回路としては該２
種類の出力信号を夫々Ａ−Ｄ変換し、シフトレジ
スター等を用いて比演算を行う等のデジタル的方
向あるいは前記２種類の出力信号を夫々対数圧縮
し、減算を行う方向が知られていた。

しかしながら、上記第１の方法はＡ−Ｄ変換器
が必要であるため回路規模が大きくなり、又、Ａ
−Ｄ変換器での変換時間が長く測距装置の演算処
理速度が遅くなり測距動作に時間がかかるという
欠点があつた。更にこの種のアクテイブタイプの
測距装置においては、物体迄の処理により反射光
の強さは非常に大きな幅で変化するので、信号処
理回路のダイナミツクレンジも大きなものが必要
となり、前記Ａ−Ｄ変換器のビツト数も、大きな
ものが必要となつて、更に回路規模が大きくな
り、Ａ−Ｄ変換器での変換時間も長くなるといつ
た欠点を有していた。

特に、カメラの測距装置として用いる場合、電
源が乾電池であり、例えば信号処理回路中の素子
の出力のダイナミツクレンジは1.5Vないし3.0V
程度しかなく、また、信号処理回路中のアンプの
オフセツト電圧によりダイナミツクレンジが更に
狭くなるという欠点があり、この点に鑑みダイナ
ミツクレンジを広くするため昇圧回路を設けた測
距装置も知られているが、回路が大規模化するば
かりか、コストも大きくなるという欠点を有して
いた。

また、上記第２の方法においては二種類の出力
信号を対数に変換し、減算により比を求めるの
で、誤差が大きく微妙な比の値の変動を判別する
ことが難しいという欠点を有していた。

本発明は、以上の事情に鑑み為されたもので、
測距光を投射し、その反射光の受光位置を、該受
光位置に応じて割合の変化する２種類の信号を形
成する受光手段により検出することで対象物まで
の距離を測定する測距装置において、上記受光手
段の上記第１の信号に基づく所定時間の積分を行
うと共にその積分の逆方向の積分を上記受光手段
の第２の信号に基づいて行う積分手段と、上記第
２の信号に基づく逆方向の積分が所定値に達した
ことを判定する判定手段と、上記判定手段により
上記判定が行われるまでの時間に基づいて上記対
象物までの距離情報を検出する距離情報検出手段
とを備え、短時間で精度のよい距離検出が行える
と共に装置を小型化することのできる測距装置を
提供しようとするものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明を適用したカメラ用距離検出装
置の原理を説明する為の概略図で、第２図は第１
図示の受光素子の平面図である。

第１図および第２図においてiREDは投光素子
で、線状の赤外光を投光レンズL₁を介して被写
体ob₁，ob₂上に投射する。L₂は測距されるべき
被写体ob₁，ob₂からの反射光を投光軸から所定距
離ｌ（以下このｌを基線長と称す）離れた２つ受
光素子SPC₁，SPC₂上に結像させる受光レンズで
ある。受光素子SPC₁，SPC₂上の被写体からの反
射光によつて形成される像RIは被写体の距離に
より連続的に前記投光軸と垂直な方向（以下基線
長方向）l₁に沿つて移動する。ここで受光素子
SPC₁，SPC₂の構造は第２図示の如き楔形である
ので、該素子出力は被測距体距離の変化に応じ、
それぞれ一方の受光素子の出力が増せば、一方の
受光素子の出力が減少する。受光素子SPC₁，
SPC₂の出力をぞれぞれＡ，Ｂとすると、（Ａ＋
Ｂ）により正規化された信号例えば（Ａ／（Ａ＋
Ｂ））は被測距体の位置を示す。尚該装置の出力
により撮影レンズの移動量を制御することにより
オートフオーカス装置が実現される。

第３図は本発明を適用した測距装置の実施例の
概略図である。

第３図において１は例えば第１図、第２図に示
す受光素子SPC₁，SPC₂の如き被測距物体距離に
依存して変化する第１、第２の測距信号を時分割
的に出力する測距情報発生手段である。

２は測距情報発生手段１、後述の信号処理回路
３、スイツチ手段４、記憶手段５、演算手段６、
距離判定手段７を制御する制御手段で、この実施
例は電気的スイツチにより行うものであるが、不
図示のシヤツターボタンの押下げ操作に運動する
部材により機械的なスイツチを切り換えたり、或
いは受光素子SPC₁，SPC₂にマスクを設け、該マ
スクを所定の順序で移動させることにより測距情
報発生手段の出力を制御する方法も用いることが
できる。３は前述の信号処理回路で、増幅等の信
号処理を行う。４は測距情報発生手段１から発生
する情報の種類或いは時分割のモードに応じ信号
処理回路３の出力を後述の記憶手段５、演算手段
６に伝えるスイツチ手段である。

５は前記信号処理回路３の出力を記憶する記憶
手段、６は記憶手段５の出力と、スイツチ手段４
から直接出力される信号処理回路３の出力とを演
算する演算手段である。７は前記演算手段６の出
力から被写体距離を判定し、不図示の表示回路或
いは不図示の撮影レンズ制御回路に制御信号を出
力する距離判定手段である。

つぎに上記の如く構成される実施例の動作を説
明する。制御手段２により、測距情報発生手段１
の第１の出力は信号処理回路３に送られる。制御
手段２により制御されたスイツチ手段４により信
号処理回路３の出力は記憶手段５に送られ保持さ
れる。次に制御手段２に制御されて測距情報発生
手段１は第２の出力を信号処理回路３に送る。制
御手段２により切り換えられたスイツチ手段４に
より信号処理回路３の出力は記憶手段５を経ずに
演算手段６に送られ、同時に制御手段２により記
憶手段５の信号が演算手段６に送られ演算結果が
算出される。距離判定手段７により演算結果が判
定され、距離情報として後段に送られる。

つぎに本発明を適用したカメラ用距離検出装置
（測距装置とも記す）の具体的な実施例について
第４図を用いて説明する。

第４図において、iREDは第１図示のL₁の如き
レンズ（不図示）を介して被測距物体（不図示）
に光を投射する投光素子で、例えば赤外発光ダイ
オードが用いられる。iRDRはiRED所定の光量
で点滅させるiRED用駆動回路である。

MS₁，MS₂はMOS−FETで構成されるアナロ
グスイツチ、MSB₁，MSB₂はMOS−FET
MS₁，MS₂のオン・オフ信号を増幅するバツフア
アンプ演算増幅器（以下オペアンプと称す）MA
は前述の第１図、第２図示の様に構成された受光
素子SPC₁，SPC₂の出力電流を電圧に変換する高
入力インピーダンスのアンプで、抵抗R₃〜R₅、
コンデンサC₁から構成される負帰還路により直
流抑圧機能を有している。PAはコンデンサC₂、
抵抗R₈で形成されるハイパスフイルタを介して
直流分がカツトされた信号を非反転入力端に受
け、該信号を増幅するプリアンプ、iNVは−１
倍のゲインを有し、プリアンプPAの出力信号を
反転するインバータ、iNTはコンデンサーC₃と
ともに、ミラー積分回路を構成し、プリアンプ
PAの出力を積分するオペアンプ、SPA、SiNV、
SDSCはオン時に電圧降下の生じないアナログス
イツチ、R₁₁はオペアンプiNTの反転入力端子に
接続された抵抗、CP₁，CP₂，CP₃はコンパレー
タ、R₁₃，R₁₄，R₁₅はコンパレータCP₁，CP₂，
CP₃の夫々に基準レベル電圧を供給する分圧抵抗
で、互いに直列接続され、また抵抗R₁₃の一端は
接地され、抵抗R₁₅の一端は−Ｖボルトの電源に
接続される。

OSCはクロツク信号の発生する公知の発振回
路、JCはOSCからのクロツク信号を1/2×段数に
分周するとともに、１クロツク幅を単位として位
相のずれている分周出力と同周期の信号を得るた
めのジヨンソンカウンタ、ANDはアンドゲート
で、後述の測距完了判定およびラツチ回路JLCか
らハイレベル（以下Ｈレベルと称す）の信号が出
力されている時、すなわち測距動作中ジヨンソン
カウンタJCの分周出力を後述の分周回路DiVに
送り、後述の測距完了判定およびラツチ回路JLC
からローレベルの信号が出力されたとき、すなわ
ち測距動作が完了した後にはジヨンソンカウンタ
JCからの分周出力を後述の分周回路DiVに送る
ことを禁止するアンドゲート、DiVは前記分周回
路で、クロツク信号を更に分周し、２進カウンタ
BCに送ると共に、後述の積分特性圧縮用インタ
ーバルデコーダiiDに各段の出力信号を送るもの
である。

BCはフリツプフロツプで構成される４ビツト
の２進カウンタで、分周回路DiVの出力信号をカ
ウントし、後述のタイミング制御用デコーダ
TCDおよび御述の測距ゾーン判定用デコーダ
ZJDに各フリツプフロツプの出力を供給する。尚
本実施例の説明では２進カウンタBCの内容を16
進数で表わし、回路の動作を説明する。

前記測距ゾーン判定用デコーダZJDは２進カウ
ンタBCの信号と後述の測距完了判定及びラツチ
回路JLCの測距完了信号から被測距物体がどの距
離ゾーンにあるかを検出する。例えば測距動作が
完了し、測距完了信号がＨレベルからローレベル
（以下Ｌレベルと称す）に反転した時の２進カウ
ンタBCの内容が“７”あるいは“８”であれば
被測距物体は遠距離ゾーンにあり、“９”であれ
ば中距離ゾーン、“Ａ”であれば近距離ゾーン、
“Ｂ”であれば至近距離ゾーンにあることを示す
信号を出力する。

EiCは外部インターフエース回路で、測距ゾー
ン判定用デコーダZJDの出力信号に応答して測距
データを表示したり、ステイルカメラ、ビデオカ
メラ等の撮影レンズ（不図示）を駆動させる回路
である。TCDはタイミング制御用デコーダで、
２進カウンタBCの信号に応じで第５図のTCD₁
〜TCD₅で示す様な各種タイミング信号を発生
し、該タイミング信号を測距完了判定およびラツ
チ回路JLC、後述の圧縮信号波形整形回路CSC、
SPC制御用ラツチ回路SCL、iRED制御回路iCC、
積分スイツチ制御回路iSC、アナログスイツチ
SDSCに送り、これらを制御する。CSCはコンパ
レータCP₁で検出された圧縮信号のチヤタリング
を防止する為の圧縮信号波形整形回路で、前述の
ミラー積分器の出力の上昇過程に於いてコンパレ
ータCP₁が出力した最初のＨレベルの信号を保持
し、一方前記ミラー積分器の出力の下降過程に於
いてはコンパレータCP₁が出力した最初のＬレベ
ルの信号を保持する。

iiDは積分特性圧縮用インターバルデコーダで
オペアンプiNTの出力に圧縮をかけるために分
周回路DiVの出力（第９図のAND₁参照）をデコ
ードして第９図のiiD₁に示す様なパルスを後述の
積分スイツチ制御回路iSCに送り、積分特性を圧
縮する時における積分特性決定用アナログスイツ
チSPA、SiNVの制御信号を作り出す。

iSCは積分スイツチ制御回路であり、第５図、
第７図でiSC₁、iSC₂として示される様なアナログ
スイツチSPA、SiNVの開閉を制御する信号をジ
ヨンソンカウンタJCの出力信号から作る。測距
完了判定およびラツチ回路JLCがＨレベルの信号
を出力しているときおよび２進カウンタBCの内
容が“０”“１”“２”“７”以外であるという信
号をタイミング制御用デコーダTCDが出力して
いるときに積分スイツチSPA、SiNVをオフし、
インターバルデコーダiiDの出力信号がＨレベル
のときにアナログスイツチSPA、SiNVの開閉の
デユーサを小さくする様制御する。

iCCはRED制御回路であり、２進カウンタBC
の内容が“０”あるいは“１”であるという信号
をタイミング制御用デコーダTCDから受けたと
きおよび測距完了判定およびラツチ回路JLCの出
力信号がＬレベルであるとき、投光素子iREDを
オフし、前記以外のときに後述のSPC制御用ラツ
チ回路SCLの出力信号とジヨンソンカウンタJC
の出力信号との排他的論理和を算出した信号によ
り投光素子iREDを点滅させる。

SCLは第５図のSCL₁、SCL₂で示すようなパル
スを出力する前記SPC制御用ラツチ回路であり、
上昇積分時には受光素子SPC₁の出力信号が下降
積分時には受光素子SPC₁、SPCの出力信号がオ
ペアンプMAに入力する様アナログスイツチ
MS₁，MS₂を制御する。

PCGは電源投入時に各回路をクリアするPUC
信号を出力するPUC信号発生回路である。

つぎに上記構成にかかる測距装置の動作につい
て第５図乃至第９図を用いて説明する。

カメラのレリーズボタン（不図示）が押下され
ると、電源回路PUから第４図示の如き電圧（Ｖ
＋、Ｖ−）が発生し、該電圧が第４図の各回路に
供給される。

同時にPUC信号発生回路PCGからパワーアツ
プクリア信号PUCが発生し、ジヨンソンカウン
タJC分周回路DiV、２進カウンタBC、SPC制御
用ラツチ回路SCL、測距完了判定およびラツチ回
路JLCはクリアされる。かかるクリア動作が完了
すると、ジヨンソンカウンタJCは発振回路OSC
からのクロツク信号をカウントし、該カウンタ
JCの出力端JC₃は該クロツク信号を分周した出力
信号を発生する。この時、アンドゲートANDの
一方の入力端には測距完了判定およびラツチ回路
JLCよりハイレベル（以下Ｈレベルと称す）の信
号が与えられているので、アンドゲートANDは
ジヨンソンカウンタJCからの分周出力を分周回
路DiVに供給し、該分周回路DiVは該入力信号
（第９図のAND₁参照）を更に分周した後に、２
進カウンタBCに入力信号として供給する。その
為、カウンタBCの内容はパワーアツプクリア動
作後に“０”より順次上昇する。該カウンタBC
の内容をデコートするデコーダTCDの出力端
TCD₁は第５図のTCD₁で示される様にカウンタ
BCの内容が“０”から“１”の間はＬレベルで
あるので、iRED制御回路iCCの出力端もカウン
タBCの内容が“０”から“１”の間Ｌレベルを
保持し、iRED駆動回路iRDRはこの間投光素子
iREDを駆動せず、投光は行われない。又タイミ
ング制御用デコーダTCDの出力端TCD₂はカウン
タBCの内容が“０”から“２”の間においてＬ
レベル（第５図のTCD₂参照）を保持し、積分ス
イツチ制御回路iSCの出力端iSC₁，iSC₂をＬレベ
ルとするので、アナログスイツチSPA、SiNVは
オフ状態を保持し、ミラー積分器の積分動作は開
始されない。一方タイミング制御用デコーダ
TCDの出力端TCD₃はカウンタBCの内容が“０”
から“２”の間Ｈレベル（第５図のTCD₃参照）
であるのでアナログスイツチSDSCはこの間オン
状態を保持し、抵抗R₁₂，R₁₁を介してコンパレ
ータCP₃の出力端をオペアンプINTの反転入力端
に接続し、iNT−CP₃−SDSC−R₁₂−R₁₁−iNT
からなる閉回路を形成する。該閉回路が形成され
た時、たとえばオペアンプiNTの出力端の電位
V₂がVr₂＋OF₂（但しVr₂はコンパレータを形成す
るオペアンプCP₃の反転入力端の電位であり、
OF₂はオペアンプCP₃のオフセツト電圧）より高
い場合にはオペアンプCP₃の出力端はＨレベルと
なりアナログスイツチSDSC、抵抗R₁₂，R₁₁を介
してコンデンサC₃を充電するので、その充電電
圧に応じてオペアンプiNTの出力端の電位V₂は
徐々に降下し、所定時間後にオペアンプiNTの
反転入力端の電位V₁とオペアンプCP₃の出力端の
電位V₃とが同電位となるとコンデンサC₃に対す
る前記充電動作は停止する。

一方、前記オペアンプiNTの出力端の電位V₂
が前記電位Vr₂＋OF₂より低い場合には前記オペ
アンプCP₃の出力端はＬレベルとなつて抵抗R₁₁，
R₁₂並びにアナログスイツチSDSCを介してコン
デンサC₃に蓄積されていた電荷が放電するので、
オプアンプiNTの出力端の電位V₂は上昇する。
そして所定時間後に前述のケースと同様にオペア
ンプiNTの反転入力端の電位V₁とオペアンプCP₃
の出力端の電位V₃とが同電位となるとコンデン
サC₃の放電は停止し、安定状態となる。

かかる安定状態に達した時におけるオペアンプ
iNTの出力端の電位V₂は次の様である。即ちオ
ペアンプCP₃の増幅率をαとすると、各電圧の関
係は V₃＝V₂＋α（V₂−Vr₂−OF₂）＝V₁ ∴V₂＝α／α＋１（Vr₂＋OF₂）＋１／α＋１V₁ となる。

一般にオペアンプ（演算増幅器）の増幅率αは
α≫１とおくことができるから、上式はV₂≒Vr₂
＋OF₂となり、オプアンプiNTの出力端の電位
V₂はオペアンプCP₃の閾値電位（Vr₂＋OF₂）に
ほぼ等しくなる。

この結果、コンデンサC₃の端子電圧はオペア
ンプiNTの反転入力端電位V₁＝Vr₁−OF₁とコン
パレータCP₃の非反転入力端電位V₂＝Vr₂＋OF₂
との差電圧となるので、オペアンプiNTおよび
コンパレータCP₃のオフセツト電圧OF₁、OF₂が
自動的に補償できると共に、オペアンプiNTの
無信号時の出力レベルが基準レベル（第４図示実
施例の場合は該基準レベルはグランドレベルであ
る）以下に設定される。尚該実施例の如く、オペ
アンプiNTの出力が後述する様に無信号時の出
力レベルに対して一方向（正方向）のみに振れる
場合には、前述の様にオペアンプiNTの無信号
時の出力レベルがグランドレベル以下に設定され
るとオペアンプiNTの出力のダイナミツクレン
ジが広がるので、Ｓ／Ｎ比が向上する。

次いでパワーアツプクリア後にカウンタBCの
内容（第５図、第７図、第８図のBC参照）が
“２”になり、デコーダTCDの出力端TCD₁（第５
図TCD₁参照）がＬレベルからＨレベルに反転す
ると、iRED制御回路iCCの出力端はジヨンソン
カウンタJCの出力端JC₃からの出力信号に応答し
てＨレベルに並びにＬレベルを繰返すので、
iRED駆動回路iRDRは投光iREDを間欠的に駆動
し、投光素子iREDは第１図示レンズL₁の如きレ
ンズを介して測距物体に光を投光する。点灯開始
直後においては、投光素子iREDの内部温度は低
い為に発光エネルギーは高いが、連続的な点灯に
より内部温度が上昇してくると、それに伴つて投
光素子iREDの発光エネルギーは徐々に減少す
る。そして投光素子iREDの内部温度が投光素子
の周囲温度より高くなり、投光素子内での発熱量
と同じ熱量を外界に放出するような所謂熱平衡状
態に達すると投光素子iREDの発光エネルギーは
安定状態に達する。しかる後にカウンタBCの内
容が“２”から“３”に変わると、デコーダ
TCDの出力端TCD₃（第５図のTCD₃参照）はＨ
レベルからＬレベルに反転するので、アナログス
イツチSDSCは開成してiNT−CP₃−SDSC−R₁₂
−R₁₁−iNTからなる閉回路は開き、ミラー積分
器による積分動作が開始される。尚この時点では
SPC制御用ラツチ回路SCLの出力端SCL₁はＬレ
ベル、SCL₂はＨレベルであつて、受光素子SPC₁
のみがアンプMAの入力端に接続されている。

また、カウンタBCの内容が“３”に変つた後
に積分スイツチ制御回路iSC出力端iSC₁は第５図
のiSC₁に示す様なジヨンソンカウンタJCの出力
端JC₁からパルスとほぼ逆位相のパルスを発生し
てアナログスイツチSPAの開閉を開始し、更に
出力端iSC₂は第５図示のiSC₂に示す様なジヨンソ
ンカウンタJCの出力端JC₂からのパルスと同位相
のパルスを発生してアナログスイツチSiNVの開
閉を開始する。

従つてカウンタＢの内容が“３”に変つてアナ
ログスイツチSDSCが前述の様に開成した後に、
測距物体で反射した投光素子iREDからの光が受
光素子SPC₁に入射することによつてアンプPAか
ら入射光の強さに応じた第６図ａの波形PAに示
す如き出力が発生し、またインバータiNVから
第６図ａの波形iNVに示す如き出力が発生する
と、アナログスイツチSPA、SiNVは第６図ａに
おいて波形SPA、SiNVで示す様な開成動作をし
ているので、ミラー積分器を形成するオペアンプ
iNTの反転入力端には第６図ａのiNTに示す様
な常に負のレベルを持つた信号が与えられる。従
つてコンデンサC₃はカウンタBCの内容が“３”
から“６”の間の一定時間Ｔの間充電され続け、
その端子電圧は第５図の波形iNTで示す様に受
光素子SPC₁への入射光量に応じて上昇する。そ
して一定時間Ｔが経過した時、コンデンサC₃は
測距物体が近距離の時には高く、遠距離の時には
低い電圧に充電される。

その後カウンタBCの内容が“６”から“７”
に変化し、デコーダTCDの出力端TCD₄が第５図
の波形TCD₄に示す様にＨレベルからＬレベルに
変化すると、まずSPC制御用ラツチ回路SCLの出
力端SCL₁，SCL₂の夫々が第５図の波形SCL₁，
SCL₂に示す様に反転してアナログスイツチMS₁
を開成し、アナログスイツチMS₂を閉成し、アン
プMAの入力端に受光素子SPC₁，SPC₂を並列に
接続する。

また前述のデコーダTCDの出力端TCD₄の出力
変化によりSPC制御用ラツチ回路の出力端SCL₃
も第５図示の波形SCL₃の様にＬラベルからＨレ
ベルに変化するのでiRED制御回路iCCはジヨン
ソンカウンタJCの出力端JC₃からのパルスの位相
を180°ずらせたパルスをiRED駆動回路iRDRに供
給する。更に前述のデコーダTCDの出力端TCD₄
の出力変化に同期して、デコーダTCDの他の出
力端TCD₂が第５図示の波形TCD₂の様にＨレベ
ルからＬレベルに変化するので、該出力端TCD₂
からの信号を受ける積分スイツチ制御回路iSCの
両出力端iSC₁，iSC₂は共にＬレベルとなつてアナ
ログスイツチSPA、SiNVを開成し、ミラー積分
器による積分動作を中断させ、受光素子SPC₁，
SPC₂の切換えに伴つて生じるアンプMAの過渡
的変動による誤測距を失くす。

カウンタBCの内容が“７”から“８”に変化
し、デコーダTCDの出力端TCD₂の出力信号がＬ
レベルから再度Ｈレベルに変化するとアナログス
イツチSPA、SiNVは再度積分スイツチ制御回路
iSCの出力端iSC₁，iSC₂からの出力信号（第５図
のiSC₁，iSC₂参照）に応じて開閉動作を繰返す
が、前述した様にiRED制御回路iCCから出力さ
れるパルスの位相がカウンタBCの内容が“６”
から“７”に切換つた時点で180°ずれたので、投
光素子iREDの点灯時にアナログスイツチSPAが
開成し、投光素子iREDの消灯時にアナログスイ
ツチSiNVが開成することになる（第６図ｂ参
照）。

このためミラー積分器のアンプiNTの反転入
力端にはカウンタBCの内容が“８”に移行した
時点から第６図ｂの波形iNTで示す様な正方向
の電圧が与えられる。

勿論オペアンプiNTの反転入力端に与えられ
る正方向の電圧は受光素子SPC₁の出力とSPC₂の
出力との和の出力に相応した電圧である。

カウンタBCの内容が“８”に移行した後オペ
アンプiNTに前述した様な正方向の電圧が次々
に与えられると、オペアンプiNTの出力レベル
は入力信号のレベルすなわち測距物体までの距離
に応じて第５図の波形iNTで示す様に徐々に低
下してゆく。尚第５図の波形iNTにおいてiNT
−１は測距物体が近距離の場合、iNT−２は測
距物体が中距離の場合、iNT−３は測距物体が
遠距離の場合、iNT−４は測距物体が近距離で、
かつ高反射率の測距物体である場合、iNT−５
は測距物体が極めて遠距離の場合のオペアンプ
iNTの出力特性の概略を夫々示している。

ここで、まず測距物体が近距離の場合であつて
オペアンプiNTの出力がiNT−１（第５図iNT
出力参照）で示される様な出力特性を呈する場合
の動作について説明する。

オペアンプiNTの出力がコンパレータCP₃の閾
値より低下すると、コンパレータCP₃の出力端は
ＨレベルからＬレベルに反転し、ラツチ回路JLC
に測距完了信号を与える。

この時タイミング制御用デコーダTCDの出力
端TCD₅（第５図のTCD₅参照）はＨレベルとなつ
ているのでラツチ回路JLCはコンパレータCP₃か
らの測距完了信号に応答してＬレベルの出力信号
（第５図のJLC₁参照）をiRED制御回路iCC、積分
スイツチ制御回路iSC、コンパレータCP₃、アン
ドゲートAND並びに測距ゾーン判定デコーダ
ZJDの夫々に与える。このため投光素子iREDの
投光は停止され（第５図iRED参照）、両アナロ
グスイツチSPA、SiNVは開かれて（第５図
iSC₁，iSC₂参照）、ミラー積分器の積分動作は停
止され、コンパレータCP₃の作動も停止される。

またアンドゲートANDの出力もＨレベルから
Ｌレベルに反転してカウンタJCから分周回路
DiVへのパルスの伝達を阻止する。

従つて２進カウンタBCは前述の測距完了信号
がコンパレータCP₃より出力された時点の数値
“Ａ”を保持し、また測距ゾーン判定デコーダ
ZJDにはカウンタBCの内容である数値“Ａ”が
与えられる。この時測距ゾーン判定デコーダZJD
には前述の様にコンパレータCP₃からの測距完了
信号に応答してラツチ回路JLCよりＬレベルの信
号が与えられているので、測距ゾーン判定デコー
ダZJDは２進カウンタBCからの情報をもとに測
距物体の距離情報を外部インターフエース回路
（この実施例においてはカメラ内の所定の回路）
へ伝達する。ここで該測距ゾーン判定デコーダ
ZJDの演算について詳述する。

上昇方向の積分（積分時間Ｔ）時におけるミラ
ー積分器を構成するコンデンサC₃の充電電圧と、
下向方向の積分（積分時間ｔ）時におけるコンデ
ンサC₃の降下電圧は第５図のiNTから明らかな
様に等しい。

よつて α・Ａ・Ｔ／C₃・R₁₁＝α（Ａ＋Ｂ）ｔ／C₃・R₁₁ …(1) ｔ＝Ａ／Ａ＋ＢＴ …(2) が成立する。

ここでC₃…コンデンサC₃の容量、R₁₁…入力抵
抗R₁₁の抵抗値、Ａ…受光素子SPC₁の出力電流
値、Ｂ…受光素子SPC₂の出力電流値、Ｔ…前述
した上昇方向時の積分時間、ｔ…前述した下降方
向時の積分時間、α…オペアンプMAの電流−電
圧変換定数とオペアンプPAの増幅率との積並び
に両アナログスイツチSPA、SiNVの開閉デユー
テイ比で定まる比例定数である。

上記(2)式は積分時間Ｔが一定である時は、他の
積分時間ｔを測定することによりＡ／Ａ＋Ｂ、即
ち測距物体の距離を判定できることを示してい
る。測距ゾーン判定デコーダZJDはこの原理を利
用して距離を演算するものである。

すなわち前述のようにしてカウンタBCより与
えられた数値“Ａ”から積分時間ｔを算出し、既
知の一定時間ＴからＡ／Ａ＋Ｂを求め、測距物体
までの距離を算出し、前述のように外部インター
フエース回路に測距物体迄の距離情報を出力す
る。

尚、測距物体が中距離にある時にはコンパレー
タCP₃がカウンタBCの内容が“９”の時に前述
のような測距完了信号を発生するので、測距ゾー
ン判定デコーダZJDは測距物体が中距離にあるこ
とを示す信号を出力する。

更に測距物体が遠距離にある時にはコンパレー
タCP₃がカウンタBCの内容が“８”の時に前述
のような測距完了信号を発生するので測距ゾーン
判定デコーダZJDは測距物体が遠距離にあること
を示す信号を出力する。

次に測距物体が極めて遠距離にあつて、ミラー
積分器の出力レベルが積分特性iNT−５（第５
図のiNT参照）に示される様にカウンタBCの内
容が“７”に移行した時にもコンパレータCP₂の
閾値CP₂T（第５図の波形iNT参照）を越えない
場合には、タイミング制御デコーダTCDの出力
端TCD₄がＨレベルからＬレベルに反転した際に
ラツチ回路JLCはこのレベルの反転に同期してコ
ンパレータCP₂から出力されているＬレベルの信
号をラツチする。この結果、ラツチ回路JLCの出
力は前記デコーダの出力端TCD₄の出力の反転に
応答して測距物体が前述の如き通常の範囲内に存
在した場合と同様にＨレベルからＬレベルに変化
し（第５図のJLC₁参照）、投光素子iREDの投光
は停止され、カウンタBCの内容は“７”に保持
され、また測距ゾーン判定デコーダZJDはカウン
タBCの内容“７”並びにラツチ回路JLCの出力
信号から測距物体が極めて遠距離に存在すること
を示す信号を外部インターフエース回路EiCに出
力する。

最後に測距物体が近距離にあつて、かつ高反射
率のものである時の動作について説明する。

かかる場合はミラー積分器の出力電圧は第５図
の積分特性iNT−４に示される様に受光素子
SPC₁からの出力電流に応じて積分開始後、急激
に上昇する。そしてコンパレータCP₁の閾値
CP₁T（第７図のiNT参照）を越えるとコンパレ
ータCP₁の出力（第８図のCP₁参照）はＬレベル
からＨレベルに反転し、圧縮信号波形整形回路
CSCの出力は第８図の波形CSCで示される様にＨ
レベルからＬレベルに反転する。このため積分ス
イツチ制御回路iSCの出力端iSC₁，iSC₂からのパ
ルスは積分インターバルデコータiiDからのパル
ス（第９図のiiD₁参照）によつて、第７図の波形
iSC₁，iSC₂に示される様に間引かれたパルス列と
なる。

かかる間引かれたパルス列はアナログスイツチ
SPA、SiNVに供給され、アナログスイツチ
SPA、SiNVは該パルス列に応答して開閉するの
で、ミラー積分器を形成するオペアンプiNTの
出力電圧は第５図に示される様に緩い傾斜をもつ
て上昇する。

そしてカウンタBCの内容が“７”に移行する
と、前述の場合と同様にタイミング制御デコーダ
TCDの出力端TCD₂から出力されるＬレベルの信
号に応答してアナログスイツチSPA、SiNVが開
成し、コンデンサC₃の充電路を遮断するので、
ミラー積分器の積分動作は停止する。

そして２進カウンタBCの内容が“８”に移行
すると、タインミング制御デコーダTCDの出力
端TCD₂はＬレベルから再びＨレベルに反転し
（第５図の波形TCD₂参照）、積分スイツチ制御回
路iSCの出力端iSC₁，iSC₂は再び第７図のiSC₁，
iSC₂の様な間引かれたパルスをアナログスイツチ
SPA、SiNVに供給するので、アナログスイツチ
SPA、SiNVは開閉し、再び積分動作は開始さ
れ、積分器を形成するオペアンプiNTの出力は
受光素子SPC₁からの出力電流とSPC₂からの出力
電流の和の電流に応じ、かつ期間T₁（第５図iNT
参照）における積分特性の傾きをＫとすると−Ｋ
（Ａ＋Ｂ）の傾きをもつて第７図の波形iNT或い
は第５図の波形iNT−４に示される様に徐々に
降下する。積分器の出力が更に降下してコンパレ
ータCP₁の閾値CP₁T（第５図、第７図の波形iNT
参照）以下となると、コンパレータCP₁の出力は
ＨレベルからＬレベルに反転して圧縮信号波形整
形回路CSCの出力をＬレベルからＨレベルに反転
させ（第８図の波形CSC参照）、積分スイツチ制
御回路iSCの出力端iSC₁，iSC₂から出力されるパ
ルスのデユーテイ比を元に戻す。このため積分器
の出力は第５図のiNT出力（波形iNT−４参照）
に示される様に急激に降下する。そして該積分器
の出力、すなわちオペアンプiNTの出力電圧が
コンパレータCP₃の閾値以下となるとコンパレー
タCP₃の出力はＬレベルに反転して測距完了判定
およびラツチ回路JLCの出力を反転させ（第５図
の波形JLC₁参照）、前述の場合と同様に投光素子
iREDの投光を停止させると共に測距ゾーン判定
デコーダZJDよりカウンタBCの内容（“Ｂ”）に
応じた距離情報、すなわち測距物体は至近距離に
ある事を示す情報を外部インターフエース回路
EiCに出力する。被写体が近距離にあり、該被写
体による反射光が強い場合には以上の如くオペア
ンプiNTの出力の圧縮が行われる。

第１０図は本発明の第２の実施例の回路図であ
る。

第１０図においては、第４図に示した第１の実
施例の回路と同じ素子については同じ符号を付し
説明を省略する。

オペアンプiNTの反転入力端子に接続された
抵抗R₁₁A、R₁₁B並びにR₁₁Aの両端に設けられた
アナログスイツチSR₁₁によつて圧縮信号が得ら
れる。

次に、第１０図に示す実施例の動作について説
明する。投光素子iREDから対象物に投光が行わ
れ、反射光を受光素子SPC₁で検出し、オペアン
プiNTの出力信号のレベルが上昇し、コンパレ
ータCP₁がＬレベルからＨレベルに反転し、圧縮
信号波形整形回路CSCからアナログスイツチ
SR₁₁をオフにする信号が出力され、オペアンプ
iNT、コンデンサC₃、抵抗R₁₁A、R₁₁Bから構成
されるミラー積分器の時定数は大きくなり、圧縮
が行われる。

第１１図は、本発明の第３の実施例の回路図で
ある。第１１図においては第４図に示した第１の
実施例の回路と同じ素子については同じ符号を付
し、説明を省略する。

第１１図に示す実施例においては、第４図図示
のオペアンプPAの帰還ループの抵抗R₇Aと直列
に抵抗R₇B、抵抗R₇Bの両端にアナログスイツチ
SR₇を設けてある。

測距動作が行われコンパレータCP₁の出力がＬ
レベルのときには非圧縮時には圧縮信号波形整形
回路CSCはアナログスイツチSR₇はオフとし、オ
ペアンプPAの利得は高い。コンパレータCP₁の
出力がＬレベルからＨレベルに反転するとアナロ
グスイツチSR₇はオンになり、オペアンプPAの
利得は低くなり圧縮が行われる。

第１２図は、本発明の第４の実施例の回路図で
ある。第１２図においては、第４図に示した第１
の実施例の回路と同じ素子については同じ符号を
付し、説明を省略する。

第１２図に示す実施例では、第４図図示のコン
デンサC₃Aと並列にコンデンサC₃B、その両端を
接続するアナログスイツチSC₃が設けられてい
る。測距動作が行われ、コンパレータCP₁の出力
がＬレベルの時には圧縮信号波形整形回路CSCは
アナログスイツチSC₃をオフとし、コンデンサ
C₃Bを開成し、通常の積分動作が行われ、オペア
ンプiNTの出力信号のレベルが上昇し、コンパ
レータCP₁がＬレベルからＨレベルに反転し、圧
縮信号波形整形回路CSCからアナログスイツチ
SC₃をオンにし、コンデンサC₃Bをコンデンサ
C₃Aと並列に挿入し、ミラー積分器の時定数を大
きくし、信号の圧縮が行われる。

以上の実施例においては、上昇積分時と下降積
分時の切り換えを、投光素子iREDの発光信号の
位相の上昇積分時と下降積分時とで180°変えるこ
とにより行つたが、積分スイツチ制御回路で積分
スイツチSPA、SiNVの駆動信号を夫々180°変え
ることによつてもできることは勿論である。

また、上記実施例においては、圧縮レベルを１
つ設定したが、複数の圧縮レベルを設けて夫々に
ついて圧縮する割合を変えても同様の演算は可能
である。オペアンプiNTの出力をゲートに接続
したFETを抵抗R₁₁の代わりに用いて、FETのド
レインソース間の抵抗をゲート電圧により制御す
ることにより無段階に圧縮レベルを連続的に変え
ることも可能である。

また、上記実施例においては、受光手段として
受光素子SPC₁，SPC₂を設け、第２図に示した形
状としたが、他の形状の受光素子であつてもよい
のは勿論、その他の半導体位置検出素子PSD等
を用いてもよい。また受光手段は２種類の信号を
出力したが、投光手段の被測距体による反射光の
入射位置により相反する複数の信号を出力する受
光手段であればよいことは勿論である。

また、上記実施例においては、受光手段の２種
類の信号は時系列的に出力されたが、必ずしも時
系列的でなくてもよい。

以上の実施例に於いて、コンデンサーC₃、オ
ペアンプiNTが本発明の積分手段に相当し、コ
ンパレータCP₃が本発明の判定手段に相当し、カ
ウンタBC、アンドゲートAND、測距ゾーン判定
デコーダZJDが本発明の距離情報検出手段に相当
する。

以上説明した様に本発明によれば、短時間で精
度のよい距離検出が行えると共に装置を小型化す
ることのできる測距装置が提供でき、その有効性
は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した距離検出装値の原理
図、第２図は第１図に示した受光素子の平面図、
第３図は本発明を適用した距離検出装値の概略
図、第４図は本発明の第１の実施例の回路図、第
５図、第６図ａ、第６図ｂ、第７図、第８図、第
９図は第４図図示の回路の各部の波形を示す図で
ある。第１０図は本発明の第２の実施例の回路
図、第１１図は本発明の第３の実施例の回路図、
第１２図は本発明の第４の実施例の回路図であ
る。 iRED……投光素子、SPC₁，SPC₂……受光素
子、iNT……オペアンプ、C₃……コンデンサ、
CP₁，CP₃……コンパレータ、CSC……圧縮信号
波形整形回路、iSC……積分スイツチ制御回路、
BC……カウンタ、AND……アンドゲート、ZJD
……測距ゾーン判定デコーダ。

Claims

【特許請求の範囲】

１測距光を投射し、その反射光の受光位置を、
該受光位置に応じて割合の変化する２種類の信号
を形成する受光手段により検出することで対象物
まで距離を測定する測距装置において、上記受光
手段の上記第１の信号に基づく所定時間の積分を
行うと共にその積分の逆方向の積分を上記受光手
段の第２の信号に基づいて行う積分手段と、上記
第２の信号に基づく逆方向の積分が所定値に達し
たことを判定する判定手段と、上記判定手段によ
り上記判定が行われるまでの時間に基づいて上記
対象物までの距離情報を検出する距離情報検出手
段とを有することを特徴とする測距装置。