JPH0457962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は、カメラ等に用いる距離検出装置に関
するものである。

(b) 従来技術 いわゆるコンパクトカメラ等におけるオートフ
オーカス（自動焦点調整）の測距方式としては外
光を利用するバツシブ方式による二重像合致方式
が主流となつている。しかしながら、このパツシ
ブ方式による二重像合致方式は、一方の像の他方
の像に対する相対位置を変化させるための可動ミ
ラーを用いることが不可欠な要素となつており、
この可動ミラーを用いることによる耐久性の低
さ、および二重像合致方式であるため被写体（測
距対象）のコントラスト情報により測距を行なつ
ているので被写体依存性が強く、コントラストの
悪い被写体の測距や暗いときの測距能力の低さと
いつた問題点があつた。また、このような可動部
をもつ方式は調整が複雑化し調整に多くの手間を
要するという欠点をもつている。

また、測距側の装置自体から光等を発するアク
テイブ方式による三角測量方式を用いたものは、
上述した被写体依存性については改善されるもの
の、赤外光等の発光部または受光部を回動させる
などの可動部を有するものはやはり上述の耐久性
の低さ、調整の複雑化等の問題は避けられない。

一方、アクテイブ方式の一種として超音波を発
射し測距対象による反射波を受信し送受に要する
時間から測距対象の距離を測定する超音波方式が
あり、これは純電気的な処理のみによつて測定す
るため処理は容易であるが、高出力の発信が必要
で大きな電源を必要とし、例えばコンパクトカメ
ラ等に用いられる電流では有効な超音波の発信が
困難である。また、超音波が測距対象以外の物体
にあたつて測距精度が低下するのを防止するため
には指向性をよくする必要があるが、そのために
は超音波の送受信面の面積を大きくしなければな
らず、この点もコンパクトカメラ等には大きな問
題となる。

これに対して、上述のアクテイブ方式による三
角測量方式を採用したものの一種であつて、その
上可動部をなくし、さほど大きな電力を要せず調
整も容易、耐久性も良好でしかも高い距離分解能
が得られるものとして、次に述べるような距離検
出装置が考えられている。

すなわち、この距離検出装置は、測距対象にパ
ルス光を投射する光源と、前記測距対象による前
記パルス光の反射光スポツトが結像される個所に
設けられ前記光源との視差に基づく前記測距対象
の距離に応じた入射スポツトの位置を前記距離の
変化による位置変化方向について連続的に検出し
検出位置に応じた相互電流比を有する第１および
第２の電流出力を得る半導体光位置検出器（以下
「PSD」と略称する）と、このPSDの前記第１の
電流出力を受け前記パルス光による前記第１の電
流出力の変動分を対数変換して出力する第１の検
出回路と、前記PSDの前記第２の電流出力を受
け前記パルス光による前記第２の電流出力の変動
分を対数変換して出力する第２の検出回路と、こ
れら第１および第２の検出回路から出力された対
数変換された前記第１および第２の電流出力の変
動分の差をとつて距離検出信号を得る差分検出回
路とを具備したものである。

このような距離検出装置の一例について第１
図、第２図を参照してその概略を説明する。

第１図において、１は例えば、発光ダイオード
等を用いて構成したパルス発光器である。このパ
ルス発生器１としては眼に見えないこととPSD
２の感度の点から赤外光を発生するものが望まし
い。パルス発光器１から発したパルス光は投光レ
ンズ３を通して測距対象である被写体４（４ａ，
４ｂ，４ｃ等）に投射される。被写体４で反射さ
れたパルス光すなわち反射光は受光レンズ５を介
して前記PSD２に入射結像される。このPSD２
はイオン注入技術を用いて製造された一次元の連
続的な位置分解能を有するプレナー型のPINフオ
トダイオードであり“position sensitive
detectors”と称されるものである。この場合、
図示のように被写体４の位置４ａに対してPSD
２の２ａ，４ｂに対して２ｂ，…無限遠に対して
２ｄの位置にそれぞれ反射光スポツトが結像され
る。このPSD２は光スポツトの入射位置を２つ
の電流出力の割合から知ることができるものであ
り、例えば第２図ａのようにPSD２の受光面の
中央位置Ｓ１に光スポツトが入射した場合２つの
電流出力I_L1とI_L2の割合はI_L1／I_L2＝１となり、同
図ｂのような位置Ｓ２に入射した場合はI_L1／I_L2
＝１／２、同図ｃのような位置Ｓ３に入射した場
合I_L1／I_L2＝２となる。このようにPSD２に結像
された光スポツトの位置がPSD２から得られる
２つの電流出力の割合に対応していることから、
これら２つの電流出力より被写体距離の情報を得
ることができる。この場合真暗な場所における測
距であれば問題はないが、一般の写真撮影時等に
はパルス発光器１によるパルス光よりもはるかに
高い光量の定常光が存在するため前記パルス光の
反射光の抽出ができなくなつてしまう。そこでこ
の場合PSD２の第１の電流出力を受ける第１の
検出回路６およびPSD２の第２の電流出力を受
ける第２の検出回路７により定常光の影響を除去
し、パルス光の反射光による光電流の変動分のみ
をそれぞれ対数変換して抽出し差分検出回路８で
これらの差を取つてPSD２の第１と第２の電流
出力の電流比に対応する距離検出信号を出力する
ようにしている。この出力が例えばＡ／Ｄ変換さ
れるなどして表示、焦点調整等に供される。

第３図は第１図に示した第１の検出回路６を詳
細に示すものである。赤外発光ダイオード等を用
いたパルス発光器１のビーム光は例えば数ｍｓの
幅でパルス状に放射されるので、定常光を記憶し
微弱な反射光によるPSD２のパルス電流のみを
増幅し取り出すのがこの第１の検出回路６であ
る。

定常光によるPSD２の光電流I_L1はFET（電界効
果形トランジスタ）Ｑ１を通してトランジスタＱ
２に流れる。演算増幅器Ａ１はPSD２の端子電
圧を一定に保つヘツドアンプとして機能する。こ
の状態では演算増幅器Ａ２の出力側のスイツチ
SWは閉じており、トランジスタＱ２のベース電
位は0.5V（コレクタ電流Ic＝60nAの時のベース−
エミツタ間電圧V_BEに相当する）に保持されてい
る。この結果トランジスタＱ３に60nAの電流が
流れ、ダイオードＤ１、トランジスタＱ４を用い
て構成したカレントミラー回路によりダイオード
Ｄ２，Ｄ３にも60nAの電流が流れる。これが定
常状態である。定常光が白熱灯、蛍光灯等の場合
は光電流I_L1が交流成分を含むので60nAの電流値
が変動し誤差を生ずるがメモリコンデンサＣの容
量を小さくすることにつて誤差を小さくできる。

次にパルス発光器１が点灯したときは、それに
同期してスイツチSWがオフとなり、直前の光電
流I_L1の値に対応するトランジスタＱ２のベース
電位がメモリコンデンサＣによりホールドされ
る。反射光による光電流I_L1の増加成分ΔI_L1はト
ランジスタＱ３のベースに流れ込みh_FE（電流増幅
率）倍されてダイオードＤ２，Ｄ３に流れる。

従つて、このときの出力電圧V_O1は次式であら
わされる。

V_O1＝２kT／ｑl_o h_FE・ΔI_L1＋60〔nA〕／I_S〔Ｖ〕 (1) （但し、ｑ：電子電荷、ｋ：ボルツマン定数、
Ｔ：絶対温度、I_S：ダイオードＤ２，Ｄ３の飽和
電流） PSD２の他方の端子に接続された第２の検出
回路７もこの第１の検出回路６と全く同様に構成
され、これら両検出回路６，７によりPSD２の
各端子から出力される光電流を処理している。

差分検出回路８で両チヤンネルの検出回路６，
７の出力の差をとると距離に対応した電圧が得ら
れる。この電圧は次式であらわされる。

V_OD＝２kT／ｑl_o h_FE・ΔI_L2＋60〔nA〕／h_FE・ΔI_L1＋60〔nA〕〔
Ｖ〕(2) 通常h_FE・ΔI_L≫60nAであるので V_OD≒２kT／ｑl_oΔI_L2／ΔI_L1 (3) が成り立つ。

第４図に示すように被写体距離をｌ、受光レン
ズ５からPSD２までの距離（受光レンズ５の焦
点距離）をｆ、PSD２の全長をＣ、基線長をｓ
とし、PSD２の中央位置が受光レンズ５の光軸
に対応しているとすると、ΔI_L1、ΔI_L2と距離ｌの
関係は次のようになる。

ΔI_L1∝Ｃ／２−fs／ｌ ΔI_L2∝Ｃ／２＋fs／ｌ (4) したがつて電圧V_ODは次式であらわすことがで
きる。

V_OD＝２・kT／ｑl_oＣ／２＋ｆ・ｓ／ｌ／Ｃ／２
−ｆ・ｓ／ｌ〔Ｖ〕(5) この電圧V_ODは例えばサンプルホールド回路を
通してリニア出力端子に導かれ、あるいは同時に
Ａ／Ｄ変換回路に入力されてデイジタル出力に変
換されラツチ回路でホールドされるなどして距離
表示等に供される。

ところで、第３図に示した回路における上述の
動作はあくまでも理想状態についてのものであつ
て、実際にはスイツチSWが閉じているときに演
算増幅器Ａ２から供給されていたトランジスタＱ
２のベース電流はスイツチSWが開くとどこから
も供給されなくなる。このため、このベース電流
はメモリコンデンサＣに蓄えられた電荷で補うこ
とになるが、メモリコンデンサＣの電荷が放電さ
れることにより、該コンデンサＣの端子電圧が下
がり、トランジスタＱ２には定常光光電流I_Lを流
せなくなる。したがつて、トランジスタＱ２のベ
ース電位が低くなつた分に相当する誤差電流I′_L1
がトランジスタＱ３に流れ込み、最終的にはI′_L1
×h_FEの誤差信号となり、問題となる（第５図参
照）。

(c) 目的 本発明は、前述した問題に対処するもので、そ
の目的とするところは、ベース電流供給によるメ
モリコンデンサの端子電圧低下を防止して、誤差
を低減し得る距離検出装置を提供することにあ
る。

(d) 構成 本発明は、上記の目的を達成するために、測距
対象にパルス光を投射する光源と、前記測距対象
による前記パルス光の反射光スポツトが結像され
る個所に設けられ前記光源との視差に基づく前記
測距対象の距離に応じた入射スポツトの位置を前
記距離の変化による位置変化方向について連続的
に検出し検出位置に応じた相互電流比を有する第
１および第２の電流出力を得る半導体光位置検出
器と、この半導体光位置検出器の前記第１の電流
出力を受け前記パルス光による前記第１の電流出
力の変動分を対数変換して出力する第１の検出回
路と、前記半導体光位置検出器の前記第２の電流
出力を受け前記パルス光による前記第２の電流出
力の変動分を対数変換して出力する第２の検出回
路と、これら第１および第２の検出回路から出力
された対数変換された前記第１および第２の電流
出力の変動分の差をとつて距離検出信号を得る差
分検出回路とを具備した距離検出位置において、
前記第１および第２の検出回路をそれぞれ、入力
電流信号がエミツタまたはソースに供給される第
１のトランジスタと、この第１のトランジスタの
エミツタまたはソースが反転入力端に接続されベ
ースまたはゲートが出力端に接続された第１の演
算増幅器と、第記第１のトランジスタのコレクタ
またはドレインにコレクタが接続された第２のト
ランジスタと、この第２のトランジスタのコレク
タが非反転入力端に接続され反転入力端に予定の
電圧が与えられた第２の演算増幅器と、この第２
の演算増幅器と前記第２のトランジスタとの間に
挿入され前記光源の発光時にのみオフ制御される
スイツチと、前記第２のトランジスタのベース−
エミツタ間に接続されたコンデンサと、前記第２
のトランジスタのコレクタにベースが接続された
第３のトランジスタと、この第３のトランジスタ
のコレクタ電流を検出し前記差分検出回路に与え
る電流検出回路と、前記第２のトランジスタと同
様の特性を有し該第２のトランジスタとベース、
エミツタが共通接続された第４のトランジスタ
と、やはり前記第２のトランジスタと同様の特性
を有し前記第４のトランジスタのコレクタにエミ
ツタが接続された第５のトランジスタと、この第
５のトランジスタのベースをカレントミラー回路
の入力端に接続し、前記カレントミラー回路の出
力端を前記第２および第４のトランジスタのベー
スと前記コンデンサとの接続点に接続することに
より前記第５のトランジスタのベース電流の２倍
の電流を前記第２のトランジスタのベースに供給
する前記カレントミラー回路を用いた電流供給回
路とを備えた構成としたことを特徴としたもので
ある。

本発明の構成について、以下一実施例に基づい
て説明する。

第６図は本発明の一実施例の要部を示すもの
で、同図において、第３図と同様の部分には同符
号を付している。Ｑ５，Ｑ６は共にトランジスタ
Ｑ２と同特性、すなわち一般的には同様の材料で
同一寸法、同一形状に形成したトランジスタであ
り、トランジスタＱ５はベース、エミツタがトラ
ンジスタＱ２と共通接続され、トランジスタＱ６
はエミツタが前記トランジスタＱ５のコレクタに
接続され且つコレクタが電源V_CCに接続されてい
る。これら両トランジスタＱ５，Ｑ６はトランジ
スタＱ２とV_BEが同じであるから、これらトラン
ジスタＱ５，Ｑ６にはトランジスタＱ２と等しい
電流I_L1が流れる。よつてトランジスタＱ６のベ
ース電流I_B1はトランジスタＱ２，Ｑ５のベース
電流I_B1と等しい。トランジスタＱ７はコレクタ
の一つがベースと接続されていわゆるダイオード
接続されたマルチコレクタトランジスタで、該ダ
イオード接続された、カレントミラー回路の入力
端としてのコレクタがトランジスタＱ６のベース
に接続され、他の一つのコレクタがアースに接続
されるとともにエミツタが電源V_CCに接続されて
いる。このトランジスタＱ７とベース、エミツタ
が共通接続されてトランジスタＱ８が設けられこ
のトランジスタＱ８のコレクタは、カレントミラ
ー回路の出力端であり、トランジスタＱ２，Ｑ５
の共通接続されたベースに接続されている。マル
チコレクタトランジスタＱ７のダイオード接続さ
れたコレクタに流れる電流は接地されたコレクタ
に流れる電流と同じである。したがつて、このト
ランジスタＱ７とカレントミラー回路を構成する
トランジスタＱ８のコレクタ電流はトランジスタ
Ｑ６のベース電流I_B1の２倍すなわち2I_B1となり、
トランジスタＱ２，Ｑ５の各ベース電流I_B1の和
に等しくなる。この電流によつてトランジスタＱ
２，Ｑ５にはベース電流I_B1が、スイツチSWをオ
フにしたときも供給され、メモリコンデンサＣの
端子電圧は安定に保持される。

このようにして、スイツチSWのオフ時にもト
ランジスタＱ２のベース電流はトランジスタＱ８
から供給されることになり、メモリコンデンサＣ
からは電荷の流出がなくなり、安定に電圧を保持
する。したがつて、誤差の発生も殆んどなくな
る。

もちろん、第６図に示した回路は、第３図の場
合と同様第１図の第２の検出回路７にも適用す
る。

なお、本発明は上述の構成に限らずその要旨に
含まれる範囲内での種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、第７図に示すように、第６図のトラン
ジスタＱ７に代えてトランジスタＱ９，Ｑ１０に
よる構成を用い、トランジスタＱ８に代えてトラ
ンジスタＱ１１，Ｑ１２による構成を用いれば、
トランジスタＱ７のベース電流に起因する誤差の
発生もなくなり、さらに高精度化が可能となる。

(e) 効果 本発明によれば、メモリコンデンサの電荷が流
出することに起因する誤差の発生が効果的に防止
でき、高精度の検出の可能な距離検出装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の適用される距離検出
装置の一例の概略を説明するための図、第５図は
同例における問題を説明するための図、第６図は
本発明の一実施例の要部構成を示す回路構成図、
第７図は本発明の他の実施例の要部構成を示す図
である。 Ｑ１〜Ｑ１２……トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ３…
…ダイオード、Ｃ……メモリコンデンサ、SW…
…スイツチ、Ａ１，Ａ２……演算増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 測距対象にパルス光を投射する光源と、前記
   測距対象による前記パルス光の反射光スポツトが
   結像される個所に設けられた前記光源との視差に
   基づく前記測距対象の距離に応じた入射スポツト
   の位置を前記距離の変化による位置変化方向につ
   いて連続的に検出し検出位置に応じた相互電流比
   を有する第１および第２の電流出力を得る半導体
   光位置検出器と、この半導体光位置検出器の前記
   第１の電流出力を受け前記パルス光による前記第
   １の電流出力の変動分を対数変換して出力する第
   １の検出回路と、前記半導体光位置検出器の前記
   第２の電流出力を受け前記パルス光による前記第
   ２の電流出力の変動分を対数変換して出力する第
   ２の検出回路と、これら第１および第２の検出回
   路から出力された対数変換された前記第１および
   第２の電流出力の変動分の差をとつて距離検出信
   号を得る差分検出回路とを具備した距離検出位置
   において、前記第１および第２の検出回路をそれ
   ぞれ、入力電流信号がエミツタまたはソースに供
   給される第１のトランジスタと、この第１のトラ
   ンジスタのエミツタまたはソースが反転入力端に
   接続されベースまたはゲートが出力端に接続され
   た第１の演算増幅器と、第記第１のトランジスタ
   のコレクタまたはドレインにコレクタが接続され
   た第２のトランジスタと、この第２のトランジス
   タのコレクタが非反転入力端に接続され反転入力
   端に予定の電圧が与えられた第２の演算増幅器
   と、この第２の演算増幅器と前記第２のトランジ
   スタとの間に挿入され前記光源の発光時にのみオ
   フ制御されるスイツチと、前記第２のトランジス
   タのベース−エミツタ間に接続されたコンデンサ
   と、前記第２のトランジスタのコレクタにベース
   が接続された第３のトランジスタと、この第３の
   トランジスタのコレクタ電流を検出し前記差分検
   出回路に与える電流検出回路と、前記第２のトラ
   ンジスタと同様の特性を有し該第２のトランジス
   タとベース、エミツタが共通接続された第４のト
   ランジスタと、やはり前記第２のトランジスタと
   同様の特性を有し前記第４のトランジスタのコレ
   クタにエミツタが接続された第５のトランジスタ
   と、この第５のトランジスタのベースをカレント
   ミラー回路の入力端に接続し、前記カレントミラ
   ー回路の出力端を前記第２および第４のトランジ
   スタのベースと前記コンデンサとの接続点に接続
   することにより前記第５のトランジスタのベース
   電流の２倍の電流を前記第２のトランジスタのベ
   ースに供給する前記カレントミラー回路を用いた
   電流供給回路とを備えた構成としたことを特徴と
   する距離検出装置。