JPH0467606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 本発明は、距離検出装置、詳しくは三角測距を
利用した能動型の距離検出装置に関する。 〔従来技術〕 カメラ等の光学機器におけるオートフオーカス
装置に使用される能動型の距離検出装置は従来、
種々の方式のものが数多く提案されている。この
中でも、第４図に示すようなビーム状のパルス光
を発する発光素子２から投光用レンズ３を介し被
写体１に投射する投光手段と、この投光手段より
基線長離れた位置に複数個の受光素子４を並設
し、被写体１からの反射光を受光用レンズ５を介
して受光して、どの受光素子で受光されたかを判
別することによりゾーン測距をするものがある。
この種の装置は、特公昭48−19250号公報のもの
を初めとして数多く提案されているが、一般に被
写体１からの反射光によるスポツト像６は、第５
図にスポツト光強度分布曲線７で示されるように
現実には、投光用レンズ３の収差による投影光束
の拡がりや受光用レンズ５による像の拡がりなど
によつて複数個の受光素子に亘つて結像すること
が起りうる。これは基線長を短くとらなければな
らないコンパクトカメラ等において特に顕著に起
り得るものである。 従つて、このような被写体からの反射光を受光
素子によつて受光する距離検出装置では、その信
号をデジタル的に取扱つて正確にゾーン測距を行
なうということができなかつた。 このため、これに対して、現在２つの解決策が
示されている。その１つは、特開昭55−27987号
公報および特開昭56−26212号公報に示されてい
るように、スポツト像が複数の受光素子に亘つた
ときに真中の位置の受光素子を判別する判別回路
を設けるものである。しかし、この方式では、上
記判別回路を新たにつけ加えなければならず、ま
た、スポツト像強度分布が受光素子の２個所に亘
つた場合、３個所に亘つた場合、４個所に亘つた
場合など多数の判別回路を必要とし、判別回路の
論理の複雑化、ひいては電気回路の増大を引き起
してしまうと云う欠点を伴つている。 第２のものは、特開昭55−89703号公報に記載
されたものを初めとして、特開昭55−146425号公
報、特開昭56−29112号公報、特開昭56−22910号
公報、特開昭56−85714号公報、特開昭57−
136111号公報、特開昭58−42006号公報、特開昭
58−70113号公報、特開昭58−71404号公報、特開
昭58−113807号公報、特開昭58−142215号公報、
特開昭58−174910号公報、特開昭58−91730号公
報に開示されるように、被写体からの反射光を最
も多く受光する受光素子を検出するというもので
ある。しかし、これらのものは全て個々の受光素
子に亘つて信号光のアナログ的検出を行ない、比
較処理をするというアナログ処理操作を必要不可
欠とするものであり、初期のデジタル的取り扱い
ができるというメリツトを捨て去つたものであ
る。 一般に能動型の距離検出装置において、アナロ
グ的検出方式は次のような回路処理の難しさから
測距精度の安定性、回路規模、コスト面でのデメ
リツトが大きいものとなつている。 (i) 被写体からの反射光による受光素子に入射す
る信号光強度は、その絶対量が微小であるにも
かかわらず、カメラから被写体までの距離ｄの
２乗に反比例するため、また、被写体反射率の
バラツキおよび発光能力のバラツキ、スポツト
分布のテール部分の検出能力を考えると、測距
範囲が近距離0.8m〜遠距離8mとしても1000倍
以上のレンジとなり、その結果検出回路はダイ
ナミツクレンジにおいて非常に広いものが要求
される。これは、入射光量をアナログ的に検出
する操作を要する測距装置には極めて不利な条
件である。 (ii) 周知のように、能動型距離検出方式に宿命的
な問題として背景光の影響がある。被写体から
の反射光による受光素子に入射する信号光強度
は、太陽光照明下などの最悪の条件下において
背景光の１／1000〜１／10000程度の値である。
このような背景光の中から微小な反射光による
光電流を抽出し、これを検出回路の後段に続く
信号処理回路のノイズレベル以上に増幅するこ
とは、太陽を背にしたろうそくの明るさを見極
めるに等しく、入射光量をアナログ的に検出す
る操作を要する測距装置には極めて不利な条件
である。 それゆえ、第２のものは、上記のような難しい
回路処理を複数の受光素子に亘つて行なわなけれ
ばならず、複数の受光素子を配列することにより
信号光検出をデジタル的におこなえるという在来
のメリツトを捨て去つたのみでなく、アナログ処
理にまつわるデメリツトの方が大きい。 （目 的） 本発明は、叙上の事情に鑑みてなされたもの
で、複数の受光素子に亘つて結像するスポツト反
射光のピーク位置検出において、従来のような信
号光のアナログ的取り扱いをしないで、直接的な
デジタルコード信号を生成することにより、従来
の受光素子出力のアナログ的処理に伴なう不都合
のない、また、測距精度を格段に向上させること
ができ、しかも複雑な信号処理系を必要としない
新規な距離検出装置を提供することを目的とす
る。 （概 要） 上記の目的を達成するため、本発明は光ビーム
投射手段と、この投射手段より基線長離れた所に
基線長方向に並べられた複数の測光用受光素子と
受光用レンズからなる反射光受光手段を有してい
る距離検出装置において、複数の受光素子により
２つの受光素子群を形成し、その２つの受光素子
群による光電出力が互いにあい拮抗するように電
気的に接続されたトランジスタ回路を複数構成
し、そのトランジスタ回路により得られる光電出
力のパルス投光時と非投光時の出力変化の極性を
検出し、その極性の組み合せによるデジタルコー
ドに基づいて反射光スポツト像のピーク位置を検
出することを特徴にしたものである。 （実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。 第１図は、本発明の距離検出装置の光学的配置
を示す概略図で、前記第４図と同一符号は同一部
材を示し、その説明は省略する。また、説明を簡
素化するために、受光素子４は例えば、シリコン
フオトダイオード（SPD）からなるａ，ｂ，ｃ，
ｄの４個で構成されているものとして説明する。 この測光用受光素子４は、第２図Ａに斜線部と
非斜線部で示されるようにａ，ｄとｂ，ｃをそれ
ぞれ組とする一群と、第２図Ｂに斜線部と非斜線
部で示されるようにａ，ｂとｃ，ｄとをそれぞれ
組とする一群との二組に分けて構成される。第２
図Ｃはスポツト反射光６のピーク位置を矢印で示
すもので、測距領域∞では投射光が帰つてこない
ので入射光封は０であり、入射光は、この“０”
から“７”までの８通りになつているものとす
る。 第３図は、本発明の距離検出装置の電気回路の
構成を示すもので、受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄは二
つの受光素子群の組に分けられ、それらの二つの
光電出力が互いに相拮抗するように電気的に接続
されている。すなわち、４つの受光素子ａ，ｂ，
ｃ，ｄは光電流検出回路を構成するオペアンプ１
１，１２，１３，１４の反転、非反転入力端にれ
ぞれ接続され、このオペアンプ１１，１２，１
３，１４の出力端側は周知のカレントミラー回路
を構成するトランジスタ群１５，１６，１７，１
５′，１６′，１７′，１５″，１６″，１７″および
１５，１６，１７にそれぞれ第３図のよう
に接続されている。このカレントミラー回路の出
力端ｘはフイードバツク抵抗R₁を有するオペア
ンプ１８とインバータ回路のオペアンプ２０を介
し結合コンデンサ３０に、また出力端ｙは同様に
フイードバツク抵抗R₂を有するオペアンプ１９
とインバータ回路のオペアンプ２１を介し結合コ
ンデンサ３１にそれぞれ接続されている。 今、受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄに発生する光電流
をIa，Ib，Ic，Idとすると、光電流検出回路１
１，１２，１３，１４によつてトランジスタ１
５，１５′，１５″，１５にはそれぞれIa，Ib，
Ic，Idなる光電流が流れる。この光電流はカレン
トミラー効果によりトランジスタ１６，１７，１
６′，１７′，１６″，１７″，１６，１７にも
それぞれ流れる。これらのトランジスタ群を第３
図のように適当にリンクすることにより、前記受
光素子群にてつくられた光感応領域を二分割する
ことができ、かつ、その出力が相拮抗する様に接
続することができる。オペアンプ１８，１９のフ
イードバツク抵抗R₁，R₂を流れる光電流は、そ
れぞれ（Ia＋Id）−（Ib＋Ic），（Ia＋Ib）−（Ic＋Id
）
であり、結局受光素子ａ，ｂ，ｃ，ｄは第２図の
Ａ，Ｂに斜線部と非斜線部で示されるような光感
応領域に二分割されたものと等価になる。そし
て、オペアンプ１８の出力端、即ち第３図のポイ
ントにおける電圧はVref−R₁×（Ia＋Id−Ib−
Ic）という電圧が生じ、オペアンプ１９の出力
端、即ちポイントではVref−R₂×（Ia＋Ib−Ic
−Id）という電圧が生じる。これらの電圧は、被
写体にパルスを投射したときに、第２図Ａ，Ｂで
示される斜線領域と非斜線領域のどちらに多くの
反射光が入射したかによつて＋方向か−方向かに
電圧が変化する。 第２図Ｃに示される“０”から“７”までの８
通りに亘つてスポツト反射光のビーク位置がある
とき、第３図のポイント，の出力電圧の変化
の極性をみてみると次表に示すようになる。実際
上、被写体が∞位置のときには反射光は帰つてこ
ないので入射光は０である。

【表】 この電圧変化の極性の信号は、結合コンデンサ
３０，３１を通じてそれぞれ次段に伝達される。
次段のオペアンプ２２，２３のフイードバツク抵
抗R₃，R₄には並列にダイオード３２，３３が接
続され、一極性を圧縮している。この次段で、簡
単のために、極性の変化しないところ、すなわち
負極性のところを０にまるめこんで上記表におけ
る−と０とを０に、＋を正極性とする３値信号を
２値化している。ただし、ゾーン測距の分解能を
上げるために、これとは別に極性の変化しないと
ころを有意味化することもできる。 このように、上記表に示される33値信号を＋か
０に２値化すると、スポツト反射光のピーク位置
の変化に従つて、オペアンプ２２，２３の各出力
端、即ち第３図のポイント，の位置における
電圧出力はハイレベルＨかロウレベルＬかのいず
れかになり、次表のようになる。

【表】 なお、上記第３図の電気回路における符号４１
〜４４は定電流源を、またVrefは基準電圧をそ
れぞれ示している。 今、レリーズの操作によつて、スイツチSW₁が
開放され、合せてＲ−Ｓフリツプフロツプ回路２
６，２７がリセツト状態から解放され、その後に
赤外光照射LEDからなる発光素子２の駆動回路
２８が動作し、これによつて発光素子２からパル
ス投光が行なわれる。この赤外光のパルス投光に
あわせてポイント，の電圧は上記表のように
変化し、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ回路２６，２７
のＱ出力は、その状態を保持することになる。図
示しない撮影用レンズはこの出力に基づき、あら
かじめ規定された所定の位置へ移動されて合焦を
完了する。 本発明の一実施例は以上のとおりであるが、こ
こで、各受光素子の数および形状は必要とする測
距ゾーンの数に従つて適当に変更すればよいこと
は当業者にとつて明らかである。 （発明の効果） 本発明は、次のような効果を発揮する。即ち、 (a) ２つの受光素子群の出力は、相拮抗するよう
に電気的に接続されているので、この２つの受
光素子群の出力が互いに他の背景光除去用受光
素子として働くため、背景光の影響はほとんど
除去される。したがつて、信号増幅率を十分に
上げることが可能となり、また、十分なＳ／Ｎ
比を稼ぐことができる。 (b) スポツト光強度分布のピーク位置情報は、光
電出力変化の極性で表わされるため、増幅器が
飽和しても何らの影響も受けない。したがつ
て、信号増幅率を十分に上げることができ、十
分なＳ／Ｎ比を稼ぐことができる。 (c) スポツトのピーク位置は、デジタルコードに
よつて示されるため、少数のビツトの極性を検
出することによつて多数のゾーンを表わすこと
ができる。例えば、８ゾーンなら３ビツト、４
ゾーンなら２ビツトですむ。したがつて、同数
のゾーン測距を行なう場合は、本発明では検出
数が少ないために回路構成が簡単になり、コス
ト的にも有利となる。また、「デジタルコード」
としてグレイコードを用いることも可能である
ため、大きな誤差を生じない点で有利である。 (d) 光学系には、シリンドリカルレンズなどの特
別な構成は必要がなく、比較的に低精度の簡単
なもので十分であるので、コスト的にも有利で
ある。 以上、詳述したように、本発明によれば従来の
能動型の距離検出装置において、アナログ的処理
に伴なう不都合を完全に回避し、また、従来技術
にみられるようにスポツト反射光の広がりによつ
て誤測距する可能性も根本的に回避することがで
き、受光光学系や処理回路なども全ての装置部分
が簡略化され、したがつて非常に安価な構成でで
き、かつ、直接的なデジタル信号の生成により測
距精度を格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学的構成を示す概略図、
第２図Ａ，Ｂは、本発明の受光素子群を２組に分
割した線図、第２図Ｃは、本発明の受光素子に反
射光スポツトのピーク位置が８通りに亘つて受光
した場合を示す線図、第３図は、本発明の一実施
例を示す回路図、第４図は、従来例の光学的構成
を示す概略図、第５図は、受光素子列に反射光ス
ポツトが広がりをもつて入射することを示した線
図である。 ２……赤外光発光素子、４……受光素子、１
５，１６，１７，１５′，１６′，１７′，１５″，
１６″，１７″，１５，１６，１７……カレ
ントミラー回路（演算回路）、２２，R₃，３２，
２６，２３，R₄，３３，２７……対数圧縮回路
およびフリツプフロツプ回路（デジタルコード発
生回路）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビーム投射手段と、この投射手段から基線
   長離れたところに基線長方向に並べられた複数の
   受光素子とを具備した距離検出装置において、 この複数の受光素子を２つの受光素子組に分
   け、それぞれの組に含まれる受光素子の出力の和
   を第１、第２の和信号として形成し、その後、上
   記第１、第２の和信号の差をつくり出す演算回路
   を受光素子の組み合わせを変えて複数設け、この
   複数の演算回路の出力をデジタルコード発生回路
   によりデジタル信号とし、上記デジタルコードに
   より反射光のスポツト位置を検出することを特徴
   とする距離検出装置。