JPH07174549A

JPH07174549A - 測距装置

Info

Publication number: JPH07174549A
Application number: JP5293243A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1995-07-14
Also published as: US5493362A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、十分な反射光の光量が得られない距
離域にある被写体であっても、被写体の反射率に影響さ
れずに高精度な測距が可能な測距装置を提供することを
目的とする。【構成】本発明は、装置全体の制御を行う演算制御回路
（ＣＰＵ）１には、比演算回路９と和演算回路１０等に
よって生じる誤差成分を補正するための補正値を予め記
憶するメモリ１１が設けられ、被写体に向かって投光し
た測距用光の反射光からＰＳＤ６の光電変換により得ら
れた出力を上記補正値に基づき補正することにより、被
写体の反射率に関わらず、遠距離から近距離まで高精度
な測距を行う測距装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラの測距装置に係
り、特に被写体に測距用光を投光し、その反射信号光か
ら被写体距離を検出するアクティブ型の測距装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、対象物となる被写体に向かって赤
外光等を投光し、その被写体からの反射信号光を、投光
手段から基線長だけ離れた受光レンズを介して受光し、
その入射位置を検出して被写体距離を検出するアクティ
ブ三角測距方式の測距装置が知られている。

【０００３】その光入射位置を半導体位置検出素子（Ｐ
ＳＤ）によって検出することは公知なものであり、例え
ば、本出願人が提案した特開昭５０−２３２４７号公報
に記載されている。

【０００４】同様に本出願人は、特開平１−２９１１１
１号公報により、異なる距離に切りかえて測距を行い、
その際にＰＳＤの出力信号から光入射位置だけでなく、
光の入射光量も含めて演算し、被写体距離を算出する測
距装置を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述したような
アクティブ三角測距式の測距にＰＳＤを用いた測距装置
で遠距離域にある被写体を測距することは非常にむずか
しい。つまり、遠距離にある被写体からの反射光は、入
射する信号の光量が、光電流値に換算すると、１ｎＡ，
２ｎＡ程度のレベルになるため、当然、ＰＳＤの出力電
流が１ｎＡ以下になり、この信号の増幅演算時に回路か
ら生じるノイズが重畳し易くなる。

【０００６】そこで本出願人は、上記特開平１−２９１
１１１号公報に記載するように、このような距離におい
ては、被写体の反射信号光の光量を用いた測距装置を提
案したが、この方式では、被写体の反射率による影響が
あり、白い服の人物と、黒い服の人物では同一距離に存
在しても異なる測距結果になってしまうという不具合が
あった。

【０００７】そこで本発明は、十分な反射光の光量が得
られない距離域にある被写体であっても、被写体の反射
率に影響されずに高精度な測距が可能な測距装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、対象物に向けて測距用光束を投光する投光
手段と、上記対象物からの上記測距用光束の反射光を受
光し、入射位置に依存する２つの光電変換信号を出力す
る光位置検出手段と、上記光位置検出手段の出力を用い
て上記反射光の強さに依存する第１信号を出力する第１
処理手段と、上記光位置検出手段の上記２つの光電変換
信号を用いて、上記入射位置に依存する第２信号を出力
する第２処理手段と、上記第１及び第２処理手段の各出
力に対する補正値を記憶する記憶手段と、上記第１及び
第２処理手段の出力と上記補正値を用いて、上記対象物
の距離を演算する距離演算手段とで構成される測距装置
を提供する。

【０００９】

【作用】以上のような構成の測距装置においては、投光
手段から対象物に向けて投光した測距用光束の反射光が
光位置検出手段で検出され、第１処理手段と第２処理手
段により処理される。距離演算手段により、その際に生
じる誤差成分を補正するための補正値を予め記憶する記
憶手段から読出し、検出された第１及び第２処理手段の
出力と上記補正値を用いて、上記対象物の距離が演算さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１（ａ）は、本発明による第１実施例と
しての測距装置の概念的な構成を示す図である。

【００１１】この測距装置において、ワンチップマイコ
ン等からなる演算制御回路（ＣＰＵ）１は、装置全体の
シーケンス制御を行い、後述する各回路部の出力信号を
受けて演算を行ない、被写体距離を算出する。このＣＰ
Ｕ１は、ドライバ２を介して、赤外発光ダイオード（Ｉ
ＲＥＤ）３を駆動させ、発生した光は、レンズ４によっ
て集光され、図示しない被写体に向かって投光される測
距用光となる。

【００１２】そして上記被写体からの反射信号光は、レ
ンズ５で集光され、ＰＳＤ６に入射する。このＰＳＤ６
は、この反射信号光を、その光の強さに比例した電流Ｉ
₀ に変換し、さらに入射位置ｘに依存した割合で、Ｉ₀
を２つの電流信号Ｉ₁ ，Ｉ₂に分流する機能を持った半
導体素子である。このＰＳＤ６の受光面の長さをｔと
し、ｘの原点をａとすると、

【００１３】

【数１】となる。

【００１４】この出力電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ は、プリアンプ
７，８により増幅されるが、この出力は各々Ｉ₁ ／Ｉ₀
を演算する比演算回路９と、Ｉ₁ ＋Ｉ₂ によってＩ₀ を
検出する和演算回路１０に入力される。また、電気的に
書きこみ可能なメモリ（Ｅ² ＰＲＯＭ）１１は、これら
の比演算回路９と和演算回路１０の誤差成分を予め記憶
するために用いられる。前述したようにＣＰＵ１は、こ
れら比演算回路９と和演算回路１０と、Ｅ² ＰＲＯＭ１
１の結果に従って被写体距離を算出する。

【００１５】次に図１（ｂ），（ｃ）を参照して、前述
した回路（比演算回路９と和演算回路１０）の誤差成分
について説明する。図１（ｂ）は、比演算回路９の出力
と被写体距離Ｌの逆数の関係を示したものである。三角
測距の原理によりレンズ４，５の主点間距離をｓとし、
受光レンズ５の焦点距離をｆ_J とし、ＰＳＤ６への信号
光入射位置ｘの関係は、

【００１６】

【数２】となる。ここで、（２）式を考慮すると、

【００１７】

【数３】となる。

【００１８】従って、比演算回路９の出力は、理想的に
は１／Ｌに比例する実線のグラフのようになる。しか
し、実際には遠距離になる程、反射信号光が減少し、出
力電流Ｉ₀ が小さくなることから、比演算回路９にのる
誤差成分ｉ_N1の影響が無視できなくなり、実際には、点
線で示したようなグラフとなる。

【００１９】また、図１（ｃ）はＩ₁ ＋Ｉ₂ により、出
力電流Ｉ₀ を求める和演算回路１０の出力のグラフであ
るが、和演算回路１０の誤差成分ｉ_N0によって、実際に
は点線のグラフのように理想の関係（実線）との間に誤
差を生じる。

【００２０】本発明は、上記回路の形成時に生じる特性
等のバラツキからの誤差成分ｉ_N1，ｉ_N0を製造段階でＥ
² ＰＲＯＭ１１に記憶させておき、これらの値と、測距
時の和演算回路１０の出力を用いて比演算回路９の出力
結果を補正し、正しい測距演算を行うものである。

【００２１】なお、このような回路の誤差成分を生じる
要因としては、ＩＲＥＤ３の発光にともなう電源電圧の
変動や誘導ノイズ又は、ＣＰＵ１のノイズ等の方向性が
あり、なおかつ、再現性のあるノイズ及び各回路のオフ
セットや出来ばえによるバラつき、アンバランス、コン
デンサからのリーク等がある。

【００２２】次に図２のフローチャートを参照して、図
１に示した構成の測距装置の動作について説明する。ま
ず、ＩＲＥＤ３を発光させ、ＰＳＤ６から発生した光電
流に比例した出力Ｉ₀ を和演算回路１０からＣＰＵ１が
読みこむ（ステップＳ１）。次に同様に、比演算回路９
からＩ₁ ／Ｉ₀ の演算結果を入力する（ステップＳ
２）。

【００２３】そしてＣＰＵ１は、Ｅ² ＰＲＯＭ１１から
予め記憶している補正値Ｉ_N1，Ｉ_N0を読出す（ステップ
Ｓ３）。これらの補正値Ｉ_N1，Ｉ_N0は、各々回路の誤差
成分ｉ_N1，ｉ_N0を打ち消すための値である。上記和演算
回路１０の出力電流Ｉ₀ は、実際はＩ₀ ＋ｉ_N0である
が、

【００２４】

【数４】の形でＣＰＵ１が演算して正しい出力電流Ｉ₀ を求める
ことができる。

【００２５】また、上記比演算回路９の出力Ｉ₁ ／Ｉ₀
は、実際は（Ｉ₁ −ｉ_N1）／Ｉ₀ となるので、Ｉ_N1／Ｉ
₀ を加算すれば、正しい値となる。このＩ₀ は、（５）
式により算出されるもので、ＣＰＵ１が各回路の出力Ｉ
₀ ，Ｉ₁ ／Ｉ₀ を補正演算することにより、正確なＩ₁
／Ｉ₀ が算出される（ステップＳ４）。このようにして
得られたＩ₁ ／Ｉ₀ を用いて、（４）式に従い距離Ｌを
算出する（ステップＳ５）。

【００２６】ここで、前述した補正係数Ｉ_N0，Ｉ_N1は、
製造の際に工場等でＥ² ＰＲＯＭ１１に入力するもので
あり、その調整システム及び工程について、図３（ａ）
の構成図を参照して説明する。

【００２７】この構成において、本実施例の測距装置を
搭載したカメラ１２にはパーソナルコンピュータ（以
下、パソコン）１３が接続される。このパソコン１３
は、カメラ１２に測距動作を行わせ、その結果から補正
係数Ｉ_N0，Ｉ_N1を演算してカメラ内蔵のＥ² ＰＲＯＭ１
１（図１に示す）に書き込ませる。また、この測距動作
を行うのに際して、マスクスライド装置１４、チャート
切換装置１５，１６，１７を制御する。

【００２８】上記スライド装置１４は、遮光用マスク１
８を移動させ、カメラ１２の投光レンズを覆う状態と、
開放した状態の２つの状態をつくり出すことができ、遮
光用マスク１８で覆うことにより、ＰＳＤ６に反射光が
入光しないように目隠し状態で測距を行う。

【００２９】また各切換装置１５〜１７は、各距離Ｌ
₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ に置かれたチャート１５ａ，１６ａ，１
７ａを測距ポイントに出し入れ出来るようになってい
る。このような調整システムによって行う補正係数の算
出及びＥ² ＰＲＯＭへ書きこみの工程を図３（ｂ）のフ
ローチャートを参照して説明する。

【００３０】まず、マスクスライド装置１４を用いてカ
メラ１２の投光レンズの前に遮光用マスク１８を移動さ
せ、投光レンズ１０をからの投光を遮光する（ステップ
Ｓ１０）。次に、この遮光した状態で測距回路（図１に
示す和演算回路１０）を用いて和演算結果を読出す（ス
テップＳ１１）。この時、ＰＳＤ６には出力電流Ｉ₀が
生じないので、この時出力されるのが誤差成分になる。
パソコン１３は、この結果を補正係数Ｉ_N0として記憶す
る。

【００３１】次に、スライド装置１４を介して、遮光用
マスク８を移動させて遮光を解除し、各チャートに対し
て測距用光が投射できるようにする（ステップＳ１
２）。そして切換装置１５により距離Ｌ₁ の所のチャー
ト１５ａを出し、測距できるようにセットする（ステッ
プＳ１３）。

【００３２】このセット状態で測距し、パソコン１３は
図示しない比演算回路９の出力をＡ₁ として記憶する
（ステップＳ１４）。次に、距離Ｌ₂ ，Ｌ₃ にある各チ
ャートに切換えて、同様な測距がくり返され（ステップ
Ｓ１５〜１８）、距離Ｌ₂ の出力Ａ₂ ，距離Ｌ₃ の出力
Ａ₃ の比演算結果が得られる。

【００３３】また、距離Ｌ₃ のチャート１７ａで測距
し、図示しない和演算回路１０からの和演算の結果Ｂ₃
をパソコン１３に入力する。以上の工程で、パソコン１
３が得たデータＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ｂ₃ を用いて、補正
データＩ_N1が演算される。まず、Ｌ₁ ，Ｌ₂ の距離デー
タＡ₁ ，Ａ₂ より、距離Ｌ₃ の時の理論上のデータＡ₃₀
（図１（ｂ）参照）を演算する（ステップＳ２０）。こ
の時、距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ は、比較的近距離を想定してお
り、これらの距離では信号光電流が回路の誤差分ｉ_N1よ
り十分大きく、回路１５の出力Ａ₁ ，Ａ₂ は、図１
（ｂ）に示すように理論通りであると考えられる。

【００３４】このようにして得られたＡ₃₀に、距離Ｌ₃
の測距結果Ａ₃ が一致するための補正係数Ｉ_N1を求める
（ステップＳ２１）。図２に示すステップＳ４に示すよ
うに、

【００３５】

【数５】という関係で求められる。そして求められた、補正係数
Ｉ_N0，Ｉ_N1をＥ² ＰＲＯＭ１１に書きこむ（ステップＳ
２２）。

【００３６】以上説明した実施例では、回路の誤差成分
ｉ_N1が、比演算回路９に（Ｉ₁ −ｉ_N1）／Ｉ₀ の形で影
響する例であったが、回路構成や、混入するノイズの種
類によっては、（Ｉ₁ −ｉ_N1）／（Ｉ₀ −ｉ_N3）という
形でｉ_N1，ｉ_N3という２つの誤差成分を考えねばならな
い場合がある。

【００３７】このような２つの誤差成分による誤差を補
正するための係数を求めるための構成及びフローチャー
トを図４に示し説明する。前述した図３（ａ）に対し
て、図４（ａ）は、距離Ｌ₃ のチャート１７ａとは、異
なる反射率を持つチャート１７ｂ（黒チャート）をセッ
トできるようにしてある。図４（ｂ）のステップＳ３０
〜Ｓ３９は、図３（ｂ）のＳ１０〜Ｓ１９に相当するた
め、ここでの説明を省略する。

【００３８】次に上記黒チャート１７ｂ（距離Ｌ₃ ）を
セットし（ステップＳ４０）、この黒チャート１７ｂに
対する測距を行い、図１に示す比演算回路９から比演算
結果Ａ₄ を求め（ステップＳ４１）、和演算回路１０か
ら和演算結果Ｂ₄ を求めて（ステップＳ４２）、それぞ
れの結果をパソコン１３に入力する。次にパソコン１３
では演算を行い、求められた測距結果より、Ｉ_N1，Ｉ_N3
を算出する（ステップＳ４３）。そして図３と同様に距
離Ｌ₃ における理論値をＡ₃₀とすると、

【００３９】

【数６】の連立方程式を解くことにより、

【００４０】

【数７】として、補正係数Ｉ_N1，Ｉ_N3が求められる。

【００４１】このようにして求められた補正係数Ｉ_N0，
Ｉ_N1，Ｉ_N3をＥ² ＰＲＯＭに書きこみ（ステップＳ４
４）、終了する。以上説明したように、回路の構成によ
って図示しない比演算回路に、（Ｉ₁ −ｉ_N1）／（Ｉ₀ −ｉ_N3）のような形で誤差成分ｉ_N1，ｉ_N3が関与しても正確な測
距が可能となる。

【００４２】次に図５には、本発明による第２実施例と
しての測距装置の具体的な構成を示し説明する。ここ
で、第２実施例における構成部材で、図１に示す部材と
同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略
する。また、ＰＳＤ６で発生した光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ の２
つの信号を、それぞれ増幅し、和演算回路１０と比演算
回路９に導く比較する回路系は、各々全く同様に形成さ
れるので、ここでは一方の光電流Ｉ₁ の回路系のみにつ
いて説明する。

【００４３】一般に被写体は、太陽光や人口照明光によ
って定常的に光を照射されているため、カメラに内蔵さ
れるＰＳＤ６には、信号光以外にも、それらによる定常
光が入射している。この定常光によりＰＳＤ６からは定
常光電流Ｉ_BOが含まれて出力している。

【００４４】従って、測距（ＡＦ）の演算においては、
この定常光電流Ｉ_BOを除去して、図示しないＩＲＥＤに
よる信号光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ のみを弁別して取り出す必要
がある。

【００４５】まず、この定常光電流の除去について説明
する。上記定常光電流Ｉ_BOと信号光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ の弁
別は、基本的には上記ＩＲＥＤが発光していない状態と
発光した状態とで定常光電流Ｉ_BOの成分は変化しないた
め、変化分は信号光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ であると判断するこ
とにより行われる。ここで各部材に付した（）内に
は、信号光電流Ｉ₂ 側を処理する部材の参照番号を示
す。

【００４６】まず、上記ＩＲＥＤの発光前に、ＰＳＤ６
からの定常光電流Ｉ₀ がトランジスタ４０（５１）で増
幅される。この増幅電流は、カレントミラー回路４１，
４３（５２，５４）によって圧縮ダイオード４６（５
７）に流れ込むが、このとき圧縮ダイオード４６（５
７）の電位が上記電流Ｉ_BOの流入によって高くなると、
ホールドアンプ４８（５９）が働いて、トランジスタ５
０（６１）のベース電位を制御し、上記定常光電流Ｉ_BO
をＧＮＤに放出する。

【００４７】上記ホールドアンプ４８（５９）の＋側の
入力端には、定電流源４５（５６）の定電流Ｉ_DBでバイ
アスされた圧縮ダイオード４６（５７）の電圧が、また
−側の入力端には、定電流源６８により、同じく定電流
Ｉ_DBによってバイアスされた圧縮ダイオード６９の電圧
が、各々バッファ４７（５８）及びバッファ６７をそれ
ぞれ介して印加されている。

【００４８】このため、ホールドアンプ４８（５９）が
機能している以上、圧縮ダイオード４６（５７）には、
定常光電流Ｉ_BOによる電流は流入しないようになってい
る。即ち、図中、矢印ｘで示す各ライン間には電流の流
れがない状態で、この回路は安定している。

【００４９】次に上記ＩＲＥＤが発光した場合は、定常
光電流Ｉ_BOに信号光電流Ｉ₁ （Ｉ₂）がプラスされた状
態で、プリアンプ７（８）に入力されてくる。このと
き、上記ＩＲＥＤの発光に同期して、ホールドアンプ４
８（５９）はオフする。よって、ホールドコンデンサ４
９（６０）にチャージされている電位で、トランジスタ
５０（６１）がオンし、定常光電流Ｉ_BOがＧＮＤに放出
される。

【００５０】しかし、信号光電流Ｉ₁ （Ｉ₂ ）だけは、
トランジスタ４０（５１）によって増幅され、カレント
ミラー回路４１，４３（５２，５４）を介して圧縮ダイ
オード４６（５７）に流れ込む。この時、定電流源４５
（５６）はホールドアンプ４８（５９）と同様に、図
中、符号Ｂ₀ で示すラインにタイミング回路３３から出
力されるバイアスカット信号Ｂによってオフされるの
で、圧縮ダイオード４６には信号光電流Ｉ₁ のみによる
圧縮電圧が生じる。同様に信号光電流Ｉ₂ も定常光電流
Ｉ_B0を除去されて圧縮ダイオード５７に流入する。

【００５１】これらの圧縮電圧Ｖ_A ，Ｖ_B は、上記バッ
ファ４７，５８をそれぞれ介して、トランジスタ６２，
６３、定電流源６４、積分コンデンサ６５からなる比演
算回路９に入力される。またこの比演算回路９は、リセ
ット回路６６と共に第２積分回路３１を構成している。
この比演算回路９は、上記ＩＲＥＤの発光に同期させ
て、定電流源６４をオンさせると、積分電流Ｉ_INT は、

【００５２】

【数８】の関係を満たすので、積分コンデンサ６５には、

【００５３】

【数９】の電圧信号が発生する。

【００５４】ここで、ｎは上記ＩＲＥＤの発光回数、Ｉ
_E は定電流源６４の電流値、τは１回の積分時間、Ｃは
積分コンデンサ６５の容量とする。上記リセット回路６
６は、上記ＩＲＥＤの発光に先立って積分コンデンサ６
５の電位を初期状態にし、積分電圧Ｖ_INT ＝０にする働
きをする。上記（８）式のＶ_INT は、ＣＰＵ１がＡ／Ｄ
変換して読み取るが、上記（４）式，上記（８）式よ
り、ａ＝ｔ／２として、

【００５５】

【数１０】が成り立つので、Ｖ_INT より距離情報１／Ｌが求められ
る。以上が本実施例における比演算回路の動作である。

【００５６】次に、和演算動作について説明する。この
和演算動作は、前述した比演算動作と同様に、増幅され
た信号光電流Ｉ₁がカレントミラー回路４１，４２によ
って和信号積分回路に導かれる。同様に増幅された信号
光電流Ｉ₂ はカレントミラー回路５２，５３により上記
信号光電流Ｉ₁ と加算される。以下、（）内は信号光
電流Ｉ₂ 側の部材の符号を示す。

【００５７】ここで、上記カレントミラー回路を構成す
るトランジスタ４２，５３には、上記信号光電流Ｉ₁ ，
Ｉ₂ 以外にも、バイアス電流を定常的に流している。こ
れは上記トランジスタ４０，４１，４２，４３（５１，
５２，５３，５４）には、常時バイアスしておき、ＩＲ
ＥＤの信号電流に対する応答性が悪くなることを防止す
る。前述した定常光除去動作によって、矢印ｘの電流が
“０”となる状態においては、定電流源４４（５５）の
流す定電流Ｉ_PBによって、それぞれバイアスされてい
る。

【００５８】そのため、和信号積分回路は、この定電流
Ｉ_PBによるバイアスを除去して、信号光電流Ｉ₁ および
Ｉ₂ のみを積分する構成となっている。つまり、図示し
ないＩＲＥＤの発光前にトランジスタ４２，５３より流
入してくる電流を除去して、電流Ｉ₁ ＋Ｉ₂ のみを積分
し、前述した定常光除去回路と同様の動作を行う。

【００５９】そして、上記和演算回路１０に接続されて
いるスイッチング回路は、ＩＲＥＤの発光前はスイッチ
７２，７３がオン状態、スイッチ７０，７１はオフ状態
となっている。

【００６０】このため、バイアス電流の両チャンネルを
合わせた電流分（２×Ｉ_PB）は、抵抗７５に流れようと
電流する際の電圧降下により、ホールドアンプ７６が動
作し、トランジスタ７８をオンさせて、ＧＮＤに放出さ
れる。

【００６１】この場合、矢印（ａ）の方向に電流が流れ
ようとすると、ホールドアンプ７６の＋側の入力端の電
位が上がり、トランジスタ７８はコレクタ電流を増して
（ａ）の方向への流れを抑えようとする。また反対に矢
印（ｂ）の方向に電流が流れようとすると、ホールドア
ンプ７６の−側の入力端の電位が上がり、トランジスタ
７８はコレクタ電流を減らして、矢印（ｂ）の方向への
流れを抑えようとする。従って、バイアス電流分（２
×Ｉ_PB）の含まれるノイズ成分によって抵抗７５に対
し、どちらの方向へ電流が流れようとしても、この回路
では敏感にそれを除去する。

【００６２】次に、前記ＩＲＥＤが発光すると、スイッ
チ７２，７３はタイミング回路３３からの積分信号ＩＮ
Ｔによりオフし、スイッチ７０，７１はオンする。この
ため、ホールドコンデンサ７７に蓄えられた電荷に基づ
いて、バイアス電流はトランジスタ７８にＧＮＤに放出
されつつ、信号光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ に基づく電流のみが矢
印（ｃ）の方向で、第１積分回路３０へ導入される。こ
の第１積分回路３０は積分アンプ７９と積分コンデンサ
８０とからなる和信号回路で構成されており、上記信号
光電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ を積分する。この積分は、上記増幅用
トランジスタ４０，５１の電流増幅率をβとすると、積
分アンプ７９の出力電圧Ｖ_pINTは、

【００６３】

【数１１】となる。ここで、上記Ｃ_p は積分コンデンサ８０の容量
である。

【００６４】上記比演算動作と同様にリセット回路８１
は、ＩＲＥＤの発光前に、上記積分アンプ７９の出力電
圧Ｖ_pINTを初期状態にリセットする役目をする。そし
て、ＣＰＵ１はＡ／Ｄ変換した上記Ｖ_pINTを読み取り、
後述する（１２）式に従って、距離情報１／Ｌが求めら
れる。ここで、被写体の反射率は一定、ＩＲＥＤの投光
スポットは、被写体に全部当っていると仮定すると、光
の拡散の原理により、

【００６５】

【数１２】従って、上記（１１）式と（１０）式より

【００６６】

【数１３】となり距離情報１／Ｌを求めることができる。

【００６７】次に図６には、前述した構成の測距装置に
よるオートフォーカス（ＡＦ）動作のタイミングチャー
トを示し説明する。図示するように、ＣＰＵ１により時
点（イ），（ロ）のタイミングで光量積分信号Ｖ_pINTと
比演算信号Ｖ_INT を読み出す。また、一般に知られる二
重積分によるＡ／Ｄ変換を行う場合には、時点
（イ′），（ロ′）のタイミングで各々ｔ₁，ｔ₂ の時
間を読み取るようにする。

【００６８】また、前述した（１２）式の定数Ｋは、Ｉ
ＲＥＤの光量、ＰＳＤ６の光電変換効率、プリアンプ
７，８の増幅率、ＡＦ用投・受光レンズ４，５のバラツ
キによって大きく変化するが、ここでは前記Ｅ² ＰＲＯ
Ｍ１１（図１参照）により、これらのバラツキを製品の
１つ１つについて補正するための補正データを記憶して
おき、上記（１１）式による測距演算を、より高精度で
実現可能にしている。次に、図７には測距装置における
実際の距離の割出しのフローチャートの一例を示す。こ
のフローチャートでは上記（１２）式を単純化して、

【００６９】

【数１４】という形にしてある。ここで、Ｉ_p ＤＡＴＡは光量積分
信号Ｖ_pINTをＣＰＵ１が読み出したディジタル値であ
る。また上記（９）式も比演算信号Ｖ_INT をＣＰＵ１が
読み込んだディジタル値を、ＡＤと表現し、

【００７０】

【数１５】という形に単純化してある。ここで、Ｋ，Ａ，Ｂは定数
である。

【００７１】まず、ＣＰＵ１が図４（ｂ）に示したよう
な工程において、Ｅ² ＰＲＯＭ１１に入力してある補正
係数Ｉ_N1，Ｉ_N3，Ｉ_N0を読み出す（ステップＳ５０）。
次に、発光回数ｎのリセットし（ステップＳ５１）、図
５，６で説明したＩＲＥＤの発光，積分を行う（ステッ
プＳ５２）。そして、ｎをインクリメントして（ステッ
プＳ５３）、所定回数例えば、１６回行ったか否かの回
数判定を行う（ステップＳ１５４）。これにより、ＩＲ
ＥＤの発光，積分が１６回くり返される。

【００７２】そして、所定数の発光，積分を行った後、
コンデンサ８０における和信号積分の結果、Ｉ_p ＤＡＴ
Ａを読み出す（ステップＳ５５）。次に、（１１）式に
もとづく距離演算を行う（ステップＳ５６）。この演算
により得られたデータは、被写体距離Ｌの逆数に対し、
図８（ｂ）に示したような結果となる。つまり被写体の
反射率に対し依存性を持つ。しかし、∞の距離では出力
電流Ｉ₁ ＋Ｉ₂ は、被写体の反射率によらず“０”にな
ることから、遠距離では上記反射率の影響が小さいこと
がわかる。

【００７３】次に、この結果が１０ｍより遠距離か否か
判定し（ステップＳ５７）、被写体距離Ｌが１０ｍより
遠距離ならば（ＹＥＳ）、ステップＳ５６で得られた算
出距離を採用する。しかし、被写体距離Ｌが１０ｍ未満
であれば（ＮＯ）、コンデンサ６５から比演算Ｉ₁ ／Ｉ
₀ の結果ＡＤをＣＰＵ１が読出す（ステップＳ５８）。
次に、ステップＳ５６の結果が、被写体距離Ｌが７ｍ
より遠距離か否か判定し（ステップＳ５９）、被写体距
離Ｌが７ｍより遠いと判定された時は（ＮＯ）、回路の
誤差成分より信号が十分に大きな値であるものとして、
（９）式にもとづく距離演算で、被写体距離Ｌを算出す
る（ステップＳ６１）。

【００７４】しかし、ステップＳ５９で被写体距離Ｌが
７ｍを未満である場合、つまり７ｍから１０ｍの間の距
離であれば（ＹＥＳ）、本発明の特徴とする補正演算を
行う条件となり、図４で説明したような誤差成分ｉN0，
ｉ_N1，ｉ_N3の補正を行う。（１４）式のＡＤをわかりや
すく、図４で説明に用いたＩ₁ ／Ｉ₀ とし、Ｓ５６のＩ
_p ＤＡＴＡも式（６ａ）に準じてＩ₀ と等しいと単純化
すると、式（６ａ）と同様に、

【００７５】

【数１６】として、ステップＳ６１に移行し、正しい測距演算が可
能となる。

【００７６】次に図８には、各データと距離の逆数１／
Ｌの関係を示す。図８（ａ）に示す実線は、比演算結果
と距離の逆数１／Ｌの関係を示す。図示されるように、
回路のランダムノイズにより遠距離になる程、幅を持
ち、また、方向性のあるノイズ、また、回路の誤差成分
等により、遠距離程リニアリティを失っている。これ
が、従来の測距装置の性能であった。また、図８（ａ）
に示す点線は、上記実線を本発明の補正演算によって、
リニアリティを改善した例である。そして図８（ｂ）
は、前述した和演算測距と距離の逆数１／Ｌの結果を示
す図である。図７に示した測距工程により測距すれば、
図８（ｃ）に示したような、遠距離から近距離域に到る
まできわめて誤差の少なくなる。

【００７７】次に図９には、本発明による第３実施例と
して、２つの受光手段が備えられた（受光２眼式）測距
装置の構成を示し説明する。この測距装置において、ド
ライバ２ａ，２ｂにより駆動されるＩＲＥＤ３から図示
されない被写体に投光され、その反射光が基線長ｓだけ
離れて位置に配置された受光レンズ５ａ，５ｂを介し
て、各々、ＰＳＤ６ａ，６ｂに照射される。

【００７８】この時、各ＰＳＤ６ａ，６ｂから、出力電
流Ｉ₁ ，Ｉ₂ 及び出力電流Ｉ₃ ，Ｉ₄ が出力される。そ
してプリアンプ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂがこれらの出力
電流を各々増幅し、図１に示した回路と同様に、比演算
回路９ａ，９ｂ及び和演算回路１０ａ，１０ｂに入力す
る。この比演算回路９ａ，９ｂの結果は、加算回路１０
ｃにて加算され、その加算結果がＣＰＵ１に入力され
る。

【００７９】本実施例のような受光２眼式測距装置は、
両受光レンズの焦点距離ｆ_J が等しい時、ＰＳＤ６ａ，
６ｂへの各々の入射位置をｘ_a ，ｘ_b とすると被写体距
離Ｌの逆数は、

【００８０】

【数１７】として求められる。ｘ_a ，ｘ_b の原点を共にａとする
と、

【００８１】

【数１８】となるのでＣＰＵ１は、加算回路１０ｃの出力から被写
体距離を求めることができる。また、和演算回路１０
ａ，１０ｂの出力は、ＣＰＵ１に入力され、ＣＰＵ１は
Ｅ² ＰＲＯＭ１１に記憶されている補正係数及び加算回
路１０ｃ、和演算回路１０ａ，１０ｂの結果に従って被
写体距離Ｌを算出する。

【００８２】また、ＣＰＵ１には警告装置９１が接続さ
れており、和演算回路１０ａ，１０ｂの出力が極端にア
ンバランスな時には、片方のレンズがふさがれている事
等を想定して、ユーザーに音や光により警告を与えるよ
うになっている。

【００８３】このような受光２眼式の測距装置のメリッ
トとして、図１１に示すような撮影の構図にて投射され
た測距用光スポット９２の全体が被写体９３に対して完
全に当らず、いわゆるスポット欠けを起こしても２つの
ＰＳＤへの信号光入射位置のズレがキャンセルして正し
い測距が可能になるという点がある。

【００８４】しかし、図１（ｂ）で説明したように、信
号光の入射位置ｘが正しくてもスポット欠けによって生
じた光量損失により反射信号光量が減少すると、比演算
結果が不正確になり、前述したメリットを完全に生かす
ことが困難になってしまう。

【００８５】そこで第３実施例の測距装置において、図
９に示した構成、及び図１０に示したフローチャートを
参照して、測距について説明する。この測距装置におい
て、ＣＰＵ１の制御により投・受光を行い、和演算回路
１０ａ，１０ｂからＣＰＵ１に和演算結果Ｉ_0a，Ｉ_0bを
入力する（ステップＳ７０）。そして、比演算回路９
ａ，９ｂからの各比演算結果９０ａ，９０ｂを和演算回
路１０ｃで足し、ＣＰＵ１にその比演算結果を入力する
（ステップＳ７１）。

【００８６】次に、図３で説明したような方法で調整工
程にて、予めＥ² ＰＲＯＭ１１に入力しておいた補正係
数Ｉ_N1，Ｉ_N0をＣＰＵ１に読出す（ステップＳ７２）。
読出した補正係数Ｉ_N1，Ｉ_N0に基づき、式（５ｂ）で説
明したのと同様の考え方で補正演算を行う（ステップＳ
７３）。

【００８７】そして、この補正された値に従って、（１
５）式，（１６）式に準じた方法で被写体距離Ｌの逆数
を演算する（ステップＳ７４）。このようにして得られ
た距離値にカメラのピント合せを行うことにより、遠距
離だけでなく、図１１に示すようなスポットはずれが起
きた場合でも、正しくピント合せが可能となり、ほとん
どの撮影の構図できれいにピントの合った写真撮影が可
能となる。

【００８８】なお、カメラのピント合せレンズのくり出
し量は、被写体距離Ｌの逆数に比例するため、図２，図
７，図１０のフローチャートでは、ＣＰＵ１が１／Ｌを
算出する形で説明した。

【００８９】以上説明したように、本実施例の測距装置
により、被写体の反射率の影響を受けず、近距離から遠
距離にまでの測距に関して、高精度な測距が実現され
る。また本発明は、前述した実施例に限定されるもので
はなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
形や応用が可能であることは勿論である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、十
分な反射光の光量が得られない距離域にある被写体であ
っても、被写体の反射率に影響されずに高精度で測距が
可能な測距装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明による第１実施例として
の測距装置の概念的な構成を示す図、図１（ｂ），
（ｃ）は、誤差成分を説明するための図である。

【図２】図１に示した構成の測距装置の動作について説
明するたるのフローチャートである。

【図３】図３（ａ）は、第１例として、補正係数をメモ
リに記憶させるための調整システムを示す図であり、図
３（ｂ）は、その工程を示すフローチャートである。

【図４】図４（ａ）は、第２例として、黒チャートを備
えた補正係数をメモリに記憶させるための調整システム
を示す図であり、図４（ｂ）は、その工程を示すフロー
チャートである。

【図５】本発明による第２実施例としての測距装置の具
体的な構成を示す図である。

【図６】第２実施例の測距装置による測距動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図７】図５に示した測距装置による測距動作について
説明するためのフローチャートである。

【図８】データと距離の逆数１／Ｌの関係を示す図であ
る。

【図９】本発明による第３実施例として、２つの受光手
段が備えられた（受光２眼式）測距装置の構成を示す図
である。

【図１０】図９に示した測距装置の測距動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図１１】撮影の構図例を示す図である。

【符号の説明】１…演算制御回路（ＣＰＵ）、２…ドライバ、３…赤外
発光ダイオード（ＩＲＥＤ）、４，５…レンズ、６…Ｐ
ＳＤ、７，８…プリアンプ、９…比演算回路、１０…和
演算回路、１１…メモリ（Ｅ² ＰＲＯＭ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に向けて測距用光束を投光する投
光手段と、上記対象物からの上記測距用光束の反射光を受光し、入
射位置に依存する２つの光電変換信号を出力する光位置
検出手段と、上記光位置検出手段の出力を用いて上記反射光の強さに
依存する第１信号を出力する第１処理手段と、上記光位置検出手段の上記２つの光電変換信号を用い
て、上記入射位置に依存する第２信号を出力する第２処
理手段と、上記第１及び第２処理手段の各出力に対する補正値を記
憶する記憶手段と、上記第１及び第２処理手段の出力と上記補正値を用い
て、上記対象物の距離を演算する距離演算手段と、を具備したことを特徴とする測距装置。