JPS5856808B2 - 距離測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、簡易型自動焦点カメラ等に非常に有効な距離
１１！装置に関するものである。

従来より、簡易型自動焦点カメラ等に使用されている距
離測定手段としては、像面照度の最大もしくは最小値が
像面の光軸方向のレンズ走査に従って合焦時にそれぞれ
最大、最小になることを利用する像鮮明度検出方式、被
写体から撮影レンズまでの距離を三角測量しその測量値
信号によりピント合わせをする三角測量方式、レンズに
よる光の再集合状態を、ピント面付近に絞りを設は絞り
による像のけられ（ぼやけ）として検出しその検出信号
によりピント合わせをする光点検出方式、ピント面に１
／ンズまたはスプリットプリズムを設けこれらを振動さ
せ、後置した光電変換器の出力が合焦することにより直
流となる時にスプリット像が一致することを利用するビ
ームスブリット方式、あるいは超音波を被写体に送信し
てから被写体よりの反射波を受信する迄の時間と超音波
の速度を関連づけて被写体距離を算出する超音波方式％
式％ しかしながら、上記方式のうち、三角測量方式を応用し
たいわゆるビジトロニクスと称される方式、光点検出方
式、ビームスブリット方式等の光学式距離測定手段は固
有の欠点、即し、外部光がなげれば距離測定が行なえな
い、外光が常に一定でなく外光が暗い場合には測定誤差
を生じる、被写体が不規則な明暗の差を有するものでな
いと距離測定が行なえない、ミラー操作をするための構
成が複雑、衝撃に弱い等の問題点を有する。

超音波方式においても、被写体の形状の影響を受は易い
、距離測定時間が比較的長い、音波の干渉を受は易い、
周囲環境の変化により測定誤差が生じる等の問題点を有
していた。

本発明は、上述した如くの方式において生じる種々の問
題点を考慮する必要のない上述した各方式の内容とは異
なる距離測定手段を提供するものであり、二つの光源を
適宜な間隔を保って被写体に対向させて配置し、それぞ
れの光源を発光させて所定の被写体を照射した時の反射
光の比は、被写体の反射率および拡散率に関係なく被写
体までの距離および二つの光源の間隔の関数で表わされ
ることを見い出し、これを用いて簡単な構成で容易に距
離測定を行なうことのできる簡易型距離測定手段を提供
するものである。

以下、図面と共に本発明による距離測定手段について説
明する。

第１図は、本発明による距離測定手段における被写体を
照射するための光源部の略回路図を示し、図中１はＤＣ
−ＤＣコンバータ回路３への電源２の供給を制御する電
源スィッチ、４，５はＤＣ−ＤＣコンバータ回路３によ
って充電のなされるコンデンサ、６，７はＸｅチューブ
等で形成される光変化の大きい光源、８，９はそれぞれ
光源６．γを発光させるためのトリガー回路、１０，１
１はトリガー回路８，９の動作制御を行なうスイッチン
グ素子を示している。

第２図は、被写体１２を照射するための光源６゜７と、
被写体１２からの反射光を受光するための受光センサ１
３との被写体１２に対しての附設関係を示すもので、同
図イはその構造を示した簡略図、同図口は被写体１２に
対する第１の光源６、第２の光源７の照射範囲および受
光センサ１３の受光範囲を示した簡略図である。

第２図イ、口に図示する如く本発明による簡易型距離測
定手段の光源部は、第１の光源６、第２の光源７、受光
センサ１３が配置され、第１の光源６と第２の光源７と
は第２の光源７の前面に設けられたレンズ１４，１５に
より被写体１２に対してり。

なる間隔で配置させられている。すなわら、１／ンズ１
４，１５の存在により、第１の光源６は７に対し被写体
１２よりり。

離れていることになる。

また第１の光源６と第２の光源７による被写体１２の照
射範囲はほぼ同一面となるようになされ、更に受光セン
サ１３の受光範囲は、上記二つの光源６，７が照射する
被写体面と簀しい範囲あるいは少し広い範囲となるよう
に構成されている。

第３図は前述した二つの光源６，７を発光させた時の被
写体１２よりの反射光を受光する受光部１６およびこの
受光部１６による受光信号を被写体までの距離に関連し
た情報に変換するための演算回路１７を示している。

図中、１８は光源６，７の発光による被写体１２からの
反射光を受光する受光センサ１３の受光量の変化量を取
り出すためのインダクター、１９゜２０は、被写体１２
よりの反射光に対応する光電流を積分する積分器、２１
．２２は積分器１９゜２０の積分値を対数増幅するため
の対数増幅器、２３は対数増幅器２１．２２よりの出力
を減算する差動増幅器、２４は差動増幅器２３よりの出
力の逆対数変換を行なって上述した積分器１９．２０の
出力を除算する逆対数変換器を夫々示している。

尚、第３図には図示していないが、受光部１６、演算回
路１７の動作のタイミングおよび電源の供給等の制御を
行なう制御回路が構成されることはいうまでもなく、先
の第１図中のスイッチング素子１０．１１の動作制御用
の制御回路も第１図には図示されていないが適宜に構成
されることはもちろんである。

以下、上述した如くの構成からなる本発明による簡易型
距離測定手段の実施例についての説明を行なうが、その
前に、先ず本発明による距離測定手段の動作原理につい
て簡単に説明する。

電源スィッチ１をオン状態になしＤＣ−ＤＣコンバータ
回路３を動作させ、電源２の低電圧を高電圧に昇圧して
コンデンサ４，５を充電した後、図示していない制御回
路を動作させ、まず第１の積分器１９の半導体スイッチ
で構成されたゲートスイッチ２５を閉部ら積分器１９と
受光センサ１３を接続状態になすとともに積分コンデン
サ２７の両端に接続された半導体スイッチ２９を閉即ら
積分コンデンサ２７の両端を開放状態になす。

ここで、第１の光源６を発光させて被写体１２を照射す
ると、被写体１２よりの反射光が受光センサ１３に入力
されて、被写体距離および被写体の反射率、拡散率に対
応する光電流が積分器１９によって積分される。

次に、図示していない制御回路により第１の積分器１９
のゲートスイッチ２５を開にすると同時（こ第２の積分
器２０のゲートスイッチ２６を閉ｌこ積分コンデンサ２
８の両端に接続された半導体スイッチ３０を開にする。

そして、第２の光源７を発光させると、被写体１２より
の反射光が受光センサ１３１こ入力されて、今度は被写
体距離および被写体の反射率、拡散率に対応する光電流
が積分※※器２０に積分されることｆこなる。

上述した第１および第２の積分器１９，２０により積分
された積分置部ら出力は次に夫々対数増幅器２１，２２
ｒこ入力せられるととｆこなる。

従って、差動増幅器２３ｆこは前述した積分器１９．２
０の出力を対数増幅した情報が入力され、差動増幅器２
３は上述の対数増幅された情報の減算を行ない、その出
力を後段の逆対数変換器２４ｆこ供給する。

逆対数変換器２４は前述した如く差動増幅器２３の出力
の逆対数変換を行なって前述した積分器１９．２０の出
力の除算値を得るものであり、従って上述した如くに差
動増幅器２３の出力が供給されれば、第１１第２の光源
６，７が照射した被写体までの距離に対応した出力が得
られることになる。

以上述べてきた如くの動作原理を数式で表わしてみると
、次表に示す如くになり、積分器１９゜２０の出力の除
算値即し逆対数変換器２４の出力が、被写体距離に関連
していることは明らかである。

換言すると、表中（８）式で示した逆対数変換器＝に−
Ｂおよびｖ２−に−Ｂ２ を代入し、 さらに表 となる。

ここで、■１・Ａ＝■２・Ｂなる如くに調整すると、 一人 −入 となり、それぞれの光源６，７の発光による被写体輝度
の比は、第１の光源６と被写体１２との距離Ｄｘの非常
に簡単な関数で表わされることになるわけである。

以上述べたように、本発明（こよる距離測定手段は、第
１、第２の光源の発生による被写体輝度を比較すること
により表Ｉｆこ示した如くに逆対数変換器２４の出力と
して被写体１２までの距離Ｄｘの関数で表わされる出力
を得るものである。

なお、本発明の距離測定の手段からも明らかなごとく、
自然光等の外光が存在してもこの影響は積分器１９，２
０ｆこ同じように現われるため、外光には関係なく第１
、第２の光源からの光による測定が可能となる。

また、本発明の距離測定は瞬時に行われるため、撮影時
に短い時間内でも可能であり、たとえばシャックボタン
等の操作で行うことも可能である。

このように、被写体１２までの距離Ｄｘｆこ対応した出
力が逆対数変換器２４の出力として得られると、次（こ
は、上記出力を例えば周知のサーボ機構等を介して機械
的な回転量に変換し、この回転量により１／ンズの繰り
出し量を制御してやれば、レンズの繰り出し位置は当然
被写体までの距離ｆこ関連づいた合焦位置におかれるこ
とになり、前述した従来周知の手段同様の効果が得られ
るわけである。

さて、上述してきた如くの基本動作を行なう本発明によ
る距離測定手段の実施例の動作について第４図に示した
タイミングチャートと共に次に説明する。

今、発振器、フリップフロップ回路等で構成される図示
していない制御回路を動作させ、時刻ｔ。

（こおいて第１の積分器１９の入力ゲートスイッチ２５
に第４図のタイミングチャートに示す低レベルから高レ
ベルに変化する制御信号ｖＧ１、積分コンデンサ２７の
制御用半導体スイッチ２９に第４図のタイミングチャー
トに示したマイナスレベルより零レベルに変化する制御
信号■Ｇ２を印加すると、第１の積分器１９の入力ゲー
トスイッチ２５は導通状態となり、また積分コンデンサ
２７の制御用半導体スイッチ２９が非導通状態となるた
め積分器１９が動作可能状態に置かれる。

そこで、第４図のタイミングチャートに示す如くのスイ
ッチング素子１０のゲート電圧■ｓ１を上述の制御信号
ＶＧ１ｆこ関連させ、例えば上記制御信号■Ｇ１をゲー
トｌこ接続したコンデンサ、抵抗等（こより微小時間Ｊ
ｔだけ遅らせスイッチング素子１０のゲートに印加する
と、このスイッチング素子１０のトリガー電圧に達した
時点で上記スイッチング素子１０は導通し、従って第１
の光源６のトリガー回路８が動作し第１の光源６が発光
すること（こなり、被写体１２が照射角θ１で照射され
る。

被写体１２が第１の光源６の発光により照射されると、
ただらｆこその反射光はセンサ１３によって受光されこ
の受光センサ１３、インダクタ１８よりなる電気回路（
こより光電変換され、後段に接続され前述した如く動作
準備状態におかれた第１の積分器１９の積分コンデンサ
２７に前述した表中の（３床で示す如くの情報、即し、
第１の光源６の光度、第１の光源６と被写体１２との距
離および被写体１２の反射率等ｆこよって定まる情報量
が充電される。

次いで、時刻ｔ２「こおいて前述した如くの図示してい
ない制御回路を動作させ、タイミングチャートに示す如
く前述した制御信号ＶＧ１を高レベルより低レベルｌこ
なし第１の積分器１９の入力ゲートを非接続状態にする
とともｆこ、第２の積分器２０の入力ゲートスイッチ２
６（こタイミングチャート（こ示す如くの低レベルから
高レベルに変化する制御信号■Ｇ３を、積分コンデンサ
２８の制御用の半導体スイッチ３０にマイナスレベルヨ
ｌ’） 零１．ベルに変化する制御信号ＶＧ４を印加す
ると、第２の積分器２０の入力ゲートスイッチは導通状
態となり、積分コンデンサ２８の制御用半導通スイッチ
３０は非導通状態となり、第２の積分器２０が動作可能
状態に置かれる。

ここで、スイッチング素子１１のゲート電圧ｖｓ２を上
記制御信号ｖＧ３に関連させて、例えば上記制御信号ｖ
Ｇ３をスイッチング素子１１のゲート（こ接続したコン
デンサ、抵抗等ｆこより微小時間Ｊｔ２だげ遅らせて供
給すると、この供給信号が上記スイッチング素子１１の
ゲートトリガー電圧に達した時点で上記スイッチング素
子１１は導通し、第２の光源７のトリガー回路９は動作
し、上記第２の光源Ｉが発光する。

第２の光源７の発光による光束は前面に配置されたレン
ズ１４．１５の作用により第２図イに示す如く第１の光
源６より距離り。

離れた点で一度集束された後、照射角θ２で再び被写体
１２を照射すべく拡がる。

従って、被写体１２よりの反射光が受光センサ１３およ
びインダクタ１８等よりなる電気回路で前述した第１の
光源６の発光時同様光電変換され、後段に接続された第
２の積分器２０の積分コンデンサ２８１こ前述した表中
の（り式で示す如くの情報量、即ち第２の光源７の光度
、第２の光源７と被写体１２のみかげ上の距離および被
写体１２の反射率筒で定まる情報量が充電される。

このような状態において、時刻ｔ３て傭制御信号ｖＧ３
を高レベルより低レベルに変化させ、前述の入力ゲート
スイッチ２６を非導通状態になすことにより第１および
第２の積分器１９．２０の積分値をホールドし、後段に
接続された対数増幅器２１．２２ｒこ上記積分量を供給
すると、表中（５）、（６式で示した情報量に対数増幅
される。

この対数増幅された出力は後段の差動増幅器２３ｔこ供
給され、さらｌこ逆対数変換器２４を経て表中（８式で
示した出力に変化させられることｆこなる。

以上述べたように、第１図、第３図（こ図示した実施例
は動作せしめられることになり、上記如くに表中（８式
で示される如くの出力が得られれば、距離測定は達成で
きたことになることはいうまでもない。

尚、上述した実施例においては、第１の光源６と第２の
光源７の位置関係をレンズ１４．１５を使用した光学的
な手段により間隔り。

を得ているわけであるが、この間隔り。

を得るには第１および第２の光源６，７を幾何的に即し
はじめからり。

だげ離れた位置に配置しても何ら差支えはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる距離測定手段の光源
部を示す回路側図、第２図イは同光源部の概略構成図、
同図口は光源部の照射範囲および受光センサの受光範囲
の関係図、第３図は本発明による距離測定手段の受光部
と演算回路を示した一実施回路図、第４図は本発明ｆこ
よる距離測定手段の動作状態におけるタイミングチャー
ト図である。 ６・・・・・・第１の光源、７・・・・・・第２の光源
、１２・・・・・・被写体、１３・・・・・・受光セン
サ、１６・・・・・・受光部、１７・・・・・・演算回
路、１９・・・・・・第１の積分器、２０・・・・・・
第２の積分器、２１・・・・・・第１の対数増幅器、２
２・・・・・・第２の対数増幅器、２３・・・・・・差
動増幅器、２４・・・・・・逆対数変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体を照射する第１の光源と、この第１の光源が
   照射する範囲とほぼ同範囲の被写体を照射しかつその光
   の射出位置が被写体に対して前記第１の光源の射出位置
   と異なる如くに設けられた第２の光源と、前記第１の光
   源および第２の光源の発光による被写体からの反射光を
   受光する受光センサを含みこの受光センサの受光量を電
   気量に変換する受光部と、前記受光センサの受光量に対
   応した電気量により前記第１の光源の発光による被写体
   輝度と前記第２の光源の発光による被写体輝度とを比較
   する演算回路とを備えてなり、前記演算回路の出力を前
   記第１の光源と被写体までの距離の関数で表わせ得る如
   くになしたことを特徴とする距離測定装置。 ２ 受光センサの光の受光角は、第１の光源および第２
   の光源が被写体を照射する光の照射角より狭くないこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の距離測定装
   置。 ３ 演算回路は、第１の光源の発光による被写体からの
   反射光を受光する受光センサの受光量を積分する第１の
   積分器と、第２の光源の発光による被写体からの反射光
   を受光する前記受光センサの受光量を積分する第２の積
   分器と、前記第１の積分器の積分量を対数増幅する第１
   の対数増幅器と、前記第２の積分器の積分量を対数増幅
   する第２の対数増幅器と、前記第１の対数増幅器と第２
   の対数増幅器の出力を減算する差動増幅器と、この差動
   増幅器の出力を逆対数変換を行なう逆対数変換器とから
   構成され、前記第１の積分器、第２の積分器の出力の除
   算値を前記逆対数変換器の出力として得ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の距離測定装置。 ４ 第２の光源は、被写体に対して第１の光源と等しい
   距離のほぼ同位置に設けられ、その発光部前面に受光レ
   ンズを配置することにより前記第１の光源と射出位置が
   異なる如くになされたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の距離測定装置。