JPS61100607A

JPS61100607A - 距離検出装置

Info

Publication number: JPS61100607A
Application number: JP22277084A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kunishige; 恵二国重
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-10-23
Filing date: 1984-10-23
Publication date: 1986-05-19
Also published as: JPH0467606B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ォーカス装置に使
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
よるスポット像６は、第５図にスポット光強度分布曲線
７で示されるように現笑には、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
りなどによって複数個の受光素子に亘って結像すること
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。

従って、このような被写体からの反射光を受光素子によ
って受光する距離検出装置では、その信号をデジタル的
に取扱りて正確にゾーン測距を行なうということができ
なかった。

このため、これに対し【、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【いるように
、スポット像が複数の受光素子に亘りたときに真中の位
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、との方式では、上記判別回路を新たにつけ加え
なければならず、また、スポット像強度分布が受光素子
の２個所に亘りた場合、３個所に亘った場合、４個所に
亘った場合など多数の判別−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っている。

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、％開昭５６−２９１１２号公報、特開昭５６−２２
９１０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５８−７０１１５号公報、特開昭５８−７
１４０４号公報、特開昭５８−１１３８０７号公報、特
開昭５８−１４２２１５号公報、特開昭５８−１７４９
１０号公報、特開昭５８−９１７５０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っ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ットを捨て去ったものである。

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ットが大佐いもの
となりている。

（１）被写体からの反射光による受光素子出力射する信
号光強度は、その絶対量が微小であるＫ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、スポット分布のチー′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１
０００倍以上のレンジとなり、その結果検出口路はダイ
ナミッ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一条件である。

（１１）　　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／　　〜
１／　　　程度の値である。

１．０００　　　　１０．０００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°７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２〈゛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な璧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り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くよ？信号、光検出をデジタ
ル的ＶＣおこなえるという在来のメリットを捨て去りた
のみでなく、アナログ処理にまつわるデメリットの方が
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
受光素子に亘りて結像するスポット反射光のピーク位置
検出において、従来のような信４号光のアナログ的取り
扱い、なしないで、真後的なデジタルコード信号を生成
することにより１、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Ｋよるデジタルコードに基づいて反射光
スポッ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１図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

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、説明な簡素化するため
に、受光素子４は例えば、シリコンフォトダイオード（
ＳＰＤ）からなるａ　＃’　ｂ　＋　Ｃｅ　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（イ）に斜線部と非斜線部で示さ
れるようにａ、ｄとす、ｃをそれぞれ組とする一群と、
第２図ＣＢ）Ｋ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）はスポット反射光６のピーク
位置を矢印で示すもので、測距領域■では投射光が帰っ
てこないので入射光は０であり、入射光は、このＯ″か
ら＠７”までの８通りＫなっているものとする。

第６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１１．１２゜１３．１４の反転、非反転入
力端にそれぞれ接続され、このオペアンプ１１．１２，
１３．１４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，ｆ６，１７　）　、　（
１’５’、１６’、ｊ７’）　、　（１５”、１６”。

１７／／）および（１５”、　１６″′、　１７″？）
にそれぞれ第６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はフィードバック抵抗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５０に、、また出力端ｙは同様に
フィードバック抵抗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　＊　Ｃｅ　ｄ　Ｋ発生する光
電流をＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄとすると、光電流検出回
路１１，１２゜１３．１４によってトランジスタ１５．
１５’、１５′、１５＃ＦＫはそれぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉ
ｃ、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”’）Ｋ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、その出力が相桔抗する様に接続すること
ができる。オペアンプ１８゜１９のフィードバック抵抗
Ｒ，，Ｒ２を流れる光電流は、それぞｔｔ　（Ｉｂ　＋
　Ｉｃ）　　（Ｉａ　＋　Ｉｄ）　、　（Ｉａ　＋　Ｉ
ｂ）−（１°＋１ｄ）であり・輯局受光素子“・５・＝
・６は第２図の囚、　（Ｂ）　ＩＣ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Ｒ，Ｘ　（Ｉｂ＋Ｉｃ　−
Ｉａ−Ｉｄ）　＋Ｖｒｅｆ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Ｒ２Ｘ　（Ｉａ　
＋　ｒｂ　−Ｉｃ　−＝　Ｉｄ）；＋　Ｖｒｅｆ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図囚、（均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って十
方向か一方向かに電圧が変化する。

第２図（Ｃ）に示される′Ｏ″から１７１１までの８通
りに亘ってスポット反射、光のピーク位置かあ′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５になる。実際上、被写体が軸位
置のときには反射光は帰ってこないので入射光は０であ
る。

この電圧変化の極性の信号は、結合コンデンサ３０．３
１を通じてそれぞれ次段に伝達される。次段のオペアン
プ２２．２５のフィードバック抵抗Ｒ３＃　Ｒ４には並
列にダイオード３２．５５が接続され、−極性を圧縮し
ている。仁の次段では、簡単のためＫ。

極性の変化しないととる、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一左０とを０？ｃ、十を
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Ｋ。

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。

このよう忙、上記表忙示される３値信号を＋かＯＫ２値
化すると、スポット反射光のピーク位置の変化に従りて
、オペアンプ２２．２５の各出方端、即ち第３図のポイ
ント■、■の位置におｆｆル［圧出力はハイレベルＨか
ロウレベルＬかのいずれかくなり１次表のようＫなる。

なお、上記ｎｌｂｓ図の電気回路における符号４１〜４
４は足＊＊源を、また”Ｊｒｅｆ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って、スイッチＳＷ１が開放さ
れ、合せてｈ−ｓフリップフロップ回路２６゜２７がり
セッ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、これにより
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−８フリップフロップ回路２６．２
７のＱ出力は、その状態を保持するととＫ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簑とする測距ゾーンの数に
従って適当に変更すればよいことは当業者にとりて明ら
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。したがって、信号増幅率を
十分に上げることが可能となり、また、十分なシへ比を
稼ぐことができる。

（ｂ）　　スポッ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。したがって、信号増幅率を十
分に上げることができ、十分なシ墳比を稼ぐことができ
る。

（Ｃ）　　スポットのピーク位置は、デジタルコードに
よって示されるため、少数のビットの極性を検出するこ
とＫよって多数のゾーンを表わすことかで赦る。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
。したがって、同数のゾーン測距な行なう場そは、本発
明では検出数が少ないために回路構成が蘭単になり、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。　　　　゛（ｃｌ）　
　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１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
ット反射光の広がりによっ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
【の装置部分が簡略化され、したがりて非常に安価な構
成ででき、かつ、直接的なデジタル信号の生成により測
距摺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ットの
ピーク位νが８通りに亘って受光した場合を示す線図。第６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
列に反射光スポットが広がりをもっ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；荊・フｃｄ区％４四％５図

Claims

【特許請求の範囲】

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ット
位置を検出することを特徴とする距離検出装置。