JPS61240108A - 距離検出装置 - Google Patents

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】 （発明の利用分野） 本発明は、カメラ等の自動焦点制御装置などに用・いら
れる距離検出装置、特に２攬の信号を演算して測距情報
を得るアクティブ方式の距離検出装置の改良に関するも
のである。

（発明の背景） 第４〜６図に従来のこの種の距離検出装置を有する自動
焦点制御装置の一例を示す。第４図において、投光素子
１より投光された信号光は、投光レンズ２を通過し、被
写体３面で反射され、受光レンズ４を通って受光素子５
へ入射する。

この受光素子５の受光面は第５図からもわかる　　　：
よ５に二つの受光部５ａ、５ｂに分割され【おり、該受
光部５ａ、５ｂで光電変換され、出力される各信号に基
づいて測距情報を得るもので、第４図実線で示される如
く被写体３からの反射　　　□光が受光部５ａと５ｂの
中心にスポット光Ｓ（・′第５図参照）として入射する
場合は、第５図（イ）　　　′のように受光部５ａ、５
ｂでの各受光量はほぼ　　　゛等しくなり、被写体が３
′に示される如く遠くに位置する場合は、第５図（ロ）
のように受光部５ａでの受光量は多く、受光部５ｂでの
受光量は少なくなり、又被写体かぎに示される如く近く
に位置する場合は、第５図（ハ）のように逆に受光部５
ｂでの受光量が多く、受光部５ａでの受光量は少なくな
る。即ち、第５図（イ）の様に受光部５ａと５ｂの受光
量がほぼ等しい時には合焦、第５図（ロ）の様な時には
前側ピント、第５図（ハ）の様な時には後側ピントと判
断し、前側ピント或いは後側ピントの場合には後述する
撮影レンズを移動させると同時に受光素子５を移動（第
４図矢印方向）させ、自動焦点制御を行う。

次に第６図を用いて自動焦点制御時の具体的な動作を説
明する。受光素子５は撮影レンズ６の移動と連動、即ち
駆動用モータ７の回転に連動してカム等を介して移動す
るようになっており、該受光素子５を構成する受光部５
１Ｍと５ｂの後段には、それぞれセンサアンプ８　ａ　
＊　８　ｂｓ直流成分除去用のバイパスフィルタ９　ａ
　ｅ　９　ｂ、検波回路の役割をするアナログスイッチ
１０ａ。

１０ｂ及び積分回路１１ａ、ｆｌｂが接続される。マイ
クロコンビエータ１２は駆動回路１３、　　　を介し【
投光素子１及び前記アナログスイッチ１０ａ、１０ｂヘ
パルス信号を出力しており、投光素子１はこのパルス信
号に従ってパルス発光し、アナログスイッチ１０ａ、１
０ｂは投光素子１が発光する期間のみオンしてバイパス
フィルタ９　ａ　ｅ　９　ｂを介してセンサアンプ８ａ
。

８ｂより入力する信号人、Ｂを積分回路１１ａ。

１１ｂへ供給する。積分回路１１ａ、１１ｂへ入力した
信号Ａ、Ｂは該積分回路１１ａ、１１ｂにより積分され
た後、それぞれ次段の加算回路１４及び減算回路１５へ
出力され、ｒＡ＋ＢＪ　。

ｒＡ−ＢＪ成る演算がなされ、マイクロコンビエータ１
２へ送られる。すると、マイクロコンビエータ１２は、
和信号（Ａ＋Ｂ）の積分値が例えば所定値Ｖ、に違した
か否か、差信号（Ａ−Ｂ）の積分値が例えば閾値出馬を
越えたか否かくより合焦、非合焦（前側ピント、後側ピ
ント）の判断、つまり和信号（Ａ＋Ｂ　）が所定値１に
達した時点で差信号（Ａ−Ｂ）がまだ閾値出馬を越えて
いない時は合焦と判断し、逆に和信号（Ａ＋Ｂ）が所定
値Ｖ、に達する前に差信号（Ａ−Ｂ）が既に閾値±Ｖ、
を越えた時には非合焦と判断して直ちに駆動用モータ７
へ自動焦点制御信号Ｎを出力し、撮影レンズ６及び受光
素子５を所定の方向に移動させ、受光部５ａと５ｂにほ
ぼ等しく被写体からの反射光が入射するようになったら
撮影レンズ６の移動を停止、即ち自動焦点制御信号Ｎの
出力を停止する。

以上述べたように第６図従来例では、受光部５　ａ　ｅ
　５　ｂからの信号Ａ、Ｂを同時にそれぞれ積分し、こ
れら二つの積分値に基づいて測距情報を演算し、自動焦
点制御を行うような構成となっている。この為、信号人
の処理を行う回路（センサアンプ８ａから積分回路１１
　ａまで）と信号Ｂの処理を行う回路（センナアンプ８
ｂから積分回路１１ｂまで）の２系列が必要となり、回
路規模が大きくなると同時に、２系列の特性（ゲイン、
オフセット電圧）をそろえなければならないといった欠
点を有していた。

また、本願出願人は時分割に信号入、Ｂを処理、つまり
一方の信号、例えば信号人のみをまず公知のミラー積分
回路にて所定のｔ１時間積分しく第７図参照）、次に和
信号（Ａ＋Ｂ）により逆積分する方式の装置を提案（特
開昭６０−１９１１６号など）している。該提案の装置
（おいては回路規模が小さく、２系列の特性をそろえる
といったことは必要なくなるが、以下のような問題点を
有している。即ち、信号Ａｆｔｔ。

時間積分した時の積分値はＡ　ｂであり、和信号（Ａ＋
Ｂ）をｔ８時間積分した時の積分値は（Ａ＋Ｂ）ｔ、で
あり、前記提案の装置では、ｔ１時間経過時のミラー積
分回路の出力レベルｖ７が初期レベル漬に達するまでの
１８時間、言い換えれば両積分値が等しくなるように逆
積分を行い、その時のｔｌとｔ、の比で測距情報を演算
している。

今、この方式を前記第６図従来例のような装置（スポッ
ト光Ｓが受光部５ａと５ｂにほぼ等しく入射することに
より合焦と判断するようなタイプの装置）に応用した場
合、合焦時被写体からの反射光が受光素子の中心に入射
することを考慮すると、ｔ、　＝　ｔｔ　／　２の時合
焦と判断することになる。従って、Ａ　ｂ　＝（Ａ　＋
　Ｂ　）　ｈと１１＝ｔ１／２の両式からＡ＝Ｂの関係
が確認できる。

ところで、積分処理には回路のわずかな直流ドリフトを
積分することにより生じるオフセット電圧がつきもので
ある。そこでドリフト信号なりとすると、両式は（Ａ＋
Ｄ　）　ｔｔ＝　（Ａ＋Ｂ　　Ｄ　）　ｔｌとなり、合
焦判定はｔｌ　＝　ｔｌ／　２であるので、両式からＡ
＝Ｂ−３Ｄの関係が得られ、オフセット電圧により測距
誤差を生ずることがわかる。

この誤差をとり除くためには、オフセット電圧のゼロ調
整を入念に行う必要があり、又調整後、温度変化等の変
動要因によりオフセット電圧が変化する場合には、自動
オフセット電圧調整回路を新に設ける必要があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題点を解決し、測距誤差を
軽減し、より正確な測距情報を得ることができる距離検
出装置を提供することである。

（発明の特徴） 上記目的を達成するために、本発明は、積分手段により
、２種の信号の積分を時分割にて同一積分方向で行わせ
、得られたそれぞれの積分値に基づいて測距情報を演算
する演算手段を設け、以て、積分手段のオフセット電圧
を相殺するようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
６図と同じ部分は同一符号にて表す。

１６はマイクロコンビ島−夕１７からタイミング信号Ｍ
、が入力することによりオンするアナログスイッチで、
該アナログスイッチ１６がオンしている時は受光部５　
ａ　ｅ　Ｓ　ｂの両方が被写体からの反射光を受光し、
オフ時には受光部５ａ　　　　　′のみが受光すること
になる。１８はセンサアンプ、１９は太陽光などの直流
の成分をとり除く　　　　゛バイパスフィルタ、２０は
インバータ２１を介して入力する信号に応じてその時入
力する和信号（Ａ＋Ｂ）又は信号人のゲインをコントロ
ールする、即ちタイミング信号Ｍ、がハイレベルの信号
の時（この場合は和信号（Ａ＋Ｂ）が入力している）Ｋ
はそのままのレベルで次段へ出力し、タイミング信号Ｍ
１がローレベルの信号の時（この場合は信号人が入力し
ている）には２倍のレベルにゲインアップして次段へ出
力するゲインコントロール回路、２２．２３ｋｔマイク
ロコンビエータ１７からタイミング信号Ｍｔ　、　Ｍｓ
が入力することによりオンするアナログスイッチ、２４
はマイクロコンピュータ１７から入力するパルス信号で
あるタイミング信号Ｍ４に従ってオンオフし、検波回路
の役割をするアナログスイッチ、２５は積分回路、２６
は信号Ａ、Ｂとは逆極性の、例えば負の一定電流ｉを発
生する定電流源で、和信号（Ａ＋Ｂ　）又は信号２人の
積分値を逆積分する場合に用いられる。２７は和信号（
Ａ＋Ｂ）又は信号２人の積分値の逆積分が完全に終了し
た時点（積分出力ゼロに達した時点）で内部にパルスを
カウントするカウント部を有するマイクロコンピュータ
１７ヘローレベルの信号を出力するコンパレータである
。

次に動作について第２図を参照しながら説明する。先ず
、マイクロコンピュータ１７はタイミング信号Ｍ、を出
力し、アナログスイッチ１６を予じめ設定された一時間
オン状態にする。このよ５にアナログスイッチ１６がオ
ンすることにより、投光素子１より投光され、被写体か
ら戻ってくる反射光は受光部５ａ、５ｂの両方にて受光
され、センサアンプ１Ｂから和信号（Ａ＋Ｂ）が出力さ
れる。又繭記タイミング信号Ｍ１はインバータ２１を介
してローベルの信号としてゲインコントロール回路２０
へ入力しており、よって、該ゲインコントロール回路２
０はバイパスフィルタ１９を介し【入力する和信号（Ａ
十Ｂ）をそのままのレベルで次段のアナログスイッチ２
２へ出力する。また、この時第２図［ａ）からもわかる
ようにマイクロコンピュータ１７からはタイミング信号
Ｍｔ　−Ｍ４が出力されているので、アナログスイッチ
２２はタイミング信号Ｍ、に従って、アナログスイッチ
２４はタイミング信号Ｍ、に従ってオンオフ、即ち投光
素子１０発光タイミングに同期して、それぞれオンする
。

このため、ゲインコントロール回路２ｏより出力される
和信号（Ａ＋Ｂ）は前記アナログスイッチ２２．２４を
通して積分回路２５へ送られ、第２図（ｂ）に示される
ように１時間積分される。

このように１時間積分回路２５にて和信号（Ａ＋Ｂ）の
積分がなされると、マイクロコンビエータ１７はタイミ
ング信号Ｍ、を出力し始め、今度はアナログスイッチ２
３をオン状態にする。

アナログスイッチ２３がオンすると、定電流源２６より
流れてくる負の一定電ｆｉｉにより逆積分が開始（第２
図（ｂｌ参照）され、この逆積分はコンパレータ２７よ
りローレベルの信号が出力されるまでの間貸われる。こ
の間（逆積分に要する時間）マイクロコンビエータ１７
内に配置されるカウント部は同じく内部に配置されるパ
ルス発生部にて発生するパルス数をカウントす、　　　
　る。この時のパルス数を鳥とすると、鳥は和信号（Ａ
＋Ｂ）の積分値に相当するＡ／Ｄ変換信号（Ａ／Ｄ変換
値）となる。

以上のようにしてプリ測距によるパルス数九が得られた
ら、該パルス数焉に基づいて、積分回路ｚ５で和信号（
Ａ十Ｂ）を積分するのに適した積分時間を設定する。つ
まり、被写体までの距離やその反射率が異なる場合、あ
る一定時間和信号（Ａ十Ｂ）を積分した時、その積分値
は大きく変動し、その時の被写体条件によって測距可能
なダイナミックレンジを越えてしまう（和信号（Ａ＋Ｂ
）の積分電圧が電源電圧に近づき、飽和してしまう）と
いった不都合等が生じるため、和信号（Ａ＋Ｂ）の積分
時間を適当な時間に、即ち和信号（Ａ＋Ｂ）の積分値が
高ければ積分時間を短くし、逆に低ければ積分時間を長
くする。そこで、次式のような演算をマイクロコンビエ
ータ１７内で行い、次回の和信号（Ａ十Ｂ）の積分時間
を決める。

両式により積分時間を算出（今回はＴｔ　＝１・ｋ／Ｐ
、により算出される）したら、マイクロコンビ為−夕１
７はこのＴ１時間タイミング信号Ｍ１ｅＭ！　、ｙｔ４
を出力する。これにより、Ｔ２時間和信号（Ａ＋Ｂ）の
積分が行われ、次いでタイミング信号Ｍ１が出力される
ことから一定電流１にて逆積分がなされ、和信号（Ａ＋
Ｂ）の積分値をＡ／Ｄ変換したパルス数ＰＡ＋１が得ら
れる。この時のパルス数ＰＡ＋１はマイクロコンピュー
タ１７内に記憶される。以上の動作が終了したら、マイ
クロコンビ為−夕１７は再びタイミング信号Ｍ、。

Ｍ４を出力する（第２図（ａ）参照）。この場合、タイ
ミング信号Ｍ、は出力されないため、アナログスイッチ
１６はオフしており、又ゲインコントロール回路２０は
入力する信号を２倍にゲインアップするモードに切り換
わっている。よって、この場合は受光部５ａのみで受光
され出力される信号人の２倍の信号２人が積分され、次
いで前述と同様タイミング信号Ｍ、が出力されることか
ら一定電流１にて逆積分がなされ、信号２Ａ。

の積分値をＡ／Ｄ変換したパルス数Ｐ２□が得られる。

マイクロコンピュータ１７は、前述のようにして得られ
たパルス数ＰＡ＋ｌとＰ３．に基づき、例えば第３図に
示すような演算（Ｐｅａ／Ｐｍ　）をして合焦、非合焦
（前側ピント、後側ピント）の判断を行うと共に、パル
ス数の比Ｐｓｉ／Ｐ４軸に応じ【、駆動用モータ７への
自動焦点制御信号Ｎ（第１図参照）のパルス幅を変調（
ＰＷＭ）する。

これにより【、駆動用モータ７の回転方向及び回転速度
が制御される。本実施例では第３図に示すよ５に、Ｐ８
□／Ｐ１．が例えば「０．８〜１．２」内であれば合焦
と判断して駆動用モータ７へ自動焦点制御信号Ｎを出力
しない（何ら電圧を印加しない）ようにしている。尚、
前記「０．８〜１．２」という範囲は実は不感帯であり
、理想的にはｒ　１．　ＯＪ即ち２Ａ＝Ａ＋Ｂ、つまり
Ａ＝Ｂの時が真実の合焦状態であるが、合焦とみなし得
る巾をもたせる構成にしている。

ところで、前述のように和信号（Ａ十Ｂ）をＴ１時間積
分した時の積分値を式で表すと（Ａ＋Ｂ　）　Ｔｔであ
り、又一定電流ｉによるその積分値を逆積分するのに要
する時間をＴＩとすると、−定電ａｔにてＴ１時間逆積
分した時の積分値はＩＴＪであり、両積分値は等しいの
で、（Ａ＋Ｂ）Ｔｌ　＝　ｉ　Ｔｌが成り立つ。同様に
２倍の信号２人をＴＩ時間積分した時の積分値２　Ａ　
Ｔｔであり、又一定電流正によるその積分値を逆積分す
るのに要する時間なＴ（′とすると、一定電流ＩにてＴ
７時間逆積分した時の積分値はｉＴｒであり、この場合
も両積分値は等しいので、２　Ａ　Ｔ１＝　ｓ　Ｔ：が
成り立つ。合焦時にはＴｓ　＝　Ｔ：であるので、前述
の両式よりＡ＝Ｂの関係が確認できる。ここで、ドリフ
ト信号りが存在する場合について考えてみると、両式は （Ａ＋Ｂ＋Ｄ　）　Ｔｓ　＝　（ｉ　−Ｄ　）　Ｔｔ　
＃＃寞廿日念（２Ａ　十〇　）１；＝（ｉ　　Ｄ）Ｔ＋
’となり、合焦判定はＴ、′＝τであるのでやはりＡ＝
Ｂの関係が確認でき、本実施例の如く和信号（Ａ＋Ｂ）
の積分値と信号２Ａ（信号２Ｂであってもよい）の積分
値に基づいて測距情報を演算するような装置においては
、オフセット電圧による測距誤差を生じないことがわか
る。つまり、前述した従来の１系列の装置においては、
オフセット電圧がキャンセルされない（Ａ＝Ｂ−３Ｄ、
の関係となる・）が、本実施例ではキャンセルすること
ができる（Ａ＝Ｈの関係となる）ので、オフセット電圧
のゼロ調整が不要となる。

又温度変化に伴ってオフセット電圧が変化したとしても
同様にキャンセルされるため、自動オフセット電圧調整
回路を備える必要がな（、回路が複雑になるといった不
都合も解消され、より正確な測距情報を得ることができ
る。

（発明と実施例の対応） 本実施例において、投光素子１が本発明の投光手段に、
受光素子５が受光手段に、積分回路２５が積分手段に、
マイクロコンビエータ１７が演算手段に、それぞれ相当
する。

（変形例） 本実施例では、一方の信号のみを積分する場合にはゲイ
ンコントロール回路２０によりその信号を２倍して積分
するような構成にしているが、これは和信号と一方の信
号の積分の際のオフセット電圧をキャンセルするためで
あり、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
一方の信号の積分値をＡ／Ｄ変換し、その２倍のＡ／Ｄ
変換値と和信号の積分値のＡ／Ｄ変換値とを比較して、
第３図と同様のモータ制御、即ち自動焦点制御を行うよ
うな構成であってもよい。この場合、ドリフト信号りが
存在すると、（Ａ＋Ｂ＋　Ｄ　）　Ｔｔ　＝　（ｉ　　
Ｄ　）　Ｔ乙（Ａ＋　Ｄ　）　Ｔｔ　＝　（ｉ　　Ｄ　
）　Ｔ：となり、この時の合焦判定はＴｔ　＝２　Ｔｔ
’であるため、前記両式からＡ＝Ｂ−Ｄの関係となり、
オフセット電圧の影響を多少は受けるものの、従来の１
系列の装置よりも測距誤差が少なく、オフセット電圧の
ゼロ調整も容易に行うことができる。また、一方の信号
人或いは信号Ｂを用いずに、二つの信号Ａ、Ｂの差信号
（Ａ−Ｂ）を用いて、差信号（Ａ−Ｂ）の積分値を求め
、和信号（Ａ十Ｂ）の積分値とから測距情報を演算する
ようにしてもよいし、信号ＡとＢとを積分し、この積分
値により例えば、２Ａ／（Ａ＋Ｂ）。

（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を演算して測距情報を得るよう
にしてもよい。又受光手段として受光部５ａ、５ｂから
成る受光素子５を用いたが、二つの受光素子を用いても
よいし、半導体装置検出器（ＰＳＤ）を用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、積分手段により
２種の信号の積分を、時分割にて同一積分方向で行わせ
、得られたそれぞれの積分値に基づいて測距情報を演算
する演算手段を設け、以【、積分手段のオフセット電圧
を相殺するようにしたから、測距誤差が軽減し、より正
確な測距情報が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図＋
ａｌ　（ｂ）はそのタイミングチャート、第３図ハ同シ
（マイクロコンピュータによる演算値の一例を示す図、
第４図は一般的な自動焦点制御装置に配置される測距光
学系の一部を示す図、第５図（イ）〜（ハ）は第４図に
示される各被写体位置からのスポット光の入射状態を説
明する図、第６図は従来の２系列の回路より成る自動焦
点制御装置を示すブロック図、第７図は従来の１系列の
回路より成る自動焦点制御装置における２種の信号の積
分状態を説明する図である。 １・・・投光素子、５・・・受光素子、７・・・駆動用
モータ、１６・・・アナログスイッチ、１７・・・マイ
クロコンビエータ、１８・・・センサアンプ、２０・・
・ケインコントロール回Ｍ、２２〜２４・・・アナログ
スイッチ、２５・−・積分回路、２６・・・定電流源、
２７・・・コンパレータ％　Ｍｔ〜Ｍ４・・・タイミン
グ信号、ｉ・・・一定電流、Ａ、Ｂ・・・信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、測距対象へ向けて光を投光する投光手段と、測距対
   象からの反射光を受け、測距対象の距離に依存して相対
   的に変化する２種の信号を出力する受光手段と、該受光
   手段からの２種の信号を積分する積分手段とを備えた距
   離検出装置において、前記積分手段により、２種の信号
   の積分を時分割にて同一積分方向で行わせ、得られたそ
   れぞれの積分値に基づいて測距情報を演算する演算手段
   を設けたことを特徴とする距離検出装置。