(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距対象物に向けて、パルス状光束を繰返し投光する投光手段と、
上記測距対象物から上記パルス状光束の反射光を受光し、上記測距対象物までの距離に応じた光電変換信号を出力する受光手段と、
上記光電変換信号に基づいて上記測距対象物までの距離を演算し、上記パルス状光束の繰返し動作中、上記演算結果を累積して、上記測距対象物からの上記パルス状光束の反射光の上記受光手段中の受光素子上への入射位置に基づく比データと上記測距対象物からの上記パルス状光束の反射光の光量に基づく光量データの２つの距離データを出力する演算回路と、
上記データ及び上記光量データの両方が所定距離よりも近いデータである場合に、上記距離データとして上記比データを選択する選択回路と、
測距専用もしくは他の機能と兼用の上記測距対象物の輝度を測定する測光手段と、を具備し、
上記測光手段より出力される測光データが所定輝度より明るいデータである場合であって、且つ、上記選択回路により選択された上記比データが所定距離範囲内のデータであるときは、上記所定距離範囲に関連する補正距離を最終的な距離データとするものであって、
上記所定距離範囲と上記補正距離との組合せを複数有し、上記複数の所定距離範囲は、第１の所定距離範囲と、上記第１の所定距離範囲よりも遠い距離データを含む第２の所定距離範囲とを含み、上記複数の補正距離は上記第１の所定距離範囲に関連する補正距離データである第１の補正距離と、上記第２の所定距離範囲に関連する補正距離データである第2の補正距離とを含むことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
上記比データが、上記第１の所定距離範囲の最至近距離よりも近いデータである場合には、上記比データを最終的な距離データとすることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
上記比データが、上記第１の所定距離範囲内である場合には上記第１の補正距離を最終的な距離データとし、上記第２の所定距離範囲内である場合には上記第２の補正距離を最終的な距離データとすることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項４】
上記比データが上記第２の所定距離範囲の最遠距離よりも遠いデータである場合には、上記第２の補正距離よりも遠いデータである第３の補正距離を最終的な距離データとすることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラの測距装置に係り、特に測距対象物に向けて赤外光を投射することにより測距対象物までの距離を求めるアクティブ方式のカメラ用測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアクティブ方式の測距装置は、測距対象物に向けて赤外光を投射し、その反射光を受光素子で受光する。その際、受光面上の入射位置により求まる比積分によるデータ（以後、比データと称する）と、受光光量そのものを積分したデータ（以後、光量データと称する）の２つデータが得られる。その場合に、測距対象物までの距離が近いときは比データを用いて、遠いときは光量データを用いるのが一般的である。
【０００３】
通常、この２つのデータの切換えの判定には、比データを用いている。そして、光量データにより測距対象物までの距離を求める場合、単に光量データの大小により距離の遠近を求めることが多い。
【０００４】
また、上記アクティブ方式の測距装置において、測距対象物の輝度が高い場合、背景光電流の増加によりＳ／Ｎ比が劣化する。このＳ／Ｎ比の劣化によって比データが理論直線からずれる分を比データと測光データより直線近似で補正量を算出して補正する方法がある。
【特許文献１】特開平６−１８６０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述した比データ及び光量データを用いる従来の技術では、何らかの電磁的なノイズや交流光源等による交流背景光ノイズなどにより、比データが近距離側にずれた場合、測距対象物が遠距離にあるにもかかわらず、光量データに切り換えられず、近距離の誤った比データにより測距対象物までの距離を求めてしまう。また、光量データにより測距対象物までの距離を求める場合、測距対象物の反射率が高いと著しい前ピンの距離データとなってしまう。
【０００６】
さらに、アクティブ方式の測距装置については、直線近似を行うため補正量の演算にかけ算が必要なため演算に時間がかかる。また、同じ条件下でも比データのずれ量に測距装置毎のばらつきがあるため補正の精度を上げようとすると装置毎の調整が必要となる。
【０００７】
そこで本発明は、比データ及び光量データに基づく比／光量の切換えを行い、比データの測距には高輝度時の補正に範囲を定め、測距対象物や外部環境によらず精度の良い測距出力を得ることのできる測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、測距対象物に向けて、パルス状光束を繰返し投光する投光手段と、上記測距対象物から上記パルス状光束の反射光を受光し、上記測距対象物までの距離に応じた光電変換信号を出力する受光手段と、上記光電変換信号に基づいて上記測距対象物までの距離を演算し、上記パルス状光束の繰返し動作中、上記演算結果を累積して、上記測距対象物からの上記パルス状光束の反射光の上記受光手段中の受光素子上への入射位置に基づく比データと上記測距対象物からの上記パルス状光束の反射光の光量に基づく光量データの２つの距離データを出力する演算回路と、上記データ及び上記光量データの両方が所定距離よりも近いデータである場合に、上記距離データとして上記比データを選択する選択回路と、測距専用もしくは他の機能と兼用の上記測距対象物の輝度を測定する測光手段と、を具備し、上記測光手段より出力される測光データが所定輝度より明るいデータである場合であって、且つ上記選択回路により選択された上記比データが所定距離範囲内のデータであるときは、上記所定距離範囲に関連する補正距離を最終的な距離データとするものであって、上記所定距離範囲と上記補正距離との組合せを複数有し、上記複数の所定距離範囲は、第１の所定距離範囲と、上記第１の所定距離範囲よりも遠い距離データを含む第２の所定距離範囲とを含み、上記複数の補正距離は上記第１の所定距離範囲に関連する補正距離データである第１の補正距離と、上記第２の所定距離範囲に関連する補正距離データである第2の補正距離と、を含む測距装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
以上詳述したように本発明によれば、比データと光量データの2つのデータにより比データと光量データのどちらのデータを使用するかの切換を行い、特に高輝度下での測距では所定距離範囲のデータを所定距離に丸めるという補正を行うようにしたので測距対象物や外部環境によらず精度の良い測距出力を得られる測距装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１には、本発明による第１実施形態として測距装置の回路構成を示し説明する。
【００１１】
この測距装置は、投光部となる光パルスを投射する投光素子１と、この投光素子１から投光レンズ２を介して図示されない測距対象物に投射され、該測距対象物からの光パルスの反射光を受光レンズ３を介して受光する受光素子４とを有している。そして、この測距装置は、上記受光素子４で受光された光電流の検出、演算処理を行う測距回路５と、図示する各回路部に制御信号を送出するＣＰＵ６と、測距対象物の輝度を測定して、Ａ／Ｄ変換を行う測光回路７とから構成されている。
【００１２】
また、測距回路５は、これを駆動する定電圧を供給する定電圧回路８と、受光素子４から出力される光電流から背景光を除去し、光電流検出を行う光電流検出回路９ａ及び９ｂと、検出された光電流から被写体の距離情報を求める距離演算回路１０と、この距離演算回路１０の出力を積算してＡ／Ｄ変換するカウント部１１ａと、光電流そのものの出力を積算してＡ／Ｄ変換するカウント部１１ｂとから構成されている。
【００１３】
次に、上記測距回路５の詳細について説明する。背景光による光電流を除去する光電流検出回路９ａ及び９ｂは、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２とトランジスタＴｒ1，Ｔｒ2、コンデンサＣ１，Ｃ２、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とから構成される。
【００１４】
上記スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＣＰＵ６の端子Ｔ３からのオン・オフ信号によって切り換え制御される。すなわち、非投光時には、ＣＰＵ６から端子Ｔ３にオン信号が出力され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンする。これにより、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２はアクティブ状態になり、背景光による光電流が全てトランジスタＴｒ1，Ｔｒ2に流れるように、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２により負帰環をかける。
【００１５】
この時、コンデンサＣ１，Ｃ２には背景光に相当する電荷が蓄えられる。そして投光直前には、ＣＰＵ６の端子Ｔ３からオフ信号が出力され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフする。これにより、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２がノンアクティブ状態になり、トランジスタＴｒ1，Ｔｒ2から排出される電流量は、コンデンサＣ１，Ｃ２の保持電荷により決定される。
【００１６】
投光部は、投光素子１と該投光素子１をオン、オフ制御するトランジスタＴｒ11とから成る。トランジスタＴｒ11のベースは、抵抗を介してＣＰＵ６の端子Ｔ１に接続されている。ＣＰＵ６から、図２に示されるパルス波形信号を出力することにより、トランジスタ、Ｔｒ11をオン、オフ制御し、投光素子１から投光レンズ２を介して測距対象物へ投光を行う。
【００１７】
測距対象物からの反射光は、受光レンズ３を介して受光素子４に入射され、この受光素子４からは光電流として測距回路５へ出力される。上記光電流は、測距回路５内の背景除去部と光電流検出部で構成される光電流検出回路９ａ，９ｂに入力される。この時、受光素子４からは信号光電流ＩN だけでなく、背景光電流ＩS1が含まれた光電流ＩN＋ＩS1が出力される。つまり、投光時には、受光素子４より光電流ＩN＋ＩS1及びＩF＋ＩS2が入力されると、背景光電流ＩS1及びＩS2は、それぞれトランジスタＴｒ1及びＴｒ2より排出され、測距対象物から反射された信号光電流ＩN 及びＩF のみが検出される。信号光電流ＩN 及びＩF は、それぞれトランジスタＴｒ３及びＴｒ6のコレクタに入力される。
【００１８】
これらのトランジスタＴｒ3，Ｔｒ4，Ｔｒ5及びＴｒ6，Ｔｒ7，Ｔｒ8は、各々カレントミラー回路を構成しており、それぞれのコレクタ電流は信号光電流ＩN 及びＩF に等しい。上記トランジスタＴｒ5に於いて、コレクタ電流は、ダイオードＤ１に流れ、これにより信号光電流は圧縮電圧に変換される。
【００１９】
また受光素子４のもう一方のアノードから得られる第２の光電流Ｉr についても同様である。すなわち、背景光電流ＩS2をトランジスタＴｒ2より排出し、信号光電流ＩF のみをトランジスタＴｒ6，Ｔｒ7，Ｔｒ8で構成されるカレントミラー回路によって、ダイオードＤ２に流して圧縮電圧に変換する。このようにして得られた圧縮電圧は、距離演算回路１０のトランジスタＴｒ9，Ｔｒ10のベースに、バッファを介して供給される。
【００２０】
上記トランジスタＴｒ9，Ｔｒ10は、定電流源Ｉ0 と、積分用コンデンサＣ３と、ＣＰＵ６の端子Ｔ４で制御されるスイッチＳＷ３と共に、対数伸長回路を構成している。非投光時には、ＣＰＵ６の端子Ｔ７で制御されるスイッチＳＷ５がオンして積分用コンデンサＣ３の電位を基準電位にセットし、投光直前に端子Ｔ７によりスイッチＳＷ５をオフする。投光時には、ＣＰＵの端子Ｔ４によりスイッチＳＷ３をオンし、投光毎にトランジスタＴｒ9，Ｔｒ10のベースに入力される電圧が演算され、この電流で積分用コンデンサＣ３が充電される。
【００２１】
同様に、非投光時には、ＣＰＵ６の端子Ｔ８で制御されるスイッチＳＷ７がオンされて、積分用コンデンサＣ４の電位を基準電位にセットし、投光直前に端子Ｔ８によりスイッチＳＷ７をオフする。投光時には、投光毎に測距回路５に入力され、トランジスタＴｒ4，Ｔｒ7のコレクタに現れる電流ＩN ＋ＩFにより積分用コンデンサＣ４が充電される。
【００２２】
そして所定回数の投光が終わると、端子Ｔ５を“Ｈ（ハイレベル）”→“Ｌ（ローレベル）”と切換えてスイッチＳＷ４がオンし、コンデンサＣ３を放電していく。同時に、ＣＰＵ６に内蔵されたカウンタが働き、ＣＰＵ６の端子Ｔ９がモニタされるオペアンプＯＰ３の出力が、“Ｌ”になるまでカウントを続ける（比積分）。オペアンプＯＰ３の出力は、コンデンサＣ３の端子電圧が基準電圧Ｖref より高くなると、“Ｈ”→“Ｌ”に変化する。コンデンサＣ３のカウントが終了すると、次はＣＰＵ６の端子Ｔ６を“Ｈ”→“Ｌ”としてスイッチＳＷ６がオンし、コンデンサＣ４を放電していく。  
同時に、ＣＰＵ６に内蔵されたカウンタが働き、ＣＰＵ６の端子Ｔ１０でモニタされるオペアンプＯＰ４の出力が“Ｌ”になるまでカウントを続ける（光量積分）。
【００２３】
このようにして、測距対象の位置に応じた出力をＣＰＵ６内のカウンタのカウント値として得ることができる。次に、図２に示すフローチャートを参照して、この第１の実施形態の動作について説明する。
【００２４】
まず測距に先だって測光を行い、測距対象物の輝度ＢＶＭを測定する。そして、投光素子１により投光し、比積分、光量積分をＡ／Ｄ変換しながら行って、２つの測距データ、すなわち比データと光量データをカウント値として求める。続いて、あらかじめ調整により測距装置毎に定められた傾き係数等の調整値により、比データ及び光量データのそれぞれのカウント値を距離の逆数である１／L データ、１／LH ，１／LP に変換する（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【００２５】
ここで測距データであるカウント値を距離ではなく、１／（距離）に変換するのは撮影レンズのピント位置と１／（距離）がほぼ比例関係にあり、また三角測距の出力も原理的に距離ではなく１／（距離）に比例するので１／（距離）を距離データとして扱った方が演算も単純になるためである。
【００２６】
距離データ１／L として光量データ１／LP が選択された場合、その光量データ１／LP が所定距離（６．５ｍ）より近いか否か判定し、近い場合には距離データ１／L ＝１／６．５ｍとし、そうでない場合には距離データ１／L ＝光量データ１／LP とする（ステップＳ９〜Ｓ１１）。
【００２７】
そして、距離データ１／L としてデータ１／LH が選択された場合、次に、測距データＢＶＭに基づいて測距対象物の輝度の判定を行い、測光データＢＶＭが所定輝度（ＢＶ６）より暗いときには距離データ１／L ＝比データ１／LH とし、そうでないときは高輝度補正を行い距離データ１／L を決定する（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００２８】
高輝度補正は、まず、比データ１／LH が所定距離（４．４ｍ）より近いか否かの判定を行い、近い場合には補正はせずに距離データ１／L ＝比データ１／LH とし、遠い場合には比データ１／LH が第１の所定距離範囲（４．４〜５ｍ）内のデータであるかどうかの判定を行い、範囲内であれば第１の所定距離範囲に関連する第１の補正距離（４．４ｍ）を距離データ１／L とし、範囲外であるときは比データ１／LH が第２の所定距離範囲（５〜５．８ｍ）内のデータであるかどうかの判定を行い、範囲内であれば、第２の所定距離範囲に関する第２の補正距離（４．８ｍ）を距離データ１／L とする。
【００２９】
そして、比データ１／LH がさらに遠距離のデータであるときは最遠の補正距離である第３の補正距離（５．８ｍ）を距離データ１／L とする（ステップＳ１２〜Ｓ１７）。以上のような動作・判断により最終的な測距対象物までの距離を決定することにより遠距離測距性能及び光量測距の精度が向上すると共に測距対象物の輝度が高い場合でも精度の良い測距出力を得ることができる。
【００３０】
１／L データが求まったところで、まず、距離データ１／L として比データ１／LH と光量データ１／LP のいずれのデータを用いるか判定し、比データと光量データの少なくともどちらか一方が所定距離（８．７ｍ）より遠い場合は、光量データ１／LP を用いて、それ以外の場合には比データ１／LH を距離データ１／L として用いる（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００３１】
この第１の実施形態では測光を測距の投光の直前に行っているが必ずしもこのタイミングで行う必要はなく、ステップＳ５以下の処理を行う前に測光データが得られていれば良い。また、測光を行う測光センサや測光回路は測距専用のものでも、カメラの露光用のものと兼用であっても測距対象物の輝度が測定できるものであればよい。
【００３２】
また、この第１の実施形態では、高輝度時に比データ１／LH の値に応じて３つの所定距離に丸めるようにしているが、これは必ずしも３つの所定距離である必要はなく、この発明の測距装置が使用される条件に応じて、所定距離範囲と、その範囲内のデータを丸める所定距離の組み合わせの数を増減させることが可能であるのは言うまでもない。
【００３３】
次に図３に示すフローチャートを参照して、第２の実施形態としての測距装置について説明する。この第２の実施形態は第１の実施形態の高輝度補正の領域の遠距離側においても比データ１／LH と光量データ１／LP の切換を行うようにしたものである。ここでステップＳ１〜Ｓ１１については、前述した第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
まずステップＳ７において、測距対象物の輝度が所定輝度（ＢＶ６）よりも明るいときは高輝度補正を行う。この高輝度補正は、ステップＳ１２〜Ｓ１４，Ｓ１９，Ｓ２０において、第１の実施形態と同様に、比データ１／LH が所定距離（４．４ｍ）より近いか否かの判定を行い、近い場合には補正はせずに距離データ１／L ＝比データ１／LH とし、遠い場合には比データ１／LH が第１の所定距離範囲（４．４〜５ｍ）内のデータであるか否かの判定を行う。この判定で範囲内であれば、第１の所定距離範囲に関する第１の補正距離（４．４ｍ）を距離データ１／L とし、範囲外であるときは、比データ１／LH が第２の所定距離範囲（５〜５．８ｍ）内のデータであるか否かの判定を行い、範囲内であれば第２の所定距離範囲に関する第２の補正距離（４．８ｍ）を距離データ１／L とする。
【００３５】
そして、比データ１／LH が第２の所定距離範囲より、さらに遠距離である場合には、比データ１／LH と光量データ１／LP の切換を行い、光量データ１／LP が所定距離（５ｍ）より近いときには、所定距離（５ｍ）を距離データ１／L とし、遠いときには、 距離データ１／L ＝光量データ１／LP とする（ステップＳ１５〜Ｓ１８）。
【００３６】
以上のように、高輝度時の遠距離で原理的に測距対象物の輝度の影響を受けにくい光量データを使うようにし、かつ、測距対象物の反射率が高く著しく近距離のデータになってしまうようなときも所定距離のデータとなるようなリミッタを設けるので高輝度下で遠距離に測距対象物があるときにも精度の良い測距出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による第１実施形態として測距装置の回路構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の測距装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】第２の実施形態の測距装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１…投光素子、２…投光レンズ、３…受光レンズ、４…受光素子、５…測距回路、６…ＣＰＵ、７…測光回路、８…定電圧回路、９ａ，９ｂ…光電流検出回路、１０…距離演算回路、１１ａ，１１ｂ…カウント部。
【図１】
0003694018.tif 000002
【図２】
0003694018.tif 000003
【図３】
0003694018.tif 000004