(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子から被写体へ投光し、その反射光を受光素子で受光し、この反射光量を測定することにより、被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置において、
判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、
この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定することを特徴とする光量検出式測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光量検出式測距装置、特に段階的なフォーカスの切替えによりオートフォーカス制御を行うカメラ等に応用することができる測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等での測距装置としては、三角測法を利用した比率検出式と光量検出式等があり、光量検出式は、被写体からの反射光量が距離の２乗に逆比例して減衰することを利用し、反射光量から距離を割り出す測距方式である。
【０００３】
図８及び図９には、光量検出式測距装置における投受光部の構成及び受光特性が示されている。図８において、カメラには投光レンズ１と受光レンズ２が所定の間隔で配置されており、この投光レンズ１の後側に投光素子３、受光レンズ２の後側に受光素子４が取り付けられる。そして、この受光素子４では図９に示されるように、例えば０．４段（例えば設定距離６７５ｍｍ）近傍から１．６段（設定距離１６００ｍｍ）近傍までの反射光を受光する受光面（有効長ｔ＝１．０ｍｍ程度）を有している。
【０００４】
上記の構成によれば、図８に示されるように、上記投光素子３から被写体へ向けて投光され、例えば遠距離側の距離１Ｄに被写体がある場合は、反射光１０１により受光素子４の受光面右側に遠距離側ビームが受光され、近距離側の距離０．５Ｄに被写体がある場合は、反射光１０２により受光面左側に近距離側ビームが受光される。そして、この受光ビームの光量を測定すれば、被写体の距離が判定できることになる。
【０００５】
このような測距装置は、例えば近距離側と遠距離側の２段の切替えでオートフォーカス制御を行うために用いられる。即ち、近距離側設定距離（１段目）と遠距離側設定距離（２段目）の中間距離を切替え距離とし、この切替え距離よりも近いか遠いか判別して、フォーカスレンズを１段と２段の位置に切り替えるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光量検出式測距装置では、被写体の種類等の相違によって被写体からの反射光の反射率が変化した場合には、測定距離に誤差が生じるという問題がある。即ち、図８において、距離１Ｄ（１の距離とする）の被写体での反射率が３６％であったとすると、信号量は１／Ｌ２  （Ｌ：距離）＝１となるので、１×０．３６＝０．３６の量が受光される。一方、距離０．５Ｄ（０．５の距離とする）の被写体での反射率が９％であったとすると、信号量は１／Ｌ２  ＝４となり、４×０．０９＝０．３６となる。従って、これら距離１Ｄと０．５Ｄの検出量が同一となり、距離０．５Ｄであっても、距離１Ｄであると判定される。
【０００７】
また、図９には、上記受光素子４での焦点距離に対応する各段数に対する受光量比が異なる反射率毎に示されている。このグラフ図で、近距離側（１段）と遠距離側（２段）の切替えのしきい値Ｇを、１．５段の位置における反射率（基準反射率）３６％の値である受光量比１に設定したとすると、上記図８の場合と同様に、反射率が９％に変化した場合には、図示されるように、しきい値Ｇである受光量比１に対応する段数は、約０．５５近傍となる。従って、反射率が９％に減った場合は、１．５段から０．９５段離れた０．５５段でオートフォーカスが切り替えられることになり、良好なフォーカス制御ができない。なお、反射率が３６％の２．５倍の９０％に増加した場合でも、受光量比１に対応する段数は約１．８で、約０．３段の差がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測距の誤差が小さくなり、オートフォーカス制御のフォーカス切替えを良好に行うことができる光量検出式測距装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、投光素子から被写体へ投光し、その反射光を受光素子で受光し、この反射光量を測定することにより、被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置において、判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において（一部）欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記の構成によれば、例えばフォーカスの切替え位置である所定距離（判定距離）の被写体からの反射光を受光する位置で受光面の受光像が半分になるようにする。そうすると、上記所定距離を判定するために設定された基準反射率（例えば３６％）の反射光のしきい値が半分となるが、その他の反射率の場合は、光量が距離の２乗に逆比例することから半分とはならず、反射率変化の影響は小さくなる。従って、反射率が変化した場合の測距誤差を小さくすることができる。
【００１１】
【実施例】
図１には、実施例に係る光量検出式測距装置の構成ブロックが示され、図２及び図３には、上記図８及び図９に対応した投受光部の構成及び受光特性が示されている。図１において、投光素子１０はドライバー１１に接続され、このドライバー１１にはタイミング回路１２からタイミング信号が供給されており、一方受光素子１４に、定常光除去回路１５、コンパレータ１６、ラッチ回路１７、レンズ繰出し回路１８が接続され、これらの回路にもタイミング回路１２からタイミング信号が供給される。
【００１２】
そして、上記受光素子１４には、図３（図２）にも示されるように、切替え距離である１．５段（例えば設定焦点距離１４４０ｍｍ）の位置を判定距離とし、この１．５段から０．３段（設定距離６４０ｍｍ）の近傍位置までの反射光を受光する受光面（有効長ｔ＝１．０ｍｍ程度）が形成される。そして、上記１．５段の位置の遠距離側は、図示されるように、反射光の受光像Ｐが半欠けとなるようにカットされる。
【００１３】
即ち、実施例のカメラは、オートフォーカス制御のために、例えば焦点距離１０００ｍｍ程度の１段目の位置と焦点距離３０００ｍｍ程度の２段目の位置にフォーカスレンズを繰り出せるようになっており、この１段と２段の切替え距離を１４４０ｍｍ程度の１．５段に設定している。
【００１４】
図４〜図６には、上記図１の各ブロックの詳細な構成が示され、図７には、これらの回路の動作波形が示されている。図４は、投光素子１０及びドライバー１１の構成であり、投光素子１０として設けられた赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）は、入力端子２０から供給された発光コントロール（ＩＲＥＤ）信号によって発光制御される。
【００１５】
図５は、タイミング回路１２内の構成であり、スイッチ２１、抵抗Ｒ１  、コンデンサＣ１  を含む左側回路は、図７（Ｂ）に示されるような所定の時定数でゆっくりと立上がる信号を出力線２２に形成するために設けられる。即ち、装置の電源スイッチのオン動作に連動してスイッチ２１がオンされると、端子２３からＶｃｃ電圧が供給され、上記抵抗Ｒ１  、コンデンサＣ１  で決定される時定数による信号、ＶＣ＝Ｖｃｃ（１−ｅ−ｔ／Ｒ１・Ｃ１）が得られる。また、図の右側回路として、異なる電圧Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定するコンパレータ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ及びコンパレータ２４Ｅが設けられ、このコンパレータ２４Ａ〜２４Ｅに上記ＶＣ信号が入力される。
【００１６】
このコンパレータ２４Ａ〜２４Ｅでは、図７（Ｂ）のように、電圧Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順にゆっくりと電圧が上昇する信号を入力することにより、コンパレータ２４Ａの出力側に図７（Ｃ）の反転出力ａ（上部バーは省略する）、コンパレータ２４Ｂの出力側に図７（Ｄ）の出力ｂ、コンパレータ２４Ｃの出力側に図７（Ｅ）の出力ｃ、コンパレータ２４Ｄの出力側に図７（Ｆ）の反転出力ｄ、コンパレータ２４Ｅの出力側に図７（Ｇ）の出力ｅが所定の時間間隔（上記ＶＣ信号で決定される間隔）で得られる。
【００１７】
そうして、出力端子２５から上記反転出力ａがリセット信号として出力され、出力端子２６からは、図７（Ｈ）のように、上記反転出力ｄとｂの合成出力（ｄ＊ｂ）がＩＲＥＤ信号として出力され、出力端子２７からは、図７（Ｉ）のように上記出力ｃがラッチ信号として出力され、出力端子２８からは、図７（Ｊ）のように上記出力ｅが後述するＬＤ（レンズドライブ）信号として出力される。なお、このようなタイミング回路として、マイコン等を用いることができる。
【００１８】
図６は、図１の受光素子１４及び定常光除去回路１５からレンズ繰出し回路１８までの回路であり、図示される受光素子１４はフォトダイオード等からなり、定常光除去回路１５は上記ＩＲＥＤ信号によって動作するスイッチ３０、コンデンサＣ２  、制御トランジスタ３１を含んでいる。この回路によれば、投光を開始する際にも供給されるＩＲＥＤ信号により、上記スイッチ３０がオンすると、コンデンサＣ２  と制御トランジスタ３１により、外光レベルの電流ｉＤＣを直流レベルとして維持する。従って、これにより外光である定常光が除去され、被写体から反射する投光素子１０の光のみが電流ｉとして検出される。この電流ｉは、増幅されて、コンパレータ１６へ供給されることになり、このコンパレータ１６では、上記切替え距離である１．５段に対応して設定された基準電圧と比較される。
【００１９】
即ち、実施例では、上述したように、１．５段の距離の被写体から反射率３６％の光が反射された場合の反射光ビームが半分欠けるようにしたので、図３に示されるように、１．５段の距離での反射率３６％のグラフが交わる位置、即ち受光量比が０．５となる位置を判定距離（切替え距離）のしきい値Ｇとしている。従って、このしきい値Ｇに相当する基準電圧をコンパレータ１６に設定し、これよりも大きいか小さいかにより、判定距離よりも近距離側か遠距離側かを判定する。
【００２０】
また、ラッチ回路１７はラッチ部３３とアンド回路３４からなり、このラッチ部３３では、ラッチ信号によりコンパレータ１６の出力状態がラッチされ、リセット信号により初期状態（１段又は２段のいずれか）に戻される。ここで、上述したように、図７の（Ｉ）のラッチ信号は、（Ｈ）のＩＲＥＤ信号よりも所定時間遅れた信号とされているので、コンパレータ１６の出力状態を良好に維持できるという利点がある。即ち、定常光除去回路１５やコンパレータ１６内のアンプ出力には、信号に立上がりの遅れがあるため、この遅れを考慮した量だけ、ラッチ信号を遅らせることにより、ラッチ動作を確実に行うようになっている。一方、アンド回路３４は、一方の入力端子に供給された上記図７（Ｊ）のＬＤ信号とラッチ部３３の出力との論理積をとることになる。
【００２１】
次に、レンズ繰出し回路１８には、ＡＦマグネット３５、制御トランジスタ３６が設けられており、このＡＦマグネット３５を制御トランジスタ３６でオン・オフすることにより、フォーカスレンズを１段と２段に切り替えることができる。
【００２２】
以上の実施例の構成によれば、まずカメラの撮影釦の操作等に連動して、図７（Ａ）に示されるように、測距装置の電源がオンされると、図７（Ｂ）のＶＣ信号に基づいて、各種の制御信号が形成され、図７（Ｈ）のＩＲＥＤ信号がドライバ１１と定常光除去回路１５の両者へ供給される。従って、投光素子１０から赤外光が出力されると同時に、受光素子１４へ入射される定常光（外光）が直流レベルとして維持される。そして、投光素子１０の投光に基づき、受光素子１４に入射した被写体からの反射光量は、電流ｉとして捉えられ、この反射光量はコンパレータ１６で比較される。
【００２３】
このコンパレータ１６では、反射光量が判定距離に対応した基準値よりも高い場合には、判定距離（１．５段）よりも近い距離であることを示すＨｉｇｈ信号が出力され、反射光量が基準値よりも低い場合は、判定距離よりも遠い距離であるＬｏｗ  信号が出力される。その後、このコンパレータ１６の出力状態はラッチ部３３で維持され、アンド回路３４にＬＤ（レンズドライブ）信号が入力されたときのみ、上記Ｈｉｇｈ信号がレンズ繰出し回路１８へ供給される。このＬＤ信号は、ラッチ信号とタイミングをずらすことにより、コンパレータ１６により判別された状態を正確にレンズ繰出し回路１８へ出力することができる。このようにして、例えば、コンパレータ１６からＨｉｇｈ信号が出力されたとき、例えばＡＦマグネット３５が動作し、近距離側の１段にフォーカスレンズが繰り出され、Ｌｏｗ  信号が出力されたとき、遠距離側の２段にフォーカスレンズが繰り出される。
【００２４】
上記実施例では、受光素子１４の受光面における判定距離の受光像が遠距離側で半分欠損するようにしたので、反射率が変化した場合でも、測定誤差が小さくなる。即ち、図２において、上述した従来の図８の場合と受光量を比較すると、判定のしきい値Ｇが図３で示されるように受光量比０．５となっているので、距離１Ｄ（１の距離）で被写体の反射率が３６％（２０１）であった場合、信号量は１／Ｌ２  （Ｌ：距離）＝１であるから、１×０．３６÷２（半欠け）＝０．１８の量が受光される。一方、距離０．５Ｄ（０．５の距離）で被写体の反射率が９％（２０２）となったとすると、信号量は１／Ｌ２  ＝４であるから、４×０．０９＝０．３６となる。従って、本発明の場合は、距離０．５Ｄで反射率が９％となっても、図８のように同一であると判定されず、誤差が生じない。そして、この場合は距離０．７０７（１／２の平方根）Ｄで、１／Ｌ２  ＝２であるから、２×０．０９＝０．１８となる。従って、従来と比較すると、０．５倍の距離から０．７０７倍の距離まで誤差が生じる範囲が抑えられる。
【００２５】
また、図３に、従来の図９に対応する受光特性が示されており、この場合は、反射率が９％に変化した場合でも、しきい値Ｇである受光量比０．５に対応する段数は、１近傍となる。従って、反射率が９％に減った場合は、約０．５段の差しかなく、約０．９５段の差があった従来の場合と比較すると、測定誤差が低く抑えられることが理解される。なお、反射率が３６％の２．５倍の９０％に増加した場合でも、受光量比０．５に対応する段数は１．７強で、約０．２段の差となり、約０．３段の差があった従来と比較すると、増加する場合でも、測定誤差が低く抑えられる。
【００２６】
上記実施例では、１つの所定距離を判定する場合を説明したが、上記コンパレータ１６のスレッショルドレベルを複数設定けて、３段以上の複数の所定距離を判別することができ、また投光素子１０の投光ビームを並列的に複数個投光するようにし、かつこの投光ビームに合せて受光素子１４の受光面を並列的に複数設けることにより、３段以上の複数の所定距離を判別する構成とすることもできる。
【００２７】
更に、実施例では、受光像が半分欠ける状態に受光素子１４の受光面を配置・形成したが、この欠損量は受光像の３／４、１／３等であっても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被写体からの反射光量により被写体の所定距離を判定する光量検出式測距装置で、判定対象である所定距離の被写体からの反射光を受ける位置で、その受光像が遠距離側において欠けるように、上記受光素子の受光面を配置すると共に、この受光面の欠け量に応じたしきい値にて遠距離側を判定するようにしたので、被写体の反射率が下がったときには、判定距離よりも近距離側でその距離を判定する誤差が小さくなり、一方被写体の反射率が上がった場合には、判定距離よりも遠距離側でその距離を判定する誤差が小さくなる。この結果、オートフォーカス制御のフォーカス切替えを良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る光量検出式測距装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の投受光部の構成及びその投受光状態を示す図である。
【図３】実施例の受光素子での受光特性を示すグラフ図である。
【図４】実施例の投光素子及びドライバーの詳細な構成を示す回路図である。
【図５】実施例のタイミング回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図６】実施例の受光素子からレンズ繰出し回路までの詳細な構成を示す回路図である。
【図７】実施例回路の動作を示す波形図である。
【図８】従来装置の投受光部の構成及びその投受光状態を示す図である。
【図９】従来装置の受光素子での受光特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０  …  投光素子、
１２  …  タイミング回路、
１４  …  受光素子、
１５  …  定常光除去回路、
１６  …  コンパレータ、
１７  …  ラッチ回路、
１８  …  レンズ繰出し回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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