(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距対象物に向けて光束を投光する投光手段と、
前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置で受光し、その受光位置に応じた信号を出力する受光手段と、
定常光成分除去用コンデンサを有し、前記受光手段から出力された出力信号から定常光成分を除去する定常光成分除去手段と、
前記定常光成分除去手段により定常光成分が除去された前記受光手段から出力された前記出力信号に基づいて演算を行い前記測距対象物までの距離に応じた信号を出力する演算手段と、
積分コンデンサを有し、前記演算手段から出力された信号に応じて基準電圧にある前記積分コンデンサを放電又は充電して前記演算手段から出力された信号を積分し、その積分結果に応じた信号を出力する積分手段と、
前記積分手段から出力された信号に基づいて前記測距対象物までの距離を検出する検出手段とを備える測距装置において、
前記投光手段による投光と前記積分手段による積分とを同時に終了させてから、誤差時間経過後に、前記定常光成分除去用コンデンサに前記受光手段から出力された前記定常光成分の蓄積を開始することを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測距対象物までの距離を測定する測距装置に関し、特に、カメラ等に用いられるアクティブ型の測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等に用いられるアクティブ型の測距装置は、赤外線発光ダイオード（以下、「ＩＲＥＤ」という。）から測距対象物に向けて光束を投光し、その投光された光束の反射光を位置検出素子（以下、「ＰＳＤ」という。）により受光し、このＰＳＤから出力される信号を信号処理回路及び演算回路により演算処理して距離情報として出力し、ＣＰＵにより測距対象物までの距離を検出する。また、１回のみの投光による測距では誤差が生じることがあるので、投光を複数回行って複数の距離情報を求め、その複数の距離情報を積分回路により積分して平均化するのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の測距装置においては、複数の距離情報を積分回路により積分して平均化するため、１回の投光に要する時間が長い場合には、各回の投光に要した時間が累積されて測距の終了までに長時間を要するという問題が生じる。即ち、図５に示すように、上述の測距装置においては、ＩＲＥＤの消灯（ＩＲＥＤ信号Ｌ）を定常光成分除去用コンデンサに定常光成分の蓄積を開始（ＨＯＬＤ信号Ｌ）と同時に行っていたことから、ＩＲＥＤの発光時間が長くなり（６０μｓ）、延いては１回の投光に要する時間が長くなり（６０μｓ＋４１５μｓ）測距の終了までに長時間を要することになる。
【０００４】
従って、レリーズボタンが半押しされて露光が行われるまでのタイムパララックスが大きくなり、例えば動いている被写体（測距対象物）を撮影しようとする場合等に所望の構図の写真が得られない場合がある。
【０００５】
本発明の課題は、タイムパララックスが小さい測距装置を提供することである。
【０００６】
請求項１記載の測距装置は、測距対象物に向けて光束を投光する投光手段と、前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測距対象物までの距離に応じた位置検出素子上の受光位置で受光し、その受光位置に応じた信号を出力する受光手段と、定常光成分除去用コンデンサを有し前記受光手段から出力された出力信号から定常光成分を除去する定常光成分除去手段と、前記定常光成分除去手段により定常光成分が除去された前記受光手段から出力された前記出力信号に基づいて演算を行い前記測距対象物までの距離に応じた信号を出力する演算手段と、積分コンデンサを有し前記演算手段から出力された信号に応じて基準電圧にある前記積分コンデンサを放電又は充電して前記演算手段から出力された信号を積分し、その積分結果に応じた信号を出力する積分手段と、前記積分手段から出力された信号に基づいて前記測距対象物までの距離を検出する検出手段とを備える測距装置において、前記投光手段による投光と前記積分手段による積分とを同時に終了させてから、誤差時間経過後に、前記定常光成分除去用コンデンサに前記受光手段から出力された前記定常光成分の蓄積を開始することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
この請求項１記載の測距装置によれば、前記投光手段による投光と前記積分手段による積分とを同時に終了させてから、誤差時間経過後に、定常光成分除去用コンデンサに前記受光手段から出力された前記定常光成分の蓄積を開始するため、投光手段の発光時間を短くでき測距の終了までの時間を短くすることができる。従って、レリーズボタンが半押しされて露光が行われるまでのタイムパララックスを減少させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の説明を行う。なお、以下の説明においては、アクティブ型の測距装置が自動焦点式カメラの測距装置として適用される場合について説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態にかかる測距装置の構成図である。ＣＰＵ１は、この測距装置を備えるカメラ全体を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶されているプログラム及びパラメータに基づいて、この測距装置を含むカメラ全体を制御する。この測距装置においては、ＣＰＵ１は、ドライバ３を制御してＩＲＥＤ（赤外線発光ダイオード）４からの赤外光の出射を制御する。また、ＣＰＵ１は、自動焦点用ＩＣ（以下「ＡＦＩＣ」という。）１０の動作を制御すると共にＡＦＩＣ１０から出力されるＡＦ信号の入力を受ける。
【００１０】
ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲＥＤ４の前面に配置された投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光され、その一部が反射されて反射光はＰＳＤ（位置検出素子）５の前面に配置された受光レンズ（図示せず）を介してＰＳＤ５の受光面上の何れかの位置で受光される。この受光位置は、測距対象物までの距離に応じたものである。
【００１１】
ＰＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの信号Ｉ1及びＩ2を出力する。信号Ｉ1は、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値となる近側信号であり、信号Ｉ2は、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値となる遠側信号である。信号Ｉ1及びＩ2の和は、ＰＳＤ５が受光した反射光の光量を表す。近側信号Ｉ1はＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力され、遠側信号Ｉ2はＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力される。ただし、実際には外界条件により近側信号Ｉ1及び遠側信号Ｉ2それぞれに定常光成分Ｉ0が付加された信号がＡＦＩＣ１０に入力される。
【００１２】
ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であって、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、演算回路１４及び積分回路１５から構成される。第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ1＋Ｉ0の入力を受け、その信号に含まれる定常光成分Ｉ0を除去して近側信号Ｉ1を出力する。また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ2＋Ｉ0の入力を受け、その信号に含まれる定常光成分Ｉ0を除去して遠側信号Ｉ2を出力する。
【００１３】
演算回路１４は、第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ1と、第２ 信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ2との入力を受け、出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2））を演算し、その結果を表す出力比信号を出力する。なお、この出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置、即ち測距対象物までの距離を表す。
【００１４】
積分回路１５は、この出力比信号の入力を受け、ＡＦＩＣ１０のＣINT端子に接続された積分コンデンサ６とともにその出力比を多数回積算し、これによりＳ／Ｎ比の改善を図る。そして、その積算された出力比は、ＡＦ信号としてＡＦＩＣ１０のＳOUT端子から出力される。ＣＰＵ１は、ＡＦＩＣ１０から出力されたＡＦ信号の入力を受け、所定の演算を行ってＡＦ信号を距離信号に変換し、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出する。レンズ駆動回路７は、その距離信号に基づいて撮影レンズ８を合焦動作させる。
【００１５】
次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１１及び積分回路１５について、より具体的な回路構成について説明する。図２は、第１信号処理回路１１及び積分回路１５の回路図である。なお、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様の回路構成である。
【００１６】
上述のように第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された定常光成分Ｉ0を含む近側信号Ｉ1の入力を受け、これに含まれる定常光成分Ｉ0を除去して近側信号Ｉ1を出力する回路である。即ち、ＰＳＤ５の近距離側端子は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子を経て、第１信号処理回路１１のオペアンプ２０の−入力端子に接続されている。オペアンプ２０の出力端子はトランジスタ２１のベース端子に接続されており、トランジスタ２１のコレクタ端子は、トランジスタ２２のベース端子に接続されている。また、トランジスタ２２のコレクタ端子は、オペアンプ２３の−入力端子が接続されると共に演算回路１４に接続されている。更に、トランジスタ２２のコレクタ端子には圧縮ダイオード２４のカソード端子が、オペアンプ２３の＋入力端子には圧縮ダイオード２５のカソード端子がそれぞれ接続されており、これら圧縮ダイオード２４及び２５それぞれのアノード端子には第１基準電源２６が接続されている。
【００１７】
また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常光除去用コンデンサ２７が外付けされており、この定常光除去用コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の定常光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続されている。定常光除去用コンデンサ２７とオペアンプ２３とはスイッチ２９を介して接続されており、このスイッチ２９のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常光除去用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ２０の−入力端子に接続されており、トランジスタ２８のエミッタ端子は抵抗器３０を介して接地されている。
【００１８】
積分回路１５は以下のような構成である。ＡＦＩＣ１０のＣINT端子に外付けされた積分コンデンサ６は、スイッチ６０を介して演算回路１４の出力端子に接続されると共にスイッチ６２を介して定電流源６３に接続されている。またスイッチ６５を介してオペアンプ６４の出力端子に接続されると共に直接にオペアンプ６４の−入力端子に接続されている。更に、その電位がＡＦＩＣ１０のＳOUT端子から出力されている。なお、これらスイッチ６０，６２及び６５は、ＣＰＵ１からの制御信号により制御される。また、オペアンプ６４の＋入力端子には、第２基準電源６６が接続されている。
【００１９】
次に、このＡＦＩＣ１０の作用の概略について、図１及び図２を参照して説明する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にする。このときにＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ0は、第１信号処理回路１１に入力され、オペアンプ２０、トランジスタ２１及び２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮されて電圧信号に変換され、この電圧信号がオペアンプ２３の−入力端子に入力される。オペアンプ２０に入力される信号が大きいと、圧縮ダイオード２４のカソード電位が大きくなるので、オペアンプ２３から出力される信号が大きくなり定常光除去用コンデンサ２７が充電される。すると、トランジスタ２８にベース電流が供給されることになるので、トランジスタ２８にコレクタ電流が流れ、第１信号処理回路１１に入力された信号Ｉ0のうちオペアンプ２０に入力される信号は小さくなる。そして、この閉ループの動作が安定した状態では、第１信号処理回路１１に入力された信号Ｉ0の全てがトランジスタ２８に流れ、定常光除去用コンデンサ２７には、そのときのベース電流に対応した電荷が蓄えられる。
【００２０】
ＣＰＵ１がＩＲＥＤ４を発光させると共にスイッチ２９をオフ状態にすると、このときにＰＳＤ５から出力される信号Ｉ1＋Ｉ0のうち定常光成分Ｉ0は、定常光除去用コンデンサ２７に蓄えられた電荷によりベース電位が印加されているトランジスタ２８にコレクタ電流として流れ、近側信号Ｉ1は、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１及び２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮され電圧信号に変換されて出力される。即ち、第１信号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ0が除去されて近側信号Ｉ1のみが出力され、その近側信号Ｉ１は演算回路１４に入力される。一方、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ0が除去されて遠側信号Ｉ2のみが出力され、その遠側信号Ｉ2は演算回路１４に入力される。
【００２１】
第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ1及び第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ2は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2））が演算されて出力され、その出力比は、積分回路１５に入力される。ＩＲＥＤ４が所定回数だけパルス発光している時には、積分回路１５のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ６２及び６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出力された出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる。そして、所定回数のパルス発光が終了するとスイッチ６０はオフ状態とされ、スイッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６に蓄えられた電荷はオペアンプ６４の出力端子から供給される逆電位の電荷によって減少していく。
【００２２】
ＣＰＵ１は、積分コンデンサ６の電位をモニタして、元の電位に復帰するのに要する時間を測定し、その時間に基づいてＡＦ信号を求め、更に、測距対象物までの距離を求める。
【００２３】
次に、この測距装置の動作について説明する。カメラのレリーズボタンが半押しされて測距状態に入ると、ＡＦＩＣ１０は電源電圧供給が再開され、スイッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６は基準電圧ＶREFとなるまで予充電される（図３参照）。そして、予充電が完了後、スイッチ６５はオフ状態とされる。予充電の後に、ＩＲＥＤ４は、ＣＰＵ１からドライバ３に出力されたデューティ比の発光タイミング信号で駆動され赤外光をパルス発光する。このＩＲＥＤ４から発光された赤外光は、測距対象物により反射された後、ＰＳＤ５により受光される。
【００２４】
即ち、図４に示すように、ＩＲＥＤ４による発光と同時に、第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオフ状態にすると（ＨＯＬＤ信号Ｈ）、定常光成分Ｉ0が除去された近側信号Ｉ1が演算回路１４に入力される。一方、第２信号処理回路１２から定常光成分Ｉ0が除去された遠側信号Ｉ2が演算回路１４に入力される。演算回路１４は、この近側信号Ｉ1及び遠側信号Ｉ2に基づいて出力比Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2）のデータを出力する。この出力が安定した時点（ＨＯＬＤ信号Ｈから２６μｓ後）で積分回路１５のスイッチ６０をオン状態にして（ＩＮＴ信号Ｈ）、演算回路１４から出力された出力比に対応した負の電圧を積分コンデンサ６に入力する。
【００２５】
積分回路１５のスイッチ６０は、ＩＲＥＤ４による消灯（ＩＲＥＤ信号Ｌ）と同時にオフ状態にする（ＩＮＴ信号Ｌ）。そして、信号誤差時間経過後（ＩＲＥＤ信号Ｌから８μｓ後）に第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にして（ＨＯＬＤ信号Ｌ）、定常光除去用コンデンサ２７にＰＳＤ５から出力された出力信号の定常光成分Ｉ0の蓄積を開始する。
【００２６】
積分回路１５の積分コンデンサ６は、演算回路１４から出力された出力比、即ち距離情報信号を入力し、その距離情報信号の値に応じた電圧値だけ放電する。即ち、積分コンデンサ６の電圧は、図３に示すように、ＩＲＥＤ４の発光毎に距離情報信号が入力され階段状に減少する（第１積分）。一段一段の電圧降下量は、それ自体、測距対象物までの距離に対応した距離情報であるが、本実施形態では、ＩＲＥＤ４の各パルス発光により得られる電圧降下量の総和をもって距離情報としている。
【００２７】
積分コンデンサ６に対して所定の発光回数だけの入力が終了すると、スイッチ６０はオフ状態のまま保持され、スイッチ６２はＣＰＵ１の信号によりオン状態にされる。これにより、積分コンデンサ６は、定電流源４の定格により定まる一定の速さで充電される（第２積分）。
【００２８】
この第２積分の期間中に積分コンデンサ６の電圧と基準電圧ＶREFとを大小比較し、両者が一致したと判定したときにスイッチ６２をオフとして積分コンデンサ６の充電を停止させる。そして、ＣＰＵ１は、第２積分に要した時間を計測する。定電流源４による充電速度は一定であるので、第２積分に要した時間から、１回の測距により積分コンデンサ６に入力された距離情報信号の総和、即ち、測距対象物までの距離を求めることができる。
【００２９】
この後、レリーズボタンが全押しされると、ＣＰＵ１は、求められた距離に基づいてレンズ駆動回路７を制御して、撮影レンズ８に適切な合焦動作を行わせ、シャッタ（図示せず）を開いて露光を行う。以上のようにして、レリーズ操作に伴い、予充電、測距（第１積分及び第２積分）、合焦ならびに露光という一連の撮影動作が行われる。
【００３０】
本実施形態にかかる測距装置では、ＩＲＥＤ４の消灯（ＩＲＥＤ信号Ｌ）を定常光成分除去用コンデンサ２７に定常光成分の蓄積を開始（ＨＯＬＤ信号Ｈ）よりも早く、積分回路１５のスイッチ６０をオフ状態にする（ＩＮＴ信号Ｌ）と同時に行っているため、ＩＲＥＤ４の発光時間を、従来の測距装置に比較して短くすることができ（５２μｓ）、延いては１回の投光に要する時間を短くすることができる（５２μｓ＋３６０μｓ）。なお、ＩＲＥＤ４の消灯（ＩＲＥＤ信号Ｌ）は、積分回路１５のスイッチ６０をオフ状態（ＩＮＴ信号Ｌ）にしてから定常光成分除去用コンデンサ２７に定常光成分の蓄積を開始する（ＨＯＬＤ信号Ｈ）までの間に行えば良い。
【００３１】
従って、測距の終了までに要する時間を短くすることができる。即ち、ＩＲＥＤ４の発光と消灯とのデューティ比は、ＩＲＥＤ４の性能を維持する必要から、従来の測距装置におけるＩＲＥＤの発光と消灯とのデューティ比と等しくする必要があるため、ＩＲＥＤ４の発光時間を短くすることができる場合には、ＩＲＥＤ４の消灯時間も短くでき、延いては１回の投光に要する時間を短くすることができる。従って、測距の終了までの時間を短縮することができるため、レリーズ操作開始から露光終了までのタイムパララックスを減少させることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、積分回路の充電・放電が上述の実施形態とは逆の場合、即ち第１積分で積分コンデンサの電圧が階段状に増加するように充電を複数回行った後、第２積分で放電を１回だけ行うような積分回路においても、本発明を適用することが可能である。
【００３３】
また、本実施形態では第２積分に要した時間から距離を求めているが、第１積分によって得られた積分電圧値、すなわち積分コンデンサ６の放電によって減じられた電圧値、又は積分コンデンサ６の充電によって増ぜられた電圧値をＡ／Ｄ変換し、この結果に基づいて距離を求めても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、レリーズボタンが半押しされて露光が行われるまでのタイムパララックスを減少させることができ、例えば動いている被写体（測距対象物）を撮影しようとする場合等に所望の構図の写真を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる測距装置の構成図である。
【図２】本実施形態にかかる測距装置における第１信号処理回路及び積分回路の回路図である。
【図３】本実施形態にかかる測距装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】本実施形態にかかる測距装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】従来の測距装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…ＩＲＥＤ（発光ダイオード）、５…ＰＳＤ（位置検出素子）、６…積分コンデンサ、７…レンズ駆動回路、８…撮影レンズ、１０…ＡＦＩＣ（自動焦点用ＩＣ）、１１…第１信号処理回路、１２…第２信号処理回路、１４…演算回路、１５…積分回路。
【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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