(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象で反射した投光手段からの反射光が結像し、結像位置に応じた信号を第１の電極と第２の電極より出力する位置検出手段と、
前記第１の電極および第２の電極からの電流をそれぞれ電圧に変換する変換手段と、
前記いずれか一方の変換手段の電圧信号と前記両変換手段からの電圧信号とを切換えて出力する切換え手段と、
前記切換え手段で切換えられた２つの電圧信号の比に基づいて測距結果を出力する比較演算部とを有する測距装置において、
前記切換え手段は、前記各変換手段の出力をそれぞれコンデンサを介して入力されるバッファーアンプと、一端が前記コンデンサに接続されるとともに、他端が基準電位に接続され、前記各コンデンサと前記各バッファーアンプとの接続をそれぞれ制御する半導体スイッチと、前記各半導体スイッチを制御する制御手段と、前記各バッファーアンプの出力を加算する加算手段とを有し、
前記制御手段は前記各半導体スイッチの導通、非導通を制御して、前記加算手段に対して前記いずれか一方のバッファーアンプの信号と、前記両バッファーアンプの信号を切り換えて出力させることを特徴とする測距装置。
【請求項２】
請求項１において、前記切換え手段は、前記各コンデンサの容量と前記各バッファーアンプの入力インピーダンスで時定数が決定されることを特徴とする測距装置。
【請求項３】
請求項１または２において、少なくとも前記切換え手段はＩＣチップ内に組み込まれてい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】
本発明は被測定対象に向けて赤外光を投光し、その反射光により被写体までの距離を測定するカメラ等に設けられるアクティブ方式の測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体位置検出素子（以下ＰＳＤと略す）を用いた測距装置は、被写体の距離に応じて変化する２つの電極Ａ，Ｂの光電流ＩA ，ＩB を用いて、ＩA ／（ＩA ＋ＩB ）を演算することにより、被写体までの距離を得ている。上記の演算方法は種々提案されているが、特に、二重積分を用いたものにおいては、最初に、電流ＩA を所定時間Ｔ積分し、次にＩA ＋ＩB を用いて、同電荷量を放電し、その放電時間ｔを測定することにより、測距結果を得ている。その場合、積分する電流をＩA ，（ＩA ＋ＩB ）と切り換える必要があった。
【０００３】
図２は、上記電流切換えの一例を示した回路図であり、１はＰＳＤ、２６はＰＳＤ１の光電流を電流／電圧変換するＩ／Ｖ変換アンプ、２７および２８は半導体スイッチである。図２であきらかなように、ＰＳＤ１の一端側の電極を他端側の電極に接続すれば、（ＩA ＋ＩB ）が得られ、また一端側の電極を基準電圧Ｃに接続すれば、ＩA が得られる。
【０００４】
また、図３に示すように、ＰＳＤ１の両電極をアンプ２９，３０の（−）入力に夫々接続し、アンプ２９，３０により信号電流を電圧に変換し、アンプ２９の出力をコンデンサ３１および抵抗３３、半導体スイッチ３５を介してアンプ３７の（−）入力に接続する。また、アンプ３０の出力をコンデンサ３２および抵抗３４、半導体スイッチ３６を介して、前記と同様にアンプ３７の（−）入力に接続する。このような構成にすると、半導体スイッチ３５がＯＮ、半導体スイッチ３６がＯＦＦであれば、アンプ３７の出力は信号電流ＩA に応じた出力となり、半導体スイッチ３５，３６が同時にＯＮしていれば、アンプ３７の出力はＩA ＋ＩB に応じた出力となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２の従来例では、ＰＳＤ１の電極の接続先を切り換える場合には、ＰＳＤ１に接続される半導体スイッチ２７，２８の抵抗成分が外光電流の大きさ等により変化して、測距データが変化することが考えられる。
【０００６】
また、図３に示す従来例においては、構成上ＤＣカットコンデンサ３１，３２が必要となり、抵抗３３，３４をＩＣの内蔵抵抗とすると、高抵抗を内蔵するには無理があり、時定数を大きくするためにはコンデンサ３１，３２の容量を大きくすることになるが、ＩＣを内蔵することは不可能となり、その場合、外部に外付けせざるを得なくなり、コストアップの要因となる。
【０００７】
本出願に係る発明の目的は、測距精度に影響を及ぼさずに、かつ、外付け素子等を利用せずに低コストでＰＳＤの電力切換えを行なおうとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発明の目的を実現する第１の構成は、被測定対象で反射した投光手段からの反射光が結像し、結像位置に応じた信号を第１の電極と第２の電極より出力する位置検出手段と、前記第１の電極および第２の電極からの電流をそれぞれ電圧に変換する変換手段と、前記いずれか一方の変換手段の電圧信号と前記両変換手段からの電圧信号とを切換えて出力する切換え手段と、前記切換え手段で切換えられた２つの電圧信号の比に基づいて測距結果を出力する比較演算部とを有する測距装置において、
前記切換え手段は、前記各変換手段の出力をそれぞれコンデンサを介して入力されるバッファーアンプと、一端が前記コンデンサに接続されるとともに、他端が基準電位に接続され、前記各コンデンサと前記各バッファーアンプとの接続をそれぞれ制御する半導体スイッチと、前記各半導体スイッチを制御する制御手段と、前記各バッファーアンプの出力を加算する加算手段とを有し、前記制御手段は前記各半導体スイッチの導通、非導通を制御して、前記加算手段に対して前記いずれか一方のバッファーアンプの信号と、前記両バッファーアンプの信号を切り換えて出力させるようにしたものである。
【０００９】
本出願に係る発明の目的を実現する第２の構成は、上記した第１の構成において、前記切換え手段は、前記各コンデンサの容量と前記各バッファーアンプの入力インピーダンスで時定数が決定されるようにしたものである。
【００１０】
本出願に係る発明の目的を実現する第３の構成は、上記した第１または第２の構成において、少なくとも前記切換え手段はＩＣチップ内に組み込まれているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による測距装置の第１の実施の形態を示す。同図において、１は被写体からの反射光の結像位置に応じた信号を第１の電極と第２の電極より出力する公知のＰＳＤ、２は前記ＰＳＤ１の第１の電極１ａからの出力電流ＩA を電流／電圧変換するための第１Ｉ／Ｖ変換アンプ、３は前記ＰＳＤ１の第２の電極１ｂからの出力電流ＩB を電流−電圧変換するための第２のＩ／Ｖ変換アンプである。４および５は、ＰＳＤ１の出力電流に含まれる外光（例えば、太陽光などの直流光）をカットするためのＤＣカットコンデンサである。
【００１２】
６および７は第１、第２半導体スイッチで、一端をコンデンサ４，５にそれぞれ接続し、他端を基準電圧Ｖc に接続されており、信号ＡおよびＢによって制御される。８はコンデンサ４によりＤＣカットされた信号が入力される第１バッファーアンプ、９はコンデンサ５によりＤＣカットされた信号が入力される第２バッファーアンプである。
【００１３】
１０は一端が第１バッファーアンプ８の出力に接続され、他端がアンプ１２の（＋）入力に接続された抵抗、１１は一端が第２バッファアンプ９の出力に接続され、他端がアンプ１２の（＋）入力に接続された抵抗で、抵抗１０および１１の接続点をアンプ１２の（＋）入力に入力することにより、前記接続点の電位は、第１バッファーアンプ８と第２バッファーアンプ９の出力の加算電位となる公知の加算回路を形成している。
【００１４】
１２は抵抗１０および抵抗１１の接続点の電位を増幅するアンプ、１３はアンプ１２の出力を反転するゲイン１倍のアンプ、１４は一端がアンプ１２の出力に接続され、他端が半導体スイッチ１６に接続された抵抗、１５は一端がアンプ１３の出力に接続され、他端が半導体スイッチ１７に接続された抵抗である。
【００１５】
１６は抵抗１４と積分アンプ１８の（−）入力とを接続する半導体スイッチであり、信号ＳＰＬで制御される。１７は抵抗１５と積分アンプ１８の（−）入力とを接続する半導体スイッチであり、前記信号ＳＰＬと反転した反転信号（バー）ＳＰＬにより制御される。１８はアンプ１２およびアンプ１３の出力を積分する公知の積分アンプ、１９は（−）入力端子が積分アンプ１８に、（＋）入力が基準電圧Ｖc に接続され、その出力が抵抗Ｒ7 及び半導体スイッチ２０を介して積分アンプ１８の（＋）入力に入力され、回路のオフセットをキャンセルするための帰還アンプである。２０は積分アンプ１８の（＋）入力と帰還アンプ１９の出力とを抵抗Ｒ7 を介して接続する半導体スイッチであり、信号ＡＴＺＲにより制御される。
【００１６】
２１は帰還アンプ１９により、帰還されたオフセット電圧を記憶するためのオフセット電圧記憶用のコンデンサ、２２は（＋）入力が基準電圧Ｖc に接続され、（−）入力が帰還アンプ１９の出力に接続され、帰還アンプ１９の出力電圧と基準電圧を比較する電圧比較器である。
【００１７】
２３は本実施の形態の測距装置を制御するためのシーケンスコントローラ、２４は公知のＩＲＥＤ駆動回路、２５は被写体に向けて赤外光を投光するための赤外発光ダイオード（以下ＩＲＥＤと称す）である。
【００１８】
次に図１の回路の動作説明を行なう。図示しないカメラのレリーズスイッチが第１のストロークまで押し込まれると、図示しないスイッチがオンし、カメラは所定のバッテリーチェック等の動作を行ない、次に測距動作を開始する。
【００１９】
まず最初に、シーケンスコントローラ２３は端子▲１▼および▲２▼を“Ｈ”、端子▲３▼および▲４▼を“Ｈ”、端子▲５▼を“Ｈ”にし、各端子▲１▼〜▲５▼から信号Ａ、信号Ｂ、信号ＳＰＬ、信号（バー）ＳＰＬ、信号ＡＴＺＲを出力し、所定期間が経過するのを待つ。このとき、ＩＲＥＤ２５は非点灯である。この状態では、ＰＳＤ１には外光（例えば太陽光）のみが入射しており、所定の外光電流ＩA ，ＩB が発生している。第１Ｉ／Ｖ変換アンプおよび第２Ｉ／Ｖ変換アンプ３の出力ＶA1，ＶB1は、
ＶA1＝−Ｒ1 ×ＩA           （１）
ＶB1＝−Ｒ1 ×ＩB           （２）
となる。このとき、第１半導体スイッチ６および第２半導体スイッチ７は信号Ａ、信号Ｂが“Ｈ”であるため、共にオンしており、ＤＣカットコンデンサ４および５には、前記ＶA1およびＶB1の電荷が記憶される。また、このとき第１バッファーアンプ８および第２バッファーアンプ９の出力電圧ＶA2，ＶB2はそれぞれ仮想接地電位に固定されている。
【００２０】
従って、アンプ１２の（＋）入力は、前記仮想接地電位に固定されるため、回路的にはＤＣカットされたことと等価となる。このとき、端子▲３▼および端子▲４▼は“Ｈ”で半導体スイッチ１６がオンし半導体スイッチ１７がオフし、かつ端子▲５▼が“Ｈ”で半導体スイッチ２０がオンして、公知のオフセットキャンセル回路を働かせ、信号光の積分に先立って、オフセット電圧をコンデンサ２１に記憶しておく。
【００２１】
次に、シーケンスコントローラ２３は、端子▲１▼を“Ｌ”、端子▲２▼を“Ｈ”、端子▲５▼を“Ｌ”にする。またこのときＩＲＥＤ２５を所定の周波数で点灯する。このとき、端子▲３▼および端子▲４▼を所定の位相で、ＩＲＥＤ２５と同期させてオン／オフし、積分アンプ１８の出力が仮想接地電位より、上昇する方向に所定時間Ｔ積分する。この期間中は、ＰＳＤ１には、外光およびＩＲＥＤ２５の被写体からの反射光、即ち信号光が入射しており、光電流として、ＩA ＋Ｉa ，ＩB ＋Ｉb がそれぞれの電極から発生している。ここで、ＩA およびＩB は外光による光電流、Ｉa およびＩb は反射光による光電流である。このとき第１Ｉ／Ｖ変換アンプ２および第２Ｉ／Ｖ変換アンプ３の出力はそれぞれ、
ＶA1＝−Ｒ1 ×（ＩA ＋Ｉa ）          （３）
ＶB1＝−Ｒ1 ×（ＩB ＋Ｉb ）          （４）
である。またこのとき、第１バッファアンプ８の（＋）入力端子の電位は、第１半導体スイッチ６がオフであり、かつコンデンサ４には、Ｒ1 ×ＩA の電荷が蓄積しているため、（１）式および（４）式より、
−Ｒ1 ×（ＩA ＋Ｉa ）＋Ｒ1 ×ＩA ＝−Ｒ1 ×Ｉa           （５）
となり、信号成分Ｉa のみが入力される。第２バッファーアンプ９の（＋）入力は、第２半導体スイッチ７により仮想接地電位にクランプされている。従って、アンプ１２の（＋）入力は、
−１／２×Ｒ1 ×Ｉa           （６）
となり、片側の信号Ｉa のみを積分できることになる。
【００２２】
次に、端子▲１▼および端子▲２▼を両方とも“Ｌ”にしてかつ端子▲３▼、端子▲４▼の位相を反転し、下降方向に同じ電荷量だけ積分し、その放電時間ｔを測定すれば、
ｔ／Ｔ＝Ｉa ／（Ｉa ＋Ｉb ）          （７）
という結果が得られる。また、第１半導体スイッチ６および第２半導体スイッチ７の両方をオフすることにより、第１バッファーアンプ８および第２バッファーアンプ９の出力電圧は、それぞれ、
ＶA2＝−Ｒ1 ×Ｉa           （８）
ＶB2＝−Ｒ1 ×Ｉa           （９）
となり、アンプ１２の（＋）入力は、
−１／２×Ｒ1 ×（Ｉa ＋Ｉb ）          （１０）
となり、両電極の加算出力が積分できる。
【００２３】
また本回路の構成上、第１、第２バッファーアンプ８，９の入力インピーダンスとＤＣカットコンデンサ４，５の容量で時定数が決定されるため、入力インピーダンスを非常に大きくすることが可能なので、コンデンサ４，５の容量は、小さくて済み、ＩＣに内蔵が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に係る発明によれば、電圧変換手段とバッファーアンプとの間に接続されたコンデンサのバッファー側に接続されたスイッチをオンして直流成分を記憶し、ＤＣカットを行う公知の回路を利用して位置検出手段の電流の切り換えを行う様にしたので、測距精度に影響を与えることがなく、かつ外付けコンデンサ等の部品を廃止できてＩＣ化が実現でき、コストダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】第１の従来例を示す回路図。
【図３】第２の従来例を示す回路図。
【符号の説明】
１…ＰＳＤ
２，３…Ｉ／Ｖ変換アンプ
４，５…コンデンサ
６，７…半導体スイッチ
８，９…バッファーアンプ
１０，１１…抵抗
１２…アンプ
１３…反転アンプ
１４，１５…抵抗
１６，１７…半導体スイッチ
１８…積分アンプ
１９…帰還アンプ
２０…半導体スイッチ
２１…オフセット記憶コンデンサ
２２…電圧比較器
２３…シーケンスコントローラ
２４…ＩＲＥＤ駆動回路
２５…ＩＲＥＤ
２６…Ｉ／Ｖ変換アンプ
２７，２８…半導体スイッチ
【図１】
0003768635.tif 000002
【図２】
0003768635.tif 000003
【図３】
0003768635.tif 000004