(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して光束を投光する発光素子を含む投光部と、あらかじめ投光する光束の光量を調整する光量調整部と、該対象物から反射して戻って来る光束を受光し、その光量に応じた検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの距離を多段判定する回路部とからなる光量式多段測距装置において、
前記回路部は、該光量に応じた検出信号のレベルを所定の参照レベルと比較して、該光量を判定する光量判定回路と、前記距離に対応した設定値を得る為に参照レベルを多段に切り換え可能に供給する参照レベル設定回路と、該参照レベル設定回路を制御して一回の測定につき参照レベルを切り換えながら複数回の判定を行ない、その結果に基づいて対象物までの距離を特定する制御回路とを含み、
前記光量調整部は、該発光素子に対して選択可能に並列接続され該発光素子に流れる電流の分流路を形成して光量の一次調整を行なう並列抵抗素子群と、該発光素子に対して選択可能に直列接続され該発光素子に流れる電流を規制して光量の二次調整を行なう直列抵抗素子群とからなり、
前記並列抵抗素子群は該発光素子に流れる電流の分流路を形成して、該電流をレベルシフトし、
前記直列抵抗素子群は各抵抗値が２を基数とする等比列の関係となる様に設定されており、
前記光量調整部は、該発光素子に接続したトランジスタと該トランジスタに接続した差動増幅器を含み、選択された並列抵抗素子群の抵抗値及び直列抵抗素子群の抵抗値に応じて前記発光素子を定電流制御で駆動することを特徴とする光量式多段測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラなどに組み込まれ自動焦点調整などに用いられる光量式測距装置に関する。より詳しくは、距離の判定を多段化して距離精度を得る技術に関する。更に詳しくは、そのキャリブレーション技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の光量式測距装置を組み込んだカメラの一例を示す模式的な斜視図である。カメラ２５はボディ２６の前面にレンズ鏡筒２７を備えている。ボディ２６には投光部１及び受光部２を備えた光量式測距装置が取り付けられている。投光部１は、光軸方向に位置する対象物に対して光束を投光する。受光部２は、対象物から反射して戻って来る光束を受光し、その光量に応じた検出信号を出力する。光量式測距装置は、受光部２から出力された検出信号に基づいて、対象物までの距離を判定するものであり、対象物からの反射光量が、距離の二乗に反比例する関係を利用して、測距を行なっている。
【０００３】
図１１は、従来の光学式測距装置の具体的な構成を示す模式図である。投光部１及び受光部２は保持枠３０に組み付けられている。この保持枠３０が、回路基板４ａに搭載されている。回路基板４ａが図１０に示したカメラ２５のボディ２６内に組み付けられる。投光部１は、保持枠３０の前面に取り付けられた投光用のレンズ１ｂと、レンズ１ｂに対して赤外線などの光束を放射する発光素子１ａとで構成されている。一方、受光部２は、保持枠３０の前面に取り付けられ対象物から反射した光束を集光するレンズ２ｂと、このレンズ２ｂに対面配置したフォトダイオードなどの受光素子２ａとで構成されている。受光素子２ａは、受光した光量に応じた電流量の検出信号を出力する。回路基板４ａに組み付けられた回路部は、この検出信号を処理して測距を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光量式測距装置は三角測量の原理に基づいた測距装置に比べ、構造が簡単である。その為、従来の光量式測距装置は、遠距離側と近距離側で二段に距離を判別する方式が多用されている。すなわち、光量式測距装置の回路部は、コンパレータを備えており、検出信号を所定の参照レベルと比較処理して、対象物が遠距離側にあるか近距離側にあるかを判定していた。光量式測距装置は対象物から反射される光量に基づいて測距を行なうので、下記の要因で精度が高くなく、現流の二段判定から三段以上の多段判定に精度を高めることは不適当であると考えられていた。光量は対象物（カメラの被写体など）の反射率に依存する為、測距精度が得られないことから、多段化することの意味合いが少ないと考えられていた。又、回路構成上も二値判定の場合はコンパレータ一つで済み、極めて簡単であって合理性が重んじられていた。多段化の要求に対しては、通常の三角測距方式によるシステムが適合しており、光量式測距装置で多段化を行なう意味合いは少なかった。
【０００５】
しかしながら、近年カメラの多様化に伴い、自動焦点調整などに用いる測距装置のローコスト化及び小型化が望まれている。又反射率依存性に対しては最多撮影被写体の反射率はほぼ一定範囲とみなすことが出来ると考えられる。この為、コストやサイズの面で優位な光量式測距装置の多段化が望まれていた。本発明は、光量式測距装置の多段化を提案するものである。
【０００６】
被写体から反射した光量の判別を多段で行なう場合、段数に応じた判別回路を用意し、且つ光量に応じた複数の参照レベルを用意する方式が考えられる。あるいは、反射光量のレベルを直接測定して数値データに変換し、前述した距離と光量との物理的な関係から、被写体距離情報を算出する手段も考えられる。しかしながら、上述した方策は、いずれも回路構成が複雑となり、本来簡易的な測距手段である光量式測距装置には適合していない。汎用的な光量式測距装置は遠近二段の簡易判定であり、参照レベルは一つだけであって、極めて簡潔な回路である。市場では、回路構成を複雑にすることなく、光量式測距装置を多段化する手段が望まれており、解決すべき課題となっている。
【０００７】
ところで、光量式測距装置を多段化した場合、従来に比べ測距精度が高くなるので、その分誤差要因を抑える必要がある。この場合、あらかじめ光量のキャリブレーションを行なうことが有効であると考えられる。そこで本発明は、光量式測距装置を多段化することを目的とし、特に好適なキャリブレーション方式を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題を解決するために以下の手段を講じた。即ち、対象物に対して光束を投光する発光素子を含む投光部と、あらかじめ投光する光束の光量を調整する光量調整部と、該対象物から反射して戻って来る光束を受光し、その光量に応じた検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの距離を多段判定する回路部とからなる光量式多段測距装置において、前記回路部は、該光量に応じた検出信号のレベルを所定の参照レベルと比較して、該光量を判定する光量判定回路と、前記距離に対応した設定値を得る為に参照レベルを多段に切り換え可能に供給する参照レベル設定回路と、該参照レベル設定回路を制御して一回の測定につき参照レベルを切り換えながら複数回の判定を行ない、その結果に基づいて対象物までの距離を特定する制御回路とを含み、前記光量調整部は、該発光素子に対して選択可能に並列接続され該発光素子に流れる電流の分流路を形成して光量の一次調整を行なう並列抵抗素子群と、該発光素子に対して選択可能に直列接続され該発光素子に流れる電流を規制して光量の二次調整を行なう直列抵抗素子群とからなる。ここで、前記並列抵抗素子群は該発光素子に流れる電流の分流路を形成して該電流をレベルシフトし、前記直列抵抗素子群は各抵抗値が２を基数とする等比列の関係となる様に設定されており、前記光量調整部は、該発光素子に接続したトランジスタと該トランジスタに接続した差動増幅器を含み、選択された並列抵抗素子群の抵抗値及び直列抵抗素子群の抵抗値に応じて前記発光素子を定電流制御で駆動することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、汎用的な光量式測距装置に組み込まれている１個だけのコンパレータ（比較器）からなる光量判定回路をそのまま用いて、測距の多段化を可能とするものである。単独の光量判定用コンパレータに対して、複数の参照レベルを切り換え可能に供給する。一回の測距を行なう時、参照レベルを切り換えて複数回の判定を行ない、その結果に基づいて被写体距離を求めるものである。例えば、三段以上に分割された距離段に対応して設定された複数の参照レベルを順次コンパレータに供給し、光量判定を繰り返し行なう。そして、コンパレータの出力が反転した時、当該参照レベルに対応した距離段を測距値とすることができる。
【００１１】
ところで、従来光量式測距は判定レベルを一段とする遠近２値判定としており、遠近各段の距離設定範囲が広く、判定精度の要求レベルは低くても良かった。しかしながら、上記の様に本発明に従って判定レベルを多段とする場合は、一段当たりの距離範囲は狭くなることから、より高い判定レベル精度が要求される。
光量式測距では、光量の絶対値を信号とする為、諸々の誤差要因が含まれる。例えば、発光素子や受光素子、レンズの光通過率など部品や発光度、判定レベル設定及び測距を行なう処理回路のばらつきは、直接設定レベルのばらつきとして、誤差要因になっていた。
上記の様に光量信号のばらつき要素は多岐にわたり且つばらつき幅は大きい。通常、誤差要因の対処は、判定レベル設定を調整することで行なうことが考えられる。しかしながら、本発明の様に多段測距として判定レベル段差を光量比に対応して設定した場合は、調整を多段に行なうことが必要となり、この方法を採用することはできない。従って、光量の絶対値調整は別の機能で行なわざるを得ず、広範囲のキャリブレーションが必要な調整手法が求められている。
そこで本発明では、光量を赤外線発光ダイオード（ＩＲＥＤ）など発光素子の電流調整で行なっている。多段測距の場合、電流の調整精度は光量比段差に対して十分小さく設定可能とし、又各構成部品のばらつきを許容し且つ吸収する為、調整幅は広く設定する必要がある。そこで、本発明では並列抵抗素子群を用いて一次調整を可能にするとともに、直列抵抗素子群を用いて二次調整を可能にしている。並列抵抗素子群は、発光素子に対して選択可能に並列接続され、発光素子に流れる電流の分流路を形成して、レベルシフトを可能とし以って調整幅を広げている。一方、直列抵抗素子群は、発光素子に対して選択可能に直列接続され、合成抵抗を細かく設定することで、発光素子に流れる電流を細かいレベルで規制している。
【００１２】
【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を詳細に説明する。図１は、本発明に係る光量式多段測距装置の構成並びに作用を説明する為の模式図である。（Ａ）に示す様に、本光量式多段測距装置は、基本的な構成として、投光部１と受光部２と回路部３とで構成されている。これらの物理的な構成は、図１１に示した通りである。投光部１は赤外線発光ダイオードやレンズなどを含み、対象物０に対して光束を投光する。受光部２はレンズ及びフォトダイオードなどの受光素子を含み、対象物０から反射して戻って来る光束を受光する。尚レンズは使用する素子の集光機能を用い、使用光量によってはレンズは省略することもある。受光素子は、受光した光量に応じた検出信号を例えば電流レベルで出力する。回路部３は、受光部２から出力された検出信号に基づいて、対象物０までの距離を多段的に測定する。
【００１３】
回路部３は、光量判定回路４と参照レベル設定回路５と制御回路６とで構成されている。光量判定回路４は単一のコンパレータを含み、光量に応じた検出信号のレベルを所定の参照レベルと比較して、光量を判定する。参照レベル設定回路５は、あらかじめ距離に応じて多段に設定した複数の参照レベルを切り換え可能に供給する。制御回路６は、参照レベル設定回路５を制御して一回の測定につき参照レベルを切り換えながら複数回の判定を行ない、その結果に基づいて対象物０までの距離を特定する。
【００１４】
本光量式多段測距装置は、更に光量調整部１１を備えている。光量調整部１１は、あらかじめ投光部１の発光素子から投光する光束の光量を調整する。具体的には、この光量調整部１１は、並列抵抗素子群と直列抵抗素子群とで構成されている。並列抵抗素子群は、発光素子に対して選択可能に並列接続され、発光素子に流れる電流の分流路を形成して、光量の一次調整を行なう。これにより、諸々の誤差要因を吸収可能な広い範囲で、光量レベルのシフトが可能となる。一方、直列抵抗素子群は、発光素子に対して選択可能に直列接続され、発光素子に流れる電流を細かく規制して、光量の二次調整を行なう。換言すると、直列抵抗素子群の合成抵抗は細かく選択可能であり、これにより光量レベルの精密な調整が可能である。以上の並列抵抗素子群と直列抵抗素子群を組み合わせることで、光量式多段測距装置の広範囲且つ高精度のキャリブレーションを行なうことが可能になる。直列抵抗素子群は各抵抗値が２を基数とする等比列の関係となる様に設定されている。
【００１５】
続いて（Ｂ）を参照して、距離段の設定及びこれに対応した参照レベルの設定について説明する。本発明の光量式多段測距装置をカメラの自動焦点調整に適用する場合、測距段差は、自動焦点調整におけるレンズの設定段差に対応させることが合理的である。一般に、自動焦点調整におけるレンズの設定段差は、撮影による画像のボケ量が、各段で均一となる様に設定されている。この様な段差設定は、Ｈ，Ｈ／２，Ｈ／３，Ｈ／４・・・Ｈ／ｎの過焦点系列で表わされる。ここで、過焦点Ｈは無限円にピントを合わせると、Ｈから無限円まで、実際上はピントが合ってしまう様な距離を表わしている。従って、過焦点系列は、分子をＨとする調和列となっている。本発明では、この過焦点系列に対応させて距離段を設定している。（Ｂ）に示した例では、無限円からＨ／２までの距離を第１段としている。尚、Ｈ／２ではなくＨを最初の段の境界に設定することもできるが、実際上は遠距離になる程受光量が少ない為、精度が出ない。そこで、実用上Ｈ／２を最初の設定段としている。続いてＨ／３を第２段とし、以下順にＨ／８を最終段としている。この様にすることで、被写体距離を８段階で多段判定することが可能である。
【００１６】
Ｈ／２から始まる過焦点系列に従って距離段を設定した場合、各距離段に対応する参照レベルは、２2，３2，４2，５2，・・・８2で与えられる。周知の様に、受光量は距離の二乗に反比例している。従って、過焦点Ｈにある対象物からの受光量を１とすると、Ｈ／２から発する反射光量は（１／２）2に反比例するので、結局２2＝４倍となる。以下同様に、距離段Ｈ／３には参照レベル３2が対応し、Ｈ／４には参照レベル４2が対応し、Ｈ／８には参照レベル８2が対応する。図から明らかな様に、被写体距離が近づく程、急激に受光量が増加し、これに合わせて参照レベルも急激に立ち上がっていくことが分かる。
【００１７】
図２は、本発明に係る光量式多段測距装置の具体的な構成例を示す回路図である。図示する様に、本光量式多段測距装置は、赤外光を被写体に向け投光する赤外線ＬＥＤ（ＩＲＥＤ）１ａと、被写体からの反射光を受け対応する検出信号を出力するフォトダイオード（ＰＤ）２ａとを含んでいる。ＬＥＤ１ａとフォトダイオード２ａは光量式測距ＩＣに接続されている。このＩＣは、８個の端子ＩＲＥＤ，ＣＨ，ＰＤ，ＶＣＣ，ＣＴＲＬ，ＯＵＴ，ＶＲ，ＧＮＤを備えている。赤外線ＬＥＤ１ａは駆動トランジスタＴｒを介して端子ＩＲＥＤに接続し、フォトダイオード２ａは端子ＰＤに接続している。端子ＣＨにはコンデンサが接続している。端子ＶＣＣには電源電圧が供給され、端子ＧＮＤは接地される。端子ＣＴＲＬには制御回路を構成するＣＰＵ６が接続されている。又出力端子ＯＵＴにもＣＰＵ６が接続されている。加えて端子ＶＲには外部の電流設定回路３ｂが接続される。
【００１８】
光量式測距ＩＣは、内部にヘッドアンプ１２、定常光引き抜き回路１３、電流電圧変換回路１４、同じく電流電圧変換回路１５、タイミング回路１６、定電流回路３ａ、コンパレータ４などが集積形成されている。コンパレータ４は前述した光量判定回路を構成しており、その出力はトランジスタのバッファを介して出力端子ＯＵＴからＣＰＵ６側に接続される。又、定電流回路３ａと電流設定回路３ｂは端子ＶＲで接続されており、合わせて前述した参照レベル設定回路３を構成している。
【００１９】
定常光引き抜き回路１３は、フォトダイオード２ａから受光電流ＩＯ＋ＩＳを受け、定常光引抜きによりバックグランド成分ＩＯを除いて、有効信号成分ＩＳを抽出する。尚、バックグランド成分ＩＯはあらかじめ赤外線ＬＥＤ１ａを発光しない状態で測定することができる。有効信号成分ＩＳはヘッドアンプ１２で増幅された後、コンバータ１４で電圧信号に変換されて、コンパレータ４の正入力端子に供給される。尚、バックグランド成分ＩＯはトランジスタＴＲ１を介して、定常光引き抜き回路１３により取り除かれる。
【００２０】
簡易的な定電流回路３ａはトランジスタＴＲ２とダイオードＤ１で構成されている。ＴＲ２のベース電圧を固定とし、エミッタ抵抗ＲＥで電流設定を行なっている。尚、定電流回路はより精度を上げる為、オペアンプなどを用いた構成としてもよい。エミッタ抵抗ＲＥは電流設定回路３ｂ側に設けられている。
【００２１】
コンパレータ４は、定電流回路３ａから出力された設定電流ＩＤと、光電流ＩＳを比較するもので、その出力はＨ／Ｌの二値となる。尚、本例では、光電流ＩＳはコンバータ１４で対応する電圧に変換され、設定電流ＩＤも対応するコンバータ１５で電圧に変換されている。コンパレータ４は両電圧を比較して、その大小により出力が二値を取る。
【００２２】
外部のエミッタ抵抗ＲＥは端子ＶＲより接続され、定電流回路３ａでは１／ＲＥに比例した電流設定が行なわれる。エミッタ抵抗ＲＥは４本の抵抗素子ＲＥ１〜ＲＥ４を並列接続し、各抵抗にスイッチを設け、ＣＰＵ６によりその接続を切り換え制御できる。４本の抵抗ＲＥ４〜ＲＥ１の抵抗値は１：２：４：８に設定されており、いわゆる二進４ビット構成に対応している。ＲＥ１は最下位ビットに対応し、ＲＥ４は最上位ビットに対応している。４ビット構成の抵抗素子を適宜組み合わせることで、最大で２4＝１６通りの電流設定を行なえる。場合によっては、図示の様に最下位ビットに対応したＲＥ１を常時接続とし、実質的に３ビット構成で２3＝８通りの電流レベルを設定する様にしてもよい。
【００２３】
尚、赤外光ＬＥＤ１ａはタイミング回路１６によりバッファＢ及びトランジスタＴｒを介してパルス通電される。赤外光ＬＥＤ１ａはコンデンサによる電源バックアップを行なっている。上述した光量式測距ＩＣの各部分は、タイミング回路１６によって動作制御されている。
【００２４】
ＬＥＤ１ａには抵抗Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’，Ｒ２’がそれぞれ半田スイッチなどを介して選択可能に接続されており、光量調整部１１を構成している。光量調整部１１は、フォトダイオード２ａ側の光電流が設定値となる様に複数の抵抗の接続を組み合わせる。この調整は、通常組立段階で１回行なえばよい為、複数の抵抗Ｒは調整段階で半田スイッチなどにより適宜選択接続される。
【００２５】
光量調整部１１は、並列抵抗素子群Ｒ１’及びＲ２’と、直列抵抗素子群Ｒ０，Ｒ１及びＲ２とで構成されている。並列抵抗素子群Ｒ１’，Ｒ２’はＬＥＤ１ａに対して半田スイッチで選択可能に並列接続され、ＬＥＤ１ａに流れる電流の分流路を形成して、光量の一次調整を行なう。一方、直列抵抗素子群Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２は、ＬＥＤ１ａに対して同じく半田スイッチで選択可能に直列接続され、ＬＥＤ１ａに流れる電流を規制して、光量の二次調整を行なう。
【００２６】
図２の実施形態では、ＬＥＤ１ａは、トランジスタＴｒ及びバッファＢを介してタイミング回路１６から定電圧駆動されている。通電時キャパシタＣの内部インピーダンスにより、その端子電圧は低下し、例えば４．５Ｖ程度である。この場合、トランジスタＴｒのコレクタ／エミッタ間電圧は０．５Ｖ程度で、ＬＥＤ１ａの順方向電圧ＶＦは３．０Ｖ程度となり、直列抵抗素子群Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２の両端に加わる電圧は、１Ｖ程度である。Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２の抵抗比は、例えば１：２：４となっており、２を基数とする等比列の関係となる様に設定されている。定電圧駆動の場合、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２には１Ｖ程度しか電圧が掛からない為、抵抗による電流の制御比率は小さいものとなる。この為、抵抗比は３ビット構成としても実用的には十分な制御精度が得られる。例えば、Ｒ１を１．５Ωとし、Ｒ２を２．４ΩとしＲ３を４．７Ωとした場合、Ｒ０のみを選択するとＬＥＤ１ａに流れる電流ＩＦは０．８５Ａである。Ｒ０とＲ２を組み合わせると０．９６Ａとなる。Ｒ０とＲ１を組み合わせると１．０３Ａとなり、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２を全て組み合わせると、１．０５Ａとなる。およそ１０％幅で調整可能であり、実用的には十分な制御精度である。
【００２７】
図３は、光量調整部の他の実施形態を示す回路図である。この実施形態では、発光ダイオード１ａは、トランジスタＴｒとＩＣ側の差動増幅器ＯＰにより、定電流駆動されている。直列抵抗素子群に含まれる電流設定抵抗はＲ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の４個であり、抵抗比は１：２：４：８に設定されている。又、並列抵抗素子群には２個の電流レベルシフト抵抗Ｒ１’，Ｒ２’が含まれる。各抵抗はスイッチで発光ダイオード１ａの端子に接続されている。このスイッチは、半田スイッチ又はトランジスタなど電気スイッチでもよい。二進の比率を持つ電流設定抵抗Ｒ０〜Ｒ３のうち、Ｒ０はスイッチを介することなく常時接続とし、最小抵抗値を有する。設定電流は最大ビットを８ｉとした時、８ｉ〜１５ｉとなる。但し、４ビット構成ではなく３ビット構成としてもよく、この場合には８ｉ〜１４ｉとなる。Ｒ１’，Ｒ２’は発光ダイオード１ａと並列に接続され、発光ダイオード１ａの順方向電圧をＶＦとした時、ＶＦ／Ｒ１’，ＶＦ／Ｒ２’の電流がバイパスされ、設定電流から差し引かれる。これにより、電流レベルシフトの役割を果たす。発光ダイオード１ａに流れる電流は、Ｒ０〜Ｒ３の設定と、Ｒ１’，Ｒ２’による倍率の組み合わせとなる。通常−１０〜１５％／Ｒ１’又はＲ２’とする。
【００２８】
光量式測距装置は、光量のばらつきを考慮して、あらかじめ光量調整によるキャリブレーションを行なっている。ばらつき要因は、ＬＥＤの発光効率やフォトダイオードの受光感度など素子の特性によるものの他、発光ダイオードの設定電流、光量判定回路、判定レベル設定など、測距ＩＣに含まれる処理回路によるばらつきが考えられる。各要素のばらつき幅は±２０％４種類と仮定し、二乗平均で±４０％に達する。一方、調整精度は判別点距離を１，２／３，２／４・・・の系列を基本とした場合、遠距離における１段当たりの光量比は約２倍と見なせる為、各段差の精度を一桁上げて、約１０％程度とすればよい。図示の定電流駆動の場合、Ｒ０〜Ｒ３で電流量８〜１５、分解能１が得られる。Ｒ１’及びＲ２’はレベルシフトの作用を得るもので、各１０〜２０％程度のシフトに設定する。この様な設定とした時、調整精度は１０％、調整幅はＲ０〜Ｒ３とＲ１’，Ｒ２’の組み合わせで、±３０〜４０％が得られる。
【００２９】
図４は、参照レベル設定回路の他の構成例を示す模式図である。図２に示した参照レベル設定回路は、定電流回路３ａと電流設定回路３ｂとで構成されていた。本実施例では、定電流源と定電圧ダイオードＤ１とトランジスタＴｒ２にて構成される定電流回路３ａの代わりに、２を基数とする等比列の定電流源と切り換えスイッチとにより複数のレベルの定電流ＩＤを用いる様にしている。
【００３０】
図５は、距離段差設定の具体例を示す表図である。前述した様に、測距段差の設定に当たっては、撮影レンズの設定段差による結像のボケ量が、一様になる様に設定することが理想である。カメラの自動焦点調整においては、投光量能力から見て最遠判別点が決まる為、最遠点については上記法則に乗らないこともある。この場合、撮影頻度から見て常用距離域のピント重視で設定をアレンジすることが好ましい。一般的に、レンズ設定段は、レンズ被写体深度に対応して過焦点系列を基本に設定している。ここで、過焦点はＨ＝ｆ2／Δ・Ｆで与えられる。尚Δは許容錯乱円径を示し、ｆはレンズ焦点距離を表わし、ＦはレンズのＦ値を表わしている。例えば、Δ＝０．０３ｍｍ，ｆ＝３１ｍｍ，Ｆ＝４の時、Ｈ＝８ｍとなる。ここで、過焦点系列は図５に示すように、Ｈ，Ｈ／２，Ｈ／３・・・Ｈ／ｎで表わされる。この系列は（１／距離）が等差となる関係にある。従って上記系列によらず（１／距離）を等差にすることで段差に併う上記錯乱円径を均等にし、測定距離域でボケ量を均等にする事ができる。本方式に従って任意の段数の設定が可能である。本例ではこれに対応して、段数は▲１▼〜▲７▼の様に決まる。前述した様に過焦点Ｈに対応した０番目の段は、反射光量が微弱である為、精度が悪く、実用的でない。そこで本実施例では、設定段を▲１▼〜▲７▼とし、８段階で測距を行なっている。
【００３１】
図５の表図は、各段に対応した理論上の光電流値も挙げてある。前述した様に、反射光量は距離の二乗に反比例する。通常フォトダイオードから出力される光電流は受光量に比例しているので、結局光電流も距離の二乗に反比例することになる。▲１▼段の光電流を１とすると、▲２▼段の光電流は２．２５となり、▲３▼段では光電流は４となる。以下最終の▲７▼段では光電流が１６となる。最終の▲７▼段の光電流を１００％とした時の比率を、図５の表図の１番右側に光電流比として挙げてある。▲７▼段を１００％とすると、▲１▼段は６．３％であり、大きな差がある。
【００３２】
図６は、図５に示した距離と光電流との関係を表わしたグラフである。縦軸に逆数メモリで距離（ｍ）を取り、横軸に光量比（％）を取ってある。このグラフに対し、図５で設定した各段▲１▼〜▲７▼を縦棒で入れてある。尚、実線で表わした距離／光量比の特性カーブの上下に位置する点線は、一段分のずれを許容する距離幅を表わしている。
【００３３】
図７は、図５及び図６に示した設定段に対応する参照レベル用の電流設定の一例を示す表図である。前述した様に、電流設定は、４ビット構成の定電流源の組み合わせで行なっている。理解を容易にする為、図７の表図では電流源として最下位ビットから最上位ビットに対応させて、各定電流源を１，２，４，８で表わしている。これらを組み合わせることで、可能な限り各設定段の理論値と近似する様に電流を設定している。例えば、▲１▼段では、最下位ビットだけで参照電流を設定し、その比率を１とする。▲２▼段では２ビット目を用いる。以下同様にして、設定電流比は、▲１▼段から▲７▼段に向かって、１，２，４，６，９，１２，１５となる。これを図５の表図の光電流比と同様のスケールで、光量比に換算した数値が、同じく図７の表に示されている。
【００３４】
各段の設定電流比に対応した光量比を○印で、図６のグラフに加えてある。図６のグラフから明らかな様に、４ビット構成の定電流源を組み合わせた電流設定は、ほぼ▲１▼から▲７▼の各段に割り当てられる理論値と対応している。従って、本発明では、ＣＰＵによるデジタル制御で簡単に過焦点系列に対応した参照レベルの切り換えを行なうことが可能になる。
【００３５】
図８は、電流設定の他の例を示す表図である。図７に示した先の例と異なる点は、最下位ビットに対応する定電流源を常時接続とし、実質的に上位３ビット側の組み合わせで電流設定を行なっていることである。この例では、▲１▼から▲７▼で示した距離段とは別に、判定段を▲１▼から▲８▼とし、各判定段に対して上位３ビットの定電流源を組み合わせて、所望の設定電流を得ている。
【００３６】
これをグラフ化したものが、図９である。図９のグラフでは、過焦点系列に対応した距離段を縦棒で表わす一方、図８の表図に従って設定された判定段を▲１▼〜▲８▼で表わしている。グラフから明らかな様に、判定段はほぼ距離／光量比の理論特性カーブに乗っている。但し、距離段と判定段とは必ずしも正確に対応してはいない。すなわち、判定段▲１▼〜▲８▼の間隔にむらが生じるが、理論設定段差より細かく段差が形成されることは、より精度が得られることになる。光量式判定の性質上、高精度とすることは重要でなく、従来の２段式光量判定に比較して、多段とすることの有効性を得ることを主眼としている。尚、判定段▲１▼〜▲８▼の一部を省略して、より少ない段差設定とすることは可能である。なお、上記は４ビットで説明したが４ビット以外の場合も同様である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、従来の二値判定を基本とした簡単な回路構成のまま、判定レベルを切り換えるのみで、多段測距が可能となり、光量式測距装置の精度を高めることが可能である。又、判定レベルは設定距離段に対応した値とすることができるので、最適な段数を適宜選ぶことが可能である。本システムは判定レベルを切り換えて複数回二値判定を繰り返すことで、実距離に近い判定レベルを得る様にしたもので、ハードとソフトの両手段の組み合わせにより、回路の簡便性を維持しつつ測距精度を高めることが可能になった。特に本発明では、発光素子の光量設定の為の電流調整を、設定抵抗の選定と、発光素子に並列に設けたスイッチ抵抗の選定の、２組の抵抗組み合わせで行なう為、少数ビット対応で調整精度を実用的な要求レベルに高め、且つ調整幅を広く取れることにより、システムのばらつき量にトータルに対応した調整が行なえるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光量式多段測距装置の構成並びに作用を示す模式図である。
【図２】本発明に係る光量式多段測距装置の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】本発明に係る光量式多段測距装置に含まれる光量調整部の他の例を示す回路図である。
【図４】本発明に係る光量式多段測距装置に含まれる参照レベル設定回路の他の例を示す回路図である。
【図５】距離段の設定例を示す表図である。
【図６】距離と光量比との関係を示すグラフである。
【図７】判別用電流設定の一例を示す表図である。
【図８】判別用電流設定の他の例を示す表図である。
【図９】距離と光量比との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の光量式測距装置を組み込んだカメラを示す模式的な斜視図である。
【図１１】従来の光量式測距装置の一例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１・・・投光部、２・・・受光部、３・・・回路部、４・・・光量判定回路、５・・・参照レベル設定回路、６・・・制御回路、１１・・・光量調整部
【図１】
0003737771.tif 000002
【図２】
0003737771.tif 000003
【図３】
0003737771.tif 000004
【図４】
0003737771.tif 000005
【図５】
0003737771.tif 000006
【図６】
0003737771.tif 000007
【図７】
0003737771.tif 000008
【図８】
0003737771.tif 000009
【図９】
0003737771.tif 000010
【図１０】
0003737771.tif 000011
【図１１】
0003737771.tif 000012