(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、
前記受光手段から出力された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第１の基準電圧にある前記積分コンデンサを放電また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、
一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に所定の計測を行う計測手段と、
を備えており、前記計測手段は、電源電圧のチェックを行う電源電圧チェック手段を含むことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
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、
前記受光手段から出力された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第１の基準電圧にある前記積分コンデンサを放電また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、
一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に所定の計測を行う計測手段と、
を備えており、前記計測手段は、外光輝度を測定する測光手段を含むことを特徴とする測距装置。
【請求項３】
前記計測手段は、温度を測定する温度測定手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【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、カメラ等に好適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およ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】
また、カメラのレリーズボタンが半押しされると、電源電圧のチェックや外光輝度の測定が行われ、その後に測距装置により測距が行われる。そして、レリーズボタンが全押しされると、撮影レンズが合焦動作され、シャッタが一定期間開いて露光が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測距装置では、複数の距離情報を積分回路により積分して平均化するのに要する時間に加えて、電源電圧のチェックや外光輝度の測定にも時間を要することから、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いという問題点がある。このようにタイムパララックスが大きいと、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。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、タイムパララックスが小さい測距装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測距装置は、(1)測距対象物に向けて光束を投光する投光手段と、(2)測距対象物に投光された光束の反射光を、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、(3)受光手段から出力された信号に基づいて演算を行い、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、(4)積分コンデンサを有し、演算手段から出力された信号に応じて第１の基準電圧にある積分コンデンサを放電または充電して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、(5)積分手段から出力された信号に基づいて測距対象物までの距離を検出する検出手段と、(6)一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に所定の計測を行う計測手段と、を備えており、この計測手段は、電源電圧のチェックを行う電源電圧チェック手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
この測距装置によれば、投光手段から測距対象物に向けて光束が出力され、その光束は測距対象物で反射する。その反射光は、受光手段により、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され、その受光位置に応じた信号が出力される。受光手段から出力された信号は演算手段により演算されて、測距対象物までの距離に応じた信号が出力される。演算手段から出力された信号は積分手段に入力し、積分手段の第１の基準電圧にある積分コンデンサは、その信号に応じて放電して演算手段から出力された信号を積分し、積分手段からは、その積分結果に応じた信号が出力される。そして、検出手段により、積分手段から出力された信号に基づいて測距対象物までの距離が検出される。このようなレリーズボタンが半押しされた後の一連の測距動作の期間中である測距開始の際に積分コンデンサを第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に、計測手段により所定の計測が行われる。したがって、露光終了までのタイムパララックスが短い。
【０００８】
この計測手段は、外光輝度を測定する測光手段を含むものであってもよく、さらに、温度を測定する温度測定手段を含むものであると好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では、本実施形態に係る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。
【００１０】
先ず、本実施形態に係る測距装置の全体の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【００１１】
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およ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。この図に示す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ともに、ＡＦＩＣ１０から出力されるＡＦ信号を入力する。さらに、ＣＰＵ１は、測光センサ７１により測定された外光輝度の値を入力し、温度センサ７２により測定された温度の値を入力し、また、電源電圧の値を入力しチェックする。
【００１２】
ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲＥＤ４の前面に配された投光レンズ（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、そして、その反射光は、ＰＳＤ（位置検出素子）５の前面に配された受光レンズ（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。そして、ＰＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの信号Ｉ1および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である近側信号であり、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である遠側信号である。信号Ｉ1およびＩ2の和は、ＰＳＤ５が受光した反射光の光量を表し、出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置すなわち測距対象物までの距離を表す。そして、近側信号Ｉ1は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力し、遠側信号Ｉ2は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力する。ただし、実際には、外界条件により近側信号Ｉ1および遠側信号Ｉ2それぞれに定常光成分Ｉ0が付加された信号がＡＦＩＣ１０に入力される場合がある。
【００１３】
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および積分回路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を入力し、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を出力するものである。また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ2＋Ｉ0を入力し、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を出力するものである。
【００１４】
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とを入力し、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。積分回路１５は、その出力比信号を入力し、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信号を入力し、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および積分回路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、本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路１１および積分回路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】
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を入力し、これに含まれる定常光成分Ｉ0を除去して、近側信号Ｉ1を出力するものである。ＰＳＤ５の近距離側端子から出力される電流（Ｉ1＋Ｉ0）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−入力端子に入力される。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。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、また、演算回路１４に接続されている。さらに、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、また、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および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、スイッチ６２を介して定電流源６３に接続され、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、また、直接にオペアンプ６４の−入力端子に接続され、さらに、その電位がＡＦＩＣ１０のＳOUT端子から出力される。これらスイッチ６０，６２および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】
以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作用の概略について、図１および図２を参照しながら説明する。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に入力して、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および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−入力端子に入力する。オペアンプ２０に入力する信号が大きいと、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、したがって、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に入力した信号Ｉ0のうちオペアンプ２０に入力す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に入力した信号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を発光させるとともにスイッチ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および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。すなわち、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に入力する。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に入力する。
【００２１】
第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ1および第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に入力する。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および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。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。
【００２２】
次に、本実施形態に係る測距装置の動作について説明する。図３は、本実施形態に係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。
【００２３】
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。この測距開始の際の予充電の期間に、ＣＰＵ１は、電源電圧の値を入力し、その値が充分なものであるか否かをチェックして、もし不充分であればその旨を表示する。また、この予充電の期間に、ＣＰＵ１は、測光センサ７１により測定された外光輝度を入力する。さらに、この予充電の期間に、ＣＰＵ１は、温度センサ７２により測定された温度を入力する。
【００２４】
或いは、この予充電の際に、基準電圧ＶREF以上の電圧に一旦過剰充電した後に基準電圧ＶREFとしてもよい。また、測光、測温および電源電圧チェックそれぞれは、過剰充電の期間に行われてもよいし、基準電圧ＶREFの充電の期間に行われてもよいし、また、双方の期間に行われてもよい。さらに、測光、測温および電源電圧チェックそれぞれは、第１信号処理回路１１および第２信号処理回路１２それぞれの定常光除去用コンデンサ２７に定常光成分Ｉ0を蓄積する期間に行われてもよい。
【００２５】
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、図３（ｅ）に示すように、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、所定の発光回数だけ赤外光をパルス発光する。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。そして、演算回路１４は、各発光それぞれについて出力比Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2）のデータを出力し、積分回路１５は、そのデータを距離情報信号として入力する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４のパルス発光に対応したタイミングでスイッチ６０を制御し、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。
【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。すなわち、積分コンデンサ６の電圧は、図３（ｄ）に示すように、距離情報信号を入力する度に階段状に減少する（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、すなわち、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、さらに、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（測光、測温および電源電圧チェックを含む）、測距（第１積分および第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。その後の撮影動作も同様である。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る測距装置では、測距開始の際の積分コンデンサ６の予充電の期間に、測光、測温および電源電圧チェックを行うので、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が短い。
【００３１】
なお、測光、測温および電源電圧チェックを行う期間は上述した期間に限られない。図４は、本実施形態に係る測距装置の動作の他の例を説明するタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｄ）それぞれには積分コンデンサ６の電圧変化が示されている。また、図４（ａ）には定常光除去用コンデンサ２７の電圧変化も示されている。図４（ｂ）〜（ｄ）でも定常光除去用コンデンサ２７の電圧変化は同様であるので省略してある。
【００３２】
図４（ａ）に示すタイミングチャートは、図３に示したものと同様である。すなわち、積分コンデンサ６は第１積分前に基準電圧ＶREFに予充電され、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる。
【００３３】
図４（ｂ）に示すタイミングチャートでは、積分コンデンサ６は、電源電圧ＶCC（ただし、ＶREF＜ＶCC）に過剰充電された後、基準電圧ＶREFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる（同図（ｃ）および（ｄ）でも同様）。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が電源電圧ＶCCに過剰充電されている期間に行われる。
【００３４】
図４（ｃ）に示すタイミングチャートでも、積分コンデンサ６は、電源電圧ＶCCに過剰充電された後、基準電圧ＶREFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる。
【００３５】
図４（ｄ）に示すタイミングチャートでも、積分コンデンサ６は、電源電圧ＶCCに過剰充電された後、基準電圧ＶREFに予充電される。また、定常光除去用コンデンサ２７の予充電は、積分コンデンサ６が基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる。そして、測光、測温および電源電圧チェック（ＢＣ）は、その積分コンデンサ６が電源電圧ＶCCに過剰充電されている期間または基準電圧ＶREFに予充電されている期間に行われる。
【００３６】
本発明は、上記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・放電が上記実施形態とは逆の場合、すなわち、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。上述の実施形態では、第２積分に要した時間から測定対象物までの距離を求めているが、これに替えて、第１積分後の積分コンデンサ２の電圧値を直接Ａ／Ｄ変換し、それを基にして距離を算出してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、一連の測距動作の期間中の測距開始の際に前記積分コンデンサを前記第１の基準電圧またはそれ以上の電圧に充電する予充電期間に計測手段により所定の計測が行われるので、露光終了までのタイムパララックスが短い。したがって、例えば動いている被写体を撮影しようとする場合等であっても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】本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路および積分回路の回路図である。
【図３】本実施形態に係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】本実施形態に係る測距装置の動作の他の例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、７１…測光センサ、７２…温度センサ。
【図１】
0003749639.tif 000002
【図２】
0003749639.tif 000003
【図３】
0003749639.tif 000004
【図４】
0003749639.tif 000005