JPH0459567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、光のビームが場景に投射されてこ
の場景中の被写体における小部分を証明し、イメ
ージセンサの線形配列体が場景の像を検出してセ
ンサに入射する光の振幅を示す信号を発生し、且
つ信号処理電子装置がその像におけるスポツトの
位置を検出して被写体までの距離を決定するよう
になつている種類の自動距離計に関する。更に詳
しくは、この発明は信号を処理するための且つ又
照明部分の像の位置を検出するための改良形装置
に関する。

従来技術 既知の距離計においては、光のビームが場景中
の被写体に投射されて被写体の小部分を照射す
る。この小照明部分を含む場景の像は光検出器の
線形配列体上に形成される。この線形配列体に沿
つての照明部分の位置が決定され、そしてこの位
置から被写体の距離が得られる。このような距離
計装置は、例えば自動焦点カメラに適用されてい
る。

このような既知の距離計の諸素子の一般的配列
及び動作方法を第１図について説明する。光のビ
ームを投射するための装置は例として発光ダイオ
ード（LED）１０及びレンズ１２として示され
ている。ビームは経路１４に沿つて投射されて場
景中の被写体O₁上の小部分を照射する。場景は
第２のレンズ１６によつて光検出器の線形配列体
１８上に結像させられる。光検出器によつて発生
された信号は制御電子装置２０によつて解析され
て場景中の照射部分の位置が決定され且つ被写体
の距離を現す信号が発生される。

第１図に示したように、場景中の照射部分の見
掛け上の位置は光路１４に沿つての被写体までの
距離の関数である。距離計装置から距離D₁の所
に配置された被写体O₁に関しては、照射部分の
像は位置S₁において検出器配列体１８に入射す
る。更に遠い距離D₂にある被写体O₂に関しては、
照射部分の像は位置S₂において検出器配列体１８
に入射する。検出器配列体１８を試験することに
よつて、制御電子装置は（例えば、諸素子の出力
を比較して最大である出力を決定することによ
り）場景中の照明部分の位置を決定し、これによ
り被写体までの距離を決定する。

この比較を行う一つの方法は米国特許第
4274735号に記載されている。この米国特許に記
載された装置においては、各光検出器に対して一
つの比較器が設けられている比較器の配列体によ
つて各信号が他のすべてのものと比較され、最大
の信号を検出することによつて照明部分の位置が
決定される。検出器配列体が数個以上の光検出器
からなつている場合には、最大信号を決定するの
に比較器の配列体を使用すると信号処理回路の構
成が著しく複雑になる。

発明の開示 距離計の信号処理電子装置を簡単化して配列体
における光検出器の数を適度に増大させることが
できるようにすることがこの発明の目的である。

この発明のこの目的は、光検出器から一連信号
として受信された信号の数を表す動作計数を発生
するために走査信号と同期して進められる計数器
装置を設けることによつて達成される。この計数
器装置にはラツチ装置が接続されており、これは
ラツチ信号に応答して、このラツチ信号の受信時
における現在の計数を捕らえて一時的に保持す
る。ピーク検出器装置は一連の信号に応答して、
この一連のものにより大きい新しい信号が発生す
るたびごとにラツチ信号を発生する。このラツチ
信号はラツチ装置に供給される。一連の信号が完
成された後においては、ラツチ装置によつて保持
された計数は検出器の配列体における照明部分の
像の位置を表している。

実施例 まず第２図について述べると、距離計の全体の
制御はプログラム式マイクロプロセツサ１００に
より通常の駆動器回路１０２を介して行われる。
マイクロプロセツサ１００にはクロツク回路１０
４からタイミング信号が供給され、又電池１０８
から主電源スイツチ１０６を介して電源が供給さ
れる。距離計の像検出部分は、光検出器の配列体
１１０とCCDシフトレジスタ１１１のような、
光検出器を直列にアドレスするための装置とを備
えた形式の直列走査式線形イメージセンサ１０９
からなつている。このような直列走査式線形イメ
ージセンサは市販で容易に入手することができる
ものであり、転送ゲート１１２を動作させて、光
検出器において並列に発生した信号をシフトレジ
スタ１１１に転送するために転送信号T₁を必要
とし、又CCDシフトレジスタ１１１により信号
を順次出力装置１１３に送るようにするために多
相（例えば四相）クロツク信号φ₁〜φ₄を必要と
する。四相クロツク信号φ₁〜φ₄及び転送信号T₁
はマイクロプロセツサ１００の制御の下で出力駆
動器回路１０２から線形イメージセンサ１０９に
供給されてCCDシフトレジスタ１１１からの出
力信号を発生させる。CCDシフトレジスタから
の出力信号は標本化保持回路（サンプル及びホー
ルド回路）１１４によつて標本化されてピーク検
出器回路１１５に供給され、この回路は前のすべ
ての信号よりも大きい信号がイメージセンサ１０
９から受信されるたびごとにパルスを発生する。
ピーク検出器回路１１５の出力はラツチ回路１１
６に供給される。ラツチ回路１１６はデイジタル
計数器１１８の出力に接続されている。計数器１
１８はリセツト信号Ｒ、及び四相クロツク信号
φ₁〜φ₄と同じ周波数を有するタイミング信号φ_T
を受ける。ラツチ回路１１６の出力はマイクロプ
ロセツサ１００の入力ポートに供給される。

駆動器回路１０２は又、距離計のビーム形成部
分におけるLED１１９と、距離表示装置又は距
離サーボのような出力装置１２０とに電力を供給
する。

第３図は第２図に示した信号処理電子装置の更
に詳細な概略的回路図である。位相３転送電極１
３０、位相４転送電極１３２、出力ゲート１２
２、及び出力ダイオード１１３からなるCCDシ
フトレジスタ１１１の一部分が示されている。

出力増幅器１２４は、検出FET１２５及びリ
セツトFET１２６からなるオンチツプ検出・リ
セツト増幅器である。検出FET１２５は表面チ
ヤネル素子であり、又リセツトFET１２６は埋
込みチヤネル素子である。埋込みチヤネルFET
１２８は出力ダイオード１１３における検出電荷
を接点Ａにおける電圧に変換するためにFET１
２５のドレインと接地との間に定電流形態で接続
されている。直列コンデンサ１３９、クランプ用
FET１４０、及びバツフア増幅器１４１からな
るクランプ部分と、標本化FET１４２、蓄積コ
ンデンサ１４３、及び増幅器１４４からなる標本
化保持（サンプル及びホールド）部分とからなる
標本化保持回路１１４は節点Ａにおける出力電圧
を標本化して筋点Ｂにおける電圧を保持する。

ピーク検出器回路１１５は、比較器１４６、基
準コンデンサ１４８、標本化FETスイツチ１５
０、及びタイミングFETスイツチ１５２からな
つている。ピーク検出器回路１１５は又、コンデ
ンサ１４８を接地するプリセツトFETスイツチ
１５４と、電源電圧V_CCを抵抗１５８経由でコン
デンサ１４８に接続するしきい値（スレシヨル
ド）設定用FETスイツチ１５６とからなるしき
い値設定部分を備えている。

今度は第４図及び第５図を参照して距離計の動
作を説明する。最初に、例えば時点t₀（第４図参
照）において主電源スイツチ１０６を閉じると、
マイクロプロセツサはT₁転送パルスを転送ゲー
ト１１２に加える（第４図ａ）と共に四相クロツ
ク信号の位相２（φ₂）を高く保つて配列体１１０
における光検出器からのすべての蓄積電荷をシフ
トレジスタ１１１に転送することによつて光検出
器配列体を初期設定する。次に四相クロツク信号
φ₁〜φ₄をCCDシフトレジスタ１１１に加えてこ
れからすべての残存電荷を空にする（第４図ｂ参
照）。

時点t₁において、マイクロプロセツサはLED１
１９をオンにする。LED１１９を期間τ₁の間オン
に保つて光検出器において電荷を積分するが、こ
の期間中に信号処理回路部はピーク検出器のしき
い値を設定するように初期設定される。FETス
イツチ１５４（第３図参照）はφpresetパルス
（第４図ｄ参照）を発生することによつて瞬間的
にオンされてコンデンサ１４８を接地する。次
に、FETスイツチ１５６は期間τ₂の間閉じられ
てコンデンサ１４８を、抵抗１５８及びコンデン
サ１４８の時定数によつて決定される値に充電す
る。時点t₂において、LEDはオフにされ且つ光検
出器配列体１１２によつて発生された光信号はパ
ルスT₁を転送ゲート１１２に加えると（第４図
ａ参照）によつてCCDシフトレジスタ１１１に
転送される。CCDシフトレジスタ１１１は次に
四相クロツク信号φ₁〜φ₄をそれの転送電極に加
えることによつて（第４図ｂ参照）読み出されて
距離信号を発生する。

今度は第５図を参照してCCDシフトレジスタ
１１１からの信号の処理について説明する。四相
クロツク信号φ₁〜φ₄は第５図ａないしｄに示さ
れている。信号電荷が位相３電極１３０及び位相
４電極１３２の下にあるときには（φ₃及びφ₄は
同時に高い）、リセツト信号φ_Rが埋込みチヤネル
FETリセツトトランジスタ１２６に加えられて
出力ダイオード１１３が信号電荷を受けるように
準備される。この時点において、出力増幅器１２
４の節点Ａは高レベル（第５図ｆの２００）にな
る。位相３転送電極１３０における電圧が低くな
ると、信号電荷のあるものは出力ゲートを越えて
出力ダイオードに与えられるので、節点Ａの電圧
は第５図ｆにおける中間レベル２０２になる。最
後に、位相４転送ゲート１３２の電圧が低くなる
と、すべての信号電荷が出力ダイオード１１３に
移動されるので、節点Ａにおける出力信号は第５
図ｆに示したようにその最終信号レベル２０４に
なる。

信号がそのリセツトレベル２００にある間に、
クランプパルスφ_CL（第５図ｇ参照）がクランプ用
FET１４０に加えられ、次に最終信号レベル２
０４が節点Ａに存在しているときに、標本化パル
スφ_S/Hが標本化FET１４２に加えられ、これによ
つて節点Ａに存在する信号レベルがコンデンサ１
４３に記憶されると共にリセツトレベル雑音によ
るすべての変動分が除去される。節点Ｂにおける
増幅器１４４の出力は第５図ｉに示したようにこ
の信号に従う。

節点Ｂの電圧は出力信号の連続した値を表す階
段状の平たんな曲線である（第５図ｉ参照）。比
較器１４６は最初の標本を基準コンデンサ１４８
に記憶されたしきい値V_TH（第５図ｉ参照）と比
較する。標本値がこのしきい値より小さい場合に
は、節点Ｃにおける比較器１４６の出力は低いま
まである。しかしながら、標本値がしきい値を越
えている場合には、節点Ｃの出力は高くなる。標
本期間中の一時点において、標本化信号φ_S（第５
図ｊ参照）がFETスイツチ１５２に加えられる。
節点Ｃの電圧がこの時点において低い場合には、
この低い値がFETスイツチ１５０のゲートに加
えられることになるので、回路の状態は影響を受
けない。しかしなから、節点Ｃの電圧が高い場合
には、この高い値が標本化スイツチ１５０のゲー
トに加えられ、従つてより高い新しい基準電圧が
コンデンサ１４８に加えられる。この新しい基準
値は筋点Ｂにおける値に等しいので、節点Ｃにお
ける出力は低くなる（第５図ｋ参照）。この過程
が継続されて、前のすべての信号よりも大きい新
しい信号がイメージ検出用配列体から受信される
たびことに節点Ｃにパルスが発生する。

この順序の開始時に計数器１１８は初期設定さ
れている。新しい電荷パケツトがCCDシフトレ
ジスタから読み取られるたびごとに計数器１１８
は進められる（第２図参照）。節点Ｃにおけるピ
ーク検出器回路１１５によつて発生されたパルス
列はラツチ回路１１６に加えられ、このラツチ回
路は新しいパルスがピーク検出器によつて発生さ
れるたびごとに計数器１１８の出力を一時保持す
る。CCDシフトレジスタにおけるすべての電荷
パケツトが読み出されてしまつた後には、ラツチ
回路１１６によつて保持された計数は、しきい値
V_THより高いLEDからの最大照明を有する光検出
器の位置を示している。この時点において、マイ
クロプロセツサはそれの入力ポートに質問するこ
とによつてラツチ回路からの距離データを検索す
る。

次に距離データは距離表示装置又は焦点サーボ
のような出力装置を駆動するために既知の方法で
使用される。

距離計を自動焦点カメラに使用した場合、近い
被写体からのLED信号がしきい値V_THより低かつ
たために又は被写体が距離計の範囲を越えていた
ためにピーク検出器回路１１５によつてパルスが
発生されないときには、焦点サーボはレンズを無
限遠の焦点位置に駆動し、これによつて、至近結
像距離の２分の１と無限遠との間に配置されたす
べての被写体が許容可能な程度に焦点が合うこと
になるので被写体が適当に焦点合せされる確率が
最大になる。通常、しきい値V_THは十分に高く設
定されるので、距離計が雑音のために不正確な距
離を表示することになる確率は許容可能な程度に
低いものである。しかしながら、距離計の光子限
定によるSN比は周囲光レベルの平方根に反比例
するので、低周囲レベルにおいてしきい値V_THを
低くして、これにより距離計装置の感度を増大さ
せると共に距離計が雑音で動作する確率を同様に
低く維持するようにすればよい。

最大周囲光レベルは、しきい値V_THをある中間
の値に設定してLEDをオンにすることなく距離
計を動作させることによつて容易に決定すること
ができる。V_THより大きいピークが検出された場
合には、しきい値をある分だけ上げて、ピークが
検出されなくなるまでこの過程を繰り返す。中間
のしきい値においてピークが検出されない場合に
は、しきい値をある分だけ下げて、ピークが検出
されるまでこの過程を繰り返す。最後のしきい値
は最大周囲光レベルを示している。次に距離形を
動作させるためのしきい値の設定は、例えば計算
機の記憶装置に記憶されたルツクアツプテーブル
を調べることによつて、周囲光レベルの関数とし
て決定される。

図面を参照して特に前述した実施例において
は、イメージセンサ１０９によつて供給される信
号は配列体１１０における光検出器によつて発生
される信号である。この信号が標本化保持回路１
１４に送られるのである。この信号はLED１１
９によつて付加的に照明された被写体の小部分を
含む場景の部分の明るさを表している。距離測定
は最大信号を検出することによつて行われるが、
この最大信号は最大振幅の像光を有する光検出器
から得られる。最大振幅の像光はLEDから得ら
れた成分があるものであると仮定される。大抵の
場合には、特に、前述の実施例における光源、
LEDによつて発生される光及び検出器によつて
検出される光が赤外線であるときには、この仮定
は満足な結果を与える。しかしながら、ある場合
には満足な結果が達成されないであろう。

ピーク検出器１１５によつて検出されるピーク
信号が実際にLEDによつて放出された光から得
られたものであることを確実にするために、
LEDから得られた照明以外の場景の照明を表す
信号を、この照明とLEDとによる場景の照明を
表す信号から差し引くための装置を設けてもよ
い。このような装置は、光源をオンにしたときの
信号から光源をオフにしたときの信号を差し引く
ことを記載している米国特許第4274735号から知
られている。又、当方の同時出願中の特許出願
（米国特許出願第409257号）は、「背景」信号を除
去して、距離計の光源によつて与えられる照明だ
けを表している信号が発生されるようにするため
の改良形装置を記載している。

発明の効果及び利点 信号処理電子装置が非常に簡単であつて検出器
の数と同数の比較器を必要としないので、配列体
における検出器の数を適正な経費で増大させるこ
とができ、従つて精密さを改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が属する種類の既知の距離計
の概略図である。第２図はこの発明による距離計
の信号及び処理制御電子装置を示す概略的構成図
である。第３図はこの発明の現在の実施例におけ
るピーク検出のための信号処理電子装置を示す概
略的電気回路図である。第４図及び第５図はこの
発明による距離計の動作を説明するのに有効な時
間図である。これらの図面において、１１９は光
投射装置、１１０は検出器の線形配列体、１１１
は一連信号発生装置、１１４，１１５，１１６，
１１８は信号処理装置、１１８は計数器装置、１
１６はラツチ装置、１１５はピーク検出器装置を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光のビームを投射して被写体の小部分を照明
   するための光投射装置、場景を観察してこれの各
   部分から入射する光の振幅を表す信号を発生する
   ための検出器の線形配列体、前記の信号から周期
   的走査信号に応答して種々の振幅の一連の信号を
   発生するための一連信号発生装置、前記の一連の
   信号に応答して前記の場景における照明小部分の
   相対的位置を検出し且つこれに応答して距離信号
   を発生するための信号処理装置であつて、前記の
   一連のものにおいて受信された信号の数を表す動
   作係数を発生するために前記の走査信号と同期し
   て進められる計数器装置を備えている前記の信号
   処理装置、前記の計数器装置に接続されていてラ
   ツチ信号に応答してこれの受信時における現在の
   計数を捕らえて一時的に保持するためのラツチ装
   置、及び前記の一連のものにおける信号に応答し
   て、この一連のものにおいてより大きい新しい信
   号が発生するたびごとに、前記のラツチ装置に供
   給されるラツチ信号を発生するためのピーク検出
   器装置、を備えており、これにより前記の一連の
   信号が完了した後においては前記のラツチ装置に
   より保持された計数が検出器の配列体における照
   明部分の像の位置を表している、場景中の被写体
   の距離を測定するための装置。