JPH0465626A - 被写体の移動速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｒ産業上の利用分野］ この発明は、たとえば被写体の移動速度検出装置、さら
に詳しくは、焦点検出出力にもとづいて撮影レンズを合
焦位置に駆動するカメラの自動焦点撮影装置などに応用
され、前記撮影レンズの光軸方向への被写体移動にとも
なう焦点ずれを防ぐために被写体の移動速度を検出する
被写体の移動速度検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、撮影レンズの光軸方向に移動する被写体を撮影し
ようとした場合、そのレリーズタイムラグ中の被写体移
動にともなって焦点ずれが発生するという欠点があった
。

そこで、この焦点ずれを防ぐものとして、たとえば特開
昭６３−１５９８１７号公報に、第ルリーズ信号に応答
して測距動作を複数回行い、露光開始時の被写体の位置
を予測して撮影レンズを駆動するようにしたものが開示
されている。また、カメラ以外の分野では、たとえば特
開昭６２−２３２５７１号公報に示されるように、赤外
線を被測定物に投射し、その反射信号にもとづいて被測
定物の移動速度を検出する方法が提案されている。

ここで、上記した特開昭６３−１５９８１７号公報を例
に、従来の速度検出装置について説明する。

第５図において、１は被写体であり、２〜４はそれぞれ
測距装置を構成する測距用光学系、発光素子駆動回路、
距離演算回路である。

すなわち、測距用光学系２に含まれる赤外発光ダイオー
ド（ＩＲＥＤ）２ａが発光素子駆動回路３によりドライ
ブされると、ＩＲＥＤ２ａからの光が投光用レンズ２ｂ
を介して被写体１に投光される。この被写体１に投光さ
れた光はそこで反射された後、受光レンズ２ｃによって
集光され、光位置検出素子（ＰＳＤ）２ｄ上に結像され
る。すると、ＰＳＤ２ｄからは、上記反射信号光の入射
位置に応じた信号電流１．、Ｉ２が出力される。

そして、この信号電流■１．Ｉ２を距離演算回路４によ
って処理することにより、被写体１までの距離が求めら
れる。

速度検出装置では、タイミング回路５にしだがって上述
のごとき測距動作が所定の時間間隔て繰り返えされる。

そして、それぞれの測距結果を距離データ記憶回路６に
記憶した後、所定時間内に被写体１がどれだけ位置を変
位させたかを計算することにより、その移動速度か検出
される。

なお、この速度検出装置は、速度変化をも判定するため
に、次数判定回路７ａと１次関数決定回路７ｂと２次関
数決定回路７Ｃとからなる専用の関数決定回路７を具備
するとともに、撮影時点（露光開始時）における被写体
距離を予測するための距離予測演算回路８、およびそれ
らを制御する制御回路９などを含むものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来の速度検出装置においては、測距時間が無
視できるほど小さく、しかも測距結果にまったく誤差が
ない場合には有効であった。

しかしながら、実際には、これらを考慮しなければなら
ず、また以下のような欠点があった。すなわち、距離デ
ータからその被写体１の運動速度の関数の次数を厳密に
求めるためには複雑な回路を必要とし、高価となる。ま
た、ワンチップマイコン（たとえば、ＣＰＵ）などを用
いてソフト上の演算を行うようにした場合には、その演
算時間が無視できず、自動車のような高速度で移動する
物体の速度を検出することが不可能となる。

このような理由から、速度検出装置において求められる
のは、測距誤差が極めて小さく、しかも高速度にて測距
動作が可能な測距装置である。ところが、電子回路には
必ずノイズが存在し、簡単には理想的な測距装置を作成
することができない。

これに対し、本願出願人により、積分によるノイズ相殺
効果によって高精度のオートフォーカスを実現する提案
（たとえば、特開昭６３１３２１１０号公報参照）がす
でになされている。

しかし、この提案のように、Ｉ　ＲＥＤを何度も発光さ
せる測距方式では、やはりタイムラグが長くなるため、
速度検出装置には適さないものであった。

したがって、高精度で、しかもタイムラグを短くして測
距を行い、被写体の速度検出を従来と同様の考え方で行
うには大きな困難が予想された。

この発明は、上記した測距装置には必ず測距誤差とタイ
ムラグとがあり、また測距結果の読み出しおよび演算に
も時間がかかるため、高精度で、かつ高速に被写体の移
動速度を検出することがてきないという点に鑑みなされ
たもので、高精度で、かつ高速に被写体の移動速度を検
出することができ、しかも比較的に簡易な構成で実現し
得る被写体の移動速度検出装置を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明の被写体の移動
速度検出装置にあっては、被写体に投光する投光手段と
、この投光手段の投光による上記被写体からの反射光を
受光し、上記被写体距離に依存した値を出力する測距手
段と、上記投光手段の投光を所定の時間間隔にて複数回
繰り返させる投光制御手段と、上記投光手段の投光が行
われるごとに、上記測距手段の出力を積分する積分手段
と、この積分手段による積分の結果と上記測距手段の出
力とから、上記投光手段の光軸方向に対する被写体の移
動速度を演算する速度演算手段とから構成されている。

［作　用］ この発明は、上記した手段により、複数回の測距動作に
かかる積分結果と測距結果とから被写体の移動速度を求
めることができるようになるため、ノイズに強く、かつ
短い時間での処理が可能となるものである。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は、この発明にかかる被写体の移動速度検出装置
の概略構成を示すものである。

すなわち、ＣＰＵＩＩはこの装置全体の制御を司るもの
であり、このＣＰＵＩＩには、ドライバ１３、距離演算
回路（ＡＦ回路）１４、および積分回路１５が接続され
ている。

ドライバ１３は、測距用光学系１２に含まれる赤外発光
ダイオード（ＩＲＥＤ）１２ａを駆動するも−のであり
、ＣＰＵ１１の制御によりＩＲＥＤ１２ａを同一の時間
間隔で複数回発光せしめるようになっている。

ＩＩ　距用光学系１２は、上記ＩＲＥＤ１２ｇと、この
ＩＲＥＤ１２ａからの光（赤外光信号）を被写体１０に
向けて投光する投光用レンズ１２ｂと、上記被写体１０
からの反射光を集光する受光レンズ１２ｃと、この受光
レンズ１２ｃで集光された反射信号光の入射位置に応じ
た信号電流１１＋Ｉ２を発生する光位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）１２ｄとから構成されている。

距離演算回路１４は、上記ＩＲＥＤ１２ａからの光の投
光にもとづ＜ＰＳＤ１２ｄの出力信号をアナログ的に演
算することにより、被写体１０までの距離ｐを求めるも
のである。

積分回路１５は、距離演算回路１４における測距結果を
順次積分するものである。

ＣＰＵＩ　１は、ドライバ１３や距離演算回路１４の駆
動タイミングを制御するとともに、距離演算回路１４に
おける測距結果Ｃｆｆｎ）と積分回路１５における積分
結果（、Ｖ　ｏｕ、Ｔ）とから、被写体１０の光軸方向
に対する移動速度を算出するようになっている。

第２図は、上記積分回路１５における積分結果の一例を
示すものである。

ここでは、縦軸が被写体距離（ｇ）、横軸が時間（１）
であり、直線（Ｎ（ｔ））は被写体１０が等速度で運動
する様子を示している。

第２図（ａ）においては、時間０、ｔ−，２ｔ。

３ｔ、４ｔにおける各測距結果をそれぞれ１１．１２、
Ｉ）３、り４、ＩＩｓとして表し、測距結果に誤差がな
い場合を例に示している。

この場合の積分結果は、図示斜線部の総面積、つまり右
上り斜線部Ｓ１と右下がり斜線部Ｓ０との和（Ｓ＋　＋
Ｓ。）となる。

通常、速度Ｖは、 Ｖ−６ｇ　／Δ　ｔ ・・・（１） として求めることができる。したがって、時間幅４ｔに
おいて等速度にて移動する被写体１０の速度Ｖは、 ｙ　ｏｃ　Ｓ＋、　　／　４　　ｔ ・・・（２） という関係により算出できる。

このとき、Ｓｌの値は、上記積分結果（Ｓ１＋Ｓｏ）と
Ｓ。の値とが求められなければ決定できないが、Ｓｏの
値は、 ５ｏ−ｊ！５Ｘ４ｔ ・・・（３） という関係により求めることができる。

しかして、被写体１０の移動速度Ｖは、上記積分結果、
最後の測距結果、および測距の時間幅にしたがって求め
ることができる。

第２図（ｂ）は、時間０、ｔ、２ｔ、３ｔ。

４ｔにおける各測距結果ｌｌ−１、Ｄ−２、ＩＩ　３．
１１　４、Ｊ？　　ｓにバラツキがある場合を例に示し
ている。

このように、バラツキがランダムに発生すると考えられ
るような場合、積分効果によってその積分結果Ｓ−＋＋
Ｓ″ｏ１よ、第４図（ａ）のＳ、＋Ｓｏとほぼ等しいも
のとなる。したかって、１回ごとの測距結果にバラツキ
がある場合においても、上記（２）式の関係によれば、
極めて高精度の速度検出が可能である。

なお、ここでは、測距回数（ｇ、）が５回の場合を例に
説明したが、これに限らず、その回数が増えればそれだ
け効果が増すことは勿論である。

また、得られた速度Ｖと最後の測距結果Ｆ、３とにもと
づいて所定の時間ｔＡ後における被写体１０の位置Ω８
を予測するにはｇＡ＝ρ、＋ｖ・ｔＡの演算で求めるな
ど各種の方法がすでに公知となっているため、ここでの
説明は割愛する。

第３図は、上記測距用光学系１２の構成の詳細を示すも
のである。

この測距用光学系１２は、公知の一点用測距装置を構成
するものであり、被写体１０にＡＦ同月光投光する、い
わゆるアクティブ方式となっている。

今、ＩＲＥＤ１２ａが発光されると、その光はＡＦ用光
となって投光用レンズ１２ｂを介して被写体１０に投光
される。すると、このＡＦ用先は被写体１０によって反
射され、受光レンズ１２ｃを介して集光されることによ
りＰＳＤＩ　２ｄ上に像となって結ばれる。

この場合、反射光の入射位ａＸは、三角測距の原理によ
り、次式で示されるように、被写体距離ｐの関数として
表される。

二こて、Ｓは投光用レンズ１２ｂと受光レンズ１２Ｃと
の主点間距離（基線長）であり、ｆは受光レンズ１２Ｃ
からの距離で、この位置にＰＳＤｌ、　２　ｄは配置さ
れるようになっている。

ＰＳＤ１２ｄからは、入射位置Ｘの関数である２つの電
流信号１．、Ｉ２か出力される。全信号光電流をＩｐｏ
とし、ＰＳＤＩ２ｄの長さをｔｐとすると、次式のよう
にΩを表すことができる。

・・・（７） ここで、ａは、ＩＲＥＤ１２ａの発光中心と投光用レン
ズ１２ｂとの主点を結んだ線と平行な線を受光レンズ１
２ｃの主点から延ばしたときに、ＰＳＤ１２ｄとクロス
する点からＰＳＤ１２ｄのｒＲＥＤ１２ａ側の端までの
長さである。

第４図は、ＰＳＤ１２ｄの出力信号Ｉ、、Ｉ。

より、積分回路１５にて距離情報を積分するための具体
的な回路構成を示すものである。

第４図において、２１．２２はＩＲＥＤＩ：２ａの発光
に対応して発生したＰＳＤ１２ｄの出力信号１．、Ｉ２
を低入力インピーダンスで吸い取ってそれを増幅するプ
リアンプであり、２３．２４はその増幅された電流Ｉ、
、Ｉ２のみを圧縮するための圧縮ダイオードである。

２５．２６はバッファであり、圧縮ダイオード２３．２
４での圧縮電圧を、ＮＰＮ　ｈランジメタ２フ　２８お
よび電流源２９よりなる差動演算回路３０に導くための
ものである。

ここで、差動演算回路２７の動作を図中の記号を用いて
説明すると、 という関係式が成り立つ。なお、Ｉｓはトランジスタ２
７２８およびダイオード２３．２４の逆方向飽和電流で
あり、ｖｌはサーマルボルテージである。

また、電流１ａと電流１ｂとは、 Ｉ　ａ　＋　Ｉ　ｂ　＝　Ｉ　ａｔ　　　　　　　　　
　−（１０）という関係から、上記（８）、（９）、（
１０）式より、 １ｘ−１ａ−１ｃ という関係が成り立つ。

したがって、上記（７）式および（１１）式より、 ・・・（１２） となり、被写体距離ｐの逆数に比例する信号電流Ｉａが
得られる。

また、図中の３１は電流源であり、この電流源３１によ
り流される電流１ｃは、 の関係を有する。、このため、圧縮ダイオード３２に流
れる電流ｌｘは、 となる。

一方、圧縮ダイオード３３には電流源３４により電流１
ｄが流されており、圧縮ダイオード３２゜３３の圧縮電
圧はおのおのバッファ３５．３６を介して前述の差動演
算回路３０と同形式の回路３７．３８にそれぞれ入力さ
れる。

したがって、このＮＰＮ）ランジスタ３９゜４０および
電流源４１よりなる差動演算回路３７の出力電流ＩＩＩ
は、今度は、圧縮ダイオード３２゜３３が電源側基準で
電圧を発生していることに留意すると、 となる。このため、上記（１４）式より、電流Ｉｐは、 一１ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・（１６）となり、被写体距離ｐに比例した
電流信号として得られる。

すなわち、差動演算回路３７は被写体距離Ｉに応じた電
流信号を積分回路１５に供給するための回路であり、Ｉ
ＲＥＤ１２ａが発光されるたびにタイミング信号によっ
て電流源４１がオンされることにより、その被写体距離
ｐに依存する電流ｌｉｔが積分回路１５の積分用コンデ
ンサ４５で積分される。

積分用コンデンサ４５は、ＩＲＥＤ１２ａの発光に先立
ってリセット回路４６によりリセットされるようになっ
ている。このため、一連の測距動作を終了した後には、
出力端子４７に、前記第２図（ａ）にＳｔ　＋Ｓｏで示
した積分出力に相当する信号か、もしくは第２図（ｂ）
にＳ−１＋Ｓ″。で示した積分出力に相当する信号が現
われる。

一方、ＮＰＮ　）ランジスタ４２，４３および電流源４
４よりなる差動演算回路３８は、最後の測距結果、つま
り第２図における測距結果ｇ、を求めるための回路であ
り、第２図に示す４ｔのタイミングで電流源４４がオン
されと、抵抗４８に電流１１１２が流れる。

この電流１１２は、上記（１６）式と同様に、という、
被写体距離ｇに依存する関係を満たすものである。した
がって、出力端子４９に出力される電圧信号より、最後
の測距結果ｐ、のみを検出することができる。

上記出力端子４７．４９に現われる電圧信号は、前記し
た第１図に示すＣＰＵＩＩの内蔵するＡ／Ｄ変換器（図
示していない）によって取り込まれ、前述した方法によ
り被写体１０の移動速度Ｖが求められる。

すなわち、上記（１６）式より、電流１ｇは、Ｉρ−Ａ
−４７ ・・・（１８） ただし、Ａは定数。

また、被写体１０の位置ｉｔ　　（ｔ）は、第２図より
、 　０ｕＴ １　　（ｉ）　　−Ｉ　　、　　　Ｖ　　（ｔ　　　ｔ
ｓ）・・・（１９） 、、１ｇ−Ａ（Ｎｓ−ｖ（ｔ ｔ　５　）） ・・・（２０） これを積分するのに要する積分時間をＴとすると、上記
出力端子４７に現われる出力電圧Ｖ。ＵＴは、 ただし、Ｂは定数、Ｃは積分コンデンサ４５の容量。

このように、出力端子４７に現われる電圧ＶｏＵＴ、つ
まり測距結果を積分した積分出力と、出力端子４９より
得られる情報、つまり最後の測距結果ρ５とにより、被
写体１０の移動速度Ｖを求めることができるとともに、
当然、所定時間後における被写体１０の位置をも算田（
予測）することが可能である。

上記したように、複数回の測距動作にががる積分結果と
測距結果とを用いて被写体の移動速度を求めるようにし
ている。

すなわち、Ｉ　ＲＥＤの発光と、この発光にもとづく測
距結果の積分とを複数回繰り返し、これにより得られる
積分結果と最後の測距結果とから被写体の移動速度を求
めるようにしている。また、この場合、測距および積分
という一連の動作は瞬時で終了するアナログ演算とし、
比較的時間のかかるＡ／Ｄ変換および速度検出演算など
の動作につ′いては、上記した一連の動作の終了後に一
括して行うようにしている。これにより、１回の測距動
作において必ず存在する測距誤差を相殺でき、しかも高
速での処理が可能となる。したがって、高精度で、かつ
高速での速度検出が簡単な構成により実現できるもので
ある。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可
能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上、詳述したようにこの発明によれば、１回の測距動
作において必ず存在するａｊ距誤差を相殺でき、しかも
高速での処理か可能となるため、高精度で、かつ高速に
被写体の移動速度を検出することができ、しかも比較的
に簡易な構成で実現し得る被写体の移動速度検出装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は被写体の移動速度検出装置の構成を概略的に
示すブロック図、第２図は積分回路における積分結果の
一例を示す図、第３図は測距用光学系の詳細を示す構成
図、第４図は距離情報を積分するための具体的な回路構
成例を示す図であり、第５図は従来技術とその問題点を
説明するために示す速度検出装置のブロック図である。 １０・・・被写体、１１・・・ＣＰＵ、１２・・・測距
用光学系、１２　ａ−Ｉ　ＲＥ　Ｄ　、　１２　ｄ−Ｐ
　Ｓ　Ｄ　。 １３・・・ドライバ、１４・・・距離演算回路、１５・
・・積分回路、２３，２４，３２．３３・・・圧縮ダイ
オード、 ９　。 ３４゜ ・・・電流源、 ３０゜ ３７゜ ８・・ 差動演算回路、 ５・・・積分用 コンデンサ、 ６・・・リセッ ト回路、 ８・・ 抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体に投光する投光手段と、 この投光手段の投光による上記被写体からの反射光を受
   光し、上記被写体距離に依存した値を出力する測距手段
   と、 上記投光手段の投光を所定の時間間隔にて複数回繰り返
   させる投光制御手段と、 上記投光手段の投光が行われるごとに、上記測距手段の
   出力を積分する積分手段と、 この積分手段による積分の結果と上記測距手段の出力と
   から、上記投光手段の光軸方向に対する被写体の移動速
   度を演算する速度演算手段とを具備したことを特徴とす
   る被写体の移動速度検出装置。