JPH0718971B2 - カメラの測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクティブ式測距装置に関し、詳しくは、被写
体に向けて一定周期で点滅する光を照射する測距装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

最近のスチルカメラやビデオカメラには光電式の測距装
置が搭載されている。光電式測距装置の中でも、被写体
に向けて光ビームを照射し、その反射光に基づいて被写
体距離に対応した測距信号を得るようにしたアクティブ
式測距装置では、被写体輝度が低くても良好な測距動作
が得られるという利点がある。このようなアクティブ式
測距装置に用いられる測距用の光としては一般に近赤外
光などが利用され、周囲の光と弁別してこれを光電検出
できるようにしている。

第３図はこのような測距装置の一例を示したものであ
る。投光部10は、近赤外光を発光するLED11と、投光レ
ンズ12とから構成されている。この投光部10は、レリー
ズボタンが半押しされたときに、スポット光またはスリ
ット状の光を被写体14に向けて投光する。第１受光部16
は、受光素子17,その前面に接合されたマスクフィルタ1
8,近赤外光のみを透過するIRフィルタ19、さらに受光レ
ンズ20とから構成されている。第２受光部21は、受光素
子22,IRフィルタ23,受光レンズ24とからなる。

前記第１受光部16及び第２受光部21は、投光部10と所定
の基線長を保って配置されているため、被写体距離に応
じて反射光の入射位置が変化する。前記受光素子17の前
面には、第４図に示すように、踞歯状の遮光部18aを形
成したマスクフィルタ18が接合されているから、受光素
子17からは反射光の強度と入射位置とに応じた光電信号
が出力される。また、第２受光部21には、マスクフィル
タが用いられていないため、受光素子22からは反射光の
強度のみに依存する光電出力が得られる。

これらの光電出力は、各々増幅器25,26を介して演算部2
7に入力される。演算部27は、例えばこれらの出力比か
ら被写体距離だけに依存した測距信号を求めることがで
きる。そして、さらにレリーズボタンが押し込まれたと
きに、前記測距信号に対応して撮影レンズの位置決めが
行われ、しかる後にシャッタが開閉される。

ところで、上記第1,第２受光部16,21にはIRフィルタ19,
23が設けられてはいるが、これらは外光に含まれている
近赤外光も透過する。したがって、受光素子17,22から
の光電出力中には、外光による光電出力も含まれ、測距
精度を劣化させる原因になる。しかし、このような外光
によって光電出力に重畳される信号はほとんど直流成分
であるから、前記投光部10からの光を一定周期で点滅さ
せるとともに、受光部からの光電出力の内の交流成分に
基づいて測距信号を求めることで上記のような弊害は解
決される。このためには、前記増幅器25,26に代えてチ
ョッパ増幅器を併用した積分器を用い、光電出力に含ま
れている直流成分を取り除いた後の信号を積分してこの
積分出力から測距信号を検出する手法が利用できる。

第５図はこのような回路例を示したもので、受光素子17
には被写体から反射されてくる一定周期の光が入射す
る。これによりオペアンプ31の出力端Ａには、第６図中
にＡで示したパルス出力が現れる。この出力は、交流結
合されたチョッパ増幅器32によって増幅され、その出力
部Ｂには第６図Ｂの出力が現れる。この出力Ｂは、LED1
1の点滅に同期したパルスによってON−OFFされ、出力Ｂ
は積分器33に断続して供給され、コンデンサ35が充電さ
れる。

そして、例えばLED11を５回点滅させた時点で、出力端
Ｃから出力電圧V_OUTを検出することによって、被写体か
らの反射光による光電出力を得ることができる。したが
って、第３図における増幅器25,26のそれぞれに第５図
の回路を用い、各々の出力電圧を演算部27に入力してこ
れらの比をとることによって測距信号を得ることができ
る。なお、スイッチ36は、コンデンサ35に蓄えられた電
荷を放電させるためのリセットスイッチを示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第５図のように交流結合されたチョッパ
増幅器32を積分器33とともに用いた場合には、オペアン
プ31のオフセット電圧を増幅せずに済むという利点はあ
るものの、積分器33に設けられたコンデンサ35にはチョ
ッパ増幅器32からの交流出力について、その一方の極側
の出力（図示の例では負極側）しか充電することができ
ない。すなわち、出力端Ａに電圧V_Aが得られ、ゲインＧ
のチョッパ増幅器32によって出力端ＢにV_B＝Ｇ・V_Aの交
流電圧が現れても、実際にはコンデンサ35には正極出力
あるいは負極出力の一方しか供給されず、大きな信号出
力が得にくいという欠点がある。

さらにコンデンサ35には、積分器33に用いられているオ
ペアンプのオフセット電圧による充電も行われるため、
出力電圧V_OUTは誤差を含んだものとなっている。

〔発明の目的〕

本発明は上述のような事情を考慮してなされたもので、
測距用の光電出力を効率的に、しかも誤差をキャンセル
した形で取り出すことができるようにしたカメラの測距
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、被写体から一定周
期で反射されてくる光を受光する受光部の後段に微分回
路を接続し、ここからの微分出力を積分して測距用の信
号出力を得るようにしている。しかも、前記積分のため
に用いられるコンデンサの両端にはスイッチング手段が
接続されており、このスイッチング手段は前記一定周期
に同期して切り換え動作し、微分出力の極性に対応して
コンデンサの充電路を正負両極間で切り換えるように構
成されている。

〔作用〕

上記構成によれば、受光部からの光電出力は微分回路に
よってその変化分だけが取り出され、この微分出力の正
負両極側の出力がコンデンサの各々の極に交互に供給さ
れるようになる。

以下、本発明の一実施例について説明する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を示す第１図において、被写体に向け
て測距用の光を照射するLED40は、LEDドライバ41によっ
て一定周期2Tで点滅駆動される。LEDドライバ41にはス
イッチングパルス発生回路42が接続され、このスイッチ
ングパルス発生回路42は、前記LED41を点滅駆動するた
めのパルスから第２図中にP1,P2で示したような２種の
スイッチングパルスを出力する。

被写体からの反射光を検出する光電検出部45は、受光素
子17とオペアンプ46とからなる。オペアンプ46の出力端
Ｘには、受光素子17からの出力を高効率で利用するため
の大容量のコンデンサ47、及び抵抗48,オペアンプ49を
含む微分回路50が接続されている。さらに微分回路50の
出力端Ｙには、スイッチS0を介して積分器51が接続され
ている。この積分器51は、抵抗52と、オペアンプ53と、
積分用のコンデンサ54と、ブリッジ接続されたスイッチ
S1,S2,S3,S4とから構成されている。

前記スイッチS1,S2,S3,S4は、例えばスイッチングトラ
ンジスタなどの半導体スイッチで構成することができ、
これらはスイッチングパルス発生回路42からのパルスで
ON−OFFされる。すなわち、第２図にP1,P2で示したスイ
ッチングパルスによって、スイッチS1,S2の対と、スイ
ッチS3,S4の対とが交互にON,OFFされるようになる。な
お、上記回路は第３図における増幅器25,26に代えて用
いられる。そして、測距時には例えばLED40を10〜1000
回の範囲内で選択された所定回数だけ点滅させ、この点
滅が終了した時点で各々の出力が演算部27に入力されて
測距信号の検出が行われる。

第１図に示した回路を、第３図の第１受光部16側に用い
た場合の作用は次のとおりである。まず、LED40が第２
図に示したように周期2Tで点滅すると、被写体からの反
射光が受光素子17に入射する。この受光素子17の前面に
は、第３図に示したようにマスクフィルタ18aが取り付
けられているから、受光素子17には被写体距離に応じた
強度をもった光パルスが入力される。受光素子17からの
光電出力は、オペアンプ46で電圧変換され、出力端Ｘに
は第２図Ｘで示したように周期2Tをもった電圧出力が現
れる。また、LED40の最初の点滅と同時に、スイッチン
グパルス発生回路42からはスイッチングパルスP0がフリ
ップフロップ回路43をセットし、そのＱ端子出力によっ
てスイッチS0をON状態に維持する。

前記出力Ｘは微分回路50で微分され、出力端Ｙには第２
図中Ｙで示すような微分出力が得られる。この微分出力
ＹはスイッチS0を介し、抵抗52,オペアンプ53,コンデン
サ54からなる積分器51によって積分される。この積分の
過程において、初期状態では全てONしてコンデンサ54の
両端を短絡していたスイッチS1,S2の対及びスイッチS3,
S4の対は、スイッチングパルスP1,P2によって交互に切
り換えられる。この結果、コンデンサ54には微分出力Ｙ
の正負に対応して正負両極から交互に充電が行われ、出
力端Ｚには第２図中にＺで示したように出力が得られる
ようになる。

積分回路に対する入力電圧をV_I、出力端Ｚに現れる反転
出力電圧をＶ 、抵抗52の抵抗値をＲ、コンデンサ54の
容量をＣとすると、時間ｔ（＝2nT）が経過した時点に
おける反転出力電圧Ｖ は、 となる。

ここで入力電圧V_Iは、その極性が半周期ごとに変化する
とともに、微分回路50に用いられているオペアンプ49の
オフセット電圧Ｎが重畳されていることから、信号分を
Ｖとすると、 となる。したがって、反転出力電圧Ｖ は、 以上のように、微分出力の正負に対応して、コンデンサ
54の極性を切り換えながら充電してゆくことによって、
コンデンサ54による積分量を２倍にすることができる。
しかも、微分回路50に用いられているオペアンプ49のオ
フセット電圧が除去できると同時に、積分回路51に使用
されているオペアンプ53のオフセット電圧もキャンセル
することができる。

こうして積分を継続してゆき、LED40が予め設定されて
一定回数だけ点滅駆動されると、スイッチングパルスP0
がフリップフロップ回路43に入力される。これによりフ
リップフロップ回路43のＱ端子出力がローレベルにな
り、スイッチS0がOFFしてコンデンサ54の電圧はそのま
まホールドされ、この電圧出力が演算部27に供給される
ことになる。

なお、受光素子17に入射する光の光量は、被写体距離が
近くなる程マスクフィルタ18aによって制限されるか
ら、これに対応して微分出力Ｙ及び出力端Ｚで検出され
る出力も小さくなる。そして、上記回路は第２受光部21
にも同様に用いられているから、各々の出力端Ｚから得
られる出力電圧の比をとることによって、被写体距離の
みに依存した測距信号が得られるようになる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の測距装置によれば、受
光部から一定周期で断続して出力される光電出力を微分
して出力の変化分を抽出し、この微分出力を前記一定周
期に同期してスイッチング動作するスイッチング手段を
介して、微分出力の正負に対応して積分コンデンサの両
極から交互に供給して積分するようにしている。したが
って、積分コンデンサからは大きな信号電圧が得られる
ようになるとともに、この信号電圧中には外光や増幅器
のオフセット電圧による直流成分が重畳されないから、
精度の高い測距信号を得る上で非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。 第２図は、第１図に示した回路の各部での信号波形を示
すチャート図である。 第３図はアクティブ式測距装置の構成を示す概略図であ
る。 第４図はマスクフィルタの一例を示す説明図である。 第５図は通常のチョッパ増幅型積分器の回路図である。 第６図は、第５図に示した回路の各部での信号波形を示
すチャート図である。 17……受光素子 40……LED 45……光電検出部 46,49,53……オペアンプ 50……微分回路 51……積分器 S0,S1,S2,S3,S4……スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 美宣 埼玉県大宮市植竹町１丁目324番地 富士 写真光機株式会社内 (72)発明者 土屋 主税 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−38584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−161324（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体に向けて一定周期で点滅する光ビー
   ムを照射する投光部と、この光ビームのうち被写体から
   反射されてくる光を受光する受光部と、この受光部から
   の出力を微分する微分回路と、この微分回路からの微分
   出力を積分するための積分回路とを有し、この積分回路
   は前記微分出力によって充電されるコンデンサと、前記
   一定周期に同期してスイッチング動作し、前記微分出力
   の正負に対応してコンデンサの充電路を正負両極間で切
   り換えるためのスイッチング手段とを備えていることを
   特徴とするカメラの測距装置。
2. 【請求項２】前記スイッチング手段は、投光部を一定周
   期で駆動する駆動手段からのパルスによってスイッチン
   グ動作されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のカメラの測距装置。