JPH0778573B2

JPH0778573B2 - 信号形成装置

Info

Publication number: JPH0778573B2
Application number: JP62013470A
Authority: JP
Inventors: 良一鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPS63182633A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］本発明は、カメラ等の機器に適用される、目標方向に存
在する物体までの距離に関連した信号を形成する信号形
成装置に関するものである。

［発明の背景］最近のカメラでは自動合焦装置を搭載しているものが多
くなっており、その自動合焦装置の要部を構成する装置
として三角測量の原理を応用したアクティブ方式の赤外
光測距装置が知られている。

この赤外光測距装置は既によく知られているように、赤
外線を発光する赤外発光ダイオード等の投光素子と、該
投光素子から被写体に向って投射された赤外線の反射光
を受光して電気的出力を発生する受光素子と、を有して
おり、比較的精度の高い測距を行なうことができるとと
もに小型であることからカメラに適した測距装置として
多くのカメラに採用されている。

しかしながら従来のカメラに搭載されている公知の測距
装置では該投光素子から発射される光線が撮影視野の中
心部領域のみに投射されるように構成されていたので該
測距装置を搭載しているカメラでたとえば２人の人間が
撮影視野の中心部領域を挟んで互いに離れて立っている
写真を撮影した場合、該投光素子から発射された光線が
２人の人間の間を抜けて遠方位置（すなわち、測距不可
能な無限遠位置）の背景に投射される結果、被写体とす
べき２人の人間にはピントが合っていない、いわゆる
“中抜け”現象によるピンぼけ写真ができてしまう欠点
があった。

そこで、このような欠点を排除し、中抜け現象が生じな
いようにするために、撮影視野の中心部領域に投光する
投光素子と撮影視野の周辺部領域に投光する少なくも１
個以上の投光素子とを装備した、いわゆる広視野測距装
置が提案されている。

この広視野測距装置では撮影視野内の複数の点に対して
測距を行ない、無限遠ではない被写体までの距離を測定
値として出力するので該装置を有した自動合焦装置によ
ってピント合せを行なった場合、中抜け現象によるピン
ぼけ写真が生じることはないが、この広視野測距装置を
実用化するためにはなお解決すべき課題が残されてい
る。

これまでに提案されている広視野測距装置として以下の
如き二種のものが知られているが、それぞれ次のような
欠点を有していた。

その第一のものは、複数個の投光素子を時分割的に駆動
するとともに受光素子に生ずる出力信号を時分割処理し
て各投光点の測距値を算出した後、所定のアルゴリズム
を用いて妥当な測距値を出力として発生させる形式の測
距装置である。この第一の形式の広視野測距装置によれ
ば最も適切な測距値が得られるが、この装置の欠点は回
路規模が従来の測距装置よりも著しく大きくなって装置
価格が非常に高価になるばかりでなく、長い演算時間を
要するので測距開始から撮影完了までに長い時間を必要
とすることである。

第二の形式の広視野測距装置は次のような測距動作を行
なうように構成されていた。すなわち、この測距装置で
は、まず、撮影視野の中心部領域もしくは周辺部領域の
いずれか一方の領域に対して精密測距を行って該領域の
測距値が無限遠であった時には該領域以外の他領域に対
して再び精密測距を行ない、該他領域の測距値が有限値
であれば該他領域の測距値を出力として発生するように
構成されていた。

この形式の広視野測距装置では上記第１のものより回路
規模は小さくなるのが２回の精密測距を行わなければな
らないので測距時間が従来の測距装置の２倍となって実
用には適しないという欠点があった。

更にこれら装置の欠点は信号処理回路に二重積分型の演
算方式を採用している測距装置において特に問題とな
る。すなわち、二重積分動作による信号処理方式を採用
している測距回路では二重積分動作のためにかなり長い
信号処理時間を必要とするからである。測距時間が長く
なることは、例えばオートフォーカス装置付きのコンパ
クトカメラにとっては以下のような理由によって好まし
いことではない。オートフォーカス装置付きコンパクト
カメラではシャッターレリーズボタンの第一押込み操作
によって測距が行われた後、測距値が測距回路に保持さ
れ、該シャッターレリーズボタンの第二押込み操作が行
われる前に該測距値の表示をファインダー内に行ってい
るので測距に要する時間が長いとシャッターチャンスを
逃すばかりでなくシャッターレリーズボタンの第一の押
込み操作と第二押込み操作との間の時間間隔が長くな
り、その間に手振れを生じる確率が大きくなって手振れ
による誤測距を生じやすくなる。

［発明の目的］本発明は、以上の事情に鑑み為されたもので、いわゆる
二重積分型の演算方式を採用した広視野測距装置等の信
号処理時間を短縮することのできる信号形成装置を提供
しようとするものである。

［発明の概要］上記目的を達成するために本発明による信号形成装置
は、複数の異なった目標方向からの光を受光し、受光し
た光に対応する信号に基づいて第１の積分及び該第１の
積分とは逆の第２の積分を行ない、その結果に従って目
標方向に存在する物体までの距離に関連した信号を形成
する信号形成装置において、複数の異なった目標方向か
らの光を受光するための受光手段と、前記受光手段の受
光した光に対応する信号に基づいて積分を行なう積分手
段と、前記受光手段の受光した第１の目標方向からの光
に対応する信号に基づいた前記積分手段による積分値が
前記第１の積分に要する時間より短い所定時間に所定レ
ベルに達しない場合は、前記受光手段の受光した第２の
目標方向からの光に対応する信号に基づいて物体までの
距離に関連した信号を形成するための動作を行なう信号
形成手段とを有することを特徴とするものである。

［発明の実施例］以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の測距装置の第一の実施例の主要部と該
主要部に関連する回路の一部を示した図である。

第１図において左上隅に描かれた回路１は後記の投光手
段及び受光手段並びに受光信号処理手段や制御手段等に
定電圧を供給するための電源部であり、該電源部には電
池10、カップリングコンデンサ11および14、トランジス
タ12、カメラのレリーズボタンの第１ストロークで閉成
されるスイッチ13、該スイッチ13の閉成時に起動パルス
PUCを出力として生ずる起動パルス発生回路15、後記の
各種回路部分に基準電圧V_c及びKV_c（KV_c＞V_c）を供給す
る基準電圧発生回路16、等が含まれている。

第１図の最上段中央部に描かれている回路２には、撮影
視野の中心部領域に赤外光等の信号を投射するための投
射手段としての投光素子52、該投光素子52に電流を供給
するためのトランジスタ51、該トランジスタ51の制御手
段となっている演算増幅器50（以下には演算増幅器をOP
アンプと略記する）、OPアンプ50の出力をオンオフする
ためのトランジスタ49、投光素子52の両端の電圧を一定
に保つための抵抗53及び54、トランジスタ49を制御する
ためのNORゲート64及びANDゲーチ65、等が含まれてお
り、このうち、ANDゲート65は後述の切換手段の一部を
構成している。

第１図の最上段右隅に描かれている回路３は、撮影視野
の周辺部領域に赤外光等の信号を投射するための投射手
段としての投光素子57及び61と該投光素子の点灯を制御
するための回路素子を含んだ回路であり、該回路３に
は、投光素子57及び61にそれぞれ駆動電流を供給するた
めのトランジスタ56及び60、該トランジスタ56及び60を
制御するOPアンプ55、該投光素子57及び61の両端電圧を
一定に保つための抵抗58及び59並びに62及び63、OPアン
プ55の出力をオン、オフ制御するためのトランジスタ6
6、該トランジスタ66を制御するNANDゲート67、NANDゲ
ート67を制御するインバータ68が含まれている。このう
ちANDゲート65とNANDゲート67とインバータ68は後に明
らかにされるように、無限遠領域判定操作後に行われる
測距に際して測距すべき領域の切換を行う測距領域切換
手段の一部を構成しており、ANDゲート65とインバータ6
8は後述の無限遠領域判定操作時の受光信号のレベル検
知手段の出力に応動するようになっている。

第１図の中段に左から右に渡って描かれた回路４は受光
素子17の出力信号を演算処理して測距値を求めるための
受光信号処理手段としての回路網である。この回路４に
は、入射光の位置に応じた出力電流を発生する受信手段
としての半導体位置検出素子（PSD）の如き受光素子1
7、該受光素子17の２個の出力端子Ａ及びＢの間に接続
されたアナログスイッチ18、該出力端子Ｂと基準電圧Vc
との間に設けられたアナログスイッチ19、アナログスイ
ッチ18を制御するインバータ89、アナログスイッチ18及
び19を制御するNORゲート88、OPアンプ20とその反転入
力端子の帰還路に設けられた周波数選択回路21とから成
る電流−電圧変換器90、直流阻止コンデンサ22、OPアン
プ23と外付け抵抗24〜26とから成る非反転増幅器91、OP
アンプ33と外付け抵抗31及び32とから成る反転増幅器9
2、OPアンプ38及びその反転入力端子の帰還路に設けら
れたコンデンサ39並びにOPアンプ38の反転入力端子に互
いに並列に接続された抵抗29及び30と抵抗36及び37によ
って構成された可変時定数の積分回路93、該増幅器91及
び92の出力信号をサンプリングするとともに該積分回路
93の時定数を変更する作用をするアナログスイッチ27及
び28とアナログスイッチ34及び35、該積分回路93の作動
及び非作動を制御するアナログスイッチ40、該積分回路
93の出力端に接続された測距時の該積分回路93の出力信
号のレベルに応動する測距用のコンパレータ41、測距開
始及び測距終了のタイミングに応動するANDゲート42、
測距演算を行うカウンタ43、無限遠離判定操作時に受光
信号のレベル（積分回路93において上昇積分が行われて
いる時の該積分回路出力）が所定位置に達するか否かを
判定するためのレベル検出手段としてのコンパレータ9
4、無限遠領域判定操作の行われている間に該コンパレ
ータ94の出力に応動するANDゲート47、該コンパレータ9
4の出力に応じて測距すべき領域を切換える測距領域切
換手段の一部としてのRS-FF（フリップフロップ）48、
が設けられている。コンパレータ94はOPアンプ44と該OP
アンプ44の反転入力端子に並列接続された抵抗45及び46
とから構成され、該抵抗45及び46は２個の基準電圧減KV
_c及びV_cに接続されている。すなわちコンパレータとし
てOPアンプ44にはその基準値として抵抗45及び46で基準
電圧KV_c及びV_cを分圧した電圧が印加されている。

なお、積分回路93においてOPアンプ38の入力端に接続さ
れている４個の抵抗29及び30と36及び37のうち、抵抗29
は抵抗30よりも低抵抗であり、また抵抗36は抵抗37より
も低い抵抗値となるように設計されている。低い抵抗値
の抵抗29及び36は同一抵抗値に設定されており、この両
抵抗は後に明らかにされるように、先立って実施される
無限遠領域判定操作の時には積分回路93の時定数を設定
するための抵抗である。一方、高い抵抗値の抵抗30及び
37は同一抵抗値に設定されており、この両抵抗はこの時
に積分回路93の時定数を設定するための抵抗である。こ
れらの抵抗は各々の抵抗の入力側に配置されたアナログ
スイッチ27,28,34,35がオンしている時に増幅器91及び9
2出力端子に接続され、該アナログスイッチがオフして
いる時に増幅器91及び92の出力端子から切離される。

回路４においては、電流−電圧変換器90、非反転増幅器
91、成分回路93までの部分は無限遠領域判定操作とその
後に行われる操作とに共通に用いられる部分である。一
方、コンパレータ94及びANDゲート47並びにRS-FF48から
成る部分は無限遠領域判定操作時の受光信号のレベル検
知とその後に行われる測距領域切換とのために用いられ
る。また、コンパレータ41及びANDゲート42並びにカウ
ンタ43は測距実行手段の一部を構成している。

なお、無限遠領域判定操作に使用される手段及び測距実
効に使用される手段は上記の回路４の中の構成部分及び
後記の回路５の中の構成部分並びに前記の回路２及び３
の中のNORゲート64、ANDゲート65、NANDゲート67、イン
バータ68によって構成されている。

第１図で最下段に描かれている回路５は、受光信号処理
手段としての回路４と投光素子52及び57並びに61とを制
御するための制御手段としての回路であり、無限遠領域
判定操作のためのタイマー手段を含んでいる。該回路５
は、クロックパルスを発生する発振器70、クロックパル
スの極性を反転させるインバータ69、タイミング信号T₁
〜T₅を時系列的に発生するとともにタイマー手段を構成
している分周器71、タイミング信号T₁〜T₅によってセッ
トされるとともに起動パルス発生回路15の出力信号PUC
によってリセットされる５個のRS-FF72〜76、後に説明
する無限遠領域判定操作の定常終了時期を設定するとと
もに前記タイマー手段に包含されているストップパルス
発生器77、各RS-FF72〜76の出力に応じて作動するANDゲ
ート78及び80並びに82、83、85及び86と、ORゲート84及
び87、インバータ79及び81、等から構成されている。こ
の回路５においてタイミング信号T₁〜T₂を発生する部分
と該タイミングT₁〜T₂に応動する部分が後述の無限遠領
域判定操作を実行するための無限遠領域判定操作手段を
構成しており、また、タイミング信号T₃〜T₅を発生する
部分とタイミング信号T₃〜T₅に応動する部分が回路５に
おける測距実行手段を構成している。

次に、以上の如き構成を有する本実施例の測距装置の動
作について第１図乃至第３図を参照して説明する。

撮影に際して撮影者がカメラを構え、ファインダーをの
ぞいて撮影構図を定めた後、シャッターレリーズボタン
を第１ストロークまで押込み操作すると、スイッチ13が
閉じてトランジスタ12が導通し、電池10が起動パルス発
生回路15に接続される。このため該パルス発生回路15か
ら起動パルスPUCが発生し、該起動パルスは分周器71の
リセット入力端子に印加されるとともにRS-FF72〜76及
びRS-FF48並びにカウンタ43のリセット入力端子に印加
されて分周器71及びRS-FF72〜76とRS-FF48及びカウンタ
43が初期状態にリセットされる。

分周器71がリセットされると、発振器70から発生してい
るクロックパルスCLKが分周器71に取込まれて適当な時
系列のタイミングパルスに分周され、時刻t₁において第
１の出力端子から第１のタイミング信号T₁が発生し、該
信号T₁がRS-FF72のセット端子に印加される。このためR
S-FF72がセットされてそのＱ出力端子に“H"レベルの信
号T1Lが発生し、該信号T1LはANDゲート78とANDゲート83
に印加される。この時、ANDゲート78の入力端に接続さ
れているインバータ79にはRS-FF73の“H"レベルの信号T
2Lが印加されていないので、ANDゲート78は導通状態と
なってANDゲート78の出力端子にはクロックパルスCLKと
同期したパルス信号SPL1（第２図参照）が生じる。

一方、ANDゲート83は信号T1L及びインバータ79の出力▲
▼並びにインバータ69の出力▲▼によって
導通状態となるように構成されているから、信号T1Lが
印加されると導通状態となり、クロックパルス▲
▼の位相反転信号▲▼と同期する信号SPL3を発生
する（第２図参照）。

そして、信号SPL1は積分回路93中のアナログスイッチ27
に印加され、また、信号SPL3はアナログスイッチ34に印
加される。このため、アナログスイッチ27は信号SPL1の
パルス周期に従ってオンオフ動作を開始し、また、アナ
ログスイッチ34は信号SPL3のパルス周期に従ってオンオ
フ動作を開始する。従って、信号SPL1が“H"レベルの時
に抵抗29が非反転増幅器91の出力端子に接続され、信号
SPL3が“H"レベルの時に抵抗36が反転増幅器92の出力端
子に接続されることになる。このため、積分回路93のOP
アンプ38の反転入力端子には非反転増幅器91の出力端子
と反転増幅器92の出力端子とがそれぞれ抵抗29もしくは
抵抗36を介して交互に接続されることになる。また、積
分回路93の時定数抵抗29がOPアンプ38に接続される時に
は抵抗29の抵抗値とコンデンサ39の容量値との積で定ま
る時定数となり、抵抗36がOPアンプ38に接続される時に
は抵抗36の抵抗値とコンデンサ39の容量値との積で定ま
る時定数となるが、前記したように抵抗29と抵抗36とは
同一抵抗値に設計されているので、非反転増幅器91の出
力と反転増幅器92の出力とは同じ時定数に設定された積
分回路に印加されることになる。

なお、回路４における動作説明は後に行う。

ANDゲート78から発生した信号SPL1は前記のようにアナ
ログスイッチ27に印加されると同時に回路２中のNORゲ
ート64にも印加されるため、NORゲート64は信号SPL1の
パルス周期に従ってオンオフ動作を始め（但し、極性は
反転するのでSPL1が“H"の時に“L"となる）、その結
果、トランジスタ49及びOPアンプ50並びにトランジスタ
51がNORゲート64の出力に周期してオンオフ動作を開始
するので撮影視野の中心領域に投光する投光素子52も同
じ周期で点滅動作を始める。投光素子52から投影視野の
中心領域に投射された赤外光は該領域に存在する物体で
反射して受光素子17に入射するので受光素子17の出力端
子Ａ及びＢは入射光の入射位置を表わす電流出力が生じ
る。

ちなみに受光素子17に生ずる全電流をＩとし、受光素子
17の二つの出力端子Ａ及びＢの間の距離をＬ、入射光の
位置を端子Ａの位置からｘの距離の位置であったものと
仮定すると、端子Ａから生ずる電流I_Aはである。

この場合の投光素子の動作は本発明装置の特徴である無
限遠領域判定操作に属するものであり、投光素子52の動
作時間は通常の測距の時よりはるかに短かい時間に設定
されている。

なお、この時にはアナログスイッチ18はオン、アナログ
スイッチ19はオフ、の状態に保持されているため、受光
素子17の２つの出力端子ＡおよびＢはアナログスイッチ
18を介して接続され、出力端子Ａ及びＢの出力電流（I_A
＋I_B）が電流−電圧変換器90に印加される。

電流−電圧変換器90によって電圧に変換された受光素子
出力は直流素子コンデンサ22によって直流分（すなわ
ち、受光素子17に印加されている基準電圧KV_c）を取り
除かれて交流分のみとなり、非反転増幅器91に印加され
て該増幅器91の抵抗24〜26によって決まる増幅率で増幅
される。

この時、前記信号SPL1が既にアナログスイッチ27に印加
されているのでアナログスイッチ27は信号SPL1のオンオ
フ動作に同期してオンオフ動作しており、信号SPL1の
“H"レベルの時には非反転増幅器91の出力端子に低い抵
抗値の抵抗29が接続された状態となる。一方、コンデン
サ39のバイパス路に設けられているアナログスイッチ40
がオフ状態となっているので積分が可能な状態となって
おり、アナログスイッチ27のオンの時には積分回路93の
時定数は抵抗29の抵抗値とコンデンサ39の静電容量値と
の積で定まる時定数に設定される。

それ故、非反転増幅器91の出力信号（これは、受光素子
17の出力端子ＡおよびＢから生じた信号をそれぞれV_A，
V_BとするとV_A＋V_Bとなる）はアナログスイッチ27のON時
に抵抗29を介してOPアンプ38の反転入力端子に印加さ
れ、その際にコンデンサ39に流入する逆向きの電流によ
ってコンデンサ39が充電されてゆき、OPアンプ38の出力
端子電圧が前記の時定数で定まる傾斜で増大する。

一方、非反転増幅器91の出力は反転増幅器92に入力され
るため、反転増幅器92のOPアンプ33を出力端子には非反
転増幅器91の出力を極性反転した電圧が発生する。この
時、前記したように積分回路93内のアナログスイッチ34
が信号SPL3に同期してオンオフ動作しているので、反転
増幅器92の出力は信号SPL3の“H"レベルの時にサンプリ
ングされて抵抗36を介してOPアンプ38の反転入力端子に
印加される。

信号SPL1と信号SPL3とは第２図に示したように“H"レベ
ルとなる位相が互いにずれているので積分回路93のOPア
ンプ38には非反転増幅器91の出力と反転増幅器92の出力
とが交互に印加されることになる。なお、抵抗29の抵抗
値と抵抗36の抵抗値とは同一値であるため、積分回路93
では非反転増幅器91の出力と反転増幅器92の出力を同じ
時定数で積分する。

第２図のｖ₃₈で示した波形は積分回路93のOPアンプ38の
出力電圧の変化を示したものである。OPアンプ38の出力
端子の電圧は受光信号レベルの検知手段となっているコ
ンパレータ94に印加され、時刻t₁から時刻t₂までの間の
時間におけるOPアンプ38の出力電圧を基準値V_rと比較す
る。コンパレータ94の基準値V_rはKVCとV_cの電圧差を抵
抗45及び46で分圧した値となっている。

尚、OPアンプ38の出力端子の電圧は、コンパレータ41に
も印加されるが、その出力はアンドゲート42によって阻
止させる。（信号T5Lがまだ入力されていない為。）本発明の測距装置では、測距動作に先立って、前記のよ
うに短時間投光を行うとともにその時の受光信号の上昇
積分を行う過程で受光信号のレベルが所定レベルに達し
ているか否かによって無限遠領域を判定することを特徴
としているが、受光信号のレベルの大小により回路動作
が相違してくるので、以下には、撮影視野の中心部領域
からの反射光のレベルが所定レベル以下の場合と所定レ
ベル以上の場合とに分けて説明する。

（ｉ）第１図の実施例において、分周器71からタイミン
グ信号T₁が生じた後、次のタイミング信号T₂が生じるま
での間に受光素子17の出力信号の上昇積分値がコンパレ
ータ94に設定されている基準値V_rに達しない場合（第２
図参照）。

時刻t₁からt₂（タイミング信号T₂の発生時刻）までの間
に積分回路93のOPアンプ38の出力電圧がコンパレータ94
に設定された基準値V_rに達しないとコンパレータ94のOP
アンプ44の出力端子の電圧は“L"レベルのままであるた
め、ANDゲート47の出力電圧も“L"レベルであり、従っ
て、RS-FF48のＱ端子出力電圧も“L"レベルのままであ
る。従って、回路２及び３のANDゲート65に対する入力
とインバータ68に対する入力は変化しない。それ故、時
刻t₂まで投光素子52は点滅し続け、また、NANDゲート67
の出力電圧は“H"レベルであるからトランジスタ66がO
N、OPアンプ55オフとなっており、投光素子57及び61は
非動作状態に保たれる。

時刻t₂になって分周器71からタイミング信号T₂が発生す
るとRS-FF73がセットされ、RS-FF73のＱ端子からT2L信
号が発生し、T2L信号はストップパルス発生器77とイン
バータ79とに印加される。このため、ストップパルス発
生器77からストップパルスT2LST（第２図参照）が生
じ、これが積分回路93のアナログスイッチ40に印加され
て該スイッチ40がONとなるので、コンデンサ39の両極が
短絡され、それまで一方の極板に充電されていた電荷が
アナログスイッチ40を通って放電され、その結果、OPア
ンプ38の出力端子の電圧はコンデンサ39と抵抗29及び36
とによって決る時定数で減少し、最終的に初期電圧V_cに
戻る。

ストップパルスT2LSTはすぐに消失するのでアナログス
イッチ40は再びオフ状態に戻り、コンデンサ39の短絡路
は遮断され、積分回路93は再び初期状態にリセットされ
る。

一方、信号T2Lが印加されたインバータ79では、その出
力電圧が“L"レベルとなって信号▲▼が発生す
る。▲▼がANDゲート78に印加されるとANDゲート
78はオフとなって信号SPL1が消失し、その結果、NORゲ
ート64の出力電圧が“H"レベルに反転するためトランジ
スタ49がONとなり、OPアンプ50は非作動状態に転換され
る。このため、トランジスタ51がオフとなり、投光素子
52の消灯される。

また、信号▲▼はANDゲート83にも印加されるの
で、それまで導通状態にあったANDゲート83が非導通と
なって信号SPL3が消失する。その結果、信号SPL1及びSP
L3の消失により回路４中のアナログスイッチ27及び34は
オフとなり、非反転増幅器91及び反転増幅器92と積分回
路93との接続が遮断される。

更に、信号▲▼がNORゲート88に入力されるのでN
OR88の出力電圧は“H"レベルに転換し、その結果、アナ
ログスイッチ19がON、インバータ89の出力電圧が“L"レ
ベル、アナログスイッチ18がオフ、となる。

このため、受光阻止17の出力端子Ａのみが電流−電圧変
換器90の入力端子に接続される。

以上のように各回路が設定させた状態で時刻t₃になる
と、分周器71からタミング信号T₃がRS-FF74に印加さ
れ、RS-FF74の状態端子Ｑから“H"レベルの信号T3Lが発
生する。信号T3LはANDゲート80及びANDゲート85に印加
されてANDゲート80及び85を導通させる。その結果、OR
ゲート84からSPL2信号が発生するとともにORゲート87か
らSPL4信号が発生し、これらの信号SPL2及びSPL4は回路
４中のアナログスイッチ28とアナログスイッチ35に別々
に印加される。このため、アナログスイッチ28は信号SP
L2のパルス周期に従ってオンオフ動作を始め、アナログ
スイッチ35は信号SPL4の周期に従ってオンオフ動作を開
始する。なお、ANDゲート80に印加されるクロックパル
スCLKとANDゲート85に印加されるクロックパルス▲
▼は符号反転をした関係にあるからアナログスイッチ
28の時にはアナログスイッチ35はオフとなり、交互にク
ロックパルスの周期でオンオフする。

また、T3L信号は投光素子の制御手段であるANDゲート65
にも印加されるが、この時にはRS-FF48の出力電圧は
“L"レベルであるため、ANDゲート65の出力電圧は“H"
レベルに反転せず、NORゲート64に対する２つの入力は
共に“L"レベルであるからNOR64の出力電圧も“H"レベ
ルに保持される。従ってトランジスタ49も導通状態に保
持されるため、OPアンプ50も接地状態に保持され、投光
素子52も非点灯状態に保持される。

一方、T3L信号がNANDゲート67に印加されると、インバ
ータ68の出力が“H"レベルであるためNANDゲート67が導
通状態となってNANDゲート67の出力端子にはクロックパ
ルスCLKの周期に等しいパルス出力が生じ、トランジス
タ66はT3L信号印加時からクロックパルスの周期でオン
オフ動作を始め、OPアンプ55の出力電圧もクロックパル
スの周期でオンオフし、トランジスタ56及び60も同じ周
期でオンオフ動作するため、撮影視野の周辺部領域に投
光する２個の投光素子57及び61も同じ周期で点滅動作を
始める。

従って、撮影視野の周辺部領域に投射された赤外光が該
領域内の物体に反射して戻ってきた光線が受光素子17に
入射すると、受光素子17の出力端子に出力電流が生じる
が、この場合、前記したようにアナログスイッチ18が開
いているため、出力端子Ａから生ずる出力電流I_Aのみが
電流−電圧変換器90の入力端子に流入することになる。
電流I_Aが電流−電圧変換器90において電圧V_Aに変換され
た後、直流阻止コンデンサ22において直流分を除かれ、
非反転増幅器91に信号分のみの電圧V_Aとして印加され
る。非反転増幅器91において増幅された信号は信号SPL2
の周期でオンオフ動作しているアナログスイッチ28によ
ってサンプリングされて高抵抗値の抵抗30を介してOPア
ンプ38及びコンデンサ39に印加される。また、非反転増
幅器91の出力は反転増幅器92に印加され、反転増幅器92
の出力はSPL4信号の周期によってオンオフ動作している
アナログスイッチ35によってサンプリングされ、高抵抗
値の抵抗37（抵抗30と抵抗37の抵抗値は等しい）を介し
てOPアンプ38及びコンデンサ39に印加される。この時、
コンデンサ39の短絡路のアナログスイッチ40は開かれて
いるので積分回路93では抵抗30及び37の抵抗値とコンデ
ンサ39の静電容量との積で定まる時定数で積分動作が行
われ、OPアンプ38の出力端子の電圧v₃₈は時刻t₃以後、
第２図に示すように上昇してゆく。

所定時刻t₄になると分周器71からタイミング信号T₄が発
生し、該タイミング信号T₄によってRS-FF75がセットさ
れ、RS−FF75のＱ端子から“H"レベルの信号T4Lが発生
する。このため、該信号T4Lが印加されたインバータ81
からは“L"レベルの信号▲▼が生じ、その結果、
ANDゲート80はオフとなってSPL2信号の発生が停止す
る。また、▲▼信号が印加されたANDゲート85も
オフとなって信号SPL4の発生が停止する。このため、ア
ナログスイッチ28及び35が共に開かれるので非反転増幅
器91及び反転増幅器92と積分回路93との接続が断たれ、
その結果、コンデンサ39の端子電圧（すなわち、OPアン
プ38の出力電圧v₃₈）の上昇が停止し、第２図に示すよ
うにv₃₈は一定値となる。

なお、積分回路93の出力電圧v₃₈が前記のように上昇し
てゆく過程において該電圧v₃₈は無限遠領域判定操作の
時に受光信号レベルの検知手段として用いられたコンパ
レータ94にも印加され、該電圧v₃₈がコンパレータ94の
基準値V_rに等しくなった時にOPアンプ44の出力電圧は
“L"レベルから“H"レベルに転換してANDゲート47に一
つの入力が印加されるが、この時（すなわち、時刻t₂以
後の時点）には▲▼信号が“L"レベル（第２図参
照）なのでANDゲート47に出力は生ぜず、従って、RS-FF
48もセットされない。従って、投光素子52及び57並びに
61の制御手段となっているANDゲート65及びインバータ6
8並びにNANDゲート67の動作にも変化が起こらず、その
結果、投光素子57及び61は点滅動作を続行している。

一方、測距用のコンパレータ41にも該電圧v₃₈が印加さ
れるが、コンパレータ41は入力電圧が基準電圧V_cよりも
大きい時には出力電圧が“H"レベルとなるように構成さ
れているので、後に説明するように測距が終了する時点
t_c以外ではコンパレータ41の出力電圧は“H"レベルであ
り、上昇積分が行われている時の一定である。

時刻t₅になると、分周器71からタイミング信号T₅が発生
し、RS-FF76がセットされてRS-FF76のＱ端子に信号T5L
が発生する。この信号T5LはNORゲート88に印加されてNO
Rゲート88の出力電圧が“L"レベルに転換されるため、
アナログスイッチ19がオフとなって受光素子17の出力端
子Ｂは電源V_cから遮断される。また、インバータ89の出
力電圧が“H"レベルとなるためアナログスイッチ18がオ
ンとなって出力端子ＡとＢとが接続される。このため受
光素子17の２個の出力端子Ａ及びＢに生ずる出力電流I_A
とI_Bとの和が電流−電圧変換器90に入力されるように準
備される。

信号T5LがANDゲート82に印加されることにより、ANDゲ
ート82の出力端子にはインバータ69からの入力信号▲
▼に同期したパルス信号SPL2が生じるが、この信号
SPL2は時刻t₃〜t₄におけるSPL2信号とは逆位相の信号で
ある。また、ANDゲート86にも信号T5Lが印加されるた
め、ANDゲート86からはクロックパルスCLKと同位相のパ
ルス出力が生じ、従って、ORゲート87からクロックパル
スCLKと同極性の信号SPL4が発生する。この信号SPL4も
時刻t₃〜t₄の間に発生された信号SPL4とは逆位相の信号
である。

この信号SPL2及びSPL4がそれぞれアナログスイッチ28及
び35に印加されると、アナログスイッチ28及び35は時刻
t₁〜t₂の場合のオンオフ動作とは逆のオンオフ動作を行
って非反転増幅器91の出力信号と反転増幅器92の出力信
号をサンプリングして積分回路93に印加する。この場
合、非反転増幅器91の出力電圧は（v_A＋v_B）、（v_Aは受
光素子17の出力端子Ａからの出力電流I_Aに対応する電
圧、v_Bは受光素子17の出力端子Ｂから生じた出力電流I_B
に対応する電圧）、反転増幅器92の出力電圧は−（v_A＋
v_B）となる。

今回のサンプリング電圧は時刻t₃〜t₄におけるサンプン
グ電圧とは逆極性になるため、アナログスイッチ28及び
35を介して非反転増幅器91及び反転増幅器92から積分回
路93に電圧が印加されると、時刻t₃〜t₄の間にコンデン
サ39に蓄積された電荷が放電され、その結果、時刻t₅以
後は積分回路93のOPアンプ38の出力電圧v₃₈は第２図に
示すように入力電圧と抵抗30（もしくは抵抗37）とコン
デンサ39とによって決まる時定数によりコンデンサ39が
放電されてゆき、いわゆる下降積分が行われる。

一方、信号T5Lが発生した時、信号T5LがANDゲート42に
印加されるので、ANDゲート42の出力端子にはクロック
パルスCLKと同じパルス信号が発生し、該パルス信号が
カウンタ43に入力信号として印加されるのでカウンタ43
は計数を開始する。

時刻t₅以後に積分回路93の出力電圧V₃₈が減少してゆ
き、該電圧V₃₈がコンパレータ41の設定基準値V_cに達す
ると、コンパレータ41の出力電圧は“H"レベルから“L"
レベルに反転するため、ANDゲート42の出力電圧レベル
も“L"レベルとなってカウンタ43への入力信号が断た
れ、カウンタ43はカウントを停止する。この時の時刻t_c
におけるカウンタ43の積算値（すなわち、時刻t₅から時
刻t_cまでの間にANDゲート42から入力されたクロックパ
ルスの積算値）が被写体までの距離の測距値となる。

以上のように、本実施例の測距装置では、測距に先立っ
て撮影視野の中心部領域に短時間投光するとともにその
間に受光素子に生じる出力信号のレベルを判定し、その
出力レベルが所定レベルに達しない時には撮影視野の周
辺部領域に対して測距を実行するので、被写体が撮影視
野の中心部領域に存在しない場合でも短時間で被写体に
ピントを合せることができ、しかも、ピント外れの写真
を撮影してしまうこともなくなる。

次に、第１図の実施例で前記の無限遠領域判定操作にお
いて受光素子の出力信号のレベルが時刻t₂までの間に所
定のレベルV_rに達した場合（すなわち、撮影視野の中心
部領域に有限距離の物体が存在する場合）の回路動作を
第１図及び第３図を参照して説明する。

（ii）第１図の実施例において分周器71からタイミング
信号T₁が生じた後、次のタイミング信号T₂が生じるまで
の間に受光素子17の出力信号の上昇積分値がコンパレー
タ14の設定基準値V_rに達した場合（第３図参照）。

時刻t₁〜t₂の間に積分回路93の出力電圧v₃₈がコンパレ
ータ94の設定基準値V_rに達すると、コンパレータ94の出
力電圧が“L"レベルが“H"レベルに反転するのでANDゲ
ート47は導通状態となり、ANDゲート47の出力端子の電
子レベルは“L"から“H"に反転する。このため、RS-FF4
8がセットされ、そのＱ端子にはＨレベルの信号AEXTが
生ずる。そして、このAEXT信号が回路３内のインバータ
68に印加されるため、インバータ68の出力電圧レベルは
“H"から“L"に変る。しかしながら、この時点ではT3L
信号が発生していないのでNANDゲート67の出力電圧はそ
れまでと同じく“H"レベルに保持されるので、トランジ
スタ66はオン、OPアンプ55の出力電圧が“H"、トランジ
スタ56及び60がオフ、という状態が継続し、投光素子57
及び61は消灯状態に保持される。また、信号AEXTはAND
ゲート65にも印加されるが、T3L信号がANDゲート65に印
加されていないため、投光素子52は点滅を継続する。

時刻t₂になると、前記（ｉ）で説明したように信号SPL1
及びSPL3がなくなるため、NORゲート64への入力信号も
消滅し、従ってトランジスタ49は導通状態となってOPア
ンプ50はオフとなり、トランジスタ51が非導通となって
投光素子52は消灯される。

また、▲▼信号が“L"レベルに転換するため、AN
Dゲート47の出力レベルも“L"となるが、AEXT信号はRS-
FF48により“H"レベルとなっている。

なお、T2L信号による他の回路動作は前記（ｉ）で説明
したので説明を省略する。

時刻t₃になってT3L信号がRS-FF74から発生すると、AND
ゲート65が導通状態となってクロックパルスCLKがNORゲ
ート64の入力端子に印加されるので、NORゲート64の出
力端の電圧はクロックパルスに同期して変化し、トラン
ジスタ49はクロックパルスに同期してオンオフ動作す
る。このため、OPアンプ50の出力電圧も同じ変化をし、
トランジスタ51も同じ周期でオンオフするので投光素子
52が再び点滅動作を始める。

この場合、信号AEXTが発生しているので、インバータ68
の出力はＬレベルであり、従ってNANDゲート67の出力は
“H"レベルになり、よってトランジスタ66はオンし、投
光素子57及び61は消灯状態に保持される。

その結果、この場合は前記（ｉ）の場合とは異なって、
測距は撮影視野の中心部領域に対して実施される。

次に第４図を参照して撮影視野の周辺部領域に対して無
限遠領域判定操作を実施した後に測距を実行する実施例
を説明する。なお、第４図に示した実施例の装置が第１
図の装置と異なる点はトランジスタ49の制御回路とトラ
ンジスタ66の制御回路とが置換された構成となっている
ことである。

すなわち、第４図の実施例では、トランジスタ49のベー
スにNANDゲート67Aが接続され、NANDゲート67Aの入力端
にインバータ68Aが接続されており、NANDゲート67Aの入
力として信号T3L及びクロックパルスCLKが印加されるよ
うになっている。また、トランジスタ66のベースにはNO
Rゲート64Aが接続され、NORゲート64Aの入力信号として
ANDゲート65Aの出力信号と信号SPL1とが印加されるよう
になっており、ANDゲート65Aの入力信号として信号AEXT
及びT3L並びにクロックパルスCLKが印加されるようにな
っている。本実施例では第１図の実施例の回路構成と類
似し且つ異なる部分には添字Ａを附して示してあるが、
該部分以外の回路構成は第１図の実施例の回路構成と同
じであるから説明を省略する。

第４図の実施例において、カメラのレリーズボタンを第
１ストロークまで押込み操作すると、スイッチ13が閉じ
て起動パルス発生回路15から起動パルスPUCが生じると
ともに基準電圧発生回路16から基準電圧KV_c及びV_cが回
路各部に印加される。

起動パルスPUCが分周器71及びRS-FF72〜76に印加されて
分周器71及びRS-FF72〜76がリセットされた後、分周器7
1から発生する。タイミング信号T₁に応じて信号SPL1及
び信号SPL3が生じる回路動作は第１図の実施例と同じで
あるから詳しい説明を省略する。

信号SPL1がANDゲート78から発生し、該信号SPL1が回路3
AのNORゲート64Aに印加されると、NORゲート64Aが動作
状態となり、NORゲート64Aの出力端の電圧は信号SPL1の
“H"レベルの時に“L"レベル、SPL1の“L"の時に“H"と
なってトランジスタ66がSPL1の周期に同期してオンオフ
動作を始め、OPアンプ55も同じ周期でオンオフ動作を始
める。このため、トランジスタ56及び60も同じ周期でオ
ンオフ動作を始め、投光素子57及び61も同じ周期で点滅
を始める。その結果、撮影視野の周辺部領域に赤外光パ
ルスが投射され、該領域内の物体から反射した反射光が
受光素子17に入射する。なお、信号SPL1及びSPL3の発生
に伴って回路４中のアナログスイッチ27及び34に信号SP
L1及びSPL3が印加されてアナログスイッチ27及び34がSP
L1及びSPL3のオンオフ周期に応じてオンオフ動作を始め
ることは第１図の実施例と同じである。

以下、受光素子17に生じた出力電流を電流−電圧変換器
90で電圧信号に変換した後、非反転増幅器91及び反転増
幅器92の各々からアナログスイッチ27及び34を介して積
分回路93に印加し、該積分回路93で時刻t₁から時刻t₂の
間に上昇積分する過程も第１図の実施例と同じである。

そして、時刻t₁から時刻t₂（信号T2Lの発生時）までに
行われる上昇積分の値（すなわち、OPアンプ38の出力電
圧v₃₈）が、受光素子出力信号のレベル判定手段である
コンパレータ94の設定基準値V_rに達しなかった場合は、
ANDゲート47の出力電圧は、“L"レベルを保ち、RS-FF48
の出力信号AEXTが生じないので、投光素子57及び61の制
御手段であるANDゲート65Aに対する入力信号が変化せ
ず、また、投光素子52の制御手段であるNANDゲート67A
に対する入力状態も変化しない。その結果、第１図の実
施例において説明したように、時刻t₃になって信号T3L
が発生して測距が開始される時には回路2Aのトランジス
タ49がオフとなって投光素子52が駆動される一方、回路
3Aのトランジスタ66はオンとなって投光素子57及び61は
消灯状態は保持される。すなわち、投光素子57及び61の
最初の動作時に撮影視野の周辺部領域から反射してきた
光束のレベル判定を行うことによって該周辺部領域は測
距可能な物体が存在しない領域（無限遠領域）であると
判定されたことにより、測距は撮影視野の中心部領域に
対して行われることになる。

一方、時刻t₁からt₂の間に行われた上昇積分の値がコン
パレータ94の設定基準値V_rに達した場合は、OPアンプ44
の出力電圧が“L"から“H"に反転するのでANDゲート47
の出力電圧も“L"から“H"に判定し、その結果、RS-FF4
8のＱ端子には信号AEXTが生じることになる。このた
め、アンドゲート65Aとインバータ68Aのそれぞれに信号
AEXTが入力されるので、時刻t₃になって信号T3LがANDゲ
ート65AとNANDゲート67Aに印加されると、トランジスタ
49がON、トランジスタ66がオフ、となって投光素子57B
および61が駆動される一方、投光素子52は非通電状態に
保持される。

すなわち、この場合は投光素子57及び61の最初の動作時
に撮影視野の周辺部領域から反射してきた光束のレベル
判定を行うことによって該周辺部領域は測距可能な物体
が存在する領域であると判定されたことにより、測距も
該周辺部領域に対して行われることになる。

以上のように、第４図の実施例では、最初に周辺部領域
に対して無限遠領域判定操作を実施した後、無限遠領域
でないと判定された領域に対して測距を実行する。

なお、第４図の実施例では、無限遠領域判定操作に関連
する構成のみが第１図の実施例とは異なるので測距に関
する回路動作の説明は省略する。

第１図及び第４図に示した本発明の測距装置では、無限
遠領域判定操作時の上昇積分を行うために積分回路93内
に低い抵抗値の一対の抵抗29及び36を設けるとともに該
抵抗29及び36をOPアンプ38の前段に投入するための一対
のアナログスイッチ27及び34を設けているが、このよう
な回路構成の代りに第５図の如き回路構成を採用しても
よい。

第５図は第１図及び第４図の回路４に関する変形実施例
を示したものである。本実施例の回路4Aでは第１図及び
第４図の回路４にくらべて非反転増幅器91Aの構造及び
積分回路93Aの構造並びに積分回路入力端のアナログス
イッチの数、等の点で異なっており、第５図の回路4Aで
は無限遠領域判定操作の時の受光素子17の出力信号は非
反転増幅器91Aのみを通して積分回路93Aに印加され、該
非反転増幅器91Aに入力される信号は無限遠領域判定操
作の時には測距操作の時よりも大きな増幅率で増幅され
る。

なお、第５図において、第１図及び第４図と同じ符号で
表示した部分は第１図及び第４図に示した実施例の装置
と同じ部分であるから、この同じ部分の説明を省略す
る。

第５図に示す非反転増幅器91Aにおいては、OPアンプ23
の反転入力端子に互いに並列の抵抗24−１及び24−２が
接続され、該抵抗24−２と直列にアナログスイッチ95が
接続されている。従って、アナログスイッチ95の投入時
にはOPアンプ23の反転入力端子に接続された抵抗の抵抗
値は小さくなるので非反転増幅器91Aの増幅率は大きく
なり、逆にアナログスイッチ95の開放時には増幅率は小
さくなる。すなわち、該非反転増幅器91Aは可変増幅器
として構成されている。

該アナログスイッチ95は信号▲▼によって投入さ
れるようにRS-FF73（第１図参照）に接続されており、
従って、タイミング信号T₂が発生するまで（時刻t₁〜
t₂）の間は該非反転増幅器91Aのゲインが大きくなって
いるので受光素子17の出力信号が小さくても大きな増幅
率で増幅することができ、該出力信号のレベル判定を行
いやすくなり、また、無限遠領域の判定を短時間で行う
ことができる。

一方、第５図の回路4Aに設けられている積分回路93Aは
第１図の積分回路93にくらべてOPアンプの前置抵抗の数
が1/2になっており、該積分回路93Aは第１図及び第４図
の積分回路93から無限遠領域判定操作の時に専用に使用
する抵抗29及び34が除かれた構造となっている。従っ
て、該積分回路93AでOPアンプ38の前置抵抗30が無限遠
領域判定の時と測距時とに共用されるので積分回路と非
反転増幅器及び反転増幅器とを接続するためのアナログ
スイッチも第１図の２個（すなわち、アナログスイッチ
28及び35）のみとなっている。

なお、第５図の回路4Aを受光信号処理手段として採用す
る場合は信号SPL3の発生手段が不要となるため、回路５
の構成は第１図及び第４図の実施例よりは簡単になる。

［発明と実施例の対応］以上の実施例において、受光素子17が、本発明の受光手
段に、同じく積分回路93が、本発明の積分手段に、さら
に同じくコンパレータ94およびRS-FF48が本発明の信号
形成手段に、それぞれ相当するものである。

［発明の効果］以上に説明したように本発明によれば、いわゆる二重積
分型の演算方式を採用した広視野測距装置等の信号処理
時間を短縮することのできる信号形成装置が提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による新規な測距装置の第一実施例を示
した図、第２図及び第３図は第１図の測距装置における
各部の信号波形を示した図、第４図は本発明による新規
な測距装置の第二実施例を示した図、第５図は第１図及
び第４図に示した測距装置の一部の変形実施例を示した
図である。 13……カメラのレリーズボタンに応動するスイッチ 15……起動パルス発生回路 16……基準電圧発生回路 17……受光素子 41……（測距用の）コンパレータ 43……カウンタ 52……（撮影視野中心部領域に投光する）投光素子 57及び61……（撮影視野周辺部領域に投光する）投光素
子 71……分周器 77……ストップパルス発生器 90……電流−電圧変換器 91……非反転増幅器 92……反転増幅器 93……積分回路 94……コンパレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の異なった目標方向からの光を受光
し、受光した光に対応する信号に基づいて第１の積分及
び該第１の積分とは逆の第２の積分を行ない、その結果
に従って目標方向に存在する物体までの距離に関連した
信号を形成する信号形成装置において、複数の異なった
目標方向からの光を受光するための受光手段と、前記受
光手段の受光した光に対応する信号に基づいて積分を行
なう積分手段と、前記受光手段の受光した第１の目標方
向からの光に対応する信号に基づいた前記積分手段によ
る積分値が前記第１の積分に要する時間より短い所定時
間に所定レベルに達しない場合は、前記受光手段の受光
した第２の目標方向からの光に対応する信号に基づいて
物体までの距離に関連した信号を形成するための動作を
行なう信号形成手段とを有することを特徴とする信号形
成装置。