JP4011686B2

JP4011686B2 - カメラ用測距装置

Info

Publication number: JP4011686B2
Application number: JP26603897A
Authority: JP
Inventors: 顕伊藤
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH11109450A; US6115554A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、カメラ用測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、特願平８−２４８１１６号において、複数のＳＰＤ（シリコン・フォト・ダイオード）列を有する測距装置を提案している。これは、２次光の影響を避けるため被写体によって反射された投光素子からの赤外光をＳＰＤ列で受光し、もっとも受光量の多いダブルセル対の出力電流比から被写体までの距離を求めるというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この測距装置では、投光素子からのすべての光が被写体によって反射されるという確証はない。たとえば被写体が人間で、投光素子からの光が被写体の肩の部分に当たった場合に、光の一部が肩の後方に抜けてしまうと反射光の光重心が移動し、誤測距してしまう。このような状態をを以下「ビーム欠け」と称する。
【０００４】
「ビーム欠け」の起こりにくい測距装置としては、従来から、複数の投光素子を使用したアクティブ式のカメラ用測距装置（以下「マルチＡＦ」という）が知られている。これは被写体に向けて赤外光などの測定光を投光し、被写体からの反射光を受光素子で受光し、各々の投光素子が受光素子上に結像する位置と光量とから被写体までの距離を決定するというものであった。
しかし、特願平８−２４８１１６号の構成で単純に投光素子を増やしてマルチＡＦを構成すると、シーケンスが複雑になりすぎてレリーズタイムラグが非常に大きくなり、シャッタチャンスに対して弱くなってしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の測距装置は、複数の投光素子と複数の受光素子とを備えてあり、本測距の前に各投光素子を発光させ、どの投光素子とどの受光素子との組み合わせで本測距を行えばよいかを判定する。本測距は判定された投光素子と受光素子とで行うため、ビーム欠けの影響を受けずに測距が可能となる。
また、増幅回路及び積分回路を複数設けると、本測距時に処理を平行して行うことができ、より高速な測距が可能となるため好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のカメラ用測距装置では、被写体に測定光を投光する複数の投光手段と、前記測定光の前記被写体による反射光を受光する複数の受光素子からなる受光手段と、前記複数の受光素子のうちの任意の連続した受光素子群の出力を加算する加算回路と、前記加算回路の出力をそれぞれ増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をそれぞれ積分する積分回路と、前記積分回路の出力から距離を演算するための演算手段とを有し、前記判定された投光手段と第１の受光素子群より、前記第１の受光素子群と前記第１の素子群に隣接する１つまたは複数の受光素子とからなる第２の受光素子群を設定し、前記第２の受光素子群を複数に分割し、該各分割素子群からの出力のみに基づいて前記被写体までの距離を演算するものとしている。
【０００７】
また、被写体に測定光を投光する複数の投光手段と、前記測定光の前記被写体による反射光を受光する複数の受光素子からなる受光手段と、前記複数の受光素子のうちの任意の連続した受光素子群の出力を加算する複数の加算回路と、前記複数の加算回路の出力をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、前記複数の増幅回路の出力をそれぞれ積分する複数の積分回路と、前記複数の積分回路の出力から距離を演算するための演算手段とを有し、前記判定された投光手段と第１の受光素子群より、前記第１の受光素子群と前記第１の素子群に隣接する１つまたは複数の受光素子とからなる第２の受光素子群を設定し、前記第２の受光素子群を複数に分割し、該各分割素子群からの出力のみに基づいて前記被写体までの距離を演算するものとしている。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例を添付した各図面に基づいて以下に説明する。図１は本発明の実施例のカメラ用測距装置を有するカメラの一実施例の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１１はカメラを統括して制御し、カメラのプログラムおよびデータを保持する不揮発性のリード・オンリ・メモリ（以下ＲＯＭという）１１ａと、演算および一時的な記憶に用いる揮発性のランダム・アクセス・メモリ（以下ＲＡＭという）１１ｂとを内蔵している。後述するがＲＯＭ１１ａには、図８に示すようなデータや、図９〜図１４に示すようなルーチンを含むプログラムがあらかじめ格納されており、またＲＡＭ１１ｂには後述する回数Ｋ１、Ｋ２、オフセット電圧変化率Ｏｆｓ、値Ｎ１、Ｎ２、Ｘ、制御信号ＣＮ、ＧＮといった数値や量を記憶あるいは演算する領域や、無限遠フラグＦｉ、至近フラグＦｃなどのフラグを格納する領域が所定のアドレスに割りつけられている。
【０００９】
シャッタ駆動回路１２はＣＰＵ１１の指示でシャッタ１２ａを駆動し露出作動を行う。後述のズームテレ駆動スイッチ４２ｂを押すとＣＰＵ１１は撮影レンズ駆動回路１３を制御して撮影レンズ鏡筒１３ａを望遠側に駆動し、ズームワイド駆動スイッチ４２ａを押すと撮影レンズ鏡筒１３ａを広角側に駆動する。どちらのスイッチも押している間だけ撮影レンズ鏡筒１３ａを駆動し、離した時点で撮影レンズ鏡筒１３ａを停止させる。撮影レンズ鏡筒１３ａの移動に伴いズーム比が変化し、撮影レンズ鏡筒１３ａの開放絞り値が変化するため、ＣＰＵ１１は撮影レンズ鏡筒１３ａの移動に連動して後述するズームエンコーダ４５ａ〜４５ｃのコードパターンを読み取り、現在のズーム比を計算し、これをＲＯＭ１１ａに記憶されているテーブルに従ってレンズの開放絞り値Ａｖに変換する。
【００１０】
合焦レンズ駆動回路１４は、後述する測距回路１６からの信号に基づき露出作動に先立って合焦レンズ１４ａを被写体にピントが合う位置まで移動する。
測光回路１５はＣＰＵ１１の指示により被写体の輝度を測定し、その結果をＣＰＵ１１へ出力する。ＣＰＵ１１はこの結果からＲＯＭ１１ａに記憶されている測光値のテーブルに従って測光値Ｂｖを算出する。測距回路１６はＣＰＵ１１の指示により、被写体までの距離を測定し、その結果をＣＰＵ１１へ出力する。ＣＰＵ１１はこの結果からＲＯＭ１１ａに記憶されている測距値のテーブルに従って距離Ｄを算出する。液晶駆動回路１７はＣＰＵ１１から出力された信号に基づいて液晶パネル１７ａに表示を行う。
【００１１】
続いて各スイッチの説明に入る。メインスイッチ４１はカメラの動作を可能にするためのプッシュスイッチで、トグル動作を行い、１回押すごとにカメラを作動、不作動と交互に切り替える。ズームワイド駆動スイッチ４２ａとズームテレ駆動スイッチ４２ｂは共にプッシュスイッチであり、前述したようにスイッチを押している間だけレンズ鏡筒１３ａを駆動させる。裏蓋スイッチ４８はカメラの裏蓋の開閉を検知するスイッチである。半押しスイッチ４３ａは、公知のレリーズスイッチの半押しすなわち途中まで押下した時点でオンし、全押しスイッチ４３ｂはレリーズスイッチの全押しすなわち十分に押下した時点でオンする。全押しスイッチ４３ｂはレリーズ信号を発生する。
【００１２】
フィルム感度読取スイッチ４４ａ〜４４ｄはフィルムケース上に印刷されたコードパターンを読み取るためのスイッチである。ＣＰＵ１１は読み取ったコードパターンからフィルム感度Ｓｖを算出する。ズームエンコーダ４５ａ〜４５ｃは撮影レンズ鏡筒１３ａの鏡筒に印刷されているパターンを電気信号に変えてＣＰＵ１１に出力する。これらはズーム鏡筒の位置を知るために使われる。ＣＰＵ１１は測光値Ｂｖとフィルム感度Ｓｖと開放絞り値Ａｖとから公知のアペックス演算に基づいて最適な露出値を求め、露出駆動を行う。
【００１３】
モードスイッチ４６は１回押すごとに通常撮影、マクロ撮影、セルフタイマ撮影といったカメラの複数のモードを循環的に設定する。
給送検出スイッチ４９はフィルム２１の巻き上げ、巻戻しの際、移動するフィルム２１のパーフォレーション（コマ送り孔）を検出してパルス状の信号を発生するように構成されている。フィルム２１がカメラに装填された状態でカメラの裏蓋が閉じられたとき、裏蓋スイッチ４８がオフする。これを検知するとＣＰＵ１１はフィルム給送駆動回路１８を作動させ、フィルム２１を巻き上げる。給送検出スイッチ４９のパルス数が所定数だけ入力された時点でフィルム給送駆動回路１８にブレーキ条件を与え、フィルム２１の給送を終える。また、撮影処理を行った後でフィルム給送駆動回路１８に巻き上げ条件を与え、給送検出スイッチ４９のパルス数が一コマ分の所定数に達した時点でブレーキ条件を与え、１コマ分の巻き上げを行う。
【００１４】
また、ＣＰＵ１１、シャッタ駆動回路１２、撮影レンズ駆動回路１３、合焦レンズ駆動回路１４、測光回路１５、測距回路１６、液晶駆動回路１７、フィルム給送駆動回路１８には電池３１が接続され、電源が供給される。電池３１の電圧は電源回路３２によって昇圧され、電圧検出回路３３が常にその昇圧電圧をモニタしている。電圧検出手段の測定結果が所定電圧Ｖｌｏｗ以下になると、ＣＰＵ１１に電圧検出信号ＬＯを出力し、ＣＰＵ１１はカメラとして電源に負荷のかかる撮影処理やズーム駆動処理、フィルム給送処理、ストロボ充電処理等の動作を禁止する。電圧検出手段の測定結果が電圧Ｖｌｏｗよりも低い所定電圧Ｖｒｅｓ以下になると、ＣＰＵ１１にリセット信号ＲＥを出力し、ＣＰＵ１１はリセット状態となり、一切の動作を行えなくなる。これは、電源電圧の低下に起因するＣＰＵ１１の誤動作を防止することを目的としている。電源電圧が電圧Ｖｒｅｓ以上ならば、メインスイッチ４１、ズームワイド駆動スイッチ４２ａ、ズームテレ駆動スイッチ４２ｂ、半押しスイッチ４３ａ、裏蓋スイッチ４８等のＣＰＵ１１の起動スイッチが操作されると共にＣＰＵ１１は動作を開始し、あらかじめＲＯＭ１１ａに書き込まれている初期化プログラムを実行する。
【００１５】
図２は測距回路１６の回路図である。セルＣ１〜Ｃ２６はＳＰＤ列であり、図３に示すように、各々のＳＰＤの幅は０．１０ミリ、長さは０．８０ミリで、隣り合うＳＰＤとの隙間は０．０１ミリである。従ってセルＣ１〜Ｃ２６全体の幅は２．８５ミリとなる。遠距離側のセルＣ１がもっとも投光素子寄りであり、反対に近距離側のセルＣ２６がもっとも投光素子から離れている。電流電圧変換回路ＩＶ１〜ＩＶ２６はそれぞれセルＣ１〜Ｃ２６の出力電流を電圧に変換し、加算器５４に出力する。ＣＰＵ１１は５ビットの制御信号ＣＮによって加算器５４の出力を制御する。より具体的には、制御信号ＣＮが０のときスイッチＣＳ１とＣＳ２がオンし電流電圧変換回路ＩＶ１とＩＶ２の出力の和、制御信号ＣＮが１のときスイッチＣＳ２とＣＳ３とがオンし電流電圧変換回路ＩＶ２とＩＶ３の出力の和、…、制御信号ＣＮが２４のときスイッチＣＳ２５とＣＳ２６とがオンし電流電圧変換回路ＩＶ２５とＩＶ２６の出力の和というように、加算器５４は制御信号ＣＮの値に基づいて２５通りの出力のうちのいずれか１つを出力する。
【００１６】
カップリングコンデンサ５５は加算器５４の出力の交流成分のみを通過させる。増幅回路５６は加算器５４の出力を所定のゲインで増幅する。スイッチＧＳ１〜ＧＳ６は増幅回路５６のゲインを決定するスイッチである。ＣＰＵ１１は３ビットの制御信号ＧＮによってオペアンプＡｇ１およびＡｇ２の帰還抵抗値を変化させ、増幅回路５６のゲインを制御する。より具体的には、制御信号ＧＮが０のときスイッチＧＳ１〜ＧＳ６のすべてをオフする。このときのゲインは最大の２５６倍である。制御信号ＧＮが１のときスイッチＧＳ１がオンし、オペアンプＡｇ２の帰還抵抗値が半分になるため、全体のゲインは半分の１２８倍である。次に、制御信号ＧＮが２のときスイッチＧＳ２がオンしオペアンプＡｇ１の帰還抵抗値が半分になるため、全体のゲインは６４倍、制御信号ＧＮが３のときスイッチＧＳ３がオンしゲインは３２倍、…、制御信号ＧＮが６のときスイッチＧＳ６がオンしゲインは最小の４倍となる。
【００１７】
スイッチ５７は増幅回路５６の出力を積分信号ＩＮに基づいてオンまたはオフする。オペアンプＡｉは積分コンデンサＣｉとともに積分回路５８を構成し、ＣＰＵ１１からの制御信号ＤＣによって積分コンデンサＣｉの電荷が放電される。電圧ホロワＶＦｉはオペアンプＡｉの出力電圧をインピーダンス変換してアナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄという）コンバータ１１ｃに出力する。Ａ／Ｄコンバータ１１ｃは８ビットのＡ／Ｄコンバータであり、電圧ホロワＶＦｉの出力電圧をデジタル値に変換してＣＰＵ１１に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１１ｃの入力電圧は４．２ボルトで, これを２５６等分するため、１ディジットあたりの電圧は１６．４ミリボルトとなる。
【００１８】
次に、図２の回路の動作を図３、図４および図５に基づいて説明する。なお、以下の説明で、「セル」は１１個ある受光素子のうちの１つを指すものであり、「ダブルセル」というのは隣り合う２つのセルを１まとめにした呼称であり、「対」という言葉は隣り合う２つのダブルセルの組み合わせを指すものとする。
【００１９】
測距動作は、ゲイン決定、本測距、オフセット電圧変化率の測定と３つの段階からなる。このうちゲイン決定動作は、投光素子５１ａ、投光素子５１ｂ、投光素子５１ｃを順に投光してそれぞれの投光素子に最適なゲインＧａ、ゲインＧｂ、ゲインＧｃを決定し、最後に、それらの中から本測距を行うのに最適な投光素子と測距ゲインＧの組合せを決める。
【００２０】
最初に、投光素子５１ａによるゲインＧａの決定を以下の手順で行う。各投光素子からの測定光は、被写体上に図３に示すように投影されているものとする。ここで、投光素子５１ａからの投光ビームＬＢａは被写体の胸部によってすべて反射されているが、投光素子５１ｂからの投光ビームＬＢｂ、さらに投光素子５１ｃからの投光ビームＬＢｃは被写体の腕にかかっており、一部は反射せずに背面側に通り抜けてしまう、いわゆるビーム欠けが生じている。これらの反射光がセンサ上にそれぞれ受光ビームＬＩａ、ＬＩｂ、ＬＩｃとして結像し、本実施例の測距装置はこの結像情報から被写体までの距離を測定する。なお図３上では投光素子５１ａ、投光素子５１ｂ、投光素子５１ｃからの測定光が同時に被写体に照射されているように描かれているが、実際には１回の投光動作で投光されるのはこれらのうちのいずれか１つである。
【００２１】
この手順の中で、本測距において使用される測距ダブルセル対も決定される。まずＣＰＵ１１は制御信号ＣＮに１を出力し、信号光の投光に先立ってセルＣ２とＣ３のダブルセルを選択し、これらの和電圧が加算器５４の出力となるように制御する。次にスイッチＧＳ１〜ＧＳ６をすべてオフにする。このとき、オペアンプＡｇ２の帰還抵抗値は最大であり、したがってオペアンプＡｇ２のゲインも最大になっている（図４のＴａ１）。
【００２２】
ここでＣＰＵ１１は投光信号ＥＭを発生し、投光回路５１は被写体に向けて所定回数Ｎｇｓ（たとえば１０回）のパルス光を投光する。最初はセルＣ２とＣ３の出力が電流−電圧変換され、増幅回路５６で増幅、積分回路５８で積分したうえで、その出力電圧Ｖｉｎｔを電圧ホロワＶＦｉでインピーダンス変換した後、Ａ／Ｄコンバータ１１ｃに出力する。ここでＣＰＵ１１は、投光開始に伴う各アンプの立ち上り時間の確保と電源変動の影響とを軽減するため、投光を開始してから時間Ｔ１（たとえば１０マイクロ秒）を経過するまでスイッチ５７をオフしておき、時間Ｔ１を経過した時点で積分信号ＩＮを発生してスイッチ５７を時間Ｔ２（たとえば１０マイクロ秒）だけオンする。それが終わると投光および積分を停止して、時間Ｔ３（たとえば２００マイクロ秒）だけ待機する。これを所定回数にわたって繰り返す。ＣＰＵ１１はこの電圧Ｖｉｎｔを電圧Ｖｇｓと比較し、電圧Ｖｇｓよりも大きければスイッチＧＳ１、ＧＳ２、…、ＧＳ６の順にスイッチをオンしゲインを下げ、再び信号光の投光を繰り返す。ここで電圧Ｖｇｓは１６ディジット、すなわち約２６０ミリボルトに設定されている。
【００２３】
なお、図４および図５の「ＧＮ」は、制御信号ＧＮの値を表しており、オンしているスイッチの番号に対応している。すでに述べたように、「０」はスイッチＧＳ１〜ＧＳ６がすべてオフしていることを示す。「１」ならばスイッチＧＳ１がオンし、「６」ならばスイッチＧＳ６がオンしている。また、「ＣＮ」は現在選択しているダブルセルを意味する。すでに述べたように、制御信号ＣＮが０のときはセルＣ１とＣ２からなるダブルセルを、制御信号ＣＮが１のときはセルＣ２とＣ３からなるダブルセルを、以下同様にして、制御信号ＣＮが２４まで合計２５通りのダブルセルを選択する。
【００２４】
回数Ｎｇｓだけ投光した結果、電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｇｓよりも小さくなったときは、このときの制御信号ＣＮ、制御信号ＧＮ、電圧Ｖｉｎｔ、値Ｎｅをそれぞれ図６のように記憶する。そして次のダブルセルであるセルＣ３とＣ４とを選択し直し、信号光の投光から繰り返す。また、回数Ｎｇｓだけ投光する以前に電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｇｓを超えてしまった場合、制御信号ＧＮが６未満であればゲインが大きすぎるので制御信号ＧＮに１を加えてゲインを下げる。制御信号ＧＮがすでに６の場合はこれ以下のゲインに設定することは不可能であり、やはりこのときの制御信号ＣＮ、制御信号ＧＮ、電圧Ｖｉｎｔ、値Ｎｅをそれぞれ図６のように記憶する。
【００２５】
図３では受光ビームＬＩａがセルＣ１２〜セルＣ１５にかかっており、そのため図４からも明らかなように、セルＣ１３とＣ１４からなるダブルセル（ＣＮ＝１２）の出力が最大になっているので、セルＣ１２およびＣ１３のダブルセル（ＣＮ＝１１）と、セルＣ１４およびＣ１５のダブルセル（ＣＮ＝１３）とを測距ダブルセル対として決定する。このように、測距ダブルセル対のそれぞれの制御信号ＣＮは必ず２だけ異なる。受光ビームＬＩａの直径はここでは０．３５ミリとなっているが、被写体距離によってその値は異なり、およそ０．３５〜０．４０ミリ程度になるように光学系が調整されている。したがって測距に使用するセルの数は４個がもっとも適当である。
【００２６】
このようにして制御信号ＣＮが１〜２３、すなわちセルＣ２とＣ３のダブルセルからセルＣ２４とＣ２５のダブルセルまでのゲイン決定情報がＲＡＭ１１ｂ内の図６に投光素子５１ａについて記憶されると、次のようにしてゲインＧａおよびダブルセル対ＤＣａの決定を行う。
まず制御信号ＧＮが６に達しているダブルセルがある場合は、値Ｎｅが最も小さいダブルセルを中央に含むダブルセル対をダブルセル対ＤＣａとする。制御信号ＧＮが６に達しているダブルセルが複数あり、しかも値Ｎｅがすべて回数Ｎｇｓであれば、電圧Ｖｉｎｔが最も大きいダブルセルを中央に含むダブルセル対をダブルセル対ＤＣａとする。また、制御信号ＧＮが６に達しているセルがない場合には、制御信号ＧＮの大きいダブルセル、すなわち最も低いゲインで投光動作を終えたダブルセルの中で、電圧Ｖｉｎｔが最も大きいダブルセルを中央に含むダブルセル対をダブルセル対ＤＣａとする（図４のＴａ２）。
【００２７】
図６の場合は制御信号ＣＮが１２〜２３まで、すなわちセルＣ１３とＣ１４のダブルセルからセルＣ２５とＣ２６のダブルセルまでが制御信号ＧＮが６であり、最大ゲインで投光動作を行なっている。この中で、値Ｎｅは８、１０の２通りがあり、制御信号ＣＮが１２のときの値Ｎｅが最も小さい。制御信号ＣＮが１２のときのダブルセルはセルＣ１３とＣ１４の組み合わせであるから、これらを内側に含むダブルセル対といえばセルＣ１２とＣ１３、それにセルＣ１４とＣ１５のダブルセル対であり、これらをそれぞれ次の本測距動作に使用する。
【００２８】
次に投光素子５１ｂによる投光でゲインＧｂとダブルセル対ＤＣｂの決定（図４のＴｂ１〜Ｔｂ２）、投光素子５１ｃによる投光でゲインＧｃとダブルセル対ＤＣｃの決定（図５のＴｃ１〜Ｔｃ２）をそれぞれ行い、最後に次のように測距ゲインＧを決定する。まずゲインＧａ、Ｇｂ、Ｇｃのうち最も大きいものを探す。最高のゲインが１つだけあれば、それを測距ゲインＧとし、そのときの投光素子と測距ダブルセル対ＤＣの組み合わせを本測距で使用する。最高のゲインが複数あれば、投光素子５１ａを優先し、ついで投光素子５１ｂ、投光素子５１ｃを優先する。
【００２９】
このようにして測距ダブルセル対が決定すると、本測距を行う。ＣＰＵ１１はまず、測距ダブルセルの一方（この例ではセルＣ１２およびＣ１３のダブルセル）の出力の和電圧が加算器５４の出力となるように制御し、制御信号ＤＣを出力して積分コンデンサＣｉに残っている電荷をすべて放電した後、投光信号ＥＭを出力し、投光回路５１から被写体に向けてゲイン決定の場合と同様なパルス光を投光する（図５のＴｄ）。このときの加算器５４の出力をオペアンプＡｇ２で増幅、オペアンプＡｉで積分したうえで、電圧ホロワＶＦｉでＡ／Ｄコンバータ１１ｃに出力する。ＣＰＵ１１はＡ／Ｄコンバータ１１ｃの出力電圧Ｖｉｎｔを電圧Ｖｔｈと比較し、電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｔｈ以上となった場合にパルス光の投光を終え、ここまでの投光回数を回数Ｋ１としてＲＡＭ１１ｂの適切なアドレスに保存する（図５のＴｅ）。ここで電圧Ｖｔｈは５６ディジット、すなわち約９２０ミリボルトに設定されている。
【００３０】
これを測距ダブルセルの他方（この例ではセルＣ１４およびＣ１５のダブルセル）に対しても同様な動作を繰り返し（図５のＴｆ）、これを回数Ｋ２としてＲＡＭ１１ｂの適切なアドレスに保存する（図５のＴｇ）。
ここで、二次光が受光素子に入射した場合を考える。通常、二次光は受光ビームよりもずっと弱い光で受光ビームとは離れた位置に入射する。従って、ＰＳＤなどのように連続的に出力が得られる受光素子、あるいはすべてのＳＰＤを測距に使用すると、二次光の影響による信号電流を分離することは不可能である。しかし、本実施例の測距装置においては、測距時に測距ダブルセル対以外のセルの出力は使用しないため、測距結果に二次光の影響が現れることはほとんどない。
【００３１】
最後にオフセット電圧の影響を除去するため、オフセット電圧変化率Ｏｆｓの測定を行う。まずスイッチＤＳｉをオンして積分コンデンサＣｉに残っている電荷をすべて放電した後、スイッチ５７をオンし、投光回路５１によって投射することなく、外来光のみを所定時間Ｔｏｆｓにわたって積分動作を行わせる（図５のＴｈ）。このときオペアンプＡｇ２とオペアンプＡｉのドリフト電流の影響で積分コンデンサＣｉの端子間に電位差が現れ、積分コンデンサＣｉの端子間電圧Ｖｉｎｔは正または負に変化する。時間Ｔｏｆｓを経過後、スイッチ５７をオンし、電圧Ｖｉｎｔを時間Ｔｏｆｓで除算して単位時間当たりのオフセット電圧変化率Ｏｆｓを算出する（図５のＴｉ）。続いてＲＡＭ１１ｂに保存されている回数Ｋ１から次の式（１）に従って値Ｎ１を、回数Ｋ２から式（２）に従って値Ｎ２をそれぞれ算出する。
Ｎ１＝（Ｖｔｈ×Ｋ１）／（Ｖｔｈ−ＯＦＳ×Ｋ１×Ｔ２）（１）
Ｎ２＝（Ｖｔｈ×Ｋ２）／（Ｖｔｈ−ＯＦＳ×Ｋ２×Ｔ２）（２）
以上のようにして値Ｎ１とＮ２、さらにオフセット電圧変化率Ｏｆｓが求まると、ＣＰＵ１１はＲＡＭ１１ｂからこれらの値を読み出し、式（３）に基づいて値Ｘを求める。
Ｘ＝Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）（３）
回数Ｋ１、Ｋ２から値Ｎ１、Ｎ２を求める原理を図７に示した。回数Ｋ１だけ投光して電圧Ｖｔｈに到達した場合、そこには増幅回路５６や積分回路５８のドリフト電流の影響によるオフセット電圧が不可避的に含まれている。これがＯｆｓ・Ｋ１・Ｔ２で示される電圧分である。従って、オフセット電圧がなければ、値Ｎ１だけ投光しないと電圧Ｖｔｈには達しないはずである。この値Ｎ１は三角形の相似の原理により、式（１）のようにして求められる。値Ｎ２も回数Ｋ２から同様にして求められる。オフセット電圧分は正の場合も負の場合もあり得るが、上に述べた原理によりいずれも同じ式で求められる。
【００３２】
値Ｘが求まると、ＣＰＵ１１は図８に示すＲＯＭ１１ａ内の測距ダブルセル対に対応したテーブルを参照して被写体までの距離を求め、合焦レンズ駆動回路１４によって合焦レンズ１４ａを合焦位置に駆動した後、シャッタ駆動回路１２によってシャッタ１２ａを開閉し、フィルム２１に対して露出を行う。
【００３３】
以上の測距動作をフローチャートで表すと、図９〜図１４のようになる。まず、メインフローチャートを図９に基づいて説明する。ＣＰＵ１１は全押しスイッチ４３ｂを検出すると、測光動作を行い、続いて図９に示す測距動作に入る。測距動作に入るとＣＰＵ１１はまず測距回路１６の電源をオンし初期化処理を行う（＃００１）。続いて投光素子５１ａにて投光を行いゲインＧａとダブルセル対ＤＣａとを決定する（＃００２）。次に投光素子５１ｂにて投光を行いゲインＧｂとダブルセル対ＤＣｂとを決定する（＃００３）。さらに投光素子５１ｃにて投光を行いゲインＧｃとダブルセル対ＤＣｃとを決定する（＃００４）。それが終わると、ここまでで得られた３つのダブルセル対ＤＣとゲインＧの中から、最大となるゲインＧとその時のダブルセル対ＤＣおよび投光素子の組合せを判定し、測距ダブルセル対ＤＣと測距ゲインＧとを決定する（＃００５）。
【００３４】
次に、本測距を行なって回数Ｋ１、Ｋ２を求める（＃００６）。ここで至近フラグＦｃがセットされていれば（＃００７）、値Ｘを１に（＃００８）、無限遠フラグＦｉがセットされていれば（＃００９）、値Ｘを０に（＃０１０）、それぞれセットして＃０１３にジャンプする。それからオフセット電圧を測定してオフセット電圧変化率Ｏｆｓを算出する（＃０１１）。以上の回数Ｋ１、Ｋ２、オフセット電圧変化率Ｏｆｓから値Ｘを求め（＃０１２）、図８に示すＲＯＭ１１ａのテーブルを参照して値Ｘから距離Ｄを算出し（＃０１３）、合焦レンズ１４ａを合焦位置に駆動する（＃０１４）。最後にＣＰＵ１１は終了処理を行った後に測距回路１６の電源をオフして（＃０１５）、この測距ルーチンを抜け、シャッタ１２ａを開閉してフィルム２１に対し露出を行う。
【００３５】
次に、＃００２のゲイン決定動作、＃００６の本測距動作、＃０１１のオフセット電圧変化率の測定動作の各サブルーチンを、それぞれ図１０〜図１２、図１３、図１４に基づいて説明する。
まず、＃００２のゲイン決定動作のサブルーチンを図１０に基づいて説明する。このサブルーチンに入ると、ＣＰＵ１１は測距回路１６のすべてのスイッチをオフするため、各制御線を”Ｌ”にする（＃１０１）。ＣＰＵ１１は制御信号ＤＣを”Ｈ”レベルにしてスイッチＤＳｉをオンし、積分コンデンサＣｉに残っている電荷を放電する。電荷を放電し終わると制御信号ＤＣは”Ｌ”になる（＃１０２）。さらに続いてゲインＧａを０にクリアし、無限遠フラグＦｉと至近フラグＦｃをそれぞれリセットする（＃１０３）。それから制御信号ＣＮを１に設定し（＃１０４）、値Ｎｅを０にクリアする（＃１０５）。
【００３６】
そしてＣＰＵ１１は投光信号ＥＭを出力し、被写体に対して測定光を投光する（＃１０６）。ここでＣＰＵ１１は、投光開始に伴う各アンプの立ち上り時間の確保と電源変動の影響とを軽減するため、投光を開始してから時間Ｔ１を経過するまで待機し（＃１０７）、時間Ｔ１を経過した時点で積分信号ＩＮを”Ｈ”にして積分動作を開始し（＃１０８）、それから時間Ｔ２だけ待機する（＃１０９）。それが終わると投光および積分を停止して（＃１１０）、時間Ｔ３だけ待機する（＃１１１）。それからＣＰＵ１１は値Ｎｅに１を加える（＃１１２）。電圧Ｖｉｎｔを電圧Ｖｇｓと比較し（＃１１３）、電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｇｓを上回っていれば、＃１１４にジャンプする。電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｇｓ以上なら、続いてゲインＧａが７かどうかを確認し（＃１１４）、制御信号ＧＮが６未満であれば制御信号ＧＮに１を加えて（＃１１５）、＃１０４にジャンプする。また制御信号ＧＮが７であれば＃１１７にジャンプする。
【００３７】
＃１１３で電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｇｓ以下であれば、値Ｎｅが定数Ｎｇｓであるかどうかを確認し（＃１１６）、定数Ｎｇｓ未満であれば＃１０６にジャンプして投光および積分動作を繰り返す。値Ｎｅが定数Ｎｇｓであれば、現在の制御信号ＣＮ、制御信号ＧＮ、電圧Ｖｉｎｔ、値ＮｅをそれぞれＲＡＭ１１ｂの所定アドレスに図６のように記憶し（＃１１７）、制御信号ＣＮに１を加える。さらに制御信号ＣＮに１を加え（＃１１８）、制御信号ＣＮが２３に達したかどうかを確認し（＃１１９）、制御信号ＣＮが２３に達していなければ投光を終えていないダブルセルが残っているので＃１０５に戻り、制御信号ＣＮが２３に達していればすべてのダブルセルについて投光を行なったため、図６を参照して本測距に使用するダブルセル対を決定し、このサブルーチンを抜ける。
＃００３、＃００４のゲイン決定動作のサブルーチンは図１１の＃２０１〜＃２１９、図１２の＃３０１〜＃３１９にそれぞれ示されるが、基本的な流れは＃００２の場合と同じなので詳細な説明は省く。
【００３８】
次に、＃００６の本測距動作のサブルーチンを、図１３に基づいて説明する。このサブルーチンに入ると、ＣＰＵ１１は測距ダブルセル対のうち投光素子寄り（セルＣ１に近い方）のセル対を選択する信号を制御信号ＣＮに出力する（＃４０１）。続いてＣＰＵ１１は制御信号ＤＣを”Ｈ”レベルにしてスイッチＤＳｉをオンし、積分コンデンサＣｉに残っている電荷を放電する。電荷を放電し終わると制御信号ＤＣは”Ｌ”になる（＃４０２）。
【００３９】
そしてＣＰＵ１１は投光信号ＥＭを出力し、被写体に対して測定光を投光する（＃４０３）。ここでＣＰＵ１１は、投光開始に伴う各アンプの立ち上り時間の確保と電源変動の影響とを軽減するため、投光を開始してから時間Ｔ１を経過するまで待機し（＃４０４）、時間Ｔ１を経過した時点で積分信号ＩＮを”Ｈ”にして積分動作を開始し（＃４０５）、それから時間Ｔ２だけ待機し（＃４０６）。それが終わると投光および積分を停止して（＃４０７）、時間Ｔ３だけ待機する（＃４０８）。それからＣＰＵ１１は回数Ｋ１に１を加える（＃４０９）。ここで投光回数Ｋ１が７００回を超える場合は（＃４１０）、被写体が非常に遠い距離にあり適切な撮影ができないと判断されるため、無限遠フラグＦｉをセットしてこのサブルーチンを抜ける（＃４１１）。さらにＫ１が７００回以下で電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｔｈに達していなければ、＃４０３に戻って投光および積分動作を繰り返す（＃４１２）。
電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｔｈに達していれば、次にＣＰＵ１１は測距ダブルセルのうち投光素子の反対側（セルＣ２６に近い方）のセル対を選択する信号を制御信号ＣＮに出力する（＃４１３）。続いて制御信号ＤＣを”Ｈ”レベルにしてスイッチＤＳｉをオンし、積分コンデンサＣｉに残っている電荷を放電する。電荷を放電し終わると制御信号ＤＣは”Ｌ”になる（＃４１４）。
【００４０】
そしてＣＰＵ１１は投光信号ＥＭを出力し、被写体に対して測定光を投光する（＃４１５）。ここでＣＰＵ１１は、投光開始に伴う各アンプの立ち上り時間の確保と電源変動の影響とを軽減するため、投光を開始してから時間Ｔ１（たとえば４０マイクロ秒）を経過するまで待機し（＃４１６）、時間Ｔ１を経過した時点で積分信号ＩＮを”Ｈ”にして積分動作を開始し（＃４１７）、それから時間Ｔ２（たとえば６０マイクロ秒）だけ待機し（＃４１８）。それが終わると投光および積分を停止して（＃４１９）、時間Ｔ３（たとえば１９００マイクロ秒）だけ待機する（＃４２０）。それからＣＰＵ１１は回数Ｋ２に１を加える（＃４２１）。ここで投光回数Ｋ２が５００回を超えかつ制御信号ＧＮが６の場合は（＃４２２）、被写体が至近距離にあり適切な撮影ができないと判断されるため、至近フラグＦｃをセットしてこのサブルーチンを抜ける（＃４２３）。また投光回数Ｋ２が５００回を超えかつ制御信号ＧＮが６未満の場合は（＃４２４）、被写体が非常に遠距離にあり適切な撮影ができないと判断されるため、無限遠フラグＦｉをセットしてこのサブルーチンを抜ける（＃４２５）。さらにＫ２が５００以下で電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｔｈに達していなければ、＃４１５に戻って投光および積分動作を繰り返し、電圧Ｖｉｎｔが電圧Ｖｔｈに達していれば、このルーチンを抜ける。
【００４１】
次に、＃０１１のオフセット電圧変化率の測定動作のサブルーチンを、図１４に基づいて説明する。このサブルーチンに入ると、ＣＰＵ１１はスイッチＣＳ１〜ＣＳ２６をすべてオフする（＃５０１）。続いてＣＰＵ１１は制御信号ＤＣを”Ｈ”レベルにしてスイッチＤＳｉをオンし、積分コンデンサＣｉに残っている電荷を放電する。電荷を放電し終わると制御信号ＤＣは”Ｌ”になる（＃５０２）。そしてスイッチ５７をオンし、投光素子による投光を行うことなく積分回路５８にて積分動作を開始する（＃５０３）。そのまま時間Ｔｏｆｓだけ待機すると（＃５０４）、スイッチ５７をオフし（＃５０５）、オフセット電圧変化率Ｏｆｓを算出して（＃５０６）、このサブルーチンを抜ける。
【００４２】
上記の実施例においては、２つのセルを１群としてゲインを決定しているが、１群となるセルの数は２つに限るものではない。また、２つのセルを１群にしたセル群の対にて測距を行なっているが、ゲイン決定の場合と同様に、１群となるセルの数は受光ビームの大きさや形状によって変更してもよい。
また、他の実施例として、図１５に示すように増幅回路５６、積分回路５８を平行に２系統備えた測距装置も考えられる。ここで増幅回路５６ａおよび５６ｂは増幅回路５６と、積分回路５８ａおよび５８ｂは積分回路５８とそれぞれ同様な構成のため回路構成は省略した。この回路を使用すると、測距ゲインＧおよび測距ダブルセル対ＤＣの決定動作までは増幅回路５６ａまたは５６ｂ以下のいずれかの系統のみで行うため先の実施例と同様な制御となるが、もっとも時間のかかる本測距動作を増幅回路５６ａおよび５６ｂの２系統で平行して処理するため、全体の測距時間を短縮できるという効果がある。
さらに、他の実施例として、投光素子５１ａで最大ゲイン（ゲインＧａ＝６）が得られた場合には、投光素子５１ｂ、投光素子５１ｃの測距を行わずに、投光素子５１ａにて得られたダブルセル対を使用しそのまま本測距してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のカメラ用測距装置では複数の投光素子とＳＰＤ列からなる受光素子の組み合わせを採用して、より受光量の多い投光素子とセルを使用して測距を行うため、ビーム欠けに強い測距装置を提供できる。
また、２系統の処理回路を持ち、測距時に測距ダブルセル対の出力を平行して処理するようにすれば、より高速な測距を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の測距装置を使用したカメラのブロック図である。
【図２】本実施例の測距装置の回路図である。
【図３】本実施例の受光素子セルとセル面上での受光ビームを示す図である。
【図４】本実施例のシーケンス図の前半である。
【図５】本実施例のシーケンス図の後半である。
【図６】本実施例のゲイン決定動作に使用するＲＡＭ内のテーブルである。
【図７】本実施例のオフセットの算出原理を説明する説明図である。
【図８】本実施例のＲＯＭに内蔵されるテーブルである。
【図９】本実施例の測距動作を示すメインルーチンである。
【図１０】本実施例のゲインＧａの決定動作を示すサブルーチンである。
【図１１】本実施例のゲインＧｂの決定動作を示すサブルーチンである。
【図１２】本実施例のゲインＧｃの決定動作を示すサブルーチンである。
【図１３】本実施例の本測距動作を示すサブルーチンである。
【図１４】本実施例のオフセット電圧変化率の測定動作を示すサブルーチンである。
【図１５】他の実施例の測距装置の回路図である。
【符号の説明】
１１ＣＰＵ
５１投光回路
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ投光素子
Ｃ１〜Ｃ２６セル
５４加算器
５６増幅回路
５８積分回路

Claims

被写体に測定光を投光する複数の投光手段と、前記測定光の前記被写体による反射光を受光する複数の受光素子からなる受光手段と、前記複数の受光素子のうちの任意の連続した受光素子群の出力を加算する加算回路と、前記加算回路の出力をそれぞれ増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をそれぞれ積分する積分回路と、前記積分回路の出力から距離を演算するための演算手段とを有し、前記演算手段は、前記加算結果が最大となる投光手段と第１の受光素子群の組合わせを判定し、前記判定された投光手段と第１の受光素子群より、前記第１の受光素子群と前記第１の素子群に隣接する１つまたは複数の受光素子とからなる第２の受光素子群を設定し、前記第２の受光素子群を複数に分割し、該各分割素子群からの出力のみに基づいて前記被写体までの距離を演算することを特徴とするカメラ用測距装置。
被写体に測定光を投光する複数の投光手段と、前記測定光の前記被写体による反射光を受光する複数の受光素子からなる受光手段と、前記複数の受光素子のうちの任意の連続した受光素子群の出力を加算する複数の加算回路と、前記複数の加算回路の出力をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、前記複数の増幅回路の出力をそれぞれ積分する複数の積分回路と、前記複数の積分回路の出力から距離を演算するための演算手段とを有し、前記演算手段は、前記加算結果が最大となる投光手段と第１の受光素子群の組合わせを判定し、前記判定された投光手段と第１の受光素子群より、前記第１の受光素子群と前記第１の素子群に隣接する１つまたは複数の受光素子とからなる第２の受光素子群を設定し、前記第２の受光素子群を複数に分割し、該各分割素子群からの出力のみに基づいて前記被写体までの距離を演算することを特徴とするカメラ用測距装置。