JPS63117210A - 距離測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は距離測定装置に関し、例えば自動焦点（Ａ　Ｆ
　（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｏｃｕｓｉｎｇ））カメラ
に用いられる投光素子及び受光素子からなる三角測距方
式の距離測定装置に適用して好適なものである。

〔従来の技術〕

従来、小型カメラにおいては、焦点合わせを自動的に行
い操作性を格段的に向上させ得るいわゆるＡ　Ｆ　（Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｏｃｕｓｊｎｇ）カメラが用いら
れている。

このようなＡＦカメラに用いられる距離測定装置として
は、投光素子及び半導体装置検出器（ＰＳ　Ｄ　（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）　
）をカメラ本体に内蔵し、投光素子によって出射した光
のうち被写体で反射した反射光の一部をＰＳＤで受け、
ＰＳＤの２つの出力の差信号により距離信号を得るいわ
ゆるアクティブＡＦ方式の三角測距方式を利用した距離
測定装置が用いられている（特公昭５８−４２４１１号
公報）。

このアクティブＡＦ方式の距離測定装置においては、特
に距離測定精度を向上させるため（すなわちＩ’ＳＤの
２つの出力の差信号を正確に距離信号と対応させるため
）２つの出力の和信号により投光素子にパルス変調をか
けて、２つの出力の和信号が被写体の距離に関係な（常
に一定となるように投光素子の出力をフィードバック制
御するようになされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した特公昭５８−４２４１１号公報に開
示されている構成によれば、ＰＳＤの２つの出力の和信
号が一定値となる条件の下で、ＰＳＤの２つの出力の差
信号を距離信号として用いるために、被写体が遠距離に
ある場合には、投光素子をその発光限度まで発光させて
もＰＳＤによる受光出力が所定値を得られないおそれが
あり、結局距離を測定し得ないという問題点があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来のア
クティブＡＦ方式の距離測定装置の問題点を解決するこ
とにより、被写体がどのような場合でも距離を測定し得
る距離測定装置を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、被測定
物体６にパルス変調光し１を投光する投光手段２．３．
４．５と、その投光手段２．３．４．５と所定間隔を有
するように配置され、被測定物体６で反射したパルス変
調光し２を受光し、被測定物体６との距離Ｙに基づいて
相補的に変化する第１及び第２の位置出力！、及びＩＡ
を出力する受光手段７．８．９と、その受光手段７．８
．９から出力される第１及び第２の位置信号Ｉ、及びＩ
Ａの和（Ｉｌ＋ＩＡ）及び差Ｎ＋＋−ｒａ）を検出して
第１及び第２の出力電圧■１．．及びＶ。

として出力する検出手段１０．１２．１４及びｌｌ、１
３．１５と、第１の出力電圧Ｖ　ｒｅｆを抵抗分圧する
基準電圧発生部Ｒ１〜Ｒ７で得られた電圧値ｖ１〜ｖ、
　３及び第２の出力電圧■。を比較する比較部２３〜３
０とからなる比較手段２２とを具えるようにする。

〔作用〕

検出手段１０．１２．１４及び１１１３．１５によって
、受光手段７．８．９より得られる第１及び第２の位置
信号Ｉ、及びＩＡの和（■８＋ＩＡ）及び差Ｈａ−ｒａ
）を検出して第１及び第２の出力電圧Ｖ　ｒｓｆ及び■
。とし、これを比較手段２２によって比較して、この比
較結果を被測定物体６までの距離情報として出力するこ
とによって、受光手段７．８．９の受光出力の総量すな
わち第１及び第２の位置信号１．及びＩＡの和（１１＋
ｌＡ）が、被測定物体６や外光等の影響により変動して
も、これに追従して正確に被測定物体６との距離を測定
し得る距離測定装置を実現できる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の一実施例を詳述する。

第１図において、１は全体として距離測定装置を示す。

距離測定装置１において、発振器２から出力されるパル
ス信号ＰＬによって、投光素子駆動回路３を動作させ、
これにより例えば赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）等で
なる投光素子４が駆動制御されて点滅する。

この投光素子４から射出された投射光Ｌ１は、投光レン
ズ５を通過して距離Ｙだけ離れた被写体６に至る。また
被写体６の反射光の一部の反射光Ｌ２は、受光レンズ７
を介して半導体装置検出器（ＰＳＤ）８上で結像される
。かくしてＰＳＤＢ上の結像位置Ｐに応じてＰＳＤ８の
電極Ａ及びＢに出力電流ＩＡ及び■３が出力される。

ここでＰＳＤ８は第２図に示すように、バイアス用電源
９によりバイアスされており受光面８Ａ上に光が入射す
ると、その入射光量に応じて光電流Ｉを発生する。これ
に加えてＰＳＤ８は入射した光が結像する電極Ａ及びＢ
間の位置に応じて２つの電極Ａ、Ｂから電流１ｍ及びＩ
Ｉ　　（但しＩＡ＋ｌ１＝１）を出力するようになされ
ている。

すなわち電極Ａ及びＢの距離をし、受光レンズ７の光軸
７ＡとＰＳＤ８の交点を点０１電極Ａ及びＢの中点を点
Ｍとし、さらに電ｆｉＡから点Ｏまでの距離をｘｏ、点
０から点Ｍまでの距離をＸ。

とじ、被写体６の反射光Ｌ２が受光レンズ７を通ってＰ
ＳＤ８の受光面８Ａ上の点Ｐ上に結像したとき、電極Ａ
から距離Ｘの点Ｐに反射光が入射すると、２つの電ｆｉ
Ａ及びＢより出力される出力電流ＩＡ及び！、の比は次
式 また投光レンズ５の光軸と受光レンズ７の光軸７Ａとの
距離（これを基線長という）をＳ、受光レンズ７からＰ
ＳＤ８の受光面８Ａまでの距離をＦとすると、三角測距
方式の原理から次式、ｘ 　　Ｓ の関係が成立する。（２）式を（１）式に代入すると となる、従ってＰＳＤ８の出力電流の差（Ｔ３−ＩＡ）
及び和Ｎ、＋ＩＡ）の比は次式、■７ となる。（４）式よりＰＳＤ８の２つの電極Ａ及びＢよ
り出力される出力電流の差（１ｍ　　　ＩＡ）及び和（
１，＋ＩＡ）の比は、距離Ｙの逆数（＝１　／Ｙ）に比
例する。これにより、出力電流の差及び和の比（Ｉｎ　
　Ｉｎ　）　／　（Ｉｓ　＋　Ｉａ　）を求めれば距離
Ｙを求めることかで゛きる。

ＰＳＤ８の２つの電極Ａ及びＢより出力される出力電流
ＩＡ及び■８は、それぞれ電流電圧変換回路１０及び１
１（第１図）によって電圧に変換され、さらにそれぞれ
カップリング用コンデンサＣＩ及びＣ２を介して交流増
幅回路１２及び１３によって増幅され、その増幅出力が
両方ともに、第１及び第２の同期検波回路１４及び１５
に入力される。

同期検波回路１４は、発振器２がらのパルス信号ＰＬに
基づいて、投光素子４の点滅と同期した信号成分のみを
同期検波し、基準電圧発生回路１８よりの基準電圧Ｖ、
を受けてＰＳＤ８の２つの出力の差 Ｖｏ＝ｋｏ　（Ｉｓ　　Ｉｍ）＋Ｖ３　　−−　（５）
を出力する。また同期検波回路１５も同様にしてＰＳＤ
８の２つの出力の和 Ｖ、、ｆ＝　ｋｒｍｔ　（Ｉ　ｍ　＋　Ｉ　Ａ）　＋　
Ｖ３・・・・　（６）を出力する。

同期検波回路１４の出力■。は、バッファ回路１９を介
して、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路
とよぶ）２２の８つのコンパレータ２３．２４．２５．
２６．２７．２８．２９．３０のそれぞれの反転入力端
へ入力される。

同期検波回路１５の出力Ｖ　ｒａｆは、バッファ回路１
６を介して、Ａ／Ｄ変換回路２２の抵抗値の等しい７つ
の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７を直
列接続してなる分圧回路の一端に入力される。またバッ
ファ回路１６の出力Ｖ　ｒａｆは、抵抗ＲＩＯを介して
、負帰還抵抗Ｒ１１を有する演算増幅回路構成の反転回
路１７の反転入力端へ入力される。

反転回路１７の非反転入力端には、基準電圧発生回路１
８の基準電圧■、が与えられ、反転回路１７の出力 −Ｖ、。ｆ＝　　ｋｒ。ｔ　　（１，＋　ＩＡ）　　＋
ｖｓ・・・・・・　（７） が、Ａ／Ｄ変換回路２２の分圧回路Ｒ１−Ｒ７の他端に
入力されるようになされている。

かくしてＡ／Ｄ変換回路２２の分圧回路Ｒ１〜Ｒ７には
、出力Ｖ　ｒａｆ及び−Ｖ　ｒｓｆが与えられ、その両
端の電圧ｖ１及びｖ８がそれぞれコンパレータ２３及び
３０の非反転入力端に入力されると共に、各抵抗Ｒ１及
びＲ２、Ｒ２及びＲ３、Ｒ３及びＲ４、Ｒ４及びＲ５、
Ｒ５及びＲ６、Ｒ６及びＲ７の接続中点に発生する分圧
電圧ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ６及びｖ７がそれぞれ
コンパレータ２４．２５．２６．２７．２８．２９の非
反転入力端に入力される。

かくして、ＰＳＤ８の２つの電極Ａ及びＢに発生した出
力電流ＩＡ及びＩｍの差（１，−ＩＡ）と和Ｈｍ　＋　
ＩＡ）の比が８ビツトのディジタル信号に変換されて、
Ａ／Ｄ変換回路２２の出力端ＴＩ、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、
Ｔ５、Ｔσ、Ｔ７、Ｔ８に出力されるようになされてい
る。

なお、コンパレータ２１には、その非反転入力端に同期
検波回路１５の出力■、、。１が与えられ、また反転入
力端には基準電圧発生回路１８より電源２０を介して比
較電圧ＶＣ＋Ｖ、が与えられ、かくして同期検波回路１
５の出力Ｖ　ｒｅｆが比較電圧Ｖｃ＋Ｖ、より小さいと
きには、コンパレータ２１がオン動作することにより、
同期検波回路１４の出力■。がＧＮＤ　（グランド）レ
ベルとなり、Ａ／Ｄ変換回路２２のすべてのコンパレー
タ２３〜３０は被測定物体が無限遠にあることを意味す
る論理「Ｉ（」レベルを出力するようになされている。

以上の構成において、例えば被写体６が至近距離にある
ときは、被写体６による投光素子４の反射光Ｌ２は、受
光レンズ７を介してＰＳＤＢ上の受光面８Ａの電極Ｂに
近い所に集光する。

これによりＰＳＤ８の電ｉＡ及びＢより出力される出力
電流ＩＡ及び１．の関係は次式、Ｉ、＞１．　　　　　
　　　　　　　・・・・・・（８）となる。ここで出力
電流Ｉｌｌが出力電流■１と比較して極めて大きいとき
（すなわち出力電流ＩＡを無視し得るとき）、同期検波
回路１４及び１５の出力■。及びＶ　ｒａｆは、次式、 Ｖｏ＝　ｋｏ　Ｉ　ｍ＋　Ｖｓ　　　　　　　　　　　
−−（９う’ｊｒ＊ｔ＝　ｋｒａｆ　Ｉ　ＩＩ”　ｖ、
　　　　　　・・・・・・（１０）となる。従ってＡ／
Ｄ変換回路２２の出力端Ｔｌ〜Ｔ８には、第３図に示す
ようにすべて論理「Ｌ」レベルの値が出力される。

また被写体６が遠い距離にあるときは、被写体６による
投光素子４の反射光Ｌ２は受光レンズ７を介してＰＳＤ
ａ上の受光面８Ａ上の受光レンズ７の光軸７Ａとの交点
０に近い位置に集光する。

これにより、ＰＳＤ８からの出力電流！え及び！、の関
係は次式、 １ｓ＜Ｉａ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
　（１１）となる。ここで上述の場合と逆に出力電流Ｉ
、は、はとんど無視し得るとすれば、同期検波回路１４
及び１５の出力■。及びＶ、。、は、次式、Ｖｏ＝　　
ｋｏ　Ｉ　Ａ＋　Ｖｓ　　　　　　　−＝　（１２）Ｖ
　ｒａｔ　＝　ｋ　ｒａｔ　Ｉ　Ａ＋Ｖ　ｓ　　　　　
　・・・・・・（１３）となる。従って、Ａ／Ｄ変換回
路２２の出力端Ｔ１〜Ｔ８には、第３図に示すようにす
べて論理「Ｈ」レベルの値が出力される。

さらに被写体６が、中間の距離にあって、反射光Ｌ２が
、受光レンズ７を介してＰＳＤＳ上の受光面８Ａの電極
Ａ及びＢ間の中点Ｍ上に集光するときには、出力電流■
、及びＩ、の関係は、次式、１１＝ＴＡ　　　　　　　
　　　　・・・・・・（１４）となる。このとき同期検
波回路１４及び１５の出力■。及びＶｌ＠（は、次式 ％式％（１５） となる、従って、Ａ／Ｄ変換回路２２の出力端には、第
３図に示すように、出力端Ｔ１〜Ｔ４に論理ｒＨＪレベ
ル、出力端Ｔ５〜Ｔ８に論理ｒＬＪレベルの値が出力さ
れる。

このような被写体６の距離とＡ／Ｄ変換回路２２の出力
端Ｔ１〜Ｔ８の間には、第３図に示すように段階的に変
化する関係を有し、このデジタル出力Ｔ１〜Ｔ８を例え
ばカメラ制御部（図示せず）に与え、レンズの焦点調整
に用いれば、精度の高いＡＦカメラとなし得る。

なお、被写体６が例えば無限遠にあり、ＰＳＤ８からの
出力電流ＩＡ及び■、の値が極端に低いときには、誤動
作を防止するためコンパレータ２１がオン動作すること
により、Ａ／Ｄ変換回路２２の出力端Ｔ１〜Ｔ８がすべ
て論理ｒＨＪレベルとなり、かくして、無限遠の距離を
検出し得るようになされている。

以上の構成によれば、ＰＳＤ８の２つの電極Ａ及びＢか
ら出力される出力電流ＩＡ及び１．の差と和の比によっ
て距離を測定するようにしたことにより、簡易な構成で
被写体がどのような距離にあっても有効に距離測定をな
し得る距離測定装置を実現できる。

さらに本発明による距離測定装置は、特公昭５８−４２
４１１号公報に開示されているものと組合わせて構成す
ればより高精度で広範囲な距離測定装置が実現できる。

なお、上述の実施例においては、ＰＳＤ８の受光面８Ａ
を有効利用するため、受光レンズ７の光軸７Ａを電極Ａ
側にオフセットして取り付けたが、これに代え第１図及
び第２図との対応部分に同一符号を付して示す第４図及
び第５図に示すように、受光レンズ７の光軸７ＡをＰＳ
Ｄ８の電極Ａ及びＢの中点Ｍを通るように取り付けても
良い。因にこの場合は、位置検出精度は若干粗くなるが
、第１図の実施例と比較して反転回路１７を省略し得回
路構成を一段と簡略化できるという利点がある。

また上述の実施例においては、アナログ／デジタル変換
回路２２において、比較出力を８分割する構成を示した
が、分割数はこれに限らず、何分側にしても良い。

さらに上述の実施例においては、受光素子として半導体
装置検出器（Ｐ　Ｓ　Ｄ）を用いているが、これに限ら
ず、例えばフォトダイオード等の受光素子を２つ用いて
も良い。因に、２つの受光素子を被写体の距離に応じて
、それぞれの出力が相補的に変化するような位置に配置
し、それぞれの出力を電流電圧変換回路１０．１１に与
えれば上述の実施例と同様に被写体の距離を測定し得る
。

また上述の実施例においては、本発明による距離測定装
置をＡＦカメラに適用した一実施例について述°べたが
、本発明は例えばビデオカメラの距離測定装置等信の距
離測定装置に適用し得るものである。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、受光素子より得られる２
つの出力の和及び差を比較して距離情報を得るようにし
たことにより、被測定物体との距離が変化しても正確に
被測定物体との距離の測定をなし得る簡易な構成の距離
測定装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による距離測定装置の一実施例を示す接
続図、第２図はその半導体装置検出器の配置を示す路線
図、第３図は被写体の距離と距離測定装置の出力の関係
を示す図表、第４図は本発明による他の実施例を示す接
続図、第５図はその半導体装置検出器の配置を示す路線
図である。 １・・・・・・距離測定装置、２・・・・・・発振器、
３・・・・・・投光素子駆動回路、４・・・・・・投光
素子、５・・・・・・投光レンズ、６・・・・・・被写
体、７・・・・・・受光レンズ、８・・・・・・半導体
装置検出器、１０．１１・・・・・・電流電圧変換回路
、１２．１３・・・・・・交流増幅回路、１４．１５・
・・・・・同期検波回路、１８・・・・・・基準電圧発
生回路、２１・・・・・・コンパレータ、２２・・・・
・・アナログ／ディジタル変換回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物体にパルス変調光を投光する投光手段と
   、 上記投光手段と所定間隔を有するように配置され、上記
   被測定物体で反射した上記パルス変調光を受光し、上記
   被測定物体との距離に基づいて相補的に変化する第１及
   び第２の位置信号を出力する受光手段と、 上記受光手段から出力される第１及び第２の位置出力の
   和及び差を検出して第１及び第２の出力電圧として出力
   する検出手段と、 上記第１の出力電圧を抵抗分圧する基準電圧発生部と、
   当該基準電圧発生部で得られた電圧値及び上記第２の出
   力電圧を比較する比較部とからなる比較手段と を具え、上記比較部による比較結果を、上記被測定物体
   までの距離情報として出力することを特徴とする距離測
   定装置。
2. （２）上記基準電圧発生部は、上記第１の出力電圧を反
   転手段によつて反転させてなる第３の電圧値及び上記第
   １の出力電圧の間の電位差を抵抗分圧して得ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の距離測定装置。