JPS59151013A - 距離検出装置 - 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】 （ａ）　　技術分野 本発明は、カメラ等に用いる距離検出装置に関するもの
である。

（＋））　　従来技術 いわゆるコンパクトカメラ等におけるオー１−フォーカ
ス（自動焦点調整）の測距方式としては外光を利用する
パッシブ方式による二重像合致方式が主流となっている
。しかしながら、このパッシブ方式による二重像合致方
式は、一方の像の他方の像に対する相対位置を変化させ
るための可動ミラーを用いることが不可欠な要素となっ
ており、この可動ミラーを用いることによる耐久性の低
さおよび二重像合致方式であるため被写体（測距対象）
のコントラスト情報により測距を行なっているので被写
体依存性が強く、コントラストの悪い被写体の測距や暗
いときのｄ１１１距能力の低さといった問題点があった
。。

また、このような可動部をもつ方式は調整が複雑化し調
整に多くの手間を要するという欠点をもっている。

また、測距側の装置自体から光等を発するアクティブ方
式による三角測量方式を用いたものは、上述した被写体
依存性については改善されるものの、赤外光等の発光部
または受光部を回動させるなどの可動部を有するものは
やはり上述の耐久性の低さ、調整の複雑化等の問題は避
けられない。

一方、アクティブ方式の一種として超音波を発射し測距
対象による反射波を受信し送受に要する時間から測距対
象の距離を測定する超音波方式があり、これは純電気的
な処理のみによって測定するため処理は容易であるが、
高出力の発信が必要で大きな電源を必要とし、例えばコ
ンパクトカメラ等に用いられる電源では有効な超音波の
発信が困難である。また、超音波が測距対象以外の物体
にあたって測距精度が低下するのを防止するためには指
向性をよくする必要があるが、そのためには超音波の送
受信面の面積を太きくしなければならす、この点もコン
バク１−カメラ等には大きな問題となる。

これに対して、上述のアクティブ方式による三角１ｔ（
ｌｌｌ量大式採用したものの一種であって、その上可動
部をなくし、さほど大きな電力を要せず調整も容易、耐
久性も良好でしかも高い距離分解能が得られるものとし
て、次に述べるような距離検出装置が考えられている。

すなわち、この距離検出装置は、測距対象にパルス光を
投射する光源と、前記測距対象による前記パルス光の反
射光スポットが結像される個所に設けられ前記光源との
視差に基づく前記測距対象の距離に応じた入射スポラ１
−の位置を前記距離の変化による位置変化方向について
連続的に検出し検出位置に応じた相互電流比を有する第
１および第２の電流出力を得る半導体装置検出器（以下
ｒＰｓＤＪと略称する）と、このＰＳＤの前記第１の電
流出力を受は前記パルス光による前記第１の電流出力の
変動分を対数変換して出力する第１の検出回路と、前記
ＰＳＤの前記第２の電流出力を受は前記パルス光による
前記第２の電流出力の変動分を対数変換して出力する第
２の検出回路と、これら第１および第２の検出回路から
出力された対数変換された前記第１および第２の電流出
力の変動分の差をとって距離検出信号を得る差分検出回
路とを具備したものである。

このような距離検出装置の一例について第１図、第２図
を参照してその概略を説、明する。

第１図において、■は例えば１発光ダイオード等を用い
て構成したパルス発光器である。このパルス発光器ｌと
しては眼に見えないこととＰＳＤ２の感度の点から赤外
光を発生するものが望ましい。パルス発光器１から発し
たパルス光は投光レンズ３を通して測距対象である被写
体４　（４ａ　＋　４　ｂ　ｒ　４　ｃ等）に投射され
る。被写体４で反射されたパルス光すなわち反射光は受
光レンズ５を介して前記ＰＳＤ２に入射結像される。こ
のＰＳＤ２は一次元の連続的な位置分解能を有するＰＩ
Ｎフォトダイオードであり“Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　　５ｅ
ｎｓｉｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅ”と称されるものである。

この場合、図示のように被写体４の位置４ａに対してＰ
ＳＤ２の２ａ、４ｂに対して２ｂ、・・・・・無限遠に
対して２ｄの位置にそれぞれ反射光スポットが、結像さ
れる。このＰＳＤ２は光スポットの入射位置を２つの電
流出゛力の割合から知ることができるものであり、例え
ば第２図（ａ）のようにＰＳＤ２の受光面の中央位置Ｓ
１に光スポラ１−が入射した場合２つの電流出力■いと
ＩＬ２の割合はＩＬ１／　Ｉ、。＝１となり、同図（ｂ
）のような位置Ｓ２に入射した場合は ＩＬｉ　／Ｉｔ、２　＝　１　／　２、同図（Ｃ）のよ
うな位置Ｓ３に入射した場合ＩＬ、１　／”　Ｌ’　”
”　２となる。このようにＰＳＤ２に結像された光スポ
ットの位置がＰＳＤ２から得られる２つの電流出力の割
合に対応していることから、これら２つの電流出力より
被写体距離の情報を得ることができる。

この場合真暗な場所における測距であれば問題はないが
、一般の写真撮影時等にはパルス発光器１によるパルス
光よりもはるかに高い光量の定常光が存在するため前記
パルス光の反射光の抽出ができなくなってしまう。そこ
でこの場合ＰＳＤ２の第１の電流出力を受ける第１の検
出回路６およびＰＳＤ２の第２の電流出力を受ける第２
の検出回路７により定常光の影響を除去し、パルス光の
反射光による光電流の変動分のみをそれぞれ対数変換し
て抽出し差分検出回路８でこれらの差を取ってＰＳＤ２
の第１と第２の電流出力の電流比に対応する距離検出信
号を出力するようにしている。この出力が例えばＡ／Ｄ
変換されるなどして表示、焦点調整等に供される。

第３図は第１図に示した第１の検出回路６を詳細に示す
ものである。赤外発光ダイオード等を用いたパルス発光
器ｌのビーム光は例えば数ｍ　ｓ以下の幅でパルス状に
放射されるので、定常光を記憶し微弱な反射光によるＰ
　Ｓ　Ｄ　２のパルス電流のみを増幅し取り出すのがこ
の第１の検出回路６である。

定常光によるＰＳＤ２の光電流’ＬｉはＦＥＴ（電界効
果形１〜ランジスタ）Ｑｌを通してトランジスタＱ２に
流れる。演算増幅器Ａ１はＰＳＤ２の端子電圧を一定に
保つヘッドアンプとして機能する。この状態では演算増
幅器Ａ２の出力側のスイッチＳＷは閉じており、１−ラ
ンジスタＱ３のベース電位は０．５■に保持されている
。

この結果トランジスタＱ３に６０ｎＡの電流が流れ、ダ
イオードＤ】、トランジスタＱ４を用いて構成したカレ
ン１〜ミラ一回路によりダイオードＩ）２．Ｄ３にも６
０ｎＡの電流が流れる。

これが定常状態である。

次にパルス発光器１が点灯したときは、それに同期して
スイッチＳＷがオフとなり、直前の光電流ＴＬ＋の値に
対応するトランジスタＱ２のベース電位がメモリコンデ
ンサＣによりホールドされる。反射光による光電流Ｉｔ
ｊの増加成分ΔＩＬｉはトランジスタＱ３のベースに流
れ込みｈい（電流増幅率）倍されてダイオードＤ２．Ｄ
３に流れる。

従って、このときの出力電圧Ｖ。１は次式であられされ
る。

（但し、ｑ：電子電荷、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対
温度、■ｓ：ダイオードＤ２．．Ｄ３の飽和電流） ＰＳＤ２の他方の端子に接続さ塾た第２の検出回路７も
この第１の検出回路６と全く同様に構成され、これら雨
検出回路６，７によりＰＳ、　　　　　　　　Ｄ２の各
端子から出力される光電流を処理している。

差分検出回路８で両チャンネルの検出回路６゜７の出力
の差をとると距離に対応した電圧が得られる。この電圧
は次式であられされる。

通常ｈＦＥ　’Δ１１＞６０ｎＡ　　であるのでか成り
立つ。

第４図し；示すように被写体距離をＱ、受光レンズ５か
らＰＳＤ２までの距離（受光レンズ５の焦点距離）をｆ
ｉ　ＰＳＩ）２の全長をＣ１基線長をＳとし、Ｐ　Ｓ　
Ｉ）　２の中央位置が受光レンズ５の光軸に対応してい
るとすると、ΔＩＬｊ’。

ΔＩＬ２と距離Ｑの関係は次のようになる。□したがっ
て電圧ＶＯＤは次式であられすことができる。

この電圧Ｖ。Ｄは例えばサンプルホールド回路を通して
リニア出力端子に導かれ、あるいは同時にＡ／Ｄ変換回
路に入力されてディジタル出力に変換されラッチ回路で
ホールドされるなどして距離表示等に供される。

ところで、第３図に示した回路において、電源投入時に
はメモリコンデンサＣの端子電圧が、定常光の光電流に
対応する値に上昇するまで正常な４（す距動作を行なわ
ない。しかしながら、メモリコンデンサＣの端子電圧は
、メモリコンデンサＣが充電されることによって上昇す
るのであまり速くない。

そこで、第５図に示すような構成のチャージアップ回路
を用いて、電源投入時にメモリコンデンサＣを充電する
ことが考えられる。なお、第６図（ａ）〜（ｄ）は第５
図の動作を説明するための波形図である。

ずなわち、電源■ｃｃ投入時に与えられるチャージアッ
プパルスによってトランジスタＱ５をオフとすると、Ｉ
−ランジスタＱ６のエミッタ電位がダイオードＤ４のカ
ソード電位すなわちダイオ−１＜Ｄ４．Ｄ５の接続点電
位となるまでメモリコンデンサＣを充電する。このとき
の充電電流は、ｈｒｇ　（Ｑ６）　Ｘ　Ｉである。

ところが、定常光光電流ＩＬ　　は、０〜数１０μＡと
なるため、適切な充電電流■とチャージアップパルス幅
ｔｗを定めようとしても、トランジスタＱ２のベース−
エミッタ間電圧ＶＢＥが定常光が第６図（ｃ）に示すよ
うに、明るいときと暗いときとで大きな差があるため、
両者に都合よくチャージアップすることができなかった
。

このため、電源投入後測距可能となるまでの測距待機時
間ｔｄ　　［第６図（ｄ）参照］を長くとる必要があり
、電源投入俊速やかに使用することができないという問
題を生ずる。

（ｃ）　　目的 本発明は、上述した問題を解決すべくなされたもので、
その目的とするところは、簡単な構成で電源投入時の適
切なチャージアップを可能とし、電源投入俊速やかに測
距可能とすることのできる距離検出装置を提供すること
にある。

（ｄ）　　構成 本発明の構成について、以下−実施例に基づいて説明す
る。

第７図は本発明の一実施例の構成を示す要部回路図、第
６図（ｅ）は同実施例の動作を説明するための波形図で
ある。

第７図に示すように、Ｐ　Ｓ　Ｄ　２の出力光電流■Ｌ
１が流れる回路に定電流源ＣＣを接続し、この定電流源
ＣＣより一定のバイアス電流を流し、定常光による光電
流をバイアスする。このノベイアス電流を流すことによ
り、定常光が明るし）ときと暗いときの光電流の差を定
常光が明るし１とき、すなわち光電流が大きい時に対し
て小さな比率とすることができ、トランジスタＱ２の”
ＢＥについても同様となる。このようにして、チャージ
アップ電流Ｉやチャージアップノ（ルス幅ｔｔ＋＋を定
常光が明るいとき（Ｉｔ、　　が大なるとき）に合わせ
るようにしておけば、定常光が明るνＡときも暗いとき
も第６図（Ｃ）に示すように速やかに安定させることが
可能となる。

なお、このとき、バイアス電流は回路上は定常光光電流
の形でメモリコンデンサＣに記憶されることになるので
、その大きさが特に動作上問題となることはない。

また、定電流源ＣＣを上述のようにＰＳＤ２の出力端に
接続する他、１−ランジスタＱ２のコレクタにバイアス
電流を注入するように設けるなど、本発明はその要旨を
変更しない範囲で各種の変形実施が可能であり、メモリ
コンデンサＣを用いて定常光を除去するものならば、他
の方式による距離検出装置等にも適用できる。

（ｅ）　　効果 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成で、電
源投入時の適切なチャージアップによる速やかな安定化
が可能な距離検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例の適用される距離検
出装置の一例を説明するための図、第５図は同側に適用
し得るチャージアップ回路の一例を示す要部構成図、第
７は本発明の一実施例の構成を示す要部回路図、第６図
（ａ）〜（ｅ）は第５図および第７図の動作を説明する
ための波形図である。 Ｑ１〜Ｑ６・・・・・トランジスタ、 Ｄ１〜Ｄ５・・・・・ダイオード、 Ａｌ、Ａ２・・・・・・演算増幅器、 ＳＷ　・・スイッチ、 Ｃ・・・・メモリコンデンサ、 ＣＣ・・・・・定電流源。 第　　１　　　図 第　　　２　　　図 （ａ）　　　（ｂ）　　　（ｃ） 第　　３　　図 第　　　６　　　図 １１ （／ｌ’イ７ス不）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１鴨　７　　面 手続補正帯（方式） 昭和５８年　６月　６日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ′　　　　　　１．事件の表示 昭和５８年特許願第２４７７３号 ２、発明の名称 距離検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都大田区中馬込１丁目３番６号名　称　（
６７４）株式会社　リコー 代表者浜１）広 ４、代理人 住　所　東京都港区赤坂６丁目１０番４２号パシフィッ
クパレス赤坂４０１号 昭和５８年５月１１日（発送日：同年５月３１日）明細
書第１４頁第１４行目〜第１７行目に「第７は・・・・
・・波形図である。」とある記載を、「第６図（ａ）〜
（ｅ）は第５図および第７図の動作を説明するための波
形図、第７図は本発明の一実施例の構成を示す要部回路
図である。 」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測距対象に光源からパルス光を投射しこの反射光
   スポットの前記光源との視差に基づく上記測距対象の距
   離に応じた結像位置の相違を光検出器で検出して測距を
   行なう際に定常光による光電流をコンデンサで記憶しこ
   の値と前記パルス光の反射光スボッ１−入射時の光電流
   との差により前記反射光スボッ１への検出を行なう距離
   検出装置において、電源投入時に上記コンデンサを充電
   するチャージアップ回路と、前記コンデンサにより記憶
   される光電流の流れる回路に一定のバイアス、電流を流
   し込む回路とを具備したことを特徴とする距離検出装置
   。