JP3581006B2 - 測距装置およびその調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に用いるのに好適なアクティブ型の測距装置およびその調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラにおけるアクティブ型の測距装置として、図１３に示すものが知られている。図１３は、第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【０００３】
この図に示す測距装置では、ＣＰＵ１１０による制御の下、ドライバ１１２は、赤外線発光ダイオード（以下「ＩＲＥＤ」という。）１１４を駆動して赤外光を出力させ、その赤外光を投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光する。その測距対象物で反射した赤外光は受光レンズ（図示せず）を経て位置検出素子（以下「ＰＳＤ」という。）１１６に集光され、ＰＳＤ１１６は、その赤外光の反射光を受光した位置に応じて２つの信号Ｉ１ およびＩ２ を出力する。第１信号処理回路１１８は、信号Ｉ１ に含まれるノイズとなる定常光成分を除去し、第２信号処理回路１２０は、信号Ｉ２ に含まれるノイズとなる定常光成分を除去する。
【０００４】
演算回路１３２は、定常光成分が除去された信号Ｉ１ およびＩ２ に基づいて、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））を演算により求め、測距対象物までの距離に応じた出力比信号を出力する。積分回路１３４は、多数回このようにして演算回路１３２から出力される出力比信号を積分してＳ／Ｎ比を改善する。この積分回路１３４から出力される信号（以下「ＡＦ信号」という。）は、測距対象物までの距離に応じたものである。そして、ＣＰＵ１１０は、積分回路１３４から出力されるＡＦ信号に基づいて、所定の演算を行って距離信号を求め、この距離信号に基づいてレンズ駆動回路１３６を制御してレンズ１３８を合焦位置まで移動させる。
【０００５】
図１４は、この第１の従来技術の積分回路１３４から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、或る距離Ｌ４ 以下では、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。しかし、距離Ｌ４ 以上では、距離Ｌが大きくなると逆にノイズ成分の影響が大きくなる。ノイズ成分をＩｎ （Ｉｎ ≧０）とすると、出力比は、（Ｉ１＋Ｉｎ）／（Ｉ１＋Ｉｎ＋Ｉ２＋Ｉｎ）となり、距離Ｌ４ 以遠では、出力比は大きくなる方向に変動する。しかも、Ｉｎ はランダムに発生する為、測距条件により不安定になる。これは、距離Ｌが大きくなると、ＰＳＤ１１６が受光する反射光の強度が小さくなってノイズ成分Ｉｎ が相対的に大きくなるからである。このような現象が起きると、測距対象物までの距離Ｌを出力比から一意的に決定することができない。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する測距装置として、以下のようなものが知られている。図１５は、第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。なお、この図では、受光側のみ示している。この図に示す測距装置では、ＰＳＤ１４０から出力された信号Ｉ１ およびＩ２ それぞれは、定常光除去回路１４２および１４４それぞれにより定常光成分が除去された後、演算回路１４６および１４８の双方に入力する。演算回路１４６は、定常光成分が除去された信号Ｉ１ およびＩ２ に基づいて、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）なる演算を行って出力比を求め、積分回路１５０は、その出力比を積分する。一方、演算回路１４８は、Ｉ１＋Ｉ２なる演算を行って光量を求め、積分回路１５２は、その光量を積分する。そして、選択部１６０は、出力比および光量の一方を選択して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。なお、選択部１６０は、ＣＰＵにおける処理である。
【０００７】
また、図１６は、第３の従来技術に係る測距装置の構成図である。なお、この図でも、受光側のみ示している。この図に示す測距装置では、ＰＳＤ１７０から出力された信号Ｉ１ およびＩ２ それぞれは、定常光除去回路１７２および１７４それぞれにより定常光成分が除去された後、スイッチ１７６の一端に入力する。このスイッチ１７６は、ＣＰＵにより制御され、定常光除去回路１７２および１７４のいずれかの出力を積分回路１７８に入力させるものである。積分回路１７８は、入力した信号Ｉ１ およびＩ２ の何れか一方を積分し、演算部１８０は、その積分結果に基づいて、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）なる演算を行って出力比を求め、一方、演算部１８２は、Ｉ１＋Ｉ２なる演算を行って光量を求める。そして、選択部１８４は、出力比および光量の一方を選択して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。なお、演算部１８０，１８２および選択部１８４は、ＣＰＵにおける処理である。
【０００８】
これら第２および第３の従来技術に係る測距装置（図１５、図１６）は、共に、測距対象物までの距離Ｌが小さいときには、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））に基づいて距離Ｌを求め、距離Ｌが大きいときには、光量（Ｉ１＋Ｉ２）に基づいて距離Ｌを求めるものであり、このようにすることにより、距離Ｌを一意的に決定することができるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、第２および第３の従来技術に係る測距装置（図１５、図１６）は、共に、第１の従来技術に係る測距装置（図１３）の問題点を解決し得るものではある。しかし、第２の従来技術に係る測距装置（図１５）は、演算回路および積分回路を共に２組設ける必要があり、これを第１の従来技術に係る測距装置（図１３）と比較すると、回路規模が大きくなってコスト高になるという問題点がある。一方、第３の従来技術に係る測距装置（図１６）は、回路規模が小さくなるものの、ＰＳＤ１７０からの信号Ｉ１およびＩ２の双方を同時に検出することができないので、第２の従来技術に係る測距装置（図１５）と同程度のＳ／Ｎ比で距離Ｌを求めようとすれば２倍の時間を要する。
【００１０】
また、上記何れの従来技術とも、カメラ組立時においてＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係が異なることがあり、このような場合、測距結果に誤差が生じる。すなわち、図１７に示すように、ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係（図１７（ａ））が設計どおりの位置にある場合（図１７（ｂ））には、ＰＳＤからの出力信号は、実際の距離を示すが、その相対的位置関係がずれることにより、ＰＳＤからの出力信号は、測距対象物が実際よりも遠くにあることを示したり（図１７（ｃ））、あるいは、実際よりも近くにあることを示したりする（図１７（ｄ））。したがって、ＰＳＤ出力から距離信号を算出する際に用いられる変換式のパラメータを、製造時（出荷前の調整時）にカメラ毎に求めておき、カメラのメモリに予め記憶しておく必要がある。しかし、測距対象物までの距離が大きくなると、実測に基づいてそのパラメータを求めることが困難となる。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、小さい回路規模で且つ短時間に、測距対象物までの距離が大きくても一意的に距離を求めることができる測距装置およびその調整方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測距装置は、(1) 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、(2) 測距対象物に投光された光束の反射光を、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力するクランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、(5) ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号を距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、を備える。さらに、第２の変換式が、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定されたものであることを特徴とする。
【００１３】
この測距装置によれば、発光手段から測距対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とが出力される。クランプ手段により、この遠側信号がクランプ信号のレベルと大小比較され、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には、遠側信号がそのまま出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号が出力される。演算手段により、近側信号とクランプ手段から出力された信号との比が演算されて出力比信号が求められ、この出力比信号が積算されてＡＦ信号が求められて、このＡＦ信号が出力される。変換手段により、ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号が距離に応じた距離信号に変換されて出力される。ここで、第２の変換式は、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定されている。そして、この測距装置がカメラに組み込まれて自動焦点用に用いられるものであれば、その距離信号に基づいて撮影レンズが合焦制御される。
【００１４】
また、本発明に係る測距装置の調整方法は、(1) 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、(2) 測距対象物に投光された光束の反射光を、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力するクランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、(5) ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号を距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、を備える測距装置の調整方法であって、(a) 第１の変換式を実測に基づいて求め、(b) 第２の変換式を、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定することを特徴とする。
【００１５】
この測距装置の調整方法によれば、第１の変換式については、比較的近距離にある測距対処物について容易に実測に依り求めることができ、一方、第２の変換式については、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値等に基づく演算により決定することができるので、実測のための広い調整室が不要であり、また、調整に要する時間が短い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
先ず、本実施形態に係る測距装置の全体の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【００１８】
ＣＰＵ１は、この測距装置を備えるカメラ全体を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶されているプログラムおよびパラメータに基づいて、この測距装置を含むカメラ全体を制御する。この図に示す測距装置においては、ＣＰＵ１は、ドライバ３を制御してＩＲＥＤ４からの赤外光の出射を制御し、自動焦点用ＩＣ（以下「ＡＦＩＣ」という。）１０の動作を制御するとともに、ＡＦＩＣ１０から出力されるＡＦ信号を入力する。
【００１９】
ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲＥＤ４の前面に配された投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光され、その一部が反射され、そして、その反射光は、ＰＳＤ５の前面に配された受光レンズ（図示せず）を介してＰＳＤ５の受光面上の何れかの位置で受光される。この受光位置は、測距対象物までの距離に応じたものである。そして、ＰＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの信号Ｉ１ およびＩ２ を出力する。信号Ｉ１ は、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号であり、信号Ｉ２ は、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号であり、信号Ｉ１ およびＩ２ の和は、ＰＳＤ５が受光した反射光の光量を表し、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置すなわち測距対象物までの距離を表す。そして、近側信号Ｉ１ は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力し、遠側信号Ｉ２ は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力する。ただし、実際には、外界条件により近側信号Ｉ１ および遠側信号Ｉ２ それぞれに定常光成分Ｉ０ が付加された信号がＡＦＩＣ１０に入力される場合がある。
【００２０】
ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であって、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、クランプ回路１３、演算回路１４および積分回路１５から構成される。第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ１＋Ｉ０を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、近側信号Ｉ１ を出力するものであり、また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ２＋ Ｉ０を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、遠側信号Ｉ２ を 出力するものである。
【００２１】
クランプ回路１３は、第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ２ を入力し、或る一定レベルのクランプ信号Ｉｃ および遠側信号Ｉ２ それぞれのレベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号Ｉｃ を出力し、そうでないときには遠側信号Ｉ２ をそのまま出力する。以下では、このクランプ回路１３から出力される信号をＩ２ｃで表す。ここで、クランプ信号Ｉｃ は、図１４で示した距離Ｌ４ に対応する遠側信号Ｉ２ のレベルと略同じレベルとする。
【００２２】
演算回路１４は、第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ１ と、クランプ回路１３から出力された信号Ｉ２ｃ（遠側信号Ｉ２ およびクランプ信号Ｉｃ の何れか）とを入力し、出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２ｃ））を演算し、その結果を出力する。積分回路１５は、その出力比を入力し、ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ 端子に接続された積分コンデンサ６とともに、その出力比を多数回積算し、これによりＳ／Ｎ比の改善を図る。そして、その積算された出力比は、ＡＦ信号としてＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子から出力される。
【００２３】
ＣＰＵ１は、ＡＦＩＣ１０から出力されたＡＦ信号を入力し、所定の演算を行ってＡＦ信号を距離信号に変換し、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出する。レンズ駆動回路７は、その距離信号に基づいて撮影レンズ８を合焦動作させる。なお、ＣＰＵ１におけるＡＦ信号から距離信号への変換演算については後述する。
【００２４】
次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１１、クランプ回路１３および積分回路１５について、より具体的な回路構成について説明する。図２は、本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路１１および積分回路１５の回路図である。また、図３は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路１３の回路図である。なお、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様の回路構成である。
【００２５】
第１信号処理回路１１は、その回路図が図２に示されており、ＰＳＤ５から出力された定常光成分Ｉ０ を含む近側信号Ｉ１ を入力し、これに含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、近側信号Ｉ１ を出力するものである。ＰＳＤ５の近距離側端子から出力される電流（Ｉ１ ＋Ｉ０ ）は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子を経て、第１信号処理回路１１のオペアンプ２０の−入力端子に入力される。オペアンプ２０の出力端子はトランジスタ２１のベース端子に接続されており、トランジスタ２１のコレクタ端子は、トランジスタ２２のベース端子に接続されている。トランジスタ２２のコレクタ端子には、オペアンプ２３の−入力端子が接続され、このコレクタ端子の電位が演算回路１４に接続されている。さらに、トランジスタ２２のコレクタ端子には圧縮ダイオード２４のカソード端子が、また、オペアンプ２３の＋入力端子には圧縮ダイオード２５のカソード端子がそれぞれ接続されており、これら圧縮ダイオード２４および２５それぞれのアノード端子には第１基準電源２６が接続されている。
【００２６】
また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常光除去コンデンサ２７が外付けされており、この定常光除去コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の定常光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続されている。定常光除去コンデンサ２７とオペアンプ２３はスイッチ２９を介して接続されており、このスイッチ２９のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常光除去用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ２０の−入力端子に接続されており、トランジスタ２８のエミッタ端子は他端が接地された抵抗３０に接続されている。
【００２７】
クランプ回路１３は、その回路図が図３に示されている。クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子は、第２信号処理回路１２のトランジスタ２２のコレクタ端子に接続されるとともに、スイッチ３８を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。一方、判定用コンパレータ３７の−入力端子は、＋入力端子に接続されているトランジスタ２２および圧縮ダイオード２４と同様に、トランジスタ５１のコレクタ端子と圧縮ダイオード５２のカソード端子とに接続されるとともに、スイッチ３９を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。
【００２８】
また、トランジスタ５１のベース端子には、定電流源４１が接続されており、これによって所定のクランプレベルが設定されて、所定の大きさの電流がトランジスタ５１のベース端子に入力される。この電流はトランジスタ５１のベース電流となり、その大きさに応じたコレクタ電位が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力される。
【００２９】
また、スイッチ３９には判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が入力される。また、スイッチ３８にはインバータ４０を介して判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が反転されてから入力される。したがって、スイッチ３８および３９は、判定用コンパレータ３７からの出力信号により、一方がオン状態になると、他方がオフ状態となる関係にある。
【００３０】
積分回路１５は、その回路構成が図２に示されている。ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ 端子に外付けされた積分コンデンサ６は、スイッチ６０を介して演算回路１４の出力端子に接続され、スイッチ６２を介して定電流源６３に接続され、スイッチ６５を介してオペアンプ６４の出力端子に接続され、また、直接にオペアンプ６４の−入力端子に接続され、さらに、その電位がＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子から出力される。これらスイッチ６０，６２および６５は、ＣＰＵ１からの制御信号により制御される。また、オペアンプ６４の＋入力端子には、第２基準電源６６が接続されている。
【００３１】
以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作用について、図２および図３を参照しながら説明する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にする。このときにＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ０ は、第１信号処理回路１１に入力して、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮されて電圧信号に変換され、この電圧信号がオペアンプ２３の−入力端子に入力する。オペアンプ２０に入力する信号が大きいと、圧縮ダイオードのＶＦ が大きくなるので、オペアンプ２３から出力される信号が大きく、したがって、コンデンサ２７が充電される。すると、トランジスタ２８にベース電流が供給されることになるので、トランジスタ２８にコレクタ電流が流れ、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ０ のうちオペアンプ２０に入力する信号は小さくなる。そして、この閉ループの動作が安定した状態では、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ０ の全てがトランジスタ２８に流れ、コンデンサ２７には、そのときのベース電流に対応した電荷が蓄えられる。
【００３２】
ＣＰＵ１がＩＲＥＤ４を発光させるとともにスイッチ２９をオフ状態にすると、このときにＰＳＤ５から出力される信号Ｉ１＋Ｉ０のうち定常光成分Ｉ０ は、コンデンサ２７に蓄えられた電荷によりベース電位が印加されているトランジスタ２８にコレクタ電流として流れ、近側信号Ｉ１ は、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮され電圧信号に変換されて出力される。すなわち、第１信号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ０ が除去されて近側信号Ｉ１ のみが出力され、その近側信号Ｉ１ は、演算回路１４に入力する。
【００３３】
一方、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ０ が除去されて遠側信号Ｉ２ のみが出力され、その遠側信号Ｉ２ は、クランプ回路１３に入力する。クランプ回路１３に入力した遠側信号Ｉ２ は、クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子に入力する。定電流源４１から出力された信号は、トランジスタ５１のベース電流として流れ、これに伴い生じるトランジスタ５１のコレクタ端子の電位（クランプ信号Ｉｃ ）が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力する。近側信号Ｉ２ とクランプ信号Ｉｃ とは、判定用コンパレータ３７により大小比較され、その結果に応じて、スイッチ３８および３９のうち一方がオンされ、他方がオフされる。すなわち、近側信号Ｉ２ がクランプ信号Ｉｃ より大きいときには、スイッチ３８がオン状態となり、スイッチ３９がオフ状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ２ｃとして近側信号Ｉ２ が出力される。大小関係が逆の場合には、スイッチ３８がオフ状態となり、スイッチ３９がオン状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ２ｃとしてクランプ信号Ｉｃ が出力される。
【００３４】
クランプ回路１３から出力された信号Ｉ２ｃおよび第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ１ は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２ｃ））が演算されて出力され、その出力比は、積分回路１５に入力する。ＩＲＥＤ４が所定回数だけパルス発光している時には、積分回路１５のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ６２および６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出力された出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる。そして、所定回数のパルス発光が終了すると、スイッチ６０はオフ状態とされ、スイッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６に蓄えられた電荷は、オペアンプ６４の出力端子から供給される逆電位の電荷によって減少していく。ＣＰＵ１は、積分コンデンサ６の電位をモニタして、元の電位に復帰するのに要する時間を測定し、その時間に基づいてＡＦ信号を求め、更に、測距対象物までの距離を求める。
【００３５】
このようにして得られたＡＦ信号と測距対象物までの距離Ｌとの関係を図４に示す。図４は、本実施形態に係る測距装置の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、測距対象物までの距離Ｌが或る距離Ｌ４ 以下（Ｌ≦Ｌ４ ）では、クランプ回路１３から出力される信号は、Ｉ２ であり、出力比は、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）であり、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。また、距離Ｌが距離Ｌ４ 以上（Ｌ≧Ｌ４ ）では、クランプ回路１３から出力される信号は、Ｉｃ であり、出力比は、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉｃ）であり、この場合も、距離Ｌが大きくなると出力比は小さくなる。このように、クランプ回路１３を用いれば、測距対象物までの距離Ｌは、出力比（ＡＦ信号）から一意的かつ安定に決定することができる。
【００３６】
ＣＰＵ１は、このようにして得られたＡＦ信号に基づいて、撮影レンズ８の駆動量を表す距離信号を演算により求め、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出して撮影レンズ８を合焦動作させる。図５は、本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号から距離信号への変換の説明図である。この図に示すグラフでは、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、左縦軸はＡＦ信号であり、右縦軸は距離信号である。また、このグラフでは、距離ＬとＡＦ信号との関係および距離Ｌと距離信号との関係をそれぞれ示しており、特に、距離Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４およびＬ５（ただし、Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５）それぞれに対して、ＡＦ信号はｙ２，ｙ３，ｙ４およびｙ５それぞれであり、距離信号はｘ２，ｘ３，ｘ４およびｘ５それぞれであることを示している。
【００３７】
ここで、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲および距離Ｌ＞Ｌ４ の範囲それぞれにおいて、ＡＦ信号は距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して略線形関係であり、また、距離Ｌの全範囲において、距離信号は距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して略線形関係である。したがって、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲および距離Ｌ＞Ｌ４ の範囲それぞれにおいて、ＡＦ信号と距離信号との間の関係も略線形関係である。
【００３８】
そこで、基準被検体反射率（３６％）で定められるクランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ とＡＦ信号ｙとの大小を比較し、その結果に応じて違いに異なる係数の変換式で、ＡＦ信号ｙを距離信号ｘに変換する。なお、基準被検体反射率の場合、クランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ に対応する距離ＬはＬ４ であり、また、ＣＯＵＮＴ＿Ｂ はｙ４ に等しい。すなわち、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲では、
【００３９】
【数１】
【００４０】
【数２】
なるパラメータに基づいて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘを
【００４１】
【数３】
なる変換式で求める。また、距離Ｌ＞Ｌ４ の範囲では、
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
なるパラメータに基づいて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘを
【００４４】
【数６】
なる変換式で求める。なお、パラメータＡ２（（１）式），Ｂ２（（２）式），Ａ３（（４）式）およびＢ３（（５）式）は、この測距装置が組み込まれるカメラ毎に製造時に求められ、ＥＥＰＲＯＭ２等に予め記憶されている。そして、これらのパラメータは測距時にＣＰＵ１により読み出されて、 （３）式または （６）式の演算が行われて、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへ変換される。
【００４５】
しかし、距離Ｌ５ は大きい（例えば１０ｍ以上である）ので、カメラ毎に距離Ｌ５ を設定してＡＦ信号ｙ５ および距離信号ｘ５ を実測して求めることは困難であり、したがって、パラメータＡ３ およびＢ３ それぞれを （４）式および （５）式それぞれにより求めるのは困難である。そこで、本実施形態では、以下のようにしてカメラ毎にパラメータＡ３ およびＢ３ を求める。
【００４６】
なお、ＩＲＥＤ４からの出射光量やＩＲＥＤ４とＰＳＤ５との相対的位置関係にバラツキがある場合に、クランプ回路１３におけるクランプ効果量を一定にし、クランプ効果開始距離が一定になるように、クランプ信号Ｉｃ のレベルを変更してクランプ調整を行ったり、或いは、ＩＲＥＤ４の出射光量の調整を行うことも考えられる。しかし、このようにした場合、クランプを決定する為に数種類のクランプレベルを変更して測定する必要があるため調整に時間を要し、回路規模が大きくなることからコストが高くなる。また、制御が複雑になる等の種々の問題点がある。そこで、本発明では、クランプ回路１３におけるクランプ信号Ｉｃ のレベルを一定に保ちクランプ調整を行わうことなく、以下のようにして、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへの変換式を求める。
【００４７】
次に、本実施形態に係る測距装置の調整方法、すなわち、パラメータＡ２ ，Ｂ２ ，Ａ３ およびＢ３ の求め方について説明する。図６は、本実施形態に係る測距装置の調整方法、すなわち、パラメータＡ３ およびＢ３ の求め方の説明図である。
【００４８】
まず、測距対象物までの距離Ｌ２ およびＬ３ は数ｍ程度であるので、カメラ毎にＡＦ信号ｙ２ およびｙ３ ならびに距離信号ｘ２ およびｘ３ を容易に実測して求めることができ、その結果に基づいて、 （１）式および （２）式それぞれに従ってパラメータＡ２ およびＢ２ それぞれを求める。
【００４９】
次に、ＡＦ信号の設計値と実測値との差から、ＡＦ信号の係数を求める。すなわち、距離Ｌ2 およびＬ3 それぞれに対するＡＦ信号の設計値をＫＳ2 およびＫＳ3 それぞれとすると、傾斜係数ＫＫは、
【００５０】
【数７】
で得られ、平行移動係数ＨＫは、
【００５１】
【数８】
で得られる。そして、距離Ｌ２ に対する出力比設計値ＳＳ２ 、距離Ｌ３ に対する出力比設計値ＳＳ３ 、および、クランプ効果実測距離ＬＣに対するＡＦ信号設計値ＫＳＣに基づいて、クランプ回路１３が動作していない場合におけるクランプ効果実測距離ＬＣに対する出力比ＳＳＣを、
【００５２】
【数９】
で求める。さらに、クランプ回路１３が動作している場合におけるクランプ効果実測距離ＬＣに対するクランプ効果のある場合の出力比ＳＤＣを、クランプ効果実測距離ＬＣに対するＡＦ信号の測定値ｙｃを用いて、
【００５３】
【数１０】
で求める。
【００５４】
次に、クランプ効果実測距離ＬＣに対するＰＳＤ５から出力される近側信号Ｉ１ をＣＨＮＣとし、クランプ電流（測定値および設計値の何れでも可）をＣＬとすると、
【００５５】
【数１１】
であるから、これより、ＣＨＮＣを表す式として、
【００５６】
【数１２】
が得られる。また、クランプ効果実測距離ＬＣに対するＰＳＤ５から出力される遠側信号Ｉ２ をＣＨＦＣとすると、
【００５７】
【数１３】
であるから、これより、ＣＨＦＣを表す式として、
【００５８】
【数１４】
が得られる。
【００５９】
次に、反射率が異なる場合の測距対象物からの入力電流比の距離係数ＮＤを以下のようにして求める。すなわち、クランプ効果量実測時反射率が異なる場合には、基準被検体反射率をＳＲとし、クランプ効果量実測時反射率をＭＲとして、ＮＤを
【００６０】
【数１５】
なる式で求める。あるいは、クランプ効果量実測時入射光を滅光させた場合には、フィルタ低下率をＤＲ（％）として、ＮＤを
【００６１】
【数１６】
なる式で求める。そして、このＮＤに基づいて、調整距離Ｌ５ を
【００６２】
【数１７】
なる式で求める。
【００６３】
次に、調整距離Ｌ5 におけるクランプなし出力比ＳＳ5 を、調整距離Ｌ5 におけるＡＦ信号の設計値ＫＳ5 に基づいて、
【００６４】
【数１８】
なる式で求め、調整距離Ｌ５ における近側信号ＣＨＮ５ を、
【００６５】
【数１９】
なる式で求め、調整距離Ｌ５ における遠側信号ＣＨＦ５ を、
【００６６】
【数２０】
なる式で求める。そして、調整距離Ｌ５ におけるクランプあり出力比ＳＤ５ を、
【００６７】
【数２１】
なる式で求め、調整距離Ｌ５ におけるクランプありＡＦ信号値ｙ５ を、
【００６８】
【数２２】
なる式で求める。
【００６９】
次に、距離Ｌ5 およびＬ4 それぞれの出力比の変化は小さいとして光量の変化だけを考慮すると、ＣＨＦ＝ＣＬなる関係式から、クランプ回路１３によるクランプの効果が現れる距離Ｌ4 は、
【００７０】
【数２３】
で得られる。また、この場合、距離Ｌ４ では測定しないで、距離Ｌ２ から距離Ｌ４ の範囲で直線であると仮定して、クランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ を、
【００７１】
【数２４】
なる式で求める。ここで、ＬＤ は、フィルム面と受光レンズ主点との間の距離である。
【００７２】
次に、距離Ｌ３ における距離信号設計値をｘ３ とし、距離が無限大における距離信号設計値を０とすると、距離信号の調整係数Ａは、
【００７３】
【数２５】
で表され、これより、クランプの効果が現れる距離Ｌ４ における距離信号設計値ｘ４ は、
【００７４】
【数２６】
で表され、また、調整距離Ｌ５ における距離信号設計値ｘ５ は、
【００７５】
【数２７】
で表される。
【００７６】
そして、以上より、パラメータＡ３ およびＢ３ を、
【数２８】
【００７７】
【数２９】
なる式で求める。
【００７８】
このようにして求めたパラメータＡ３ およびＢ３ を用いた変換式（ （６）式）を用いることにより、ＡＦ信号ｘから距離信号ｙへ精度よく変換することができる。したがって、クランプ回路１３においてクランプ信号Ｉｃ のレベルを一定にしたままでよく、調整時間が短く、回路規模が大きくなることなく、制御も容易である。また、距離Ｌ≧Ｌ４ の範囲では、距離Ｌ４ におけるクランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ 、調整距離Ｌ５ およびＡＦ信号ｙ５ については計算により求め、距離ＬＣに対するＡＦ信号ｙｃのみを測定すればよいことから、容易かつ短時間に調整を行うことができる。
【００７９】
次に、本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号および距離信号の計算例を示す。図７ないし図９それぞれは、ＰＳＤ５とその前面に配されている受光レンズの中心との間の距離が変動した場合を示しており、図７は、ＰＳＤ５が設計どおりの位置（距離 ０．２２２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図８は、ＰＳＤ５が遠側位置（距離 ０．３０２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図９は、ＰＳＤ５が近側位置（距離 ０．１４２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【００８０】
図１０ないし図１２それぞれは、ＩＲＥＤ４から出力される赤外光の光量が変動した場合を示しており、図１０は、ＩＲＥＤ４の光量が設計どおり（光量 １）である場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図１１は、ＩＲＥＤ４の光量が設計値より大きい場合（光量 １．２５ ）の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図１２は、ＩＲＥＤ４の光量が設計値より小さい場合（光量 ０．７５ ）の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【００８１】
また、図７ないし図１２それぞれにおいて、（ａ）は、ＡＦ信号と距離Ｌとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、上述した測距装置の調整方法により求めたパラメータＡ２，Ｂ２，Ａ３およびＢ３を用いて、ＡＦ信号から変換して求めた距離信号を示すグラフである。
【００８２】
これらの図に示すように、本発明に係る測距装置の調整方法を用いると、ＩＲＥＤ４とＰＳＤ５との相対的位置関係が変動しても、あるいは、ＩＲＥＤ４から出力される赤外光の光量が変動しても、距離Ｌが大きくなると常に距離信号は小さくなり、良好な結果が得られている。
【００８３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり本発明によれば、発光手段から測距対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号Ｉ2 と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号Ｉ1 とが出力される。クランプ手段により、この遠側信号Ｉ2 がクランプ信号のレベルＩc と大小比較され、遠側信号Ｉ2 のレベルがクランプ信号のレベルＩc 以上の場合には、遠側信号Ｉ2 がそのまま出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号Ｉc が出力される。演算手段により、近側信号Ｉ1 とクランプ手段から出力された信号Ｉc2との比が演算されて出力比信号が求められ、この出力比信号が積算されてＡＦ信号が求められて、このＡＦ信号が出力される。
【００８４】
そして、変換手段により、ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号が距離に応じた距離信号に変換されて出力される。ここで、第２の変換式は、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定される。この測距装置がカメラに組み込まれて自動焦点用に用いられるものであれば、その距離信号に基づいて撮影レンズが合焦制御される。
【００８５】
このような構成としたので、回路規模を大きくすることなく且つ短時間に、従来の光量測距併用方式と同程度の測距結果が得られ、測距対象物までの距離が大きくても一意的かつ安定に距離を求めることができる。また、測距装置の調整方法において、実測に基づいて第１の変換式のパラメータおよびクランプ効果量のみを求め、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値等に基づいて第２の変換式を求めることにしたので、測距対象物までの距離が大きい場合に実測する必要が無く、実測のための広い調整室が不要であり、また、ＡＦ信号（出力比信号）から距離信号への変換式が短時間に容易に求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路および積分回路の回路図である。
【図３】本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路の回路図である。
【図４】本実施形態に係る測距装置の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【図５】本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号から距離信号への変換の説明図である。
【図６】本実施形態に係る測距装置の調整方法の説明図である。
【図７】ＰＳＤ５が設計どおりの位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図８】ＰＳＤ５が遠側位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図９】ＰＳＤ５が近側位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１０】ＩＲＥＤ４の光量が設計どおりである場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１１】ＩＲＥＤ４の光量が設計値より大きい場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１２】ＩＲＥＤ４の光量が設計値より小さい場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１３】第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１４】第１の従来技術の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【図１５】第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１６】第３の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１７】ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係のずれによる測定誤差の説明図である。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…ＩＲＥＤ（発光ダイオード）、５…ＰＳＤ（位置検出素子）、６…積分コンデンサ、７…レンズ駆動回路、８…撮影レンズ、１０…ＡＦＩＣ（自動焦点用ＩＣ）、１１…第１信号処理回路、１２…第２信号処理回路、１３…クランプ回路、１４…演算回路、１５…積分回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に用いるのに好適なアクティブ型の測距装置およびその調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラにおけるアクティブ型の測距装置として、図１３に示すものが知られている。図１３は、第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【０００３】
この図に示す測距装置では、ＣＰＵ１１０による制御の下、ドライバ１１２は、赤外線発光ダイオード（以下「ＩＲＥＤ」という。）１１４を駆動して赤外光を出力させ、その赤外光を投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光する。その測距対象物で反射した赤外光は受光レンズ（図示せず）を経て位置検出素子（以下「ＰＳＤ」という。）１１６に集光され、ＰＳＤ１１６は、その赤外光の反射光を受光した位置に応じて２つの信号Ｉ１ およびＩ２ を出力する。第１信号処理回路１１８は、信号Ｉ１ に含まれるノイズとなる定常光成分を除去し、第２信号処理回路１２０は、信号Ｉ２ に含まれるノイズとなる定常光成分を除去する。
【０００４】
演算回路１３２は、定常光成分が除去された信号Ｉ１ およびＩ２ に基づいて、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））を演算により求め、測距対象物までの距離に応じた出力比信号を出力する。積分回路１３４は、多数回このようにして演算回路１３２から出力される出力比信号を積分してＳ／Ｎ比を改善する。この積分回路１３４から出力される信号（以下「ＡＦ信号」という。）は、測距対象物までの距離に応じたものである。そして、ＣＰＵ１１０は、積分回路１３４から出力されるＡＦ信号に基づいて、所定の演算を行って距離信号を求め、この距離信号に基づいてレンズ駆動回路１３６を制御してレンズ１３８を合焦位置まで移動させる。
【０００５】
図１４は、この第１の従来技術の積分回路１３４から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、或る距離Ｌ４ 以下では、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。しかし、距離Ｌ４ 以上では、距離Ｌが大きくなると逆にノイズ成分の影響が大きくなる。ノイズ成分をＩｎ （Ｉｎ ≧０）とすると、出力比は、（Ｉ１＋Ｉｎ）／（Ｉ１＋Ｉｎ＋Ｉ２＋Ｉｎ）となり、距離Ｌ４ 以遠では、出力比は大きくなる方向に変動する。しかも、Ｉｎ はランダムに発生する為、測距条件により不安定になる。これは、距離Ｌが大きくなると、ＰＳＤ１１６が受光する反射光の強度が小さくなってノイズ成分Ｉｎ が相対的に大きくなるからである。このような現象が起きると、測距対象物までの距離Ｌを出力比から一意的に決定することができない。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する測距装置として、以下のようなものが知られている。図１５は、第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。なお、この図では、受光側のみ示している。この図に示す測距装置では、ＰＳＤ１４０から出力された信号Ｉ１ およびＩ２ それぞれは、定常光除去回路１４２および１４４それぞれにより定常光成分が除去された後、演算回路１４６および１４８の双方に入力する。演算回路１４６は、定常光成分が除去された信号Ｉ１ およびＩ２ に基づいて、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）なる演算を行って出力比を求め、積分回路１５０は、その出力比を積分する。一方、演算回路１４８は、Ｉ１＋Ｉ２なる演算を行って光量を求め、積分回路１５２は、その光量を積分する。そして、選択部１６０は、出力比および光量の一方を選択して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。なお、選択部１６０は、ＣＰＵにおける処理である。
【０００７】
また、図１６は、第３の従来技術に係る測距装置の構成図である。なお、この図でも、受光側のみ示している。この図に示す測距装置では、ＰＳＤ１７０から出力された信号Ｉ１ およびＩ２ それぞれは、定常光除去回路１７２および１７４それぞれにより定常光成分が除去された後、スイッチ１７６の一端に入力する。このスイッチ１７６は、ＣＰＵにより制御され、定常光除去回路１７２および１７４のいずれかの出力を積分回路１７８に入力させるものである。積分回路１７８は、入力した信号Ｉ１ およびＩ２ の何れか一方を積分し、演算部１８０は、その積分結果に基づいて、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）なる演算を行って出力比を求め、一方、演算部１８２は、Ｉ１＋Ｉ２なる演算を行って光量を求める。そして、選択部１８４は、出力比および光量の一方を選択して、これに基づいて測距対象物までの距離を求める。なお、演算部１８０，１８２および選択部１８４は、ＣＰＵにおける処理である。
【０００８】
これら第２および第３の従来技術に係る測距装置（図１５、図１６）は、共に、測距対象物までの距離Ｌが小さいときには、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））に基づいて距離Ｌを求め、距離Ｌが大きいときには、光量（Ｉ１＋Ｉ２）に基づいて距離Ｌを求めるものであり、このようにすることにより、距離Ｌを一意的に決定することができるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、第２および第３の従来技術に係る測距装置（図１５、図１６）は、共に、第１の従来技術に係る測距装置（図１３）の問題点を解決し得るものではある。しかし、第２の従来技術に係る測距装置（図１５）は、演算回路および積分回路を共に２組設ける必要があり、これを第１の従来技術に係る測距装置（図１３）と比較すると、回路規模が大きくなってコスト高になるという問題点がある。一方、第３の従来技術に係る測距装置（図１６）は、回路規模が小さくなるものの、ＰＳＤ１７０からの信号Ｉ１およびＩ２の双方を同時に検出することができないので、第２の従来技術に係る測距装置（図１５）と同程度のＳ／Ｎ比で距離Ｌを求めようとすれば２倍の時間を要する。
【００１０】
また、上記何れの従来技術とも、カメラ組立時においてＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係が異なることがあり、このような場合、測距結果に誤差が生じる。すなわち、図１７に示すように、ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係（図１７（ａ））が設計どおりの位置にある場合（図１７（ｂ））には、ＰＳＤからの出力信号は、実際の距離を示すが、その相対的位置関係がずれることにより、ＰＳＤからの出力信号は、測距対象物が実際よりも遠くにあることを示したり（図１７（ｃ））、あるいは、実際よりも近くにあることを示したりする（図１７（ｄ））。したがって、ＰＳＤ出力から距離信号を算出する際に用いられる変換式のパラメータを、製造時（出荷前の調整時）にカメラ毎に求めておき、カメラのメモリに予め記憶しておく必要がある。しかし、測距対象物までの距離が大きくなると、実測に基づいてそのパラメータを求めることが困難となる。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、小さい回路規模で且つ短時間に、測距対象物までの距離が大きくても一意的に距離を求めることができる測距装置およびその調整方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測距装置は、(1) 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、(2) 測距対象物に投光された光束の反射光を、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力するクランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、(5) ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号を距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、を備える。さらに、第２の変換式が、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定されたものであることを特徴とする。
【００１３】
この測距装置によれば、発光手段から測距対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とが出力される。クランプ手段により、この遠側信号がクランプ信号のレベルと大小比較され、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には、遠側信号がそのまま出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号が出力される。演算手段により、近側信号とクランプ手段から出力された信号との比が演算されて出力比信号が求められ、この出力比信号が積算されてＡＦ信号が求められて、このＡＦ信号が出力される。変換手段により、ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号が距離に応じた距離信号に変換されて出力される。ここで、第２の変換式は、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定されている。そして、この測距装置がカメラに組み込まれて自動焦点用に用いられるものであれば、その距離信号に基づいて撮影レンズが合焦制御される。
【００１４】
また、本発明に係る測距装置の調整方法は、(1) 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、(2) 測距対象物に投光された光束の反射光を、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、(3) 遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、遠側信号のレベルがクランプ信号のレベル以上の場合には遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合にはクランプ信号を出力するクランプ手段と、(4) 近側信号とクランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、(5) ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号を距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、を備える測距装置の調整方法であって、(a) 第１の変換式を実測に基づいて求め、(b) 第２の変換式を、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定することを特徴とする。
【００１５】
この測距装置の調整方法によれば、第１の変換式については、比較的近距離にある測距対処物について容易に実測に依り求めることができ、一方、第２の変換式については、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値等に基づく演算により決定することができるので、実測のための広い調整室が不要であり、また、調整に要する時間が短い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
先ず、本実施形態に係る測距装置の全体の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【００１８】
ＣＰＵ１は、この測距装置を備えるカメラ全体を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶されているプログラムおよびパラメータに基づいて、この測距装置を含むカメラ全体を制御する。この図に示す測距装置においては、ＣＰＵ１は、ドライバ３を制御してＩＲＥＤ４からの赤外光の出射を制御し、自動焦点用ＩＣ（以下「ＡＦＩＣ」という。）１０の動作を制御するとともに、ＡＦＩＣ１０から出力されるＡＦ信号を入力する。
【００１９】
ＩＲＥＤ４から出射された赤外光は、ＩＲＥＤ４の前面に配された投光レンズ（図示せず）を介して測距対象物に投光され、その一部が反射され、そして、その反射光は、ＰＳＤ５の前面に配された受光レンズ（図示せず）を介してＰＳＤ５の受光面上の何れかの位置で受光される。この受光位置は、測距対象物までの距離に応じたものである。そして、ＰＳＤ５は、その受光位置に応じた２つの信号Ｉ１ およびＩ２ を出力する。信号Ｉ１ は、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号であり、信号Ｉ２ は、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号であり、信号Ｉ１ およびＩ２ の和は、ＰＳＤ５が受光した反射光の光量を表し、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））は、ＰＳＤ５の受光面上の受光位置すなわち測距対象物までの距離を表す。そして、近側信号Ｉ１ は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子に入力し、遠側信号Ｉ２ は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＦ端子に入力する。ただし、実際には、外界条件により近側信号Ｉ１ および遠側信号Ｉ２ それぞれに定常光成分Ｉ０ が付加された信号がＡＦＩＣ１０に入力される場合がある。
【００２０】
ＡＦＩＣ１０は、集積回路（ＩＣ）であって、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１２、クランプ回路１３、演算回路１４および積分回路１５から構成される。第１信号処理回路１１は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ１＋Ｉ０を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、近側信号Ｉ１ を出力するものであり、また、第２信号処理回路１２は、ＰＳＤ５から出力された信号Ｉ２＋ Ｉ０を入力し、その信号に含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、遠側信号Ｉ２ を 出力するものである。
【００２１】
クランプ回路１３は、第２信号処理回路１２から出力された遠側信号Ｉ２ を入力し、或る一定レベルのクランプ信号Ｉｃ および遠側信号Ｉ２ それぞれのレベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号Ｉｃ を出力し、そうでないときには遠側信号Ｉ２ をそのまま出力する。以下では、このクランプ回路１３から出力される信号をＩ２ｃで表す。ここで、クランプ信号Ｉｃ は、図１４で示した距離Ｌ４ に対応する遠側信号Ｉ２ のレベルと略同じレベルとする。
【００２２】
演算回路１４は、第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ１ と、クランプ回路１３から出力された信号Ｉ２ｃ（遠側信号Ｉ２ およびクランプ信号Ｉｃ の何れか）とを入力し、出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２ｃ））を演算し、その結果を出力する。積分回路１５は、その出力比を入力し、ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ 端子に接続された積分コンデンサ６とともに、その出力比を多数回積算し、これによりＳ／Ｎ比の改善を図る。そして、その積算された出力比は、ＡＦ信号としてＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子から出力される。
【００２３】
ＣＰＵ１は、ＡＦＩＣ１０から出力されたＡＦ信号を入力し、所定の演算を行ってＡＦ信号を距離信号に変換し、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出する。レンズ駆動回路７は、その距離信号に基づいて撮影レンズ８を合焦動作させる。なお、ＣＰＵ１におけるＡＦ信号から距離信号への変換演算については後述する。
【００２４】
次に、ＡＦＩＣ１０の第１信号処理回路１１、クランプ回路１３および積分回路１５について、より具体的な回路構成について説明する。図２は、本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路１１および積分回路１５の回路図である。また、図３は、本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路１３の回路図である。なお、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様の回路構成である。
【００２５】
第１信号処理回路１１は、その回路図が図２に示されており、ＰＳＤ５から出力された定常光成分Ｉ０ を含む近側信号Ｉ１ を入力し、これに含まれる定常光成分Ｉ０ を除去して、近側信号Ｉ１ を出力するものである。ＰＳＤ５の近距離側端子から出力される電流（Ｉ１ ＋Ｉ０ ）は、ＡＦＩＣ１０のＰＳＤＮ端子を経て、第１信号処理回路１１のオペアンプ２０の−入力端子に入力される。オペアンプ２０の出力端子はトランジスタ２１のベース端子に接続されており、トランジスタ２１のコレクタ端子は、トランジスタ２２のベース端子に接続されている。トランジスタ２２のコレクタ端子には、オペアンプ２３の−入力端子が接続され、このコレクタ端子の電位が演算回路１４に接続されている。さらに、トランジスタ２２のコレクタ端子には圧縮ダイオード２４のカソード端子が、また、オペアンプ２３の＋入力端子には圧縮ダイオード２５のカソード端子がそれぞれ接続されており、これら圧縮ダイオード２４および２５それぞれのアノード端子には第１基準電源２６が接続されている。
【００２６】
また、ＡＦＩＣ１０のＣＨＦ端子には定常光除去コンデンサ２７が外付けされており、この定常光除去コンデンサ２７は、第１信号処理回路１１内の定常光除去用トランジスタ２８のベース端子に接続されている。定常光除去コンデンサ２７とオペアンプ２３はスイッチ２９を介して接続されており、このスイッチ２９のオン／オフはＣＰＵ１により制御される。定常光除去用トランジスタ２８のコレクタ端子はオペアンプ２０の−入力端子に接続されており、トランジスタ２８のエミッタ端子は他端が接地された抵抗３０に接続されている。
【００２７】
クランプ回路１３は、その回路図が図３に示されている。クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子は、第２信号処理回路１２のトランジスタ２２のコレクタ端子に接続されるとともに、スイッチ３８を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。一方、判定用コンパレータ３７の−入力端子は、＋入力端子に接続されているトランジスタ２２および圧縮ダイオード２４と同様に、トランジスタ５１のコレクタ端子と圧縮ダイオード５２のカソード端子とに接続されるとともに、スイッチ３９を介して演算回路１４の入力端子に接続されている。
【００２８】
また、トランジスタ５１のベース端子には、定電流源４１が接続されており、これによって所定のクランプレベルが設定されて、所定の大きさの電流がトランジスタ５１のベース端子に入力される。この電流はトランジスタ５１のベース電流となり、その大きさに応じたコレクタ電位が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力される。
【００２９】
また、スイッチ３９には判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が入力される。また、スイッチ３８にはインバータ４０を介して判定用コンパレータ３７の出力端子が接続されており、判定用コンパレータ３７の出力信号が反転されてから入力される。したがって、スイッチ３８および３９は、判定用コンパレータ３７からの出力信号により、一方がオン状態になると、他方がオフ状態となる関係にある。
【００３０】
積分回路１５は、その回路構成が図２に示されている。ＡＦＩＣ１０のＣＩＮＴ 端子に外付けされた積分コンデンサ６は、スイッチ６０を介して演算回路１４の出力端子に接続され、スイッチ６２を介して定電流源６３に接続され、スイッチ６５を介してオペアンプ６４の出力端子に接続され、また、直接にオペアンプ６４の−入力端子に接続され、さらに、その電位がＡＦＩＣ１０のＳＯＵＴ端子から出力される。これらスイッチ６０，６２および６５は、ＣＰＵ１からの制御信号により制御される。また、オペアンプ６４の＋入力端子には、第２基準電源６６が接続されている。
【００３１】
以上のように構成されるＡＦＩＣ１０の作用について、図２および図３を参照しながら説明する。ＣＰＵ１は、ＩＲＥＤ４を発光させていないときには、第１信号処理回路１１のスイッチ２９をオン状態にする。このときにＰＳＤ５から出力される定常光成分Ｉ０ は、第１信号処理回路１１に入力して、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮されて電圧信号に変換され、この電圧信号がオペアンプ２３の−入力端子に入力する。オペアンプ２０に入力する信号が大きいと、圧縮ダイオードのＶＦ が大きくなるので、オペアンプ２３から出力される信号が大きく、したがって、コンデンサ２７が充電される。すると、トランジスタ２８にベース電流が供給されることになるので、トランジスタ２８にコレクタ電流が流れ、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ０ のうちオペアンプ２０に入力する信号は小さくなる。そして、この閉ループの動作が安定した状態では、第１信号処理回路１１に入力した信号Ｉ０ の全てがトランジスタ２８に流れ、コンデンサ２７には、そのときのベース電流に対応した電荷が蓄えられる。
【００３２】
ＣＰＵ１がＩＲＥＤ４を発光させるとともにスイッチ２９をオフ状態にすると、このときにＰＳＤ５から出力される信号Ｉ１＋Ｉ０のうち定常光成分Ｉ０ は、コンデンサ２７に蓄えられた電荷によりベース電位が印加されているトランジスタ２８にコレクタ電流として流れ、近側信号Ｉ１ は、オペアンプ２０ならびにトランジスタ２１および２２から構成される電流増幅器により電流増幅され、圧縮ダイオード２４により対数圧縮され電圧信号に変換されて出力される。すなわち、第１信号処理回路１１からは、定常光成分Ｉ０ が除去されて近側信号Ｉ１ のみが出力され、その近側信号Ｉ１ は、演算回路１４に入力する。
【００３３】
一方、第２信号処理回路１２も、第１信号処理回路１１と同様に、定常光成分Ｉ０ が除去されて遠側信号Ｉ２ のみが出力され、その遠側信号Ｉ２ は、クランプ回路１３に入力する。クランプ回路１３に入力した遠側信号Ｉ２ は、クランプ回路１３の判定用コンパレータ３７の＋入力端子に入力する。定電流源４１から出力された信号は、トランジスタ５１のベース電流として流れ、これに伴い生じるトランジスタ５１のコレクタ端子の電位（クランプ信号Ｉｃ ）が判定用コンパレータ３７の−入力端子に入力する。近側信号Ｉ２ とクランプ信号Ｉｃ とは、判定用コンパレータ３７により大小比較され、その結果に応じて、スイッチ３８および３９のうち一方がオンされ、他方がオフされる。すなわち、近側信号Ｉ２ がクランプ信号Ｉｃ より大きいときには、スイッチ３８がオン状態となり、スイッチ３９がオフ状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ２ｃとして近側信号Ｉ２ が出力される。大小関係が逆の場合には、スイッチ３８がオフ状態となり、スイッチ３９がオン状態となり、クランプ回路１３の出力信号Ｉ２ｃとしてクランプ信号Ｉｃ が出力される。
【００３４】
クランプ回路１３から出力された信号Ｉ２ｃおよび第１信号処理回路１１から出力された近側信号Ｉ１ は、演算回路１４に入力され、演算回路１４により出力比（Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２ｃ））が演算されて出力され、その出力比は、積分回路１５に入力する。ＩＲＥＤ４が所定回数だけパルス発光している時には、積分回路１５のスイッチ６０はオン状態とされ、スイッチ６２および６５はオフ状態とされて、演算回路１４から出力された出力比信号は積分コンデンサ６に蓄えられる。そして、所定回数のパルス発光が終了すると、スイッチ６０はオフ状態とされ、スイッチ６５はオン状態とされて、積分コンデンサ６に蓄えられた電荷は、オペアンプ６４の出力端子から供給される逆電位の電荷によって減少していく。ＣＰＵ１は、積分コンデンサ６の電位をモニタして、元の電位に復帰するのに要する時間を測定し、その時間に基づいてＡＦ信号を求め、更に、測距対象物までの距離を求める。
【００３５】
このようにして得られたＡＦ信号と測距対象物までの距離Ｌとの関係を図４に示す。図４は、本実施形態に係る測距装置の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。この図に示すグラフにおいて、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、縦軸は、出力比（Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２））すなわちＡＦ信号である。この図に示すように、測距対象物までの距離Ｌが或る距離Ｌ４ 以下（Ｌ≦Ｌ４ ）では、クランプ回路１３から出力される信号は、Ｉ２ であり、出力比は、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉ２）であり、距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して出力比は略線形関係にあり、距離Ｌが大きく（１／Ｌが小さく）なると出力比は小さくなる。また、距離Ｌが距離Ｌ４ 以上（Ｌ≧Ｌ４ ）では、クランプ回路１３から出力される信号は、Ｉｃ であり、出力比は、Ｉ１ ／（Ｉ１＋Ｉｃ）であり、この場合も、距離Ｌが大きくなると出力比は小さくなる。このように、クランプ回路１３を用いれば、測距対象物までの距離Ｌは、出力比（ＡＦ信号）から一意的かつ安定に決定することができる。
【００３６】
ＣＰＵ１は、このようにして得られたＡＦ信号に基づいて、撮影レンズ８の駆動量を表す距離信号を演算により求め、その距離信号をレンズ駆動回路７に送出して撮影レンズ８を合焦動作させる。図５は、本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号から距離信号への変換の説明図である。この図に示すグラフでは、横軸は、測距対象物までの距離Ｌの逆数（１／Ｌ）であり、左縦軸はＡＦ信号であり、右縦軸は距離信号である。また、このグラフでは、距離ＬとＡＦ信号との関係および距離Ｌと距離信号との関係をそれぞれ示しており、特に、距離Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４およびＬ５（ただし、Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５）それぞれに対して、ＡＦ信号はｙ２，ｙ３，ｙ４およびｙ５それぞれであり、距離信号はｘ２，ｘ３，ｘ４およびｘ５それぞれであることを示している。
【００３７】
ここで、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲および距離Ｌ＞Ｌ４ の範囲それぞれにおいて、ＡＦ信号は距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して略線形関係であり、また、距離Ｌの全範囲において、距離信号は距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対して略線形関係である。したがって、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲および距離Ｌ＞Ｌ４ の範囲それぞれにおいて、ＡＦ信号と距離信号との間の関係も略線形関係である。
【００３８】
そこで、基準被検体反射率（３６％）で定められるクランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ とＡＦ信号ｙとの大小を比較し、その結果に応じて違いに異なる係数の変換式で、ＡＦ信号ｙを距離信号ｘに変換する。なお、基準被検体反射率の場合、クランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ に対応する距離ＬはＬ４ であり、また、ＣＯＵＮＴ＿Ｂ はｙ４ に等しい。すなわち、距離Ｌ≦Ｌ４ の範囲では、
【００３９】
【数１】
【数２】
【００４１】
【数３】
【００４２】
【数４】
【数５】
【００４４】
【数６】
【００４５】
しかし、距離Ｌ５ は大きい（例えば１０ｍ以上である）ので、カメラ毎に距離Ｌ５ を設定してＡＦ信号ｙ５ および距離信号ｘ５ を実測して求めることは困難であり、したがって、パラメータＡ３ およびＢ３ それぞれを （４）式および （５）式それぞれにより求めるのは困難である。そこで、本実施形態では、以下のようにしてカメラ毎にパラメータＡ３ およびＢ３ を求める。
【００４６】
なお、ＩＲＥＤ４からの出射光量やＩＲＥＤ４とＰＳＤ５との相対的位置関係にバラツキがある場合に、クランプ回路１３におけるクランプ効果量を一定にし、クランプ効果開始距離が一定になるように、クランプ信号Ｉｃ のレベルを変更してクランプ調整を行ったり、或いは、ＩＲＥＤ４の出射光量の調整を行うことも考えられる。しかし、このようにした場合、クランプを決定する為に数種類のクランプレベルを変更して測定する必要があるため調整に時間を要し、回路規模が大きくなることからコストが高くなる。また、制御が複雑になる等の種々の問題点がある。そこで、本発明では、クランプ回路１３におけるクランプ信号Ｉｃ のレベルを一定に保ちクランプ調整を行わうことなく、以下のようにして、ＡＦ信号ｙから距離信号ｘへの変換式を求める。
【００４７】
次に、本実施形態に係る測距装置の調整方法、すなわち、パラメータＡ２ ，Ｂ２ ，Ａ３ およびＢ３ の求め方について説明する。図６は、本実施形態に係る測距装置の調整方法、すなわち、パラメータＡ３ およびＢ３ の求め方の説明図である。
【００４８】
まず、測距対象物までの距離Ｌ２ およびＬ３ は数ｍ程度であるので、カメラ毎にＡＦ信号ｙ２ およびｙ３ ならびに距離信号ｘ２ およびｘ３ を容易に実測して求めることができ、その結果に基づいて、 （１）式および （２）式それぞれに従ってパラメータＡ２ およびＢ２ それぞれを求める。
【００４９】
次に、ＡＦ信号の設計値と実測値との差から、ＡＦ信号の係数を求める。すなわち、距離Ｌ2 およびＬ3 それぞれに対するＡＦ信号の設計値をＫＳ2 およびＫＳ3 それぞれとすると、傾斜係数ＫＫは、
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５２】
【数９】
【００５３】
【数１０】
【００５４】
次に、クランプ効果実測距離ＬＣに対するＰＳＤ５から出力される近側信号Ｉ１ をＣＨＮＣとし、クランプ電流（測定値および設計値の何れでも可）をＣＬとすると、
【００５５】
【数１１】
【００５６】
【数１２】
【００５７】
【数１３】
【００５８】
【数１４】
【００５９】
次に、反射率が異なる場合の測距対象物からの入力電流比の距離係数ＮＤを以下のようにして求める。すなわち、クランプ効果量実測時反射率が異なる場合には、基準被検体反射率をＳＲとし、クランプ効果量実測時反射率をＭＲとして、ＮＤを
【００６０】
【数１５】
【００６１】
【数１６】
【００６２】
【数１７】
【００６３】
次に、調整距離Ｌ5 におけるクランプなし出力比ＳＳ5 を、調整距離Ｌ5 におけるＡＦ信号の設計値ＫＳ5 に基づいて、
【００６４】
【数１８】
【００６５】
【数１９】
【００６６】
【数２０】
【００６７】
【数２１】
【００６８】
【数２２】
【００６９】
次に、距離Ｌ5 およびＬ4 それぞれの出力比の変化は小さいとして光量の変化だけを考慮すると、ＣＨＦ＝ＣＬなる関係式から、クランプ回路１３によるクランプの効果が現れる距離Ｌ4 は、
【００７０】
【数２３】
【００７１】
【数２４】
【００７２】
次に、距離Ｌ３ における距離信号設計値をｘ３ とし、距離が無限大における距離信号設計値を０とすると、距離信号の調整係数Ａは、
【００７３】
【数２５】
【００７４】
【数２６】
【００７５】
【数２７】
【００７６】
そして、以上より、パラメータＡ３ およびＢ３ を、
【数２８】
【数２９】
【００７８】
このようにして求めたパラメータＡ３ およびＢ３ を用いた変換式（ （６）式）を用いることにより、ＡＦ信号ｘから距離信号ｙへ精度よく変換することができる。したがって、クランプ回路１３においてクランプ信号Ｉｃ のレベルを一定にしたままでよく、調整時間が短く、回路規模が大きくなることなく、制御も容易である。また、距離Ｌ≧Ｌ４ の範囲では、距離Ｌ４ におけるクランプ効果有無判断基準レベルＣＯＵＮＴ＿Ｂ 、調整距離Ｌ５ およびＡＦ信号ｙ５ については計算により求め、距離ＬＣに対するＡＦ信号ｙｃのみを測定すればよいことから、容易かつ短時間に調整を行うことができる。
【００７９】
次に、本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号および距離信号の計算例を示す。図７ないし図９それぞれは、ＰＳＤ５とその前面に配されている受光レンズの中心との間の距離が変動した場合を示しており、図７は、ＰＳＤ５が設計どおりの位置（距離 ０．２２２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図８は、ＰＳＤ５が遠側位置（距離 ０．３０２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図９は、ＰＳＤ５が近側位置（距離 ０．１４２５ｍｍ ）にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【００８０】
図１０ないし図１２それぞれは、ＩＲＥＤ４から出力される赤外光の光量が変動した場合を示しており、図１０は、ＩＲＥＤ４の光量が設計どおり（光量 １）である場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図１１は、ＩＲＥＤ４の光量が設計値より大きい場合（光量 １．２５ ）の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフであり、図１２は、ＩＲＥＤ４の光量が設計値より小さい場合（光量 ０．７５ ）の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【００８１】
また、図７ないし図１２それぞれにおいて、（ａ）は、ＡＦ信号と距離Ｌとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、上述した測距装置の調整方法により求めたパラメータＡ２，Ｂ２，Ａ３およびＢ３を用いて、ＡＦ信号から変換して求めた距離信号を示すグラフである。
【００８２】
これらの図に示すように、本発明に係る測距装置の調整方法を用いると、ＩＲＥＤ４とＰＳＤ５との相対的位置関係が変動しても、あるいは、ＩＲＥＤ４から出力される赤外光の光量が変動しても、距離Ｌが大きくなると常に距離信号は小さくなり、良好な結果が得られている。
【００８３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり本発明によれば、発光手段から測距対象物に向けて出力された光束は、その測定対象物で反射し、その反射光は、受光手段により、測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光され、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号Ｉ2 と、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号Ｉ1 とが出力される。クランプ手段により、この遠側信号Ｉ2 がクランプ信号のレベルＩc と大小比較され、遠側信号Ｉ2 のレベルがクランプ信号のレベルＩc 以上の場合には、遠側信号Ｉ2 がそのまま出力され、そうでない場合には、当該クランプ信号Ｉc が出力される。演算手段により、近側信号Ｉ1 とクランプ手段から出力された信号Ｉc2との比が演算されて出力比信号が求められ、この出力比信号が積算されてＡＦ信号が求められて、このＡＦ信号が出力される。
【００８４】
そして、変換手段により、ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、ＡＦ信号が距離に応じた距離信号に変換されて出力される。ここで、第２の変換式は、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定される。この測距装置がカメラに組み込まれて自動焦点用に用いられるものであれば、その距離信号に基づいて撮影レンズが合焦制御される。
【００８５】
このような構成としたので、回路規模を大きくすることなく且つ短時間に、従来の光量測距併用方式と同程度の測距結果が得られ、測距対象物までの距離が大きくても一意的かつ安定に距離を求めることができる。また、測距装置の調整方法において、実測に基づいて第１の変換式のパラメータおよびクランプ効果量のみを求め、基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物をクランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値等に基づいて第２の変換式を求めることにしたので、測距対象物までの距離が大きい場合に実測する必要が無く、実測のための広い調整室が不要であり、また、ＡＦ信号（出力比信号）から距離信号への変換式が短時間に容易に求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る測距装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る測距装置における第１信号処理回路および積分回路の回路図である。
【図３】本実施形態に係る測距装置におけるクランプ回路の回路図である。
【図４】本実施形態に係る測距装置の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【図５】本実施形態に係る測距装置におけるＡＦ信号から距離信号への変換の説明図である。
【図６】本実施形態に係る測距装置の調整方法の説明図である。
【図７】ＰＳＤ５が設計どおりの位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図８】ＰＳＤ５が遠側位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図９】ＰＳＤ５が近側位置にある場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１０】ＩＲＥＤ４の光量が設計どおりである場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１１】ＩＲＥＤ４の光量が設計値より大きい場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１２】ＩＲＥＤ４の光量が設計値より小さい場合の距離Ｌに対するＡＦ信号および距離信号それぞれの計算結果を示すグラフである。
【図１３】第１の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１４】第１の従来技術の積分回路から出力されるＡＦ信号と測距対象物までの距離との関係を示す図である。
【図１５】第２の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１６】第３の従来技術に係る測距装置の構成図である。
【図１７】ＩＲＥＤとＰＳＤとの相対的位置関係のずれによる測定誤差の説明図である。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＥＥＰＲＯＭ、３…ドライバ、４…ＩＲＥＤ（発光ダイオード）、５…ＰＳＤ（位置検出素子）、６…積分コンデンサ、７…レンズ駆動回路、８…撮影レンズ、１０…ＡＦＩＣ（自動焦点用ＩＣ）、１１…第１信号処理回路、１２…第２信号処理回路、１３…クランプ回路、１４…演算回路、１５…積分回路。
Claims (2)
- 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、
前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば前記距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば前記距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、
前記遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、前記遠側信号のレベルが前記クランプ信号のレベル以上の場合には前記遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合には前記クランプ信号を出力するクランプ手段と、
前記近側信号と前記クランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、
前記ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、前記ＡＦ信号を前記距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、
を備え、
前記第２の変換式が、前記クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、前記基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物を前記クランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、前記クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、前記クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、前記クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定されたものである、
ことを特徴とする測距装置。 - 測距対象物に向けて光束を出力する発光手段と、
前記測距対象物に投光された前記光束の反射光を、前記測距対象物までの距離に応じた受光位置で受光し、その受光位置に基づいて、受光光量が一定であれば前記距離が遠いほど大きな値である遠側信号と、受光光量が一定であれば前記距離が近いほど大きな値である近側信号とを出力する受光手段と、
前記遠側信号を入力してクランプ信号のレベルと大小比較し、前記遠側信号のレベルが前記クランプ信号のレベル以上の場合には前記遠側信号をそのまま出力し、そうでない場合には前記クランプ信号を出力するクランプ手段と、
前記近側信号と前記クランプ手段から出力された信号との比を演算して出力比信号を求め、この出力比信号を積算してＡＦ信号を求めて、このＡＦ信号を出力する演算手段と、
前記ＡＦ信号が基準被検体反射率で定められたクランプ効果有無判断基準レベルより近側である場合には第１の変換式に従って、そうでない場合には第２の変換式に従って、前記ＡＦ信号を前記距離に応じた距離信号に変換する変換手段と、
を備える測距装置の調整方法であって、
前記第１の変換式を実測に基づいて求め、
前記第２の変換式を、前記クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号測定値、前記基準被検体反射率ＳＲに対して小さいクランプ効果量実測時反射率ＭＲを有する対象物を前記クランプ手段によるクランプ効果が確認できるクランプ効果実測距離ＬＣに配置して実測されたＡＦ信号測定値、前記クランプ効果有無判断基準レベルより近側にある距離におけるＡＦ信号設計値および出力比設計値、前記クランプ効果実測距離ＬＣにおけるＡＦ信号設計値、前記クランプ信号のレベル、ならびに、距離（ＬＣ／ ( ＭＲ／ＳＲ ) １／２ ）におけるＡＦ信号設計値に基づいて決定する、
ことを特徴とする測距装置の調整方法。
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