JPS60201310A - 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】 本発明は距離検出装置、特に光源より測距対象に光を投
射し、測距対象による反射光の受光手段上の入射スポッ
ト位置に対応して定まる２つの電流出力の関係によって
測距対象までの距離を検出するカメラ等に用いる距離検
出装置に関するものである。

従来この種の距離検出装置には、光源として例えば赤外
発光ダイオード（以下Ｉ　ＲＥＤという）。

受光装置として例えば半導体装置検出素子（以下ＰＳＤ
という）が用いられており、次のような原理に基いて測
定対象までの距離を検出する。

すなわち、Ｉ　ＲＥＤにより測距対象にパルス光を投射
し、その反射光をＰＳＤにより受光する。

測距対象までの距離が異なると反射光の視差も異なり、
従ってＰＳＤ上の反射光のスポット位置も異なる。この
スポット位置の変化により電流路上の抵抗比が変わるの
で、出力電流の比も変わる。

従ってこの出力電流を比較することにより測距対象まで
の距離が算出できる。

ところで出力電流値はＰＳＤに入射する反射スポット光
の強さに影響され、強いときには大きく、弱いときには
小さくなる。このため信号のダイナミックレンジを確保
する信号圧縮手段等を比較回路の前に設けることを必要
とするが、回路が複雑化するとともにＳＮ比が劣化する
欠点があった。

また、カメラ等の自動焦点調整装置に用いる場合、比較
回路の出力電流値を撮影レンズの駆動に対応付けるため
に規格化する必要があるが、温度や電源電圧の変動によ
りその出力電流値が変わることがあった。このため出力
電流値と撮影レンズの制御のためのデジタルゾーン信号
との対応関係がくずれ、正確な焦点調整ができないとい
う欠点があった。

本発明は上記欠点に鑑み提案されたものであり、ＰＳＤ
の一方または双方の電流出力を増幅率可変の増幅器を介
して出力させ、これらの出力を比較することにより、簡
単な構成で、かつ高精度な距離検出装置を提供すること
を目的とするものである。

以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。

第１図から第３図は本発明の原理を示す原理図である。

第１図において２は光源であるところのＩ　ＲＥＤ　、
４は受光素子であるところのＰＳＤ、６は投光光学系、
８は受光光学系である。

測距対象がＤｌの位置にある場合、ＩＲＥＤ２から投光
光学系６を通して測距対象で反射されたパルス光は受光
光学系８を通してＰＳＤｄ上の４ａに結像され、端子４
Ａおよび４ＢからそれぞれＩＡおよびＩｎの電流が出力
される。測距対象がＤ２゜Ｄ３．Ｄ４のそれぞれの位置
にある場合には、ｐｓＤ４上の４ｂ、４ａ、４ｄにそれ
ぞれ結像され、結像位置に対応した電流が出力される。

第２図はＰＳＤ４の構造な示す概略断面図であり、４Ｎ
はＮ型半導体層、４ＰはＰ型半導体層であり、Ｐ型土導
体層４Ｐは等測的に横方向に抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４、Ｒ５を有している。ここでＲ１は端子４Ａから４
ａまでの抵抗値、Ｒ２は４ａから４ｂまでの抵抗値、Ｒ
３は４ｂから４Ｃまでの抵抗値、些４は４ｃから４ｄま
での抵抗値、Ｒ５は４ｄから端子４Ｂまでの抵抗値であ
る。

Ｐ−Ｎ接合は反射スポット光が入射しないとき、逆バイ
アスされたままで電流は流れず、入射するとき電子−正
孔対が発生し接合部に電流が流れ、電流ｌムおよびＩＢ
が流れる。

表１は反射パルス光がＰＳＤＪ上の４　ａ　＋　４　ｂ
　＋４ｅ、４ｄにそれぞれ結像された場合の出力電流Ｉ
ＡおよびＩＢの関係を示している。ここで■はＩｈとｌ
ＩＩの和である。

表　１ 第６図は本発明における信号処理の原理を示す図である
。１０はＰＳＤ４の出力電流の一方（例えばＩＡ）を増
幅する増幅器であり、その増幅率をＧとする。第２図の
関係から明らかなように、測距対象で反射されたパルス
光がＰＳＤ４上の４ａに結像された場合Ｇ　＝　Ｒ＋　
／　（Ｒ２＋　Ｒｓ＋　Ｒ４＋　Ｒａ　）のとき１＊−
Ｇ＝Ｉｎとなり、同様に４ｂに結像された場合Ｇ＝　（
Ｒ＋＋　Ｒｚ　）　／（Ｒ３＋　Ｒ４＋　Ｒ５）のとき
ＩＡ−Ｇ＝Ｉｎとなり、４ｃに結像された場合Ｇ＝　（
Ｒ＋＋Ｒｔ＋Ｒｓ）／（Ｒｉ十Ｒｓ）のときＩＡ・Ｇ＝
Ｉｓ＋となり、４ｄに結像された場合Ｇ　＝　（ＲＩ＋
　Ｒ２＋　Ｒ３＋　Ｒ４）　／’Ｒ５のときＩａ−Ｇ＝
Ｉｎとなる。

したがって増幅率ＧとＩａ−Ｇ：＞Ｉｎおよび■Ａ−Ｇ
りＩＢとなる結像位置の関係は、表２で示すようになる
。

つまりＧ　＝　Ｒ＋／（Ｒ２＋　Ｒｓ＋　Ｒ４＋　Ｒ５
）のとき工＾・Ｇ＞Ｉｓなら４Ａから４＆の間に結像さ
れており、ｌｌ−Ｇ（Ｉｎなら４ａから４Ｂの間に結像
されていることが検出できるわけである。同様にＧ　−
（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ３＋Ｒ４十Ｒう）のとき、ＩＡ−
Ｇ　）　ＩＩなら４Ａから４ｂの間で工＾・Ｇ（ＩＩＩ
なら４ｂから４Ｂの間であり、Ｇ＝（Ｒ＋＋　Ｒ２＋　
Ｒｓ　）　／（Ｒ４＋　Ｒａ　）のとき、Ｉａ−Ｇ）Ｉ
ｓなら４Ａから４ｃの間で■ム・Ｇ＜ＩＩＩなら４ｃか
ら４Ｂの間であり、Ｇ　＝　（Ｒ＋＋　Ｒ＊＋　Ｒ３＋
　Ｒ４ン／Ｒ５のとき、ＩＡ−Ｇ＞ＩＢなら４Ａから４
ｄの間でＩＡ−Ｇ　＜Ｉａなら４ｄから４Ｂの間にそれ
ぞれ結像されていることが検出できる。したがって増幅
率ＧをＲ１／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）　＋（ＲＩ＋
Ｒ２）／（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ６）　、　（ＲＩ＋Ｒ２＋Ｒ
８）／（Ｒ４＋Ｒ５）　。

（Ｒ＋　＋　Ｒ２＋　Ｒｓ＋　Ｒ４）　／Ｒ５と１１１
次変化させそのときの工＾・ＧとＩｎを比較することに
より、４Ａから４ａ。

４ａからａｂ、４ｂから４ｃ、４ｃから４ｄ、４ｄから
４Ｂの間のどこに結像されているかが検出できる。

表　２ 第４図は本発明に係るカメラの距離検出装置の一実施例
の回路図である。１２は電源回路ブロックであり、カメ
ラのレリーズボタンの押し込みに応答して回路電源であ
るところのＶＣＣ，ＰＳＤ４へのバイアス電圧であると
ころのＶＣ２基準電圧であるところのＫＶＣを出力する
。１４はＰＵＣ信号発生ブロックであり、電源ＶＣＣの
投入時に後述する制御ブロック２０ヘパワーアツプクリ
アの為のＰＵＣ信号を出力する。１６は投光ブロックで
あり、制御ブロック２０からの制御信号２００に応答し
てＩＲＥＤ２の駆動を行なう。１８は受光ブロックであ
り、制御ブロック２０からの制御信号２０１〜２０６に
従ってＰＳＤ４からの出力信号を演算し、演算結果を出
力信号２０７により制御ブロック２０へ出力する。２０
は制御ブロックであり、投光ブロック１６および受光ブ
ロック１８に制御信号２００〜２゛０６を出力するとと
もに、受光ブロック１８の出力信号２０７より測距対象
の距離を検出し、測距終了信号ＥＮＤおよび距離のゾー
ン信置Ｚｌ、Ｚ２．Ｚ３．Ｚ４．Ｚ５を出力する。

電源回路ブロック１２において、６１は電源電池、ＳＷ
はカメラのレリーズボタンの押し込みに連動するスイッ
チであり、撮影者がレリーズボタンを押し込むとオン、
解放するとオフする。６２・６６はコンデンサ、６４は
チョークコイルであり、π形の電源フィルタを構成して
いる。６５は公知の定電圧回路であり、電源ＶＣＣを入
力としてＰＳＤ４のバイアス電源ＶＣおよび後述する各
アンプの基準電圧ＫＶＣを出力する。

ＰＵＣ信号発生ブロック１４において、４１は抵抗、４
２はコンデンサで互いに直列に接続されており、コンデ
ンサ４２は抵抗４１を介して電源■ＣＣより充電される
。４６はインバータであり。

入力は抵抗４１とコンデンサ４２の接続点に接続されて
いる。電源ｖＣＣが投入されると初め抵抗４１とコンデ
ンサ４２の接続点の電圧はＱＶなのでインバータ４６の
出力であるところのＰＵＣ信号は°“Ｈ“ルベルとなる
が、コンデンサ４２が充電され続はインバータ４６のし
きい値電圧以上になるとＰＵＣ信号はＬ”レベルになる
。

投光ブロック１６において、５１はストローブ端子付き
のＯＰアンプであり、ストローブ端子がオープンの時に
は動作するが、後述するトランジスタ５５が導通状態の
時には動作しない。５２はトランジスタであり、演算増
幅器（以下ＯＰアンプという）５１の出力によりベース
を制御され■ＲＥＤ２を駆動する。５３．５４は抵抗で
あり、ＩＲＢＤ２の両端電圧を分圧してｏｐアンプ５１
の反転入力にフィードバックする。５５はトランジスタ
であり、制御ブロック２０からの制御信号２００により
ベースを制御され、ＯＰアンプ５１のストローブ端子を
制御する。つまり制御信号２００が“Ｈ”レベルの時に
はトランジスタ５５は導通状態となってＯＰアンプが作
動しないのでＩＲＥＤ２は消灯する。−力制御信号２０
０が“Ｌ”レベルの時にはトランジスタ５５は導通せず
（ニストロープ端子がオープン状態となりＯＰアンプ５
１が作動し、ＩＲＥＤ２はトランジスタ５２により駆動
され点灯する。５６は抵抗であり、トランジスタ５５の
ベース電流な制限する。

受光ブロック１８において、（Ｓｌ、６２はＯＰアンプ
で６３．６４は抵抗である。ＰＳＤ４の出力電流■Ａは
ＯＰアンプ６１．抵抗６３により電流電圧変換され、出
力電流ＩＢはｏｐアンプ６２．抵抗６４により電流電圧
変換される。６５．６６はコンデンサであり、ＯＰアン
プ６１．６２の出力電圧の直流成分をカットする。６７
はｏｐアンプ。

６８は抵抗である。抵抗６８は一端を基準電圧ＫｖＣに
接続されているので、コンデンサ６５により直流成分を
カットされた信号は電圧ＫＶＣを基準とする交流信号に
なる。ｏｐアンプ６７は反転入力と出力が接続されてお
り、バッファとして動作する。６９，７０，７１．７２
．７３は抵抗、７４゜７５．７６．７７はアナログスイ
ッチ、７８はｏｐアンプであり、これらの素子により反
転増幅器として動作する。アナログスイッチ７４，７５
，７６゜７７のオン・オフはそれぞれ制御信号２０１，
２０２゜２０５．２０４によって制御され、各々の制御
信号が“Ｈ”レベルの時に対応するアナログスイッチは
オンし、ＩＩＬ”レベルの時にはオフする。抵抗６９゜
７０．７１．７２．７３のそれぞれの抵抗値なＲ１′。

Ｒ７、Ｒ１１’　、　Ｒ４′、　Ｒｓ’とすればアナロ
グスイッチ７４だけがオンした時の反転増幅器のゲイン
は−Ｒ１′／（Ｒ１＋Ｒ３’＋Ｒ４’＋Ｒａ’）であり
、同様にしてアナログスイッチ７５．７６．７７がそれ
ぞれ単独にオンした時の各ゲインは−（Ｒ＋’＋Ｒ２′
）／（Ｒｓ＋Ｒ４′＋Ｒ１１’）　＋　（Ｒ＋’＋　Ｒ
２′＋　Ｒ３’）／　（Ｒ４’＋　Ｒ５’）　、　（Ｒ
４’＋　Ｒ２′＋　Ｒ３’＋Ｒ４１’　）　／Ｒ５′　
になる。７９・８０・８１は抵抗、８２はｏｐアンプで
あり、これらの素子により加算器として動作する。ＯＰ
アンプ８２の非反転入力は基準電圧ＫＶＣに接続されて
いるので反転入力もＫＶＣと同電位になり、従ってコン
デンサ６６により直流成分をカットされた信号は電圧Ｋ
ＶＣを基準とする交流信号になる。８３．８４はアナロ
グスイッチであり、８５．８６はコンデンサである。ア
ナログスイッチ８３．８４のオン・オフはそれぞれ制御
信号２０５．２０６によって制御され、各々の制御信号
が“°Ｈ”レベルの時に対応するアナログスイッチはオ
ンし、“Ｌ”レベルの時にはオフする。アナログスイッ
チ８６とコンデンサ８５はサンプルホールド回路として
動作し、コンデンサ８５はアナログスイッチ８６がオン
した時のＯＰアンプ８２の出力をサンプリングしてアナ
ログスイッチ８６がオフしている間ホールドする。同様
にアナログスイッチ８４とコンデンサ８６もサンプルホ
ールド回路として動作する。８７はコンパレータで反転
入力はコンダンｆ８５に、非反転入力はコンデンサ８６
にそれぞれ接続され、コンデンサ８５の電圧がコンデン
サ８６の電圧より高い時には出力信号２０７は“Ｌ　Ｉ
＋レベル、低い時には“Ｈ゛ルベルなる。

制御ブロック２０において９１・９２・９６はインバー
タ、９４は抵抗、９５はコンデンサである。インバータ
９１・９２と抵抗９４．コンデンサ９５はＣＲ形発振回
路として動作する。インバータ９６は正弦波的発振出力
を矩形波に波形成形する。９６・９７・９８はＤ形のフ
リップフロップ（以下ＦＦとする）であり、ＦＦ９６の
Ｑ出力がＦＦ９７のＤ入力に、ＦＦ９７のＱ出力がＦＦ
９８のＤ入力に、ＦＦ９８のＱ出力がＦＦ９６のＤ入力
にそれぞれ接続され、またＣＬＯＣＫ入力はすべてイン
バータ９６の出力に接続されていわゆるジョンソン・カ
ウンタを構成している。９９・１００はアンドゲートで
あり、アンドゲート９９はＦＦ９６のＱ出力およびＦＦ
９８のＱ出力を入力としアナログスイッチ８６への制御
信号２０５を出力する。アントゲ−）１００はＦＦ９６
のＱ出力およびＦＦ９８の互出力を入力としアナログス
イッチ８４への制御信号２０６を出力する。

１０１はオアゲートであり、後述するオアゲート１１４
の出力であるＥＮＤ信号が“Ｌ　１１レベルの時にのみ
ＦＦ９８のＱ出力を通過させる。

１０２は７ビツトのバイナリ・カウンタであり、オアゲ
ート１０１の出力をＣＬＯＣＫ入力とする。

１０６はオアゲートであり、ＰＵＣ信号および後述のＥ
ＮＤ信号を入力とする。１０４はＲ８形ＦＦであり、オ
アゲート１０３の出力によりリセットされカウンタ１０
２のＱ１出力でセットされる。

１０５はオアゲートであり、ＦＦ９８のり出力およびＦ
Ｆ１０４の算出力を入力とし、その出力は制御信号２０
０として投光ブロック１６に接続されている。オアゲー
ト１０５の出力すなわちストローブ端子が“Ｈ′ルベル
の時にはＩ’ＲＥ　Ｄ　２が消灯し、“Ｌ″レベル時に
はＩ　ＲＥ　Ｉ）２が点灯する。

１０６はＤ形ＦＦであり、受光ブロック１８のコンパレ
ータ８７の出力である出力信号２０７をＤ入力とし、Ｆ
Ｆ９８の算出力をクロック入力とする。１０７は３人力
アンドゲートであり、ＦＦ９８のり出力、カウンタ１０
２のＱ４出力、ＦＦ１０６の算出力を入力とする。カウ
ンタ１０２はオアゲート１０１を通してＦＦ９８の算出
力をクロック入力とし、カウンタ１０２のＱ４出力が“
′Ｈ″レベルとなるのはＦＦ９８の出力の８クロック間
である。従って、アンドゲート１０７の出力は、カウン
タ１０２のＱ４出力が“ＩＨ”レベルの期間内であって
、またＦＦ１０６の算出力が“Ｈ”レベルか°“Ｌ”レ
ベルかによって、最大８パルスから最小Ｏパルスのパル
ス出力となる。１０８は３ビツトのバイナリ−カウンタ
であり、アンドゲート１０７から出力されるパルス数を
カウントする。１０９はオアゲートであり、ＰＵＣ信号
と後述するアンドゲート１１２の出力を入力とし、出力
はカウンタ１０８をリセットする。１１０はインバータ
であり、カウンタ１０２のＱ３出力を入力とする。

１１１はインバータであり、カウンタ１０２のＱ４出力
を入力とする。１１２はアンドゲートであり、カウンタ
１．０２のＱ２出力、インバータ１１０の出力、インバ
ータ１１１の出力を人力とする。

１１６はＲ８形ＦＦでＰＵＣ信号によりリセットされ、
カウンタ１０８のＱ３出力によりセットされる。１１４
はオアゲートであり、カウンタ１０２のＱ７出力および
ＦＦ１１３の算出力を入力とし、その出力はＥＮＤ信号
として出力される。１１５はインバータであり、カウン
タ１０２のＱ５出力を入力とする。１１６はインバータ
であり、カウンタ１０２のＱ６出力を入力とする２１１
７はアンドゲートであり、インバータ１１５の出力およ
びインバータ１１６の゛出力を入力とし、その出力は制
御信号２０１として出力される。１１８はアンドゲート
であり、カウンタ１０２のＱ５出力およびインバータ１
１６の出力を入力とし、その出力は制御信号２０２およ
びｚ２信号として出力される。１１９はアンドゲートで
あり、カウンタ１０２のＱ６出力およびインバータ１１
５の出力を入力とし、その出力は制御信号２０６および
ｚ３信号として出力される。１２０はアンドゲートであ
り、カウンタ１０２のＱ５出力およびＱ６出力な入力と
し、その出力は制御信号２０４およびｚ４信号として出
力される。１２１はインバータであり、カウンタ１０２
のＱ７出力を入力とする。

１２２はアンドゲートであり、アンドゲート１１７の出
力およびインバー・夕゛ｉ２１の出力を入力とし、その
出力はｚ１信号として出力される。

次に本発明の実施例に係る信号処理回路の動作について
説明する。撮影者がレリーズボタンを押し込みスイッチ
ＳＷがオンすると、電源回路ブロック１２より電源ｖｃ
ｃおよびＶＣ，ＫＶＣが出力される。電源ＶＣＣが供給
されるとＰＵＣ信号発生ブロック１４から抵抗４１およ
びコンデンサ４２の時定数とインバータ４３のしきい値
電圧によって決まる時間だけＨ”レベルのＰＵＣ信号が
出力される。このＰＵＣ信号によりＦＦ９６，９７゜９
８．１１３およびカウンタ１０２はリセットされる。ま
たオアゲート１０６を介してＦＦ１０４が、オアゲート
１０９を介してカウンタ１０８もリセットされる。ＦＦ
１０４がリセットされるから算出力が“Ｈｎレベルとな
り、またオアゲート１０５を介して制御信号２００も“
Ｈ”レベルとなる。従って投光ブロック１６のトランジ
スタ５５は導通状態となりＩＲＥＤ２は消灯している。

カウンタ１０２がリセットされているのでＱ７出力は“
Ｌ”レベルであり、ＦＦＩ　１６もリセットされている
ので算出力は“Ｌ”レベルである。従ってオアゲート１
１４の出力も゛Ｌ″レベルである。カウンタ１０２のＱ
２出力、Ｑ３出力、Ｑ４出力が°Ｌ”レベルなのでアン
ドゲート１１２の出力も°Ｌ′”レベルである。カウン
タ１０２のＱ５出力、Ｑ６出力がＬ”レベルなのでイン
バータ１１５の出力はｊｌＨ”レベル、インバータ１１
６の出力？＞”Ｈ”レベルとなり、これによりアンドゲ
ート１１７の出力は“Ｈ”レベル、アンドゲート１１８
の出力は“Ｌ　”レベル、アンドゲート１１９の出力も
“°Ｌ゛ルベル。

アンドゲート１２０の出力も゛′Ｌ″レベルとなる。

Ｐ　Ｕ　Ｃ信号が°Ｈ′”レベルから“Ｌ”レベルに戻
ると各ＦＦおよびカウンタはリセットを解除される。

この時の各部の動作を第５図に示すタイミングチャート
により説明する。第５図において（ａ）はＰＵＣ信号、
（ｂ）はインバータ９３の出力、（Ｃ）はＦ　Ｆ　９９
のＱ出力、（ｄ）はカウンタ１０２のＱ１出力、（ｅ）
はＦＦ１０４の歪出力、（ｆ）はオアゲート１０５の出
力である。ＦＦ９６．９７．９８は第５図（ａ）　＋：
、示すＰＵＣ信号によるリセットを解除されると第５図
（ｂ）に示すインバータ９３の出力をクロックとして動
作し、ＦＦ９８のＱ出力は第５図（Ｃ１のようになる。

ＦＦ９８のＱ出力はオアゲート１０１を介してカウンタ
１０２のクロックとなるので、カウンタ１０２のＱ１出
力は第５図（ｄ）のようになる。

ＦＦ１０４はカウンタ１０２のＱ１出力によってセット
されるので、百出、力は第５図（ｅ）のように“Ｌ５レ
ベルとなる。ＦＦ１０４のり出力が“ｌ　Ｌ　１１レベ
ルになるとオアゲート１０５の出力は第５図（ｆ）のよ
うにＦ”Ｆ１ａのＱ出力を通過させるようになり、制御
信号２００によりＩＲＥＤ２を点滅させる。

Ｉ　ＲＥＤ２から投光された光は測距対象により反射さ
れ、その反射光はＰＳＤＪ上に結像される。

初めに測距対象が第１図のＤｌより近い場合について説
明する。この時反射光スポットは第２図に示す４Ａと４
ａの中間に結像する。以下第６図に受光ブロック１８内
の各素子の信号波形を示す。

第６図において（ａ）はＩＲＥＤ２の点滅波形であり、
°“Ｌ″レベル消灯　ｕＨ”レベルが点灯を示す。（ｂ
）はコンデンサ６５と抵抗６８の接続点の波形、（Ｃ）
はコンデンサ６６と抵抗８０の接続点の波形、（ｄ）は
ＯＰアンプ７８の出力波形、（ｅ）はＯＰアンプ８２の
出力波形、（ｆ）は制御信号２０５の波形、（ｇ）は制
御信号２０６０波形、（ｈ）はコンパレータ８７の反転
入力端子電圧波形、（ｉ）はコンパレータ８７の非反転
入力端子電圧波形、（ｊ）はコンパレータ８７の出力波
形である。Ｉ　ＲＥＤ２が第６図（ａ）に示すように点
滅するとコンデンサ６５と抵抗６８の接続点、およびコ
ンデンサ６６と抵抗８０の接続点にはそれぞれＰＳＤ４
からの出力電流ＩＡ　、　ＩＢに対応して第６図（ｂ）
および（Ｃ）に示すようなＫＶＣを基準とする交流信号
が発生する。ＯＰアンプ６７はバッファアンプとして動
作するのでＯＰアンプ６７の出力電圧波形は第６図（ｂ
）と同じである。制御信号２０１．２０２．２０３．２
０４は初め２０１のみが“Ｈ”レベルであるからアナロ
グスイッｆ７４゜７５．７６．７７のうち７４のみがオ
ンしている。

この時、抵抗６９　（Ｒ１’）　、　７０　（Ｒ２’）
　、　７１　（Ｒ３’）　、７２（Ｒ４’）　、　７３
（Ｒｓ）とｏｐアンプ７８からなる反転増幅器のゲイン
Ｇは−ＲＩ’／（Ｒ２’　＋　Ｒ８’　＋　Ｒ４’　＋
　Ｒ５’　）となり、ＯＰアンプ７８の出力電圧は第６
図（ｄ）のようになる。ここで受光素子４の各部の抵抗
Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３＋Ｒ４、Ｒ５とＲｒ’　、　Ｒ２
Ｔ　Ｒｓ　ＨＲ４’　ＨＲｓ’の関係を次のようにする
。

一町−５−四′−鳥′＝μ′−□ Ｒ＋　Ｒｔ　Ｒｓ　Ｒ４Ｒ１１ このとき表２の関係から明らかなようにＩ＾・（Ｇ）＞
ＩＢ。

ゆえに ！＾・Ｇ＋ｌ５（０ となる。したがって抵抗７９，８０．８１およびｏｐア
ンプ８２からなる加算器の出力電圧は、第６図（ｅ）の
ようにＩ　ＲＥＤ２が点灯するときＫＶＣ以下であり、
消灯するとＫＶＣ以上になる。アナログスイッチ８６の
制御信号２０５は第６図（ｆ）のようにＩＲＥＤ２の点
灯時に“Ｈ”レベルとなるので、コンデンサ８５にサン
プルホールドされる電圧は第６図（ｈ）のようにＫＶＣ
以下の電圧となる。

またアナログスイツｙ−８４の制御信号２０６は第６図
（ｇ）のようにＩＲＥＤ２の消灯時に“Ｈ”レベルとな
るので、コンダンｆ８６にサンプルホールドされる電圧
は第６図（ｔ＋のようにＫＶＣ以上の電圧となる。した
がってコンパレータ８７の反転入力より非反転入力の方
が電圧が高いので、第６図（ｊ）のようにコンパレータ
８７の出力は“Ｈ″ルベルなる。コンパレータ８７の出
力は出力信号２０７として制御ブロック２０へ伝達され
る。

一方、制御ブロック２０でＥＮＤ信号が発せられるが、
この時の動作を第７図に示すタイミングチャートをもち
いて説明する。第７図において（ａ）はアンドゲート１
１７の出力、（ｂ）はＩＲＥＤ２の点滅波形、（Ｃ）は
カウンタ１０２のＱ２出力、（ｄ）はカウンタ１０２の
Ｑ３出力、（ｅ）はカウンタ１０２のＱ４出力、（ｆ）
はコンパレータ８７の出力、（ｇ）はＦＦ１０６のζ出
力、　（ｈ）ハフｙ　Ｆケ−）　１０７ノ出力、（ｉ）
はカウンタ１０８のＱ３出力、（」）はオアゲート１１
４の出力である。ＰＵＣ信号によりアンドゲート１１７
の出力は第７図（ａ）のように“Ｈ”レベルとなり、Ｏ
Ｐアンプ７８のゲインが決定される。またこのときカウ
ンタ１０２のＱ７出力は“Ｌ”レベルなのでインバータ
１２１の出力は“Ｈ”レベルとなり、ｚ１信号も“Ｈ”
レベルとなる。ＰＵＣ信号によるリセットが解除される
とＩ　ＲＥＤ２は第７図（ｂ）のように点滅を始め、カ
ウンタ１０２も第７図（Ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）
のようにカウントを開始する。

Ｉ　ＲＥＤ２が点滅を開始すると受光ブロック１８によ
りＰＳＤ４での受光信号が処理され、コンパレータ８７
の出力は第７図（ｆ）のように“Ｈ″レベルなる。ＦＦ
１０６はコンパレータ８７の出力を入力としており、や
はり“Ｈ”レベルとなる。カウンタ１０２のカウントが
進んでＱ４出力が第７図（ｅ）のように“ｌ　Ｈｌ”レ
ベルになると、ＦＦ１０６のζ出力が°“ＨＩ＋レベル
なのでアンドゲート１０７はＦＦ９８の回出力を通過さ
せ、第７図（ｈ）のようになる。カウンタ１０８はアン
ドゲート１０７からのパルスをカウントし、カウント数
が４になるとＱ３出力が第７図（１）のように゛Ｈ″レ
ベルになる。ＦＦ１１６はカウンタ１０８のＱ６出力の
立ち上がりでセットされ、ζ出力が“ＨＩ＋レベルにな
るのでオアゲート１１４の出力も第７図０）のように“
°Ｈ″レベルになる。オアゲート１１４の出力が°Ｈ”
レベルになるとオアゲート１０６の出力もｌ　Ｈｌ”レ
ベルになり、ＦＦ１０４はリセットされζ出力は“Ｈ１
ｌレベルとなる。従ってオアゲート１０５の出力もＨ”
レベルとなりＩＲＥＤ２は消灯する。またオアゲート１
０１の出力も“Ｈ”レベルになり、カウンタ１０２のカ
ウントは停止する。このとき制御ブロック２０からは測
距動作終了信号であるＥＮＤ信号とともにゾーン信号で
あるｚ１信号がＨ”レベル出力されている。

次に測距対象が第１図のＤ２とＤ３の中間にある場合に
ついて説明する。この時反射光スポットは第２図に示す
４ｂと４０の中間に結像される。

アンドゲート１１７の出力のみが“Ｈ”レベルであると
き抵抗６９，７０．７１，７２．７５とＯＰアンプ７８
からなる反転増幅器のゲインＧは−Ｒ１’／（Ｒ２’　
＋　Ｒ３’　＋　Ｒ４’　＋　Ｒ６’　）であるから、
表２の関係から明らかなように ＩＡ・（Ｇ）　＜　ＩＩＩ。

ゆえに ＩＡ−Ｇ＋Ｉゎ〉０ となる。このため抵抗７９，８０．８１およびＯＰアン
プ８２からなる加算器の出力はＩＲＥＤ２が点灯すると
ＫＶＣ以上であり、消灯するとＫＶＣ以下になる。した
がってコンパレータ８７の出力は“Ｌ”レベルとなるの
でＦＦ１０６のζ出力も“Ｌ”レベルであり、アンドゲ
ート１０７からはパルスは出力されない。カウンタ１０
８のカウント数は０のままなのでＦＦＩ　１６はセット
されず、従ってオアゲート１１４の出力は“Ｌ”レベル
のままでＩＲＥＤ２は点滅を続け、カウンタ１０２もカ
ウントを続ける。カウンタ１０２のカウントが進みＱ４
出力が“Ｌ　１１レベルとなり、またＱ５出力が“＋Ｈ
＋”レベルになるとインバータ１１５の出力は“Ｌ”レ
ベルになるのでアンドゲート１１７の出力もＬ”レベル
になるが、代わりにアンドゲート１１８の出力が“Ｈ”
レベルになる。アンドゲート１１８の出力が“Ｈ”レベ
ルになるとゲインＧは−（Ｒ＋’＋　Ｒ２′）／（Ｒａ
’　＋　Ｒ４’　＋　Ｒ７）となり、表２の関係がら明
らかなように ■ム・（Ｇ）＜ＩＢ。

ゆえに ■＾・Ｇ＋Ｉ＋＋）０ となり、コンパレータ８７の出力はやはりＬ′°しペル
のままでカウンタ１０２のカウントが進む。

カウンタ１０２のカウントが進みＱ５出力が゛Ｌ″レベ
ル、Ｑ６出力が１“Ｈ”レベルになると、インバータ１
１５の出力がＨｎレベル、インバータ１１６の出力が“
Ｌ　Ｉ＋レベルになるのでアンドゲート１１８の出力は
“Ｌ′″レベルになり、代わりにアンドゲート１１９の
出力が°゛Ｈ”レベルになる。アンドゲート１１９の出
力が“ＨＩ＋レベルになるとゲインＧは−（Ｒ＋’＋Ｒ
２’＋Ｒ３′）／（Ｒ４”＋Ｒｓ’）となり、表２の関
係から明らかなように Ｉｈ・（−Ｇ　）　）　ＩＢ　。

ゆえに 工＾・Ｇ＋Ｉｎ＜０ となる。従ってコンパレータ８７の出力は°“Ｈ１１レ
ベルとなりＦＦ１０６のＱ出力も“ＨＩＩレベルとなる
。一方カウンタ１０２のＱ４出力が“Ｈ”レベルになる
とアンドゲート１０７からはパルスが出力され、カウン
タ１０８はカウントを開始してカウント数が４となった
ところでＱ３出力が“ｉ　Ｈ＋”レベルとなり、ＦＦ１
１３をセットしオアゲート１１４の出力を°“Ｈ”レベ
ルにする。オアゲート１１４の出力がＨＩ＋レベルにな
るとＩ　ＲＥＤ２は消灯し、カウンタ１０２のカウント
も停止する。このときＥＮＤ信号およびｚ３信号が“Ｈ
１１レベルとなる。

次に測距対象が第１図のＤ４より遠い場合について説明
する。この時反射光スポットは第２図に示す４ｄと４Ｂ
の中間に結像される。この場合はさらにカウンタ１０２
のカウントが進んでアンドゲート１１９の出力が“Ｈ”
レベルとなリゲ・インＧが−（Ｒ＋’＋Ｒ２′＋Ｒ３’
）／（ＲＸ＋Ｒｓ）となっても、表２の関係から明らか
なように ＩＡ・（−Ｇ　）　（Ｉｓ　。

ゆえに ＩＡ−Ｇ＋ＩＢ）０ となる。従ってコンパレータ８７の出力は“Ｌ　ＩＩレ
ベルのままであり、カウンタ１０２のカウントはさらに
進み、カウンタ１０２のＱ５出力およびＱ６出力が共に
“Ｈ”レベルになる。この時アントゲ−）１１９の出力
は“Ｌ“レベルになり、代わりにアンドゲート１２０の
出力が“°Ｈ”レベルになる。

ここでゲインＧは−（Ｒ１′−トＲ２’　＋　Ｒ３’　
＋Ｒ４’　）　／Ｒｓ’　となるが、表２の関係から明
らかなように、 ＩＡ・（Ｇ）＜ＩＢ。

ゆえに ＩＡ−Ｇ＋Ｉｎ）０ となる。コンパレータ８７の出力はやはり“′Ｌ′ルベ
ルなのでカウンタ１０２のカウントはさらに進む。カウ
ンタ１０２のカウントが進んでＱ５出力およびＱ６出力
が共に“Ｌ　ＩＩレベルとなりＱ７出力がＨ“レベルに
なると、オアゲート１１４も°Ｈ′。

レベルになる。ここでＩＲＥ、Ｄ２は消灯しカウンタ１
０２のカウントも停止する。この時インバータ１２１の
出力は“Ｌ　Ｉ＋レベルなのでアンドゲート１１７の出
力が“ＨＩ＋レベルになってもアンドゲート１２２の出
力は“Ｌ　Ｉ＋レベルのままである。したがってＥＮＤ
信号およびｚ５信号が°゛Ｈ”レベルとなる。以上のよ
うにＥＮＤ信号が“Ｈ１ルベルとなった時にｚ１信号か
らｚ５信号までのどの信号が“Ｈ′ルベルなのかによっ
て測距対象の距離が検出できる。　゛ なお上述した原理および実施例は受光素子としてＰＳＤ
を前提として説明したが、本発明はＰＳＤに限らず、例
えば第８図に示す受光素子でもよい。第８図において３
０１，３０２はシリコン・フォトダイオードであり、点
線で示す３０３，３０４゜６０５はＩＲＥＤのスポット
像である。シリコン・フォトダイオード６０１および６
０２は例えば直角三角形の形状をしており、互いに斜辺
が向き合っている。ＩＲＥＤのスポット像は測距対象が
近距離にある時には６０６の位置に、中距離にある時に
は６０４の位置に、遠距離にある時には６０５の位置に
それぞれ結像する。測距対象の距離によってＩ　ＲＥＤ
のスポット像の位置が変化することによりシリコン・フ
ォトダイオード３０１　、６０２に入射する光量比が変
化するので、シリコン・フォトダイオード３０１．３０
２に発生する光電流の比も変化することになり、一方の
増幅器のゲインを変化させ、もう一方と比較することに
より距離情報が得られる。

また上述実施例では増幅器のゲインをデイジタル的に変
化させ距離のゾーン信号を得ることを可能としたが、増
幅器のゲインを決定する抵抗を撮影レンズの距離リング
の回転に応じて変化する可変抵抗とすることにより前ピ
ン、後ピンの表示を行うことも＝１能であり、また撮影
レンズをモータな用いてサーボ制御することも可能とな
る。

以上説明したように本発明によれば、受光手段上の入射
スポット位置に対応した２つの電流出力の関係において
、一方の電流出力を増幅する増幅器のゲインを変化させ
、もう一方の電流出力と比較することにより距離情報を
得るようにしたので信号圧縮手段等を設°けることを必
要とせず、回路の構成が比較的簡単であり、かつダイナ
ミックレンジが小さくなるという欠点は除去される。ま
た比較回路の出力電流の値を距離検出ｌに直接対応させ
る従来のものとは異なり、比較回路は入力電圧の大小関
係のみを検出するものであるから、電源電圧や温度の変
化による距離検出量の変動はない。従ってカメラの撮影
レンズの位置設定用の距離のゾーン信号は常に正確な値
が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１〜第６図は本発明の実施例にかかる距離検出装置の
原理を説明するための図、第４図は本発明の実施例にか
かる信号処理回路図、第５〜７図は第４図に示す信号処
理回路図のタイミングチャートまたは波形図、第８図は
本発明の他の実施例に係る受光素子の上面図である。 ２・・・赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）、４・・・位
置検出ダイオード（ＰＳＤ）、１４・・・ＰＵＣ信号発
生ブロック、 １６・・・投光ブロック、 １８・・・受光ブロック、 ２０・・・制御ブロック。 特許出願人　キャノン株式会社 ｃ 第２図 ｌＡ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源より測距対象に光を投射し、前記測距対象による反
   射光の受光手段上の入射スポット位置に対応して定まる
   ２つの電流出力関係によって前記測距対象の距離を検出
   する距離検出装置において、前記一方の電流出力を増幅
   する増幅器と、前記増幅器の増幅率を変化させる制御手
   段と、前記増幅器の出力電流と、前記増幅器を介しない
   他方の出力電流とを比較する比較器とを有し、前記比較
   器の出力情報と前記増幅率設定情報により前記測距対象
   の距離な検出することを特徴とする距離検出装置。