JP2006153813A

JP2006153813A - 測距装置

Info

Publication number: JP2006153813A
Application number: JP2004348737A
Authority: JP
Inventors: Tomio Kurosu; 富男黒須
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】測距性能の維持向上と装置の長寿命化とを両立可能なアクティブ測距装置を提供する。
【解決手段】測距装置は、対象物に対して光束を投光する投光部６と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する受光部７と、検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの測距を行う演算部８と、投光部６及び受光部７の動作を制御する制御部９とからなる。投光部６は、駆動電流Ｉｆに応じて光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｆを供給する駆動回路１０とを含む。制御部９は、投光部６を制御して予備投光を行い受光部７の受光量が測距に適したレベルとなる様に駆動電流Ｉｆのレベルを設定し、さらに投光部６を制御して設定された駆動電流Ｉｆで測距のための本投光を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部とを備え、検出信号に基づいて対象物までの測距を行う光学式の測距装置に関する。

光学式の測距装置はカメラの自動焦点合わせや券売機の対人センサなど多様な用途に使われている。特に、対象物に赤外線などの測距用光を投光し、その反射信号光を利用して、対象物の距離を求めるアクティブ測距装置は、コンパクトカメラのオートフォーカスなどに広く応用されている。

この様なアクティブ測距装置は、図７に示すような構成を基本としている。同図において、参照番号１は赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）などからなる発光素子、２はこの光を対象物３に集光投光するための投光レンズである。そして、その対象物３からの反射信号光を、投光レンズ２から基線長Ｄだけ離れた受光レンズ４と光位置検出素子（ＰＳＤ又は二分割ＳＰＤ）からなる受光素子５にて受光し、その受光位置ｘを求めると、受光レンズ４の焦点距離ｆ及び基線長Ｄを用いて、Ｚ＝Ｄ・ｆ／ｘという関係により、対象物までの距離Ｚが求められる。

この方式は、投光レンズ２及び受光レンズ４の幾何学的な位置の差を用いたもので、三角測距の原理に従っている。ＰＳＤなどからなる受光素子５は、光入射位置で光電流を発生するものであるが、両端電極までの導電部が抵抗成分を持つために、その光入射位置にしたがって２つの光電流信号Ｉ１，Ｉ２を出力する。これにより、受光位置ｘは両光電流信号Ｉ１，Ｉ２の比演算にて求められる。例えば、ｘ＝Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２）で与えられる。

この様なアクティブ測距装置は、例えば以下の特許文献１ないし３に記載がある。
特開平０１−１９９１０９号公報特開平０８−１３６２４７号公報実開平０５−０４３１１０号公報

アクティブ測距装置の発光素子は、例えば赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）が多用されている。赤外発光ダイオードは駆動電流に応じて発光し、アクティブ測距に必要な投光を生成している。アクティブ測距の精度はシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で決まる。Ｓ／Ｎ比を高めて測距を安定に行うため、ＩＲＥＤの発光強度は高い方がよい。発光強度が大きいほど、対象物から反射した光の反射受光量が増し、外乱光などの光ノイズや電気的なノイズに影響を受けることなく、正確な測距を行うことができる。したがって、測距性能の向上の観点から、駆動電流を高めに設定し充分な発光強度を得ることが好ましい。一方、赤外発光ダイオードなど電流駆動型の発光素子は、発光量に応じて寿命が決まるという性質がある。発光量が多くなるほど通電による発熱により輝度低下が大きくなり寿命が短くなる。したがって測距装置の耐久性の観点からは発光素子に供給する駆動電流を可能な限り抑制する事が好ましい。この様に、アクティブ測距装置は、測距性能の向上と装置の長寿命化とが両立せず、解決すべき課題となっている。

上述した従来の技術の課題に鑑み本発明は測距性能の維持向上と装置の長寿命化とを両立可能なアクティブ測距装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの測距を行う演算部と、該投光部及び受光部の動作を制御する制御部とからなる測距装置であって、前記投光部は、駆動電流に応じて光束を放射する発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とを含み、前記制御部は、該投光部を制御し連続的又は段階的に光量が増加する予備投光を行って該受光部の受光量が測距に適したレベルとなる様に該駆動電流のレベルを設定し、さらに該投光部を制御して該設定された駆動電流で測距のための本投光を行うことを特徴とする。

好ましくは、前記制御部は、該投光部の駆動回路を制御して該駆動電流を連続的又は段階的に増加しながら予備投光を行い、該受光部の受光量をモニタしながら測距に適したレベルに達した時点で該駆動電流のレベルを保持し、さらに該保持されたレベルの駆動電流で本投光を行う。又前記演算部は、該受光部から出力された光束の受光位置を表す検出信号により三角測量の原理に基づいて側距を行う。

本発明によれば、１回の測距を行うため、投光を２段階に分けて行っている。始めに予備投光を行い、受光量が測距に適したレベルとなる様に駆動電流のレベルを設定する。続いて設定された駆動電流で発光素子を駆動し、測距のための本投光を行う。例えば、対象物が遠方にあるかその表面反射率が低い場合には、発光量を増して測距性能を高めるため発光素子の駆動電流を高めに設定する。これにより、必要な測距性能を維持する事ができる。一方、対象物が近距離に位置するかその表面反射率が高い場合には発光強度を高くしなくても必要な測距精度が得られるので、発光素子の駆動電流を低めに設定する。これにより、発光素子に過剰な駆動電流を供給することがなくなり、長寿命化を達成できる。予備投光で対象物の状態に応じた駆動電流を設定し、さらに設定された駆動電流で本投光を行うことにより、測距性能の維持と長寿命化を両立可能にしている。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず最初に本発明の背景を明らかにするため、図１を参照して本発明のベースになったアクティブ測距装置の参考例を説明する。図示するように測距装置は、投光部６と受光部７と演算部を構成する演算回路８と制御部を構成するシーケンサー９とで構成されている。投光部６は対象物に対して光束を投光する。受光部７は対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する。演算回路８は検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの距離演算を行う。具体的には、検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。測距データはサンプルホールド回路１２で一旦サンプルホールドされた後、アンプＡ３を介して外部機器に出力される。シーケンサー９は投光部６、受光部７及び演算回路８の動作を制御する。

投光部６は、駆動電流Ｉｆに応じて光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｆを供給する駆動回路１０とを含んでいる。発光素子１は例えば赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）からなり、そのアノードは電源Ｖｃｃに接続し、カソードは駆動回路１０側に接続している。駆動回路１０はトランジスタＴｒと抵抗Ｒと増幅器Ａとで構成されている。トランジスタＴｒのコレクタは赤外発光ダイオードからなる発光素子１のカソードに接続し、エミッタは抵抗Ｒに接続し、ベースは増幅器Ａの出力端子に接続している。増幅器Ａの一方の入力端子はバッファＢに接続し、他方の入力端子はトランジスタＴｒのエミッタに接続している。抵抗Ｒの一端は前述したようにトランジスタＴｒのエミッタに接続し、他端は接地されている。バッファＢの入力端子にはシーケンサー９からシーケンス信号Ｓが入力される。

受光部７は例えばＰＳＤからなる受光素子５と、その両端に接続された増幅器Ａ１，Ａ２とからなる。一方の増幅器Ａ１は受光素子５の一端から出力された受光電流を増幅して検出電流Ｉ１を演算回路８に供給する。他方の増幅器Ａ２は受光素子５の他方の電極から出力された受光電流を増幅して検出電流Ｉ２を演算回路８側に供給する。なお、各増幅器Ａ１，Ａ２の入出力間には定常電流引き抜き回路（ＤＣＣ）が接続されている。この定常電流引き抜き回路ＤＣＣはシーケンサー９により制御されており、受光電流から周囲光などに起因する定常電流成分（直流成分）を引き抜き、信号成分のみを演算回路８側に供給できるようにしている。

引き続き図１を参照して、アクティブ測距装置の動作を説明する。まず装置の電源が投入されると、シーケンサー９がシーケンス信号Ｓを投光部６側に入力する。投光部６はシーケンス信号Ｓに応答してバッファＢが所定の制御電圧Ｖを出力する。増幅器ＡとトランジスタＴｒと抵抗Ｒとからなる駆動回路１０は定電流回路を構成しており、制御電圧Ｖと等しい電圧が抵抗Ｒの一端に加わるよう、トランジスタＴｒを通じてフィードバック制御している。換言するとＶ＝Ｉｆ・Ｒが成立するように、駆動電流Ｉｆが定電流制御される。これにより、発光素子１は駆動トランジスタＴｒを介して定電流Ｉｆで駆動される。これにより発光素子１は測定対象物の状況によらず常に一定の発光強度Ｌを維持して、対象物を投光する。

受光部７側の受光素子５は対象物から反射した光の受光位置に応じた検出信号Ｉ１，Ｉ２を演算回路８側に出力する。演算回路８は検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。この段階でシーケンサー９はスイッチＳＷを開閉制御し、サンプルホールド回路１２に測距データをサンプルホールドする。サンプルホールドされた測距データは増幅器Ａ３を介して装置の本体側に出力される。

以上の説明から明らかなように、図１に示した参考例にかかるアクティブ測距装置は、発光素子１による発光により対象物に向けて投光し、対象物からの反射光を受光位置検出用の受光素子５で検出し、例えば三角測量方式により対象物までの距離を演算で求めている。このアクティブ測距装置の基本的な測距性能は、対象物から戻ってきた位置信号シグナル（Ｓ）と外乱光などの光ノイズや電気的なノイズ（Ｎ）の比Ｓ／Ｎで決まる。ノイズに対し充分な信号成分があれば、当然高精度で測距を行うことができる。したがって、基本的にはできるだけ発光量の大きな発光素子を使い、電源などの条件の許す限り大きな駆動電流を流して発光強度を高めるように設計されている。あるいは、同じ対象物に対して測距を繰り返し行い、平均値などを求めて測距データの精度を高めるようにしている。

図１に示した参考例の回路では、投光部６に含まれる定電流回路１０でＶ＝Ｉｆ・Ｒが成立するようにＩｆが一定に制御されている。この場合、電源消費や発光素子の耐久性などをある程度犠牲にしても、なるべく大きな駆動電流Ｉｆが得られるよう、制御電圧Ｖを設定するのが一般的である。しかしながら、制御電圧Ｖを高めに設定して測距性能の向上を狙うと、投光のための駆動電流が大きくなり発光素子の寿命は短くならざるを得ない。従来、測距装置の使用目的などに合わせ、寿命や電源消費をある程度犠牲にして、駆動電流を高めに設定していた。したがって、対象物の状況などによっては、必要以上の駆動電流を発光素子に供給して、過剰な発光を行っていた場合も少なくない。

本発明は以上の点に鑑みた改良であり、無駄な発光エネルギーを節約する事により、測距性能を犠牲にすることなく耐久性を高めるものである。図２は、かかる本発明の好適な実施形態を示す回路図である。なお、理解を容易にするため、図１に示した参考例にかかる測距装置と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示するように、本アクティブ測距装置は、対象物に対して光束を投光する投光部６と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する受光部７と、検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの測距を行う演算回路（演算部）８と、投光部６及び受光部７の動作を制御するシーケンサー（制御部）９とで構成されている。

投光部６は駆動電流Ｉｆに応じて発光強度Ｌで光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｆを供給する駆動回路１０と、保持回路１１とを含んでいる。発光素子１は例えば赤外発光ダイオードからなり、アノードが電源Ｖｃｃに接続し、カソードが駆動回路１０に接続している。駆動回路１０は駆動トランジスタＴｒと負荷抵抗Ｒと増幅器Ａとで構成されている。この駆動回路１０は増幅器Ａの一方の入力端子に印加された制御電圧Ｖに応じた駆動電流Ｉｆを発光素子１に流すよう動作する。保持回路１１は容量Ｃと抵抗ＲとスイッチＳＷとバッファＢとで構成されている。保持回路１１の容量Ｃに保持された電圧が、上述した制御電圧Ｖとして駆動回路１０側の増幅器Ａの一方の入力端子に供給される。

受光部７は受光素子５と一対の増幅器Ａ１，Ａ２とで構成されている。受光素子５は例えば位置検出素子（ＰＳＤ）からなり、対象物から戻ってきた光の受光位置に応じた光信号を一対の電極から出力する。増幅器Ａ１，Ａ２は受光素子５の各両電極から出力された光信号を増幅し、検出信号Ｉ１，Ｉ２として演算回路８側に出力する。各増幅器Ａ１，Ａ２の入出力端子間には、定常成分を引き抜くためのＤＣＣが接続されている。

演算回路８は受光部７から出力された検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。この測距データはサンプルホールド回路１２でサンプルホールドされた後、アンプＡ３を介して機器本体側に出力される。

シーケンサー９はシーケンス信号Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４を投光部６に送って、その動作を制御する。また、シーケンサー９と受光部７との間に一対の比較器（コンパレータ）Ｃ１，Ｃ２が配されている。この比較器Ｃ１，Ｃ２はシーケンサー９と合わせて制御部を構成している。比較器Ｃ１の一方の入力端子には検出信号Ｉ１が供給されている。比較器Ｃ１の他方の入力端子にはシーケンサー９から所定の参照信号ｒｅｆ１が供給されている。比較器Ｃ２の一方の入力端子には受光部７から検出信号Ｉ２が供給され、他方の入力端子にはシーケンサー９から参照信号ｒｅｆ２が供給されている。各比較器Ｃ１，Ｃ２の出力端子はシーケンサー９に接続しており、シーケンス信号Ｓ２が生成される。

シーケンサー９はシーケンス信号Ｓ１〜Ｓ４を用いて投光部６を制御して１回の測距につき２段階に分けて投光を行う。即ち、シーケンサー９は最初に予備投光を行い、受光部７の受光量が測距に適したレベルとなるように駆動電流Ｉｆのレベルを設定し、このあと設定された駆動電流Ｉｆで測距のための本投光を行う。具体的には、シーケンサー９は投光部６の駆動回路１０を制御して駆動電流Ｉｆを掃引しながら予備投光を行い、受光部７の受光量を比較器Ｃ１，Ｃ２でモニタしながら測距に適したレベルに達した時点で保持回路１１に駆動電流Ｉｆのレベルを保持させる。その後、保持回路１１に保持されたレベルの駆動電流Ｉｆで本投光を行う。なお、かかる制御を行うシーケンサー９はＣＰＵなどで構成する事ができる。あるいは、シーケンサー９と演算回路８を両者合わせてＣＰＵで構成することもできる。演算回路８は、例えば受光部７から出力された光束の受光位置を表す検出信号Ｉ１，Ｉ２により三角測量の原理に基づいて測距を行う。

図３のタイミングチャートを参照して、図２に示した測距装置の動作を詳細に説明する。シーケンス信号Ｓ１は予備投光を起動する。シーケンス信号Ｓ２はコンパレータＣ１，Ｃ２により生成される。シーケンス信号Ｓ３は投光部６の保持回路１１に含まれるスイッチＳＷのオン／オフを制御する。シーケンス信号Ｓ４は同じく投光部６に含まれる駆動回路１０の増幅器Ａの停止／動作を制御する。図３のタイミングチャートはこれらのシーケンス信号Ｓ１〜Ｓ４に加え、駆動回路１０の増幅器Ａに入力される制御電圧Ｖのレベル変化及び発光素子１の発光強度Ｌの変化も表してある。

まず測距を開始する前の待機期間Ｔ０で、シーケンス信号Ｓ３はハイレベルにあり、保持回路１１のスイッチＳＷはオン状態である。また、シーケンス信号Ｓ４はローレベルにあり、駆動回路１０の増幅器Ａは停止状態にある。

タイミングＴ１に進むと予備投光が開始し、シーケンス信号Ｓ１が立ち上がってバッファＢを介し保持回路１１に電流が供給される。これにより、保持回路１１を構成する抵抗Ｒと容量Ｃとで決まる所定の時定数で、容量Ｃが充電され始め、制御電圧Ｖが上昇を開始する。このまま充電が続けば、制御電圧Ｖは上昇を続け点線で示すように飽和レベルに達することになる。タイミングＴ１ではシーケンス信号Ｓ４も同時に立ち上がるため、駆動回路１０の増幅器Ａは停止状態から動作状態に入る。これにより、駆動回路１０は上昇する制御電圧Ｖに応じて駆動電流Ｉｆを発光素子１に流し始めるため、発光強度ＬもタイミングＴ１から上昇し始め、このままなら点線で示すように発光強度Ｌが飽和レベルに達する。

タイミングＴ１で予備投光を開始すると、受光部７側で検出電流Ｉ１，Ｉ２が上昇し始める。タイミングＴ２で丁度検出電流Ｉ１，Ｉ２が参照レベルｒｅｆ１，ｒｅｆ２に達した時、比較器Ｃ１，Ｃ２が反転し、シーケンス信号Ｓ２が立ち上がり、シーケンサー９によってラッチされる。なお、シーケンサー９から比較器Ｃ１，Ｃ２に供給される参照信号ｒｅｆ１，ｒｅｆ２は、丁度検出信号Ｉ１，Ｉ２が測距に適したレベルに合わせて設定されている。したがって予備投光の開始により上昇する検出信号Ｉ１，Ｉ２が測距に適したレベルに到達した時、シーケンス信号Ｓ２が立ち上がるようになっている。これに合わせシーケンス信号Ｓ３が立ち下がるので、保持回路１１のスイッチＳＷがオンからオフに切り替わる。これにより、保持回路１１は電源供給源であるバッファＢから切り離されるので、制御電圧Ｖは丁度タイミングＴ２の時点のレベルで、保持回路１１に保持固定される。これに応じて発光素子１の発光強度Ｌも上昇を停止し、所定のレベルを維持する。この維持された発光強度のレベルは、測距に適したレベルである。なお、実施例では比較器Ｃ１，Ｃ２を用いて検出電流Ｉ１，Ｉ２を別々にモニタしているが、これに代え、単一の比較器で、検出電流Ｉ１，Ｉ２を合わせた総受光量をモニタするようにしても良い。又実施例では制御電圧Ｖが連続的に増加する電圧を用いているが、これに代えて段階的（ステップ状）に増加する制御電圧を用いても良い。この場合、保持回路１１を省くことができる。例えばシーケンサー９はレベルがステップ状に上昇する制御電圧を内部的に生成し、これを直接駆動回路１０の増幅器Ａの入力端子に印加しても良い。シーケンサー９は受光量がちょうど測距に適したレベルに到達した段階でステップ状の投光量増加を停止すれば良い。

続いてタイミングＴ３になると、予備投光を終了する。これによりシーケンス信号Ｓ１がローレベルに戻ると共に、シーケンス信号Ｓ４もローレベルになる。これにより駆動回路１０の増幅器Ａは動作を停止する。したがって発光素子１に対する駆動電流Ｉｆの供給も停止するため、発光強度Ｌが０になる。

このあと数ｍ秒程度の間をおいてタイミングＴ４になると本投光が開始する。すなわち、シーケンス信号Ｓ４が立ち上がり駆動回路１０の増幅器Ａが停止状態から動作状態に切り替わる。これにより、駆動回路１０は保持回路１１に保持固定された制御電圧Ｖに応じた駆動電流Ｉｆを発光素子１に供給する。発光素子１はこの駆動電流Ｉｆに応じ、測距に適した発光強度Ｌで対象物に投光する。

受光部７から供給された検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づき所定の比演算処理を行って測距データが得られると、タイミングＴ５で本投光が終了し、シーケンス信号Ｓ４がローレベルに立ち下がる。これにより駆動回路１０の増幅器Ａが停止状態におかれ、発光素子１に駆動電流Ｉｆが供給されなくなるので、発光強度Ｌが０レベルに戻る。

この後タイミングＴ６で次回の測距に備えたリセット動作が行われる。すなわち、シーケンサー９によってラッチされた比較器Ｃ１，Ｃ２の出力であるシーケンス信号Ｓ２はローレベルにリセットされる。同時にシーケンス信号Ｓ３が立ち上がり保持回路１１のスイッチＳＷがオフからオンになる。これに伴い、保持回路１１を構成する容量Ｃが放電され、制御電圧Ｖが０レベルにリセットされる。

以上の説明から明らかなように、図２に示した本発明の測距装置では、本投光の前に予備投光を行い、対象物までの距離や対象物表面の反射率に依存した受光量のチェックを行い、適当な駆動電流（Ｉｆ）を設定している。つまり、投光量を連続的又は段階的に増加させ、受光部７の受光量が充分なレベルとなった時、投光を停止し、その時の駆動電流のレベルを保持記憶しておく。本投光時には予備投光で保持固定された駆動電流を用いる。これにより、無駄な発光量を節約する事ができ、消費電流の抑制や発光素子の長寿命化に極めて効果的である。従来のアクティブ測距装置は、蛍光灯など外乱光の影響を除去するため、１０回前後の測距を行って、最終的に対象物までの距離を求めていた。したがって、本発明のように１回の予備投光の追加はほとんど悪影響を与える事がない。場合によっては、シーケンサー９は予備投光が終了してからそのまま直ちに本投光に移行することもできる。例えばシーケンサー９はステップ状に上昇する制御電圧を生成し、これを直接駆動回路１０の増幅器Ａの入力端子に印加する。シーケンサー９は受光量がちょうど測距に適したレベルに到達した段階でステップ状の投光量増加を停止する。投光量の増加を停止したレベルで投光をそのまま維持すれば、シーケンサー９は予備投光が終了してからそのまま直ちに本投光に移行することができる。

予備投光では、前述したようにシーケンサー９からシーケンス信号Ｓ１が出力される。これにより、駆動回路１０の増幅器Ａには、バッファＢを通して時間と共に増加する制御電圧Ｖが印加される。この増加の仕方は直線的なものよりも、指数関数的な増加が好ましい。例えば、１００μｓの間に、１ｍＶ〜１Ｖの間を変化するように設定される。駆動回路１０の負荷抵抗Ｒが０．５Ωとすると駆動電流Ｉｆは２ｍＡ〜２Ａまで掃引される事になる。そのときの受光部７に対する入射光量（受光量）をモニタし、所望の値に到達したら比較器Ｃ１，Ｃ２で判定し、発光スイープを停止する。本発明によれば駆動回路１０に使われる増幅器Ａ（光量アンプ回路）のダイナミックレベルが小さくてよくなり、アンプ回路の設計自由度も増し、特性向上が図れる。

対象物から反射して戻ってくる光の量に影響を及ぼすパレメーターは主として２つである。第一のパラメーターは距離である。反射光量は距離の２乗に反比例して低下する。第二のパラメーターは対象物の表面反射率である。当然反射光量は反射率に比例する。今仮に対象物までの距離が４ｍ〜０．５ｍまで変化し、反射率が９〜７２％の間で変化する場合を考える。最も測距が難しくなる条件は、距離が４ｍで反射率が９％の場合であり、受光信号レベルが最も低くなる。逆に、距離が０．５ｍで反射率が７２％のとき信号レベルが最も大きくなる。最良の条件と最悪の条件で受光量を比較すると５１２対１と大きな差がある。最悪条件で必要な駆動電流がＩｆ＝２．０Ａとすると、最良の条件では２．０Ａ×（１／５１２）＝３．９ｍＡでよい事になる。他の外乱条件などを考慮しても、大幅に駆動電流Ｉｆの減少が可能となり、消費電流削減や耐久回数増加など大幅な改善となる。

図４は、本発明にかかる測距装置を組み込んだカメラの一例を示す模式的な斜視図である。カメラ２５はボディ２６の前面にレンズ鏡筒２７を備えている。ボディ２６には投光部６及び受光部７を備えたアクティブ測距装置０が取り付けられている。投光部６は光軸方向に位置する対象物に対して光束を投光する。受光部７は、対象物から反射して戻ってくる光束を受光し、その受光位置に応じた検出信号を出力する。測距装置０は、受光部７から出力された検出信号に基づいて、対象物までの距離を判定するものであり、例えば三角測量の原理に基づき測距を行う。

図５は、本発明にかかる測距装置の他の応用例を示す模式図であり、人検知センサーとして用いられる。図示するように、壁面３２に備え付けられた小便器３１には、小便器３１に洗浄水を供給するための給水管３３と、汚水を排出するための配水管３４とが接続されている。給水管３３の途中には電磁弁３５が配設されている。電磁弁３５は図示しないコイルと同コイルに設けた弁体とを有し、コイルの非励磁時（通常の状態）には閉弁されて給水管３３を遮断すると共に、コイルの励磁と共に開弁して給水管３３を開通させるようにオン／オフ制御される。そして、この電磁弁３５の開弁動作によって給水管３３を通して小便器３１に洗浄水が供給される。小便器３１の上方には本発明にかかる測距装置０が配設されており、これにて小便器３１の使用者の有無が検知される。制御回路３７はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータであり、小便器３１の上方において壁面３２に埋設されている。同制御回路３７には測距装置０及び電磁弁３５が接続されており、制御回路３７は測距装置０の検知結果を入力し、その検知結果に基づいて電磁弁３５に対し駆動信号を出力する。即ち、使用者が所定の距離範囲に入った後、立ち去った時点で洗浄水を流すように制御する。

図６は、本発明にかかる測距装置の他の応用例を示す模式図である。図６は、自動取引装置の１つの実施形態であるＡＴＭの外観構成を示す斜視図である。このＡＴＭは少なくとも前面部が屋外などに露出するように設置されるものであり、装置本体には、シャッタにより開閉自在な紙幣入出金口４１、利用者との対話用の表示装置としてのＣＲＴ４２及びキー入力部４３、利用者認証用のカードが装着されるカード装着部４４、装置本体の前面部に配設された対人センサとしての測距装置０などが備えられ、本体内には紙幣処理部が搭載されている。測距装置０は投光部６及び受光部７からなる。ＡＴＭは使用者が居ないとき待機状態もしくは節電状態におかれる。この場合でも測距装置０は動作状態にある。測距装置０が使用者の接近を感知すると、ＡＴＭは待機状態から稼動状態に復帰する。

測距装置の参考例を示す回路図である。本発明にかかる測距装置の実施形態を示す回路図である。図２に示した測距装置の動作説明に供するタイミングチャートである。本発明にかかる測距装置の応用例を示す斜視図である。同じく応用例を示す模式図である。同じく応用例を示す斜視図である。従来の測距装置の原理図である。

符号の説明

０・・・測距装置、１・・・発光素子、５・・・受光素子、６・・・投光部、７・・・受光部、８・・・演算回路、９・・・シーケンサー、１０・・・駆動回路、１１・・・保持回路、１２・・・サンプルホールド回路

Claims

対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの測距を行う演算部と、該投光部及び受光部の動作を制御する制御部とからなる測距装置であって、
前記投光部は、駆動電流に応じて光束を放射する発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とを含み、
前記制御部は、該投光部を制御して予備投光を行い該受光部の受光量が測距に適したレベルとなる様に該駆動電流のレベルを設定し、さらに該投光部を制御して該設定された駆動電流で測距のための本投光を行うことを特徴とする測距装置。
前記制御部は、該投光部の駆動回路を制御して該駆動電流を連続的又は段階的に増加しながら予備投光を行い、該受光部の受光量をモニタしながら測距に適したレベルに達した時点で該駆動電流のレベルを保持し、さらに該保持されたレベルの駆動電流で本投光を行うことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
前記演算部は、該受光部から出力された光束の受光位置を表す検出信号により三角測量の原理に基づいて側距を行うことを特徴とする請求項１記載の測距装置。