JP2563195B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対象物までの距離を測定する測距装置に関
する。

［従来の技術］ アクティブ方式の測距装置として、第５図に示すもの
が提案されている。

光源10（赤外線発光光源等）からの光がレンズ系12を
通って被写体14に投射され、これからの反射光がレンズ
系16を通って受光素子18上に光スポットとして投影され
る。

この受光素子18は位置検出器（Position Sensitive D
etector）であり、光スポットの位置により、電極18aお
よび電極18bから得られる電流I₁およびI₂の大きさが異
なり、I₁/I₂から投射光10aに対する反射光10bの角度θ
を求め、三角法により被写体14までの距離を測定してい
る。

このとき、受光素子18上に得られる光スポットの強度
が小さいほど、すなわち（I₁＋I₂）が小さいほど、SN比
が小さくなつて測距精度が低くなる。そこで従来では、
測距の際の最悪条件（被写体14が遠くて光の反射率も低
い）を考慮して、測定時は常に光源10に対して大きな電
流を供給し、これを強い光で発光させている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、測距には電流I₁およびI₂の比が得られればよ
く、電流I₁およびI₂の各々の絶対値は関係ないので、対
象物の反射率や対象物までの距離によらずに必要以上の
強い光を出射させることは無駄であり、電力をいたずら
に消費することになり、特に電池を使用した装置におい
て多数回測定を行う場合には、電池の消耗が大きくなっ
て測定可能な回数が低下する問題点があった。

また、常に強く発光させる光源10が劣化し易く、その
うえ、光源に大きなパルス状の電流が流れるのでこの際
に大きなノイズが発生し、測定精度が低下する原因とな
っていた。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、光源の無駄な電
力消費を低減することができる測距装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明ではデジタル値又
はアナログ値である値Q₃を駆動回路へ供給し、該駆動回
路の出力を光源に供給して該値Q₃に応じた強度の光を対
象物に照射し、該対象物からの光を光位置検出器で受光
して該対象物までの距離及び該光位置検出器の受光強度
V₃を測定する測距装置において、 制御パルスに応答して値Q₂を該値Q₃として保持する記
憶手段、例えばレジスタと、 設定値V₀を保持する設定手段と、 （V₀/V₃）Q₃を該値Q₂として算出する演算手段と、 該記憶手段に初期値を保持させ、測距開始信号に応答
して該駆動回路を断続的に複数回アクティブにさせるこ
とにより該光源を断続的に発光させ、発光毎に該制御パ
ルスを該記憶手段に供給する制御手段と、 を有することを特徴としている。

［実施例］ （１）第１実施例 第１図には本発明が適用された第１実施例の要部ブロ
ック図が示されている。

受光素子18からの電流I₁およびI₂は加算演算手段20の
一部を構成する電流−電圧変換器20aおよび電流−電圧
変換器20bに供給され、これからの出力（電圧）V₁およ
びV₂が加算演算手段20の他部を構成する加算回路20cに
印加され、V₁＋V₂＝V₃が計算される。

電圧V₃は制御手段22に印加され、一方これには設定回
路23から、電圧V₀に変換された設定値が印加される。こ
の例では制御手段22は差動増幅器である。

電圧V₀とV₃との差に基づいて得られる制御手段22から
の電圧V₄がドライブ回路24に印加される。

図示しないが、レリーズシャッタ釦等からの信号（プ
ッシュによるスイッチのオン等）により、タイミングパ
ルス発生回路26からパルスP₁が得られ、これがドライブ
回路24に供給される。これにより電圧V₄または電圧V₄が
変換された電流I₀が光源10に供給され、その大きさに対
応した強さで光源10が発光される。

さらに、タイミングパルス発生回路26からはパルスP₁
より遅れてP₂が得られ、これが距離演算回路28に供給さ
れ、この時点でV₁およびV₂に基づいて距離演算がなさ
れ、端子30に出力される。

次にその動作を第２図を用いて説明する。なお、設定
回路（23）は、距離演算回路28が処理できる受光素子18
からの全出力電流I₁＋I₂の最小値を設定するものであ
る。また、ドライブ回路24の出力電流の上限は、上記し
た最悪条件をクリアする値である。

時点t₁でシャッタ釦等のスイッチがオン（同図Ａの
P₀）されると、ある期間後にタイミングパルス発生回路
26からパルスP₁（同図Ｂ）が得られる。このパルスP₁の
前縁および後縁の時点をt₂およびt₄とし、期間をT₁とす
る。パルスP₁はドライブ回路24に供給され、よって光源
10が電流I₀の大きさに基づいて発光する。

この光は被写体14から反射光となって受光素子18に入
射されるが、パルスP₁の立ち上がり瞬時では反射光は未
だ受光素子18に到達しておらず、したがって電圧V₃は極
めて小または０であり、設定回路23からの電圧V₀の方が
高い。したがって制御手段22からの電圧V₄はこの時点t₂
で最も高く、即ち電流I₀（同図Ｃ）が最も多く、光源10
の光の強さはこの時点で最大となる。

反射光が受光素子18に入力すると電圧V₃は高くなる。
反射率がよい場合には電圧V₃は同図Ｄに示すように設定
電圧V₀を越えて大幅に高く（第２図ＤでV₃₁として示
す）なり、したがって制御手段22からの電圧V₄は急激に
低下（電流I₀も急激に低下）し、これにより光源10の光
の強さも急激に低下する。

このようにして受光素子18への反射光の入射が急激に
減衰し、電圧V₃が急激に低下して設定回路23からの設定
値V₀と対応した時点以降は光の強さは一定となって安定
する。時点t₄で発光は停止される。

また、発光の強さがほぼ安定した時点t₃〜t₅（T₂）間
で同図Ｅに示すようにタイミングパルス発生回路26から
パルスP₂が得られ、これにより距離演算回路28において
距離演算処理がなされ、端子30に測定値が出力される。
電流の変化が大きいほどノイズは大きくなる。距離演算
処理中のt₄で発生するノイズは従来に比べて減少するの
で、ノイズによる誤演算を軽減でき、正確な測定値が得
られる。

次に時点t₆で再びシャッタ釦が押されると、時点t₇〜
t₉（T₁）間にパルスP₁が得られ、前回と同様に電流I₀が
光源10に供給されて発光する。時点t₇における電流I₀の
大きさは時点t₂の場合と同じである。被写体14の反射率
が悪く受光素子18に入射される反射光が前回に比して弱
いと、電圧V₃の初期値は時点t₂のそれより低く（第２図
ＤでV₃₂として示す）なり、したがって電流I₀は前回に
比して徐々に減衰する。

しかし、反射光が弱いので前回の電流値までは減衰し
ない時点で電圧V₃がV₀と対応して安定する。前回の安定
状態の電流I₀の値をI₀₁とし、今回のそれをI₀₂とする
と、I₀₁＜I₀₂の関係になり、前回より比較的強い光で安
定する。

いずれの場合でも、電流I₀は反射光の強さに応じて減
衰されるので、従来に比して電力の消費に役立つ。第２
図Ｃにおいて点線斜線を付した部分のエネルギーが節約
される。

（２）第２実施例 第３図には第２実施例の要部ブロック図が示されてい
る。本例は制御手段22を除き、他の構成は第１図の場合
と同様である。よって本例の制御手段22を説明し、他部
には第１図との対応部分に同一符号を付して説明を省略
する。

本例の光強度の制御手段22は、演算手段としての除算
回路22a及び乗算回路22bと、記憶手段としての記憶回路
22cとを備えている。

設定回路23からの電圧V₀と加算回路20cからの電圧V₃
とが除算回路22aに入力され、V₀/V₃の計算がなされ、値
Q₁が得られる。

この値Q₁は乗算回路22bに入力され、後述するQ₃と乗
算（Q₁×Q₃）され、出力Q₂が得られる。

これが記憶回路22cに入力されて記憶され、この記憶
値がQ₃となって乗算回路22bに入力されると共にドライ
ブ回路24にも入力される。

またタイミングパルス発生回路26から得られるリセッ
ト信号Prが記憶回路22cに入力されると、Q₃が初期値に
リセットされる。

第２実施例の動作を第４図のタイミングチャートを用
いて説明する。なお、第２図との対応部分には同一符号
を付す。

時点t₁でスイッチがオン（同図Ａ）されると、パルス
P₀の後縁（時点t₂）でタイミングパルス発生回路26から
リセットパルスPr（同図Ｂ）が得られ、記憶回路22cが
リセットされてそのQ₃が初期化される。この初期値は、
上記最悪条件が考慮されて大きい値が選ばれる。第４図
ＣはこのQ₃の値を示す。

リセットパルスPrの後縁時点（時点t₃）で同図Ｄに示
すようにタイミングパルス発生回路26からパルスP₁が得
られてこれがドライブ回路24に入力される。これにより
第４図Ｅに示す如くドライブ回路24から大きい電流I₀が
光源10に供給され、光源10が強い光をもって発光する。
期間t₃〜t₅は発光期間T₁であり、本例ではこのT₁の期間
における電流I₀の値は一定であり、光源10はT₁期間同一
の強さの光で発光する。

T₁期間ではさらに除算回路22aでV₀/V₃の演算がなされ
る。このとき、電圧V₃（第４図Ｆ）はV₃₀＞＞V₀の状態
にあり、除算回路22aから得られるQ₁の値は１より小さ
い。この結果、乗算回路22bにおける乗算演算（Q₁×Q₃
＝Q₂）値も比較的小さくなる（Q₃より小さくなる）。タ
イミングパルス発生回路26からのパルスP₂（第４図Ｇ）
により、上記Q₂の値が記憶回路22cに記憶され、Q₃とな
る。即ちリセット時（時点t₃）大きい値であったQ₃がこ
れより小さな値に書き換えられる。同時に距離演算回路
28ではV₁/V₂より距離演算がなされる（第４図Ｈ）。T₂
はこの演算期間である。以上を第１回の発光とする。

時点t₇で再びタイミングパルス発生回路26からパルス
P₁が得られ、第１回の発光で記憶回路22cに記憶されたQ
₃の値（前回に比べてV₀/V₃₀倍）に基づく大きさの電流I
₀により光源10が発光する。（発光量はI₀に比例するの
で前回に比べてV₀/V₃₀倍となる）。この発光は期間T
₁（t₇〜t₉）の間一定の強さで継続されるが、前回に比
しV₀/V₃₀倍に弱くなる。したがって反射光もV₀/V₃₀倍に
弱くなる。第４図の期間t₇〜t₉では、反射光に基づく電
圧V₃₁（V₃₁＝V₃₀×V₀/V₃₀＝V₀）が、設定値V₀に一致し
ていることを示している。そして除算回路22aでV₀/V₃₁
＝Q₁が計算され、今回ではQ₁＝１となり、乗算回路22b
でQ₁×Q₃＝Q₂が計算され、今回ではQ₂＝Q₃となり、した
がって記憶回路22cの記憶内容は時点t₈で書き換えられ
るが、今回は第１回の発光後のそれと同じになる。以上
を第２回の発光とする。

さらに、時点t₁₁でタイミングパルス発生回路26から
パルスP₁が得られ、上述と同様にして発光動作がなされ
る。この回（第３回）も、第２回の発光時のQ₃が記憶回
路22cに記憶されているので、第４図Ｅの期間t₁₁〜t₁₃
に示すように、比較的弱い発光がなされる。

そしてもしこの第３回の発光で反射光が弱すぎてV₃₂
＜V₀となると、Q₁の値（V₀/V₃₂）が１より大となり、し
たがって第３回の発光時に記憶されていた記憶回路22c
のQ₃が、これより大きな値に書き換えられ、次回の発光
では、この補正された値に基づいて適切な強さの発光が
得られる。

この第２実施例では、前回の反射光の状態に基づいて
次回の発光の強さを制御しているものであり、数回又は
10数回の測定の平均値をもって距離測定を行う場合に、
第２回目以降の発光を適切な強さに制御でき、したがっ
て無駄なかつ大きなエネルギー消費を回避できる。

［発明の効果］ 本発明の測距装置によれば、記憶手段の出力Q₃が駆動
回路を介して光源に供給され、測距開始信号に応答して
駆動回路が断続的に複数回アクティブにされることによ
り光源が断続的に発光し、演算手段で（V₀/V₃）Q₃が演
算され、ここにV₀は設定値、V₃は光位置検出器の受光強
度であり、演算結果が発光毎に記憶手段に保持され、こ
れにより、受光強度が設定値及び前回の発光強度に応じ
て所定値に収束するように発光毎に変化するので、光源
の無駄な電力消費を低減することができ、また、駆動回
路を流れるパルス電流値が低減されるので、ノイズが低
減されて測定精度を向上させることが可能であり、さら
に、駆動回路がアクティブにされる期間において記憶手
段の出力Q₃が一定であるので、所定強度で発光させるた
めの発光期間を受光強度によらず一定にすることができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測距装置の第１実施例を示すブロック
図、第２図は、その動作を説明するタイムチャート、第
３図は、第２実施例を示すブロック図、第４図は、その
動作を説明するタイムチャート、第５図は、測距装置の
基本説明図である。 10:光源、18:受光素子 22:制御手段、23:設定回路 24:ドライブ回路 26:タイミングパルス発生回路 28:距離演算回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】値Q₃を駆動回路へ供給し、該駆動回路の出
   力を光源に供給して該値Q₃に応じた強度の光を対象物に
   照射し、該対象物からの光を光位置検出器で受光して該
   対象物までの距離及び該光位置検出器の受光強度V₃を測
   定する測距装置において、 制御パルスに応答して値Q₂を該値Q₃として保持する記憶
   手段と、 設定値V₀を保持する設定手段と、 （V₀/V₃）Q₃を該値Q₂として算出する演算手段と、 該記憶手段に初期値を保持させ、測距開始信号に応答し
   て該駆動回路を断続的に複数回アクティブにさせること
   により該光源を断続的に発光させ、発光毎に該制御パル
   スを該記憶手段に供給するタイミング制御手段と、 を有することを特徴とする測距装置。