JP2596954B2

JP2596954B2 - 距離検出装置

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Publication number: JP2596954B2
Application number: JP62310689A
Authority: JP
Inventors: 恵二国重
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH01150809A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、距離検出装置、更に詳しくは、光投射型の
三角測距方式の距離検出装置に関する。

［従来の技術］被写体にパルス光を投光し、この被写体からの反射光
を、投光部より所定の基線長だけ離れて配置された、半
導体位置検出素子（以下、PSDと略記する）からなる受
光部により受光して被写体距離を検出するようにした光
投射型の三角測距方式による距離検出装置は、既に特開
昭59−99420号公報等によって知られている。

第９図（Ａ）は、この距離検出装置に適用される三角
測距の原理を説明するための概略図である。第９図
（Ａ）において、投光素子101から発光されたパルス光
は、投光レンズ102でスポット状に集束されて被写体103
に向け投射される。同被写体103により反射された反射
光は、上記投光レンズ102より基線長Ｌだけ隔てた位置
にある受光レンズ104によってPSD105上に結像される。
このPSD105上の結像点の位置は、被写体距離に応じて変
化するから、結像位置に応じてPSD105の両端から取り出
される光電流I₁,I₂の比を求めることにより結像点の重
心位置を求め、この重心位置から被写体距離を求めるこ
とができる。

無限遠（以下、∞と略記する）に位置した被写体から
の反射光の結像点が、PSD105の中心105cと一致している
理想的状態を示す第９図（Ｂ）の場合、PSD105の全長を
2d,受光レンズ104の焦点距離をf_J、被写体距離をａ、全
光電流をI₀（＝I₁＋I₂）とすると、端子105aからの光電
流I₁は、となる。また、端子105bからの光電流I₂はとなる。そこで、上記（１），（２）式より演算出力I₂
/（I₁＋I₂）を求めると、となるから、演算出力I₂/（I₁＋I₂）は被写体距離の逆
数（1/a）に比例することになる。

第10図は、被写体距離の逆数（1/a）を横軸に、上記
（３）式に示す演算出力I₂/（I₁＋I₂）を縦軸に、それ
ぞれ目盛った線図であって、上記の理想的状態では傾き
がの実線δ_１のようになり、１つの演算出力I₂/（I₁＋
I₂）に対して１つの被写体距離ａが対応はしているか
ら、演算出力I₂/（I₁＋I₂）を求めることによって被写
体距離ａを求めることができる。

次に、無限遠に位置する被写体からの反射光の結像点
がPSD105の中心点105cより位置ズレ位置Δｘだけずれて
いる第９図（Ｃ）の場合を考えると、このときには、端
子105aからの光電流I₁は、となる。また、端子105bからの光電流I₂は、となる。従って、演算出力I₂/（I₁＋I₂）は、となる。この（６）式を上記第（３）式と比べると、Δ
x/2dだけシフトしたものとなっている。つまり、第10図
に示した破線δ_２のように、上記理想的な特性線である
実線δ_１をΔx/2dだけ上方に平行移動したものとなって
いる。なお、結像点の重心位置が第９図（Ｃ）に示した
場合とは逆方向にずれている場合には、破線δ_３のよう
になる。ところで、実際に光電流を求めるには、電子回
路によって検出しているから、PSD105に発生した光電流
出力に電子回路のバイアス電流I_Bが加算されて検出され
ることになる。回路を工夫することによりバイアス電流
I_Bはできるだけ小さい値となるように設定されるが、そ
れでも皆無にすることは不可能なので、検出回路の影響
も考慮すると、端子105aから検出される光電流I_1bはとなる。また端子105bから検出される光電流I_2bはとなる。よって演算出力I₂/（I₁＋I₂）はとなる。I₀は全受光光電流出力であるので、その大きさ
は1/a²に比例し、∞では０となり、被写体距離が近くな
る程（1/a²が大きくなる程）大きくなる。つまり、近距
離においては、I₀≫I_B1,I_B2の関係が成り立つ。上記の
近似を上記（９）式に代入すれば、被写体距離が∞の場
合、被写体距離が近距離の場合、と近似される。つまり、演算出力は被写体距離が∞に近
づくにつれ、検出回路によって定まるバイアス定数I_B2/
（I_B1＋I_B2）に近づき、近距離になればなる程、検出回
路の影響は無視できるようになり、（６）式で示される
理想直線に漸近する。通常、I_B1＝I_B2なので、であるとして、グラフフに表わすと、第11図に示すよう
に直線δ₄,δ_５に歪みを生じる。この歪みの度合は検出
回路のバイアス定数I_B2/（I_B1＋I_B2）および位置ズレ量
Δｘによっつて決定される。第11図より明らかなように
PSD105の中心点105cに対し∞被写体からの反射光による
結像点の重心位置が投光素子101側によっているときΔ
ｘを負の値、その逆を正の値とすると、Δｘが正の値を
とる場合、曲線δ_４のようになり、負の値をとる場合は
曲線δ_５のようになる。

［発明が解決しようとする問題点］したがって、第11図に示す実線δ₄,δ_５では、被写体
距離ａの逆数に対する演算出力I₂/（I₁＋I₂）の直線関
係が崩れ、正確に測距することができない。取り分け、
結像点の位置ズレ量Δｘが負の値をとる実線δ_５の場
合、１個の演算出力ｉに対し２個の被写体距離の逆数1/
a₅₁および1/a₅₂が対応する距離領域が発生し、その領域
では測距不能となってしまう。

そこで、次に、上記位置ズレ量Δｘを極力少なくする
一般的な調整方法について述べる。

第12図は、前記第９図（Ａ）に示した三角測距の原理
を説明するための線図から投光部と受光部のみを示した
ものである。

第12図において、図示しない∞被写体からの反射光に
よる結像点の重心位置は、投光素子101と、投光レンズ1
02の主点を結ぶ直線、つまり投光光軸に平行な入射光の
主光線がPSD105の面と交わる点である。従って、結像点
の位置は、投光レンズ102と受光レンズ104の主点位置、
投光素子105の位置のそれぞれの位置関係によって決定
される。通常、投・受光レンズ102,104および投光素子1
01,PSD105は、それぞれ別部品であり、組み立てによっ
て位置関係が設定される為、結像点の重心位置のズレ量
Δｘは、組立時の作業により個々に大きくばらつく。そ
こで、組立後、投光素子101もしくはPSD105を微調整し
てできるだけ上記ズレ量Δｘが小さくなるように調整さ
れる。第12図は、投光素子101をｘだけ移動させて投光
素子101aから発光させた場合の例で、この場合∞被写体
からの反射光による結像点の重心位置は受光レンズ104
の焦点距離をf_Jとし、投光レンズ102の焦点距離をf_Tと
すると、で与えられる結像点の位置ズレ量Δｘだけ移動すること
になる。

このようにして投光素子101を移動させることによ
り、PSD105の中心105cに∞被写体の反射光による結像点
の重心位置を合わせるよう調整することができる。しか
しながら、調整できる位置ズレ量Δｘの大きさは投光素
子101を移動させる機構の微調能力と、調整マシンの微
調能力によって決定される。位置ズレ量Δｘは数10μｍ
以内に調整されることが要求されるので、調整マシンと
して同オーダの微調能力を必要とすることになる。

このように、投光素子，受光素子がそれぞれ１個の場
合は、機械的調整方法に伴う欠点を無視すれば、結像点
の位置ズレ量Δｘを機械的に補正することにより測距不
能となることを回避することが可能である。しかしなが
ら、特開昭60−140306号公報等に示されるように、投光
素子，受光素子を複数個用いる測距装置においては、そ
れぞれの位置関係を前述した様なレベルで機械的に調整
することは、生産工程上、コスト，調整工数が掛かり過
ぎるので不可能である。また、このような調整機構を、
コンパクトなカメラ内に収納することすら、不可能であ
る。第13図は３個の投光素子111〜113,3個のPSD114〜11
6,投光レンズ117および受光レンズ118をもった広視野測
距装置の例である。この場合、通常、投光素子111〜113
は３個のチップを１つのパッケージに封入して製造され
るから投光素子個々の位置の相対的なズレは避けられ
ず、基準位置に対して±0.1mm内の精度となる。PSD114
〜116に関しても同様なことがいえる。このため、たと
え真中の投光素子112とPSD115との位置関係を精密に機
械的な方法で微調したとしても、投光素子111とPSD11
4、また投光素子113とPSD116との位置関係はそれぞれ±
0.1mm程度のズレが軽くでてしまうことになる。従っ
て、このような場合は特に、上記ズレ量Δｘを数10μｍ
程度にしようという要求レベルからいかにかけ離れてい
るものであるかが明白である。

以上述べたように、複数の投光素子と受光素子を用い
る測距装置まで考えるとき、機械的調整法にはおのずか
らその限界があることが明らかである。

そこで本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもの
で、電気的に回路のバイアス電流を調整することによ
り、PSD等の受光素子面上における結像点の位置ズレ量
Δｘの補正と、検出回路のバイアス電流により引き起こ
される測距演算出力の歪の補正とを行なった距離検出装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明の距離検出装置は、投光素子から測距対象に向
けて投射された光パルスの反射光を受光素子で受光し、
その入射位置を検出することによって被写体距離の情報
を得る三角測距方式の距離検出装置であって、上記受光
素子が上記反射光を受光して発生する光電流をバイアス
電流に重畳させて検出する検出回路と、上記バイアス電
流に重畳した光電流から被写体距離情報を演算して出力
する演算出力回路と、測距範囲の全域に亘り、上記演算
出力が、被写体距離の逆数に略比例するように、上記バ
イアス電流比を設定するバイアス電流比設定回路とを具
備してなるものである。

本発明の原理を表わした第14図において、被写体距離
ａの逆数を横軸にとり、演算出力I₂/（I₁＋I₂）を縦軸
にとった場合、近距離域では実線l₀のように１本の直線
として確定されるとき、遠距離域では前述した理由から
曲線l₀〜l₆のように変化してしまい、∞収束ポイント、
つまり特性線図と縦軸の交点がP₀〜P₆のように変化する
ので、本発明の距離検出装置においては、演算出力I₂/
（I₁＋I₂）の∞収束ポイントが、近距離域での特性線l₀
をそのまま延長させた実線l₄に一致するように、バイア
ス電流比を設定する。この結果、前記の位置ズレ量Δｘ
やバイアス電流I_Bによって生じた演算出力の歪みが修正
され、被写体距離の逆数と演算出力とのリニアな関係が
保たれる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す距離検出装置の
電気回路図で、第３図は、上記第１図中の制御回路25か
ら供給される信号のタイミングチャートである。この距
離検出装置は、測距対象に光パルスを投射する投光回路
部21と、測距対象からの反射光を受光して光電流を検
出、この光電流をバイアス電流に重畳する光電流検出回
路部22と、バイアス電流に重畳された光電流から被写体
の距離情報を求める演算出力回路部23と、この演算出力
回路部23の出力をA/D変換するカウント回路24と、上記
各回路部に制御信号を送出する制御回路部25とから構成
されている。

第１図において、投光回路部21のIRED（赤外発光ダイ
オード）68は、トランジスタ67,抵抗66,69およびオペア
ンプ65で構成されている定電流駆動回路により定電流ド
ライブされる。この定電流駆動回路のオン・オフを制御
するトランジスタ70のベースが抵抗71,74を介して制御
回路部25の端子T₁に接続されており、このIRED68から第
３図に示されるパルス波形で投射される赤外光のオン・
オフ制御は制御回路部25の端子T₁の出力信号（第３図参
照）により行なわれる。

光電流検出回路22はプリアンプ回路部，背景光除去回
路部およびバイアス電流比設定回路部から構成されてい
る。PSD1の一方のアノードから得られる第１の光電流I₁
は、光電流検出回路部22のトランジスタ2,4,8,9および
オペアンプ3,5で構成される回路網により前置増幅さ
れ、背景光を除去された後、トランジスタ12,16,18およ
びダイオード13,14によって構成されるバイアス電流比
設定回路によりつくられるバイアス電流に重畳して対数
圧縮ダイオード11に注入される。

PSD1の一方のアノードから得られる第１の光電流I₁を
増幅するオペアンプ３は、トランジスタ２によって帰還
がかけられるように、その出力端をトランジスタ２のエ
ミッタに、反転入力端子をベースにそれぞれ接続されて
おり、トランジスタ２のベース入力抵抗は等価的に数10
0Ω程度に下げられている。その為、PSD1の光電流比I₁:
I₂には何等影響を与えずに信号成分I₁をすべてベース電
流としてベースに入力することができる。トランジスタ
２の電流増幅率β倍に増幅された信号は、第１のカレン
トミラー回路を形成する次段のトランジスタ8,9に供給
されるようになっている。そして、トランジスタ９のコ
レクタは、電流をシンクする定電流源10と背景光除去回
路部のオペアンプ５の非反転入力端子に接続されてい
る。

このオペアンプ５は、非投光時にトランジスタ６が端
子T₁の出力信号の“H"レベルが抵抗74,73を通じてベー
スに与えられることによりオンするとアクティブとな
り、その出力端に接続されたコンデンサ７に、この背景
光の明るさに応じた電荷を蓄積すると共に、同コンデン
サ７とトランジスタ４とで構成されたフィードバックル
ープによってPSD1の背景光による光電流成分と、オペア
ンプ３のバイアス電流成分をトランジスタ４のコレクタ
電流としてグランドラインに排出する。その結果とし
て、トランジスタ２のコレクタ電流は、背景光の大きさ
によらず定電流源10の定電流値に応じた一定値となる。
投光時には、トランジスタ６がオフするからオペアンプ
５がノンアクティブとなるが、コンデンサ７に蓄積され
た電荷によりトランジスタ４が背景光による光電流をグ
ランドラインに排出し続けるので、PSD1の一方のアノー
ドから得られる第１の光電流から背景光による光電流を
除いたパルス光成分はトランジスタ２でβ倍されて第１
のカレントミラー回路8,9によって折り返され圧縮ダイ
オード11に注入される。

トランジスタ12とダイオード11,13,14とは、第２のカ
レントミラー回路を構成し、圧縮ダイオードを兼ねるダ
イオード11のアノードは、上記第１のカレントミラー回
路を構成するトランジスタ９のコレクタに接続されてい
る。カレントミラー回路の性質から、トランジスタ12と
ダイオード11を流れる電流はダイオード13,14を流れる
電流に等しく、またダイオード13,14とトランジスタ15
とはそれぞれ直列に接続されているので、ダイオード11
に流れる電流はトランジスタ15を流れる電流I_B1に等し
い。従って、圧縮ダイオード11に注入される投光時のパ
ルス光電流成分は、トランジスタ15のコレクタ電流I_B1
に相当するバイアス電流に重畳して検出されることにな
る。

上述の説明と同様に、PSD1の他方のアノードから得ら
れた第２の光電流I₂は、トランジスタ2A,4A,8A,9Aおよ
びオペアンプ3A,5Aからなる同様の回路網で処理され、
トランジスタ15Aのコレクタ電流I_B2に相当するバイアス
電流に重畳して圧縮ダイオード11Aのアノードから検出
される。

トランジスタ15,18およびトランジスタ15A,18Aはそれ
ぞれ第３のカレントミラー回路を形成している。これら
第３のカレントミラー回路の定電流は、トランジスタ3
5,36,37および定電流源38で構成されている第４のカレ
ントミラー回路によって与えられるようになっている。
定電流源38の電流値をI_Bとすれば、カレントミラー回路
の性質から、トランジスタ35,36,37の各コレクタ電流は
何れもI_Bとなる。

トランジスタ36はトランジスタ18と直列に接続されて
いるから、トランジスタ18を流れる電流は上記定電流I_B
である。ところで、一方の第３のカレントミラー回路を
形成しているトランジスタ15と18のエミッタにそれぞれ
抵抗16と可変抵抗17が接続されているので、可変抵抗17
と抵抗16とが等しい抵抗値であれば、トランジスタ15を
流れるバイアス電流I_B1も、上記定電流源38の電流値I_B
に等しくなるが、後述するように、可変抵抗17は被写体
距離に応じた演算出力を補正する目的で可変調整される
ものであるので、一般にはI_B1≠I_Bである。トランジス
タ18Aはトランジスタ35に直列なので、他方の第３のカ
レントミラー回路を構成するトランジスタ15A,18Aを流
れる電流I_B2はI_Bに等しいので、結局、一般的には、I_B1
≠I_B2となる。

すなわち、上記可変抵抗17を可変することによりI_B1
を増減することができるので、これによってバイアス電
流比を任意に設定できることになる。

このようにして、圧縮ダイオード11あるいは11Aのア
ノードに得られた信号電圧は、演算出力回路部23のトラ
ンジスタ41と42のベースに供給される。

演算出力回路部23は、トランジスタ41,42,44〜46と定
電流源43からなり、測距演算出力を得るための対数伸長
回路を構成している。差動増幅器を形成しているトラン
ジスタ41,42の各ベースは、上記圧縮ダイオード11と11A
の各アノードに直接、あるいは図示しない緩衝増幅器を
介して接続され、各エミッタは定電流源43に共通に接続
されている。トランジスタ42のコレクタは、カレントミ
ラー回路を形成しているトランジスタ44〜46の各ベース
とトランジスタ44のコレクタとに接続されている。

ところで、上記ダイオード11,11Aにそれぞれ流れる電
流は、前記PSD1の各アノードから得られた光電流I₁,I₂
と、上記バイアス電流I_B1,I_B2との和である。すなわ
ち、前記した電流I_1b,I_2bは、である。

従って、今、トランジスタ42のコレクタ電流Icは、定
電流源43の定電流をI_Eとすると、となる。この（13）式で示される電流Icは前記（９）式
で示された演算出力に係数I_Eが掛けられたものに相当し
ている。

この（13）式に上記（12）式を代入すれば、となる。

従って、トランジスタ42のコレクタ電流Icを測定すれ
ば被写体までの距離を求めることができることになる。
この電流Icはカレントミラー回路の性質から、トランジ
スタ46のコレクタにも流れ、このトランジスタ46のコレ
クタ電流Icが演算出力となる。この演算出力回路部23で
は、トランジスタ41を流れるコレクタ電流をI_c1とする
と、が成立するように作動する。

ここで、上記バイアス電流I_B1,I_B2は、前述したよう
に、第１の光電流I₁,第２の光電流I₂に重畳してそれぞ
れ圧縮ダイオード11,11Aを流れることになるので、ここ
で電子の電荷をq,絶対温度をT,ボルツマン定数をk,逆方
向飽和電流をIsとすると、−−をV_Tとおき、簡単のため
背景光がないと考えると、被写体距離が充分に遠くて光
電流I₁,I₂が充分に小さいとき、ダイオード11,11Aのア
ノード電位V₁,V₂は、となる。

つまり、この場合、圧縮ダイオード11,11Aのアノード
の電位はバイアス電流I_B1,I_B2のみによって定まること
になる。従って、このときの演算出力Icは上記（14）式
からとなる。

次に、被写体が充分に近くて、PSD1からの光電流I₁,I
₂がバイアス電流I_B1,I_B2に比して大きな場合には、圧縮
ダイオード11,11Aのアノードの電位V₁,V₂は、となるので、この場合、上記（14）式からとなる。

従来の測距回路においては、I_B1≒I_B2としていたので
演算出力Icはとなるものであったが、この実施例では、バイアス電流
I_B2を定電流源38のI_Bに等しく一定とし、バイアス電流I
_B1についてはトランジスタ15,18と抵抗値R₁の抵抗16お
よび抵抗値R₂の可変抵抗17によって、なる関係式を満足するように可変抵抗17を調整してい
る。こうすることにより、バイアス電流比を任意に設定して、演算出力が被写体距離の逆数に、測
距範囲の全域に亘って比例するものとしている。

カウント回路部24は、トランジスタ46のコレクタ電流
から測距演算出力のバックグランド成分を除去した成分
を計測して制御回路部25に内蔵されているカウンタ機構
（図示せず）でディジタル計測するものである。

測距演算出力のバックグランド成分を記憶し保持する
回路を制御するトランジスタ48は、ベースが抵抗75を介
して制御回路部25の端子T₂に接続されており、制御回路
部25の端子T₂の出力信号（第３図参照）によりオン，オ
フ制御される。つまり、非投光時に上記トランジスタ48
がオンするようになっている。トランジスタ48がオンの
ときは、オペアンプ47,トランジスタ50およびコンデン
サ49よりなるフィードバックループにより、トランジス
タ50には上記（14）式で与えられるコレクタ電流Icが流
れ、トランジスタ50とトランジスタ51はカレントミラー
回路を形成しているので、このときトランジスタ51にも
電流Icが流れる。そして、このときコンデンサ49には測
距演算出力のバックグランド成分に相当する電荷が蓄え
られるが、非投光時の電流IcはI₁＝I₂＝０であるので、
このとき前述したように前記（14）式より、コンデンサ
49に蓄えられる電荷は、トランジスタ50,51が次の電流
をグランドへ排出するだけのものが貯えられることとな
る。

つまり、トランジスタ51は被写体距離∞時の演算出力
をグランドに排出する役割を果す。投光時には、トラン
ジスタ48がオフしてオペアンプ47が不動作となるからコ
ンデンサ49の保持電荷によってトランジスタ51の排出電
流量は保持されることになる。

このようにして、コンデンサ52には、投光ごとに有限
被写体距離時の演算出力から∞被写体距離時の出力を引
いた電流が流れて電荷が蓄積されていくことになる。オ
ペアンプ53は上記コンデンサ52のリセットをするための
もので、その制御用のトランジスタ54のベースは抵抗76
を介して制御回路部25の端子T₃に接続されている。従っ
て、この端子T₃の出力信号（第３図参照）により、トラ
ンジスタ54は、オンしてコンデンサ52の電位を基準電位
Vref1にセットし、投光開始の直前にオフしてオペアン
プ53を動作不能とする。その後はコンデンサ52の電位
は、同コンデンサ52への注入電流によって増加してい
く。

所定回数の投光が終ると、第３図のタイミングチャー
トに示すようにその端子T₄がＨ→Ｌとなるのでトランジ
スタ63がオフし、トランジスタ55でコンデンサ52を放電
していく。同時に制御回路25に内蔵されたカウンタが働
き、コンパレータ62の出力がＨになるまでカウントを続
ける。コンパレータ62は、コンデンさ52の両端電圧が基
準電圧Vref1より小さくなると、ＬからＨに変化する。
コンデンサ52の放電速度は、定電流源61と抵抗58,59と
トランジスタ57,60によって決定される。抵抗59は可変
抵抗であって、これを変化させることによって任意のデ
ィスチャージ速度を設定できる。このようにして被写体
距離に応じた出力を制御回路部25内のカウンタのカウン
ト値として得ることができる。

ところで、上記距離検出装置において、可変抵抗17の
調整は、次のような手順で行なわれる。

（イ）比較的近距離の２箇所を測距して、被写体距離が
a₁のときのカウント値をc₁とし、a₂のときのカウント値
をc₂とする。

（ロ）∞カウント値を演算を行ない、∞カウント値ｃ_∞
をにより求める。この（20）式は、２箇所の測距値（1/
a₁,c₁）、（1/a₂,c₂）から第14図に示すような直線l₀,l
₄を求め、∞の測距値、つまり縦軸との交点P₄の座標を
計算するための計算式である。

（ハ）受光部を遮光してカウント値がｃ_∞に略等しくな
るように可変抵抗17を調整する。

なお、上記第１実施例においては、光電流検出回路部
22における定常光を除去するためのオペアンプ５（5A）
の反転入力端子への信号は、ダイオード13と14（13Aと1
4A）の接続点からとっていたが、第２図に示すように、
トランジスタ19（19A）と定電流源20（20A）との直列回
路を追加し、このトランジスタ19（19A）のベースをダ
イオード13（13A）のアノードに接続し、同トランジス
タ19（19A）エミッタをオペアンプ５（5A）の反転入力
端子に接続するようにしてもよい。周知のように、定電
流駆動されたエミッタフォロアのトランジスタ19（19
A）の入力インピーダンスはほぼ無限大と考えられるの
で、ダイオード11,13,14およびトランジスタ12で構成さ
れている第２のカレントミラー回路に与える負荷効果を
軽減させることができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示す距離検出装置の
要部回路図である。この第２実施例においては、光電流
検出回路部22Aは、背景光除去回路部に除いて、プリア
ンプ回路部26とバイアス設定回路部27とから構成されて
いる。また、演算出力回路部23Aでは前記第１図におけ
るトランジスタ45が用いられていない。第４図に示され
ていない投光回路部，カウント回路部および制御回路部
については、前記第１図に示した第１実施例と略同様に
構成される。第１実施例と全く同一の構成部品について
は、同一符号を付すに止め、その説明が重複するのを避
けてこれを省略する。

第４図において、PSD1の一方のアノード出力側で、PN
P型トランジスタ30のベースはオペアンプ３の出力端
に、エミッタはオペアンプ３の反転入力端子に、コレク
タはダイオード11のアノードにそれぞれ接続されてい
て、PSD1の第１の光電流I₁は、トランジスタ30で負帰還
されたオペアンプ３で前置増幅されて圧縮ダイオード11
に注入される。トランジスタ31は、そのコレクタとベー
スが短絡されているのでベース，エミッタ接合のダイオ
ードと等価になり、第１図に示すダイオード13に相当す
る。従って、このトランジスタ31はトランジスタ12,ダ
イオード11,14と共にカレントミラー回路を構成してい
る。ダイオード11には、トランジスタ15のコレクタ電流
I_B1と等しいバイアス電流が流れるように、トランジス
タ12が作動する。PSD1の他方のアノード出力側において
も、同様に構成されているのでダイオード11Aにもトラ
ンジスタ15Aのコレクタ電流I_B2と等しいバイアス電流が
流れるように、トランジスタ12Aが作動する。

従って、この実施例でも、前記第１図に示した実施例
で説明したと同様に圧縮ダイオード11,11Aのアノード電
位として前記（15）〜（18）式が成立し、しかも、バイ
アス電流I_B1,I_B2の比を可変抵抗17により可変できるこ
とから、前記第１実施例と同じ効果を期待できる。

第５図は、本発明の第３実施例を示す距離検出装置の
要部回路図である。この実施例において、光電流検出回
路部は、背景光除去回路が除かれている点は上記第２実
施例と同じである。第２実施例と異なる点は、上記第２
実施例では、バイアス電流I_B1,I_B2を得るための定電流
分配回路として、トランジスタ15,18と15A,18Aで構成さ
れるカレントミラー回路を２組とトランジスタ35,36,37
で構成されるカレントミラー回路１組と計３組設けてい
たが、この実施例では、バイアス設定回路部27Aにおい
て上記カレントミラー回路を使用するかわりに、トラン
ジスタ35B,36B、可変抵抗37Bおよび定電流源33による電
流分配回路を使用している。

トランジスタ35Bを流れるバイアス電流I_B1とトランジ
スタ36Bを流れるバイアス電流I_B2の比を可変抵抗37Bの
調整によって適宜の値に設定でき、且つ、バイアス電流
I_B1とI_B2との和がバイアス電流比に関係なく、定電流源
33によって一定の電流値I_Bに決まる。すなわち、バイア
ス電流I_B1,I_B2の比が、可変抵抗37Bによって設定される
と、トランジスタ35,36の電流増幅率をβｐとすれば、
下式の関係が成立する。

第６図は、本発明の第４実施例を示す距離検出装置の
ブロック図である。この実施例は、第12図を用いて前述
したように、複数の投光素子、すなわちIRED92〜93を投
光回路部95によって発光させ、これを複数の受光素子、
すなわちPSD89〜91で受光することにより広視野にわた
って距離検出を行なう装置で、各ブロックの詳細な回路
構成は前記第１図と同じである。発光素子を複数化した
たためにセレクタ部81が設けられている。セレクタ部81
は、各光電流検出回路部82〜84の出力を選択して演算出
力回路部96に供給するためのもので、制御回路部85によ
って制御される。従って、演算出力回路部96は、各光電
流検出回路部82〜84の出力毎に演算を行ない、被写体距
離に応じた演算出力をカウント回路部97に送る。各光電
流検出回路部82〜84には、可変抵抗86〜88が接続されて
いて、各光電流検出回路部82〜84毎にバイアス電流をそ
れぞれ調整することができる。この調整値は、PSD89とI
RED92,PSD90とIRED93,PSD91とIRED94の相対的位置関係
によって、前記第１実施例で説明したように決定され
る。なお、中央のPSD90とIRED93を機械的に調整してし
まえば、光電流検出回路蛇83に接続されている可変抵抗
87は調整不要となるので、これを固定抵抗にしてもよ
い。このようにすれば、バイアス電流調整は可変抵抗8
6,88の２個についてのみ行なえばよいので、ICのピン数
が減りコストを低減できる利点がある。

第７図は、本発明の距離検出装置の演算出力回路部の
他の具体的な回路例を示した電気回路図である。前記各
実施例では、被写体距離情報を得るための演算式とし
て、なる演算式を使用したが、本発明においては、測距情報
を得るのに上記演算式にのみ限定されるものではないので、この第７図の演算
出力回路部では演算式を用いている。

第７図において、トランジスタ121〜124と定電流源12
9とから構成される差動増幅器のトランジスタ122,124の
ベースに前記した第１の電流I_1bと第２の電流I_2bがそれ
ぞれ供給される。トランジスタ121と125はカレントミラ
ー回路を構成し、同様に、トランジスタ123と127もカレ
ントミラー回路を構成しているから、トランジスタ125,
126を流れる電流はトランジスタ122に流れる電流に等し
く、トランジスタ127,128を流れる電流はトランジスタ1
24に流れる電流に等しい。このため、トランジスタ125
〜128で構成される差動増幅器のトランジスタ128のコレ
クタからの演算出力はとなる。

前述の（７）式および（８）式より、である。

第８図は、演算出力回路部の更に他の具体的な回路例
の電気回路図である。この演算出力回路部は被写体距離
情報を得るためのに演算式としてを用いている。

従って、この場合も、前述の（７）式および（８）式
よりとなる。上記演算式による演算を行ない演算出力回路部
がこの第８図に示す回路では光電流検出回路部からの電
流I_1b,I_2bは、ボルテージフォロワを形成しているオペ
アンプ131,132の非反転入力端子にそれぞれ供給されて
インピーダンス変換されると、この後、オペアンプ133
と抵抗134〜137からなる減算回路によりの演算が行なわれてオペアンプ133の出力端より出力さ
れる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、受光素子と投光素
子間の相対的位置ずれと検出回路のバイアス電流により
引き起こされる測距演算出力の歪みにより、測距不能と
なる欠点を電気的調整で解決することにより、従来の機
械的な調整法に伴う様々な欠点を解消し、数10μｍのオ
ーダの微調整をも簡単かつ安価にしかも経年変化のない
ように確実に調整することができ、さらに従来の機械的
調整では全く不可能であった複数の投・受光素子を用い
る測距装置にも応用することができる等の顕著な効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る距離検出装置の電
気回路図、第２図は、上記第１図における光電流検出回路部の他の
回路例を示す要部回路図、第３図は、上記第１図における制御回路部から出力され
る信号のタイミングチャート、第４図は、本発明の第２実施例に係る距離検出装置の要
部回路図、第５図は、本発明の第３実施例に係る距離検出装置の要
部回路図、第６図は、本発明の第４実施例に係る距離検出装置のブ
ロック図、第７図は、本発明の距離検出装置の演算出力回路部の他
の例を示す電気回路図、第８図は、本発明の距離検出装置の演算出力回路部更に
他の例を示す電気回路図、第９図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明に用いられる
三角測距の原理を説明するための全体概略図と受光部の
概略図、第10,11図は、従来の距離検出装置における演算出力−
距離の関係を示す特性線図、第12,13図は、従来の距離検出装置における測距誤差の
発生とその調整法を説明するための投・受光部の概略
図、第14図は、本発明の距離検出装置における演算出力−距
離の関係を調整する方法を説明するための特性線図であ
る。１……PSD（受光素子） 16……抵抗（バイアス電流調整回路） 17,37B,86〜88……可変抵抗（バイアス電流調整回路） 22,22A……光電流検出回路部（検出回路） 23,23A……演算出力回路部（演算出力回路） 68……IRED（投光素子）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】投光素子から測距対象に向けて投射された
光パルスの反射光を上記投光素子から一定基線長だけ離
して配置した受光素子で受光し、同受光素子の入射位置
を検出することにより被写体距離情報を得る距離検出装
置において、上記受光素子が上記反射光を受光して発生する光電流を
バイアス電流に重畳させて検出する検出回路と、上記バイアス電流に重畳された光電流出力から被写体距
離情報を演算して出力する演算出力回路と、測距範囲の全域に亘り、上記演算出力が、被写体距離の
逆数に略比例するように上記バイアス電流比を設定する
バイアス電流比設定回路と、を具備したことを特徴とする距離検出装置。