JP3187621B2 - Active triangulation - Google Patents
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Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアクティブ三角測距装置
の改良に関し,より詳細には少なくとも2分割された受
光手段の出力差信号を基準電圧と比較することにより,
被写体が基準距離よりも近いか遠いかを判別する様にし
た差演算方式のアクティブ三角測距装置を前提として,
無限遠判別を行う回路手段を別途設ける必要を除去した
三角測距装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an active triangulation device, and more particularly, to a method of comparing an output difference signal of at least two divided light receiving means with a reference voltage.
Assuming a difference calculation type active triangulation device that determines whether the subject is closer or farther than the reference distance,
The present invention relates to a triangulation device that eliminates the need to separately provide a circuit for determining infinity.
【0002】[0002]
【従来の技術】先ず,図3はアクティブ三角測距方式の
基本原理を示すものであり,1は例えば近赤外光を発生
する投光手段,2は投光レンズ,3は被写体,4は受光
レンズ,5は2分割された受光セルS1,S2を有する
受光手段を各々示す。投光手段1の出力光は投光レンズ
2で被写体3に向けて照射され,被写体3で反射された
光は受光レンズ4を介して受光手段5に入射する。この
時,被写体3までの距離に対応して受光手段5に対する
入射角が変動するので,受光手段5を構成する各々の受
光セルS1,S1に対する入射光量の成分比が変動す
る。そこで,各々の受光セルS1,S1に対する入射光
量を比較演算することにより,被写体3迄の距離を判別
することができる。アクティブ三角測距装置は,この時
の演算方式によって,受光セルの出力比を演算する比演
算方式と受光セルの出力差を演算する差演算方式とに大
別され両方式には一長一短がある。比演算方式は被写体
反射率に関する因子が比演算の過程で分子と分母間で相
殺されるので,被写体反射率の影響を受けることなく多
段階の距離判別を行うことができるという長所を有する
反面,比演算を行うためには対数アンプと差動アンプの
組み合わせ回路が必要になり,回路構成が複雑で高価に
なってしまう。一方,差演算方式は対数アンプが不要と
なるので,回路構成が簡潔で廉価なもので済むという長
所を有する反面,差演算の結果中には被写体反射率に関
する因子が残存するので,差演算結果の正負により,被
写体が所定の基準距離よりも近いか遠いかの2段階の距
離判別しか行えない。このため,一般的に比演算方式は
比較的に高価格なカメラに採用され,差演算方式は比較
的に低価格なカメラに採用されており,本発明は上述の
内の比較的に低価格なカメラに採用される比演算方式の
三角測距装置を前提としている。2. Description of the Related Art First, FIG. 3 shows the basic principle of the active triangulation method, wherein 1 is a light projecting means for generating, for example, near-infrared light, 2 is a light projecting lens, 3 is a subject, and 4 is a subject. The light receiving lens 5 is light receiving means having light receiving cells S1 and S2 divided into two. The output light of the light projecting means 1 is irradiated to the subject 3 by the light projecting lens 2, and the light reflected by the subject 3 enters the light receiving means 5 via the light receiving lens 4. At this time, since the incident angle with respect to the light receiving means 5 varies according to the distance to the subject 3, the component ratio of the amount of incident light to each of the light receiving cells S1 and S1 constituting the light receiving means 5 varies. Therefore, the distance to the subject 3 can be determined by comparing and calculating the amount of incident light with respect to each of the light receiving cells S1 and S1. The active triangulation devices are broadly classified into a ratio calculation method for calculating the output ratio of the light receiving cells and a difference calculation method for calculating the output difference of the light receiving cells, and both methods have advantages and disadvantages. The ratio calculation method has an advantage that a multi-step distance discrimination can be performed without being affected by the subject reflectance because a factor relating to the subject reflectance is canceled between the numerator and the denominator in the process of the ratio calculation. In order to perform the ratio operation, a combination circuit of a logarithmic amplifier and a differential amplifier is required, and the circuit configuration is complicated and expensive. On the other hand, the difference calculation method has the advantage that the circuit configuration is simple and inexpensive because a logarithmic amplifier is not required, but the difference calculation result has a factor related to the object reflectance in the difference calculation result. Depending on whether the subject is positive or negative, only a two-step distance determination of whether the subject is closer or farther than a predetermined reference distance can be performed. For this reason, the ratio calculation method is generally used for a relatively expensive camera, and the difference calculation method is generally used for a relatively low-cost camera. It is premised on a triangulation distance measuring device of the ratio calculation method used for various cameras.
【0003】図4は差演算方式の三角測距装置の基本原
理を示すブロック図であり,1は既述の投光手段,S
1.S2は既述の受光セルを各々示し,投光手段1によ
って照射された光は図3に示す経路で受光セルS1.S
2に入射する。従って,この時受光セルS1.S2の各
々に対する入射光量は被写体距離に対応した差が生じて
いる。受光セルS1.S2には受光量に対応した光電流
が流れ,各々電流整形回路6,7で整形されて減算回路
8に入力され,減算回路8は入力電流差に対応した電圧
信号を発生する。この減算回路8の出力電圧は比較回路
9によって基準被写体距離を示す基準電圧10と比較さ
れ,被写体が基準距離よりも近いか遠いかが判別され
て,判別結果が制御部11に与えられる。そして,制御
部11は距離の判別結果によって例えば図外の焦点調整
機構の制御や図外のストロボ装置の同調タイミングの制
御などを行う。FIG. 4 is a block diagram showing the basic principle of a difference calculation type triangulation distance measuring apparatus.
1. S2 denotes each of the light receiving cells described above, and the light emitted by the light projecting means 1 passes through the light receiving cells S1. S
2 is incident. Therefore, at this time, the light receiving cells S1. The incident light amount for each of S2 has a difference corresponding to the subject distance. Light receiving cell S1. In S2, a photocurrent corresponding to the amount of received light flows, is shaped by current shaping circuits 6 and 7, and is input to the subtraction circuit 8, which generates a voltage signal corresponding to the input current difference. The output voltage of the subtraction circuit 8 is compared with a reference voltage 10 indicating a reference subject distance by a comparison circuit 9 to determine whether the subject is closer or farther than the reference distance, and the determination result is given to the control unit 11. Then, the control unit 11 performs, for example, control of a focus adjustment mechanism (not shown) or tuning timing of a strobe device (not shown) based on the determination result of the distance.
【0004】図5は従来の差演算方式をより具体化した
回路構成例を示すものであり,1は赤外発光ダイオード
を使用した既述の投光部,11は既述の制御部,S1・
S2はフォトダイオードを使用した既述の受光セルを各
々示す。受光セルS1は抵抗20及びベース/コレクタ
間が短絡されたトランジスタ21の直列回路に直列接続
されており,受光セルS1に光が入射すると,この直列
回路には入射光量に対応した光電流I1が流れる。トラ
ンジスタ21はベースを共有するトランジスタ22とカ
レントミラー回路を構成しており,トランジスタ22に
はトランジスタ21に流れる電流と等しい電流I1が流
れる。FIG. 5 shows an example of a circuit configuration in which the conventional difference calculation method is more concretely described. Reference numeral 1 denotes the above-described light emitting unit using an infrared light emitting diode, 11 denotes the above-described control unit, and S1 denotes a control unit.・
S2 indicates each of the light receiving cells using the photodiode. The light receiving cell S1 is connected in series to a series circuit of a resistor 20 and a transistor 21 whose base and collector are short-circuited. When light enters the light receiving cell S1, a photocurrent I1 corresponding to the amount of incident light is applied to this series circuit. Flows. The transistor 21 forms a current mirror circuit with the transistor 22 sharing the base, and a current I1 equal to the current flowing through the transistor 21 flows through the transistor 22.
【0005】受光セルS2は抵抗23及びベース/コレ
クタ間が短絡されたトランジスタ24の直列回路に直列
接続されており,受光セルS2に光が入射すると,この
直列回路には入射光量に対応した光電流I2が流れる。
トランジスタ24はベースを共有するトランジスタ25
とカレントミラー回路を構成しており,トランジスタ2
5とトランジスタ26の直列回路にはトランジスタ24
に流れる電流と等しい電流I2が流れる。尚,トランジ
スタ26のベース/コレクタ間にはトランジスタ27が
接続されているが,このトランジスタ27は,PNP構
成のトランジスタ26の場合は,そのベース電流が実質
的に無視できない値であるので,トランジスタ26のベ
ース電流分を補償する為に設けられたものである。そし
て,トランジスタ26はトランジスタ28とカレントミ
ラー回路を構成しており,トランジスタ28にも同一の
電流I2が流れる。The light receiving cell S2 is connected in series to a series circuit of a resistor 23 and a transistor 24 whose base and collector are short-circuited. When light enters the light receiving cell S2, the light corresponding to the amount of incident light is applied to this series circuit. The current I2 flows.
Transistor 24 is a transistor 25 sharing a base
And a current mirror circuit.
5 and the transistor 26 in the series circuit
A current I2, which is equal to the current flowing in The transistor 27 is connected between the base and the collector of the transistor 26. In the case of the transistor 26 having a PNP configuration, the transistor 27 has a base current that cannot be substantially ignored. Are provided for compensating for the base current component. The transistor 26 forms a current mirror circuit with the transistor 28, and the same current I2 flows through the transistor 28.
【0006】トランジスタ22に流れる電流I1はオペ
アンプ29の逆相入力点に減算電流として流れ,トラン
ジスタ28に流れる電流I2はオペアンプ29の逆相入
力点に加算電流として流れる。オペアンプ29の逆相入
力点に流れる電流は全てオペアンプ29の帰還抵抗30
を流れるので,帰還抵抗30に流れる電流をIaと定義
した場合,電流Iaは(式1)で示される。又,オペア
ンプ29の正相入力点には電源31から基準動作点電圧
Vref が印加されているので,抵抗30の抵抗値をR3
0と定義し,オペアンプ29の出力電圧をVaと定義し
た場合,オペアンプ29の出力電圧Vaは(式2)で示
される。 Ia=I2−I1…(式1) Va=Vref −R30×Ia=Vref −R30×(I2−I1)…(式2)The current I1 flowing to the transistor 22 flows as a subtraction current to the negative-phase input point of the operational amplifier 29, and the current I2 flowing to the transistor 28 flows as an addition current to the negative-phase input point of the operational amplifier 29. All the current flowing to the negative-phase input point of the operational amplifier 29 is the feedback resistor 30 of the operational amplifier 29.
Therefore, if the current flowing through the feedback resistor 30 is defined as Ia, the current Ia is expressed by (Equation 1). Since the reference operating point voltage Vref is applied from the power supply 31 to the positive-phase input point of the operational amplifier 29, the resistance value of the resistor 30 is set to R3.
When it is defined as 0 and the output voltage of the operational amplifier 29 is defined as Va, the output voltage Va of the operational amplifier 29 is expressed by (Equation 2). Ia = I2-I1 (Equation 1) Va = Vref-R30.times.Ia = Vref-R30.times. (I2-I1) (Equation 2)
【0007】このオペアンプ29の出力電圧は光電流中
の定常光成分(発光ダイオード1の発光とは無関係に被
写界光に依存して流れる光電流成分)を除去するための
コンデンサ32で除去された後にオペアンプ33の逆相
入力抵抗34に加えられる。オペアンプ33の正相入力
点には電源31から基準動作点電圧Vref が印加されて
おり,オペアンプ33の両入力間のイマジナルショート
によってオペアンプ33の逆相入力レベルもVref と考
えられるので,抵抗R34の両端に発生する電圧V34
は(式3)で示され,抵抗R34に流れる電流I34は
(式4)で示される。 V34={Vref −R30×(I2−I1)}−Vref =R30×(I1−I2)…(式3) I34=R30×(I1−I2)/R34…(式4)The output voltage of the operational amplifier 29 is removed by a capacitor 32 for removing a stationary light component (a photocurrent component flowing depending on the object field light irrespective of the light emission of the light emitting diode 1) in the photocurrent. After that, the voltage is applied to the negative-phase input resistance 34 of the operational amplifier 33. The reference operating point voltage Vref is applied from the power supply 31 to the positive-phase input point of the operational amplifier 33, and the negative-phase input level of the operational amplifier 33 is also considered to be Vref due to an imaginary short between the two inputs of the operational amplifier 33. Voltage V34 generated at both ends
Is expressed by (Equation 3), and the current I34 flowing through the resistor R34 is expressed by (Equation 4). V34 = {Vref−R30 × (I2-I1)} − Vref = R30 × (I1-I2) (Expression 3) I34 = R30 × (I1-I2) / R34 (Expression 4)
【0008】上記(式4)に示される電流I34は全て
抵抗35を介して流れ,オペアンプ33の基準動作点電
圧はVref であるので,オペアンプ33の出力電圧Vb
は(式5)で示される値になる。 Vb=Vref −R35×R30×(I1−I2)/R34 =Vref −k×(I1−I2)…(式5) 但し,kはR35×R30/R34The current I34 shown in the above equation (4) all flows through the resistor 35, and the reference operating point voltage of the operational amplifier 33 is Vref.
Becomes a value represented by (Equation 5). Vb = Vref−R35 × R30 × (I1-I2) / R34 = Vref−k × (I1-I2) (5) where k is R35 × R30 / R34.
【0009】さて,オペアンプ33の出力Vbはコンパ
レータ36の正相入力に加えられており,コンパレータ
36の逆相入力には電源31から基準電圧Vref が加え
られている。そしてコンパレータ36はオペアンプ33
の出力電圧Vbが基準電圧Vref よりも低下した時にL
パルスを発生する。従って,コンパレータ36がLパル
スを発生する条件は(式6)で示され,(式6)におけ
る右辺左辺のVref 及び定数kを整理するとコンパレー
タ36がLパルスを発生する条件は(式7)で示され
る。 Vref >Vb=Vref −k×(I1−I2)…(式6) I1>I2…(式7)The output Vb of the operational amplifier 33 is applied to the positive-phase input of the comparator 36, and the reference voltage Vref is applied to the negative-phase input of the comparator 36 from the power supply 31. The comparator 36 is an operational amplifier 33
Is low when the output voltage Vb of the
Generate a pulse. Therefore, the condition under which the comparator 36 generates an L pulse is expressed by (Equation 6). When Vref and the constant k on the right and left sides in (Equation 6) are arranged, the condition under which the comparator 36 generates an L pulse is expressed by (Equation 7). Is shown. Vref> Vb = Vref-k * (I1-I2) (Equation 6) I1> I2 (Equation 7)
【0010】さて,図3からも明らかな様に,被写体距
離が遠くなるほど受光セルS1に対する入射光量が相対
的に増大し,所定の距離(例えば3m)よりも被写体距
離が長くなると(式7)の条件を満足し,コンパレータ
36はLパルスを発生する。そして,制御部11は投光
部1が近赤外パルスを発生した時にコンパレータ36が
Lパルスを発生すると被写体が3m以上の遠距離領域に
あり,コンパレータ36がLパルスを発生しないと被写
体が3m以内の近距離領域にあると判断する。As is clear from FIG. 3, as the subject distance increases, the amount of light incident on the light receiving cell S1 relatively increases, and when the subject distance becomes longer than a predetermined distance (for example, 3 m) (Equation 7). Is satisfied, the comparator 36 generates an L pulse. When the comparator 36 generates an L-pulse when the light emitting unit 1 generates a near-infrared pulse, the control unit 11 determines that the subject is in a long-distance region of 3 m or more, and when the comparator 36 does not generate an L-pulse, the subject is 3 m. It is determined that it is within the short distance area within.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】さて,上述の様に,従
来の該種回路では,オペアンプ29や33を中心とした
減算回路と,コンパレータ36を使用した比較回路で共
通の基準電源31を使用している為,無限遠判別を行う
為の回路要素を別途設ける必要があり,又,この無限遠
判別を行う為の処理ステップが加わる為に測距動作に要
する時間が全体として長くなってしまうという問題があ
った。As described above, in the conventional circuit of this type, a common reference power supply 31 is used for a subtraction circuit centered on operational amplifiers 29 and 33 and a comparison circuit using a comparator 36. Therefore, it is necessary to separately provide a circuit element for performing infinity discrimination, and the processing time for performing infinity discrimination is added, so that the time required for the distance measurement operation becomes longer as a whole. There was a problem.
【0012】より詳細に説明すると,図6は投光部1が
近赤外パルスを発生した時のオペアンプ33の出力電圧
Vbを示したものであり,図3から明らかな様,被写体
が近いほど受光セルS2の光電流I2が相対的に大きく
なり,従って,(式5)に示すオペアンプ33の出力電
圧Vbも大きくなる。従って,被写体が十分に近い場合
には,図6におけるカーブaの様なオペアンプ33の出
力電圧Vbが得られることになる。そして,被写体距離
が遠くなるほどオペアンプ33の出力電圧Vbは図6の
カーブb・cと低下してゆき。オペアンプ33の出力電
圧Vbが基準電圧Vref を下回った時にコンパレータ3
6はLパルスを発生する。そして,制御部11はこのL
パルスの有無によって被写体が遠距離領域か近接領域か
を判別する。さて,被写体距離が更に遠くなるほどオペ
アンプ33の出力電圧Vbはカーブd・e・fと変化す
るが,距離の増大に伴って光電流I1・I2の絶対値が
減少するので,(式5)における(I1−I2)の絶対
値が減少し,無限遠領域ではオペアンプ33の出力電圧
Vbの値は最終的にVref に収束してしまう。従って,
近距離領域と遠距離領域との分岐点の近傍では,被写体
距離が近距離領域と遠距離領域の分岐点の辺りにあるの
か,或いは,被写体距離が実質的に無限遠であるのかの
区別ができず,このため図5に示す従来の回路例では,
被写体距離の遠近判別に先行して,無限遠判別を行う必
要性が生じてくる。More specifically, FIG. 6 shows the output voltage Vb of the operational amplifier 33 when the light projecting unit 1 generates a near-infrared pulse. As is clear from FIG. The photocurrent I2 of the light receiving cell S2 becomes relatively large, and accordingly, the output voltage Vb of the operational amplifier 33 shown in (Equation 5) also becomes large. Accordingly, when the subject is sufficiently close, the output voltage Vb of the operational amplifier 33 as shown by the curve a in FIG. 6 is obtained. Then, as the subject distance increases, the output voltage Vb of the operational amplifier 33 decreases as curves b and c in FIG. When the output voltage Vb of the operational amplifier 33 falls below the reference voltage Vref, the comparator 3
6 generates an L pulse. Then, the control unit 11
It is determined whether the subject is in a long distance area or a close area based on the presence or absence of the pulse. Now, the output voltage Vb of the operational amplifier 33 changes to the curve d ・ ef as the subject distance further increases, but the absolute values of the photocurrents I1 ・ I2 decrease as the distance increases. The absolute value of (I1−I2) decreases, and the value of the output voltage Vb of the operational amplifier 33 eventually converges to Vref in the infinity region. Therefore,
In the vicinity of the branch point between the short distance area and the long distance area, whether the subject distance is near the branch point between the short distance area and the long distance area, or whether the subject distance is substantially infinite is determined. Therefore, the conventional circuit example shown in FIG.
It is necessary to perform infinity determination before determining the distance of the subject.
【0013】そこで,図5に示す従来の回路では無限遠
判別を行うためにトランジスタ37及びダイオード38
が組み込まれている。即ち,距離判別に先立って,トラ
ンジスタ37を導通させれば,トランジスタ28に流れ
る光電流I2はトランジスタ37を介してグランドに流
入し,オペアンプ29以降の出力には一方の光電流I1
のみが反映される。そして,この一方の光電流I2の絶
対値があるレベルを下回った時に被写体は無限遠である
と判断することができる。しかしながら,このような手
法による場合,距離判別に先行して無限遠判別を行わな
ければならず,この無限遠判別のための回路要素が必要
になるばかりでなく,無限遠判別を行うための時間が必
要になるため,測距時間が全体として長くなってしまう
という問題が生じる。又,受光セルS1・S2に流れる
光電流は電源電圧の変動や,周囲温度の影響を受けるの
で,これに起因して判別精度も低下し易いという問題も
生じる。Therefore, in the conventional circuit shown in FIG. 5, a transistor 37 and a diode 38 are used to determine infinity.
Is incorporated. That is, if the transistor 37 is turned on prior to the determination of the distance, the photocurrent I2 flowing through the transistor 28 flows into the ground via the transistor 37, and one photocurrent I1 is supplied to the output after the operational amplifier 29.
Only reflected. When the absolute value of the one photocurrent I2 falls below a certain level, it can be determined that the subject is at infinity. However, in such a method, infinity determination must be performed prior to distance determination, and not only a circuit element for this infinity determination is required, but also the time required for infinity determination. Therefore, there is a problem that the distance measurement time becomes longer as a whole. In addition, since the photocurrent flowing through the light receiving cells S1 and S2 is affected by the fluctuation of the power supply voltage and the ambient temperature, there is a problem that the discrimination accuracy is apt to be reduced due to this.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みてなされたものであり、無限遠判別を行うこと
無く、直ちに遠距離領域と近距離領域の判別を行うこと
ができる様にしたアクティブ三角測距装置を提供するこ
とを第1の目的とし、更に、電源電圧の変動や周囲温度
の変動による判別精度の低下を防止し得るアクティブ三
角測距装置を提供することを第2の目的とする。要約す
れば、本発明のアクティブ三角測距装置は、被写体に向
けて光を照射する投光手段と、投光手段により照射され
被写体で反射された光が入射する少なくとも2分割され
た受光手段と、受光手段への入射光量に対応して変化す
る受光手段の出力信号の差を電圧信号として算出する減
算手段と、予め決められた受光手段から被写体までの基
準距離に対応した基準電圧を生成する基準値生成手段
と、減算手段で算出した電圧信号を基準値生成手段で生
成した基準電圧と比較することにより、被写体が基準距
離よりも近いか遠いかを判別する比較手段とを備えるア
クティブ三角測距装置において、基準値生成手段は、被
写体が受光手段に対して無限遠領域にあるときに、減算
手段で算出した電圧信号の収束点となる基準動作点電圧
を基準電圧と共に生成し、基準電圧は、基準動作点電圧
に対して、被写体が受光手段に近くなる方向に対応する
側にオフセットされていることにより、距離判別に先行
する無限遠判別を不要とし、また、基準値生成手段は、
基準電圧及び基準動作点電圧を温度及び電源電圧に依存
して変動させる様に構成されていることにより、電源電
圧変動や温度変動の影響を除去する様にしたことを特徴
とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to immediately determine a long-distance region and a short-distance region without performing infinity determination. It is a first object of the present invention to provide an active triangular distance measuring apparatus having a reduced configuration, and a second object of the present invention is to provide an active triangular distance measuring apparatus capable of preventing a decrease in determination accuracy due to a fluctuation in a power supply voltage or a fluctuation in an ambient temperature. The purpose of. In summary, the active triangulation device of the present invention comprises: a light projecting means for irradiating light toward a subject; and at least two divided light receiving means for receiving light reflected by the subject irradiated by the light projecting means. Subtracting means for calculating, as a voltage signal, a difference between the output signals of the light receiving means, which changes according to the amount of light incident on the light receiving means, and generating a reference voltage corresponding to a predetermined reference distance from the light receiving means to the subject. Active triangulation comprising: a reference value generating means; and a comparing means for determining whether the subject is closer or farther than the reference distance by comparing the voltage signal calculated by the subtracting means with the reference voltage generated by the reference value generating means. In the distance measuring device, the reference value generating means, when the subject is in an infinite distance region with respect to the light receiving means, sets a reference operating point voltage, which is a convergence point of the voltage signal calculated by the subtracting means, as a reference voltage. The reference voltage is offset with respect to the reference operating point voltage to the side corresponding to the direction in which the subject is closer to the light receiving means, so that infinity determination prior to distance determination is unnecessary, and The reference value generation means includes:
The configuration is such that the reference voltage and the reference operating point voltage are changed depending on the temperature and the power supply voltage, so that the influence of the power supply voltage fluctuation and the temperature fluctuation is removed.
【0015】[0015]
【作用】即ち、本発明のアクティブ三角測距装置では、
受光手段から被写体までの距離(被写体距離)が無限遠
になると、減算手段で算出した電圧信号(減算手段の出
力電圧)は基準動作点電圧に収束する。しかし、基準電
圧は基準動作点電圧に対してオフセットされた値になっ
ており、減算手段の出力電圧は基準電圧には収束しなく
なる。このとき、基準電圧は、基準動作点電圧に対し
て、被写体が近くなる方向に対応する側にオフセットさ
れているので、減算手段の出力電圧が基準動作点電圧の
近傍にある場合には、被写体が基準距離よりも遠いと判
別されることになる。従って、遠距離領域と近距離領域
の判別に先行して無限遠判別を行う必要が無くなる。In other words, in the active triangulation device of the present invention,
When the distance from the light receiving unit to the subject (subject distance) becomes infinity, the voltage signal calculated by the subtracting unit (output voltage of the subtracting unit) converges to the reference operating point voltage. However, the reference voltage has a value offset from the reference operating point voltage, and the output voltage of the subtraction means does not converge on the reference voltage. At this time, since the reference voltage is offset with respect to the reference operating point voltage to a side corresponding to a direction in which the subject becomes closer, if the output voltage of the subtraction means is near the reference operating point voltage, Is determined to be farther than the reference distance. Therefore, it is not necessary to perform infinity determination prior to determination of a long-distance region and a short-distance region.
【0016】[0016]
【実施例】以下図面を参照して本発明の1実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の1実施例にかかるアクティ
ブ三角測距装置の回路図であり,図5に示した従来の回
路と同一の回路要素に関しては,図5と同一の符号を付
して重複した説明は省略するが,本発明では抵抗40,
41及びダイオード42の直列回路に電流を流した時の
抵抗41の端子電圧を基準動作点電圧Vref1としてオペ
アンプ29及び33の正相入力に加え,抵抗40の端子
電圧を基準電圧Vref2としてコンパレータ36の逆相入
力に加えることにより,コンパレータ36の基準電圧を
オペアンプ29,33の基準動作点電圧に対してオフセ
ットするとともに,電源依存性を有する電流源として作
用するトランジスタ43及び温度依存性を有する電流源
として作用するトランジスタ44から抵抗40,41及
びダイオード42の直列回路に電流を供給することによ
り,基準動作点電圧Vref1及び基準電圧Vref2に電源依
存性及び温度依存性を持たせる様になされている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an active triangulation device according to one embodiment of the present invention. The same circuit elements as those of the conventional circuit shown in FIG. Although the description is omitted, in the present invention, the resistor 40,
The terminal voltage of the resistor 41 when a current flows in the series circuit of the diode 41 and the diode 42 is added to the positive phase inputs of the operational amplifiers 29 and 33 as the reference operating point voltage Vref1, and the terminal voltage of the resistor 40 is set as the reference voltage Vref2. By adding to the negative phase input, the reference voltage of the comparator 36 is offset with respect to the reference operating point voltages of the operational amplifiers 29 and 33, and the transistor 43 acting as a power source-dependent current source and the temperature-dependent current source A current is supplied from the transistor 44 acting as a resistor to a series circuit of the resistors 40 and 41 and the diode 42 so that the reference operating point voltage Vref1 and the reference voltage Vref2 have power supply dependency and temperature dependency.
【0017】先ず,VBはカメラ用のバッテリから直接
得られる電源であり,当然電源依存性を有する。電源V
Bから抵抗45,46の直列回路に電流が供給されてお
り,抵抗45,46の分圧点のレベルは電源電圧VBに
依存して変動する。この抵抗45,46の分圧点はトラ
ンジスタ47のベース入力と接続されており,トランジ
スタ47のベースレベルが電源電圧VBに依存して変動
するので,トランジスタ48,47及び抵抗49の直列
回路には電源電圧VBに依存した電流が流れることにな
る。First, VB is a power source directly obtained from a battery for a camera, and naturally has a power source dependency. Power supply V
A current is supplied from B to the series circuit of the resistors 45 and 46, and the level of the voltage dividing point of the resistors 45 and 46 fluctuates depending on the power supply voltage VB. The voltage dividing points of the resistors 45 and 46 are connected to the base input of the transistor 47, and the base level of the transistor 47 varies depending on the power supply voltage VB. A current depending on the power supply voltage VB flows.
【0018】トランジスタ48はベースを共有するトラ
ンジスタ43とカレントミラー回路を構成しており,ト
ランジスタ43にはトランジスタ48に流れる電流と等
しい(或いはベース−エミッタ間接合面積によっては比
例した)電流が流れるので,トランジスタ43は抵抗4
0,41及びダイオード42からなる直列回路に対して
電源電圧VBに対する依存性を有する電流源として作用
する。The transistor 48 forms a current mirror circuit with the transistor 43 sharing the base. Since a current equal to (or proportional to, depending on the base-emitter junction area) flows through the transistor 48, a current flows through the transistor 43. , The transistor 43 is a resistor 4
It acts as a current source having a dependency on the power supply voltage VB with respect to the series circuit composed of 0, 41 and the diode 42.
【0019】次に,50は電源電圧に依存しない定電圧
源であり,定電圧源50はトランジスタ51のベース入
力と接続されている。トランジスタ51のコレクタはト
ランジスタ52と接続され,トランジスタ51のエミッ
タは温度依存性の高い(温度変化による抵抗値の変動が
大きい)抵抗53が接続されている。従って,定電圧源
50からトランジスタ51にベース電流が供給されてト
ランジスタ52,51及び抵抗53の直列回路に電流が
流れる時,温度に依存して変化する抵抗53の抵抗値に
対応してトランジスタ51のベース/エミッタ間電圧が
変動するため,この直列回路に流れる電流値は温度依存
性を有して変動することになる。Reference numeral 50 denotes a constant voltage source which does not depend on the power supply voltage. The constant voltage source 50 is connected to the base input of the transistor 51. The collector of the transistor 51 is connected to the transistor 52, and the emitter of the transistor 51 is connected to a resistor 53 having a high temperature dependency (a large change in resistance due to a temperature change). Accordingly, when a base current is supplied from the constant voltage source 50 to the transistor 51 and a current flows through the series circuit of the transistors 52, 51 and the resistor 53, the transistor 51 corresponds to the resistance value of the resistor 53 which changes depending on the temperature. The base-emitter voltage fluctuates, so that the current value flowing through this series circuit fluctuates with temperature dependence.
【0020】そして,トランジスタ52はベースを共有
するトランジスタ44とカレントミラー回路を構成して
おり,トランジスタ44にはトランジスタ52に流れる
電流と等しい(或いは比例した)電流が流れるので,ト
ランジスタ44は抵抗40,41及びダイオード42か
らなる直列回路に対して温度依存性を有する電流源とし
て作用する。The transistor 52 forms a current mirror circuit with the transistor 44 sharing the base. Since a current equal to (or proportional to) the current flowing through the transistor 52 flows through the transistor 44, the transistor 44 is connected to the resistor 40. , 41 and a diode 42 act as a temperature-dependent current source.
【0021】次に,上記事項を参照して上記実施例の動
作を説明する。先ず,測距動作が開始されると,制御部
11は投光部1にパルス電流を供給し,投光部11は近
赤外パルスを発生する。この近赤外パルスは投光レンズ
2によって被写体3に照射され,被写体3からの反射光
が受光レンズ4を介して受光セルS1・S2に入射す
る。この時受光セルS1・S2に対する入射光量は被写
体距離に依存して定まり,図5を参照した従来回路と同
様にして,受光セルS1に対する入射光量に対応した光
電流I1がトランジスタ22に流れ,受光セルS2に対
する入射光量に対応した光電流I2がトランジスタ28
に流れるので,抵抗30には(式1)に示す電流Iaが
流れる。Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to the above items. First, when the distance measuring operation is started, the control unit 11 supplies a pulse current to the light projecting unit 1, and the light projecting unit 11 generates a near-infrared pulse. The near-infrared pulse is applied to the subject 3 by the light projecting lens 2, and the reflected light from the subject 3 enters the light receiving cells S 1 and S 2 via the light receiving lens 4. At this time, the amount of light incident on the light receiving cells S1 and S2 is determined depending on the subject distance, and a photocurrent I1 corresponding to the amount of light incident on the light receiving cell S1 flows through the transistor 22 in the same manner as in the conventional circuit shown in FIG. The photocurrent I2 corresponding to the amount of light incident on the cell S2 is
Therefore, the current Ia shown in (Equation 1) flows through the resistor 30.
【0022】さて,本実施例では,オペアンプ29,3
3の正相入力には抵抗40,41の分圧点から電源電圧
及び温度に依存した基準動作点電圧Vref1が印加されて
いるので,オペアンプ29の出力電圧Vcは(式8)で
示される値になり,オペアンプ33の出力電圧Vdは
(式9)で示される値になる。 Vc=Vref1−R30×(I2−I1)…(式8) Vd=Vref1−k×(I1−I2)…(式9) 但し,kはR35×R30/R34In this embodiment, the operational amplifiers 29, 3
Since the reference operating point voltage Vref1 depending on the power supply voltage and the temperature is applied to the positive-phase input of the resistor 3 from the voltage dividing points of the resistors 40 and 41, the output voltage Vc of the operational amplifier 29 becomes a value represented by (Equation 8). , And the output voltage Vd of the operational amplifier 33 becomes a value represented by (Equation 9). Vc = Vref1-R30 × (I2-I1) (Equation 8) Vd = Vref1-k × (I1-I2) (Equation 9) where k is R35 × R30 / R34.
【0023】オペアンプ33の出力Vdはコンパレータ
36の正相入力に加えられるが,コンパレータ36の逆
相入力には抵抗40とトランジスタ43の接続点から電
源電圧及び温度に依存した基準電圧Vref2が加えられて
いるので,コンパレータ36がLパルスを発生する条件
は(式10)で示される。 Vref2>Vd=Vref1−k×(I1−I2)…(式10)The output Vd of the operational amplifier 33 is applied to the positive-phase input of the comparator 36, and the reference voltage Vref2 depending on the power supply voltage and temperature is applied to the negative-phase input of the comparator 36 from the connection point of the resistor 40 and the transistor 43. Therefore, the condition under which the comparator 36 generates an L pulse is represented by (Equation 10). Vref2> Vd = Vref1-k * (I1-I2) (Equation 10)
【0024】さて、図2は投光部1が近赤外パルスを発
生した時のオペアンプ33の出力電圧Vdを示したもの
であり、図3から明らかな様、被写体3が近いほど受光
セルS2の光電流I2が大きくなり、従って、(式9)
に示すオペアンプ33の出力電圧Vdも大きくなる。従
って、被写体3が十分に近い場合には、図2におけるカ
ーブaの様なオペアンプ33の出力電圧Vdが得られ
る。そして、被写体距離が遠くなるほどオペアンプ33
の出力電圧Vdは図2におけるカーブb・c・d・e・
fと低下していき、オペアンプ33の出力電圧Vdがコ
ンパレータ36の逆相入力に加えられた基準電圧Vref2
を下回った時にコンパレータ36はLパルスを発生す
る。そして、制御部11はこのLパルスの有無によって
被写体3が遠距離領域か近接領域かを判別する。さて、
被写体距離が更に遠くなると、距離の増大に伴って光電
流I1・I2の絶対値が減少するので、式(10)にお
ける(I1−I2)の絶対値が減少し、無限遠領域では
オペアンプ33の出力電圧Vdの値は最終的にオペアン
プ33の基準動作点電圧であるVref1に収束してしま
う。しかしながら、本発明においては、コンパレータ3
6の基準電圧Vref2はオペアンプ33の出力電圧Vdの
収束点である基準動作点電圧Vref1に対してオフセット
されており、無限遠時におけるオペアンプ33の出力電
圧Vdの収束点である基準動作点電圧Vref1は図2に示
す様に、コンパレータ36の基準電圧Vref2よりも低い
レベル(即ち、遠距離撮影領域)であるので、遠距離領
域か近距離領域かの判別に先行して無限遠判別を行う必
要が全く無くなる。尚、コンパレータ36の基準電圧V
ref2のオフセットの方向やオフセットの量は回路要素の
正負の極性や各種特性に応じて適宜決定されるものであ
ることは言うまでもない。FIG. 2 shows the output voltage Vd of the operational amplifier 33 when the light projecting unit 1 generates a near-infrared pulse. As is apparent from FIG. Of the photocurrent I2 of
The output voltage Vd of the operational amplifier 33 shown in FIG. Therefore, when the subject 3 is sufficiently close, the output voltage Vd of the operational amplifier 33 as shown by the curve a in FIG. 2 is obtained. The operational amplifier 33 increases as the subject distance increases.
The output voltage Vd of the curve b · c · d · e · in FIG.
f, the output voltage Vd of the operational amplifier 33 becomes equal to the reference voltage Vref2 applied to the negative-phase input of the comparator 36.
, The comparator 36 generates an L pulse. Then, the control unit 11 determines whether the subject 3 is in a long distance area or a close area based on the presence or absence of the L pulse. Now,
When the object distance further increases, the absolute values of the photocurrents I1 and I2 decrease as the distance increases. Therefore, the absolute value of (I1−I2) in Expression (10) decreases. The value of the output voltage Vd eventually converges to Vref1, which is the reference operating point voltage of the operational amplifier 33. However, in the present invention, the comparator 3
6 is offset with respect to the reference operating point voltage Vref1 which is the convergence point of the output voltage Vd of the operational amplifier 33, and the reference operating point voltage Vref1 is the convergence point of the output voltage Vd of the operational amplifier 33 at infinity. As shown in FIG. 2, since the level is lower than the reference voltage Vref2 of the comparator 36 (that is, the long-distance shooting area), it is necessary to perform infinity determination before determining whether the area is the long-distance area or the short-distance area. Completely disappears. The reference voltage V of the comparator 36
It goes without saying that the direction of the offset of ref2 and the amount of the offset are appropriately determined according to the positive and negative polarities and various characteristics of the circuit element.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、減算手段の基準動作点電圧に対して、比較手段の基
準電圧を、被写体が受光手段に近くなる方向に対応する
側にオフセットしているので、無限遠領域における減算
手段で算出した電圧信号の収束点と比較手段の基準電圧
とが異なったものとなり、遠距離領域と近距離領域の判
別に先行して無限遠判別を行う必要が全く無くなる。更
に、減算手段の基準動作点電圧や比較手段の基準電圧に
対して温度依存性や電源電圧依存性を与えているので、
電源電圧変動や温度変動に起因する受光手段の特性変動
が相殺され、温度変化や電源電圧変動に起因する判別精
度の低下も有効に防止される。As described above, according to the present invention, the reference voltage of the comparing means is offset from the reference operating point voltage of the subtracting means to the side corresponding to the direction in which the subject is closer to the light receiving means. Therefore, the convergence point of the voltage signal calculated by the subtraction means in the infinity area becomes different from the reference voltage of the comparison means, and the infinity determination is performed prior to the determination of the long distance area and the short distance area. There is no need at all. Furthermore, since the temperature dependency and the power supply voltage dependency are given to the reference operating point voltage of the subtraction means and the reference voltage of the comparison means,
Characteristic fluctuations of the light receiving means due to power supply voltage fluctuations and temperature fluctuations are canceled out, and a decrease in determination accuracy due to temperature fluctuations and power supply voltage fluctuations is effectively prevented.
【図1】本発明の1実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す実施例において,投光手段をパルス
発光させた時の減算手段の出力電圧の変化を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a change in an output voltage of a subtracting unit when the light emitting unit emits a pulse in the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】アクティブ三角測距装置の基本原理を示す説明
図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a basic principle of an active triangulation device.
【図4】差演算方式のアクティブ三角測距装置の原理を
示すブロック図FIG. 4 is a block diagram illustrating the principle of an active triangulation device using a difference calculation method.
【図5】従来のアクティブ三角測距装置の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional active triangulation device.
【図6】図5に示す従来例において,投光手段をパルス
発光させた時の減算手段の出力電圧の変化を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a change in an output voltage of a subtracting unit when the light emitting unit emits a pulse in the conventional example shown in FIG. 5;
1 投光手段 5 受光手段 S1,S2 受光セル 29,33 オペアンプ 36 コンパレータ Vref1 基準動作点電圧 Vref2 基準電圧 43 電圧依存電流源たるトランジスタ 44 温度依存電流源たるトランジスタ REFERENCE SIGNS LIST 1 light projecting means 5 light receiving means S 1, S 2 light receiving cell 29, 33 operational amplifier 36 comparator Vref 1 reference operating point voltage Vref 2 reference voltage 43 transistor as voltage-dependent current source 44 transistor as temperature-dependent current source
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/32 G01C 3/00 G03B 13/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 7/32 G01C 3/00 G03B 13/36
Claims (2)
と、 前記投光手段により照射され前記被写体で反射された光
が入射する少なくとも2分割された受光手段と、 前記受光手段への入射光量に対応して変化する前記受光
手段の出力信号の差を電圧信号として算出する減算手段
と、 予め決められた前記受光手段から前記被写体までの基準
距離に対応した基準電圧を生成する基準値生成手段と、 前記減算手段で算出した電圧信号を前記基準値生成手段
で生成した基準電圧と比較することにより、前記被写体
が前記基準距離よりも近いか遠いかを判別する比較手段
とを備えるアクティブ三角測距装置において、 前記基準値生成手段は、前記被写体が前記受光手段に対
して無限遠領域にあるときに、前記減算手段で算出した
電圧信号の収束点となる基準動作点電圧を前記基準電圧
と共に生成し、 前記基準電圧は、前記基準動作点電圧に対して、前記被
写体が前記受光手段に近くなる方向に対応する側にオフ
セットされていることを特徴とするアクティブ三角測距
装置。1. A light projecting means for irradiating light to a subject; a light receiving means divided into at least two portions into which light irradiated by the light projecting means and reflected by the subject is incident; and an incidence on the light receiving means. Subtraction means for calculating, as a voltage signal, a difference between the output signals of the light receiving means, which changes in accordance with the amount of light, and reference value generation for generating a reference voltage corresponding to a predetermined reference distance from the light receiving means to the subject Means for comparing the voltage signal calculated by the subtraction means with the reference voltage generated by the reference value generation means, thereby determining whether the subject is closer or farther than the reference distance. In the distance measuring device, the reference value generation unit is a convergence point of the voltage signal calculated by the subtraction unit when the subject is in an infinite distance region with respect to the light receiving unit. Generating a quasi-operation point voltage together with the reference voltage, wherein the reference voltage is offset with respect to the reference operation point voltage to a side corresponding to a direction in which the subject is closer to the light receiving unit. Active triangulation device.
において、前記基準値生成手段は、前記基準電圧及び前
記基準動作点電圧を温度及び電源電圧に依存して変動さ
せる様に構成されていることを特徴とするアクティブ三
角測距装置。2. The active triangulation apparatus according to claim 1, wherein said reference value generating means is configured to vary said reference voltage and said reference operating point voltage depending on temperature and power supply voltage. An active triangulation device, characterized in that:
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- 1993-10-05 JP JP27314693A patent/JP3187621B2/en not_active Expired - Fee Related
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