JP3253793B2 - アクティブ測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外光を被写体に向か
って発射し、被写体から反射してくる赤外光を受光する
ことにより、被写体までの距離を測定するアクティブ測
距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にコンパクトカメラのオートフォー
カス装置用等に使用されるアクティブ測距装置は、赤外
光発光前の被写体からの入射光による光電変換素子電流
値を記憶し、この記憶値と赤外光発光時の被写体からの
反射光を含む被写体からの入射光による光電変換素子電
流値との差分に基づいて被写体までの距離を測定する測
距回路を備えている。なお、測距回路自体の方式として
は、受光素子としてＰＳＤを使用してＰＳＤの２つの出
力を別々の増幅回路で増幅後処理することにより、所謂
３角測量の原理で距離を算出する３角測距方式と、受光
素子としてＳＰＤを使用してＳＰＤの出力を１つの増幅
回路で増幅後処理することにより、反射光量の大小を弁
別して距離を算出するアンプリチュード方式とがある。

【０００３】ところで、赤外光を得る発光素子として
は、主に赤外発光ダイオードが使用されており、遠くの
被写体に対しても測距に必要な光量の反射光が戻ってく
るように、発光素子には０.5〜１Ａ程度の大電流が流さ
れる。また赤外発光素子は順方向電圧が比較的高いた
め、電池の電圧が電池の消耗に従って低下すると、赤外
発光素子を十分に駆動することができないばかりか、測
距装置の他の回路が動作するのに必要な電圧も十分供給
できない可能性がある。

【０００４】そこで、従来より電池の電圧を昇圧回路に
よって昇圧して装置各部に供給することが行われてい
る。昇圧回路としては、コックロフト回路のようにコン
デンサに昇圧のエネルギーを蓄えるタイプもあるが、一
般には発振回路によって交流を作りトランスまたはイン
ダクタを使用して昇圧するタイプが使われる。特に最近
では、外部部品も少なくて済むＩＣ化されたチョッパ型
のスイッチングレギュレータが広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな昇圧回路を使用した従来のアクティブ測距装置にお
いては、以下のような問題点がある。

【０００６】昇圧回路はノイズを発生し易いため、アク
ティブ測距装置のように非常に微弱な信号を扱う装置に
おいては、このノイズによって測距精度が劣化する。

【０００７】昇圧回路の昇圧電圧を直接に測距回路に供
給する構成では、安定した電圧を測距回路に供給するこ
とができず、測距誤差の要因となる。

【０００８】安定した電圧を測距回路に供給するために
昇圧回路の後段に安定化電源回路を使用するにしても、
一般に昇圧回路においては昇圧電圧を定めるための基準
電圧が必要であり、他方、安定化電源回路にも基準電圧
が必要である。従って、これら別個の基準電圧を作るた
めに回路構成が複雑になる。

【０００９】昇圧回路の基準電圧を安定化電源回路の出
力を利用することにより基準電圧の作成回路を単純化す
るにしても、昇圧回路の出力は当然安定化電源回路の出
力より高くしないといけないので、昇圧回路の出力の検
出を抵抗分割によって行うような構成が必要となるが、
このような構成では、スタンバイ時の出力のリーク電流
を避けるためにこの抵抗をオン，オフする回路が必要で
あり、回路構成が複雑化する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
問題点を解決するために、以下のような構成を採用して
いる。

【００１１】昇圧回路で発生するノイズによる測距精度
への悪影響を防止することを目的として、赤外光の発光
前に昇圧回路の昇圧動作を停止させると共に発光終了後
に速やかに昇圧回路の昇圧動作を再開させる制御信号を
昇圧回路に供給するタイミング制御回路を備えている。

【００１２】また、昇圧停止時間をできるだけ短くして
単位時間当たりの発光，測距回数を極力多くできるよう
にすることを目的として、昇圧回路にチョッパ型のスイ
ッチングレギュレータを使用し、タイミング制御回路
は、強制信号によって赤外光の発光直前に昇圧回路の動
作クロックを停止することで昇圧動作を停止せしめ、且
つ、発光停止と同時に昇圧回路の動作クロックを再開せ
しめて昇圧動作を開始させるようにしている。

【００１３】安定した電圧が測距回路に供給し得るよう
にすることを目的として、安定化電源回路を備え、昇圧
回路の出力を安定化電源回路を経由して測距回路に供給
するようにしている。

【００１４】別個に基準電圧を作成する無駄を省くこと
を目的として、安定化電源回路の出力電圧を昇圧回路の
基準電圧として使用するようにしている。

【００１５】安定化電源回路の出力を基準電圧としてこ
の基準電圧より高い電圧を目標値として昇圧回路が動作
し得るようにすることを目的として、昇圧回路内に、エ
ミッタが昇圧回路の出力に接続された第１のＰＮＰトラ
ンジスタと、エミッタが安定化電源回路の出力に接続さ
れた第２のＰＮＰトランジスタと、第１および第２のＰ
ＮＰトランジスタのベース間に電圧差を生成する手段
と、第１および第２のＰＮＰトランジスタのコレクタ電
流の和が所定の値となるよう設定するバイアス回路とを
含み、第１および第２のＰＮＰトランジスタの一方のコ
レクタに、他方のコレクタ電流をカレントミラー回路で
反転したものか、あるいは定電流を接続し、この接続点
から昇圧回路の駆動または停止を制御する信号を得るよ
うにしている。

【００１６】なお、第１および第２のＰＮＰトランジス
タのベース間に電圧差を生成する手段は、第１および第
２のＰＮＰトランジスタの一方のＰＮＰトランジスタの
ベース・エミッタ間にパラレルに接続された抵抗とその
ベースに印加する電流源の少なくとも一方と、第１およ
び第２のトランジスタのベース間に接続された抵抗とに
より構成される。

【００１７】また、赤外発光素子の駆動回路や発振回路
と測距回路とで電源を共有することによる測距回路への
悪影響を防止することを目的として、発振回路および赤
外発光素子の駆動回路の少なくとも一方を、安定化電源
回路を経由せず昇圧回路の出力で直接駆動するようにし
ている。

【００１８】更に、赤外発光素子に大電流が流れること
により昇圧停止時に電圧が極端に低下して他の回路の許
容値以下になってしまうのを防止することを目的とし
て、チョッパ型昇圧回路であって、インダクタの前記電
池に接続されていない端子からそれぞれダイオードを介
して接続された２個のコンデンサを有し、該２個のコン
デンサの電圧の最小値を基準電圧と比較した出力か、ま
たはそれぞれの電圧を基準電圧と比較した出力の論理和
によって昇圧動作を制御する昇圧回路を備え、前記２個
のコンデンサの一方から前記測距回路へ電流を供給し、
他方から前記赤外発光素子の駆動回路へ電流を供給する
ようにしている。

【００１９】

【作用】本発明のアクティブ測距装置においては、タイ
ミング制御回路が、制御信号によって、赤外光の発光前
に昇圧回路の昇圧動作を停止させてノイズの発生を抑止
し、発光終了後に速やかに昇圧回路の昇圧動作を再開さ
せる制御を行う。ここで、一般に昇圧回路はその出力に
コンデンサを有している為に昇圧動作が停止してもその
後短い時間の間であればコンデンサに蓄えられた電荷に
よって電流を供給し続けることができるため、次回の昇
圧動作再開時までの消費電流を考慮してコンデンサの容
量等を適切に定めておくことで、昇圧再開直前のコンデ
ンサの電圧を測距回路の動作可能最低電圧以上に保つこ
とができ、従って、測距回路は昇圧回路の昇圧動作が停
止している間も動作し続け、周囲光による光電変換素子
電流値の記憶やこの記憶値と赤外光発光時の被写体から
の反射光を含む被写体からの入射光による光電変換素子
電流値との差分をとる等の処理を、ノイズの発生してい
ない条件で実施することができる。

【００２０】なお、コンデンサの電圧が低下していく
と、測距回路の入力端子がグランドを基準に入力基準電
圧が与えられている場合には入力端子と測距回路の正電
源端子との間（入力端子が正電源を基準に入力基準電圧
が与えられている場合には入力端子と測距回路の負電源
端子との間）に寄生容量があると、この寄生容量を通じ
て入力端子に微小ながらも電流が流れ、それが赤外光発
光時の被写体からの反射光による本来の光電変換素子電
流に重畳され、精度劣化の要因となる。しかしながら、
昇圧回路は赤外光の発光前に昇圧動作を停止し、その時
点からコンデンサの電圧降下が始まっているので、定常
光による光電変換素子電流値の記憶の少なくとも最終の
段階では寄生容量を通じて流れる電流が本来の定常光に
よる電流に加算されているため、結局、寄生容量による
電流はほぼ相殺されることになり、測定に余り誤差をも
らたすことはない。

【００２１】しかし、実際の回路においては使用する電
流は完全に一定とはなり難いため、赤外光発光前と発光
中との間における電圧の低下率には差ができて最終的に
は少しの誤差になる可能性がある。そこで、本発明で
は、安定化電源回路を昇圧回路と測距回路の間に挿入し
ている。こうすると、昇圧回路の出力電圧が低下して
も、安定化電源回路の入出力間の電圧差が許容値以内で
あれば安定化電源回路の出力は変化しないので、良い特
性が得られることになる。この場合、安定化電源回路で
ノイズはフィルタされるのでノイズを防止するために昇
圧回路を停止する必要はないように一見考えられるが、
ノイズは線路によらずとも浮遊容量を介して入力端子と
静電結合することなどにより悪影響を与えるので、やは
り昇圧を停止してノイズの発生自体を抑止する必要があ
る。

【００２２】また、赤外発光素子の駆動回路は比較的大
電流を消費するため安定化電源回路の出力に、微小電流
を増幅する測距回路と共に電源を供給する形で接続する
と、測距回路にノイズを与えてしまう可能性が高い。ま
た、発振回路もその性格上ノイズを発生するため測距回
路と電源を共有するのは同様に悪い結果を招き易い。そ
こで、これらの回路を直接昇圧回路の出力に接続し、測
距回路には安定化電源回路を介して電源を供給すること
で、これらの回路からの干渉を避けることができる。

【００２３】更に、赤外光の発光前には測距回路で周囲
光の記憶動作が行われているが、ノイズの影響はその記
憶の最終段階で大きく影響するので、赤外光の発光直前
にノイズが停止していれば良い訳であるが、実際には回
路の時定数等の問題から安定するには時間がかかるた
め、例えば発光より１２０μｓ程度以前に昇圧の停止を
行う必要があること、及び、赤外光の発光時間は１２０
μｓ程度の時間であり、その間には測距回路でノイズの
影響を受けやすい動作（赤外光の反射光のみによる電流
値の検出等）が完了していることに着目して、できるだ
け昇圧回路の停止期間を短くして単位時間当たりの発
光，測距回数を増大し得るようにするために、昇圧回路
にチョッパ型のスイッチングレギュレータを使用し、タ
イミング制御回路は、制御信号によって赤外光の発光直
前に昇圧回路の動作クロックを停止することで昇圧動作
を停止せしめ、且つ、発光停止と同時に昇圧回路の動作
クロックを再開せしめて昇圧動作を開始させるようにす
る。

【００２４】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明のアクティブ測距装置の一実
施例のブロック図である。同図において、１は電池であ
り、その端子電圧は昇圧回路２に常時印加されている。
昇圧回路２は電池１の電圧を昇圧する回路で、後述する
ように出力端にコンデンサＣ１を備えており、コンデン
サＣ１の端子電圧が昇圧電圧としてスイッチ１０を介し
て外部に取り出され、装置各部に供給される。ここで、
スイッチ１０は本発明がアクティブオートフォーカスカ
メラに適用される場合にはシャッタ釦の操作と連動して
オンとなるスイッチである。

【００２６】スイッチ１０から取り出された昇圧回路２
の出力電圧は、直接に発振回路８，タイミング制御回路
９および赤外発光ダイオード等の赤外発光素子５の駆動
回路を構成するスイッチングトランジスタ６に供給さ
れ、また安定化電源回路３を経由して測距回路４に供給
される。

【００２７】安定化電源回路３は昇圧回路２の昇圧電圧
から安定な基準電圧（その電圧値をＶｓとする）を生成
する回路である。なお、本実施例では安定化電源回路３
を使用したが、それを省略して昇圧回路２の出力電圧を
測距回路４に直接に供給するようにしても良い。また本
実施例では、発振回路８およびスイッチングトランジス
タ６を昇圧回路１０の昇圧電圧で直接に駆動するように
したが、何れか一方またはその双方を安定化電源回路３
の出力で駆動するようにしても良い。

【００２８】測距回路４は、ＰＳＤ，ＳＰＤといった光
電変換素子７に接続されており、赤外発光素子５による
赤外光発光前の被写体からの入射光による光電変換素子
７の電流値を記憶し、この記憶値と赤外光発光時の被写
体からの反射光を含む被写体からの入射光による光電変
換素子７の電流値との差分に基づいて被写体までの距離
を測定する。

【００２９】発振回路８は、昇圧回路２およびタイミン
グ制御回路９で必要となる例えば３２ＫＨｚのクロック
Ｐを発生する回路であり、タイミング制御回路９はクロ
ックＰを基準クロックとしてタイミングを制御し、装置
各部に対して制御信号ａ，ｂ，ｃを供給する回路であ
る。ここで、制御信号ａは赤外光発光前の周囲光の記憶
を測距回路４に行わせるための制御信号、制御信号ｂは
昇圧回路２の動作を強制停止させるための制御信号、制
御信号ｃは赤外発光素子５の発光と測距回路４における
赤外光発光時点の反射光の記憶等を制御する信号であ
る。

【００３０】図２は図１の実施例の動作タイミングチャ
ートであり、以下、図１および図２を参照して本実施例
の全体的な動作を説明する。

【００３１】スイッチ１０がオフの状態においては、昇
圧回路２からの電源の供給がないため、発振回路８，タ
イミング制御回路９，安定化電源回路３および測距回路
４は不動作状態である。また、昇圧回路２には電池１の
電圧が常時印加されているため、出力端のコンデンサＣ
１には電池１の電圧より若干低い電圧Ｖａが保持されて
いる。

【００３２】この状態でスイッチ１０がオンされると、
コンデンサＣ１の電圧Ｖａが発振回路８，タイミング制
御回路９，安定化電源回路３に印加される。

【００３３】発振回路８は印加された電圧Ｖａによって
動作を開始し、３２ＫＨｚの周波数のクロックＰを発生
し、タイミング制御回路９および昇圧回路２に印加す
る。

【００３４】タイミング制御回路９は電圧Ｖａの印加時
に内部状態を初期化し、続いて印加されるクロックＰに
基づいて所定のタイミングで順次に制御信号ａ，ｂ，ｃ
を発生する。

【００３５】また安定化電源回路３は電圧Ｖａが印加さ
れると、昇圧回路２の出力電圧から基準電圧Ｖｓを生成
する動作を開始し、この電圧Ｖｓを測距回路４に印加し
始める。また、本実施例では昇圧回路２の昇圧電圧を所
定値Ｖｂ（＞Ｖｓ）に制御するために昇圧回路２内で必
要とする基準電圧として安定化電源回路３の出力電圧を
使用しているため、上記電圧Ｖｓは昇圧回路２にも印加
される。

【００３６】昇圧回路２は、発振回路８からクロックＰ
の供給を受けると、昇圧動作を開始する。この結果、ス
イッチ１０のオン後、コンデンサＣ１の電圧はＶａから
急速にＶｂまで上昇し、Ｖｂに達すると昇圧回路２内部
の機能によって昇圧動作を一時的に停止し、その後、昇
圧電圧がＶｂにほぼ等しくなるように昇圧回路２内部の
機能によって昇圧動作の再開，停止が自動的に繰り返さ
れる。

【００３７】さて、タイミング制御回路９からの制御信
号ａがハイレベル（“１”）になると、測距回路４は、
赤外光発光前の被写体からの入射光による光電変換素子
７の電流値の記憶動作を開始し、この動作を制御信号ａ
がロウレベルとなるまで約２０ｍｓ続ける。そして、制
御信号ａがロウレベルになるタイミングでハイレベルと
なる制御信号ｃによってスイッチングトランジスタ６が
駆動されて赤外発光素子５が発光すると、赤外光発光直
前に記憶していた記憶値と赤外光発光時の被写体からの
反射光を含む被写体からの入射光による光電変換素子７
の電流値との差分を検出し、その検出値に基づいて被写
体までの距離を測定する動作を行う。なお、制御信号ｃ
のハイレベル期間は１２０μｓ程度であり、測距回路４
はその期間内に反射光にのみ基づく電流値の記憶と更に
記憶値をＡ／Ｄ変換する構成の場合にはＡ／Ｄ変換処理
（２重積分式のＡ／Ｄ変換器にあっては第１積分）を完
了するようになっている。

【００３８】ここで、前述したように測距回路４では光
電変換素子７で発生する非常に微弱な信号を扱っている
ため、昇圧回路２からノイズが発生すると測距精度に悪
影響を与えることになる。そこで、本実施例のタイミン
グ制御回路９は、測距回路４が周囲光電流の記憶動作を
終了する１２０μｓ前から、反射光にのみ基づく電流値
の記憶とそのＡ／Ｄ変換処理（２重積分式のＡ／Ｄ変換
器にあっては第１積分）が終了するまでの約２４０μｓ
の期間だけ、制御信号ｂをハイレベルにすることによ
り、昇圧回路２の昇圧動作を停止させ、ノイズの発生を
抑止する。

【００３９】なお、昇圧回路２の昇圧動作が停止する
と、コンデンサＣ１の電圧はＶｂから低下していくが、
安定化電源回路３の基準電圧Ｖｓを下回らず、安定化電
源回路３の出力が昇圧動作停止中もＶｓを維持するよう
に設計されている。また、制御信号ｃがロウレベルにな
ると、昇圧回路２は直ちに昇圧動作を再開する、すなわ
ちチョッパ型の昇圧回路２では信号ｃの立ち下がりに同
期して図３におけるトランジスタＱ１がオンになるよう
なタイミングで昇圧動作が再開されるため、コンデンサ
Ｃ１の電圧は速やかにＶｂまで上昇する。

【００４０】図３は昇圧回路２および安定化電源回路３
の構成例を示す。なお、図３では図１中のスイッチ１
０，赤外発光素子５，スイッチングトランジスタ６は図
示を省略してある。

【００４１】図３に示した昇圧回路２はチョッパ型のス
イッチングレギュレータであり、ＮＰＮトランジスタＱ
１，Ｑ６，Ｑ７，ＰＮＰトランジスタＱ２〜Ｑ５，チョ
ークコイルＬ，ダイオードＤ１，コンデンサＣ１，抵抗
Ｒ１，定電流源Ｉ１，Ｉ２およびゲート回路Ｇ１で構成
されている。ここで、トランジスタＱ２〜Ｑ７，抵抗Ｒ
１，定電流源Ｉ１，Ｉ２で構成される部分（エミッタを
入力としベースに電圧差を持たせた作動回路）は、チョ
ークコイルＬ，ＮＰＮトランジスタＱ１，ダイオードＤ
１およびコンデンサＣ１で構成される部分によって昇圧
された電圧と、安定化電源回路３から供給される基準電
圧Ｖｓを用いて定めた電圧Ｖｂとの比較回路を構成して
おり、昇圧電圧が電圧Ｖｂより低いときハイレベルの信
号がトランジスタＱ７のコレクタから取り出され、それ
以外はロウレベルの信号がトランジスタＱ７のコレクタ
から取り出されてゲートＧ１の１つの入力に印加され
る。ゲートＧ１には、他に発振回路８からのクロックＰ
と、タイミング制御回路９からの制御信号ｂとが入力に
印加されており、トランジスタＱ７のコレクタがハイレ
ベルで且つ制御信号ｂがロウレベルのときに限り、クロ
ックＰをトランジスタＱ１のベースに印加するようにな
っている。

【００４２】また、安定化電源回路３は、ＰＮＰトラン
ジスタＱ８，オペアンプＯＰ１，抵抗Ｒ２〜Ｒ４，ツェ
ナーダイオードＺＤ１およびコンデンサＣ２とで構成さ
れたシリーズレギュレータであり、その出力は測距回路
４に駆動電圧として供給されると共に、基準電圧Ｖｓと
して昇圧回路２に供給されている。なお、ここでは基準
の電圧をツェナーダイオードＺＤ１で生成する回路を例
示しているが、ＩＣ回路において一般に用いられるバン
ドギャップタイプの安定化電源でも良い。

【００４３】図３に示した昇圧回路２において、コンデ
ンサＣ１は、チョークコイルＬおよびダイオードＤ１を
通じて電池１の電圧によって常時充電されており、電圧
Ｖａを維持している。この状態において図１のスイッチ
１０がオンされて前述したように発振回路８からクロッ
クＰが発生すると、そのクロックがゲートＧ１を介して
トランジスタＱ１のベースに印加される。これによりト
ランジスタＱ１はオンし、電池１の電流はチョークコイ
ルＬとトランジスタＱ１を流れる。本実施例ではクロッ
クＰの周波数は３２ＫＨｚなので、トランジスタＱ１が
オンしている時間は約１６μｓとなり、この時間の最後
にチョークコイルＬを流れる電流は、電池１の電圧を３
Ｖとし、チョークコイルＬのインダクタンス値を１００
μＨとすると、３×１６／１００から約０．５Ａとな
る。

【００４４】この後、クロックＰの半周期の間はトラン
ジスタＱ１がオフするが、このときチョークコイルＬの
特性上電流はそのまま流れようとするため、この電流が
ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に流れ込む。こ
のためコンデンサＣ１の電圧は上昇し、一方チョークコ
イルＬの電流は減っていく。

【００４５】以上のような動作がクロックＰの各周期毎
に繰り返されることにより、コンデンサＣ１の電圧が急
速に上昇することになり、予め設定された電圧Ｖｂを超
えると、トランジスタＱ７のコレクタがロウレベルとな
るため、ゲートＧ１が閉ざされ、トランジスタＱ１のベ
ースは常にロウレベルとなり、昇圧は停止する。

【００４６】その後、コンデンサＣ１に蓄積された電荷
が発振回路８，タイミング制御回路９，安定化電源回路
３およびこの安定化電源回路３の出力電圧Ｖｓで機能す
る測距回路４で消費されることにより、コンデンサＣ１
の電圧が低下していって設定電圧Ｖｂを下回ると、トラ
ンジスタＱ７のコレクタがハイレベルになるので、ゲー
トＧ１が開き、トランジスタＱ１がクロックＰによって
オン，オフ動作を繰り返し、コンデンサＣ１の電圧が再
び昇圧される。

【００４７】また、タイミング制御回路９からの制御信
号ｂがハイレベルになると、ゲートＧ１が閉じるため、
トランジスタＱ１のベースにはクロックＰは印加されな
くなり、昇圧回路２は強制停止させられる。そして、制
御信号ｂがロウレベルになると、その時点ではトランジ
スタＱ７のコレクタはハイレベルとなっているので、ゲ
ートＧ１が直ちに開き、クロックＰがトランジスタＱ１
のベースに印加されて昇圧動作が再開される。

【００４８】次に昇圧回路２において昇圧電圧が電圧Ｖ
ｂより高いか否かを判定している部分の詳細を説明す
る。

【００４９】図３において、電流源Ｉ１は入力のトラン
ジスタＱ１とトランジスタＱ５のベース電圧に差を与え
るための電流源で、この電流はベース電流を無視すると
全て抵抗Ｒ１に流れるため、抵抗Ｒ１にはＲ１×Ｉ１の
電圧が発生する。この電圧が設定電圧Ｖｂと安定化電源
回路３から供給される基準電圧Ｖｓとの差になるので、
例えば基準電圧Ｖｓを３.2Ｖ，設定電圧Ｖｂを３.7Ｖに
設定する場合、Ｉ１を１０μＡ，Ｒ１を５０ＫΩとすれ
ば良い。

【００５０】電流源Ｉ２は回路のバイアスを設定するた
めのもので、例えばトランジスタＱ２とトランジスタＱ
５のコレクタ電流の和が１０μＡとなるようにバイアス
を設定する場合、Ｉ２を２０μＡとする。これは、ベー
ス電流を無視すればＩ２はＩ１とトランジスタＱ３，Ｑ
４のコレクタ電流の和であり、トランジスタＱ３，Ｑ４
のコレクタ電流はトランジスタＱ２，Ｑ５のコレクタ電
流にそれぞれ等しいからである。

【００５１】以上のように設定した場合、トランジスタ
Ｑ２のベース電圧はトランジスタＱ５のベース電圧より
０.5Ｖ高いから、トランジスタＱ２のエミッタ電圧がト
ランジスタＱ５のエミッタ電圧より０.5Ｖ高いときにト
ランジスタＱ２のコレクタ電流がトランジスタＱ５のコ
レクタ電流と等しくそれぞれ５μＡ流れる。トランジス
タＱ２の電圧がこの場合の電圧より高いと、トランジス
タＱ２のコレクタ電流がトランジスタＱ５のコレクタ電
流より大きくなり、トランジスタＱ７のコレクタ電圧は
ロウレベルとなり、低いときは逆にハイレベルとなる。
このとき電流源Ｉ１が抵抗Ｒ１の温度特性と同じような
温度特性をもっていると、抵抗器の温度特性を相殺して
温度にかかわらずに基準電圧Ｖｓに対して０.5Ｖの電圧
差に設定できる。

【００５２】なお、この差電圧が負の温度特性をもって
も良ければ、図４に示すように、トランジスタＱ２のベ
ース・エミッタ間に電流源Ｉ１の代わりに抵抗Ｒ５を入
れて回路を簡単にすることができる。

【００５３】またＩＣにおいて作り易いのは絶対温度に
比例した温度特性をもつ電流源であるため、図５に示す
ように、そのような温度特性の電流源Ｉ４と、トランジ
スタＱ２のベース・エミッタ間に接続した抵抗Ｒ５によ
る電流を組み合わせることで、それぞれ正と負の温度特
性を相殺して、温度係数をもたない電圧を設定するよう
にしても良い。

【００５４】図６に、図３におけるトランジスタＱ６，
Ｑ７のカレントミラー回路の代わりに、電流源Ｉ３（例
えば５μＡ）を使用した昇圧回路の例を示す。この場合
も図３の回路と同様にトランジスタＱ３のエミッタ電圧
がトランジスタＱ５のエミッタ電圧より０.5Ｖ高いとき
電流源とトランジスタＱ５のコレクタ電流は一致し、そ
れよりトランジスタＱ２のエミッタ電圧が高いときはト
ランジスタＱ５のコレクタ電流は小さくなるから、コレ
クタ電圧は先の回路と同様にロウレベルになり、低けれ
ばハイレベルになる。この回路によれば、利得など特性
的には劣るが、回路はさらに簡略化できる。

【００５５】図７は測距回路４の要部回路図であり、オ
ペアンプＯＰ２，ＯＰ３，ＮＰＮトランジスタＱ９，抵
抗Ｒ６〜Ｒ８，コンデンサＣ３，Ｃ４，タイミング制御
回路９からの制御信号ａによってオン，オフ制御される
スイッチＳＷ１，制御信号ｃによってオン，オフ制御さ
れるスイッチＳＷ２および基準電圧を含んでいる。

【００５６】図７の測距回路４において、タイミング制
御回路９からの制御信号ａがハイレベルになると、スイ
ッチＳＷ１がオンとなる。これにより、光電変換素子７
から流出する電流がオペアンプＯＰ２に入力されて電圧
に変換され、その電圧値に応じてオペアンプＯＰ３から
発生する電圧によりメモリ素子として機能するコンデン
サＣ４が充電され、且つ、この充電電圧に応じた電流値
だけトランジスタＱ９が光電変換素子７の電流を抵抗Ｒ
６を通じてグランドに流すことにより、オペアンプＯＰ
２の出力電圧値から定常光による電圧を相殺するような
フィードバックがかけられ、コンデンサＣ４に周囲光電
流に相当する電圧が蓄積され始める。

【００５７】そして、制御信号ａがハイレベルからロウ
レベルに変化した時点でスイッチＳＷ１がオン状態から
オフ状態になり、コンデンサＣ４への充電が中断され、
コンデンサＣ４に赤外光発光直前の周囲光電流に相当す
る電圧が記憶され、以後、この記憶された電圧に応じた
電流値が入力電流から差し引かれていく。

【００５８】従って、制御信号ａがハイレベルからロウ
レベルに立ち下がると同時に制御信号ｃがロウレベルか
らハイレベルに立ち上がって前述したように赤外発光素
子５が駆動されることにより被写体からの反射光により
光電変換素子７から流出する電流がその分だけ増大する
と、オペアンプＯＰ２の出力電圧は、赤外光の反射光の
みの光電変換素子電流値に相当する電圧となり、この電
圧が制御信号ａがハイレベルとなることによりオンする
スイッチＳＷ２でサンプリングされ、抵抗Ｒ８およびコ
ンデンサＣ３から構成されるホールド回路に保持され
る。その後、この保持された電圧が例えば２重積分方式
の図示しないＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換され、そ
の結果に基づき被写体までの距離が測定される。

【００５９】なお、図７の測距回路はアンプリチュード
方式のものであり、三角測量方式の測距回路では、光電
変換素子７としてＰＳＤが使用され、且つ、ＰＳＤの２
つの出力の各々に対して図７に示すような回路が備えら
れる。

【００６０】図８は本実施例の別の実施例の要部回路図
である。図３に例示した昇圧回路２のように昇圧用のコ
ンデンサがＣ１の１個だけであると、ＩＲＥＤ等のよう
な大電流を消費する赤外発光素子をこのコンデンサＣ１
の電圧で駆動すると、昇圧停止時に電圧が極端に低下し
て測距回路４等の他の回路の許容値以下になる可能性が
ある。

【００６１】図８の実施例はこのような問題点を解消し
たものであり、チョークコイルＬの電池１に接続されて
いない端子からそれぞれダイオードＤ１，Ｄ１’を介し
て接続された２個のコンデンサＣ１，Ｃ１’を有し、こ
の２個のコンデンサＣ１，Ｃ１’のそれぞれの電圧を安
定化電源回路３から供給される基準電圧Ｖｓに基づく電
圧Ｖｂと比較した出力の論理和をゲートＧ２でとり、こ
のゲートＧ２の出力をゲートＧ１に印加することによっ
て昇圧動作を制御するチョッパ型の昇圧回路２’を使
い、一方のコンデンサＣ１から測距回路４，安定化電源
回路３，発振回路８およびタイミング制御回路９へ電流
を供給し、他方のコンデンサＣ１’から赤外発光素子５
の駆動回路を構成するスイッチングトランジスタ６へ電
流を供給する構成を採用している。なお、図８におい
て、他の図と同一符号は同一部分を示し、Ｑ２’〜Ｑ
７’はトランジスタ、Ｒ１’は抵抗、Ｉ１’，Ｉ２’は
定電流源であり、これらはコンデンサＣ１’の電圧と基
準電圧Ｖｓを用いて定めた電圧Ｖｂとを比較するための
もう１つの比較回路を構成している。

【００６２】図８の実施例において、コンデンサＣ１，
Ｃ１’の何れか一方の電圧が低下すると、トランジスタ
Ｑ７，Ｑ７’のコレクタのうちの一方のレベルがハイレ
ベルとなるため、ゲートＧ２の出力がハイレベルとな
り、昇圧動作が再開される。昇圧動作が開始されると、
コンデンサＣ１，Ｃ１’の電圧間にアンバランスがある
場合、最初は電圧の低い側にだけ電流が流れ込み、等し
くなると両コンデンサＣ１，Ｃ１’の電圧が電圧Ｖｂま
で昇圧されていく。

【００６３】図８の実施例では、昇圧回路２’内のチョ
ークコイルＬ，トランジスタＱ１を両コンデンサＣ１，
Ｃ１’で共用しているため、昇圧回路を完全に２系列持
つ構成に比べて構成が簡易であり、商業生産上好適であ
る。また、昇圧制御をコンデンサＣ１，Ｃ１’の何れか
一方の電圧を検出して行う構成も考えられるが、その場
合には、電圧を検出していない方のコンデンサから大き
い電流が流れ、その為このコンデンサの電圧が激しくド
ロップしても、検出している側のコンデンサの電圧が余
り低下していないと昇圧が再開されない可能性がある。
これに対して本例では、両コンデンサＣ１，Ｃ１’の電
圧をそれぞれ検出して制御しているため、何れか一方の
コンデンサの電圧が低下すれば昇圧が再開されることに
なり、双方とも電圧Ｖａを維持するように昇圧制御する
ことが可能である。

【００６４】なお、図８の例では、コンデンサＣ１，Ｃ
１’のそれぞれの電圧を基準電圧と比較した出力の論理
和によって昇圧動作を制御しているが、コンデンサＣ
１，Ｃ１’の電圧の最小値を基準電圧と比較した出力で
昇圧動作を制御するようにしても良い。また、スイッチ
１０はコンデンサＣ１側にのみ設けたが、コンデンサＣ
１’側にも同様のスイッチを設けるようにしても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上説明した本発明のアクティブ測距装
置によれば、以下のような効果を得ることができる。

【００６６】請求項１記載の構成によれば、昇圧回路を
使用したアクティブ測距装置において、昇圧回路からの
ノイズによる測距精度の劣化が防止でき、昇圧回路の動
作停止期間を最小限にすることができるため、単位時間
当たりの発光，測距回数を増加させることができ、昇圧
回路の動作中，停止中にかかわらず、測距回路に安定し
た電圧を供給でき、そして、昇圧回路の基準電圧を安定
化電源回路の基準電圧と別に作る必要が無くなり、回路
構成が単純化できる。請求項２記載の構成によれば、抵
抗分割による構成を使用せずに基準電圧より高い電圧を
昇圧回路で検出して昇圧動作を制御できる。請求項４記
載の構成によれば、赤外発光素子の駆動回路や発振回路
からの測距回路への干渉を防止できる。請求項５記載の
構成によれば、赤外発光素子に大電流が流れることによ
り昇圧停止時に電圧が極端に低下して測距回路等の他の
回路の電圧が許容値以下になってしまうのを、簡易な構
成によって防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】実施例の動作タイミングチャートである。

【図３】昇圧回路および安定化電源回路の構成例を示す
回路図である。

【図４】昇圧回路の別の構成例の要部を示す回路図であ
る。

【図５】昇圧回路の更に別の構成例の要部を示す回路図
である。

【図６】昇圧回路のまた更に別の構成例の要部を示す回
路図である。

【図７】測距回路の構成例を示す回路図である。

【図８】本発明の別の実施例の要部回路図である。

【符号の説明】

１…電池 ２…昇圧回路 ３…安定化電源回路 ４…測距回路 ５…赤外発光素子 ６…スイッチングトランジスタ ７…光電変換素子 ８…発振回路 ９…タイミング制御回路 １０…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 3/06 G02B 7/00 - 7/32

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外光発光前の被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値を記憶し、該記憶値と赤外光発光
   時の被写体からの反射光を含む被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値との差分に基づいて被写体までの
   距離を測定する測距回路と、電池の電圧を昇圧して赤外
   発光素子の駆動回路および前記測距回路に供給する昇圧
   回路とを備えたアクティブ測距装置において、 前記赤外光の発光前に前記昇圧回路の昇圧動作を停止さ
   せると共に発光終了後に速やかに前記昇圧回路の昇圧動
   作を再開させる制御信号を前記昇圧回路に供給するタイ
   ミング制御回路を具備し、 前記昇圧回路にチョッパ型のスイッチングレギュレータ
   を使用し、 前記タイミング制御回路は、前記制御信号によって赤外
   光の発光直前に前記昇圧回路の動作クロックを停止する
   ことで昇圧動作を停止せしめ、且つ、前記発光停止と同
   時に前記昇圧回路の動作クロックを再開せしめて昇圧動
   作を開始させるものであり、且つ、 安定化電源回路を備え、前記昇圧回路の出力を前記安定
   化電源回路を経由して前記測距回路に供給する構成と
   し、且つ、 前記安定化電源回路の出力電圧を前記昇圧回路の基準電
   圧として使用する構成を有することを特徴とするアクテ
   ィブ測距装置。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路は、エミッタが昇圧回路の
   出力に接続された第１のＰＮＰトランジスタと、エミッ
   タが前記安定化電源回路の出力に接続された第２のＰＮ
   Ｐトランジスタと、前記第１および第２のＰＮＰトラン
   ジスタのベース間に電圧差を生成する手段と、前記第１
   および第２のＰＮＰトランジスタのコレクタ電流の和が
   所定の値となるよう設定するバイアス回路とを含み、前
   記第１および第２のＰＮＰトランジスタの一方のコレク
   タに、他方のコレクタ電流をカレントミラー回路で反転
   したものか、あるいは定電流を接続し、この接続点から
   チョッパ型の昇圧回路の駆動または停止を制御する信号
   を得ることを特徴とする請求項１記載のアクティブ測距
   装置。
3. 【請求項３】 前記ベース間に電圧差を生成する手段
   は、前記第１および第２のＰＮＰトランジスタの一方の
   ＰＮＰトランジスタのベース・エミッタ間にパラレルに
   接続された抵抗とそのベースに印加する電流源の少なく
   とも一方と、前記第１および第２のトランジスタのベー
   ス間に接続された抵抗により構成されることを特徴とす
   る請求項２記載のアクティブ測距装置。
4. 【請求項４】 赤外光発光前の被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値を記憶し、該記憶値と赤外光発光
   時の被写体からの反射光を含む被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値との差分に基づいて被写体までの
   距離を測定する測距回路と、電池の電圧を昇圧して赤外
   発光素子の駆動回路および前記測距回路に供給する昇圧
   回路とを備えたアクティブ測距装置において、 前記赤外光の発光前に前記昇圧回路の昇圧動作を停止さ
   せると共に発光終了後に速やかに前記昇圧回路の昇圧動
   作を再開させる制御信号を前記昇圧回路に供給するタイ
   ミング制御回路を具備し、 前記昇圧回路にチョッパ型のスイッチングレギュレータ
   を使用し、 前記タイミング制御回路は、前記制御信号によって赤外
   光の発光直前に前記昇圧回路の動作クロックを停止する
   ことで昇圧動作を停止せしめ、且つ、前記発光停止と同
   時に前記昇圧回路の動作クロックを再開せしめて昇圧動
   作を開始させるものであり、且つ、 安定化電源回路を備え、前記昇圧回路の出力を前記安定
   化電源回路を経由して前記測距回路に供給する構成と
   し、且つ、 前記昇圧回路にその動作クロックを供給する発振回路お
   よび前記赤外発光素子の駆動回路の少なくとも一方を、
   前記安定化電源回路を経由せず前記昇圧回路の出力で直
   接駆動する構成としたことを特徴とするアクティブ測距
   装置。
5. 【請求項５】 赤外光発光前の被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値を記憶し、該記憶値と赤外光発光
   時の被写体からの反射光を含む被写体からの入射光によ
   る光電変換素子電流値との差分に基づいて被写体までの
   距離を測定する測距回路と、電池の電圧を昇圧して赤外
   発光素子の駆動回路および前記測距回路に供給する昇圧
   回路とを備えたアクティブ測距装置において、 前記赤外光の発光前に前記昇圧回路の昇圧動作を停止さ
   せると共に発光終了後に速やかに前記昇圧回路の昇圧動
   作を再開させる制御信号を前記昇圧回路に供給するタイ
   ミング制御回路を具備し、 前記昇圧回路はチョッパ型昇圧回路であって、インダク
   タの前記電池に接続されていない端子からそれぞれダイ
   オードを介して接続された２個のコンデンサを有し、該
   ２個のコンデンサの電圧の最小値を基準電圧と比較した
   出力か、またはそれぞれの電圧を基準電圧と比較した出
   力の論理和によって昇圧動作を制御するものであり、且
   つ、 前記２個のコンデンサの一方から前記測距回路へ電流を
   供給し、他方から前記赤外発光素子の駆動回路へ電流を
   供給する構成としたことを特徴とするアクティブ測距装
   置。