JPH01240812A - Range finder - Google Patents

Range finder

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JPH01240812A
JPH01240812A JP6907788A JP6907788A JPH01240812A JP H01240812 A JPH01240812 A JP H01240812A JP 6907788 A JP6907788 A JP 6907788A JP 6907788 A JP6907788 A JP 6907788A JP H01240812 A JPH01240812 A JP H01240812A
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JP
Japan
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light
distance
distance measuring
circuit section
transistor
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Application number
JP6907788A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Kunishige
恵二 国重
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01240812A publication Critical patent/JPH01240812A/en
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Abstract

PURPOSE:To expand a distance measuring range by disposing three or more light-sensing elements adjacently to each other and by making the distance measuring range shared by two or more sets of distance measuring computation outputs obtained by computation from two light-sensing regions facing each other on the boundary. CONSTITUTION:Four silicon photodiodes (SPD) 1A-1D are provided as light- sensing elements. The boundaries of the adjacent ones of the SPD 1A-1D are set in the directions vertical to the direction of the length of a base line. A light flux emitted from a light-emitting element 20 is projected through a projec tion lens 26 to an object 28 to be measured on a distance, and a reflected light therefrom is made to enter the SPD 1A-1D through a light-sensing lens 27. Outputs of the SPD 1A-1D are supplied to an arithmetic means 29 and subjected to distance measuring computation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カメラなどに用いられる距離測定装置、更に
詳しくは投光部より測距対象物に向けて光を照射し、そ
の反射光を透光部から所定の基線長だけ離れて配置され
た受光部により受光してalll距を行なう光照射型三
角測距方式の距離測定装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to a distance measuring device used in a camera or the like, and more specifically, to a distance measuring device used in a camera, etc. The present invention relates to a light irradiation triangulation type distance measuring device that measures all distances by receiving light with a light receiving section disposed a predetermined baseline length apart from a light transmitting section.

[従来の技術] 上記光照射型の三角0+距方式の距離測定装置は既に周
知であり、従来から種々提供されている。
[Prior Art] The above-mentioned light irradiation type triangular 0+distance type distance measuring device is already well known, and various types have been provided in the past.

例えば、特開昭57−104809号公報記載の測距装
置は、第6図(A)に示すように、発光素子80から投
光レンズ83を介して測距対象物86に向けて投光パタ
ーン85の光を照射し、同測距対象物86からの反射光
を受光レンズ84により受光素子81.82に入射させ
、受光索子81゜82の出力状態により、測距をするよ
うにしている。そして、上記発光素子80と受光索子8
1゜82とは、第6図(B)にすように、Lll−の基
板87上の所定位置にそれぞれ配置されている。即ち、
同基板87の一側縁寄りには、電極部80aで囲まれた
発光素子80か、また他側縁寄りには2つの受光素子8
1.82かその受光素子間の境界線が基線長方向88に
対して垂直になるように近接して、それぞれ固定されて
いる。
For example, the distance measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-104809 has a pattern of projecting light from a light emitting element 80 toward an object 86 through a projecting lens 83, as shown in FIG. 6(A). 85, and the reflected light from the distance measuring object 86 is made incident on the light receiving elements 81 and 82 by the light receiving lens 84, and the distance is measured according to the output state of the light receiving probes 81 and 82. . The light emitting element 80 and the light receiving element 8
1°82 are arranged at predetermined positions on the Lll- substrate 87, as shown in FIG. 6(B). That is,
A light emitting element 80 surrounded by an electrode part 80a is placed near one edge of the substrate 87, and two light receiving elements 8 are placed near the other edge.
1.82 and the light receiving elements are fixed close to each other so that the boundary lines between the light receiving elements are perpendicular to the base line length direction 88.

このように構成された上記A11l距装置では、受光面
の基線長方向88上に形成される反射光像8つの位置は
、三角測距の原理から測距対象物までの距離に応じて変
化し、反射光像89あ位置により受光素子81か受光す
る面積と、受光索子82が受光する面積に差異かあるの
で、両受光素子81゜82の出力差により41す距対象
物までの距離を検出することができる。
In the A11l range device configured in this way, the positions of the eight reflected light images formed on the base line length direction 88 of the light receiving surface change according to the distance to the object to be ranged based on the principle of triangulation. Since there is a difference between the area where the light receiving element 81 receives light and the area where the light receiving cable 82 receives light depending on the position of the reflected light image 89, the distance to the object can be determined by the difference in output between the two light receiving elements 81 and 82. can be detected.

第7図(A)は、上記第6図(A) 、 (B)に示し
た41り距装置における。’1111距光学系の配置を
示したものて、チップサイズがtの発光素′T−80は
、投光レンズ83からその焦点距、4f工たけ離れた位
置に配置されている。同投光レンズ83より基線長し離
して配置された受光レンズ84の焦点距離f、たけ離れ
た位置に配置された受光素子81.82から出力される
光電流1.I  によって測距対象物86までの彼写体
距4aを求めるものである。また、第7図(B)〜(E
)は、反射光像か測距対象物までの距離に応じて移動す
る様子を示したもので、外径tJの反射光像8つが、1
1111距対象物までの距離に応して受光素子81.8
2上を移動すると、この受光索子81.82から出力さ
れる光電流11.I2を演算処理して得られた測距演算
出力■2/(■1+12)は、第7図(F)に示すよう
に、被写体距離に応じて1から0まで変化することにな
る。この1から0まて変化する範囲は、丁度反射光像8
つの径t、の間である。
FIG. 7(A) shows the 41 distance device shown in FIGS. 6(A) and 6(B) above. In the arrangement of the '1111 distance optical system, a light emitting element 'T-80 with a chip size of t is placed at a distance from the projection lens 83 by its focal length, 4f. The focal length f of the light-receiving lens 84, which is placed a baseline length apart from the light-emitting lens 83, and the photocurrent 1. The object distance 4a to the distance measuring object 86 is determined by I. In addition, Fig. 7 (B) to (E
) shows how the reflected light images move according to the distance to the object to be measured, and 8 reflected light images with outer diameter tJ are 1
1111 distanceThe light receiving element 81.8 corresponds to the distance to the object.
2, the photocurrent 11.82 output from the light receiving cable 81.82. The distance measurement calculation output ■2/(■1+12) obtained by processing I2 changes from 1 to 0 depending on the subject distance, as shown in FIG. 7(F). This range of change from 1 to 0 is exactly the reflected light image 8
between two diameters t.

[発明が解決しようとする課題] ところが、このように構成されている従来の距離41す
定装置においては、基本的に71111距精度の向上と
、Al11距範囲の拡大という互いに相反する問題が生
ずる。以下、これについて説明する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional distance 41 setting device configured as described above, there arise fundamentally contradictory problems of improving the 71111 distance accuracy and expanding the Al11 distance range. . This will be explained below.

上述のような距離測定装置においては、被写体までの距
離aの逆数と測距演算出力 I2/(11+■2)の間には、第8図(A)に示すよ
うな関係がある。即ち、この第8図(A)の実線Ω1.
ρ2は、それぞれ投光チップサイズかt、、t2 (t
t < t2)の場合で、被写体距離aの逆数に対する
測距演算出力■2/(11+12)の関係を表わしてい
る。
In the distance measuring device as described above, there is a relationship as shown in FIG. 8(A) between the reciprocal of the distance a to the subject and the distance measurement calculation output I2/(11+■2). That is, the solid line Ω1 in FIG. 8(A).
ρ2 is the projection chip size or t, t2 (t
t < t2), the relationship between the distance measurement calculation output 2/(11+12) and the reciprocal of the subject distance a is shown.

一般に、被写体から受光素子に入射する信号光量は非常
に微弱なので、信号電流の比 I2/(11+12)は、回路ノイズ等により影ツされ
てしまう。回路ノイズによって生じる出力信号のバラツ
キ、つまりノイズ幅は、第8図(B)に示すように、特
性線fI32g4の何れの場合も同−距4a1では同じ
ノイズ幅Δρ3.Δg4であり、ノイズ成分を付加した
測距演算出力!2 / (It + 12 )は斜線部
分で示される。
Generally, the amount of signal light incident on the light receiving element from the subject is very weak, so the signal current ratio I2/(11+12) is affected by circuit noise and the like. As shown in FIG. 8(B), the variation in the output signal caused by circuit noise, that is, the noise width, is the same noise width Δρ3. Δg4, distance measurement calculation output with added noise component! 2/(It + 12) is indicated by the shaded area.

そこで、被写体距離a1を判定するために特性線Ω3で
は判定レベルVaを用い、特性線Ω4では判定レベルv
bを用いることになる。
Therefore, in order to judge the subject distance a1, the characteristic line Ω3 uses the judgment level Va, and the characteristic line Ω4 uses the judgment level v.
b will be used.

すると、ノイズ成分のために、距離判定の不確定幅が特
性線Ω3ではα、特性線Ω4ではβたけ生ずることにな
る。つまり、特性線g4を用いて測距すると、特性線g
3の場合に比べて距離判定の不確定幅か広くなってしま
いfll11距精度か劣ることになる。
Then, due to the noise component, the range of uncertainty in distance determination is α for the characteristic line Ω3 and β for the characteristic line Ω4. In other words, when measuring distance using the characteristic line g4, the characteristic line g
Compared to case 3, the range of uncertainty in distance determination becomes wider and the fll11 distance accuracy is inferior.

従って、距離測定装置の測距精度を表わす指標としては
、(ノイズ幅)/(測距演算出力の傾斜)で評価するこ
とができる。つまり、測距範囲Sは、投光レンズと発光
素子間の距離をf。、基線長をり1発光素子のチップサ
イズをtとすれば、−L S−■ 〜 □ となる。また、測距精度Rは、測距演算出力ノイズをN
とすれば となる。上式から解るように、Al11距範囲Sは投光
レンズの焦点距離fT+ 基線長しが小さくなる程大き
くなり、また、発光素子のチップサイズtがt2のよう
に大きくなると、第8図(A)の特性線Ω2に示したよ
うに、至近側がfT−L/12まて伸びるので測距範囲
Sは大きくなるが、fllll距精度Rは逆に悪くなる
。反対に、f、、Lか大きくなる程、また、tが小さく
なる程、測距精度Rは良くなるか測距範囲Sは小さくな
る。換言すれば、このような測距装置においては、測距
精度の向上と測距範囲の拡大は互いに相反するものとな
る。
Therefore, as an index representing the distance measurement accuracy of the distance measurement device, it can be evaluated by (noise width)/(slope of distance measurement calculation output). In other words, the distance measurement range S is the distance between the light projecting lens and the light emitting element. , and if the base line length and the chip size of one light emitting element are t, then -LS-■ ~ □. In addition, the distance measurement accuracy R is determined by the distance measurement calculation output noise N
Then, it becomes. As can be seen from the above equation, the Al11 distance range S becomes larger as the focal length fT+ base line length of the projecting lens becomes smaller, and when the chip size t of the light emitting element becomes larger as t2, the distance range S becomes larger as shown in FIG. ) As shown by the characteristic line Ω2, the closest side extends by fT-L/12, so the distance measurement range S becomes larger, but the distance accuracy R deteriorates on the contrary. On the contrary, the larger f,,L becomes, and the smaller t, the better the distance measurement accuracy R becomes or the smaller the distance measurement range S becomes. In other words, in such a distance measuring device, improving the distance measuring accuracy and expanding the distance measuring range are contradictory to each other.

また、測距精度の向上と測距範囲の拡大を両立させるた
めに、投射光量を大きくして、測距演算出力のノイズ幅
を小さくする手段もあるか、カメラ等の小型機器に組込
まれる場合には、電源や投・受光部のためのスペースが
限られており、測距装置に供給可能な電力も限定される
ので、投射光量を増加させて解決する手段はコストやス
ペースの点から問題かあって採用できない。
In addition, in order to both improve distance measurement accuracy and expand the distance measurement range, there is a way to increase the amount of projected light and reduce the noise width of the distance measurement calculation output, or if it is incorporated into a small device such as a camera. Since there is limited space for the power source and the light emitting/receiving unit, and the power that can be supplied to the distance measuring device is also limited, the solution of increasing the amount of projected light is problematic in terms of cost and space. I can't hire you for some reason.

また、測距範囲を拡大するために、投光素子のチップサ
イズtを大きくしたり投光レンズの焦点距離fTを小さ
くしたりする手段を採用すると、通常は測距対象物が人
物等の大きさの限られた物であるので、投光パターンが
測距対象物よりも大きくなってしまい測距が正確に行な
われにくいことがある。
In addition, in order to expand the range of distance measurement, if measures are adopted such as increasing the chip size t of the light emitting element or decreasing the focal length fT of the light emitting lens, the object to be measured will usually be large, such as a person. Since the distance is limited, the projected light pattern may be larger than the object to be measured, making it difficult to accurately measure the distance.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、測距精
度を落とすことなく、更には向上させつつ、測距範囲を
拡大することのできる距離測定装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a distance measuring device that can expand the range of distance measurement without reducing or even improving the accuracy of distance measurement.

[課題を解決するための手段および作用コ本発明の距離
測定装置は、 発光素子から発せられた光を、測距対象物に向けて投射
する投光手段と、該投光手段における投光部から所定の
基線長蛇れて配置され、測距対象物からの反射光を受光
し、互いに隣接した少なくとも3つ以上の受光素子を有
し、上記各受光素子間の境界線は基線長方向と垂直にな
るように配置されている受光手段と、上記境界線の1つ
によって分けられる2つの受光領域の片側の受光量と全
受光量の比、および上記境界線の1つとは異なる境界線
によって分けられる2つの受光領域の片側の受光量と全
受光量の比とに基づいて測距対象物までの距離を演算す
る演算手段と、を具偏したことを特徴とするものであっ
て、前記境界線によって分けられる2つの受光領域の受
光量を、それぞれ複数の境界線について求め、それから
測距対象物までの距離を検出するようにしたものである
[Means and Effects for Solving the Problems] The distance measuring device of the present invention includes a light projecting means for projecting light emitted from a light emitting element toward an object to be measured, and a light projecting section in the light projecting means. The sensor is arranged in a meandering manner along a predetermined base line from the base line, receives reflected light from the object to be measured, and has at least three adjacent light receiving elements, and the boundary line between each of the light receiving elements is perpendicular to the base line length direction. the light receiving means arranged so that and calculation means for calculating the distance to the object to be ranged based on the ratio of the amount of light received on one side of the two light receiving areas and the total amount of light received, the boundary being characterized by: The amount of light received in two light receiving areas divided by a line is determined for each of a plurality of boundary lines, and then the distance to the object to be ranged is detected.

[実 施 例] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す距離測定装置の測距
光学系の配置を示す図で、ここでは受光素子として4つ
の5PD(シリコン・フォト・ダイオード)IA、IB
、IC,IDが設けられている。そして、それぞれの5
PDIA〜IDの境界線は基線長方向に対して垂直な方
向に設定されている。この境界線が2つ以上あることが
本発明の特徴である。本実施例の場合、SPDを4個用
いているが、3個以上なら何個でもよい。第1図におい
て、投光レンズ26の焦点距p4f Tたけ離れた位置
に配設された、チップサイズがtの発光素子20は、同
素子20で発光された光束が、投光レンズ26で集光さ
れて71111距対象物28に向は投射される。同l1
lll距対象物28で反射された光は、投光レンズ26
から基線長し離れて配置された受光レンズ27で集光さ
れて、同レンズ27からその焦点距離f、たけ離れた位
置に配設された5PDIA、IB、IC,IDに入射す
る。すると、各5PDIA、IB、IC,IDには、そ
れぞれ光電流11.I2.I3.I4が発生し、これか
演算手段29に供給され、同手段29で測距演算される
ようになっている。
FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of a distance measuring optical system of a distance measuring device showing an embodiment of the present invention, in which four 5PD (silicon photodiodes) IA, IB are used as light receiving elements.
, IC, and ID are provided. And each 5
The boundary line between PDIA and ID is set in a direction perpendicular to the baseline length direction. A feature of the present invention is that there are two or more boundary lines. In this embodiment, four SPDs are used, but any number of SPDs may be used as long as it is three or more. In FIG. 1, a light emitting element 20 with a chip size of t, which is disposed at a distance of a focal length p4fT from the light emitting lens 26, has a light beam emitted by the light emitting element 20, which is focused by the light emitting lens 26. The light is emitted and projected onto the object 28 at a distance of 71,111. Same l1
The light reflected by the object 28 at a distance of
The light is condensed by the light receiving lens 27, which is arranged a baseline length apart from the lens 27, and enters 5PDIA, IB, IC, and ID which are arranged at a focal length f from the lens 27. Then, each of the 5 PDIA, IB, IC, and ID has a photocurrent of 11. I2. I3. I4 is generated and supplied to the calculation means 29, where distance measurement calculation is performed.

第2図は、本実施例の距離測定装置の電気回路図であり
、第3図は、この第2図中の制御回路部25から供給さ
れる信号のタイミングチャートである。
FIG. 2 is an electrical circuit diagram of the distance measuring device of this embodiment, and FIG. 3 is a timing chart of signals supplied from the control circuit section 25 in FIG.

この距離測定装置は、第2図に示すようにA+++距対
象物に先パルスを投射する投光回路部21と、測距対象
物からの反射光を受光して信号パルス光電流成分を検出
し、増幅する光電流検出回路部22〜22Cと、バイア
ス電流に重畳された光電流から彼写体の距離情報を求め
る演算出力回路部23〜23Bと、この演算出力回路部
23〜23Bの出力をA/D変換するカウント回路部2
4と、上記各回路部に制御信号を送出する制御回路部2
5とから構成されている。
As shown in FIG. 2, this distance measuring device includes a light projection circuit section 21 that projects a first pulse onto an A+++ distance object, and a light projection circuit section 21 that receives reflected light from the distance object and detects a signal pulse photocurrent component. , photocurrent detection circuit units 22 to 22C for amplification, calculation output circuit units 23 to 23B for obtaining distance information of the subject from the photocurrent superimposed on the bias current, and outputs of the calculation output circuit units 23 to 23B. Count circuit section 2 for A/D conversion
4, and a control circuit section 2 that sends control signals to each of the above circuit sections.
It consists of 5.

上記光電流検出回路部22.22A、22B。The photocurrent detection circuit section 22.22A, 22B.

22Cは、それぞれ同一構成部材を用い、且つ同様の構
成をとっているので、回路部22についてのみ説明し、
22A、22B、22Cの回路の構成部tオには同一部
材にA、B、Cをそれぞれ付すに止め、重ねての説明は
省略する。また、演算出力回路部23.23A、23B
についても同様とする。
22C use the same constituent members and have a similar configuration, so only the circuit section 22 will be explained.
For the circuit components 22A, 22B, and 22C, A, B, and C are simply attached to the same members, and repeated explanations will be omitted. In addition, calculation output circuit sections 23.23A, 23B
The same shall apply to

第2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66.6
9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を介して制御回路部25の端子T1に接続されてお
り、このI RED68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2
5の端子T1の出力信号(第3図参照)により行なわれ
る。
In FIG. 2, an IRED (infrared light emitting diode) 68 of the light projecting circuit section 21 is composed of a transistor 67° and a resistor 66.6.
9 and an operational amplifier 65, it is driven at a constant current. The base of a transistor 70 that controls on/off of this constant current drive circuit is connected to the terminal T1 of the control circuit section 25 via a resistor 71, and the pulse waveform shown in FIG. 3 is projected from this I RED 68. Control circuit section 2 controls on/off of the infrared light.
This is done by the output signal of terminal T1 of No. 5 (see FIG. 3).

光電流検出回路部22は、オペアンプ3.トランジスタ
2からなるプリアンプ回路部とオペアンプ5.トランジ
スタ4とその周辺回路からなる背景光除去回路部と、ト
ランジスタ8,9,10゜12からなるカレントミラー
回路とで構成されている。5PDIAのアノードから得
られる信号パルス光電流■1は、プリアンプ回路部を構
成するオペアンプ3に供給される。このオペアンプ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、反転入力端を
ベースに、非反転入力端を基準電源V refに、それ
ぞれ接続されているので、トランジスタ2のベース入力
抵抗は等測的に数1OKΩ程度に下げられている。
The photocurrent detection circuit section 22 includes an operational amplifier 3. Preamplifier circuit section consisting of transistor 2 and operational amplifier 5. It consists of a background light removal circuit section consisting of a transistor 4 and its peripheral circuitry, and a current mirror circuit consisting of transistors 8, 9, and 10.degree.12. A signal pulse photocurrent (1) obtained from the anode of the 5PDIA is supplied to an operational amplifier 3 constituting a preamplifier circuit section. This operational amplifier 3 has its output terminal connected to the emitter of the transistor 2, its inverting input terminal connected to the base, and its non-inverting input terminal connected to the reference power supply V ref so that feedback is applied by the transistor 2. The base input resistance of the transistor 2 is isometrically reduced to about several 10KΩ.

背景光除去回路部を構成するオペアンプ5は、非投光時
に制御回路部25の端子T1の出力信号の“H”レベル
が抵抗73を通じてトランジスタ6のベースに与えられ
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5
PDIAの背景光による充電流成分と、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、
略パルス信号光電流に応じた値となる。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、5PDIAのアノードから得られる
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、倍されてカレントミラー回路8.
 9. 10. 12によって折り返され、演算出力回
路部23の圧縮ダイオード46に信号パルス光電流βN
I、として注入される。
The operational amplifier 5 constituting the background light removal circuit section becomes active when turned on by the "H" level of the output signal of the terminal T1 of the control circuit section 25 being applied to the base of the transistor 6 through the resistor 73 when no light is emitted. The capacitor 7 connected to the output terminal accumulates a charge corresponding to the brightness of this background light, and a feedback loop consisting of the capacitor 7 and the transistor 4
The charge current component due to the background light of the PDIA and the bias current component of the operational amplifier 3 are discharged to the ground line as the collector current of the transistor 4. As a result, the collector current of transistor 2 is independent of the magnitude of the background light.
The value approximately corresponds to the pulse signal photocurrent. When light is emitted, the operational amplifier 5 becomes non-active because the transistor 6 is turned off, but due to the charge accumulated in the capacitor 7, the transistor 4 continues to discharge the photocurrent due to the background light to the ground line, so that the photocurrent is obtained from the anode of the 5PDIA. The pulsed light component obtained by subtracting the photocurrent due to the background light from the photocurrent is multiplied by β in the transistor 2 and sent to the current mirror circuit 8.
9. 10. 12, and the signal pulse photocurrent βN is transmitted to the compression diode 46 of the calculation output circuit section 23.
Injected as I.

また、他の5PDIB、IC,IDの各アノードから得
られた光電流11.I  も、上記2″ 34 回路部22と同様の動作をする光電流検出回路部22A
、22B、22Cでそれぞれ処理されて信号パルス光電
流βNI  /3N■3.β2.I4と2 ′ して演算出力回路部23.23A、23Bに供給される
In addition, the photocurrents obtained from each anode of the other 5 PDIBs, IC, and ID 11. I is also a photocurrent detection circuit section 22A that operates in the same way as the 2'' 34 circuit section 22 described above.
, 22B, and 22C, respectively, and the signal pulse photocurrent βNI/3N■3. β2. I4 and 2' are supplied to the calculation output circuit sections 23.23A and 23B.

演算出力回路部23は、トランジスタ41゜42.44
.45と圧縮ダイオード46.47と、定電流源43と
、バッファー回路BUF、、BUF2とからなり、lp
1距演算演算出力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46と47の各アノー
ドに緩衝増幅器BUF  、BUF2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。
The calculation output circuit section 23 includes a transistor 41°42.44
.. 45, compression diodes 46, 47, constant current source 43, and buffer circuits BUF, , BUF2, lp
It constitutes a logarithmic expansion circuit for outputting 1-distance calculations. The bases of the transistors 41 and 42 forming the differential amplifier are connected to the anodes of the compression diodes 46 and 47 via buffer amplifiers BUF and BUF2, and the emitters of the transistors 41 and 42 are commonly connected to the constant current source 43. ing.

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44.45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。
The collector of transistor 42 is connected to the bases of transistors 44, 45 forming a current mirror circuit and to the collector of transistor 44.

ところで、上記ダイオード46.47にそれぞれ流れる
電流II  は、光電流検出回路部lb’  2b 22から出力された信号パルス光電流が組み合わされて
、その総和が流れるように回路接続されている。従って
、演算出力回路部23では上記した電流11bは光電流
検出回路部22からの信号パルス光電流βNI のみだ
が、電流’2bは光電流険出回路部22A、22B、2
2Cからの信号パルス光電流βNl  +  βNI 
、β、I4の総和となるから、 である。
By the way, the currents II flowing through the diodes 46 and 47 are combined with the signal pulse photocurrents outputted from the photocurrent detection circuit section lb' 2b 22, and the circuits are connected so that the sum thereof flows. Therefore, in the arithmetic output circuit section 23, the above-mentioned current 11b is only the signal pulse photocurrent βNI from the photocurrent detection circuit section 22, but the current '2b is only the signal pulse photocurrent βNI from the photocurrent detection circuit section 22A, 22B, 2
Signal pulse photocurrent βNl + βNI from 2C
, β, and I4.

従って、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やとすると、となる。よって、演
算出力回路部23の出力であるトランジスタ45のコレ
クタ電流11′は上記(1)式を(2)式に代入して となる。同様に、演算出力回路部23Aでは、電流l1
bAは光電流検出回路部22.22Aからの信号パルス
光電流βNI とβNI2の和であり、電流l2bAは
光電流検出回路部22B、22Cからの信号パルス光電
流βNl  とβNI4の和であるから、 となる。また、演算出力回路部23Bでは、電流’lb
Bは光電流検出回路部22.22A、22Bからの信号
パルス光電流βNl  + βNI2゜βNI  の和
で、電流l2br3は光電流検出回路部22Cからの信
号パルス光電流βNI4のみたから、 となる。従って、第2の演算出力回路部23Aからの出
力電流12’ は、上記(4)式を(2)式に代入して
、 となる。また、第3の演算出力回路部23Bからの出力
電流工3′は上記(5)式を(2)式に代入しで、 となる。
Therefore, if the constant current of the constant current source 43 is I, the collector current Ic of the transistor 42 becomes as follows. Therefore, the collector current 11' of the transistor 45, which is the output of the arithmetic output circuit section 23, is obtained by substituting the above equation (1) into the equation (2). Similarly, in the calculation output circuit section 23A, the current l1
Since bA is the sum of signal pulse photocurrents βNI and βNI2 from the photocurrent detection circuit sections 22 and 22A, and current l2bA is the sum of signal pulse photocurrents βNl and βNI4 from the photocurrent detection circuit sections 22B and 22C, becomes. In addition, in the calculation output circuit section 23B, the current 'lb
B is the sum of the signal pulse photocurrent βNl + βNI2°βNI from the photocurrent detection circuit sections 22, 22A and 22B, and the current l2br3 is the sum of the signal pulse photocurrent βNI4 from the photocurrent detection circuit section 22C, so the following equation is obtained. Therefore, the output current 12' from the second arithmetic output circuit section 23A is obtained by substituting the above equation (4) into the equation (2). Further, the output current 3' from the third arithmetic output circuit section 23B is obtained by substituting the above equation (5) into the equation (2).

上記第1.第2.第3の演算出力回路部23゜23A、
 23Bの各出力電流I  ’、I2’、I3’■ は、第4図(A) 、 (B) 、 (C)に示すよう
に被写体距離aの逆数に応じて無限遠から至近までの7
1111距範囲を分担して測距することになり、これを
合成すると、第4図(D)に示すように総合した測距の
特性線図が得られる。この第4図(D)において、接続
点J、、J2で段差が生じる可能性があるが、これは、
受光スポット像と、SPDの大きさを適当に選ぶことに
よって余り大きな段差がでないようにすることができる
。回路的には、接続点P1て3つの演算出力回路部23
.23A、23Bの各出力端のワイアードオア−をとっ
ている。
Above 1st. Second. Third calculation output circuit section 23° 23A,
The output currents I', I2', and I3' of the 23B range from infinity to close range, depending on the reciprocal of the subject distance a, as shown in Fig. 4 (A), (B), and (C).
1111 distance ranges are shared for distance measurement, and when these are combined, a comprehensive characteristic diagram of distance measurement is obtained as shown in FIG. 4(D). In this Figure 4 (D), there is a possibility that a step may occur at the connection points J, J2, but this is because
By appropriately selecting the size of the light receiving spot image and the SPD, it is possible to prevent an excessively large level difference. In terms of the circuit, there are three calculation output circuit sections 23 at the connection point P1.
.. A wired OR is established between each output terminal of 23A and 23B.

以上のようにして、3つの演算出力回路部の出力電流の
合成和から被写体までの距離を求めることができる。
In the manner described above, the distance to the subject can be determined from the combined sum of the output currents of the three calculation output circuit units.

一方、上記カウント回路部24は、上記演算出力回路部
23.23A、23Bのトランジスタ45.45A、4
5Bのコレクタ電流の総和I  ’ + I  ”+ 
Ia’ 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(図示せす)でディジタル計測するものであ
る。
On the other hand, the count circuit section 24 includes transistors 45.45A and 4 of the calculation output circuit sections 23.23A and 23B.
Total sum of collector current of 5B I'+I''+
Ia' is measured digitally by a counter mechanism (not shown) built in the control circuit section 25.

上記演算出力回路部23,23A、23Bの出力電流和
工 ′十■2′十■3′は次のようにして求められる。
The output currents of the arithmetic output circuit sections 23, 23A, and 23B are determined as follows.

コンデンサ52には、投光ごとに演算出力回路部の出力
電流が流れて電荷か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かオンしてコンデンサ52の電
位を基準電圧V rcf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。
The output current of the arithmetic output circuit section flows through the capacitor 52 each time light is emitted, and charges are accumulated in the capacitor 52. The operational amplifier 53 is for resetting the capacitor 52, and the base of the transistor 54 for controlling the operational amplifier 53 is connected to the terminal T3 of the control circuit section 25 via a resistor 76. Therefore, the output signal of this terminal T3 (see FIG. 3) turns on the transistor 54, sets the potential of the capacitor 52 to the reference voltage Vrcf, and turns it off immediately before the start of light emission, making the operational amplifier 53 inoperable. do. Thereafter, the potential of the capacitor 52 increases due to the current injected into the capacitor 52.

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かH−Lとなるので抵抗7
7を介してトランジスタ63がオフし、トランジスタ5
5でコンデンサ52を放電していく。同時に制御回路部
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6
2は、コンデンサ52の両端電圧が基準電圧V rel
’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とこれに直列に接続さ
れたトランジスタ56.55からなるカレントミラー回
路によって決定される。このようにして被写体距離に応
じた出力を制御回路25内のカウンタのカウント値とし
て得ることができる。
When the light has been emitted a predetermined number of times, as shown in the timing chart in Figure 3, the terminal T4 becomes H-L, so resistor 7
7, transistor 63 is turned off, and transistor 5
5, the capacitor 52 is discharged. At the same time, a counter built in the control circuit section 25 operates and continues counting until the output of the comparator 62 becomes H. Comparator 6
2, the voltage across the capacitor 52 is the reference voltage V rel
'When it becomes smaller, it changes from L to H. The discharge rate of the capacitor 52 is determined by a current mirror circuit consisting of a constant current source 61 and transistors 56 and 55 connected in series thereto. In this way, an output corresponding to the object distance can be obtained as the count value of the counter in the control circuit 25.

第5図は、/7A算出力回路部23の別の回路例である
。この回路例によれば、被写体距離は2つの受光領域の
受光”Ib” 2bの差と全受光量との比(I  −1
) / (11b+l2b)によって求めlb    
2b ることができる。
FIG. 5 shows another circuit example of the /7A calculation output circuit section 23. According to this circuit example, the subject distance is determined by the ratio of the difference between the received light "Ib" 2b of the two light receiving areas and the total amount of received light (I -1
) / (11b+l2b) lb
2b It is possible.

なお、上記第5図の回路およびその演算の詳しい説明は
、本出願人が先に提出した特願昭62−310689号
(特開昭      号公報参照)に開示されているの
で、簡単に説明する。
A detailed explanation of the circuit shown in FIG. 5 and its operation is disclosed in Japanese Patent Application No. 62-310689 (see Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1988) previously filed by the applicant, so a brief explanation will be given here. .

第5図において、トランジスタ121〜124と定電流
源129とから構成される差動増幅器のトランジスタ1
22.124のベースに前記した第1の電流I と第2
の電流I2bがそれぞれ供給■b 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124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 (1−1) / (I、b+125) lb   2b となる。なお、11.IIAは圧縮ダイオード、BUF
  、BUF4は緩衝増幅器である。
In FIG. 5, transistor 1 of a differential amplifier is composed of transistors 121 to 124 and a constant current source 129.
22. The first current I mentioned above and the second
The current I2b is supplied respectively. Since transistors 121 and 125 constitute a current mirror circuit, and similarly transistors 123 and 127 also constitute a current mirror circuit, the current flowing through transistors 125 and 126 is equal to the current flowing through transistor 122, and the current flowing through transistors 127 and 128 is equal to the current flowing through transistor 122. The current flowing through transistor 124 is equal to the current flowing through transistor 124. Therefore, the calculation output from the collector of the transistor 128 of the differential amplifier composed of the transistors 125 to 128 is (1-1)/(I, b+125) lb 2b . In addition, 11. IIA is a compression diode, BUF
, BUF4 is a buffer amplifier.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、少なくとも3個以上
の受光素子を隣接して配置し、境界を境にして対向する
2個の受光領域から演算される2組以上の測距演算出力
により測距範囲を分担して測距し、回路的に合成してい
るので、第8図(A)に示す被写体距離の逆数に対する
測距演算出力特性g1の傾斜、つまり測距精度を保ちな
がら、特性線Ω2の411距範囲を持つことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, at least three or more light-receiving elements are arranged adjacently, and two or more sets of light-receiving areas calculated from two light-receiving areas facing each other with a boundary between them are arranged adjacently. Since distance measurement is performed by dividing the distance measurement range using the distance measurement calculation output and combining them in a circuit, the slope of the distance measurement calculation output characteristic g1 with respect to the reciprocal of the subject distance shown in FIG. 8 (A), that is, the distance measurement It is possible to have a 411 distance range of the characteristic line Ω2 while maintaining accuracy.

そして、このように構成することによって、構造が簡単
であるばかりでなく、大型の電源電池などを用いて発光
素子の発光エネルギーを大きくしなくとも、コンパクト
な構成で、カメラ等の小型機器への組み込みに適し、カ
メラの測距精度を落とす。ことなく向上させ、且つlt
’ll距範囲を拡大することができる。特に測距対象物
が比較的遠距離にあって人のように小さい場合には、投
射光像が部分的にしか7Ilす距対象物に当たらず、d
lす粗精度が大きく悪化することがあるが、本発明にお
いては、投射光像を大きくする必要はないので、上述の
ような#1pj距精度0悪化は生じず、常に充分な測距
精度を維持できるという効果を有する。
With this configuration, not only is the structure simple, but it is also compact and can be used in small devices such as cameras without using large power batteries to increase the light emitting energy of the light emitting element. Suitable for built-in use, reducing camera distance measurement accuracy. Improve without any problems, and lt
'll distance range can be expanded. In particular, when the object to be measured is relatively far away and small like a person, the projected light image only partially hits the object at a distance of d
However, in the present invention, there is no need to enlarge the projected light image, so the #1pj distance accuracy 0 deterioration as described above does not occur, and sufficient distance measurement accuracy can always be maintained. It has the effect of being able to be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例を示す距離測定装置におけ
る測距光学系の配置図、 第2図は、上記第1図の距離測定装置の電気回路図、 第3図は、上記第2図における制御回路部の信号のタイ
ミングチャート、 第4図(A) 、 (B) 、 (C)は、演算出力回
路部から出力される信号パルス光電流の被写体距離に対
する特性線図で、第4図(D)は、これら(A) 、 
(B) 、 (C)を加算して1つの特性線とした場合
の線図、第5図は、上記第2図における演算出力回路部
の別の回路例を示す電気回路図、 第6図(A) 、 (B)は、従来の距離測定装置の測
距光学系の配置を示す斜視図と正面図、 第7図(A)は、従来の距離測定装置の測距光学系の配
置を示す平面図で、第7図(B) 、 (C) 、 (
D) 。 (E)は、被写体距離に対応して、測距対象物からの反
射像が受光素子群上に結像される様子を示す説明図で、
第7図(F)は受光反射像の中心位置が上記(B) 、
 (C) 、 (D) 、 (E)に対応する位置にあ
る場合の演算出力I  /(I、+1.、)の特性線図
、第8図(^)は、従来の距離測定装置における被写体
距離の逆数に対する測距演算出力 ■2/(■1+12)の関係を示す特性線図、第8図(
B)は上記第8図(A)に示す線図においてノイズを重
畳させた場合の特性線図である。
FIG. 1 is a layout diagram of a distance measuring optical system in a distance measuring device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an electric circuit diagram of the distance measuring device shown in FIG. 1, and FIG. The timing chart of the signals of the control circuit section in FIG. 2, and FIGS. Figure 4 (D) shows these (A),
Figure 5 is a diagram when (B) and (C) are added to form one characteristic line, and Figure 5 is an electric circuit diagram showing another circuit example of the arithmetic output circuit section in Figure 2 above. (A) and (B) are a perspective view and a front view showing the arrangement of the ranging optical system of a conventional distance measuring device, and FIG. 7(A) is a diagram showing the arrangement of the ranging optical system of a conventional distance measuring device. In the plan view shown in Fig. 7 (B), (C), (
D). (E) is an explanatory diagram showing how the reflected image from the object to be measured is formed on the light-receiving element group in accordance with the object distance;
In Fig. 7 (F), the center position of the received and reflected image is shown in (B),
Figure 8 (^) is a characteristic diagram of the calculation output I / (I, +1.,) when the position corresponds to (C), (D), (E). Characteristic diagram showing the relationship between distance measurement calculation output ■2/(■1+12) with respect to the reciprocal of distance, Figure 8 (
B) is a characteristic diagram when noise is superimposed on the diagram shown in FIG. 8(A).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)発光素子から発せられた光を、測距対象物に向け
て投射する投光手段と、 この投光手段の投光部から所定の基線長離れて配置され
、測距対象物からの反射光を受光し、互いに隣接した少
なくとも3つ以上の受光素子を有し、上記各受光素子間
の境界線は基線長方向と垂直になるように配置されてい
る受光手段と、上記境界線の1つによって分けられる2
つの受光領域の片側の受光量と全受光量の比、および上
記境界線の1つとは異なる境界線によって分けられる2
つの受光領域の片側の受光量と全受光量の比とに基づい
て測距対象物までの距離を演算する演算手段と、 を具備したことを特徴とする距離測定装置。
(1) A light projecting means for projecting light emitted from a light emitting element toward a distance measuring object; and a light projecting means arranged a predetermined baseline length away from the light projecting section of the light projecting means, and a light projecting means for projecting light emitted from a light emitting element toward a distance measuring object; a light-receiving means that receives reflected light and has at least three or more light-receiving elements adjacent to each other, the boundary line between each of the light-receiving elements being arranged perpendicular to the base line length direction; two divided by one
The ratio of the amount of light received on one side of the two light-receiving areas to the total amount of light received, and the two divided by a boundary line that is different from one of the boundaries above.
1. A distance measuring device comprising: a calculation means for calculating a distance to an object to be measured based on the ratio of the amount of light received on one side of the two light receiving areas to the total amount of received light.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5294802A (en) * 1991-11-25 1994-03-15 Olympus Optical Co., Ltd. Digitally active distance measurement apparatus for camera or the like
US7030402B2 (en) 2002-05-14 2006-04-18 Sharp Kabushiki Kaisha Optical distance measuring device and printing apparatus using the same
CN113359868A (en) * 2021-06-23 2021-09-07 中国气象局公共气象服务中心(国家预警信息发布中心) Method and medium for calculating reduction of tower-type power generation radiation between heliostat and absorber

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