JPH0140291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は投光部と複数の受光素子とを備え、
投光部から投射され、かつ測距対象で反射された
光像をどの受光素子で受光したかを制御すること
により測距対象の距離を検出する装置において、
受光素子が受光する定常光と投光部から投射され
測距対象で反射された反射光とを確実に判定しう
るようにした測光回路に関するものである。

この種の距離検出装置においては、受光素子が
受光する定常光と測距対象からの反射光とをどれ
だけ確実に測光回路で判別するかが重要な点であ
る。定常光と反射光との差を大きくすれば良い
が、これを大きくするには投光部からの光量を大
きくしなければならない。しかしながらカメラ等
においては電池を使用するために使用できるエネ
ルギーに限界があり、そのため投光をパルス光と
する方式がたとえば特公昭第48−19250号にて提
案されている。しかしながらこの提案に係る距離
検出装置では、この種の方式において重要な要素
である測光回路の技術内容が乏しく、確実な検出
を行ない得ないものである。

即ちこの種の発光方式の距離検出装置をカメラ
に適用した場合、発光に用いられるエネルギーに
限度があり、発光し得る強度は自ら定まる。発光
素子として通常は発光ダイオード（LED）など
が使用されるが、エネルギーをコンデンサに蓄え
て、一度にすべてを放電させて発光してもせいぜ
い発光ダイオードに流せる電流は数100μ秒で1A
〜2Aどまりであり、それ以上の電流を流すと発
光ダイオードは破壊してしまう。このような発光
源を用いて投光した場合、測距対象の条件にもよ
るが、反射光として返つて来て、受光素子で受光
されたときの光電量は数100PAほどである。これ
に対して昼光下での被写体の定常光による定常電
流は数10nA〜数100nAである。すなわち、この
種の測光回路では定常光に対して１％〜0.1％の
変化を検出する能力が必要である。

これに対して、従来の測光回路は一般に差動増
幅器の入力端子間に受光素子を接続し、差動増幅
器の入、出力間に負帰還になるようにログダイオ
ードを接続している。この場合、定常光が一定で
あれば帰還素子は高抵抗でもよい。しかしなが
ら、カメラのように測距対象（被写体）の輝度が
1000倍〜10000倍にも変化し、測光回路の出力が
1000倍〜10000倍に変化する場合には、その出力
を対数圧縮するので、定常光と反射光の差が１％
から0.1％以下のように微小な場合には両者の判
別が出来ない。

たとえば測光出力が対数圧縮されるようにした
従来の測光回路の場合には定常光に対するパルス
光受光時の測光回路の出力変化は0.01ｍＶ〜0.25
ｍＶでありその判別が極めて困難である。

この発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、測距対象からの反射光と定常光との差が小さ
い場合にも、反射光を容易にかつ確実に判別し得
る程度に大きい出力を生じる測光回路を提供する
ことを目的とする。この目的のために、この発明
では受光素子とトランジスタとを直列接続し、そ
の両者の接続点に接続した増幅器の出力を記憶す
る記憶回路の出力でトランジスタを制御するよう
に構成してパルス光の発光直前の受光量を記憶し
て、この記憶値を基準として発光中の受光量を判
別することにより、たとえば発光直前と発光中の
光量に対応する受光量の差が500PA程度の場合に
でも1V程度の出力が得られるようにしたもので
ある。

以下にこの発明の実施例を図面とともに説明す
る。

第１図と第２図において、１はカメラ等におけ
る距離検出装置部で、１ａは発光部、１ｂは受光
部である。発光部１ａには発光ダイオードなどの
発光素子２とレンズ系３とを備え、発光ダイオー
ド２の発光はレンズ系３を通して被写体に投射さ
れる。受光部１ｂには被写体からの反射光を受け
るようにレンズ４が設けられるとともに、発光部
１ａと受光部１ｂとの視差によつて被写体距離に
対応して変る結像位置に複数個の受光素子５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄが設けられている。この種の距
離検出方式においては被写体の反射像位置は被写
体までの距離が遠くなるに従つてレンズ４の光軸
位置に近くなる。即ち図示の実施例においては遠
距離の被写体６ａによる光線７ａはレンズ４の光
軸に一番近い受光素子５ａに投射され、順次近距
離になるにしたがつてそれぞれの被写体６ｂ，６
ｃ，６ｄの光線７ｂ，７ｃ，７ｄは受光素子５
ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ受光される。

なお無限遠点にある被写体からの反射光はどの
受光素子にも受光されない。

次に第２図において、各受光素子５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄの一方の端子は適宜電源８に接続され
るとともに、他方の端子はエミツタ接地のトラン
ジスタ９ａ，９ｂ，９ｃおよび９ｄの各コレクタ
にそれぞれ各別に接続されている。このトランジ
スタ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのベースエミツタ間
の電圧は被写体の定常光に対して、対数圧縮され
た電圧であり、被写体輝度が倍に変化すると18ｍ
Ｖ変化する。

各トランジスタ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのコレ
クタはFET（電界効果トランジスタ）１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄのゲートに各別に接続され
るとともに、そのソースは定電流源１１に接続さ
れソースフオロワーとして構成され、この各ソー
スには直流増幅器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄが接続され、各増幅器１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄの出力端子はａ，ｂ，ｃ，ｄにそれぞ
れ出力される一方、スイツチ１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄをそれぞれ各別に介してトランジス
タ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのベースに各別に接続
されている。各トランジスタ９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄのベースとエミツタ間にはコンデンサ１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが接続されている。
この各コンデンサの容量は、発光部１ａの発光ダ
イオード２の発光時間（500μsec〜１ｍsec）中は
電圧変動しないようにたとえば1000PF〜3000PF
の容量に選定されている。

スイツチ１３ａないし１３ｄには発光ダイオー
ドの発光を制御する端子ｅからのパルスが印加さ
れており、このパルスが該スイツチ１３ａないし
１３ｄに印加されるとスイツチはオフとなり、そ
の時点での各コンデンサの電圧が記憶されるよう
になつている。

発光部１ａにおいて、発光ダイオード２はトラ
ンジスタ１６のコレクタに接続され、そのベース
はエミツタ接地のトランジスタ１７のコレクタに
接続されている。トランジスタ１７のベースは測
距を指示するパルスが印加される入力端子ｅに接
続されている。またトランジスタ１６のエミツタ
と電源端子間には発光電流を充電するためのコン
デンサ１８が接続されており、トランジスタ１６
がオフの間は抵抗１９を介して充電が行なわれ、
かつトランジスタ１６のオンによりこのコンデン
サ１８の電荷がトランジスタ１６を通して発光ダ
イオード２に供給されるようになつている。

上記のごとき構成装置の動作について説明する
と、測距開始前にはスイツチ１３ａないし１３ｄ
はオン状態で、各受光素子５ａないし５ｄの出力
電流はFET１０ａないし１０ｄを介して増幅器
１２ａないし１２ｂで増幅され、この出力は各ス
イツチ１３ａないし１３ｂを介してコンデンサ１
４ａないし１４ｂに加えられている。いま測距を
開始するときの適宜な信号により、たとえば数
100μ秒のパルスが入力端子ｅに印加されるとト
ランジスタ１７，１６がオンとなり、コンデンサ
１８の電荷はトランジスタ１６を通して発光ダイ
オード２に流れ、この発光ダイオード２は上記の
時間だけパルス光を発する。このパルス光はレン
ズ３を介して被写体に投射される。いまたとえば
被写体が６ｂのゾーンにあるとすると、その反射
光がレンズ４を通して受光素子５ｂに投射され
る。

一方、端子ｅに加わるパルスによつてスイツチ
１３ａないし１３ｄはオフとなり、その結果コン
デンサ１４ａないし１４ｄには上記発光ダイオー
ド２の発光直前の受光素子の受光量の対数に比例
した電圧がコンデンサ１４ａないし１４ｄに記憶
される。

そしてトランジスタ９ａないし９ｄはパルス光
が発する直前の定常光に相当する各受光素子５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの出力電流を流して、増幅
器１２ａ，１２ｃ，１２ｄの出力電圧は第３図に
示すように、発光に関係なく各トランジスタ９
ａ，９ｃ，９ｄのベースエミツタ間電圧V_BEa，
V_BEc，V_BEdに対応して一定である。

なお第３図においてａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ
増幅器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力電
圧、ｅは入力端子ｅに加わる電圧、ｆは受光素子
５ｂの受光量を示している。これに対し、受光素
子５ｂは被写体からの反射光を受け出力電流が増
加するが、この増分Δi_Bはトランジスタ９ｂには
流れることが出来ず、FET１０ｂのゲートに対
する他の容量成分、即ち第４図に示すような、受
光素子５の接合容量C_jトランジスタ９のＣ−Ｅ間
容量C_t、FET１０のゲート−ソース間容量C_s、
ゲートドレイン間容量C_d等を充電して、FET１
０ｂのゲート電圧を上昇させる。この上昇電圧
ΔVは ΔV＝ΔiB×Δt／C_j＋C_t＋C_s＋C_d…… （Δtはパルス光のパルス時間） である。

この電圧ΔVは増幅器１２ｂに印加され、その
出力端子ｂにはΔV×Av（Avは増幅率）の電圧が
生じる。

いまこの増幅率Av＝100、ΔiB＝500PA、Δt＝
１ｍsec、容量の総和を50PFとすると、Δvは10
ｍＶで端子ｂには1V（ボルト）の出力が得られ
る。

したがつて受光素子の出力電流の変化が僅かで
あつても端子ｂには充分に識別出来る値の信号が
得られる。この信号はたとえばフリツプフロツプ
回路（図示せず）などに記憶させることが出来
る。

被写体が他のゾーンにあつた場合も前述と同様
にしてそのゾーンに対応した受光素子の電流の増
分に応じて端子ａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかに出力
が得られる。

入力端子ｅに加わるパルスが消滅すれば、再び
スイツチ１３ａないし１３ｄはオンとなり、コン
デンサ１４ａないし１４ｄは受光素子５ａないし
５ｄが受光する定常光に応じた電圧になる。

以上詳述したようにこの発明は、パルス光を被
写体に投光し、その反射光を検出して被写体の距
離検出を行なう装置の測光回路において、発光直
前の反射光の受光量を一時記憶する一方、この記
憶値と発光中の反射光の受光量とを対比すること
によつて被写体がパルス光を受光したがどうかを
検出するようにしたので、定常光の反射光量とパ
ルス光の反射光量との差が小さく、その判別が困
難なこの種の測光方式においても、確実にパルス
光の反射光を検知し得る測光回路を提供できる。
また受光素子とトランジスタとを直列接続した構
成で、抵抗等を用いた分圧回路は使用しないので
正確な測光データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用される距離検出装置の
要部の概略を投射光と反射光とを合わせて示す
図、第２図はこの発明の一実施例を示す回路図、
第３図は第２図の回路の要部の出力波形図、第４
図は第２図の回路の要部における分布容量を示す
図である。 １ａ……投光部、１ｂ……受光部、２……発光
素子、３，４……レンズ、５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ……受光素子、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ……ト
ランジスタ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…
…FET、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ……
増幅器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ……ス
イツチ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ……コ
ンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス光を投射する投光手段と、 上記パルス光が投射される測距対象からの反射
   光を受けるよう設けられるとともに、投光手段と
   の視差の相違によつて測距対象の距離に応じて生
   じる反射光の結像位置に対応して並べられた複数
   個の受光素子とを備えて、どの受光素子に測距対
   象からの反射光が投射されるかによつて測距対象
   の距離を検出する装置において、 受光素子に直列にコレクタが接続されたトラン
   ジスタと、パルス光の発光直前における受光素子
   の定常受光量に対応した電圧をトランジスタのベ
   ース電圧として保持し、それによつてトランジス
   タのコレクタの電流として定常受光量に対応した
   定常光電流を記憶させる記憶回路と、 受光素子とトランジスタとの接続点に入力端子
   が接続され、パルス発光中のパルス光電流のみを
   増幅する増幅回路とを有することを特徴とする距
   離検出装置の測光回路。