JPH04208909A - 距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、距離検出装置に関し、より詳細には、測距対
象に光源から照射したパルス光の反射光スポットが結像
される位置に設けられ、上記光源との視差に基づく上記
測距対象の距離に応じた入射スポットの位置を上記距離
の変化による位置変化方向について連続的に検出し、検
出位置に応じた相互電流比を有する第１および第２の電
流出力を得る半導体光位置検出器を用いた距離検出装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

いわゆるコンパクトカメラなどに使用されるオートフォ
ーカス（自動焦点調整）の測距方式として、外光を利用
する、いわゆるパッシブ方式による二重像合致方式を採
用したものがある。

しかしながら、このパッシブ方式による二重像合致方式
は、一方の像の他方の像に対する相対位置を変化させる
ための可動ミラーを用いることが不可欠の要素となって
おり、可動ミラーを用いることによる耐久性の低さ、お
よび外光の明るさに依存する測距対象のコントラスト情
報により、測距を行っているので、測距対象依存性が強
く、コントラストの悪い測距対象の測距や、暗いときの
測距能力の低さといった問題点があった。

また、このような可動部をもつ方式は、調整が複雑化し
、調整に多くの手間を要するという欠点があった。

一方、測距側の装置自体から光などを発する、いわゆる
アクティブ方式による三角測量方式を用いたものは、上
述した測距対象依存性については改善されるものの、赤
外光などの発光部または受光部を回動させるなどの可動
部を有するものは、やはり上述の耐久性の低さ、調整の
複雑化などの問題は避けられない。

これに対して、アクティブ方式による三角測量方式を用
いたもので、可動部のないものとしては、発光部から投
射した赤外光などの光を測距対象で反射させ、この反射
光が複数個の受光素子からな　・る受光部のどの受光素
子で受光されたかによって、測距対象の距離を知るよう
にしたものがある。

この方式の場合は、可動部もなく、耐久性、調整などの
点でもほとんど問題がないといえる。

しかしながら、この場合は受光部が複数の受光素子によ
って量子化されているため、距離分解能が受′光素子の
数で制限されてしまうという致命的な問題がある。

さらに、アクティブ方式の一種として、超音波を発射し
て、測距対象による反射波を受波し、送波から受波まで
に要する時間から測距対象の距離を測定する超音波方式
もある。

この場合は、純電気的な処理のみによって測距するため
、処理は容易であるが、高出力の送波出力を要し、この
ため大きな電源を必要とし、コンパクトカメラなどに用
いられる電源では、有効な超音波の送波が困難である。

また、超音擁が測距対象外の物体に送波されて測距精度
が低下するのを防止するためには、指向性をよくする必
要があるが、そのためには、超音波の送受波面の面積を
大きくしなければならず、コンパクトカメラなどに適用
する場合には、大きな問題となる。

これに対し、さほど大きな電力を要せず、諷整も容易で
あり、耐久性も良好で、しかも高い距離分解能が得られ
るものとして、以下に述べる距離検出装置が知られてい
る。

この距離検出装置は、第２図に示すように、パルス発光
器としてのＬＥＤ１２から発光したパルス光を投光レン
ズＬ１を介して測距対象１３に照射し、測距対象１３で
反射された反射光スポットを、受光レンズＬ２を通して
、ＰＳＤＩに入射結像するように構成されている。、こ
のＰＳＤＩは、その反射光スポットの入射位置に応じて
ＰＳＤの両端から二つの出力電流Ｉ０，１．　を出力す
る。

そして、投光レンズＬ１と受光レンズ孔２間の距離、す
なわち、基線長をＳ、受光レンズとＰＳＤまでの距離を
ｆ、投光レンズＬ１から測距対象までの距離をＱ、ＰＳ
Ｄｌ上の反射光スポットの無限遠に対応する位置からの
距離をｄとすると、Ｑ＝□　　　　　　　・・・・・・
（１）が成立する。

ＰＳＤｌに結像する光スポットの位置が、ＰＳＤｌから
出力される二つの電流出力−□ｌ　Ｉ２の割合に対応し
ているため、これらの二つの電流比カニ□ｔ　Ｉｆから
測距対象までの距離Ｑの情報を得ることができる。

ここで、測距対象距離ＱとＰＳＤＩの電流出力−０，Ｉ
２の化工、／■２との関係を求めてみると。

ＰＳＤＩの単位長（つまり−）とすれば、■、 より、 ＝　　（１＋　−）　　ｆ　−Ｓ　　　　　・・・・・
・　（３）ただし、ｘ＝Ｉｚ／Ｉｚ となり、ｙ＝　（１／ｘ）＋にの関係にあることが知ら
れている。

このような原理に基づく距離検出装置により、測距した
場合には、真暗な場所における測距対象の測距であれば
、問題ないが、一般の写真撮影時にはＬＥＤ１２による
パルス光よりも、はるかに高い光量の定常光が存在する
ため、前記パルス光の反射光スポットの抽出ができなく
なってしまう。

そこで、この場合、ＰＳＤＩの第１の電流比カニ□、第
２の電流比カニ２　をそれぞれ第１、第２の検出回路で
受けて、定常光の影響を除去し、パルス光の反射光スポ
ットのみによる光電流の変動分をそれぞれ対数変換して
抽出し、その差を差分検出回路で取って、ＰＳＤＩの第
１、第２の電流出力１．、Ｉ２の電流比Ｉ、／Ｉ、に対
応する距離検出信号を出力することを、本出願人は、種
々試み、例えば、特開昭５８−９５２１０号公報に開示
されたもの等を既に提案した。

第５図は、上述のように、ＰＳＤＩの第１、第２の電流
比力を対数圧縮して、その両者の差を検出して測距情報
を得る距離検出装置の従来例を示す回路図である。

この第５図において、１はＰＳＤであり、上述のように
、測距対象１３（第５図では、図示せず）から反射され
た反射スポット光の結像位置に応じて、第１、第２の電
流出力Ｉ、、Ｉ２を両端から出力する。

このＰＳＤＩの第１、第２の電流出力Ｉ　ｌ　？Ｉ２は
、それぞれ電流増幅回路２，３で増幅され。

これらの電流増幅回路２，３から増幅された電流出力Ｉ
　、ａ、　Ｉ　、ａが出力される。

これらの電流増幅回路２，３の電流出力１１ａ。

Ｉ２ａは、それぞれ第１のダイオードＱｌｌ、Ｑ１２に
より対数圧縮された後に、バッファ４，５および抵抗Ｒ
１，Ｒ２を介してそれぞれ演算増幅器６の反転入力端お
よび非反転入力端に入力され、その両者の偏差を増幅し
て、演算増幅器６の出力端から測距情報となる出力Ｖｏ
ｕｔを得るものである。

いま、この第５図において、 １１ａ：電流増幅回路２の電流出力、 工２ａ：電流増幅回路３の電流出力、 ｋ：ボルツマン定数、 Ｔ：絶対温度、 ｑ：電子の電荷、 Ｇ：増幅器６のゲイン とすると、演算増幅器６の出力Ｖｏｕｔは、となる。

なお、この第５図におけるＲ４はフィードバック抵抗、
Ｒ３は補償抵抗である。

第６図は、距離検出装置の第２の従来例を示す回路図で
ある。

この第６図の場合も第５図の場合と同様に、ＰＳＤＩの
第１．第２の電流出力Ｉ０．Ｉ２はそれぞれ電流増幅回
路２，３で増幅され、これらの電流増幅回路２，３から
増幅された電流出力Ｉ２８＄Ｉ２ａが出力される。

この電流増幅回路２，３の出力端は、それぞれ対数圧縮
用のダイオードＱｌｌ、Ｑ１３および共通の負荷１２を
介して、アースされており、したがって、電流増幅回路
２，３の出力電流１１ａｌＩ２ａは、それぞれダイオー
ドＱｌｌ、Ｑ１３により対数圧縮され、さらに、バッフ
ァ（ボルテージフォロア）４，５を経て、トランジスタ
Ｑ１２ｂ。

Ｑ１４のベースに供給される。

トランジスタＱ１２ｂのコレクタは、電源Ｖｃｃに接続
され、トランジスタＱ１４のコレクタは、コンデンサＣ
１を介して電源Ｖｃｃに接続され、さらにスイッチＳＷ
Ｉを介して定電源１１から電流が供給されるようになっ
ているとともに、コンパレータ１０の反転入力端に接続
されている。

両トランジスタＱ１２ｂ　、Ｑ１４の各エミッタは共通
に接続されて定電流源７を介してアースされており、こ
の定電流源７、トランジスタＱ１２ｂ　、Ｑ１４により
差動回路を構成している。

また、上記コンパレータ１０の反転入力端と出力端間に
は、スイッチＳＷ２が接続され、コンパレータ１０の非
反転入力端には、基準電圧Ｖ　ｒｅｆが印加されている
。

これらのコンパレータ１０、スイッチＳＷＩ。

ＳＷ２、コンデンサＣ１、定電流源１１より積分回路が
構成されている。

この第６図において、電流増幅回路２，３の電流出力Ｉ
　、ａ、　　Ｉ　、ａは、ダイオードＱｌｌ、Ｑ１３で
それぞれ対数圧縮された後、°バッファ４，５を経てト
ランジスタＱ１２ｂ、Ｑ１４のベースに入力され、その
差分がトランジスタＱ１４のコレクタ電流工、となる。

つまり、この差動回路は、ＰＳＤｌの電流出力１１．Ｉ
、をコレクタ電流■、に変換しているのである。

いま。

Ｉ、ａ　：電流増幅回路２の電流出力、Ｉ、ａ：電流増
幅回路３の電流出力、 工。　：定電流源７の定電流、 とすると、トランジスタＱ１４のコレクタ電流工うば、 工ｓ　：ダイオードＱｌｌ、Ｑ１３（７）逆方向飽和電
流、 Ｉ５　：トランジスタＱ１２ｂのコレクタ電流、ＶＦ□
：ダイオートＱｌｌのアノード・カソード間電圧、 ■Ｆ２：トランジスタＱ１２ｂのベース・エミッタ間電
圧、 ｖＦ３：ダイオードＱ１３のアノード・カソード間電圧
、 ■Ｆ４：トランジスタＱ１４のベース・エミッタ間電圧
、 とすると、 であり、また、 Ｖ＋ｒ１ＶＦ２＝ＶＦ３　　ＶＦ４であり、したがって
、ｑ　　　　Ｉｓ　　ｑ　　　　ｌ５ ｑＩｓ　　　　ｑ　　　　　Ｉｓ であり、故に、 ■、ａ　　　　Ｉ２ａ 工２ａ　　　　Ｉ４ と表わすことができる。

ここで、Ｉ、＝Ｉ、−１．　（Ｉ。は定電流源７の電流
）であるから、 となり、したがって となる。いまＩ□ａ＝ｋ　Ｉ２．ｌ２ａ＝＝ｋ　・Ｉ２
とすると、 となる。

＝４．・□ □　　　　　　　　・・・・・・（１１）となる。

このコレクタ電流工、を次段の積分回路で積分を行う。

すなわち、コンパレータ１０の非反転入力端には、基準
電圧Ｖｒｅｆを印加しておき、スイッチＳＷ１をオフに
し、スイッチＳＷ２をオンしておく。

この状態では、コンパレータ１０の反転の電圧Ｖｃｍ、
すなわち、コンデンサＣ１の充電電圧は、基準電圧Ｖｒ
ｅｆに等しく、したがって、コンパレータ１０の出力電
圧Ｖｏｕｔは、Ｌレベルになっている。

この状態において、スイッチＳＷ２をオフにすると同時
に、第２図に示すＬＥＤ１２を所定時間発光させて、パ
ルス光が投光レンズＬ１を通して、測距対象１３に照射
する。

このパルス光は、測距対象１３から反射されて、反射光
スポットとなり、受光レンズＬ２を経て、ＰＳＤＩ上に
照射され、この反射光スポットの受光期間中（すなわち
、ＬＥＤ１２の発光期間中）、ＰＳＤＩの電流出力比が
変化し、それにともなって、トランジスタＱ１４のコレ
クタ電流工、が増加し、その結果、コンデンサＣ１の充
電電圧が低下する。

したがって、コンパレータ１ｏの反転入力端の電圧Ｖｃ
ｍが低下し、非反転入力端の基準電圧Ｖ　ｒｅｆ以下と
なり、コンパレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｈレベ
ルに反転し、Ｖｒｅｆ以上になる。

次いで、ＬＥＤ１２の発光停止後、所定の期間では、コ
ンパレータ１０の反転入力端の電位はＬＥＤ１２の発光
終期の電位を保持しており、コンパレータ１０の出力電
圧Ｖｏｕｔは、Ｈレベルのままである。

この保持期間経過後、今度はスイッチＳＷ２を。

オフにしたまま、スイッチＳＷＩオンにすると、定電流
源１１の電流がトランジスタＱ１４のコレクタに流れ、
コンデンサＣ１は電源ｖｃｃにより充電されてその、充
電電位が上昇を開始し、コンパレータ１０の反転入力端
の電圧Ｖｃｍが非反転入力端の基準電圧Ｖｒｅｆと等し
くなると、コンパレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｌ
レベルに反転し、これと同時にスイッチＳＷＩがオフす
る。

このように、スイッチＳＷ２のオフと同時にＬＥＤが発
光し、その発光開始時からコンパレータ１０の出力電圧
ＶｏｕｔがＨレベルとなり、コンパレータ１０の反転入
力端と非反転入力端との電位が等しくなるまでの間、つ
まり、コンパレータ１０の出力電圧がＨレベルにある間
、トランジスタＱ１４のコレクタ電流Ｉ４の大きさをパ
ルス幅に変換しており、したがって第８図に示すように
距離の逆数に比例したパルス幅の測距情報が得られ、ト
ランジスタＱ１４のコレクタ電流■、を２重積分し、し
かもディジタル化された測距情報が得られるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、カメラなどの距離測定にともなう撮影レンズ
の駆動は、距離検出装置の情報をディジタル値に変換し
、パルス出力によってモータを駆動することにより、合
焦動作を行うようにしている。

しかしながら、上記第５図の距離検出装置の場合は、Ｐ
ＳＤＩの電流出力Ｉ工ｒ　Ｉ２に対応した距離情報は、
リニアなアナログ出力となる。したがって、この距離情
報により、合焦レンズを駆動するには、−旦デイジタル
信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が必要となり、回路
構成が複雑、高価となる。

これに対して、第６図の距離検出装置の場合は、コンパ
レータ１０を主体とする積分回路により、トランジスタ
Ｑ１４のコレクタ電流工、を積分しかつディジタル化し
てＡ／Ｄ変換機能も兼備しており、したがって、コンパ
レータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔ直接即測距情報として、
モータ駆動用に適用することができる。

しかしながら、第６図の従来例の場合、トランジスタＱ
１２ｂとＱ１４による差動回路を構成しており、トラン
ジスタＱ１２Ｑｂ　、Ｑ１４の両者にバラツキが生じが
ちであり、入力オフセットがあった場合に入力オフセッ
ト電圧に基づく誤差を生じ、正確な測距ができないとい
う問題がある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので。

その目的とするところは、簡単な回路構成で安価に製作
できるとともに、Ａ／Ｄ変換機能を具備し、かつ素子の
バラツキによる誤差を防止して、測距精度の高い距離検
出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、測距対
象に光源から照射したパルス光の反射光スポットが結像
される位置に設けられ、上記光源との視差に基づく上記
測距対象の距離に応じた入射スポットの位置を上記距離
の変化による位置変化方向について連続的に検出し、検
出位置に応した相互電流比を有する第１および第２の電
流出力を得る半導体光位置検出器と。

第１の定電流源から流れる電流を対数圧縮する第１のト
ランジスタと、 上記第１の電流出力が加えられるとともにベースに上記
第１のトランジスタのベース・エミッタ間電圧を印加す
る第２のトランジスタと。

上記第１および第２の電流出力の合成値を対数圧縮する
第３のトランジスタと、 ベースに上記第１の電流出力を入力するとともにエミッ
タに上記第３のトランジスタのベース・エミッタ間電圧
を印加することにより上記第１および第２の電流出力の
和と上記第１の電流出力との比に上記第１の定電流源の
電流を乗じた値のコレクタ電流を出力する第４のトラン
ジスタと、上記測距対象へのパルス光の照射と同時に上
記コレクタ電流の積分を開始し上記パルス光の照射停止
後所定時間経過後に第２の定電流源からの電流を上記コ
レクタに流入して上記コレクタの電位が基準電位に達す
ると積分動作を停止して上記コレクタ電流に対応しかつ
上記距離の逆数に比例するパルス幅を有するパルス状の
測距情報を出力する積分回路、とを具備したことを特徴
としたものである。

また、請求項２の発明は、上記の目的を達成させるため
に、測距対象に光源から照射したパルス光の反射光スポ
ットが結像される位置に設けられ、上記光源との視差に
基づく上記測距対象の距離に応じた入射光スポットの位
置を上記距離の変化による位置変化方向について連続的
に検出し、検出位置に応じた相互電流比を有する第１お
よび第２の電流出力を得る半導体光位置検出器と。

第１の定電流源から流れる電流を対数圧縮する第１のダ
イオードと、 上記第１の電流出力を対数圧縮するとともにカソードに
上記第１のダイオードのアノード・カソード間電圧が印
加される第２のダイオードと、上記第１の電流出力と上
記第２の電流出力の和の電流を対数圧縮する第３のダイ
オードと、ベースに上記第１の電流出力を入力するとと
もにエミッタに上記第３のダイオードのアノード・カソ
ード間の電圧を印加することにより上記第１および第２
の電流出力の和と上記第１の電流出力の比に上記第１の
定電流源の電流を乗じたコレクタ電流を出力するトラン
ジスタと、 上記測距対象へのパルス光の照射を同時に上記コレクタ
電流の積分を開始し、上記パルス光の照射停止後所定時
間経過後に第２の定電流源からの電流を上記コレクタに
流入して上記コレクタの電位が基準電位に達すると積分
動作を停止して上記コレクタ電流に対応しかつ上記距離
の逆数に比例するパルス幅を有するパルス状の測距情報
を出力する積分回路、とを具備したことを特徴としたも
のである。

〔作　用〕

上記のように構成された距離検出装置の半導体光位置検
出器は、光源から出射されたパルス光が測距対象に照射
され、測距対象から反射された反射光スポットを受光し
て、光源との視差に基づく測距対象の距離に応じた入射
光スポットの位置を距離の変化による位置変化方向につ
いて連続的に検出し、その検出位置に応じた相互電流比
を有する第１．第２の電流出力を出力する。

第１の電流出力は、第２のトランジスタのエミッタと第
４のトランジスタのベースに加えられるとともに、第１
の電流出力と第２の電流出力との和の電流が第３のトラ
ンジスタで対数圧縮される。

また、第１のトランジスタは、第１の定電流源からの電
流を対数圧縮し、そのベース・エミッタ間電圧を第２の
トランジスタのベースに印加し、第３のトランジスタの
ベース・エミッタ間電圧を第４のトランジスタのエミッ
タに印加することにより、第１および第２のトランジス
タのベース。

エミッタ間電圧の和と、第３および第４のトランジスタ
のベース・エミッタ間電圧の和とが等しくなるため、第
４のトランジスタのコレクタ電流が第１の電流出力と第
２の電流出力の和と第１の電流出力の比に第１の定電流
源の電流を乗じた値になる。

このコレクタ電流は、測距対象にパルス光を照射して反
射光スポットが受光されると同時に積分回路により積分
を開始し、反射光スポットの受光位置に応じコレクタ電
流が変化し、パルス光の照射停止から所定時間後に第２
の定電流源からの電流が第４のトランジスタのコレクタ
に流れ、第４のトランジスタのコレクタ電位が基準電圧
と等しくなると、積分回路は、積分動作を停止し、コレ
クタ電流に対応するとともに距離の逆数に比例するパル
ス幅を有するパルス状の測距情報を出力する。

また、請求項２の発明に係る距離検出装置における半導
体光位置検出器は、同様に、光源との視差に基づく測距
対象の距離に対応した入射光スポットの位置を距離の変
化による位置変化方向について連続的に検出し、その検
出位置に応じた相互電流比を有する第１．第２の電流出
力を半導体光検出器から出力する。

第１の電流出力は、第２のダイオードで対数圧縮される
とともに、トランジスタのベースに加えられる。

また、第１のダイオードは、第１の定電流源からの電流
を対数圧縮し、そのアノード・カソード間電圧を第２の
ダイオードのカソードに印加する。

第３のダイオードは、第１および第２の電流出力の和の
電流を対数圧縮し、そのアノード・カソード間電圧をト
ランジスタのエミッタに印加する。

この結果、第１および第２のダイオードのアノード・カ
ソード間電圧の和と、第３のダイオードのアノード・カ
ソード間の電圧とトランジスタのベース・エミッタ間電
圧の和が等しくなり、このトランジスタのコレクタ電流
は、第１および第２の電流出力の和と第１の電流出力と
の比に第１の定電流源の電流を乗じた値になる。

このコレクタ電流は、反射光スポットが受光されると同
時に、積分回路により積分を開始され、反射光スポット
の受光位置に応じコレクタ電流が変化し、パルス光の照
射停止から所定時間後に第２の定電流源からの電流がト
ランジスタのコレクタに流れ、トランジスタのコレクタ
電位が基準電圧に等しくなると、積分回路は、積分動作
を停止し、コレクタ電流に対応するとともに距離の逆数
に比例するパルス幅を有するパルス状の測距情報を出力
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面を用いて具体的に説明
する。

第１図は、本発明に係る距離検出装置の一実施例の全体
構成を示す回路図である。

この第１図において、第５図ないし第７図と同一部分に
は、同一符号を付して述べるが、この第１図の実施例の
説明に先立ち、この発明に適用されるＰＳＤＩによる位
置検出原理から述べることにする。

第２図において、パルス発光器としてのＬＥＤ１２から
出射されたパルス光は、投光レンズＬ１を通して測距対
象１３に照射され、測距対象１３から反射した反射光ス
ポットは、受光レンズＬ２を経てＰＳＤＩに入射し結像
される。

この反射光スポットの位置と距離との関係は、すでに述
べたように、 Ｑ：投光レンズ上１中心から測距対象１３までの距離 Ｓ二段光レンズＬ１と受光レンズＬ２間の距離（基線長
） ｆ：受光レンズＬ２中心からＰＳＵＩまでの距離 ｄ：ＰｓＤｌの中心から反射光スポットの受光位置まで
の距離、 とすると、 ｄ であり、故に、 Ω となる。

このような関係において、ＰＳＤＩに測距対象１３から
の反射光スポットが受光されると、ＰＳＤｌの両端から
電流出力Ｉ４．Ｉ２が出力され、この電流出力Ｉ工ｌ　
　Ｉ２は、 となる。

このような２つの電流出力Ｉ、、Ｉ２はそれぞれ第１図
に示すように、電流増幅回路２，３に入力され、そこで
増幅されるようになっている。

電流増幅回路２の出力端には、第２のトランジスタＱ２
のエミッタと第４のトランジスタＱ４のベースが接続さ
れており、それぞれ電流増幅回路２の電流出力１１ａが
入力されるようになっている。

また、電流増幅回路２および３の各出力端が第３のトラ
ンジスタＱ３のエミッタとバッファ５の非反転入力端に
接続されており、電流増幅回路２の出力電流１、ａと電
流増幅回路３の出力電流Ｉ２ａの和の電流がこの第３の
トランジスタＱ３のエミッタとバッファ５の非反転入力
端に加えられるようになっている。

第３のトランジスタＱ３のベース・コレクタ間が直結さ
れ、エミッタがアースされて、ダイオードとして使用さ
れており、上記出力電流■１ａと工２ａの和、すなわち
、電流出力（Ｉ　、ａ＋　Ｉ　１ａ）が第３のトランジ
スタＱ３により、対数圧縮されるようになっている。

バッファ５の反転入力端と出力端間は直結されており、
このバッファ５の出力端は、第４のトランジスタＱ４の
エミッタに接続されている。

また、第１のトランジスタＱ１のベース・コレクタ間も
直結され、エミッタがアースされており、このトランジ
スタＱ１もダイオードとして使用されている。トランジ
スタＱ１のコレクタには、第１の定電流源７からの電流
工。が流入さるようになっており、この電流工。を対数
圧縮する。

トランジスタＱ１のコレクタは、上記第２のトランジス
タＱ２のベースに接続され、そのエミッタは、アースさ
れている。

また、第４のトランジスタＱ４のコレクタは。

コンデンサＣ１を介して電源Ｖｃｃに接続されていると
ともに、スイッチＳＷＩを介して第２の定電流源１１か
ら電流が第４のトランジスタＱ４のコレクタに流れるよ
うになっている。

第４のトランジスタＱ４のコレクタは、コンパレータ１
０の反転入力端に接続されており、コンパレータ１０の
非反転入力端には、所定の基準電圧Ｖ　ｒｅｆが印加さ
れている。このコンパレータ１０の反転入力端と出力端
間には、スイッチＳＷ２が接続されている。

これらのコンパレータ１０、コンデンサＣ１、スイッチ
ＳＷＩ、ＳＷ２、定電流源１１などから、トランジスタ
Ｑ４のコレクタ電流量。を積分する積分回路が構成され
ており、コンパレータ１０の出力端から、トランジスタ
Ｑ４のコレクタ電流■４に対応したパルス幅を有するパ
ルス状のディジタル化された測距情報が得られるように
なっており、この積分回路は、Ａ／Ｄ変換器も兼備して
いる。

次に、第１図の実施例の動作について説明する。

ＰＳＤＩに反射光スポットが受光されることにより、Ｐ
ＳＤＩの両端から電流出力１１．Ｉ２が出力されると、
これらの二つの電流量カニ□＋　Ｉ２は、それぞれ電流
増幅回路２，３で増幅され、電流出力１１ａ、　　Ｉ２
ａが出力される。

電流出力Ｉ、ａは、第２のトランジスタＱ２のエミッタ
と第４のトランジスタＱ４のベースに加えられるととも
に、二つの電流増幅回路２，３の電流出力Ｉ、ａとＩ２
ａが合成されて、その合成電流（Ｉ　、ａ＋　Ｉ　２ａ
）が第３のトランジスタＱ３のエミッタとバッファ５の
非反転入力端に加えられる。

第３のトランジスタＱ３のエミッタに上記合成電流（Ｉ
　、ａ＋　Ｉ　、ａ）が加えられると、その合成電流は
、第３のトランジスタＱ３により対数圧縮され、この第
３のトランジスタＱ３のベース・エミッタ間電圧が、バ
ッファ５を介して第４のトランジスタＱ４のエミッタに
加えられる。

また、第１のトランジスタＱ１は、第１の定電流源７の
電流１．を対数圧縮し、そのベース・エミッタ間電圧を
トランジスタＱ２のベースに加える。

ここで、 ｖＦｌ：第１のトランジスタＱ１のベース・エミッタ間
電圧、 Ｉｓ工：ＮＰＮｈランジスタの逆方向飽和電流、ｖＦ２
：第２のトランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧、 Ｉｓ２：ＰＮＰトランジスタの逆方向飽和電流、ｖＦ３
：第３のトランジスタＱ３のベース・エミッタ間電圧、 ＶＦ４：第４のトランジスタＱ４のベース・エミッタ間
電圧、 Ｉ４　：第４のトランジスタＱ４のコレクタ電流、とす
ると、 ｑ　　　　　　　　Ｉｓ工 である。

ここで、 ＶＦｘ＋ＶＦｚ＝ＶＦｉ　＋　ＶＦ４　　　　　　　　
”””　　（２０）であるので、上記（１６）弐〜（１
９）式より。

ｑ　　　　Ｉｓ、　　　ｑ　　　　ｌ５２ｑ　　　　　
　Ｉ　８２　　　　　ｑ　　　　　Ｉ　Ｓｔ故に、 工□ａ＋Ｉ２ａ したがって、Ｉ、ａ　＝ｋ　Ｉ４．　　Ｉ２ａ　＝ｋ　
Ｉ２とすると、上記（１４）式、（１５）および（２１
）式から、 ｋ　（Ｌ＋Ｌ）　　　　　Ｉｌ＋Ｌ ＣＳ−ｆ □＋□ Ｑ 　　Ｓ−ｆ ・・・・・・　（２２） となる。

このようにして、得られた第４のトランジスタＱ４のコ
レクタ電流工４を次段の積分回路で積分することにより
、コレクタ電流■４に対応するパルス幅を有するパルス
状の測距情報が得られる。

次に、この積分回路の動作について、第３図のタイムチ
ャートを併用して述べる。

第３図（ａ）に示すように、当初スイッチＳＷ１はオフ
にしておき、第３図（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ
２をオンにするとともに、コンパレータ１０の非反転入
力端には、基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。コンパレータ
１０の反転入力端は、第４のトランジスタＱ４のコレク
タに接続されており、コンデンサＣ１の充電電圧に相当
する電圧ｖｃ１が印加されている６ コンパレータ１０の反転入力端の電圧Ｖｃ１が第３図（
ｄ）に示すように、コンパレータ１０の非反転入力端の
基準電圧Ｖ　ｒｅｆ以上である間は、コンパレータ１０
の出力電圧Ｖ　ｏｕｔは、第３図（ｅ）に示すように、
基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｌレベル）になっている。

次に、スイッチＳＷ２をオフにすると同時に、第２図に
示したＬＥＤ１２をパルス状に第３図（ｃ）に示すよう
に発光させる。これにより、ＰＳＤｌの相互電流比が変
わり、第４のトランジスタＱ４のコレクタにコンデンサ
Ｃ１の充電電荷が流れ、コンパレータ１０の反転入力端
の電圧Ｖｃ工が第３図（ｄ）に示すように、第３図（ｃ
）に示すＬＥＤ１２の発光時間の経過とともに漸減し始
める。

この反転入力端の電圧■ｃ、が非反転入力端の基準電圧
Ｖｒｅｆよりわずかでも低下すると、コンパレータ１０
の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｈレベルに反転する。

次いで、上述のように、ＬＥＤ１２の発光時間の経過と
ともに、コンパレータ１０の反転入力端の電圧Ｖｃ１が
漸減して行き、ＬＥＤ１２の発光が停止すると、コンパ
レータ１ｏの反転入力端の電圧Ｖｃｍの低下が停止し、
ＬＥＤ１２の発光停止時の電圧ＶＣＩを保持している。

次いで、第３図（ａ）に示すように、スイッチＳＷＩを
オンにすると、今度は第２の定電流源１１の電流がスイ
ッチＳＷＩを介して第４のトランジスタＱ４のコレクタ
に流れ、コンデンサＣ１は電源Ｖｃｃで充電され始め、
コンパレータ１０の反転入力端の電圧Ｖｃ工は、第３図
（ｄ）に示すように、漸増することになる。

コンパレータ１０の反転入力端の電圧Ｖｃ工がコンパレ
ータ１０の非反転入力端の基準電圧Ｖｒｅｆと等しくな
ると、第３図（ｅ）に示すように、コンパレータ１０の
出力電圧Ｖ　ｏｕｔはＨレベルから基準電圧Ｖ　ｒｅｆ
に反転する。これと同時にスイッチＳＷＩをオフにする
。

このようにして、コンパレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔ
は、トランジスタＱ４のコレクタ電流に対応したパルス
幅を有するパルス状の測距情報として出力されることに
なる。

すなわち、コンパレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは、第
４のトランジスタＱ４のコレクタ電流工。

を積分し、Ａ／Ｄ変換された測距情報となるものである
。

このように、この実施例によれば、第１のトランジスタ
Ｑ１と第２のトランジスタＱ２のベース・エミッタ間電
圧の和と、第３のトランジスタＱ３と第４のトランジス
タＱ４のベース・エミッタ間電圧の和が等しいことから
、トランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉ４は、２つの電流
出力１．ａ、Ｉ２ａの和と一方の電流比カニ、ａとの比
に定電流源７の電流を乗じた値となる。従って、これを
積分することにより、コレクタ電流工、に対応し、かつ
第８図でも示したように、距離の逆数に比例した測距情
報を得るようにしたので、トランジスタＱ４、１個で電
流比Ｔ４が得られる。

したがって、素子のバラツキによる測距誤差を防止する
ことができ、かつバッファが１個で済むので、その分、
構成を簡略にでき、ひいてはコスト低減化し得る利点が
得られる。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。第４
図は、この第２の実施例の構成を示す回路図である。

この第４図に示す実施例では、第１図におけるトランジ
スタＱ１〜Ｑ３に代えて、ダイオードＱ１ａ”Ｑ１３ａ
を使用するとともに、バッファ４を追加している。

すなわち、第１のダイオードＱｌａの７ノードから第１
の定電流源７の電流工。を流すようにしており、この第
１のダイオードＱｌａのカソードはアースされ、アノー
ドはバッファ４の非反転入力端に接続され、バッファ４
の反転入力端と出方端間は直結されている。このバッフ
ァ４の出方端は、第２のダイオードＱ２ａのカソードに
接続される。

第２のダイオードＱ２ａのアノードとトランジスタＱ４
のベースは、電流増幅回路２の出力端に接続され、この
電流増幅回路２の電流出力１１ａが加えられるようにな
っている。

また、第３のダイオードＱ３ａのアノードとバッファ１
５の非反転入力端は、電流増幅回路２の出力端と電流増
幅回路３の出力端に接続されており、開電流増幅回路２
，３の電流出力Ｉ、ａとＩ２ａの合成電流、すなわち、
（工□ａ十１．ａ）を加えるようになっている。

第３のダイオードＱ３ａのカソードは、アースされ、バ
ッファ５の反転入力端と出力端は、直結されている。バ
ッファ１５の出力端は、トランジスタＱ４のエミッタに
接続されている。その他の構成は、第１図と全く同様に
構成されており、この第４図において、第１図と同一部
分には同一符号を付すのみにとどめ、再度の構成の説明
を省略する。

この第４図においても、第１図の場合と同様にして、 ＶＦ工：第１のダイオードＱｌａのアノード・カソード
間電圧、 ■ｓ：ダイオードの逆方向飽和電流、 ＶＦｚ：第２のダイオードＱ２ａのアノード・カソード
間電圧。

ｖｐ、：第３のダイオードＱ３ａのアノード・カソード
間電圧、 Ｖｖ４：トランジスタＱ４のベース・エミッタ間電圧。

■。：定電流源７から流入される電流、とすること。

である。

ここで、 Ｖ　Ｆｌ　＋　Ｖ　Ｆ２　＝　Ｖ　Ｆ’３　＋　Ｖ　Ｆ
４であるから、上記（２３）式〜（２６）式より、とな
り、故に、 となる。したがって、Ｉ、ａ＝ｋＩ２．Ｉ２ａ”ｋ　Ｉ
。

とすると、上記（１４）式、（１５）式および（２７）
式より、 となる。

このようにして得られたトランジスタＱ４のコレクタ電
源Ｉ４をコンパレータ１０、コンデンサＣ１、スイッチ
ＳＷＩ、ＳＷ２、定電流源１１からなる積分回路で第１
図の場合と全く同様にして、積分を行えば、上記第３図
（ｅ）に示すようなコレクタ電流■４に対応するととも
に距離の逆数に比例するパルス幅を有するパルス状の測
距情報がコンパレータ１０の出力端から出力電圧Ｖｏｕ
ｔとして得られる。

このように、第４図の実施例によれば、ＰＳＤｌの二つ
の電流出力Ｉ０．Ｉ２をそれぞれ電流増幅回路２．３で
増幅した、一方の電流比カニ、ａを第２のダイオードＱ
２ａとトランジスタＱ４に加え、両方の電流出力Ｉ、ａ
と１□ａの和を第３のダイオードＱ３で対数圧縮すると
ともに、第１の定電流源７の電流比カニ。を第１のダイ
オードＱｌａで対数圧縮し、第１のダイオードＱｌａと
Ｑ２ａのアノード・カソード間の電圧の和が、第３のダ
イオードＱ３ａのアノード・カソード間の電圧とトラン
ジスタＱ４のベース・エミッタ間電圧の和と等しいこと
から、トランジスタＱ４のコレクタ電流Ｔ４が、電流出
力Ｉ、ａとＩ２ａの和と、一方の電流比カニ、ａとの比
に定電流源７から印加される電流工。を乗じた値となる
。したがって、これを積分回路で積分して、コレクタ電
流■４に対応し、かつ距離の逆数に比例した測距情報を
得るようにしたので、トランジスタ１段でコレクタ電流
■。

が得られ、素子のバラツキによる影響が少なくなり、測
距精度を高めることができる利点を有する。

なお、本発明は、上述の実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形
実施ができるものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、半導体光位置検
出器の二つの電流出力のうち一方の電流出力と他方の和
と、上記一方の電流出力との比をとり、距離情報として
するので素子のバラツキによる影響が少なく、比較的簡
単な構成で安価に製作でき、その上測距精度の高い距離
検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る距離検出装置の第１の実施例の
構成を示す回路図、第２図は、第１図の実施例に用いら
れているＰＳＤの原理説明図、第３図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は、いずれも第１図の実施
例の積分回路の動作を説明するためのタイムチャート、
第４図は、本発明の距離検出装置の第２の実施例の構成
を示す回路図、第５図および第６図は、それぞれ異なる
従来の距離検出装置の全体構成を示す回路図、第７図は
、従来の距離検出装置におけるバッファの内部構成例を
示す回路図、第８図は、本発明の距離検出装置により得
られる測距情報の距離の逆数対出力パルス幅の関係を示
す特性図である。 １・・・・・・ＰＳＤ、 ２．３・・・・・・電流増幅回路、 ４．５・・・・・・バッファ、 ７．１１・・定電流源、 １０・・・・・・コンパレータ、 １２・・・・・・ＬＥＤ、　　　　　１３・・・・・測
距対象、Ｃ１・・・　コンデンサ、 Ｌｌ・・・投光レンズ、 Ｌ２・・・・・受光レンズ、 Ｑ１〜Ｑ４・・・・・トランジスタ、 Ｑ１ａ＝Ｑ３ａ　・・・・・・ダイオード、ＳＷＩ、Ｓ
Ｗ２・・・・・スイッチ。 第　２　１ 第　　３　　　因 第　　７　　　図 第　　　８　　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測距対象に光源から照射したパルス光の反射光ス
   ポットが結像される位置に設けられ、上記光源との視差
   に基づく上記測距対象の距離に応じた入射スポットの位
   置を上記距離の変化による位置変化方向について連続的
   に検出し、検出位置に応じた相互電流比を有する第１お
   よび第２の電流出力を得る半導体光位置検出器と、 第１の定電流源から流れる電流を対数圧縮する第１のト
   ランジスタと、 上記第１の電流出力が加えられるとともにベースに上記
   第１のトランジスタのベース・エミッタ間電圧を印加す
   る第２のトランジスタと、 上記第１および第２の電流出力の合成値を対数圧縮する
   第３のトランジスタと、 ベースに上記第１の電流出力を入力するとともにエミッ
   タに上記第３のトランジスタのベース・エミッタ間電圧
   を印加することにより上記第１および第２の電流出力の
   和と上記第１の電流出力との比に上記第１の定電流源の
   電流を乗じた値のコレクタ電流を出力する第４のトラン
   ジスタと、上記測距対象へのパルス光の照射と同時に上
   記コレクタ電流の積分を開始し上記パルス光の照射停止
   後所定時間経過後に第２の定電流源からの電流を上記コ
   レクタに流入して上記コレクタの電位が基準電位に達す
   ると積分動作を停止して上記コレクタ電流に対応しかつ
   上記距離の逆数に比例するパルス幅を有するパルス状の
   測距情報を出力する積分回路、 とを具備したことを特徴とする距離検出装置。
2. （２）測距対象に光源から照射したパルス光の反射光ス
   ポットが結像される位置に設けられ、上記光源との視差
   に基づく上記測距対象の距離に応じた入射光スポットの
   位置を上記距離の変化による位置変化方向について連続
   的に検出し、検出位置に応じた相互電流比を有する第１
   および第２の電流出力を得る半導体光位置検出器と、 第１の定電流源から流れる電流を対数圧縮する第１のダ
   イオードと、 上記第１の電流出力を対数圧縮するとともにカソードに
   上記第１のダイオードのアノード・カソード間電圧が印
   加される第２のダイオードと、上記第１の電流出力と上
   記第２の電流出力の和の電流を対数圧縮する第３のダイ
   オードと、ベースに上記第１の電流出力を入力するとと
   もにエミッタに上記第３のダイオードのアノード・カソ
   ード間の電圧を印加することにより上記第１および第２
   の電流出力の和と上記第１の電流出力の比に上記第１の
   定電流源の電流を乗じたコレクタ電流を出力するトラン
   ジスタと、 上記測距対象へのパルス光の照射と同時に上記コレクタ
   電流の積分を開始し、上記パルス光の照射停止後所定時
   間経過後に第２の定電流源からの電流を上記コレクタに
   流入して上記コレクタの電位が基準電位に達すると積分
   動作を停止して上記コレクタ電流に対応しかつ上記距離
   の逆数に比例するパルス幅を有するパルス状の測距情報
   を出力する積分回路、 とを具備したことを特徴とする距離検出装置。