JPH04339208A - Distance detector - Google Patents

Distance detector

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JPH04339208A
JPH04339208A JP2264491A JP2264491A JPH04339208A JP H04339208 A JPH04339208 A JP H04339208A JP 2264491 A JP2264491 A JP 2264491A JP 2264491 A JP2264491 A JP 2264491A JP H04339208 A JPH04339208 A JP H04339208A
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light
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Keiji Kunishige
恵二 国重
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Abstract

PURPOSE:To enable highly accurate measurement in a wide range by projecting two distance measuring lights with different spot diameters in the direction of a base line length and a distance is computed based on a photoelectric conversion signal as obtained by receiving the reflection light from an object desired to measure a distance. CONSTITUTION:Luminous flux emitted from light emitting elements 20 and 20A of chip sizes t1 and t2 which are provided at the positions separated by a focal length fr of a projection lens 26 is condensed with the lens 26 to be projected to an object 28 desired to measure a distance. Then, the light reflected on the object 28 is condensed with a photodetecting lens 27 disposed at a distance of base length line L from the lens 26 and impinged into silicon photo diodes 1A and 1B provided at the position separated by a focal distance f1 from the lens 27. Then. photocurrents I1 and I2 generated in the diodes 1A and 1B are supplied to an arithmetic means 29 to compute a distance to be measured thereby enabling highly accurate measurement in a wide range.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、カメラなどに用いられ
る距離検出装置、特に投光部より測距対象物に向けて光
を照射し、その反射光を投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検出を行なう光照
射型三角測距方式の距離検出装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a distance detection device used in a camera or the like, in particular, a light projecting section emits light toward an object to be measured, and the reflected light is emitted from the projecting section over a predetermined baseline length. The present invention relates to a light irradiation type triangulation type distance detection device that performs detection by receiving light with a light receiving section placed at a distance.

【0002】0002

【従来の技術】上記光照射型の三角測距方式の距離検出
装置は既に周知であり、従来から種々提供されている。 例えば、特開昭57−104809号公報記載の測距装
置は、図12(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
、受光素子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と受光素子8
1,82とは、図12(B)に示すように、単一の基板
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、発光素子80が、また他側
縁寄りには2つの受光素子81,82がその受光素子間
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。
2. Description of the Related Art The above-mentioned light irradiation type triangulation type distance detection apparatus is already well known, and various types have been provided in the past. For example, as shown in FIG. 12(A), the distance measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-104809 projects a light emitting pattern 85 from a light emitting element 80 toward a distance measuring object 86 via a light projecting lens 83. The light reflected 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 based on the output state of the light receiving elements 81 and 82. Then, the light emitting element 80 and the light receiving element 8
1 and 82 are respectively arranged at predetermined positions on a single substrate 87, as shown in FIG. 12(B). That is, the light emitting element 80 is located near one edge of the substrate 87, and the two light receiving elements 81 and 82 are located near the other edge, with the boundary line between the light receiving elements being perpendicular to the base line length direction 88. They are fixed in close proximity to each other.

【0003】このように構成された上記測距装置では、
受光面の基線長方向88上に形成される反射光像89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の位置により受光素子81が
受光する面積と、受光素子82が受光する面積に差異が
あるので、両受光素子81,82の出力差により測距対
象物までの距離を検出することができる。
[0003] In the distance measuring device configured in this way,
The position of the reflected light image 89 formed on the baseline length direction 88 of the light receiving surface changes according to the distance to the object to be measured based on the principle of triangulation, and the position of the reflected light image 89 causes the light receiving element 81 to Since there is a difference between the light-receiving area and the light-receiving area of the light-receiving element 82, the distance to the distance-measuring object can be detected based on the difference in output between both the light-receiving elements 81 and 82.

【0004】図13は、上記図12(A),(B)に示
した測距装置における測距光学系の配置を示したもので
、チップサイズがtの発光素子80は、投光レンズ83
からその焦点距離fT だ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L離して配置された受
光レンズ84の焦点距離fJだ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I1 ,I
2 によって測距対象物86までの被写体距離aを求め
るものである。また、図14(A)〜(D)は、反射光
像が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89が測距対象物まで
の距離に応じて受光素子81,82上を移動すると、こ
の受光素子81,82から出力される光電流I1 ,I
2 を演算処理して得られた測距演算出力I2 /(I
1 +I2 )は、図14(E)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まで変化する範囲は、丁度反射光像89の径tJ
 の間である。
FIG. 13 shows the arrangement of the distance measuring optical system in the distance measuring apparatus shown in FIGS.
The focal length fT is located at a distance from the focal length fT. Photocurrents I1 and I output from the light receiving elements 81 and 82, which are arranged at a focal length fJ of the light receiving lens 84, which is arranged at a baseline length L from the light projecting lens 83.
2 to find the subject distance a to the distance measurement target 86. 14(A) to (D) show how the reflected light image moves according to the distance to the distance measuring object, and the reflected light image 89 with the outer diameter tJ reaches the distance measuring object. When moving on the light receiving elements 81, 82 according to the distance, the photocurrents I1, I output from the light receiving elements 81, 82
The distance measurement calculation output I2/(I
1 + I2 ) changes from 1 to 0 depending on the subject distance, as shown in FIG. 14(E). This one
The range from 0 to 0 is exactly the diameter tJ of the reflected light image 89.
It is between.

【0005】[0005]

【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検出装置においては、基本的
に測距精度の向上と、測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。
However, in the conventional distance detecting device configured as described above, there arise fundamentally contradictory problems of improving the distance measurement accuracy and expanding the distance measurement range. This will be explained below.

【0006】上述のような距離検出装置においては、被
写体までの距離aの逆数と測距演算出力I2 /(I1
 +I2 )の間には、図15(A)に示すような関係
がある。即ち、この図15(A)の実線l1 ,l2 
は、それぞれ投光チップサイズがt1 ,t2 (t1
 <t2 )の場合で、被写体距離aの逆数に対する測
距演算出力I2 /(I1 +I2 )の関係を表わし
ている。
In the distance detection device as described above, the reciprocal of the distance a to the object and the distance measurement calculation output I2/(I1
+I2), there is a relationship as shown in FIG. 15(A). That is, the solid lines l1 and l2 in FIG. 15(A)
, the light emitting chip size is t1 and t2 (t1
<t2), and represents the relationship between the distance measurement calculation output I2/(I1 +I2) with respect to the reciprocal of the subject distance a.

【0007】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 /(I
1 +I2 )は、回路ノイズ等により影響されてしま
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、図15(B)に示すように、特性線l
3 ,l4 の何れの場合も同一距離a1 では同じノ
イズ幅Δl3 ,Δl4 であり、ノイズ成分を付加し
た測距演算出力I2 /(I1 +I2 )は斜線部分
で示される。
Generally, the amount of signal light incident on the photodetector from the subject is very weak, so the signal current ratio I2/(I
1 +I2) is affected by circuit noise and the like. The variation in the output signal caused by circuit noise, that is, the noise width, is expressed by the characteristic line l, as shown in FIG. 15(B).
3 and l4, the noise widths Δl3 and Δl4 are the same at the same distance a1, and the distance measurement calculation output I2/(I1 +I2) to which the noise component is added is shown by the diagonal line.

【0008】そこで、被写体距離a1 を判定するため
に特性線l3 では判定レベルVaを用い、特性線l4
 では判定レベルVbを用いることになる。
Therefore, in order to judge the object distance a1, the characteristic line l3 uses the judgment level Va, and the characteristic line l4
Then, the determination level Vb will be used.

【0009】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l3 ではα、特性線l4 ではβだ
け生ずることになる。つまり、特性線l4 を用いて測
距すると、特性線l3 の場合に比べて距離判定の不確
定幅が広くなってしまい測距精度が劣ることになる。
[0009] Then, due to the noise component, the range of uncertainty in distance determination is α for the characteristic line l3 and β for the characteristic line l4. In other words, when the distance is measured using the characteristic line l4, the range of uncertainty in distance determination becomes wider than in the case of the characteristic line l3, resulting in poorer distance measurement accuracy.

【0010】従って、距離検出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fT 、基線長をL、発光
素子のチップサイズをtとすれば、 S=∞〜fT ・L/t 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 R=N・fT ・L/t となる。上式から解るように、測距範囲Sは投光レンズ
の焦点距離fT 、基線長L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、図15(A)の特性線l2 に示したように
、至近側がfT ・L/t2 まで伸びるので測距範囲
Sは大きくなるが、測距精度Rは逆に悪くなる。反対に
、fT ,Lが大きくなる程、また、tが小さくなる程
、測距精度Rは良くなるが測距範囲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 detection device, (noise width)/(slope of distance measurement calculation output)
can be evaluated. That is, the ranging range S is S=∞~fT·L/t, where fT is the distance between the projection lens and the light emitting element, L is the base line length, and t is the chip size of the light emitting element. In addition, the distance measurement accuracy R is determined by the distance measurement calculation output noise N
Then, R=N・fT・L/t. As can be seen from the above equation, the distance measurement range S becomes larger as the focal length fT of the projection lens and the base line length L become smaller, and when the chip size t of the light emitting element becomes larger as t2, the range S becomes larger as shown in FIG. 15(A). As shown in the characteristic line l2, the distance measurement range S increases because the closest side extends to fT·L/t2, but the distance measurement accuracy R deteriorates. Conversely, as fT and L become larger, and as t becomes smaller, the distance measurement accuracy R improves, but the distance measurement range S becomes smaller. 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.

【0011】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が、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があって採用できない
[0011]Also, in order to both improve distance measurement accuracy and expand the distance measurement range, there is a method of increasing the amount of projected light to reduce the noise width of the distance measurement calculation output, but this method is difficult for small devices such as cameras. If it is built in, the space for the power supply and the emitter/receiver is limited, and the power that can be supplied to the distance measuring device is also limited, so the solution to this problem by increasing the amount of projected light is costly and space-efficient. Due to some problems, it cannot be adopted.

【0012】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。
Furthermore, in order to expand the range of distance measurement, if means are adopted such as increasing the chip size t of the light projecting element or decreasing the focal length fT of the light projecting lens, usually the object to be measured is a person. Since it is a limited size item such as
The projected light pattern may be larger than the object to be measured, making it difficult to accurately measure the distance.

【0013】本発明の距離検出装置は、このような課題
に着目してなされたもので、その目的とするところは、
測距精度を向上させつつ測距範囲を拡大することのでき
る距離検出装置を提供することを目的とする。
The distance detecting device of the present invention has been made with attention to such problems, and its purpose is to:
It is an object of the present invention to provide a distance detection device that can expand the distance measurement range while improving the distance measurement accuracy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の距離検出装置は、基線長方向にスポット径
の異なる少なくとも2つの測距用光を、測距対象物に向
けて投光する投光手段と、この投光手段に基線長離れて
配置され、少なくとも2つの受光素子を有し、上記測距
用光の測距対象物からの反射光を受光し、上記受光素子
ごとに光電変換信号を出力する受光手段と、この受光手
段の上記光電変換信号に基づいて上記測距対象物の距離
を演算する演算手段とを具備する。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the distance detecting device of the present invention projects at least two distance measuring lights having different spot diameters in the base line length direction toward an object to be measured. a light projecting means for emitting light, and at least two light receiving elements disposed at a distance from the light projecting means by a baseline length, each of the light receiving elements receiving the reflected light from the distance measuring object. A light receiving means outputs a photoelectric conversion signal from the light receiving means, and a calculation means calculates the distance to the object to be measured based on the photoelectric conversion signal of the light receiving means.

【0015】[0015]

【作用】すなわち、本発明においては、基線長方向にス
ポット径の異なる少なくとも2つの測距用光を測距対象
物に向けて投光するとともに、上記測距用光の測距対象
物からの反射光を受光してそれぞれ光電変換して得られ
た光電変換信号に基づいて上記測距対象物の距離を演算
するものである。
[Operation] That is, in the present invention, at least two distance measuring lights having different spot diameters in the base line length direction are projected toward the object to be measured, and the distance measuring light is emitted from the object to be measured. The distance of the object to be measured is calculated based on photoelectric conversion signals obtained by receiving reflected light and photoelectrically converting the respective reflected lights.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施例を示す距離検出
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2つのSPD(シリコン・フォト・ダイオード)
1A,1Bが設けられている。また、投光部には2つの
投光チップ(IREDチップ)が設けられている図3は
、これを正面方向Yから見た場合の配置図である。本実
施例においては、基線長方向に投光チップの発光面の長
さが基線長方向に異なり、t1 >t2 となっている
FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of a distance measuring optical system of a distance detecting device according to an embodiment of the present invention. Here, two SPDs (silicon photo diodes) are used as light receiving elements.
1A and 1B are provided. Further, the light projecting section is provided with two light projecting chips (IRED chips). FIG. 3 is a layout diagram when this is viewed from the front direction Y. In this embodiment, the lengths of the light emitting surfaces of the light projecting chips differ in the baseline length direction, and t1 > t2.

【0018】図1において、投光レンズ26の焦点距離
fT だけ離れた位置に配設された、チップサイズがt
1 ,t2 の発光素子20,20Aは、同素子20,
20Aで発光された光束が、投光レンズ26で集光され
て測距対象物28に向け投射される。同測距対象物28
で反射された光は、投光レンズ26から基線長L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fJ だけ離れた位置に配設されたS
PD1A,1Bに入射する。すると、各SPD1A,1
Bには、それぞれ光電流I1 ,I2 が発生し、これ
が演算手段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。
In FIG. 1, the chip size is t, which is disposed at a distance from the projection lens 26 by the focal length fT.
1, t2, the light emitting elements 20, 20A are the same elements 20, t2.
The luminous flux emitted at 20A is condensed by the projection lens 26 and projected toward the object 28 to be measured. Same distance measurement target 28
The light reflected at
S located at a distance of its focal length fJ from
It enters PD1A, 1B. Then, each SPD1A,1
Photocurrents I1 and I2 are generated in B, respectively, and these are supplied to calculation means 29, where distance measurement calculations are performed.

【0019】図5,6,7は本実施例の距離検出装置の
電気回路図であり、図8は、図7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。
5, 6, and 7 are electrical circuit diagrams of the distance detecting device of this embodiment, and FIG. 8 is a timing chart of signals supplied from the control circuit section 25 in FIG.

【0020】この距離検出装置は、図に示すように測距
対象物に光パルスを投射する投光回路部21,21A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22,22A
と、バイアス電流に重畳された光電流から被写体の距離
情報を求める演算出力回路部23と、この演算出力回路
部23の出力をA/D変換するカウント回路部24と、
上記各回路部に制御信号を送出する制御回路部25とか
ら構成されている。
As shown in the figure, this distance detecting device includes light projection circuit sections 21 and 21A that project light pulses onto an object to be measured, and a signal pulse photocurrent component that receives reflected light from the object to be measured. Photocurrent detection circuit sections 22, 22A that detect and amplify
, an arithmetic output circuit section 23 that obtains object distance information from the photocurrent superimposed on the bias current, and a count circuit section 24 that A/D converts the output of the arithmetic output circuit section 23.
It is composed of a control circuit section 25 that sends control signals to each of the above-mentioned circuit sections.

【0021】上記光電流検出回路部22,22A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の回路
の構成部材には同一部材にAを付すに止め、重ねての説
明は省略する。
Since the photocurrent detection circuit sections 22 and 22A each use the same components and have the same configuration, only the circuit section 22 will be explained, and the components of the circuit 22A will be explained using the same components. I will just add A and omit the repeated explanation.

【0022】図5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66,69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IRED68から図8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T7
 =Lのとき、制御回路部25の端子T1 の出力信号
(図8参照)により行なわれる。21AにおいてもT6
 =Lのとき同様に制御される。
In FIG. 5, the IRED of the light projection circuit section 21
(Infrared light emitting diode) 68 is driven at a constant current by a constant current driving circuit including a transistor 67, resistors 66 and 69, and an operational amplifier 65. 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 red light is projected from this IRED 68 in the pulse waveform shown in FIG. T7 for external light on/off control
=L, the output signal from the terminal T1 of the control circuit section 25 (see FIG. 8) is used. T6 also in 21A
=L, it is controlled in the same way.

【0023】図6の光電流検出回路部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からなるカレント
ミラー回路とで構成されている。
The photocurrent detection circuit section 22 in FIG. It consists of a mirror circuit.

【0024】SPD1Aのアノードから得られる信号パ
ルス光電流I1 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Vref 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価
的に数10kΩ程度に下げられている。
A signal pulse photocurrent I1 obtained from the anode of the SPD 1A 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 transistor 2 and its inverting input terminal connected to its base so that feedback is applied by transistor 2.
Since the non-inverting input terminals are connected to the reference power source Vref, the base input resistance of the transistor 2 is equivalently reduced to about several tens of kilohms.

【0025】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、同じコンデ
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SPD1Aの背景光による光電流成分と
、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、SPD1A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βN 倍されてカレ
ントミラー回路8,9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47に信号パルス光電流βN
 I1 として注入される。
Operational amplifier 5 constituting the background light removal circuit section
becomes active when turned on by applying the "H" level of the output signal from the terminal T1 of the control circuit section 25 to the base of the transistor 6 through the resistor 73 when no light is being emitted. In addition to accumulating charges according to the brightness of this background light, a feedback loop composed of the same capacitor 7 and transistor 4 transfers the photocurrent component due to the background light of the SPD 1A and the bias current component of the operational amplifier 3 to the collector of the transistor 4. Discharged to the ground line as current. As a result, the collector current of the transistor 2 has a value that substantially corresponds to the pulse signal photocurrent, regardless of the magnitude of the background light. 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 SPD1A. The pulsed light component obtained by subtracting the photocurrent due to the background light from the photocurrent is multiplied by βN in the transistor 2 and reflected by the current mirror circuits 8 and 9, and the signal pulsed photocurrent βN is sent to the compression diode 47 of the calculation output circuit section 23.
Injected as I1.

【0026】また、他のSPD1Bのアノードから得ら
れた光電流I2 も、上記回路部22と同様の動作をす
る光電流検出回路部22Aでそれぞれ処理されて信号パ
ルス光電流βN I2 として演算出力回路部23の圧
縮ダイオ−ド46に供給される。
Further, the photocurrent I2 obtained from the anode of the other SPD 1B is also processed by the photocurrent detection circuit section 22A which operates in the same manner as the circuit section 22 described above, and is outputted as a signal pulse photocurrent βN I2 by the calculation output circuit. It is supplied to the compression diode 46 of section 23.

【0027】図6の演算出力回路部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、バッファ回路BUF1,BUF2
 とからなり、測距演算出力を得るための対数伸長回路
を構成している。
The arithmetic output circuit section 23 in FIG. 6 includes transistors 41, 42, 44, 45 and compression diodes 46, 47.
, constant current source 43, and buffer circuits BUF1 and BUF2
This constitutes a logarithmic expansion circuit for obtaining the distance measurement calculation output.

【0028】差動増幅器を形成しているトランジスタ4
1,42の各ベースは、上記圧縮ダイオード46と47
の各アノードにバッファ回路BUF1 ,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。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。
Transistor 4 forming a differential amplifier
1 and 42 are connected to the compression diodes 46 and 47.
are connected to respective anodes of , via buffer circuits BUF1 and BUF2, and each emitter is commonly connected to a constant current source 43. The collector of transistor 42 is connected to the bases of transistors 44 and 45 forming a current mirror circuit and to the collector of transistor 44.

【0029】ところで、上記ダイオード46,47にそ
れぞれ流れる電流I1b,I2bは、光電流検出回路部
22から出力された信号パルス光電流が流れるように回
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I1bは光電流検出回路部22Aからの信号
パルス光電流βN I2 であり、電流I2bは光電流
検出回路部22からの信号パルス光電流βN I1 で
あるから、    I1b=βN I2       
                         
           …(1)    I2b=βN
 I1                      
                     …(1)
′である。
By the way, the currents I1b and I2b flowing through the diodes 46 and 47, respectively, are circuit-connected so that the signal pulse photocurrent output from the photocurrent detection circuit section 22 flows. Therefore, in the calculation output circuit section 23, the above-mentioned current I1b is the signal pulse photocurrent βN I2 from the photocurrent detection circuit section 22A, and the current I2b is the signal pulse photocurrent βN I1 from the photocurrent detection circuit section 22. , I1b=βN I2

...(1) I2b=βN
I1
...(1)
′.

【0030】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IE とすると、 
   IC =I2b・IE /(I1b+I2b) 
                       …(
2)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I1 ′は上記(1)
、(1)′式を(2)式に代入して     I1 ′=I1 ・IE /(I1 +I2 
)                      …(
3)となる。
Therefore, the collector current IC of the transistor 42 is expressed as follows, assuming that the constant current of the constant current source 43 is IE.
IC = I2b・IE / (I1b+I2b)
…(
2). Therefore, the collector current I1' of the transistor 45, which is the output of the arithmetic output circuit section 23, is expressed as (1) above.
, Substitute equation (1)' into equation (2) and get I1'=I1 ・IE /(I1 +I2
) …(
3).

【0031】上記演算出力回路部23の出力電流I1 
′は、図10(A)、(B)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測距範囲を分担し
て測距することになる。
Output current I1 of the arithmetic output circuit section 23
' is the subject distance a as shown in FIGS. 10(A) and (B)
The distance measurement range from infinity to the closest distance is divided and measured according to the reciprocal of .

【0032】本発明においては、被写体距離aの逆数に
応じて無限遠から至近までの測距範囲を分担して測距す
るものである。すなわち、遠距離側では、図10(B)
に示すように、径の小さい投光スポットが得られるチッ
プサイズt2の発光素子20Aを用いて出力電流I1 
′を求める。同様に、近距離側では、図10(A)に示
すように、径の大きい投光スポットが得られるチップサ
イズt1 の発光素子20を用いて出力電流I1 ′を
求めるものである。
In the present invention, the distance measurement range from infinity to the closest distance is divided and measured according to the reciprocal of the object distance a. In other words, on the long distance side, as shown in FIG. 10(B)
As shown in FIG. 2, the output current I1 is
Find ′. Similarly, on the short distance side, as shown in FIG. 10(A), the output current I1' is determined using a light emitting element 20 with a chip size t1 that can provide a large diameter light emitting spot.

【0033】なお、得られた両測定値において、通常は
測距精度の良い発光素子20Aを使用して測距し、この
とき、近距離連動範囲外を示した場合のみ20による測
距値を採用するようにすれば良い。
[0033] In both of the obtained measured values, the distance is normally measured using the light emitting element 20A, which has good distance measurement accuracy, and at this time, the distance measurement value using 20 is used only when it is outside the short range interlocking range. It would be better to adopt it.

【0034】さらに、発光素子20,20Aの両方につ
いてI1 ′を求める必要はなく、図10(A)又は図
10(B)の測距において連動内にあることが判明した
場合はいずれかの測距は省略できる。
Furthermore, it is not necessary to find I1' for both the light emitting elements 20 and 20A, and if it is found that they are within the interlocking range in the distance measurement of FIG. 10(A) or FIG. The distance can be omitted.

【0035】また、1/aに対する測距出力の傾き補正
、シフト補正等は、補正値をE2 −PROMに書き込
んでおいて、それによっておのおの補正演算を行う。
Furthermore, for tilt correction, shift correction, etc. of the distance measurement output with respect to 1/a, correction values are written in the E2-PROM, and each correction calculation is performed using the correction values.

【0036】一方、図7の上記カウント回路部24は、
上記演算出力回路部23のトランジスタ45のコレクタ
電流I1 ′の積分値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(図示せず)でディジタル計測
するものである。
On the other hand, the count circuit section 24 in FIG.
The integrated value of the collector current I1' of the transistor 45 of the arithmetic output circuit section 23 is measured and digitally measured by a counter mechanism (not shown) built in the control circuit section 25.

【0037】上記演算出力回路部23の出力電流I1 
′は次のようにして求められる。すなわち、投光に同期
して43がアクティブになりコンデンサ52には、投光
ごとに演算出力回路部23の出力電流が流れて電荷が蓄
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(図8参照)により、トランジスタ
54がオンしてコンデンサ52の電位を基準電位Vre
f 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。
Output current I1 of the arithmetic output circuit section 23
′ can be found as follows. That is, the capacitor 43 becomes active in synchronization with the projection of light, and the output current of the arithmetic output circuit section 23 flows through the capacitor 52 every time the light is projected, and charges are accumulated in the capacitor 52. The operational amplifier 53 is for resetting the capacitor 52, and the base of the control transistor 54 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. 8) turns on the transistor 54 and changes the potential of the capacitor 52 to the reference potential Vre.
f and is turned off immediately before the start of light emission to make the operational amplifier 53 inoperable. Thereafter, the potential of the capacitor 52 increases due to the current injected into the capacitor 52.

【0038】所定回数の投光が終ると、図8のタイミン
グチャートに示すように、その端子T4 がH→Lとな
るので抵抗77を介してトランジスタ63がオフし、ト
ランジスタ55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62は、コンデンサ52の両端電圧が基準電
圧Vref 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 predetermined number of light projections is completed, as shown in the timing chart of FIG. 8, the terminal T4 changes from H to L, so the transistor 63 is turned off via the resistor 77, and the transistor 55 discharges the capacitor 52. I will do it. 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. The comparator 62 changes from L to H when the voltage across the capacitor 52 becomes lower than the reference voltage Vref. 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.

【0039】演算出力回路部23は上記の構成に限定さ
れず、他の回路構成及びその演算の詳細な説明は、例え
ば、本出願人による特開平1−150809号公報に開
示されているので省略する。
The arithmetic output circuit section 23 is not limited to the above-mentioned configuration, and other circuit configurations and detailed explanations of their operations are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 1-150809 by the present applicant, and will therefore be omitted. do.

【0040】図2は、異なる投光スポット径を得る他の
方法を示したものである。ここでは、投光レンズの2つ
の焦点距離をfT1>fT2なる関係に設定して異なる
スポット径を得ているが、いずれの場合であっても、投
光スポット径が異なる限り本発明は成立する。
FIG. 2 shows another method of obtaining different projected spot diameters. Here, different spot diameters are obtained by setting the two focal lengths of the light projection lens in the relationship fT1>fT2, but in any case, the present invention is valid as long as the projection spot diameters are different. .

【0041】また、図4(A)に示すように、1Aで投
光スポット径の小さいものを得るとともに、1A,1B
を同時に光らせることによって、投光スポットの大きい
ものを得てもよい。また、図4(B)に示すように、1
Aで投光スポットの小さいものを得るとともに、1A,
1B,1Cを同時に光らせることによって投光スポット
の大きいものを得てもよい。さらに、投光スポットの数
も2個に限定されない。
In addition, as shown in FIG. 4(A), a small beam spot diameter is obtained with 1A, and 1A, 1B
A large light spot may be obtained by lighting both at the same time. In addition, as shown in FIG. 4(B), 1
In addition to obtaining a small projection spot with A, 1A,
A large light projection spot may be obtained by illuminating 1B and 1C at the same time. Furthermore, the number of light projection spots is not limited to two either.

【0042】図9は、逆積分を1回にして、測距に要す
る時間を短縮するシ−ケンスであるが、この場合は、図
10の演算出力は合成されて、図11のようになる。測
距出力の非線形性はE2 −PROMに書き込まれたデ
−タによって、シフト並びに傾き補正をかけて距離を算
出すればよい。なお、この詳細は公知であるのでその説
明は省略する。
FIG. 9 shows a sequence in which inverse integration is performed once to shorten the time required for distance measurement. In this case, the calculation outputs in FIG. 10 are combined and the result is as shown in FIG. 11. . The nonlinearity of the distance measurement output can be resolved by calculating the distance by applying shift and tilt correction to the data written in the E2-PROM. Note that since the details are well known, their explanation will be omitted.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように本発明では、基線長方
向に投光スポット径の異なる複数の投光スポットを測定
対象物に向けて時系列に投光し、投光スポットの大きな
ものでは精度は悪いが広範囲な測距を、小さいものは、
精度は良いが狭範囲の測距を行い、近距離側では先の、
遠距離側では後の測距演算結果を採用することにより、
精度良く広範囲な測定を可能とするものである。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、かつ測距範囲を拡大
することができる。
Effects of the Invention As described above, in the present invention, a plurality of light projection spots with different diameters are projected in time series toward an object to be measured in the base line length direction, and a large light projection spot is Accuracy is low, but wide ranging distance measurement is possible.
The accuracy is good, but it measures the distance in a narrow range, and on the short distance side,
On the long distance side, by using the later distance measurement calculation results,
This enables accurate and wide-range measurement. 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 integration, it can improve the distance measurement accuracy of the camera without reducing it and expand the distance measurement range.

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

【図1】本発明の一実施例を示す距離検出装置における
測距光学系の配置図。
FIG. 1 is a layout diagram of a distance measuring optical system in a distance detecting device showing an embodiment of the present invention.

【図2】他の方法によって異なる投光スポット径を得る
ための測距光学系の配置図。
FIG. 2 is a layout diagram of a distance measuring optical system for obtaining different projection spot diameters using other methods.

【図3】図1の投光チップを正面方向Yから見た場合の
配置図である。
3 is a layout diagram of the light projecting chip shown in FIG. 1 when viewed from the front direction Y; FIG.

【図4】図4(A)および(B)は異なる投光スポット
径を得る他の実施例を示す図。
FIGS. 4(A) and 4(B) are diagrams showing other embodiments in which different projected spot diameters are obtained.

【図5】本発明の距離検出装置の電気回路図の一部。FIG. 5 is a part of an electrical circuit diagram of the distance detection device of the present invention.

【図6】本発明の距離検出装置の電気回路図の一部。FIG. 6 is a part of an electrical circuit diagram of the distance detection device of the present invention.

【図7】本発明の距離検出装置の電気回路図の一部。FIG. 7 is a part of an electrical circuit diagram of the distance detection device of the present invention.

【図8】図7における制御回路図の信号のタイミングチ
ャ−ト。
FIG. 8 is a timing chart of signals in the control circuit diagram in FIG. 7;

【図9】測距に要する時間を短縮するシ−ケンスを示す
タイミングチャ−ト。
FIG. 9 is a timing chart showing a sequence for shortening the time required for distance measurement.

【図10】図10(A),(B)は、被写体距離aの逆
数に基づく無限遠から至近までの測距範囲と出力電流と
の関係を示す図。
10A and 10B are diagrams showing the relationship between the distance measurement range from infinity to the closest distance and the output current based on the reciprocal of the subject distance a.

【図11】図10(A),(B)の演算出力を合成して
得られる特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram obtained by combining the calculation outputs of FIGS. 10(A) and 10(B).

【図12】図12(A),(B)は、それぞれ従来の距
離検出装置の測距光学系の配置を示す斜視図と正面図。
12A and 12B are a perspective view and a front view, respectively, showing the arrangement of a distance measuring optical system of a conventional distance detecting device.

【図13】従来の距離検出装置の測距光学系の配置を示
す平面図。
FIG. 13 is a plan view showing the arrangement of a distance measuring optical system of a conventional distance detecting device.

【図14】図14(A),(B),(C),(D)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あり、図14(
E)は受光反射像の中心位置が図14(A),(B),
(C),(D)に対応する位置にある場合の演算出力I
2 /(I1 +I2 )の特性線図。
[Figure 14] Figures 14 (A), (B), (C), and (D) are
FIG. 14 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 E), the center position of the light reception and reflection image is shown in Figs. 14(A), (B),
Calculation output I when located at the position corresponding to (C) and (D)
2/(I1 + I2) characteristic diagram.

【図15】図15(A)は従来の距離検出装置における
被写体距離の逆数に対する測距演算出力I2 /(I1
 +I2 )の関係を示す特性線図であり、図15(B
)は図15(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。
FIG. 15(A) shows the distance measurement calculation output I2/(I1
+I2) is a characteristic line diagram showing the relationship between
) is a characteristic diagram when noise is superimposed on the diagram shown in FIG. 15(A).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,1B…SPD(受光素子)、20,20A…発光
素子、26…投光レンズ(投光手段)、27…受光レン
ズ(受光手段)、28…測距対象物、29…演算手段。
1A, 1B... SPD (light receiving element), 20, 20A... Light emitting element, 26... Light projecting lens (light projecting means), 27... Light receiving lens (light receiving means), 28... Distance measuring object, 29... Calculating means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  基線長方向にスポット径の異なる少な
くとも2つの測距用光を、測距対象物に向けて投光する
投光手段と、この投光手段に基線長離れて配置され、少
なくとも2つの受光素子を有し、上記測距用光の測距対
象物からの反射光を受光し、上記受光素子ごとに光電変
換信号を出力する受光手段と、この受光手段の上記光電
変換信号に基づいて上記測距対象物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検出装置。
1. Light projecting means for projecting at least two distance measuring lights having different spot diameters in the direction of the baseline length toward an object to be measured; a light-receiving means having two light-receiving elements, receiving the reflected light of the distance-measuring light from the distance-measuring object, and outputting a photoelectric conversion signal for each of the light-receiving elements; A distance detection device comprising: calculation means for calculating the distance of the object to be measured based on the distance measurement object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20180047457A (en) * 2016-10-31 2018-05-10 (주) 씨앤피 Electronic image magnifier with automatic conversion mode

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