JPH0552560A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
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- JPH0552560A JPH0552560A JP21894291A JP21894291A JPH0552560A JP H0552560 A JPH0552560 A JP H0552560A JP 21894291 A JP21894291 A JP 21894291A JP 21894291 A JP21894291 A JP 21894291A JP H0552560 A JPH0552560 A JP H0552560A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクティブＡＦ方式にて近距離から遠距離ま
で良好な測距精度を維持する。 【構成】 第１のＰＳＤ３の出力を用いて第１の位置演
算手段５により第１の比演算値を、第２のＰＳＤ４の出
力を用いて第２の位置演算手段６により第２の比演算値
をそれぞれ算出する。更に第１と第２のＰＳＤ３と４の
両方の出力を用いて光量比演算手段７により光量比演算
値を算出する。この光量比演算値を距離検出手段８に取
り込み、この値に応じて上記第１の比演算値、第２の比
演算値もしくは光量比演算値の何れかを選択して測距値
を求める。
で良好な測距精度を維持する。 【構成】 第１のＰＳＤ３の出力を用いて第１の位置演
算手段５により第１の比演算値を、第２のＰＳＤ４の出
力を用いて第２の位置演算手段６により第２の比演算値
をそれぞれ算出する。更に第１と第２のＰＳＤ３と４の
両方の出力を用いて光量比演算手段７により光量比演算
値を算出する。この光量比演算値を距離検出手段８に取
り込み、この値に応じて上記第１の比演算値、第２の比
演算値もしくは光量比演算値の何れかを選択して測距値
を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測距装置、詳しくは、半
導体位置検出素子（以下、ＰＳＤという）を用いた赤外
光アクティブ型の測距装置に関する。
導体位置検出素子（以下、ＰＳＤという）を用いた赤外
光アクティブ型の測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光束を被写体に向けて投射し、そ
の反射光をＰＳＤで受光することにより測距する赤外光
アクティブ型の測距装置は周知である。この測距装置
は、図７にその一例を示すように、赤外光を発光する投
光手段（以下、ＩＲＥＤと略記する）１からのパルス光
が、投光用レンズ９により集光されて被写体２に投射さ
れ、その反射光が受光レンズ１０によりＰＳＤ５０上に
結像される。その結像位置は、受光レンズ１０の光軸か
らの距離をｘ、被写体２までの距離をＬ、受光レンズ１
０とＰＳＤ５０との間隔をｆ、基線長をｓとすれば、下
式が成立する。
の反射光をＰＳＤで受光することにより測距する赤外光
アクティブ型の測距装置は周知である。この測距装置
は、図７にその一例を示すように、赤外光を発光する投
光手段（以下、ＩＲＥＤと略記する）１からのパルス光
が、投光用レンズ９により集光されて被写体２に投射さ
れ、その反射光が受光レンズ１０によりＰＳＤ５０上に
結像される。その結像位置は、受光レンズ１０の光軸か
らの距離をｘ、被写体２までの距離をＬ、受光レンズ１
０とＰＳＤ５０との間隔をｆ、基線長をｓとすれば、下
式が成立する。
【０００３】 ｘ＝ｓ・ｆ／Ｌ ………（１） ＰＳＤ５０の受光部の長さをｔとし、受光レンズ１０の
光軸にＰＳＤ５０の一端を合わせた場合、上記ｘの入射
光位置におけるＰＳＤ５０の両端信号電極から取り出さ
れる信号電流Ｉ1 およびＩ2 の比は、 Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）＝ｘ／ｔ ………（２） となる。上式（２）に上記（１）式を代入すると、 Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）＝ｓ・ｆ／ｔ・Ｌ ………（３） となる。この（３）式に示されるように、ＰＳＤ５０の
両端電極から取り出される信号電流Ｉ1 ，Ｉ2 の比を演
算すれば、被写体距離Ｌを求めることができる。ところ
で、この種の測距装置において、検出可能な最至近距離
ＬM は上記（１）式より ＬM ＝ｓ・ｆ／ｔ となり、ＰＳＤ５０の長さｔに反比例する。従って最至
近距離ＬM を短くするためには、ＰＳＤ５０の長さｔを
長くすればよい。しかしながらＰＳＤ５０の長さｔを大
きくすると以下のような問題が生じる。
光軸にＰＳＤ５０の一端を合わせた場合、上記ｘの入射
光位置におけるＰＳＤ５０の両端信号電極から取り出さ
れる信号電流Ｉ1 およびＩ2 の比は、 Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）＝ｘ／ｔ ………（２） となる。上式（２）に上記（１）式を代入すると、 Ｉ1 ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）＝ｓ・ｆ／ｔ・Ｌ ………（３） となる。この（３）式に示されるように、ＰＳＤ５０の
両端電極から取り出される信号電流Ｉ1 ，Ｉ2 の比を演
算すれば、被写体距離Ｌを求めることができる。ところ
で、この種の測距装置において、検出可能な最至近距離
ＬM は上記（１）式より ＬM ＝ｓ・ｆ／ｔ となり、ＰＳＤ５０の長さｔに反比例する。従って最至
近距離ＬM を短くするためには、ＰＳＤ５０の長さｔを
長くすればよい。しかしながらＰＳＤ５０の長さｔを大
きくすると以下のような問題が生じる。
【０００４】図８は、ＰＳＤ５０上での被写体からの反
射光の結像位置ｘと、上記ＰＳＤ５０の出力電流Ｉ1 ，
Ｉ2 の比 Ｉ1 ／Ｉ1 ＋Ｉ2 との関係を示す線図であ
る。ここで横軸ｘは上記（１）式より被写体距離Ｌの逆
数１／Ｌに比例するものである。この図８において、直
線Ｐ４，Ｐ５はそれぞれＰＳＤ５０の長さｔがｔ0 ，２
ｔ0 の場合を示している。
射光の結像位置ｘと、上記ＰＳＤ５０の出力電流Ｉ1 ，
Ｉ2 の比 Ｉ1 ／Ｉ1 ＋Ｉ2 との関係を示す線図であ
る。ここで横軸ｘは上記（１）式より被写体距離Ｌの逆
数１／Ｌに比例するものである。この図８において、直
線Ｐ４，Ｐ５はそれぞれＰＳＤ５０の長さｔがｔ0 ，２
ｔ0 の場合を示している。
【０００５】この図８に示されるように、ＰＳＤの長さ
ｔが長くなると出力電流比 Ｉ1 ／Ｉ1 ＋Ｉ2 の変化
量が小さくなる。換言すれば、ＰＳＤの長さが長くなる
ということは、被写体からの反射光の結像位置ｘ即ち被
写体距離Ｌの逆数１／Ｌの検出分解能が低下することを
意味し、例えばＰ４に対してＰ５では分解能が１／２に
低下することになる。
ｔが長くなると出力電流比 Ｉ1 ／Ｉ1 ＋Ｉ2 の変化
量が小さくなる。換言すれば、ＰＳＤの長さが長くなる
ということは、被写体からの反射光の結像位置ｘ即ち被
写体距離Ｌの逆数１／Ｌの検出分解能が低下することを
意味し、例えばＰ４に対してＰ５では分解能が１／２に
低下することになる。
【０００６】以上のように従来の測距装置においては、
検出可能な最至近距離を短くすることと測距精度を向上
することとは相反するものであった。そこで、このよう
な問題点を解決する技術手段が特開昭６３−１６７２１
２号に開示されている。
検出可能な最至近距離を短くすることと測距精度を向上
することとは相反するものであった。そこで、このよう
な問題点を解決する技術手段が特開昭６３−１６７２１
２号に開示されている。
【０００７】上記特開昭６３−１６７２１２号に開示さ
れた手段を図９に基づいて説明すると、ＩＲＥＤ１〜受
光レンズ１０については上記図７と同じであるが、ＰＳ
Ｄ５０を２個のＰＳＤ３と４に分割した点が異なる。即
ち、受光レンズ１０の後方には受光レンズ１０の光軸に
一端を合わせた長さｔA のＰＳＤ３が配置され、このＰ
ＳＤ３に対し、ＩＲＥＤ１とは逆側に隣接して長さｔB
のＰＳＤ４が配置されている。このような構成により、
被写体２からの反射光はＰＳＤ３，４の何れかの受光面
上に結像される。
れた手段を図９に基づいて説明すると、ＩＲＥＤ１〜受
光レンズ１０については上記図７と同じであるが、ＰＳ
Ｄ５０を２個のＰＳＤ３と４に分割した点が異なる。即
ち、受光レンズ１０の後方には受光レンズ１０の光軸に
一端を合わせた長さｔA のＰＳＤ３が配置され、このＰ
ＳＤ３に対し、ＩＲＥＤ１とは逆側に隣接して長さｔB
のＰＳＤ４が配置されている。このような構成により、
被写体２からの反射光はＰＳＤ３，４の何れかの受光面
上に結像される。
【０００８】さて、入射スポット光の拡がりを無視して
点と見做すと、被写体距離が無限遠から ＬA ＝ｓ・ｆ／ｔA の間ではＰＳＤ３上にスポット光が位置するが、被写体
距離が上記ＬA より ＬB ＝ｓ・ｆ／（ｔA ＋ｔB ） の間では、ＰＳＤ４上にスポット光が位置することにな
る。この入射スポット光により、ＰＳＤ４，３の各両端
信号電極から信号電流Ｉa ，Ｉb，Ｉc ，Ｉd がそれぞ
れ発生し、プリアンプ１１〜１４で増幅される。
点と見做すと、被写体距離が無限遠から ＬA ＝ｓ・ｆ／ｔA の間ではＰＳＤ３上にスポット光が位置するが、被写体
距離が上記ＬA より ＬB ＝ｓ・ｆ／（ｔA ＋ｔB ） の間では、ＰＳＤ４上にスポット光が位置することにな
る。この入射スポット光により、ＰＳＤ４，３の各両端
信号電極から信号電流Ｉa ，Ｉb，Ｉc ，Ｉd がそれぞ
れ発生し、プリアンプ１１〜１４で増幅される。
【０００９】各プリアンプ１１〜１４の出力は、加算回
路１６，１５により Ｉa ＋Ｉb 及び Ｉc ＋Ｉd が
それぞれ演算され、コンパレータ５１に入力される。コ
ンパレータ５１、インバータ５２、アナログスイッチ５
３，５４からなる光量比較手段５５により、出力光電流
の大きい方のＰＳＤの比演算結果、つまり第１の位置演
算手段５の比演算値 Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd もしくは第２
の位置演算手段６の比演算値 Ｉa ／Ｉa ＋Ｉb の何
れかを選択するものである。
路１６，１５により Ｉa ＋Ｉb 及び Ｉc ＋Ｉd が
それぞれ演算され、コンパレータ５１に入力される。コ
ンパレータ５１、インバータ５２、アナログスイッチ５
３，５４からなる光量比較手段５５により、出力光電流
の大きい方のＰＳＤの比演算結果、つまり第１の位置演
算手段５の比演算値 Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd もしくは第２
の位置演算手段６の比演算値 Ｉa ／Ｉa ＋Ｉb の何
れかを選択するものである。
【００１０】このようにＰＳＤを２個配置し、遠距離側
ではＰＳＤ３の出力を、近距離側ではＰＳＤ４の出力を
それぞれ用いるようにしているので、個々のＰＳＤの長
さを長くすることなく、従って測距精度を損わずに、検
出可能な最至近距離を短くすることができる。
ではＰＳＤ３の出力を、近距離側ではＰＳＤ４の出力を
それぞれ用いるようにしているので、個々のＰＳＤの長
さを長くすることなく、従って測距精度を損わずに、検
出可能な最至近距離を短くすることができる。
【００１１】換言すれば、検出可能な最至近距離を従来
と変えずに、従来のＰＳＤの長さを分割した長さのＰＳ
Ｄを複数個用いることにより、つまり上記図８の直線Ｐ
５からＰ４に相対的に変化させることにより、同一の入
射スポット光の位置の変位量に対して比演算値 Ｉ1 ／
Ｉ1 ＋Ｉ2 を大きくすることができるので、測距精度
を向上させることができる。
と変えずに、従来のＰＳＤの長さを分割した長さのＰＳ
Ｄを複数個用いることにより、つまり上記図８の直線Ｐ
５からＰ４に相対的に変化させることにより、同一の入
射スポット光の位置の変位量に対して比演算値 Ｉ1 ／
Ｉ1 ＋Ｉ2 を大きくすることができるので、測距精度
を向上させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６３−１６７２１２号に開示された技術手段におい
ては次のような欠点がある。図１０は、上記構成による
ＰＳＤ３，４上における被写体からの反射光が入射する
位置ｘに対する上記ＰＳＤ４，３の出力電流比Ｉa ／Ｉ
a ＋Ｉb ，Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd をそれぞれプロットした
線図で、図の下方にＰＳＤ３，４と入射スポット光４３
の位置関係を示している。図に示すように、被写体によ
り反射されＰＳＤ上に入射するスポット光４３は、実際
にはある有限な大きさを有している。
開昭６３−１６７２１２号に開示された技術手段におい
ては次のような欠点がある。図１０は、上記構成による
ＰＳＤ３，４上における被写体からの反射光が入射する
位置ｘに対する上記ＰＳＤ４，３の出力電流比Ｉa ／Ｉ
a ＋Ｉb ，Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd をそれぞれプロットした
線図で、図の下方にＰＳＤ３，４と入射スポット光４３
の位置関係を示している。図に示すように、被写体によ
り反射されＰＳＤ上に入射するスポット光４３は、実際
にはある有限な大きさを有している。
【００１３】そこで、ＰＳＤ３とＰＳＤ４が近接する付
近に入射スポット光４３が位置する場合は、ＰＳＤ３，
４の両方に入射スポット光が跨がる。このような場合に
ＰＳＤ３の方が入射光量が多いとすると、 Ｉa ＋Ｉb ＜Ｉc ＋Ｉd なのでＰＳＤ３の出力電流 Ｉc ＋Ｉd による比演算
値Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd が採用されるが、図１０の実線で示
すように、点線で示された Ｉc ／Ｉc ＋Ｉdの理想直
線Ｐ６からズレを生じる。
近に入射スポット光４３が位置する場合は、ＰＳＤ３，
４の両方に入射スポット光が跨がる。このような場合に
ＰＳＤ３の方が入射光量が多いとすると、 Ｉa ＋Ｉb ＜Ｉc ＋Ｉd なのでＰＳＤ３の出力電流 Ｉc ＋Ｉd による比演算
値Ｉc ／Ｉc ＋Ｉd が採用されるが、図１０の実線で示
すように、点線で示された Ｉc ／Ｉc ＋Ｉdの理想直
線Ｐ６からズレを生じる。
【００１４】またＰＳＤそのものの位置精度の一例を図
１１に示すが、一般に端の方にいくほど位置精度が悪い
という特性を示す。このようにＰＳＤの端において入射
スポット光の一部がＰＳＤ上から外れること、及びＰＳ
Ｄの位置精度そのものが端の方で劣化することにより、
ＰＳＤ３と４の両方に入射スポット光が跨がるような被
写体距離では、測距精度が劣化するという問題点が発生
する。
１１に示すが、一般に端の方にいくほど位置精度が悪い
という特性を示す。このようにＰＳＤの端において入射
スポット光の一部がＰＳＤ上から外れること、及びＰＳ
Ｄの位置精度そのものが端の方で劣化することにより、
ＰＳＤ３と４の両方に入射スポット光が跨がるような被
写体距離では、測距精度が劣化するという問題点が発生
する。
【００１５】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
し、アクティブＡＦ（オートフォーカス）方式において
近距離から遠距離までの測距可能な全領域に亘り良好な
測距精度を維持することができる測距装置を提供するに
ある。
し、アクティブＡＦ（オートフォーカス）方式において
近距離から遠距離までの測距可能な全領域に亘り良好な
測距精度を維持することができる測距装置を提供するに
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の測距装置は、そ
の概念を示す図１において、被写体２に向けて光束を投
射する投光手段１と、この投光手段１より所定距離だけ
離れて配置され、遠方にある上記被写体よりの反射光を
受光する第１の半導体位置検出素子３と、この第１の半
導体位置検出素子３に隣接して配置され、近距離にある
上記被写体よりの反射光を受光する第２の半導体位置検
出素子４と、上記第１の半導体位置検出素子３に入射し
た上記反射光の位置に対応した値を、上記第１の半導体
位置検出素子３の出力に基づいて演算する第１の位置演
算手段５と、上記第２の半導体位置検出素子４に入射し
た上記反射光の位置に対応した値を、上記第２の半導体
位置検出素子４の出力に基づいて演算する第２の位置演
算手段６と、上記第１および第２の半導体位置検出素子
３，４にそれぞれ入射した上記反射光の光量の比を上記
第１および第２の半導体位置検出素子３，４の出力に基
づいて演算する光量比演算手段７と、上記第１の位置演
算手段５、第２の位置演算手段６もしくは光量比演算手
段７に基づいて上記被写体までの距離を検出する距離検
出手段８と、を具備したことを特徴とする。
の概念を示す図１において、被写体２に向けて光束を投
射する投光手段１と、この投光手段１より所定距離だけ
離れて配置され、遠方にある上記被写体よりの反射光を
受光する第１の半導体位置検出素子３と、この第１の半
導体位置検出素子３に隣接して配置され、近距離にある
上記被写体よりの反射光を受光する第２の半導体位置検
出素子４と、上記第１の半導体位置検出素子３に入射し
た上記反射光の位置に対応した値を、上記第１の半導体
位置検出素子３の出力に基づいて演算する第１の位置演
算手段５と、上記第２の半導体位置検出素子４に入射し
た上記反射光の位置に対応した値を、上記第２の半導体
位置検出素子４の出力に基づいて演算する第２の位置演
算手段６と、上記第１および第２の半導体位置検出素子
３，４にそれぞれ入射した上記反射光の光量の比を上記
第１および第２の半導体位置検出素子３，４の出力に基
づいて演算する光量比演算手段７と、上記第１の位置演
算手段５、第２の位置演算手段６もしくは光量比演算手
段７に基づいて上記被写体までの距離を検出する距離検
出手段８と、を具備したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】この測距装置では、投光手段１により被写体２
に光束を投射し、第１及び第２の半導体位置検出素子３
及び４で被写体２からの反射光を受光する。第１の半導
体位置検出素子３の出力を用いて第１の位置演算手段５
により、第２の半導体位置検出素子４の出力を用いて第
２の位置演算手段６により、第１と第２の半導体位置検
出素子３と４の両方の出力を用いて光量比演算手段７に
より、それぞれ演算が行なわれる。距離検出手段８は、
上記第１，第２の位置演算手段５，６及び光量比演算手
段７の出力のうちから１つを選択して被写体距離を検出
する。
に光束を投射し、第１及び第２の半導体位置検出素子３
及び４で被写体２からの反射光を受光する。第１の半導
体位置検出素子３の出力を用いて第１の位置演算手段５
により、第２の半導体位置検出素子４の出力を用いて第
２の位置演算手段６により、第１と第２の半導体位置検
出素子３と４の両方の出力を用いて光量比演算手段７に
より、それぞれ演算が行なわれる。距離検出手段８は、
上記第１，第２の位置演算手段５，６及び光量比演算手
段７の出力のうちから１つを選択して被写体距離を検出
する。
【００１８】
【実施例】以下、図示の実施例により本発明を説明す
る。先づ本発明の実施例を説明するのに先立って図２，
３を用いて本発明の基本概念を説明する。この図２は、
前記図９に光量比演算手段７を付加すると共に、光量比
較手段５５に代え距離検出手段８を配置したものなの
で、前記図９と同じ構成部材には同じ符号を付して構成
の説明を省略し、動作についてのみ以下に説明する。
る。先づ本発明の実施例を説明するのに先立って図２，
３を用いて本発明の基本概念を説明する。この図２は、
前記図９に光量比演算手段７を付加すると共に、光量比
較手段５５に代え距離検出手段８を配置したものなの
で、前記図９と同じ構成部材には同じ符号を付して構成
の説明を省略し、動作についてのみ以下に説明する。
【００１９】被写体２からの反射光は、受光レンズ１０
を介して第１，第２のＰＳＤ３または４の受光面上に入
射し、その入射位置に応じて光電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc ，
Ｉd が出力される。この出力光電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc ，
Ｉd はプリアンプ１１〜１４において増幅される。
を介して第１，第２のＰＳＤ３または４の受光面上に入
射し、その入射位置に応じて光電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc ，
Ｉd が出力される。この出力光電流Ｉa ，Ｉb ，Ｉc ，
Ｉd はプリアンプ１１〜１４において増幅される。
【００２０】第１の位置演算手段５はプリアンプ１１，
１２の出力より第１の比演算値 Ｉc ／（Ｉc ＋Ｉd ）
を、また第２の位置演算手段６は、プリアンプ１３，
１４の出力より第２の比演算値 Ｉa ／（Ｉa ＋Ｉb ）
を、それぞれ算出する。
１２の出力より第１の比演算値 Ｉc ／（Ｉc ＋Ｉd ）
を、また第２の位置演算手段６は、プリアンプ１３，
１４の出力より第２の比演算値 Ｉa ／（Ｉa ＋Ｉb ）
を、それぞれ算出する。
【００２１】このようにして得られた第１，第２の比演
算値を、入射スポット光の入射位置に対してプロットす
ると、それぞれ図３の実線Ｐ１，Ｐ３のようになる。こ
れら各実線Ｐ１，Ｐ３における直線性が失われるスポッ
ト光入射位置をそれぞれＮ，Ｍとすると、これら各入射
位置ＮとＭの間の領域における測距を上記光量比演算手
段７により行う点が本発明のポイントであるが、これら
入射位置Ｎ，Ｍは後記図５のフローチャートで詳述す
る。
算値を、入射スポット光の入射位置に対してプロットす
ると、それぞれ図３の実線Ｐ１，Ｐ３のようになる。こ
れら各実線Ｐ１，Ｐ３における直線性が失われるスポッ
ト光入射位置をそれぞれＮ，Ｍとすると、これら各入射
位置ＮとＭの間の領域における測距を上記光量比演算手
段７により行う点が本発明のポイントであるが、これら
入射位置Ｎ，Ｍは後記図５のフローチャートで詳述す
る。
【００２２】加算回路１５はプリアンプ１１と１２の出
力の和（Ｉc ＋Ｉd ）を、加算回路１６はプリアンプ１
３と１４の出力の和（Ｉa ＋Ｉb ）をそれぞれ出力す
る。すると同加算回路１５及び１６の出力に基づいて、
第２のＰＳＤ４からの全光電流（Ｉa ＋Ｉb ）の、第１
のＰＳＤ３からの全光電流（Ｉc ＋Ｉd ）と第２ＰＳＤ
４からの全光電流（Ｉa ＋Ｉb ）との和に対する光電流
比 （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ） を
光量比演算手段７で算出する。
力の和（Ｉc ＋Ｉd ）を、加算回路１６はプリアンプ１
３と１４の出力の和（Ｉa ＋Ｉb ）をそれぞれ出力す
る。すると同加算回路１５及び１６の出力に基づいて、
第２のＰＳＤ４からの全光電流（Ｉa ＋Ｉb ）の、第１
のＰＳＤ３からの全光電流（Ｉc ＋Ｉd ）と第２ＰＳＤ
４からの全光電流（Ｉa ＋Ｉb ）との和に対する光電流
比 （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ） を
光量比演算手段７で算出する。
【００２３】即ち、光量比演算手段７は、第１，第２の
ＰＳＤ３と４によって受光される光量の比を演算する
（以下、光量比演算値と呼称する）もので、図３の直線
Ｐ２に示すように、入射スポット光が第１と第２のＰＳ
Ｄ３と４の両者に跨がる領域で入射位置ｘに対してリニ
アに変化することになる。
ＰＳＤ３と４によって受光される光量の比を演算する
（以下、光量比演算値と呼称する）もので、図３の直線
Ｐ２に示すように、入射スポット光が第１と第２のＰＳ
Ｄ３と４の両者に跨がる領域で入射位置ｘに対してリニ
アに変化することになる。
【００２４】さて、入射スポット光が第１のＰＳＤ３の
みに入射する比較的遠距離では、第２のＰＳＤ４には入
射スポット光が照射されないから Ｉa ＝Ｉb ＝０ になる。そこで、上記光電流比つまり光量比演算値は （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ）＝０ になる。
みに入射する比較的遠距離では、第２のＰＳＤ４には入
射スポット光が照射されないから Ｉa ＝Ｉb ＝０ になる。そこで、上記光電流比つまり光量比演算値は （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ）＝０ になる。
【００２５】反対に、入射スポット光が第２のＰＳＤ４
にのみ入射する近距離では Ｉc ＝Ｉd ＝０ なので、光量比演算値は （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ）＝１ になる。
にのみ入射する近距離では Ｉc ＝Ｉd ＝０ なので、光量比演算値は （Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd ）＝１ になる。
【００２６】そこで距離検出手段８においては、この光
量比演算値 （Ｉa＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉ
d ） の値により入射スポット光が、［１］第１のＰＳ
Ｄ３のみに入射、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射、あ
るいは［３］第１のＰＳＤ３と第２のＰＳＤ４の両方に
入射、の何れであるかを判別する。そして、この判別結
果に基づいて第１の比演算値、第２の比演算値もしくは
光量比演算値の何れかを選択し、選択された比演算値に
基づいて被写体距離を求める。以上が本発明の基本概念
である。次に本発明の一実施例を図４〜６によって説明
する。
量比演算値 （Ｉa＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉ
d ） の値により入射スポット光が、［１］第１のＰＳ
Ｄ３のみに入射、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射、あ
るいは［３］第１のＰＳＤ３と第２のＰＳＤ４の両方に
入射、の何れであるかを判別する。そして、この判別結
果に基づいて第１の比演算値、第２の比演算値もしくは
光量比演算値の何れかを選択し、選択された比演算値に
基づいて被写体距離を求める。以上が本発明の基本概念
である。次に本発明の一実施例を図４〜６によって説明
する。
【００２７】図４において、ＩＲＥＤ１〜ＰＳＤ４、投
光レンズ９、受光レンズ１０については前記図２と同じ
なのでその説明を省略する。プリアンプ１１，１２，１
３，１４は低入力インピーダンスの電流アンプで、背景
等から反射された定常光による光電流成分を除去し、主
要被写体等から反射された信号光電流成分だけを増幅
し、それぞれ出力端を２つ有している。
光レンズ９、受光レンズ１０については前記図２と同じ
なのでその説明を省略する。プリアンプ１１，１２，１
３，１４は低入力インピーダンスの電流アンプで、背景
等から反射された定常光による光電流成分を除去し、主
要被写体等から反射された信号光電流成分だけを増幅
し、それぞれ出力端を２つ有している。
【００２８】圧縮ダイオード１７，１８，１９，２０
は、それぞれプリアンプ１１，１２，１３，１４の出力
電流を対数圧縮して電圧に変換する。また圧縮ダイオー
ド２１及び２２は、それぞれプリアンプ１１と１２の出
力電流の和とプリアンプ１３と１４の出力電流の和と
を、それぞれ対数圧縮して電圧に変換する。これらの圧
縮電圧は、それぞれバンファ２３〜２８を介して第１，
第２の位置演算手段５，６ならびに光量比演算手段７に
入力される。
は、それぞれプリアンプ１１，１２，１３，１４の出力
電流を対数圧縮して電圧に変換する。また圧縮ダイオー
ド２１及び２２は、それぞれプリアンプ１１と１２の出
力電流の和とプリアンプ１３と１４の出力電流の和と
を、それぞれ対数圧縮して電圧に変換する。これらの圧
縮電圧は、それぞれバンファ２３〜２８を介して第１，
第２の位置演算手段５，６ならびに光量比演算手段７に
入力される。
【００２９】さて、上記第１，第２の位置演算手段５，
６ならびに光量比演算手段７は、何れも同一の構成なの
で、以下第１の位置演算手段５についてのみ説明する。
第１の位置演算手段５は、ＮＰＮ型トランジスタ２９，
３０と電流源３１により構成され、同手段５には積分コ
ンデンサ３８とこの積分コンデンサ３８を初期状態に設
定するリセット回路４２が接続されている。
６ならびに光量比演算手段７は、何れも同一の構成なの
で、以下第１の位置演算手段５についてのみ説明する。
第１の位置演算手段５は、ＮＰＮ型トランジスタ２９，
３０と電流源３１により構成され、同手段５には積分コ
ンデンサ３８とこの積分コンデンサ３８を初期状態に設
定するリセット回路４２が接続されている。
【００３０】距離検出手段８はＣＰＵで構成されてお
り、第１，第２の位置演算手段５，６ならびに光量比演
算手段７の出力をＡ／Ｄ変換して距離情報として読みと
り記憶する。また、タイミング回路４１は、ＩＲＥＤ１
の発光タイミングを制御する信号Ｔ１や、第１，第２の
位置演算手段５，６ならびに光量比演算手段７の動作タ
イミングを制御する信号Ｔ２をそれぞれ出力する。
り、第１，第２の位置演算手段５，６ならびに光量比演
算手段７の出力をＡ／Ｄ変換して距離情報として読みと
り記憶する。また、タイミング回路４１は、ＩＲＥＤ１
の発光タイミングを制御する信号Ｔ１や、第１，第２の
位置演算手段５，６ならびに光量比演算手段７の動作タ
イミングを制御する信号Ｔ２をそれぞれ出力する。
【００３１】上記第１の位置演算手段５がＩＲＥＤ１の
発光に同期して電流源３１をオンさせると、積分コンデ
ンサ３８への積分電流ＩINT が発生する。
発光に同期して電流源３１をオンさせると、積分コンデ
ンサ３８への積分電流ＩINT が発生する。
【００３２】
【数１】
【００３３】従って積分コンデンサ３８には、
【００３４】
【数２】
【００３５】の電圧信号が発生する。ここで、 Ｉ0 …電流源３１，３４，３７の電流値 ｎ …ＩＲＥＤ１の発光回数 τ …１回の積分時間 Ｃ …積分コンデンサ３８，３９，４０の容量値 である。また上記リセット回路４２は、ＩＲＥＤ１の発
光に先立って積分コンデンサ３８，３９，４０の電位を
初期状態にし、積分電位ＶINT を零に設定する。以上示
した実施例の動作について図５に示すフローチャートと
図６に示すタイミングチャートに基づいて説明する。ま
ず、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ＩＲＥＤ１
の発光期間のみタイミング回路４１のタイミング信号Ｔ
２により電流源３１，３４，３７がオンされる（図５の
ステップＳ１）。これによって、図６（Ｃ），（Ｄ），
（Ｅ）に示されるように、積分コンデンサ３８，３９，
４０にはそれぞれ信号電流が積分される。
光に先立って積分コンデンサ３８，３９，４０の電位を
初期状態にし、積分電位ＶINT を零に設定する。以上示
した実施例の動作について図５に示すフローチャートと
図６に示すタイミングチャートに基づいて説明する。ま
ず、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ＩＲＥＤ１
の発光期間のみタイミング回路４１のタイミング信号Ｔ
２により電流源３１，３４，３７がオンされる（図５の
ステップＳ１）。これによって、図６（Ｃ），（Ｄ），
（Ｅ）に示されるように、積分コンデンサ３８，３９，
４０にはそれぞれ信号電流が積分される。
【００３６】所定回数ｎの積分が終了すると距離検出手
段８は、図示されない逆積分回路を動作させ、例えば図
６（Ｃ）の５５に示すように積分コンデンサ４０の逆積
分を行う。これと同時に、図６（Ｆ）の５６に示すよう
に、図示されないカウンタにより逆積分時間１／Ｌ３を
カウントすることによりＡ／Ｄ変換を行う（図５のステ
ップＳ２）。
段８は、図示されない逆積分回路を動作させ、例えば図
６（Ｃ）の５５に示すように積分コンデンサ４０の逆積
分を行う。これと同時に、図６（Ｆ）の５６に示すよう
に、図示されないカウンタにより逆積分時間１／Ｌ３を
カウントすることによりＡ／Ｄ変換を行う（図５のステ
ップＳ２）。
【００３７】次に、光量比演算手段７の光量比演算値
（Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd） に相当
する上記距離データ１／Ｌ３について、前記基本概念で
説明したように、入射スポット光が［１］第１のＰＳＤ
３のみに入射、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射、
［３］第１，第２のＰＳＤ３，４の両方に入射、の何れ
であるか判別を行う。
（Ｉa ＋Ｉb ）／（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ＋Ｉd） に相当
する上記距離データ１／Ｌ３について、前記基本概念で
説明したように、入射スポット光が［１］第１のＰＳＤ
３のみに入射、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射、
［３］第１，第２のＰＳＤ３，４の両方に入射、の何れ
であるか判別を行う。
【００３８】即ち、逆積分時間 １／Ｌ３ を前記図３
で説明した所定値Ｍと比較し（図５のステップＳ３）、 １／Ｌ３＞Ｍ なら被写体が比較的近距離にあると考えられるから、入
射スポット光は、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射して
いると判断される。
で説明した所定値Ｍと比較し（図５のステップＳ３）、 １／Ｌ３＞Ｍ なら被写体が比較的近距離にあると考えられるから、入
射スポット光は、［２］第２のＰＳＤ４のみに入射して
いると判断される。
【００３９】そこで、図６（Ｄ），（Ｇ）に示すよう第
２のＰＳＤ４の出力による第２の位置演算手段６の積分
コンデンサ３９の積分電荷を逆積分する。この逆積分時
間Ｌ１の逆数で与えられる距離データ １／Ｌ１ を、
上記 １／Ｌ３ を求めたのと同じ手順で読み出し（図
５のステップＳ６）、これを確定測距値とする（図５の
ステップＳ７）。この場合、第１のＰＳＤ３には信号光
が投射されないから図６（Ｅ），（Ｈ）は行われない。
２のＰＳＤ４の出力による第２の位置演算手段６の積分
コンデンサ３９の積分電荷を逆積分する。この逆積分時
間Ｌ１の逆数で与えられる距離データ １／Ｌ１ を、
上記 １／Ｌ３ を求めたのと同じ手順で読み出し（図
５のステップＳ６）、これを確定測距値とする（図５の
ステップＳ７）。この場合、第１のＰＳＤ３には信号光
が投射されないから図６（Ｅ），（Ｈ）は行われない。
【００４０】上記図５のステップＳ３に戻って １／Ｌ３＜Ｍ なら、更に距離データ１／Ｌ３を前記図３で説明した所
定値Ｎと比較し（図５のステップＳ４） １／Ｌ３＜Ｎ なら、被写体が比較的遠距離に位置すると考えられるか
ら、入射スポット光は［１］第１のＰＳＤ３のみに入射
していると判断される。
定値Ｎと比較し（図５のステップＳ４） １／Ｌ３＜Ｎ なら、被写体が比較的遠距離に位置すると考えられるか
ら、入射スポット光は［１］第１のＰＳＤ３のみに入射
していると判断される。
【００４１】そこで、図６（Ｅ），（Ｈ）に示すよう
に、第１のＰＳＤ３の出力による第１に位置演算手段５
の積分コンデンサ３８の積分電荷を逆積分する。この逆
積分時間Ｌ２の逆数で与えられる距離データ１／Ｌ２を
前記と同様にして読み出し（図５のステップＳ８）、こ
れを確定測距値とする（図５のステップＳ９）。この場
合、第２のＰＳＤ４には信号光が投射されないから図６
（Ｄ），（Ｇ）は行われない。
に、第１のＰＳＤ３の出力による第１に位置演算手段５
の積分コンデンサ３８の積分電荷を逆積分する。この逆
積分時間Ｌ２の逆数で与えられる距離データ１／Ｌ２を
前記と同様にして読み出し（図５のステップＳ８）、こ
れを確定測距値とする（図５のステップＳ９）。この場
合、第２のＰＳＤ４には信号光が投射されないから図６
（Ｄ），（Ｇ）は行われない。
【００４２】上記図５のステップＳ４に戻って １／Ｌ３＞Ｎ なら、距離データ１／Ｌ３が Ｍ＞１／Ｌ３＞Ｎ なので、入射スポット光が［３］第１のＰＳＤ３と第２
のＰＳＤ４との両方に跨がって入射していると判断され
る。そこで前記図３の直線Ｐ２に基づく光量比演算値に
よる測距、つまり距離データ１／Ｌ３自体を確定測距値
とし（図５のステップＳ５）、このフローをすべて終了
する。
のＰＳＤ４との両方に跨がって入射していると判断され
る。そこで前記図３の直線Ｐ２に基づく光量比演算値に
よる測距、つまり距離データ１／Ｌ３自体を確定測距値
とし（図５のステップＳ５）、このフローをすべて終了
する。
【００４３】このように本実施例においては、従来は避
けられなかった２つのＰＳＤの両方に入射スポット光が
跨がる場合の測距精度を劣化させることなく、近距離か
ら遠距離まで高精度な測距結果が得られる。尚、本実施
例では２つのＰＳＤを並設したが、本発明はこれに限定
されることなく、複数個のＰＳＤを並設してもよいこと
勿論である。
けられなかった２つのＰＳＤの両方に入射スポット光が
跨がる場合の測距精度を劣化させることなく、近距離か
ら遠距離まで高精度な測距結果が得られる。尚、本実施
例では２つのＰＳＤを並設したが、本発明はこれに限定
されることなく、複数個のＰＳＤを並設してもよいこと
勿論である。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、第１
および第２の半導体位置検出素子にそれぞれ入射した被
写体からの反射光の光量の比つまり光量比演算値を、上
記第１および第２の半導体位置検出素子の出力に基づい
て光量比演算手段で演算し、この光量比演算値に基づき
距離検出手段で第１の位置演算手段、第２の位置演算手
段もしくは光量比演算手段の何れかの出力を選択するこ
とにより測距するようにしたので、アクティブＡＦ方式
において、近距離から遠距離までの測距可能な全領域に
亘り良好な測距精度を維持することができるという顕著
な効果が発揮される。
および第２の半導体位置検出素子にそれぞれ入射した被
写体からの反射光の光量の比つまり光量比演算値を、上
記第１および第２の半導体位置検出素子の出力に基づい
て光量比演算手段で演算し、この光量比演算値に基づき
距離検出手段で第１の位置演算手段、第２の位置演算手
段もしくは光量比演算手段の何れかの出力を選択するこ
とにより測距するようにしたので、アクティブＡＦ方式
において、近距離から遠距離までの測距可能な全領域に
亘り良好な測距精度を維持することができるという顕著
な効果が発揮される。
【図１】本発明の概念図。
【図２】本発明の基本概念を説明するブロック構成図。
【図３】上記図２における入射スポット光の入射位置に
対する比演算値をプロットした線図。
対する比演算値をプロットした線図。
【図４】本発明の一実施例を示す測距装置のブロック構
成図。
成図。
【図５】上記実施例のフローチャート。
【図６】上記実施例における各部動作のタイミングチャ
ート。
ート。
【図７】従来の測距装置の一例における光学配置図。
【図８】上記図７におけるＰＳＤへの入射光の結像位置
に対するＰＳＤ出力電流比をプロットした線図。
に対するＰＳＤ出力電流比をプロットした線図。
【図９】従来の測距装置の他の例のブロック構成図。
【図１０】上記図９におけるＰＳＤへの入射光の結像位
置に対するＰＳＤ出力電流比をプロットした線図。
置に対するＰＳＤ出力電流比をプロットした線図。
【図１１】上記図９におけるＰＳＤそのものの位置精度
の一例を示す線図。
の一例を示す線図。
１…投光手段 ２…被写体 ３…第１の半導体位置検出素子 ４…第２の半導体位置検出素子 ５…第１の位置演算手段 ６…第２の位置演算手段 ７…光量比演算手段 ８…距離検出手段
Claims (1)
- 【請求項１】 被写体に向けて光束を投射する投光手段
と、 この投光手段より所定距離だけ離れて配置され、遠方に
ある上記被写体よりの反射光を受光する第１の半導体位
置検出素子と、 この第１の半導体位置検出素子に隣接して配置され、近
距離にある上記被写体よりの反射光を受光する第２の半
導体位置検出素子と、 上記第１の半導体位置検出素子に入射した上記反射光の
位置に対応した値を、上記第１の半導体位置検出素子の
出力に基づいて演算する第１の位置演算手段と、 上記第２の半導体位置検出素子に入射した上記反射光の
位置に対応した値を、上記第２の半導体位置検出素子の
出力に基づいて演算する第２の位置演算手段と、 上記第１および第２の半導体位置検出素子にそれぞれ入
射した上記反射光の光量の比を上記第１および第２の半
導体位置検出素子の出力に基づいて演算する光量比演算
手段と、 上記第１の位置演算手段、第２の位置演算手段もしくは
光量比演算手段に基づいて上記被写体までの距離を検出
する距離検出手段と、 を具備したことを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21894291A JPH0552560A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21894291A JPH0552560A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552560A true JPH0552560A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16727747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21894291A Withdrawn JPH0552560A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552560A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007063893A1 (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Kabushiki Kaisha Topcon | レベルセンサ |
| US8218311B2 (en) | 2009-07-23 | 2012-07-10 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Electronic apparatus |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP21894291A patent/JPH0552560A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007063893A1 (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Kabushiki Kaisha Topcon | レベルセンサ |
| EP1956340A1 (en) * | 2005-11-29 | 2008-08-13 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Level sensor |
| EP1956340A4 (en) * | 2005-11-29 | 2011-09-28 | Topcon Corp | LEVEL SENSOR |
| US8044335B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-10-25 | Kabushiki Kaisha Topcon | Level sensor implemented with a plurality of light receiving elements |
| JP5096925B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-12-12 | 株式会社トプコン | レベルセンサ |
| US8218311B2 (en) | 2009-07-23 | 2012-07-10 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Electronic apparatus |
| US8792235B2 (en) | 2009-07-23 | 2014-07-29 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Electronic apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |