JPH0578766B2 - - Google Patents

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JPH0578766B2
JPH0578766B2 JP60161274A JP16127485A JPH0578766B2 JP H0578766 B2 JPH0578766 B2 JP H0578766B2 JP 60161274 A JP60161274 A JP 60161274A JP 16127485 A JP16127485 A JP 16127485A JP H0578766 B2 JPH0578766 B2 JP H0578766B2
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light
distance
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signal
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Koji Nakazawa
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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、詳しくは、カメラの
自動焦点調節装置において、三角測距の原理を応
用した光ビーム投射方式の距離検出装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a distance detection device, and more particularly, to a distance detection device using a light beam projection method that applies the principle of triangulation in an automatic focusing device for a camera. .

[従来の技術] 従来、被写体にパルス光を投射してその反射光
を投光素子より基線長離れた受光素子にて受光し
て測距を行なう光ビーム投射方式の距離検出装置
が種々提案されているが、この距離検出装置の実
用化に際して解決しなければならない大きな技術
課題として螢光灯等から生ずる雑音の処理の問題
がある。これは、蛍光燈等による脈流光成分と、
パルス光による信号成分の周波数の間に大差がな
く、パルス光による信号成分のみを検出すること
が困難であることによる。これを解決する従来の
一例として、特開昭56−14906号公報に開示され
た距離検出装置では、脈流光の変化率が最小にな
る時点を検出し、この検出信号に応動してパルス
光を投射する方法が示されている。
[Prior Art] Conventionally, various distance detection devices using a light beam projection method have been proposed, which measure a distance by projecting pulsed light onto a subject and receiving the reflected light at a light-receiving element that is separated by a baseline length from a light-emitting element. However, a major technical problem that must be solved when this distance detection device is put into practical use is the problem of processing noise generated from fluorescent lights and the like. This is due to the pulsating light component caused by fluorescent lights, etc.
This is because there is not a large difference in the frequencies of the signal components caused by the pulsed light, and it is difficult to detect only the signal components caused by the pulsed light. As a conventional example of solving this problem, a distance detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 14906/1980 detects the point in time when the rate of change of pulsating light becomes the minimum, and emits pulsed light in response to this detection signal. How to project is shown.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、この距離検出装置は、複数の受光素
子群を有し、特定の距離の被写体の反射光が特定
の受光素子に主として入力するように構成したも
ので、反射光が入射した受光素子を検知すること
により距離情報を得ることができるようになつて
いる。この場合、第10図に示すように、パルス
光を投射したときの受光素子の出力を光電変換し
た値は、パルス光成分Pと脈流光成分Rのピーク
値との和、或いはパルス光成分Pから脈流光成分
Rのピーク値を引いたものとなるので、基準電圧
に対して脈流光成分Rのピーク値を見込んである
判定電圧を設定しておくことにより複数の受光素
子群の出力のうち、判定電圧を越えた受光素子を
検知することによつて距離情報が得られる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, this distance detection device has a plurality of light receiving element groups and is configured such that reflected light from an object at a specific distance is mainly input to a specific light receiving element. Distance information can be obtained by detecting the light receiving element on which the reflected light is incident. In this case, as shown in FIG. 10, the value obtained by photoelectrically converting the output of the light receiving element when pulsed light is projected is the sum of the peak values of the pulsed light component P and the pulsating light component R, or the pulsed light component P Since the peak value of the pulsating light component R is subtracted from , distance information can be obtained by detecting a light receiving element whose voltage exceeds the determination voltage.

一方、距離検出装置には、受光素子としていわ
ゆるPSDと称する半導体位置検出素子(以下
PSDとする)を用い、このPSDの入射スポツト
光の位置に対応した出力信号を演算、処理して距
離情報を得るものがあり、このような距離検出装
置では、PSDで検出されたパルス光成分そのも
のの大きさが被写体までの距離に相応するものと
なるが、パルス光成分そのものの大きさを求める
ことが、上述した従来例からも明らかなように
(脈流光による出力+パルス光成分出力)となる
ので困難であつた。
On the other hand, the distance detection device uses a semiconductor position detection element (hereinafter referred to as PSD) as a light receiving element.
Some distance detection devices obtain distance information by calculating and processing the output signal corresponding to the position of the incident spot light of this PSD.In such distance detection devices, the pulsed light component detected by the PSD Although the size of the pulsed light component corresponds to the distance to the subject, it is clear from the conventional example mentioned above that the size of the pulsed light component itself is determined (output of pulsating light + output of pulsed light component). Therefore, it was difficult.

本発明は、このような問題点に着目してなされ
たもので、外光に脈流光成分が含まれていても距
離情報に関与するパルス光による信号成分のみを
容易に分離抽出して正確に距離検出できるように
した距離検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made with attention to such problems, and even if external light contains pulsating light components, it is possible to easily separate and extract only the signal components caused by pulsed light that are related to distance information, and accurately. An object of the present invention is to provide a distance detection device capable of detecting distance.

[問題点を解決するための手段および作用] この距離検出装置は、第1図に示すように、パ
ルス光投射手段2から被写体1に向けてパルス光
を投射し、被写体1で反射したパルス光を受光手
段3によつて受光することにより、この受光手段
3の出力として被写体1までの距離に相応した第
1、第2の信号をそれぞれ第1の信号変化分検出
回路4、第2の信号変化分検出回路5に送出す
る。この第1、第2の信号変化分検出回路4,5
は通常状態では商用周波数に基づく脈流光周波数
に対して上記第1、第2の信号をほぼ90°位相を
ずらし、パルス光の投射時には上記位相のずれを
ほぼなくすか、或いは通常状態での受光手段3の
出力を保持する機能を有している。この第1の信
号変化分検出回路4の出力は比較手段6において
基準電圧Vrefと比較され両者が一致した時点で比
較手段6の出力によりパルス光投射手段2がパル
ス光を発光するよう制御されるとともに、上記第
1、第2の信号変化分検出回路4,5の出力は距
離演算手段7に導かれて距離情報信号が検出され
る。
[Means and effects for solving the problem] As shown in FIG. is received by the light receiving means 3, and the first and second signals corresponding to the distance to the subject 1 are outputted from the light receiving means 3 to the first signal change detection circuit 4 and the second signal, respectively. The signal is sent to the change detection circuit 5. These first and second signal change detection circuits 4 and 5
Under normal conditions, the first and second signals are shifted in phase by approximately 90 degrees with respect to the pulsating light frequency based on the commercial frequency, and when projecting pulsed light, the phase shift is almost eliminated, or when receiving light in normal conditions. It has a function of holding the output of the means 3. The output of the first signal change detection circuit 4 is compared with the reference voltage V ref in the comparing means 6, and when the two match, the pulsed light projecting means 2 is controlled to emit pulsed light by the output of the comparing means 6. At the same time, the outputs of the first and second signal change detection circuits 4 and 5 are led to a distance calculation means 7, where a distance information signal is detected.

[実施例] 第2図は、本発明の距離検出装置に適用される
三角測距の原理を説明するための概略図であつ
て、赤外光発光ダイオード11で発光し投光レン
ズ12より投射されたパルス光は被写体1に照射
されると、同被写体1により反射され、発光ダイ
オード11より基線長Sだけ隔てた位置にある結
像レンズ13によりPSD14上に結像される。
このPSD14上の結像位置は、三角測距の原理
により被写体1の位置と相関関係を有する。周知
のように、PSDはフオトダイオードと同じ原理
でPN接合の光電効果によつて発生した光電流を
均一な抵抗層を通じて同層の両端から取り出すこ
とによつて光の入射位置を知ることができるもの
で、それぞれ両端の光電流i1,i2の比を演算する
ことにより反射光の結像位置を知ることができ
る。即ち、第2,3図に示すように、PSD14
上の結像位置については、結像レンズ13の光軸
と一致する中心位置からの離間距離をxとする
と、この距離xは、上記基線長s、被写体1まで
の距離lおよび結像レンズ13とPSD14間の
距離fによつて表わされ、 x=s・f/l ……(1) となる。また、中央の端子14a0に基準電圧Vref
が印加されるPSD14は両端子14a1,14a2
に、上記パルス光の受光によつてそれぞれ光電流
の変化分i1,i2が流れるようになつていて、この
光電流の変化分i1,i2は、PSD14の両端子14
a1,14a2間の距離tおよび上記距離xとの間で
次のような関係を有する。
[Example] FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of triangulation applied to the distance detection device of the present invention, in which light is emitted by an infrared light emitting diode 11 and projected from a projection lens 12. When the pulsed light is irradiated onto the subject 1, it is reflected by the subject 1, and an image is formed on the PSD 14 by the imaging lens 13 located at a distance from the light emitting diode 11 by the base line length S.
The image formation position on the PSD 14 has a correlation with the position of the subject 1 based on the principle of triangulation. As is well known, a PSD uses the same principle as a photodiode and can determine the incident position of light by extracting the photocurrent generated by the photoelectric effect of a PN junction from both ends of the same layer through a uniform resistance layer. By calculating the ratio of the photocurrents i 1 and i 2 at both ends, the imaging position of the reflected light can be determined. That is, as shown in Figures 2 and 3, the PSD14
Regarding the above imaging position, if x is the distance from the center that coincides with the optical axis of the imaging lens 13, then this distance x is determined by the base length s, the distance l to the subject 1, and the imaging lens 13. It is expressed by the distance f between the PSD 14 and the PSD 14, and x=s·f/l (1). In addition, the reference voltage V ref is connected to the center terminal 14a 0 .
The PSD 14 to which is applied has both terminals 14a 1 and 14a 2
In response to the reception of the pulsed light, photocurrent changes i 1 and i 2 flow respectively, and these photocurrent changes i 1 and i 2 flow across both terminals 14 of the PSD 14 .
The distance t between a 1 and 14a 2 and the distance x have the following relationship.

i1:i2=(t/2+x):(t/2−x) ……(2) 従つて、測距演算回路15において、i1/i2
求めることにより、このi1/i2は上記(1),(2)式よ
り被写体1の位置、即ち、被写体1までの距離l
に応じた値となり、測距演算回路15の出力によ
つてカメラの撮影レンズ(図示せず)の移動量を
制御するようにすれば自動焦点調節装置が実現さ
れる。
i 1 :i 2 =(t/2+x):(t/2-x)...(2) Therefore, by calculating i 1 /i 2 in the distance measurement calculation circuit 15, this i 1 /i 2 From equations (1) and (2) above, is the position of subject 1, that is, the distance l to subject 1.
If the amount of movement of the photographic lens (not shown) of the camera is controlled by the output of the distance measurement calculation circuit 15, an automatic focus adjustment device can be realized.

第4図は、本発明の一実施例を示す距離検出装
置の電気回路図である。第4図において、赤外光
発光ダイオード11は、タイミング発生回路21
に接続されている。タイミング発生回路21はレ
リーズスイツチ等の測距開始信号発生スイツチ2
2をオンにしたときパルス発生回路23からのパ
ルスにより或いは、測距開始信号発生スイツチ2
2をオンにした時点から一定時間後に上記発光ダ
イオード11を発光させるものである。上記発光
ダイオード11と基線長離れた位置に設けられた
PSD14の出力側には、第1、第2の信号変化
分検出回路4,5(第1図参照)である第1、第
2の光電変換回路24,25が設けられている。
第1の光電変換回路24においては、オペアンプ
27の反転入力端はPSD14の中央端子14a0
接続されるとともに基準電圧Vrefが印加されてい
る端子28に接続され、非反転入力端はPSD1
4の一方の入力端子14a1に接続されるとともに
NPNトランジスタ29のコレクタに接続されて
いる。トランジスタ29のベースはオペアンプ2
7の出力端およびNPNトランジスタ30のベー
スに接続されている。トランジスタ29,30の
エミツタはアースされている。トランジスタ30
のコレクタはPNPトランジスタ31,32のベ
ースおよびトランジスタ31のコレクタに接続さ
れ、トランジスタ31,32のエミツタは電源電
圧+Vの端子に接続されている。トランジスタ3
2のコレクタはオペアンプ33の非反転入力端に
接続され、オペアンプ33の反転入力端は上記基
準電圧端子28に接続されている。オペアンプ3
3の出力端は上記タイミング発生回路21によつ
て制御されるアナログスイツチ34を介して
NPNトランジスタ35のベースに接続されてい
る。このトランジスタ35のコレクタは上記トラ
ンジスタ32のコレクタに接続され、エミツタは
アースされている。このトランジスタ35のベー
スとエミツタ間には外光記憶用コンデンサ36が
接続され、また、コレクタとエミツタ間には、2
個の対数圧縮ダイオード37,38が順方向に直
列に接続されている。第2の光電変換回路25に
ついても、PSD14の他方の端子14a2に関して
上記第1の光電変換回路24と全く同様の回路構
成とされているため図示を省略する。
FIG. 4 is an electrical circuit diagram of a distance detection device showing one embodiment of the present invention. In FIG. 4, the infrared light emitting diode 11 is connected to a timing generation circuit 21.
It is connected to the. The timing generation circuit 21 is a distance measurement start signal generation switch 2 such as a release switch.
2 is turned on, by a pulse from the pulse generation circuit 23 or by the distance measurement start signal generation switch 2.
The light emitting diode 11 is made to emit light after a certain period of time from the time when the light emitting diode 2 is turned on. Provided at a position apart from the light emitting diode 11 by a baseline length.
On the output side of the PSD 14, first and second photoelectric conversion circuits 24 and 25, which are first and second signal change detection circuits 4 and 5 (see FIG. 1), are provided.
In the first photoelectric conversion circuit 24, the inverting input terminal of the operational amplifier 27 is connected to the center terminal 14a 0 of the PSD 14 and also connected to the terminal 28 to which the reference voltage V ref is applied, and the non-inverting input terminal is connected to the PSD 1
4 is connected to one input terminal 14a 1 of
It is connected to the collector of the NPN transistor 29. The base of transistor 29 is operational amplifier 2
7 and the base of the NPN transistor 30. The emitters of transistors 29 and 30 are grounded. transistor 30
The collectors of the transistors 31 and 32 are connected to the bases of the PNP transistors 31 and 32 and the collectors of the transistor 31, and the emitters of the transistors 31 and 32 are connected to the power supply voltage +V terminal. transistor 3
The collector of No. 2 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 33, and the inverting input terminal of the operational amplifier 33 is connected to the reference voltage terminal 28. operational amplifier 3
The output terminal of 3 is connected via an analog switch 34 controlled by the timing generation circuit 21.
It is connected to the base of the NPN transistor 35. The collector of this transistor 35 is connected to the collector of the transistor 32, and its emitter is grounded. A capacitor 36 for external light storage is connected between the base and emitter of this transistor 35, and a capacitor 36 for external light storage is connected between the collector and emitter.
Logarithmic compression diodes 37 and 38 are connected in series in the forward direction. The second photoelectric conversion circuit 25 also has the same circuit configuration as the first photoelectric conversion circuit 24 with respect to the other terminal 14a2 of the PSD 14, so illustration thereof is omitted.

上記第1の光電変換回路24の、対数圧縮ダイ
オード37のアノード側の出力端24Aはコンパ
レータ40の非反転入力端に接続され、コンパレ
ータ40の反転入力端は基準電圧端子28に接続
されている。このコンパレータ40は上記第1の
光電変換回路24の出力端24Aの電圧が上記基
準電圧Vrefに一致したときパルス発生回路23に
駆動出力を送るものである。第1の光電変換回路
24の出力端24Aは抵抗41を介してオペアン
プ45の反転入力端に接続され、第2の光電変換
回路25の出力端25Aは抵抗44を介してオペ
アンプ45の非反転入力端に接続されている。オ
ペアンプ45の反転入力端と出力端間に抵抗42
が接続され、オペアンプ45の非反転入力端と上
記基準電圧端子28間に抵抗43が接続されてい
る。これら抵抗41〜44およびオペアンプ45
は距離演算手段7(第1図参照)である差動増幅
回路を構成し、その出力端46に上記両光電変換
回路24,25の出力差を生じさせるものとなつ
ている。
The output terminal 24A of the first photoelectric conversion circuit 24 on the anode side of the logarithmic compression diode 37 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 40, and the inverting input terminal of the comparator 40 is connected to the reference voltage terminal 28. This comparator 40 sends a drive output to the pulse generation circuit 23 when the voltage at the output terminal 24A of the first photoelectric conversion circuit 24 matches the reference voltage Vref . The output terminal 24A of the first photoelectric conversion circuit 24 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 45 via the resistor 41, and the output terminal 25A of the second photoelectric conversion circuit 25 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45 via the resistor 44. connected to the end. A resistor 42 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 45.
A resistor 43 is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45 and the reference voltage terminal 28. These resistors 41 to 44 and operational amplifier 45
constitutes a differential amplification circuit which is the distance calculation means 7 (see FIG. 1), and is configured to produce an output difference between the two photoelectric conversion circuits 24 and 25 at its output terminal 46.

次に、上記距離検出装置の動作を説明する。パ
ルス光を投射しない状態でも、PSD14は外光
を受光しており、この外光に応じて端子14a1
14a2に光電流iが流れる。光電変換回路24,
25は同様であるので、今、光電変換回路24に
ついて考えると、光電流iがトランジスタ29の
コレクタに流れると、同じ電流iがトランジスタ
30のコレクタにも流れ、さらにトランジスタ3
1,32はカレントミラー回路を形成しているの
でトランジスタ32のコレクタにも電流iが流れ
る。
Next, the operation of the distance detecting device will be explained. Even in a state where pulsed light is not projected, the PSD 14 receives external light, and in response to this external light, the terminals 14a 1 ,
A photocurrent i flows through 14a2 . photoelectric conversion circuit 24,
25 are similar, so if we consider the photoelectric conversion circuit 24 now, when a photocurrent i flows to the collector of the transistor 29, the same current i flows to the collector of the transistor 30, and furthermore, when the photocurrent i flows to the collector of the transistor 30,
Since transistors 1 and 32 form a current mirror circuit, current i also flows through the collector of transistor 32.

パルス光を投射しない平常状態ではアナログス
イツチ34はオンになつていて、このため、オペ
アンプ33の非反転入力端の電位と反転入力端の
電位とが同電位となるように作動する。つまり、
光電変換回路24の出力端24Aの電位が基準電
圧Vrefにほぼ一致するように作動する。このと
き、トランジスタ32のコレクタ電流がほぼその
ままトランジスタ35に流れるように、圧縮ダイ
オード37と38のインピーダンスはトランジス
タ35のコレクタ−エミツタ間インピーダンスよ
り充分大きく設定されている。従つて、PSD1
4の光電流iの値が外光によつて大きく変化して
も、その光電流iはトランジスタ35のコレクタ
−エミツタ間を流れ、光電変換回路24の出力端
24Aの電位はほぼ基準電圧Vrefを保つ。同様
に、第2の光電変換回路25の出力端25Aもほ
ぼ基準電圧Vrefとなる。このため、オペアンプ4
5を含む差動増幅回路の出力端46の電位はほぼ
基準電圧Vrefに一致する。
In a normal state in which pulsed light is not projected, the analog switch 34 is on, and therefore operates so that the potential at the non-inverting input terminal and the potential at the inverting input terminal of the operational amplifier 33 become the same potential. In other words,
It operates so that the potential of the output terminal 24A of the photoelectric conversion circuit 24 substantially matches the reference voltage Vref . At this time, the impedance of the compression diodes 37 and 38 is set to be sufficiently larger than the collector-emitter impedance of the transistor 35 so that the collector current of the transistor 32 flows almost directly to the transistor 35. Therefore, PSD1
Even if the value of the photocurrent i of 4 changes greatly due to external light, the photocurrent i flows between the collector and emitter of the transistor 35, and the potential of the output terminal 24A of the photoelectric conversion circuit 24 is approximately equal to the reference voltage V ref keep it. Similarly, the output terminal 25A of the second photoelectric conversion circuit 25 also becomes approximately the reference voltage V ref . For this reason, operational amplifier 4
The potential at the output terminal 46 of the differential amplifier circuit including V.sub.5 approximately matches the reference voltage V.sub.ref .

次にパルス光を投射して測距を行なう場合に
は、測距開始信号発生スイツチ22をオンにする
と、一定時間後にタイミング発生回路21により
発光ダイオード11が発光し、その赤外パルス光
は被写体に向けて投射される。このとき、パルス
光の投射と同時に、上記タイミング発生回路21
によつてアナログスイツチ34がオフになる。こ
のため、トランジスタ35のベース−エミツタ間
電圧はコンデンサ36にパルス光の投射直前で保
持された電圧となり、その結果、トランジスタ3
5のコレクタ電流はパルス光の投射直前の電流i
を一時的に保持する。
Next, when distance measurement is performed by projecting pulsed light, when the distance measurement start signal generation switch 22 is turned on, the timing generation circuit 21 causes the light emitting diode 11 to emit light after a certain period of time, and the infrared pulsed light is emitted from the object. is projected towards. At this time, simultaneously with the projection of the pulsed light, the timing generation circuit 21
The analog switch 34 is turned off. Therefore, the voltage between the base and emitter of the transistor 35 becomes the voltage held in the capacitor 36 immediately before the pulsed light is projected, and as a result, the voltage between the base and the emitter of the transistor 35 becomes
The collector current of No. 5 is the current i immediately before the pulsed light is projected.
to be held temporarily.

被写体で反射したパルス光はPSD14によつ
て受光される。パルス光の受光後のPSD14の
光電流の変化分をi1とすると、トランジスタ32
のコレクタにはi+i1なる電流が流れるが、トラ
ンジスタ35のコレクタには上記電流iしか流れ
ていないので、その差の電流i1は対数圧縮ダイオ
ード37と38に流れ、光電変換回路24の出力
端24Aにその変化分に相当する電圧が生じる。
この電圧値はほぼkT/qloi1(q;電子の電荷,k; ボルツマン定数,T;絶対温度)となる。同様
に、PSD14にパルス光を受光したときの第2
の光電変換回路25に流れ込む光電流の変化分を
i2とすると、光電変換回路25の出力端25Aに
はkT/qloi2の電圧が生じる。従つて、差動増幅回 路のオペアンプ45の出力端46には(Vref
kT/qloi1/i2)の電圧が発生し、この変化分kT/qlo
i1/i2 が距離情報となる。
The pulsed light reflected by the object is received by the PSD 14. If the change in the photocurrent of the PSD 14 after receiving the pulsed light is i 1 , then the transistor 32
A current i+i 1 flows through the collector of the transistor 35 , but only the above current i flows through the collector of the transistor 35 , so the difference current i 1 flows through the logarithmic compression diodes 37 and 38 and is output to the output terminal of the photoelectric conversion circuit 24 . A voltage corresponding to the change is generated at 24A.
This voltage value is approximately kT/ql o i 1 (q: electron charge, k: Boltzmann's constant, T: absolute temperature). Similarly, when the PSD 14 receives the pulsed light, the second
The change in the photocurrent flowing into the photoelectric conversion circuit 25 of
When i 2 , a voltage of kT/ql o i 2 is generated at the output terminal 25A of the photoelectric conversion circuit 25. Therefore, the output terminal 46 of the operational amplifier 45 of the differential amplifier circuit has (V ref +
A voltage of kT/ql o i 1 /i 2 ) is generated, and this change kT/ql o
i 1 /i 2 becomes distance information.

ここで、背景光として螢光灯等の、商用周波数
の2倍の周波数の脈流光成分が含まれている場合
について述べると、オペアンプ33、コンデンサ
36およびトランジスタ35は一種のハイパスフ
イルタを形成しており、そのカツトオフ周波数が
上記脈流光成分の周波数よりも充分に高い値にな
るように設定されているとともに、脈流光成分に
対して微分回路として作用するようになつてい
る。従つて、パルス光を投射する以前の、アナロ
グスイツチ34がオンになつている状態では、第
5図Aに示すPSD14の光電流波形R1に対して、
光電変換回路24の出力端24Aの電圧波形は第
5図Bに示すように上記PSD14の光電流波形
R1を微分した波形R2となり、基準電圧Vrefを基
準にしたサイン波形が得られる。この光電変換回
路24の出力が基準電圧Vrefと交叉する点がコン
パレータ40により検出されると、パルス発生回
路23はタイミング回路21にパルスを送出す
る。このとき測距開始信号発生スイツチ22がオ
ンになつていれば、タイミグ発生回路21は上記
パルス発生回路23からパルスを受けた時点で発
光ダイオード11を発光させてパルス光の投射を
行なう。このパルス光の投射と同時にアナログス
イツチ34がオフになるので、このとき、オペア
ンプ33、コンデンサ36およびトランジスタ3
5からなる回路はハイパスフイルタを形成せず、
コンデンサ36はアナログスイツチ34がオフに
なる直前のオペアンプ33の出力を保持し上記出
力端24Aの電圧を基準電圧Vrefにする。そし
て、パルス光がPSD14に受光されると、この
パルス光の受光による光電流の変化分が圧縮ダイ
オード37,38を流れるので、上記第1の光電
変換回路24の出力端24Aの電圧波形は第5図
Bに点線で示すようなパルス波形P0となる。こ
の点線で示すパルス波形P0はパルス光の受光に
よるトランジスタ32のコレクタ電流の変化分i1
に相応した電圧kT/qloi1の波形である。このパル ス波形P0のタイミングは、脈流光の波形R1の変
化が最も少ない時点であるとともに、上記出力端
24Aがほぼ基準電圧Vrefとなつた時点である。
また、上記第2の光電変換回路25の出力端25
Aも脈流光による微分波形が基準電圧Vrefとなつ
た時点でパルス光の受光による電圧kT/qloi2が得 られる。このため、パルス光の投射時の背景光と
して脈流光を含んでいても、差動増幅回路の出力
端46には、常に、上記基準電圧Vrefを基準にし
たパルス光の受光による電圧波形から脈流光の影
響を受けることなく距離情報の電圧(kT/qloi1/i2) を得ることができる。
Here, in the case where the background light includes a pulsating light component with a frequency twice the commercial frequency, such as from a fluorescent lamp, the operational amplifier 33, the capacitor 36, and the transistor 35 form a kind of high-pass filter. The cut-off frequency is set to be a value sufficiently higher than the frequency of the pulsating light component, and it acts as a differentiating circuit for the pulsating light component. Therefore, in the state where the analog switch 34 is on before projecting the pulsed light, the photocurrent waveform R1 of the PSD 14 shown in FIG. 5A is as follows.
The voltage waveform at the output terminal 24A of the photoelectric conversion circuit 24 is the photocurrent waveform of the PSD 14, as shown in FIG. 5B.
A waveform R 2 is obtained by differentiating R 1 , and a sine waveform based on the reference voltage V ref is obtained. When the comparator 40 detects a point where the output of the photoelectric conversion circuit 24 crosses the reference voltage V ref , the pulse generation circuit 23 sends a pulse to the timing circuit 21 . If the ranging start signal generating switch 22 is turned on at this time, the timing generating circuit 21 causes the light emitting diode 11 to emit light upon receiving a pulse from the pulse generating circuit 23, thereby projecting pulsed light. Since the analog switch 34 is turned off at the same time as this pulsed light is projected, the operational amplifier 33, the capacitor 36 and the transistor 3
The circuit consisting of 5 does not form a high pass filter,
The capacitor 36 holds the output of the operational amplifier 33 immediately before the analog switch 34 is turned off, and sets the voltage at the output terminal 24A to the reference voltage Vref . Then, when the pulsed light is received by the PSD 14, a change in photocurrent due to the reception of this pulsed light flows through the compression diodes 37 and 38, so that the voltage waveform at the output terminal 24A of the first photoelectric conversion circuit 24 is The pulse waveform P 0 is as shown by the dotted line in Figure 5B. The pulse waveform P 0 shown by this dotted line is the change i 1 in the collector current of the transistor 32 due to the reception of pulsed light.
This is the waveform of the voltage kT/ql o i 1 corresponding to . The timing of this pulse waveform P 0 is the time when the change in the waveform R 1 of the pulsating light is the least, and the time when the output end 24A has almost reached the reference voltage V ref .
Further, the output terminal 25 of the second photoelectric conversion circuit 25
Also in A, the voltage kT/ql o i 2 due to the reception of the pulsed light is obtained when the differential waveform due to the pulsating light reaches the reference voltage V ref . Therefore, even if pulsating light is included as background light when projecting pulsed light, the output terminal 46 of the differential amplifier circuit always receives voltage waveforms from the received pulsed light based on the reference voltage V ref . The distance information voltage (kT/ql o i 1 /i 2 ) can be obtained without being affected by pulsating light.

第6図は、本発明の他の実施例を示す距離検出
装置の電気回路図である。この第6図に示す距離
検出装置において、第1、第2の光電変換回路5
4,55は次のように構成されている。第1の光
電変換回路54では、反転入力端をPSD14の
一端子に接続し、非反転入力端をPSD14の中
央端子と共に基準電圧端子28に接続したオペア
ンプ56と同オペアンプ56の反転入力端と出力
端間に接続された抵抗57とはPSD14の光電
流を電圧に変換するために電流−電圧変換回路を
形成し、オペアンプ56の出力端に接続されたコ
ンデンサ58とこのコンデンサ58の他端と基準
電圧端子28との間に並列に接続された2つの抵
抗59,60とはハイパスフイルタを形成してい
る。そして、このうち抵抗59と直列にタイミン
グ発生回路21によつて制御されるアナログスイ
ツチ61が接続されていて、同アナログスイツチ
61がオンのとき上記ハイパスフイルタは第7図
に実線で示す特性となり、アナログスイツチ6
1がオフのとき上記ハイパスフイルタは第7図に
点線で示す特性となる。上記抵抗60の一端に
非反転入力端が接続されたオペアンプ62と、こ
のオペアンプ62の反転入力端と基準電圧端子2
8、反転入力端と出力端にそれぞれ接続された抵
抗63と64とは非反転増幅回路を形成し、また
上記オペアンプ62の出力端に接続された電圧−
電流変換用抵抗65と、この抵抗65に反転入力
端が接続し、非反転入力端が基準電圧端28に接
続されたオペアンプ66と、このオペアンプ66
の反転入力端と出力端間に直列に接続された対数
圧縮ダイオード67,68により対数変換回路が
形成されている。この対数変換回路の出力端は第
1の光電変換回路54の出力端54Aとして前記
実施例と同様にコンパレータ40の非反転入力端
に接続されているとともに、差動増幅回路の抵抗
41に接続されている。第2の光電変換回路55
も上記第1の光電変換回路54と同様の構成とさ
れ、その出力端55Aは差動増幅回路の抵抗44
に接続されている。
FIG. 6 is an electrical circuit diagram of a distance detection device showing another embodiment of the present invention. In the distance detecting device shown in FIG. 6, the first and second photoelectric conversion circuits 5
4 and 55 are constructed as follows. In the first photoelectric conversion circuit 54, the inverting input terminal is connected to one terminal of the PSD 14, and the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage terminal 28 together with the center terminal of the PSD 14, and the inverting input terminal and output of the same operational amplifier 56 are connected. A resistor 57 connected between the ends forms a current-to-voltage conversion circuit to convert the photocurrent of the PSD 14 into voltage, and a capacitor 58 connected to the output end of the operational amplifier 56 and the other end of this capacitor 58 and the reference. Two resistors 59 and 60 connected in parallel with the voltage terminal 28 form a high-pass filter. An analog switch 61 controlled by the timing generation circuit 21 is connected in series with the resistor 59, and when the analog switch 61 is on, the high-pass filter has the characteristics shown by the solid line in FIG. analog switch 6
1 is off, the high-pass filter has the characteristics shown by the dotted line in FIG. An operational amplifier 62 whose non-inverting input terminal is connected to one end of the resistor 60, and an inverting input terminal of this operational amplifier 62 and a reference voltage terminal 2.
8. Resistors 63 and 64 connected to the inverting input terminal and output terminal, respectively, form a non-inverting amplifier circuit, and the voltage - connected to the output terminal of the operational amplifier 62 is
A current conversion resistor 65, an operational amplifier 66 whose inverting input terminal is connected to the resistor 65, and whose non-inverting input terminal is connected to the reference voltage terminal 28, and this operational amplifier 66.
A logarithmic conversion circuit is formed by logarithmic compression diodes 67 and 68 connected in series between the inverting input terminal and the output terminal of the . The output terminal of this logarithmic conversion circuit is connected as the output terminal 54A of the first photoelectric conversion circuit 54 to the non-inverting input terminal of the comparator 40 as in the previous embodiment, and is also connected to the resistor 41 of the differential amplifier circuit. ing. Second photoelectric conversion circuit 55
also has the same configuration as the first photoelectric conversion circuit 54, and its output terminal 55A is connected to the resistor 44 of the differential amplifier circuit.
It is connected to the.

この距離検出装置の動作を説明すると、PSD
14によつて検出される光電流はオペアンプ56
と抵抗57からなる回路によつて電圧に変換され
るが、パルス光の投射前では、アナログスイツチ
61がオンであるので、コンデンサ58、抵抗5
9,60からなるハイパスフイルタは特性とな
り、そのCR時定数によつて脈流光の周波数に対
して微分作用をなす領域に入るようにカツトオフ
周波数cが決定されている。従つて、この場合
も、背景光に脈流光成分が存在するとき、この脈
流光を微分して90°位相のずれた電圧波形が出力
端子54Aに得られ、この電圧が基準電圧Vref
一致したとき発光ダイオード11によつてパルス
光が投射され、これに同期してアナログスイツチ
61がオフとなる。すると、このとき、ハイパス
フイルタはコンデンサ58と抵抗60のCR時定
数で決定される特性に切換わるので、このとき
のカツトオフ周波数′cは脈流光の周波数よりも
低域側に移る。このため、パルス光の受光による
電圧変化分が上記コンデンサ58と抵抗60から
なるハイパスフイルタを位相ずれを生ずることな
く通過し、出力端子54Aには、前記実施例と同
様の第5図Bに示す電圧波形が得られる。そし
て、前記実施例と同様に、上記出力端子54Aの
電圧と第2の光電変換回路55の出力端子55A
の電圧とが抵抗41〜44およびオペアンプ45
からなる差動増幅回路に導かれることによりその
出力端子46に距離情報電圧が得られる。
To explain the operation of this distance detection device, PSD
The photocurrent detected by 14 is detected by operational amplifier 56.
However, since the analog switch 61 is on before the pulsed light is projected, the capacitor 58 and the resistor 5
The high pass filter consisting of 9 and 60 has a characteristic, and its cutoff frequency c is determined so that its CR time constant falls within a region that has a differential effect on the frequency of the pulsating light. Therefore, in this case as well, when there is a pulsating light component in the background light, this pulsating light is differentiated to obtain a voltage waveform with a 90° phase shift at the output terminal 54A, and this voltage matches the reference voltage Vref . At this time, pulsed light is projected by the light emitting diode 11, and in synchronization with this, the analog switch 61 is turned off. At this time, the high-pass filter switches to a characteristic determined by the CR time constant of the capacitor 58 and resistor 60, so the cutoff frequency 'c at this time shifts to a lower frequency side than the frequency of the pulsating light. Therefore, the voltage change due to the reception of the pulsed light passes through the high-pass filter consisting of the capacitor 58 and the resistor 60 without causing a phase shift, and the output terminal 54A is outputted as shown in FIG. A voltage waveform is obtained. Similarly to the embodiment, the voltage at the output terminal 54A and the output terminal 55A of the second photoelectric conversion circuit 55 are
The voltage of resistors 41 to 44 and operational amplifier 45
A distance information voltage is obtained at the output terminal 46 of the differential amplifier circuit.

なお、以上の実施例装置では、受光手段3(第
1図参照)として、いわゆるPSDを用いた場合
について説明したが、このようなPSDと称する
ものに限らず、例えば第8,9図に示すように2
個のSPD(シリコンフオトダイオード)を配置し
た場合も同様に半導体位置検出素子として用いる
ことができる。第8図に示す位置検出素子60は
三角形状の2個のSPD61,62を突き合わせ
て形成されていて、被写体が∞で受光スポツトが
中央にあるとき両SPD61,62の端子61a,
62aに流れる光電流はi1=i2となり、被写体が
至近位置で受光スポツトが端子61aに移動する
と、i1>i2となる。また、第9図に示す位置検出
素子70は、三角形状のSPD71と矩形状の
SPD72とを並設してなり、被写体が至近位置
で受光スポツトが端子71a,72a側にあると
き両光電流はi1=i2となり、被写体が∞で受光ス
ポツトが中央に位置すると、i1=i2/2となる。
In addition, in the above embodiment apparatus, the case where a so-called PSD was used as the light receiving means 3 (see Fig. 1) was explained, but it is not limited to such a so-called PSD, for example, as shown in Figs. like 2
Similarly, when SPDs (silicon photodiodes) are arranged, it can be used as a semiconductor position detection element. The position detection element 60 shown in FIG. 8 is formed by abutting two triangular SPDs 61 and 62, and when the subject is ∞ and the light receiving spot is in the center, the terminals 61a of both SPDs 61 and 62,
The photocurrent flowing through the terminal 62a becomes i 1 =i 2 , and when the subject is close and the light receiving spot moves to the terminal 61 a, i 1 >i 2 . Further, the position detection element 70 shown in FIG. 9 has a triangular SPD 71 and a rectangular SPD 71.
When the subject is close and the light receiving spot is on the side of terminals 71a and 72a, both photocurrents are i 1 = i 2 , and when the subject is ∞ and the light receiving spot is located in the center, i 1 = i 2 /2.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、外光に螢光灯等
による脈流光が含まれていても、距離情報に関与
するパルス光による信号成分のみを確実かつ容易
に分離抽出して誤差の少ない距離情報信号を得る
ことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even if the external light includes pulsating light from a fluorescent lamp or the like, only the signal component caused by the pulsed light that is related to distance information can be reliably and easily separated and extracted. Thus, a distance information signal with less error can be obtained.

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

第1図は、本発明の距離検出装置の基本的構成
を示すブロツク図、第2図は、本発明の距離検出
装置に適用される三角測距の原理を説明するため
の概略図、第3図は、本発明装置に用いることの
できる半導体位置検出素子の一例を説明するため
の概略側面図、第4図は、本発明の一実施例を示
す距離検出装置の電気回路図、第5図A,Bは、
上記第4図に示す装置の動作を説明するための信
号波形図、第6図は、本発明の他の実施例を示す
距離検出装置の電気回路図、第7図は、上記第6
図に示す装置におけるハイパルスフイルタの特性
図、第8,9図は、本発明装置に用いることので
きる半導体位置検出素子の他の例を示す平面図、
第10図は、従来の距離検出装置の動作を説明す
るための信号波形図である。 1……被写体、2……パルス光投射手段、3…
…受光手段、4……第1の信号変化分検出回路、
5……第2の信号変化分検出回路、6……比較手
段、7……距離演算手段、11……赤外光発光ダ
イオード(パルス光投射手段)、14……PSD
(半導体位置検出素子、受光手段)、21……タイ
ミング発生回路(パルス光投射手段)、24,5
4……第1の光電変換回路(第1の信号変化分検
出回路)、25,55……第2の光電変換回路
(第2の信号変化分検出回路)、40……コンパレ
ータ(比較手段)、41〜44……抵抗(距離演
算手段)、45……オペアンプ(距離演算手段)、
60,70……半導体位置検出素子(受光手段)、
61,62,71,72……SPD。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the distance detecting device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of triangulation applied to the distance detecting device of the present invention, and FIG. The figure is a schematic side view for explaining an example of a semiconductor position detecting element that can be used in the device of the present invention, FIG. 4 is an electric circuit diagram of a distance detecting device showing an embodiment of the present invention, and FIG. A and B are
FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. 4, FIG. 6 is an electric circuit diagram of a distance detecting device showing another embodiment of the present invention, and FIG.
8 and 9 are plan views showing other examples of semiconductor position detection elements that can be used in the device of the present invention,
FIG. 10 is a signal waveform diagram for explaining the operation of a conventional distance detection device. 1... Subject, 2... Pulse light projection means, 3...
...light receiving means, 4...first signal change detection circuit,
5... Second signal change detection circuit, 6... Comparison means, 7... Distance calculation means, 11... Infrared light emitting diode (pulsed light projection means), 14... PSD
(semiconductor position detection element, light receiving means), 21...timing generation circuit (pulsed light projection means), 24, 5
4...First photoelectric conversion circuit (first signal change detection circuit), 25, 55...Second photoelectric conversion circuit (second signal change detection circuit), 40...Comparator (comparison means) , 41 to 44... Resistor (distance calculation means), 45... Operational amplifier (distance calculation means),
60, 70... semiconductor position detection element (light receiving means),
61, 62, 71, 72...SPD.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被写体に向けてパルス光を投射するパルス光
投射手段と、 上記パルス光が投射された被写体からの反射光
を受光し、被写体までの距離に相応した第1、第
2の信号を出力する受光手段と、 上記パルス光の投射以前には、カツトオフ周波
数が蛍光灯などの脈流光周波数に対してよりも高
く入力信号に対して微分回路として作用し、上記
パルス光の投射と同時にカツトオフ周波数が上記
脈流光周波数よりも低くなるハイパスフイルタを
含み、上記パルス光の投射時に上記第1、第2の
信号の変化分を検出する第1、第2の信号変化分
検出回路と、 この第1の信号変化分検出回路の出力が所定の
基準電圧と一致する時点で信号を発生し、上記パ
ルス光投射手段を制御する比較手段と、 上記第1、第2の信号変化分検出回路の出力に
基づいて被写体までの距離を演算し、距離信号を
出力する距離演算手段と、 を具備したことを特徴とする距離検出装置。 2 上記第1、第2の信号変化分検出回路中のハ
イパスフイルタは、上記パルス光の投射以前に受
光手段より出力される上記第1、第2の信号に応
じた電流を流すためのトランジスタと、上記電流
のレベルを記憶するためのコンデンサを設けた負
帰還回路と、上記負帰還回路の負帰還経路を遮断
するためのスイツチング素子とから構成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
距離検出装置。 3 上記第1、第2の信号変化分検出回路中のハ
イパスフイルタは、コンデンサと、このコンデン
サに並列に接続された第1および第2の抵抗と、
該第1の抵抗に接続されたスイツチング素子とか
ら構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の距離検出装置。
[Scope of Claims] 1. Pulsed light projection means for projecting pulsed light toward a subject; first and second means for receiving reflected light from the subject onto which the pulsed light is projected, and corresponding to the distance to the subject. a light-receiving means for outputting a signal; and a cut-off frequency is higher than that of a pulsating light frequency such as a fluorescent lamp, and before the pulsed light is projected, the cut-off frequency acts as a differentiating circuit for the input signal, and the pulsed light is projected. At the same time, first and second signal change detection circuits include a high-pass filter whose cutoff frequency is lower than the pulsating light frequency, and detect changes in the first and second signals when the pulsed light is projected. , a comparison means that generates a signal when the output of the first signal change detection circuit matches a predetermined reference voltage and controls the pulsed light projection means; and the first and second signal change detection circuits. A distance detection device comprising: distance calculation means for calculating the distance to a subject based on the output of the circuit and outputting a distance signal. 2 The high-pass filter in the first and second signal change detection circuits are transistors for passing currents according to the first and second signals output from the light receiving means before the pulsed light is projected. , comprising a negative feedback circuit provided with a capacitor for storing the level of the current, and a switching element for cutting off the negative feedback path of the negative feedback circuit. Distance detection device according to item 1. 3. The high-pass filter in the first and second signal change detection circuits includes a capacitor, first and second resistors connected in parallel to the capacitor,
The distance detecting device according to claim 1, further comprising a switching element connected to the first resistor.
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