JPH0626860A - 距離検出用半導体位置検出素子 - Google Patents

距離検出用半導体位置検出素子

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JPH0626860A
JPH0626860A JP5116770A JP11677093A JPH0626860A JP H0626860 A JPH0626860 A JP H0626860A JP 5116770 A JP5116770 A JP 5116770A JP 11677093 A JP11677093 A JP 11677093A JP H0626860 A JPH0626860 A JP H0626860A
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distance
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psd
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Koji Nakazawa
弘次 中沢
Mitsugi Fukushima
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測距精度を悪化させることなく、対象物までの
距離を検出可能な測距用半導体位置検出素子を提供す
る。 【構成】半導体位置検出素子(PSD)50上に設けら
れた一対の信号電極d1,d2 の間に少なくとも1個以上
の中間電極d3 が設けられており、上記一対の信号電極
と上記中間電極の内から選択された2つの電極から、入
射光の位置に応じた電流が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカメラ等における、対象
物までの距離を検出するために用いられる半導体位置検
出素子(PSDと略称する)に関する。
【0002】
【従来技術】従来よりPSDを用いた距離検出装置は種
々提案されているが、その基本的構成は図8、図9、図
10に示すようになっている。
【0003】すなわち、図8、図9において、1は赤外
光を投射する発光体、2は投光用レンズ、3は被写体、
4は受光用レンズ、5はPSDである。発光体1は適宜
の回路系によりパルス光を投射するようになっている。
このパルス光は投光用レンズ2で集光されて被写体3に
照射され、その反射光が受光レンズ4によってPSD5
上に結像される。
【0004】その結像位置は受光レンズ4の光軸y2 か
らの距離をxとすると、被写体までの距離e、基線長
s、受光レンズとPSDとの間隔fによって表され、 x=s・f/e となる。
【0005】PSD5は周知の如く入射光の位置から両
端の信号電極d1 、d2 までの距離の比の逆で光電流を
分流し、信号電極d1 、d2 から信号電流I1 、I2 を
出力するもので、PSD5の中心と受光レンズ4の光軸
y2 とを合わせた場合、上記距離xの入射光位置におけ
る信号電流I1 、I2 の比は、PSD5の全長をtとす
ると、 I1 :I2 =t/2+x:t/2−x となる。
【0006】従って、総電流すなわち、両信号電流の和
で正規化された両信号の差出力Vは下記のようになる。 V=(I1 −I2 )/(I1 +I2 ) =2X/t =(2/t)・(s・f)/e
【0007】すなわち、PSD5の全長tに対する入射
光位置xに比例し、被写体距離eに反比例する。このた
め、上記出力Vを求めることによって被写体の距離を検
出できる。この入射光位置xと出力Vとの関係を示すと
図10の如くである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、反射光が非常に微小で回路ノイズ等によって測距デ
ータにある幅が生じることから、距離eに対する出力信
号Vの変化を大きくとる傾向にある。ここで、PSDの
全長に対する反射光の移動量を変えて距離eに対する出
力信号Vの変化量を異ならせた場合の例を図11に示
す。回路ノイズ等によって生ずる出力信号Vのバラツキ
Aは同一の距離1/e1 では同じであるが、これを距離
eのバラツキBに換算すると、移動量xを大きくして、
距離eに対する出力信号Vの変化量を大きくとった場合
LAの方が、上記移動量を小さくした場合Sよりも、距
離の誤差Bが小さく精度が良いことがわかる。しかしな
がら、移動量を大きくすると反射光がPSDからはずれ
る被写体距離、すなわち最至近の検出可能距離が遠くな
ってしまうという欠点があった。逆に、最至近距離を近
くにまで設定しようとすると上記移動量を小さくしなけ
ればならず、上述した如く測距精度が悪くなるという欠
点があった。
【0009】一方、上記欠点を解消するために、2個の
投光用発光体を、基線長を異ならせて配設し、これを被
写体距離に応じて選択させる方法も考えられているが、
この場合は、その分コスト高になり、スペースも大きく
なるという欠点がある。このように、従来の一対の信号
電極しか有さないPSDを用いて被写体までの距離を検
出しようとすると、測距精度に限界があった。
【0010】本発明は、上記不具合に鑑み成されたもの
であって、測距精度を悪化させることなく、対象物まで
の距離を検出可能な測距用半導体位置検出素子を提供す
るものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、対象物の距離
を測定するための半導体位置検出素子において、上記半
導体位置検出素子の一対の信号電極の間に1以上の中間
電極を設け、入射光の位置に応じて、上記信号電極と上
記中間電極の内から選択された2つの電極から電流を出
力することを特徴とする。
【0012】
【実施例】図1、図2は本発明の測距用半導体位置検出
素子を用いた一実施例を示す図である。なお、図中、図
8、図9として示した従来技術と同じ物については同符
号を付し、詳細は省略する。
【0013】図1、図2において、PSD50には両端
に設けられた信号電極d1 、d2 の他に更にその間に中
間電極d3 が設けられている。図1に示すように、受光
レンズ4の光軸y3 を前記PSD50の信号電極d2 と
中間電極d3 との間の中央に設定し、d1 をオープン状
態とすると、I1 はゼロとなり、光電流は電極d2 及び
d3 に分流される。このとき出力Vを V23=(I3 −I2 )/(I3 +I2 ) とすると、図3のHに示すように入射光位置xがt1 /
2までは出力Vは位置xに比例し、t1 /2以上では1
となる。これはt1 /2以上では光電流は全て中間電極
から出力されるからである。
【0014】次に中間電極をオープンにして信号電極d
2 及びd1 から出力される信号電流をもとに出力V、す
なわち V12=(I1 −I2 )/(I1 +I2 ) を求めると、同図のKのようになる。ここで点線は入射
光による光電流が距離に関係なく安定して存在する場合
であるが、このとき入射光の位置が電極d1 及びd2 の
中央すなわちx1 ときに出力VはI1 =I2 となるので
ゼロとなり、X1以上ではI1 >I2 となり正の値を示
し、x1 以下では負の値を示す。しかし、実際には光電
流は距離によって変化し、特に遠距離では小さくなっ
て、無限遠ではゼロとなってしまう。従って、入射光の
位置がゼロに近い付近では出力Vはゼロとなり、実線の
ような形となる。
【0015】従って、被写体距離に応じて、使用する電
極の組合せを変えることによって遠距離方向での測距精
度を悪化させることなく、測距範囲の至近を近づけるこ
とが可能となる。
【0016】図4は、上記PSD50を用いた距離検出
回路の一実施例である。図中、PSD50の共通電極d
0 は第1及び第2のOPアンプ7、8の非反転入力端子
に接がれるとともに基準電圧Vrefに接がれている。
また、中間電極d3 はアナログスイッチ20を介してO
Pアンプ7の反転入力端子に接がれている。さらに信号
電極d1 はアナログスイッチ21を介してOPアンプ7
の反転入力端子に接がれ、信号電極d2 はOPアンプ8
の反転入力端子に接がれている。さらにこのOPアンプ
7、8は各々抵抗9、10により負帰還がかけられ、電
流・電圧変換回路を形成している。
【0017】フィルター11、12は各々OPアンプ
7、8の出力端に接がれ、背景光等により定常的に発生
している光電流から前記発光体1の投光により発生する
光電流の変化分を検出するようになっている。差信号発
生回路13はフィルタ11とフィルタ12とに接続さ
れ、これら両者の出力の差を出力するようになってい
る。和信号発生回路14はフィルタ11とフィルタ12
とに接続されこれら両者の出力の和を出力するようにな
っている。距離信号出力回路15は上記和信号発生回路
14と差信号発生回路13とに接続され、上記差出力と
和出力との比、すなわち距離に対応した信号を出力する
ようになっている。
【0018】比較回路16は前記距離信号出力回路15
の出力と比較電圧V2 とを入力され両入力の大小関係を
判別して出力する。この比較電圧V2 は検出精度、至近
撮影距離等の要素を適宜考慮して定められる一定電圧で
ある。トランジスタ18は前記発光体1に接続されてお
り、制御回路23からの出力により、レリーズ釦の押下
時等にパルス状にonするようになっている。アナログ
スイッチ20は前記中間電極d3 とOPアンプ7の反転
入力端との間に介挿され、インバータ22を介して制御
回路23に接続されている。アナログスイッチ21は前
記信号電極d1とOPアンプ7の反転入力端子との間に
介挿され、制御回路23に接続されている。上記各アナ
ログスイッチ20、21はHレベルの信号を受けたとき
onするようになっている。
【0019】次に上記実施例の動作を説明する。初期状
態で、制御回路23の制御端子24からはLレベルの信
号が出力されている。このときアナログスイッチ21は
offとなり、アナログスイッチ20がon状態とな
る。従って、電流−電圧変換回路を形成するOPアンプ
7の反転端子にはPSD50の中間電極d3 が接続さ
れ、PSD50の電極d1 はオープン状態となってい
る。
【0020】ここで制御回路23の出力により、レリー
ズ釦の押下等に連動してトランジスタ18をonさせ発
光体1をパルス状に点灯させると被写体からの反射光に
よるPSD50の光電流は、その入射位置に応じて中間
電極d3 と信号電極d2 とに分流されて出力される。こ
の分流された信号電流はそれぞれOPアンプ7、8にて
電流−電圧変換され、フィルタ11、12によって定常
光による光電流から分離されて出力される。このフィル
タ11、12からの出力は差信号出力回路13、和信号
出力回路14及び距離信号出力回路15により演算され
る。
【0021】中間電極d3 及び信号電極d2 から出力さ
れる信号電流をそれぞれI3 、I2とすると、距離信号
出力回路15の出力Vは、 V23=f((I3 −I2 )/(I3 +I2 )) となる。ここで、fは電流−電圧変換に関する係数であ
る。従って、受光レンズ4の光軸とPSD50の位置を
図1に示した関係に設定しておくと図3のHに示した出
力が得られ、被写体距離に反比例したアナログ出力が得
られる。
【0022】一方、上記距離信号出力回路15よりの出
力Vが比較電圧V2 より大のときはコンパレータ16の
出力がLとなり、制御回路23は制御端子24の出力を
Hにして再度発光体1をパルス状に点灯させる。このと
きアナログスイッチ20はoffとなり、アナログスイ
ッチ21がonしてOPアンプ7の反転端子には前記P
SD50の信号電極d1 接続され、中間電極d3 はオー
プン状態となる。従って反射光による光電流は信号電極
d1 とd2 とに分流され、それぞれの信号電流をI1 、
I2 とすると、前記測距動作と同様にして、信号出力回
路15からは V12=f((I1 −I2 )/(I1 +I2 )) なる出力が得られる。この結果図3のKに示したような
出力が得られる。
【0023】従って、第1回目の測距時に距離信号出力
回路15の出力が比較電圧V2 より低くなるような被写
体距離、すなわちコンパレータ16の出力がHとなると
きは第1回目の測距結果をそのまま被写体の距離信号と
して用い、V2 以上となる被写体距離すなわちコンパレ
ータ16の出力がLのときは、第2回目の測距結果を適
宜換算して用いて距離信号とすることによって、V2 以
下となるような被写体距離までは、測距精度を劣化させ
ることなく、測距範囲をより至近に近づけることができ
る。なお、第2回目の測距時は、反射光の移動量に対す
る距離信号となる出力の変化量が第1回目の測距に対し
て小さくなり、精度が悪くなる方向であるが、近距離に
おいては、反射光そのものが大きく、回路ノイズ等の影
響が小さいので、特に問題とはならない。
【0024】図5は本発明の他の実施例を示す図であ
る。図中、PSD51の両端には信号電極d1 、d2 が
設けられており、この信号電極d1 、d2 間には中間電
極d3、d4 が設けられている。ここで信号電極d1 と
d2 及び中間電極d3 とd4 の各中心が同じになるよう
にそれぞれの電極の位置を設定してある。上記信号電極
d1 とd2 、中間電極d3 とd4 の組合せの一方を選択
して信号電流を検出すれば、反射光の入射位置を中心か
らの距離xで表わして、図6に示すような出力が得られ
る。ここで、Pは信号電極d1 d2 を選択した場合、Q
は中間電極d3 d4 を選択した場合を示す。
【0025】図7は上記PSD51を用いた回路例であ
り、図4と同じ素子には同じ符号を付し、説明は省略す
る。上記図4に示した回路との差は信号電極d2 と中間
電極d4 とを選択するためのアナログスイッチ41及び
42が追加されており、制御回路23の制御端子24が
Hのときは電極d1 、d2 をOPアンプ7、8に接続
し、Lのときは電極d3 、d4 をOPアンプ7、8に接
続するよう構成した点にある。その他は図4の回路と同
様であるので、説明は省略する。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、一対の信号電極の他に
中間電極を設けてあり、電極を選択して入射光の位置を
検出することができるので、高精度の測距が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の測距用半導体位置検出素子
を用いた測距装置の平面図である。
【図2】上記一実施例の測距用半導体位置検出素子の正
面図である。
【図3】上記一実施例の出力特性を示す図である。
【図4】上記一実施例の測距用半導体位置検出素子を用
いる回路図である。
【図5】本発明の他の実施例の測距用半導体位置検出素
子を示す正面図である。
【図6】上記他の実施例の出力特性を示す図である。
【図7】上記他の実施例の測距用半導体位置検出素子を
用いる回路図である。
【図8】従来例を示す平面図である。
【図9】従来例の検出素子を示す平面図である。
【図10】従来例の出力特性を示す図である。
【図11】検出素子の出力特性のバラツキ度を示す図で
ある。
【符号の説明】
50、51 半導体位置検出素子 d1 、d2 信号電極 d3 、d4 中間電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物の距離を測定するための半導体位
    置検出素子において、 上記半導体位置検出素子の一対の信号電極の間に1以上
    の中間電極を設け、入射光の位置に応じて、上記信号電
    極と上記中間電極の内から選択された2つの電極から電
    流を出力することを特徴とする距離検出用半導体位置検
    出素子
JP11677093A 1993-05-19 1993-05-19 距離検出装置 Expired - Lifetime JP2674468B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001208537A (ja) * 2000-01-28 2001-08-03 Mitsubishi Electric Corp 位置検出回路
JP2012524306A (ja) * 2009-04-16 2012-10-11 イシキリ インターフェイス テクノロジーズ ゲーエムベーハー 表示画面と、これに組み合わせたデータ処理システム用制御システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6082915A (ja) * 1983-10-14 1985-05-11 Canon Inc 距離測定装置

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