JPH1144532A - Range finder - Google Patents

Range finder

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JPH1144532A
JPH1144532A JP20156297A JP20156297A JPH1144532A JP H1144532 A JPH1144532 A JP H1144532A JP 20156297 A JP20156297 A JP 20156297A JP 20156297 A JP20156297 A JP 20156297A JP H1144532 A JPH1144532 A JP H1144532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
conversion
measured
control means
distance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20156297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Nonaka
修 野中
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH1144532A publication Critical patent/JPH1144532A/en
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a highly accurate range finder which has been downsized and simplified by placing an A/D conversion means and an arithmetic control means on a first semiconductor chip and a photoelectric conversion element and an amplification element on a second semiconductor chip, respectively. SOLUTION: Light from an infrared light emission diode IRED 3 is projected via a projection lens 1 to a subject. Reflection signal light from the subject by a light receiving lens 2 is incident to a semiconductor light position detection element PSD 4, and two output signals therefrom are amplified by amplifiers 6a, 6b. Since PSD 4 as a photoelectric conversion element and the amplifiers 6a, 6b as amplifying elements are constructed on a semiconductor chip 4a, noise is not likely to appear, thereby improving detection accuracy. In addition, a one-chip microcomputer 10 incorporates an A/D-converter 9 and a CPU 11 of an arithmetic control means. Two signals from the amplifiers 6a, 6b are input to the one-chip microcomputer 10 to be converted into digital values by the A/D 9. Then they are input to the CPU 11 and subjected to predetermined calculation, and then resulted distance information is output from the CPU 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は測距装置に関し、特
に装置から測定対象物としての被写体に測距用信号光を
投射し、その反射信号光を受光することによって、上記
対象物までの距離を測定する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring apparatus, and more particularly, to projecting a distance measuring signal light from an apparatus to an object to be measured, and receiving the reflected signal light to thereby obtain a distance to the object. Related to the technology for measuring.

【0002】[0002]

【従来の技術】測距装置は従来より知られており、特に
カメラのピント合わせ等に用いられ、小型、廉価のカメ
ラを提供するために、小型、廉価に、精度よく、測距を
行う装置の考案は古くからなされている。本出願人も、
特開平5−173059号公報において、ワンチップマ
イコンのポートを有効に利用して、単純な構成で測距装
置を提供する提案を行っている。また、特開平4−15
8211号公報は、受光手段の出力を単純な構成の回路
で処理して、低コスト化を行なっている。
2. Description of the Related Art A distance measuring apparatus is conventionally known. In particular, it is used for focusing of a camera, etc., and is a small, inexpensive, and accurate distance measuring apparatus for providing a small and inexpensive camera. The idea has been made for a long time. The applicant also
JP-A-5-173059 proposes to provide a distance measuring device with a simple configuration by effectively using a port of a one-chip microcomputer. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8211, the output of the light receiving means is processed by a circuit having a simple configuration to reduce the cost.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平5−173059号公報では、測距を行なうに
あたって積分用のコンデンサを必要とするので装置が大
型になってしまう。また、上記した特開平4−1582
11号公報は、受光センサの出力にスイッチを設けて切
り替えているので、スイッチングノイズの発生によって
測距精度が低下してしまうという欠点がある。
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-173059, an integrating capacitor is required for performing distance measurement, so that the apparatus becomes large. Further, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1582
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-115, a switch is provided for switching the output of the light receiving sensor, so that there is a disadvantage that the distance measurement accuracy is reduced due to the generation of switching noise.

【0004】本発明の測距装置はこのような課題に着目
してなされたものであり、その目的とするところは、よ
り高精度を確保しながら、より小型化、単純化を達成し
た測距装置を提供することにある。
The distance measuring apparatus of the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to achieve a distance measuring apparatus which is more compact and simplified while ensuring higher accuracy. It is to provide a device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明に係る測距装置は、測距対象物に対し
て光束を投光する投光手段と、上記光束の上記測距対象
物からの反射光を受光し、その受光位置に応じた電気信
号に変換する光電変換素子と、上記電気信号を増幅する
増幅素子と、上記増幅素子から出力される信号を所定の
タイミングで複数回A/D変換するA/D変換手段と、
上記複数回のA/D変換結果を用いて上記測距対象物ま
での距離信号を演算する演算制御手段とを有する測距装
置において、上記A/D変換手段と上記演算制御手段と
を形成配置した第1の半導体チップと、上記光電変換素
子と上記増幅素子とを形成配置した第2の半導体チップ
とを具備する。
In order to achieve the above object, a distance measuring apparatus according to a first aspect of the present invention comprises: a light projecting means for projecting a light beam on a distance measuring object; A photoelectric conversion element that receives reflected light from the object to be measured and converts the reflected light into an electric signal corresponding to the light receiving position; an amplification element that amplifies the electric signal; and a signal output from the amplification element at a predetermined timing. A / D conversion means for performing A / D conversion a plurality of times with:
In a distance measuring apparatus having arithmetic control means for calculating a distance signal to the object to be measured using the results of the plurality of A / D conversions, the A / D converting means and the arithmetic control means are formed and arranged. A first semiconductor chip, and a second semiconductor chip on which the photoelectric conversion element and the amplification element are formed and arranged.

【0006】また、第2の発明に係る測距装置は、測距
対象物に対して連続パルス的に光束を投光する投光手段
と、上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光し、
その受光位置に応じた電気信号に変換する光電変換素子
と、上記光電変換素子から出力される電気信号を所定作
動周期時間のタイミングで複数回A/D変換するA/D
変換手段と、上記複数回のA/D変換結果を用いて上記
測距対象物までの距離信号を演算する演算制御手段とを
有する測距装置において、上記投光手段の駆動周波数
を、上記A/D変換手段における作動周期時間の逆数の
半分以下とする。
A distance measuring apparatus according to a second aspect of the present invention provides a light projecting means for projecting a light beam in a continuous pulse manner on an object to be measured, and a reflected light of the light beam from the object to be measured. Receiving light,
A photoelectric conversion element that converts the electric signal into an electric signal corresponding to the light receiving position, and an A / D that performs A / D conversion of the electric signal output from the photoelectric conversion element a plurality of times at a timing of a predetermined operation cycle time.
In a distance measuring apparatus having conversion means, and arithmetic control means for calculating a distance signal to the object to be measured using the results of the plurality of A / D conversions, the driving frequency of the light projecting means is set to A It should be less than half the reciprocal of the operation cycle time in the / D conversion means.

【0007】また、第3の発明に係る測距装置は、測距
対象物に対して連続パルス的に光束を投光する投光手段
と、上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光し、
その受光位置に応じた2つの電気信号に変換すると共に
増幅して出力する受光手段と、上記受光手段による上記
電気信号の増幅率を変更制御するゲインコントロール手
段と、上記ゲインコントロール手段からの増幅出力され
た電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、1度の
測距中において、上記ゲインコントロール手段により増
幅率を切換えて変更制御し、上記ゲインコントロール手
段に応じた上記A/D変換手段の出力値を用いて上記測
距対象物までの距離信号を演算する演算制御手段とを具
備する。
A distance measuring apparatus according to a third aspect of the present invention provides a light projecting means for projecting a light beam in a continuous pulse to an object to be measured, and a reflected light of the light beam from the object to be measured. Receiving light,
A light receiving means for converting the electric signal into two electric signals corresponding to the light receiving position, amplifying and outputting the electric signal, a gain control means for changing and controlling an amplification factor of the electric signal by the light receiving means, and an amplified output from the gain control means A / D conversion means for A / D converting the electric signal obtained, and changing the gain by switching the gain by the gain control means during a single distance measurement, and controlling the A / D conversion according to the gain control means. Calculation control means for calculating a distance signal to the object to be measured using an output value of the conversion means.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図1(a)は本発明の第1実
施形態の構成を示す図である。図1(a)において、投
光手段としての赤外発光ダイオード(IRED)3の光
は投光レンズ1を介して、測距用光として図示せぬ被写
体に投射される。受光レンズ2によって受光された被写
体からの反射信号光は、半導体光位置検出素子(PS
D)4に入射し、その2つの出力信号はアンプ6a,6
bによって各々増幅される。アンプ6a,6bによって
増幅された各信号はワンチップマイコン(O.C.M)
10に入力されてその大きさが判定される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In FIG. 1A, light of an infrared light emitting diode (IRED) 3 as a light projecting means is projected through a light projecting lens 1 to a subject (not shown) as distance measuring light. The reflected signal light from the subject received by the light receiving lens 2 is transmitted to a semiconductor optical position detecting element (PS
D) 4), and the two output signals are inputted to the amplifiers 6a and 6a.
b. Each signal amplified by the amplifiers 6a and 6b is a one-chip microcomputer (OCM).
10 and its size is determined.

【0009】図1(a)に示すように、本実施形態で
は、光電変換素子としてのPSD4と増幅素子としての
アンプ6a、6bとを同一の半導体チップ4a上に構成
している。これによってPSD4からの2つの出力信号
は直ちに増幅されることになるのでノイズが乗りにくく
なり検出精度が向上する。
As shown in FIG. 1A, in this embodiment, a PSD 4 as a photoelectric conversion element and amplifiers 6a and 6b as amplification elements are formed on the same semiconductor chip 4a. As a result, the two output signals from the PSD 4 are immediately amplified, so that noise is less likely to occur and the detection accuracy is improved.

【0010】また、ワンチップマイコン10には、マル
チプレクサ(以下MPXと呼ぶ)7と、サンプルホール
ド回路(以下S/Hと呼ぶ)8と、A/D変換手段(以
下A/Dと呼ぶ)9と、演算制御手段としてのCPU1
1とが内蔵されている。MPX7は、アンプ6a,6b
からの2つの信号を受けてS/H8に順次入力する。こ
のS/H8によって順次サンプルホールドされた信号
は、A/D9によって、順次ディジタル値に変換され
る。
The one-chip microcomputer 10 includes a multiplexer (hereinafter referred to as MPX) 7, a sample-and-hold circuit (hereinafter referred to as S / H) 8, and A / D conversion means (hereinafter referred to as A / D) 9. And CPU 1 as arithmetic control means
1 is built in. MPX7 has amplifiers 6a and 6b
And sequentially input to the S / H8. The signals sequentially sampled and held by the S / H 8 are sequentially converted to digital values by the A / D 9.

【0011】このようなプロセスでディジタル値になっ
たPSD4の2つの出力信号は、演算制御手段としての
CPU11に入力されて所定の演算が施され、その結果
として、距離情報がCPU11から出力される。このC
PU11は、上記IRED3の発光制御をドライバ12
を介して行なうとともに、上記MPX7及びS/H8の
制御や、アンプ6a,6bの電源制御を行なうといっ
た、シーケンスコントローラーとしての機能をも有す
る。
The two output signals of the PSD 4 which have been converted into digital values by such a process are input to the CPU 11 as operation control means and subjected to a predetermined operation, and as a result, distance information is output from the CPU 11. . This C
The PU 11 controls the light emission of the IRED 3 by the driver 12.
, And also has a function as a sequence controller, such as controlling the MPX7 and S / H8 and controlling the power of the amplifiers 6a and 6b.

【0012】図1(b)は、上記IRED3から出た信
号光が被写体5にて反射され、PSD4に入射するまで
の様子を示している。投受光レンズ1,2の主点間距離
を基線長(S)と呼び、受光レンズ2の焦点距離fの位
置にPSD4を置いたとすると、距離Lにある被写体5
から反射した光はPSD4の図中xの位置に入射する。
PSD4は、光電変換機能と、表面抵抗部における電流
分割の作用によって、全長tと信号光入射位置xに基づ
いて、2つの微弱な電流信号ia 、ib を出力する。こ
れらの電流信号ia 、ib は、
FIG. 1B shows a state in which the signal light emitted from the IRED 3 is reflected by the subject 5 and enters the PSD 4. The distance between the principal points of the light emitting and receiving lenses 1 and 2 is called a base line length (S), and if the PSD 4 is placed at the position of the focal length f of the light receiving lens 2, the object 5 at the distance L
The light reflected from the light enters the PSD 4 at a position x in the figure.
PSD4 includes a photoelectric conversion function, by the action of the current division in the surface resistance portion, based on the entire length t and the signal light incident position x, 2 two weak current signals i a, and outputs the i b. These current signals i a, i b is

【0013】[0013]

【数1】 の関係を成立させる。従って、ia 、ib に比例した信
号、V1 、V2
(Equation 1) Is established. Therefore, i a, a signal proportional to i b, the V 1, V 2

【0014】[0014]

【数2】 という関係が導ける。ここで、全長tは既知なので、信
号光入射位置xが求められる。三角測距の原理より、上
記した基線長S、焦点距離f、信号光入射位置x、距離
Lの関係は
(Equation 2) That relationship can be derived. Here, since the total length t is known, the signal light incident position x is obtained. According to the principle of triangulation, the relationship between the base line length S, the focal length f, the signal light incident position x, and the distance L is as follows.

【0015】[0015]

【数3】 となるため、CPU11は、(3)、(4)式の演算よ
り、PSD4の出力から、被写体5の距離Lを求めるこ
とができる。PSD4からの出力電流ia ,ibをアン
プ6a、6bにおいて電圧に変換した結果をV1 ,V2
とすると、IRED3を連続的にパルス発光させた時に
得られるアンプ6a,6bの出力V1 ,V2 は、図2に
示すような形となる。
(Equation 3) Therefore, the CPU 11 can obtain the distance L of the subject 5 from the output of the PSD 4 by the calculations of the equations (3) and (4). The output current i a of the PSD 4, i b amplifiers 6a, V 1 the result of converting the voltage in 6b, V 2
Then, the outputs V 1 and V 2 of the amplifiers 6a and 6b obtained when the IRED 3 emits pulses continuously have the form as shown in FIG.

【0016】図3はPSD4に接続されたアンプ6a、
6bの詳細な回路構成を示す図である。図3においてP
SD4からの一方の電流出力信号が入力されるアンプ6
aは、抵抗29aとコンデンサ30aとアンプ31aと
からなり、PSD4からの他方の電流出力信号が入力さ
れるアンプ6bは、抵抗29bとコンデンサ30bとア
ンプ31bとからなる。これらの構成により、アンプ6
a、6bは電流/電圧変換機能付フィルタとして機能す
る。交流信号以外の光電流はコンデンサ30a,30b
でカットされ、増幅されることはないので、パルス投光
による交流信号のみがアンプ31a,31bにて増幅さ
れる。
FIG. 3 shows an amplifier 6a connected to the PSD 4,
FIG. 6b is a diagram showing a detailed circuit configuration of FIG. 6b. In FIG.
Amplifier 6 to which one current output signal from SD4 is input
a includes a resistor 29a, a capacitor 30a, and an amplifier 31a, and the amplifier 6b to which the other current output signal from the PSD 4 is input includes a resistor 29b, a capacitor 30b, and an amplifier 31b. With these configurations, the amplifier 6
a and 6b function as filters with a current / voltage conversion function. Photocurrents other than AC signals are supplied to the capacitors 30a and 30b.
Therefore, only the AC signal by the pulse projection is amplified by the amplifiers 31a and 31b.

【0017】ところで、アンプ6a、6bを常時、電源
投入状態にしておくと、電源に電池などを利用した場合
にすぐに電池切れになってしまうので、測距のときのみ
電源投入されるように制御する。また、アンプ6a、6
bを正しく増幅動作させるには電源投入直後、コンデン
サ30a、30bの両端の電位が所定の値に安定するま
での時間が必要となり、図2に示すように、所定の安定
時間を待ってサンプルホールドやA/D変換を行うこと
が好ましい。
By the way, if the amplifiers 6a and 6b are always in a power-on state, the battery runs out immediately when a battery or the like is used as the power supply. Control. The amplifiers 6a, 6
In order to perform the amplifying operation properly, a time is required immediately after the power is turned on until the potentials at both ends of the capacitors 30a and 30b stabilize to a predetermined value. As shown in FIG. It is preferable to perform A / D conversion.

【0018】図4は上記した第1実施形態の動作を説明
するためのフローチャートである。ステップS1はIR
ED3の連続的なパルス発振を開始させるステップであ
り、ステップS2は、上記安定時間が経過するまで待機
するための計時のステップである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment. Step S1 is IR
This is a step of starting continuous pulse oscillation of the ED 3, and Step S 2 is a time measuring step for waiting until the above-mentioned stabilization time has elapsed.

【0019】図1(a)の構成では、S/H8は1系列
しかないのでMPX7の入力を順次切りかえて、図2に
示すPSD4の増幅電圧信号V1 ,V2 を各々ステップ
S3,ステップS4でサンプルホールドした後、A/D
変換する。
In the configuration of FIG. 1A, since the S / H 8 has only one system, the input of the MPX 7 is sequentially switched, and the amplified voltage signals V 1 and V 2 of the PSD 4 shown in FIG. A / D after sample hold in
Convert.

【0020】ステップS5では、前述の式(3)、
(4)で説明した演算を行い、被写体5の距離Lを算出
する。図5は図1(a)に示すMPX7、S/H8、A
/D9の内部構成を示す図である。
In step S5, the above equation (3)
The calculation described in (4) is performed to calculate the distance L of the subject 5. FIG. 5 shows MPX7, S / H8, A shown in FIG.
It is a figure showing the internal configuration of / D9.

【0021】図5において、MPX7は、複数のスイッ
チSW1〜SWn(21)をデコーダ20の出力によって
順次切り換える構成となっており、各スイッチの出力は
S/H8に入力されるが、このS/H8は、スイッチ2
2を介して入力された電圧を電荷保持用コンデンサC2
3に記憶させるとともに、出力としてバッファ手段24
を有するため、スイッチ22がオフした後は、記憶され
た電荷を保持したまま、同じ電圧を次段のコンパレータ
25に対して出力できる。
In FIG. 5, the MPX 7 has a configuration in which a plurality of switches SW 1 to SW n (21) are sequentially switched by the output of the decoder 20, and the output of each switch is input to the S / H 8. S / H8 is switch 2
The voltage input through the capacitor 2 is connected to the charge holding capacitor C2.
3 and output as buffer means 24
Therefore, after the switch 22 is turned off, the same voltage can be output to the next-stage comparator 25 while the stored charge is held.

【0022】コンパレータ25は、2つの電圧を比較す
るものであり、一方の入力には上記バッファ手段24の
出力を入力し、もう一方には比較電圧Vcompを入力す
る。この比較電圧Vcompは、CPU11に接続された逐
次比較レジスタ26による切換動作によってスイッチ2
8を切り替えることによって抵抗アレイ27の抵抗値を
変更して得られるものであり、Vref1を抵抗分割した形
の電圧である。
The comparator 25 compares the two voltages. One input receives the output of the buffer means 24, and the other input receives the comparison voltage V comp . The comparison voltage V comp is switched by the successive approximation register 26 connected to the CPU 11 by the switching operation.
8 is obtained by changing the resistance value of the resistance array 27 by switching, and is a voltage obtained by dividing V ref1 by resistance.

【0023】CPU11は上記した逐次比較レジスタ2
6の出力を順次切り替えるが、この切り替えた状態と、
コンパレータ25が反転したタイミングによって、CP
U11はS/H8の出力をディジタル的に判定すること
ができる。
The CPU 11 operates in the successive approximation register 2 described above.
6 are sequentially switched, and this switched state and
According to the timing at which the comparator 25 is inverted, CP
U11 can digitally determine the output of S / H8.

【0024】上記した第1実施形態によれば、受光素子
とアンプとを同一半導体チップ上に形成したので微弱な
反射信号光に基づく微弱信号は直ちに増幅される。これ
によって、ノイズの混入を押さえることができ、測距の
高精度化を達成できる。また、ワンチップマイコン内に
マルチプレクサやサンプルホールド回路、A/D変換回
路を内蔵させて有効に利用しているため、単純な構成で
かつ低コストで測距装置を提供することができる。
According to the first embodiment, since the light receiving element and the amplifier are formed on the same semiconductor chip, the weak signal based on the weak reflected signal light is immediately amplified. As a result, mixing of noise can be suppressed, and high accuracy of distance measurement can be achieved. In addition, since a multiplexer, a sample-and-hold circuit, and an A / D conversion circuit are built in a one-chip microcomputer and are effectively used, a distance measuring device having a simple configuration and low cost can be provided.

【0025】以下に本発明の第2実施形態を説明する。
図6(a)は本発明の第2実施形態の構成を示す図であ
る。この実施形態では、高速のA/D変換機能を有する
ワンチップマイコンを利用して、図6(b)に示すよう
に、IRED3の1回のパルス発光間隔Aの間に抵抗ア
レイ27の出力としての比較電圧Vcompを変化させて、
A/D変換動作を終了するようにする。このためには、
IRED3の駆動周波数を、A/D9における作動周期
時間の逆数の半分以下とすればよい。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6A is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a one-chip microcomputer having a high-speed A / D conversion function is used to output the resistance array 27 during one pulse emission interval A of the IRED 3 as shown in FIG. By changing the comparison voltage V comp of
The A / D conversion operation ends. To do this,
The driving frequency of the IRED 3 may be set to be equal to or less than half the reciprocal of the operation cycle time in the A / D 9.

【0026】このような構成によれば、第1実施形態の
ようにサンプルホールド動作で電圧を記憶しなくても、
出力電圧のピーク値をA/D変換できるため、S/H8
は不要となり、特に図6(b)に示すようにパルス発光
時の波形が大きくなるに従って、比較電圧Vcompを同様
に大きくしていけば、測定誤差を最小に押さえることが
できる。
According to such a configuration, even if the voltage is not stored in the sample and hold operation as in the first embodiment,
Since the peak value of the output voltage can be A / D converted, S / H8
Is unnecessary. In particular, as shown in FIG. 6B, as the waveform during pulse emission increases, the measurement error can be minimized by increasing the comparison voltage V comp .

【0027】すなわち、第2実施形態では、増幅された
信号波形の変化の方向に合わせて、A/D9の比較電圧
compの変化の方向を変えながらA/D変換を行なうよ
うにしたので、S/H8がなくとも正確なA/D変換が
可能となる。このためS/H8の削除が可能となり、構
成をより単純化することができる。
That is, in the second embodiment, A / D conversion is performed while changing the direction of change of the comparison voltage V comp of the A / D 9 according to the direction of change of the amplified signal waveform. Accurate A / D conversion is possible even without S / H8. Therefore, the S / H 8 can be deleted, and the configuration can be further simplified.

【0028】また、PSD4、アンプ6a、6bについ
ては第1実施形態と同様の構成なので、第1実施形態と
同様にノイズに強いという効果が得られる。この場合、
アンプ6a、6bのフィルタとしてのコンデンサ30
a,30bは、A/D変換時間の2倍以下の周波数によ
るパルス発光に対応した設計にする必要がある。
Since the PSD 4 and the amplifiers 6a and 6b have the same configuration as in the first embodiment, an effect of being resistant to noise can be obtained as in the first embodiment. in this case,
Capacitor 30 as a filter for amplifiers 6a and 6b
A and 30b need to be designed to support pulsed light emission at a frequency of twice or less the A / D conversion time.

【0029】以下に本発明の第3実施形態を説明する。
図7は本発明の第3実施形態を説明するための図であ
る。図3に示すアンプ31a,31bの出力V1 ,V2
は、アンプ31a,31bの+側入力端子に印加された
ref2を基準に変化している。そこで、先の実施形態ま
では、図8に示すように、出力V1 ,V2 の波形のピー
クV11、V21でその大きさを入力し、一律にVref2を減
算してその正確な値を得ていた。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the third embodiment of the present invention. The outputs V 1 and V 2 of the amplifiers 31a and 31b shown in FIG.
Varies with reference to Vref2 applied to the + input terminals of the amplifiers 31a and 31b. Therefore, until the previous embodiments, as shown in FIG. 8, enter the size of the peak V 11, V 21 output V 1, V 2 of the waveform, the exact subtracts the V ref2 uniformly Was getting the value.

【0030】しかしながら、この方法では、図7に示す
ように、変化するV1 ,V2 の波形の半分しか利用して
いないことになるので情報量が半減してしまう。そこ
で、第3実施形態では、IRED発光のON/OFF時
の波形変化の差を用いて、すなわち、V1 ,V2 の波形
の各MAX値、MIN値をサンプルホールドし、その差
によって前述の演算を行ない測距値を求めるようにして
いる。
However, in this method, as shown in FIG. 7, since only half of the changing waveforms of V 1 and V 2 are used, the amount of information is reduced by half. Therefore, in the third embodiment, the difference between the waveform changes when the IRED light emission is turned ON / OFF is used, that is, the MAX value and the MIN value of the waveforms of V 1 and V 2 are sampled and held, and the difference is used as a result of the difference. An arithmetic operation is performed to obtain a distance measurement value.

【0031】出力V1 ,V2 は図7に示すように変動す
るが、図5に示す構成において、MPX7のSW1〜S
nを順次切換え、V1 ,V2 の波形のMAX,MIN
のタイミングでS/H8を作動させると、S/H8のバ
ッファ24の出力は図7のBで示すように変化するた
め、この出力が安定している期間(出力がV11、V12
21、V22のとき)でA/D9を動作させればよい。
The output V 1, V 2 varies as shown in FIG. 7, but in the configuration shown in FIG. 5, SW 1 of MPX7 to S
W n sequentially switched to, of V 1, V 2 of the waveform MAX, MIN
When the S / H 8 is operated at the timing of (1), the output of the buffer 24 of the S / H 8 changes as shown by B in FIG. 7, so that this output is stable (the output is V 11 , V 12 ,
A / D 9 may be operated at V 21 and V 22 ).

【0032】図9は上記した第3実施形態の動作を示す
フローチャートである。まず、ステップS11でIRE
Dの発振を開始させる。次に、V1 ,V2 の波形のMA
X値(V11)、MIN値(V12)をサンプルホールド
後、出力が安定している間にA/D変換する(ステップ
S12、S13)。次に、ステップS14でV11とV12
との差を求めてV1 とする。同様にして、V1 ,V2
波形の次のMAX値(V21)、MIN値(V22)をサン
プルホールド後、出力が安定している間にA/D変換す
る(ステップS15、S16)。次に、ステップS17
でV21とV22との差を求めてV2 とする。最後に、V
1 ,V2 に基づいて前記した式(3)、(4)での演算
を行なって被写体5の距離L1 を求める(ステップS1
8)。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the third embodiment. First, in step S11, the IRE
D oscillation is started. Next, the MA of the waveforms of V 1 and V 2
After sample-holding the X value (V 11 ) and the MIN value (V 12 ), A / D conversion is performed while the output is stable (steps S12 and S13). Next, V 11 and V 12 at step S14
And V 1 to seek the difference between. Similarly, after the next MAX value (V 21 ) and MIN value (V 22 ) of the waveforms of V 1 and V 2 are sampled and held, A / D conversion is performed while the output is stable (steps S15 and S16). ). Next, step S17
And V 2 and obtains the difference between V 21 and V 22 in. Finally, V
1, V 2 in the equation described above on the basis of (3), determine the distance L 1 of the object 5 by performing calculation in (4) (step S1
8).

【0033】ところで、高輝度下で大きな光電流が流れ
たりすると、いわゆるショットノイズなどがパルス状に
発生し、図10に示すようにアンプ出力波形が変動する
事がある。しかし、第3実施形態では上記したように、
発光のON/OFF時の波形変化の差を用いて測距を行
うため、一瞬のパルス状ノイズ40が印加されて、V
ref2のレベルからVOFF だけの変動があっても、信号の
大きさを正しく判定することができる。
When a large photocurrent flows under high luminance, so-called shot noise or the like is generated in a pulse shape, and the output waveform of the amplifier may fluctuate as shown in FIG. However, in the third embodiment, as described above,
Since distance measurement is performed using the difference in waveform change at the time of light emission ON / OFF, momentary pulse noise 40 is applied and V
Even if there is only a variation of V OFF from the level of ref2 , the magnitude of the signal can be correctly determined.

【0034】上記した第3実施形態によれば、高輝度下
やノイズの乗りやすい環境でも、正確に距離測定ができ
る。また、ノイズがなくとも、交流的に変動する信号の
MAX値とMIN値の差から信号の振幅を求めるため、
第1、第2実施形態よりも情報量が多く、正確な測距が
可能となる。
According to the above-described third embodiment, distance measurement can be accurately performed even in a high luminance environment or an environment where noises are likely to ride. Further, even if there is no noise, since the amplitude of the signal is obtained from the difference between the MAX value and the MIN value of the signal that fluctuates in an AC manner,
The amount of information is larger than in the first and second embodiments, and accurate distance measurement is possible.

【0035】以下に本発明の第4実施形態を説明する。
図12は本発明の第4実施形態の構成を示す図である。
図12に示すように、PSD4の出力を増幅する時に、
ゲインコントロールがかけられる構成としている。
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 12, when amplifying the output of PSD4,
The gain control is applied.

【0036】すなわち、PSD4の出力をアンプ6a,
6bで増幅した後、帰還抵抗41a,41bの値をデコ
ーダ42の出力によって切換可能なアンプ40a,40
bでさらにアンプ6a,6bからの信号を増幅する構成
にすればCPU11による制御によってデコーダ42を
切り替えながら、PSD4の出力信号の増幅率を可変制
御することができる。
That is, the output of the PSD 4 is connected to the amplifier 6a,
After amplification at 6b, amplifiers 40a and 40a capable of switching the values of feedback resistors 41a and 41b by the output of decoder 42.
If the signal from the amplifiers 6a and 6b is further amplified by b, the amplification factor of the output signal of the PSD 4 can be variably controlled while switching the decoder 42 under the control of the CPU 11.

【0037】図11はこの時の信号の変化の様子を示し
ている。これはIRED3による連続パルスの発光後、
途中からゲインを1倍から2倍に切り変えたときの信号
の変化を示したもので、V1 の出力V11からV12に、V
2 の出力V21からV22に変化して、各々2倍の大きさに
なる様子を示している。
FIG. 11 shows how the signal changes at this time. This is because after the continuous pulse emission by IRED3,
This shows the change in the signal when the gain is changed from 1 to 2 in the middle, and the output of V 1 from V 11 to V 12 is
Changes from the second output V 21 to V 22, shows how to become each twice as large.

【0038】この時、V11とV12の関係及び、V21とV
21のV22の関係は次のようになる。 V12=2×V11 …(5) V22=2×V21 …(6) ここで、仮にV11とV21の関係を、 V21=0.6V11 …(7) とすると、 V21<V11 …(8) という関係と、 V22=2×V21=1.2V11>V11 …(9) という関係が成立する。しかし、 V21=0.4V11 …(10) の時には、(8)式は成立するが、(9)式は成立しな
い。
[0038] In this case, the relationship and of V 11 and V 12, V 21 and V
The relationship of V 22 of 21 is as follows. V 12 = 2 × V 11 (5) V 22 = 2 × V 21 (6) Here, assuming that the relationship between V 11 and V 21 is V 21 = 0.6 V 11 (7), V <a relation V 11 ... (8), V 22 = 2 × V 21 = 1.2V 11> 21 relationship V 11 ... (9) is satisfied. However, when V 21 = 0.4V 11 (10), the equation (8) holds, but the equation (9) does not hold.

【0039】つまり、図11のようにゲインを切り替え
ながら得られたV11,V12,V21,V22の4つの出力を
CPU11が記憶しておき、各々比較すれば、図13の
フローチャートに示すように4通りの大小関係の比較が
できる。
That is, the CPU 11 stores the four outputs V 11 , V 12 , V 21 , and V 22 obtained while switching the gain as shown in FIG. 11, and compares them with each other. As shown, four types of magnitude relationships can be compared.

【0040】すなわち、ステップS20でIREDの発
光を開始し、ステップS21,S22で順次V11,V21
をA/D変換し(このプロセスは、前記した実施形態で
説明したものと同じ)、ステップS23にてゲインを2
倍に切り替え、ステップS24,S25にて、V12,V
22をA/D変換する。これらのデータを記憶しておき、
このあと、ステップS26,S27,S28にて、順次
大きさを比較していくが、ステップS28において増幅
前のV11が増幅後のV22よりも大きい時は、V11はV21
に比較して、非常に大きい事を意味する。これは、図1
(a)のような配置の場合、PSD4の一番端に信号光
が入射していることを意味するので、図1(b)で説明
した三角測距の原理から、被写体5の距離Lは非常に近
い場合と言える。従ってこの場合はステップS33に分
岐し、装置は「近」距離に相当する出力を行う。また、
ステップS28においてV11がV22よりも小さいときは
「中近」距離に相当する出力を行なう。
That is, light emission of the IRED is started in step S20, and V 11 and V 21 are sequentially performed in steps S21 and S22.
(This process is the same as that described in the above embodiment), and the gain is set to 2 in step S23.
In steps S24 and S25, V 12 , V
22 is A / D converted. Remember these data,
Subsequently, at step S26, S27, S28, it will compare the sequence size, when V 11 before the amplification is larger than V 22 after amplification in step S28 is, V 11 is V 21
Means a bigger thing than This is shown in FIG.
In the case of the arrangement as shown in FIG. 1A, it means that the signal light is incident on the extreme end of the PSD 4. Therefore, from the principle of the triangulation described with reference to FIG. It is very close. Therefore, in this case, the process branches to step S33, and the device outputs an output corresponding to the “close” distance. Also,
When V 11 is lower than V 22 at step S28 performs the output corresponding to the distance "near the middle".

【0041】逆に、ステップS27において増幅した後
のV12より増幅前のV21の方が大きい場合は、PSD4
の反対側の一番端部に信号光が入射したことを意味し、
被写体が遠距離にあることを示している。従って、この
場合はステップS30に分岐して、「遠」距離に相当す
る出力を行う。また、ステップS27においてV12がV
21より大きいときは「中遠」距離に相当する出力を行な
う。
[0041] Conversely, if it is larger V 21 before amplification from V 12 after amplification in step S27, PSD 4
Means that the signal light has entered the opposite end of the
This indicates that the subject is at a long distance. Therefore, in this case, the process branches to step S30, and an output corresponding to the “far” distance is performed. Further, V 12 at step S27 is V
If it is larger than 21, an output corresponding to the "middle and far" distance is performed.

【0042】このように、第4実施形態ではゲインコン
トロール手段を具備し、ゲイン切換前後の信号出力の大
小関係の判定だけで、4段階の距離判別を行うことがで
きる。従って、CPU11に計算能力は必要なく、ま
た、高速での処理が可能となる。
As described above, in the fourth embodiment, the gain control means is provided, and four-stage distance determination can be performed only by determining the magnitude relationship between the signal outputs before and after the gain switching. Therefore, the CPU 11 does not need any computing power, and can perform high-speed processing.

【0043】なお、PSD4の配置位置のバラツキによ
って、図13の「遠」(ステップS30)、「近」(ス
テップS33)の距離は変化するので、そのバラツキの
程度を装置製造時に把握しておき、この結果を書きこみ
可能なメモリ(E2 PROM)43に入力しておくこと
によって、最後に決定する「遠」、「近」のレベルを切
り替えられるようにしておけば、さらに正確な測距を行
なうことができる。
The distance between "far" (step S30) and "close" (step S33) in FIG. 13 changes depending on the variation of the arrangement position of the PSD 4. Therefore, the degree of the variation is grasped at the time of manufacturing the device. By inputting the result into a writable memory (E 2 PROM) 43, the level of “far” or “near” finally determined can be switched, so that more accurate distance measurement can be performed. Can be performed.

【0044】また、この第4実施形態のゲインコントロ
ール機能を利用して、さらに遠距離の判定も可能とな
る。被写体が非常に遠距離にいると、反射信号光は戻っ
てこず、値はゼロであり増幅してもしなくてもデータが
変化しなくなってしまう。これを解決するためには図1
4に示すような処理を行なう。すなわち、ステップS2
7の判断がYESとなった後、まず、V21を入力し(ス
テップS41)、次にゲインを切り替えて増幅したV22
を入力する(ステップS42、S43)。次に入力され
たV21とV22とを比較し(ステップS44)、差がある
場合には遠距離にあると判断し(ステップS46)、差
がなければ、被写体距離は無限遠であるとする(ステッ
プS45)。
Further, by using the gain control function of the fourth embodiment, it is possible to determine a farther distance. If the subject is at a very long distance, the reflected signal light does not return, the value is zero, and the data does not change whether amplified or not. Fig. 1
The processing shown in FIG. That is, step S2
After the determination in step 7 is YES, first, V 21 is input (step S41), and then the gain V 22 is amplified by switching the gain.
Is input (steps S42 and S43). Then comparing the V 21 and V 22 input (step S44), it determines that if there is a difference in a long distance (step S46), if there is no difference, the object distance is infinity (Step S45).

【0045】このような判断を行なう測距装置は、カメ
ラで風景の写真をとる時などに適用することができる。
従って、ゲインコントロール切換前後の出力変化に従っ
て被写体が非常に遠いか、そうでないかの判断ができ
る。
The distance measuring device for making such a determination can be applied to, for example, taking a picture of a landscape with a camera.
Therefore, it is possible to determine whether the subject is very far or not according to the output change before and after the gain control switching.

【0046】上記したように第4実施形態では、信号増
幅のゲインを切換えながらPSD4の出力にもとづく信
号をA/D変換して判定前後の値を判定している。した
がって、光投射型の測距装置が不得意とする遠距離の測
距性能についてもすぐれた装置を提供できる。特にAF
カメラに応用した場合、美しい風景写真を撮影できるカ
メラを提供できる。
As described above, in the fourth embodiment, the signal before and after the determination is determined by A / D converting the signal based on the output of the PSD 4 while switching the gain of the signal amplification. Therefore, it is possible to provide a device excellent in distance measurement performance at a long distance that the light projection type distance measurement device is not good at. Especially AF
When applied to a camera, a camera capable of taking a beautiful landscape photograph can be provided.

【0047】なお、ゲインコントロールを行いつつ、第
1〜第3実施形態で説明したようなA/D変換、及びC
PUの演算による測距を行ってもよい。この場合、ゲイ
ンコントロールの値は、図15のステップに示すよう
に、まず中間(V0 )に設定しておいて発光開始(ステ
ップS51)、V1 のA/D変換を行ない(ステップS
52)、得られたデータV1 とV0 を比較する(ステッ
プS53)。ここで得られたデータV1 がV0 よりも小
さいときはゲインを大きくし(ステップS55)、得ら
れたデータV1 がV0 よりも大きい時はゲインを小さく
するようにする(ステップS54)。
Note that the A / D conversion and C as described in the first to third embodiments are performed while performing gain control.
Distance measurement by PU calculation may be performed. In this case, as shown in the step of FIG. 15, the value of the gain control is first set to an intermediate value (V 0 ), light emission is started (step S 51), and A / D conversion of V 1 is performed (step S 51).
52), comparing data V 1 and V 0 obtained (step S53). When the obtained data V 1 is smaller than V 0, the gain is increased (step S 55), and when the obtained data V 1 is larger than V 0, the gain is reduced (step S 54). .

【0048】上記した第3実施形態において、変動する
アンプ出力信号のMAX及びMINの値から信号量を求
めたが、ゲインコントロール時にも、図16に示すよう
に、信号のMAXとMINの差に応じてゲインの設定を
行なうようにすれば、より信頼性の高い、ゲイン設定、
及び距離測定が可能となる。
In the above-described third embodiment, the signal amount is determined from the values of MAX and MIN of the fluctuating amplifier output signal. However, even during gain control, as shown in FIG. If you set the gain accordingly, more reliable gain setting,
And distance measurement.

【0049】なお、このゲインコントロール部分は、P
SD4と同じチップ上に形成しても、ワンチップマイコ
ン10と同じプロセスで同一チップ上に形成しても良
い。なお、上記した具体的実施形態には以下のような構
成の発明が含まれている。 (付記1)測距対象物に対して測距用光を投光する投光
手段と、上記測距対象物から反射した上記測距用光の反
射信号光を受光し、その受光位置に応じた2つの電気信
号を増幅して出力する受光手段と、上記受光手段の出力
信号を所定のタイミングで複数回A/D変換するA/D
変換手段と、上記複数回のA/D変換結果を用いて距離
演算する演算制御手段とを有する測距装置において、上
記A/D変換手段と上記演算制御手段とは、同一の半導
体チップ上に形成されていることを特徴とする測距装
置。 (付記2)付記1において、上記演算制御手段は、上記
投光手段のオン/オフ動作の各状態において複数回のA
/D変換動作を行なわせ、オン及びオフ状態の各タイミ
ングで得られるA/D変換結果の出力値により、上記距
離信号を演算することを特徴とする測距装置。 (付記3)付記2において、上記受光手段は上記演算制
御手段によって上記電気信号の増幅率が制御されるゲイ
ンコントロール手段を有していて、上記演算制御手段は
上記各タイミングにて得られるA/D変換結果の差に従
って、上記ゲインコントロール手段を制御することを特
徴とする測距装置。 (付記4)付記1において、上記演算制御手段によって
上記電気信号の増幅率が制御されるゲインコントロール
手段を具備し、上記2つの電気信号の一方に対して、上
記A/D変換動作を行なった後に、上記ゲインコントロ
ール手段を制御し、また上記2つの電気信号の他方に対
して、上記A/D変換動作を行なって、上記増幅率と上
記2つの信号のA/D変換値とを比較することによって
上記対象物までの距離を決定することを特徴とする測距
装置。 (付記5)付記1において、上記受光手段は上記投射光
を受光する受光センサと電気信号を増幅する増幅素子と
を有していて、これらは同一の半導体チップ上に形成さ
れていることを特徴とする測距装置。 (付記6)測距対象物に対して光束を投光する投光手段
と、上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光し、
その受光位置に応じた2つの電気信号に変換すると共に
増幅して出力する受光手段と、上記受光手段から増幅出
力される電気信号をA/D変換するA/D変換手段と、
所定時間間隔の連続パルスで測距対象物に対する上記投
光手段の光束を投光制御し、さらに上記投光手段による
上記測距対象物からの反射光に応じて、上記受光手段か
ら出力されるパルス波形の電気信号を所定タイミングで
A/D変換動作を行なわせ、複数回のA/D変換結果の
出力値を用いて上記測距対象物までの距離信号を演算す
る演算制御手段と、を具備することを特徴とする測距装
置。 (付記7)付記6において、上記A/D変換手段と上記
演算制御手段とを、1つの半導体チップ上に形成する。 (付記8)付記6において、上記半導体チップは、ワン
チップマイコンである。 (付記9)付記6、7において、上記受光手段は、上記
光電変換素子と上記増幅素子とを有し、該両素子は1つ
の半導体チップ上に形成されている。 (付記10)付記6において、上記投光手段は所定時間
間隔で測距対象物に対して光束を投光するようにオン/
オフ動作を行ない、上記演算制御手段は、上記投光手段
のオン/オフ動作の各状態に基づいて複数回のA/D変
換動作を行なわせ、このオン/オフ状態の各タイミング
で得られるA/D変換結果の出力値により上記距離信号
を演算する。 (付記11)付記6において、パルス波形の電気信号に
対してA/D変換動作を行なわせる所定タイミングは、
パルス波形の最大値及び最小値に基づいて決定される。 (付記12)測距対象物に対して光束を投光する投光手
段と、上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光
し、その受光位置に応じた2つの電気信号に変換すると
共に増幅して出力する受光手段と、上記受光手段による
上記電気信号の増幅率を変更制御するゲインコントロー
ル手段と、上記受光手段から増幅出力される電気信号を
A/D変換するA/D変換手段と、所定時間間隔の連続
パルスで測距対象物に対する上記投光手段の光束を投光
制御し、さらに上記投光手段による上記測距対象物から
の反射光に応じて上記受光手段から出力されるパルス波
形の電気信号に対して所定タイミングでA/D変換動作
を行なわせ、複数回のA/D変換結果の出力値を用いて
上記測距対象物までの距離信号を演算する演算制御手段
と、を具備することを特徴とする測距装置。 (付記13)付記12において、上記演算制御手段は上
記タイミングにて得られるA/D変換結果の差に従っ
て、上記ゲインコントロール手段を制御するようにす
る。 (付記14)付記12において、上記2つの電気信号の
うち一方の信号に対して、上記ゲインコントロール手段
により第1のゲインで上記A/D変換動作を行なって得
られる第1出力値と、上記ゲインコントロール手段によ
り第2のゲインで上記A/D変換動作を行なって得られ
る第2出力値と、上記2つの電気信号のうち他方の電気
信号に対して、上記ゲインコントロール手段により上記
第1のゲインで上記A/D変換動作を行なって得られる
第3出力値と、上記ゲインコントロール手段により上記
第2ゲインで上記A/D変換動作を行なって得られる第
4出力値とを少なくとも有し、上記2つの信号に関し
て、A/D変換値の第1乃至第4の出力値を比較するこ
とによって、上記対象物までの距離判別を行なう。 (付記15)付記12において、上記2つの電気信号の
うち一方の信号について、上記ゲインコントロール手段
により第1のゲインで上記A/D変換動作を行なって得
られる第1出力値と、上記ゲインコントロール手段によ
り第2のゲインで上記A/D変換動作を行なって得られ
る第2出力値とを有し、このA/D変換値の第1及び第
2の出力値を比較し、その変化量に従って上記対象物ま
での距離判定を行なう。 (付記16)付記15において、A/D変換値の第1及
び第2の出力値を比較した結果、変化量が所定より小さ
ければ対象物までの距離は無限遠であると判定する。 (付記17)測距対象物に対して連続パルス的に光束を
投光する投光手段と、上記光束の上記測距対象物からの
反射光を受光し、その受光位置に応じた2つの電気信号
に変換すると共に増幅して出力する受光手段と、上記受
光手段による上記電気信号の増幅率を変更制御するゲイ
ンコントロール手段と、上記ゲインコントロール手段か
らの増幅出力された電気信号をA/D変換するA/D変
換手段と、1回の測距中において、上記ゲインコントロ
ール手段を切換え制御し、複数回の異なるゲインコント
ロール手段の変更制御結果とA/D変換手段の出力値を
用いて、上記測距対象物までの距離信号を演算する演算
制御手段と、を具備することを特徴とする測距装置。
Note that this gain control part is
It may be formed on the same chip as the SD4, or may be formed on the same chip by the same process as the one-chip microcomputer 10. The specific embodiments described above include inventions having the following configurations. (Supplementary Note 1) Light projecting means for projecting light for distance measurement to the object to be measured, and receiving a reflected signal light of the light for distance measurement reflected from the object to be measured, according to the light receiving position. Light-receiving means for amplifying and outputting the two electric signals, and an A / D for A / D-converting the output signal of the light-receiving means a plurality of times at a predetermined timing.
In a distance measuring apparatus having a conversion means and a calculation control means for performing a distance calculation using the results of the plurality of A / D conversions, the A / D conversion means and the calculation control means are provided on the same semiconductor chip. A ranging device characterized by being formed. (Supplementary Note 2) In Supplementary Note 1, the arithmetic control unit may perform A / A multiple times in each state of the on / off operation of the light emitting unit.
A distance measuring device for performing a / D conversion operation and calculating the distance signal based on an output value of an A / D conversion result obtained at each timing of an ON state and an OFF state. (Supplementary note 3) In Supplementary note 2, the light receiving means has gain control means for controlling the amplification factor of the electric signal by the arithmetic control means, and the arithmetic control means has an A / A signal obtained at each of the timings. A distance measuring device, wherein said gain control means is controlled according to a difference between D conversion results. (Supplementary note 4) In Supplementary note 1, further comprising gain control means for controlling the amplification factor of the electric signal by the arithmetic control means, and performing the A / D conversion operation on one of the two electric signals. Thereafter, the gain control means is controlled, and the A / D conversion operation is performed on the other of the two electric signals to compare the amplification factor with the A / D conversion value of the two signals. A distance measuring device for determining a distance to the object. (Supplementary Note 5) In the supplementary note 1, the light receiving means has a light receiving sensor for receiving the projection light and an amplifying element for amplifying an electric signal, and these are formed on the same semiconductor chip. Distance measuring device. (Supplementary Note 6) Light projecting means for projecting a light beam to the object to be measured, and receiving reflected light of the light beam from the object to be measured.
Light receiving means for converting the electric signal into two electric signals corresponding to the light receiving position and amplifying and outputting the electric signal; A / D converting means for A / D converting the electric signal amplified and output from the light receiving means;
The light beam of the light projecting means is controlled to be projected on the object to be measured with continuous pulses at predetermined time intervals, and further output from the light receiving means according to the reflected light from the object to be measured by the light projecting means. An arithmetic control means for performing an A / D conversion operation on the electric signal of the pulse waveform at a predetermined timing, and calculating a distance signal to the object to be measured using an output value of a plurality of A / D conversion results. A distance measuring device, comprising: (Supplementary note 7) In Supplementary note 6, the A / D conversion means and the arithmetic control means are formed on one semiconductor chip. (Supplementary Note 8) In Supplementary Note 6, the semiconductor chip is a one-chip microcomputer. (Supplementary note 9) In Supplementary notes 6 and 7, the light-receiving means includes the photoelectric conversion element and the amplification element, and both elements are formed on one semiconductor chip. (Supplementary note 10) In Supplementary note 6, the light emitting means is turned on / off so as to emit a light beam to the object to be measured at predetermined time intervals.
An OFF operation is performed, and the arithmetic control unit causes the A / D conversion operation to be performed a plurality of times based on each ON / OFF operation state of the light projecting unit, and the A obtained at each timing of the ON / OFF state. The distance signal is calculated based on the output value of the / D conversion result. (Supplementary Note 11) In the supplementary note 6, the predetermined timing for performing the A / D conversion operation on the electric signal having the pulse waveform is as follows:
It is determined based on the maximum value and the minimum value of the pulse waveform. (Supplementary Note 12) Light projecting means for projecting a light beam to the object to be measured, and light reflected from the object to be measured of the light beam is received and converted into two electric signals corresponding to the light receiving position. Receiving means for amplifying and outputting the electric signal, gain control means for changing and controlling the amplification factor of the electric signal by the light receiving means, and A / D converting means for A / D converting the electric signal amplified and output from the light receiving means. Controlling the light flux of the light projecting means to the object to be measured with continuous pulses at predetermined time intervals, and further output from the light receiving means in accordance with the reflected light from the object to be measured by the light projecting means. Control means for performing an A / D conversion operation on an electric signal having a pulse waveform at a predetermined timing, and calculating a distance signal to the object to be measured using output values of a plurality of A / D conversion results And having Distance measuring apparatus according to claim. (Supplementary note 13) In Supplementary note 12, the arithmetic control means controls the gain control means according to the difference between the A / D conversion results obtained at the timing. (Supplementary note 14) In Supplementary note 12, a first output value obtained by performing the A / D conversion operation on one of the two electric signals with a first gain by the gain control means; A second output value obtained by performing the above-mentioned A / D conversion operation with the second gain by the gain control means and the other electric signal of the two electric signals are converted into the first output value by the gain control means. A third output value obtained by performing the A / D conversion operation with a gain, and a fourth output value obtained by performing the A / D conversion operation with the second gain by the gain control means; The distance to the object is determined by comparing the first to fourth output values of the A / D conversion values for the two signals. (Supplementary Note 15) In Supplementary Note 12, a first output value obtained by performing the A / D conversion operation at a first gain by the gain control means for one of the two electric signals, and the gain control Means for performing the above-mentioned A / D conversion operation with the second gain by the means, and comparing the first and second output values of the A / D conversion value, and according to the amount of change thereof. The distance to the object is determined. (Supplementary Note 16) In the supplementary note 15, as a result of comparing the first and second output values of the A / D converted value, if the change amount is smaller than a predetermined value, it is determined that the distance to the object is infinite. (Supplementary Note 17) A light projecting unit that emits a light beam in a continuous pulse to the object to be measured, and two light sources that receive reflected light of the light beam from the object to be measured and correspond to the light receiving position. Light receiving means for converting into a signal, amplifying and outputting the signal, gain control means for changing and controlling the amplification factor of the electric signal by the light receiving means, and A / D conversion of the electric signal amplified and output from the gain control means A / D conversion means that performs switching control of the gain control means during a single distance measurement, and uses the change control results of a plurality of different gain control means and the output value of the A / D conversion means to perform the switching. A distance control device for calculating a distance signal to the object to be measured.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば単純な構成で測距装置を
提供することができる。また、構成が単純なために、部
品コスト、組立コストを低減することができ、なおかつ
小型化が可能になるために、例えばオートフォーカスカ
メラ等を廉価に提供できる。
According to the present invention, a distance measuring apparatus can be provided with a simple configuration. Further, since the configuration is simple, the cost of parts and assembly can be reduced, and the size can be reduced. For example, an autofocus camera or the like can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の第1実施形態の構成を示す図
であり、(b)はIREDから出た信号光が被写体にて
反射され、PSDに入射するまでの様子を示す図であ
る。
FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a state in which signal light emitted from an IRED is reflected by a subject and enters a PSD. It is.

【図2】IREDを連続的にパルス発光させた時に得ら
れるアンプの出力を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an output of an amplifier obtained when an IRED emits pulses continuously.

【図3】PSDに接続されたアンプの詳細な回路構成を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed circuit configuration of an amplifier connected to a PSD.

【図4】本発明の第1実施形態の動作を説明するための
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図5】図1に示すマルチプレクサ、サンプルホールド
回路、A/D変換手段の内部構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration of a multiplexer, a sample hold circuit, and A / D conversion means shown in FIG.

【図6】(a)は本発明の第2実施形態の構成を示す図
であり、(b)は(a)の作用を説明するための図であ
る。
FIG. 6A is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a diagram for explaining the operation of FIG.

【図7】本発明の第3実施形態を説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1及び第2実施形態の測距方法を第
3実施形態に対比させて説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a distance measuring method according to first and second embodiments of the present invention in comparison with a third embodiment.

【図9】本発明の第3実施形態の動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施形態の効果を説明するため
の図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an effect of the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4実施形態を実施したときの信号
の変化の様子を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state of a signal change when a fourth embodiment of the present invention is performed.

【図12】本発明の第4実施形態の構成を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4実施形態の方法を用いて対象物
の距離を測定する方法を説明するためのフローチャート
である。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for measuring a distance to an object using the method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】図13に示す測定方法の改善例を説明するた
めの図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining an improved example of the measurement method shown in FIG.

【図15】第4実施形態のゲインコントロールを行いつ
つ、第1〜第3実施形態による測距を行なう場合のゲイ
ンの設定方法を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a gain setting method when performing distance measurement according to the first to third embodiments while performing gain control according to the fourth embodiment;

【図16】本発明の第4実施形態の方法を第3実施形態
に適用した実施形態を説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining an embodiment in which the method of the fourth embodiment of the present invention is applied to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…投光レンズ、 2…受光レンズ、 3…赤外発光ダイオード(IRED)、 4…半導体光位置検出素子(PSD)、 4a…半導体チップ、 5…被写体、 6a、6b…アンプ、 7…マルチプレクサ(MPX)、 8…サンプルホールド回路(S/H)、 9…A/D変換手段(A/D)、 10…ワンチップマイコン、 11…CPU、 12…ドライバ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection lens, 2 ... Light receiving lens, 3 ... Infrared light emitting diode (IRED), 4 ... Semiconductor light position detection element (PSD), 4a ... Semiconductor chip, 5 ... Subject, 6a, 6b ... Amplifier, 7 ... Multiplexer (MPX), 8: sample and hold circuit (S / H), 9: A / D conversion means (A / D), 10: one-chip microcomputer, 11: CPU, 12: driver.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03B 13/36 G03B 3/00 A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G03B 13/36 G03B 3/00 A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測距対象物に対して光束を投光する投光
手段と、上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光
し、その受光位置に応じた電気信号に変換する光電変換
素子と、上記電気信号を増幅する増幅素子と、上記増幅
素子から出力される信号を所定のタイミングで複数回A
/D変換するA/D変換手段と、上記複数回のA/D変
換結果を用いて上記測距対象物までの距離信号を演算す
る演算制御手段とを有する測距装置において、 上記A/D変換手段と上記演算制御手段とを形成配置し
た第1の半導体チップと、 上記光電変換素子と上記増幅素子とを形成配置した第2
の半導体チップと、 を具備することを特徴とする測距装置。
A light projecting means for projecting a light beam onto the object to be measured, and a photoelectric device for receiving reflected light of the light beam from the object to be measured and converting the reflected light into an electric signal corresponding to the light receiving position. A converting element, an amplifying element for amplifying the electric signal, and a signal output from the amplifying element being subjected to A multiple times at a predetermined timing.
A distance measuring device comprising: A / D conversion means for performing A / D conversion; and arithmetic control means for calculating a distance signal to the object to be measured using the results of the plurality of A / D conversions. A first semiconductor chip on which the conversion means and the arithmetic control means are formed and arranged; and a second semiconductor chip on which the photoelectric conversion element and the amplification element are formed and arranged.
A distance measuring device, comprising: a semiconductor chip according to claim 1.
【請求項2】 測距対象物に対して連続パルス的に光束
を投光する投光手段と、上記光束の上記測距対象物から
の反射光を受光し、その受光位置に応じた電気信号に変
換する光電変換素子と、上記光電変換素子から出力され
る電気信号を所定作動周期時間のタイミングで複数回A
/D変換するA/D変換手段と、上記複数回のA/D変
換結果を用いて上記測距対象物までの距離信号を演算す
る演算制御手段とを有する測距装置において、 上記投光手段の駆動周波数を、上記A/D変換手段にお
ける作動周期時間の逆数の半分以下としたことを特徴と
する測距装置。
2. A light projecting means for projecting a light beam in a continuous pulse manner on an object to be measured, and receiving an reflected light of the light beam from the object to be measured, and an electric signal corresponding to the light receiving position. A plurality of times at a timing of a predetermined operation cycle time with an electric signal output from the photoelectric conversion element.
A distance measuring device comprising: A / D converting means for performing A / D conversion; and arithmetic control means for calculating a distance signal to the object to be measured using the results of the plurality of A / D conversions. Wherein the driving frequency of the A / D converter is not more than half the reciprocal of the operation cycle time of the A / D conversion means.
【請求項3】 測距対象物に対して連続パルス的に光束
を投光する投光手段と、 上記光束の上記測距対象物からの反射光を受光し、その
受光位置に応じた2つの電気信号に変換すると共に増幅
して出力する受光手段と、 上記受光手段による上記電気信号の増幅率を変更制御す
るゲインコントロール手段と、 上記ゲインコントロール手段からの増幅出力された電気
信号をA/D変換するA/D変換手段と、 1度の測距中において、上記ゲインコントロール手段に
より増幅率を切換えて変更制御し、上記ゲインコントロ
ール手段に応じた上記A/D変換手段の出力値を用いて
上記測距対象物までの距離信号を演算する演算制御手段
と、 を具備することを特徴とする測距装置。
3. A light projecting means for projecting a light beam on the object to be measured in a continuous pulse manner, and receiving two reflected lights of the light beam from the object to be measured and two light sources corresponding to the light receiving positions. Light receiving means for converting the electric signal into an amplified signal and outputting the amplified signal; gain control means for changing and controlling the amplification factor of the electric signal by the light receiving means; and A / D conversion of the electric signal amplified and output from the gain control means. A / D conversion means for converting, and, during one distance measurement, the gain is switched by the gain control means to perform change control, and an output value of the A / D conversion means according to the gain control means is used. A distance control device for calculating a distance signal to the object to be measured.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT515598A5 (en) * 2011-04-06 2015-10-15 Coroplast Fritz Mueller Gmbh & Co Kg Electrical line for transmitting data signals

Cited By (2)

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