JPS6157873A

JPS6157873A - 距離測定装置

Info

Publication number: JPS6157873A
Application number: JP17946384A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Shiomi; 泰彦塩見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1986-03-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、被測定対象物へ所定周波数で点滅する信号光
を投射し、その反射光から被測定対象物までの距離情報
を得る距離測定装置の改良に関するものである。

（発明の背景）従来のこの種の装置の一つに、投光素子から所定周波数
で変調された光を被測定対象物に向って投光し、その反
射光を三角測量の原理に基づいて検出・演算処理するこ
とによって被測定対象物までの距離を測定するものがあ
る。ところが、この様な装置においては被測定対象物ま
での距離に係わらず投光素子を常に一定の駆動電圧にて
駆動させる方式のものであるため、被測定対象物までの
距離やその反射率の影響を大きく受け、反射光の検出レ
ベルが大きい場合にはダイナミックレンジの制限、小さ
い場合にはＳ／Ｎ比の低下によって正確な距離測定を行
うことができないといった欠点を有していた。そこで前
述の様な欠点を解消するものとして、反射光の検出レベ
ルが常に一定となるように投光素子の出力を変化、即ち
投光素子の駆動電圧を徐々に上昇させることにより投光
出力を変化させていき、その反射光が所定の検出レベル
（距離測定に適した値）に達したら駆動電圧の上昇を停
止させ、以後その駆動電圧で投光素子を駆動して反射光
の検出レベルを一定に保つ方式のものが提案されている
。

しかしながら、該方式のものにおいては、投光素子が点
灯していない時にも連続的に駆動電圧の上昇がなされる
ため、所定の検出レベルを越えてしまうことがあり、投
光素子の駆動電圧を必要とする値に設定維持させること
ができなかった。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題点を解決し、投光手段の
駆動電圧を正確な値に設定維持することができる距離測
定装置を提供することである。

（発明の特徴）上記目的を達成するために１本発明は、投光、　　　　
手段の消灯時に同期して、駆動電圧制御手段に。

駆動電圧変化の停止を行わせる同期手段を設け、以て、
前記投光手段の消灯時には駆動電圧を変化させず、点灯
している時のみ駆動電圧を変化させ、投光手段の投光出
方が距離測定に適した出力レベルに達したら駆動電圧の
変化を停止させるようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例であって、距離測定装置のう
ちの本発明に係る回路のみを示す。

１はスイッチ、２は抵抗、３はインバータ、４゜５はイ
ンバータで、スイッチ１がオンの時には、インバータ４
はローレベルのパワーアップクリア信号ＰＵＣを、イン
バータ５はハイレベルのパワーアップクリア信号ＰＵＣ
を、それぞれ出力する。６はインバータ７．８、抵抗９
及びキャパシタ１０から構成される発振回路、１１は発
振回路６から入力するクロックパルスに基づいてカウン
トアツプするバイナリカウンタ、１２．１３はインバー
タ、１４は３人カナンドゲート、１５，１６．１７はＲ
Ｓフリップ７ｔ２ツブ、１８は、Ｒ８７リツプ７０ツブ
１６．１７の出力端子Ｑ、ζよりハイレベルの信号が入
力している時に、バイナリカウンタ１１の出力端子Ｑ、
からハイレベルの信号が入力するタイミングでローレベ
ルの点灯同期信号１ＲＯＮを出力するナントゲート、１
９はインバータ、２０はバイナリカウンタ１１の出力端
子Ｑ、及びインバータ１９からそれぞれハイレベルの信
号が入力した時にハイレベルのサンプル信号ＳＰＬを出
力するアンドゲート、２１はアンドゲート２０からサン
プル信号ＳＰＬが、ＲＳフリップ７０ツブ１５の出力端
子Ｑよりハイレベルの信号が、それぞれ入力することに
よりハイレベルのバイアス信号ＢｉＡＳを出力するアン
ドゲートである。

２２はバイアス信号ＢｉＡＳが入力する毎にオ号ＰＵＣ
が入力することによってオンするトランジスタ、２８は
後述する投光素子を駆動させるための駆動電圧が充電さ
れるキャパシタで、アナログスイッチ２２がオンしてい
る時のみ抵抗２３を介して充電が行われる。２９は演算
増幅器、３０はトランジスタ、３１は投光素子、３２〜
３４は抵抗、３５はトランジスタで、抵抗３３を介して
点灯同期信号１ＲＯＮが入力することによりオンオフを
（り返して、投光素子３１を交流点灯させる。

３６は被測定対象物からの反射光を受光する受光素子、
３７は演算増幅器３８、抵抗３９〜４１及びキャパシタ
４２から構成される増幅器。

４３は増幅器３７から入力する信号のうち、直流分をカ
ットするキャパシタ、４４は演算増幅器４５、抵抗４６
〜４８から構成される増幅器。

４９はサンプル信号ＳＰＬが入力することＫよりオンす
るアナログスイッチ、５０〜５２は抵抗、５３は抵抗５
１を介してパワーアップクリア信号ＰＵＣが入力するこ
とによりオンするトランジスタ、５４はキャパシタで、
演算増幅器５５と共に増幅器４４（演算増幅器４５）か
らの出力を記憶する。５６は演算増幅器５５からの出力
ＰＯＵＴと反転入力端に印加される基準電圧込とを比較
する比較器で、演算増幅器５５からの出力ＰＯＵＴが基
準電圧Ｖ、を越えるとノ）イレベルのパワーリミット信
号ＰＬＭＴを出力する。

次に動作について第２〜３図を参照しながらバイアス信
号Ｂ　ｉ　Ａ　Ｓが発生している間の各信号の発生状態
を詳細に明示したタイムチャート、即ち比較器５６より
パワーリミット信号ＰＬＭＴが出力されるまでの各信号
のタイムチャートを表す。先ず、初期状態においてはス
イッチ１はオンしており、その為インバータ３の出力は
ローレベルの信号となり、インバータ４よりローレベル
のパワーアップクリア信号ＰＵＣが、インバータ５より
ノ１イレベルのパワーアップクリア信号ＰＵＣが、それ
ぞれ発生する。ローレベルのパワーアップクリア信号奔
が発生することによりＲＳフリップフロップ１５，１６
゜１７は全てリセットされ、７〜イレベルのノくワーア
ップクリア信号ＰＵＣが発生することによりバイナリカ
ウンタ１１はリセットされる。また、抵抗２５．２６及
び抵抗５１．５２を介してトランジスタ２７．５３に該
パワーアップクリア信号ＰＵＣが入力するのでトランジ
スタ２７゜５３は各々オンし、よって、キャパシタ２７
゜５４の電荷は放電される。

次に、スイッチ１がオフすると前述のパワーアップクリ
ア信号ＰＵＣはハイレベルに、パワーアップクリア信号
ＰＵＣはローレベルに（第２図参照）、それぞれ反転す
る。パワーアップクリア信号ＰＵＣがハイレベルに反転
することにより、バイナリカウンタ１１の初期リセット
状態は解除され、該バイナリカウンタ１１は発振器６か
ら入力するクロックパルスに基づいてカウントアツプし
始める。そして、リセット解除後初めてバイナリカウン
タ１１の出力端子Ｑ７の出力がハイレベルの信号に立ち
上ると、その信号はインバータ１３を介してＲＳフリッ
プフロップ１６のリセット端子百に入力するため、ＲＳ
フリップ７０ツブ１６はセットされる。この時ＲＳフリ
ップフロップ１７はリセットされているので、ナントゲ
ート１４はバイナリカウンタ１１の出力端子Ｑｔの反転
出力として点灯同期信号１ＲＯＮを出力し始める（第３
図参照）。

アンドゲート２０は、一方の入力端にインバータ１９を
介して点灯同期信号ｉ　ＲＯＮの反転出力が、他方の入
力端にはバイナリカウンタ１１の出力端子Ｑ！の出力が
、それぞれ入力するため、第３図に示される如くタイミ
ングでサンプル信号ＳＰＬを出力し始める。また、アン
ドゲート２１は、一方の入力端にサンプル信号ＳＰＬが
、他方の入力端にはＲＳフリップフロップ１５の出力（
この時ＲＳフリップフロップ１５はリセットされている
）が、それぞれ入力するため。

前述のサンプル信号ＳＰＬと同じタイミングでバイアス
信号ＢｉＡＳを出力し始める（第３図参照）。

アンドゲート２１よりバイアス信号Ｂ　ｉ　Ａ　Ｓが出
力されると、アナログスイッチ２２は該信号が入力して
いる間オンし、この間該アナログスイッチ２２、抵抗２
３を介してキャパシタ２８への充電が徐々に行われる。

尚、アナログスイッチ２２がオフしている時はキャパシ
タ２８への充電は行われず、その時の充電電圧は保持さ
れる（第３図参照）。そのため、演算増幅器２９の非反
転入力端の入力レベルＭＯ８は徐々に上昇していき、ト
ランジス、／３０、投光素子３１、抵抗３２を通してフ
ィードバックがかかるので、投光素子３１は徐々に上昇
する入力レベルＭＯ８を抵抗３２で割った値の電流で駆
動（点灯同期信号１ＲＯＮに同期して）される。

点灯同期信号１ＲＯＮに同期して一定周期で点滅する投
光素子３１０投光出力は被測定対象物に投光され、その
反射光は受光素子３６にて受光され、光電変換されて次
段の増幅器３７にて増幅される。増幅器３７にて増幅さ
れた信号はキャパシタ４３へ送られ、直流分がカットさ
れ。

演算増幅器４５、抵抗４６．４７．４８から成る増幅器
４４にて更に増幅される。ここで、演算増幅器４５の出
力は投光素子３１が点灯している時には基準電圧ＫＶＣ
より高くなり１点灯していない時には基準電圧ＫＶＣよ
り低くなる。

また、アナログスイッチ４９は投光素子３１が点灯して
いる間に発生するサンプル信号５ＰＬ（第３図参照）に
よってオンするものである。

したがって、キャパシタ５４には基準電圧ＫＶＣよりも
高い出力が演算増幅器４５よりアナログスイッチ４９を
介して入力し、該キャパシタ５４は演算増幅器５５とに
よってこの出力を記憶する。ここでの記憶値は投光素子
３１０投光出力が段階的に大きくなるにつれて増加して
いく。

このように、アンドゲート２１よりバイアス信号ＢｉＡ
Ｓが出力される毎にキャパシタ２８への充電が行われ、
投光素子３１０投光出力が段階的に大きくなっていき、
それに伴ってこの反、　　　　射光を検出する信号処理
部（受光素子３７から演算増幅器５５までによって構成
される）の出力ＰＯＵＴも第３図に示される様に、投光
素子３１の投光出力の変化に応じて徐々に増加する。

そして、この出力ＰＯＵＴが比較器５６０６０反転入力
端加されている基準電圧■を越えた瞬間該比較器５６よ
りパワーリミット信号ＰＬＭＴが出力される。パワーリ
ミット信号ＰＬＭＴがインバータ１２を介してＲＳフリ
ップフロップ１５０セット入力端子百に加えられると、
Ｒ，Ｓフリップフロップ１５はセット（これにより出力
端子Ｑの出力はハイレベルからローレベルの信号に反転
する）され、この結果アンドゲート２１より一定周期で
出力されているバイアス信号Ｂｉ　Ａ　Ｓは強制的に禁
止される。したがって、以後キャパシタ２８への充電は
停止し、投光素子３１はバイナリカウンタ１１の出力端
子Ｑ３．　Ｑｓ　。

Ｑ、ｏの全出力がハイレベルの信号に立ち上がるまでの
間、その時の駆動電圧（距離測定に適した駆動電圧）に
よって駆動、即ち点滅を繰り返し、この間に距離測定が
行われる。

第１図実施例によれば、キャパシタ２８への充電を、投
光素子３１が点灯している期間中のみ行うようにしたか
ら、出力ＰＯＵＴが所定のレベル（基準電圧η）に達し
たか否かは投光素子が点灯しているタイミングに限定さ
れ、以前の様に所定のレベルを越えてしまうことがなく
なり、常に一定の検出レベルが得られる様投光素子の駆
動電圧を設定維持させることができる。

第４図は本発明の他の実施例を示す回路図で。

第１図と同じ部分は同一符号にて表す。尚、第４図にお
いても本発明に係わる回路のみ図示しである。該実施例
では、投光素子３１０投光出力を検出するのではなく、
投光素子３１を定電流で駆動しながらその両端にかかる
両端電圧■を検出するもので、演算増幅器５７、抵抗５
８゜５９から構成されるバッファ６０で投光素子３工の
アノード電位を、演算増幅器６１、抵抗６２．６３から
構成されるバッファでカソード電位を、それぞれ検出し
、演算増幅器６５．抵抗６６〜６９で構成される差動増
幅器７０でそれぞれの電位の差をとることによって投光
素子３１の両端電圧■を検出（第６図参照）している。

そして、この両端電圧■が比較器７１０反転入力端に印
加されている基準電圧■を越えると該比較器７１はイン
バータ１２へ両端電圧リミット信号ＶＦＬＭＴ（第６図
参照）を出力する。インバータ１２を介して両端電圧リ
ミット信号ＶＦＬＭＴが入力端子百に加わると、ＲＳフ
リップフロップ１５はセットされ、この結果アンドゲー
ト７２より一定周期で出力されているバイアス信号Ｂｉ
ＡＳは第５．６図からもわかるように強制的に禁止され
る。このように、電源電圧の関係から両端電圧■の値そ
のものにリミットをかけ、投光素子３１を一定の電流で
駆動するような構成にした場合においても、投光素子３
１が点灯していない時にキャパシタ２８への充電を行っ
たのでは既定の基準電圧■を越えてしまい、キャパシタ
２８に充電される投光素子３１の駆動電圧を正確な値に
設定させることができない。したがって、この様な場合
にも、投光素子３１が点灯している期間中だけキャパシ
タ２８への充電を行えば駆動電圧を正確な値に設定維持
させることが可能となる。

（発明と実施例との対応）第１．４図実施例において、投光素子３１が本発明の投
光手段に、受光素子３６から比較器５６まで及びバッフ
ァ６０．６４、差動増幅器７０、比較器７１が投光出力
レベル検出手段に、アナログスイッチ２２が駆動電圧制
御手段に、基準電圧ＫＶＣ，抵抗２３．キャパシタ２８
が駆動電圧供給手段に、インバータ１９、アントゲ−）
２０．２１．７２が同期手段に、それぞれ相当する。

（変形例）第１図実施例では、サンプル信号ＳＰＬのデユーティ−
をバイアス信号ＢｉＡＳと同じ値にしであるが、この値
は投光素子３１の点灯デユーティ−を越えなければいか
なる値でもかまわない。また、第１．４図実施例では、
キャパシタ２８へ段階的に充電していくことによって投
光素子３１の駆動電圧を正確な値に設定するようにした
が、逆に充電されたキャパシタの電荷を段階的に放電し
ていくことによって投光素子３１の駆動電圧を正確な値
に設定することも可能である。

また、第１．４図実施例では、駆動電圧供給手段として
基準電圧ＫＶＣ、抵抗２３、キャパシタ２８を用いたが
、これに限らず、多数の段階的に異なる電圧源を配置し
、投光素子３１が点灯している時のみ、即ちバイアス信
号ＢｉＡＳに従ってスイッチ等により該多数の電圧源を
順次切換選択していく様な構成にすることも可能である
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、投光手段の消灯
時に同期して、駆動電圧制御手段に、駆動電圧変化の停
止を行わせる同期手段を設け。

以て、前記投光手段が消灯している時には駆動電圧を変
化させず、点灯している時のみ駆動電圧を変化させ、投
光手段の投光出力が距離測定に適した出力レベルに達し
たら駆動電圧の変化を停止させるようにしたから、投光
手段の駆動電圧を正確な値に設定維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２は同じく
一連の動作を行う間の各信号のタイムチャート、第３図
は第２図に示すバイアス信号が発生している間の各信号
の発生状態を明示したタイムチャート、第４図は本発明
の他の実施例を示す回路図、第５図は同じく一連の動作
を行う間の各信号のタイムチャート、第６図は第５図に
示すバイアス信号が発生している間の各信号の発生状態
を明示したタイムチャートである。１・・・スイッチ、６・−・発振器、１１川バイナリカ
ウンタ、１５〜１７・・・ＲＳフリップフロップ、１８
・・−ナントゲート、２０．２１・・・アンドゲート、
２２・・・アナログスイッチ、２８・・・キャパシタ、
３１・・・投光素子、３６・・・受光素子、４９・・・
アナログスイッチ、５５・・・演算増幅器、５６・・・
比較器、６０．６４・・・バッファ、７０・・・差動増
幅器、７１・・・比較器、７２・・・アンドゲート、ｉ
　ＲＯＮ・・・点灯同期信号、ＳＰＬ・・・サンプル信
号、ＢｉＡＳ・・・バイアス信号、ＰＬＭＴ・・・パワ
ーＩＪ　ミツト信号、■・・・両端電圧、ＶＦＬＭＴ・
・・両端電圧リミット信号、ＰＵＣ。ＰＵＣ・・・パワーアップクリア信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１、被測定対象物へ所定周波数で点滅する信号光を投射
する投光手段と、徐々に変化する駆動電圧を投光手段に
供給する駆動電圧供給手段と、投光手段の投光出力が距
離測定に適した出力レベルに達したことを検出する投光
出力レベル検出手段と、投光出力レベル検出手段の検出
によつて駆動電圧の変化を停止させる駆動電圧制御手段
とを備えた距離測定装置において、前記投光手段の消灯
時に同期して、前記駆動電圧制御手段に、駆動電圧変化
の停止を行わせる同期手段を設けたことを特徴とする距
離測定装置。