JPS62129712A - 測距演算回路 - Google Patents

測距演算回路

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JPS62129712A
JPS62129712A JP26346885A JP26346885A JPS62129712A JP S62129712 A JPS62129712 A JP S62129712A JP 26346885 A JP26346885 A JP 26346885A JP 26346885 A JP26346885 A JP 26346885A JP S62129712 A JPS62129712 A JP S62129712A
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transistor
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Teruo Iwazawa
岩澤 照夫
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、測距演算回路に関し、より詳細には、被写体
に赤外光を照射し、このときの被写体反射光を受光部で
検出し、この受光部の出力に基づいて711+1距情報
を得るための測距演算回路に関するものである。
[従来の技術] この種の測距演算回路の概略を第7図を用いて説明する
第7図に示す測距演算回路には、赤外光が照射された被
写体からの反射光を受けるための半導体装置検出装置(
以下、rPSDJと略称する)10が配置されている。
このPSDIOは、周知のようにその受光面11に結像
される被写体からの反射光Pの位置に応じて、第1の出
力端12から送出される第1の出力型Al tと、第2
の出力端13から送出される第2の出力電流12が変化
するようになっている。
従って、第1の出力電流Ilと第2の出力電流I2の比
は被写体距離に対応したものとなりこの比を求めること
によって彼写体距雛情報を得ることかできる。
このような被写体距離情報を求めるには、PSDIOの
第1の出力端12に生じる第1の出力電流11をI/V
変換回路20とコンデンサ30とホールド回路40と対
数圧縮回路50で形成される第1の信号処理回路で対数
圧縮された第1の出力電圧OUT 1に変換する。
一方、PSDIOの第2の出力端13に生じる第2の出
力電流I2も上述の回路20..30,40゜50と同
様の第2の信号処理回路200で対数圧縮された第2の
出力電圧0UT2に変換する。
そして、この第2の出力電圧0UT2と上述の第1の出
力電圧0UTIとの差電圧を差出力検出回路60で求め
ることによって測距情報信号OUTを得るようになって
いる。
即ち、PSDIOの第1の出力端12は、オペアンプ2
1の反転入力端一とPNP形のトランジスタ22のエミ
ッタに接続され、同トランジスタ22のベースは、オペ
アンプ21の出力端に接続されている。また、オペアン
プ21の非反転入力端子には、後述する第3のU準電圧
V3か供給され、上記トランジスタ22のコレクタは抵
抗23を介して接地され、トランジスタ22のコレクタ
がI/Ve換回路20の出力端となっている。
このI/V変換回路20の出力端は、同出力端に生じる
信号のLLI流成分成分ットするためのコンデンサ30
を介してホールド回路40の入力端、即ち、ダイオード
41のアノードに接続されている。同ダイオード41の
カソードは、PNP形のトランジスタ42のエミッタ、
コレクタと(氏抗43を介して接地されている。また、
同トランジスタ42のベースは、電圧ホールド用のコン
デンサ44を介して接地されると共に、オペアンプ45
の出力端にも接続されている。このオペアンプ45のバ
イアス電流制御端は、PNP形のトランジスタ46のコ
レクタ、エミッタを介して動作電圧十Bが供給されてい
る。また、オペアンプ45の反転入力端一は、後述する
第2の基準電圧V2が供給され、非反転入力端+には、
後述する対数圧縮回路50の出力端が接続されている。
上記トランジスタ46のベースには、被写体に赤外光を
照射するタイミングに基づいてタイミング信号生成回路
47から送出されるタイミング信号Slが供給されるよ
うになっている。
このようなホールド回路40の出力端、即ち、ダイオー
ド41のアノードは、次段の対数圧縮回路50の入力端
に接続されている。
この対数圧縮回路50の入力端は、オペアンプ52の反
転入力端一と、対数圧縮素子である、NPN形のトラン
ジスタ51のベースとの共通接続点になっていて、同オ
ペアンプ52の出力端は、対数圧縮回路50の出力端に
なると共に、上記トランジスタ51のエミッタに接続さ
れている。また、同トランジスタ51のコレクタには、
動作電圧十Bが供給されている。さらに、同オペアンプ
52の非反転入力端+には、後述する第1のU、準電圧
Vlか供給されるようになっている。
このように形成される回路20.40,50゜コンデン
サ30でなる第1の信号処理回路と同様にして第2の信
号処理回路200も形成されている。そして、第2の信
号処理回路200の入力端にはPSDIOの第2の出力
端13が接続されると共に、第1ないし第3の基準電圧
V t 、 V 2 。
■3と動作電圧十Bが供給されるようになっている。
このような第2の信号処理回路200の出力端は、差出
力検出回路60を形成する抵抗64を介してオペアンプ
62の非反転入力端子に接続され、上述の第1の信号処
理回路の出力端抵抗61を介してオペアンプ62の反転
入力端一に接続されている。また、オペアンプ62の非
反転入力端+は、抵抗65を介して第2の基準電圧v2
か供給され、反転入力端一は、抵抗63を介して自身の
出力端に接続されている。そして、オペアンプ62の出
力端が差出力検出回路60の出力端、即ち、測距情報信
号OUTの送出端になっている。
また、第1の基準電圧V1と第2の)r’; /lf’
電圧v2は、定電圧回路100によって生成されるよう
になっている。即ち、非反転入力端子にJ!鵡電圧Vか
供給されるオペアンプ101の出力端と反転入力端一を
共通接続することによって第1の基準電圧V1が生成さ
れる。また、この第1の基準電圧v1は、NPN形のト
ランジスタ102のコレクタ、ベースを共通接続した点
とエミッタを介してオペアンプ103の非反転入力端+
に供給され、同非反転入力端十には、定電流1eを有す
る定電流源104が供給されている。そして、同オペア
ンプ103の反転入力端一と出力端を共通接続した点か
ら第2の基準電圧■2が得られるようになっている。
従って、PSDIOの第1の出力端12に得られた第1
の出力電流Ilが、オペアンプ21の反転入力端一に印
加され、トランジスタ22のエミッタ、ベースの帰還ル
ープによって第1の出力電流11に略等しい′電流が抵
抗23に流れることによって同トランジスタ22のコレ
クタに上記第1の出力型11tE I tに応じた電圧
が生じる。この電圧は、コンデンサ30によって直流成
分がカットされ、交流成分のみが次段のホールド回路4
0に供給される。ここで、上記1/V変換回路20の出
力の交流成分とは、図示しない赤外光源を発光させた時
にPSDIOによって受光されるdIlj距川の被用体
反射光の成分であり、直流成分とは、通常の露光用の成
分である。
このようなI/V変換回路20の出力の電圧は、ホール
ド回路40によってタイミング信号生成回路47からの
タイミング信号Slによってホールドされる。このタイ
ミングは、図示しない赤外光源の発光タイミングに同期
しており、赤外発光をしていない時にタイミング信号S
1によってトランジスタ46がオンされている間には、
トランジスタ51のベースが第1の基f1電圧Vtにロ
ックされ、同トランジスタ51のエミッタが第2の基準
電圧v2にロックされる。このために、上記1/V変換
回路20に生じる交流成分はダイオード41のアノード
とカソードを介してトランジスタ42のエミッタに流れ
こむ。
そして、赤外発光が開始すると同時にタイミング信号S
lによってトランジスタ46がオフされると、オペアン
プ45のバイアス電流が断たれるのでトランジスタ51
のエミッタ電位がフリーになる。これと同時にホールド
回路40のコンデンサ44の充電電荷によってトランジ
スタ42のベースが固定電位にされてしまうために、ト
ランジスタ46がタイミング信号S1によってオフされ
た後の、上述の第1の出力電流11に基づく変化成分の
みがトランジスタ51のベースに流れ込む。
このような動作は1、いわゆる背景光の除去のだめに行
なわれる。
結局、トランジスタ51のエミッタ電流は第1の基準電
圧V と第2の基準電圧■2によって決定づけられるバ
イアス電流IEIと赤外発光時に生じる彼写体反射光の
赤外発光にJ、I;、づく成分のみに対応した電流(ト
ランジスタ51のベース電流)■B1にトランジスタ5
1の電流増幅率8倍されたβ・■Blの和の電流が流れ
る。、即ち、IIシげβ”+31 なる電流が流れる。一方、トランジスタ51の飽和電流
をIsとすると、トランジスタ51のベース・エミッタ
間電圧vBElは、下式のようになる。
V   −V   In(1+β・1131/l5)B
EI     T         Elここで、上記
VTは、サーマルボルテージでkT/q (k :ボル
ツマン定数 T:絶対温度q:電子電荷の定数)である
このようにして対数圧縮回路50の出力端に得られる第
1の出力電圧0UTIと同様に、第2の信号処理回路2
00においてもPSDIOの第2の出力端13に生じる
第2の出力電流12が電流/電圧変換され、対数圧縮さ
れて、第2の出力電圧v2が得られる。この時、上述の
対数圧縮回路50に対応する、第2の信号処理回路20
0に設けられたトランジスタにおけるベース・エミッタ
間電圧VBIE2は、下式のようになる。
V  =V  In(1+β・1132/l5)B1シ
2’l’、lシ2 そして、−に連の第1の出力電圧■1と第2の出力電圧
V2の差が差出力検出回路50によって求められること
によって測距情報信号OUTがi′7られろのである。
このように得られた測距情報信号OUTは、下式のよう
になる。
V  =V  −V  =V −1n(1,+OU′「
   旺2  肛lT β・I  )/(I  +β・IBl)+32    
 El そして、このようにして求められる7ip+ atj情
報信号OUTに基づいてAF副制御測距等の所望の制御
を行うことができるのである。
[発明か解決しようとする問題点コ このような、従来の測距演算回路において、実際に必要
とするのは、測距情報信号OUTに含まれるV ・In
(β−I  )/(β”Ink)の成T       
 +32 分のみであって、IElとIF5に関わる成分、即ち、
バイアス成分は、不要であって1誤差になる。^゛替え
れば、IIEIとIF2の存在によって、本来、PSD
IOへの入射光強度に依存しない結像位置のみに依存す
るものを得たいのに、入射光強度に依存した出力が生じ
てしまう。測距データとしては、彼写体距離か遠Jiに
ある稈PSDIOへの入射光強度か弱いために、β・■
 もしくはβ・1132成旧 分ては、入射光強度に比例するβ・ll1lもしくはβ
・■132に対するそれぞれのIElもしくは11:2
の割り合いが多くなってしまう。
そこで、■ もしくは■1;2の成分を零にすれば1つ
1 良いのであるが、このようにすると、対数圧縮素子(ト
ランジスタ51笠)に必然的に残留する接合容量を光電
流で充電してから対数圧縮出力電圧が上昇するために、
立ち上かり特性か悪くなると同時に対数圧縮素子(トラ
ンジスタ51等)の電流増幅率が低下してS/N比が悪
化する。この結果、測距データにエラーが生じる。
従って、従来の測距演算回路においては、バイアス電流
を大きくすることの不具合と、小さくすることの不具合
の両者のバランスを考慮してバイアス電流の設定が妥協
してなされている。
本発明は、」二記の事情に鑑みてなされたもので、その
1」的は、対数圧縮素子におけるバイアス電流の設定か
測距エラーを生じたり1清特性を犠牲にしたすすること
なく出来る測距演算回路を提供することにある。
し問題点を解決するための手段] 上、?d Ij的を達成するために、本発明は、彼写体
に向けて赤外光を投光した時の彼写体からの反射光を受
け、に2赤外光の投光に基つく電気信号を11?るため
の受光素子と、この受光素子の出力を対数圧縮する対数
圧縮回路と、この対数圧縮回路の出力を」二記赤外先の
投光タイミングに基づいて投光時の上記受光素子の光電
流を選択的に取り出すためのタイミング信号を生成する
タイミング信号生成回路とをaする測距演算回路におい
て、対数圧縮回路の有する対数圧縮素子にバイアス電流
を重畳する電流回路と、上記対数圧縮回路の出力を−に
記タイミング信号生成回路の出力に基づいて取り出す際
に、上記電流回路によるバイアス電流重畳を打ち消す制
御手段とを具備することを特徴とするものである。
[作 用] 本発明に係る7111+距演算回路は、対数圧縮素子に
バイアス電流を重畳して流し、対数圧縮回路の出力をタ
イミング信号生成回路の出力に基づいて取り出す際に、
バイアス電流重畳を打ち消すようにしたものである。
[実 施 例] 以−ド、本発明の実施例を第1図ないし第6図を用いて
説明する。
まず、本発明の基本原理を第1図ないし第4図を用いて
説明する。
この原理は、本発明に係る対数圧縮素子を対数圧縮グイ
オートとした場合を例にしている。即ち、第1図に示す
ように対数圧縮素子として対数圧縮用のダイオードD1
か設けられ、このダイオードD1のアノードとカソード
には、定電流源’E4とこの定電流源IIE4をオンオ
フするためのスイ・ンチSW2との直列回路が接続され
ている。そして、ダイオードD1のアノードには、同ダ
イオードp1をバイアスするための、定電流源■lE3
か接続されている。この定電流源IE3には、動作電圧
十Bか印加され、更に動作電圧十Bは、スイッチSWl
と定電流源βI13の直列回路を介して上記ダイオード
D1のアノードに印加されている。また、ダイオードD
1のカソードからなる出力端は、差出力検出回路Cの第
1の入力端に接続されている。
ここで、対数圧縮用ダイオードD1は第3図の等節回路
に示すように、バイアス電圧VBに基づくバイアス電流
IEを大きくするとダイオードD1の相互コンダクタン
スgmが上昇する。なぜならば、gm−IE/VTであ
り、相互コンダクタンスgmが大きいほど信号源■sに
基づく信号電流Iが大きくなる。また、第3図に示すス
イッチSWでダイオードD1に印加する電圧をVnから
v8に切り替えた瞬間は、ダイオードD1におけるキャ
リアの蓄積効果によって、バイアス電流11シが零にな
らず依然としてスイッチS界切換前の電流値が流れる。
従って、S/N比の関係よりバイアス電流1pが大きい
方が良いことが理解できる。
また、第2図にタイミングチャートを示すが、赤外発光
を開始した瞬間には、急激に発光量か増加し、やがてピ
ークを迎え、やがて下降するという経過をたどる。この
ときの彼写体からの反射光をPSDで受け、PSDに必
然的に残留する分布容量を充電しながら光電流か流れる
。このような光電流が流れ始めた時、説明の都合上スイ
ッチSWIがオンされるとすると、ダイオードD1には
、スイッチSWIのオンの前には、定電流Rfi I 
Eaのバイアス電流が流れている。このバイアス電流の
値は、従来技術に示したものより充分に大きい値にする
。すると、定電流源β113の定電流の値のβ成分は略
この電流値に比例するから、信号電流は、従来技術に比
べて充分に大きくなることが理解できる。
従って、スイッチSW1がオンした瞬間にダイオードD
1に流れる電流は、IEa+βInになる。
そして、この値は、光量増加に応じて徐々に上昇する。
よって、しかる後、タイミング部Tからの制御信号によ
ってスイッチSW2がオンされる。
スイッチSW2がオンされると、■E3” IE4に設
定しておけば、それ以降、ダイオードD1には、(IE
a+βIB)−1E4.wβIBなる電流か流れる。言
替えれば、βIBか充分に大きくなったときにバイアス
電流分を差引くのである。その後に、演算出力を測距デ
ータとするのである。
このように、バイアス電流を充分に大きくしても、バイ
アス電流の演算出力に及ぼす影響のより少ないalll
lll少データれるのである。
なお、第4図にダイオードD2が記載されているか、こ
れは、同ダイオードD2とカレントミラー回路等によっ
て同じ値の電流を流し、それにスイッチSW3と定電流
源IE5の直列回路を並列に接続してもよい。この場合
には、スイッチSW2と定電流源IE4をスイッチSW
3と定電流源IE5に置換える必要があることは当然で
ある。
次に、本発明の具体的な実施例を第5図を用いて説明す
る。第5図において、I/V変換回路20とコンデンサ
30とホールド回路40は、上述の従来例と同様であり
、ホールド回路40の出力端は、対数圧縮回路70の入
力端、即ち、オペアンプ71の反転入力端一に接続され
、同対敗圧縮回路70の出力端Oは、ホールト回路40
のオペアンプ45の非反転入力端+にも接続されている
。また、オペアンプ71の非反転入力端子には、第1の
基準電圧■1か供給され、同オペアンプ71の出力端は
、NPN形のトランジスタ72のエミッタに接続され同
トランジスタ72のベースは、オペアンプ71の反転入
力端一に接続されている。同トランジスタ72のコレク
タは、対数圧縮用のダイオード73のカソードに接続さ
れ、アノードには、動作電圧子Bが供給されている。同
動作電圧十Bは、PNP形のトランジスタ74のエミッ
タに供給され、また、同トランジスタ74のコレクタは
、上記トランジスタ72のコレクタとダイオード73の
カソードの」!G通接続点に接続されると共に、対数圧
縮回路70の出力端Oにも接続されている。このトラン
ジスタ74は、トランジスタ75.76と共に周知のカ
レントミラー回路を形成するもので、トランジスタ75
のコレクタは、定′屯流源77を介して接地されている
従って、定電流源77に流れる定電流と同一の電流かト
ランジスタ74のエミッタ・コレクタに流れるようにな
る。また、トランジスタ75のベースにはカレントミラ
ー動作をオンオフするためのPNP形のトランジスタ7
8のコレクタが接続され、同トランジスタ78のエミッ
タは、動作電圧子Bが供給されるようになっている。こ
のトランジスタ78のベース・エミッタ間には、抵抗7
9か接続され、同ベースは、抵抗81を介してタイミン
グ信号tの入力端に接続されている。また、同]・ラン
ジスタフ8のベースは、コンデンサ80を介して接地さ
れている。
従って、タイミング信号tかHレベルになると、抵抗8
1とコンデンサ80によって形成される時定数回路で充
電されなからトランジスタ78のベース電位が」;昇し
、同トランジスタ78かカットオフされると、トランジ
スタ74のコレクタには、l・ランジスタフ2に流れる
電流に等しい電流が流れる。
ここで、トランジスタ74にi[流か流れないときには
、ダイオード73には、トランジスタ72の電流、即ち
、バイアス電流とGi号電流の和の電流が流れている。
従って、トランジスタ72には、常に、小さなバイアス
電流が流れているので、信号電流は、トランジスタ74
によるカレントミラー動作が停止した時にもダイオード
73にはより高い電流増幅率が確保出来るので測距デー
タのS/N比が良好になる。
なお、当然のことながら、上述の定電流源77における
定電流値は、上述の11゜に設定する必要があることは
勿論である。
次に、上述の例の変形例を第6図を用いて説明する。こ
の例は、コンデンサ80を除去し、タイオード73の代
りに対数圧縮用のトランジスタ93を用い、かつ、トラ
ンジスタ92,94を追加して設けたものである。
即ち、オペアンプ71の反転入力端一と自身の出力端の
間には、NPN形のトランジスタ92のコレクタ・エミ
ッタが接続され、同トランジスタ92のベースは、上述
のトランジスタ74のコレクタに接続されると共に、N
PN形のトランジスタ94のベースに接続されている。
このトランジスタ94のコレクタは、自身のベースに共
通接続され、エミッタは、対数圧縮回路90の出力端に
接続されている。また、対数圧縮用のNPN形のトラン
ジスタ93のコレクタには、動作電圧子Bが供給され、
エミッタは、対数圧縮回路90の出力端に接続されてい
る。
従って、このような測距演算回路は、−上述の第5図に
示す測距演算回路に比べて対数圧縮用のトランジスタ9
3そのものの電流から直接にトランジスタ92,94で
形成される、上記定電流源77の電流に等しい電流回路
でもって重畳電流の打ち消しかなされるので、上述例に
比べてカレントミラー回路が停止した時にトランジスタ
93には、βInLか流れず、S/N比が若干力る。し
かしながら、トランジスタ93のコレクタとベースの各
電位は、固定されているので、上述例に比べて対数圧縮
素子のaする接合容帛の影響を小さくできる。しかし、
第5図に示す例と第6図に示す例のいずれも従来例に比
べて格段に優れている。
[発明の効果] このように本発明によれは、対数圧縮回路の自−する対
数圧縮素子にバイアス電流を重畳する“電流回路と、上
記対数圧縮回路の出力を上記タイミング信号生成回路の
出力に基づいて取り出す際に、上記電流回路によるバイ
アス電流重畳を打ち消す制御手段とを具備するように構
成しているので、バイアス電流を大きくすることの不具
合と、小さくすることの不具合の両者のノ)ランスを考
慮してバイアス電流の設定が妥協してなす必“皮がない
ので対数圧縮素子におけるバイアス電1んの設定に基づ
く測距エラーを生じたり諸特性を犠牲にしたりすること
なく極めて正確な測距データを得ることができる測距演
算回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための概略回路図、 第2図は、第1図に示す回路の動作を示すタイムチャー
ト、 第3図は、第1図の一部の等価回路図、第4図は、第1
図に示す例の変形例を示す回路図、 第5図は、本発明の実施例を示す回路図、第6図は、同
じくその変形例を示す回路図、第7図は、従来の測距演
算回路を示す電気回路図である。 10・・・・・・PSD     20・・・・・・I
/V変換回路30・・・・・・コンデンサ  40・・
・・・・ホールド回路50・・・・・・対数圧縮回路 
60・・・・・・差出力検出回路70・・・・・・対数
圧縮回路 90・・・・・・対数圧縮回路100・・定
電圧回路 策 1 区 +p 策2図    策3図 手  続  補  正  書 (自発)1.事件の表示
     昭和60年特=′1゛願第263468号2
、発明の名称    測距 演算 回 路「明細書の発
明の詳細な説明の欄」 o゛、1.1. j) 、 j

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 被写体に向けて赤外光を投光した時の被写体からの反射
    光を受け、上記赤外光の投光に基づく電気信号を得るた
    めの受光素子と、 この受光素子の出力を対数圧縮する対数圧縮回路と、 この対数圧縮回路の出力を上記赤外光の投光タイミング
    に基づいて投光時の上記受光素子の光電流を選択的に取
    り出すためのタイミング信号を生成するタイミング信号
    生成回路と を有する測距演算回路において、 対数圧縮回路の有する対数圧縮素子にバイアス電流を重
    畳する電流回路と、 上記対数圧縮回路の出力を上記タイミング信号生成回路
    の出力に基づいて取り出す際に、上記電流回路によるバ
    イアス電流重畳を打ち消す制御手段と、 を具備することを特徴とする測距演算回路。
JP26346885A 1985-11-21 1985-11-21 測距演算回路 Expired - Lifetime JPH0654230B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26346885A JPH0654230B2 (ja) 1985-11-21 1985-11-21 測距演算回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26346885A JPH0654230B2 (ja) 1985-11-21 1985-11-21 測距演算回路

Publications (2)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01118108A (ja) * 1987-10-30 1989-05-10 Olympus Optical Co Ltd 光投射式測距装置
JPH01224618A (ja) * 1988-03-04 1989-09-07 Olympus Optical Co Ltd 距離検出装置
JPH01260309A (ja) * 1988-04-11 1989-10-17 Sharp Corp 演算回路

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