JP3093415B2 - 距離検出装置と距離検出方法 - Google Patents
距離検出装置と距離検出方法Info
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- JP3093415B2 JP3093415B2 JP04034563A JP3456392A JP3093415B2 JP 3093415 B2 JP3093415 B2 JP 3093415B2 JP 04034563 A JP04034563 A JP 04034563A JP 3456392 A JP3456392 A JP 3456392A JP 3093415 B2 JP3093415 B2 JP 3093415B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカメラなどの光学機器に
用いられる能動型距離検出装置に関するものであり、特
に、測距対象からのパルス反射光が結像される個所に設
けられ、結像位置に対応した第１及び第２の電流を出力
する半導体光位置検出器（ＰＳＤ）と、このＰＳＤの各
電流出力を受け、前記パルス反射光によるその電流出力
の変動分を抜き取る一対のパルス光電流抜取り回路と、
これらの抜き取られたパルス光電流を対数変換する一対
の対数変換回路と、対数変換された両電圧出力の変動分
の差を求めて距離検出信号を得る差動回路とを備えた距
離検出装置に関するものである。
用いられる能動型距離検出装置に関するものであり、特
に、測距対象からのパルス反射光が結像される個所に設
けられ、結像位置に対応した第１及び第２の電流を出力
する半導体光位置検出器（ＰＳＤ）と、このＰＳＤの各
電流出力を受け、前記パルス反射光によるその電流出力
の変動分を抜き取る一対のパルス光電流抜取り回路と、
これらの抜き取られたパルス光電流を対数変換する一対
の対数変換回路と、対数変換された両電圧出力の変動分
の差を求めて距離検出信号を得る差動回路とを備えた距
離検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】能動型距離検出装置では、距離を検出す
る対象物に対してＬＥＤからパルス光が発光され、対象
物からの反射光が受光されて図１に示されるＰＳＤ２上
に集光される。ＰＳＤ２上の集光位置に対応してＰＳＤ
２の両端からそれぞれ電流Ｉ1とＩ2が取り出され、それ
らの電流からＬＥＤの発光による反射光のパルス光電流
がパルス光電流抜取回路４ａ，４ｂで抜き取られる。抜
き取られた反射光電流強度がΔＩ1，ΔＩ2であり、それ
ぞれ対数変換回路６ａ，６ｂで対数圧縮され、その結果
の電圧Ｖ1，Ｖ2の差が差動回路８で算出されて出力Ｖou
tが得られる。
る対象物に対してＬＥＤからパルス光が発光され、対象
物からの反射光が受光されて図１に示されるＰＳＤ２上
に集光される。ＰＳＤ２上の集光位置に対応してＰＳＤ
２の両端からそれぞれ電流Ｉ1とＩ2が取り出され、それ
らの電流からＬＥＤの発光による反射光のパルス光電流
がパルス光電流抜取回路４ａ，４ｂで抜き取られる。抜
き取られた反射光電流強度がΔＩ1，ΔＩ2であり、それ
ぞれ対数変換回路６ａ，６ｂで対数圧縮され、その結果
の電圧Ｖ1，Ｖ2の差が差動回路８で算出されて出力Ｖou
tが得られる。
【０００３】従来のパルス光電流抜取回路と対数変換回
路の一例は、図２に示されるものである。ＰＳＤの一端
にＮＰＮトランジスタ１０のコレクタが接続され、トラ
ンジスタ１０のエミッタがＧＮＤ端子に接続され、トラ
ンジスタ１０のベースにはＧＮＤ端子との間にコンデン
サ１２が接続され、スイッチ１４を介して増幅器１６の
出力端子に接続されている。トランジスタ１０のコレク
タは増幅器１８を経て増幅器１６の反転入力端子とＮＰ
Ｎトランジスタ２０のベースに接続されている。増幅器
１６の非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが印加され、
トランジスタ２０のベース電位が基準電圧Ｖrefで固定
されている。トランジスタ２２，２４，２６によりカレ
ントミラー回路を構成しており、トランジスタ２４のコ
レクタとＧＮＤ端子間にはダイオード２８が接続され、
ダイオード２８のアノードからバッファ用増幅器３０を
介して出力電圧が取り出されるようになっている。図２
の２組が図１の距離検出装置に含まれる。
路の一例は、図２に示されるものである。ＰＳＤの一端
にＮＰＮトランジスタ１０のコレクタが接続され、トラ
ンジスタ１０のエミッタがＧＮＤ端子に接続され、トラ
ンジスタ１０のベースにはＧＮＤ端子との間にコンデン
サ１２が接続され、スイッチ１４を介して増幅器１６の
出力端子に接続されている。トランジスタ１０のコレク
タは増幅器１８を経て増幅器１６の反転入力端子とＮＰ
Ｎトランジスタ２０のベースに接続されている。増幅器
１６の非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが印加され、
トランジスタ２０のベース電位が基準電圧Ｖrefで固定
されている。トランジスタ２２，２４，２６によりカレ
ントミラー回路を構成しており、トランジスタ２４のコ
レクタとＧＮＤ端子間にはダイオード２８が接続され、
ダイオード２８のアノードからバッファ用増幅器３０を
介して出力電圧が取り出されるようになっている。図２
の２組が図１の距離検出装置に含まれる。
【０００４】図１と図２の距離検出装置の動作を説明す
ると、定常状態においてはＰＳＤ２からの外来光電流が
Ｉ1，Ｉ2としてそれぞれのパルス光電流抜取り回路のト
ランジスタ１０に流れる。トランジスタ１０のコレクタ
電流をＩ1とすると、ベース電位Ｖbeは次の式で示され
る電位となる。 Ｖbe＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｉ1／Ｉs) ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子
の電荷、Ｉｓは逆方向飽和電流である。コンデンサ１２
にはベース電位Ｖbeに相当する電荷が蓄積される。
ると、定常状態においてはＰＳＤ２からの外来光電流が
Ｉ1，Ｉ2としてそれぞれのパルス光電流抜取り回路のト
ランジスタ１０に流れる。トランジスタ１０のコレクタ
電流をＩ1とすると、ベース電位Ｖbeは次の式で示され
る電位となる。 Ｖbe＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｉ1／Ｉs) ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子
の電荷、Ｉｓは逆方向飽和電流である。コンデンサ１２
にはベース電位Ｖbeに相当する電荷が蓄積される。
【０００５】この状態でスイッチ１４を開くと同時に投
光ＬＥＤをパルス的に発光させると、そのＬＥＤによる
反射光（パルス光電流）ΔＩ1が定常的に流れている外
来光電流Ｉ1に重畳されるが、トランジスタ１０はベー
ス電位Ｖbeがコンデンサ１２によって固定されているた
め、Ｉ1以上の電流は流れず、ΔＩ1はトランジスタ２０
のベースに流れ込んで分離される。このΔＩ1はトラン
ジスタ２０によりｈfe倍に増幅され、対数変換ダイオー
ド２８によって対数圧縮された出力となる。この関係は
次の式で示される。 Ｖ1＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe／Ｉs) ……（１）
光ＬＥＤをパルス的に発光させると、そのＬＥＤによる
反射光（パルス光電流）ΔＩ1が定常的に流れている外
来光電流Ｉ1に重畳されるが、トランジスタ１０はベー
ス電位Ｖbeがコンデンサ１２によって固定されているた
め、Ｉ1以上の電流は流れず、ΔＩ1はトランジスタ２０
のベースに流れ込んで分離される。このΔＩ1はトラン
ジスタ２０によりｈfe倍に増幅され、対数変換ダイオー
ド２８によって対数圧縮された出力となる。この関係は
次の式で示される。 Ｖ1＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe／Ｉs) ……（１）
【０００６】もう 一方のパルス光電流抜取回路と対数
変換回路の出力をＶ2とすると、 Ｖ2＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ2・ｈfe／Ｉs) ……（２） となる。これらの出力Ｖ1とＶ2が差動回路１８の差動増
幅器に入力されると、出力Ｖoutは、 Ｖout＝Ｖ1−Ｖ2 ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe／ΔＩ2・ｈfe) ……（３） となり、信号電流の比が出力Ｖoutとして得られる。な
お、図２では増幅器１８によりΔＩ1（ΔＩ2）がＡ倍さ
れるが、説明では簡単のために増幅率Ａを省略してい
る。
変換回路の出力をＶ2とすると、 Ｖ2＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ2・ｈfe／Ｉs) ……（２） となる。これらの出力Ｖ1とＶ2が差動回路１８の差動増
幅器に入力されると、出力Ｖoutは、 Ｖout＝Ｖ1−Ｖ2 ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe／ΔＩ2・ｈfe) ……（３） となり、信号電流の比が出力Ｖoutとして得られる。な
お、図２では増幅器１８によりΔＩ1（ΔＩ2）がＡ倍さ
れるが、説明では簡単のために増幅率Ａを省略してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】トランジスタ２０には
寄生容量があるため、これが回路の立上りに影響を与え
る。そのため定常状態においても電流Ｉi（以下、アイ
ドル電流という）を流す必要がある。このアイドル電流
Ｉｉを考慮して（３）式を書き換えると、次の（４）式
となる。 Ｖout＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(ΔＩ1・ｈfe1＋Ｉi)／(ΔＩ2・ｈfe2＋Ｉi)}……(4) Ｖoutは、対数の中が１（ΔＩ1＝ΔＩ2＝０）ときＶout
＝０となって距離無限遠を表わす。よって、Ｉiに対し
ΔＩ×ｈfeが十分に大きい範囲では（３）式と（４）式
がほぼ同一となるが、ｈfeが小さい場合にはパルス光電
流がある程度の大きさをもっていたとしても出力は無限
遠側に寄った値になる。したがって、（４）式ではΔＩ
1，ΔＩ2，ｈfe1，ｈfe2は大きければ大きい程よく、Ｉ
iは小さければ小さい程よいことになる。ただし、Ｉiは
小さすぎるとアイドル電流としての役目を果たさないた
め、小さくするにも限界がある。
寄生容量があるため、これが回路の立上りに影響を与え
る。そのため定常状態においても電流Ｉi（以下、アイ
ドル電流という）を流す必要がある。このアイドル電流
Ｉｉを考慮して（３）式を書き換えると、次の（４）式
となる。 Ｖout＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(ΔＩ1・ｈfe1＋Ｉi)／(ΔＩ2・ｈfe2＋Ｉi)}……(4) Ｖoutは、対数の中が１（ΔＩ1＝ΔＩ2＝０）ときＶout
＝０となって距離無限遠を表わす。よって、Ｉiに対し
ΔＩ×ｈfeが十分に大きい範囲では（３）式と（４）式
がほぼ同一となるが、ｈfeが小さい場合にはパルス光電
流がある程度の大きさをもっていたとしても出力は無限
遠側に寄った値になる。したがって、（４）式ではΔＩ
1，ΔＩ2，ｈfe1，ｈfe2は大きければ大きい程よく、Ｉ
iは小さければ小さい程よいことになる。ただし、Ｉiは
小さすぎるとアイドル電流としての役目を果たさないた
め、小さくするにも限界がある。
【０００８】本発明の第１の目的は、定常状態でのみ必
要なアイドル電流を測距時にはパルス光電流抜取り用の
トランジスタ２０に流さないようにすることにより、距
離測定精度を高めることである。本発明の第２の目的は
ｈfeやＩiに影響されずに対象物までの距離を正確に検
出できるようにすることである。
要なアイドル電流を測距時にはパルス光電流抜取り用の
トランジスタ２０に流さないようにすることにより、距
離測定精度を高めることである。本発明の第２の目的は
ｈfeやＩiに影響されずに対象物までの距離を正確に検
出できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】定常状態でのみ必要なア
イドル電流を測距時にはトランジスタ２０に流さないよ
うにするために、本発明方法は、一実施例を示す図３に
示されるように、ＰＳＤの電流出力がベースに流れ込む
パルス光電流抜取り用の第１のトランジスタ２０のベー
ス電位を一定電位に固定してこの第１のトランジスタ２
０のコレクタに小電流（アイドル電流）Ｉｉを流してお
き、測距時にはこのアイドル電流Ｉｉを他のトランジス
タ３２に流すことにより第１のトランジスタ２０にはパ
ルス反射光による変動分のみを流し、そのときの第１の
トランジスタ２０のコレクタ電流を検出する。
イドル電流を測距時にはトランジスタ２０に流さないよ
うにするために、本発明方法は、一実施例を示す図３に
示されるように、ＰＳＤの電流出力がベースに流れ込む
パルス光電流抜取り用の第１のトランジスタ２０のベー
ス電位を一定電位に固定してこの第１のトランジスタ２
０のコレクタに小電流（アイドル電流）Ｉｉを流してお
き、測距時にはこのアイドル電流Ｉｉを他のトランジス
タ３２に流すことにより第１のトランジスタ２０にはパ
ルス反射光による変動分のみを流し、そのときの第１の
トランジスタ２０のコレクタ電流を検出する。
【００１０】本発明方法を実現するために、本発明はパ
ルス光電流抜取り回路の構成として、ベース電位が一定
電位に固定されＰＳＤの電流出力がベースに流れ込むパ
ルス光電流抜取り用の第１のトランジスタ２０と、この
第１のトランジスタ２０のコレクタ電流を検出する検出
回路２２，２４，２６と、第１のトランジスタ２０と並
列で前記検出回路側で相互に接続された第２のトランジ
スタ３２と、第２のトランジスタ３２のベースに接続さ
れ、定常時に第２のトランジスタ３２をオフとする電位
に接続し、測距時に開となるスイッチ３６及び、定常時
に開、測距時に第１のトランジスタ２０のベースと同一
電位に接続するスイッチ３４を含むスイッチ回路とを備
えている。
ルス光電流抜取り回路の構成として、ベース電位が一定
電位に固定されＰＳＤの電流出力がベースに流れ込むパ
ルス光電流抜取り用の第１のトランジスタ２０と、この
第１のトランジスタ２０のコレクタ電流を検出する検出
回路２２，２４，２６と、第１のトランジスタ２０と並
列で前記検出回路側で相互に接続された第２のトランジ
スタ３２と、第２のトランジスタ３２のベースに接続さ
れ、定常時に第２のトランジスタ３２をオフとする電位
に接続し、測距時に開となるスイッチ３６及び、定常時
に開、測距時に第１のトランジスタ２０のベースと同一
電位に接続するスイッチ３４を含むスイッチ回路とを備
えている。
【００１１】ｈfeやＩiに影響されずに対象物までの距
離を正確に検出できるようにするために、本発明は、一
実施例を示す図４に示されるように、対数変換回路の構
成として、パルス光電流抜取り回路で抜き取られたパル
ス光電流を電圧に変換する抵抗回路４０と、その電圧ｖ
ｏを入力し、増幅する演算増幅器を含む増幅回路４４，
４６，４８，５０，５２と、この増幅された電圧を対数
値に変換する変換回路５６，５８とを含んでいる。
離を正確に検出できるようにするために、本発明は、一
実施例を示す図４に示されるように、対数変換回路の構
成として、パルス光電流抜取り回路で抜き取られたパル
ス光電流を電圧に変換する抵抗回路４０と、その電圧ｖ
ｏを入力し、増幅する演算増幅器を含む増幅回路４４，
４６，４８，５０，５２と、この増幅された電圧を対数
値に変換する変換回路５６，５８とを含んでいる。
【００１２】
【実施例】図３は第１の実施例を表わす。この回路は図
１に示される距離検出装置の２組のパルス光電流抜取回
路と対数変換回路の組のうちの一方を示すものであり、
いずれの組も同じ構成である。図２と同一部分には同一
の符号を用いる。ＰＳＤの一端にＮＰＮトランジスタ１
０のコレクタが接続され、トランジスタ１０のエミッタ
がＧＮＤ端子に接続され、トランジスタ１０のベースに
はＧＮＤ端子との間にコンデンサ１２が接続され、スイ
ッチ１４を介して増幅器１６の出力端子に接続されてい
る。トランジスタ１０のコレクタは増幅器１８を経て増
幅器１６の反転入力端子とパルス光電流抜取り用のＮＰ
Ｎトランジスタ２０のベースに接続されている。増幅器
１６の非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが印加され、
トランジスタ２０のベース電位が基準電圧Ｖrefで固定
されている。トランジスタ２２，２４，２６によりカレ
ントミラー回路を構成しており、トランジスタ２４のコ
レクタとＧＮＤ端子間にはダイオード２８が接続され、
ダイオード２８のアノードからバッファ用増幅器３０を
介して出力電圧が取り出されるようになっている。
１に示される距離検出装置の２組のパルス光電流抜取回
路と対数変換回路の組のうちの一方を示すものであり、
いずれの組も同じ構成である。図２と同一部分には同一
の符号を用いる。ＰＳＤの一端にＮＰＮトランジスタ１
０のコレクタが接続され、トランジスタ１０のエミッタ
がＧＮＤ端子に接続され、トランジスタ１０のベースに
はＧＮＤ端子との間にコンデンサ１２が接続され、スイ
ッチ１４を介して増幅器１６の出力端子に接続されてい
る。トランジスタ１０のコレクタは増幅器１８を経て増
幅器１６の反転入力端子とパルス光電流抜取り用のＮＰ
Ｎトランジスタ２０のベースに接続されている。増幅器
１６の非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが印加され、
トランジスタ２０のベース電位が基準電圧Ｖrefで固定
されている。トランジスタ２２，２４，２６によりカレ
ントミラー回路を構成しており、トランジスタ２４のコ
レクタとＧＮＤ端子間にはダイオード２８が接続され、
ダイオード２８のアノードからバッファ用増幅器３０を
介して出力電圧が取り出されるようになっている。
【００１３】トランジスタ２０のコレクタとトランジス
タ２２のコレクタとのノードにはＮＰＮトランジスタ３
２のコレクタが接続され、トランジスタ３２のエミッタ
がＧＮＤ端子に接続され、トランジスタ３２のベースが
スイッチ３４を介して増幅器１６の非反転入力端子に接
続され、またトランジスタ３２のベースはスイッチ３６
を介してＧＮＤ端子に接続されている。スイッチ１４，
３４，３６は同期して動作し、スイッチ１４と３６が同
相、スイッチ３４が逆相となっている。
タ２２のコレクタとのノードにはＮＰＮトランジスタ３
２のコレクタが接続され、トランジスタ３２のエミッタ
がＧＮＤ端子に接続され、トランジスタ３２のベースが
スイッチ３４を介して増幅器１６の非反転入力端子に接
続され、またトランジスタ３２のベースはスイッチ３６
を介してＧＮＤ端子に接続されている。スイッチ１４，
３４，３６は同期して動作し、スイッチ１４と３６が同
相、スイッチ３４が逆相となっている。
【００１４】次に、図３の実施例の動作について説明す
る。定常状態ではスイッチ１４と３６が閉じ、スイッチ
３４が開いている。この状態の動作は図２の回路の定常
状態と同じであり、トランジスタ２０にはアイドル電流
Ｉiが流れている。測距動作時にはスイッチ１４と３６
が開き、スイッチ３４が閉じる。スイッチ１４が開くこ
とによりパルス光電流成分ΔＩ1が抜き取られ、ΔＩ1が
トランジスタ２０のベースに流入し、そのｈfe倍された
値がダイオード２８により対数圧縮されて出力電圧Ｖ1
として出力される。この状態でトランジスタ３２の回路
に注目すると、スイッチ３６が開き、それと同期してス
イッチ３４が閉じることにより、トランジスタ３２のベ
ースが増幅器１６の非反転入力端子につながり、基準電
圧Ｖrefに固定される。つまり、定常状態においては増
幅器１６における仮想短絡によってトランジスタ２０の
ベース電位がＶrefの電位と等しくなっているが、スイ
ッチ３４が閉じることによりトランジスタ３２のベース
電位もＶrefと等しくなり、定常状態のトランジスタ２
０のコレクタ電流（すなわちアイドル電流Ｉi）と等し
い電流がトランジスタ３２の電流となり、トランジスタ
２０に流れる電流はΔＩ×ｈfeのみの成分となる。
る。定常状態ではスイッチ１４と３６が閉じ、スイッチ
３４が開いている。この状態の動作は図２の回路の定常
状態と同じであり、トランジスタ２０にはアイドル電流
Ｉiが流れている。測距動作時にはスイッチ１４と３６
が開き、スイッチ３４が閉じる。スイッチ１４が開くこ
とによりパルス光電流成分ΔＩ1が抜き取られ、ΔＩ1が
トランジスタ２０のベースに流入し、そのｈfe倍された
値がダイオード２８により対数圧縮されて出力電圧Ｖ1
として出力される。この状態でトランジスタ３２の回路
に注目すると、スイッチ３６が開き、それと同期してス
イッチ３４が閉じることにより、トランジスタ３２のベ
ースが増幅器１６の非反転入力端子につながり、基準電
圧Ｖrefに固定される。つまり、定常状態においては増
幅器１６における仮想短絡によってトランジスタ２０の
ベース電位がＶrefの電位と等しくなっているが、スイ
ッチ３４が閉じることによりトランジスタ３２のベース
電位もＶrefと等しくなり、定常状態のトランジスタ２
０のコレクタ電流（すなわちアイドル電流Ｉi）と等し
い電流がトランジスタ３２の電流となり、トランジスタ
２０に流れる電流はΔＩ×ｈfeのみの成分となる。
【００１５】図３の回路では、入力パルス光電流ΔＩ1
と出力電圧Ｖoutの関係式は、（４）式にトランジスタ
３２での関係式を追加することにより、 Ｖout ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(ΔＩ1・ｈfe1＋Ｉi−Ｉi)／(ΔＩ2・ｈfe2＋Ｉi−Ｉi)} ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe1)／(ΔＩ2・ｈfe2) ……（５） となる。つまり、アイドル電流Ｉiをキャンセルでき、
測距出力の誤差を低減することができる。
と出力電圧Ｖoutの関係式は、（４）式にトランジスタ
３２での関係式を追加することにより、 Ｖout ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(ΔＩ1・ｈfe1＋Ｉi−Ｉi)／(ΔＩ2・ｈfe2＋Ｉi−Ｉi)} ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(ΔＩ1・ｈfe1)／(ΔＩ2・ｈfe2) ……（５） となる。つまり、アイドル電流Ｉiをキャンセルでき、
測距出力の誤差を低減することができる。
【００１６】図４はトランジスタのｈfeとアイドル電流
Ｉiの影響を受けない対数変換回路の一実施例であり、
図１中の対数変換回路６ａ，６ｂとして用いられるもの
である。図４では、パルス光電流抜取回路から抵抗４０
を経て定電流源４２に一定電流Ｉが流されている。抵抗
４０の両端はそれぞれ抵抗値がＲ1の抵抗４４，４６を
経て差動増幅器４８のそれぞれの入力端子に接続されて
いる。差動増幅器４８の非反転入力端子には抵抗値Ｒ2
の抵抗５０を介して基準電圧Ｖrefが印加され、差動増
幅器４８の反転入力端子は抵抗値Ｒ2の抵抗５２によっ
て出力Ａ点と接続されている。差動増幅器４８の出力端
子は抵抗値Ｒ3の抵抗５４を介して対数圧縮増幅器５６
の反転入力端子に接続され、増幅器５６の非反転入力端
子には基準電圧Ｖrefが印加されている。増幅器５６の
反転入力端子と出力端子の間には対数変換するためにト
ランジスタ５８が接続され、トランジスタ５８のベース
がＧＮＤ端子に接続されている。
Ｉiの影響を受けない対数変換回路の一実施例であり、
図１中の対数変換回路６ａ，６ｂとして用いられるもの
である。図４では、パルス光電流抜取回路から抵抗４０
を経て定電流源４２に一定電流Ｉが流されている。抵抗
４０の両端はそれぞれ抵抗値がＲ1の抵抗４４，４６を
経て差動増幅器４８のそれぞれの入力端子に接続されて
いる。差動増幅器４８の非反転入力端子には抵抗値Ｒ2
の抵抗５０を介して基準電圧Ｖrefが印加され、差動増
幅器４８の反転入力端子は抵抗値Ｒ2の抵抗５２によっ
て出力Ａ点と接続されている。差動増幅器４８の出力端
子は抵抗値Ｒ3の抵抗５４を介して対数圧縮増幅器５６
の反転入力端子に接続され、増幅器５６の非反転入力端
子には基準電圧Ｖrefが印加されている。増幅器５６の
反転入力端子と出力端子の間には対数変換するためにト
ランジスタ５８が接続され、トランジスタ５８のベース
がＧＮＤ端子に接続されている。
【００１７】次に、図４の実施例の動作について説明す
る。抵抗値ｒの抵抗４０には定電流Ｉが流されることに
より、抵抗４０の両端間にはｒ・Ｉの電位差ｖ0が発生
する。このｖ0は差動増幅器４８の差動増幅により、 Ｖa＝Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ0 ……（６） となる。この出力電圧Ｖａは、増幅器５６により対数圧
縮され、次の（７）式で表わされる。 Ｖout＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｉl／Ｉs) ＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｖａ／Ｉs・Ｒ3) ……（７） （７）式に（６）式を代入すると、出力電圧Ｖoutは Ｖout＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ0)／Ｉs・Ｒ3} (8) で表わされる。ここで、ＶoutがＶout1からＶout2にΔ
Ｖoutだけ変化したとすると、 ΔＶout＝Ｖout2−Ｖout1 ＝［Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)／Ｉs・Ｒ3}］ −［Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／Ｉs・Ｒ3}］ ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／Ｉs・Ｒ3} −(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)／Ｉs・Ｒ3} ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)} ……（９） となる。（９）式ではトランジスタの特性に影響される
項目が全てキャンセルされており、遠距離測距や反射光
強度が低い場合でもより正確な測距動作を行なうことが
できる。
る。抵抗値ｒの抵抗４０には定電流Ｉが流されることに
より、抵抗４０の両端間にはｒ・Ｉの電位差ｖ0が発生
する。このｖ0は差動増幅器４８の差動増幅により、 Ｖa＝Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ0 ……（６） となる。この出力電圧Ｖａは、増幅器５６により対数圧
縮され、次の（７）式で表わされる。 Ｖout＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｉl／Ｉs) ＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ(Ｖａ／Ｉs・Ｒ3) ……（７） （７）式に（６）式を代入すると、出力電圧Ｖoutは Ｖout＝Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ0)／Ｉs・Ｒ3} (8) で表わされる。ここで、ＶoutがＶout1からＶout2にΔ
Ｖoutだけ変化したとすると、 ΔＶout＝Ｖout2−Ｖout1 ＝［Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)／Ｉs・Ｒ3}］ −［Ｖref−(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／Ｉs・Ｒ3}］ ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／Ｉs・Ｒ3} −(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)／Ｉs・Ｒ3} ＝(ｋＴ／ｑ)ｌｎ{(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ01)／(Ｖref−(Ｒ2／Ｒ1)ｖ02)} ……（９） となる。（９）式ではトランジスタの特性に影響される
項目が全てキャンセルされており、遠距離測距や反射光
強度が低い場合でもより正確な測距動作を行なうことが
できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明ではＰＳＤの電流出力がベースに
流れ込むパルス光電流抜取り用のトランジスタのベース
電位を一定電位に固定してこのトランジスタのコレクタ
にアイドル電流を流しておき、測距時にはこのアイドル
電流を他のトランジスタに流すことによりパルス光電流
抜取り用トランジスタにはパルス反射光による変動分の
みを流し、そのときのパルス光電流抜取り用トランジス
タのコレクタ電流を検出するようにしたので、対数変換
回路におけるアイドル電流の影響をなくして正確な測距
動作を行なわせることができる。本発明ではさらに、対
数変換回路の構成として、パルス光電流抜取り回路で抜
き取られたパルス光電流を抵抗回路で電圧に変換し、そ
の電圧を演算増幅器を含む増幅回路で増幅し、この増幅
された電圧を対数値に変換するようにしたので、対数変
換回路におけるトランジスタのｈfeの影響も排除してよ
り正確な測距動作を行なわせることができる。
流れ込むパルス光電流抜取り用のトランジスタのベース
電位を一定電位に固定してこのトランジスタのコレクタ
にアイドル電流を流しておき、測距時にはこのアイドル
電流を他のトランジスタに流すことによりパルス光電流
抜取り用トランジスタにはパルス反射光による変動分の
みを流し、そのときのパルス光電流抜取り用トランジス
タのコレクタ電流を検出するようにしたので、対数変換
回路におけるアイドル電流の影響をなくして正確な測距
動作を行なわせることができる。本発明ではさらに、対
数変換回路の構成として、パルス光電流抜取り回路で抜
き取られたパルス光電流を抵抗回路で電圧に変換し、そ
の電圧を演算増幅器を含む増幅回路で増幅し、この増幅
された電圧を対数値に変換するようにしたので、対数変
換回路におけるトランジスタのｈfeの影響も排除してよ
り正確な測距動作を行なわせることができる。
【図１】本発明が対象とする距離検出装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】従来のパルス光電流抜取回路と対数変換回路を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図３】第１の実施例におけるパルス光電流抜取回路と
対数変換回路を示す回路図である。
対数変換回路を示す回路図である。
【図４】第２の実施例における対数変換回路を示す回路
図である。
図である。
２ ＰＳＤ ４ａ，４ｂ パルス光電流抜取回路 ６ａ，６ｂ 対数変換回路 ８ 差動回路 ２０ 第１のトランジスタ ３２ 第２のトランジスタ ３４，３６ スイッチ ４０ 抵抗 ４８，５６ 演算増幅器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 3/06 G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G01B 11/00
Claims (3)
- 【請求項１】 測距対象からのパルス反射光が結像され
る個所に設けられ、結像位置に対応した第１及び第２の
電流を出力する半導体光位置検出器と、この半導体光位
置検出器の各電流出力を受け、前記パルス反射光による
その電流出力の変動分を抜き取る一対のパルス光電流抜
取り回路と、これらの抜き取られたパルス光電流を対数
変換する一対の対数変換回路と、対数変換された両電圧
出力の変動分の差を求めて距離検出信号を得る差動回路
とを備えた距離検出装置において、前記パルス光電流抜
取り回路は、ベース電位が一定電位に固定され前記半導
体光位置検出器の電流出力がベースに流れ込むパルス光
電流抜取り用の第１のトランジスタと、この第１のトラ
ンジスタのコレクタ電流を検出する検出回路と、第１の
トランジスタと並列で前記検出回路側で相互に接続され
た第２のトランジスタと、第２のトランジスタのベース
に接続され、定常時に第２のトランジスタをオフとする
電位に接続し、測距時に開となるスイッチ、及び定常時
に開、測距時に第１のトランジスタのベースと同一電位
に接続するスイッチを含むスイッチ回路とを備えている
ことを特徴とする距離検出装置。 - 【請求項２】 測距対象からのパルス反射光が結像され
る個所に半導体光位置検出器を設け、その半導体光位置
検出器から結像位置に対応して第１及び第２の電流を取
り出し、その各電流出力から前記パルス反射光による変
動分を抜き取り、これらの抜き取ったパルス光電流を対
数変換した後に両電圧出力の変動分の差を求めて距離検
出信号を得る距離検出方法において、前記半導体光位置
検出器の電流出力からパルス反射光による変動分を抜き
取るために、前記半導体光位置検出器の電流出力がベー
スに流れ込む第１のトランジスタのベース電位を一定電
位に固定してこの第１のトランジスタのコレクタに小電
流を流しておき、測距時にはこの小電流を他のトランジ
スタに流すことにより第１のトランジスタにはパルス反
射光による変動分のみを流し、そのときの第１のトラン
ジスタのコレクタ電流を検出する距離検出方法。 - 【請求項３】 測距対象からのパルス反射光が結像され
る個所に設けられ、結像位置に対応した第１及び第２の
電流を出力する半導体光位置検出器と、この半導体光位
置検出器の各電流出力を受け、前記パルス反射光による
その電流出力の変動分を抜き取る一対のパルス光電流抜
取り回路と、これらの抜き取られたパルス光電流を対数
変換する一対の対数変換回路と、対数変換された両電圧
出力の変動分の差を求めて距離検出信号を得る差動回路
とを備えた距離検出装置において、前記対数変換回路
は、前記パルス光電流抜取り回路で抜き取られたパルス
光電流を電圧に変換する抵抗回路と、その電圧を入力
し、増幅する演算増幅器を含む増幅回路と、この増幅さ
れた電圧を対数値に変換する変換回路とを含んでいるこ
とを特徴とする距離検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04034563A JP3093415B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 距離検出装置と距離検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04034563A JP3093415B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 距離検出装置と距離検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203731A JPH05203731A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3093415B2 true JP3093415B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=12417787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04034563A Expired - Fee Related JP3093415B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 距離検出装置と距離検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3093415B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104390654A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-04 | 奇瑞商用车（安徽）有限公司 | 一种车用测速测距仪 |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP04034563A patent/JP3093415B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05203731A (ja) | 1993-08-10 |
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