JPH0694449A - Distance measuring sensor - Google Patents
Distance measuring sensorInfo
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- JPH0694449A JPH0694449A JP24065392A JP24065392A JPH0694449A JP H0694449 A JPH0694449 A JP H0694449A JP 24065392 A JP24065392 A JP 24065392A JP 24065392 A JP24065392 A JP 24065392A JP H0694449 A JPH0694449 A JP H0694449A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、PSD等を使用した測
距センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring sensor using a PSD or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】受光素子としてのPSD(Positi
on Sensitive Photodetecto
r=半導***置検出素子)は、ホトダイオード(PD)
を応用した光スポツト位置検出用センサである。2. Description of the Related Art PSD (Positi) as a light receiving element
on Sensitive Photodefecto
r = semiconductor position detecting element) is a photodiode (PD)
Is an optical spot position detection sensor to which is applied.
【0003】このPSDは、入射する光スポツトの位置
により、取出される信号電流I1とI2のバランスが変
化する。図2に、PSDを用いた測距センサの検出原理
図を示す。In this PSD, the balance of the signal currents I 1 and I 2 extracted changes depending on the position of the incident optical spot. FIG. 2 shows a principle of detection of a distance measuring sensor using PSD.
【0004】図2に示すように、赤外発光ダイオード1
(LED)にて発光された光は、レンズ2を介して検出
物体(一例として人物)3にて反射し、レンズ4を介し
てPSD5に入射する。この反射光MがPSD5に入射
する位置(光のスポツト位置)は、人物3とセンサとの
距離Dによつて変化し、検出物体3が遠くなると(Dが
長くなると)、反射光M1は図2中の破線のようにな
り、PSD5に入射する光のスポツト位置も変化する。
PSD5に入射する光のスポツト位置が変化すると、こ
れに応じてPSD5の両端から取出される信号電流I1
とI2のバランスが変化する。As shown in FIG. 2, the infrared light emitting diode 1
The light emitted from the (LED) is reflected by the detection object (for example, a person) 3 via the lens 2 and enters the PSD 5 via the lens 4. The position where the reflected light M enters the PSD 5 (the spot position of the light) changes depending on the distance D between the person 3 and the sensor, and when the detected object 3 becomes far (the D becomes longer), the reflected light M1 becomes As shown by the broken line in 2, the spot position of the light incident on the PSD 5 also changes.
When the spot position of the light incident on the PSD 5 changes, the signal current I 1 extracted from both ends of the PSD 5 correspondingly changes.
And the balance of I 2 changes.
【0005】この信号電流I1とI2のバランスを信号
処理回路にて検出することにより、検出物体3とセンサ
の距離を検出することができ、PSD5を用いた測距セ
ンサとして使用することができる。By detecting the balance between the signal currents I 1 and I 2 by the signal processing circuit, the distance between the detection object 3 and the sensor can be detected, and it can be used as a distance measuring sensor using the PSD 5. it can.
【0006】また、図3にPSDを用いた従来の測距セ
ンサの制御回路図を示す。図3において、8は信号処理
回路部、9はLED駆動回路部、11は制御回路部であ
り、これらは一チップのバイポーラIC12で構成され
ていた。FIG. 3 shows a control circuit diagram of a conventional distance measuring sensor using a PSD. In FIG. 3, 8 is a signal processing circuit unit, 9 is an LED drive circuit unit, 11 is a control circuit unit, and these are constituted by a one-chip bipolar IC 12.
【0007】ここで、制御回路部11は、発振器13を
含みLED駆動用のパルスを発生させたり必要な各種制
御信号を発生する。Here, the control circuit section 11 includes an oscillator 13 to generate pulses for driving LEDs and various necessary control signals.
【0008】また、バイポーラIC12は、消費電流を
低減するため、制御入力Vinにより電源ON/OFF
がコントロールされていた。Further, the bipolar IC 12 is turned on / off by a control input Vin in order to reduce current consumption.
Was under control.
【0009】さらに、図3中、14は電源供給用のレジ
スタであって、高密度化しやすくかつ消費電力の少ない
CMOS回路が用いられていた。Further, in FIG. 3, reference numeral 14 is a register for power supply, and a CMOS circuit which is easy to increase the density and consumes less power is used.
【0010】ここで、PSDの動作原理を図4に基づい
て説明する。PSD5は、図4の(A)に示すように、
シリコンチップの表面にp−層、裏面にn+層、そして
その中間にあるi層の3層から構成され、PSD5の表
面に光スポットφを照射したとき、生成された電荷(キ
ャリアー)は抵抗層(p−層)で光の入射位置と取り出
し電極A,Bまでの距離に逆比例して分割され、各々の
電極A,Bから電流I1,I2として取り出される。Here, the operating principle of the PSD will be described with reference to FIG. PSD5, as shown in FIG.
The silicon chip is composed of three layers, a p − layer on the front surface, an n + layer on the back surface, and an i layer in the middle, and when the surface of the PSD 5 is irradiated with a light spot φ, the electric charge (carrier) generated is resistance. The layer (p − layer) is divided in inverse proportion to the incident position of light and the distance to the extraction electrodes A and B, and is extracted as currents I 1 and I 2 from the respective electrodes A and B.
【0011】今、図4の(A)のように、光電流I0、
電極A,Bの中点から光入射位置P点までの距離をx、
入射位置P点から電極Aまでの抵抗値をR01、入射位
置P点から電極Bまでの抵抗値をR02、電極A,B間
の距離をL、電極A,B間の抵抗値をRT、電極A,B
から取り出される電流をそれぞれI1,I2とすると、
電流I1,I2は以下の(1)(2)式で表される。Now, as shown in FIG. 4A, the photocurrent I 0 ,
The distance from the midpoint of the electrodes A and B to the light incident point P is x,
The resistance value from the incident position P point to the electrode A is R 01 , the resistance value from the incident position P point to the electrode B is R 02 , the distance between the electrodes A and B is L, and the resistance value between the electrodes A and B is R. T , electrodes A and B
Let I 1 and I 2 be the currents extracted from
The currents I 1 and I 2 are represented by the following equations (1) and (2).
【0012】[0012]
【数1】 [Equation 1]
【0013】表面抵抗層(p−層)の比抵抗Riの分布
が図4の(B)のように一様であるので、抵抗R01,
R02は入射位置P点から電極A,Bまでの距離に比例
し、次式で表される。Since the distribution of the specific resistance R i of the surface resistance layer (p − layer) is uniform as shown in FIG. 4B, the resistance R 01 ,
R 02 is proportional to the distance from the incident point P to the electrodes A and B, and is represented by the following equation.
【0014】[0014]
【数2】 [Equation 2]
【0015】これを(1)(2)式に代入すると、電極
A,Bから取り出される電流I1,I2は次式となる。Substituting this into the equations (1) and (2), the currents I 1 and I 2 extracted from the electrodes A and B are given by the following equations.
【0016】[0016]
【数3】 [Equation 3]
【0017】ここで、電流I1,I2の和と差の比をと
ると次式となる。Here, when the ratio of the sum and the difference of the currents I 1 and I 2 is taken, the following equation is obtained.
【0018】[0018]
【数4】 [Equation 4]
【0019】このように、受光素子としてPSDを用い
ると、直接位置情報を出力として得られる。As described above, when the PSD is used as the light receiving element, the position information can be directly obtained as an output.
【0020】このPSD5の信号電流I1とI2を処理
する信号処理回路部8の一例を図5に示す。図5におい
て、R1〜R7は抵抗、P1〜P5は増幅器を示す。P
SD5の信号電流I1,I2は、電流電圧変換回路部8
aにて、電圧V01,V02に変換する。V01はV
01=R1×I1、V02はV02=R1×I2とな
る。次に、減算回路部8bにてV02とV01の引算を
行い、I2−I1に対応した出力電圧VOAを得る。V
0Aは次式で表わされる。An example of the signal processing circuit section 8 for processing the signal currents I 1 and I 2 of the PSD 5 is shown in FIG. In FIG. 5, R 1 to R 7 are resistors, and P 1 to P 5 are amplifiers. P
The signal currents I 1 and I 2 of SD5 are supplied to the current-voltage conversion circuit unit 8
At a, it is converted into voltages V 01 and V 02 . V 01 is V
01 = R 1 × I 1 , V 02 becomes V 02 = R 1 × I 2 . Next, the subtraction of V 02 and V 01 at subtraction circuit portion 8b, to obtain an output voltage V OA corresponding to I 2 -I 1. V
0A is represented by the following equation.
【0021】[0021]
【数5】 [Equation 5]
【0022】また、加算回路部8cにて、V01とV
02の足し算を行う。図5において、V03は次式で表
わされる。Further, in the adding circuit section 8c, V 01 and V
Add 02 . In FIG. 5, V 03 is represented by the following equation.
【0023】[0023]
【数6】 [Equation 6]
【0024】そして、I1+I2に対応した出力VOB
を得ることができる。V0Bは次式で表わされる。Then, the output V OB corresponding to I 1 + I 2
Can be obtained. V 0B is represented by the following equation.
【0025】[0025]
【数7】 [Equation 7]
【0026】このVOAとVOBをマイコン等で演算処
理することにより、VOA/VOBを求める。 V0A
/V0Bは次式で表わされる。By calculating the VOA and VOB with a microcomputer or the like, VOA / VOB is obtained. V 0A
/ V 0B is expressed by the following equation.
【0027】[0027]
【数8】 [Equation 8]
【0028】したがつて、(I2−I1)/(I1+I
2)は、上述の如く、PSD5に入射する光の位置に対
応しており、(I2−I1)/(I1+I2)により、
PSD5に入射する光のスポツト位置がわかる。Therefore, (I 2 −I 1 ) / (I 1 + I
2 ) corresponds to the position of the light incident on the PSD 5, as described above, and by (I 2 −I 1 ) / (I 1 + I 2 ),
The spot position of the light incident on the PSD 5 can be known.
【0029】PSD5に入射する光のスポツト位置がわ
かると、前述のように、センサと検出物体3との距離が
わかる。When the spot position of the light incident on the PSD 5 is known, the distance between the sensor and the detection object 3 is known as described above.
【0030】このようにして、PSD5の信号電流I1
とI2を信号処理回路部8にて処理することにより、セ
ンサと検出物体3の距離を検出することができる。In this way, the signal current I 1 of the PSD 5 is
By processing and I 2 in the signal processing circuit unit 8, the distance between the sensor and the detected object 3 can be detected.
【0031】また、PSD5の他の信号処理回路部8の
例を図6に示す。図6の回路において、15は対数変換
回路部、16は差動増幅回路部、17,18はlogダ
イオードで、その出力V01,V02は次式で表され
る。なお、kはボルツマン定数、Tは絶対温度(°
K)、qは電子の電荷量である。An example of another signal processing circuit section 8 of the PSD 5 is shown in FIG. In the circuit of FIG. 6, 15 is a logarithmic conversion circuit section, 16 is a differential amplification circuit section, 17 and 18 are log diodes, and their outputs V 01 and V 02 are represented by the following equations. Note that k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature (°
K) and q are electron charge amounts.
【0032】[0032]
【数9】 [Equation 9]
【0033】そして、増幅回路部16内からの出力V0
は次式で表わされる。Then, the output V 0 from the amplifier circuit section 16
Is expressed by the following equation.
【0034】[0034]
【数10】 [Equation 10]
【0035】この回路により、log(I1/I2)に
対応した出力を得ることができる。I1/I2は、PS
Dに入射する光のスポツト位置に対応しており、log
(I1/I2)により、PSDに入射する光のスポツト
位置がわかる。PSD5に入射する光のスポツト位置が
わかると、前述のように、センサと検出物体3との距離
を検出することができる。With this circuit, an output corresponding to log (I 1 / I 2 ) can be obtained. I 1 / I 2 is PS
It corresponds to the spot position of the light incident on D, and log
From (I 1 / I 2 ), the spot position of the light incident on the PSD can be known. When the spot position of the light incident on the PSD 5 is known, the distance between the sensor and the detection object 3 can be detected as described above.
【0036】ここで、図3中の制御入力Vinにおい
て、HighからLowに立ち下がった時点Daよりバ
イポーラIC12の電源が入り、測距動作がスタートす
る。At the control input Vin in FIG. 3, the bipolar IC 12 is powered on from the time Da when it falls from High to Low, and the distance measuring operation is started.
【0037】このとき、制御回路部11の発振器13
は、LED駆動用のパルスを発生させたり、必要な各種
制御信号を発生する。At this time, the oscillator 13 of the control circuit unit 11
Generates a pulse for driving an LED and various necessary control signals.
【0038】このような測距結果は、A/D変換された
後、Dbのように、外部の制御信号に同期したシリアル
データとして出力され、次に電源がOFFになる時点D
cまで動作を続ける。Such a distance measurement result is A / D-converted and then output as serial data in synchronization with an external control signal like Db, and when the power is turned off next time D
Continue operation until c.
【0039】[0039]
【発明が解決しようとする課題】従来の測距センサで
は、図3の如く、外部において制御入力Vinを作るた
め、例えばマイコン等による制御信号発生回路が外部に
必要となる。そのため、測距センサを用いたシステム全
体が大型化すると共に、消費電流もその分だけ大とな
る。In the conventional distance measuring sensor, as shown in FIG. 3, since the control input Vin is generated externally, a control signal generating circuit such as a microcomputer is required externally. Therefore, the entire system using the distance measuring sensor is increased in size and the current consumption is increased accordingly.
【0040】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、外部に制御信号発生回路を必要とせず、低消
費電力化を図り得る測距センサの提供を目的とする。The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a distance measuring sensor that does not require an external control signal generating circuit and can achieve low power consumption.
【0041】[0041]
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1の如く、発光素子1からの光を検出
物体3に当て、該検出物体3で反射した光を受光素子5
で受け、該受光素子5での入射スポツト位置により変動
する一対の電流I1,I2の出力費から検出物体3まで
の距離を測定する測距センサにおいて、前記発光素子1
を駆動する駆動回路部9と、前記受光素子3からの信号
を受信する信号処理回路部8と、これらを制御する制御
回路部11とが設けられ、該制御回路部11に、前記発
光素子駆動用のパルスを発振する発振器13が設けら
れ、該発振器13は、測距に必要な各種タイミング信号
を発生するタイミング信号発生手段31を有せしめられ
たものである。As shown in FIG. 1, the means for solving the problems according to the first aspect of the present invention applies light from the light emitting element 1 to the detection object 3 and reflects the light reflected by the detection object 3 into the light receiving element 5.
In the distance measuring sensor for measuring the distance from the output cost of the pair of currents I 1 and I 2 which varies depending on the incident spot position of the light receiving element 5 to the detection object 3, the light emitting element 1
A drive circuit section 9 for driving the light-receiving element, a signal processing circuit section 8 for receiving a signal from the light-receiving element 3, and a control circuit section 11 for controlling these are provided, and the control circuit section 11 drives the light-emitting element. An oscillator 13 that oscillates a pulse for use in a laser is provided, and the oscillator 13 is provided with a timing signal generating means 31 that generates various timing signals necessary for distance measurement.
【0042】本発明請求項2による課題解決手段は、請
求項1記載の駆動回路部9および信号処理回路部8は、
バイポーラプロセス回路22に組み込まれ、請求項1記
載の制御回路部11および発振器13は、CMOSプロ
セス回路33に組み込まれ、前記制御回路部11に、測
距時であるかどうかを判断する判断手段27と、該判断
手段27にて測距時であると判断したときにのみ前記バ
イポーラプロセス回路22の電源をON切換する切換手
段28とが設けられたものである。According to a second aspect of the present invention, in the means for solving the problems, the drive circuit section 9 and the signal processing circuit section 8 according to the first aspect are:
The control circuit unit 11 and the oscillator 13 according to claim 1 incorporated in the bipolar process circuit 22 are incorporated in the CMOS process circuit 33, and the control circuit unit 11 is configured to determine whether or not it is during distance measurement. And a switching means 28 for switching ON the power source of the bipolar process circuit 22 only when the determination means 27 determines that the distance measurement is being performed.
【0043】本発明請求項3による課題解決手段は、請
求項2記載のバイポーラプロセス回路22およびCMO
Sプロセス回路33は、単一のバイCMOS集積回路3
5に集積されたものである。The problem solving means according to claim 3 of the present invention is a bipolar process circuit 22 and a CMO according to claim 2.
The S process circuit 33 is a single bi-CMOS integrated circuit 3
It is integrated in 5.
【0044】[0044]
【作用】上記請求項1による課題解決手段において、制
御回路部11に設けられた発振器13は、測距に必要な
各種タイミングを作り出し、これに基づいて駆動回路部
9や信号処理回路部8を制御する。したがって、外部よ
り制御信号を必要とせず、外部回路を含めて考えると、
従来に比べてシステムが簡単になる。In the problem solving means according to the above-mentioned claim 1, the oscillator 13 provided in the control circuit section 11 produces various timings required for distance measurement, and the drive circuit section 9 and the signal processing circuit section 8 are generated based on the timings. Control. Therefore, when considering the external circuit without the need for a control signal from the outside,
The system becomes simpler than before.
【0045】請求項2では、常に電源が入っているの
は、制御回路部11と発振器13よりなるCMOSプロ
セス回路33だけで、消費電流の大きいバイポーラプロ
セス回路22は、測距時のみ電源が入るようCMOSプ
ロセス回路33の制御回路部11にて制御されている。
このためシステムの消費電流は低減される。In the second aspect, only the CMOS process circuit 33 including the control circuit section 11 and the oscillator 13 is always powered on, and the bipolar process circuit 22 having a large current consumption is powered on only during distance measurement. Is controlled by the control circuit unit 11 of the CMOS process circuit 33.
Therefore, the current consumption of the system is reduced.
【0046】請求項3では、各回路部8,9,11をワ
ンチップ化でき、測距センサの小型化を図り得る。According to the third aspect, each of the circuit parts 8, 9 and 11 can be integrated into one chip, and the distance measuring sensor can be downsized.
【0047】[0047]
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る測距センサの
制御ブロック図、図2は一般的な測距センサの原理図で
ある。該測距センサは、図1,2の如く、発光素子とし
てのLED1からの光を、レンズ2を介して検出物体3
に当て、該検出物体3で反射した光を、レンズ4を介し
て受光素子としてのPSD5で受け、該PSD5での入
射スポツト位置により変動する一対の電流I1,I2の
出力費から検出物体3までの距離を測定するものであ
る。1 is a control block diagram of a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a principle diagram of a general distance measuring sensor. As shown in FIGS. 1 and 2, the distance measuring sensor detects light from an LED 1 as a light emitting element through a lens 2 to detect an object 3
The light reflected by the detection object 3 is received by the PSD 5 as a light receiving element through the lens 4, and the detection object is detected from the output cost of the pair of currents I 1 and I 2 which varies depending on the incident spot position on the PSD 5. The distance up to 3 is measured.
【0048】前記LED1の内部構造は、図4で示した
従来例と同様であるので説明を省略する。該LED1
は、図1の如く、駆動回路部9にてパネル発光駆動され
る。該駆動回路部9による発光タイミングは、後述の制
御回路部11にて制御される。The internal structure of the LED 1 is the same as that of the conventional example shown in FIG. The LED 1
Is driven by the drive circuit section 9 to emit light from the panel. The light emission timing of the drive circuit unit 9 is controlled by the control circuit unit 11 described later.
【0049】前記PSD3からの信号は、図1の如く、
信号処理回路部8に受信されて処理される。該信号処理
回路部8は、PSD3の信号を受けて演算処理後、距離
に対応するデジタル出力をするためのA/D変換手段2
1を備えている。The signal from the PSD 3 is as shown in FIG.
The signal processing circuit unit 8 receives and processes the signal. The signal processing circuit section 8 receives the signal of the PSD 3 and, after the arithmetic processing, performs an A / D conversion means 2 for producing a digital output corresponding to the distance.
1 is provided.
【0050】該駆動回路部9および信号処理回路部8
は、バイポーラプロセス回路22に組み込まれている。
ここで、該バイポーラプロセス回路22とは、半導体集
積回路の一方式であり、p型半導体とn型半導体の接合
面(pn接合面)で起きる働きを基本とし、MOS−I
Cに比べて高速である。該バイポーラプロセス回路22
は、後述の制御回路部11にて、測距時のみ電源がON
される。The drive circuit section 9 and the signal processing circuit section 8
Are incorporated in the bipolar process circuit 22.
Here, the bipolar process circuit 22 is a method of a semiconductor integrated circuit, and basically has a function that occurs at a junction surface (pn junction surface) of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and is a MOS-I.
It is faster than C. The bipolar process circuit 22
Is turned on by the control circuit section 11 described later only during distance measurement.
To be done.
【0051】該駆動回路部9および信号処理回路部8
は、制御回路部11にて制御される。The drive circuit section 9 and the signal processing circuit section 8
Are controlled by the control circuit unit 11.
【0052】該制御回路部11は、前記信号処理回路部
8でのA/D変換後のデジタルデータを記憶しておく記
憶手段26と、測距時であるかどうかを判断する判断手
段27と、該判断手段27にて測距時であると判断した
ときにのみ前記バイポーラプロセス回路22の電源をO
N切換する切換手段28と、前記LED駆動用のパルス
を発振する発振器13とを有せしめられている。該発振
器13には、測距に必要な各種タイミング信号を発生す
るタイミング信号発生手段31を有せしめられている。
すなわち、例えば50msピッチで一回の測距を行なう
とすれば、タイミング信号発生手段31は、50msピ
ッチのサイクルごとに測距タイミングを発信する。The control circuit section 11 has a storage means 26 for storing the digital data after A / D conversion in the signal processing circuit section 8 and a determination means 27 for determining whether or not the distance is being measured. The power source of the bipolar process circuit 22 is turned on only when the determination means 27 determines that the distance measurement is being performed.
A switching means 28 for N switching and an oscillator 13 for oscillating the pulse for driving the LED are provided. The oscillator 13 is provided with a timing signal generating means 31 for generating various timing signals necessary for distance measurement.
That is, for example, if the distance measurement is performed once at a pitch of 50 ms, the timing signal generating means 31 transmits the distance measurement timing every cycle of the 50 ms pitch.
【0053】該発振器13を含む制御回路部11(以
下、制御回路部11等という)は、CMOSプロセス回
路33に組み込まれている。ここで、該CMOSプロセ
ス回路33とは、半導体集積回路の一方式であり、金
属、酸化物、半導体の三要素を用いて電界効果トランジ
スタ(FET)の働きを基本とし、バイポーラICに比
べて低速であるが、高密度化しやすくかつ消費電力の非
常に少ない特性を有している。The control circuit section 11 including the oscillator 13 (hereinafter referred to as the control circuit section 11 etc.) is incorporated in the CMOS process circuit 33. Here, the CMOS process circuit 33 is a system of a semiconductor integrated circuit, which basically uses the function of a field effect transistor (FET) using three elements of metal, oxide, and semiconductor, and has a lower speed than a bipolar IC. However, it has characteristics that it is easy to increase the density and consumes very little power.
【0054】そして、該バイポーラプロセス回路22お
よびCMOSプロセス回路33は、単一のバイCMOS
集積回路35(IC)に集積されている。The bipolar process circuit 22 and the CMOS process circuit 33 are composed of a single bi-CMOS.
It is integrated in the integrated circuit 35 (IC).
【0055】なお、図1中、14はレジスタ回路であ
り、電源Vccに接続され、前記信号処理回路部8、駆
動回路部9およびPSD5へ電源を供給する。該レジス
タ回路14は、前記信号処理回路部8や駆動回路部9と
同様にバイポーラプロセス回路22内に集積されてい
る。In FIG. 1, reference numeral 14 is a register circuit, which is connected to a power supply Vcc and supplies power to the signal processing circuit section 8, drive circuit section 9 and PSD 5. The register circuit 14 is integrated in the bipolar process circuit 22 like the signal processing circuit unit 8 and the driving circuit unit 9.
【0056】上記構成の測距センサにおいて、常に電源
が入っているのは、制御回路部11等からなるCMOS
プロセス回路33だけで、消費電流の大きいバイポーラ
プロセス回路22は、測距時のみ電源が入るようCMO
Sプロセス回路33の制御回路部11にて制御されてい
る。すなわち、例えば50msごとに一回の測距を行な
う場合、発振器13のタイミング信号発生手段31から
のタイミング信号にて、50msのうち数ミリ秒だけし
か、バイポーラプロセス回路22に電源を供給しない。
このためシステムの消費電流は低減される。In the distance measuring sensor having the above-described structure, the power is always turned on in the CMOS including the control circuit section 11 and the like.
With the process circuit 33 alone, the bipolar process circuit 22 with a large current consumption is controlled so that the power is turned on only during distance measurement.
It is controlled by the control circuit unit 11 of the S process circuit 33. That is, for example, when distance measurement is performed once every 50 ms, the timing signal from the timing signal generating means 31 of the oscillator 13 supplies power to the bipolar process circuit 22 for only a few milliseconds within 50 ms.
Therefore, the current consumption of the system is reduced.
【0057】また、CMOSプロセス回路33の発振器
13のタイミング信号発生手段31は、測距に必要な各
種タイミングを作り出しており、外部より制御信号を必
要としない。このため、外部回路を含めて考えると、従
来に比べてシステムが簡単になる。Further, the timing signal generating means 31 of the oscillator 13 of the CMOS process circuit 33 produces various timings required for distance measurement, and does not require external control signals. Therefore, considering the external circuit, the system becomes simpler than the conventional one.
【0058】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above embodiments within the scope of the present invention.
【0059】例えば、上記実施例では、測距タイミング
を、内部のタイミング信号発生手段31にて、例えば5
0msピッチで一回の測距を行なうよう制御していた
が、外部からの信号入力により、所定時間のみ測距を行
ってもよい。この場合でも、常に電源が入っているのは
CMOSプロセス回路33だけで、バイポーラプロセス
回路22は、測距時のみ電源が入るよう制御回路部11
にて制御される。For example, in the above embodiment, the distance measuring timing is set to 5 by the internal timing signal generating means 31, for example.
Although the distance measurement is controlled to be performed once at the 0 ms pitch, the distance measurement may be performed only for a predetermined time by external signal input. Even in this case, only the CMOS process circuit 33 is always turned on, and the bipolar process circuit 22 is turned on only during distance measurement.
Controlled by.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、駆動回路部や信号処理回路部を制御す
る制御回路部に、発光素子駆動用のパルスを発振する発
振器を設け、発振器にタイミング信号発生手段を有せし
めているので、測距に必要な各種タイミングを測距セン
サの内部で作り出すことができ、外部より制御信号を必
要としない。このため、外部回路を含めて考えると、従
来に比べてシステムが簡単になる。As is apparent from the above description, according to claim 1 of the present invention, the control circuit section for controlling the drive circuit section and the signal processing circuit section is provided with the oscillator for oscillating the pulse for driving the light emitting element, Since the oscillator is provided with the timing signal generating means, various timings required for distance measurement can be created inside the distance measurement sensor, and no external control signal is required. Therefore, considering the external circuit, the system becomes simpler than the conventional one.
【0061】請求項2によると、駆動回路部および信号
処理回路部をバイポーラプロセス回路に組み込み、制御
回路部および発振器をCMOSプロセス回路に組み込
み、制御回路部に、測距時であるかどうかを判断する判
断手段と、測距時であると判断したときにのみバイポー
ラプロセス回路の電源をON切換する切換手段とを設け
ているので、常に電源が入っているのは、制御回路部等
からなるCMOSプロセス回路だけで、消費電流の大き
いバイポーラプロセス回路は、測距時のみ電源が入るよ
うCMOSプロセス回路の制御回路部にて制御されてい
る。このためシステムの消費電流は低減される。According to the present invention, the drive circuit unit and the signal processing circuit unit are incorporated in the bipolar process circuit, the control circuit unit and the oscillator are incorporated in the CMOS process circuit, and the control circuit unit determines whether or not the distance is being measured. Since the determination means for performing the distance measurement and the switching means for switching on the power source of the bipolar process circuit only when it is determined that the distance measurement is being performed are provided, the power source is always on because the CMOS including the control circuit section and the like is used. The bipolar process circuit, which consumes a large amount of current only with the process circuit, is controlled by the control circuit section of the CMOS process circuit so that the power is turned on only during distance measurement. Therefore, the current consumption of the system is reduced.
【0062】請求項3によると、バイポーラプロセス回
路およびCMOSプロセス回路を単一のバイCMOS集
積回路に集積しているので、ワンチップ化による省スペ
ース化を実現でき、高密度実装を可能にするといった優
れた効果がある。According to the third aspect, since the bipolar process circuit and the CMOS process circuit are integrated in a single bi-CMOS integrated circuit, it is possible to realize space saving by one-chip implementation and enable high-density mounting. It has an excellent effect.
【図1】本発明の一実施例に係る測距センサの制御ブロ
ック図FIG. 1 is a control block diagram of a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention.
【図2】一般的な測距センサの検出原理図[Fig. 2] Detection principle diagram of a general distance measuring sensor
【図3】従来の測距センサの制御ブロック図FIG. 3 is a control block diagram of a conventional distance measuring sensor.
【図4】(A)は受光素子の動作原理図、(B)は表面
抵抗層の比抵抗の分布図FIG. 4A is a principle diagram of the operation of the light receiving element, and FIG. 4B is a distribution diagram of the specific resistance of the surface resistance layer.
【図5】従来の受光素子の信号電流の信号処理回路の一
例を示す図FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional signal processing circuit for a signal current of a light receiving element.
【図6】従来の受光素子の信号電流の信号処理回路の他
の例を示す図FIG. 6 is a diagram showing another example of the conventional signal processing circuit for the signal current of the light receiving element.
1 発光素子 3 検出物体 5 受光素子 8 信号処理回路部 9 駆動回路部 11 制御回路部 13 発振器 22 バイポーラプロセス回路 27 判断手段 28 切換手段 31 タイミング信号発生手段 33 CMOSプロセス回路 35 CMOS集積回路 I1,I2 信号電流DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light emitting element 3 detected object 5 light receiving element 8 signal processing circuit section 9 drive circuit section 11 control circuit section 13 oscillator 22 bipolar process circuit 27 judging means 28 switching means 31 timing signal generating means 33 CMOS process circuit 35 CMOS integrated circuit I 1 , I 2 signal current
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年10月15日[Submission date] October 15, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0009】 さらに、図3中、14は電源供給用のレ
ギュレータであって、高密度化しやすくかつ消費電力の
少ないCMOS回路が用いられていた。Further, in FIG. 3, reference numeral 14 is a power supply source.
A Gyure data densification easy and low power consumption CMOS circuit has been used.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0041】[0041]
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1の如く、発光素子1からの光を検出
物体3に当て、該検出物体3で反射した光を受光素子5
で受け、該受光素子5での入射スポツト位置により変動
する一対の電流I1,I2の出力比から検出物体3まで
の距離を測定する測距センサにおいて、前記発光素子1
を駆動する駆動回路部9と、前記受光素子3からの信号
を受信する信号処理回路部8と、これらを制御する制御
回路部11とが設けられ、該制御回路部11に、前記発
光素子駆動用のパルスを発振する発振器13が設けら
れ、該発振器13は、測距に必要な各種タイミング信号
を発生するタイミング信号発生手段31を有せしめられ
たものである。As shown in FIG. 1, the means for solving the problems according to the first aspect of the present invention applies light from the light emitting element 1 to the detection object 3 and reflects the light reflected by the detection object 3 into the light receiving element 5.
In the distance measuring sensor for measuring the distance to the detection object 3 from the output ratio of the pair of currents I 1 and I 2 which varies depending on the incident spot position of the light receiving element 5, the light emitting element 1
A drive circuit section 9 for driving the light-receiving element, a signal processing circuit section 8 for receiving a signal from the light-receiving element 3, and a control circuit section 11 for controlling these are provided, and the control circuit section 11 drives the light-emitting element. An oscillator 13 that oscillates a pulse for use in a laser is provided, and the oscillator 13 is provided with a timing signal generating means 31 that generates various timing signals necessary for distance measurement.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0042】 また、前記駆動回路部9および信号処理
回路部8は、バイポーラプロセス回路22に組み込ま
れ、前記制御回路部11および発振器13は、CMOS
プロセス回路33に組み込まれ、前記制御回路部11
に、測距時であるかどうかを判断する判断手段27と、
該判断手段27にて測距時であると判断したときにのみ
前記バイポーラプロセス回路22の電源をON切換する
切換手段28とが設けられている。[0042] The driving circuit 9 and the signal processing circuit unit 8 is incorporated into a bipolar process circuit 22, the control circuit 11 and the oscillator 13, CMOS
The control circuit unit 11 is incorporated in the process circuit 33 and
And a judging means 27 for judging whether or not the distance is being measured,
Switching means 28 is provided for switching ON the power source of the bipolar process circuit 22 only when the determination means 27 determines that the distance measurement is being performed .
【手続補正5】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0043[Correction target item name] 0043
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0043】 本発明請求項2による課題解決手段は、
請求項1記載のバイポーラプロセス回路22およびCM
OSプロセス回路33は、単一のバイCMOS集積回路
35に集積されたものである。The problem solving means according to claim 2 of the present invention is
Bipolar process circuit 22 and CM according to claim 1.
The OS process circuit 33 is integrated in a single bi-CMOS integrated circuit 35.
【手続補正6】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0045[Name of item to be corrected] 0045
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0045】 また、常に電源が入っているのは、制御
回路部11と発振器13よりなるCMOSプロセス回路
33だけで、消費電流の大きいバイポーラプロセス回路
22は、測距時のみ電源が入るようCMOSプロセス回
路33の制御回路部11にて制御されている。このため
システムの消費電流は低減される。 Further, the always powered, only CMOS process circuit 33 consisting of the control circuit unit 11 and the oscillator 13, a large bipolar process circuit 22 of the current consumption, CMOS process so that the power supply only when the distance measuring enters It is controlled by the control circuit unit 11 of the circuit 33. Therefore, the current consumption of the system is reduced.
【手続補正7】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0046】 請求項2では、各回路部8,9,11を
ワンチップ化でき、測距センサの小型化を図り得る。According to the second aspect , each of the circuit parts 8, 9 and 11 can be integrated into one chip, and the distance measuring sensor can be downsized.
【手続補正8】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0047】[0047]
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る測距センサの
制御ブロック図、図2は一般的な測距センサの原理図で
ある。該測距センサは、図1,2の如く、発光素子とし
てのLED1からの光を、レンズ2を介して検出物体3
に当て、該検出物体3で反射した光を、レンズ4を介し
て受光素子としてのPSD5で受け、該PSD5での入
射スポツト位置により変動する一対の電流I1,I2の
出力比から検出物体3までの距離を測定するものであ
る。1 is a control block diagram of a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a principle diagram of a general distance measuring sensor. As shown in FIGS. 1 and 2, the distance measuring sensor detects light from an LED 1 as a light emitting element through a lens 2 to detect an object 3
The light reflected by the detection object 3 is received by the PSD 5 as a light receiving element through the lens 4, and the detection object is detected from the output ratio of the pair of currents I 1 and I 2 which varies depending on the incident spot position on the PSD 5. The distance up to 3 is measured.
【手続補正9】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0048】 前記PSD5の内部構造は、図4で示し
た従来例と同様であるので説明を省略する。前記LED
1は、図1の如く、駆動回路部9にてパルス発光駆動さ
れる。該駆動回路部9による発光タイミングは、後述の
制御回路部11にて制御される。The internal structure of the PSD 5 is the same as that of the conventional example shown in FIG. The LED
1, as shown in FIG. 1, the drive circuit 9 is Nitepa pulse emission driving. The light emission timing of the drive circuit unit 9 is controlled by the control circuit unit 11 described later.
【手続補正10】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0049[Correction target item name] 0049
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0049】 前記PSD5からの信号は、図1の如
く、信号処理回路部8に受信されて処理される。該信号
処理回路部8は、PSD5の信号を受けて演算処理後、
距離に対応するデジタル出力をするためのA/D変換手
段21を備えている。The signal from the PSD 5 is received and processed by the signal processing circuit unit 8 as shown in FIG. The signal processing circuit unit 8 receives the signal of the PSD 5 and performs arithmetic processing,
It is provided with an A / D conversion means 21 for making a digital output corresponding to the distance.
【手続補正11】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0055[Correction target item name] 0055
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0055】 なお、図1中、14はレギュレータ回路
であり、電源Vccに接続され、前記信号処理回路部
8、駆動回路部9およびPSD5へ電源を供給する。該
レギュレータ回路14は、前記信号処理回路部8や駆動
回路部9と同様にバイポーラプロセス回路22内に集積
されている。[0055] In FIG. 1, 14 is a Les Gyure capacitor circuit, is connected to the power supply Vcc, and supplies power to the signal processing circuit unit 8, the driving circuit 9 and the PSD 5. The <br/> Les Gyure capacitor circuit 14 is integrated in the same way bipolar process circuit 22 and the signal processing circuit unit 8 and the drive circuit 9.
【手続補正12】[Procedure Amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0061[Correction target item name] 0061
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0061】 また、駆動回路部および信号処理回路部
をバイポーラプロセス回路に組み込み、制御回路部およ
び発振器をCMOSプロセス回路に組み込み、制御回路
部に、測距時であるかどうかを判断する判断手段と、測
距時であると判断したときにのみバイポーラプロセス回
路の電源をON切換する切換手段とを設けているので、
常に電源が入っているのは、制御回路部等からなるCM
OSプロセス回路だけで、消費電流の大きいバイポーラ
プロセス回路は、測距時のみ電源が入るようCMOSプ
ロセス回路の制御回路部にて制御されている。このため
システムの消費電流は低減される。[0061] Further, the driving circuit unit and the signal processing circuit section incorporated in the bipolar process circuit, incorporating a control circuit unit and an oscillator in CMOS process circuit, the control circuit unit, and a determining means for determining whether the distance measurement Since there is provided switching means for switching ON the power source of the bipolar process circuit only when it is determined that it is during distance measurement,
The CM always consists of a control circuit, etc.
The bipolar process circuit, which consumes a large amount of current only with the OS process circuit, is controlled by the control circuit unit of the CMOS process circuit so that the power is turned on only during distance measurement. Therefore, the current consumption of the system is reduced.
【手続補正13】[Procedure Amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0062[Correction target item name] 0062
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0062】 請求項2によると、バイポーラプロセス
回路およびCMOSプロセス回路を単一のバイCMOS
集積回路に集積しているので、ワンチップ化による省ス
ペース化を実現でき、高密度実装を可能にするといった
優れた効果がある。According to claim 2 , the bipolar process circuit and the CMOS process circuit are combined into a single bi-CMOS.
Since it is integrated in an integrated circuit, there is an excellent effect that space saving can be realized by one chip and high density mounting is possible.
Claims (3)
検出物体で反射した光を受光素子で受け、該受光素子で
の入射スポツト位置により変動する一対の電流の出力費
から検出物体までの距離を測定する測距センサにおい
て、前記発光素子を駆動する駆動回路部と、前記受光素
子からの信号を受信する信号処理回路部と、これらを制
御する制御回路部とが設けられ、該制御回路部に、前記
発光素子駆動用のパルスを発振する発振器が設けられ、
該発振器は、測距に必要な各種タイミング信号を発生す
るタイミング信号発生手段を有せしめられたことを特徴
とする光学的測距センサ。1. A detection object is irradiated with light from a light emitting element, the light reflected by the detection object is received by a light receiving element, and the output cost of a pair of currents that fluctuates depending on the incident spot position of the light receiving element to the detection object. In the distance measuring sensor for measuring the distance, a drive circuit section for driving the light emitting element, a signal processing circuit section for receiving a signal from the light receiving element, and a control circuit section for controlling these are provided. The circuit unit is provided with an oscillator that oscillates a pulse for driving the light emitting element,
The optical distance sensor, wherein the oscillator is provided with a timing signal generating means for generating various timing signals necessary for distance measurement.
理回路部は、バイポーラプロセス回路に組み込まれ、請
求項1記載の制御回路部および発振器は、CMOSプロ
セス回路に組み込まれ、前記制御回路部に、測距時であ
るかどうかを判断する判断手段と、該判断手段にて測距
時であると判断したときにのみ前記バイポーラプロセス
回路の電源をON切換する切換手段とが設けられたこと
を特徴とする光学的測距センサ。2. The drive circuit unit and the signal processing circuit unit according to claim 1 are incorporated in a bipolar process circuit, and the control circuit unit and the oscillator according to claim 1 are incorporated in a CMOS process circuit. Further, there is provided a judging means for judging whether or not the distance is being measured, and a switching means for switching ON the power source of the bipolar process circuit only when the judging means judges that the distance is being measured. Optical distance measuring sensor characterized by.
およびCMOSプロセス回路は、単一のバイCMOS集
積回路に集積されたことを特徴とする光学的測距セン
サ。3. An optical distance measuring sensor, wherein the bipolar process circuit and the CMOS process circuit according to claim 2 are integrated in a single bi-CMOS integrated circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24065392A JP2810597B2 (en) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Distance sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24065392A JP2810597B2 (en) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Distance sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0694449A true JPH0694449A (en) | 1994-04-05 |
JP2810597B2 JP2810597B2 (en) | 1998-10-15 |
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ID=17062697
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24065392A Expired - Fee Related JP2810597B2 (en) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Distance sensor |
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JP (1) | JP2810597B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09119979A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | He Holdings Inc Dba Hughes Electron | Structure of low-cost laser range finder system |
WO2021187232A1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | 株式会社デンソー | Object detection device |
JP2021152526A (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-30 | 株式会社デンソー | Object detection device |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP24065392A patent/JP2810597B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH09119979A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | He Holdings Inc Dba Hughes Electron | Structure of low-cost laser range finder system |
WO2021187232A1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-23 | 株式会社デンソー | Object detection device |
JP2021152526A (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-30 | 株式会社デンソー | Object detection device |
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JP2810597B2 (en) | 1998-10-15 |
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