JPS59142412A - 距離検出装置 - Google Patents

距離検出装置

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JPS59142412A
JPS59142412A JP1614083A JP1614083A JPS59142412A JP S59142412 A JPS59142412 A JP S59142412A JP 1614083 A JP1614083 A JP 1614083A JP 1614083 A JP1614083 A JP 1614083A JP S59142412 A JPS59142412 A JP S59142412A
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JP
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transistor
current
base
collector
emitter
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JP1614083A
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Toshitatsu Suzuki
鈴木 敏立
Satoshi Yamane
山根 聰
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02Details
    • G01C3/06Use of electric means to obtain final indication

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

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】 (、)  技術分野 本発明は、カメラ等に用いる距離検出装置に関するもの
である。
<b)  従来技術 いわゆるコンパクトカメラ等におけるオートフォーカス
(自動焦点調整)の測距方式としては外光を利用するパ
ッシブ方式による二重像合致方式が主流となっている。
しかしながら、このパッシブ方式による二重像合致方式
は、一方の像の他方の像に対する相対位置を変化させる
ための可動ミラーを用いることが不可欠な要素となって
おり、この可動ミラーを用いることによる耐久性の低さ
、および二重像合致方式であるため被写体(測距対象)
のコントラスト情報により測距を行なっているので被写
体依存性が強く、コントラストの悪い被写体の測距や暗
いときの測距能力の低さといった問題点があった。
また、このような可動部をもつ方式は調整が複雑化し調
整に多くの手間を要するという欠点をもっている。
また、測距側の装置自体から光等を発するアクティブ方
式による二角測板方式を用いたものは、上述した被写体
依存性については改善されるものの、赤外光等の発光部
または受光部を回動させるなどの可動部を有するものは
やはり上述の耐久性の低さ、調整の複雑化等の問題は避
けられない。
一方、アクティブ方式の一種として超音波を発射し測距
対象による反射波を受信し送受に要する時間から測距対
象の距離を測定する超音波方式があり、これは純電気的
な処理のみによって測定するため処理は容易であるが、
高出力の発信が必要で大きな電源を必要とし、例えばコ
ンパクトカメラ等に用いられる電源では有効な超音波の
発信が困難である。また、超音波が測距対象以外の物体
にあたって測距精度が低下するのを防止するためには指
向性をよくする必要があるが、そのためには超音波の送
受信面の面積を大きくしなければならず、この点もコン
パクトカメラ等には大きな問題となる。
これに対して、上述のアクティブ方式による三角測量方
式を採用したものの一種であって、その上可動部をなく
し、さほど大きな電力を要せず調整も容易、耐久性も良
好でしかも高い距離分解能が得られるものとして、次に
述べるような距離検出装置が考えられている。
すなわち、この距離検出装置は、測距対象にパルス光を
投射する光源と、前記測距対象による前記パルス光の反
射光スポットが結像される個所に設けられ前記光源との
視差に基づく前記測距対象の距離に応じた入射スポット
の位置を前記距離の変化による位置変化方向について連
続的に検出し検出位置に応じた相互電流比を有する第1
および第2の電流出力を得る半導体装置検出器(以下r
PSDJと略称する)と、このPSDの前記第1の電流
出力を受は前記パルス光による前記第1の電流出力の変
動分を対数変換して出力する第1の検出回路と、前記P
SDの前記第2の電流出力を受は前記パルス光による前
記第2の電流出力の変動分を対数変換して出力する第2
の検出回路と、これら第1および第2の検出回路から出
力された対数変換された前記第1および第2の電流出力
の変動分の差をとって距離検出信号を得る差分検出回路
とを具備したものである。
このような距離検出装置の一例について第1図、第2図
を参照してその概略を説明する。
第1図において、■は例えば、発光ダイオード等を用い
て構成したパルス発光器である。このパルス発光器1と
しては眼に見えないこととPSD2の感度の点から赤外
光を発生するものが望ましい。パルス発光器1から発し
たパルス光は投光レンズ3を通して測距対象である被写
体4 (4a、4b、4c等)に投射される。被写体4
で反射されたパルス光すなわち反射光は受光レンズ5を
介して前記PSD2に入射結像される。このPSD2は
イオン注入技術を用いて製造された一次元の連続的な位
置分解能を有するプレナー型のPINフォトダイオード
であり”position   5ensitived
etectors”と称されるものである。
この場合、図示のように被写体4の位置4aに対してP
SD2の2a、4bに対して2 b 、 −・・・・・
無限遠に対して2dの位置にそれぞれ反射光スポットが
結像される。このPSD2は光スポットの入射位置を2
つの電流出力の割合から知ることができるものであり、
例えば第2図(a)のようにPSD2の受光面の中央位
置Slに光スポットが入射した場合2つの電流出力■ 
と■、2の割合は■L1/1,2=1となり、同図(b
)のような位置S2に入射した場合は itj / It2 = 1 / 2 、同図(c)の
ような位置S3に入射した場合II、1 / It、2
 ” 2となる。このようにPSD2に結像された光ス
ポットの位置がPSD2から得られる2つの電流出力の
割合に対応していることから、これら2つの電流出力よ
り被写体距離の情報を得ることができる。
この場合真暗な場所における測距であれば問題はないが
、一般の写真撮影時等にはパルス発光器1によるパルス
光よりもはるかに高い光量の定常光が存在するため前記
パルス光の反射光の抽出ができなくなってしまう。そこ
でこの場合PSD2の第1の電流出力を受ける第1の検
出回路6およびPSD2の第2の電流出力を受ける第2
の検出回路7により定常光の影響を除去し、パルス光の
反射光による光電流の変動分のみをそれぞれ対数変換し
て抽出し差分検出回路8でこれらの差を取ってPSD2
の第1と第2の電流出力の電流比に対応する距離検出信
号を出力するようにしている。この出力が例えばA/D
変換されるなどして表示、焦点調整等に供される。
第3図は第1図に示した第1の検出回路6を詳細に示す
ものである。赤外発光ダイオード等を用いたパルス発光
器1のビーム光は例えば数msの幅でパルス状に放射さ
れるので、定常光を記憶し微弱な反射光によるPSD2
のパルス電流のみを増幅し取り出すのがこの第1の検出
回路6である。
定常光によるPSD2の光電流It、1はFET(電界
効果形トランジスタ)Qlを通してトランジスタQ2に
流れる。演算増幅器A1はPSD2の端子電圧を一定に
保つヘッドアンプとして機能する。この状態では演算増
幅器A2の出力側のスイッチSWは閉じており、トラン
ジスタQ2のベース電位は0.5V (コレクタ電流I
c= 60 n Aの時のベース−エミッタ間電圧VB
Eに相当する)に保持されている。この結果トランジス
タQ3に60nAの電流が流れ、ダイオードD1.トラ
ンジスタQ4を用いて構成したカレントミラー回路によ
りダイオードD2゜D3にも60nAの電流が流れる。
これが定常状態である。定常光が白熱灯、蛍光灯等の場
合は光電流IL1が交流成分を含むので60nAの電流
値が変動し誤差を生ずるがメモリコンデンサCの容量を
小さくすることによって誤差を小さくできる。
次にパルス発光器1が点灯したときは、それに同期して
スイッチSWがオフとなり、直前の光電流IL1の値に
対応するトランジスタQ2のベース電位がメモリコンデ
ンサCによりホールドされる5反射光による光電流IL
1の増加成分ΔIL1はトランジスタQ3のベースに流
れ込みhFE(電流増幅率)倍されてダイオードD2゜
D3に流れる。
従って、このときの出力電圧vo1は次式であられされ
る。
(但し、q:電子電荷、k:ボルツマン定数、T:絶対
温度、I8:ダイオードD2.D3の飽和電流) PSD2の他方の端子に接続された第2の検出回路7も
この第1の検出回路6と全く同様に構成され、これら面
検出回路6,7によりPsD2の各端子から出力される
光電流を処理している。
差分検出回路8で両チャンネルの検出回路6゜7の出力
の差をとると距離に対応した電圧が得られる。この電圧
は次式であられされる。
第4図に示すように被写体距離をQ、受光レンズ5から
PSD2までの距離(受光レンズ5の焦点距離)をf、
PSD2の全長をC2基線長をSとし、PSD2の中央
位置が受光レンズ5の光軸に対応しているとすると、Δ
IL1 。
ΔIL2と距離Qの関係は次のようになる。
ΔIt、 + ocC/ 2  f s / Q(4) ΔIL2cx: C/ 2 + f s / Qしたが
って電圧VODは次式であらゎすことができる。
この電圧VODは例えばサンプルホールド回路を通して
リニア出力端子に導がれ、あるいは同時にA/D変換回
路に入力されてディジタル出力に変換されラッチ回路で
ホールドされるなどして距離表示等に供される。
ところで、第3図に示した回路における上述の動作はあ
くまでも理想状態についてのものであって、実際にはス
イッチswが閉じているときに演算増幅器A2がら供給
されていたトランジスタQ2のベース電流はスイッチs
wが開くとどこからも供給されなくなる。このため、こ
のベース電流はメモリコンデンサCに蓄えられた電荷で
補うことになるが、メモリコンデンサCの電荷が放電さ
れることにより、該コンデンサCの端子電圧が下がり、
トランジスタQ2には定常光光電流■5  を流せなく
なる。したがって、トランジスタQ2のベース電位が低
くなった分に相当する誤差電流11.iがトランジスタ
Q3に流れ込み、最終的にはに1 Xhpgの誤差信号
となり、問題となる(第5図参照)。
(c)  目的 本発明は、前述した問題に対処するもので、その目的と
するところは、ベース電流供給によるメモリコンデンサ
の端子電圧低下を防止して、誤差を低減し得る距離検出
装置を提供することにある。
(d)  構成 本発明の構成について、以下一実施例に基づいて説明す
る。
第6図は本発明の一実施例の要部を示すもので、同図に
おいて、第3図と同様の部分には同符号を付している。
Q5.Q6は共にトランジスタQ2と同特性、すなわち
一般的には同様の材料で同一寸法、同一形状に形成した
トランジスタであり、トランジスタQ5はベース、エミ
ッタがトランジスタQ2と共通接続され、トランジスタ
Q6はエミッタが前記トランジスタQ5のコレクタに接
続され且つコレクタが電源VCaに接続されている。こ
れら両トランジスタQ5゜Q6はトランジスタQ2とV
BInが同じであるから、これらトランジスタQ5.Q
6にはトランジスタQ2と等しい電流IL1が流れる。
よってトランジスタQ6のベース電流はトランジスタQ
2.Q5のベース電流IB+と等しい。トランジスタQ
7はコレクタの一つがベースと接続されていわゆるダイ
オード接続されたマルチコレクタトランジスタで、該ダ
イオード接続されたコレクタがトランジスタQ6のベー
スに接続され、他の一つのコレクタがアースに接続され
るとともにエミッタが電源VCCに接続されている。
このトランジスタQ7とベース、エミッタが共通接続さ
れてトランジスタQ8が設けられこのトランジスタQ8
のコレクタはトランジスタQ2、Q5の共通接続された
ベースに接続されている。マルチコレクタトランジスタ
Q7のダイオード接続されたコレ′クタに流れる電流は
接地されたコレクタに流れる電流と同じである。したが
って、このトランジスタQ7とカレントミラー回路を構
成するトランジスタQ8のコレクタ電流はトランジスタ
Q6のベース電流IB1の2倍すなわち21B1となり
、トランジスタQ2゜Q4の各ベース電流IB1の和に
等しくなる。この電流によってトランジスタQ2.Q4
にはベース電流IB1が、スイッチSWをオフにしたと
きも供給され、メモリコンデンサCの端子電圧は安定に
保持される。
このようにして、スイッチSWのオフ時にもトランジス
タQ2のベース電流はトランジスタQ8から供給される
ことになり、メモリコンデンサCからは電荷の流出がな
くなり、安定に電圧を保持する。したがって、誤差の発
生も殆ん  4どなくなる。
もちろん、第6図に示した回路は、第3図の場合と同様
第1図の第2の検出回路7にも適用する。
なお、本発明は上述の構成に限らずその要旨に含まれる
範囲内での種々の変形実施が可能である。
例えば、第7図に示すように、第6図のトランジスタQ
7に代えてトランジスタQ9.QlOによる構成を用い
、トランジスタQ8に代えてトランジスタQll、Q1
2による構成を用いれば、トランジスタQ7のベース電
流に起因する誤差の発生もなくなり、さらに高精度化が
可能となる。
(e)  効果 本発明によれば、メモリコンデンサの電荷が流出するこ
とに起因する誤差の発生が効果的に防止でき、高精度の
検出の可能な距離検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の適用される距離検出装置の一
例の概略を説明するための図、第5図は同側における問
題を説明するための図、第6図は本発明の一実施例の要
部構成を示す回路構成図、第7図は本発明の他の実施例
の要部構成を示す図である。 Q1〜Q12・・・・・・トランジスタ。 D1〜D3・・・・・・タイオード。 C・・・・・・メモリコンデンサ。 SW・・・・・・スイッチ。 Al、A2・・・・・・演算増幅器。 第  霞   図 ム (a)   (b)   (C) 第  3   図 第  4   図 第  5  図 (a) (b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 測距対象にパルス光を投射する光源と、前記測距対象に
    よる前記パルス光の反射光スポットが結像される個所に
    設けられ前記光源との視差に基づく前記測距対象の距離
    に応じた入射スポットの位置を前記距離の変化による位
    置変化方向について連続的に検出し検出位置に応じた相
    互電流比を有する第1および第2の電流出力を得る半導
    体装置検出器と、この半導体装置検出器の前記第1の電
    流出力を受は前記パルス光による前記第1の電流出力の
    変動分を対数変換して出力する第1の検出回路と、前記
    半導体装置検出器の前記第2の電流出力を受は前記パル
    ス光による前記第2の電流出力の変動分を対数変換して
    出力する第2の検出回路と、これら第1および第2の検
    出回路から出力された対数変換された前記第1および第
    2の電流出力の変動分の差をとって距離検出信号を得る
    差分検出回路とを具備した距離検出装置において、前記
    第1および第2の検出回路をそれぞれ、入力電流信号が
    エミッタまたはソースに供給される第1のトランジスタ
    と、この第1のトランジスタのエミッタまたはソースが
    反転入力端に接続されベースまたはゲートが出力端に接
    続された第1の演算増幅器と、前記第1のトランジスタ
    のコレクタまたはドレインにコレクタが接続された第2
    のトランジスタと、この第2のトランジスタのコレクタ
    が非反転入力端に接続され反転入力端に予定の電圧が与
    えられた第2の演算増幅器と、この第2の演算増幅器と
    前記第2のトランジスタとの間に挿入され前記光源の発
    光時にのみオフ制御されるスイッチと、前記第2のトラ
    ンジスタのベース−エミッタ間に接続されたコンデンサ
    と、前記第2のトランジスタのコレクタにベースが接続
    された第3のトランジスタと、この第3のトランジスタ
    のコレクタ電流を検出し前記差分検出回路に与える電流
    検出回路と、前記第2のトランジスタと同様の特性を有
    し該第2のトランジスタとベース、エミッタが共通接続
    された第4のトランジスタと、やはり前記第2のトラン
    ジスタと同様の特性を有し前記第4のトランジスタのコ
    レクタにエミッタが接続された第5のトランジスタと、
    この第5のトランジスタのベース電流の2倍の電流を前
    記第2トランジスタのベースに供給するカレントミラー
    回路を用いた電流供給回路とを備えた構成としたことを
    特徴とする距離検出装置。
JP1614083A 1983-02-04 1983-02-04 距離検出装置 Granted JPS59142412A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210980A (ja) * 1985-03-15 1986-09-19 Hamamatsu Photonics Kk パルス信号抜き取り回路
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