JPS63167211A - 距離検出装置 - Google Patents

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、半導***置検出素子（以下ＰＳＤと略称する
）を用いた距離検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来よりＰＳＤを用いた距離検出装置は種々提案されて
いるが、その基本的構成は第８図、第９図、第１０図に
示すようになっている。すなわち、第８図、第９図にお
いて、１は赤外光を投射する発光体、２は投光用レンズ
、３は被写体、４は受光用レンズ、５はＰＳＤである。

発光体１は適宜の回路系によりパルス光を投射するよう
になっている。このパルス光は投光用レンズ２で集光さ
れて被写体３に照射され、その反側光が受光レンズ４に
よってＰＡＤ５上に結像される。その結像位置は受光レ
ンズ４の光軸ｙ２からの距離をＸとすると、被写体まで
の距離０１基線長Ｓ１受光レンズとＰＡＤとの間隔ｆに
よって表され、 ｘ−ｓ−ｆ／ｅ となる、ＰＡＤ５は周知の如く入射光の位置から両端の
信号電極ｄ＋、ｄｚまでの距離の比の逆で光電流を分流
し、信号電極ｄ１、ｄ２から信号電流ＩＩ、１２を出力
するもので、ＰＡＤ５の中心と受光レンズ４の光軸ｙ２
とを合わせた場合、上記距離×の入射光位置における信
号電流１１．１２の比は、ＰＳＤ５の全長をｔとすると
、 ！＋　　：　１２　＝ｊ　／　２＋ｘ　：ｔ　／　２−
Ｘとなる。

従って、総電流すなわち、両信号電流の和で正規化され
た両信号の差出力■は下記のようになる。

すなわち、ＰＳＤ５の全長しに対する入射光位置×に比
例し、被写体距離ｅに反比例する。

このため、上記出力Ｖを求めることによって被写体の距
離を検出できる。この入射光位置Ｘと出力Ｖとの関係を
示すと第１０図の如くである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来例においては、反射光が非常に微小で回路ノイ
ズ等によって測距データにある幅が生じることから、距
１ＩＩＩｅに対する出力信号■の変化を大きくとる傾向
にある。ここで、ＰＳＤの全長に対する反射光の移動量
を変えて距離ｅに対する出力信号■の変化量を異ならせ
た場合の例を第１１図に示す。回路ノイズ等によって生
ずる出力信号ＶのバラツキＡは同一の距離１／ｅ＋では
同じであるが、これを距！１ｅのバラツキ８に換算する
と、移動量Ｘを大きくして、距離ｅに対する出力信号■
の変化量を大きくとった場合ＬＡの方が、上記移動量を
小さくした場合Ｓよりも、距離の誤差Ｂが小さく精度が
良いことがわかる。しかしながら、移動量を大きくする
と反射光がＰＳＤからはずれる被写体距離、すなわち最
至近の検出可能距離が遠くなってしまうという欠点があ
った。逆に、最至近距離を近くにまで設定しようとする
と上記移動量を小さくしなければならず、上述した如く
測距精度が悪くなるという欠点があった。

一方、上記欠点を１ｌｊｔ１１するために、２個の投光
用発光体を、！１線長を異ならせて配設し、これを被写
体距離に応じて選択させる方法も考えられているが、こ
の場合は、その分コスト高になり、スペースも大きくな
るという欠点がある。

本発明は、上記不具合に鑑み成されたものであって、１
つの投光部−のみで、測距精度を悪化させることなく、
至近距離をより短くすることができる距離検出装置を提
供するものである。

［問題点を解決する手段及び作用］ ＰＳＤを用いた距離検出装置において、被写体距離に応
じた電流を作りだすための電極として、ＰＳＤに設けら
れた一対の信号電極の間に少なくとも１個以上の中間電
極を設け、被写体距離に応じて上記一対の信号電極から
の出力電流を距離検出に用いる場合と、上記一対の信号
電極のうちの一方の信号電極と中間電極とによる出力電
流あるいは中間電極同士の出力電流を用いる場合とを切
換えるようにしたものである。

［実施例］ 第１図、第２図は本発明の一実施例を示す図である。な
お、図中、第８図、第９図として示した従来技術と同じ
物については同符号を付し、詳細は省略する。第１図、
第２図において、ＰＳＤ５０には、両端に設けられた信
号電極ｄ、、ｄ２の他に更にその間に中間電極ｄ３が設
けられている。第１図に示すように、受光し、ンズ４の
光軸Ｖ＋を前記ＰＳＤ５０の信号ｉ！極ｄ２と中間電極
ｄ３との間の中央に設定し、ｄｌをオープン状態とする
と％ＩＩはゼロとなり光電流は電極ｄ２及びｄ３に分流
される。このとき出力■を Ｖｚ３−　（１３−１２）／　（１３＋１２　　）とす
ると、第３図Ｈに示すように入射光位置Ｘがｔ１／２ま
では出力Ｖは位置Ｘに比例し、１１７２以上では１とな
る。これは（１／２以上では光電流は全て中間電極から
出力されるからである。

次に中間電極をオーブンにして信号電極ｄ２及びｄｌか
ら出力される信号電流をもとに出力■、すなわち ＶＩＺ＝　（１＋　−１２）／　（ＩＩ　＋Ｉ２　）を
求めると、同図にのようになる。ここで点線は入射光に
よる光電流が距離に関係なく安定して存在する場合であ
るが、このとき入射光の位置が電極ｄ、及びｄ２の中央
すなわちＸ＋のときに出力Ｖはｌｌ−Ｉ２どなるのでゼ
ロとなり、ｘ１以上ではＩ＋＞Ｉ２となり正の値を示し
、×１以下では負の値を示す。しかし、実際には光ｌｌ
流は距離によって変化し、特に遠距離では小さくなって
、へではゼロ・となってしまう。従って、入射光の位置
がゼロに近い付近では出力■はゼロとなり、実線のよう
な形となる。

従って、被写体距離に応じて、使用する電極の組合せを
変えることによって遠距離方向での測距精度を悪化させ
ることなく、測距範囲の至近を近づけることが可能とな
る。

第４図は、上記ＰＳＤ５０を用いた距離検出回路の一実
施例である。

図中、ＰＳＤ５０の共通電極ｄｏ−は第１及び第２のＯ
Ｐアンプ７．８の非反転入力端子に接がれるとともに基
準電圧ｙ　ｒｅｆに接がれている。

また、中間電極ｄ３はアナログスイッチ２０を介してＯ
Ｐアンプ７の反転入力端子に接がれている。さらに信号
電極ｄ、はアナログスイッチ２１を介してＯＰアンプ７
の反転入力端子に接がれ、信号電極ｄ２はＯＰアンプ８
の反転入力端子に接がれている。さらにこのＯＰアンプ
７．８は各々抵抗９．１０により負帰還ががけられ、電
流・電圧変換回路を形成している。フィルター１１．１
２は各々ＯＰアンプ７．８の出力端に接がれ、背景光等
により定常的に発生している光電流から前記発光体１の
投光により発生する光電流の変化分を検出するようにな
っている。

差信号発生回路１３はフィルタ１１とフィルタ１２とに
接続され、これら両者の出力の差を出力するようになっ
ている。和信号発生回路１４はフィルタ１１とフィルタ
１２とに接続されこれら両者の出力の和を出力するよう
になっている。距離信号出力回路１５は上記和信号発生
回路１４と差信号発生回路１３とに接続され、上記差出
力と和出力との比、すなわち距離に対応した信号を出力
するようになっている。比較回路１６は前記距離信号出
力回路１５の出力と比較電圧■２とを入力され両人カの
大小関係を判別して出力する。この比較電圧ｖ２は検出
精度、至近撮影距離等の要素を適宜考慮して定められる
一定電圧である。トランジスタ１８は前記発光体１に接
続されており、制御回路２３がらの出力により、レリー
ズ釦の押下時等にパルス状にＯｎするようになっている
。アナログスイッチ２ｏは前記中間電極ｄ３とＯＰアン
プ７の反転入力端との間に介挿され、インバータ２２を
介して制御回路２３に接続されている。アナログスイッ
チ２１は前記信号電極ｄＩとＯＰアンプ７の反転入力端
子との間に介挿され、制御回路２３に接続されている。

上記各アナログスイッチ２０．２１はＨレベルの信号を
受けたときＯｎするようになっている。

次に上記実施例の動作を説明する。

初期状態で、制御回路２３の制御端子２４がらはＬレベ
ルの信号が出力されている。このときアナログスイッチ
２１はｏｆｆとなり、アナログスイッチ２０がｏｎ状態
となる。従って、電流−電圧変換回路を形成するＯＰア
ンプ７の反転端子にはＰＳＤ５０の中間電極ｄ３が接続
され、ＰＳＤ５０の電極ｄｌはオーブン状態となってい
る。ここで制御回路２３の出力により、レリーズ釦の押
下等に連動してトランジスタ１８をｏｎさせ発光体１を
パルス状に点灯させると被写体からの反射光によるＰＳ
Ｄ５０の光電流は、その入射位置に応じて中間電極ｄ３
と信号電極ｄ２とに分流されて出力される。この分流さ
れた信号電流はそれぞれＯＰアンプ７．８にて電流−電
圧変換され、フィルタ１１．１２によって定常光による
光電流から分離されて出力される。このフィルタ１１．
１２からの出力は差信号出力回路１３、和信号出力回路
１４及び距離信号出力回路１５により演算される。中間
電極ｄ３及び信号電極ｄ２から出力される信号電流をそ
れぞれｌ−１１２とすると、距離信号出力回路１５の出
力■は、 Ｖｚ３　＝ｆ（（Ｉ　　コ　−　１２　　）／　　（１
３＋１２　　））となる。ここで、ｆは電流−電圧変換
に関する係数である。従って、受光レンズ４の光軸とＰ
ＳＤ５０の位置を第１図に示した関係に設定しておくと
第３回目に示した出力が得られ、被写体距離に反比例し
たアナログ出力が得られる。

一方、上記距離信号出力回路１５よりの出力■が比較電
圧ｖ２より大のときはコンパレータ１６の出力がしとな
り、制御回路２３は制御端子２４の出力をＨにして再度
発光体１をパルス状に点灯させる。このときアナログス
イッチ２０はｏｆｆとなり、アナログスイッチ２１がＯ
ｎシてＯＰアンプ７の反転端子には前記ＰＳＤ５０の信
号電極ｄ１が接続され、中間電極ｄ３はオーブン状態と
なる。従って反射光による光電流は信号電極ｄ１とｄ２
とに分流され、それぞれの信号電流をＩＩ、１２とする
と、前記測距動作と同様にして、信号出力回路１５がら
はＶｒｚ−ｆ（（ＩＩ　　１２＞／ＣＩＩ＋１２））な
る出力が得られる。この結果第３図Ｋに示したような出
力が得られる。

従って、第１回目の測距時に距離信号出力回路１５の出
力が比較電圧ｖ２より低くなるような被写体距離、すな
わちコンパレータ１６の出力がＨとなるときは第１回目
の測距結果をそのまま被写体の距離信号として用い、■
２以上となる被写体距離すなわちコンパレータ１６の出
力がＬのときは、第２回目の測距結果を適宜換算して用
いて距離信号とすることによって、■２以下となるよう
な被写体距離までは、測距精度を劣化させることなく、
測距範囲をより至近に近づけることができる。なお、第
２回目の測距時は、反射光の移動量に対する距離信号と
なる出力の変化量が第１回目の測距に対して小さくなり
、精度が悪くなる方向であるが、近距離においては、反
射光そのものが大きく、回路ノイズ等の影響が小さいの
で、特に問題とはならない。

第５図は本発明の他の実施例を示す図である。

図中、ＰＳＤ５１の両端には信号電極ｄ、、ｄ２が設け
られており、この信号電極ｄ＋、ｄ２問には中間電極ｄ
３．ｄ、が設けられている。

ここで信号電極ｄ１とｄ２及び中間電極ｄ３とｄ４の各
中心が同じになるようにそれぞれの電極の位置を設定し
である。上記信号電極ｄ１とｄ２、中間電極ｄ３と６４
の組合せの一方を選択して信号電流を検出すれば、反射
光の入射位置を中心からの距離×で表わして、第６図に
示すような出力が得られる。ここで、Ｐは信号電極ｄ　
＋ｄｚを選択した場合、Ｑは中間電極ｄ３ｄ４を選択し
た場合を示す。

第７図は上記ＰＳＤ５１を用いた回路例であり、第４図
と同じ素子には同じ符号を付し、説明は省略する。上記
第４図に示した回路との差は、信号１！ｆｆ１ｄｚと中
間電極ｄ４とを選択するためのアナログスイッチ４１及
び４２が追加されており、制御回路２３の制御端子２４
がＨのときは電極ｄ＋、ｄ２をＯＰアンプ７．８に接続
し、Ｌのときは電極ｄ３、ｄ４をｏＰアンプ７．８に接
続するよう構成した点にある。

その他は第４図の回路と同様であるので、説明は省略す
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、発光体すなわち投光、部を２個設けず
とも、測距精度を劣化させずに最至近検出可能距離を短
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は上記実施
例の検出素子の正面図、第３図は上記実施例の出力特性
を示す図、第４図は上記実施例の検出素子を用いる回路
図、第５図は本発明の他の実施例の検出素子を示す正面
図、第６図は上記他の実施例の出力特性を示す図、第７
図は上記他の実施例の検出素子を用いる回路図、第８図
は従来例を示す平面図、第９図は従来例の検出素子を示
す平面図、第１０図は従来例の出力特性を示す図、第１
１図は検出素子の出力特性のバラツキ度を示す図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体距離に応じた電流を作りだすための一対の信号電
   極を有する半導***置検出素子を用いた距離検出装置に
   おいて、 上記一対の信号電極の間に少なくとも１個以上の中間電
   極を配設し、被写体距離に応じて、上記一対の信号電極
   からの出力電流を距離検出に用いる場合と、上記一対の
   信号電極のうちの一方の信号電極と中間電極とによる出
   力電流あるいは中間電極同士の出力電流を距離検出に用
   いる場合とを切換えることを特徴とする距離検出装置。