JPH0588762B2 - - Google Patents

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JPH0588762B2
JPH0588762B2 JP14577186A JP14577186A JPH0588762B2 JP H0588762 B2 JPH0588762 B2 JP H0588762B2 JP 14577186 A JP14577186 A JP 14577186A JP 14577186 A JP14577186 A JP 14577186A JP H0588762 B2 JPH0588762 B2 JP H0588762B2
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JP
Japan
Prior art keywords
transistor
npn transistor
current
collector
base
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP14577186A
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English (en)
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JPS631914A (ja
Inventor
Mikio Kyomasu
Toshihiko Tomita
Takamichi Takehana
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Chinon KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Chinon KK
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Publication date
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Priority to JP14577186A priority Critical patent/JPS631914A/ja
Publication of JPS631914A publication Critical patent/JPS631914A/ja
Publication of JPH0588762B2 publication Critical patent/JPH0588762B2/ja
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  • Optical Transform (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体位置検出素子PSD(Position
Sensitive、Detector)からの背景光等の直流あ
るいは低周波電流成分の光電流に重畳されるパル
ス信号光電流を抜きとるパルス信号光電流抜取回
路に関する。
(従来の技術) 光源より赤外線をパルス光の形で被測定物に照
射し、反射光を半導体位置検出素子PSDを用い
検出し、三角測量の原理により被測定物までの距
離を測定する距離検出装置が知られている。
第2図はPSDを用いた距離検出装置の光学系
を示す略図である。
投光用のLEDから放出されたパルス光は投光
レンズL1により前方の被測定物Obに投射され、
その反射光は受光レンズL2を介してPSDに入射
する。
PSDは背景光または外来光とパルス光を、背
景光または外来光のレベルとパルス光の入射位置
情報を含む電流に変換して出力する。
したがつて、PSDから前記背景光または外来
光に原因する電流(以下外来光電流)に重畳され
た必要なパルス信号電流のみを抜き取り、距離演
算を実行する必要がある。
第3図は前記距離検出装置の信号処理回路のブ
ロツク図である。
PSDの出力端子はそれぞれ同一の構成のパル
ス信号抜取り回路,に接続されている。
パルス信号抜取り回路,により、パルス光
電流が対数圧縮して取り出され、差動回路により
距離情報が取り出される。
第4図は、従来のパルス信号光電流抜取回路を
示す回路図である。
PSDからの電流と定電流源からの電流は比較
器の一方の入力端子とFETのソースに接続され
ている。
この比較器の他方の入力端子にはリフアレンス
電圧Vref2が接続されている。
NPNトランジスタ1のコレクタはNPNトラン
ジスタ2のベースと前記FETに接続されている。
比較器4はこのNPNトランジスタ2のベース電
圧とリフアレンス電圧Vrefを比較し、MOSFET
スイツチ3を通じNPNトランジスタ1のベース
を制御している。
この時メモリコンデンサ10はこの時のベース
電圧を記憶しておくので、常に一定電流がNPN
トランジスタ1に流れることになる。
この状態で信号発生に同期して前記MOSトラ
ンジスタ3をオフにすると、信号成分電流は
NPNトランジスタ2で増幅される。
パルス信号光電流は、PNPトランジスタ5,
6,7を通じダイオード8,9で対数圧縮され
て、出力されることになる。
第5図は、従来のパルス信号光電流抜取回路の
他の例を示す回路図である。
NPNトランジスタ11のベースにPSDの一方
の出力端子と定電流源Iが接続されている。
NPNトランジスタ11のベースはNPNトラン
ジスタ12のコレクタが接続されており、このト
ランジスタのベースにはメモリコンデンサ21が
接続されている。
NPNトランジスタ11のエミツタとNPNトラ
ンジスタ12のベースを接続し、NPNトランジ
スタ11のコレクタをミラー回路と接続し、エミ
ツタに定電流を流すNPNトランジスタ16を接
続する。
NPNトランジスタ16で流す電流は電流源2
0で出力端子から流す電流を相殺している。
定常状態(信号が発生していない状態)では出
力電圧が一定となるよう比較器17のVrefと比
較する。
この出力がNPNトランジスタ16を制御し、
この結果としてNPNトランジスタ12のベース
を制御する。
このNPNトランジスタ12のベース電圧はメ
モリコンデンサ21に記憶される。
信号電流がNPNトランジスタ11のベースに
入ると、この電流はPNPトランジスタ13,1
4,15で作られたミラー回路に接続されダイオ
ード18,19で対数圧縮されて出力される。
(発明が解決しようとする問題点) 第4図に示した従来の回路で、定常電流(信号
が入力されない状態でのPSDからの背景光光電
流と定電流源の電流との和)が大きくなると、
NPNトランジスタ1のアーリー効果の影響が大
きくなる。
アーリー効果によりNPNトランジスタ1に流
れ込む電流ΔIは次の式で与えられる。
ΔI=〔Io・VTln{(βIn+IBias) /IBias}〕/Va …(1) ただし Io;定常電流 In;信号電流 IBias;トランジスタ2の定常コレクタ電流 β;トランジスタ2の電流増幅率 VT;kT/q Va;アーリー電圧 この電流ΔI分だけ信号電流成分が少なくなる。
第5図の回路の問題点は、入力電圧がNPNト
ランジスタ11と12のVBEの和で決定される
ことである。
すなわち VIN=VTln(I0/Is) +VTln(I1/Is) …(2) ただし I1;電流源の電流 Is;飽和電流 で与えられる。
したがつて入力電圧がVBE分だけ高くなりこ
の結果PSD等を使用した場合、バンドギヤツプ
リフアレンスを用いてバイアス回路を作つた場
合、PSDに逆バイアスすることができなくなつ
てしまう。
本発明の目的は、前述した各先行例の問題点を
解決することができるパルス信号光電流抜取回路
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明によるパル
ス信号光電流抜取回路において、ベースにPSD
からの光電流と定電流が接続されておりエミツタ
が接地されている第1のNPNトランジスタと、
前記第1のNPNトランジスタのベースにコレク
タが接続されておりエミツタが抵抗を介して接地
されている第2のNPNトランジスタと、前記第
1のNPNトランジスタのコレクタに第1のPNP
トランジスタが接続されているミラー回路と、前
記ミラー回路の第2のPNPトランジスタのコレ
クタと前記第2のNPNトランジスタのベースの
接続点にコレクタが接続されエミツタが接地され
ている定電流設定用の第3のNPNトランジスタ
と、前記第3のトランジスタのコレクタと接地点
間に接続されたメモリコンデンサとからなり、前
記第2のトランジスタによりあらかじめ設定した
電流源の電流と低周波成分電流を抜き取り、前記
第1のトランジスタから信号成分を抽出するよう
に構成されている。
(実施例) 以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説
明する。
第1図は本発明によるパルス信号光電流抜取回
路の実施例を示す回路図である。
第1のNPNトランジスタ23のベースには、
PSDからの光電流と定電流源38からの定電流
が比較器37およびFET36を介して接続され
ておりエミツタは接地されている。
第2のNPNトランジスタ22は前記第1の
NPNトランジスタ23のベースにコレクタが接
続されておりエミツタが抵抗39を介して接地さ
れている。
PNPトランジスタ25,26,27,28か
らなるミラー回路のトランジスタ26のコレクタ
は、前記第1のNPNトランジスタ23のコレク
タに接続されている。
第3のNPNトランジスタ24は、前記ミラー
回路の第2のPNPトランジスタ27のコレクタ
と前記第2のNPNトランジスタ22のベースの
接続点にコレクタが接続されており、エミツタは
接地されている。
また前記第3のトランジスタ24のコレクタと
接地点間にメモリコンデンサ35が接続されてい
る。そして前記第2のトランジスタ22によりあ
らかじめ設定した電流源の電流と低周波成分電流
を抜き取り、前記第1のトランジスタ23から信
号成分を抽出する。
前記実施例において、比較器37とFET36
はPSDの出力端子を一定電圧に保ち、FET36
は電流を取り出す。
NPNトランジスタ22は定常電流(定電流と
信号入力前のPSDの出力電流の和の電流)抜取
用トランジスタである。
NPNトランジスタ23は信号増幅用トランジ
スタである。
トランジスタ25,26,27,28はミラー
回路を形成しており、ダイオード29,30は信
号の対数圧縮用ダイオードを形成している。この
ダイオード29,30に並列に定電流源31が接
続されている。
比較器32,33はサンプルホールド回路を形
成しており、トランジスタ24はキヤリヤ電流抜
取用NPNトランジスタを形成している。
コンデンサ34はサンプルホールドコンデンサ
である。
比較器32はスイツチSWを介して電源に接続
されているときに帰還ループが形成され、メモリ
コンデンサ35、サンプルホールドコンデンサ3
4の電位はこの帰還ループ形成の際に決定され、
光信号の入力に同期して前記スイツチSWをオフ
にしたときに、スイツチSWをオフにする直前の
電位を保持する。
この電位により定常電流(光信号以外の電流)
はNPNトランジスタ22で抜き取られる。
このときトランジスタ22のベース電圧は、 VBE=IoR1+VTlnIo/Is …(3) で与えられる。
この電圧は電流源38及び定常電流の一部が
NPNトランジスタ23のベースへ入り増幅され、
ミラー回路のPNPトランジスタ27を通り、一
部はNPNトランジスタ24へ入り、一部がメモ
リコンデンサ35へ蓄えられて電圧を与える。
この結果NPNトランジスタ23のベース電圧は VIN=VTln(I1/Is) …(4) で与えられる。
そして、これは(2)式と比較してVTln(Io/Is)
分入力電圧が下がつたことになる。
このため入力端子の電圧設定にはFET36、
比較器37で作られた定電圧回路を用いることが
可能となる。
さらに本発明においては、(1)式におけるIBias
を電流源31の設定により大きくすることが可能
なため、パルス信号電流の入力時のトランジスタ
23のベース電圧上昇を小さくすることができ、
したがつてトランジスタ22のアーリー効果によ
り流れ込むパルス電流ΔIを小さくすることがで
きる。
(発明の効果) 以上詳しく説明したように、本発明によるパル
ス信号光電流抜取回路において、ベースにPSD
からの光電流と定電流が接続されておりエミツタ
が接地されている第1のNPNトランジスタと、
前記第1のNPNトランジスタのベースにコレク
タが接続されておりエミツタが抵抗を介して接地
されている第2のNPNトランジスタと、前記第
1のNPNトランジスタのコレクタに第1のPNP
トランジスタが接続されているミラー回路と、前
記ミラー回路の第2のPNPトランジスタのコレ
クタと前記第2のNPNトランジスタのベースの
接続点にコレクタが接続されエミツタが接地され
ている定電流設定用の第3のNPNトランジスタ
と、前記第3のトランジスタのコレクタと接地点
間に接続されたメモリコンデンサとからなり、前
記第2のトランジスタによりあらかじめ設定した
電流源の電流と低周波成分電流を抜き取り、前記
第1のトランジスタから信号成分を抽出するよう
に構成されている。
このような本発明によるパルス信号光電流抜取
回路は、距離センサのプリアンプとして用いるこ
とができる。
そして先に第4図に示した従来例の回路より
も、距離精度の高い測定が可能になる。
第5図に示した回路ではクロストークタイプの
PSDしか使えない。
クロストークタイプのPSDはSi中のデバイ長で
サイズ制限を受けるため基線長の選択が自由にな
らない。
本発明の回路は抵抗層形のPSDに使用するこ
とができ基線長の選択の自由度が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による光電流抜取回路の実施
例を示す回路図である。第2図は、PSDを用い
た距離計の原理を示す略図である。第3図は、前
記距離計の基本回路構成を示すブロツク図であ
る。第4図は、従来のパルス信号光電流抜取回路
の第1の例を示す回路図である。第5図は、従来
のパルス信号光電流抜取回路の第2の例を示す回
路図である。 PSD…半導体位置検出素子、22,23,2
4…NPNトランジスタ、25,26,27,2
8…PNPトランジスタ、29,30…対数圧縮
ダイオード、31,38…定電流源、32,3
3,37…比較器、34…サンプルホールドコン
デンサ、35…メモリコンデンサ、36…FET、
39…抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ベースにPSDからの光電流と定電流が接続
    されておりエミツタが接地されている第1の
    NPNトランジスタと、前記第1のNPNトランジ
    スタのベースにコレクタが接続されておりエミツ
    タが抵抗を介して接地されている第2のNPNト
    ランジスタと、前記第1のNPNトランジスタの
    コレクタに第1のPNPトランジスタが接続され
    ているミラー回路と、前記ミラー回路の第2の
    PNPトランジスタのコレクタと前記第2のNPN
    トランジスタのベースの接続点にコレクタが接続
    されエミツタが接地されている定電流設定用の第
    3のNPNトランジスタと、前記第3のトランジ
    スタのコレクタと接地点間に接続されたメモリコ
    ンデンサとからなり、前記第2のトランジスタに
    よりあらかじめ設定した電流源の電流と低周波成
    分電流を抜き取り、前記第1のトランジスタから
    信号成分を抽出するように構成したパルス信号光
    電流抜取回路。
JP14577186A 1986-06-20 1986-06-20 パルス信号光電流抜取回路 Granted JPS631914A (ja)

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JP14577186A JPS631914A (ja) 1986-06-20 1986-06-20 パルス信号光電流抜取回路

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JPS631914A JPS631914A (ja) 1988-01-06
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