JPH0623654B2

JPH0623654B2 - 距離検出装置

Info

Publication number: JPH0623654B2
Application number: JP25766587A
Authority: JP
Inventors: 千代春堀口; 洋之松下
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH01100415A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は被測定物からの光を光点として入射し、この光
点の位置を検出する半導体位置検出器を用い、半導体位
置検出器からの出力にもとづいて被測定物までの距離を
検出する距離検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、光源から被測定物に光を投射し、この光源から一
定距離だけ離れた位置に設けられた半導体位置検出器で
反射光を受け、被測定物までの距離を検出する能動距離
検出装置が知られている。

第４図はかかる距離検出装置の光学系の説明図である。
図示の通り、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源１か
らの光は、集光レンズ２を介して被測定物３に照射され
る。被測定物３からの反射光は受光レンズ４で集光さ
れ、半導体位置検出器５の受光部（図示せず）に光点と
して入射される。ここで、基線長をＢとし、被測定物３
までの距離をＬとし、受光レンズ４と半導体位置検出器
５の間隔（結像距離）をｆとし、受光レンズ４の光軸か
ら半導体位置検出器５上の光点位置（集光中心位置）Ｓ
Ｐまでの距離（スポット光の移動量）をｘとすると、下
記の（１）式が成り立つ。

ｘ＝（ｆ・Ｂ）／Ｌ …（１）従って、第４図においてｘ，ｆ，Ｂの値が既知であれ
ば、被測定物３までの距離Ｌを求めることができる。

第５図は第４図に示す一次元の半導体位置検出器５の詳
細な断面構成図である。図示の通り、高抵抗の真性（ｉ
型）シリコン基板５１の表面側には、均一にｐ型不純物
を拡散したｐ型抵抗層５２が形成され、ｐ−ｎ接合型ダ
イオードとして受光部をなしている。また、シリコン基
板５１の裏面側にはｎ型不純物を高濃度に拡散したｎ^＋
型導電層５３が形成され、これに電極５４がオーミック
接触されている。表面側のｐ型抵抗層（受光部）５２の
両端には一対の信号取出電極５５ａ，５５ｂが配設さ
れ、ここから電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂが取り出されるようになっ
ている。

いま、ｐ型抵抗層５２上の位置ＳＰに被測定物３からの
光が光点として入射され、この位置ＳＰが電極５５ａか
ら距離ｘだけ離れていたとする。また、電極５５ａ，５
５ｂの間の距離をＣとし、その間のｐ型抵抗層５２の抵
抗層をＲ_Ｃとし、位置ＳＰと電極５５ａとの間のｐ型抵
抗層５２の抵抗をＲ_Ｘとし、更に光の入射により生成さ
れる光電流をＩ_Ｏとすると、電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂには次の式
が成り立つ。

Ｉ_Ａ＝Ｉ_Ｏ・（Ｒ_Ｃ−Ｒ_ｘ）／Ｒ_ＣＩ_Ｂ＝Ｉ_Ｏ・Ｒ_ｘ／Ｒ_Ｃ …（２）ここで、ｐ型抵抗層５２における抵抗値はその長さと比
例するから、上記の（２）式は下記の（３）式のように
なる。

Ｉ_Ａ＝Ｉ_Ｏ・（Ｃ−ｘ）／ＣＩ_Ｂ＝Ｉ_Ｏ・ｘ／Ｃ …（３）従って、上記の（３）式より（Ｉ_Ａ−Ｉ_Ｂ）／（Ｉ_Ａ／Ｉ_Ｂ）＝１−２ｘ／Ｃ…（４）が得られるので、入射光の強度にかかわりなく、電流Ｉ
_Ａ、Ｉ_Ｂの値から光の入射位置ＳＰを演算することがで
きる。

第６図は測距範囲をＬ_ＮからＬ_Ｆに設定した時の距離検
出用光学系を示す図である。光源１の発光光束を集光レ
ンズ２によって集光し、被測定物３を照射する。被測定
物３からの反射光は集光レンズ２に対して基線長Ｂだけ
隔てて配置された受光レンズ４により集光される。半導
体位置検出器５は受光レンズ４から距離ｆの集光位置
（光点位置）に配置されている。

ここで、測距範囲内の最至近距離（近距離側の限界）お
よび最遠距離（遠距離側の限界）をそれぞれＩ_Ｎおよび
Ｌ_Ｆとし、被測定物３までの距離をＬとする。また、受
光レンズ４の光軸から半導体位置検出器５の受光部の一
方の端までの距離をｘ_Ｆとし、他方の端までの距離をｘ
_Ｎとし、被測定物３からの反射光が受光レンズ４によっ
て集光される光点位置ＳＰから受光レンズ４の光軸まで
の距離をｘとし、光点位置ＳＰから半導体位置検出器５
の受光部の一方の端までの距離をｘ_１とし、半導体位置
検出器５の受光部の長さ（一対の電極の間隔）をＣとす
ると、それぞれ以下の関係式が成り立つ。

従って、上記の（５），（６）の式より下記の（７）式
が得られる。

また、第６図においては、ｘ_１＝ｘ−ｘ_Ｆ＝ｆ・Ｂ／（１／Ｌ−１／Ｌ_Ｆ） …
（８）の関係式も得られる。

次に、半導体位置検出器５の位置分解能をΔｘ、距離Ｌ
_ＮおよびＬ_Ｆにおける距離分解能をそれぞれΔＬ_Ｎ，Δ
Ｌ_Ｆとし、Ｌ_ＮとＬ_Ｆの関係をＬ_Ｆ／Ｌ_Ｎ＝ｍ …（９）で表わすと、次の関係式が得られる。

（１１）式および（１２）式より、距離分解能ΔＬ_Ｎお
よびΔＬ_Ｆはそれぞれ（１３）式および（１４）式に示
すようになる。

ΔＬ_Ｎ＝Δｘ・▲Ｌ² _N▼／（Δｘ・Ｌ_Ｎ＋ｆ・Ｂ） …
（１３） ΔＬ_Ｆ＝ｍ^２・Δｘ・▲Ｌ² _N▼ ／（ｍ・Δｘ・Ｌ_Ｎ＋ｆ・Ｂ） …（１４）（１３）式および（１４）式の比をとると、下記の（１
５）式が得られる。

ΔＬ_Ｆ／ΔＬ_Ｎ＝ｍ^２・（Δｘ・Ｌ_Ｎ＋ｆ・Ｂ）／（ｍ・Δｘ・Ｌ_Ｎ＋ｆ・Ｂ）…（１５）（１５）式において、ｍ・Δｘ・Ｌ_Ｎ≪ｆ・Ｂの条件が
成り立つ時には、これを下記の（１６）式に近似するこ
とができる。

ΔＬ_Ｆ／ΔＬ_Ｎ≒ｍ^２ …（１６）（１６）式より、遠距離側の距離分解能ΔＬ_Ｆは前述の
（９）式に示すｍが大きいと、著しく悪化することがわ
かる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

言い換えれば、測定可能な最至近距離から最遠距離まで
の範囲を大きくとれば、それだけ遠距離になったときの
分解能が低下してしまう。このため、例えばレーザ加工
機の加工部における位置検出のように近距離側での高分
解能が期待される位置検出装置、無人搬送車の走行など
における位置検出のように遠距離側での高分解能が要求
される装置に適用すると、所望の分解能が得られない欠
点があった。

そこで本発明は、遠、近の限界距離の比（Ｌ_Ｆ／Ｌ_Ｎ＝
ｍ）を大きくしても、遠距離側において高い距離分解能
を得ることのできる測距範囲の広い距離検出装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本出願の第１の発明に係る距離検出装置は、高抵抗の半
導体基体の表面側に一導電型不純物を含んで形成された
受光部に、被測定物からの光が光点として入射されたと
きに当該受光部の両端に配設された信号取出電極から光
電流が取り出される半導体位置検出器を備え、この半導
体位置検出器の光電流出力から被測定物までの距離を検
出する距離検出装置であって、下記のように構成される
ことを特徴とする。すなわち、前述の受光部は、各一対
の信号取出電極を両端に配設した複数の受光エリアを含
み、この複数の受光エリアは各一対の信号取出電極の一
方と他方が互いに隣接するように一列に配設され、かつ
複数の受光エリアの信号取出電極の間隔は一方から他方
へ向かって順次大きくなると共に、任意の受光エリアの
信号取出電極の間隔と任意の受光エリアと隣接する他方
の側の受光エリアの信号取出電極の間隔との比は常に一
定となっている。そして、本発明の距離検出装置は、複
数の受光エリアの各一対の信号取出電極からの光電流出
力にもとづいて、いずれの受光エリアに最も強く光が当
たっているかを判別する判別手段と、複数の受光エリア
の光電流出力のうち最も強く光が当たっているものと、
それに隣接する受光エリアの光電流出力を、判別手段の
判別結果にもとづいて選択するセレクト手段と、このセ
レクト手段により選択された最も強く光が当たっている
受光エリアの一対の信号取出電極のそれぞれの光電流出
力に、隣接する受光エリアの光電流出力を加えることで
補正する補正手段と、セレクト手段で選択されて補正手
段で補正された光電流出力から受光部における光点の位
置を求め、被測定物までの距離を演算する演算手段とを
備える。

また、第２の発明は、上記第１の発明に加えて更に受光
部は、上記の受光エリアに加えてその両端部外側に１つ
づつ補助受光エリアを有し、この補助受光エリアには各
１つづつ信号取出電極を有している。そして、補正手段
は受光エリアもしくは補助受光エリアの光電流出力にも
とづき、最も強く光の当たっている受光エリアの光電流
出力を補正する。

〔作用〕

本出願の第１および第２の発明の構成によれば、遠距離
側の被測定物からの光と遠距離側の被測定物からの光
は、それぞれ異なる受光エリアに光点として入射され、
従って各光電流はそれぞれの受光エリアの信号取出電極
から出力される。そして、各受光エリアからの光電流出
力については、いずれに最も強く光が当たっているかが
判別される。従って、被測定物までの距離に応じて、最
も適当な受光エリアが選択され、更に隣接する受光エリ
アもしくは補助受光エリアによって光電流出力が補正さ
れ、これらによって距離が検出されることになる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の
付号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は実施例に係る距離検出装置のブロック図であ
り、この装置は半導体位置検出器とその出力信号を処理
する信号処理回路とを有している。図示の通りこの実施
例では、第１の特徴として半導体位置検出器の受光部が
複数のエリア（受光エリア）に分割されており、第２の
特徴として各受光エリアからの光電流出力を選択するよ
うになっており、第３の特徴として選択された最も強く
光の当たっている受光エリアからの光電流出力を隣接す
る受光エリアもしくは補助受光エリアからの光電流出力
が補正し、これにもとづいて所定の演算処理を行なうよ
うになっている。そこで、まず半導体位置検出器の構成
と作用から詳細に説明する。

第２図は半導体位置検出器の斜視図であり、第３図
（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は縦断面図であ
る。そして、これが従来のものと比べて特徴的なこと
は、半導体基板の表面側に形成された受光部が、複数の
受光エリアと２つの補助受光エリアを列設して構成され
ていることである。ｎ個（ｎは２以上の整数）の受光エ
リア５２_１〜５２_ｎと２個の補助受光エリア５２_０，５
２_ｎ＋１は、高抵抗のシリコン基板５１の表面側にＰ型
の不純物を均一に拡散させることで形成されるが、各受
光エリア５２_１〜５２_ｎの長手方向の長さは順次に大き
くなっている。そして、各受光エリア５２_１〜５２_ｎの
両端には幅を十分に狭くした各一対の信号取出電極５５
ａ_１〜５５ａ_ｎ、５５ｂ_１〜５５ｂ_ｎが配設され、一対
の取出電極間のＰ型抵抗層（受光エリア）の長さＣ_１〜
Ｃ_ｎにはＣ_２／Ｃ_１＝Ｃ_３／Ｃ_２＝… ＝Ｃ_ｎ／Ｃ_ｎ−１＝Ｄ（一定） …（１７）の関係が成立している。なお、各信号取出電極５５ａ_１
〜５５ａ_ｎ，５５ｂ_１〜５５ｂ_ｎの幅Ｗは、Ｗ《Ｃ_１と
みなせる程度に十分に狭くなっているものとする。一
方、２個の補助受光エリア５２_０，５２_ｎ＋１の外側端
部にも各１個の信号取出電極５５ａ_０，５５ｂ_０が配設
され、これらの幅についても上記と同様に十分に狭くな
っている。

測距範囲をｎ分割し、遠距離側よりＬ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，
Ｌ_４，…Ｌ_ｎとすると、半導体位置検出器５が上記の
（１７）式を満足しているとき、下記の（１８）式の関
係が成り立つ。

Ｌ_１／Ｌ_２＝Ｌ_２／Ｌ_３＝Ｌ_３／Ｌ_４＝…＝Ｌ_ｎ−１／Ｌ_ｎ＝Ｄ（一定） …（１８）本発明において特徴的なことは、受光エリア５２_１〜５
２_ｎの外側に補助受光エリア５２_０，５２_ｎ＋１が設け
られていることであり、この点で先に本出願人が出願し
た特願昭６２−１７４２２５号と異なる。以下、このよ
うにした理由を説明する。

受光レンズ４によって半導体位置検出器の受光部上に集
光されるスポット光の大きさは、無限小であるのが理想
であるが、実際にはある有限の大きさとなる。従って、
スポット光が第２図および第３図に示す半導体位置検出
器の受光エリア５２_１または５２_ｎの端部に差し掛かる
と、受光エリア５２_１または５２_ｎから外れた信号光は
光電変換されず。この受光エリアに照射された信号光の
みが光電変換されることになる。その結果、信号取出電
極５５ｂ_１または５５ａ_ｎから得られる信号光電流が小
さくなり、所定のアナログ割算を実行した後の演算出力
は、距離の変化量に対してその出力値の変化量が小さく
なる。言い変えれば、スポット光が受光エリア５２_１ま
たは５２_ｎの端部に来ると距離分解能が悪化することに
なる。

この欠点を改善するため、第２図において、本発明の半
導体位置検出器には最も外側の両端に補助受光エリア５
２_０および５２_ｎ＋１が形成されている。この補助受光
エリア５２_０，５２_ｎ＋１に照射された信号光は光電変
換され、信号取出電極５５ｂ_０および５５ａ_０から取り
出される。そして、信号取出電極５５ｂ_０または５５ａ
_０から得られる光電流は後述の加算回路により、信号取
出電極５５ｂ_１または５５ａ_ｎから得られる光電流と加
算された後、アナログ割算器による演算が実行される。
これにより、この部分（遠・近距離の側）における距離
分解能が大幅に改善されることになる。

半導体位置検出器５に接続される増幅回路において、半
導体位置検出器５に入射する光には信号光以外に外乱光
（たとえば太陽光等）も含まれる。この場合には、電流
−電圧変換用抵抗とコンデンサを用いたＡＣ結合方式
（浜松ホトニクス株式会社発行「半導体位置検出器カタ
ログ」Ｐ．１４参照）を用いるのが一般的である。この
とき、半導体位置検出器５の電極間抵抗Ｒ_Ｃと電流−電
圧変換用抵抗の温度特性の違いにより、前述の（４）式
に示す信号演算出力に誤差を生じる。それゆえ、第２図
に示す半導体位置検出器５の高抵抗シリコン基板５１上
の各電極５５ａ_０〜５５ａ_ｎ，５５ｂ_０〜５５ｂ_ｎに近
接して電流−電圧変換用抵抗（図示せず）を形成し、抵
抗の温度特性をそろえることにより、上記信号演算出力
の誤差をなくすことができる。

第１図は本発明に適用される半導体位置検出器５と、こ
れに専用の信号処理回路のブロック図である。この実施
例では、半導体位置検出器５の受光部を分離層５８_０〜
５８_３によって完全に５分割し、前述の（１７）式の関
係は以下の数値に設定してある。

Ｃ_２／Ｃ_１＝Ｃ_３／Ｃ_２＝２ …（１９）これに伴い、測距範囲の分割は前述の（１８）式より以
下の数値になる。

Ｌ_１／Ｌ_２＝Ｌ_２／Ｌ_３＝２ …（２０）半導体位置検出器５上には、各受光エリア５２_１〜５２
_３の信号取出電極５５ａ_１〜５５ａ_３，５５ｂ_１〜５５
ｂ_３に接して電流−電圧変換抵抗ｒが形成されると共
に、補助受光エリア５２_０，５２_４の信号取出電極５５
ａ_０，５５ｂ_０に接して電流−電圧変換用の抵抗ｒが形
成されている。光が入射することにより得られる光電流
Ｉ_１，Ｉ_B1，Ｉ_A1，Ｉ_B2，Ｉ_A2，Ｉ_B3，Ｉ_A3およびＩ_３
は、この電流−電圧変換抵抗ｒにより電圧に変換され、
コンデンサＣによりＡＣ結合されて交流成分のみが増幅
器Ｕ_１〜Ｕ_８に送られ、増幅後に加算回路Ｕ_９〜Ｕ_１３
に転送される。

加算回路Ｕ_９は光が半導体位置検出器５の補助受光エリ
ア５２_０および受光エリア５２_１に入射して得られる光
電流Ｉ_１，Ｉ_B1における交流成分の和を演算する。この
加算により、入射スポット光が受光エリア５２_１から補
助受光エリア５２_０側に外れたときの光電流Ｉ_B1の減少
分が補正される。同様に、加算回路Ｕ₁₃は補助受光エリ
ア５２_４および受光エリア５２_３から得られる光電流Ｉ
_３，Ｉ_A3の交流成分の和を演算する。この加算により、
入射スポット光が受光エリア５２_３から補助受光エリア
５２_４側に外れたときの光電流Ｉ_A3の減少分が補正され
る。一方、加算回路Ｕ₁₀，Ｕ₁₁，Ｉ₁₂は受光エリア５２
_１，５２_２，５２_３から得られる光電流Ｉ_B1〜Ｉ_B3，Ｉ
_A1〜Ｉ_A3の交流成分の和を演算する。更に、増幅器Ｕ_３
および加算回路Ｕ_１１の出力は加算回路Ｕ₁₄に与えら
れ、同様に増幅器Ｕ_４，Ｕ_５，Ｕ_６の出力と加算回路Ｕ
₁₀，Ｕ₁₂，Ｕ₁₁の出力は加算回路Ｕ₁₅，Ｕ₁₆，Ｕ₁₇にそ
れぞれ与えられる。

加算回路Ｕ₁₀〜Ｕ₁₂の出力はサンプルアンドホールド回
路Ｕ₁₈〜Ｕ₂₀に与えられ、光源１をパルス点燈させた時
の被測定物３から反射されてくる光の信号レベルがホー
ルドされる。この時のサンプリング信号は第１図の記号
φ_２で示される。サンプルアンドホールド回路Ｕ₁₈〜Ｕ
₂₀の出力はフルタ回路Ｕ₂₁〜Ｕ₂₃により平均化される。
そして、フィルタ回路Ｕ₂₁〜Ｕ₂₃の出力は比較回路Ｕ₂₄
〜Ｕ₂₆に与えられ、ここで被測定物３から反射されてく
る信号光が半導体位置検出器５の受光エリア５２_１〜５
２_３のうちのどの受光エリアに最も強く当っているかが
判定され、その結果がゲート信号Ｇ１，Ｇ２およびＧ３
としてＡＮＤゲートから出力される。

ここで、例えば光信号が受光エリア５２_１に入射してい
る場合には、ゲート信号Ｇ１が、“Ｈ”（ハイレベル）
となり、ゲート信号Ｇ２およびＧ３が“Ｌ”（ロウレ
ル）となる。このゲート信号Ｇ１，Ｇ２およびＧ３によ
り、ゲート回路２２において信号光が最も強く入射して
いる受光エリアからの信号線をＯＮさせ、その出力が減
算回路２３および加算回路２４に送られる。すなわち、
ゲート回路における信号線のオン／オフが、下記のよう
にアクティブハイ（ゲート信号が“Ｈ”になったときに
オン状態）の形で制御される。

加算回路Ｕ₁₄では位置検出用の受光エリア５２_１の信号
取出電極５５ａ_１から得られる光電流Ｉ_A1と、位置検出
用の受光エリア５２_２から得られる光電流の和Ｉ_B2＋Ｉ
_A2との加算が実行される。これにより、ゲート信号Ｇ１
が“Ｈ”であって、スポット光の中心が分離層５８_１の
近くにあるとき、受光エリア５２_１から外れたスポット
光は隣接する受光エリア５２_２で光電変換され、信号光
電流Ｉ_A1の減少分をＩ_B2＋Ｉ_A2で補正させることができ
る。

スポット光の中心位置が分離層５８_１から受光エリア５
２_２の方向へわずかに移動すると、ゲート信号Ｇ１が
“Ｌ”となり、ゲート信号Ｇ２が“Ｈ”となる。このと
き、受光エリア５２_２から外れている信号光（信号取出
電極５５ｂ_２から得られる光電流Ｉ_B2の減少分）は、隣
接する受光エリア５２_１で光電変換される信号光電流の
和Ｉ_B1＋Ｉ_A1に相当し、従って加算回路Ｕ₁₅により加算
（Ｉ_B1＋Ｉ_A1）＋Ｉ_B2を実行することにより、Ｉ_B2の減
少分の補正を実行することができる。同様の理由で、加
算回路Ｕ₁₆およびＵ₁₇によりそれぞれＩ_A2およびＩ_B3の
信号値の減少分の補正を実行できる。

ここでもし、加算回路Ｕ_９およびＵ₁₃と加算回路Ｕ₁₄〜
Ｕ₁₇を設けないと、分割された各測距範囲の切替位置に
おいて信号電流の減少分の補正が行なわれないため、距
離の変化量に対するアナログ割算器２６の演算出力値の
変化量が小さくなり、距離分解能が悪化することにな
る。従って、以上の説明から明らかなように、仮に本実
施例において補助受光エリア５２_０，５２_４が設けられ
ていないときでも、加算回路Ｉ₁₄〜Ｕ₁₇を設けてこれに
よる光電流の補正を行なえば、分離層５８_１，５８_２の
近くにスポット光が来たときの距離分解能は十分に高め
られることがわかる。

加算回路Ｕ_９およびＵ₁₃と加算回路Ｕ₁₄〜Ｕ₁₇で信号電
流の補正が実行され、ゲート回路２２で信号線のＯＮ−
ＯＦＦ制御が行なわれた後、減算回路２３と加算回路２
４により、信号の減算および加算が実行されその演算出
力は信号成分抜取回路２５に与えられ、ここで外乱光成
分に重畳された信号成分のみが抜き取られる。ここで
は、光源をパルス点燈させる直前の電圧レベルをサンプ
リング信号φ_１により記録し、パルス点燈時の電圧レベ
ルをサンプリング信号φ_２により記録する。この両者の
記録値の差分をとることにより、信号成分の抜き取りが
実行される。信号成分抜取回路２５の出力はアナログ割
算器２６に与えられ、ここで演算が実行されてアナログ
電圧の形で出力される。その結果、ゲート信号Ｇ１，Ｇ
２およびＧ３の出力状態により三分割された測距範囲
の、どこに被測定物が存在するかが判明し、アナログ電
圧出力により被測定物３までの正確な距離を求めること
ができる。

この距離検出のためのアナログ演算は、具体的には前述
の（３）式および（４）式により行なうことができる。
すなわち、前述の（１）式と（４）式から距離ｘを消去
すると、（Ｉ_Ａ−Ｉ_Ｂ）／（Ｉ_Ａ／Ｉ_Ｂ）＝１−２ｆ・Ｂ／（Ｃ・Ｌ） …（２１）の関係が得られるので、電流演算値（Ｉ_Ａ−Ｉ_Ｂ）／
（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂ）は被測定物までの距離Ｌに反比例してい
ることがわかり、従って間接的に距離Ｌを求めることが
できる。

なお、図には示していないが、信号成分抜取回路２５の
出力値のうち、Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂの信号レベルをモニタし、こ
の電圧レベルが一定になるように光源１側の駆動回路
（図示せず）を制御することにより、アナログ割算器２
６の演算精度を向上させることができる。

次に、上記実施例を具体的数値によってより詳しく説明
する。

まず、実施例の測距装置の光学条件を以下の如く設定す
る。

ｆ＝６０〔mm〕Ｂ＝２００〔mm〕Ｌ_N3＝７５０〔mm〕Ｌ_F3＝Ｌ_N2＝１５００〔mm〕Ｌ_F2＝Ｌ_N1＝３０００〔mm〕Ｌ_F1＝６０００〔mm〕Ｌ_F1／Ｌ_N1＝２Ｃ１＝ｆ・Ｂ（１／Ｌ_N1−１／Ｌ_F1）＝２〔mm〕 Δｘ＝Ｃ１／５００＝４〔μｍ〕半導体位置検出器５の分解能は入射光にもとづく信号光
電流の大きさにより変化するが、一般に信号光電流の和
（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂ）が３００〔ｎＡ〕の時に、分解能Δｘは
電極間隔の１／５００程度になる。そこで、Δｘ＝Ｃ１
／５００として求める。上記の数値を前述の（１４）式
に代入すると、最遠距離の距離分解能ΔＬ_Ｆは以下の如
くなる。

ΔＬ_Ｆ＝１２〔mm〕 …（１９）これに対して、同一の光学系で従来の半導体位置検出器
を用いた場合に、同様にして最遠距離の距離分解能を求
めると以下の如くなる。

ｆ・Ｂ＝１２０００Ｌ_Ｎ＝７５０〔mm〕Ｌ_Ｆ＝６０００〔mm〕Ｌ_Ｆ／Ｌ_Ｎ＝８Ｃ＝ｆ・Ｂ（１／Ｌ_Ｎ−１／Ｌ_Ｆ）＝１４〔mm〕 ΔＬ_Ｆ＝８３〔mm〕 …（２０）そこで、（１９）式と（２０）式を比較すると、本実施
例においては従来技術の半導体位置検出器を用いた時に
比べて、遠距離側での距離分解能は同一光学系を用いて
も約７倍に改善されている。この結果は、半導体位置検
出器の受光部の分割数（受光エリアの数）を増すことに
より、さらに向上させることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、本発明の距離検出装置に適用にされる半導体位
置検出器は、第２図に示されるものに限られない。ま
た、半導体基板についてもシリコンに限られず、例えば
ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）とすれば、より高温の条件下
でも用いることが可能になる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本出願の発明によれば、遠距
離側の被測定物からの光と近距離側の被測定物からの光
は、それぞれ異なる受光エリアに光点として入射され、
従って各光電流はそれぞれの受光エリアの信号取出電極
から出力される。そして、最も強く光の当たっている受
光エリアからの光電流出力が選択されてアナログ演算が
されるので、遠、近の限界距離の比（Ｌ_Ｆ／Ｌ_Ｎ＝ｍ）
を大きくしても、遠距離側において高い距離分解能を得
ることのできる測距範囲の広い距離検出装置が得られ
る。

特に第１の発明では、最も光が強く当っている受光エリ
アからの光電流の減少分を隣接する受光エリアからの光
電流が補正しているので、受光エリアの境界近傍に光が
当ったときの分解能を高めることができる距離検出器が
得られる。

更にまた、第２の発明では、両端の受光エリアの外側に
補助受光エリアを設け、この光電流によって両端の受光
エリアの光電流の減少分を補正できるようにしているの
で、遠・近距離のいずれの側においても、分解能を更に
高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る距離検出装置の要部ブロ
ック図、第２図は本発明の実施例に適用される半導体位
置検出器の斜視図、第３図は第２図に示す半導体位置検
出器の平面図および縦断面図、第４図は距離検出装置の
光学系の説明図、第５図は従来装置に適用される半導体
位置検出器の断面図、第６図は測距範囲をＬ_ＮからＬ_Ｆ
にしたときの距離検出用光学系の説明図である。１……光源、２……集光レンズ、３……被測定物、４…
…受光レンズ、５……半導体位置検出器、２２……ゲー
ト回路、２３……減算回路、２４……加算回路、２５…
…信号成分抜取回路、２６……アナログ割算器、５１…
…シリコン基板、５２……受光部（Ｐ型抵抗層）、５２
_０……補助受光エリア、５２_１〜５２_ｎ……受光エリ
ア、５２_ｎ＋１……補助受光エリア、５３……ｎ^＋型導
電層、５５ａ，５５ａ_０〜５５ａ_ｎ，５５ｂ，５５ｂ_０
〜５５ｂ_ｎ……信号取出電極、Ｕ_１〜Ｕ_８……増幅器、
Ｕ_９〜Ｕ₁₇……加算回路、Ｕ₁₈〜Ｕ₂₀……サンプルアン
ドホールド回路、Ｕ₂₁〜Ｕ₂₃……フィルタ回路、Ｕ₂₄〜
Ｕ₂₆……比較回路（コンパレータ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高抵抗の半導体基体の表面側に一導電型不
純物を含んで形成された受光部に、被測定物からの光が
光点として入射されたときに当該受光部の両端に配設さ
れた信号取出電極から光電流が取り出される半導体位置
検出器を備え、この半導体位置検出器の光電流出力から
前記光点の入射位置を求めて前記被測定物までの距離を
検出する距離検出装置において、前記受光部は、各一対の信号取出電極を両端に配設した
複数の受光エリアを含み、この複数の受光エリアは前記
各一対の信号取出電極の一方と他方が互いに隣接するよ
うに一列に配設され、かつ前記複数の受光エリアの信号
取出電極の間隔は一方から他方へ向かって順次大きくな
ると共に、任意の受光エリアの信号取出電極の間隔と前
記任意の受光エリアと隣接する前記他方の側の受光エリ
アの信号取出電極の間隔との比は常に一定となってお
り、前記複数の受光エリアの各一対の信号取出電極からの光
電流出力にもとづいて、いずれの受光エリアに最も強く
光が当たっているかを判別する判別手段と、前記複数の受光エリアの光電流出力のうち最も強く光が
当たっているものと、それに隣接する前記受光エリアの
光電流出力を、前記判別手段の判別結果にもとづいて選
択するセレクト手段と、このセレクト手段により選択された最も強く光が当たっ
ている受光エリアの前記一対の信号取出電極のそれぞれ
の光電流出力に、前記隣接する受光エリアの光電流出力
を加えることで補正する補正手段と、前記セレクト手段で選択されて前記補正手段で補正され
た光電流出力から前記受光部における光点の位置を求
め、前記被測定物までの距離を演算する演算手段とを備えることを特徴とする距離検出装置。
【請求項２】前記受光部は、前記半導体基体に形成され
た分離層を介して前記複数の受光エリアに分割されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の距離検
出装置。
【請求項３】前記信号取出電極は、電流／電圧変換用の
抵抗を介して接地されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の距離検出装置。
【請求項４】前記判別手段は前記複数の受光エリアの光
電流出力のレベルを比較する比較回路を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載の距離検出装置。
【請求項５】高抵抗の半導体基体の表面側に一導電型不
純物を含んで形成された受光部に、被測定物からの光が
光点として入射されたときに当該受光部の両端に配設さ
れた信号取出電極から光電流が取り出される半導体位置
検出器を備え、この半導体位置検出器の光電流出力から
前記光点の入射位置を求めて前記被測定物までの距離を
検出する距離検出装置において、前記受光部は、各一対の信号取出電極を両端に配設した
複数の受光エリアを含み、この複数の受光エリアは前記
各一対の信号取出電極の一方と他方が互いに隣接するよ
うに一列に配設され、かつ前記複数の受光エリアの信号
取出電極の間隔は一方から他方へ向かって順次大きくな
ると共に、任意の受光エリアの信号取出電極の間隔と前
記任意の受光エリアと隣接する前記他方の側の受光エリ
アの信号取出電極の間隔との比は常に一定となってお
り、更に前記受光部は、それぞれ少なくとも１つの信号取出
電極を有する少なくとも２つの補助受光エリアを含み、
この補助受光エリアは前記受光エリアの配設方向の両端
部外側に設けられており、前記複数の受光エリアの各一対の信号取出電極からの光
電流出力にもとづいて、いずれの受光エリアに最も強く
光が当たっているかを判別する判別手段と、前記複数の受光エリアの光電流出力のうち最も強く光が
当たっているものと、それに隣接する前記受光エリアも
しくは補助受光エリアの光電流出力を、前記判別手段の
判別結果にもとづいて選択するセレクト手段と、このセレクト手段により選択された最も強く光が当たっ
ている受光エリアの前記一対の信号取出電極のそれぞれ
の光電流出力に、前記隣接する受光エリアもしくは補助
受光エリアの光電流出力を加えることで補正する補正手
段と、前記セレクト手段で選択されて前記補正手段で補正され
た光電流出力から前記受光部における光点の位置を求
め、前記被測定物までの距離を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする距離検出装置。
【請求項６】前記受光部は、前記半導体基体に形成され
た分離層を介して前記複数の受光エリアおよび補助受光
エリアに分割されていることを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載の距離検出装置。
【請求項７】前記信号取出電極は、電流／電圧変換用の
抵抗を介して接地されていることを特徴とする特許請求
の範囲第５項または第６項記載の距離検出装置。
【請求項８】前記判別手段は前記複数の受光エリアの光
電流出力のレベルを比較する比較回路を有することを特
徴とする特許請求の範囲第５項ないし第７項のいずれか
に記載の距離検出装置。