JPH0830653B2 - 距離検出装置 - Google Patents

距離検出装置

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JPH0830653B2
JPH0830653B2 JP61314018A JP31401886A JPH0830653B2 JP H0830653 B2 JPH0830653 B2 JP H0830653B2 JP 61314018 A JP61314018 A JP 61314018A JP 31401886 A JP31401886 A JP 31401886A JP H0830653 B2 JPH0830653 B2 JP H0830653B2
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弘次 中沢
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、測距対象物に向けて投光し、測距対象物か
らの反射光の受光位置を半導体位置検出素子(以下PSD
と略称する)等の光位置検出素子を用いて測定し、これ
に基づいて上記対象物までの距離を検出する距離検出装
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、その反射光が受光レンズ4によっ
てPSD5上に結像される。その結像位置は受光レンズ4の
光軸y2からの距離とxとすると、被写体までの距離e、
基線長s、受光レンズとPSDとの間隔fによって表さ
れ、 x=s・f/e となる。PSD5は周知の如く入射光の位置から両端の信号
電極d1、d2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I1、I2を出力するもので、PSD5
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xの入射光位置における信号電流I1、I2の比は、PS
D5の全長をtとすると、 I1:I2=t/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Vは下記のようになる。
すなわち、PSD5の全長tに対する入射光位置x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、
距離eに対する出力信号V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換え
て距離eに対する出力信号V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/e1では同じである
が、これを距離eのバラツキB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V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、上記欠点を解消するために、2個の投光用発光
体を、基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] 本願の第1の発明の距離検出装置は、発光手段と、こ
の発光手段の照射光を集光し、対象物に向けて光束を投
光するためのレンズと、この投光用レンズに対して基線
長だけ離して配置され、上記対象物からの上記光束の反
射光を集光するための受光用レンズと、この受光用レン
ズによって集光された上記反射光を受光し、上記反射光
の受光位置を検出するための少なくとも3個以上の出力
取り出し用の複数の電極を有する光位置検出素子と、上
記複数の電極の内から1対の電極を選択する選択手段
と、この選択手段によって選択された上記1対の電極か
らの出力の比とに基づいて上記被写体の距離を決定する
距離検出手段を具備するものである。
また、本願の第2の発明の距離検出装置は、発光手段
と、この発光手段の照射光を集光し、対象物に向けて光
束を投光するための投光用レンズと、この投光用レンズ
に対して基線長だけ離して配置され、上記対象物からの
上記光束の反射光を集光するための受光用レンズと、こ
の受光用レンスによって集光された上記反射光を受光
し、上記反射光の受光位置を検出するために、上記基線
長方向に分割された複数の位置検出機能部を有し、それ
ぞれの位置検出機能部から1対の信号を出力する光位置
検出手段と、この光位置検出手段の上記複数の位置検出
機能部を時分割で機能させる切換手段と、この切換手段
によって時分割で機能した上記位置検出手段の上記1対
の信号の比に基づいて上記被写体の距離を決定する距離
検出手段を具備するものである。
[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d1、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、受光レンズ4の光軸y1
前記PSD50の信号電極d2と中間電極d3との間の中央に設
定し、d1をオープン状態とすると、I1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Vを V23=(I3−I2)/(I3+I2) 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、t1/2以上では1となる。
これはt1/2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プンにして信号電極d2及びd1から
出力される信号電流をもとに出力V、すなわち V12=(I1−I2)/(I1+I2) を求めると、同図K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d1及びd2の中央す
なわちx1のときに出力VはI1=I2となるのでゼロとな
り、X1以上ではI1>I2となり正の値を示し、x1以下では
負の値を示す。しかし、実際には光電流は距離によって
変化し、特に遠距離では小さくなって、∞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V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変化さ
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OP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Vr
ef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OP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d1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により負帰還がかけられ、電
流・電圧変換回路を形成している。フィルタ−11、12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V2とを入力され両入力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
からの出力により、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20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d1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からは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d1
はオープ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PSD50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1
1、12からの出力は差信号出力回路13、和信号出力回路1
4及び距離信号出力回路15により演算される。中間電極d
3及び信号電極d2から出力される信号電流をそれぞれ
I3、I2とすると、距離信号出力回路15の出力Vは、 V23=f((I3−I2)/(I3+I2)) 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PSD50の位置を第1
図に示した関係に設定しておくと第3図H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Vが比較電
圧V2より大のときはコンパレータ16の出力がL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onして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はオープン状態となる。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I1、I2とすると、前記測距動作と同様にして、信号
出力回路15からは V12=f((I1−I2)/(I1+I2)) 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、V2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、V2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d1、d2が設けられており、こ
の信号電極d1、d2間には中間電極d3、d4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てあ
る。上記信号電極d1とd2、中間電極d3とd4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x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d1d2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、信号電極d2と中間電極d4
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d1
d2をOPアンプ7、8に接続し、Lのときは電極d3、d4
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11図
は検出素子の出力特性のバラツキ度を示す図である。 50、51……半導体位置検出素子 d1、d2……信号電極 d3、d4……中間電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光手段と、この発光手段の照射光を集光
    し、対象物に向けて光束を投光するためのレンズと、 この投光用レンズに対して基線長だけ離して配置され、
    上記対象物からの上記光束の反射光を集光するための受
    光用レンズと、 この受光用レンズによって集光された上記反射光を受光
    し、上記反射光の受光位置を検出するための少なくとも
    3個以上の出力取り出し用の複数の電極を有する光位置
    検出素子と、 上記複数の電極の内から1対の電極を選択する選択手段
    と、 この選択手段によって選択された上記1対の電極からの
    出力の比とに基づいて上記被写体の距離を決定する距離
    検出手段と、 を具備したことを特徴とする距離検出装置。
  2. 【請求項2】上記選択手段は、上記反射光の受光位置を
    検出するための第1の領域と、この第1の領域を含み更
    に広い領域について上記反射光の受光位置を検出するた
    めの第2の領域を上記複数の電極の選択により切り換え
    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。
  3. 【請求項3】上記選択手段は、最初に上記第2の領域を
    選択することを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    距離検出装置。
  4. 【請求項4】発光手段と、 この発光手段の照射光を集光し、対象物に向けて光束を
    投光するための投光用レンズと、 この投光用レンズに対して基線長だけ離して配置され、
    上記対象物からの上記光束の反射光を集光するための受
    光用レンズと、 この受光用レンズによって集光された上記反射光を受光
    し、上記反射光の受光位置を検出するために、上記基線
    長方向に分割された複数の位置検出機能部を有し、それ
    ぞれの位置検出機能部から1対の信号を出力する光位置
    検出手段と、 この光位置検出手段の上記複数の位置検出機能部を時分
    割で機能させる切換手段と、 この切換手段によって時分割で機能した上記位置検出手
    段の上記1対の信号の比に基づいて上記被写体の距離を
    決定する距離検出手段と、 を具備したことを特徴とする距離検出装置。
  5. 【請求項5】上記光位置検出手段は、測距可能領域は広
    いが測距精度が比較的低い位置検出機能部と、測距領域
    は狭いが測距精度が比較的高い位置検出機能部とを有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の距離検
    出装置。
  6. 【請求項6】上記切換手段は、最初に広い範囲を含む位
    置検出機能部を選択す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。
  7. 【請求項7】上記切換手段は、上記複数の位置検出機能
    部のいずれかに基づく測距結果に応じて、他の位置検出
    機能部を選択するか否かを決定することを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載の距離検出装置。
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