專利名稱：測(cè)距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)距裝置，更詳細(xì)地說涉及有源方式的測(cè)距裝置。
技術(shù)背景通常測(cè)距裝置的測(cè)距方式，有"無源方式"和"有源方式"，所 謂"無源方式"是指，用像人的兩只眼睛一樣的一對(duì)圖像檢測(cè)裝置檢 測(cè)被攝物的圖像信號(hào)，基于該檢測(cè)到的圖像信號(hào)進(jìn)行測(cè)距，而所謂"有 源方式"是指，由光敏元件接收把紅外線等信號(hào)光投射到被攝物時(shí)的、 來自被攝物的反射信號(hào)光，根據(jù)接收到的反射信號(hào)光的強(qiáng)度和光的入 射位置計(jì)算被攝物的距離。其中，無源方式中，如果被攝物沒有對(duì)比度則進(jìn)行正確的測(cè)距是 比較困難的。而且，由于需要測(cè)距專用的半導(dǎo)體傳感器，測(cè)距裝置的 成本變得很高。而有源方式的情況，即使是非測(cè)距專用的普通的部件，也可以組 成裝置，和無源方式比起來，可以進(jìn)行低成本制造。于是，本申請(qǐng)人， 在特許文獻(xiàn)l中，對(duì)使用有源方式的測(cè)距裝置，提出了成本更加低廉 的方案。這就是在微型機(jī)算機(jī)等的芯片內(nèi)內(nèi)置有源方式的測(cè)距電路。特許文獻(xiàn)l:日本特開2000-352512號(hào)公報(bào)但是，微型機(jī)算機(jī)等技術(shù)進(jìn)步的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比模擬電路部件的技術(shù)進(jìn)步速度快，因此，即使在處理上刻意下功夫推進(jìn)了測(cè)距電路的集成化，但用于微型計(jì)算機(jī)的磁芯和RAM、 ROM等很快成了已經(jīng)落后于 時(shí)代的產(chǎn)品。為此，如果將特許文獻(xiàn)l中所提出的微型機(jī)算機(jī)的各種 功能利用到多數(shù)產(chǎn)品中時(shí)，就有通用性差的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供高精度的測(cè) 距裝置，與微型機(jī)算機(jī)的規(guī)格無關(guān)、通用性很強(qiáng)、可以廉價(jià)地構(gòu)成檢 測(cè)能力很強(qiáng)的測(cè)距電路。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的測(cè)距裝置，具有光位置檢測(cè)單元，當(dāng)入射投射到被攝物的光的反射信號(hào)光和背景光時(shí)，輸出與該入射位置對(duì)應(yīng)的一對(duì)光電流信號(hào)；積分電路，對(duì)從上述光位置檢測(cè)單元輸出 的光電流信號(hào)進(jìn)行積分；運(yùn)算單元，計(jì)算由上述積分電路對(duì)上述一對(duì) 光電流信號(hào)之和進(jìn)行積分的積分值和由上述積分電路只對(duì)上述一對(duì) 光電流信號(hào)中的一方進(jìn)行積分的積分值之比值；當(dāng)上述一對(duì)光電流信 號(hào)之和的積分結(jié)果大于指定量時(shí)，上述運(yùn)算單元計(jì)算上述比值。此外，也可以是，上述積分電路是測(cè)距時(shí)進(jìn)行3組積分的電路， 在第1組及第2組的積分中以指定的積分次數(shù)進(jìn)行積分，在第3組積 分中，進(jìn)行與上述第2組積分的結(jié)果對(duì)應(yīng)的積分次數(shù)的積分。再者，也可以是，上述積分電路是測(cè)距時(shí)進(jìn)行3組積分的電路；還具有遠(yuǎn)距離判斷單元，在由上述積分電路開始進(jìn)行第3組積分 之前，根據(jù)上述積分電路的第1組積分結(jié)果和第2組積分結(jié)果的差， 判斷上述被攝物是否存在于遠(yuǎn)距離處。如上所述，依據(jù)本發(fā)明，可以提供一種高精度的測(cè)距裝置，與微 型計(jì)算機(jī)的規(guī)格無關(guān)，通用性高，能夠廉價(jià)地構(gòu)成檢測(cè)能力強(qiáng)的測(cè)距


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例涉及的測(cè)距裝置的電路組成圖。圖2是說明根據(jù)積分電壓計(jì)算出光電流的方法的時(shí)序圖。圖3是本發(fā)明第1實(shí)施例涉及的攝像機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的電路組成圖。圖4是依據(jù)三角測(cè)距方式的測(cè)距裝置的電路組成圖。圖5是本發(fā)明第1實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的時(shí)序圖。圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的控制順序的流程圖。圖7是本發(fā)明第2實(shí)施例涉及的測(cè)距裝置的電路組成圖。圖8是本發(fā)明第3實(shí)施例涉及的測(cè)距裝置的電路組成圖。圖9是本發(fā)明第4實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的時(shí)序圖。圖10是表示本發(fā)明第4實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的控制順序的流程圖。圖11是說明第3組積分次數(shù)的求出順序的流程圖。圖12是表示本發(fā)明第5實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的控制順序的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。首先，說明本發(fā)明中使用 的有源方式測(cè)距裝置的原理。在有源方式的測(cè)距中，根據(jù)光量測(cè)距的原理進(jìn)行被攝物遠(yuǎn)近的判 斷，上述光量測(cè)距的原理是指，從被攝物反射來的反射信號(hào)光的光量, 對(duì)于離測(cè)距裝置遠(yuǎn)的被攝物是減少的，對(duì)于離測(cè)距裝置近的被攝物是 增加的。另外，可以利用相隔距離為投受、光透鏡之間的距離、所謂 基準(zhǔn)線長(zhǎng)而配置的投光敏元件，并依據(jù)三角測(cè)距的原理，進(jìn)行更準(zhǔn)確 的遠(yuǎn)近判斷。另外，在有源方式的測(cè)距中，還有其他的、如根據(jù)投射 的光反射來的速度求得被攝物距離的雷達(dá)方式等。然而，這種雷達(dá)方 式電路復(fù)雜，在特殊用途上使用，但在攝像機(jī)等攜帶式設(shè)備上是很少 使用的。圖4 (A)是說明光投射型的三角測(cè)距原理的測(cè)距裝置的組成圖。測(cè)距時(shí)，紅外發(fā)光二極管(IRED)1發(fā)出的紅外線，被投光透鏡2聚光 之后，投射到對(duì)象物(被攝物)30上。之后，來自對(duì)象物30的反射光， 通過受光透鏡3，由光敏元件4受光。而且，該光敏元件4使用光位 置檢測(cè)元件(PSD)，該P(yáng)SD輸出與入射光的光量及光的入射位置對(duì)應(yīng) 的光電流。還有，PSD相對(duì)于基準(zhǔn)線長(zhǎng)方向配置，其兩端具有2個(gè)輸 出電極。如果PSD的兩個(gè)電極是同一電位，則從各個(gè)輸出電極分流輸 出同光入射位置與各個(gè)電極之間的距離對(duì)應(yīng)的光電流。也就是說，當(dāng) PSD的中央有光入射時(shí)，以l: 1分流，因此，從PSD的各個(gè)電極輸出大小相等的光電流。這里，PSD的光入射位置隨被攝物距離L變化，因此，如果能檢 測(cè)到入射位置x，就可以算出被攝物距離L。也就是說，如圖所示， 把投光透鏡2和受光透鏡3之間的距離設(shè)為B，把受光透鏡的焦距設(shè) 為f ，把受光透鏡3的光軸作為原點(diǎn)時(shí)的反射光的入射位置設(shè)為x時(shí)， 對(duì)于被攝物距離L，有如下的關(guān)系<formula>formula see original document page 6</formula>(式1)B*f是設(shè)計(jì)時(shí)決定的既定值，因此，通過檢測(cè)x，被攝物距離L 成為<formula>formula see original document page 6</formula> (式2)。這里，假設(shè)PSD的任何一端的輸出電極存在于受光透鏡3的光軸 上。這時(shí)，把PSD的兩電極之間的長(zhǎng)度設(shè)為t，把從PSD的兩電極輸 出的光電流之和設(shè)為iPO，則從各電極輸出的光電流iPl及iP2分別 用(式3)及(式4)表示。<formula>formula see original document page 6</formula>) (式3)<formula>formula see original document page 6</formula> (式4)這里，由(式3)導(dǎo)出<formula>formula see original document page 6</formula> (式5)。也就是說，x可以通過檢測(cè)光電流iPO及iPl而求得。而且，iPO對(duì)于被攝物距離L的二次方具有反比例關(guān)系，但是，該關(guān)系僅在來自投光元件(這里是IRED)的投光量一定、且被攝物的反射率一定時(shí)成 第1實(shí)施例下面，作為第i實(shí)施例，說明圖3所示的、具有與cpino連接的測(cè)距電路23的攝像機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的電路組成例子。本實(shí)施例中，如圖3所示，在構(gòu)成CPUIO的IC的同一芯片內(nèi)內(nèi) 置著調(diào)整器26，通過緩沖器55，把調(diào)整器26的輸出提供給外部電路。 而且，與DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出DC0UT有關(guān)的電阻陣列29的分壓電壓， 輸入到A/D轉(zhuǎn)換器37和設(shè)于CPU10內(nèi)的運(yùn)算放大器54。DC/DC轉(zhuǎn)換器中，根據(jù)從內(nèi)置于CPU10內(nèi)的振蕩器56輸出的信 號(hào)，晶體管40進(jìn)行導(dǎo)通控制，使來自電池22的電流流入電感線圈3。 這時(shí)，通過電感線圈3中發(fā)生的電壓，電容25被充電。這時(shí)的電容 25的充電電壓是DC0UT。然后，該DC0UT在電阻陣列29中分壓之后， 該分壓電壓輸入到A/D轉(zhuǎn)換器37。根據(jù)該A/D轉(zhuǎn)換器37的檢測(cè)值， CPU10監(jiān)控分壓電壓。然而，有時(shí)僅僅經(jīng)常監(jiān)控A/D轉(zhuǎn)換器37的結(jié)果的程序并不充分。 也就是說，必須在較長(zhǎng)的時(shí)間里進(jìn)行高速控制的場(chǎng)合下，讀入A/D轉(zhuǎn) 換器37的結(jié)果所需要的時(shí)間是有時(shí)間滯后的，就不能進(jìn)行精密的控 制。而且，作為需要這種高速控制的例子，例如，對(duì)在膠片上寫入日 期時(shí)的寫入時(shí)間控制的情況，和檢測(cè)縮放透鏡位置的情況下，有時(shí)必 須同時(shí)監(jiān)控DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓等。于是，本實(shí)施例中，將運(yùn)算放大器54作為比較指定電壓DA1、 DA2的比較器(以下簡(jiǎn)稱比較器54)而使用。當(dāng)DC0UT達(dá)到指定電平以 內(nèi)時(shí)，作出該判斷的判斷電路50使振蕩關(guān)閉電路45關(guān)閉，停止升 壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作。而且，該振蕩關(guān)閉電路45不是單純地 停止對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器的振蕩，而是把振蕩停止時(shí)的輸出電壓置為固定的L電平，以便使振蕩停止時(shí)的晶體管40不依舊處于導(dǎo)通狀態(tài)。參照?qǐng)D9的時(shí)序圖，說明這種組成電路中的DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制。 在該控制里，將DCOUT控制在指定電平內(nèi)。而且，D/A轉(zhuǎn)換器36，可 以根據(jù)寫入在未圖示的ROM中的程序，切換輸入到比較器54的判斷 電壓。由此，比較器54的判斷電壓可以從圖9所示的DA1、 DA2兩種 電壓中選擇。也就是說，升壓時(shí)使用高電平側(cè)的電壓DA1。另一方面，升壓停 止時(shí)使用低電平側(cè)的電壓DA2。判斷電路50根據(jù)比較器54的輸出， 判斷DC0UT是否超過所選擇的判斷電壓。如果判斷為DC0UT超過了判 斷電壓，則判斷電路50進(jìn)行振蕩關(guān)閉電路45和工作程序的切換控制。這樣，電池電壓升壓之后，調(diào)整器26的輸出作為D/A轉(zhuǎn)換器36、 A/D轉(zhuǎn)換器37及LCD驅(qū)動(dòng)器21的基準(zhǔn)電壓而供給，同時(shí)通過緩沖器 55作為CPU10外部各電路的恒壓源而起作用。例如，調(diào)整器26的輸 出，作為檢測(cè)電機(jī)47旋轉(zhuǎn)的光中斷電路47 (圖中標(biāo)記為MTPI)、顯 示用LED38、記錄各種數(shù)據(jù)的EEPR0M39等的電源而起作用。而且，調(diào)整器26的輸出也可以作為穩(wěn)定AF部71的電源而使用， AF部71檢測(cè)對(duì)未圖示的投光部進(jìn)行投光控制時(shí)入射到光敏元件70 的光信號(hào)的大小。而且，在圖3所示的電路中，振蕩器56的輸出脈沖也作為閃光 電路17的充電脈沖而使用。A/D轉(zhuǎn)換器37也監(jiān)控閃光電路17中的 閃光裝置的充電狀態(tài)。又，D/A轉(zhuǎn)換器36的輸出也輸入到運(yùn)算放大器59中，將電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器46同晶體管48—起進(jìn)行恒壓驅(qū)動(dòng)。然后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器46進(jìn)行 電機(jī)47的速度控制。而且，不是從調(diào)整器26供給電源，而是直接從 DC0UT取出電源電壓，以便該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用的運(yùn)算放大器59也可以 耐高電壓。還有，圖3的電路中，利用日期寫入用的時(shí)鐘電路60計(jì)測(cè)從振蕩器41輸出的脈沖而進(jìn)行計(jì)時(shí)。而且，該振蕩器輸出在倍增器(倍增時(shí)鐘)35中倍增，產(chǎn)生CPU10的主時(shí)鐘。再者，復(fù)位(RESET)電路57在電池22的殘留量消失時(shí)使CPU10 復(fù)位，電池重新填充時(shí)正確地再啟動(dòng)CUPIO。下面，參照?qǐng)D1說明本發(fā)明第1實(shí)施例的測(cè)距裝置。圖1是并用 了有源方式的光量測(cè)距和三角測(cè)距的測(cè)距裝置。只是，這里，作為光 量測(cè)距的測(cè)距裝置，利用了三角測(cè)距的測(cè)距裝置。光量測(cè)距，有測(cè)距結(jié)果依賴電源使用電池時(shí)的電壓變化和被攝物 反射率的缺點(diǎn)。但是，這種缺點(diǎn)可以使用三角測(cè)距克服。這點(diǎn)可以從 上述的(式2)中明確。也就是說，在三角測(cè)距中，如(式2)所示， 被攝物距離L只是由B、 f及x決定。因此，只要能求出正確的x就 能算出正確的距離。但是，被攝物存在于遠(yuǎn)距離處時(shí)，對(duì)光敏元件的 入射光量有所減少，因此不能求出正確的x。這種情況下，使用單純 的光量測(cè)距進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距精度會(huì)提高。本實(shí)施例中，為了適當(dāng)?shù)厍袚Q這2種測(cè)距方式，將晶體管作為開 關(guān)使用(下面，把包含該晶體管的開關(guān)電路稱作開關(guān)13)。由此，通 過控制運(yùn)算放大器6b的反饋環(huán)的開/關(guān)狀態(tài)，來控制光敏元件(PSD) 4輸出的光電流。這里，開關(guān)13對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書中記載的"開關(guān)單 元"，PSD4對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書中記載的"光位置檢測(cè)單元"。而且，運(yùn) 算放大器6b對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書中記載的"第2放大器"。也就是說，如果降低開關(guān)13的晶體管的基極電流，運(yùn)算放大器 6b就處于導(dǎo)通狀態(tài)。為此，來自PSD4的光電流iP全部流到運(yùn)算放 大器6a側(cè)。圖1中，電阻7及電容5a、 5b組成高通濾波器。該高通濾波器 濾除來自PSD4的輸出光電流中穩(wěn)定地變化的成分(低頻部分)，只讓 交流變動(dòng)的成分通過并到達(dá)運(yùn)算放大器6a側(cè)。也就是說，當(dāng)連續(xù)地置開關(guān)14于開/關(guān)狀態(tài)而把脈沖式的紅外光從IRED1投射到被攝物30上時(shí)，只讓由PSD4受光的來自被攝物30 的反射信號(hào)光中的、被調(diào)制成脈沖狀的成分通過高通濾波器。下面， 把該調(diào)制成分的光電流設(shè)為iP。另外，和反射信號(hào)光一起入射到PSD4 的太陽光和人工照明等穩(wěn)態(tài)光成分在高通濾波器中被濾掉，通過電阻 7流入GND。這里，IERD1對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書中記載的"投光單元"。通過高通濾波器的光電流iP，由晶體管8的放大作用被放大為 電流放大率P倍。之后，經(jīng)過由電阻lla、 lib及一對(duì)PNP晶體管9 構(gòu)成的電流鏡電路，流入積分電容12，給積分電容12充電。這里， 包括高通濾波器、運(yùn)算放大器6a及晶體管8的電路對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書 中記載的"放大電路"。而且，運(yùn)算放大器6a對(duì)應(yīng)權(quán)利要求書中記載 的"第l放大器"。而且，積分電容12的充電、即積分動(dòng)作，可以通過關(guān)閉電流鏡 電路來停止。導(dǎo)通CPUIO的開路漏極輸出端子17(下面稱作INT端子 17)來降低電阻lib的電位即可。還有，當(dāng)初始化積分電容12中積蓄 的電荷的場(chǎng)合，可以導(dǎo)通CPU10的開路漏極輸出端子18(下面稱作RST 端子18)，將積分電容12的兩端接地即可。這里，包含積分電容12 及對(duì)該積分電容12進(jìn)行積分控制的CPU10的電路對(duì)應(yīng)權(quán)利要求中記 載的"積分電路"。再者，上述的開關(guān)13和進(jìn)行IRED1的開/關(guān)操作的開關(guān)14，也 可以分別利用CPU10的開路漏極輸出端子19、 20(分別稱作CH端子 19及IRED端子20)進(jìn)行開/關(guān)控制。這里，CPU10使用單片微型機(jī)算機(jī)等。近年來，微型計(jì)算機(jī)多數(shù) 內(nèi)置上述的開路漏極端子和模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路。這些，根據(jù)記錄在 內(nèi)置于CPU10內(nèi)的ROM中的程序，由CPU10內(nèi)部的控制部16進(jìn)行控 制。而且，運(yùn)算放大器的輸入端子是內(nèi)部晶體管的基極端子。也就是 說，圖1中，即使晶體管8的基極是光電流iP二0的狀態(tài)，由于運(yùn)算放大器6a的輸入端子的基極電流ib，而經(jīng)常處于偏置狀態(tài)。因此， 這時(shí)的晶體管8的集電極電流成為pib。另外，使IRED1發(fā)光時(shí)，晶 體管8的基極電流成為ib+iP，因此晶體管8的集電極電流成為 p( ib+iP)。而且，在本實(shí)施例中，運(yùn)算放大器6a、 6b的"+ "端輸入固定為 指定電壓Vref。在開關(guān)13處于導(dǎo)通、即運(yùn)算放大器6b的反饋環(huán)處 于導(dǎo)通的期間，電容5a、 5b的運(yùn)算放大器側(cè)的電位，都因運(yùn)算放大 器的虛短路效果而成為相同電位Vref。因此，在PSD4產(chǎn)生的光電流 根據(jù)入射到PSD4的反射信號(hào)光的入射位置，分流為iPl和iP2，之 后光電流iPl流入由高通濾波器、運(yùn)算放大器6a及晶體管8組成的 放大電路。另外，關(guān)閉開關(guān)13而使運(yùn)算放大器6b的反饋環(huán)關(guān)閉時(shí)，成為圖 4(B)所示的等價(jià)電路。這時(shí)，運(yùn)算放大器6b的一側(cè)端子處于導(dǎo)通狀 態(tài)。為此，PSD4中產(chǎn)生的光電流不被分流，全部流入運(yùn)算放大器6a 側(cè)。也就是說，這種情況下，光電流的和iP0二iPl+iP2流入放大電路。因此，如果通過置開關(guān)13于開/關(guān)來檢測(cè)出光電流iPO及Pl， 就可以由上述的(式5)求出x。而且，這些電流值iPO及iPl，可以 通過經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路15讀入上述積分電容12的積分電壓VINT來檢 測(cè)。也就是說，如果根據(jù)圖2所示的時(shí)序圖對(duì)CPU10的各端子的n溝 道晶體管進(jìn)行開/關(guān)控制，就可以根據(jù)來自PSD4的輸出光電流iP的 大小使積分電壓VINT從VINTO增加到VINT1。而且，VINTO是使IRED1 不發(fā)光而進(jìn)行積分時(shí)的積分電容12的積分電壓，VINT1是使IRED1 發(fā)光而進(jìn)行積分時(shí)的積分電容12的積分電壓。這里，如果設(shè)積分電 容12的容量是CINT、 INT端子17的導(dǎo)通時(shí)間是tlNT 、積分次數(shù)是 P次，則VINTO二p J3ib tlNT/CINT (式6)<formula>formula see original document page 12</formula> (式7)成立。由這些(式6)、(式7)，可得出<formula>formula see original document page 12</formula> (式8)因此，如果p、 (3、 tINT 、及CINT置為固定值，就可以通過求 VINT1- VINTO來計(jì)算光電流iP。這里，在本實(shí)施例中，對(duì)IRED1發(fā)光的有無及CH端子19的開/ 關(guān)進(jìn)行切換，進(jìn)行如圖5所示的把各個(gè)P次的積分動(dòng)作作為1套的3 組積分。之后，通過內(nèi)置于CPUIO內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路15，讀取積分 電壓VO、 VI、 V2。然后，通過從這些積分電壓值求出V1-V0來求出 iPO，又通過求出V2-VO來求出iPl。把這些代入(式5)求出x，由 (式2)算出被攝物距離L。圖6是表示基于上述邏輯進(jìn)行測(cè)距時(shí)的控制順序的流程圖。 步驟S1 S13是在CH端子19置于"H"電平(OFF)狀態(tài)下的積 分。這里，首先CH端子19置為"H"電平之后(步驟Sl)，把RST 端子18置為"H"電平，解除RST端子18的復(fù)位狀態(tài)(步驟S2), 開始積分(步驟S3)。然后，CPU10在經(jīng)過指定時(shí)間tINT之后判斷是 否進(jìn)行了成為基準(zhǔn)的指定次數(shù)P次的積分(步驟S4)。如果判斷為沒 完成指定次數(shù)P次的積分，返回步驟3繼續(xù)進(jìn)行積分。另外，當(dāng)判斷 為進(jìn)行了指定次數(shù)P次的積分，則通過A/D轉(zhuǎn)換電路15讀取此時(shí)的 積分電容12的積分電壓VO(步驟S5)。結(jié)束積分電壓V0的讀取之后，把RST端子18暫時(shí)置為"L"電 平，初始化積蓄在積分電容12上的電荷。之后，再將RST端子18返 回到"H"電平(步驟S6)。同時(shí)，使IRED1發(fā)光，開始積分(步驟S7)。 而且，這里的積分如圖5所示，是和IRED1的發(fā)光時(shí)間同步。然后， 經(jīng)過指定時(shí)間tINT之后，CPU10判斷是否進(jìn)行了指定次數(shù)p次的積 分(步驟S8)。如果判斷為沒有完成指定次數(shù)p次的積分，返回步驟 7繼續(xù)進(jìn)行積分。另外，當(dāng)判斷為進(jìn)行了指定次數(shù)p次的積分，則通過A/D轉(zhuǎn)換電路15讀取此時(shí)的積分電容12的積分電壓VI (步驟S9)。 其后的步驟S10 S14是在CH端子19置于"L"電平(ON)狀態(tài) 下的積分。這里，首先將CH端子19置為"L"電平之后(步驟SIO)， 把RST端子暫時(shí)置為"L"電平，初始化積蓄在積分電容12上的電荷。 之后，再使RST端子18返回到"H"電平(步驟Sll)。同時(shí)，使IRED1 發(fā)光，開始積分(步驟S12)。而且，這里的積分也和IRED1的發(fā)光時(shí) 間同步。經(jīng)過指定時(shí)間tINT之后，CPlJlO判斷是否進(jìn)行了指定次數(shù)p 次的積分(步驟S13)。如果判斷為沒有完成指定次數(shù)p次的積分， 返回步驟S12，繼續(xù)積分。另外，如果在步驟S13的判斷中判斷為進(jìn) 行了指定次數(shù)P次的積分，則通過A/D轉(zhuǎn)換電路15讀取此時(shí)的積分 電容12的積分電壓V2 (步驟S14)。檢測(cè)出積分電壓VO、 VI、 V2之后，利用這些值判斷被攝物的遠(yuǎn) 近，求出被攝物距離L。在后面的說明里，至被攝物的距離近的情況 設(shè)為近距離L0，至被攝物的距離遠(yuǎn)的情況設(shè)為遠(yuǎn)距離L2，在兩者之 間的距離設(shè)為中距離Ll。他們之間具有L0〈LKL2的關(guān)系。首先，計(jì)算V1-V0，也就是說計(jì)算iP0。然后，判斷該計(jì)算值是否 比指定值A(chǔ)V (權(quán)利要求書中記載的指定量)小(步驟S15)。當(dāng)判斷 為V1-V0比指定值A(chǔ)V小的時(shí)候，判斷為被攝物距離L是遠(yuǎn)距離L2(步 驟S16)，結(jié)束本流程的控制。這種情況下，就成為利用光量測(cè)距求 被攝物距離。另外，在步驟S15的判斷中，當(dāng)判斷為VI-V0大于指定值A(chǔ)V的 時(shí)候，可以利用三角測(cè)距求被攝物距離。這種情況下，還計(jì)算V2-V0。 之后，求V2-V0和V1-V0的比值，即iPl/iP0。然后，判斷該比值是 否比指定的判斷值Rl小(步驟S17)。求該比值的運(yùn)算對(duì)應(yīng)權(quán)利要求 書中記載的"運(yùn)算單元"。如果該步驟S17中的判斷結(jié)果為iPl/iP0 比判斷值Rl小，則判斷為中距離Ll (步驟S18)，結(jié)束本流程的控制。 另外，在步驟S17的判斷中，當(dāng)判斷出ipl/ip0大于判斷值Rl的時(shí)'候，判斷為近距離L0(步驟S19)，結(jié)束本流程的控制。如上所述，依據(jù)本實(shí)施例，可以提供只使用通常內(nèi)置于CPUIO內(nèi) 的功能和單純的常用部件、不易受被攝物的反射率和電池電壓變化的 影響、并利用三角測(cè)距方式的測(cè)距裝置。常用的運(yùn)算放大器，多數(shù)是 將2個(gè)作為1個(gè)組件而組成。另外，包含電阻的晶體管電路(開關(guān) 13和開關(guān)14)和由2個(gè)組成1組的多個(gè)晶體管(晶體管9等)，也提 出了多種既廉價(jià)且小型化的結(jié)構(gòu)。為此，能夠以低成本制造測(cè)距裝置， 也能節(jié)省空間。 第2實(shí)施例下面，參照?qǐng)D7說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。該第2實(shí)施例中，省 略了電流鏡電路，代之以使用模擬開關(guān)12a來進(jìn)行積分的開/關(guān)控制。 而且，電阻12b使用著高阻抗。該電阻12b，是隨時(shí)間的經(jīng)過使積分 電容12釋放電荷的擱置復(fù)位用的電阻。該圖7的電路中，使模擬開關(guān)12a和IRED1的發(fā)光同步而置于導(dǎo) 通，由此，積分電容12上產(chǎn)生與光電流對(duì)應(yīng)的電壓。通過內(nèi)置于CPU10 內(nèi)的未圖示的A/D轉(zhuǎn)換電路讀取該電壓，進(jìn)行光電流的檢測(cè)。而且，本實(shí)施例中，為了有效使用由2個(gè)組成1個(gè)組件的模擬開 關(guān)，在分流PSD4輸出的光電流時(shí)，使用模擬開關(guān)13a。該模擬開關(guān) 13a對(duì)應(yīng)上述的開關(guān)13，通過置模擬開關(guān)13a于開狀態(tài)，PSD4的輸 出光電流分流為iPl和iP2。另外，關(guān)閉模擬開關(guān)13a， PSD4的輸出 光電流不會(huì)分流，光電流的和iPO ( = iPl+iP2)流入放大電路。如上所說明，本實(shí)施例中，不使用電流鏡電路就可以進(jìn)行和上述 的第1實(shí)施例相同的動(dòng)作。第3實(shí)施例下面，使用圖8說明本發(fā)明的第3實(shí)施例。該第3實(shí)施例不使用 運(yùn)算放大器，是僅以晶體管(晶體管30、晶體管32)及電阻(電阻 31、電阻33)組成電路的例子。在使用上述運(yùn)算放大器的例子里，依靠把"+ "側(cè)端子固定成基準(zhǔn)的指定電壓Vref的運(yùn)算放大器虛短路效果，輸入光電流的運(yùn)算放 大器6a的"一"側(cè)端子也固定在指定電壓Vref上。但是，本實(shí)施例 中，對(duì)于VCC和BE的電位，來自PSD4的光電流流動(dòng)。CPU10通過對(duì)接地開關(guān)34進(jìn)行開/關(guān)控制來控制PSM的輸出光 電流。也就是說，接地開關(guān)34不處于接地狀態(tài)時(shí)，晶體管30b及32b 截止。由此，來自PSD4的輸出光電流全部流入晶體管30a偵!)。另夕卜， 接地開關(guān)34處于接地狀態(tài)時(shí)，晶體管30a及32b的基極電位相同， 來自PSD4的光電流分流為iPl和iP2。結(jié)果，只有光電流iPl被放 大電路放大。如上所說明，本實(shí)施例中，不使用運(yùn)算放大器，也可以進(jìn)行和上 述第1及第2實(shí)施例相同的動(dòng)作。 第4實(shí)施例下面，說明本發(fā)明的第4實(shí)施例。本第4實(shí)施例，其組成和第l 實(shí)施例一樣，但利用CPU10測(cè)距時(shí)，尤其是積分控制的控制順序不同。上述的控制順序中，第1組到第3組都是以相同的積分次數(shù)P進(jìn) 行積分控制，因此，即使是反射率高的被攝物的場(chǎng)合、即反射信號(hào)光 的光量大的場(chǎng)合，也需要設(shè)定使積分電壓不飽和的積分次數(shù)。但是， 這種情況下，被攝物的反射率低時(shí)，積分電壓也低。這時(shí)，就成了用 較低的S/N比進(jìn)行測(cè)距，有測(cè)距精度變差的危險(xiǎn)。于是，本實(shí)施例中，根據(jù)如圖9所示的時(shí)序圖進(jìn)行控制。圖9中， 首先，在把CH端子19置為"H"的狀態(tài)進(jìn)行第1組和第2組的積分。 有關(guān)該第1組和第2組積分中的積分次數(shù)，要考慮投光光量的偏差和 放大率的偏差的影響，設(shè)定為使積分電壓確實(shí)不飽和的指定的積分次 數(shù)q。之后，進(jìn)行第1組的IRED1無發(fā)光的積分和第2組的IRED1有 發(fā)光的積分。然后，根據(jù)從第2組積分中得到的積分電壓V1的大小， 決定其后的第3組的積分次數(shù)r，進(jìn)行第3組積分。對(duì)于該第3組的積分次數(shù)r的決定方法，在后面詳述。通過如上所述地進(jìn)行第3組的積分控制，即使是反射率很高的被 攝物，也可以不使積分電壓飽和而進(jìn)行積分，并且，即便是反射率低 的被攝物，也可以確保充分的S/N比進(jìn)行測(cè)距。圖10是表示本實(shí)施 例中測(cè)距時(shí)的控制順序的流程圖。圖10中，取得積分電壓V0及VI的步驟S40 S48，和上述的圖 6相同，進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。首先，在將CH端子19置為"H"的狀態(tài)下， 使IRED1不發(fā)光而進(jìn)行積分次數(shù)為q次的積分，取得積分電壓V0。 然后，使IRED1發(fā)光而進(jìn)行積分次數(shù)為q次的積分，取得積分電壓 VI。取得積分電壓V1之后，把CH端子19切換為"L"(步驟S49)。 接著，計(jì)算出第3組的積分次數(shù)r (步驟S50)。這里，參照?qǐng)D11(A) 及11 (B)說明求出第3組的積分次數(shù)r的方法。圖11 (A)是通過運(yùn)算求出第3組的積分次數(shù)r的方法。也就是說， 如果把積分電容12的飽和電壓設(shè)為Vsat，則圖9所示的積分電壓VI 和V2的傾斜度相等，因此，積分電容12不飽和的積分次數(shù)r可以由 下式求得。r=INT(Vsat q a /VI) (式9)這里，INT意味著對(duì)括弧中的值取整。而且，a是對(duì)Vsat的寬裕 率，使用小于1的值。例如，將積分電壓V2設(shè)為飽和電壓Vsat的 80%時(shí)，a=0.8。由(式9)設(shè)定積分次數(shù)r之后，跳過圖11(A)的 流程，進(jìn)行圖10的步驟S51以后的控制。另外，圖ll(B)表示比較Vl值和指定的判斷值VR，根據(jù)該比較 結(jié)果，選擇事先設(shè)定的積分次數(shù)rl和r2中的任一個(gè)，作為第3組的 積分次數(shù)。這里，積分次數(shù)rl及r2，具有rl〉r2的關(guān)系。也就是說，得到V1之后，判斷該V1是否比定的判斷值VR小(步 驟S70)。該步驟S70的判斷結(jié)果，如果判斷為VI小于VR，把可以"設(shè)定更多積分次數(shù)的rl作為積分次數(shù)I"(步驟S71)，之后，跳過該流程，進(jìn)行圖10中步驟S51以后的控制。另外，步驟S70的判斷結(jié)果，如 果判斷為V1大于VR時(shí)，把r2設(shè)定為積分次數(shù)r (步驟S72)，跳過 該流程，進(jìn)行圖10中的步驟S51以后的控制。這里，再次返回圖10的說明。在步驟S50設(shè)定積分次數(shù)r之后， 把RST端子18暫時(shí)置為"L"電平，初始化積蓄在積分電容12的電 荷。之后，再次使RST端子18返回到"H"電平(步驟S51)。同時(shí)， 使IRED1發(fā)光，開始積分(步驟S52)。經(jīng)過指定時(shí)間tINT后，CPU10 判斷是否進(jìn)行了指定次數(shù)r次的積分(步驟S53)。如果判斷為沒有 完成指定次數(shù)r次的積分，返回步驟S52繼續(xù)積分。另外，當(dāng)判斷為 進(jìn)行了指定次數(shù)r的積分時(shí)，就通過A/D轉(zhuǎn)換電路15讀取此時(shí)的積 分電容12的積分電壓V2(步驟S54)。求出積分電壓VO、 VI、 V2之后，利用這些值計(jì)算被攝物距離L。 首先，計(jì)算V1-VO，并判斷該計(jì)算值是否比指定值A(chǔ)V小(步驟S55)。 如果判斷為V1-V0比指定值小，判斷被攝物距離L是遠(yuǎn)距離L2 (步驟 S56)，結(jié)束本流程的控制。另外，步驟S55的判斷中，如果判斷為V1-V0大于指定值A(chǔ)V時(shí)， 可以由三角測(cè)距求被攝物距離。只是，VO及VI是積分次數(shù)為q時(shí)的 A/D值。于是，為了換算成積分次數(shù)為r時(shí)的值，將在V0及V1的值 上乘r/q的VO' (iO'r/q)及Vr (二V1 r/q)用于以后的運(yùn)算。并 且，V2不變。而且，圖6的指定判斷值R1是表示比率的值，沒有積 分次數(shù)的影響。于是，這里使用和第1實(shí)施例相同的判斷值R1。之后，計(jì)算V2-VO'。然后，求V2-V0'和Vl' -VO'之比。其 次，判斷該比值是否小于Rl (步驟S57)。如果該步驟S57的判斷結(jié)果， 判斷為V2-V0'與V1' -VO'之比小于R1時(shí)，判斷是中距離L1(步驟 S58)，結(jié)束本流程的控制。另外，在步驟S57的判斷中，如果判斷為 V2-VO'和V1' -VO'之比大于R1時(shí)，判斷是近距離L0(步驟S59)，結(jié)束本流程的控制。 第5實(shí)施例下面，把第5實(shí)施例中測(cè)距時(shí)的控制順序顯示在圖12的流程上。該圖12的流程表示，把相當(dāng)于圖10的步驟S55的進(jìn)行遠(yuǎn)距離判 斷的處理，在讀取積分電壓V1之后立即進(jìn)行。也就是說，圖12中， 積分電壓V1的A/D讀取結(jié)束之后(步驟S88)，計(jì)算V1-V0，判斷該 計(jì)算值是否比指定值A(chǔ)V小(步驟S89)。該步驟S89的處理，對(duì)應(yīng)權(quán) 利要求書中記載的"遠(yuǎn)距離判斷單元"的功能。當(dāng)判斷為VI-V0比指定值A(chǔ)V小的場(chǎng)合，判斷被攝物距離L是遠(yuǎn) 距離L2(步驟S56)，結(jié)束本流程的控制。另外，步驟S89的判斷結(jié)果，如果判斷為VI-V0大于指定值A(chǔ)V 時(shí)，把CH端子19切換為"L"后(步驟S91)，開始第3組積分。而 且，該第3組的積分控制，和圖10的步驟S49 S54及步驟S57 S59 相同，所以省略其說明。如果根據(jù)上述說明的圖12的流程進(jìn)行控制，當(dāng)被攝物存在于遠(yuǎn) 距離時(shí)，從步驟S89轉(zhuǎn)移到步驟S90。這時(shí)，不進(jìn)行與圖10的步驟 S49 S54相當(dāng)?shù)牟襟ES91 S96的動(dòng)作，因此，不僅可以縮短測(cè)距時(shí) 間，也不必進(jìn)行多余的IRED發(fā)光，利于節(jié)省能源。而且，在圖12的流程中，是把圖10的有關(guān)流程中的步驟S55移 動(dòng)到步驟S49之前，第1實(shí)施例中也適用本第5實(shí)施例。也就是說， 即使把圖6的流程中的步驟S15移動(dòng)到步驟S10之前，也可以得到第 5實(shí)施例的效果，這是不言而喻的?；谏鲜鰧?shí)施例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施 例，在本發(fā)明的要點(diǎn)范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變形和應(yīng)用是不言而喻的。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)距裝置，其特征在于，具有光位置檢測(cè)單元，當(dāng)入射投射到被攝物的光的反射信號(hào)光和背景光時(shí)，輸出與該入射位置對(duì)應(yīng)的一對(duì)光電流信號(hào)；積分電路，對(duì)從上述光位置檢測(cè)單元輸出的光電流信號(hào)進(jìn)行積分；運(yùn)算單元，計(jì)算由上述積分電路對(duì)上述一對(duì)光電流信號(hào)之和進(jìn)行積分的積分值和由上述積分電路只對(duì)上述一對(duì)光電流信號(hào)中的一方進(jìn)行積分的積分值之比值；當(dāng)上述一對(duì)光電流信號(hào)之和的積分結(jié)果大于指定量時(shí)，上述運(yùn)算單元計(jì)算上述比值。
2. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)距裝置，其特征在于， 上述積分電路是測(cè)距時(shí)進(jìn)行3組積分的電路，在第1組及第2組的積分中以指定的積分次數(shù)進(jìn)行積分，在第3組積分中，進(jìn)行與上述 第2組積分的結(jié)果對(duì)應(yīng)的積分次數(shù)的積分。
3. 如權(quán)利要求l所述的測(cè)距裝置，其特征在于， 上述積分電路是測(cè)距時(shí)進(jìn)行3組積分的電路； 還具有遠(yuǎn)距離判斷單元，在由上述積分電路開始進(jìn)行第3組積分之前，根據(jù)上述積分電路的第1組積分結(jié)果和第2組積分結(jié)果的差， 判斷上述被攝物是否存在于遠(yuǎn)距離處。
全文摘要
提供一種通用性高、廉價(jià)、高精度的測(cè)距裝置。該測(cè)距裝置具有光位置檢測(cè)單元，當(dāng)入射投射到被攝物的光的反射信號(hào)光和背景光時(shí)，輸出與該入射位置對(duì)應(yīng)的一對(duì)光電流信號(hào)；積分電路，對(duì)從上述光位置檢測(cè)單元輸出的光電流信號(hào)進(jìn)行積分；運(yùn)算單元，計(jì)算由上述積分電路對(duì)上述一對(duì)光電流信號(hào)之和進(jìn)行積分的積分值和由上述積分電路只對(duì)上述一對(duì)光電流信號(hào)中的一方進(jìn)行積分的積分值之比值；當(dāng)上述一對(duì)光電流信號(hào)之和的積分結(jié)果大于指定量時(shí)，上述運(yùn)算單元計(jì)算上述比值。
文檔編號(hào)G01C3/06GK101216302SQ200810002278
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2004年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月17日
發(fā)明者小林芳明, 野中修 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社