(57)【要約】【課題】測距性能の維持向上と装置の長寿命化とを両立可能なアクティブ測距装置を提供する。【解決手段】測距装置は、対象物に対して光束を投光する投光部６と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する受光部７と、検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの測距を行う演算部８と、投光部６及び受光部７の動作を制御する制御部９とからなる。投光部６は、駆動電流Ｉｌｅｄに応じて光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｌｅｄを供給する駆動回路１０とを含む。制御部９は、投光部６の駆動回路１０を制御して駆動電流Ｉｌｅｄを低レベルから高レベルに掃引しながら投光を行なうとともに、受光部７の受光量をモニタして測距に適したレベルに達したら駆動電流Ｉｌｅｄの掃引を停止して測距を行う。【選択図】図３
2006153814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの測距を行う演算部と、該投光部及び受光部の動作を制御する制御部とからなる測距装置であって、
前記投光部は、駆動電流に応じて光束を放射する発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とを含み、
前記制御部は、該投光部の駆動回路を制御して該駆動電流を低レベルから高レベルに掃引しながら投光を行なうとともに、該受光部の受光量をモニタして測距に適したレベルに達したら該駆動電流の掃引を停止して測距を行うことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記制御部は、ゼロレベルより上の所定の低レベルから高レベルに向かって該駆動電流の掃引を開始することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
前記制御部は、該受光部の受光量が測距に適したレベルに達した時点における該駆動電流のレベルを所定時間だけ維持して測距を行うことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項４】
前記制御部は、該駆動電流を低レベルから高レベルに向かって指数関数的に掃引することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項５】
前記演算部は、該受光部から出力された光束の受光位置を表す検出信号により三角測量の原理に基づいて測距を行うことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部と、検出信号に基づいて対象物までの測距を行う演算部と、投光部及び受光部の動作を制御する制御部とからなる光学式のアクティブ測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式の測距装置はカメラの自動焦点合わせや券売機の対人センサなど多様な用途に使われている。特に、対象物に赤外線などの測距用光を投光し、その反射信号光を利用して、対象物の距離を求めるアクティブ測距装置は、コンパクトカメラのオートフォーカスなどに広く応用されている。
【０００３】
この様なアクティブ測距装置は、図１４に示すような構成を基本としている。同図において、参照番号１は赤外発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）などからなる発光素子、２はこの光を対象物３に集光投光するための投光レンズである。そして、その対象物３からの反射信号光を、投光レンズ２から基線長Ｄだけ離れた受光レンズ４と光位置検出素子（ＰＳＤ）からなる受光素子５にて受光し、その受光位置ｘを求めると、受光レンズ４の焦点距離ｆ及び基線長Ｄを用いて、Ｚ＝Ｄ・ｆ／ｘという関係により、対象物までの距離Ｚが求められる。
【０００４】
この方式は、投光レンズ２及び受光レンズ４の幾何学的な位置の差を用いたもので、三角測距の原理に従っている。ＰＳＤなどからなる受光素子５は、光入射位置で光電流を発生するものであるが、両端電極までの導電部が抵抗成分を持つために、その光入射位置にしたがって２つの光電流信号Ｉ１，Ｉ２を出力する。これにより、受光位置ｘは両光電流信号Ｉ１，Ｉ２の比演算にて求められる。例えば、ｘ＝Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２）で与えられる。
【０００５】
この様なアクティブ測距装置は、例えば以下の特許文献１ないし３に記載がある。
【特許文献１】特開平０１−１９９１０９号公報
【特許文献２】特開平０８−１３６２４７号公報
【特許文献３】実開平０５−０４３１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アクティブ測距装置の発光素子は、例えば赤外発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）が多用されている。赤外発光ダイオードは駆動電流に応じて発光し、アクティブ測距に必要な投光を生成している。アクティブ測距の精度はシグナル対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で決まる。Ｓ／Ｎ比を高めて測距を安定に行うため、ＩＲＬＥＤの発光強度は高い方がよい。発光強度が大きいほど、対象物から反射した光の受光量が増し、外乱光などの光ノイズや電気的なノイズに影響を受けることなく、正確な測距を行うことができる。したがって、測距性能の向上の観点から、駆動電流を高めに設定し充分な発光強度を得ることが好ましい。一方、赤外発光ダイオードなど電流駆動型の発光素子は、発光量に応じて寿命が決まるという性質がある。累積の発光量が増加するほど輝度が低下して行き寿命が短くなる。したがって測距装置の耐久性の観点からは発光素子に供給する駆動電流を可能な限り抑制する事が好ましい。この様に、アクティブ測距装置は、測距性能の向上と装置の長寿命化とが両立せず、解決すべき課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は測距性能の維持向上と発光素子の長寿命化とを両立可能なアクティブ方式の測距装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号を出力する受光部と、該検出信号に基づいて該対象物までの測距を行う演算部と、該投光部及び受光部の動作を制御する制御部とからなる測距装置であって、前記投光部は、駆動電流に応じて光束を放射する発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とを含み、前記制御部は、該投光部の駆動回路を制御して該駆動電流を低レベルから高レベルに掃引しながら投光を行なうとともに、該受光部の受光量をモニタして測距に適したレベルに達したら該駆動電流の掃引を停止して測距を行うことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、ゼロレベルより上の所定の低レベルから高レベルに向かって該駆動電流の掃引を開始する。又前記制御部は、該受光部の受光量が測距に適したレベルに達した時点における該駆動電流のレベルを所定時間だけ維持して測距を行う。又前記制御部は、該駆動電流を低レベルから高レベルに向かって指数関数的に掃引する。又前記演算部は、該受光部から出力された光束の受光位置を表す検出信号により三角測量の原理に基づいて測距を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アクティブ測距装置は投光部を制御して駆動電流を低レベルから高レベルに掃引しながら投光を行うと共に、受光部の受光量をモニタして測距に適したレベルに達したら駆動電流の掃引を停止して測距を実行する。本発明では、受光量が測距に適したレベルに達した時点で駆動電流を固定し、発光量を抑えている。無駄な発光を節約する事で発光素子の長寿命化が図れる。また、駆動電流を抑えることで消費電流の節約に繋がる。一方、測距の対象物の状態に応じ、受光量が測距に適したレベルとなるように制御されている。これにより、測距性能を損なう恐れはない。以上により、発光素子の長寿命化と測距性能の維持を両立したアクティブ測距装置を得ることができる。なお、予め予備測距を行って対象物に応じた駆動電流を設定し、この設定した駆動電流で本測距を行う２段階方式も考えられる。しかしながら、予備投光と本投光を分けて行うと測距に必要なトータルの時間が長くなるという不都合がある。これに対し、本発明では１回の投光で対象物に応じた駆動電流を設定し且つ測距も行っている。これにより、測距時間の短縮化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず最初に本発明の背景を明らかにする為、図１を参照して定電圧駆動方式のアクティブ測距装置を参考例として説明する。図示するように測距装置は、投光部６と受光部７と演算部を構成する演算回路８と制御部を構成するシーケンサー９とで構成されている。投光部６は対象物に対して光束を投光する。受光部７は対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する。演算回路８は検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの測距を行う。具体的には、検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。測距データはサンプルホールド回路１２で一旦サンプルホールドされた後、アンプＡ３を介して外部機器に出力される。シーケンサー９は投光部６及び受光部７の動作を制御する。
【００１１】
投光部６は駆動電流Ｉｌｅｄに応じて光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｌｅｄを供給する駆動回路１０とで構成されている。発光素子１は例えば赤外発光ダイオードを用いる事ができる。駆動回路１０は二端子型発光素子１のカソードに接続した負荷抵抗Ｒｌｅｄと駆動トランジスタＴｒとを含む。駆動トランジスタＴｒのベースはシーケンサー９に接続し、コレクタは負荷抵抗Ｒｌｅｄの一端に接続し、エミッタは接地されている。駆動回路１０はさらに増幅器ＡとトランジスタＴｒ１とで構成された定電圧回路を含んでいる。二端子型増幅器Ａ（オペアンプ）の一方の入力端子はシーケンサー９に接続しており、定電圧Ｖｌｅｄの供給を受ける。増幅器Ａの他方の入力端子は、二端子型発光素子１のアノードに接続している。増幅器Ａの出力端子はトランジスタＴｒ１のベースに接続している。トランジスタＴｒ１のエミッタは電源Ｖｃｃに接続し、コレクタは発光素子１のアノードに接続している。
【００１２】
増幅器ＡとトランジスタＴｒ１からなる定電圧回路は、シーケンサー９から供給される制御電圧Ｖｌｅｄに応じ、これと等しい定電圧Ｖｌｅｄを発光素子１のアノードに印加し、これを定電圧駆動している。具体的には、発光素子１の電圧降下分をＶｆ、駆動トランジスタＴｒの電圧降下分をＶｔｒとすると、駆動電流Ｉｌｅｄは（Ｖｌｅｄ−Ｖｆ−Ｖｔｒ）／Ｒｌｅｄで与えられる。実際には、シーケンサー９が駆動トランジスタＴｒのベースに制御パルスを印加すると、駆動トランジスタＴｒが導通し、発光素子１に上記の駆動電流Ｉｌｅｄが流れ、結果的に制御電圧Ｖｌｅｄに応じた輝度Ｌで発光素子１が発光する事になる。この様に従来のアクティブ測距装置は、対象物の条件によらず常に一定の制御電圧Ｖｌｅｄで発光輝度Ｌを決めていた。
【００１３】
受光部７は例えばＰＳＤからなる受光素子５と、その両端に接続された増幅器Ａ１，Ａ２とからなる。一方の増幅器Ａ１は受光素子５の一端から出力された受光電流を増幅して検出電流Ｉ１を演算回路８に供給する。他方の増幅器Ａ２は受光素子５の他方の電極から出力された受光電流を増幅して検出電流Ｉ２を演算回路８側に供給する。なお、各増幅器Ａ１，Ａ２の入出力間には定常電流引き抜き回路（ＤＣＣ）が接続されている。この定常電流引き抜き回路ＤＣＣはシーケンサー９により制御されており、受光電流から周囲光などに起因する定常電流成分（直流成分）を引き抜き、信号成分のみを演算回路８側に供給できるようにしている。
【００１４】
受光部７側の受光素子５は対象物から反射した光の受光位置に応じた検出信号Ｉ１，Ｉ２を演算回路８側に出力する。演算回路８は検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。この段階でシーケンサー９はスイッチＳＷ１を開閉制御し、サンプルホールド回路１２に測距データをサンプルホールドする。サンプルホールドされた測距データは増幅器Ａ３を介して装置の本体側に出力される。
【００１５】
図２はアクティブ測距装置の他の参考例を示す回路図である。図１に示したアクティブ測距装置が定電圧駆動を採用していたのに対し、図２に示した参考例は定電流駆動を採用している。受光部７、演算部８、シーケンサー９及びサンプルホールド回路１２の部分は図１の参考例と同様であるが、投光部６の構成が相違している。
【００１６】
図示するように投光部６は、駆動電流Ｉｌｅｄに応じて光束を放射する発光素子１と、発光素子１に駆動電流Ｉｌｅｄを供給する駆動回路１０とを含む。発光素子１は例えば赤外ＬＥＤなどの二端子型デバイスである。駆動回路１０は２入力１出力型の増幅器（オペアンプ）Ａと駆動トランジスタＴｒと負荷抵抗Ｒｌｅｄとで構成されている。駆動トランジスタＴｒのコレクタは二端子型発光素子１のカソードに接続している。なおアノードは電源Ｖｃｃに接続している。駆動トランジスタＴｒのエミッタは負荷抵抗Ｒｌｅｄを介して接地されている。駆動トランジスタＴｒのベースは増幅器Ａの出力端子に接続されている。増幅器Ａの一方の入力端子はシーケンサー９に接続されており、制御パルスの供給を受ける。この制御パルスは電圧がＶｒｅｆで時間幅がＴｏｎとなっている。増幅器Ａの他方の入力端子は駆動トランジスタＴｒのエミッタに接続している。駆動回路１０はかかる構成により、発光素子１に対する定電流源となっている。シーケンサー９から供給される制御パルスに応じ、駆動回路１０はＩｌｅｄ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｌｅｄで表される定電流Ｉｌｅｄを所定の発光時間Ｔｏｎだけ発光素子１に流す。発光素子１は一定の駆動電流Ｉｌｅｄに応じた輝度で発光する。
【００１７】
図１及び図２に示した参考例にかかる測距装置は、赤外ＬＥＤなどの２端子型デバイスを発光素子に用いている。周知のように、ＬＥＤは発光量や発光時間の累積によって輝度が低下し、寿命に限りがある。ＬＥＤの寿命は、発光電流、温度、発光時間、繰り返し発光インターバルなどの諸パラメーターによって顕著な影響を受け、耐久性に限りがある。
【００１８】
従来の測距装置では用途によって要求される寿命がまず決定される。この要求寿命あるいは耐久性を満たすように、所定の発光電流レベルや発光時間が決まる。当然ながら、発光電流レベルを低めに設定し且つ発光時間を短く設定した方が、寿命の長期化に繋がる。
【００１９】
反面アクティブ測距装置は周囲光（ノイズ）と発光（信号）との強度差が大きいほど、Ｓ／Ｎ比がよくなり、基本測距性能が高い。したがって、測距性能の観点からは可能な限り駆動電流を高めに設定して発光量を増やし、遠距離で且つ低反射率の対象物でも精度よく測れる事が好ましい。以上により、耐久性能の向上と基本測距性能の向上は互いに相反した関係となっている。現実的には、製品に要求される耐久性能により発光量が決められ、その規制の中で可能な限り精度を高める工夫がなされる。例えば許される範囲で同一の対象物に測距を繰り返し、得られた結果を平均演算処理して、最終的な距離データを得ているのが現状である。
【００２０】
図１および図２に示した従来のアクティブ測距装置は、発光強度や発光時間を予め固定的に設定しており、対象物の状態とは関係なく測距を行うものである。しかしながら、実際の測距では対象物の距離が変化し、さらにその表面反射率も変化するものである。例えば、対象物が０．５〜３ｍの範囲で前後に位置し、表面反射率が９〜７２％の間でばらつくと仮定すると、距離が３ｍで反射率が９％の対象物が最も受光量が少なくなる。これに対し、０．５ｍの位置にあり且つ表面反射率が７２％の対象物は、受光量が先の例の２８８倍になる。この比率は光量的シミュレーションで得られるものである。換言すると、最良の条件下で必要とされる発光量は、最悪条件で必要とされる発光量の２８８分の１でよい事になる。例えば、距離が３ｍで表面反射率が９％の対象物の測距を行うため、１Ａの駆動電流が必要な場合、０．５ｍで表面反射率が７２％の対象物では約３．５ｍＡの発光電流でよい事になる。
【００２１】
例えば図２に示したアクティブ測距装置で駆動電流を１Ａに設定すると、距離が３ｍで表面反射率が９％の対象物では適正な発光量となるのに対し、０．５ｍで表面反射率が７２％の対象物では１Ａ−３．５ｍＡ＝９９６．５ｍＡの駆動電流分に相当する発光が不要なものとなる。このロスがあるため、アクティブ測距装置の耐久性を改善する事ができない。
【００２２】
図３は本発明にかかる測距装置の第一実施形態を示す回路図である。理解を容易にするため、図１及び図２に示した参考例にかかるアクティブ測距装置と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示するように、本アクティブ測距装置は、対象物に対して光束を投光する投光部６と、対象物から反射して戻ってくる光束を受光して検出信号Ｉ１，Ｉ２を出力する受光部７と、検出信号Ｉ１，Ｉ２に基づいて対象物までの測距を行う演算回路（演算部）８と、投光部６及び受光部７の動作を制御するシーケンサー（制御部）９とで構成されている。
【００２３】
投光部６はＬＥＤなどからなる発光素子１と駆動回路１０とで構成されている。二端子型発光素子１のアノードは電源Ｖｃｃに接続され、カソードは駆動回路１０に接続されている。駆動回路１０は２入力１出力型の増幅器（オペアンプ）Ａと駆動トランジスタＴｒと負荷抵抗Ｒｌｅｄとで構成されている。駆動トランジスタＴｒのコレクタは発光素子１のカソードに接続し、エミッタは負荷抵抗Ｒｌｅｄを介して接地されている。トランジスタＴｒのベースは増幅器Ａの出力端子に接続している。増幅器Ａの一方の入力端子（以下本明細書では入力ノードと称する）には制御電圧Ｖｒｅｆが印加され、他方の入力端子はトランジスタＴｒのエミッタに接続している。これにより駆動回路１０はＩｌｅｄ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｌｅｄで規定される駆動電流Ｉｌｅｄを発光素子１に流す。この結果、発光素子１は制御電圧Ｖｒｅｆに応じた輝度Ｌで発光する。
【００２４】
入力ノードには定電流源ｉと負荷容量ＣとスイッチＳＷが接続しており、駆動回路１０の一部となっている。定電流源ｉは電源Ｖｃｃと入力ノードとの間に接続されている。負荷容量Ｃは入力ノードと接地ラインとの間に接続されている。スイッチＳＷも入力ノードと接地ラインとの間に接続されている。このスイッチＳＷの開閉はシーケンサー９から供給される制御パルスによって制御される。
【００２５】
受光部７は受光素子５と一対の増幅器Ａ１，Ａ２とで構成されている。受光素子５は例えば位置検出素子（ＰＳＤ）からなり、対象物から戻ってきた光の受光位置に応じた光信号を一対の電極から出力する。増幅器Ａ１，Ａ２は受光素子５の各両電極から出力された光信号を増幅し、検出信号Ｉ１，Ｉ２として演算回路８側に出力する。各増幅器Ａ１，Ａ２の入出力端子間には、定常成分を引き抜くためのＤＣＣが接続されている。
【００２６】
演算回路８は受光部７から出力された検出信号Ｉ１，Ｉ２の比演算を行って測距データを得る。この測距データはサンプルホールド回路１２でサンプルホールドされた後、アンプＡ３を介して機器本体側に出力される。
【００２７】
シーケンサー９は上述した制御パルスを投光部６側に供給すると共に、外付けで一対の比較器Ｃ１，Ｃ２を備えている。比較器Ｃ１の正入力端子には受光部７側から検出電流Ｉ１が供給され、他方の入力端子にはシーケンサー９側から所定の閾電圧Ｖｔｈが供給される。比較器Ｃ１の出力端子はシーケンサー９に接続されている。同様に比較器Ｃ２の正入力端子は受光部７側から検出電流Ｉ２が供給され、負入力端子にはシーケンサー９側から所定の閾電圧Ｖｔｈが供給され、出力端子はシーケンサー９に接続されている。かかる構成において、シーケンサー９及び一対の比較器Ｃ１，Ｃ２などで構成される制御部は、投光部６の駆動回路１０を制御して駆動電流Ｉｌｅｄを低レベルから高レベルに掃引しながら投光を行うと共に、受光部７の受光量をモニタして、測距に適したレベルに達したら駆動電流Ｉｌｅｄの掃引を停止して測距を実行し、且つサンプルホールド回路１２のスイッチＳＷ１を制御して測距結果を確定する。
【００２８】
図４は、図３に示した本発明にかかる測距装置の動作説明に供するタイミングチャートである。待機期間Ｔ０では、スイッチＳＷがオン状態にあり、入力ノードが接地されているのでＶｒｅｆはゼロレベルにある。したがって駆動電流Ｉｌｅｄが流れないので発光強度Ｌもゼロである。また、受光部７側は対象物から何ら受光しないので、比較器Ｃ１またはＣ２の出力はない。続いてタイミングＴ１で測距が起動すると、シーケンサー９は制御パルスを出力してスイッチＳＷをオンからオフにする。これにより、定電流源ｉから供給された電流が負荷容量Ｃに充電され始めるので、入力ノードの電位Ｖｒｅｆは低レベルから高レベルに向かって直線的に上昇していく。これに伴いＩｌｅｄ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｌｅｄで表される駆動電流が低レベルから高レベルに向かって掃引され、結果として発光強度Ｌが徐々に増加していく。これに合わせ、受光部７側での受光量も増加していく。
【００２９】
タイミングＴ２になると、受光量に対応した検出電流Ｉ１，Ｉ２のレベルが予め設定した閾電圧Ｖｔｈを越えるようになる。この閾電圧Ｖｔｈは受光量が測距に適した範囲となるように予めシーケンサー９側で設定されている。検出信号Ｉ１，Ｉ２のレベルがＶｔｈを越えた時点で、比較器Ｃ１，Ｃ２の出力がローレベルからハイレベルに反転する。これに応じシーケンサー９は制御パルスを解除し、スイッチＳＷはオフからオンになる。入力ノードはスイッチＳＷにより接地されるので、Ｖｒｅｆは急激にゼロレベルに落ちる。したがって発光強度Ｌもゼロとなる。タイミングＴ２の段階の発光強度Ｌにて測距を行うことで、必要な距離データが得られる。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、発光スタートのタイミングＴ１でＶｒｅｆの電圧を時間と共に拡大スイープする。例えば対応する駆動電流Ｉｌｅｄが０ｍＡ〜１．２Ａまで変化するようスイープする。同時に、受光部７側に戻ってくる反射光量を比較器Ｃ１，Ｃ２でモニタし、測距をするための光量として充分な受光量に達したら、スイープを停止して発光を終わらせる。受光部７側の受光量モニタリングは、検出電流Ｉ１，Ｉ２をそれぞれモニタし両方とも閾電圧Ｖｔｈ以上となることで、判定を下す。あるいは簡易的に、受光素子５の合計光量を表すＩ１＋Ｉ２を一個の比較器でモニタしてもよい。また、判別のためのレベルを決めるＶｔｈは、周囲の明るさや温度などにより補正を適宜加えるようにしてもよい。
【００３１】
図５は、本発明にかかるアクティブ測距装置の第二実施形態の主要部を示す回路図である。この主要部は投光部である。残りの部分は図３に示した第一実施形態と同一である。図５に示した投光部は基本的には図３に示した投光部と類似しており、理解を容易にするため対応する部分には対応する参照番号を付してある。異なる点は、負荷容量Ｃと接地ラインとの間にバイアス抵抗Ｒが接続されている事である。このバイアス抵抗Ｒの両端の電圧はＶ１に設定されている。
【００３２】
図６は図５に示した第二実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。待機期間Ｔ０を過ぎてタイミングＴ１に至ると測距が起動する。この時シーケンサーからの制御によりスイッチＳＷがオフし、定電流源ｉから負荷容量Ｃに対する充電が始まりＶｒｅｆが上昇を開始する。このとき、ゼロレベルより上の所定の低レベルＶ１から高レベルに向かって制御電圧Ｖｒｅｆの掃引が開始される。すなわち、バイアス抵抗Ｒを加えることで、掃引開始電圧をＶ１だけ高くして下駄を履かせている。これにより、比較器Ｃ１，Ｃ２のレベルが反転するタイミングＴ２が短くなる。図４のタイミングチャートと比較すれば明らかなように、図６のタイミングチャートでは発光期間Ｔ１−Ｔ２が短くなっており、その分測距時間の短縮化が図れる。なお、初期電圧Ｖ１は測距に必要な最低発光輝度に対応させて設定する事が好ましい。
【００３３】
図７は、本発明にかかる測距装置の第三実施形態の主要部となる投光部を示す回路図である。基本的には図５に示した第二実施形態と類似しており、対応する部分には対応する参照番号を付してある。異なる点は、負荷容量Ｃと平行にスイッチＳＷ２と定電流源ｉ２の直列接続を挿入した事である。図示するように、スイッチＳＷ２の一端は負荷容量Ｃの一端に接続され、他端は定電流源ｉ２の一端に接続されている。定電流源ｉ２の他端は接地されている。スイッチＳＷ２はスイッチＳＷと同じくシーケンサーにより開閉制御される。
【００３４】
図８は、図７に示した第三実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。待機期間Ｔ０からタイミングＴ１になるとスイッチＳＷがオンからオフに切り替わり、入力ノードの電位ＶｒｅｆがＶ１から上昇し始める。この結果受光量が測距に適したレベルに到達した時点Ｔ２で、比較器Ｃ１，Ｃ２の出力が反転する。これに応じてスイッチＳＷ２がオフからオンに切り替わる。この結果入力ノードに流れ込む定電流ｉと入力ノードから流れ出す定電流ｉ２の比率に応じて入力ノードＶｒｅｆの電位が一定に維持される。この後タイミングＴ３に至るとスイッチＳＷ２がオフすると共にスイッチＳＷがオンになる。入力ノードがスイッチＳＷを介して接地されるので、Ｖｒｅｆはゼロレベルに戻る。以上の説明から明らかなように、タイミングＴ２で発光輝度Ｌが測距に適したレベルに達した後タイミングＴ２からタイミングＴ３までの所定の期間発光強度Ｌが維持される。この期間Ｔ２−Ｔ３で測距を行うことにより、安定した距離データが得られえる。この様に第三実施形態は、受光部の受光量が測距に適したレベルに達した時点における駆動電流のレベルを所定時間だけ維持して測距を安定に行うものである。
【００３５】
図９は、本発明にかかる測距装置の第四実施形態の主要部を示す回路図である。図示するように、入力ノードと電源Ｖｃｃ間に抵抗Ｒが接続する一方、入力ノードと接地ラインとの間に容量Ｃが接続されている。また容量Ｃと平行にスイッチＳＷが接続している。このスイッチＳＷのオンオフはシーケンサーにより制御される。
【００３６】
図１０は、図９に示した第四実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。図示するように待機期間Ｔ０から測距を起動するタイミングＴ１になるとスイッチＳＷがオンからオフに切り替わる。これにより、電源ラインＶｃｃから接地ラインに向かって時定数ＲＣで決まる速度で容量が充電され、入力ノードの電位Ｖｒｅｆが上昇していく。このときの上昇カーブは時定数ＲＣで定まり、指数関数的となる。これに伴って発光輝度も低レベルから高レベルに向かって指数関数的に上昇する。受光量が測距に適したレベルに到達した時点Ｔ２で比較器Ｃ１，Ｃ２の出力が反転し、スイッチＳＷがオンに切り替わってＶｒｅｆをゼロにリセットする。この様に指数関数的に駆動電流を掃引する事で、第一実施形態のように直線的に掃引した場合に比べ、低レベルから高レベルに達するまでの時間を短縮化でき、結果として測距時間の短縮化に繋がる。
【００３７】
図１１は、本発明にかかる測距装置を組み込んだカメラの一例を示す模式的な斜視図である。カメラ２５はボディ２６の前面にレンズ鏡筒２７を備えている。ボディ２６には投光部６及び受光部７を備えたアクティブ測距装置０が取り付けられている。投光部６は光軸方向に位置する対象物に対して光束を投光する。受光部７は、対象物から反射して戻ってくる光束を受光し、その受光位置に応じた検出信号を出力する。測距装置０は、受光部７から出力された検出信号に基づいて、対象物までの距離を判定するものであり、例えば三角測量の原理に基づき測距を行う。
【００３８】
図１２は、本発明にかかる測距装置の他の応用例を示す模式図であり、人検知センサーとして用いられる。図示するように、壁面３２に備え付けられた小便器３１には、小便器３１に洗浄水を供給するための給水管３３と、汚水を排出するための配水管３４とが接続されている。給水管３３の途中には電磁弁３５が配設されている。電磁弁３５は図示しないコイルと同コイルに設けた弁体とを有し、コイルの非励磁時（通常の状態）には閉弁されて給水管３３を遮断すると共に、コイルの励磁と共に開弁して給水管３３を開通させるようにオン／オフ制御される。そして、この電磁弁３５の開弁動作によって給水管３３を通して小便器３１に洗浄水が供給される。小便器３１の上方には本発明にかかる測距装置０が配設されており、これにて小便器３１の使用者の有無が検知される。制御回路３７はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータであり、小便器３１の上方において壁面３２に埋設されている。同制御回路３７には測距装置０及び電磁弁３５が接続されており、制御回路３７は測距装置０の検知結果を入力し、その検知結果に基づいて電磁弁３５に対し駆動信号を出力する。即ち、使用者が所定の距離範囲に入った後、立ち去った時点で洗浄水を流すように制御する。
【００３９】
図１３は、本発明にかかる測距装置の他の応用例を示す模式図である。図１３は、自動取引装置の１つの実施形態であるＡＴＭの外観構成を示す斜視図である。このＡＴＭは少なくとも前面部が屋外などに露出するように設置されるものであり、装置本体には、シャッタにより開閉自在な紙幣入出金口４１、利用者との対話用の表示装置としてのＣＲＴ４２及びキー入力部４３、利用者認証用のカードが装着されるカード装着部４４、装置本体の前面部に配設された対人センサとしての測距装置０などが備えられ、本体内には紙幣処理部が搭載されている。測距装置０は投光部６及び受光部７からなる。ＡＴＭは使用者が居ないとき待機状態もしくは節電状態におかれる。この場合でも測距装置０は動作状態にある。測距装置０が使用者の接近を感知すると、ＡＴＭは待機状態から稼動状態に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】測距装置の参考例を示す回路図である。
【図２】測距装置の他の参考例を示す回路図である。
【図３】本発明にかかる測距装置の第一実施形態を示す回路図である。
【図４】第一実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図５】本発明にかかる測距装置の第二実施形態の主要部を示す回路図である。
【図６】第二実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図７】本発明にかかる測距装置の第三実施形態の主要部を示す回路図である。
【図８】第三実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図９】本発明にかかる測距装置の第四実施形態の主要部を示す回路図である。
【図１０】第四実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１１】本発明にかかる測距装置の応用例を示す斜視図である。
【図１２】同じく他の応用例を示す模式的な断面図である。
【図１３】同じく別の応用例を示す模式的な斜視図である。
【図１４】従来の測距装置の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
０・・・測距装置、・・・１発光素子、５・・・受光素子、６・・・投光部、７・・・受光部、８・・・演算回路、９・・・シーケンサー、１０・・・駆動回路、１２・・・サンプルホールド回路
【図１】
2006153814.tif 000003
【図２】
2006153814.tif 000004
【図３】
2006153814.tif 000005
【図４】
2006153814.tif 000006
【図５】
2006153814.tif 000007
【図６】
2006153814.tif 000008
【図７】
2006153814.tif 000009
【図８】
2006153814.tif 000010
【図９】
2006153814.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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