(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を用いて、対象物までの距離を検出する超音波距離センサであり、該センサまでの距離を調節するアクチュエータ手段を備えている対象物の位置を、検出した距離に基づいて調節する超音波距離センサであって、
ＰＬＬ回路部と、出力回路と、を含んでおり、
ＰＬＬ回路部が、送信部と、受信部と、位相比較回路と、を含んでおり、送信部が、正弦波状にレベルが変位する超音波信号を、対象物に対して射出するものであり、受信部が、対象物に当たって反射した射出波を、送信部が超音波信号を射出する位置で、反射波として受信するものであり、位相比較回路が、射出波と反射波の位相差に基づいて求まる送信部から対象物までの第１距離が射出波の波長に基づいて定まる第２距離（例えば、ｎ／２波長）より短い場合に、第１距離と第２距離とが同じになるまで射出波の波長を短くするＰＤＯ信号を出力し、第１距離が第２距離よりも長い場合に、射出波の波長を長くするＰＤＯ信号を出力するものであり、上記送信部が、位相比較回路の出力するＰＤＯ信号に基づいて定まる波長の超音波信号を出力するものであり、
出力回路が、増幅・演算手段と、合焦検出・スイッチ手段と、を含んでおり、増幅・演算手段が、送信部が射出している射出波の波長に基づいてアクチュエータ手段の駆動信号Ｄを生成するものであり、合焦検出・スイッチ手段が、上記ＰＤＯ信号のレベルが遷移した時の駆動信号をアクチュエータ手段に出力するものであり、一定時間後、次に上記ＰＤＯ信号のレベルが遷移するまでの間、駆動信号Ｄの値を保つものであり、
上記受信部が、受信素子と、増幅器と、Ａ/Ｄ変換回路と、を含んでおり、受信素子が受信した超音波をアナログ信号に変換して増幅器に出力するものであり、増幅器が、入力されるアナログ信号を増幅してＡ/Ｄ変換回路に出力するものであり、Ａ/Ｄ変換回路が、入力される増幅後のアナログ信号をディジタル信号Ｒに変換して位相比較回路に出力するものであり、
上記送信部が、送信素子と、積分回路と、電圧制御発振器と、増幅器と、Ａ/Ｄ変換回路と、を含んでおり、積分回路が、位相比較回路が出力するＰＤＯ信号を積分した信号Ｖ２を、電圧制御発振器に出力するものであり、電圧制御発振器が、入力される信号Ｖ２に基づく波長のアナログ信号Ｓを、増幅器とＡ/Ｄ変換回路とに出力するものであり、増幅器が、入力される信号Ｓを増幅して送信素子に出力するものであり、送信素子が、入力される増幅後の信号Ｓに基づく超音波を射出するものであり、Ａ/Ｄ変換回路が信号Ｓをディジタル信号Ｖに変換して位相比較器に出力するものであり、
上記位相比較回路が、入力される信号Ｒの位相に対する信号Ｖの位相の遅延時間に基づくＰＤＯ信号を出力するものであり、
増幅・演算手段が、ＰＬＬ回路部の積分回路が出力
する信号Ｖ２に基づいて駆動信号を生成するものであり、
合焦検出・スイッチ手段が、合焦検出回路と、出力スイッチと、を含んでおり、合焦検出回路が、位相比較回路が出力するＰＤＯ信号がＨｉｇｈレベルから、又は、Ｌｏｗレベルから切り換った時に、一定時間だけ出力スイッチをオンに切り換えるものであり、出力スイッチが、オンに切り換えられている間、オンに切り換えられた時に増幅・演算手段が出力している駆動信号を出力するものであり、且つ、オフにされた後、次にオンに切り換えられるまでの間、直前にオンに切り換えられた時の駆動信号の値を維持するものであり、上記一定時間が、出力スイッチがオンに切り換わり、駆動信号に基づくアクチュエータ手段による対象物の移動が終わるまでの時間よりも長いものである、
ことを特徴とする超音波距離センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物までの距離を検出し、距離に応じた信号を出力する距離センサに関し、特に、超音波信号を使用して対象物までの距離を検出する超音波距離センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波信号を使用して対象物までの距離を検出し、距離に応じた距離検出信号を出力する、種々の超音波距離センサが提案されている。ここで、対象物までの距離とは、超音波信号を射出する装置（素子）から対象物までの距離を意味する。例えば、以下の特許文献１には、いわゆるパルス式の超音波距離センサが開示されている。パルス式の超音波距離センサは、超音波振動子からパルス信号を射出し、当該パルス信号が対象物に当たって、反射して戻ってくるまでに要する時間を計測し、計測した時間に基づいて距離を表す距離検出信号を出力するセンサである。
【特許文献１】特開平５−１１０４８号公報
【０００３】
また、その他の超音波距離センサとして、周波数変調方式の超音波距離センサが知られている。周波数変調方式の超音波距離センサは、対象物に向けて周波数変調を行った超音波信号を射出し、戻ってくる信号の周波数偏移に基づいて距離を求め、距離を表す距離検出信号を出力するセンサである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルス式の超音波距離センサでは、対象物に対して射出したパルス信号が対象物に当たって、反射して戻ってくるまでの間、次のパルス信号の射出を行うことができないので、細かい時間間隔で対象物までの距離を検出することが困難であった。これは、反射して戻ってくるパルス信号を待たないで、次のパルス信号を射出すると、反射波が、どのタイミングで射出したパルス信号のものであるのかが、解らなくなるからである。
【０００５】
例えば、いわゆる手ぶれ防止機能を搭載しているディジタルカメラが知られている。手ぶれ防止機能とは、光学系の軸を、外部から与えられる振動の向きと反対の向きに高速で移動させることにより、被写体に対する光軸のぶれを補償する機能である。上述するように、パルス式の超音波距離センサは、対象物までの距離を細かい時間間隔で検出することが難しいセンサであるので、上記手ぶれ防止機能を実現する回路に用いるのに適していない。
【０００６】
一方、周波数変調方式の超音波距離センサは、対象物に対し正弦波状に連続して値の変化する超音波信号を用いるため、対象物までの距離を時間的に連続して検出することができ、即ち、応答性に優れており、上記の用途には向くが、構成が複雑で高価であるという欠点を持つ。
【０００７】
本発明は、簡単な構成で、かつ、応答性に優れた、超音波距離センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の超音波距離センサは、超音波信号を用いて、対象物までの距離を検出する超音波距離センサであり、該センサまでの距離を調節するアクチュエータ手段を備えている対象物の位置を、検出した距離に基づいて調節する超音波距離センサであって、ＰＬＬ回路部と、出力回路と、を含んでおり、ＰＬＬ回路部が、送信部と、受信部と、位相比較回路と、を含んでおり、送信部が、正弦波状にレベルが変位する超音波信号を、対象物に対して射出するものであり、受信部が、対象物に当たって反射した射出波を、送信部が超音波信号を射出する位置で、反射波として受信するものであり、位相比較回路が、射出波と反射波の位相差に基づいて求まる送信部から対象物までの第１距離が射出波の波長に基づいて定まる第２距離（例えば、ｎ／２波長）より短い場合に、第１距離と第２距離とが同じになるまで射出波の波長を短くするＰＤＯ信号を出力し、第１距離が第２距離よりも長い場合に、射出波の波長を長くするＰＤＯ信号を出力するものであり、上記送信部が、位相比較回路の出力するＰＤＯ信号に基づいて定まる波長の超音波信号を出力するものであり、出力回路が、増幅・演算手段と、合焦検出・スイッチ手段と、を含んでおり、増幅・演算手段が、送信部が射出している射出波の波長に基づいてアクチュエータ手段の駆動信号Ｄを生成するものであり、合焦検出・スイッチ手段が、上記ＰＤＯ信号のレベルが遷移した時の駆動信号をアクチュエータ手段に出力するものであり、一定時間後、次に上記ＰＤＯ信号のレベルが遷移するまでの間、駆動信号Ｄの値を保つものであり、上記受信部が、受信素子と、増幅器と、Ａ/Ｄ変換回路と、を含んでおり、受信素子が受信した超音波をアナログ信号に変換して増幅器に出力するものであり、増幅器が、入力されるアナログ信号を増幅してＡ/Ｄ変換回路に出力するものであり、Ａ/Ｄ変換回路が、入力される増幅後のアナログ信号をディジタル信号Ｒに変換して位相比較回路に出力するものであり、上記送信部が、送信素子と、積分回路と、電圧制御発振器と、増幅器と、Ａ/Ｄ変換回路と、を含んでおり、積分回路が、位相比較回路が出力するＰＤＯ信号を積分した信号Ｖ２を、電圧制御発振器に出力するものであり、電圧制御発振器が、入力される信号Ｖ２に基づく波長のアナログ信号Ｓを、増幅器とＡ/Ｄ変換回路とに出力するものであり、増幅器が、入力される信号Ｓを増幅して送信素子に出力するものであり、送信素子が、入力される増幅後の信号Ｓに基づく超音波を射出するものであり、Ａ/Ｄ変換回路が信号Ｓをディジタル信号Ｖに変換して位相比較器に出力するものであり、上記位相比較回路が、入力される信号Ｒの位相に対する信号Ｖの位相の遅延時間に基づくＰＤＯ信号を出力するものであり、増幅・演算手段が、ＰＬＬ回路部の積分回路が出力する信号Ｖ２に基づいて駆動信号を生成するものであり、合焦検出・スイッチ手段が、合焦検出回路と、出力スイッチと、を含んでおり、合焦検出回路が、位相比較回路が出力するＰＤＯ信号がＨｉｇｈレベルから、又は、Ｌｏｗレベルから切り換った時に、一定時間だけ出力スイッチをオンに切り換えるものであり、出力スイッチが、オンに切り換えられている間、オンに切り換えられた時に増幅・演算手段が出力している駆動信号を出力するものであり、且つ、オフにされた後、次にオンに切り換えられるまでの間、直前にオンに切り換えられた時の駆動信号の値を維持するものであり、上記一定時間が、出力スイッチがオンに切り換わり、駆動信号に基づくアクチュエータ手段による対象物の移動が終わるまでの時間よりも長いものである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の超音波距離センサは、出力回路の働きによって、アクチュエータ手段に駆動信号を出力した後、一定時間が経過し、且つ、再びＰＤＯ信号のレベルが遷移するまでの間、駆動信号の値を保つことができる。また、請求項１に記載の超音波距離センサは、射出波として、正弦波状に変化する超音波信号を用いることにより、測定距離を、リアルタイムで検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（１）実施の形態
以下、添付の図面を参照しつつ、実施の形態にかかる超音波距離センサ１００の構成及び動作について説明する。
(1-1)全体構成
図１は、超音波距離センサ１００の構成を示す図である。超音波距離センサ１００は、正弦波状に出力レベルが変化する超音波信号を使用して、当該超音波距離センサ１００から対象物である光学系ユニット２０までの距離（請求項１に記載の対象物までの距離に相当する）を、非接触な状態で検出し、当該測定距離に比例した電位の距離検出信号Ｄを出力する。以下、当該距離のことを測定距離という。当該距離検出信号Ｄは、例えば、光学系ユニット２０のぶれによる位置移動を修正するアクチュエータ１６の駆動信号に使用される。
【００１１】
超音波距離センサ１００は、送受信器１、ＰＬＬ回路１０、及び、出力回路１１で構成される。以下、これらの回路の構成について順に説明する。
【００１２】
(1-2)送受信器
送受信器１は、光学系ユニット２０に対して超音波信号（以下、射出波という）を射出し、当該射出波が光学系ユニット２０に当たり、反射して戻ってくる超音波信号（以下、反射波という）の受信を行う。
【００１３】
送受信器１は、送信素子１ａと受信素子１ｂとで構成される。送信素子１ａは、正弦波状に電位レベルの変化する信号の入力に応じて、当該送信素子１ａから、対象物である光学系ユニット２０に向けて、正弦波状に出力レベルの変化する射出波を射出する。
【００１４】
一方、受信素子１ｂは、射出波が光学系ユニット２０に当たり、当該光学系ユニット２０から反射されて戻ってくる反射波を受信し、受信した反射波の出力レベルに応じて正弦波状に電位レベルの変化する電気信号を、ＰＬＬ回路１０に出力する。
【００１５】
光学系ユニット２０が振動していない（外部の振動によりぶれていない）場合、送受信器１から光学系ユニット２０までの距離を表す測定距離は、基準とする射出波のｎ／２波長、好ましくは、１／２波長に等しい距離に設定する。例えば、測定距離が４．５ｍｍの場合、基準とする射出波の波長をλ＝９ｍｍに設定する。なお、上記波長は、超音波信号の波長を意味するため、当該超音波信号の周波数は、音速を波長で割り算することで求められる。
【００１６】
送信素子１ａが射出できる射出波の波長が短く、例えば、光学系ユニット２０までの距離が、基準とする射出波の３／２波長分の距離である場合には、超音波信号の搬送路長（射出波及び反射波の通る通路の長さのことをいう）を、基準とする射出波の３／２波長に設定することにより、距離測定を行うことができる。
【００１７】
超音波距離センサ１００が光学系ユニット２０の瞬動に追随して距離を正確に測定可能な範囲は、後に詳しく説明するＰＬＬ回路１０が正常に動作する範囲内、即ち、射出波の１／２波長分の距離の範囲内である。例えば、光学系ユニット２０がぶれていない場合における測定距離を、射出波の３／２波長分の距離に設定した場合、超音波距離センサ１００は、光学系ユニット２０が１／２波長分の範囲内で瞬動した場合にのみ、当該光学系ユニット２０の瞬動に追随して距離の測定を行うことができる。
【００１８】
他方、ＰＬＬ回路１０が位相の調整、即ち、射出波の波長の調整を終了する前に、光学系ユニット２０が、射出していた射出波の１／２波長以上の距離を瞬動した場合、超音波距離センサ１００は、正確な距離の測定を行うことができない。即ち、超音波信号の搬送路長（射出波及び反射波の通る通路の長さのことをいう）を、射出波の１／２波長に設定することで、対象物である光学系ユニット２０の瞬動に追随して正確に距離の測定を行うことができる範囲を最大にすることができる。
【００１９】
後述するように、超音波距離センサ１００では、射出波と反射波との、振幅０の位置が一致した時に、射出波と反射波が同期したと判断する構成を採用する。当該構成を採用することにより、射出波と反射波との、振幅０の位置以外の箇所にノイズが載っても、正確に距離を測定することができる。
【００２０】
例えば、送受信器１の受信素子１ｂと、ＰＬＬ回路の増幅器２との間に、一定時間信号を遅延させる遅延回路（図示せず）を設けることにより、ＰＬＬ回路１０における位相同期検出のタイミングを調整することができる。当該構成を採用することにより、送受信器１よりある一定の距離、例えば、数ｍｍだけ、射出波の射出方向に離れた位置を規準（以下、基準位置という）として、射出波及び反射波との、位相同期の検出を行うことができる。即ち、送受信器１の超音波射出位置からではなく、上記基準位置から対象物までの距離を正確に測定することができる。なお、超音波信号の速度は一定であるため、上記一定の距離は、上記遅延回路による信号の遅延時間により特定される。
【００２１】
(1-3)ＰＬＬ回路
ＰＬＬ回路１０は、射出波と反射波との、それぞれの振幅が０の位置で、位相が一致するように、射出波の波長を調節すると共に、射出波の波長を特定する駆動信号Ｖ２（請求項１に記載の駆動信号に相当する）と、射出波と反射波との位相状態を表すＰＤＯ信号（請求項２に記載の状態信号に相当する）とを出力する。駆動信号Ｖ２及びＰＤＯ信号の生成については、後に説明する。以下、ＰＬＬ回路１０の構成及び動作について説明する。
【００２２】
電圧制御発振器７は、入力される駆動信号Ｖ２の電位レベルに応じた波長の正弦波信号Ｓを出力する。正弦波信号Ｓは、増幅器８で増幅された後に、送受信器１の送信素子１ａに入力される。正弦波信号Ｓは、Ａ／Ｄ変換回路９にも入力される。Ａ／Ｄ変換回路９は、入力された正弦波信号Ｓを、所定のしきい値電圧を基準にしてパルス信号（以下、Ｖ（主ＰＬＬ）信号という）に変換して位相比較回路４に出力する。
【００２３】
増幅器２は、送受信器１の受信素子１ｂより出力される正弦波状の電気信号を増幅した後に、Ａ／Ｄ変換回路３に出力する。Ａ／Ｄ変換回路３は、入力される正弦波状の電気信号を、上記Ａ／Ｄ変換回路９と同じ条件（しきい値）で、パルス信号（以下、Ｒ（副ＰＬＬ）信号という）に変換して位相比較回路４に出力する。
【００２４】
(1-4)ＰＬＬ回路の主要回路の詳細な説明
(1-4-1)位相比較回路と積分回路
位相比較回路４及び積分回路５の説明を行った後、図２を参照しつつ電圧制御発振器７の詳細な説明を行う。
【００２５】
位相比較回路４として、Ｒ（副ＰＬＬ）信号が立ち下がってから、Ｖ（主ＰＬＬ）信号が立ち下がるまでの間に、ＬｏｗレベルのＰＤＯ信号（負の電位レベル）を出力し、逆にＶ（主ＰＬＬ）信号が立ち下がってから、Ｒ（副ＰＬＬ）信号が立ち下がるまでの間に、ＨｉｇｈレベルのＰＤＯ信号（正の電位レベル）を出力し、Ｒ（副ＰＬＬ）信号及びＶ（主ＰＬＬ）信号の立ち下がりタイミングが一致している場合には、中間電位のＰＤＯ信号を出力して、後段に接続する積分回路に蓄積する電荷量を調整する、いわゆるチャージポンプタイプの位相比較器（図示せず）を用いる。チャージポンプタイプの位相比較器は、例えば、ナショナル・セミコンダクタ社製の型名ＬＭＸ２３２６ＴＭに用いられている。なお、当該ＬＭＸ２３２６ＴＭの回路の構成については、市川裕一／青木勝共著による「ＧＨｚ時代の高周波回路設計」，ＣＱ出版社，２００３年２月１０日発行のｐ３１１〜３１２、図９−９に説明されている。
【００２６】
積分回路５は、周知の積分回路である。積分回路５は、Ｌｏｗレベル（負の電位レベル）のＰＤＯ信号の積分値を求め、求めた積分値に応じた駆動信号Ｖ２（正の電位レベル）を出力する。一方、積分回路５は、Ｈｉｇｈレベル（正の電位レベル）のＰＤＯ信号の入力に応じて駆動信号Ｖ２の値を増加させる。
【００２７】
(1-4-2)電圧制御発振器
図２は、電圧制御発振器７の構成を示す図である。電圧制御発振器７は、いわゆるコルピッツ型発振回路であり、入力される駆動信号Ｖ２の電位レベルに応じた波長の正弦波信号Ｓを出力する。即ち、射出波の波長は、積分回路５の出力する駆動信号Ｖ２の電位レベルにより特定される。
【００２８】
図２に示すコルピッツ型発振回路は、周知であり、以下に簡単にその構成及び機能について説明する。積分回路５より出力される駆動信号Ｖ２が変動すると、点線で囲んで示す共振回路Ｃ１の共振周波数が変化する。共振回路Ｃ１は、コンデンサ７ａ，ダイオード７ｂ、コイル７ｃで構成される。点線で囲んで示す発振回路Ｃ２は、当該共振回路Ｃ１により設定された共振周波数に応じた周波数の信号を出力する。なお、参考のため、図中には、当該回路を構成する抵抗やコンデンサなどの回路素子の抵抗値や容量の具体的な値を、例示しておく。
【００２９】
上記構成の電圧制御発振器７の出力特性を調べると、駆動信号Ｖ２の増加に対して出力信号Ｓの周波数（音速／波長）は、比例して直線状に増加するものではないことが解る。そこで、例えば、電圧制御発振器７に駆動信号Ｖ２を入力する前に、割り算器又は乗算器を用いて当該駆動信号Ｖ２の増加に対して出力信号Ｓの周波数が直線状に増加するように、駆動信号Ｖ２の値を補正するのが好ましい。
【００３０】
(1-5)出力回路
再び、図１を参照しつつ出力回路１１について説明する。上述するように、ＰＬＬ回路１０の積分回路５は、射出波の波長に応じた電位レベルの駆動信号Ｖ２を出力する。出力回路１１では、光学系ユニット２０が振動していない（振動によりぶれていない）場合であって、射出波と反射波との位相が、射出波の１／２波長の長さで同期した場合の駆動信号Ｖ２の値を基準駆動電位Ｖ２ｒｅｆとし、射出波と反射波との位相が同期した場合の駆動信号Ｖ２の値を、上記基準駆動電位Ｖ２ｒｅｆの値により割り算した値を、距離検出信号Ｄとして出力する。距離検出信号Ｄの値は、光学系ユニット２０が振動していない（振動によりぶれていない）場合であって、射出波と反射波との位相が、射出波の１／２波長の長さで同期した場合に、特定の電位、例えば、１．０Ｖに設定される。
【００３１】
例えば、光学系ユニット２０が振動していない状態の測定距離を、１ｍｍ、１ｃｍ、１ｍ等の単位長さに設定した場合の基準駆動電位Ｖ２ｒｅｆを求めておき、求めた値を用いて距離検出信号Ｄを特定すれば、距離検出信号Ｄに、使用した単位長さの単位を付するだけで、実際の距離を求めることができる。
【００３２】
出力回路１１は、増幅器１２、合焦検出回路１３、演算器１４、及び、スイッチ１５で構成されている。増幅器１２は、積分回路５の出力する駆動信号Ｖ２を増幅して出力する。合焦検出回路１３は、位相比較回路４より出力されているＰＤＯ信号がＨｉｇｈレベルから、又は、Ｌｏｗレベルから切り換った時に、一定時間だけＬｏｗレベルの信号を出力して、スイッチ１５をオンに切り換える。演算器１４は、いわゆる割り算器であり、増幅器１２により増幅した駆動信号Ｖ２を、上記基準駆動電位Ｖ２ｒｅｆの値により割り算した値に相当する電位の信号（上記の例では、１．０Ｖを中心として上下する電位の信号）を、スイッチ１５に出力する。スイッチ１５は、合焦検出回路１３によりオンに切換えられている間、演算器１４より出力される信号を、距離検出信号Ｄとして出力する。スイッチ１５は、次にオンに切り換えられるまでの間、直前に入力されていた出力の値を維持するタイプのものを採用する。このようなスイッチとしては、増幅後の駆動信号Ｖ２を、ディジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換回路と、変換後のディジタルデータを保持するレジスタであって、その出力を距離検出信号Ｄとして出力するレジスタとを備える回路において、レジスタのラッチ信号の入力端子に合焦検出回路１３の出力を入力する回路が考えられる。
【００３３】
なお、上記割り算を実行する演算器１４を用いる代わりに、例えば、図３に示すアナログ増幅回路３０を用いて、積分回路５より出力される駆動信号Ｖ２の傾きを調整し、更に、所定のオフセット電位を加算する構成を採用しても良い。
【００３４】
なお、距離検出信号Ｄを利用して動作するアクチュエータ１６等の信号処理速度に対して、ＰＬＬ回路１０内で上述した位相比較回路４、積分回路５、及び、電圧制御発振器７で実行される位相同期処理に要する時間が無視できる程度の場合には、出力回路１１に合焦検出回路１３及び出力スイッチ１５を設けずに、演算器１４において求められる距離検出信号Ｄを連続して出力する構成を採用することも考えられる。
【００３５】
(1-6)ＰＬＬ回路により実行される位相同期処理の説明
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、上述したＰＬＬ回路１０により実行される位相同期処理の内容を解りやすく説明するための図である。測定距離が、射出波の１／２波長の長さよりも短い（光学系ユニット２０までの位置が近い）場合、一致する場合、長い（光学系ユニット２０までの位置が遠い）場合の３つの場合における反射波の様子を示す図である。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、測定距離が、射出波の１／２波長の長さよりも短い場合、即ち図示するように、反射波の振幅が０になる位置が送受信器１より更にｐｈ１分の位相が進んだ位置にある場合、位相比較回路４は、ＨｉｇｈレベルのＰＤＯ信号を出力する。これにより、積分回路５より出力される駆動信号Ｖ２の電位レベルが上がり、電圧制御発振器７から出力される射出波の波長が短くなる。
【００３７】
電圧制御発振器７から出力される射出波の波長が短く成り、図４（ａ）の状態から、図４（ｂ）に示すように、測定距離が、射出波の１／２波長の長さと等しくなるまでの間、位相比較回路４は、ＨｉｇｈレベルのＰＤＯ信号を出力し続ける。
【００３８】
図４（ｃ）に示すように、測定距離が、射出波の１／２波長よりも長い場合、即ち、図示するように、反射波の振幅が０になる位置が送受信器１よりもｐｈ２分だけ位相が手前の位置にある場合、位相比較回路４は、ＬｏｗレベルのＰＤＯ信号を出力する。これにより、積分回路５から出力される駆動信号Ｖ２の電位レベルが下がり、結果として、電圧制御発振器７から出力される射出波の波長が長くなる。
【００３９】
以上に説明するように、ＰＬＬ回路１０は、射出波の１／２波長の長さが、測定距離に等しくなった場合に射出波と反射波との、振幅が０の位置が一致するように、射出波の波長を調整する。ＰＬＬ回路１０による当該位相同期処理の完了に伴い、出力回路１１は、測定距離に応じた電位の距離検出信号Ｄを出力する。
【００４０】
(1-7)まとめ
以上に説明したように、超音波距離センサ１００では、射出波として、正弦波状に変化する超音波信号を用いることにより、測定距離を、リアルタイムで検出することができる。このため、超音波距離センサ１００は、従来技術の欄で説明したパルス式の超音波距離センサに比べて、時間的に高速な距離測定の要求される回路への用途にも向いている。
【００４１】
また、超音波距離センサ１００は、従来技術の欄で説明した周波数変調方式の超音波距離センサとは異なり、超音波信号を周波数変調してから射出する回路や、受信した被変調超音波信号を復調する回路が不要であり、当該周波数変調方式の超音波距離センサに比べて簡単な構成となるため、低コストで製造することができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態にかかる超音波距離センサと、当該センサを用いる光学系ユニット及びアクチュエータを示す図である。
【図２】電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図３】アナログ増幅器の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、送受信器と光学系ユニット間との距離が、それぞれ異なる場合における、射出波、反射波、及び、ＰＤＯ信号の状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１  送受信器、２，８，１２  増幅器、３，９Ａ／Ｄ変換回路、４  位相比較回路、５  積分回路、７  電圧制御発振器、１０  ＰＬＬ回路、１１  出力回路、１３  合焦検出回路、１４  演算器、１５  出力スイッチ、３０  アナログ増幅器、１００  超音波距離センサ。
【図１】
0003955039.tif 000002
【図２】
0003955039.tif 000003
【図３】
0003955039.tif 000004
【図４】
0003955039.tif 000005