专利名称：测距装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测距装置，更详细地说涉及有源方式的测距装置。
背景技术：
通常测距装置的测距方式，有“无源方式”和“有源方式”，所谓“无源方式”是指，用像人的两只眼睛一样的一对图像检测装置检测被摄物的图像信号，基于该检测到的图像信号进行测距，而所谓“有源方式”是指，由光敏元件接收把红外线等信号光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射信号光，根据接收到的反射信号光的强度和光的入射位置计算被摄物的距离。
其中，无源方式中，如果被摄物没有对比度则进行正确的测距是比较困难的。而且，由于需要测距专用的半导体传感器，测距装置的成本变得很高。
而有源方式的情况，即使是非测距专用的普通的部件，也可以组成装置，和无源方式比起来，可以进行低成本制造。于是，本申请人，在特许文献1中，对使用有源方式的测距装置，提出了成本更加低廉的方案。这就是在微型机算机等的芯片内内置有源方式的测距电路。
特许文献1日本特开2000-352512号公报但是，微型机算机等技术进步的速度，远远比模拟电路部件的技术进步速度快，因此，即使在处理上刻意下功夫推进了测距电路的集成化，但用于微型计算机的磁芯和RAM、ROM等很快成了已经落后于时代的产品。为此，如果将特许文献1中所提出的微型机算机的各种功能利用到多数产品中时，就有通用性差的情况。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供高精度的测距装置，与微型机算机的规格无关、通用性很强、可以廉价地构成检测能力很强的测距电路。
为了达到上述目的，本发明的测距装置，具有投光单元，向被摄物投射测距用光；光位置检测单元，具有一对输出电极，接收由上述投光单元把上述测距用光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射光，输出与该反射光的受光位置对应的光电流；放大电路，包括与上述光位置检测单元具有的一对输出电极中的一端输出电极连接的输入端子，和固定为指定电压的输入端子；开关单元，把上述光位置检测单元具有的另一端输出电极切换到开放状态、或者固定为与上述指定电压大小相同的电压的状态。
另外，为了达到上述目的，本发明的测距装置，具有投光单元，向被摄物投射测距用光；光位置检测单元，具有一对输出电极，接收由上述投光单元把上述测距用光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射光，输出与该反射光的受光位置对应的光电流；第1放大器，包括与上述光位置检测单元具有的一对输出电极中的一端输出电极连接的第1输入端子，和固定为指定电压的第2输入端子；第2放大器，包括与上述光位置检测单元具有的另一端输出电极连接的第1输入端子，和固定为与上述指定电压大小相同的电压的第2输入端子；开关单元，把上述第2放大器具有的第1输入端子切换到开放状态、或者固定为与上述指定电压大小相同的电压的状态。
此外，为了达到上述目的，本发明的测距装置，具有光位置检测单元，当入射投射到被摄物的光的反射信号光和背景光时，输出与该入射位置对应的一对光电流信号；积分电路，对从上述光位置检测单元输出的光电流信号进行积分；运算单元，计算由上述积分电路对上述一对光电流信号之和进行积分的积分值和由上述积分电路只对上述一对光电流信号中的一方进行积分的积分值之比值。
图1是本发明第1实施例涉及的测距装置的电路组成图。
图2是说明根据积分电压计算出光电流的方法的时序图。
图3是本发明第1实施例涉及的摄像机整个系统的电路组成图。
图4是依据三角测距方式的测距装置的电路组成图。
图5是本发明第1实施例中测距时的时序图。
图6是表示本发明第1实施例中测距时的控制顺序的流程图。
图7是本发明第2实施例涉及的测距装置的电路组成图。
图8是本发明第3实施例涉及的测距装置的电路组成图。
图9是本发明第4实施例中测距时的时序图。
图10是表示本发明第4实施例中测距时的控制顺序的流程图。
图11是说明第3组积分次数的求出顺序的流程图。
图12是表示本发明第5实施例中测距时的控制顺序的流程图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施例。首先，说明本发明中使用的有源方式测距装置的原理。
在有源方式的测距中，根据光量测距的原理进行被摄物远近的判断，上述光量测距的原理是指，从被摄物反射来的反射信号光的光量，对于离测距装置远的被摄物是减少的，对于离测距装置近的被摄物是增加的。另外，可以利用相隔距离为投受、光透镜之间的距离、所谓基准线长而配置的投光敏元件，并依据三角测距的原理，进行更准确的远近判断。另外，在有源方式的测距中，还有其他的、如根据投射的光反射来的速度求得被摄物距离的雷达方式等。然而，这种雷达方式电路复杂，在特殊用途上使用，但在摄像机等携带式设备上是很少使用的。
图4(A)是说明光投射型的三角测距原理的测距装置的组成图。测距时，红外发光二极管(IRED)1发出的红外线，被投光透镜2聚光之后，投射到对象物(被摄物)30上。之后，来自对象物30的反射光，通过受光透镜3，由光敏元件4受光。而且，该光敏元件4使用光位置检测元件(PSD)，该PSD输出与入射光的光量及光的入射位置对应的光电流。还有，PSD相对于基准线长方向配置，其两端具有2个输出电极。如果PSD的两个电极是同一电位，则从各个输出电极分流输出同光入射位置与各个电极之间的距离对应的光电流。也就是说，当PSD的中央有光入射时，以1∶1分流，因此，从PSD的各个电极输出大小相等的光电流。
这里，PSD的光入射位置随被摄物距离L变化，因此，如果能检测到入射位置x，就可以算出被摄物距离L。也就是说，如图所示，把投光透镜2和受光透镜3之间的距离设为B，把受光透镜的焦距设为f，把受光透镜3的光轴作为原点时的反射光的入射位置设为x时，对于被摄物距离L，有如下的关系x＝B·f/L (式1)B·f是设计时决定的既定值，因此，通过检测x，被摄物距离L成为L＝B·f/x (式2)。
这里，假设PSD的任何一端的输出电极存在于受光透镜3的光轴上。这时，把PSD的两电极之间的长度设为t，把从PSD的两电极输出的光电流之和设为iP0，则从各电极输出的光电流iP1及iP2分别用(式3)及(式4)表示。
iP1＝iP0·(x/t)(式3)iP2＝iP0-iP1 (式4)这里，由(式3)导出x＝(iP1/iP0)·t(式5)。
也就是说，x可以通过检测光电流iP0及iP1而求得。而且，iP0对于被摄物距离L的二次方具有反比例关系，但是，该关系仅在来自投光元件(这里是IRED)的投光量一定、且被摄物的反射率一定时成立。
第1实施例下面，作为第1实施例，说明图3所示的、具有与CPU10连接的测距电路23的摄像机整个系统的电路组成例子。
本实施例中，如图3所示，在构成CPU10的IC的同一芯片内内置着调整器26，通过缓冲器55，把调整器26的输出提供给外部电路。而且，与DC/DC转换器的输出DCOUT有关的电阻阵列29的分压电压，输入到A/D转换器37和设于CPU10内的运算放大器54。
DC/DC转换器中，根据从内置于CPU10内的振荡器56输出的信号，晶体管40进行导通控制，使来自电池22的电流流入电感线圈3。这时，通过电感线圈3中发生的电压，电容25被充电。这时的电容25的充电电压是DCOUT。然后，该DCOUT在电阻阵列29中分压之后，该分压电压输入到A/D转换器37。根据该A/D转换器37的检测值，CPU10监控分压电压。
然而，有时仅仅经常监控A/D转换器37的结果的程序并不充分。也就是说，必须在较长的时间里进行高速控制的场合下，读入A/D转换器37的结果所需要的时间是有时间滞后的，就不能进行精密的控制。而且，作为需要这种高速控制的例子，例如，对在胶片上写入日期时的写入时间控制的情况，和检测缩放透镜位置的情况下，有时必须同时监控DC/DC转换器的升压等。
于是，本实施例中，将运算放大器54作为比较指定电压DA1、DA2的比较器(以下简称比较器54)而使用。当DCOUT达到指定电平以内时，作出该判断的判断电路50使振荡关闭电路45关闭，停止升压DC/DC转换器的升压动作。而且，该振荡关闭电路45不是单纯地停止对DC/DC转换器的振荡，而是把振荡停止时的输出电压置为固定的L电平，以便使振荡停止时的晶体管40不依旧处于导通状态。
参照图9的时序图，说明这种组成电路中的DC/DC转换器的控制。在该控制里，将DCOUT控制在指定电平内。而且，D/A转换器36，可以根据写入在未图示的ROM中的程序，切换输入到比较器54的判断电压。由此，比较器54的判断电压可以从图9所示的DA1、DA2两种电压中选择。
也就是说，升压时使用高电平侧的电压DA1。另一方面，升压停止时使用低电平侧的电压DA2。判断电路50根据比较器54的输出，判断DCOUT是否超过所选择的判断电压。如果判断为DCOUT超过了判断电压，则判断电路50进行振荡关闭电路45和工作程序的切换控制。
这样，电池电压升压之后，调整器26的输出作为D/A转换器36、A/D转换器37及LCD驱动器21的基准电压而供给，同时通过缓冲器55作为CPU10外部各电路的恒压源而起作用。例如，调整器26的输出，作为检测电机47旋转的光中断电路47(图中标记为MTPI)、显示用LED38、记录各种数据的EEPROM39等的电源而起作用。
而且，调整器26的输出也可以作为稳定AF部71的电源而使用，AF部71检测对未图示的投光部进行投光控制时入射到光敏元件70的光信号的大小。
而且，在图3所示的电路中，振荡器56的输出脉冲也作为闪光电路17的充电脉冲而使用。A/D转换器37也监控闪光电路17中的闪光装置的充电状态。
又，D/A转换器36的输出也输入到运算放大器59中，将电机驱动器46同晶体管48一起进行恒压驱动。然后，电机驱动器46进行电机47的速度控制。而且，不是从调整器26供给电源，而是直接从DCOUT取出电源电压，以便该电机驱动器用的运算放大器59也可以耐高电压。
还有，图3的电路中，利用日期写入用的时钟电路60计测从振荡器41输出的脉冲而进行计时。而且，该振荡器输出在倍增器(倍增时钟)35中倍增，产生CPU10的主时钟。
再者，复位(RESET)电路57在电池22的残留量消失时使CPU10复位，电池重新填充时正确地再启动CUP10。
下面，参照图1说明本发明第1实施例的测距装置。图1是并用了有源方式的光量测距和三角测距的测距装置。只是，这里，作为光量测距的测距装置，利用了三角测距的测距装置。
光量测距，有测距结果依赖电源使用电池时的电压变化和被摄物反射率的缺点。但是，这种缺点可以使用三角测距克服。这点可以从上述的(式2)中明确。也就是说，在三角测距中，如(式2)所示，被摄物距离L只是由B、f及x决定。因此，只要能求出正确的x就能算出正确的距离。但是，被摄物存在于远距离处时，对光敏元件的入射光量有所减少，因此不能求出正确的x。这种情况下，使用单纯的光量测距进行测距，测距精度会提高。
本实施例中，为了适当地切换这2种测距方式，将晶体管作为开关使用(下面，把包含该晶体管的开关电路称作开关13)。由此，通过控制运算放大器6b的反馈环的开/关状态，来控制光敏元件(PSD)4输出的光电流。这里，开关13对应权利要求书中记载的“开关单元”，PSD4对应权利要求书中记载的“光位置检测单元”。而且，运算放大器6b对应权利要求书中记载的“第2放大器”。
也就是说，如果降低开关13的晶体管的基极电流，运算放大器6b就处于导通状态。为此，来自PSD4的光电流iP全部流到运算放大器6a侧。
图1中，电阻7及电容5a、5b组成高通滤波器。该高通滤波器滤除来自PSD4的输出光电流中稳定地变化的成分(低频部分)，只让交流变动的成分通过并到达运算放大器6a侧。
也就是说，当连续地置开关14于开/关状态而把脉冲式的红外光从IRED1投射到被摄物30上时，只让由PSD4受光的来自被摄物30的反射信号光中的、被调制成脉冲状的成分通过高通滤波器。下面，把该调制成分的光电流设为iP。另外，和反射信号光一起入射到PSD4的太阳光和人工照明等稳态光成分在高通滤波器中被滤掉，通过电阻7流入GND。这里，IERD1对应权利要求书中记载的“投光单元”。
通过高通滤波器的光电流iP，由晶体管8的放大作用被放大为电流放大率β倍。之后，经过由电阻11a、11b及一对PNP晶体管9构成的电流镜电路，流入积分电容12，给积分电容12充电。这里，包括高通滤波器、运算放大器6a及晶体管8的电路对应权利要求书中记载的“放大电路”。而且，运算放大器6a对应权利要求书中记载的“第1放大器”。
而且，积分电容12的充电、即积分动作，可以通过关闭电流镜电路来停止。导通CPU10的开路漏极输出端子17(下面称作INT端子17)来降低电阻11b的电位即可。还有，当初始化积分电容12中积蓄的电荷的场合，可以导通CPU10的开路漏极输出端子18(下面称作RST端子18)，将积分电容12的两端接地即可。这里，包含积分电容12及对该积分电容12进行积分控制的CPU10的电路对应权利要求中记载的“积分电路”。
再者，上述的开关13和进行IRED1的开/关操作的开关14，也可以分别利用CPU10的开路漏极输出端子19、20(分别称作CH端子19及IRED端子20)进行开/关控制。
这里，CPU10使用单片微型机算机等。近年来，微型计算机多数内置上述的开路漏极端子和模/数(A/D)转换电路。这些，根据记录在内置于CPU10内的ROM中的程序，由CPU10内部的控制部16进行控制。
而且，运算放大器的输入端子是内部晶体管的基极端子。也就是说，图1中，即使晶体管8的基极是光电流iP＝0的状态，由于运算放大器6a的输入端子的基极电流ib，而经常处于偏置状态。因此，这时的晶体管8的集电极电流成为βib。另外，使IRED1发光时，晶体管8的基极电流成为ib+iP，因此晶体管8的集电极电流成为β(ib+iP)。
而且，在本实施例中，运算放大器6a、6b的“+”端输入固定为指定电压Vref。在开关13处于导通、即运算放大器6b的反馈环处于导通的期间，电容5a、5b的运算放大器侧的电位，都因运算放大器的虚短路效果而成为相同电位Vref。因此，在PSD4产生的光电流根据入射到PSD4的反射信号光的入射位置，分流为iP1和iP2，之后光电流iP1流入由高通滤波器、运算放大器6a及晶体管8组成的放大电路。
另外，关闭开关13而使运算放大器6b的反馈环关闭时，成为图4(B)所示的等价电路。这时，运算放大器6b的一侧端子处于导通状态。为此，PSD4中产生的光电流不被分流，全部流入运算放大器6a侧。也就是说，这种情况下，光电流的和iP0＝iP1+iP2流入放大电路。
因此，如果通过置开关13于开/关来检测出光电流iP0及P1，就可以由上述的(式5)求出x。而且，这些电流值iP0及iP1，可以通过经A/D转换电路15读入上述积分电容12的积分电压VINT来检测。
也就是说，如果根据图2所示的时序图对CPU10的各端子的n沟道晶体管进行开/关控制，就可以根据来自PSD4的输出光电流iP的大小使积分电压VINT从VINT0增加到VINT1。而且，VINT0是使IRED1不发光而进行积分时的积分电容12的积分电压，VINT1是使IRED1发光而进行积分时的积分电容12的积分电压。这里，如果设积分电容12的容量是CINT、INT端子17的导通时间是tINT、积分次数是P次，则VINT0＝p·βib·tINT/CINT (式6)VINT1＝p·β(iP+ib)·tINT/CINT (式7)
成立。由这些(式6)、(式7)，可得出VINT1-VINT0＝p·βiP·tINT/CINT (式8)因此，如果p、β、tINT、及CINT置为固定值，就可以通过求VINT1-VINT0来计算光电流iP。
这里，在本实施例中，对IRED1发光的有无及CH端子19的开/关进行切换，进行如图5所示的把各个P次的积分动作作为1套的3组积分。之后，通过内置于CPU10内的A/D转换电路15，读取积分电压V0、V1、V2。然后，通过从这些积分电压值求出V1-V0来求出iP0，又通过求出V2-V0来求出iP1。把这些代入(式5)求出x，由(式2)算出被摄物距离L。
图6是表示基于上述逻辑进行测距时的控制顺序的流程图。
步骤S1～S13是在CH端子19置于“H”电平(OFF)状态下的积分。这里，首先CH端子19置为“H”电平之后(步骤S1)，把RST端子18置为“H”电平，解除RST端子18的复位状态(步骤S2)，开始积分(步骤S3)。然后，CPU10在经过指定时间tINT之后判断是否进行了成为基准的指定次数p次的积分(步骤S4)。如果判断为没完成指定次数p次的积分，返回步骤3继续进行积分。另外，当判断为进行了指定次数p次的积分，则通过A/D转换电路15读取此时的积分电容12的积分电压V0(步骤S5)。
结束积分电压V0的读取之后，把RST端子18暂时置为“L”电平，初始化积蓄在积分电容12上的电荷。之后，再将RST端子18返回到“H”电平(步骤S6)。同时，使IRED1发光，开始积分(步骤S7)。而且，这里的积分如图5所示，是和IRED1的发光时间同步。然后，经过指定时间tINT之后，CPU10判断是否进行了指定次数p次的积分(步骤S8)。如果判断为没有完成指定次数p次的积分，返回步骤7继续进行积分。另外，当判断为进行了指定次数p次的积分，则通过A/D转换电路15读取此时的积分电容12的积分电压V1(步骤S9)。
其后的步骤S10～S14是在CH端子19置于“L”电平(ON)状态下的积分。这里，首先将CH端子19置为“L”电平之后(步骤S10)，把RST端子暂时置为“L”电平，初始化积蓄在积分电容12上的电荷。之后，再使RST端子18返回到“H”电平(步骤S11)。同时，使IRED1发光，开始积分(步骤S12)。而且，这里的积分也和IRED1的发光时间同步。经过指定时间tINT之后，CPU10判断是否进行了指定次数p次的积分(步骤S13)。如果判断为没有完成指定次数p次的积分，返回步骤S12，继续积分。另外，如果在步骤S13的判断中判断为进行了指定次数p次的积分，则通过A/D转换电路15读取此时的积分电容12的积分电压V2(步骤S14)。
检测出积分电压V0、V1、V2之后，利用这些值判断被摄物的远近，求出被摄物距离L。在后面的说明里，至被摄物的距离近的情况设为近距离L0，至被摄物的距离远的情况设为远距离L2，在两者之间的距离设为中距离L1。他们之间具有L0＜L1＜L2的关系。
首先，计算V1-V0，也就是说计算iP0。然后，判断该计算值是否比指定值ΔV(权利要求书中记载的指定量)小(步骤S15)。当判断为V1-V0比指定值ΔV小的时候，判断为被摄物距离L是远距离L2(步骤S16)，结束本流程的控制。这种情况下，就成为利用光量测距求被摄物距离。
另外，在步骤S15的判断中，当判断为V1-V0大于指定值ΔV的时候，可以利用三角测距求被摄物距离。这种情况下，还计算V2-V0。之后，求V2-V0和V1-V0的比值，即iP1/iP0。然后，判断该比值是否比指定的判断值R1小(步骤S17)。求该比值的运算对应权利要求书中记载的“运算单元”。如果该步骤S17中的判断结果为iP1/iP0比判断值R1小，则判断为中距离L1(步骤S18)，结束本流程的控制。另外，在步骤S17的判断中，当判断出ip1/ip0大于判断值R1的时候，判断为近距离L0(步骤S19)，结束本流程的控制。
如上所述，依据本实施例，可以提供只使用通常内置于CPU10内的功能和单纯的常用部件、不易受被摄物的反射率和电池电压变化的影响、并利用三角测距方式的测距装置。常用的运算放大器，多数是将2个作为1个组件而组成。另外，包含电阻的晶体管电路(开关13和开关14)和由2个组成1组的多个晶体管(晶体管9等)，也提出了多种既廉价且小型化的结构。为此，能够以低成本制造测距装置，也能节省空间。
第2实施例下面，参照图7说明本发明的第2实施例。该第2实施例中，省略了电流镜电路，代之以使用模拟开关12a来进行积分的开/关控制。而且，电阻12b使用着高阻抗。该电阻12b，是随时间的经过使积分电容12释放电荷的搁置复位用的电阻。
该图7的电路中，使模拟开关12a和IRED1的发光同步而置于导通，由此，积分电容12上产生与光电流对应的电压。通过内置于CPU10内的未图示的A/D转换电路读取该电压，进行光电流的检测。
而且，本实施例中，为了有效使用由2个组成1个组件的模拟开关，在分流PSD4输出的光电流时，使用模拟开关13a。该模拟开关13a对应上述的开关13，通过置模拟开关13a于开状态，PSD4的输出光电流分流为iP1和iP2。另外，关闭模拟开关13a，PSD4的输出光电流不会分流，光电流的和iP0(＝iP1+iP2)流入放大电路。
如上所说明，本实施例中，不使用电流镜电路就可以进行和上述的第1实施例相同的动作。
第3实施例下面，使用图8说明本发明的第3实施例。该第3实施例不使用运算放大器，是仅以晶体管(晶体管30、晶体管32)及电阻(电阻31、电阻33)组成电路的例子。
在使用上述运算放大器的例子里，依靠把“+”侧端子固定成基准的指定电压Vref的运算放大器虚短路效果，输入光电流的运算放大器6a的“-”侧端子也固定在指定电压Vref上。但是，本实施例中，对于VCC和BE的电位，来自PSD4的光电流流动。
CPU10通过对接地开关34进行开/关控制来控制PSD4的输出光电流。也就是说，接地开关34不处于接地状态时，晶体管30b及32b截止。由此，来自PSD4的输出光电流全部流入晶体管30a侧。另外，接地开关34处于接地状态时，晶体管30a及32b的基极电位相同，来自PSD4的光电流分流为iP1和iP2。结果，只有光电流iP1被放大电路放大。
如上所说明，本实施例中，不使用运算放大器，也可以进行和上述第1及第2实施例相同的动作。
第4实施例下面，说明本发明的第4实施例。本第4实施例，其组成和第1实施例一样，但利用CPU10测距时，尤其是积分控制的控制顺序不同。
上述的控制顺序中，第1组到第3组都是以相同的积分次数P进行积分控制，因此，即使是反射率高的被摄物的场合、即反射信号光的光量大的场合，也需要设定使积分电压不饱和的积分次数。但是，这种情况下，被摄物的反射率低时，积分电压也低。这时，就成了用较低的S/N比进行测距，有测距精度变差的危险。
于是，本实施例中，根据如图9所示的时序图进行控制。图9中，首先，在把CH端子19置为“H”的状态进行第1组和第2组的积分。有关该第1组和第2组积分中的积分次数，要考虑投光光量的偏差和放大率的偏差的影响，设定为使积分电压确实不饱和的指定的积分次数q。之后，进行第1组的IRED1无发光的积分和第2组的IRED1有发光的积分。然后，根据从第2组积分中得到的积分电压V1的大小，决定其后的第3组的积分次数r，进行第3组积分。对于该第3组的积分次数r的决定方法，在后面详述。
通过如上所述地进行第3组的积分控制，即使是反射率很高的被摄物，也可以不使积分电压饱和而进行积分，并且，即便是反射率低的被摄物，也可以确保充分的S/N比进行测距。图10是表示本实施例中测距时的控制顺序的流程图。
图10中，取得积分电压V0及V1的步骤S40～S48，和上述的图6相同，进行简单说明。首先，在将CH端子19置为“H”的状态下，使IRED1不发光而进行积分次数为q次的积分，取得积分电压V0。然后，使IRED1发光而进行积分次数为q次的积分，取得积分电压V1。
取得积分电压V1之后，把CH端子19切换为“L”(步骤S49)。接着，计算出第3组的积分次数r(步骤S50)。这里，参照图11(A)及11(B)说明求出第3组的积分次数r的方法。
图11(A)是通过运算求出第3组的积分次数r的方法。也就是说，如果把积分电容12的饱和电压设为Vsat，则图9所示的积分电压V1和V2的倾斜度相等，因此，积分电容12不饱和的积分次数r可以由下式求得。
r＝INT(Vsat·q·α·/V1)(式9)这里，INT意味着对括弧中的值取整。而且，α是对Vsat的宽裕率，使用小于1的值。例如，将积分电压V2设为饱和电压Vsat的80％时，α＝0.8。由(式9)设定积分次数r之后，跳过图11(A)的流程，进行图10的步骤S51以后的控制。
另外，图11(B)表示比较V1值和指定的判断值VR，根据该比较结果，选择事先设定的积分次数r1和r2中的任一个，作为第3组的积分次数。这里，积分次数r1及r2，具有r1＞r2的关系。
也就是说，得到V1之后，判断该V1是否比定的判断值VR小(步骤S70)。该步骤S70的判断结果，如果判断为V1小于VR，把可以设定更多积分次数的r1作为积分次数r(步骤S71)，之后，跳过该流程，进行图10中步骤S51以后的控制。另外，步骤S70的判断结果，如果判断为V1大于VR时，把r2设定为积分次数r(步骤S72)，跳过该流程，进行图10中的步骤S51以后的控制。
这里，再次返回图10的说明。在步骤S50设定积分次数r之后，把RST端子18暂时置为“L”电平，初始化积蓄在积分电容12的电荷。之后，再次使RST端子18返回到“H”电平(步骤S51)。同时，使IRED1发光，开始积分(步骤S52)。经过指定时间tINT后，CPU10判断是否进行了指定次数r次的积分(步骤S53)。如果判断为没有完成指定次数r次的积分，返回步骤S52继续积分。另外，当判断为进行了指定次数r的积分时，就通过A/D转换电路15读取此时的积分电容12的积分电压V2(步骤S54)。
求出积分电压V0、V1、V2之后，利用这些值计算被摄物距离L。首先，计算V1-V0，并判断该计算值是否比指定值ΔV小(步骤S55)。如果判断为V1-V0比指定值小，判断被摄物距离L是远距离L2(步骤S56)，结束本流程的控制。
另外，步骤S55的判断中，如果判断为V1-V0大于指定值ΔV时，可以由三角测距求被摄物距离。只是，V0及V1是积分次数为q时的A/D值。于是，为了换算成积分次数为r时的值，将在V0及V1的值上乘r/q的V0′(＝V0·r/q)及V1′(＝V1·r/q)用于以后的运算。并且，V2不变。而且，图6的指定判断值R1是表示比率的值，没有积分次数的影响。于是，这里使用和第1实施例相同的判断值R1。
之后，计算V2-V0′。然后，求V2-V0′和V1′-V0′之比。其次，判断该比值是否小于R1(步骤S57)。如果该步骤S57的判断结果，判断为V2-V0′与V1′-V0′之比小于R1时，判断是中距离L1(步骤S58)，结束本流程的控制。另外，在步骤S57的判断中，如果判断为V2-V0′和V1′-V0′之比大于R1时，判断是近距离L0(步骤S59)，结束本流程的控制。
第5实施例下面，把第5实施例中测距时的控制顺序显示在图12的流程上。
该图12的流程表示，把相当于图10的步骤S55的进行远距离判断的处理，在读取积分电压V1之后立即进行。也就是说，图12中，积分电压V1的A/D读取结束之后(步骤S88)，计算V1-V0，判断该计算值是否比指定值ΔV小(步骤S89)。该步骤S89的处理，对应权利要求书中记载的“远距离判断单元”的功能。
当判断为V1-V0比指定值ΔV小的场合，判断被摄物距离L是远距离L2(步骤S56)，结束本流程的控制。
另外，步骤S89的判断结果，如果判断为V1-V0大于指定值ΔV时，把CH端子19切换为“L”后(步骤S91)，开始第3组积分。而且，该第3组的积分控制，和图10的步骤S49～S54及步骤S57～S59相同，所以省略其说明。
如果根据上述说明的图12的流程进行控制，当被摄物存在于远距离时，从步骤S89转移到步骤S90。这时，不进行与图10的步骤S49～S54相当的步骤S91～S96的动作，因此，不仅可以缩短测距时间，也不必进行多余的IRED发光，利于节省能源。
而且，在图12的流程中，是把图10的有关流程中的步骤S55移动到步骤S49之前，第1实施例中也适用本第5实施例。也就是说，即使把图6的流程中的步骤S15移动到步骤S10之前，也可以得到第5实施例的效果，这是不言而喻的。
基于上述实施例说明了本发明，但是本发明不局限于上述的实施例，在本发明的要点范围内，可以进行各种变形和应用是不言而喻的。
发明效果如上所述，依据本发明，可以提供一种高精度的测距装置，与微型计算机的规格无关，通用性高，能够廉价地构成检测能力强的测距电路。
权利要求
1.一种测距装置，其特征在于，具有投光单元，向被摄物投射测距用光；光位置检测单元，具有一对输出电极，接收由上述投光单元把上述测距用光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射光，输出与该反射光的受光位置对应的光电流；放大电路，包括与上述光位置检测单元具有的一对输出电极中的一端输出电极连接的输入端子，和固定为指定电压的输入端子；开关单元，把上述光位置检测单元具有的另一端输出电极切换到开放状态、或者固定为与上述指定电压大小相同的电压的状态。
2.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，通过上述开关的开关切换，进行控制，以便对从上述光位置检测单元的一端输出电极输出到上述放大电路的光电流进行切换。
3.一种测距装置，其特征在于，具备投光单元，向被摄物投射测距用光；光位置检测单元，具有一对输出电极，接收由上述投光单元把上述测距用光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射光，输出与该反射光的受光位置对应的光电流；第1放大器，包括与上述光位置检测单元具有的一对输出电极中的一端输出电极连接的第1输入端子，和固定为指定电压的第2输入端子；第2放大器，包括与上述光位置检测单元具有的另一端输出电极连接的第1输入端子，和固定为与上述指定电压大小相同的电压的第2输入端子；开关单元，把上述第2放大器具有的第1输入端子切换到开放状态、或者固定为与上述指定电压大小相同的电压的状态。
4.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，通过上述开关的开关切换，进行控制，以便对从上述光位置检测单元的一端输出电极输出到上述第2放大器的光电流进行切换。
5.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，其构成实现如下动作利用上述开关单元把上述第2放大器的第1输入端子切换到固定为指定电压的状态时，根据由上述光位置检测单元检测出的入射位置而分流的光电流，从上述第1放大器的第1输入端子输出。
6.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，其构成实现如下动作利用上述开关单元把上述第2放大器的第1输入端子切换到开放状态时，由上述光位置检测单元检测出的所有光电流，从上述第1放大器的第1输入端子输出。
7.如权利要求3所述的测距装置，其特征在于，根据为指示上述第2放大器的第1输入端子的切换而连接的CPU的输出，上述开关单元切换开关的状态。
8.一种测距装置，其特征在于，具有光位置检测单元，当入射投射到被摄物的光的反射信号光和背景光时，输出与该入射位置对应的一对光电流信号；积分电路，对从上述光位置检测单元输出的光电流信号进行积分；运算单元，计算由上述积分电路对上述一对光电流信号之和进行积分的积分值和由上述积分电路只对上述一对光电流信号中的一方进行积分的积分值之比值。
9.如权利要求8所述的测距装置，其特征在于，当上述一对光电流信号之和的积分结果大于指定量时，上述运算单元计算上述比值。
10.如权利要求8所述的测距装置，其特征在于，上述积分电路是测距时进行3组积分的电路，在第1组及第2组的积分中以指定次数进行积分，在第3组积分中，进行与上述第2组积分的结果对应的积分次数的积分。
11.如权利要求8所述的测距装置，其特征在于，上述积分电路是测距时进行3组积分的电路；还具有远距离判断单元，在由上述积分电路开始进行第3组积分之前，根据上述积分电路的第1组积分结果和第2组积分结果的差，判断上述被摄物是否存在于远距离处。
全文摘要
提供一种通用性高、廉价、高精度的测距装置。具有光敏元件(4)，具有一对输出电极，接收由向被摄物投射测距用光的红外发光二极管(1)把测距用光投射到被摄物时的、来自被摄物的反射光，并根据该反射光的受光位置输出光电流；放大电路，包括与该光敏元件(4)具有的一对输出电极中的一端输出电极连接的输入端子，以及固定为指定电压(Vref)的输入端子；开关(13)，把光敏元件(4)具有的另一端输出电极切换为开放状态或者指定电压(Vref)。
文档编号G01C3/00GK1523324SQ200410005050
公开日2004年8月25日 申请日期2004年2月16日 优先权日2003年2月17日
发明者野中修, 小林芳明, 明 申请人:奥林巴斯株式会社