JP2000009420A - Position measuring instrument - Google Patents

Position measuring instrument

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JP2000009420A
JP2000009420A JP10182217A JP18221798A JP2000009420A JP 2000009420 A JP2000009420 A JP 2000009420A JP 10182217 A JP10182217 A JP 10182217A JP 18221798 A JP18221798 A JP 18221798A JP 2000009420 A JP2000009420 A JP 2000009420A
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JP
Japan
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light beam
distance
light
scanning
unit
Prior art date
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Application number
JP10182217A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Ohata
正雄 大畠
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the response time of a position measuring instrument which finds the position of an object in two-dimensional directions by shortening the measuring time of the instrument and, at the same time, to make the mechanical or optical constitution of the instrument simpler. SOLUTION: The position measuring instrument detects the position of an object by scanning the object in X-direction with a light beam P having a longer cross section in Y-axis direction. Then, the instrument rotates the light beam P around its optical axis and again detects the position of the object by scanning the object in the Y-direction with the light beam P having a longer cross section in the X-axis direction. Then the instrument confirms the position of the object by verifying the distance information of the object in each direction as shown in the figure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置計測装置に関す
る。特に、光ビームを検知領域に向けて投光及び走査
し、2次元方向における対象物の位置を計測する位置計
測装置に関する。
[0001] The present invention relates to a position measuring device. In particular, the present invention relates to a position measurement device that projects and scans a light beam toward a detection area and measures the position of an object in a two-dimensional direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】2次元方向における対象物までの距離と
位置を計測することができる位置計測装置(距離測定装
置)としては、投光部から出射された光ビームを検知領
域に向けて2次元スキャンするものが一般に用いられて
いる。図2〜図3は、このような位置計測装置の測距方
式を模式的に表わしている。
2. Description of the Related Art As a position measuring device (distance measuring device) capable of measuring a distance and a position to an object in a two-dimensional direction, a light beam emitted from a light projecting unit is directed two-dimensionally toward a detection area. What is scanned is generally used. FIG. 2 to FIG. 3 schematically show a distance measuring method of such a position measuring device.

【0003】いま、図1に示すように、位置計測装置の
検知領域(スキャン視野)は、主スキャン方向(以下、
X方向という)でm等分され、副スキャン方向(以下、
Y方向という)でn等分されており、全体ではm×n個
のマス目状に分割されているとし、1つの対象物AがX
方向領域番号(以下、Xnと記す)=3、Y方向領域番
号(以下、Ynと記す)=5において50mの距離に存
在し、もう1つの対象物BがXn=8、Yn=9におい
て25mの距離に存在している場合を考える。
Now, as shown in FIG. 1, the detection area (scanning field of view) of the position measuring device is in the main scanning direction (hereinafter, referred to as the scanning field).
In the sub-scanning direction (hereinafter, referred to as X direction)
(Referred to as the Y direction), and it is assumed that one object A is X
The direction object number (hereinafter referred to as Xn) = 3, the Y direction object number (hereinafter referred to as Yn) = 5 exists at a distance of 50 m, and another object B is 25 m at Xn = 8 and Yn = 9. Let's consider the case where they exist at a distance of.

【0004】従来の位置計測装置では、図2に矢印で示
すように、斜線で示す光線断面の光ビームPをラスタス
キャンしている。すなわち、X方向へ主スキャンを1回
行う毎にY方向へ副スキャンすることによって2次元検
知領域をラスタスキャンしている。そして、分割された
各領域で順次対象物の有無と対象物までの距離を計測し
ている。たとえば、図2において丸印Cの方向へ投射さ
れた光ビームPから反射光を受光できたとすると、位置
計測装置は、その方向における対象物までの距離を求め
る。
In a conventional position measuring apparatus, as shown by an arrow in FIG. 2, a light beam P having a light beam cross section indicated by oblique lines is raster-scanned. That is, the two-dimensional detection area is raster-scanned by sub-scanning in the Y direction each time the main scanning is performed once in the X direction. Then, the presence or absence of an object and the distance to the object are sequentially measured in each of the divided areas. For example, assuming that reflected light can be received from the light beam P projected in the direction of the circle C in FIG. 2, the position measurement device obtains the distance to the target in that direction.

【0005】そして、図3に示すように、主スキャン方
向に対応するX方向領域番号Xnと副スキャン方向に対
応するY方向領域番号Ynとで対象物の存在する方向を
特定し、その方向(Xn、Yn)における対象物までの
距離を対応させる。たとえば、Xn=3,Yn=5にお
ける対象物までの距離が50m、Xn=8,Yn=9に
おける対象物までの距離が25mであるとすると、この
検知結果は図3に示すようなマス目状のダイアグラム上
にマッピングされる。
Then, as shown in FIG. 3, the direction in which the object exists is specified by the X-direction area number Xn corresponding to the main scanning direction and the Y-direction area number Yn corresponding to the sub-scanning direction. Xn, Yn) correspond to the distance to the object. For example, assuming that the distance to the object at Xn = 3 and Yn = 5 is 50 m and the distance to the object at Xn = 8 and Yn = 9 is 25 m, this detection result will be a square as shown in FIG. Is mapped on the diagram of the shape.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方式の位置計測装置では、主スキャン1回毎に副ス
キャンを行う必要があるので、2次元方向に光ビームを
ラスタスキャンするためには、副スキャン領域の分割数
をn(通常は、10以上に設定される)とした場合、主
スキャンのみの1次元スキャンと比較するとn倍のスキ
ャン時間が必要となり、計測結果を出力するまでの応答
時間が長くなるという問題があった。
However, in such a position measuring apparatus, it is necessary to perform a sub-scan for each main scan, so that a raster scan of a light beam in a two-dimensional direction is required. When the number of divisions of the sub-scanning area is n (usually set to 10 or more), n times of scanning time is required as compared with the one-dimensional scanning of only the main scanning, and the response until the measurement result is output is required. There was a problem that time was long.

【0007】また、このような位置計測装置では、主ス
キャン用のポリゴンミラーと副スキャン用のポリゴンミ
ラーが必要となり、位置計測装置の小型化が困難である
ばかりか、主スキャンと副スキャンのタイミングを同期
させる必要があり、位置計測装置の構造が複雑になって
いた。
In such a position measuring device, a polygon mirror for the main scan and a polygon mirror for the sub-scan are required, which makes it difficult not only to reduce the size of the position measuring device but also to adjust the timing of the main scan and the sub-scan. Must be synchronized, and the structure of the position measuring device has been complicated.

【0008】本発明は上記の技術的問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、2
次元方向において対象物の位置を求める位置計測装置に
おいて、その計測時間の短縮化を図り、応答時間を短く
することにある。また、このような位置計測装置の機械
的構成ないし光学的構成を簡略化することにある。
The present invention has been made to solve the above technical problems, and has as its object
It is an object of a position measuring device for obtaining a position of an object in a dimensional direction to shorten a measurement time and shorten a response time. Another object of the present invention is to simplify the mechanical or optical configuration of such a position measuring device.

【0009】[0009]

【発明の開示】本発明にかかる位置計測装置は、検知領
域に向けて投光部から光ビームを投光及び走査し、受光
部により対象物で反射した光ビームを受光し、対象物の
位置を求める位置計測装置において、一方向に長い断面
形状を有する光ビームを投射する投光部と、前記投光部
から出射される光ビームの断面長軸方向を回転させる手
段と、前記光ビームの断面長軸方向の回転角度に応じて
光ビームの1次元走査方向を変化させる手段と、2以上
の1次元走査方向で走査された光ビームによる反射光を
受光し、各走査方向における距離情報を総合的に判断す
ることによって検知領域の2次元方向における対象物の
位置を求める判定処理手段とを備えている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION A position measuring apparatus according to the present invention emits and scans a light beam from a light projecting unit toward a detection area, receives a light beam reflected by the object by a light receiving unit, and detects the position of the object. In the position measurement device for determining, the light projecting unit for projecting a light beam having a long cross-sectional shape in one direction, means for rotating the longitudinal direction of the cross section of the light beam emitted from the light projecting unit, Means for changing the one-dimensional scanning direction of the light beam in accordance with the rotation angle in the direction of the longitudinal axis of the cross section, and receiving reflected light by the light beam scanned in two or more one-dimensional scanning directions and obtaining distance information in each scanning direction. Determination processing means for determining the position of the object in the two-dimensional direction of the detection area by comprehensively determining;

【0010】本発明の位置計測装置は、2以上の1次元
走査方向で走査された光ビームによる距離計測結果を照
合して総合的に判断することによって対象物の2次元方
向における位置を求めることができるので、少ない(最
低2回の)走査回数で対象物の2次元方向における位置
を検出することができる。
The position measuring apparatus of the present invention obtains the position of a target object in a two-dimensional direction by collating and comprehensively judging distance measurement results obtained by light beams scanned in two or more one-dimensional scanning directions. Therefore, the position of the object in the two-dimensional direction can be detected with a small number of scans (at least two times).

【0011】従って、光ビームの走査回数が少なくなる
ので、計測結果を出力するまでの応答時間を非常に短く
でき、計測結果を得るまでのレスポンスを良好にするこ
とができる。また、位置計測装置の機械的構成や光学的
構成も簡単にすることができる。
Accordingly, since the number of times of scanning with the light beam is reduced, the response time until the measurement result is output can be extremely shortened, and the response until the measurement result is obtained can be improved. Further, the mechanical configuration and the optical configuration of the position measuring device can be simplified.

【0012】さらに、前記判定処理手段が、走査済みの
各走査方向における距離情報からは対象物の位置を判定
することができない場合には、さらに光ビームの断面長
軸方向及び1次元走査方向を変化させて光ビームを走査
させ、新たな距離情報を得るようにすれば、対象物の位
置を判定できるようになる。しかも、必要に応じて光ビ
ームの走査回数を増加させるので、光ビームの走査回数
を必要最小限に抑えることができ、計測時間を最小にす
ることができる。しかも、対象物の位置を検出する位置
計測装置の信頼性を向上させることもできる。
Further, when the determination processing means cannot determine the position of the object from the distance information in each of the scanned scanning directions, the direction of the light beam cross section and the one-dimensional scanning direction are further determined. If the distance is changed and the light beam is scanned to obtain new distance information, the position of the object can be determined. In addition, since the number of light beam scans is increased as needed, the number of light beam scans can be minimized, and the measurement time can be minimized. Moreover, the reliability of the position measurement device that detects the position of the target object can be improved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の位置計測装置は、2次元
領域における対象物の位置だけを出力することができる
ものであってもよいが、以下の実施形態においては、対
象物の位置(2次元方向)と距離を出力するものを例に
とって説明する。図4は本発明の一実施形態による位置
計測装置1の構成を示す概略ブロック図である。この位
置計測装置1は、投光部2、投光部駆動回路3、光軸回
転手段4、光走査部(スキャナ)5、スキャン方向制御
手段6、走査方向検出部7、受光部8、距離計測部9、
合成処理部10からなる。投光部2は半導体レーザー素
子(LD)や発光ダイオード(LED)等の発光素子を
備え、投光部駆動回路3により発光素子を駆動すると、
投光部2からは、一方向に長い光線断面を有する光ビー
ムPが出射される。一方向に長い光線断面の光ビームP
を投光部2から出射させるためには、たとえばシリンド
リカルレンズのような光学素子を投光部2に設けてもよ
い。あるいは、複数個の発光素子を直線状に配列しても
よい。光軸回転手段4は、投光部2から出射される光ビ
ームPの断面長軸方向を回転させるものである。光ビー
ムPの断面長軸方向を回転させる方法としては、投光部
2を光軸回りに機械的に回転させてもよく、投光部2か
ら出射された光ビームPを光学的手段によって光軸回り
に回転させてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The position measuring device of the present invention may be capable of outputting only the position of an object in a two-dimensional area, but in the following embodiments, the position of the object ( An example in which the two-dimensional direction and the distance are output will be described. FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the position measuring device 1 according to one embodiment of the present invention. The position measuring device 1 includes a light projecting unit 2, a light projecting unit driving circuit 3, an optical axis rotating unit 4, an optical scanning unit (scanner) 5, a scanning direction control unit 6, a scanning direction detecting unit 7, a light receiving unit 8, a distance, Measuring unit 9,
It comprises a synthesis processing unit 10. The light emitting unit 2 includes a light emitting element such as a semiconductor laser element (LD) or a light emitting diode (LED). When the light emitting element is driven by the light emitting unit driving circuit 3,
The light projecting unit 2 emits a light beam P having a long light beam cross section in one direction. Light beam P with a long cross section in one direction
In order to emit light from the light projecting unit 2, an optical element such as a cylindrical lens may be provided in the light projecting unit 2. Alternatively, a plurality of light emitting elements may be linearly arranged. The optical axis rotating means 4 rotates the direction of the major axis of the cross section of the light beam P emitted from the light projecting unit 2. As a method of rotating the direction of the major axis of the cross section of the light beam P, the light projecting unit 2 may be mechanically rotated around the optical axis, and the light beam P emitted from the light projecting unit 2 may be illuminated by optical means. It may be rotated around an axis.

【0014】光走査部5は、投光部2から出射された光
ビームPを反射させることにより、所定の検知領域に向
けて出射された光ビームPを一次元方向にスキャンする
ものであり、たとえばポリゴンミラーやガルバノミラー
によって構成されている。スキャン方向制御手段6は、
光走査部5による光ビームPの1次元走査方向を変化さ
せる働きをするものであり、光ビームPが常にその断面
長軸方向と直角な方向へスキャンされるよう光走査部5
による光ビームPの走査方向を制御する。スキャン方向
制御手段6としては、光走査部5を機械的に回転させる
ものでもよく、あるいは光走査部5がガルバノミラーに
よって形成されている場合には、ガルバノミラーの振動
方向を電気的に制御するようにしてもよい。また、光軸
回転手段4とスキャン方向制御手段6は、別々に構成さ
れていてもよいが、1つの回転機構によって位置計測装
置1を機械的に回転させることにより簡単な構成で実現
することができる。このとき、回転機構によって回転さ
せる部分は、最低限、投光部2と光走査部5であればよ
く、あるいは光軸回転手段4及びスキャン方向制御手段
6を除く位置計測装置1全体(受光部8は静止させてお
いてよい)としてもよい。
The light scanning unit 5 reflects the light beam P emitted from the light projecting unit 2 to scan the light beam P emitted toward a predetermined detection area in a one-dimensional direction. For example, it is composed of a polygon mirror and a galvanometer mirror. The scanning direction control means 6
The optical scanning unit 5 functions to change the one-dimensional scanning direction of the light beam P by the optical scanning unit 5. The optical scanning unit 5 scans the light beam P in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cross section thereof at all times.
The scanning direction of the light beam P is controlled. The scanning direction control means 6 may be a means for mechanically rotating the optical scanning unit 5 or, when the optical scanning unit 5 is formed by a galvanomirror, electrically control the vibration direction of the galvanomirror. You may do so. Further, the optical axis rotating means 4 and the scanning direction control means 6 may be separately configured, but can be realized with a simple configuration by mechanically rotating the position measuring device 1 by one rotating mechanism. it can. At this time, the part to be rotated by the rotation mechanism may be at least the light projecting unit 2 and the optical scanning unit 5 or the entire position measuring device 1 (light receiving unit) except for the optical axis rotating unit 4 and the scanning direction control unit 6. 8 may be stationary).

【0015】ここで、発光素子として半導体レーザー素
子を用いた位置計測装置1における投光動作を図5によ
り具体的に説明する。投光部2内の半導体レーザー素子
は、投光部駆動回路3により50μsec毎にパルス発光
する。一方、光走査部5は、200mradの測定レンジ
にわたって100msecの周期で光ビームPを一方の向
きに片掃引する。光ビームPは25μsec毎に発光して
いるので、この1走査の10msecの間に半導体レーザ
ー素子は2000回発光し、2000パルスの距離測定
が実行される。この1走査内における2000パルスの
うち、201〜1800番までの1600パルスは距離
計測に使用され、端点エリア(1〜200番パルス及び
1801〜2000番パルス)では距離計測は行われな
い。距離計測に使用される1600パルス(201〜1
800番パルス)は20パルス毎の80領域に分割さ
れ、20パルス分(1領域分)の測距結果を平均して対
象物までの距離とする。なお、このパルス数は例示であ
って、例えばX方向スキャンとY方向スキャンとでは異
なっていてもよい。
Here, the light projecting operation in the position measuring device 1 using a semiconductor laser element as a light emitting element will be specifically described with reference to FIG. The semiconductor laser element in the light emitting unit 2 emits a pulse light every 50 μsec by the light emitting unit driving circuit 3. On the other hand, the optical scanning unit 5 sweeps the light beam P in one direction at a period of 100 msec over a measurement range of 200 mrad. Since the light beam P emits light every 25 μsec, the semiconductor laser element emits 2,000 times in 10 msec of one scan, and the distance measurement of 2,000 pulses is performed. Of the 2000 pulses in one scan, 1600 pulses from 201 to 1800 are used for distance measurement, and distance measurement is not performed in the end point areas (pulses 1 to 200 and pulse 1801 to 2000). 1600 pulses (201 to 1) used for distance measurement
The 800th pulse) is divided into 80 regions every 20 pulses, and the distance measurement results for 20 pulses (for one region) are averaged to obtain the distance to the target. Note that the number of pulses is merely an example, and for example, may differ between the X-direction scan and the Y-direction scan.

【0016】走査方向検出部7は、端点エリアの光ビー
ムPを基準として、光走査部5による光ビームPの1次
元走査方向(走査方向領域番号)を検出しており、走査
方向検出部7によって検出された光ビーム走査方向に対
応する走査領域番号(例えば、X方向領域番号Xn、Y
方向領域番号Yn)は距離計測部9へ伝えられる。
The scanning direction detecting section 7 detects the one-dimensional scanning direction (scanning direction area number) of the light beam P by the optical scanning section 5 with reference to the light beam P in the end point area. (For example, X-direction area numbers Xn, Y) corresponding to the light beam scanning direction detected by
The direction area number Yn) is transmitted to the distance measurement unit 9.

【0017】投光部2から出射され光走査部5で走査さ
れた光ビームPは、前方の検知領域へ向けて投射され、
対象物で反射した後、位置計測装置1へ戻ってきて受光
部8で受光される。受光部8は、例えばフォトダイオー
ド(PD)やフォトトランジスタ等の受光素子と受光回
路(増幅回路)とから構成される。距離計測部9は、受
光部8から出力された受光信号と所定のしきい値電圧と
を比較し、受光信号がしきい値電圧以上であると、受光
部8が光ビームPを受光したと判断し、投光タイミング
から受光タイミングまでの遅延時間τに基づいて対象物
までの距離を算出する。すなわち、対象物までの距離を
L、光速をcとすると、遅延時間はτ=2L/cである
から、遅延時間τより対象物までの距離Lが求められ
る。また、距離計測部9は、走査方向検出部7から走査
領域番号(光ビームPの走査方向)を受け取っているの
で、この走査領域番号と計測距離とのペアからなる距離
情報を合成処理部10へ出力する。
The light beam P emitted from the light projecting section 2 and scanned by the optical scanning section 5 is projected toward a front detection area,
After being reflected by the object, the light returns to the position measuring device 1 and is received by the light receiving unit 8. The light receiving section 8 includes a light receiving element such as a photodiode (PD) or a phototransistor and a light receiving circuit (amplifying circuit). The distance measuring unit 9 compares the light receiving signal output from the light receiving unit 8 with a predetermined threshold voltage, and determines that the light receiving unit 8 has received the light beam P when the light receiving signal is equal to or higher than the threshold voltage. Then, the distance to the target is calculated based on the delay time τ from the light projection timing to the light reception timing. That is, if the distance to the object is L and the speed of light is c, the delay time is τ = 2L / c, so the distance L to the object is obtained from the delay time τ. Further, since the distance measuring unit 9 receives the scanning region number (the scanning direction of the light beam P) from the scanning direction detecting unit 7, the distance information composed of the pair of the scanning region number and the measured distance is combined with the combining processing unit 10 Output to

【0018】合成処理部10は、距離計測部9から距離
情報を受け取ると、1走査毎の距離情報をメモリ(図示
せず)に格納しておき、複数方向にスキャンされた複数
回の距離情報に基づいて2次元方向における対象物の位
置と距離を総合的に判断して出力する。また、合成処理
部10は、光軸回転手段4を制御しており、1走査分の
距離情報を距離計測部9から受け取ると、光軸回転手段
4により光ビームPの光軸方向を回転させ、これに伴っ
て光ビームPのスキャン方向も変化させる。
Upon receiving the distance information from the distance measurement unit 9, the synthesis processing unit 10 stores the distance information for each scan in a memory (not shown), and stores the distance information for a plurality of scans in a plurality of directions. The position and distance of the target object in the two-dimensional direction are comprehensively determined based on and output. In addition, the synthesis processing unit 10 controls the optical axis rotating unit 4, and when the distance information for one scan is received from the distance measuring unit 9, the optical axis rotating unit 4 rotates the optical axis direction of the light beam P. Accordingly, the scanning direction of the light beam P is also changed.

【0019】つぎに、上記のような構成の位置計測装置
1において、数回の1次元走査で2次元方向における対
象物の距離を検出する方法を図6〜図9により説明す
る。いま、対象物A及びBは、図6に示すように、従来
例で説明したのと同じ位置、同じ距離に存在していると
する。この位置計測装置1においては、まず図7に示す
ように、光ビームPの断面長軸方向をY方向と平行に向
けて投光部2から光ビームPを出射し、光走査部5によ
り光ビームPをX方向に走査させる。このときX方向領
域番号Xn=3において距離が50mの位置に対象物が
検出され、X方向領域番号Xn=8において距離が25
mの位置に対象物が検出されたとする。この検出結果
は、合成処理部10においてメモリに格納される。この
後、合成処理部10は光軸回転手段4に信号を出力し、
図8に示すように、光ビームPの断面長軸方向がX方向
と平行になるように光軸を回転させて投光部2から光ビ
ームPを出射させる。これに伴って光走査部5は光ビー
ムPをY方向に走査させる。このときY方向領域番号Y
n=5において距離が50mの位置に対象物が検出さ
れ、Y方向領域番号Yn=9において距離が25mの位
置に対象物が検出されたとする。この検出結果も、合成
処理部10においてメモリに格納される。
Next, a method of detecting the distance of the object in the two-dimensional direction by several one-dimensional scans in the position measuring device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. Now, it is assumed that the objects A and B exist at the same position and the same distance as described in the conventional example, as shown in FIG. In the position measuring device 1, as shown in FIG. 7, the light beam P is emitted from the light projecting unit 2 with the longitudinal direction of the cross section of the light beam P parallel to the Y direction. The beam P is scanned in the X direction. At this time, an object is detected at a position at a distance of 50 m when the X-direction area number Xn = 3, and the distance is 25 when the X-direction area number Xn = 8.
It is assumed that an object is detected at the position of m. This detection result is stored in the memory in the synthesis processing unit 10. After that, the synthesis processing unit 10 outputs a signal to the optical axis rotating unit 4,
As shown in FIG. 8, the light beam P is emitted from the light projecting unit 2 by rotating the optical axis such that the major axis direction of the cross section of the light beam P is parallel to the X direction. Accordingly, the light scanning unit 5 causes the light beam P to scan in the Y direction. At this time, the Y direction area number Y
It is assumed that an object is detected at a position with a distance of 50 m when n = 5, and an object is detected at a position with a distance of 25 m with Y-direction area number Yn = 9. This detection result is also stored in the memory in the synthesis processing unit 10.

【0020】合成処理部10は、これらの2方向の1次
元走査の結果得られた距離情報を総合的に判断し、2次
元方向における対象物の位置と距離を求める。すなわ
ち、いまの場合でいうと、距離が50mの対象物はXn
=3とYn=5で検出されているので、2次元領域内の
(Xn,Yn)=(3,5)の方向において距離が50
mの位置に対象物が存在していることが分かる。同様
に、距離が25mの対象物はXn=8、Yn=9で検出
されているので、2次元領域内の(Xn,Yn)=
(8,9)の方向において距離が25mの位置に対象物
が存在していることが分かる。
The synthesis processing unit 10 comprehensively determines the distance information obtained as a result of the one-dimensional scanning in these two directions, and obtains the position and distance of the object in the two-dimensional direction. That is, in the present case, the object at a distance of 50 m is Xn
= 3 and Yn = 5, the distance is 50 in the direction of (Xn, Yn) = (3, 5) in the two-dimensional area.
It can be seen that the target exists at the position of m. Similarly, an object at a distance of 25 m is detected at Xn = 8 and Yn = 9, so that (Xn, Yn) =
It can be seen that the target exists at a position at a distance of 25 m in the direction (8, 9).

【0021】言い換えると、(Xn,Yn)=(3,
9)の方向や(Xn,Yn)=(8,5)の方向では、
対象物の距離がミスマッチとなるので、この方向には対
象物が存在していないと判断する。この判定結果は、図
9に示すようなマス目状のダイアグラム上にマッピング
される。
In other words, (Xn, Yn) = (3, 3)
In the direction of 9) or the direction of (Xn, Yn) = (8, 5),
Since the distance of the object is mismatched, it is determined that no object exists in this direction. This determination result is mapped on a grid-like diagram as shown in FIG.

【0022】つぎに、図10に示すように、2つの対象
物D、EがX方向に並んで存在し、各対象物D、Eの方
向が、(Xn,Yn)=(3,9)、(Xn,Yn)=
(8,9)であるとする。この場合には、図11に示す
ように、X方向走査では、Xn=3で50mの距離に対
象物が検出され、Xn=8で25mの距離に対象物が検
出される。ついで、Y方向走査では、Yn=9で25m
及び50mの距離に対象物が検出される。この場合に
も、両走査方向における距離情報は、合成処理部10に
格納された後、距離情報を総合的に判断される。この結
果、対象物の距離の一致を照合した結果、合成処理部1
0は、(Xn,Yn)=(3,9)では50mの距離に
対象物が存在し、(Xn,Yn)=(8,9)では25
mの距離に対象物が存在すると判断する。
Next, as shown in FIG. 10, two objects D and E exist side by side in the X direction, and the direction of each of the objects D and E is (Xn, Yn) = (3, 9). , (Xn, Yn) =
(8, 9). In this case, as shown in FIG. 11, in the X-direction scanning, an object is detected at a distance of 50 m when Xn = 3, and an object is detected at a distance of 25 m when Xn = 8. Next, in the Y-direction scanning, 25 m with Yn = 9
And an object is detected at a distance of 50 m. Also in this case, after the distance information in both scanning directions is stored in the synthesis processing unit 10, the distance information is comprehensively determined. As a result, as a result of collation of the distances of the objects, the synthesis processing unit 1
0 indicates that the object exists at a distance of 50 m when (Xn, Yn) = (3, 9) and 25 when (Xn, Yn) = (8, 9).
It is determined that the object exists at a distance of m.

【0023】つぎには、2回の1次元走査で対象物の位
置を確定できない場合を説明する。例えば、図12に示
すように、Xn=3、Yn=5の方向で50mの距離に
対象物Fが存在し、Xn=9、Yn=9の方向で同じく
50mの距離に対象物Gが存在している場合を考える。
この場合には、合成処理部10は、図14のフロー図に
示すように、X方向スキャンを行って距離情報を蓄積し
(S1)、ついでY方向スキャンを行って距離情報を蓄
積した(S2)後、同一距離の距離情報が複数あるか調
べ(S3)、同一距離の距離情報が存在しなければ、合
成処理してX方向スキャンの距離情報とY方向スキャン
の距離情報から対象物の存在する方向と距離を求める
(S5)。これに対し、X方向スキャンとY方向スキャ
ンの距離情報のうち同一距離の距離情報が存在していれ
ば(S3)、光軸回転手段4によって光ビームPの光軸
方向を回転させ、X方向にもY方向にも一致しない方
向、例えば斜め45゜方向へ走査(斜め方向スキャン)
させる(S4)。そして、X方向スキャンの距離情報、
Y方向スキャンの距離情報および斜め方向スキャンの距
離情報を合成処理して対象物の存在する方向と距離を求
める(S5)。
Next, a case where the position of the object cannot be determined by two one-dimensional scans will be described. For example, as shown in FIG. 12, an object F exists at a distance of 50 m in the directions of Xn = 3 and Yn = 5, and an object G exists at a distance of 50 m in the directions of Xn = 9 and Yn = 9. Think about it.
In this case, as shown in the flowchart of FIG. 14, the synthesis processing unit 10 scans in the X direction to accumulate distance information (S1), and then scans in the Y direction to accumulate distance information (S2). Then, it is checked whether there is a plurality of pieces of distance information of the same distance (S3). If there is no distance information of the same distance, the combining processing is performed and the presence of the object is determined from the distance information of the X-direction scan and the distance information of the Y-direction scan. A direction and a distance are determined (S5). On the other hand, if there is distance information of the same distance among the distance information of the X direction scan and the Y direction scan (S3), the optical axis rotation unit 4 rotates the optical axis direction of the light beam P, and Scan in a direction that does not coincide with the Y direction, for example, an oblique 45 ° direction (oblique scan)
(S4). Then, the distance information of the X-direction scan,
The distance information of the Y-direction scan and the distance information of the oblique scan are combined to determine the direction and distance in which the object exists (S5).

【0024】この後、距離情報から対象物の方向と距離
が確定したか否か判断し(S6)、確定していなけれ
ば、光ビームPの断面長軸方向及び走査方向をさらに異
なる方向に回転させて距離情報を得る(S4)。そし
て、再度蓄積されている距離情報から対象物の存在する
方向と距離を求める(S5)。こうして、対象物の方向
と距離が確定すれば(S6)、確定した測距データを出
力して1回の距離計測処理を終える。
Thereafter, it is determined whether or not the direction and the distance of the object are determined from the distance information (S6). If not determined, the direction of the major axis of the cross section of the light beam P and the scanning direction are further rotated in different directions. Then, distance information is obtained (S4). Then, the direction and the distance where the target object exists are obtained from the distance information stored again (S5). When the direction and the distance of the object are determined in this way (S6), the determined distance measurement data is output, and one distance measurement process ends.

【0025】図12の場合について具体的に説明する
と、X方向走査では、Xn=3とXn=9で50mの距
離に対象物が検出される。また、Y方向走査では、Yn
=3とYn=9で50mの距離に対象物が検出される。
従って、この2回の1次元光走査による距離情報を照合
した結果からは、図13に示すように、 (Xn,Yn)=(3,5) (Xn,Yn)=(9,5) (Xn,Yn)=(3,9) (Xn,Yn)=(9,9) の4つの候補が挙がり、これらの4つの領域のうちいず
れが真の対象物の存在する方向であるかは、決めること
ができない。
More specifically, referring to FIG. 12, in the X-direction scanning, an object is detected at a distance of 50 m when Xn = 3 and Xn = 9. In the Y direction scanning, Yn
= 3 and Yn = 9, the object is detected at a distance of 50 m.
Therefore, as a result of collating the distance information obtained by the two one-dimensional optical scans, as shown in FIG. 13, (Xn, Yn) = (3, 5) (Xn, Yn) = (9, 5) ( Xn, Yn) = (3, 9) Four candidates of (Xn, Yn) = (9, 9) are given, and which of these four regions is the direction in which the true object exists is determined by: I can't decide.

【0026】このように同一距離が存在している場合に
は、図15に斜線を施して示すように、光軸回転手段4
によって光ビームPの断面長軸方向が斜め方向となるよ
うに回転させ、光ビームPもその断面長軸方向と直交す
る方向へ走査する。この斜め方向スキャンによれば斜め
方向領域番号θn=5とθn=6の方向で50mの位置
に対象物が存在していることが分ったとする。これより
斜め方向スキャンの結果と前記4つの候補となった方向
とを照合すると、 (Xn,Yn)=(3,5) (Xn,Yn)=(9,9) の方向において50mの位置に対象物が存在しているこ
とが分かる。
In the case where the same distance exists as described above, as shown by hatching in FIG.
As a result, the light beam P is rotated so that the long-axis direction of the section becomes oblique, and the light beam P also scans in a direction orthogonal to the long-axis direction of the cross section. According to the oblique scanning, it is assumed that the target exists at a position of 50 m in the directions of the oblique area numbers θn = 5 and θn = 6. When the result of the oblique scanning is compared with the directions that have become the four candidates, a position at 50 m in the direction of (Xn, Yn) = (3, 5) (Xn, Yn) = (9, 9) It can be seen that the object exists.

【0027】ここでは、対象物が2個の場合について説
明したが、対象物が3個以上になっても、合成処理部1
0における判定処理が多少複雑化するだけであって、数
回(最低2回)のスキャン回数で2次元方向における対
象物の距離を検出することが可能になる。
Here, the case in which the number of objects is two has been described.
The determination process at 0 is only slightly complicated, and it is possible to detect the distance of the target in the two-dimensional direction with several (minimum two) scans.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】対象物の配置(方向と距離)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an arrangement (direction and distance) of an object.

【図2】従来のラスタスキャン方式による位置計測装置
の光ビーム走査方法を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a light beam scanning method of a position measuring device using a conventional raster scan method.

【図3】同上の位置計測装置による計測結果を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result by the position measuring device according to the first embodiment;

【図4】本発明の一実施形態による距離計測装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図5】同上の位置計測装置における光ビーム(レーザ
ーパルス)の1走査を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating one scan of a light beam (laser pulse) in the position measuring device according to the first embodiment.

【図6】対象物の配置の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an arrangement of an object.

【図7】図6に示した対象物に対するX方向スキャンと
その距離検出結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an X-direction scan of the object shown in FIG. 6 and a result of distance detection.

【図8】図6に示した対象物に対するY方向スキャンと
その距離検出結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a Y-direction scan of the object shown in FIG. 6 and a result of distance detection.

【図9】図7のX方向スキャンと図8のY方向スキャン
の距離情報を合成処理した結果を示す図である。
9 is a diagram showing a result obtained by synthesizing the distance information of the X-direction scan of FIG. 7 and the Y-direction scan of FIG. 8;

【図10】対象物の別な配置を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another arrangement of an object.

【図11】図10に示した対象物に対するX方向スキャ
ンとY方向スキャンの距離検出結果と、その距離情報を
合成処理した結果を示す図である。
11 is a diagram illustrating a result of distance detection of an X-direction scan and a Y-direction scan with respect to the target object illustrated in FIG. 10 and a result of a synthesis process of the distance information.

【図12】対象物のさらに別な配置を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing still another arrangement of an object.

【図13】図12に示した対象物に対するX方向スキャ
ンとY方向スキャンの距離検出結果と、その距離情報を
合成処理した結果を示す図である。
13 is a diagram illustrating a result of a distance detection result of an X-direction scan and a Y-direction scan with respect to the object illustrated in FIG. 12 and a result of a synthesis process of the distance information.

【図14】上記位置計測装置における対象物の方向を確
定する方法を示すフロー図である。
FIG. 14 is a flowchart showing a method of determining the direction of an object in the position measuring device.

【図15】図12に示した対象物に対する斜め方向スキ
ャンの距離検出結果と、その距離情報を併せて合成処理
した結果を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a result of performing a combining process on the distance detection result of the oblique scan with respect to the target object illustrated in FIG. 12 and the distance information.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 投光部 4 光軸回転手段 5 光走査部 6 スキャン方向制御手段 7 走査方向検出部 8 受光部 9 距離計測部 10 合成処理部 P 光ビーム Reference Signs List 2 Projection unit 4 Optical axis rotation unit 5 Optical scanning unit 6 Scanning direction control unit 7 Scanning direction detection unit 8 Light reception unit 9 Distance measurement unit 10 Synthesis processing unit P Light beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA04 DD02 DD06 FF33 GG04 GG07 GG14 HH05 JJ15 LL08 LL13 LL15 MM16 UU06 5J084 AA01 AA04 AA05 AD01 AD03 BA03 BA06 BA16 BA34 BA36 BA49 BA50 BB07 BB26 BB28 EA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2F065 AA04 DD02 DD06 FF33 GG04 GG07 GG14 HH05 JJ15 LL08 LL13 LL15 MM16 UU06 5J084 AA01 AA04 AA05 AD01 AD03 BA03 BA06 BA16 BA34 BA36 BA49 BA50 BB07 BB26 BB05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検知領域に向けて投光部から光ビームを
投光及び走査し、受光部により対象物で反射した光ビー
ムを受光し、対象物の位置を求める位置計測装置におい
て、 一方向に長い断面形状を有する光ビームを投射する投光
部と、 前記投光部から出射される光ビームの断面長軸方向を回
転させる手段と、 前記光ビームの断面長軸方向の回転角度に応じて光ビー
ムの1次元走査方向を変化させる手段と、 2以上の1次元走査方向で走査された光ビームによる反
射光を受光し、各走査方向における距離情報を総合的に
判断することによって検知領域の2次元方向における対
象物の位置を求める判定処理手段と、を備えた位置計測
装置。
1. A position measuring device for projecting and scanning a light beam from a light projecting unit toward a detection area, receiving a light beam reflected by the object by a light receiving unit, and finding a position of the object. A light projecting unit for projecting a light beam having a long cross-sectional shape, means for rotating a cross-sectional major axis direction of a light beam emitted from the light-projecting unit, and a rotation angle of the light beam in a cross-sectional major axis direction. Means for changing the one-dimensional scanning direction of the light beam by receiving the reflected light of the light beam scanned in two or more one-dimensional scanning directions, and comprehensively determining distance information in each scanning direction to detect the detection area. And a determination processing means for determining the position of the object in the two-dimensional direction.
【請求項2】 前記判定処理手段が、各走査方向におけ
る距離情報からは対象物の位置を判定することができな
い場合には、さらに光ビームの断面長軸方向及び1次元
走査方向を変化させて光ビームを走査させ、新たな距離
情報を得ることを特徴とする、請求項1に記載の位置計
測装置。
2. If the determination processing means cannot determine the position of the object from the distance information in each scanning direction, the direction of the light beam is further changed in the longitudinal direction of the cross section and in the one-dimensional scanning direction. 2. The position measuring device according to claim 1, wherein the light beam is scanned to obtain new distance information.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002221574A (en) * 2001-01-25 2002-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and system for identifying aerial position of flying object
CN105953748A (en) * 2016-06-15 2016-09-21 吉林大学 Automobile characteristic point reconstruction system based on single-color background one-directional target and structured light

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