JP2001272206A - Object position measuring apparatus - Google Patents

Object position measuring apparatus

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JP2001272206A
JP2001272206A JP2000083460A JP2000083460A JP2001272206A JP 2001272206 A JP2001272206 A JP 2001272206A JP 2000083460 A JP2000083460 A JP 2000083460A JP 2000083460 A JP2000083460 A JP 2000083460A JP 2001272206 A JP2001272206 A JP 2001272206A
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JP
Japan
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light
scanning
unit
signal
object position
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Application number
JP2000083460A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Ikemoto
善行 池本
Kiwa Terajima
喜和 寺島
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Nippon Signal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Signal Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an object position measuring apparatus, which enables highly accurate measurement of the position of an object with a simple structure in a type which measures the position of the object utilizing an optical sensor. SOLUTION: The base structure of the object position measuring apparatus comprises a sensor unit 1, which transmits scanning light to a measuring area to detect the position of an object in the measuring area, bases on the reception state of the reflected light and a reflection part 23, which enables recurrent reflection of the scanning light transmitted from the sensor unit 1. The sensor unit 1 has a stably laser light scanning part 10, which makes a laser light scan with a fixed amplitude using a resonance type mirror to be sent to the reflection part 2, a received waveform processing part 30 to detect the light or the like recurrently reflected by the reflection part 2 and an object position detecting part 50 to detect the position of the object in the measuring area, based on information pertaining to the direction of scanning light at a stable laser light scanning part 20 and the received waveform at the received waveform processing part 30.

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、光学式センサを利
用して物体の位置を計測する装置に関し、特に、光源か
ら出射された光を共振型ミラーを用いて走査し、その反
射光の受光状態を基に計測を行う物体位置計測装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the position of an object using an optical sensor, and more particularly, to scanning light emitted from a light source using a resonance type mirror and receiving the reflected light. The present invention relates to an object position measurement device that performs measurement based on a state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の物体位置計測装置としては、例え
ば、特開平9−51969号公報に記載された装置が知
られている。この従来装置は、投光器(発光素子)と受
光器(フォトダイオード)を対にしたものを、水平およ
び垂直方向に複数個並べて光学センサネットを形成し、
物体の通過によって光軸が遮光されることを検出して、
物体の通過タイミングおよび位置などを検出するもので
ある。
2. Description of the Related Art As a conventional object position measuring apparatus, for example, an apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-51969 is known. This conventional apparatus forms an optical sensor net by arranging a plurality of pairs of a light emitter (light emitting element) and a light receiver (photodiode) in the horizontal and vertical directions.
Detecting that the optical axis is blocked by passing an object,
It detects the passage timing and position of an object.

【0003】また、例えば、特開平11−63916号
公報に記載された装置では、一方の側から投光された光
を物体に反射させ、その反射光を受光することで物体の
検出が行われる技術が提案されている。
For example, in an apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-63916, light projected from one side is reflected to an object, and the object is detected by receiving the reflected light. Technology has been proposed.

【0004】さらに、例えば、特開平7−31711号
公報に記載された打球判定センサにおいては、レーザラ
インマーカから出射される扁平光束をその広がり方向の
受光範囲に亘って配置された受光器群で受光し、物体の
通過によって生じる遮光を検出することで物体の通過位
置を計測する技術が開示されている。
Further, for example, in a hit ball determination sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-31711, a flat light beam emitted from a laser line marker is converted into a light receiver group arranged over a light receiving range in a spreading direction thereof. There is disclosed a technique for measuring a passing position of an object by receiving light and detecting light blocking caused by passing of the object.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の物体位置計測装置は、物体の通過位置を計
測する領域の広さに応じて、多数の投光器や受光器を設
ける必要があり、装置構成が複雑なものになってしまう
という問題点があった。
However, the conventional object position measuring device as described above needs to provide a large number of light emitters and light receivers according to the size of the area for measuring the passing position of the object. There is a problem that the device configuration becomes complicated.

【0006】具体的には、上記の特開平9−51969
号公報や特開平11−63916号公報に記載された各
装置では、複数の投光器および複数の受光器が計測領域
に応じて配置される必要があった。また、特開平7−3
1711号公報に記載された装置では、1つの計測領域
に対して、投光側については1つの投光器で済むが、受
光側についてはその計測分解能に対応した複数の受光器
を配置する必要があった。
[0006] Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-51969 describes the above.
In each of the devices described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-63916 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-63916, it is necessary to arrange a plurality of light emitters and a plurality of light receivers according to the measurement area. Also, JP-A-7-3
In the device described in Japanese Patent No. 1711, only one light emitting device is required on the light emitting side for one measurement area, but it is necessary to arrange a plurality of light receiving devices corresponding to the measurement resolution on the light receiving side. Was.

【0007】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、簡略な構成により高い精度で物体の位置を計測す
ることができる物体位置計測装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an object position measuring device capable of measuring the position of an object with high accuracy by a simple configuration.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による物体位置計測装置は、光源から出射さ
れる光を可動ミラーに照射し、予め設定された計測領域
を走査する走査光を発生する光走査手段と、該光走査手
段に対面させて配置され、前記光走査手段から送出され
る走査光を再帰反射することが可能な光反射手段と、前
記光走査手段の近傍に配置され、前記光反射手段で再帰
反射された光を受光する受光手段と、前記光走査手段に
おける光の走査方向と、前記受光手段における受光状態
の変化とに基づいて、前記計測領域内に存在する物体の
位置を検出する物体検出手段と、を備えて構成されるも
のである。
In order to achieve the above object, an object position measuring apparatus according to the present invention irradiates a movable mirror with light emitted from a light source and scans a predetermined measurement area with a scanning light. Light scanning means for generating light, light reflection means arranged to face the light scanning means, and capable of retroreflecting the scanning light sent from the light scanning means, and arranged near the light scanning means A light receiving unit that receives the light retroreflected by the light reflecting unit; a light scanning direction of the light scanning unit; and a light receiving state in the measurement area based on a change in a light receiving state of the light receiving unit. And an object detecting means for detecting the position of the object.

【0009】かかる構成では、光源からの光が可動ミラ
ーで反射されて計測領域内を走査するように光走査手段
から光反射手段に向けて送出される。光反射手段の所要
の部位に到達した走査光は、その入射方向にほぼ沿う方
向に再帰反射され、光走査手段の近傍に配置された受光
手段によって受光される。計測領域内に物体が存在する
と、その物体の位置に走査光が到達した時に受光手段に
おける受光状態が変化するようになるため、該受光状態
の変化とその時の走査角度を物体検出手段でモニタする
ことにより、計測領域内に存在する物体の位置(方向)
が検出されるようになる。これにより、1つの光源と1
つの受光手段を用いた簡略な構成により所要の計測領域
内の物体位置を計測することができるようになる。
In this configuration, the light from the light source is reflected by the movable mirror and is transmitted from the light scanning means to the light reflecting means so as to scan the inside of the measurement area. The scanning light that has reached a required portion of the light reflecting means is retroreflected in a direction substantially along the incident direction, and is received by a light receiving means arranged near the light scanning means. When an object is present in the measurement area, the light receiving state of the light receiving means changes when the scanning light reaches the position of the object. Therefore, the change in the light receiving state and the scanning angle at that time are monitored by the object detecting means. The position (direction) of the object in the measurement area
Will be detected. Thus, one light source and one light source
With a simple configuration using two light receiving means, it becomes possible to measure the position of an object in a required measurement area.

【0010】また、上記の物体位置計測装置の光走査手
段は、電磁力を利用して駆動される共振型ミラーを可動
ミラーとして用いるのが好ましい。この共振型ミラー
は、具体的には、トーションバーを介して揺動可能に軸
支した可動板の表面に、ミラーとコイルとを設ける一
方、前記トーションバーの軸方向と平行なコイル部分に
磁界を作用させる磁界発生手段を備え、前記コイルに可
動板駆動用の交流電流を供給して前記可動板を揺動させ
る構造を有するものでもよい。
It is preferable that the optical scanning means of the object position measuring device uses a resonant mirror driven by using an electromagnetic force as a movable mirror. Specifically, this resonance type mirror is provided with a mirror and a coil on the surface of a movable plate pivotally supported via a torsion bar, while a magnetic field is applied to a coil portion parallel to the axial direction of the torsion bar. May be provided, and the coil may be supplied with an alternating current for driving the movable plate to swing the movable plate.

【0011】かかる構成により、光源からの光が共振型
ミラーの揺動に応じて周期的に走査されるようになる。
さらに、上記の物体位置計測装置の具体的な構成とし
て、前記光走査手段は、前記光源からの光を一直線上で
走査し、前記光反射手段は、前記光走査手段から送出さ
れる光の走査範囲に対して、該走査範囲の両端部を除い
た中央部分に配置される再帰反射部を備えるようにして
もよい。あるいは、前記光反射手段は、前記光走査手段
から送出される光の走査範囲に対して、該走査範囲の両
端部にそれぞれ配置される再帰反射部を備えるようにし
ても構わない。
With this configuration, the light from the light source is periodically scanned according to the swing of the resonance mirror.
Further, as a specific configuration of the object position measuring device, the light scanning means scans light from the light source on a straight line, and the light reflection means scans light emitted from the light scanning means. A retroreflection unit may be provided at the center of the scanning range excluding both ends of the scanning range. Alternatively, the light reflecting means may include a retroreflecting part arranged at each end of the scanning range with respect to the scanning range of the light transmitted from the optical scanning means.

【0012】かかる構成では、走査光が直線的な走査範
囲の両端部に位置するときと、中央部分に位置するとき
とで、受光手段の受光状態が大きく変化するようにな
る。すなわち、光反射手段の再帰反射部が、走査範囲の
中央部分に配置されている場合には、計測領域内に物体
が存在しない限り、走査される光の大部分が再帰反射さ
れて受光手段で受光されるようになる。一方、再帰反射
部が走査範囲の両端部にそれぞれ配置されている場合に
は、走査範囲の両端部または計測領域内の物体位置に光
が走査されたとき、その反射光が受光手段で受光される
ようになる。
With this configuration, the light receiving state of the light receiving means greatly changes between when the scanning light is located at both ends of the linear scanning range and when it is located at the center. That is, when the retroreflecting portion of the light reflecting means is arranged at the center of the scanning range, most of the scanned light is retroreflected by the light receiving means unless an object exists in the measurement area. The light is received. On the other hand, when the retroreflectors are arranged at both ends of the scanning range, when light is scanned at both ends of the scanning range or an object position in the measurement area, the reflected light is received by the light receiving means. Become so.

【0013】上記のような再帰反射部が配置された物体
位置計測装置において、前記光走査手段は、前記光源か
らの光が走査範囲の一方の端部に走査されることに対応
して発生する前記受光手段の受光状態の変化を基に、周
期的な光走査の原点を特定する走査原点検出部を有し、
前記物体検出手段は、前記走査原点検出部で特定された
走査原点を走査光が通過した後の経過時間と、前記受光
手段の受光状態の変化とに基づいて、前記計測領域内に
存在する物体の位置に対応した走査角度を検出するよう
にしてもよい。
[0013] In the object position measuring device in which the retroreflective section is arranged as described above, the light scanning means generates light in response to light from the light source being scanned at one end of a scanning range. Based on a change in the light receiving state of the light receiving means, has a scanning origin detection unit that identifies the origin of the periodic optical scanning,
The object detection unit detects an object existing in the measurement area based on an elapsed time after the scanning light has passed through the scanning origin specified by the scanning origin detection unit and a change in a light receiving state of the light receiving unit. The scanning angle corresponding to the position may be detected.

【0014】かかる構成では、走査領域の両端部に光が
走査されたときに生じる受光状態の変化を基に、一方の
端部を光が走査された時点を走査原点として特定し、そ
の走査原点通過後の経過時間を基準として、計測領域内
の物体位置が検出されるようになる。
In such a configuration, based on the change in the light receiving state that occurs when light is scanned at both ends of the scanning area, the time when one end is scanned with light is specified as the scanning origin, and the scanning origin is determined. The position of the object in the measurement area is detected based on the elapsed time after passing.

【0015】加えて、上述した物体位置計測装置の光走
査手段は、前記受光手段の受光状態を基に光の走査範囲
を監視し、該走査範囲が一定になるように前記共振型ミ
ラーの駆動状態を制御する振幅自動調整部を備えるよう
にしてもよい。
In addition, the light scanning means of the above-described object position measuring device monitors the light scanning range based on the light receiving state of the light receiving means, and drives the resonance type mirror so that the scanning range becomes constant. An automatic amplitude adjuster for controlling the state may be provided.

【0016】かかる構成では、光走査手段から送出され
る光の走査範囲が自動的に一定に制御されるようになる
ため、物体の位置計測を安定して行うことが可能になる
また、上述した物体位置計測装置については、前記光走
査手段、前記受光手段および前記物体検出手段をそれぞ
れ備えた複数のセンサユニットを有し、該各センサユニ
ットが、互いに重なり合う走査光の走査範囲を含むよう
に前記光反射手段に対面させて配置され、前記複数のセ
ンサユニットのうちの少なくとも2つの物体検出手段で
検出された物体の位置に基づいて、前記計測領域内にお
ける物体の座標を算出する演算手段を備えて構成される
ようにしてもよい。
In this configuration, the scanning range of the light emitted from the optical scanning means is automatically controlled to be constant, so that the position of the object can be measured stably. The object position measuring device has a plurality of sensor units each including the optical scanning unit, the light receiving unit, and the object detecting unit, and the sensor units each include a scanning range of scanning light overlapping each other. Calculating means for calculating the coordinates of the object in the measurement area based on the position of the object detected by at least two of the plurality of sensor units; You may make it comprise.

【0017】かかる構成では、計測領域内の物体が、複
数のセンサユニットのうちの少なくとも2つにおいて検
出されるようになり、それらのセンサユニットで検出さ
れた物体の位置(方向)を組み合わせることで、計測領
域内の物体の座標を算出できるようになる。
In this configuration, the object in the measurement area is detected by at least two of the plurality of sensor units, and the positions (directions) of the objects detected by the sensor units are combined. , The coordinates of the object in the measurement area can be calculated.

【0018】さらに、上記の物体位置計測装置の具体的
な構成としては、反射面の対向する第1および第2光反
射手段を有し、該第1光反射手段に対面させて2つ以上
の前記センサユニットを配置し、前記第2光反射手段に
対面させて2つ以上の前記センサユニットを配置して、
前記第1および第2光反射手段の間に平面的な計測領域
を形成するようにしてもよい。
Further, as a specific configuration of the above-mentioned object position measuring device, there are first and second light reflecting means opposed to a reflecting surface, and two or more light reflecting means are provided so as to face the first light reflecting means. Disposing the sensor unit, disposing the two or more sensor units facing the second light reflecting means,
A planar measurement area may be formed between the first and second light reflecting means.

【0019】また、複数のセンサユニットを用いた物体
位置計測装置については、反射面の対向する、第1およ
び第2光反射手段、並びに、第3および第4光反射手段
を有し、前記第1光反射手段に対面させて2つ以上の前
記センサユニットを配置し、前記第2光反射手段に対面
させて2つ以上の前記センサユニットを配置して、前記
第1および第2光反射手段の間に平面的な第1計測領域
を形成し、前記第3光反射手段に対面させて2つ以上の
前記センサユニットを配置し、前記第4光反射手段に対
面させて2つ以上の前記センサユニットを配置して、前
記第3および第4光反射手段の間に平面的な第2計測領
域を形成し、前記第1計測領域と前記第2計測領域が、
所定の間隔を隔てて略平行に配置され、前記演算手段
が、前記第1計測領域について算出した物体の位置およ
び該物体の通過時刻と、前記第2計測領域について算出
した物体の位置および該物体の通過時刻とに基づいて、
前記物体の移動状態に関する情報を算出するようにして
もよい。
Further, the object position measuring device using a plurality of sensor units has first and second light reflecting means and third and fourth light reflecting means which are opposed to the reflecting surface. Two or more sensor units are arranged so as to face one light reflecting means, and two or more sensor units are arranged so as to face the second light reflecting means, and the first and second light reflecting means are arranged. A first measurement area is formed between the two, and two or more sensor units are arranged so as to face the third light reflection means, and two or more sensor units are arranged so as to face the fourth light reflection means. A sensor unit is arranged to form a planar second measurement area between the third and fourth light reflection means, and the first measurement area and the second measurement area are
The position of the object and the passage time of the object calculated with respect to the first measurement area, and the position and the object of the object calculated with respect to the second measurement area, which are arranged substantially in parallel at a predetermined interval. Based on the time of passage
Information on the moving state of the object may be calculated.

【0020】かかる構成では、移動する物体の位置が第
1計測領域および第2計測領域の両方において各々の通
過時刻と共に検出されるようになり、各計測領域での検
出結果を組み合わせることで、移動する物体の方向や速
度などの移動状態に関する情報が算出できるようにな
る。
In such a configuration, the position of the moving object is detected in each of the first measurement area and the second measurement area together with each passing time, and by combining the detection results in each measurement area, the movement of the moving object is determined. It becomes possible to calculate information on the moving state such as the direction and speed of the moving object.

【0021】さらに、複数のセンサユニットを用いた物
体位置計測装置の各センサユニットについては、前記各
センサユニットが、互いに異なる周波数で変調された走
査光を送出し、受光手段で受光された光の変調周波数を
基に自らが送出した走査光の反射光であるか否かを識別
するようにするのが望ましい。あるいは、前記光反射手
段は、反射面の法線方向が走査光によって形成される走
査平面に対して角度を持って配置されるようにしてもよ
い。
Further, with respect to each sensor unit of the object position measuring device using a plurality of sensor units, each of the sensor units sends out scanning light modulated at a different frequency from each other, and outputs the scanning light modulated by the light receiving means. It is desirable to identify whether or not it is the reflected light of the scanning light transmitted by itself based on the modulation frequency. Alternatively, the light reflecting means may be arranged such that a normal direction of the reflecting surface is at an angle to a scanning plane formed by the scanning light.

【0022】かかる構成によって、各センサユニット間
における相互干渉が回避されるようになり、より正確な
物体の位置計測が可能になる。加えて、前述した物体位
置計測装置の各センサユニットについては、走査角度の
正接値が角度データとして各々の物体検出手段に予め設
定されるようにするのが好ましい。
With this configuration, mutual interference between the sensor units can be avoided, and more accurate object position measurement can be performed. In addition, for each sensor unit of the above-described object position measuring device, it is preferable that the tangent value of the scanning angle be set in advance in each object detecting means as angle data.

【0023】かかる構成では、走査角度の正接(ta
n)値が物体検出手段に予め設定されることにより、演
算手段における座標の算出処理がtan値の加減乗除だ
けで済むようになるため、高速演算処理が可能になる。
In such a configuration, the tangent of the scanning angle (ta)
n) By setting the value in the object detection means in advance, the calculation processing of the coordinates in the calculation means can be performed only by addition, subtraction, multiplication and division of the tan value, thereby enabling high-speed calculation processing.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、第1の実施形態にかかる物
体位置計測装置の構成を示すブロック図である。また、
図2は、図1の物体位置計測装置の外観を示す斜視図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the object position measuring device according to the first embodiment. Also,
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the object position measuring device of FIG.

【0025】図1および図2において、本物体位置計測
装置は、例えば、外部に送出した走査光の反射戻り光を
受光することで物体の位置を計測するセンサユニット1
と、光反射手段としての反射部2と、センサユニット1
の動作を制御するコントロールユニット3と、計測結果
を外部に示す表示部4とから構成される。ただし、図2
では、コントロールユニット3および表示部4の図示を
省略している。
In FIG. 1 and FIG. 2, the present object position measuring device is, for example, a sensor unit 1 for measuring the position of an object by receiving reflected return light of scanning light sent to the outside.
And a reflection unit 2 as light reflection means, and a sensor unit 1
And a display unit 4 for displaying the measurement result to the outside. However, FIG.
Here, illustration of the control unit 3 and the display unit 4 is omitted.

【0026】センサユニット1は、光走査手段としての
レーザ光安定走査部10、受光手段としての受光波形処
理部30、物体検出手段としての物体位置検出部50お
よびセンサ制御部70を有する。
The sensor unit 1 has a stable laser beam scanning section 10 as an optical scanning section, a light receiving waveform processing section 30 as a light receiving section, an object position detecting section 50 as an object detecting section, and a sensor control section 70.

【0027】レーザ光安定走査部10は、物体の計測範
囲に対応させてレーザ光を安定に走査する機能を有す
る。具体的には、光源としての半導体レーザ11から出
射されるレーザ光が光走査部12によって走査され、反
射部2に向けて送出される。半導体レーザ11は、所要
の波長のレーザ光を発生する一般的な光源であって、レ
ーザ変調制御部13からの出力信号により駆動される。
レーザ変調制御部13は、水晶発振子OSからのクロッ
ク信号CLKに同期したレーザ駆動信号を生成する。こ
のレーザ駆動信号は、予め設定された周波数で変調がか
けられており、センサ制御部70からのレーザ点灯指示
を受けて半導体レーザ11に出力される。上記の水晶発
振子OSは、一定の周期TCLK(周波数fCLK=1/T
CLK)を有するクロック信号CLKを生成するものであ
る。
The laser beam stable scanning section 10 has a function of scanning the laser beam stably in accordance with the measurement range of the object. Specifically, a laser beam emitted from a semiconductor laser 11 as a light source is scanned by the optical scanning unit 12 and transmitted to the reflecting unit 2. The semiconductor laser 11 is a general light source that generates laser light of a required wavelength, and is driven by an output signal from a laser modulation control unit 13.
The laser modulation control unit 13 generates a laser drive signal synchronized with the clock signal CLK from the crystal oscillator OS. This laser drive signal is modulated at a preset frequency, and is output to the semiconductor laser 11 in response to a laser lighting instruction from the sensor control unit 70. The above-described crystal oscillator OS has a constant cycle T CLK (frequency f CLK = 1 / T
CLK ) is generated.

【0028】光走査部12は、図示しないが、半導体レ
ーザ11からのレーザ光を走査するための可動ミラー
と、その駆動回路とからなる。上記可動ミラーとして
は、例えば、電磁力を利用して駆動される共振型ミラー
等が好適である。具体的には、本出願人により先に提案
された、マイクロマシニング技術を用いて製造した半導
体ガルバノミラーを用いるのがよい(特開平7−175
005号公報及び特開平7−218857号公報等参
照)。
Although not shown, the optical scanning section 12 includes a movable mirror for scanning laser light from the semiconductor laser 11 and a driving circuit for the movable mirror. As the movable mirror, for example, a resonance type mirror driven by using an electromagnetic force is suitable. Specifically, it is preferable to use a semiconductor galvanomirror manufactured by using the micromachining technology previously proposed by the present applicant (JP-A-7-175).
005 and JP-A-7-218857).

【0029】ここで、半導体ガルバノミラーの基本的な
構成について簡単に説明しておく。半導体ガルバノミラ
ーは、例えば図3に示すように、シリコン基板101の
内側に、トーションバー102と該トーションバー10
2により支持された可動板103とをシリコン基板10
1に一体に設け、可動板103の上面には、周辺に平面
コイル104を、平面コイル104で囲まれた略中央に
ミラー105を、それぞれ設け、シリコン基板101を
枠状の絶縁基板106に載置する。そして、シリコン基
板101の対向する側面に、N極、S極を対向させて永
久磁石107を配置する構成である。図中の符号108
は、平面コイル104と電気的に接続する電極端子であ
る。
Here, the basic configuration of the semiconductor galvanometer mirror will be briefly described. For example, as shown in FIG. 3, a semiconductor galvanometer mirror includes a torsion bar 102 and a torsion bar 10 inside a silicon substrate 101.
And the movable plate 103 supported by the silicon substrate 10
1, a planar coil 104 is provided on the upper surface of the movable plate 103, and a mirror 105 is provided at a substantially center surrounded by the planar coil 104. The silicon substrate 101 is mounted on a frame-shaped insulating substrate 106. Place. The permanent magnet 107 is arranged so that the N pole and the S pole face each other on the opposite side surface of the silicon substrate 101. Reference numeral 108 in the figure
Are electrode terminals electrically connected to the planar coil 104.

【0030】この半導体ガルバノミラーは、電極端子1
08から平面コイル104に交流電流を流すと、可動板
103の両端にフレミングの左手の法則に従って電磁力
が働き、可動板103はトーションバー102を中心に
周期的に図中の矢印の方向に揺動する。前記交流電流の
周波数をガルバノミラーの共振周波数(例えば1.5k
Hz)付近に設定すれば、小さい入力で可動板103の
振れ角を大きくできる。
This semiconductor galvanomirror has an electrode terminal 1
When an alternating current flows from 08 to the planar coil 104, an electromagnetic force acts on both ends of the movable plate 103 in accordance with Fleming's left-hand rule, and the movable plate 103 periodically swings around the torsion bar 102 in the direction of the arrow in the figure. Move. The frequency of the alternating current is set to the resonance frequency of the galvanometer mirror (for example, 1.5 k
Hz), the swing angle of the movable plate 103 can be increased with a small input.

【0031】上記のような半導体ガルバノミラーを光走
査部12として用い、半導体レーザ11からのレーザ光
がミラー105に照射されるように光学系を設計すれ
ば、可動板103の揺動動作によって、レーザ光が所要
の振れ角で走査されるようになる。
If the above-described semiconductor galvanometer mirror is used as the optical scanning unit 12 and the optical system is designed so that the laser beam from the semiconductor laser 11 is irradiated on the mirror 105, the swinging operation of the movable plate 103 causes The laser beam is scanned at a required deflection angle.

【0032】光走査部12の共振型ミラーを駆動する駆
動回路には、走査周波数発生部14からの走査周波数ク
ロック信号と、振幅自動調整部17からの振幅指示信号
と、センサ制御部70からの光走査指示信号とが与えら
れ、これらの信号に従って共振型ミラーの駆動信号が生
成される。
The driving circuit for driving the resonance mirror of the optical scanning unit 12 includes a scanning frequency clock signal from the scanning frequency generation unit 14, an amplitude instruction signal from the automatic amplitude adjustment unit 17, and a signal from the sensor control unit 70. An optical scanning instruction signal is provided, and a drive signal for the resonant mirror is generated according to these signals.

【0033】走査周波数発生部14は、例えば図4
(A)に示すように、カウンタ14A、比較器14Bお
よびレベル反転回路14Cから構成される。この走査周
波数発生部14では、図4(B)に示すように、水晶発
振子OSから出力されるクロック信号CLKに同期して
カウンタ14Aがカウントアップし、そのカウント値C
0が所定の設定値E0に達すると半周期パルス信号が比
較器14Bから出力される。この半周期パルス信号は、
カウンタ14Aに送られてカウント値C0がリセットさ
れるとともに、フリップフロップを用いて構成したレベ
ル反転回路14Cにクロック信号として入力される。レ
ベル反転回路14Cでは、半周期パルス信号に同期して
出力レベルがハイまたはローに交互に反転し、光走査部
12のミラーの共振周波数に近い走査周波数クロック信
号が生成される。なお、走査周波数クロック信号の走査
周期は2×E0×TCLKであり、走査周波数は1/{2
×E0×(1/fCLK)}である。
The scanning frequency generating unit 14 is provided, for example, in FIG.
As shown in (A), it is composed of a counter 14A, a comparator 14B and a level inversion circuit 14C. In the scanning frequency generator 14, as shown in FIG. 4B, the counter 14A counts up in synchronization with the clock signal CLK output from the crystal oscillator OS, and the count value C
When 0 reaches a predetermined set value E0, a half cycle pulse signal is output from the comparator 14B. This half-period pulse signal is
The count value C0 is sent to the counter 14A to be reset, and is also input as a clock signal to the level inversion circuit 14C configured using a flip-flop. In the level inverting circuit 14C, the output level is alternately inverted to high or low in synchronization with the half-period pulse signal, and a scanning frequency clock signal close to the resonance frequency of the mirror of the optical scanning unit 12 is generated. The scanning cycle of the scanning frequency clock signal is 2 × E0 × T CLK , and the scanning frequency is 1 / {2
× E0 × (1 / f CLK )}.

【0034】振幅自動調整部17は、光走査部12によ
って走査されるレーザ光の振幅(レーザ光の走査範囲)
が所要の値で一定となるように制御する振幅指示信号を
生成するものである。この振幅自動調整部17の回路構
成としては、例えば、本出願人の先願である特願平11
−348856号で提案した技術を適用するのが好適で
ある。
The automatic amplitude adjusting section 17 is an amplitude of the laser beam scanned by the optical scanning section 12 (scanning range of the laser beam).
Is to generate an amplitude instruction signal for controlling so as to be constant at a required value. The circuit configuration of the automatic amplitude adjuster 17 is, for example, as disclosed in Japanese Patent Application No. 11-110
It is preferable to apply the technology proposed in -348856.

【0035】図5は、上記先願の技術を適用した振幅自
動調整部17の回路構成の一例を示すブロック図であ
る。図5に例示した振幅自動調整部17は、小振幅検出
部210、偏差検出部220および振幅補償部230に
大別される。また、小振幅検出部210は、第1カウン
タ211、第1比較器212およびOR回路213を有
する。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of the automatic amplitude adjusting section 17 to which the above-mentioned prior application is applied. The automatic amplitude adjustment unit 17 illustrated in FIG. 5 is roughly divided into a small amplitude detection unit 210, a deviation detection unit 220, and an amplitude compensation unit 230. The small-amplitude detection unit 210 includes a first counter 211, a first comparator 212, and an OR circuit 213.

【0036】第1カウンタ211は、走査原点検出部1
6からの信号に応じてイネーブル状態(カウントアップ
が許可された状態)となり、水晶発振子OSからのクロ
ック信号CLKによりカウントアップされ、そのカウン
ト値C1を第1比較器212に出力する。
The first counter 211 has a scanning origin detecting unit 1
6 is enabled (a state in which count-up is permitted) in response to the signal from 6, the count is increased by the clock signal CLK from the crystal oscillator OS, and the count value C 1 is output to the first comparator 212.

【0037】第1比較器212は、第1カウンタ211
のカウント値C1と予め設定された設定値E1とを比較
し、カウント値C1が設定値E1に到達した場合(C1
=E1)に、ハイレベルの出力信号をOR回路213お
よび振幅補償部230に送る。なお、設定値E1につい
ては後述する。OR回路213は、第1比較器212の
出力信号と、走査原点検出部16からインバータ201
を介して送られる信号とを論理和演算して第1カウンタ
211のカウント値C1を0にリセットする信号を出力
する。このOR回路213からの出力信号を受けて、第
1カウンタ211がリセットされる。
The first comparator 212 has a first counter 211
Is compared with a preset set value E1, and when the count value C1 reaches the set value E1 (C1
= E1), the high-level output signal is sent to the OR circuit 213 and the amplitude compensator 230. The setting value E1 will be described later. The OR circuit 213 outputs the output signal of the first comparator 212 and the inverter 201 from the scanning origin detection unit 16.
And outputs a signal for resetting the count value C1 of the first counter 211 to 0 by performing a logical sum operation on the signal transmitted through Upon receiving the output signal from the OR circuit 213, the first counter 211 is reset.

【0038】偏差検出部220は、例えば、第2カウン
タ221、第2比較器222および遅延パルス発生回路
223を有する。第2カウンタ221は、走査原点検出
部16からインバータ201を介して送られる信号に応
じてイネーブル状態となり、水晶発振子OSからのクロ
ック信号CLKによりカウントアップされ、そのカウン
ト値C2を第2比較器222に出力する。第2比較器2
22は、第2カウンタ221のカウント値C2と予め設
定された設定値E2との大小関係を比較し、その比較結
果に応じた出力信号を振幅補償部230に送る。なお、
設定値E2および第2比較器222の出力信号について
は後述する。
The deviation detecting section 220 has, for example, a second counter 221, a second comparator 222, and a delay pulse generating circuit 223. The second counter 221 is enabled according to a signal sent from the scanning origin detecting unit 16 via the inverter 201, counts up by the clock signal CLK from the crystal oscillator OS, and compares the count value C2 with the second comparator. 222. Second comparator 2
22 compares the magnitude relationship between the count value C2 of the second counter 221 and a preset set value E2, and sends an output signal according to the comparison result to the amplitude compensator 230. In addition,
The setting value E2 and the output signal of the second comparator 222 will be described later.

【0039】遅延パルス発生回路223は、水晶発振子
OSからのクロック信号CLKに同期し、インバータ2
01からの出力信号の立ち下がりから2カウント遅れて
立ち上がる遅延パルス信号DP2を発生して、該遅延パ
ルス信号DP2を第2カウンタ221に出力する。この
遅延パルス信号DP2を受けて、第2カウンタ221の
カウント値C2がリセットされる。
The delay pulse generation circuit 223 synchronizes with the clock signal CLK from the crystal oscillator OS, and
It generates a delayed pulse signal DP2 that rises two counts after the fall of the output signal from 01 and outputs the delayed pulse signal DP2 to the second counter 221. Upon receiving this delay pulse signal DP2, the count value C2 of the second counter 221 is reset.

【0040】振幅補償部230は、例えば、第3カウン
タ231、OR回路232、AND回路233,23
4,236,237および遅延パルス発生回路235を
有する。
The amplitude compensator 230 includes, for example, a third counter 231, an OR circuit 232, and AND circuits 233 and 23.
4, 236, 237 and a delay pulse generation circuit 235.

【0041】第3カウンタ231は、AND回路236
からの出力信号によりカウントアップされ、また、AN
D回路237からの出力信号によりカウントダウンさ
れ、そのカウント値に対応して定められた駆動電流設定
値を示す振幅指示信号を光走査部12に送る。AND回
路236は、OR回路232からの出力信号と、センサ
制御部70からの調整/検出モード信号とを論理積演算
して、第3カウンタ231をカウントアップさせる信号
を出力する。OR回路232は、小振幅検出部210の
第1比較器212の出力信号とAND回路233の出力
信号とを論理和演算して、その結果をAND回路236
に送る。AND回路233は、偏差検出部220の第2
比較器222から、カウント値C2が設定値E2に到達
していない場合(C2<E2)に出力されるハイレベル
の出力信号と、遅延パルス発生回路235から出力され
る遅延パルス信号DP3とを論理積演算して、その結果
をOR回路232に伝える。
The third counter 231 has an AND circuit 236
Is counted up by the output signal from
The countdown is performed by the output signal from the D circuit 237, and an amplitude instruction signal indicating a drive current set value determined according to the count value is sent to the optical scanning unit 12. The AND circuit 236 performs an AND operation on the output signal from the OR circuit 232 and the adjustment / detection mode signal from the sensor control unit 70, and outputs a signal that causes the third counter 231 to count up. The OR circuit 232 performs a logical OR operation on the output signal of the first comparator 212 of the small amplitude detector 210 and the output signal of the AND circuit 233, and outputs the result of the logical sum operation to the AND circuit 236.
Send to The AND circuit 233 is connected to the second
The comparator 222 logically combines the high-level output signal output when the count value C2 has not reached the set value E2 (C2 <E2) and the delay pulse signal DP3 output from the delay pulse generation circuit 235. The product operation is performed, and the result is transmitted to the OR circuit 232.

【0042】AND回路237は、AND回路234か
らの出力信号と調整/検出モード信号を論理積演算し
て、第3カウンタ231をカウントダウンさせる信号を
出力する。AND回路234は、偏差検出部220の第
2比較器222から、カウント値C2が設定値E2に到
達している場合(C2>E2)に出力されるハイレベル
の出力信号と、遅延パルス発生回路235から出力され
る遅延パルス信号DP3とを論理積演算して、その結果
をAND回路237に出力する。
The AND circuit 237 performs a logical product operation of the output signal from the AND circuit 234 and the adjustment / detection mode signal, and outputs a signal for causing the third counter 231 to count down. The AND circuit 234 outputs a high-level output signal output from the second comparator 222 of the deviation detection unit 220 when the count value C2 has reached the set value E2 (C2> E2), and a delay pulse generation circuit. The logical AND operation is performed on the delayed pulse signal DP3 output from the 235 and the result is output to the AND circuit 237.

【0043】遅延パルス発生回路235は、水晶発振子
OSからのクロック信号CLKに同期し、インバータ2
01からの出力信号の立ち下がりから1クロック遅れて
立ち上がる遅延パルス信号DP3を発生して、該遅延パ
ルス信号DP3をAND回路233,234にそれぞれ
出力する。
The delay pulse generation circuit 235 synchronizes with the clock signal CLK from the crystal oscillator OS and
A delay pulse signal DP3 which rises one clock delay from the fall of the output signal from 01 is generated, and the delay pulse signal DP3 is output to the AND circuits 233 and 234, respectively.

【0044】上記のような構成の振幅自動調整部17か
ら出力される振幅指示信号に従って、光走査部12で走
査されるレーザ光の振幅が所要の一定値に制御されるよ
うになる。
The amplitude of the laser beam scanned by the optical scanning unit 12 is controlled to a required constant value in accordance with the amplitude instruction signal output from the automatic amplitude adjusting unit 17 having the above configuration.

【0045】走査遅延信号発生部15は、例えば図6に
示すように、抵抗15Aおよびコンデンサ15Bを用い
て構成したローパスフィルタと、そのローパスフィルタ
を通過した信号のレベル判定を行うコンパレータ15C
とから構成される。この走査遅延信号発生部15では、
走査周波数発生部14で生成された走査周波数クロック
信号の立ち上がりおよび立ち下がりをローパスフィルタ
により鈍らせ、コンパレータ15Cで2値に切り分ける
ことで、走査周波数クロック信号を遅延させた遅延信号
が生成される。
For example, as shown in FIG. 6, the scanning delay signal generating section 15 includes a low-pass filter constituted by using a resistor 15A and a capacitor 15B, and a comparator 15C for determining the level of a signal passing through the low-pass filter.
It is composed of In the scanning delay signal generating section 15,
The rising and falling edges of the scanning frequency clock signal generated by the scanning frequency generation unit 14 are dulled by a low-pass filter, and are divided into two values by a comparator 15C, thereby generating a delayed signal obtained by delaying the scanning frequency clock signal.

【0046】走査原点検出部16は、例えば図7に示す
ように、インバータ16A,16Cと、AND回路16
Bとから構成される。この走査原点検出部16では、走
査遅延信号発生部15からの遅延信号と受光波形処理部
30からの出力信号をインバータ16Aで反転した信号
とが、AND回路16Bで論理積演算され、その演算結
果がインバータ16Cで反転される。このインバータ1
6Cの出力信号は、反射部2の上端部分および下端部分
でそれぞれ発生する反射光の途切れのうちで、走査原点
側となる途切れのみを示す信号であって、振幅自動調整
部17および物体位置検出部50に送られる。
As shown in FIG. 7, for example, the scanning origin detecting section 16 includes inverters 16A and 16C and an AND circuit 16
B. In the scanning origin detecting section 16, the AND signal of the delay signal from the scanning delay signal generating section 15 and the signal obtained by inverting the output signal from the light receiving waveform processing section 30 by the inverter 16A are calculated by an AND circuit 16B. Is inverted by the inverter 16C. This inverter 1
The output signal of 6C is a signal indicating only the interruption on the scanning origin side among the interruptions of the reflected light generated at the upper end portion and the lower end portion of the reflection section 2, respectively. It is sent to the unit 50.

【0047】受光波形処理部30は、例えば、集光レン
ズ31と、受光部32とを有する。集光レンズ31は、
反射部2で再帰反射された光を受光部32の受光面に集
光する。この集光レンズ31としては、例えばフレネル
レンズ等を用いるのが好適である。受光部32は、図示
しないが、受光素子、増幅回路および検波回路等を備え
ている。受光素子は、集光レンズ31により集光された
反射光を受光して電気信号に変換し、該受光信号が、増
幅回路で所要のレベルまで増幅される。検波回路は、増
幅回路からの出力信号を基に、受光した光の変調成分を
復調する。そして、検波した変調成分を基に、受光した
反射光が光走査部12から送出されたレーザ光の反射戻
り光であるかを判断し、反射戻り光であると判断できた
ときには、受光波形を示す信号を走査原点検出部16お
よび物体位置検出部50に出力する。
The light receiving waveform processing section 30 has, for example, a condenser lens 31 and a light receiving section 32. The condenser lens 31
The light retroreflected by the reflector 2 is focused on the light receiving surface of the light receiver 32. As the condenser lens 31, for example, a Fresnel lens or the like is preferably used. Although not shown, the light receiving section 32 includes a light receiving element, an amplification circuit, a detection circuit, and the like. The light receiving element receives the reflected light condensed by the condenser lens 31 and converts it into an electric signal, and the light receiving signal is amplified to a required level by an amplifier circuit. The detection circuit demodulates a modulated component of the received light based on an output signal from the amplification circuit. Then, based on the detected modulated component, it is determined whether or not the received reflected light is the reflected return light of the laser light sent from the optical scanning unit 12. If it is determined that the reflected light is the reflected return light, the received light waveform is changed. The output signal is output to the scanning origin detection unit 16 and the object position detection unit 50.

【0048】物体位置検出部50は、例えば、カウンタ
リセット信号生成部51、アドレスカウンタ52、RO
M53、検出信号処理部54および検出位置一時保持部
55を有する。
The object position detecting section 50 includes, for example, a counter reset signal generating section 51, an address counter 52, an RO
M53, a detection signal processing unit 54 and a detection position temporary holding unit 55.

【0049】カウンタリセット信号生成部51は、例え
ば図8に示すような、OR回路51Aと、インバータ5
1Bと、AND回路51Cとから構成される。このカウ
ンタリセット信号生成部51では、センサ制御部70か
らの調整/検出モード信号と、ROM53からのリセッ
トイネーブル信号とがOR回路51Aで論理和演算さ
れ、さらに、OR回路51Bの出力信号と、走査原点検
出部16からの出力信号をインバータ51Bで反転した
信号とが、AND回路51Cで論理積演算される。この
AND回路51Cの演算結果は、アドレスカウンタ52
のカウント値をリセットするカウンタリセット信号とし
てアドレスカウンタ52に送られる。
The counter reset signal generator 51 includes an OR circuit 51A and an inverter 5 as shown in FIG.
1B and an AND circuit 51C. In the counter reset signal generation unit 51, the OR / detection mode signal from the sensor control unit 70 and the reset enable signal from the ROM 53 are ORed by the OR circuit 51A. The AND signal of the output signal from the origin detection unit 16 and the signal inverted by the inverter 51B is calculated by the AND circuit 51C. The operation result of the AND circuit 51C is stored in an address counter 52.
Is sent to the address counter 52 as a counter reset signal for resetting the count value of the counter.

【0050】アドレスカウンタ52は、ROM53から
データを読み出すためのアドレスを生成する部分であっ
て、水晶発振子OSからのクロック信号CLKに同期し
てカウントアップ動作が行われる。このカウントアップ
動作は、後述する、調整モードおよび検出モードの両方
で実施され、カウンタリセット信号生成部51からのカ
ウンタリセット信号に従ってカウント値がリセットされ
る。
The address counter 52 generates an address for reading data from the ROM 53, and counts up in synchronization with a clock signal CLK from the crystal oscillator OS. This count-up operation is performed in both the adjustment mode and the detection mode, which will be described later, and the count value is reset according to the counter reset signal from the counter reset signal generation unit 51.

【0051】ROM53は、後述するようなアドレス
(時間)と角度の関係を示すテーブルと、1周期の光走
査のうちで物体を検出する期間を示すフラグと、走査原
点側での反射光の受光なしを検出する期間を示すフラグ
とが予め設定されいてる。そして、このROM53は、
アドレスカウンタ52から出力されるアドレスに従っ
て、角度データを示す信号を検出位置一時保持部55に
出力し、物体検出イネーブル信号を検出信号処理部54
に出力し、リセットイネーブル信号をカウンタリセット
信号生成部51に出力する。なお、物体検出イネーブル
信号は、レーザ光の走査位置(角度)が物体計測の可能
な領域内にあるときに出力される信号である。
The ROM 53 includes a table indicating a relationship between an address (time) and an angle, which will be described later, a flag indicating a period during which an object is detected in one cycle of optical scanning, and reception of reflected light on the scanning origin side. A flag indicating a period for detecting the absence is set in advance. And this ROM 53 is
According to the address output from the address counter 52, a signal indicating the angle data is output to the detection position temporary holding unit 55, and the object detection enable signal is output to the detection signal processing unit 54.
And outputs a reset enable signal to the counter reset signal generation unit 51. Note that the object detection enable signal is a signal that is output when the scanning position (angle) of the laser beam is within an area where the object can be measured.

【0052】検出信号処理部54は、例えば図9に示す
ようなAND回路54Aから構成される。この検出信号
処理部54では、ROM53からの物体検出イネーブル
信号と受光部32からの受光波形とが、AND回路54
Aで論理積演算されることで、計測領域内の物体の存在
による受光波形の変化が判定される。AND回路54A
の演算結果は、物体検出信号として検出位置一時保持部
55に出力される。
The detection signal processing section 54 comprises, for example, an AND circuit 54A as shown in FIG. In the detection signal processing unit 54, the object detection enable signal from the ROM 53 and the light reception waveform from the light reception unit 32 are converted into an AND circuit 54.
By performing a logical product operation at A, a change in the received light waveform due to the presence of an object in the measurement area is determined. AND circuit 54A
Is output to the detection position temporary holding unit 55 as an object detection signal.

【0053】検出位置一時保持部55は、例えば図10
に示すような、ラッチ回路55A,55Bと、インバー
タ55Cと、平均化回路55Dとから構成される。この
検出位置一時保持部55では、ROM53から逐次送り
出される角度データが、各ラッチ回路55A,55Bに
それぞれ入力される。ラッチ回路55Aでは、検出信号
処理部54からの物体検出信号の立ち上がりにおける角
度データが保持され、ラッチ回路55Aでは、物体検出
信号の立ち下がりにおける角度データが保持される。そ
して、各ラッチ回路55A,55Bで保持された角度デ
ータを平均化回路55Dで平均化することで、検出した
物体の中心位置に対応した角度データが生成され、セン
サ制御部70に出力される。
The detection position temporary holding unit 55 is, for example, as shown in FIG.
Are composed of latch circuits 55A and 55B, an inverter 55C, and an averaging circuit 55D. In the detection position temporary holding unit 55, the angle data sequentially sent from the ROM 53 is input to each of the latch circuits 55A and 55B. The latch circuit 55A holds the angle data at the rising edge of the object detection signal from the detection signal processing unit 54, and the latch circuit 55A holds the angle data at the falling edge of the object detection signal. Then, by averaging the angle data held by the latch circuits 55A and 55B by the averaging circuit 55D, angle data corresponding to the detected center position of the object is generated and output to the sensor control unit 70.

【0054】センサ制御部70は、コントロールユニッ
ト3からの指令に応じて、レーザ点灯指示信号、光走査
指示信号および調整/検出モード信号を発生し、また、
検出位置一時保持部55から出力される角度データをコ
ントロールユニット3に送出する。
The sensor control unit 70 generates a laser lighting instruction signal, an optical scanning instruction signal, and an adjustment / detection mode signal in response to a command from the control unit 3.
The angle data output from the detection position temporary holding unit 55 is sent to the control unit 3.

【0055】反射部2は、例えば、支柱2Aと、再帰反
射部としての再帰反射板2Bとから構成される(図
2)。再帰反射板2Bは、反射光の大部分が再帰反射に
よるような反射面を有する一般的な部材であって、ここ
では、支柱2Aのセンサユニット1に対向する面の所定
位置に取り付けられている。なお、再帰反射とは、広い
入射角に亘って、入射光の光路にほぼ沿う方向に、選択
的に反射光が戻るような反射を意味する。
The reflector 2 is composed of, for example, a support 2A and a retroreflector 2B as a retroreflector (FIG. 2). The retroreflective plate 2B is a general member having a reflective surface in which most of the reflected light is due to retroreflection. In this case, the retroreflector 2B is attached to a predetermined position on the surface of the support 2A facing the sensor unit 1. . Note that retroreflection means reflection in which reflected light is selectively returned in a direction substantially along the optical path of incident light over a wide incident angle.

【0056】コントロールユニット3は、外部等から入
力される制御指令に応じて、センサユニット1の動作を
制御する信号を生成するとともに、センサユニット1で
計測された物体位置に関する情報を表示部4に表示させ
る信号を生成する。なお、ここでは、表示部4を設けて
計測結果を視覚的に表示する場合を示したが、計測結果
は表示に限らず公知の出力方式で外部に示すことが可能
である。
The control unit 3 generates a signal for controlling the operation of the sensor unit 1 in response to a control command input from the outside or the like, and displays information on the object position measured by the sensor unit 1 on the display unit 4. Generate a signal to be displayed. Here, the case where the display unit 4 is provided and the measurement result is visually displayed has been described, but the measurement result is not limited to the display but can be externally displayed by a known output method.

【0057】次に、上記のような構成を有する物体位置
計測装置の動作について説明する。まず、本物体位置計
測装置の調整モードの動作について説明する。調整モー
ドは、例えば起動時などにおいて、物体の位置計測が可
能な状態を準備するモードである。
Next, the operation of the object position measuring device having the above configuration will be described. First, the operation of the object position measuring device in the adjustment mode will be described. The adjustment mode is a mode for preparing a state in which the position of an object can be measured, for example, at startup.

【0058】本装置では、上述の図2に示したように、
光走査部12の共振型ミラーを停止させた時のレーザ光
の方向が、走査方向に対して角度的に再帰反射板2Bの
中央に位置するように、センサユニット1と反射部2の
配置が予めセッティングされるものとする。なお、本実
施形態では、共振型ミラーの振れ角(走査角度)をθと
して、レーザ光が走査範囲の一端(図2では下端)に達
したときを走査原点(0°)とし、他端(図2では上
端)に達したときの角度をθmaxとする。
In this apparatus, as shown in FIG.
The arrangement of the sensor unit 1 and the reflection unit 2 is such that the direction of the laser beam when the resonant mirror of the optical scanning unit 12 is stopped is positioned at the center of the retroreflective plate 2B in the scanning direction. It shall be set in advance. In this embodiment, the deflection angle (scanning angle) of the resonance type mirror is θ, and when the laser beam reaches one end (the lower end in FIG. 2) of the scanning range, the scanning origin (0 °) is set. the angle when it reaches the upper end) in FIG. 2, theta max.

【0059】上記のようなセッティングにおいて、セン
サ制御部70からのレーザ点灯指示および光走査指示が
なく、半導体レーザ11が消灯状態で共振型ミラーが停
止状態にある場合には、受光部32で反射光が受光され
ないため、受光部32の出力信号レベルは、図11の上
段に示すようにローレベルとなる。
In the above setting, when there is no laser lighting instruction and light scanning instruction from the sensor control unit 70 and the semiconductor laser 11 is turned off and the resonant mirror is stopped, the light is reflected by the light receiving unit 32. Since no light is received, the output signal level of the light receiving section 32 becomes low as shown in the upper part of FIG.

【0060】センサ制御部70からのレーザ点灯指示を
受けて、半導体レーザ11を変調駆動する信号がレーザ
変調制御部13から出力されるようになると、共振型ミ
ラーは停止状態のままで半導体レーザ11が点灯され、
再帰反射板2Bで反射されたレーザ光が受光部32で連
続して受光されるようになり、受光部32の出力信号レ
ベルは、図11の中段に示すようにハイレベルとなる。
When a signal for modulating the semiconductor laser 11 is output from the laser modulation control unit 13 in response to the laser lighting instruction from the sensor control unit 70, the resonance type mirror is stopped and the semiconductor laser 11 is stopped. Lights up,
The laser beam reflected by the retroreflector 2B is continuously received by the light receiving section 32, and the output signal level of the light receiving section 32 becomes a high level as shown in the middle part of FIG.

【0061】センサ制御部70からの光走査指示を光走
査部12が受けるようになると、走査周波数発生部14
から出力される走査周波数クロック信号に従って共振型
ミラーが駆動される。そして、レーザ光の振幅(走査範
囲)が増大して行くと、受光部32の出力信号レベル
は、図11の下段に示すように共振型ミラーの半周期に
1回の間隔でローレベルに転じるような波形となる。こ
れは、レーザ光の走査が再帰反射板の両端から外れ再帰
反射されなくなって、受光部32での反射光の受光が途
絶えることによる。
When the optical scanning section 12 receives an optical scanning instruction from the sensor control section 70, the scanning frequency generating section 14
The resonant mirror is driven according to the scanning frequency clock signal output from. Then, as the amplitude (scanning range) of the laser beam increases, the output signal level of the light receiving unit 32 changes to a low level once every half cycle of the resonance type mirror as shown in the lower part of FIG. The waveform is as follows. This is because the scanning of the laser beam deviates from both ends of the retroreflective plate and is not retroreflected, and the light receiving portion 32 stops receiving the reflected light.

【0062】この受光部32の受光波形がローレベルに
なるタイミングは、走査周波数クロック信号の周波数
(駆動周波数)とミラーの共振周波数の関係に応じて変
動することが知られている。これは、光走査部12のミ
ラーが共振により動作しているためである。
It is known that the timing at which the light receiving waveform of the light receiving section 32 becomes low level varies according to the relationship between the frequency of the scanning frequency clock signal (drive frequency) and the resonance frequency of the mirror. This is because the mirror of the optical scanning unit 12 operates by resonance.

【0063】具体的には、図12(A)〜(C)に示す
ように、共振周波数よりも高い周波数でミラーを駆動し
た場合、走査周波数クロック信号がローレベルの時に、
受光部32の出力がローレベルとなる。一方、共振周波
数よりも低い周波数でミラーを駆動した場合には、走査
周波数クロック信号がハイレベルの時に、受光部32の
出力がローレベルになる。
Specifically, as shown in FIGS. 12A to 12C, when the mirror is driven at a frequency higher than the resonance frequency, when the scanning frequency clock signal is at the low level,
The output of the light receiving section 32 becomes low level. On the other hand, when the mirror is driven at a frequency lower than the resonance frequency, when the scanning frequency clock signal is at a high level, the output of the light receiving unit 32 is at a low level.

【0064】本装置では、後述するようにレーザ光が走
査原点に達したときに、物体位置の計測処理がリセット
される方式をとるため、受光部32のローレベルの出力
が、走査原点側(0°側)で生じたものか、その反対側
(θmax側)で生じたものかを、走査周波数クロック信
号を基にして判断する必要がある。しかしながら、上記
のように受光部32の出力レベルと走査周波数クロック
信号の関係が変動してしまうと、走査原点側の判断が困
難になってしまう。
In this apparatus, as will be described later, when the laser beam reaches the scanning origin, the measurement processing of the object position is reset. Therefore, the low-level output of the light receiving section 32 is output from the scanning origin side ( It is necessary to determine whether the signal is generated on the 0 ° side) or on the opposite side (θ max side) based on the scanning frequency clock signal. However, when the relationship between the output level of the light receiving unit 32 and the scanning frequency clock signal fluctuates as described above, it becomes difficult to determine the scanning origin side.

【0065】そこで、本装置では、図6に示したような
走査遅延信号発生部15を設けて走査遅延信号を生成
し、その走査遅延信号と受光部32の出力レベルとを用
いて、図7に示したような走査原点検出部16により、
走査原点側の受光波形を検出するようにしている。
Therefore, in this apparatus, a scanning delay signal generating section 15 as shown in FIG. 6 is provided to generate a scanning delay signal, and the scanning delay signal and the output level of the light receiving section 32 are used to generate a scanning delay signal. The scanning origin detection unit 16 shown in FIG.
The light receiving waveform on the scanning origin side is detected.

【0066】具体的には、走査周波数クロック信号が走
査遅延信号発生部15のローパスフィルタを通過するこ
とにより、図12(D)に示すような鈍った波形の信号
が生成され、さらに、走査遅延信号発生部15のコンパ
レータ15Cでレベル判定されることで、図12(E)
に示すような波形の走査遅延信号が発生する。なお、走
査遅延信号発生部15における遅延量は、走査周波数ク
ロック信号の1/4周期程度とするのが望ましい。走査
原点検出部16では、上記のような走査遅延信号と受光
波形を反転した信号とが共にハイレベルとなったときに
走査原点側が判断され、図12(F)に示すような走査
原点側受光波形を示す信号が出力される。なお、図12
(F)の信号波形は、駆動周波数が共振周波数よりも高
い場合に対応した波形を示している。
More specifically, when the scanning frequency clock signal passes through the low-pass filter of the scanning delay signal generator 15, a dull waveform signal as shown in FIG. The level is determined by the comparator 15C of the signal generation unit 15 to obtain the signal shown in FIG.
A scanning delay signal having a waveform as shown in FIG. It is desirable that the amount of delay in the scanning delay signal generating section 15 be about 1/4 cycle of the scanning frequency clock signal. The scanning origin detection unit 16 determines the scanning origin side when both the above-mentioned scanning delay signal and the signal obtained by inverting the light receiving waveform are at the high level, and the scanning origin side receiving light as shown in FIG. A signal indicating a waveform is output. FIG.
The signal waveform of (F) shows a waveform corresponding to the case where the drive frequency is higher than the resonance frequency.

【0067】上記のようにして走査原点の検出処理が行
われると、走査原点検出部16から出力される走査原点
側受光波形を利用して、レーザ光の振幅を所定の一定値
に保つ制御が振幅自動調整部17により行われる。
When the scanning origin detection process is performed as described above, the control for keeping the amplitude of the laser beam at a predetermined constant value is performed using the scanning origin side received light waveform output from the scanning origin detecting unit 16. This is performed by the automatic amplitude adjusting unit 17.

【0068】図13は、振幅自動調整部17の具体的な
動作を示すフローチャートである。図13において、振
幅自動調整部17の動作が開始されると、まず、ステッ
プ10(図中S10で示し、以下同様とする)で、第1
〜第3カウンタ211,221,231の各カウント値
C1〜C3がそれぞれリセットされる。そして、ステッ
プ20では、レーザ光の再帰反射光が受光部32で受光
されているか、すなわち、走査原点検出部16を介して
送られてくる受光波形がハイレベルであるか否かが判定
される。反射光の受光ありと判定された場合には、ステ
ップ30で、第1カウンタ211のカウント値C1が、
水晶発振子OSからのクロック信号CLKに従って+1
カウントアップされ、ステップ40に進む。
FIG. 13 is a flowchart showing a specific operation of the automatic amplitude adjusting section 17. In FIG. 13, when the operation of the automatic amplitude adjustment unit 17 is started, first, in step 10 (indicated by S10 in the figure, the same applies hereinafter), the first
To the third counters 211, 221, 231 are reset, respectively. In step 20, it is determined whether the retroreflection light of the laser beam is received by the light receiving unit 32, that is, whether the light receiving waveform sent via the scanning origin detecting unit 16 is at a high level. . When it is determined that the reflected light is received, in step 30, the count value C1 of the first counter 211 is set to:
+1 according to the clock signal CLK from the crystal oscillator OS
The count is incremented, and the routine proceeds to step 40.

【0069】ステップ40では、第1比較器212にお
いて、第1カウンタ211のカウント値C1が設定値E
1に到達したか否かが判定される。この設定値E1は、
例えば、ミラーの共振周期の1.5倍程度の時間に相当
するカウント値に設定されている。第1カウンタ211
のカウント値C1が設定値E1に到達した場合には、レ
ーザ光が点灯し、かつ、レーザ光の振幅が不足した状態
にあると判断され、ステップ50に進む。一方、カウン
ト値C1が設定値E1に到達していない場合には、ステ
ップ20に戻って上記の処理が繰り返される。
In step 40, the count value C 1 of the first counter 211 is set to the set value E in the first comparator 212.
It is determined whether or not 1 has been reached. This set value E1 is
For example, the count value is set to a value corresponding to about 1.5 times the resonance cycle of the mirror. First counter 211
When the count value C1 reaches the set value E1, it is determined that the laser light is turned on and the amplitude of the laser light is insufficient, and the process proceeds to step 50. On the other hand, if the count value C1 has not reached the set value E1, the process returns to step 20 and the above processing is repeated.

【0070】ステップ50では、第1カウンタ211の
カウント値C1がリセットされる。また、これと同時に
ステップ60では、レーザ光の振幅を増加させる処理が
行われる。具体的には、第1比較器212からハイレベ
ルの出力信号が出力され、該出力信号が振幅補償部23
0のOR回路232に送られる。OR回路232では、
第1比較器212からのハイレベルの信号の入力を受け
て、ハイレベルの出力信号がAND回路236に送られ
る。AND回路236には、調整モードに対応したハイ
レベルの信号が入力されていて、第3カウンタ231に
はハイレベルの出力信号が送られる。第3カウンタ23
1は、AND回路236からのハイレベルの出力信号を
受けてカウントアップされることで、走査光の振幅を1
レベル増加させる指示を光走査部12に送る。これによ
り、光走査部12の共振型ミラーに供給される駆動電流
の大きさが1レベル分だけ増加して、走査光の振幅が大
きくなるように駆動状態が調整される。
In step 50, the count value C1 of the first counter 211 is reset. At the same time, in step 60, a process of increasing the amplitude of the laser beam is performed. Specifically, a high-level output signal is output from the first comparator 212, and the output signal is output to the amplitude compensator 23.
0 is sent to the OR circuit 232. In the OR circuit 232,
In response to the input of the high-level signal from the first comparator 212, a high-level output signal is sent to the AND circuit 236. A high-level signal corresponding to the adjustment mode is input to the AND circuit 236, and a high-level output signal is sent to the third counter 231. Third counter 23
1 counts up upon receiving a high-level output signal from the AND circuit 236, thereby increasing the amplitude of the scanning light to 1
An instruction to increase the level is sent to the optical scanning unit 12. As a result, the magnitude of the driving current supplied to the resonant mirror of the optical scanning unit 12 increases by one level, and the driving state is adjusted so that the amplitude of the scanning light increases.

【0071】前述のステップ20において、反射光の受
光なしと判定された場合には、ステップ70に移り、走
査原点側の受光波形がローレベルとなる時間の計測が行
われる。具体的には、ステップ70において、インバー
タ201からの出力信号がミラーの共振周期ごとにハイ
レベルとなるため、第1カウンタ211のカウント値C
1が設定値E1(共振周期の1.5倍程度に設定されて
いる)に到達する以前にリセットされる。また、これと
同時にステップ80では、インバータ201からのハイ
レベルの出力信号を受けた第2カウンタ221が、イネ
ーブル状態に切り替わって水晶発振子OSからのクロッ
ク信号CLKに従い+1カウントアップされる。そし
て、ステップ90では、レーザ光の再帰反射光が受光部
32で受光されるようになったか否かが判定され、反射
光の受光ありと判定された場合には、ステップ100に
進む。一方、反射光の受光なしと判定された場合には、
ステップ80に戻って上記の動作が繰り返される。な
お、半導体レーザ11が非点灯の場合には、上記のステ
ップ90で受光なしと判定されるので、半導体レーザ1
1が点灯するまでの間、ステップ80,90の動作が繰
り返されることになる。
If it is determined in step 20 that no reflected light is received, the process proceeds to step 70, where the time when the light receiving waveform on the scanning origin side is at the low level is measured. Specifically, in step 70, the output signal from the inverter 201 goes high every mirror resonance cycle, so that the count value C of the first counter 211
It is reset before 1 reaches the set value E1 (set to about 1.5 times the resonance period). At the same time, in step 80, the second counter 221 receiving the high-level output signal from the inverter 201 switches to the enable state and counts up by +1 according to the clock signal CLK from the crystal oscillator OS. Then, in step 90, it is determined whether or not the retroreflected light of the laser light is received by the light receiving unit 32. If it is determined that the reflected light is received, the process proceeds to step 100. On the other hand, if it is determined that no reflected light is received,
Returning to step 80, the above operation is repeated. When the semiconductor laser 11 is not turned on, it is determined that there is no light reception in the above step 90.
Until 1 lights up, the operations of steps 80 and 90 are repeated.

【0072】ここで、上記ステップ70〜ステップ90
で行われる時間計測の原理について簡単に説明してお
く。図14は、走査原点検出部16からの出力信号(走
査原点側の受光波形を示す)および遅延パルス信号DP
2,DP3の信号波形の一例を、反射部2で再帰反射さ
れるレーザ光の軌跡(上段)とともに示した図である。
Here, the above steps 70 to 90
The principle of the time measurement performed in the above will be briefly described. FIG. 14 shows an output signal (showing a light receiving waveform on the scanning origin side) from the scanning origin detection unit 16 and a delay pulse signal DP.
2 is a diagram showing an example of a signal waveform of DP3 together with a locus (upper stage) of a laser beam retroreflected by a reflection unit 2. FIG.

【0073】図14のように、走査されるレーザ光が再
帰反射板2Bの下端外方に到達すると([1]の地点)、
受光波形がハイレベルからローレベルに転じる。そし
て、レーザ光が再帰反射板2Bの設けられていない支柱
2Aの表面上の[1]から[2]までを走査される間、受光波
形はローレベルとなる。このローレベルが持続する時間
は、クロック信号CLKに同期したカウント値でnカウ
ント(第2カウンタ21のカウント値C2に対応する)
であったとすると、n・TCLKになる。
As shown in FIG. 14, when the laser beam to be scanned reaches outside the lower end of the retroreflective plate 2B (point [1]),
The light reception waveform changes from high level to low level. Then, while the laser light is scanned from [1] to [2] on the surface of the support 2A where the retroreflection plate 2B is not provided, the received light waveform is at a low level. The time during which the low level is maintained is n counts corresponding to the count value synchronized with the clock signal CLK (corresponding to the count value C2 of the second counter 21).
Is n · T CLK .

【0074】レーザ光が[2]の地点に到達して受光波形
がハイレベルに転じると、その立ち上がりが遅延パルス
発生回路223,235においてそれぞれ検出される。
なお、実際の回路では、走査原点検出部16からの受光
波形がインバータ201で反転されて遅延パルス発生回
路223,235に与えられるため、インバータ201
からの出力信号の立ち下がりが各遅延パルス発生回路2
23,235で検出されることになる。
When the laser beam reaches the point [2] and the received light waveform changes to a high level, the rising edges thereof are detected by the delay pulse generation circuits 223 and 235, respectively.
In an actual circuit, the light receiving waveform from the scanning origin detecting unit 16 is inverted by the inverter 201 and is supplied to the delay pulse generating circuits 223 and 235.
The falling of the output signal from the delay pulse generation circuit 2
23, 235.

【0075】そして、受光波形の立ち上がりから1カウ
ント遅れて(n+1カウント)立ち上がる遅延パルス信
号DP3が、遅延パルス発生回路235で発生するとと
もに、2カウント遅れて(n+2カウント)立ち上がる
遅延パルス信号DP3が、遅延パルス発生回路223で
発生する。
A delay pulse signal DP3 which rises one count delay (n + 1 count) from the rise of the received light waveform is generated by the delay pulse generation circuit 235, and a delay pulse signal DP3 which rises two count delays (n + 2 counts) is It is generated by the delay pulse generation circuit 223.

【0076】次に、ステップ100では、第2比較器2
22において、走査原点側の受光波形がローレベルとな
る時間に対応するカウント値C2と、設定値E2との比
較が行われる。この設定値E2は、走査光の振幅が予め
設定した所要の振幅となったときにおける、走査原点側
の受光波形がローレベルとなる時間に対応して設定され
ている。したがって、カウント値C2が設定値E2と同
じ場合(C2=E2)には、所要の振幅が得られている
と判断され、カウント値C2が設定値E2よりも小さい
場合(C2<E2)には、振幅が不足していると判断さ
れ、カウント値C2が設定値E2よりも大きい場合(C
2>E2)には、振幅が大きくなりすぎていると判断さ
れる。
Next, at step 100, the second comparator 2
At 22, the count value C2 corresponding to the time when the light reception waveform on the scanning origin side is at the low level is compared with the set value E2. The set value E2 is set corresponding to the time when the light receiving waveform on the scanning origin side is at a low level when the amplitude of the scanning light reaches a predetermined required amplitude. Therefore, when the count value C2 is equal to the set value E2 (C2 = E2), it is determined that the required amplitude is obtained, and when the count value C2 is smaller than the set value E2 (C2 <E2), When the amplitude is determined to be insufficient and the count value C2 is larger than the set value E2 (C
In 2> E2), it is determined that the amplitude is too large.

【0077】走査光の振幅が不足していると判断される
と(C2<E2)、ステップ110に進んで、ハイレベ
ルの出力信号が第2比較部222から振幅補償部230
のAND回路233に送られる。一方、走査光の振幅が
大きくなりすぎていると判断されると(C2>E2)、
ステップ120に進んで、ハイレベルの出力信号が第2
比較部222から振幅補償部3のAND回路234に送
られる。各AND回路233,234には、遅延パルス
発生回路235からの遅延パルス信号DP3がそれぞれ
入力されていて、第2比較器222からの出力信号と遅
延パルス信号DP3とが共にハイレベルとなった時に、
ハイレベルの出力信号が各AND回路233,234か
ら出力される。
If it is determined that the amplitude of the scanning light is insufficient (C2 <E2), the process proceeds to step 110, where the high-level output signal is sent from the second comparator 222 to the amplitude compensator 230.
Is sent to the AND circuit 233. On the other hand, if it is determined that the amplitude of the scanning light is too large (C2> E2),
Proceeding to step 120, the high level output signal is
The signal is sent from the comparison unit 222 to the AND circuit 234 of the amplitude compensation unit 3. The delay pulse signal DP3 from the delay pulse generation circuit 235 is input to each of the AND circuits 233 and 234, and when both the output signal from the second comparator 222 and the delay pulse signal DP3 become high level. ,
A high-level output signal is output from each of the AND circuits 233 and 234.

【0078】なお、遅延パルス信号DP3がハイレベル
となるのは、図14に示したように、走査原点側の受光
波形がローレベルからハイレベルに転じた後であるた
め、第2カウンタ221のカウント動作の途中で、AN
D回路233,234からハイレベルの信号が出力され
るようなことはなく、走査原点側の受光波形がローレベ
ルとなる時間の判断が完了した後に、振幅の偏差補償が
行われる。
The delay pulse signal DP3 becomes high level after the light receiving waveform on the scanning origin side has changed from low level to high level as shown in FIG. During the counting operation, AN
A high-level signal is not output from the D circuits 233 and 234, and amplitude deviation compensation is performed after the determination of the time when the light receiving waveform on the scanning origin side is at the low level is completed.

【0079】AND回路233からハイレベルの出力信
号が出力されると、該出力信号はOR回路232に入力
され、OR回路232からハイレベルの信号が出力され
る。さらに、このOR回路232からの出力信号が、調
整モードを示すハイレベルの信号が入力されているAN
D回路236に送られ、AND回路236からハイレベ
ルの信号が出力される。これにより、第3カウンタ23
1がカウントアップされ、光走査部12の共振型ミラー
に供給される駆動電流の大きさが1レベル分だけ増加し
て、レーザ光の走査振幅が大きくなるように駆動状態が
調整される。そして、ステップ130で第2カウンタ2
21のカウント値C2がリセットされた後、上述したス
テップ20に移って同様の処理が繰り返される。
When a high-level output signal is output from the AND circuit 233, the output signal is input to the OR circuit 232, and a high-level signal is output from the OR circuit 232. Further, the output signal from the OR circuit 232 is an AN to which a high-level signal indicating the adjustment mode is input.
The signal is sent to the D circuit 236, and a high-level signal is output from the AND circuit 236. Thereby, the third counter 23
1 is counted up, and the driving current supplied to the resonance type mirror of the optical scanning unit 12 is increased by one level, and the driving state is adjusted so that the scanning amplitude of the laser light is increased. Then, in step 130, the second counter 2
After the count value C2 of 21 is reset, the process proceeds to step 20 described above, and the same processing is repeated.

【0080】一方、AND回路234からハイレベルの
信号が出力されると、該出力信号は、調整モードを示す
ハイレベルの信号が入力されているAND回路237に
送られ、AND回路237からハイレベルの信号が出力
される。これにより、第3カウンタ231がカウントダ
ウンされ、光走査部12の共振型ミラーに供給される駆
動電流の大きさが1レベル分だけ減少して、レーザ光の
振幅が小さくなるように駆動状態が調整される。そし
て、ステップ130で第2カウンタ221のカウント値
C2がリセットされた後、上述したステップ20に移っ
て同様の処理が繰り返される。なお、ステップ100に
おいて、カウント値C2が設定値E2と同じであると判
断された場合には、上記ステップ130に進むようにす
る。
On the other hand, when a high-level signal is output from the AND circuit 234, the output signal is sent to the AND circuit 237 to which the high-level signal indicating the adjustment mode is input, and the high-level signal is output from the AND circuit 237. Is output. Thereby, the third counter 231 counts down, and the magnitude of the driving current supplied to the resonant mirror of the optical scanning unit 12 is reduced by one level, and the driving state is adjusted so that the amplitude of the laser light is reduced. Is done. Then, after the count value C2 of the second counter 221 is reset in step 130, the process proceeds to step 20 described above, and the same processing is repeated. If it is determined in step 100 that the count value C2 is equal to the set value E2, the process proceeds to step 130.

【0081】上記のようなステップ10〜ステップ13
0の一連の処理が、調整/検出モード信号により調整モ
ードが選択されている間、振幅自動調整部17で繰り返
し実行される。これにより、レーザ光が所要の振幅で安
定して走査されるようになる。
Steps 10 to 13 as described above
A series of processing of 0 is repeatedly executed by the automatic amplitude adjustment unit 17 while the adjustment mode is selected by the adjustment / detection mode signal. As a result, the laser beam is stably scanned at a required amplitude.

【0082】次に、本物体位置計測装置の検出モードの
動作について説明する。検出モードは、物体の位置計測
を実際に行うモードである。本装置では、センサ制御部
70からの調整/検出モード信号が検出モードを示すよ
うになると、走査原点検出部16からの出力信号および
受光部32からの受光波形を基に、物体位置検出部50
において物体位置の検出処理が実行される。この物体位
置検出部50においては、まず、アドレスカウンタ52
をリセットするカウンタリセット信号がカウンタリセッ
ト信号生成部51で生成される。
Next, the operation of the object position measuring apparatus in the detection mode will be described. The detection mode is a mode in which the position of the object is actually measured. In the present apparatus, when the adjustment / detection mode signal from the sensor control unit 70 indicates the detection mode, the object position detection unit 50 based on the output signal from the scanning origin detection unit 16 and the light reception waveform from the light reception unit 32.
, An object position detection process is executed. In the object position detection unit 50, first, an address counter 52
Is generated by the counter reset signal generation unit 51.

【0083】図15は、カウンタリセット信号生成部5
1の動作を説明するタイミング図である。前述の図8に
示したような構成を有するカウンタリセット信号生成部
51では、図15(A)に示すようなセンサ制御部70
からの調整/検出モード信号がOR回路51Aに送ら
れ、このOR回路51Aには、図15(B)に示すよう
なROM53からのリセットイネーブル信号が入力され
ている。このROM53からのリセットイネーブル信号
は、ROM53に予め設定されたリセットイネーブルフ
ラグに対応するアドレスが、アドレスカウンタ52から
ROM53に送出された時にハイレベルとなる信号であ
る。
FIG. 15 shows the counter reset signal generator 5.
FIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of FIG. In the counter reset signal generation section 51 having the configuration as shown in FIG. 8 described above, the sensor control section 70 as shown in FIG.
Is sent to the OR circuit 51A, and a reset enable signal from the ROM 53 as shown in FIG. 15B is input to the OR circuit 51A. The reset enable signal from the ROM 53 is a signal that goes high when an address corresponding to a reset enable flag preset in the ROM 53 is sent from the address counter 52 to the ROM 53.

【0084】調整/検出モード信号がハイレベルの調整
モードを示している場合には、図15(C)に示すよう
に、ROM53からのリセットイネーブル信号に関係な
くOR回路51Aの出力信号がハイレベルに固定され
る。これにより、図15(D)に示すようなインバータ
51Bで反転された受光波形に対応して、図15(E)
に示すようなカウンタリセット信号がAND回路51C
から出力される。調整モード時には、再帰反射板2Bの
両端外方における受光途切れのみしか受光波形をローレ
ベルにする要因がないため、走査原点側の受光波形に基
づいてカウンタリセット信号が生成される。一方、調整
/検出モード信号がローレベルの検出モードを示してい
る場合には、ROM53からのリセットイネーブル信号
とインバータ51Bで反転された走査原点側の受光波形
とが共にハイレベルになったときに限って、ハイレベル
のカウンタリセット信号が生成される。すなわち、検出
モード時には、走査原点側の受光途切れの他に物体を検
出した時にも受光途切れが発生するが、そのような物体
検出時の受光途切れで、アドレスカウンタ52がリセッ
トされないようにしてある。
When the adjustment / detection mode signal indicates the high-level adjustment mode, the output signal of the OR circuit 51A is at the high level regardless of the reset enable signal from the ROM 53, as shown in FIG. Fixed to As a result, corresponding to the received light waveform inverted by the inverter 51B as shown in FIG.
The counter reset signal shown in FIG.
Output from In the adjustment mode, only the interruption of the light reception outside both ends of the retroreflective plate 2B has no factor for setting the light reception waveform to the low level, so that the counter reset signal is generated based on the light reception waveform on the scanning origin side. On the other hand, when the adjustment / detection mode signal indicates a low-level detection mode, the reset enable signal from the ROM 53 and the light-receiving waveform on the scanning origin side inverted by the inverter 51B both become high-level. Only a high-level counter reset signal is generated. In other words, in the detection mode, the light reception is interrupted when an object is detected in addition to the light interruption on the scanning origin side. However, the address counter 52 is not reset by such light interruption when the object is detected.

【0085】アドレスカウンタ52では、水晶発振子O
Sからのクロック信号CLKに従ってROM53に送出
されるアドレスの値がカウントアップされると共に、そ
のカウント値が、上記のカウンタリセット信号によっ
て、レーザ光が走査原点を通過した時にリセットされ
る。
In the address counter 52, the crystal oscillator O
The value of the address transmitted to the ROM 53 is counted up in accordance with the clock signal CLK from S, and the count value is reset by the above-mentioned counter reset signal when the laser beam passes the scanning origin.

【0086】図16は、検出モードにおける物体位置検
出部50の動作を説明するタイミング図である。検出モ
ードでは、図16(A)に示すような受光波形を示す信
号が、受光部32から物体位置検出部50に送られ、走
査原点側に対応したローレベルの受光波形がハイレベル
に転じる立ち上がりに同期して、図16(B)に示すよ
うにアドレスカウンタ52がリセットされる。このアド
レスカウンタ52から出力されるアドレスを受けたRO
M53では、図16(C)に示すようなリセットイネー
ブル信号がカウンタリセット信号生成部51に出力され
ると共に、図16(D)に示すような物体検出イネーブ
ル信号が検出信号54に出力される。この物体検出イネ
ーブル信号は、ROM53に予め設定された物体検出イ
ネーブルフラグに対応するアドレスが、アドレスカウン
タ52からROM53に送出された時にハイレベルとな
る信号である。具体的には、走査光が再帰反射板2Bで
確実に反射され得るタイミング、すなわち、走査原点側
の受光途切れの立ち上がり直後から、走査原点とは反対
側の受光途切れの立ち下がり直前までの間、および、走
査原点とは反対側の受光途切れの立ち上がり直後から、
走査原点側の受光途切れの立ち下がり直後までの間に相
当するアドレスを受けたときに、ハイレベルの物体検出
イネーブル信号が出力されるように設定される。
FIG. 16 is a timing chart for explaining the operation of the object position detector 50 in the detection mode. In the detection mode, a signal indicating a light receiving waveform as shown in FIG. 16A is sent from the light receiving unit 32 to the object position detecting unit 50, and a low level light receiving waveform corresponding to the scanning origin side changes to a high level. The address counter 52 is reset as shown in FIG. RO receiving the address output from address counter 52
In M53, a reset enable signal as shown in FIG. 16C is output to the counter reset signal generator 51, and an object detection enable signal as shown in FIG. 16D is output as the detection signal. The object detection enable signal is a signal that goes high when an address corresponding to an object detection enable flag preset in the ROM 53 is sent from the address counter 52 to the ROM 53. Specifically, the timing at which the scanning light can be surely reflected by the retroreflector 2B, that is, from immediately after the rising of the interruption of light reception on the scanning origin side to immediately before the falling of the interruption of light reception on the opposite side to the scanning origin, And immediately after the rising of the interruption of light reception on the opposite side of the scanning origin,
It is set so that a high-level object detection enable signal is output when an address corresponding to immediately before the falling of the interruption of light reception on the scanning origin side is received.

【0087】また、ROM53では、アドレスカウンタ
52からのアドレスに対応した角度データが、検出位置
一時保持部55に逐次出力される。この角度データは、
所要の振幅で走査されるレーザ光が走査原点を通過した
時を基準にして、その走査角度に対応したデータがRO
M53に予め設定されたものである。
In the ROM 53, the angle data corresponding to the address from the address counter 52 is sequentially output to the detection position temporary holding unit 55. This angle data is
Based on the time when the laser beam scanned with the required amplitude passes through the scanning origin, the data corresponding to the scanning angle is RO.
This is preset in M53.

【0088】ここで、アドレスカウンタから出力される
アドレスとレーザ光の走査角度との関係について説明し
ておく。一般に、共振型ミラーの振れ角(走査角度)θ
は、図17に示すようにsin波状に時間変化する。し
たがって、ミラーの共振周期をTとしたときの時間tに
おける走査角度θは、次の数1に示す(1)式で表され
る。
Here, the relationship between the address output from the address counter and the scanning angle of the laser beam will be described. Generally, the deflection angle (scan angle) θ of the resonance type mirror
Changes with time in a sin waveform as shown in FIG. Therefore, the scanning angle θ at time t when the resonance cycle of the mirror is T is expressed by the following equation (1).

【0089】[0089]

【数1】 (Equation 1)

【0090】ただし、nはアドレスカウンタ52のアド
レス値(n=0,1,2…,M)であり、TCLKは水晶
発振子OSから出力されるクロック信号CLKの周期で
ある。また、最大の走査角度θmaxは、共振型ミラーの
反射面から反射部2までの距離をXとし、反射部2上に
おける走査光の最大振幅をYとして、θmax=tan-1
(Y/X)で求まる定数である。
Here, n is the address value (n = 0, 1, 2,..., M) of the address counter 52, and T CLK is the period of the clock signal CLK output from the crystal oscillator OS. The maximum scanning angle θ max is defined as follows: X is the distance from the reflection surface of the resonance mirror to the reflection unit 2, and Y is the maximum amplitude of the scanning light on the reflection unit 2, and θ max = tan −1.
It is a constant determined by (Y / X).

【0091】ROM53からの物体検出イネーブル信号
を受けた検出信号処理部54では、AND回路54Aに
おいて、物体検出イネーブル信号と受光部32から出力
される受光波形を示す信号との論理積が演算されること
により、図16(E)に示すような、物体のみによる受
光途切れに対応してハイレベルとなる物体検出信号が生
成され、この物体検出信号が検出位置一時保持部55に
出力される。
In the detection signal processing section 54 receiving the object detection enable signal from the ROM 53, the AND circuit 54A calculates the logical product of the object detection enable signal and the signal indicating the light reception waveform output from the light reception section 32. As a result, an object detection signal having a high level is generated as shown in FIG. 16E in response to the interruption of light reception by only the object, and the object detection signal is output to the detection position temporary holding unit 55.

【0092】検出位置一時保持部55では、ROM53
から逐次送り出される角度データを、検出信号処理部5
4からのハイレベルの物体検出信号に基づいて、ラッチ
回路55A,55Bでそれぞれラッチ(状態保持)す
る。ここでは、ラッチ回路55Aおよびラッチ回路55
Aにおいて、物体検出信号の立ち上がりおよび立ち下が
りでの角度データがそれぞれラッチされる。そして、ラ
ッチされた各角度データの平均値が平均化回路55で演
算され、物体の中心位置に対応した角度が求められる。
In the detection position temporary holding section 55, the ROM 53
From the detection signal processing unit 5
The latch circuits 55A and 55B respectively latch (hold the state) based on the high-level object detection signal from the control circuit 4. Here, the latch circuit 55A and the latch circuit 55
At A, the angle data at the rise and fall of the object detection signal is latched, respectively. Then, the average value of the latched angle data is calculated by the averaging circuit 55, and the angle corresponding to the center position of the object is obtained.

【0093】検出位置一時保持部55で演算された物体
の位置情報は、センサ制御部70を介してコントロール
ユニット3に送られる。コントロールユニット3では、
センサ制御部70からの情報に従って表示部4を制御す
る信号が生成される。これにより、センサユニット1で
計測された物体の位置情報が表示部4に表示されるよう
になる。
The position information of the object calculated by the detection position temporary holding unit 55 is sent to the control unit 3 via the sensor control unit 70. In control unit 3,
A signal for controlling the display unit 4 is generated in accordance with information from the sensor control unit 70. Thereby, the position information of the object measured by the sensor unit 1 is displayed on the display unit 4.

【0094】上述したように第1の実施形態の物体位置
計測装置によれば、1つの投光器および1つの受光器を
用い、走査光の振幅を一定に制御した上で走査原点の検
出を行い、その走査原点の通過タイミングを基準にして
物体の計測を行うようにしたことで、従来装置と比べて
簡略な構成により、走査領域内の物体の位置(方向)を
高速かつ高い精度で計測することが可能になる。
As described above, according to the object position measuring device of the first embodiment, the scanning origin is detected while controlling the amplitude of the scanning light to be constant using one light emitter and one light receiver. Since the object is measured based on the passage timing of the scanning origin, the position (direction) of the object in the scanning area can be measured with high speed and high accuracy by using a simpler configuration than the conventional device. Becomes possible.

【0095】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。上述した第1の実施形態では、1つのセンサユ
ニット1を用いて物体の位置を計測する構成としたこと
で、計測領域内に存在する物体についての方向が高速か
つ高い精度で検出できるものであった。第2の実施形態
では、複数のセンサユニットを組み合わせて、計測領域
内の物体の位置(水平・垂直座標)を特定できるように
した場合を説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, since the position of the object is measured using one sensor unit 1, the direction of the object present in the measurement area can be detected at high speed and with high accuracy. Was. In the second embodiment, a case will be described in which the position (horizontal / vertical coordinates) of an object in a measurement area can be specified by combining a plurality of sensor units.

【0096】図18は、第2の実施形態にかかる物体位
置計測装置の機能構成を示すブロック図である。また、
図19は、図18の装置の外観を示す斜視図である。図
18および図19において、本物体位置計測装置は、例
えば、4つのセンサユニット1A,1B,1C,1D
と、センサユニット1A,1Bから送出される各走査光
をそれぞれ反射する反射部2aと、センサユニット1
C,1Dから送出される各走査光をそれぞれ反射する反
射部2bと、各々のセンサユニット1A〜1Dの動作制
御および物体位置の演算処理を実行するコントロールユ
ニット300とを有する。ここでは、反射部2a,2b
が第1および第2光反射手段に相当し、コントロールユ
ニット300が演算手段に相当する機能を有する。
FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of the object position measuring device according to the second embodiment. Also,
FIG. 19 is a perspective view showing the appearance of the apparatus shown in FIG. 18 and 19, the present object position measuring device includes, for example, four sensor units 1A, 1B, 1C, and 1D.
A reflection unit 2a for reflecting each scanning light transmitted from the sensor units 1A and 1B;
The control unit 300 includes a reflecting unit 2b that reflects each scanning light transmitted from C and 1D, and a control unit 300 that performs operation control of each of the sensor units 1A to 1D and arithmetic processing of an object position. Here, the reflection parts 2a, 2b
Correspond to the first and second light reflecting means, and the control unit 300 has a function corresponding to the calculating means.

【0097】各センサユニット1A〜1Dは、第1の実
施形態で用いたセンサユニット1と同様の構成をそれぞ
れ有し、各々のセンサ制御部70がコントロールユニッ
ト300にそれぞれ接続されている。
Each of the sensor units 1A to 1D has the same configuration as the sensor unit 1 used in the first embodiment, and each of the sensor control units 70 is connected to the control unit 300.

【0098】各反射部2a,2bは、第1の実施形態で
用いた反射部2と同様の構成をそれぞれ有する。ここで
は、図19に示すように、反射部2aの支柱部分にセン
サユニット1A,1Bが取り付けられ、反射部2bの支
柱部分にセンサユニット1C,1Dが取り付けられてい
る。なお、本発明における各センサユニット1A〜1D
の取り付け方法は上記に限定されるものではない。
Each of the reflectors 2a and 2b has the same configuration as the reflector 2 used in the first embodiment. Here, as shown in FIG. 19, the sensor units 1A and 1B are attached to the support of the reflector 2a, and the sensor units 1C and 1D are attached to the support of the reflector 2b. In addition, each sensor unit 1A-1D in this invention
Is not limited to the above.

【0099】コントロールユニット300は、例えば、
CPU301と、I/Oインターフェース302と、C
PU301に接続するROM303およびRAM304
と、からなる。I/Oインターフェース302には、各
センサユニット1A〜1Dがそれぞれ接続されてCPU
301との間でデータの交信が行われるとともに、第1
の実施形態の場合と同様の表示部4も接続されていて、
計測結果の表示制御が行われる。
The control unit 300 includes, for example,
CPU 301, I / O interface 302, and C
ROM 303 and RAM 304 connected to PU 301
And consisting of Each of the sensor units 1A to 1D is connected to the I / O interface 302,
Data is exchanged with the communication device 301 and the first
The display unit 4 similar to that of the embodiment is also connected,
Display control of the measurement result is performed.

【0100】上記のような構成の物体位置計測装置で
は、コントロールユニット300から出力されるレーザ
点灯指示、光走査指示および調整/検出モードの各信号
に従って、上述した第1の実施形態の場合と同様の動作
が各々のセンサユニット1A〜1Dでそれぞれ実施され
る。そして、各センサユニット1A〜1Dにおける計測
結果がI/Oインターフェース302を介してCPU3
01に送られる。
In the object position measuring device having the above-described configuration, in accordance with each signal of the laser lighting instruction, the optical scanning instruction, and the adjustment / detection mode output from the control unit 300, the same as in the first embodiment described above. Is performed in each of the sensor units 1A to 1D. The measurement results of the sensor units 1A to 1D are sent to the CPU 3 via the I / O interface 302.
01 is sent.

【0101】CPU301では、ROM303に格納さ
れた演算プログラムに従い、各センサユニット1A〜1
Dからの計測結果を用いて、計測領域内における物体の
位置が求められる。ここでは、図19に示したように、
4つのセンサユニット1A〜1Dの各走査範囲によって
形成される長方形の計測領域が、4つの小領域AB,C
D,AC,BDに区分され、各小領域に対応した2つの
センサユニットからの計測結果を用いて物体の位置が算
出される。
In the CPU 301, each of the sensor units 1A to 1A is operated in accordance with an arithmetic program stored in the ROM 303.
Using the measurement result from D, the position of the object in the measurement area is obtained. Here, as shown in FIG.
A rectangular measurement area formed by each scanning range of the four sensor units 1A to 1D has four small areas AB and C.
D, AC, and BD are classified, and the position of the object is calculated using the measurement results from two sensor units corresponding to each small area.

【0102】具体的には、図20に示すように物体が小
領域ABに存在する場合、センサユニット1Aの計測結
果(物体の位置に対応した走査角度θA)およびセンサ
ユニット1Aの計測結果(角度θB)を用いて、計測領
域内の物体の座標(x,y)が演算される。なお、図2
0に示したように、ここでは、各センサユニットから対
向する再帰反射板までの距離をXとし、また、レーザ光
の走査方向についての再帰反射板の長さをYとする。
Specifically, when the object is present in the small area AB as shown in FIG. 20, the measurement result of the sensor unit 1A (scan angle θ A corresponding to the position of the object) and the measurement result of the sensor unit 1A ( Using the angle θ B ), the coordinates (x, y) of the object within the measurement area are calculated. Note that FIG.
As indicated by 0, here, the distance from each sensor unit to the opposing retroreflective plate is X, and the length of the retroreflective plate in the scanning direction of the laser light is Y.

【0103】小領域ABに存在する物体の座標(x,
y)と、角度θA,θBとの関係は、次の(2)式および
(3)式で表すことができる。 y=x・tanθB …(2) Y−y=x・tanθA …(3) (3)式に(2)式を代入して整理すると、物体のx座
標は次の(4)式で表される。
The coordinates (x, x) of the object existing in the small area AB
The relationship between y) and the angles θ A and θ B can be expressed by the following equations (2) and (3). y = x · tan θ B (2) Y−y = x · tan θ A (3) By substituting the equation (2) into the equation (3), the x coordinate of the object is expressed by the following equation (4). expressed.

【0104】 Y−x・tanθB=x・tanθA Y=x・(tanθA+tanθB) x=Y/(tanθA+tanθB) …(4) また、(4)式に(1)式の関係を代入して整理する
と、物体のy座標は次の(5)式で表される。
Y−x · tan θ B = x · tan θ A Y = x · (tan θ A + tan θ B ) x = Y / (tan θ A + tan θ B ) (4) By rearranging by substituting the relationship, the y coordinate of the object is expressed by the following equation (5).

【0105】 y=Y・tanθB/(tanθA+tanθB) …(5) したがって、センサユニット1A,1Bで物体が検出さ
れ、その方向を示す角度θA,θBがCPU301に送ら
れてきた場合には、上記(4)式および(5)式の関係
を用いて、物体の座標が算出される。そして、算出され
た物体の座標情報は、例えば、I/Oインターフェース
302を介してCPU301に接続される表示部4に表
示等されることになる。
Y = Y · tan θ B / (tan θ A + tan θ B ) (5) Therefore, the object is detected by the sensor units 1A and 1B, and the angles θ A and θ B indicating the directions are sent to the CPU 301. In this case, the coordinates of the object are calculated using the relationship of the above equations (4) and (5). Then, the calculated coordinate information of the object is displayed on the display unit 4 connected to the CPU 301 via the I / O interface 302, for example.

【0106】また、図21に示すように物体が小領域C
Dに存在する場合には、センサユニット1Cの計測結果
(角度θC)およびセンサユニット1Dの計測結果(角
度θD)を用いて、計測領域内の物体の座標(x,y)
が演算される。物体の座標(x,y)と、角度θC,θD
との関係は、次の(6)式および(7)式で表すことが
できる。
Further, as shown in FIG.
D, the coordinates (x, y) of the object in the measurement area are obtained using the measurement result (angle θ C ) of the sensor unit 1C and the measurement result (angle θ D ) of the sensor unit 1D.
Is calculated. The coordinates (x, y) of the object and the angles θ C , θ D
Can be expressed by the following equations (6) and (7).

【0107】y=(X−x)・tanθD …(6) Y−y=(X−x)・tanθC …(7) (6)式および(7)式を基に、前述の小領域ABの場
合と同様にして、物体のx座標およびy座標を求めると
次の(8)式および(9)式となる。
Y = (X−x) · tan θ D (6) Y−y = (X−x) · tan θ C (7) Based on the equations (6) and (7), the small area When the x coordinate and the y coordinate of the object are obtained in the same manner as in the case of AB, the following equations (8) and (9) are obtained.

【0108】 x=X−Y/(tanθC+tanθD) …(8) y=Y・tanθD/(tanθC+tanθD) …(9) さらに、図22に示すように物体が小領域ACに存在す
る場合には、センサユニット1Aの計測結果(角度
θA)およびセンサユニット1Cの計測結果(角度θC
を用いて、計測領域内の物体の座標(x,y)が演算さ
れる。物体の座標(x,y)と、角度θA,θCとの関係
は、次の(10)式および(11)式で表すことができ
る。
X = XY / (tan θ C + tan θ D ) (8) y = Y · tan θ D / (tan θ C + tan θ D ) (9) Further, as shown in FIG. If there is, the measurement result of the sensor unit 1A (angle θ A ) and the measurement result of the sensor unit 1C (angle θ C )
Is used to calculate the coordinates (x, y) of the object in the measurement area. The relationship between the coordinates (x, y) of the object and the angles θ A , θ C can be expressed by the following equations (10) and (11).

【0109】Y−y=X・tanθA …(10) Y−y=(X−x)・tanθC …(11) (10)式および(11)式を基に、前述の小領域AB
の場合と同様にして、物体のx座標およびy座標を求め
ると次の(12)式および(13)式となる。
Y−y = X · tan θ A (10) Yy = (X−x) · tan θ C (11) Based on the equations (10) and (11), the small area AB
When the x coordinate and the y coordinate of the object are obtained in the same manner as in the case of, the following expressions (12) and (13) are obtained.

【0110】 x=X・tanθC/(tanθA+tanθC) …(12) y=Y−X・tanθA・tanθC/(tanθA+tanθC)…(13) 加えて、図23に示すように物体が小領域BDに存在す
る場合には、センサユニット1Bの計測結果(角度
θB)およびセンサユニット1Dの計測結果(角度θD
を用いて、計測領域内の物体の座標(x,y)が演算さ
れる。物体の座標(x,y)と、角度θB,θDとの関係
は、次の(14)式および(15)式で表すことができ
る。
X = X · tan θ C / (tan θ A + tan θ C ) (12) y = Y−X · tan θ A · tan θ C / (tan θ A + tan θ C ) (13) In addition, as shown in FIG. When the object exists in the small area BD, the measurement result of the sensor unit 1B (angle θ B ) and the measurement result of the sensor unit 1D (angle θ D )
Is used to calculate the coordinates (x, y) of the object in the measurement area. The relationship between the coordinates (x, y) of the object and the angles θ B and θ D can be expressed by the following equations (14) and (15).

【0111】y=X・tanθB …(14) y=(X−x)・tanθD …(15) (14)式および(15)式を基に、前述の小領域AB
の場合と同様にして、物体のx座標およびy座標を求め
ると次の(16)式および(17)式となる。
Y = X · tan θ B (14) y = (X−x) · tan θ D (15) Based on the equations (14) and (15), the above-described small area AB
When the x and y coordinates of the object are obtained in the same manner as in the case of, the following expressions (16) and (17) are obtained.

【0112】 x=X・tanθD/(tanθB+tanθD) …(16) y=X・tanθB・tanθD/(tanθB+tanθD)…(17) 上記のようにして、4つのセンサユニット1A〜1Dの
うちのいずれか2つで物体の方向が検出されると、それ
らに対応した小領域についての上記計算式を用いて物体
の座標(x,y)が算出されるようになる。
X = X · tan θ D / (tan θ B + tan θ D ) (16) y = X · tan θ B · tan θ D / (tan θ B + tan θ D ) (17) As described above, the four sensor units are provided. When the direction of the object is detected in any two of 1A to 1D, the coordinates (x, y) of the object are calculated using the above calculation formula for the corresponding small area.

【0113】なお、物体が小領域の境界に位置した場
合、2以上のセンサユニットでその方向が計測されるこ
とになる。このような場合には、例えば、4つの小領域
について優先順位を設定しておき、優先度の高い領域に
ついて算出処理を行うようにしてもよい。また、例え
ば、各小領域ごと座標を算出して、その結果を平均化す
るようにしても構わない。
When an object is located at the boundary of a small area, its direction is measured by two or more sensor units. In such a case, for example, priorities may be set for four small areas, and the calculation processing may be performed for an area with a high priority. Further, for example, the coordinates may be calculated for each small area, and the results may be averaged.

【0114】上記のような計算式を用いて物体の位置を
算出する場合には、各センサユニット1A〜1DのRO
M53に予め記憶させておく角度データとして、アドレ
スに対応した走査角度θの正接値(tanθ)を設定し
ておくことが望ましい。このようにすれば、CPU30
1で実行される座標計算が、各センサユニット1A〜1
Dから送られてくるtanθの加減乗除のみとなるた
め、高速演算処理が可能になるという利点がある。
When the position of an object is calculated using the above-described calculation formula, the RO of each of the sensor units 1A to 1D is calculated.
It is desirable to set a tangent value (tan θ) of the scanning angle θ corresponding to the address as the angle data previously stored in the M53. By doing so, the CPU 30
The coordinate calculation executed in step 1 is performed by each of the sensor units 1A to 1A.
Since only the addition, subtraction, multiplication, and division of tan θ sent from D are performed, there is an advantage that high-speed arithmetic processing can be performed.

【0115】このように第2の実施形態によれば、例え
ば、4つのセンサユニット1A〜1Dを用いて長方形の
計測領域を形成し、少なくとも2つのセンサユニットで
検出された物体の方向を示す走査角度θを演算処理する
ことで、当該物体の計測領域内における水平および垂直
座標を高速かつ高い精度で計測することが可能になる。
As described above, according to the second embodiment, for example, a rectangular measurement area is formed using the four sensor units 1A to 1D, and the scanning indicating the direction of the object detected by at least two sensor units is performed. By calculating the angle θ, the horizontal and vertical coordinates in the measurement area of the object can be measured at high speed and with high accuracy.

【0116】なお、上述した第2の実施形態では、4つ
のセンサユニットを用いる構成について説明したが、本
発明は2つ以上のセンサユニットを組み合わせることで
計測領域内の物体の座標を算出することが可能である。
例えば、2つのセンサユニットを用いて構成した場合に
は、各センサユニットの走査範囲の重なり合う部分が計
測領域となり、該計測領域内に位置する物体の座標を算
出することができる。
In the above-described second embodiment, a configuration using four sensor units has been described. However, the present invention calculates the coordinates of an object in a measurement area by combining two or more sensor units. Is possible.
For example, in the case of using two sensor units, a portion where the scanning range of each sensor unit overlaps becomes a measurement region, and the coordinates of an object located in the measurement region can be calculated.

【0117】また、複数のセンサユニットを組み合わせ
て使用する場合には、各センサユニット間で相互に干渉
が発生しないように注意する必要がある。具体的には、
例えば図24に示すような状況等が想定される。すなわ
ち、再帰反射板2Bは、センサユニットから送出された
レーザ光の大部分をその入射方向に反射する性質を基本
的に有しているが、一部のレーザ光は再帰反射板の光沢
面で通常の鏡のように反射してしまい、図24の側面図
の実線矢印で示したように、センサユニット1Aから送
出されたレーザ光がセンサユニット1Bに向かう可能性
がある。したがって、センサユニット1Bが物体を捕ら
えている瞬間に、センサユニット1Aからのレーザ光が
センサユニット1Bで受光されてしまうと、実際には物
体を検出できなくなってしまうことが考えられる。
When a plurality of sensor units are used in combination, care must be taken so that no mutual interference occurs between the sensor units. In particular,
For example, a situation as shown in FIG. 24 is assumed. That is, the retroreflective plate 2B basically has the property of reflecting most of the laser light emitted from the sensor unit in the incident direction, but some of the laser light is reflected on the glossy surface of the retroreflective plate. The light is reflected like a normal mirror, and there is a possibility that the laser light emitted from the sensor unit 1A is directed to the sensor unit 1B as indicated by the solid line arrow in the side view of FIG. Therefore, if the laser light from the sensor unit 1A is received by the sensor unit 1B at the moment when the sensor unit 1B is capturing the object, the object may not be actually detected.

【0118】上記のようなセンサユニット間の相互干渉
に対処するためには、例えば、レーザ光の変調周波数お
よびそれに対応した検波周波数を、各センサユニットご
とに相違させればよい。各センサユニットから送出され
るレーザ光には、主に外乱光との区別のために変調がか
けられるが、その変調周波数を各センサユニットごとに
変更しておくことで、センサユニット間の相互干渉を回
避することが可能になる。
In order to cope with the mutual interference between the sensor units as described above, for example, the modulation frequency of the laser beam and the detection frequency corresponding thereto may be different for each sensor unit. The laser light emitted from each sensor unit is modulated mainly to distinguish it from disturbance light, but by changing the modulation frequency for each sensor unit, mutual interference between sensor units Can be avoided.

【0119】また、例えば、再帰反射板2Bの反射面の
法線方向が走査光によって形成される走査平面に対して
角度を持って配置する、すなわち、図25に示すよう
に、各センサユニットに対して再帰反射板2Bを外側に
傾けて(傾き角α)配置する方法も有効である。このよ
うにすることで、一方のセンサユニットから送出された
レーザ光が再帰反射板2Bで鏡面反射されても、その反
射光は、図25の上面図に示すように角度2αだけ逸れ
た方向に伝搬するため、他方のセンサユニットで受光さ
れることはなくなり、センサユニット間の相互干渉を回
避することが可能になる。
Further, for example, the normal direction of the reflection surface of the retroreflection plate 2B is arranged at an angle to the scanning plane formed by the scanning light, that is, as shown in FIG. On the other hand, a method of arranging the retroreflective plate 2B by inclining outward (inclination angle α) is also effective. By doing so, even if the laser light emitted from one sensor unit is specularly reflected by the retroreflective plate 2B, the reflected light is deflected by an angle 2α as shown in the top view of FIG. Since the light propagates, the light is not received by the other sensor unit, and mutual interference between the sensor units can be avoided.

【0120】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。上述した第2の実施形態は、4つのセンサユニ
ットを用いて計測領域内における物体の水平・垂直座標
を計測するものであった。第3の実施形態では、移動す
る物体について、その位置、移動方向および平均速度を
計測できるようにした物体位置計測装置について説明す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, the horizontal and vertical coordinates of the object in the measurement area are measured using four sensor units. In the third embodiment, an object position measuring device capable of measuring the position, moving direction, and average speed of a moving object will be described.

【0121】図26は、第3の実施形態にかかる物体位
置計測装置の要部構成を示す斜視図である。図26に示
すように、本物体位置計測装置は、上述した第2の実施
形態の場合と同様にして形成された第1および第2計測
領域F1,F2を、所定の距離Lを隔てて略平行に配置
した構成を有する。ただし、図26には、各計測領域F
1,F2と、各々の計測領域F1,F2の両端に位置す
る各反射部2a,2b,2c,2dだけが示してあり、
各計測領域F1,F2の四隅に位置する合計で8つのセ
ンサユニットと、該各センサユニットの動作制御および
物体の位置等を演算処理するコントロールユニットの表
示は省略してある。
FIG. 26 is a perspective view showing the main configuration of an object position measuring apparatus according to the third embodiment. As shown in FIG. 26, the present object position measuring device substantially separates first and second measurement areas F1 and F2 formed in the same manner as in the above-described second embodiment by a predetermined distance L. It has a configuration arranged in parallel. However, FIG.
1 and F2, and only the reflecting portions 2a, 2b, 2c and 2d located at both ends of the respective measurement areas F1 and F2.
The display of a total of eight sensor units located at the four corners of each of the measurement areas F1 and F2, and the control units that perform the operation control of each sensor unit and the arithmetic processing of the position of the object and the like are omitted.

【0122】上記のような構成の物体位置計測装置で
は、例えば図26の太線矢印に示すように、物体が計測
領域F1から計測領域F2に向けて移動するような場合
を考えると、次のような動作が行われる。
In the object position measuring apparatus having the above-described configuration, assuming that the object moves from the measurement area F1 to the measurement area F2 as shown by, for example, a thick arrow in FIG. Operation is performed.

【0123】まず、物体が計測領域F1を通過すること
によって、上述の第2の実施形態の場合と同様にして、
計測領域F1内における物体の水平および垂直座標(x
1,y1)がコントロールユニットで算出され記憶され
る。また、本装置では、物体が計測領域F1を通過した
時刻も計測されてコントロールユニットに記憶される。
さらに、物体が計測領域F2を通過した時にも、上述の
第2の実施形態の場合と同様にして、計測領域F2内に
おける物体の水平および垂直座標(x2,y2)がコント
ロールユニットで算出され、通過時刻t2と共に記憶さ
れる。
First, as the object passes through the measurement area F1, as in the case of the above-described second embodiment,
The horizontal and vertical coordinates (x
1 , y 1 ) are calculated and stored by the control unit. In the present apparatus, the time when the object passes through the measurement area F1 is also measured and stored in the control unit.
Further, when the object passes through the measurement area F2, the horizontal and vertical coordinates (x 2 , y 2 ) of the object in the measurement area F2 are calculated by the control unit in the same manner as in the above-described second embodiment. are stored together with the passage time t 2.

【0124】そして、コントロールユニットでは、各計
測領域F1,F2についての物体の通過座標(x1
1),(x2,y2)および各計測領域F1,F2間の
移動に要した時間t(=t2−t1)を用いて、物体の移
動方向ベクトルおよび平均速度が求められる。具体的に
は、物体の移動方向ベクトルは(x2−x1,y2−y1
L)で表される。また、物体の平均速度vは、次の数2
に示す(18)式によって算出される。
In the control unit, the passing coordinates (x 1 ,
Using y 1 ), (x 2 , y 2 ) and the time t (= t 2 −t 1 ) required for the movement between the measurement areas F1 and F2, the moving direction vector and the average velocity of the object are obtained. Specifically, the moving direction vector of the object is (x 2 −x 1 , y 2 −y 1 ,
L). The average velocity v of the object is given by
Is calculated by the equation (18) shown below.

【0125】[0125]

【数2】 (Equation 2)

【0126】このように第3の実施形態によれば、4つ
のセンサユニット等を用いてそれぞれ形成された2つの
計測領域F1,F2を所定の距離を隔てて配置し、各計
測領域F1,F2における物体の通過位置および通過時
刻を計測して演算処理することによって、移動する物体
の位置、方向および平均速度を簡略な構成により高い精
度で計測することが可能になる。
As described above, according to the third embodiment, the two measurement areas F1 and F2 formed using four sensor units and the like are arranged at a predetermined distance from each other, and the respective measurement areas F1 and F2 are arranged. By measuring and processing the passing position and passing time of the object in, the position, direction, and average speed of the moving object can be measured with high accuracy using a simple configuration.

【0127】このような装置は、例えば、各種球技で用
いられるボールの移動方向、速度、飛距離などを推定す
る用途に好適である。また例えば、飛行場の滑走路等に
設置して、航空機の離着陸角度および速度などを推定す
る用途にも適用可能である。ただし、本発明による物体
位置計測装置の用途は上記に限定されるものではない。
Such a device is suitable for use in estimating, for example, the moving direction, speed, and flight distance of a ball used in various ball games. Further, for example, the present invention can be applied to an application in which it is installed on a runway or the like of an airfield to estimate a takeoff and landing angle and a speed of an aircraft. However, the application of the object position measuring device according to the present invention is not limited to the above.

【0128】なお、上述した第1〜第3の実施形態で
は、走査光の走査範囲に対して両端部を除いた中央部分
に再帰反射板が配置されるような構成について説明した
が、例えば、走査範囲の両端部のみに再帰反射板をそれ
ぞれ配置し、中央部分では走査光が再帰反射されないよ
うな構成とすることも可能である。この場合には、受光
部における受光波形のハイレベルとローレベルの関係を
反転させて考えることで、上述した各実施形態の場合と
同様の取り扱いを行うことが可能である。ただし、計測
領域内の物体の検出は、該物体で反射された走査光を受
光部で受光することにより判断されるため、受光感度の
高い受光部を用いる必要がある。
In the first to third embodiments described above, the configuration is described in which the retroreflective plate is arranged at the center portion excluding the both ends with respect to the scanning range of the scanning light. It is also possible to arrange the retroreflectors only at both ends of the scanning range and to prevent the scanning light from being retroreflected at the center. In this case, it is possible to perform the same handling as in the above-described embodiments by inverting the relationship between the high level and the low level of the light receiving waveform in the light receiving unit. However, the detection of the object in the measurement area is determined by receiving the scanning light reflected by the object by the light receiving unit, and therefore, it is necessary to use a light receiving unit having high light receiving sensitivity.

【0129】また、上述した第1〜第3の実施形態で
は、レーザ光を一直線上で走査するようにしたが、本発
明はこれに限られるものではない。例えば、光源として
発光ダイオード等を用いてもよく、また、可動ミラーを
2次元的に駆動して走査範囲を広げる応用も可能であ
る。
In the first to third embodiments described above, the laser beam is scanned on a straight line, but the present invention is not limited to this. For example, a light emitting diode or the like may be used as a light source, and an application in which a movable mirror is two-dimensionally driven to extend a scanning range is also possible.

【0130】[0130]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の物体位置
計測装置は、光源からの光を可動ミラーを用いて走査し
て計測領域に送出すると共に、その走査光を光反射手段
で再帰反射させて受光手段で受け、その受光状態の変化
を基に計測領域内の物体の位置を検出するようにしたこ
とで、従来装置と比べて簡略な構成により、走査領域内
の物体の位置を高速かつ高い精度で計測することが可能
になる。
As described above, the object position measuring apparatus of the present invention scans light from a light source using a movable mirror and sends it to a measurement area, and retroreflects the scanning light with light reflecting means. The light receiving means detects the position of the object in the measurement area based on the change in the light receiving state. And it becomes possible to measure with high precision.

【0131】また、複数のセンサユニットを用いて計測
領域を形成し、少なくとも2つのセンサユニットにおけ
る物体の検出結果を組み合わせて用いることで、計測領
域内における物体の座標を算出することができる。これ
により、物体の位置計測を簡略な構成でより正確に行う
ことが可能になる。
Further, by forming a measurement region using a plurality of sensor units and using the detection results of the objects in at least two sensor units in combination, the coordinates of the object in the measurement region can be calculated. This makes it possible to more accurately measure the position of the object with a simple configuration.

【0132】さらに、第1計測領域および第2計測領域
を所定の間隔を隔てて略平行に配置し、移動する物体の
位置を各計測領域において通過時刻と共に検出して、そ
れらの検出結果を組み合わせて用いることで、物体の移
動方向や速度等も算出することができる。
Further, the first measurement area and the second measurement area are arranged substantially in parallel at a predetermined interval, the position of the moving object is detected along with the passing time in each measurement area, and the detection results are combined. By using this, it is also possible to calculate the moving direction and speed of the object.

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

【図1】本発明による第1の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment according to the present invention.

【図2】同上第1の実施形態の外観を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the first embodiment.

【図3】同上第1の実施形態で用いる半導体ガルバノミ
ラーの構成例を示す分解図である。
FIG. 3 is an exploded view showing a configuration example of a semiconductor galvanometer mirror used in the first embodiment.

【図4】同上第1の実施形態の走査周波数発生部を示す
図であって、(A)は構成例を示すブロック図、(B)
は各部の波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a scanning frequency generation unit according to the first embodiment, in which (A) is a block diagram showing a configuration example and (B).
FIG. 4 is a diagram showing waveforms of respective parts.

【図5】同上第1の実施形態の振幅自動調整部の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of an automatic amplitude adjusting unit according to the first embodiment;

【図6】同上第1の実施形態の走査遅延信号発生部の構
成例を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a scanning delay signal generator of the first embodiment;

【図7】同上第1の実施形態の走査原点検出部の構成例
を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a scanning origin detecting unit according to the first embodiment;

【図8】同上第1の実施形態のカウンタリセット信号生
成部の構成例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a counter reset signal generation unit according to the first embodiment;

【図9】同上第1の実施形態の検出信号処理部の構成例
を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a detection signal processing unit according to the first embodiment;

【図10】同上第1の実施形態の検出位置一時保持部の
構成例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a detection position temporary holding unit according to the first embodiment;

【図11】同上第1の実施形態における装置起動時の受
光部出力を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the output of the light receiving unit when the device is activated in the first embodiment.

【図12】同上第1の実施形態において走査原点の検出
動作を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of detecting a scanning origin in the first embodiment.

【図13】同上第1の実施形態における振幅自動調整部
の具体的な動作を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a specific operation of the automatic amplitude adjustment unit in the first embodiment.

【図14】同上第1の実施形態における走査原点側の受
光波形および遅延パルス信号の波形例を、再帰反射光の
軌跡と共に示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a light receiving waveform on the scanning origin side and a waveform example of a delay pulse signal together with a locus of retroreflected light in the first embodiment.

【図15】同上第1の実施形態においてカウンタリセッ
ト信号生成部の動作を説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an operation of a counter reset signal generation unit in the first embodiment.

【図16】同上第1の実施形態において検出モード時の
物体位置検出部の動作を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an operation of the object position detection unit in the detection mode in the first embodiment.

【図17】一般的な共振型ミラーの振れ角についての時
間変化を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a time change with respect to a deflection angle of a general resonance type mirror.

【図18】本発明による第2の実施形態の機能構成を示
すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of a second embodiment according to the present invention.

【図19】同上第2の実施形態の外観を示す斜視図であ
る。
FIG. 19 is a perspective view showing the appearance of the second embodiment.

【図20】同上第2の実施形態において物体が小領域A
Bに存在する場合を説明する図である。
FIG. 20 is a view showing a case where an object is a small area A in the second embodiment;
FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the data exists in B.

【図21】同上第2の実施形態において物体が小領域C
Dに存在する場合を説明する図である。
FIG. 21 is a view showing a case where an object is a small area C in the second embodiment;
FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the data exists in D.

【図22】同上第2の実施形態において物体が小領域A
Cに存在する場合を説明する図である。
FIG. 22 is a view showing a case where an object is a small area A in the second embodiment;
FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the data exists in C.

【図23】同上第2の実施形態において物体が小領域B
Dに存在する場合を説明する図である。
FIG. 23 shows a case where the object is a small area B in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the data exists in D.

【図24】2つのセンサユニット間における相互干渉を
説明する図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating mutual interference between two sensor units.

【図25】図24の相互干渉を回避可能な構成例を示す
図である。要部構成を示す斜視図である。
25 is a diagram illustrating a configuration example capable of avoiding the mutual interference in FIG. 24; It is a perspective view which shows a principal part structure.

【図26】本発明による第3の実施形態の要部構成を示
す斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view showing a configuration of a main part of a third embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A〜1D…センサユニット 2,2a〜2d…反射部 2A…支柱 2B…再帰反射板 3,300…コントロールユニット 4…表示部 10…レーザ光安定走査部 11…半導体レーザ 12…光走査部 13…レーザ変調制御部 14…走査周波数発生部 15…走査遅延信号発生部 16…走査原点検出部 17…振幅自動調整部 30…受光波形処理部 31…集光レンズ 32…受光部 50…物体位置検出部 51…カウンタリセット信号発生部 52…アドレスカウンタ 53,303…ROM 54…検出信号処理部 55…検出位置一時保持部 70…センサ制御部 301…CPU 302…I/Oインターフェース 304…RAM 1, 1A to 1D: Sensor unit 2, 2a to 2d: Reflecting unit 2A: Support column 2B: Retroreflector 3,300: Control unit 4: Display unit 10: Laser beam stable scanning unit 11: Semiconductor laser 12: Optical scanning unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Laser modulation control part 14 ... Scan frequency generation part 15 ... Scan delay signal generation part 16 ... Scan origin detection part 17 ... Amplitude automatic adjustment part 30 ... Light receiving waveform processing part 31 ... Condenser lens 32 ... Light receiving part 50 ... Object position Detecting section 51: Counter reset signal generating section 52: Address counters 53, 303 ROM 54: Detection signal processing section 55: Temporary detection position holding section 70: Sensor control section 301: CPU 302: I / O interface 304: RAM

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA01 DD02 DD19 FF02 FF41 GG06 GG23 HH04 HH15 JJ01 JJ05 JJ15 LL13 LL16 LL62 MM16 NN08 QQ11 QQ23 QQ25 QQ51 5J084 AA04 AA10 AB17 AD06 BA04 BA05 BA11 BA38 BA56 BB02 BB28 CA04 CA11 CA17 CA19 CA52 CA53 DA01 DA02 DA08 EA04 EA31 FA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 2F065 AA01 DD02 DD19 FF02 FF41 GG06 GG23 HH04 HH15 JJ01 JJ05 JJ15 LL13 LL16 LL62 MM16 NN08 QQ11 QQ23 QQ25 QQ51 5J084 AA04 AA10 AB17 AD06 BA04 BA05 BA05 BA04 CA52 CA53 DA01 DA02 DA08 EA04 EA31 FA03

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源から出射される光を可動ミラーに照射
し、予め設定された計測領域を走査する走査光を発生す
る光走査手段と、 該光走査手段に対面させて配置され、前記光走査手段か
ら送出される走査光を再帰反射することが可能な光反射
手段と、 前記光走査手段の近傍に配置され、前記光反射手段で再
帰反射された光を受光する受光手段と、 前記光走査手段における光の走査方向と、前記受光手段
における受光状態の変化とに基づいて、前記計測領域内
に存在する物体の位置を検出する物体検出手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする物体位置計測装
置。
An optical scanning means for irradiating a movable mirror with light emitted from a light source to generate scanning light for scanning a predetermined measurement area; and an optical scanning means arranged to face the optical scanning means; Light reflecting means capable of retroreflecting the scanning light sent from the scanning means; light receiving means arranged near the light scanning means for receiving light retroreflected by the light reflecting means; Object detecting means for detecting a position of an object present in the measurement area based on a scanning direction of light in a scanning means and a change in a light receiving state in the light receiving means. Object position measurement device.
【請求項2】前記光走査手段は、電磁力を利用して駆動
される共振型ミラーを前記可動ミラーとして用いたこと
を特徴とする請求項1に記載の物体位置計測装置。
2. The object position measuring apparatus according to claim 1, wherein said optical scanning means uses a resonance type mirror driven by utilizing an electromagnetic force as said movable mirror.
【請求項3】前記共振型ミラーは、トーションバーを介
して揺動可能に軸支した可動板の表面に、ミラーとコイ
ルとを設ける一方、前記トーションバーの軸方向と平行
なコイル部分に磁界を作用させる磁界発生手段を備え、
前記コイルに可動板駆動用の交流電流を供給して前記可
動板を揺動させる構造を有することを特徴とする請求項
2に記載の物体位置計測装置。
3. The resonance type mirror is provided with a mirror and a coil on a surface of a movable plate pivotally supported via a torsion bar, and a magnetic field is applied to a coil portion parallel to the axial direction of the torsion bar. Magnetic field generating means for acting
The object position measuring device according to claim 2, further comprising a structure for supplying an alternating current for driving the movable plate to the coil to swing the movable plate.
【請求項4】前記光走査手段は、前記光源からの光を一
直線上で走査し、 前記光反射手段は、前記光走査手段から送出される光の
走査範囲に対して、該走査範囲の両端部を除いた中央部
分に配置される再帰反射部を備えたことを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1つに記載の物体位置計測装置。
4. The light scanning means scans the light from the light source in a straight line, and the light reflection means scans both ends of the scanning range with respect to the scanning range of the light sent from the light scanning means. The object position measuring device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a retroreflective portion disposed at a central portion excluding the portion.
【請求項5】前記光走査手段は、前記光源からの光を一
直線上で走査し、 前記光反射手段は、前記光走査手段から送出される光の
走査範囲に対して、該走査範囲の両端部にそれぞれ配置
される再帰反射部を備えたことを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1つに記載の物体位置計測装置。
5. The light scanning means scans the light from the light source on a straight line, and the light reflection means scans both ends of the scanning range with respect to the scanning range of the light sent from the light scanning means. A retroreflective section disposed on each of the sections.
3. The object position measuring device according to any one of 3.
【請求項6】前記光走査手段は、前記光源からの光が走
査範囲の一方の端部に走査されることに対応して発生す
る前記受光手段の受光状態の変化を基に、周期的な光走
査の原点を特定する走査原点検出部を有し、 前記物体検出手段は、前記走査原点検出部で特定された
走査原点を走査光が通過した後の経過時間と、前記受光
手段の受光状態の変化とに基づいて、前記計測領域内に
存在する物体の位置に対応した走査角度を検出すること
を特徴とする請求項4または5に記載の物体位置計測装
置。
6. The optical scanning means according to claim 1, wherein said light scanning means periodically changes the light receiving state of said light receiving means in response to the scanning of the light from said light source to one end of a scanning range. A scanning origin detection unit that identifies an origin of optical scanning; the object detection unit includes: an elapsed time after the scanning light passes through the scanning origin specified by the scanning origin detection unit; and a light receiving state of the light receiving unit. The object position measuring apparatus according to claim 4, wherein a scanning angle corresponding to a position of an object existing in the measurement area is detected based on the change of the object position.
【請求項7】前記物体検出手段は、前記経過時間に対応
した走査角度に関する角度データが予め設定されている
ことを特徴とする請求項6に記載の物体位置計測装置。
7. An object position measuring apparatus according to claim 6, wherein said object detecting means sets angle data relating to a scanning angle corresponding to said elapsed time in advance.
【請求項8】前記光走査手段は、前記受光手段の受光状
態を基に光の走査範囲を監視し、該走査範囲が一定にな
るように前記共振型ミラーの駆動状態を制御する振幅自
動調整部を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいず
れか1つに記載の物体位置計測装置。
8. An amplitude automatic adjustment for monitoring a light scanning range based on a light receiving state of the light receiving means and controlling a driving state of the resonance type mirror so that the scanning range becomes constant. The object position measuring device according to claim 1, further comprising a unit.
【請求項9】前記光走査手段、前記受光手段および前記
物体検出手段をそれぞれ備えた複数のセンサユニットを
有し、該各センサユニットが、互いに重なり合う走査光
の走査範囲を含むように前記光反射手段に対面させて配
置され、 前記複数のセンサユニットのうちの少なくとも2つの物
体検出手段で検出された物体の位置に基づいて、前記計
測領域内における物体の座標を算出する演算手段を備え
て構成されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか
1つに記載の物体位置計測装置。
9. A plurality of sensor units each including the light scanning unit, the light receiving unit, and the object detection unit, and the light reflection unit is configured such that each of the sensor units includes a scanning range of scanning light overlapping each other. An arithmetic unit configured to calculate a coordinate of an object in the measurement area based on a position of the object detected by at least two object detection units of the plurality of sensor units. The object position measuring apparatus according to claim 1, wherein the object position is measured.
【請求項10】反射面の対向する第1および第2光反射
手段を有し、該第1光反射手段に対面させて2つ以上の
前記センサユニットを配置し、前記第2光反射手段に対
面させて2つ以上の前記センサユニットを配置して、前
記第1および第2光反射手段の間に平面的な計測領域を
形成したことを特徴とする請求項9に記載の物体位置計
測装置。
10. A light-reflecting device comprising: a first light-reflecting means facing a reflecting surface; and two or more sensor units arranged to face the first light-reflecting means; 10. The object position measuring device according to claim 9, wherein two or more sensor units are arranged to face each other, and a planar measurement area is formed between the first and second light reflecting means. .
【請求項11】反射面の対向する、第1および第2光反
射手段、並びに、第3および第4光反射手段を有し、 前記第1光反射手段に対面させて2つ以上の前記センサ
ユニットを配置し、前記第2光反射手段に対面させて2
つ以上の前記センサユニットを配置して、前記第1およ
び第2光反射手段の間に平面的な第1計測領域を形成
し、 前記第3光反射手段に対面させて2つ以上の前記センサ
ユニットを配置し、前記第4光反射手段に対面させて2
つ以上の前記センサユニットを配置して、前記第3およ
び第4光反射手段の間に平面的な第2計測領域を形成
し、 前記第1計測領域と前記第2計測領域が、所定の間隔を
隔てて略平行に配置され、 前記演算手段が、前記第1計測領域について算出した物
体の位置および該物体の通過時刻と、前記第2計測領域
について算出した物体の位置および該物体の通過時刻と
に基づいて、前記物体の移動状態に関する情報を算出す
ることを特徴とする請求項9に記載の物体位置計測装
置。
11. A sensor comprising a first and a second light reflecting means and a third and a fourth light reflecting means opposed to a reflecting surface, wherein two or more of said sensors are opposed to said first light reflecting means. A unit is arranged and faces the second light reflecting means.
One or more of the sensor units are arranged to form a planar first measurement area between the first and second light reflecting means, and two or more of the sensors are arranged to face the third light reflecting means. A unit is arranged and faces the fourth light reflecting means.
Two or more sensor units are arranged to form a planar second measurement area between the third and fourth light reflecting means, and the first measurement area and the second measurement area are separated by a predetermined distance. The position of the object and the passage time of the object calculated for the first measurement area, and the position of the object and the passage time of the object calculated for the second measurement area 10. The object position measuring device according to claim 9, wherein information on a moving state of the object is calculated based on the information.
【請求項12】前記各センサユニットは、互いに異なる
周波数で変調された走査光を送出し、受光手段で受光さ
れた光の変調周波数を基に自らが送出した走査光の反射
光であるか否かを識別する手段を備えたことを特徴とす
る請求項9〜11のいずれか1つに記載の物体位置計測
装置。
12. Each of the sensor units transmits scanning light modulated at a different frequency from each other, and determines whether or not each of the sensor units is reflected light of the scanning light transmitted by itself based on the modulation frequency of the light received by the light receiving means. The object position measuring apparatus according to claim 9, further comprising: a unit for identifying the object position.
【請求項13】前記光反射手段は、反射面の法線方向が
走査光によって形成される走査平面に対して角度を持っ
て配置されたことを特徴とする請求項9〜11のいずれ
か1つに記載の物体位置計測装置。
13. The light reflection means according to claim 9, wherein a normal direction of the reflection surface is arranged at an angle to a scanning plane formed by the scanning light. An object position measuring device according to any one of the above.
【請求項14】前記各センサユニットは、走査角度の正
接値が角度データとして各々の物体検出手段に予め設定
されることを特徴とする請求項9〜13のいずれか1つ
に記載の物体位置計測装置。
14. The object position according to claim 9, wherein a tangent value of the scanning angle is set in advance in each of the object detecting means as angle data in each of the sensor units. Measuring device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012141265A (en) * 2011-01-06 2012-07-26 Nippon Signal Co Ltd:The Optical range finder

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