JP2005024523A - Range finder and projector having range finder - Google Patents
Range finder and projector having range finder Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005024523A JP2005024523A JP2003271020A JP2003271020A JP2005024523A JP 2005024523 A JP2005024523 A JP 2005024523A JP 2003271020 A JP2003271020 A JP 2003271020A JP 2003271020 A JP2003271020 A JP 2003271020A JP 2005024523 A JP2005024523 A JP 2005024523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- circuit
- light
- distance
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は距離計測装置および距離計測装置を有するプロジェクタに関する。 The present invention relates to a distance measuring device and a projector having the distance measuring device.
従来、距離計測装置としては、所定の周波数で変調された発光量の可変な複数の光を測定対象物表面に照射し、一定方向の光のみを検出できる検出素子でその反射光を検出して、そこから得られる位相情報から距離情報を取得する光学形状センサが開示されている(例えば特許文献1参照)。また、距離計測対象に向けての投光とその反射光の受光とに関連する時間に基づいて距離計測対象までの距離を計測する距離計測装置が開示されている(例えば特許文献2参照)。また、超音波を検出物体に送信してその反射波を受信し、送信から受信信号までのクロック数に基づいて物体までの距離を演算する距離計測装置が開示されている(例えば特許文献3参照)。
しかし、特許文献1の光学形状センサでは複数の光源を必要とし、特許文献2の距離計測装置では外乱光による影響を避けるための受光時間設定など信号処理手段を必要とし、特許文献3の距離計測装置では超音波発信装置を必要とするなど複雑な機構を必要とする。
However, the optical shape sensor of
本発明の距離計測装置は、所定の周波数で光源を駆動するための駆動信号を発生する光源駆動信号発生器と、駆動信号に従って発光し対象物に投射光線を投射する光源と、光源に近接して配置され対象物からの反射光線を受光する受光素子と、投射光線の周期幅と受光した反射光線の周期幅との往復時間に対応するずれによる重なり状態を取得し、取得した重なり状態から往復時間に対応する対象物との距離を算出する処理演算回路とを有することを特徴としており、重なり状態の取得のためにOR回路あるいはAND回路のような論理回路と平滑化のためのローパスフィルタ回路を組み合わせたり、反射光線と同時に投射光線の一部を受光素子で受けて、反射光線と投射光線との重なりを取得するために振幅制御回路と平滑化のためのローパスフィルタ回路を組み合わせたりする。この場合予想される対象物との距離に対応して光源駆動信号発生器の駆動パルスの周波数を制御することにより精度の高い対象物の距離を取得できる。 A distance measuring device of the present invention includes a light source drive signal generator that generates a drive signal for driving a light source at a predetermined frequency, a light source that emits light according to the drive signal and projects a projection light beam on an object, and a proximity to the light source. To obtain an overlap state due to a deviation corresponding to a round trip time between the periodic width of the projected light beam and the periodic width of the received reflected light beam, and reciprocating from the acquired overlap state. A processing operation circuit for calculating a distance to an object corresponding to time, a logic circuit such as an OR circuit or an AND circuit for obtaining an overlapping state, and a low-pass filter circuit for smoothing In order to obtain the overlap between the reflected light and the projected light, the amplitude control circuit and the smoothing Or a combination of pass filter circuit. In this case, by controlling the frequency of the driving pulse of the light source driving signal generator corresponding to the expected distance from the object, it is possible to acquire the distance of the object with high accuracy.
本発明の距離計測装置を用いたプロジェクタは、投影装置の投射レンズの焦点調整にこの距離測定装置を使用する。 The projector using the distance measuring device of the present invention uses this distance measuring device for adjusting the focus of the projection lens of the projection device.
本発明は、単一の光源と単一の受光デバイスを用いた簡単な構成の距離測定装置で、光源駆動信号の周波数を変更することにより距離に対応して高い精度で対象物との距離を測定できるという効果がある。 The present invention is a distance measuring device with a simple configuration using a single light source and a single light receiving device, and by changing the frequency of the light source driving signal, the distance from the object can be accurately determined corresponding to the distance. There is an effect that it can be measured.
単一の光源と単一の受光デバイスを利用した簡単な構成で高い精度で距離を測定できる距離測定装置を提供するという目的を、光源を駆動するパルス信号と受光デバイスからのパルス信号とをゲート回路で処理した2値信号を平滑化したり、投射時の投射光線のパルスと反射光線のパルスとを加算し振幅を制御した波形を平滑化したりして、平滑化された振幅からその振幅と比例関係にある距離を算出することにより実現した。 The purpose of providing a distance measuring device that can measure distances with high accuracy with a simple configuration using a single light source and a single light receiving device is to gate the pulse signal that drives the light source and the pulse signal from the light receiving device. Smooth the binary signal processed by the circuit, or smooth the waveform that controls the amplitude by adding the pulse of the projected ray and the pulse of the reflected ray at the time of projection, and proportional to the amplitude from the smoothed amplitude This was realized by calculating the distance in relation.
図1は本発明の第1の実施例の距離計測装置の模式的ブロック構成図であり、図2は図1の光源の周波数を100MHzとしたときの距離計測機構の模式図であり、図3は図2における光源の投光サイクルと受光素子の受光サイクルとの時間的な相対関係と処理の内容と結果の説明図である。 FIG. 1 is a schematic block diagram of a distance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a distance measuring mechanism when the frequency of the light source in FIG. 1 is 100 MHz. FIG. 4 is an explanatory diagram of a temporal relative relationship between a light projection cycle of a light source and a light reception cycle of a light receiving element in FIG.
距離計測装置10は、所定の周波数で光源を駆動するための駆動信号を発生する光源駆動信号発生器11と、駆動信号に従って発光し対象物に投射光線51を投射するLEDなどの光源12と、対象物からの反射光線52を受光して電流に変換するフォトトランジスタなどの受光素子13と、受光素子13で発生した電流を電圧に変換する電流電圧変換器14と、光源駆動信号発生器11からの駆動信号と電流電圧変換器14からの電圧信号とを入力して論理和を出力するOR回路15と、OR回路15から出力された論理和を時間的に平滑化するローパスフィルタ回路16と、ローパスフィルタ回路16の出力をデジタル化するA/D変換回路17と、A/D変換回路17の出力を入力して光源12と対象物50との距離を演算して距離情報31として出力する演算回路18とを有する。
The
光源12から投射された光線は光源12と対象物50との距離の2倍の距離を進む時間だけ遅延して受光素子13に入射する。周波数が100MHzの光線の波長λは、
λ=光速/周波数=3×108 (m/sec)/108 (/sec)=3(m)
である。また、1サイクルの周期pは、
p=1/周波数=1/108 (/sec)=1×10-8(sec)
であり、従って光線はその1/2の5×10-7(sec)の期間投射される。
The light beam projected from the
λ = speed of light / frequency = 3 × 10 8 (m / sec) / 10 8 (/ sec) = 3 (m)
It is. The cycle p of one cycle is
p = 1 / frequency = 1/10 < 8 > (/ sec) = 1 * 10 < -8 > (sec)
Therefore, the light beam is projected for a period of 5 × 10 −7 (sec), which is 1/2 of that.
図2の光源12および受光素子13と対象物50との距離をL(m)とすると光源の投射タイミングと受光素子13の受光タイミングとの間の遅延d(sec)は、波長λ=3(m)に対する周期がp=1×10-8(sec)なので、
d=2L(m)×10-8(sec)/3(m)=(20/3)L×10-7(sec)
となり、
L=0(m)ではd=0、
L=0.375(m)ではd=2.5×10-7(sec)
L=0.75(m)ではd=5×10-7(sec)
となる。
2 is L (m), the delay d (sec) between the projection timing of the light source and the light receiving timing of the
d = 2L (m) × 10 −8 (sec) / 3 (m) = (20/3) L × 10 −7 (sec)
And
For L = 0 (m), d = 0,
At L = 0.375 (m), d = 2.5 × 10 −7 (sec)
At L = 0.75 (m), d = 5 × 10 −7 (sec)
It becomes.
図3は、OR回路15の入力Aに光源駆動発信器11からの出力が入力し、入力Bに電流電圧変換器14からの受光信号が入力したときのOR回路15の論理和Xと論理和Xをローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの出力xを模式的に示す。同図より、連続的な出力Xをローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの振幅を4/4としたときに、それぞれの平滑化した振幅は、L=0の場合2/4、L=0.375(m)の場合3/4、L=0.75(m)の場合4/4となっており、2/4と4/4との間でLに比例して直線的に変化している。従ってローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの出力xの振幅を演算回路18で演算することにより容易に光源12および受光素子13と対象物50との距離L(m)を算出することができる。
FIG. 3 shows the logical sum X and logical sum of the
ただし、光源12からの投射光線51の周波数が100MHzの場合には、Lが0.75m以上では0〜0.75mのサイクルを繰り返すことになるので、距離計測の範囲は0.75m以下となる。これ以上の距離を測定する場合には光源12からの投射光線51の周波数を変更すればよい。例えば、周波数を10MHzとすれば距離計測の範囲は7.5m以下となる。測定距離に対応して光源駆動信号発生器11の周波数を変更することによりそれぞれの範囲で高い精度で距離を測定できる。
However, when the frequency of the
次に、本発明の第2の実施例について図面を参照して説明する。図4は本発明の第2の実施例の距離計測装置の模式的ブロック構成図であり、図5は図4の光源の周波数を100MHzとしたときの距離計測機構の模式図であり、図6は図5における光源の投光サイクルと受光素子の受光サイクルとの時間的な相対関係と処理の内容と結果の説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic block diagram of a distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram of a distance measuring mechanism when the frequency of the light source in FIG. 4 is 100 MHz. FIG. 6 is an explanatory diagram of the temporal relative relationship between the light projecting cycle of the light source and the light receiving cycle of the light receiving element in FIG.
第1の実施例では、光源駆動信号発生器11からの駆動信号と電流電圧変換した受光素子13の受光信号とをOR回路15に入力して出力した論理和Xを時間的に平滑化してその振幅xから光源12と対象物50との距離を演算したが、第2の実施例では光源駆動信号発生器11からの駆動信号Aと電流電圧変換した受光素子13の受光信号BとをAND回路25に入力して出力した論理積Xを時間的に平滑化してその振幅xから光源12と対象物50との距離を演算している。それ以外の要素や動作は第1の実施例と同じなので同じ要素には同じ符号と名称を用い、共通部分は省略して説明する。
In the first embodiment, the drive signal from the light source
図6は、AND回路25の入力Aに光源駆動発信器11からの出力が入力し、入力Bに電流電圧変換器14からの受光信号が入力したときのAND回路15の論理積Xと論理積Xをローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの出力xを模式的に示す。同図より、連続的な出力Xをローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの振幅を4/4としたときに、それぞれの平滑化した振幅はL=0の場合2/4、L=0.375(m)の場合1/4、L=0.75(m)の場合0となっており、2/4と0との間でLに反比例して直線的に変化している。従ってローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの出力xの振幅を演算回路18で演算することにより容易に光源12および受光素子13と対象物50との距離L(m)を算出することができる。
FIG. 6 shows the logical product X and logical product of the
この場合も、光源12からの投射光線51の周波数が100MHzの場合には、Lが0.75m以上では0〜0.75mのサイクルを繰り返すことになるので、距離計測の範囲は0.75m以下となる。これ以上の距離を測定する場合には光源12からの投射光線51の周波数を変更すればよい。例えば、周波数を50MHzとすれば距離計測の範囲は1.5m以下となる。測定距離に対応して光源駆動信号発生器11の周波数を変更することによりそれぞれの範囲で高い精度で距離を測定できる。
Also in this case, when the frequency of the projected
次に、本発明の第3の実施例について図面を参照して説明する。図7は本発明の第3の実施例の距離計測装置の模式的ブロック構成図であり、図8は図7の光源の周波数を100MHzとしたときの距離計測機構の模式図であり、図9は図8における光源の投光サイクルと受光素子の受光サイクルとの時間的な相対関係と処理の内容と結果の説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic block diagram of a distance measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram of a distance measuring mechanism when the frequency of the light source in FIG. 7 is 100 MHz. FIG. 9 is an explanatory diagram of the temporal relative relationship between the light projecting cycle of the light source and the light receiving cycle of the light receiving element in FIG.
第1の実施例では、光源駆動信号発生器11からの駆動信号と電流電圧変換した受光素子13の受光信号とをOR回路15に入力して出力した論理和を時間的に平滑化してその振幅から光源12と対象物50との距離を演算し、第2の実施例では光源駆動信号発生器11からの駆動信号と電流電圧変換した受光素子13の受光信号とをAND回路25に入力して出力した論理積を時間的に平滑化してその振幅から光源12と対象物50との距離を演算したが、第3の実施例では光源12の投射光線51の一部を光ファイバ53を介して反射光線52とともに受光素子13に入力し、発生した出力の振幅を振幅制御回路35で一定の振幅になるように制御し、制御した出力を時間的に平滑化して距離を演算する。それ以外の要素や動作は第1の実施例と同じなので同じ要素には同じ符号と名称を用い、共通部分は省略して説明する。
In the first embodiment, the OR of the drive signal from the light source
図8の受像素子13に反射光線52の入力Bとともに光源12からの投射光線51の一部が直接光ファイバ53を経由して入力Aとして入力し、従って受像素子13の出力は投射光線と反射光線の和Cとなる。従って両光線の重なった位置では振幅は約2倍となるが、ここで必要なのは両光線の入力している周期なので、振幅制御回路35によって大きい振幅も小さい振幅も一定の振幅の出力Dとして出力され、ローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化されて出力xとなる。
A part of the
図9には、入力A、B、出力C、D、xの周期を模式的に示す。同図より、連続的な出力Dをローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの振幅を4/4としたときに、第1の実施例と同じくL=0の場合2/4、L=0.375(m)の場合3/4、L=0.75(m)の場合4/4となっており、2/4と4/4との間でLに比例して直線的に変化している。従ってローパスフィルタ回路16で時間的に平滑化したときの出力xの振幅を演算回路18で演算することにより容易に光源12および受光素子13と対象物50との距離L(m)を算出することができる。第1の実施例ではOR回路15で電気的に取得していた論理和を、第2の実施例では光学的に取得している。
FIG. 9 schematically shows the periods of inputs A and B and outputs C, D, and x. As shown in the figure, when the amplitude when the continuous output D is temporally smoothed by the low-
ここでも、光源12からの投射光線51の周波数が100MHzの場合には、Lが0.75m以上では0〜0.75mのサイクルを繰り返すことになるので、距離計測の範囲は0.75m以下となる。これ以上の距離を測定する場合には光源12からの投射光線51の周波数を変更すればよい。例えば、周波数を5MHzとすれば距離計測の範囲は15m以下となる。測定距離に対応して光源駆動信号発生器11の周波数を変更することによりそれぞれの範囲で高い精度で距離を測定できる。
Here again, when the frequency of the
次に、本発明の第4の実施例について図面を参照して説明する。図10は本発明の第4の実施例の距離計測装置を用いたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic block diagram of a projector using the distance measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
ここでは、プロジェクタを画像表示部に液晶表示部を有する液晶プロジェクタとして説明するが、これに限定されるものではなく画像表示部にDMD(デジタルライトプロセッサ)表示部を有するDLP(デジタルライトプロセッサ)方式プロジェクタであっても三管式であってもよい。 Here, the projector is described as a liquid crystal projector having a liquid crystal display unit as an image display unit. However, the present invention is not limited to this, and a DLP (digital light processor) system having a DMD (digital light processor) display unit in the image display unit is not limited thereto. It may be a projector or a three-pipe type.
液晶プロジェクタ1は投射レンズ21と液晶表示部22と焦点調整部23とを有する投影装置20と、液晶表示部22の画像を制御する画像制御部24と、投射面距離測定装置30と、全体の動作を制御するCPU60とを備える。投射面距離測定装置30は、第1の実施例で説明した距離計測装置10であり、所定の周波数で光源を駆動するための駆動信号を発生する光源駆動信号発生器11と、駆動信号に従って発光し対象物に投射光線を投射するLEDなどの光源12と、対象物からの反射光線を受光して電流に変換するフォトトランジスタなどの受光素子13と、受光素子13で発生した電流を電圧に変換する電流電圧変換器14と、光源駆動信号発生器11からの駆動信号と電流電圧変換器からの電圧信号を入力して論理和を出力するOR回路15と、OR回路15から出力された論理和を時間的に平滑化するローパスフィルタ回路16と、ローパスフィルタ回路16の出力をデジタル化するA/D変換回路17と、A/D変換回路17の出力を入力して光源12と対象物との距離を演算する演算回路18とを有する。演算回路18により算出された距離情報によって画像制御部24が焦点調整部23を制御して投射レンズ21の焦点を調整する。ここでは、投射面距離測定装置30は、第1の実施例で説明した距離計測装置10としたが、第2あるいは第3の実施例で説明した距離計測装置10であってもよい。
The
対象物との距離が変化し、そのための焦点の調整が必要な撮像装置や画像投射装置などにおける自動焦点調整のための簡単で精度の高い自動距離計測装置として適用できる。 The present invention can be applied as a simple and highly accurate automatic distance measuring device for automatic focus adjustment in an imaging apparatus, an image projection apparatus, or the like that requires a focus adjustment for changing the distance to an object.
1 液晶プロジェクタ
10 距離計測装置
11 光源駆動信号発生器
12 光源
13 受光素子
14 電流電圧変換器
15 OR回路
16 ローパスフィルタ回路
17 A/D変換回路
18 演算回路
20 投影装置
21 投射レンズ
22 液晶表示部
23 焦点調整部
24 画像制御部
25 AND回路
30 投射面距離測定装置
31 距離情報
35 振幅制御回路
50 対象物
51 投射光線
52 反射光線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記投射面距離測定装置が請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の距離計測装置であることを特徴とする距離計測装置を有するプロジェクタ。 In a projector including a projection device having a projection lens, a liquid crystal display unit, and a focus adjustment unit, an image control unit that controls an image of the liquid crystal display unit, a projection surface distance measurement device, and a CPU that controls the overall operation ,
The projector having a distance measuring device, wherein the projection surface distance measuring device is the distance measuring device according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003271020A JP2005024523A (en) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | Range finder and projector having range finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003271020A JP2005024523A (en) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | Range finder and projector having range finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005024523A true JP2005024523A (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=34190809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003271020A Pending JP2005024523A (en) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | Range finder and projector having range finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005024523A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008046314A (en) * | 2006-08-14 | 2008-02-28 | Casio Comput Co Ltd | Projector, distance measuring method for the projector, tilt-of-projection surface aquisition method for the projector, and program |
CN108226942A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 赫克斯冈技术中心 | Laser ranging module with INL error compensations |
CN110389357A (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-29 | 韩商未来股份有限公司 | Use the camera of the light source with subject eye protection function |
-
2003
- 2003-07-04 JP JP2003271020A patent/JP2005024523A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008046314A (en) * | 2006-08-14 | 2008-02-28 | Casio Comput Co Ltd | Projector, distance measuring method for the projector, tilt-of-projection surface aquisition method for the projector, and program |
CN108226942A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 赫克斯冈技术中心 | Laser ranging module with INL error compensations |
CN108226942B (en) * | 2016-12-21 | 2022-01-04 | 赫克斯冈技术中心 | Distance measuring method for determining distance to target object and electronic laser distance measuring module |
CN110389357A (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-29 | 韩商未来股份有限公司 | Use the camera of the light source with subject eye protection function |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2848898B1 (en) | Encoder and apparatus using encoder | |
US20200174101A1 (en) | Electromagnetic wave detection apparatus and information acquisition system | |
JP6436616B2 (en) | Measuring device, measuring method, and processing device | |
CN104236464A (en) | Laser vibration displacement sensor and measuring method thereof | |
US10072950B2 (en) | Encoder and method of outputting measurement value of position or angle | |
JP2013113670A (en) | Laser radar system, laser distance measuring device and control device | |
US20240012114A1 (en) | Electromagnetic wave detection apparatus, program, and information acquisition system | |
KR20160092137A (en) | Controlling method in distance measuring device using TOF | |
JPH02184788A (en) | Range-finding sensor | |
JP2005024523A (en) | Range finder and projector having range finder | |
JP2005069927A (en) | Distance measuring device and method therefor | |
JP2000206244A (en) | Distance-measuring apparatus | |
JP5215547B2 (en) | Spatial information detection device | |
KR102500863B1 (en) | Apparatus for extracting depth information and optical apparatus | |
JPH05264719A (en) | Laser rader apparatus | |
JPH0968414A (en) | Dimension measuring apparatus | |
JP2518064B2 (en) | Laser distance measuring device | |
JP2517883B2 (en) | Lightwave ranging device | |
JP2007218728A (en) | Range finder | |
JP2799492B2 (en) | Position or length measuring device | |
JPH03282289A (en) | Method and apparatus for measuring distance | |
WO2019220974A1 (en) | Electromagnetic wave detection device and information acquisition system | |
JP2903220B2 (en) | Distance measurement method for lightwave distance meter | |
US20210048286A1 (en) | Detection device | |
JP3371478B2 (en) | Vibration optical element amplitude controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Effective date: 20050121 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050121 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060202 |