JP2010169405A - 光学距離センサー - Google Patents

Abstract

【課題】 高い感度を備えると共に、反射に関して波長選択性を有する距離測定目標物であっても、正確に距離を測定することができる光学距離センサーを提供する。
【解決手段】 発光部１１と、上記発光部から光を照射して距離測定目標物１７で反射した光を受光する受光部１２と、上記発光部からの発光信号及び上記受光部の受光信号の位相差に基づいて、距離測定目標物までの距離を演算する制御部１３と、を含むタイムオブフライト方式の光学距離センサー１０において、上記発光部が、互いに異なる複数の色の光を互いにタイミングをずらして発光し、上記受光部が、上記距離測定目標物からの反射光をそのまま受光して、積算するように、光学距離センサー１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所謂タイムオブフライト方式の光学距離センサーに関するものである。

従来、所謂タイムオブフライト（以下、ＴＯＦという）方式の光学距離センサーの動作原理を、図１２により説明する。
即ち、図１２において、光学距離センサー１は、発光部２と、受光部３と、制御部４と、から構成されている。
発光部２は、例えば赤外ＬＥＤであって、近赤外光を点滅光として出射して、距離測定目標物５に向かって照射する。
受光部３は、発光部２から照射され距離測定目標物５で反射した近赤外光を受光する。

制御部４は、発光信号Ｓ１を生成して、この発光信号に基づいて発光部２を駆動して発光させる。
また、制御部４は、受光部３からの受光信号を例えばＡ／Ｄ変換して受光信号Ｓ２とし、図１３に示すように、発光信号Ｓ１と受光信号Ｓ２の波形（図示の場合、パルス波形）の時間差即ち位相差φを測定する。
そして、制御部４は、このようにして測定された位相差φに基づいて、光学距離センサー１から距離測定目標物５までの距離Ｄを演算により求める。

ところで、上述した光学距離センサー１は、光速が非常に速いことから、実際には光をある周波数で変調して位相差を測定するようになっている。
即ち、光学距離センサー１は、より具体的には図１４に示すように構成されている。
発光部２は、実際には、断続的なタイミングの発光信号Ｓ１に基づいて、人間の目には連続的な発光と視認され得るように、断続的な光を照射している。
これを受けて、受光部３は、距離測定目標物５からの反射光を受光して、同様に断続的なタイミングで位相差φだけ時間遅延した受光信号Ｓ２を生成する。

そして、制御部４は、図１５に示すように、正弦波信号の発光信号Ｓ１に対して、受光信号Ｓ２の正弦波形の四箇所Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３で受光信号Ｓ２の大きさを測定する。そして、以下の式１により位相差φを計算する。

次いで、次の式２により、距離測定目標物５までの距離Ｄが求められる。

さらに、制御部４は、図１６に示すように、位相をずらした二種類の内部信号Ａ，Ｂを切換えて、これらの内部信号Ａ，Ｂと発光信号Ｓ１，受光信号Ｓ２との比較を行なう。
図１６において、発光信号Ｓ１と受光信号Ｓ２との間に位相差φがあるとき、発光信号Ｓ１と同じ位相の信号Ａ０及び逆位相の信号Ｂ０に対して、位相９０度だけずらした信号Ａ９０及び信号Ｂ９０をとる。
これにより、位相差φは、以下の式３で与えられ、この位相差φに基づいて、距離測定目標物５までの距離Ｌが求められる。

このようにして、ＴＯＦ方式の光学距離センサー１においては、発光部２で発光した光が距離測定目標物５で反射して、戻って来る光を受光部３で受光する。そして、制御部４が、発光信号Ｓ１と受光信号Ｓ２との間の位相差φを測定することにより、光学距離センサー１から距離測定目標物までの距離を演算するものである。
ここで、光はその速度が速いことから、そのままでは位相差を測定することが不可能であるので、ある周波数で変調し、この変調周波数の位相差を距離に間竄して測定するようにしている。
これにより、例えば１０ＭＨｚの変調周波数で発光させると、周期は１×１０^-7秒となり、光速が約３×１０⁸ ｍ／秒であるので、上記周期で光が進む距離は、（１×１０^-7秒）×（３×１０⁸ ｍ／秒）＝３０ｍとなる。
従って、変調周波数１０ＭＨｚの場合、３０ｍまでの距離測定が可能である。尚、式３で計算を行う場合には、測定可能距離は半分になってしまう。

これに対して、特許文献１においては、空間的光変調素子から成る表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射し、透過した光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成するセンサ積分制御信号生成手段と、位相差センサのセンサ出力信号を前記センサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する測距手段と、を備えたことを特徴とする投射装置が開示されている。

また、特許文献２においては、少なくとも一対で構成され且つ角度を付けて互いに対向させて電気的に励起可能に設けられ前記対の一方は第一目標領域に交差可能に送られ、前記対の他方は前記第一目標領域よりも前記光源から遠い所定距離に配置されている第二目標領域と交差可能に送られる共通色度の光線を発生させるための光源と、前記一対の光源の合成反射光を受け取るために前記一対の光源間で前記第一及び第二目標領域間に配置された物体からの拡散反射光を検出可能に位置決めされ前記反射光の合計に相当する電気信号を発生させるための光電検出手段と、前記光源を同時に且つ間欠的に励起させる手段とを有することを特徴とする光電色センサが開示されている。
特開２００８−０２０１９６号公報 特開平０５−１１３３７０号公報

ところで、ＴＯＦ方式の光学距離センサー１は、一般的には、測定光が視認されないように、測定光として、例えば波長８５０ｎｍの近赤外光、を使用している。これに対して、受光部で使用される受光素子は、近赤外光の領域では感度が低い。
例えばフォトダイオード等のシリコン受光素子は、波長対感度曲線が山なりになっており、近赤外領域では感度が低くなっている。このため、近赤外領域では、発光強度を強くする必要があり、長時間直視すると、不可視光とはいえ、目に悪い影響を与えるおそれがある。

これに対して、産業用途等の特殊な用途では、ＴＯＦ方式の光学距離センサーの測定光として可視の単色光、例えば赤色光が使用される場合もある。このような場合には、この単色光の波長に対して反射率の低い距離測定目標物については、反射光の強度が著しく低くなる。このため、位相差φを測定することができず、従って、実質的に距離測定を行なうことが不可能になってしまう。

さらに、夜間等の暗い場所や、太陽光の影響を受ける屋外または準屋外においては、測定光として近赤外光を使用することは有効ではあるが、室内等の照明が使用されている場所においては、近赤外光または単色光は、人の目にとっては有害光あるいは妨害光となってしまう。

これに対して、特許文献１による投射装置によれば、空間的光変調素子を用いた投射装置において、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成して、位相差センサのセンサ出力信号をセンサ積分制御信号により積分して、積分したセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出している。
この投射装置においては、安定した積分センサ出力信号が得られ、精度の高い距離測定が行なわれ、測定光としてはカラーホイールの各セグメントの色、例えば赤，緑及び青の三つの単色光が使用される。
このため、特定の波長に関して反射率の低い距離測定目標物であっても、距離測定を行なうことは可能であるが、各色毎に色分けされたセグメントを有するホイールが必要である。特許文献１による投射装置においては、このようなカラーホイールは、投射装置の構成要素として含まれているが、距離センサーを構成する場合には、このようなカラーホイールを別途用意する必要がある。従って、部品点数が多くなり、また構成を複雑となるため、製造コストが高くなってしまう。

また、特許文献２による光電色センサによれば、ＬＥＤからの光を、光電検出手段から目標物に対して異なる距離の位置に向かって照射して、光電検出手段から所定範囲内の距離を通過する製品等の目標物の色の変化を感知することができる。
従って、目標物までの距離のばらつきの影響を大幅に減じて、確実に目標物の色の変化を感知することはできるが、目標物までの距離を測定することはできず、本発明とは、目的，構成及び効果が異なる。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、高い感度を備えると共に、反射に関して波長選択性を有する距離測定目標物であっても、正確に距離を測定することができるようにした、光学距離センサーを提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、発光部と、上記発光部から光を照射して距離測定目標物で反射した光を受光する受光部と、上記発光部からの発光信号及び上記受光部の受光信号の位相差に基づいて、距離測定目標物までの距離を演算する制御部と、を含むタイムオブフライト方式の光学距離センサーにおいて、上記発光部が、互いに異なる複数の色の光を互いにタイミングをずらして発光し、上記受光部が、上記距離測定目標物からの反射光をそのまま受光して、積算することを特徴とする、光学距離センサーにより、達成される。

この第一の態様では、発光部により複数の色の光を距離測定目標物に照射して、それぞれ各色の光について距離測定目標物からの反射光を受光によりそのまま受光して積算する。これにより、制御部は、各色毎の発光タイミングに対応して、受光部からの各色毎の受光信号に基づいて、発光信号と受光信号の位相差に基づいて、距離測定目標物までの距離を演算する。
その際、受光信号のレベルに応じて、できるだけレベルの高い少なくとも一色を選択する。これにより、距離測定目標物の表面における反射率の高い色についての受光信号と発光信号の位相差から、距離の演算を行なうことによって、誤差の少ない距離が求められる。

この場合、測定光として可視光を使用しているので、測定光が人間の目に入射したとき、当該人間はこの測定光を視認することができるので、長時間に亘って測定光を知らずに見てしまうことがない。従って、人間の目に悪影響を及ぼすことがない。
また、各色の光として、受光部の受光感度が高い波長帯域の光を使用することによって、高精度の距離測定を行なうことが可能になる。

本発明の第二の態様による光学距離センサーは、前記第一の態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、各色の光の発光強度を調整して、互いに混色して白色光となるような二つ以上の色の光を発光することを特徴とする。
本発明の第三の態様による光学距離センサーは、前記第二の態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、光の三原色である赤色光，緑色光及び青色光を発光することを特徴とする。
これら第二及び第三の態様では、各色の光が互いに混色することによって、白色光となり、人間の目に入っても、一般的な白色の照明光と同様に、違和感を与えるようなことがない。

本発明の第四の態様による光学距離センサーは、前記第二または第三の態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、各色の光の通路に光拡散部材を備えていることを特徴とする。
この第四の態様では、発光部から出射する各色の光が、光拡散部材を通過することにより拡散して、互いに良好に混色され、ムラのない白色光となる。

本発明の第五の態様による光学距離センサーは、前記第一から第四の何れかの態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、各色の光を、連続した白色光として視認可能であるような断続したタイミングで発光することを特徴とする。
本発明の第六の態様による光学距離センサーは、前記第五の態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、各色の光を１秒間に２０回以上発光することを特徴とする。
これら第五及び第六の態様では、各色の光が、それぞれ例えば１秒間に２０回照射されることにより、人間の目に入ったとしても、連続光として視認されることになる。従って、当該測定光に関して、人間がチラツキを感ずることはないので、本光学距離センサーの測定光を照明光として使用しても違和感がない。

本発明の第七の態様による光学距離センサーは、前記第五または第六の態様による光学距離センサーにおいて、上記発光部が、発光を中断する休止時間帯を有しており、上記制御部が、この休止時間帯における受光部からの受光信号を外光信号として、上記受光部からの受光信号を補正することを特徴とする。
この第七の態様では、各色の発光と発光の間に、休止時間帯を設けることにより、受光部は、この休止時間帯の間に、外乱光を受光する。
このため、この休止時間帯における受光信号を外光信号として、発光部から照射され距離測定目標物で反射した光の受光信号から外光信号を減算して補正することにより、外乱光の影響を受けない受光信号を得ることができる。
従って、このように補正した受光信号に基づいて、発光信号との位相差を演算することにより、より高い精度の距離を測定することができる。

このようにして、本発明による光学距離センサーによれば、受光部の感度が高い波長の可視光を使用して、より高精度の距離測定を行なうことができる。
また、互いに波長の異なる複数の色の光を測定光として使用することにより、距離測定目標物が反射に関して波長選択性を有していても、距離測定目標物の表面における反射率の高い色の光を選択して、発光信号と受光信号の位相差から、高精度で距離を演算することができる。
さらに、互いに混色することにより白色光となるような色の組合せを測定光として使用することにより、測定光が人間の目に入っても有害光や妨害光となるようなことはなく、却って照明光として利用することもできる。

以上のように、本発明によれば、簡単な構成により、高い感度を備えると共に、反射に関して波長選択性を有する距離測定目標物であっても、正確に距離を測定することができるようにした、光学距離センサーが提供され得ることになる。

本発明による光学距離センサーの第一の実施形態の構成を示す概略図である。 図１の光学距離センサーの電気的構成を示すブロック図である。 図１の光学距離センサーの各発光部の発光及び受光部の受光状態を示す概略図である。 図１の光学距離センサーの各色の発光信号を示すタイムチャートである。 図１の光学距離センサーの種々の条件による受光信号を示すタイムチャートである。 図１の光学距離センサーの距離測定目標物の反射状態による受光信号を示すタイムチャートである。 図１の光学距離センサーの受光部で使用されるＣＣＤカメラの分光感度特性の一例を示すグラフである。 図１の光学距離センサーの受光部で使用されるＣＣＤカメラの分光感度特性の他の例を示すグラフである。 各種の距離測定目標物における赤，青，緑，赤外の各光に対する反射率を示す図である。 本発明による光学距離センサーの第二の実施形態の構成を示す概略図である。 本発明による光学距離センサーの第三の実施形態の構成を示す概略図である。 従来の光学距離センサーの一例の構成を示すブロック図である。 図１２の光学距離センサーにおける発光信号及び受光信号の位相差を示すタイムチャートである。 従来の光学距離センサーの具体的構成を示す概略図である。 図１４の光学距離センサーにおける距離計算のための受光信号測定を示すタイムチャートである。 図１４の光学距離センサーにおける距離計算のための発光信号，受光信号及び二つの内部信号との関係を示すタイムチャートである。

以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１１を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明による光学距離センサーの第一の実施形態の構成を示している。
図１において、光学距離センサー１０は、発光部１１と、受光部１２と、制御部１３と、から構成されている。
発光部１１は、図示の場合、三つの発光部、即ち赤色発光部１４，緑色発光部１５及び青色発光部１６から構成されている。
各色の発光部１４，１５，１６は、それぞれ図２に示すように、発光回路１４ａ，１５ａ，１６ａと、ＬＥＤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂと、から構成されている。

ここで、ＬＥＤ１４ｂは赤色ＬＥＤ、ＬＥＤ１５ｂは緑色ＬＥＤ、そしてＬＥＤ１６ｂは青色ＬＥＤである。
そして、これらのＬＥＤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂは、それぞれ発光回路１４ａ，１５ａ，１６ａにより駆動され、それぞれ赤色光，緑色光及び青色光を発生させる。

受光部１２は、各色毎には設けられず、ただ一つの例えばＣＣＤカメラ等の受光手段１２ａと、受光手段１２ａからの撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１２ｂと、から構成されている。
これにより、受光部１２は、受光手段１２ａにより距離測定目標物１７からの反射光をそのまま受光して積算し、Ａ／Ｄ変換部１２ｂでデジタル信号に変換して、受光信号として出力する。

制御部１３は、各色毎に発光信号Ｓ１ｒ，Ｓ１ｇ，Ｓ１ｂを生成し、これらの発光信号をそれぞれ発光回路１４ａ，１５ａ，１６ａに送出する。これにより、各発光回路１４ａ，１５ａ，１６ａは、それぞれ発光信号Ｓ１ｒ，Ｓ１ｇ，Ｓ１ｂに基づいて、ＬＥＤ１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを駆動制御して、発光させる。
尚、図示の場合、制御部１３は、各種表示を行なうための表示部１３ａを備えている。
これにより、各発光部１４，１５，１６は、図３に示すように、それぞれ赤色光，緑色光及び青色光を距離測定目標物１７に向かって照射する。そして、受光部１２は、距離測定目標物１７からの各色の反射光をそのまま（各色毎に分光せずに）受光する。

ここで、制御部１３は、各発光回路１４ａ，１５ａ及び１６ａに対して不連続に断続する発光信号Ｓ１ｒ，Ｓ１ｇ，Ｓ１ｂ（図４参照）を送出する。これにより、各発光部１４，１５，１６の各ＬＥＤ１４ｂ，１５ｂ及び１６ｂは、それぞれ互いにタイミングをずらして赤色光，緑色光及び青色光を発光する。
より具体的には、制御部１３は、図４に示すように、各色に関して、それぞれ４パルスづつ順次に１フレームとして発光させ、そしてこのようなフレームを６回繰り返した後、休止期間ｔ０をとる。

これにより、受光部１２は、各色毎に距離測定目標物１７で反射された光を、色分けせずにそのまま受光する。即ち、図５（Ａ）に示すように、各色の受光信号Ｓ２が連続パルスとして得られる。この場合、各色毎の距離測定目標物１７における反射率が同じであり、各色毎のパルスが同じレベルになっている。

これに対して、同じ周期で、各色毎に２パルスづつ発光した後休止期間ｔ１を設けた場合には、図５（Ｂ）に示すように、受光信号Ｓ２は、同様に各フレームの最後が休止期間ｔ１となる。

さらに、例えば青色に関して距離測定目標物１７の反射率が低い場合には、青色の反射光のレベルが低くなる。従って、受光部１２の受光信号Ｓ２に関して、図５（Ｃ）に示すように、各色の受光信号のパルスのレベルにバラツキが生ずる。

本発明実施形態による光学距離センサー１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
即ち、制御部１３が発光部１１を駆動制御して、各色の光を距離測定目標物１７に対して照射し、受光部１２が距離測定目標物１７からの反射光を受光する。これにより、受光部１２において、図６（Ａ）に示す受光信号Ｓ２が得られる。この受光信号Ｓ２は、前述した図５（Ｃ）に示す受光信号と同じである。

そして、制御部１３は、すべての色、即ち緑色光，赤色光及び青色光の受光信号Ｓ２から、各色毎に位相差φを計算し、この位相差φに基づいて、距離測定目標物１７までの距離Ｄを演算する。

また、ある色、例えば赤色に関して、距離測定目標物１７の反射率が著しく低い場合には、受光信号Ｓ２は、図６（Ｂ）に示すように、赤色に関して受光信号が殆どゼロに近いレベルとなる。
このような場合には、赤色については、位相差φを測定せず、他の色、即ち緑色及び青色の二色のみについて、位相差φを計算し、この位相差φに基づいて、距離測定目標物１７までの距離Ｄを演算する。

このようにして、例えば一つまたは二つの色に関して、距離測定目標物１７の表面における反射率が低くても、残りの色に関して、距離測定目標物１７の表面における反射率が高ければ、当該色の受光信号Ｓ２のレベルが十分に高い。
従って、当該色に関して、発光信号Ｓ１と受光信号Ｓ２から位相差φを確実に測定することができる。これにより、距離測定目標物１７が反射に関して波長選択性を有していたとしても、確実に且つ正確に距離Ｄを測定することが可能である。

次に、受光部１２で使用されるＣＣＤカメラの周波数による感度について考察する。
例えばソニー社の白黒ＣＣＤカメラ「ＩＣＸ２７９ＡＬ」においては、図７に示すように、波長５５０ｎｍ即ち緑色領域に、感度のピーク波長があって、赤外領域では０．４倍以下の感度に低下してしまう。また、青及び赤における感度は、緑の約０．８倍になっている。
従って、上述したように、測定光として、赤色光，緑色光及び青色光を使用する場合には、その感度は、各色毎に、赤外光の場合に約２倍となる。

また、ソニー社の白黒ＣＣＤカメラ「ＩＣＸ４１９ＡＬＢ」においては、図８に示すように、より短波長側の波長５００ｎｍ即ち緑色領域に、感度のピーク波長があって、赤外領域では０．３倍以下の感度に低下してしまう。また、青及び赤における感度は、緑の約０．８倍になっている。
従って、上述したように、測定光として、赤色光，緑色光及び青色光を使用する場合には、その感度は、各色毎に、赤外光の場合に約３倍程度となる。

ここで、受光部１２の感度が二倍になると、一般に測定誤差は１．４倍程度向上し、距離測定目標物１７の認識がより容易になる。即ち受光感度が二倍になると、同じ誤差及び同じ距離の照射範囲に対して、発光強度は半分で済むので、消費電力が低減される。

また、測定光として赤色光，緑色光及び青色光を使用しているので、全体の混色光はほぼ白色光となり、照明光としても違和感なく利用できると共に、人間の目に入ったとしても、有害光あるいは妨害光となることはない。
ここで、上述したように緑色光の受光感度が最大であるが、緑色の単色光では、照射色として視覚的に不適である。このため、他の色も併用すると共に、各色の発光強度を適宜に調整することにより、混色により白色光とする。
また、白色ＬＥＤは、一般的に青色ＬＥＤまたは紫外ＬＥＤの光を蛍光体で波長変換して白色光としているため、測定光としての使用はあまり適しているとはいえない。

従って、赤色光，緑色光及び青色光を使用して、互いにタイミングをずらして不連続の断続光として各色が１秒間に２０回以上発光させることにより、各発光部からの光を距離測定のための測定光とすると共に、混色により白色光となり且つ人間の目には連続光として視認され得ることにより、人間が視認したときに違和感や点滅による不快感を覚えるようなことはない。

次に、距離測定目標物１７の素材による反射率の違いを考察する。
図９において、距離測定目標物１７として、薄茶用紙，コピー用紙，黒布その１（フリース素材），黒布その２（カーテン素材），黄色プラ板，緑布，作業着，手について、入射光として赤色光，青色光，緑色光及び赤外光を使用して、それぞれ距離測定目標物１７の表面に対して斜め４５度から光を入射させ、反対側の斜め４５度方向に反射する反射光の光量を測定した。

その結果、図９に示すように、薄茶用紙，コピー用紙，黄色プラ板及び作業着では、赤色光の反射率が最も高く、また黒布その１及び手では、青色光の反射率が最も高かった。また、緑布では、赤外光を除いて、緑色の反射率が最も高かった。
これによれば、赤外光の反射率が最も高いのは黒布その２と緑布だけであり、赤色光，青色光，緑色光の平均反射率と赤外光の平均反射率を比較すると、可視光が約１．５の反射率である。従って、この反射率の差異に基づいて、受光部の感度の差と相まって、測定光として可視光を使用することにより、発光部１１の発光光量を約半分にすることができると共に、同じ発光光量であれば、測定誤差が約半分になる。

さらに、制御部１３は、休止期間ｔ０において、受光部１２の受光信号に基づいて、外乱光による外光信号を得ることができる。そして、制御部１３は、この外光信号のレベルに基づいて、距離測定時の受光信号Ｓ２から外光信号を減算する等により、受光信号Ｓ２を補正して、外乱光の影響を受けない距離の測定を行なうことができる。
尚、外乱光のレベルが高く、受光部１２のＣＣＤカメラ１２ａの飽和レベルを越えている場合には、外乱光の検出そして受光信号Ｓ２の補正は行なうことができない。従って、本光学距離センサー１０を使用する場合、直射日光やその反射光が強い場所での使用は避けることが望ましい。

図１０は、本発明による光学距離センサーの第二の実施形態の構成を示している。
図１０において、光学距離センサー２０は、図１に示した光学距離センサー１０とはほぼ同じ構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。

光学距離センサー２０は、図１に示した光学距離センサー１０とは、各色の発光部１４，１５，１６が、纒めて配置されていると共に、その前に光拡散板２１を備えている点で異なる構成になっている。
光拡散板２１は、各発光部１４，１５，１６から出射する光の通路に配置されている。

このような構成の光学距離センサー２０によれば、図１に示した光学距離センサー１０と同様に動作すると共に、各発光部１４，１５，１６から出射した光が、光拡散板２１を通過することにより、拡散し、互いに良好に混色され、ムラのない白色光として照射されることになる。

図１１は、本発明による光学距離センサーの第二の実施形態の構成を示している。
図１０において、光学距離センサー３０は、図１に示した光学距離センサー１０とはほぼ同じ構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。

光学距離センサー３０は、発光部１１の代わりに発光部３１を備えている点で、図１に示した光学距離センサー１０とは異なる構成になっている。
発光部３１は、複数個の分散配置された六個の三色ＬＥＤ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを備えている。
各三色ＬＥＤ３１ａ〜３１ｆは、それぞれ赤色ＬＥＤチップ３１ｒ，緑色ＬＥＤチップ３１ｇ及び青色ＬＥＤチップ３１ｂを有しており、例えば１ｍｍ四方程度の範囲に三角形配置されている。

このような構成の光学距離センサー３０によれば、図１に示した光学距離センサー１０と同様に動作すると共に、一つの色の光が、分散配置された各三色ＬＥＤ３１ａ〜３１ｆからそれぞれ出射するので、光拡散板がなくても、互いに十分に混色し、ムラのない白色光となる。

上述した実施形態においては、発光部１１の各色の発光部１４，１５，１６が図４に示すように、互いにタイミングをずらして発光することにより、発光部１１の消費電力が低減されているが、白色照明光として光量が不足する場合には、各色の発光タイミングが互いに少なくとも部分的に重なるように、各色の発光部１４，１５，１６を発光させるようにしてもよい。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、高い感度を備えると共に、反射に関して波長選択性を有する距離測定目標物であっても、正確に安定して距離を測定することができるようにした、光学距離センサーを提供することができる。

本発明による光学距離センサーは、各発光部からの光の混色により、全体として白色光として視認されるので、単に距離センサーとして使用するだけでなく、例えば常夜灯付きセキュリティセンサー，街路灯付きセンサーあるいは室内照明付きセンサーとして利用することができる。

１０，２０，３０ 光学距離センサー
１１ 発光部
１２ 受光部
１３ 制御部
１３ａ 表示部
１４ 赤色発光部
１４ａ，１５ａ，１６ａ 発光回路
１４ｂ，３１ｒ 赤色ＬＥＤ
１５ 緑色発光部
１５ｂ，３１ｂ 緑色ＬＥＤ
１６ 青色発光部
１６ｂ，３１ｂ 青色ＬＥＤ
１７ 距離測定目標物
２１ 光拡散板
３１ 発光部
３１ａ〜３１ｆ 三色ＬＥＤ

Claims (7)

1. 発光部と、上記発光部から光を照射して距離測定目標物で反射した光を受光する受光部と、上記発光部からの発光信号及び上記受光部の受光信号の位相差に基づいて、距離測定目標物までの距離を演算する制御部と、を含むタイムオブフライト方式の光学距離センサーにおいて、
   上記発光部が、互いに異なる複数の色の光を互いにタイミングをずらして発光し、
   上記受光部が、上記距離測定目標物からの反射光をそのまま受光して、積算することを特徴とする、光学距離センサー。
2. 上記発光部が、各色の光の発光強度を調整して、互いに混色して白色光となるような二つ以上の色の光を発光することを特徴とする、請求項１に記載の光学距離センサー。
3. 上記発光部が、光の三原色である赤色光，緑色光及び青色光を発光することを特徴とする、請求項２に記載の光学距離センサー。
4. 上記発光部が、各色の光の通路に光拡散部材を備えていることを特徴とする、請求項２または３に記載の光学距離センサー。
5. 上記発光部が、各色の光を、連続した白色光として視認可能であるような断続したタイミングで発光することを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の光学距離センサー。
6. 上記発光部が、各色の光を１秒間に２０回以上発光することを特徴とする、請求項５に記載の光学距離センサー。
7. 上記発光部が、発光を中断する休止時間帯を有しており、
   上記制御部が、この休止時間帯における受光部からの受光信号を外光信号として、上記受光部からの受光信号を補正することを特徴とする、請求項５または６に記載の光学距離センサー。

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