JP2013088406A - Distance measuring device including range-finding sensor and distance measuring method - Google Patents

Distance measuring device including range-finding sensor and distance measuring method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance measuring device for improving range finding accuracy within a distance range requested to a device and realizing output value-distance conversion for which individual variation of a sensor is corrected, a distance measuring method, and a display device including the distance measuring device.SOLUTION: The distance measuring device includes: an adjustment part 21 for performing offset correction according to an output value at the longest distance within the distance range requested to the device, in a PSD sensor 20 in which the output value and the distance have inversely proportional relation; an amplification part 22 for performing gain correction according to an output value at the shortest distance in the distance range requested to the device; and a calculation part 23 for measuring an output value at the middle distance, obtaining a characteristic curve intrinsic to a range-finding sensor on the basis of the output values at three points of the longest distance, the shortest distance and the middle distance, and calculating a distance to a measuring object by applying the output value of the PSD sensor 20 to the characteristic curve.

Description

本発明は、出力値と測定距離とが反比例の関係を有する測距センサを備える距離測定装置、距離測定方法、および前記距離測定装置を備える表示装置に関する。  The present invention relates to a distance measuring device including a distance measuring sensor having an inversely proportional relationship between an output value and a measurement distance, a distance measuring method, and a display device including the distance measuring device.

図2は赤外LED(Light Emitting Diode)と位置検出素子PSD(Position Sensitive Detector)を用いた光学式アナログ出力型三角測量方式測距センサの模式図である。赤外LEDから出力した赤外光を投光レンズにて十分に鋭い指向角で前方の測定対象物に照射し、測定対象物で拡散反射した反射光のうち受光レンズに入射する光をPSD上に集光して、スポット光入射位置(光量重心位置)を電気的に検出し、そのスポット光入射位置が、測距センサから測定対象物までの距離に応じて変化することを利用して当該距離を測定する。  FIG. 2 is a schematic diagram of an optical analog output type triangulation type distance measuring sensor using an infrared LED (Light Emitting Diode) and a position detecting element PSD (Position Sensitive Detector). Infrared light output from the infrared LED is irradiated onto the front measurement object with a sufficiently sharp directivity angle by the light projection lens, and the light incident on the light receiving lens among the reflected light diffusely reflected by the measurement object is displayed on the PSD. The spot light incident position (light intensity barycentric position) is electrically detected, and the spot light incident position changes according to the distance from the distance measuring sensor to the measurement object. Measure distance.

このとき、スポット光入射位置は、投光レンズ(測距センサ前面)から測定対象物までの距離(変数d)と投光レンズ―受光レンズ間ピッチ(設計値p)で形成される直角三角形と、受光レンズ―PSD間距離(設計値f)とPSD上のスポット光入射位置の変位量(変数x)で形成される直角三角形の相似関係から、前記センサの設計値pとfを定数とすれば、dとxは連動して変化し、その関係は下記式のとおり反比例の関係となる。
d / p = f / x
∴ d = ( p*f )/ x
At this time, the spot light incident position is a right triangle formed by the distance (variable d) from the light projecting lens (front surface of the distance measuring sensor) to the measurement object and the pitch between the light projecting lens and the light receiving lens (design value p). From the similarity relationship of the right triangle formed by the distance between the light receiving lens and the PSD (design value f) and the amount of displacement of the spot light incident position on the PSD (variable x), the design values p and f of the sensor are set as constants. For example, d and x change in conjunction with each other, and the relationship is inversely proportional as shown in the following equation.
d / p = f / x
D d = (p * f) / x

ここで変数xは、測定対象物が無限遠にあるときのスポット光入射位置、すなわち受光レンズの中心からPSD上に垂直に入射する光の位置と、測定対象物が測定距離にあるときのスポット光入射位置との差分を表す。PSDはスポット光入射位置を光電流として検出することができ、前記光電流を電圧に変換して取り出すことで変数xを測定でき、設計値pおよび設計値fが既知であれば、上記式を用いて変数dを測定することができる。Here, the variable x is a spot light incident position when the measurement object is at infinity, that is, a position of light perpendicularly incident on the PSD from the center of the light receiving lens, and a spot when the measurement object is at the measurement distance. This represents the difference from the light incident position. The PSD can detect the spot light incident position as a photocurrent, and can measure the variable x by converting the photocurrent into a voltage and taking it out. If the design value p and the design value f are known, the above equation is obtained. Can be used to measure the variable d.

アナログ出力型三角測量方式測距センサの基本特性、すなわちセンサの出力電圧が測定対象物までの距離と反比例の関係をもつ特性は、図2に示す幾何学的な関係が保たれている限り成り立つ。ただ、アナログ出力型三角測量方式測距センサのこのような基本特性によって、測定対象物がアナログ出力型三角測量方式測距センサから遠ざかるにつれて、距離の測定値の分解能が低くなって、距離の測定精度が低下するという問題が生じる。The basic characteristics of the analog output type triangulation distance measuring sensor, that is, the characteristics in which the output voltage of the sensor is inversely proportional to the distance to the object to be measured are satisfied as long as the geometrical relationship shown in FIG. 2 is maintained. . However, due to these basic characteristics of the analog output type triangulation type distance measuring sensor, as the measurement object moves away from the analog output type triangulation type distance measuring sensor, the resolution of the distance measurement value becomes lower and the distance measurement is reduced. There arises a problem that accuracy is lowered.

そこで、測定対象物が遠ざかるにつれて距離の測定精度が低下することを防止できる光学式測距センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。  Therefore, an optical distance measuring sensor that can prevent the measurement accuracy of the distance from decreasing as the measurement object moves away has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−10556号公報JP 2007-10556 A

しかしながら、いかに個々のセンサの測定精度(特に、遠距離での測定精度)を向上させたとしても、実際の測距センサには、電気的バラツキ、構造バラツキ、物性上のバラツキなどがあり、これらの個体バラツキによって個々のセンサで出力電圧の特性がばらついてしまう。図3に測距センサにおける電圧―距離変換の概念図を示す。図3から、任意の測定距離doに対して、個々のセンサでそれぞれ異なる出力電圧VoおよびV’oが対応づけられてしまうことが分かる。  However, no matter how much the measurement accuracy of individual sensors (especially the measurement accuracy at a long distance) is improved, there are actual variations in electrical sensors, structural variations, physical properties, etc. Due to individual variations, output voltage characteristics vary among individual sensors. FIG. 3 shows a conceptual diagram of voltage-distance conversion in the distance measuring sensor. It can be seen from FIG. 3 that different output voltages Vo and V′o are associated with each sensor for an arbitrary measurement distance do.

このため、測距センサの使用に際しては、個々のセンサに対して、あらかじめ出力電圧Vと測定対象物までの距離dを1対1に対応づけておくキャリブレーション工程(電圧―距離変換)が必要である。  For this reason, when using a distance measuring sensor, a calibration process (voltage-distance conversion) is required in which the output voltage V and the distance d to the measurement object are associated with each other in a one-to-one relationship in advance. It is.

電圧―距離変換の方法としては従来、個々のセンサに対して各測定距離d1,d2,d3,・・・における各出力電圧V1,V2,V3,・・・を複数点記憶させ、線形補間などにより特性曲線を近似する方法(線形補間法)が知られている。表1に、線形補間法による電圧―距離変換テーブルの概念図を示す。As a method of voltage-distance conversion, conventionally, a plurality of output voltages V1, V2, V3,... At each measurement distance d1, d2, d3,. There is known a method (linear interpolation method) for approximating a characteristic curve. Table 1 shows a conceptual diagram of a voltage-distance conversion table by a linear interpolation method.

Figure 2013088406
Figure 2013088406

しかし、図3中のセンサαの出力電圧V―測定距離dの関係を示す線から明らかなように、この方法は測定点の個数を多くしなければ精度を高められず、個体バラツキの調整に多大な測定時間を要するなどの問題があった。However, as apparent from the line indicating the relationship between the output voltage V of the sensor α in FIG. 3 and the measurement distance d, this method cannot be increased in accuracy unless the number of measurement points is increased. There were problems such as requiring a lot of measurement time.

また、測距センサには測定距離の保証範囲が仕様として定められており、前記範囲外での測距精度は保証されない。したがって、測距センサを備えた距離測定装置において測距センサを用いて距離の測定を行う場合、当該距離測定装置に要求される測定範囲と比較して十分に広い測定距離の保証範囲をもつ測距センサを用いる必要がある。なお、あらかじめ測定範囲が決まっている場合、測距センサの出力電圧範囲も一定の範囲に収まる。  In addition, a guaranteed range of measurement distance is defined as a specification for the distance measuring sensor, and accuracy of distance measurement outside the range is not guaranteed. Therefore, when a distance measurement device equipped with a distance measurement sensor is used to measure the distance, the measurement range having a sufficiently wide measurement distance guarantee range compared to the measurement range required for the distance measurement device. It is necessary to use a distance sensor. When the measurement range is determined in advance, the output voltage range of the distance measuring sensor is also within a certain range.

ここで、センサの出力電圧VはADC(Analog-to-Digital
Converter)などを介すことによってデジタルデータとして取得されるが、ADCの入力電圧範囲と入力分解能は有限であることから、距離分解能を高めるためには該当の距離測定装置に要求される測定範囲におけるダイナミックレンジをできる限り大きく取ることが望ましい。したがって、センサの出力電圧Vを直接ADCに入力するのではなく、事前に当該距離測定装置に要求される測定範囲における測距センサの出力電圧範囲を推定し、前記推定結果に基づいて増幅回路などを用いてADCの入力電圧範囲に合わせ込むように電圧範囲を最適化してからADCに入力することが有効である。
Here, the output voltage V of the sensor is ADC (Analog-to-Digital).
However, since the input voltage range and input resolution of the ADC are limited, in order to increase the distance resolution, the measurement range required for the corresponding distance measuring device is used. It is desirable to make the dynamic range as large as possible. Accordingly, the output voltage V of the sensor is not directly input to the ADC, but the output voltage range of the distance measuring sensor in the measurement range required for the distance measuring device is estimated in advance, and an amplifier circuit or the like is based on the estimation result. It is effective to input to the ADC after optimizing the voltage range so as to match the input voltage range of the ADC.

図4にADCの入力電圧範囲と測距センサの出力電圧範囲の関係について示す。出力特性γはセンサの出力電圧Vを直接ADCに入力した例である。出力特性δは適切に電圧範囲を最適化してからADCに入力した例である。図4では4bitのADCに入力した場合を示しているが、明らかに出力特性δのほうが測定範囲内での距離分解能(プロットの個数)が高くなっていることがわかる。FIG. 4 shows the relationship between the input voltage range of the ADC and the output voltage range of the distance measuring sensor. The output characteristic γ is an example in which the output voltage V of the sensor is directly input to the ADC. The output characteristic δ is an example in which the voltage range is appropriately optimized and then input to the ADC. Although FIG. 4 shows a case where the signal is input to a 4-bit ADC, it can be clearly seen that the output characteristic δ has a higher distance resolution (number of plots) within the measurement range.

従来、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における測距センサの出力電圧範囲を推定するには、センサの個体バラツキを考慮する必要があったため、電圧範囲を最適化する際は、あらゆる個体バラツキを許容できるように設計マージンを大きく取らざるを得ず、この結果、ADCの入力電圧範囲に十分に合わせ込むことができずにダイナミックレンジが損なわれるという問題があった。Conventionally, in order to estimate the output voltage range of a distance measuring sensor in the measurement range required for the corresponding distance measuring device, it has been necessary to consider the individual variation of the sensor. There is a problem that a large design margin must be taken to allow variation, and as a result, the dynamic range is impaired because the design voltage cannot be sufficiently adjusted to the input voltage range of the ADC.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、該当の距離測定装置に要求される測定範囲に対して、その範囲での測距精度(距離分解能)の向上と、センサの特性曲線の個体バラツキを補正した電圧―距離変換とを、同時に、かつ短時間で高精度に行うことができる距離測定装置、距離測定方法、および該距離測定装置を備えた表示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 points, and with respect to the measurement range required for the corresponding distance measurement device, the distance measurement accuracy (distance resolution) within the range is improved, and individual variations in the characteristic curve of the sensor are achieved. It is an object of the present invention to provide a distance measuring device, a distance measuring method, and a display device including the distance measuring device capable of performing voltage-distance conversion corrected for the same at the same time in a short time with high accuracy.

請求項1記載の発明は、
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサと、
前記測距センサの出力値に基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離を算出する算出部とを備え、
該算出部は、前記測距センサの出力値を、前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記測距センサの出力値とに基づいて決定される前記測距センサから測定対象物までの距離と前記測距センサの出力値とに係る特性曲線に当てはめることにより、前記測距センサから測定対象物までの距離を算出することを特徴とする。
The invention described in claim 1
A distance measuring sensor having an inversely proportional relationship between the output value and the distance to the measurement object;
A calculation unit that calculates a distance from the distance measurement sensor to a measurement object based on an output value of the distance measurement sensor;
The calculation unit determines an output value of the distance measuring sensor based on a distance from the distance measuring sensor to at least three arbitrary measurement points and an output value of the distance measuring sensor at the measurement point. The distance from the distance measuring sensor to the measurement object is calculated by applying a characteristic curve relating to the distance from the distance measurement sensor to the measurement object and the output value of the distance measurement sensor.

請求項2記載の発明は、
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサと、
前記測距センサの出力値に対してオフセット調整を行う調整部と、
前記オフセット調整された前記測距センサの出力値を増幅する増幅部と、
前記増幅された前記測距センサの出力値に基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離を算出する算出部とを備え、
該算出部は、前記増幅された前記測距センサの出力値を、前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記増幅された前記測距センサの出力値とに基づいて決定される前記測距センサから測定対象物までの距離と前記増幅された前記測距センサの出力値とに係る特性曲線に当てはめることにより、前記測距センサから測定対象物までの距離を算出することを特徴とする。
The invention according to claim 2
A distance measuring sensor having an inversely proportional relationship between the output value and the distance to the measurement object;
An adjustment unit for performing offset adjustment on the output value of the distance measuring sensor;
An amplifying unit for amplifying the output value of the distance measuring sensor adjusted for the offset;
A calculation unit that calculates a distance from the distance measurement sensor to a measurement object based on the amplified output value of the distance measurement sensor;
The calculation unit outputs the amplified output value of the distance measurement sensor, the distance from the distance measurement sensor to at least three arbitrary measurement points, and the output value of the amplified distance measurement sensor at the measurement point Is applied to a characteristic curve related to the distance from the distance measuring sensor to the measurement object and the amplified output value of the distance measurement sensor determined on the basis of the distance from the distance measurement sensor to the measurement object. The distance is calculated.

請求項3記載の発明は、
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサの出力値を前記測距センサから測定対象物までの距離に変換する方法であって、
前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記測距センサの出力値とに基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離と前記測距センサの出力値とに係る特性曲線を決定するステップと、
前記測距センサの出力値を前記特性曲線に当てはめることにより前記測距センサから測定対象物までの距離を算出するステップと
を有することを特徴とする。
The invention described in claim 3
A method for converting an output value of a distance measurement sensor having an inversely proportional relationship between an output value and a distance to a measurement object into a distance from the distance measurement sensor to the measurement object,
The distance from the distance sensor to the object to be measured and the output of the distance sensor based on the distance from the distance sensor to at least three arbitrary measurement points and the output value of the distance sensor at the measurement point Determining a characteristic curve for the value;
Calculating the distance from the distance measuring sensor to the object to be measured by applying the output value of the distance measuring sensor to the characteristic curve.

請求項4記載の発明は、
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサの出力値を前記測距センサから測定対象物までの距離に変換する方法であって、
前記測距センサの出力値に対してオフセット調整を行うステップと、
前記オフセット調整された前記測距センサの出力値を増幅するステップと、
前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記増幅された前記測距センサの出力値とに基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離と前記増幅された前記測距センサの出力値とに係る特性曲線を決定するステップと、
前記増幅された前記測距センサの出力値を前記特性曲線に当てはめることにより前記測距センサから測定対象物までの距離を算出するステップと
を有することを特徴とする。
The invention according to claim 4
A method for converting an output value of a distance measurement sensor having an inversely proportional relationship between an output value and a distance to a measurement object into a distance from the distance measurement sensor to the measurement object,
Performing offset adjustment on the output value of the distance measuring sensor;
Amplifying the offset adjusted output value of the distance measuring sensor;
The distance from the distance measurement sensor to the measurement object and the amplification based on the distance from the distance measurement sensor to at least three arbitrary measurement points and the amplified output value of the distance measurement sensor at the measurement point Determining a characteristic curve related to the output value of the distance measuring sensor,
A step of calculating a distance from the distance measuring sensor to a measurement object by applying the amplified output value of the distance measuring sensor to the characteristic curve.

請求項5記載の発明は、請求項1ないし請求項2のいずれかに記載の距離測定装置を備える表示装置である。A fifth aspect of the present invention is a display device comprising the distance measuring device according to any one of the first to second aspects.

本発明によれば、出力値と測定距離とが反比例の関係を有する測距センサの基本特性に着目して、複数の未知係数(例えば、l,m,n)を求める方法(未知係数法)を取り入れることにより、あらゆる個体バラツキをもった個々のセンサに対して補間による誤差のない高精度な出力値―距離変換を行うことができる。また、測距センサの出力値が電圧、または電圧に変換することができるアナログ出力値(電流など)である場合には、同時に、前記高精度な出力値―距離変換結果に基づいてADCのダイナミックレンジが最大限に取れるように、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における測距センサの出力範囲を最適化できる。さらに、測定点は3点だけでよいため、個体バラツキの調整に要する測定時間を大幅に短縮することができる。  According to the present invention, a method for obtaining a plurality of unknown coefficients (for example, l, m, n) by paying attention to a basic characteristic of a distance measuring sensor in which an output value and a measurement distance have an inversely proportional relationship (an unknown coefficient method) By adopting, high-accuracy output value-distance conversion without error due to interpolation can be performed for individual sensors with all individual variations. Further, when the output value of the distance measuring sensor is a voltage or an analog output value (such as current) that can be converted into a voltage, at the same time, based on the result of the high-accuracy output value-distance conversion, the dynamics of the ADC The output range of the distance measuring sensor in the measurement range required for the corresponding distance measuring device can be optimized so that the range can be maximized. Furthermore, since only three measurement points are required, the measurement time required for adjusting individual variations can be greatly shortened.

本発明に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the liquid crystal display device which concerns on this invention. 赤外LEDと位置検出素子PSDを用いた光学式アナログ出力型三角測量方式測距センサの模式図である。It is a schematic diagram of an optical analog output type triangulation type distance measuring sensor using an infrared LED and a position detection element PSD. 測距センサにおける電圧―距離変換の概念図である。It is a conceptual diagram of voltage-distance conversion in the distance measuring sensor. ADCの入力電圧範囲と測距センサの出力電圧範囲の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the input voltage range of ADC and the output voltage range of a ranging sensor. 未知係数l,m,nのバラツキを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the variation of unknown coefficient l, m, n. 出力電圧最適化回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an output voltage optimization circuit. オフセット補正前後の2つの特性曲線を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows two characteristic curves before and behind offset correction. オフセット補正とゲイン補正によるセンサの特性曲線の最適化を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows optimization of the characteristic curve of a sensor by offset correction and gain correction. 測定範囲を変更したときの特性曲線の変化を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the change of the characteristic curve when a measurement range is changed.

〔本発明の基本原理〕
まず前提として、本発明の基本原理について説明する。
[Basic Principle of the Present Invention]
First, the basic principle of the present invention will be described as a premise.

上述のように、本発明においては、出力値と測定距離とが反比例の関係を有する測距センサの基本特性に着目して、複数の未知係数を求める方法(未知係数法)を用いる。表2に、未知係数法による電圧―距離変換テーブルの概念図を示す。    As described above, in the present invention, a method for obtaining a plurality of unknown coefficients (unknown coefficient method) is used by paying attention to the basic characteristics of a distance measuring sensor in which the output value and the measurement distance are inversely proportional to each other. Table 2 shows a conceptual diagram of a voltage-distance conversion table by the unknown coefficient method.

Figure 2013088406
Figure 2013088406

図3中のセンサβの出力電圧V―測定距離dの関係を示す線から明らかなように、未知係数法を用いることにより、補間による誤差のない高精度な電圧―距離変換を行うことができる。As is apparent from the line indicating the relationship between the output voltage V of the sensor β in FIG. 3 and the measurement distance d, it is possible to perform highly accurate voltage-distance conversion without error due to interpolation by using the unknown coefficient method. .

アナログ出力型三角測量方式測距センサの基本特性(以下、特性曲線と記す)は、反比例曲線の標準形の式を用いて記述される。特性曲線を表す式は、次に示す式(1)である。  The basic characteristics of the analog output type triangulation type distance measuring sensor (hereinafter referred to as a characteristic curve) are described using a standard form equation of an inversely proportional curve. The equation representing the characteristic curve is the following equation (1).

Figure 2013088406
Figure 2013088406

式(1)で、doは任意の測定距離、Voはdoにおける出力電圧、l,m,nが未知係数である。In Expression (1), do is an arbitrary measurement distance, Vo is an output voltage at do, and l, m, and n are unknown coefficients.

図5(A)〜(C)の実線は式(1)が表すセンサの特性曲線を描いたものである。図5の点(m,n)は特性曲線の中心であり、特性曲線がV=nとd=mに漸近することを表す。The solid lines in FIGS. 5A to 5C depict the characteristic curve of the sensor represented by Expression (1). The point (m, n) in FIG. 5 is the center of the characteristic curve, and represents that the characteristic curve is asymptotic to V = n and d = m.

また、図5(A)〜(C)の破線は、図5の実線に対して未知係数l,m,nをそれぞれ変化させた場合の特性曲線の変化を描いたものである。Also, the broken lines in FIGS. 5A to 5C depict changes in the characteristic curve when the unknown coefficients l, m, and n are changed with respect to the solid line in FIG.

未知係数l は、図2における( p*f)のバラツキ、すなわち構造バラツキと捉えることができ、特性曲線の斜め方向のずれを決める係数となる。未知係数lの変化を図5(A)に示す。未知係数lの変化は、特性曲線の直線V=(d-m)+nに沿ったバラツキとして表れ、特性曲線と直線V
= ( d - m )+ nの交点( √( l + m), √( l + n ))付近(特性曲
線の頂点付近)で最も大きな変化となり、測定距離全域で測距精度に影響を与える。
The unknown coefficient l can be regarded as a variation of (p * f) in FIG. 2, that is, a structural variation, and is a coefficient that determines a deviation in the oblique direction of the characteristic curve. The change of the unknown coefficient l is shown in FIG. The change of the unknown coefficient l appears as a variation along the straight line V = (dm) + n of the characteristic curve.
= (D-m) + n is the largest change near the intersection (√ (l + m), √ (l + n)) (near the top of the characteristic curve), and affects the measurement accuracy over the entire measurement distance .

未知係数mは距離の次元をもち、図2における赤外LEDからPSDに至る光路のバラツキと捉えることができ、特性曲線の横軸方向のずれを決める係数となる。未知係数mの変化を図5(B)に示す。光路のバラツキが発生する要因は、例えば、レンズの偏心、センサボディの歪や非対称性、あるいはセンサの保護や目隠しのためにセンサ前面に取りつけるカバー材などと考えられる。測定距離dが十分長いとき、相対的に未知係数mが式(1)の特性曲線に与える影響は小さくなる。また、反比例曲線の性質上、測定距離dが小さいほど出力電圧Vの変化に対する測定距離dの変化が小さくなるため、未知係数mの変化は特性曲線の近距離側での測距精度に影響を与える。The unknown coefficient m has a dimension of distance and can be regarded as a variation in the optical path from the infrared LED to the PSD in FIG. 2, and is a coefficient that determines the deviation of the characteristic curve in the horizontal axis direction. The change of the unknown coefficient m is shown in FIG. Factors that cause variations in the optical path include, for example, lens decentration, sensor body distortion and asymmetry, or a cover material that is attached to the front surface of the sensor for protection and blinding of the sensor. When the measurement distance d is sufficiently long, the influence of the unknown coefficient m on the characteristic curve of Equation (1) becomes relatively small. In addition, due to the nature of the inverse proportional curve, the smaller the measurement distance d, the smaller the change in the measurement distance d with respect to the change in the output voltage V. Therefore, the change in the unknown coefficient m affects the distance measurement accuracy on the short distance side of the characteristic curve. give.

未知係数nは電圧(出力値)の次元をもち、測定対象物が無限遠にあるときのオフセット電圧のバラツキと捉えることができ、特性曲線の縦軸方向のずれを決める係数となる。未知係数nの変化を図5(C)に示す。オフセット電圧のバラツキが発生する要因は、例えば、PSDのダイボンド位置のバラツキや、PSDの位置検出誤差、光電流―電圧変換バラツキなどと考えられる。測定距離dが十分小さいとき、相対的に未知係数nが式(1)の特性曲線に与える影響は小さくなる。また、反比例曲線の性質上、測定距離dが大きいほど出力電圧Vの変化に対する測定距離dの変化が大きくなるため、未知係数nの変化は特性曲線の遠距離側での測距精度に影響を与える。The unknown coefficient n has a voltage (output value) dimension and can be regarded as variations in the offset voltage when the measurement object is at infinity, and is a coefficient that determines the deviation in the vertical direction of the characteristic curve. The change of the unknown coefficient n is shown in FIG. Factors that cause variations in offset voltage include, for example, variations in PSD die-bond positions, PSD position detection errors, and photocurrent-voltage conversion variations. When the measurement distance d is sufficiently small, the influence of the unknown coefficient n on the characteristic curve of Equation (1) is relatively small. Further, due to the nature of the inversely proportional curve, the change in the measurement distance d with respect to the change in the output voltage V increases as the measurement distance d increases. Therefore, the change in the unknown coefficient n affects the distance measurement accuracy on the far side of the characteristic curve. give.

これら3つの未知係数l,m,nを個々のセンサに対して求めることにより、個体バラツキを含む特性曲線が求まり、精度の高い電圧―距離変換が可能になる。By obtaining these three unknown coefficients l, m, and n for each sensor, a characteristic curve including individual variations is obtained, and highly accurate voltage-distance conversion becomes possible.

未知係数l,m,nの特定には、異なる測定距離における出力電圧を少なくとも3点実測する必要がある。なお、十分高精度に製造されたセンサであれば、未知係数l,m,nは一定範囲内に収まると考えてよい。In order to specify the unknown coefficients l, m, and n, it is necessary to actually measure at least three output voltages at different measurement distances. If the sensor is manufactured with sufficiently high accuracy, the unknown coefficients l, m, and n may be considered to be within a certain range.

次に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。  Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態は、本発明に係る距離測定装置を、液晶表示装置に適用した場合の実施形態である。  In the present embodiment, the distance measuring device according to the present invention is applied to a liquid crystal display device.

図1は、本実施形態に係る液晶表示装置1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 liquid crystal display device 1 according to the present embodiment.

図において液晶表示装置1は、表示用のデバイスとして液晶パネル17を備える表示装置であり、PC3から入力される画像信号に基づいて液晶パネル17に画像表示を行うものである。  In the figure, a liquid crystal display device 1 is a display device including a liquid crystal panel 17 as a display device, and displays an image on the liquid crystal panel 17 based on an image signal input from the PC 3.

液晶表示装置1は、制御部10、RAM(Random Access Memory)11、RAM(Random
Access
Memory)24、ROM(Read Only Memory)12、ROM(Read Only Memory)25、操作部13、入力部14、画像処理部15、パネル駆動部16、液晶パネル17、ライト駆動部18、バックライト19、PSDセンサ20、調整部21、増幅部22及び算出部23等を備えて構成されている。
The liquid crystal display device 1 includes a control unit 10, a RAM (Random Access Memory) 11, a RAM (Random
Access
Memory) 24, ROM (Read Only Memory) 12, ROM (Read Only Memory) 25, operation unit 13, input unit 14, image processing unit 15, panel driving unit 16, liquid crystal panel 17, light driving unit 18, and backlight 19 , A PSD sensor 20, an adjustment unit 21, an amplification unit 22, a calculation unit 23, and the like.

制御部10は、具体的にはCPU(Central Processing
Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等の演算処理装置にて構成され、ROM12に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより種々の処理を行うことができる。制御部10は、液晶表示装置1内の各部と情報の授受を行ってこれら各部の動作を制御することにより、液晶パネル17に画像を表示するための種々の制御処理を実行する。
Specifically, the control unit 10 is a CPU (Central Processing).
Unit) or an MPU (Micro Processing Unit) or the like, and various processes can be performed by reading and executing a control program stored in the ROM 12. The control unit 10 performs various control processes for displaying an image on the liquid crystal panel 17 by exchanging information with each unit in the liquid crystal display device 1 and controlling operations of these units.

RAM11は、例えばSRAM(Static RAM)又はDRAM(Dynamic RAM)等のデータ書き換え可能なメモリ素子により構成されており、一時的なデータを記憶することができる。例えばRAM11は、制御部10が行う種々の制御処理の演算過程などで発生したデータを一時的に記憶する。  The RAM 11 is configured by a data rewritable memory element such as SRAM (Static RAM) or DRAM (Dynamic RAM), and can store temporary data. For example, the RAM 11 temporarily stores data generated in the calculation process of various control processes performed by the control unit 10.

RAM24も、例えばSRAM(Static RAM)又はDRAM(Dynamic RAM)等のデータ書き換え可能なメモリ素子により構成されており、一時的なデータを記憶することができる。本実施の形態においては、PSDセンサ20の検出結果及びこの検出結果に基づいて出力される増幅器出力電圧Vamp等のデータ(詳細は後述する)をRAM24に記憶する。  The RAM 24 is also composed of a data rewritable memory element such as SRAM (Static RAM) or DRAM (Dynamic RAM), and can store temporary data. In the present embodiment, the RAM 24 stores the detection result of the PSD sensor 20 and data (details will be described later) such as the amplifier output voltage Vamp output based on the detection result.

ROM12は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成され、制御部10の動作に必要な制御プログラムと、その他の種々のデータ(図示は省略する)とが予め記憶されている。  The ROM 12 is configured by a nonvolatile memory element such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) or a flash memory, for example, and includes a control program necessary for the operation of the control unit 10 and other various data (not shown). Stored in advance.

ROM25も、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成されている。本実施の形態においては、PSDセンサ20から測定対象物までの距離を算出するために用いる特性曲線を構成するバラツキ成分(定数)A,m,Bの値(詳細は後述する)がROM25に予め記憶されており、算出部23がこれらのデータを読み出して処理を行う。  The ROM 25 is also constituted by a nonvolatile memory element such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) or a flash memory. In the present embodiment, values of variation components (constants) A, m, and B (details will be described later) constituting a characteristic curve used for calculating the distance from the PSD sensor 20 to the measurement object are stored in the ROM 25 in advance. The calculation unit 23 reads out these data and performs processing.

操作部13は、ユーザが液晶表示装置1を操作するための各種のファンクションキーなどを有している。例えば、液晶パネル17の画像表示の明るさ(ブライトネス)を変更するためのキー、又は画像表示のカラーバランスを変更するためのキー等のように、液晶表示装置1の表示特性を設定するための設定キーが操作部13に設けられている。操作部13は、これらのファンクションキーに対するユーザの操作を受け付けて制御部10へ通知し、制御部10は操作部13からの通知に応じて各部の動作を制御することができる。  The operation unit 13 includes various function keys for the user to operate the liquid crystal display device 1. For example, for setting the display characteristics of the liquid crystal display device 1 such as a key for changing the brightness (brightness) of the image display of the liquid crystal panel 17 or a key for changing the color balance of the image display. A setting key is provided on the operation unit 13. The operation unit 13 accepts user operations on these function keys and notifies the control unit 10, and the control unit 10 can control the operation of each unit in response to the notification from the operation unit 13.

入力部14は、PC3などの外部機器に信号ケーブルを介して接続される接続端子を有しており、PC3から入力される画像信号を取得し、この画像信号を画像処理部15へ与える。画像処理部15は、制御部10の制御に応じて、入力部14から与えられた画像信号に対して明るさ調整又はカラーバランス調整等の種々の画像処理を施し、画像処理後の画像信号をパネル駆動部16へ与える。画像処理部15から与えられた画像信号に応じてパネル駆動部16が液晶パネル17を駆動することにより、液晶表示装置1はPC3からの画像信号に基づく画像表示を行うことができる。  The input unit 14 has a connection terminal connected to an external device such as the PC 3 via a signal cable, acquires an image signal input from the PC 3, and provides the image signal to the image processing unit 15. The image processing unit 15 performs various image processing such as brightness adjustment or color balance adjustment on the image signal given from the input unit 14 under the control of the control unit 10, and outputs the image signal after the image processing. It gives to the panel drive part 16. When the panel driving unit 16 drives the liquid crystal panel 17 in accordance with the image signal given from the image processing unit 15, the liquid crystal display device 1 can perform image display based on the image signal from the PC 3.

液晶パネル17は、一対のガラス基板が対向配置され、その間隙内に液晶物質である液晶層が形成された構造をなしている。一方のガラス基板には、複数の画素電極と、画素電極のそれぞれにドレインを接続したTFT(Thin Film Transistor)とが設けられ、他方のガラス基板には共通電極が設けられている。各TFTのゲート及びソースは、パネル駆動部16のゲートドライバ及びソースドライバ(図示は省略する)に接続され、パネル駆動部16から駆動信号がそれぞれ入力されている。  The liquid crystal panel 17 has a structure in which a pair of glass substrates are opposed to each other, and a liquid crystal layer, which is a liquid crystal substance, is formed in a gap therebetween. One glass substrate is provided with a plurality of pixel electrodes and TFTs (Thin Film Transistors) each having a drain connected to the pixel electrode, and the other glass substrate is provided with a common electrode. The gate and source of each TFT are connected to a gate driver and a source driver (not shown) of the panel drive unit 16, and drive signals are input from the panel drive unit 16, respectively.

パネル駆動部16は、画像処理部15から与えられた画像信号に応じて液晶パネル17を駆動するための駆動信号を出力する。詳しくは、パネル駆動部16のゲートドライバは、液晶パネル17が有する多数のTFTのゲートに、与えられた画像信号に応じて選択的に電圧を印加し、また同様に、パネル駆動部16のソースドライバは、TFTのソースに、入力された映像信号に応じた電圧値で電圧を印加する。これにより液晶パネル17は、パネル駆動部16のゲートドライバから印加される電圧によって各画素のTFTのオン/オフが制御され、パネル駆動部16のソースドライバから入力される出力電圧(液晶パネル17への入力レベル)が各画素のTFTに印加されることにより、液晶物質の電気光学特性によって決定される光透過率が制御されて、バックライト19からの光の透過が調整され、所望の画像を階調表示することができる。液晶パネル17の各画素は、RGBのように複数色分の副画素で更に構成され、光の透過方向にカラーフィルムを配することで、カラー表示を可能としている。  The panel drive unit 16 outputs a drive signal for driving the liquid crystal panel 17 in accordance with the image signal given from the image processing unit 15. Specifically, the gate driver of the panel driving unit 16 selectively applies a voltage to the gates of a large number of TFTs included in the liquid crystal panel 17 according to a given image signal, and similarly, the source of the panel driving unit 16 The driver applies a voltage to the source of the TFT with a voltage value corresponding to the input video signal. As a result, the liquid crystal panel 17 controls the on / off of the TFT of each pixel by the voltage applied from the gate driver of the panel drive unit 16, and outputs the output voltage (to the liquid crystal panel 17) input from the source driver of the panel drive unit 16. Is applied to the TFT of each pixel, the light transmittance determined by the electro-optical characteristics of the liquid crystal substance is controlled, the light transmission from the backlight 19 is adjusted, and a desired image is obtained. Gradation can be displayed. Each pixel of the liquid crystal panel 17 is further composed of sub-pixels for a plurality of colors such as RGB, and color display is possible by arranging a color film in the light transmission direction.

バックライト19は、表示装置1内にて液晶パネル17の背面側に配設されており、ライト駆動部18から与えられる出力電圧により駆動される。ライト駆動部18は、制御部10の制御に応じて、バックライト19への出力電圧を調整する。これにより、例えばユーザが操作部13を操作して設定したブライトネス設定に応じて、ライト駆動部18に出力電圧を調整させて、バックライト19の輝度を調整することができる。  The backlight 19 is disposed on the back side of the liquid crystal panel 17 in the display device 1 and is driven by an output voltage supplied from the light driving unit 18. The light driving unit 18 adjusts the output voltage to the backlight 19 according to the control of the control unit 10. Thus, for example, the brightness of the backlight 19 can be adjusted by causing the light driving unit 18 to adjust the output voltage according to the brightness setting set by the user operating the operation unit 13.

PSDセンサ20は、液晶表示装置1の筐体の正面部分(例えば液晶パネル17を囲む周囲の枠部分)に設けられ、液晶表示装置1の正面側に存在する物体までの距離を検出し、検出結果として距離に応じた電圧値の信号を調整部21へ出力する。PSDセンサ20は、例えば赤外LEDと組み合わせて用いられ、赤外LEDから出射した赤外光の対象物における反射光を受光し、このときの受光位置又は受光角度等に応じた電圧値の信号を出力する。このためセンサが出力する信号の電圧値を元に、三角測量方式にて対象物までの距離を算出することができる。なおPSDセンサ20は、測定対象物までの距離が近いほど電圧値が高い信号を出力し、対象物までの距離が遠いほど電圧値が低い信号を出力する。  The PSD sensor 20 is provided in a front portion of the casing of the liquid crystal display device 1 (for example, a surrounding frame portion surrounding the liquid crystal panel 17), detects a distance to an object existing on the front side of the liquid crystal display device 1, and detects the distance. As a result, a signal having a voltage value corresponding to the distance is output to the adjustment unit 21. The PSD sensor 20 is used in combination with, for example, an infrared LED, receives reflected light from an object of infrared light emitted from the infrared LED, and a signal having a voltage value corresponding to a light receiving position or a light receiving angle at this time. Is output. For this reason, the distance to the object can be calculated by the triangulation method based on the voltage value of the signal output from the sensor. The PSD sensor 20 outputs a signal having a higher voltage value as the distance to the measurement object is shorter, and outputs a signal having a lower voltage value as the distance to the object is longer.

PSDセンサ20からの出力信号が与えられた調整部21は、後述する方法により、算出部23からの指示に基づいて、この信号をオフセット調整(補正)する。  The adjustment unit 21 to which the output signal from the PSD sensor 20 is given adjusts (corrects) this signal based on an instruction from the calculation unit 23 by a method described later.

前記オフセット調整(補正)された信号は、後述する方法により、算出部23からの指示に基づいて、増幅部22にて増幅される。なお、後述するように、本実施の形態においては、調整部21と増幅部22は同一の出力電圧最適化回路4(図6)に備えられ、調整部21におけるオフセット調整(補正)は、出力電圧最適化回路4を構成する増幅器A2および増幅器A1において実行され、増幅部22における増幅(ゲイン補正)は、増幅器A1において実行される。なお、オフセット補正とゲイン補正は、ほぼリアルタイムに実行される。The offset adjusted (corrected) signal is amplified by the amplifying unit 22 based on an instruction from the calculating unit 23 by a method described later. As will be described later, in the present embodiment, the adjusting unit 21 and the amplifying unit 22 are provided in the same output voltage optimization circuit 4 (FIG. 6), and the offset adjustment (correction) in the adjusting unit 21 is an output. It is executed in the amplifier A2 and the amplifier A1 that constitute the voltage optimization circuit 4, and the amplification (gain correction) in the amplifier 22 is executed in the amplifier A1. Note that the offset correction and the gain correction are executed almost in real time.

算出部23は、前記増幅された信号を、後述する方法によって得られる特性曲線に当てはめることにより、PSDセンサ20から測定対象物までの距離を算出する。なお算出部23は、前記増幅された信号の電圧値VampをA/D変換(図示は省略する)によりデジタルの情報として取得する。The calculation unit 23 calculates the distance from the PSD sensor 20 to the measurement object by applying the amplified signal to a characteristic curve obtained by a method described later. The calculation unit 23 acquires the voltage value Vamp of the amplified signal as digital information by A / D conversion (not shown).

制御部10は、算出部23が算出した測定対象物までの距離情報に基づいて、液晶表示装置1の正面(PSDセンサ20の検出範囲内)に検出対象物(例えば、人)が存在するか否かを判定し、判定結果に応じて液晶パネル17の表示/非表示を切り替える制御処理を行う。即ち制御部10は、人が存在すると判定した場合には、液晶パネル17にPC3から入力された画像の表示を行い、人が存在しないと判定した場合には、液晶パネル17の画像表示を停止する。なお画像表示の停止は、例えばパネル駆動部16及びライト駆動部18による駆動信号の出力を停止することで行ってもよく、また例えば電源回路(図示は省略する)から各部への電力供給を停止することで行ってもよく、その他の方法で行ってもよい。Based on the distance information to the measurement object calculated by the calculation unit 23, the control unit 10 determines whether a detection object (for example, a person) is present in front of the liquid crystal display device 1 (within the detection range of the PSD sensor 20). A control process is performed to determine whether or not to display / hide the liquid crystal panel 17 according to the determination result. That is, when it is determined that there is a person, the control unit 10 displays an image input from the PC 3 on the liquid crystal panel 17, and when it is determined that there is no person, the control unit 10 stops displaying the image on the liquid crystal panel 17. To do. The image display may be stopped by, for example, stopping the output of drive signals by the panel drive unit 16 and the light drive unit 18, and for example, the power supply to each unit from the power supply circuit (not shown) is stopped. This may be done by other methods.

次に、調整部21において実行されるオフセット調整(補正)、および増幅部22において実行される増幅(ゲイン)補正の詳細について説明する。Next, details of offset adjustment (correction) executed in the adjustment unit 21 and amplification (gain) correction executed in the amplification unit 22 will be described.

図6に、オフセット調整(補正)および増幅(ゲイン)補正を行う出力電圧最適化回路4の一例を示す。出力電圧最適化回路4は、図1に記載する調整部21および増幅部22に該当する。上述したように、調整部21におけるオフセット調整(補正)は、出力電圧最適化回路4を構成する増幅器A2および増幅器A1において実行され、増幅部22における増幅(ゲイン補正)は、増幅器A1において実行される。FIG. 6 shows an example of the output voltage optimization circuit 4 that performs offset adjustment (correction) and amplification (gain) correction. The output voltage optimization circuit 4 corresponds to the adjustment unit 21 and the amplification unit 22 illustrated in FIG. As described above, the offset adjustment (correction) in the adjustment unit 21 is performed in the amplifier A2 and the amplifier A1 that constitute the output voltage optimization circuit 4, and the amplification (gain correction) in the amplification unit 22 is performed in the amplifier A1. The

出力電圧最適化回路4は、2段の差動増幅器A2およびA1により構成され、初段の増幅器A2に外部DACなどから入力されるオフセット補正電圧Voffsetと、ダイオードの順方向電圧などにより提供される温度補償電圧Vtempとが入力すると、抵抗比R2/R1によって決まるゲインG2(図示は省略する)にて差動増幅を行い、補正電圧Vcompを生成し、次段の増幅器A1に前記補正電圧Vcompとセンサの出力電圧Voとが入力すると、抵抗比R4/R3によって決まるゲインG1(図示は省略する)にて差動増幅を行い、増幅電圧Vampを得る。前記増幅電圧VampはADC(図示は省略する)に入力される。The output voltage optimization circuit 4 is composed of two stages of differential amplifiers A2 and A1, and is provided with an offset correction voltage Voffset input from an external DAC or the like to the first stage amplifier A2, and a temperature provided by a forward voltage of a diode, etc. When the compensation voltage Vtemp is input, differential amplification is performed with a gain G2 (not shown) determined by the resistance ratio R2 / R1, and a correction voltage Vcomp is generated. The correction voltage Vcomp and the sensor are supplied to the amplifier A1 at the next stage. When the output voltage Vo is input, differential amplification is performed with a gain G1 (not shown) determined by the resistance ratio R4 / R3 to obtain an amplified voltage Vamp. The amplified voltage Vamp is input to an ADC (not shown).

増幅電圧Vampは、増幅器A1のゲインG1、増幅器A2のゲインG2、オフセット補正電圧Voffset、温度補償電圧Vtempを用いて、次に示す式(2)で表すことができる。なお、式(2)は、補正電圧Vcompを用いて、式(2)’と表すこともできる。The amplified voltage Vamp can be expressed by the following equation (2) using the gain G1 of the amplifier A1, the gain G2 of the amplifier A2, the offset correction voltage Voffset, and the temperature compensation voltage Vtemp. Equation (2) can also be expressed as Equation (2) ′ using the correction voltage Vcomp.

Figure 2013088406
Figure 2013088406

温度補償電圧Vtempと増幅器A2のゲインG2は、センサの温度特性からあらかじめ設定される。アナログ出力型三角測量方式測距センサは周囲温度の変化によって機構材料の膨張・収縮や電気的特性の変化が起こると、上述の未知係数が変化して特性曲線に誤差が生じる。The temperature compensation voltage Vtemp and the gain G2 of the amplifier A2 are set in advance from the temperature characteristics of the sensor. In the analog output type triangulation type distance measuring sensor, when the expansion or contraction of the mechanical material or the change of the electric characteristic occurs due to the change of the ambient temperature, the above-mentioned unknown coefficient changes and an error occurs in the characteristic curve.

特性曲線の温度特性はセンサの設計によりさまざまであるが、例えば、センサの出力電圧が線形な温度特性をもっていた場合、シリコンダイオードやツェナーダイオードなどの、同じく線形な温度特性をもった素子で基準電圧を生成し、それを温度補償電圧Vtempとして増幅器A2に入力して補正電圧Vcompに温度特性を与え、補正電圧Vcompの温度特性がセンサの温度特性と等しくなるようにゲインG2を設定することにより、増幅器A1で補正電圧Vcompとセンサの出力電圧Voとを差動増幅するときにセンサの温度特性をキャンセルすることができる。なお、温度補償電圧VtempとゲインG2は、オフセット補正電圧Voffsetや、増幅器A1、A2の温度特性も加味して設定してもよい。The temperature characteristics of the characteristic curve vary depending on the sensor design.For example, if the output voltage of the sensor has a linear temperature characteristic, a reference voltage is applied to an element having the same linear temperature characteristic, such as a silicon diode or a Zener diode. Is input to the amplifier A2 as a temperature compensation voltage Vtemp to give a temperature characteristic to the correction voltage Vcomp, and by setting the gain G2 so that the temperature characteristic of the correction voltage Vcomp becomes equal to the temperature characteristic of the sensor, When the amplifier A1 differentially amplifies the correction voltage Vcomp and the sensor output voltage Vo, the temperature characteristic of the sensor can be canceled. The temperature compensation voltage Vtemp and the gain G2 may be set in consideration of the offset correction voltage Voffset and the temperature characteristics of the amplifiers A1 and A2.

〔オフセット補正〕
オフセット補正電圧Voffsetは、DAC(Digital-to-Analog
Converter)などから供給される可変直流電圧であり、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxに応じて設定される。
[Offset correction]
The offset correction voltage Voffset is a DAC (Digital-to-Analog
This is a variable DC voltage supplied from a converter, etc., and is set according to the longest distance dmax in the measurement range required for the corresponding distance measuring device.

なお、オフセット補正電圧Voffsetは、必ずしも、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxに応じて設定されなければならないわけではなく、任意の距離dに応じて設定されることができる。すなわち、最長距離dmaxよりも長い距離に応じて設定されてもよいし、逆に、最長距離dmaxよりも短い距離に応じて設定されてもよい。ただし、最長距離dmaxよりも短い距離に応じて設定される場合には、該当の距離測定装置に要求される測定範囲内において測定距離の飽和が発生しないようにする必要がある。The offset correction voltage Voffset does not necessarily have to be set according to the longest distance dmax in the measurement range required for the corresponding distance measuring device, and can be set according to an arbitrary distance d. . That is, it may be set according to a distance longer than the longest distance dmax, or conversely, may be set according to a distance shorter than the longest distance dmax. However, when it is set according to a distance shorter than the longest distance dmax, it is necessary to prevent the measurement distance from being saturated within the measurement range required for the corresponding distance measurement device.

以下では、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxに応じてオフセット補正電圧Voffsetを設定する場合について説明する。この場合が、最も効率的かつ高精度にオフセット補正することができるからである。Hereinafter, a case where the offset correction voltage Voffset is set according to the longest distance dmax in the measurement range required for the corresponding distance measuring device will be described. This is because offset correction can be performed most efficiently and with high accuracy.

図8は、オフセット補正とゲイン補正によるセンサの特性曲線の最適化を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing optimization of the characteristic curve of the sensor by offset correction and gain correction.

まず、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxにおける増幅電圧Vminを実測する。First, the amplified voltage Vmin at the longest distance dmax in the measurement range required for the corresponding distance measuring device is actually measured.

次に、前記VminをADCの入力電圧範囲の最小値に近づけるようにオフセット補正電圧Voffsetを調整してオフセット補正を行う。前記VminをADCの入力電圧範囲の最小値に近づける際は、前記最小値と一致させてもよいが、経年変化などによって前記最小値を下回らないようにマージンを設けておいてもよい。なお、オフセット補正電圧Voffsetの初期値は任意の電圧でよい。Next, offset correction is performed by adjusting the offset correction voltage Voffset so that the Vmin approaches the minimum value of the input voltage range of the ADC. When Vmin is brought close to the minimum value of the input voltage range of the ADC, it may be made to coincide with the minimum value, but a margin may be provided so as not to fall below the minimum value due to secular change or the like. The initial value of the offset correction voltage Voffset may be an arbitrary voltage.

また、例えば、オフセット補正電圧Voffsetの初期値を温度補償電圧Vtempと等しく設定して補正電圧Vcompをキャンセルしておく方法や、あらかじめセンサの個体バラツキの傾向を調べておき、中央付近の個体バラツキをもったセンサの特性曲線に最適化したオフセット補正電圧Voffsetを初期値とする方法によってオフセット補正の所要時間を短縮させることもできる。In addition, for example, the initial value of the offset correction voltage Voffset is set equal to the temperature compensation voltage Vtemp to cancel the correction voltage Vcomp, or the tendency of individual variations in the sensor is investigated in advance, and the individual variation near the center is determined. The time required for offset correction can be shortened by a method in which the offset correction voltage Voffset optimized for the characteristic curve of the sensor is used as an initial value.

〔ゲイン補正〕
増幅器A1のゲインG1は、上述したオフセット補正を行ったのち、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最短距離dminに応じて設定される。
[Gain correction]
The gain G1 of the amplifier A1 is set according to the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device after performing the offset correction described above.

なお、増幅器A1のゲインG1は、必ずしも、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最短距離dminに応じて設定されなければならないわけではなく、任意の距離dに応じて設定されることができる。すなわち、最短距離dminよりも長い距離に応じて設定されてもよいし、逆に、最短距離dminよりも短い距離に応じて設定されてもよい。The gain G1 of the amplifier A1 does not necessarily have to be set according to the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device, but can be set according to an arbitrary distance d. it can. That is, it may be set according to a distance longer than the shortest distance dmin, or conversely, may be set according to a distance shorter than the shortest distance dmin.

以下では、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最短距離dminに応じて増幅器A1のゲインG1を設定する場合について説明する。この場合が、最も効率的かつ高精度にゲイン補正することができるからである。Hereinafter, a case where the gain G1 of the amplifier A1 is set according to the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device will be described. This is because the gain can be corrected most efficiently and with high accuracy.

まず、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最短距離dminにおける増幅電圧Vmaxを実測する。First, the amplified voltage Vmax at the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device is actually measured.

次に、前記VmaxをADCの入力電圧範囲の最大値に近づけるようにゲインG1を調整してゲイン補正を行う。Next, gain correction is performed by adjusting the gain G1 so that the Vmax approaches the maximum value of the ADC input voltage range.

前記VmaxをADCの入力電圧範囲の最大値に近づける際は、前記最大値と一致させてもよいが、経年変化などによって前記最大値を上回らないようにマージンを設けておいてもよい。また、ゲインG1を変えることで測定範囲における最長距離dmaxにおける増幅電圧Vminが変化するため、上記オフセット補正を再度行い、さらに上記ゲイン補正を再度行い、これを繰り返すことで、より高精度に電圧範囲の最適化を行ってもよい。なお、ゲインG1の初期値は、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における測距センサの出力電圧範囲においてADCの入力電圧範囲を超えないように設定しておく。When Vmax is brought close to the maximum value of the input voltage range of the ADC, the maximum value may be made to coincide with the maximum value, but a margin may be provided so as not to exceed the maximum value due to secular change or the like. Further, since the amplified voltage Vmin at the longest distance dmax in the measurement range changes by changing the gain G1, the offset correction is performed again, the gain correction is performed again, and this is repeated to increase the voltage range with higher accuracy. May be optimized. Note that the initial value of the gain G1 is set so as not to exceed the input voltage range of the ADC in the output voltage range of the distance measuring sensor in the measurement range required for the corresponding distance measuring device.

ADCの入力分解能が十分に大きく、増幅器A1のゲインG1を可変させてADCのダイナミックレンジをできる限り大きく取らずとも十分な距離分解能が得られる場合には、あらかじめ該当の距離測定装置に要求される測定範囲において最も出力電圧範囲の広い個体バラツキをもったセンサの特性曲線においても飽和しないようにゲインG1を固定値に設定しておいてもよい。If the input resolution of the ADC is sufficiently large and sufficient distance resolution can be obtained without changing the gain G1 of the amplifier A1 to make the dynamic range of the ADC as large as possible, it is required for the corresponding distance measuring device in advance. The gain G1 may be set to a fixed value so as not to saturate even in a characteristic curve of a sensor having an individual variation with the widest output voltage range in the measurement range.

以上より、図8に示すように、オフセット補正とゲイン補正により、センサの特性曲線は、出力電圧最適化回路を経て、所望の測定範囲における測距センサの出力電圧範囲がADCの入力電圧範囲に合わせて最適化される。As described above, as shown in FIG. 8, the offset characteristic and gain correction result in the sensor characteristic curve passing through the output voltage optimizing circuit so that the output voltage range of the distance measuring sensor in the desired measurement range becomes the input voltage range of the ADC. It is optimized together.

なお、図6に示す出力電圧最適化回路4によりオフセット補正やゲイン補正を行い、任意の測定距離doにおける出力電圧Voのセンサの特性曲線を、任意の測定距離doにおける増幅電圧Vampの特性曲線に変換しても、アナログ出力型三角測量方式測距センサがもつ特性曲線の特徴は変化しない。以下、この点について説明する。The output voltage optimization circuit 4 shown in FIG. 6 performs offset correction and gain correction, and the characteristic curve of the sensor of the output voltage Vo at an arbitrary measurement distance do becomes the characteristic curve of the amplified voltage Vamp at an arbitrary measurement distance do. Even if converted, the characteristics of the characteristic curve of the analog output type triangulation type distance measuring sensor do not change. Hereinafter, this point will be described.

上述の式(1)に示す測距センサの特性曲線を上述の式(2)に代入し、次に示す式(3)、式(4)とおくと、式(5)が得られる。なお、式(4)は補正電圧Vcompを用いて式(4)’とも表すことができる。By substituting the characteristic curve of the distance measuring sensor shown in the above formula (1) into the above formula (2) and putting it into the following formulas (3) and (4), formula (5) is obtained. Note that Expression (4) can also be expressed as Expression (4) ′ using the correction voltage Vcomp.

Figure 2013088406
Figure 2013088406

ここで、式(3)のゲインG1、未知係数l は定数であるため、係数Aは定数である。同様に、式(4)のゲインG1、G2、未知係数n、オフセット補正電圧Voffset、温度補償電圧Vtempは定数であるため、係数Bは定数である。したがって、式(5)の増幅電圧Vampと測定距離doは反比例の関係にある。つまり、任意の測定距離doにおけるセンサの出力電圧Voの特性曲線に対して、図6の出力電圧最適化回路4によりオフセット補正や増幅(ゲイン補正)を行い、任意の測定距離doにおける増幅電圧Vampの特性曲線に変換しても、アナログ出力型三角測量方式測距センサがもつ特性曲線の特徴は変化せず、未知係数l,m,nがそれぞれ係数A,m,Bに置き換わったとみなすことができる。すなわち、式(5)は任意の測定距離doにおける増幅電圧Vampを対応づける電圧―距離変換式であり、個々のセンサに対して係数A,m,Bを求めることにより、センサの特性曲線の個体バラツキを補正することができる。Here, since the gain G1 and the unknown coefficient l in Expression (3) are constants, the coefficient A is a constant. Similarly, since the gains G1 and G2, the unknown coefficient n, the offset correction voltage Voffset, and the temperature compensation voltage Vtemp in Expression (4) are constants, the coefficient B is a constant. Therefore, the amplified voltage Vamp and the measurement distance do in equation (5) are in an inversely proportional relationship. That is, the output voltage optimization circuit 4 in FIG. 6 performs offset correction and amplification (gain correction) on the characteristic curve of the sensor output voltage Vo at an arbitrary measurement distance do, and the amplified voltage Vamp at an arbitrary measurement distance do. The characteristic curve of the analog output type triangulation type distance measuring sensor does not change even if it is converted to the characteristic curve of FIG. it can. In other words, equation (5) is a voltage-distance conversion equation for associating the amplified voltage Vamp at an arbitrary measurement distance do, and by obtaining the coefficients A, m, and B for each sensor, the individual characteristic curve of the sensor is obtained. Variations can be corrected.

なお、上述のオフセット補正は、式(4)、式(4)’が表すように、式(5)において係数Bを設定することに相当する。The above-described offset correction corresponds to setting the coefficient B in the equation (5) as represented by the equations (4) and (4) ′.

図7にオフセット補正前後の2つの特性曲線を示す。いかなる係数Bを設定した場合でも、すなわち、いかなるオフセット補正電圧Voffsetを設定した場合でも、オフセット補正前後の特性曲線はV軸方向に平行移動するだけである。ここで、任意の測定距離doの変化による増幅電圧Vampの変化を特性曲線上の任意の1点を基準に相対値として取り扱うことにより、係数Bを未知係数A,mとは無関係に選ぶことができる。したがって、係数Bはハードウェアの要求、すなわちADCの入力電圧範囲に合わせて所望の値に設定すればよい。FIG. 7 shows two characteristic curves before and after offset correction. Even when any coefficient B is set, that is, when any offset correction voltage Voffset is set, the characteristic curve before and after the offset correction only translates in the V-axis direction. Here, the coefficient B can be selected regardless of the unknown coefficients A and m by treating the change in the amplification voltage Vamp due to the change in the arbitrary measurement distance do as a relative value with respect to any one point on the characteristic curve. it can. Therefore, the coefficient B may be set to a desired value in accordance with hardware requirements, that is, the ADC input voltage range.

また、上述のゲイン補正では、式(3)、式(4)、式(4)’が表すように係数A、Bに掛かっているゲインG1を変えるため、式(5)において任意の測定距離doにおける増幅電圧Vampが増減し、図8のゲイン補正の矢印に示すように特性曲線の傾斜が変化する。Further, in the above-described gain correction, since the gain G1 applied to the coefficients A and B is changed as expressed by the equations (3), (4), and (4) ′, an arbitrary measurement distance in the equation (5) is obtained. The amplification voltage Vamp at do increases or decreases, and the slope of the characteristic curve changes as indicated by the gain correction arrow in FIG.

〔距離算出方法〕
次に、算出部23において、PSDセンサ20から測定対象物までの距離を算出する方法の詳細について説明する。
[Distance calculation method]
Next, details of a method for calculating the distance from the PSD sensor 20 to the measurement object in the calculation unit 23 will be described.

上述のオフセット補正とゲイン補正を行ったのち、所望の測定範囲における中間距離dmidにおける増幅電圧Vmidを実測する。After performing the above-described offset correction and gain correction, the amplified voltage Vmid at the intermediate distance dmid in the desired measurement range is actually measured.

前記中間距離dmidは該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxと該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最短距離dminとの間で任意に選んでよいが、あらかじめセンサの個体バラツキの傾向を調べておき、中央付近の個体バラツキをもったセンサの特性曲線の頂点付近に前記中間距離dmidを設定することにより、センサの個体バラツキの補正精度を高めることができる。The intermediate distance dmid may be arbitrarily selected between the longest distance dmax in the measurement range required for the corresponding distance measuring device and the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device. By examining the tendency of individual variation and setting the intermediate distance dmid near the apex of the characteristic curve of the sensor having the individual variation near the center, the correction accuracy of the individual variation of the sensor can be increased.

上述の過程で得られた3つの測定点(dmax,Vmin)、(dmid,Vmid)、(dmin,Vmax)は、式(5)を用いてそれぞれ次に示す式(6)、式(7)、式(8)で表すことができる。The three measurement points (dmax, Vmin), (dmid, Vmid), and (dmin, Vmax) obtained in the above process are expressed by the following equations (6) and (7) using equation (5), respectively. And can be represented by the formula (8).

Figure 2013088406
Figure 2013088406

式(6)と式(8)とから次に示す式(9)、式(7)と式(8)とから式(10)が得られ、式(9)と式(10)とから係数A,mが式(12)、式(13)のとおり求まる。Equation (6) is obtained from Equation (6) and Equation (8), Equation (10) is obtained from Equation (9), Equation (7), and Equation (8), and coefficient is obtained from Equation (9) and Equation (10). A and m are obtained as shown in equations (12) and (13).

Figure 2013088406
Figure 2013088406

式(5)と式(8)から式(11)が得られ、係数Bが消去される。式(11)を任意の測定距離doについてまとめると、式(14)が得られる。Expression (11) is obtained from Expression (5) and Expression (8), and coefficient B is eliminated. When Expression (11) is summarized for an arbitrary measurement distance do, Expression (14) is obtained.

式(8)を係数Bについてまとめると、次に示す式(15)が得られるため、式(14)は式(16)と表すことができる。式(16)は式(5)を任意の測定距離doについてまとめた式に等しい。式(12)、式(13)、および式(15)を用いてセンサのバラツキ係数A,m,Bを算出し、式(16)を用いることにより、センサの特性曲線の個体バラツキを補正した電圧―距離変換が可能となる。When formula (8) is summarized for coefficient B, formula (15) shown below is obtained, so formula (14) can be expressed as formula (16). Equation (16) is equivalent to an equation that summarizes Equation (5) for an arbitrary measurement distance do. The variation coefficient A, m, B of the sensor is calculated using the equations (12), (13), and (15), and the individual variation of the sensor characteristic curve is corrected by using the equation (16). Voltage-distance conversion is possible.

Figure 2013088406
Figure 2013088406

なお、本実施の形態によれば、該当の距離測定装置に要求される測定範囲における最長距離dmaxに応じたオフセット補正と、最短距離dminに応じたゲイン補正を行う過程、すなわち、ADCのダイナミックレンジが最大限に取れるように、該当の距離測定装置に要求される測定範囲におけるPSDセンサ20の出力範囲を最適化する過程(出力電圧最適化回路4)において、3点の測定ポイントの内の2点の測定が完了するため、極めて効率的にPSDセンサ20の特性曲線を求めることができる。According to the present embodiment, the process of performing offset correction according to the longest distance dmax and gain correction according to the shortest distance dmin in the measurement range required for the corresponding distance measuring device, that is, the dynamic range of the ADC In the process of optimizing the output range of the PSD sensor 20 in the measurement range required for the corresponding distance measuring device (output voltage optimization circuit 4), two of the three measurement points are obtained. Since the point measurement is completed, the characteristic curve of the PSD sensor 20 can be obtained very efficiently.

なお、以上の過程において算出した係数A,m,Bに基づいて、式(3)、式(4)からそれぞれ未知係数lと未知係数nを逆算することができ、出力電圧最適化回路4を通す前のセンサの特性曲線を定める3つの未知係数l,m,nを求めることができる。Based on the coefficients A, m, and B calculated in the above process, the unknown coefficient l and the unknown coefficient n can be back-calculated from the expressions (3) and (4), respectively. Three unknown coefficients l, m, and n that determine the characteristic curve of the sensor before passing can be obtained.

そして、算出された未知係数l,m,nを用いて、式(1)からセンサの特性曲線を特定することができる。したがって、該当の距離測定装置に要求される測定範囲を変更する場合には、上述により特定されたセンサの特性曲線を用いて机上計算に基づいてオフセット補正、ゲイン補正を行い、新たな係数B'とゲインG1'を設定することにより、再測定なしにADCの入力電圧範囲と測距センサの出力電圧範囲を合わせ込むことができる。このような合わせ込みによって、該当の距離測定装置に要求される測定範囲を変更した場合であっても、ADCのダイナミックレンジが最大限に取れるように測距センサの出力範囲を最適化することができ、高精度な出力値―距離変換を行うことができる。図9に該当の距離測定装置に要求される測定範囲を変更した特性曲線を示す。And the characteristic curve of a sensor can be specified from Formula (1) using the calculated unknown coefficients l, m, and n. Therefore, when changing the measurement range required for the corresponding distance measuring device, offset correction and gain correction are performed based on the desktop calculation using the characteristic curve of the sensor specified above, and a new coefficient B ′ And the gain G1 ′ can be set to match the ADC input voltage range and the range sensor output voltage range without re-measurement. By such adjustment, even if the measurement range required for the corresponding distance measuring device is changed, the output range of the distance measurement sensor can be optimized so that the dynamic range of the ADC can be maximized. It is possible to perform a highly accurate output value-distance conversion. FIG. 9 shows a characteristic curve obtained by changing the measurement range required for the corresponding distance measuring device.

なお、本実施の形態においては、LEDとPSDを用いた電圧出力の光学式アナログ出力型三角測量方式測距センサを備えた距離測定装置を液晶表示装置1に搭載した構成を例に説明を行ったが、本発明の適用は液晶表示装置1に限るものではない。本発明における距離測定装置を構成する測距センサは、センサの出力値が測定対象物までの距離と反比例の関係をもつものであればよく、このような関係をもつものであれば、センサの出力値が、電流、数値、デジタルデータ等であってもよく、また、光学式測距センサに限らず、例えば、静電センサ、輝度センサ、温度センサ等であってもよい。そして、本発明における距離測定装置は、液晶表示装置以外の表示装置、例えば、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、CRTディスプレイ等に適用することもできる。In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a configuration in which a distance measuring device provided with a voltage output optical analog output type triangulation type distance measuring sensor using LED and PSD is mounted on the liquid crystal display device 1. However, the application of the present invention is not limited to the liquid crystal display device 1. The distance measuring sensor constituting the distance measuring device of the present invention may be any sensor as long as the output value of the sensor has an inversely proportional relationship with the distance to the object to be measured. The output value may be a current, a numerical value, digital data, or the like, and is not limited to an optical distance measuring sensor, and may be, for example, an electrostatic sensor, a luminance sensor, a temperature sensor, or the like. The distance measuring device according to the present invention can also be applied to a display device other than a liquid crystal display device, such as a plasma display, an organic EL display, or a CRT display.

さらに、本発明における距離測定装置は、表示装置以外にも、測定対象物(例えば、人)までの距離に基づいて種々の制御(例えば、電源のオン/オフの制御)を行う様々な電気機器、例えば、空気調和機、照明装置、防犯設備等にも適用することができる。Furthermore, the distance measuring device according to the present invention is not limited to the display device, and various electric devices that perform various controls (for example, power on / off control) based on the distance to the measurement object (for example, a person). For example, it can be applied to an air conditioner, a lighting device, a crime prevention facility, and the like.

なお、請求項1において明らかなように、本発明における距離測定装置は、調整部21および増幅部22を有さない構成であってもよい。すなわち、上述のオフセット補正およびゲイン補正を行わない構成であってもよい。なお、この場合、測定ポイントは任意の3点でよく、必ずしも、最長距離dmaxおよび最短距離dminを測定ポイントに含める必要はない。As apparent from the first aspect, the distance measuring device according to the present invention may be configured without the adjusting unit 21 and the amplifying unit 22. That is, a configuration in which the above-described offset correction and gain correction are not performed may be employed. In this case, the measurement points may be arbitrary three points, and the longest distance dmax and the shortest distance dmin are not necessarily included in the measurement points.

1・・・・・液晶表示装置(表示装置)
3・・・・・PC
4・・・・・出力電圧最適化回路(調整部、および、増幅部)
10・・・・・制御部
11・・・・・RAM
12・・・・・ROM
13・・・・・操作部
14・・・・・入力部
15・・・・・画像処理部
16・・・・・パネル駆動部
17・・・・・液晶パネル
18・・・・・ライト駆動部
19・・・・・バックライト
20・・・・・PSDセンサ(測距センサ)
21・・・・・調整部(調整部)
22・・・・・増幅部(増幅部)
23・・・・・算出部(算出部)
24・・・・・RAM
25・・・・・ROM
1. Liquid crystal display device (display device)
3 ... PC
4. Output voltage optimization circuit (adjustment unit and amplification unit)
10: Control unit 11: RAM
12 ... ROM
13. Operation unit 14 Input unit 15 Image processing unit 16 Panel drive unit 17 Liquid crystal panel 18 Light drive Section 19 Backlight 20 PSD sensor (ranging sensor)
21 ...... Adjustment unit (adjustment unit)
22 …… Amplifier (amplifier)
23... Calculation unit (calculation unit)
24 ... RAM
25 ... ROM

Claims (5)

出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサと、
前記測距センサの出力値に基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離を算出する算出部とを備え、
該算出部は、前記測距センサの出力値を、前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記測距センサの出力値とに基づいて決定される前記測距センサから測定対象物までの距離と前記センサの出力値とに係る特性曲線に当てはめることにより、前記センサから測定対象物までの距離を算出すること
を特徴とする距離測定装置。
A distance measuring sensor having an inversely proportional relationship between the output value and the distance to the measurement object;
A calculation unit that calculates a distance from the distance measurement sensor to a measurement object based on an output value of the distance measurement sensor;
The calculation unit determines an output value of the distance measuring sensor based on a distance from the distance measuring sensor to at least three arbitrary measurement points and an output value of the distance measuring sensor at the measurement point. A distance measuring apparatus that calculates a distance from the sensor to the measurement object by applying a characteristic curve relating to a distance from the distance measurement sensor to the measurement object and an output value of the sensor.
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサと、
前記測距センサの出力値に対してオフセット調整を行う調整部と、
前記オフセット調整された前記測距センサの出力値を増幅する増幅部と、
前記増幅された前記測距センサの出力値に基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離を算出する算出部とを備え、
該算出部は、前記増幅された前記測距センサの出力値を、前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記増幅された前記測距センサの出力値とに基づいて決定される前記測距センサから測定対象物までの距離と前記増幅された前記測距センサの出力値とに係る特性曲線に当てはめることにより、前記測距センサから測定対象物までの距離を算出すること
を特徴とする距離測定装置。
A distance measuring sensor having an inversely proportional relationship between the output value and the distance to the measurement object;
An adjustment unit for performing offset adjustment on the output value of the distance measuring sensor;
An amplifying unit for amplifying the output value of the distance measuring sensor adjusted for the offset;
A calculation unit that calculates a distance from the distance measurement sensor to a measurement object based on the amplified output value of the distance measurement sensor;
The calculation unit outputs the amplified output value of the distance measurement sensor, the distance from the distance measurement sensor to at least three arbitrary measurement points, and the output value of the amplified distance measurement sensor at the measurement point Is applied to a characteristic curve related to the distance from the distance measuring sensor to the measurement object and the amplified output value of the distance measurement sensor determined on the basis of the distance from the distance measurement sensor to the measurement object. A distance measuring device that calculates a distance.
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサの出力値を前記測距センサから測定対象物までの距離に変換する方法であって、
前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記測距センサの出力値とに基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離と前記測距センサの出力値とに係る特性曲線を決定するステップと、
前記測距センサの出力値を前記特性曲線に当てはめることにより前記測距センサから測定対象物までの距離を算出するステップと
を有することを特徴とする距離測定方法。
A method for converting an output value of a distance measurement sensor having an inversely proportional relationship between an output value and a distance to a measurement object into a distance from the distance measurement sensor to the measurement object,
The distance from the distance sensor to the object to be measured and the output of the distance sensor based on the distance from the distance sensor to at least three arbitrary measurement points and the output value of the distance sensor at the measurement point Determining a characteristic curve for the value;
And a step of calculating a distance from the distance measuring sensor to a measurement object by applying an output value of the distance measuring sensor to the characteristic curve.
出力値と測定対象物までの距離とが反比例の関係を有する測距センサの出力値を前記測距センサから測定対象物までの距離に変換する方法であって、
前記測距センサの出力値に対してオフセット調整を行うステップと、
前記オフセット調整された前記測距センサの出力値を増幅するステップと、
前記測距センサから少なくとも任意の3点の測定ポイントまでの距離と前記測定ポイントにおける前記増幅された前記測距センサの出力値とに基づいて前記測距センサから測定対象物までの距離と前記増幅された前記測距センサの出力値とに係る特性曲線を決定するステップと、
前記増幅された前記測距センサの出力値を前記特性曲線に当てはめることにより前記測距センサから測定対象物までの距離を算出するステップと
を有することを特徴とする距離測定方法。
A method for converting an output value of a distance measurement sensor having an inversely proportional relationship between an output value and a distance to a measurement object into a distance from the distance measurement sensor to the measurement object,
Performing offset adjustment on the output value of the distance measuring sensor;
Amplifying the offset adjusted output value of the distance measuring sensor;
The distance from the distance measurement sensor to the measurement object and the amplification based on the distance from the distance measurement sensor to at least three arbitrary measurement points and the amplified output value of the distance measurement sensor at the measurement point Determining a characteristic curve related to the output value of the distance measuring sensor,
And a step of calculating a distance from the distance measuring sensor to a measurement object by applying the amplified output value of the distance measuring sensor to the characteristic curve.
請求項1ないし請求項2のいずれかに記載の距離測定装置を備える表示装置。  A display device comprising the distance measuring device according to claim 1.
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