JP2014206489A - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、測距対象物までの距離を三角測量等の原理により測定する測距装置に関する。 The present invention relates to a distance measuring apparatus that measures a distance to a distance measuring object based on a principle such as triangulation.
従来より、三角測量を用いた測距装置は、人体検知や非接触スイッチなどに幅広く用いられている。図５に示すように、発光素子１０１より出射した光は、発光レンズ１０２により集光され、ｙ軸に沿って測距対象物へと放射される。ここで、発光レンズ１０２は、原点Ｏ（０，０）に配置され、受光レンズ１０３は、ｘ軸上の点Ｄ（ｌ，０）に配置され、受光素子１０４は、ｙ＝−ｆにｘ軸に平行に配置されている。
Conventionally, distance measuring devices using triangulation have been widely used for human body detection, non-contact switches, and the like. As shown in FIG. 5, the light emitted from the
ｙ＝ｙ１に配置された第１の測距対象物２０１の点Ａ（０，ｙ１）で反射した光は、受光レンズ１０３で集光され、受光素子１０４上の点Ｇ（ｌ＋ｘ，−ｆ）に照射される。△ＡＯＤと△ＤＥＧは相似の関係にあるので、次式より測距対象物までの距離ｙを求めることができる。
ｙ＝ｌ×ｆ／ｘ
The light reflected at the point A (0, y1) of the first
y = 1 × f / x
一方、ｙ＝ｙ２で発光光束Ｌの全体が点Ｃで反射される場合は、点Ｆに集光される。ところが、ｙ＝ｙ２に第２の測距対象物２０２がある場合も、発光光束Ｌは、その一部が点Ｂで第２の測距対象物２０２により反射（いわゆる光スポット欠け）されて、点Ｇに集光される。
On the other hand, when y = y2 and the entire luminous flux L is reflected at point C, it is condensed at point F. However, even when there is the second
したがって、ｙ＝ｙ２に第２の測距対象物２０２があるにもかかわらず、ｙ＝ｙ１に第２の測距対象物２０２があると誤検知してしまう問題があった。この光スポット欠けの問題は、上述のような光スポットの一部のみが反射される場合に加えて、発光光束Ｌの全体が反射される場合でも、白黒（反射率）のコントラストが高い測距対象物に対して、生じていた。
Therefore, there is a problem in that the second
このような問題に対して、特開平８−２１９７７１号公報（特許文献１）に示す測距装置では、一つの発光素子の両隣にそれぞれ個別の基線長を有する二つの受光素子を備えていた。そして、両受光素子で測定される測距情報を用いて演算処理を行うことにより、光スポット欠けを含む測距対象物のコントラストに依存しない測距を行っていた。 In order to solve such a problem, the distance measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-2197771 (Patent Document 1) includes two light receiving elements each having a separate baseline length on both sides of one light emitting element. Then, by performing calculation processing using distance measurement information measured by both light receiving elements, distance measurement is performed without depending on the contrast of a distance measurement object including a light spot defect.
また、特開平８−１６６２３４号公報（特許文献２）に示す測距装置では、中心に切り込みのある発光素子を用いて、その切り込みの左右の何れか一方、もしくは、その切り込みの左右の両方に通電することにより、３種類の発光パターンを測距対象物に照射していた。そして、光スポット欠けのある場合では、左右どちらかの発光パターンの欠け量を検出して、光位置信号の補正を行っていた。 Further, in the distance measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166234 (Patent Document 2), a light emitting element having a notch in the center is used, and either the right or left of the notch or both the left and right of the notch. By energizing, the object to be measured was irradiated with three types of light emission patterns. In the case where the light spot is missing, the amount of the left or right light emission pattern is detected to correct the light position signal.
しかしながら、上記特許文献１に示す測距装置では、受光素子が２つ必要であり、上記特許文献２に示す測距装置では、３つの発光パターンを形成する特別な発光素子が必要であり、構造が複雑になる問題があった。
However, the distance measuring device shown in
また、両方の上記文献１，２とも、２つ以上の光位置信号を検出する必要があった。この結果、複数の信号処理回路が必要となり、もしくは、時系列でそれぞれの光位置を求める必要があるので、回路規模が大きくなり、または、測距に要する時間が多大となる問題があった。
Further, both of the
そこで、この発明の課題は、複雑な構造を必要とせず、光スポット欠けによる誤測距を回避できる測距装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a distance measuring device that does not require a complicated structure and can avoid erroneous distance measurement due to lack of a light spot.
上記課題を解決するため、この発明の測距装置は、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する発光レンズと、
上記測距対象物からの反射光を集光する受光レンズと、
上記受光レンズによって集光された反射光の光スポットを受ける２次元配列を有する受光素子と、
上記受光素子から出力された上記光スポットを表す受光信号から、上記光スポットの光強度分布のプロファイルを算出する光スポットプロファイル算出部と、
上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルに基づいて、上記受光素子上の上記光スポットの位置を求め、この光スポットの位置に基づいて、上記受光素子から上記測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、
上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルに基づいて、上記光スポットの形状を数値化し、この数値化された数値と予め定められた閾値とを比較して、エラー判定を行うエラー検出部と
を備え、
上記発光レンズと上記受光レンズとの並ぶ方向を行方向とするとき、上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルを行方向にｎ（ｎは、２以上の整数）個に分割することで形成されるｎ個のブロックごとに数値化された数値とそれぞれのブロックに対して予め定められた閾値とを比較することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the distance measuring device of the present invention is
A light emitting element that emits light;
A light-emitting lens that collects the light emitted from the light-emitting element and irradiates the object to be measured;
A light receiving lens for collecting the reflected light from the distance measuring object;
A light receiving element having a two-dimensional array for receiving the light spot of the reflected light collected by the light receiving lens;
A light spot profile calculation unit that calculates a light intensity distribution profile of the light spot from a light reception signal representing the light spot output from the light receiving element;
Based on the profile output from the light spot profile calculation unit, the position of the light spot on the light receiving element is obtained, and the distance from the light receiving element to the distance measuring object based on the position of the light spot. A distance calculation unit for calculating
Based on the profile output from the light spot profile calculation unit, the shape of the light spot is digitized, and an error detection unit that performs error determination by comparing the digitized numerical value with a predetermined threshold value And
When the direction in which the light-emitting lens and the light-receiving lens are arranged is the row direction, the error detection unit displays the profile output from the light spot profile calculation unit n in the row direction (n is an integer of 2 or more). It is characterized in that a numerical value quantified for each of n blocks formed by dividing into blocks is compared with a predetermined threshold value for each block.
また、一実施形態の測距装置では、
上記距離算出部は、ｎ個のブロックのうち、上記エラー検出部により予め定められた条件と従わないと判断されたブロックを、除外して光スポットの位置の算出に用いずに、その他のブロックのみを用いることにより、光スポット位置を算出する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The distance calculation unit excludes blocks determined not to comply with the predetermined condition by the error detection unit from the n blocks, and does not use the blocks to calculate the position of the light spot. By using only this, the light spot position is calculated.
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部は、ｎ個のブロックのうち、予め定められた条件と従わないと判断したブロックがｍ（ｍは、ｎ以下の正の整数）個以上存在する場合、エラー信号を出力する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The error detection unit outputs an error signal when there are m or more blocks (m is a positive integer less than or equal to n) that are determined not to comply with a predetermined condition among n blocks. Have
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット径と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット径がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The error detection unit compares the n light spot diameters corresponding to the n blocks calculated by the light spot profile calculation unit with a predetermined threshold value for each block, and compares the n number of light spots. It is determined whether or not the light spot diameter is in accordance with a predetermined condition with respect to the threshold value.
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット面積と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット面積がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The error detection unit compares the n light spot areas corresponding to the n blocks calculated by the light spot profile calculation unit with a predetermined threshold value for each block, and calculates the n number of light spots. It is determined whether or not the light spot area conforms to a predetermined condition with respect to the threshold value.
この発明の測距装置によれば、発光レンズと受光レンズとの並ぶ方向を行方向とするとき、エラー検出部は、光スポットプロファイル算出部から出力されたプロファイルを行方向にｎ個に分割することで形成されるｎ個のブロックごとに数値化された数値とそれぞれのブロックに対して予め定められた閾値とを比較する。これにより、複雑な構造を必要とせず、光スポット欠けによる誤測距を回避できる。 According to the distance measuring apparatus of the present invention, when the direction in which the light emitting lens and the light receiving lens are arranged is the row direction, the error detection unit divides the profile output from the light spot profile calculation unit into n in the row direction. The numerical value quantified for each of n blocks formed in this way is compared with a threshold value predetermined for each block. Thereby, a complicated structure is not required, and erroneous ranging due to lack of a light spot can be avoided.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図１は、この発明の一実施形態の測距装置を示す簡略構成図である。図１に示すように、この測距装置は、発光素子１１と、発光レンズ１２と、受光レンズ１３と、受光素子１４と、光スポットプロファイル算出部１５と、距離算出部１６と、エラー検出部１７とを備える。なお、図１において、図５と同じ符号は、図５と同じであるため、その説明を省略する。つまり、受発光レンズ１２，１３の並ぶ方向と受光素子１４との配置は、図５と同じである。
FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing a distance measuring device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this distance measuring device includes a
上記発光素子１１は、光を出射する。上記発光レンズ１２は、発光素子１１から出射された光を集光して測距対象物２１に照射する。上記受光レンズ１３は、測距対象物２１からの反射光を集光する。上記受光素子１４は、受光レンズ１３によって集光された反射光の光スポットを受ける２次元配列を有する。
The
上記光スポットプロファイル算出部１５は、上記受光素子１４から出力された上記光スポットを表す受光信号から、上記光スポットの光強度分布のプロファイルを算出する。上記距離算出部１６は、上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルに基づいて、上記受光素子１４上の上記光スポットの位置を求め、この光スポットの位置に基づいて、上記受光素子１４から上記測距対象物２１までの距離を算出する。上記エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルに基づいて、上記光スポットの形状を数値化し、この数値化された数値と予め定められた閾値とを比較して、エラー判定を行う。
The light spot
上記発光レンズ１２と上記受光レンズ１３との並ぶ方向を行方向とするとき、上記エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルを行方向にｎ（ｎは、２以上の整数）個に分割することで形成されるｎ個のブロックごとに数値化された数値とそれぞれのブロックに対して予め定められた閾値とを比較する。
When the direction in which the
上記距離算出部１６は、ｎ個のブロックのうち、上記エラー検出部１７により予め定められた条件と従わないと判断されたブロックを、除外して光スポットの位置の算出に用いずに、その他のブロックのみを用いることにより、光スポット位置を算出する機能を有する。このとき、距離算出部１６は、ｎ個のブロックのうち、エラー検出部１７により予め定められた条件と従わないと判断されたブロック以外のブロックを、行方向に垂直な方向に加算することにより、光スポット位置を算出する機能を有する。
The
上記エラー検出部１７は、ｎ個のブロックのうち、予め定められた条件と従わないと判断したブロックがｍ（ｍは、ｎ以下の正の整数）個以上存在する場合、エラー信号を出力する機能を有する。エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット径と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット径がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断する。このとき、エラー検出部１７は、各ブロック内の光強度分布を行方向と垂直方向に加算することにより形成される１次元配列で表される光スポットプロファイルの幅から光スポット径を算出する機能を有する。なお、エラー検出部１７は、光スポットプロファイル算出部１５より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット面積と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット面積がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断するようにしてもよい。
The
このとき、上記エラー検出部１７は、
Ｉth＝α×Ｉmax＋（１−α）×Ｉave
によってプロファイルの信号強度Ｉthを求めて、この信号強度Ｉth以上のレベルで、上記光スポット径または上記光スポット面積を演算するようにしてもよい。αは、１以下の任意の数値であり、Ｉmaxは、プロファイルの受光素子１４全領域における最大信号強度であり、Ｉaveは、受光素子１４全領域におけるプロファイルの平均信号強度である。
At this time, the
Ith = α × Imax + (1−α) × Iave
Thus, the signal intensity Ith of the profile may be obtained, and the light spot diameter or the light spot area may be calculated at a level equal to or higher than the signal intensity Ith. α is an arbitrary numerical value of 1 or less, Imax is the maximum signal intensity in the entire region of the
また、上記エラー検出部１７は、上記ｎ番目のブロックの光スポットの形状を数値化した値をＡｎとすると、
（Ｔｈｎ−β）＜Ａｎ＜（Ｔｈｎ＋γ）
を満たすかどうかにより、予め定められた条件に従うか否かを判断するようにしてもよい。Ｔｈｎは、ｎ番目のブロックに対して予め定められた閾値であり、β，γは、任意の数である。
Further, the
(Thn−β) <An <(Thn + γ)
Whether or not a predetermined condition is obeyed may be determined depending on whether or not the above condition is satisfied. Thn is a predetermined threshold for the n-th block, and β and γ are arbitrary numbers.
以下、上記構成の測距装置の作用を具体的に説明する。 Hereinafter, the operation of the distance measuring apparatus having the above configuration will be specifically described.
従来では、図５に示すように、発光素子１０１からの全光束が測距対象物２０１，２０２に照射された場合、受光素子１０４上には、図２Ａに示すような、正規分布の光強度分布が形成される。しかし、発光素子１０１からの光束の一部が測距対象物２０１，２０２に照射されない場合や測距対象物２０１，２０２がスリット構造やコントラスト（白黒）の高い表面等を有する場合は、光スポット欠け等により、光スポットプロファイルが図２Ｂのように歪み、距離算出部がこの光スポットプロファイルから光スポット位置を算出し、測距対象物２０１，２０２までの距離を演算しようとすると、実際の距離とは異なる測距値が算出され、誤測距が生じる。図中、光スポット歪みの無い場合の光スポットをＳ１で示し、光スポット歪みの有る場合の光スポットをＳ２で示す。
Conventionally, as shown in FIG. 5, when the
本発明によれば、図２Ｂのような光スポット形状が受光素子１０４上に形成された場合においても、誤測距を回避することができる。つまり、図１に示す受光素子１４は、２次元配列を有する（イメージセンサ等の）受光素子であり、この２次元配列を有する受光素子１４を、図３Ａ，図３Ｂに示すように、受発光レンズ１２，１３の並ぶ方向（行方向）にｎ個分割する。
According to the present invention, erroneous ranging can be avoided even when the light spot shape as shown in FIG. 2B is formed on the
ｎ個に分割されたブロックは、それぞれ予め定められた閾値を有するものとする。ここで、予め定められた閾値とは、ブロックごとの光スポット径や光スポット面積などである。 It is assumed that each of the n divided blocks has a predetermined threshold value. Here, the predetermined threshold is a light spot diameter or a light spot area for each block.
ｎ個に分割されたブロックごとに光スポットを数値化（光スポット径や光スポット面積を算出し）し、ブロックごとに予め定められた閾値と比較し、予め定められた条件に従わないブロックをＮＧとする。ここで、予め定められた条件とは、例えば、ブロックｎの光スポットを数値化した値をＡｎとすると、
Ｔｈｎ−β＜Ａｎ＜Ｔｈｎ＋γ
を満たすかどうかである。Ｔｈｎは、ブロックｎに対して予め定められた閾値であり、β，γは、任意の数である。この例の予め定められた条件では、予め定められた閾値をβおよびγの加減により、閾値の歪み判断の厳しさを調整することができ、効果的に光スポットの歪みの有無を判断することができる。
Quantify the light spot for each block divided into n (calculate the light spot diameter and the light spot area), compare with a predetermined threshold value for each block, and select a block that does not comply with the predetermined condition. NG. Here, the predetermined condition is, for example, that a value obtained by quantifying the light spot of the block n is An,
Thn-β <An <Thn + γ
Whether or not. Thn is a predetermined threshold for block n, and β and γ are arbitrary numbers. Under the predetermined conditions of this example, the severity of the threshold distortion judgment can be adjusted by adjusting the predetermined thresholds by β and γ, and the presence or absence of the light spot distortion can be effectively judged. Can do.
図３Ａ，図３Ｂでは、２次元配列を有する受光素子１４を、隣り合う２行の配列を１つのブロックとして、ｎ個に分割している。例えば、予め定められた閾値を光スポット面積とすると、図３Ｂのブロック１’、ブロック２’では、光スポット欠け（歪み）がない場合の図３Ａのブロック１、ブロック２比べて、光スポット面積（光が照射されるエリア）が小さくなっており、ＮＧと判断される。その他のブロック３’からブロックｎ’は、ブロック３からブロックｎと比較し、光スポット面積がほぼ同等なため、ＯＫと判断する。
3A and 3B, the
また、予め定められた閾値を光スポット径とする場合は、図４に示すように、行方向と垂直の方向（ｙ方向）に光スポットプロファイルを加算することで形成される一次元配列の光スポットプロファイルの幅とすると、ブロックごとに光スポット径を容易に算出することができる。図４では、ブロック４の７行目と８行目の光スポットプロファイルを加算し、これにより形成される一次元配列の光スポットプロファイルの幅を光スポット径とすることを示している。
また、光スポット径もしくは光スポット面積は、
Ｉth＝α×Ｉmax＋（１−α）×Ｉave
によってプロファイルの信号強度Ｉthを求め、この信号強度Ｉth以上のレベルでの光スポット径および光スポット面積を演算する。αは、１以下の任意の数値であり、Ｉmaxは、光スポットプロファイルの受光素子全領域における最大信号強度であり、Ｉaveは、受光素子全領域における光スポットプロファイルの平均信号強度である。これにより、一定レベルでの光スポット径および光スポット面積を求めることができ、安定して各ブロックが予め定められた条件に従うかどうかを判断できる。
When the predetermined threshold value is the light spot diameter, as shown in FIG. 4, a one-dimensional array of light formed by adding a light spot profile in the direction perpendicular to the row direction (y direction). Assuming the width of the spot profile, the light spot diameter can be easily calculated for each block. FIG. 4 shows that the light spot profiles of the seventh row and the eighth row of the block 4 are added and the width of the light spot profile of the one-dimensional array formed thereby is used as the light spot diameter.
Also, the light spot diameter or light spot area is
Ith = α × Imax + (1−α) × Iave
Thus, the signal intensity Ith of the profile is obtained, and the light spot diameter and the light spot area at a level equal to or higher than the signal intensity Ith are calculated. α is an arbitrary numerical value of 1 or less, Imax is the maximum signal intensity in the entire region of the light receiving element of the light spot profile, and Iave is the average signal intensity of the light spot profile in the entire region of the light receiving element. As a result, the light spot diameter and the light spot area at a certain level can be obtained, and it can be determined whether each block obeys a predetermined condition stably.
上記距離算出部１６は、この光スポットプロファイルから光スポット位置を算出し、測距対象物までの距離を算出する。距離の算出は、従来で説明した［ｙ＝ｌ×ｆ／ｘ］を用いる。このとき、距離算出部１６は、エラー検出部１７により、予め定められた条件に従わずＮＧと判断したブロックを除外し、予め定められた条件に従いＯＫと判断したブロックの光スポットプロファイルのみを使用する。
The
一般的に、光スポットプロファイルから光スポット位置を算出する際、この光スポットの重心の位置を求めることで行う。しかし、ＮＧと判断した行も含めて重心を求めようとすると、光スポット欠け（歪み）が無い場合の光スポットプロファイルと比較して重心の位置がずれてしまい、誤った光スポット位置を算出してしまう。これにより、センサが測距対象物までの距離を正確に測定することができなくなり、誤測距につながる。一方、ＯＫと判断したブロックのみで光スポット位置（光スポットプロファイルの重心）を算出すると、光スポット欠け（歪み）が無い場合の光スポットプロファイルとほぼ同様の値となるため、光スポット欠け（歪み）がある場合においても正確な測距が可能になる。 Generally, when calculating the light spot position from the light spot profile, the position of the center of gravity of the light spot is obtained. However, if an attempt is made to obtain the center of gravity including the line judged to be NG, the position of the center of gravity is shifted compared to the light spot profile in the case where there is no light spot missing (distortion), and an incorrect light spot position is calculated. End up. As a result, the sensor cannot accurately measure the distance to the distance measurement object, leading to erroneous distance measurement. On the other hand, if the light spot position (the center of gravity of the light spot profile) is calculated only with the block that is determined to be OK, the value is almost the same as the light spot profile when there is no light spot defect (distortion). ), Accurate ranging is possible.
ＯＫと判断したブロックのみから光スポット位置（光スポットの重心）を算出する方法の一例としては、ＯＫと判断されたブロックを受発光レンズ１２，１３の並ぶ方向（行方向）と垂直な方向に全て加算することで形成される光スポットプロファイルを使用すると、容易に光スポット位置を算出することができる。
As an example of a method of calculating the light spot position (the center of gravity of the light spot) only from the block determined to be OK, the block determined to be OK is arranged in a direction perpendicular to the direction (row direction) in which the light receiving and emitting
また、予め定められた条件に従わずＮＧと判断したブロックが多く、ｍ個以上存在する場合は、エラー検出部１７がエラー信号を出力し、距離算出部１６に測距対象物までの距離を算出させないようにする機能を有するものとする。
In addition, when there are many blocks that are determined to be NG without complying with the predetermined condition and there are m or more blocks, the
これにより、距離算出部１６は、光スポットの歪みが顕著な光スポットプロファイルから、光スポット位置を算出し、信頼性の低い測距値を無理に出力することを防ぐことができ、効果的に誤測距を回避することができる。仮に、半分以上のブロックがＮＧと判断された場合、ＯＫと判断されたブロックが半分以下になる。これは、光強度（信号強度）が半分以下になることを意味し、外乱ノイズ等の影響を受けやすくなり、正確な測距値を算出できなくなることを意味する。
Thereby, the
この発明の測距装置は、
光を出射する発光素子１１と、
上記発光素子１１から出射された光を集光して測距対象物２１に照射する発光レンズ１２と、
上記測距対象物２１からの反射光を集光する受光レンズ１３と、
上記受光レンズ１３によって集光された反射光の光スポットを受ける２次元配列を有する受光素子１４と、
上記受光素子１４から出力された上記光スポットを表す受光信号から、上記光スポットの光強度分布のプロファイルを算出する光スポットプロファイル算出部１５と、
上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルに基づいて、上記受光素子１４上の上記光スポットの位置を求め、この光スポットの位置に基づいて、上記受光素子１４から上記測距対象物２１までの距離を算出する距離算出部１６と、
上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルに基づいて、上記光スポットの形状を数値化し、この数値化された数値と予め定められた閾値とを比較して、エラー判定を行うエラー検出部１７と
を備え、
上記発光レンズ１２と上記受光レンズ１３との並ぶ方向を行方向とするとき、上記エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５から出力された上記プロファイルを行方向にｎ（ｎは、２以上の整数）個に分割することで形成されるｎ個のブロックごとに数値化された数値とそれぞれのブロックに対して予め定められた閾値とを比較することを特徴としている。
The distance measuring device of the present invention
A
A light-emitting
A
A
A light spot
Based on the profile output from the light spot
Based on the profile output from the light spot
When the direction in which the
この発明の測距装置によれば、受光素子１４上に形成される光スポットプロファイルを行方向にｎ個に分割し、それぞれのブロックにおいて予め閾値を設けている。そして、光スポット欠け等により、光スポットプロファイルが部分的に歪んでも、距離算出部１６がこの光スポットプロファイルから光スポット位置を算出し、正確に測距値を算出できない状態であるかどうかを、エラー検出部１７で判断することができる。
According to the distance measuring apparatus of the present invention, the light spot profile formed on the
また、一実施形態の測距装置では、
上記距離算出部１６は、ｎ個のブロックのうち、上記エラー検出部１７により予め定められた条件と従わないと判断されたブロックを、除外して光スポットの位置の算出に用いずに、その他のブロックのみを用いることにより、光スポット位置を算出する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、エラー検出部１７が光スポット欠け等により光スポットプロファイルの形が歪んでいると判断した場合（歪んでいるブロックがあると判断した場合）、距離算出部１６は、歪んでいるブロックを除外しその他のブロックを利用して、光スポット位置を算出する。これにより、距離算出部１６は、測距値を算出して、誤測距を回避することができる。
According to the distance measuring apparatus of this embodiment, when the
また、一実施形態の測距装置では、
上記距離算出部１６は、ｎ個のブロックのうち、上記エラー検出部１７により予め定められた条件と従わないと判断されたブロック以外のブロックを、行方向に垂直な方向に加算することにより、光スポット位置を算出する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、エラー検出部１７が光スポット欠け等により光スポットプロファイルの形が歪んでいると判断した場合（歪んでいるブロックがあると判断した場合）、距離算出部１６は、歪んでいるブロック以外のブロックを行方向に加算することで１つの光スポットプロファイルとし、この光スポットプロファイルから、光スポット位置を算出する。これにより、距離算出部１６は、測距値を算出して、誤測距を回避することができる。
According to the distance measuring apparatus of this embodiment, when the
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、ｎ個のブロックのうち、予め定められた条件と従わないと判断したブロックがｍ（ｍは、ｎ以下の正の整数）個以上存在する場合、エラー信号を出力する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、エラー検出部１７が光スポット欠け等により光スポットプロファイルの形が歪んでいると判断したブロックがｍ個以上ある場合、エラー検出部１７は、エラー信号を出力する。これにより、距離算出部１６に、この光スポットプロファイルから距離値を算出させないようにすることで、誤測距を回避することができる。
According to the distance measuring apparatus of this embodiment, when there are m or more blocks that the
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット径と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット径がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、エラー検出部１７は、各ブロックごとに光スポット径を算出し、各ブロックごとに予め定められた閾値に対して予め定められた条件に従うかどうかを判断する。これにより、効果的に光スポット欠け（歪み）の有無を判断することができる。
According to the distance measuring device of this embodiment, the
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、各ブロック内の光強度分布を行方向と垂直方向に加算することにより形成される１次元配列で表される光スポットプロファイルの幅から光スポット径を算出する機能を有する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、各ブロックでの光スポット径の算出方法は、各ブロック内で各行の光強度分布を受発光と垂直の方向に加算した光スポットプロファイルの光スポットの幅とすることで、安易に光スポット径を算出することができる。 According to the distance measuring apparatus of this embodiment, the light spot diameter calculation method in each block is the light spot width of the light spot profile obtained by adding the light intensity distribution of each row in each block in the direction perpendicular to light receiving and emitting. By doing so, the light spot diameter can be easily calculated.
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、上記光スポットプロファイル算出部１５より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット面積と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット面積がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
この実施形態の測距装置によれば、エラー検出部１７は、各ブロックごとに光スポット面積を算出し、各ブロックごとに予め定められた閾値に対して予め定められた条件に従うかどうかを判断する。これにより、効果的に光スポットの歪みの有無を判断することができる。
According to the distance measuring device of this embodiment, the
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、
Ｉth＝α×Ｉmax＋（１−α）×Ｉave
（αは、１以下の任意の数値であり、Ｉmaxは、プロファイルの受光素子１４全領域における最大信号強度であり、Ｉaveは、受光素子１４全領域におけるプロファイルの平均信号強度である。）
によってプロファイルの信号強度Ｉthを求めて、この信号強度Ｉth以上のレベルで、上記光スポット径または上記光スポット面積を演算する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
Ith = α × Imax + (1−α) × Iave
(Α is an arbitrary numerical value of 1 or less, Imax is the maximum signal intensity in the entire region of the
Thus, the signal intensity Ith of the profile is obtained, and the light spot diameter or the light spot area is calculated at a level equal to or higher than the signal intensity Ith.
この実施形態の測距装置によれば、光スポットプ欠け等により光スポットプロファイルが歪んでいるかどうかを判断するとき、Ｉth以上のレベルでの光スポット径または光スポット面積を演算することで、効果的に光スポットの歪みの有無を判断することができる。 According to the distance measuring apparatus of this embodiment, when determining whether or not the light spot profile is distorted due to light spot chipping or the like, the effect is obtained by calculating the light spot diameter or light spot area at a level equal to or higher than Ith. In addition, it is possible to determine whether or not the light spot is distorted.
また、一実施形態の測距装置では、
上記エラー検出部１７は、
上記ｎ番目のブロックの光スポットの形状を数値化した値をＡｎとすると、
（Ｔｈｎ−β）＜Ａｎ＜（Ｔｈｎ＋γ）
（Ｔｈｎは、ｎ番目のブロックに対して予め定められた閾値であり、β，γは、任意の数である。）
を満たすかどうかにより、予め定められた条件に従うか否かを判断する。
Further, in the distance measuring device of one embodiment,
The
If the value obtained by quantifying the shape of the light spot of the nth block is An,
(Thn−β) <An <(Thn + γ)
(Thn is a predetermined threshold for the n-th block, and β and γ are arbitrary numbers.)
Whether or not a predetermined condition is obeyed is determined depending on whether or not the above condition is satisfied.
この実施形態の測距装置によれば、予め定められた閾値をβおよびγの加減により、閾値の歪み判断の厳しさを調整することができ、効果的に光スポットの歪みの有無を判断することができる。 According to the distance measuring apparatus of this embodiment, it is possible to adjust the severity of the threshold distortion determination by adjusting the predetermined thresholds by β and γ, and effectively determine the presence or absence of distortion of the light spot. be able to.
１１ 発光素子
１２ 発光レンズ
１３ 受光レンズ
１４ 受光素子
１５ 光スポットプロファイル算出部
１６ 距離算出部
１７ エラー検出部
２１ 測距対象物
Ｓ１ 光スポット歪みの無い場合の光スポット
Ｓ２ 光スポット歪みの有る場合の光スポット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する発光レンズと、
上記測距対象物からの反射光を集光する受光レンズと、
上記受光レンズによって集光された反射光の光スポットを受ける２次元配列を有する受光素子と、
上記受光素子から出力された上記光スポットを表す受光信号から、上記光スポットの光強度分布のプロファイルを算出する光スポットプロファイル算出部と、
上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルに基づいて、上記受光素子上の上記光スポットの位置を求め、この光スポットの位置に基づいて、上記受光素子から上記測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、
上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルに基づいて、上記光スポットの形状を数値化し、この数値化された数値と予め定められた閾値とを比較して、エラー判定を行うエラー検出部と
を備え、
上記発光レンズと上記受光レンズとの並ぶ方向を行方向とするとき、上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部から出力された上記プロファイルを行方向にｎ（ｎは、２以上の整数）個に分割することで形成されるｎ個のブロックごとに数値化された数値とそれぞれのブロックに対して予め定められた閾値とを比較することを特徴とする測距装置。 A light emitting element that emits light;
A light-emitting lens that collects the light emitted from the light-emitting element and irradiates the object to be measured;
A light receiving lens for collecting the reflected light from the distance measuring object;
A light receiving element having a two-dimensional array for receiving the light spot of the reflected light collected by the light receiving lens;
A light spot profile calculation unit that calculates a light intensity distribution profile of the light spot from a light reception signal representing the light spot output from the light receiving element;
Based on the profile output from the light spot profile calculation unit, the position of the light spot on the light receiving element is obtained, and the distance from the light receiving element to the distance measuring object based on the position of the light spot. A distance calculation unit for calculating
Based on the profile output from the light spot profile calculation unit, the shape of the light spot is digitized, and an error detection unit that performs error determination by comparing the digitized numerical value with a predetermined threshold value And
When the direction in which the light-emitting lens and the light-receiving lens are arranged is the row direction, the error detection unit displays the profile output from the light spot profile calculation unit n in the row direction (n is an integer of 2 or more). A distance measuring apparatus comprising: comparing a numerical value obtained by dividing each block into numerical values and a predetermined threshold value for each block.
上記距離算出部は、ｎ個のブロックのうち、上記エラー検出部により予め定められた条件と従わないと判断されたブロックを、除外して光スポットの位置の算出に用いずに、その他のブロックのみを用いることにより、光スポット位置を算出する機能を有することを特徴とする測距装置。 The distance measuring device according to claim 1,
The distance calculation unit excludes blocks determined not to comply with the predetermined condition by the error detection unit from the n blocks, and does not use the blocks to calculate the position of the light spot. A distance measuring apparatus having a function of calculating a light spot position by using only
上記エラー検出部は、ｎ個のブロックのうち、予め定められた条件と従わないと判断したブロックがｍ（ｍは、ｎ以下の正の整数）個以上存在する場合、エラー信号を出力する機能を有することを特徴とする測距装置。 The distance measuring device according to claim 1 or 2,
The error detection unit outputs an error signal when there are m or more blocks (m is a positive integer less than or equal to n) that are determined not to comply with a predetermined condition among n blocks. A distance measuring device comprising:
上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット径と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット径がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断することを特徴とする測距装置。 The distance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The error detection unit compares the n light spot diameters corresponding to the n blocks calculated by the light spot profile calculation unit with a predetermined threshold value for each block, and compares the n number of light spots. A distance measuring device that determines whether or not each of the light spot diameters satisfies a predetermined condition with respect to the threshold value.
上記エラー検出部は、上記光スポットプロファイル算出部より算出される上記ｎ個のブロックに対応するｎ個の光スポット面積と、ブロックごとに予め定められた閾値とを比較して、上記ｎ個の光スポット面積がそれぞれ上記閾値に対して予め定められた条件に従うか否かを判断することを特徴とする測距装置。 The distance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The error detection unit compares the n light spot areas corresponding to the n blocks calculated by the light spot profile calculation unit with a predetermined threshold value for each block, and calculates the n number of light spots. A distance measuring apparatus that determines whether or not each of the light spot areas is in accordance with a predetermined condition with respect to the threshold value.
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| WO2017113146A1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 苏州中启维盛机器人科技有限公司 | Speckle imaging device |
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