JP3039623U - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最適な精度での被測定物距離を得ることがで
き、しかも簡単な構成の測距装置を提供する。 【構成】 １対のフォトセンサと、互いに異なる被測定
物部分の光束を 各フォトセンサの受光部に結像させる
ためのレンズを備えた被測定物までの距離を検出するセ
ンサユニットを複数個、各センサユニットを同じ向き
で、その向きに直交する方向に一直線上に配置されてな
る測距系と、その各フォトセンサの出力を取り込み、選
択的に２つのフォトセンサを組み合わせることによって
設定される基線長に基づいてそれぞれそのセンサユニッ
トから被測定物までの距離を演算する被測定物距離演算
部と、その算出された演算結果に基づいて、予め設定さ
れた最適な精度となる基線長を選択し、その基線長に対
応するフォトセンサの出力値から算出された被測定物距
離値を出力値と決定する被測定物距離出力判別手段とを
備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動ドアに用いられ、検出すべき通行者までの距離を測定す るための測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動ドア等では、通行者を検出するための装置として測距装置が用いられたも のがある。この測距装置としては、例えば富士時報（Vol.68,No.7,1995,415(39) 〜420(44) 「オートフォーカスモジュール) に記載の測距センサが開示されてい る。この測距センサを図３に示すとともに、その原理を図４に示し、その構成お よび原理を説明する。

【０００３】 まず、図３に示すようにこの測距センサは、測距レンズケース３３に保持され た１対のレンズ３２およびそのケース３３内において所定の間隔で配置された２ つのフォトダイオードからなるフォトセンサアレイ３１によって構成されたユニ ットとなっている。この測距センサは、被測定物から放射あるいは反射される光 束のうち、被測定物ｉから一対のレンズＲ１，Ｒ２のそれぞれに向かう角度に分 割された光束Ｌ₁ ，Ｌ₂ をそれぞれフォトセンサアレイ１上に投影し、このフォ トセンサアレイ１上に形成される被測定物像の相対変位により、このユニットか ら被測定物までの距離を検出するものである。なお、図示していないが、この距 離の算出は、測距センサ内に組み込まれた距離演算用のＩＣによって行う構成と なっている。

【０００４】 以上の構成の測距センサの測距原理を図４を参照しながら以下に説明する。 ここに示す測距系４０において、被測定物ｉまでの距離をｄ，レンズＲ１、Ｒ ２における中心間距離をＢ、レンズの焦点距離をｆ_e とすると、距離ｄは下記に 示す（１）式によって求められる。

【０００５】 ｄ＝Ｂ・ｆ_e ／（ｘ₁ ＋ｘ₂ ）＝Ｂ・ｆ_e ／ｘ_inf ‥‥（１） ここで、ｘ_inf は、（２）式によって与えられ、被測定物が無限遠点にある時 、すなわち、２つの被測定物像ｉ₁ ，ｉ₂ がそれぞれレンズ光軸とフォトセンサ アレイＦ１，Ｆ２の交点にある場合を基準としたこれら二つの像の相対変位であ る。（Ｂ・ｆ_e ）は構造上決まる定数である。また、ｘ₁ ，ｘ₂ は距離が既知の 対象物像の２点の測定からそれぞれ算出する。

【０００６】 ｘ_inf ＝ｘ₁ ＋ｘ₂ ‥‥（２） ここでｘ₁ ，ｘ₂ の検出が一定精度であれば、遠距離性能はＢ・ｆ_e によって 決まる。

【０００７】 この受光部分の素子は、微小フォトセンサを所定ピッチ（例えば、使用したセ ンサでは２１μｍ）で、一直線上に並べたセンサアレイである。ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ _inf はこのピッチによって計測されている。その結果、距離ｄは（３）式によっ て与えられる。

【０００８】 ｄ＝Ｂ・ｆ_e ／｛ｐ・（ｘ₁ ＋ｘ₂ −ｘ_inf ）｝‥‥（３）

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記の従来技術においては、計測するためのピッチは一定であるか ら、そのレンズの中心間距離とレンズの焦点距離の積（Ｂ・ｆ_e ）によって距離 性能が決まる。ここで、ｆ_e を一定と仮定すると、遠距離性能はＢの値によって 決まることになる。

【００１０】 まず、測定距離が遠距離の場合、（ｘ₁ ＋ｘ₂ −ｘ_inf ）の値は小さくなる。 ピッチは一定であるから、１ピッチ当たりの検出距離が増大し、精度が悪くなる 。これを補うには、Ｂの値を大きくするとよい。

【００１１】 しかし、測定距離が近距離の場合では、Ｂの値が大きいと、結像する位置ｘ₁ ，ｘ₂ の値が大きくなる。このため、被測定物像は素子の外側に結像してしまう ことになり、この対策として素子アレイを大きくすればよいが、これではコスト の上昇を招かざるをえないという新たな問題が発生する。

【００１２】 本考案はこうした問題点を解決するためになされたもので、被測定物までの測 定距離に応じ、その必要な精度に合わせた被測定物距離を得ることができ、しか も簡単な構成で実現できる測距装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の目的を達成するために、本考案の構成を示す基本ブロック概念図を参 照しながら説明すると、本考案の測距装置は、１対のフォトセンサＦ_1a, Ｆ_1b‥ Ｆ_na, Ｆ_nbと、その各フォトセンサＦ_1a, Ｆ_1b‥Ｆ_na, Ｆ_nbの光軸上に設けられ 、被測定物Ｓから放射あるいは反射された光束のうち、互いに異なる被測定物Ｓ 部分の光束をそれぞれ各フォトセンサＦ_1a, Ｆ_1b‥Ｆ_na, Ｆ_nbの受光部に結像さ せるためのレンズＲ₁ ‥Ｒ_n を備え、その各受光部に形成される被測定物Ｓの相 対変位に基づいて、レンズＲ₁ ‥Ｒ_n から被測定物Ｓまでの距離を検出するセン サユニットを複数個（ｎ個）、それぞれのセンサユニットＵ₁ ‥Ｕ_n を同じ向き にした状態で、かつ、その向きに直交する方向に一直線上に配置されてなる測距 系Ｏと；その各フォトセンサの出力を取り込み、選択的に２つのフォトセンサを 組み合わせることによって設定される基線長Ｋ₁ ‥Ｋ_n に基づいてそれぞれセン サユニットＵ₁ ‥Ｕ_n から被測定物Ｓまでの距離を演算する被測定物距離演算部 １１と；その算出された演算結果に基づいて、予め設定された最適な精度となる 基線長Ｋ₁ ‥Ｋ_n を選択し、その基線長Ｋ₁ ‥Ｋ_n に対応するフォトセンサの出 力値から算出された被測定物距離値を出力値と決定する被測定物距離出力判別手 段１２と；を備えてなることによって特徴付けられる。

【００１４】

【作用】

被測定物距離演算部１１によって，各フォトセンサＦ_1a, Ｆ_1b‥Ｆ_na, Ｆ_nbか らの出力と、これらのフォトセンサＦ_1a, Ｆ_1b‥Ｆ_na, Ｆ_nbの組み合わせによる 基線長Ｋ₁ ‥Ｋ_n に基づく被測定物距離演算が行われる。そして、被測定物距離 出力判別手段１２により、その演算結果を測定距離に応じた精度の出力値とする ので、最適精度の被測定物距離値を得ることができる。このように、レンズの中 心間距離とレンズの焦点距離の積（Ｂ・ｆ_e ）によって決定される距離性能にお いて、Ｂの値に幅をもたせることができ、必要な精度を自由に設定することがで きる。

【００１５】

【実施例】

以下に図面を参照しながら、本考案の実施例について説明する。 図２は本考案の実施例の構成を示す図である。

【００１６】 測距系２０は、同一の構成を有する２つのセンサユニットＵ２１，Ｕ２２が、 所定の間隔で、一直線上に並列に配置された構成となっている。センサユニット Ｕ２１は、１対のレンズＲ₂₁が測距レンズケースＣ₂₁によって保持され、その後 方には１対のフォトセンサＦ_21a,Ｆ_21b が搭載された構成となっている。また、 図示していないが、従来例と同様、フォトセンサＦ_21a,Ｆ_21b の出力に基づいて 、このセンサユニットＵ２１のレンズＲ₂₁から被測定物Ｓまでの距離を演算する ための被測定物距離演算用のＩＣが搭載されている。また、センサユニットＵ２ ２についてもこのセンサユニットＵ２１と同一の構成を有しており、その説明は 省略する。

【００１７】 以上の構成の測距系Ｏにおいては、１センサユニットにおいて、フォトセンサ Ｆ_21a,Ｆ_21b による基線長Ｋ₀₀が設定されており、また２つのセンサユニットＵ ２１、Ｕ２２においては、フォトセンサＦ_21a,Ｆ_22b による基線長Ｋ₁₀が設定さ れている。本実施例では、被測定物距離が近距離の場合は基線長Ｋ₀₀が用いられ 、一方、遠距離の場合は基線長Ｋ₁₀が用いられる構成となっている。

【００１８】 また、この測距系２０からの、出力デ−タを処理するための構成として、まず 各フォトセンサＦ_21a,Ｆ_21b 、Ｆ_22a,Ｆ_22b からの出力デ−タや、被測定物距離 に対応するフォトセンサの組み合わせが設定されたテーブル等が格納されたデ− タ記憶部２５、出力デ−タに基づいて、それぞれの基線長Ｂ₀₀，Ｋ₁₀のそれぞれ について被測定物距離演算を行い、その演算された被測定物距離に基づいて、上 記のテーブルを検索し、最適な精度となる基線長を選択し、その基線長を構成す るフォトセンサの出力に基づいて演算された値をもって、その出力値と決定する 被測定物距離演算・判別部２６、そしてその決定された出力値を画面等に出力す る出力表示部２７がある。

【００１９】 以上の出力デ−タ処理のハード構成としては、マイクロコンピュータＭが用い られている。 なお、被測定物距離演算・判別部２６におけるデ−タ処理方法においては、上 記したように、被測定物距離に対応する最適精度のフォトセンサの組み合わせを テーブル検索するようにしたが、これに限ることなく、設置するセンサユニット の数が少ない場合には、これらをプログラムの中に組み込むようにしてもよい。

【００２０】 以上の実施例では、２つのセンサユニットを用いた構成について説明したが、 センサユニットの数をさらに増加する構成とすることが可能であり、この場合、 被測定物距離の範囲を広げることができ、しかもその距離に応じた精度での出力 値を得ることができる。また、センサユニットは同一の構成のものを複数使用す る構成であるので、設計およびメンテナンスが容易であり、この点でコストを抑 えることができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の測距装置によれば、センサユニットを複数個、 それぞれのセンサユニットを同じ向きにした状態で、かつ、その向きに直交する 方向に一直線上に配置されてなる測距系と、その各フォトセンサの出力を取り込 み、選択的に２つのフォトセンサを組み合わせることによって設定される基線長 に基づいてそれぞれそのセンサユニットから被測定物までの距離を演算する被測 定物距離演算部と、その算出された演算結果に基づいて、予め設定された最適な 精度となる基線長を選択し、その基線長に対応するフォトセンサの出力値から算 出された被測定物距離値を出力値と決定する被測定物距離出力判別手段とを備え た構成としたので、必要な精度を自由に設定することができ、被測定物までの測 定距離に応じ、最適な精度での被測定物距離を得ることができ、しかも簡単な構 成で実現できるので、設計やメンテナンスが容易で、コストを抑えることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の構成を示す基本ブロック概念図

【図２】本考案の実施例の構成を示す図

【図３】従来の構成を説明するための図

【図４】従来の構成の作用を説明するための図

【符号の説明】

Ｏ‥‥測距系 １１‥‥被測定物距離演算部 １２‥‥被測定物距離出力判別手段 Ｆ_1a, Ｆ_1b‥Ｆ_na, Ｆ_nb‥‥フォトセンサ Ｒ₁ ‥Ｒ_n ‥‥レンズ Ｕ₁ ‥Ｕ_n ‥‥センサユニット Ｋ₁ ‥Ｋ_n ‥‥基線長

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対のフォトセンサと、その各フォトセ
   ンサの光軸上に設けられ、被測定物から放射あるいは反
   射された光束のうち、互いに異なる上記被測定物部分の
   光束をそれぞれ各フォトセンサの受光部に結像させるた
   めのレンズを備え、その各受光部に形成される被測定物
   の相対変位に基づいて、上記レンズから上記被測定物ま
   での距離を検出するセンサユニットを複数個、それぞれ
   のセンサユニットを同じ向きにした状態で、かつ、その
   向きに直交する方向に一直線上に配置されてなる測距系
   と；その各フォトセンサの出力を取り込み、選択的に２
   つのフォトセンサを組み合わせることによって設定され
   る基線長に基づいてそれぞれ当該センサユニットから被
   測定物までの距離を演算する被測定物距離演算部と；そ
   の算出された演算結果に基づいて、予め設定された最適
   な精度となる上記基線長を選択し、その基線長に対応す
   るフォトセンサの出力値から算出された被測定物距離値
   を出力値と決定する被測定物距離出力判別手段と；を備
   えてなる測距装置。