JP3809735B2 - Trinocular rangefinder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視空間にスポット光を投光するとともにスポット光により検知対象物の表面に形成される投光スポットまでの距離が規定範囲内か否かに応じた出力を発生する3眼式測距装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、三角測量法の原理を用いて検知対象物までの距離を測定する光電式の測距装置は、図11に示すように、検知対象物3が存在する可能性のある監視空間にスポット光を投光する投光手段10と、投光手段10により検知対象物3の表面に形成される投光スポットの位置を検出する受光手段20とを備えている。
【0003】
投光手段10は、レーザダイオードや発光ダイオードを用いた投光素子11と、投光素子11から放射された光を平行光線束であるスポット光として監視空間に投光させる投光光学系12とを備え、投光素子11は適宜の駆動信号により駆動される。
【0004】
また、受光手段20は、収束光学系(つまり、屈折力が正の光学系)である受光光学系22を通して監視空間からの光を受光素子21の受光面に収束ないし結像させて投光スポットに対応した受光スポットを受光素子21の受光面に形成する。受光素子21の出力は信号処理回路23に入力され、受光光学系22の中心と受光素子21の受光面における基準点(通常は受光面の有効長の中心点)との距離、投光光学系12と受光光学系22との光軸間の距離、受光素子21の受光面における基準点に受光スポットが形成されるときの投光光学系22の中心から検知対象物3までの距離、受光素子21の受光面内での受光スポットの位置などを用い、基線長三角測量法を適用して検知対象物3までの距離が求められる。信号処理回路23では、求めた距離が規定範囲内か否かを判断し、規定範囲内の距離であるときに出力をアクティブにする。なお、図11における一点鎖線で囲んだ部位はセンサを構成し、このセンサに対して投光素子11の駆動信号は外部から与えられる。
【0005】
いま説明を簡単にするために、図12に示すように、投光素子11から検知対象物3までの距離が基準距離Lであるときに、受光素子21の受光面の中心位置に受光スポットが形成されるものとし、受光素子21の受光面を、図13に示すように受光素子21の受光面のうち検知対象物3が基準距離Lよりも近距離L1(<L)に位置するときに受光スポットが形成される近距離受光部5Bと、図14に示すように受光素子21の受光面のうち検知対象物3が基準距離Lよりも遠距離L2(>L)に位置するときに受光スポットが形成される遠距離受光部5Aとに分けるものとする。信号処理回路23は、たとえば、近距離受光部5Bに受光スポットが形成されるときにのみ出力をアクティブにするのである。受光素子21としては受光スポットの位置に対応する信号値の出力が得られるPSDやリニアCCDのような位置検出素子を用いてもよいが、遠距離受光部5Aと近距離受光部5Bとのどちらに受光スポットが形成されているかを検出するだけで目的を達成することができるから、たとえば受光スポットの移動方向(図の上下方向)に2個のフォトダイオードを配列した形の位置検出素子を用いると信号処理回路23の構成が簡単になる。
【0006】
この動作を簡単にまとめると、図15のようになる。つまり、検知動作を開始すると、投光素子11に駆動信号が供給されて(S1)投光素子11から光が放射され(S2)、検知対象物3にスポット光が照射される。スポット光により検知対象物3の表面に投光スポットが形成されると、受光素子21の受光面に受光スポットが形成される(S3)。ここで、受光素子21において受光スポットが近距離受光部5Bに形成されているときには(S4)、信号処理回路23は出力をオン(つまり、アクティブ)にする(S5)。また、受光素子21において近距離受光部5Bに受光スポットが形成されていないときには(S4)、信号処理回路23は出力をオフ(つまり、非アクティブ)にする(S6)。
【0007】
このような測距装置は、製造ラインなどにおいて検知対象物3が所定の距離範囲内に存在するか否か、あるいは検知対象物3の寸法が所定範囲内か否かなどを検出するために広く用いられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように投光手段10と受光手段20とを1個ずつ備える従来の測距装置では、検知対象物3が基準距離Lに存在するときの投光スポットの中心と受光光学系22の中心とを通る直線が受光素子21の受光面の中心を通るように配置される。一方、距離の検知精度を高めるために投光スポットはできるだけ直径を小さくしてあるが、実際には完全な点ではなく有限の直径を有している。したがって、図16に示すように、投光光学系12と受光光学系22との光軸を含む平面に直交しかつ検知対象物3が基準距離Lに存在するときの投光スポットの中心と受光光学系22の中心とを通る直線を含む平面、および基準距離Lに位置する平面によってスポット光を切り取った領域(つまり、図16の斜線領域M)に検知対象物3が存在する場合にも、受光素子21の近距離受光部5Bに受光スポットが形成されることになる。つまり、検知対象物3が基準距離Lよりも近距離に存在することを検知しようとしているにもかかわらず、基準距離Lよりも遠距離L3に検知対象物3が存在する場合でも誤検知する場合がある。
【0009】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、投光手段から投光するスポット光が有限の直径を有していることに起因する距離の誤検知を防止した3眼式測距装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、監視空間にスポット光を投光する投光手段と、スポット光とは異なる光軸を有しかつ互いに光軸が異なる収束光学系である2個の受光光学系と、各受光光学系を通して監視空間からの光をそれぞれ受光しスポット光により検知対象物の表面に形成される投光スポットに対応して受光面に形成される受光スポットの位置に応じて三角測量法により求めた検知対象物までの距離が基準距離より近距離であるときに出力をアクティブにする2個の受光手段と、両受光手段の出力がともにアクティブであるときに出力をアクティブにする論理積手段とを備え、スポット光と受光光学系の光軸とが一つの平面に含まれ、かつ両受光光学系がスポット光を対称軸として互いに対称の関係になるように配置され、両受光手段は検知対象物までの距離が基準距離より遠距離であるときに受光スポットが形成される領域を近距離であるときに受光スポットが形成される領域よりも投光手段に近くなるように配置しているものである。この構成によれば、各受光手段では距離が基準距離より遠距離の検知対象物を誤検知する可能性があるとしても、各受光手段に対応する受光光学系の光軸が異なることによって両受光手段では誤検知が生じる可能性のある範囲が異なっており、論理積手段は両受光手段の出力がともにアクティブであるときに出力をアクティブにするから、論理積手段の出力を用いることによって誤検知の可能性を大幅に低減させることができる。とくに、誤検知の可能性がある領域が互いに重複しないように受光光学系を配置しておけば、誤検知を確実に防止することが可能になる。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記投光手段が規定されたタイミングで間欠的に発光する投光素子を備えるものである。この構成によれば、投光素子に連続的に通電されることがないから、通電に伴う投光素子の経時的な出力の低下を抑制して長寿命の測距装置を提供することが可能になる。
【0012】
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記各受光手段がそれぞれ発振回路を備えるとともに、各発振回路の出力により規定されたタイミングで間欠的に動作し、前記投光手段が前記両発振回路の出力の一方がアクティブであると出力をアクティブにする論理和回路を備え、前記投光素子が論理和回路の出力がアクティブであるときにスポット光を投光するものである。この構成によれば、各受光手段が間欠的に動作するから消費電力が低減され、また各受光手段が各別の発振回路によって個別に動作しながらも、各受光手段の動作時には投光素子を点灯させるから、投光手段と受光手段とを同期させて動作させることになり検知対象物までの距離を確実に検出することができる。しかも、両受光手段が異なるタイミングで動作するから両受光手段が外来ノイズの影響を同時に受ける可能性が低くなり、耐ノイズ性も高くなる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記各受光手段が共通の発振回路を備えるとともに、前記発振回路の出力により規定されたタイミングで間欠的に動作し、前記投光手段が前記発振回路の出力がアクティブであるときに発光するものである。この構成によれば、1つの発振回路で2つの受光手段と投光手段とのタイミングを制御するから回路構成が簡単になり、しかも各受光手段の動作周期を請求項3の発明と等しく設定しているとすれば、投光素子の発光周期は請求項3の発明よりも短くなる可能性があり、結果的に投光素子の長寿命化につながる。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本実施形態の基本構成は、図1に示すように、2組の受光手段20a,20bを備え、かつ両受光素子20a,20bの出力を論理積手段としてのアンド回路24に入力し、アンド回路24の出力を受光手段20a,20bの出力として用いる点が図11に示した従来構成との主な相違点である。他の構成は基本的には図11に示した従来構成と同様である。
【0015】
さらに具体的に説明する。投光手段10は、投光素子11および投光光学系12を備え、投光素子11を適宜の駆動信号で制御することにより投光素子11から光を放射させ、投光素子11から放射された光を投光光学系12に通すことによって監視空間にスポット光を投光させる。スポット光はほぼ平行な光線束になっている。
【0016】
一方、受光手段20a,20bは、それぞれ位置検出素子である受光素子21a,21bを備え、各受光素子21a,21bの前方にはそれぞれ受光光学系22a,22bが配置される。受光光学系22a,22bは収束光学系であって、検知対象物3にスポット光が照射されることによって検知対象物3の表面に形成される投光スポットを受光素子21a,21bの受光面に収束ないし結像させて受光スポットを形成する。あるいは投光スポットを光源とみなせば、受光光学系22a,22bは投光スポットからの光を受光素子21a,21bの受光面に集光して受光スポットを形成する機能を有する。受光光学系22a,22bを通して受光素子21a,21bの受光面に形成される受光スポットは、スポット光の投光方向において検知対象物3の位置が変化すれば、図1の上下方向に移動することになる。したがって、受光素子21a,21bには図1の上下方向における受光スポットの位置を検出することができるものを用いる。
【0017】
本実施形態においては、投光素子11から検知対象物3までの距離が基準距離Lであるときに各受光素子21a,21bの受光面の中心に受光スポットの中心が位置するように設計されているものとして説明する。ただし、この配置は説明を簡単にするための便宜的なものであって、本発明の技術的範囲を制限する趣旨ではない。しかして、以下では、各受光素子21a,12bにおいて検知対象物3が基準距離Lよりも近距離に位置するときに受光スポットが形成される領域を近距離受光部5Ba,5Bbとし、検知対象物3が基準距離Lよりも遠距離に位置するときに受光スポットが形成される領域を遠距離受光部5Aa,5Abとして説明する。また、本発明では検知対象物3までの距離が規定範囲内か否かに応じた出力を発生させるから、受光素子21a,21bとしては、2個のフォトダイオードを受光スポットの移動方向に配列した形の位置検出素子を用いることが可能である。この場合、各フォトダイオードをそれぞれ遠距離受光部5Aa,5Abと近距離受光部5Ba,5Bbとして用いるようにすれば、両フォトダイオードの出力の大小関係によって検知対象物3が基準距離Lよりも遠距離側に存在するか近距離側に存在するかを判断することができる。もちろん、受光素子21a,21bとしてはフォトダイオードを用いるもののほかPSDやリニアCCDのような位置検出素子を用いてもよい。
【0018】
各受光素子21a,21bの出力はそれぞれ信号処理回路23a,23bに入力され、各受光素子21a,21bの近距離受光部5Ba,5Bbに受光スポットが形成されているか否かが判断される。上述のような2個のフォトダイオードを配列した形の位置検出素子であれば、両フォトダイオードの出力値の大小を比較するだけで受光スポットが近距離受光部5Ba,5Bbに形成されているか否かを知ることができ、信号処理回路23a,23bの回路構成が簡単になる。また、PSDやリニアCCDを用いる場合には、基線長三角測量法の原理を用いた演算を施すことにより検知対象物3までの距離を求めることができる。また、PSDやリニアCCDを採用する場合には、演算結果を閾値と比較することによって検知対象物3が基準距離Lより近距離側か否かを判断するから、閾値を適宜に設定すれば基準距離Lを電気的に調節することが可能になる。なお、本実施形態においては受光光学系22の位置を調節するなどして基準距離Lを光学的に調節する。
【0019】
各信号処理回路23a,23bは、各受光素子21a,21bの近距離受光部5Ba,5Bbに受光スポットが形成されているときに出力をアクティブ(ここでは、Hレベル)にする。両信号処理回路23a,23bの出力はアンド回路24に入力され、両信号処理回路23a,23bの出力の論理積が出力される。つまり、アンド回路24の出力は両信号処理回路23a,23bの出力がともにアクティブであるときに出力をアクティブ(ここでは、Hレベル)にする。逆に言えば、両信号処理回路23a,23bの出力のうち一方でも非アクティブ(Lレベル)であれば、アンド回路24の出力は非アクティブであって検知対象物3は基準距離Lよりも近距離には存在しないと判断される。
【0020】
ここで、受光光学系22a,22bの光軸は投光光学系12の光軸と異なりかつ互いに異なっていれば、本発明の目的をある程度達成することができるが、本実施形態では、投光光学系12の光軸と受光光学系22a,22bの光軸とが一つの平面に含まれるようにし、かつ両受光光学系22a,22bが投光光学系21の光軸を対称軸として互いに対称の関係になるように配置してある。また、両受光素子21a,21bは遠距離受光部5Aa,5Abが近距離受光部5Ba,5bbよりも投光手段10に近くなるように配置してある。このような配置を採用すれば、両受光手段20a,20bについて誤検知の可能性がある領域が互いに重複することがなく、アンド回路24によって誤検知の可能性を確実に防止することが可能になる。
【0021】
すなわち、各受光手段20a,20bについて誤検知が生じる可能性のある領域は、上述したように、投光光学系12と受光光学系22a,22bとの光軸を含む平面に直交しかつ検知対象物3が基準距離Lに存在するときの投光スポットの中心と受光光学系22a,22bの中心とを通る直線を含む平面、および基準距離Lに位置する平面によってスポット光を切り取った領域(つまり、図1の斜線領域M1,M2)である。したがって、本実施形態のような位置関係に配置するとすれば、図1の斜線領域M1,M2は互いに重複することがない。その結果、図1に示すように、受光手段20aにおいて検知対象物3が斜線領域M1に存在して出力がアクティブになる場合でも、受光手段20bについては検知対象物3が斜線領域M2に存在せずに出力が非アクティブに保たれ、このようなときにはアンド回路24の出力は非アクティブであるから、誤検知が防止されることになる。
【0022】
同様に、図2に示すように、受光手段20bにおいて検知対象物3が斜線領域M2に存在して出力がアクティブになる場合でも、受光手段20aについては検知対象物3が斜線領域M1に存在せずに出力が非アクティブに保たれるから、アンド回路24の出力は非アクティブになり、誤検知が防止される。
【0023】
ところで、図3に示すように、両受光手段20a,20bに対応する斜線領域M1,M2に検知対象物3a,3bが存在する場合には、両受光素子21a,21bの近距離受光部5Aa,5Abに受光スポットが形成されるが、受光スポットは両受光素子21a,21bの遠距離受光部5Ba,5Bbにも跨る形で形成されることになる。ここで、近距離受光部5Aa,5Abと遠距離受光部5Ba,5Bbとでの受光光量の比率を考慮すると、遠距離受光部5Ba,5Bbのほうが検知対象物3a,3bに近いことによって受光光量が相対的に大きくなる。つまり、受光素子21a,21bの受光面に形成される受光スポットの重心位置は、遠距離受光部5Ba,5Bb側に偏っているから、信号処理部23a,23bでは検知対象物3a,3bが基準距離Lよりも遠距離に位置すると判断することになり、誤検知は生じないのである。
【0024】
結局、本実施形態の構成を採用すれば、基準距離Lよりも遠距離に存在する検知対象物3に対して誤検知が生じることはなく、検知対象物3が基準距離Lよりも近距離に存在するときにのみアンド回路24の出力がアクティブになる。
【0025】
本実施形態の動作を簡単にまとめると、図4のようになる。つまり、検知動作を開始すると、投光素子11に駆動信号が供給されて(S1)投光素子11から光が放射され(S2)、検知対象物3にスポット光が照射される。検知対象物3に投光スポットが形成されると、受光素子21a,21bの受光面に受光スポットが形成される(S3)。ここで、両受光素子21a,21bにおいて受光スポットがともに近距離受光部5Ba,5Bbに形成されているときには(S4,S5)、アンド回路24の出力をオン(つまり、アクティブ)にする(S6)。また、少なくとも一方の受光素子21a,21bにおいて近距離受光部5Ba,5Bbに受光スポットが形成されていないときには(S4,S5)、アンド回路24の出力をオフ(つまり、非アクティブ)にする(S7)。
【0026】
ところで、投光素子11は連続的に点灯させると投光素子11の通電時間が長くなり、投光素子11の劣化を早めることになる。そこで、図5に示すように、発振回路31の出力によって信号処理回路23(一方の信号処理回路のみを記載している)を間欠的に動作させ、さらにこの発振回路31の出力を駆動回路13を通して投光素子11に与えることにより、投光素子11を間欠的に発光させる構成を採用するのが望ましい。つまり、投光素子11の発光のタイミングは発振回路31の出力の周期およびデューティによって決定され、投光素子11の発光期間に同期して信号処理回路23が動作するのである。ここで、発振回路31の出力の周期は検知対象物3の移動速度に応じて決定されるので、デューティは信号処理回路23が正常動作可能な最短時間に設定され、電力消費が抑制される。上述のように投光手段10と受光手段20とが同期して間欠的に動作するから、外乱光による誤検出も抑制されることになる。なお、受光素子21と信号処理回路23と発振回路31とは本実施形態では集積化されている(図5に一点鎖線で囲んだ部分が集積化された部分である)。
【0027】
図5の回路構成では、図6(a)のように発振回路31から間欠的にパルス信号が出力され、投光素子11は図6(b)のように間欠的に発光する。また、受光素子21の遠距離受光部5Aと近距離受光部5Bとの出力はそれぞれ図6(c)(d)のようになる。信号処理回路23は、図6(e)のように近距離受光部5Bの出力値が遠距離受光部5Aの出力値よりも大きくなる期間を抽出し、図6(f)のように出力をアクティブにする。なお、信号処理回路23は、投光素子11の発光間隔の一周期分だけ出力状態(アクティブ、非アクティブの別)を保持する。したがって、投光素子11の発光間隔の1周期の経過までに出力状態が変化しない場合は同じ出力状態が継続され、1周期の経過までに出力状態が変化していれば出力状態を変化させる。
【0028】
本実施形態は、2つの受光手段20a,20bを備えるから、図5の回路は具体的には図7に示す形で適用される。つまり、各受光手段20a,20bに設けた各信号処理回路23a,23bにおいて発振回路31を共用し、発振回路31の出力に同期させて両信号処理回路23a,23bを動作させる。また、発振回路31の出力は駆動回路13を通して投光素子11に駆動信号として与えられ、投光素子11を間欠的に発光させる。図7の回路構成においても一点鎖線で囲んだ部分は集積化される。
【0029】
したがって、図8(a)(b)のように各信号処理回路23a,23bには発振回路31から間欠的にパルス信号が入力され、信号処理回路23a,23bが間欠的に動作することになる。また、投光素子11には駆動回路13から図8(c)のようにパルス信号が間欠的に供給され、投光素子11が間欠的に発光する。ここで、両信号処理回路23a,23bと投光素子11とは一つの発振回路31の出力を受けて動作するから、動作タイミングは一致している。
【0030】
一方の受光手段20aにおける受光素子21aの遠距離受光部5Aaと近距離受光部5Baとの出力はそれぞれ図8(d)(e)のようになり、信号処理回路23aでは、図8(f)のように近距離受光部5Baの出力値が遠距離受光部5Aaの出力値よりも大きくなる期間を抽出し、図8(g)のように出力をアクティブにする。また、他方の受光手段20bにおける受光素子21bの遠距離受光部5Abと近距離受光部5Bbとの出力はそれぞれ図8(h)(i)のようになり、信号処理回路23bでは、図8(j)のように近距離受光部5Bbの出力値が遠距離受光部5Abの出力値よりも大きくなる期間を抽出し、図8(k)のように出力をアクティブにする。このような動作によって、両受光手段20a,20bの出力がともにアクティブになると、図8(l)のようにアンド回路24の出力がアクティブになる。
【0031】
要するに、両信号処理回路23a,23bと投光素子11との動作タイミングを1つの発振回路31で制御するから、回路構成が簡単であり、また、単位時間当たりの各信号処理回路23a,23bの動作時間と投光素子11の発光時間とが一致するから、2個の信号処理回路23a,23bを設けているにもかかわらず、投光素子11の通電時間を比較的少なくすることができる。
【0032】
以上説明したように、投光素子11を間欠的に発光させることによって、投光素子11の劣化が抑制され、長寿命化が可能になるのである。
【0033】
(第2の実施の形態)
本実施形態は、図9に示すように、各信号処理回路23a,23bごとに発振回路31a,31bを設けているものである。また、両発振回路31a,31bの出力の一方がアクティブであるときに出力をアクティブにする論理和回路32を設け、論理和回路32の出力を駆動回路13に入力している。他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0034】
このような構成を採用すると、各発振回路31a,31bから図10(a)(b)のように異なるタイミングでパルスが発生しているとすると、図10(c)のように論理和回路32からは両発振回路31a,31bの出力の論理和が出力される。図9において一点鎖線で囲んだ部分は集積化される部分であって、第1の実施の形態では両受光手段20a,20bが異なる構成であったのに対して、本実施形態では同構成の集積回路を用いることが可能になる。
【0035】
一方の受光手段20aにおける受光素子21aの遠距離受光部5Aaと近距離受光部5Baとの出力はそれぞれ図10(d)(e)のように発振回路31aの出力に同期し、信号処理回路23aでは、図10(f)のように近距離受光部5Baの出力値が遠距離受光部5Aaの出力値よりも大きくなる期間を抽出し、図10(g)のように出力をアクティブにする。また、他方の受光手段20bにおける受光素子21bの遠距離受光部5Abと近距離受光部5Bbとの出力はそれぞれ図10(h)(i)のように発振回路31bの出力に同期し、信号処理回路23bでは、図10(j)のように近距離受光部5Bbの出力値が遠距離受光部5Abの出力値よりも大きくなる期間を抽出し、図10(k)のように出力をアクティブにする。このような動作によって、両受光手段20a,20bの出力がともにアクティブになると、図10(l)のようにアンド回路24の出力がアクティブになる。
【0036】
以上説明したように、本実施形態の動作は基本的には第1の実施の形態と同様である。ただし、各受信手段20a,20bの動作タイミングを異ならせることができるから、瞬時的な電力消費は本実施形態のほうが少なくなる。一方、各受光手段20a,20bの動作タイミングを第1の実施の形態と等しく設定した場合には投光素子11の発光回数がほぼ2倍になるから、投光素子11の寿命の点では第1の実施の形態のほうが望ましい。両構成のどちらを採用するかは、目的に応じて適宜に選択される。
【0037】
なお、本発明は2個の受光素子を備えた3眼式の測距装置ではあるが、本発明の動作原理から明らかなように、3個以上の受光素子を配置して検出値の論理積を用いる場合も、当然ながら2個の受光素子の検出値の論理積も用いることになるから、本発明の技術的範囲に属するものである。
【0038】
【発明の効果】
請求項1の発明の構成によれば、各受光手段では距離が基準距離より遠距離の検知対象物を誤検知する可能性があるとしても、各受光手段に対応する受光光学系の光軸が異なることによって両受光手段では誤検知の可能性が生じる範囲が異なっており、論理積手段は両受光手段の出力がともにアクティブであるときに出力をアクティブにするから、論理積手段の出力を用いることによって誤検知の可能性を大幅に低減させることができる。とくに、誤検知の可能性がある領域が互いに重複しないように受光光学系を配置しておけば、誤検知を確実に防止することが可能になるという利点を有する。
【0039】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、投光手段が規定されたタイミングで間欠的に発光する投光素子を備えるものであり、投光素子に連続的に通電されることがないから、通電に伴う投光素子の経時的な出力の低下を抑制して長寿命の測距装置を提供することが可能になるという利点がある。
【0040】
請求項3の発明は、請求項2の発明において、各受光手段がそれぞれ発振回路を備えるとともに、各発振回路の出力により規定されたタイミングで間欠的に動作し、投光手段が両発振回路の出力の一方がアクティブであると出力をアクティブにする論理和回路を備え、投光素子が論理和回路の出力がアクティブであるときにスポット光を投光するものであり、各受光手段が間欠的に動作するから消費電力が低減され、また各受光手段が各別の発振回路によって個別に動作しながらも、各受光手段の動作時には投光素子を点灯させるから、投光手段と受光手段とを同期させて動作させることになり検知対象物までの距離を確実に検出することができるという利点がある。しかも、両受光手段が異なるタイミングで動作するから両受光手段が外来ノイズの影響を同時に受ける可能性が低くなり、耐ノイズ性も高くなる。
【0041】
請求項4の発明は、請求項2の発明において、各受光手段が共通の発振回路を備えるとともに、発振回路の出力により規定されたタイミングで間欠的に動作し、投光手段が発振回路の出力がアクティブであるときに発光するものであり、1つの発振回路で2つの受光手段と投光手段とのタイミングを制御するから回路構成が簡単になり、しかも各受光手段の動作周期を請求項3の発明と等しく設定しているとすれば、投光素子の発光周期は請求項3の発明よりも短くなる可能性があり、結果的に投光素子の長寿命化につながるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す要部構成図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】同上の要部ブロック図である。
【図6】図5に示した構成の動作説明図である。
【図7】同上の要部ブロック図である。
【図8】図7に示した構成の動作説明図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態を示す要部ブロック図である。
【図10】同上の動作説明図である。
【図11】従来例を示す要部構成図である。
【図12】同上の動作説明図である。
【図13】同上の動作説明図である。
【図14】同上の動作説明図である。
【図15】同上の動作説明図である。
【図16】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
3 検知対象物
10 投光手段
11 投光素子
20a,20b 受光手段
21a,21b 受光素子
22a,22b 受光光学系
23a,23b 信号処理回路
24 アンド回路
31 発振回路
31a,31b 発振回路
32 論理和回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a trinocular measurement system that projects a spot light into a monitoring space and generates an output according to whether or not the distance to the projection spot formed on the surface of the object to be detected by the spot light is within a specified range. The present invention relates to a distance device.
[0002]
[Prior art]
In general, a photoelectric distance measuring device that measures the distance to a detection object using the principle of triangulation method, as shown in FIG. 11, spot light in a monitoring space where the
[0003]
The light projecting means 10 includes a
[0004]
The light receiving means 20 converges or forms an image of the light from the monitoring space on the light receiving surface of the
[0005]
For simplification of explanation, as shown in FIG. 12, when the distance from the
[0006]
This operation is summarized as shown in FIG. That is, when the detection operation is started, a drive signal is supplied to the light projecting element 11 (S1), light is emitted from the light projecting element 11 (S2), and the
[0007]
Such a distance measuring device is widely used for detecting whether or not the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional distance measuring device having one light projecting means 10 and one light receiving means 20 as described above, the center of the light projecting spot and the light receiving
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described reasons, and its object is to prevent the erroneous detection of the distance caused by the spot light projected from the light projecting means having a finite diameter. It is to provide a type distance measuring device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light projecting means includes a light projecting element that emits light intermittently at a prescribed timing. According to this configuration, since the light projecting element is not continuously energized, it is possible to provide a long-life distance measuring device by suppressing a decrease in output of the light projecting element over time due to energization. become.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, each of the light receiving means includes an oscillation circuit, and operates intermittently at a timing defined by an output of each of the oscillation circuits. An OR circuit that activates the output when one of the outputs of the oscillation circuit is active is provided, and the light projecting element projects spot light when the output of the OR circuit is active. According to this configuration, the power consumption is reduced because each light receiving means operates intermittently, and the light projecting element is operated when each light receiving means is operated while each light receiving means is individually operated by a separate oscillation circuit. Since it is turned on, the light projecting means and the light receiving means are operated in synchronization, and the distance to the detection target can be reliably detected. Moreover, since both light receiving means operate at different timings, the possibility that both light receiving means are simultaneously affected by external noise is reduced, and noise resistance is also improved.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, each of the light receiving means includes a common oscillation circuit, and operates intermittently at a timing defined by an output of the oscillation circuit. Light is emitted when the output of the oscillation circuit is active. According to this configuration, since the timing of the two light receiving means and the light projecting means is controlled by one oscillation circuit, the circuit configuration is simplified, and the operation cycle of each light receiving means is set equal to that of the invention of
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the present embodiment includes two sets of light receiving means 20a and 20b, and outputs the outputs of both
[0015]
This will be described more specifically. The
[0016]
On the other hand, the light receiving means 20a and 20b include
[0017]
In the present embodiment, when the distance from the
[0018]
The outputs of the
[0019]
Each
[0020]
Here, if the optical axes of the light receiving
[0021]
That is, as described above, the region where each of the
[0022]
Similarly, as shown in FIG. 2, even if the
[0023]
By the way, as shown in FIG. 3, when the detection objects 3a and 3b exist in the hatched areas M1 and M2 corresponding to both the light receiving means 20a and 20b, the short distance light receiving portions 5Aa of the both
[0024]
Eventually, if the configuration of the present embodiment is adopted, no erroneous detection occurs with respect to the
[0025]
The operation of this embodiment can be summarized as shown in FIG. That is, when the detection operation is started, a drive signal is supplied to the light projecting element 11 (S1), light is emitted from the light projecting element 11 (S2), and the
[0026]
By the way, if the
[0027]
In the circuit configuration of FIG. 5, a pulse signal is intermittently output from the
[0028]
Since this embodiment includes two light receiving means 20a and 20b, the circuit of FIG. 5 is specifically applied in the form shown in FIG. That is, the
[0029]
Therefore, as shown in FIGS. 8A and 8B, pulse signals are intermittently input from the
[0030]
The outputs of the long-distance light receiving unit 5Aa and the short-distance light receiving unit 5Ba of the
[0031]
In short, since the operation timing of both the
[0032]
As described above, by causing the
[0033]
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, oscillation circuits 31a and 31b are provided for the respective
[0034]
When such a configuration is adopted, assuming that pulses are generated at different timings as shown in FIGS. 10A and 10B from the oscillation circuits 31a and 31b, the
[0035]
The outputs of the long-distance light receiving part 5Aa and the short-distance light receiving part 5Ba of the
[0036]
As described above, the operation of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment. However, since the operation timings of the receiving
[0037]
Although the present invention is a trinocular distance measuring device having two light receiving elements, as is apparent from the operation principle of the present invention, three or more light receiving elements are arranged and the logical product of the detected values is obtained. Of course, the logical product of the detection values of the two light receiving elements is also used, and therefore belongs to the technical scope of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
Invention of
[0039]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light projecting means includes a light projecting element that emits light intermittently at a prescribed timing, and the light projecting element is not continuously energized. Therefore, there is an advantage that it is possible to provide a long-range distance measuring device by suppressing a decrease in output of the light projecting element over time due to energization.
[0040]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each light receiving means includes an oscillation circuit and operates intermittently at a timing defined by the output of each oscillation circuit. A logical sum circuit that activates the output when one of the outputs is active is provided, and the light projecting element projects spot light when the output of the logical sum circuit is active, and each light receiving means is intermittent Power consumption is reduced, and each light receiving means is individually operated by a separate oscillation circuit, but the light emitting element is turned on when each light receiving means is operated. There is an advantage that the distance to the detection target can be reliably detected because the operation is performed in synchronization. Moreover, since both light receiving means operate at different timings, the possibility that both light receiving means are simultaneously affected by external noise is reduced, and noise resistance is also improved.
[0041]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each light receiving means includes a common oscillation circuit and operates intermittently at a timing defined by the output of the oscillation circuit. The circuit configuration is simplified because the timing of the two light receiving means and the light projecting means is controlled by a single oscillation circuit, and the operation cycle of each light receiving means is defined in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 4 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 5 is a main part block diagram of the above.
6 is an operation explanatory diagram of the configuration shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a block diagram of the main part of the above.
8 is an operation explanatory diagram of the configuration shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a principal block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 11 is a main part configuration diagram showing a conventional example.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 13 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the above.
FIG. 15 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 16 is an operation explanatory diagram of the above.
[Explanation of symbols]
3 objects to be detected
10 Projection means
11 Emitting element
20a, 20b light receiving means
21a, 21b Light receiving element
22a, 22b Light receiving optical system
23a, 23b Signal processing circuit
24 AND circuit
31 Oscillator circuit
31a, 31b Oscillator circuit
32 OR circuit
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JP35330298A JP3809735B2 (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Trinocular rangefinder |
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JP (1) | JP3809735B2 (en) |
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JP5476858B2 (en) * | 2009-08-24 | 2014-04-23 | 株式会社リコー | Ranging sensor |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP35330298A patent/JP3809735B2/en not_active Expired - Lifetime
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