JP7264474B2 - Object detection device and object detection method - Google Patents

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JP7264474B2 JP2019169992A JP2019169992A JP7264474B2 JP 7264474 B2 JP7264474 B2 JP 7264474B2 JP 2019169992 A JP2019169992 A JP 2019169992A JP 2019169992 A JP2019169992 A JP 2019169992A JP 7264474 B2 JP7264474 B2 JP 7264474B2
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本発明は、主として、物体までの距離を計測する物体検出装置に関する。 The present invention mainly relates to an object detection device that measures the distance to an object.

特許文献1の物体検出装置は、発光手段と受光手段を有する光センサを備える。物体検出装置は、受光手段からのデータと、予め記憶した記憶データと、を比較する。物体検出装置は、両データの差が予め設定してある所定値以上になったと判定した場合、発光手段の発光周期を短くして、同じ判定処理を更に複数回行う。複数回の判定処理において、両データの差が繰返し所定値以上となった場合、警告信号を出力する。一方、複数回の判定処理において、両データの差が繰返し所定値以上とならなかった場合、誤動作である可能性が高いので、元の状態に戻る。 The object detection device of Patent Document 1 includes an optical sensor having light emitting means and light receiving means. The object detection device compares data from the light receiving means with pre-stored data. When the object detection device determines that the difference between the two data is equal to or greater than a predetermined value, it shortens the light emission period of the light emitting means and performs the same determination process a plurality of times. When the difference between the two data repeatedly reaches or exceeds a predetermined value in a plurality of determination processes, a warning signal is output. On the other hand, if the difference between the two data repeatedly does not reach the predetermined value or more in the determination process a plurality of times, there is a high possibility of malfunction, so the original state is restored.

特許文献2の距離測定装置は、発光部と受光部を備え、人物を含む被写体の距離画像を作成する。距離測定装置は、距離画像に人物が存在しない場合は省電力モードを設定し、距離画像に人物が存在する場合は高精細モードを設定する。高精細モードでは、省電力モードと比較して、発光部による発光のパルス数が多く、パルス振幅が大きい。 The distance measuring device of Patent Document 2 includes a light emitting unit and a light receiving unit, and creates a distance image of a subject including a person. The distance measuring device sets the power saving mode when there is no person in the distance image, and sets the high definition mode when there is a person in the distance image. In the high-definition mode, the number of pulses emitted by the light-emitting unit is larger and the pulse amplitude is larger than in the power-saving mode.

特許文献3の測距装置は、TOF(Time of Flight)方式で対象物までの距離を計測する装置と、三角測距方式で対象物までの距離を計測する装置と、を備える。測距装置は、対象物までの距離に応じて、TOF方式と三角測距方式の何れか一方で計測した距離を出力する。 The distance measuring device of Patent Document 3 includes a device that measures the distance to an object using a TOF (Time of Flight) method, and a device that measures the distance to the object using a triangulation method. The distance measuring device outputs the distance measured by either the TOF method or the triangulation method according to the distance to the object.

特開平09-237385号公報JP-A-09-237385 特開2019-049480号公報JP 2019-049480 A 特開2017-181279号公報JP 2017-181279 A

特許文献3の測距装置では、遠距離の測距に有効なTOF方式と、近距離の測距に有効な三角測距方式と、の両方を常に行うことで、対象物の検出範囲を広くすることができる。しかし、特許文献3の方法では、常に2つの方式の投光及び受光が必要となるため、消費電力が高くなる。そのため、消費電力を抑えつつ、対象物の検出範囲が広い装置が望まれていた。なお、特許文献1の物体検出装置は、物体の存否を検出するための装置であるため、近距離から遠距離にわたる広い範囲の対象物を検出する構成ではない。また、特許文献2の距離測定装置は、人物の有無に応じて距離検出の精度を切り替える構成であり、近距離から遠距離にわたる広い範囲の対象物を検出する構成ではない。 In the distance measuring device of Patent Document 3, by constantly performing both the TOF method effective for long-distance distance measurement and the triangular distance measurement method effective for short-distance distance measurement, the object detection range is widened. can do. However, the method of Patent Document 3 always requires two methods of light projection and light reception, resulting in high power consumption. Therefore, there is a demand for an apparatus that can detect a wide range of objects while suppressing power consumption. Note that the object detection device of Patent Literature 1 is a device for detecting the presence or absence of an object, so it is not configured to detect objects in a wide range from short to long distances. Further, the distance measuring device of Patent Document 2 is configured to switch the accuracy of distance detection according to the presence or absence of a person, and is not configured to detect objects over a wide range from short to long distances.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、消費電力を抑えつつ、対象物の検出範囲が広い物体検出装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above, and its main object is to provide an object detection apparatus that can detect a wide range of objects while suppressing power consumption.

課題を解決するための手段及び効果Means and Effects for Solving Problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, the means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の観点によれば、以下の構成の物体検出装置が提供される。即ち、この物体検出装置は、投光部と、受光部と、算出部と、制御部と、を備える。前記投光部は、投光素子を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能である。前記受光部は、受光素子を含んで構成されており、前記遠距離投光信号又は前記近距離投光信号が対象物で反射した反射光を受光する。前記算出部は、前記受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する。前記遠距離モードでは、前記投光部は第1周期で前記遠距離投光信号を送信し、前記近距離投光信号は送信せず、前記算出部は前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出する。前記近距離モードでは、前記投光部は前記第1周期よりも短い第2周期で少なくとも前記近距離投光信号を送信し、前記算出部は、前記近距離投光信号の前記反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出する。前記投光部は、前記近距離モードにおいて、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信する。前記近距離モードにおいて、前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離モードを維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離モードに切り替える。
According to the aspect of the present invention, an object detection device having the following configuration is provided. That is, this object detection device includes a light projecting section, a light receiving section, a calculating section, and a control section. The light projecting section includes a light projecting element, and is capable of transmitting a long distance light projecting signal and a short distance light projecting signal. The light-receiving section includes a light-receiving element, and receives reflected light of the long-distance projection signal or the short-distance projection signal reflected by an object. The calculator calculates the distance to the object based on the reflected light received by the light receiver. The control unit executes the long-distance mode while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal is equal to or less than a threshold, and the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold. Execute close-range mode if In the long-distance mode, the light projecting unit transmits the long-distance light projection signal in a first period and does not transmit the short-distance light projection signal, and the calculation unit calculates the reflected light of the long-distance light projection signal. The distance to the object is calculated based on the received light level of . In the short-distance mode, the light projecting section transmits at least the short-distance light projection signal in a second period shorter than the first period, and the calculation section calculates the reflected light of the short-distance light projection signal The distance to the object is calculated using a triangulation method. The light projecting section transmits the long distance light projection signal in addition to the short distance light projection signal in the short distance mode. In the short-distance mode, the controller maintains the short-distance mode while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold, and When the received light level of the reflected light becomes equal to or less than the threshold, the mode is switched to the long-distance mode.

これにより、遠距離モードでは、第2周期よりも長い第1周期で遠距離投光信号を送信するため、消費電力を抑えつつ物体までの大まかな距離を算出できる。また、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した(物体までの距離が近くなった)ことを検出している間は、近距離モードが有効になる。近距離モードでは、三角測距方式を用いるため、物体までの正確な距離を算出できる。以上のように構成することで、消費電力を抑えつつ、検出範囲を広くすることができる。また、三角測距方式による検出結果に加え、受光レベルに基づく検出結果を得ることができ、対象物までの距離が遠くなった場合に、近距離モードから遠距離モードへ切り替えることができる。 Accordingly, in the long-distance mode, since the long-distance projection signal is transmitted in the first period longer than the second period, it is possible to roughly calculate the distance to the object while suppressing power consumption. Also, while it is detected that the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal has exceeded the threshold value (the distance to the object has decreased), the short-distance mode is enabled. In close-range mode, the distance to an object can be calculated accurately because it uses a triangulation method. By configuring as described above, it is possible to widen the detection range while suppressing power consumption. Moreover, in addition to the detection result by the triangulation method, the detection result based on the light reception level can be obtained, and when the distance to the object becomes long, the short distance mode can be switched to the long distance mode.

前記の物体検出装置においては、前記遠距離投光信号の信号レベルが、前記近距離投光信号の信号レベルよりも大きいことが好ましい。 In the object detection device described above, it is preferable that the signal level of the long-distance projection signal is higher than the signal level of the short-distance projection signal.

これにより、遠距離モードと近距離モードで信号レベルが同一の場合と比較して、遠距離モードにおける探知距離を長くしたり、近距離モードにおける消費電力を抑えたりすることができる。 As a result, compared to the case where the signal level is the same in the long-distance mode and the short-distance mode, it is possible to increase the detection distance in the long-distance mode and reduce the power consumption in the short-distance mode.

前記の物体検出装置においては、前記投光部は、共通の前記投光素子を用いて、前記遠距離投光信号と前記近距離投光信号を送信することが好ましい。 In the object detection device described above, it is preferable that the light projecting section uses the common light projecting element to transmit the long distance light projection signal and the short distance light projection signal.

これにより、遠距離モードと近距離モードで個別の投光素子を用いる場合と比較して、レンズや投光素子等の光学系の装置コストを低減することができる。 This makes it possible to reduce the device cost of the optical system, such as the lens and the light projecting element, as compared with the case where separate light projecting elements are used for the long distance mode and the short distance mode.

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は1対の前記受光素子を備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは1対の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは1対の前記受光素子の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出する。 It is preferable that the object detection device has the following configuration. That is, the light-receiving section includes a pair of light-receiving elements. The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the pair of light receiving elements in the long distance mode, and calculates the difference between the detection values of the pair of light receiving elements in the short distance mode. Alternatively, the ratio is used to calculate the distance to the object.

これにより、遠距離モードでの反射光の受光レベルに基づく測距と、近距離モードでの三角測距方式の測距と、を適切に行うことができる。 As a result, distance measurement based on the received light level of reflected light in the long distance mode and triangular distance measurement method distance measurement in the short distance mode can be performed appropriately.

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、第1電極と第2電極を有し、照射された光の位置と光量に応じた光信号を検出するPSD(Position Sensitive Detector)を備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の前記第1電極と前記第2電極の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記第1電極と前記第2電極の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出する。 It is preferable that the object detection device has the following configuration. That is, the light receiving section has a first electrode and a second electrode, and includes a PSD (Position Sensitive Detector) that detects an optical signal corresponding to the position and amount of light applied. The calculator calculates the distance to the object using the sum of the detected values of the first electrode and the second electrode of the light receiving element in the long distance mode, and calculates the distance to the object in the short distance mode. and the difference or ratio of the detection values of the second electrode to calculate the distance to the object.

これにより、簡単な構成で物体までの距離を算出できる。 This makes it possible to calculate the distance to the object with a simple configuration.

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、複数の受光素子を含んで構成されたCCD(Charge Coupled Device)センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは複数の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは複数の前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。 It is preferable that the object detection device has the following configuration. That is, the light receiving section includes a CCD (Charge Coupled Device) sensor including a plurality of light receiving elements. The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the plurality of light receiving elements in the long distance mode, and calculates the peak position of the detection values of the plurality of light receiving elements in the short distance mode. is used to calculate the distance to the object.

これにより、PSDを使用する場合と比較して、物体までの距離を高精度で算出することができる。 As a result, the distance to the object can be calculated with higher accuracy than when using the PSD.

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、前記受光素子を線状に配置した一次元センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。 It is preferable that the object detection device has the following configuration. That is, the light receiving section includes a one-dimensional sensor in which the light receiving elements are linearly arranged. The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the light receiving elements in the long distance mode, and calculates the distance to the object using the peak position of the detection values of the light receiving elements in the short distance mode. Calculate the distance to an object.

これにより、1対の受光素子を使用する場合と比較して、多分割の受光素子で検出するため、物体までの距離を高精度で算出できる。 As compared with the case of using a pair of light receiving elements, detection is performed with the multi-divided light receiving elements, so the distance to the object can be calculated with high accuracy.

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、前記受光素子を平面状に配置した二次元センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。 It is preferable that the object detection device has the following configuration. That is, the light-receiving section includes a two-dimensional sensor in which the light-receiving elements are arranged in a plane. The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the light receiving elements in the long distance mode, and calculates the distance to the object using the peak position of the detection values of the light receiving elements in the short distance mode. Calculate the distance to an object.

これにより、一次元センサを使用する場合と比較して、物体までの距離を更に高精度で算出することができる。 As a result, the distance to the object can be calculated with higher accuracy than when using a one-dimensional sensor.

物体検出装置の概要及び対象物が移動するに連れて反射光の位置が変化する様子を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an overview of an object detection device and how the position of reflected light changes as an object moves; 物体検出装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the configuration of an object detection device; FIG. 駆動電流及び光電変換電圧を示すグラフ。Graph showing drive current and photoelectric conversion voltage. 物体検出装置のタイミングチャート。Timing chart of the object detection device. 変形例の物体検出装置の構成を示す概要図。The schematic diagram which shows the structure of the object detection apparatus of a modification.

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図1を参照して、物体検出装置1の概要について説明する。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. First, an overview of the object detection device 1 will be described with reference to FIG.

物体検出装置1は、光(投光信号)を送信する投光部10と、対象物100で反射した反射光を受光する受光部20と、を備える。物体検出装置1は、受光部20が受光した反射光に基づいて、対象物100の存在を検出するとともに、対象物100までの距離を算出する。物体検出装置1は、例えば、対象物100としての人が近接した場合に、スリープ状態を解除する機器等に搭載される。 The object detection device 1 includes a light projecting unit 10 that transmits light (projection signal) and a light receiving unit 20 that receives reflected light reflected by the object 100 . The object detection device 1 detects the presence of the object 100 and calculates the distance to the object 100 based on the reflected light received by the light receiving unit 20 . The object detection device 1 is mounted in a device or the like that cancels a sleep state when, for example, a person as the object 100 approaches.

ただし、対象物100は、人に限られず、人以外の生物であってもよいし、乗物又は自律移動体等の機械であってもよい。また、対象物100までの距離は、スリープ状態の解除に限られず、その他の目的で用いられてもよい。 However, the target object 100 is not limited to a person, and may be a creature other than a person, or a machine such as a vehicle or an autonomous mobile body. Also, the distance to the object 100 is not limited to canceling the sleep state, and may be used for other purposes.

次に、図2及び図3を参照して、物体検出装置1の詳細な構成について説明する。 Next, a detailed configuration of the object detection device 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

図2に示すように、物体検出装置1は、信号処理部30を備える。信号処理部30は、投光部10が送信する投光信号を変更したり、受光部20が受光した反射光を解析したり、解析結果を出力したりする。 As shown in FIG. 2 , the object detection device 1 has a signal processing section 30 . The signal processing unit 30 changes the light projection signal transmitted by the light projection unit 10, analyzes the reflected light received by the light receiving unit 20, and outputs the analysis results.

信号処理部30は、投光部10を制御するための構成として、制御部31と、発振回路32と、駆動回路33と、を備える。制御部31は、入力された信号(詳細は後述)に基づいて、遠距離モードか近距離モードの何れかを設定する。制御部31は、設定したモードに応じて、異なる種類の信号を投光部10から投光させる。発振回路32は、制御部31が設定したモードに応じて投光部10を所定の周期で発光させるために、周期的に変化する電流信号を生成する。駆動回路33は、発振回路32の電流信号に基づいて、駆動用の電流信号を投光部10に供給する。 The signal processing unit 30 includes a control unit 31 , an oscillation circuit 32 , and a driving circuit 33 as components for controlling the light projecting unit 10 . The control unit 31 sets either the long-distance mode or the short-distance mode based on the input signal (details will be described later). The control unit 31 causes the light projecting unit 10 to project different types of signals according to the set mode. The oscillation circuit 32 generates a current signal that changes periodically in order to cause the light projecting section 10 to emit light at a predetermined cycle according to the mode set by the control section 31 . The driving circuit 33 supplies a current signal for driving to the light projecting section 10 based on the current signal of the oscillation circuit 32 .

投光部10は、投光素子11と、投光レンズ12と、を備える。投光素子11は、電流信号を光(投光信号)に変換する素子であり、例えばLED(発光ダイオード)である。投光素子11は、駆動回路33から供給された電流信号に基づいて、所定の周期で間欠的に発光する。駆動回路33から投光素子11に入力される電流信号の一例が図3(a)に示されている。図3(a)に示す電流信号が投光素子11に入力されることで、投光素子11は1パルスの投光信号を送信する。投光素子11が送信した投光信号は、投光レンズ12によって絞られ、近くに対象物100が存在する場合は、対象物100に照射される。 The light projecting section 10 includes a light projecting element 11 and a light projecting lens 12 . The light projecting element 11 is an element that converts a current signal into light (projection signal), and is an LED (light emitting diode), for example. The light projecting element 11 intermittently emits light in a predetermined cycle based on the current signal supplied from the driving circuit 33 . An example of the current signal input from the drive circuit 33 to the light projecting element 11 is shown in FIG. 3(a). When the current signal shown in FIG. 3A is input to the light projecting element 11, the light projecting element 11 transmits a one-pulse light projection signal. The light projection signal transmitted by the light projecting element 11 is focused by the light projection lens 12, and when the target object 100 exists nearby, the target object 100 is irradiated with the light projection signal.

投光部10は、図4(a)に示すように、遠距離投光信号と近距離投光信号とを送信可能に構成されている。遠距離投光信号の信号レベルPfは、近距離投光信号の信号レベルPnよりも大きい。ただし、両者の信号レベルが同じであってもよい。遠距離投光信号の第1周期T1は、近距離投光信号の第2周期T2よりも長い。遠距離投光信号は、第1周期T1の間に1パルスを送信する。近距離投光信号は、第2周期T2の間に複数パルスを第3周期T3で送信する(1パルスのみを送信してもよい)。遠距離投光信号のパルス幅と近距離投光信号のパルス幅は同じであるが、異なっていてもよい。 As shown in FIG. 4A, the light projecting section 10 is configured to be capable of transmitting a long distance light projection signal and a short distance light projection signal. The signal level Pf of the long-distance projection signal is higher than the signal level Pn of the short-distance projection signal. However, both signal levels may be the same. The first period T1 of the long-distance projection signal is longer than the second period T2 of the short-distance projection signal. The long-distance light projection signal transmits one pulse during the first period T1. The short-distance projection signal transmits a plurality of pulses in a third period T3 during the second period T2 (only one pulse may be transmitted). Although the pulse width of the long-distance projection signal and the pulse width of the short-distance projection signal are the same, they may be different.

投光部10は、遠距離投光信号のみの送信、近距離投光信号のみの送信、両者を切り替えて送信の何れを行うこともできる。本実施形態では、遠距離モードでは遠距離投光信号のみを送信し、近距離モードでは遠距離投光信号と近距離投光信号を切り替えて送信する。これに代えて、近距離モードで近距離投光信号のみを送信してもよい。 The light projection unit 10 can transmit only the long-distance projection signal, transmit only the short-distance projection signal, or transmit by switching between the two. In this embodiment, only the long-distance projection signal is transmitted in the long-distance mode, and the long-distance projection signal and the short-distance projection signal are switched and transmitted in the short-distance mode. Alternatively, only the short-distance projection signal may be transmitted in the short-distance mode.

本実施形態では、共通の投光素子11を用いて、遠距離投光信号と近距離投光信号が送信される。そのため、物体検出装置1が備える投光素子11の数を少なくすることができる。これに代えて、遠距離投光信号を送信する投光素子と、近距離投光信号を送信する投光素子と、が別であっても良い。 In this embodiment, the common light projecting element 11 is used to transmit the long-distance light projection signal and the short-range light projection signal. Therefore, the number of light projecting elements 11 included in the object detection device 1 can be reduced. Alternatively, the light projecting element that transmits the long distance light projection signal and the light projecting element that transmits the short distance light projection signal may be separate.

図1に示すように、対象物100に照射された投光信号の反射光(散乱反射光)の一部は、受光部20によって受光される。受光部20は、受光レンズ21と、第1受光素子22と、第2受光素子23と、を備える。本実施形態では、この1対の受光素子のうち、投光素子11に近い方の受光素子が第2受光素子23である。対象物100からの反射光は、受光レンズ21によって絞られ、第1受光素子22、第2受光素子23に照射される。第1受光素子22及び第2受光素子23は、光(反射光)を電流信号に変換する素子であり、例えばフォトダイオードである。以下では、反射光に基づく電流信号及び電圧信号を受光信号と称する。 As shown in FIG. 1 , part of the reflected light (scattered reflected light) of the light projection signal applied to the object 100 is received by the light receiving section 20 . The light receiving section 20 includes a light receiving lens 21 , a first light receiving element 22 and a second light receiving element 23 . In this embodiment, the second light receiving element 23 is the light receiving element closer to the light projecting element 11 of the pair of light receiving elements. Reflected light from the object 100 is condensed by the light receiving lens 21 and applied to the first light receiving element 22 and the second light receiving element 23 . The first light receiving element 22 and the second light receiving element 23 are elements that convert light (reflected light) into current signals, and are photodiodes, for example. Hereinafter, the current signal and voltage signal based on the reflected light are referred to as light receiving signals.

信号処理部30は、受光信号に基づいて対象物100までの距離を算出する算出部34を備える。図2に示すように、算出部34は、変換回路41,42と、加算回路43と、減算回路44と、切替器45と、比較回路46と、判定回路47と、を備える。 The signal processor 30 includes a calculator 34 that calculates the distance to the object 100 based on the received light signal. As shown in FIG. 2 , the calculator 34 includes conversion circuits 41 and 42 , an addition circuit 43 , a subtraction circuit 44 , a switcher 45 , a comparison circuit 46 and a determination circuit 47 .

変換回路41は、第1受光素子22の受光信号を電流信号から電圧信号(図3(b)を参照)に変換する。変換回路42は、第2受光素子23の受光信号を電流信号から電圧信号(図3(c)を参照)に変換する。加算回路43は、第1受光素子22の受光信号と、第2受光素子23の受光信号と、を加算して受光信号の合計を示す合計信号(図3(d)を参照)を出力する。減算回路44は、第1受光素子22の受光信号から、第2受光素子23の受光信号を、減算して受光信号の差分を示す差分信号(図3(e)を参照)を出力する。なお、差分信号は、第1受光素子22の受光信号の対数値から、第2受光素子23の受光信号の対数値を、減算した信号であってもよい。この場合、対数の減算は除算となり信号の比率とみなすことができる。 The conversion circuit 41 converts the light receiving signal of the first light receiving element 22 from a current signal to a voltage signal (see FIG. 3B). The conversion circuit 42 converts the light receiving signal of the second light receiving element 23 from a current signal to a voltage signal (see FIG. 3(c)). The adder circuit 43 adds the light receiving signal of the first light receiving element 22 and the light receiving signal of the second light receiving element 23 and outputs a total signal (see FIG. 3D) indicating the sum of the light receiving signals. The subtraction circuit 44 subtracts the light receiving signal of the second light receiving element 23 from the light receiving signal of the first light receiving element 22 and outputs a difference signal (see FIG. 3(e)) indicating the difference between the light receiving signals. The difference signal may be a signal obtained by subtracting the logarithmic value of the light receiving signal of the second light receiving element 23 from the logarithmic value of the light receiving signal of the first light receiving element 22 . In this case, subtraction of logarithms becomes division and can be regarded as a signal ratio.

合計信号及び差分信号は、それぞれ対象物100までの距離を算出するために用いられる。初めに、合計信号を用いて、受光レベル方式で対象物100までの距離を算出する方法を説明する。この方法は、遠距離モードの設定時において、遠距離投光信号の反射光を用いて行われる。ここで、対象物100が近くに位置しているほど、反射光の受光レベル(受光部20が受光する反射光の光量)は当然大きくなる。また、反射光の受光レベルの大きさは、合計信号の電圧の大きさと対応している。従って、合計信号の電圧の大きさは、対象物100までの距離と相関性のある値である。 The sum signal and difference signal are each used to calculate the distance to the object 100 . First, a method of calculating the distance to the object 100 by the light receiving level method using the total signal will be described. This method is performed using the reflected light of the long-distance projection signal when the long-distance mode is set. Here, the closer the object 100 is located, the higher the level of reflected light received (the amount of reflected light received by the light receiving unit 20). Also, the magnitude of the received light level of the reflected light corresponds to the magnitude of the voltage of the total signal. Therefore, the magnitude of the voltage of the total signal is a value that correlates with the distance to the object 100 .

次に、差分信号を用いて三角測距方式で対象物100までの距離を算出する方法を説明する。この方法は、対象物100が比較的近くに位置している状況において、近距離投光信号の反射光を用いて行われる。図1に示すように、対象物100が近づくに連れて、受光部20で検出される反射光の向きも変化し、結果として第1受光素子22又は第2受光素子23に照射される反射光の集光位置(結像位置)も変化する。例えば、図1に示すように、対象物100までの距離がD1、D2、D3のときの集光位置は、それぞれP1、P2、P3である。対象物100までの距離と、反射光の集光位置の変化と、には相関性がある。また、反射光の集光位置が変化することで、それに応じて、第1受光素子22と第2受光素子23の受光レベルの割合が変化する。つまり、上記の差分信号の電圧の大きさは、対象物100までの距離と相関性のある値である。 Next, a method of calculating the distance to the object 100 by triangulation using the difference signal will be described. This method is performed using the reflected light of the short-range projection signal in a situation where the object 100 is located relatively close. As shown in FIG. 1, as the object 100 approaches, the direction of the reflected light detected by the light receiving unit 20 also changes. The condensing position (imaging position) of the light also changes. For example, as shown in FIG. 1, when the distances to the object 100 are D1, D2, and D3, the condensing positions are P1, P2, and P3, respectively. There is a correlation between the distance to the object 100 and the change in the focal position of the reflected light. In addition, the ratio of the light receiving levels of the first light receiving element 22 and the second light receiving element 23 changes according to the change in the condensing position of the reflected light. That is, the magnitude of the voltage of the differential signal is a value that is correlated with the distance to the object 100 .

物体検出装置1は、遠距離モードにおいては、対象物100までの距離が所定距離(図1の距離D2)より近いか否かを検出し、近距離モードにおいては、対象物100までの距離が別の所定距離(図1の距離D3)より近いか否かを検出する。一方で、物体検出装置1は、対象物100までの具体的な距離を表示又は通知することは行わない。この場合においても、物体検出装置1は、対象物100までの距離と相関性のある値を算出して距離の判定を行っているため、「対象物100までの距離の算出」を行っているものとする。なお、物体検出装置1は、対象物100までの具体的な距離を表示又は通知してもよい。 The object detection device 1 detects whether or not the distance to the object 100 is shorter than a predetermined distance (distance D2 in FIG. 1) in the long distance mode, and detects whether or not the distance to the object 100 is shorter than the distance D2 in FIG. 1 in the short distance mode. It detects whether or not it is closer than another predetermined distance (distance D3 in FIG. 1). On the other hand, the object detection device 1 does not display or notify the specific distance to the object 100 . In this case as well, the object detection apparatus 1 determines the distance by calculating a value that is correlated with the distance to the object 100, and therefore "calculates the distance to the object 100". shall be Note that the object detection device 1 may display or notify the specific distance to the target object 100 .

切替器45には、合計信号と差分信号が入力されている。切替器45は、制御部31の出力に応じて、合計信号と差分信号の何れか一方を比較回路46へ出力する。具体的には、制御部31は、遠距離投光信号の反射光の受光信号に対しては、合計信号を比較回路46へ出力させる。一方、制御部31は、近距離投光信号の反射光の受光信号に対しては、差分信号を比較回路46へ出力させる。 The total signal and the differential signal are input to the switch 45 . The switch 45 outputs either the total signal or the difference signal to the comparison circuit 46 according to the output of the control section 31 . Specifically, the control unit 31 outputs a total signal to the comparison circuit 46 with respect to the light reception signal of the reflected light of the long-distance light projection signal. On the other hand, the control unit 31 outputs a difference signal to the comparison circuit 46 with respect to the received light signal of the reflected light of the short-distance light projection signal.

比較回路46は、合計信号が入力される場合は、合計信号を電圧V1と比較して、比較結果(例えば差分)を出力する。この電圧V1は、例えば図1の距離D2に対応する。つまり、比較回路46は、対象物100までの距離が距離D2よりも近いか否かを算出して出力する。比較回路46は、差分信号が入力される場合は、差分信号を電圧V2と比較して、比較結果(例えば差分)を出力する。この電圧V2は、例えば図1の距離D3に対応する。つまり、比較回路46は、対象物100までの距離が距離D3よりも近いか否かを算出して出力する。判定回路47は、比較回路46による比較結果を示す信号を制御部31及び出力回路48に出力する。なお、出力回路48は、判定回路47の判定結果を外部に出力するための回路である。 When the total signal is input, the comparison circuit 46 compares the total signal with the voltage V1 and outputs a comparison result (for example, difference). This voltage V1 corresponds, for example, to the distance D2 in FIG. That is, the comparison circuit 46 calculates whether or not the distance to the object 100 is shorter than the distance D2, and outputs the result. When the difference signal is input, the comparison circuit 46 compares the difference signal with the voltage V2 and outputs a comparison result (for example, difference). This voltage V2 corresponds to distance D3 in FIG. 1, for example. That is, the comparison circuit 46 calculates whether or not the distance to the object 100 is shorter than the distance D3, and outputs the result. The determination circuit 47 outputs a signal indicating the result of comparison by the comparison circuit 46 to the control section 31 and the output circuit 48 . The output circuit 48 is a circuit for outputting the determination result of the determination circuit 47 to the outside.

制御部31は、判定回路47からの出力に基づいて、投光信号を変更する。具体的には、制御部31は、対象物100までの距離が距離D2よりも遠い場合(合計信号の電圧が電圧V1よりも小さい場合)、遠距離モードを設定して、上述のように遠距離投光信号のみを投光部10から送信させる。また、制御部31は、対象物100までの距離が距離D2よりも近い場合(合計信号の電圧が電圧V1よりも大きい場合)、近距離モードを設定して、上述のように遠距離投光信号と近距離投光信号の両方を切り替えつつ投光部10から送信させる。近距離モードでも遠距離投光信号を送信する理由は、遠距離投光信号の受光レベルが低くなった場合に、近距離モードから遠距離モードに移行するためである。つまり、近距離モードにおいて、合計信号の電圧が電圧V1よりも小さくなった場合は、近距離モードから遠距離モードに変更される。 The control unit 31 changes the light projection signal based on the output from the determination circuit 47 . Specifically, when the distance to the object 100 is longer than the distance D2 (when the voltage of the total signal is smaller than the voltage V1), the control unit 31 sets the long distance mode and Only the distance projection signal is transmitted from the projection unit 10. - 特許庁Further, when the distance to the target object 100 is shorter than the distance D2 (when the voltage of the total signal is higher than the voltage V1), the control unit 31 sets the short-distance mode and performs long-distance projection as described above. Both the signal and the short-distance projection signal are transmitted from the light projecting part 10 while being switched. The reason why the long-distance projection signal is transmitted even in the short-distance mode is to shift from the short-distance mode to the long-distance mode when the received light level of the long-distance projection signal becomes low. That is, when the voltage of the total signal becomes smaller than the voltage V1 in the short-distance mode, the short-distance mode is changed to the long-distance mode.

次に、更に図4(b)及び図4(c)を参照して、距離D3にある対象物100が物体検出装置1に徐々に近づく場合の処理(物体検出方法)について説明する。また、図4(b)及び図4(c)に示す出力信号は、対象物100までの距離が距離D3よりも近い場合にONとなる信号である。 Next, the process (object detection method) when the object 100 at the distance D3 gradually approaches the object detection device 1 will be described with reference to FIGS. 4(b) and 4(c). Also, the output signals shown in FIGS. 4B and 4C are signals that turn ON when the distance to the object 100 is shorter than the distance D3.

対象物100までの距離が距離D1である場合、遠距離投光信号の反射光の合計信号の電圧はV1よりも小さくなる。そのため、制御部31が遠距離モードを設定するので、投光部10は、図4(b)に示すように、遠距離投光信号を送信する。また、算出部34は、受光レベル方式による測距を行う(遠距離測距工程)。 When the distance to the object 100 is the distance D1, the voltage of the total signal of the reflected light of the long-distance projection signal is smaller than V1. Therefore, the control unit 31 sets the long-distance mode, and the light projection unit 10 transmits a long-distance projection signal as shown in FIG. 4(b). Further, the calculation unit 34 performs distance measurement by the light receiving level method (long-distance distance measurement process).

その後、対象物100が物体検出装置1に近づき、対象物100までの距離が距離D2よりも近くなった場合、遠距離投光信号の反射光の合計信号の電圧はV1よりも大きくなる。そのため、制御部31が近距離モードを設定するので、投光部10は、図4(c)に示すように、遠距離投光信号と近距離投光信号の両方を送信する。また、算出部34は、近距離投光信号の反射に基づいて三角測距方式による測距を行う(近距離測距工程)。 After that, when the object 100 approaches the object detection device 1 and the distance to the object 100 becomes shorter than the distance D2, the voltage of the total signal of the reflected light of the long-distance projection signal becomes larger than V1. Therefore, since the controller 31 sets the short-distance mode, the light projection section 10 transmits both the long-distance projection signal and the short-distance projection signal, as shown in FIG. 4(c). Further, the calculation unit 34 performs distance measurement by the triangulation method based on the reflection of the short-distance projection signal (short-distance distance measurement process).

対象物100までの距離が距離D2よりも近く距離D3よりも遠い場合、近距離投光信号の反射光の差分信号の電圧はV2よりも小さくなる。従って、出力信号はOFFのままである。その後、対象物100までの距離が距離D3よりも近くなることで、近距離投光信号の反射光の差分信号の電圧はV2よりも大きくなる。その結果、図4(c)に示すように、出力信号がOFFからONに切り替わる。なお、近距離投光信号は複数のパルスを含んでおり、全て又は大部分のパルスの反射波の差分信号の電圧が電圧V2を超えたタイミングで、出力信号がOFFからONに切り替わる。これにより、誤動作を抑制できる。 When the distance to the object 100 is shorter than the distance D2 and longer than the distance D3, the voltage of the difference signal of the reflected light of the short-distance projection signal is smaller than V2. Therefore, the output signal remains OFF. After that, the distance to the object 100 becomes shorter than the distance D3, so that the voltage of the difference signal of the reflected light of the short-distance projection signal becomes larger than V2. As a result, as shown in FIG. 4(c), the output signal is switched from OFF to ON. The short-distance projection signal includes a plurality of pulses, and the output signal is switched from OFF to ON at the timing when the voltage of the differential signal of the reflected waves of all or most of the pulses exceeds the voltage V2. Thereby, malfunction can be suppressed.

以上のように処理を行うことで、対象物100が遠くに位置している場合は、近距離投光信号が送信されないので、消費電力が抑制される。特に、近距離投光信号は周期が短いので、消費電力の低減量が大きい。また、遠距離モードでは、三角測距方式ではなく受光レベル方式を用いて対象物100までの距離を算出することで、より遠くの対象物100を検出することができる。一方で、対象物100が近くに位置している場合は、近距離投光信号が送信される。近距離投光信号は周期が短いので、対象物までの距離が距離D3よりも近くなった場合は即座にその旨を検出できる。また、受光レベル方式ではなく三角測距方式を用いて対象物100までの距離を算出することで、対象物100までの距離を正確に算出できる。 By performing the processing as described above, when the target object 100 is located far away, the short-distance projection signal is not transmitted, thereby suppressing power consumption. In particular, since the short-distance projection signal has a short period, the reduction in power consumption is large. Further, in the long-distance mode, by calculating the distance to the object 100 using the light reception level method instead of the triangulation method, the object 100 at a farther distance can be detected. On the other hand, when the object 100 is located nearby, a short-distance projection signal is transmitted. Since the short-distance projection signal has a short period, when the distance to the object becomes shorter than the distance D3, it can be detected immediately. Further, by calculating the distance to the object 100 using the triangulation ranging method instead of the light receiving level method, the distance to the object 100 can be calculated accurately.

次に、図5を参照して、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. In the description of this modified example, the same or similar members as those of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof may be omitted.

上記実施形態では、受光部20は、独立した2つの受光素子を組み合わせた構成である。これに代えて、例えば1次元のPSD(Position Sensitive Detector)を用いてもよい。1次元のPSDは、受光面の両端に第1電極と第2電極があり、照射された光の位置と光量に応じて第1電極と第2電極までの距離に反比例した電流信号が出力される。これらの2つの電流信号は、上記実施形態の2つの電流信号と実質的に同じであり、その処理方法も同じである。なお、PSDは2次元であってもよい。 In the above embodiment, the light receiving section 20 has a configuration in which two independent light receiving elements are combined. Alternatively, for example, a one-dimensional PSD (Position Sensitive Detector) may be used. A one-dimensional PSD has a first electrode and a second electrode at both ends of a light receiving surface, and outputs a current signal that is inversely proportional to the distance between the first electrode and the second electrode according to the position and amount of light irradiated. be. These two current signals are substantially the same as the two current signals in the above embodiment, and are processed in the same way. Note that the PSD may be two-dimensional.

図5(a)に示す変形例では、受光部20は、受光素子としてCCD(Charge Coupled Device)を線状に配置した(1列に並べた)構成の一次元CCDセンサ24を備える。一次元CCDセンサ24が出力する信号からは、受光素子毎の受光信号を個別に取り出すことができる。従って、全ての(複数の)受光素子の受光信号を全て加算することで合計信号を生成できる。この合計信号は、上記実施形態と同様に利用される。つまり、この合計信号を用いて受光レベル方式による演算を行うことで、遠距離モードにおいて、上記実施形態と同様に対象物100までの距離を算出できる。 In the modification shown in FIG. 5A, the light receiving section 20 includes a one-dimensional CCD sensor 24 in which CCDs (Charge Coupled Devices) are linearly arranged (arranged in a row) as light receiving elements. From the signal output by the one-dimensional CCD sensor 24, the light receiving signal for each light receiving element can be extracted individually. Therefore, a total signal can be generated by adding all light receiving signals of all (a plurality of) light receiving elements. This total signal is used in the same manner as in the above embodiments. That is, the distance to the object 100 can be calculated in the long-distance mode in the same manner as in the above-described embodiment by performing calculation by the received light level method using this total signal.

また、この変形例では、差分信号の代わりに、受光素子毎の受光信号に基づいて受光レベルのピーク位置(受光レベルが最も高い位置、受光レベルの分布の中心位置)を算出する。このピーク位置は、反射波の集光位置に相当するため、ピーク位置を用いて三角測距方式による演算を行うことで、近距離モードにおいて、上記実施形態と同様に対象物100までの距離を算出できる。 Also, in this modification, the peak position of the received light level (the position where the received light level is highest, the central position of the distribution of the received light level) is calculated based on the received light signal of each light receiving element instead of the difference signal. Since this peak position corresponds to the condensing position of the reflected wave, the distance to the object 100 can be calculated in the short distance mode in the same manner as in the above-described embodiment by performing triangulation using the peak position. can be calculated.

図5(b)に示す変形例では、受光部20は、受光素子としてCCDを平面状に配置した(直交する2方向に並べた)構成の二次元CCDセンサ25を備える。二次元CCDセンサ25が出力する信号からは、受光素子毎の受光信号を個別に取り出すことができる。従って、図5(a)に示す変形例と同様に、近距離モード及び遠距離モードの何れの場合においても、対象物100までの距離を算出できる。 In the modification shown in FIG. 5B, the light receiving section 20 includes a two-dimensional CCD sensor 25 in which CCDs as light receiving elements are arranged in a plane (arranged in two orthogonal directions). From the signal output by the two-dimensional CCD sensor 25, the light receiving signal for each light receiving element can be extracted individually. Therefore, similarly to the modification shown in FIG. 5A, the distance to the object 100 can be calculated in both the short distance mode and the long distance mode.

以上に説明したように、上記実施形態の物体検出装置1は、投光部10と、受光部20と、算出部34と、制御部31と、を備える。投光部10は、投光素子11を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能である。受光部20は、受光素子(第1受光素子22及び第2受光素子23等)を含んで構成されており、遠距離投光信号又は近距離投光信号が対象物100で反射した反射光を受光する。算出部34は、受光部20が受光した反射光に基づいて、対象物100までの距離を算出する。制御部31は、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する。遠距離モードでは、投光部10は第1周期T1で遠距離投光信号を送信し、算出部34は遠距離投光信号の反射光の受光レベルに基づいて対象物100までの距離を算出する。近距離モードでは、投光部10は第1周期T1よりも短い第2周期T2で少なくとも近距離投光信号を送信し、算出部34は、近距離投光信号の反射光に対して三角測距方式を用いて対象物100までの距離を算出する。 As described above, the object detection device 1 of the embodiment includes the light projecting section 10 , the light receiving section 20 , the calculating section 34 and the control section 31 . The light projecting unit 10 includes a light projecting element 11, and is capable of transmitting a long distance light projection signal and a short distance light projection signal. The light receiving unit 20 includes light receiving elements (the first light receiving element 22 and the second light receiving element 23, etc.), and receives the light reflected by the object 100 from the long-distance projection signal or the short-distance projection signal. receive light. The calculator 34 calculates the distance to the object 100 based on the reflected light received by the light receiver 20 . The control unit 31 executes the long-distance mode while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal is equal to or less than the threshold, and the short-distance mode is executed when the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold. run mode. In the long-distance mode, the projection unit 10 transmits a long-distance projection signal at the first period T1, and the calculation unit 34 calculates the distance to the object 100 based on the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal. do. In the short-range mode, the light projecting unit 10 transmits at least the short-range light projection signal in a second cycle T2 shorter than the first cycle T1, and the calculation unit 34 triangulates the reflected light of the short-range light projection signal. A distance method is used to calculate the distance to the object 100 .

これにより、遠距離モードでは、第2周期T2よりも長い第1周期T1で遠距離投光信号を送信するため、消費電力を抑えつつ対象物100までの大まかな距離を算出できる。また、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した(物体までの距離が近くなった)ことを検出している間は、近距離モードが有効になる。近距離モードでは、三角測距方式を用いるため、物体までの正確な距離を算出できる。以上のように構成することで、消費電力を抑えつつ、検出範囲を広くすることができる。 Accordingly, in the long-distance mode, since the long-distance projection signal is transmitted in the first cycle T1 longer than the second cycle T2, it is possible to roughly calculate the distance to the object 100 while suppressing power consumption. Also, while it is detected that the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal has exceeded the threshold value (the distance to the object has decreased), the short-distance mode is enabled. In close-range mode, the distance to an object can be calculated accurately because it uses a triangulation method. By configuring as described above, it is possible to widen the detection range while suppressing power consumption.

また、上記実施形態の物体検出装置1においては、遠距離投光信号の信号レベルが、近距離投光信号の信号レベルよりも大きい。 Further, in the object detection device 1 of the above embodiment, the signal level of the long-distance projection signal is higher than the signal level of the short-distance projection signal.

これにより、遠距離モードと近距離モードで信号レベルが同一の場合と比較して、遠距離モードにおける探知距離を長くしたり、近距離モードにおける消費電力を抑えたりすることができる。 As a result, compared to the case where the signal level is the same in the long-distance mode and the short-distance mode, it is possible to increase the detection distance in the long-distance mode and reduce the power consumption in the short-distance mode.

また、上記実施形態の物体検出装置1においては、投光部10は、共通の投光素子11を用いて、遠距離投光信号と近距離投光信号を送信する。 Further, in the object detection device 1 of the above-described embodiment, the light projecting section 10 uses the common light projecting element 11 to transmit the long distance light projection signal and the short distance light projection signal.

これにより、遠距離モードと近距離モードで個別の投光素子11を用いる場合と比較して、レンズや投光素子等の光学系の装置コストを低減することができる。 This makes it possible to reduce the device cost of the optical system such as the lens and the light projecting element, as compared with the case where separate light projecting elements 11 are used for the long distance mode and the short distance mode.

また、上記実施形態の物体検出装置1においては、投光部10は、近距離モードにおいて、近距離投光信号に加え、遠距離投光信号を送信する。 Further, in the object detection device 1 of the above embodiment, the light projecting section 10 transmits a long distance light projection signal in addition to the short distance light projection signal in the short distance mode.

これにより、三角測距方式による検出結果に加え、受光レベルに基づく検出結果を得ることができる。 This makes it possible to obtain a detection result based on the light receiving level in addition to the detection result obtained by the triangulation method.

また、上記実施形態の物体検出装置1においては、近距離モードにおいて、制御部31は、遠距離投光信号の反射光が閾値を超過している間は近距離モードを維持し、遠距離投光信号の反射光が閾値以下になった場合は遠距離モードに切り替える。 Further, in the object detection device 1 of the above-described embodiment, in the short distance mode, the control unit 31 maintains the short distance mode while the reflected light of the long distance projection signal exceeds the threshold value. When the reflected light of the optical signal becomes equal to or less than the threshold, the mode is switched to the long-distance mode.

これにより、対象物100までの距離が遠くなった場合に、近距離モードから遠距離モードへ切り替えることができる。 Thereby, when the distance to the object 100 becomes long, it is possible to switch from the short distance mode to the long distance mode.

また、上記実施形態の物体検出装置1においては、受光部20は1対の受光素子(第1受光素子22及び第2受光素子23)を備える。算出部34は、遠距離モードでは1対の受光素子の検出値の合計を用いて対象物100までの距離を算出し、近距離モードでは1対の受光素子の検出値の差分又は比率を用いて対象物100までの距離を算出する。 Further, in the object detection device 1 of the above embodiment, the light receiving section 20 includes a pair of light receiving elements (the first light receiving element 22 and the second light receiving element 23). The calculation unit 34 calculates the distance to the object 100 using the sum of the detection values of the pair of light receiving elements in the long distance mode, and uses the difference or the ratio of the detection values of the pair of light receiving elements in the short distance mode. , the distance to the object 100 is calculated.

これにより、遠距離モードでの反射光の受光レベルに基づく測距と、近距離モードでの三角測距方式の測距と、を適切に行うことができる。 As a result, distance measurement based on the received light level of reflected light in the long distance mode and triangular distance measurement method distance measurement in the short distance mode can be performed appropriately.

また、上述したように、物体検出装置1の受光部20は、PSD又はCCDセンサを備えていてもよい。また、物体検出装置1は、受光素子を線状に配置した一次元センサ、又は、受光素子を平面状に配置した二次元センサを備えていてもよい。 Further, as described above, the light receiving section 20 of the object detection device 1 may be provided with a PSD or CCD sensor. Further, the object detection device 1 may include a one-dimensional sensor in which light receiving elements are linearly arranged, or a two-dimensional sensor in which light receiving elements are arranged in a plane.

これにより、様々なデバイスを用いて物体検出装置1を実現できる。 Accordingly, the object detection device 1 can be realized using various devices.

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiments and modifications of the present invention have been described above, the above configuration can be modified as follows, for example.

一次元CCDセンサ24及び二次元CCDセンサ25は、CCDに代えてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いることもできる。 The one-dimensional CCD sensor 24 and the two-dimensional CCD sensor 25 can also use CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) instead of CCD.

図2に示す信号処理部30は一例であり、別の構成であってもよい。例えば、信号処理部30に別の機器(例えば増幅器)が更に設けられていてもよい。 The signal processing unit 30 shown in FIG. 2 is an example, and may have another configuration. For example, the signal processing section 30 may be further provided with another device (for example, an amplifier).

1 物体検出装置
10 投光部
11 投光素子
20 受光部
21 受光レンズ
22 第1受光素子
23 第2受光素子
24 一次元CCDセンサ(一次元センサ、CCDセンサ)
25 二次元CCDセンサ(二次元センサ、CCDセンサ)
30 信号処理部
31 制御部
34 算出部
Reference Signs List 1 object detection device 10 light projecting unit 11 light projecting element 20 light receiving unit 21 light receiving lens 22 first light receiving element 23 second light receiving element 24 one-dimensional CCD sensor (one-dimensional sensor, CCD sensor)
25 two-dimensional CCD sensor (two-dimensional sensor, CCD sensor)
30 signal processing unit 31 control unit 34 calculation unit

Claims (9)

投光素子を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能な投光部と、
受光素子を含んで構成されており、前記遠距離投光信号又は前記近距離投光信号が対象物で反射した反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する制御部と、
を備え、
前記遠距離モードでは、前記投光部は第1周期で前記遠距離投光信号を送信し、前記近距離投光信号は送信せず、前記算出部は前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出し、
前記近距離モードでは、前記投光部は前記第1周期よりも短い第2周期で少なくとも前記近距離投光信号を送信し、前記算出部は、前記近距離投光信号の前記反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出し、
前記投光部は、前記近距離モードにおいて、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信し、
前記近距離モードにおいて、前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離モードを維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離モードに切り替えることを特徴とする物体検出装置。
a light projecting unit configured to include a light projecting element and capable of transmitting a long distance light projecting signal and a short distance light projecting signal;
a light-receiving unit configured to include a light-receiving element for receiving light reflected by an object from the long-distance projection signal or the short-distance projection signal;
a calculation unit that calculates a distance to the object based on the reflected light received by the light receiving unit;
executing the long-distance mode while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal is equal to or less than a threshold, and executing the short-distance mode when the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold; a control unit that executes
with
In the long-distance mode, the light projecting unit transmits the long-distance light projection signal in a first period and does not transmit the short-distance light projection signal, and the calculation unit calculates the reflected light of the long-distance light projection signal. calculating the distance to the object based on the received light level of
In the short-distance mode, the light projecting section transmits at least the short-distance light projection signal in a second period shorter than the first period, and the calculation section calculates the reflected light of the short-distance light projection signal calculating the distance to the object using a triangulation method,
The light projecting unit transmits the long distance light projection signal in addition to the short distance light projection signal in the short distance mode,
In the short-distance mode, the controller maintains the short-distance mode while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold, and The object detection device , wherein the mode is switched to the long-distance mode when the received light level of the reflected light is equal to or less than the threshold value .
請求項1に記載の物体検出装置であって、
前記遠距離投光信号の信号レベルが、前記近距離投光信号の信号レベルよりも大きいことを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to claim 1,
An object detection device, wherein the signal level of the long-distance projection signal is higher than the signal level of the short-distance projection signal.
請求項1又は2に記載の物体検出装置であって、
前記投光部は、共通の前記投光素子を用いて、前記遠距離投光信号と前記近距離投光信号を送信することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to claim 1 or 2,
The object detection device, wherein the light projecting unit uses the common light projecting element to transmit the long-distance light projection signal and the short-distance light projection signal.
請求項1からまでの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は1対の前記受光素子を備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは1対の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは1対の前記受光素子の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light receiving unit includes a pair of light receiving elements,
The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the pair of light receiving elements in the long distance mode, and calculates the difference between the detection values of the pair of light receiving elements in the short distance mode. or calculating the distance to the object using a ratio.
請求項1からまでの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、第1電極と第2電極を有し、照射された光の位置と光量に応じた光信号を検出するPSD(Position Sensitive Detector)を備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の前記第1電極と前記第2電極の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記第1電極と前記第2電極の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light receiving unit has a first electrode and a second electrode, and includes a PSD (Position Sensitive Detector) that detects a light signal according to the position and amount of irradiated light,
The calculator calculates the distance to the object using the sum of the detected values of the first electrode and the second electrode of the light receiving element in the long distance mode, and calculates the distance to the object in the short distance mode. and a difference or a ratio of the detection values of the second electrode to calculate the distance to the object.
請求項1からまでの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、複数の受光素子を含んで構成されたCCD(Charge Coupled Device)センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは複数の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは複数の前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light receiving unit includes a CCD (Charge Coupled Device) sensor configured to include a plurality of light receiving elements,
The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the plurality of light receiving elements in the long distance mode, and calculates the peak position of the detection values of the plurality of light receiving elements in the short distance mode. and calculating the distance to the object.
請求項1からまでの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、前記受光素子を線状に配置した一次元センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light receiving unit includes a one-dimensional sensor in which the light receiving elements are linearly arranged,
The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the light receiving elements in the long distance mode, and calculates the distance to the object using the peak position of the detection values of the light receiving elements in the short distance mode. An object detection device that calculates a distance to an object.
請求項1からまでの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、前記受光素子を平面状に配置した二次元センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light receiving unit includes a two-dimensional sensor in which the light receiving elements are arranged in a plane,
The calculation unit calculates the distance to the object using the sum of the detection values of the light receiving elements in the long distance mode, and calculates the distance to the object using the peak position of the detection values of the light receiving elements in the short distance mode. An object detection device that calculates a distance to an object.
投光素子を含む投光部と、受光素子を含む受光部と、を用いて対象物を検出する物体検出方法において、
前記投光部から遠距離投光信号を第1周期で送信するとともに、当該遠距離投光信号の反射光を前記受光部で受光し、当該反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出する遠距離測距工程と、
前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に、前記投光部から、前記第1周期よりも短い第2周期で少なくとも近距離投光信号を送信し、当該近距離投光信号の反射光を前記受光部で受光し、当該反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出する近距離測距工程と、
を含み、
前記投光部は、前記近距離測距工程において、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信し、
前記近距離測距工程において、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離測距工程を維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離測距工程に切り替え、当該遠距離測距工程では前記近距離投光信号は送信しないことを特徴とする物体検出方法。
In an object detection method for detecting an object using a light projecting section including a light projecting element and a light receiving section including a light receiving element,
A long-distance light projection signal is transmitted from the light projection unit at the first cycle, reflected light of the long-distance light projection signal is received by the light receiving unit, and the distance to the object is determined based on the received light level of the reflected light. a long-distance ranging step of calculating a distance;
When the received light level of the reflected light of the long distance light projection signal exceeds a threshold, at least the short distance light projection signal is transmitted from the light projecting unit in a second period shorter than the first period, a short distance measuring step of receiving the reflected light of the distance projection signal with the light receiving unit and calculating the distance to the object using a triangulation method for the reflected light;
including
wherein the light projecting unit transmits the long distance light projection signal in addition to the short distance light projection signal in the short distance measuring step;
In the short-distance ranging step, while the received light level of the reflected light of the long-distance projection signal exceeds the threshold, the short-distance ranging step is maintained, and the reflection of the long-distance projection signal is maintained. An object detection method, characterized in that, when the received light level becomes equal to or less than the threshold value, the process is switched to the long-distance ranging step, and the short-distance projection signal is not transmitted in the long-distance ranging step.
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