JPH01169386A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 強度変調された光を彼Ｍ１定物体（対象物）に投射して
その反射光を受光素子で受光し、投光信号と受光１ｄ号
との位相差を位相差検出回路で検出し、この検出位相差
に基づいて距離を測定する装置において、距離が測定で
きたときだけ・受光素子の受光信号のレベルに基づいて
レンズ系（投光レンズ、受光レンズ、対象物の反射面等
）に汚れがあるかどうかを判定する。

発明の背景 この発明は、所定周波数の信号によって強度変調された
光を対象物に投射し、その反射光を受光素子で受光し、
この受光信号と投光信号との位相差を位相差検出回路で
検出し、検出位相差に基づいて対象物までの距離を測定
する装置に関する。

この種の距離測定装置においては、投光レンズ、受光レ
ンズ、対象物の反射面等の汚れの有無を常にチエツクし
ておく必要がある。汚れがあると受光素子の受光信号の
レベル（振幅）が低下し、測定レンジ内であっても測定
不能に陥いることがあるからである。

従来の距離測定装置には汚れの自己診断回路が備えられ
ているが、これは受光信号のレベルが距離測定に必要な
最小レベル以下になったときに汚れ検知信号を出力する
ものであるにすぎなかった。したがって、対象物が遠く
離れたり、対象物が投射光の光路から外れた場合、装置
と対象物との間に光の散乱体（物１人など）が入った場
合等においても受光信号のレベルは極端に低下するかも
しくは零になるので汚れ有と判定されていた。

すなわち、レンズ系等が実際に汚れているのか。

他の原因で汚れ検知信号が出力されたのかの区別ができ
ないという問題があった。

発明の概要 この発明は、レンズ系等の汚れのみを確実に検知できる
距離測定装置を提供することを目的とする。

この発明は、所定周波数の投光信号により強度変調され
る光を対象物に投射し、対象物からの反射光を受光素子
により受光し、受光素子の受光信号と投光信号との位相
差を検出し、検出した位相差に基づいて対象物までの距
離を測定する装置において、距離が測定できかつ測定し
た距離が所定範囲内にあるかどうかを判別して汚れ判定
許可信号を出力する手段、上記受光素子の受光信号のレ
ベルが所定の汚れ判定基準レベル以下かどうかを判別す
る手段、および受光信号のレベルが汚れ判定基準レベル
以下と判定されたときに上記汚れ判定許可信号が出力さ
れていれば汚れ検知信号を出力する出力回路を備えてい
ることを特徴とする。

この発明では距離が測定できかつ測定した距離が所定範
囲内にあるときのみ汚れ検知を実行するようにしている
ので、レンズ系等の汚れ以外の原因で受光信号のレベル
が低下もしくは零になるような場合が除外されており、
レンズ系等の汚れのみを確実に検知できるようになる。

したがって。

投光レンズ、受光レンズを必要以上に清掃する必要がな
くなり、メンテナンス作業の省力化を図ることができる
。

上記の汚れ判定基準レベルを可変とし、測定した距離に
応じて設定するようにすると、対象物が近くにあり受光
信号のレベルが非常に高い場合にも汚れを検知すること
が可能となる。

実施例の説明 第１図はこの発明の実施例を示すブロック図である。

発振回路４は一定周波数ｆ。（強度変調周波数、たとえ
ば８〜ｌＱＭＨｚ程度）の正弦波信号を発生・シ、この
信号を用いてＡＰＣ（自動パワー制御）回路５によって
発光素子（レーザ・ダイオード）１が駆動される。発光
素子１の出力光は周波数ｆ。で強度変調されることにな
る。この出力光は対象物に向けて投射される。一方１発
光素子１の出力光は近接して配置されたモニタ用受光素
子（フォトダイオード）３に直接に（もちろん必要に応
じてフィルタ等を介して）受光される。この受光索子３
の出力が投光信号を表わしている。素子３の受光信号は
一方ではＡＰＣ回路５に与えられ、このＡＰＣ回路５に
よって発光索子１の出力光のピーク強度が常に一定とな
るように制御される。他方では受光索子３の出力は増幅
回路６で増幅されて位相差検出回路８に与えられる。

対象物からの反射光は受光素子２によって受光され、こ
の受光信号は増幅回路７を経て位相差検出回路８に与え
られる。投光信号（投射光）と受光信号（反射光）との
間には、対象物までの距離りに応じた位相差φ、がある
。位相差検出回路８においてこの位相差φＬが検出され
、距離換算回路９において検出位相差φＬを用いて次式
により距離りが求められる。

Ｌ−（φＬ／２π）（Ｃ／ｆｏ） Ｃ：光速 距ｆ４Ｌを表わすデータは回路９から外部に出力される
とともに範囲弁別回路１４およびＤ／Ａ変換回路１５に
与えられる。

増幅回路７の出力は整流回路１０に送られ、受光信号の
レベル（振幅）を表わす信号Ｖ　　に変換８１ｇ され、コンパレータ１１の一方の入力として与えられる
。受光素子２の受光信号のレベルは主に対象物までの距
離によって大きく変化する。位相差検出回路８に与える
受光信号のレベルをほぼ一定に調整するために増幅回路
７としてＡＧＣ（自動利得制御）機能をもつものが採用
されたり、増幅回路７の前段または後段に振幅調整回路
が設けられたりすることがある。このような場合には、
振幅が調整される前の受光信号が整流回路１０に与えら
れるであろう。

上記のように受光素子２の受光信号のレベル（受光パワ
ー）は対象物までの距離に応じて変化する。この様子が
第２図に示されている。受光パワー／距離特性曲線Ｃは
、投光レンズ、受光レンズ、対象物の反射面等の汚れが
ひどくなるにつれて原点の方向に移動していく。許容で
きる汚れの限界ともいうべき汚れ判定基準曲線が符号Ｒ
で示されている。この基準曲線Ｒはコンパレータ１１の
他方の入力として与えられる汚れ判定基準レベル■　　
を表わしている。この基準レベルＶ　　はｒｅｒｒｅｆ
’ 距離に応じて変化する。

汚れ判定基準レベルＶ　　を作成するためにｒｅｒ Ｄ／Ａｆ換回路１５とアナログ乗除算回路１６が設けら
れている。アナログ信号に変換された距離を表わす電圧
Ｖ　は回路１Ｂにおいて１／Ｖ　　　に比例Ｄ　　　　
　　　　　　　　Ｄ する値を表わす電圧信号に変換される。曲線Ｒは距離Ｖ
、の２乗にほぼ反比例するものであるので、比例定数を
適当に設定することにより回路１６から基準レベルＶ　
　を表わす電圧信号が出力さｒｅｌ’ れる。

コンパレータ１１は受光信号レベルを表わす信号Ｖ　　
のレベルがこの基準レベルＶ　　以下にｓｆｇ　　　　
　　　　　　　　　　ｒｅｒなったときにＨレベルの信
号を出力する。この信号は２つのゲート回路１２．１３
に入力する。

一方、第２図に示すように距離測定のために必要な最小
の受光信号のレベルＶ　　があり１曲線１ｎ Ｒ上でこの最小レベルＶ　　に対応する距＃ＦＳｌ１１
ｎ がフル・スケール、すなわちこの距離測定装置で測定可
能なレンジである。このフル崇スケールＦＳが籟囲弁別
口路１４に設定されている。この回路１４は距離換算回
路９から与えられる距離データがフル・スケールＦＳの
範囲内にあればＨレベルのゲート制御信号を出力し、ゲ
ート回路１２．１３に与える。

Ｈレベルのゲート制御信号によってゲート回路１２の禁
止が解かれ、コンパレータ１１の出力がこのゲート回路
１２を通過する。すなわち、測定距離がフルースケール
ＦＳ内にある場合に、受光信号のレベルＶ　　がその測
定距離に応じた基準レベＩｇ ルＶ　　以下のときに、レンズ等の汚れ検知信号ｒｅ「 （汚れのアラーム）がゲート回路１２から発生する。

ＩＩＰ＋定距離がフル・スケールＦＳを超えている場合
および距離が測定できないとき（たとえば物体が光路内
にないか、投射光が散乱体によって散乱されることによ
り９反射光が受光素子２に受光されないような場合）に
は２回路１４から出力されるゲート制御信号はＬレベル
になり、ゲート回路１２のゲートは閉じる。したがって
、このとき、コンパレータからＨレベルの信号が出力さ
れても汚れ検知信号は出力されない。このようにして、
レンズ系等の汚れのみが確実に検知される。また、対象
物が近くにある場合にも汚れの検知が可能である。

Ｌレベルのゲート制御信号によってゲート回路１３のゲ
ートが開くので、もしコンパレータ１１の出力がＨレベ
ルであれば、ゲート回路１３からダーク検知信号（ダー
クのアラーム）が発生する。これは、対象物がフル・ス
ケールＦＳよりも遠い場合、対象物が光路にない場合、
装置と対象物との間に散乱体が介在した場合などに該当
する。

基準レベルＶ　　を固定するようにしてもよｒｅｒ い。たとえば、第２図にＬＲで示すようにフル・スケー
ルＦＳよりも短い判定基準距離を設定し。

距離データがこの距離範囲ＬＲ内にあるときに範囲判別
回路１４からＨレベルのゲート制御ｌ：号が出力される
ように構成する。また１曲線Ｒ上で距離Ｌ　に対応する
受光レベルＶ　　をコンパレータｒｃｆ１ １１の基準レベルとする。このようにすると、対象物が
比較的遠い距離にあるとき（もちろん範囲ＬＲ内）にレ
ンズ系等の汚れの検知が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図。 第２図は受光パワー／距離特性を示すグラフである。 １・・・発光素子、　　　　２・・・受光素子。 ４・・・発振回路、　　　　８・・・位相差検出回路。 ＩＯ・・・整流回路、　　　　　１２．１３・・・ゲー
ト回路。 １４・・・距離範囲弁別回路。 以　　上 特許出願人　　立石電機株式会社 代　理　人　　　弁理士　牛　久　健　司（外１名） 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定周波数の投光信号により強度変調される光を
   対象物に投射し、対象物からの反射光を受光素子により
   受光し、受光素子の受光信号と投光信号との位相差を検
   出し、検出した位相差に基づいて対象物までの距離を測
   定する装置において、距離が測定できかつ測定した距離
   が所定範囲内にあるかどうかを判別して汚れ判定許可信
   号を出力する手段、 上記受光素子の受光信号のレベルが所定の汚れ判定基準
   レベル以下かどうかを判別する手段、および 受光信号のレベルが汚れ判定基準レベル以下と判定され
   たときに上記汚れ判定許可信号が出力されていれば汚れ
   検知信号を出力する出力回路、を備えた距離測定装置。
2. （２）上記の汚れ判定基準レベルが測定した距離に応じ
   て設定される、特許請求の範囲第（１）項に記載の距離
   測定装置。