JPH0357912A - 測距センサー - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、投光手段から検知エリアに投光される光ビー
ムの検知物体による反射光を、受光手段にて受光し、受
光手段の出力に基づいて検知エリア内の検知物体までの
距離を測定するようにした測距センサーに関するもので
ある． ［従来の技術］ 第４図はこの種の測距センサーの従来例（平戒１年特許
願第４０５６号）を示すブロック図である．この測距セ
ンサーにあっては、発光部１からの出力光を周波数ｆ０
にて輝度変調して、投光光学系により反射物体８へ投光
する．そして、反射物体８からの反射光を受光光学系に
より受光部２上に入射させる．このとき、発光部１がら
発光される参照光波形と受光部２にて受光される測距光
波形との間には、第５図に示すように反射物体８までの
距Ｎ１に応じて位相のずれθｄを生ずる．この関係を式
で表せば、 １＝ｃ−θｄ／４πＬ となり、位相差θｄが測定されれば、反射物体８までの
距Ｍｌを求めることができる．ただし、上式において、
Ｃは光速である。

第４図に示すセンサーでは、光路切換ミラー３１とハー
フミラー３２よりなる光路切換器３を用いて、反射物体
８からの反射光と、発光部１から直接受光部２に導かれ
る直接光とが交互に受光部２に入射するようにしている
．光路切換ミラー３１はタイミング回路３０の制御下に
て回動制御される．光路切換ミラー３１が発光部１から
の光と略平行な方向Ａに設定されると、発光部１からの
光は反射物体８へ投光される．反射物体８からの反射光
は、ハーフミラー３２を通過して受光部２に入射する．
また、光路切換ミラー３１が発光部１からの光に対して
約４５度の方向Ｂに設定されると、発光部１からの光は
光路切換ミラー３１にて反射され、ハーフミラー３２に
て再度反射されて、受光部２に入射する．受光回路２ｌ
により得られた受光信号は混合器２２に導かれ、発振器
１２からの局部発振周波数（ｒｅ　　ｆｃ）と混合され
、より低い周波数に変換され、発振器１２で作られる周
波数ｆｃの信号と混合器２２の出力の位相差を位相比較
部４により求める．位相比較部４の中では、タイミング
回路３０の出力に応じて、受光信号が反射光である場合
の位相差θｒと、受光信号が直接光である場合の位相差
θＣを求め、θｄ＝θ『θＣとして距離ｌに応じた位相
のずれθｄを求め、このθｄに応じた電圧を距離信号と
して出力するようになっている． ［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来例において、測距センサーから投光される光
ビームをスキャナーを利用して反射物体８上で走査すれ
ば、二次元の検知エリアを得ることができる．ところが
、上記の測距センサーは測定点から反射点までの距離に
応じた出力を発生するので、測定面から反射面までの距
離を測定する用途には適さない．例えば、第６図に示す
ように、測距センサーＳを取り付けた測定面から反射物
体８の表面（反射面）までの距離を測定する場合に、測
距センサーＳからＡ点までの距ｉｌＩ１は測定面から反
射面までの距離を表しているが、測距センサーＳからＢ
点までの距＠１’は測定点から反射点までの距離であり
、測定面から反射面までの距離ではない． 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、スキャナーの走査角度に関係な
く、測定面から反射面までの距離を知ることのできる測
距センサーを提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、反射物体に光ビームを投光する発光部
１と、反射物体からの反射光を受光する受光部２と、発
光部１の発光位相と受光部２の受光位相との位相差を求
める位相比較部４と、発光部１から投光される光ビーム
を反射物体上で走査させるためのスキャナー３３とを備
える測距センサーにおいて、上記位相比較部４は発光位
相と受光位相の位相差に応じたパルス幅の出力を発生す
る回路とし、スキャナー３３の走査角度に応じて周波数
が変化するクロックを出力するクロック発振器７２と、
位相比較部４から出力されるパルス幅をクロック発振器
７２から出力されるクロックにて計数するカウンタ部５
とを設けたことを特徴とするものである． ［作用］ 本発明にあっては、このように、位相比較部４から出力
されるパルス幅を計数するためのクロックの周波数を、
スキャナー３３の走査角度に応じて変化させるようにし
たので、走査角度に関係なく測定面から反射面までの距
離を正確に知ることができる． ［実施例］ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

発光部１は発光ダイオードや半導体レーザーのような発
光素子よりなり、発光回路１１により供給される駆動信
号に応じて光信号を発生する．発振器１２は、発光部１
から出力される光信号の変調周波数ｆ０を発振し、発光
回路１ｌに供給すると共に、混合器２２には局部発振周
波数（ｆ０−ｒｅ）を供給する．局部発振周波数（ｒｅ
　　ｆｃ）は変調周波数ｆ０とは僅かに周波数の異なる
信号であり、ｆｃ＜ｒｏである．受光部２はシリコンフ
ォトダイオードのような受光素子よりなり、受光された
光信号の強度に応じた光電流を発生する．受光回路２１
は電流電圧変換回路を含み、受光部１にて得られた光電
流を電圧信号に変換する．受光回路２１の出力は混合器
２２にて局部発振周波数（ｆｏ　　ｒｅ）と混合され、
低周波の信号に変換されて、位相比較部４に入力される
。位相比較部４は発振器１２から出力される周波数ｆｃ
の信号と、混合器２２から得られた低周波の信号との位
相差に応じたパルス幅の出力を発生する． 第２図は本実施例の動作波形図であり、同図（．）は発
振器１２から出力される周波数ｒｅめ信号、同図（ｂ）
は混合器２２から出力される低周波の信号、同図（ｃ）
は位相比較部４から出力されるパルスの波形をそれぞれ
示している．この位相比較部４から出力されるパルスは
カウンタ部５に入力される．カウンタ部５は、位相比較
部４から出力されるパルスの幅を所定の周波数のクロッ
クで計数する．距離演算部６は、カウンタ部５のカウン
ト値に応じた距離信号を出力する．カウンタ部５には距
離校正用の基準発振器７１と、距離測定用のクロック発
振器７２とが接続されている．前者は周波数の固定され
た発振器よりなり、測定距離が零のときのカウント値を
決めるために使用される．後者は周波数が可変の発振器
よりなり、実際の測定時に使用される． 本実施例の測距センサーは、発光部１からの光ビームを
走査するためのスキャナー３３を備えている．このスキ
ャナー３３は、駆動回路３４により回動制御される反射
鏡よりなり、その回動角度の２倍の走査角度ψで光ビー
ムを走査する．そして、ある走査角度の方向に参照光受
光用の光ファイバー３５の一端を配置し、光ファイバー
３５の他端を受光部２に向けて配置している．スキャナ
ー３３にて反射された光ビームが光ファイバー３５に入
射する走査角度においては、光ビームは測距光とはなら
ず、全部又は一部が参照光として受光部２へ導かれる．
角度信号出力部３６は駆動回路３４に接続されており、
スキャナー３３の走査角度に応じた電圧信号Ｖｐを発生
する．この電圧信号Ｖｐが所定の電位Ｖｐｒのときに、
スキャナー３３によって反射された光ビームは光ファイ
バー３５を通じて受光部■に戻される．このとき、カウ
ンタ部５は位相比較部４から出力されるパルス幅を基準
発振器７１から出力されるクロックにてカウントし、測
定距離が零のときのカウント値がカウンタ部５に記憶さ
れる． スキャナー３３の走査角度に応じた電圧信号Ｖ９が所定
の電位Ｖｐｒでないときには、位相比較部４から出力さ
れるパルスは、まず基準発振器７１のクロックでカウン
トされ、カウンタ部５に記憶されたカウント値を数え終
えたら、残りのパルス幅をクロック発振器７２のクロッ
クでカウントし、このカウント値を距離演算部６に出力
する．クロック発振器７２から出力されるクロックは、
電圧信号Ｖｐのレベルに応じて周波数が変化する．光ス
キャナー３３により測定面から反射面に光ビームが垂直
に投光されるときの走査角度ψをψ＝Ｏとすると、クロ
ック発振器７２から出力されるクロックの周波数はｃｏ
ｓψに比例するように設定すれば良い． 第３図はカウンタ部５の内部構成を示すブロック図であ
る．位相比較部４の出力パルスが立ち下がると、インバ
ータ５４の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなるので、カウ
ンタ５２のロード人力Ｌが立ち上がり、記憶部５１に記
憶されたカウント値が力ウンタ５２にロードされる．そ
して、位相比較部４から出力される次のパルスと基準発
振器７１から出力されるクロックをアンド回路５５に入
力し、このアンド回路５５の出力をカウンタ５２のクロ
ック人力Ｃとして、クロックが入る度にカウンタ５２の
カウント値をカウントダウンして行く．カウンタ５２の
カウント値が零になったとき、この力ウンタ５２のボロ
ウ出力Ｂが“Ｈｉｇｈ”レベルとなる．このボロウ出力
Ｂと位相比較部４からの出力パルスとクロック発振器７
２から出力されるクロックをアンド回路５６の入力とし
、このアンド回路５６の出力をカウンタ５３の夕ロック
人力Ｃとして、クロックが入る度にカウンタ５３のカウ
ント値をカウントアップして行く．カウンタ５３のカウ
ント値は、位相比較部４の出力パルスの立ち下がりで距
離演算部６に出力された後、リセットされる．距離演算
部６では、このカウント値に基づいて適当な距離信号を
出力することになる．したがって、実際の距離に応じた
パルス幅の分だけがスキャナー３３の走査角度ψに応じ
た周波数のクロックによってカウントされるため、測定
面から反射面までの距離を走査角度に関係なく正確に測
ることができるのである． ［発明の効果］ 本発明においては、上述のように、位相差に応じたパル
ス幅を測るクロックの周波数をスキャナーの走査角度に
応じて変化させているので、走査角度に関係なく、測定
面から反射面までの距離を正確に測ることができるとい
う効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は同上
の動作波形図、第３図は同上の要部構戒を示すブロック
回路図、第４図は従来例のブロック図、第５図は同上の
動作波形図、第６図は従来例の問題点を説明するための
図である．ｌは発光部、２は受光部、４は位相比較部、
５はカウンタ部、３３はスキャナー、７２はクロック発
振器である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）反射物体に光ビームを投光する発光部と、反射物
   体からの反射光を受光する受光部と、発光部の発光位相
   と受光部の受光位相との位相差を求める位相比較部と、
   発光部から投光される光ビームを反射物体上で走査させ
   るためのスキャナーとを備える測距センサーにおいて、
   上記位相比較部は発光位相と受光位相の位相差に応じた
   パルス幅の出力を発生する回路とし、スキャナーの走査
   角度に応じて周波数が変化するクロックを出力するクロ
   ック発振器と、位相比較部から出力されるパルス幅をク
   ロック発振器から出力されるクロックにて計数するカウ
   ンタ部とを設けたことを特徴とする測距センサー。