JPH01212384A - 光ビーム物体検出装置 - Google Patents
光ビーム物体検出装置Info
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- JPH01212384A JPH01212384A JP63036505A JP3650588A JPH01212384A JP H01212384 A JPH01212384 A JP H01212384A JP 63036505 A JP63036505 A JP 63036505A JP 3650588 A JP3650588 A JP 3650588A JP H01212384 A JPH01212384 A JP H01212384A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体の有無及び物体の方向並びに物体まての
距離を検出する光ビーム物体検出装置の改良に関するも
のである。
距離を検出する光ビーム物体検出装置の改良に関するも
のである。
（従来技術）
従来、この種の装置としては、第３Ａ図、第３Ｂ図、第
３Ｃ図に示す、発光素子５１（例えば、発光ダイオード
： ＬＥＤ又はレーザーダイオード）により発光した光
を投光用光学レンズ５２によりビーム化して投光し、物
体が検出可能範囲内に存在すると光ビームの投光軸上に
ある物体５３の表面０点（又はＯ′点）で反射され、受
光用光学レンズ５４を介して、０点（又は０′点）と受
光用光学レンズ５４の中心点との延長上の一次元受光素
子５５（例えば−次元ＰＳＤ素子）上に光スポット２８
点（又は２２点）か撮像されるようにしたものが知られ
ている。
３Ｃ図に示す、発光素子５１（例えば、発光ダイオード
： ＬＥＤ又はレーザーダイオード）により発光した光
を投光用光学レンズ５２によりビーム化して投光し、物
体が検出可能範囲内に存在すると光ビームの投光軸上に
ある物体５３の表面０点（又はＯ′点）で反射され、受
光用光学レンズ５４を介して、０点（又は０′点）と受
光用光学レンズ５４の中心点との延長上の一次元受光素
子５５（例えば−次元ＰＳＤ素子）上に光スポット２８
点（又は２２点）か撮像されるようにしたものが知られ
ている。
、そして。
ｉ）この−次元受光素子５５に撮像される光スポットの
受光レベルにより物体の有無を検出し。
受光レベルにより物体の有無を検出し。
ｉｉ）又光スポットの位置Δｄに上り、この−次元受光
素子５５の両端から出力された電極Ｙ、−Ｙの電流Ｉ
（Ｙ） ｌ Ｉ （−Ｙ）が変化するか、この電流比と
Δｄ、Ｄとの関係を示す式（１）より光スポットの位置
△ｄか検出でき。
素子５５の両端から出力された電極Ｙ、−Ｙの電流Ｉ
（Ｙ） ｌ Ｉ （−Ｙ）が変化するか、この電流比と
Δｄ、Ｄとの関係を示す式（１）より光スポットの位置
△ｄか検出でき。
１ｉｉ）さらに、三角測距の原理より導かれる式（２）
９式（３）から物体まての距１１１ｉＬを検出していた
。
９式（３）から物体まての距１１１ｉＬを検出していた
。
（発明か解決しようとする課題）
従来の装置にあっては、光ビームを使用する関係上、単
方向における物体の有無及び物体までの距離を検出して
おり、検出範囲が光ビーム状となり狭いという問題点や
、広範囲に物体を検出しようとするためには、単方向の
検出装置を複数個各方向に設置するか、あるいは、機械
的に検出方向を変えて各方向に対して検出するか等の方
法を構する必要があるか、前者、即ち検出範囲を広くす
る為に検出装置を複数個使用した場合においては、コス
トが高くなり全体のシステムも大型化するという問題点
があり、更に後者、即ち１個の検出装置で機械的に検出
方向を変える方式においては、機械的可動部分の製造上
の精度に起因する検出誤差や機械部の追従性による検出
速度の問題及び長時間連続使用した時の故障等による信
頼性の低下等の問題点を有していた。
方向における物体の有無及び物体までの距離を検出して
おり、検出範囲が光ビーム状となり狭いという問題点や
、広範囲に物体を検出しようとするためには、単方向の
検出装置を複数個各方向に設置するか、あるいは、機械
的に検出方向を変えて各方向に対して検出するか等の方
法を構する必要があるか、前者、即ち検出範囲を広くす
る為に検出装置を複数個使用した場合においては、コス
トが高くなり全体のシステムも大型化するという問題点
があり、更に後者、即ち１個の検出装置で機械的に検出
方向を変える方式においては、機械的可動部分の製造上
の精度に起因する検出誤差や機械部の追従性による検出
速度の問題及び長時間連続使用した時の故障等による信
頼性の低下等の問題点を有していた。
本発明は、従来技術の宥するこのような問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、物体の
有無及び物体までの距離を検出するたけてなく、物体の
方向を広範囲に検出することができ、更に、機械的機構
を使用せずに比較的簡単な構成で光ビームのスキャンを
行ない、物体の二次元−形状あるいは三次元形状を識別
することの可能な光ビーム物体検出装置を提供すること
にある。
なされたものであり、その目的とするところは、物体の
有無及び物体までの距離を検出するたけてなく、物体の
方向を広範囲に検出することができ、更に、機械的機構
を使用せずに比較的簡単な構成で光ビームのスキャンを
行ない、物体の二次元−形状あるいは三次元形状を識別
することの可能な光ビーム物体検出装置を提供すること
にある。
上記目的を達成するために、本発明に係る光ビーム物体
検出装置は、複数の発光素子をアレイ状にして形成した
光投光用の発光素子アレイと、該発光素子アレイより投
光された光をビーム化する投光用光学レンズと、該投光
用光学レンズを介して投光され、検出範囲内の物体によ
り乱反射された光を受光する受光用光学レンズと、該受
光用光学レンズを介して受光された光を光スポットとし
て受光し、受光レベルと光スポットの位置の検出が可能
な二次元受光素子とを備えて成り、前記投光用光学レン
ズの焦点距離付近に前記発光素子アレイを、又前記受光
用光学レンズの焦点距離付近に前記二次元受光素子をそ
れぞれ設置し、前記発光素子アレイの各発光素子を順次
発光させることにより、光ビームを電気的にスキャンし
、前記二次元受光素子で受光した光スポットの受光レベ
ルにより物体の有無を検出すると共に、光スポットの位
置により物体の方向及び物体までの距離を検出し、物体
の二次元形状又は三次元形状を識別するものである。
検出装置は、複数の発光素子をアレイ状にして形成した
光投光用の発光素子アレイと、該発光素子アレイより投
光された光をビーム化する投光用光学レンズと、該投光
用光学レンズを介して投光され、検出範囲内の物体によ
り乱反射された光を受光する受光用光学レンズと、該受
光用光学レンズを介して受光された光を光スポットとし
て受光し、受光レベルと光スポットの位置の検出が可能
な二次元受光素子とを備えて成り、前記投光用光学レン
ズの焦点距離付近に前記発光素子アレイを、又前記受光
用光学レンズの焦点距離付近に前記二次元受光素子をそ
れぞれ設置し、前記発光素子アレイの各発光素子を順次
発光させることにより、光ビームを電気的にスキャンし
、前記二次元受光素子で受光した光スポットの受光レベ
ルにより物体の有無を検出すると共に、光スポットの位
置により物体の方向及び物体までの距離を検出し、物体
の二次元形状又は三次元形状を識別するものである。
（実施例）
実施例について図面を参照して説明する。
第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図において、物体検出装置
１は、複数の発光素子６１，６□。
１は、複数の発光素子６１，６□。
・−６、、をアレイ状にして形成した光投光用の一次元
発光素子アレイロと、この−次元発光素子アレイ口より
投光された光をビーム化する投光用光学レンズ２と、こ
の投光用光学レンズ２を介して投光され、検出範囲内の
物体３により乱反射された光を受光する受光用光学レン
ズ４と、この受光用光学レンズ４を介して受光された光
を光スポットとして受光し、受光レベルと光スポットの
位置の検出が可能な二次元受光素子７とを備えている。
発光素子アレイロと、この−次元発光素子アレイ口より
投光された光をビーム化する投光用光学レンズ２と、こ
の投光用光学レンズ２を介して投光され、検出範囲内の
物体３により乱反射された光を受光する受光用光学レン
ズ４と、この受光用光学レンズ４を介して受光された光
を光スポットとして受光し、受光レベルと光スポットの
位置の検出が可能な二次元受光素子７とを備えている。
このうち、−次元発光素子アレイ口は、検出範囲を広く
するため、複数の発光素子、例えば複数の発光ダイオー
ド（又はレーザーダイオード）をアレイ状にした多素子
型の一次元発光ダイオードアレイ（又は−次元レーザー
ダイオードアレイ）として形成されている。この−次元
発光素子アレイ口は前記投光用光学レンズ２の焦点距離
付近に設置されている。
するため、複数の発光素子、例えば複数の発光ダイオー
ド（又はレーザーダイオード）をアレイ状にした多素子
型の一次元発光ダイオードアレイ（又は−次元レーザー
ダイオードアレイ）として形成されている。この−次元
発光素子アレイ口は前記投光用光学レンズ２の焦点距離
付近に設置されている。
又前記二次元受光素子７は、受光レベルの検出及び光ス
ポットの位置を図におけるＸ。
ポットの位置を図におけるＸ。
−Ｘ方向及びＹ、−Ｙ方向について検出できる二次元受
光素子として、例えば二次元ＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ
５ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）素子を用い
て形成されている。この二次元受光素子７は前記受光用
光学レンズ４の焦点距離付近に設置されている。
光素子として、例えば二次元ＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ
５ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）素子を用い
て形成されている。この二次元受光素子７は前記受光用
光学レンズ４の焦点距離付近に設置されている。
さて今この一次元発光素子アレイロより光が投光される
と、その光は投光用光学レンズ２によりビーム化され、
光ビームとして投光する。
と、その光は投光用光学レンズ２によりビーム化され、
光ビームとして投光する。
又、前記投光用レンズ２を介して投光された光ビームは
、検出範囲内に物体３（ここでは、波状の物体）が存在
すれば、光ビームの光軸上にある物体３の表面（０１〜
Ｏｎ点）により発光素子のスキャンに応じて順次乱反射
され、前記受光用光学レンズ４を介して、受光用光学レ
ンズ４の焦点距離付近に設置された二次元受光素子７に
光スポット（ｐ＋〜Ｐｎ点）か順次撮像されるかくして
、この二次元受光素子７に撮像される光スポットの受光
レベルにより物体の有無が検出でき、光スポットのＸ、
−Ｘ方向の位置により光ビームの反射方向がわかり、
物体の方向が検出できる。更に、光スポットのＹ、 −
Ｙ方向の位置により物体３までの距ｇｌＬが検出でき、
物体の断面（０，〜Ｏｎ点）の形状を二次元領域て識別
することができる。
、検出範囲内に物体３（ここでは、波状の物体）が存在
すれば、光ビームの光軸上にある物体３の表面（０１〜
Ｏｎ点）により発光素子のスキャンに応じて順次乱反射
され、前記受光用光学レンズ４を介して、受光用光学レ
ンズ４の焦点距離付近に設置された二次元受光素子７に
光スポット（ｐ＋〜Ｐｎ点）か順次撮像されるかくして
、この二次元受光素子７に撮像される光スポットの受光
レベルにより物体の有無が検出でき、光スポットのＸ、
−Ｘ方向の位置により光ビームの反射方向がわかり、
物体の方向が検出できる。更に、光スポットのＹ、 −
Ｙ方向の位置により物体３までの距ｇｌＬが検出でき、
物体の断面（０，〜Ｏｎ点）の形状を二次元領域て識別
することができる。
第２Ａ図、第２Ｂ図、第２ｃ図で示される実施例では、
−次元発光素子アレイ口を二次元発光タイオードアレイ
１８（又は二次元レーザーダイオードアレイ）としてい
る。
−次元発光素子アレイ口を二次元発光タイオードアレイ
１８（又は二次元レーザーダイオードアレイ）としてい
る。
従って、光を投光する二次元発光素子アレイ１８（例え
ば、Ｘ、−Ｘ方向ニｎ個、 Ｙ、−Ｙ方向にｆｆ１個の
発光素子を有する二次元発光素子アレイ）のＸ、−Ｘ方
向の各１ライン（例えば、ＬＥＤ１□〜ＬＥＤｎｉ ）
の発光素子のスキャンを第１の実施例の場合と同様に行
ない、Ｘ、−Ｘ方向における発光素子Ｎｏ、 １からＮ
ｏ、ｎまでを順次発光させ、スキャンを行なう。このこ
とにより物体１３（例えば、球状の物体）のある−断面
（例えば、０□〜Ｏｏ点）が、二次元受光素子アレイ７
上に光スポット（ｐｉ〜Ｐｎ点）として検出でき、さら
にこの操作を他の１ライン（例えばＬＥＤＩＪ−ＬＥＤ
ｎＪ）について行なうと、光ビームのスキャンする面を
変化させることかでき、物体１３の他の断面（例えば、
０１′〜ｂついても、二次元受光素子アレイ７上に光ス
ポット（Ｐ１′〜Ｐｎ′点）として検出できる。この様
にしてＹ、−Ｙ方向の各スキャン面に対応した物体１３
の各方向の断面の形状を検出することにより物体の三次
元形状を識別することが可能となる。
ば、Ｘ、−Ｘ方向ニｎ個、 Ｙ、−Ｙ方向にｆｆ１個の
発光素子を有する二次元発光素子アレイ）のＸ、−Ｘ方
向の各１ライン（例えば、ＬＥＤ１□〜ＬＥＤｎｉ ）
の発光素子のスキャンを第１の実施例の場合と同様に行
ない、Ｘ、−Ｘ方向における発光素子Ｎｏ、 １からＮ
ｏ、ｎまでを順次発光させ、スキャンを行なう。このこ
とにより物体１３（例えば、球状の物体）のある−断面
（例えば、０□〜Ｏｏ点）が、二次元受光素子アレイ７
上に光スポット（ｐｉ〜Ｐｎ点）として検出でき、さら
にこの操作を他の１ライン（例えばＬＥＤＩＪ−ＬＥＤ
ｎＪ）について行なうと、光ビームのスキャンする面を
変化させることかでき、物体１３の他の断面（例えば、
０１′〜ｂついても、二次元受光素子アレイ７上に光ス
ポット（Ｐ１′〜Ｐｎ′点）として検出できる。この様
にしてＹ、−Ｙ方向の各スキャン面に対応した物体１３
の各方向の断面の形状を検出することにより物体の三次
元形状を識別することが可能となる。
尚、外乱光における影響は、近赤外線等の可視光外の光
を使用し、可視光カット等のフィルターを取り付けるこ
とにより除去することか可能である。
を使用し、可視光カット等のフィルターを取り付けるこ
とにより除去することか可能である。
（発明の効果）
本発明は、以上説明したように構成されているのて、以
下に記載されるような効果を有する。
下に記載されるような効果を有する。
（１） 発光素子に一次元又は二次元の発光素子アレ
イを使用することにより、機械的構造を有せずに光ビー
ムを電気的にスキャンすることができ、機械的に可動す
る部分の製造上の精度による検出誤差や機械部の追従性
を気にすることなく、速いスピードてスキャンが可能と
なると伴に、長時間の連続使用時の機械的故障等による
信頼性の低下の問題を考慮しなくてもよくなり、検出範
囲を広範囲とすることがてき、検出速度を向上させるこ
とができる。
イを使用することにより、機械的構造を有せずに光ビー
ムを電気的にスキャンすることができ、機械的に可動す
る部分の製造上の精度による検出誤差や機械部の追従性
を気にすることなく、速いスピードてスキャンが可能と
なると伴に、長時間の連続使用時の機械的故障等による
信頼性の低下の問題を考慮しなくてもよくなり、検出範
囲を広範囲とすることがてき、検出速度を向上させるこ
とができる。
（２） 受光レベルの検出及び光スポットの位置をＸ
、−Ｘ方向とＹ、−Ｙ方向について検出できる二次元受
光素子を使用することにより、光ビームの各方向に対す
る物体の方向及び物体までの距離を検出できる。
、−Ｘ方向とＹ、−Ｙ方向について検出できる二次元受
光素子を使用することにより、光ビームの各方向に対す
る物体の方向及び物体までの距離を検出できる。
（３） 光ビームを使用して検出する方式を行なって
いるので、超音波等による方式に比べて、指向性が鋭く
、かつ指向性が広い為に識別が困難であった物体の方向
を精度よく検出できる。
いるので、超音波等による方式に比べて、指向性が鋭く
、かつ指向性が広い為に識別が困難であった物体の方向
を精度よく検出できる。
（４） 検出媒体として光を使用しているので、温度
、湿度等による環境条件や空調等による空気の変動や音
波ノイズ及び電波ノイズ等の影響か少ない。
、湿度等による環境条件や空調等による空気の変動や音
波ノイズ及び電波ノイズ等の影響か少ない。
（５） 光ビームによる三角測距方式を採用している
為、光の反射レベル変動に影響されにくく、物体までの
距離及び物体の方向の検出誤差を少なくでき、又、物体
の傾き及び形状による検出誤差も少なくできる。
為、光の反射レベル変動に影響されにくく、物体までの
距離及び物体の方向の検出誤差を少なくでき、又、物体
の傾き及び形状による検出誤差も少なくできる。
第１図は物体検出装置の実施例を示し、第１Ａ図は物体
検出装置の構成略図、第１Ｂ図はその立面図、第１Ｃ図
はその平面図、第２図は他の実施例を示し、第２Ａ図は
その構成略図、第２Ｂ図はその立面図、第２Ｃ図はその
平面図、第３図は従来技術を示し、第３Ａ図はその構成
・略図、第３Ｂ図はその立面図、第３Ｃ図はその平
面図である。 ２・・・投光用光学レンズ。 ３．１３・・・物体、 ４・・・受光用光学レンズ。 ６・・・−次元発光素子アレイ、 ７・・・二次元受光素子、 １８・・・二次元発光素子アレイ。
検出装置の構成略図、第１Ｂ図はその立面図、第１Ｃ図
はその平面図、第２図は他の実施例を示し、第２Ａ図は
その構成略図、第２Ｂ図はその立面図、第２Ｃ図はその
平面図、第３図は従来技術を示し、第３Ａ図はその構成
・略図、第３Ｂ図はその立面図、第３Ｃ図はその平
面図である。 ２・・・投光用光学レンズ。 ３．１３・・・物体、 ４・・・受光用光学レンズ。 ６・・・−次元発光素子アレイ、 ７・・・二次元受光素子、 １８・・・二次元発光素子アレイ。
Claims (1)
- 複数の発光素子をアレイ状にして形成した光投光用の発
光素子アレイと、該発光素子アレイより投光された光を
ビーム化する投光用光学レンズと、該投光用光学レンズ
を介して投光され、検出範囲内の物体により乱反射され
た光を受光する受光用光学レンズと、該受光用光学レン
ズを介して受光された光を光スポットとして受光し、受
光レベルと光スポットの位置の検出が可能な二次元受光
素子とを備えて成り、前記投光用光学レンズの焦点距離
付近に前記発光素子アレイを、又前記受光用光学レンズ
の焦点距離付近に前記二次元受光素子をそれぞれ配置し
、前記発光素子アレイの各発光素子を順次発光させるこ
とにより、光ビームを電気的にスキャンし、前記二次元
受光素子で受光した光スポットの受光レベルにより物体
の有無を検出すると共に、光スポットの位置により物体
の方向及び物体までの距離を検出し、物体の二次元形状
又は三次元形状を識別することを特徴とする光ビーム物
体検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036505A JPH0778538B2 (ja) | 1988-02-20 | 1988-02-20 | 光ビーム物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036505A JPH0778538B2 (ja) | 1988-02-20 | 1988-02-20 | 光ビーム物体検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212384A true JPH01212384A (ja) | 1989-08-25 |
| JPH0778538B2 JPH0778538B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=12471683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63036505A Expired - Lifetime JPH0778538B2 (ja) | 1988-02-20 | 1988-02-20 | 光ビーム物体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0778538B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447286A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 速度計測器 |
| JPH04295789A (ja) * | 1991-03-25 | 1992-10-20 | Opt Kk | 物体検知装置 |
| JP2006125862A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Sharp Corp | 光学式測距センサ、自走式掃除機およびエアコン |
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| JP2014232005A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 計測装置 |
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| JP2015034947A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学装置 |
| US9729233B2 (en) | 2013-05-10 | 2017-08-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Communication device |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61233386A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-17 | Seruko Kk | 物体検知装置 |
-
1988
- 1988-02-20 JP JP63036505A patent/JPH0778538B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0778538B2 (ja) | 1995-08-23 |
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