JPH0778538B2 - 光ビーム物体検出装置 - Google Patents
光ビーム物体検出装置Info
- Publication number
- JPH0778538B2 JPH0778538B2 JP63036505A JP3650588A JPH0778538B2 JP H0778538 B2 JPH0778538 B2 JP H0778538B2 JP 63036505 A JP63036505 A JP 63036505A JP 3650588 A JP3650588 A JP 3650588A JP H0778538 B2 JPH0778538 B2 JP H0778538B2
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- dimensional
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- optical lens
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体の有無及び物体の方向並びに物体までの
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、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０′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（例えば一次元PSD
素子）上に光スポットP1点（又はP2点）が撮像されるよ
うにしたものが知られている。そして、 ｉ）この一次元受光素子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， ii）又光スポットの位置Δｄにより、この一次元受光素
子55の両端から出力された電極Y,−Ｙの電流I(Y)，I
(-Y)が変化するが、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Δｄが検出でき， iii）さらに、三角測距の原理より導かれる式（２），
式（３）から物体までの距離Ｌを検出していた。
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０′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（例えば一次元PSD
素子）上に光スポットP1点（又はP2点）が撮像されるよ
うにしたものが知られている。そして、 ｉ）この一次元受光素子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， ii）又光スポットの位置Δｄにより、この一次元受光素
子55の両端から出力された電極Y,−Ｙの電流I(Y)，I
(-Y)が変化するが、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Δｄが検出でき， iii）さらに、三角測距の原理より導かれる式（２），
式（３）から物体までの距離Ｌを検出していた。
〔発明が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
方法を構ずる必要があるが、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
方法を構ずる必要があるが、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、従来技術の有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だけでなく、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だけでなく、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。
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を備え、
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と
も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。
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を備え、
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と
も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61，62，…6n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６と、この一次元発光
素子アレイ６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。
複数の発光素子61，62，…6n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６と、この一次元発光
素子アレイ６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、一次元発光素子アレイ６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（又は一次元レーザー
ダイオードアレイ）として形成されている。この一次元
発光素子アレイ６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（又は一次元レーザー
ダイオードアレイ）として形成されている。この一次元
発光素子アレイ６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,−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 Sensitive 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。
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 Sensitive 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６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。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（01〜0n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（P1〜Pn点）が順次撮
像される。
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。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（01〜0n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（P1〜Pn点）が順次撮
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までの距離Ｌが検出でき、物
体の断面（01〜0n点）の形状を二次元領域で識別するこ
とができる。
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までの距離Ｌが検出でき、物
体の断面（01〜0n点）の形状を二次元領域で識別するこ
とができる。
第2A図、第2B図、第2C図で示される実施例では、一次元
発光素子アレイ６を二次元発光ダイオードアレイ18（又
は二次元レーザーダイオードアレイ）としている。
発光素子アレイ６を二次元発光ダイオードアレイ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方向にｎ個,Y,−Ｙ方向にｍ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、LED1i〜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No.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）
のある一断面（例えば、01〜0n点）が、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、
さらにこの操作を他の１ライン（例えばLED1j〜LEDnj）
について行なうと、光ビームのスキャンする面を変化さ
せることができ、物体13の他の断面（例えば、01′〜
0n′点）についても、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方向にｎ個,Y,−Ｙ方向にｍ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、LED1i〜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No.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）
のある一断面（例えば、01〜0n点）が、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、
さらにこの操作を他の１ライン（例えばLED1j〜LEDnj）
について行なうと、光ビームのスキャンする面を変化さ
せることができ、物体13の他の断面（例えば、01′〜
0n′点）についても、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が可能である。
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が可能である。
本発明は、以上説明したように構成されているので、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、速いスピードで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でき、検出速度を向上させることが
できる。
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、速いスピードで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でき、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。
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
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。
ので、超音波等による方式に比べて、指向性が鋭くかつ
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が少ない。
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が少ない。
（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。
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…一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
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…一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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 8/20
Claims (1)
- 【請求項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を備え、 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と
も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 JPH01212384A (ja) | 1989-08-25 |
| JPH0778538B2 true 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) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0782089B2 (ja) * | 1990-06-14 | 1995-09-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 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 |
| WO2010125492A1 (en) | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A laser diode based multiple-beam laser spot imaging system for characterization of vehicle dynamics |
| EP2996262B1 (en) | 2013-05-10 | 2020-01-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Communication device |
| JP2014232005A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 計測装置 |
| JP6186913B2 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-08-30 | 富士ゼロックス株式会社 | 計測装置 |
| JP6303323B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-04-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01212384A (ja) | 1989-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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