(57)【要約】【課題】検出領域に照射された光の総受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を測定する構成において、被検出物体の反射率が低くとも確実に距離を測定することができる距離測定装置を提供する。【解決手段】第１投光手段１は検出領域に対して収束光を照射し、第２投光手段２は拡散光を照射する。この場合、一方が集束光、他方が拡散光であり、被検出物体までの距離に応じて異なって変化するので、制御手段３は、サンプリング手段５からの各投光手段１，２に対応した受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を求めることができる。ここで、受光量が所定レベル以下の場合は、被検出物体を検出領域の最遠位置に位置した状態で、サンプリング手段５のサンプリング時間を当初の比を維持した状態で調整するので、ノイズの影響を受けることなく信号を増幅して被検出物体までの距離を確実に測定することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる光芒の光を検出領域に向けて異なるタイミングで交互に照射する第１投光手段及び第２投光手段と、
これらの投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する受光手段と、
前記各投光手段の投光タイミングに応じて前記受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、
このサンプリング手段により前記第１投光手段及び第２投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングされた総受光量の比を演算する演算手段と、
この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、
前記サンプリング手段が前記各投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記総受光量が所定レベルを上回るまで前記サンプリング手段によるサンプリング時間を調整する制御手段とから構成されていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
異なる光芒の光を検出領域に向けて異なるタイミングで交互に照射する第１投光手段及び第２投光手段と、
これらの投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する受光手段と、
前記各投光手段の投光タイミングに応じて前記受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、
このサンプリング手段により前記第１投光手段及び第２投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングされた総受光量の比を演算する演算手段と、
この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、
外部操作可能に設けられ、前記サンプリング手段のサンプリング時間を設定する設定手段と、
この設定手段に設定されたサンプリング時間となるように前記サンプリング手段のサンプリング時間を調整する制御手段とから構成され、
前記サンプリング手段が前記各投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記サンプリング手段による総受光量が所定レベルを上回るまで前記設定手段を外部操作することを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
検出領域の最遠位置に被検出物体が位置した状態で、当該最遠位置に対応した総受光量の比を維持しながらサンプリング時間を調整することを特徴とする請求項１または２記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記第１投光手段は、検出領域へ向けて光芒が収束する集束光を照射するように構成され、
前記第２投光手段は、検出領域へ向けて光芒が拡散する拡散光を照射するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１投光手段及び前記第２投光手段の投光領域並びに前記受光手段は、各光軸が略同軸上に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第１投光手段の投光領域と前記受光手段の受光領域とは略同一領域となるように設定され、
前記第２投光手段は、前記第１投光手段の投光領域と交差する投光領域となるように各光軸が交差して設定されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の距離測定装置。
【請求項７】
所定光芒の光を検出領域に向けて照射する投光手段と、
検出領域に異なる受光領域が設定され、前記投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する第１受光手段及び第２受光手段と、
これらの受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、
このサンプリング手段によりサンプリングされた前記第１受光手段及び第２受光手段の総受光量の比を演算する演算手段と、
この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、
前記サンプリング手段が前記投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記総受光量が所定レベルを上回るまで前記サンプリング手段によるサンプリング時間を調整する制御手段とから構成されていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項８】
所定光芒の光を検出領域に向けて照射する投光手段と、
検出領域に異なる受光領域が設定され、前記投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する第１受光手段及び第２受光手段と、
これらの受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、
このサンプリング手段によりサンプリングされた前記第１受光手段及び第２受光手段の総受光量の比を演算する演算手段と、
この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、
外部操作可能に設けられ、前記サンプリング手段のサンプリング時間を設定する設定手段と、
この設定手段に設定されたサンプリング時間となるように前記サンプリング手段のサンプリング時間を調整する制御手段とから構成され、
前記サンプリング手段が前記投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記サンプリング手段による総受光量が所定レベルを上回るまで前記設定手段を外部操作することを特徴とする距離測定装置。
【請求項９】
検出領域の最遠位置に被検出物体が位置した状態で、当該最遠位置に対応した総受光量の比を維持しながらサンプリング時間を調整することを特徴とする請求項７または８記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記第１受光手段は、検出領域へ向けて受光領域が収束するように構成され、
前記第２投光手段は、検出領域へ向けて受光領域が拡散するように構成されていることを特徴とする請求項７ないし９の何れかに記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記投光手段の投光領域と前記第１受光手段及び第２受光手段の受光領域は、各光軸が略同軸上に設定されていることを特徴とする請求項７ないし１０の何れかに記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記投光手段の投光領域と前記第１受光手段の受光領域とは略同一領域となるように各光軸が同軸上に設定され、
前記第２受光手段は、前記投光手段の投光領域と交差する受光領域となるように各光軸が交差して設定されていることを特徴とする請求項７ないし１０の何れかに記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、性質の異なる投光或は受光を利用して検出領域に位置する物体までの距離を測定する距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体までの距離を測定する距離測定装置として特開２０００−４６５１６号が開示されている。このものは、光芒が異なる２つの投光手段から拡散光と略平行光とを検出領域に向けて照射し、被検出物体で反射した各反射光を１つの受光手段で受光し、その受光量の比を求めることで、物体の反射率による影響を防止しながら距離測定するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４６５１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被検出物体の反射率が低い場合には、被検出物体に照射されて反射する拡散光の受光量が略平行光の受光量よりも小さいことから、その受光量の検出がノイズの影響を受けやすくなり、両方の受光量の比の判定精度が低下するという問題がある。
【０００５】
このような問題に対する対策として、拡散光の光量を増大することも考えられるが、それでは、投光手段を構成する投光素子の劣化が早まってしまうので、投光量を増大することには限界があり、結局、距離測定の精度を高めることは困難であるのが実情である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、検出領域に照射された光の総受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を測定する構成において、被検出物体の反射率が低くとも確実に距離を測定することができる距離測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、異なる光芒の光を検出領域に向けて異なるタイミングで交互に照射する第１投光手段及び第２投光手段と、これらの投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する受光手段と、前記各投光手段の投光タイミングに応じて前記受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記第１投光手段及び第２投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングされた総受光量の比を演算する演算手段と、この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、前記サンプリング手段が前記各投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記総受光量が所定レベルを上回るまで前記サンプリング手段によるサンプリング時間を調整する制御手段とから構成されているものである（請求項１）。
【０００８】
このような構成によれば、第１投光手段と第２投光手段からの光芒は異なっているので、受光手段からの受光信号レベルは被検出物体の検出距離に応じて異なっている。従って、サンプリング手段が第１投光手段及び第２投光手段の投光タイミングに応じて受光手段からの受光信号を所定期間サンプリングすることにより得た総受光量は、被検出物体までの距離に応じて異なっているので、演算手段がそれらの総受光量の比を求めることにより、測定手段は被検出物体までの距離を被検出物体の反射率の影響を受けることなく測定することができる。
【０００９】
ところで、被検出物体の反射率が低い場合は、総受光量が不足してしまい、検出距離の測定の精度が低下する。
そこで、制御手段は、総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記総受光量が所定レベルを上回るまでサンプリング手段によるサンプリング時間を調整する。これにより、総受光量の比を維持しながら総受光量を高めることができるので、ノイズの影響を受けることなく被検出物体までの距離を確実に測定することができる。
【００１０】
本発明は、異なる光芒の光を検出領域に向けて異なるタイミングで交互に照射する第１投光手段及び第２投光手段と、これらの投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する受光手段と、前記各投光手段の投光タイミングに応じて前記受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記第１投光手段及び第２投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングされた総受光量の比を演算する演算手段と、この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、外部操作可能に設けられ、前記サンプリング手段のサンプリング時間を設定する設定手段と、この設定手段に設定されたサンプリング時間となるように前記サンプリング手段のサンプリング時間を調整する制御手段とから構成され、前記サンプリング手段が前記各投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記サンプリング手段による総受光量が所定レベルを上回るまで前記設定手段を外部操作するようにしたものである（請求項２）。
【００１１】
このような構成によれば、サンプリング手段が得た総受光量が低い場合は、設定手段に対する外部操作によりサンプリング手段のサンプリング時間を長く設定する。すると、制御手段がサンプリング手段のサンプリング時間を調整するので、総受光量の比を維持しながらサンプリング手段による総受光量が所定レベルを上回るまで設定手段を外部操作する。従って、ノイズなどの影響で誤ってサンプリング時間が可変されることがなく、被検出物体までの距離を確実に測定することができる。
【００１２】
上記各構成において、検出領域の最遠位置に被検出物体が位置した状態で、当該最遠位置に対応した総受光量の比を維持しながらサンプリング時間を調整するのが望ましい（請求項３）。
このような構成によれば、検出領全体にわたって総受光量の比を維持しながら総受光量を所定レベル以上とすることができる。
【００１３】
また、前記第１投光手段は、検出領域へ向けて光芒が収束する集束光を照射するように構成され、前記第２投光手段は、検出領域へ向けて光芒が拡散する拡散光を照射するように構成されていてもよい（請求項４）。
このような構成によれば、一方の光芒が集束光で、他方の光芒が拡散光であるので、総受光量の比を最大に設定することができ、検出距離の分解能を高めることができる。
【００１４】
また、前記第１投光手段及び前記第２投光手段の投光領域並びに前記受光手段の受光領域は、各光軸が略同軸上に設定されていてもよい（請求項５）。
このような構成によれば、各投光領域及び受光領域が略同軸上に設定されているので、各領域が重なる検出領域を広く設定することができる。
【００１５】
また、前記第１投光手段の投光領域と前記受光手段の受光領域とは略同一領域となるように設定され、前記第２投光手段は、前記第１投光手段の投光領域と交差する投光領域となるように各光軸が交差して設定されていてもよい（請求項６）。
このような構成によれば、構造上の制約がなくなり、設計の自由度を高めることができるので、安価且つ簡単に製作することができる。
【００１６】
本発明は、所定光芒の光を検出領域に向けて照射する投光手段と、検出領域に異なる受光領域が設定され、前記投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する第１受光手段及び第２受光手段と、これらの受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、このサンプリング手段によりサンプリングされた前記第１受光手段及び第２受光手段の総受光量の比を演算する演算手段と、この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、前記サンプリング手段が前記投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記総受光量が所定レベルを上回るまで前記サンプリング手段によるサンプリング時間を調整する制御手段とから構成されているものである（請求項７）。
【００１７】
このような構成によれば、投光手段からの投光を検出領域において異なる受光領域で受光する２つの受光手段からの受光信号をサンプリング手段でサンプリングし、それらの総受光量の比を演算手段で演算することにより、測定手段は被検出物体までの距離を測定することができる。
【００１８】
ここで、サンプリング手段による総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら総受光量が所定レベルを上回るまでサンプリング手段によるサンプリング時間を調整するので、被検出物体までの距離を確実に検出できるようになる。
【００１９】
本発明は、所定光芒の光を検出領域に向けて照射する投光手段と、検出領域に異なる受光領域が設定され、前記投光手段から照射され検出領域に位置する被検出物体で反射した光を受光する第１受光手段及び第２受光手段と、これらの受光手段から出力される受光信号を所定期間サンプリングすることにより総受光量を得るサンプリング手段と、このサンプリング手段によりサンプリングされた前記第１受光手段及び第２受光手段の総受光量の比を演算する演算手段と、この演算手段が演算した比に基づいて被検出物体までの距離を測定する測定手段と、外部操作可能に設けられ、前記サンプリング手段のサンプリング時間を設定する設定手段と、この設定手段に設定されたサンプリング時間となるように前記サンプリング手段のサンプリング時間を調整する制御手段とから構成され、前記サンプリング手段が前記投光手段の投光タイミングに応じてサンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら前記サンプリング手段による総受光量が所定レベルを上回るまで前記設定手段を外部操作するものである（請求項８）。
このような構成によれば、外部操作により総受光量を調整することができる。
【００２０】
上記各構成において、検出領域の最遠位置に被検出物体が位置した状態で、当該最遠位置に対応した総受光量の比を維持しながらサンプリング時間を調整するのが望ましい（請求項９）。
このような構成によれば、検出領域全体にわたって総受光量の比を維持しながら総受光量を所定レベル以上とすることができる。
【００２１】
前記第１受光手段は、検出領域へ向けて受光領域が収束するように構成され、前記第２投光手段は、検出領域へ向けて受光領域が拡散するように構成されていてもよい（請求項１０）。
このような構成によれば、一方の受光領域が収束し、他方の受光領域が拡散するので、総受光量の比を最大に設定することができ、検出距離の分解能を高めることができる。
【００２２】
また、前記投光手段の投光領域と前記第１受光手段及び第２受光手段の受光領域は、各光軸が略同軸上に設定されていてもよい（請求項１１）。
このような構成によれば、各投光領域及び受光領域が略同軸上に設定されているので、各領域が重なる検出領域を広く設定することができる。
【００２３】
また、前記投光手段の投光領域と前記第１受光手段の受光領域とは略同一領域となるように各光軸が同軸上に設定され、前記第２受光手段は、前記投光手段の投光領域と交差する受光領域となるように各光軸が交差して設定されていてもよい（請求項１２）。
このような構成によれば、構造上の制約がなくなり、設計の自由度を高めることができので、安価且つ簡単に製作することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。
図１は、距離測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。この図１において、第１投光手段１及び第２投光手段２は、制御手段（演算手段、測定手段を兼ねる）３からの駆動信号が与えられたときは所定光芒の光を前方に異なるタイミングで照射するようになっている。受光手段４は、受光した光を受光信号に変換してサンプリング手段５に出力する。サンプリング手段５は、制御手段３からのサンプリング信号に応じた所定期間だけ受光手段４からの受光信号を積分することにより総受光量（以下、単に受光量という）を求めると共に、サンプリング信号の終了タイミングから所定期間だけ受光量をホールドした状態で制御手段３に出力する。
【００２５】
図２は、距離測定装置の電気的構成を示すブロック図である。この図２において、第１投光手段１は、投光素子６と収束レンズ７とから構成されており、投光素子６からの光を収束レンズ７で収束した収束光を検出領域に照射する。
【００２６】
第２投光手段２は投光素子８から構成されており、投光素子８からの拡散光を検出領域に照射する、この場合、第１投光手段１の光軸と第２投光手段２の光軸とは交差しており、第２投光手段２からの光が収束レンズ７に照射されないように構成されている。本実施の形態では、上述した収束光と拡散光が本発明でいう「異なる光芒の光」に相当する。要するに、異なる光芒とは光の照射幅が異なることで、これにより互いの受光量の距離に対する変化の度合いが異なり、受光量の比が距離に応じて変化するのである。このような「異なる光芒の光」とは、収束光と拡散光に限らず、収束光と平行光、或は平行光と拡散光といった組合せでもよい。
【００２７】
受光手段４は受光素子９から構成されており、その受光素子９が第１投光手段１を構成する投光素子６と隣接して配置されている。従って、第１投光手段１を構成する収束レンズ７を介して光を集光状態で受光するようになっており、受光手段４の受光領域は、第１投光手段１と略同軸上に設定されて投光領域と略重なるように設定されている。
【００２８】
サンプリング手段５は、ゲート回路１０、積分回路１１及びサンプルホールド回路１２から構成されている。ゲート回路１０は、制御手段３からの指令期間だけ受光素子９からの受光信号を通過する。積分回路１１は、ゲート回路１０を通過した受光信号を積分する。サンプルホールド回路１２は、積分回路１１で積分された受光積分レベルを制御手段３からの指令に応じて所定時間だけホールドする。この所定時間とは、後述するＡ／Ｄ変換回路がアナログ信号をデジタル信号に変換するのに十分な時間である。
【００２９】
制御手段３は、ＣＰＵ１３を主体としてなり、Ａ／Ｄ変換回路１４、ＲＯＭ１５、モード切替スイッチ１６、モニター用ＬＥＤ１７からなる。ＣＰＵ１３は、第１，第２投光手段１，２を交互に投光駆動し、それぞれの投光タイミングに応じてサンプリング手段５に対してサンプル動作を行わせる。Ａ／Ｄ変換回路１４は、ＣＰＵ１３からの指令に応じてアナログ値である受光量をデジタル値に変換してＣＰＵ１３へ出力する。そして、ＣＰＵ１３は、Ａ／Ｄ変換回路１４によりデジタル化された受光量を取込むと共に、それぞれの受光量の比を演算し、予め設定されたテーブルに基づいて受光量の比から被検出物体までの距離を求めるようになっている。
【００３０】
尚、サンプリング手段５のサンプリング時間は、本距離測定装置を工場出荷する際に所定時間となるように調整されている。つまり、被検出物体として基準検出物体（例えば、無光沢白紙）を検出領域における最短位置から最遠位置まで順に位置させた状態で、第１，第２投光手段１，２を交互に駆動した駆動タイミングに応じてサンプリング手段５が検出した各受光量が距離測定に十分な所定レベル以上で、且つ受光量の比の変化が理想的な比の変化となるようなサンプリング時間Ｓ１，Ｓ２が予め設定されている。
【００３１】
ＲＯＭ１５には、ＣＰＵ１３の動作用プログラムに加えて、上述のようにして求めた受光量の比と距離との関係を示すテーブルが予め記憶されている。
モード切替スイッチ１６は、検出モードと設定モードとを切替えるものである。検出モードとは通常の検出動作を実行するモードであり、設定モードとはサンプリング時間の調整を行うモードである。
【００３２】
次に上記構成の作用について説明する。
被検出物体までの距離を測定するには、モード切替スイッチ１６を検出モードに切替えた状態で距離測定装置を駆動する。すると、ＣＰＵ１３は、モード切替スイッチ１６が検出モードに切替えられた状態では、検出モードを実行する。
【００３３】
図３は、ＣＰＵ１３の検出モードを示している。この図３において、ＣＰＵ１３は、第１投光手段１の投光素子６を駆動する（Ｓ１０１、図５（Ａ）参照）。これにより、投光素子６から第１投光（集束光）が検出領域に向けて照射されるので、検出領域に被検出物体が存在する状態では、受光手段４が被検出物体で反射した光を受光するようになる（図５（Ｃ）参照）。
【００３４】
ＣＰＵ１３は、第１投光手段１の駆動タイミングに応じて受光量を読取る（Ｓ１０２）。つまり、サンプリング手段５のゲート回路１０を所定期間だけオンする。このゲート回路１０のオン時間は、上述したように工場出荷時に予め設定されているサンプリング時間Ｓ１である（図５（Ｄ）参照）。これにより、積分回路１１は、ゲート回路１０を通過した受光信号を積分するので、受光信号は時間の経過に従って上昇して最終的に受光量Ｄ１に変換される（図５（Ｅ）参照）。この受光量Ｄ１は、Ａ／Ｄ変換回路１４においてデジタル値に変換され、ＣＰＵ１３は、そのデジタル値を読取ることになる。
【００３５】
続いて、ＣＰＵ１３は、第２投光手段２を駆動すると共に（Ｓ１０３、図５（Ａ）参照）、受光量Ｄ２を読取り（Ｓ１０４、図５（Ｅ）参照）、受光量Ｄ２が所定レベルＤｍを上回っていることを確認してから（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、受光量Ｄ１，Ｄ２より受光量の比を求める（Ｓ１０６）。
【００３６】
ここで、第１投光手段１からの第１投光は集束光であると共に、第１投光手段１の投光領域と受光手段４の受光領域は略重なっていることから、第１投光に対応した受光量Ｄ１は被検出物体までの距離の増加に対して減衰量が小さいのに対して（図７に破線で示す）、第２投光手段２からの第２投光は拡散光であるので、第２投光に対応した受光量Ｄ２は大きく減衰する（図７に実線で示す）。従って、各受光量Ｄ１，Ｄ２の比は被検出物体までの距離に応じて変化するので、それらの比からテーブルに基づいて被検出物体までの距離を求めることができる（Ｓ１０７）。この場合、被検出物体までの距離は、第１投光及び第２投光に対応した受光量の比Ｄ１／Ｄ２によって一義的に決まることから、被検出物体の反射率の影響を受けないのが特徴である。
【００３７】
ところで、各受光量Ｄ１，Ｄ２が所定レベル以上の場合は、上述したようにして検出領域における全ての位置で被検出物体までの距離を精度よく検出することができるものの、被検出物体の反射率が低い場合は、受光量が過度に小さくなってノイズの影響を受けやすくなるので、受光量の比に基づく距離測定が不確実となる虞がある。そこで、ＣＰＵ１３は、第２投光に対応した受光量が所定レベルを下回った場合は、モニター用ＬＥＤ１７によりエラーを報知する（Ｓ１０８）。
【００３８】
尚、被検出物体の反射率が極端に低い場合は、第２投光に加えて第１投光に対応した受光量Ｄ１が所定レベルＤｍを下回ることがあるものの、第１投光に対応した受光量Ｄ１が所定レベルＤｍを下回るような場合は、第２投光に対応した受光量Ｄ２も必ず所定レベルＤｍを下回ることから、受光量の判断は第２投光に対応した受光量Ｄ２のみでよい。
【００３９】
さて、以上のようにして距離測定装置のモニター用ＬＥＤ１７によりエラーが報知された場合、使用者は、被検出物体を検出領域における最遠位置に位置させた状態でモード切替スイッチ１６を設定モードに切替える。すると、ＣＰＵ１３は、モード切替スイッチ１６が設定モードに切替えられ状態で、設定モードを実行するようになる。
【００４０】
図４は、ＣＰＵ１３の設定モードを示している。この図４において、ＣＰＵ１３は、第２投光手段２を駆動すると共に（Ｓ２０１）、第２投光の投光タイミングに応じてサンプリング時間Ｓ２でもって受光量を読取る（Ｓ２０２）。これにより、第２投光手段２から第２投光（拡散光）が検出領域に向けて照射され、それに伴って被検出物体で第２投光が反射されるので、ＣＰＵ１３は、第２投光に対応した受光量Ｄ２を入力するようになる。このとき、受光量Ｄ２は、所定レベルＤｍよりも低くなる（図６（Ｅ）参照）。尚、被検出物体の反射率によっては、第１投光に対応した受光量Ｄ１も所定レベルＤｍよりも低くなることがある。
【００４１】
ここで、ＣＰＵ１３は、第２投光に対応した受光量Ｄ２が所定レベルＤｍを下回っていることから（Ｓ２０３：ＮＯ）、第２投光手段２のサンプリング時間Ｓ２を所定時間αだけ延長し（Ｓ２０９）、受光量が所定レベルＤｍ以上となったところで（図６（Ｅ’）参照）、そのサンプリング時間を第２投光のサンプリング時間Ｓ２として設定する（図４（Ｄ’）参照）。
【００４２】
このとき、第２投光に対応した受光量Ｄ２のみが増大しているので、各投光に対応した受光量の比は本来の値（最遠位置に対応した受光量の比）から変化している。
そこで、ＣＰＵ１３は、上述したようにサンプリング時間Ｓ２の延長により第２投光に対応した受光量を増大したときは、最遠位置の受光量の比Ｘをテーブルから読み取り（Ｓ２０４）、第１投光手段１を駆動すると共に（Ｓ２０５）、第１投光手段１の投光タイミングに応じてサンプリング時間Ｓ１でもって受光を読取り（Ｓ２０６）、受光量の比Ｄ１／Ｄ２がＸ以上かを判断する（Ｓ２０７）。
【００４３】
このとき、受光量の比Ｄ１／Ｄ２はＸよりも小さいので（Ｓ２０７：ＮＯ）、第１投光のサンプリング時間Ｓ１を所定時間αだけ延長することにより第１投光に対応した受光量Ｄ１を増大し（Ｓ２１０）、受光量の比Ｄ１／Ｄ２がＸ以上となったところで（Ｓ２０７：ＹＥＳ、図６（Ｅ’）参照）、モニター用ＬＥＤ１７により設定が終了したことを報知して（Ｓ２０８）、設定モードを終了する。
【００４４】
尚、第１投光に対応した受光量Ｄ１が所定レベルＤｍ以下であるにしても、第２投光に対応した受光量Ｄ２が所定レベルＤｍ以上となるように調整された状態では、第１投光に対応した受光量Ｄ１は必ず所定レベルＤｍ以上となることから、第１投光に対応した受光量Ｄ１が所定レベルＤｍ以上となるかを判断する必要はない。
また、上述したようなサンプリング時間Ｓ１，Ｓ２の調整は、各投光に対応した受光信号が有効となっている期間内であるのは勿論である。
【００４５】
そして、使用者は、モニター用ＬＥＤ１７により設定の終了が報知されたときは、モード切替スイッチ１６を操作して検出モードを設定する。
ＣＰＵ１３は、検出モードが設定されたときは、設定モードで設定したサンプリング時間Ｓ１，Ｓ２でもって第１、第２投光に対応した受光量Ｄ１，Ｄ２を検出し、それらの受光量の比からテーブルに基づいて被検出物体までの距離を求めるようになる。従って、検出領域に被検出物体が位置する場合においては、第１投光に対応した受光量Ｄ１は勿論のこと、第２投光に対応した受光量Ｄ２が所定レベルＤｍ以上となることから、両方の受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を精度よく測定することができる。
【００４６】
尚、上述したようにしてサンプリング時間が基準のサンプリング時間よりも長く設定された状態で、反射率の高い被検出物体を検出する場合は、特には第１投光に対応した受光量が過度に高くなり、距離測定が不確実となることから、このような場合は、サンプリング時間を基準時間に復帰させるようになっている。
【００４７】
このような実施の形態によれば、異なる光芒の第１投光及び第２投光に対応した受光量を求め、それらの受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を求める構成において、受光量が所定レベル以下となるような場合は、設定モードを実行することにより各投光に対応した受光量Ｄ１，Ｄ２の比が当初の比を維持しながら受光量が所定レベルを上回るように受光信号のサンプリング時間Ｓ１，Ｓ２を調整するようにしたので、ノイズの影響を受けることなく信号の増幅を図ることができ、被検出物体までの距離を確実に測定することができる。
【００４８】
しかも、距離によって受光レベルの比が大きく変化するほど、距離測定の分解能を高めることができることから、本実施の形態のように、受光レベルの比が大きく変化するように、一方を集束光、他方を拡散光とすることにより両方の光芒が大きく異なることが望ましい。
【００４９】
また、第１投光手段１の光軸に対して第２投光手段２の光軸を交差するように設けたので、第１投光手段１と第２投光手段２とを並列する構成に比較して、第１投光手段１として収束レンズ７で光を収束する構成でありながら、収束レンズ７の影響を受けることなく第２投光手段２からの拡散光を検出領域に効率よく照射することができるので、設計の自由度を高めて、低コストで簡単に製作することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図８に基づいて説明するに、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第２の実施の形態は、一方の光芒を略平行光としたことを特徴とする。
【００５１】
第１投光手段１及び第２投光手段２の構成を示す図８において、第１投光手段１は、投光素子６とコリメータレンズ２１とから構成されており、投光素子６からの光をコリメータレンズ２１により平行光に変換する。つまり、一方を平行光、他方を拡散光とするものである。また、受光手段４の受光領域は、第１投光手段１の投光領域と略一致している。
【００５２】
このような実施の形態によれば、投光手段１からの光の一方を平行光、他方を拡散光としたので、距離に対応した受光量の比の変化が小さくなり、それだけ、検出精度は低下するものの、反射率が低い被検出物体を検出することが可能となる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図９に基づいて説明する。この第３の実施の形態は、光ファイバを用いたことを特徴とする。
第１投光手段及び第２投光手段並びに受光手段を示す図９において、各手段を構成する各投光用光ファイバ３１，３２及び受光用光ファイバ３３が隣接して構成されており、各光ファイバ３１〜３３の光軸は略同軸上に設定されている。この場合、各投光用光ファイバ３１，３２の投光領域及び受光用光ファイバ３３の受光領域は光ファイバの開口角に依存しており、その特性は、光ファイバの種別によって設定することができる。
【００５４】
このような実施の形態によれば、各投光用光ファイバ３１，３２及び受光用光ファイバ３３の光軸を略同軸上に設定することができるので、投光領域と受光領域が重なる領域を最大とすることができ、検出領域を最大に設定することができる。
尚、光ファイバの先端にレンズを装着することにより、各投光手段の投光領域及び受光手段の受光領域を設定するようにしてもよい。
【００５５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を図１０に基づいて説明する。この第４の実施の形態は、投光手段を１つ設けると共に、受光手段を２つ設けたことを特徴とする。
【００５６】
投光手段及び受光手段の構成を示す図１０において、投光手段１から収束光を照射すると共に、第１受光手段４１及び第２受光手段４２を設け、各受光手段４１，４２で投光手段１からの光を受光するようになっている。この場合、第１受光手段４１は、投光手段１の投光領域と略同一の受光領域が設定されている。また、第２受光手段４２の光軸は、第１受光手段４１の光軸と交差するように設定されており、第２受光手段４２の配置の自由度が高い構成となっている。
【００５７】
このような実施の形態によれば、投光手段１から投光され、被検出物体で反射した光に対して距離に応じて異なる受光特性を示す２つの受光手段４１，４２により受光するようにしたので、第１の実施の形態と同様に、受光量が所定レベル以下の場合は、受光量が所定レベルを上回るまでサンプリング時間を延長するようにしたので、被検出物体までの距離を正確に測定することができる。
【００５８】
本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
第１，第２投光手段としては、拡散光、集束光、平行光の何れか２つの光芒を照射するものを組合わせればよい。
サンプリング時間の調整に関して、上記各実施の形態では、サンプリング時間の調整は、設定モード時におけるＣＰＵの自動動作であったが、例えば外部から使用者が設定可能な設定手段を設け、使用者が受光量波形を見ながらサンプリング時間を設定し、制御手段がサンプリング時間を設定されたサンプリング時間となるように調整するようにしてもよい。
【００５９】
エラーが報知されたときは、被検出物体をエラーが報知された位置に位置させた状態で設定モードを実行するようにしてもよい。この場合、距離測定装置に被検出物体までの距離を与える必要がある。
第２投光に対応したサンプリング時間Ｓ２を調整した場合は、当初のサンプリング時間の比となるように第１投光に対応したサンプリング時間Ｓ１を調整するようにしてもよい。この場合、被検出物体までの距離を距離測定装置に与える必要がないので、エラーが報知された位置に被検出物体を位置させた状態で設定モードを実行すればよく、使い勝手が優れている。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の距離測定装置によれば、サンプリングした総受光量が所定レベルよりも低い場合は、総受光量の比を維持しながら総受光量が所定レベルを上回るまでサンプリング時間を調整するようにしたので、検出領域に照射された光の総受光量の比に基づいて被検出物体までの距離を測定する構成において、被検出物体の反射率が低くとも確実に距離を測定することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における全体構成を概略的に示すブロック図
【図２】電気的構成を示すブロック図
【図３】ＣＰＵの検出モードの動作を示すフローチャート
【図４】ＣＰＵの設定モードの動作を示すフローチャート
【図５】各信号の出力状態を示す図
【図６】サンプリング時間の調整状態で示す図５相当図
【図７】検出距離と各投光に対応した受光量との関係を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す光学系の配置図
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す図８相当図
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す図８相当図
【符号の説明】
１は第１投光手段、２は第２投光手段、３は制御手段（演算手段、測定手段）、４は受光手段、５はサンプリング手段、３１、３２は投光用光ファイバ（投光手段）、３３は受光用光ファイバ（受光手段）、４１は第１受光手段、４２は第２受光手段である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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