(57)【要約】      （修正有）【課題】測定を行なう前に毎回校正を行なわなくても高精度で距離を測定可能の小型で安価な距離測定装置を実現する。【解決手段】赤外ＬＥＤ２からの出射光の一部をリファレンス光として利用し、受光側レンズ１３に形成した反射板１５を通してイメージセンサ３のＰＳＤに導き、受光側レンズ１３とＰＳＤとのずれ量を検出して、測定用反射光の位置を補正する。これにより、対象物体との距離を正確に測定する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、受光側レンズと、受光位置を検出できる受光素子とを備えて、上記発光素子から出射されて対象物体から反射された光を、上記受光側レンズを経由して受光素子で受光して、三角測量方式で、上記対象物体と発光素子との間の距離を測定する距離測定装置において、
上記受光側レンズに直接または間接に固定されていると共に、上記発光素子から出射された光を、上記対象物体を経由しないで、上記受光素子に導くリファレンス光路を形成するリファレンス光路形成手段を
備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置において、上記リファレンス光路形成手段は、反射板であることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離測定装置において、上記反射板は、上記光を反射する金属膜を有することを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の距離測定装置において、上記反射板は、凹面を有して、この凹面で光を集光して受光素子に向けることを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の距離測定装置において、上記対象物体から反射された光を上記受光側レンズを経由して受ける上記受光素子の測定用受光領域と、上記発光素子から出射された光を上記リファレンス光路形成手段を経由して受ける上記受光素子のリファレンス用受光領域とが重ならないように配置されていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の距離測定装置において、上記受光素子の測定用受光領域とリファレンス用受光領域とは、上記発光素子と受光素子との整列方向に並行して配置されていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の距離測定装置において、
上記発光素子からの光が迷光として上記受光素子に入るのを防止する遮光板が設けられ、この遮光板に上記リファレンス光路が通る穴が設けられていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の距離測定装置において、
上記リファレンス光路形成手段によって上記リファレンス光路を通って上記受光素子上に導かれた光の受光位置に基づいて、上記受光側レンズと上記受光素子との相対位置のずれ量を検出することを特徴とする距離測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の距離測定装置において、
上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体と発光素子との間の距離を算出することを特徴とする距離測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の距離測定装置において、
上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置の補正を実施するか、または、実施しないかを選択できることを特徴とする距離測定装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の距離測定装置において、
上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体との距離を算出する演算装置が、上記受光素子と一体に設けられていることを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は測定可能範囲内の被測定物の存在と、この被測定物との距離を検出する光学式の距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学式の距離測定装置は、被測定物である対象物体との距離を非接触方式で測定するため、種々の用途に用いられている。例えば、トイレに設置されて利用者の出入りを検知したり、プロジェクタに搭載されて投影画面のフォーカスを合わせる際にスクリーンとレンズとの距離を測定したり、自動掃除機等のロボットに搭載されて障害物を事前に検知して回避行動を行なったりするため等に、光学式の距離測定装置（以下、測距センサともいう。）が用いられている。
【０００３】
この測距センサでは、そのサイズや製造コストの点から三角測量方式を用いた製品が主に用いられている。この方式の測距センサは、光を出射する発光素子と、出射光を光学的に調整する発光側レンズと、この発光側レンズを通して出射された光のうち被測定物（対象物体）で反射された反射光を集光する受光側レンズと、この受光側レンズで集光された光を検出する受光素子とを備えている。
【０００４】
図４に三角測量方式による光学式の測距センサの概略構成を示す。この光学式の測距センサは、発光側レンズ５１と発光素子としてのＬＥＤ(発光ダイオード：Light Emitting Diode)５２とから構成された発光部と、受光側レンズ５３と受光素子としてのＰＳＤ（半導体位置検出素子：Position Sensitive Detector）５４とから構成された受光部とが、一定の間隔を有して並んで配置されている。そして、ＬＥＤ５２からの光が、発光側レンズ５１を経由して集光されて、測距センサの前方の図示しない対象物体に照射され、この光が対象物体から反射されて戻ってくる反射光が受光側レンズ５３を経由して集光されてＰＳＤ５４で受光され、ＰＳＤ５４の受光領域上における反射光の受光位置が測距センサから対象物体までの距離に依存することを利用して、測距センサと対象物体との間の距離を算出するのである。ＰＳＤ５４の受光領域上における受光位置は、ＰＳＤ５４に設けられた２つの出力端子からの出力電流の比（電流比出力値）によって判定される。これは、ＰＳＤ５４の受光領域上における受光位置を表す距離と上記電流比出力値とは、例えば、図６に示すような関係にあって、一対一に対応するからである。
【０００５】
図５は、上述の三角測量の原理をより具体的に示すもので、発光側レンズ５１と受光側レンズ５３との平行な光軸間の距離が基線長Ｓであり、受光側レンズ５３の焦点距離がｆであり、ＬＥＤ５２と対象物体５５との距離がＬである。そして、ＬＥＤ５２からの光が発光側レンズ５１を介して対象物体５５に照射され、対象物体５５からの反射光が、受光側レンズ５３を介して、ＰＳＤ５４の受光位置Ｒｘに入射する。このＰＳＤ４の反射光の受光位置Ｒｘと、受光レンズ５３の光軸との間の距離をｘとする。
【０００６】
そうすると、三角測量の原理により、
Ｌ＝Ｓ・ｆ／ｘ          （式１）
となり、測定精度は、主として、上記基線長Ｓと、受光側レンズ５３の光軸とＰＳＤ５４上の受光位置Ｒｘとの間の距離ｘの精度に依存する。
【０００７】
一方、上記ＰＳＤ５４上における反射光の入射位置（受光位置）Ｒｘは、ＬＥＤ５２と対象物体５５との距離Ｌが大きくなると、ＬＥＤ５２の近くになり、ＬＥＤ５２と対象物体５５との距離が小さくなると、ＬＥＤ５２から遠くなる。その際に、ＬＥＤ５２から対象物体５５までの距離ＬとＰＳＤ５４上における反射光の入射位置Ｒｘとは、図５から分かるように、一対一の対応を有している。また、ＰＳＤ５４上の受光領域における受光位置Ｒｘを表す距離とＰＳＤ５４の電流比出力値とは、図６に示すように、一対一対応の関係にある。そのため、ＰＳＤ５４の電流比出力値から、ＰＳＤ５４上の受光位置Ｒｘを算出し、このときの受光側レンズ５３とＰＳＤ５４との横方向の位置関係が初期設定の通りで狂いがないと仮定して、（式１）に示す関係を利用して、ＬＥＤ５２から対象物体５５までの距離Ｌ、つまり、測距センサから対象物体５５までの距離Ｌを算出できるのである。
【０００８】
三角測量方式では距離測定の精度はその原理上、発光部と受光部の間隔に依存するが、その間隔が１ｃｍの小型測距センサで、１５０ｃｍの距離の対象物体を１０％程度の精度で測定するためには、反射光の受光位置Ｒｘの検出精度は１ｕｍ以下が必要となる。
【０００９】
ところが、温度、湿度、応力等の影響で、受光側レンズ５３に対してＰＳＤ５４が図５において横方向に相対的にずれると、ＰＳＤ５４の電流比出力値が、受光側レンズ５３の光軸とＰＳＤ５４上の受光位置Ｒｘとの間の距離ｘを正しく表さないことになって、距離Ｌを精度高く検出できないことになる。
【００１０】
前述のように、三角測量方式では距離測定は、ＰＳＤ５４の受光領域上の反射光の入射位置Ｒｘの受光側レンズ５３の光軸に対する距離ｘや基線長Ｓを正確に検出することが重要となるが、図５に示した関係はあくまでも、各構成部品の位置関係によって決定されるため、対象物体５５と測距センサとのの距離Ｌを正確に決定するためには、それらの位置関係を精度高く決定しなければならない。
【００１１】
勿論、測距センサを設計、製造する場合には、発光素子としてのＬＥＤ５２、受光素子としてのＰＳＤ５４、発光側レンズ５１、受光側レンズ５３等の位置を予め設定しているから、測距センサと対象物体５５との距離Ｌと反射光の入射位置Ｒｘとの関係は一義的に決定される。
【００１２】
しかしながら、測距センサの製造時の組み立て精度は勿論、測距センサを最終製品への実装する時や実装後の使用時の環境変化（温度、湿度、応力等の変化）による変形によって位置関係が変化し、距離測定に誤差が生じてしまう。三角測量の原理上、特に受光側レンズ５３に対するＰＳＤ５４等の受光素子の位置変化の影響が最も大きく、図６のカーブが設計値から大きくシフトしてしまうのである。このため、測距センサの距離測定値が実際の距離とずれるという問題がある。
【００１３】
この影響を補正するためには、通常は距離を測定する前に、予め既知の距離に物体を設置して測定をして、その測定値からずれ量を算出して校正を行なうという方法がある。しかしながら、このような校正を毎回行なうのは、実使用上たいへん煩雑であり、利便性を損なう上、校正後に環境が変わればその校正が無駄になってしまうという問題がある。
【００１４】
そこで、従来、測距センサとしては、特開２００４‐３１７２０２号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この測距センサは、出荷前に校正作業を行って、各測距センサ毎に固有の個体定数と温度係数を求めて、マイクロコンピュータに記憶させ、現場設置後は、この個体定数および温度係数と、内蔵された温度センサで検出した周囲温度とによって、三角測距の算出値を補正するようにしている。
【００１５】
しかしながら、上記従来の測距センサは、温度センサで検出した周囲温度によって、三角測距の算出値を補正しているため、温度変化の影響による誤差を小さくできるが、温度センサを必要とするため、大型化、高価になる上に、湿度や応力による影響を補正できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４‐３１７２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、この発明の課題は、温度センサを必要としなくて、小型、安価で、しかも、毎回校正作業をしなくても、温度や湿度や応力等の影響を補正して、正確に距離を測定できる距離測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、この発明の距離測定装置は、
発光素子と、受光側レンズと、受光位置を検出できる受光素子とを備えて、上記発光素子から出射されて対象物体から反射された光を、上記受光側レンズを経由して受光素子で受光して、三角測量方式で、上記対象物体と発光素子との間の距離を測定する距離測定装置において、
上記受光側レンズに直接または間接に固定されていると共に、上記発光素子から出射された光を、上記対象物体を経由しないで、上記受光素子に導くリファレンス光路を形成するリファレンス光路形成手段を
備えることを特徴としている。
【００１９】
上記構成の距離測定装置によれば、上記受光側レンズに直接または間接に固定されているリファレンス光路形成手段によって、上記発光素子から出射された光が、上記対象物体を経由しないで、リファレンス光路を通って、リファレンス光として、上記受光素子に入射される。
【００２０】
上記リファレンス光路形成手段は、受光側レンズに直接または間接に固定されているから、上記受光素子に対して受光側レンズの位置が温度や湿度や応力などの影響で相対的にずれると、上記リファレンス光路形成手段も同じだけ相対的にずれる。したがって、上記受光素子上のリファレンス光の受光位置も、受光側レンズと受光素子との相対位置のずれ量に応じてずれる。
【００２１】
したがって、上記受光素子上のリファレンス光の受光位置のずれ量から、上記受光側レンズと受光素子との間の相対位置のずれ量を検出することができる。したがって、工場出荷後に、煩雑な校正作業をしなくても、このずれ量を用いて、対象物体からの反射光の受光素子上の受光位置を補正して、温度、湿度、応力等の変化の影響を受けることなく、対象物体までの距離を正確に検出することができる。
【００２２】
また、この発明の距離測定装置は、温度センサ等のセンサを用いていないから、小型、安価である。
【００２３】
１実施形態では、上記リファレンス光路形成手段は、反射板である。
【００２４】
上記実施形態では、リファレンス光路形成手段が反射板であるから、簡単、安価にリファレンス光路を形成することができる。
【００２５】
１実施形態では、上記反射板は、上記光を反射する金属膜を有する。
【００２６】
上記実施形態では、上記反射板が、光を反射する金属膜を有するから、反射板を簡単、安価に製作でき、かつ、効率良く、光を反射することができる。
【００２７】
１実施形態では、上記反射板は、凹面を有して、この凹面で光を集光して受光素子に向ける。
【００２８】
上記実施形態によれば、上記反射板の凹面が、リファレンス光としての光を集光して受光素子に入射させるので、受光素子上のリファレンス光の光スポットが小さく、強いものになって、光スポットの重心位置を正確に求めることができ、ひいては、上記ずれ量を正確に求めることができる。
【００２９】
１実施形態では、上記対象物体から反射された光を、上記受光側レンズを経由して受ける上記受光素子の測定用受光領域と、上記発光素子から出射された光を、上記リファレンス光路形成手段を経由して受ける上記受光素子のリファレンス用受光領域とが重ならないように配置されている。
【００３０】
上記実施形態によれば、上記受光素子の測定用受光領域と受光素子のリファレンス用受光領域とが重ならないから、対象物体から反射された光である測定光の受光素子上の入射位置と、上記リファレンス光路形成手段を経由する光であるリファレンス光の受光素子上の入射位置とを別々に検出でき、混同することがなく、したがって、測定光の入射位置とリファレンス光の入射位置とを精度高く検出して、精度の高い測定を行うことができる。
【００３１】
１実施形態では、上記受光素子の測定用受光領域とリファレンス用受光領域とは、上記発光素子と受光素子との整列方向に並行して配置されている。
【００３２】
上記実施形態では、上記受光素子の光の入射位置は、上記発光素子と受光素子との整列方向に変位するのに対して、上記受光素子の測定用受光領域とリファレンス用受光領域とは、上記発光素子と受光素子との整列方向に並行して配置されているから、測定用およびリファレンス用受光領域が夫々有効に利用でき、無駄な受光領域が少ない。もし、上記受光素子の測定用受光領域とリファレンス用受光領域とが、上記発光素子と受光素子との整列方向に並行して配置されていなく、例えば、上記整列方向と交差する方向に配置されているとすると、測定光が測定用受光領域に入射できず、測定用受光領域からはみ出したり、リファレンス光がリファレンス用受光領域に入射できず、リファレンス用受光領域からはみ出したりし、また、測定用受光領域やリファレンス用受光領域に、光が入射することがない無駄な部分が生じるのである。
【００３３】
１実施形態では、上記発光素子からの光が迷光として上記受光素子に入るのを防止する遮光板が設けられ、この遮光板に上記リファレンス光路が通る穴が設けられている。
【００３４】
上記実施形態では、上記発光素子からの光が迷光として上記受光素子に入るのを防止する遮光板に、上記リファレンス光路が通る穴が設けられているから、上記受光素子に迷光が入るのを防止でき、かつ、リファレンス光路を簡単に形成することができる。
【００３５】
１実施形態では、上記リファレンス光路形成手段によって上記リファレンス光路を通って上記受光素子上に導かれた光の受光位置に基づいて、上記受光側レンズと上記受光素子との相対位置のずれ量を検出する。
【００３６】
１実施形態では、上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体と発光素子との間の距離を算出する。
【００３７】
上記実施形態では、上記受光側レンズと上記受光素子との相対位置のずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体と発光素子との間の距離を算出するので、温度、湿度、応力等の環境の変化で、上記受光側レンズと上記受光素子との相対位置のずれがあっても、測定毎に煩雑な校正をすることなく、正確に距離を測定することができる。
【００３８】
１実施形態では、上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置の補正を実施するか、または、実施しないかを選択することができる。
【００３９】
１実施形態では、上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体との距離を算出する演算装置が、上記受光素子と一体に設けられている。
【００４０】
上記実施形態では、上記ずれ量に基づいて、上記対象物体からの反射光の上記受光素子上の受光位置を補正して、上記対象物体との距離を算出する演算装置が、上記受光素子と一体に設けられているから、構造が小型、コンパクトになる。
【発明の効果】
【００４１】
この発明によれば、温度センサを必要としなくて、小型、安価で、しかも、毎回校正作業をしなくても、温度や湿度や応力等の影響を補正して、正確に距離を測定できる距離測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】この発明の第１実施形態の距離測定装置の概略正面図である。
【図１Ｂ】上記第１実施形態の距離測定装置の概略側断面図である。
【図２】上記距離測定装置のイメージセンサの概略平面図である。
【図３】この発明の第２実施形態の距離測定装置の概略正面図である。
【図４】従来の距離測定装置の概略正面図である。
【図５】三角測量法の原理の説明図である。
【図６】距離と電流比出力値との関係を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４４】
図１Ａは、本発明の第１実施形態の距離測定装置の正面図であり、図１Ｂは、上記距離測定装置の側断面図である。
【００４５】
図１Ａに示すように、この第１実施形態の距離測定装置は、基板１上に発光素子の一例としての赤外光を出射する赤外ＬＥＤ２とイメージセンサ３とを配置している。上記赤外ＬＥＤ２とイメージセンサ３は、基板１上に設けられた配線パターン(図示せず)に電気的に接続されている。さらに、上記イメージセンサ３は外部端子５に接続されており、イメージセンサ３が外部端子５を介して電源および外部回路と接続されている。
【００４６】
上記イメージセンサ３は、図２に示すように、基板部３１に、受光素子の一例としてのＰＳＤ（半導体位置検出素子：Position Sensitive Detector）３２と、演算装置の一例としてのＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ：Digital Signal Processor）３３と、不揮発性メモリ３４と、電源回路３５とを搭載している。上記ＰＳＤ３２は、測定用受光領域３２ａとリファレンス用受光領域３２ｂを有する。
【００４７】
図１Ａに示すように、上記赤外ＬＥＤ２およびイメージセンサ３を搭載した基板１と一体に、外装ケース６を、赤外線を遮る赤外遮光樹脂の金型成型によって形成している。このとき同時に、上記基板１上の赤外ＬＥＤ２とイメージセンサ３との間に、赤外ＬＥＤ２から出射された赤外光が迷光となってランダムにイメージセンサ３に入射されるのを防止するための迷光防止用の赤外遮光樹脂製の赤外遮光板７が形成される。この赤外遮光板８の一部には金型で穴８を開けておく。
【００４８】
上記外装ケース６および赤外遮光板７の上端には、赤外線が透過する赤外透過樹脂製のキャップ１０が装着されて、このキャップ１０と外装ケース６とによって、上記基板１上の赤外ＬＥＤ２とイメージセンサ３とが封止されている。
【００４９】
上記キャップ１０は、平板部１１と発光側レンズ１２と受光側レンズ１３とからなり、これらは、金型による赤外透過樹脂の一体成型により形成されている。上記平板部１１は、外装ケース６および赤外遮光板７の上端に密着している。
【００５０】
図１Ａに示すように、上記キャップ１０の受光側レンズ１３の前方、かつ、図１Ｂにおいて、上記キャップ１０の受光側レンズ１３の横の平板部１１には、リファレンス光路形成手段の一例としての反射板１５を設けている。この反射板１５は、赤外透過樹脂製で、受光側レンズ１３の近傍に位置し、かつ、受光側レンズ１３と一体に形成している。なお、反射板１５は受光側レンズ１３に直接固定してもよく、あるいは、他の部材を関して間接的に固定してもよい。
【００５１】
上記反射板１５の下面の一部には、赤外線を反射する金属膜（図示せず）が蒸着法等によって形成されている。上記金属膜と赤外ＬＥＤ２とを結ぶ直線が、赤外遮光板７の穴８を通るようになっていて、赤外ＬＥＤ２から出射された赤外光の一部は、赤外遮光板７の穴８を通って、反射板１５の金属膜によって反射されて、図２に示すＰＳＤ３２のリファレンス用受光領域３２ｂに光スポット１７を形成するようになっている。
【００５２】
上記リファレンス光路形成手段としての反射板１５は、赤外ＬＥＤ２から赤外遮光板７の穴８を通り、反射板１５を経由して、ＰＳＤ３２のリファレンス用受光領域３２ｂに至る赤外光のリファレンス光路を形成する。このリファレンス光路は、図示しない測定の対象物体を経由しない。
【００５３】
また、上記赤外ＬＥＤ２から出射された赤外光の一部は、発光側レンズ１２を通り、測定の対象物体により反射され、受光側レンズ１３を通って、図２に示すＰＳＤ３２の測定用受光領域３２ａに光スポット１８を形成するようになっている。
【００５４】
ここで、この第１実施形態の距離測定装置の製造後に１度、既知の距離（例えば、１５０ｃｍ）に置いた校正用の対象物体（図示せず）に対して測定動作を実施する。このとき、ＬＥＤ２から出射され、穴８を通り、反射板１５の金属膜に反射されて、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した赤外光のリファレンス用の光スポット１７の位置と、ＬＥＤ２から出射され、発光側レンズ１２を通り、校正用の対象物体から反射され、受光側レンズ１３を通って、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した赤外光の測定用の光スポット１８の位置との両方の位置を夫々測定する。この測定は、ＤＳＰ３３がＰＳＤ３２の夫々の電流比出力値を算出し、この電流比出力値に基づいてＰＳＤ３２上のリファレンス用の光スポット１７と測定用の光スポット１８の各位置を決定する。この位置は、ＤＳＰ３３に内蔵した図示しない不揮発性メモリに書き込まれて、この距離測定装置個体の初期値とする。この初期設定は、各距離測定装置毎に、工場出荷前に一度行われる。
【００５５】
上記構成の距離測定装置は、次のように動作する。
【００５６】
まず、初期設定を行なった場合と同様に、ＬＥＤ２から出射され、穴８を通り、反射板１５の金属膜に反射されて、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した赤外光のリファレンス用の光スポット１７の位置と、ＬＥＤ２から出射され、発光側レンズ１２を通り、対象物体（測定すべき任意の位置にある）から反射され、受光側レンズ１３を通って、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した赤外光の測定用の光スポット１８の位置との両方の位置を夫々測定する。
【００５７】
そして、反射板１５の金属膜に反射されて、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した光のリファレンス用の光スポット１７の位置が、上記初期値と変わっていないかをＤＳＰ３３で判定し、変わっている場合は、その位置と上記初期値との差から、受光側レンズ１３とイメージセンサ３との相対位置のずれ量Δｘを算出する。上記差は、受光側レンズ１３とイメージセンサ３との相対位置のずれ量Δｘに略比例する。このずれ量Δｘは、初期設定時から、温度、湿度、応力等種々の要因で生じるものである。
【００５８】
その後、上記対象物体から反射されて、受光側レンズ１３を通って、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した赤外光の測定用の光スポット１８の位置を表す値を、上記ずれ量Δｘで補正し、予め設定された距離と反射光位置の関係を用いて距離データに変換して出力する。この距離と反射光位置との関係は、三角測量の原理により、基本的には、上述の（式１）と同じである。
【００５９】
上記距離測定装置によれば、反射板３と受光側レンズ１３とが、イメージセンサ３に対して同じ横方向の変位をするので、受光側レンズ１３とイメージセンサ３との相対位置のずれ量Δｘを、反射板１５で反射されて、イメージセンサ３のＰＳＤ３２に入射した光のリファレンス用の光スポット１７の位置に基づいて求めることができる。したがって、この第１実施形態の距離測定装置は、製造後、工場出荷前に、初期設定で校正を行なったときと、構成部品の位置関係が温度、応力、湿度等の原因でずれていても、煩雑な校正作業をすることなしに、上記リファレンス用の光スポット１７の初期設定時からに変位により求めたずれ量Δｘによって、ＰＳＤ３２に入射した測定用の光スポット１８の入射位置を補正して、対象物体への距離を正確に求めることができる。
【００６０】
また、この第１実施形態の距離測定装置は、従来においては必要であった高価な温度センサ等が不要であるため、小型、安価である。
【００６１】
また、上記第１実施形態では、リファレンス光路形成手段が反射板１５であるから、簡単、安価にリファレンス光路を形成することができる。
【００６２】
また、上記第１実施形態では、上記反射板１５は、蒸着により形成され、赤外光を反射する金属膜を有するから、反射能力の高い反射板を簡単、安価に製作できる。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、対象物体から反射された赤外光を、受光側レンズ１３を経由して受けるＰＳＤ３２の測定用受光領域３２ａと、ＬＥＤ２から出射された光を、反射板２５を経由して受けるＰＳＤ３２のリファレンス用受光領域３２ｂとが重ならないように配置されているから、対象物体から反射された光である測定光の測定用の光スポット１８と、反射板１５からのリファレンス光のリファレンス用の光スポット１７を別々に検出でき、混同することがなく、したがって、測定光の入射位置とリファレンス光の入射位置とを精度高く検出して、精度の高い測定を行うことができる。
【００６４】
また、上記第１実施形態では、ＰＳＤ３２の測定用受光領域３２ａとリファレンス用受光領域３２ｂとは、赤外ＬＥＤ２とＰＳＤ３２との整列方向に並行して配置されているので、測定用およびリファレンス用受光領域が夫々有効に利用でき、無駄な受光領域が少ない。もし、仮に、上記ＰＳＤ３２の測定用受光領域３２ａとリファレンス用受光領域３２ｂとが、赤外ＬＥＤ２とＰＳＤ３２との整列方向に並行して配置されていなく、例えば、上記整列方向と交差する方向に配置されていると、測定光が測定用受光領域３２ａに入射できず、測定用受光領域３２ａからはみ出したり、リファレンス光がリファレンス用受光領域３２ｂに入射できず、リファレンス用受光領域３２ｂからはみ出したりし、また、測定用受光領域３２ａやリファレンス用受光領域３２ｂに、光が入射することがない無駄な部分が生じるのである。
【００６５】
上記第１実施形態では、赤外ＬＥＤ２からの光が迷光としてＰＳＤ３２に入るのを防止する遮光板７を設け、この遮光板７にリファレンス光路が通る穴８を設けているから、上記ＰＳＤ３２に迷光が入るのを防止でき、かつ、リファレンス光路を簡単に形成することができる。
【００６６】
また、上記第１実施形態では、上記ずれ量Δｘに基づいて、対象物体からの反射光のＰＳＤ３２上の受光位置を補正して、対象物体との距離を算出するＤＳＰ３３がＰＳＤ３２と一体に設けているので、構造が小型、コンパクトになる。
【００６７】
図３は、この発明の第２実施形態の距離測定装置の断面図である。この図３において、図１Ａ、１Ｂおよび２に示す第１実施形態の構成要素と同一構成要素については、同一参照番号を付して、詳しい説明は省略し、異なる構成要素について、以下に説明する。
【００６８】
この第２実施形態では、図３に示すように、受光側レンズ１３の前方にリファレンス光路形成手段の一例としての反射板２５を設ける他に、発光側レンズ１２の前方にもリファレンス光路形成手段の一例としての反射板２６を設けている。各反射板２５，２６の一部に、第１実施形態の反射板１５と同様に、赤外線を反射する金属膜（図示せず）を蒸着法等によって形成している。
【００６９】
また、図１Ａに示す第１実施形態の迷光防止用の赤外遮光板７よりも背の高さが低い赤外遮光樹脂製の赤外遮光板２７を設けている。
【００７０】
また、赤外線が透過する赤外透過樹脂製のキャップ２０の平板部２１には、下方に突出する突出部２１ａを設け、この突出部２１ａが赤外遮光板２７に当接するようにしている。
【００７１】
赤外ＬＥＤ２から出射された赤外光の一部は、反射板２６の金属膜に反射され、突出部２１ａを通り、反射板２５の金属膜に反射されて、イメージセンサ３に入射するようになっている。
【００７２】
そして、第１実施形態と同様に、図２に示すイメージセンサ３のＰＳＤ３２のリファレンス用受光領域３２ｂに光スポット１７を形成する。
【００７３】
この第２実施形態も、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
上記第１、第２実施形態では、反射板１５，２５は、受光側レンズ１３と一体に、かつ、同じ赤外透過樹脂で形成したが、反射板は、受光側レンズ１３と別体に形成してもよく、また、キャップ１０の赤外透過樹脂とは異なる材料で、赤外光を反射する材質で形成してもよい。要は、受光側レンズ１３と反射板１５，２５とは、互いの位置関係が変化しないように、互いの近傍に位置し、かつ、一体化を含めて直接または間接に固定すればよい。
【００７５】
また、発光側レンズ１２および受光側レンズ１３の横に形成する反射板１５，２５，２６は、図示しないが、凹面鏡構造にしてもよい。このようにすれば、リファレンス光のサイズを小さくかつ強度アップすることができ、リファレンス光の光スポットの重心位置をより正確に求めることができる。
【００７６】
また、上記第１、第２実施形態では、リファレンス光路形成手段として反射板１５，２５，２６を説明したが、リファレンス光路形成手段はプリズムでも、回折格子であってもよい。
【００７７】
また、上記第１、第２実施形態では、受光素子の一例としてＰＳＤ３２を用いたが、受光位置を検出できる受光素子として、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子を用いてもよい。
【００７８】
また、上記第１、第２実施形態では、演算装置として、ＤＳＰ３３を用いたが、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を用いてもよい。
【００７９】
また、上記第１、第２実施形態では、発光素子として、ＬＥＤ２を用いたがが、半導体レーザを用いてもよい。また、発光側レンズは、省略してもよい。
【００８０】
図示しないが、スイッチを設けて、上記ずれ量Δｘに基づいて、対象物体からの反射光の受光素子上の受光位置の補正を実施するか、または、実施しないかを選択するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
２  赤外ＬＥＤ
３  イメージセンサ
７  遮光板
８  穴
１２  発光側レンズ
１３  受光側レンズ
１５，２５，２６  反射板
３２  ＰＳＤ
３２ａ  測定用受光領域
３２ｂ  リファレンス用受光領域
３３  ＤＳＰ
【図１Ａ】
2013246048.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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