(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って並べられた複数の発光素子と、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光する投光レンズ系と、対象物から反射されたそれぞれの光を集光する受光レンズ系と、対象物までの距離を検出するよう所定方向に沿った複数箇所から受光レンズ系により集光された光を受光する受光素子と、を備え、前記投光レンズ系は、軸対称レンズからなるとともに、前記受光レンズ系は、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くするアナモフィックレンズをなすことを特徴とする測距センサ。
【請求項２】
所定方向に沿って並べられた複数の発光素子と、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光する投光レンズと、対象物から反射されたそれぞれの光を集光する受光レンズ系と、対象物までの距離を検出するよう所定方向に沿った複数箇所から受光レンズ系により集光された光を受光する受光素子と、を備え、前記投光レンズは、軸対称レンズからなるとともに、前記受光レンズ系は、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くするアナモフィックレンズをなす測距センサを調整する測距センサの調整方法であって、所望の箇所に対象物を配設し、その対称物までの距離を検出できるよう、前記受光レンズ系のみを移動して測距センサを調整することを特徴とする測距センサの調整方法。
【請求項３】
前記受光レンズ系は、固有の焦点距離を有する軸対称レンズ及びアモルフィックレンズをなすために互いに直交する面の間で焦点距離の異なるレンズを有するものであり、軸対称レンズのみを移動して測距センサを調整することを特徴とする請求項２記載の測距センサの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動販売機、ＡＴＭ端末、自動ドア等の人を検出して動作を行うようにした機器に組み込まれる測距センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の測距センサとして図６及び図７に示すものが存在する。ただし、図７では、複数個の２分割フォトダイオード４のうち、１つのみ記し、他を省略している。
【０００３】
このものは、カメラ等にマルチビーム式のオートフォーカスとして使用されたものであり、複数の発光ダイオード（発光素子）Ａ、複数の発光ダイオードＡから発光された光を所定方向に沿って対象物へ投光する投光レンズＢ、対象物から反射された光を集光する受光レンズＣ、対象物までの距離を検出するよう受光レンズＣにより集光された光を受光する複数個の２分割フォトダイオード（受光素子）Ｄを備えている。
【０００４】
このものの複数の発光ダイオードＡは、発光するタイミングがタイミング回路Ｅに制御されて、発光回路Ｆにより順次発光させられる。２分割フォトダイオードＤは、分割された２箇所で光のスポットを受光することにより、受光面積に比例して、分割された２箇所のそれぞれで受光出力電流を発生させる。これらの２つの受光出力電流の値は、電流電圧回路Ｇにより電圧値に変換され、それらの２つの電圧値の差又は２つの電圧値による商が演算回路Ｈにより演算されて、距離信号が算出される。この距離信号と予め設定された閾値との比較が距離判定回路Ｊによりなされて、対象物の有無が判別される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の測距センサにあっては、図６に示すように、２分割フォトダイオードＤが、発光ダイオードＡと同数必要となるため、部品点数が多くなるという問題点があった。
【０００６】
そのため、図８に示すように、光のスポットを受光し得る箇所を分割ラインに沿って長くした大型の２分割フォトダイオードＤを使用することも考えられるが、このように大型の２分割フォトダイオードＤでは、分割ラインが、予め設計されたものと比較して傾くと対称物までの距離を正確に検出できなくなる。
【０００７】
例えば、長手方向両端間の寸法が３ｍｍの場合に、長手方向両端間で短手方向に沿った誤差を５μｍ程度に抑えないと、対称物までの距離を１０％程度の誤差で検出できなくなってしまうのである。このように、長手方向両端間の寸法が３ｍｍの場合に長手方向両端間で短手方向に沿った誤差を５μｍ程度に抑えるということは、通常の製造工程では、実際問題として、非常に困難となっている。
【０００８】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、部品点数の少ない測距離センサ及びその調整方法を提供することにある。
【００１０】
請求項１記載の測距センサは、所定方向に沿って並べられた複数の発光素子と、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光する投光レンズ系と、対象物から反射されたそれぞれの光を集光する受光レンズ系と、対象物までの距離を検出するよう所定方向に沿った複数箇所から受光レンズ系により集光された光を受光する受光素子と、を備え、前記投光レンズ系は、軸対称レンズからなるとともに、前記受光レンズ系は、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くするアナモフィックレンズをなす構成にしている。
【００１３】
請求項２記載の測距センサの調整方法は、所定方向に沿って並べられた複数の発光素子と、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光する投光レンズと、対象物から反射されたそれぞれの光を集光する受光レンズ系と、対象物までの距離を検出するよう所定方向に沿った複数箇所から受光レンズ系により集光された光を受光する受光素子と、を備え、前記投光レンズは、軸対称レンズからなるとともに、前記受光レンズ系は、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くするアナモフィックレンズをなす測距センサを調整する測距センサの調整方法であって、所望の箇所に対象物を配設し、その対称物までの距離を検出できるよう、前記受光レンズ系のみを移動して測距センサを調整するようにしている。
【００１４】
請求項３記載の測距センサの調整方法は、請求項２記載の測距センサの調整方法において、前記受光レンズ系は、固有の焦点距離を有する軸対称レンズ及びアモルフィックレンズをなすために互いに直交する面の間で焦点距離の異なるレンズを有するものであり、軸対称レンズのみを移動して測距センサを調整するようにしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例の測距センサを図１乃至図３に基づいて以下に説明する。
【００１６】
１は投光レンズ系で、図１（ａ）に示すように、焦点距離ｆ１の軸対称レンズ１１、凹レンズのシリンドリカルレンズ１２及び凸レンズのシリンドリカルレンズ１３よりなり、アナモフィックレンズを構成している。このアナモフィックレンズを構成する投光レンズ系１は、凹レンズのシリンドリカルレンズ１２及び凸レンズのシリンドリカルレンズ１３を有するメリディオナル面の焦点距離ｆ２が、平板を２枚加えたのみの直交面の焦点距離ｆ１とは異なっており、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、メリディオナル面の焦点距離ｆ２が直交面の焦点距離ｆ１よりも短くなっている。
【００１７】
この投光レンズ系１は、後述する発光ダイオード（発光素子）２の発光した光を対称物へ向かって照射する。このとき、この投光レンズ系１は、前述したように、メリディオナル面の焦点距離ｆ２が直交面の焦点距離ｆ１よりも長くなっているから、焦点距離ｆ１の面内では、焦点距離ｆ２の面内よりも拡大率が小さくなる。従って、投光された光のビームは、図１（ｂ）に示すように、焦点距離ｆ２の面内で拡がって所定方向へ幅広くなり、楕円形となる。
【００１８】
２は発光ダイオード（発光素子）で、発光するタイミングがタイミング回路５に制御されて、発光回路６により発光させられる。
【００１９】
３は受光レンズ系で、図１（ａ）に示すように、軸対称レンズ３１、凹レンズのシリンドリカルレンズ３２及び凸レンズのシリンドリカルレンズ３３よりなり、投光レンズ系１と同様に、アナモフィックレンズを構成している。このアナモフィックレンズを構成する受光レンズ系３は、投光レンズ系１と同様に、凹レンズのシリンドリカルレンズ３２及び凸レンズのシリンドリカルレンズ３３を有するメリディオナル面の焦点距離ｆ２は、メリディオナル面の直交面の焦点距離ｆ１よりも短くなっている。
【００２０】
この受光レンズ系３は、対象物までの距離を検出するよう、対象物により反射された光を集光する。このとき、この受光レンズ系３は、前述したように、メリディオナル面の焦点距離ｆ２が直交面の焦点距離ｆ１よりも長くなっているから、焦点距離ｆ１の面内では、焦点距離ｆ２の面内よりも縮小率が小さくなっている。従って、光のビームは、同図（ｂ）に示すように所定方向へ幅広くされていた状態から、同図（ｃ）に示すように復帰した状態で集光され、この復帰した状態で、２分割フォトダイオード（受光素子）４の分割された２箇所にそれぞれ受光される。
【００２１】
２分割フォトダイオード４は、分割された２箇所で光のスポットを受光することにより、受光面積に比例して、分割された２箇所のそれぞれで受光出力電流を発生させる。これらの２つの受光出力電流の値は、電流電圧回路７により電圧値に変換され、これらの２つの電圧値の差又は２つの電圧値による商が演算回路８により演算されて、距離信号が求められる。この距離信号と予め設定された閾値との比較が距離判定回路９によりなされて、対象物の有無が判別される。
【００２２】
次に、このものの調整方法について説明する。初めに、位置検出を行いたい所望の箇所に対象物を配置し、この状態で本測定を動作させ、対象物からの反射光が２分割フォトダイオード４上に集光されるように、受光レンズ系３のうちの軸対称レンズ３１のみを移動させて、対象物を検出できるように調整する。なお、受光レンズ系３全体を移動させて、対象物を検出できる調整してもよい。
【００２３】
かかる測距センサにあっては、アナモフィックレンズをなす投光レンズ系１により、投光された光のビームを所定方向へ幅広くして、対称物の検出範囲を所定方向に沿って広くすることができる一方で、アナモフィックレンズをなす受光レンズ系３により、所定方向へ幅広くされた光のビームを元の状態へ復帰させることができるので、受光レンズ系３により集光された光を受光するための２分割フォトダイオード４を一つで済ませることができ、部品点数を少なくすることができる。
【００２４】
また、投光レンズ系１を移動させずに、受光レンズ系３のみ、しかもその軸対称レンズ３１のみを移動して調整するのであるから、対称物を検出の調整が容易となっている。
【００２５】
本発明の実施形態を図４及び図５に基づいて以下に説明する。ただし、図５では、複数個の２分割フォトダイオード４のうち、１つのみ記し、他を省略している。なお、参考例と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、参考例と異なるところのみ記す。参考例では、投光レンズ系１及び受光レンズ系３がいずれも、アナモフィックレンズをなし、発光ダイオード２が一つである構成であるのに対し、本実施形態では、受光レンズ系３のみがアナモフィックレンズをなし、発光ダイオード１が所定方向に沿って複数個並んだ構成となっている。
【００２６】
このものの投光レンズ系１は、軸対称レンズ１１のみからなり、タイミング回路５により制御されて複数の発光素子２から順次発光された光を、図４（ａ）に示すように、所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光する。
【００２７】
受光レンズ系３は、対象物までの距離を検出するよう集光する。このとき、この受光レンズ系３は、第１実施形態と同様に、焦点距離ｆ１の面内では、焦点距離ｆ２の面内よりも縮小率が小さくなっているから、複数の光のビームが、同図（ｂ）に示すように、この光のビームの並んだ所定方向に沿ってそれぞれ拡がった状態から、同図（ｃ）に示すように、所定方向に沿って縮小された状態で集光され、２分割フォトダイオード４の分割された２箇所にそれぞれ受光される。この後、第１実施形態と同様の手順で、光のビーム毎に、対象物の有無が判別される。
【００２８】
このものの調整は、第１実施形態と同様の手順でなされる。すなわち、初めに、位置検出を行いたい所望の箇所に対象物を配置し、この状態で本測定を動作させ、対象物からの反射光が２分割フォトダイオード４上に集光されるように、受光レンズ系３のうちの軸対称レンズ３１のみを移動させて、対象物を検出できるように調整するのである。
【００２９】
かかる測距センサにあっては、軸対称レンズ１１からなる投光レンズ系１により、複数の発光ダイオード２から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光して、対称物の検出範囲を所定方向に沿って複数箇所有することができる一方で、アナモフィックレンズをなす受光レンズ系３により、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くすることができるので、受光レンズ系３により集光された光を受光するための２分割フォトダイオード４を一つで済ませることができ、部品点数を少なくすることができる。
【００３０】
また、対称物の検出範囲を所定方向に沿って複数箇所有しているのであって、第１実施形態のように所定方向に沿って幅広くされた検出範囲を有しているわけではないから、第１実施形態よりも、検出範囲内の反射率分布による距離誤差を小さくすることができる。
【００３２】
請求項１記載の測距センサは、軸対称レンズからなる投光レンズにより、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光して、対称物の検出範囲を所定方向に沿って複数箇所有することができる一方で、アナモフィックレンズをなす受光レンズ系により、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くすることができるので、受光レンズ系により集光された光を受光するための受光素子を一つで済ませることができ、部品点数を少なくすることができる。
【００３５】
請求項２記載の測距センサの調整方法によれば、軸対称レンズからなる投光レンズにより、複数の発光素子から発光された光を所定方向に沿って対象物へそれぞれ投光して、対称物の検出範囲を所定方向に沿って複数箇所有することができる一方で、アナモフィックレンズをなす受光レンズ系により、所定方向に沿った複数箇所からの光のビームを所定方向に沿ってそれぞれ幅狭くすることができるので、受光レンズ系により集光された光を受光するための受光素子を一つで済ませることができ、部品点数を少なくすることができる測距センサを調整するにあたって、投光レンズを移動させずに、受光レンズ系のみを移動して調整するのであるから、対称物を検出の調整が容易になる。
【００３６】
請求項３記載の測距センサの調整方法によれば、シリンドリカルレンズを移動させずに、軸対称レンズのみを移動して調整するのであるから、対称物を検出の調整が容易になるという請求項２記載の測距センサの調整方法による効果をさらに奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図である。
【図２】同上のブロック回路図である。
【図３】同上に使用されたアナモフィックレンズの説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の構成図である。
【図５】同上のブロック回路図である。
【図６】従来例の構成図である。
【図７】同上のブロック回路図である。
【図８】大型の２分割フォトダイオードを使用した測距センサの構成図である。
【符号の説明】
１    投光レンズ系
２    発光ダイオード（発光素子）
３    受光レンズ系
３１  軸対称レンズ
４    ２分割フォトダイオード（受光素子）
【図１】
0003945120.tif 000002
【図２】
0003945120.tif 000003
【図３】
0003945120.tif 000004
【図４】
0003945120.tif 000005
【図５】
0003945120.tif 000006
【図６】
0003945120.tif 000007
【図７】
0003945120.tif 000008
【図８】
0003945120.tif 000009