(57)【要約】【課題】測距精度が高く、耐ノイズ性に優れ、かつ、安価な距離検出装置を提供すること。【解決手段】距離検出装置は、第１発光部（１１）および第１受光部（１２）を有して、第１距離出力（Ｙ１）を出力する第１測距センサ（１０）と、第２発光部（２１）および第２受光部（２２）を有して、第２距離出力（Ｙ２）を出力する第２測距センサ（２０）と、上記第１測距センサ（１０）と第２測距センサ（２０）を制御する制御部（３２）と、上記第１測距センサ（１０）からの第１距離出力（Ｙ１）と上記第２測距センサ（２０）からの第２距離出力（Ｙ２）との調和平均（Ｙ）を演算して出力する信号処理部（３１）とを含む。上記第１発光部（１１）と第２発光部（２１）は共通もしくは隣接して配置されている。【選択図】図３Ａ
2016205863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発光部および第１受光部を有して、三角測量を用いて第１距離出力を出力する第１測距センサと、
第２発光部および第２受光部を有して、三角測量を用いて第２距離出力を出力する第２測距センサと、
上記第１測距センサと第２測距センサを制御する制御部と、
上記第１測距センサからの第１距離出力と上記第２測距センサからの第２距離出力との調和平均を演算して出力する信号処理部と
を備え、
上記第１発光部と第２発光部は共通もしくは隣接して配置されている
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離検出装置において、
上記第１測距センサの第１距離出力をＹ１、
上記第２測距センサの第２距離出力をＹ２とするとき、
上記信号処理部は２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）を演算する
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の距離検出装置において、
上記第１発光部の中心と第１受光部の中心を結ぶ第１基線と、
上記第２発光部の中心と第２受光部の中心を結ぶ第２基線とは平行であり、
上記第１測距センサと第２測距センサは上記第１基線および第２基線に垂直方向に隣接して配置されている
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の距離検出装置において、
上記第１基線と垂直であり第１発光部の中心を通る第１法線と、
上記第２基線と垂直であり第２発光部の中心を通る第２法線とが一致する
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の距離検出装置において、
上記制御部は、上記第１測距センサと第２測距センサを時分割で動作させる
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の距離検出装置において、
上記第１測距センサの第１発光部と上記第２測距センサの第２発光部とは、共通の発光部であり、
上記制御部は、上記第１測距センサの駆動時と上記第２測距センサの駆動時とに上記共通の発光部を動作させるように、経路を切り替えるスイッチング素子を備える
ことを特徴とする距離検出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の距離検出装置を備える
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、距離検出装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、距離検出装置としては、三角測量を用いる反射型であって、発光素子と第１受光素子と第２受光素子とを一直線上に配列し、上記第１受光素子と第２受光素子とを発光素子に関して対称に配置し、上記第１受光素子と第２受光素子とからの微弱な電流の出力を長い配線を介して信号処理部に送って、その両出力の和の比を対数圧縮して、ダイナミックレンジを広くするようにしたものがある（特許文献１：特開平１−２２２２３５号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２２２２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の距離検出装置では、近距離から遠距離まで広いダイナミックレンジの受光量を表す信号を処理するために、対数圧縮回路を用いているが、基本的には、第１受光素子と第２受光素子との両出力の和の比を演算しているだけなので、測距精度が低くなる場合があるという問題がある。
【０００５】
また、上記従来の距離検出装置では、第１受光素子と第２受光素子との両出力の和を得るために、上記第１受光素子と第２受光素子とからの微弱な電流の出力を長い配線を介して対数圧縮回路に送っているため、耐外来ノイズ特性が悪いという問題がある。
【０００６】
また、上記従来の距離検出装置は、市販の汎用の測距センサを使用しないで、第１受光素子と第２受光素子とからの微弱な電流の和を得るための長距離の配線を必要とするため、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、測距精度が高く、耐ノイズ性に優れ、かつ、安価な距離検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の距離検出装置は、
第１発光部および第１受光部を有して、三角測量を用いて第１距離出力を出力する第１測距センサと、
第２発光部および第２受光部を有して、三角測量を用いて第２距離出力を出力する第２測距センサと、
上記第１測距センサと第２測距センサを制御する制御部と、
上記第１測距センサからの第１距離出力と上記第２測距センサからの第２距離出力との調和平均を演算して出力する信号処理部と
を備え、
上記第１発光部と第２発光部は共通もしくは隣接して配置されている
ことを特徴としている。
【０００９】
１実施形態では、
上記第１測距センサの第１距離出力をＹ１、
上記第２測距センサの第２距離出力をＹ２とするとき、
上記信号処理部は２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）を演算する。
【００１０】
１実施形態では、
上記第１発光部の中心と第１受光部の中心を結ぶ第１基線と、
上記第２発光部の中心と第２受光部の中心を結ぶ第２基線とは平行であり、
上記第１測距センサと第２測距センサは上記第１基線および第２基線に垂直方向に隣接して配置されている。
【００１１】
１実施形態では、
上記第１基線と垂直であり第１発光部の中心を通る第１法線と、
上記第２基線と垂直であり第２発光部の中心を通る第２法線とが一致する。
【００１２】
１実施形態では、
上記制御部は、上記第１測距センサと第２測距センサを時分割で動作させる。
【００１３】
１実施形態では、
上記第１測距センサの第１発光部と上記第２測距センサの第２発光部とは、共通の発光部であり、
上記制御部は、上記第１測距センサの駆動時と上記第２測距センサの駆動時とに上記共通の発光部を動作させるように、経路を切り替えるスイッチング素子を備える。
【００１４】
この発明の電子機器は、
上述の距離検出装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、測距精度が高く、耐ノイズ性に優れ、かつ、安価な距離検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】三角測量で誤検知が生じる原理を説明する図である。
【図２】三角測量の数式を説明するための図である。
【図３Ａ】この発明の第１実施形態の距離検出装置の正面図である。
【図３Ｂ】上記第１実施形態の距離検出装置の側面図である。
【図４】図３Ｂの各要素を抽出した模式図である。
【図５】第１測距センサと第２測距センサの内部構造を示す図である。
【図６】図３Ｂの各要素を抽出して詳細に説明する模式図である。
【図７】第１実施形態の変形例を説明する図である。
【図８】第１実施形態の変形例を説明する図である。
【図９】デジタル信号およびアナログ信号の形態および数式を説明する図である。
【図１０Ａ】この発明の第２実施形態の距離検出装置の正面図である。
【図１０Ｂ】上記第２実施形態の距離検出装置の側面図である。
【図１１】図１０Ｂの各要素を抽出した模式図である。
【図１２Ａ】この発明の第３実施形態の距離検出装置の正面図である。
【図１２Ｂ】上記第３実施形態の距離検出装置の側面図である。
【図１３】この発明の第４実施形態の距離検出装置の正面図である。
【図１４Ａ】この発明の第５実施形態の自走式電子機器の上面図である。
【図１４Ｂ】この発明の第５実施形態の自走式電子機器の変形例の正面図である。
【図１４Ｃ】この発明の第５実施形態の自走式電子機器の変形例の正面図である。
【図１５】この発明の第６実施形態の電子機器の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、この距離検出装置の概念の全体説明を概略的に行い、その後、実施形態について説明する。
【００１８】
（全体説明）
（距離検出装置の原理）
図１は三角測量による距離測定方法を示す図であり、同時に誤検知が生じる原理を説明する図である。
【００１９】
図１に示すように、第１発光部１１は、例えば発光ダイオード等の第１発光素子１−１と第１発光レンズ３−１からなり、第１受光部１２は、例えば位置検出素子（PSD；Position Sensitive Device）等の第１受光素子５−１と第１受光レンズ４−１からなる。上記第１発光素子１−１より出射した光は反射物２で反射される。図１中において、Ｙはこの距離検出装置１００の第１発光レンズ３−１の中心と第１受光レンズ４−１の中心とを結ぶ直線から反射物２までの距離、Ａは第１発光レンズ３−１の中心と第１受光レンズ４−１の中心との間の距離、ｆは第１受光レンズ４−１の中心と第１受光素子５−１の表面との間の距離、ｘは第１受光素子５−１上の受光スポットの位置を表す測定値であり、Ａ，ｆは光学系により決まる設計値である。
【００２０】
この測定値ｘを測定することによって、上記距離Ｙは、Ｙ＝Ａｆ／ｘにより求めることができる。
【００２１】
図２は、上式Ｙ＝Ａｆ／ｘを説明するために、図１から各要素点を抽出した図であり、図２において、ＹとＡで作る三角形とｆとｘで作る三角形が相似であることから、上式Ｙ＝Ａｆ／ｘが導出される。
【００２２】
（三角測量の問題点）
上記第１発光素子１−１からの発光ビームＬ全体が反射物２によって反射される場合は、上記距離Ｙを正しく測定することができるが、図１に示すように、反射物２が発光ビームＬの一部しか反射しない場合は、反射光の重心は図１の反射光軸ＰＲとなる。この反射光軸ＰＲは、仮に、図１中の反射光軸ＰＲと発光ビームＬの光軸ＬＡとの交点Ｓに反射物２があるとした場合に、反射物２が発光ビームＬの全体を反射しているときの反射光軸と同一となるため、反射光軸ＰＲと発光ビームＬの光軸ＬＡとの交点Ｓに反射物２があると誤検知してしまう。これは、見方を変えると、図１では発光ビームＬの一部しか反射されていないのに、あたかも、発光ビームＬの全てが反射されているとして、取り扱ったからである。
【００２３】
（距離検出装置の構成）
図３Ａおよび３Ｂは、この発明の距離検出装置の概念を示す正面図および側面図であり、この距離検出装置の第１測距センサ１０および第２測距センサ２０の適切な配置例の１つを示す図である。
【００２４】
上記第１測距センサ１０および第２測距センサ２０は、容易に手に入る汎用の市販の同一測距センサであり、全く同じ構成で、同じ特性を有する。図３Ａにおいて、発光ビームは紙面手前方向に出射し、図３Ｂにおいて、発光ビームは下方向に出射する。
【００２５】
上記第１測距センサ１０は、第１発光部１１と第１受光部１２を含み、さらに、前述の式Ｙ＝Ａｆ／ｘによって距離を演算して第１距離出力を出力する距離検出回路１５を内蔵している。同様に、上記第２測距センサ２０は、第２発光部２１と第２受光部２２を含み、さらに、前述の式Ｙ＝Ａｆ／ｘによって距離を演算して第２距離出力を出力する距離検出回路１５を内蔵している。
【００２６】
なお、上記距離検出回路１５は、第１および第２測距センサ１０，２０に内蔵すればよいが、第１および第２受光素子５−１，５−２に内蔵するのが耐外来ノイズの観点から最も好ましい。
【００２７】
上記第１および第２発光部１１，２１は、それぞれ、第１および第２発光素子１−１，１−２と第１および第２発光レンズ３−１，３−２からなる。また、上記第１および第２受光部１２，２２は、それぞれ、第１および第２受光素子５−１，５−２と第１および第２受光レンズ４−１，４−１からなる。
【００２８】
上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は、例えばＰＣＢ（プリント配線基板）や筐体等の基体８の同一平面上に対称に実装されており、第１基線Ｂ１と第２基線Ｂ２は平行であり、第１法線Ｎ１と第２法線Ｎ２は一致するように配置されている。
【００２９】
上記第１基線Ｂ１は、第１測距センサ１０の第１発光レンズ３−１の中心と第１受光レンズ４−１の中心とを結ぶ直線であり、
上記第２基線Ｂ２は、第２測距センサ２０の第２発光レンズ３−２の中心と第２受光レンズ４−２の中心とを結ぶ直線であり、
上記第１法線Ｎ１は、第１基線Ｂ１に垂直であって、第１測距センサ１０の第１発光レンズ３−１の中心を通る直線であり、
上記第２法線Ｎ２は、第２基線Ｂ２に垂直であって、第２測距センサ２０の第２発光レンズ３−２の中心を通る直線である。
【００３０】
上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は隣接して配置され、可能な限り接近して配置されていることが好ましい。
【００３１】
また、上記第１および第２測距センサ１０，２０からの第１および第２距離出力Ｙ１およびＹ２を加算、乗算および除算して調和平均Ｙを求める以下の式の演算を行う信号処理部３１を備えている。
【００３２】
Ｙ  ＝  ２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）
この信号処理部３１は、ソフトウェアにより構成されていて、マイクロコンピュータ（マイコン）３０の一部である。また、このマイコン３０は、主としてソフトウェアにより構成された制御部３２を含み、この制御部３２は第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を制御する。つまり、マイコン３０は信号処理部３１と制御部３２を含む。
【００３３】
なお、上記マイコン３０は第１測距センサ１０、第２測距センサ２０と同一面上に配置されていなくてもよい。
【００３４】
（本発明の効果）
図４は図３Ａおよび３Ｂにおける各要素を抽出して光軸ＬＡを追加した図であり、反射物２による発光ビームＬの一部反射により、実際の反射物２までの距離Ｙに対して第１測距センサ１０では第１距離出力Ｙ１（＞Ｙ）、第２測距センサ２０では第２距離出力Ｙ２（＜Ｙ）が誤って距離として検知されるが、調和平均を求める上式の信号処理により誤差を消去できる。
【００３５】
なお、図４において、Δは、本来あるべき受光スポットの位置に対する実際の受光スポットの位置のシフト量であり、誤差の原因となるものである。
【００３６】
上記第１測距センサ１０の第１受光部１２の受光スポットのシフト量Δと、第２測距センサ２０の第２受光部２２の受光スポットのシフト量Δとは、第１測距センサ１０と第２測距センサ２０とが同一構造で、対称に配置されていることから、同方向であり、かつ、同量となる。
【００３７】
図４に示すように、上記第１距離出力Ｙ１は、
Ｙ１  ＝  Ａｆ／（ｘ−Δ）
として
算出され、
上記第２距離出力Ｙ２は、
Ｙ２  ＝  Ａｆ／（ｘ＋Δ）
として算出される。
【００３８】
また、上記マイコン３０の信号処理部３１は、前述の如く、調和平均Ｙを、
Ｙ  ＝  ２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）
として算出する。
【００３９】
このように、この発明の距離検出装置は、第１および第２距離出力Ｙ１，Ｙ２の調和平均Ｙを求めて、この調和平均Ｙを距離としているので、出射ビームの一部しか反射されない場合であっても、誤差を消去して高い精度で距離を検出することができる。
【００４０】
また、この距離検出装置は、同一の第１および第２測距センサ１０，２０を用いているため、光学系の対称性が得られ、したがって、測距精度を向上することができる。
【００４１】
また、この距離検出装置は、第１および第２測距センサ１０，２０に内蔵された距離検出回路１５，１５からの第１および第２距離出力を信号処理部３１で処理しているので、従来例に比べて、耐外来ノイズ特性が良い。
【００４２】
従来例では、第１受光素子と第２受光素子とからの微弱な電流の出力の和を得るために、長い配線を通して微弱な電流を対数圧縮回路へ流すために、耐外来ノイズ特性が悪いのである。
【００４３】
また、この発明の距離検出装置は、第１および第２測距センサ１０，２０として汎用の安価な市販品を使用でき、かつ、従来のような長い配線を不要とできるので、安価である。
【００４４】
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００４５】
（第１実施形態）
図３Ａに示すように、この第１実施形態の距離検出装置１００は、第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を備え、上記第１測距センサ１０は第１発光部１１と第１受光部１２を有し、第２測距センサ２０は第２発光部２１と第２受光部２２を有する。
【００４６】
上記第２測距センサ２０は第１測距センサ１０と同一方向に光を出射するように、第１測距センサ１０に対して１８０°反転して配置される。
【００４７】
このように配置されることで、第１測距センサ１０の第１受光部１２の中心と第１発光部１１の中心を結ぶ第１基線Ｂ１と第２測距センサ２０の第２受光部２２の中心と第２発光部２１の中心を結ぶ第２基線Ｂ２は平行となる。上記第１発光部１１の中心を通り第１基線Ｂ１と垂直な第１法線Ｎ１と第２発光部２１の中心を通り第２基線Ｂ２と垂直な第２法線Ｎ２が一致するように配置される。
【００４８】
なお、ここで、第１および第２発光部１１，２１の中心とは第１および第２発光レンズ３−１，３−２の中心のことを言い、第１および第２受光部１２，２２の中心とは第１および第２受光レンズ４−１，４−２の中心のことを言う。
【００４９】
上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０の内部構造を図５に示す。第１および第２発光部１１，２１は、それぞれ、第１および第２発光素子１−１，１−２と第１および第２発光レンズ３−１，３−２からなり、第１および第２受光部１２，２２は、それぞれ、第１および第２受光素子５−１，５−２と第１および第２受光レンズ４−１，４−２と距離検出回路１５，１５とからなる。上記第１および第２発光素子１−１，１−２から出射した光は、第１および第２発光レンズ３−１，３−２により略平行光Ｌとなって出射され、反射物２で反射された反射光は第１および第２受光レンズ４−１，４−２によって、第１および第２受光素子５−１，５−２上に集光されて、ｘの位置に光スポットを形成する。上記第１および第２受光素子５−１，５−２は、この光スポットの位置ｘの第１および第２受光レンズ４−１，４−２の光軸からの距離を表す信号ｘを出力し、距離検出回路１５，１５はこの信号ｘに基づいて三角測量の原理に従って、下記のように、反射物までの距離に応じた測定結果を出力する。
【００５０】
次に、三角測量の原理を説明する。
【００５１】
図５で反射物２上の光ビームＬの中心（重心）をＡ’点、第１および第２発光レンズ３−１，３−２の中心をＢ点、第１および第２受光レンズ４−１，４−２の中心をＣ点、第１および第２受光レンズ４−１，４−２の中心から第１および第２受光素子５−１，５−２に垂線を下し、この垂線と第１および第２受光素子５−１，５−２の受光面との交点をＤ点、受光スポットの中心（重心）をＥ点とすると、△Ａ’ＢＣと△ＣＤＥは相似となる。辺Ａ’Ｂを反射物までの距離Ｙ、辺ＢＣを第１および第２受光レンズ４−１，４−２の中心Ｃと第１および第２発光レンズ３−１，３−２の中心Ｂとの間の距離（＝基線長）Ａ、辺ＣＤを第１および第２受光レンズ４−１，４−２の中心Ｃと第１および第２受光素子５−１，５−２の受光面との間の距離ｆ、辺ＤＥの大きさを光スポットの位置を表す測定値ｘとすると、図２に示すようになり、以下の式より、測定値ｘを測定することにより、この距離検出装置１００から反射物２までの距離Ｙが得られる。
【００５２】
Ｙ＝Ａ＊ｆ／ｘ
上記第１および第２受光素子５−１，５−２は、上記Ｙを演算する距離検出回路１５を内蔵するのが最も好ましい。尤も、距離検出回路１５は、第１および第２受光素子５−１，５−２と別素子として構成する場合でも、第１および第２測距センサ１０，２０内に設けて、第１および第２受光素子５−１，５−２と近接して配置して、配線長を短くすると、耐外来ノイズ特性が高くなる。
【００５３】
次に、マイコン３０の制御部３２について説明する。
【００５４】
上記制御部３２は、外乱光ノイズ対策のために、第１測距センサ１０および第２測距センサ２０の第１および第２発光素子１−１，１−２にパルス発光させている。上記第１および第２測距センサ１０，２０が完全に同一タイミングで駆動している場合は問題とならないが、内部クロックで動作しているため、そのような動作は非常に困難である。したがって、もし、第１および第２測距センサ１０，２０が独立して動作するよう制御しなければ、一方の発光の成分が他方の受光部へ入射して、測距結果に誤差を生じる要因となってしまう。
【００５５】
これを回避するために、上記制御部３２では第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を時分割で駆動して光干渉が生じないようにしている。具体的には、第１測距センサ１０が動作状態の時は第２測距センサ２０は休止状態、第１測距センサ１０が休止状態の時は第２測距センサ２０は動作状態となるよう制御する。
【００５６】
図６は図３Ｂのように距離検出装置１００を側方から見たときの各要素点を示した模式図であり、第１発光部１１と第２発光部２１が紙面奥行き方向に重なっている。Ａ点からＫ点について説明する。
【００５７】
図６において、第１受光部１２の第１受光レンズ４−１の中心をＥ点、第２受光部２２の第２受光レンズ４−２の中心をＧ点、第１および第２発光部１１，２１の第１および第２発光レンズ３−１，３−２「（側方からみると重なって見える）の中心をＦ点とし、図６に示すように反射物２が下方に偏って位置し、発光ビームＬの一部が反射される状態において、反射物２上での光量重心をＢ点、反射物２が発光ビームＬ全体を反射したと仮定した場合の光量重心をＣ点（発光軸ＬＡと反射物２の交点）とする。Ｂ点で反射された反射光が第１受光部１２の第１受光レンズ４−１で集光されて、第１受光素子５−１上に形成される光スポット位置をＩ点、第２受光部２２の第２受光レンズ４−２で集光されて第２受光素子５−２上に形成される光スポット位置をＫ点とする。
【００５８】
また、Ｃ点で反射された反射光が第１受光部１２の第１受光レンズ４−１で集光されて第１受光素子５−１上に形成される光スポット位置をＨ点、第２受光部２２の第２受光レンズ４−２で集光されて第２受光素子５−２上に形成される光スポット位置をＪ点とする。
【００５９】
反射物２が下方に偏って位置するとき、第１測距センサ１０では第１受光素子５−１上での光スポット位置が発光ビームが全反射される場合に比べてΔだけ第１発光部１１側にシフトする。これにより実際の反射物２までの距離Ｙに対して直線ＩＢを延長して発光軸ＬＡと交差するＡ点までの距離Ｙ１として測定される。第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は同モデル品であるため、第２測距センサ２０でも第２受光素子５−２上での光スポット位置が発光ビームが全反射される場合に比べて第１測距センサ１０と同量のΔだけ第１測距センサ１０と同方向にシフトする。これにより直線ＫＢと発光軸ＬＡが交差するＤ点までの距離Ｙ２として測定される。
【００６０】
図２と同様にして、第１および第２測距センサ１０，２０に対して、それぞれ、三角形の相似関係によりＹ１、Ｙ２を式で表すと下記の（式１）、（式２）となり、両式から（式３）を得る。
【００６１】
Ｙ１  ＝  Ａｆ／（ｘ−Δ）  ・・・・・・・（式１）
Ｙ２  ＝  Ａｆ／（ｘ＋Δ）  ・・・・・・・（式２）
Ｙ  ＝  ２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）・・（式３）
これにより、第１および第２測距センサ１０，２０の距離出力Ｙ１，Ｙ２から、一部反射状態においても、誤差を消去して、正確に距離Ｙを求めることができる上、耐外来ノイズ特性の優れた距離検出装置を提供できる。
【００６２】
図７は測距センサの第１変形例の内部を簡略化して示すブロック図である。受光素子５、距離検出回路１５およびドライバ４１は、一体化して１つのチップ４０になっており、このチップ４０のドライバ４１によって、発光素子１が駆動される。
【００６３】
図８は測距センサの第２変形例の内部を簡略化して示すブロック図である。この第２変形例では、第１および第２発光素子５１，５２の端子は、第１測距センサのチップ４５，第２測距センサのチップ４６の外部に取り出されている。このチップ４５，４６は、図７のチップ４０と同様な構成、機能を有する。
【００６４】
また、この第２変形例では、スイッチング素子５５と、このスイッチング素子５５を切り替えて第１発光素子５１をチップ４５または４６のドライバ４１に接続する制御部としてのマイコン３５を備えている。
【００６５】
この場合、第１測距センサと第２測距センサを同一の第１の発光素子５１で駆動できるので、反射物へ照射される発光ビームは第１測距センサと第２測距センサで同一となるので、測距精度を向上することができる。
【００６６】
第２測距センサで第１発光素子５１を駆動するときは、第２測距センサのチップ４６のドライバ４１から第１発光素子５１に電流を供給して、この電流は第１測距センサのＧＮＤへ流れ込む。
【００６７】
これまでの説明では発光部と受光部がそれぞれ１つずつ有する汎用の市販品の測距センサを用いて説明したが、第１および第２測距センサで発光部を共通とする構造として、上述の（式３）を用いて距離を算出してもよい。
【００６８】
この場合、第１および第２測距センサの距離検出用のＩＣ（集積回路）２つと、信号処理部には汎用のマイコン等を用いることができるので、高精度、高速化、かつ安価な測距装置を提供できる。
【００６９】
次に、具体的に実際の測距センサの例を用いて距離検出の計算式を説明する。
【００７０】
距離出力を表す出力信号はデジタル信号とアナログ電圧に大別できる。さらに、アナログ電圧には距離Ｙに対して線形であるものと非線形であるものに分かれる。図９の（Ａ）にデジタル信号方式、同図（Ｂ）にアナログ電圧（線形）方式、同図（Ｃ）にアナログ電圧（非線形）方式の例を示し、さらに、図９の（Ｄ）にそれらの算出のための（式４）〜（式６）を示す。
【００７１】
それぞれの測距センサとしては、いずれもシャープ（株）から量産化されている例では、デジタル信号方式としてはＧＰ２Ｙ０Ｅ０２Ｂ、アナログ電圧（線形）方式としてはＧＰ２Ｙ０Ｅ０２Ａ、アナログ電圧（非線形）方式としてはＧＰ２Ｙ０Ａ０２ＹＫ０ＦやＧＰ２Ｙ０Ａ６０ＳＺ０Ｆ等が挙げられる。
【００７２】
・デジタル信号の場合
出力はデジタル信号で距離Ｙと同じ距離値Ｄが出力されるため、信号処理部３１では（式４）を演算することで距離Ｙを得ることができる。なお、Ｙ１＝Ｄ１、Ｙ２＝Ｄ２である。
【００７３】
・アナログ電圧（線形）信号の場合
Ｖ＝ａＹ＋ｂの関係があるため、第１測距センサ１０の出力をＶ１，第２測距センサ２０の出力をＶ２とすると、信号処理部３１では（式５）を演算することで距離Ｙを得ることができる。ここで、ａ，ｂは測距センサに固有の値である。
【００７４】
・アナログ電圧（非線形）信号の場合
Ｖ＝ａ／（Ｙ＋ｂ）＋ｃの関係があるため、第１測距センサ１０の出力をＶ１、第２測距センサ２０の出力をＶ２とすると、信号処理部では（式６）を演算することで距離Ｙを得ることができる。ここで、ｋ１からｋ６はａ，ｂ，ｃを用いて計算される測距センサに固有の係数である。具体的には、ｋ１＝２ｂ２、ｋ２＝−２ｂ（ａ＋ｂｃ）、ｋ３＝２ｂ２ｃ２＋４ａｂｃ＋２ａ２、ｋ４＝−２ｂ、ｋ５＝ａ＋２ｂｃ、ｋ６＝２（−ｂｃ２＋ａｃ）である。
【００７５】
（第２実施形態）
図１０Ａおよび１０Ｂは第２実施形態の距離検出装置２００の正面図と側面図であり、図１１は第２実施形態の距離検出装置２００の構成要素を説明するための模式図である。
【００７６】
図１０Ａ，１０Ｂおよび１１において、図３Ａおよび３Ｂに示す第１実施形態の距離検出装置１００の構成部と同一または類似の構成部については、図３Ａおよび３Ｂの構成部と同一参照番号を付して、それらの構成および作用の説明を省略し、異なる構成部のみについて、以下に説明する。
【００７７】
図１０Ａに示すように、第１測距センサ１０は第１発光部１１と第１受光部１２を有し、第２測距センサ２０は第２発光部２１と第２受光部２２を有する。上記第２測距センサ２０は、第１測距センサ１０と同一方向に光を出射するように、第１測距センサ１０に対して１８０°反転し、かつ、第１基線Ｂ１と第２基線Ｂ２とが一致するように配置される。また、上記第１発光部１１と第２発光部２１は可能な限り近接して配置されることが好ましい。
【００７８】
この第２実施形態の距離検出装置２００は、第１実施形態の距離検出装置１００に比べて、第１および第２測距センサ１０，２０を図１０Ａ，１０Ｂのように配置したので、余分なデッドスペースがなく、距離検出装置２００を小型化することができる。
【００７９】
一方、距離検出精度については、図１１に示すように、第１発光部１１の第１発光素子１−１と第２発光部２１の第２発光素子１−２とが光スポットの移動方向に対してずれて配置されており、第１受光素子５−１で検出される光スポット位置誤差Δ１と、第２受光素子５−２で検出される光スポット位置誤差Δ２に差異を生じるようになるため、（式４）から（式６）の各演算式で反射物２までの距離Ｙを計算したとき、第１実施形態に比べて検出精度が低下する。
【００８０】
（第３実施形態）
図１２Ａおよび１２Ｂは、第３実施形態の距離検出装置３００の正面図と側面図である。
【００８１】
図１２Ａおよび１２Ｂにおいて、図３Ａおよび３Ｂに示す第１実施形態の距離検出装置１００の構成部と同一または類似の構成部については、図３Ａおよび３Ｂの構成部と同一参照番号を付して、それらの構成および作用の説明を省略し、異なる構成部のみについて、以下に説明する。
【００８２】
図１２Ａに示すように、第１測距センサ１０は第１発光部１１と第１受光部１２を有し、第２測距センサ２０は第２発光部２１と第２受光部２２を有する。上記第２測距センサ２０は、第１測距センサ１０と同一方向に光を出射するように、第１測距センサ１０に対して１８０°反転して配置される。第１基線Ｂ１と第２基線Ｂ２とは平行であり、第１基線Ｂ１に垂直で第１発光部１１の中心を通る第１法線Ｎ１が第２測距センサ２０の第２受光部２２の中心を通り、第２基線Ｂ２に垂直で第２発光部２１の中心を通る第２法線Ｎ２が第１測距センサ１０の第１受光部１２の中心を通るように配置される。また、上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は可能な限り近接して配置されることが好ましい。
【００８３】
この第３実施形態の距離検出装置３００は、第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を図１２Ａのように配置したので、余分なデッドスペースがなく、距離検出装置３００を小型化することができる。
【００８４】
この第３実施形態の距離検出装置３００は、距離検出精度については、第２実施形態と同様の理由により、第１実施形態の距離検出装置１００に比べて低下する。
【００８５】
距離検出精度よりも、搭載スペースの形状に制約がある場合はその形状によって第１または第２実施形態が適宜選択される。
【００８６】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態の距離検出装置４００の正面図である。
【００８７】
図１３において、図３Ａに示す第１実施形態の距離検出装置１００の構成部と同一または類似の構成部については、図３Ａの構成部と同一参照番号を付して、それらの構成および作用の説明を省略し、異なる構成部のみについて、以下に説明する。
【００８８】
第１から第３実施形態では、第１および第２測距センサ１０，２０に加えて、信号処理部３１や制御部３２を含むマイコン３０を同一基板、筐体等の基体８上に搭載していたが、搭載スペースに余裕がなく、かつ、距離検出精度も必要の場合は、図１３に示すように、第１および第２測距センサ１０，２０を搭載したセンシング部５１にコネクタ６１を設ける一方、他の部分３７に信号処理部３１と制御部３２を含むマイコン３０やコネクタ６２を搭載して、両コネクタ６１，６２をハーネス等の配線で接続するようにしてもよい。
【００８９】
（第５実施形態）
図１４Ａ，１４Ｂおよび１４Ｃは、この発明の第５実施形態としての電式機器およびその変形例を示す図である。
【００９０】
図１４Ａは、第１実施形態の距離検出装置１００を搭載した自走式電子機器８１に上面図であり、この距離検出装置１００は進行方向に対して図１４Ａの向きに搭載されることにより、自走式電子機器８１の移動面内を移動する検出物９１に対して発光ビームＬを照射して、この検出物９１を精度よく障害物として検知でき、衝突を回避することができる。
【００９１】
同様に、図１４Ｂは、第１実施形態の距離検出装置１００を搭載した自走式電子機器８２の側面図であり、人間の足を踏み下ろした場合など、自走式電子機器８２の移動面に対して垂直に移動する検出物（例えば、人間の足）９２に対しては、図１４Ｂの向きに距離検出装置１００が搭載されることにより検出物９２を精度よく障害物として検知でき、衝突を回避することができる。
【００９２】
また、図１４Ｃは、第１実施形態の距離検出装置１００を搭載した自走式電子機器８３の側面図であり、この距離検出装置１００は図１４Ｃに示すように下向きに搭載されている。
【００９３】
これにより、下向きの距離検出装置１００は、床面に段差９３がある場合でも、精度よく段差９３の高さを検出し、自走式電子機器８３の落下を回避することができる。
【００９４】
このように、この発明の距離検出装置は、障害物検知や段差検知の必要のある自走式電子機器に用いると好適である。
【００９５】
（第６実施形態）
図１５は、この発明の第６実施形態の自販機やコピー機などの電子機器８５を示す図である。
【００９６】
この電子機器８５には、第１実施形態の距離検出装置１００が搭載されている。
【００９７】
この電子機器８５に対して、人９５が一定距離以内に接近した場合に、電子機器８５を動作させたり、電灯をオンするようにして、消費電力を低減させるなどして、電子機器８５を省エネルギー化することができる。
【００９８】
このように、上記距離検出装置１００は人体検知や物体検知用センサとして応用することができる。
【００９９】
また、第１〜第４実施形態の距離検出装置１００，２００，３００，４００は、電子機器に好適に使用できる。
【０１００】
この発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
【０１０１】
この発明の距離検出装置１００，２００，３００，４００は、
第１発光部１１および第１受光部１２を有して、三角測量を用いて第１距離出力Ｙ１を出力する第１測距センサ１０と、
第２発光部２１および第２受光部２２を有して、三角測量を用いて第２距離出力Ｙ２を出力する第２測距センサ２０と、
上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を制御する制御部３２，３５と、
上記第１測距センサ１０からの第１距離出力Ｙ１と上記第２測距センサ２０からの第２距離出力Ｙ２との調和平均Ｙを演算して出力する信号処理部３１と
を備え、
上記第１発光部１１と第２発光部２１は共通もしくは隣接して配置されている
ことを特徴としている。
【０１０２】
この発明の距離検出装置１００，２００，３００，４００によれば、第１および第２距離出力Ｙ１，Ｙ２の調和平均Ｙを求めて、この調和平均Ｙを距離としているので、出射ビームの一部しか反射されない場合であっても、誤差を消去または少なくして高い精度で距離を検出することができる。
【０１０３】
また、この発明の距離検出装置１００，２００，３００，４００は、第１および第２測距センサ１０，２０を同一のものとすると、容易に、光学系の対称性が得られて、測距精度を向上することができる。
【０１０４】
また、この発明の距離検出装置１００，２００，３００，４００は、第１および第２測距センサ１０，２０から出力された第１および第２距離出力Ｙ１，Ｙ２を信号処理部３１で処理しているので、従来例に比べて、耐外来ノイズ特性が良い。
【０１０５】
また、この発明の距離検出装置１００，２００，３００，４００は、第１および第２測距センサ１０，２０として汎用の安価な市販品を使用でき、かつ、従来のような長い配線を不要とできるので、安価である。
【０１０６】
１実施形態では、
上記第１測距センサ１０の第１距離出力をＹ１、
上記第２測距センサ２０の第２距離出力をＹ２とするとき、
上記信号処理部３１は２＊Ｙ１＊Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）を演算する。
【０１０７】
上記実施形態によれば、簡単に調和平均Ｙを得ることができる。
【０１０８】
１実施形態では、
上記第１発光部１１の中心と第１受光部１２の中心を結ぶ第１基線Ｂ１と、
上記第２発光部２１の中心と第２受光部２２の中心を結ぶ第２基線Ｂ２とは平行であり、
上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は上記第１基線Ｂ１および第２基線Ｂ２に垂直方向に隣接して配置されている。
【０１０９】
上記実施形態によれば、上記第１発光部１１の中心と第１受光部１２の中心を結ぶ第１基線Ｂ１と、上記第２発光部２１の中心と第２受光部２２の中心を結ぶ第２基線Ｂ２とは平行であり、上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０は上記第１基線Ｂ１および第２基線Ｂ２に垂直方向に隣接して配置されているから、第１発光部１１の中心と第２発光部２１の中心との上記第１および第２基線Ｂ１，Ｂ２方向のずれを小さくすることが可能で、測定精度を向上することが可能である。
【０１１０】
１実施形態では、
上記第１基線Ｂ１と垂直であり第１発光部１１の中心を通る第１法線Ｎ１と、
上記第２基線Ｂ２と垂直であり第２発光部２１の中心を通る第２法線Ｎ２とが一致する。
【０１１１】
上記実施形態によれば、上記第１基線Ｂ１と垂直であり第１発光部１１の中心を通る第１法線Ｎ１と、上記第２基線Ｂ２と垂直であり第２発光部２１の中心を通る第２法線Ｎ２とが一致していて、第１発光部１１の中心と第２発光部２１の中心とが第１および第２基線Ｂ１，Ｂ２方向に一致しているから、第１および第２発光部１１，２１からの発光ビームが反射物に部分的に照射されたことによる誤差を完全に消去することが可能になる。
【０１１２】
１実施形態では、
上記制御部３２は、上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を時分割で動作させる。
【０１１３】
上記実施形態によれば、上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０を時分割で動作させるから、光干渉を生じないようにして、測定誤差を少なくすることができる。
【０１１４】
１実施形態では、
上記第１測距センサ１０の第１発光部と上記第２測距センサ２０の第２発光部とは、共通の発光部であり、
上記制御部３５は、上記第１測距センサ１０の駆動時と上記第２測距センサ２０の駆動時とに上記共通の発光部を動作させるように、経路を切り替えるスイッチング素子５５を備える。
【０１１５】
上記実施形態によれば、上記第１測距センサ１０と第２測距センサ２０とは共通の発光部を有して共通の同一発光素子５１を駆動するので、反射物２に照射される発光ビームＬが第１測距センサ１０と第２測距センサ２０とで同一になるので、測距精度を向上することができる。
【０１１６】
この発明の電子機器８１，８２，８３，８５は、
上述の距離検出装置１００，２００，３００，４００を備えることを特徴としている。
【０１１７】
この発明の電子機器によれば、上述の距離検出装置１００，２００，３００，４００を備えるので、高い精度で距離を検出でき、かつ、耐外乱特性も良く、かつ、安価に、障害物を検知して衝突を回避したり、転倒や落下を回避したりでき、また、人の接近を検知して動作を制御して省エネルギーを達成したりすることができる。
【０１１８】
第１〜第６実施形態および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。
【符号の説明】
【０１１９】
１−１  第１発光素子
１−２  第２発光素子
２  反射物
３−１  第１発光レンズ
３−２  第２発光レンズ
４−１  第１受光レンズ
４−２  第２受光レンズ
１０  第１測距センサ
１１  第１発光部
１２  第１受光部
２０  第２測距センサ
２１  第２発光部
２２  第２受光部
３１  信号処理部
３２，３５  制御部
５５  スイッチング素子
８１，８２，８３，８５  電子機器
１００，２００，３００，４００  距離検出装置
Ｙ  調和平均
Ｙ１  第１距離出力
Ｙ２  第２距離出力
Ｂ１  第１基線
Ｂ２  第２基線
Ｎ１  第１法線
Ｎ２  第２法線
Ｌ  発光ビーム
【図１】
2016205863.tif 000003
【図２】
2016205863.tif 000004
【図３Ｂ】
2016205863.tif 000005
【図３Ａ】
2016205863.tif 000006
【図４】
2016205863.tif 000007
【図５】
2016205863.tif 000008
【図６】
2016205863.tif 000009
【図７】
2016205863.tif 000010
【図８】
2016205863.tif 000011
【図９】
2016205863.tif 000012
【図１０Ｂ】
2016205863.tif 000013
【図１０Ａ】
2016205863.tif 000014
【図１１】
2016205863.tif 000015
【図１２Ｂ】
2016205863.tif 000016
【図１２Ａ】
2016205863.tif 000017
【図１３】
2016205863.tif 000018
【図１４Ａ】
2016205863.tif 000019
【図１４Ｂ】
2016205863.tif 000020
【図１４Ｃ】
2016205863.tif 000021
【図１５】
2016205863.tif 000022