(57)【要約】【課題】簡単な構成で異常を検出でき、小型化とコストダウンが図れる光学式測距装置を提供すること。【解決手段】光学式測距装置は、発光素子(１１)と、測定対象物(９０)からの反射光を受ける受光面(２１ａ)を有し、この受光面(２１ａ)における受光位置に応じた信号を出力する受光素子(２１)と、発光素子(１１)および受光素子(２１)と測定対象物(９０)との間に位置すると共に、透光性を有する保護カバー(３１)と、保護カバー(３１)を透過した上記反射光を受けた受光素子(２１)からの上記信号に基づいて、上記受光位置情報を求め、この受光位置情報に基づいて上記測定対象物(９０)までの距離出力値を算出する信号処理部(５０)と、上記距離出力値と、測定対象物(９０)までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する異常判定部(６２)とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を照射する発光素子と、
上記測定対象物からの反射光を受ける受光面を有し、この受光面における受光位置に応じた信号を出力する受光素子と、
上記発光素子および上記受光素子と上記測定対象物との間に位置すると共に、透光性を有する保護カバーと、
上記保護カバーを透過した上記反射光を受けた上記受光素子からの上記信号に基づいて、上記受光位置情報を求め、この受光位置情報に基づいて上記測定対象物までの距離出力値を算出する信号処理部と、
上記距離出力値と、上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する異常判定部と
を備えることを特徴とする光学式測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記異常判定部は、上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離以下であり、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第２の閾値よりも小さいとき、上記保護カバーが汚れた状態であると判断することを特徴とする光学式測距装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学式測距装置において、
上記異常判定部は、上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離より大きく、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第３の閾値よりも大きいとき、上記保護カバーが汚れた状態であると判断することを特徴とする光学式測距装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の光学式測距装置において、
上記異常判定部は、
上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第４の閾値よりも大きいとき、または、
上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第５の閾値よりも小さいとき、
故障が発生していると判断することを特徴とする光学式測距装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の光学式測距装置を備えた電子機器。
【請求項６】
請求項５に記載の電子機器において、
床面に沿って移動可能な本体部を備え、
上記本体部には、上記床面までの距離が予め定められた基準距離になるように上記光学式測距装置が取り付けられており、
上記光学式測距装置は、上記床面を上記測定対象物とすることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項６に記載の電子機器において、
上記本体部に移動可能に設けられており、上記測定対象物と上記保護カバーとの間に位置して、上記測定対象物に照射される光を散乱反射する反射物を有し、
上記異常判定部は、上記反射物によって異常があるか否か判断することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項５に記載の電子機器において、
床面に沿って移動可能な本体部を備え、
上記本体部には、上記光学式測距装置が取り付けられており、
上記発光素子は、上記床面と略平行な光を出射す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】
本発明は、測定対象物までの距離を光学的に検出する光学式測距装置およびこの光学式測距装置を搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物までの距離を光学的に検出する光学式測距装置としては、例えば特開平７−１４６３５３号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この光学式測距装置は、測定対象物に光を照射する距離測定用の発光素子と、測定対象物によって反射した光を受光する距離測定用の受光素子と、測定対象物と距離測定用の発光素子および受光素子との間に設けられた保護カバーと、この保護カバーに光を照射する保護カバー用発光素子と、保護カバーによって反射した光を受光する保護カバー用受光素子とを備える。そして、保護カバーの汚れなどの異常が発生すると、保護カバーからの反射光の光量が変化することを利用して、異常を検出している。
【０００３】
また、光学式測距装置としては、例えば特開２０００−１９３８７９号公報（特許文献２）に記載されているものがある。この光学式測距装置は、一対の距離測定用の受光素子と、これらの受光素子を保護する保護カバーとを備える。両受光素子には、保護カバーを介して被写体からの光が入射するようになっている。保護カバーの汚れなどの異常が発生すると、両受光素子の受光量にアンバランスが生じ、両受光素子で検出される信号の一致度が低下し、相関値の最小値が大きくなることを利用して、異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１４６３５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された光学式測距装置では、距離測定用の発光素子および受光素子以外に、保護カバーの異常状態を検出するために、保護カバー用の発光素子および受光素子を別途備えている。また、上記特許文献２に開示された光学式測距装置では、パッシブ型の光学式測距装置であるため、周囲の環境によっては、照度が不足して十分な測距精度が得られない場合がある。このため、距離測定用の発光素子以外に、別途、補助光源となる発光素子を備えている。このように、距離測定用の発光素子および受光素子以外に保護カバー用の発光素子および受光素子等を別途備えるので、部品点数が増加し、装置が大型化したり、コストアップするという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成で異常を検出でき、小型化とコストダウンが図れる光学式測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光学式測距装置は、
測定対象物に光を照射する発光素子と、
上記測定対象物からの反射光を受ける受光面を有し、この受光面における受光位置に応じた信号を出力する受光素子と、
上記発光素子および上記受光素子と上記測定対象物との間に位置すると共に、透光性を有する保護カバーと、
上記保護カバーを透過した上記反射光を受けた上記受光素子からの上記信号に基づいて、上記受光位置情報を求め、この受光位置情報に基づいて上記測定対象物までの距離出力値を算出する信号処理部と、
上記距離出力値と、上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する異常判定部と
を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部は、上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離以下であり、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第２の閾値よりも小さいとき、上記保護カバーが汚れた状態であると判断する。
【０００９】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部は、上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離より大きく、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第３の閾値よりも大きいとき、上記保護カバーが汚れた状態であると判断する。
【００１０】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部は、
上記測定対象物までの距離が予め定められた基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第４の閾値よりも大きいとき、または、
上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第５の閾値よりも小さいとき、
故障が発生していると判断する。
【００１１】
本発明の電子機器は、上記光学式測距装置を備えることを特徴としている。
【００１２】
また、一実施形態の電子機器では、
床面に沿って移動可能な本体部を備え、
上記本体部には、上記床面までの距離が予め定められた基準距離になるように上記光学式測距装置が取り付けられており、
上記光学式測距装置は、上記床面を上記測定対象物とする。
【００１３】
また、一実施形態の電子機器では、
上記本体部に移動可能に設けられており、上記測定対象物と上記保護カバーとの間に位置して、上記測定対象物に照射される光を散乱反射する反射物を有し、
上記異常判定部は、上記反射物によって異常があるか否か判断する。
【００１４】
また、一実施形態の電子機器では、
床面に沿って移動可能な本体部を備え、
上記本体部には、上記光学式測距装置が取り付けられており、
上記発光素子は、上記床面と略平行な光を出射する。
【発明の効果】
【００１５】
以上より明らかなように、本発明によれば、保護カバーの異常等を検出するための構成を別途備える必要がないので、簡単な構成で異常を検出でき、小型化とコストダウンが図れる光学式測距装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の光学式測距装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は上記光学式測距装置の受光素子を説明する図である。
【図３】図３は三角測量による光学式測距方法を示す図である。
【図４】図４は上記光学式測距装置の汚れ状態における測距を説明する図である。
【図５】図５は上記汚れ状態における上記受光素子の受光量の分布を説明する図である。
【図６】図６は上記光学式測距装置の測定対象物までの距離と距離出力値との間の関係を上記汚れ状態および標準状態について説明する図である。
【図７】図７は本発明の第２実施形態の電子機器の構成および動作を概略的に示す図である。
【図８】図８は上記第２実施形態の電子機器が上記汚れ状態を検出する方法を説明する図である。
【図９】図９は本発明の第３実施形態の電子機器の構成および動作を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第４実施形態の電子機器の構成および動作を概略的に示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは本発明の第５実施形態の電子機器の構成および動作を概略的に示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは本発明の第５実施形態の電子機器の構成および動作を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の光学式測距装置の構成を示す概略図である。
【００１８】
図１において、光学式測距装置１００は、ＬＥＤからなる発光素子１１と、発光素子１１から出射された光を集光して、測定対象物９０に光を照射する発光レンズ１２と、測定対象物９０からの反射光を集光する受光レンズ２２と、受光レンズ２２で集光された上記反射光を受ける受光素子２１と、透光性を有する保護カバー３１と、信号処理部５０と、基準値記憶部６１と、異常判定部６２とを備えている。なお、発光素子１１としては、赤外線発光素子やレーザダイオード等の他の素子であってもよい。また、発光レンズ１２の中心点を原点Ｏとし、測定対象物９０上における発光素子１１からの光の照射位置をＡとし、受光レンズ２２の中心点を点Ｃとしている。
【００１９】
上記受光素子２１は、原点Ｏの基線上であるＸ軸に略平行な直線上に位置している。受光素子２１は、例えば位置検出素子（ＰＳＤ；Position Sensitive Device）であり、受光レンズ２２で集光された光を受ける受光面２１ａを有している。受光素子２１は、受光素子２１の受光面２１ａの入射光の受光位置に応じて、信号電流Ｉ１，Ｉ２を出力するようになっている。
【００２０】
上記保護カバー３１は、発光素子１１および受光素子２１と測定対象物９０との間であって、原点Ｏの基線上であるＸ軸に略平行な直線上に位置している。保護カバー３１は、上記出射光および上記反射光の波長に対して十分高い透過率を有している。
【００２１】
上記信号処理部５０は、距離演算部５１とドライバ５２とを有する。距離演算部５１は、保護カバー３１を透過した上記反射光を受けた受光素子２１からの信号電流Ｉ１，Ｉ２を受け、この信号電流Ｉ１，Ｉ２から受光位置情報を求め、この受光位置情報に基づいて測定対象物９０までの距離出力値を算出するようになっている。ドライバ５２は、発光素子１１を駆動するようになっている。
【００２２】
基準値記憶部６１は、予め定められた第１〜第５の閾値など、後述する様々な基準値等を記憶するようになっている。
【００２３】
異常判定部６２は、距離演算部５１から上記距離出力値が入力されると共に、基準値記憶部６１から上記基準値等が入力されるようになっている。
【００２４】
図２は、上記受光素子２１について説明する図である。
【００２５】
図２に示すように、この受光素子２１は、電極２１１，２１２を有している。電極２１１，２１２は、受光面２１ａの両端部に設けられている。受光面２１ａは、均一な比抵抗値を有しているので、受光面２１ａに光スポット２１０が入射した位置に発生した光エネルギに比例した光電流は、入射位置と電極２１１，２１２との距離に反比例して、電極２１１，２１２から信号電流Ｉ１，Ｉ２として取り出せるようになっている。具体的には、受光素子２１は、受光面２１ａに結像された光スポット２１０の光量の重心位置を検出し、重心位置と電極２１１との間の距離に反比例した信号電流Ｉ１を電極２１１から、重心位置と電極２１２との間の距離に反比例した信号電流Ｉ２を電極２１２から出力するようになっている。
【００２６】
図３は、上記光学式測距装置における三角測距原理について説明する図である。
【００２７】
図３において、図１に示す構成要素と同一の構成要素については、図１における参照番号と同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００２８】
図３に示すように、発光素子１１から出射した光は、発光レンズ１２によって平行光束Ｌ１に集光され、この集光された平行光束Ｌ１は、Ｙ軸上に沿って射出される。距離ａ(近距離側）にある測定対象物９１の点Ａ１で拡散反射された光束Ｌ２は、受光レンズ２２によって、受光素子２１の右端側に集光され、この集光された光は、受光素子２１の受光面２１ａ上の点Ｅ１に結像されて光スポットを形成する。また、距離ｂ（遠距離側）にある測定対象物９２の点Ａ２で拡散反射された光束Ｌ３は、受光レンズ２２によって、受光素子２１の中央側に集光され、この集光された光は、受光素子２１の受光面２１ａ上の点Ｅ２に結像されて光スポットを形成する。このように、発光素子１１から測定対象物９１，９２までの距離ａ，ｂが変化すると、その変化に応じて、受光面２１ａ内での上記光スポットの入射位置が変化する。したがって、受光面２１ａ内での上記光スポットの入射位置を求めることで、その入射位置に応じて、発光素子１１から測定対象物９１，９２までの距離を算出（測距）できる（三角測距方式）。
【００２９】
次に、上記光学式測距装置１００を用いて、例えば測定対象物９２までの距離を測距するときの計算式を説明する。
【００３０】
上記受光レンズ２２の中心点Ｃを通るＹ軸に平行な線が受光素子２１の受光面２１ａと交差する点を点Ｆとすると、三角形ＯＡ２Ｃと三角形ＣＦＥ２とは相似形となる。この相似形に基づいて、上記三角測距方式による測距においては、信号処理部５０によって、受光素子２１からの信号電流に基づいて光スポットの位置を求め、三角形ＣＦＥ２の辺ＦＥ２の長さ(距離ｄ)を算出するようになっている。そして、信号処理部５０によって、距離ｄを用いて、発光レンズ１２の中心点Ｏから測定対象物９２までの距離ｂを、距離ｂ＝距離Ａ×（距離ｆ／距離ｄ）によって算出するようになっている。
【００３１】
ここで、上記距離Ａは、発光レンズ１２の中心点Ｏと受光レンズ２２の中心点Ｃとの間の距離（基線長）である。また、距離ｆは、受光レンズ２２の中心点Ｃと受光素子２１の受光面２１ａとの間の距離であり、受光レンズ２２の焦点距離である。また、距離ｄは、受光素子２１の受光面２１ａ上の点Ｆと光スポットの中心（重心）点Ｅ２との間の距離である。距離ｄは、受光素子２１の電極２１１，２１２（図２参照）から出力される信号電流Ｉ１とＩ２とのバランスを、距離演算部５１（図１参照）で算出することによって求められる。具体的には、次の（式１）によって、求められる。
【００３２】
Ｉ２／（Ｉ１＋Δ）・・・・・（式１）
ここで、オフセットΔは、分母が０にならないように加算される一定値である。
【００３３】
図４は、上記光学式測距装置１００の汚れ状態における測距を説明する図である。ここで、汚れ状態とは、保護カバー３１上に汚れ（ホコリ９）が付着した状態のことをいう。図４において、図１に示す構成要素と同一の構成要素については、図１における参照番号と同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３４】
発光素子１１から出射した光は、発光レンズ１２で略平行光となって出射されるが、保護カバー３１の表面３１ａに付着したホコリ９によって散乱され、広がりを持った出射光線Ｂ１となる。この出射光線Ｂ１によって、誤測距が引き起こされる。
【００３５】
また、測定対象物９０で反射した光は、保護カバー３１にホコリ９が付着していない標準状態では、略平面波となって受光レンズ２２に入射し、受光素子２１の受光面２１ａ上に集光されて光スポットとなる。一方、上記汚れ状態では、上記反射光がホコリ９で散乱され、広がりを持った反射光線Ｂ２となる。この反射光線Ｂ２の一部が、受光レンズ２２に入射し、受光面２１ａ上に集光されて光スポットとなる。このとき、受光レンズ２２の集光度が低下し、上記光スポットは大きくなる。また、反射光線Ｂ２の他の一部は、受光面２１ａに直接入射し、このノイズ光によって、上記光スポットがさらに大きくなる。
【００３６】
また、ホコリ９で反射した反射光線Ｂ３は、保護カバー３１の表面３１ａおよび裏面３１ｂによって繰り返して反射し、受光レンズ２２に入射して、光スポットＳ１を形成する。このとき、反射光線Ｂ３は、受光面２１ａに対して大きな入射角で入射するので、光スポットＳ１のピークは受光面２１ａの外側に位置し、光スポットＳ１の裾部Ｓ１１のみが受光面２１ａ上に位置している。裾部Ｓ１１は、一様な右上がりの形状を有している。
【００３７】
図５は、上記汚れ状態における受光素子２１の受光量の分布を説明する図である。
【００３８】
図５に示すように、Ｘ軸は受光素子２１のＸ座標を示し、Ｙ軸は受光素子２１が受光する光の光量を示している。上記汚れ状態において受光素子２１が受光する光、すなわち、反射光線Ｂ２およびＢ３（図４参照）による光量分布Ｓ１０は、反射光線Ｂ３の光量分布Ｓ１１と、反射光線Ｂ２のガウシアン形状を有する光量分布Ｓ１２とを足し合わせた分布である。
【００３９】
上記光量分布Ｓ１０の光スポット位置（重心）は、光量分布Ｓ１２の光スポット位置より右側（＋ｘ側）にシフトされている。これは、保護カバー３１の反射光による反射光線Ｂ３の光量分布Ｓ１１が加算されているからである。したがって、このシフト量に相当する分だけ、測距精度が低下する。
【００４０】
より詳しくは、受光素子２１の電極２１１，２１２（図２参照）から出力される信号電流Ｉ１と信号電流Ｉ２とのバランスは、反射光線Ｂ３の影響により、信号電流Ｉ２が信号電流Ｉ１よりも大きくなる。このため、上記バランスは、次の（式２）によって示されるように、上記（式１）の分子に反射光線Ｂ３の影響分だけａが加算される。
（Ｉ２＋ａ）／（Ｉ１＋Δ）・・・・・（式２）
さらに、上記バランスは、次の（式３）によって示されるように、上記（式２）の分母および分子に反射光線Ｂ３の影響分だけ、それぞれｂが加算される。これは、反射光線Ｂ２の影響により、光スポットの集光度が低下するからである。
（Ｉ２＋ａ＋ｂ）／（Ｉ１＋Δ＋ｂ）・・・・・（式３）
上記（式３）において、十分遠方においてはＩ１，Ｉ２，ｂが非常に小さくなるので、ａが支配的となり、上記バランスが一定の値となる。このため、上記汚れ状態において、上記バランスによって算出される距離ｄも一定の値となる。
【００４１】
図６は、光学式測距装置１００の測定対象物までの距離と距離出力値との間の関係（特性）を上記汚れ状態および標準状態について説明する図である。
【００４２】
図６に示すように、Ｘ軸は測定対象物までの距離を示し、Ｙ軸は距離出力値を示している。破線は、上記標準状態の特性を示しており、上記（式１）に対応している。実線は、上記汚れ状態の特性を示しており、上記式（３）に対応している。
【００４３】
上記標準状態において、予め定められた距離１（０．３）に対する上記距離出力値を基準値１（２．４）とする。この基準値１は、例えば、光学式測距装置１００を使用するとき、光学式測距装置１００に初めて電源を投入する際に算出され、基準値記憶部６１（図１参照）に保存される。なお、初めて電源を投入する際に限らず、クリーニング等のメンテナンス実施後に光学式測距装置１００を上記標準状態に回復させてから上記基準値１を算出してもよい。
【００４４】
上記汚れ状態において、予め定められた距離２（２．８）に対する上記距離出力値を基準値２（１．４）とする。ここで、上記汚れ状態の特性では、測定対象物までの距離が非常に大きくなる（遠距離）と、上記距離出力値が一定の値となる。このため、測定対象物がない状態、すなわち、測定対象物までの距離が無限遠のときの上記距離出力値を基準値２としてもよい。上記汚れ状態における上記距離２に対するは、予めサンプル等を用いて固定値として算出しておき、この固定値を上記基準値記憶部６１に保存してもよい。また、光学式測距装置１００の個々のばらつきをキャリブレーションする為に、実際に上記汚れ状態における上記距離２に対応する上記基準値２を算出して保存してもよい。上記基準値２を算出する際には、上記汚れ状態と光学特性が同様となる光散乱物（例えば、光を散乱するフィルムなど）を保護カバー３１の前面に配置してもよい。この場合、仮想的な汚れであるため、上記汚れ状態から上記標準状態に回復させる手順が容易となるため好適である。
【００４５】
上記距離出力値が上記基準値２となるときの上記測定対象物までの距離を上記標準状態の特性から算出し、基準距離とする。この基準距離は、基準値記憶部６１に保存されている。
【００４６】
上記測定対象物までの距離が上記基準距離以下のとき、上記標準状態に比べて上記汚れ状態では上記距離出力値が小さくなる。すなわち、光学式測距装置１００は、上記汚れ状態では、上記測定対象物までの距離が上記基準距離以下のとき、実際の距離よりも遠距離を算出する。
【００４７】
例えば、上記測定対象物までの距離が上記距離１（０．３）のとき、上記距離出力値は、上記標準状態では約２．４であるのに対し、上記汚れ状態では約１．７である。上記距離出力値から上記測定対象物までの距離を算出するときは、上記標準状態の特性を用いる。このため、上記距離出力値が１．７のとき、上記標準状態では、上記測定対象物までの距離が０．５となる。したがって、光学式測距装置１００は、上記汚れ状態では、０．２（＝０．５−０．３）だけ遠距離側であると算出する。
【００４８】
一方、上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいとき、上記標準状態に比べて上記汚れ状態では上記距離出力値が大きくなる。すなわち、光学式測距装置１００は、上記汚れ状態では、上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいとき、実際の距離よりも近距離を算出する。
【００４９】
例えば、光学式測距装置１００は、上記測定対象物までの距離が上記距離２（２．８）のとき、上述したのと同様に上記測定対象物までの距離を算出するとき、上記汚れ状態では、２．２（＝２．８−０．６）だけ近距離側であると算出する。
【００５０】
上記汚れ状態の特性は、保護カバー３１にホコリ９が多量に付着した場合のものである。このため、実際には、ホコリ９の付着量の増大に伴い、上記標準状態の特性から上記汚れ状態の特性へと徐々に変化する。
【００５１】
したがって、上記標準状態の特性と上記汚れ状態の特性との違いを利用して、上記光学式測距装置１００の異常判定部６２は、正常な距離測定ができる状態であるか否かを判断する。すなわち、異常判定部６２は、上記距離出力値と、上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する。ここで、異常とは、保護カバー３１が汚れた状態である場合や故障が発生している場合などを含む。
【００５２】
異常判定部６２は、異常があると判断したとき、異常情報を出力するようになっている。この異常情報の出力方法としては、スピーカー等による音の生成や、エラーランプの発光、ＬＣＤ等への表示、無線機器等を使った通知等がある。上記異常情報の出力によって、ユーザに保護カバー３１の清掃等のメンテナンスを要求したり、光学式測距装置１００の故障を報知したりすることができる。
【００５３】
上記異常判定部６２が、上記汚れ状態であると判断する方法として、次の２つがある。
【００５４】
（第１の汚れ状態判断方法）
第１の汚れ状態判断方法は、上記測定対象物までの距離が上記基準距離以下であり、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第２の閾値よりも小さいとき、異常判定部６２が、上記汚れ状態であると判断する。例えば、まず、上記測定対象物までの距離が上記距離１のとき、上記基準値１（２．４）よりも０．５だけ小さい１．９を第２の閾値とする。次に、この第２の閾値よりも上記距離１に対応する上記距離出力値が小さいとき、異常判定部６２は、上記汚れ状態であると判断する。
【００５５】
（第２の汚れ状態判断方法）
第２の汚れ状態判断方法は、上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きく、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第３の閾値よりも大きいとき、異常判定部６２が、上記汚れ状態であると判断する。例えば、まず、上記測定対象物までの距離が上記距離２のとき、上記標準状態における上記距離出力値である０．４よりも０．５だけ大きい０．９を第３の閾値とする。次に、この第３の閾値よりも上記距離２に対応する上記距離出力値が大きいとき、異常判定部６２が、上記汚れ状態であると判断する。
【００５６】
また、上記異常判定部６２は、上記測定対象物までの距離が上記基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第４の閾値よりも大きいとき、または、上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第５の閾値よりも小さいとき、上記光学式測距装置１００に故障が発生していると判断する。
【００５７】
例えば、上記測定対象物までの距離が上記距離１のとき、上記基準値１（２．４）よりも０．３だけ大きい２．７を第４の閾値とする。そして、この第４の閾値よりも上記距離１に対応する上記距離出力値が大きいとき、異常判定部６２が、故障が発生していると判断する。また、上記測定対象物までの距離が上記距離２のとき、上記標準状態における上記距離出力値である０．４よりも０．３だけ小さい０．１を第５の閾値とする。そして、この第５の閾値よりも上記距離２に対応する上記距離出力値が小さいとき、異常判定部６２が、故障が発生していると判断する。これにより、上記光学式測距装置１００に故障が発生していることを検出できる。
【００５８】
上記構成の光学式測距装置１００によれば、上記異常判定部６２は、上記距離出力値と、上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する。このため、距離測定用の発光素子および受光素子以外に保護カバー３１のための発光素子および受光素子等を別途備えていなくても、保護カバー３１が汚れている場合や、故障その他の場合の異常を検出できる。したがって、部品点数が増加するのを防止し、簡単な構成で異常を検出でき、光学式測距装置１００の小型化とコストダウンを図ることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の自律移動型の電子機器２００の構成および動作を概略的に示す図である。この電子機器２００は、第１実施形態の光学式測距装置１００を搭載しており、例えば自走式掃除機である。なお、この第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の符号は、上記第１実施形態と同じ構成を示しているため、その説明を省略する。
【００６０】
図７に示すように、電子機器２００の本体部２０１は、床面２５０に沿って移動可能になっている。この本体部２０１の前方下端部には、光学式測距装置１００が取り付けられている。この光学式測距装置１００は、床面２５０に対向すると共に、床面２５０までの距離が上記基準距離になるように配置されている。光学式測距装置１００は、床面２５０を測定対象物としている。電子機器２００は、光学式測距装置１００で床面２５０までの距離を測定することによって、電子機器２００の進行方向の前方に位置する床面２５０の段差２５１や、床面２５０上の図示しない障害物を検出したりするようになっている。
【００６１】
上記電子機器２００は、上記光学式測距装置１００を備えるので、部品点数が増加するのを防止し、簡単な構成で光学式測距装置１００の異常を検出でき、小型化とコストダウンを図ることができる。
【００６２】
また、光学式測距装置１００が異常のままで電子機器２００を使用し、光学式測距装置１００が床面２５０までの距離を誤検出して、電子機器２００が床面２５０上の障害物に衝突したり、床面２５０の段差２５１によって落下したりするのを防止できる。
【００６３】
さらに、光学式測距装置１００の異常をユーザに知らせれば、ユーザによって上記異常から正常状態に回復させて使用することができる。例えば、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを、電子機器２００の起動時に床面２５０によって検査することにより、ユーザに保護カバー３１の清掃を促す信号を出すことができ、清掃が不完全で終わることを回避できる。
【００６４】
なお、電子機器２００は、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを、電子機器２００の起動時に床面２５０によって検査していたが、これに限られない。例えば、図８に示すように、電子機器２００の充電ステーション２４２の近傍の床面２５０上に光学式測距装置１００の特性に好適な散乱反射面を有する標準反射物２４１を設け、この標準反射物２４１によって、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを検査してもよい。上記床面２５０によって上記検査を行う場合、床面２５０を構成する部材の種類（例えば、木材や畳、絨毯等）に応じて上記距離出力値がばらついて上記検査の安定性が問題となる場合があった。しかしながら、標準反射物２４１によって、上記検査を安定的かつ正確に行うことができ、上記問題を解消できるからである。
【００６５】
また、光学式測距装置１００は、床面２５０までの距離が上記基準距離になるように配置されていたが、これに限られない。例えば、光学式測距装置は、床面２５０までの距離が上記基準距離以外の別の距離（第２の基準距離）になるように配置されてもよいし、床面２５０までの距離を検出する検出部を有していてもよい。
【００６６】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態の電子機器３００の構成および動作を概略的に示す図である。上記第２実施形態と相違する点を説明すると、この第３実施形態では、光学式測距装置１００の発光素子１１が床面２５０と略平行な光を出射する点が相違する。なお、この第３実施形態において、上記第２実施形態と同一の符号は、上記第２実施形態と同じ構成を示しているため、その説明を省略する。
【００６７】
図９に示すように、光学式測距装置１００は、電子機器３００の本体部３０１の前面に設けられている。電子機器３００の進行方向の前方には、障害物３５０が配置されている。この障害物３５０が、光学式測距装置１００の測定対象物である。光学式測距装置１００の発光素子１１は、床面２５０と略平行な光を出射し、この出射光は、障害物３５０に照射される。電子機器３００は、光学式測距装置１００によって障害物３５０を検出するようになっている。
【００６８】
上記電子機器３００によれば、光学式測距装置１００の発光素子１１が床面２５０と略平行な光を出射するので、本体部３０１に対して床面２５０と略平行に接近してくる障害物や人等をより確実に検出できる。
【００６９】
また、光学式測距装置１００が異常のままで電子機器３００を使用し、光学式測距装置１００が例えば障害物３５０までの距離を誤検出して、電子機器３００が障害物３５０に衝突するのを防止できる。
【００７０】
さらに、光学式測距装置１００の異常をユーザに知らせれば、ユーザによって上記異常から正常状態に回復させて使用することができる。例えば、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを、電子機器３００の起動時に所定の壁面によって検査することにより、ユーザに保護カバー３１の清掃を促す信号を出すことができ、清掃が不完全で終わることを回避できる。
【００７１】
なお、電子機器３００は、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを、電子機器３００の起動時に所定の壁面によって検査していたが、これに限られない。例えば、壁面等の測定対象物がない無限遠によって、光学式測距装置１００が上記汚れ状態にあるか否かを検査してもよい。上述したように、光学式測距装置１００は、上記汚れ状態の場合、測定対象物がない無限遠に対して上記距離出力値が一定値に飽和するからである。
【００７２】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態の電子機器４００の構成および動作を概略的に示す図である。この電子機器４００は、第１実施形態の光学式測距装置１００を搭載しており、例えばサービスロボットである。なお、この第４実施形態において、上記第２実施形態と同一の符号は、上記第２実施形態と同じ構成を示しているため、その説明を省略する。
【００７３】
図１０に示すように、光学式測距装置１００は、電子機器４００の本体部４０１の側面に設けられている。光学式測距装置１００の発光素子１１は、略水平方向に光を出射するようになっている。これにより、電子機器４００は、人体４５０の接近を検出し、例えば人体４５０が一定距離以内に接近した場合に、電子機器４００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４００を省エネルギー化することができる。
【００７４】
なお、上記電子機器４００は、サービスロボットであったが、これに限らず、自動販売機や自動券売機などであってもよい。
【００７５】
（第５実施形態）
図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の第５実施形態の電子機器５００の構成および動作を概略的に示す図である。上記第２実施形態と相違する点を説明すると、この第５実施形態では、電子機器５００の本体部５０１にシャッター５１１が移動可能に設けられている点が相違する。なお、この第５実施形態において、上記第２実施形態と同一の符号は、上記第２実施形態と同じ構成を示しているため、その説明を省略する。ここで、シャッター５１１は、上記反射物の一例である。
【００７６】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、シャッター５１１は、本体部５０１の前方下部を前後方向に床面２５０に沿って移動するようになっている。シャッター５１１は、前方に移動したとき、床面２５０と保護カバー３１との間に位置して、発光素子１１から床面２５０に照射される光を遮蔽するようになっている。シャッター５１１の上面５１１ａは、散乱反射面であり、この散乱反射面によって、床面２５０に照射される光を光学式測距装置１００に散乱反射するようになっている。そして、光学式測距装置１００の異常判定部６２は、シャッター５１１によって異常があるか否か判断するようになっている。
【００７７】
上記電子機器５００によれば、上記光学式測距装置１００の上記異常判定部６２は、上記シャッター５１１によって異常があるか否か判断するので、例えば特別な反射物を測定環境に求めることなく安定して異常を検出できる。
【００７８】
なお、上記第１〜５実施形態では、異常判定部６２は、上記測定対象物までの距離が上記基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第４の閾値よりも大きいとき、または、上記測定対象物までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記測定対象物までの距離に基づいて定められた第５の閾値よりも小さいとき、上記光学式測距装置１００に故障が発生していると判断していたが、これに限られない。例えば、異常判定部は、上記汚れ状態であると判断した後に、ユーザが保護カバー３１の清掃をしたことを検出し、その後、再度異常を検出したときにも、光学式測距装置に故障が発生していると判断してもよい。上記汚れ状態と判断した場合であっても、実際には、上記故障が発生している場合もありえるからである。
【００７９】
上記第１〜第５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。
【００８０】
本発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
【００８１】
本発明の光学式測距装置は、
測定対象物９０，９１，９２に光を照射する発光素子１１と、
上記測定対象物９０，９１，９２からの反射光を受ける受光面２１ａを有し、この受光面２１ａにおける受光位置に応じた信号を出力する受光素子２１と、
上記発光素子１１および上記受光素子２１と上記測定対象物９０，９１，９２との間に位置すると共に、透光性を有する保護カバー３１と、
上記保護カバー３１を透過した上記反射光を受けた上記受光素子２１からの上記信号に基づいて、上記受光位置情報を求め、この受光位置情報に基づいて上記測定対象物９０，９１，９２までの距離出力値を算出する信号処理部５０と、
上記距離出力値と、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する異常判定部６２と
を備える。
【００８２】
上記構成によれば、上記異常判定部６２は、上記距離出力値と、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第１の閾値との差が予め定められた許容値以上であるとき、異常があると判断する。このため、距離測定用の発光素子および受光素子以外に保護カバー３１のための発光素子および受光素子等を別途備えていなくても、保護カバー３１が汚れている場合や、故障その他の場合の異常を検出できる。したがって、部品点数が増加するのを防止し、簡単な構成で異常を検出でき、光学式測距装置の小型化とコストダウンを図ることができる。
【００８３】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部６２は、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が予め定められた基準距離以下であり、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第２の閾値よりも小さいとき、上記保護カバー３１が汚れた状態であると判断する。
【００８４】
上記実施形態によれば、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が予め定められた基準距離以下であり、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第２の閾値よりも小さいとき、上記異常判定部６２が上記保護カバー３１が汚れた状態であると判断する。したがって、保護カバー３１が汚れた状態であることを検出できる。
【００８５】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部６２は、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が予め定められた基準距離より大きく、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第３の閾値よりも大きいとき、上記保護カバー３１が汚れた状態であると判断する。
【００８６】
上記実施形態によれば、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が予め定められた基準距離より大きく、かつ、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第３の閾値よりも大きいとき、上記異常判定部６２が上記保護カバー３１が汚れた状態であると判断する。したがって、保護カバー３１が汚れた状態であることを検出できる。
【００８７】
また、一実施形態の光学式測距装置では、
上記異常判定部６２は、
上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が予め定められた基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第４の閾値よりも大きいとき、または、
上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記測定対象物９０，９１，９２までの距離に基づいて定められた第５の閾値よりも小さいとき、故障が発生していると判断する。
【００８８】
上記実施形態によれば、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が上記基準距離以下であると共に、上記距離出力値が上記第４の閾値よりも大きいとき、または、上記測定対象物９０，９１，９２までの距離が上記基準距離より大きいと共に、上記距離出力値が上記第５の閾値よりも小さいとき、上記異常判定部６２が故障が発生していると判断する。したがって、光学式測距装置に故障が発生していることを検出できる。
【００８９】
また、本発明の電子機器は、
上記光学式測距装置１００を備えたことを特徴としている。
【００９０】
本発明の電子機器によれば、上記光学式測距装置１００を備えているので、部品点数が増加するのを防止し、簡単な構成で光学式測距装置１００の異常を検出でき、小型化とコストダウンを図ることができる。
【００９１】
また、一実施形態の電子機器では、
床面２５０に沿って移動可能な本体部２０１，３０１，４０１，５０１を備え、
上記本体部２０１，３０１，４０１，５０１には、上記床面２５０までの距離が予め定められた基準距離になるように上記光学式測距装置１００が取り付けられており、
上記光学式測距装置１００は、上記床面２５０を上記測定対象物９０，９１，９２としている。
【００９２】
上記実施形態によれば、上記光学式測距装置１００は、上記床面２５０を上記測定対象物９０，９１，９２としているので、床面２５０の段差２５１や床面２５０上に位置する障害物等を安定して検出できる。
【００９３】
また、一実施形態の電子機器では、
上記本体部２０１，３０１，４０１，５０１に移動可能に設けられており、上記測定対象物９０，９１，９２と上記保護カバー３１との間に位置して、上記測定対象物９０，９１，９２に照射される光を散乱反射する反射物５１１を有し、
上記異常判定部６２は、上記反射物５１１によって異常があるか否か判断する。
【００９４】
上記実施形態によれば、上記光学式測距装置１００の上記異常判定部６２は、上記反射物５１１によって異常があるか否か判断するので、例えば特別な反射物を測定環境に求めることなく安定して異常を検出できる。
【００９５】
また、一実施形態の電子機器では、
床面２５０に沿って移動可能な本体部２０１，３０１，４０１，５０１を備え、
上記本体部２０１，３０１，４０１，５０１には、上記光学式測距装置１００が取り付けられており、
上記光学式測距装置１００の上記発光素子１１は、上記床面２５０と略平行な光を出射する。
【００９６】
上記実施形態によれば、上記光学式測距装置１００の上記発光素子１１は、上記床面２５０と略平行な光を出射するので、上記本体部２０１，３０１，４０１，５０１に対して上記床面２５０と略平行に接近してくる物や人等をより確実に検出できる。
【符号の説明】
【００９７】
１１…発光素子
２１…受光素子
２１ａ…受光面
３１…保護カバー
５０…信号処理部
６２…異常判定部
９０，９１，９２…測定対象物
１００…光学式測距装置
２００，３００，４００，５００…電子機器
２０１，３０１，４０１，５０１…本体部
２４１…標準反射物
２５０…床面
３５０…障害物
４５０…人体
５１１…シャッター
【図１】
2017053815.tif 000003
【図２】
2017053815.tif 000004
【図３】
2017053815.tif 000005
【図４】
2017053815.tif 000006
【図５】
2017053815.tif 000007
【図６】
2017053815.tif 000008
【図７】
2017053815.tif 000009
【図８】
2017053815.tif 000010
【図９】
2017053815.tif 000011
【図１０】
2017053815.tif 000012
【図１１Ａ】
2017053815.tif 000013
【図１１Ｂ】
2017053815.tif 000014