(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知光を測定対象に向かって照射する投光装置と、
測定対象で反射された前記検知光の収束スポットを形成する受光光学系と、
線状に配列した複数の受光素子を有し、測定対象までの距離に応じて前記収束スポットが前記受光素子の配列方向へ移動するように配置された検出装置と、を備え、
前記検出装置は、前記受光素子ごとに蓄積された受光量を個別の数値データで出力する出力回路を含む測距装置において、
前記投光装置及び前記検出装置を制御して前記検知光の照射状態と非照射状態とで蓄積条件を揃えて前記受光量を検知させる制御装置を備え、
前記制御装置は、
（１）前記検出装置から前記照射状態と前記非照射状態とにおける前記複数の受光素子の受光量の数値データを読み取って、前記受光素子ごとの前記照射状態と前記非照射状態とにおける受光量の差分値を演算して前記受光素子の配列に沿った差分値の分布を求め、
（２）測距方向に複数設定した距離領域ごとの基準の差分値分布の中から、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布とピーク位置が重なる１つの基準の差分値分布を求め、
（３）前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が、前記１つの基準の差分値分布に重なり合う場合に、前記１つの基準の差分値分布の前記距離領域に割り当てた距離情報の数値データを出力することを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が前記１つの基準の差分値分布に重なり合わない場合に、測定対象が前記投光装置の正面前方から外れて位置する情報の数値データを出力することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
測定対象が前記投光装置の正面前方から外れて位置する情報の前記数値データは、いずれの前記距離領域に割り当てた距離情報の数値データとも異なるとともに、測定対象が前記検出装置側へ外れて前記ピーク位置が遠距離側にある場合と、測定対象が前記検出装置の反対側へ外れて前記ピーク位置が短距離側にある場合とで異なり、前記制御装置における前記距離情報の数値データと同じ出力端子を通じて出力されることを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記受光素子の配列に沿った差分値のピーク位置が検出されない場合には、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が、前記１つの基準の差分値分布に重なり合う場合とも、前記１つの基準の差分値分布に重なり合わない場合とも異なる数値データを、前記出力端子を通じて出力することを特徴とする請求項３記載の測距装置。
【請求項５】
前記基準の差分値分布は、ピーク値が一定値となるように前記距離領域ごとに予め設定され、
前記制御装置は、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布のピーク値が前記一定値となるように演算した倍率を、前記受光素子ごとの差分値に一律に乗じて前記受光素子の配列に沿った補正値の分布を演算し、前記補正値の分布が前記１つの基準の差分値分布に対して重なり合うか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の測距装置。
【請求項６】
前記基準の差分値分布が前記一定値よりも低い所定値となる境界位置からピーク位置までの基準境界距離が、前記複数の基準の差分値分布に対応してそれぞれ準備され、
前記制御装置は、前記補正値の分布が前記所定値となる境界位置からピーク位置までの境界ピーク間距離を求めて前記基準境界距離に対して比較することによって、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が前記１つの基準の差分値分布に対して重なり合うか否かを判断することを特徴とする請求項５記載の測距装置。
【請求項７】
前記検出装置は、前記制御装置から送出されたデータに応じて前記蓄積条件を変更する条件設定回路を含み、
前記制御装置は、前記非照射状態における受光量の数値データの平均値が規定値を越える場合に、前記検出装置へデータを送出して前記蓄積条件を変更した状態で、前記照射状態と前記非照射状態とにおける受光量の数値データを出力させることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の測距装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記照射状態にて出力させた前記受光量の数値データが規定の最大値に達する場合に、前記投光装置及び前記検出装置を制御して前記検知光の強度を低下させた状態で前記照射状態における前記受光量を再検知させることを特徴とする請求項７記載の測距装置。
【請求項９】
検知光を測定対象に向かって照射する投光装置と、
測定対象で反射された前記検知光の収束スポットを形成する受光光学系と、
線状に配列した複数の受光素子と、前記受光素子ごとに蓄積された受光量を個別の数値データで出力する出力回路とを有し、測定対象までの距離に応じて前記収束スポットが前記受光素子の配列方向へ移動するように配置された検出装置と、を備える測距装置において、
測距方向に予め設定した複数の距離領域ごとの基準の差分値分布のうちでピーク位置が重なる１つの基準の差分値分布に対して、前記検知光の照射状態と非照射状態とにおける前記受光素子の配列に沿った受光量の差分値の分布が重なり合う場合に、前記１つの基準の差分値分布の距離領域に割り当てた数値データを所定の出力端子から出力する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記１つの基準の差分値分布に対して前記差分値の分布が重なり合わない場合には、いずれの前記距離領域に対応させた数値データとも異なる数値データを前記所定の出力端子から出力することを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象で反射された検知光の収束スポットを、線状に配列した複数の受光素子で検知して、複数の受光素子における受光量のピーク位置に応じて測定対象までの距離を演算する測距装置、詳しくは距離の測定誤差を減らす処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象で反射された検知光の収束スポットを、線状に配列した複数の受光素子で検知して、いわゆる三角測距法によって測定対象までの距離を演算する光学式の測距装置が実用化されている（例えばオムロン社ＬＥＤ式変位センサＺ４Ｗ−Ｖ）。
【０００３】
特許文献１には、ＬＥＤから出力させた赤外線の検知光を測定対象に向かって照射し、測定対象からの反射光の収束スポットの位置を、一次元のＣＣＤやＣＭＯＳ受光素子を用いて検知する光学式の測距装置が示される。ここでは、受光量のピーク幅が規定値を超えるピークについて受光量のピーク位置を求めており、検出対象までの距離が求めたピーク位置に応じて演算される。
【０００４】
特許文献２には、検知光の照射状態と非照射状態とにおける受光量の差分信号を検知して数値データ化することによって、背景光に起因する受光量の分布が相殺された検知光の反射光の収束スポットにおける受光量分布の数値データを抽出する測距装置が示される。
【０００５】
近年、線状に配列された複数の受光素子を有して、ハンドスキャナ、文字読み取り装置（ＯＣＲ）、バーコードリーダー、エッジ検出センサ等に利用される汎用の検出装置が実用化されている。この種の検出装置は、蓄積条件を揃えて受光素子ごとに蓄積された受光量を個別の数値データで出力する出力回路を含んで一体にＩＣパッケージ化されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８８５１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤを投光装置に用いた従来の測距装置は、投光装置と検出装置との距離の数倍以下である比較的に近接した測定対象までの距離測定を行うため、背景光を無視できる検知光の収束スポットを受光素子面に形成できる。
【０００８】
しかし、投光装置と検出装置との距離の１０倍を越えるような比較的に遠い測定対象の場合、受光素子面に戻る検知光の反射光束が著しく減ってしまい、投光装置から照射される検知光と無関係な背景光が距離出力の大きな測定誤差を発生させる。受光光学系を通じて受光素子面に投影された背景光は、複数の受光素子が検知する反射光のピークを変形させたり、ピーク位置をずらしたり、反射光よりもレベルの大きな別のピークを形成して、正確な距離測定を阻害する。
【０００９】
特許文献１の第２の実施の形態では、このようなＬＥＤの検知光と無関係な背景光等による偽のピークを除去するために、ピークの一定高さにおけるピーク幅を測定し、規定幅以上のピークを抽出して測定対象による検知光の反射光とみなしている。しかし、背景光のピーク幅が大きい場合には、そのような背景光を測定対象からの反射光と誤判定する可能性がある。
【００１０】
そこで、特許文献２に示されるように、受光素子段階で照射状態における受光量（反射光＋背景光）から非照射状態における受光量（背景光）を差し引いて、受光素子ごとの受光量の差分の蓄積量を電圧信号として出力させることが提案された。しかし、特許文献２の場合、特殊なインターフェースが個別に設計される特殊なＣＣＤ受光素子を用いているため、カメラのような大量生産品には適するが、防犯システム、安全スイッチといったオーダーメードに近い小数ロットのシステムには適さない。少数ロットのシステムの設計、製作で、このような受光素子を用いると、作動条件の調整、ソフトウエアの調整等に膨大な作業時間を要してシステムの価格を高めてしまう。
【００１１】
本発明は、背景光による測定誤差の少ない少数ロットのシステムを安価に組み立てられる測距装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の測距装置（１０）は、検知光を測定対象に向かって照射する投光装置（１１、１２）と、測定対象で反射された前記検知光の収束スポット（ＳＰ）を形成する受光光学系（１３）と、線状に配列した複数の受光素子（１８）を有し、測定対象までの距離に応じて前記収束スポット（ＳＰ）が前記受光素子（１８）の配列方向へ移動するように配置された検出装置（１４）とを備え、前記検出装置（１４）は、前記受光素子（１８）ごとに蓄積された受光量を個別の数値データで出力する出力回路を含むものである。そして、前記投光装置（１１）及び前記検出装置（１４）を制御して、前記検知光の照射状態と非照射状態とで蓄積条件を揃えて前記受光量を検知させる制御装置（１５）を備える。前記制御装置は、（１）前記検出装置から前記照射状態と前記非照射状態とにおける前記複数の受光素子の受光量の数値データを読み取って、前記受光素子ごとの前記照射状態と前記非照射状態とにおける受光量の差分値を演算して前記受光素子の配列に沿った差分値の分布を求め、（２）測距方向に複数設定した距離領域ごとの基準の差分値分布の中から、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布とピーク位置が重なる１つの基準の差分値分布を求め、（３）前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が、前記１つの基準の差分値分布に重なり合う場合に、前記１つの基準の差分値分布の前記距離領域に割り当てた距離情報の数値データを出力する。
【００１３】
請求項２の測距装置（１０）は、請求項１の測距装置において、前記制御装置（１５）は、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が前記１つの基準の差分値分布に重なり合わない場合に、測定対象が前記投光装置（１２）の正面前方から外れて位置する情報の数値データを出力する。
【００１４】
請求項３の測距装置（１０）は、請求項２の測距装置において、測定対象が前記投光装置（１２）の正面前方から外れて位置する情報の数値データは、いずれの前記距離領域に割り当てた距離情報の数値データとも異なるとともに、測定対象が前記検出装置（１４）側へ外れて前記ピーク位置が遠距離側にある場合と、測定対象が前記検出装置（１４）の反対側へ外れて前記ピーク位置が短距離側にある場合とで異なり、前記制御装置（１５）における前記距離情報の数値データと同じ出力端子を通じて出力される。
【００１５】
請求項４の測距装置（１０）は、請求項３の測距装置において、前記制御装置（１５）は、前記受光素子の配列に沿った差分値のピーク位置が検出されない場合には、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が、前記１つの基準の差分値分布に重なり合う場合とも、前記１つの基準の差分値分布に重なり合わない場合とも異なる数値データを、前記出力端子を通じて出力する。
【００１６】
請求項５の測距装置（１０）は、請求項１乃至４いずれか１項記載の測距装置において、前記基準の差分値分布は、ピーク値が一定値となるように前記距離領域ごとに予め設定され、前記制御装置（１５）は、前記受光素子（１８）の配列に沿った差分値の分布のピーク値が前記一定値となるように演算した倍率（α）を、前記受光素子（１８）ごとの差分値に一律に乗じて前記受光素子（１８）の配列に沿った補正値の分布を演算し、前記補正値の分布が前記１つの基準の差分値分布に対して重なり合うか否かを判断する。
【００１７】
請求項６の測距装置（１０）は、請求項５記載の測距装置において、前記基準の差分値分布が前記一定値よりも低い所定値となる境界位置からピーク位置までの基準境界距離（Ｔａ、Ｔｂ）が、前記複数の基準の差分値分布に対応してそれぞれ準備され、前記制御装置（１５）は、前記補正値の分布が前記所定値となる境界位置からピーク位置までの境界ピーク間距離（ｔａ、ｔｂ）を求めて前記基準境界距離（Ｔａ、Ｔｂ）に対して比較することによって、前記受光素子の配列に沿った差分値の分布が前記１つの基準の差分値分布に対して重なり合うか否かを判断する。
【００１８】
請求項７の測距装置（１０）は、請求項１乃至６いずれかの測距装置において、前記検出装置（１４）は、前記制御装置（１５）から送出されたデータに応じて前記蓄積条件を変更する条件設定回路（１４ｋ）を含み、前記制御装置（１５）は、前記非照射状態における受光量の数値データの平均値が規定値（例えば１２０／２５５）を越える場合に、前記検出装置（１４）へデータを送出して前記蓄積条件を変更した状態で、前記照射状態と前記非照射状態とにおける受光量の数値データを出力させる。
【００１９】
請求項８の測距装置（１０）は、請求項７の測距装置において、前記制御装置（１５）は、前記照射状態にて出力させた前記受光量の数値データが規定の最大値に達する場合に、前記投光装置（１１）及び前記検出装置（１４）を制御して前記検知光の強度を低下させた状態で前記照射状態における前記受光量を再検知させる。
【００２０】
請求項９の測距装置は、検知光を測定対象に向かって照射する投光装置（１１、１２）と、測定対象で反射された前記検知光の収束スポットを形成する受光光学系（１３）と、線状に配列した複数の受光素子（１８）と、前記受光素子ごとに蓄積された受光量を個別の数値データで出力する出力回路（１４ｋ）とを有し、測定対象までの距離に応じて前記収束スポットが前記受光素子（１８）の配列方向へ移動するように配置された検出装置（１４）とを備えるものである。そして、測距方向に予め設定した複数の距離領域ごとの基準の差分値分布のうちでピーク位置が重なり合う１つの基準の差分値分布に対して、前記検知光の照射状態と非照射状態とにおける前記受光素子（１８）の配列に沿った受光量の差分値の分布が重なり合う場合に、前記１つの基準の差分値分布の距離領域に割り当てた数値データを所定の出力端子から出力する制御装置を備える。前記制御装置は、前記１つの基準の差分値分布に対して前記差分値の分布が重なり合わない場合には、いずれの前記距離領域に対応させた数値データとも異なる数値データを前記所定の出力端子から出力する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の測距装置では、受光素子ごとの受光量を数値データに変換するインターフェース回路が検出装置に含まれる。このため、制御装置は、アナログ処理やアナログ調整を担うことなく、デジタル演算処理だけで測距処理を遂行できるので、システムごとの最適化や個別調整のための回路構成の無い汎用の演算素子を用いることができる。収束スポットの光量分布やピーク位置を抽出するための制御装置を、そのようなインターフェース回路を含まない簡単なデジタル演算回路によって実現できる。
【００２２】
そして、検知光の照射状態における受光素子ごとの数値データと非照射状態における受光素子ごとの数値データとの差分値を演算して外乱光を含めた背景光の影響を相殺した反射光ピークを抽出するので、特許文献１に示されるようなピーク幅を用いた反射光と外乱光と選別を行う必要が無い。反射光よりも大きなピーク幅の外乱光を反射光と誤判断することが無く、反射光ピークに重畳した外乱光によって反射光ピークの検知精度が低下することも無い。
【００２３】
すなわち、照射状態における受光量の数値データと非照射状態における受光量の数値データとの差分値を受光素子ごとに求めて、受光素子の配列に沿った差分値の分布のピーク位置を検知するので、外光、ノイズ光を含む背景光による受光量の分布を相殺できる。このため、検知光の反射光が形成する収束スポットの光量分布を正確に再現性高く演算して、収束スポットのピーク位置を正確に判定して誤差の少ない距離を出力できる。
【００２４】
従って、背景光による測定誤差の少ない少数ロットのシステムを安価に組み立てられる測距装置を提供できる。
【００２５】
また、外光、ノイズ光を含む背景光による受光量の分布を排除する結果、受光素子の配列に沿った差分値の分布は、投光装置の照明像を反映して、測定対象までの距離に応じたぼけの広がりを持った分布となる。このため、照射状態における受光量の分布では不可能な（図７の（ｂ）参照）基準の差分値分布との比較が可能となり、差分値の分布を基準の分布に比較して距離以外の情報を取得することが可能になる。
【００２６】
さらに、測定した差分値の分布が、ピーク位置の重なる基準の差分値分布に重なり合うことを条件として、その基準の差分値分布に割り当てた数値データを出力する。従って、正面前方から外れて位置する測定対象に対して、精度の低い距離の数値データを出力することを回避できる。また、用途に応じた刻み幅で距離領域の数値データを構成するので、汎用のｃｍ刻み幅の数値データを用いる場合に比較して、システム側での演算負荷を軽減できる。部分的な距離範囲について細かい刻みの距離データを出力させたり、大まかな距離計測と細かな距離計測とを同一の測距装置で実現したりすることを、少ないビット数のデータで実現できる。
【００２７】
請求項２の測距装置では、正面前方から外れて測定対象が位置していることを数値データで出力する。正面前方から外れて測定対象が存在することを検知するセンサを測距装置が兼ねるため、単に距離の数値データだけを出力する場合に比較して、多用な用途に対応して、センサの少ないシステムを提供できる。
【００２８】
請求項３の測距装置では、正面前方から外れて測定対象が位置していることのみならず、正面前方から外れて位置する測定対象が正面前方よりも受光光学系側なのか、受光光学系の反対側なのかの区別をもデータ出力する。測定対象が正面前方のどちら側に外れて位置するかを識別するセンサを測距装置が兼ねるため、距離と外側領域に測定対象が存在することとを数値データで出力する場合に比較してさらに多用な用途に対応してセンサの少ないシステムを提供できる。
【００２９】
請求項５の測距装置では、蓄積条件、検知光強度、測定対象までの距離によって大きく変化する差分値の分布のピーク高さを一定値に揃えるため、差分値の分布と基準の差分値分布とを比較する演算負荷が軽減される。
【００３０】
請求項６の測距装置では、ピーク高さが揃った補正値の分布を扱うので、ピーク高さごとに異ならせた所定値ではなくて、一律の所定値を用いて境界位置からピーク位置までの境界ピーク間距離を求められる。また、基準の差分値分布として準備されるデータは、ピークを挟む２つの境界位置に対応させてピーク位置（範囲）ごとに２つで済むので、基準の差分値分布全体に渡って差分値を比較演算する場合に比較して、取り扱うデータ容量及び演算負荷が大きく軽減される。また、後述するように、ピーク位置に応じて補正値の分布の広がり（照明像のぼけに相当）が大きく変化するため、ピーク位置ごとに基準の差分値を異ならせることで、２つの分布をより精密に比較できる。
【００３１】
請求項７の測距装置では、蓄積条件を変更することで受光量の測定レンジを切り替えるので、限られたアナログ電圧範囲、限られたビット数のデータを用いて、受光量を精密に検知できる。そして、設置環境、用途、環境変化等に応じた設定や調整を、制御装置を通じたデータ送信によって最適化できるので、幅広い用途のシステムで利用可能な測距装置を実現できる。
【００３２】
請求項８の測距装置では、検知光の強度を変更することで、反射光の測定レンジを切り替えるので、限られたアナログ電圧範囲、限られたビット数のデータを用いて、反射光の受光量を精密に検知できる。そして、測定対象までの距離や、測定対象の反射率及び角度に応じた設定や調整を制御装置を通じた制御によって最適化できるので、幅広い用途のシステムで利用可能な測距装置を実現できる。
【００３３】
なお、受光素子ごとの受光量を数値データに変換するインターフェース回路及びプログラムが検出装置に含まれる場合、制御装置は、アナログ処理やアナログ調整を担うことなく、デジタル演算処理だけで測距処理を遂行できるので、システムごとの最適化や個別調整のための回路構成の無い汎用の演算素子を用いることができる。
【００３４】
そして、検知光の照射状態における受光素子ごとの数値データと非照射状態における受光素子ごとの数値データとの差分値を演算して外乱光を含めた背景光の影響を相殺するので、反射光よりも大きなピーク幅の外乱光を反射光と誤判断することが無く、反射光ピークに重畳した外乱光によって反射光ピークの検知精度が低下することも無い。
【００３５】
従って、背景光による測定誤差の少ない少数ロットのシステムを安価に組み立てられる測距装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、線状に配列した受光素子ごとの受光量が数値データで出力される検出装置を用いる限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００３７】
なお、特許文献１、２に示される測距装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００３８】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の測距装置の外観の説明図、図２は測距装置の内部構成の説明図である。図1中、（ａ）は正面から見た斜視図、（ｂ）は下面から見た斜視図である。
【００３９】
図１の（ａ）に示すように、第１実施形態の測距装置１０は、下部筐体２に上部筐体１を接続して、内側に、外光が遮蔽された回路構成の収納空間を形成している。上部筐体１の上面には、赤外光を透過して可視光、紫外光を遮断するフィルタ４が、レンズ１２、１３を覆って配置されている。
【００４０】
図1の（ｂ）に示すように、測距装置１０の長手方向の両端には、測距装置１０を取り付ける際のねじ固定に用いられる一対の貫通孔３が形成される。測距装置１０の底面には、測距装置１０に電源を供給して測定対象までの距離データや判定データを出力させるための汎用コネクタ６が配置されている。
【００４１】
図２に示すように、測距装置１０は、発光ダイオード１１から出力した検知光を焦点距離が１５ｍｍのレンズ１２により、ほぼ平行光に変換して図中の上方向（正面前方）へ射出する。ただし、発光ダイオード１１自身の放射指向性との関係によって、検知光の照射領域は、レンズ１２の開口を通じて前方へ放射状に広がっているため、レンズ１２の正面前方に位置する測定対象Ａ１のみならず、正面前方から外側へ外れた測定対象Ａ３、Ａ４からも検知光の反射光を取得できる。
【００４２】
測定対象Ａ１に照射された検知光の反射光の一部がレンズ１３を通じて測距装置１０に入射して、リニアセンサ１４の検知面１４ａに収束スポットを形成する。
【００４３】
レンズ１２の光軸とレンズ１３の光軸とは平行に配置され、光軸間距離は５０ｍｍである。測距装置１０は、光軸間距離の５倍から２１倍、すなわち２５０ｍｍ〜１０５０ｍｍの測距範囲を持たせている。
【００４４】
レンズ１３の焦点距離は１５ｍｍであって、レンズ１３−検知面１４ａの距離にほぼ一致させて、リニアセンサ１４の検知面１４ａを投影面とするいわゆるパンフォーカス光学系が構成されている。このため、検知光が測定対象Ａ１の表面に形成した照明像は、レンズ１３によってリニアセンサ１４の検知面１４ａへ投影されて収束スポットＳＰを形成する。
【００４５】
測距装置１０からの距離が異なる測定対象Ａ１、Ａ２では、レンズ１３を通じて検知面１４ａに形成される収束スポットＳＰの位置が受光素子１８の配列方向に変化する。測距装置１０からの距離が短い測定対象Ａ１の場合、距離が長い測定対象Ａ２の場合よりも収束スポットＳＰは、レンズ１３の光軸から外側へ離れる側に移動する。このため、検知面１４ａに形成される収束スポットＳＰの光量ピーク位置を検知することで、測定対象Ａ１、Ａ２までの距離をそれぞれ識別できる。
【００４６】
測距装置１０の検出エリアから発光ダイオード１１側に外れた測定対象Ａ３と、リニアセンサ１４側に外れた測定対象Ａ４との場合、レンズ１３を通じて検知面１４ａに形成される収束スポットＳＰの形状及び位置が変化する。
【００４７】
レンズ１２の正面前方に位置する測定対象では、測定対象に形成された照明像のほぼ全体がレンズ１３を通じてリニアセンサ１４の検知面１４ａに投影され、照明像の中央に形成される検知光が最も強い領域も検知面１４ａに投影される。
【００４８】
しかし、正面前方から外れた測定対象Ａ３、Ａ４の場合、測定対象の一部しか検知光によって照明されず、測定対象に形成されるべき照明像の一部しか検知面１４ａに投影されない。このため、検知面１４ａに形成される収束スポットＳＰは、照明領域の欠損割合に応じて受光素子１８の配列方向に短いものとなり、差分値の分布におけるピークを挟む片側がピーク側へシフトしてしまう。
【００４９】
そして、測定対象がリニアセンサ１４側の反対側である発光ダイオード１１側に外れている場合と、リニアセンサ１４側に外れている場合とでは、検知光の正常な照明領域における欠損側が反対側になるので、差分値の分布がピーク側へシフトする側も反対側となる。この結果、リニアセンサ１４の検知面１４ａに投影されて形成される収束スポットＳＰの受光量分布に、図１１に示すような受光量ピークのずれと、受光量分布の偏りが現れる。
【００５０】
従って、検知面１４ａに形成される収束スポットＳＰの形状（光量分布）を、測定して基準の差分値分布と比較することにより、測定対象が、正面前方の検出エリア内にあるか、発光ダイオード１１側に外れているか、リニアセンサ１４側に外れているかを識別できる。
【００５１】
＜検出装置、制御装置＞
図３はリニアセンサの説明図、図４は測距装置の回路構成の説明図である。
【００５２】
第１実施形態では、リニアセンサ１４として、タオス社のＡＤコンバータ付きリニア光学センサアレイＴＳＬ３３０１−ＬＦを用いた。リニアセンサ１４は、ハンドスキャナ、文字読み取り装置、バーコード読み取り装置、エッジ検出センサ等の用途向けに開発された集積回路素子である。従って、第１実施形態は、他用途向けに開発されたリニアセンサ１４を用いて三角測距を行う測距装置を具体的に製品化するための回路構成とマイコン処理プログラムとを提案している。
【００５３】
図３の（ａ）に示すように、リニアセンサ１４の検知面１４ａには、測定対象（Ａ１：図２）までの距離に応じて収束スポットＳＰが移動する方向に、１０２個の受光素子（ＰＤ：フォトダイオード）１８が配列している。
【００５４】
１０２個の受光素子１８は、それぞれ受光量に応じた電荷を蓄積する容量回路が付設されてピクセル回路を構成している。１０２個のピクセル回路は、蓄積条件を揃えて蓄積した入射光量に応じた電圧をそれぞれの容量回路に蓄積する。従って、１０２個のピクセル回路における容量回路の蓄積電圧を比較して最大電圧となったピクセル回路を求めれば、１０２個の受光素子１８のうちで受光量ピークを検知した１個の受光素子１８を割り出して、検知面１４ａ上の収束スポットＳＰの中心位置（受光量のピーク位置）を特定できる。
【００５５】
図３の（ｂ）に示すように、リニアセンサ１４は、クロック入力ピン１４ｅにクロックを供給して、データ入力ピン１４ｆからコマンド及びデータをシリアル入力することにより、１０２個のピクセル回路における蓄積条件及び蓄積開始タイミングを制御できる。１０２個のピクセル回路の容量回路の蓄積電圧は、個別にＡＤコンバータで８ビットのシリアルデータに変換されて、データ出力ピン１４ｇから出力される。
【００５６】
図４に示すように、測距装置１０は、発光ダイオード１１、リニアセンサ１４、演算素子１５、電流増幅素子ＴＲ１〜ＴＲ４を含む。
【００５７】
第１実施形態では、演算素子１５として、ルネサステクノロジ社の汎用マイコンＲ８Ｃ／１Ｂを用いた。演算素子１５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を１チップ上に形成したマイコン素子であって、３ビットの汎用入出力ポートと、８ビットの汎用入出力ポートとを備えている。
【００５８】
電流増幅素子ＴＲ１〜ＴＲ４は、東芝の抵抗内蔵型トランジスタアレイＲＮ１５０６を用いており、１パッケージに２個のＮＰＮトランジスタがエミッタを共通にして収納されている。それぞれのトランジスタのベースに、演算素子１５の８ビットの汎用入出力ポートにおける７ビット分のポートが接続されている。
【００５９】
発光ダイオード１１は、汎用の赤外線発光ダイオードを用いており、演算素子１５の８ビットの汎用入出力ポートにおける３ビット分のポートを用いて電流を制御されることにより、検知光の照射光量をＯＦＦを含む最大８段階に設定可能である。ただし、第１実施形態では、図示した抵抗値の組み合わせによってＯＦＦを含む５段階に変更される。
【００６０】
演算素子１５の８ビットの汎用入出力ポートにおける４ビットのポートを用いて、後述するように、測距装置１０の距離出力及び判定出力が形成される。
【００６１】
演算素子１５の３ビットの汎用入出力ポートにおける２ビットのポートは、リニアセンサ１４に対するクロックと、コマンド及びデータの送信に割り当てられ、残りの１ビットのポートは、リニアセンサ１４からのシリアル出力データの読み取りに割り当てられている。
【００６２】
演算素子１５は、内部のＲＯＭに書き込まれたプログラムに従って、発光ダイオード１１とリニアセンサ１４とを制御して、検知光の照射状態と非照射状態とでリニアセンサ１４の１０２個の受光素子１８におけるそれぞれの受光量の測定を行わせる。そして、検知光の照射状態と非照射状態とにおける１０２個の受光素子１８の受光量の二値データをそれぞれ読み取って、必要な演算処理と比較処理とを実行することにより、表１に示すように、出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４にデータを出力する。
【００６３】
【表１】
0004180646.tif 000002
【００６４】
図２を参照して表１に示すように、２５０ｍｍ〜１０５０ｍｍの測距範囲が８つの距離領域に分割されて、それぞれの距離領域が３０ｃｍ〜１００ｃｍと出力される。測距装置１０から２５ｃｍ〜１０５ｃｍの範囲に位置する測定対象Ａ１までの１０ｃｍ刻みの８個の距離領域に対応させて、出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４には、０１１１から１１１０までの二進数の数値データが出力される。
【００６５】
また、測定対象Ａが検知されない場合には１１１１が出力され、周囲光が強過ぎて測距シーケンスを実行できない場合には０１１０が出力される。
【００６６】
そして、検知エリアから発光ダイオード１１側へずれた位置に測定対象が位置する場合は、１０１０の数値データを出力し、検知エリアからリニアセンサ１４側へずれた位置に測定対象が位置する場合は００１０の数値データを出力する。
【００６７】
＜測距シーケンス＞
図５は測距シーケンスのフローチャートである。
【００６８】
図２、図４を参照して図５に示すように、演算素子１５は、電源が投入されると回路を初期化して（Ｓ１１）、測距シーケンス（Ｓ１２〜Ｓ３８）を開始して繰り返し、電源が遮断されるまで、出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に出力される数値データを更新し続ける。
【００６９】
演算素子１５は、まず、ＬＥＤ１１をＯＦＦした状態で周囲光測定を行って、周囲光を投影されたリニアセンサ１４から、１０２個の受光素子１８におけるそれぞれの受光量の数値データをシリアルデータで読み込む（Ｓ１２）。
【００７０】
演算素子１５は、１０２個の受光素子１８における受光量の数値データの平均値を演算して（Ｓ１３）、測定値に飽和（２５５／２５５）が存在するか、又は平均値が１２０／２５５以上である場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、露光量の蓄積条件を変更する（Ｓ３２）。そして、測定値に飽和（２５５／２５５）が無く、平均値が１２０／２５５未満となる（Ｓ１４のＮＯ）まで、周囲光測定を繰り返す（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ１２〜Ｓ１４）。
【００７１】
演算素子１５は、蓄積条件の変更余地が残っていれば（Ｓ３１のＹＥＳ）、リニアセンサ１４にコマンドを送信して、段階的に蓄積時間を減らし、蓄積時間が下限値に達すると、蓄積のオフセット値を段階的に引き上げる（Ｓ３２）。
【００７２】
そして、蓄積のオフセット値が上限値に達して蓄積条件の変更余地が無くなると（Ｓ３１のＮＯ）、表１に示す測距不可０１１０の数値データを出力する（Ｓ３５）。
【００７３】
演算素子１５は、確定された蓄積条件にて、再度、周囲光測定を行った（Ｓ１５）後に、まず、発光ダイオード１１を最大電流で発光させて、検知光を測定対象Ａ１に照射する。そして、周囲光及び検知光の反射光が投影されたリニアセンサ１４から、１０２個の受光素子１８におけるそれぞれの受光量の数値データを読み込んで１回目の反射光測定を行う（Ｓ１６）。
【００７４】
演算素子１５は、１回目の反射光測定で、１０２個の受光素子１８のいずれかで受光量が最大値２５５／２５５の場合（Ｓ１７のＹＥＳ）、発光ダイオード１１の発光条件又は露光量の蓄積条件に変更余地があれば（Ｓ３３のＹＥＳ）、発光ダイオード１１の発光条件又は露光量の蓄積条件を変更する（Ｓ３４）。
【００７５】
発光ダイオード１１の電流値に低下余地があれば最初に電流値を一段階づつ引き下げ、発光ダイオード１１の電流値に低下余地が無くなると、リニアセンサ１４に変更データ（コマンド）を送信して蓄積時間を一段階づつ削減し、蓄積時間にも削減余地が無くなると蓄積のオフセット値を一段階づつ上昇させる。
【００７６】
そして、蓄積のオフセット値が上限値に達して蓄積条件の変更余地が無くなると（Ｓ３３のＮＯ）、表１に示す測距不可０１１０の数値データを出力する（Ｓ３５）。
【００７７】
このような操作（Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ１５〜Ｓ１７）を繰り返して、受光量が最大値２５５／２５５に達するピクセル回路が無くなると（Ｓ１７のＮＯ）、確定された発光条件及び蓄積条件にて２回目の反射光測定を実行する（Ｓ１８）。
【００７８】
演算素子１５は、１回目の反射光測定（Ｓ１６）と２回目の反射光測定（Ｓ１８）とで得られた受光量の数値データを受光素子１８ごとに平均して、受光素子１８ごとの反射光測定値とする（Ｓ１９）。
【００７９】
演算素子１５は、受光素子１８ごとの反射光測定値から周囲光測定値を引き算して差分値を演算する（Ｓ２０）。
【００８０】
演算素子１５は、１０２個の受光素子１８の差分値を順番に比較して差分値のピーク位置を検出し（Ｓ２１）、ピークが検出されない場合（Ｓ２２のＹＥＳ）には、測定対象無し（検出なし）と判断する（Ｓ３６）。
【００８１】
演算素子１５は、ピークが検出されていれば（Ｓ２２のＮＯ）、規定値（２００／２５５）をピーク位置の差分値で割り算した倍率αを、１０２個のピクセル回路のそれぞれの差分値に乗じてピーク高さが規定値となるように補正された補正値分布を形成する（Ｓ２３）。
【００８２】
演算素子１５は、正面前方に位置する測定対象でピーク位置が一致又は近接する基準の差分値分布（図９の（ｂ）に対応するＴａ、Ｔｂの一覧表：表４）と、今回演算した補正値分布（図１０のｔａ、ｔｂ）との重なり合い（一致度）を評価する（Ｓ２４）。そして、両方の分布が重なり合う場合（Ｓ２５のＹＥＳ）は、正面前方に測定対象が位置すると判定して、ピーク位置に応じて距離を判別して（表４参照）、距離データ（表１参照）を形成する（Ｓ３７）。
【００８３】
しかし、重なり合わない場合（Ｓ２５のＮＯ）、ピーク位置が短距離側であれば（Ｓ２６のＹＥＳ）、正面前方からレンズ１２の光軸側へ外れた位置に測定対象が位置すると判断する（Ｓ２７）。また、ピーク位置が長距離側であれば（Ｓ２６のＮＯ）、正面前方からレンズ１３の光軸側へ外れた位置に測定対象が位置すると判断する（Ｓ３８）。
【００８４】
演算素子１５は、４ビットの出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４を通じて、表１に示すように、距離の測定結果、測定対象が存在しないこと、又は正面前方から外れた位置のどちらに測定対象が存在するかの判定結果を数値データで出力する（Ｓ２８）。
【００８５】
なお、演算素子１５は、ピーク位置がレンズ１３の光軸を越えて長距離側に位置する場合には、無条件に正面前方からレンズ１３の光軸側へ外れた位置に測定対象が位置すると判断してもよい。本実施形態では、レンズ１２とレンズ１３の光軸が平行であるため、リニアセンサ１４の受光素子１８のうち、レンズ１３の光軸よりも内側へ収束スポットＳＰが形成されることは有り得ないからである。
【００８６】
＜周囲光測定＞
図６は同一背景で蓄積条件を異ならせた場合の周囲光測定結果の説明図である。
【００８７】
周囲光が強い場合、リニアセンサ１４の１０２個のピクセル回路の少なくとも１つにおける受光量データが８ビットの上限値（２５５／２５５）に達して飽和する場合がある。図３に示すリニアセンサ１４における個々のピクセル回路の受光量は、受光量の蓄積時間を減らすことによって低下できる。また、受光量を蓄積する容量回路の出力電圧は、アナログ電圧測定回路のオフセット電圧を差し引いたアナログ電圧として出力されて数値データ化されるので、オフセット電圧によって、同一受光量に対する数値データを下げて数値データの飽和を回避できる。
【００８８】
図６は、背景光を一定に保ってピクセル回路の受光量の蓄積時間を段階的に変化させて測定したリニアセンサ１４の１０２個の受光素子１８の受光量分布である。
【００８９】
図４を参照して図６に示すように、最初に周囲光を測定した場合を周囲光２とする。この場合、発光ダイオード１１を発光させて反射光が加算されると、受光量の数値データが飽和する可能性が高まる。そこで、ピクセル回路の受光量の蓄積時間を段階的に減らして、周囲光３、周囲光１のように再測定する。周囲光の適正値は、１２０／２５５が最適である。ただし、外乱光が斜めから照射して飽和しないピークを形成する場合を考慮して、１０２個の受光素子１８における受光量の平均値が１２０／２５５以下となるようにして、不当に受光量の蓄積時間を減らさないようにしている。蓄積時間を減らすと受光感度が悪くなるからである。
【００９０】
また、同じ理由によって、蓄積時間を所定値まで低下させた以降は、受光感度が悪くなるのを回避すべく、オフセット電圧を上げて数値データの飽和を回避している。
【００９１】
＜反射光測定＞
図７は反射光測定結果の説明図である。図７中、（ａ）はほぼ一様な周囲光の場合、（ｂ）は強い外乱光が斜めから入射した場合である。図７以降の各グラフにおいて、横軸は受光素子１８の配列に沿って発光ダイオード１１側から番号付けしたピクセル回路の番号である。また、出力値は、実際には１０２刻み２５５段階の階段状の分布となるが、見易くするために連続的（アナログ的）な線図として表した。
【００９２】
反射光測定では、周囲光測定で求めた受光量蓄積時間とオフセット電圧とで発光ダイオード１１をＯＮした状態でのレンズ１３を通じた入射光をリニアセンサ１４にて検知する。このため、測定対象Ａ１の赤外線反射率の違いや測定対象Ａ１までの距離によってピーク受光量が変化する。
【００９３】
測定対象Ａ１の反射率が高く、距離が短い場合には、反射光が強くなってピーク受光量が飽和する。このため、発光ダイオード１１の発光量を４段階に渡って順次低下させて飽和しない発光量を求める。そして、発光ダイオード１１の発光量が最低でもピーク受光量が飽和するようなら、蓄積時間、オフセット電圧の順序で蓄積条件を変更して数値データが飽和しないようにする。この場合も、蓄積時間を所定値まで低下させた以降は、受光感度が悪くなるのを回避すべく、オフセット電圧を上げて数値データの飽和を回避している。
【００９４】
このようにして確定された蓄積条件及び発光ダイオード１１の発光条件を用いて、周囲光の測定と２回の反射光測定とを行う。そして、２回の反射光測定における各ピクセル回路の受光量データを平均して各ピクセル回路の反射光測定値を求め、各ピクセル回路の反射光測定値から周囲光測定値を表２に示すように引き算して各ピクセル回路の受光量の差分値を求める。
【００９５】
ここで、周囲光のほうが反射光より大きなピクセル回路については、ピクセル回路の受光量をマイナスとせず０としている。これにより、演算のビット数と演算回数を減らして処理のさらなる高速化を実現している。
【００９６】
【表２】
0004180646.tif 000003
【００９７】
図７の（ａ）に示すように、各ピクセル回路の反射光測定値から周囲光測定値を引き算して受光量の差分値に変換することによって、周囲光の影響を排除した発光ダイオード１１の反射光の収束スポットＳＰの光量分布が求められる。
【００９８】
そして、リニアセンサ１４の１０２個のピクセル回路における受光量の最高点である４２番目のピクセル回路をピーク位置と判断する。
【００９９】
ここで、反射光測定値をそのまま用いて同様に判断されるピーク位置は４５番目のピクセル回路であるから、受光量の差分値を用いて判断したピーク位置（４２番目）に比較してピクセル回路３つ分、背景光による影響を受けて、実際の距離よりも１０ｃｍ近い距離を出力してしまう（図９、表４参照）。
【０１００】
図７の（ｂ）に示すように、（ａ）と同一で同一距離の測定対象に対して強い外光が斜め入射して、飽和しない偽の受光量ピークを形成している場合でも、差分値を求めることで外光の受光量ピークを排除して、発光ダイオード１１の反射光の収束スポットの光量分布が正確に求められる。
【０１０１】
この場合、１０２個のピクセル回路における反射光測定値の差分値分布のピーク位置は（ａ）と等しく４２番目のピクセル回路である。これに対して、差分値を求めず反射光測定値をそのまま用いて判断したピーク位置は８０番目のピクセル回路である。
【０１０２】
従って、ピクセル回路ごとに反射光測定値から周囲光測定値を引き算して求めたピクセル回路ごとの受光量の差分値を用いてピーク位置を判定することによって、外乱光成分の影響を除去して、測定対象Ａ１までの距離を正確に演算できる。後述するように、受光量の差分値を用いることで、検出すべきピークの形状が揃えられて、ピーク位置の検出誤差が少なくなるとともに、ピーク形状の違いを識別して行う検知エリア外の測定対象Ａ３、Ａ４の識別も可能となる。
【０１０３】
＜ピーク検出＞
図８は、受光量差分値のピーク検出処理の説明図である。図８は、１０２個のピクセル回路の受光量差分値を用いたピーク位置の演算方法を説明するために簡略化した受光量ピークである。
【０１０４】
図４を参照して図７の（ａ）に示すように、１０２個のピクセル回路のそれぞれについて受光量の差分値を求めて演算素子１５のメモリに差分値分布のデータを形成し、差分値分布上で差分値が最大となるピクセル回路の番号をピーク位置とする。
【０１０５】
図８に示すように、ピークが複数のピクセル回路に渡って連続している場合、連続したピクセル回路の中心に最も近いピクセル回路を受光量ピークとして抽出する。
【０１０６】
【表３】
0004180646.tif 000004
【０１０７】
具体的には、１番から隣接ピクセル回路との大小関係を見ていって、大きくなるピクセル回路のデータを取り込む。大小関係が連続した受光量の場合はピクセル回路の数をカウントする。受光量が連続して２０個下がった時点で比較をやめてカウント数の中央のピクセル回路をピークと判別する。従って、表３に示す受光量差分値の場合、受光量ピークは４３番目のピクセル回路と演算される。
【０１０８】
＜ピークを揃える処理＞
図９は同一の測定対象で距離を３０ｃｍ〜１００ｃｍに異ならせて測定した差分値のピーク位置の説明図である。図９中、（ａ）は各距離における受光量の差分値の分布、（ｂ）は受光量のピーク位置における受光量の差分値を揃える処理を行った受光量の差分値の分布である。
【０１０９】
図９の（ａ）に示すように、測定対象Ａ１の反射率が共通でも、測定対象Ａ１までの距離が大きくなると、検知光及び反射光の光束が拡散して受光量のピーク位置における受光量の差分値は低下する。
【０１１０】
しかし、受光量ピークの反射光測定値の低下に伴って、上述したように、発光ダイオード１１の発光量が増大されたり、ピーク受光量の測定値が高まる方向に蓄積条件が変更されたりするので、受光量のピーク位置における受光量の差分値は様々な値となる。
【０１１１】
そこで、受光量のピーク位置における受光量差分値が一定値（２００／２５５）となる倍率αを計算して、１０２個のピクセル回路におけるそれぞれの受光量の差分値に倍率αを掛け算する。
【０１１２】
図９の（ｂ）に示すように、差分値の分布に対する倍率αの一律乗算処理によって、測定対象までの距離、反射率、発光ダイオード１１の発光量、ピクセル回路の蓄積条件に無関係に一律の演算操作を適用してピーク形状を判別できる。
【０１１３】
例えば、ピーク高さを２００／２５５に揃えたピーク位置ごとの基準の差分値分布を準備しておく。そして、倍率αを乗じて差分値の分布のピーク高さを２００／２５５に揃えた補正値分布の各ピクセル値から、ピーク位置を揃えて選択した基準の差分値分布の各ピクセル値をそれぞれ引き算して第２の差分値分布を形成する。第２の差分値分布は、ピーク位置を揃えた基準の差分値分布と補正値分布とのピーク形状の違いだけを抽出した分布データとなっている。従って、第２の差分値分布のピーク高さ、積分値、複数の受光素子に沿った値の分散状態を評価する等の処理によって、差分値分布を評価して測定対象が検知エリア内なのか検知エリア外なのかを判定できる。
【０１１４】
＜正面前方の外側に位置する測定対象の判別＞
図１０は検出エリア内の測定対象から得られる差分値ピークの説明図、図１１は検知範囲外の測定対象から得られる差分値ピークの説明図である。図１１中、（ａ）は測定対象までの距離が４０ｃｍの場合、（ｂ）は測定対象までの距離が８０ｃｍの場合である。
【０１１５】
図２に示すように、レンズ１２の光軸上に位置する測定対象で得られる差分値分布のピーク値を２００／２５５に揃えた基準の差分値分布は、表４に示すように、８つの距離領域ごとに予め定めた２つずつの基準境界ピーク間距離（数値範囲Ｔａ、Ｔｂ）で構成される。
【０１１６】
【表４】
0004180646.tif 000005
【０１１７】
数値範囲Ｔａは、基準の差分値分布が１５０／２５５となる基準の差分値分布上の小さい番号のピクセル回路からピーク位置のピクセル回路までの境界ピーク間距離（ピクセル数）の評価に用いられる。数値範囲Ｔｂは、ピーク位置のピクセル回路から基準の差分値分布が１５０／２５５となる基準の差分値分布上の大きい番号のピクセル回路までの境界ピーク間距離（ピクセル数）の評価に用いられる。
【０１１８】
図４を参照して図１０に示すように、リニアセンサ１４の１０２個のピクセル回路における反射光受光量と背景光受光量との差分値に倍率αをそれぞれ乗算して差分値のピーク値を２００／２５５に揃えた補正値分布を形成する。その後、補正値分布上で受光量差分値が１５０／２５５に最も近くなる２つのピクセル回路ａ、ｂを境界値として求める。そして、それぞれのピクセル回路ａ、ｂから受光量ピークのピクセル回路ｃまでの境界ピーク間距離（ピクセル数）ｔａ＝ｃ−ａ、ｔｂ＝ｂ−ｃを演算する。
【０１１９】
そして、表４の数値範囲Ｔａと境界ピーク間距離ｔａとを比較し、数値範囲Ｔｂと境界ピーク間距離ｔｂとを比較し、Ｔａにｔａが含まれるとともにＴｂにｔｂが含まれている場合は、測定対象が検知エリア内に位置すると判断する。そして、図９の（ａ）に示すピーク位置に応じて、表１に示すような３０ｃｍ〜１００ｃｍの距離データのうちの１つを出力する。
【０１２０】
図２を参照して図１１の（ａ）に示すように、測定対象が４０ｃｍの距離でレンズ１２の光軸からレンズ１３の光軸に渡って位置する場合、ピーク位置ｃは５６となる。
【０１２１】
しかし、同じ測定対象が４０ｃｍの距離でも、検知エリアから発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れた位置の場合、ピーク位置ｃが５６よりも大きな番号となって距離測定誤差が大きくなる。測定対象がリニアセンサ１４側に外れた位置の場合、ピーク位置ｃが５６よりも小さな番号となって距離測定誤差が同様に大きくなる。
【０１２２】
図（ａ）中、測定対象が検知エリア内にある例では、ピーク位置ｃは５６、ｔａ＝５６−４７＝９、ｔｂ＝６６−５６＝１０となり、表４のピーク位置５１〜６０における数値範囲Ｔａ、Ｔｂにｔａ、ｔｂが含まれる。このため、測定対象が検知エリア内と判定されて、表４から距離４０ｃｍと識別される。
【０１２３】
しかし、図（ａ）中、測定対象が発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れた例では、ピーク位置ｃが７４であるから、表４のピーク位置ｃから見た距離は３０ｃｍ以下である。そして、ｔａ＝７４−７２＝２、ｔｂ＝７６−７４＝２となり、表４のピーク位置５９〜６８の数値範囲Ｔａ、Ｔｂにｔａ、ｔｂが含まれないため、測定対象が検知エリアから発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れていると判定される。
【０１２４】
また、図（ａ）中、測定対象がリニアセンサ１４側に外れた例では、ピーク位置ｃが３８であるから、表４のピーク位置ｃから見た距離は１００ｃｍである。しかし、ｔａ＝３８−３２＝６、ｔｂ＝４６−３８＝８となり、表４のピーク位置３８〜３９の数値範囲Ｔａ、Ｔｂにｔａ、ｔｂが含まれないため、測定対象が検知エリアからリニアセンサ１４側に外れていると判定される。
【０１２５】
図２を参照して図１１の（ｂ）に示すように、測定対象が８０ｃｍの距離でレンズ１２の光軸からレンズ１３の光軸に渡って位置する場合、ピーク位置ｃは４２となる。
【０１２６】
しかし、同じ測定対象が８０ｃｍの距離でも、検知エリアから発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れた位置の場合、ピーク位置ｃが４２よりも大きな番号となって距離測定誤差が大きくなる。測定対象がリニアセンサ１４側に外れた位置の場合、ピーク位置ｃが４２よりも小さな番号となって距離測定誤差が同様に大きくなる。
【０１２７】
図（ｂ）中、測定対象が検知エリア内にある例では、ピーク位置ｃは４２、ｔａ＝４２−３２＝１０、ｔｂ＝５１−４２＝９となり、表４のピーク位置４１〜４２における数値範囲Ｔａ、Ｔｂにｔａ、ｔｂが含まれる。このため、測定対象が検知エリア内と判定され、距離が８０ｃｍと識別される。
【０１２８】
しかし、図（ｂ）中、測定対象が発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れた例では、ピーク位置ｃが５２であるから表４のピーク位置ｃから見た距離は５０ｃｍである。しかし、ｔａ＝５７−５２＝５、ｔｂ＝５２−４８＝４となり、表４のピーク位置４９〜５２の数値範囲Ｔａ、Ｔｂにｔａ、ｔｂが含まれないため、測定対象が検知エリアから発光ダイオード（ＬＥＤ）１１側に外れていると判定される。
【０１２９】
また、図（ｂ）中、測定対象がリニアセンサ１４側に外れた例では、ピーク位置ｃは３９であるから、表４のピーク位置ｃから見た距離は９０ｃｍである。しかし、ｔａ＝３９−３２＝７、ｔｂ＝４７−３９＝８となり、表４のピーク位置４３〜４５の数値範囲Ｔａにｔａが含まれないため、測定対象が検知エリアからリニアセンサ１４側に外れていると判定される。
【０１３０】
なお、第１実施形態では、測距レンジ３０〜１００ｃｍに対応する有効ピクセルエリアは、３７〜７０番目のピクセル回路である。従って、ピーク位置が３６以下の場合は測定対象が検知エリアからリニアセンサ１４側に外れている、ピーク位置が７１以上の場合は測定対象が検知エリアから発光ダイオード１１側に外れていると判定してもよい。ただし、レンズ１３の設計によって１０〜９０番目のピクセル回路までを有効ピクセルエリアとすることも可能である。この場合は、測定対象が検知エリアから外れていると判定するための上限値及び下限値も有効ピクセルエリアに合わせて変化する。
【０１３１】
また、補正値の分布をピーク位置が等しい基準の差分値分布に比較する方法は、境界ピーク間距離を用いる方法には限定されない。上述した第２の差分値分布を用いて補正値の分布の全体を比較する方法を採用してもよく、ピーク位置ごとに定めたピーク幅の基準値に、ピーク位置の等しい補正値分布のピーク幅を比較してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第１実施形態の測距装置の外観の説明図である。
【図２】測距装置の内部構成の説明図である。
【図３】リニアセンサの説明図である。
【図４】測距装置の回路構成の説明図である。
【図５】測距シーケンスのフローチャートである。
【図６】同一背景で蓄積条件を異ならせた場合の周囲光測定結果の説明図である。
【図７】反射光測定結果の説明図である。
【図８】受光量差分値のピーク検出処理の説明図である。
【図９】距離が異なる同一の測定対象で得られた受光量差分値のピーク位置の変化の説明図である。
【図１０】検知エリア内の測定対象から得られる差分値ピークの説明図である。
【図１１】検知範囲外の測定対象から得られる差分値ピークの説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  上部筐体
２  下部筐体
４  フィルタ
６  汎用コネクタ
１０  測距装置
１１、１２  投光装置（発光ダイオード、レンズ）
１２  投光光学系（レンズ）
１３  受光光学系（レンズ）
１４  検出装置、検出素子（リニアセンサ）
１４ｋ  出力回路、条件設定回路
１５  制御装置（演算素子）
１８  受光素子
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４  測定対象
ＳＰ  収束スポット
【要約】
【課題】背景光による測定誤差の少ない少数ロットのシステムを安価に組み立てられる測距装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１１から出力した検知光を測定対象Ａ１に向かって射出し、検知光の反射光をレンズ１３で収束してリニアセンサ１４の検知面１４ａに収束スポットＳＰを形成させる。演算素子１５は、リニアセンサ１４からシリアルデータで出力される１０２個の受光素子１８のそれぞれの受光量の数値データを用いて収束スポットＳＰの受光量ピークを識別して、測定対象Ａ１までの距離を演算し、演算結果を出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４を通じて４ビットのパラレルデータで出力する。
【選択図】図２【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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【図１１】
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