JP3217830B2 - Object detection device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、所定の検知エリア内に
物体が存在するか否かを検知する物体検知装置に係り、
特に位置検出素子として半導体位置検出素子(Position
Sensitive Detectors)(以下、PSDと称す)を用い
た物体検知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object detection device for detecting whether or not an object exists in a predetermined detection area.
In particular, a semiconductor position detection element (Position
The present invention relates to an object detection device using Sensitive Detectors (hereinafter, referred to as PSD).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、位置検出素子としてPSDを用い
た物体検知装置が知られている。当該物体検知装置にお
ける物体検知の原理及びその構成については、例えば特
開昭63-61112号公報、特開昭62−204113号公報に説明さ
れているので、ここではその詳細な説明は省略するが、
その概略を図4を参照して説明すると次のようである。
物体検知装置は、投光部1、受光部2、信号処理部3を
備える。2. Description of the Related Art Conventionally, an object detecting device using a PSD as a position detecting element has been known. The principle and configuration of object detection in the object detection device are described in, for example, JP-A-63-61112 and JP-A-62-204113, and a detailed description thereof will be omitted. ,
The outline is described below with reference to FIG.
The object detection device includes a light projecting unit 1, a light receiving unit 2, and a signal processing unit 3.
【0003】投光部1は、発光ダイオード(LED)等
からなる発光素子4と、発光素子4が発光するパルス光
を所定の検知エリアへ投光するための光学手段であるレ
ンズ5を備えている。The light projecting section 1 includes a light emitting element 4 such as a light emitting diode (LED) and a lens 5 as an optical means for projecting a pulse light emitted by the light emitting element 4 to a predetermined detection area. I have.
【0004】受光部2は、位置検出素子としてのPSD
6と、検知エリア方向からの反射光をPSD6上に集束
させるための光学手段であるレンズ7とを備えており、
当該受光部2は、投光部1及び検知エリアに対して三角
測量的に配置されている。検知エリア内に被検知物体1
8が存在しない場合には、投光部1から投光されたパル
ス光は、図中実線で示すように、壁面や床面等の背景1
7で反射され、その反射光はレンズ7によりPSD6の
検出面上のP1 の位置に結像される。しかし、検知エリ
ア内に被検知物体18が存在する場合には、当該被検知
物体18からの反射光は、図中破線で示すように、レン
ズ7により、PSD6の検出面上のP1とは異なるP2
の位置に結像される。The light receiving section 2 has a PSD as a position detecting element.
6 and a lens 7 which is an optical means for converging reflected light from the detection area direction on the PSD 6.
The light receiving unit 2 is triangulated with respect to the light projecting unit 1 and the detection area. Detected object 1 within detection area
In the case where the light source 8 does not exist, the pulsed light emitted from the light emitting part 1 emits the background light 1 such as a wall surface or a floor surface as shown by a solid line in the figure.
The reflected light is imaged by the lens 7 at the position P 1 on the detection surface of the PSD 6. However, if the detected object 18 is present in the detection area, light reflected from the object to be detected object 18, as indicated by a broken line in the figure, the lens 7, the P 1 on the detection surface of the PSD6 Different P 2
The image is formed at the position.
【0005】PSD6からは反射光の結像位置に応じた
二つの電流が出力されるが、これら二つの出力電流は信
号処理部3において次のような処理が施される。まず、
これら二つの出力電流は、電流/電圧変換回路(以下、
I/V変換回路と称す)8,9によって、それぞれ、電
圧に変換され、増幅器10,11に入力される。増幅器
10,11の出力は、それぞれAGC回路12,13に
入力される。AGC回路12,13は、増幅器10,1
1の出力信号が飽和することのないようにするために設
けられているものであり、例えば入力信号のピークレベ
ルを検出し、そのピークレベルに応じた制御信号を増幅
器10,11に出力する。この制御信号によって増幅器
10,11の利得が制御される。[0005] The PSD 6 outputs two currents corresponding to the image forming position of the reflected light. These two output currents are subjected to the following processing in the signal processing section 3. First,
These two output currents are connected to a current / voltage conversion circuit (hereinafter, referred to as a current / voltage conversion circuit).
These are converted into voltages by the I / V conversion circuits 8 and 9 and input to the amplifiers 10 and 11, respectively. Outputs of the amplifiers 10 and 11 are input to AGC circuits 12 and 13, respectively. AGC circuits 12 and 13 include amplifiers 10 and 1
This is provided so as not to saturate one output signal. For example, it detects a peak level of an input signal and outputs a control signal corresponding to the peak level to the amplifiers 10 and 11. The gain of the amplifiers 10 and 11 is controlled by this control signal.
【0006】増幅器10,11の出力は、また、演算回
路14に入力されて所定の演算処理が施され、被検知物
体までの距離を示す信号(以下、この信号を距離信号と
称す)が生成される。この距離信号は比較回路15に入
力され、予め設定されている閾値レベルと比較される。
出力回路16は比較回路15の出力に応じて所定の出力
処理を行うものであり、例えば比較回路15の出力が被
検知物体の存在を示すものである場合には、被検知物体
有りを示す信号を出力する。[0006] The outputs of the amplifiers 10 and 11 are also input to an arithmetic circuit 14 and subjected to predetermined arithmetic processing to generate a signal indicating the distance to the detected object (hereinafter, this signal is referred to as a distance signal). Is done. This distance signal is input to the comparison circuit 15 and compared with a preset threshold level.
The output circuit 16 performs a predetermined output process according to the output of the comparison circuit 15. For example, when the output of the comparison circuit 15 indicates the presence of the detected object, a signal indicating the presence of the detected object is provided. Is output.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、投光部1及
び受光部2から背景17までの距離は当該物体検知装置
の取り付け位置に応じて変化するものであり、従って比
較回路15における閾値レベルも背景17までの距離に
応じて変更する必要がある。なぜなら比較回路15の閾
値レベルは、当該検知エリア内に被検知物体が存在しな
い場合に得られる距離信号、即ち背景17の距離信号に
外ならないからである。By the way, the distance from the light projecting unit 1 and the light receiving unit 2 to the background 17 changes according to the mounting position of the object detecting device. It needs to be changed according to the distance to the background 17. This is because the threshold level of the comparison circuit 15 does not deviate from the distance signal obtained when the detected object does not exist in the detection area, that is, the distance signal of the background 17.
【0008】そのために、従来の物体検知装置において
は、可変抵抗器等によって比較回路15の閾値レベルを
変更できるようになされるのが通常であるが、この閾値
レベルの設定は手作業で行わなければならないので、取
り付けの度毎に閾値レベルの設定を行うことは非常に面
倒、且つ煩わしいものであり、その設定を誤ると誤動作
の原因となるものであった。For this purpose, in the conventional object detection device, the threshold level of the comparison circuit 15 is usually changed by a variable resistor or the like. However, this threshold level must be set manually. Therefore, it is very troublesome and troublesome to set the threshold level every time the device is attached, and an erroneous setting may cause a malfunction.
【0009】また、信号処理部3にはAGC回路が設け
られ、信号の安定化が図られてはいるが、AGCにより
制御できる信号レベルの範囲には自ずと限界があり、例
えば近い距離に反射率の高い物体が存在する場合などに
は信号が飽和してしまうものであった。また逆に反射率
が非常に低い物体の場合には、PSD6の出力は非常に
小さなものとなり、S/N比が非常に劣化するという問
題も生じていた。更に、AGC回路は増幅器の利得を制
御するものであるのでノイズ成分をも増幅するものであ
り、そのためにS/N比を大幅に向上させることは困難
である。Although the signal processing unit 3 is provided with an AGC circuit to stabilize the signal, the range of the signal level which can be controlled by the AGC is naturally limited. When there is an object with a high level, the signal is saturated. On the other hand, in the case of an object having a very low reflectance, the output of the PSD 6 becomes very small, and the S / N ratio is extremely deteriorated. Further, since the AGC circuit controls the gain of the amplifier, it also amplifies the noise component. Therefore, it is difficult to greatly improve the S / N ratio.
【0010】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、比較回路の閾値レベル、即ち物体検知の基準とな
る距離に対応するレベルの設定を容易に、且つ高精度に
行うことができるばかりでなく、信号が飽和することが
なく、しかも従来に比較してS/N比を大幅に向上させ
ることができる物体検知装置を提供することを目的とす
るものである。The present invention solves the above-mentioned problem, and can easily and accurately set a threshold level of a comparison circuit, that is, a level corresponding to a distance serving as a reference for object detection. In addition, an object of the present invention is to provide an object detection device that does not saturate a signal and that can significantly improve the S / N ratio compared to the related art.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の物体検知装置は、所定の検知エリ
アに向けて投光ビームを投光する投光部と、前記投光部
から投光された投光ビームの反射光を受光する半導体位
置検出素子が前記投光部及び検知エリアに対して三角測
量的に配置された受光部と、前記半導体位置検出素子か
ら出力される二つの受光出力信号に基づいて物体までの
距離を示す信号を生成する距離信号生成手段と、メモリ
手段と、前記メモリ手段に記憶されている値を基準値と
して、当該基準値と前記距離信号生成手段の出力信号と
を比較する比較回路と、操作手段と、前記操作手段が操
作された場合、そのときの前記距離信号生成手段の出力
信号を前記メモリ手段に書き込む制御手段とを備えるこ
とを特徴とする。According to an aspect of the present invention, there is provided an object detecting apparatus, comprising: a light projecting unit for projecting a light projecting beam toward a predetermined detection area; A semiconductor position detecting element for receiving the reflected light of the light beam projected from the section; a light receiving section triangulated with respect to the light projecting section and the detection area; and a semiconductor position detecting element output from the semiconductor position detecting element. Distance signal generating means for generating a signal indicating the distance to the object based on the two light receiving output signals; memory means; and a value stored in the memory means as a reference value. A comparison circuit for comparing an output signal of the means, an operation means, and a control means for, when the operation means is operated, writing an output signal of the distance signal generation means at that time to the memory means. And
【0012】また、請求項2記載の物体検知装置は、請
求項1記載の物体検知装置において、前記受光部の半導
体位置検出素子の前面には、その光軸が半導体位置検出
素子の検出面の中心位置から、当該検出面の長手方向に
所定の量だけずらされた光学系が配置されてなることを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the object detecting apparatus of the first aspect, a front surface of the semiconductor position detecting element of the light receiving section has an optical axis corresponding to a detection surface of the semiconductor position detecting element. An optical system shifted from the center position by a predetermined amount in the longitudinal direction of the detection surface is disposed.
【0013】請求項3記載の物体検知装置は、半導体位
置検出素子と、半導体位置検出素子の第1及び第2電流
出力をそれぞれ電圧に変換する第1及び第2電流/電圧
変換手段と、前記第1及び第2電流/電圧変換手段の出
力信号をそれぞれ投光器の投光のタイミングに同期して
積分する第1及び第2積分手段と、前記第1及び第2積
分手段の出力をそれぞれサンプル/ホールドする第1及
び第2サンプル/ホールド手段と、前記第1及び第2サ
ンプル/ホールド手段の出力信号をA/D変換して物体
までの距離を示すデータを出力するA/D変換手段と、
前記第1または第2積分手段の出力電圧と所定の基準値
とを比較する比較手段と、制御手段とを備え、前記制御
手段は、比較手段の出力レベルを監視し、比較手段の出
力レベルが、前記第1または第2積分手段の出力電圧が
前記基準値以上であることを示すものである場合、第1
及び第2サンプル/ホールド回路にサンプル/ホールド
動作させ、その第1及び第2サンプル/ホールド回路の
ホールド動作が終了した後にA/D変換手段にA/D変
換動作を行わせ、更に第1及び第2積分回路をリセット
することを特徴とする。請求項4記載の物体検知装置
は、請求項3記載の物体検知装置において、前記比較手
段はヒステリシスを有していることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an object detecting device, comprising: a semiconductor position detecting element; first and second current / voltage converting means for converting first and second current outputs of the semiconductor position detecting element into voltages, respectively; First and second integrating means for integrating output signals of the first and second current / voltage converting means in synchronization with the light emitting timing of the light projector, and sampling / outputting the outputs of the first and second integrating means respectively. First and second sample / hold means for holding, and A / D conversion means for A / D converting output signals of the first and second sample / hold means and outputting data indicating a distance to an object;
Comparing means for comparing the output voltage of the first or second integrating means with a predetermined reference value, and controlling means, wherein the controlling means monitors the output level of the comparing means, and adjusts the output level of the comparing means. , If the output voltage of the first or second integrating means indicates that the output voltage is equal to or higher than the reference value,
And causing the second sample / hold circuit to perform a sample / hold operation, and after the hold operation of the first and second sample / hold circuits is completed, causing the A / D conversion means to perform the A / D conversion operation. It is characterized in that the second integration circuit is reset. An object detection device according to a fourth aspect is the object detection device according to the third aspect, wherein the comparing means has a hysteresis.
【0014】[0014]
【作用及び発明の効果】請求項1記載の物体検知装置
は、メモリ手段と、操作手段と、制御手段とを備える。
メモリ手段は、比較回路において物体検知のための基準
値として用いられる信号を格納するものである。そし
て、制御手段は、操作手段が操作された場合、そのとき
の距離信号生成手段の出力信号をメモリ手段に書き込
む。従って、物体検知の判定基準となる背景までの距離
に対応した信号を、直接基準値として設定することがで
きるので、物体検知を高精度に行うことができるばかり
でなく、その設定、変更を容易に行うことができる。According to the first aspect of the present invention, there is provided an object detecting apparatus including a memory unit, an operating unit, and a control unit.
The memory means stores a signal used as a reference value for object detection in the comparison circuit. Then, when the operating means is operated, the control means writes the output signal of the distance signal generating means at that time to the memory means. Therefore, since a signal corresponding to the distance to the background, which is a criterion for object detection, can be directly set as a reference value, not only can object detection be performed with high accuracy, but also its setting and change can be easily performed. Can be done.
【0015】請求項2記載の物体検知装置は、請求項1
記載の構成に加え、半導体位置検出素子の前面には光学
系が配置されている。この光学系は、その光軸が半導体
位置検出素子の検出面の中心位置から、当該検出面の長
手方向に所定の量だけずらされている。これによって、
物体あるいは背景からの反射光は必ず半導体位置検出素
子の検出面の中心位置から所定の方向のみで受光される
ことになるので、半導体位置検出素子の二つの出力のう
ちの所定の一方の出力を他方の出力よりも必ず大きくす
ることができ、信号の処理が容易になるばかりでなく、
光学系の位置の微調整は不要となり、位置調整の作業を
大幅に簡略化することができる。[0015] The object detecting device according to the second aspect is the first aspect.
In addition to the configuration described above, an optical system is arranged on the front surface of the semiconductor position detecting element. The optical axis of this optical system is shifted from the center position of the detection surface of the semiconductor position detection element by a predetermined amount in the longitudinal direction of the detection surface. by this,
Since the reflected light from the object or the background is always received only in a predetermined direction from the center position of the detection surface of the semiconductor position detection element, a predetermined one of the two outputs of the semiconductor position detection element is output. It can always be larger than the other output, which not only makes signal processing easier,
Fine adjustment of the position of the optical system is not required, and the operation of position adjustment can be greatly simplified.
【0016】請求項3記載の物体検知装置では、従来設
けられていたAGC回路は備えておらず、それに代え
て、半導体位置検出素子の第1,第2電流出力をそれぞ
れ電圧に変換した後の信号を投光器の投光のタイミング
に同期して積分する第1,第2積分手段を備えている。
従って、物体または背景からの反射光が非常に微弱なも
のであった場合にも投光の度毎に信号が積分されること
によって、S/N比の良好な信号を得ることができる。
また、AGC回路においては信号が飽和する場合もある
が、投光のタイミングに同期して積分を行うことによっ
て信号が飽和することはなく、確実に、且つ高精度に物
体までの距離を示す信号を得ることができる。また、請
求項3記載の物体検知装置では、比較手段の出力レベル
を監視し、比較手段の出力レベルが、前記第1または第
2積分手段の出力電圧が前記基準値以上であることを示
すものである場合、第1及び第2サンプル/ホールド回
路にサンプル/ホールド動作させ、その第1及び第2サ
ンプル/ホールド回路のホールド動作が終了した後にA
/D変換手段にA/D変換動作を行わせ、更に第1及び
第2積分回路をリセットする制御手段を備えている。ま
た、請求項4記載の物体検知装置では、請求項3記載の
構成に加え、比較手段はヒステリシスを有しており、比
較回路に入力される第1または第2積分回路の出力電圧
が多少変動したとしても安定した出力を得ることができ
る。According to the third aspect of the present invention, the conventional AGC circuit is not provided. Instead, the first and second current outputs of the semiconductor position detecting element are converted into voltages. There are provided first and second integration means for integrating a signal in synchronization with the light emission timing of the light projector.
Therefore, even when the reflected light from the object or the background is very weak, the signal is integrated each time the light is projected, so that a signal with a good S / N ratio can be obtained.
In the AGC circuit, the signal may be saturated. However, the signal does not saturate by performing integration in synchronization with the light emission timing, and the signal indicating the distance to the object reliably and accurately. Can be obtained. Further, in the object detection device according to the third aspect, the output level of the comparison means is monitored, and the output level of the comparison means indicates that the output voltage of the first or second integration means is equal to or higher than the reference value. , The first and second sample / hold circuits are caused to perform a sample / hold operation, and after the hold operation of the first and second sample / hold circuits is completed, A
There is provided control means for causing the / D conversion means to perform an A / D conversion operation and resetting the first and second integration circuits. In addition, in the object detection device according to the fourth aspect, in addition to the configuration according to the third aspect, the comparison means has hysteresis, and the output voltage of the first or second integration circuit input to the comparison circuit fluctuates slightly. Even if it does, a stable output can be obtained.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図1は本発明に係る物体検知装置の一実施例の構成を示
す図であり、図中、20は制御手段、21は投光部、2
2は駆動回路、23はLED、24はレンズ、31は受
光部、32はレンズ、33はPSD、34,35はI/
V変換回路、36,37はスイッチ、38,39は積分
回路、40,41はスイッチ、42,43はサンプル/
ホールド回路(以下、S/H回路と称す)、44は比較
回路、45はA/D変換回路、46は操作部、47はメ
モリ、48は比較回路、49は出力回路、50,51は
スイッチを示す。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of an object detection device according to the present invention. In FIG.
2 is a drive circuit, 23 is an LED, 24 is a lens, 31 is a light receiving unit, 32 is a lens, 33 is PSD, and 34 and 35 are I /
V conversion circuits, 36 and 37 are switches, 38 and 39 are integration circuits, 40 and 41 are switches, and 42 and 43 are samples /
Hold circuit (hereinafter referred to as S / H circuit), 44 is a comparison circuit, 45 is an A / D conversion circuit, 46 is an operation unit, 47 is a memory, 48 is a comparison circuit, 49 is an output circuit, and 50 and 51 are switches. Is shown.
【0018】図1において、制御手段20は当該物体検
知装置の各部の動作を統括して管理するものであり、マ
イクロプロセッサ及びその周辺回路で構成される。投光
部21は、発光素子としてのLED23、LED23を
駆動するための駆動回路22及びLED23から発光さ
れるパルス光を所定の検知エリアの方向へ投光するため
のレンズ24を備えている。駆動回路22は、定電流回
路で構成され、制御手段20から出力されるドライブ信
号DRが所定のレベル、例えば図2Aに示すようにハイ
レベルのときだけに動作するようになされている。In FIG. 1, a control means 20 manages the operation of each part of the object detecting device in a centralized manner and is composed of a microprocessor and its peripheral circuits. The light projecting unit 21 includes an LED 23 as a light emitting element, a drive circuit 22 for driving the LED 23, and a lens 24 for projecting pulse light emitted from the LED 23 in a direction of a predetermined detection area. The drive circuit 22 is formed of a constant current circuit, and operates only when the drive signal DR output from the control means 20 is at a predetermined level, for example, a high level as shown in FIG. 2A.
【0019】受光部31はPSD33及び検知エリア方
向からの反射光をPSD33の検出面上に結像させるた
めのレンズ32を備えているが、レンズ32の中心Q、
即ち光軸はPSD33の検出面の中心位置Pより予め所
定のオフセット量DOFだけずらされて配置されている。
これは、後述するところから明らかなように、図1の構
成においてはPSD33の二つの出力電流I1 ,I2 は
常にI1 ≧I2 の関係を満足しなければならず、そのた
めにレンズ32の中心QをPSD33の検出面の中心位
置PよりDOFだけずらして配置することによって、反射
光が必ずPSD33の検出面の中心Pより一方の側、図
においては中心Pより下側だけに結像するようにしてい
るのであり、これによって常時上記の関係が満足され
る。The light receiving section 31 is provided with a PSD 32 and a lens 32 for imaging reflected light from the detection area on the detection surface of the PSD 33.
In other words, the optical axis is shifted from the center position P of the detection surface of the PSD 33 by a predetermined offset amount D OF in advance.
This is because the two output currents I 1 and I 2 of the PSD 33 must always satisfy the relationship of I 1 ≧ I 2 in the configuration of FIG. The center Q of the PSD 33 is shifted by D OF from the center P of the detection surface of the PSD 33, so that the reflected light is always connected to one side of the center P of the detection surface of the PSD 33, and in the figure, only below the center P. Therefore, the above relationship is always satisfied.
【0020】PSD33の出力電流I1 ,I2 は、それ
ぞれ、I/V変換回路34,35によって電圧に変換さ
れる。スイッチ36,37はLED23の発光と同期し
て閉路される。即ち、ドライブ信号DRがハイレベルの
ときに閉路される。これによって反射光だけが積分回路
38,39に入力される。積分回路38,39のスイッ
チ40,41は通常は開路されているので、入力される
信号は順次積分される。上述したように積分回路38の
出力電圧v1 は必ず積分回路39の出力電圧v2 以上と
なる。積分回路38の出力電圧v1 は比較回路44に入
力され、予め定められた基準電圧v0 と比較される。The output currents I 1 and I 2 of the PSD 33 are converted into voltages by I / V conversion circuits 34 and 35, respectively. The switches 36 and 37 are closed in synchronization with the emission of the LED 23. That is, the circuit is closed when the drive signal DR is at a high level. As a result, only the reflected light is input to the integration circuits 38 and 39. Since the switches 40 and 41 of the integration circuits 38 and 39 are normally open, the input signals are sequentially integrated. As described above, the output voltage v 1 of the integration circuit 38 is always equal to or higher than the output voltage v 2 of the integration circuit 39. The output voltage v 1 of the integration circuit 38 is input to the comparison circuit 44 and is compared with a predetermined reference voltage v 0 .
【0021】比較回路44はv1 と基準電圧v0 とを比
較し、v1 ≧v0 である場合にはローレベル、v1 <v
0 である場合にはハイレベルを出力するが、当該比較回
路44は、動作の安定化を図るために、ヒステリシスを
有するコンパレータ回路等で構成されている。ヒステリ
シスを有しない比較回路ではハイレベルからローレベル
に立ち下がるときの閾値VTH1 と、ローレベルからハイ
レベルに立ち上がるときの閾値VTH2 とは同じ値である
が、このような比較回路を使用した場合には次のような
問題がある。即ち、積分回路38の出力電圧v1 は、信
号積分の効果によりS/N比は良好なのであるがノイズ
が皆無ではなく、従ってノイズあるいはその他の要因に
より、出力電圧v1 は変動することがあり、その電圧変
動が図3Aに示すように閾値VTH1 (=VTH2 )の近傍
で生じた場合には、比較回路44の出力VCOM は図3B
に示すようにハイレベルとローレベルを頻繁に繰り返す
ことになり安定した出力を得ることができない。The comparison circuit 44 compares v 1 with the reference voltage v 0, and when v 1 ≧ v 0 , the low level, v 1 <v
When it is 0 , it outputs a high level. However, the comparison circuit 44 is composed of a comparator circuit having hysteresis for stabilizing the operation. In the comparison circuit having no hysteresis, the threshold value V TH1 when falling from the high level to the low level is the same as the threshold value V TH2 when falling from the low level to the high level, but such a comparison circuit was used. In such a case, there are the following problems. That is, although the S / N ratio of the output voltage v 1 of the integration circuit 38 is good due to the effect of signal integration, the output voltage v 1 may fluctuate due to noise or other factors although the S / N ratio is good. If the voltage fluctuation occurs near the threshold value V TH1 (= V TH2 ) as shown in FIG. 3A, the output V COM of the comparison circuit 44 becomes
As shown in (1), the high level and the low level are frequently repeated, and a stable output cannot be obtained.
【0022】これに対して、ヒステリシスを有する比較
回路においてはVTH1 >VTH2 となるように設定されて
いるので、図3Cに示すように出力電圧v1 が多少変動
したとしても、出力電圧v1 が閾値VTH2 を下回らない
限り、図3Dに示すように一旦ローレベルになるとその
状態を維持するので、安定した出力を得ることができ
る。なお、図1に示す比較回路44においては、VTH1
とVTH2 との差、即ちヒステリシスの幅はR1×VB/
(R1+R2)で与えられるが、実際には 0.5V程度あれ
ばよいものである。On the other hand, in the comparison circuit having hysteresis, V TH1 > V TH2 is set so that even if the output voltage v 1 slightly fluctuates as shown in FIG. As long as 1 does not fall below the threshold value V TH2 , as shown in FIG. 3D, once the level becomes low, the state is maintained, so that a stable output can be obtained. In Comparative circuit 44 shown in FIG. 1, V TH1
And V TH2 , that is, the width of the hysteresis is R 1 × V B /
It is given by (R 1 + R 2 ).
【0023】以上のように、物体からの反射光に基づく
信号は投光のタイミングに同期して順次積分されるの
で、従来のAGC回路を用いた場合に比較して、S/N
比を大幅に向上させることができるものである。例え
ば、遠くに反射率の小さい物体があった場合には、反射
光は非常に弱いものとなるが、反射光に基づく信号は投
光の度毎に積分されていくので、積分回路からはS/N
比の良好な出力信号を得ることができる。As described above, since the signal based on the reflected light from the object is sequentially integrated in synchronization with the timing of the projection, the S / N is compared with the case where the conventional AGC circuit is used.
The ratio can be greatly improved. For example, when there is an object with a small reflectance in the distance, the reflected light becomes very weak, but the signal based on the reflected light is integrated every time the light is projected. / N
An output signal with a good ratio can be obtained.
【0024】さて、比較回路44の出力信号VCOM は制
御手段20に送られる。制御手段20は信号VCOM のレ
ベルを監視し、ローレベルになると、図2に示すよう
に、所定のタイミングでサンプル/ホールド信号SH、
A/D変換回路45にA/D変換の開始のタイミングを
指示する信号ADを出力し、且つこれらの信号に引き続
いてリセット信号RESを出力する。The output signal V COM of the comparison circuit 44 is sent to the control means 20. Control means 20 monitors the level of the signal V COM, when a low level, as shown in FIG. 2, the sample / hold signal SH at a predetermined timing,
It outputs a signal AD for instructing the start of A / D conversion to the A / D conversion circuit 45, and outputs a reset signal RES following these signals.
【0025】即ち、あるときの投光タイミングで積分が
行われたときに信号VCOM が図2Bに示すようにローレ
ベルになったとすると、制御手段20は図2Cに示すよ
うにサンプル/ホールド信号SHをS/H回路42,4
3のスイッチ50,51に対して出力する。スイッチ5
0,51はサンプル/ホールド信号SHがハイレベルの
とき閉路されるので、この期間に積分回路38,39の
出力電圧v1 ,v2 はサンプリングされ、ホールドされ
る。即ち、S/H回路42,43はサンプル/ホールド
信号SHの立ち上がりでサンプリング動作を開始し、ハ
イレベルの期間にコンデンサC1 ,C2 に電荷が蓄積さ
れ、サンプル/ホールド信号SHの立ち下がると蓄積し
た電荷をホールドする。That is, if the signal VCOM goes low as shown in FIG. 2B when the integration is performed at a certain light emission timing, the control means 20 sends the sample / hold signal as shown in FIG. 2C. SH is converted to S / H circuits 42 and 4
3 to the switches 50 and 51. Switch 5
Since 0 and 51 are closed when the sample / hold signal SH is at a high level, the output voltages v 1 and v 2 of the integration circuits 38 and 39 are sampled and held during this period. That is, the S / H circuits 42 and 43 start the sampling operation at the rise of the sample / hold signal SH, and when the charge is accumulated in the capacitors C 1 and C 2 during the high level period and the sample / hold signal SH falls. Hold the accumulated charge.
【0026】そして、制御手段20はS/H回路42,
43のホールド動作が完了した後、所定のタイミングで
図2Dに示すリセット信号RESを積分回路38,39
のスイッチ40,41に出力すると共に、図2Eに示す
A/D変換の開始を示す信号ADをA/D変換回路45
に出力する。スイッチ40,41はリセット信号RES
の立ち上がりで閉路され、これにより積分回路38,3
9はリセットされので、比較回路44の出力信号VCOM
は図2Bに示すようにハイレベルとなる。また、S/H
回路42,43に保持された電圧はA/D変換回路45
に入力され、デジタル化される。このときA/D変換回
路45は、VIN/(VREF(+)−VREF(-))の値を所定の
ビット数のデジタル値に変換するのであるが、VREF(-)
は接地されているので、図1のA/D変換回路45では
VIN/VREF(+)の値がデジタル化されることになる。こ
の値が物体までの距離を示すものであることは明きらか
である(以下、このデータを距離データと称す)。ま
た、物体の反射率の相違により積分される回数は異なる
が、同じ距離にある場合にはA/D変換回路45の出力
は同一であることも明きらかである。The control means 20 includes an S / H circuit 42,
After the completion of the hold operation at 43, the reset signal RES shown in FIG.
2A, and outputs a signal AD indicating the start of A / D conversion shown in FIG. 2E to the A / D conversion circuit 45.
Output to The switches 40 and 41 are connected to the reset signal RES.
Is closed at the rising edge of the signal, so that the integration circuits 38, 3
9 is reset, so that the output signal V COM
Is at a high level as shown in FIG. 2B. Also, S / H
The voltage held in the circuits 42 and 43 is applied to the A / D conversion circuit 45.
And digitized. At this time A / D conversion circuit 45, V IN / (V REF ( +) -V REF (-)) the value of is to convert the digital value of a predetermined number of bits, V REF (-)
Is grounded, the value of V IN / V REF (+) is digitized in the A / D conversion circuit 45 of FIG. It is clear that this value indicates the distance to the object (hereinafter, this data is referred to as distance data). Although the number of times of integration is different due to the difference in the reflectance of the object, it is apparent that the output of the A / D conversion circuit 45 is the same when the distance is the same.
【0027】なお、リセット信号RES及びA/D変換
の開始を示す信号ADの出力タイミングは、S/H回路
42,43におけるホールド動作が確立した後であれ
ば、その出力の順序は、リセット信号RESが先でも、
信号ADが先でもよく、また同時でもよいものである
が、但しドライブ信号DRの1周期内に全ての処理が終
了する必要がある。If the output timing of the reset signal RES and the signal AD indicating the start of the A / D conversion is after the hold operation in the S / H circuits 42 and 43 has been established, the output order is the reset signal. Even if RES is first,
The signal AD may be the first signal or may be the same signal, but it is necessary that all the processing be completed within one cycle of the drive signal DR.
【0028】制御手段20は、ディップスイッチあるい
はボタンスイッチ等の適宜のスイッチで構成される操作
部46が操作された場合には、その直後にA/D変換回
路45から転送された距離データをメモリ47に書き込
むが、操作部46が操作されていない場合には距離デー
タを比較回路48に転送する。比較回路48は、制御手
段20から転送された距離データと、メモリ47に書き
込まれている距離データとを比較して物体の存在の有無
を示す信号を出力するものであり、扱うデータがデジタ
ル値であることを除けば、その動作は図4に示す従来の
物体検知装置の比較回路15と同じである。また、出力
回路49も図4に示す出力回路16と同じである。The control means 20 stores the distance data transferred from the A / D conversion circuit 45 into the memory immediately after the operation section 46 constituted by an appropriate switch such as a dip switch or a button switch is operated. When the operation unit 46 is not operated, the distance data is transferred to the comparison circuit 48. The comparison circuit 48 compares the distance data transferred from the control means 20 with the distance data written in the memory 47 and outputs a signal indicating the presence or absence of an object. Except that the operation is the same as that of the comparison circuit 15 of the conventional object detection device shown in FIG. The output circuit 49 is the same as the output circuit 16 shown in FIG.
【0029】従って、当該物体検知装置を設置した後に
操作部46を操作することによってメモリ47に物体検
知のための距離の基準となる距離データを書き込むこと
ができる。そして、一旦距離の基準を設定した後に検知
エリアが変更された場合等、距離の基準を変更する必要
が生じた場合には、再度操作部46を操作することによ
って新たな距離の基準をメモリ47に書き込むことがで
きるものである。Therefore, by operating the operation unit 46 after installing the object detecting device, it is possible to write distance data serving as a reference of the distance for object detection in the memory 47. When it is necessary to change the distance reference, for example, when the detection area is changed after the distance reference is once set, the operation unit 46 is operated again to store the new distance reference in the memory 47. Can be written to.
【0030】このような物体検知装置は種々の用途に使
用することができることは当然であるが、駐車場におい
て車両の有無を検出するための車室センサとして使用し
た場合について説明すると次のようである。It goes without saying that such an object detecting device can be used for various purposes. However, a case where it is used as a vehicle interior sensor for detecting the presence or absence of a vehicle in a parking lot will be described as follows. is there.
【0031】車室の天井の高さは駐車場によって異なる
ものであるから、従来のように手作業により距離の基準
値である閾値レベルの設定を行っていたのでは非常な時
間を要するばかりであるが、上記の構成によれば、当該
物体検知装置を天井に設置した後に操作部46を操作す
るだけで簡単に、且つ高精度に背景である床面までの距
離データを基準値としてメモリ47に書き込むことがで
き、これによって車室内に車両が存在する場合には、車
両の存在を示す信号を出力することができる。また逆
に、車両が存在するときに操作部46を操作して基準値
をメモリ47に書き込んだ場合には、車両が出車したと
きにはその旨を示す信号を出力することができる。Since the height of the ceiling of the vehicle compartment varies depending on the parking lot, it takes a very long time if the threshold level, which is the reference value of the distance, is manually set as in the prior art. However, according to the above configuration, simply by operating the operation unit 46 after installing the object detection device on the ceiling, the distance data to the floor, which is the background, can be easily and accurately determined as the memory 47. When a vehicle is present in the vehicle cabin, a signal indicating the presence of the vehicle can be output. Conversely, if the reference value is written to the memory 47 by operating the operation unit 46 when a vehicle is present, a signal indicating that fact can be output when the vehicle departs.
【0032】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例ではメモリ4
7、比較回路48、出力回路49を設けるものとした
が、距離の基準値は制御手段20の内部メモリに書き込
むようにし、比較回路48の動作及び出力回路49の動
作を制御手段20に実行させるようにすることも可能で
あることは当業者に明きらかである。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the memory 4
7, the comparison circuit 48 and the output circuit 49 are provided, but the reference value of the distance is written in the internal memory of the control means 20, and the operation of the comparison circuit 48 and the operation of the output circuit 49 are executed by the control means 20. It is clear to a person skilled in the art that this can be done.
【0033】また、比較回路44の出力VCOM がローレ
ベルになってからのサンプル/ホールド信号SHの立ち
上がりのタイミング、A/D変換の開始のタイミング及
びS/H回路におけるサンプル/ホールド後の積分回路
のリセットを行うタイミング等は必要に応じて適宜設定
可能であることは勿論である。Further, the integration after the sample / hold at the rising timing, the timing and the S / H circuit of the start of the A / D conversion of the sample / hold signal SH from the output V COM of the comparison circuit 44 becomes low level Needless to say, the timing for resetting the circuit and the like can be appropriately set as needed.
【0034】更に、上記実施例では操作部46は作業者
が手動で行うものとしたが、電源投入時に自動的に書き
込み指示信号を制御手段に出力するようにすることも可
能であり、これによれば電源投入時に自動的に距離の基
準値がメモリに書き込まれるので、一度に多数の物体検
知装置に対して距離の基準値の設定を行うことができ
る。Further, in the above embodiment, the operation section 46 is manually operated by the operator. However, it is also possible to automatically output a write instruction signal to the control means when the power is turned on. According to this, the reference value of the distance is automatically written into the memory when the power is turned on, so that the reference value of the distance can be set for many object detecting devices at once.
【0035】また、メモリ47に値の異なる二つの基準
値を記憶させて、所望の範囲内、または所望の範囲外の
大きさを有する物体だけを検知することも可能である。It is also possible to store two reference values having different values in the memory 47 and detect only an object having a size within a desired range or outside a desired range.
【図1】 本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】 図1の構成で用いられる信号のタイミングを
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing timings of signals used in the configuration of FIG. 1;
【図3】 比較回路44のヒステリシスを説明するため
の図である。FIG. 3 is a diagram for explaining hysteresis of a comparison circuit 44;
【図4】 PSDを用いた物体検知装置の従来の構成例
を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional configuration example of an object detection device using a PSD.
20…制御手段、21…投光部、22…駆動回路、23
…LED、24…レンズ、31…受光部、32…レン
ズ、33…PSD、34,35…I/V変換回路、3
6,37…スイッチ、38,39…積分回路、40,4
1…スイッチ、42,43…サンプル/ホールド回路、
44…比較回路、45…A/D変換回路、46…操作
部、47…メモリ、48…比較回路、49…出力回路、
50,51…スイッチ。Reference numeral 20: control means, 21: light emitting unit, 22: drive circuit, 23
... LED, 24 ... Lens, 31 ... Light receiving part, 32 ... Lens, 33 ... PSD, 34,35 ... I / V conversion circuit, 3
6, 37 ... switch, 38, 39 ... integration circuit, 40, 4
1 switch, 42, 43 sample / hold circuit,
44: comparison circuit, 45: A / D conversion circuit, 46: operation unit, 47: memory, 48: comparison circuit, 49: output circuit,
50, 51 ... switches.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 G01B 11/00 G08B 13/181 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 3/06 G01B 11/00 G08B 13/181
Claims (4)
光する投光部と、 前記投光部から投光された投光ビームの反射光を受光す
る半導体位置検出素子が前記投光部及び検知エリアに対
して三角測量的に配置された受光部と、 前記半導体位置検出素子から出力される二つの受光出力
信号に基づいて物体までの距離を示す信号を生成する距
離信号生成手段と、 メモリ手段と、 前記メモリ手段に記憶されている値を基準値として、当
該基準値と前記距離信号生成手段の出力信号とを比較す
る比較回路と、 操作手段と、 前記操作手段が操作された場合、そのときの前記距離信
号生成手段の出力信号を前記メモリ手段に書き込む制御
手段とを備えることを特徴とする物体検知装置。A light projecting section for projecting a light projecting beam toward a predetermined detection area; and a semiconductor position detecting element for receiving reflected light of the projecting beam projected from the light projecting section. A light receiving unit disposed triangularly with respect to the unit and the detection area, and a distance signal generating unit that generates a signal indicating a distance to an object based on two light receiving output signals output from the semiconductor position detecting element. A memory circuit, a comparison circuit that compares the reference value with an output signal of the distance signal generation unit using a value stored in the memory unit as a reference value, an operation unit, and the operation unit is operated. In such a case, the object detection device further comprises control means for writing the output signal of the distance signal generation means at that time to the memory means.
は、その光軸が半導体位置検出素子の検出面の中心位置
から、当該検出面の長手方向に所定の量だけずらされた
光学系が配置されてなることを特徴とする請求項1記載
の物体検知装置。2. An optical system in which the optical axis is shifted by a predetermined amount in the longitudinal direction of the detection surface of the semiconductor position detection element from the center position of the detection surface of the semiconductor position detection element on the front surface of the semiconductor position detection element of the light receiving section. 2. The object detecting device according to claim 1, wherein the object is arranged.
電圧に変換する第1及び第2電流/電圧変換手段と、 前記第1及び第2電流/電圧変換手段の出力信号をそれ
ぞれ投光器の投光のタイミングに同期して積分する第1
及び第2積分手段と、 前記第1及び第2積分手段の出力をそれぞれサンプル/
ホールドする第1及び第2サンプル/ホールド手段と、 前記第1及び第2サンプル/ホールド手段の出力信号を
A/D変換して物体までの距離を示すデータを出力する
A/D変換手段と、 前記第1または第2積分手段の出力電圧と所定の基準値
とを比較する比較手段と、 制御手段とを備え、 前記制御手段は、比較手段の出力レベルを監視し、比較
手段の出力レベルが、前記第1または第2積分手段の出
力電圧が前記基準値以上であることを示すものである場
合、第1及び第2サンプル/ホールド回路にサンプル/
ホールド動作させ、その第1及び第2サンプル/ホール
ド回路のホールド動作が終了した後にA/D変換手段に
A/D変換動作を行わせ、更に第1及び第2積分回路を
リセットすることを特徴とする物体検知装置。3. A semiconductor position detecting element, first and second current / voltage converting means for converting first and second current outputs of the semiconductor position detecting element into voltages, respectively, and the first and second current / voltage. A first method of integrating the output signals of the conversion means in synchronization with the light emission timing of the light projector,
And second integration means, and outputs of the first and second integration means are sampled /
First and second sample / hold means for holding, A / D conversion means for A / D converting output signals of the first and second sample / hold means and outputting data indicating a distance to an object, Comparing means for comparing the output voltage of the first or second integrating means with a predetermined reference value; and control means. The control means monitors the output level of the comparing means. If the output voltage of the first or second integrating means is equal to or higher than the reference value, the first and second sample / hold circuits supply sample / hold signals.
A holding operation is performed, and after the holding operations of the first and second sample / hold circuits are completed, the A / D conversion unit is caused to perform the A / D conversion operation, and the first and second integration circuits are reset. Object detection device.
ことを特徴とする請求項3記載の物体検知装置。4. An object detecting apparatus according to claim 3, wherein said comparing means has a hysteresis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00286192A JP3217830B2 (en) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | Object detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00286192A JP3217830B2 (en) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | Object detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187871A JPH05187871A (en) | 1993-07-27 |
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Family
ID=11541165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP00286192A Expired - Lifetime JP3217830B2 (en) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | Object detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217830B2 (en) |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP00286192A patent/JP3217830B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH05187871A (en) | 1993-07-27 |
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