JP2002131051A - Distance detection device - Google Patents
Distance detection deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 従来の距離検出回路は発光素子が一定出力の
パルス光を出射し、物体と検出器との距離は受光素子の
受光レベルで判断されている。そのため物体が近くにあ
る程受光量が大きく、物体が遠くにある程受光量は小と
なり、ダイナミックレンジの広い増幅器が必要であり、
そのためにノイズの影響を少なくするあるいは発振を防
ぐ配慮が必要である等から回路構成が複雑となってい
た。
【解決手段】 光を出射する発光素子51と前記出射光
54aが物体で反射し、その反射光54bを受ける受光
素子52とから構成される距離検出装置であって、発光
素子51は異なる光出力を物体に向け出力し、受光素子
52は物体からの反射光54bを受け、受光量が所定レ
ベルになった時に、あらかじめ発光素子駆動電流をパラ
メータとして受光素子受光量と物体の距離dとの関係を
計測しておき、その計測値をもとに物体の距離を計測す
るようにすることで解決できる。
(57) [Summary] (With correction) [PROBLEMS] In a conventional distance detection circuit, a light emitting element emits pulse light having a constant output, and a distance between an object and a detector is determined by a light receiving level of a light receiving element. Therefore, the closer the object is, the larger the amount of received light is, and the farther the object is, the smaller the amount of received light is, which requires an amplifier with a wide dynamic range.
Therefore, it is necessary to reduce the influence of noise or prevent oscillation, and the circuit configuration is complicated. SOLUTION: This distance detecting device comprises a light emitting element 51 for emitting light and a light receiving element 52 for reflecting the emitted light 54a on an object and receiving the reflected light 54b, wherein the light emitting element 51 has a different light output. Is directed toward the object, and the light receiving element 52 receives the reflected light 54b from the object. When the amount of received light reaches a predetermined level, the relationship between the amount of light received by the light receiving element and the distance d of the object is set in advance using the light emitting element drive current as a parameter. Can be solved by measuring the distance of the object based on the measured value.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は検出器から物体まで
の距離を検出する距離検出装置に関し、詳しくは発光素
子、受光素子を用いて光学的に距離を検出する距離検出
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance detecting device for detecting a distance from a detector to an object, and more particularly to a distance detecting device for optically detecting a distance using a light emitting element and a light receiving element.
【0002】[0002]
【従来技術】以下従来の距離検出装置について図5〜図
8を用いて説明する。図5は発光素子、受光素子および
対象物体の位置関係を説明するための図で、51は発光
素子、52は受光素子、53は対象物体である。そし
て、発光素子51および受光素子52を含む検出器50
は対象物体53から距離d離れている。2. Description of the Related Art A conventional distance detecting apparatus will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram for explaining a positional relationship among a light emitting element, a light receiving element, and a target object, where 51 is a light emitting element, 52 is a light receiving element, and 53 is a target object. The detector 50 including the light emitting element 51 and the light receiving element 52
Is a distance d away from the target object 53.
【0003】発光素子は図示しない駆動回路で駆動さ
れ、その駆動電流はピーク値が一定のパルス電流とさ
れ、その電流が一定周期で発光素子に供給され、その電
流により発光素子はパルス出射光54aを対象物体53
に向け周期的に出射している。出射光54aは物体に到
達し、そこで反射され、反射光54bとなり受光素子に
入射する。図示しないが、受光素子出力は検出回路に入
力され、増幅され、受光量が検知され、そのレベルをも
とに対象物体までの距離dが検出される。The light-emitting element is driven by a drive circuit (not shown). The drive current is a pulse current having a constant peak value, and the current is supplied to the light-emitting element at a constant cycle. Is the target object 53
Are periodically emitted. The emitted light 54a reaches the object, is reflected there, becomes reflected light 54b, and enters the light receiving element. Although not shown, the output of the light receiving element is input to the detection circuit, amplified, the amount of received light is detected, and the distance d to the target object is detected based on the level.
【0004】図6は発光素子に供給される電流波形を示
している。横軸は時間で縦軸は供給電流である。供給電
流はピーク値がIpのパルス電流で、このパルス電流が
周期的に発光素子に供給される。最初t1時間に供給さ
れ、次にt2時間に供給され、次にt3時間に供給さ
れ、そしてt4時間に供給される。図では説明を簡単に
するために4個のパルス電流について表示している。FIG. 6 shows a waveform of a current supplied to a light emitting element. The horizontal axis is time and the vertical axis is supply current. The supply current is a pulse current having a peak value of Ip, and this pulse current is periodically supplied to the light emitting element. It is supplied first at time t1, then supplied at time t2, then supplied at time t3, and supplied at time t4. In the figure, four pulse currents are shown for simplicity.
【0005】図7は発光素子および受光素子を含む検出
器から対象物体までの距離が時間的にどのくらい離れて
いるかを示す図である。横軸が時間で図6の時間軸と同
じである。縦軸は検出器から対象物体までの距離dを示
している。図7では物体が遠い距離d4から近い距離d
1に時間の経過とともに近づいている様子を示してい
る。t1時間の時物体は距離d4離れていて、t2時間
の時物体は距離d3離れていて、t3時間の時物体は距
離d2離れて、そして、t4時間の時物体は距離d1離
れていることを示している。FIG. 7 is a diagram showing how a distance from a detector including a light emitting element and a light receiving element to a target object is temporally large. The horizontal axis is time, which is the same as the time axis in FIG. The vertical axis indicates the distance d from the detector to the target object. In FIG. 7, the object is located at a distance d4 from the far distance d4.
FIG. 1 shows a state approaching over time. At time t1, the object is at a distance d4, at time t2 the object is at a distance d3, at t3 the object is at a distance d2, and at t4 the object is at a distance d1. Is shown.
【0006】図8は受光素子で受ける反射光の受光量、
即ち受光レベルを示している。横軸が時間で、縦軸が受
光量を示している。横軸は図7と同じように図6の時間
軸と同じである。t1時間では物体が検出器から距離d
4離れていて、この状態で発光素子からパルス光が出射
され、この出射光が物体で反射し、受光素子に入射す
る。この時の受光量は図示のようにr1レベルである。FIG. 8 shows the amount of reflected light received by the light receiving element.
That is, the light receiving level is shown. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amount of received light. The horizontal axis is the same as the time axis in FIG. 6, as in FIG. At time t1, the object is at a distance d from the detector.
In this state, pulse light is emitted from the light emitting element, and the emitted light is reflected by the object and enters the light receiving element. The amount of received light at this time is at the r1 level as shown.
【0007】次にt2時間になると対象物体は検出器か
ら距離d3離れていて、この状態で発光素子からパルス
光が出射され、この出射光は物体で反射し、受光素子に
入射する。この時の受光量は図示のようにr2レベルで
ある。以下同様にt3時間では対象物体と検出器との距
離はd2で、受光素子の受光量はr3レベルであり、t
4時間では対象物体と検出器との距離はd1で、受光素
子の受光量はr4レベルとなる。Next, at time t2, the target object is at a distance d3 from the detector, and in this state, pulse light is emitted from the light emitting element, and the emitted light is reflected by the object and enters the light receiving element. The amount of received light at this time is at the r2 level as shown. Similarly, at time t3, the distance between the target object and the detector is d2, the amount of light received by the light receiving element is r3 level,
In 4 hours, the distance between the target object and the detector is d1, and the amount of light received by the light receiving element is at the r4 level.
【0008】ここで、受光量のレベルに注目すると、発
光素子はピーク値が一定のパルス電流で駆動され、即
ち、ピーク値が一定のパルス光が出射され、物体から検
出器までの距離が近い程大きい値に、遠い程小さい値に
なることが分かる。Attention is paid to the level of the amount of received light. The light emitting element is driven by a pulse current having a constant peak value, that is, a pulse light having a constant peak value is emitted, and the distance from the object to the detector is short. It can be seen that the value increases as the distance increases and decreases as the distance increases.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来提案されている距離検出回路は発光素子が一定
出力のパルス光を出射し、物体と検出器との距離は受光
素子の受光量で判断されている。物体が近くにある程受
光量が大きくなり、物体が遠くにある程受光量は小とな
る。従って、受光レベルは小さな値から大きな値まで広
範囲の値となる。However, in such a conventionally proposed distance detecting circuit, the light emitting element emits a pulse light having a constant output, and the distance between the object and the detector is determined by the amount of light received by the light receiving element. Have been. The closer the object is, the larger the amount of received light is, and the farther the object is, the smaller the amount of received light is. Therefore, the light receiving level has a wide range of values from a small value to a large value.
【0010】一方、検出回路は受光素子で受光した入力
レベル信号をそのまま信号処理することはなく、必ず増
幅され、その信号が処理される。このため、前記受光素
子に接続される増幅器は入力レベルが小さい値から大き
い値まで広い範囲の入力レベルを増幅する必要があっ
た。即ちダイナミックレンジの広い増幅器が必要であ
り、そのためにノイズの影響を少なくするための配慮や
発振を防ぐための配慮が必要である等から回路構成が複
雑となっていた。On the other hand, the detection circuit does not directly process the input level signal received by the light receiving element, but always amplifies and processes the signal. For this reason, the amplifier connected to the light receiving element needs to amplify a wide range of input levels from a small value to a large value. In other words, an amplifier having a wide dynamic range is required, which requires consideration for reducing the influence of noise and for preventing oscillation, and the circuit configuration is complicated.
【0011】また、物体の接近または速度を検出する従
来の移動物体検出装置にあっては前記距離検出回路を使
っていたために装置が高価となっていた。また、各種機
器の手振り入力装置として前記距離検出回路を使ってい
たために装置が高価となっていた。Further, in the conventional moving object detecting device for detecting approach or speed of an object, the device is expensive because the distance detecting circuit is used. Further, since the distance detection circuit is used as a hand gesture input device for various devices, the device is expensive.
【0012】本発明はこのような課題を解決するために
最初に構成が簡単で安価な物体の距離検出回路を提案
し、その回路を用いた距離検出装置、また、前記検出回
路を用いた物体の接近又は速度を検出する移動物体検出
装置、そして、前記検出回路を用いた手振り入力装置を
提供しようとするものである。In order to solve the above problems, the present invention first proposes an inexpensive object distance detection circuit having a simple structure, a distance detection device using the circuit, and an object detection device using the detection circuit. It is an object of the present invention to provide a moving object detection device for detecting the approach or speed of a moving object, and a hand gesture input device using the detection circuit.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するために次のように構成したものである。The present invention is configured as follows to solve the above-mentioned conventional problems.
【0014】(1)光を出射する発光素子と出射光が物
体で反射し、その反射光を受ける受光素子とからなる距
離検出装置であって、発光素子は異なる光出力を物体に
向け出力し、受光素子は物体からの反射光を受け、受光
量が所定レベルになった時に、あらかじめ発光素子駆動
電流をパラメータとして受光素子受光量と物体の距離と
の関係を計測しておき、その計測値をもとに物体の距離
を計測するようにする。(1) A distance detecting device comprising a light-emitting element for emitting light and a light-receiving element for reflecting the emitted light from an object and receiving the reflected light, wherein the light-emitting element outputs different light outputs to the object. The light-receiving element receives the reflected light from the object, and when the amount of received light reaches a predetermined level, the relationship between the light-receiving element light-receiving amount and the distance to the object is measured in advance by using the light-emitting element drive current as a parameter. The distance of the object is measured based on.
【0015】(2)1項記載の距離検出装置であって、
物体の距離データを所定時間検出し、そのデータをもと
に物体の接近またはおよび速度を検出するようにする。(2) The distance detecting device according to item 1,
The distance data of the object is detected for a predetermined time, and the approach or speed of the object is detected based on the data.
【0016】(3)1ないし2項記載の距離検出装置で
あって、物体を手とし、手の接近またはおよび速度を検
出し、その検出情報を各種機器の入力情報とする。(3) The distance detecting apparatus according to (1) or (2), wherein the object is a hand, the approach or speed of the hand is detected, and the detected information is used as input information of various devices.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。発光素子、受光素
子を含む検出器と対象物体との位置関係は図5と同じで
あり、この位置関係をもとに説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The positional relationship between the detector including the light emitting element and the light receiving element and the target object is the same as in FIG. 5, and the description will be made based on this positional relationship.
【0018】図1は発光素子に供給する駆動電流を時間
的に示したものである。横軸は時間で縦軸は駆動電流で
ある。発光素子に供給される駆動電流はパルス電流であ
り、このパルス電流はピーク値の異なる4種類の電流で
あり、それぞれピーク値が小さい順にL1、L2、L
3、L4であり、これら4種類のパルス電流が順番に発
光素子に供給される。そして、これら4種類のパルス電
流が第1時間帯、第2時間帯、第3時間帯、そして第4
時間帯にそれぞれ供給される。FIG. 1 shows the driving current supplied to the light emitting element over time. The horizontal axis is time and the vertical axis is drive current. The drive current supplied to the light emitting element is a pulse current, and the pulse currents are four types of currents having different peak values, and L1, L2, and L are arranged in ascending order of the peak value.
3, L4, and these four types of pulse currents are sequentially supplied to the light emitting element. Then, these four types of pulse currents correspond to the first time zone, the second time zone, the third time zone, and the fourth time zone.
It is supplied in each time zone.
【0019】最初にt11時間からt14時間までの第
1時間帯に発光素子に供給される駆動電流について説明
する。発光素子にはt11時間にL1レベルのパルス電
流が供給され、それから一定時間経過したt12時間に
L2レベルのパルス電流が供給され、それから一定時間
経過したt13時間にL3レベルのパルス電流が供給さ
れ、それから一定時間経過したt14時間にL4レベル
のパルス電流が供給される。First, the driving current supplied to the light emitting element in the first time period from the time t11 to the time t14 will be described. An L1 level pulse current is supplied to the light emitting element at time t11, an L2 level pulse current is supplied at time t12 after a certain time has elapsed, and an L3 level pulse current is supplied at time t13 after a certain time has elapsed. Then, at time t14 after a lapse of a certain time, a pulse current of the L4 level is supplied.
【0020】それから、一定時間経過したt21時間か
らt24時間までの第2時間帯に同じ4種類のパルス電
流が供給される。即ち、t21時間にL1レベルのパル
ス電流が供給され、それから一定時間経過したt22時
間にL2レベルのパルス電流が供給され、それから一定
時間経過したt23時間にL3レベルのパルス電流が供
給され、それから一定時間経過したt24時間にL4レ
ベルのパルス電流が供給される。Then, the same four types of pulse currents are supplied in the second time period from the time t21 to the time t24 after a certain time has elapsed. That is, the pulse current of the L1 level is supplied at time t21, the pulse current of the L2 level is supplied at time t22 after a certain time has elapsed, and the pulse current at the L3 level is supplied at the time t23 after a certain time has elapsed. An L4 level pulse current is supplied at time t24 when the time has elapsed.
【0021】以下同じように第3時間帯、第4時間帯に
ついても発光素子にL1レベルの電流、L2レベルの電
流、L3レベルの電流、L4レベルの電流が順番に供給
される。Similarly, in the third time zone and the fourth time zone, the L1 level current, the L2 level current, the L3 level current, and the L4 level current are sequentially supplied to the light emitting element.
【0022】以上説明したように発光素子にはレベルの
異なる4種類のパルス電流が供給され、これを1回とし
て、時間をおいて合計4回供給されている。図では4回
としているが説明を簡単にするために4回としており、
実際の検出回路では必要に応じて繰り返されるものであ
る。As described above, four types of pulse currents having different levels are supplied to the light emitting element, and one pulse current is supplied once, and a total of four pulse currents are supplied at intervals. In the figure, it is four times, but for simplicity of explanation, it is four times,
In an actual detection circuit, it is repeated as necessary.
【0023】図2は図7と同じく、横軸が時間で縦軸が
対象物体までの距離を示している。即ち対象物体が検出
器とどの程度離れているかを時間的に示している図であ
る。横軸の時間軸は図1の横軸、即ち時間軸と同じであ
る。FIG. 2 is the same as FIG. 7, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the distance to the target object. That is, it is a diagram that temporally shows how far the target object is from the detector. The time axis on the horizontal axis is the same as the horizontal axis in FIG. 1, that is, the time axis.
【0024】図から第1時間帯(t11〜t14)は対
象物体が距離d4離れていて、第2時間帯(t21〜t
24)は対象物体が距離d3離れていて、第3時間帯
(t31〜t34)は対象物体が距離d2離れていて、
第4時間帯(t41〜t44)は対象物体が距離d1離
れていることを示している。From the figure, in the first time zone (t11 to t14), the target object is at a distance d4, and in the second time zone (t21 to t14).
24), the target object is separated by a distance d3, and during the third time period (t31 to t34), the target object is separated by a distance d2.
The fourth time period (t41 to t44) indicates that the target object is at a distance d1.
【0025】図3は横軸が時間軸で、縦軸が受光素子が
受ける受光量である。横軸は図1の横軸、即ち時間軸と
同じである。受光素子で受ける受光量の大きさは対象物
体の距離が一定であれば発光素子で発光する発光量が大
きい程大きくなる。即ち発光素子を駆動する駆動電流が
大きい程受光素子の受光量は大きくなる。In FIG. 3, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the amount of light received by the light receiving element. The horizontal axis is the same as the horizontal axis of FIG. 1, that is, the time axis. If the distance to the target object is constant, the magnitude of the amount of light received by the light receiving element increases as the amount of light emitted by the light emitting element increases. That is, the larger the driving current for driving the light emitting element, the larger the amount of light received by the light receiving element.
【0026】図に示すように第1時間帯について、対象
物体の距離はd4で一定であるので、発光素子に供給す
る駆動電流に比例して受光量が変る。t11からt14
時間ではt11時間の受光量よりt12時間の受光量が
大きく、t12時間の受光量よりt13時間の受光量が
大きく、t13時間の受光量よりt14時間の受光量が
大きくなっている。As shown in the figure, in the first time zone, the distance of the target object is constant at d4, so that the amount of received light changes in proportion to the drive current supplied to the light emitting element. From t11 to t14
In time, the amount of light received at time t12 is larger than the amount of light received at time t11, the amount of light received at time t13 is larger than the amount of light received at time t12, and the amount of light received at time t14 is larger than the amount of light received at time t13.
【0027】本発明の検出回路では受光量が所定レベル
に達したかどうかに注目している。即ち、図に示してい
るようにRsレベルに達したかどうかに注目しているの
で、第1時間帯ではt14時間の受光量だけが所定レベ
ルであるRsレベルを超えている。The detection circuit of the present invention focuses on whether or not the amount of received light has reached a predetermined level. That is, as shown in the drawing, attention is paid to whether or not the Rs level has been reached. Therefore, in the first time zone, only the amount of received light at the time t14 exceeds the Rs level which is the predetermined level.
【0028】次に第2時間帯t21からt24時間につ
いても、t21時間からt24時間に経過するにつれ
て、発光素子に供給する駆動電流のピーク値は大きくな
り、それに対応して、受光量も大きくなっている。この
時間帯ではt23時間およびt24時間の時に受光量が
所定レベルを超えている。これは物体までの距離が第1
時間帯より近くなっているので駆動電流が第1時間帯で
のレベルより小さいレベルでも受光量は所定レベルに達
していることが分かる。即ち、第1時間帯では駆動電流
がL3レベルでは受光量が所定レベルに達していない
が、第2時間帯では所定レベルに達している。Next, also in the second time zone t21 to t24, as the time from t21 to t24 elapses, the peak value of the drive current supplied to the light emitting element increases, and the amount of received light also increases accordingly. ing. In this time zone, the amount of received light exceeds the predetermined level at times t23 and t24. This means that the distance to the object is the first
Since it is closer to the time zone, it can be seen that the received light amount has reached the predetermined level even when the drive current is at a level lower than the level in the first time zone. That is, in the first time zone, the light receiving amount has not reached the predetermined level when the driving current is at the L3 level, but has reached the predetermined level in the second time zone.
【0029】次に第3時間帯では駆動電流がL2レベル
からL4レベルの範囲で受光量が所定レベルに達してい
る。また、第4時間帯では駆動電流がL1レベルからL
4レベルの範囲で受光量が所定レベルに達している。Next, in the third time zone, the received light amount has reached a predetermined level when the drive current is in the range from the L2 level to the L4 level. Further, in the fourth time zone, the driving current is changed from L1 level to L level.
The received light amount has reached a predetermined level in the range of four levels.
【0030】ここで所定レベルについて説明する。所定
レベルとは一般的な増幅器(容易に入手できる増幅器)
を用意し、その増幅器に信号を入力して増幅する場合に
ノイズにも影響されず、発振についても考慮する必要が
なく、容易に信号増幅できる入力信号レベルのことをい
う。増幅器の特性として、小さい信号を増幅しようとす
るとノイズレベルが問題になり、ノイズレベルより小さ
い信号はノイズに埋もれることになり信号増幅できな
い。また、大きい入力信号の場合は増幅器が飽和して信
号増幅できない。従って、増幅器毎に最適な入力信号レ
ベルの範囲がある。この範囲に含まれる入力レベルで、
あるレベルを所定レベルとしている。Here, the predetermined level will be described. Prescribed level is a general amplifier (amplifier that is easily available)
When inputting and amplifying a signal to the amplifier, it is not affected by noise, it is not necessary to consider oscillation, and it means an input signal level at which a signal can be easily amplified. As a characteristic of the amplifier, when trying to amplify a small signal, a noise level becomes a problem, and a signal smaller than the noise level is buried in noise and cannot be amplified. In the case of a large input signal, the amplifier is saturated and cannot be amplified. Therefore, there is an optimum input signal level range for each amplifier. Input levels within this range,
A certain level is set as a predetermined level.
【0031】本発明は受光素子の受光量が所定レベルに
達したことで物体の距離を検知しようとするものであ
る。この検知方法を図4を用いて説明する。図4は横軸
が検出器から物体までの距離を示し、縦軸が受光素子で
受ける受光量を示す。本図は発光素子を駆動する駆動電
流を一定とした場合に物体の距離と受光量の関係を示し
ている。駆動電流は図1の駆動レベルに対応しており、
L1レベル,L2レベル,L3レベルそしてL4レベル
についての関係を示している。例えば駆動電流がL1レ
ベルの場合受光量が所定レベルに達する距離はd1で、
それより対象物体が遠い距離にあると受光レベルは小さ
く、反対に近い距離にあると受光レベルは大きくなる。The present invention seeks to detect the distance to an object when the amount of light received by the light receiving element reaches a predetermined level. This detection method will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the distance from the detector to the object, and the vertical axis indicates the amount of light received by the light receiving element. This figure shows the relationship between the distance of the object and the amount of received light when the driving current for driving the light emitting element is constant. The drive current corresponds to the drive level in FIG.
The relationship between the L1, L2, L3, and L4 levels is shown. For example, when the driving current is at the L1 level, the distance at which the light reception amount reaches the predetermined level is d1,
The light receiving level is low when the target object is farther than it, and increases when the target object is closer.
【0032】同様に駆動電流がL2レベルの場合は受光
量が所定レベルに達する距離はd2であり、駆動電流が
L3レベルの場合は受光量が所定レベルに達する距離は
d3であり、そして、駆動電流がL4レベルの場合は受
光量が所定レベルに達する距離はd4であることが分か
る。Similarly, when the drive current is at the L2 level, the distance at which the light reception amount reaches the predetermined level is d2, and when the drive current is at the L3 level, the distance at which the light reception amount reaches the predetermined level is d3. When the current is at the L4 level, the distance at which the amount of received light reaches the predetermined level is d4.
【0033】従って、発光素子の駆動電流を変えてゆ
き、即ち発光量を変えてゆき、受光素子の受光量が所定
レベルに達した時の発光素子の駆動電流を調べ、この値
に対する物体の距離を図4から求めることができる。尚
測定精度を増すためにはパラメータとしての駆動電流を
4レベル以上にすることで可能である。Therefore, the driving current of the light emitting element is changed, that is, the light emission amount is changed, and the driving current of the light emitting element when the light receiving amount of the light receiving element reaches a predetermined level is examined. Can be obtained from FIG. It is possible to increase the measurement accuracy by setting the drive current as a parameter to four levels or more.
【0034】尚、図4で受光量の所定レベルをRsレベ
ルとしたが、このレベルは前記したように簡単な増幅器
で増幅できるような入力レベルのことである。In FIG. 4, the predetermined level of the amount of received light is set to the Rs level, which is an input level that can be amplified by a simple amplifier as described above.
【0035】上記説明の距離検出回路は物体の距離検出
のみでなく、広く応用することができる。例えば物体が
移動している場合に検出データを時系列的に記憶し、そ
の記憶データをもとに物体が近づいているのか、遠ざか
っているのかを判断することができる。The above-described distance detection circuit can be applied not only to the distance detection of an object but also to a wide range of applications. For example, when an object is moving, detection data is stored in chronological order, and it can be determined based on the stored data whether the object is approaching or moving away.
【0036】さらに、時系列的に記憶した距離データを
使って、ある時間に物体がどの程度移動したかを演算す
ることにより物体の移動速度を検出することができる。
このように移動物体の接近あるいは速度を検出すること
ができる。Further, the moving speed of the object can be detected by calculating how much the object has moved at a certain time using the distance data stored in time series.
Thus, the approach or speed of the moving object can be detected.
【0037】移動物体から得られる各種情報は多方面に
使われている。例えば、物体を手として、手の接近、速
度等を検出し、その情報を各種機器の入力装置に利用し
ようとする提案がある。Various information obtained from a moving object is used in various fields. For example, there is a proposal to detect approach, speed, and the like of a hand using an object as a hand, and use the information as an input device of various devices.
【0038】例えばオーディオ機器等の音量スイッチへ
の応用である。音量スイッチは通常つまみを回転させる
ことで音量を変えるダイヤル式やUPスイッチおよびD
OWNスイッチを押すことにより音量を変える押しボタ
ンスイッチ式等があり、いずれもスイッチはメカニカル
スイッチが採用されている。For example, the present invention is applied to a volume switch of an audio device or the like. The volume switch is usually a dial type that changes the volume by turning the knob, UP switch and D
There is a push button switch type that changes the volume by pressing an OWN switch, and in each case, a mechanical switch is employed.
【0039】音楽を聴きながら自動車を運転することは
よくあることである。運転者は周囲の状況を判断しなが
ら安全に走行しなければならないが、周囲の状況が突発
的に変化することも多々あり、このような場合には音量
を短時間で絞り、状況を判断しなければならない。It is common to drive a car while listening to music. The driver must drive safely while judging the surrounding conditions.However, the surrounding conditions often change suddenly.In such a case, the volume must be reduced in a short time to determine the conditions. There must be.
【0040】このような例としては緊急車両のサイレン
音がかすかに聞こえるので、確認のために音量を絞りた
い。また、同乗者との会話で聞き取りが困難の場合に音
量を絞りたい。また、トンネルや障害物のためにラジオ
に雑音が入り聞き取り難くなったので一時音量を絞りた
い等があげられる。In such an example, since the siren sound of the emergency vehicle is faintly heard, it is desired to reduce the volume for confirmation. Also, if you have difficulty listening in conversation with a passenger, you want to reduce the volume. Another problem is that the user may want to temporarily reduce the volume because a noise has entered the radio due to a tunnel or an obstacle, making it difficult to hear.
【0041】しかし、運転しながら音量を調節しようと
すると、視線を前方(走行方向)に向けたままでは手探
りで操作スイッチを探すことになり、操作しづらいた
め、どうしても視線を操作パネルに移しがちである。視
線を操作パネルに移動すると前方への注意がそがれ、結
果として事故に結びついてしまうこともある。However, if the user tries to adjust the volume while driving, he or she must search for an operation switch with his / her gaze facing forward (in the direction of travel), which makes it difficult to operate. It is. Moving your gaze to the control panel distracts you from the front, which may result in an accident.
【0042】そのため、運転者が操作パネルに視線を移
すことなく音量を調節する方法として手振り入力装置が
ある。それは手の動きを検出し、その情報をもとに音量
を制御しようとするものである。For this reason, there is a hand gesture input device as a method for adjusting the volume without the driver having to look at the operation panel. It detects hand movements and attempts to control the volume based on that information.
【0043】このような提案の手振り検出方法は発光素
子と受光素子を使い、発光素子から常時一定出力の光を
出射し、その出射光が手に到達し、そこで反射し、反射
光が受光素子に入力され、その受光レベルの大小により
手の位置を判断し、例えば受光レベルが小から大になる
と手が近づいていると判断し、逆に受光レベルが大から
小になると手が遠ざかっていると判断する。そして、こ
れらデータを時間的に記憶し、その記憶データをもと
に、検出器と手との距離、或いは、手が移動する速度等
を割り出し、それをもとに音量を調節している。このよ
うな手振り入力装置にも本発明の距離検出装置が有効で
ある。The proposed hand movement detection method uses a light-emitting element and a light-receiving element, emits light of a constant output from the light-emitting element, the emitted light reaches the hand, is reflected there, and the reflected light is reflected by the light-receiving element. The position of the hand is determined based on the level of the received light level. For example, it is determined that the hand is approaching when the received light level is increased from low to high, and conversely, the hand is moved away when the received light level is reduced from high to low. Judge. Then, these data are temporally stored, the distance between the detector and the hand, the speed at which the hand moves, and the like are determined based on the stored data, and the volume is adjusted based on the calculated data. The distance detection device of the present invention is also effective for such a hand gesture input device.
【0044】以上は本発明の動作原理を説明したが、実
際に使用する場合には対象物の表面の状態により反射率
が変ってしまい、レベルRsと距離の関係(図4)に変
化が生じることがある。又は、空気中を通過する出射
光、反射光が雨や霧等の影響で吸収されることがあり、
この点からも正確さが欠けることがある。このような場
合の対応として、複数の発光源と受光源を用いて、受光
量の差または比を使うことが考えられる。The operation principle of the present invention has been described above. However, in actual use, the reflectance changes depending on the state of the surface of the object, and the relationship between the level Rs and the distance (FIG. 4) changes. Sometimes. Or, outgoing light passing through the air, reflected light may be absorbed by the influence of rain or fog,
From this point too, accuracy may be lacking. In order to cope with such a case, it is conceivable to use a difference or a ratio of the amount of received light using a plurality of light emitting sources and receiving light sources.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように従来の距離検出装置
では発光素子から出射する発光量を一定としているた
め、物体からの反射光を受光素子で受光する場合に、物
体が遠くにあると受光量は小さく、反対に近くにあると
受光量が大きくなる。As described above, in the conventional distance detecting device, since the amount of light emitted from the light emitting element is fixed, when the light reflected from the object is received by the light receiving element, the light is received when the object is far away. The light amount is small, and conversely, the light reception amount increases when it is near.
【0046】従って、受光素子に接続される増幅器の入
力には入力レベルが小さい値から大きい値まで広い範囲
の入力レベルを増幅する必要があった。即ちダイナミッ
クレンジの広い増幅器が必要であり、そのためにノイズ
の影響を少なくするあるいは発振を防ぐ配慮が必要であ
る等から回路構成が複雑となっていた。Therefore, it was necessary to amplify a wide range of input levels from a small value to a large value at the input of the amplifier connected to the light receiving element. That is, an amplifier having a wide dynamic range is required, and therefore, it is necessary to reduce the influence of noise or prevent oscillation, and the circuit configuration is complicated.
【0047】本発明の方法によれば距離を検出するのに
発光素子から出射する発光量を変えながら、同時に受光
素子の受光量を検出していて、受光量が所定レベルに達
した状態で、あらかじめ発光素子の発光量をパラメータ
として、受光量に対する距離の関係を計測しておき、そ
の計測値をもとに距離を求めるようにしたので、簡単な
回路構成で安価な距離検出装置を提供できる。According to the method of the present invention, the amount of light emitted from the light emitting element is changed while detecting the distance, and at the same time, the amount of light received by the light receiving element is detected. The relationship between the distance and the amount of received light is measured in advance using the amount of light emitted from the light emitting element as a parameter, and the distance is determined based on the measured value. Therefore, an inexpensive distance detection device can be provided with a simple circuit configuration. .
【0048】また、物体の接近または速度を検出する従
来の移動物体検出装置にあっては従来の距離検出回路を
使っていたために装置が高価となっていたが、本発明の
検出回路を使うことで安価な移動物体検出装置を提供で
きる。Further, in the conventional moving object detecting device for detecting the approach or speed of an object, the device is expensive because the conventional distance detecting circuit is used. Inexpensive moving object detection device can be provided.
【0049】また、各種機器の手振り入力装置として従
来の距離検出回路を使っていたために装置が高価となっ
ていたが、本発明の検出回路を使うことで安価な手振り
入力装置を提供できる。Although a conventional distance detection circuit was used as a hand gesture input device for various devices, the device was expensive. However, by using the detection circuit of the present invention, an inexpensive hand gesture input device can be provided.
【図1】本発明の発光素子駆動電流波形FIG. 1 shows a light-emitting element driving current waveform of the present invention.
【図2】本発明の検出器から物体までの距離を時系列表
示FIG. 2 shows a time-series display of a distance from the detector of the present invention to an object.
【図3】本発明の受光素子の受光量を時系列表示FIG. 3 is a time-series display of the amount of light received by the light-receiving element of the present invention.
【図4】本発明の物体の距離と受光量との関係FIG. 4 shows a relationship between an object distance and a received light amount according to the present invention.
【図5】発光素子、受光素子および対象物体の位置関係FIG. 5 is a positional relationship between a light emitting element, a light receiving element, and a target object.
【図6】従来の発光素子駆動電流波形FIG. 6 shows a conventional light emitting element driving current waveform.
【図7】従来の検出器から物体までの距離を時系列表示FIG. 7 shows a time-series display of a distance from a conventional detector to an object.
【図8】従来の受光素子の受光量を時系列表示FIG. 8 is a time-series display of the amount of light received by a conventional light receiving element.
50 検出器 51 発光素子 52 受光素子 53 対象物体 54a 発光素子出射光 54b 物体からの反射光 d 検出器から物体までの距離 t1〜t4 時間 L1〜L4 発光素子駆動電流レベル r1〜r4 受光素子受光レベル Rs 受光量の所定レベル Reference Signs List 50 detector 51 light emitting element 52 light receiving element 53 target object 54a light emitting element output light 54b reflected light from object d distance from detector to object t1 to t4 time L1 to L4 light emitting element drive current level r1 to r4 light receiving element light receiving level Rs Predetermined level of received light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧嶋 政幸 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA02 AA06 FF12 FF44 FF64 GG00 GG01 JJ01 QQ28 2F112 AD03 BA01 CA12 EA03 EA07 FA19 FA41 5J050 AA49 BB17 CC00 CC09 DD01 DD03 5J084 AA05 AA07 AB07 AD03 CA03 CA07 CA23 EA06 FA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masayuki Makishima 2-9-13 Nakameguro, Meguro-ku, Tokyo F-term in Stanley Electric Co., Ltd. (reference) 2F065 AA02 AA06 FF12 FF44 FF64 GG00 GG01 JJ01 QQ28 2F112 AD03 BA01 CA12 EA03 EA07 FA19 FA41 5J050 AA49 BB17 CC00 CC09 DD01 DD03 5J084 AA05 AA07 AB07 AD03 CA03 CA07 CA23 EA06 FA03
Claims (3)
反射し、その反射光を受ける受光素子とからなる距離検
出装置であって、発光素子は異なる光出力を物体に向け
出力し、受光素子は物体からの反射光を受け、受光量が
所定レベルになった時に、あらかじめ発光素子駆動電流
をパラメータとして受光素子受光量と物体の距離との関
係を計測しておき、その計測値をもとに物体の距離を計
測するようにしたことを特徴とする距離検出装置1. A distance detecting device comprising: a light emitting element that emits light; and a light receiving element that reflects the emitted light from an object and receives the reflected light, wherein the light emitting element outputs different light outputs to the object, The light receiving element receives the reflected light from the object, and when the amount of received light reaches a predetermined level, measures the relationship between the amount of light received by the light receiving element and the distance to the object in advance by using the light emitting element drive current as a parameter, and calculates the measured value. A distance detection device characterized by measuring the distance of an object based on the distance
のデータをもとに物体の接近およびまたは速度を検出す
るようにした1項記載の距離検出装置2. The distance detecting apparatus according to claim 1, wherein distance data of the object is accumulated for a predetermined time, and the approach and / or speed of the object is detected based on the data.
度を検出し、その検出情報を各種機器の入力情報とした
1ないし2項記載の距離検出装置3. The distance detecting device according to claim 1, wherein the object is a hand, the approach and / or speed of the hand is detected, and the detected information is used as input information of various devices.
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