JP3232132B2 - 光学式変位計 - Google Patents
光学式変位計Info
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- JP3232132B2 JP3232132B2 JP20095592A JP20095592A JP3232132B2 JP 3232132 B2 JP3232132 B2 JP 3232132B2 JP 20095592 A JP20095592 A JP 20095592A JP 20095592 A JP20095592 A JP 20095592A JP 3232132 B2 JP3232132 B2 JP 3232132B2
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の変位量を測定す
る光学式変位計に関するものである。
る光学式変位計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の光学式変位計のブロック図
を示し、センサーヘッドＡと本体Ｂからなる。センサー
ヘッドＡは、位置検出素子１、増幅器２，３、レーザダ
イオード駆動回路４、レーザダイオードＬＤ等から構成
されている。本体Ｂは、信号処理部１１，１２、減算器
１４、ＤＣ演算部１５、フィードバック制御回路１６、
変調回路１７、上記信号処理部１１，１２と変調回路１
７に基準信号を送る原発振器１３等で構成されている。
を示し、センサーヘッドＡと本体Ｂからなる。センサー
ヘッドＡは、位置検出素子１、増幅器２，３、レーザダ
イオード駆動回路４、レーザダイオードＬＤ等から構成
されている。本体Ｂは、信号処理部１１，１２、減算器
１４、ＤＣ演算部１５、フィードバック制御回路１６、
変調回路１７、上記信号処理部１１，１２と変調回路１
７に基準信号を送る原発振器１３等で構成されている。
【０００３】上記センサーヘッドＡの位置検出素子１
は、検出物体からのレーザ反射光を受け、その変位量に
応じて反射光を電流に変換するものである。増幅器２，
３は、上記位置検出素子１の電流出力を電圧に変換する
Ｉ／Ｖ変換して上増幅する。本体Ｂの信号処理部１１，
１２は、増幅器や、ある周波数以下をカットして信号周
波数を通すハイパスフィルタや、同期検波、整流回路な
どで構成されている。減算器１４は、上記信号処理部１
１，１２からの２系統の信号値を引き算するものであ
る。
は、検出物体からのレーザ反射光を受け、その変位量に
応じて反射光を電流に変換するものである。増幅器２，
３は、上記位置検出素子１の電流出力を電圧に変換する
Ｉ／Ｖ変換して上増幅する。本体Ｂの信号処理部１１，
１２は、増幅器や、ある周波数以下をカットして信号周
波数を通すハイパスフィルタや、同期検波、整流回路な
どで構成されている。減算器１４は、上記信号処理部１
１，１２からの２系統の信号値を引き算するものであ
る。
【０００４】ＤＣ演算部１５は、ある周波数以上をカッ
トし、測距値であるＤＣ信号を通すローパスフィルタ
や、ユーザーが調整可能な傾き調整部とオフセット部等
で構成されている。フィードバック制御回路１６は、信
号処理部１１，１２からの信号２系統の加算器や、残差
増幅器や、積分回路などで構成され、検出物体の反射率
に応じたＤＣ電圧をフィードバックが安定な状態で出力
する。
トし、測距値であるＤＣ信号を通すローパスフィルタ
や、ユーザーが調整可能な傾き調整部とオフセット部等
で構成されている。フィードバック制御回路１６は、信
号処理部１１，１２からの信号２系統の加算器や、残差
増幅器や、積分回路などで構成され、検出物体の反射率
に応じたＤＣ電圧をフィードバックが安定な状態で出力
する。
【０００５】変調回路１７は、フィードバック制御回路
１６の積分回路出力のＤＣ電圧を原発振器１３の発振出
力に応じ、パルス変調をかける。そして、変調回路１７
からの出力はレーザダイオード駆動回路４に伝達され、
レーザダイオードＬＤを変調発光させるようになってい
る。
１６の積分回路出力のＤＣ電圧を原発振器１３の発振出
力に応じ、パルス変調をかける。そして、変調回路１７
からの出力はレーザダイオード駆動回路４に伝達され、
レーザダイオードＬＤを変調発光させるようになってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、変調光が物
体の変位量を測定するために使用されているが、レーザ
にとっては、バイアス的に直流発光を安定に行ってお
り、その安定直流発光に対し変調を加え、検出物体の反
射光量を逆比に比例して変調量は変化する。問題は、変
調量が大きくなると、後述の従来例で示す回路では、次
第に歪みだし、安定直流発光量の一定化が保持できなく
なることにある。
体の変位量を測定するために使用されているが、レーザ
にとっては、バイアス的に直流発光を安定に行ってお
り、その安定直流発光に対し変調を加え、検出物体の反
射光量を逆比に比例して変調量は変化する。問題は、変
調量が大きくなると、後述の従来例で示す回路では、次
第に歪みだし、安定直流発光量の一定化が保持できなく
なることにある。
【０００７】図４は従来のレーザダイオード駆動回路４
のブロック図を示し、ＤＣ発光安定化部２０と、レーザ
ダイオードＬＤを駆動する駆動回路３０で構成されてい
る。ＤＣ発光安定化部２０は、フォトダイオードＰＤ
と、バッファ回路２１と、誤差増幅回路２２と、積分回
路２３等で構成されている。図５は図４の回路図を示し
ている。レーザダイオードＬＤの発光は、本体Ｂからの
変調ドライバの信号により変調発光している。一方、バ
イアスである直流発光は、基準電圧に従い、フォトダイ
オードＰＤからの発光量モニター信号を元にフィードバ
ック制御された状態で一定化し、変調信号と駆動回路３
０で合成される。
のブロック図を示し、ＤＣ発光安定化部２０と、レーザ
ダイオードＬＤを駆動する駆動回路３０で構成されてい
る。ＤＣ発光安定化部２０は、フォトダイオードＰＤ
と、バッファ回路２１と、誤差増幅回路２２と、積分回
路２３等で構成されている。図５は図４の回路図を示し
ている。レーザダイオードＬＤの発光は、本体Ｂからの
変調ドライバの信号により変調発光している。一方、バ
イアスである直流発光は、基準電圧に従い、フォトダイ
オードＰＤからの発光量モニター信号を元にフィードバ
ック制御された状態で一定化し、変調信号と駆動回路３
０で合成される。
【０００８】フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ1 とＲ2 と
により、レーザダイオードＬＤの発光を変調振幅を合わ
せた形で受光し、誤差増幅回路２２に入力される。この
時、変調量が大きくなると、動作電源電圧によっては、
飽和したりして歪み、変調量が平均化により０ではなく
変化しだす。更に、変調周波数が高い場合、応答性能か
らも歪みが発生する。尚、直流発光量が、変調量で変化
すると起こる問題としては、変調状態でレーザ発光状態
が瞬時に変わり、それにより、測距値がふらつくこと
や、応答性能が不安定になるなどがある。
により、レーザダイオードＬＤの発光を変調振幅を合わ
せた形で受光し、誤差増幅回路２２に入力される。この
時、変調量が大きくなると、動作電源電圧によっては、
飽和したりして歪み、変調量が平均化により０ではなく
変化しだす。更に、変調周波数が高い場合、応答性能か
らも歪みが発生する。尚、直流発光量が、変調量で変化
すると起こる問題としては、変調状態でレーザ発光状態
が瞬時に変わり、それにより、測距値がふらつくこと
や、応答性能が不安定になるなどがある。
【０００９】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、変調量が大きくなっても、安定直流発光量の一
定化を保持し、変調発光状態で安定なレーザ発光をさせ
ることを目的とした光学式変位計を提供するものであ
る。
あって、変調量が大きくなっても、安定直流発光量の一
定化を保持し、変調発光状態で安定なレーザ発光をさせ
ることを目的とした光学式変位計を提供するものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子から
物体に向けて変調光を出力し、物体による反射光を、受
光位置に応じた一対の位置信号を出力する位置検出素子
で受光して、物体の変位量を測定するようにした光学式
変位計であって、発光素子の直流発光を一定にさせる駆
動回路を備えた光学式変位計において、直流分に加え変
調分を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子
と、この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安
定化のフィードバック用信号として利用するためのフィ
ルタ回路とを備えたものである。
物体に向けて変調光を出力し、物体による反射光を、受
光位置に応じた一対の位置信号を出力する位置検出素子
で受光して、物体の変位量を測定するようにした光学式
変位計であって、発光素子の直流発光を一定にさせる駆
動回路を備えた光学式変位計において、直流分に加え変
調分を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子
と、この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安
定化のフィードバック用信号として利用するためのフィ
ルタ回路とを備えたものである。
【００１１】また、請求項３では、直流分に加え変調分
を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子と、
この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安定化
のフィードバック用信号として利用し、カットオフ周波
数を変調周波数以下としたフィルタ回路と、このフィル
タ回路からの信号を出力するバッファ回路と、このバッ
ファ回路の出力と基準電圧とを比較し発光素子の直流発
光を一定化させる誤差増幅回路と、この誤差増幅回路か
らの信号を積分する積分回路と、この積分回路の出力と
変調出力信号とを合成して発光素子を駆動する駆動回路
とを設けたものである。
を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子と、
この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安定化
のフィードバック用信号として利用し、カットオフ周波
数を変調周波数以下としたフィルタ回路と、このフィル
タ回路からの信号を出力するバッファ回路と、このバッ
ファ回路の出力と基準電圧とを比較し発光素子の直流発
光を一定化させる誤差増幅回路と、この誤差増幅回路か
らの信号を積分する積分回路と、この積分回路の出力と
変調出力信号とを合成して発光素子を駆動する駆動回路
とを設けたものである。
【００１２】
【作用】而して、変調量が大きくなっても、安定直流発
光量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定な発光を
させることができる。また、請求項３においては、安定
直流発光量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定な
レーザ発光をさせることができる。
光量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定な発光を
させることができる。また、請求項３においては、安定
直流発光量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定な
レーザ発光をさせることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明はレーザダイオード駆動回路４の部分に要
旨があり、他の構成は従来と同じなので、要旨の部分に
ついて詳述する。図２はレーザダイオード駆動回路４の
ブロック図を、図１はその回路図をそれぞれ示してい
る。
する。本発明はレーザダイオード駆動回路４の部分に要
旨があり、他の構成は従来と同じなので、要旨の部分に
ついて詳述する。図２はレーザダイオード駆動回路４の
ブロック図を、図１はその回路図をそれぞれ示してい
る。
【００１４】本発明は、従来の回路にフィルタ回路２４
を追加したものであり、そのカットオフ周波数ｆｃは変
調周波数の１／１０以下に設定している。すなわち、図
１に示すように、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、コンデンサＣ1 でフ
ィルタ回路２４を構成しており、このフィルタ回路２４
のカットオフ周波数ｆｃは次式で示される。
を追加したものであり、そのカットオフ周波数ｆｃは変
調周波数の１／１０以下に設定している。すなわち、図
１に示すように、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、コンデンサＣ1 でフ
ィルタ回路２４を構成しており、このフィルタ回路２４
のカットオフ周波数ｆｃは次式で示される。
【００１５】ｆｃ＝１／（２πＣ1 ×Ｒ1 ＃Ｒ2 ） 但し、上記記号＃は並列接続の意味である。変調量が大
きくなると、従来例で示す回路では、次第に歪みだし、
安定直流発光量の一定化が保持できなくなることにあっ
たが、この回路構成をとることで、つまり、フィルタ回
路２４をフォトダイオードＰＤの次に設けることで、フ
ォトダイオードＰＤの受光、即、平均化が行われ、バッ
ファ回路２１には、僅かなリップルを含む、ほぼ、直流
電圧が入力され、誤差増幅回路２２の応答性能にも依存
せず、回路の電源電圧にも制約されないフィードバック
制御が行われることになる。
きくなると、従来例で示す回路では、次第に歪みだし、
安定直流発光量の一定化が保持できなくなることにあっ
たが、この回路構成をとることで、つまり、フィルタ回
路２４をフォトダイオードＰＤの次に設けることで、フ
ォトダイオードＰＤの受光、即、平均化が行われ、バッ
ファ回路２１には、僅かなリップルを含む、ほぼ、直流
電圧が入力され、誤差増幅回路２２の応答性能にも依存
せず、回路の電源電圧にも制約されないフィードバック
制御が行われることになる。
【００１６】従って、変調量が大きくなっても、安定直
流発光量の一定化を保持し、変調発光状態で安定なレー
ザ発光をさせることができる。
流発光量の一定化を保持し、変調発光状態で安定なレー
ザ発光をさせることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上述のように、発光素子から物
体に向けて変調光を出力し、物体による反射光を、受光
位置に応じた一対の位置信号を出力する位置検出素子で
受光して、物体の変位量を測定するようにした光学式変
位計において、発光素子の直流発光を一定にさせる駆動
回路を備えた光学式変位計において、直流分に加え変調
分を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子
と、この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安
定化のフィードバック用信号として利用するためのフィ
ルタ回路とを備えたものであるから、変調量が大きくな
っても、安定直流発光量の一定化を保持し、変調発光状
態で、安定な発光をさせることができる効果を奏するも
のである。
体に向けて変調光を出力し、物体による反射光を、受光
位置に応じた一対の位置信号を出力する位置検出素子で
受光して、物体の変位量を測定するようにした光学式変
位計において、発光素子の直流発光を一定にさせる駆動
回路を備えた光学式変位計において、直流分に加え変調
分を含む発光素子からの発光をモニターする受光素子
と、この受光素子からの出力を直流分のみを直流発光安
定化のフィードバック用信号として利用するためのフィ
ルタ回路とを備えたものであるから、変調量が大きくな
っても、安定直流発光量の一定化を保持し、変調発光状
態で、安定な発光をさせることができる効果を奏するも
のである。
【００１８】また、請求項３においては、安定直流発光
量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定なレーザ発
光をさせることができる。
量の一定化を保持し、変調発光状態で、安定なレーザ発
光をさせることができる。
【図１】本発明の実施例のレーザダイオード駆動回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】同上の図１の回路図である。
【図３】従来例の光学式変位計の全体のブロック図であ
る。
る。
【図４】同上のレーザダイオード駆動回路のブロック図
である。
である。
【図５】同上の図４の回路図である。
１ 位置検出素子 ４ レーザダイオード駆動回路 ２１ バッファ回路 ２２ 誤差増幅回路 ２３ 積分回路 ３０ 駆動回路 ＬＤ レーザダイオード ＰＤ フォトダイオード
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−226607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−95317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88203（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99073（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−151507（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 3/06 G01B 11/00
Claims (3)
- 【請求項１】 発光素子から物体に向けて変調光を出力
し、物体による反射光を、受光位置に応じた一対の位置
信号を出力する位置検出素子で受光して、物体の変位量
を測定するようにした光学式変位計であって、発光素子
の直流発光を一定にさせる駆動回路を備えた光学式変位
計において、直流分に加え変調分を含む発光素子からの
発光をモニターする受光素子と、この受光素子からの出
力を直流分のみを直流発光安定化のフィードバック用信
号として利用するためのフィルタ回路とを備えたことを
特徴とする光学式変位計。 - 【請求項２】 上記発光素子にレーザダイオードを用い
たことを特徴とする請求項１記載の光学式変位計。 - 【請求項３】 直流分に加え変調分を含む発光素子から
の発光をモニターする受光素子と、この受光素子からの
出力を直流分のみを直流発光安定化のフィードバック用
信号として利用し、カットオフ周波数を変調周波数以下
としたフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を
出力するバッファ回路と、このバッファ回路の出力と基
準電圧とを比較し発光素子の直流発光を一定化させる誤
差増幅回路と、この誤差増幅回路からの信号を積分する
積分回路と、この積分回路の出力と変調出力信号とを合
成して発光素子を駆動する駆動回路とを設けたことを特
徴とする請求項１記載の光学式変位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095592A JP3232132B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 光学式変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095592A JP3232132B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 光学式変位計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0642963A JPH0642963A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3232132B2 true JP3232132B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=16433091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20095592A Expired - Fee Related JP3232132B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 光学式変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232132B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP20095592A patent/JP3232132B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642963A (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010828 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |