JP3659260B2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents
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Description
図23に基本構成を示す。対象物3に照射されるビーム光は、従来構成と同様にレーザダイオード11から出射された赤外光を投光レンズ12を通すことによって得られる。従来構成では発振器13の出力をLD駆動回路14を通してレーザダイオード11に与えているが、本例では発振器13の出力をタイミング回路28に通して得たタイミング信号t2をキャリアとして変調器15に入力し、変調器15では後述するフィードバック制御回路16の出力によりキャリアを振幅変調してLD駆動回路14に入力する。つまり、レーザダイオード11の発光強度はフィードバック制御回路16の出力値に応じて変化する。
本実施形態は、図1に示すように、受光量に基づくフィードバック制御を行なわないものであり、かつスイッチ回路32および差演算部27a、和演算部27bを設けずに割算部27cを設けることによって、対象物3の変位に相当する測距信号(V1−V2)/(V1+V2)を求めるようにしたものである。
本実施形態は図8に示すように、図1に示した実施形態1と同様の構成を有し、検波・演算回路25′において、切換信号t1、タイミング信号t2、演算制御信号t3を用いることにより、(Vd1+k・Vd2)となる和信号を生成するものであって、和信号に補正を加えている。このような補正は従来周知であって、受光量の変化に対する出力結果の非線形性を補正するものである。動作は図9に示すように実施形態1とほぼ同様である。
実施形態2では、差演算部27aや和演算部27bを設けず割算部27cのみを設けていたが、本実施形態では図14に示すように、加算器27dを設けている。すなわち、検波・演算回路25′は、切換信号t1と演算制御信号t3とを用いて、差信号(Vd1−Vd2)と、位置信号I1,I2にそれぞれ対応する脈流波形の信号成分Vd1,Vd2とを抽出できるように構成してある。検波・演算回路25′の3出力はそれぞれ積分回路(ローパスフィルタ)26a,26c,26dを通して平均化され、信号成分Vd1,Vd2に相当する積分回路26c,26dの出力は加算器27dに入力されて和信号(Vd1+k・Vd2)の平均値(V1+k・V2)が求められる。このようにして得られた差信号(Vd1−Vd2)の平均値(V1−V2)と和信号(Vd1+k・Vd2)の平均値(V1+k・V2)とを割算部27cに入力することによって対象物3までの距離に応じた測距信号(V1−V2)/(V1+k・V2)を得ることができるのである。この動作は基本的は実施形態2と同様であり、各部の動作波形は図15のようになる。
本実施形態は、図17に示すように、演算部27′の構成が実施形態2とは異なるものであり、他の構成は実施形態2と同様のものである。すなわち、検波・演算回路25′においては差信号(Vd1−Vd2)と位置信号I2に相当する信号成分Vd2とを抽出し、それぞれ積分回路(ローパスフィルタ)26a,26dにより平均化し、加算器27dにおいては差信号(Vd1−Vd2)と信号成分Vd2との各平均値(V1−V2),V2を用いて和信号(Vd1+k・Vd2)の平均値(V1+k・V2)を生成している。差信号(Vd1−Vd2)と和信号(Vd1+k・Vd2)との平均値(V1−V2),(V1+k・V2)は割算部27cに入力され、対象物3までの距離に応じた測距信号(V1−V2)/(V1+k・V2)が求められるのである。この動作は基本的は実施形態2と同様であり、各部の動作波形は図18のようになる。
本実施形態は、図20に示すように、演算部27′の構成が実施形態2とは異なるものであり、他の構成は実施形態2と同様のものである。すなわち、検波・演算回路25′においては差信号(Vd1−Vd2)と信号(Vd1+Vd2)と位置信号I2に相当する信号成分Vd2とを抽出し、それぞれ積分回路(ローパスフィルタ)26a,26b,26dにより平均化し、加算器27dにおいては信号(Vd1+Vd2)と信号成分Vd2との平均値(V1+V2),V2を用いて和信号(Vd1+k・Vd2)の平均値(V1+k・V2)を生成している。差信号(Vd1−Vd2)と和信号(Vd1+k・Vd2)との平均値(V1−V2),(V1+k・V2)は割算部27cに入力され、対象物3までの距離に応じた測距信号(V1−V2)/(V1+k・V2)が求められる。この動作は基本的は実施形態2と同様であり、各部の動作波形は図21のようになる。
11 レーザダイオード(発光素子)
21 位置検出素子
23 I/V変換回路
24 可変増幅器
25′ 検波・演算回路
26a 積分回路
26b 積分回路
26c 積分回路
26d 積分回路
27′演算部
27c 割算部
27d 加算器
31 スイッチ回路
Claims (8)
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して位相が90度異なる演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分を異極性とした差信号を求めると同時に、スイッチ回路を通過した信号の極性をビーム光の変調周期の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分を同極性とした和信号を求める検波・演算回路と、和信号と差信号との各平均値を求める一対の積分回路と、各積分回路の出力のうち差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性をビーム光の変調周期の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分を同極性とした和信号を求めた後に、和信号の信号成分のうち一方の位置信号に相当する信号成分の極性を切換信号の半周期毎に反転させて各位置信号に相当する信号成分を異極性とした差信号を生成する検波・演算回路と、和信号と差信号との各平均値を求める一対の積分回路と、各積分回路の出力のうち差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して位相が90度異なる演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分を異極性とした差信号を求めた後に、差信号の信号成分のうち一方の位置信号に相当する信号成分の極性をビーム光の変調周期毎に反転させて各位置信号に相当する信号成分を同極性とした和信号を生成する検波・演算回路と、和信号と差信号との各平均値を求める一対の積分回路と、各積分回路の出力のうち差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して位相が90度異なる演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分を異極性とした差信号を求めると同時に、スイッチ回路を通過した信号の極性をビーム光の変調周期の半周期毎に反転させる動作と当該信号について一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを生成する動作とにより、一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを同極性とした和信号を求め、かつ和信号と差信号との平均値を求める検波・演算回路と、差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して位相が90度異なる演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分が異極性である差信号を求めた後に、差信号の一方の極性の信号成分に係数を乗じた信号を反転して他方の極性の信号に加算することにより、一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを同極性とした和信号を生成し、かつ和信号と差信号との平均値を求める検波・演算回路と、差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して位相が90度異なる演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分が異極性である差信号を求めた後に、差信号の各極性の信号成分を抽出する検波・演算回路と、差信号の各極性の信号成分の平均値から一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを同極性とした和信号の平均値を求める加算器と、差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性を切換信号に対して90度進相である演算制御信号の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分が異極性である差信号を求めた後に、差信号の一方の極性の信号成分を抽出する検波・演算回路と、差信号の平均値と差信号の前記一方の極性の信号成分の平均値とから一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを同極性とした和信号の平均値を求める加算器と、差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
- 適宜周期で変調されたビーム光を発光素子から対象物に照射し、対象物の表面に形成される投光スポットを位置検出素子の受光面に結像させることにより得た受光スポットの位置に基づいて対象物の基準位置からの変位を検出する光学式変位測定装置において、位置検出素子は受光スポットの位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号を出力し、ビーム光の変調周期の2倍の周期を持つ切換信号により制御され各位置信号をビーム光の変調周期の1周期毎に交互に通過させるスイッチ回路と、スイッチ回路を通過した信号の極性をビーム光の変調周期の半周期毎に反転させることにより得られ各位置信号に相当する信号成分が同極性である信号を求めた後に、前記信号の一方の極性の信号成分を抽出するとともに前記信号の一方の極性の信号成分を切換信号の半周期毎に反転させて差信号を生成する検波・演算回路と、前記信号の平均値と前記信号の前記一方の極性の信号成分の平均値とから一方の位置信号に相当する信号成分と他方の位置信号に相当する信号成分に係数を乗じた信号成分とを同極性とした和信号の平均値を求める加算器と、差信号の平均値を和信号の平均値で除算する割算部とを備えることを特徴とする光学式変位測定装置。
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