JPH01206212A - Measuring apparatus of distance - Google Patents

Measuring apparatus of distance

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JPH01206212A
JPH01206212A JP3151588A JP3151588A JPH01206212A JP H01206212 A JPH01206212 A JP H01206212A JP 3151588 A JP3151588 A JP 3151588A JP 3151588 A JP3151588 A JP 3151588A JP H01206212 A JPH01206212 A JP H01206212A
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JP
Japan
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light
signal
circuit
output
light emitting
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Pending
Application number
JP3151588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Nakanishi
弘明 中西
Hidehiro Fukumoto
福本 秀裕
Hidetoshi Matsumoto
英俊 松本
Kuniharu Shibata
国春 柴田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to DE68922421T priority patent/DE68922421T2/en
Priority to AT89102341T priority patent/ATE122153T1/en
Priority to EP89102341A priority patent/EP0328136B1/en
Publication of JPH01206212A publication Critical patent/JPH01206212A/en
Priority to US07/625,683 priority patent/US5082363A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect the position of an object accurately from a position signal detecting means, by maintaining the sum of light signals of diffuse reflection lights at a fixed value substantially. CONSTITUTION:A projecting element 1 is driven intermittently by a projection pulse signal whose output increases gradually, and thereby parallel light beams are applied from a projecting unit to a detection region. If a reflection light is obtained from an object in the direction region, a received light signal can be obtained at any position of a position detecting element 6. Then light signals at opposite ends thereof are added up by an addition means 11, and an addition value obtained thereby is compared by a comparison means 21 having a prescribed threshold level. When a comparison output exceeds a certain value, the drive of the projecting element 1 is maintained for a period of the projection pulse signal at the level of this signal at that time point. The reflected light is made to be fixed substantially, and the position of the object is detected on the basis of an output distribution of the position detecting element 6 at that time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は三角測量法により検出対象までの距離を光学的
に正確に測定する距離測定装置に関し、特に反射光の光
量を一定のレベルに保つようにした距離測定装置に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention relates to a distance measuring device that optically accurately measures the distance to a detection target using a triangulation method, and particularly to a distance measuring device that optically accurately measures the distance to a detection target using a triangulation method. This invention relates to a distance measuring device.

〔従来技術〕[Prior art]

従来例えば特開昭57−44809号に示されているよ
うに、物体までの距離を検出する装置として第4図に示
すような三角法による距離測定装置が用いられている。
Conventionally, as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-44809, a distance measuring device using trigonometry as shown in FIG. 4 has been used as a device for detecting the distance to an object.

この装置では発光ダイオード等の投光素子1の光を集束
レンズ゛2を用いて平行な光ビーム3として距離を検出
すべき方向に照射しており、レンズ2から所定路離隔て
た位置の物体4からの反射光を受光する集光レンズ5と
その後方に光の照射位置に基づいて両端に異なった電流
出力を与える位置検出素子(PSD;ポジションセンシ
ティブデイバイス)6が設けられる。そして物体4がレ
ンズ2の前面から所定路離隔てた位置でこの光ビーム3
を遮断した場合には、拡散反射光が集光レンズ5によっ
て集光され位置検出素子6に照射される。従ってレンズ
2から検知対象物体4までの距離によって位置検出素子
6上に照射される反射光の位置が変化する。位置検出素
子6にはバイアス用電源7が接続され、光の照射位置に
応じて異なる2つのアナログ電流出力を両端より外部に
与えるものであって、夫々の出力はI/V変換器8.9
に与えられる。I/V変換器8.9は位置検出素子6か
らの電流出力を電圧信号に変換し減算回路10及び加算
回路11に与える。そして除算回路12は減算回路10
.加算回路11の出力を除算することによって受光量の
総和にかかわらず正規化して受光位置に対応した信号と
して出力するようにしている。その出力は例えば比較回
路13に与えられている。比較回路13は所定の閾値レ
ベルを越える信号を検出して信号処理回路14に与える
。又投光素子1はパルス発振回路15の出力によって投
光素子ドライブ回路16を介してパルス点灯されており
、そのパルス発振回路15の出力が信号処理回路14に
伝えられる。
In this device, light from a light emitting element 1 such as a light emitting diode is irradiated in the direction in which the distance is to be detected using a converging lens 2 as a parallel light beam 3, and an object located a predetermined distance away from the lens 2 is irradiated. A condenser lens 5 receives reflected light from the condenser lens 4, and a position detection element (PSD; position sensitive device) 6 is provided behind the condenser lens 5, which provides different current outputs to both ends based on the irradiation position of the light. Then, when the object 4 is at a position a predetermined distance away from the front surface of the lens 2, this light beam 3
When the light is blocked, the diffusely reflected light is focused by the condenser lens 5 and irradiated onto the position detection element 6. Therefore, the position of the reflected light irradiated onto the position detection element 6 changes depending on the distance from the lens 2 to the detection target object 4. A bias power supply 7 is connected to the position detection element 6, and provides two different analog current outputs to the outside from both ends depending on the position of light irradiation, and each output is sent to an I/V converter 8.9.
given to. The I/V converter 8.9 converts the current output from the position detection element 6 into a voltage signal and supplies it to the subtraction circuit 10 and the addition circuit 11. And the division circuit 12 is the subtraction circuit 10
.. By dividing the output of the adder circuit 11, the signal is normalized and output as a signal corresponding to the light receiving position, regardless of the total amount of light received. The output is given to a comparator circuit 13, for example. Comparison circuit 13 detects a signal exceeding a predetermined threshold level and supplies it to signal processing circuit 14 . Further, the light emitting element 1 is pulse-lit by the output of the pulse oscillation circuit 15 via the light emitting element drive circuit 16, and the output of the pulse oscillation circuit 15 is transmitted to the signal processing circuit 14.

信号処理回路14はパルス発振周期の間に検知信号が与
えられたときに出力回路17を介して検知信号を外部に
出力するものである。
The signal processing circuit 14 outputs the detection signal to the outside via the output circuit 17 when the detection signal is applied during the pulse oscillation period.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかるにこのような従来の距離測定装置によれば、加算
回路と減算回路の出力を除算回路によって除算して位置
検知信号を得るようにしている。
However, in such a conventional distance measuring device, the outputs of the addition circuit and the subtraction circuit are divided by a division circuit to obtain a position detection signal.

そのため光量レベルによってその誤差が大きく変化する
という欠点があった。即ち光量レベルが十分大きければ
正確な位置検知信号が得られるが、位置検出素子6に入
射する光量が低ければI/V変換器8.9の出力差のわ
ずかの変動によって位置信号が大きく変化することとな
る。従って測定精度が光量によって変化するという欠点
がある。
Therefore, there is a drawback that the error varies greatly depending on the light amount level. That is, if the light intensity level is sufficiently large, an accurate position detection signal can be obtained, but if the light intensity entering the position detection element 6 is low, the position signal will change significantly due to a slight variation in the output difference of the I/V converter 8.9. That will happen. Therefore, there is a drawback that measurement accuracy varies depending on the amount of light.

又除算回路の入力のレベル変動が大きいためダイナミッ
クレンジの広い、しかも応答速度の速い除算回路を用い
なければ誤差を生じ易くなるという問題点があった。
Furthermore, since the level fluctuation of the input to the divider circuit is large, there is a problem that errors are likely to occur unless a divider circuit with a wide dynamic range and a fast response speed is used.

本発明はこのような従来の距離測定装置の問題点に鑑み
てなされたものであって、位置検出素子の受光量を一定
のレベルに保つことによって除算回路に高速応答性を要
求することなく正確に位置検出素子の出力分布により物
体の位置を検出できるようにすることを技術的課題とす
る。
The present invention was made in view of the problems of conventional distance measuring devices, and by maintaining the amount of light received by the position detection element at a constant level, it is possible to achieve accurate distance measurement without requiring high-speed response from the dividing circuit. The technical problem is to be able to detect the position of an object based on the output distribution of a position detection element.

〔発明の構成と効果〕[Structure and effects of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は投光素子を有し平行な光ビームを検出領域に向
かって照射する投光部と、投光部の光軸より一定角度を
持って交叉するように配置され、物体からの拡散反射光
を受光し、照射位置によってその両端に異なった電流出
力を与える位置検出素子を有する受光部と、を具備し、
位置検出素子の受光位置に基づいて物体までの距離を検
出する距離測定装置であって、第1図に示すように、位
置検出素子の両端に得られる光信号を加算する加算手段
と、加算手段の出力を所定の閾値レベルと比較する比較
手段と、出力が徐々に増加する投光パルス信号を所定周
期毎に発生し、比較手段より所定の閾値レベルを越える
信号が得られたときに投光パルス信号をそのレベルで保
持する投光制御手段と、位置検出素子の両端に得られる
光信号の出力を除算回路に与えることによりその分布に
基づいて物体までの位置を出力する位置信号検出手段と
、具備することを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention includes a light projecting section that has a light projecting element and irradiates a parallel light beam toward a detection area, and a parallel light beam that intersects at a certain angle from the optical axis of the light projecting section. a light receiving section having a position detection element disposed in the object, which receives the diffusely reflected light from the object, and provides different current outputs to both ends of the light receiving section depending on the irradiation position;
A distance measuring device that detects the distance to an object based on the light receiving position of a position detection element, as shown in FIG. 1, includes an addition means for adding optical signals obtained at both ends of the position detection element; Comparison means for comparing the output of a light projection control means for holding the pulse signal at that level; and a position signal detection means for outputting the position to the object based on the distribution of the output of the optical signal obtained at both ends of the position detection element by giving it to a division circuit. It is characterized by comprising the following.

(作用) このような特徴を有する本発明によれば、出力が徐々に
増加する投光パルス信号によって投光素子を断続的に駆
動して投光部より平行な光ビームを検出領域に照射して
いる。そして検出領域の物体より反射光が得られれば位
置検出素子のいずれかの位置に受光信号が得られるが、
その両端の光信号を加算手段により加算すると共に、そ
の加算値を所定の閾値レベルを有する比較手段によって
比較するようにしている。そして比較出力が一定値を越
えたときに投光素子の駆動をその時点の投光パルス信号
のレベルでその周期間保持するようにしている。そして
反射光をほぼ一定としてそのときの位置検出素子の出力
分布に基づいて物体の位置を検出するようにしている。
(Function) According to the present invention having such features, the light projecting element is intermittently driven by a light projecting pulse signal whose output gradually increases, and a parallel light beam is irradiated from the light projecting section onto the detection area. ing. If reflected light is obtained from an object in the detection area, a light reception signal can be obtained at any position of the position detection element.
The optical signals at both ends are added by an adding means, and the added value is compared by a comparing means having a predetermined threshold level. When the comparison output exceeds a certain value, the driving of the light emitting element is maintained at the level of the light emitting pulse signal at that time for the period. Then, the position of the object is detected based on the output distribution of the position detection element at that time, with the reflected light being kept almost constant.

(発明の効果) そのため本発明によれば、拡散反射光の光信号の和をほ
ぼ一定値に保つことができ位置信号検出手段より物体の
位置を検出することができる。そのとき位置検出素子の
両端の出力比を除算回路に与えて除算するようにしてい
るが、投光パルスに所定レベルで保持がかけられそのレ
ベルがその周期の終了まで保持されるため、除算回路の
入力は大きく変動することがない。従って除算回路は広
いダイナミックレンジや高速応答性を要求されることが
なく、通常の除算回路を用いても高精度の位置検出信号
を得ることができるという効果が得られる。
(Effects of the Invention) Therefore, according to the present invention, the sum of the optical signals of the diffusely reflected light can be kept at a substantially constant value, and the position of the object can be detected by the position signal detection means. At that time, the output ratio at both ends of the position detection element is given to the division circuit for division, but since the emitted light pulse is held at a predetermined level and that level is held until the end of the cycle, the division circuit The input does not change significantly. Therefore, the divider circuit is not required to have a wide dynamic range or high-speed response, and even if a normal divider circuit is used, it is possible to obtain a highly accurate position detection signal.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明の一実施例による距離測定装置の構成を
示すブロック図であり、従来例と同一部分は同一符号を
用いて示している。さて本実施例な光ビーム3として距
離を検出すべき方向に照射しており、集束レンズ2から
所定距離を隔てて反射光を受光する集光レンズ5を配置
する。そしてその背後には従来例と同一の一次元の位置
検出素子6を設ける。位置検出素子6には従来例と同様
にその中心にバイアス用電源7が接続されており、光の
照射位置に対応して両端の端子に相異なる2つのアナロ
グ電流出力を与えるものである。位置検出素子6の夫々
の電流出力はI/V変換器8゜9に与えられる。I/V
変換器8,9は位置検出素子6の両端より得られる電流
出力を電圧信号に変換し、夫々の出力を減算回路10及
び加算手段である加算回路11に与える。加算回路11
及び減算回路10の出力は除算回路2oに与えられ減算
出力が加算出力によって除算される。そしてその出力は
比較回路13に与えられる。比較回路13には使用者が
距離測定範囲中に設定した所定のレベルVreflが設
定されており、そのレベルを越える信号が与えられれば
物体検知信号を信号処理回路14に与えるものである。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, and the same parts as in the conventional example are indicated using the same symbols. Now, in this embodiment, the light beam 3 is radiated in the direction in which the distance is to be detected, and a condenser lens 5 is arranged at a predetermined distance from the condenser lens 2 to receive the reflected light. A one-dimensional position detection element 6, which is the same as the conventional example, is provided behind it. A bias power source 7 is connected to the center of the position detection element 6 as in the conventional example, and provides two different analog current outputs to terminals at both ends corresponding to the position of light irradiation. The current output of each position detection element 6 is applied to an I/V converter 8.9. I/V
The converters 8 and 9 convert the current output obtained from both ends of the position detection element 6 into a voltage signal, and provide the respective outputs to a subtraction circuit 10 and an addition circuit 11 serving as addition means. Addition circuit 11
The output of the subtraction circuit 10 is applied to a division circuit 2o, and the subtraction output is divided by the addition output. The output is then given to the comparator circuit 13. A predetermined level Vrefl set by the user within the distance measurement range is set in the comparator circuit 13, and if a signal exceeding that level is provided, an object detection signal is provided to the signal processing circuit 14.

又加算回路11の出力は比較手段である比較回路21に
与えられる。比較回路21は所定の閾値Vref2が設
定されており、入力信号がこのレベルを越えるときに比
較出力を投光制御回路22に与えるものである。又本実
施例の距離測定装置は方形波信号を所定周期毎に発生す
る発振回路23を有しており、その出力が信号処理回路
14と投光制御回路22に与えられる。投光制御回路2
2は比較回路21より信号が与えられるまで発振回路2
3の出力を所定周期毎に徐々に増加する信号として投光
素子ドライブ回路16に与え、比較出力が与えられたと
きにその出力レベルを維持する投光制御手段を構成して
いる。投光素子ドライブ回路16は前述した従来例と同
様に、投光素子1を断続的に駆動するものである。投光
素子ドライブ回路16.投光素子1及び集束レンズ2は
平行な光ビームを検出領域に向かって照射する投光部を
構成している。信号処理回路14は発振回路23の方形
波信号をゲート信号として比較回路13の出力を入力す
るゲート回路14a、ゲート回路14aの出力を所定の
時定数で積分する積分回路14b、及びその出力を所定
の閾値レベルVref3で弁別する比較回路14cを有
しており、複数回連続して比較回路13より信号が得ら
れたときに物体検知信号を出力回路17に与えるもので
ある。
Further, the output of the adder circuit 11 is given to a comparison circuit 21 which is a comparison means. The comparison circuit 21 has a predetermined threshold value Vref2 set therein, and provides a comparison output to the light projection control circuit 22 when the input signal exceeds this level. Further, the distance measuring device of this embodiment has an oscillation circuit 23 that generates a square wave signal at predetermined intervals, and its output is given to the signal processing circuit 14 and the light projection control circuit 22. Light projection control circuit 2
2 is the oscillation circuit 2 until a signal is given from the comparison circuit 21.
3 is applied to the light emitting element drive circuit 16 as a signal that gradually increases at predetermined intervals, and constitutes a light emitting control means that maintains the output level when the comparison output is provided. The light projecting element drive circuit 16 drives the light projecting element 1 intermittently, similar to the conventional example described above. Light emitter drive circuit 16. The light projecting element 1 and the focusing lens 2 constitute a light projecting section that irradiates a parallel light beam toward a detection area. The signal processing circuit 14 includes a gate circuit 14a that inputs the square wave signal of the oscillation circuit 23 as a gate signal and the output of the comparison circuit 13, an integration circuit 14b that integrates the output of the gate circuit 14a with a predetermined time constant, and a gate circuit 14b that integrates the output of the gate circuit 14a with a predetermined time constant. It has a comparison circuit 14c that performs discrimination based on a threshold level Vref3, and provides an object detection signal to the output circuit 17 when a signal is obtained from the comparison circuit 13 a plurality of times in succession.

出力回路17は例えばリレー接点出力やオープンコレク
タ出力等の出力信号として外部に出力する。
The output circuit 17 outputs to the outside as an output signal such as a relay contact output or an open collector output.

ここで減算回路10及び除算回路20は位置検出素子6
の出力分布によって物体までの位置を出力する位置信号
検出手段24を構成している。
Here, the subtraction circuit 10 and the division circuit 20 are connected to the position detection element 6.
The position signal detecting means 24 outputs the position to the object based on the output distribution.

次に投光制御回路229発振回路23とその周辺回路に
ついて第2図を参照しつつ更に詳細に説明する。本図に
おいて発振回路23は演算増幅器31とトランジスタT
riによって構成され方形波信号を発生する方形波発生
回路であり、その出力は投光制御回路22のトランジス
タT r2. T r3のベースに与えられる。又比較
回路21の比較出力はオア回路32及びインバータ33
を介してRSフリップフロップ34のセット入力端に与
えられる。RSフリップフロップ34は方形波信号の立
下りによってリセットされ比較出力をその周期間保持す
るものであって、そのQ出力はオア回路32に与えられ
る。オア回路32の出力はトランジスタTr2と並列に
接続されたトランジスタTr4のベースに接続されてい
る。トランジスタTr2. Tr4は電源側に接続され
たトランジスタTr5を制御するものである。トランジ
スタTr5はコンデンサC1に並列に制御され、そのコ
レクタ端子が定電流源35を介して接地されている。そ
してコンデンサC1の端子電圧はボルテージフォロワ3
6の入力端に接続され、その出力がトランジスタTr6
を介してコンデンサC2に接続される。ボルテージフォ
ロワ36はコンデンサC2を徐々に充電することによっ
て各周期毎に変化率が徐々に上昇する波形となる送信パ
ルス信号を得るものであって、コンデンサC2の端子出
力は投光素子ドライブ回路16に与えられる。投光素子
ドライブ回路16はボルテージフォロワ37とトランジ
スタTr7から成り立っており、投光素子1、例えば発
光ダイオードを投光パルス信号で駆動するものである。
Next, the light projection control circuit 229, oscillation circuit 23, and its peripheral circuits will be explained in more detail with reference to FIG. In this figure, the oscillation circuit 23 includes an operational amplifier 31 and a transistor T.
ri is a square wave generation circuit that generates a square wave signal, and its output is transmitted to the transistors Tr2.ri of the light projection control circuit 22. Given to the base of T r3. Also, the comparison output of the comparison circuit 21 is connected to the OR circuit 32 and the inverter 33.
is applied to the set input terminal of the RS flip-flop 34 via the RS flip-flop 34. The RS flip-flop 34 is reset by the falling edge of the square wave signal and holds the comparison output for that period, and its Q output is given to the OR circuit 32. The output of the OR circuit 32 is connected to the base of a transistor Tr4 connected in parallel with the transistor Tr2. Transistor Tr2. Tr4 controls a transistor Tr5 connected to the power supply side. The transistor Tr5 is controlled in parallel to the capacitor C1, and its collector terminal is grounded via a constant current source 35. And the terminal voltage of capacitor C1 is voltage follower 3
6, and its output is connected to the input terminal of transistor Tr6.
is connected to capacitor C2 via. The voltage follower 36 gradually charges the capacitor C2 to obtain a transmission pulse signal having a waveform in which the rate of change gradually increases every cycle, and the terminal output of the capacitor C2 is sent to the light emitting element drive circuit 16. Given. The light emitting element drive circuit 16 includes a voltage follower 37 and a transistor Tr7, and drives the light emitting element 1, for example, a light emitting diode, with a light emitting pulse signal.

次に本実施例の動作について波形図を参照しつつ説明す
る。第3図(a)は発振回路23の発振出力(トランジ
スタTriのコレクタ出力)を示しており、この信号に
よってトランジスタTr2が例えば時刻t、〜h、ta
〜t6−・−・−の間にオフ、t、〜L*、 tb〜t
7の間にオンとなる。トランジスタTr2がオフ状態で
は同時にトランジスタTr5もオフとなるため、定電流
源35によってコンデンサC1が充電される。従ってコ
ンデンサCIの端子電圧は第3図(blに示すように時
刻jlt tt、 tt以後に低下する。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to waveform diagrams. FIG. 3(a) shows the oscillation output of the oscillation circuit 23 (collector output of the transistor Tri), and this signal causes the transistor Tr2 to operate at, for example, times t, ~h, and ta.
Off during ~t6-・-・-, t, ~L*, tb~t
It turns on during 7. When the transistor Tr2 is off, the transistor Tr5 is also off at the same time, so the constant current source 35 charges the capacitor C1. Therefore, the terminal voltage of the capacitor CI decreases after the time jlt tt, tt, as shown in FIG. 3 (bl).

そしてこの実施例の距離測定装置の前面に物体が存在し
ない場合にはトランジスタTr2がオフの期間、即ち時
刻t、〜1..14〜t b−・−・の間第2図(b)
に破線で示すようにコンデンサC1の端子電圧が低下す
ることとなる。そして充電の時定数を十分大きいものと
しておけば図示のようにほぼ直線形の三角波信号を得る
ことができる。この信号はボルテージフォロワ36及び
トランジスタTr6を介してコンデンサC2に与えられ
、コンデンサC2が充電される。従ってコンデンサC2
の端子電圧は第3図(C)に破線で示すように時刻t+
、 ti、 L+・・−・−・−よりその上昇率が徐々
に増加する信号となる。従って投光素子ドライブ回路1
6より第3図(d)に破線で示すような投光パルス信号
が得られ、投光素子1が付勢される。そして第1図に示
すように物体4が光ビーム3上の所定の検知領域に存在
する場合には、物体4から拡散反射光が得られ、集光レ
ンズ5を介して位置検出素子6に検出信号が与えられる
。そのとき位置検出素子6の両端に得られる電流がI/
V変換器8.9によって電圧信号に変換されて加算回路
11によって加算されるため、加算回路11より第3図
(e)に示す受光信号が得られる。この信号が比較回路
21に設定された閾値V ref2で弁別され、このレ
ベルを越えるときには投光制御回路22のフリップフロ
ップ34が反転する。従って第3図ff)、 (g)に
示すように閾値Vref2を越える時点ではフリップフ
ロップ34よりQ出力が得られる。このフリップフロッ
プ34は発振回路23の出力の立上り時刻t3. t6
・・・−にはリセットされるため、時刻t、とt3. 
t4と16−−−−−・−・の間の時刻t2〜t3.時
刻t4〜t、までrHJレベルを保つこととなる。そし
てフリップフロップ34がセットされる時刻tt、 t
sにはオア回路32を介してトランジスタTr4がオン
となるため、コンデンサC1の充電中においても充電が
停止される。
When there is no object in front of the distance measuring device of this embodiment, the transistor Tr2 is off during the period t, .about.1. .. Figure 2 (b) between 14 and t b-...
The terminal voltage of the capacitor C1 decreases as shown by the broken line. If the charging time constant is set to a sufficiently large value, a substantially linear triangular wave signal can be obtained as shown in the figure. This signal is applied to the capacitor C2 via the voltage follower 36 and the transistor Tr6, and the capacitor C2 is charged. Therefore capacitor C2
The terminal voltage at time t+ is as shown by the broken line in FIG.
, ti, L+ . . . , the rate of increase gradually increases. Therefore, the light emitting element drive circuit 1
6, a light projection pulse signal as shown by the broken line in FIG. 3(d) is obtained, and the light projection element 1 is energized. When the object 4 is present in a predetermined detection area on the light beam 3 as shown in FIG. A signal is given. At that time, the current obtained across the position detection element 6 is I/
Since the voltage signals are converted into voltage signals by the V converter 8.9 and added by the adder circuit 11, the light reception signal shown in FIG. 3(e) is obtained from the adder circuit 11. This signal is discriminated by a threshold value V ref2 set in the comparison circuit 21, and when it exceeds this level, the flip-flop 34 of the light projection control circuit 22 is inverted. Therefore, as shown in FIG. 3 (ff) and (g), a Q output is obtained from the flip-flop 34 when the threshold value Vref2 is exceeded. This flip-flop 34 is connected to the rise time t3 of the output of the oscillation circuit 23. t6
Since it is reset at ...-, the times t and t3.
Time t2 to t3 between t4 and 16------. The rHJ level is maintained from time t4 to time t. Then, the time tt, t when the flip-flop 34 is set
Since the transistor Tr4 is turned on via the OR circuit 32 at s, charging is stopped even when the capacitor C1 is being charged.

従ってコンデンサC1の端子電圧は第3図山)に実線で
示す波形となり、これに対応してコンデンサC2の端子
電圧も第3図(C)に実線で示す波形となる。従って第
3図(d)に実線で示すように実際の投光パルス信号は
比較回路21が比較出力を与えた後その送信周期が終了
するまでの時刻、即ち時刻も2〜1.、1.〜t6−・
・−・の間は一定のレベルを保つこととなる。従って位
置検出素子6の入力レベルも一定となるため、本実施例
では除算回路20にt2〜t、、 ts〜t 6−−−
−−−−の量変化しない加算出力と減算出力が夫々与え
られることとなる。このように除算回路20の入力が変
動しないため速い応答性を有する除算回路を用いる必要
がなく、又加算出力はほぼ一定となっているので広いダ
イナミックレンジを要することなく通常の除算回路を用
いて正確に物体までの位置信号を除算回路20より得る
ことができる。除算回路20の出力は比較回路13に与
えられ、その閾値Vreflを越える場合には所定範囲
内に物体が位置するかどうかを判別することができる。
Therefore, the terminal voltage of the capacitor C1 has the waveform shown by the solid line in FIG. 3(C), and correspondingly, the terminal voltage of the capacitor C2 also has the waveform shown by the solid line in FIG. 3(C). Therefore, as shown by the solid line in FIG. 3(d), the actual light emitting pulse signal is generated from the time from when the comparison circuit 21 gives the comparison output to the end of its transmission cycle, that is, the time from 2 to 1. , 1. ~t6-・
A certain level will be maintained between .... Therefore, since the input level of the position detection element 6 is also constant, in this embodiment, the division circuit 20 has the input voltages t2~t, ts~t6---
An addition output and a subtraction output that do not change by the amount of ----- are respectively given. Since the input of the divider circuit 20 does not fluctuate in this way, there is no need to use a divider circuit with fast response, and since the addition output is almost constant, a normal divider circuit can be used without requiring a wide dynamic range. An accurate position signal up to the object can be obtained from the division circuit 20. The output of the division circuit 20 is given to the comparison circuit 13, and if it exceeds the threshold value Vrefl, it can be determined whether the object is located within a predetermined range.

そして比較回路13の出力は信号処理回路14に与えら
れ、信号処理回路14のゲート回路14aによって比較
回路13の出力が得られるかどうかが判別される。この
範囲内に比較信号が得られた場合には、積分回路14b
に入力が与えられその出力が上昇する。従って連続する
数周期に渡ってゲート回路14aを介して比較回路13
の出力が積分回路14bに伝えられたときにのみ、比較
回路14cの閾値レベルVref3に達することとなっ
て物体検知信号を出力することができる。そして各周期
が終了する時刻1.、1.・・−−−一−にはトランジ
スタTr3が導通ずるため、コンデンサC2を放電させ
ることができる。
The output of the comparison circuit 13 is then given to the signal processing circuit 14, and the gate circuit 14a of the signal processing circuit 14 determines whether the output of the comparison circuit 13 can be obtained. If a comparison signal is obtained within this range, the integration circuit 14b
When input is given to , its output increases. Therefore, the comparison circuit 13 is
Only when the output of is transmitted to the integrating circuit 14b, the threshold level Vref3 of the comparing circuit 14c is reached and an object detection signal can be output. and the time 1 when each cycle ends. , 1. ... Since the transistor Tr3 becomes conductive, the capacitor C2 can be discharged.

さて物体4からの受光光量が多い場合には投光開始後短
時間で投光パルスが保持されることとなり、物体が遠い
か又はその表面状態によって物体から得られる拡散反射
光が少ない場合には、投光開始後長時間を経てその投光
レベルが固定される。
Now, if the amount of light received from the object 4 is large, the light emission pulse will be maintained for a short time after the start of light emission, and if the object is far away or the diffuse reflected light obtained from the object is small due to its surface condition, , the light emission level is fixed after a long period of time after the start of light emission.

又光量が極めて少なく位置検出素子6の両端に得られる
電流出力が低い場合には、送信パルスは停止されず除算
回路20によって除算処理のみが行われ物体の位置信号
が出力されることとなる。
Further, when the amount of light is extremely small and the current output obtained at both ends of the position detection element 6 is low, the transmission pulse is not stopped and only the division process is performed by the division circuit 20 and the position signal of the object is output.

尚本実施例では比較回路21の出力によってフリップフ
ロップ34をセットし、その周期間のコンデンサC1の
充電を停止して投光パルスのレベルを保持するようにし
ている。これは比較回路21の出力によって直接トラン
ジスタTr4を制御すれば受光レベルがVref2以下
となって比較出力が立下り、再び投光が開始されること
となる。そのため各周期内で一旦投光が停止されればそ
の周期の終了まで一定の投光レベルを保持するようにし
たものである。
In this embodiment, the flip-flop 34 is set by the output of the comparator circuit 21, and charging of the capacitor C1 during that period is stopped to maintain the level of the light emitting pulse. This is because if the transistor Tr4 is directly controlled by the output of the comparator circuit 21, the light reception level becomes less than Vref2, the comparison output falls, and light emission starts again. Therefore, once light projection is stopped within each cycle, a constant light projection level is maintained until the end of that cycle.

又本実施例は各投光周期毎にコンデンサを充電して三角
波を形成し、それに基づいてコンデンサを充電すること
によって投光パルスの開始毎に時間の自乗に比例して電
圧が増加する放物線状の信号を用いて投光パルスとして
いるが、三角波を直接用いてもよく、又指数関数型の波
形を用いて投光パルス信号とすることも可能である。
In addition, in this embodiment, a capacitor is charged at each light emitting period to form a triangular wave, and by charging the capacitor based on the triangular wave, a parabolic wave is created in which the voltage increases in proportion to the square of time at each start of a light emitting pulse. Although a triangular wave may be used directly as a light projection pulse signal, it is also possible to use an exponential waveform as a light projection pulse signal.

更に本実施例は位置信号検出手段24として減算回路1
0と除算回路20を用い加算出力と減算出力との比を除
算回路20で求めて位置信号としているが、位置検知素
子6の両端より得られる2つのI/V変換出力をそのま
ま除算回路20に与え、その出力比によって位置信号を
得るようにすることもできる。又加算回路といずれか一
方のI/■変換器の出力、例えばI/V変換器9の出力
との除算を行うことによって位置信号とすることも可能
である。
Further, in this embodiment, the subtraction circuit 1 is used as the position signal detection means 24.
0 and the division circuit 20 are used to calculate the ratio between the addition output and the subtraction output in the division circuit 20 and use it as a position signal, but the two I/V conversion outputs obtained from both ends of the position sensing element 6 are directly sent to the division circuit 20. It is also possible to obtain a position signal based on the output ratio. It is also possible to obtain a position signal by performing division between the adder circuit and the output of one of the I/■ converters, for example, the output of the I/V converter 9.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による距離測定装置の構成を
示すブロック図、第2図は本実施例の投光制御回路とそ
の周辺回路の詳細な構成を示す回路図、第3図は本実施
例の各部の波形を示す波形図、第4図は従来の距離測定
装置の一例を示すブロック図である。 1・−・−投光素子  2.5・・・−・レンズ  6
−・−−一−−位置検出素子  8.9・−・−・−1
/V変換器  10・・・・・−・減算回路  11・
・−一−−−加算回路  12゜20・−・−・除算回
路  13.21−・・−比較回路14−・・・−・信
号処理回路  16−・・−・・−投光素子ドライブ回
路  22−−−−−−・投光制御回路  23・・・
−発振回路  24−・・−位置信号検出手段  Tr
l〜T r 1−−−−−一トランジスタ  C1、C
2−−−−−−コンデンサ 特許出願人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本宜喜(他1名)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the detailed configuration of the light projection control circuit and its peripheral circuits of this embodiment, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing waveforms of various parts of this embodiment, and a block diagram showing an example of a conventional distance measuring device. 1.--Light emitter 2.5...-Lens 6
−・−−1−−Position detection element 8.9・−・−・−1
/V converter 10...-- Subtraction circuit 11.
・−1−−−Addition circuit 12°20−−−・Division circuit 13.21−−−Comparison circuit 14−−−・Signal processing circuit 16−−−・−Light emitting element drive circuit 22-------・Light projection control circuit 23...
-Oscillation circuit 24-...-Position signal detection means Tr
l~Tr 1-----One transistor C1, C
2---Capacitor patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Yoshiki Okamoto (and one other person)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)投光素子を有し平行な光ビームを検出領域に向か
って照射する投光部と、 前記投光部の光軸より一定角度を持って交叉するように
配置され、物体からの拡散反射光を受光し、照射位置に
よってその両端に異なった電流出力を与える位置検出素
子を有する受光部と、を具備し、前記位置検出素子の受
光位置に基づいて物体までの距離を検出する距離測定装
置であって、前記位置検出素子の両端に得られる光信号
を加算する加算手段と、 前記加算手段の出力を所定の閾値レベルと比較する比較
手段と、 出力が徐々に増加する投光パルス信号を所定周期毎に発
生し、前記比較手段より所定の閾値レベルを越える信号
が得られたときに投光パルス信号をそのレベルで保持す
る投光制御手段と、 前記位置検出素子の両端に得られる光信号の出力を除算
回路に与えることによりその分布に基づいて物体までの
位置を出力する位置信号検出手段と、具備することを特
徴とする距離測定装置。
(1) A light projecting section that has a light projecting element and irradiates a parallel light beam toward a detection area, and a light projecting section that is arranged so as to intersect at a certain angle from the optical axis of the light projecting section, and that is arranged to intersect at a certain angle from the optical axis of the light projecting section, and to diffuse light from an object. a light receiving section having a position detecting element that receives reflected light and gives different current outputs at both ends depending on the irradiation position, and detects the distance to an object based on the light receiving position of the position detecting element. The apparatus comprises: an adding means for adding optical signals obtained at both ends of the position detection element; a comparison means for comparing the output of the adding means with a predetermined threshold level; and a light emitting pulse signal whose output gradually increases. a light emitting control means that generates a light emitting pulse signal at a predetermined period and holds a light emitting pulse signal at that level when a signal exceeding a predetermined threshold level is obtained from the comparing means; A distance measuring device comprising: a position signal detecting means for outputting a position to an object based on the distribution of an optical signal by applying the output of the optical signal to a division circuit.
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AT89102341T ATE122153T1 (en) 1988-02-12 1989-02-10 DISTANCE METER.
EP89102341A EP0328136B1 (en) 1988-02-12 1989-02-10 Distance measuring apparatus
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153814A (en) * 2004-12-01 2006-06-15 Nidec Copal Corp Distance measuring apparatus
JP2006153813A (en) * 2004-12-01 2006-06-15 Nidec Copal Corp Distance measuring apparatus
JP2006242728A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Nidec Copal Corp Range finder

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