JPH02304307A - 光センサの信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的反射光を電気信号に変換して距離の測
定を行う、光センサの信号処理回路に関するものである
。

〔従来の技術〕

距離計測を行う光学的センサの光電変換信号処理回路に
おいて、光学的反射光を電気信号に変換する光センサの
信号処理方法は、半導体レーザから常に一定のレーザ光
を出力し、被測定体の反射光を受光センサで受光し、光
電変換回路により信号を出力していた。この場合は、レ
ーザ光が常に出力されて、いるため、受光回路では半導
体レーザからのレーザ光に加えて、自然光や受光センサ
の暗電流等によるノイズ信号も電気信号に変換するため
、上記ノイズ信号を除かねばならないが、ノイズ信号を
除くには、人間が前もって半導体レーザの出力を停止し
、ノイズ信号だけによる電気信号を計測し、その値を実
測値（レーザ光とノイズ信号とを含む値）から差し引く
ことによって、真の測定値を求めていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来方法では、人間が一定時間ごとにノイズ信号を
計測して補正しなければならず、測定精度を常に一定に
補償することができないという欠点があった。

本発明は、補正の自動化を行い、測定精度を常に一定に
補償する信号処理方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、光源が発光している時の被測定体からの反
射光による光電変換信号と、光源が発光していない時の
被測定体からの反射光による光電変換信号との差を、ア
ナログ演算回路を用いて自動演算し、ノイズ信号を含ま
ない光電変換信号を取り出すことにより達成される。

〔作用〕

本発明による信号処理回路を示すブロック図は第１図の
とおりである。半導体レーザから出射するレーザ光をパ
ルスにすることにより、受光センサ１で受光して光電変
換回路２で光電変換した信号は、第２図（ｂ）に示すよ
うになる。第２図において、レーザ光が発光しないとき
（第２図（ａ）の停止ＯＦＦ時）における光電変換され
た信号Ｖ　ｏｕｔ　（ＯＦＦ）はつぎのように示される
。

Ｖｏｕむ（ＯＦＦ）　＝　Ｖ　（ｉノイズ＋ｉ暗ｆｆ１
Ｊ＋Ｖ（回路ノイ力ただし、ｉノイズはレーザ光以外の
自然光等が受光センサに入った時の起電流、ｉ＋ＱＪｆ
ｆｉ流は受光センサ自身の暗電流、■（回路ノイズ）は
光電変換回路で発生するノイズによる信号である。

レーザが発光しているときの光電変換された信号Ｖ　ｏ
ｕｔ　（ＯＮ）は Ｖｏｕｔ（ｏＮ）　＝Ｖ（ｉＬＤ）＋Ｖ（ｉ　／イズ＋
ｉ暗電流）十ｖ（回路ノイ刈になる。ただし、Ｖ　（ｉ
ＬＤ）はレーザ光による（３号である。したがって、半
導体レーザからの光だけによる光電変換された信号Ｖｏ
ｕｔは Ｖｏｕｔ＝　Ｖｏｕｔ　（ＯＮ）　−Ｖｏｕｔ　（ＯＦ
Ｆ）　＝　Ｖ　（ｉＬＤ）になる。上記信号処理装置に
するため回路構成は第１図に示すようになる。すなわち
、受光センサ１で受光した光は光電変換回路２で電圧に
変換される。つぎにレーザパルスがＯＦＦのとき、つま
リレーザが発光していないときの光電変換された信号Ｖ
　ｏｕｔ　（ＯＦＦ）　（第２図（ａ）参照）をアナロ
グメモリ３に一時的に記憶する。つぎにレーザが発光し
ているときに光電変換された信号Ｖ　ｏｕｔ　（ＯＦＦ
）（第２図（ｂ）参照）を得て、上記アナログメモリ３
に一時的に記憶されている信号Ｖ　ｏｕｔ　（ｏｐｐ）
とともに差動増幅器４に入力し、Ｖｏｕｔ（ｏＮ）から
Ｖｏｕｔ（ｏｐＦ）を減算することにより、半導体レー
ザからのレーザ光だけによる信号Ｖｏｕｔを得ることが
できる。上記差動増幅器４による演算を繰り返すことに
より、常にノイズ信号を除いた信号を得ることができる
。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第３図は本発明による光センサの信号処理方法の一実施
例を示す光学系駆動回路図、第４図は上記実施例におけ
るタイミングチャートを示す図である。第３図に示すよ
うに、半導体レーザ６から出力された光は被測定体７で
反射して、４分割受光センサ８で受光される。受光され
た光により電流ｉＡ、ｉ口ｔ　ｌｃ＋　１０が発生する
。上記４つの電流を受光センサ信号ヘッドアンプ９で演
算処理しＶ、＝（Ｖ＾＋Ｖｃ）　　（Ｖａ＋Ｖｏ）、と
Ｖ２＝Ｖ＾＋Ｖａ＋　Ｖ　ｃ　＋　Ｖ　ｏとの信号が出
力される。

上記信号は、まずレーザ６が発光していない時の光電変
換された信号Ｖ　、　ｏｕｔ　（ＯＦＦ）をアナログメ
モＩＪＩＯに一時記憶する。つぎに、レーザ６が発光し
ている時に光電変換された信号ｖ１０ｕｔ（ＯＮ）と、
上記アナログメモ１月０に一時記憶している信号Ｖ　、
ｏｕｔ　（ＯＦＦ）とを差動増幅器１１に入力し、Ｖ　
、ｏｕｔ　（ＯＮ）からＶ　□ｏｕｔ　（ＯＦＦ）を減
算することにより、ノイズ信号を除いたレーザ光による
信号Ｖｏｕｔを出力することができる。

信号処理をするタイミングは、第４図に示すようにレー
ザ光のパルスとクロックパルスとの論理積をとる。そし
て上記論理積が０→１，１→Ｏ（レーザ光パルスが立ち
上がる、または立ち下がる時）と変化する時に、タイミ
ングパルスを発生させる。レーザ光のパルスがＯＮから
ＯＦＦに立ち下がる時１２のタイミングパルスが立ち下
がる時１３から次のパルスが立ち上がる時１４までの光
電変換出力信号Ｖｉｏｕｔ（ｏｒＦ＞をアナログメモＵ
ＩＯに一時記憶させる。つぎにパルスが立ち下がった時
１５からつぎのパルスが立ち上がる時１６まで、差動増
幅器１１でＶｌｏｕｔ（ＯＮ）から一時記憶しているＶ
、ｏｕｔ（ＯＦＦ）を減算してＶ、ｏｕｔを出力する。

この方法により、レーザ光がＯＮ、　ＯＦＦするタイミ
ングよりも光電変換信号が遅れて発生する場合であって
も、正確に演算が行われる。

なお、Ｖ２においても同様の信号処理方法をとることに
より、レーザ光だけの光電変換信号Ｖ　２０　ｕ　ｔを
出力することができる。

また、第３図において、自然光などによって生じるノイ
ズを除去する信号補償器１７からの出力信号Ｖ、ｏｕｔ
、　Ｖ、ｏｕｔを用いて、例えばＶ工ｏｕｔ／Ｖ　２　
ｏ　ｕ　ｔの演算を演算器１８を用いて行うことにより
、被測定体７の微少移動に対する電気信号を得ることが
できる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による光センサの信号処理方法は、
反射光により距離計測の光電変換信号処理を行う光セン
サの信号処理方法において、光源が発光している時の被
測定体からの反射光であるノイズを含む光電変換信号と
、光源が発光してぃない時の被測定体からの反射光であ
るノイズの光電変換信号との差を、アナログ演算回路を
用いて自動演算し、ノイズ信号を含まない光電変換信号
を取出し、距離計測の絶対値を自動的に校正することに
より、測定精度を常に一定に補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光センサの信号処理方法を示すブ
ロック図、第２図はレーザ光と光電変換された信号との
関係を示す図で、（、）はレーザ光の変化を示す図、（
ｂ）は光電変換回路の出力信号を示す図、第３図は本発
明による光センサの信号処理方法の一実施例を示す光学
系駆動回路図、第４図は上記実施例におけるタイミング
チャートを示す図である。 ２・・・光電変換回路 ４．１１・・・差動増幅器 ６・・・光源（半導体レーザ） ８・・・４分割受光センサ ９・・・受光センサ信号ヘッドアンプ １８・・・演算器 代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図 ２−−−−−−一光ｔ＆＃ω路 ４、ｌ＋−−−−−ｊｋｔｂ盪’ｆ’４Ｎ６〜−一一一
一九通　（半導体レープ゛）８−−−−−一一４分害１
ヂ先セソす ９−−−−−−一受光七一た信号ヘット°アープ１８−
−−−−−一演ｊ！器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、反射光により距離計測の光電変換信号処理を行う光
   センサの信号処理方法において、光源が発光している時
   の被測定体からの反射光であるノイズを含む光電変換信
   号と、光源が発光していない時の被測定体からの反射光
   であるノイズの光電変換信号との差を、アナログ演算回
   路を用いて自動演算し、ノイズ信号を含まない光電変換
   信号を取出し、距離計測の絶対値を自動的に校正するこ
   とを特徴とする光センサの信号処理方法。