JPH0413917A

JPH0413917A - 距離検出器

Info

Publication number: JPH0413917A
Application number: JP11790690A
Authority: JP
Inventors: Chiyoharu Horiguchi; 千代春堀口; Koji Ichie; 更治市江
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792387B2

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、被測定物上に照射された光の反射光を受光す
ることによって、被測定物上における照射位置までの距
離情報を得るための距離検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

三角測量法を用いた距離検出器において被測定物上の反
射強度のムラや、被測定物の縁部に照射ビームの一部が
当たっている時に生じる受光スポット光の重心位置のズ
レによる距離検出誤差を補正する方法として、特開昭６
２−３８６１４に記載の光フアイバ一方式が提案されて
いる。この方法ではシールドケーブル等の電気ケーブル
を用いる必要がないため、耐ノイズ性が向上し、距離検
出誤差を補正することができるが、光ファイバの各構成
ブロックとの配設が十分単純化されず、また、分解能も
十分に向上されない。

一方、特開昭５９−１５８０２９には３眼力式（投光１
眼、受光２眼）による距離検出器が提案されており、そ
の原理を第５図に示す。

光源１と投光レンズ２、被測定物３は一直線上に配置さ
れ、投光レンズ２の光軸に光学対称となるように、受光
レンズ１０．１１が設置されている。さらに、位置検出
用受光素子１５．１６が各々、投光手段の側方に位置し
て設けられている。

発光点Ωの光束は、投光レンズ２により被測定物３上に
スポット光として照射される。ここで、被測定物におけ
る照射部に反射率のムラがある場合、即ち、同図の照射
部において、下側の反射率が高い時、反射光の重心位置
は下側に移動する。

よって、この時の重心位置からの光束は点線で示す光路
で、受光レンズ１０．１１により、位置検出用受光素子
１５．１６の受光面に集光される。

これに対して、被測定物３における照射部が均一な反射
率を有している場合、この被測定物からの反射光は実線
で示される光路をたどり、受光レンズ１０．１１によっ
て位置検出用受光素子１５．１６の受光面に集光される
ことになる。ところが、位置検出用受光素子１５．１６
の信号取り出し電極の結線を同図に示す如く、投光レン
ズ２の光軸側と反対側で結線することにより、点線及び
実線で示される重心位置のズレが自動的に補正される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示す２つの位置検出用受光素子１５及び１６を
投光レンズの光軸に対して軸対称の位置に調整する場合
、完全に特性の揃った２個の受光素子を選別し、それと
ともに被測定物３には反射率の均一なものを用いなけれ
ばならない。また、同図の結線をする際には、まず片方
の位置を調整してから、もう一方の位置調整を行う必要
がある。

従って組み立て調整が複雑になるという問題があった。

また、光源に発光ダイオードまたは半導体レザーを用い
るため、これを大きなドライブ電流で変調駆動すると、
ノイズ発生源となる。２つの位置検出用受光素子は、こ
のノイズ発生源を挟んて配置され、これをシールドケー
ブルにて接続することになるので、ノイズに弱くなると
いう問題があった。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る距離検出器は、被測定物に光ビムを投光す
る投光手段と、その投光手段の両側方に反射される光を
受光して集光する光学的に対称となった受光用光学系と
、この受光用光学系で導かれた検出光の集光位置に設け
られた単一の位置検出用受光素子を有する距離検出手段
とを有することを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、被測定物に照射する光ビームに対し、
光学対称に設置された受光用光学系を用いて、単一の位
置検出用受光素子の受光面上に集光パターンを結像する
事ができる。

〔実施例〕

次に１．本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、第１の実施例の構成を示す斜視図である。光
源１の前方には投光レンズ２が設置され、光ビームを投
光する投光手段が構成される。被測定物からの反射光の
うち、光ビームに対して軸対称方向に反射された光を検
出光として受光できるように、第１のミラー４と第２の
ミラー５が対称な位置に設置されている。これら第１の
ミラー４と第２のミラー５は互いに対称な方向に向き合
っており、これら検出光の光路には第３のミラー６と、
第４のミラー７が配置されている。さらに、これら第３
のミラー６と第４のミラー７とについても互いに対称な
方向に向き合って、入射光即ち検出光を同一方向に反射
するようになっており、これらミラー６．７と、位置検
出用受光素子９との間には、検出光を受光面９上に集光
できるように、単一の受光レンズ８が設置されている。

なお、位置検出用受光素子には、浜松ホトニクス（株）
の−次元用ＰＳＤ　　５１６６２を用いることができる
。

次に、上記実施例に係る装置の作用の説明をする。

光源Ωからの発光光束は投光レンズ２により集光され、
有限の径を持つ集光光束で被測定物３を照射する。被測
定物３からの反射光束は、投光レンズ２の光軸に対して
軸対称な位置に配置された第１のミラー４及び第２のミ
ラー５により反射され、さらに、第３のミラー６及び第
４のミラー７により反射され、検出光として受光レンズ
８の入射瞳に入射される。

ここで、被測定物３上に照射されて形成された反射輝度
パターンをＳＰｏとすると、これが２次光源となり、受
光レンズ８により、位置検出用受光素子９の受光面上に
２つの集光パターンとして、ＳＰＩ、及びＳＦ３か形成
される。同図において、被測定物３が距離検出器に近づ
くと、位置検出用受光素子９の受光面に集光されたスポ
ット光ＳＰ　及びＳＦ３は光電流ＩＡを取り出す電極側
■ に移動し、反対に遠ざかると光電流■。を取り出す電極
側に移動する。このため光電流■９及びＩＢにより、被
測定物までの距離を検出することが可能になる。

被測定物３において、同図に示される如く、右側半分が
黒く、左側半分が白い場合、反射輝度パターンＳＰｏは
右半分の輝度が低く、左半分の輝度が高くなる。この反
射輝度パターンｓＰｏがらの光束を受光レンズ８によっ
て、位置検出用受光素子９の受光面上に集光させた２つ
のパターンＳＰ１及びＳＦ３は、やはり、片半分が明る
く、もう片半分が暗くなっている。しかし、第１のミラ
ー４及び第３のミラー６の光路を経て、受光レンズ８に
よって形成されたパターンＳＰ１の明暗部を見ると、光
電流■いを取り出す電極側が明るく光電流ＩＢを取り出
す電極側が暗くなっているのに対して、第２のミラー５
及び第４のミラー７の光路を経て、受光レンズ８によっ
て形成されたパターンＳＰ２の場合は、光電流ＩＡを取
り出す電極側が暗し光電流ＩＢを取り出す電極側が明る
くなっている。このため、光電流ＩＡ及びＩＢの値を用
いて距離検出手段で処理することにより、パターンＳＰ
　及びＳＦ３の重心位置のズレが補】正されて合成され、被測定物までの正確な距離が検出さ
れる。さらに、パターンＳＰ１及びＳＦ３は単一の位置
検出用受光素子上に各々集光されるため、自動的に距離
検出できる。

第２図は、位置検出用受光素子の上面図である。

ここで、光電流■　および■３を取り出す電極をそれぞ
れＴ　およびＴＢとする。同図に拡大して示される位置
検出用受光素子の受光面上において、左側の集光パター
ンＳＰ１は、上半分が明るく下半分が暗くなっているた
め、その集光照度の重心は円の中心よりも上側にシフト
してしまう。一方、右側の集光パターンＳＰ２において
は、集光照度の重心位置が下側にシフトする。この２つ
の集光パターンＳＰ　及びＳ　Ｐ　２における集光照度
の合成重心位置は２点鎖線で示される円の中心位置とな
り、各集光パターンＳＰ　およびＳＦ３におけする集光照度の重心位置のズレは補正されることになる。

実際に、第１図に示す第３のミラー６と第４のミラー７
の傾き角を変化させ、受光レンズ８に向かう２つの光路
が２点鎖線で示されるように平行に設定すると、２つの
集光パターンＳＰ１及びＳＦ３が重なり合い、第２図の
２点鎖線で示される円の位置に集光照度が均一なパター
ンが出現する。これにより、被測定物までの正確な距離
を検出することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施例を示す。

第３図は、その第２の実施例の構成を示す斜視図である
。ここでは、第１図で示されている受光レンズ８の代わ
りに第１の受光レンズ１０及び第２の受光レンズ１１が
用いられ、それぞれ、第１のミラー４及び第２のミラー
５と第３のミラー６及び第４のミラー７との間の光路中
に設置されている。この構成でも、第１図に示す光学系
と同様の効果を得る事ができる。また、第１の受光レン
ズ１０及び第２の受光レンズ１１を第１のミラー４及び
第２のミラー５の外側に設置しても同様の効果が得られ
る。

第４図は本発明における第３の実施例の構成を示す斜視
図である。この第３の実施例においては、第１図及び第
３図に示す第１のミラー４及び第２のミラー５の代わり
に第１の凹面鏡１２及び第２の凹面鏡１３が設置され、
第３のミラー６及び第４のミラー７の代わりにプリズム
ミラー１４が配置されている。第１及び第２の凹面鏡１
２．１３によって、被測定物３上の反射輝度パターンＳ
Ｐｏからの光束はプリズムミラー１４の２つの反射面を
介して直接位置検出用受光素子９の受光面上に集光され
る。よって、透過型の受光レンズが不要となり、より単
純な構造の距離検出器が実現できる。なお、プリズムミ
ラー１４の反射面を凹面としても良い。

〔発明の効果〕

本発明の距離検出器によれば、被測定物上の反射ムラに
よる、位置検出用受光素子上におけるスポット光の重心
位置のズレ、または照射光束の一部が被測定物の縁部に
当たっているときの同様のズレによる測定距離誤差を、
より単純な構成を用いて雑音を伴うことなく補正できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る距離検出器の構成を
示す斜視図、第２図は位置検出用受光素子の上面図、第
３図は本発明の第２の実施例に係る距離検出器の構成を
示す斜視図、第４図は本発明の第３の実施例に係る距離
検出器を示す斜視図、第５図は従来技術を用いた距離検
出器の構成図である。１・・・光源、２・・・投光レンズ、３・・・被測定物
、４・・・第１のミラー　５・・・第２のミラー　６・
・・第３のミラー　７・・・第４のミラー　８・・・受
光レンズ、９・・・位置検出用受光素子、１０・・・第
１の受光レンズ、１１・・・第２の受光レンズ、１２・
・・第１の凹面鏡、１３・・・第２の凹面鏡、１４・・
・プリズムミラー１５・・・第１の位置検出用受光素子
、１６・・・第２の位置検出用受光素子。代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹位置検出用鎚光
素子の上面図第　２図兜２の実施例の構成図第３区

Claims

【特許請求の範囲】１、被測定物に光ビームを投光する投光手段と、前記投
光手段に対し光学対称に設置され、被測定物から前記光
ビームと軸対称方向に反射される光を検出光として受光
して集光する受光用光学系と、この受光用光学系による
検出光の集光位置に受光面が配置される単一の位置検出
用受光素子を有し、この位置検出用受光素子の出力によ
り、被測定物までの距離を検出する距離検出手段とを備
えることを特徴とする距離検出器。２、前記投光手段は、光源及びその前方に位置する投光
レンズを有し、前記受光用光学系は、被測定物からの反
射光を受光する第１及び第２のミラーと、この第１及び
第２のミラーによって反射された検出光を前記受光面方
向に導く第３及び第４のミラーと、その導かれた検出光
を前記受光面に集光させる単一の受光レンズとを有する
ことを特徴とする請求項１記載の距離検出器。３、前記投光手段は、光源及びその前方に位置する投光
レンズを有し、前記受光用光学系は、被測定物からの反
射光を受光する第１及び第２のミラーと、この第１及び
第２のミラーによって反射された検出光を前記受光面方
向に導く第３及び第４のミラーと、これら第１及び第２
のミラーと第３及び第４のミラーとのそれぞれの間の光
路上に各々設けられて検出光を前記受光面に集光させる
第１及び第２の受光レンズとを有することを特徴とする
請求項１記載の距離検出器。４、前記投光手段は、光源及びその前方に位置する投光
レンズを有し、前記受光用光学系は、被測定物からの反
射光を受光する第１及び第２のミラーと、この第１及び
第２のミラーによって反射された検出光を前記受光面方
向に導く第３及び第４のミラーとを有し、前記第１及び
第２のミラーまたは前記第３及び第４のミラーは反射面
が凹面に形成されて、検出光が前記受光面に集光される
ことを特徴とする請求項１記載の距離検出器。