JPH04166788A - 距離検出装置 - 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、光ビームを対象に向けて投射し、対象まで光
ビームが往復する時間を測定することにより対象までの
距離を検出する距離検出装置に関する。

（従来の技術） 対象までの距離を検出するために、光ビームを対象に向
けて投射し、対象まで光が往復する時間を測定する距離
検出装置が用いられている。光ビームの往復時間を測定
する方法として、光ビームに所定の周波数の強度変調を
印加し、投射光ビームと受光した反射光の間の該周波数
の位相差から往復時間を算出する方法がある。以上のよ
うに対象からの反射光を利用して測定を行なう場合、対
象までの距離、ならびに対象表面の反射率変化により受
光信号レベルに変動を生じる。受光信号を処理し距離を
算出する距離検出回路の許容入力範囲は制約があり、こ
れを越える受光信号レベルの大幅な変動は、距離を算出
する際に大きな測定誤差を生ぜしめる。

従来のこの種装置においては、前記測定誤差を軽減する
ため、参照光光路に面上の位置により異なる透過率を有
する光減衰板を設け、参照信号レベルが受光信号レベル
と一致するよう前記光減衰板の位置を調節し、受光信号
と参照信号で生じる誤差を相殺する構成を用いていた。

第２図は従来のこの種装置の一例を示す図である。１は
所定周波数の電気信号を発生する信号発生器、２は前記
電気信号により強度変調された光を発生する光源、３は
光源からの光を指向性の良い光ビームに変換する投光光
学系、４は前記先ビームを投光ビーム５と参照光ビーム
１０に分離するビームスプリッタ。６は投光ビームを対
象７に指向せしめたるためのミラー。８は対象７からの
反射光、９は反射光８を集めるための集光レンズ。

１１は受光光を受光信号に変換する光電変換部。

１２は参照光を参照信号に変換する光電変換部。

１３は受光信号と参照信号の時間差から対象までの距離
を算出する距離検出回路である。振幅検出回路１４．１
５で検出された受光信号レベルと参照信号レベルからバ
ランス回路１６によりバランスモーター１７を制御し、
前記受光信号レベルと参照信号レベルか一致するようビ
ームスプリンタ４と光電変換部１２の間に挿入された光
減衰板１８の位置を調節する。

（発明が解決しようとする課題） しかしこのようにバランスモーター等を用いて光減衰板
の位置を変化させ受光信号レベルと参照信号レベルをバ
ランスさせる場合、バランスモーター等による光減衰板
の位置移動速度により該距離検出装置の測定時間が制約
され、高速測定が実現が不可能であった。従って対象の
距離や反射率が高速で変化する場合は適用できず、また
該距離検出装置を用いて対象の形状等を測定しようとす
る場合は膨大な測定時間を要するという欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、所定の周波数の変調信号を発生する信
号発生器と、この変調信号で強度変調された光を発生す
る光源と、光源がらの光を指向性の良い光ビームに変換
して対象に投射する投光光学系と、前記光ビームの対象
からの反射光を集光する集光レンズと、集光した反射光
を電気信号に変換する第１の充電変換部と、前記光ビー
ムの一部を参照光として取り出し電気信号に変換する第
２の光電変換部と１両光電変換部が出力する電気信号間
の時間差から対象までの距離を検出する距離検出回路と
、前記第１の光電交換部の出力のレベルを検出して得ら
れる受光レベル信号を用いて少なくとも前記第２の光電
変換部の受ける参照光ビームの強度を制御する手段とか
ら成る距離検出装置に於いて、前記参照光ビームの強度
を制御する手段が、前記信号発生器の発する変調信号の
振幅を制御信号を受けて変化させる振幅可変回路と。

前記受光レベル信号と予め設定された最適レベル信号か
ら、前記制御信号として前記受光レベル信号が一定の範
囲になるように前記振幅可変回路を制御する制御信号を
発する演算回路を有していることを特徴とする距離検出
装置が得られる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成図である。この第１図
において、１．２、・・・・１３１；！　第２図の＋ら
Ｉ装置に於ける構成要素と全く同じ構成要素を示してい
る。そして振幅検出回路１４で検出された受光レベル信
号から演算回路１９により制御信号２１を算出し、制御
信号２１により信号発生器１と光源２の間に挿入された
振幅可変回路２３を制御し光源２に印加される変調信号
の振幅を変化させる。

第３図は制御信号２１を算出する演算回路１９の−例を
示したものである。２４は入力ｘ、ｙ。

２に対し出力ｗ　−ｘ−ｙ　／　ｚなる演算を行なう乗
除算回路、２５は目標受光レベルを設定する受光レベル
設定回路である。ここで制御信号から受光レベル信号ま
での伝達率をｋとすると 受光レベル信号−に×制御信号 であり１乗除算回路は 制御信号−制御信号×目標受光レベル／受光レベル信号 の演算を行うので 受光レベル信号−目標受光レベル 制御信号−目標受光レベル／に゛ となるよう自動平衡する。

以上は演算回路に乗除算回路を用いた例について説明し
たが、受光レベルをアナログディジタル変換器により変
換しディジタル的に乗除算を行い。

その結果をディジタルアナログ変換し制御信号とするこ
とも可能である。

第４図は本発明の動作状態を説明した図である。

横軸は対象からの反射率、上図縦軸は投光信号レベル、
下図横軸は受光信号レベルである。対象からの反射率が
Ｂ点よりも大である領域は前記演算回路により受光信号
レベルが一定となるよう投光信号レベルが制御されてい
る。対象からの反射率がＢ点よりも小である領域では投
光信号レベルは最大となって飽和するため、受光信号レ
ベルは対象からの反射率低下にともなって減少する。一
方参照信号レベルは投光信号レベルに比例するため、反
射率がＢ点よりも小である領域では一定、Ｂ点よりも大
である領域では反射率増加に伴って減少する。

いま距離検出回路の受光信号のダイナミックレンジをＸ
デシベル、参照信号のダイナミックレンジをＸデシベル
とすると本発明にかかる装置は対象からの反射率変動が
（ｘ　＋　ｙ）デシベルの範囲で測定可能となる。通常
ｘ−ｙであるからダイナミックレンジが２倍に拡大され
たことになる。

また本発明にかかる装置が対象の反射率変化に対応して
投光信号レベルを変化させるのに要する時間は、振幅検
出回路の応答時間、演算回路の演算時間、および振幅可
変回路の応答時間の和であり、これらはすべて数ミリ秒
以下で実現可能であるから、きわめて高速の動作が可能
となる。

（発明の効果） 以上説明したように２本発明によれば、対象の距離や反
射率の変化に対し、高速で投光信号レベルを変化させ、
常に一定の受光信号レベルを保つことにより、対象の距
離や反射率が高速で変化する場合でも高精度の距離測定
が可能となる。また該距離検出装置を用いて対象の形状
等を測定しようとする場合は測定時間の大幅な短縮が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来用い
られてきた距離検出装置の構成図、第３図は演算回路の
説明図、第４図は本発明の動作状態の説明図である。 記号の説明＝１・・信号発生器、２・・・光源、３・・
・投光光学系、４・・・ビームスプリッタ、５・・・投
光ビーム、６・・・ミラー、７・・・対象、８・・反射
光、９・・集光レンズ、１０・・・参照光ビーム、１１
・・・光電変換部、１２・・・光電変換部、１３・・・
距離検出回路。 １４・・・振幅検出回路、１５・・・振幅検出回路、１
６・・・バランス回路、１７・・・バランスモーター、
１８・・・光減衰板、１９・・演算回路、２０・受光レ
ベル信号、２１・・・制御信号、２３・・・振幅可変回
路、２４・・・乗除算回路、２５・・・受光レベル設定
回路。 第３図 投光信号レベル 受光信号レベル 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所定の周波数の変調信号を発生する信号発生器と、
   この変調信号で強度変調された光を発生する光源と、光
   源からの光を指向性の良い光ビームに変換して対象に投
   射する投光光学系と、前記光ビームの対象からの反射光
   を集光する集光レンズと、集光した反射光を電気信号に
   変換する第１の光電変換部と、前記光ビームの一部を参
   照光として取り出し電気信号に変換する第２の光電変換
   部と、両光電変換部が出力する電気信号間の時間差から
   対象までの距離を検出する距離検出回路と、前記第１の
   光電交換部の出力のレベルを検出して得られる受光レベ
   ル信号を用いて少なくとも前記第２の光電変換部の受け
   る参照光ビームの強度を制御する手段とから成る距離検
   出装置に於いて、前記参照光ビームの強度を制御する手
   段が、前記信号発生器の発する変調信号の振幅を制御信
   号を受けて変化させる振幅可変回路と、前記受光レベル
   信号と予め設定された最適レベル信号から、前記制御信
   号として前記受光レベル信号が一定の範囲になるように
   前記振幅可変回路を制御する制御信号を発する演算回路
   を有していることを特徴とする距離検出装置。