JPH0440314A

JPH0440314A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JPH0440314A
Application number: JP14534590A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tanaka; 宏和田中; Kiyomitsu Ishikawa; 清光石川
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-02-10

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」この発明は、被測定物の反射光−を利用した測定装置で
、例えば、自動車などの障害物検知センサや車高測定、
あるいはスプリングの撓み量測定。

カメラの距離測定などに利用するところの光学的測定装
置に関する。

「従来の技術Ｊ被測定物の反射光を利用した測定装置として様様な構成
のものがあるが、その−例を第５図に示す。

この従来例は、写真撮影用カメラのオートフォーカス装
置などに一般にアクティブ方式の一種として採用されて
いる測定装置で５発光ダイオードなどの光源１から被測
定物３に投光する。そして。

この被測定物３からの反射光をフォトダイオードなどの
受光素子２で受け、この受光素子２の受光レベル（反射
光の強度）を測定して、その測定値から被測定物３まで
の距離Ｄ０を求める構成となってい・る・「発明が解決しようとする！ｌ！題ｊ上記した距離測定装置の場合、被測定物３の光の反射の
様子に影響されやすいという欠点がある９被測定物３の
表面が暗色のものと明色ものとでは反射率が異なるから
、受光レベルが異なる値となるためである。また、光源
１の発光面や受光素子２の受光面に汚れがある場合には
１発光強度や受光レベルが変動する。

すなわち、被測定物３の反射率や表面の汚れ、あるいは
受光素子２の受光面などの汚れによって受光感度が変化
するから、正確な距離を測定しにくいという問題点があ
る。

そこで、本発明では上記した測定装置の光源を。

被測定物までの光路長が異なる２つの光源にして上記し
た問題点を解決することを目的とする。

「課題を解決するための手段」上記した目的を達成するため、本発明では、２つの光源
からの光を各々光路長を変えて被測定物に投光する投光
手段と、被測定物の反射光を受光して光電変換する受光
手段と、受光された２つの光別の光電変換信号から被測
定物の輝度の比を算出して測定情報を出力する信号処理
手段とより構成したことを特徴とする光学的測一定装置
を提案する。

「作　　用」２つの光源より、それぞれの光が被測定物に投光される
。そして、２つの光は光路長の差に応じて異なる照度特
性によって被測定物に照射される。

被測定物のこのような２通りの輝度は反射光として受光
され、光別の光電変換信号から被測定物の輝度の比を算
出する信号処理手段より測定情報が出力される。

「実施例」次に１本発明の実施例について図面に沿って説明する。

第１図は本発明に係る投光手段及び受光手段の一実施例
を示し、投光手段として１１．１２はそれぞれＬＥＤな
どの第１光源、第２光源で、これらの光路長には距離ｄ
の差がある。受光手段として１３はフォトダイオードな
どの受光素子、１４は受光レンズである。１５は拡散反
射面を持つ被測定物である。

２つの光源１１．１２より投光された光は被測定物１５
を照射し、この反射光が受光レンズ１４により集光され
受光素子１３で受光される。

そして、測定比１１Ｄを求める原理を以下に説明する。

第１光源１１による被測定物１５の照度Ｅ１は、第１光
源１１の放射強度をＩとするとＥ工＝Ｉ／　（ｄ＋Ｄ）”　　　　　・・・・・・・・
・（１）である、被測定物１５の反射率をρとするとこ
の被測定物１５の輝度Ｂ□はρＥ工に比例し、これの比
例定数登にとするとＢ１＝にρＥ１　　　　　　　　・・・・・・・・・（
２）となる。また、この比例定数には被測定物１５が完
全拡散面であればに＝１／π　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３
）となるものである。ここで、測定距離りと上記した輝
度Ｂ１との関係を第３図の曲線３１に示す。

同様に、第２光源１２による発光ではＥ２＝Ｉ／Ｄ２　　　　　　　　・・・・・・・・・（
４）Ｂ２＝にρＥ２　　　　　　　．９９１０．１１．
（５）となり、測定距離りと輝度Ｂ２と−の関係を第３
図の曲線３２に示す。

次に、反射した光は受光レンズ１４、受光素子１３によ
り受光され、この測定された輝度Ｂ０、Ｂ２の比より測
定距離りを求める。すなわち、となり１反射率ρや比例
定数にに影響されることなく、定数ｄと輝度比（Ｂ、／
Ｂｌ）とにより測定距離りが求められる。

なお、この測定装置が、被測定物１５の所定の距離から
の遠近を判断するものであるなら、当該距離に対応した
変数Ｃを導入し、ＣＢ１とＢ２との大小判別を行なえば
よい。

つまり、所定の距ＩＩＤｃにおいてＣＢ□＝Ｂ２となる
とすると、測定距離りがＤｃより遠ければＣＢ□＞Ｂ、
となり、Ｄｃより近ければＣＢ□＜Ｂ２となる。

第２図は、本発明に係る信号処理手段の一実施例である
回路を示し、発振器２０の出力パルスは発光切換器２１
によって交互に第１増［８２２と第２増幅器２３とに送
られ、また、この発光切換器２１は入力する出力パルス
にしたがって受光のタイミングをとるための同期信号を
受光切換器２５に送る。

第１増幅器２２、第２増幅器２３では、それぞれ発振器
２０の出力パルスを増幅して第１光源ｌｌ、第２光源１
２を発光させる。

そして、この発光による被測定物１５の反射光が受光素
子１３で受光されると、光電変換されてその受光信号が
増幅器２４で増幅され、受光切換器２５に伝えられる。

この受光切換器２５では、上記した発光切換器２１から
の同期信号により第１光源１１若しくは第２光源１２の
どちらが発光されたか判断し、これに従い、第１演算回
路２６若しくは第２演算回路２７に受光信号を送る。

この受光信号に基づき、これら第１演算回路２６、第２
演算回路２７でそれぞれ前記輝度Ｂ工、Ｂ２を求める演
算を行ない、この結果を処理回路２８に伝えて上記（６
）式の輝度比（Ｂ２／Ｂ□）の演算処理が行なわれる。

そして、この輝度比（Ｂ２／Ｂ、）からＤを算出して出
力端子２９より出力する。また、この処理回路２８でＤ
を求めなくても、信号をデジタル化してマイクロコンピ
ュータにより計算させる方法でも構わない。

なお、本実施例では第１光源１１からの発光は直接被測
定物１５に投光されているが、これは第２光源１２との
光路長の差がｄであればよく、設計上の都合によりこの
光路中に鏡などを介在させて光路を折り曲げたものであ
っても構わない。

また、外光の影響を防ぐためには光源１１．１２をパル
ス発光にするのが望ましく、この場合増幅回路２４内の
微分回路で対応できる。

本発明の他の実施例を第４図に示す。投光手段として発
光波長が異なる第１光源４１、第２光源４２があり、波
長を選択して透過と反射とを行なうダイクロイックミラ
ー４３を介在させることにより、第１光源４１の発光波
長の光を透過させ、第２光源４２の発光波長の光を反射
させて、それぞれの光が第４図上距離りにある被測定物
４４を照射するようにしである。

この場合、２つの光源の光路長の差ｄは、第１光源４１
とダイクロイックミラー４３との間の距離と、第２光源
４２とダイクロイックミラー４３との間の距離との差で
ある。

被測定物４４からの反射光は受光手段により、まず受光
レンズ４５で集められ、ダイクロイックミラー４６で波
長ごとに分けられる。つまり、第１光源４１の発光波長
の光はダイクロイックミラー４３．４６を透過して第１
受光素子４７により受光され、第２光源４２の発光波長
の光はダイクロイックミラー４３．４６により反射され
第２受光素子４８により受光される。

そして、これらの受光素子４７．４８で得られた信号は
増幅され、比較演算され、測定距離りに応じて出力され
る。

この実施例によれば発光波長の一異なる光源４１．４２
を用いているから、これら光源４１．４２を交互に発光
させる必要がなく、従って受光信号を交互に処理するこ
ともない。

なお、被測定物４４の反射光を受光する際に外光の影響
を受ける場合には、光源４１．４２をパルス発光させ、
受光素子４７．４８の出力信号を微分回路を介して取り
出せば、外光の影響を除去できる。

なお、この実施例では、光を波長で分けるためにダイク
ロイックミラー４３．４６を用いたが、光を２つの偏光
方向に分離して利用する場合には。

ダイクロイックミラー４３．４６に換えて偏光作用をも
つ光学素子を利用してもよい。

「発明の効果」上記した通り、本発明に係る測定装置では、２つの光源
からの光を各々光路長を変えて被測定物に投光する投光
手段と、被測定物の反射光を受光して光電変換する受光
手段と、受光された２つの先側の光電変換信号から被測
定物の輝度の比を算出して測定情報を出力する信号処理
手段とより構成したため、被測定物の反射率や、発光面
及び受光面の汚れ、光源の劣化などに影響されず、信頼
性の極めて高い測定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る投光手段及び受光手段の一実施例
を示す簡略図、第２図は本発明に係る信号処理手段の一
実施例を示す簡略図、第３図は被測定物上の照度特性を
示した特性図、第４図は本発明に係る光学的測定手段の
他の実施例を示す簡略図、第５図は従来例として示した
測定装置の簡略図である。１１・・・第１光源１２・・・第２光源１３・・・受光素子１４・・・受光レンズ１５・・・被測定物２６・・・第１演算回路２７・・・第２演算回路２８・・・処理回路４１・・・第１光源４２・・・第２光源４３・・・ダイクロイックミラー４４・・・被測定物４５・・・受光レンズ４６・・・ダイクロイックミラー４７・・・第１受光素子４８・・・第２受光素子距ｋＤ第図

Claims

【特許請求の範囲】

２つの光源からの光を各々光路長を変えて被測定物に投
光する投光手段と、被測定物の反射光を受光して光電変
換する受光手段と、受光された２つの光別の光電変換信
号から被測定物の輝度の比を算出して測定情報を出力す
る信号処理手段とより構成したことを特徴とする光学的
測定装置。