JPH05107053A - 光式測距装置 - Google Patents
光式測距装置Info
- Publication number
- JPH05107053A JPH05107053A JP26797591A JP26797591A JPH05107053A JP H05107053 A JPH05107053 A JP H05107053A JP 26797591 A JP26797591 A JP 26797591A JP 26797591 A JP26797591 A JP 26797591A JP H05107053 A JPH05107053 A JP H05107053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- measured
- displacement
- detecting element
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光式測距装置における位置検出素子上の受光
位置と被測定物の変位との非直線性を補正するための補
正回路を不要とし、小型化，低価格化を図り、量産化を
可能にする。 【構成】 従来は、位置検出素子２３上の受光位置と被
測定物４の変位との非直線性を補正するために、信号処
理部３内に非直線性補正回路を必要としたが、この発明
では、位置検出素子２３の抵抗率分布を不均一にして非
直線性の補正を可能とすることにより、この種の補正回
路を設けなくても済むようにする。
位置と被測定物の変位との非直線性を補正するための補
正回路を不要とし、小型化，低価格化を図り、量産化を
可能にする。 【構成】 従来は、位置検出素子２３上の受光位置と被
測定物４の変位との非直線性を補正するために、信号処
理部３内に非直線性補正回路を必要としたが、この発明
では、位置検出素子２３の抵抗率分布を不均一にして非
直線性の補正を可能とすることにより、この種の補正回
路を設けなくても済むようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、三角測量法を利用し
た光式測距装置、特にその改良に関するものである。
た光式測距装置、特にその改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ビームを被測定物に照射し、その反射
光を受光して被測定物までの距離または被測定物の変位
を測定する光式測距装置としては、例えば図４に示す構
成のものが知られている。なお、同図において、１は投
光部、２は受光部、３は信号処理部であり、投光部１は
半導体レーザなどの発光素子１１とその前面に配置され
た投光レンズ１２とからなり、受光部２は受光位置を検
出する位置検出素子２１とその前面に配置された受光レ
ンズ２２とからなり、信号処理部３は受光部２からの出
力信号により位置検出素子２１上の受光位置を算出する
位置演算回路３１とその受光位置を被測定物４までの距
離または変位ｄに変換する非直線性補正回路３２とから
成っている。また、投光部１と受光部２とはシャイング
ループ条件を満たす光学配置をとる。すなわち、受光レ
ンズ２２の主面と位置検出素子２１の受光面とが、投光
部１の光軸上の点Ａで交わるように光学部品が配置され
ている。
光を受光して被測定物までの距離または被測定物の変位
を測定する光式測距装置としては、例えば図４に示す構
成のものが知られている。なお、同図において、１は投
光部、２は受光部、３は信号処理部であり、投光部１は
半導体レーザなどの発光素子１１とその前面に配置され
た投光レンズ１２とからなり、受光部２は受光位置を検
出する位置検出素子２１とその前面に配置された受光レ
ンズ２２とからなり、信号処理部３は受光部２からの出
力信号により位置検出素子２１上の受光位置を算出する
位置演算回路３１とその受光位置を被測定物４までの距
離または変位ｄに変換する非直線性補正回路３２とから
成っている。また、投光部１と受光部２とはシャイング
ループ条件を満たす光学配置をとる。すなわち、受光レ
ンズ２２の主面と位置検出素子２１の受光面とが、投光
部１の光軸上の点Ａで交わるように光学部品が配置され
ている。
【０００３】ここで、距離Ｄの位置にある被測定物４に
向けて発光素子１１および投光レンズ１２を介して投光
ビームＢが照射されると、被測定物４の表面に生じる光
スポットＳＰからの反射光Ｒは、受光レンズ２２により
位置検出素子２１の受光面上に結像する。いま、投光部
１と被測定物４との間の距離がＤのときの受光面上の結
像点をＰとすると、この結像点Ｐは上記シャイングルー
プ条件により、距離の変化に応じて位置検出素子２１の
受光面上の点Ｐを中心に移動する。位置検出素子として
は図５に示すように、板状の高抵抗半導体２１Ａの片面
が均一な抵抗層２１Ｂで形成され、両面によりｐｎ接合
をも形成する構造を持っており、一般にはＰＳＤ（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）と呼ばれるものが用いられる。このＰＳＤは抵抗層
での光電効果により生成する光電流を出力する１対の電
極２１Ｃ，２１Ｄを抵抗層の両端に持ち、各出力は抵抗
層上の受光位置および受光量によって異なる大きさを示
すようになっている。
向けて発光素子１１および投光レンズ１２を介して投光
ビームＢが照射されると、被測定物４の表面に生じる光
スポットＳＰからの反射光Ｒは、受光レンズ２２により
位置検出素子２１の受光面上に結像する。いま、投光部
１と被測定物４との間の距離がＤのときの受光面上の結
像点をＰとすると、この結像点Ｐは上記シャイングルー
プ条件により、距離の変化に応じて位置検出素子２１の
受光面上の点Ｐを中心に移動する。位置検出素子として
は図５に示すように、板状の高抵抗半導体２１Ａの片面
が均一な抵抗層２１Ｂで形成され、両面によりｐｎ接合
をも形成する構造を持っており、一般にはＰＳＤ（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）と呼ばれるものが用いられる。このＰＳＤは抵抗層
での光電効果により生成する光電流を出力する１対の電
極２１Ｃ，２１Ｄを抵抗層の両端に持ち、各出力は抵抗
層上の受光位置および受光量によって異なる大きさを示
すようになっている。
【０００４】受光位置と電流出力との関係は図５に示す
とおりであり、受光位置で生じた光電流Ｉ０が、受光位
置から各電極２１Ｃ，２１Ｄまでの抵抗値Ｒ１，Ｒ２に
逆比例するように分割され、Ｉ１，Ｉ２として出力され
る。ここで、抵抗層の抵抗率の分布は均一であるため、
抵抗値Ｒ１，Ｒ２は受光位置から各電極２１Ｃ，２１Ｄ
までの距離（Ｌ／２）−ｘ，（Ｌ／２）＋ｘに比例す
る。したがって、受光位置ｘは次式で示される。 ｘ＝Ｌ／２・｛（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）｝ …（ａ） 一方、位置演算回路３１は位置検出素子２１の電流出力
Ｉ１，Ｉ２に対し、上式（ａ）に示す演算を行ない、受
光位置ｘを示す信号を出力する。ところで、三角測量を
利用する光学系配置では、位置検出素子２１上の受光位
置ｘと被測定物４の変位（距離ｄ）とは比例せず、例え
ば図６に示す如く非線形の関係となる。そこで、被測定
物４の変位を得るため、ここでは非直線性補正回路３２
を用いて位置演算回路３１の出力を補正するようにして
いる。
とおりであり、受光位置で生じた光電流Ｉ０が、受光位
置から各電極２１Ｃ，２１Ｄまでの抵抗値Ｒ１，Ｒ２に
逆比例するように分割され、Ｉ１，Ｉ２として出力され
る。ここで、抵抗層の抵抗率の分布は均一であるため、
抵抗値Ｒ１，Ｒ２は受光位置から各電極２１Ｃ，２１Ｄ
までの距離（Ｌ／２）−ｘ，（Ｌ／２）＋ｘに比例す
る。したがって、受光位置ｘは次式で示される。 ｘ＝Ｌ／２・｛（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）｝ …（ａ） 一方、位置演算回路３１は位置検出素子２１の電流出力
Ｉ１，Ｉ２に対し、上式（ａ）に示す演算を行ない、受
光位置ｘを示す信号を出力する。ところで、三角測量を
利用する光学系配置では、位置検出素子２１上の受光位
置ｘと被測定物４の変位（距離ｄ）とは比例せず、例え
ば図６に示す如く非線形の関係となる。そこで、被測定
物４の変位を得るため、ここでは非直線性補正回路３２
を用いて位置演算回路３１の出力を補正するようにして
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような光式測距装置では、光学系の配置のため位置検出
素子上の受光位置と被測定物の変位との間の非直線性は
原理的に避けられず、したがって、変位出力を得るため
には非直線性補正回路が必要になるという問題がある。
つまり、この非直線性補正回路は実際には例えば折れ線
近似回路，指数関数回路，ディジタル演算回路等から構
成されるため部品点数が多くなって回路が複雑となり、
この種の装置に要求される小型化，低価格化，量産化を
実現する上での障害となる。したがって、この発明の課
題はかかる非直線性補正回路を用いることなく被測定物
の変位を得ることができるようにして小型化，低価格化
を図り、量産化を可能にすることにある。
ような光式測距装置では、光学系の配置のため位置検出
素子上の受光位置と被測定物の変位との間の非直線性は
原理的に避けられず、したがって、変位出力を得るため
には非直線性補正回路が必要になるという問題がある。
つまり、この非直線性補正回路は実際には例えば折れ線
近似回路，指数関数回路，ディジタル演算回路等から構
成されるため部品点数が多くなって回路が複雑となり、
この種の装置に要求される小型化，低価格化，量産化を
実現する上での障害となる。したがって、この発明の課
題はかかる非直線性補正回路を用いることなく被測定物
の変位を得ることができるようにして小型化，低価格化
を図り、量産化を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、被測定物に光ビームを照射する
投光部と、この投光部の光軸と一定角度をなす光軸を有
し、被測定物からの前記光ビームの反射光を受光してそ
の照射位置に応じて異なる検出信号を発生する位置検出
素子を持つ受光部と、前記位置検出素子からの検出信号
により被測定物までの距離を算出する信号処理部とを備
えてなる光式測距装置における、板状の高抵抗半導体の
片面が抵抗層で形成されるとともに表面層はＰＮ接合を
も形成して光電効果を有し、抵抗層の両端には光電効果
により生成する光電流を出力するための１対の電極が設
けられる前記位置検出素子の前記抵抗層の抵抗率分布
を、この位置検出素子上の受光位置と被測定物の変位と
の非直線性を補正可能な如き分布としたことを特徴とし
ている。
るため、この発明では、被測定物に光ビームを照射する
投光部と、この投光部の光軸と一定角度をなす光軸を有
し、被測定物からの前記光ビームの反射光を受光してそ
の照射位置に応じて異なる検出信号を発生する位置検出
素子を持つ受光部と、前記位置検出素子からの検出信号
により被測定物までの距離を算出する信号処理部とを備
えてなる光式測距装置における、板状の高抵抗半導体の
片面が抵抗層で形成されるとともに表面層はＰＮ接合を
も形成して光電効果を有し、抵抗層の両端には光電効果
により生成する光電流を出力するための１対の電極が設
けられる前記位置検出素子の前記抵抗層の抵抗率分布
を、この位置検出素子上の受光位置と被測定物の変位と
の非直線性を補正可能な如き分布としたことを特徴とし
ている。
【０００７】
【作用】光式測距装置に用いられる位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）における抵抗層の抵抗率分布を、位置検出素子上の
受光位置と被測定物の変位との非直線性を補正可能な分
布とすることにより、非直線性補正回路を不要とし、装
置の小型化，低価格化を図り、量産化を可能とする。
Ｄ）における抵抗層の抵抗率分布を、位置検出素子上の
受光位置と被測定物の変位との非直線性を補正可能な分
布とすることにより、非直線性補正回路を不要とし、装
置の小型化，低価格化を図り、量産化を可能とする。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図であ
り、図４に対応する同一部分には同じ符号を付してい
る。すなわち、この実施例は位置検出素子（ＰＳＤ）と
して図２に示すもの、つまり外見上は図５に示すものと
同じであるが、抵抗層の抵抗率ρ（ｘ）の分布が図３
（イ）に示すような不均一なＰＳＤを用いるようにした
ものである。つまり、被測定物の変位ｄをＰＳＤ上の受
光位置の受光面中心からの距離ｘの関数、 ｄ＝Ｋ（ｘ） …（ｂ） として、図３（ロ）の如き関係にあるものとすれば、Ｐ
ＳＤの抵抗層における抵抗率の分布ρ（ｘ）を、 なる式を満たすような抵抗率分布とするものである。こ
のため、図１では位置検出素子（ＰＳＤ）には図４と異
なる符号２３を付して示している。
り、図４に対応する同一部分には同じ符号を付してい
る。すなわち、この実施例は位置検出素子（ＰＳＤ）と
して図２に示すもの、つまり外見上は図５に示すものと
同じであるが、抵抗層の抵抗率ρ（ｘ）の分布が図３
（イ）に示すような不均一なＰＳＤを用いるようにした
ものである。つまり、被測定物の変位ｄをＰＳＤ上の受
光位置の受光面中心からの距離ｘの関数、 ｄ＝Ｋ（ｘ） …（ｂ） として、図３（ロ）の如き関係にあるものとすれば、Ｐ
ＳＤの抵抗層における抵抗率の分布ρ（ｘ）を、 なる式を満たすような抵抗率分布とするものである。こ
のため、図１では位置検出素子（ＰＳＤ）には図４と異
なる符号２３を付して示している。
【０００９】このような構成において、図２に示すＰＳ
Ｄの電極２１Ｃ，２１Ｄ間の抵抗値をＲ０とすれば、こ
れは次の数１のように表わすことができ、
Ｄの電極２１Ｃ，２１Ｄ間の抵抗値をＲ０とすれば、こ
れは次の数１のように表わすことができ、
【数１】 このときのＰＳＤからの電流出力をＩ１’，Ｉ２’とす
れば、これらはそれぞれ数２，数３の如く表わされる。
Ｉ０は入射電流（入力電流）を示す。
れば、これらはそれぞれ数２，数３の如く表わされる。
Ｉ０は入射電流（入力電流）を示す。
【数２】
【数３】
【００１０】そして、上記電流出力Ｉ１’，Ｉ２’を図
１の位置演算回路３３に入力し、ここで図４の場合と同
様に先の（ａ）式の関係に従って信号処理すれば、その
出力ｘ’は次式で示すように、被測定物の変位ｄに対し
て線形な関係となる。 ｘ’＝ａ・ｄ＋ｂ …（ｄ） （ここに、ａ＝ｋ・Ｌ／Ｒ０、ｂは定数とする。）な
お、その他の点は図４の場合と同様なので、説明は省略
する。
１の位置演算回路３３に入力し、ここで図４の場合と同
様に先の（ａ）式の関係に従って信号処理すれば、その
出力ｘ’は次式で示すように、被測定物の変位ｄに対し
て線形な関係となる。 ｘ’＝ａ・ｄ＋ｂ …（ｄ） （ここに、ａ＝ｋ・Ｌ／Ｒ０、ｂは定数とする。）な
お、その他の点は図４の場合と同様なので、説明は省略
する。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、位置検出素子上の受
光位置と被測定物の変位との間の非直線性を位置検出素
子にて補正し得るようにしたので、従来の光式測距装置
で必要とされていた非直線性補正回路を省略することが
でき、これを構成する例えば折れ線近似回路，指数関数
回路，ディジタル演算回路等が不要となるため、部品点
数が減って回路も簡単となり、この種の機器に要求され
る小型化，低価格化が可能となり、量産も可能となる利
点が得られる。
光位置と被測定物の変位との間の非直線性を位置検出素
子にて補正し得るようにしたので、従来の光式測距装置
で必要とされていた非直線性補正回路を省略することが
でき、これを構成する例えば折れ線近似回路，指数関数
回路，ディジタル演算回路等が不要となるため、部品点
数が減って回路も簡単となり、この種の機器に要求され
る小型化，低価格化が可能となり、量産も可能となる利
点が得られる。
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】図１で用いられる位置検出素子の構成図であ
る。
る。
【図３】図２に示す位置検出素子の特性を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図４】光式測距装置の従来例を示す構成図である。
【図５】図４で用いられる位置検出素子の構成図であ
る。
る。
【図６】図５に示す位置検出素子の特性を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
１ 投光部 ２ 受光部 ３ 信号処理部 ４ 被測定物 １１ 発光素子 １２ 投光レンズ ２１ 位置検出素子 ２２ 受光レンズ ２３ 位置検出素子 ３１ 位置演算回路 ３２ 非直線性補正回路 ３３ 位置演算回路
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物に光ビームを照射する投光部
と、この投光部の光軸と一定角度をなす光軸を有し、被
測定物からの前記光ビームの反射光を受光してその照射
位置に応じて異なる検出信号を発生する位置検出素子を
持つ受光部と、前記位置検出素子からの検出信号により
被測定物までの距離を算出する信号処理部とを備えてな
る光式測距装置であって、 板状の高抵抗半導体の片面が抵抗層で形成されるととも
に表面層はＰＮ接合をも形成して光電効果を有し、抵抗
層の両端には光電効果により生成する光電流を出力する
ための１対の電極が設けられる前記位置検出素子の前記
抵抗層の抵抗率分布を、この位置検出素子上の受光位置
と被測定物の変位との非直線性を補正可能な如き分布と
することを特徴とする光式測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26797591A JPH05107053A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 光式測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26797591A JPH05107053A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 光式測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107053A true JPH05107053A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17452183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26797591A Pending JPH05107053A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 光式測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05107053A (ja) |
-
1991
- 1991-10-17 JP JP26797591A patent/JPH05107053A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002543413A (ja) | 位置感知光点検出器 | |
| JPH08159714A (ja) | 位置検出センサ | |
| US4659936A (en) | Line width measuring device and method | |
| JPH0328691B2 (ja) | ||
| JPH08184431A (ja) | 測距装置 | |
| JPH0588077A (ja) | 距離検出装置および方法 | |
| JPH0328689B2 (ja) | ||
| JPH05107053A (ja) | 光式測距装置 | |
| JPH0875413A (ja) | 測距装置 | |
| JPH06100480B2 (ja) | 相対運動センサ | |
| JP3054011B2 (ja) | カメラの測距装置 | |
| JP3063780B2 (ja) | 測距装置 | |
| JPS623609A (ja) | 測距装置 | |
| JP2816257B2 (ja) | 非接触変位測定装置 | |
| JPH067045B2 (ja) | 非接触直径測定装置 | |
| JPS60244802A (ja) | 距離計測装置 | |
| JP2901747B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| JP3233435B2 (ja) | 測距装置 | |
| JPH01259212A (ja) | 測距装置 | |
| JPH01242915A (ja) | 測距装置 | |
| JPH0483132A (ja) | 三次元スキャナ | |
| JPH067047B2 (ja) | 非接触式の直径測定装置 | |
| JP2583363Y2 (ja) | スペックル測長計 | |
| JPH067048B2 (ja) | 非接触方式の直径測定装置 | |
| JPH073336B2 (ja) | 距離算出方法 |