JPH0545162A - 光学式変位計の位置検出方法およびこの方法を用いた光学式変位計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光学式変位計において、多数のコンパレータや
高精度のコンパレータを用いなくても、高精度で安定し
た変位検出を行うことができるようにする。 【構成】位置検出素子１０５から出力される一対の位置
信号の各々を、予め設定された複数の増幅率のなかから
選択された増幅率で増幅し、増幅された一対の位置信号
の加算信号が、信号処理可能な所定の最大レベルＥＨお
よび最小レベルＥＬで定まるウインドレベル内に入るよ
うに、上記各々の増幅率を同時に順次増加あるいは低減
させるようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式変位計の改良さ
れた位置検出方法およびこの方法を用いた光学式変位計
に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子から物体に向けて変調光を出力
し、物体による反射光を位置検出素子で受光して物体の
変位量を測定するようにした光学式変位計が開発され使
用されるようになって来た。図１０は、このような光学
式変位計１００の内部構成例を示したもので、発振回路
１０１から出力されるパルスに同期して変調回路１０２
からレーザーダイオードドライバ１０３に変調信号が伝
送され、レーザーダイオード１０４からレーザー光が物
体に出力される。すると、物体で反射したレーザー光は
位置検出素子１０５に入射した位置に応じた一対の位置
信号Ｉ１，Ｉ２が出力され、この位置信号Ｉ１，Ｉ２は
増幅回路１０６，１０７および可変増幅回路１０８，１
０９で増幅され、信号処理部１１０，１１１で復調され
る。この後、減算回路１１２で（Ｉ１−Ｉ２）が、加算
回路１１３で（Ｉ１＋Ｉ２）が求められ、割算回路１１
４で（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）が求められて出力
回路１１５に伝送されるようになっており、この演算に
よって、物体の変位量が計測されるようになっている。

【０００３】ところで、この光学式変位計１００では、
減算回路１１２、加算回路１１３および割算回路１１４
に伝送される復調信号のダイナミックレンジの広がりを
抑えて演算精度を向上させるために、増幅回路１０６，
１０７の出力信号を加算回路１１６で加算し、整流回路
１１９で加算信号を整流してレベル判別部１１７に伝送
し、加算信号のレベルに応じて可変増幅回路１０８，１
０９の増幅率を増幅率制御部１１８で制御して加算信号
レベルが一定値になるように負帰還制御が施されてい
る。

【０００４】すなわち、図１０に示したように、レベル
判別部１１７の各コンパレータ１１７ａ，１１７ｂ・・
・１１７ｎは、各々、Ｅａ，Ｅｂ・・・Ｅｎの基準電圧
を有しており、図１１に示したように、加算信号レベル
Ｅが増加する場合には、Ｅａ＜Ｅ＜Ｅｃでは増幅率Ｇ
ａ、Ｅｃ＜Ｅ＜Ｅｅでは増幅率Ｇｂ、Ｅｅ＜Ｅ＜Ｅｇで
は増幅率Ｇｃ、Ｅｇ＜Ｅ＜Ｅｈでは増幅率Ｇｄとなるよ
うに、また、加算信号レベルＥが減少する場合には、Ｅ
ｈ＞Ｅ＞Ｅｆでは増幅率Ｇｄ、Ｅｆ＞Ｅ＞Ｅｄでは増幅
率Ｇｃ、Ｅｄ＞Ｅ＞Ｅｂでは増幅率Ｇｂ、Ｅｂ＞Ｅ＞Ｅ
ａでは増幅率Ｇａとなるようにヒステリシス特性を持た
せて増幅率制御部１１８によって可変増幅回路１０８，
１０９の増幅率を制御するようにされている。

【０００５】従って、図１２の（ａ）〜（ｃ）に示した
ように、クロック信号（発振回路１０１の出力信号）に
同期して、レベル判別部１１７の各コンパレータの判別
信号から加算信号のレベルレンジを求め、求めたレンジ
に応じて定められた増幅率（図１０参照）で位置信号Ｉ
１，Ｉ２を増幅して加算信号（Ｉ１＋Ｉ２）が常に一定
値になるように負帰還制御が行われている。

【０００６】ところが、このような構成の光学式変位計
１００では、加算回路１１６から出力された加算信号の
ダイナミックレンジが、図１１に示したように、数ミリ
ボルトから数十ボルトの広い範囲にわたるため、可変増
幅回路１０８，１０９で多くの増幅率を設定しなければ
ならず、このため、レベル判別部１１７では多数のコン
パレータ１１７ａ，１１７ｂ・・・を要し、また、ダイ
ナミックレンジが広いために、低レベルのコンパレータ
では高精度が要求されるなど、回路設計を困難なものに
していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、一対の位置信号の加算信号が
所定のウインドレベル内に入るように制御することによ
って、多数のコンパレータや高精度のコンパレータを用
いなくても、高精度で安定した変位検出を行うことので
きる位置検出方法を提供することを目的としている。ま
た、同時に提案される本発明は、この位置検出方法を用
いた光学式変位計を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される請求項１に記載の本発明方法は、位置検出
素子から出力される一対の位置信号の各々を、予め設定
された複数の増幅率のなかから選択された増幅率で増幅
し、増幅された一対の位置信号の加算信号が、信号処理
可能な所定の最大レベルおよび最小レベルで定まるウイ
ンドレベル内に入るように、上記各々の増幅率を同時に
順次増加あるいは低減させるようにされている。

【０００９】請求項２に記載の本発明の光学式変位計
は、請求項１に記載の本発明方法を用いたもので、位置
検出素子から出力される一対の位置信号の各々を、予め
設定された複数の増幅率のなかから選択された増幅率で
個別に増幅する１組の可変増幅回路と、該可変増幅回路
で増幅された一対の位置信号を加算する加算回路と、こ
の加算信号が、信号処理可能な所定の最大レベルおよび
最小レベルで定まるウインドレベル内に入っているか否
かを判別するレベル判別部と、予め定められた所定周期
毎に、上記レベル判別部から出力される判別信号に応じ
て、上記加算信号が上記最大レベルを越えたときには、
上記各々の可変増幅回路の増幅率を現在の増幅率から１
段階同時に低減させる一方、上記加算信号が上記最小レ
ベルより低下したときには、上記各々の可変増幅回路の
増幅率を現在の増幅率から１段階同時に増加させる増幅
率制御部とを備えた構成とされている。

【００１０】請求項３に記載の本発明方法は、光学系の
フィードバックループを有した光学式変位計に用いられ
る位置検出方法であって、請求項１に記載した本発明方
法において、加算信号の代わりに、加算信号を所定の基
準レベルと比較して得られた誤差積分信号を、信号処理
可能な所定の最大レベルおよび最小レベルで定まるウイ
ンドレベル内に入るように、各々の増幅率を同時に順次
増加あるいは低減させるようにされている。

【００１１】また、請求項４に記載の本発明の光学式変
位計は、請求項３に記載の本発明方法を用いたものであ
り、請求項２に記載の変位計において、加算信号に代え
て、誤差積分信号によって増幅率の制御を行う構成とさ
れている。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の本発明方法では、位置検出素
子から出力される一対の位置信号を増幅し、増幅された
信号の加算信号が所定の最大レベルおよび最小レベルで
定まるウインドレベル内に入るように増幅率の制御が行
われる。このため、一対の位置信号の加算信号が常に所
定のウインドレベル内に納まるので、ダイナミックレン
ジの広がりが抑えられて変位測定のための演算処理精度
を向上させることができる。

【００１３】請求項２に記載の本発明では、位置検出素
子から出力された一対の位置信号は１組の可変増幅回路
で増幅されて加算回路で加算され、得られた加算信号
は、レベル判別部によって所定の最大レベルと最小レベ
ルで定まるウインドレベルに入っているか否かが判別さ
れて判別信号が出力されており、増幅率制御部では、所
定周期毎にレベル判別部の判別信号を参照し、加算信号
が最大レベルを越えたときには、各々の可変増幅回路の
増幅率を現在の増幅率から１段階同時に低減させる一
方、加算信号が最小レベルより低下したときには、各々
の可変増幅回路の増幅率を現在の増幅率から１段階同時
に増加させ、これによって、加算信号が常にウインドレ
ベル内に入るように制御を行う。このため、レベル判別
部では最大レベルと最小レベルを判別するだけで良く、
コンパレータの数を減らすことができるとともに、高精
度のコンパレータが不要となる。

【００１４】請求項３に記載の本発明方法では、位置検
出素子から出力される一対の位置信号の各々を増幅し、
増幅された信号の加算信号を基準レベルと比較して誤差
積分信号を求め、求めた誤差積分信号が所定の最大レベ
ルおよび最小レベルで定まるウインドレベル内に入るよ
うに増幅率の制御が行われる。このため、加算信号の誤
差積分信号が常に所定のウインドレベル内に納まるの
で、結果的に、加算信号が常に所定レベル内に納まるこ
とになり、ダイナミックレンジの広がりが抑えられて変
位測定のための演算処理精度を向上させることができ
る。

【００１５】請求項４に記載の本発明では、位置検出素
子から出力された一対の位置信号は１組の可変増幅回路
で増幅されて加算回路で加算され、得られた加算信号は
誤差積分回路に伝送されて誤差積分信号が求められ、求
められた誤差積分信号がレベル判別部によって所定のウ
インドレベルに入っているか否かが判別されて判別信号
が出力されており、増幅率制御部では、所定周期毎にレ
ベル判別部の判別信号を参照し、誤差積分信号が最大レ
ベルを越えたときには、各々の可変増幅回路の増幅率を
現在の増幅率から１段階同時に増加させる一方、誤差積
分信号が最小レベルより低下したときには、各々の可変
増幅回路の増幅率を現在の増幅率から１段階同時に低下
させ、これによって、加算信号が常にウインドレベル内
に入るように制御を行う。このため、レベル判別部では
最大レベルと最小レベルを判別するだけで良く、コンパ
レータの数を減らすことができるとともに、高精度のコ
ンパレータが不要となる。

【００１６】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図１の（ａ）〜（ｃ）は、請求項１に記載の本
発明の光学式変位計の位置検出方法をタイムチャートを
もって示したもので、発光素子から物体に向けて変調光
を出力し、物体による反射光を位置検出素子で受光する
までの動作は従来の変位計と同一であるが、本発明方法
では、位置検出素子から出力される一対の位置信号を、
予め離散的に設定された複数の増幅率のなかから選択さ
れた増幅率で各々増幅し、増幅された一対の位置信号の
加算信号を求め、クロック信号の入力タイミングにおい
て、この加算信号が所定の最大レベルＥＨを越えておれ
ば、一対の位置信号の各々の増幅率を現在の増幅率から
１段階低減させ、逆に、加算信号が所定の最小レベルＥ
Ｌより低下しておれば、一対の位置信号の各々の増幅率
を現在の増幅率から１段階増加させるように負帰還制御
が行われる。このため、一対の位置信号の加算値が常に
最大レベルと最小レベルとで定まるウインドレベル内に
入るように制御されるので、加算値のダイナミックレン
ジが広がることを抑えることができ、変位量算出のため
の演算精度を向上させることができる。

【００１７】図２は、請求項２に記載した本発明の光学
式変位計１の要部構成例を示したもので、上述した従来
の光学式変位計１００と同一部分には、同一の符号を付
して説明を省略する。図において、１０は加算回路１１
３から出力される加算信号が最大レベルＥＨを越えたと
きに判別信号を出力するコンパレータ１０Ａと、加算信
号が最小レベルＥＬより低下したときに判別信号を出力
するコンパレータ１０Ｂとを有したレベル判別部であ
る。

【００１８】可変増幅回路１２（１３）は、増幅回路１
２ａ（１３ａ）に接続する抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・
Ｒｎを各々直列に接続されたＦＥＴ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３
・・・Ｆｎ）を選択的にオン駆動させることによって、
増幅率を離散的に切換設定できるようになっている。

【００１９】１１は等価的に示されるロータリスイッチ
１１ａを有した増幅率制御部であり、クロック信号が入
力されたときに、加算信号が最大レベルＥＨを越えてコ
ンパレータ１０Ａから判別信号が出力されておれば、ロ
ータリスイッチ１１ａを切り換えて現在設定されている
増幅率を１段階低減させるための制御信号を可変増幅回
路１２，１３に同時に送出し、逆に、加算信号が最小レ
ベルＥＬより低下してコンパレータ１０Ｂから判別信号
が出力されておれば、現在設定されている増幅率を１段
階増加させる制御信号を可変増幅回路１２，１３に同時
に送出し、また、加算信号が最小レベルＥＬと最大レベ
ルＥＨの間にあってレベル判別部１０から判別信号が出
力されていなければ、ロータリスイッチ１１ａの切り換
えを行わずに現在設定されている増幅率をそのまま保持
させる動作を行うようになっている。

【００２０】このように、本発明の光学式変位計１によ
れば、レベル判別部１０の２個のコンパレータ１０Ａ，
１０Ｂによって加算回路１１３から出力される加算信号
が最大レベルＥＨと最小レベルＥＬとの間に入っている
ことを監視しているので、従来のように多数のコンパレ
ータを設ける必要がなく、比較する電圧のレンジが固定
されているのでコンパレータの精度が要求されることも
なく、また、使用するコンパレータも２つだけで良い。

【００２１】図３は、図２に示した光学式変位計１の全
体構成図を示したもので、従来の変位計１００および上
記要部構成例に示した部分と同一部分については同一の
符号を付して説明を省略する。

【００２２】図４は、上記光学式変位計１において、可
変増幅回路１２，１３の増幅率の可変設定数を２にした
場合の詳細な構成例を示したもので、従来の変位計１０
０および上記要部構成例に示した部分と同一部分につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。

【００２３】レベル判別部１０は、コンパレータ１０
Ａ，１０Ｂと抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２で構成されており、加
算回路１１３から出力された加算信号が最大レベルＥＨ
を越えると、コンパレータ１０Ａの出力レベルが「Ｌ」
になり、逆に、加算信号が最小レベルＥＬより低下する
と、コンパレータ１０Ｂの出力レベルが「Ｌ」になり、
また、加算信号が最小レベルＥＬよりも大きく最大レベ
ルＥＨよりも小さいときには、コンパレータ１０Ａ，１
０Ｂの双方から「Ｈ」レベルの信号が出力されるように
なっている。

【００２４】また、増幅率制御部１１は、ＮＯＴ回路１
１ａ，１１ｂ、ＮＡＮＤ回路１１ｃ，１１ｄ、ＲＳフリ
ップフロップ１１ｅ、Ｄフリップフロップ１１ｆで構成
されている。この増幅率制御部１１では、図５の（ａ）
〜（ｇ）に示したように、Ｄフリップフロップ１１ｆが
リセット（Ｑバー出力が「Ｈ」）されているときには、
可変増幅回路１２（１３）のＦＥＴ（Ｆ１）が導通して
増幅率が低減されており、この状態では、加算信号が最
大レベルＥＨを越えてレベル判別部１０のコンパレータ
１０Ａから「Ｌ」レベルの判別信号が出力されても、Ｎ
ＡＮＤ回路１１ｃで阻止されてＤフリップフロップ１１
ｆ側に信号が伝送されず、可変増幅回路１２（１３）の
増幅率は低減されたままである。ところが、加算信号が
最小レベルＥＬより低下してコンパレータ１０Ｂから
「Ｌ」レベルの判別信号が出力されると、ＮＯＴ回路１
１ｂ、ＮＡＮＤ回路１１ｄ、ＲＳフリップフロップ１１
ｅを通じてＤフリップフロップ１１ｆに「Ｈ」レベルの
信号が入力され、この状態で発振回路１０１からクロッ
ク信号が入力されるとＤフリップフロップ１１ｆがセッ
トされて（Ｑ出力が「Ｈ」）、可変増幅回路１２（１
３）のＦＥＴ（Ｆ１’）が導通して増幅率が増加される
ようになっている。

【００２５】尚、１４は増幅率切換部であり、切換スイ
ッチ１４ａを接点ａに切り換えると、上述した制御によ
り自動的に増幅率の設定が行なわれ、また、接点ｂに切
り換えると増幅率が高い状態で固定され、逆に、接点ｃ
に切り換えると増幅率が低い状態で固定される。

【００２６】次に、図６の（ａ）〜（ｃ）は、請求項３
に記載の本発明の光学式変位計の位置検出方法をタイム
チャートをもって示したもので、発光素子から物体に向
けて変調光を出力し、物体による反射光を位置検出素子
で受光するまでの動作は従来の変位計と同一であるが、
本発明方法では、位置検出素子から出力される一対の位
置信号の各々を、予め離散的に設定された複数の増幅率
のなかから選択された増幅率で増幅し、増幅された一対
の位置信号の加算信号を所定の基準レベルと比較して誤
差積分信号を求め、クロック信号の入力タイミングにお
いて、この誤差積分信号が所定の最大レベルＥＨを越え
ておれば、一対の位置信号の増幅率を現在の増幅率から
１段階増加させ、逆に、この誤差積分信号が所定の最小
レベルＥＬより低下しておれば、一対の位置信号の増幅
率を現在の増幅率から１段階低減させるように負帰還制
御を行うようにされている。このため、一対の位置信号
の誤差積分信号が常に最大レベルと最小レベルとで定ま
るウインドレベル内に入るので、光学的フィードバック
ループ制御と相まって、加算信号を安定化させてダイナ
ミックレンジの広がりを抑え、変位量算出のための演算
精度を向上させることができる。

【００２７】図７は、請求項４に記載した本発明の光学
式変位計２の要部構成例を示したもので、上述した従来
の光学式変位計１００と同一部分には、同一の符号を付
して説明を省略する。図において、２０は、加算回路１
１３から出力される加算信号を予め定められた基準レベ
ルＥＲと比較してその誤差成分を積分する誤差積分回路
であり、得られた誤差積分信号は、後述するレベル判別
回路２１に加えられるとともに、変調回路（不図示）側
に伝送されて加算信号のレベルが所定値に安定するよう
に光学的フィードバックループを形成させている。２１
は誤差積分回路から出力される誤差積分信号が最大レベ
ルＥＨを越えたときに判別信号を出力するコンパレータ
２１Ａと、誤差積分信号が最小レベルＥＬより低下した
ときに判別信号を出力するコンパレータ２１Ｂとを有し
たレベル判別部である。また、可変増幅回路２３（２
４）は、増幅回路２３ａ（２４ａ）に接続する抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３・・・Ｒｎを各々直列に接続されたＦＥ
Ｔ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・Ｆｎ）を選択的にオン駆動
させることによって、増幅率を離散的に切換設定できる
ようになっている。

【００２８】２２は等価的に示されるロータリスイッチ
２２ａを有した増幅率制御部であり、クロック信号が入
力されたときに、誤差積分信号が最大レベルＥＨを越え
てコンパレータ２１Ａから判別信号が出力されておれ
ば、ロータリスイッチ２２ａを切り換えて現在設定され
ている増幅率を１段階増加させる制御信号を可変増幅回
路２３，２４に同時に送出し、逆に、誤差積分信号が最
小レベルＥＬより低下してコンパレータ２１Ｂから判別
信号が出力されておれば、現在設定されている増幅率を
１段階低減させる制御信号を可変増幅回路２３，２４に
同時に送出するが、誤差積分信号が最小レベルＥＬと最
大レベルＥＨの間にありレベル判別部２１から判別信号
が出力されていなければ、ロータリスイッチ２２ａの切
り換えを行わずに現在設定されている増幅率をそのまま
保持させる動作を行うようになっている。

【００２９】このように、本発明の光学式変位計２によ
れば、上述した光学式変位計１と同様に、レベル判別部
２１の２個のコンパレータ２１Ａ，２１Ｂによって、誤
差積分回路２０から出力される誤差積分信号が最大レベ
ルＥＨと最小レベルＥＬとの間に入っていることを監視
しているので、多数のコンパレータを設ける必要がな
く、比較する電圧のダイナミックレンジが固定されてい
るのでコンパレータの精度が要求されることもなく、使
用するコンパレータも２つだけで良い。

【００３０】図８は、図７に示した光学式変位計２の全
体構成図を示したもので、従来の変位計１００および上
記要部構成例に示した部分と同一部分については同一の
符号を付して説明を省略する。

【００３１】図９は、上記光学式変位計２において、可
変増幅回路２３，２４の増幅率の可変設定数を２にした
場合の詳細な構成例を示したもので、従来の変位計１０
０および上記要部構成例に示した部分と同一部分につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。

【００３２】レベル判別部２１は、コンパレータ２１
Ａ，２１Ｂと抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２で構成されて
おり、誤差積分回路２０から出力された誤差積分信号が
最大レベルＥＨを越えると、コンパレータ２１Ａの出力
レベルが「Ｌ」になり、逆に、誤差積分信号が最小レベ
ルＥＬより低下すると、コンパレータ２１Ｂの出力レベ
ルが「Ｌ」になり、また、誤差積分信号が最小レベルＥ
Ｌよりも大きく最大レベルＥＨよりも小さいときには、
コンパレータ２１Ａ，２１Ｂの双方から「Ｈ」レベルの
信号が出力される。

【００３３】増幅率制御部２２は、ＮＯＴ回路２２ａ，
２２ｂ、ＮＡＮＤ回路２２ｃ，２２ｄ、ＲＳフリップフ
ロップ２２ｅ、Ｄフリップフロップ２２ｆで構成されて
おり、その動作については、上述した変位計１の増幅率
制御部１１と同一であるので説明を省略する。

【００３４】尚、この変位計２では、レベル判別部２１
のコンパレータ２１Ａ，２１Ｂと増幅率制御部２２のＮ
ＯＴ回路２２ａ，２２ｂの接続を反転させており、これ
によって、誤差積分信号が増加すれば増幅率を増加さ
せ、逆に、誤差積分信号が低下すれば増幅率を低減させ
る負帰還制御を行わせるようにされている。

【００３５】また、発振回路１０１に接続されたＮＯＴ
回路２６，ＦＥＴ２７およびボルテージフォロワ回路２
８は、発振パルスが出力されている期間だけ、誤差積分
回路２０から出力される誤差積分信号が変調回路１０２
側に伝送されてフィードバック制御が行なわれるように
制御を行っている。

【００３６】更に、増幅率切換部２５は上述した増幅率
切換部１４と同様に、切換スイッチ２５ａを接点ａに接
続すると、上述した制御により自動的に増幅率の切り換
えが行なわれ、また、接点ｂに接続すると増幅率が高い
状態で固定され、逆に、接点ｃに接続すると増幅率が低
い状態で固定されるようになっている。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、請求
項１に記載の本発明の位置検出方法によれば、位置検出
素子から出力される一対の位置信号の加算信号を常に所
定のウインドレベル内に入るように自動的に制御が行わ
れるので、加算信号のダイナミックレンジを抑えること
が可能となり、変位量の算出のための演算精度を向上さ
せることができる。また、請求項２に記載の本発明の光
学式変位計によれば、請求項１に記載の方法を用いるこ
とにより、汎用コンパレータを２個使用した簡単な構成
によって、高精度の変位測定処理を行うことが可能とな
る。請求項３に記載の本発明の位置検出方法によれば、
位置検出素子から出力される一対の位置信号の加算信号
を基準レベルと比較して誤差積分信号を求め、求めた誤
差積分信号が常に所定のウインドレベル内に入るように
自動的に制御が行われるので、光学的フィードバックル
ープと相まって加算信号のダイナミックレンジを抑える
ことが可能となり、変位量の算出のための演算精度を向
上させることができる。また、請求項４に記載の本発明
の光学式変位計によれば、請求項３に記載の方法を用い
ることにより、汎用コンパレータを２個使用した簡単な
構成によって、高精度の変位測定処理を行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、請求項１に記載の本発明方
法を説明するタイムチャートである。

【図２】請求項２に記載の本発明の光学式変位計の要部
構成例図である。

【図３】請求項２に記載の本発明の光学式変位計の詳細
な構成例図である。

【図４】図３に示した光学式変位計において、可変増幅
回路の増幅率が２段の場合の詳細な構成例図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）は、図４に示した光学式変位計
の増幅率制御部の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、請求項３に記載の本発明方
法を説明するタイムチャートである。

【図７】請求項４に記載の本発明の光学式変位計の要部
構成例図である。

【図８】請求項４に記載の本発明の光学式変位計の詳細
な構成例図である。

【図９】図７に示した光学式変位計において、可変増幅
回路の増幅率が２段の場合の詳細な構成例図である。

【図１０】従来の光学式変位計の構成例図である。

【図１１】その可変増幅回路の動作説明図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、図１０に示した光学式変
位計の動作を説明するタイムチャートである。

【符号の説明】

１０４・・・発光素子（レーザーダイオード） １０５・・・位置検出素子 １，２・・・光学式変位計 １２，１３，２３，２４・・・可変増幅回路 １１３・・・加算回路 １０，２１・・・レベル判別部 １１，２２・・・増幅率制御部 ＥＲ・・・基準レベル ２０・・・誤差積分回路 ＥＨ・・・最大レベル ＥＬ・・・最小レベル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】従って、図１２の（ａ）〜（ｃ）に示した
ように、クロック信号（発振回路１０１の出力信号）に
同期して、レベル判別部１１７の各コンパレータの判別
信号から加算信号のレベルレンジを求め、求めたレンジ
に応じて定められた増幅率（図１０参照）で位置信号Ｉ
１，Ｉ２を増幅して加算信号（Ｉ１＋Ｉ２）が常に一定
範囲内になるように制御が行われている。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子から物体に向けて変調光を出力
   し、物体による反射光を、受光位置に応じた一対の位置
   信号を出力する位置検出素子で受光して物体の変位量を
   測定するようにした光学式変位計に用いられる位置検出
   方法であって、 上記位置検出素子から出力される一対の位置信号の各々
   を、予め設定された複数の増幅率のなかから選択された
   増幅率で増幅し、 増幅された一対の位置信号の加算信号が、信号処理可能
   な所定の最大レベルおよび最小レベルで定まるウインド
   レベル内に入るように、上記各々の増幅率を同時に順次
   増加あるいは低減させるようにしたことを特徴とする光
   学式変位計の位置検出方法。
2. 【請求項２】発光素子から物体に向けて変調光を出力
   し、物体による反射光を、受光位置に応じた一対の位置
   信号を出力する位置検出素子で受光して物体の変位量を
   測定するようにした光学式変位計において、 上記位置検出素子から出力される一対の位置信号の各々
   を、予め設定された複数の増幅率のなかから選択された
   増幅率で個別に増幅する１組の可変増幅回路と、 該可変増幅回路で増幅された一対の位置信号を加算する
   加算回路と、 上記加算信号が、信号処理可能な所定の最大レベルおよ
   び最小レベルで定まるウインドレベル内に入っているか
   否かを判別するレベル判別部と、 予め定められた所定周期毎に、上記レベル判別部から出
   力される判別信号に応じて、上記加算信号が上記最大レ
   ベルを越えたときには、上記各々の可変増幅回路の増幅
   率を現在の増幅率から１段階同時に低減させる一方、上
   記加算信号が上記最小レベルより低下したときには、上
   記各々の可変増幅回路の増幅率を現在の増幅率から１段
   階同時に増加させる増幅率制御部とを備えたことを特徴
   とする光学式変位計。
3. 【請求項３】発光素子から物体に向けて変調光を出力
   し、物体による反射光を、受光位置に応じた一対の位置
   信号を出力する位置検出素子で受光して物体の変位量を
   測定するようにした光学系のフィードバックループを有
   した光学式変位計に用いられる位置検出方法であって、 上記位置検出素子から出力される一対の位置信号の各々
   を、予め設定された複数の増幅率のなかから選択された
   増幅率で増幅し、 増幅された一対の位置信号の加算信号を所定の基準レベ
   ルと比較して誤差積分信号を求め、 求めた誤差積分信号が、信号処理可能な所定の最大レベ
   ルおよび最小レベルで定まるウインドレベル内に入るよ
   うに、上記各々の増幅率を同時に順次増加あるいは低減
   させるようにした光学式変位計の位置検出方法。
4. 【請求項４】発光素子から物体に向けて変調光を出力
   し、物体からの反射光を、受光位置に応じた一対の位置
   信号を出力する位置検出素子で受光して物体の変位量を
   測定するようにした光学系のフィードバックループを有
   した光学式変位計において、 上記位置検出素子から出力される一対の位置信号の各々
   を、予め設定された複数の増幅率のなかから選択された
   増幅率で個別に増幅する１組の可変増幅回路と、 該可変増幅回路で増幅された一対の位置信号を加算する
   加算回路と、 上記加算信号を予め定められた基準レベルと比較してそ
   の誤差分を積分する誤差積分回路と、 上記誤差積分信号が、信号処理可能な所定の最大レベル
   および最小レベルで定まるウインドレベル内に入ってい
   るか否かを判別するレベル判別部と、 予め定められた所定周期毎に、上記レベル判別部から出
   力される判別信号に応じて、上記誤差積分信号が上記最
   大レベルを越えたときには、上記各々の可変増幅回路の
   増幅率を現在の増幅率から１段階増加させる一方、上記
   誤差積分信号が上記最小レベルより低下したときには、
   上記各々の可変増幅回路の増幅率を現在の増幅率から１
   段階同時に低減させる増幅率制御部とを備えたことを特
   徴とする光学式変位計。 【０００１】