JPH06103183B2 - 光学的測定装置 - Google Patents
光学的測定装置Info
- Publication number
- JPH06103183B2 JPH06103183B2 JP27148789A JP27148789A JPH06103183B2 JP H06103183 B2 JPH06103183 B2 JP H06103183B2 JP 27148789 A JP27148789 A JP 27148789A JP 27148789 A JP27148789 A JP 27148789A JP H06103183 B2 JPH06103183 B2 JP H06103183B2
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- Japan
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- light
- measured
- measuring device
- polarization
- light source
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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、自動車の車高測定、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。
例えば、自動車の車高測定、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」 被測定物の反射光を利用した測定装置として様々な構成
のものがあるが、その一例を第７図に示す。
のものがあるが、その一例を第７図に示す。
この従来例は、点光源11と、広い光面積を有する面光源
12とを備え、これら光源11、12より被測定物13を照射す
る。
12とを備え、これら光源11、12より被測定物13を照射す
る。
被測定物13の反射光は受光器14によって受光される。受
光器14は光源11の投光による反射光と光源12の投光によ
る反射光とに応じて、これら反射光各々の受光量にした
がって光電変換信号S1、S2を出力する。
光器14は光源11の投光による反射光と光源12の投光によ
る反射光とに応じて、これら反射光各々の受光量にした
がって光電変換信号S1、S2を出力する。
この測定装置の場合、光源11、12各々の投光による被測
定物13の照度をEp、Es、被測定物13の反射率をＫとする
と、被測定物13の面輝度（ニット）がKEp、KEsに対応し
たものとなる。
定物13の照度をEp、Es、被測定物13の反射率をＫとする
と、被測定物13の面輝度（ニット）がKEp、KEsに対応し
たものとなる。
したがって、これら面輝度の比が、 Ep/Es∝∝S1/S2 ……（１） となるから、光電変換信号S1、S2を距離の関数として演
算することにより被測定物13までの距離ｄを求めること
ができる。
算することにより被測定物13までの距離ｄを求めること
ができる。
上記した測定装置は本特許出願の発明者等によって開発
され、昭和62年特許願第236209号（特開昭64−79685）
として既に出願されている。
され、昭和62年特許願第236209号（特開昭64−79685）
として既に出願されている。
「発明が解決しようとする課題」 上記した従来の測定装置は、上記（１）式より分かるよ
うに、被測定物13の面輝度の比より距離測定するため、
被測定物13の反射率Ｋに影響されない測定装置として極
めて有利である。
うに、被測定物13の面輝度の比より距離測定するため、
被測定物13の反射率Ｋに影響されない測定装置として極
めて有利である。
ただ、この測定装置では、２つの光源11、12の投光を利
用するため、これら光源11、12が劣化等の原因によって
投光の強さが変化した場合に問題が生ずる。
用するため、これら光源11、12が劣化等の原因によって
投光の強さが変化した場合に問題が生ずる。
すなわち、光源11、12の投光の強さが同率で変化した場
合には問題がないが、異なった比率で変化したときに測
定結果に誤差が生ずる。
合には問題がないが、異なった比率で変化したときに測
定結果に誤差が生ずる。
そこで、本発明では上記した測定装置の光源を一つの光
源によって投光するようにして上記した問題点を解決す
るこを目的とする。
源によって投光するようにして上記した問題点を解決す
るこを目的とする。
「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、照度が距離
に対して減衰する１つの光源からの光を偏光方向または
波長が異なる２つの光に分割すると共に、２つの分割光
の光路長を変えて被測定物に投光する投光手段と、被測
定物の反射光を光電変換し、２つの分割光別の光電変換
信号を比較処理して測定情報を出力する信号処理手段と
により構成したことを特徴とする光学的測定装置を提案
する。
に対して減衰する１つの光源からの光を偏光方向または
波長が異なる２つの光に分割すると共に、２つの分割光
の光路長を変えて被測定物に投光する投光手段と、被測
定物の反射光を光電変換し、２つの分割光別の光電変換
信号を比較処理して測定情報を出力する信号処理手段と
により構成したことを特徴とする光学的測定装置を提案
する。
「作用」 偏光方向または波長が異なる２つの光が１つの光源より
被測定物に投光される。
被測定物に投光される。
そして、分割された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、分割
光別の光電変換信号を比較する信号処理手段より測定情
報が出力される。
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、分割
光別の光電変換信号を比較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、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の実施例を示し、21は発
光する光の照度が距離に対して減衰する発光ダイオード
などの光源、22は偏光ビームスプリッタ、23、24、25は
全反射ミラー、26は被測定物である。
光する光の照度が距離に対して減衰する発光ダイオード
などの光源、22は偏光ビームスプリッタ、23、24、25は
全反射ミラー、26は被測定物である。
光源21の光はその偏光成分Ｐ、Ｓが偏光ビームスプリッ
タ22によって分離される。
タ22によって分離される。
すなわち、偏光成分Ｐの光がこのスプリッタ22によって
反射されて被測定物26に照射され、一方、偏光成分Ｓの
光はこのスプリツタ22を透過した後、全反射ミラー23、
24、25によって反射を繰返し再び上記スプリッタ22を透
過して被測定物26に照射される。
反射されて被測定物26に照射され、一方、偏光成分Ｓの
光はこのスプリツタ22を透過した後、全反射ミラー23、
24、25によって反射を繰返し再び上記スプリッタ22を透
過して被測定物26に照射される。
この結果、光源21から被測定物26までの距離は、偏光成
分Ｐの光に比べて偏光成分Ｓの光が2d1＋2d2だけ長くな
る。
分Ｐの光に比べて偏光成分Ｓの光が2d1＋2d2だけ長くな
る。
第２図は被測定物上の照度特性で、Poは偏光成分Ｐの光
の特性を、Soは偏光成分Ｓの光の特性を各々示す。
の特性を、Soは偏光成分Ｓの光の特性を各々示す。
被測定物26が上記の照度特性にしたがって投光されるこ
とになる。ここで、被測定物26の反射率をＫ、被測定物
26における偏光成分Ｐの光の照度をEp、偏光成分Ｓの光
の照度をEsとすると、被測定物26の輝度（ニット）がKE
p、KEsに対応したものとなる。
とになる。ここで、被測定物26の反射率をＫ、被測定物
26における偏光成分Ｐの光の照度をEp、偏光成分Ｓの光
の照度をEsとすると、被測定物26の輝度（ニット）がKE
p、KEsに対応したものとなる。
そこで、被測定物26の輝度をBp、Bsとしてこれらの輝度
の比を求めれば、 Bp/Bs∝Ep/Es ……（２） となり、被測定物26の反射率Ｋに関係なく、この輝度B
p、Bsを測定することによって被測定物26までの距離Ｄ
を算出することができる。
の比を求めれば、 Bp/Bs∝Ep/Es ……（２） となり、被測定物26の反射率Ｋに関係なく、この輝度B
p、Bsを測定することによって被測定物26までの距離Ｄ
を算出することができる。
第１図において、光源21と偏光ビームスプリッタ22の間
の距離は被測定物26までの距離Ｄに比べて極く短くする
ことができるから、この間の距離を零と仮定すると、被
測定物26における偏光成分Ｐの光の照度は、Ep＝1/D2、
偏光成分Ｓの光の照度は、Es＝1/（Ｄ＋ｄ）２となる。
ただし、光源21の光の強さを「１」、ｄ＝2d1＋2d2とす
る。
の距離は被測定物26までの距離Ｄに比べて極く短くする
ことができるから、この間の距離を零と仮定すると、被
測定物26における偏光成分Ｐの光の照度は、Ep＝1/D2、
偏光成分Ｓの光の照度は、Es＝1/（Ｄ＋ｄ）２となる。
ただし、光源21の光の強さを「１」、ｄ＝2d1＋2d2とす
る。
ここで、Ep、Esの比は Ep/Es＝｛（Ｄ＋ｄ）/D｝２ ……（３） となり、この（３）式よりＤを算出し、被測定物26まで
の距離を求めることができる。
の距離を求めることができる。
第３図は上記実施例にもとずいて投光手段を構成した本
発明の他の実施例である。
発明の他の実施例である。
図示する如く、光源21の光は複屈折性を有する光学素子
27を介して被測定物26に投光する構成としてある。
27を介して被測定物26に投光する構成としてある。
上記光学素子27は、偏光方向によって屈折率が異なる光
学素子であり、偏光成分Ｐの光に対する屈折率をnp、偏
光成分Ｓの光に対する屈折率をnsとすると、光学素子27
の長さｌに対する光路長が各々npl、nslとなる。
学素子であり、偏光成分Ｐの光に対する屈折率をnp、偏
光成分Ｓの光に対する屈折率をnsとすると、光学素子27
の長さｌに対する光路長が各々npl、nslとなる。
この結果、光源21が偏光成分ＰとＳとの光では光学的に
異なった位置となる関係で、被測定物26に対する照度が
偏光成分ＰとＳとの光よって変ったものとなり、第２図
に示した照度特性と同様の特性をもった投光手段とな
る。
異なった位置となる関係で、被測定物26に対する照度が
偏光成分ＰとＳとの光よって変ったものとなり、第２図
に示した照度特性と同様の特性をもった投光手段とな
る。
したがって、既に説明したように、偏光成分ＰとＳとの
光による被測定物26の輝度を別々に測定することによっ
て、被測定物26までの距離Ｄを算出することができる。
光による被測定物26の輝度を別々に測定することによっ
て、被測定物26までの距離Ｄを算出することができる。
第４図は被測定物26の輝度を測定するための受光手段を
示す一実施例である。
示す一実施例である。
図示する如く、偏光成分Ｐ、Ｓの光が混合した被測定物
26の反射光が集光レンズ28によって集光されて偏光ビー
ムスプリッタ29に入射する。したがって、偏光成分Ｐの
光がこのスプリッタ29によって反射されて一方の受光素
子30に入射し、偏光成分Ｓの光がこのスプリッタ29を透
過して他方の受光素子31に入射し、これら受光素子30、
31によって偏光成分Ｐ、Ｓの光が別個に光電変換され
る。
26の反射光が集光レンズ28によって集光されて偏光ビー
ムスプリッタ29に入射する。したがって、偏光成分Ｐの
光がこのスプリッタ29によって反射されて一方の受光素
子30に入射し、偏光成分Ｓの光がこのスプリッタ29を透
過して他方の受光素子31に入射し、これら受光素子30、
31によって偏光成分Ｐ、Ｓの光が別個に光電変換され
る。
第５図は受光手段の他の実施例を示す。この実施例で
は、偏光成分Ｐ、Ｓの光が混合された被測定物26の反射
光が偏光フィルター32P、32Sに入射される。
は、偏光成分Ｐ、Ｓの光が混合された被測定物26の反射
光が偏光フィルター32P、32Sに入射される。
そして、偏光フィルター32Pは偏光成分Ｐの光のみを透
過し、その透過光を集光レンズ33Pを介して受光素子30
に入射させる。
過し、その透過光を集光レンズ33Pを介して受光素子30
に入射させる。
同様に、偏光フィルター32Sは偏光成分Ｓのみの光を透
過し、その透過光を集光レンズ33Sを介して受光素子31
に入射させる。このように偏光成分Ｐ、Ｓの光が選択さ
れ別々に光電変換される。
過し、その透過光を集光レンズ33Sを介して受光素子31
に入射させる。このように偏光成分Ｐ、Ｓの光が選択さ
れ別々に光電変換される。
第６図は信号処理手段の一例を示した回路図であり、3
4、35は対数変換回路、36は差動増幅器である。
4、35は対数変換回路、36は差動増幅器である。
対数変換回路34は受光素子30の光電変換電流Ipを適当な
手段によって電圧Vpに変換すると共に、この電圧Vpを対
数変換する。
手段によって電圧Vpに変換すると共に、この電圧Vpを対
数変換する。
同様に対数変換回路35は受光素子31の光電変換電流Isを
電圧Vsに変換すると共に、この電圧Vsを対数変換する。
電圧Vsに変換すると共に、この電圧Vsを対数変換する。
差動増幅器36は対数変換回路34、35より対数変換電圧
（logVp、logVs）を入力して、これらの差電圧（logVp
−logVs＝logR）を測定距離情報として出力する。
（logVp、logVs）を入力して、これらの差電圧（logVp
−logVs＝logR）を測定距離情報として出力する。
上記した信号処理手段は、 Ep/Es∝Vp/Vs の関係があることから、 Vp/Vs＝Ｒ とし、この両辺の対数をとり、 logVp/Vs＝logR、 logVp−logVs＝logR を算出する構成となっている。
なお、受光素子30、31の開放電圧を利用する場合は、対
数変換回路34、35を増幅器に置き換えればよい。
数変換回路34、35を増幅器に置き換えればよい。
以上、本発明の実施例について説明したが、信号処理手
段としては第６図に示す回路構成にかぎらず、光電変換
信号をA/D変換してデジタル処理する構成、除算回路に
よって信号処理する構成などとしてもよい。
段としては第６図に示す回路構成にかぎらず、光電変換
信号をA/D変換してデジタル処理する構成、除算回路に
よって信号処理する構成などとしてもよい。
さらに、周囲光の影響を受けないようにするため、光源
21の光をパルス光、または変調光などとしてもよい。
21の光をパルス光、または変調光などとしてもよい。
また、白熱電球のように発光波長が広い幅をもつ光源を
使用する場合には、光源の光を異なった波長に分確して
投光する構成としてもよい。ただ、このように実施する
場合は、上記実施例に示した偏光ビームスプリッタ22、
29に換えてダイクロイックミラーを用い、また偏光フィ
ルター32P、32Sに換えてダイクロイックミラーなどを用
いる。
使用する場合には、光源の光を異なった波長に分確して
投光する構成としてもよい。ただ、このように実施する
場合は、上記実施例に示した偏光ビームスプリッタ22、
29に換えてダイクロイックミラーを用い、また偏光フィ
ルター32P、32Sに換えてダイクロイックミラーなどを用
いる。
「発明の効果」 上記した通り、本発明に係る測定装置では、１つの光源
の光を偏光方向または波長が異なる２つの光に分割し、
さらに、分割した各々の光の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光電変換し、
２つの分割光別の光電変換信号を比較処理して測定情報
を出力する信号処理手段とより構成したため、被測定物
の反射率に影響されない測定装置として極めて有利であ
る。
の光を偏光方向または波長が異なる２つの光に分割し、
さらに、分割した各々の光の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光電変換し、
２つの分割光別の光電変換信号を比較処理して測定情報
を出力する信号処理手段とより構成したため、被測定物
の反射率に影響されない測定装置として極めて有利であ
る。
また、一つの光源によって投光するため、光源の劣化等
の原因によって投光の強さが変化した場合にも測定結果
に影響しなく測定誤差の極めて少ない測定装置となる。
の原因によって投光の強さが変化した場合にも測定結果
に影響しなく測定誤差の極めて少ない測定装置となる。
第１図は本発明に係る投光手段の一実施例を示す簡略
図、第２図は被測定物上の照度特性を示した特性図、第
３図は本発明に係る投光手段の他の実施例を示す簡略
図、第４図は本発明に係る受光手段の一実施例を示す簡
略図、第５図は受光手段の他の実施例を示す簡略図、第
６図は信号処理手段の一例を示した回路図、第７図は従
来例として示した測定装置の簡略図である。 21……光源 22……偏光ビームスプリツタ 23、24、25……全反射ミラー 26……被測定物 27……光学素子 28……集光レンズ 29……偏光ビームスプリツタ 30、31……受光素子 32P、32S……偏光フィルター 33P、33S……集光レンズ 34、35……対数変換回路 36……差動増幅器
図、第２図は被測定物上の照度特性を示した特性図、第
３図は本発明に係る投光手段の他の実施例を示す簡略
図、第４図は本発明に係る受光手段の一実施例を示す簡
略図、第５図は受光手段の他の実施例を示す簡略図、第
６図は信号処理手段の一例を示した回路図、第７図は従
来例として示した測定装置の簡略図である。 21……光源 22……偏光ビームスプリツタ 23、24、25……全反射ミラー 26……被測定物 27……光学素子 28……集光レンズ 29……偏光ビームスプリツタ 30、31……受光素子 32P、32S……偏光フィルター 33P、33S……集光レンズ 34、35……対数変換回路 36……差動増幅器
Claims (1)
- 【請求項１】照度が距離に対して減衰する１つの光源か
らの光を偏光方向または波長が異なる２つの光に分割す
ると共に、２つの分割光の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光電変換し、２
つの分割光別の光電変換信号を比較処理して測定情報を
出力する信号処理手段とにより構成したことを特徴とす
る光学的測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27148789A JPH06103183B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 光学的測定装置 |
| EP90309625A EP0419082B1 (en) | 1989-09-21 | 1990-09-03 | Optical distance gauging apparatus |
| US07/578,083 US5056913A (en) | 1989-09-21 | 1990-09-05 | Optical gauging apparatus |
| CA002025887A CA2025887C (en) | 1989-09-21 | 1990-09-20 | Optical gauging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27148789A JPH06103183B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 光学的測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134509A JPH03134509A (ja) | 1991-06-07 |
| JPH06103183B2 true JPH06103183B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=17500734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27148789A Expired - Lifetime JPH06103183B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-10-20 | 光学的測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103183B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0776699B2 (ja) * | 1990-08-24 | 1995-08-16 | スタンレー電気株式会社 | 光学的測定装置 |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP27148789A patent/JPH06103183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03134509A (ja) | 1991-06-07 |
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