JPH06273166A - 光学式距離測定装置の補正値獲得装置及び補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない補正データで精度良く測定信号を補正
できるようにする。 【構成】 変位センサは、測定対象に光を照射するＬＤ
と、測定対象からの光を受光して測定対象からの距離に
応じた測定信号を出力するＰＳＤと、測定信号を補正し
て出力信号を出力する計測出力部とを備えている。この
変位センサは、ＲＳ２３２Ｃインターフェイスを介して
測定信号を補正せずにパーソナルコンピュータに出力す
る。また、測定信号と距離との関係をｎ次の近似関数で
補正するための係数データをパーソナルコンピュータか
ら受けてＥＥＰＲＯＭに記憶する。そして、ＥＥＰＲＯ
Ｍに記憶された係数データを含む３次の近似関数を用
い、測定信号を補正して出力信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、補正値獲得装置及び補
正装置、特に、測定対象に光を照射してその反射光によ
り測定対象までの距離を測定する光学式距離測定装置の
補正値獲得装置及び獲得した補正値により測定値を補正
する補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、三角測量の原理を用いた光学
式距離測定装置には、測定対象にパルス変調されたレー
ザ光を照射するＬＤ（半導体レーザ）と、測定対象から
の反射光を受光して測定対象からの距離に応じた測定信
号を出力するＰＳＤ（位置検出素子）と、測定信号を補
正して出力信号を出力する制御部とが設けられている。

【０００３】この従来装置では、ＬＤから測定対象に光
が照射されると、測定対象からの反射光がＰＳＤで受光
され、測定対象までの距離に応じた２種のアナログ信号
が出力される。この２種のアナログ信号のレベル比が、
測定対象までの距離に応じて変化する。この変化はＳ字
状の非直線性を有するので、制御部では、測定信号を直
線化するための補正を行う。

【０００４】この非直線性を補正するための従来技術と
して、多数のダイオードを並列接続した折れ線近似回路
を用いる構成、ＲＯＭにルックアップテーブルを設ける
構成、及びマイクロコンピュータを用いたディジタルの
折れ線近似方式がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】折れ線近似回路を用い
る構成の場合には、正確な補正を行うためには多数のダ
イオード及び抵抗素子を用いた複雑な回路が必要とな
る。また温度特性が悪い。テーブルルックアップを用い
る構成では、メモリ使用量が大きくなる。たとえば１２
ビットの分解能を得ようとすると、１６Ｍビット相当の
ＲＯＭテーブルが必要になり、実現が容易でない。

【０００６】マイクロコンピュータによる多点の折れ線
近似の場合には、直線性の精度を上げようとすると、多
数の直線による近似が必要になる。このため、その関数
を多数記憶しておくための大容量のメモリが必要にな
る。たとえば１６ビットで６４点による折れ線近似を行
うと、３ｋビット程度のメモリが必要になる。このよう
に大きな容量のＲＯＭは、ワンチップマイクロコンピュ
ータに搭載することが困難であり、ワンチップマイクロ
コンピュータの他に別にメモリが必要になる。

【０００７】本発明の目的は、簡素な構成で精度良く測
定信号を補正できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る補正値獲得
装置は、測定対象に光を照射する照射手段と、測定対象
からの光を受光して測定対象からの距離に応じた測定信
号を出力する受光手段と、測定信号を補正して出力信号
を出力する出力手段とを備えた光学式距離測定装置に用
いられる装置である。この装置は、非補正信号出力手段
と補正値記憶手段とを備えている。

【０００９】非補正信号出力手段は、測定信号を補正せ
ずに外部演算装置に出力するものである。補正値記憶手
段は、測定信号と距離との関係をｎ（ｎは３以上）次の
近似関数で補正するための係数を外部演算装置から受け
て記憶するためのものである。本発明に係る補正装置
は、測定対象に光を照射する照射手段と、測定対象から
の光を受光して測定対象からの距離に応じた測定信号を
出力する受光手段と、測定信号を補正して出力信号を外
部機器に出力する出力手段とを備えた光学式距離測定装
置に用いられる装置である。この装置は、記憶手段と演
算手段とを備えている。

【００１０】記憶手段は、測定信号と距離との関係をｎ
（ｎは３以上）次の近似関数で補正するための係数が記
憶されたものである。演算手段は、記憶手段に記憶され
た係数を含む近似関数を用い、測定信号を補正して出力
信号を得るものである。

【００１１】

【作用】本発明に係る補正値獲得装置では、非補正信号
出力手段が、測定信号を補正せずに外部演算装置に出力
する。外部演算装置は、たとえば得られた測定信号によ
り、測定信号と距離との関係をｎ次の近似関数で近似す
るための係数を算出し、補正値記憶手段が外部演算装置
からこの係数を受けて記憶する。ここでは、補正値記憶
手段が近似関数の係数を記憶するだけで良いので、補正
値記憶手段の必要容量が小さい。

【００１２】本発明に係る補正装置では、ｎ次の近似関
数の係数が記憶手段に記憶されており、係数を用いて、
演算手段が測定信号を近似関数で補正する。ここでは、
記憶手段が近似関数の係数を記憶するだけで良いので、
簡素な構成で測定信号を高精度に補正できる。

【００１３】

【実施例】

〔変位センサの構成〕図１において、本発明の一実施例
を採用した変位センサＤＳ（光学式距離測定装置）は、
箱状の本体ケース１を有している。本体ケース１の前面
には、上下に投光窓２及び受光窓３が配置されている。
投光窓２には、図２に示すように、投光レンズ４を介し
て半導体レーザ（ＬＤ）５が面している。また受光窓３
には受光レンズ６を介してＰＳＤ７が面している。ＬＤ
５から照射されたレーザ光は、測定対象１５で反射して
ＰＳＤ７により受光される。

【００１４】本体ケース１の側面上部には、４桁の７セ
グメントＬＥＤからなる表示部８が配置されている。表
示部８の下方にはキーパネル９が配置されている。キー
パネル９は、メニューキー１０、アップダウンキー１
１，１２、リターンキー１３、オートゼロキー１４及び
他のキー（図示せず）を有している。この変位センサＤ
Ｓは、図２に示すような制御部２０を有している。制御
部２０は主にワンチップマイクロコンピュータからな
り、制御部２０には、ＥＥＰＲＯＭ２１、ＬＥＤドライ
バー２２、キーパネル９及び計測出力部２７が接続され
ている。また制御部２０には、ＬＤドライバー２３、受
信回路２４、タイミング入力部２５、ＲＳ２３２Ｃイン
ターフェイス２６も接続されている。

【００１５】ＥＥＰＲＯＭ２１には、後述する設定モー
ドで設定された各種の設定値や距離測定時における近似
式の係数（補正データ）等が記憶される。ＬＥＤドライ
バー２２には表示部８が接続されている。ＬＥＤドライ
バー２２は表示部８の各セグメントのＬＥＤを駆動する
ための信号を出力する。計測出力部２７は、計測結果の
信号を外部機器に出力するためのものである。

【００１６】ＬＤドライバー２３にはＬＤ５が接続され
ている。ＬＤドライバー２３は、所定周波数で変調した
パルス状のレーザ光をＬＤ５から出射させるためのもの
である。受信回路２４にはＰＳＤ７が接続されている。
ＰＳＤ７では、測定対象１５がたとえば二点鎖線で示す
ように移動すると受光位置が移動するので、受光位置に
より測定対象１５までの距離が測定可能である。ＰＳＤ
７は受光位置を示す２種の信号を受信回路２４に出力す
る。受信回路２４は、後述するように電流電圧変換器、
サンプルホールド回路、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器
等を含み、ＰＳＤ７からの２種の信号を信号処理し、デ
ィジタルの距離データを制御部２０に与える。

【００１７】タイミング入力部２５には、外部機器から
のタイミング信号が入力される。ＲＳ２３２Ｃインター
フェイス２６には、例えばパーソナルコンピュータ２８
が接続される。この場合には、後述する校正モード時
に、校正前の距離データが制御部２０からパーソナルコ
ンピュータ２８に出力され、その演算結果の係数データ
がパーソナルコンピュータ２８から制御部２０に入力さ
れる。

【００１８】受信回路２４は、図３に示すように、ＰＳ
Ｄ７から出力された遠方側（以下、ＦＡＲ側と記す）及
び近方側（以下、ＮＥＡＲ側と記す）の２種の電流信号
ＦＡＲ，ＮＥＡＲを電流／電圧変換する電流電圧変換器
３０_F ，３０_N を有している。電流電圧変換器３０_F ，
３０_N には、電圧変換された検出信号Ｖ_F ，Ｖ_N をそれ
ぞれサンプルホールドする積分型のサンプルホールド回
路３１_F,３１_N が接続されている。サンプルホールド回
路３１_F ，３１_N には、サンプルホールドされた出力Ｖ
_F1，Ｖ_N1を時分割的に選択するマルチプレクサ３２が接
続されている。

【００１９】マルチプレクサ３２には、プログラマブル
ゲインアンプ３３が接続されている。プログラマブルゲ
インアンプ３３は、マルチプレクサ３２で選択された検
出信号Ｖ_INを、周期的にゲインを変化させて増幅する。
プログラマブルゲインアンプ３３にはＡ／Ｄ変換器３４
が接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４は、増幅信号を例
えば１２ビットのディジタル値に変換して制御部２０に
出力する。

【００２０】制御部２０は、サンプルホールド回路３１
_F ，３１_N にサンプルホールドクロックＳ／ＨＣＬ及び
ゼロクランプクロックＺ／ＣＣＬを与え、マルチプレク
サ３２に選択信号ＭＰＸ（Ｆ），ＭＰＸ（Ｎ）を与え
る。さらに、プログラマブルゲインアンプ３３にゲイン
ＰＧＤを与え、Ａ／Ｄ変換器３４にＡ／Ｄ変換クロック
Ａ／ＤＣＬを与える。

【００２１】サンプルホールド回路３１_F ，３１_N は、
図４に示すように、２つのオペアンプＡ１，Ａ２を有し
ている。オペアンプＡ１の非反転入力端子には、アナロ
グスイッチＡＳ１及び抵抗Ｒ₁ を介して検出信号Ｖ
_F （Ｖ_N ）が与えられる。アナログスイッチＡＳ１の入
力側とオペアンプＡ１の出力端子との間には帰還抵抗Ｒ
₂が配置されている。またオペアンプＡ１の出力端子と
非反転入力端子との間にはサンプリング用の容量Ｃ_S が
配置されている。

【００２２】オペアンプＡ１の出力端子は、マルチプレ
クサ３２（図３）に接続されるとともに、ゼロクランプ
用のアナログスイッチＡＳ２を介してオペアンプＡ２の
非反転入力端子にも接続されている。オペアンプＡ２の
出力端子は、オペアンプＡ１の反転入力端子に接続され
ている。またオペアンプＡ２の非反転入力端子と出力端
子との間には、ゼロクランプ用の容量Ｃ_Z が配置されて
いる。オペアンプＡ２の反転入力端子は接地されてい
る。 〔変位センサ調整用システム〕変位センサＤＳでは、Ｐ
ＳＤ７の検出出力の非直線性を３次関数で補正するよう
になっている。この３次関数の係数は、図５に示すシス
テムを用いて得られる。

【００２３】図５において、電動ステージ４１は架台４
２を有しており、その一端に変位センサＤＳが図右側に
向くように配置されている。架台４２上には、２本のガ
イド軸４３，４４が平行に延びている。ガイド軸４３，
４４の間には、ねじ軸４５が平行に配置されている。ガ
イド軸４３，４４は、架台４２の両端に配置されたブラ
ケット４８，４９に固定され、ねじ軸４５は、ブラケッ
ト４８，４９に回転自在に支持されている。ガイド軸４
３，４４には可動台４６が移動自在に支持されており、
可動台４６の変位センサＤＳに対向する面には、標準検
出体４７が配置されている。可動台４６には、ねじ軸４
５に螺合するナット（図示せず）が固定されている。ね
じ軸４５の図右端にはモータ５０が連結されている。

【００２４】変位センサＤＳは、ＲＳ２３２Ｃコード５
１を介してパーソナルコンピュータ２８に接続されてい
る。パーソナルコンピュータ２８は、コンピュータ本体
５２とディスプレイ５３とキーボード５４とを有してい
る。コンピュータ本体５２は、ステージコントローラ５
５を介してモータ５０に接続されており、モータ５０の
回転量を制御し得る。また、変位センサＤＳには電源５
６が接続されている。 〔変位センサの動作〕図６〜図９に示すフローチャート
に従って、上述の実施例の動作を説明する。 全体 図６のステップＳ１では、初期設定が行われる。ここで
は、ＥＥＰＲＯＭ２１に上下限設定値の初期値を格納す
る等の処理を行う。ステップＳ２では、タイミング入力
部２５を介してタイミング入力がなされたか否かを判断
する。ステップＳ３ではメニューキー１０の操作により
設定モードが選択されたか否かを判断する。ステップＳ
４では校正モードが選択されたか否かを判断する。ステ
ップＳ４での判断がＮＯの場合にはステップＳ５に移行
する。ステップＳ５ではその他の一般的な処理を行い、
その処理が終了するとステップＳ２に戻る。

【００２５】タイミング入力があるとステップＳ２から
ステップＳ６に移行し、図７に示す測定処理ルーチンを
実行する。設定モードが選択されると、ステップＳ３か
らステップＳ７に移行し、計測された距離の上下限値の
設定や、表示モードの設定等を行う。校正モードが選択
されると、ステップＳ４からステップＳ８に移行し、図
８に示す校正処理ルーチンを実行する。なお、この校正
処理は、図５に示すシステム構成を用いて、変位センサ
ＤＳの工場出荷時に行われる。測定処理 測定処理ルーチンでは、図７のステップＳ１０で、平均
回数を示す変数ｉを「１」にセットし、平均化のための
累積変数ｓを「０」にセットする。ステップＳ１１で
は、後述する校正モードを使用して得られた４つの係数
データをＥＥＰＲＯＭ２１から読み出す。ステップＳ１
２では、プログラマブルコントローラ３３のゲインＰＧ
Ｄをデフォルト値に設定する。ステップＳ１３では、設
定されたゲインＰＧＤをプログラマブルコントローラ３
３にセットする。

【００２６】ステップＳ１４では、ＦＡＲ側の３つのデ
ィジタルデータＤ_F1〜Ｄ_F3及びＮＥＡＲ側の３つのディ
ジタルデータＤ_N1〜Ｄ_N3をＡ／Ｄ変換器３４から取得す
る。この取得動作は次のように行われる。まず、制御部
２０からＬＤドライバー２３に駆動信号が与えられ、Ｌ
Ｄ５が所定周波数でオンオフし、パルス状のレーザ光を
測定対象１５に照射する。そして測定対象１５で反射し
た光がＰＳＤ７にて受光される。ＰＳＤ７は、反射光を
受光すると２種の電流信号ＦＡＲ，ＮＥＡＲを受信回路
２４に出力する。

【００２７】受信回路２４の電流電圧変換器３０_F ，３
０_N は、電流信号ＦＡＲ，ＮＥＡＲを電圧値に変換し、
図１０に示す検出信号Ｖ_F ，Ｖ_N を得る。この検出信号
Ｖ_F，Ｖ_N は、サンプルホールド回路３１_F ，３１_N に
与えられる。このサンプルホールド回路３１_F ，３１_N
には、一方で、制御部２０からゼロクランプクロックＺ
／ＣＣＬ及びサンプルホールドクロックＳ／ＨＣＬが与
えられる。ここで、サンプルホールドクロックＳ／ＨＣ
Ｌは、検出信号Ｖ_F ，Ｖ_N が信号レベルの時と、それを
挟んだ等間隔の非信号レベルの時とに与えられる。ま
た、ゼロクランプクロックＺ／ＣＣＬは、前側のサンプ
ルクロックＳ／ＨＣＬよりわずかに遅れて与えられる。

【００２８】サンプルホールドクロックＳ／ＨＣＬが非
信号レベルの時に与えられると、アナログスイッチＡＳ
１（図４）が閉じ、非信号レベルの電荷がサンプルホー
ルド用の容量Ｃ_S に蓄えられる。このとき蓄えられた電
荷には、アナログスイッチＡＳ１でのホールドステップ
電圧とオペアンプＡ１のオフセット電圧とが誤差として
重畳されている。

【００２９】続いて、ゼロクランプクロックＺ／ＣＣＬ
がアナログスイッチＡＳ２に与えられると、アナログス
イッチＡＳ２が閉じ、サンプルホールドされている非信
号レベルの電荷が容量Ｃ_Z に与えられる。このとき蓄え
られた電荷には、アナログスイッチＡＳ２におけるホー
ルドステップ電圧とオペアンプＡ２のオフセット電圧と
が重畳される。この結果、容量Ｃ_Z に蓄えられた電荷に
は、オペアンプＡ１，Ａ２のオフセット電圧とアナログ
スイッチＡＳ１，ＡＳ２のホールドステップ電圧とが重
畳されていることになる。

【００３０】そして、この電圧値をアナログスイッチＡ
Ｓ１からの非信号レベルの電圧値から減算した結果が、
非信号レベルのサンプルホールド信号としてオペアンプ
Ａ１からマルチプレクサ３２に出力される。ここでは、
オペアンプＡ１のオフセット電圧及びアナログスイッチ
ＡＳ１のホールドステップ電圧が相殺され、出力信号の
誤差が減少する。すなわち、ここでの出力信号の誤差と
しては、オペアンプＡ２のオフセット電圧及びアナログ
スイッチＡＳ２のホールドステップ電圧のみが残されて
いることになる。

【００３１】続いて、検出信号Ｖ_F （Ｖ_N ）が信号レベ
ルのときにサンプルホールドクロックＳ／ＨＣＬが入力
されると、再度アナログスイッチＡＳ１が閉じ、検出信
号Ｖ _F （Ｖ_N ）の電圧値がオペアンプＡ１に供給され
る。そして、検出信号Ｖ_F （Ｖ _N ）の電圧値と容量Ｃ_Z
に蓄えられた電圧値との差がマルチプレクサ３２に出力
される。ここでも、オペアンプＡ１のオフセット電圧及
びアナログスイッチＡＳ１のホールドステップ電圧が相
殺され、出力信号の誤差が減少する。すなわち、ここで
の出力信号の誤差としては、オペアンプＡ２のオフセッ
ト電圧及びアナログスイッチＡＳ２のホールドステップ
電圧のみが残されていることになる。

【００３２】さらに、続いて次のサンプルホールドクロ
ックＳ／ＨＣＬが、非信号レベルのときにアナログスイ
ッチＡＳ１に与えられると、その電圧が同様にオペアン
プＡ１に与えられる。そしてその電圧値と容量Ｃ_Z の電
荷との差が非信号レベルのサンプルホールド信号として
マルチプレクサ３２に出力される。なお、外乱光等によ
り非信号レベルの電位が変動した場合には、ここでの出
力信号は、最初のサンプルホールドクロックでサンプル
ホールドされた信号と異なるレベルの信号になり得る。

【００３３】マルチプレクサ３２に２種のサンプルホー
ルド信号Ｖ_F1，Ｖ_N1が与えられ、制御部２０から選択信
号ＭＰＸ（Ｆ），ＭＰＸ（Ｎ）が与えられると、選択信
号ＭＰＸ（Ｆ），ＭＰＸ（Ｎ）が「Ｈ」レベルのとき
に、サンプルホールドされていた信号Ｖ_F1，Ｖ_N1が、そ
れぞれ選択されてプログラマブルゲインアンプ３３に出
力される。なお、これらの選択信号ＭＰＸ（Ｆ），ＭＰ
Ｘ（Ｎ）は制御部２０から排他的に出力される。

【００３４】マルチプレクサ３２から出力された信号Ｖ
_INは、信号レベルのときのパルス信号とそれを挟んだ前
後の非信号レベルのときのパルス信号とが順に配置され
た形状となる。この信号がプログラマブルゲインアンプ
３３に与えられると、プログラマブルゲインアンプ３３
は、制御部２０により設定されたゲインＰＧＤに応じて
信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３４に与える。Ａ／Ｄ変換
器３４では、増幅された信号を１２ビットのディジタル
データに変換する。そして、ＦＡＲ側の非信号レベルの
データＤ_F1、ＮＥＡＲ側の非信号レベルのデータＤ_N1、
ＦＡＲ側の信号レベルのデータＤ_F2、ＮＥＡＲ側の信号
レベルのデータＤ_N2、ＦＡＲ側の非信号レベルのデータ
Ｄ_F3、ＮＥＡＲ側の非信号レベルのデータＤ_N3がこの順
に制御部２０に与えられる。

【００３５】ステップＳ１４での処理が終われば、ステ
ップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、ディジタ
ルデータＤ_F2とディジタルデータＤ_N2との信号レベルを
比較する。ここで信号レベルの比較を行うのは、常に信
号レベルが大きい方のデータにおいてゲインを最適に設
定し、データが飽和しないようにするためである。ＦＡ
Ｒ側のディジタルデータＤ_F2が大きい場合にはステップ
Ｓ１６に移行する。ステップＳ１６では、ＦＡＲ側のデ
ィジタルデータＤ_F2を、ゲインを定めるための基準とな
るディジタルデータＤ_M にセットする。また逆にディジ
タルデータＤ_F2が小さい場合にはステップＳ１７に移行
する。ステップＳ１７では、ＮＥＡＲ側のディジタルデ
ータＤ_N2を基準ディジタルデータＤ_M にセットする。

【００３６】ステップＳ１８では、基準ディジタルデー
タＤ_M に基づいて係数ｋを定める。この係数ｋは、次の
データ測定時のゲインを定めるための定数であり、基準
ディジタルデータＤ_M と係数ｋとの関係は例えば図１１
のように定められている。図１１では、ディジタルデー
タの値が大きい場合には係数ｋを小さく、それから順に
係数ｋの値が大きくなっている。

【００３７】ステップＳ１９では、算出された係数ｋと
１つ前のゲインＰＧＤとを乗算し、その整数値に「１」
を加算した値により、次のゲインＰＧＤを求める。ここ
で整数値に「１」を加算するのは、次の測定時のゲイン
を前のゲインと異ならせるためである。たとえば、信号
Ｖ_INが１５Ｖで一定とし、ゲインＰＧＤのデフォルト値
が「１００」とすると、ステップＳ１９の処理を繰り返
せば、図１２に示すようにゲインＰＧＤが変化する。こ
こでは、ゲインＰＧＤが大小変動するため、信号Ｖ_INが
一定であっても、増幅された信号のレベルが常に変動す
る。

【００３８】ステップＳ２０では、信号レベルのディジ
タルデータＤ_F2（Ｄ_N2）から、非信号レベルの２つのデ
ィジタルデータＤ_F1，Ｄ_F3（Ｄ_N1，Ｄ_N3）の平均値を減
算し、ＦＡＲ側のデータＦとＮＥＡＲ側のデータＮとを
それぞれ求める。これにより、オペアンプＡ２のオフセ
ット電圧及びアナログスイッチＡＳ２のホールドステッ
プ電圧が共に相殺されるとともに、外乱光の変化等の瞬
間的な変化要因による誤差が低減する。

【００３９】ステップＳ２１では、ＦＡＲ側のデータＦ
をＮＥＡＲ側のデータＮで除算し、補正前の距離データ
ｘを算出する。ステップＳ２２では、算出された距離デ
ータｘを累積する。ステップＳ２３では、変数ｉをイン
クリメントする。ステップＳ２４では、変数ｉが所定値
Ｉ（例えば１００）を超えたか否かを判断する。この判
断がＮＯの間はステップＳ１３に戻り、ステップＳ１９
で算出された新たなゲインＰＧＤを用いてステップＳ１
４以降の動作を繰り返す。

【００４０】ステップＳ２４で変数ｉが所定値Ｉを超え
たと判断した場合（つまり１００回の計測を終了したと
判断した場合）にはステップＳ２５に移行する。ステッ
プＳ２５では累積値ｓを計測回数で除算し平均の距離デ
ータｘ_M を求める。ここでは、ゲインを変化させると、
Ａ／Ｄ変換器３４の微分非直線性による誤差をランダム
に発生させることができるので、異なるゲインで得られ
た距離データｘの平均値を演算することで、微分非直線
性による誤差を軽減できる。

【００４１】ステップＳ２６では、後述する校正モード
で得られた３次の近似関数の４つの係数データ（Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ）を用いて３次関数（ＤＸ³ ＋ＣＸ² ＋ＢＸ
＋Ａ）により補正距離データＤＩＳＴを求める。ステッ
プＳ２７では得られた補正距離データＤＩＳＴが上限値
Ｕより大きいか否かを判断する。上限値より大きいと判
断した場合にはステップＳ２８に移行する。ステップＳ
２８では、距離が上限を超えていることを示すために、
計測出力部２７を介してＦＡＲ信号を外部機器に出力す
る。補正距離データＤＩＳＴが上限を超えていない場合
は、ステップＳ２９で、補正距離データＤＩＳＴが下限
値Ｌより小さいか否かを判断する。補正距離データＤＩ
ＳＴが下限値Ｌより小さいと判断した場合にはステップ
Ｓ３０に移行する。ステップＳ３０では、測定された距
離が下限値より小さいことを示すために、計測出力部２
７を介してＮＥＡＲ信号を外部機器に出力する。補正距
離データＤＩＳＴが設定範囲内の場合は、ステップＳ３
１で、補正距離データＤＩＳＴが設定値範囲内であるこ
とを示すＧＯ信号を計測出力部２７を介して外部機器に
出力する。ステップＳ３２では、補正距離データＤＩＳ
Ｔを表示部８に表示する。これらの処理を終了するとメ
インルーチンに戻る。校正処理 校正モード時には、予め図５に示すシステムに変位セン
サＤＳをセットしておく。そして、校正モードを選択す
ることで図８の校正処理ルーチンを実行する。

【００４２】図８のステップＳ４１では、パーソナルコ
ンピュータ２８からのスタート信号を受信したか否かを
判断する。また、ステップＳ４２では、パーソナルコン
ピュータ２８から係数データを受信したか否かを判断す
る。そして、ステップＳ４３では、パーソナルコンピュ
ータ２８からの終了信号を受信したか否かを判断する。
終了信号を受信するまでは、ステップＳ４３からステッ
プＳ４１に戻る。また終了信号を受信した場合にはメイ
ンルーチンに戻る。

【００４３】スタート信号を受信すると、ステップＳ４
１からステップＳ４４に移行し、図７のステップＳ１０
及びステップＳ１２からステップＳ２５までと同一の処
理を行う。ステップＳ４４で補正前の距離データｘ_M が
得られると、ステップＳ４５に移行する。ステップＳ４
５では、得られた距離データｘ_M をパーソナルコンピュ
ータ２８に送信する。

【００４４】また、パーソナルコンピュータ２８から係
数データを受信するとステップＳ４２からステップＳ４
６に移行する。ステップＳ４６では、得られた３次の近
似関数（後述）の４つの係数Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤをＥＥＰＲ
ＯＭ２１に書き込む。一方パーソナルコンピュータ２８
は、図９に示すフローチャートに従って動作し、校正モ
ードにある変位センサＤＳと次のように交信する。

【００４５】図９のステップＰ１では、操作者がスター
ト指令を入力したか否かを判断する。また、ステップＰ
２では、操作者が終了指令を入力したか否かを判断す
る。スタート指令がなされるとステップＰ１からステッ
プＰ３に移行する。ステップＰ３では、変数ｊを「１」
にセットする。この変数ｊは、距離データｘ_M を取得す
る回数をセットするための変数であり、具体的には３次
の近似関数の係数データを算出するためのデータ収集回
数である。

【００４６】ステップＰ４では、予め設定された基準回
数Ｊを変数ｊが超えたか否かを判断する。この基準回数
Ｊは４回以上であればよく、この回数が多いほど近似関
数の精度は向上する。変数ｊが基準回数Ｊ以下の間はス
テップＰ５に移行する。ステップＰ５では、図５の可動
台４６を所定位置Ｙ_j へ移動させる。この位置Ｙ_j はデ
ータ収集回数に応じて定められる。ステップＰ６では、
スタート信号を変位センサＤＳに送信する。ステップＰ
７では、変位センサＤＳからの距離データｘ_M の受信を
待つ。変位センサＤＳから距離データｘ_M を受信すると
ステップＰ８に移行する。ステップＰ８では、受信した
距離データｘ_M をｊ回目の測定データｘ_j として記憶す
る。ステップＰ９では変数ｊをインクリメントし、ステ
ップＰ４に戻る。

【００４７】Ｊ回の測定データを収集するとステップＰ
１０に移行する。ステップＰ１０では、得られたＪ回の
測定データｘ_j により、３次の近似関数ｆ（ｘ）を求め
る。関数ｆ（ｘ）の４つの係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、位置
Ｙ_j における変位センサＤＳと標準検出体４７との距離
ｙ_j と測定データｘ_j とのｎ組のデータを用い、

【００４８】

【数１】

【００４９】の正規方程式を掃き出し法で解くことで決
定される。なおこれらの係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを決定する
際には、チェビシェフ展開やテーラー展開を用いてもよ
い。ステップＰ１０で算出された係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、ステップＰ１１で変位センサＤＳに送信される。変
位センサＤＳでは、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤをＥＥＰＲＯＭ
２１に書き込む（ステップＳ４６）。

【００５０】一方、ステップＰ２で終了指令が与えられ
たと判断するとステップＰ１２に移行する。ステップＰ
１２では変位センサＤＳに終了信号を送信し、一連の処
理を終了する。 〔他の実施例〕 （ａ） 補正用に用いる近似関数は３次関数に限定され
るものではなく、３次関数以上の高次の関数であれば足
りる。 （ｂ） 補正値記憶手段はＥＥＰＲＯＭに限定されるも
のではなく、ＲＯＭやＲＡＭ等の他のメモリ素子でもよ
い。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る補正値獲得装置では、外部
演算装置に測定信号を補正せずに出力し、外部記憶装置
から係数を受けて記憶するので、補正処理に必要なデー
タ量が少なく、必要な補正値記憶手段の容量が小さい。
本発明に係る補正装置では、記憶手段に記憶された係数
を含む近似関数を用いて測定信号を補正するので、簡素
な構成で測定信号を精度良く補正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用した変位センサの斜視
図。

【図２】その構成ブロック図。

【図３】受信回路の構成ブロック図。

【図４】サンプルホールド回路の回路図。

【図５】校正モード時に用いられるシステムを示す模式
図。

【図６】メインルーチンを示す制御フローチャート。

【図７】測定処理ルーチンを示す制御フローチャート。

【図８】校正処理ルーチンを示す制御フローチャート。

【図９】パーソナルコンピュータの制御フローチャー
ト。

【図１０】各信号のタイミングチャート。

【図１１】ゲインを定める係数の算出テーブルの一例を
示す図。

【図１２】ゲインの変化の一例を示す図。

【符号の説明】

５ ＬＤ ７ ＰＳＤ ２０ 制御部 ２１ ＥＥＰＲＯＭ ２７ 計測出力部 ２８ パーソナルコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象に光を照射する照射手段と、前記
   測定対象からの光を受光して前記測定対象からの距離に
   応じた測定信号を出力する受光手段と、前記測定信号を
   補正して出力信号を出力する出力手段とを備えた光学式
   距離測定装置の補正値獲得装置であって、 前記測定信号を補正せずに外部演算装置に出力する非補
   正信号出力手段と、 前記測定信号と距離との関係をｎ（ｎは３以上）次の近
   似関数で補正するための係数を前記外部演算装置から受
   けて記憶するための補正値記憶手段と、を備えた光学式
   距離測定装置の補正値獲得装置。
2. 【請求項２】測定対象に光を照射する照射手段と、前記
   測定対象からの光を受光して前記測定対象からの距離に
   応じた測定信号を出力する受光手段と、前記測定信号を
   補正して出力信号を出力する出力手段とを備えた光学式
   距離測定装置の補正装置であって、 前記測定信号と距離との関係をｎ（ｎは３以上）次の近
   似関数で補正するための係数が記憶された記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された係数を含む前記近似関数を用
   い、前記測定信号を補正して出力信号を得る演算手段
   と、を備えた光学式距離測定装置の補正装置。