JPH0648190B2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents

光学式変位測定装置

Info

Publication number
JPH0648190B2
JPH0648190B2 JP61255025A JP25502586A JPH0648190B2 JP H0648190 B2 JPH0648190 B2 JP H0648190B2 JP 61255025 A JP61255025 A JP 61255025A JP 25502586 A JP25502586 A JP 25502586A JP H0648190 B2 JPH0648190 B2 JP H0648190B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
circuit
distance
measuring device
output
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61255025A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63108218A (ja
Inventor
裕司 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP61255025A priority Critical patent/JPH0648190B2/ja
Publication of JPS63108218A publication Critical patent/JPS63108218A/ja
Publication of JPH0648190B2 publication Critical patent/JPH0648190B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、投光手段から検知エリアに投光される光ビー
ムの被検知物体による反射光を、投光手段の側方に所定
距離をもって配置された受光手段にて受光し、受光手段
出力に基づいて検知エリア内の被検知物体までの距離の
変位を測定するようにした三角測量方式の光学式変位測
定装置に関するものである。
(背景技術) 従来、この種の三角測量方式の光学式変位測定装置は、
第2図及び第3図に示すようになっており、被検知物体
Xに対して光ビームPを投光する投光手段1は、投光タ
イミングを設定するクロックパルスを発生する発振回路
10、投光用発光素子12を駆動するドライブ回路11
および凸レンズよりなる投光用光学系13にて形成され
ており、投光用発光素子12から発せられる光を投光用
光学系13にて光ビームPに成形して検知エリアに投光
するようになっている。この投光手段1から所定距離l0
をもって側方に配設され被検知物体Xによる光ビームP
の反射光Rを集光する受光用光学系3は凸レンズにて形
成されている。この受光用光学系3の集光面に配設され
集光スポットSの位置(距離lに対応してM方向に移動す
る)に対応した相反する一対の位置信号IA,IBを出力す
る位置検出手段4は、例えば1次元位置検出素子(以
下、PSD4と称する)にて形成されており、この位置
信号IA,IBは相反した電流信号となっている。PSD
4の出力に基づいて被検知物体Xまでの距離lの変位を
演算する演算手段5は、PSD4から出力される位置信
号(相反する電流信号IA,IB)をそれぞれ増幅して電圧
信号VA,VBに変換する受光回路21a,21bと、受光回
路21a,21bの出力レベルを発振回路10の出力に基
づいてチェック(クロックパルスに同期してレベルを判
定)するレベル検出回路22a,22bと、レベル検出回路
22a,22bの出力(位置信号IA,IBのレベルに1:1
に対応するので、以下において、IA,IBと称する)の演
算を行う演算回路23と、レベル検出回路22a,22b
の出力IA,IBの加算を行う加算回路24と、減算回路
23から出力される第1の信号(IA−IB)と、加算回路
24から出力される第2の信号(IA+IB)との比率を演
算する除算回路25とで形成されており、除算回路25
から測距信号L0(=(IA−IB)/(IA+IB))が出力さ
れるようになっている。なお、上述のPSD4に代え
て、2個のフォトダイオードをM方向(集光スポットS
の移動方向)に連設したものを用いて各フォトダイオー
ド出力を位置信号IA,IBとしても良いことは言うまで
もない。
ここに、この測距信号L0は変位距離Δlに対して以下の
ような関係になっている。すなわち、変位測定装置から
被検知物体Xまでの距離lをl=lc+Δl(但し、lcは集光
スポットSが位置検出手段たるPSD4の中央点に集光
されるときの距離であり、Δlは距離lcからの変位距離)
とし、受光用光学系3からPSD4までの距離をF、被
検知物体Xからの反射光Rの集光スポットSのPSD4
の中央点からの移動距離をΔx、投光手段1と受光用光
学系3の光軸の交差角をθとすれば、 (lc/cosθ+Δlcosθ)Δx=(Δlsinθ)F ∴Δx=(tanθ)FΔl/(lc/cos2θ+Δl) ここで、 a=(tanθ)F,b=lc/cos2θとおくと、 Δx=aΔl/(b+Δl) …(1) となり、移動距離Δxと変位距離Δlの関係はノンリニア
となっている。
ここに、PSD4から出力される位置信号IA,IBと移
動距離Δxとの関係は、PSD4の有効長を2lpとすれ
ば、 (IA−IB)/(IA+IB)=Δx/lp …(2) となっている。したがって、(1),(2)式から明らかなよ
うに演算手段5から出力される測距信号L0は、変位距
離Δlの情報を含む信号であるが、変位距離Δlに対して
リニアな関係になっていない。したがって、変位距離Δ
lの測定精度を距離変化(変位の大小)があっても同一に
するためには、リニアリティ補正回路6を設けて、リニ
アな測距信号Lが得られるように補正する必要があっ
た。第3図(b)に示されるリニアリティ補正回路6は、
オペアンプOP、ダイオードD1〜D3、ボリュームVR
1〜VR6及び抵抗R1,R2にて形成され、測距信号L0
を4本の折れ線で近似してリニアリティ補正を行うもの
であり、折れ点は3点となっている。このリニアリティ
補正回路6から得られる測距信号Lは、被検知物体Xの
変位距離Δlに対してリニアな関係となっている。
しかしながら、この従来例にあっては、第4図に示すよ
うに、被検知物体Xの拡散反射率に応じて、距離Δlに
対する測距信号Lの傾きが変化するという問題があっ
た。たとえば、被検知物体Xが白紙である場合と黒紙で
ある場合とでは、僅かではあるが、Δlに対して1.0
%程度は、黒紙の方が測距信号Lの傾きが減少する。こ
の現象は、理論的には起こり得ないものであるが、現実
には、投光ビームが有限の大きさを持ち、また、理想的
なビーム形状とはならず、受光レンズにも種々の収差が
あるなどの原因により、受光素子上の受光スポット形状
は理想的な点とはならず、複雑な形状となるためであ
る。このような問題点のため、従来の変位測定装置で
は、拡散反射率の異なる被検知物体を拡散反射率の相違
に拘わらず精度良く検出することは困難であった。
なお、特開昭61−178610号や特開昭61−10
4202号に開示されているように、被検知物体の拡散
反射率の相違に拘わらず受光量が一定となるようにフィ
ードバック制御を行うことが知られているが、この場
合、距離の変位の測定信号に含まれる拡散反射率の相違
による誤差は除去できない。
(発明の目的) 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、被検知物体の拡散反射率の違
いによる距離の変位の測定誤差を補正可能な光学式変位
測定装置を提供するにある。
(発明の開示) 構 成 本発明に係る光学式変位測定装置にあっては、光ビーム
を検知エリアに投光する投光手段と、投光手段の側方に
所定距離をもって配設され被検知物体による光ビームの
反射光を集光する受光用光学系と、受光用光学系の集光
面に配設され被検知物体までの距離に応じて集光面内で
移動する集光スポットの位置に対応した相反する一対の
位置信号を出力する位置検出手段と、位置検出手段出力
に基づいて被検知物体までの距離の変位を演算する演算
手段とより成る光学式変位測定装置において、演算手段
から出力される距離の変位の測定信号に含まれる被検知
物体の拡散反射率の相違による誤差を無くすように補正
を加える手段を設けて成るものであり、被検知物体の拡
散反射率の相違による距離の変位の測定誤差を補正可能
としたものである。
実施例1 第1図は本発明の一実施例のブロック回路図を示すもの
で、第2図及び第3図に示す従来例と同様の光学式変位
測定装置において、関数回路7と乗算回路8とを付加し
たものである。関数回路7は、加算回路24から出力さ
れる受光量(IA+IB)に応じて、関数電圧α(IA+IB)
を発生させる。関数回路7の入出力特性を第5図に示
す。横軸は受光量(IA+IB)であり、縦軸は関数電圧α
(IA+IB)の値である。被検知物体Xが黒紙である場合
には、拡散反射率が低いので、受光量(IA+IB)は小さ
く、被検知物体Xが白紙である場合には、拡散反射率が
高いので、受光量(IA+IB)は大きい。このときの関数
電圧α(IA+IB)の値をαとすると、黒紙の場合に比
べて白紙の場合には、関数電圧α(IA+IB)の値は、α
0の1%程度小さくなるようにしている。
乗算回路8では、除算回路25から出力された測距信号
0(=(IA−IB)/(IA+IB))に、関数回路7から出
力される関数電圧α(IA+IB)の値を乗算し、拡散反射
率による誤差を含まない測距信号L0′(=α(IA+IB)
(IA−IB)/(IA+IB))を作成する。この測距信号
0′をリニアリティ補正回路6にてリニアライズする
ことにより、拡散反射率の違いによる距離の変位の測定
誤差を除くことができる。その他の構成及び動作につい
ては、従来例と同様であるので、説明を省略する。
なお、関数回路7の関数型を変えたり、利得を調整した
りすることによって、種々の光学系や被検知物体に対応
する補正が可能であることは言うまでもない。
実施例2 第6図は本発明の他の実施例のブロック図である。本実
施例にあっては、測距演算のために除算回路25を用い
ないで、全受光量(IA+IB)が略一定となるように光量
フィードバックを掛けることにより測距演算を行ってい
る。全受光量(IA+IB)は加算回路24の出力として得
られるので、これを補正差動回路26を介して差動回路
27に入力して基準電圧Vrefと比較し、差動回路27
の出力Vmを積分回路28にて積分し、変調回路14を
介して投光用発光素子12のドライブ回路11に供給
し、投光用発光素子12の発光量をフィードバック制御
している。変調回路14は、投光タイミングを設定する
クロックパルスを発生する発振回路10の発振出力に同
期して、積分回路28の出力をチョッピングしてドライ
ブ回路11に伝達する。
上記の光量フィードバックを行う場合において、図に示
すように、被検知物体の拡散反射率の違いを、積分回路
28の出力から取り出し、補正差動回路26で受光量
(IA+IB)へ局部帰還を掛けることにより、測距演算の
分母の式に操作を加え、補正を行っている。その演算式
を求めるために、第6図の光量フィードバック系をブロ
ック図で書き出したのが、第7図である。第7図におい
て、G1は積分回路28のゲイン、G2は受光ゲイン、G
3は補正差動回路26における局部帰還のゲイン、Aは
拡散反射率である。また、Vref,Vmは上述のように、
それぞれ差動回路27の基準電圧及び出力電圧である。
第7図のフィードバック系において、次式が成立する。
Vm=Vref−(AG12Vm−G13Vm) よって、 したがって、測距演算式は、 となり、分母の の項が、受光量の大小に応じて測距演算式の傾きに補正
を加えている。そして、その補正量は、補正差動回路2
6のゲインG3を変えることによって調整可能である。
なお、補正差動回路26と差動回路27及び積分回路2
8は、第8図の具体回路例に示すように、オペアンプO
1〜OP3とCR素子によって実現することができる。
(発明の効果) 本発明は上述のように、投光手段から検知エリアに投光
される光ビームの被検知物体による反射光を、投光手段
の側方に所定距離をもって配置された受光手段にて受光
し、受光手段出力に基づいて検知エリア内の被検知物体
までの距離の変位を測定するようにした三角測量方式の
光学式変位測定装置において、理論的には起こり得ない
が、現実には光ビームが有限の大きさを持つことや受光
用光学系の収差の影響を受けることにより位置検出手段
上の受光スポット形状が理想的な点とはならず、複雑な
形状となるというような原因によって、演算手段から出
力される距離の変位の測定信号には、被検知物体の拡散
反射率の相違による誤差が生じることを発見し、この誤
差を無くすように補正を加える手段を設けたものである
から、例えば、特開昭61−178610号や特開昭6
1−104202号のような従来例では、その存在さえ
も知られていなかった被検知物体の拡散反射率の相違に
よる距離の変位の測定誤差を防止できるものであり、従
来よりも高精度の光学式変位測定装置を実現できるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック回路図、第2図
(a)は従来例の要部概略構成を示す図、同図(b)は同上の
要部断面図、第3図(a)は同上の要部ブロック回路図、
同図(b)は同上の要部回路図、第4図は同上の動作説明
図、第5図は本発明の動作説明図、第6図は本発明の他
の実施例のブロック回路図、第7図は同上のフィードバ
ック系のブロック図、第8図は同上の要部具体回路図で
ある。 1は投光手段、3は受光用光学系、4は位置検出手段、
5は演算手段、6はリニアリティ補正回路、7は関数回
路、8は乗算回路である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ビームを検知エリアに投光する投光手段
    と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され被検知
    物体による光ビームの反射光を集光する受光用光学系
    と、受光用光学系の集光面に配設され被検知物体までの
    距離に応じて集光面内で移動する集光スポットの位置に
    対応した相反する一対の位置信号を出力する位置検出手
    段と、位置検出手段出力に基づいて被検知物体までの距
    離の変位を演算する演算手段とより成る光学式変位測定
    装置において、演算手段から出力される距離の変位の測
    定信号に含まれる被検知物体の拡散反射率の相違による
    誤差を無くすように補正を加える手段を設けて成ること
    を特徴とする光学式変位測定装置。
  2. 【請求項2】演算手段は、上記一対の位置信号を加算す
    る加算回路と、その加算結果にて上記位置信号を除算す
    る除算回路とを具備し、上記補正を加える手段は、前記
    加算回路の加算結果に応じて関数電圧を発生させる関数
    回路と、その関数電圧を前記除算器の除算結果に乗算す
    る乗算回路とを具備することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の光学式変位測定装置。
  3. 【請求項3】演算手段は、受光量を一定に保つ光量フィ
    ードバック回路を具備し、上記補正を加える手段は、前
    記光量フィードバック回路における誤差増幅部から出力
    されるフィードバック電圧の一部を誤差増幅部の入力側
    に局部帰還する局部帰還回路より成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光学式変位測定装置。
JP61255025A 1986-10-27 1986-10-27 光学式変位測定装置 Expired - Lifetime JPH0648190B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61255025A JPH0648190B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 光学式変位測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61255025A JPH0648190B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 光学式変位測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63108218A JPS63108218A (ja) 1988-05-13
JPH0648190B2 true JPH0648190B2 (ja) 1994-06-22

Family

ID=17273139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61255025A Expired - Lifetime JPH0648190B2 (ja) 1986-10-27 1986-10-27 光学式変位測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0648190B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0312617A (ja) * 1989-06-12 1991-01-21 Chinon Ind Inc 撮像プリント装置
JPH0560532A (ja) * 1990-11-27 1993-03-09 Nkk Corp 光学式形状計
JPH051904A (ja) * 1990-11-27 1993-01-08 Nkk Corp 光学式形状計
KR100380133B1 (ko) * 1996-12-24 2003-08-14 주식회사 포스코 광센서에서 피측정물의 반사광 강도에 따른 오차 보상방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5995413A (ja) * 1982-11-24 1984-06-01 Canon Inc 距離検出装置
JPS6095318A (ja) * 1983-10-31 1985-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光式距離測定装置
JPH0752087B2 (ja) * 1984-10-26 1995-06-05 三菱電機株式会社 光変位計
JPS61178610A (ja) * 1985-02-01 1986-08-11 Sankusu Kk 反射型距離センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63108218A (ja) 1988-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shinohara et al. Compact and high-precision range finder with wide dynamic range and its application
GB1604362A (en) Siemens ag
US4484069A (en) Apparatus and method for sensing distance
US4934810A (en) Method and apparatus for controlling the quantity of emitted light in an optical measuring head
WO2021245809A1 (ja) 距離測定装置、ミラー制御方法、及びプログラム
JPH0648190B2 (ja) 光学式変位測定装置
JPH10197212A (ja) 光式変位センサ、光式厚さセンサ、変位検出方法及び厚さ検出方法
US4365256A (en) Method for accurate control of a light beam in phototypesetting and other applications
JPS61104202A (ja) 光変位計
JPH0648191B2 (ja) 光学式変位測定装置
US4884888A (en) Method and device for contactless optical measurement of distance changes
JPH0412804B2 (ja)
JPH0798429A (ja) 距離計測装置
JP2886663B2 (ja) 光走査型変位センサ
JPH065166B2 (ja) 光学式変位測定装置
JPH0778429B2 (ja) 測距装置
JPS6474405A (en) Method for measuring work gap at the time of arc welding
JPH09318349A (ja) 光学式変位測定装置
JPH05231848A (ja) 光学式変位センサ
JPH0421109Y2 (ja)
JPH05272969A (ja) 測距装置
JPH07107483B2 (ja) 光学式変位測定装置
JP2544789B2 (ja) 光学式変位測定装置
JPH0511241B2 (ja)
JPS623609A (ja) 測距装置

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term