JPH0648191B2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents
光学式変位測定装置Info
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- JPH0648191B2 JPH0648191B2 JP61255026A JP25502686A JPH0648191B2 JP H0648191 B2 JPH0648191 B2 JP H0648191B2 JP 61255026 A JP61255026 A JP 61255026A JP 25502686 A JP25502686 A JP 25502686A JP H0648191 B2 JPH0648191 B2 JP H0648191B2
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- light
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- signal
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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。
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に交換する受光回路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)の減
算を行う減算回路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。
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に交換する受光回路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)の減
算を行う減算回路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。
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。
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。
従来、このリニアリティ補正回路６としては、補正値メ
モリを用いたデジタル式の補正回路が提案されている
が、分解能を良くするためには、補正値メモリの記憶容
量を大きくする必要があり、また、部品のばらつきに応
じて個別に最適な補正値を設定する必要があるので、コ
ストが大幅に高くなって量産化されていなかった。
モリを用いたデジタル式の補正回路が提案されている
が、分解能を良くするためには、補正値メモリの記憶容
量を大きくする必要があり、また、部品のばらつきに応
じて個別に最適な補正値を設定する必要があるので、コ
ストが大幅に高くなって量産化されていなかった。
また、折れ線関数によって近似するアナログ式のリニア
リティ補正回路６が提案されている。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ＶＲ1〜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
なっており、６個のボリュームＶＲ1〜ＶＲ6の調整が必
要になる。ところで、このような従来例にあっては、折
れ線近似による補正誤差を少なくするには、折れ線数を
増やせば良いことになるが、折れ線数を増加した場合に
は、調整点が大幅に増加して構成が複雑になると共に、
調整作業が面倒になってコストが高くなるという問題が
あった。
リティ補正回路６が提案されている。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ＶＲ1〜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
なっており、６個のボリュームＶＲ1〜ＶＲ6の調整が必
要になる。ところで、このような従来例にあっては、折
れ線近似による補正誤差を少なくするには、折れ線数を
増やせば良いことになるが、折れ線数を増加した場合に
は、調整点が大幅に増加して構成が複雑になると共に、
調整作業が面倒になってコストが高くなるという問題が
あった。
そこで、従来、測距信号ＬがＬ＝(ＩA−ＩB)／(ＩA＋k
ＩB)となるように、演算手段５を形成し、補正定数kを
変化させることによりリニアリティ補正を行うことが提
案されている。この場合、測距信号Ｌは であり、 上式に を代入すると、 この式がリニアになる条件は、 であるから、これを解くと、 になる。したがって、kがこの値になるように調整して
やれば、リニアリティ補正の補正誤差を理論的には０に
することができることになる。この場合、リニアリティ
補正における調整箇所は１箇所になり、構成が簡単にな
る上、調整作業も簡単になって量産が容易にでき、コス
トを安くすることができる。
ＩB)となるように、演算手段５を形成し、補正定数kを
変化させることによりリニアリティ補正を行うことが提
案されている。この場合、測距信号Ｌは であり、 上式に を代入すると、 この式がリニアになる条件は、 であるから、これを解くと、 になる。したがって、kがこの値になるように調整して
やれば、リニアリティ補正の補正誤差を理論的には０に
することができることになる。この場合、リニアリティ
補正における調整箇所は１箇所になり、構成が簡単にな
る上、調整作業も簡単になって量産が容易にでき、コス
トを安くすることができる。
なお、特開昭６１−８４５８０号公報では、位置信号Ｉ
A,ＩBの差(ＩB−ＩA)を和(ＩB＋ＩA)で除算するとき
に、分母に(ＩB−ＩA)／Ｋを補正値として加算すること
により、リニアリティ補正を行うことが提案されている
が、この公報に開示された式もk＝(Ｋ＋１)／(Ｋ−１)
と置けば、上述の(ＩA−ＩB)／(ＩA＋kＩB)の式と同じ
になる。
A,ＩBの差(ＩB−ＩA)を和(ＩB＋ＩA)で除算するとき
に、分母に(ＩB−ＩA)／Ｋを補正値として加算すること
により、リニアリティ補正を行うことが提案されている
が、この公報に開示された式もk＝(Ｋ＋１)／(Ｋ−１)
と置けば、上述の(ＩA−ＩB)／(ＩA＋kＩB)の式と同じ
になる。
これらの従来例にあっては、補正定特に問題となるの
は、１次元位置検出素子(ＰＳＤ４)のリニアリティ特性
である。第４図はＰＳＤ４のリニアリティ特性の代表値
を理論値と共に示す図である。第４図において、横軸は
ＰＳＤ４上の集光スポットＳの位置を示し、縦軸はリニ
アリティ誤差(直線からのずれ)を示す。このように、検
出素子そのもののリニアリティ特性が理論値とは異なっ
ているため、理論的に最適な補正定数kの値でリニアリ
ティ補正をかけても測距信号を完全にリニアーにするこ
とは出来ず、検出素子のリニアリティ誤差が装置全体の
リニアリティ誤差として現れるという問題があった。
は、１次元位置検出素子(ＰＳＤ４)のリニアリティ特性
である。第４図はＰＳＤ４のリニアリティ特性の代表値
を理論値と共に示す図である。第４図において、横軸は
ＰＳＤ４上の集光スポットＳの位置を示し、縦軸はリニ
アリティ誤差(直線からのずれ)を示す。このように、検
出素子そのもののリニアリティ特性が理論値とは異なっ
ているため、理論的に最適な補正定数kの値でリニアリ
ティ補正をかけても測距信号を完全にリニアーにするこ
とは出来ず、検出素子のリニアリティ誤差が装置全体の
リニアリティ誤差として現れるという問題があった。
（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、受光光学系における集光スポ
ットの位置を検出するための位置検出手段等のリニアリ
ティ誤差をも補正することが可能な光学式変位測定装置
を提供するにある。
その目的とするところは、受光光学系における集光スポ
ットの位置を検出するための位置検出手段等のリニアリ
ティ誤差をも補正することが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、上記一対
の位置信号を加減算した第１の信号と、一方の位置信号
あるいは一対の位置信号を加減算した第２の信号との比
率を演算して被検知物体までの距離の変位に対応する測
距信号を得るように演算手段を形成し、第１あるいは第
２の信号中に含まれる一方の位置信号に、被検知物体ま
での距離の関数を乗じることにより変位距離に対する測
距信号のリニアリティを補正する手段を設けたものであ
り、受光光学系における集光スポットの位置を検出する
ための位置検出手段等のリニアリティ誤差をも補正でき
るようにしたものである。
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、上記一対
の位置信号を加減算した第１の信号と、一方の位置信号
あるいは一対の位置信号を加減算した第２の信号との比
率を演算して被検知物体までの距離の変位に対応する測
距信号を得るように演算手段を形成し、第１あるいは第
２の信号中に含まれる一方の位置信号に、被検知物体ま
での距離の関数を乗じることにより変位距離に対する測
距信号のリニアリティを補正する手段を設けたものであ
り、受光光学系における集光スポットの位置を検出する
ための位置検出手段等のリニアリティ誤差をも補正でき
るようにしたものである。
実施例１ 第１図は本発明の一実施例を示すもので、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、関数発生補正加算回路７を設けて、この回路に測距
信号Ｌを与え、距離に応じて任意にkの値を変化させ得
るようにしている。つまり、従来例の補正定数kを距離
の関数k(Ｌ)にするわけであり、その他の構成及び動作
については上述の従来例と同様である。第５図は関数k
(Ｌ)の関数型を様々に変化させた場合のリニアリティ誤
差の変化を示す説明図であり、このグラフに示すよう
に、k(Ｌ)の関数型を変化させることにより任意の形の
リニアリティ特性を得ることができる。したがって、こ
の回路を用いれば、例えば第４図に示すような位置検出
素子の非線形特性をも容易に補正することができ、装置
全体としてリニアリティ誤差を解消することができるも
のである。
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、関数発生補正加算回路７を設けて、この回路に測距
信号Ｌを与え、距離に応じて任意にkの値を変化させ得
るようにしている。つまり、従来例の補正定数kを距離
の関数k(Ｌ)にするわけであり、その他の構成及び動作
については上述の従来例と同様である。第５図は関数k
(Ｌ)の関数型を様々に変化させた場合のリニアリティ誤
差の変化を示す説明図であり、このグラフに示すよう
に、k(Ｌ)の関数型を変化させることにより任意の形の
リニアリティ特性を得ることができる。したがって、こ
の回路を用いれば、例えば第４図に示すような位置検出
素子の非線形特性をも容易に補正することができ、装置
全体としてリニアリティ誤差を解消することができるも
のである。
実施例２ 第６図は本発明の他の実施例の要部回路図である。本実
施例は、関数発生補正加算回路７の実施例を示してい
る。この関数発生補正加算回路７は、オペアンプＯＰ１
を含む補正加算回路と、オペアンプＯＰ２,ＯＰ３を含
む関数発生回路８とを備えている。位置信号ＩA,ＩBは
それぞれ抵抗Ｒ及びボリュームＶＲ１を介してオペアン
プＯＰ１に入力され、位置信号ＩBには関数発生回路８
から出力される関数電圧が乗算され、その乗算結果が位
置信号ＩAと加算されて、補正加算出力信号(ＩA＋k(Ｌ)
ＩB)が得られる。関数発生回路８においては、オペアン
プＯＰ１からの補正加算出力信号(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)をボ
リュームＶＲ２で分圧してスレショルド電圧Ｖcを作成
する。ボリュームＶＲ２の分圧定数をαとすると、スレ
ショルド電圧Ｖcは、 Ｖc＝(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)α で表される。
施例は、関数発生補正加算回路７の実施例を示してい
る。この関数発生補正加算回路７は、オペアンプＯＰ１
を含む補正加算回路と、オペアンプＯＰ２,ＯＰ３を含
む関数発生回路８とを備えている。位置信号ＩA,ＩBは
それぞれ抵抗Ｒ及びボリュームＶＲ１を介してオペアン
プＯＰ１に入力され、位置信号ＩBには関数発生回路８
から出力される関数電圧が乗算され、その乗算結果が位
置信号ＩAと加算されて、補正加算出力信号(ＩA＋k(Ｌ)
ＩB)が得られる。関数発生回路８においては、オペアン
プＯＰ１からの補正加算出力信号(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)をボ
リュームＶＲ２で分圧してスレショルド電圧Ｖcを作成
する。ボリュームＶＲ２の分圧定数をαとすると、スレ
ショルド電圧Ｖcは、 Ｖc＝(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)α で表される。
第７図に距離の変化に対する位置信号ＩA,ＩBのレベル
変化を示す。オペアンプＯＰ２は位置信号ＩBとスレシ
ョルド電圧Ｖcとを入力されており、その入出力特性は
第８図に示すようになる。第８図において、横軸は位置
信号ＩBのレベルを示し、縦軸はオペアンプＯＰ２の出
力電圧Ｖo2を示しており、スレショルド電圧Ｖcの値に
よって折れ点の位置が変化している。オペアンプＯＰ２
の出力電圧Ｖo2は、位置信号ＩBのレベルとスレショル
ド電圧Ｖcの値とを比較して場合分けすると、 ｜ＩB｜＞２Ｖcの場合、Ｖo2＝−(ＩB＋２Ｖc) ｜ＩB｜＜２Ｖcの場合、Ｖo2＝０ ｜ＩB｜＝２Ｖcの場合を考えると、 となる。つまり、ボリュームＶＲ２の分圧定数αは測距
値を意味しており、ボリュームＶＲ２の分圧定数αを調
整することにより、オペアンプＯＰ２の出力が変化する
距離Δlkを自由に設定することができる(第９図参照)。
変化を示す。オペアンプＯＰ２は位置信号ＩBとスレシ
ョルド電圧Ｖcとを入力されており、その入出力特性は
第８図に示すようになる。第８図において、横軸は位置
信号ＩBのレベルを示し、縦軸はオペアンプＯＰ２の出
力電圧Ｖo2を示しており、スレショルド電圧Ｖcの値に
よって折れ点の位置が変化している。オペアンプＯＰ２
の出力電圧Ｖo2は、位置信号ＩBのレベルとスレショル
ド電圧Ｖcの値とを比較して場合分けすると、 ｜ＩB｜＞２Ｖcの場合、Ｖo2＝−(ＩB＋２Ｖc) ｜ＩB｜＜２Ｖcの場合、Ｖo2＝０ ｜ＩB｜＝２Ｖcの場合を考えると、 となる。つまり、ボリュームＶＲ２の分圧定数αは測距
値を意味しており、ボリュームＶＲ２の分圧定数αを調
整することにより、オペアンプＯＰ２の出力が変化する
距離Δlkを自由に設定することができる(第９図参照)。
ボリュームＶＲ３には、オペアンプＯＰ２の出力と、そ
の極性をオペアンプＯＰ３にて反転した電圧とが印加さ
れており、ボリュームＶＲ３が中央位置に設定されてい
る場合には、関数発生回路８からは何の出力電圧も発生
しない。したがって、この場合には、オペアンプＯＰ１
よりなる補正加算回路は従来の補正定数kで働いてい
る。
の極性をオペアンプＯＰ３にて反転した電圧とが印加さ
れており、ボリュームＶＲ３が中央位置に設定されてい
る場合には、関数発生回路８からは何の出力電圧も発生
しない。したがって、この場合には、オペアンプＯＰ１
よりなる補正加算回路は従来の補正定数kで働いてい
る。
また、｜ＩB｜＞２Ｖcの場合には、ボリュームＶＲ３の
分圧定数βを変化させることでkの値を変えることがで
きる(第９図参照)。以上をまとめると、オペアンプＯＰ
１による補正加算出力Ｖo1は、 ｜ＩB｜＜＝２Ｖcの場合、 ｜ＩB｜＞２Ｖcの場合、 となる。つまり、第９図に示すように、ボリュームＶＲ
２の分圧定数αで折れ点Δlkの位置を調整し、ボリュー
ムＶＲ３の分圧定数βでＬ＜Δlkにおけるk′の値を調
整できるわけである。
分圧定数βを変化させることでkの値を変えることがで
きる(第９図参照)。以上をまとめると、オペアンプＯＰ
１による補正加算出力Ｖo1は、 ｜ＩB｜＜＝２Ｖcの場合、 ｜ＩB｜＞２Ｖcの場合、 となる。つまり、第９図に示すように、ボリュームＶＲ
２の分圧定数αで折れ点Δlkの位置を調整し、ボリュー
ムＶＲ３の分圧定数βでＬ＜Δlkにおけるk′の値を調
整できるわけである。
実施例３ 第１０図及び第１１図は本発明のさらに他の実施例の動
作説明図である。本実施例にあっては、実施例２におけ
るオペアンプＯＰ２に接続されたダイオードの極性を反
対にして関数発生回路８を組むことにより、その入出力
特性が第１０図に示すようになり、したがって、第１１
図に示すように、基準距離Δlkよりも遠方の領域におけ
るリニアリティ調整が可能となる。この実施例において
も、基準距離ΔlkはボリュームＶＲ２にて調整可能であ
り、基準距離Δlkよりも遠方の領域におけるリニアリテ
ィ誤差は、ボリュームＶＲ３にて調整可能である。
作説明図である。本実施例にあっては、実施例２におけ
るオペアンプＯＰ２に接続されたダイオードの極性を反
対にして関数発生回路８を組むことにより、その入出力
特性が第１０図に示すようになり、したがって、第１１
図に示すように、基準距離Δlkよりも遠方の領域におけ
るリニアリティ調整が可能となる。この実施例において
も、基準距離ΔlkはボリュームＶＲ２にて調整可能であ
り、基準距離Δlkよりも遠方の領域におけるリニアリテ
ィ誤差は、ボリュームＶＲ３にて調整可能である。
実施例４ 第１２図は本発明の別の実施例の要部回路図であり、関
数発生回路８1,８2,８3,…,８nが複数個設けられている
点を除いては、第６図回路と同様の構成を有している。
本実施例にあっては、実施例２,３において説明した関
数発生回路８1,８2,８3,…,８nを複数個組み合わせるこ
とにより、複雑な特性の位置検出素子についても完全に
リニアリティ補正することを可能としたものである。
数発生回路８1,８2,８3,…,８nが複数個設けられている
点を除いては、第６図回路と同様の構成を有している。
本実施例にあっては、実施例２,３において説明した関
数発生回路８1,８2,８3,…,８nを複数個組み合わせるこ
とにより、複雑な特性の位置検出素子についても完全に
リニアリティ補正することを可能としたものである。
実施例５ 第１３図は本発明のさらに別の実施例のブロック回路図
である。本実施例にあっては、信号(ＩA−ＩB)と信号
(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)との比率を求めるために、除算回路２
５を用いないで、光量フィードバック回路９により比率
を求めるようにしている。すなわち、レベル検出回路２
２a,２２bからの出力信号ＩA,ＩBを関数発生補正加算回
路７に入力し、一方の信号ＩBに補正関数k(Ｌ)を乗じて
他方の信号ＩAと加算し、信号(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)を作成
し、全受光量が(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)となるように、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。
関数発生補正加算回路７の出力は、光量フィードバック
回路９における差動回路１６に入力されて、基準電圧Ｖ
refと比較され、その差に応じた電圧が積分回路１５に
入力される。積分回路１５の出力は、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に入力され
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１５の出力をチョッピングしてドライブ回
路１１に伝達している。なお、関数発生補正加算回路７
については、第６図回路と同様のものを用いることがで
きる。
である。本実施例にあっては、信号(ＩA−ＩB)と信号
(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)との比率を求めるために、除算回路２
５を用いないで、光量フィードバック回路９により比率
を求めるようにしている。すなわち、レベル検出回路２
２a,２２bからの出力信号ＩA,ＩBを関数発生補正加算回
路７に入力し、一方の信号ＩBに補正関数k(Ｌ)を乗じて
他方の信号ＩAと加算し、信号(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)を作成
し、全受光量が(ＩA＋k(Ｌ)ＩB)となるように、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。
関数発生補正加算回路７の出力は、光量フィードバック
回路９における差動回路１６に入力されて、基準電圧Ｖ
refと比較され、その差に応じた電圧が積分回路１５に
入力される。積分回路１５の出力は、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に入力され
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１５の出力をチョッピングしてドライブ回
路１１に伝達している。なお、関数発生補正加算回路７
については、第６図回路と同様のものを用いることがで
きる。
実施例６ 他の実施例として、測距信号Ｌが となるように関数発生補正加算回路７を形成し、補正関
数k(Ｌ)を適当に設定することによりリニアリティ補正
を行うようにしたものがあり、その他、以下のいずれか
の演算式を用いる実施例がある。
数k(Ｌ)を適当に設定することによりリニアリティ補正
を行うようにしたものがあり、その他、以下のいずれか
の演算式を用いる実施例がある。
これらのいずれの測距演算式を用いた場合においても、
補正関数k(Ｌ)を適当に設定することによって、位置検
出素子等のリニアリティ誤差をも含めて装置全体のリニ
アリティ誤差を解消することができる。
補正関数k(Ｌ)を適当に設定することによって、位置検
出素子等のリニアリティ誤差をも含めて装置全体のリニ
アリティ誤差を解消することができる。
（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、一対の位置信号を加減算
した第１の信号と、一方の位置信号あるいは一対の位置
信号を加減算した第２の信号との比率を演算して被検知
物体までの距離の変位に対応する測距信号を得るように
演算手段を形成し、第１あるいは第２の信号中に含まれ
る一方の位置信号に、被検知物体までの距離の関数を乗
じることにより変位距離に対する測距信号のリニアリテ
ィを補正する手段を設けたものであり、受光光学系にお
ける集光スポットの位置を検出するための位置検出手段
等のリニアリティ誤差をも含めて装置全体のリニアリテ
ィ誤差を補正することが可能であるという効果がある。
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、一対の位置信号を加減算
した第１の信号と、一方の位置信号あるいは一対の位置
信号を加減算した第２の信号との比率を演算して被検知
物体までの距離の変位に対応する測距信号を得るように
演算手段を形成し、第１あるいは第２の信号中に含まれ
る一方の位置信号に、被検知物体までの距離の関数を乗
じることにより変位距離に対する測距信号のリニアリテ
ィを補正する手段を設けたものであり、受光光学系にお
ける集光スポットの位置を検出するための位置検出手段
等のリニアリティ誤差をも含めて装置全体のリニアリテ
ィ誤差を補正することが可能であるという効果がある。
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
の実施例の要部回路図、第７図乃至第９図は同上の動作
説明図、第１０図及び第１１図は本発明のさらに他の実
施例の動作説明図、第１２図は本発明の別の実施例の要
部回路図、第１３図は本発明のさらに別の実施例のブロ
ック回路図である。 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、７は関数発生補正加算回路である。
(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
の実施例の要部回路図、第７図乃至第９図は同上の動作
説明図、第１０図及び第１１図は本発明のさらに他の実
施例の動作説明図、第１２図は本発明の別の実施例の要
部回路図、第１３図は本発明のさらに別の実施例のブロ
ック回路図である。 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、７は関数発生補正加算回路である。
Claims (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、上記一対の位置信号を加減算した第１の
信号と、一方の位置信号あるいは一対の位置信号を加減
算した第２の信号との比率を演算して被検知物体までの
距離の変位に対応する測距信号を得るように演算手段を
形成し、第１あるいは第２の信号中に含まれる一方の位
置信号に、被検知物体までの距離の関数を乗じることに
より変位距離に対する測距信号のリニアリティを補正す
る手段を設けたことを特徴とする光学式変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255026A JPH0648191B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP61255026A JPH0648191B2 (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 光学式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108219A JPS63108219A (ja) | 1988-05-13 |
| JPH0648191B2 true JPH0648191B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17273153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61255026A Expired - Lifetime JPH0648191B2 (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 光学式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648191B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6413412A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-18 | Sunx Ltd | Reflection type distance sensor |
| JPH0212008A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Nippon Autom Kk | 非接触変位測定装置 |
| JP5635870B2 (ja) * | 2010-10-22 | 2014-12-03 | 新日本無線株式会社 | 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置 |
| JP7157923B2 (ja) * | 2018-09-26 | 2022-10-21 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184580A (ja) * | 1984-10-02 | 1986-04-30 | Yukio Muto | 変位量測定器 |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP61255026A patent/JPH0648191B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63108219A (ja) | 1988-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |