JPH0721409B2 - 光学的距離検出装置 - Google Patents

光学的距離検出装置

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JPH0721409B2
JPH0721409B2 JP60207660A JP20766085A JPH0721409B2 JP H0721409 B2 JPH0721409 B2 JP H0721409B2 JP 60207660 A JP60207660 A JP 60207660A JP 20766085 A JP20766085 A JP 20766085A JP H0721409 B2 JPH0721409 B2 JP H0721409B2
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JP
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observation lens
light beam
optical
light
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正徳 出澤
明 倉橋
真之 安立
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Hamamatsu Photonics KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Hamamatsu Photonics KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学的に物体までの距離を検知する光学的距離
検出装置の改良に関する。
（従来の技術） 物体表面上に光ビームを投射して光像（輝点）を生成
し、その光像を観測レンズによって観測面上へ投影し、
観測面上における光像の投影像の位置を検出し、３角測
量の原理に基づいて物体表面までの距離を算出する方式
の光学的距離検出法が多用されている。第３図に３角測
量による距離検出装置の典型的な構成を示した。この構
成で物栄Ｏ上の標点Ｔまでの距離Ｚは観測面上における
標点像の位置XaおよびXbを用い射次式で算出される。
また、距離検出誤差ΔＺは、次式で見積もられる。
この式から分かるように、計測誤差は、基線長１に反比
例している。すなわち、３角測量の原理に基づく距離検
出法では、基線長を大きくすることが計測精度を確保す
る上で重要であり、これがこの原理に基づく距離検出器
を小型化していく上で一つの障害となっている。
より小型の距離検出器を実現刷るために第４図に示す観
測レンズＬと物体Ｏとの間に鏡Ｍを配置した構造の光学
的小型距離検出法（RORS;Riken Optical Range Sensing
Scheme）が考案されている。この方法によれば、光学
系の幅を等価的な基線長よりも著しく狭くすることが可
能であり、極めて小型の距離検出器を実現できる。第４
図の構成では、光軸方向の距離Ｚは次式で与えられる。
一方、第４図に示される様に、小型化のためには、観測
レンズの光軸と光ビームの光軸を一致して装置を構成す
ることが有利であるが、この構成すると、光ビーム投射
レンズと観測レンズとが共用されているために、レンズ
表面における投射光の反射が、光位置検出素子の出力信
号へ影響したり、物体上に生成される光像の大きさ、収
束状態を観測系と独立には設定できないなどの欠点を有
する。
本発明の目的は、投射光ビームのレンズ表面における反
射の影響をなくし、また、投影光ビームの収束状態の自
由度を高め、小型、高精度、高安定な光学的距離検出装
置を提供することである。
（問題点を解決するための手段） 観測レンズを穴開きレンズとするか、又は光ビーム発生
手段を物体と観測レンズとの間の観測レンズ光軸上に配
して、光ビームの投射系と光像の観測系とを独立とし、
観測レンズと物体との間に反射体を配置することにより
この目的は達成される。
（作 用） 光ビームは光像観測系に従属することなく物体上に投射
され、この投射によって形成された光像は、一旦反射体
で反射された後観測レンズを通して光位置検出用素子上
に投影される。この投影の際も、投射光ビームと干渉す
ることがない。
（実施例） 以下、本発明をいくつかの実施例によって詳しく説明す
る。第１図は本発明の一実施例の平面図であり、第４図
に示した構成で観測レンズＬの中央部に穴Ｈを設け、光
ビームＢがレンズＬに当たらないようにして、光ビーム
Ｂのレンズ面での反射を排除するものである。また、穴
Ｈの部分を平面状として、反射光が光位置検出用素子Ｐ
の方向には戻らないようにするなどの構成も考えられ
る。光軸方向の距離は第４図と同様に式（３）で与えら
れる。
第２図の構成は、光ビームの投射系（光源Ｓ）を観測レ
ンズＬに関して物体Ｏ側に配置したものである。この構
成においても光軸方向の距離は第４図の構成と同様に式
（３）で与えられる。第２図に示した結像光線の図から
も理解できるように、光投射系を適当な位置に配置すれ
ば、観測レンズＬによる観測面への投射に対して、ほと
んど障害にならないように構成することが可能である。
（発明の効果） 以上のように、本発明においては、物体表面上に光ビー
ムを投射し、光像を生成し、それを観測面上に投影し、
観測面上に投影された光像の位置を検出して、光学的距
離情報を取得する装置において、光ビーム投射系と観測
系とを分離して配置し、また観測レンズと物体との間
に、光像からの光を反射して観測レンズへ入射させる反
射体を配置しており、これにより、投射光ビームのレン
ズ表面における反射光の像位置検出用素子への影響を排
除でき、投射光ビームの収束位置などを観測系と独立に
選定できるため、計測範囲における物体上の光像の大き
さを望ましい状態となるように設定できる。従って、小
型、高精度、高安定な高学的距離検出装置を実現出来
る。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第２図は本発明の実施例の平面図、第３図は
３角測量による従来の距離検出法の説明図、 第４図は従来の光学的距離検出装置の平面図。 Ｓ……光源、Ｂ……光ビーム、 Ｐ……光位置検出素子、Ｏ……物体、 Ｔ……標点、Ｍ……鏡、 L,L0……観測レンズ、LP……投射レンズ、 Ｈ……穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉橋 明 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 安立 真之 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−52710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−199909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−146850（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物体上の光像を光位置検出用素子上に投影
    する観測レンズ、および 前記物体と前記観測レンズとの間に配置され、前記光像
    を一旦反射した後前記観測レンズに投入する反射体、及
    び 前記観測レンズの光軸に沿って光ビームを投射して前記
    物体上に光像を形成する光ビーム投射手段から構成され
    る光学距離検出装置において、 前記観測レンズの中央部に穴が設けられており、前記光
    ビームがこの穴を通して前記物体上に投射され、これに
    よって前記観測レンズによって収束あるいは反射されな
    い位置を通して光りビームを投射して前記物体上に光像
    を形成することを特徴とする光学距離検出装置。
  2. 【請求項２】物体上の光像を光位置検出用素子上に投影
    する観測レンズ、および 前記物体と前記観測レンズとの間に配置され、前記光像
    を一旦反射した後前記観測レンズに投入する反射体、及
    び 前記観測レンズの光軸に沿って光ビームを投射して前記
    物体上に光像を形成する光ビーム投射手段から構成され
    る光学距離検出装置において、 前記光ビーム投射手段が、前記物体と前記観測レンズと
    の間の前記光学軸上に設置されており、前記光ビームが
    前記観測レンズを介することなく前記物体上に投射さ
    れ、これによって前記観測レンズによって収束あるいは
    反射されない位置を通して光りビームを投射して前記物
    体上に光像を形成することを特徴とする光学距離検出装
    置。
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