JPH0762614B2 - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
- Publication number
- JPH0762614B2 JPH0762614B2 JP63218610A JP21861088A JPH0762614B2 JP H0762614 B2 JPH0762614 B2 JP H0762614B2 JP 63218610 A JP63218610 A JP 63218610A JP 21861088 A JP21861088 A JP 21861088A JP H0762614 B2 JPH0762614 B2 JP H0762614B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical sensor
- axis
- detection area
- detection
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
- G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/04—Systems determining the presence of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光源と、その軸に沿って光を放射する光伝搬
系とを有する光伝搬装置と、該光伝搬装置に沿ってその
両側に配される二つの受光系とを備える光センサに関
し、特に、各受光系が、該伝搬系の軸を有する一平面に
おいて該軸に対称的な受光軸に沿って検出されるべき物
体から逆に散乱された光を受ける対物レンズを備え、該
各受光系が、二つの検出領域を有する一つの感光要素を
備え、一つの該検出領域は検知範囲から主として光を受
ける一方で、他の該検出領域は光センサの観察の場の背
景範囲から主として光を受け、かつ、物体を認識するの
に使用される出力信号が、該検知範囲に関する検出領域
からの信号と、背景範囲に関する検出領域からの信号を
加法的に重ね合わせた信号と、二つの合計された信号の
差の形成とによって得られる光センサに関する。
系とを有する光伝搬装置と、該光伝搬装置に沿ってその
両側に配される二つの受光系とを備える光センサに関
し、特に、各受光系が、該伝搬系の軸を有する一平面に
おいて該軸に対称的な受光軸に沿って検出されるべき物
体から逆に散乱された光を受ける対物レンズを備え、該
各受光系が、二つの検出領域を有する一つの感光要素を
備え、一つの該検出領域は検知範囲から主として光を受
ける一方で、他の該検出領域は光センサの観察の場の背
景範囲から主として光を受け、かつ、物体を認識するの
に使用される出力信号が、該検知範囲に関する検出領域
からの信号と、背景範囲に関する検出領域からの信号を
加法的に重ね合わせた信号と、二つの合計された信号の
差の形成とによって得られる光センサに関する。
〈従来の技術〉 この種の光センサは、実際上周知である。西独ダイゼン
ホフェン市SDSレライズ社（SDS−RelaisAG）の小冊子
「ナショナルMQ三光線センサ、二世代の光電センサ（Na
tional MQ−Dreistrahl−Schalter,Fotoelektrische Sc
halter der 2Generation）」を参照されてもよい。この
光センサでは、検出領域は、光センサのハウジング内で
互いに著しく広い間隔を採りながら収容された光検出器
により構成され、そのために空間が無駄になっている。
また、信号の評価は、純粋な電子信号による加法演算、
加算された信号の対数増幅、および次の差の形成によっ
て行なわれる。得られる差信号は、走査距離を調節する
ために変更可能な所定の基準レベルを有する距離測定値
と比較される。この装置の欠点は、電子的なレベル変動
が測定結果を歪曲し得ることである。従って、所望の測
定精度を保証するためには、比較的高価で複雑な電子式
点検系統が必要となる。
ホフェン市SDSレライズ社（SDS−RelaisAG）の小冊子
「ナショナルMQ三光線センサ、二世代の光電センサ（Na
tional MQ−Dreistrahl−Schalter,Fotoelektrische Sc
halter der 2Generation）」を参照されてもよい。この
光センサでは、検出領域は、光センサのハウジング内で
互いに著しく広い間隔を採りながら収容された光検出器
により構成され、そのために空間が無駄になっている。
また、信号の評価は、純粋な電子信号による加法演算、
加算された信号の対数増幅、および次の差の形成によっ
て行なわれる。得られる差信号は、走査距離を調節する
ために変更可能な所定の基準レベルを有する距離測定値
と比較される。この装置の欠点は、電子的なレベル変動
が測定結果を歪曲し得ることである。従って、所望の測
定精度を保証するためには、比較的高価で複雑な電子式
点検系統が必要となる。
光学的距離測定装置は、カメラの焦点合わせに使用され
るものとして、米国特許第4,469,939号に記載されてい
る。二つの受光系は、二位置感応光検出器へ三角測量原
理によって物体の像を形成し、二つの受光系の平衝は、
光検出器への物体の像を心出しゝで焦点を合わすために
二つの受光系に関する屋根型鏡の変位によって行なわれ
る。物体への距離は、屋根型鏡の変位の量から得られ
る。
るものとして、米国特許第4,469,939号に記載されてい
る。二つの受光系は、二位置感応光検出器へ三角測量原
理によって物体の像を形成し、二つの受光系の平衝は、
光検出器への物体の像を心出しゝで焦点を合わすために
二つの受光系に関する屋根型鏡の変位によって行なわれ
る。物体への距離は、屋根型鏡の変位の量から得られ
る。
〈発明の要約〉 本発明の基礎をなす目的は、特に不均等な反射特性を有
する物体とか、伝搬光線に部分的にのみ当たる物体で
も、それらの良好な識別を得るのを可能にすると共に、
背景の良好な混合除去機能を得、また、調節可能な構成
要素を最小限の数に抑えても、十分な距離選択性を保証
し得るのみならず、光学的および電子的に複雑でなく、
コンパクトな構造を使用しても、大きい調節範囲内で走
査距離を正確に設定して変更可能なような光センサを提
供することにある。
する物体とか、伝搬光線に部分的にのみ当たる物体で
も、それらの良好な識別を得るのを可能にすると共に、
背景の良好な混合除去機能を得、また、調節可能な構成
要素を最小限の数に抑えても、十分な距離選択性を保証
し得るのみならず、光学的および電子的に複雑でなく、
コンパクトな構造を使用しても、大きい調節範囲内で走
査距離を正確に設定して変更可能なような光センサを提
供することにある。
この目的を満足させるため、本発明は、感光要素が、背
景範囲に関する中心検出領域を有する三つの光電検出領
域を備え、二つの対物レンズによって受ける光が、二つ
の固定的に配置された偏向鏡および該鏡の間に配置され
た屋根型鏡によって信号加算演算のために中心検出領域
へ送られ、屋根型鏡が、夫々の対物レンズの中心を通過
する中心光線によって定められる受光軸の間の角度を調
節するため、光伝搬軸に沿って、また三つの検出領域の
間の夫々の分離線に沿って、または屋根型鏡および偏向
鏡によって生ずる虚像に沿って調節可能な構成を提供す
る。
景範囲に関する中心検出領域を有する三つの光電検出領
域を備え、二つの対物レンズによって受ける光が、二つ
の固定的に配置された偏向鏡および該鏡の間に配置され
た屋根型鏡によって信号加算演算のために中心検出領域
へ送られ、屋根型鏡が、夫々の対物レンズの中心を通過
する中心光線によって定められる受光軸の間の角度を調
節するため、光伝搬軸に沿って、また三つの検出領域の
間の夫々の分離線に沿って、または屋根型鏡および偏向
鏡によって生ずる虚像に沿って調節可能な構成を提供す
る。
本発明によって提供される共通検出領域では、二つの受
光系によって受取られる光束の加法的な重ね合わせが光
学路によっても行なわれる。この様にして、光検出器お
よび電子的信号の追加が節減され、構造の簡単化が達成
される。別の利点は、総ての光検出器が互いに接近しな
がら相互に沿って空間的に配置されることにある。これ
により、これ等の光検出器は、単一のキャリア基板上に
構築可能であり、これは、製造の技術的観点から利点を
もたらす。同様に、電子式評価回路への光検出器の結合
も特に簡単になる。また、好適な光線の誘導により、本
発明の光センサはコンパクトな構造とし得る。
光系によって受取られる光束の加法的な重ね合わせが光
学路によっても行なわれる。この様にして、光検出器お
よび電子的信号の追加が節減され、構造の簡単化が達成
される。別の利点は、総ての光検出器が互いに接近しな
がら相互に沿って空間的に配置されることにある。これ
により、これ等の光検出器は、単一のキャリア基板上に
構築可能であり、これは、製造の技術的観点から利点を
もたらす。同様に、電子式評価回路への光検出器の結合
も特に簡単になる。また、好適な光線の誘導により、本
発明の光センサはコンパクトな構造とし得る。
好適な実施例では、検出領域は、二つの受光系統の共通
光検出器を意味する中心光検出器を有する一列の三つの
光検出器によって実現される。中心光検出器は、光セン
サの背景範囲に関連する。出力信号は、外側光検出器の
信号の加算計と中心光検出器の信号との間の差の形成に
よって得られる。
光検出器を意味する中心光検出器を有する一列の三つの
光検出器によって実現される。中心光検出器は、光セン
サの背景範囲に関連する。出力信号は、外側光検出器の
信号の加算計と中心光検出器の信号との間の差の形成に
よって得られる。
本発明の光センサの光学反射系は、光検出器位置の前方
に位置しその半分の側部の各々が受光系の一つに属する
屋根型鏡を有している。屋根型鏡は90゜の頂角を有して
もよい。該鏡は、光検出器への方向または反対の方向へ
光伝搬軸に平行にその位置を調節可能である。この様に
して、角度を簡単に変更すると、所望の走査距離を調節
できる。
に位置しその半分の側部の各々が受光系の一つに属する
屋根型鏡を有している。屋根型鏡は90゜の頂角を有して
もよい。該鏡は、光検出器への方向または反対の方向へ
光伝搬軸に平行にその位置を調節可能である。この様に
して、角度を簡単に変更すると、所望の走査距離を調節
できる。
光伝搬装置および受光系の光電子工学構成要素は、固定
されたまゝであり、これは、光センサの設置の調節およ
び干渉抑制に関し、かなりな利点を生む。
されたまゝであり、これは、光センサの設置の調節およ
び干渉抑制に関し、かなりな利点を生む。
ハウジングに対して固定される対物レンズは、各受光系
に属し、ハウジングに同様に固定され、好ましくは平面
鏡である偏向鏡は、調節可能な屋根型鏡に向って光を反
射する。受光軸は、対物レンズの頂点および三つの光検
出器の間の分離線の一つの中心点を通過する。屋根型鏡
を調節すると、固定された偏向鏡への上記受光軸に乗っ
た光線の当たる点が変位し、これにより、固定された対
物レンズによっても受光軸に関する角度を変更し得る。
に属し、ハウジングに同様に固定され、好ましくは平面
鏡である偏向鏡は、調節可能な屋根型鏡に向って光を反
射する。受光軸は、対物レンズの頂点および三つの光検
出器の間の分離線の一つの中心点を通過する。屋根型鏡
を調節すると、固定された偏向鏡への上記受光軸に乗っ
た光線の当たる点が変位し、これにより、固定された対
物レンズによっても受光軸に関する角度を変更し得る。
別の実施例では、位置選択式の光検出器、特に光ダイオ
ード・アレイを光センサの感光要素として用いる。従っ
て、光センサは、限定された走査距離を有する装置から
距離センサ、即ち、距離測定装置に発展されることもで
きる。
ード・アレイを光センサの感光要素として用いる。従っ
て、光センサは、限定された走査距離を有する装置から
距離センサ、即ち、距離測定装置に発展されることもで
きる。
〈実 施 例〉 光センサは、光源10と、仮想線で示される光センサ・ハ
ウジング11の前側の光出口開口部から出る光を平行光線
にする光伝搬系12とを有している。光伝搬装置10,12の
光軸は、XOで示される。軸XOは、二つの受光系の二つの
光軸X1,X2に共通点Ｐで交差する。各受光系には、光伝
搬系12の一側部と、光伝搬系12の他の側部とにおいて、
光センサ・ハウジング11の前側に配置される夫々の受
光、対物レンズ14と、光センサ・ハウジング11の内部で
対物レンズ14の背後に装着される夫々の平面偏向鏡22が
含まれている。屋根型鏡18と、感光要素16は、これら二
つの受光系に関連して設けられている。受光軸X1,X
2は、光センサの主軸を示す伝搬光軸XOと同一平面内に
ある。この平面は、図面紙面と同一である。更に、受光
軸は、同一ではあるが反対の方向に、夫々角度αを伝搬
光軸との間でなしている。光軸XO,X1,X2の交差点は、光
センサの走査限界TW、即わち、走査範囲Ｔと背景範囲Ｈ
との間の境界を示す。走査範囲内を伝搬する光線中に入
る物体は、光センサで応答せねばならず、一方、背景範
囲Ｈ内に位置する物体は、検出してはならない。
ウジング11の前側の光出口開口部から出る光を平行光線
にする光伝搬系12とを有している。光伝搬装置10,12の
光軸は、XOで示される。軸XOは、二つの受光系の二つの
光軸X1,X2に共通点Ｐで交差する。各受光系には、光伝
搬系12の一側部と、光伝搬系12の他の側部とにおいて、
光センサ・ハウジング11の前側に配置される夫々の受
光、対物レンズ14と、光センサ・ハウジング11の内部で
対物レンズ14の背後に装着される夫々の平面偏向鏡22が
含まれている。屋根型鏡18と、感光要素16は、これら二
つの受光系に関連して設けられている。受光軸X1,X
2は、光センサの主軸を示す伝搬光軸XOと同一平面内に
ある。この平面は、図面紙面と同一である。更に、受光
軸は、同一ではあるが反対の方向に、夫々角度αを伝搬
光軸との間でなしている。光軸XO,X1,X2の交差点は、光
センサの走査限界TW、即わち、走査範囲Ｔと背景範囲Ｈ
との間の境界を示す。走査範囲内を伝搬する光線中に入
る物体は、光センサで応答せねばならず、一方、背景範
囲Ｈ内に位置する物体は、検出してはならない。
感光要素16は、光伝搬装置10,11の背後で伝搬光軸XOに
対し、線対称な位置に設けられる。感光要素16は、平坦
であって、伝搬光軸XOに対し、ほぼ垂直な平面内に配さ
れる。更に、感光要素16は、光伝搬装置10,11から入射
する直接光線に対しては遮蔽される。感光要素16は、一
列に並び、互いには電気的に分離された三つの検出領域
を有している。中心検出領域EHには、伝搬光軸XOが通っ
ており、この軸を含む平面内で反対方向へ同一寸法だ
け、光軸XOから延びている。二つの検出領域E1T,E2
Tは、中心検出領域な隣接して設けられる。二等辺直角
三角形の断面を有する屋根型鏡18は、屋根の棟18′が感
光要素16に対向して伝搬光軸XO上に位置し、底面18″が
伝搬光軸XOに対して垂直になるような態様で、感光要素
16と伝搬光軸XO上の光源10との間に配置される。屋根型
鏡18は、走査限界TWを調節するため、ハウジングに固定
される感光要素16に対し、伝搬光軸XOに沿い、矢印20の
方向に変位可能となっていてもよい。
対し、線対称な位置に設けられる。感光要素16は、平坦
であって、伝搬光軸XOに対し、ほぼ垂直な平面内に配さ
れる。更に、感光要素16は、光伝搬装置10,11から入射
する直接光線に対しては遮蔽される。感光要素16は、一
列に並び、互いには電気的に分離された三つの検出領域
を有している。中心検出領域EHには、伝搬光軸XOが通っ
ており、この軸を含む平面内で反対方向へ同一寸法だ
け、光軸XOから延びている。二つの検出領域E1T,E2
Tは、中心検出領域な隣接して設けられる。二等辺直角
三角形の断面を有する屋根型鏡18は、屋根の棟18′が感
光要素16に対向して伝搬光軸XO上に位置し、底面18″が
伝搬光軸XOに対して垂直になるような態様で、感光要素
16と伝搬光軸XO上の光源10との間に配置される。屋根型
鏡18は、走査限界TWを調節するため、ハウジングに固定
される感光要素16に対し、伝搬光軸XOに沿い、矢印20の
方向に変位可能となっていてもよい。
偏向鏡は、光軸平面内における夫々の受光軸X1,X2上に
あり、屋根型鏡18の両側においてハウジング内に固定さ
れている。偏向鏡は、光軸XOに向け、該軸XOにほぼ垂直
な方向へ受取った光を投射する。また、総ての構成要素
は、図面紙面に対して垂直方向にも延びている。
あり、屋根型鏡18の両側においてハウジング内に固定さ
れている。偏向鏡は、光軸XOに向け、該軸XOにほぼ垂直
な方向へ受取った光を投射する。また、総ての構成要素
は、図面紙面に対して垂直方向にも延びている。
受光軸X1,X2は、対応する対物レンズ14の中心を通って
偏向鏡22および屋根型鏡18での偏向後、関連する検出領
域EH,E1T,EH,E2Tの間の夫々の分離線に相当する中心光
軸となる。双方向矢印20に沿い、屋根型鏡18を移動、調
節すると、偏向鏡へのこの中心光軸に沿う光線の入射点
が変位し、これにより、光軸XO,X1,XO,X2の間の夫々の
角度αが変えられて、走査限界TWも変えられる。各偏向
鏡22は、本発明により屋根型鏡18の調節の範囲に相当す
る長手方向の長さを持たねばならない。
偏向鏡22および屋根型鏡18での偏向後、関連する検出領
域EH,E1T,EH,E2Tの間の夫々の分離線に相当する中心光
軸となる。双方向矢印20に沿い、屋根型鏡18を移動、調
節すると、偏向鏡へのこの中心光軸に沿う光線の入射点
が変位し、これにより、光軸XO,X1,XO,X2の間の夫々の
角度αが変えられて、走査限界TWも変えられる。各偏向
鏡22は、本発明により屋根型鏡18の調節の範囲に相当す
る長手方向の長さを持たねばならない。
感光要素16の検出領域E1T,EH,E2Tの配置および細分割に
関しては、外側検出領域E1T,E2Tが夫々の受光系を経て
走査範囲Ｔからの光を主として受取る一方で、中心検出
領域ETは、二つの受光系を経て光センサの観察の場の背
景範囲Ｈからの光を主として受取る様になるべく考慮す
る。これは、なかんずく、受光軸X1,X2の一つに一致す
る光線が中心検出領域EHと外側検出領域E1T,E2Tとの間
の分離線上に正確に乗るようにすることで成し得る。更
に、図面は、矢印Ｙによって示される物体により、光セ
ンサの観察の場の背景範囲Ｈにおいて光軸XO上に乗る物
体Ｇを例として示す。
関しては、外側検出領域E1T,E2Tが夫々の受光系を経て
走査範囲Ｔからの光を主として受取る一方で、中心検出
領域ETは、二つの受光系を経て光センサの観察の場の背
景範囲Ｈからの光を主として受取る様になるべく考慮す
る。これは、なかんずく、受光軸X1,X2の一つに一致す
る光線が中心検出領域EHと外側検出領域E1T,E2Tとの間
の分離線上に正確に乗るようにすることで成し得る。更
に、図面は、矢印Ｙによって示される物体により、光セ
ンサの観察の場の背景範囲Ｈにおいて光軸XO上に乗る物
体Ｇを例として示す。
矢印YAは、残りの表面よりも強く反射する物体Ｇの表面
領域を示す。物体Ｇの二つの重なった像は、二つの受光
系および屋根型鏡を経て感光要素16へ投射され、これ
は、ハッチングを施した光線路によって示されている。
これ等の像の中心点と、伝搬光軸XOに対して同一距離に
対称的に位置している。双方の像は、背景範囲Ｈに関す
る共通検出領域EH上で重力方向の中心に表れている。こ
れに対し、検地範囲Ｔ内に存在する物体は、走査範囲Ｔ
に関連する検出領域E1T,E2T重力方向の中心を照らすこ
とはない（図示せず）。
領域を示す。物体Ｇの二つの重なった像は、二つの受光
系および屋根型鏡を経て感光要素16へ投射され、これ
は、ハッチングを施した光線路によって示されている。
これ等の像の中心点と、伝搬光軸XOに対して同一距離に
対称的に位置している。双方の像は、背景範囲Ｈに関す
る共通検出領域EH上で重力方向の中心に表れている。こ
れに対し、検地範囲Ｔ内に存在する物体は、走査範囲Ｔ
に関連する検出領域E1T,E2T重力方向の中心を照らすこ
とはない（図示せず）。
感光要素16へ対物レンズ14によって投射される物体Ｇの
像Ｇ′は、上側偏向鏡22により、視覚的に再現される。
全く同様に、下側受光系によって形成される像は虚像
Ｇ″と成る。
像Ｇ′は、上側偏向鏡22により、視覚的に再現される。
全く同様に、下側受光系によって形成される像は虚像
Ｇ″と成る。
像Ｇ′,G″、特にＹ′(2),Y′A(2)およびＹ″(2),Y″
A(2)の位置により、検出領域E1Tが配される伝搬光軸XO
の一側の像位置は、検出領域E2Tが配される伝搬光軸XO
の他側の像位置と完全に逆になる。従って、物体Ｇの領
域YAの反射が強まれば、走査範囲Ｔに関連する検出領域
E1Tへ第一受光系を介して与えられる光量は増し、逆
に、背景範囲Ｈに関連する共通検出領域EHは、第二受光
系を介し、背景光量の増大を受ける。
A(2)の位置により、検出領域E1Tが配される伝搬光軸XO
の一側の像位置は、検出領域E2Tが配される伝搬光軸XO
の他側の像位置と完全に逆になる。従って、物体Ｇの領
域YAの反射が強まれば、走査範囲Ｔに関連する検出領域
E1Tへ第一受光系を介して与えられる光量は増し、逆
に、背景範囲Ｈに関連する共通検出領域EHは、第二受光
系を介し、背景光量の増大を受ける。
物体の認識に使用可能な出力信号を得るため、検出領域
EH,E1T,E2Tは電子式処理回路13に夫々結合され、回路13
は、走査範囲に関する検出領域E1T,E2Tの出力信号の加
算信号を形成すると共に、これ等の加算信号と背景範囲
Ｈに関する共通検出領域EHの出力信号との差を形成し、
このとき、背景範囲Ｈから来る光束の合成は、光学路に
よって行なられる。電子式処理回路13において実施され
る演算操作は次の式に従う。
EH,E1T,E2Tは電子式処理回路13に夫々結合され、回路13
は、走査範囲に関する検出領域E1T,E2Tの出力信号の加
算信号を形成すると共に、これ等の加算信号と背景範囲
Ｈに関する共通検出領域EHの出力信号との差を形成し、
このとき、背景範囲Ｈから来る光束の合成は、光学路に
よって行なられる。電子式処理回路13において実施され
る演算操作は次の式に従う。
SA＝（S1T＋S2T）−（SH） S1T:検出領域E1Tの電気的出力信号 S2T:検出領域E2Tの電気的出力信号 SH:検出領域EHの電気的出力信号 背景範囲Ｈに関する出力信号の電子的加算は、光学路に
よって既に行なわれているため、必要ではない。受光光
学系の対応する配置により、検知範囲Ｔに関連する加算
信号または光学装置（図示せず）による双方の加算信号
を得ることも可能である。
よって既に行なわれているため、必要ではない。受光光
学系の対応する配置により、検知範囲Ｔに関連する加算
信号または光学装置（図示せず）による双方の加算信号
を得ることも可能である。
検出される物体の不均等な反射特性によってもたらされ
る受取られた光束の均等性の欠如は、出力信号では補償
される。図示の実施例では、一層高い光束は、走査範囲
に関する検出領域E1Tへ物体の一層強く反射する部分YA
から第一受光系を介して当り、これは、走査範囲Ｔ内に
位置する物体の印象をそれ自体で与え得る。しかし、出
力信号を得るための差の形成の際に誤差が正確に削除さ
れる様に、第二光線においては逆の像位置によって背景
範囲に関する共通検出領域EHへ投射される。
る受取られた光束の均等性の欠如は、出力信号では補償
される。図示の実施例では、一層高い光束は、走査範囲
に関する検出領域E1Tへ物体の一層強く反射する部分YA
から第一受光系を介して当り、これは、走査範囲Ｔ内に
位置する物体の印象をそれ自体で与え得る。しかし、出
力信号を得るための差の形成の際に誤差が正確に削除さ
れる様に、第二光線においては逆の像位置によって背景
範囲に関する共通検出領域EHへ投射される。
照明の不均等性や、伝搬光線中に、物体の一部しか入ら
なかった場合の誤差も、また同様に補償される。従っ
て、本発明による光センサは、非常に良好な物体識別能
と、背景の混合除去機能を有している。本光センサの出
力信号は、正確に所定の走査距離TWにおいて鮮明に限定
される零通路を有し、走査される物体の光学的不均等性
および照明の不均等性には正に無関係である。
なかった場合の誤差も、また同様に補償される。従っ
て、本発明による光センサは、非常に良好な物体識別能
と、背景の混合除去機能を有している。本光センサの出
力信号は、正確に所定の走査距離TWにおいて鮮明に限定
される零通路を有し、走査される物体の光学的不均等性
および照明の不均等性には正に無関係である。
上述の補償原理は、走査範囲Ｔおよび背景範囲Ｈに関連
する感光要素16の検出領域E1T,EH,E2Tの間の分離線と、
受光系統の対物レンズ14の頂点とによって限定され光学
主軸XOに対称的な二つの受光軸X1,X2を必要とする。空
間的にコンパクトな構造を得るには、受光軸X1,X2は、
出来るだけ接近していなければならない。
する感光要素16の検出領域E1T,EH,E2Tの間の分離線と、
受光系統の対物レンズ14の頂点とによって限定され光学
主軸XOに対称的な二つの受光軸X1,X2を必要とする。空
間的にコンパクトな構造を得るには、受光軸X1,X2は、
出来るだけ接近していなければならない。
検知距離TWを調節するためには、屋根型鏡18の位置を主
系統軸XOに沿って調節可能であるが、これは、虚像また
は検出領域E1T,EH,E2Tの位置の変化を招く。投射される
中間像の位置は、屋根型鏡18を調節した量だけ変化す
る。屋根型鏡18による走査距離TWの調節は、受動的光学
要素のみが移動されるが、光伝搬装置10,12および受光
系の光電子工学構成要素は空間的に固定したまゝにし得
る利点を有している。別の利点は、すべての感光要素が
空間的に接近していること、また、検出領域が三つで済
むことである。
系統軸XOに沿って調節可能であるが、これは、虚像また
は検出領域E1T,EH,E2Tの位置の変化を招く。投射される
中間像の位置は、屋根型鏡18を調節した量だけ変化す
る。屋根型鏡18による走査距離TWの調節は、受動的光学
要素のみが移動されるが、光伝搬装置10,12および受光
系の光電子工学構成要素は空間的に固定したまゝにし得
る利点を有している。別の利点は、すべての感光要素が
空間的に接近していること、また、検出領域が三つで済
むことである。
図示していないが、本発明光センサの他の実施例として
は、空間的に離散配置された光検出器、特に光ダイオー
ド・アレイを感光要素16の代わりに使用することができ
る。これは、限定された検知距離を有する光センサから
距離センサ、即ち距離測定装置へ本装置を発展させる可
能性を与える。センサによって検知される物体の距離
は、二つの受光系によって投射される伝搬された光点の
後方の像の間隔によって定められる。
は、空間的に離散配置された光検出器、特に光ダイオー
ド・アレイを感光要素16の代わりに使用することができ
る。これは、限定された検知距離を有する光センサから
距離センサ、即ち距離測定装置へ本装置を発展させる可
能性を与える。センサによって検知される物体の距離
は、二つの受光系によって投射される伝搬された光点の
後方の像の間隔によって定められる。
こうした装置系の利点は、測定が光点の寸法、光点の均
等正、および検知される物体の反射挙動に殆ど影響され
ないことにある。従って、三角測量の原理による他の方
法とは対照的に、測定精度は、光点の寸法または光点の
強さの分布によっては制限されないものゝ、光ダイオー
ド・アレイのラスタ間隔によっては制限される。これ
は、二つの一致する像が評価のために与えられたとき、
光ダイオード・アレイの絵素のみが例えば測定に使用さ
れると、これ等がそれぞれの像内で強さの最大を呈する
からである。
等正、および検知される物体の反射挙動に殆ど影響され
ないことにある。従って、三角測量の原理による他の方
法とは対照的に、測定精度は、光点の寸法または光点の
強さの分布によっては制限されないものゝ、光ダイオー
ド・アレイのラスタ間隔によっては制限される。これ
は、二つの一致する像が評価のために与えられたとき、
光ダイオード・アレイの絵素のみが例えば測定に使用さ
れると、これ等がそれぞれの像内で強さの最大を呈する
からである。
別の利点は、光ダイオード・アレイにおける光点寸法に
対し、測定結果は殆ど無関係ということにある。従っ
て、光源として光または赤外放射線を伝搬する発光ダイ
オード（LED,IRED）を使用しても、他の方法ではレーザ
光源によってのみ達成可能な分解能と測定範囲を得られ
る可能性もある。受取られる光線路の焦点深さは、測定
結果に僅かな影響しか与えず、従って、大きな走査範囲
が達成可能なことも分かっている。三角測量法に即し、
唯一の光伝搬受光チャンネルを有する通常の光学距離セ
ンサに比較しても、比較可能な測定範囲と、比較可能な
分解能においては、光学構成要素の像形成特性に望まれ
る要件は緩くて良い。
対し、測定結果は殆ど無関係ということにある。従っ
て、光源として光または赤外放射線を伝搬する発光ダイ
オード（LED,IRED）を使用しても、他の方法ではレーザ
光源によってのみ達成可能な分解能と測定範囲を得られ
る可能性もある。受取られる光線路の焦点深さは、測定
結果に僅かな影響しか与えず、従って、大きな走査範囲
が達成可能なことも分かっている。三角測量法に即し、
唯一の光伝搬受光チャンネルを有する通常の光学距離セ
ンサに比較しても、比較可能な測定範囲と、比較可能な
分解能においては、光学構成要素の像形成特性に望まれ
る要件は緩くて良い。
添付の図面は本発明光センサの一実施例の概略構成図で
ある。 図中、Ｈは背景範囲、XOは伝搬光軸、X1,X2は受光軸、E
Hは中心検出領域、E1T,E2Tは外側検出領域、13は電子式
処理回路、14は受光対物レンズ、18は屋根型鏡、18′は
棟、22は平面偏向鏡、αは角度を示す。
ある。 図中、Ｈは背景範囲、XOは伝搬光軸、X1,X2は受光軸、E
Hは中心検出領域、E1T,E2Tは外側検出領域、13は電子式
処理回路、14は受光対物レンズ、18は屋根型鏡、18′は
棟、22は平面偏向鏡、αは角度を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−158029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−147612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−36908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206610（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】光源と、その軸に沿って光を放射する光伝
搬系とを有する光伝搬装置と、該光伝搬装置に沿って該
光伝搬装置の両側に設けられる二つの受光系とを備え、
該各受光系が、前記光伝搬系の軸を含む一平面内におい
て該軸に対称的な各受光軸に沿い、検出されるべき物体
から逆に散乱された光を受ける対物レンズを有し、該各
受光系が、二つの検出領域を持つ一つの感光要素を有
し、一つの該検出領域が、主として検知範囲から光を受
取り、 他の該検出領域が、光センサの観察の場の背景範囲から
主として光を受取り、前記物体を認識するのに使用され
る出力信号が、前記検知範囲に関連する検出領域からの
信号と、前記背景範囲に関連する検出領域からの信号の
加算と、二つの加算信号の差の形成とによって得られる
光センサにおいて、前記感光要素が、前記背景範囲
（Ｈ）に関連する中心検出領域（EH）を含む三つの光電
検出領域（E1T,EH,E2T）を有し、二つの前記対物レンズ
（14）によって受取られる光が、固定されて配置された
二つの偏向鏡（22）と、該鏡の間に配置された屋根型鏡
（18）とによって加算的な重ね合わせのために該中心検
出領域へ送られ、該屋根型鏡（18）が、夫々の該対物レ
ンズ（14）の中心を通過する中心光線によって定められ
た前記受光軸（X1,X2）の間の角度を調節するため、前
記光伝搬（XO）と、三つの前記検出領域（E1T,EH,E2T）
の間の夫々の分離線とに沿って調節可能になっているこ
とを特徴とする光センサ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の光センサに
おいて、前記屋根型鏡（18）の屋根の棟（18′）が、前
記光伝搬軸（XO）上にあって、前記中心検出領域（EH）
に向って配されていることを特徴とする光センサ。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の光センサにおいて、前記屋根の棟の角度が、前記光伝
搬軸（XO）によって二等分されることを特徴とする光セ
ンサ。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項のいづれ
か１つの項に記載の光センサにおいて、前記屋根型鏡18
が、90゜の頂角を有することを特徴とする光センサ。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項のいづれ
か１つの項に記載の光センサにおいて、前記三つの光電
検出領域（E1T,EH,E2T）が、双方の前記受光系に関する
前記中心検出領域（EH）を有した列状に配されることを
特徴とする光センサ。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項から第５項のいづれ
か１つの項に記載の光センサにおいて、電子式評価回路
（13）が、前記外側検出領域（E1T,E2T）からの信号の
加算結果から前記中心検出領域（ET）の信号を引く差の
形成によって出力信号を形成することを特徴とする光セ
ンサ。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項から第６項のいづれ
か１つの項に記載の光センサにおいて、前記光伝搬軸
（XO）と前記受光系の一つの軸および他の軸との間の角
度（α）が、前記屋根型鏡（18）の中央位置に対して約
２゜乃至45゜、好ましくは２゜乃至10゜になることを特
徴とする光センサ。 - 【請求項８】特許請求の範囲第１項から第７項のいづれ
か１つの項に記載の光センサにおいて、前記角度（α）
が、前記屋根型鏡（18）の変位によって１゜乃至15゜、
好ましくは１゜乃至５゜に変更可能であることを特徴と
する光センサ。 - 【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載の光センサに
おいて、位置選択式の光検出器、特に光ダイオード・ア
レイが感光要素として設けられ、 前記二つの受光系統から該感光要素へ逆に投射された光
像の間隔が、前記光センサから前記物体までの距離を計
るために測定されることを特徴とする光センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3729334.6 | 1987-09-02 | ||
| DE19873729334 DE3729334A1 (de) | 1987-09-02 | 1987-09-02 | Lichttaster |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145515A JPH01145515A (ja) | 1989-06-07 |
| JPH0762614B2 true JPH0762614B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=6335074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63218610A Expired - Lifetime JPH0762614B2 (ja) | 1987-09-02 | 1988-09-02 | 光センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4899041A (ja) |
| EP (1) | EP0307714B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0762614B2 (ja) |
| DE (2) | DE3729334A1 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8902314A (nl) * | 1989-09-15 | 1991-04-02 | Michiel Kassies | Werkwijze en inrichting voor het detecteren van een voorwerp. |
| JPH0792387B2 (ja) * | 1990-05-08 | 1995-10-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離検出器 |
| DE4032361A1 (de) * | 1990-10-12 | 1992-04-16 | Dirk Prof Dr Ing Jansen | Distanzmesskopf fuer drehmaschinen |
| DE4040225C2 (de) * | 1990-12-15 | 1994-01-05 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Reflexions-Lichttaster |
| FI87696C (fi) * | 1991-09-30 | 1993-02-10 | Valtion Teknillinen | Foerfarande i en med optisk princip fungerande ankomstkoppling |
| FI914598A (fi) * | 1991-09-30 | 1993-03-31 | Valtion Teknillinen | Foerfarande i en med optisk princip fungerande ankomstkoppling |
| US5245177A (en) * | 1991-10-24 | 1993-09-14 | Schiller Norman H | Electro-optical system for detecting the presence of an object within a predetermined detection system |
| IL100657A0 (en) * | 1992-01-14 | 1992-09-06 | Ziv Soferman | Multifocal optical apparatus |
| DE4311691C2 (de) * | 1993-04-08 | 1996-07-04 | Sick Erwin Gmbh | Verfahren zum Justieren eines Lichtabstandstasters und Lichtabstandstaster |
| DE4312186C2 (de) * | 1993-04-14 | 1995-04-06 | Sick Optik Elektronik Erwin | Verfahren und Vorrichtungen zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen und/oder zur Feststellung deren Position |
| US5446281A (en) * | 1994-03-24 | 1995-08-29 | Eaton Corporation | Optical sensor with movable refraction element to adjust sensor range |
| DE4419032A1 (de) * | 1994-05-31 | 1996-01-25 | Sick Optik Elektronik Erwin | Lichttaster mit Hintergrundausblendung, realisiert nach dem Quotientenverfahren |
| US5850282A (en) * | 1995-10-11 | 1998-12-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Distance measuring device |
| US5870178A (en) * | 1996-02-20 | 1999-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Distance measuring apparatus |
| DE19644565A1 (de) * | 1996-10-26 | 1998-04-30 | Teves Gmbh Alfred | Sich bewegende Objekte, feststellende Überwachungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
| US6181474B1 (en) | 1999-03-22 | 2001-01-30 | Kovex Corporation | Scanning confocal microscope with objective lens position tracking |
| US6400460B1 (en) * | 2000-04-10 | 2002-06-04 | Honeywell International Inc. | Multifunction optical sensor with variable detection threshold and noise suppression |
| DE10055689B4 (de) * | 2000-11-06 | 2010-09-16 | Pepperl & Fuchs-Visolux Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines optischen Triangulationslichtgitters |
| US6611318B2 (en) | 2001-03-23 | 2003-08-26 | Automatic Timing & Controls, Inc. | Adjustable mirror for collimated beam laser sensor |
| JP2004071366A (ja) | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Omron Corp | 光電センサ |
| EP1496335A3 (de) * | 2003-07-11 | 2005-04-06 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optoelektronische Vorrichtung |
| DE102004012220B4 (de) | 2004-03-12 | 2018-05-03 | Sick Ag | Optoelektronischer Sensor |
| CN101382664B (zh) * | 2008-10-23 | 2010-06-16 | 高秀敏 | 一种偏振态非均匀分布光束产生方法及其装置 |
| US20100277711A1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-11-04 | Capella Microsystems, Corp. | Optical quantized distance measuring apparatus and method thereof |
| DE102010022273A1 (de) | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Sick Ag | Optoelektronischer Sensor zur Detektion von Objektkanten |
| EP2434311B1 (de) | 2010-09-27 | 2014-07-16 | Sick Ag | Verfahren zur optischen Überwachung eines Überwachungsbereiches und Reflexions-Lichttaster |
| EP2676154A1 (en) * | 2011-02-15 | 2013-12-25 | Datalogic IP TECH S.r.l. | Method and device for detecting an object with background suppression |
| DE102013205801B4 (de) | 2013-04-02 | 2016-11-10 | Sick Ag | Triangulationslichttaster |
| EP2801786B1 (de) | 2013-05-08 | 2019-01-02 | Sick AG | Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erkennung von Objektkanten |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2235356B1 (ja) * | 1973-06-29 | 1976-04-30 | Sfim | |
| JPS5385452A (en) * | 1977-01-06 | 1978-07-27 | Canon Inc | Range finder |
| JPS54126023A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Canon Inc | Optical device |
| DE2818942C2 (de) * | 1978-04-28 | 1986-03-27 | Zellweger Uster Ag, Uster | Verfahren zur Raumüberwachung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US4375332A (en) * | 1979-09-21 | 1983-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-ghost device for optical distance measuring system |
| US4391513A (en) * | 1979-12-25 | 1983-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Range finding optical mechanism |
| JPS5793208A (en) * | 1980-12-01 | 1982-06-10 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Optical system of distance measuring apparatus |
| DD244835A1 (de) * | 1985-12-24 | 1987-04-15 | Zeiss Jena Veb Carl | Anordnung zur optischen signaluebertragung und -verteilung |
| DE3613088A1 (de) * | 1986-04-18 | 1987-10-22 | Diehl Gmbh & Co | Einrichtung zur erhoehung der querschnittsleistungsdichte eines laserstrahl |
| JPS63235909A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-30 | Fuji Photo Optical Co Ltd | アクテイブ型オ−トフオ−カス機構 |
-
1987
- 1987-09-02 DE DE19873729334 patent/DE3729334A1/de active Granted
-
1988
- 1988-08-30 EP EP88114135A patent/EP0307714B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-30 DE DE8888114135T patent/DE3877472D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-02 JP JP63218610A patent/JPH0762614B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-02 US US07/239,732 patent/US4899041A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4899041A (en) | 1990-02-06 |
| DE3877472D1 (de) | 1993-02-25 |
| EP0307714A1 (de) | 1989-03-22 |
| DE3729334A1 (de) | 1989-03-16 |
| JPH01145515A (ja) | 1989-06-07 |
| DE3729334C2 (ja) | 1989-07-27 |
| EP0307714B1 (de) | 1993-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0762614B2 (ja) | 光センサ | |
| US4660980A (en) | Apparatus for measuring thickness of object transparent to light utilizing interferometric method | |
| US4867570A (en) | Three-dimensional information processing method and apparatus for obtaining three-dimensional information of object by projecting a plurality of pattern beams onto object | |
| US6741082B2 (en) | Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method | |
| US20090108175A1 (en) | System and method for performing optical navigation using scattered light | |
| JP2529691B2 (ja) | 光学式距離測定装置及び支持部材上の部品の位置を決定する装置 | |
| JPH0575049B2 (ja) | ||
| CN102087483A (zh) | 一种用于投影光刻中焦面检测的光学系统 | |
| JPH045508A (ja) | 物体の形状検出方法及びその装置 | |
| US6661446B2 (en) | Parallel-processing, optical distance-measuring device | |
| JPH0743110A (ja) | 二段検出式非接触位置決め装置 | |
| JPH04319615A (ja) | 光学式高さ測定装置 | |
| US4346988A (en) | Distance measuring device | |
| JPH0533366B2 (ja) | ||
| JPH06213658A (ja) | 距離測定方法及び装置 | |
| JPH0249558Y2 (ja) | ||
| US5815272A (en) | Filter for laser gaging system | |
| JPS6341402B2 (ja) | ||
| US7212294B2 (en) | Method for determination of the level of two or more measurement points, and an arrangement for this purpose | |
| US4592637A (en) | Focus detecting device | |
| JPH04110706A (ja) | 三次元形状データ取込み装置 | |
| JPS62291512A (ja) | 距離測定装置 | |
| JPS58213203A (ja) | 移動体の位置検出装置 | |
| JPH0128407Y2 (ja) | ||
| JP2000002521A (ja) | ３次元入力装置 |