JPH08254405A - Optical displacement sensor - Google Patents

Optical displacement sensor

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JPH08254405A
JPH08254405A JP8491995A JP8491995A JPH08254405A JP H08254405 A JPH08254405 A JP H08254405A JP 8491995 A JP8491995 A JP 8491995A JP 8491995 A JP8491995 A JP 8491995A JP H08254405 A JPH08254405 A JP H08254405A
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light receiving
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Yuichi Inoue
祐一 井上
Hiroshi Tarukawa
啓 樽川
Shinya Otsuki
真也 大槻
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Omron Corp
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PURPOSE: To improve response speed of a drive level control in the case of irradiating a substance of high reflectance. CONSTITUTION: A semiconductor laser 2 is driven by a semiconductor laser drive circuit 1. A light receive signal is received by PSD(a position sensitive device) 6, I/V converted, and added by an adder. The added output is sampled so as to input into a charging circuit 21. When the input signal is changed in the positive direction, the charging circuit 21 which rapidly charges a capacitor rapidly responds to the change in the output of an S/H circuit 10 in the positive direction so as to input it in a differential amplification circuit 22. The response speed of the driven level control signal can be thus improved, when a high reflectance substance is rapidly scanned.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は三角測距方式を用いた光
学式の変位センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement sensor using a triangulation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来光学式変位センサは光を測定領域に
照射し、投光ビームとは所定角度傾けて位置検出素子
(PSD)等を配置し、物体から得られる反射光を受光
している。そしてPSDの受光位置に基づいて物体まで
の距離を測定するように構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional optical displacement sensor irradiates light on a measurement area, arranges a position detecting element (PSD) or the like at a predetermined angle with respect to a projected beam, and receives reflected light obtained from an object. . Then, the distance to the object is measured based on the light receiving position of the PSD.

【0003】しかるにこのような従来の光学式変位セン
サにおいて、検出物体の反射率が異なれば受光レベルが
変動し測定精度が低下するという問題がある。そこで測
定対象物の反射率に応じて投光素子の発光パワーを変化
させる方法が考えられている。図7は従来の三角測距方
式による光学式変位センサの構成を示すブロック図であ
る。本図において半導体レーザ駆動回路1は投光素子で
ある半導体レーザ2をクロック発生器3から与えられる
クロック信号CL1に基づいて駆動レベル制御信号Vc
のレベルで周期的に駆動するものである。半導体レーザ
2の発光出力は投光レンズ4を介して物体検知領域に照
射される。この投光ビームと所定角度傾けて受光レンズ
5及びPSD6が配置される。PSD6はその受光位置
に応じて両端に一対の電流出力を得るものであり、その
両端の出力は夫々I/V変換器7及び8によって電圧信
号に変換される。I/V変換器7,8の出力は加算器9
に入力され、加算される。加算出力はサンプルホールド
回路(以下、S/H回路という)10に入力され、I/
V変換器8の出力はS/H回路11に入力される。S/
H回路10,11の出力はクロック発生器3からのクロ
ック信号CL3に基づいて入力信号をサンプリングする
ものであり、その出力は割算器12に与えられる。この
クロック信号CL2はクロック信号CL1と同期し、そ
の立上り時点をわずかに遅らせたものとする。割算器1
2はI/V変換器8の出力を加算器9の出力で割算する
ものであって、距離信号を出力している。この信号は補
正回路13を介して距離信号として補正されて出力され
る。又S/H回路10の出力は差動増幅回路14に入力
される。差動増幅回路14は基準電圧Vrとの差分を半
導体レーザ駆動回路1に駆動レベル制御信号Vcとして
出力するものである。
However, in such a conventional optical displacement sensor, if the reflectance of the detected object is different, the received light level fluctuates, and the measurement accuracy is lowered. Therefore, a method of changing the light emission power of the light projecting element according to the reflectance of the measurement object has been considered. FIG. 7 is a block diagram showing the structure of a conventional optical displacement sensor based on the triangulation method. In the figure, a semiconductor laser drive circuit 1 drives a semiconductor laser 2 which is a light projecting element based on a clock signal CL1 supplied from a clock generator 3 to a drive level control signal Vc.
It is driven periodically at the level of. The emission output of the semiconductor laser 2 is applied to the object detection area via the light projecting lens 4. The light receiving lens 5 and the PSD 6 are arranged at a predetermined angle with respect to this projected beam. The PSD 6 obtains a pair of current outputs at both ends according to its light receiving position, and the outputs at both ends are converted into voltage signals by the I / V converters 7 and 8, respectively. The outputs of the I / V converters 7 and 8 are adders 9
Is input to and added. The addition output is input to a sample hold circuit (hereinafter referred to as S / H circuit) 10 and I / O
The output of the V converter 8 is input to the S / H circuit 11. S /
The outputs of the H circuits 10 and 11 sample the input signal based on the clock signal CL3 from the clock generator 3, and the output thereof is given to the divider 12. It is assumed that the clock signal CL2 is synchronized with the clock signal CL1 and its rising time is slightly delayed. Divider 1
2 is for dividing the output of the I / V converter 8 by the output of the adder 9, and outputs a distance signal. This signal is corrected and output as a distance signal via the correction circuit 13. The output of the S / H circuit 10 is input to the differential amplifier circuit 14. The differential amplifier circuit 14 outputs the difference from the reference voltage Vr to the semiconductor laser drive circuit 1 as a drive level control signal Vc.

【0004】図8はこの差動増幅回路14の一例を示す
回路図である。本図に示すように差動増幅回路14は、
演算増幅器15と非反転入力端子への入力抵抗Ri,フ
ィードバック抵抗Rf及びこのフィードバック抵抗Rf
に並列に接続されたコンデンサCfを有しており、演算
増幅器14の非反転入力端子には基準電圧Vrが入力さ
れて構成されている。コンデンサCfは発振を防止する
ためのコンデンサである。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the differential amplifier circuit 14. As shown in the figure, the differential amplifier circuit 14 is
Input resistance Ri to the operational amplifier 15 and the non-inverting input terminal, a feedback resistance Rf, and this feedback resistance Rf
And a reference voltage Vr is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14. The capacitor Cf is a capacitor for preventing oscillation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかるにこのような従
来の光学式変位センサでは、白紙のような反射率の高い
物体から黒いゴムのように反射率の低い物体をほぼ同一
レベルで受光するためには、広い範囲で発光レベルを制
御する必要がある。しかし対象物の反射率は大小様々で
あるため、割算器が正しく演算できるように受光電圧を
適正範囲とするために差動増幅回路を設けて帰還をかけ
ている。そして帰還をかけるときに発振を抑制するた
め、差動増幅回路14に前述したようにコンデンサCf
を付加する。このコンデンサCfによって発振はしなく
なるが、投光パワーを制御する全体の応答速度が遅くな
ってしまうという欠点があった。そのため光学式変位セ
ンサを例えばICのリードピンの反りを検出する用途に
用いた場合には、リードの光沢のある反射率が高い物体
に入光したときに測定領域に入っても、変位出力が適正
値に落ち着くまでに長時間を要するという欠点があっ
た。このためICのリードピンをスキャニングする走査
速度が制限されるという欠点があった。
However, in such a conventional optical displacement sensor, in order to receive an object having a low reflectance such as black rubber from an object having a high reflectance such as a white paper at substantially the same level. Needs to control the emission level in a wide range. However, since the reflectivity of the object is large and small, a feedback circuit is provided by providing a differential amplifier circuit in order to keep the received light voltage within an appropriate range so that the divider can correctly calculate. In order to suppress oscillation when feedback is applied, the differential amplifier circuit 14 is provided with the capacitor Cf as described above.
Is added. Although the capacitor Cf does not oscillate, it has a drawback that the overall response speed for controlling the projection power becomes slow. Therefore, when the optical displacement sensor is used for detecting the warp of the lead pin of the IC, for example, the displacement output is appropriate even if the light enters an object having a glossy reflectance of the lead and enters the measurement area. There was a drawback that it took a long time to reach the value. Therefore, there is a drawback that the scanning speed for scanning the IC lead pin is limited.

【0006】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、被測定物体が測定領域に入った
ときの変位出力の応答速度を早くすることにより、この
ような問題点を解決することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the problem is solved by increasing the response speed of the displacement output when the object to be measured enters the measurement area. The purpose is to solve.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、駆動レベル制御信号に応じたレベルで発光素子を駆
動し、測定対象物に光を照射する投光手段と、測定対象
物から反射光を受光し、その受光位置に応じた一対の信
号を出力する受光手段と、受光手段の受光位置に応じた
物体までの距離信号を演算する信号処理手段と、受光手
段の一対の受光信号の加算値を算出する加算手段と、加
算手段の出力が入力され、加算出力の上昇時にダイオー
ドを介してコンデンサを充電する充電回路と、充電回路
の出力が入力され基準電圧との差分を投光手段に駆動レ
ベル制御信号として出力する差動増幅回路と、を具備す
ることを特徴とするものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, a light projecting means for driving a light emitting element at a level according to a drive level control signal to irradiate a measuring object with light, and a measuring object Light receiving means for receiving the reflected light and outputting a pair of signals according to the light receiving position, signal processing means for calculating a distance signal to the object according to the light receiving position of the light receiving means, and a pair of light receiving signals of the light receiving means Of the addition means for calculating the addition value of the addition means, the charging circuit for receiving the output of the addition means for charging the capacitor through the diode when the addition output rises, and the difference between the output of the charging circuit and the reference voltage are projected. And a differential amplifier circuit for outputting to the means as a drive level control signal.

【0008】本願の請求項2の発明では、充電回路は、
入力端にアノードが接続されたダイオード、該ダイオー
ドのカソード側と接地端に接続されたコンデンサ、及び
該ダイオードを短絡する第1のスイッチを有するもので
あり、差動増幅回路は、基準電圧と充電回路の出力が夫
々入力される演算増幅器と、その演算増幅器の入出力間
に接続される帰還コンデンサと、帰還コンデンサに直列
接続され第1のスイッチと連動して変化させる第2のス
イッチと、を含むことを特徴とするものである。
In the invention of claim 2 of the present application, the charging circuit is
The differential amplifier circuit includes a diode whose anode is connected to the input terminal, a capacitor which is connected to the cathode side of the diode and the ground terminal, and a first switch which short-circuits the diode. An operational amplifier to which each output of the circuit is input, a feedback capacitor connected between the input and output of the operational amplifier, and a second switch connected in series to the feedback capacitor and changing in conjunction with the first switch. It is characterized by including.

【0009】本願の請求項3の発明では、駆動レベル制
御信号に応じたレベルで発光素子を駆動し、測定対象物
に光を照射する投光手段と、測定対象物から反射光を受
光し、その受光位置に応じた一対の信号を出力する受光
手段と、受光手段の受光位置に応じた物体までの距離信
号を演算する信号処理手段と、受光手段の一対の受光信
号の加算値を算出する加算手段と、加算手段の出力が入
力され、周期的に基準値との差分をとる差分手段と、差
分手段の出力が正方向に変化するときに差分信号を駆動
レベル制御信号として出力し、差分手段の出力が負方向
に変化するときに過去の複数の差分信号の平均値を駆動
レベル制御信号として出力する制御信号出力手段と、を
具備することを特徴とするものである。
According to the invention of claim 3 of the present application, the light emitting element is driven at a level according to the drive level control signal to emit light to the object to be measured, and reflected light is received from the object to be measured. A light receiving unit that outputs a pair of signals corresponding to the light receiving position, a signal processing unit that calculates a distance signal to the object according to the light receiving position of the light receiving unit, and an added value of the pair of light receiving signals of the light receiving unit. An addition unit, an output of the addition unit is input, and a difference unit that periodically takes a difference from a reference value, and a difference signal is output as a drive level control signal when the output of the difference unit changes in the positive direction, and the difference is output. Control signal output means for outputting an average value of a plurality of past differential signals as a drive level control signal when the output of the means changes in the negative direction.

【0010】[0010]

【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、投光手段より発光素子を駆動して測定対象物
に光を照射し受光出力でその発振光を受光している。そ
して受光手段の一対の受光信号を加算手段により加算
し、加算手段の出力をダイオードを介してコンデンサに
充電している。そして充電回路の出力と基準値との差分
を投光手段に駆動レベル制御信号として出力するように
している。こうすれば正方向に加算出力が変化するとき
に駆動レベルを高速で変化させることができ、反射率が
急激に高い物体を走査したときの応答速度が向上するこ
ととなる。又請求項2の発明では、このような高速応答
モードと通常モードとを連動する第1,第2のスイッチ
により切換えるようにしている。更に請求項3の発明で
は、差分手段と制御信号出力手段をマイクロコンピュー
タにより実現したものである。
According to the invention of claim 1 of the present application having such a feature, the light emitting element is driven by the light projecting means to irradiate the object to be measured with light, and the oscillated light is received by the light reception output. The pair of light receiving signals of the light receiving means are added by the adding means, and the output of the adding means is charged in the capacitor through the diode. Then, the difference between the output of the charging circuit and the reference value is output to the light projecting means as a drive level control signal. By doing so, the drive level can be changed at high speed when the addition output changes in the positive direction, and the response speed when an object having a sharply high reflectance is scanned is improved. Further, in the invention of claim 2, the high speed response mode and the normal mode are switched by the first and second switches interlocking with each other. Further, in the invention of claim 3, the difference means and the control signal output means are realized by a microcomputer.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明の第1実施例による光学式変位
センサの全体構成を示すブロック図であり、前述した従
来例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。本実施例においても半導体レーザ駆動回路1はクロ
ック発生器3からのクロック信号に基づいて入力された
制御信号のレベルで半導体レーザ2を駆動する。半導体
レーザ2は投光ビームを投光レンズ4を介して物体検知
領域に照射する。ここで半導体レーザ駆動回路1と半導
体レーザ2及び投光レンズは駆動レベル制御信号に応じ
たレベルで発光素子を駆動し、測定対象物に光を照射す
る投光手段を構成している。この投光ビームと所定角度
傾けて受光レンズ5及び位置検出素子(PSD)6が配
置される。受光レンズ5及び位置検出素子6は測定対象
物までの受光位置に応じた一対の信号を出力する受光手
段を構成している。PSD6の両端の電流出力はI/V
変換器7及び8によって電圧信号に変換され、加算器9
に与えられる。そして加算器9及びI/V変換器8の出
力は夫々S/H回路10,11に入力される。クロック
発生器3は投光ビームのクロックタイミングよりわずか
に遅れたタイミングでS/H回路10,11にクロック
信号CL2を出力する。S/H回路10,11はその出
力を割算器12に与え、更に補正回路13を介して距離
信号として出力する。さて本実施例では、S/H回路1
0の出力は充電回路21を介して差動増幅回路22に入
力される。充電回路21はS/H回路10の出力をコン
デンサの充電の信号源として用いるものである。
1 is a block diagram showing the overall construction of an optical displacement sensor according to a first embodiment of the present invention. The same parts as those of the conventional example described above are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Also in this embodiment, the semiconductor laser drive circuit 1 drives the semiconductor laser 2 at the level of the control signal input based on the clock signal from the clock generator 3. The semiconductor laser 2 irradiates the object detection area with a projection beam via a projection lens 4. Here, the semiconductor laser driving circuit 1, the semiconductor laser 2 and the light projecting lens constitute a light projecting means for driving the light emitting element at a level according to the drive level control signal and irradiating the object to be measured with light. The light receiving lens 5 and the position detection element (PSD) 6 are arranged at a predetermined angle with respect to the projected beam. The light receiving lens 5 and the position detecting element 6 constitute a light receiving means for outputting a pair of signals corresponding to the light receiving position up to the measurement object. The current output of both ends of PSD6 is I / V
The voltage signals are converted by the converters 7 and 8 and added by the adder 9
Given to. The outputs of the adder 9 and the I / V converter 8 are input to the S / H circuits 10 and 11, respectively. The clock generator 3 outputs the clock signal CL2 to the S / H circuits 10 and 11 at a timing slightly delayed from the clock timing of the projection beam. The S / H circuits 10 and 11 give the output to the divider 12, and further output it as a distance signal via the correction circuit 13. Now, in this embodiment, the S / H circuit 1
The output of 0 is input to the differential amplifier circuit 22 via the charging circuit 21. The charging circuit 21 uses the output of the S / H circuit 10 as a signal source for charging the capacitor.

【0012】図2はこの充電回路21及び差動増幅回路
22の一例を示す回路図である。充電回路21はS/H
回路10の入力端にアノード端が接続されたダイオード
D1,そのカソードと接地端間に接続されるコンデンサ
C1を有しており、又ダイオードD1のカソード端が演
算増幅器23の非反転入力端子に接続される。演算増幅
器23の反転入力端子は出力端と接続されボルテージフ
ォロワを構成している。この充電回路21はS/H回路
10の立上りの出力によって短時間でコンデンサC1を
充電することにより、急激に明るくなる物体に対して応
答速度を向上させるものである。急激に暗くなる物体に
対してはコンデンサC1は急速には放電しないので、応
答速度は低下することとなる。一方差動増幅回路22の
構成は図8に示した従来例のものとほぼ同一とするが、
この充電回路21を付加することにより、差動増幅回路
22の帰還コンデンサCf0の値をCfに比べて十分小
さく、例えば1/10〜1/100程度の値とする。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the charging circuit 21 and the differential amplifier circuit 22. The charging circuit 21 is S / H
The circuit 10 has a diode D1, whose anode end is connected to the input end, and a capacitor C1 connected between its cathode and the ground end, and the cathode end of the diode D1 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 23. To be done. The inverting input terminal of the operational amplifier 23 is connected to the output terminal to form a voltage follower. The charging circuit 21 charges the capacitor C1 in a short time by the rising output of the S / H circuit 10 to improve the response speed to an object which becomes sharply bright. Since the capacitor C1 does not discharge rapidly with respect to an object that becomes abruptly dark, the response speed decreases. On the other hand, the configuration of the differential amplifier circuit 22 is almost the same as that of the conventional example shown in FIG.
By adding the charging circuit 21, the value of the feedback capacitor Cf0 of the differential amplifier circuit 22 is made sufficiently smaller than Cf, for example, about 1/10 to 1/100.

【0013】次に第1実施例の動作について説明する。
図3(a)はこの光学式変位センサの使用例を示してお
り、ICのピンをICと平行に矢印Aで示す方向にスキ
ャニングすることにより、ICのピンの反りを検出する
用途に用いた場合である。この場合にはICのピンのス
キャニングより十分高速でクロック発生器3からクロッ
クパルスを発生させ、半導体レーザ2をパルス駆動して
いる。そして反射光を受光し、PSD6のI/V変換値
を加算する。加算値を各クロック毎にサンプリングする
ことにより、S/H回路10の出力電圧は図3(b)に
示すものとなる。この場合にはICのピンのスキャニン
グ毎に受光出力が得られるが、最初のピンをスキャンす
る立上り時には充電回路21のコンデンサC1を充電す
る必要があるため応答速度が遅くなるが、すぐに安定化
しピンとピンの間隙では受光レベルが除々に低下する。
この場合にはコンデンサC1は放電経路がないため放電
が遅れる。このように最初のピンに光が入光した反射光
の立上り時のみオーバシュートが生じるが、その後はほ
ぼ一定レベルの受光信号レベルとすることができる。図
3(c)はこれに比較して充電回路を有しない従来の光
学式変位センサのS/H回路10の出力波形を示す図で
ある。本図に示すように充電回路を設けない場合は、立
上り毎にオーバシュートが生じて出力が安定しない。本
実施例では差動増幅回路の帰還コンデンサCfを小さく
することができ、帰還系による発振が生じないようにし
て応答速度を早くすることができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
FIG. 3A shows a usage example of this optical displacement sensor, which is used for detecting the warp of the IC pin by scanning the IC pin parallel to the IC in a direction indicated by an arrow A. This is the case. In this case, the clock pulse is generated from the clock generator 3 at a speed sufficiently higher than the scanning of the pins of the IC, and the semiconductor laser 2 is pulse-driven. Then, the reflected light is received and the I / V conversion value of the PSD 6 is added. By sampling the added value for each clock, the output voltage of the S / H circuit 10 becomes that shown in FIG. 3 (b). In this case, the light reception output is obtained every time when the IC pin is scanned, but the response speed becomes slower because the capacitor C1 of the charging circuit 21 needs to be charged at the rising edge of scanning the first pin, but it stabilizes immediately. In the pin-to-pin gap, the light receiving level gradually decreases.
In this case, the capacitor C1 has no discharge path, and thus discharge is delayed. In this way, an overshoot occurs only when the reflected light that enters the first pin rises, but after that, the received light signal level can be set to a substantially constant level. FIG. 3C is a diagram showing an output waveform of the S / H circuit 10 of the conventional optical displacement sensor having no charging circuit as compared with this. If the charging circuit is not provided as shown in the figure, the output is not stable because an overshoot occurs at each rising edge. In the present embodiment, the feedback capacitor Cf of the differential amplifier circuit can be made small, and the oscillation of the feedback system can be prevented so that the response speed can be increased.

【0014】次に本発明の第2実施例について説明す
る。前述した第1実施例は常に充電回路を接続している
ため、S/H回路10の出力が低下し急速に暗くなる物
体に対しては応答速度が極めて遅くなる。従って被測定
物体によっては安定して変位を測定できなくなる。第2
実施例ではこのような場合を考慮しスイッチで第1実施
例の接続と従来例の接続とを切換えるようにしたもので
ある。図4は本発明の第2実施例による充電回路31及
び差動増幅回路32の回路図である。本図において充電
回路31,差動増幅回路32以外の構成は第1実施例と
同様である。本実施例では図示のようにS/H回路10
からアナログスイッチ33に入力される。アナログスイ
ッチ33はクロック発生器3からのクロック信号CL3
に基づいて動作するものであり、その出力はダイオード
D1を介してコンデンサC1に接続される。このクロッ
ク信号CL3はS/H回路10の出力が安定する期間、
例えばクロックCL2の中間のタイミングに設定されて
いるものとする。その他の構成は前述した第1実施例の
充電回路21とほぼ同一であり、ボルテージフォロワ用
の演算増幅器34がダイオードD1のカソードに接続さ
れる。そしてダイオードD1の両端を短絡するスイッチ
35が設けられる。又差動増幅回路32は従来例で示し
た差動増幅回路14とほぼ同一の構成を有しており、演
算増幅器36の非反転入力端子に基準電圧Vrが入力さ
れる。反転入力端子は充電回路31の出力端との間に入
力抵抗Riが接続され、又出力端との間に帰還抵抗Rf
及びコンデンサCf1,Cf2が並列に接続される。コ
ンデンサCf2は直列にスイッチ37が接続されてい
る。スイッチ35,37は図示のように連動スイッチで
あって、スイッチ35,37が同時に開放又は閉成状態
となるように構成される。帰還用のコンデンサCf2は
従来例に示した差動増幅回路のコンデンサCfと同一の
容量を有し、Cf1はそれより小さい値、前述したよう
に1/10〜1/100の値をとるものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the charging circuit is always connected in the above-described first embodiment, the response speed becomes extremely slow for an object that becomes dark rapidly due to a decrease in the output of the S / H circuit 10. Therefore, the displacement cannot be measured stably depending on the object to be measured. Second
In the embodiment, in consideration of such a case, the connection of the first embodiment and the connection of the conventional example are switched by a switch. FIG. 4 is a circuit diagram of the charging circuit 31 and the differential amplifier circuit 32 according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the configuration other than the charging circuit 31 and the differential amplifier circuit 32 is the same as that of the first embodiment. In this embodiment, as shown in the figure, the S / H circuit 10
Is input to the analog switch 33. The analog switch 33 uses the clock signal CL3 from the clock generator 3.
, And its output is connected to the capacitor C1 via the diode D1. This clock signal CL3 is supplied during the period when the output of the S / H circuit 10 is stable,
For example, it is assumed that the timing is set to an intermediate timing of the clock CL2. The other structure is almost the same as that of the charging circuit 21 of the first embodiment described above, and the operational amplifier 34 for the voltage follower is connected to the cathode of the diode D1. A switch 35 that short-circuits both ends of the diode D1 is provided. The differential amplifier circuit 32 has substantially the same configuration as the differential amplifier circuit 14 shown in the conventional example, and the reference voltage Vr is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 36. The input resistor Ri is connected between the inverting input terminal and the output end of the charging circuit 31, and the feedback resistor Rf is connected between the inverting input terminal and the output end.
And capacitors Cf1 and Cf2 are connected in parallel. A switch 37 is connected in series to the capacitor Cf2. The switches 35 and 37 are interlocking switches as shown in the figure, and are configured so that the switches 35 and 37 are simultaneously opened or closed. The feedback capacitor Cf2 has the same capacitance as the capacitor Cf of the differential amplifier circuit shown in the conventional example, and Cf1 has a smaller value, that is, a value of 1/10 to 1/100 as described above. To do.

【0015】こうすればスイッチ35,37を操作して
これらのスイッチを開放状態とすれば、前述した充電回
路31が動作し、そのとき差動増幅回路32に接続され
る帰還抵抗はCf1のみとなる。この場合は入光時の応
答速度を向上させる第1実施例と同様の動作モードとな
る。このときにはS/H回路10,11のクロックCL
2と異なったタイミングCL3でアナログスイッチ33
が動作し、このタイミングで充電回路31が動作する。
一方スイッチ35,37を閉成すればダイオードD1は
短絡されるため、ダイオードが働かなくなり充電回路3
1は単なるサンプルホールド回路となる。このサンプル
ホールド回路のサンプリングのタイミングはS/H回路
10の出力が安定する期間で保持される。この場合には
コンデンサCf2も差動増幅回路32の帰還回路に接続
されることとなるため、コンデンサCf1,Cf2が差
動増幅回路に接続される。この場合には従来例と同様の
通常の動作モードとなり、発振を防止するためコンデン
サの容量を大きくすることができる。
In this way, if the switches 35 and 37 are operated to open these switches, the above-mentioned charging circuit 31 operates and the feedback resistance connected to the differential amplifier circuit 32 at that time is only Cf1. Become. In this case, the operation mode is the same as that of the first embodiment in which the response speed at the time of incident light is improved. At this time, the clock CL of the S / H circuits 10 and 11
Analog switch 33 with timing CL3 different from 2
And the charging circuit 31 operates at this timing.
On the other hand, when the switches 35 and 37 are closed, the diode D1 is short-circuited, so that the diode does not work and the charging circuit 3
1 is simply a sample and hold circuit. The sampling timing of this sample hold circuit is held during the period when the output of the S / H circuit 10 is stable. In this case, since the capacitor Cf2 is also connected to the feedback circuit of the differential amplifier circuit 32, the capacitors Cf1 and Cf2 are connected to the differential amplifier circuit. In this case, a normal operation mode similar to the conventional example is entered, and the capacitance of the capacitor can be increased to prevent oscillation.

【0016】図5は本発明の第3実施例による光学式変
位センサの構成を示すブロック図である。本図において
S/H回路10の出力はA/D変換器41に入力され
る。A/D変換器41は投光のクロックタイミング毎に
入力信号をデジタル信号に変換するものであって、その
出力はCPU42に入力される。CPU42は後述する
ように加算出力と基準値の差分をとる差分手段、及びそ
の正及び負方向の変化に基づいて制御信号を出力する制
御信号出力手段の機能を有するものである。その出力は
D/A変換器43を介して前述した半導体レーザ駆動回
路1に出力される。その他の構成は第1実施例と同様で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing the structure of an optical displacement sensor according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the output of the S / H circuit 10 is input to the A / D converter 41. The A / D converter 41 converts an input signal into a digital signal at each clock timing of light projection, and its output is input to the CPU 42. As will be described later, the CPU 42 has a function of a difference means for calculating a difference between the addition output and the reference value, and a control signal output means for outputting a control signal based on the change in the positive and negative directions. The output is output to the above-mentioned semiconductor laser drive circuit 1 via the D / A converter 43. Other configurations are the same as in the first embodiment.

【0017】次にCPU42のフローチャートについて
図6を参照しつつ説明する。動作を開始するとまずステ
ップ51において初期設定を行う。この初期設定は入力
バッファF(1),F(2)・・・F(n)を全て0と
するものである。ここでnは任意の整数、例えば10と
する。次いでステップ52に進んでA/D変換器41の
出力A+Bを読込む。ここでA,Bは夫々入光時のI/
V変換器7,8の出力である。そしてステップ53に進
んで入力値(A+B)から基準値Rを減算してF(0)
とする。次いでステップ54においてデータの更新を行
い、全てのF(i)に対しF(i)+1にF(i)の値
を代入する(i=0〜9)。そしてステップ54に進ん
でF(1)とF(2)とを比較する。F(1)の方が大
きければ受光レベルが増加したため、ステップ56,5
7に進んでF(1)の値を出力値FとしてこのFの値を
出力する。この値が前述したようにD/A変換器43に
よりアナログ信号に変換される。又ステップ55におい
てF(2)の値が大きければ受光レベルが低下したた
め、ステップ58に進んでF(1)〜F(n)の値の平
均値を出力値Fとする。そしてステップ57に進んでこ
の値を出力して処理を終える。このフローチャートにお
いてステップ52,53は加算手段の出力が入力され、
基準値との差分をとる差分手段を構成しており、ステッ
プ54〜57は差分手段の出力が正方向に変化するとき
に差分信号を制御信号として出力し、差分手段の出力が
負方向に変化するときに差分手段の平均値を制御信号と
して出力する制御信号出力手段の機能を達成している。
こうすれば第1実施例と同様の効果をCPUにより実現
することができる。これに加えて物体検知のための割算
器12や補正回路13の機能をCPUにより実現するよ
うにしてもよい。
Next, the flow chart of the CPU 42 will be described with reference to FIG. When the operation is started, first, in step 51, initial setting is performed. In this initial setting, all the input buffers F (1), F (2) ... F (n) are set to 0. Here, n is an arbitrary integer, for example, 10. Next, in step 52, the output A + B of the A / D converter 41 is read. Here, A and B are I /
These are the outputs of the V converters 7 and 8. Then, in step 53, the reference value R is subtracted from the input value (A + B) to obtain F (0).
And Next, in step 54, the data is updated, and the value of F (i) is assigned to F (i) +1 for all F (i) (i = 0 to 9). Then, in step 54, F (1) and F (2) are compared. If F (1) is larger, the received light level has increased, so steps 56, 5
In step 7, the value of F (1) is set as the output value F, and the value of F is output. This value is converted into an analog signal by the D / A converter 43 as described above. On the other hand, if the value of F (2) is large in step 55, the light receiving level has decreased, so the routine proceeds to step 58, where the average value of the values of F (1) to F (n) is set as the output value F. Then, the routine proceeds to step 57, where this value is output and the processing ends. In this flowchart, in steps 52 and 53, the output of the adding means is input,
A difference means for calculating the difference from the reference value is configured. Steps 54 to 57 output a difference signal as a control signal when the output of the difference means changes in the positive direction, and the output of the difference means changes in the negative direction. At this time, the function of the control signal output means for outputting the average value of the difference means as the control signal is achieved.
By doing so, the same effect as that of the first embodiment can be realized by the CPU. In addition to this, the functions of the divider 12 and the correction circuit 13 for object detection may be realized by the CPU.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、受光信号にダイオードとコンデンサを有する充電回
路を通過させることにより、帰還系による発振が生じる
ことなく入光時の応答速度を早くすることができる。こ
のためICのピンの反り等を検出する用途に用いた場合
に高速でピンをスキャンすることができ、極めて有効と
なる。請求項2の発明では、反射光の入光時の応答速度
を高速とするモードと通常の動作モードとを切換えるこ
とができる。又請求項3の発明では、マイクロコンピュ
ータを用いてこのような処理を行うことによって同様の
効果を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention, the received light signal is passed through the charging circuit having the diode and the capacitor, so that the response speed at the time of incident light is increased without oscillation due to the feedback system. can do. Therefore, when used for detecting the warp of the pins of the IC, the pins can be scanned at high speed, which is extremely effective. According to the second aspect of the present invention, it is possible to switch between the mode in which the response speed when the reflected light is incident is high and the normal operation mode. Further, according to the invention of claim 3, the same effect can be obtained by performing such processing using a microcomputer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例による光学式変位センサの
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical displacement sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例による充電回路及び差動増
幅回路を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a charging circuit and a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本実施例の動作を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing the operation of this embodiment.

【図4】本発明の第2実施例による充電回路及び差動増
幅回路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a charging circuit and a differential amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例による光学式変位センサの
構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical displacement sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the third embodiment of the present invention.

【図7】従来の光学式変位センサの一例を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional optical displacement sensor.

【図8】従来の差動増幅回路の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional differential amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ駆動回路 2 半導体レーザ 6 位置検出素子 7,8 I/V変換器 9 加算器 10,11 S/H回路 12 割算器 13 補正回路 14,22,32 差動増幅回路 15,23,34,36 演算増幅器 21,31 充電回路 33 アナログスイッチ 35,37 スイッチ 41 A/D変換器 42 CPU 43 D/A変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor laser drive circuit 2 semiconductor laser 6 position detection element 7,8 I / V converter 9 adder 10,11 S / H circuit 12 divider 13 correction circuit 14,22,32 differential amplification circuit 15,23, 34,36 Operational amplifier 21,31 Charging circuit 33 Analog switch 35,37 Switch 41 A / D converter 42 CPU 43 D / A converter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動レベル制御信号に応じたレベルで発
光素子を駆動し、測定対象物に光を照射する投光手段
と、 測定対象物から反射光を受光し、その受光位置に応じた
一対の信号を出力する受光手段と、 前記受光手段の受光位置に応じた物体までの距離信号を
演算する信号処理手段と、 前記受光手段の一対の受光信号の加算値を算出する加算
手段と、 前記加算手段の出力が入力され、加算出力の上昇時にダ
イオードを介してコンデンサを充電する充電回路と、 前記充電回路の出力が入力され基準電圧との差分を前記
投光手段に駆動レベル制御信号として出力する差動増幅
回路と、を具備することを特徴とする光学式変位セン
サ。
1. A light projecting unit that drives a light-emitting element at a level according to a drive level control signal to irradiate a measurement target with light, and a pair of units that receives reflected light from the measurement target and that receives light. A light receiving unit that outputs a signal, a signal processing unit that calculates a distance signal to an object according to a light receiving position of the light receiving unit, an adding unit that calculates an added value of a pair of light receiving signals of the light receiving unit, The output of the adding means is input, and the charging circuit that charges the capacitor via the diode when the addition output rises, and the difference between the output of the charging circuit and the reference voltage is output to the light projecting means as a drive level control signal. An optical displacement sensor comprising:
【請求項2】 前記充電回路は、入力端にアノードが接
続されたダイオード、該ダイオードのカソード側と接地
端に接続されたコンデンサ、及び該ダイオードを短絡す
る第1のスイッチを有するものであり、 前記差動増幅回路は、 基準電圧と前記充電回路の出力が夫々入力される演算増
幅器と、その演算増幅器の入出力間に接続される帰還コ
ンデンサと、帰還コンデンサに直列接続され前記第1の
スイッチと連動して変化させる第2のスイッチと、を含
むものであることを特徴とする請求項1記載の光学式変
位センサ。
2. The charging circuit includes a diode having an anode connected to an input terminal, a capacitor connected to a cathode side of the diode and a ground terminal, and a first switch short-circuiting the diode. The differential amplifier circuit includes an operational amplifier to which the reference voltage and the output of the charging circuit are respectively input, a feedback capacitor connected between the input and output of the operational amplifier, and the first switch connected in series to the feedback capacitor. The optical displacement sensor according to claim 1, further comprising a second switch that changes in conjunction with the second switch.
【請求項3】 駆動レベル制御信号に応じたレベルで発
光素子を駆動し、測定対象物に光を照射する投光手段
と、 測定対象物から反射光を受光し、その受光位置に応じた
一対の信号を出力する受光手段と、 前記受光手段の受光位置に応じた物体までの距離信号を
演算する信号処理手段と、 前記受光手段の一対の受光信号の加算値を算出する加算
手段と、 前記加算手段の出力が入力され、周期的に基準値との差
分をとる差分手段と、 前記差分手段の出力が正方向に変化するときに差分信号
を駆動レベル制御信号として出力し、前記差分手段の出
力が負方向に変化するときに過去の複数の差分信号の平
均値を駆動レベル制御信号として出力する制御信号出力
手段と、を具備することを特徴とする光学式変位セン
サ。
3. A light projecting means for driving a light emitting element at a level according to a drive level control signal to irradiate a measuring object with light, and a pair of receiving means for receiving reflected light from the measuring object and corresponding to the light receiving position. A light receiving unit that outputs a signal, a signal processing unit that calculates a distance signal to an object according to a light receiving position of the light receiving unit, an adding unit that calculates an added value of a pair of light receiving signals of the light receiving unit, An output of the adding means is input, and a difference means that periodically takes a difference from a reference value, and a difference signal is output as a drive level control signal when the output of the difference means changes in the positive direction. An optical displacement sensor, comprising: a control signal output unit that outputs an average value of a plurality of past differential signals as a drive level control signal when the output changes in the negative direction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104061847A (en) * 2014-06-12 2014-09-24 北京航天发射技术研究所 Photoelectric weak signal processing system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012057246A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 オプテックス株式会社 Distance detecting circuit of triangulation system
JP2012098094A (en) * 2010-10-29 2012-05-24 Optex Co Ltd Triangulation type distance detecting circuit
CN104061847A (en) * 2014-06-12 2014-09-24 北京航天发射技术研究所 Photoelectric weak signal processing system
CN104061847B (en) * 2014-06-12 2017-09-08 北京航天发射技术研究所 A kind of photoelectric weak signal processing system

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