JPH10260006A - Range finder - Google Patents

Range finder

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JPH10260006A
JPH10260006A JP8185497A JP8185497A JPH10260006A JP H10260006 A JPH10260006 A JP H10260006A JP 8185497 A JP8185497 A JP 8185497A JP 8185497 A JP8185497 A JP 8185497A JP H10260006 A JPH10260006 A JP H10260006A
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JP
Japan
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light beam
light
scanning
light receiving
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP8185497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chuichi Ueda
忠一 上田
Tatsuo Ogaki
龍男 大垣
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Publication of JPH10260006A publication Critical patent/JPH10260006A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve distance measurement accuracy of a range finder by measuring distance to a detected object based on the scanning angle of light before the light enters on the object. SOLUTION: Optical beam LB which is X-axially scanned using a first galvano-mirror 11 is Y-axially scanned further by a second galvano-mirror 12, and the optical beam LB is irradiated on the surface of a detected object 2. The optical beam LB which reflects on the surface of the detected object 2 is focused on a two-divided light receiving element 13 by a light receiving lens 4. Distance L from the light receiving lens 4 to the detected object 2 is calculated using rotational angle of the second galvano-mirror 12 at the moment when a light spot S is received in the intermediate point between two light receiving faces 13a and 13b of the two-divided light receiving element 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、検出物体までの距
離を計測し、あるいは、所定距離に設定された領域に物
体が存在するか否かを検出する距離測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device for measuring a distance to a detected object or detecting whether or not an object exists in an area set at a predetermined distance.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は従来例による距離測定装置1を示
す斜視図である。この距離測定装置1にあっては、半導
体レーザ素子3からパルス発光された光ビームLBを投
光レンズ9によってコリメートし、投光レンズ9によっ
てコリメートされた光ビームLBをスキャナ6によって
反射させた後、ハーフミラー7を透過した光ビームLB
を検出物体2の表面に投射し、検出物体2で反射した光
ビームLBを受光レンズ4により測距用の位置検出素子
(以下、PSDという)5の受光面に集光させる。一
方、ハーフミラー7で反射された光ビームLBは、走査
方向検出用のPSD8で受光する。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a perspective view showing a distance measuring device 1 according to a conventional example. In the distance measuring device 1, after the light beam LB pulsed from the semiconductor laser element 3 is collimated by the light projecting lens 9 and the light beam LB collimated by the light projecting lens 9 is reflected by the scanner 6, , The light beam LB transmitted through the half mirror 7
Is projected on the surface of the detection object 2, and the light beam LB reflected by the detection object 2 is condensed by the light receiving lens 4 on the light receiving surface of a position detecting element (hereinafter referred to as PSD) 5 for distance measurement. On the other hand, the light beam LB reflected by the half mirror 7 is received by the PSD 8 for detecting the scanning direction.

【0003】しかして、スキャナ6を回転させることに
より、スキャナ6で反射された光ビームLBを検出物体
2の表面に沿って1次元走査する。この走査方向は、走
査方向検出用PSD8の出力から演算される。
[0006] By rotating the scanner 6, the light beam LB reflected by the scanner 6 is one-dimensionally scanned along the surface of the detection object 2. This scanning direction is calculated from the output of the scanning direction detection PSD 8.

【0004】同時に、測距用PSD5の受光面における
受光位置は、距離測定装置1から検出物体2までの距離
によって変化するので、走査方向検出用PSD8によっ
て検出されている走査方向における、距離測定装置1か
ら検出物体2までの距離は、測距用PSD5の出力に基
づいて演算される。
At the same time, the light receiving position on the light receiving surface of the distance measuring PSD 5 changes depending on the distance from the distance measuring device 1 to the detection object 2, so that the distance measuring device in the scanning direction detected by the scanning direction detecting PSD 8 is used. The distance from 1 to the detected object 2 is calculated based on the output of the PSD 5 for distance measurement.

【0005】従って、この距離測定装置によれば、光ビ
ームの走査方向に沿った検出物体までの距離、すなわち
光ビームの走査方向に沿った表面形状を認識することが
できる。
Therefore, according to this distance measuring apparatus, it is possible to recognize the distance to the detection object along the scanning direction of the light beam, that is, the surface shape along the scanning direction of the light beam.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方式の距離測定装置にあっては、検出物体で反射
した光ビームを測距用PSDで受光し、その受光位置に
基づいて検出物体までの距離を測定しているから、検出
物体で散乱反射した後の質の悪い光ビームの受光位置に
基づいて測距演算しなければならず、測距精度が悪かっ
た。また、検出物体の表面状態は個々に異なっているの
で、検出物体で反射した光ビームを検出する従来の方法
では、検出物体によって計測精度がばらつくという問題
があった。
However, in the distance measuring apparatus of the above type, the light beam reflected by the detection object is received by the PSD for distance measurement, and based on the light receiving position, the light beam is transmitted to the detection object. Therefore, the distance measurement must be performed based on the light receiving position of the poor-quality light beam after being scattered and reflected by the detection object, and the distance measurement accuracy is poor. In addition, since the surface states of the detection objects are different from each other, the conventional method of detecting the light beam reflected by the detection object has a problem that the measurement accuracy varies depending on the detection object.

【0007】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、検出物体に
投射される前の光ビームに基づいて検出物体までの距離
を計測することにより、距離測定装置の測距精度を向上
させることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of the prior art, and has as its object to measure a distance to a detection object based on a light beam before being projected on the detection object. Accordingly, an object of the present invention is to improve the distance measuring accuracy of the distance measuring device.

【0008】[0008]

【発明の開示】請求項1に記載の距離測定装置は、光ビ
ームを出射する投光部と、検出物体で反射された光ビー
ムを、所定位置もしくは所定領域で受光したか否かを判
断する受光部と、前記投光部から出射された光ビーム
を、前記受光部の光軸となす角度が変化する方向に走査
する走査手段と、前記走査手段による光ビームの走査方
向を、検出物体に投射される前に検出する手段と、前記
光ビームが受光部の所定位置もしくは所定領域で受光さ
れたときの走査方向に基づいて検出物体までの距離を計
測する手段と、を備えたことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to a first aspect of the present invention, there is provided a distance measuring device for judging whether or not a light projecting portion for emitting a light beam and a light beam reflected by a detection object are received at a predetermined position or a predetermined region. A light-receiving unit, a scanning unit that scans the light beam emitted from the light-emitting unit in a direction in which an angle formed with the optical axis of the light-receiving unit changes, and a scanning direction of the light beam by the scanning unit, the detection object, Means for detecting before being projected, and means for measuring a distance to a detected object based on a scanning direction when the light beam is received at a predetermined position or a predetermined area of a light receiving unit. And

【0009】請求項1に記載の距離測定装置にあって
は、受光部の所定位置もしくは所定領域で受光された時
の光ビームの走査方向を、検出物体に投射される前の光
ビームによって検出し、当該走査方向に基づいて検出物
体までの距離を計測しているから、検出物体で散乱反射
される前の良質の光ビームに基づいて検出物体までの距
離を計測することができ、距離測定装置の測距精度を向
上させることができる。
In the distance measuring device according to the first aspect, the scanning direction of the light beam when the light beam is received at a predetermined position or a predetermined area of the light receiving unit is detected by the light beam before being projected on the detection object. Since the distance to the detection object is measured based on the scanning direction, the distance to the detection object can be measured based on a high-quality light beam before being scattered and reflected by the detection object. The ranging accuracy of the device can be improved.

【0010】また、検出物体で散乱反射される前の良質
の光ビームに基づいて検出物体までの距離を計測してい
るので、検出物体までの距離の計測結果が検出物体の表
面状態によって影響を受けにくく、計測精度のばらつき
を低減することができる。
Further, since the distance to the detection object is measured based on a high-quality light beam before being scattered and reflected by the detection object, the measurement result of the distance to the detection object is influenced by the surface condition of the detection object. And the variation in measurement accuracy can be reduced.

【0011】請求項2に記載の実施態様は、請求項1記
載の距離測定装置において、光ビームを2方向に走査す
る前記走査手段と、前記走査手段による光ビームの2つ
の走査方向を検出する手段とを備え、検出物体までの距
離を測定するために用いられる走査方向と異なる走査方
向における、光ビームの走査速度、走査範囲、走査領域
のうちいずれかを可変にしたことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the distance measuring apparatus according to the first aspect, the scanning means for scanning the light beam in two directions and the two scanning directions of the light beam by the scanning means are detected. Means, wherein one of the scanning speed, scanning range, and scanning area of the light beam in a scanning direction different from the scanning direction used to measure the distance to the detection object is made variable.

【0012】請求項2に記載の距離測定装置にあって
は、光ビームの走査速度、走査範囲、走査領域のうちい
ずれかが可変となっているので、検出物体を監視してい
る状態では、光ビームの走査範囲を広くしたり、走査速
度を速くしたりして光ビーム走査を粗い状態にしておく
ことにより、検出物体を広い領域にわたって監視すると
共に検出物体認識の応答性を高くすることができる。一
方、検出物体を検出すると、光ビームの走査範囲を特定
領域で狭くしたり、走査速度を遅くしたりすることによ
り、光ビーム走査を密な状態にし、検出物体の測距精度
を高くすることができる。
In the distance measuring device according to the present invention, any one of the scanning speed, the scanning range, and the scanning area of the light beam is variable. By broadening the scanning range of the light beam and increasing the scanning speed to keep the light beam scanning in a coarse state, it is possible to monitor the detected object over a wide area and increase the response of the detected object recognition. it can. On the other hand, when a detected object is detected, the scanning range of the light beam is narrowed in a specific area or the scanning speed is reduced, so that the light beam scanning is made dense and the distance measurement accuracy of the detected object is increased. Can be.

【0013】請求項3に記載の距離測定装置は、受光部
の光軸に対してほぼ一定角度で光ビームを出射する投光
部と、前記投光部から出射され検出物体で反射された光
ビームを、所定位置もしくは所定領域で受光したか否か
を判断する受光部と、前記光ビームが受光部の所定位置
もしくは所定領域で受光されたときに対象物を検知する
手段とを備えたことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a distance measuring device which emits a light beam at a substantially constant angle with respect to an optical axis of a light receiving portion, and light emitted from the light emitting portion and reflected by a detection object. A light receiving unit that determines whether a beam is received at a predetermined position or a predetermined area; and a unit that detects an object when the light beam is received at a predetermined position or a predetermined area of the light receiving unit. It is characterized by.

【0014】請求項1に記載の距離測定装置は、光電ス
イッチのように使用することもできる。請求項3に記載
の距離測定装置は、その場合の構成を示すものであり、
この場合には、光ビームの方向は検出物体の検知距離も
しくは検知領域に応じて固定されているので、光ビーム
の走査手段や走査方向の検出手段が不要になり、構成を
簡略化することができる。
The distance measuring device according to the first aspect can be used like a photoelectric switch. The distance measuring device according to claim 3 shows a configuration in that case,
In this case, since the direction of the light beam is fixed according to the detection distance or the detection area of the detection object, the light beam scanning means and the scanning direction detection means are not required, and the configuration can be simplified. it can.

【0015】したがって、請求項3に記載の距離測定装
置によれば、構成が簡略で、しかも測距精度が良好で、
検出物体の表面状態による測距精度のばらつきも小さ
く、領域限定型の距離測定装置を提供することができ
る。
Therefore, according to the distance measuring apparatus of the third aspect, the configuration is simple and the distance measuring accuracy is good.
Variations in distance measurement accuracy due to the surface state of the detected object are small, and an area-limited distance measuring device can be provided.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)図2、図3及び図4は本発明の一実
施形態による距離測定装置10を示す図であって、図4
は図2及び図3のA矢視図である。また、図2は図4の
P1点又はP2点に光ビームLBが投射されているとき
の状態を示し、図3は図4のP3点に光ビームLBが投
射されているときの状態を示している。
(First Embodiment) FIGS. 2, 3 and 4 show a distance measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view on arrow A in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a state when the light beam LB is projected on the point P1 or P2 in FIG. 4, and FIG. 3 shows a state when the light beam LB is projected on the point P3 in FIG. ing.

【0017】この距離測定装置10は、図2に示すよう
に、半導体レーザ素子3、投光レンズ9、第1ガルバノ
ミラー11、第2ガルバノミラー12、受光レンズ4、
および2分割フォトダイオードのような2つの受光面を
有する2分割受光素子13からなる光学系を備えてい
る。
As shown in FIG. 2, the distance measuring device 10 includes a semiconductor laser device 3, a light projecting lens 9, a first galvanometer mirror 11, a second galvanometer mirror 12, a light receiving lens 4,
And an optical system including a two-division light receiving element 13 having two light receiving surfaces such as a two-division photodiode.

【0018】2分割受光素子13は、図5又は図6に示
すように、直線によって2分割された2つの受光面13
a,13bを有している。2分割受光素子13に対向配
置されている受光レンズ4は、その光軸が2分割受光素
子の分割線(境界)13cを通過するように配置されて
おり、2分割受光素子13と受光レンズ4との距離は、
受光レンズ4の焦点距離fにほぼ等しくなっている。
As shown in FIG. 5 or 6, the light receiving element 13 is divided into two light receiving surfaces 13 divided by a straight line.
a and 13b. The light receiving lens 4 opposed to the two-piece light receiving element 13 is arranged so that its optical axis passes through the dividing line (boundary) 13c of the two-piece light receiving element. The distance between
It is almost equal to the focal length f of the light receiving lens 4.

【0019】なお、以下の説明においては、2分割受光
素子の受光面13a,13b間の分割線13cと平行に
X軸方向を定め、受光レンズの光軸と平行にZ軸方向を
定め、当該X軸方向及びZ軸方向と直交する方向にY軸
方向を定め、これらの座標軸方向を用いて距離測定装置
の構成を説明することにする。
In the following description, the X-axis direction is determined in parallel with the dividing line 13c between the light receiving surfaces 13a and 13b of the two-piece light receiving element, and the Z-axis direction is determined in parallel with the optical axis of the light receiving lens. The Y-axis direction is defined in a direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction, and the configuration of the distance measuring device will be described using these coordinate axis directions.

【0020】半導体レーザ素子3は、第1ガルバノミラ
ー11に向けてZ軸と平行に光ビームLBを投射するよ
うに配置されている。第1ガルバノミラー11は、回転
軸がYZ平面と平行で、Y軸方向に対して45°の角度
をなすように配置されている。従って、半導体レーザ素
子3から投射され投光レンズ9によってコリメートされ
た光ビームLBは、第1ガルバノミラー11で反射され
てY軸方向と平行に進むが、第1ガルバノミラー11を
回転させることによって光ビームLBはXY平面内で走
査される。
The semiconductor laser device 3 is arranged so as to project a light beam LB toward the first galvanometer mirror 11 in parallel with the Z axis. The first galvanometer mirror 11 is arranged such that the rotation axis is parallel to the YZ plane and forms an angle of 45 ° with the Y-axis direction. Therefore, the light beam LB projected from the semiconductor laser element 3 and collimated by the light projecting lens 9 is reflected by the first galvanometer mirror 11 and travels in parallel with the Y-axis direction, but by rotating the first galvanometer mirror 11 The light beam LB is scanned in the XY plane.

【0021】第1ガルバノミラー11からY軸方向へ向
いた位置には、回転軸がX軸と平行となるようにして、
第2ガルバノミラー12が配置されている。しかして、
第1ガルバノミラー11で反射された光ビームLBは、
第2ガルバノミラー12によって斜め下方へ反射され、
第2ガルバノミラー12の斜め下方に置かれた検出物体
2の表面に投射される。
At a position facing the Y-axis direction from the first galvanometer mirror 11, the rotation axis is parallel to the X-axis.
A second galvanometer mirror 12 is provided. Then
The light beam LB reflected by the first galvanometer mirror 11 is
It is reflected obliquely downward by the second galvanometer mirror 12,
The light is projected on the surface of the detection object 2 placed diagonally below the second galvanometer mirror 12.

【0022】よって、第1ガルバノミラー11を回転さ
せると、検出物体2上の光投射点は、図4に示すように
略X軸方向に移動し、第2ガルバノミラー12を回転さ
せると、図2又は図3に示すように略Y軸方向に移動す
る。
Therefore, when the first galvanometer mirror 11 is rotated, the light projection point on the detection object 2 moves substantially in the X-axis direction as shown in FIG. 2 or approximately in the Y-axis direction as shown in FIG.

【0023】検出物体2の表面で反射した光ビームLB
は、受光レンズ4によって小さな受光スポットSに絞り
込まれ、2分割受光素子13に照射される。そして、2
分割受光素子13の受光面13a,13b間に(あるい
は、分割線13c上に)均等に結像されているか否かを
検出される。図5は図2の投光状態において第2ガルバ
ノミラー12の回転に伴って2分割受光素子13の受光
面13a,13b上で光スポットSが変位する様子を示
し、図6は図3の投光状態において第2ガルバノミラー
12の回転に伴って2分割受光素子13の受光面13
a,13b上で光スポットSが変位する様子を示してい
る。
The light beam LB reflected on the surface of the detection object 2
Is narrowed down to a small light receiving spot S by the light receiving lens 4 and is irradiated on the two-divided light receiving element 13. And 2
It is detected whether or not an image is uniformly formed between the light receiving surfaces 13a and 13b of the divided light receiving element 13 (or on the dividing line 13c). FIG. 5 shows a state where the light spot S is displaced on the light receiving surfaces 13a and 13b of the two-part light receiving element 13 with the rotation of the second galvanometer mirror 12 in the light projecting state of FIG. 2, and FIG. In the light state, the light receiving surface 13 of the two-divided light receiving element 13 is rotated by rotation of the second galvanometer mirror 12.
The light spot S is displaced on a and 13b.

【0024】(測距原理の説明)次に、上記のような光
学的構成により、受光レンズ4の中心面から検出物体2
までの距離(Z軸方向に沿った距離)Lを三角測距の原
理に基づいて演算する方法を図2により説明する。い
ま、受光レンズ4の光軸と第2ガルバノミラー12の光
投射点との間のY軸方向における距離をB、受光レンズ
4の中心面と第2ガルバノミラー12の光投射点との間
のZ軸方向における距離をC、第1ガルバノミラー11
の光投射点と第2ガルバノミラー12の光投射点との間
のY軸方向における距離をDとし、2分割受光素子13
は受光レンズ4の焦点位置(焦点距離:f)に配置され
ているものとする。これらの値は、距離測定装置10の
光学的配置から決まるものである。また、検出物体2の
距離を受光レンズ4の中心面を基準として計るものと
し、受光レンズ4の中心面から検出物体2の表面までの
距離(Z軸方向に沿った距離)をLとする。さらに、第
2ガルバノミラー12で反射した光ビームLBが真下
(Z軸負方向)へ反射されているときを基準として、第
2ガルバノミラーの回転角βと光ビームLBの第2ガル
バノミラー12による偏向角(光ビームLBとZ軸との
なす角度ではなく、光ビームLBをYZ平面へ投影した
ものとZ軸とのなす角度)θ2を計ることにする(第2
ガルバノミラー12の回転角βは、第2ガルバノミラー
12の光反射面がY軸方向と45゜の角度をなしている
とき、β=0となる)。従って、偏向角θ2と第2ガル
バノミラー12の回転角βとの間には、θ2=2βの関
係がある。
(Explanation of Principle of Distance Measurement) Next, with the above-described optical configuration, the object 2
A method of calculating the distance L (distance along the Z-axis direction) based on the principle of triangulation will be described with reference to FIG. Now, the distance in the Y-axis direction between the optical axis of the light receiving lens 4 and the light projection point of the second galvanometer mirror 12 is B, and the distance between the center plane of the light reception lens 4 and the light projection point of the second galvanometer mirror 12 is The distance in the Z-axis direction is C, and the first galvanometer mirror 11
The distance in the Y-axis direction between the light projection point of the second galvanometer mirror 12 and the light projection point of the second
Is located at the focal position of the light receiving lens 4 (focal length: f). These values are determined by the optical arrangement of the distance measuring device 10. The distance of the detection object 2 is measured with reference to the center plane of the light receiving lens 4, and the distance from the center plane of the light reception lens 4 to the surface of the detection object 2 (distance along the Z-axis direction) is L. Furthermore, the rotation angle β of the second galvanometer mirror and the rotation angle β of the light beam LB by the second galvanometer mirror 12 are based on the time when the light beam LB reflected by the second galvanometer mirror 12 is reflected right below (in the negative direction of the Z axis). The deflection angle (the angle formed between the light beam LB projected on the YZ plane and the Z axis, not the angle formed between the light beam LB and the Z axis) θ2 is determined ( second angle).
The rotation angle β of the galvanometer mirror 12 becomes β = 0 when the light reflecting surface of the second galvanometer mirror 12 forms an angle of 45 ° with the Y-axis direction). Accordingly, there is a relationship of θ 2 = 2β between the deflection angle θ 2 and the rotation angle β of the second galvanometer mirror 12.

【0025】図4の位置P1又はP2で検出物体2表面
に光ビームLBが投射されるよう第1ガルバノミラー1
1の角度を固定した状態で第2ガルバノミラー12を回
転させると、図2に示すように、検出物体2表面におけ
る光ビームLBの光投射点はY軸方向に移動するので、
2分割受光素子13の受光面13a,13bにおいても
図5に示すように、光スポットSの結像位置はY軸方向
に移動して分割線13cを横切る。図5に示すように、
光スポットSの中心が2分割受光素子13の分割線13
c上に位置する時、すなわち、2つの受光面13a,1
3bからの出力が等しくなった時の光ビームLBの偏向
角θ2の値をθ20とすると、図2から容易に次の関係が
求められる。 (L−C)・tanθ20=B …(1)
The first galvanometer mirror 1 is set so that the light beam LB is projected on the surface of the detection object 2 at the position P1 or P2 in FIG.
When the second galvanometer mirror 12 is rotated with the angle of 1 fixed, the light projection point of the light beam LB on the surface of the detection object 2 moves in the Y-axis direction as shown in FIG.
Also on the light receiving surfaces 13a and 13b of the two-part light receiving element 13, as shown in FIG. 5, the image forming position of the light spot S moves in the Y-axis direction and crosses the dividing line 13c. As shown in FIG.
The center of the light spot S is divided into two lines 13 of the light receiving element 13
c, that is, two light receiving surfaces 13a, 1
Assuming that the value of the deflection angle θ 2 of the light beam LB when the outputs from 3b become equal is θ 20 , the following relationship can be easily obtained from FIG. (LC) · tan θ 20 = B (1)

【0026】2分割受光素子13の2つの受光面13
a,13bからの出力が等しい時の第2ガルバノミラー
12の回転角をβ0とすると、θ20=2β0の関係がある
から、このときの第2ガルバノミラー12の回転角β0
を検出すれば、上記(1)式より、検出物体2までの距
離は、次の(2)式から求められる。 L=〔B/tan(2β0)〕+C …(2)
Two light receiving surfaces 13 of the two-divided light receiving element 13
a, When the rotational angle beta 0 of the second galvanometer mirror 12 when the output from the equal 13b, the relationship of θ 20 = 2β 0, the rotation angle of the second galvanometer mirror 12 at this time beta 0
Is detected, the distance to the detected object 2 is obtained from the following equation (2) from the above equation (1). L = [B / tan (2β 0 )] + C (2)

【0027】また、図4の位置P3で検出物体2表面に
光ビームLBが投射されるよう第1ガルバノミラー11
の角度を固定した状態で第2ガルバノミラーを回転させ
たときの様子を図3に示している。この場合には、検出
物体2までの距離Lが異なっているから、光スポットS
の位置はX軸方向にずれており、2分割受光素子13の
出力が等しくなっている時の光ビームの偏向角θ20の値
もしくは第2ガルバノミラー12の回転角β0の値は異
なっているが、この場合にも、検出物体2までの距離L
は上記(2)式から求められる。
The first galvanomirror 11 is arranged so that the light beam LB is projected onto the surface of the detection object 2 at the position P3 in FIG.
FIG. 3 shows a state in which the second galvanomirror is rotated in a state where the angle is fixed. In this case, since the distance L to the detection object 2 is different, the light spot S
Are shifted in the X-axis direction, and the value of the deflection angle θ 20 of the light beam or the value of the rotation angle β 0 of the second galvanometer mirror 12 when the outputs of the two-segment light receiving elements 13 are equal are different. However, also in this case, the distance L to the detection object 2 is
Is obtained from the above equation (2).

【0028】従って、第1ガルバノミラー11及び第2
ガルバノミラー12を回転させながら、2分割受光素子
13の2つの出力が等しくなった時の第1ガルバノミラ
ー11の回転角αと、そのときの第2ガルバノミラー1
2の回転角β0(α)とを検出すれば、第1ガルバノミ
ラー11の回転角αの関数として、次の(3)式により
検出物体2までの距離を計測することができる。 L(α)=[B/tan〔2β0(α)〕]+C …(3) この結果、第1ガルバノミラー11の回転角αの関数L
(α)として、受光レンズ4の光軸を含むZX平面にお
ける検出物体2(断面)の表面形状を求めることができ
る。
Therefore, the first galvanometer mirror 11 and the second
While rotating the galvanomirror 12, the rotation angle α of the first galvanomirror 11 when the two outputs of the two-piece light receiving element 13 become equal, and the second galvanomirror 1 at that time.
If the rotation angle β 0 (α) is detected, the distance to the detection object 2 can be measured by the following equation (3) as a function of the rotation angle α of the first galvanometer mirror 11. L (α) = [B / tan [2β 0 (α)]] + C (3) As a result, the function L of the rotation angle α of the first galvanometer mirror 11 is obtained.
As (α), the surface shape of the detection object 2 (cross section) on the ZX plane including the optical axis of the light receiving lens 4 can be obtained.

【0029】また、検出物体2までの距離LをX軸方向
の座標の関数として求めることも容易に行なえる。図7
は第1ガルバノミラー11で反射した後、検出物体の表
面に到達するまでの光ビームLBの光線経路に沿った光
線軌跡を示す図である(実際には、光ビームLBは第2
ガルバノミラー12の反射点で折れ曲っている)。この
図から明らかなように、Y軸方向を基準とする第1ガル
バノミラー11による光の走査角をθ1とし、走査角θ1
=0のときの検出物体2の表面におけるX軸方向の座標
をx=0とすると、2分割受光素子13の2つの出力が
等しいとき、走査角θ1の光ビームLBが投射される検
出物体2表面の光投射点(検出点)のx座標は、次の
(4)式で表わされる。 x=〔D+(B/sinθ20)〕tanθ1 …(4)
Further, the distance L to the detection object 2 can be easily obtained as a function of the coordinates in the X-axis direction. FIG.
Is a diagram showing a ray trajectory along the ray path of the light beam LB from the reflection by the first galvanometer mirror 11 to the surface of the detection object (actually, the light beam LB is the second
It is bent at the reflection point of the galvanometer mirror 12). As is clear from this figure, the scanning angle of light by the first galvanometer mirror 11 with respect to the Y-axis direction is defined as θ 1 , and the scanning angle θ 1
Assuming that x = 0 in the X-axis direction on the surface of the detection object 2 when = 0, the detection object on which the light beam LB with the scan angle θ 1 is projected when the two outputs of the two-piece light receiving element 13 are equal. The x coordinate of the light projection point (detection point) on the two surfaces is represented by the following equation (4). x = [D + (B / sin θ 20 )] tan θ 1 (4)

【0030】さらに、第1ガルバノミラー11で反射し
た光ビームLBがY軸と平行に出射される時の第1ガル
バノミラー11の姿勢を基準として第1ガルバノミラー
11の回転角をαとすると、光ビームの走査角θ1は、 θ1=2(α/√2) で表されるから、上記(4)式は、 x=[D+〔B/sin(2β0)]tan(√2α) …(5) と書くことができる。
Further, if the rotation angle of the first galvano mirror 11 is α based on the attitude of the first galvanomirror 11 when the light beam LB reflected by the first galvanomirror 11 is emitted in parallel with the Y axis, Since the scanning angle θ 1 of the light beam is represented by θ 1 = 2 (α / √2), the above equation (4) is expressed as follows: x = [D + [B / sin (2β 0 )] tan (√2α) ... (5) can be written.

【0031】従って、上記(3)式と(5)式、すなわ
ち、 L(α)=[B/tan〔2β0(α)〕+C …(3) x=[D+{B/sin〔2β0(α)〕}]tan(√2α) …(5) から走査角αを消去することにより、検出物体2までの
距離をx座標の関数L(x)として表すことができ、検
出物体の2次元的な表面(凹凸)形状を求めることがで
きる。
Therefore, the above equations (3) and (5), namely, L (α) = [B / tan [2β 0 (α)] + C (3) x = [D + {B / sin [2β 0] (Α)]}] tan (√2α) (5) By eliminating the scanning angle α from (5), the distance to the detection object 2 can be expressed as a function L (x) of the x coordinate, and A dimensional surface (irregularity) shape can be obtained.

【0032】図8は、同上のような方式の距離測定装置
10の電気的構成を示すブロック図である。この距離測
定装置10にあっては、投光系が、半導体レーザ素子
3、半導体レーザ素子(LD)駆動回路20、第1ガル
バノミラー11、第1ガルバノミラー11を回転駆動す
るガルバノミラー駆動回路21、第2ガルバノミラー1
2、第2ガルバノミラー12を回転駆動するガルバノミ
ラー駆動回路22および制御回路23から構成されてい
る。
FIG. 8 is a block diagram showing the electrical configuration of the distance measuring device 10 of the above-described type. In the distance measuring device 10, the light projecting system includes a semiconductor laser device 3, a semiconductor laser device (LD) drive circuit 20, a first galvanometer mirror 11, and a galvanometer mirror drive circuit 21 that rotationally drives the first galvanometer mirror 11. , 2nd galvanometer mirror 1
2, a galvanomirror driving circuit 22 for rotating and driving the second galvanomirror 12 and a control circuit 23.

【0033】半導体レーザ素子駆動回路20は、制御回
路23からの制御信号に基づいて、半導体レーザ素子3
をパルス発光させて半導体レーザ素子3から光ビームL
Bを出射させる。同時に、制御回路23からの制御信号
に基づいてガルバノミラー駆動回路21,22がそれぞ
れ第1及び第2ガルバノミラー11,12を回転駆動さ
せる。この第1及び第2ガルバノミラー11,12の回
転によって、半導体レーザ素子3から出射され投光レン
ズ9でコリメートされた光ビームLBは、検出物体2の
表面でX軸方向及びY軸方向に2次元走査される。
The semiconductor laser device driving circuit 20 controls the semiconductor laser device 3 based on a control signal from the control circuit 23.
Is pulsed to emit a light beam L from the semiconductor laser element 3.
B is emitted. At the same time, the galvanomirror driving circuits 21 and 22 rotate the first and second galvanomirrors 11 and 12, respectively, based on a control signal from the control circuit 23. Due to the rotation of the first and second galvanometer mirrors 11 and 12, the light beam LB emitted from the semiconductor laser element 3 and collimated by the light projecting lens 9 is projected on the surface of the detection object 2 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Dimensionally scanned.

【0034】距離測定装置10の計測系は、第1ガルバ
ノミラー11の回転角αを検出する第1エンコーダ2
7、第2ガルバノミラー12の回転角βを検出する第2
エンコーダ28、2つの受光面13a,13bを備えた
2分割受光素子13、2つの受光アンプ24a,24
b、差動増幅器25、コンパレータ26及び演算回路2
9から構成されている。
The measuring system of the distance measuring device 10 includes a first encoder 2 for detecting the rotation angle α of the first galvanometer mirror 11.
7. Second detection of rotation angle β of second galvanometer mirror 12
Encoder 28, two-segment light receiving element 13 having two light receiving surfaces 13a, 13b, two light receiving amplifiers 24a, 24
b, differential amplifier 25, comparator 26, and arithmetic circuit 2
9.

【0035】第1及び第2ガルバノミラー11,12の
回転角α,βは、第1及び第2エンコーダ27,28に
よって検出され、回転角α,βの検出値は常に演算回路
29へ送出されている。ここで、第1及び第2エンコー
ダ27,28としては、ロータリーエンコーダを用いれ
ば、ハーフミラーとPSDにより回転角を計測するのに
比べて高い計測精度を得ることができる。
The rotation angles α and β of the first and second galvanometer mirrors 11 and 12 are detected by the first and second encoders 27 and 28, and the detected values of the rotation angles α and β are always sent to the arithmetic circuit 29. ing. Here, if rotary encoders are used as the first and second encoders 27 and 28, higher measurement accuracy can be obtained as compared with the case where a rotation angle is measured by a half mirror and a PSD.

【0036】各受光面13a,13bの受光信号I1
2は、受光アンプ24a,24bによって電圧信号
1,V2に変換されると共に増幅された後、差動増幅器
25によって差信号(V2−V1)に変換され、その差
(V1−V2)がコンパレータ26において一定のしきい
値Vthと比較される。差(V1−V2)が一定のしきい値
Vth以下になると、演算回路29はその瞬間の第1及び
第2エンコーダ27,28の出力から第1ガルバノミラ
ー11の回転角αと第2ガルバノミラー12の回転角β
0を読み取り、前記(3)式により当該回転角α(もし
くは、走査角θ1)における検出物体2の距離L(α)
を求め、それをメモリに格納する。あるいは、前記
(3)式及び(5)式により検出物体2の表面における
座標xでの距離L(x)を求め、それをメモリに格納す
る。
The light receiving signals I 1 ,
I 2 is received amplifiers 24a, after being amplified while being converted into voltage signals V 1, V 2 by 24b, is converted by the differential amplifier 25 the difference signal (V 2 -V 1), the difference (V 1 −V 2 ) is compared with a constant threshold value Vth in the comparator 26. When the difference (V 1 −V 2 ) becomes equal to or less than a predetermined threshold value Vth, the arithmetic circuit 29 calculates the rotation angle α of the first galvanometer mirror 11 and the second rotation angle α from the outputs of the first and second encoders 27 and 28 at that moment. Rotation angle β of galvanometer mirror 12
0 is read, and the distance L (α) of the detected object 2 at the rotation angle α (or the scanning angle θ 1 ) is obtained by the above equation (3)
And store it in memory. Alternatively, the distance L (x) at the coordinate x on the surface of the detection object 2 is obtained by the above equations (3) and (5) and stored in the memory.

【0037】こうして、例えば検出物体2の表面におけ
るx座標に関する距離L(x)が求まると、演算回路2
9はその結果を距離情報もしくは検出物体2の表面形状
情報として出力する。
In this way, for example, when the distance L (x) relating to the x coordinate on the surface of the detection object 2 is obtained, the arithmetic circuit 2
9 outputs the result as distance information or surface shape information of the detected object 2.

【0038】本発明の距離測定装置によれば、上記
(3)式に示されているように、2分割受光素子13の
分割線13c上に光スポットSが位置したときの第2ガ
ルバノミラーの回転角β0もしくは光ビームLBの方向
θ20から検出物体2の距離Lを求めることができるの
で、検出物体2で散乱反射される前の良質の光ビームL
Bの走査方向(あるいは、光ビームLBの走査方向を制
御するための変数)に基づいて検出物体2までの距離を
求めることができ、距離検出精度を高くすることができ
る。また、検出物体2の表面状態に影響されないので、
検出精度のばらつきも生じにくい。なお、2分割受光素
子13では、検出物体2で反射した後の光を検出してい
るが、従来例のように受光位置を検出するものでなく、
単に所定位置もしくは一定領域(この実施形態では、分
割線13c上)に位置しているか否かを判別するだけで
よいので、PSDで受光位置を検出するのに比べて判定
精度を高くできる。
According to the distance measuring apparatus of the present invention, as shown in the above equation (3), when the light spot S is positioned on the dividing line 13c of the two-part light receiving element 13, the second galvanomirror Since the distance L of the detection object 2 can be obtained from the rotation angle β 0 or the direction θ 20 of the light beam LB, the high-quality light beam L before being scattered and reflected by the detection object 2 can be obtained.
The distance to the detection object 2 can be obtained based on the scanning direction of B (or a variable for controlling the scanning direction of the light beam LB), and the distance detection accuracy can be increased. Also, since it is not affected by the surface condition of the detection object 2,
Variations in detection accuracy are unlikely to occur. The two-divided light receiving element 13 detects the light reflected by the detection object 2, but does not detect the light receiving position as in the conventional example.
Since it is only necessary to determine whether or not it is located at a predetermined position or a fixed area (in this embodiment, on the dividing line 13c), the determination accuracy can be increased as compared with detecting the light receiving position by PSD.

【0039】なお、上記実施形態は、種々に設計変更す
ることが可能である。例えば、上記実施形態では、受光
素子の所定位置もしくは所定領域で光スポットが受光さ
れたか否かは2分割受光素子13によって検出したが、
分割線に対応するスリットとフォトダイオードのような
受光素子の組み合わせによって光が所定位置もしくは所
定領域(つまり、スリット位置)で受光されたか否かを
判定することもできる。
The above embodiment can be variously changed in design. For example, in the above embodiment, whether or not a light spot is received at a predetermined position or a predetermined area of the light receiving element is detected by the two-divided light receiving element 13.
It is also possible to determine whether or not light is received at a predetermined position or a predetermined area (that is, a slit position) by a combination of a slit corresponding to the dividing line and a light receiving element such as a photodiode.

【0040】また、第1ガルバノミラー11や第2ガル
バノミラー12の回転角は、上記実施形態では、第1及
び第2エンコーダ27,28によって直接に検出した
が、第1ガルバノミラー11や第2ガルバノミラー12
のミラーを回転させるためのアクチュエータとしてパル
スステップモータを用い、そのパルスステップモータを
駆動するための制御信号から第1及び第2ガルバノミラ
ー11,12の回転角を検出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the rotation angles of the first galvanometer mirror 11 and the second galvanometer mirror 12 are directly detected by the first and second encoders 27 and 28. Galvanometer mirror 12
A pulse step motor may be used as an actuator for rotating the mirror, and the rotation angles of the first and second galvanometer mirrors 11 and 12 may be detected from a control signal for driving the pulse step motor.

【0041】あるいは、光ビームLBの走査開始位置に
フォトダイオードのような受光素子を設けて走査開始時
間を検出し、走査開始からの時間と走査速度によって光
ビームLBの走査方向を知るようにしてもよい。
Alternatively, a light receiving element such as a photodiode is provided at the scanning start position of the light beam LB to detect the scanning start time, and the scanning direction of the light beam LB is known from the time from the scanning start and the scanning speed. Is also good.

【0042】また、ハーフミラーを用いることにより、
第1及び第2ガルバノミラー11,12で走査された直
後の光ビームLBの一部をPSDやCCDへ導き、その
受光位置から光ビームLBの走査方向を検出するように
してもよい。このような構成においても、検出物体2に
入射する前の乱されていない光ビームLBの走査方向を
検出し、それに基づいて検出物体2の距離Lを計測する
ことにより計測精度を向上させることができる。
Also, by using a half mirror,
A part of the light beam LB immediately after being scanned by the first and second galvanometer mirrors 11 and 12 may be guided to a PSD or a CCD, and the scanning direction of the light beam LB may be detected from the light receiving position. Even in such a configuration, it is possible to improve the measurement accuracy by detecting the scanning direction of the undisturbed light beam LB before entering the detection object 2 and measuring the distance L of the detection object 2 based on the detection direction. it can.

【0043】(第2の実施形態)図9は本発明の別な実
施形態による領域限定型の距離検出装置30を示す概略
構成図である。この距離検出装置30では、第2ガルバ
ノミラー12で反射された光ビームLBの走査角θ2
一定角度θ0となるように第2ガルバノミラー12の角
度を固定し、検出物体2が所定距離もしくは所定領域に
存在する場合にのみ距離測定装置30が出力するように
している。すなわち、検出したい検出物体2の距離がL
である場合には、 L=〔B/tan(θ0)〕+C …(6) を満たす角度θ0に光ビームLBの角度を設定してい
る。これによって、前記距離検出装置10を光電スイッ
チのように用いることができる。なお、検出範囲は、コ
ンパレータ26のしきい値±Vthの大きさによって調整
することができる。
(Second Embodiment) FIG. 9 is a schematic structural view showing an area-limited type distance detecting device 30 according to another embodiment of the present invention. In this distance detection device 30, the angle of the second galvanometer mirror 12 is fixed so that the scanning angle θ 2 of the light beam LB reflected by the second galvanometer mirror 12 becomes a fixed angle θ 0, and the detection object 2 is moved by a predetermined distance. Alternatively, the distance measurement device 30 outputs the signal only when the distance measurement device 30 exists in a predetermined area. That is, the distance of the detection object 2 to be detected is L
In this case, the angle of the light beam LB is set to an angle θ 0 that satisfies L = [B / tan (θ 0 )] + C (6). Thus, the distance detecting device 10 can be used like a photoelectric switch. The detection range can be adjusted by the magnitude of the threshold value ± Vth of the comparator 26.

【0044】例えば、図9及び図10はIC31のリー
ドの反りを検出する場合を説明している。距離測定装置
30からは、所定位置にセットされたIC31のリード
32に光ビームLBが照射されており、第1ガルバノミ
ラー11を駆動することにより、リード32の並びに沿
って光ビームLBを照射している。ここで、リード32
に反りが存在しない場合には、距離測定装置30によっ
て検出されず、図9に示すように上に反ったリード32
を検出するようになっている。
For example, FIGS. 9 and 10 illustrate the case where the warpage of the lead of the IC 31 is detected. The light beam LB is emitted from the distance measuring device 30 to the lead 32 of the IC 31 set at a predetermined position. By driving the first galvanomirror 11, the light beam LB is emitted along the line of the lead 32. ing. Here, lead 32
In the case where there is no warpage, the lead 32 which is not detected by the distance measuring device 30 and warps upward as shown in FIG.
Is to be detected.

【0045】例えば、図10(a)の左端や右端のリー
ド32のように反りのないリード32で反射した光ビー
ムLBは2分割受光素子13の分割線13c上で受光さ
れず、図10(b)に示すように、差分増幅器25の出
力(V2−V1)はコンパレータ26のしきい値範囲±V
th外となって演算回路29から出力されない。これに対
し、リード32に反りがあると、図10(b)の右から
2番目のリード32のように、差分増幅器25の出力
(V2−V1)がコンパレータ26のしきい値範囲±Vth
内となり、図10(c)に示すように演算回路29から
検出信号が出力される。
For example, the light beam LB reflected by a non-warped lead 32, such as the lead 32 at the left end or right end in FIG. 10A, is not received on the dividing line 13c of the two-part light receiving element 13. As shown in b), the output (V 2 −V 1 ) of the difference amplifier 25 is within the threshold range ± V of the comparator 26.
It is outside th and is not output from the arithmetic circuit 29. On the other hand, if the lead 32 is warped, the output (V 2 −V 1 ) of the differential amplifier 25 becomes equal to the threshold range ± of the comparator 26 as shown in the second lead 32 from the right in FIG. Vth
The detection signal is output from the arithmetic circuit 29 as shown in FIG.

【0046】この結果、検査対象のIC31のリード3
2のうち何本のリードが反っているか、どの位置のリー
ド32が反っているか、を検出することができる。ま
た、このような使用方法では、構成を簡単にすることが
でき、演算回路29においても複雑な演算が不要とな
る。
As a result, the lead 3 of the IC 31 to be inspected
It is possible to detect how many of the leads 2 are warped and at what position the leads 32 are warped. Further, in such a usage method, the configuration can be simplified, and the arithmetic circuit 29 does not require a complicated operation.

【0047】なお、この実施形態では、第2ガルバノミ
ラー12の角度は固定するのであるから、このような使
用方法に限定される場合には、第2ガルバノミラー12
は無くても差し支えない。すなわち、第1ガルバノミラ
ー11で走査された光ビーム11を直接に検出物体2に
照射するようにしてもよい。
In this embodiment, since the angle of the second galvanomirror 12 is fixed, the second galvanomirror 12 is limited to such a usage.
May be omitted. That is, the light beam 11 scanned by the first galvanometer mirror 11 may be directly applied to the detection object 2.

【0048】(第3の実施形態)図11は本発明のさら
に別な実施形態による距離測定装置40の投光系を示す
概略平面図である。この距離測定装置40にあっては、
第1ガルバノミラー11と第2ガルバノミラー12との
間に、テレセントリックスキャンレンズ41を挿入して
いる。
(Third Embodiment) FIG. 11 is a schematic plan view showing a light projecting system of a distance measuring device 40 according to still another embodiment of the present invention. In this distance measuring device 40,
A telecentric scan lens 41 is inserted between the first galvanometer mirror 11 and the second galvanometer mirror 12.

【0049】第1ガルバノミラー11の前方にテレセン
トリックスキャンレンズ41を配置すると、図11に示
すように、第1ガルバノミラー11で反射された光ビー
ムLBはテレセントリックスキャンレンズ41を透過し
た後、Y軸方向に平行な平行光束に変換される。従っ
て、ZX平面で観察したとき、第1の実施形態(図4)
の場合のように検出物体2に対して斜めに光ビームLB
が照射されることがなく、図12に示すように、光ビー
ムLBをZ軸と平行なままでX軸方向に走査できるの
で、角度によるX軸方向における距離測定が必要なく、
検出物体2への光投射点の絶対位置を第1及び第2ガル
バノミラー11,12の走査角度から簡単に求めること
ができる。
When the telecentric scan lens 41 is disposed in front of the first galvanometer mirror 11, the light beam LB reflected by the first galvanometer mirror 11 passes through the telecentric scan lens 41 and then travels along the Y axis as shown in FIG. It is converted into a parallel light beam parallel to the direction. Therefore, when observed on the ZX plane, the first embodiment (FIG. 4)
Light beam LB obliquely to the detection object 2 as in the case of
Is not radiated, and as shown in FIG. 12, the light beam LB can be scanned in the X-axis direction while being parallel to the Z-axis.
The absolute position of the light projection point on the detection object 2 can be easily obtained from the scanning angles of the first and second galvanometer mirrors 11, 12.

【0050】具体的にいうと、第1ガルバノミラー11
とテレセントリックスキャンレンズ41との距離をEと
すれば、光ビームLBのx座標は、 x=Etan(θ1)=Etan(√2α) …(7) となり、前記(4)式又は(5)式に比べて簡単にな
る。
More specifically, the first galvanomirror 11
Assuming that the distance between the optical lens and the telecentric scan lens 41 is E, the x coordinate of the light beam LB is as follows: x = Etan (θ 1 ) = Etan (√2α) (7), and the above equation (4) or (5) It is simpler than the formula.

【0051】(第4の実施形態)図13(a)(b)は
本発明のさらに別な実施形態による距離測定装置42を
示す図である。この距離測定装置42は、2分割受光素
子13及び受光レンズ4の下方を通過する物体の距離を
計測するものであって、第1ガルバノミラー11の回転
範囲及び回転速度を変化させることにより、物体検出の
前後で光ビームLBのX軸方向における走査範囲及び走
査速度を変えられるようになっている。
(Fourth Embodiment) FIGS. 13A and 13B are views showing a distance measuring apparatus 42 according to still another embodiment of the present invention. This distance measuring device 42 measures the distance of an object passing below the two-divided light receiving element 13 and the light receiving lens 4, and changes the rotation range and the rotation speed of the first galvanometer mirror 11 to change the object. The scanning range and scanning speed of the light beam LB in the X-axis direction can be changed before and after the detection.

【0052】具体的に説明すると、検出物体2を検出し
ていない間は、図13(a)に示すように距離測定装置
42は第1ガルバノミラー11による光ビームLBの走
査範囲及び走査速度を最大にしている。従って、検出精
度は粗いが、広い範囲にわたって粗い分解能で検出物体
2の有無を監視している。検出物体2を検出すると、距
離測定装置42は、図13(b)に示すように、光ビー
ムLBの走査範囲を検出物体2の検出位置を含む最小範
囲に狭くし、走査速度も最も遅くする。距離測定装置4
2は、この状態で検出物体2までの距離を精密に計測す
る。
More specifically, while the detection object 2 is not detected, as shown in FIG. 13A, the distance measuring device 42 controls the scanning range and scanning speed of the light beam LB by the first galvanometer mirror 11. To the maximum. Therefore, although the detection accuracy is coarse, the presence or absence of the detection object 2 is monitored over a wide range with a coarse resolution. When detecting the detection object 2, the distance measurement device 42 narrows the scanning range of the light beam LB to the minimum range including the detection position of the detection object 2 as shown in FIG. . Distance measuring device 4
2 precisely measures the distance to the detection object 2 in this state.

【0053】このように光ビームLBの走査範囲や走査
速度を可変にすることで、物体の検出を高速化でき、し
かも距離計測時には分解能を細かくして距離計測でき、
検出物体2の表面形状を細かく測定することができる。
By making the scanning range and scanning speed of the light beam LB variable as described above, the speed of object detection can be increased, and the distance can be measured with a fine resolution at the time of distance measurement.
The surface shape of the detection object 2 can be measured finely.

【0054】また、受光レンズ4の下方に置かれた検出
物体2の表面形状を検出する場合、検出物体2の位置決
めが不確かであっても自動的に検出物体2のある位置を
高速で見つけ出し(図13(a))、ついで分解能を細
かくした状態で検出物体2の表面形状を検出することが
できる(図13(b))。
When detecting the surface shape of the detection object 2 placed below the light receiving lens 4, even if the position of the detection object 2 is uncertain, the position of the detection object 2 is automatically found at high speed ( (FIG. 13A) Then, the surface shape of the detection object 2 can be detected in a state where the resolution is made fine (FIG. 13B).

【0055】なお、上記実施形態では、光走査手段とし
てガルバノミラーを用いたが、特に限定されるものでな
く、ガルバノミラー以外の例えばポリゴンミラーを用い
てもよい。また、上記実施形態では、2つのガルバノミ
ラーを組み合わせているが、ラスタースキャン方式のス
キャナを1つだけ用いるようにしてもよい。
In the above embodiment, the galvanomirror is used as the light scanning means. However, the present invention is not particularly limited. For example, a polygon mirror other than the galvanomirror may be used. In the above embodiment, two galvanometer mirrors are combined, but only one raster scan type scanner may be used.

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

【図1】従来例による距離測定装置の一例を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a conventional distance measuring device.

【図2】本発明の一実施形態による距離測定装置を示す
概略正面図である。
FIG. 2 is a schematic front view showing a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図3】同上の距離測定装置において、検出物体の異な
る位置に光ビームが投射されている状態を示す正面図で
ある。
FIG. 3 is a front view showing a state where light beams are projected on different positions of a detection object in the distance measuring device of the above.

【図4】図2又は図3のA矢視図である。FIG. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 2 or FIG. 3;

【図5】図2の投光状態における2分割受光素子上での
光スポットの結像状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an image forming state of a light spot on a two-segment light receiving element in the light projecting state of FIG. 2;

【図6】図3の投光状態における2分割受光素子上での
光スポットの結像状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an image forming state of a light spot on a two-segment light receiving element in the light projecting state of FIG. 3;

【図7】同上の距離測定装置における、第1及び第2ガ
ルバノミラーの回転角と、検出物体表面での光投射点の
x軸方向の位置との関係を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the rotation angles of first and second galvanometer mirrors and the position of the light projection point on the surface of the detection object in the x-axis direction in the distance measuring device.

【図8】同上の距離測定装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the above distance measuring device.

【図9】本発明の別な実施形態による距離測定装置を示
す概略正面図である。
FIG. 9 is a schematic front view showing a distance measuring device according to another embodiment of the present invention.

【図10】(a)はリードに沿って光ビームを走査する
様子を示す説明図、(b)は差動増幅器からコンパレー
タに出力される信号を示す図、(c)は演算回路から出
力される信号を示す図である。
10A is an explanatory diagram showing a state of scanning a light beam along a lead, FIG. 10B is a diagram showing a signal output from a differential amplifier to a comparator, and FIG. 10C is a diagram showing a signal output from an arithmetic circuit; FIG.

【図11】本発明のさらに別な実施形態による距離測定
装置を示す概略平面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view showing a distance measuring device according to still another embodiment of the present invention.

【図12】同上の距離測定装置において、検出物体上で
光ビームが走査される様子を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which a light beam is scanned on a detection object in the distance measuring device.

【図13】(a)(b)は本発明のさらに別な実施形態
による距離測定装置の説明図である。
13A and 13B are explanatory views of a distance measuring device according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1ガルバノミラー 12 第2ガルバノミラー 13 2分割受光素子 25 差動増幅器 26 コンパレータ 27 第1エンコーダ 28 第2エンコーダ 29 演算回路 41 テレセントリックスキャンレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st galvanometer mirror 12 2nd galvanometer mirror 13 Two-segment light receiving element 25 Differential amplifier 26 Comparator 27 1st encoder 28 2nd encoder 29 Arithmetic circuit 41 Telecentric scan lens

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ビームを出射する投光部と、 検出物体で反射された光ビームを、所定位置もしくは所
定領域で受光したか否かを判断する受光部と、 前記投光部から出射された光ビームを、前記受光部の光
軸となす角度が変化する方向に走査する走査手段と、 前記走査手段による光ビームの走査方向を、検出物体に
投射される前に検出する手段と、 前記光ビームが受光部の所定位置もしくは所定領域で受
光されたときの走査方向に基づいて検出物体までの距離
を計測する手段と、を備えたことを特徴する距離測定装
置。
A light-emitting unit that emits a light beam; a light-receiving unit that determines whether a light beam reflected by a detection object is received at a predetermined position or a predetermined area; Scanning means for scanning in a direction in which the angle between the light beam and the optical axis of the light receiving unit changes, and means for detecting the scanning direction of the light beam by the scanning means before the light beam is projected onto a detection object; Means for measuring a distance to a detection object based on a scanning direction when a light beam is received at a predetermined position or a predetermined area of the light receiving unit.
【請求項2】 光ビームを2方向に走査する前記走査手
段と、前記走査手段による光ビームの2つの走査方向を
検出する手段とを備え、 検出物体までの距離を測定するために用いられる走査方
向と異なる走査方向における、光ビームの走査速度、走
査範囲、走査領域のうちいずれかを可変にしたことを特
徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。
2. A scanning device comprising: a scanning unit for scanning a light beam in two directions; and a unit for detecting two scanning directions of the light beam by the scanning unit, wherein the scanning unit is used for measuring a distance to a detection object. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein one of a scanning speed, a scanning range, and a scanning area of the light beam in a scanning direction different from the direction is made variable.
【請求項3】 受光部の光軸に対してほぼ一定角度で光
ビームを出射する投光部と、 前記投光部から出射され検出物体で反射された光ビーム
を、所定位置もしくは所定領域で受光したか否かを判断
する受光部と、 前記光ビームが受光部の所定位置もしくは所定領域で受
光されたときに対象物を検知する手段と、を備えたこと
を特徴とする距離測定装置。
3. A light projecting unit for emitting a light beam at a substantially constant angle with respect to an optical axis of a light receiving unit, and a light beam emitted from the light projecting unit and reflected by a detection object at a predetermined position or a predetermined area. A distance measuring device comprising: a light receiving unit that determines whether light is received; and a unit that detects an object when the light beam is received at a predetermined position or a predetermined area of the light receiving unit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002296017A (en) * 2001-03-30 2002-10-09 Nec Corp Inspection device and inspecting method for semiconductor integrated circuit
JP2009300441A (en) * 2008-06-12 2009-12-24 Steinbichler Optotechnik Gmbh Method and apparatus for determining position of sensor

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