JPS59221609A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JPS59221609A
JPS59221609A JP9601683A JP9601683A JPS59221609A JP S59221609 A JPS59221609 A JP S59221609A JP 9601683 A JP9601683 A JP 9601683A JP 9601683 A JP9601683 A JP 9601683A JP S59221609 A JPS59221609 A JP S59221609A
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light
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control circuit
voltage
voltage control
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Yuji Takada
裕司 高田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02Details
    • G01C3/06Use of electric means to obtain final indication

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 木兄FjJ4ti、光ビームを被測定物に照射し、その
反射光を用いて被測定物までの距離またはその変位を測
定する様にした距離測定装置に関するものである〇 〔背景技術〕 第1図に従来の距離測定装置の5099図を示す0この
第1図の装置において1その原理を説明する0即ち投光
素子+1)、投光レーJズ系(2)によって被測定物(
3)k光のスポットを形成し、その光のスポットを受光
レンズ系(4)を用いることにより、−次元光スポツト
位置検出用の受光素子(6)上に結像させる口この受光
素子(6)上の受光スポットは、被測定物(3)が第1
図中におい−(a→l) −e Cと移動することによ
って、同図中で1’−1)’ −* (’と移動する0
つまり被測定物(3)との距離は、受光素子(5)上の
スポットの位置を知ることにより明らかとなる。
この受光素子(5)は、前述のように一次元の光スポッ
トの位置を検出する米子〔側光ば浜松フオトニクス社の
PSD素子〕であり、出力として、il。
il02つの出力電流を出力する0この2つの出力電流
ihiは、それぞれ減算器(6)及び加算器(7)へ入
力され、(Vt−Vt) e (Vt+v*)に変換さ
れる。その後・割算器(8)を用いて、(vt−vs)
/(vx+v*)に変換することにより〜受光量に関係
なく距離に対応した電圧値を得ることができる口この割
算器(8)の出力電圧と距離の関係を第2図のりラフ忙
示す。かく、てこの第2図に示すように、被測定物(3
)の距離a 、b 、cは割算器(8)出カニa“、b
1/、cI/に対応して求められるわけである。従って
この割算器(8)の後に比較器(9)を設ける事によっ
て、ある設定距離dTより被測定物(3)が近くにある
か、遠くにあるかの判定を行なうことができる。即ち第
2図におい−ては、しきい値電圧設定回路(lO)によ
りしきい値電圧VTを設定すれば、設定距離drを基準
にした被測定物(3)の遠近を判定することができるの
であるところが以上のような従来の距離測定精度忙おい
て、割算器(8)&Cは色々な問題点がある・即ち実際
の回路構成においては、一般に掛算用ICを割算器とし
て用いることが多いが、この掛算用ICは多くの問題点
を持っているロクまり1)温度安定性が悪い口2)タイ
ナ三ツクレ:/ジが狭い。3)応答速度が遅い。4)リ
ニアリティが悪b0等の問題がある。今と、れの例とし
て、インターシル社の掛算用IC:ICL8013の電
気的特性を考えると1これの特性は、その価格が1/1
0以下の演算増巾ICに比べても非常に劣るものである
。従ってこのように割算器(8)を用いる事は距離測定
精度に大きな影響を与え、割算器(8)で得られる種度
以上の測距精度は得られないことになるという問題があ
った〔発明の目的〕 本発明は・光切断方式の距離測定装置において高精度・
高安定性・高速応答性を有するようにした距離測定装置
を提供することを目的とするものである〇 〔発明の開示〕 (実施例1) 第3図は本発明の第1の実施例の回路構成を示すブロッ
ク図であって、このような第3図の回路構成を採用する
ことによって、ある設定距離に対して測定距離が近いか
遠いかの判別を、前記従来例のよう忙割算器を用いず忙
行なうことが可能となったものである。以下その原理を
説明する0第4図に被測定物との距離に対する、略1図
従来例又は第3図実施例における減算器(6)の出力を
示す。この減算器(6)出力(V+−Vt )は受光素
子(5)に当る光の強さ、つまり受光量によって変化す
る口例えば、受光量が2倍に変化した場合、第4図のグ
ラフは■→■と変化する。したがって減算器(6)を出
力電圧を単純にある一定電圧値で比較していたのでは1
ある一定の受光量の時は良いが受光量が変化すると・設
定距離が等測的に変化する事になり正しい判別ができな
くなる。ここで従来は割算器(8)を用いて減算器(6
)出力を正規化していたわけだが、本発明においては、
減算器(6)出力を比較器(91K入力し、そのしきい
値電圧値を加算器(7)出力CVx+”ls )を用い
て造りだすことにより・受光量が変化しても断えず正し
い判別ができるようKしたものである0りまり、加算器
(7)からの出力をに倍した電圧k (Vt+V雪)を
しき込値電圧制御回路(ll)で造りだすのであり〜そ
の電圧を比較器(9)のしきい値電圧に用いるというこ
とは− (vs−vt)−k(vt+v倉)    (式1)が
、比較器(9)が反転する条件である。ここでもし受光
量がα倍変化したとすると(式1)は” (vs−v震
)−ka(v1+v*)(Vt−v露)−k (vt+
v*)   (式2)となり(式1)と同一となる0こ
のことはっまシ受光量が変化しても・比較器(9)の反
転東件忙は影響を与えずt断えず(式1)の条件で正し
い判断ができるわけである。又(式1)における定数k
を変化させることで、しきい値距離を決定することがで
きる。以上の構成にすることで、問題点の多い割W、器
(8)を用いずに距離を測定することが可能となり温度
安定性・タイナ三・リフレンジ・応答速度°リニアリテ
ィ共にすぐれた動作を行なうようにすると七ができるの
である。
第5図は上記第1の実施例における具体回路例を示し、
しきい値電圧制御回路(It) Iri、非反転増巾器
と反転増巾器及び可変抵抗器VRIで構成される。そし
て加算器(7)の出力(v1+v* )から、(v1+
v*)・−(vt十vコ)を造りだし可変抵抗器VRI
の両端に加えることで、k(vx+v黛)の電圧を得て
いるoしたがって可変抵抗器VRIの摺動子をスライド
させることでkの値が変化し、しきい値距離を設定する
ことができる。さらに第5図の具体回路例においては、
比較器(9)を1つしか用いていない為・ある1つのし
きい値距離忙対する判別しかできないが、複数個の比較
器(9l) (9*)・・・を用いれば・複数個のしき
い値距離に対する判別が可能となる◎その場合の具体回
路例を第6図に示す。
かくてこの第6図の具体回路例の回路忙おいて、出力1
〜3に適当な信号処理を行なえば、3つのしきい値距離
のどの位置に測距能があるのかを判別することができる
ようになるものである。
(実施例2) 第7図は本発明の第2の実施例の回路構成を示し1前述
の第1の実施例においては、受光量変化は比較器(9)
の分解能レベルまで許されていた。つまり、受光量変化
は、比較器(9)の性能(許容六方電圧から分解能レベ
ルまでのタイナ三ツクレンジ)によって制限されていた
。そこでこの第2の実施例においては、受光量が一定に
なるよう釦、光出力を制御可能fx発光素子(11を設
けてこの発光素子Qlの発光パワーを制御し比較器(9
)が常建最良の状態で働くようにしている0っまり加算
器(7)の出力電圧が常に一定になる。ように発光素子
O1の発光パワーを制御する発光パワー制御回路Hを設
け、装置全体のダイナ!ツクレ:Jジを拡大し、いかな
る反射物体でも安定に距離測定ができるよちにしたもの
である。+J8図及び第9図にこの本発明の第2の実施
例による夫々具なる具体回路例を示す。まず第8図の具
体回路例において、OPIは加算器(7)の出力電圧と
ツェナータイオードZDによる基準電圧とを入力する差
動増巾器であシ、その結果を積分器OP2で積分する。
そしてこの積分器OP2出力を入力する発光素子駆動回
路OP3で発光素子(+四をドライウし、加算器(7)
出力(V1十vz)が一定になるように制御するのであ
る。また第(9・・図に示す他の具体回路例において、
電圧電流変換器OP4は電圧(Vt+V、 )を電流変
換してその出力を、伝達フンタフタンス可変増巾器OP
5の制御電流とする。この増巾器OP5は、基準電圧を
電圧(v1+V重)の電流変換値で制御し、電流電圧変
換器OP6へ出力する0その後発光素子駆動回路OP7
で発光素子端をドライづし、加算器(7)の出力電圧(
VX+V* )が一定になるように制御するのである。
(実施例3) 第10図u木発明の第3の実施例の構成を示すブロック
図を示し、この第3の実施例においては、上述の第2の
実施例と同様の考え方により受光電圧を一定Klち、い
かなる反射物体でも安定に距離測定ができるようにして
いる。かくてその方法としては、加算器(7)で得られ
た受光電圧が変化しても、常に一定の電圧VCが得られ
る第1の受光電圧制御回路(t4)を設け、その制御信
号を減算器(6)の出力側にも設けた同様の特性を有す
る第2の受光電圧制御回路arhに加えるようにしたも
のであり、このようKして常に比較器(9)が最良の状
態で働くようにして込る。
第11図及び第12図は本発明のこの第3の実施例にお
ける夫々具なる具体回路例を示し0、第11図の具体回
路例において、0P10は受光電圧が一定の値Vcにな
るように制御する伝達コーJタクタシス増巾器であシ、
誤差増巾回路OP8、電圧電流変換回路OP9の出力に
より制御されるりこの電圧電流変換回路OP9出力の制
御信号を、上記伝達コーJタクタンス増巾器0PIOと
同一特性の増巾器OP、111・′に加え、減算器(6
)の出力電圧(Vt −V諺)を制御している。次に第
12図の具体回路例においては1可変抵抗素子(cds
)と発光タイオードLEDとを組み合わせたフォトhプ
ラーにより礼得を可変出来る増巾器0P14.0P15
を形成し、第11図具体回路例と同様に、誤差増巾回路
0P12と電圧電流変換回路0P13よりなる制御回路
によシ1増巾器0P14の出力を一定値Vcにするよう
忙制御し、常に比較器(9)が安定に働くようにしてい
るものである。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように構成し、従来のように割算器を用
いずに演算増巾器のみを使用して構成できるようにした
ので、従来割算器を用いていた回路忙比べて温度安定性
が良く、クイナ三ツクレンジが広くなり・また応答速度
が速いという効果を有する他1リニアリティが良く、シ
かも低価格であるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光切断距離測定装置のブロック図、第2
図は同上の被測定物の距離と割算器出方との関係特性図
、第3図は未発明の第1の実施例のブロック図1第4図
は同上の被測定物の距離と減算器出力との関係特性図、
第5図及び第6図は夫々同上実施例の夫々異なる要部具
体回路偶因、第7図は本発明の第2の実施例のブロック
図、第8図及び第9図は夫々同上実施例の夫々異なる要
部具体回路偶因、第10図は本発明の第3の実施例のブ
ロック図、第11図及び第12図は夫々同上実施例の夫
々具なる要部具体回路偶因であり・(6)は受光素子、
(6)は減算器、+7) IIi加算器、(9)は比較
器%(o)FiLきい値電圧制御回路、O埠は発光パワ
ー制御回路、輪は発光素子、tA41は(第1の)受光
電圧制御回路・ttaは(第2の)受光電圧制御回路で
ある。 代理人 弁理士  石 1)長 七 手続補正書(自発) 昭和59年1 月30日 特許庁長官殿 2、発 リ1の名称 距離測定装置 3、補正をする者 事件との関係      特許出願人 性  所  大阪府門真市大字門真1048番地名 称
 (583)松下電工株式会社 代表者小 林  郁 4、代理人 5、補正命令の日付 別紙の通り 訂    正    薔 願書番号 特願昭58−96016号 1、本願明細書第5頁第18行目の「2倍」を「α倍」
と訂正する。 2、図面中第1図及び第9図を別紙の通り訂正する代理
人 弁理士  石 1)長 七

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fxl対象物にスポット光を当て、その反射光を結像手
    段で結像し、はぼ結像位置に一次元光スポット位置検出
    用の受光素子を配置してこの受光素子の出力によシ対象
    物の距靜を測定するようにした距離測定装置において、
    上記受光素子出力の加算結果で制御され、しきい値電圧
    を出力するしきh値電圧制御回路を形成し、前記受光素
    子出力の減算結果と、上記しきい値電圧制御回路出力の
    しきh値電圧とを比較する比較回路を設けて成ることを
    特徴とする距離測定装置〇 (2)受光m:が一定となるように発光素子の発光出力
    を制御する発光パワー制御回路を具備して成ることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の距離測定装置〇 (3)シきい値電圧制御回路への入力電圧が常に一定と
    なるように前記受光素子の出力電圧を制御する第1の受
    光電圧制御回路と、減算器と比較器との間に設けられ上
    記第1の受光電圧制御回路と同様の特性を持ちかつこの
    第1の受光電圧制御回路と同一の制御信号で制御される
    第2の受光電圧制御回路とを具備して成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の距離測定装置□
JP9601683A 1983-05-31 1983-05-31 距離測定装置 Granted JPS59221609A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6281523A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mitsubishi Electric Corp 距離測定装置
JPS6281524A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mitsubishi Electric Corp 距離測定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6281523A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mitsubishi Electric Corp 距離測定装置
JPS6281524A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mitsubishi Electric Corp 距離測定装置
JPH0569168B2 (ja) * 1985-10-04 1993-09-30 Mitsubishi Electric Corp

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