JPS60107514A - 距離測定装置 - Google Patents

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〕 本発明は、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。

し背景技術〕 第１図に従来の距離測定装置のブロック図をボテ。この
第１図の装置において、その原理全説明する。即ち投光
素子ｆｉ＋、投光レンズ系＋２１によって被測定物（３
）に光のスポットを形成し、その光のスポット全受光レ
ンズ系（４１金用いることにより、−次元光スポット位
置検出…の受光素子（５１上に結像させる。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
中においてａ−＋ｂ−＋ｃと移蛎することによって、同
図中ａ′→ｂ′→Ｃ′と移動する。

りまシ被測定物（３）との距離は、受光素子（５）上の
スポットの位＠を知ることにより明ら力・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？検出する素子〔例えは浜松フォトニクス社のＰＳ
Ｄ素子〕であり、出力として、ＩＩｓ　ｈの２つの出力
電流を出力する。この２つの出力電流１１．１２は、そ
れぞれ減錯器（６）及び加算器（７）へ入力され、（ｖ
ｌ−ｖｚ）、（ｖｌ＋ｖｚ）に変換される。その後、割
算器（８）音用いて、（Ｙｌ−■）／（ｖｌ＋ｖｚ）に
変換するこ−とにより、受光量に関係なく距離に対応し
り電圧値ｋ　？ＪＪることができる。この割算器（８）
の出力電圧と距離の関係全第２図のタラワに示す０かく
てこの第２図に不すように、被測定物（３）の距離ａｓ
ｂｚＱは割算器（８）出力ｅ　Ｎ、ｂＩＳＣ＃に対応し
て氷められるわけである。従ってこの割算器（８）の後
に比較回路（９）ヲ設ける事によって、ある設定距離匂
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（１０）
によりしきい値電圧ｖＴ’に設定すれば、設定距離ｄＴ
を基準にし几被測定物（３）の遠近全判定することがで
きるのである。

ところが以上のような従来の距離測定回路において、割
算器（８）には色々な問題点がある。淘即ち実除の回路
構成においては、一般に掛算用ＩＣ’に割算器として用
いることが多いが、この推１舞−用ＩＣは多ぐの問題点
を持っている。つ筐り１）温度安定性が悪い。２）５２
イナミツクレンジが隊いｏ３）応答速度が遅い。４）リ
ニアリティが悪い。笠の問題がある。今これの例として
、インターシル社の掛算用ＩＣ：ＩＣＬ８０１３の電気
的特性を考えると、これの特性は、その価格が１／１０
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
度に大きな影響全与え、割算器（８）で得られる精度以
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、高精度の
高安定性・高速応答性を有するようにした距離測定装置
を提供すること全目的とするものである。

〔発明の開示〕

（実施例） 第３図は本発明の一実施例の回路構成？示すブロック図
であって、このような第３図の回路構成全採用すること
によって、ある設定距離に対して測定距離が近いか遠い
〃・の判別音、前記従来例のように割算器を用いずに行
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。第４図に被測定物との距離に対する、第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（ｖｌ−ｖｚ）は受光素子（
６；に当る光の強さ、つまり受光量によって変化する。

例えば受光量が２倍に変化した場合、第４図のジラフは
■→■と変化する。したがって減勢器（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、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
が等側内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［６１出力
を正規化していたが＼本発明においては、減算器（６）
出力を比較回路（９）に入力し、そのしきい値電圧値を
加算器（７）出力（ｖ　１＋　ｖｓ　）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
で色るようにしたものである。′）まり、加算器（７）
からの出力’（（ｋ倍した電圧ｋ　（ｖ１＋　ｖｚ）　
’ｅしきい値電圧制御回路（Ｉｌで造りだ丁のであり、
その電圧を比較回路（９）のしきい値ηず圧に用いると
いうことは、 （ｖｌ−ｖｚ）　＝ｌ（（ｖｘ＋ｖｚ）　（式１）が　
比較回路（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α（Ｖｌ−ｖ２）
　＝　ｋ　ａ　（ｖ１＋　ｖ２）（Ｖｌ−、ｖｚ）　＝
　ｋ　（ｖ１＋ｖｓ）　（式２）となり（式１）と同一
となる。このことはつまり受光量が変化しても、比較回
路（９）の反転条件には影響を与えず、たえず（式１）
の条件で正しい判断ができるわけである。又（式１）に
おける定数に全変化させることで、しきい値距離全決定
することができる。以上の構成にすることで、問題点の
多い割算器（８）全用いずに距離全測定することが可能
となり温度安定性φタイナ三ツクレンジ・応答速度・リ
ニアリティ共にすぐれた１作を行なうようにすることが
できるのである。

本発明は更に、父光電圧ケ一定に保ち、いかなる反射物
体でも安定に検出できるようにしている０卸ち、（１２
１，Ｈは受光電圧制御回路で、これらは全く同一の特性
′１ｉｌ−有するもので、加算器（７）で得られた受光
電圧（ｖｌ＋ｖ鵞）が変化しても一定の電圧ＶＱが得ら
れるように制御するものであり、受光素子（５）と加勇
、器（７）との間および受光素子（６）と減算器（６）
との間にそれぞれ設ける。これら受光電圧制御回路＋＋
２１．ｏａｔは、受光素子（５）での受光電が反射物体
の影譬により変化しても、たえず一定の加算器出力電圧
：　（ｖｘ＋、　Ｖ２）　＝　ｖｃが得られるように制
御全行ない、常に比較回路（９）が最良の状態で９３作
するようにしている。

第５図および第６図に本発明の実施例による受光電圧制
御回路（１２）、（１３）のそれぞれ異なる具体回路を
ボ丁。１ず第５図において、ＯＰＩ　％　ＯＰ２け受光
電圧が一定の値ｖ０になるように制御する伝達コンタク
タンス増巾器であり、誤差増巾回路ＯＰｓ　、電圧電流
変換回路ＯＰ４により制御され、受光素子（５）での受
光量が変化しても、一定の加算器出力電圧が得られるよ
うに制御する。つぎに、第６図において、ＣｄＳは可変
抵抗素子で、発光タイオードＬＥ−Ｄと組合せてフォト
力づう１１４１形成し、このフォトカプラα４１により
利得？可変できる増巾器ＯＰ６．　ＯＰ６　を形成し、
第５図の回路と同様に誤差増巾回路ＯＰｓ　と電圧電流
変換回路ＯＰ　４　よりなる制御回路により、加算器（
７）の出力を一定値になるように制御する。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は、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い値電圧制御回路と、
前記受光素子出力の減算結果と前記しきい値′重圧制御
回路出力のしきい値電圧とを比較する比較回路とを備え
、曲記しきい値電圧制御回路への入力電圧が常に一定に
なるように前記受光素子と加算器との間および受光素子
と減ｑ−器との間に、受光電圧全制御する受光電圧制御
回路をそれぞれ具備しｆｃ〃・ら、割算器を用いずに演
η増巾器のみ全使用して構成でき、温度安定性がよく、
タイナ三ツクレンジが広くなる上、応答速度が速くなり
、し力・も、リニアリティがよく、低イ曲格例できると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光り断距離測定装館のブロック図、第２
図は同上の被測定物の距離と割算器出力との関係特性図
、第３図は本発明の一実施例のブロック回路図、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図および第６図はそれぞれ同上の実施例の異なる要
部具体回路図である。 （５）・・・受光素子、（６）減算器、（７）・加算器
、：９）・・比較回路、（＋　１１・・・しきい値電圧
制御回路、（１２）、瞥・・受光電圧制御回路。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｉｌ＋対象物にスポット光全当て、その反射光を結像手
   段で結像し、はぼ結像位負に一次元光スポット位置検出
   用の受光素子音配置してこの受光素子の出力により対象
   物の距離を測定するようにした距離測定装置において、
   前記受光素子出方の加算結果で制御されしきい値電圧全
   出力するしきい仙電圧制御回路と、前記受光素子出力の
   減算結果と前記しきい値電圧制御回路出力のしきい値電
   圧とを比較する比較回路とを備え、前記しきい値電圧制
   御（ロ）路への入力電圧が常に一定になるように前記受
   光素子と加算器との間および受光素子と減算器との間に
   、受光電圧を制御する受光電圧制御回路をそれぞれ具備
   して成ること全特徴とする距離測定装置。