JPS60147612A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JPS60147612A
JPS60147612A JP511284A JP511284A JPS60147612A JP S60147612 A JPS60147612 A JP S60147612A JP 511284 A JP511284 A JP 511284A JP 511284 A JP511284 A JP 511284A JP S60147612 A JPS60147612 A JP S60147612A
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JP
Japan
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light
distance
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light receiving
position detection
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Pending
Application number
JP511284A
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English (en)
Inventor
Masayuki Iwatsuka
岩塚 昌幸
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60147612A publication Critical patent/JPS60147612A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00Tracing profiles
    • G01C7/06Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

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、産業用高精度距離センサとして用いる三角測
量方式の測距装置に関するものである。
〔背景技術〕
第1図および第2図はこの種の測距袋at<11’)の
基本例を示すものであり、図中(1)は被検知物体(X
iに対してパルス変調光よシなる光じ−ム(P)を投光
する投光手段であり、投光タイ、l:、7グを設定する
同期信号を発生する発振回路OQと、ドライブ回路αυ
と、発光タイオード、レーザーダイオードなどの投光素
子(2)と、光ビーム(P)を形成するコンダyサレ、
7ズよルなる投光用光学系(至)とで形成されてぃる。
(2)は投光手段(1)から所定間隔toをもって並置
された受光手段であり、投、受光手段(1) (2)は
被検知物体(X)に対して三角測量的に配置されている
この受光手段(2)は被検知物体閃による反射光を集光
するための凸レンズよυなる受光用光学系(3)と、受
光用光学系(3)の集光面に配設され、集光ス車・ソト
(Slの位置に対応した位置信号を出力する位置検出手
段(4)とで構成されておシ、この位置検出手段(4)
は、凸し、7ズよシなる受光用光学系(3)の集光面内
に配設され集光スポット(S)の一方向の移動に際して
光量に比例しかつその移動量に応じて増加する第1の信
号電流IA’を出力するとともに光量に比例しかつ移動
量に応じて減少する第2の信号電流IBを出力する。こ
こに、基本例では、この位置検出手段(4)は、1次元
位置検知素子(以下PSD(4)と称する)にて形成さ
れ、このP5D(4)は第3図(a)に示すように、平
板状シリコン伽υの表面にP層(31a)、裏面に8層
(311)) 、中間に1層(31C)を形成したもの
であり、集光スポット(S)の位ItK対応した信号電
流iA、 IBが出力されるようになっている。この信
号電流IAは集光スポット(S)の一方向の移動に際し
てその移動量に比例して増加する信号であり、信号電流
IBは移動量に比例して減少する信号である。もちろん
、信号電流IA、Inが光量に比例することは言うまで
もない。第3図(b)はP S D (4)の等価回路
を示すもので、図中(Pi)は電流源、(Do)は理想
的タイオード、(Co)は接合容量、(Rt)は並列抵
抗、(R,)はt極間抵抗である。
なお、位置検出手段(4)として距離tが変化した場合
における集光スポット(S)の移動方向(矢印M)に連
設された2個の受光素子、Cて形成しても良く、受光素
子としてホトトランジスタ、ホトタイオード、太陽電池
、CdSなどが用いられる。(7)はPSD(4)の出
力電流IA、IBに基いて測距装[Y)から被検知物体
001での距離データを演算して出力する距離演算部で
あシ、P S D (4)からの信号電流IA、l1i
f:lit号電圧V人、vBに増巾笈換する受光回路(
21a)(21b)と、対数増巾回路(22a)(22
b、)と、対数増巾回路(22a)出力tnVAから対
数増巾回路(22b)出力tnVBを減算する減算回路
(ホ)とで形成されている。(6)は信号処理部であり
、距離演算部(7)から出力される距離データに基いて
例えば負荷制御信号を形成したり、警報信号を出力した
りするもので、この信号処理は誤動作を防止するため投
光手段(1)の投光タイ三′yジ(発振回路QO出力)
に同期して行なわれるようになっている。なお、受光回
路(218X21b)はJ\lbス光信号のみを通し直
流光信号をカットしたり、特定の周波数のみを通すバン
ドパスフィルタ回路を含むものであるいま、被検知物体
(X)が第4図(a)に示すように反射型光電スイ・ソ
チ(Y)から距1IIIIL0、L3、t3の位置に存
在する場合において、集光面内に配設された#77PS
D(4)に対する集光スポット(S)の位置はそれぞれ
第41図(b)のようになり、被検知物体(X)の位置
が光じ−ム(P)の投光方向に変化すると、集光し一ム
(S)が矢印M方向に移動してP S D (4)から
出力される信号1流IA、IBは集光スポット(S)の
位置に対応した位置信号となる。距離演算部(7)では
受光回路(21a)(21b)にてこの信号電流IA、
 IBに比例した信号電圧vA%vBを形成し、対数増
11回路(22a)(22b)にて対数増「1]シた電
圧/−HVA、tnVBを減算回路に)にて減算するこ
とによシ、減算回路(イ)から信号電圧vA、vBのレ
ベル比の対数値tnV A/Vn が各距離L+ 、L
x 、 isに対応する距離データDoとして出力され
ることになる。
第5図は他の基本例の距離演算部(7)′の構成を示す
もので、受光回路(21a)(21b)出力vA s 
V Bを加を演算して距離演算部(7)′から出力する
ようにしたものであり、他の構成は前記基本例と同様で
ある。なお、演算回路@はデジタル演算回路にて形成し
ても良く、この場合、受光回路(21a)(21b)出
力VA、VBをA/D変換して演算回路12のに入力さ
れる而して、上述のような基本例において、PSD(4
)から出力されるfa号電流IA、IBのレベル比に基
いて距離チー4夕を得ているので、被検知物体(X)の
光反射率、投受光用光学系(2)(3)の汚れなどによ
る光レベルの変化に関係なく距離データが得られ、測距
誤差が生じ難いようになっている。
ところで、このような基本例にあっては、被検知物体(
3)に光じ−ム(P)を照射し、その表面で拡散反射さ
れた反射光(R)を受光用光学系(3)にて集光してP
 S D (4)上に結像させ、PSD(4)上に結像
された集光スボ・シトSの位置を検出することによシ、
被検知物体(X)までの距離tをめるようにしたもので
あるが、被検知物体(X)の表面の正反射による反射光
(R)を受光用光学系(3)で受光した場合には測距誤
差が生じるという問題があった。すなわち、被検知物体
00の反射面としては、第6図(a)に示すように拡散
反射光Raのみよシなる紙、木材の表面などの完全拡散
面に近いもの、第6図(b)に示すように、正反射成分
Rbが大きい金属、アクリル表面などの反射面、1g6
図(C)に゛示すように、正反射成分Rbのみよシなる
完全鏡面があり、完全鏡面については、この方式による
測距は不可能であり、正反射成分Rbの大きい反射面に
あっては正反射成分Rhの影響で測距誤差が生じつとい
う問題があった。例えば、第7図に示すように、正反射
成分Rhの強い表面を有する被検知物体閃が傾いて、投
、受光手段(1) (2)が正反射位置になると、被検
知物体(X)の表面にて反射された反射光Rの正反射成
分Rbが受光手段(2)にて受光され、大巾な測距誤差
を生じるという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、被検知物体の表面が正反射成分が大
きい反射面であっても測距誤差が生じない測距装置を提
供することにある。
〔発明の開示〕
(実施例) 第8図および第9図は本発明一実施例を示すもので、(
21)C2*)は、投光手段(1)の光軸(0)の両側
に夫々所定間隔Loをもって配設された受光手段であシ
、夫々受光用光学系C3C51)C3およびP S D
 C4C41)(4にて形成されている。(5)はP 
S D (41)(4りの出力電流IIA、 I IB
%I2A% I2Bに基いて被検知物体(3)までの距
離データDoを演算して出力する演算処理部であり、測
距原理は前記基本例と同様の三角測量方式である。ここ
に、演算処理部(6)はPSD(4s)から出力される
信号電流IIA、IIBに基いて第1の距離データD1
を演算する第1の距離演算部(71)と、PSD(4雪
)から出力される信号電流I2A、I2Bに基いて第2
の距離苧−タD!を演算する第2の距離演算部(7雪)
と、各P S D (4s)(4宜)の信号電流の和1
1A+IIB 、I2A+I2BすなわちVIA +V
IB、V2A+V2Bが小すイ方(D P S D (
4t)あるイハ(4*)の信号電流11A、 IIBあ
るいはI2A、 12Bに基いて演算された距離データ
D1あるいは山を出力させる出力制御部(8)とで形成
されている。なお、距離演算部(7z)(7g)の受光
回路(21ax)(21az)(21bt)(21M)
および演算回路(27,)(27*)の構成および動作
は前記第5図基本例と全く同様であり、距離演算部(7
,)(71)から出力される距離データI)+、山は以
下、実施例の動作について説明する。演算処理部(5)
のフローチャートを示すもので、演算処理部(5)の各
距離演算部(7s) (71)では、夫4、PSD(4
t)および(43)から出力される信号電流IIA、 
IIBおよびIn、I2Bに基いて距離データD1(=
大きいか否かすなわちH;;、;HHHが1よシ大きい
か否かを判別して、1以上の場合には距離ブータカする
ようになっている。すなわち、出力制御部(8)では被
検知物体(x)による反射光(R)の正反射成分(Rb
)が受光されていない側の受iTh手段(2tX2s)
のP S D (41)(41)出力に基いて距離プー
タDOt−得るようにしているので、反射光(R)の正
反射成分(Rb)による測距誤差が生じることがない。
第11図乃至第13図は上記動作を具体的に示す図であ
シ、いま、被検知物体(X)の表面が第11図のA線、
B線、C線で示すように傾斜した場合において、距離演
算部C7C75)(7から出力される距離データD1・
D2は第12図(a)(b)に示すようになる。図から
明らかなように、A線の位置の場合には、両距離データ
D1、D、は一致し、共に正確な距離tを示している。
しかしながら、B線の位置の場合には、受光手段(21
〕にて反射光(6))の正反射成分(Rb)が受光され
、距離演算部(71)から出力される距離イータD1は
測距誤差の大きいものとなり、またC線の位置の場合に
は、受光手段(21)にて反射光(R)の正反射成分(
Rb)が受光され、距離演算部(7り)から出力される
距離データDIは測距誤差の大きいものとなる。ところ
で、反射光(R)の正反射成分Rbは拡散反射成分Ra
に比べて大きい−のが普通であシ、正反射成分Rbを受
光している受光手段(例えば(21))のP S D 
(4K)の信号電流の和IIA +IIBが・受光して
いない受光手段(例えば(2り )のP S D (4
g)の信号電流の和I2A −1−128よりも大きく
なる。第3図はμゝ41を示すものであシ、前妃へ線の
位VZA+V2B VIA−)VIB≧1 のとき距離イータD・とじてD
tを出v2a−1−vzn 力し、ViA%VIB< 、、のとき距離データD・と
してDiVIA 十V2B を出力するようにすれば、距離イータDt、D3のう〜 〔発明の効果〕 本発明は上述のように構成されておシ、投光手段の両側
に三角測量方式による測距用受光手段を配置し、両受光
手段の位置検出素子の出力信号の和の大小を判別し、出
力信号の和の小さい方の受光手段を反射光の正反射成分
を受光していないものと見なして該受光手段の位置検出
素子の出力信号に基いて演算された距離イータを出力す
るように演算処理部を形成しているので、被検知物体の
表面が正反射成分の大きい反射面であった場合において
も、正反射成分による測距誤差を生じないようにするこ
とができ、常に正確な距離測定ができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一基本例の概略構成を示す図、第
2図は同上の回路図、第3図(a)は同上に用いるPS
Dの構成を示す断面図、第3図(b)は同上の等価回路
図、第4図(a) (b)は同上の動作説明図、第5図
は他の基本例の要部回路図、第6図および第7図は同上
の問題点を示す図、第8図は本発明一実施例の概略構成
図、第9図は同上の回路図、第10図は同上の70−チ
ャート、第11図乃至MlB図は同上の動作説明図であ
る。 (1)は投光手段、C25)C2*)は受光手段、(3
t)(3m)は受光用光学系、(4s)(4重)は位置
検出手段たるPSD、(5)は演算処理部、(7亀)(
7倉)は距離演算部、(8)は出力制御部である。 代理人 弁理士 石 1)長 七 第4図 く 第5図 (b) (C) 第7図 L −J 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検知物体に対して光ビーム全投光する投光手段
    と、投光手段の光軸の両側に夫々所定間隔をもって配設
    され、被検知物体による光と−ムの反射光を集光する第
    1、第2の受光用光学系と、第1、第2の受光用光学系
    の集光面にそれぞれ配設され集光スポットの光量に比例
    ・しかつ位置に対応した位置信号を出力する第1、第2
    の位置検出手段と、両位置検出手段出力に基いて被検知
    物体までの距離データを演算して出力する演算処理部と
    よりなる測距装置であって、集光スポットの一方向の移
    動に際してその移動量に比例して増加する第1の信号電
    流と、その移動量に比例して減少する第2信号或流とが
    得られる位置検出素子にて第1、第2の位置検出手段を
    形成し、第1の位置検出素子のM号シ流IJA、JIB
    に基いてalの距離データを演算するとともに、第2の
    位置検出素子の信号電流IzA、Iznに基いて第2の
    距離データを演算する距離演算部と、各位置検出素子の
    信号を施の和IIA+IIB、 hA+I2g が小さ
    い方の位置検出素子の信号電流に基いて演算された距離
    データを出力させる出力制御部とで演算処理部を形成し
    て成る測距装置。
JP511284A 1984-01-13 1984-01-13 測距装置 Pending JPS60147612A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6271513U (ja) * 1985-10-24 1987-05-07
JPS63206610A (ja) * 1987-02-24 1988-08-25 Matsushita Electric Works Ltd 測距装置
JPH02291913A (ja) * 1989-05-01 1990-12-03 Japan Radio Co Ltd 光学式変位測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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