JPS61105415A - 距離計測装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は対象物の基準面からの変位を計測する距離計測
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、対象物の基準面からの変位は機械的に計測されて
いた。しかし機械的計測の場合、セツティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。そこで提案されたのが第
３図に示す距離計測装置である。第３図において、１は
入射光の重心位Ｎにを検出する位置検出素子としてのＰ
ＳＤ　（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　　
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、２は対象物の変位量を計測するた
めの光を発する半導体レーザ、３は半導体レーザ２から
出力された光をスタンドオフＳＯの対象物表面Ｗｌでス
ポット状にする投光レンズ、４は対象物表面Ｗ１からの
散乱光をＰＳＤＩに入射する受光レンズ、５，６はＰＳ
Ｄｌから出力される変位検出電流１ａ、ｒｂを変位検出
電圧Ｖａ、Ｖｂに変換するとともに信号を増幅するプリ
アンプを兼ねた［／Ｖ変換器、７はレーザ駆動電圧を入
力しレーザ駆動電流１ｄを出力するＶ／Ｉ変換器、８．
９は変位検出電圧Ｖａ、ｖｂを増幅する増幅器、１０．
１１は増幅器８．９の出力を帯域濾波する帯域濾波器、
１２はアナログ信号としての変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂを
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１３はディジ
タル信号としてのレーザ駆動信号をアナログ信号として
のレーザ駆動電圧Ｖｄに変換するＤ／Ａ変換器、１４は
半導体レーザ２の発光タイミングの設定、対象物表面の
変位ΔＨの算出などを行なう高速演算プロセッサ、Ｓｌ
は並列信号とじての変位検出電圧Ｖ、ａ、Ｖｂを直列信
号に変換する並列・直列変換スイッチ、Ａ、ＢはＰＳＤ
ｌの電極である。

このように構成された装置の動作について第２図を用い
て説明する。第２図（ａｌは半導体レーザ２から出力さ
れるレーザ光の点滅を示し、第２図（ｂ）、（Ｃ）は変
位検出電流１ａ、Ｉｂおよび変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂの
波形を示す。まず対象物表面が基準面にあるときの動作
について説明する。レーザ駆動電流１ｄの入力により半
導体レーザ２は光を発するする。半導体レーザ２から出
力された光は投光レンズ３により対象物表面Ｗ１でスポ
ット状になる。このスポット状の光は対象物表面Ｗ１で
散乱され受光レンズ４に入力される。受光レンズ４に入
力された光はＰＳＤ　ｌにスポット状の光となって照射
される。対象物の表面が基乍面にあるとき、この光の重
心位置はＰＳＤＩの中心Ｐ１になる。中心Ｐ１が光の重
心位置であると、変位検出電流Ｉａ、Ｉｂは互いに等し
くなり、変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂもまた互いに等しくな
る。変位検出電圧はＶａ、Ｖｂは、増幅器８．９および
帯域濾波器１０．１１で処理された後、並列・直列変換
スイッチＳ１により直列信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器
８でディジタル信号に変換されて高速演算プロセッサ１
４に入力される。高速演算プロセッサ１４はディジタル
信号化された変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂにより変位Δ■（
を算出するが、この場合Ｖａ＝Ｖｂであるので、変位Δ
Ｈ＝０となる。

次に対象物表面Ｗ１がΔトＩだけ移動した場合の動作に
ついて説明する。この場合対象物表面Ｗ１で散乱された
光は受光レンズ４を通った後ＰＳＤｌの中心Ｐ１から距
離Ｘ＃れた点Ｐ２にスボソＩ−状になって入射される。

この入射光により変位検出電流１ａ、Ｉｂが出力される
が、変位検出電流Ｌａ、Ｉｂは互いに違った値となる。

以後の動作は上記と同様であり、高速演算プロセッサ１
４は対象物の変位ΔＨを算出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような動作をする装置においては、ＰＳＤｌへの入
射光として半導体レーザ２から発する光。

のほか対象物から発する背景光があり、これが変位計測
に誤差を生じさせるという問題がある。

本発明はこのような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、変位計測において背景光の誤差
が生じない距離計測装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、距離計測装
置において、変位検出電圧から背景光成分のみを検出す
る背景光サンプリング回路と、変位検出電圧に背景光電
圧の逆相を加算することにより変位検出電圧から背景光
電圧を除去する逆相加算器とを設けるようにしたもので
ある。

〔作用〕

本発明においては、背景光サンプリング回路において背
景光成分のみが検出され、逆相加算器において変位検出
電圧に背景光電圧の逆相を加算することにより変位検出
電圧から背景光電圧を除去し、高速演算プロセッサには
背景光電圧が除去された変位検出電圧が入力される。

〔実施例〕

第１図に本発明に係わる距離計測装置の一実施例を示す
。第１図において、１５．１６は変位検出１！を圧Ｖａ
、Ｖｂから背景光成分のみを検出する背景光サンプリン
グ回路、１７．１８は変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂから背景
光電圧を減算する逆相加算器である。第１図において第
３図と同一部分又は相当部分には同一符号が付しである
。

このように構成された装置の動作について第１図および
第２図を用いて説明する。Ｉ／Ｖ変換器５．６から出力
された変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂは背景光サンプリング回
路１５．１６および逆相加算器１７．１８の正入力端子
に入力される。背景光成分が重畳された変位検出電圧Ｖ
ａの１例を第２図（ｄ）に示す。変位検出電圧ｖｂも同
様の波形となる。背景光サンプリング回路１５．１６は
、図示してないが高速演算プロセッサから出力され。

第２図（ｅ）に示すサンプリング信号により第２図（ｄ
）に示す変位検出電圧Ｖａの背景光成分をサンプリング
する。サンプリングは変位検出電圧Ｖａ、Ｖｂのオフ時
に行なう。このサンプリングにより背景光サンプリング
回路１５．１６の出力は第２図ｆｆｌに示すように背景
光電圧のみの信号となる。このサンプリングされた背景
光電圧は次の信号入力までホールドされる。この背景光
電圧を逆相加算器１７．１８の負入力端子に人力するこ
とにより、すなわち、背景光電圧を逆相にして変位検出
電圧Ｖａ、Ｖｂに加算することにより変位検出電圧Ｖａ
、Ｖｂから背景光電圧を除去した信号を逆相加算器１７
．１８から出力することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、変位検出電圧から背景光
成分のみを検出する背景光サンプリング回路と、変位検
出電圧に背景光電圧の逆相を加算することにより変位検
出電圧から背景光電圧を除去する逆相加算器とを設ける
ことにより変位検出電圧から背景光成分のみを検出でき
るようにしたので、変位検出電圧から背（ル光電圧を除
去することができ精度の高い変位計測が可能となる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる距＾１１計測装置の一実施例を
示すブロック系統図、第２同はその波形図、第３図は従
来の距離計測装置を示すブロック系統図である。 ｌ・・・・ＰＳＤ、２・・・・半導体レーザ、３・・・
・投光レンズ、４・・・・受光レンズ、５．６・・・・
Ｉ／Ｖ変換器、７・・・・Ｖ／Ｉ変換器、８．９・・・
・増幅器、１０．１１・・・・帯域濾波器、１２・・・
・Ａ／Ｄ変換器、１３・・・・Ｄ／Ａ変換器、１４・・
・・高速演算プロセッサ、１５．１６・・・・背景光サ
ンプリング回路、１７．１８・・・・逆相加算器、Ｓｌ
・・・・並列・直列変換スイッチ、Ａ、Ｂ・・・・電極
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光のスポットを対象物に照射し、戻ってくる散乱
   光の重心位置を位置検出素子上に求めることにより対象
   物の基準面からの変位を算出する距離計測装置において
   、変位検出電圧から背景光成分のみを検出し背景光電圧
   として出力する背景光サンプリング回路と、前記変位検
   出電圧に前記背景光電圧の逆相を加算することにより前
   記変位検出電圧から前記背景光電圧を除去する逆相加算
   器とを備えたことを特徴とする距離計測装置。