JPS61217786A - 光学式距離測定装置 - Google Patents
光学式距離測定装置Info
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- JPS61217786A JPS61217786A JP60057572A JP5757285A JPS61217786A JP S61217786 A JPS61217786 A JP S61217786A JP 60057572 A JP60057572 A JP 60057572A JP 5757285 A JP5757285 A JP 5757285A JP S61217786 A JPS61217786 A JP S61217786A
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- JP
- Japan
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- light
- distance
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- receiving element
- light receiving
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (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。
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〕
この発明は、物体までの距離を非接触で測定する装置に
関する。
関する。
従来、この種の装置として第3図に示すようなものがあ
った。第6図に於いて、(1)は光源、(2)は光源(
1)より放射される光束を集束する投光レンズ、(3)
は測定しようとする対象物体、(4)は対象物体(3)
上に照射された光源(1)より放射される光束の光スボ
ツ)、(5)は光スポット(4)の像を結像する受光レ
ンズ、(6)は受光レンズ(5)で結像された光スポッ
トの像の位置に対応した電気出力を発生する受光素子、
(力は受光素子(6)より送出される2つの電気信号を
加算する加算器、(8)は上記2つの電気信号の差を計
算する減算器、(9)は加算器(7)の出力で減算器(
8)の出力を除する除算器、α〔は除算器(9)の位置
出力(Piを距離出力(りに変換する位置出カー距離出
力変換器である。
った。第6図に於いて、(1)は光源、(2)は光源(
1)より放射される光束を集束する投光レンズ、(3)
は測定しようとする対象物体、(4)は対象物体(3)
上に照射された光源(1)より放射される光束の光スボ
ツ)、(5)は光スポット(4)の像を結像する受光レ
ンズ、(6)は受光レンズ(5)で結像された光スポッ
トの像の位置に対応した電気出力を発生する受光素子、
(力は受光素子(6)より送出される2つの電気信号を
加算する加算器、(8)は上記2つの電気信号の差を計
算する減算器、(9)は加算器(7)の出力で減算器(
8)の出力を除する除算器、α〔は除算器(9)の位置
出力(Piを距離出力(りに変換する位置出カー距離出
力変換器である。
次に動作について説明する。光源(1)より放射される
光束は、投光レンズ(2)によって適当な大きさの光ス
ポット(4)となり、対象物体(3)K照射される。
光束は、投光レンズ(2)によって適当な大きさの光ス
ポット(4)となり、対象物体(3)K照射される。
受光レンズ(5)は光スポット(4)を撮像し、受光素
子(6)は、光位置検出器とも称されるもので、光スポ
ツト像の結像位置く応じた電気信号(iムsim)を発
生する。すなわち、受光素子(6)の2つの電極に生ず
る電流(i^#’B)の値により光スポツト像の結像の
位置出力(P)は、 として得られる。受光素子(6)の出力は、光スポツト
像の位置と、強度に比例して出力を発生するため、〔1
〕式では光スポツト像の強度変化に相当する(’a*’
n)の項を導入して光スポットの位置のみに比例する出
力を得ている。加算器(力、減算器(8)、除算器(9
)は、〔1〕式に示す演算を実行するもので、除算器(
9)の出力には〔1〕式のPが得られる。
子(6)は、光位置検出器とも称されるもので、光スポ
ツト像の結像位置く応じた電気信号(iムsim)を発
生する。すなわち、受光素子(6)の2つの電極に生ず
る電流(i^#’B)の値により光スポツト像の結像の
位置出力(P)は、 として得られる。受光素子(6)の出力は、光スポツト
像の位置と、強度に比例して出力を発生するため、〔1
〕式では光スポツト像の強度変化に相当する(’a*’
n)の項を導入して光スポットの位置のみに比例する出
力を得ている。加算器(力、減算器(8)、除算器(9
)は、〔1〕式に示す演算を実行するもので、除算器(
9)の出力には〔1〕式のPが得られる。
一方、対象物体(3)までの距離lは、投光レンズ(2
)、受光レンズ(5)の設置間隔(L)からとして計算
できる。ここでθは、投、受光光軸間の角度で、受光素
子(6)と受光レンズ(5)の設置間隔や、受光レンズ
(5)の焦点距離および前述した光スポツト像の位置出
力(P)より求められる。以上の中で、位置出力(P)
以外は全て固定値(k)として構成できるので、結局、
対象物体(3)までの距離(A’)は、 / = k−P ・・・・・・・・・〔6〕
〔3〕弐K〔1〕式を代入すると、 として得られる。ただし、kは上記固定値により決まる
定数で、事前の計算または実験等により設定する。位置
出カー距離出力変換器α1は、〔3〕式に従い位置出力
(P)を入力し、距離出力(1)を出力する。
)、受光レンズ(5)の設置間隔(L)からとして計算
できる。ここでθは、投、受光光軸間の角度で、受光素
子(6)と受光レンズ(5)の設置間隔や、受光レンズ
(5)の焦点距離および前述した光スポツト像の位置出
力(P)より求められる。以上の中で、位置出力(P)
以外は全て固定値(k)として構成できるので、結局、
対象物体(3)までの距離(A’)は、 / = k−P ・・・・・・・・・〔6〕
〔3〕弐K〔1〕式を代入すると、 として得られる。ただし、kは上記固定値により決まる
定数で、事前の計算または実験等により設定する。位置
出カー距離出力変換器α1は、〔3〕式に従い位置出力
(P)を入力し、距離出力(1)を出力する。
従来の距離測定装置は以上のように構成されているので
、受光素子(6)より送出される2つの電気信号を距離
出力(J) K変換するのに、加算、減算除算の演算及
び位置出力(P)から距離出力(1)への変換をしなけ
ればならず、このため加算器(力、減算器(8)、除算
器(9)、位置出カー距離出力変換器a〔が必要であっ
た。さらに受光素子(6)より送出される2つの電気信
号を距離出力CI>に変換するのに、加算器(7)、減
算器(8)、除算器(9)の演算回路による演算時間が
かかるという問題があった。
、受光素子(6)より送出される2つの電気信号を距離
出力(J) K変換するのに、加算、減算除算の演算及
び位置出力(P)から距離出力(1)への変換をしなけ
ればならず、このため加算器(力、減算器(8)、除算
器(9)、位置出カー距離出力変換器a〔が必要であっ
た。さらに受光素子(6)より送出される2つの電気信
号を距離出力CI>に変換するのに、加算器(7)、減
算器(8)、除算器(9)の演算回路による演算時間が
かかるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、演算回路が簡単に構成できるとともに、演
算時間の短縮が可能な光学式距離測定装置を得ることを
目的としている。
れたもので、演算回路が簡単に構成できるとともに、演
算時間の短縮が可能な光学式距離測定装置を得ることを
目的としている。
〔問題7を解決するための手段〕
この発明による光学式距離測定装置は、検出信号のS/
N比に対応し、かつ予め受光素子の出力信号を演算した
結果を記憶させたメモリーテーブルとから成る受光素子
電気出力−距離出力変換器を設けたもので、いわゆる自
動読み出し可能な関数表を内包させると云う手段を採用
したのである。
N比に対応し、かつ予め受光素子の出力信号を演算した
結果を記憶させたメモリーテーブルとから成る受光素子
電気出力−距離出力変換器を設けたもので、いわゆる自
動読み出し可能な関数表を内包させると云う手段を採用
したのである。
受光素子電気出力−距離出力変換器は、受光素子より得
られる電気信号(iム+’is)の値により〔4〕式で
計算される距離値を事前にメモリテーブルに格納してお
き、計測時にはi^piBの値でメモリテーブルから計
算結果のみを引き出すので、演算装置と、演算時間が不
用になる。また、メモリテーブルの構成を(iム+in
)の値、つまりS/Nに対応させることにより、メモリ
量の少量化を実現している。
られる電気信号(iム+’is)の値により〔4〕式で
計算される距離値を事前にメモリテーブルに格納してお
き、計測時にはi^piBの値でメモリテーブルから計
算結果のみを引き出すので、演算装置と、演算時間が不
用になる。また、メモリテーブルの構成を(iム+in
)の値、つまりS/Nに対応させることにより、メモリ
量の少量化を実現している。
以下、この発明の一実施例を第1図によって説明する。
第1図において、(1)は光源、(2)は光源(1)よ
り放射される光束を集束する投光レンズ、(3)は測定
しようとする対象物体、(4)は対象物体(3)上に照
射された光源(1)より放射される光束の光スボツ)
、(5)は光スポット(4)の像を結像する受光レンズ
、(6)は受光レンズ(5)で結像された光スポットの
像の位置に対応した電気出力を発生する受光素子、αυ
は受光素子(6)より送出される2つのアナログ電気出
力をディジタル信号に変換するA/D変換器、α2はA
/D変換器αりの出力大及びBに対応した距離出力(1
)に変換する受光素子電気出力−距離出力変換器である
。
り放射される光束を集束する投光レンズ、(3)は測定
しようとする対象物体、(4)は対象物体(3)上に照
射された光源(1)より放射される光束の光スボツ)
、(5)は光スポット(4)の像を結像する受光レンズ
、(6)は受光レンズ(5)で結像された光スポットの
像の位置に対応した電気出力を発生する受光素子、αυ
は受光素子(6)より送出される2つのアナログ電気出
力をディジタル信号に変換するA/D変換器、α2はA
/D変換器αりの出力大及びBに対応した距離出力(1
)に変換する受光素子電気出力−距離出力変換器である
。
前述のように、受光素子(6)の2つの電極に生じる光
スポツト像の結像位置に応じた電流(iムI’B)の値
と、光スポツト像の結像の位置出力(P)の関係は〔1
〕式で表わされ、また、光スポツト像の結像の位置出力
(P)と、対象物までの距離(りの関係は〔3〕式と〔
4〕式で表わされる。そこで〔4〕式をもう一度記述し
て見ると、 となる。〔4〕式は受光素子(6)の2つの電極に生じ
る光スポツト像位置に対応した電流値(iA r jn
)と、対象物までの距III (A’)の関係を示し
、さらに電流値(iム*’n)が既知であれば距離出力
<1>を決定することを意味する。但し、kは〔3〕式
の場合と同じ条件により決る固定値である。
スポツト像の結像位置に応じた電流(iムI’B)の値
と、光スポツト像の結像の位置出力(P)の関係は〔1
〕式で表わされ、また、光スポツト像の結像の位置出力
(P)と、対象物までの距離(りの関係は〔3〕式と〔
4〕式で表わされる。そこで〔4〕式をもう一度記述し
て見ると、 となる。〔4〕式は受光素子(6)の2つの電極に生じ
る光スポツト像位置に対応した電流値(iA r jn
)と、対象物までの距III (A’)の関係を示し
、さらに電流値(iム*’n)が既知であれば距離出力
<1>を決定することを意味する。但し、kは〔3〕式
の場合と同じ条件により決る固定値である。
この発明は、受光素子(6)の2つの電極に生じる光ス
ポツト像の結像位置に対応した電流値(iA、IB)を
入力とし、〔4〕式を満たすような距11i CI>を
出力とするような受光素子電気出力−距離出力変換器α
2を設けたことである。
ポツト像の結像位置に対応した電流値(iA、IB)を
入力とし、〔4〕式を満たすような距11i CI>を
出力とするような受光素子電気出力−距離出力変換器α
2を設けたことである。
この受光素子電気出力−距離出力変換器a2の一例とし
て、光スポツト像の結像位置に対応した電流値(’A
m’s )をA/D変換し、受光素子電気出力−距離出
力変換器αaに伝達するよう忙したもので、この受光素
子電気出力−距離出力変換器αり内には第2図に示すよ
うに前記電流値(iA、in)に対応したディ9ル値(
Ai、Bj)と〔4〕式を満たすような距III()i
j)とのメモリテーブルが設けられている。すなわち、
これにより次式の計算結果が得られる。
て、光スポツト像の結像位置に対応した電流値(’A
m’s )をA/D変換し、受光素子電気出力−距離出
力変換器αaに伝達するよう忙したもので、この受光素
子電気出力−距離出力変換器αり内には第2図に示すよ
うに前記電流値(iA、in)に対応したディ9ル値(
Ai、Bj)と〔4〕式を満たすような距III()i
j)とのメモリテーブルが設けられている。すなわち、
これにより次式の計算結果が得られる。
メモリテーブルは、Ai、Bjをアドレスとし、このア
ドレスの内容は、〔4a〕式を満たす距離出力()ij
)で構成される。この受光素予電X出カー距離出力変換
器02は、A、Bを入力すると、メモリテーブルのアド
レス(Ai 、 Bj )をアクセスし、アFt、ス(
Ai、Bj)の内容(lij)を出力するものである。
ドレスの内容は、〔4a〕式を満たす距離出力()ij
)で構成される。この受光素予電X出カー距離出力変換
器02は、A、Bを入力すると、メモリテーブルのアド
レス(Ai 、 Bj )をアクセスし、アFt、ス(
Ai、Bj)の内容(lij)を出力するものである。
次に、S/N比に対応したメモリテーブルの構成につい
て説明する。ここで電流値(iA#1B)k対応したデ
ィジタル値(Ai 、 Bj )の和を8とし、電気ノ
イズ等による信号のばらつきをNとすると、87N比は
SとNの比で表わされる。電気ノイズ等による信号のば
らつき(N)がほぼ一定である場合、距離C11j )
のばらつきは〔4a〕式からS/N比の逆数に比例し、
S/N比が小さいときは距離(Jij)のばらつきが大
きく、87N比が大きいときは距!(lij)のばらつ
きが小さいという関係にある。すなわち、S/N比が大
きいときの距離(7ij)を出力するメモリの構成を密
に、S/N比が小さいときの距離(lij)を出力する
、メモリの構成を粗にすることKよって、メモリの少量
化を図。
て説明する。ここで電流値(iA#1B)k対応したデ
ィジタル値(Ai 、 Bj )の和を8とし、電気ノ
イズ等による信号のばらつきをNとすると、87N比は
SとNの比で表わされる。電気ノイズ等による信号のば
らつき(N)がほぼ一定である場合、距離C11j )
のばらつきは〔4a〕式からS/N比の逆数に比例し、
S/N比が小さいときは距離(Jij)のばらつきが大
きく、87N比が大きいときは距!(lij)のばらつ
きが小さいという関係にある。すなわち、S/N比が大
きいときの距離(7ij)を出力するメモリの構成を密
に、S/N比が小さいときの距離(lij)を出力する
、メモリの構成を粗にすることKよって、メモリの少量
化を図。
ることか可能である。
なお、上記実施例では、光スポット像位置く応じたディ
ジタル信号(A、B)を入力とし、距離CI’)を出力
とする受光素子電気出力−距離出力変換器αaを設けた
ものを示したが、光スポツト像位置に応じた電流(iム
p’s)を入力し、距離(A’)を出力とする受光素子
電気出力−距離出力変換器を設けてもよい。また、上記
実施例では、受光素子電気出力−距離出力変換器azの
入力と出力の関係を〔4〕式で示したが、補正関数を考
慮に入れた受光素子電気出力−距離出力変換器を設けて
もよい。
ジタル信号(A、B)を入力とし、距離CI’)を出力
とする受光素子電気出力−距離出力変換器αaを設けた
ものを示したが、光スポツト像位置に応じた電流(iム
p’s)を入力し、距離(A’)を出力とする受光素子
電気出力−距離出力変換器を設けてもよい。また、上記
実施例では、受光素子電気出力−距離出力変換器azの
入力と出力の関係を〔4〕式で示したが、補正関数を考
慮に入れた受光素子電気出力−距離出力変換器を設けて
もよい。
補正関数を考慮に入れた入力と出力の関係式は、次式の
ようになる。
ようになる。
ここで、f(Xj)は、受光素子(6)、受光レンズ(
5)等の非線形性を補正するための関数である。
5)等の非線形性を補正するための関数である。
また、上記実施例では1次元の受光素子(6)について
示したが、2次元の受光素子と2次元の受光素子の4つ
の出力を入力とする受光素子電気出力−距離出力変換器
を設けてもよい。
示したが、2次元の受光素子と2次元の受光素子の4つ
の出力を入力とする受光素子電気出力−距離出力変換器
を設けてもよい。
以上のように、この発明によれば、受光素子より送出さ
れる2つの電気信号を距離出力に変換するのに、演算を
排除して受光素子電気出力−距離出力変換器のみで構成
することにより、シンプルでしかも高速に距離出力を出
力することが可能になり、さらに受光素子電気出力−距
離出力変換器はSlN比に対応したメモリテーブルを設
けることにより、メモリ量の少量化を図ることが可能な
ものが得られる効果がある。
れる2つの電気信号を距離出力に変換するのに、演算を
排除して受光素子電気出力−距離出力変換器のみで構成
することにより、シンプルでしかも高速に距離出力を出
力することが可能になり、さらに受光素子電気出力−距
離出力変換器はSlN比に対応したメモリテーブルを設
けることにより、メモリ量の少量化を図ることが可能な
ものが得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による光学式距離測定装置
のブロック図、rJ2図は受光素子電気出力−距離出力
変換器α2のメモリテーブルの一例の構成図、第6図は
従来の距離測定装置のブロック図である。 図において、(1)は光源、(2)は投光レンズ、(3
)は対象物体、(4)は光スポット、(5)は受光レン
ズ、(6)は受光素子、(7)は加算器、(8)は減算
器、(9)は除算器、αCは位置出カー距離出力変換器
、αυはA/D変換器、α2は受光素子電気出力−距離
出力変換器0なお、図中、同一符号は同一、又は相当部
分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図 1:光肴、 第3図
のブロック図、rJ2図は受光素子電気出力−距離出力
変換器α2のメモリテーブルの一例の構成図、第6図は
従来の距離測定装置のブロック図である。 図において、(1)は光源、(2)は投光レンズ、(3
)は対象物体、(4)は光スポット、(5)は受光レン
ズ、(6)は受光素子、(7)は加算器、(8)は減算
器、(9)は除算器、αCは位置出カー距離出力変換器
、αυはA/D変換器、α2は受光素子電気出力−距離
出力変換器0なお、図中、同一符号は同一、又は相当部
分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図 1:光肴、 第3図
Claims (3)
- (1)非接触で対象物体の距離を測定する装置において
、光ビームを出す光源と、光源より放射される光ビーム
を集光する投光レンズと、対象物体に照射された光スポ
ットの像を結像する受光レンズと、受光レンズで結像さ
れた光スポットの像の位置に対応した電気出力を発生す
る受光素子と、光スポットの像の位置に対応した電気出
力を対象物体の距離に変換する受光素子電気出力−距離
出力変換器とから構成したことを特徴とする光学式距離
測定装置。 - (2)受光素子電気出力−距離出力変換器は、受光素子
電気出力をアドレス及び距離出力をこのアドレスの内容
とするメモリテーブルで構成され、アドレスに相当する
受光素子電気出力が入力されると、このアドレスの内容
である距離出力を出力することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の光学式距離測定装置。 - (3)受光素子電気出力−距離出力変換器のメモリテー
ブルは、アドレスの間隔をS/N比に対応させ、S/N
比が高い部分ではアドレスの間隔を密に、S/N比が低
い部分ではアドレスの間隔を粗に構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学式距離測定
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60057572A JPS61217786A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光学式距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60057572A JPS61217786A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光学式距離測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61217786A true JPS61217786A (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13059559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60057572A Pending JPS61217786A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 光学式距離測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61217786A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63252276A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | Takenaka Denshi Kogyo Kk | ミラ−反射型変位センサ− |
EP0302512A2 (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-08 | Nec Corporation | Simplified calibration for a distance information obtaining device |
-
1985
- 1985-03-23 JP JP60057572A patent/JPS61217786A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63252276A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | Takenaka Denshi Kogyo Kk | ミラ−反射型変位センサ− |
EP0302512A2 (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-08 | Nec Corporation | Simplified calibration for a distance information obtaining device |
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