JPS61231407A - 三角測距装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は三角法による測距装置に係り、特に測距データ
をもとに被測定物のプロフィルを求める測距装置に関す
る。

〔発明の背景〕

この種装置は、特開昭５４−１４１６６４号に記載のよ
うに、測定時の情報取りこみに際し、入射光線と同期を
とって反射光の方向を検知する。

通常、発光ビームの方向は、特開昭５４−１４１６６４
号に記されている如く、角度検出器（図示せず）により
検出される。ｍ距の精度は、発光角と受光角の検出精度
に依存するが、このうち、発光角を小形な装置で高精度
かつ安価に検出する方式の開発が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、小形化することができ、精度良く発光
角を検出することのできる三角測距装置を提供゛するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明は、発光ビーム走査用ミラーを定速回転させるこ
とにより、発光角を時間の関数として、クロックのパル
ス数に比例した値で検出し、制御装置からの指令により
同一時刻の、発光角、受光角情報をとりこみ、この情報
の組合せから測距を演算することにより求め、小形化し
、精度良く発光角を検出しようというものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例について説明する。

第１図には本発明の一実施例が示されている。

図において、所定の間隔で配置されており、この発光系
１と受光系１０は容器２１内に収納されている。受光系
１は、発光体２、反射ミラー３゜ミラー回転用モータ４
から構成されており、受光系１０は、受光レンズ１１、
受光素子であるＣ０Ｄ（電荷結合素子）１２によって構
成されている。

また、容器２１はその軸心２２を中心に回転可能に構成
されており、側面社は１発光ビーム５．受光ビーム１３
を通過させるための窓２３が設けられている。この発光
系１と受光系１０とによって測距センサー２８が構成さ
れている。

この測距センサー２８からの情報は、蓄積信号処理回路
３０、演算回路３１を介して、測距センサー２８を制御
するＣＰＵ４０で処理され、その結果は画像処理装置４
１に表示される。

このような構成において、いま、Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザ
等の発光体２から出た発光ビーム５は、反射ミラー３上
で反射して被測定物６上にスポット（ｐ点）７を生じる
。スポット７における反射光は散乱光８となり、このう
ち受光レンズ１１の有効径がスポット７に対して張る立
体角に含まれる光量が、該受光レンズ１１により集光さ
れてＣＣＤ１２上に結像する。スポット７は反射ミラー
３の回転に伴ない、被測定物６の表面上を動くが、受光
レンズ１１により得られるスポット７の結像は、受光素
子が一直線上に配列されているＣＣＤ　１２上を動くよ
うに設定されている。このように反射ミラー３の回転と
、測距センサー２８の軸心２２を中心とした回転とを組
合わせることにより、被測定物６の立体面を測距するこ
とができる。

受光系１において、反射ミラー３は定速回転するミラー
回転用モータ４で駆動され、また１反射ミラー３の１回
転の間に基準パルスを発生するためのパルス発生器９が
ミラー回転用モータ４に設けられている。このパルス発
生器９にはカウンタ３６が接続されている。このカウン
タ３６が接続されている。このカウンタ３６にはクロッ
ク発生器３５が接続されており、このカウンタ３６はＣ
ＰＵ４０によって制御されている。また、このカウンタ
３６からの出力はラッチ回路３７を介してＣＰＵ４０に
入力するように構成されている。

計測に際し、基準軸を例えば発光ミラー３の反射中心Ｔ
を受光レンズ１１の主点Ｒを結ぶ軸とすると、受光レン
ズ１１で受光可能な任意の発光ビーム５に対して該基準
軸ＴＲに対する発光角、受光角を検出することにより、
三角形ＴＰＲが一意的に定まり、測距が可能となる。

第２図には発光角の検出を説明するためのタイムチャー
トが示されている。基準パルス発生器９から発生される
第２図（ａ）に示す如きパルス９′は、ミラーの１回転
（３６０°）毎に１個発生する。このパルス９′を起点
に第１図図示クロック発生鼎３５から発生するクロック
パルス数をカウンタ３６でカウントし、該クロックパル
スに同期した各瞬時の値がラッチ回路３７にラッチされ
る。また、ミラー３の回転は１等速モータ４により行な
われるため１回転量は時刻に比例、即ちクロック発生器
３５から発せられるクロックパルス数に比例するから、
クロックパルスに同期した各瞬時にラッチ回路３７にラ
ッチされている値は、第２図（ｂ）に示す如く直線２５
に示すように第２図（ａ）に示される。パルス９′の発
生点を基準とした回転角に対応したものとなる。従って
、ラッチ回路３７の値をＣＰＵ４０に取り込み、各ラッ
チ時の回転角を演算することにより、回転角に対応した
クロックパルスに同期した各瞬間時に対応する発光ビー
ム５の発光角ｅ０　が求まる。ラッチされる値は、ミラ
ーの１回転毎にクリアされ、その都度ゼロからカウント
した値となる。

一方、受光側においては、第３図に示す如きタイムシー
ケンスＣＣＤ１２の受光ビットが検出される。

第３図（ａ）における５０はＣＣＤ１２の蓄積時間を制
御するパルス列であり、第３図（ｂ）は受光状態を示し
、第３図（ａ）に示されるパルスとパルスの間でＣＣＤ
１２は受光を行なう、第３図（ｂ）により受光が終了す
ると、例えば２０４８ビツトの受光素子から成るＣＣＤ
１２において、ある瞬間におけるスポット７の受光レン
ズ１１による結像位置に対応するビットだけが光を受け
、該ビットの出力電圧が高まるが、光を受けないビット
の出力は小さい、この信号は、第１図における蓄積信号
処理回路３０で処理され、当該蓄積が終了した時点で第
３図（ｃ）に示す如く出力される。

第３図（ｃ）の信号は、受光ビット演算回路３１でアナ
ログ／ダイシング変換され、出力信号のピーク値を比較
し該ピーク値のアドレスをホールドすることにより、第
３図（ｄ）に示す如くピーク信号を生じたビットの値が
データ（イ）としてラッチされる。このラッチされた値
は第３図（ｅ）の受光信号取出し完了パルスから、次の
蓄積回路まで、すなわち、第３図（ｅ）に示されるパル
スの出力後第３図（ａ）に示されるパルスが出力される
までの間保持される。今、第３図（ｆ）に示される如き
ＣＰＵ４０から受光情報要求信号が出ると、受光ビット
演算回路３１から第３図（ｇ）に示す如きピーク信号を
生じたビットのアドレスがＣＰＵ４０へ送られる。

ＣＣＤ１２上の受光ビットが決まれば、第１図において
受光レンズ１１の光軸に対するスポット７の受光角を 一〇＝ｔａｎ−１（ｘ／ｙ） として求めることができる。受光レンズ１１の光軸は構
造的に定まっており、基準としたＴＲ軸に対する傾きを
θ。とするとＴＲ軸に対する受光角は θ２＝０．−Δθ として計算される。

以上説明したように、発光、受光の情報をＣＰＵ４０の
指令で定められた間隔で同時に取りこみ、得られたデー
タをＣＰＵ４０内で演算処理して、任意に設定した座標
系から見た被計測物６のプロフィール情報とすることが
できる。

したがって１本発明によれば１発光ビームの発光角の時
間の関係として、クロックのパルス数をカウントするこ
とにより得られるので、クロックの周波数を高めること
で５発光角を精度高く検出可能となる。

また１本実施例によれば、通常の角度検出用エンコーダ
ー等が不要となるため、発光系が小形になりセンサーの
コスト低減が達成できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、小形化すること
ができ、かつ精度良く発光角を検出することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示すセンサー系の配置と信号
処理回路のブロック図、第２図は第１図における発光系
の信号を示す図、第３図は受光系における信号処理タイ
ムチャートである。 ３・・・反射ミラー、４・・・モータ、５・・・発光ビ
ーム。 ７・・・スポット、９・・・パルス発生器、１１・・・
受光レンズ、１２・・・ＣＣＤ、１３・・・受光ビーム
、３０・・・蓄積信号処理回路、３１・・・受光ビット
演算回路、３５・・・クロック発生器、３６・・・カウ
ンター、３７・・・ラッチ回路、４０・・・ＣＰＵ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、発光ビームと該発光ビームによる被測定物上のスポ
   ットからの散乱光を集光するレンズ系から構成され、三
   角法により測距を行なう装置において、上記発光ビーム
   の走査を等速で行なう回転ミラーと、該発光ビームの発
   光角を時間に比例した値として検出する第１の手段、受
   光情報を前記発光ビームの発光角検出タイミングと同期
   をとつて被測定物の測距データとして検出する第２の手
   段とを設けたことを特徴とする三角測距装置。