JPS614914A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、物体までの距離を非接触で測定する距離測定
装置に関するものである。

［従来技術］ 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。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スポット、
（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、（７）
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、（１０）は除算器（８）の位置
出力Ｐを距離文に変換する変換器を示す。

次に上記構成の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）によって集束され
適当な大きさの光スポラ：’＜ｉ）となり、対象物体（
３）に照射される。受光レンズ（５）は、上記光スポッ
ト（０を撮像し、受光素子（６）の受光面上に、光スポ
ット（４）の像を結像する。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に
応じた電気信号を発生する。すなわち、受光素子（６）
の２つの電極に生じる電流ｉ＾、ｉＢの値によＯ光スポ
ット像の結像位置Ｐは、 Ｐ＝−７−−−二−・・・（１） ！＾　＋　　＋ｎ 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、光スボ・ント像の強度変化に相当する　（１＾＋
　ｉＢ）の項を導入して、光スポットのみに比例する出
力を得ている。加算器（７）、減算器（８）、除算器（
９）は、（１）式に示す演算を実施するためのもので、
除算器（８）の出力ｔ４は位装置出力Ｐが得られる。

一方、対象物体（３）までの距離文は、投、受光レンズ
（２）、（５）の設置間隔りからとして計算できる。こ
こでθは、役、受光光軸間の角度で、受光Ｘ手（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
求まる。以上の中で位置出力Ｐ以外は全て固定値として
構成できるので、結局対象物体（３）までの距離見は、
文＝に−Ｐ　　　・・・（３） 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。変換
器（１０）では、上記（３）式に従い位置出力Ｐを入力
し、距離出力文を送出する。

従来の装置は以上のように構成されているので、背景光
等の外乱光や、対象物体の反射率の変化等による影響を
受けやすく、また最終的に距離出力を得るまでの演算式
も複雑である等の欠点があった。

［発明の概要］ 本発明は、上記のような従来装置の欠点を除去するため
になされたもので、光源に強度変調を施し、位置出力Ｐ
の演算式も簡略化することにより、簡単な構成で、外乱
光や反射率の影響を受けない距離測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を第３図と同一部分には同一符
号を付した第１図について説明する。第１図において、
（１１）は光源（１）を所定の周期で点減し、ピークホ
ールド回路（１２）、（１３）の動作タイミング信号を
送出するタイミング回路、（１２）、（１３）は受光素
子（６）から出力される電気信号の振幅値を出力するピ
ークホールド回路を示す。

第２図は、横軸に時間（Ｔ）、縦軸に電流値（ｉ）を採
ったこの発明の詳細な説明するために、処理部タイミン
グを示す図である。

本発明による距離測定のための動作は以下の通りである
。

光源（１）よりの放射光が、対象物体（３）より反射さ
れて受光素子（６）上に結像されるのは従来装置の説明
のところで述べたものと全く同じ動作である。しかしな
がら、この発明では光源（１）をタイミング回路（１１
）、により所定の周期で強度変調するので、受光素子（
６）の出力は第３図（イ）に示すような交流波形になる
。ただし、対象物体（３）の反射率が変化したり、特定
の光源の周囲に別の光源が存在し、対象物体（３）の表
面が照明を受けたりすると受光素子（８）の出力波形は
第３図（ロ）に示すように不規則な変化を含むようにな
る。このため、ピークホールド回路（１２）、（１３）
は、タイミング回路（１１）より光源（１）の変調周期
に応じたタイミング信号第３図（ハ）を入力し、１周期
間での振幅の最大値をホールド出力する。

この結果外乱信号による不規則な信号成分を除去した第
３図（ニ）のような信号が得られる。上記動作は、受光
素子（６）から出力される２つの電気信号ｉ＾、ｉＢ各
々について行なわれる。

本発明では、上記のようにして得られたｉ＾。

ｉＢより受光素子（６）上の光スポツト像の位置Ｐを、 として求める。加算器（７）、除算器（９）は上記演算
式（４）を実行するために用いられる。また、対象物体
（３）までの距離文は、従来の装置と同様にして、前記
（３）式に相当する処理、すなわち位置出力Ｐを距離出
力に変換する変換器（１０）から出力される。

なお、上記実施例では（０式の分子を　ｉｎにすること
で説明したが、これはｉ＾に置き換えても良い。また、
上記実施例では１次元の素子（６）についてのみ説明し
たが、２次元の受光面を有する受光素子には本発明によ
る処理部を２組用いれば良いことは説明するまでもない
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば光源に変調を加え、検出
信号の振幅値を求めるようにし、演算式も簡略化したの
で、簡単な構成にもかかわらす外乱光や対象物体の反射
率変化による誤差の少ない距離測定装置が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による距離測定装置の構成を示す図、
第２図は、本発明による距離測定装置の動作を説明する
ためのタイミング図、第３図は、従来の距離測定装置を
説明する構成図である。 （１）・・・光源、　　　　（２）・・・投光レンズ、
（３）・・・対象物体、　（５）・・・受光レンズ、（
６）・・・受光素子、　（７）・・・加算器、（８）・
・・除算器、　　　（ｌＯ）・・・変換器。 （１１）・・・タイミング回路、 （１２）　、　（１３）・・・ピークホールド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定対象物体に対し所定の大きさの光スポットを照射
   する光源および投光レンズと、上記光源を所定の周期で
   強度変調するタイミング回路と、上記の照射光のスポッ
   ト像を結像する受光レンズと、この受光レンズによるス
   ポット像の結像位置に設けられる受光素子と、この受光
   素子から送出される２つの電気信号のそれぞれの振幅を
   出力するピークホールド回路と、上記２つの振幅信号を
   加算する加算器と、上記２つの振幅信号のうちいずれか
   一方の振幅信号を上記加算器で得られた加算信号で除す
   る除算器と、この除算器で得られた位置出力を距離出力
   に変換する変換器とを有することを特徴とする距離測定
   装置。