JPS614915A - 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〕 この発明は、物体までの距離上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２図に示すようなものがあ
った。射口において、（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、（８）は
測定しようとする対象物体、（４）は対象物体（８）上
に照射さｎた光源（１）より放射される光束の光スポッ
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（６）で結像さ几た光スポット
の像の位置に対応しｆｃ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）は上記の２つの電気信号の差
？計算する減算器、（９）は加算器（γ）の出力で減算
器（８）の出力を除する除算器ｓ　（１０）は除算器（
９）の位置出力Ｐを距離出力ｊに変換する位置出カー距
離出力変換器を示す。

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ｎる光束は、投光レンズ（２）　ｖｃよって集束
さｎた適当な大きさの光スポット（４）となり、対象物
体（８）に照射される。受光レンズ（５）は、上記光ス
ポット（４）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ｎ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ｉＡ、　ｉＢ　　の値
により光スポツト像の結像位置Ｐは、として得らｎ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（ＩＡ＋１Ｂ）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（テ）、減算器（８）、除算器（９）は、（１）
式に示す演ＸＪ−実施するためのもので、除算器（９）
の出力には位置出力Ｐが得らｎる。一方、対象物体（８
）までの距離ｌ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、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、！：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（８）までの距Ｍｌは、ｌ＝にφＦ、　　　　　　　
　　　　−・・（８）として得ら扛る。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。変換器叫では上記（８）式に従い位置
出力Ｐを入力し、距離出力１’ｒ送出する。

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ｎる２つの電気信号全距離
出力ｌＶＣ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ｌへの変換をし
なけｎばならず、このため加算器（７八減算器（８）、
除算器（９）、位置出カー距離出力変換器αＯ）が必要
であった。さらに受光素子（６）より送出さｎる２つの
電気信号を距離出力ｌに変換するのに上Ｂピ加算器（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欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点？除去するた
めになさｎたもので、受光素子（６）より送出さｎる２
つの電気信号を距離出力ｌに変換するのに、この２つの
電気信号？直接距離出力ＩＶｃ変換する受光素子電気出
力−距離出力変換器を設けることにより構成が簡単でし
かも高速に距離出力ｌｋ出力することができる距離測定
装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の笑施例〕

以下、この発明の一実施例を第２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、（１）は光源、（２）は光源（１）よ
り放射さｎる光束を集束する投光レンズ、（８）は測定
しようとする対象物体、（４）は対象物体（８）上に照
射さｎた光源（１）よ、り放射さｎる光束の光スボツ）
　ｓ　（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（６）で結像された光スポッ
トの像の位置に対応し尺電気出力を発生する受光素子、
（６）は受光素子（６）より送出さｎ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、（
抑はＶＤ変換器の出力ＡおよびＢＶｃ対応した距離出力
ｌに変換するための受光素子電気−出力−距離出力変換
器を示す。

次に本発明の動作について説明する。対象物体（８）に
光スポット（４）會照射する光源（１）および投光レン
ズ（２）と光スポット（４）の保全結像する受光レンズ
（６）オよび光スポツト（４）の像の位置に対応した電
気信号を発生する受光素子（６）までは従来装置の説明
で述べた動作と全く同じである。しかしながら本発明で
は、受光素子（６）からの電気信号を距離出力ｌに変換
するのに、受光素子′亀気出カー距離出力変換器明を用
いている点で異っている。そこで、この受光素子′電気
出力と距離出力との関係を以下に示す。

受光素子（６）の２つの電極に生じる洋スポット像の結
像位置に応じｆｃ電流ｉＡ、　ｉＢ　　Ｏ値と、光誠ボ
ット像の結像位置出力Ｐの関係は前記（１）式で表わさ
ｎｌまた、光スポツト像の結像位置出力Ｐと、対象物ま
での距離Ｅの関係は、前記（８）式で表わされた。そこ
で前記（１）式を前記（３）式に代入すると、となる。

この（４）式は受光素子（６）の２つの電極に生じる光
スポツト像位置に応じた電流ｉＡ、　ｉＢ　　Ｏ値と、
対象物までの距離ｌの関係を示し、さらに電流値ｉＡ、
　ｉＢ　が既知であれば距離出力ｌは決足し得ることを
意味するものである そこで本発明は受光素子（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ｉ、、ｉＢを入力
とし、上記（４）式ケ満たすような距離ｌｖｉ″田力と
する受光素子電気出力−距離出力変換器を設けることで
ある。

この受光素子電気出力−距離出力変換器（１２ｊの一例
を次に示す。

光スポツト像の結像位置に対応したアナログ信号のｔ流
１Ａ、　’Ｂ　　ｌ”　Ａ／Ｄ変換することとする。そ
こで１Ａ、ＩＢＶＣ対応したディジタル値ｉＡ、Ｂとし
て上記（４）式に代入すると、 八　↑　　ρ を得る。

ここで　６は上記（６）式を満たし、距離出力ｊに対応
する。受光素子電気出力−距離出力変換器（舅はｓＡ＊
Ｂ’ｌｌｌ’アドレＡ＊メモリの内容が（６）式を満た
す　らであるようなｈ　、　Ｂ　、　ｍｌ、　　の３次
元テーブルをメモリに持ち、入力Ａ　、ＢＫ対してアド
レスが決定しメモリの内容　ｌＤが出力される変換器で
ある。

なお、上記実施例では光スポツト像位置に応じたテイジ
タル信号Ａ　、　Ｂ全入力とし、距離ｅ？出力とする受
光素子電気出力−距離出力変換器を設けたものを示した
が、光スポツト像位置に応じたアナログ信号電流ｉＡ、
　ｉＢ　　ｋ入力し、距離７！ヲ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良い。

また、上記実施例では受光素子電気用カー距離出力変換
器の入力と出力の関係は上記（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
を設けても良い。補正関数を考慮に入”九た上記変換器
の入力と出力の関係式は、次式のようになる。

ここで、上記（６）式に２けるｆ（ｘｊ）は受光素子（
６）、受光レンズ（６）等の非直線性全補正するための
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（６）においても同様にし
て２次元の受光素子（６）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良い。

〔発明の効果〕 以上のように、この発明によｎば、受光素子（６）より
送出される２つの電気信号全距離出力ｌに変換するのに
、演算回路を排除し直接出力変換し得る受光素子電気量
カー距離出力変換幅のみで構成することにより、構成が
簡単でしかも高速に距離出力１１力することが可能にな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による距離測定装置のブロ
ック図、第２図は従来の距離測定装置のブロック図を示
す。 （１）：光源　　　　　　（２）：投光レンズ（８）二
対象物体　　　　（４）二元スポット（５）：受光レン
ズ　　　（６）：受光素子ＣＩカニ　Ａ／Ｄ変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定対象物体の距離を非接触で測定する距離測定装置
   において、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、この受光レンズで結像
   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、この受光素子から発生する電気出力を
   前記対象物体の距離に変換する受光素子電気出力−距離
   出力変換器とを有することを特徴とする距離測定装置。