JPS6281515A - 傾き測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 ′　この発明は、対象物体の被測定面の傾きを非接触式
で測定する傾き測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の非接触式の傾き測定装置を示すものであ
り、１および２は対象物体３上に照射された光スポット
４ａおよび４ｂまでの距離を測定する距離測定装置で、
不図示のケースに組付は固定されている。

上記距離測定装置１は光源１ａ、光源１ａより放射され
る光束を集束して対象物体３に投射する投光レンズ１ｂ
、対象物体３上に形成された光スポット４ａの像を結像
する受光レンズｌｃ、受光レンズｌｃによって結像され
る上記光スポット４ａの像の結像位置Ｐａに比例した電
気信号ＩＡ−ａ＋　ｉＢ−ｍを発生する受光素子１ｄ、
受光素子１ｄの出力する電気信号１Ａ−８＋　１１−ａ
を加算する加算器１ｅおよび減算する減算器１ｆ、加算
器１ｅの出力で減算器１ｆの出力を除する除算器１ｇ、
除算器１ｇの位置出力Ｐａを距離出力１ａに変換する変
換器１ｈとで構成されている。

一方、距離測定装置２も上記距離測定装置１と同一の構
成であり、光源２ａ、投光レンズ２ｂ、光スポット４ｂ
の像を結像する受光レンズ２Ｃ１受光素子２ｄ、加算器
２ｅおよび減算器２ｆ、除算器２ｇ、変換器２ｈとで構
成されている。

５は距離測定装置１および２から出力された距離出力１
１ａ、ｌｂに基づいて、対象物体３の測定面の傾きを求
める傾き演算器である。

つぎに動作について説明する。距離測定装置１および２
は同一の構成であるから、まず、距離測定装置１に着目
して距離測定動作を説明する。光源１ａより放射される
光束は、投光レンズ１ｂによって適当の大きさの光スポ
ット４ａで対象物体３に照射される。この光スポット４
ｂを受光レンズＩＣが撮像し、受光素子１ｄの受光面の
上に光スポット４ａの像を結像する。

斯かる受光素子１ｅは、たとえば、スポット像の結像位
置に比例した光信号を両端部に向かって出力する光位置
検出器と、この光位置検出器９両端部に配設され、受光
面上に入射する光信号に応じた電気信号ＩＡ−！＋　１
１−１を発生する光検出器とで構成されている。従って
、上記電気信号１Ａ−ａ＋　１１、の値によって、光ス
ポツト像の結像位置Ｐは、ｉ＾−１＋１１１１ として求めることができる。

ところで、受光素子１ｄの出力は光スポツト像の結像位
置Ｐａとその強度とに比例した出力信号を生じる。その
ため、上記（１）式においては、光スポツト像の強度変
化に比例して変化する信号である（ｌａ−ａ　”１ｍ−
ａ　）の項を分母に導入し、光スポツト像の結像位置の
みに比例する信号を得るようにしている。

前記加算器１ｅと減算器１ｆと除算器１ｇは、受光素子
１ｄの出力信号ｉＡ−・Ｍ＋　１ｌ−１１に基づいて上
記（１）式に示される演算を実施するための回路であり
、このようにして除算器１ｇの出力には光スポツト像の
結像位置に対応する出力値Ｐａが得られる。

一方、対象物体３までの距離をｌａとし、投光レンズ１
ｂと受光レンズＩＣの設置間隔をＬａとすると、ｌａは
、 として求めることができる。ここで、θは受光レンズＩ
Ｃの設置位置及び焦点距離、受光素子１ｄと受光レンズ
ＩＣの設置間隔、光スポツト像の結像位置に係る出力Ｐ
ａによって求まるものである。

これらの中で位置出力Ｐａ以外は固定値として定めるこ
とができるので、結局、対象物体３までの、距離１１ａ
は、 ｊ！　ａ　＝に−Ｐ　ａ　　　　　　　　　−−（３）
として得られる。この場合、Ｋは上記各固定値によって
決まる定数であり、事前の計算又は実験等により設定さ
れる。変換器１ｈは上記（３）式を実施し、位置出力ｐ
ａを入力して、対象物体３上の光スポラ）４ａまでの距
離出力１ａを出力するものである。

一方、距離測定装置２から上記と同様の動作により、対
象物体３上の光スポット４ｂまでの距離出力１ｂを出力
させる。

そして、上記距離出力ｉ！ａおよびｚｂを傾き演算器５
に入力して ３の測定面の傾きθを演算する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の傾き測定装置は以上のように構成されているので
、同一構成の２つの距離測定装置を必要とし、構成が複
雑、大型化し、高価であるという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
で、小型、安価な傾き測定装置を得ることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る傾き測定装置は、受光レンズと受光素子
の間にミラーを設けた１つの受光部に対し２つの投光部
を時系列に動作させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における２つの投光部は時系列に動作すること
により、各投光部によって対象物体の２点に形成された
光スポットが交互に１つの受光部に受光され、この受光
部の出力に基づいて求めた距離出力により、対象物体の
測定面の傾きを演算するとともにミラーの傾きにより、
受光素子面角度がシャインプルーフ角度に一致され、受
光素子面上での焦点ぼけがなくなり分解能が向上する。

嗜硼→実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、６は光源６ａと投光レンズ６ｂとからなる
投光部、７は光源７ａと投光レンズ７ｂとからなる投光
部、８は受光レンズ８ａと１対のミラー８ｂ、８ｃおよ
び受光素子８ｄとからなる受光部で、この受光部８は２
つの投光部６．７の間に位置するようにケース９に組付
は固定されている。１０は受光部８の出力に基づいて距
離出力を発生する距離演算器で、前記第３図に示した加
算器、減算器、除算器、変換器および演算結果を記憶す
るメモリなどにより構成されている。

１１は２つの投光部６．７を時系列に動作させるタイミ
ング発生器である。つぎに動作について説明する。まず
タイミング発生器１１の出力信号で投光部６の光源６ａ
を点灯させ、投光レンズ６ｂによって適当な大きさの光
スポラ１−４３を対象物体３に照射する。この光スポッ
ト４ａの像を受光レンズ８ａｓ　ミラー８Ｃを経て受光
素子８ｄの受光面に結像する。

この結像位置に対応して受光素子８ｄから出力された電
気信号ＩＡ＋　ｉ、を距離演算器１０に入力し、演算し
た距離出力を一旦該距離演算器内のメモリ（図示せず）
に記憶する。

ついで、つぎのタイミング発生器１１の出力信号で投光
部６の光源６ａを消灯するとともに投光部７の光源７ａ
を点灯させ、前記と同様の動作によって対象物体３上の
光スポラ１−４ｂまでの距離を測定し、この距離出力を
一旦メモリに記憶する。

しかる後、対象物体３上の光スポット４ａｂよび４ｂま
での距離出力を、メモリから読出して傾き演算器５に入
力し、対象物体３の測定面の傾きθを演算するものであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、２つの投光部を時系
列に動作させ、各投光部によって対象物体に形成された
光スポットが交互に１つの受光部に結像されるように構
成したので、１つの投光部に対し１つの受光部を必要と
した従来装置に比べて、受光部および該受光部に接続さ
れた距離演算器の１部が不要となり、全体の構成が簡素
化され、傾き測定装置を小型、かつ、安価に得ることが
できる。

また、受光レンズと受光素子の間にミラーを設けたこと
により該受光素子面積を小さくでき、前記の点と相俟っ
て装置全体をより小型化できる。

さらに、ミラーの傾きにより、受光素子面角度をシャイ
ンプルーフ角度に一致させることが可能となり、受光素
子面上での焦点ぼけがなくなり、分解能を上げることが
できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す傾き測定装置の構成
図、第２図は従来の傾き測定装置の構成図である。 ５は傾き演算器、６．７は投光部、６ａ、７ａは光源、
６ｂ、７ｂは投光レンズ、８は受光部、８ａは受光レン
ズ、８ｂ、８ｃはミラー、８ｄは受光素子１０は距離演
算器、１１はタイミング発生器。 なお、図中、同一符号は同−又は担当部分を示す。 特許出願人　三菱電機株式会社− 代理人　弁理士　　１）　澤　　博　　昭：（他２名）
″ 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と該光源からの光を対象物体に対して適当な大きさ
   の光スポットとして照射する投光レンズとからなる第１
   および第２の投光部と、上記光スポットの像を結像する
   受光レンズと該受光レンズを通った光像を所望方向へ反
   射するミラーおよび該像の結像位置に比例した複数個の
   電気信号を出力する受光素子とからなる受光部と、上記
   第１および第２の投光部を時系列に動作させるタイミン
   グ発生器と、上記電気信号に基づいて距離出力を発生す
   る距離演算器と、上記第１の投光部の動作時の上記距離
   出力と上記第２の投光部の動作時の上記距離出力とに基
   づいて上記対象物体の測定面の傾きを演算する傾き演算
   器とを備えた傾き測定装置。