JPS63108217A - Optical displacement measuring instrument - Google Patents

Optical displacement measuring instrument

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JPS63108217A
JPS63108217A JP25502486A JP25502486A JPS63108217A JP S63108217 A JPS63108217 A JP S63108217A JP 25502486 A JP25502486 A JP 25502486A JP 25502486 A JP25502486 A JP 25502486A JP S63108217 A JPS63108217 A JP S63108217A
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distance
correction
distance measurement
linearity
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Yuji Takada
裕司 高田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PURPOSE:To facilitate adjusting operation for a correction constant for correcting the linearity of a distance measurement signal by forming an arithmetic means that the distance measurement signal is obtained by multiplying the sum of the correction constant and another proper constant by the rate of 1st and the 2nd signals. CONSTITUTION:The arithmetic means 5 is so formed as to obtain the distance measurement signal L corresponding to the displacement of distance l to a body X to be detected by multiplying the rate (IA-IB)/(AA+kIB) of a 1st signal (IA-IB) obtained by calculating the difference between a couple of position signals IA and IB and a 2nd signal (IA+kIB) obtained by multiplying one position signal IB by the correction coefficient (k) and adding those position signals. Here, C is a constant. Then, a linearity correcting means 6 is formed of a variable resistor VR which gives the position signal IB a (k)-fold gain. Consequently, the linearity adjustment is completed by making an adjustment once by using the correcting constant (k) and the adjustment time is shortened greatly.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、投光手段から検知エリアに投光される光ビー
ムの被検知物体による反射光を、投光手段の側方に所定
距離をもって配置された受光手段にて受光し、受光手段
出力に基づいて検知エリア内の被検知物体までの距離の
変位を測定するようにした三角測量方式の光学式変位測
定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention is directed to a light beam projected onto a detection area from a light projecting means, which is reflected by an object to be detected. The present invention relates to a triangulation type optical displacement measuring device that receives light with a light receiving means and measures displacement of distance to a detected object within a detection area based on the output of the light receiving means.

(背景技術) 従来、この種の三角測量方式の光学式変位測定装置は、
第2図及び第3図に示すようになっており、被検知物体
Xに対して光ビームPを投光する投光手段1は、投光タ
イミングを設定するクロックパルスを発生する発振回路
10、投光用発光素子12を駆動するドライブ回路11
および凸レンズよりなる投光用光学系13にて形成され
ており、投光用発光素子12から発せられる光を投光用
光学系13にて光ビームPに成形して検知エリアに投光
するようになっている。この投光手段1から所定距離ム
をもって側方に配設され被検知物体Xによる光ビームP
の反射光Rを集光する受光用光学系3は凸レンズにて形
成されている。この受光用光学系3の集光面に配設され
集光スポットSの位置(距離lに対応してM方向に移動
する)に対応した相反する一対の位置信号I An I
 Bを出力する位置検出手段4は、例えば1次元位置検
出素子(以下、PSD4と称する)にて形成されており
、この位置信号I A、 I 、は相反した電流信号と
なっている。PSD4の出力に基づいて被検知物体Xま
での距離lの変位を演算する演算手段5は、PSD4か
ら構成される装置信号(相反する電流信号I A、 I
 n)をそれぞれ増幅して電圧信号vA、v、に変換す
る受光回路21m、21bと、受光回路21m。
(Background technology) Conventionally, this type of triangulation type optical displacement measuring device
As shown in FIGS. 2 and 3, the light projecting means 1 that projects the light beam P onto the detected object X includes an oscillation circuit 10 that generates a clock pulse that sets the light projection timing; Drive circuit 11 that drives the light emitting element 12 for projecting light
and a light projection optical system 13 consisting of a convex lens, and the light emitted from the light emitting element 12 is shaped into a light beam P by the light projection optical system 13 and projected onto the detection area. It has become. A light beam P generated by the object to be detected X is disposed laterally at a predetermined distance from the light projecting means
The light receiving optical system 3 that collects the reflected light R is formed of a convex lens. A pair of contradictory position signals I An I arranged on the light-condensing surface of the light-receiving optical system 3 and corresponding to the position of the condensing spot S (moving in the direction M in accordance with the distance l)
The position detecting means 4 that outputs the signal B is formed of, for example, a one-dimensional position detecting element (hereinafter referred to as PSD 4), and the position signals I A and I are contradictory current signals. The calculation means 5 which calculates the displacement of the distance l to the detected object
light receiving circuits 21m and 21b which amplify and convert n) into voltage signals vA and v, respectively, and a light receiving circuit 21m.

21bの出力レベルを発振回路10の出力に基づいてチ
ェック(クロックパルスに同期してレベルを判定)する
レベル検出回路22a、22bと、レベル検出回路22
m、22bの出力(位置信号I A、 I Bのレベル
に1:1に対応するので、以下において、I A、 1
.と称する)の減算を行う減算回路23と、レベル検出
回路22a、22bの出力I A、 I 日の加算を行
う加算回路24と、減算回路23から出力される第1の
信号(IA  IB)と、加算回路24から出力される
第2の信号(IA+IB)との比率を演算する除算回路
25とで形成されており、除算回路25から測距信号L
11(=(IA  IB)/(IA+IB))が出力さ
れるようになっている。なお、上述のPSD4に代えて
、2個のフォトダイオードをM方向く集光スポットSの
移動方向)に連設したものを用いて各フォトダイオード
出力を位置信号I A、 IBとしても良いことは言う
までもない。
Level detection circuits 22a and 22b that check the output level of 21b based on the output of the oscillation circuit 10 (determine the level in synchronization with a clock pulse), and the level detection circuit 22
The output of m, 22b (corresponds 1:1 to the level of the position signals IA, IB, so in the following, IA, 1
.. a subtraction circuit 23 that performs subtraction of the outputs IA and I of the level detection circuits 22a and 22b; , and a division circuit 25 that calculates the ratio of the second signal (IA+IB) output from the addition circuit 24, and the distance measurement signal L from the division circuit 25.
11 (=(IA IB)/(IA+IB)) is output. In addition, instead of the PSD 4 described above, it is also possible to use two photodiodes arranged in series in the direction M (direction of movement of the focal spot S) and use the outputs of each photodiode as position signals IA and IB. Needless to say.

ここに、この測距信号L0は変位距離Δ!に対して以下
のような関係になっている。すなわち、変位測定装置か
ら被検知物体Xまでの距#l!lを1=Ic+Δ1(但
し、lcは集光スポットSが位置検出手段たるPSD4
の中央点に集光されるときの距離であり、Δlは距離1
cからの変位距離)とし、受光用光学系3からPSD4
までの距離をF、被検知物体Xからの反射光Rの集光ス
ポットSのPSD4の中央点からの移動距離をΔX、投
光手段1と受光用光学系3の光軸の交差角をθとすれば
、〈lc/cosθ+Δ1cosθ)Δに=(Δ1si
nθ)F、、Δx= (tanθ)FΔl/ (ic/
 cos2θ+Δl)ここで、 a= (tanθ)F 、 b=lc/cos”θとお
くと、Δx=aΔ1/(b+Δ1)         
、、−(1)となり、移動距離ΔXと変位距離Δlの関
係はノンリニアとなっている。
Here, this distance measurement signal L0 is the displacement distance Δ! The relationship is as follows. In other words, the distance #l from the displacement measuring device to the detected object X! l is 1=Ic+Δ1 (where lc is PSD4 where the condensed spot S is the position detection means)
is the distance when the light is focused on the center point of , and Δl is the distance 1
c), and from the light receiving optical system 3 to the PSD 4
F is the distance to F, the moving distance of the condensing spot S of the reflected light R from the detected object Then, <lc/cosθ+Δ1cosθ)Δ=(Δ1si
nθ)F,, Δx= (tanθ)FΔl/ (ic/
cos2θ+Δl) Here, if we set a=(tanθ)F and b=lc/cos”θ, then Δx=aΔ1/(b+Δ1)
,, -(1), and the relationship between the moving distance ΔX and the displacement distance Δl is non-linear.

ここに、PSD4から構成される装置信号■^。Here, the device signal consisting of PSD4 ■^.

IBと移動距離へXとの関係は、P S D、 4の有
効長を2ipとすれば、 (I  A   I B)/ (I  An  I  
s)= Δx/ 19    − (2)となっている
、したがって、(1)、(2)式から明らかなように演
算手段5から出力される測距信号り。は、変位距離Δl
の情報を含む信号であるが、変位距離Δlに対してリニ
アな関係になっていない。
The relationship between IB and moving distance X is (I A I B) / (I An I
s)=Δx/19−(2). Therefore, as is clear from equations (1) and (2), the distance measurement signal output from the calculation means 5. is the displacement distance Δl
Although the signal includes information on the displacement distance Δl, it does not have a linear relationship with the displacement distance Δl.

したがって、変位距離Δlの測定精度を距離変化(変位
の大小)があっても同一にするためには、リニアリティ
補正回路6を設けて、リニアな測距信号りが得られるよ
うに補正する必要があった。
Therefore, in order to make the measurement accuracy of the displacement distance Δl the same even if there is a distance change (displacement size), it is necessary to provide a linearity correction circuit 6 and perform correction so that a linear distance measurement signal is obtained. there were.

従来、このリニアリティ補正回路6としては、補正値メ
モリを用いたデジタル式の補正回路が提案されているが
、分解能を良くするためには、補正値メモリの記憶容量
を大きくする必要があり、また、部品のばらつきに応じ
て個別に最適な補正値を設定する必要があるので、コス
トが大幅に高くなって量産化されていなかった。
Conventionally, a digital correction circuit using a correction value memory has been proposed as the linearity correction circuit 6, but in order to improve the resolution, it is necessary to increase the storage capacity of the correction value memory. However, since it is necessary to individually set the optimum correction value depending on the variation in parts, the cost is significantly high and mass production has not been possible.

また、折れ線間数によって近似するアナログ式のリニア
リティ補正回路6が提案されている。第3図(b)に示
されるリニアリティ補正回路6は、オペアンプOP、ダ
イオードD、〜D1、ボリュームVR,〜VR,及び抵
抗R+ 、 R2にて形成され、測距信号L0を4本の
折れ線で近似してリニアリテ゛イ補正を行うものであり
、折れ点は3点となっており、6個のボリュームVR,
〜V R,の調整が必要になる。ところで、このような
従来例にあっては、折れ線近似による補正誤差を少なく
するには、折れ線数を増やせば良いことになるが、折れ
線数を増加した場合には、調整点が大幅に増加して構成
が複雑になると共に、調整作業が面倒になってコストが
高くなるという問題があった。
Furthermore, an analog linearity correction circuit 6 has been proposed that approximates the linearity by the number of lines. The linearity correction circuit 6 shown in FIG. 3(b) is formed by an operational amplifier OP, diodes D, ~D1, volumes VR, ~VR, and resistors R+, R2, and converts the distance measurement signal L0 into four polygonal lines. It performs linearity correction by approximation, and there are three breaking points, and six volumes VR,
~VR, adjustment is required. By the way, in such a conventional example, in order to reduce the correction error due to polygonal line approximation, it is sufficient to increase the number of polygonal lines, but when the number of polygonal lines is increased, the number of adjustment points increases significantly. This poses a problem in that the configuration becomes complicated, and the adjustment work becomes troublesome, increasing costs.

そこで、従来、測距信号りがL=(I A −I n)
/(IA+klB)となるように、演算手段5を形成し
、補正定数kを変化させることによりリニアリティ補正
を行うことが提案されている。この場合、測距信号りは
、 であり、 この式がリニアになる条件は、 であるから、これを解くと、 になる、したがって、kがこの値になるように調整して
やれば、リニアリティ補正の補正誤差を理論的には0に
することができることになる。この場合、リニアリティ
補正における調整箇所は1箇所になり、構成が簡単にな
る上、調整作業も簡単になって量産が容易にでき、コス
トを安くすることができる。
Therefore, conventionally, the distance measurement signal is L=(I A - I n)
It has been proposed to perform linearity correction by forming the calculating means 5 and changing the correction constant k so that /(IA+klB). In this case, the distance measurement signal is , and the condition for this equation to be linear is , so solving this gives . Therefore, if k is adjusted to this value, linearity correction This means that the correction error can theoretically be reduced to zero. In this case, there is only one adjustment location for linearity correction, which simplifies the configuration, and also simplifies adjustment work, facilitating mass production and reducing costs.

しかしながら、この従来例にあっては、補正定数kを調
整する場合に、実際に被検知物体Xを動かしながら、測
距信号りが変位距離Δlに対してリニアとなるように、
kを調整する必要がある。
However, in this conventional example, when adjusting the correction constant k, while actually moving the detected object X, so that the distance measurement signal becomes linear with respect to the displacement distance Δl,
It is necessary to adjust k.

具体的には、第4図に示すように、被検知物体Xを基準
距離から±Δ11だけ動かしたときのリニアリティ誤差
(測距信号りの直線からのずれ)がゼロとなるように調
整することになるが、補正定数にの値によってそれぞれ
の地点における測距信号りの値は連続的に変化するため
、調整に際しては、まず、補正定数にの設定を行い、次
に、基準距離から±Δl、だけ被検知物体Xを動かした
ときの測距信号りの測定を行い、その後、補正定数にの
再設定を行い、また、被検知物体Xを動かしたときの測
距信号りの測定を行う、という一連の調整作業を何回も
繰り返す必要があり、調整時間の短縮が困難であった。
Specifically, as shown in Fig. 4, the adjustment should be made so that the linearity error (deviation from the straight line of the distance measurement signal) becomes zero when the detected object X is moved by ±Δ11 from the reference distance. However, the value of the distance measurement signal at each point changes continuously depending on the value of the correction constant, so when making adjustments, first set the correction constant, then adjust ±Δl from the reference distance. Measure the distance measurement signal when the detected object X is moved by , then reset the correction constant, and measure the distance measurement signal when the detected object X is moved. It was necessary to repeat a series of adjustment operations many times, making it difficult to shorten the adjustment time.

(発明の目的) 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、リニアリティ補正のための補
正定数の調整作業を容易に行い得るようにした光学式変
位測定装置を提供するにある。
(Object of the invention) The present invention has been made in view of the above points, and
The purpose is to provide an optical displacement measuring device that allows easy adjustment of correction constants for linearity correction.

(発明の開示) 復」( 本発明に係る光学式変位測定装置にあっては、光ビーム
を検知エリアに投光する投光手段と、投光手段の側方に
所定距離をもって配設され被検知物体による光ビームの
反射光を集光する受光用光学系と、受光用光学系の集光
面に配設され被検知物体までの距離に応じて集光面内で
移動する集光スポットの位置に対応した相反する一対の
位置信号を出力する位置検出手段と、位置検出手段から
出力される上記一対の位置信号を加減算した第1の信号
と、一方の位置信号あるいは一対の位置信号を加減算し
た第2の信号との比率を演算して被検知物体までの距離
の変位に対応する測距信号を得る演算手段とから成り、
上記演算手段には、第1あるいは第2の信号中に含まれ
る一方の位置信号に適当な補正定数を乗じることにより
変位距離に対する測距信号のリニアリティを補正するり
ニアリティ補正手段を設けて成る光学式変位測定装置に
おいて、前記補正定数と適当な他の定数とを加算したも
のを、前記第1の信号と第2の信号との比率に乗じて測
距信号を得るように演算手段を形成して成るものであり
、測距信号のりニアリティを補正するための補正定数の
調整作業を容易に行い得るようにしたものである。
(Disclosure of the Invention) The optical displacement measuring device according to the present invention includes a light projecting means for projecting a light beam onto a detection area, and a light projecting means disposed at a predetermined distance on the side of the light projecting means. A light-receiving optical system that focuses the reflected light of the light beam from the sensing object, and a light-receiving optical system that is arranged on the focusing surface of the light-receiving optical system and moves within the focusing surface according to the distance to the sensing object. A position detecting means that outputs a pair of contradictory position signals corresponding to the position, a first signal obtained by adding and subtracting the pair of position signals output from the position detecting means, and one position signal or a pair of position signals. and a calculation means for calculating the ratio of the detected object to the second signal to obtain a ranging signal corresponding to the displacement of the distance to the detected object,
The calculation means includes an optical system that corrects the linearity of the ranging signal with respect to the displacement distance by multiplying one of the position signals included in the first or second signal by an appropriate correction constant. In the equation displacement measuring device, a calculation means is formed to obtain a distance measurement signal by multiplying the ratio of the first signal and the second signal by the sum of the correction constant and another appropriate constant. This makes it possible to easily adjust the correction constant for correcting the linearity of the ranging signal.

叉111− 第1図は本発明の一実施例を示すもので、第2図従来例
と同様の光学式変位測定装置において。
111- FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an optical displacement measuring device similar to the conventional example.

一対の位置信号I A、 I 、を減算した第1の信号
(IAIR)と、一対の位置信号I /’w I 、の
うち、一方の位置信号1.に補正定数kを乗じて、これ
ら一対の位置信号を加算した第2の信号(IA+kIB
)との比率(■^−IB)/(I^+k1.)に、(k
+C)を乗じたものを演算して、被検知物体Xまでの距
離lの変位Δlに対応する測距信号りを得るように演算
手段5を形成している。ここで、Cは定数である0本実
施例にあっては、第1の信号(IA  l1l)と第2
の信号(I^+k1.)との比率を求めるために、従来
例のような除算回路25を用いないで、光量フィードバ
ックにより比率を求めるようにしている。すなわち、レ
ベル検出回路22i、22bからの出力信号I A+ 
I Bを補正加算差動回路16に入力し、一方の信号I
、に補正定数kを乗じて他方の信号IAと加算し、第2
の信号(IA+kla)を作成し、全受光量が(I A
+kI a)/ (k+C)となるように、投光用発光
素子12の発光量をフィードバック制御している。補正
加算差動回路16の出力は積分回路15及び変調回路1
4を介して、投光用発光素子12のドライブ回路11に
入力される。変調回路14は、投光タイミングを設定す
るクロックパルスを発生する発振回路10の発振出力に
同期して、積分回路15の出力をチョッピングしてドラ
イブ回路11に伝達する。補正加算差動回路16は、第
1図(b)に示すように、オペアンプOP、抵抗Rf、
RsおよびボリュームVRよりなり、位置信号1.にに
倍のゲインを持たせるボリュームVRにて上記リニアリ
ティ補正手段6が形成されている。なお、他の構成およ
び動作は、第3図従来例と同様であるので、重複する説
明は省略する。
A first signal (IAIR) obtained by subtracting the pair of position signals I A, I and one position signal 1. of the pair of position signals I/'w I. is multiplied by the correction constant k and the second signal (IA+kIB) is obtained by adding these pair of position signals.
) to the ratio (■^−IB)/(I^+k1.), (k
The calculating means 5 is configured to calculate the distance measurement signal Δl corresponding to the displacement Δl of the distance l to the detected object X by calculating the value multiplied by +C). Here, C is a constant 0 In this embodiment, the first signal (IA l1l) and the second signal
In order to find the ratio with the signal (I^+k1.), the ratio is found by light amount feedback without using the division circuit 25 as in the conventional example. That is, the output signal I A+ from the level detection circuits 22i and 22b
IB is input to the correction addition differential circuit 16, and one signal I
, is multiplied by the correction constant k and added to the other signal IA, and the second
A signal (IA + kla) is created, and the total amount of received light is (I A
The amount of light emitted from the light emitting element 12 for projecting light is feedback-controlled so that +kI a)/(k+C). The output of the correction addition differential circuit 16 is sent to the integration circuit 15 and the modulation circuit 1.
4 to the drive circuit 11 of the light emitting element 12 for projecting light. The modulation circuit 14 chops the output of the integration circuit 15 and transmits it to the drive circuit 11 in synchronization with the oscillation output of the oscillation circuit 10 that generates a clock pulse for setting the light projection timing. As shown in FIG. 1(b), the correction addition differential circuit 16 includes an operational amplifier OP, a resistor Rf,
It consists of Rs and volume VR, and the position signal 1. The linearity correction means 6 is formed of a volume VR that has twice the gain. Note that the other configurations and operations are the same as those of the conventional example shown in FIG. 3, and therefore redundant explanations will be omitted.

以下、本実施例におけるリニアリティ補正の原理につい
て説明する。第1図(b)に示すような補正加算差動回
路16を用いる場合に、測距信号しは次のようにして求
められる。まず、条件式として、 今、Rf = Rs 、 Rf / V R= kとす
れば、L−IA−I日 =(m   1)I B したがって、従来の測距演算式に(k+2)を掛けた形
となる。今、この測距信号りのVRの変化に対する偏微
分係数を求めると、 となり、s=1.2では、ボリュームVRの設定値を変
化させても測距信号りは変化しないことが分かる。この
ことをグラフで表したのが、第5図である。横軸に被検
知物体Xまでの距離の基準距離lcからの変位距離Δl
を、縦軸に測距値のリニアリティ誤差を取っている。補
正定数kがある最適値のときにリニアリティ誤差は全く
無くなり、直線となるが、それよりも小さいときには上
に凸、また、それよりも大きいときには下に凸にリニア
リティ誤差が発生する。そして、先程求めたように、補
正定数にの変化に対して測距信号りが全く変化しないポ
イントが2箇所(IA=I日とIA=2rBの場合)存
在する。この特質を利用して、簡単にリニアリティの調
M(補正定数にの調M)を行う4ことができる。
The principle of linearity correction in this embodiment will be explained below. When using the correction addition differential circuit 16 as shown in FIG. 1(b), the distance measurement signal is determined as follows. First, as a conditional expression, if Rf = Rs, Rf / V R = k, then L-IA-I day = (m 1) I B Therefore, the conventional distance measurement formula is multiplied by (k + 2). It takes shape. Now, if we calculate the partial differential coefficient of this distance measurement signal with respect to the change in VR, it becomes as follows.It can be seen that when s=1.2, the distance measurement signal does not change even if the set value of the volume VR is changed. FIG. 5 shows this in a graph. The horizontal axis shows the displacement distance Δl of the distance to the detected object X from the reference distance lc.
The vertical axis represents the linearity error of the measured distance value. When the correction constant k is a certain optimum value, there is no linearity error and the line becomes a straight line, but when it is smaller than that, the linearity error is convex upward, and when it is larger than that, the linearity error is convex downward. As previously determined, there are two points where the distance measurement signal does not change at all in response to a change in the correction constant (when IA=I day and when IA=2rB). Utilizing this characteristic, it is possible to easily adjust the linearity M (adjustment M to the correction constant).

その調整方法の一例を第6図を用いて説明する。An example of the adjustment method will be explained using FIG. 6.

被検知物体Xを動かして、IA=21Bのポイントl、
における測距信号値り、を求める。この点αの値は、補
正定数kを調整しても変化しない、つまり、原点と点α
とを結ぶ直線がリニアリティ補正後の直線となるわけで
ある。したがって、この直線より距離12における点β
の信号値L2を計算で求め、被検知物体Xを距離12に
設置したときの測距信号りの値が点βの信号値L2にな
るように、補正定数kを調整する。このようにすれば、
従来行っていた繰り返し調整作業を行う必要はなくなり
、ただ1回の補正定数にの調整だけでリニアリティ調整
は完了し、これによって、調整時間の大幅な短縮を可能
にすることができる。
Move the detected object X to point l of IA=21B,
Find the ranging signal value at . The value of this point α does not change even if the correction constant k is adjusted, that is, the value of the origin and point α
The straight line connecting them becomes the straight line after linearity correction. Therefore, point β at a distance of 12 from this straight line
The correction constant k is calculated so that the value of the distance measurement signal when the detected object X is placed at a distance of 12 becomes the signal value L2 at point β. If you do this,
It is no longer necessary to perform the repetitive adjustment work that was conventionally performed, and the linearity adjustment can be completed by adjusting the correction constant only once, thereby making it possible to significantly shorten the adjustment time.

K1涯工 他の実施例として、測距信号りが となるように演算手段5を形成し、補正定数kを変化さ
せることによりリニアリティ補正を行うようにしたもの
があり、この場合、第1図(b)に示す補正加算差動回
路16におけるボリュームVRの挿入位置を位置信号I
6側から位置信号IA側に変更すれば良く、動作は上記
実施例1と同様である。
As another example, the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes Δ, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k. In this case, as shown in FIG. The insertion position of the volume VR in the correction addition differential circuit 16 shown in (b) is indicated by the position signal I.
6 side to the position signal IA side, and the operation is the same as in the first embodiment.

え1匠l さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、この場
合、実施例1における減算回路23を省略して、位置信
号IAをそのまま出力すれば良い。
Furthermore, as another embodiment, there is one in which the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal is as follows, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k. The subtraction circuit 23 in Example 1 may be omitted and the position signal IA may be output as is.

本実施例におけるリニアリティ補正の原理は、以下のよ
うになる。
The principle of linearity correction in this embodiment is as follows.

であり、 故に、上式の分母のΔlの項が0になるようにkの値を
調整すれば、 =AΔz+B   (A、Bは定数) となって、リニアリティ補正が行われることにな・る。
Therefore, if we adjust the value of k so that the term Δl in the denominator of the above equation becomes 0, we get =AΔz+B (A and B are constants), and linearity correction will be performed. .

K1λ先 さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、上記実
施例3と同様の動作になることは言うまでもない。
As another embodiment, the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes Δ, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k, which is similar to the third embodiment described above. Needless to say, the operation will be as follows.

寒1匠i さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、実施例
1における減算回路23を省略して、位置信号IBをそ
のまま出力すれば良く、前記実施例3と同様の動作にな
る。
As another embodiment, the calculating means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes , and the linearity correction is performed by changing the correction constant k. The subtraction circuit 23 may be omitted and the position signal IB may be output as is, resulting in the same operation as in the third embodiment.

夾1」J− さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、前記実
施例3と同様の動作になる。
夾1''J- As yet another embodiment, there is one in which the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes RI, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k. The operation is similar to 3.

え1匠り さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、実施例
1における減算回路23に代えて加算回路を用いて第1
の信号(rA+Is)を作成すると共に、全受光量が(
IA  kIa)/(k+c)となるように、光量フィ
ードバックをかけることによって実現できる。
As another embodiment, the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes RI, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k. By using an adder circuit instead of the subtractor circuit 23,
The signal (rA+Is) is created, and the total amount of received light is (
This can be achieved by applying light amount feedback so that IA kIa)/(k+c).

本実施例におけるリニアリティ補正の原理は、以下のよ
うになる。
The principle of linearity correction in this embodiment is as follows.

であり、 故に、上式の分母のΔlの項が0になるようにkの値を
調整すれば、リニアリティ補正が行えることになる。
Therefore, linearity correction can be performed by adjusting the value of k so that the term Δl in the denominator of the above equation becomes 0.

衷1」1モ さらに他の実施例として、測距信号りがとなるように演
算手段5を形成し、補正定数kを変化させることにより
リニアリティ補正を行うようにしたものがあり、動作は
上記実施例7と同様である。
Still another embodiment is one in which the calculation means 5 is formed so that the distance measurement signal becomes RI, and the linearity correction is performed by changing the correction constant k, and the operation is as described above. This is the same as in Example 7.

火施」」− さらに、実施例1に示した演算式は、第7図に示すよう
に、除算回路25を用いた測距演算を行う場合において
もそのまま成立する。第7図回路において、補正減算回
路26は、レベル検出回路22a、22bより出力され
る信号I A、 1.から、測距信号りの分子(I A
  r a)(k+ C)を算出し、補正加算回路27
は測距信号りの分母(IA+kIs)を算出しており、
除算回路25により割り算を実行することにより、測距
信号りを求めている。
Further, as shown in FIG. 7, the arithmetic expression shown in the first embodiment holds true even when distance measurement calculation is performed using the division circuit 25. In the circuit of FIG. 7, the correction subtraction circuit 26 receives the signals IA, 1. output from the level detection circuits 22a and 22b. , the numerator of the ranging signal (I A
r a)(k+C), and the correction addition circuit 27
calculates the denominator (IA+kIs) of the ranging signal,
The distance measurement signal is obtained by executing division by the division circuit 25.

X1j1」と二ュ」− 同様に、上記実施例2〜8に示した各演算式は、上記実
施例9で説明したように、除算回路25を用いた測距演
算を行う場合においてもそのまま成立する。これらの各
場合を実施例10〜16とする。
X1j1'' and 2'' - Similarly, each of the calculation formulas shown in Examples 2 to 8 above holds true even when distance measurement calculations are performed using the division circuit 25, as explained in Example 9 above. do. These cases are referred to as Examples 10 to 16.

X4jりm− さらに、実施例1においては、レベル検出回路22a、
22bまでの受光ゲインはA、B両チャンネルについて
同一である場合を想定したが、測距信号出力がゼロとな
る基準距離を回路的に変更するために、ゲイン差Jを持
たせた場合においても、本発明の効果が得られる。その
実施例を第8図に示す0本実施例にあっては、レベル検
出回路22aから得られる信号IAと、レベル検出回路
22bかち得られる信号Jよりとの間にゲイン差Jが存
在するので、測距信号りがゼロとなる基準距離は、PS
D4の中央点ではなく、IA=JIBが成立する点にず
れる。なお、上記実施例2〜8に示した各演算式のいず
れかを用いる場合にも同様のことが成立することは言う
までもない。
Furthermore, in the first embodiment, the level detection circuit 22a,
We assumed that the light receiving gain up to 22b is the same for both channels A and B, but even if a gain difference J is provided in order to change the reference distance at which the distance measurement signal output is zero in the circuit. , the effects of the present invention can be obtained. An example of this is shown in FIG. 8. In this example, there is a gain difference J between the signal IA obtained from the level detection circuit 22a and the signal J obtained from the level detection circuit 22b. , the reference distance at which the distance measurement signal becomes zero is PS
It shifts not to the center point of D4 but to the point where IA=JIB holds true. It goes without saying that the same thing holds true when any one of the arithmetic expressions shown in Examples 2 to 8 above is used.

C発明の効果) 本発明は上述のように、投光手段から検知エリアに投光
される光ビームの被検知物体による反射光を、投光手段
の側方に所定距離をもって配置された受光用光学系にて
受光し、受光用光学系の集光面に配設された位置検出手
段から出力される一対の位置信号を加減算した第1の信
号と、一方の位置信号あるいは一対の位置信号を加減算
した第2の信号との比率を演算して被検知物体までの距
離の変位に対応する測距信号を得る演算手段とを有し、
第1あるいは第2の信号中に含まれる一方の位置信号に
適当な補正定数を乗じることにより変位距離に対する測
距信号のリニアリティを補正するリニアリティ補正手段
を設けた光学式変位測定装置において、前記補正定数と
適当な他の定数とを加算したものを、前記第1の信号と
第2の信号との比率に乗じて測距信号を得るように演算
手段を形成したものであるがら、リニアリティ補正のた
めの補正定数の調整作業を容易に行うことができるとい
う効果がある。
C) Effects of the Invention) As described above, the present invention collects the reflected light from the object to be detected of the light beam projected from the light projecting means to the detection area using a light receiving device disposed at a predetermined distance to the side of the light projecting means. A first signal obtained by adding and subtracting a pair of position signals received by the optical system and output from a position detecting means disposed on the condensing surface of the light receiving optical system, and one position signal or a pair of position signals. and a calculation means for calculating a ratio of the added and subtracted second signal to obtain a distance measurement signal corresponding to a displacement of the distance to the detected object,
In an optical displacement measuring device provided with a linearity correction means for correcting the linearity of the ranging signal with respect to the displacement distance by multiplying one of the position signals included in the first or second signal by an appropriate correction constant, the correction Although the calculation means is formed to obtain a ranging signal by multiplying the sum of a constant and another appropriate constant by the ratio of the first signal and the second signal, linearity correction is not performed. This has the effect of making it easier to adjust the correction constants.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は本発明の一実施例のブロック回路図、同
図(b)は同上の要部具体回路図、第2図(a)は従来
例の要部概略構成を示す図、同図(b)は同上の要部断
面図、第3図(a)は同上の要部ブロック回路図、同図
(b)は同上の要部回路図、第4図は同上の動作説明図
、第5図及び第6図は本発明の動作説明図、第7図は本
発明の他の実施例の要部ブロック回路図、第8図は本発
明のさらに他の実施例のブロック回路図である。 1は投光手段、3は受光用光学系、4は位置検出手段、
5は演算手段、6はリニアリティ補正手段である。
FIG. 1(a) is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is a specific circuit diagram of the main part of the same, and FIG. 2(a) is a diagram showing a schematic configuration of the main part of a conventional example. Figure 3 (b) is a sectional view of the main parts of the above, Figure 3 (a) is a block circuit diagram of the main parts of the same, Figure (b) is a circuit diagram of the main parts of the same, and Figure 4 is an explanatory diagram of the operation of the same. , FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory diagrams of the operation of the present invention, FIG. 7 is a main block circuit diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block circuit diagram of still another embodiment of the present invention. It is. 1 is a light projecting means, 3 is a light receiving optical system, 4 is a position detection means,
5 is a calculation means, and 6 is a linearity correction means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ビームを検知エリアに投光する投光手段と、投
光手段の側方に所定距離をもって配設され被検知物体に
よる光ビームの反射光を集光する受光用光学系と、受光
用光学系の集光面に配設され被検知物体までの距離に応
じて集光面内で移動する集光スポットの位置に対応した
相反する一対の位置信号を出力する位置検出手段と、位
置検出手段から出力される上記一対の位置信号を加減算
した第1の信号と、一方の位置信号あるいは一対の位置
信号を加減算した第2の信号との比率を演算して被検知
物体までの距離の変位に対応する測距信号を得る演算手
段とから成り、上記演算手段には、第1あるいは第2の
信号中に含まれる一方の位置信号に適当な補正定数を乗
じることにより変位距離に対する測距信号のリニアリテ
ィを補正するリニアリティ補正手段を設けて成る光学式
変位測定装置において、前記補正定数と適当な他の定数
とを加算したものを、前記第1の信号と第2の信号との
比率に乗じて測距信号を得るように演算手段を形成して
成ることを特徴とする光学式変位測定装置。
(1) A light projecting means for projecting a light beam onto a detection area, a light receiving optical system disposed at a predetermined distance to the side of the light projecting means and condensing light reflected from the light beam by an object to be detected, a position detecting means that outputs a pair of contradictory position signals corresponding to the position of a condensing spot that is disposed on a condensing surface of the optical system and moves within the condensing plane according to the distance to the detected object; The distance to the detected object is determined by calculating the ratio between the first signal obtained by adding and subtracting the pair of position signals output from the detection means and the second signal obtained by adding and subtracting one position signal or the pair of position signals. a calculation means for obtaining a distance measurement signal corresponding to the displacement; the calculation means calculates the distance measurement signal for the displacement distance by multiplying one of the position signals included in the first or second signal by an appropriate correction constant; In an optical displacement measuring device provided with a linearity correction means for correcting the linearity of a signal, the sum of the correction constant and another appropriate constant is added to the ratio of the first signal and the second signal. 1. An optical displacement measuring device, characterized in that a calculation means is formed to obtain a distance measurement signal by multiplying the signals.
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