JPS6316216A - 距離計 - Google Patents

距離計

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JPS6316216A
JPS6316216A JP16253086A JP16253086A JPS6316216A JP S6316216 A JPS6316216 A JP S6316216A JP 16253086 A JP16253086 A JP 16253086A JP 16253086 A JP16253086 A JP 16253086A JP S6316216 A JPS6316216 A JP S6316216A
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JP
Japan
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light
image
measured
photodetector
distance
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Pending
Application number
JP16253086A
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English (en)
Inventor
Takashi Ikeda
隆 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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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〕 本発明は被測定物までの距離を光学的に」■定する非接
触型の距離計に関する。
〔従来技術〕
第4図は、特公昭58−42411号に開示された従来
の非接触型の距離計の一般的な構成図であり、駆動回路
1により点灯駆動された光源2からの光は投光レンズ3
にて集光され、被測定物5に光スポット4を投射する。
この光スポフト4は受光レンズ6にて集光され、P S
 D (Position  Sem1−conclu
ctor  Detector)を用いてなる受光器7
上に結像される。受光器7の両端から取り出された電流
出力1a、 Ibは演算回路8に入力され、該演算回路
8にて以下に述べる原理に基づき被測定物5の光軸方向
への変位及び被測定物5までの距離が演算される。
受光器(PSD ) 7の両端より出力される電流値I
a、 Ibは受光器7の受光面における受光像の重心位
置により変化する。即ち受光像の重心が受光面の中心に
ある場合はIa=Ibであるが、受光像の重心が!a取
出し側に移動する(図中破線)とIa > Ibとなり
、逆にlb取出・し側に移動するとIa’ Ibとなる
。電流取出し位置から受光像の重心位置までの距離と取
出した電流値とは反比例することから、受光器7の受光
面の中心位置からの受光像の重心位置の偏位量Pは下記
(1)式にて求められる。
Ia+1b 図示したように被測定物5に対する光投射方向と受光器
7による受光方向とは異なるから、被測定物5の光源2
に対する変位は投射方向と直角な方向の被測定物5上の
光スポット4の変位となり、これが受光器7にて捉えら
れる。従って被測定物5の光軸方向への変位つまり光ス
ポット4の位置は上記(1)式で計算されるPに変換係
数を乗じたものとして演算される。そして次に、予め計
測しておいた被測定物5までの基準距離値(受光像の重
心が受光面の中心に一致する場合の被測定物5までのm
l離)に、その演算された変位量を加減算し°ζ、被測
定@ff5までの距離を演算する。
また、下記に示す(2)または(3)式によれば、受光
器の各端部から受光像までの距離が求まるから、これら
を用いた場合にも三角測量の原理で、被測定物までの距
離を求めることができる。
Ia Ia 十lb Ib (発明が解決しようとする問題点〕 第5図(a)、  Cb>は受光器上に光スポットが結
像した像内の受光強度の分布を示すグラフであり、第5
図(a)は結像(受光@)内の光強度分布が均一な場合
、第5図(b)は受光像内の光強度分布が不均一な場合
を示している。第5図<a>に示す如(光強度分布が均
一な場合は、演算回路8にて演算される受光像の重心位
置と像の外形から見た幾何学的重心位置とは一致するの
で測定上問題はない。ところが第5図(b)に示す如く
光強度分布が不均一な場合は、光強度分布の乱れにより
、被測定物の変位を演算するのに必要である受光像の幾
何学的重心位置GOと、受光量に基づき距離演算回路8
にて測定される受光像の重心位置G1とが一致せず、距
m測定に誤差が生じるという問題点があった。例えば第
5図(b)では、左側の受光強度が大であるので、受光
強度に基づく重心位置G1は幾何学的重心位置Goより
左側にずれるのである。
そしてこの光強度分布の乱れは、被測定物の表面状態が
光源に対して一様な散乱性を持たない場合に発生するの
で、光沢を有する部分と散乱性を有する部分とが混在す
る被測定物について、その距離を測定する場合には上述
した誤差が顕著になっていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、受光像内に生じる光強度分布の乱
れを補正して該受光像の幾何学的な重心位置を検出でき
るように、光強度分布を電気信号として出力できる受光
器(例えばリニアイメージセン・す)及び受光像の幾何
学的重心位Nを演算する演算回路を具備することにより
、不均一な散乱性を有する被測定物においても精度よく
距離が測定できる距離計を提供することにある。
(問題点を解決するための手段〕 本発明に係る距離計はその受光面上に結像した像の光強
度分布を電気信号として出力する受光器と、適宜に設定
し−た閾値以上の電気信号出力に対応する結像部分の中
心位置を演算する演算回路とを具備したものである。
〔作用〕
本発明に係る距離計は、被測定物に照射された光スポッ
トを受光器に結像させ、受光器に結像された受光像にお
ける光強度分布を補正して、受光像の正確な幾何学的重
心位置を検出して被測定物までの距離を測定する。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第1図は本発明に係る距離計の模式図である。
駆動回路lにより点灯駆動された光源2からの光ビーム
は投光レンズ3にて集光されて被測定物5に光スポット
4が照射され、更に光スポット4は受光レンズ6にて集
光されて受光器7に結像されるようになっており、駆動
回路1゜光源2.投光レンズ3.光スポット4.被測定
物5、受光レンズ6は第4図に示す従来技術と同様であ
る。
また受光器7は多数の受光素子を一列に並設してなるリ
ニアイメージセンサであって、その並設方向を、被測定
物5の前後動に伴う光スポツト4像の移動方向に一致さ
せてあり、−列に並設した各素子から順々にその電流出
力10を抽出すべく、制御回路11により制御される。
そして受光器7からの電流出力10は、後述する方法に
て受光像の幾何学的重心位置を検出し、被測定物5まで
の距離及び被測定物5表面の散乱度を演算する演算回路
12に入力されるようになっている。
次に第1図に示す距離計の動作及び測定原理について説
明する。駆動回路1により駆動される光源2から出た光
は、投光レンズ3により集光されて被測定物5に光スポ
・7ト4を投射する。この光スポット4はさらに受光レ
ンズ6により集光されて、受光器7上に結像される。受
光器7は制御回路11により制御され、その受光面上の
結像位置に対応した電流出力10が各受光素子から連続
的に演算回路12に入力される。第2図はその人カイ8
号を示したものであり、横軸は受光器7の受光面での結
像位置、縦軸は受光強度を表している。
第3図は演算回路12の動作のフローチャートである。
まず受光器7から電流出力を取込み、これに基づいて適
当な闇値を設定する。この闇値は例えば1または複数の
極小値よりも少し低い値として算出する。極小値が存在
しない場合は平均値に関連付けて算出する。その闇値に
対応する受光像の両端位置座標(素子番号)X+、X二
を検出する。そして受光像の幾何学的重心位置座標X口
を下記(4)式にて求める。
Xo=(X1+X2)/2 ・・・・・・(4)次に算
出した幾何学的重心位1座標Xoに基づき、光源2.投
光レンズ3.受光レンズ7の幾何配置から三角測量の原
理を用いて被測定物5に投射された光スポット4の変位
を演算し、その演算値を予め設定しである基準距離値に
加算して被測定物5までの距離を演算する。
次に被測定物5表面の散乱度の検出について説明する。
第2図において上述した闇値を超える受光器7出力の交
流信号成分を抽出する。この交流信号成分につき整流、
平滑等の処理をして、その実効値(または平均値)を表
すデータとする。このデータは光スポツト照射部の平均
的散乱度に相当する。
なお、受光器7の出力レベルを所定の範囲内に得るため
に演算回路12は受光器7出力の平均値を求め、これを
一定とすべ(駆動回路1に駆動レベル制御信号を与える
また、上記実施例では受光器としてリニアイメージセン
サを用いる場合について説明したがこれに限らず、2次
元のCCO素子(Charged  CoupledD
evice)或いはダイオードアレイを用いても同様に
行えることは勿論である。
(効果) 以上詳述した如く本発明の距離計では、光強度分布の影
響を受けた重心信号ではな(、受光像の幾何学的重心位
置を検出するので、不均一な散乱性を有する被測定物に
おいても距離測定が正確に行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る距離計の模式図、第2図は本発明
の距離計における受光像の受光強度の分布状態を表すグ
ラフ、第3図は演算回路の動作のフローチャート、第4
図は従来の距離計の構成図、第5図は従来の距離計にお
ける受光像の受光強度の分布状態を表すグラフである。 1・・・駆動回路 2・・・光源 3・・・投光レンズ
 4・−・光スポット 5・・・被測定物 6・・・受
光レンズ7・・・受光器(リニアイメージセンサ)11
・・・面制御回路 12・・・演算回路 なお、図中、同一符号は同一、又は…当部骨を示す。 3・・・投光レンズ   6・・・受光レンズ4・・・
光スポット   7・−・受光コ5・・・き式t?I定
1!り 931図 第5図 釘S3図 第4図 手続補正書(自発) 昭和 6410月 6B

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光源と、該光源からの光の放射ビームを集光する投
    光レンズと、該放射ビームの被測定物上における光スポ
    ットを撮像する受光レンズと、該受光レンズによる結像
    位置に受光面が配置され、前記放射ビームの該受光面上
    の結像位置に対応した電気信号を出力する受光器と、該
    電気信号に基づき被測定物の変位を演算する演算回路と
    からなる距離計において、前記受光器は、その受光面上
    に結像した像 の光強度分布を電気信号として出力するものであり、前
    記演算回路は、これに設定された閾値以上の電気信号に
    対応する結像部分の中心位置を前記結像した像の幾何学
    的重心位置として検出するものであることを特徴とする
    距離計。 2、演算回路は受光器からの電気信号に基づき、被測定
    物表面の散乱度を演算する特許請求の範囲第1項記載の
    距離計。
JP16253086A 1986-07-08 1986-07-08 距離計 Pending JPS6316216A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0225710A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Hitachi Ltd パターン検査方法
US7487069B2 (en) 2000-01-19 2009-02-03 Heidelberg Instruments Mikrotechnik Gmbh Method for generating a control output for a position control loop

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