JPS63193007A - 光学式位置計測装置 - 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 本発明は、被測定物上に光スポットを形成する光源、被
測定物からの反射光を受け取る位置検出素子、および演
算回路が設けられており、この演算回路は、反射光の重
心点を計算し、いわゆる三角測量方式により計測装置と
被測定物との間の距離を計測する光学式位置計測装置に
関する。

従来の技術 所定の位置に所定の方向に向けた光源を配置し、かつ被
測定物から反射された光の位置を検出し、計測装置から
被測定物までの距離を測定することは、いわゆる光学式
三角測量方式として周知である。その際第３図に示すよ
うに、光源ｌは光学系２を介して被測定物３に光を照射
し、ここに光スポットを形成する。被測定物３からの反
射光は、光学系４を介して位置検出素子５に達する。こ
の位置検出素子５は、例えば光スポットが入射すると、
入射位置に比例した電荷が発生し、電荷は電流として両
端電極までの距離に逆比例して個別に出力信号ＩＡと１
Ｂを発生する。

この時液測定物３が矢印Ｘの方向にずれると、位置検出
素子５上の反射光の位置は矢印Ｙの方向にずれる。この
位１を正確に求めるため、演算回路６が設けられている
。演算回路６は、位置検出素子５から送出される２つの
信号ＩＡとＴＢから、ＩＡ＋ＩＢを計算して光強度とし
、また（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ＞を計算し、それ
により反射光の重心点を決める。この重心点の位置によ
り被測定物と計測装置の間の距離が検出できる。

この方式は、被測定物の基準位置からのずれを求めるた
めに、特に有利に利用できる。

発明が解決しようとする問題点 前記のような方法で反射光の重心点を検出する場合、被
測定物上の光スポット内では被測定物の反射率は一定で
あることが前提となっている。

光スポット内で反射率にばらつきがあり、例えば第４図
に示すように、光スポット内に反射率の高い部分Ｈと低
い部分りが存在すると、位置検出素子上における光の強
度分布は曲線りで示すような形になり、この時演算回路
により検出される重心点Ｗは、反射率が一定の場合の重
心点Ｃからずれてしまう。

本発明の目的は、反射光の重心点により計測装置と被測
定物との間の距離を計測する際、被測定物の表面状態、
特に反射率のばらつきと考慮して光の強度分布をもとに
、重心点を補正することにより、正確な位置検出ができ
る光学式位置計測装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明によればこの目的は次のようにして達成される。

すなわち光源に、光スポットの中心を光スポットの大き
さの範囲内でずらす転向装置が付属しており、この転向
装置によりずらされた部分スポットを形成しながら、演
算回路は、当該の箇所の被測定物の反射強度を求めて強
度分布を計算し、光スボｌト内での反射率のばらつきに
よる位置検出誤差を補正して、正確な距離を計測する。

本発明によれば部分スポットの形成は次のようにして行
うと有利である。すなわち複数の光源が設けられており
、個々の光源を順次点滅して光スポットをずらす。その
際本来の距離計測の場合には、すべての光源を同時に点
灯する。

光源から被測定物までの光経路内に侵入させることがで
きるナイフェツジを設ければ、同様に部分スポットを形
成することができる。

作用 本発明によれば、部分スポットを形成し、光スポットを
複数の部分に分割して、それぞれの部分に相当する被測
定物の部分の反射強度が測定できる。この反射強度の測
定値により１強度分布を計算し、強度分布より得られる
光スポットの重心点を求める。この重心点は、例えばＩ
ＡおよびＩＢより求められる距離を補正するために使わ
れる。

すなわち反射率一定の理想被測定物との光重心誤差を計
算し、係数を掛けることにより、反射率のばらつきによ
る位置検出素子５上での位置検出誤差を求める。その結
果をもとに、（ｌ　Ａ　−Ｉ　Ｂ　）　、、’（ＩＡ＋
ＩＢ）により計算される距離に対し補正をかけ、正確な
距離を求めることができる。

例Ｘ、ば３つの光源を設け、距４１測定の際には３つの
光源を点灯し、部分スポットの形成の際には卸に１つづ
つ光源を点灯する。１つの光源によりＭａｌ定物上に形
成される部分スポットは、光スポ・ソトの一部を形成し
、かつそれぞれ互いにずれた中心を有する。この場合光
源は、まず１つ、次に隣接する２つ、最後に３つすべて
という順で点灯してもよく、かつ択一的に点灯してもよ
い。

光源から被測定物までの光経路内に、ナーｆフ工・ｌジ
を浸入させ、この侵入量を徐々に増加または減少させれ
ば、同様に被測定物のそれぞれの部分の反射強度を調べ
ることができる。

実施例 本発明の実施例を以下図面により説明する。

第１図は、本発明による光学式位置計測装置の第１の実
施例を示している。本実施例では３つの発光部を有する
光源１は光学系２を介して被測定物３に光を照射し、こ
こに１つの光スポットを形成する。被測定物３からの反
射光は、光学系４を介して位置検出素子５に達する。こ
の位置検出素子５と演算回路により前記のように反射光
の重心点を検出することができる。

光源１は制御装置７から駆動され、それぞれの発光部は
個別にオン・オフできる０反射光の重心点を検出する際
には、３つの発光部すべてが発光し、被測定物３上に光
スポットを形成する０反射強度の測定の際には、それぞ
れ１つの発光部が発光し、被測定物３上に部分スポット
を形成することができる。

部分スポットを形成した際、位置検出素子５はここから
反射される光を受け取り、演算回路６はこの部分スポッ
トの箇所の被測定物３の反射強度を計算する０発光部を
順に切り換え、それぞれ異なった箇所に部分スポットを
形成し、そのつと反射強度を計算すれば、光スポット内
の強度分布が求められる。この強度分布は、前記のよう
に（ＩＡ−ＩＢ＞／（ＩＡ＋ＩＢ）により距離を計算す
る際の補正値として使われ、それにより正確な距離を求
めることができる。

第２図は、本発明による光学式位置計測装置の第２の実
施例を示している。光源１は光学系２を介して被測定物
３に光を照射し、ここに１つの光スポットを形成する。

その際本実施例では光源１から被測定物３までの光経路
内に侵入可能なナイフェツジ９が設けられており、この
ナイフェツジ９は、ナイフェツジ駆動装置８によって定
量的に駆動される。被測定物３からの反射光は、光学系
４を介して位置検出素子５に達する。この位置検出素子
５と演算回路６により、前記のように反射光の重心点を
検出することができる。。

ナイフェツジ９が光経路内に侵入すると、被測定物３に
は部分スポットが形成される。第１の実施例とは相違し
て、この部分スポットは、光スポット内の個々の部分に
対応しているわけではない、第２の実施例における部分
スポットは、ナイフェツジ９の侵入度に応じて、大きさ
の変わる部分スボ・・Ｉトである。

今ナイフェツジ９が光経路内に大きく侵入して、光スポ
ットの端に小さな部分スポットを形成したものとする。

この時この部分スポットの箇所の反射強度はそのまま求
めることができる１次にナイフェツジ９が定量引っ込ん
で、少し大きな部分スポットを形成したものとする。こ
の時に求められる反射強度は、第１の部分と今度法がっ
た第２の部分の反射強度の和であり、第２の部分の反射
強度はこの時の反射強度から第１の部分の反射強度を差
し引いた値である。

このように第２の実施例では、ナイフェツジ９を定量的
に引っ込めながら求めた新たな反射強度は、常にそれ以
前の部分の反射強度との和として与えられる。従って新
しい部分だけの反射強度は、この時の反射強度から前の
部分の反射強度を差し引いたものとして求めなければな
らない。

もちろんナイフェツジ９を光経路の両側に設け、一定幅
のスリットを形成しながらナイフェツジ９を動かせば、
第１の実施例と同じ演算処理によって、強度分布を求め
ることができる。

その他の点では第１の実施例と同様に、正確な距離を求
めることができる。また第１の実施例において発光部を
順に１つ、２つおよび３つと点灯すれば、第２の実施例
と同様な演算手段でそれぞれの部分の反射強度を求める
ことができる。

発明の効果 本発明による光学式位置計測装置によれば、被測定物の
表面の状態による位置検出誤差を補正し、従来のものよ
りもずっと正確に距離を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の第１の実施例を示すブロ
ック図、第２図は１本発明による装置の第２の実施例を
示すブロック図、第３図は、従来の光学式位置計測装置
を説明するブロック図、第４ＵＡは、第３図の一部を拡
大して示したブロック図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物上に光スポットを形成する光源、被測定
   物からの反射光を受け取る位置検出素子、および演算回
   路が設けられており、この演算回路は、反射光の重心点
   を計算し、いわゆる三角測量方式により計測装置と被測
   定物との間の距離を計測する光学式位置計測装置におい
   て、 光源に、光スポットの中心を光スポットの大きさの範囲
   内でずらす転向装置が付属しており、この転向装置によ
   りずらされた部分スポットを形成しながら、演算回路は
   、当該の箇所の被測定物の反射強度を求めて強度分布を
   計算し、光スポット内での反射率のばらつきによる位置
   検出誤差を補正して、正確な距離を計測することを特徴
   とする、光学式位置計測装置。
2. （２）複数の光源が設けられており、個々の光源を順次
   点滅して光スポットをずらす、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。
3. （３）光源から被測定物までの光経路内に侵入させるこ
   とができるナイフエッジが設けられている、特許請求の
   範囲第１項記載の装置。