JPS61207913A - 光学式距離測定器 - 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】 Ｃ座業上の利用分野】 この発明は光学式距離測定器に関する。

（発明の概要］ 光学式三角法を用いて非接触で被測定物の距離を計測す
るもので、受光レンズと光電変換素子の間に光膜孔部ｔ
−有し九走査部材を設け、光膜孔部より得た反射元金光
電変換素子で受けて光電波形信号の同一結像波形を検出
し、複数の光電変換素子が受光した同一結像波形の走査
時間差を計測して距離を算定するようにしｔものである
。

（従来の技術〕 非接触で被測定物の距離を光学的に測定する場合、簡易
的には第２図に示すように、光源からの光を被測定物体
表面に投射し、その反射光上光電変換素子で受光、電気
回路に導き、電気信号を予め設定した値と比較させるこ
とによって、第２図に粘ける光源と光電変換素子との成
す角αにおける固定距離ｔを得ている。

他の例は、第８図において、光源からの光を投光レンズ
を介して点投射し、被測定物体面上の点状反射光を受光
レンズでとらえて光電変換素子上に結像せしめ、該結像
の点状反射光の光電変換素子上の位置ｔ−ＰＢＤ（位置
検出素子〕、イメージ、リニア、センサー若しくはＣＯ
Ｄ　（電荷転送素子］で計測し被測定物体との距離を測
定している。この方式をとっている技術としては、たと
えば、特開昭５８−８７４５６．特開昭５８−１８８８
６７、特開昭５５−８７０６２、特開昭５５−１１４９
７２そして特開昭５４−１１８８６０などがある。

最近では、第４図に示したように、受光レンズ′ｆｃ２
個用いて、２個の光電変換素子上に各々結像させ、２個
の位置検出素子の電気的出力を平均化することによって
距離の測定誤差金なくす方法もとらｎてきている（７？
：とえば、「Ｍ＆ＥＪ、（１９８５年１月号〕、工業調
査会、Ｐ２８〜２９〕（発明が解決しようとしている問
題点〕従来例の第２図における問題は、被測定物６から
の乱反射光７の最大値全測定距離との関係で求めており
、被測定物の色差によっても誤差が生じるだけではなく
、その原理から絶対値的距離の測定は不可能で固定距離
でのスイッチ動作に適している。一方、第８図、第４図
における従来例では、投光レンズ５による被測定物体６
上の点状投射光によって、受光レンズ１全介しての反射
光は、光電変換素子２上で測定距離ｔとの相関をとり、
（九とえば、π＝’Ｆ、ｄ／ｌ）、第２図の方法にくら
べ距離乙の絶対値測定を有利にしている。

しかし、受光する光電変換素子２の分解能には限度があ
り（たとえば、Ｐ８Ｄの場合、点状投射光径２００μ惜
φで光電流出力１μＡ１イメージ、リニア、センサーお
よびＯＯＤの場合で分解能に相当する素子間距離は１５
μ怖ン、ま九、被測定物体６面上の微小点状投射光は、
投光レンズの焦点などの制約から一定の点状におさえる
ことは困難で、原理的に精度を保ちながら測定範囲が大
きくどｎない問題点を有している。一方、とｎらの問題
点を解決する几めに光源にＬＤ（レーザ、ダイオード〕
を用いる方法もとらｎてきているが、高価になる問題点
ヲ有している。

以上述べたように、本発明では、従来の問題点となって
いる原理的問題を解決し、精度を保ちつつ測定範１２Ｉ
Ｎヲ拡大し九九学式距離測定器を提供しようとするもの
である。

Ｃ問題点ｔｑ決するための手段〕 本発明の原理は、公知の三角法を応用し、測定距離を時
間の関数に置換するものである。

つまり、第１図において、受光レンズ１かう被測定物体
６１での距離Ａｍが一定でｈｒｔ、ば、被測定物体６面
上の反射光を、複数の受光レンズ１を介して、複数の各
々の光電変換素子２上に結像させｔ被測定物体６面の同
一像の距離Ｚ％は常に一定である次式を基礎にしており
、その構成は、第に示すように、被測定物体６上に、光
源４、投光レンズ５、受光レンズ１そして光学変換素子
２を配置すると共に、該受光レンズ１と該光電変換素子
２の間に走査板８を設け、受光レンズ１から受けた被測
定物体６面上の反射光を光電変換素子２上に走査し、複
数の光電変換素子２上の光電波形信号の同一結像波形を
検出し、複数の光電変換素子２が受光した同−結像波形
の走査時間差、つまり、距離ｚｎｆ−ｎ開−置換させて
、容易に該時間差を計測することによって、所望の距離
測定をおとなうものである。

（作用〕 本発明の第１図で光源４は被測定物体６の面に垂直方間
に投光軸８を保つよう投光レンズ５を介して配置し、投
光軸８上の光は光電変換素子２以降の第６図の電気ブロ
ック図での増幅作用に支障のない照度とする。ここでは
投射光の大小μ大きな精度上の差とはならない。受光レ
ンズ１は被測定物体６面上の反射像を光テコ作用で光学
変換素子置に各々の光電変換素子２を配する。走査板３
は受光レンズ１からの被測定物体６面の結像光の濃淡光
量の光電変換素子２上の距離を時間に変換するものであ
る。ま几、光電変換素子２は、前述しｔ走査板からの結
像濃淡像を順次連続的に光−電気変換する作用を有して
いる。

こγしらの作用がら光源光が発する光は被測定物体６に
投射、被測定物体６面からの濃淡の反射光は光テコ作用
の受光レンズ１を径て走査板ａ上に達し、該走査板８に
よって時間的濃淡に分解するに伴い、光電変換素子２に
よる時間的電気波形となり、第６図で更Ｉ／ｃ￥Ｌ気処
理さｎて、距離一時間変換がおこなわｎる。

（実施例〕 以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづき説明する
。第５図は本発明に係るもので（イ］は平面図、（口〕
は正面図、そして（・・〕は光光電変換子の出力波形を
示している。

受光レンズ１と光電変換素子２の間に機械的に矢印入方
向に移動する０、５〜１ｗｍφの透光部３Ｉを有する走
査板３を設置し、該透光部３１が複数の光電変換素子２
上を横切る時に、受光レンズ１でとらえた被測定物体６
の反射光像を連続的に光電変換素子２上に微小投影し、
各々の光電変換素子２によって光電変＊’ｔおこない、
被測定物体６面の反射像に対応し几径時的な電気信号波
形２１　、２２金得る。該電気信号波形２１．２２ｔ一
時間軸で合成すると電気信号波形おとなり、相似した検
出波形ム、２５の時間的距離Ｔｔ−計測することによっ
て被測定物体６と受光レンズ１間距離を測定することが
できる。

第６図は本発明に係るもので、第５図の光電変換素子２
の電気的出力を入力端子１３　、１４に各々入力するこ
とによって、増幅回路１、自動利得調整回路（ＡＧＣＩ
）２、ピーク値検出回路８、波形整形回路４、単安定回
路５を径て各光電変換素子で受光した反射光像は距離に
見合った信号波形となり、双安定回路（ｙｙ）６で時間
的距離Ｔに変換し、ゲート７で電２的デジタル化、そし
て、出力端１６以降の電気回路（図示せず）で対数補正
演算、計数そして表示さｎる。

本実施例では走査板３ｔ−機械的に一方向に走査（移動
０回転）する例をあげｔが走査板８を往復移動走査させ
てもよい。本実施例では機械的走査と出力端１６以降の
電気回路と同期をとる定めに、発振器８の出力を両者に
用いた。

また、本実施例では機械的走査を例示し九が、ＬＯＤ（
液晶板〕々どの走査板を用いてもよい。

（発明の効果〕 本発明は以上説明したように、受光レンズそして光電変
換素子から成る光学式距離測定器において、走査板によ
る距離時間変換により複数の受光レンズで結像し几像間
距離を計測することによって距ｙｌ′ｌ！を測定するこ
とを特徴とする。し几がって、投射光の大小に影響さｎ
ないため、十分反射光の得らｎる枝測定物体面での測定
には投射光が不用となるだけでなく、微小径投射のため
の測定距離の範囲の限定もなく、必要とさｎる場合の投
射光装置も安価となる。まｔ％元電電変換素子太陽電池
などの安価なものを採用することができ、精度も光電変
換素子の分解能に影響さｎない効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すもので、概略的構成図
、第２図ないし第４図は従来技術の概略的構成図、第６
図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので第５図
（イ〕は構成平面図、（口］は構成正面図、（ノリは電
気信号波形図、第６図は回路ブロック図である。 以上 第１図 第２図　　　　　　第３図 第４図 ′￥！ｙ５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光レンズそして光電変換素子から成る光学式距
   離測定器において、受光レンズと光電変換素子間に走査
   板を配置し、受光レンズから被測定物体の距離を複数の
   受光レンズで結像した像間距離を計測することによつて
   得ることを特徴とする光学式距離測定器。
2. （２）走査板の走査は像間距離を計測するクロックパル
   スと同期をとることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光学式距離測定器。