JPH065166B2 - Optical displacement measuring device - Google Patents
Optical displacement measuring deviceInfo
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- JPH065166B2 JPH065166B2 JP25502486A JP25502486A JPH065166B2 JP H065166 B2 JPH065166 B2 JP H065166B2 JP 25502486 A JP25502486 A JP 25502486A JP 25502486 A JP25502486 A JP 25502486A JP H065166 B2 JPH065166 B2 JP H065166B2
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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。Description: TECHNICAL FIELD The present invention has a structure in which light reflected by an object to be detected of a light beam projected from a light projecting means to a detection area is arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance. The present invention relates to a triangulation type optical displacement measuring device which receives light by a light receiving means and measures a displacement of a distance to a detected object in a detection area based on an 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
0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(距離に対応してM方に移動
する)に対応した相反する一対の位置信号IA,IB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IA,IB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までの距離の変位を演
算する演算手段5は、PSD4から出力される位置信号
(相反する電流信号IA,IB)をそれぞれ増幅して電圧信
号VA,VBに変換する受光回路21a,21b、受光回路21a,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22a,22bの出力(位
置信号IA,IBのレベルに1:1に対応するので、以下に
おいて、IA,IB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IA,IB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L0(=(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(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IA,IBとしても良いことは言う
までもない。(Background Art) Conventionally, this type of triangulation type optical displacement measuring device is
As shown in FIGS. 2 and 3, the light projecting means 1 for projecting the light beam P onto the object X to be detected includes an oscillating circuit 10 for generating a clock pulse for setting a light projecting timing. Drive circuit 11 for driving the light emitting element 12 for projecting light
And a convex lens to form a light projecting optical system 13, so that light emitted from the light projecting light emitting element 12 is shaped into a light beam P by the projecting optical system 13 and projected onto a detection area. It has become. Predetermined distance from this light projecting means 1
The light receiving optical system 3 which is arranged laterally with 0 and collects the reflected light R of the light beam P by the detected object X is formed by a convex lens. Positions at which a pair of contradictory position signals I A and I B corresponding to the position of the focused spot S (moving in the M direction corresponding to the distance) are provided on the focusing surface of the light receiving optical system 3 are output. The detection means 4 is formed of, for example, a one-dimensional position detection element (hereinafter referred to as PSD4), and the position signals I A and I B are contradictory current signals. PSD4
The calculation means 5 for calculating the displacement of the distance to the detected object X on the basis of the output of the voltage signal V A , amplifies the position signals (reciprocal current signals I A , I B ) output from the PSD 4, respectively. light receiving circuit 21a for converting the V B, 21b, the light receiving circuit 21a, 21b
Output level of the level detection circuits 22a and 22b for checking (determining the level in synchronization with the clock pulse) based on the output of the oscillation circuit 10, and the output of the level detection circuits 22a and 22b (of the position signals I A and I B ). The level corresponds to 1: 1 and is therefore referred to as I A , I B in the following).
And a first signal output from the adder circuit 24 that adds the outputs I A and I B of the level detection circuits 22a and 22b, and the subtraction circuit 23.
(I A -I B) and the second signal output from the addition circuit 24 (I A
+ I B ), and a division circuit 25 for calculating a ratio with the distance measurement signal L 0 (= (I A -I B ) / (I A + I B )).
Is output. The above-mentioned PSD4
Instead of this, it is needless to say that the output of each photodiode may be used as the position signals I A and I B by using two photodiodes connected in the M direction (moving direction of the focused spot S).
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までの距離を=c+Δ(但し、
c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、Δは距離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、 (c/cosθ+Δcosθ)Δx=(Δsinθ)F ∴Δx=(tanθ)FΔ/(c/cos2θ+Δ) ここで、 a=(tanθ)F,b=c/cos2θとおくと、 Δx=aΔ/(b+Δ) …(1) となり、移動距離Δxと変位距離Δの関係はノンリニ
アとなっている。The distance measurement signal L 0 has the following relationship with the displacement distance Δ. That is, the distance from the displacement measuring device to the detected object X is = c + Δ (however,
c is the distance when the focused spot S is focused on the central point of the PSD 4 which is the position detecting means, Δ is the displacement distance from the distance c), and the distance from the light receiving optical system 3 to the PSD 4 is F, If the moving distance of the condensed spot S of the reflected light R from the detected object X from the center of the PSD 4 is Δx, and the crossing angle between the optical axes of the light projecting means 1 and the light receiving optical system 3 is θ, then (c / cosθ + Δcosθ) Δx = ( Δsinθ) F ∴Δx = (tanθ) FΔ / (c / cos 2 θ + Δ) where, a = (tanθ) F, putting a b = c / cos 2 θ, Δx = aΔ / ( b + Δ) (1), and the relationship between the moving distance Δx and the displacement distance Δ is non-linear.
ここに、PSD4から出力される位置信号IA,IBと移動
距離Δxとの関係は、PSD4の有効長を2pとすれ
ば、 (IA−IB)/(IA+IB)=Δx/p …(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L0は、変位距
離Δの情報を含む信号であるが、変位距離Δに対し
てリニアな関係になっていない。したがって、変位距離
Δ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Lが得られるように補正する必要があ
った。Here, the position signal I A outputted from the PSD 4, the relationship between the moving distance Δx between I B, if the effective length of PSD 4 and 2 p, (I A -I B ) / (I A + I B) = Δx / p (2) Therefore, as is clear from the equations (1) and (2), the distance measurement signal L 0 output from the computing means 5 is a signal including information on the displacement distance Δ, but has a linear relationship with the displacement distance Δ. It's not. Therefore, in order to make the measurement accuracy of the displacement distance Δ the same even when the distance changes (the magnitude of displacement), the linearity correction circuit 6 is provided,
It was necessary to perform correction so that a linear distance measurement signal L was obtained.
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. Since it is necessary to set the optimum correction value individually according to the variation of parts, the cost is significantly increased and it has not been mass-produced.
また、折れ線関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D1〜D3、ボリュームVR1〜VR6及び抵抗R1,R
2にて形成され、測距信号L0を4本の折れ線で近似して
リニアリティ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VR1〜VR6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。Further, an analog linearity correction circuit 6 that is approximated by a polygonal line function has been proposed. Linearity correction circuit 6 shown in FIG. 3 (b) is an operational amplifier OP, a diode D 1 to D 3, volume VR 1 to VR 6 and the resistor R 1, R
The linearity correction is performed by approximating the distance measurement signal L 0 with four broken lines, and the number of broken points is three, and the six volumes VR 1 to VR 6 can be adjusted. You will need it. By the way, in such a conventional example, in order to reduce the correction error due to the 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. Configuration becomes complicated,
There is a problem that the adjustment work becomes troublesome and the cost becomes high.
そこで、従来、測距信号LがL=(IA-IB)-(IA+kIB)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Lは、 であり、 上式に を代入すると、 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 linearity correction is performed by forming the calculation means 5 so that the distance measurement signal L becomes L = (I A −I B ) − (I A + kI B ), and changing the correction constant k. Is proposed. In this case, the distance measurement signal L is And in the above equation Substituting The condition for this equation to be linear is So if you solve this, become. Therefore, if k is adjusted to this value, the correction error of linearity correction can theoretically be set to zero. In this case, the number of adjustment points in the linearity correction is one, which simplifies the configuration and simplifies the adjustment work, facilitates mass production, and reduces the cost.
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Lが変位距離Δに対してリニアとなるように、
kを調整する必要がある。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±Δ1だけ動かし
たときのリニアリティ誤差(測距信号L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kの値によってそれぞれの地点における測距信号L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kの設定を行い、次に、基準距離から±Δ1だ
け被検知物体Xを動かしたときの測距信号Lの測定を行
い、その後、補正定数k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L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。However, in this conventional example, when the correction constant k is adjusted, the distance measurement signal L is linear with respect to the displacement distance Δ while actually moving the detected object X.
It is necessary to adjust k. Specifically, as shown in FIG. 4, the linearity error (deviation from the straight line of the distance measurement signal L) when the detected object X is moved by ± Δ 1 from the reference distance is adjusted to zero. However, since the value of the distance measurement signal L at each point continuously changes depending on the value of the correction constant k, the adjustment is first performed by setting the correction constant k, and then ± from the reference distance. The distance measuring signal L when the detected object X is moved by Δ 1 is measured, the correction constant k is reset thereafter, and the distance measuring signal L when the detected object X is moved is measured. Since it is necessary to repeat a series of adjustment work to be performed many times, it is 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,
It is an object of the present invention to provide an optical displacement measuring device capable of easily adjusting the correction constant for linearity correction.
(発明の開示) 構成 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ものであ
り、測距信号のリ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) Configuration In an optical displacement measuring apparatus according to the present invention, a light projecting means for projecting a light beam to a detection area, and an object to be detected which is arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance. At the position of the receiving optical system that collects the reflected light of the light beam by the, and the focusing spot that moves on the focusing surface that is arranged on the focusing surface of the receiving optical system and moves according to the distance to the detected object. Position detecting means for outputting a corresponding pair of opposite position signals, a first signal for adding / subtracting the pair of position signals output from the position detecting means, and a first signal for adding / subtracting one position signal or a pair of position signals. And a calculation means for calculating a ratio with the signal of 2 to obtain a ranging signal corresponding to the displacement of the distance to the detected object,
The calculation means is provided with a linearity correction means for correcting the linearity of the distance measurement signal with respect to the displacement distance by multiplying one position signal included in the first or second signal by an appropriate correction constant. In the displacement measuring device, an arithmetic means is formed so as to obtain a distance measuring signal by multiplying the sum of the correction constant and another appropriate constant by the ratio of the first signal and the second signal. In addition, the adjustment work of the correction constant for correcting the linearity of the distance measurement signal can be easily performed.
実施例1 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、一対の位置信号
IA,IBを減算した第1の信号(IA-IB)と、一対の位置信号
IA,IBのうち、一方の位置信号IB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+kI
B)との比率(IA-IB)/(IA+kIB)に、(k+C)を乗じたものを
演算して、被検知物体Xまでの距離の変位Δに対応
する測距信号L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。本実施例にあっては、第
1の信号(IA-IB)と第2の信号(IA+kIB)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22a,22bからの出力信号I
A,IBを補正加算差動回路16に入力し、一方の信号IB
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+kIB)を作成し、全受光量が(IA+kIB)/(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14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IBにk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。Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In an optical displacement measuring device similar to that shown in FIG.
A first signal (I A -I B ) obtained by subtracting I A and I B , and a pair of position signals
Of the I A and I B , one of the position signals I B is multiplied by a correction constant k and the pair of position signals is added to produce a second signal (I A + kI
B ) and the ratio (I A -I B ) / (I A + kI B ) multiplied by (k + C) to calculate the measurement corresponding to the displacement Δ of the distance to the detected object X. The calculation means 5 is formed so as to obtain the distance signal L. Here, C is a constant. In this embodiment, in order to obtain the ratio of the first signal (I A -I B ) and the second signal (I A + kI B ), the division circuit 25 as in the conventional example is not used. so,
The ratio is calculated by the light amount feedback. That is, the output signal I from the level detection circuits 22a and 22b
A and I B are input to the correction addition differential circuit 16 and one of the signals I B
Is multiplied by the correction constant k and added to the other signal I A to create the second signal (I A + kI B ), and the total amount of received light is (I A + kI B ) / (k + C) Thus, the light emission amount of the light emitting element 12 is feedback-controlled. The output of the correction addition differential circuit 16 is transmitted through the integration circuit 15 and the modulation circuit 14 to the light emitting element 12 for projection.
Is input to the drive circuit 11. 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 that sets the light emission timing. Correction addition differential circuit 16, as shown in Fig. 1 (b), an operational amplifier OP, resistors Rf, consists Rs and volume VR, the linearity in volume VR to provide a gain of k times the position signal I B Correction means 6 is formed. Since the other configurations and operations are the same as those of the conventional example of FIG. 3, duplicated description 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L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/VR=kとすれば、 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LのVRの変化に対する偏微分係
数を求めると、 となり、m=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L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cからの変位距離Δ
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kの変化に対して測距信号Lが全く変化しないポ
イントが2箇所(IA=IBとIA=2IB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
整(補正定数kの調整)を行うことができる。Hereinafter, the principle of linearity correction in this embodiment will be described. When the correction addition differential circuit 16 as shown in FIG. 1 (b) is used, the distance measurement signal L is obtained as follows. First, as a conditional expression, Now, if Rf = Rs and Rf / VR = k, Therefore, the conventional distance calculation formula is multiplied by (k + 2). Now, when the partial differential coefficient with respect to the change of VR of the distance measurement signal L is calculated, Therefore, it can be seen that when m = 1, 2, the distance measurement signal L does not change even if the set value of the volume VR is changed. This is shown graphically in FIG. Displacement distance Δ from the reference distance c of the distance to the detected object X on the horizontal axis
, The vertical axis represents the linearity error of the distance measurement value. When the correction constant k is an optimum value, the linearity error is completely eliminated and becomes a straight line. When the correction constant k is smaller than that, the linearity error is convex upward, and when it is larger than the linearity error, the linearity error is convex downward. Then, as previously obtained, there are two points (in the case of I A = I B and I A = 2I B ) where the distance measurement signal L does not change at all with respect to the change of the correction constant k. By using this characteristic, the linearity can be easily adjusted (correction constant k can be adjusted).
その調整方法の一例を第6図を用いて説明する。被検知
物体Xを動かして、IA=2IBのポイント1におけ
る測距信号値L1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2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2に設置した
ときの測距信号L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k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。An example of the adjusting method will be described with reference to FIG. The detected object X is moved to obtain the distance measurement signal value L 1 at the point 1 of I A = 2I B. The value of this point α does not change even if the correction constant k is adjusted. That is, the straight line connecting the origin and the point α is the straight line after the linearity correction.
Therefore, the signal value L 2 at the point β at the distance 2 is calculated from this straight line so that the value of the distance measurement signal L when the detected object X is installed at the distance 2 becomes the signal value L 2 at the point β. , The correction constant k is adjusted. By doing so, it is not necessary to perform the repetitive adjustment work that has been performed conventionally, and the linearity adjustment is completed by only adjusting the correction constant k once, thereby enabling a significant reduction in the adjustment time. You can
実施例2 他の実施例として、測距信号L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IB
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。Embodiment 2 As another embodiment, the distance measurement signal L is The linearity correction is performed by changing the correction constant k by forming the calculation means 5 so that the volume VR in the correction addition differential circuit 16 shown in FIG. position signal I B the insertion position of
It suffices to change from the side to the position signal I A side, and the operation is the same as in the first embodiment.
実施例3 さらに他の実施例として、測距信号Lが となるように演算手段5を形成し、補正定数k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。Third Embodiment As still another embodiment, the ranging signal L is The linearity correction is performed by changing the correction constant k by forming the calculating means 5 so that the position signal I A is not changed and the subtraction circuit 23 in the first embodiment is omitted. You can output it.
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、 を代入すると、 故に、上式の分母のΔの項が0になるようにkの値を
調整すれば、 となって、リニアリティ補正が行われることになる。 And Substituting Therefore, if the value of k is adjusted so that the term of Δ in the denominator of the above equation becomes 0, Therefore, the linearity correction will be performed.
実施例4 さらに他の実施例として、測距信号L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。Fourth Embodiment As still another embodiment, the distance measurement signal L is It is needless to say that there is the one in which the calculating means 5 is formed so that the linearity correction is performed by changing the correction constant k, and the operation is the same as that of the third embodiment.
実施例5 さらに他の実施例として、測距信号L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。Embodiment 5 As still another embodiment, the distance measurement signal L is There is a device in which the linearity correction is performed by changing the correction constant k by forming the calculating means 5 so that the subtraction circuit 23 in the first embodiment is omitted and the position signal I B is output as it is. The operation is similar to that of the third embodiment.
実施例6 さらに他の実施例として、測距信号L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。Sixth Embodiment As still another embodiment, the distance measurement signal L is There is one in which the arithmetic means 5 is formed so as to perform the linearity correction by changing the correction constant k, and the operation is the same as that of the third embodiment.
実施例7 さらに他の実施例として、測距信号L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(IA+IB)を作成すると共に、全受
光量が(IA-kIB)/(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。Embodiment 7 As still another embodiment, the distance measurement signal L is The linearity correction is performed by changing the correction constant k by forming the calculating means 5 so that the first signal (using the addition circuit instead of the subtraction circuit 23 in the first embodiment) I A + I B ), and the light amount feedback is applied so that the total amount of received light is (I A −kI B ) / (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、 を代入すると、 故に、上式の分母のΔ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。 And Substituting Therefore, if the value of k is adjusted so that the term of Δ in the denominator of the above equation becomes 0, the linearity correction can be performed.
実施例8 さらに他の実施例として、測距信号L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。Embodiment 8 In still another embodiment, the distance measurement signal L is The linearity correction is performed by changing the correction constant k by forming the calculation means 5 so that the operation is the same as in the seventh embodiment.
実施例9 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,IBから、測距信号Lの分子(IA-IB)(k+C)を算出し、補
正加算回路27は測距信号Lの分母(IA+kIB)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Lを求めている。Ninth Embodiment Further, as shown in FIG. 7, the arithmetic expression shown in the first embodiment holds true even when the distance measurement calculation using the division circuit 25 is performed. In the circuit of FIG. 7, the correction subtraction circuit 26 has a signal I output from the level detection circuits 22a and 22b.
The numerator (I A -I B ) (k + C) of the distance measurement signal L is calculated from A and I B , and the correction addition circuit 27 calculates the denominator (I A + kI B ) of the distance measurement signal L. Therefore, the distance measuring signal L is obtained by executing the division by the division circuit 25.
実施例10〜16 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。Similarly to the tenth to sixteenth embodiments, each of the arithmetic expressions shown in the above second to eighth embodiments holds as it is even when the distance measurement calculation using the division circuit 25 is performed as described in the ninth embodiment. Each of these cases is referred to as Examples 10-16.
実施例17 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。本実施例にあっては、レベル検出回路22
aから得られる信号IAと、レベル検出回路22bから得ら
れる信号JIBとの間にゲイン差Jが存在するので、測
距信号Lがゼロとなる基準距離は、PSD4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。Seventeenth Embodiment Further, in the first embodiment, the level detection circuits 22a and 22b are
It is assumed that the light receiving gains up to are the same for both A and B channels, but even if a gain difference J is given in order to change the reference distance at which the distance measurement signal output becomes zero in a circuit manner, The effect of the present invention can be obtained. An example thereof is shown in FIG. In this embodiment, the level detection circuit 22
a signal I A obtained from a, the gain difference J exists between the signal JI B obtained from the level detecting circuit 22b, reference distance ranging signal L becomes zero, rather than the center point of the PSD 4, It shifts to the point where I A = JI B holds. Needless to say, the same holds true when any one of the arithmetic expressions shown in Examples 2 to 8 is used.
(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から、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。(Effects of the Invention) As described above, the present invention is for receiving the reflected light of the light beam projected from the light projecting means to the detection area by the object to be detected, which is arranged 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 the position detecting means arranged on the condensing surface of the light receiving optical system, and one position signal or a pair of position signals. And a calculation unit that calculates a ratio with the second signal obtained by addition and subtraction to obtain a distance measurement signal corresponding to the displacement of the distance to the detected object,
In the optical displacement measuring device provided with linearity correction means for correcting the linearity of the distance measurement signal with respect to the displacement distance by multiplying one position signal included in the first or second signal by an appropriate correction constant, Since the arithmetic means is formed so as to obtain the distance measurement signal by multiplying the ratio of the first signal and the second signal by adding the constant and another appropriate constant, the linearity correction Therefore, there is an effect that the adjustment work of the correction constant can be easily performed.
第1図(a)は本発明の一実施例のブロツク回路図、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)は同上の要部ブロツク回路図、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
の要部ブロツク回路図、第8図は本発明のさらに他の実
施例のブロツク回路図である。 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 one embodiment of the present invention.
(b) is a specific circuit diagram of a main part of the above, FIG. 2 (a) is a diagram showing a schematic configuration of a main part of a conventional example, (b) is a sectional view of the main part of the same, and FIG.
FIG. 4A is a block circuit diagram of an essential part of the same, FIG. 4B is a circuit diagram of an essential part of the same, FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the same, FIG. 5 and FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the present invention, FIG. 7 is a block circuit diagram of a main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block circuit diagram of yet another embodiment of the present invention. 1 is a light projecting means, 3 is a light receiving optical system, 4 is a position detecting means,
Reference numeral 5 is a calculation means, and 6 is a linearity correction means.
Claims (1)
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 to a detection area, and a light receiving optical system arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance to collect reflected light of the light beam by an object to be detected. Position detecting means disposed on the light collecting surface of the light receiving optical system and outputting a pair of contradictory position signals corresponding to the positions of the light collecting spots that move within the light collecting surface according to the distance to the object to be detected. , A ratio of a first signal obtained by adding / subtracting the pair of position signals output from the position detecting means to a second signal obtained by adding / subtracting one position signal or a pair of position signals is calculated, and And a calculating means for obtaining a distance-measuring signal corresponding to the displacement of the distance. The calculating means multiplies one of the position signals included in the first or second signal by an appropriate correction constant to obtain the displacement distance. Correct the linearity of the ranging signal In an optical displacement measuring device provided with linearity correction means, a distance measurement signal is obtained by multiplying a ratio of the first signal and the second signal by a value obtained by adding the correction constant and an appropriate other constant. An optical displacement measuring device characterized in that arithmetic means is formed so as to obtain.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25502486A JPH065166B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Optical displacement measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25502486A JPH065166B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Optical displacement measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108217A JPS63108217A (en) | 1988-05-13 |
| JPH065166B2 true JPH065166B2 (en) | 1994-01-19 |
Family
ID=17273127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25502486A Expired - Lifetime JPH065166B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Optical displacement measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065166B2 (en) |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP25502486A patent/JPH065166B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63108217A (en) | 1988-05-13 |
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