| 【発明の名称】 |
測距装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大友 浩昭
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| 【要約】 |
【課題】対象物での２次反射による距離の測定誤差を軽減する。
【解決手段】一対の受光手段２ａ，２ｂが投光手段１からの光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置される。受光手段２ａ，２ｂはＰＳＤよりなる受光素子２１ａ，２１ｂを備え、両受光素子２１ａ，２１ｂは、対象物４までの距離によって出力の信号値の増減が一致する端子同士を共通接続した形で並列接続される。したがって、両受光手段２ａ，２ｂの間の対称面に直交する方向において、２次反射による輝点が対象物４に生じても、受光素子２１ａ，２１ｂの合成された出力からは２次反射に伴う誤差成分が除去され、距離を正確に測定することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対の受光素子を備え両受光素子を前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、受光素子の出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、各受光素子は受光面に形成される受光スポットの重心位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号をそれぞれ出力し、距離演算手段は投光スポットと受光光学系の中心とを通る直線から各受光素子の受光面にそれぞれ形成される受光スポットの重心位置までの偏差を相殺して対象物までの距離を求めることを特徴とする測距装置。
【請求項２】 対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、両ＰＳＤは対象物までの距離に応じて各一対の出力の信号値の増減が一致するように並列接続されていることを特徴とする測距装置。
【請求項３】 対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、距離演算手段は、各ＰＳＤから出力される電流信号である位置信号をそれぞれ電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路を備え、各ＰＳＤに対応したＩ／Ｖ変換回路の出力は対象物までの距離に応じて出力の信号値の増減が一致するように２個ずつ共通接続されていることを特徴とする測距装置。
【請求項４】 対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、距離演算手段は、各ＰＳＤの出力に基づいてそれぞれ求めた距離の平均値を出力することを特徴とする測距装置。
【請求項５】 投光手段および受光手段を備えるセンサヘッドと、距離演算手段の主要部を備えるコントローラとを別体に設け、センサヘッドを走査することを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の測距装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物に光ビームを照射するとともに光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して受光素子で検出し、受光素子の受光面に投光スポットに対応して形成される受光スポットが対象物までの距離に応じて変化することを利用し、三角測量法を適用して対象物までの距離を求めるようにした測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、図１０に示す構成の測距装置が提案されている。この測距装置は、投光手段１によって対象物４に光ビームを照射し、光ビームによって対象物４に形成された投光スポットを受光手段２によって検出することにより三角測量法の原理を用いて対象物４までの距離を測定するように構成されている。投光手段１は、半導体レーザなどの投光素子１１と、投光素子１１から出力された光により光ビームを形成する投光光学系１２とを備え、投光素子１１は駆動回路１３により高周波で変調駆動される。
【０００３】一方、受光手段２は投光光学系１２とは光軸の異なる受光光学系２２と、受光光学系２２を通して投光スポットを検出する受光素子２１とを備えている。なお、図示例では投光光学系１２と受光光学系２２との光軸を一定角度θで交差させているが、投光光学系１２と受光光学系２２との光軸を平行に配置することも可能である。ところで、受光素子２１にはＰＳＤが一般に用いられている。ＰＳＤは、細長状の受光面を有し受光面の長手方向の両端の電極と共通電極とを備えている。共通電極に接続される電流源の出力電流をｉ０、受光面の長手方向の両端の各電極からの出力電流（位置信号）をｉ１，ｉ２とし、受光面の長手方向の有効寸法をＬ、受光面の長手方向の一端（位置信号ｉ１が得られる電極を設けた一端）から受光面に形成される受光スポットの重心位置までの距離をｘとすれば、次式の関係が得られる。
ｉ０＝ｉ１＋ｉ２ｉ１＝ｉ０・（Ｌ−ｘ）／Ｌｉ２＝ｉ０・ｘ／Ｌつまり、ＰＳＤから出力される一対の位置信号ｉ１，ｉ２は受光スポットの重心位置ｘに応じて比率が決まるのである。したがって、これらの関係から次式が得られる。
ｘ／Ｌ＝ｉ２／（ｉ１＋ｉ２）
ここに、受光面の長手方向の有効寸法Ｌは既知であるから、出力電流ｉ１，ｉ２を求めることによって、受光スポットの重心位置ｘを求めることができる。
【０００４】しかして、投光手段１と受光手段２とを上述のように配置しておけば、対象物４までの距離に応じて投光スポットに対応する受光スポットの位置が変化するのであって、投光手段１と受光手段２との相対位置は固定されているから、既知の寸法とＰＳＤよりなる受光素子２１の一対の位置信号ｉ１，ｉ２とによって対象物４までの距離を求めることができる。
【０００５】位置信号ｉ１，ｉ２は電流信号であるから、Ｉ／Ｖ変換回路３１により電圧信号に変換され初段アンプ３２により増幅された後に、各位置信号ｉ１，ｉ２にそれぞれ比例した一対の電圧信号Ｖ１，Ｖ２が同期検波回路３３ａ，３３ｂにより検波される。同期検波の後にはフィルタ回路３４ａ，３４ｂを通して高周波成分が除去され、対象物４までの距離に対応して比率の決まる一対の測距信号ｄ１，ｄ２が得られる。両測距信号ｄ１，ｄ２はともに減算回路３５と加算回路３６とに入力され、測距信号ｄ１，ｄ２の差と和とが求められる。従来より周知のように、この構成では対象物４までの距離は（ｄ１−ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）の関数になるから、減算回路３５と加算回路３６との出力をリニアライズ回路３７に入力して除算するとともに距離と出力との関係が線形関係になるように補正する。このような演算によって対象物４までの距離に比例したアナログ出力を得ることができる。
【０００６】ここにおいて、投光手段１および受光手段２はセンサヘッド５として、同期検波回路３３ａ，３３ｂ以降の回路部を収納したコントローラ６とは別体に分離されている。また、Ｉ／Ｖ変換回路３１からリニアライズ回路３７までの構成により距離演算手段３が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の構成では、２次反射により測定値に誤差が生じることがある。たとえば、図１２に示すように、対象物４がプリント基板であるとすれば、ランドや配線部のような回路パターン４ａの部分は光ビームを反射するが、回路パターン４ａの形成されていない部分ではプリント基板の内部に光が侵入し、このような光はプリント基板の内部で反射を繰り返し、図１２に破線や一点鎖線で示すように、光ビームの照射位置とは異なる部位から出射されることがある。
【０００８】このような２次反射によって、投光手段１と受光手段２との光軸を含む面内で光ビームの照射位置とは異なる部位から光が出射されると測定誤差が生じることになる。たとえば、図１２に示す例では、光ビームの上の位置Ｐ１に対応する受光スポットと、位置Ｐ２，Ｐ３に対応する受光スポットとが形成されるから、受光スポットの重心位置は測定すべき距離よりも近いほうに偏移する。
【０００９】つまり、図１３に示すように、センサヘッド５を対象物４の表面に沿って走査したとすると（走査される軌跡をＬｓで示してある）、回路パターン４ａの形成されている部位では距離が正確に測定され、回路パターン４ａの形成されていない部位では距離が近いほうに偏移することになる。その結果、図１４に示すように、回路パターン４ａの両側では実際の距離よりも近い値になるのである。
【００１０】また、上述の従来構成では、投光スポットを一方向から監視しているから、たとえば、図１５に示すようにＶ字状の溝部４ｂなどが対象物４に形成されていると、受光手段２の視野内に投光スポットが入らない場合が生じる。つまり、溝部４ｂなどが存在すると受光手段２に死角が生じて距離を測定することができなくなる。これは溝部４ｂだけではなく突起が存在する場合も同様である。
【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、対象物での２次反射による測定誤差を軽減し、また対象物の形状によらず死角が生じにくい測距装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対の受光素子を備え両受光素子を前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、受光素子の出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、各受光素子は受光面に形成される受光スポットの重心位置に応じて信号値の比率が決まる一対の位置信号をそれぞれ出力し、距離演算手段は投光スポットと受光光学系の中心とを通る直線から各受光素子の受光面にそれぞれ形成される受光スポットの重心位置までの偏差を相殺して対象物までの距離を求めるものである。この構成によれば、一対の受光手段を光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、投光スポットと受光光学系の中心とを通る直線から各受光素子の受光面にそれぞれ形成される受光スポットの重心位置までの偏差を相殺して対象物までの距離を求めるから、両受光素子の対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、両受光素子の出力を用いることによって受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができる。
【００１３】請求項２の発明は、対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、両ＰＳＤは対象物までの距離に応じて各一対の出力の信号値の増減が一致するように並列接続されているものである。この構成によれば、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、両ＰＳＤを対象物までの距離に応じて各一対の出力の信号値の増減が一致するように並列接続しているから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、両ＰＳＤの合成出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができる。しかも、２個のＰＳＤを並列接続しているから、投光スポットが一方のＰＳＤからは死角になる位置に形成されている場合でも、他方のＰＳＤで検出することができる可能性が高くなり、対象物が複雑な形状であっても対象物までの距離を測定することが可能になる。
【００１４】請求項３の発明は、対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、距離演算手段が、各ＰＳＤから出力される電流信号である位置信号をそれぞれ電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路を備え、各ＰＳＤに対応したＩ／Ｖ変換回路の出力が対象物までの距離に応じて出力の信号値の増減を一致させるように２個ずつ共通接続されているものである。この構成によれば、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、距離演算手段が、各ＰＳＤから出力される電流信号である位置信号をそれぞれ電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路を備え、各ＰＳＤに対応したＩ／Ｖ変換回路の出力が対象物までの距離に応じて出力の信号値の増減を一致させるように２個ずつ共通接続されているから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、Ｉ／Ｖ変換回路の出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができる。しかも、Ｉ／Ｖ変換回路の出力を２個ずつ共通接続しているから、投光スポットが一方のＰＳＤからは死角になる位置に形成されている場合でも、他方のＰＳＤで検出することができる可能性が高くなり、対象物が複雑な形状であっても対象物までの距離を測定することが可能になる。
【００１５】請求項４の発明は、対象物に光ビームを照射する投光手段と、前記光ビームにより対象物に形成される投光スポットを受光光学系を通して検出する一対のＰＳＤを備え両ＰＳＤを前記光ビームを含む一つの平面に対して面対称に配置した受光手段と、ＰＳＤの出力に基づいて対象物までの距離を演算する距離演算手段とを備え、距離演算手段が、各ＰＳＤの出力に基づいてそれぞれ求めた距離の平均値を出力することを特徴とする測距装置。この構成によれば、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、距離演算手段が、各ＰＳＤの出力に基づいてそれぞれ求めた距離の平均値を出力するから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、距離演算手段の出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができる。
【００１６】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、投光手段および受光手段を備えるセンサヘッドと、距離演算手段の主要部を備えるコントローラとを別体に設け、センサヘッドを走査するものである。この構成によれば、投光手段と受光手段との位置関係を保った状態で対象物の上で光ビームを走査することができ、対象物の各部位の形状を検出することができる。しかも、センサヘッドをコントローラとは分離しているから、センサヘッドが比較的軽量になり、出力の小さい駆動源でもセンサヘッドを高速に走査することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）本実施形態では、図１に示すように、２個の受光手段２ａ，２ｂを設けている。すなわち、受光素子２１ａ，２１ｂおよび受光光学系２２ａ，２２ｂを２個ずつ設け、両受光素子２１ａ，２１ｂの出力を合成した後にＩ／Ｖ変換回路３１に入力する構成を採用している。Ｉ／Ｖ変換回路３１および初段アンプ３２は従来構成と同様であり、コントローラ６の構成も従来構成と同様である。
【００１８】受光素子２１ａ，２１ｂおよび受光光学系２２ａ，２２ｂは、投光手段１と受光手段２ａ，２ｂとの光軸を含む平面に直交しかつ投光手段１の光軸を含む平面に対して面対称となるように配置されている。つまり、投光手段１と各受光手段２ａ，２ｂとの光軸は１点で交差し、かつ各受光手段２ａ，２ｂの光軸と投光手段１の光軸との交差角度θが等しくなるように配置されている。また、両受光素子２１ａ，２１ｂは対象物４までの距離が近くなると位置信号ｉ１ａ，ｉ１ｂが大きくなる端子同士と、位置信号ｉ２ａ，ｉ２ｂが小さくなる端子同士とを接続してある。つまり、両受光素子２１ａ，２１ｂは並列接続されている。
【００１９】受光手段２ａ，２ｂを上述のように構成することによって、図１２において説明したようなプリント基板を対象物４とする場合では、図２に示すように、両受光素子２１ａ，２１ｂには２次反射光による受光スポットが相反する関係になるように形成されることになる。つまり、一方の受光素子２１ａでは２次反射による受光スポットは距離を小さくする位置に形成されるが、他方の受光素子２１ｂでは２次反射による受光スポットが距離を大きくする位置に形成されることになる。ここに、受光素子２１ａ，２１ｂは並列接続されているから、２次反射によって生じた誤差成分は相殺され、Ｉ／Ｖ変換回路３１には２次反射による誤差成分を除去した位置信号が入力されることになる。つまり、図１３に示した例と同様にしてセンサヘッド５を走査すれば、本実施形態では図３に示すような測定結果が得られる。図３において中央部の凸部は、回路パターン４ａが基板部分から突出していることによるものである。
【００２０】上述の動作をさらに詳しく考察する。図２に示すように２次反射が生じているものとすれば、図４に示すように、光ビームによる１次反射は位置Ｐ１で生じるが、２次反射が生じていることにより受光素子２１ａには位置Ｐ２，Ｐ３に対象物４が存在している場合と同様の受光スポットが形成され、受光素子２１ｂには位置Ｐ４，Ｐ５に対象物４が存在している場合と同様の受光スポットが形成される。つまり、各受光素子２１ａ，２１ｂには図５（ａ）に示すように受光スポットＳ１〜Ｓ５が形成される。ここに、受光スポットＳ１〜Ｓ５は位置Ｐ１〜Ｐ５に対応する。このような２次反射による受光スポットＳ１〜Ｓ５が形成されることによって、図５（ｂ）に示すように、１次反射のみによる受光スポットＳ１の重心位置がＧ１になるべきところ、２次反射の影響で受光スポットＳ１〜Ｓ５の重心位置はＧ２，Ｇ３の位置に偏移することになる。
【００２１】各受光素子２１ａ，２１ｂから出力される位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ，ｉ１ｂ，ｉ２ｂの関係は、図６（ａ）（ｂ）のように表すことができるから、重心位置がＧ１である場合と、重心位置がＧ２，Ｇ３である場合との各位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ，ｉ１ｂ，ｉ２ｂの誤差成分は、それぞれｈ１ａ，ｈ２ａ，ｈ１ｂ，ｈ２ｂになる。ここで、｜ｈ１ａ｜＝｜ｈ１ｂ｜、｜ｈ２ａ｜＝｜ｈ２ｂ｜であって、重心位置の偏移によって生じる誤差成分は、ｈ１ａ，ｈ２ｂが増加、ｈ２ａ，ｈ１ｂが減少であるから、結局、誤差成分は相殺され、重心位置がＧ１である成分のみが抽出されるのである。
【００２２】上述の説明から明らかなように、各受光素子２１ａ，２１ｂの出力により求められる距離ｘａ，ｘｂと、対象物４までの真の距離Ｘとの間には、次式の関係が成立する。
Ｘ＝（ｘａ＋ｘｂ）／２一方、従来例として説明したように、受光素子２１ａ，２１ｂから出力される位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ、ｉ１ｂ，ｉ２ｂと距離ｘａ，ｘｂとの間には、次式の関係がある。
ｘａ／Ｌ＝ｉ２ａ／（ｉ１ａ＋ｉ２ａ）
ｘｂ／Ｌ＝ｉ２ｂ／（ｉ１ｂ＋ｉ２ｂ）
したがって、次式が得られる。
Ｘ＝Ｌ｛ｉ２ａ／（ｉ１ａ＋ｉ２ａ）＋ｉ２ｂ／（ｉ１ｂ＋ｉ２ｂ）｝／２ここで、ｉ２ａ＝｛（ｉ２ａ−ｉ１ａ）＋（ｉ１ａ＋ｉ２ａ）｝／２、ｉ２ｂ＝｛（ｉ２ｂ−ｉ１ｂ）＋（ｉ１ｂ＋ｉ２ｂ）｝／２を適用すれば、Ｘ＝Ｌ｛（ｉ２ａ−ｉ１ａ）／（ｉ１ａ＋ｉ２ａ）＋１｝／４＋Ｌ｛（ｉ２ｂ−ｉ１ｂ）／（ｉ１ｂ＋ｉ２ｂ）＋１｝／４また、両受光素子２１ａ，２１ｂを同仕様とし、同条件で動作させるから、ｉ１ａ＋ｉ２ａ＝ｉ１ｂ＋ｉ２ｂという関係があり、これらの関係を用いて整理すると、距離Ｘは以下のように表すことができる。
Ｘ＝Ｌ〔｛（ｉ２ａ＋ｉ２ｂ）−（ｉ１ａ＋ｉ１ｂ）｝／（ｉ１ａ＋ｉ２ａ）＋２〕／４このように、２個の受光素子２１ａ，２１ｂから出力される位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ，ｉ１ｂ，ｉ２ｂを上述のように組み合わせることで、２次反射の影響による誤差を除去することができるのである。
【００２３】本実施形態においては、受光素子２１ａ，２１ｂを並列接続しているから、２次反射が生じない条件では１個の受光素子２１ａ，２１ｂの出力のみでも対象物４までの距離を測定することが可能である。したがって、図７に示すように、Ｖ字状の溝部４ｂが存在するような対象物４であっても、死角を形成することなく距離を測定することが可能になる。なお、図７において矢印はセンサヘッド５をこの方向に走査することを意味する。
【００２４】（実施形態２）本実施形態は、図８に示すように、受光素子２１ａ，２１ｂの出力をそれぞれＩ／Ｖ変換回路３１ａ，３１ｂに入力して電圧信号に変換した後に、初段アンプ３２に入力しているものである。この構成では、微弱な電流信号を合成するのではなく電圧信号に変換した後に合成しているから、外部雑音の影響を実施形態１よりも受けにくくなる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００２５】（実施形態３）本実施形態は、図９に示すように、各受光素子２１ａ，２１ｂの出力からそれぞれ距離を求めた後に、演算回路３８において両距離の平均値を求めることによって測定値の誤差を除去するものである。つまり、各受光素子２１ａ，２１ｂごとに、Ｉ／Ｖ変換回路３１ａ，３１ｂ、初段アンプ３２ａ，３２ｂ、同期検波回路３３ａａ，３３ｂａ，３３ａｂ，３３ｂｂ、フィルタ回路３４ａａ，３４ｂａ，３４ａｂ，３４ｂｂ、減算回路３５ａ，３５ｂ、加算回路３６ａ，３６ｂ、リニアライズ回路３７ａ，３７ｂを設けているのであって、各受光素子２１ａ，２１ｂから出力される位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ，ｉ１ｂ，ｉ２ｂに基づいて対象物４までの距離に対応したアナログ値がリニアライズ回路３７ａ，３７ｂから出力されるようになっている。ここで、投光手段１と受光手段２ａ，２ｂとの光学的配置関係は実施形態１と同様であり、各受光素子２１ａ，２１ｂから出力される位置信号ｉ１ａ，ｉ２ａ，ｉ１ｂ，ｉ２ｂにより対象物４までの距離を求める回路部分の動作が等しければ、実施形態１での説明から明らかなように各リニアライズ回路３７ａ，３７ｂの出力値の平均値を求めることによって誤差成分を除去することができる。つまり、演算回路３８は両リニアライズ回路３７ａ，３７ｂの出力値の平均値を演算するように構成されている。
【００２６】本実施形態の他の構成は実施形態１と同様であるが、各受光素子２１ａ，２１ｂごとに対象物４までの距離を求めているから、対象物４にＶ字状の溝部４ｂが形成されている場合のように死角が形成される場合には演算回路３８の出力値は対象物４までの距離に対応しなくなる。したがって、死角が形成されるような対象物４については、各リニアライズ回路３７ａ，３７ｂの出力値を選択的に用いることになる。
【００２７】上述した各実施形態では、投光手段１と受光手段２ａ，２ｂとの光軸を含む平面に直交しかつ投光手段１の光軸を含む平面に対して面対称となるように受光手段２ａ，２ｂを配置していたが、投光手段１の光軸を含む一つの平面を対称面として受光手段２ａ，２ｂを配置すれば、光ビームの照射位置以外で対称面に直交する方向に生じる輝点での誤差成分を除去することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】請求項１の発明は、一対の受光手段を光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、投光スポットと受光光学系の中心とを通る直線から各受光素子の受光面にそれぞれ形成される受光スポットの重心位置までの偏差を相殺して対象物までの距離を求めるから、両受光素子の対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、両受光素子の出力を用いることによって受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができるという利点がある。
【００２９】請求項２の発明は、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、両ＰＳＤを対象物までの距離に応じて各一対の出力の信号値の増減が一致するように並列接続しているから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、両ＰＳＤの合成出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができるという利点がある。しかも、２個のＰＳＤを並列接続しているから、投光スポットが一方のＰＳＤからは死角になる位置に形成されている場合でも、他方のＰＳＤで検出することができる可能性が高くなり、対象物が複雑な形状であっても対象物までの距離を測定することが可能になるという利点がある。
【００３０】請求項３の発明は、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、距離演算手段が、各ＰＳＤから出力される電流信号である位置信号をそれぞれ電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路を備え、各ＰＳＤに対応したＩ／Ｖ変換回路の出力が対象物までの距離に応じて出力の信号値の増減を一致させるように２個ずつ共通接続されているから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、Ｉ／Ｖ変換回路の出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができるという利点がある。しかも、Ｉ／Ｖ変換回路の出力を２個ずつ共通接続しているから、投光スポットが一方のＰＳＤからは死角になる位置に形成されている場合でも、他方のＰＳＤで検出することができる可能性が高くなり、対象物が複雑な形状であっても対象物までの距離を測定することが可能になるという利点がある。
【００３１】請求項４の発明は、一対のＰＳＤを光ビームを含む平面に対して面対称に配置し、距離演算手段が、各ＰＳＤの出力に基づいてそれぞれ求めた距離の平均値を出力するから、両ＰＳＤの対称面に直交する方向において光ビームの２次反射による輝点が生じて各受光素子に形成される受光スポットの重心位置にずれが生じても、距離演算手段の出力からは受光スポットの重心位置のずれによる誤差成分を除去することができ、対象物までの距離を正確に検出することができるという利点がある。
【００３２】請求項５の発明のように、投光手段および受光手段を備えるセンサヘッドと、距離演算手段の主要部を備えるコントローラとを別体に設け、センサヘッドを走査するものでは、投光手段と受光手段との位置関係を保った状態で対象物の上で光ビームを走査することができ、対象物の各部位の形状を検出することができるという利点があり、しかも、センサヘッドをコントローラとは分離しているから、センサヘッドが比較的軽量になり、出力の小さい駆動源でもセンサヘッドを高速に走査することが可能になるという利点がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１８４１８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２８２３４４ |
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