JPH0410569B2 - - Google Patents
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- JPH0410569B2 JPH0410569B2 JP24960483A JP24960483A JPH0410569B2 JP H0410569 B2 JPH0410569 B2 JP H0410569B2 JP 24960483 A JP24960483 A JP 24960483A JP 24960483 A JP24960483 A JP 24960483A JP H0410569 B2 JPH0410569 B2 JP H0410569B2
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- JP
- Japan
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- light
- lens
- measured
- light receiving
- distance
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- Expired
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
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- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/10—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、産業用高精度視覚センサとして用い
る光学的三角測距方式の距離センサに関するもの
である。
る光学的三角測距方式の距離センサに関するもの
である。
一般に、この種の光学的三角測距方式の距離セ
ンサは第１図に示すように、LED、半導体レー
ザなどよりなる光源１から放射される光を投光ビ
ームＰとして被測定物体Ｘに投光する投光用レン
ズ２と、被測定物体Ｘからの反射光Ｒを受光して
受光素子４上に投光スポツト像Ｓを結像させる受
光用レンズ３とを所定距離l0だけ離して配設し、
受光素子４上に結像された投光スポツト像Ｓの位
置を検出することにより被測定物体Ｘまでの距離
ｌを測定するようになつている。ここに、受光素
子４は位置検知素子PSDあるいは複数のホトダ
イオードにて形成され、被測定物体Ｘの距離ｌの
変化に応じて矢印Ａ方向に移動する投光スポツト
像Ｓの位置を検出し、この検出出力に基いて被測
定物体Ｘまでの距離ｌが演算されるようになつて
いる。ところで、この測距方式においては、被測
定物体Ｘの表面に投光ビームＰを照射し、その拡
散反射光Ｐを受光用レンズ３で集光して、受光素
子４上に結像した投光スポツト像の位置を検出し
ているが、被測定物体Ｘの表面の反射状態によつ
て測距誤差が生じるという問題があつた。すなわ
ち、物体の表面反射には、第２図に示すように、
紙、木材表面などの完全拡散面に近いもの（同図
ａ）、金属、アクリル表面などの正反射成分の強
いもの（同図ｂ）、完全鏡面のように正反射成分
のみのもの（同図ｃ）などがあり、その正反射成
分によつて測距不能あるいは測距誤差が大きくな
つてしまうわけである。例えば、第２図ｃに示す
ように拡散反射成分が全くない完全鏡面は測距が
不可能となり、一方、第２図ｂのように正反射成
分の強いものにあつては正反射成分を受光しない
ようにすれば測定が可能であるがが、第３図に示
すように被測定物体Ｘが傾いて投受光軸が反射面
に対して正反射位置になつてしまうと、測距不能
あるいは測距誤差が大きくなるという問題が発生
する。そこで、このような問題点を解決するため
には、投光用レンズ２と受光用レンズ３との間の
距離l0すなわち基線長を長く取れば良いことにな
るが、距離l0を長くとると、距離センサの全体形
状が大きくなつてしまうという欠点があつた。す
なわち、第４図は正反射成分Rbが受光されるか
否かを示す動作説明図であり、投、受光用レンズ
２，３の位置にて設定される角度γよりも被測定
物体Ｘの傾き角αによる正反射角β（＝2α）が小
さい場合には、正反射成分による影響を受けない
ようにすることができるわけである。ここに、被
測定物体Ｘの傾き角αの許容範囲を大きくするに
は投、受光用レンズ２，３間の距離l0を長くして
角度γを大きくすれば良いことになる。しかしな
がら、投、受光用レンズ２，３間の距離l0を長く
すると投、受光用レンズ２，３および他の部品を
収納するケースが大形化してしまうという欠点が
あつた。
ンサは第１図に示すように、LED、半導体レー
ザなどよりなる光源１から放射される光を投光ビ
ームＰとして被測定物体Ｘに投光する投光用レン
ズ２と、被測定物体Ｘからの反射光Ｒを受光して
受光素子４上に投光スポツト像Ｓを結像させる受
光用レンズ３とを所定距離l0だけ離して配設し、
受光素子４上に結像された投光スポツト像Ｓの位
置を検出することにより被測定物体Ｘまでの距離
ｌを測定するようになつている。ここに、受光素
子４は位置検知素子PSDあるいは複数のホトダ
イオードにて形成され、被測定物体Ｘの距離ｌの
変化に応じて矢印Ａ方向に移動する投光スポツト
像Ｓの位置を検出し、この検出出力に基いて被測
定物体Ｘまでの距離ｌが演算されるようになつて
いる。ところで、この測距方式においては、被測
定物体Ｘの表面に投光ビームＰを照射し、その拡
散反射光Ｐを受光用レンズ３で集光して、受光素
子４上に結像した投光スポツト像の位置を検出し
ているが、被測定物体Ｘの表面の反射状態によつ
て測距誤差が生じるという問題があつた。すなわ
ち、物体の表面反射には、第２図に示すように、
紙、木材表面などの完全拡散面に近いもの（同図
ａ）、金属、アクリル表面などの正反射成分の強
いもの（同図ｂ）、完全鏡面のように正反射成分
のみのもの（同図ｃ）などがあり、その正反射成
分によつて測距不能あるいは測距誤差が大きくな
つてしまうわけである。例えば、第２図ｃに示す
ように拡散反射成分が全くない完全鏡面は測距が
不可能となり、一方、第２図ｂのように正反射成
分の強いものにあつては正反射成分を受光しない
ようにすれば測定が可能であるがが、第３図に示
すように被測定物体Ｘが傾いて投受光軸が反射面
に対して正反射位置になつてしまうと、測距不能
あるいは測距誤差が大きくなるという問題が発生
する。そこで、このような問題点を解決するため
には、投光用レンズ２と受光用レンズ３との間の
距離l0すなわち基線長を長く取れば良いことにな
るが、距離l0を長くとると、距離センサの全体形
状が大きくなつてしまうという欠点があつた。す
なわち、第４図は正反射成分Rbが受光されるか
否かを示す動作説明図であり、投、受光用レンズ
２，３の位置にて設定される角度γよりも被測定
物体Ｘの傾き角αによる正反射角β（＝2α）が小
さい場合には、正反射成分による影響を受けない
ようにすることができるわけである。ここに、被
測定物体Ｘの傾き角αの許容範囲を大きくするに
は投、受光用レンズ２，３間の距離l0を長くして
角度γを大きくすれば良いことになる。しかしな
がら、投、受光用レンズ２，３間の距離l0を長く
すると投、受光用レンズ２，３および他の部品を
収納するケースが大形化してしまうという欠点が
あつた。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、被測定物体の傾き
角の許容範囲が大きくかつ小型の距離センサを提
供することにある。
り、その目的とするところは、被測定物体の傾き
角の許容範囲が大きくかつ小型の距離センサを提
供することにある。
実施例 １
第５図は、本発明一実施例を示すもので、図中
５は角孔よりなるアパーチヤ６ａ，６ｂを有する
遮光板であり、凸レンズよりなる投、受光レンズ
２，３の内側半部２ａ，３ａ、すなわち、投光用
レンズ２の受光用レンズ３側の半部および受光用
レンズ３の投光用レンズ２側の半部を遮蔽すると
ともに、外側部２ｂ，３ｂを用いて投、受光を行
なうようにしたものであり、他の構成は従来例と
全く同一である。なお、第６図ａは投、受光レン
ズ２，３として丸形の凸レンズを用いた場合、第
６図ｂ，ｃは角形の凸レンズを用いた場合を示し
ており、第６図ｃは投光手段の両側にそれぞれ受
光手段を設けて被測定物体Ｘの投光ビームＰと直
交する方向の移動方向を検出するようにした場合
を示している。
５は角孔よりなるアパーチヤ６ａ，６ｂを有する
遮光板であり、凸レンズよりなる投、受光レンズ
２，３の内側半部２ａ，３ａ、すなわち、投光用
レンズ２の受光用レンズ３側の半部および受光用
レンズ３の投光用レンズ２側の半部を遮蔽すると
ともに、外側部２ｂ，３ｂを用いて投、受光を行
なうようにしたものであり、他の構成は従来例と
全く同一である。なお、第６図ａは投、受光レン
ズ２，３として丸形の凸レンズを用いた場合、第
６図ｂ，ｃは角形の凸レンズを用いた場合を示し
ており、第６図ｃは投光手段の両側にそれぞれ受
光手段を設けて被測定物体Ｘの投光ビームＰと直
交する方向の移動方向を検出するようにした場合
を示している。
いま、光源１からの光は投光用レンズ２の外側
部２ｂおよび遮光板５のアパーチヤ６ａを介して
投光され、この投光ビームＰの被測定物体Ｘによ
つて反射光Ｒは遮光板５のアパーチヤ６ｂおよび
受光用レンズ３の外側部３ｂを介して受光され、
受光素子４上に結像される。この際、投、受光用
レンズ２，３の内側部２ａ，３ａが遮光板５によ
つてマスクされるので、正反射成分が受光用レン
ズ３を介して入射する角度（すなわちγに相当）
が大きくなる。したがつて、投、受光用レンズ
２，３間の距離l0を変えることなく被測定物体Ｘ
の傾き角αの許容範囲を大きくすることができる
ことになる。この場合、遮光板５によつてマスク
される分だけ投受光量が少なくなるが、第６図
ｂ，ｃに示すように角形の凸レンズを用いること
により、投受光量の減少を少なくすることができ
る。なお、第５図において、発光素子１から投光
用レンズ２を介して投光される光の投光用レンズ
２の光軸に平行でない成分は、光学系のホルダや
光源の取付部等に反射して発生する理想光線とは
異なる迷光成分であり、被測定物体が鏡面に近い
物体の場合においては、この迷光成分が僅かであ
つても測定誤差の原因となる。本発明は、このよ
うな迷光成分による測定誤差を少なくすることが
できるようにしたものである。
部２ｂおよび遮光板５のアパーチヤ６ａを介して
投光され、この投光ビームＰの被測定物体Ｘによ
つて反射光Ｒは遮光板５のアパーチヤ６ｂおよび
受光用レンズ３の外側部３ｂを介して受光され、
受光素子４上に結像される。この際、投、受光用
レンズ２，３の内側部２ａ，３ａが遮光板５によ
つてマスクされるので、正反射成分が受光用レン
ズ３を介して入射する角度（すなわちγに相当）
が大きくなる。したがつて、投、受光用レンズ
２，３間の距離l0を変えることなく被測定物体Ｘ
の傾き角αの許容範囲を大きくすることができる
ことになる。この場合、遮光板５によつてマスク
される分だけ投受光量が少なくなるが、第６図
ｂ，ｃに示すように角形の凸レンズを用いること
により、投受光量の減少を少なくすることができ
る。なお、第５図において、発光素子１から投光
用レンズ２を介して投光される光の投光用レンズ
２の光軸に平行でない成分は、光学系のホルダや
光源の取付部等に反射して発生する理想光線とは
異なる迷光成分であり、被測定物体が鏡面に近い
物体の場合においては、この迷光成分が僅かであ
つても測定誤差の原因となる。本発明は、このよ
うな迷光成分による測定誤差を少なくすることが
できるようにしたものである。
実施例 ２
第７図は他の実施例を示すもので、７は遮光板
５を兼ねるケースであり、ケース７内に発光素子
１、受光素子４が配設されている。２′，３′は凸
レンズの内側半部を切除した凸レンズ半体よりな
る投、受光用レンズであり、それぞれアパーチヤ
６ａ，６ｂに嵌め込まれている。第８図ａ〜ｃは
投、受光用レンズ２′，３′の例を示すものであ
る。なお、動作については前記実施例と同一なの
で説明を省略する。
５を兼ねるケースであり、ケース７内に発光素子
１、受光素子４が配設されている。２′，３′は凸
レンズの内側半部を切除した凸レンズ半体よりな
る投、受光用レンズであり、それぞれアパーチヤ
６ａ，６ｂに嵌め込まれている。第８図ａ〜ｃは
投、受光用レンズ２′，３′の例を示すものであ
る。なお、動作については前記実施例と同一なの
で説明を省略する。
本発明は上述のように、光源から放射される光
を投光ビームとして被測定物体に投光する投光用
レンズと、被測定物体からの反射光を受光して受
光素子上に投光スポツト像を結像させる受光用レ
ンズとを所定距離だけ離して配設し、受光素子上
に結像された投光スポツト像の位置を検出するこ
とにより被測定物体までの距離を測定するように
して成る距離センサにおいて、投光用レンズとし
て受光用レンズ側の一部を除いた凸レンズを用い
るとともに、受光用レンズとして投光用レンズ側
の一部を除いた凸レンズを用いるようにしたもの
であり、投、受光用レンズ間の距離すなわち基線
長を変えることなく被測定物体の傾き角の許容範
囲を大きくすることができ、小型の距離センサを
提供することができるという効果がある。
を投光ビームとして被測定物体に投光する投光用
レンズと、被測定物体からの反射光を受光して受
光素子上に投光スポツト像を結像させる受光用レ
ンズとを所定距離だけ離して配設し、受光素子上
に結像された投光スポツト像の位置を検出するこ
とにより被測定物体までの距離を測定するように
して成る距離センサにおいて、投光用レンズとし
て受光用レンズ側の一部を除いた凸レンズを用い
るとともに、受光用レンズとして投光用レンズ側
の一部を除いた凸レンズを用いるようにしたもの
であり、投、受光用レンズ間の距離すなわち基線
長を変えることなく被測定物体の傾き角の許容範
囲を大きくすることができ、小型の距離センサを
提供することができるという効果がある。
第１図ａは従来例の概略構成図、第１図ｂは同
上の要部正面図、第２図乃至第４図は同上の動作
説明図、第５図は本発明一実施例の概略構成図、
第６図ａ，ｂ，ｃは同上の要部正面図、第７図は
他の実施例の概略構成図、第８図ａ，ｂ，ｃは同
上の要部正面図である。 １は光源、２は投光用レンズ、３は受光用レン
ズ、４は受光素子である。
上の要部正面図、第２図乃至第４図は同上の動作
説明図、第５図は本発明一実施例の概略構成図、
第６図ａ，ｂ，ｃは同上の要部正面図、第７図は
他の実施例の概略構成図、第８図ａ，ｂ，ｃは同
上の要部正面図である。 １は光源、２は投光用レンズ、３は受光用レン
ズ、４は受光素子である。
Claims (1)
- １ 光源から放射される光を投光ビームとして被
測定物体に投光する投光用レンズと、被測定物体
からの反射光を受光して受光素子上に投光スポツ
ト像を結像させる受光用レンズとを所定距離だけ
離して配設し、受光素子上に結像された投光スポ
ツト像の位置を検出することにより被測定物体ま
での距離を測定するようにして成る距離センサに
おいて、投光用レンズとして受光用レンズ側の一
部を除いた凸レンズを用いるとともに、受光用レ
ンズとして投光用レンズ側の一部を除いた凸レン
ズを用いるようにしたことを特徴とする距離セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24960483A JPS60135714A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 距離センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24960483A JPS60135714A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 距離センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135714A JPS60135714A (ja) | 1985-07-19 |
| JPH0410569B2 true JPH0410569B2 (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=17195488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24960483A Granted JPS60135714A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 距離センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135714A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63225116A (ja) * | 1987-03-14 | 1988-09-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学式変位測定装置 |
| JPH0729452Y2 (ja) * | 1988-03-30 | 1995-07-05 | アンリツ株式会社 | 変位測定装置 |
| JP2532730Y2 (ja) * | 1990-10-29 | 1997-04-16 | 和泉電気株式会社 | 距離センサ |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP24960483A patent/JPS60135714A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60135714A (ja) | 1985-07-19 |
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