JPS6030883B2 - 光電ピツクアプ - Google Patents
光電ピツクアプInfo
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- JPS6030883B2 JPS6030883B2 JP50081382A JP8138275A JPS6030883B2 JP S6030883 B2 JPS6030883 B2 JP S6030883B2 JP 50081382 A JP50081382 A JP 50081382A JP 8138275 A JP8138275 A JP 8138275A JP S6030883 B2 JPS6030883 B2 JP S6030883B2
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- JP
- Japan
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- photoelectric
- light source
- light
- distance
- control element
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
- G01S7/4912—Receivers
- G01S7/4918—Controlling received signal intensity, gain or exposure of sensor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、２つの基準点間の距離を無接触測定する光電
ピックアプであって、前記２つの基準点のうち第１の基
準点がピックアプの平面上にあり、該平面上には光源か
らの光の放出面と、基準面により反射された光源からの
ビームにより照射される光亀素子とが並列して設けられ
ており、第２の基準点は基準面上にある、光電ピックァ
プに関する。
ピックアプであって、前記２つの基準点のうち第１の基
準点がピックアプの平面上にあり、該平面上には光源か
らの光の放出面と、基準面により反射された光源からの
ビームにより照射される光亀素子とが並列して設けられ
ており、第２の基準点は基準面上にある、光電ピックァ
プに関する。
光電ピックアプによって２つの基準点間の距離を検出す
ることは既に公知である。
ることは既に公知である。
しかしこの種のピックアプは光電素子および光源の老化
現象、温度変化、汚れのために長時間の作動特性にむら
が生ずるという欠点を有する。本発明の課題は上述の欠
点を生じない公知の光電ピックアプを改善することにあ
る。
現象、温度変化、汚れのために長時間の作動特性にむら
が生ずるという欠点を有する。本発明の課題は上述の欠
点を生じない公知の光電ピックアプを改善することにあ
る。
この課題は本発明によれば次のようにして解決される、
すなわち基準面が散乱反射面として形成されており、ピ
ックアプの平面上に光軍制御素子が設けられており、該
光電制御素子は光電素子と同様に、基準面により反射さ
れた光源からの光のビーム路中に配置されており、この
光電制御素子により光源を、この光電制御素子に一定の
ホト電流が流れるように制御することができ、このとき
光電素子のホト電流が両基準点間の距離の尺度となるよ
うにする。
すなわち基準面が散乱反射面として形成されており、ピ
ックアプの平面上に光軍制御素子が設けられており、該
光電制御素子は光電素子と同様に、基準面により反射さ
れた光源からの光のビーム路中に配置されており、この
光電制御素子により光源を、この光電制御素子に一定の
ホト電流が流れるように制御することができ、このとき
光電素子のホト電流が両基準点間の距離の尺度となるよ
うにする。
本発明の有利な実施例によれば、光電素子および制御素
子をホトダィオードとして構成し、また制御素子として
構成されたホトダィオードを制御回路に配置し、この制
御回路は演算増幅器を有し、その非反転入力側は抵抗を
介して接地され、その反転入力側は正給電電圧に接続さ
れたホトダィオードと抵抗と負給電電圧に接続された調
整抵抗との接続点に接続され、他方演算増幅器の出力側
をトランジスタのベースに接続し、コレクタを光源を介
して正給電電圧に接続し、ェミツタを抵抗を介して接地
する。
子をホトダィオードとして構成し、また制御素子として
構成されたホトダィオードを制御回路に配置し、この制
御回路は演算増幅器を有し、その非反転入力側は抵抗を
介して接地され、その反転入力側は正給電電圧に接続さ
れたホトダィオードと抵抗と負給電電圧に接続された調
整抵抗との接続点に接続され、他方演算増幅器の出力側
をトランジスタのベースに接続し、コレクタを光源を介
して正給電電圧に接続し、ェミツタを抵抗を介して接地
する。
本発明の他の有利な実施例によれば、ランベルトの余弦
法則により散乱反射する面を基準面として使用する。
法則により散乱反射する面を基準面として使用する。
本発明の別の有利な実施例によれば、基準面をＡ夕２０
３−セラミックから構成し、また調整のために例えばレ
ザ光線により暗部ないし光を反射しない部分を設けるよ
うにする。
３−セラミックから構成し、また調整のために例えばレ
ザ光線により暗部ないし光を反射しない部分を設けるよ
うにする。
同様に本発明の有利な実施例の場合、発光ダイオードを
光源として使用する。
光源として使用する。
そのほか本発明の実施例は豆白熱球を光源として使用し
、その光源をライトガイドを通って基準面へ放射できる
ようにすると好適である。
、その光源をライトガイドを通って基準面へ放射できる
ようにすると好適である。
以下図示の実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図に示す光電ピックァプは検知体１および基準面２
とから成る。
とから成る。
検知体１内に光源３が配置され、光源を豆白熱球ないし
発光ダイオードとして構成することができる。耐振効果
は光源３を支持ダンパ４内に装着することによって得ら
れる。光源３から放射された光線はライトガイド５（フ
アィバ東）を通って検知体１の端面６へ達するようにな
っている。同様に検知体１の端面６に光電素子７および
光電制御素子８が設けられている。ホトダィオードを光
電素子および光電制御素子として使用すると有利である
。以下第１図に示す光電ピックアプの動作について説明
する。
発光ダイオードとして構成することができる。耐振効果
は光源３を支持ダンパ４内に装着することによって得ら
れる。光源３から放射された光線はライトガイド５（フ
アィバ東）を通って検知体１の端面６へ達するようにな
っている。同様に検知体１の端面６に光電素子７および
光電制御素子８が設けられている。ホトダィオードを光
電素子および光電制御素子として使用すると有利である
。以下第１図に示す光電ピックアプの動作について説明
する。
ライトガイド５から放射されたビームが基準面２（基準
点のうちの一方が存在する）から反射されることによっ
て、２つの基準点間の距離測定が光学的反射で行われる
。
点のうちの一方が存在する）から反射されることによっ
て、２つの基準点間の距離測定が光学的反射で行われる
。
基準面２から反射されたビームは光電素子および光電制
御素子内にホト電流ｌｐｈを発生する。光電素子７に発
生するホト電流は両基準点間の間隔に対するアナ。グ量
となる。零点抑圧で動作できるようにすると有利である
ので、第２基準点は検知体１の端面６の外部に存在する
。光霧制御素子８に常に一定のホト電流ｌｐｈが流れる
ように、光源３の強度は光電制御素子８によって調整さ
れる。それによって光源のビーム発生効率の変動、ホト
ダィオード（同じような特性を有する限り）の感度の変
動および基準面２の輝度特性の変化を補償することがで
きる。この点については後に詳しく説明する。豆白熱球
を光源３として使用の際、ライトガイド５を間に介挿す
ることにより、ホトダィオード７．８の余りに急激な熱
負荷を相応の間隔および絶縁で防止できる利点を有する
。
御素子内にホト電流ｌｐｈを発生する。光電素子７に発
生するホト電流は両基準点間の間隔に対するアナ。グ量
となる。零点抑圧で動作できるようにすると有利である
ので、第２基準点は検知体１の端面６の外部に存在する
。光霧制御素子８に常に一定のホト電流ｌｐｈが流れる
ように、光源３の強度は光電制御素子８によって調整さ
れる。それによって光源のビーム発生効率の変動、ホト
ダィオード（同じような特性を有する限り）の感度の変
動および基準面２の輝度特性の変化を補償することがで
きる。この点については後に詳しく説明する。豆白熱球
を光源３として使用の際、ライトガイド５を間に介挿す
ることにより、ホトダィオード７．８の余りに急激な熱
負荷を相応の間隔および絶縁で防止できる利点を有する
。
光源３およびホトダィオード７，８の幾何学的配置を変
えることにより、特性曲線を種々の形に調整することが
できる。
えることにより、特性曲線を種々の形に調整することが
できる。
ランベルトの余弦法則により散乱反射する面、例えばＡ
そ２０３−セラミック体を基準面２として使用すると有
利である。
そ２０３−セラミック体を基準面２として使用すると有
利である。
・その際光電ピックァプは基準面の傾倒度および勾配に
無関係となる。ピックアプの調整のため、第１図の基準
面２の裏側の室を黒色の中空室として構成して、例えば
レザ光線により孔を基準面に設けることにより光を反射
しない暗部を形成する。その一例を第２図を用いて説明
する。
無関係となる。ピックアプの調整のため、第１図の基準
面２の裏側の室を黒色の中空室として構成して、例えば
レザ光線により孔を基準面に設けることにより光を反射
しない暗部を形成する。その一例を第２図を用いて説明
する。
第２図に示すように、光源３は、距離ｅが増すにつれ、
その照射領域Ｑが大きくなる。受光素子７も、やはり距
離ｅが増すにつれ視野３が大きくなる。基準面の地点ｘ
，ｙ，ｚに暗部を設けると、暗部ｘは距離ｅｏにおいて
初めて受光素子７によって検出される。距離ｅｏより僅
かな距離ｅでは暗部ｘは光電素子７の視野３の外にある
からである。距離ｅｏでは暗部ｙおよびｚは光源３の照
射領域外にあるので、光電素子７によって検出されない
。距離ｅ，において暗部ｙおよびｚも光源３の照射領域
内に入るので、光電素子によって検出される。このよう
に光電素子に光を検出できるように、基準面に対するピ
ックアブを調整することができる。第１図に示す光電ピ
ックアプの電気回路を第３図に示す。
その照射領域Ｑが大きくなる。受光素子７も、やはり距
離ｅが増すにつれ視野３が大きくなる。基準面の地点ｘ
，ｙ，ｚに暗部を設けると、暗部ｘは距離ｅｏにおいて
初めて受光素子７によって検出される。距離ｅｏより僅
かな距離ｅでは暗部ｘは光電素子７の視野３の外にある
からである。距離ｅｏでは暗部ｙおよびｚは光源３の照
射領域外にあるので、光電素子７によって検出されない
。距離ｅ，において暗部ｙおよびｚも光源３の照射領域
内に入るので、光電素子によって検出される。このよう
に光電素子に光を検出できるように、基準面に対するピ
ックアブを調整することができる。第１図に示す光電ピ
ックアプの電気回路を第３図に示す。
その際光電制御素子として構成されたホトダィオード８
は電気制御回路に配置されている。制御回路は演算増幅
器１８を有し、その非反転入力側は抵抗１９を介して薮
地され、その反転入力側はホトダィオード８、抵抗２１
、負荷電電圧に接続された調整抵抗２２との接続点２０
に接続されている。他方演算増幅器１８の出力側はトラ
ンジスタ２３のベースに接続され、コレクタは光源３を
介して正給電電圧へ接続され、ェミッタは抵抗２４を介
して接地されている。給電電圧を例えば電池から供給す
ることができる。光電素子として構成されたホトダィオ
ード７は演算増幅器２６の反転入力側に対する電源とし
て作用している。
は電気制御回路に配置されている。制御回路は演算増幅
器１８を有し、その非反転入力側は抵抗１９を介して薮
地され、その反転入力側はホトダィオード８、抵抗２１
、負荷電電圧に接続された調整抵抗２２との接続点２０
に接続されている。他方演算増幅器１８の出力側はトラ
ンジスタ２３のベースに接続され、コレクタは光源３を
介して正給電電圧へ接続され、ェミッタは抵抗２４を介
して接地されている。給電電圧を例えば電池から供給す
ることができる。光電素子として構成されたホトダィオ
ード７は演算増幅器２６の反転入力側に対する電源とし
て作用している。
演算増幅器２６の非反転入力側は抵抗２７を介して接地
されている。演算増幅器２６の出力側２８に２つの基準
点間の間隔に相応するアナログ電圧が取出され、図示し
てない測定器に指示されるようになっている。第４図の
ダイヤグラムに、第１図の実施例に関する２つの基準点
間の距離ｅに依存するホト電流ｌｐｈの経過を示す。
されている。演算増幅器２６の出力側２８に２つの基準
点間の間隔に相応するアナログ電圧が取出され、図示し
てない測定器に指示されるようになっている。第４図の
ダイヤグラムに、第１図の実施例に関する２つの基準点
間の距離ｅに依存するホト電流ｌｐｈの経過を示す。
光源３が一定の光の強度を放射すると仮定して、光電素
子７により特性曲線ａが測定され、また光電制御素子８
により特性曲線ｂが測定される。第１図の実施例におい
て、光電素子７のホト電流は距離ｅが零のとき本来なら
ば特性曲線ｂと同様零から出発しなければならない。な
ぜなら、第２図からわかるように光電素子７の視野８は
距離が極めて小さい場合、光源３の照射領域Ｑにはいら
ないからである。光電素子７の視野Ｐが光源３の照射領
域Ｑを完全に含む直後に、光電素子７のホト電流（特性
曲線ｂ）が最大になり、それから距離ｅの２乗に比例し
て減少する。光電制御素子８のホト電流（特性曲線ｂ）
も類似の経過を示す。ただ違うのは、光電制御素子８は
光源３から光電素子７よりも離れているので、光軍制御
素子８の視野が光源３の照射領域Ｑを完全に含む距離ｅ
、ひいてはホト電流ｂが最大になる距離が、光電素子７
よりも大きくなる。最大値以降は、距離ｅが長くなるに
つれ特性曲線ｂも特性曲線ａと同様の経過を示す。光電
制御素子として使用するホトダィオード８に破線ｃに相
応する一定のホト電流＋ｌｐｈが流れるように光源３が
制御された場合、光電素子として使用するホトダィオー
ド７において破線の特性４曲線ｄを測定することができ
る。
子７により特性曲線ａが測定され、また光電制御素子８
により特性曲線ｂが測定される。第１図の実施例におい
て、光電素子７のホト電流は距離ｅが零のとき本来なら
ば特性曲線ｂと同様零から出発しなければならない。な
ぜなら、第２図からわかるように光電素子７の視野８は
距離が極めて小さい場合、光源３の照射領域Ｑにはいら
ないからである。光電素子７の視野Ｐが光源３の照射領
域Ｑを完全に含む直後に、光電素子７のホト電流（特性
曲線ｂ）が最大になり、それから距離ｅの２乗に比例し
て減少する。光電制御素子８のホト電流（特性曲線ｂ）
も類似の経過を示す。ただ違うのは、光電制御素子８は
光源３から光電素子７よりも離れているので、光軍制御
素子８の視野が光源３の照射領域Ｑを完全に含む距離ｅ
、ひいてはホト電流ｂが最大になる距離が、光電素子７
よりも大きくなる。最大値以降は、距離ｅが長くなるに
つれ特性曲線ｂも特性曲線ａと同様の経過を示す。光電
制御素子として使用するホトダィオード８に破線ｃに相
応する一定のホト電流＋ｌｐｈが流れるように光源３が
制御された場合、光電素子として使用するホトダィオー
ド７において破線の特性４曲線ｄを測定することができ
る。
曲線ｄはａの特性曲線値をｂの特性曲線値で割算するこ
とにより得られる。換言すれば曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄの間
には次の関係ｄ＝ａ／ｂ●Ｃ が成り立つ。
とにより得られる。換言すれば曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄの間
には次の関係ｄ＝ａ／ｂ●Ｃ が成り立つ。
つまり光電制御素子８を流れるホト電流ｃは−定である
という前提のもとに、ａの特性曲線値をｂの特性曲線値
で割算することによりｄの特性曲線値が得られる。
という前提のもとに、ａの特性曲線値をｂの特性曲線値
で割算することによりｄの特性曲線値が得られる。
光源３の発生効率と、ホトダィ０オード７，８の感度と
基準面２の反射特性の各々の物理的量に依存して特性曲
線ａおよびｂに置換される。ホトダイオード８の一定の
ホト電流＋ｌｐｈの大きさは、負の給電電圧および調整
抵抗２２によって前もって選出することができる。つま
りタ光源３の発光効率が変動すれば光電制御素子８を流
れるホト電流も変化し、これにより光源の強度が、光電
制御素子８に再び一定のホト電流ｃが流れるまで調整さ
れる相応の方法で、両ホトダィオードの感度が変動した
場合、および基準面２の反射特性が変化した場合も、光
源３の強度が、光電制御素子８に再び一定のホト電流が
流れる迄調整される。光電ピックアプは種々の使用方法
において機械的磨耗が生ずることないこ２つの基準点間
の距離を無接触のまま迅速に検出できるという利点を有
する。
基準面２の反射特性の各々の物理的量に依存して特性曲
線ａおよびｂに置換される。ホトダイオード８の一定の
ホト電流＋ｌｐｈの大きさは、負の給電電圧および調整
抵抗２２によって前もって選出することができる。つま
りタ光源３の発光効率が変動すれば光電制御素子８を流
れるホト電流も変化し、これにより光源の強度が、光電
制御素子８に再び一定のホト電流ｃが流れるまで調整さ
れる相応の方法で、両ホトダィオードの感度が変動した
場合、および基準面２の反射特性が変化した場合も、光
源３の強度が、光電制御素子８に再び一定のホト電流が
流れる迄調整される。光電ピックアプは種々の使用方法
において機械的磨耗が生ずることないこ２つの基準点間
の距離を無接触のまま迅速に検出できるという利点を有
する。
ピックアプは急激に変化する磁界に無関係、例えば回転
時の電動機に関係なく本発明による構造で長時間安定で
ある。この光電ピックアプは内燃機関の吸入管内に配置
された空気測定器の位置（吸入空気量に相応する）を無
接触で指示するために最適である。
時の電動機に関係なく本発明による構造で長時間安定で
ある。この光電ピックアプは内燃機関の吸入管内に配置
された空気測定器の位置（吸入空気量に相応する）を無
接触で指示するために最適である。
第１図は本発明の実施例による光電ピックアプの断面略
図、第２図は第１図の光電ピックアプにおける光源の照
射領域と光電素子の視野との関係を示す略図、第３図は
本発明による光電ピックアプの回路図、第４図は光電素
子および光軍制御素子の特性曲線のダイヤグラムを示す
。 １・・・・・・検知体、２・・・・・・基準面、３・・
…・光源、４・・・・・・支持体、５・・・・・・ビー
ム路、７・・・・・・光電素子、８・・・・・・光電制
御素子、ｅ・・・・・・距離。 第１図第２図 第３図 第４図
図、第２図は第１図の光電ピックアプにおける光源の照
射領域と光電素子の視野との関係を示す略図、第３図は
本発明による光電ピックアプの回路図、第４図は光電素
子および光軍制御素子の特性曲線のダイヤグラムを示す
。 １・・・・・・検知体、２・・・・・・基準面、３・・
…・光源、４・・・・・・支持体、５・・・・・・ビー
ム路、７・・・・・・光電素子、８・・・・・・光電制
御素子、ｅ・・・・・・距離。 第１図第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ ２つの基準点間の距離を無接触測定する光電ピツク
アプであつて、前記２つの基準点のうち第１の基準点が
ピツクアプの平面上にあり、該平面上には光源からの光
の放出面と、基準面により反射された光源からのビーム
により照射される光電素子とが並列して設けられており
、第２の基準点は基準面上にある、光電ピツクアプにお
いて、基準面２が散乱反射面として形成されており、ピ
ツクアプの平面６上に光電制御素子８が設けられており
、該光電制御素子は光電素子７と同様に、光源３の、基
準面から反射した光のビーム路中に配置されており、こ
の光電制御素子により光源３を、この光電制御素子８に
一定のホト電流が流れるように制御することができ、こ
のとき光電素子７のホト電流が両基準点間の距離の尺度
となることを特徴とする光電ピツクアプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2431630.1 | 1974-07-02 | ||
| DE2431630A DE2431630C2 (de) | 1974-07-02 | 1974-07-02 | Optoelektronischer Aufnehmer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5126002A JPS5126002A (ja) | 1976-03-03 |
| JPS6030883B2 true JPS6030883B2 (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=5919448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50081382A Expired JPS6030883B2 (ja) | 1974-07-02 | 1975-07-01 | 光電ピツクアプ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4040740A (ja) |
| JP (1) | JPS6030883B2 (ja) |
| DE (1) | DE2431630C2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1563200A (en) * | 1975-10-16 | 1980-03-19 | Keystone Int | Position-detecting systems |
| JPS53126791A (en) * | 1977-04-12 | 1978-11-06 | Canon Kk | Ophthalmolgic decice |
| US4295740A (en) * | 1978-09-05 | 1981-10-20 | Westinghouse Electric Corp. | Photoelectric docking device |
| US4266123A (en) * | 1978-11-20 | 1981-05-05 | Owen-Illinois, Inc. | Automatic scanner |
| DE3221621C2 (de) * | 1982-06-08 | 1985-10-03 | Zahnräderfabrik Renk AG, 8900 Augsburg | Fotoelektrischer Stellungsgeber für Antriebsanlagen von Fahrzeugen |
| US4712000A (en) * | 1983-10-21 | 1987-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotary encoder with source-adjacent light sampling and control |
| JPS61155912A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Daihatsu Motor Co Ltd | 光学式傾斜角度検出装置 |
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