JPS6266104A

JPS6266104A - optical distance detector

Info

Publication number: JPS6266104A
Application number: JP20765685A
Authority: JP
Inventors: Masanori Idesawa; 正徳出澤; Genichiro Kinoshita; 木下　源一郎
Original assignee: RIKEN
Current assignee: RIKEN
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1987-03-25
Also published as: JPH0465962B2

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は物体表面の傾斜情報を取得することのできる光
学的距離検出器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical distance detector that can obtain tilt information of an object surface.

（従来の技術）本発明者は特願昭５９−２７８６８２号明細書において
、第２図に示されるような、傾斜情報取得可能な距離検
出器を提案した。この検出器は、観測レンズＬを通して
、その先軸に対して軸対称な円錐面方向へ光を投射し、
これによって物体Ｏ上に生成された光像を観測レンズＬ
により観測面上へ投影し、各方位に対する半径方向位置
を検出して各方位に対する距離を検出するようにしたも
ので、物体までの距離および物体表面の傾斜ｌ′ｌ￥報
の同時検出を可能としたものである。(Prior Art) In Japanese Patent Application No. 59-278682, the present inventor proposed a distance detector capable of acquiring tilt information as shown in FIG. This detector projects light through the observation lens L in the direction of a conical surface that is axially symmetrical with respect to its tip axis,
As a result, the optical image generated on the object O is observed through the observation lens L.
It is designed to project onto the observation surface, detect the radial position in each direction, and detect the distance in each direction, making it possible to simultaneously detect the distance to the object and the inclination of the object surface. That is.

（発明が解決しようとする問題点）上述した距離検出器は３角測量の原理に基づいているが
、３角測徂の原理に基づく、距離検出法では、３角測量
の基線長が、検出精度を支配する一つの大きな要因とな
っている。基線長を短くすると検出精度の低下を来すこ
とになり、距離検出器を小型化する上で一つの障害とな
っている。(Problem to be Solved by the Invention) The distance detector described above is based on the principle of triangulation, but in the distance detection method based on the principle of triangulation, the baseline length of triangulation is This is one of the major factors governing accuracy. Shortening the baseline length causes a decrease in detection accuracy, which is an obstacle in downsizing the distance detector.

本発明の目的は、観測レンズの光軸に対し対称な面に沿
って光ビームを投射し、それを観測レンズにより、観測
面上へ投影したときの像の位置から距離情報を取１等す
る型の距離検出器において、３角測量における等価的な
基線長を拡大し、検出精度を高めること、言い換えれば
、逆に、等価的基線長すなわち検出精度を保ち、距離検
出器の大きさを小さくすることである。The purpose of the present invention is to project a light beam along a plane symmetrical to the optical axis of an observation lens, and use the observation lens to obtain distance information from the position of the image when projected onto the observation surface. In other words, it is possible to increase the equivalent baseline length in triangulation and increase the detection accuracy in this type of distance detector.In other words, it is possible to maintain the equivalent baseline length, that is, the detection accuracy, and reduce the size of the distance detector. It is to be.

（問題点を解決するための手段）この目的は、物体と観測レンズとの間に、反射鏡を配置
することにより達成される。(Means for solving the problem) This objective is achieved by arranging a reflecting mirror between the object and the observation lens.

（作用および効果）物体と観測レンズとの間に、反射鏡を設置すると、物体
面上の光軸が反射鏡で反射された後に観測レンズに入射
して、観測面上に投影像が形成されるようにる。従って
、基線長が拡大されたのと同じことになり、検出精度を
保ちつつ距離検出器の大きさを小さくすることができる
。(Functions and Effects) When a reflecting mirror is installed between the object and the observation lens, the optical axis on the object surface is reflected by the reflecting mirror and then enters the observation lens, forming a projected image on the observation surface. Let's do it. Therefore, this is equivalent to expanding the base line length, and the size of the distance detector can be reduced while maintaining detection accuracy.

（実施例）以下、具体的な例に基づいて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples.

第１図は本発明の一実施例の平面図である。物体０表面
上に投射された円環状パターンの輝像Ｔ（θ、）、Ｔ（
θ２）は、鏡Ｍで反射した後に観測レンズＬに入射し、
像位置検出用検出素子Ｐ上に像ＩＲ（θ＋）、１１（θ
２）を形成する。この像の半径方向位置ｒ（θ、）、ｒ
（θ２）を検出すれば、各方位における距離が求められ
る。第１図の構成では、等価な基線線は（１）式で、方
位（θ）方向の距離情報（光軸方向距離）Ｚ（θ）およ
び半径方向位置Ｒ（θ）は、（２）式および（３）式で
与えられる。FIG. 1 is a plan view of one embodiment of the present invention. Bright images T(θ,), T(
θ2) enters the observation lens L after being reflected by the mirror M,
Images IR(θ+) and 11(θ
2) Form. The radial position of this image r(θ,), r
(θ2), the distance in each direction can be determined. In the configuration shown in Figure 1, the equivalent baseline line is expressed by equation (1), and the distance information in the azimuth (θ) direction (distance in the optical axis direction) Z(θ) and the radial position R(θ) are expressed by equation (2). and is given by equation (3).

ＬＢＨ＝　（ＲＯｔ　ａ　ｎφ−ｄｔａｎα＋（ｄ　−
Ｒｏ）　ｔ　ａ　ｎ（２φ−α））／（ｔａｎφ−ｔａ
ｎα）・・・・・・　（１）Ｚ（θ）　＝（ｄ　　Ｒｏ
）（ｊ　ａ　ｎ（２φ−α）−２ｔａｎφ＋ｔａｎα）
ｒｕ（θ）／（ｔａｎφ−ｔａｎα）２／（ｒＲ（θ）−ａ−ｊａｎ（２φ−α））＋　ａ　　
（（ａ　−Ｒｏ）　　ｔ　　ａ　７１（２φ−α）ｘ（
ｔａｎ　　φ−ｔａｎ　α）＋（ｊ　　ａ　ｎ（２φ−α）　−ｔ　　ａ　ｎ　φ）
ｘ（Ｒｏ　　ｔ　　ａ　ｎ　φ−ｃｌｔａｎ　α））／
（ｔａｎ　　φ−ｔ　　ａ　　ｎ　α）２（ｒＲ（θ）
−ａ−ｊａｎ（２φ−α））・・・・・・　　（２）Ｒ
（θ）−Ｒ，十Ｚ（θ）ｔａｎα　−・・・・・　（３
）ただし、ここでαは投射ビームの開き角を、φは鏡の
開き角を示す。第１図は、α＝０、φ−０の場合に相当
する。φ＝０、α−０即ち鏡の光軸に対する傾斜角およ
び光ビームの光軸に対する発射角が零の場合には３角測
量における等価的な基線長は２ｄＲｏ　となり、本発明
の方法を適用しない場合のＲ６より長くなっている。LBH= (ROtanφ−dtanα+(d −
Ro) tan(2φ-α)/(tanφ-ta
nα)... (1) Z(θ) = (d Ro
)(j a n(2φ−α)−2tanφ+tanα)
ru(θ) /(tanφ−tanα)2/(rR(θ)−a−jan(2φ−α))+a
((a - Ro) t a 71 (2φ - α) x (
tan φ−tan α) +(j a n(2φ−α) −tan φ)
x(Rotan φ-cltan α))/
(tan φ−t a n α)2(rR(θ)
-a-jan(2φ-α))... (2) R
(θ)−R, 10Z(θ)tanα −・・・(3
) Here, α is the aperture angle of the projection beam, and φ is the aperture angle of the mirror. FIG. 1 corresponds to the case where α=0 and φ-0. When φ=0, α-0, that is, the inclination angle of the mirror with respect to the optical axis and the emission angle of the light beam with respect to the optical axis are zero, the equivalent baseline length in triangulation is 2dRo, and the method of the present invention is not applied. It is longer than R6 in case.

さらに、光ビームＢを分割するレンズＣとして円錐台の
ものを使用し、光ビームを観測レンズ光軸方向にも投射
して、物体表面上に輝点Ｔ、を生成するようにし、鏡Ｍ
で反射された後に観測レンズＬへ入射し、観測面上に投
影される輝点Ｔｆｆｉ　の像１．（θ−１１１（θ２）
の半径方向位Ｗ　ｒ　ｆｉｌ＋　ｒ　ｍ２を検出するこ
とにより特願昭５８−１６１０８８号明細書に開示され
る距離検出装置が合わせて実現されていることになり、
３角測最の原理に基づき観測レンズ光軸方向の距離（Ｚ
）も計測できる。Furthermore, a truncated conical lens C is used as the lens C that splits the light beam B, and the light beam is also projected in the optical axis direction of the observation lens to generate a bright spot T on the object surface.
The image 1 of the bright spot Tffi is reflected by the beam, enters the observation lens L, and is projected onto the observation surface. (θ−111(θ2)
By detecting the radial direction W r fil + r m2, the distance detection device disclosed in Japanese Patent Application No. 161088/1988 is realized.
Based on the principle of triangulation, the distance in the optical axis direction of the observation lens (Z
) can also be measured.

すなわち、第１図に示した構成とすることにより、観測
レンズ光軸上で物体表面までの距離および観測レンズ光
軸の周囲の円環状領域での物体表面までの距離を取得で
きる。したがって、光軸上での物体表面までの距離のみ
でなく、その部分における物体表面の傾斜の情報も正確
に検出できるため、物体表面の追跡などに極めて有効と
なる。That is, by adopting the configuration shown in FIG. 1, it is possible to obtain the distance to the object surface on the optical axis of the observation lens and the distance to the object surface in an annular region around the optical axis of the observation lens. Therefore, it is possible to accurately detect not only the distance to the object surface on the optical axis, but also information on the inclination of the object surface in that part, which is extremely effective for tracking the object surface.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は従来の傾斜情報取得可能な距離検出器の平面図
。 ○・・・・・・物体、　　Ｔ・・・・・・輝点、Ｌ・・
・・・・観測レンズ、Ｐ・・・・・像位置検出用素子、
Ｍ・・・・・反射鏡、Ｂ・・・・・光ビーム、Ｓ・・・
・・・光源。手続補正書（方式）昭和　　年　　月　　日特許庁長官　殿　　　　　　　　　　Ｃ１事件の表示　
　　昭和６０年特許願第２０７６５６号２、発明の名称
　　　　光学的距離検出器３、補正をする者事件との関係　　出願人名称　（６７９）理化学研究所４代理人FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a conventional distance detector capable of acquiring tilt information. ○...Object, T...Bright spot, L...
...observation lens, P...image position detection element,
M...Reflector, B...Light beam, S...
···light source. Procedural amendment (formality) Date of Showa Date: Mr. Commissioner of the Patent Office Indication of Case C1
1985 Patent Application No. 207656 2, Title of Invention Optical Distance Detector 3, Relationship to the Amendment Case Applicant Name (679) RIKEN 4 Agent

Claims

[Claims] An observation lens that projects an optical image formed on an object plane onto an observation plane, which projects light onto different parts of the object plane along a plane that is symmetrical with respect to the optical axis of the observation lens. a light beam generating means for projecting a beam to form the light image; a position detection optical sensor for detecting the position of the light image projected on the observation surface; and between the observation lens and the object. Optical distance detector consisting of a reflective mirror located at the