距離測定装置
【目的】 位置検出素子（ＰＳＤ）を有し、その出力を正規化して物体までの距離を得るようにした距離測定装置において、割算器を用いることなく信号処理を行えるようにすること。
【構成】 ＰＳＤ４の出力をＩ／Ｖ変換器５，６によって電圧信号に変換する。そしてその出力を切換スイッチ１２，１３に与え、クロック発振器１１の第１のクロック信号ＣＫ１によって交互に接地するように切換える。そしてその出力とサンプルホールドした出力とを比較器１６によって比較することによって、割算器と等価な処理を行い、設定距離までの判別信号を出力するようにしている。
【構成】 ＰＳＤ４の出力をＩ／Ｖ変換器５，６によって電圧信号に変換する。そしてその出力を切換スイッチ１２，１３に与え、クロック発振器１１の第１のクロック信号ＣＫ１によって交互に接地するように切換える。そしてその出力とサンプルホールドした出力とを比較器１６によって比較することによって、割算器と等価な処理を行い、設定距離までの判別信号を出力するようにしている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光を物体検知領域に照射し三角測量法によって物体までの距離や変位を測定するための距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の距離測定装置は光ビームを物体検知領域に照射し、それと一定距離隔てて配置された位置検出素子、例えばポジションセンシティブディバイス（ＰＳＤ）に得られる反射光の受光位置に基づいて物体までの距離を検知するようにしている。図６は従来の距離測定装置の構成を示すブロック図である。本図において投光素子のドライブ回路１より投光素子２を駆動して集束レンズ３を介して物体検知領域に光ビームを照射しており、これと所定角度隔てた位置に位置検出素子ＰＳＤ４を配置する。このとき光ビームの照射方向に物体があれば反射光が得られるが、物体の位置によってＰＳＤの受光位置が変化し、その両端の電流出力も変化する。従ってＰＳＤ４の両端に得られる光電流出力をＩ／Ｖ変換器５及び６によって電圧信号に変換し、その出力を加算器７，減算器８によって加算及び減算を行う。そしてこれらの出力の比を割算器９によって算出することによって、物体までの位置信号を出力している。こうすれば物体の表面に反射率や受光量の総和にかかわらず受光信号を正規化して、物体までの距離に対応する信号が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような従来の距離測定装置では、対象物の反射率に左右されることなく変位出力を得るためには、割算器９が必要となる。この割算器９の出力Ｘは、Ｉ／Ｖ変換器５，６の出力を夫々ＶA ，ＶB とすると、次式で示される。
Ｘ＝Ａ（ＶA −ＶB ）／（ＶA ＋ＶB ）＋ＢここでＸは変位、Ａ，Ｂは変換係数である。このように従来の距離測定装置は割算器を用いる必要がある。従って回路構成が複雑で高価となる。又割算器の分母の入力レベルに制限があるため、ダイナミックレンジにも一定の限界があるという欠点があった。更に割算器の温度特性を向上させることが難しく、距離測定装置の総合的な温度特性を向上させることが難しいという欠点があった。
【０００４】本発明はこのような従来の割算器を用いた距離測定装置の問題点に鑑みてなされたものであって、割算器を用いることなく設定した距離内に物体が存在するかどうかを判別できるようにすることを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は投光素子を有し測定用光を検出領域に向かって投射する投光部と、投光部の光軸より一定角度をもって交差するように配置され、物体からの反射光を受光し照射位置によってその両端に異なった電流出力を与える位置検出素子を有する受光部と、を具備し、位置検出素子の受光出力に基づいて物体までの距離を検出する距離測定装置であって、位置検出素子の両端に得られる電流出力を電圧に変換する一対のＩ／Ｖ変換器と、周期的に投光素子を駆動すると共にその投光タイミングに合わせて第１，第２のクロック信号を交互に出力するクロック発生器と、Ｉ／Ｖ変換器の出力が夫々一方の切換接点に与えられ、他方の切換接点が接地され第１のクロック信号によって交互に接地側に接続される一対の切換スイッチと、切換スイッチの共通接続端に両端が接続され、測定距離に対応する分圧比を設定する可変抵抗器と、一方の切換スイッチの出力が与えられ、第１のクロック信号によって入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路の出力と可変抵抗器の中点の出力を比較する比較器と、比較器の出力を第２のクロック信号によって保持する保持回路と、を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明によれば、クロック発振器によって断続的に投光素子を駆動し、そのクロック信号とタイミングを合わせて第１のクロック信号によって一対の切換スイッチを切換えることによって可変抵抗器の分圧比とＰＳＤの入力信号に対応した信号が得られる。この信号をサンプルホールド回路によってホールドすることにより、比較器の一方の入力には常に一定の信号が得られる。又可変抵抗器の出力は常にクロック信号によって切換えられているため、第２のクロック信号のタイミングでは、他方のＩ／Ｖ変換器の出力が得られる。従ってこれを比較することによって可変抵抗器で設定された距離までに物体が存在するか否かを判別することができる。そして比較出力が得られる瞬間の可変抵抗器の出力を保持することによって、割算器を用いることなく物体までの位置信号を得るようにしている。又本願の請求項２の発明によれば、一方のＩ／Ｖ変換器の入力側に可変抵抗器を設け、その抵抗値を前述のように設定することにより可変抵抗器の分割比に対する設定距離を直線的に変化できるようにしている。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。本図において前述した従来例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例においてクロック発振器１１はドライブ回路１に投光クロック信号ＣＫ０を与えると共に、そのクロック信号と同一のタイミングで交互に第１，第２のクロック信号ＣＫ１，ＣＫ２を出力するものである。そしてＩ／Ｖ変換器５及び６は演算増幅器５ａ，５ｂによって構成され、その出力は夫々切換スイッチ１２，１３の一方の切換接点に接続される。切換スイッチ１２，１３の他方の切換接点は夫々接地されており、その共通接続点間には可変抵抗器１４が接続される。可変抵抗器１４は物体までの距離を設定するためのものであって、その分割比ｋは適宜設定されている。ここで可変抵抗器１４の両端の抵抗に対してその中点までの抵抗係数をｋ（０≦ｋ≦１）とする。そして可変抵抗器１４の中点はサンプルホールド回路１５及び比較器１６の一方の入力端に接続される。
【０００８】さて切換スイッチ１２及び１３は、クロック発振器１１の第１のクロック信号ＣＫ１によって交互に接地側、及びＩ／Ｖ変換器５，６側に切換えるものである。又この第１のクロック信号ＣＫ１はサンプルホールド回路１５の入力スイッチにも与えられている。サンプルホールド回路１５はＩ／Ｖ変換器５の出力が可変抵抗器１４によって分割されたレベルの信号を常に保持するものであり、その出力は比較器１６の他方の入力端に与えられる。比較器１６はこれらの入力信号を比較するものであって、その出力はラッチ回路１７に与えられる。ラッチ回路１７は第２のクロック信号ＣＫ２によって入力信号を保持し、物体までの距離に対応したデジタル信号を出力するものである。
【０００９】次に本実施例の動作について図２のタイムチャートを参照しつつ説明する。図２（ａ）はクロック発振器１１の投光素子駆動用の投光クロック信号ＣＫ０を示しており、（ｂ），（ｃ）は夫々これと同一のタイミングで交互に出力される第１，第２のクロック信号ＣＫ１，ＣＫ２を示している。クロック信号ＣＫ０によってドライブ回路１より投光素子２が駆動される。そうすれば物体までの距離に対応してＰＳＤ４に受光信号が得られる。この両端の電流出力ＩA ，ＩB は物体までの距離に対応して変化する信号である。この信号は夫々Ｉ／Ｖ変換器５，６によって電圧信号にＶA ，ＶBに変換され、切換スイッチ１２，１３に与えられる。ここで検出距離に対応して可変抵抗器１４の分割比ｋを適宜設定しておくものとする。
【００１０】さて時刻t1以降に第１のクロック信号ＣＫ１がＨレベルとなるタイミングでは、切換スイッチ１２，１３は図示のような位置にあり、切換スイッチ１２の共通接点がＩ／Ｖ変換器５の出力側に、切換スイッチ１３の共通接点が接地側に接続されるものとする。このとき可変抵抗器１４の中点より（１−ｋ）ＶA の信号が得られる。このタイミングではサンプルホールド回路１５の入力スイッチが閉成されるため、（１−ｋ）ＶA の信号がサンプリングされる。そして図２（ｂ）に示す第１のクロック信号ＣＫ１がＬレベルとなる間には、サンプルホールド回路１５によってその出力がホールドされる。又切換スイッチ１２の共通接点が接地され、切換スイッチ１３の共通接点がＩ／Ｖ変換器６の出力側に接続される。このときには可変抵抗器１４の中点よりｋＶB の信号が出力される。従って図２（ｄ）に示すように可変抵抗器（ＶＲ）１４より（１−ｋ）ＶA とｋＶB の信号が交互に得られることとなる。
【００１１】又図２（ｄ）に示すようにサンプルホールド回路１５は常に（１−ｋ）ＶA の信号を出力する。比較器１６ではこのサンプルホールド回路１５の出力と可変抵抗器１４の出力とを比較する。この比較器は第２のクロック信号ＣＫ２がＨのタイミングでのみ（１−ｋ）ＶA とｋＶB の比較を行う。なぜならば第１のクロック信号ＣＫ１がＨのタイミングでは、２つの入力信号は常に同一となるからである。ここで比較器１６はｋとＶA ／（ＶA ＋ＶB ）の比較を行っていることとなる。なぜならば仮に今、ｋＶB ＜（１−ｋ）ＶA とすれば、これはｋ（ＶA ＋ＶB ）＜ＶA 、即ちｋ＜ＶA ／（ＶA ＋ＶB ）
であって、この割算をしていることと等価となっている。ここで距離に対する変位出力ＶA ／（ＶA ＋ＶB ）は図３（ａ）に示すように変化し、一義に定まる。従って分割比ｋが０〜１のいずれかの間に比較器１６の値が反転する値が存在する。従って設定した値ｋ、即ち設定距離に対して比較器１６より物体までの距離が近いか遠いかを判別することができる。この出力は第２のクロック信号ＣＫ２によって図２（ｇ）に示すようにラッチ回路１７によりラッチされる。
【００１２】さて時刻t2で物体までの位置が変化したものとすると、それに対応して可変抵抗器１４の出力レベルが変化する。従って次の第１のクロック信号ＣＫ１のタイミングでは図２（ｅ），（ｆ）に示すようにサンプルホールド回路１５の出力が低下し、それによって比較器１６の出力も反転する。従って図２（ｇ）に示すように、次の第２のクロック信号ＣＫ２のタイミングでその出力がラッチ回路１７によって保持され、出力されることとなる。
【００１３】次に本発明の第２実施例について説明する。図４は第２実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図、図５はその光学系部分を詳細に示す図である。これらの図において前述した第１実施例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。さて本実施例ではＩ／Ｖ変換器５の入力抵抗を可変抵抗器２２とし、その抵抗値をＲａとする。そして演算増幅器５ａ，６ａのフィードバック抵抗をＲｆとする。こうすればＩ／Ｖ変換器５の出力はａＶA となる。以後の動作は第１実施例と同様である。ここでＩ／Ｖ変換器５（又は６）の入力抵抗Ｒａを特開平２−240508号に示されているように、ＰＳＤ４の受光面の長さを２Ｌ，受光レンズ２１の中心点を通り投光軸に平行な線からＰＳＤ４の受光面に平行に計ったＰＳＤ４の中心までの距離をｙ0 , ＰＳＤ４の両端間の抵抗をＲとすると、これらの間の関係を次式Ｒａ／Ｒ＝ｙ0 ／２Ｌ−１／２となるように選択する。こうすれば図３（ｂ）に示すように距離に対する加算出力ａＶA ／（ａＶA ＋ＶB ）を直線的に変化させることができ、可変抵抗器１４による距離設定を容易に行うことができる。
【００１４】尚本実施例はＩ／Ｖ変換器の入力側の入力抵抗を変化させることによってＩ／Ｖ変換器の変換係数を変化させるようにしているが、フィードバック抵抗Ｒｆを変化させても同様の効果が得られる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれば、距離測定装置において必要とされていた割算器を不要として信号処理を行い、距離に対応したデジタル信号を得ることができる。このため回路構成が簡単で安価なものとなるだけでなく、割算器を使用する必要がないため、測定できる対象物の反射率のダイナミックレンジを広くすることができる。又割算器の温度特性を考慮する必要がなく、耐環境性を向上させることができるという効果が得られる。更に本願の請求項２の発明では、これらの効果に加えて検出距離の距離設定を直線的にすることができる。従って可変抵抗器１４の距離設定を容易に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図３】（ａ）は第１実施例による距離に対応するアナログ信号レベルを示すグラフ、（ｂ）は第２実施例の距離に対応するアナログ信号レベルを示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施例の光学系部分を示す説明図である。
【図６】従来の距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ドライブ回路
２ 投光素子
４ ＰＳＤ
５，６ Ｉ／Ｖ変換器
１１ クロック発振器
１２，１３ 切換スイッチ
１４ 可変抵抗器
１５ サンプルホールド回路
１６ 比較器
１７ ラッチ回路
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光を物体検知領域に照射し三角測量法によって物体までの距離や変位を測定するための距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の距離測定装置は光ビームを物体検知領域に照射し、それと一定距離隔てて配置された位置検出素子、例えばポジションセンシティブディバイス（ＰＳＤ）に得られる反射光の受光位置に基づいて物体までの距離を検知するようにしている。図６は従来の距離測定装置の構成を示すブロック図である。本図において投光素子のドライブ回路１より投光素子２を駆動して集束レンズ３を介して物体検知領域に光ビームを照射しており、これと所定角度隔てた位置に位置検出素子ＰＳＤ４を配置する。このとき光ビームの照射方向に物体があれば反射光が得られるが、物体の位置によってＰＳＤの受光位置が変化し、その両端の電流出力も変化する。従ってＰＳＤ４の両端に得られる光電流出力をＩ／Ｖ変換器５及び６によって電圧信号に変換し、その出力を加算器７，減算器８によって加算及び減算を行う。そしてこれらの出力の比を割算器９によって算出することによって、物体までの位置信号を出力している。こうすれば物体の表面に反射率や受光量の総和にかかわらず受光信号を正規化して、物体までの距離に対応する信号が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような従来の距離測定装置では、対象物の反射率に左右されることなく変位出力を得るためには、割算器９が必要となる。この割算器９の出力Ｘは、Ｉ／Ｖ変換器５，６の出力を夫々ＶA ，ＶB とすると、次式で示される。
Ｘ＝Ａ（ＶA −ＶB ）／（ＶA ＋ＶB ）＋ＢここでＸは変位、Ａ，Ｂは変換係数である。このように従来の距離測定装置は割算器を用いる必要がある。従って回路構成が複雑で高価となる。又割算器の分母の入力レベルに制限があるため、ダイナミックレンジにも一定の限界があるという欠点があった。更に割算器の温度特性を向上させることが難しく、距離測定装置の総合的な温度特性を向上させることが難しいという欠点があった。
【０００４】本発明はこのような従来の割算器を用いた距離測定装置の問題点に鑑みてなされたものであって、割算器を用いることなく設定した距離内に物体が存在するかどうかを判別できるようにすることを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は投光素子を有し測定用光を検出領域に向かって投射する投光部と、投光部の光軸より一定角度をもって交差するように配置され、物体からの反射光を受光し照射位置によってその両端に異なった電流出力を与える位置検出素子を有する受光部と、を具備し、位置検出素子の受光出力に基づいて物体までの距離を検出する距離測定装置であって、位置検出素子の両端に得られる電流出力を電圧に変換する一対のＩ／Ｖ変換器と、周期的に投光素子を駆動すると共にその投光タイミングに合わせて第１，第２のクロック信号を交互に出力するクロック発生器と、Ｉ／Ｖ変換器の出力が夫々一方の切換接点に与えられ、他方の切換接点が接地され第１のクロック信号によって交互に接地側に接続される一対の切換スイッチと、切換スイッチの共通接続端に両端が接続され、測定距離に対応する分圧比を設定する可変抵抗器と、一方の切換スイッチの出力が与えられ、第１のクロック信号によって入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路の出力と可変抵抗器の中点の出力を比較する比較器と、比較器の出力を第２のクロック信号によって保持する保持回路と、を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明によれば、クロック発振器によって断続的に投光素子を駆動し、そのクロック信号とタイミングを合わせて第１のクロック信号によって一対の切換スイッチを切換えることによって可変抵抗器の分圧比とＰＳＤの入力信号に対応した信号が得られる。この信号をサンプルホールド回路によってホールドすることにより、比較器の一方の入力には常に一定の信号が得られる。又可変抵抗器の出力は常にクロック信号によって切換えられているため、第２のクロック信号のタイミングでは、他方のＩ／Ｖ変換器の出力が得られる。従ってこれを比較することによって可変抵抗器で設定された距離までに物体が存在するか否かを判別することができる。そして比較出力が得られる瞬間の可変抵抗器の出力を保持することによって、割算器を用いることなく物体までの位置信号を得るようにしている。又本願の請求項２の発明によれば、一方のＩ／Ｖ変換器の入力側に可変抵抗器を設け、その抵抗値を前述のように設定することにより可変抵抗器の分割比に対する設定距離を直線的に変化できるようにしている。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。本図において前述した従来例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例においてクロック発振器１１はドライブ回路１に投光クロック信号ＣＫ０を与えると共に、そのクロック信号と同一のタイミングで交互に第１，第２のクロック信号ＣＫ１，ＣＫ２を出力するものである。そしてＩ／Ｖ変換器５及び６は演算増幅器５ａ，５ｂによって構成され、その出力は夫々切換スイッチ１２，１３の一方の切換接点に接続される。切換スイッチ１２，１３の他方の切換接点は夫々接地されており、その共通接続点間には可変抵抗器１４が接続される。可変抵抗器１４は物体までの距離を設定するためのものであって、その分割比ｋは適宜設定されている。ここで可変抵抗器１４の両端の抵抗に対してその中点までの抵抗係数をｋ（０≦ｋ≦１）とする。そして可変抵抗器１４の中点はサンプルホールド回路１５及び比較器１６の一方の入力端に接続される。
【０００８】さて切換スイッチ１２及び１３は、クロック発振器１１の第１のクロック信号ＣＫ１によって交互に接地側、及びＩ／Ｖ変換器５，６側に切換えるものである。又この第１のクロック信号ＣＫ１はサンプルホールド回路１５の入力スイッチにも与えられている。サンプルホールド回路１５はＩ／Ｖ変換器５の出力が可変抵抗器１４によって分割されたレベルの信号を常に保持するものであり、その出力は比較器１６の他方の入力端に与えられる。比較器１６はこれらの入力信号を比較するものであって、その出力はラッチ回路１７に与えられる。ラッチ回路１７は第２のクロック信号ＣＫ２によって入力信号を保持し、物体までの距離に対応したデジタル信号を出力するものである。
【０００９】次に本実施例の動作について図２のタイムチャートを参照しつつ説明する。図２（ａ）はクロック発振器１１の投光素子駆動用の投光クロック信号ＣＫ０を示しており、（ｂ），（ｃ）は夫々これと同一のタイミングで交互に出力される第１，第２のクロック信号ＣＫ１，ＣＫ２を示している。クロック信号ＣＫ０によってドライブ回路１より投光素子２が駆動される。そうすれば物体までの距離に対応してＰＳＤ４に受光信号が得られる。この両端の電流出力ＩA ，ＩB は物体までの距離に対応して変化する信号である。この信号は夫々Ｉ／Ｖ変換器５，６によって電圧信号にＶA ，ＶBに変換され、切換スイッチ１２，１３に与えられる。ここで検出距離に対応して可変抵抗器１４の分割比ｋを適宜設定しておくものとする。
【００１０】さて時刻t1以降に第１のクロック信号ＣＫ１がＨレベルとなるタイミングでは、切換スイッチ１２，１３は図示のような位置にあり、切換スイッチ１２の共通接点がＩ／Ｖ変換器５の出力側に、切換スイッチ１３の共通接点が接地側に接続されるものとする。このとき可変抵抗器１４の中点より（１−ｋ）ＶA の信号が得られる。このタイミングではサンプルホールド回路１５の入力スイッチが閉成されるため、（１−ｋ）ＶA の信号がサンプリングされる。そして図２（ｂ）に示す第１のクロック信号ＣＫ１がＬレベルとなる間には、サンプルホールド回路１５によってその出力がホールドされる。又切換スイッチ１２の共通接点が接地され、切換スイッチ１３の共通接点がＩ／Ｖ変換器６の出力側に接続される。このときには可変抵抗器１４の中点よりｋＶB の信号が出力される。従って図２（ｄ）に示すように可変抵抗器（ＶＲ）１４より（１−ｋ）ＶA とｋＶB の信号が交互に得られることとなる。
【００１１】又図２（ｄ）に示すようにサンプルホールド回路１５は常に（１−ｋ）ＶA の信号を出力する。比較器１６ではこのサンプルホールド回路１５の出力と可変抵抗器１４の出力とを比較する。この比較器は第２のクロック信号ＣＫ２がＨのタイミングでのみ（１−ｋ）ＶA とｋＶB の比較を行う。なぜならば第１のクロック信号ＣＫ１がＨのタイミングでは、２つの入力信号は常に同一となるからである。ここで比較器１６はｋとＶA ／（ＶA ＋ＶB ）の比較を行っていることとなる。なぜならば仮に今、ｋＶB ＜（１−ｋ）ＶA とすれば、これはｋ（ＶA ＋ＶB ）＜ＶA 、即ちｋ＜ＶA ／（ＶA ＋ＶB ）
であって、この割算をしていることと等価となっている。ここで距離に対する変位出力ＶA ／（ＶA ＋ＶB ）は図３（ａ）に示すように変化し、一義に定まる。従って分割比ｋが０〜１のいずれかの間に比較器１６の値が反転する値が存在する。従って設定した値ｋ、即ち設定距離に対して比較器１６より物体までの距離が近いか遠いかを判別することができる。この出力は第２のクロック信号ＣＫ２によって図２（ｇ）に示すようにラッチ回路１７によりラッチされる。
【００１２】さて時刻t2で物体までの位置が変化したものとすると、それに対応して可変抵抗器１４の出力レベルが変化する。従って次の第１のクロック信号ＣＫ１のタイミングでは図２（ｅ），（ｆ）に示すようにサンプルホールド回路１５の出力が低下し、それによって比較器１６の出力も反転する。従って図２（ｇ）に示すように、次の第２のクロック信号ＣＫ２のタイミングでその出力がラッチ回路１７によって保持され、出力されることとなる。
【００１３】次に本発明の第２実施例について説明する。図４は第２実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図、図５はその光学系部分を詳細に示す図である。これらの図において前述した第１実施例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。さて本実施例ではＩ／Ｖ変換器５の入力抵抗を可変抵抗器２２とし、その抵抗値をＲａとする。そして演算増幅器５ａ，６ａのフィードバック抵抗をＲｆとする。こうすればＩ／Ｖ変換器５の出力はａＶA となる。以後の動作は第１実施例と同様である。ここでＩ／Ｖ変換器５（又は６）の入力抵抗Ｒａを特開平２−240508号に示されているように、ＰＳＤ４の受光面の長さを２Ｌ，受光レンズ２１の中心点を通り投光軸に平行な線からＰＳＤ４の受光面に平行に計ったＰＳＤ４の中心までの距離をｙ0 , ＰＳＤ４の両端間の抵抗をＲとすると、これらの間の関係を次式Ｒａ／Ｒ＝ｙ0 ／２Ｌ−１／２となるように選択する。こうすれば図３（ｂ）に示すように距離に対する加算出力ａＶA ／（ａＶA ＋ＶB ）を直線的に変化させることができ、可変抵抗器１４による距離設定を容易に行うことができる。
【００１４】尚本実施例はＩ／Ｖ変換器の入力側の入力抵抗を変化させることによってＩ／Ｖ変換器の変換係数を変化させるようにしているが、フィードバック抵抗Ｒｆを変化させても同様の効果が得られる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれば、距離測定装置において必要とされていた割算器を不要として信号処理を行い、距離に対応したデジタル信号を得ることができる。このため回路構成が簡単で安価なものとなるだけでなく、割算器を使用する必要がないため、測定できる対象物の反射率のダイナミックレンジを広くすることができる。又割算器の温度特性を考慮する必要がなく、耐環境性を向上させることができるという効果が得られる。更に本願の請求項２の発明では、これらの効果に加えて検出距離の距離設定を直線的にすることができる。従って可変抵抗器１４の距離設定を容易に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図３】（ａ）は第１実施例による距離に対応するアナログ信号レベルを示すグラフ、（ｂ）は第２実施例の距離に対応するアナログ信号レベルを示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例による距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施例の光学系部分を示す説明図である。
【図６】従来の距離測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ドライブ回路
２ 投光素子
４ ＰＳＤ
５，６ Ｉ／Ｖ変換器
１１ クロック発振器
１２，１３ 切換スイッチ
１４ 可変抵抗器
１５ サンプルホールド回路
１６ 比較器
１７ ラッチ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】 投光素子を有し測定用光を検出領域に向かって投射する投光部と、前記投光部の光軸より一定角度をもって交差するように配置され、物体からの反射光を受光し照射位置によってその両端に異なった電流出力を与える位置検出素子を有する受光部と、を具備し、前記位置検出素子の受光出力に基づいて物体までの距離を検出する距離測定装置であって、前記位置検出素子の両端に得られる電流出力を電圧に変換する一対のＩ／Ｖ変換器と、周期的に投光素子を駆動すると共にその投光タイミングに合わせて第１，第２のクロック信号を交互に出力するクロック発生器と、前記Ｉ／Ｖ変換器の出力が夫々一方の切換接点に与えられ、他方の切換接点が接地され前記第１のクロック信号によって交互に接地側に接続される一対の切換スイッチと、前記切換スイッチの共通接続端に両端が接続され、測定距離に対応する分圧比を設定する可変抵抗器と、前記一方の切換スイッチの出力が与えられ、前記第１のクロック信号によって入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路の出力と前記可変抵抗器の中点の出力を比較する比較器と、前記比較器の出力を前記第２のクロック信号によって保持する保持回路と、を具備することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】 前記一方のＩ／Ｖ変換器は、その入力抵抗をＲａ，位置検出素子の両端の抵抗値をＲ，位置検出素子の受光面の長さを２Ｌ，位置検出素子の前方に配置されるレンズの中心線を通る投光軸に平行な線から位置検出素子の受光面に平行に計ったＰＳＤの中心までの距離をｙ0 とすると、これらの間に以下の関係式Ｒａ／Ｒ＝ｙ0 ／２Ｌ−１／２が成り立つように構成したことを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
【請求項１】 投光素子を有し測定用光を検出領域に向かって投射する投光部と、前記投光部の光軸より一定角度をもって交差するように配置され、物体からの反射光を受光し照射位置によってその両端に異なった電流出力を与える位置検出素子を有する受光部と、を具備し、前記位置検出素子の受光出力に基づいて物体までの距離を検出する距離測定装置であって、前記位置検出素子の両端に得られる電流出力を電圧に変換する一対のＩ／Ｖ変換器と、周期的に投光素子を駆動すると共にその投光タイミングに合わせて第１，第２のクロック信号を交互に出力するクロック発生器と、前記Ｉ／Ｖ変換器の出力が夫々一方の切換接点に与えられ、他方の切換接点が接地され前記第１のクロック信号によって交互に接地側に接続される一対の切換スイッチと、前記切換スイッチの共通接続端に両端が接続され、測定距離に対応する分圧比を設定する可変抵抗器と、前記一方の切換スイッチの出力が与えられ、前記第１のクロック信号によって入力信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路の出力と前記可変抵抗器の中点の出力を比較する比較器と、前記比較器の出力を前記第２のクロック信号によって保持する保持回路と、を具備することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】 前記一方のＩ／Ｖ変換器は、その入力抵抗をＲａ，位置検出素子の両端の抵抗値をＲ，位置検出素子の受光面の長さを２Ｌ，位置検出素子の前方に配置されるレンズの中心線を通る投光軸に平行な線から位置検出素子の受光面に平行に計ったＰＳＤの中心までの距離をｙ0 とすると、これらの間に以下の関係式Ｒａ／Ｒ＝ｙ0 ／２Ｌ−１／２が成り立つように構成したことを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【公開番号】特開平５−９９６５８
【公開日】平成５年（１９９３）４月２３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２９０７０７
【出願日】平成３年（１９９１）１０月９日
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【公開日】平成５年（１９９３）４月２３日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月９日
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
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