技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于飛行時(shí)間測(cè)量法的距離測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

目前，公知有一種距離測(cè)量裝置，可用于商品、部件等三維形狀的測(cè)量。近年來(lái)，隨著工廠中的生產(chǎn)自動(dòng)化，被要求有能夠以高速且非接觸方式進(jìn)行測(cè)量并且小型廉價(jià)的裝置，作為距離測(cè)量裝置。因而，作為距離測(cè)量裝置，開(kāi)發(fā)有通過(guò)采用激光器光(激光)的三角測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的裝置、以及通過(guò)采用激光器光的飛行時(shí)間測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的裝置。

圖1是表示通過(guò)三角測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的距離測(cè)量裝置7的圖。

在距離測(cè)量裝置7中，控制器71通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)器72以恒電流驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體激光器73。半導(dǎo)體激光器73輸出的激光器光通過(guò)聚光透鏡74被照射到測(cè)量對(duì)象物9。通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光通過(guò)受光透鏡75使光點(diǎn)(Spot)在光電二極管76(位置檢測(cè)元件)上成像。光點(diǎn)(斑點(diǎn))根據(jù)激光器光的光軸方向的位移量進(jìn)行位移。

控制器71在通過(guò)未圖示的驅(qū)動(dòng)部，使距離測(cè)量裝置7與測(cè)量對(duì)象物9在與激光器光的光軸正交的圖1的上下方向上相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)，測(cè)量光電二極管76上的光點(diǎn)的位移量。通過(guò)這樣，控制器71能夠測(cè)量測(cè)量對(duì)象物9的光軸方向的位移量，并能夠測(cè)量測(cè)量對(duì)象物9的表面形狀等。

不過(guò)，采用三角測(cè)量法的距離測(cè)量裝置7有到測(cè)量對(duì)象物9的可測(cè)量距離的范圍非常狹的問(wèn)題。

圖2是表示通過(guò)飛行時(shí)間測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的距離測(cè)量裝置8的圖。

在距離測(cè)量裝置8中，控制器81通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)器82以恒電流驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體激光器83。半導(dǎo)體激光器83輸出的激光器光通過(guò)準(zhǔn)直(校準(zhǔn))透鏡84被校準(zhǔn)后，通過(guò)半反射鏡85取出一部分，該一部分的激光器光被光電二極管86接受。

在距離測(cè)量裝置8測(cè)量從輸出激光器光到通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射回來(lái)的激光器光的飛行時(shí)間時(shí)，控制器81在光電二極管86接受激光器光的定時(shí)開(kāi)始測(cè)量。

通過(guò)半反射鏡85的激光器光被照射到測(cè)量對(duì)象物9。通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光通過(guò)受光透鏡87被光電二極管88接受。控制器81在光電二極管88接受激光器光的定時(shí)結(jié)束激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量。

控制器81通過(guò)計(jì)算出激光器光的飛行時(shí)間，能夠測(cè)量從半導(dǎo)體激光器83到測(cè)量對(duì)象物9的距離。

在采用飛行時(shí)間測(cè)量法的距離測(cè)量裝置8中，與采用三角測(cè)量法的距離測(cè)量裝置7相比，到測(cè)量對(duì)象物9的可測(cè)量距離的范圍寬廣。不過(guò)，在距離測(cè)量裝置8中，為了獲得測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束的定時(shí)，需要兩個(gè)光電二極管86、88及向各光電二極管86、88引導(dǎo)激光器光的兩個(gè)光路，所以存在有裝置構(gòu)成變復(fù)雜的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于飛行時(shí)間測(cè)量法的距離測(cè)量裝置，其能夠使裝置構(gòu)成變簡(jiǎn)單。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明第一方面涉及的距離測(cè)量裝置，包括：半導(dǎo)體激光器和取得部。半導(dǎo)體激光器通過(guò)激光元件輸出激光器光，而且通過(guò)內(nèi)置的光電二極管接受激光元件輸出的背光光束。取得部為了計(jì)算出從激光元件到測(cè)量對(duì)象物的距離或者距離的位移，計(jì)時(shí)第一定時(shí)和第二定時(shí)之間的時(shí)間，并取得已計(jì)時(shí)的時(shí)間，作為從激光器光被輸出到通過(guò)測(cè)量對(duì)象物反射回來(lái)的激光器光的飛行時(shí)間，所述第一定時(shí)是通過(guò)激光元件開(kāi)始輸出激光器光而光電二極管的輸出超過(guò)第一閾值的定時(shí)，所述第二定時(shí)是通過(guò)激光器光由測(cè)量對(duì)象物反射并返回到激光元件而光電二極管的輸出超過(guò)與第一閾值相比高的第二閾值的定時(shí)。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)半導(dǎo)體激光器及取得部的設(shè)置，能夠使距離測(cè)量裝置的構(gòu)成變簡(jiǎn)單并使距離測(cè)量裝置小型化。

在本發(fā)明第二方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述取得部包括：第一比較器，進(jìn)行因所述光電二極管的輸出是否超過(guò)所述第一閾值而不同的輸出；第二比較器，進(jìn)行因所述光電二極管的輸出是否超過(guò)所述第二閾值而不同的輸出；以及計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)所述第一比較器的輸出為所述光電二極管的輸出超過(guò)所述第一閾值時(shí)的輸出且所述第二比較器的輸出為所述光電二極管的輸出小于所述第二閾值時(shí)的輸出的期間的時(shí)間，作為所述飛行時(shí)間，其中，所述取得部能夠變更所述第一閾值及第二閾值。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)取得部設(shè)置第一比較器和第二比較器，計(jì)時(shí)器能夠準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)激光器光的飛行時(shí)間。

在本發(fā)明第三方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述激光元件在所述飛行時(shí)間的測(cè)量當(dāng)中連續(xù)輸出所述激光器光。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)所述激光元件在所述飛行時(shí)間的測(cè)量當(dāng)中連續(xù)輸出所述激光器光，能夠可靠地保證通過(guò)測(cè)量對(duì)象物反射返回來(lái)的激光器光在激光元件內(nèi)與進(jìn)行輸出的激光器光產(chǎn)生諧振從而提高背光光束的輸出。

在本發(fā)明第四方面涉及的距離測(cè)量裝置中，還包括：反射鏡，反射所述激光元件輸出的所述激光器光，變更所述激光器光的輸出方向；以及控制器，控制所述反射鏡的角度，在將所述激光器光在主掃描方向上進(jìn)行掃描后，在副掃描方向上錯(cuò)開(kāi)的位置在所述主掃描方向上掃描所述激光器光。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置能夠變更所述激光器光的輸出方向的反射鏡，能夠?qū)⑺黾す馄鞴獬蚨S方向的任意方向從而能夠計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物的表面形狀。

在本發(fā)明第五方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述控制器，將所述激光器光的照射位置維持在所述測(cè)量對(duì)象物的第一位置上，直到所述測(cè)量對(duì)象物的所述第一位置的所述飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束，當(dāng)在所述第一位置的所述飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束時(shí)，則使所述激光器光的照射位置移動(dòng)到和所述測(cè)量對(duì)象物中的所述第一位置在所述主掃描方向上錯(cuò)開(kāi)的第二位置。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)控制器使激光器光的照射位置在所述測(cè)量對(duì)象物中的第一位置的所述飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束時(shí)，移動(dòng)到和所述第一位置在所述主掃描方向上錯(cuò)開(kāi)的第二位置，能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物的表面形狀。

在本發(fā)明第六方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述反射鏡是檢流鏡。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置檢流鏡，能夠?qū)⒓す馄鞴獬蚨S方向的任意方向從而能夠計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物的表面形狀。

在本發(fā)明第七方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述激光器光的掃描模式在所述主掃描方向和所述副掃描方向的平面內(nèi)之字狀地進(jìn)行或者漩渦狀地進(jìn)行。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)所述激光器光的掃描模式在所述主掃描方向和所述副掃描方向的平面內(nèi)之字狀地進(jìn)行或者漩渦狀地進(jìn)行，能夠根據(jù)測(cè)量的需要，自由地選擇掃描模式。

在本發(fā)明第八方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述激光元件是端面發(fā)光型的激光二極管，所述激光器光從所述激光元件的一端面輸出，所述背光光束從與該一端面相反的端面向與所述激光器光的輸出方向相反方向輸出，所述背光光束的光軸與所述激光器光的光軸在同一直線上。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)采用端面發(fā)光型的激光二極管作為所述激光元件，能夠使激光器光的掃描范圍寬廣且距離測(cè)量裝置的構(gòu)成變簡(jiǎn)單并使距離測(cè)量裝置小型化。

在本發(fā)明第九方面涉及的距離測(cè)量裝置中，還包括：準(zhǔn)直透鏡，設(shè)置在所述激光元件的前面，其中，所述激光元件輸出的所述激光器光通過(guò)所述準(zhǔn)直透鏡被照射到所述測(cè)量對(duì)象物，通過(guò)所述測(cè)量對(duì)象物反射的所述激光器光入射到所述激光元件內(nèi)。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置準(zhǔn)直透鏡，能夠提高激光元件輸出的激光器光的光束的準(zhǔn)直性。

在本發(fā)明第十方面涉及的距離測(cè)量裝置中，所述第一閾值被設(shè)置為與在所述第一定時(shí)中的所述光電二極管的輸出相比低的值，所述第二閾值被設(shè)置為與在所述第二定時(shí)中的所述光電二極管的輸出相比低、與在所述第一定時(shí)中的所述光電二極管的輸出相比高的值。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置這樣的第一閾值和第二閾值的值，能夠可靠地確定第一定時(shí)和第二定時(shí)從而準(zhǔn)確地計(jì)算出激光器光的飛行時(shí)間。

附圖說(shuō)明

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的距離測(cè)量裝置進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中：

圖1是表示通過(guò)三角測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的距離測(cè)量裝置的圖；

圖2是表示通過(guò)飛行時(shí)間測(cè)量法進(jìn)行距離測(cè)量的距離測(cè)量裝置的圖；

圖3是表示距離測(cè)量裝置的構(gòu)成的圖；

圖4是表示光電二極管的輸出的圖；

圖5是用于對(duì)門(mén)部及計(jì)時(shí)器的動(dòng)作原理進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)序圖；

圖6是用于對(duì)距離測(cè)量處理進(jìn)行說(shuō)明的流程圖；

圖7是表示距離測(cè)量裝置的要部的構(gòu)成的圖；以及

圖8是表示測(cè)量對(duì)象物中的各測(cè)量位置的圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1、1A 距離測(cè)量裝置 9 測(cè)量對(duì)象物

13 半導(dǎo)體激光器 131 激光元件

132 光電二極管 14 取得部

16 檢流鏡(反光鏡) 142 第一比較器

143 第二比較器 145 計(jì)時(shí)器

t1 第一定時(shí) t2 第二定時(shí)

th1 第一閾值 th2 第二閾值

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

第一實(shí)施例

圖3是表示距離測(cè)量裝置1的構(gòu)成的圖。

距離測(cè)量裝置1為了計(jì)算出到測(cè)量對(duì)象物9的距離或該距離的位移(變位)，而計(jì)算出從激光器光(激光)被輸出到通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射回來(lái)的激光器光的飛行時(shí)間。

距離測(cè)量裝置1的控制器11具有讀取未圖示的存儲(chǔ)器內(nèi)的程序并進(jìn)行各種處理的處理器，并控制距離測(cè)量裝置1的整體?？刂破?1通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)器12以恒電流驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體激光器13的激光元件131?？刂破?1在激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量當(dāng)中，以激光器光始終固定連續(xù)輸出的方式對(duì)激光元件131進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

激光元件131是端面發(fā)光型的激光二極管，從一端面輸出激光器光。此外，激光元件131從與一端面相反的端面向與激光器光的輸出方向相反方向輸出背光光束。背光光束的光軸位于與激光器光的光軸相同直線上。

背光光束被由半導(dǎo)體激光器13所內(nèi)置的光電二極管132接受。光電二極管132與激光元件131靠近設(shè)置并與激光元件131一體地被封裝。

激光元件131溫度越高發(fā)光效率越下降，激光器光的輸出因環(huán)境溫度而變動(dòng)。在這里，背光光束的強(qiáng)度與激光器光的輸出成比例。因而，可知通過(guò)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))背光光束，來(lái)進(jìn)行使激光器光的輸出為一定的反饋控制。

在本實(shí)施例中，取得部14利用半導(dǎo)體激光器13所內(nèi)置的用于監(jiān)控背光光束的光電二極管132計(jì)算出激光器光的飛行時(shí)間。

具體地說(shuō)，取得部14將光電二極管132開(kāi)始接受背光光束的定時(shí)視為向測(cè)量對(duì)象物9輸出激光器光的定時(shí)，也就是說(shuō)視為激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量開(kāi)始定時(shí)。

激光元件131所輸出的激光器光通過(guò)準(zhǔn)直(校準(zhǔn))透鏡15照射到測(cè)量對(duì)象物9。通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光入射到激光元件131內(nèi)。入射到激光元件131內(nèi)的激光器光在激光元件131內(nèi)通過(guò)與進(jìn)行輸出的激光器光進(jìn)行共振(諧振)從而提高背光光束的輸出。

因而，取得部14將通過(guò)背光光束的輸出提高而光電二極管132的輸出提高的定時(shí)視為激光器光通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射而返回到激光元件131的定時(shí)，也就是說(shuō)視為激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束定時(shí)。

取得部14基于光電二極管132的輸出，取得激光元件131開(kāi)始輸出激光器光的定時(shí)和激光器光通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射而返回到激光元件131的定時(shí)之差，作為激光器光的飛行時(shí)間。

取得部14計(jì)時(shí)激光器光的飛行時(shí)間，并將表示激光器光的飛行時(shí)間的信號(hào)輸出給控制器11。

這樣的取得部14具有將光電二極管132輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓的未圖示的轉(zhuǎn)換電路、放大經(jīng)過(guò)了轉(zhuǎn)換電路的光電二極管132的輸出的放大器141、輸入有經(jīng)過(guò)了放大器141的光電二極管132的輸出的第一比較器142、第二比較器143、設(shè)置在第一比較器142和第二比較器143的后部的門(mén)部144及計(jì)時(shí)器145。對(duì)第一比較器142和第二比較器143、門(mén)部144及計(jì)時(shí)器145進(jìn)行后述。

控制器11基于激光器光的飛行時(shí)間，計(jì)算出到測(cè)量對(duì)象物9的距離。此外，控制器11通過(guò)使半導(dǎo)體激光器13和準(zhǔn)直透鏡15與測(cè)量對(duì)象物9在與激光器光的光軸正交的方向(圖3的圖面上下方向)上相對(duì)移動(dòng)，能夠計(jì)算出到測(cè)量對(duì)象物9的距離的位移(變位)并能夠測(cè)量測(cè)量對(duì)象物9的表面形狀。

圖4是表示光電二極管132的輸出的圖。在圖4中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示光電二極管132的輸出。

在激光元件131未輸出激光器光時(shí)，光電二極管132的輸出為零。另外，往往有始終向激光元件131輸入微量的偏置電流使激光元件131進(jìn)行微發(fā)光以使容易輸出激光器光的情況。這時(shí)，光電二極管132的輸出在到輸出測(cè)量用的激光器光的定時(shí)t1的期間，為與微弱的背光光束的接收量對(duì)應(yīng)的值。

在激光元件131開(kāi)始激光器光的輸出的定時(shí)t1，光電二極管132的輸出提高與背光光束的接受量對(duì)應(yīng)的值。

第一比較器142輸出為兩個(gè)值，根據(jù)光電二極管132的輸出是否超過(guò)閾值th1(第一閾值)而輸出不同。具體地說(shuō)，第一比較器142當(dāng)輸入到第一輸入端子的光電二極管132的輸出電壓超過(guò)作為輸入到第二輸入端子的閾值的基準(zhǔn)電壓th1時(shí)輸出電壓為High(高)，當(dāng)光電二極管132的輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓th1時(shí)輸出電壓為L(zhǎng)ow(低)。

通過(guò)這樣，當(dāng)?shù)谝槐容^器142的輸出為High(高)時(shí)，能夠判斷激光元件131開(kāi)始激光器光的輸出。另外，閾值th1被設(shè)置為與在定時(shí)t1中的光電二極管132的輸出相比低的值。閾值th1當(dāng)向激光元件131輸入偏置電流時(shí)，被設(shè)置為與接受基于偏置電流的背光光束時(shí)的光電二極管132的輸出相比高的值。

在通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光返回到激光元件131并入射到激光元件131內(nèi)的定時(shí)t2，通過(guò)返回來(lái)的激光器光在激光元件131內(nèi)產(chǎn)生共振(諧振)，并提高背光光束的輸出。因此，在定時(shí)t2中，接受背光光束的光電二極管132的輸出進(jìn)一步提高。

第二比較器143與第一比較器142為同樣的構(gòu)成，僅閾值th2與第一比較器142不同。閾值th2被設(shè)置為與定時(shí)t2中的光電二極管132的輸出相比低、與在定時(shí)t1中的光電二極管132的輸出相比高的值。

通過(guò)這樣，當(dāng)?shù)诙容^器143的輸出為High(高)時(shí)，能夠判斷通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光已返回到激光元件131。

根據(jù)從距離測(cè)量裝置1到測(cè)量對(duì)象物9的距離、測(cè)量對(duì)象物9的反射率，通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射而返回到激光元件131的激光器光的強(qiáng)度改變。因此，用于判斷激光器光是否已返回到激光元件131的閾值th2及閾值th1(各比較器142、143的基準(zhǔn)電壓th1、th2)，可以通過(guò)控制器11任意設(shè)置變更。

圖5是用于對(duì)門(mén)部144及計(jì)時(shí)器145的動(dòng)作原理進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)序(時(shí)間)圖。

門(mén)部144當(dāng)?shù)谝槐容^器142的輸出為High(高)且第二比較器143的輸出為L(zhǎng)ow(低)時(shí)，輸出High(高)，當(dāng)?shù)谝槐容^器142、第二比較器143的輸出的組合為除此之外時(shí)，輸出Low(低)。

也就是說(shuō)，門(mén)部144在從激光器光被輸出到通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9返回來(lái)的期間輸出為High(高)。

計(jì)時(shí)器145在門(mén)部144的輸出為High(高)的期間計(jì)量時(shí)鐘脈沖并計(jì)算出激光器光的飛行時(shí)間。

控制器11基于計(jì)時(shí)器145的計(jì)量值，計(jì)算出到測(cè)量對(duì)象物9的距離或者該距離的位移。

例如，控制器11通過(guò)以下公式(1)計(jì)算出從距離測(cè)量裝置1(激光元件131)到測(cè)量對(duì)象物9的距離L。在公式(1)中，將計(jì)時(shí)器145所計(jì)量的激光器光的飛行時(shí)間視為t，將激光器光的速度視為c。

下面，參照?qǐng)D6的流程圖，對(duì)基于距離測(cè)量裝置1的距離測(cè)量處理進(jìn)行簡(jiǎn)略說(shuō)明。

距離測(cè)量裝置1通過(guò)激光元件131輸出激光器光(Act1)。

激光元件131由于在輸出激光器光時(shí)也輸出背光光束，所以通過(guò)光電二極管132檢測(cè)該背光光束從而能夠判斷為激光元件131已輸出激光器光。

因而，距離測(cè)量裝置1監(jiān)控光電二極管132的輸出是否超過(guò)表示接受背光光束的閾值th1(Act2)。

距離測(cè)量裝置1當(dāng)光電二極管132的輸出超過(guò)閾值th1時(shí)(Act2的是)，將光電二極管132的輸出超過(guò)閾值th1的該定時(shí)t1判斷為激光元件131開(kāi)始輸出激光器光的定時(shí)。距離測(cè)量裝置1用該定時(shí)t1開(kāi)始計(jì)量激光器光的飛行時(shí)間(Act3)。

當(dāng)激光器光通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射并返回到激光元件131時(shí)，則在激光元件131內(nèi)返回來(lái)的激光器光與輸出的激光器光進(jìn)行共振，背光光束的輸出增大。因此，通過(guò)光電二極管132檢測(cè)出背光光束的輸出的增大，從而能夠判斷為激光器光通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射并返回到激光元件131。

因而，距離測(cè)量裝置1監(jiān)控光電二極管132的輸出是否超過(guò)表示激光器光已返回到激光元件131的閾值th2(Act4)。

距離測(cè)量裝置1當(dāng)光電二極管132的輸出超過(guò)閾值th2時(shí)(Act4的是)，將該定時(shí)t2判斷為激光器光通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射并返回到激光元件131的定時(shí)。距離測(cè)量裝置1在該定時(shí)t2結(jié)束激光器光的飛行時(shí)間的計(jì)量(Act5)。

距離測(cè)量裝置1基于激光器光的飛行時(shí)間計(jì)算出到測(cè)量對(duì)象物9的距離或者該距離的位移(Act6)。

第二實(shí)施例

圖7是表示距離測(cè)量裝置1A的要部的構(gòu)成圖。

距離測(cè)量裝置1A具有檢流鏡16的這點(diǎn)與第一實(shí)施例不同，其他構(gòu)成與第一實(shí)施例相同。

檢流鏡16通過(guò)未圖示的驅(qū)動(dòng)部可向任意方向傾斜，并能夠?qū)⒓す馄鞴獬蚨S方向的任意方向。在本實(shí)施例中，能夠通過(guò)座標(biāo)(X、Y)指定激光器光的輸出方向，控制器11控制檢流鏡16的角度，以使激光器光照射到座標(biāo)(X、Y)的位置。

圖8是表示測(cè)量對(duì)象物9中的各測(cè)量位置的圖。

控制器11驅(qū)動(dòng)檢流鏡16，在副掃描方向中的座標(biāo)Y0的位置在主掃描方向上掃描激光器光。

控制器11首先向位置(X0、Y0)(第一位置)照射激光器光，并進(jìn)行測(cè)量在該位置(X0、Y0)的激光器光的飛行時(shí)間?？刂破?1此時(shí)將激光器光的照射位置維持在位置(X0、Y0)，直到結(jié)束在該位置(X0、Y0)的激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量。

接著，控制器11驅(qū)動(dòng)檢流鏡16，在主掃描方向上使激光器光的照射位置移動(dòng)到錯(cuò)開(kāi)一座標(biāo)的位置(X1、Y0)，進(jìn)行測(cè)量該位置(X1、Y0)(第二位置)的激光器光的飛行時(shí)間。

這樣，控制器11在主掃描方向上一個(gè)一個(gè)座標(biāo)挪動(dòng)激光器光，并在主掃描方向上掃描激光器光。而且，控制器11對(duì)在主掃描方向上的各座標(biāo)位置的激光器光的飛行時(shí)間進(jìn)行測(cè)量下去。

控制器11當(dāng)結(jié)束主掃描方向的測(cè)量時(shí)，則在向與主掃描方向正交的副掃描方向錯(cuò)開(kāi)一座標(biāo)的位置Y1在主掃描方向上掃描激光器光，并對(duì)該主掃描方向的各座標(biāo)位置(X1、Y1)(X2、Y1)......的激光器光的飛行時(shí)間進(jìn)行測(cè)量下去。

控制器11基于這樣取得的各座標(biāo)位置的激光器光的飛行時(shí)間，計(jì)算出到各座標(biāo)位置的距離、在各座標(biāo)位置中的距離的位移也就是說(shuō)測(cè)量對(duì)象物9的表面形狀。

另外，激光器光的掃描模式(圖案)，既可以在X-Y平面內(nèi)如上述那樣曲折(之字)狀地進(jìn)行，又可以旋渦狀地進(jìn)行，適當(dāng)就好。

效果

在第一實(shí)施例及第二實(shí)施例中，用一個(gè)光電二極管132監(jiān)控背光光束，并獲得激光器光的飛行時(shí)間的測(cè)量開(kāi)始定時(shí)t1及測(cè)量結(jié)束定時(shí)t2。因此，在第一實(shí)施例及第二實(shí)施例中，與采用半反射鏡85、多個(gè)光電二極管86、88的圖2的現(xiàn)有構(gòu)成相比，可以使裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單而且能夠使裝置小型化。

在第一實(shí)施例及第二實(shí)施例中，由于利用半導(dǎo)體激光器13所內(nèi)置的監(jiān)控用的光電二極管132，所以可以利用成品的半導(dǎo)體激光器13并能夠容易地制作距離測(cè)量裝置1、1A。

在本發(fā)明中，通過(guò)半導(dǎo)體激光器13及取得部14的設(shè)置，能夠使距離測(cè)量裝置1、1A的構(gòu)成變簡(jiǎn)單并使距離測(cè)量裝置1、1A小型化。

在本發(fā)明中，通過(guò)取得部14設(shè)置第一比較器142和第二比較器143，計(jì)時(shí)器145能夠準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)激光器光的飛行時(shí)間。

在本發(fā)明中，通過(guò)激光元件131在飛行時(shí)間的測(cè)量當(dāng)中連續(xù)輸出激光器光，能夠可靠地保證通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射返回來(lái)的激光器光在激光元件131內(nèi)與進(jìn)行輸出的激光器光產(chǎn)生諧振從而提高背光光束的輸出。

在本發(fā)明中，通過(guò)距離測(cè)量裝置1A還包括：作為檢流鏡16的反射鏡，反射激光元件131輸出的激光器光，變更激光器光的輸出方向；以及控制器11，控制反射鏡的角度，在將激光器光在主掃描方向上進(jìn)行掃描后，在副掃描方向上錯(cuò)開(kāi)的位置在主掃描方向上掃描激光器光，能夠?qū)⒓す馄鞴獬蚨S方向的任意方向從而能夠計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物9的表面形狀。

在本發(fā)明中，通過(guò)控制器11，將激光器光的照射位置維持在測(cè)量對(duì)象物9的第一位置上，直到測(cè)量對(duì)象物9的第一位置的飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束，當(dāng)在第一位置的飛行時(shí)間的測(cè)量結(jié)束時(shí)，則使激光器光的照射位置移動(dòng)到和測(cè)量對(duì)象物9中的第一位置在主掃描方向上錯(cuò)開(kāi)的第二位置，能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物9的表面形狀。

在本發(fā)明中，通過(guò)激光器光的掃描模式在主掃描方向和副掃描方向的平面內(nèi)之字狀地進(jìn)行或者漩渦狀地進(jìn)行，能夠根據(jù)測(cè)量的需要，自由地選擇掃描模式。

在本發(fā)明中，通過(guò)激光元件131是端面發(fā)光型的激光二極管，激光器光從激光元件131的一端面輸出，背光光束從與該一端面相反的端面向與激光器光的輸出方向相反方向輸出，背光光束的光軸與激光器光的光軸在同一直線上，能夠使激光器光的掃描范圍寬廣且距離測(cè)量裝置1、1A的構(gòu)成變簡(jiǎn)單并使距離測(cè)量裝置1、1A小型化。

在本發(fā)明中，通過(guò)距離測(cè)量裝置1、1A還包括：準(zhǔn)直透鏡15，設(shè)置在激光元件131的前面，激光元件131輸出的激光器光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡15被照射到測(cè)量對(duì)象物9，通過(guò)測(cè)量對(duì)象物9反射的激光器光入射到激光元件131內(nèi)，能夠提高激光元件131輸出的激光器光的光束的準(zhǔn)直性。

在本發(fā)明中，通過(guò)閾值th1(第一閾值)被設(shè)置為與在定時(shí)t1(第一定時(shí))中的光電二極管132的輸出相比低的值，閾值th2(第二閾值)被設(shè)置為與在定時(shí)t2(第二定時(shí))中的光電二極管132的輸出相比低、與在定時(shí)t1(第一定時(shí))中的光電二極管132的輸出相比高的值，能夠可靠地確定在定時(shí)t1(第一定時(shí))和t2(第二定時(shí))從而準(zhǔn)確地計(jì)算出激光器光的飛行時(shí)間。

雖然對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是這些實(shí)施例是作為例子提出的，并不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新穎的實(shí)施例可以用其他的各種形式來(lái)實(shí)施，在不脫離發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施例及其變形均被包含在發(fā)明的范圍或要旨中，而且，包含在權(quán)利要求的范圍所記載的發(fā)明和其均等的范圍內(nèi)。