专利名称：位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过光学检测处理来测量对象物的位移量的位移传感器，尤其涉及具有能够一边反复进行检测处理和测量处理一边调整检测的灵敏度的功能的位移传感器。
背景技术：
以往的位移传感器具有包括激光二极管等发光元件的投光部和包括PSD (PhaseSensitive Demodulator :相位灵敏调解器)、CCD (Charge Coupled Device:电荷稱合器件)、CM0S (Complementary Metal Oxide Semiconductor :互补金属氧化物半导体)等受光元件的受光部，反复进行从投光部向检测对象物出射光且接收来自检测对象物的反射光的处理(在本说明书中将该处理称为“检测处理”)和利用受光部所生成的受光量数据来测量对象物的位移量的处理。作为测量方式大多使用三角测距方式，即，利用反射光在受光元件 上的入射位置来进行测距的方式，但是除此之外，还具有利用从投光至受光之间的时长的TOF (Time of Flight :激光飞行时间)方式、利用投射的光和接收的反射光之间的相位差的相位差测距方式、投射通过PN码进行了强度调制的光并利用该光与反射光之间的相关运算结果来进行测量的PN码测距方式等。另外，以往的位移传感器，配置在检测对象物的移动路径上，具有一边反复进行检测处理和测量处理一边按照反射光的受光状态调整检测灵敏度的功能。作为表示该以往的例子的文献，列举有专利文献I。在专利文献I记载的位移传感器中，发光元件使用激光二极管，受光元件使用(XD。从CXD输出的图像信号通过放大电路、AD转换电路等被处理，然后在测量处理中使用。在该专利文献I中记载有如下内容，即，求出峰值的最佳值相对图像中出现的受光量的该峰值(具体地说为各水平线的浓度最大值的平均值)的比例，并基于该比例，调整决定检测处理的灵敏度的参数(放大电路的增益、激光二极管的发光时间以及发光强度、CXD的快门时间)。另外，在专利文献I中记载了如下的内容，即，在图像的受光量的峰值到达饱和等级时，通过运算来推定该峰值，利用最佳值相对该峰值的推定值的比例，进行灵敏度调整处理，或者在峰值不够大时，将灵敏度的设定恢复为初始状态。现有技术文献专利文献专利文献I JP特开2001-280951号公报。
发明内容
发明要解决的问题在具有灵敏度调整功能的以往的位移传感器中，在每次进行检测处理时，都求出通过该处理取得的受光量数据与最佳值间的比例，基于该比例，调整下一次检测处理的灵敏度，该调整方法是以在下一次的检测处理中向受光部入射与上一次大致相同的强度的反射光为前提。在检测对象物更换而向受光部入射的入射光量大幅度变动时，很难适当地进行灵敏度调整。利用图7具体说明上述的问题。图7中的(I)表示在安装有多个部件201的基板200的搬运路径的上方配置有位移传感器300，对移动中的基板200进行测量的例子。图7中的(2)是通过上述的处理得到的测量值沿着时间轴变化的曲线图。此外，在此所示的测量值是将传感器300至检测对象物的距离转换为从规定的基准面观察的高度而得到的值，曲线图中的小的值表示以基板200为对象的测量值，曲线图中的大的值表示以部件201为对象的测量值。在该例子中，由于基板200与部件201之间的反射率差异很大，所以在传感器300的检测对象从基板200变换为部件201时，或检测对象从部件201变换为基板200时，变为 刚刚被调整的灵敏度不适当的状态。例如，假设部件201比基板200的反射率高，在配合基板200而将灵敏度设定得高 的状态下，在检测对象变换为部件201时，由于以高灵敏度检测大幅度增加的反射光，所以受光量数据有可能会处于饱和状态。另外，在配合基板200而将灵敏度设定得低的状态下，在检测对象变换为基板200时，受光量数据的值变得非常低，从而难于识别反射光是否入射。在这样受光量数据处于饱和状态或不够大时，不能够正确地求出受光量数据与最佳值间的比例，因此变得难于调整灵敏度。因此，需要在多个循环中调整灵敏度，有可能出现在此期间的测量不稳定，或产生测量错误的情况。在图7中的(2)的曲线图中，利用极粗的实线表示在适当地调整了灵敏度的状态下得到的测量数据，并且在灵敏度没有被充分地调整而测量不稳定或出现测量错误的期间
a、b、C、d、e、f中，利用虚线表示理论上应该得到的测量值。如这两种线所示，在检测对象刚变换之后，由于灵敏度不适当，所以测量变得不稳定，因此如果该测量不稳定的期间a e变长，则难于正确识别物体的表面形状的变化。另外，在物体高速移动或将微小的物体作为测量对象时，在调整灵敏度的期间，物体有可能不在传感器300的检测范围内，而出现漏测的情况。在专利文献I记载的发明中，在受光量处于饱和状态时，推定受光量来调整灵敏度，但是，不仅推定的结果未必正确，而且也有可能不能够迅速地调整灵敏度。另外，在受光量不够大时，即使恢复为初始的灵敏度，也很难想到能够得到适于测量的受光量。因此，即使为专利文献I记载的发明，也不能够完全解决上述的问题。本发明着眼于上述的问题，其所要解决的问题在于进行如下的灵敏度调整，S卩，即使因检测对象变换等而在测量处理中使用的受光量数据处于饱和状态或不够大时，也能够迅速地使受光量数据恢复为适当的状态。用于解决问题的手段本发明的位移传感器具有投光部，其投射检测用的光，受光部，接收来自投光部的光被对象物反射的反射光，生成表示其受光状态的受光量数据，测量单元，其一边通过投光部以及所述受光部反复进行检测处理，一边利用通过每次检测处理得到的受光量数据来测量对象物的位移量，灵敏度调整单元，其用于调整检测处理的灵敏度。受光部具有受光元件和多个信号处理部，多个信号处理部用于对从该受光元件输出的受光量信号应用彼此不同的倍率来生成受光量数据。测量单元利用由多个信号处理部中的特定的信号处理部生成的受光量数据，执行位移量的测量处理。灵敏度调整单元，响应于检测处理，基于规定的规则来在通过多个信号处理部生成的受光量数据中选择一个受光量数据。并且，基于生成应用于生产了所选择的所述受光量数据的信号处理部的倍率相对应用于特定的信号处理部的倍率的比例和所选择的该受光量数据，求出通过特定的信号处理部生成的受光量数据的值与预先决定的合理值间的相对关系，然后基于该相对关系来调整以后的检测处理的灵敏度。此外，作为相对关系能够求出受光量数据与合理值的比例或两者的差。根据上述的结构，通过多个信号处理部处理从受光元件输出的受光量信号，生成应用了彼此不同的倍率的多个受光量数据。由于在测量处理中使用特定的信号处理部所生成的受光量数据，所以能够调整每次的测量结果，从而只要受光量数据不饱和或不大幅度降低，就能够稳定地进行测量。另一方面，在灵敏度的调整处理中，能够选择通过特定的信号处理部以外的信号 处理部生成的受光量数据，基于应用于所选择的信号处理部的倍率相对应用于特定的信号处理部的倍率的比例和所选择的该受光量数据，求得特定的信号处理部所生成的受光量数据的值与合理值间的相对关系，基于该关系调整下一次的检测处理的灵敏度。因此，即使在特定的信号处理部所生成的受光量数据饱和或不够大的情况下，也能够选择以适当的值表示入射至受光元件的反射光的受光量数据，来适当地调整以后的检测处理的灵敏度。此外，希望响应于每次的检测处理来执行上述的灵敏度的调整，但是，可以在特定的信号处理部所生成的受光量数据处于包括合理值的规定的数值范围内时，跳过实质的灵敏度调整处理。在上述的位移传感器的优选的一个实施方式中，在特定的信号处理部所生成的受光量数据的值处于规定的允许值到饱和等级为止的范围内时，灵敏度调整单元选择该受光量数据。另一方面，在特定的信号处理部所生成的受光量数据的值小于允许值时，灵敏度调整单元选择所应用的倍率比特定的信号处理部的倍率更高的信号处理部所生成的受光量数据。另外，在特定的信号处理部所生成的受光量数据达到所述饱和等级时，灵敏度调整单元选择所应用的倍率比特定的信号处理部的倍率更低的信号处理部所生成的受光量数据。根据上述的结构，在能够正确地取得在测量处理中使用的受光量数据的值时，选择该受光量数据来进行灵敏度调整，由此能够以适当的状态维持受光量数据。另一方面，在测量处理中使用的受光量数据小于允许值或饱和而难于得到正确的受光量数据的值时，能够使用通过倍率与特定的信号处理部的倍率不同的信号处理取得了适当的值的受光量数据，来进行适当的灵敏度调整。在其他的优选的实施方式中，灵敏度调整单元在多个信号处理部所生成的受光量数据中选择与合理值最接近的受光量数据。由此，在多个受光量数据中选择最适于灵敏度调整的数据，从而能够进行可靠度更高的灵敏度调整。在其他的优选的实施方式的位移传感器中，受光元件为具有多个像素的拍摄元件。另外，特定的信号处理部用于生成表示拍摄元件的所有像素的受光量的受光量数据，并且其他的信号处理部用于生成至少表示拍摄元件的各像素的受光量中的峰值的受光量数据。
灵敏度调整单元，基于应用于生成了所选择的受光量数据的信号处理部的倍率相对应用于特定的信号处理部的倍率的比例和所选择的受光量数据的峰值，求出特定的信号处理部所生成的受光量数据的峰值与合理值间的相对关系。另外，测量单元，利用特定的信号处理部所生成的受光量数据，确定在拍摄元件中得到受光量的峰值的位置，基于所确定的该位置来测量位移量。根据上述的结构，在多个受光量数据中选择受光量的峰值表示适当的强度的受光量数据，来进行灵敏度的调整处理，由此，能够将特定的信号处理部所生成的受光量数据的峰值调整为足够大。因此，能够高精度地确定在拍摄元件中与该峰值对应的位置，能够进行高精度的位移量测量。发明的效果在本发明中，能够根据从受光元件输出的受光量信号生成应用了彼此不同的倍率的多个受光量数据，在这些受光量数据中选择适于灵敏度的调整的数据来进行调整处理。因此，即使在因更换检测对象物等，通过刚刚之前被调整的灵敏度不能够得到适用于测量 的受光量数据的情况下，也能够快速地变更灵敏度，使受光量数据恢复为适当的状态。因此，即使在以高速移动的物体或微小的物体为检测对象的情况下，也能够无障碍地进行测量处理。
图I是表示位移传感器的外观以及使用状态的立体图。图2是表示第一实施例的传感器的电路结构的框图。图3是表示传感器的动作顺序的流程图。图4是表示第一实施例的灵敏度调整处理的顺序的流程图。图5是表示第二实施例的传感器的电路结构的框图。图6是表示第二实施例的灵敏度调整处理的顺序的流程图。图7是表不以往的具有灵敏度调整功能的位移传感器的使用例的图，以及表不在通过该传感器进行测量时产生的问题的曲线图。
具体实施例方式图I表示应用本发明的位移传感器的外观以及使用状态。该实施例的位移传感器I，向作为检测对象的工件W投射激光束LI，并且接收该激光束LI的从工件W反射的反射光L2，基于三角测距的原理，测量传感器I至工件W的表面之间的距离来作为位移量。为了进行此处理，在传感器I的壳体10的内部设置图2所示的发光元件11、拍摄元件12和安装有处理电路的控制基板等。图2表示上述的位移传感器I的主要的电路结构。在该位移传感器I的投光部101中，发光元件11使用激光二极管。在投光部I中，还包括未图示的投光用的透镜和发光元件11的驱动电路。在受光部102中包括接收光用的透镜(未图示)、二维的拍摄元件12 (使用CMOS或(XD)、对从拍摄元件12输出的图像信号(由于为表示反射光的受光量的图像，所以以下称为“受光量信号”)进行处理的受光电路13。
受光电路13安装在上述的控制基板上。在控制基板上还安装有CPU14(与存储器一起被单片化的装置)、FPGA (Field Programmable Gate Array :现场可编程门阵列)15、输入输出接口 16等。受光电路13包括3个信号处理部C1、C2、C3。来自拍摄元件12的输出线分为两条线，一条线与信号处理部Cl连接，另一条线与信号处理部C3连接。信号处理部Cl包括放大器21、23、AD转换电路41。放大器21的增益设定为约10倍。放大器23为可变增益放大器，能够在I倍至100倍的范围内变更增益g。从拍摄元件12的各像素输出的受光量信号，在被这些放大器21、23放大后，导入AD转换电路41，进行数字变换。由此，生成表示拍摄元件12的所有像素的受光状态的图像。该图像输入至FPGA15。从可变增益放大器23至AD转换电路41的输出线被分支，在其分支线上连接有信号处理部C2。 信号处理部C2包括放大器22、峰值保持电路32、AD转换电路42。放大器22的增益设定为约100倍。被信号处理部Cl的放大器21、23放大的受光量信号，进一步被该放大器22放大，并输入峰值保持电路32。被峰值保持电路32保持的最大等级的受光量信号通过AD转换电路42进行数字变换。该变换处理所提取的峰值输入至CPU14。信号处理部C3包括峰值保持电路33和AD转换电路43。从拍摄元件12的各像素输出的受光量信号，在未被放大的情况下输入峰值保持电路33。峰值保持电路33保持的最大等级的受光量信号通过AD转换电路43进行数字变换。该变换处理所提取的峰值也输入CPU14。此外，信号处理部C2、C3的AD转换电路42、43也能够与CPU14相同的芯片一体化。根据上述的结构，通过信号处理部Cl的处理而生成并输入FPGA15的图像所表示的值为原来的值(从拍摄元件12输出的受光量)的(IOXg)倍。另外，信号处理部C2所提取的峰值为原来的值的(1000 Xg)倍。另一方面，信号处理部C3所提取的峰值表示原来的值。S卩，倍率为I倍。CPU14控制发光元件11以及拍摄元件12的动作，并且进行使可变增益放大器23的增益g改变的处理。另外，CPU14经由输入输出接口 16进行对外部的输入输出处理。FPGA15对从信号处理部Cl的AD转换电路41输入的图像进行处理，确定在该图像中产生受光量的峰值的位置的坐标，基于该坐标，测量工件W的位移量。在确定峰值的位置的处理中，例如，针对沿着图像中的反射光的入射位置发生变动的方向的每条线，提取线的受光量的峰值位置的坐标，求出这些坐标的平均值。另外，关于峰值，能够求出每条线的峰值的平均值或最大值。FPGA15的测量结果输出至CPU14，进一步从CPU14经由输入输出接口 16输出至未图示的外部装置或显示部等。在上述结构的位移传感器I中，除了将受光电路13内的可变增益放大器23的增益g作为灵敏度调整的参数之外，还能够将发光元件11的发光强度q、检测处理的曝光时间t作为灵敏度调整的参数。此外，在本实施例中，可以使发光元件11发光的期间与拍摄元件12曝光的期间同步，将这些期间的时长作为曝光时间t。
图3表示上述的位移传感器I的动作的流程。该处理在使传感器I通电，CPU14以及FPGA15启动时开始。首先，在最初的步骤A中，CPU14初始设定灵敏度调整的各参数g、q、t。此后，CPU14和FPGA15协同动作，反复进行由步骤B、C、D形成的无限循环。在步骤B中，基于参数q以及t,控制发光元件11以及拍摄元件12的动作,进行检测处理(投光以及接收光)。相应于此，受光电路13的各信号处理部Cl、C2、C3动作，向FPGA15输入图像数据，并且向CPU14输入两种峰值。在步骤C中，从在上述的步骤B所生成的图像提取峰值，利用该峰值的坐标测量位移量。此外，在该测量处理中还包括输出CPU14的测量结果的处理。在步骤D中，调整在下一次的检测处理中使用的灵敏度。具体地说，在刚刚之前的步骤C的测量处理中使用的峰值脱离了预先决定的合理范围时，求出最佳值R相对该峰值的比例V。然后，调整各参数g、q、t，使在下一次的检测处理中向FPGAl5输入的图像的强度 增加或减少与比例V对应的量。此外，为了进行该调整处理，在CPU14的内部存储器中存储有表，该表是将用于调整灵敏度的比例V (以下称为“灵敏度调整值V”)的值分为多个数值范围，在各个范围使比例V与各参数g、q、t的具体调整值进行对应而形成的。上述的灵敏度调整值V原则上使用在测量处理中使用的峰值(从信号处理部Cl向FPGA15输入的图像提取的值)来算出。但是，如果在检测对象物刚更换后等反射光的强度急剧变化，则通过在此之前的灵敏度设定，向AD转换电路41输入的峰值等级有时会变为接近0的值，或相反变为超过AD变换的最大值(饱和)状态，从而难于求出灵敏度调整值V。因此，在本实施例中，除了使用从信号处理部Cl所生成的测量用的图像提取的峰值之外，还使用信号处理部C2所提取的高倍率的峰值和信号处理部C3所提取的低倍率的峰值，来算出灵敏度调整值V。在此，如果将从信号处理部Cl所生成的图像提取的峰值作为基准值Pl (以下称为“基准峰值P1”)，将信号处理部C2所提取的峰值作为P2，则根据图2所示的电路结构，峰值P2为基准峰值Pl的约100倍。因此，即使基准峰值Pl变为接近0的值，峰值P2也表示具有一定程度的高度的值，因此，能够利用该峰值P2算出灵敏度调整值V。另外，如果将信号处理部C3所提取的峰值作为P3，则该峰值P3相当于放大前的受光量信号的峰值。因此，在信号处理部Cl所得到的图像中的基准峰值Pl饱和，而放大前的受光量的峰值P3没有达到饱和等级的情况下，能够利用该峰值P3算出灵敏度调整值。图4表示灵敏度调整处理(步骤D)的详细顺序。为了进行灵敏度的调整处理，在本实施例的CPU14的内部存储器中存储有表示基准峰值Pl的合理范围的数值范围(包括最佳值R)。在步骤Dl中，将在刚刚之前的测量处理中使用的基准峰值Pl与该合理范围进行对照，在Pl脱离了合理范围时，进行灵敏度的调整处理。在基准峰值Pl的值低于合理范围的情况下，需要进行提高下一次检测处理中的灵敏度(提高向AD转换电路41输入的信号等级)的调整。此时，如果基准峰值Pl不是接近0的值(例如Pl彡1)，则从步骤D2前进至步骤D4。在步骤D4中，求出最佳值R相对基准峰值Pl的比例R/P1，将其作为灵敏度调整值V。此后，前进至步骤D7，基于灵敏度调整值V的值，调整可变增益g、发光强度q以及曝光时间t各参数。另一方面，在基准峰值Pl接近0时，从步骤D2前进至步骤D5。在该步骤D5中，将最佳值R变换为与峰值P2的等级对应的值(RX 100)，求出该变换后的最佳值相对峰值P2的比例，来算出灵敏度调整值V。此后，前进至步骤D7，基于灵敏度调整值V的值，调整各参数g、q、t。接着，在基准峰值Pl的值超过合理范围时，需要进行降低下一次检测处理中的灵敏度(降低向AD转换电路41输入的信号等级)的调整。在基准峰值Pl未饱和时，从步骤D3前进至步骤D4，通过之前所述的算式V = R/P1算出灵敏度调整值V。然后前进至步骤D7，调整各参数g、q、to另一方面，在基准峰值Pl饱和时，从步骤D3前进至步骤D6。在该步骤D6中，将最 佳值R变换为与峰值P3的等级对应的值(R/ (IOX g))，通过求出该最佳值相对峰值P3的比例的运算，算出灵敏度调整值V。此后，前进至步骤D7，基于灵敏度调整值V的值，调整各参数g、q、to根据上述的处理，即使在由于基准峰值Pl饱和或接近0而不能够取得正确的值的情况下，在其他的峰值P2、P3适当地表示与基准峰值Pl对应的值时，能够通过步骤D5或步骤D6，高精度地求出灵敏度调整值V。因此，在使用基于该灵敏度调整值V调整后的参数g、q、t来进行下一次的检测处理时，能够使向FPGA15输入的图像的基准峰值处于合理范围内。根据上述的位移传感器1，例如，即使在以高速搬运反射率不同的多种工件的情况下，也能够对应于作为检测对象的工件更换而快速地变更灵敏度，从而能够将适于测量的图像输入FPGA15。因此，能够随着工件W的移动进行高精度的测量处理。另外，如图7所示的基板200以及部件201，将虽然是一体件但具有反射率不同的多个部位的工件作为测量对象的情况下，同样能够对应于作为检测对象的部位的反射率的变化快速地变更灵敏度，因此能够得到适于识别表面形状的测量数据。另外，在将移动的微小的物体作为检测对象的情况下，在该物体为检测对象时也能够快速地调整灵敏度，而不会出现漏测的情况。此外，根据图3的顺序，在本实施例的位移传感器I中，在进行检测处理(步骤B)以及测量处理(步骤C)后进行灵敏度的调整处理(步骤D)，但是可以在测量处理之前进行灵敏度的调整处理。或者可以使FPGA15执行测量处理，使CPU14执行灵敏度的调整处理，而并行实施各处理。另外，在上述的实施例的位移传感器I中，为了高精度地测量位移量，将所有像素的受光量数据输入FPGA15，提取基准峰值Pl及其坐标，另一方面，利用峰值保持电路32、33提取其他的峰值P2、P3，这是考虑CPU14的处理速度低于FPGA15的处理速度而作出的选择。可以代替上述的方式，而在信号处理部C2、C3中，也分别执行将所有像素作为对象的AD变换处理，将生成的图像导入FPGA15，来提出峰值P2、P3。图5表示适用本发明的第二位移传感器IA的电路结构。本实施例的传感器IA与图2的例子相同，具有包括发光元件11的投光部101、包括拍摄元件12的受光部102、CPU14、FPGA15、输入输出接口 16。其中，在受光部102中设置与之前的实施例结构不同的受光电路13A。具体地说，在本实施例的受光电路13A中，包括接收来自拍摄元件12的输出的可变增益放大器30、在可变增益放大器30与FPGA15之间以并联状态安装的5个信号处理部E1、E2、E3、E4、E5。各信号处理部El E5分别由放大器51 55和AD转换电路61 65构成。各放大器51 55的增益kl、k2、k3、k4、k5固定,但是放大器I的增益kl最小，以下,k2、k3、k4、k5依次变大。CPU14与第一实施例相同，用于控制发光元件11以及拍摄元件12的动作。另外，CPU14能够变更可变增益放大器30的增益g，或经由输入输出接口 16进行与外部的输入输出处理。从拍摄元件12的各像素输出的受光量信号经由可变增益放大器30输入至各信号处理部El E5，通过各个放大器51 55以及AD转换电路61 65进行处理。由此，向FPGA15输入受光量的波形的振幅不同的5个图像。
在FPGA15中，利用上述5个输入图像中的从应用中间的增益k3的信号处理部E3生成的图像，进行位移量的测量处理。该测量结果输出至CPU14，进而从CPU14经由输入输出接口 16向外部装置等输出测量结果。FPGA15也从来自其他的信号处理部El、E2、E4、E5的图像分别提取峰值。而且，CPU14和FPGA15协同动作，按照图6所示的顺序执行灵敏度调整处理。在该处理的最初的步骤Dll中，从通过各信号处理部El E5所得到的图像提取的峰值中，选择与测量用的峰值的最佳值R最接近的峰值Pi(i为1、2、3、4、5中的某一个)。在接下来的步骤D12中，使用所选择的峰值Pi及最佳值R、在与峰值Pi对应的信号处理部Ei中应用的倍率ki、在与峰值P3对应的信号处理部中应用的倍率k3，按照算式
V= RX (ki/k3) X (1/Pi)进行运算。在本实施例中，最佳值R为对于测量中使用的峰值P3来说的最佳值。上述的算式将最佳值R变换为与峰值Pi对应的等级，然后算出变换后的最佳值相对Pi的比例。因此，即使在由于在刚刚之前的测量处理中使用的峰值P3饱和或接近0而难于正确地确定该值时，通过上述的运算，也能够得到为了使当前的受光状态成为适当的受光状态而应用的灵敏度调整值V。在步骤S103中，基于该灵敏度调整值V，调整可变增益放大器30的增益g、发光元件11的发光强度q以及曝光时间t的各参数。由此，在下一次的检测处理中，能够使来自信号处理部E3的图像的峰值P3成为接近最佳值R的状态。此外，在图6的顺序中，不管峰值P3是否在合理范围内，始终进行步骤D12以及D13，但是此时可以首先判断峰值P3是否在合理范围内，如果P3在合理范围内，则跳过步骤D12 以及 D13。另外，在不将峰值P3与合理范围对照的情况下，且峰值P3处于最佳值R附近时，在步骤Dll中选择峰值P3，通过步骤D12求出的灵敏度调整值V为接近数值I的值。因此，可以在灵敏度调整值V与数值I的差在规定的允许值以内的情况下，跳过步骤D13。另外，在图5的电路结构中，受光电路13A采用了 5个信号处理部，但是信号处理部的数量不限于此，可以设置3以上任意数量的信号处理部，测量时使用其中的增益处于中间的信号处理部，且以与上述相同的方法进行灵敏度调整。另外，在上述的实施例中，所有的信号处理部El E5构成为在将各像素的受光量信号放大后进行AD变换，但是，信号处理部可以构成为直接输入来自拍摄元件12的受光量信号，不进行放大来进行数字变换(倍率为I倍的信号处理部)。另外，上述的两个实施例的位移传感器1、1A利用出现受光量的峰值的位置，基于三角测距的原理进行测量，但是在通过与此不同的原理测量位移量的传感器中同样能够进行如下的处理，即，通过倍率彼此不同的多个信号处理部处理从受光元件输出的受光量信号，将通过各信号处理部生成的受光量数据中的特定的数据用于测量，并且选择表示适当的受光量的受光量数据，进行求得灵敏度调整值的运算。由此，即使在检测对象刚刚交替后没有得到适当的受光量而测量失败时，也能够利用在该测量中使用的受光量数据以外的受光量数据，适当地调整下一次检测处理的灵敏度，因此，能够快速地复原至能够进行测量的状态。因此，即使在对象物高速移动或测量微小的对象物时，也能够快速地设定与各对象物对应的灵敏度，来进行测量。附图标记的说明I、IA位移传感器、11发光元件、12拍摄元件、13、13A受光电路、14CPU、15FPGA、101 投光部、102受光部、Cl C3、El E5信号处理部
权利要求
1.一种位移传感器， 具有: 投光部，其投射检测用的光， 受光部，其接收来自投光部的光被对象物反射的反射光，生成表示其受光状态的受光量数据， 测量单元，其一边通过所述投光部以及所述受光部反复进行检测处理，一边利用通过每次检测处理得到的受光量数据来测量对象物的位移量， 灵敏度调整单元，其用于调整所述检测处理的灵敏度； 该位移传感器的特征在于， 所述受光部具有受光元件和多个信号处理部，所述多个信号处理部用于对从该受光元件输出的受光量信号应用彼此不同的倍率来生成所述受光量数据， 所述测量单元利用由所述多个信号处理部中的特定的信号处理部生成的受光量数据，执行所述位移量的测量处理， 所述灵敏度调整单元，响应于所述检测处理，基于规定的规则来在通过所述多个信号处理部生成的受光量数据中选择一个受光量数据，并基于应用于生成了所选择的所述受光量数据的信号处理部的倍率相对应用于所述特定的信号处理部的倍率的比例和所选择的该受光量数据，求出通过所述特定的信号处理部生成的受光量数据的值与预先决定的合理值间的相对关系，然后基于该相对关系来调整以后的检测处理的灵敏度。
2.如权利要求I所述的位移传感器，其特征在于， 在所述特定的信号处理部所生成的受光量数据的值处于规定的允许值到饱和等级为止的范围内时，所述灵敏度调整单元选择该受光量数据， 在所述特定的信号处理部所生成的受光量数据的值小于所述允许值时，所述灵敏度调整单元选择所应用的倍率比特定的信号处理部的倍率更高的信号处理部所生成的受光量数据， 在所述特定的信号处理部所生成的受光量数据达到所述饱和等级时，所述灵敏度调整单元选择所应用的倍率比特定的信号处理部的倍率更低的信号处理部所生成的受光量数据。
3.如权利要求I所述的位移传感器，其特征在于，所述灵敏度调整单元在所述多个信号处理部所生成的受光量数据中选择与所述合理值最接近的受光量数据。
4.如权利要求I 3中任一项所述的位移传感器,其特征在于， 所述受光元件为具有多个像素的拍摄元件， 所述特定的信号处理部用于生成表示所述拍摄元件的所有像素的受光量的受光量数据，并且其他的信号处理部用于生成至少表示所述拍摄元件的各像素的受光量中的峰值的受光量数据， 所述灵敏度调整单元，基于应用于生成了所选择的所述受光量数据的信号处理部的倍率相对应用于所述特定的信号处理部的倍率的比例和所选择的受光量数据的峰值，求出所述特定的信号处理部所生成的受光量数据的峰值与所述合理值间的相对关系， 所述测量单元，利用所述特定的信号处理部所生成的受光量数据，确定在所述拍摄元件中得到受光量的峰值的位置，并基于所确定的位置来测量所述位移量。
全文摘要
在位移传感器(1)的受光部(102)设置有以彼此不同的倍率处理来自拍摄元件(12)的受光信号的信号处理部(C1、C2、C3)。在该传感器(1)中，在每次通过投光部(101)以及受光部(102)进行检测处理时，利用通过信号处理部(C1)生成的受光量数据测量位移量，而且调整下一次的检测处理的灵敏度。在灵敏度的调整处理中，在信号处理部(C1)所生成的受光量数据中的峰值接近0时，使用由应用了更高的倍率的信号处理部(C2)提取的峰值。另外，在信号处理部(C1)所生成的受光量数据中的峰值饱和时，使用由使用1倍的倍率的信号处理部(C3)提取的峰值。
文档编号G01C3/00GK102803896SQ201180014240
公开日2012年11月28日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年9月10日
发明者饭田雄介, 泷政宏章 申请人:欧姆龙株式会社