DE69622103T2

DE69622103T2 - Optisches Abstandsmesssystem mit Triangulation

Info

Publication number: DE69622103T2
Application number: DE69622103T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Matsuda; Takayuki Nishikawa; Yuji Takada
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2016-08-28
Also published as: EP0760460A3; EP0760460B1; DE69622103D1; KR100256710B1; US5814808A; KR970011934A; EP0760460A2

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abstandsmeßsystem zum optischen Messen eines Abstands eines Objekts von einer Standardposition mittels einer Triangulation.

BEKANNTER STAND DER TECHNIK

In der Vergangenheit wurden verschiedene Arten von Abstandsmeßsystemen vorgeschlagen, um einen Abstand eines Objekts von einer Standardposition mittels einer Triangulation zu bestimmen. Das US Patent Nr. 4,761,546 offenbart zum Beispiel ein optisches Abstandsmeßsystem, das in Fig. 18 gezeigt ist. Wie ersichtlich umfaßt das System eine Lichtprojektionseinheit 1E zum Emittieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt OBJ und eine Lichtempfangseinheit 2E zum Empfangen des von dem Objekt OBJ zurück reflektierten Lichts. Eine Fotodiode 13E wird von einer Treiberschaltung 12E, die ein Ausgangssignal bzw. eine Ausgabe eines Oszillators 10E empfängt, eingeschaltet, so daß der Lichtstrahl emittiert wird. Der Oszillator 10E erzeugt einen Taktpuls zum Einstellen der Zeitsteuerung der Lichtemission. Das reflektierte Licht erzeugt einen Lichtpunkt auf einer positionssensitiven Vorrichtung 21E (die nachfolgend als "PSD" bezeichnet wird), so daß ein Paar Positionssignale I&sub1; und I&sub2; erzeugt werden. Da ein Verhältnis des Positionssignals I&sub1; zu dem Positionssignal I&sub2; in Reaktion auf eine Position des Lichtpunkts auf der PSD 21E variiert, kann der Arbeitsablauf zum Bestimmen eines Abstandes zwischen der Lichtprojektionseinheit 1E und dem Objekt OBJ auf der Basis der Positionssignale I&sub1; und I&sub2; mittels einer Betriebseinheit 3E durchgeführt werden. Die Betriebseinheit 3E umfaßt Lichtempfangsschaltungen 31E und 34E, die die entsprechenden Positionssignale I&sub1; und I&sub2; verstärken und sie in Spannungssignale umwandeln. Das Verhältnis des Positionssignals I&sub1; zu dem Positionssignal I&sub2; wird selbst dann beibehalten, wenn sie in die Spannungssignale umgewandelt worden sind. Die Lichtempfangsschaltungen 31E und 34E sind jeweils mit Niveaudetektionsschaltungen 32E und 35E verbunden, die den Taktpuls von dem Oszillator 10E empfangen und die Niveaus in den Positionssignalen I&sub1; und I&sub2; synchron mit dem Taktpuls selektiv unterscheiden. Ausgangssignale bzw. Ausgaben der Niveaudetektionsschaltungen 32E und 35E werden dann zu der Subtraktionsschaltung 33E gesendet, um ein erstes Betriebssignal I&sub1; - I&sub2; zur Verfügung zu stellen. Auf der anderen Seite werden die Ausgaben der Niveaudetektionsschaltungen 32E und 35E ebenfalls zu einem korrigierenden Additionsschaltung 36E gesendet, um ein zweites Betriebssignal I&sub1; + k · I&sub2; (wobei k eine Konstante für nicht-lineare Korrektur ist) zur Verfügung zu stellen. Das erste und das zweite Betriebssignal werden zu einer Teilerschaltung 37E gesendet, so daß dort ein drittes Betriebssignal (I&sub1; - I&sub2;)/(I&sub1; + k · I&sub2;) zur Verfügung gestellt wird, welches ein Distanzsignal darstellt, das den Abstand zwischen der Lichtprojektionseinheit 1E und dem Objekt OBJ angibt.
Es gibt jedoch noch viele Möglichkeiten für weitere Verbesserungen bei diesem optischen Abstandsmeßsystem. Zum Beispiel hat die Betriebseinheit 3E zwei Betriebsleitungen für die entsprechenden Signale I&sub1; und I&sub2;, wobei in jedem von ihnen die Lichtempfangsschaltungen (31E und 34E), die einen Verstärker aufweisen, und die Niveaudetektierschaltung (32E und 35E) verwendet werden. Um den Abstand zwischen der Projektionseinheit 1E und dem Objekt OBJ genau zu bestimmen, ist es erforderlich, daß die Lichtempfangsschaltung 31E und die Niveaudetektierschaltung 32E einer Betriebsleitung die gleichen Eigenschaften wie die entsprechenden Schaltungen (34E und 35E) der anderen Betriebsleitung aufweist. Zum Beispiel wird jedoch ein Verstärkungsunterschied durch Variationen im Hinblick auf die Zeit, die Temperatur und die Frequenzeigenschaften zwischen den Verstärkern hervorgerufen, die in den Lichtempfangsschaltungen 31E und 34E verwendet werden. Der Verstärkungsunterschied ruft einen Fehler in der Ausgabe der Betriebseinheit 3E hervor, es besteht daher die Möglichkeit, daß ein Problem im Hinblick auf die Genauigkeit der Messung verursacht wird. Da zwei Sätze der Lichtempfangseinheit (31E und 34E) und der Niveaudetektionsschaltung (32E und 35E) in der Betriebseinheit 3E verwendet werden, tritt zusätzlich das weitere Problem auf, daß die Kosten für ein optisches Abstandsmeßsystem erhöht werden.
Das Dokument JP O1 254 807, das dazu verwendet worden ist, den einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 zu formulieren, bezieht sich auf eine Abstandsmeßvorrichtung für Autofocus- Kameras. In diesem technischen Gebiet ist in der Regel eine Betriebsgeschwindigkeit in der Größenordnung von mehreren 10 mS erforderlich, um den Abstand zu bestimmen. Solch ein Niveau für eine Operationsgeschwindigkeit kann durch die Verwendung von Arbeitsschritten eines Mikrocomputers, das heißt durch Software, des Abstandsmeßmittels gemäß diesem Dokument in ausreichendem Maße erzielt werden.
Das Dokument JP 02 118 402 offenbart ein System zum Reduzieren des Auftretens von Betriebsfehlern bei der Verstärkung. Zwei Signale werden durch einen Signalverstärker und einen AGC Verstärker abwechselnd durch entsprechende Schalter verstärkt, die in synchroner Übereinstimmung mit einem Signal von einem synchronen Detektionssignalgenerator geschaltet werden. Daher stellt der synchrone Detektionssignalgenerator lediglich das Signal zum Schalten der zwei Verstärker zur Verfügung.
Im Hinblick darauf ist es ein Bestreben der vorliegenden Erfindung, ein optisches Abstandsmeßsystem zum Bestimmen eines Abstands eines Objekts von einer Standardposition mit einer verbesserten Genauigkeit der Messung mittels einer Triangulation zur Verfügung zu stellen. Das System umfaßt eine Lichtprojektionseinheit zum Emittieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt, wobei der Lichtstrahl von einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, eine Lichtempfangseinheit zum Empfangen des von dem Objekt reflektierten Lichts und zum Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Positionssignals, und einen Steuersignalgenerator zum Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Steuersignals synchron mit dem Referenzsignal. Das erste und das zweite Positionssignal werden von der ersten Schalteinheit gemäß dem ersten Steuersignal mittels Zeitschachtelung (time sharing) verarbeitet, so daß ein erstes zusammengesetztes Signal erhalten wird, in dem das erste und das zweite Positionssignal abwechselnd bei jeder ganzen Zahl der Periode des Referenzsignals auftreten. Das erste zusammengesetzte Signal wird von einem einzelnen Verstärker mit einer gewünschten Verstärkerrate verstärkt und dann zu einer Abstandsbestimmungseinheit gesendet. In der Abstandsbestimmungseinheit wird die Polarität des ersten zusammengesetzten Signals periodisch gemäß dem zweiten Steuersignal umgekehrt, so daß ein zweites zusammengesetztes Signal erhalten wird, und ein Abstand zwischen der Lichtprojektionseinheit und dem Objekt wird aus den zwei zusammengesetzten Signalen bestimmt. Weil das erste und das zweite Positionssignal von der ersten Schaltmittelschaltung, oder Schaltvorrichtung, verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten, ist es ausreichend, in dem vorliegenden System lediglich einen Verstärker zu verwenden, ohne zwei Verstärker für die entsprechenden Positionssignale einzusetzen. Es ist daher möglich, das Auftreten von Fehlern, die aufgrund der Änderungen der Eigenschaften zwischen den Verstärkern auftreten, zu verhindern und dadurch die Genauigkeit der Messung zu verbessern.
In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß die Lichtempfangseinheit beim praktischen Einsatz auch einem Störlicht, wie zum Beispiel Sonnenlicht oder Licht einer fluoreszierenden Lampe, empfängt und diesem Einfluß ausgesetzt ist. Daher können Rauschkomponenten in den Positionssignalen enthalten sein, die aufgrund des Störlichts auftreten. Um den Abstand zwischen der Lichtprojektionseinheit und dem Objekt genau zu bestimmen, müssen solche Rauschkomponenten von den ursprünglichen Positionssignalen entfernt werden. Bei der vorliegenden Erfindung können die Rauschkomponenten von den Positionssignalen unter Verwendung des Lichtstrahls, der von dem Referenzsignal amplitudenmoduliert ist, um die Positionssignale von der Lichtempfangseinheit zu erhalten, und durch Verarbeiten der Positionssignale gemäß dem ersten und dem zweiten Steuersignal synchron mit dem Referenzsignal getrennt bzw. separiert werden.
Bei einer bevorzugen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Abstandsmeßeinheit einen Detektor zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal, so daß die Polarität des ersten zusammengesetzten Signals jede halbe Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, so daß das zweite zusammengesetzte Signal erhalten wird, eine zweite Schalteinheit zum Teilen des zweiten zusammengesetzten Signals in ein drittes und ein viertes Positionssignal gemäß dem ersten Steuersignal, und eine erste Betriebseinheit zum Bestimmen des Abstands zwischen der Lichtprojektionseinheit und dem Objekt unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals. Weil das erste und das zweite Positionssignal vor dem ersten Schaltschaltkreis bzw. der ersten Schaltvorrichtung verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten, ist es ausreichend, in dem vorliegenden System lediglich einen Detektor zu verwenden, ohne zwei Detektoren zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Positionssignals entsprechend zu verwenden. Es ist daher möglich, das Auftreten von Fehlern, die durch Variationen der Eigenschaften zwischen den Detektoren hervorgerufen werden, zu vermeiden, so daß dadurch die Genauigkeit der Messung verbessert werden kann.
Wenn zusätzlich die erste Betriebseinheit ein Lichtenergiesignal ausgibt, das eine Menge einer Lichtenergie angibt, die von der Lichtempfangseinheit empfangen worden ist, ist es bevorzugt, daß die Abstandsmeßeinheit ferner eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des Lichtenergiesignals mit einem konstanten Wert umfaßt, um ein analoges Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, das einen Unterschied zwischen diesen angibt, und ferner eine Rücckopplungs-Steuereinheit zum Steuern wenigstens der Verstärkungsrate des Verstärkers und/oder eine Lichtausgabe des Lichtprojektionsmittels gemäß dem Ausgangssignal der Vergleichseinheit umfaßt, so daß das Lichtenergiesignal auf einem konstanten Wert gehalten wird. Weil das Lichtenergiesignal durch die Rückkopplungs-Steuereinheit auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, ist es möglich, Komponenten der ersten Betriebseinheit zu vereinfachen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß die Rückkopplungs-Steuereinheit ein erstes Rückkoppelungs-Steuersignal an den Verstärker ausgibt, um die Verstärkungsrate zu erhöhen, wenn das Lichtenergiesignal kleiner ist als der konstante Wert, und ein zweites Rücckoppelungs-Steuersignal an die Lichtprojektionseinheit ausgibt, um die Lichtausgabe zu reduzieren, wenn das Lichtenergiesignal größer ist als der konstante Wert. Weil die Rückkopplungs-Steuereinheit auf geeignete Weise den Verstärker und/oder die Lichtprojektionseinheit auf der Grundlage des Ausgangssignals von der Vergleichseinheit steuert, ist es möglich, einen großen dynamischen Bereich im Hinblick auf den Reflexionsgrad bzw. das Reflexionsvermögen des Objekts zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, daß die Verstärkungsrate des Verstärkers von der Rückkopplungseinheit erhöht wird, um das Lichtenergiesignal auf einem konstanten Wert zu halten, wenn das Objekt einen relativ geringen Reflexionsgrad aufweist. Auf der anderen Seite wird die Lichtausgabe der Lichtprojektionseinheit von der Rückkopplungseinheit reduziert, um das Lichtenergiesignal auf dem konstanten Wert zu halten, wenn das Objekt einen relativ hohen Reflexionsgrad aufweist.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, eine zweite Betriebseinheit zum Bereitstellen des zweiten Positionssignals und eines erstes Betriebssignals zur Verfügung zu stellen, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal angibt. Die zweite Betriebseinheit ist zwischen der Lichtempfangseinheit und der ersten Schalteinheit angeordnet, so daß das zweite Positionssignal und das erste Betriebssignal von der ersten Schalteinheit mittels Zeitschachtelung gemäß dem ersten Steuersignal verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten. Weil das erste und das zweite Positionssignal von der zweiten Betriebseinheit verarbeitet werden, bevor sie zu der ersten Schalteinheit gesendet werden, können gemeinsame Rauschkomponenten, mit anderen Worten in-Phasen Rauschkomponenten, in dem ersten und dem zweiten Positionssignal entfernt werden, so daß die Genauigkeit der Messung verbessert wird. Wenn die zweite Betriebseinheit in dem vorliegenden System verwendet wird, ist es bevorzugt, eine erste Betriebseinheit einzusetzen, die einen ersten Tiefpaßfilter zum Integrieren des dritten Positionssignals, einen zweiten Tiefpaßfilter zum Integrieren des vierten Positionssignals, eine Additionsschaltung zum Berechnen einer Summe der Ausgänge des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters umfaßt, um ein zweites Betriebssignal zu erhalten, wobei die Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters mit einer Korrekturkonstanten multipliziert wird, um ein drittes Operationssignal zu erhalten, und das zweite Operationssignal zu dem dritten Operationssignal addiert wird, um ein viertes Operationssignal zu erhalten, und ferner eine Teilerschaltung zum Teilen der Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch das vierte Betriebssignal umfaßt, um ein fünftes Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel und dem Objekt bestimmt wird.
Wenn das erste und das zweite Positionssignal Stromsignale sind, ist es bevorzugt, daß das Abstandsmeßsystem einen Strom/Spannungsumwandler umfaßt, der zwischen der Lichtempfangseinheit und der ersten Schalteinheit angeordnet ist, um die Stromsignale in entsprechende Spannungssignale umzuwandeln. Wenn das erste und das zweite Stromsignal in Spannungssignale umgewandelt werden, bevor sie in die erste Schalteinheit eingegeben werden, ist dies vorteilhaft, da die Spannungssignale nur schwer dem Einfluß der Schaltstörung bzw. des Schaltrauschens ausgesetzt sind, welches unweigerlich von der ersten Schalteinheit erzeugt wird. Diese und noch weiter Aufgaben und Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A bis 2H zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 1 durchgeführt werden;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das dem Verständnis dient, wie eine Rückkopplungs-Steuereinheit in dem System gemäß Fig. 1 arbeitet;
Fig. 4 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5A bis 5I zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 4 durchgeführt werden;
Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm einer Detektionseinheit, die in dem System gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 7A bis 7H zeigen Wellenformen, die die Vorgänge erläutern, die in einer Detektionseinheit gemäß einer ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden;
Fig. 8 ist ein Schaltdiagramm der Detektionseinheit gemäß der ersten Modifikation;
Fig. 9A bis 9H zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in einer Detektionseinheit gemäß einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden;
Fig. 10 ist ein Schaltdiagramm der Detektionseinheit gemäß der zweiten Modifikation;
Fig. 11 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12A bis 12I zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 11 durchgeführt werden;
Fig. 13A bis 13I zeigen Wellenformen, die andere Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 11 durchgeführt werden;
Fig. 14 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15A bis 15G zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 14 durchgeführt werden;
Fig. 16 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17A bis 17H zeigen Wellenformen, die Vorgänge erläutern, die in dem Schaltdiagramm gemäß Fig. 16 durchgeführt werden; und
Fig. 18 ist ein Blockschaltdiagramm eines optischen Abstandsmeßsystems gemäß dem Stand der Technik.

OFFENBARUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein optisches Abstandsmeßsystem gemäß der ersten Ausführungsform eine Lichtprojektionseinheit 1 zum Emittieren eines Laserstrahls auf ein Objekt OBJ, wobei der Laserstrahl von einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, und eine Lichtempfangseinheit 2 zum Empfangen des von dem Objekt zurück reflektierten Lichts. Die Projektionseinheit 1 umfaßt eine Laserdiode 13 und eine erste Linse 14. Die Periode bzw. Frequenz des Referenzsignals kann in einem Bereich von 10 kHz bis 200 kHz bestimmt werden. Daher kann ein Lichtausgang des modulierten Laserstrahls im Hinblick auf die Zeit variiert werden. Das Referenzsignal wird von einem Oszillator 10 erzeugt und dann zu einem Steuersignalgenerator 35 gesendet, so daß ein Steuersignal t&sub2; synchron mit dem Referenzsignal ausgegeben wird, wie es in Fig. 2 G dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Periode des Referenzsignals der des Steuersignals t&sub2;. Das Steuersignal t&sub2; wird als Träger in einen Modulator 11 eingegeben, in dem die Amplitudenmodulation des Trägers gemäß einer Ausgabe einer Rückkopplungseinheit 6 durchgeführt wird, die nachfolgend erklärt werden wird. Daher kann eine peak-zu-peak Amplitude des modulierten Laserstrahls in Reaktion auf die Ausgabe der Rückkopplungseinheit 6 eingestellt werden. Wenn jedoch die Rückkopplungseinheit 6 nicht verwendet wird, kann das Referenzsignal direkt von dem Oszillator 10 zu einer Treiberschaltung 12 der Laserdiode gesendet werden, so daß der modulierte Laserstrahl von der Laserdiode 13 emittiert wird. Eine Ausgabe des Modulators 12 wird zu der Treiberschaltung 12 der Laserdiode gesendet, so daß der modulierte Laserstrahl von der Laserdiode 13 emittiert wird. Der emittierte Laserstrahl erzeugt einen Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ.
Die Empfangseinheit umfaßt eine zweite Linse 20 und eine positionssensitive Vorrichtung 21 (position sensitive device, PSD) zum Empfangen des von dem Lichtpunkt P reflektierten Lichts. Wenn die PSD 21 den reflektierten Strahl durch die zweite Linse 20 empfängt, stellt sie ein Paar Positionssignale I&sub1; und I&sub2; zur Verfügung, wie es in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist. Die PSD 21 ist ein Halbleiterelement, das eine "Pin"-Struktur aufweist, die eine gemeinsame Elektrode und ein Paar Elektroden umfaßt, die an gegenüberliegenden Enden der lichtsensitiven Oberfläche der PSD 21 angeordnet sind. Ein elektrischer Widerstand zwischen den Elektroden wird von der Position eines Lichtpunkts, der auf der lichtsensitiven Oberfläche gebildet wird, geteilt. Wenn ein konstanter Strom an die gemeinsame Elektrode angelegt wird, geben die Elektroden der PSD 21 die entsprechenden Positionssignale I&sub1; und I&sub2; aus. Weil ein Verstärkungsverhältnis des Positionssignals I&sub1; zu dem Positionssignal I&sub2; in Abhängigkeit von einer Position des Lichtpunkts auf der PSD 21 variiert, kann ein Abstand zwischen dem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und einer Standardposition S unter Verwendung der Positionssignale I&sub1; und I&sub2; bestimmt werden. Die Standardposition S liegt auf der Achse des Laserstrahls, der von der Laserdiode 13 emittiert wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, und kann so bestimmt werden, daß das von der Standardposition S zurück reflektierte Licht in dem Zentrum einer effektiven Länge der PSD 21 empfangen wird. Anstelle des Abstandes zwischen dem Lichtpunkt P und der Standardposition S ist es möglich, einen Abstand zwischen dem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und der ersten Linse 14 zu bestimmen. Eine Periode jedes der Positionssignale I&sub1; und I&sub2;' entspricht der Periode des Steuersignals t&sub2;.
Weil die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; Stromsignale sind, werden sie von den Strom/Spannungs- Konvertern (IN-Konvertern) 30 und 31 in entsprechende Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; umgewandelt. Die Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; werden zu einer ersten Betriebseinheit 32 gesendet, an der eine Differenz zwischen den Signalen Va&sub1; und Va&sub2; berechnet wird. Als Ergebnis gibt die erste Betriebseinheit 32 das Signal Va&sub2; und ein erstes Betriebssignal Va&sub1; - Va&sub2; aus. Diese Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; werden von einem ersten Schalt-Schaltkreis bzw. einer ersten Schaltanordnung 33 mittels einer Zeitschachtelung gemäß einem ersten Steuersignal t&sub1; verarbeitet, so daß ein erstes zusammengesetztes Signal Va erzeugt wird, in dem die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; abwechselnd mit jeder Periode des Referenzsignals auftreten, wie es in Fig. 2C gezeigt ist. Das heißt, daß eine ein-Perioden Komponente des Signals Va&sub1; - Va&sub2; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird, und auf der anderen Seite eine ein- Perioden Komponente des Signals Va&sub2; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Das erste Steuersignal t&sub1; wird von dem Steuersignalgenearator 35 erzeugt und zu der ersten Schaltanordnung 33 gesendet. Weil das erste Steuersignal t&sub1; mit dem Referenzsignal synchronisiert ist, kann das erste zusammengesetzte Signal gemäß Fig. 2C erhalten werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Periode des Steuersignals t&sub1; zweimal so lange wie die Periode des Steuersignals t&sub2;.
Das erste zusammengesetzte Signal Va wird von einem Verstärker 34 mit einer gewünschten Verstärkungsrate verstärkt und wird dann in einen Detektor 40 eingegeben. In den Detektor 40 wird das erste zusammengesetzte Signal Va gemäß dem Steuersignal t&sub2; verarbeitet, um ein zweites zusammengesetztes Signal Vd zu erhalten, bei dem das erste zusammengesetzte Signal Va jede halbe Periode des Referenzsignals bezüglich seiner Polarität umgekehrt wird, wie es in Fig. 2E gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des ersten zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 2D gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird.
Das zweite zusammengesetzte Signal Vd wird in ein Paar Pulssignale Vd&sub1; - Vd&sub2; und Vd&sub2; gemäß dem Steuersignal t&sub1; von einer zweiten Schaltanordnung 36 geteilt, wie es in den Fig. 2F und 2H gezeigt ist. Das bedeutet, daß nur die Signalkomponente Vd&sub1; - Vd&sub2; des zweiten zusammengesetzten Signals Vd bei dem Niveau H des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird, und nur die Signalkomponenten Vd&sub2; des zweiten zusammengesetzten Signals Vd bei dem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Die Pulssignale Vd&sub1; - Vd&sub2; und Vd&sub2; werden zu einer zweiten Betriebseinheit 5 gesendet. Die zweite Betriebseinheit 5 umfaßt einen ersten Tiefpaßfilter 51 zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub1; - Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; - V&sub2; zur Verfügung zu stellen, einen zweiten Tiefpaßfilter 52 zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub2;, um ein Signal V&sub2; zur Verfügung zu stellen, und eine Additionsschaltung 53 zum Berechnen eines Betriebssignals V&sub1; + k · V&sub2; unter Verwendung der Signale V&sub1; - V&sub2; und V&sub2;. Der Wert k ist eine Konstante für eine nicht-lineare Korrektur. Ein Abstandssignal, das den Abstand zwischen dem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und der Standardposition 5 angibt, wird durch ein Teilen des Signals V&sub1; - V&sub2; durch das Betriebssignal V&sub1; + k · V&sub2; erhalten. Weil das Betriebssignal V&sub1; + k · V&sub2; von der Rückkopplungseinheit 6 auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, kann bei dieser Ausführungsform nur das Signal V&sub1; - V&sub2;, das von dem Tiefpaßfilter 51 zur Verfügung gestellt wird, als Abstandssignal verwendet werden. Wenn jedoch die Rückkopplungseinheit 6 nicht verwendet wird, ist eine Teilerschaltung zum Teilen des Signals V&sub1; - V&sub2; durch das Operationssignal V&sub1; + k · V&sub2; erforderlich, um das Abstandssignal zu erhalten.
Die Ausgabe V&sub1; + k · V&sub2; der Additionsschaltung 53 gibt eine Gesamtmenge der von der PSD 21 empfangenen Lichtenergie wieder. Die Ausgabe V&sub1; + k · V&sub2; der Additionsschaltung 53 wird mit einer Referenzspannung Vref von einem Fehlerverstärker 60 verglichen, um ein analoges Spannungssignal zur Verfügung zu stellen, das eine Differenz zwischen einer Menge der Lichtenergie, die von der Referenzspannung Vref bestimmt wird, und der Menge der Lichtenergie, die tatsächlich von der PSD 21 empfangen wird, zu bestimmen. Gemäß dem analogen Spannungssignal des Fehlerverstärkers 60 werden die Lichtausgabe des modulierten Laserstrahls, der von der Laserdiode 13 emittiert wird, und die Verstärkungsrate des Verstärkers 34 von der Rückkopplungs-Steuerschaltung 61 so gesteuert, daß die tatsächliche Lichtenergie auf der Referenzlichtenergie gehalten wird. Das bedeutet, daß die Lichtausgabe und die Verstärkungsrate mittels einer Rückkopplung so gesteuert werden, daß die Verstärkungsrate erhöht wird, wenn die tatsächliche Lichtenergie kleiner ist als die Referenzlichtenergie, und daß die Lichtausgabe verringert wird, wenn die tatsächliche Lichtenergie größer ist als die Referenzlichtenergie.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird nachfolgend die Rückkoppelung im Detail erläutert. Einstellbare Bereiche der Lichtausgabe des modulierten Laserstrahls und der Verstärkungsrate liegen entsprechend in einem Bereich von 1% bis 100%. Ein Reflexionsgradindex wird so definiert, daß er 100 beträgt, wenn die PSD 21 eine vorbestimmte Intensität des von einem Standardobjekt, zum Beispiel einer weißen Keramik, reflektierten Lichts empfängt, das in festgelegten Abständen von der Lichtprojektionseinheit I sowie von der Lichtempfangseinheit 2 positioniert ist. Wenn der Reflexionsgradindex 100 beträgt, wird zusätzlich die Lichtausgabe des modulierten Laserstrahls und die Verstärkungsrate auf 100% bzw. auf 1% eingestellt. Wenn in dieser Situation der Reflexionsgradindex größer ist als 100, wird die Lichtausgabe des modulierten Laserstrahls reduziert, wie es mittels der Linie 1 in Fig. 3 gezeigt ist. Mit anderen Worten wird die peak-zu-peak Amplitude des modulierten Laserstrahls reduziert, um die Menge der Lichtenergie, die von der PSD 21 empfangen wird, zu steuern, wenn der Reflexionsgradindex größer als 100 ist. Auf der anderen Seite wird die Verstärkungsrate erhöht, wenn der Reflexionsgradindex kleiner ist als 100, wie es mittels der Linie 2 in Fig. 3 gezeigt ist. Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, einen großen dynamischen Bereich von 10.000 (100 · 100) im Hinblick auf den Reflexionsgradindex zu erreichen, weil sowohl die Lichtausgabe als auch die Verstärkungsrate innerhalb eines Bereiches einer 100-fachen Vergrößerung variiert werden kann. In Fig. 3 zeigt die Linie 3 eine Auflösung des optischen Abstandsmeßsystems, und die Linie 4 gibt einen Spannungswert an, der der Menge der Lichtenergie entspricht, die von der PSD 21 empfangen wird. Der Spannungswert wird innerhalb eines Bereiches des Reflexionsgradindex von 1 bis 10.000 konstant gehalten. In den obigen Erläuterungen wurde der Standardwert für den Reflexionsgradindex auf 100 festgesetzt, er kann jedoch, falls erforderlich, entsprechend anders gesetzt werden. Wenn zum Beispiel ein zu messendes Objekt ein relativ geringes Reflexionsvermögen bzw. einen relativ geringen Reflexionsgrad aufweist, kann der Standardwert für den Reflexionsgradindex auf 10 eingestellt werden, so daß die Rückkoppelung innerhalb eines Bereichs des Reflexionsgradindex von 0,1 bis 10.000 möglich ist.
Bei dieser Ausführungsform werden die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; von der ersten Schaltvorrichtung 33 gemäß dem ersten Steuersignal t&sub1; verarbeitet, um das erste zusammengesetzte Signal Va zu erhalten, in dem die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten. Es ist jedoch möglich, die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; gemäß einem anderen Steuersignal synchron mit dem Referenzsignal zu verarbeiten, so daß die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub2; jede volle Anzahl des Referenzsignals in einem ersten zusammengesetzten Signal abwechselnd auftreten.

Zweite Ausführungsform

Wie in Fig. 4 gezeigt umfaßt ein optisches Abstandsmeßsystem gemäß der zweiten Ausführungsform eine Lichtprojektionseinheit 1A zum Emittieren eines Laserstrahls auf ein Objekt OBJ, wobei der Laserstrahl von einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, und eine Lichtempfangseinheit 2A zum Empfangen des von dem Objekt OBJ zurück reflektierten Lichts. Die Projektionseinheit 1A umfaßt eine Laserdiode 13A und eine erste Linse 14A. Das Referenzsignal wird von einem Oszillator 10A erzeugt und dann zu einer Treiberschaltung 12A der Laserdiode gesendet, so daß den modulierten Laserstrahl von der Laserdiode 13A emittiert wird. Der modulierte Laserstrahl erzeugt einen Lichtpunkt P auf dem Object OBJ.
Die Empfangseinheit 2A umfaßt eine zweite Linse 20A und eine positionssensitive Vorrichtung 21A (PSD) zum Empfangen des von dem Lichtpunkt P reflektierten Lichts. Wenn die PSD 21A den reflektierten Laserstrahl durch die zweite Linse 20A empfängt, stellt sie ein Paar Positionssignale I&sub1; und I&sub2; zur Verfügung, wie es in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Eine Periode sowohl des Positionssignals b als auch das Positionssignals I&sub2; entspricht der Periode des Referenzsignals.
Die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; werden von der Schaltvorrichtung 33A mittels einer Zeitschachtelung gemäß einem ersten Steuersignal t&sub1; synchron mit dem Referenzsignal verarbeitet, um ein erstes zusammengesetztes Signal Ia zu erhalten, in dem die Signale I&sub1; und I&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 5C gezeigt ist. Das bedeutet, daß eine ein-Perioden Komponente des Signals I&sub1; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 51 gezeigt ist, extrahiert wird, und auf der anderen Seite eine ein- Perioden Komponente des Signals I&sub2; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Das Steuersignal t&sub1; wird von einem Steuersignalgenerator 35A erzeugt, der mit dem Oszillator 10A verbunden ist. Weil das erste Steuersignal t&sub1; mit dem Referenzsignal synchronisiert ist, kann das erste zusammengesetzte Signal Ia, das in Fig. 5C gezeigt ist, erhalten werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Periode des Steuersignals t&sub1; doppelt so lang wie die Periode des Referenzsignals.
Weil das erste zusammengesetzte Signal Ia ein Stromsignal ist, wird es von dem Strom/Spannungskonverter 30A in ein Spannungssignal Va umgewandelt. Daher handelt es sich bei dem Signal Va um ein zusammengesetztes Spannungssignal, in dem Signalkomponenten Va&sub1; und Va&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 5D gezeigt ist. Das Signal Va wird von dem Verstärker 34A mit einer gewünschten Verstärkungsrate verstärkt und wird dann zu einem Detektor 40A gesendet. Das zusammengesetzte Signal Va wird gemäß einem Steuersignal t&sub2; synchron mit dem Referenzsignal von dem Detektor 40A verarbeitet, so daß das zusammengesetzte Signal Va jede halbe Periode des Referenzsignals im Bezug auf seine Polarität umgekehrt wird, um ein zweites zusammengesetztes Signal zu erhalten, wie es in Fig. 5H gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va nicht bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 50 gezeigt ist, umgekehrt wird, daß sie aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird. Das Steuersignal t&sub2; wird von dem Steuersignalgenerator 35A erzeugt. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Periode des Steuersignals t&sub2; der des Referenzsignals. Weil das Steuersignal t&sub2; mit dem Referenzsignal synchronisiert ist, kann das zweite zusammengesetzte Signal erhalten werden. Wie in Fig. 5H gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und + Vd&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd in dem zweiten zusammengesetzten Signal auf. Das zweite zusammengesetzte Signal wird daher als Vd&sub1; + Vd&sub2; angegeben.
Auf der anderen Seite wird das zusammengesetzte Signal Va gemäß einem dritten Steuersignal t&sub3; synchron mit dem Referenzsignal so verarbeitet, daß das zusammengesetzt Signal Va jede volle Periode des Referenzsignals im Hinblick auf seine Polarität umgekehrt wird, um ein drittes zusammengesetztes Signal zu erhalten, wie es in Fig. 5F gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub3;, das in Fig. 5E gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, daß sie aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub3; umgekehrt wird. Das Steuersignal t&sub3;, das von dem Steuersignalgenerator 35A erzeugt wird, weist die gleiche Periode auf wie das Steuersignal t&sub1;, ist aber um 90º phasenverschoben im Hinblick auf das Steuersignal t&sub1;. Wie in Fig. 5F gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und - Vd&sub2; jede Periode des Referenzsignals abwechselnd in dem dritten zusammengesetzten Signal auf. Das dritte zusammengesetzte Signal wird daher als Vd&sub1; - Vd&sub2; angegeben.
Die zusammengesetzten Signale Vd&sub1; + Vd&sub2; und Vd&sub1; - Vd&sub2; werden zu einer Betriebseinheit 5A gesendet, die folgendes umfaßt: Einen Tiefpaßfilter SIA zum Integrieren des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; - V&sub2; zur Verfügung zu stellen, einen zweiten Tiefpaßfilter 52A zum Integrieren des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; + V&sub2; zur Verfügung zu stellen, und eine Teilerschaltung 54A zum Teilen des Signals - V&sub2; durch das Signal V&sub1; + V&sub2;. Eine Ausgabe der Teilerschaltung 54A, das heißt (V&sub1; - V&sub2;) /(V&sub1; + V&sub2;), wird als Abstandssignal verwendet, das den Abstand zwischen dem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und einer Standardposition S angibt. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, das Auftreten von einem Schaltrauschen bzw. von Schaltstörungen zu vermindern und dadurch die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, weil lediglich eine Schaltvorrichtung 33A verwendet wird.
Konkret hat der Detektor 40A einen ersten Schaltkreis 41A zum Bereitstellen eines zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; und einen zweiten Schaltkreis 42A zum Bereitstellen des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2;, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Der erste Schaltkreis 41A hat einen Operationsverstärker OP1 zum nicht-Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, einen Operationsverstärker OP2 zum Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, und einen Schalter S1 zum Schalten der Ausgänge der Operationsverstärker OP1 und OP2 gemäß dem Steuersignal t&sub3;, um das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; - Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen. Auf ähnliche Weise umfaßt der zweite Schaltkreis 42A einen Operationsverstärker OP3 zum nicht-Invertieren und zum Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, einen Operationsverstärker OP4 zum Invertieren und zum Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, und einen Schalter S2 zum Schalten der Ausgänge der Operationsverstärker OP3 und OP4 gemäß dem Steuersignal t&sub2;, um das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; + Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einer ersten Modifizierung der zweiten Ausführungsform kann ein Detektor 40A' anstelle des Detektors 40A verwendet werden. Die Wellenformen gemäß der Fig. 7A bis 7D entsprechen denen der Fig. 5A bis 5D. Das zusammengesetzte Signal Va wird von dem Detektor 40A' gemäß dem dritten Steuersignal t&sub3; so verarbeitet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va jede volle Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, um ein zweites zusammengesetztes Signal zu erhalten, wie es in Fig. 7F gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub3;, das in Fig. 7E gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, aber daß es bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub3; umgekehrt wird. Wie in Fig. 5F gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und - Vd&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals in dem zweiten zusammengesetzten Signal abwechselnd auf. Das zweite zusammengesetzte Signal wird daher als Vd&sub1; - Vd&sub2; dargestellt.
Das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; - Vd&sub2; wird dann gemäß dem Steuersignal t&sub1; so verarbeitet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, um ein drittes zusammengesetztes Signal zu erhalten, wie es in Fig. 7H gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Signalkomponente + Vd&sub1; des zweiten zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; bezüglich ihrer Polarität bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 7 gezeigt ist, nicht umgekehrt wird. Auf der anderen Seite wird bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; die Signalkomponente - Vd&sub2; des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; in ihrer Polarität umgedreht. Wie in Fig. 7H gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und + Vd&sub2; in dem dritten zusammengesetzten Signal jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auf. Das dritte zusammengesetzte Signal wird daher als Vd&sub1; + Vd&sub2; angegeben.
Konkret umfaßt der Detektor 40A' einem ersten Schaltkreis 41A' zum Bereitstellen des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; und einem zweiten Schaltkreis 42A' zum Bereitstellen des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2;, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Der erste Schaltkreis 41A' umfaßt einen Operationsverstärker OP1 zum nicht-Invertieren und zum Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, einem Operationsverstärker OP2 zum Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Va und einen Schalter S1 zum Schalten der Ausgänge der Operationsverstärker OP1 und OP2 gemäß dem Steuersignal t&sub3;, um das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; - Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen. Der zweite Schaltkreis 42A' umfaßt einen Betriebsverstärker OP3 zum nicht-Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2;, einen Betriebsverstärker OP4 zum Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2; und einen Schalter S2 zum Schalten der Ausgänge der Operationsverstärker OP3 und OP4 gemäß dem Steuersignal t&sub1;, um das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; + Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einer zweiten Modifizierung der zweiten Ausführungsform kann ein Detektor 40A" anstelle des Detektors 40A verwendet werden. Die Wellenformen gemäß den Fig. 9 A bis 9D entsprechen denen der Fig. 5A bis 5D. Das zusammengesetzte Signal Va wird gemäß dem Steuersignal t&sub2; von dem Detektor 40A" so verarbeitet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va jede halbe Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, um ein zweites zusammengesetztes Signal zu erhalten, wie es in Fig. 9F gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 9E gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, daß sie aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird. Wie in Fig. 9F gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und + Vd&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals in dem zweiten zusammengesetzten Signal abwechselnd auf. Das zweite zusammengesetzte Signal ist daher als Vd&sub1; + Vd&sub2; dargestellt.
Das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; + Vd&sub2; wird gemäß dem Steuersignal t&sub1; so verarbeitet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, um ein drittes zusammengesetztes Signal zu erzeugen, wie es in Fig. 9H gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Signalkomponente Vd&sub1; des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 9 G gezeigt ist, im Hinblick auf seine Polarität nicht umgekehrt wird. Auf der anderen Seite wird die Polarität der Signalkomponente Vd&sub2; des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; umgekehrt. Wie in Fig. 9H gezeigt ist, treten die Signalkomponenten + Vd&sub1; und - Vd&sub2; abwechselnd jede volle Periode des Referenzsignals in dem dritten zusammengesetzten Signal auf. Daher ist das dritte zusammengesetzte Signal als Vd&sub1; - Vd&sub2; dargestellt.
Konkret umfaßt der Detektor 40A" eine ersten Schaltkreis 41A" zum Bereitstellen des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2; und einen zweiten Schaltkreis 42A" zum Bereitstellen des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; - Vd&sub2;, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Der erste Schaltkreis 41A" umfaßt einen Betriebsverstärker OP1 zum nicht-Invertieren und zum Verstärken des zusammengesetzten Signals Va, einen Betriebsverstärker OP2 zum Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Va und einen Schalter S1 zum Schalten der Ausgänge der Betriebsverstärker OP1 und OP2 gemäß dem Steuersignal t&sub2;, um das zusammengesetzte Signal Vd&sub1; + Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen. Der zweite Schaltkreis 42A" umfaßt einen Betriebsverstärker OP3 zum nicht-Invertieren und zum Verstärken des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2;, und einem Betriebsverstärker OP4 zum Invertieren und Verstärken des zusammengesetzten Signals Vd&sub1; + Vd&sub2; und einen Schalter S2 zum Schalten der Ausgänge der Betriebsverstärker OP3 und OP4 gemäß dem Steuersignal t&sub1;, um das Steuersignal Vd&sub1; - Vd&sub2; zur Verfügung zu stellen.
Weil die Additions- und die Subtrahierschaltungen in der Betriebseinheit 5A durch die Verwendung eines der Detektoren 40A, 40A' und 40A" nicht erforderlich sind, ist es möglich, die Komponententeile der Betriebseinheit 5A zu vereinfachen, wodurch das Problem des Auftretens von Betriebsfehlern an den Addier- und Subtrahierschaltungen vermieden wird.

Dritte Ausführungsform

Wie in Fig. 11 gezeigt umfaßt ein optisches Abstandsmeßsystem gemäß einer dritten Ausführungsform eine Projektionseinheit 1B zum Emittieren eines Laserstrahls auf ein Objekt OBJ, wobei der Laserstrahl von einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, und einer Empfangseinheit 2B zum Empfangen des von dem Objekt zurück reflektierten Lichts. Die Projektions- und die Empfangseinheit 1B und 2B entsprechen in wesentlichen denen in der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund wird eine erneute Erläuterung der gemeinsamen Teile und des entsprechenden Betriebs als nicht notwendig geachtet. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen mit dem zusätzlichen Buchstaben B versehen.
Bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform wird angenommen, daß die PSD (21 und 21A) nur das reflektierte Licht von dem Objekt OBJ empfängt. Weil jedoch das Abstandsmeßsystem allgemein auch während des Vorhandenseins von Störlicht, wie zum Beispiel Sonnenlicht oder Licht von einer fluoreszierenden Lampe, verwendet wird, empfängt die positionssensitive Vorrichtung (PSD) 21B das Störlicht und wird dadurch beeinflußt. Das bedeutet, daß Gleichstromkomponenten DC1 und DC2 in einem Paar Positionssignalen I&sub1; und I&sub2;, die von der PSD 21B zur Verfügung gestellt werden, entsprechend enthalten sind, wie es in den Fig. 12A und 12B gezeigt ist. Die Signale I&sub1; und I&sub2; werden von einer ersten Schaltvorrichtung 33B mittels Zeitschachtelung (time-sharing) gemäß einem ersten Steuersignal t&sub1; synchron mit dem Referenzsignal verarbeitet, um ein erstes zusammengesetztes Signal Ia zu erhalten, in dem die Positionssignal I&sub1; und I&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 12C gezeigt ist. Das bedeutet, daß eine ein-Perioden Komponente des Positionssignals I&sub1; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 12G gezeigt ist, extrahiert wird, und eine ein-Perioden Komponente des Signals I&sub2; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Weil das erste Steuersignal t&sub1; mit dem Referenzsignal synchronisiert ist, kann das zusammengesetzte Signal Ia erhalten werden. Das Steuersignal t&sub1; wird von einem Steuersignalgenerator 35B erzeugt. Bei dieser Ausführungsform ist die Periode des Steuersignals zweimal so lang wie die Periode des Referenzsignals. Die Gleichstromkomponenten DC1 und DC2 in den Positionssignalen I&sub1; und I&sub2; werden von der ersten Schaltvorrichtung 33B gemischt, so daß das zusammengesetzte Signal Ia einen Unterschied zwischen den Gleichstromkomponenten DC1 - DC2 umfaßt, wie es in Fig. 12C gezeigt ist.
Das zusammengesetzte Signal Ia wird von einem Strom/Spannungskonverter (I/V-Konverter) 30B in ein Spannungssignal Va umgewandelt. Daher ist das Signal Va ein zusammengesetztes Spannungssignal, in dem die Signalkomponenten Va&sub1; und Va&sub2; jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 12D gezeigt ist. Zusätzlich enthält das Signal Va einen Unterschied der Offset-Spannung Vdc&sub1; - Vdc&sub2;, die der Differenz der Gleichstromkomponenten DC1 - DC2 entspricht.
Das Signal Va wird mit einer gewünschten Verstärkungsrate von dem Verstärker 34B verstärkt und dann in einen Detektor 40B eingegeben. Das Signal Va wird von dem Detektor 40B gemäß einem Steuersignal t&sub2; synchron mit dem Referenzsignal verarbeitet, um ein zweites zusammengesetztes Signal Vb zu erhalten, bei dem die Polarität des Signals Va jede halbe Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, wie es in Fig. 12F gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 12E gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, daß sie aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Periode des Steuersignals t&sub2; der Periode des Referenzsignals. Wie in Fig. 12F gezeigt ist, treten die Signalkomponenten Vb1 und Vb2 jede volle Periode des Referenzsignals abwechselnd in dem zusammengesetzten Signal Vb auf. Zusätzlich werden Offset-Aufhebungs-Spannungen (offset-cancel voltages) - Vdc&sub1; und - Vdc&sub2;, die im Vergleich zu den Offset-Spannungen Vdc&sub1; und Vdc&sub2; in dem Signal Va die entgegengesetzte Polarität aufweisen, von dem Detektor 40B erzeugt und sind in den Signalkomponenten Vb1 und Vb2 des zusammengesetzten Signals Vb entsprechend vorhanden.
Das zusammengesetzte Signal Vb wird in ein Paar Pulssignale Vd&sub1; und Vd&sub2; mittels Zeitschachtelung gemäß dem Steuersignal t&sub1; von einer zweiten Schaltvorrichtung 36B geteilt, wie es in den Fig. 12H und 12I gezeigt ist. Das bedeutet, daß nur die Signalkomponente Vb1 des zusammengesetzten Signals Vb bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird, um das Pulssignal Vd&sub1; zu erhalten. Auf ähnliche Weise wird nur die Signalkomponenten Vb2 des zusammengesetzten Signals Vb bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1; extrahiert, um das Pulssignal Vd&sub2; zu erhalten. Die Pulssignale Vd&sub1; und Vd&sub2; werden zu einer Betriebseinheit 5B gesendet, die folgende Elemente umfaßt: Einen ersten Tiefpaßfilter 51B zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub1;, um ein Signal V&sub1; zur Verfügung zu stellen, eine zweiten Tiefpaßfilter 52B zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub2;, um ein Signal V&sub2; zur Verfügung zu stellen, und einen Addierer 53B zum Berechnen einer Summe der Signale V&sub1; und V&sub2;, und einen Subtrahierer 55B zum Berechnen einer Differenz zwischen den Signalen V&sub1; und V&sub2;. Wenn das Pulssignal Vd&sub1; von dem Tiefpaßfilter 51B integriert wird, wird die Offset-Spannung Vdc&sub1; von der Offset-Aufhebungs-Spannung - Vdc&sub1; aufgehoben. Auf ähnliche Weise wird die Offset- Spannung Vdc&sub2; von der Offset-Aufhebungs-Spannung - Vdc&sub2; aufgehoben, wenn das Signal Vd&sub2; von dem Tiefpaßfilter 52B integriert wird. Auf diese Weise wird der Einfluß des Störlichts von den Signalen V&sub1; und V&sub2; der Tiefpaßfilter 51B und 52B ausgeschaltet.
Bei dieser Ausführungsform kann eine Ausgabe V&sub1; - V&sub2; des Subtrahierers 54B als ein Abstandssignal verwendet werden, das den Abstand zwischen dem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ oder einer Standardposition 5 angibt, weil eine Ausgabe V&sub1; + V&sub2; des Addierers 53B von einer Rückkopplungseinheit 6B auf die selbe Weise wie in der ersten Ausführungsform gesteuert wird. Wenn jedoch die Rückkopplungseinheit 6B nicht verwendet wird, ist eine Teilerschaltung zum Teilen der Ausgabe V&sub1; - V&sub2; durch die Ausgabe V&sub1; + V&sub2; erforderlich, um das Abstandssignal zu erhalten.
Selbst wenn daher die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; den Einfluß des Störlichts empfangen, kann das vorliegende System die Rausch- bzw. Störkomponenten, das heißt die Gleichstromkomponenten DC1 und DC2, von dem Abstandssignal, das den Abstand angibt, entfernen, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.
Bei dieser Ausführungsform werden die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; von der ersten Schaltvorrichtung 33B gemäß dem ersten Steuersignal t&sub1; verarbeitet, um das zusammengesetzte Signal Ia zu erhalten, bei dem die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; abwechselnd jede volle Periode des Referenzsignals auftreten, wie es in Fig. 12C gezeigt ist. Es ist jedoch möglich, die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; mittels einer Zeitschachtelung gemäß einem anderen Steuersignal so zu verarbeiten, daß die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; abwechselnd jede volle Anzahl von Perioden des Referenzsignals auftreten. Wie es zum Beispiel in den Fig. 13A bis 13I gezeigt ist, können die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; mittels Zeitschachtelung gemäß einem Steuersignal t&sub1;' verarbeitet werden, um ein zusammengesetztes Signal Ia' zu erhalten, bei dem die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; abwechselnd alle drei Perioden des Referenzsignals auftreten. Eine Periode des Steuersignals t&sub1;' ist sechsmal länger als die Periode des Referenzsignals. Bei der Verwendung des Steuersignals t&sub1;' ist es möglich, das Auftreten von Schaltrauschen bzw. Schaltstörungen an den Schaltvorrichtungen 30B und 36B zu reduzieren.

Vierte Ausführungsform

Wie in Fig. 14 gezeigt umfaßt ein optisches Abstandsmeßsystem gemäß der vierten Ausführungsform eine Lichtprojektionseinheit 1C zum Emittieren eines Laserstrahls auf einem Objekt OBJ, wobei der Laserstrahl mit einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, und eine Lichtempfangseinheit 2C zum Empfangen des von dem Objekt reflektierten Lichts. Die Projektions- und Empfangseinheiten 1C und 2C entsprechen im wesentlichen denen der zweiten Ausführungsform. Daher wird eine erneute Erläuterung der gemeinsamen Teile und der gemeinsamen Verfahren nicht für notwendig erachtet. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen mit dem zusätzlichen Buchstaben C versehen.
Wie in den Fig. 15A und 14B gezeigt ist, werden ein Paar Positionssignale I&sub1; und I&sub2; von einer positionssensitiven Vorrichtung (PSD) 21C zur Verfügung gestellt. Die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; werden von Strom/Spannungskonvertern 30C und 31C entsprechend in Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; (nicht gezeigt) umgewandelt. Die Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; werden zu einer ersten Betriebseinheit 32C gesendet, so daß eine Differenz zwischen den Spannungssignalen Va&sub1; und Va&sub2; und eine Summe der Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; berechnet wird. Daher stellt die erste Betriebseinheit 32C Ausgangssignale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; zur Verfügung. Die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; werden von der Schaltvorrichtung 33C mittels einer Zeitschachtelung gemäß einem ersten Steuersignal t&sub1; synchron mit dem Referenzsignal verarbeitet, um ein erstes zusammengesetztes Signal Va zu erhalten, in dem die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; abwechselnd jede Periode des Referenzsignals auftreten, wie es in Fig. 15C gezeigt ist. Das bedeutet, daß eine-Perioden Komponente des Signals Va&sub1; + Va&sub2; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 15F gezeigt ist, extrahiert wird, und auf der anderen Seite eine ein-Perioden Komponente des Signals Va&sub1; - Va&sub2; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Das Steuersignal t&sub1; wird von einem Steuersignalgenerator 35C erzeugt. Weil das erste Steuersignal t&sub1; mit dem Referenzsignal synchronisiert ist, kann das zusammengesetzte Signal Va erhalten werden. Die Periode des Steuersignals t&sub1; ist doppelt so lang wie die Periode des Referenzsignals.
Das zusammengesetzte Signal Va wird von einem Verstärker 34C mit einer gewünschten Verstärkungsrate verstärkt und dann zu einem Detektor 40C gesendet. Das zusammengesetzte Signal Va wird von dem Detektor 40C gemäß einem Steuersignal t&sub2; synchron mit dem Referenzsignal so verarbeitet, daß das zusammengesetzte Signal Va bezüglich seiner Polarität jede Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, so daß ein zweites zusammengesetztes Signal Vd erhalten wird, wie es in Fig. 15E gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 15D gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, aber daß sie bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird. Das Steuersignal t&sub2;, das von dem Steuersignalgenerator 35C erzeugt wird, hat die gleiche Periode wie das Steuersignal t&sub1;, es ist aber um 90º im Hinblick auf das Steuersignal t&sub1; in seiner Phase verschoben. Wie in Fig. 15E gezeigt ist, treten die Signalkomponenten Vd&sub1; + Vd&sub2; und Vd&sub2; - Vd&sub1; abwechselnd jede Periode des Referenzsignals in dem zusammengesetzten Signal Vd auf. Dementsprechend wird das zusammengesetzte Signal Vd gemäß dem Steuersignal t&sub1; so verarbeitet, daß nur die Signalkomponente Vd&sub2; - Vd&sub1; im Hinblick auf die Polarität umgekehrt wird, und dann extrahiert wird, um ein Pulssignal Vd&sub1; - Vd&sub2; zu erzeugen, wie es in Fig. 1 G gezeigt ist. Zusätzlich wird das zusammengesetzte Signal Vd integriert, um ein Signal Vd&sub2; (nicht gezeigt) zur Verfügung zu stellen. Als Ergebnis gibt der Detektor 40C die Signale Vd&sub1; - Vd&sub2; und Vd&sub2; aus. Das Signal Vd&sub1; - Vd&sub2; und das Signal Vd&sub2; werden zu einer zweiten Betriebseinheit 5C gesendet, die folgendes umfaßt: Einen ersten Tiefpaßfilter 51C zum Integrieren des Signals Vd&sub1; - Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; - V&sub2; zur Verfügung zu stellen, eine zweiten Tiefpaßfilter 52C zum Integrieren des Signals Vd&sub2;, um ein Signal V&sub2; zur Verfügung zu stellen, und eine Addierschaltung 53C zum Berechnen eines Signals V&sub1; + k · V&sub2; unter Verwendung der Signale V&sub1; - V&sub2; und V&sub2;, und eine Teilerschaltung 54C zum Teilen des Signals V&sub1; - V&sub2; durch das Signal V&sub1; + k · V&sub2;. Der Wert "k" ist eine Konstante für eine nicht-lineare Korrektur. Daher wird ein Abstandssignal, das einen Abstand zwischen einem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und einer Standardposition S angibt, von dem folgenden Ausdruck bestimmt: (V&sub1; - V&sub2;)/(V&sub1; + k · V&sub2;).
Bei dieser Ausführungsform stellt die erste Betriebseinheit 32C die Ausgangssignale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; zur Verfügung. Im Rahmen einer Modifizierung der vierten Ausführungsform kann jedoch eine andere Betriebseinheit anstelle der ersten Betriebseinheit 32C verwendet werden, um Ausgangssignale Va&sub1; und Va&sub1; - Va&sub2; zur Verfügung zu stellen.

Fünfte Ausführungsform

Wie in Fig. 16 gezeigt umfaßt ein optisches Abstandsmeßsystem gemäß der vierten Ausführungsform eine Lichtprojektionseinheit 1D zum Emittieren eines Laserstrahls auf ein Objekt OBJ, wobei der Laserstrahl von einem Referenzsignal mit einer vorbestimmten Periode amplituden-moduliert ist, und eine Lichtempfangseinheit 2D zum Empfangen des von dem Objekt zurück reflektierten Licht. Die Projektions- und Empfangseinheiten 1D und 2D entsprechen im wesentlichen denen der zweiten Ausführungsform. Es ist daher nicht als notwendig angesehen worden, die gemeinsamen Teile und Verfahren erneut zu erläutern. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen und dem zusätzlichen Buchstaben D gekennzeichnet.
Wie in den Fig. 17A und 17B gezeigt ist, werden ein Paar Positionssignale I&sub1; und I&sub2; unter einer positionssensitiven Vorrichtung (PSD) 21D zur Verfügung gestellt. Bei dieser Ausführungsform werden die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; unter dem Einfluß eines Rauschens amplituden-moduliert. Zusätzlich entspricht das Positionssignal I&sub1; dem Positionssignal I&sub2;. Das bedeutet, daß Licht, das von dem Objekt OBJ zurück reflektiert wird, einen Lichtpunkt in der Mitte einer effektiven Länge der PSD 21D erzeugt. Wenn eine hohe Meßgenauigkeit erforderlich ist, wird das Objekt OBJ normalerweise in der Nähe der Mitte bzw. des Zentrums der effektiven Länge positioniert, weil das Zentrum der effektiven Länge der PSD 21D eine gute Ansprecheigenschaft aufweist, und weil auch das Auftreten von Fehlern im Hinblick auf eine Strahlgröße des Laserstrahls unterdrückt werden kann. Es ist daher sehr wichtig, die Genauigkeit der Messung in der Nähe des Zentrums der effektiven Länge zu verbessern. Die Positionssignale I&sub1; und I&sub2; werden von entsprechenden Strom/Spannungskonvertern 30D und 31D in Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; (nicht gezeigt) konvertiert. Die Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; werden zu einer ersten Betriebseinheit 32 gesendet, um eine Differenz zwischen den Spannungssignalen Va&sub1; und Va&sub2; und eine Summe der Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; zu berechnen. Daher stellt die erste Betriebseinheit 32D Ausgangssignale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; zur Verfügung. Weil die Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; von der ersten Betriebseinheit 32D verarbeitet werden, bevor sie zu einer ersten Schalteinheit 33D gesendet werden, können gemeinsame Rauschkomponenten in den Spannungssignalen Va&sub1; und Va&sub2; entfernt werden. Die Ausgangssignale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; werden von der zweiten Schaltvorrichtung 33D in einem Zeitschachtelungsverfahren gemäß einem ersten Steuersignal t&sub1; synchron mit dem Referenzsignal verarbeitet, um ein erstes zusammengesetztes Signal Va zu erhalten, bei dem die Signale Va&sub1; - Va&sub2; und Va&sub1; + Va&sub2; jede Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 17C gezeigt ist. Das bedeutet, daß eine ein-Perioden Komponente des Signals Va&sub1; + Va&sub2; bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub1;, das in Fig. 17F gezeigt ist, extrahiert wird, und eine ein-Perioden Komponente des Signals Va&sub1; - Va&sub2; bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Signal Va&sub1; - Va&sub2; gleich Null. Das Steuersignal t&sub1; wird von einem Steuersignalgenerator 35D erzeugt. Weil das Steuersignal t&sub1; mit dem Referenzsignals synchronisiert ist, kann das zusammengesetzte Signal Va erhalten werden. Die Periode des Steuersignals t&sub1; ist doppelt so lang wie die Periode des Referenzsignals.
Das zusammengesetzte Signal Va wird mit einer gewünschten Verstärkungsrate von einem Verstärker 34D verstärkt und dann zu einem Detektor 40D gesendet. Das zusammengesetzte Signal Va wird gemäß einem Steuersignal t&sub2; synchron mit dem Referenzsignal von dem Detektor 40D verarbeitet, um ein zweites zusammengesetztes Signal Vd zu erhalten, bei dem das zusammengesetzte Signal Va jede halbe Periode des Referenzsignals bezüglich seiner Polarität umgekehrt wird, wie es in Fig. 17E gezeigt ist. Das bedeutet, daß die Polarität des zusammengesetzten Signals Va bei einem Niveau H des Steuersignals t&sub2;, das in Fig. 17D gezeigt ist, nicht umgekehrt wird, daß sie aber bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub2; umgekehrt wird. Wie in Fig. 17E gezeigt ist, treten Signalkomponenten Vd&sub1; + Vd&sub2; und Vd&sub1; - Vd&sub2; jede Periode des Referenzsignals abwechselnd in den zusammengesetzten Signal Vd auf. Eine Periode des Steuersignals t&sub2; entspricht der Periode des Referenzsignals.
Das zweite zusammengesetzte Signal Vd wird in ein paar Pulssignale Vd&sub1; + Vd&sub2; und Vd&sub1; - Vd&sub2; gemäß dem Steuersignal t&sub1; von einer zweiten Schaltvorrichtung 36D geteilt, wie es in Fig. 17G und 17H gezeigt ist. Das bedeutet, daß nur die Signalkomponente Vd&sub1; + Vd&sub2; des zusammengesetzten Signals Vd bei dem Niveau H des Steuersignals t&sub1; extrahiert wird, um das Pulssignal Vd&sub1; + Vd&sub2; zu erhalten. Auf der anderen Seite wird nur die Signalkomponente Vd&sub1; - Vd&sub2; (= 0) des zusammengesetzten Signals Vd bei einem Niveau L des Steuersignals t&sub1; extrahiert. Die Pulssignale Vd&sub1; + Vd&sub2; und Vd&sub1; - Vd&sub2; werden zu einer zweiten Betriebseinheit 5D gesendet, die folgendes umfaßt: Einen ersten Tiefpaßfilter 51D zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub1; - Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; - V&sub2; zur Verfügung zu stellen, einen zweiten Tiefpaßfilter 52D zum Integrieren des Pulssignals Vd&sub1; + Vd&sub2;, um ein Signal V&sub1; + V&sub2; zur Verfügung zu stellen, und einen Teiler 54D zum Teilen des Signals V&sub1; - V&sub2; durch das Signal V&sub1; + V&sub2;, um ein Abstandssignal zur Verfügung zu stellen, das einen Abstand zwischen einem Lichtpunkt P auf dem Objekt OBJ und einer Standardposition S angibt. Das Abstandssignal wird daher durch den folgenden Ausdruck bestimmt: (V&sub1; - V&sub2;)/(V&sub1; + V&sub2;).
Bei dieser Ausführungsform werden die Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; in die erste Betriebseinheit 32D eingegeben, es ist daher erforderlich, daß die Stromsignale I&sub1; und I&sub2;, die von der PSD 21D zur Verfügung gestellt werden, von den Strom/Spannungskonvertern 30D und 31D in Spannungssignale Va&sub1; und Va&sub2; konvertiert werden. Wenn jedoch die erste und die zweite Betriebseinheit 32B und 5D so modifiziert sind, daß sie die Stromsignale I&sub1; und I&sub2; empfangen, ist es möglich, die Verwendung der Strom/Spannungskonverter 30D und 31D bei diesem Abstandsmeßsystem zu vermeiden.
Die Erfindung kann in verschiedenen speziellen Ausführungsformen realisiert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Die dargestellten Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht einschränkend, der Umfang der Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche bestimmt und nicht durch die vorhergehende detaillierte Beschreibung, wobei alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und im Rahmen der Äquivalenz der Ansprüche liegen, von der Erfindung umfaßt werden.

Bezugszeichenliste

1 Lichtprojektionseinheit
2 Lichtempfangseinheit
3 Zweite Betriebseinheit
6 Rückkopplungseinheit
10 Oszillator
11 Modulator
12 Treiberschaltkreis Laserdiode
13 Laserdiode
14 erste Linse
20 zweite Linse
21 positionssensitive Vorrichtung (PSD)
30 Strom/Spannungskonverter
31 Strom/Spannungskonverter
32 erste Betriebseinheit
33 erste Schaltvorrichtung
34 Verstärker
35 Steuersignalgenerator
36 zweite Schaltevorrichtung
40 Detektor
51 erster Tiefpaßfilter
52 zweiter Tiefpaßfilter
53 Addierschaltung
60 Fehlerverstärker
61 Rückkopplungssteuerschaltung
1A Lichtprojektionseinheit
2A Lichtempfangseinheit
5A Betriebseinheit
10A Oszillator
12A Treiberschaltkreis Laserdiode
13A Laserdiode
14A erste Linse
20A zweite Linse
21A positionssensitive Vorrichtung (PSD)
30A Strom/Spannungskonverter
33A Schaltvorrichtung
34A Verstärker
35A Steuersignalgenerator
40A Detektor
41A erster Schaltkreis
42A zweiter Schaltkreis
40A' Detektor
41A' erster Schaltkreis
42A' zweiter Schaltkreis
40A" Detektor
41A" erster Schaltkreis
42A" zweiter Schaltkreis
51A erster Tiefpaßfilter
52A zweiter Tiefpaßfilter
54 Teilerschaltung
1B Lichtprojektionseinheit
2B Lichtempfangseinheit
5B Betriebseinheit
6B Rückkopplungseinheit
10B Oszillator
11B Modulator
12B Treiberschaltkreis Laserdiode
13B Laserdiode
14B erste Linse
20B zweite Linse
21B positionssensitive Vorrichtung (PSD)
30B Strom/Spannungskonverter
33B erste Betriebseinheit
34B Verstärker
35B Steuersignalgenerator
36B zweite Schaltvorrichtung
40B Detektor
51B erster Tiefpaßfilter
52B zweiter Tiefpaßfilter
53B Addierschaltung
60B Fehlerverstärker
61B Rückkopplungssteuerschaltung
1C Lichtprojektionseinheit
2C Lichtempfangseinheit
5C Zweite Betriebseinheit
10C Oszillator
12C Treiberschaltkreis Laserdiode
13C Laserdiode
14C erste Linse
20C zweite Linse
21C positionssensitive Vorrichtung (PSD)
30C Strom/Spannungskonverter
31C Strom/Spannungskonverter
32C erste Betriebseinheit
33C Schaltvorrichtung
34C Verstärker
35C Steuersignalgenerator
40C Detektor
51C erster Tiefpaßfilter
52C zweiter Tiefpaßfilter
53C Addierschaltung
54C Teilerschaltung
1D Lichtprojektionseinheit
2D Lichtempfangseinheit
5D zweite Betriebseinheit
10D Oszillator
12D Treiberschaltkreis Laserdiode
13D Laserdiode
14D erste Linse
20D zweite Linse
21D positionssensitive Vorrichtung (PSD)
30D Strom/Spannungskonverter
31D Strom/Spannungskonverter
32D erste Betriebseinheit
33D erste Schaltvorrichtung
34D Verstärker
35D Steuersignalgenerator
36D zweite Schaltevorrichtung
40D Detektor
51D erster Tiefpaßfilter
52D zweiter Tiefpaßfilter
54D Teilerschaltung
1E Lichtprojektionseinheit
2E Lichtempfangseinheit
3E Betriebseinheit
10E Oszillator
12E Treiber
13E Photodiode
21E positionssensitive Vorrichtung (PSD)
31E Lichtempfangseinheit
32E Niveaudetektionsschaltung
33E Subtrahierschaltung
34E Lichtempfangsschaltung
35E Niveaudetektionsschaltung
36E Korrigieraddierer
37E Teiler

Claims

1. Optisches Abstandsmeßsystem, das eine Triangulation verwendet und folgendes umfaßt:

- ein Lichtprojektionsmittel, (1, 1A, 1B, 1C, 1D) zum Emittieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt (OBJ), wobei der Lichtstrahl mittels eines Referenzsignals, das eine vorbestimmte Periode aufweist, amplitudenmoduliert ist;

- ein Lichtempfangsmittel (2, 2A, 2B, 2C, 2D) zum Empfangen eines Lichts, das von dem Objekt reflektiert wird und das ein Paar erster und zweiter Positionssignale (t&sub1;, t&sub2;) zur Verfügung stellt;

- ein ein Steuersignal erzeugendes Mittel (35, 35A, 35B, 35C, 35D) zum Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Steuersignals synchron mit dem Referenzsignal;

- ein erstes Schaltmittel (33, 33A, 33B, 33C, 33D) zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Positionssignals in einem Time-sharing Modus gemäß dem ersten Steuersignal, um ein erstes zusammengesetztes Signal zu erhalten, in dem das erste und das zweite Positionssignal abwechselnd bei jeder ganzen Zahl der Periode des Referenzsignals auftreten;

- ein einzelnes Verstärkermittel (34, 34A, 34B, 34C, 34D) zum Verstärken des ersten zusammengesetzten Signals mit einer gewünschten Verstärkerrate; gekennzeichnet durch

- ein Abstandsbestimmungsmittel, das einen Detektor (40) umfaßt, zum periodischen Umkehren der Polarität des ersten zusammengesetzten Signals, das von dem Verstärkermittel zur Verfügung gestellt wird, gemäß dem zweiten Steuersignal, so daß ein zweites zusammengesetztes Signal erhalten wird, und eine Betriebseinheit (5) zum Bestimmen eines Abstands zwischen dem Lichtprojektionsmittel und dem Objekt aus dem zweiten zusammengesetzten Signal.

2. Optisches Abstandsmeßsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- als Detektor einen einzelnen Detektor (40, 40B, 40D) zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal, so daß das erste zusammengesetzte Signal bezüglich seiner Polarität jede halbe Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, so daß das zweite zusammengesetzte Signal erhalten wird;

- ein zweites Schaltmittel (36, 36B, 36D) zum Teilen des zweiten zusammengesetzten Signals in ein Paar eines dritten und eines vierten Positionssignals gemäß dem ersten Steuersignal;

- als Betriebseinheit eine erste Betriebseinheit (5, 5B, 5D) zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1, 1B, 1D) und dem Objekt (OBJ) unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals.

3. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 2, wobei die erste Betriebseinheit ein Lichtenergiesignal ausgibt, das eine Lichtenergiemenge anzeigt, die von dem Lichtempfangsmittel (2, 2B) empfangen worden ist, und wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- ein Vergleichsmittel (60, 60B) zum Vergleichen des Lichtenergiesignals mit einem konstanten Wert, um ein analoges Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, das eine Differenz zwischen diesen anzeigt; und

- ein Rückkopplungs-Steuermittel (61, 61B) zur Steuerung wenigstens der Verstärkungsrate des Verstärkungsmittels (34, 34B) und/oder einer Lichtausgabe des Lichtprojektionsmittel (1, 1B) gemäß dem Ausgangssignal des Vergleichsmittels, so daß das Lichtenergiesignal auf dem konstanten Wert gehalten wird.

4. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 3, wobei das Rückkopplungs-Steuermittel (61, 61B) dem Verstärkungsmittel (34, 34B) ein erstes Rückkopplungs-Steuersignal zur Verfügung stellt, um die Verstärkungsrate zu vergrößern, wenn das Lichtenergiesignal kleiner ist als der konstante Wert, und dem Lichtprojektionsmittel (1, 1B) ein zweites Rückkopplungs-Steuersignal zur Verfügung stellt, um die Lichtausgabe zu reduzieren, wenn das Lichtenergiesignal größer ist als der konstante Wert.

5. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 2, wobei die Betriebseinheit ferner eine zweite Betriebseinheit (32) zum Bereitstellen des zweiten Positionssignals und eines ersten Betriebssignals umfaßt, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt, wobei die zweite Betriebseinheit zwischen dem Lichtempfangsmittel (2) und dem ersten Schaltmittel (33) angeordnet ist, so daß das zweite Positionssignal und das erste Betriebssignal von dem ersten Schaltmittel in dem Time-sharing Modus gemäß dem ersten Steuersignal verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten.

6. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 5, wobei die erste Betriebseinheit umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51) zum Integrieren des dritten Positionssignals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52) zum Integrieren des vierten Positionssignals;

- ein Additionsmittel (53) zum Berechnen einer Summe von Ausgaben des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters, um ein zweites Betriebssignal zu erzeugen, zum Multiplizieren der Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters mit einer Korrekturkonstanten, um ein drittes Betriebssignal zu erhalten, und zum Addieren des zweiten Betriebssignals zu dem dritten Betriebssignal, um ein viertes Betriebssignal zu erhalten; und

- ein Teilmittel zum Teilen der Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch das vierte Betriebssignal, um ein fünftes Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1) und dem Objekt (OBJ) bestimmt wird.

7. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 2, wobei die erste Betriebseinheit umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51B) zum Integrieren des dritten Positionssignals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52B) zum Integrieren des vierten Positionssignals;

- ein Additionsmittel (53B) zum Berechnen einer Summe der Ausgaben des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters, um ein erstes Betriebssignal zu erhalten;

- ein Subtraktionsmittel (55B) zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters, um ein zweites Betriebssignal zu erhalten; und

- ein Teilmittel zum Teilen des zweiten Betriebssignals durch das erste Betriebssignal, um ein drittes Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel und dem Objekt bestimmt wird.

8. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 2, wobei die Betriebseinheit ferner eine zweite Betriebseinheit (32D) zum Bereitstellen eines ersten Betriebssignals, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt, und eines zweiten Betriebssignals, das eine Summe des ersten und des zweiten Positionssignals anzeigt, umfaßt; wobei die zweite Betriebseinheit zwischen dem Lichtempfangsmittel (2D) und dem ersten Schaltmittel (33D) angeordnet ist, so daß das erste und das zweite Betriebssignal von dem ersten Schaltmittel in einem Time-sharing Modus gemäß dem ersten Steuersignal verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten.

9. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 8, wobei die erste Betriebseinheit umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51D) zum Integrieren des dritten Positionssignals und;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52D) zum Integrieren des vierten Positionssignals; und

- einen Teilschaltkreis (54D) zum Teilen einer Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch eine Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters, um ein drittes Betriebssignal zu erhalten, aus dem die Distanz zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1D) und dem Objekt (OBJ) bestimmt wird.

10. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Positionssignal Stromsignale sind, und wobei das Abstandsmeßsystem ein Strom/Spannungs Umwandlungsmittel (39, 31, 30C, 31C, 30D, 31D) umfaßt, das zwischen dem Lichtempfangsmittel (2, 2C, 2D) und dem ersten Schaltmittel (33, 33C, 33D) angeordnet ist, um die Stromsignale in entsprechende Spannungssignale umzuwandeln.

11. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltmittel (33, 33A, 33B, 33C, 33D) das erste zusammengesetzte Signal zur Verfügung stellt, in dem das erste und das zweite Positionssignal über jede Periode des Referenzsignals abwechselnd auftreten.

12. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 11, wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- den Detektor (40C) zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal, welches sich um 90 Grad außer Phase zu dem ersten Steuersignal befindet, so daß das erste zusammengesetzte Signal bezüglich seiner Polarität in jeder Periode des Referenzsignals umgekehrt wird, um das zweite zusammengesetzte Signal zu erhalten, dann zum Extrahieren eines dritten Positionssignals von dem zweiten zusammengesetzten Signal gemäß dem ersten Steuersignal und dann zum Integrieren des zweiten zusammengesetzten Signals, um ein viertes Positionssignal zu erhalten;

- als Betriebseinheit eine erste Betriebseinheit (5C) zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1C) und dem Objekt (OBJ) unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals.

13. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 12, wobei die Betriebseinheit ferner eine zweite Betriebseinheit (32C) zum Bereitstellen eines ersten Betriebssignals, das eine Summe des ersten und des zweiten Positionssignals anzeigt, und eines zweiten Betriebssignals, das eine Summe eines ersten und eines zweiten Positionssignals anzeigt, umfaßt, wobei die zweite Betriebseinheit zwischen dem Lichtempfangsmittel (2C) und dem ersten Schaltmittel (33C) angeordnet ist, so daß das erste und das zweite Betriebssignal von dem ersten Schaltmittel in dem Time-sharing Modus gemäß dem ersten Steuersignal verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten.

14. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 13, wobei die erste Betriebseinheit (5C) umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51C) zum Integrieren des dritten Positionssignals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52C) zum Integrieren des vierten Positionssignals,

- ein Additionsmittel (53C) zum Berechnen einer Summe der Ausgaben des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters, um eine drittes Betriebssignal zu erhalten, zum Multiplizieren der Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters mit einer Korrekturkonstanten, um ein viertes Betriebssignal zu erhalten, und zum Addieren des dritten Betriebssignals zu dem vierten Betriebssignal, um ein fünftes Betriebssignal zu erhalten;

- ein Teilmittel (54C) zum Teilen der Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch das fünfte Betriebssignal, um ein sechstes Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1C) und dem Objekt (OBJ) bestimmt wird.

15. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 12, wobei die Betriebseinheit ferner eine zweite Betriebseinheit (32C) zum Bereitstellen des ersten Positionssignals und eines ersten Betriebssignals, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt, umfaßt; wobei die zweite Betriebseinheit zwischen dem Lichtempfangsmittel (2C) und dem ersten Schaltmittel angeordnet ist, so daß das erste Positionssignal und das erste Betriebssignal von dem ersten Schaltmittel (33C) in dem Time-sharing Modus gemäß dem ersten Steuersignal verarbeitet werden, um das erste zusammengesetzte Signal zu erhalten.

16. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 15, wobei die erste Betriebseinheit umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter zum Integrieren des dritten Positionssignals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter zum Integrieren des vierten Positionssignals

- ein Additionsmittel zum Berechnen einer Summe der Ausgaben des ersten und des zweiten Tiefpaßfilters, um ein zweites Betriebssignal zu erhalten, zum Multiplizieren der Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters mit einer Korrekturkonstanten, um ein drittes Betriebssignal zu erhalten, und zum Addieren des zweiten Betriebssignals zu dem dritten Betriebssignal, um ein viertes Betriebssignal zu erhalten; und

- ein Teilmittel zum Teilen der Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch das vierte Betriebssignal, um ein fünftes Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel und dem Objekt bestimmt wird.

17. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 11, wobei das ein Steuersignal erzeugende Mittel (35A) ferner ein drittes Steuersignal synchron mit dem Referenzsignal zur Verfügung stellt, welches in seiner Phase um 90 Grad von dem ersten Steuersignal verschoben ist.

18. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 17, wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- den Detektor (40A), der einen ersten Schaltkreis (41A) zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal umfaßt, so daß das erste zusammengesetzte Signal jede halbe Periode des Referenzsignals in seiner Polarität umgedreht wird, um ein drittes Positionssignal zu erhalten, das eine Summe des ersten und des zweiten Positionssignals anzeigt, und einen zweiten Schaltkreis (42A) zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem dritten Steuersignals, so daß das erste zusammengesetzte Signal jede Periode des Referenzsignals in seiner Polarität umgedreht wird, um ein viertes Positionssignal zu erhalten, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt; und

- als Betriebseinheit eine erste Betriebseinheit (5A) zum Bestimmen des Abstandes zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt (OBJ) unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals.

19. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 18, wobei die erste Betriebseinheit umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51A) zum Integrieren des dritten Signals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52A) zum Integrieren des vierten Signals; und

- einen Teilschaltkreis (54A) zum Teilen einer Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters durch eine Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters, um ein Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt (OBJ) bestimmt wird.

20. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 11, wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- den Detektor (40A') der einen ersten Schaltkreis (41A') zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal umfaßt, welches um 90 Grad gegenüber dem ersten Steuersignal in seiner Phase versetzt ist, so daß das erste zusammengesetzte Signal jede Periode des Referenzsignals in seiner Polarität umgedreht wird, um ein drittes Positionssignal zu erhalten, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt, und einen zweiten Schaltkreis (42A') zum Verarbeiten des dritten Positionssignals gemäß dem ersten Steuersignal umfaßt, so daß das dritte Positionssignal jede Periode des Referenzsignals in seiner Polarität umgedreht wird, so daß ein viertes Positionssignal erhalten wird, das eine Summe des ersten und des zweite Positionssignals anzeigt; und

- als Betriebseinheit eine erste Betriebseinheit (5A) zum Bestimmen des Abtands zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt (OBJ) unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals.

21. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 20, wobei die erste Betriebseinheit (5A) umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51 A) zum Integrieren des dritten Signals;

- eine zweiten Tiefpaßfilter (52A) zum Integrieren des vierten Signals; und

- einen Teilschaltkreis (54A) zum Teilen einer Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters durch eine Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters, um ein Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt (OBJ) bestimmt wird.

22. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 1, wobei das Abstandsbestimmungsmittel umfaßt:

- den Detektor (40A"), der einen ersten Schaltkreis (41A") zum Verarbeiten des ersten zusammengesetzten Signals gemäß dem zweiten Steuersignal umfaßt, so daß das erste zusammengesetzte Signal jede halbe Periode des Referenzssignals in seiner Polarität umgekehrt wird, so das ein drittes Positionssignal erhalten wird, das eine Summe des ersten und des zweiten Positionssignals anzeigt, und einen zweiten Schaltkreis (42A") zur Verarbeitung des dritten Positionssignals gemäß dem ersten Steuersignal umfaßt, so daß das dritte Positionssignal jede Periode des Referenzsignals in seiner Polarität umgedreht wird, um ein viertes Positionssignal zu erhalten, das eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Positionssignal anzeigt; und

- als Betriebseinheit eine erste Betriebseinheit (5A) zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt (OBJ) unter Verwendung des dritten und des vierten Positionssignals.

23. Optisches Abstandsmeßsystem nach Anspruch 22, wobei die erste Betriebsseinheit (5A) umfaßt:

- einen ersten Tiefpaßfilter (51A) zum Integrieren des dritten Signals;

- einen zweiten Tiefpaßfilter (52A) zum Integrieren des vierten Signals; und

- einen Teilschaltkreis (54A) zum Teilen einer Ausgabe des zweiten Tiefpaßfilters durch eine Ausgabe des ersten Tiefpaßfilters, um ein Betriebssignal zu erhalten, aus dem der Abstand zwischen dem Lichtprojektionsmittel (1A) und dem Objekt bestimmt wird.