JPH052807Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH052807Y2 JPH052807Y2 JP1987018224U JP1822487U JPH052807Y2 JP H052807 Y2 JPH052807 Y2 JP H052807Y2 JP 1987018224 U JP1987018224 U JP 1987018224U JP 1822487 U JP1822487 U JP 1822487U JP H052807 Y2 JPH052807 Y2 JP H052807Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- light
- displacement
- lens
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 40
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
（従来の技術）
被測定物の僅かな変位の光学的な検出器として
第６図、第７図に示されているようなものが知ら
れている。第６図のものは日本機械学会論文52巻
477号No.85−0780Bに記載されており、第７図の
ものは日本機械学会誌87巻791号1187ページに三
次元変位計測システムとして記載されている。[Detailed Description of the Invention] (Prior Art) As an optical detector for detecting a slight displacement of an object to be measured, the one shown in FIGS. 6 and 7 is known. The one in Figure 6 is Volume 52 of the Papers of the Japan Society of Mechanical Engineers.
477, No. 85-0780B, and the one shown in Fig. 7 is described as a three-dimensional displacement measurement system in the Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 87, No. 791, page 1187.
第６図記載のものは、プローブスタンド６２に
プローブ７２を保持したＸ−Ｙステージ６８を設
け、パルスゼネレータ６６からのパスルによりパ
ルスモータ６４を回転させてプローブ７２をＸ−
Ｙステージ６８ごと上下動させるようにし、プロ
ーブ７２から被測定物７０の被測定面７０１に光
を照射し、被測定面７０１からの反射光をプロー
ブ７２で検出し、センサコントローラ７４を介し
て記録計７６及びＸ−Ｙレコーダ７８に入力する
ようになつている。これは、プローブ７２から被
測定面７０１に向けて照射した散乱光が被測定面
７０１で反射されてプローブ７２に入射すると
き、入射光量が変化することから、この変化量を
Ｘ−Ｙ座標上で記録しようとするものである。 In the device shown in FIG. 6, an X-Y stage 68 holding a probe 72 is provided on a probe stand 62, and a pulse motor 64 is rotated by pulses from a pulse generator 66 to move the probe 72 in the X-Y direction.
The entire Y stage 68 is moved up and down, the probe 72 irradiates light onto the surface to be measured 701 of the object to be measured 70, the reflected light from the surface to be measured 701 is detected by the probe 72, and recorded via the sensor controller 74. 76 in total and an X-Y recorder 78. This is because when the scattered light emitted from the probe 72 toward the surface to be measured 701 is reflected by the surface to be measured 701 and enters the probe 72, the amount of incident light changes, so this amount of change can be calculated on the X-Y coordinate. This is what I am trying to record.
第７図記載のものは、被測定物８０の像を３軸
移動台８６上に保持した変位計８８で撮像し、こ
の撮像信号を、偏向ヨークやこれを駆動するパル
スゼネレータや位相復調回路等を含む検出部９０
で処理することにより、変位計８８の出力と上記
ゼネレータの信号との位相関係から被測定物８０
の上下方向の変位信号を検出し、これをアナロ
グ・デジタル変換器９２でデジタル信号に変換
し、これをパソコンを含む演算部９４で演算処理
することによつて被測定物８０の上下方向の変位
量を知ることができるようにしたものであり、ま
た、被測定物８０に対しては光源８２から光学系
８４を介して光を斜め方向から照射すると共に、
光学系８４に含まれるナイフエツジによつて照射
光の上部をカツトし、被測定物８０が光軸方向に
変位すると、被測定物８０に照射される光スポツ
ト位置が被測定物８０上において上下方向に移動
することを利用し、これを変位計８８でとらえ、
この光スポツト位置信号を検出部９０を介して検
出し、これをアナログ・デジタル変換器９０でデ
ジタル信号に変換したあと演算部９４で演算処理
することにより、検出光学系の光軸方向への被測
定物８０の変位を知ることができるようにしたも
のである。 In the device shown in FIG. 7, an image of an object to be measured 80 is captured by a displacement meter 88 held on a three-axis moving table 86, and this image signal is transmitted to a deflection yoke, a pulse generator that drives this, a phase demodulation circuit, etc. A detection unit 90 including
The measured object 80 is determined from the phase relationship between the output of the displacement meter 88 and the signal of the generator.
Detects the vertical displacement signal of the object to be measured 80, converts it into a digital signal with the analog-to-digital converter 92, and processes this in the calculation section 94 including a personal computer, thereby determining the vertical displacement of the object to be measured 80 The object to be measured 80 is irradiated with light obliquely from a light source 82 via an optical system 84.
When the knife edge included in the optical system 84 cuts off the upper part of the irradiated light and the object to be measured 80 is displaced in the optical axis direction, the position of the light spot irradiated onto the object to be measured 80 is shifted in the vertical direction on the object to be measured 80. This is captured by the displacement meter 88, and
This optical spot position signal is detected via the detection unit 90, converted into a digital signal by the analog-to-digital converter 90, and then processed by the calculation unit 94, thereby reducing the amount of exposure of the detection optical system in the optical axis direction. This allows the displacement of the measurement object 80 to be known.
（考案が解決しようとする問題点）
第６図に示されるような変位検出器によれば、
被測定物に対して焦点を結ばせるのではなく、散
乱光を照射するため、光軸に対して被測定面の角
度が僅かでも変化すると反射光量が大幅に変化
し、変位測定値の誤差が大きくなるという問題が
ある。(Problems to be solved by the invention) According to the displacement detector shown in Fig. 6,
Since scattered light is emitted instead of focusing on the object to be measured, even a slight change in the angle of the surface to be measured with respect to the optical axis will cause a significant change in the amount of reflected light, resulting in errors in displacement measurement values. There is a problem with getting bigger.
また、第６図及び第７図に示した何れの変位検
出器の場合も、装置の構成が大掛りなものであ
り、各種の多くの部品が入り組んだ被測定物に対
してはプローブや変位計をセツトすることが困難
であり、小回りもきかず、コストも高くなるとい
う問題がある。 Furthermore, in the case of both of the displacement detectors shown in Figures 6 and 7, the configuration of the device is large-scale, and the probe and displacement There are problems in that it is difficult to set the meter, there is no flexibility in turning, and the cost is high.
本考案は、かかる従来の光学式変位検出器の問
題点を解消すべくなされたもので、被測定物の反
射面の角度変化による測定精度の低下を防止する
と共に、被測定物の形態に応じた形状に変更する
ことが容易であり小回りがきき、各種の多くの部
品が入り組んだ被測定物であつても容易にセツト
することができ、コストも安い光学式変位検出器
を提供することを目的とする。 The present invention was devised to solve the problems of conventional optical displacement detectors, and it prevents the measurement accuracy from decreasing due to changes in the angle of the reflecting surface of the object to be measured, and also prevents the measurement accuracy from decreasing due to changes in the angle of the reflecting surface of the object to be measured. An object of the present invention is to provide an optical displacement detector that can be easily changed into a shape, has a small turning radius, can be easily set even when measuring an object that is complicated with many various parts, and is inexpensive. purpose.
（問題点を解決するための手段）
本考案は、半導体レーザーと、この半導体レー
ザーからの射出光を平行光束に修正するコリメー
トレンズと、このコリメートレンズを通つた光束
を被測定物の被測定面上に集光する集光レンズ
と、上記被測定面からの反射光を上記射出光と分
離するビームスプリツタと、上記反射光を電気信
号に変換する４分割光検知器と、上記ビームスプ
リツタと４分割光検知器との間に配備され上記４
分割光検知器への入射光に非点収差を生じさせる
非点収差発生手段と、上記半導体レーザー、コリ
メートレンズ、ビームスプリツタ、４分割光検知
器、非点収差発生手段を保持した保持体と、上記
集光レンズを保持すると共に、上記保持体に対し
て光軸方向に伸縮自在に取付けられた移動体とを
具備することを特徴とする。(Means for solving the problem) The present invention includes a semiconductor laser, a collimating lens that corrects the emitted light from the semiconductor laser into a parallel beam, and a beam passing through the collimating lens that is directed to the surface of the object to be measured. a condensing lens that condenses light upward; a beam splitter that separates the reflected light from the surface to be measured from the emitted light; a 4-split photodetector that converts the reflected light into an electrical signal; and the beam splitter. and the 4-split photodetector.
an astigmatism generating means for producing astigmatism in incident light to the split photodetector; a holder holding the semiconductor laser, the collimating lens, the beam splitter, the 4-split photodetector, and the astigmatism generating means; , further comprising a movable body that holds the condensing lens and is attached to the holder so as to be extendable and retractable in the optical axis direction.
（作用）
被測定物が光軸方向に変位すると、非点収差発
生手段により４分割光検知器上に入射する光の断
面形状が変化するため、４分割光検知器の分割線
の交点に関し点対称的に対向する一対の受光部と
他の一対の受光部に入射する光量が変化し、上記
一対の受光部と他の一対の受光部の出力差が変化
する。この出力差信号から被測定物の変位量を知
ることができる。コリメートレンズから集光レン
ズに入射する光束は平行光束であり、集光レンズ
が取付けられた移動体は光軸方向に自由に伸縮さ
せることができるため、被測定物の測定位置の変
化や、被測定物の大きさ、姿勢などに応じ、移動
体を伸縮させて容易に適応することができる。(Function) When the object to be measured is displaced in the optical axis direction, the cross-sectional shape of the light incident on the 4-split photodetector changes due to the astigmatism generating means. The amount of light incident on the pair of symmetrically opposed light receiving sections and the other pair of light receiving sections changes, and the output difference between the above pair of light receiving sections and the other pair of light receiving sections changes. The amount of displacement of the object to be measured can be determined from this output difference signal. The light beam that enters the condensing lens from the collimating lens is a parallel beam, and the movable body to which the condensing lens is attached can freely expand and contract in the optical axis direction. The moving body can be easily adapted to the size and posture of the object to be measured by expanding and contracting it.
（実施例）
第１図において、検出器本体３０は基部の筒３
２とこの筒３２に結合された筒３４とこの筒３４
に対し中心軸線方向に伸縮自在かつ中心軸線の周
りに回動自在に嵌められた筒３６ａからなる。上
記筒３２には半導体レーザー１０とビームスプリ
ツタ１２が設けられると共に、シリンドリカルレ
ンズ等でなる非点収差発生手段１８と４分割光検
知器２０が設けられている。筒３４にはコリメー
トレンズ１４が設けられている。筒３６ａにはそ
の先端部にプリズム３８が設けられその側方に集
光レンズ１６が設けられている。(Example) In FIG. 1, the detector main body 30 is a tube 3 at the base.
2, a cylinder 34 connected to this cylinder 32, and this cylinder 34
It consists of a cylinder 36a that is fitted so as to be expandable and retractable in the direction of the central axis and rotatable around the central axis. The cylinder 32 is provided with a semiconductor laser 10 and a beam splitter 12, as well as an astigmatism generating means 18 made of a cylindrical lens or the like and a 4-split photodetector 20. A collimating lens 14 is provided in the tube 34. A prism 38 is provided at the tip of the cylinder 36a, and a condenser lens 16 is provided on the side thereof.
一体に結合された上記筒３２と筒３４とで、半
導体レーザー１０、コリメートレンズ１４、ビー
ムスプリツタ１２、４分割光検知器２０、非点収
差発生手段１８を保持した保持体を構成してい
る。また、集光レンズ１６を保持した筒３６ａ
は、上記筒３２と筒３４とでなる保持体に対する
移動体を構成している。 The tubes 32 and 34, which are integrally connected, constitute a holder that holds the semiconductor laser 10, the collimating lens 14, the beam splitter 12, the 4-split photodetector 20, and the astigmatism generating means 18. . Also, a cylinder 36a holding the condensing lens 16
constitutes a movable body for the holding body made up of the cylinders 32 and 34.
半導体レーザー１０からの射出光はビームスプ
リツタ１２を透過したあとコリメートレンズ１４
で平行光束に修正され、この平行光束はプリズム
３８で直角に曲げられたあと集光レンズ１６によ
つて図示されない被測定物の被測定面上に集光さ
れる。上記被測定面からの反射光は集光レンズ１
６、プリズム３８、コリメートレンズ１４の順に
戻り、ビームスプリツタ１２で半導体レーザー１
０からの射出光と分離されて直角方向に反射さ
れ、非点収差発生手段１８を通つて４分割光検知
器２０に入射する。この光検知器２０への入射光
は非点収差発生手段１８により非点収差を生じて
いる。 The emitted light from the semiconductor laser 10 passes through the beam splitter 12 and then passes through the collimating lens 14.
The parallel light beam is corrected into a parallel light beam by the prism 38, and after being bent at right angles by the prism 38, it is focused by the condenser lens 16 onto the surface to be measured of the object to be measured (not shown). The reflected light from the surface to be measured is reflected by the condenser lens 1.
6. Return to the prism 38 and collimating lens 14 in this order, and use the beam splitter 12 to connect the semiconductor laser 1.
It is separated from the emitted light from 0, is reflected in the right angle direction, passes through the astigmatism generating means 18, and enters the 4-split photodetector 20. The light incident on the photodetector 20 is subjected to astigmatism by the astigmatism generating means 18 .
第２図は上記のような光学式変位検出器の使用
態様の一例を示しており、検知器本体３０は３軸
ステージ４２に取りつけられ、検知器本体３０の
集光レンズ１６によりレーザービームが被測定物
５０の被測定面５０１上に集光するようになつて
いる。検知器本体３０に設けられた４分割光検知
器２０の出力は変位演算手段４０により演算され
て変位信号が得られるようになつている。 FIG. 2 shows an example of how the optical displacement detector as described above is used. The light is focused on a surface to be measured 501 of the object to be measured 50 . The output of the four-split photodetector 20 provided in the detector main body 30 is calculated by a displacement calculation means 40 to obtain a displacement signal.
第４図は上記変位検知器の光学系の構成及び演
算手段の具体例を示す。第４図に示されているよ
うに、４分割光検知器２０は互いに直交する方向
の分割線により受光面が４つの受光部２０Ａ，２
０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに４分割され、それぞれの
受光部からそれぞれ出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが出力さ
れ、変位演算手段４０に入力されるようになつて
いる。上記４つの受光部２０Ａ，２０Ｂ，２０
Ｃ，２０Ｄのうち受光部２０Ａと２０Ｃが前記分
割線の交点ｑに関し点対称的に対向し、また、受
光部２０Ｂと２０Ｄが上記交点ｑに関し点対称的
に対向している。対をなす受光部２０Ａと２０Ｃ
の出力ＡとＣは加え合わせられて出力和（Ａ＋
Ｂ）となり、他の対をなす受光部２０Ｂと２０Ｄ
の出力ＢとＤは加え合わせられて出力和（Ｂ＋
Ｄ）となる。これら出力和（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋
Ｄ）は一方において減算回路２４に入力され、他
方において加算回路２６に入力される。減算回路
２４の出力（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）、及び加算回路
２６の出力（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）は除算回路２８に
入力され、同除算回路２８は入力（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ
＋Ｄ）を入力（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）で割る演算を実
行し、｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ）を変位信号として出力する。 FIG. 4 shows a specific example of the configuration of the optical system and calculation means of the displacement detector. As shown in FIG. 4, the 4-split photodetector 20 has a light-receiving surface divided into four light-receiving parts 20A and 2 by dividing lines perpendicular to each other.
It is divided into four parts 0B, 20C, and 20D, and outputs A, B, C, and D are outputted from the respective light receiving sections and input into the displacement calculation means 40. The above four light receiving sections 20A, 20B, 20
Of C and 20D, the light receiving parts 20A and 20C face each other symmetrically with respect to the intersection q of the dividing line, and the light receiving parts 20B and 20D face each other symmetrically with respect to the intersection q. A pair of light receiving sections 20A and 20C
The outputs A and C of are added to form the output sum (A+
B), and the other pair of light receiving sections 20B and 20D
The outputs B and D of are added to form the output sum (B+
D). These output sums (A+C) and (B+
D) is input to the subtraction circuit 24 on the one hand and to the addition circuit 26 on the other hand. The output (A+C)-(B+D) of the subtraction circuit 24 and the output (A+B+C+D) of the addition circuit 26 are input to the division circuit 28, which receives the input (A+C)-(B
+D) by the input (A+B+C+D) and calculates {(A+C)-(B+D)}/(A+B+C+
D) is output as a displacement signal.
いま、被測定物５０の被測定面５０１が基準位
置にあれば、照射光は被測定面５０１上に集光し
４つの受光部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは
等量の光を受光する。被測定面５０１の位置が基
準位置からずれると、非点収差発生手段１８によ
り非点収差のため、４分割光検知器２０上の光束
断面の形状が縦長又は横長の楕円形状となつて
（Ａ＋Ｃ）≠（Ｂ＋Ｄ）となる。ここで、減算回路
２４の出力は第５図ａに実線で示されているよう
な曲線となるが、被測定面５０１のねじれ、傾き
等によつて被測定面５０１の反射光量が減少する
と同図に破線で示されているような曲線となり、
計測誤差Δxが生ずる。また、加算回路２６の出
力（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）は、第５図ｂに実線で示さ
れているような曲線となるが、被測定面５０１の
反射光量が減少すると同図の破線のようになる。
しかるに、変位信号｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝／
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）においては、被測定面５０１
の反射光量が変化しても、その変化は分子、分母
ともに同じように生ずるため、割算の過程で相殺
され、第５図Ｃに示されているように、被測定面
の反射光量の変動に影響されない。従つて、精度
の良い変位検出が可能となる。 Now, if the surface to be measured 501 of the object to be measured 50 is at the reference position, the irradiation light is focused on the surface to be measured 501, and the four light receiving sections 20A, 20B, 20C, and 20D receive the same amount of light. When the position of the surface to be measured 501 deviates from the reference position, due to astigmatism caused by the astigmatism generating means 18, the shape of the cross section of the light beam on the 4-split photodetector 20 becomes a vertically long or horizontally long ellipse (A+C )≠(B+D). Here, the output of the subtraction circuit 24 becomes a curve as shown by the solid line in FIG. The curve will be as shown by the dashed line in the figure,
A measurement error Δx occurs. Further, the output (A+B+C+D) of the adder circuit 26 becomes a curve as shown by the solid line in FIG.
However, the displacement signal {(A+C)-(B+D)}/
In (A+B+C+D), the surface to be measured 501
Even if the amount of reflected light changes, the change occurs in the same way in both the numerator and the denominator, so it is canceled out in the division process, and as shown in Figure 5C, the change in the amount of reflected light from the surface to be measured changes. not affected by Therefore, accurate displacement detection is possible.
なお、変位演算手段４０は第４図に示されてい
るようなものに限られるものではなく、減算回路
２４のみを用いて得られる（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
の信号を変位検出信号として用いてもよい。 Note that the displacement calculation means 40 is not limited to the one shown in FIG. 4, and the displacement calculation means 40 is not limited to the one shown in FIG.
may be used as the displacement detection signal.
以上述べた実施例によれば、レーザー光をコリ
メートレンズ１４により平行光束にしたあと集光
レンズ１６によつて被測定面５０１上に集光させ
るようにしているため、第１図に示されているよ
うにプリズム３８を用いて半導体レーザー１０か
らの出射光を直角に曲げて被測定面５０１上に集
光させることがでるし、被測定物の姿勢に応じ筒
３６ａを筒３４に対し任意に伸縮させることがで
き、かつ、筒３６ａを中心軸線の周りに回動させ
ることもできるため、あらゆる形態の被測定物の
変位検出に用いることがてきる。さらに、変位検
出器本体の構成は簡単な光学部品でコンパクトに
まとめることができるため、各種の多くの部品が
入り組んだ被測定物に対しても、この被測定物の
被測定面近傍の上方又は下方に挿入して計測する
ことができる。もちろん、検出器本体３０を第２
図のように縦位置にセツトすれば、被測定物５０
の側方に挿入して計測することもできる。 According to the embodiment described above, the laser beam is collimated by the collimating lens 14 and then focused onto the surface to be measured 501 by the condensing lens 16. The prism 38 can be used to bend the emitted light from the semiconductor laser 10 at right angles and focus it on the surface to be measured 501, and the tube 36a can be moved arbitrarily relative to the tube 34 depending on the attitude of the object to be measured. Since it can be expanded and contracted, and the cylinder 36a can also be rotated around the central axis, it can be used to detect the displacement of various types of objects to be measured. Furthermore, since the displacement detector main body can be compactly constructed using simple optical components, it can be used for objects to be measured that are intricately composed of many different parts. It can be inserted downward and measured. Of course, the detector main body 30 is
If set in the vertical position as shown in the figure, the object to be measured 50
It can also be inserted to the side of the body for measurement.
また、コリメートレンズ１４を用いて平行光束
を形成することにより、筒３４に取りつけるべき
筒を、第３図に示されているように、先端に集光
レンズ１６のみを有し、プリズムを持たない筒３
６ｂに交換することができる。この場合、半導体
レーザー１０からのレーザー光はコリメートレン
ズ１４で平行光束とされたあと直進して集光レン
ズ１６により被測定物５０の被測定面５０１上に
集光し、その反射光は逆向きに直進してビームス
プリツタ１２で半導体レーザー１０からの射出光
と分離されかつ反射され、４分割光検知器２０に
入射し、第４図について説明したのと同じ原理に
よつて被測定物５０の変位が検出される。この実
施例の場合も、筒３４に対し筒３６ａが中心軸線
方向に伸縮自在に設けられていて、被測定物５０
の大きさや位置に応じて最適位置に自由にセツト
することができる。筒３６ａは、筒３２と筒３４
とでなる保持体に対する移動体を構成している。 In addition, by forming a parallel light beam using the collimating lens 14, the tube to be attached to the tube 34 has only a condensing lens 16 at its tip and no prism, as shown in FIG. Tube 3
It can be replaced with 6b. In this case, the laser beam from the semiconductor laser 10 is made into a parallel beam by the collimating lens 14, travels straight, and is focused onto the surface to be measured 501 of the object to be measured 50 by the condensing lens 16, and the reflected light is directed in the opposite direction. The beam goes straight to the semiconductor laser 10, is separated from the emitted light from the semiconductor laser 10 by the beam splitter 12, is reflected, enters the four-split photodetector 20, and is detected by the object to be measured 50 according to the same principle as explained in connection with FIG. displacement is detected. In this embodiment as well, a tube 36a is provided with respect to the tube 34 so as to be expandable and retractable in the direction of the central axis, and the object to be measured 50
It can be freely set to the optimum position depending on the size and position of the object. The tube 36a includes the tube 32 and the tube 34.
It constitutes a movable body for the holding body.
なお、非点収差発生手段としては、シリンドリ
カルレンズや、光軸に対して傾けたガラス板等を
用いることができるが、第４図ではシリンドリカ
ルレンズを用いた例が示されている。 Note that as the astigmatism generating means, a cylindrical lens, a glass plate tilted with respect to the optical axis, etc. can be used, and FIG. 4 shows an example using a cylindrical lens.
また、実際の変位検出には、第５図ｃに示され
ているような変位信号の中央部のほぼリニアに変
化する部分を用いる。 In addition, for actual displacement detection, a substantially linearly changing portion at the center of the displacement signal as shown in FIG. 5c is used.
第４図に示されている４分割光検知器２０の各
受光部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄからの出
力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをデジタル信号に変換し、この
デジタル信号を用いて必要な演算をコンピユータ
で行い、変位信号を得るようにしてもよい。 Outputs A, B, C, and D from each light receiving section 20A, 20B, 20C, and 20D of the 4-split photodetector 20 shown in FIG. 4 are converted into digital signals, and the necessary The calculation may be performed by a computer to obtain the displacement signal.
（考案の効果）
本考案によれば、半導体レーザーの射出光がコ
リメートレンズにより平行光束に修正されるた
め、コリメートレンズと集光レンズとの間の距離
を任意に調節できると共に、プリズムを用いて集
光レンズ光軸を射出光に対し直角方向に配設する
こともできる。よつて、被測定物の位置や形態や
被測定物の周囲の装置の配置等に合わせて検出器
の形状を変更することができ、しかも、光学系の
構成が簡単で小型化することが可能なため、セツ
テイングが容易であり、かつ、多種多様な被測定
物の変位検出が可能となる。(Effects of the invention) According to the invention, since the emitted light of the semiconductor laser is corrected into a parallel beam by the collimating lens, the distance between the collimating lens and the condensing lens can be adjusted arbitrarily, and the distance between the collimating lens and the condensing lens can be adjusted as desired. It is also possible to arrange the optical axis of the condenser lens in a direction perpendicular to the emitted light. Therefore, the shape of the detector can be changed according to the position and shape of the object to be measured and the arrangement of equipment around the object, and the optical system can be easily configured and miniaturized. Therefore, setting is easy and the displacement of a wide variety of objects to be measured can be detected.
また、被測定面上で焦点を結ぶ構成になつてい
るため、反射角度にる反射光量の変動が少なくな
り、測定誤差が少なくなるという効果を奏する。 In addition, since it is configured to focus on the surface to be measured, there is less variation in the amount of reflected light depending on the reflection angle, which has the effect of reducing measurement errors.
コリメートレンズから集光レンズに入射する光
束は平行光束であるから、半導体レーザー、コリ
メートレンズ、ビームスプリツタ、４分割光検知
器、非点収差発生手段を保持した保持体に対し
て、集光レンズが取付けられた移動体を光軸方向
に自由に伸縮させることができ、これによつて、
非測定物の測定位置の変化や、非測定物の大き
さ、姿勢などに応じ、移動体を伸縮させて容易に
適応させることができるし、移動する被検出体で
あつてもその変位を連続的に検出することができ
る。また、移動体と共に集光レンズが移動する範
囲では光束が平行光束になつているため、集光レ
ンズが移動しても検出特性が劣化することはな
い。 Since the light beam that enters the condenser lens from the collimating lens is a parallel beam, the condenser lens is The moving body to which the is attached can be freely expanded and contracted in the direction of the optical axis.
The moving object can be easily adapted by expanding and contracting in response to changes in the measurement position of the non-measurable object, the size and posture of the non-measurable object, and even if the object is moving, its displacement can be maintained continuously. can be detected. Moreover, since the light beam becomes a parallel light beam within the range where the condenser lens moves together with the moving object, the detection characteristics will not deteriorate even if the condenser lens moves.
第１図は本考案に係る光学式変位検出器の一実
施例を示す断面図、第２図は同上実施例に係る光
学式変位検出器の使用態様の例を示す斜視図、第
３図は本考案に係る光学式変位検出器の別の実施
例を示す断面図、第４図は本考案に用いることが
できる光学配置及び信号演算処理回路の例を示す
ブロツク図、第５図は同上演算処理回路の動作を
説明するための線図、第６図は従来の光学式変位
検出器の一例を示すブロツク図、第７図は従来の
光学式変位検出器の別の例を示すブロツク図であ
る。
１０……半導体レーザー、１２……ビームスプ
リツタ、１４……コリメートレンズ、１６……集
光レンズ、１８……非点収差発生手段、２０……
４分割光検知器、５０……被測定物、５０１……
被測定面。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the optical displacement detector according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example of how the optical displacement detector according to the above embodiment is used, and FIG. A sectional view showing another embodiment of the optical displacement detector according to the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing an example of the optical arrangement and signal processing circuit that can be used in the present invention, and FIG. A diagram for explaining the operation of the processing circuit, FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional optical displacement detector, and FIG. 7 is a block diagram showing another example of the conventional optical displacement detector. be. 10... Semiconductor laser, 12... Beam splitter, 14... Collimating lens, 16... Condensing lens, 18... Astigmatism generating means, 20...
4-split photodetector, 50... object to be measured, 501...
Surface to be measured.
Claims (1)
修正するコリメートレンズと、 このコリメートレンズを通つた光束を被測定物
の被測定面上に集光する集光レンズと、 上記被測定面からの反射光を上記射出光と分離
するビームスプリツタと、 上記反射光を電気信号に変換する４分割光検知
器と、 上記ビームスプリツタと４分割光検知器との間
に配備され上記４分割光検知器への入射光に非点
収差を生じさせる非点収差発生手段と、 上記半導体レーザー、コリメートレンズ、ビー
ムスプリツタ、４分割光検知器、非点収差発生手
段を保持した保持体と、 上記集光レンズを保持すると共に、上記保持体
に対して光軸方向に伸縮自在に取付けられた移動
体とを具備してなる光学式変位検出器。[Scope of Claim for Utility Model Registration] A semiconductor laser, a collimating lens that corrects the emitted light from the semiconductor laser into a parallel beam, and a condenser that condenses the beam that has passed through the collimating lens onto a surface to be measured of an object to be measured. an optical lens; a beam splitter that separates the reflected light from the surface to be measured from the emitted light; a 4-split photodetector that converts the reflected light into an electrical signal; the beam splitter and the 4-split photodetector. and an astigmatism generating means for producing astigmatism in the light incident on the 4-split photodetector; An optical displacement detector comprising: a holder that holds a generating means; and a movable body that holds the condensing lens and is attached to the holder so as to be extendable and retractable in the optical axis direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987018224U JPH052807Y2 (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987018224U JPH052807Y2 (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63126812U JPS63126812U (en) | 1988-08-18 |
| JPH052807Y2 true JPH052807Y2 (en) | 1993-01-25 |
Family
ID=30811702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987018224U Expired - Lifetime JPH052807Y2 (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052807Y2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2785196B2 (en) * | 1989-02-16 | 1998-08-13 | ソニー株式会社 | Non-contact thickness distribution measurement method |
| DE112012001708B4 (en) * | 2011-04-15 | 2018-05-09 | Faro Technologies, Inc. | coordinate measuring machine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139240A (en) * | 1984-07-27 | 1986-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Focus detector |
-
1987
- 1987-02-10 JP JP1987018224U patent/JPH052807Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139240A (en) * | 1984-07-27 | 1986-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Focus detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63126812U (en) | 1988-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4897536A (en) | Optical axis displacement sensor with cylindrical lens means | |
| JPH06509415A (en) | probe | |
| US7804605B2 (en) | Optical multi-axis linear displacement measurement system and a method thereof | |
| JPH052807Y2 (en) | ||
| JP2007155401A (en) | Displacement sensor and shape measuring apparatus | |
| JPS6125011A (en) | Optical distance measuring device | |
| JPS63196807A (en) | Optical displacement measuring method | |
| KR101692152B1 (en) | Displacement Sensor Using Astigmatism and Sensing Method thereof | |
| CN112902838B (en) | Zero sensor and detection system | |
| JPH07332954A (en) | Method and apparatus for measuring displacement and inclination | |
| US20230030991A1 (en) | Method of imaging a surface using a scanning probe microscope | |
| JP2609606B2 (en) | Optical pickup objective lens position detector | |
| JPH0540821A (en) | 3-dimensional measuring device | |
| Miao et al. | Active trigonometry and its application to thickness measurement on reflective surface | |
| JPS61191908A (en) | Measurement of shape | |
| JPH06109435A (en) | Surface displacement meter | |
| JPS5826325Y2 (en) | position detection device | |
| JPH01233310A (en) | Optical method and optical probe for measuring shape of surface | |
| JPH0469508A (en) | Method and instrument for optical contactless shape measurement | |
| JPH0426685B2 (en) | ||
| RU1768921C (en) | Light spot displacement metering device | |
| JPH0752626Y2 (en) | Lightwave distance measuring device | |
| JPS6217607A (en) | Optical clinometer | |
| JPH03251708A (en) | Shape measuring apparatus for parabolic antenna surface | |
| JPS5855907A (en) | Focus detector |