JPH05288544A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
- Publication number
- JPH05288544A JPH05288544A JP11955692A JP11955692A JPH05288544A JP H05288544 A JPH05288544 A JP H05288544A JP 11955692 A JP11955692 A JP 11955692A JP 11955692 A JP11955692 A JP 11955692A JP H05288544 A JPH05288544 A JP H05288544A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- point
- position detector
- optical system
- reflected light
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- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 細い光ビームを測定対象に投光し、これによ
って生じる光点を光学系を介して位置検出器上に放像
し、三角測量の原理により距離や変位を測定する変位測
定装置において、光点の大きさや、測定対象の材質,表
面処理等が起因する測定誤差を軽減させる。 【構成】 2群のレンズを各レンズの焦点位置が一致す
るように配置し、この焦点位置に光点の移動方向からの
反射光を制限する矩形絞りを挿入した光学系を用いる。
って生じる光点を光学系を介して位置検出器上に放像
し、三角測量の原理により距離や変位を測定する変位測
定装置において、光点の大きさや、測定対象の材質,表
面処理等が起因する測定誤差を軽減させる。 【構成】 2群のレンズを各レンズの焦点位置が一致す
るように配置し、この焦点位置に光点の移動方向からの
反射光を制限する矩形絞りを挿入した光学系を用いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを測定対象に
投光し、測定対象表面上に生じる光点からの反射光を用
いて測定対象までの距離や測定対象の変位を測定する変
位測定装置に関する。
投光し、測定対象表面上に生じる光点からの反射光を用
いて測定対象までの距離や測定対象の変位を測定する変
位測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の装置は、細い光ビームを測
定対象に投光し、これによって生じる対象表面上の光点
からの反射光を、投射光ビームの方向と異なる方向に位
置させた受光レンズで受光し、結像面上に集光スポット
として結像させる。測定対象上の光点が変位すると、結
像面上の集光スポットの位置も変位するため、この集光
スポットの位置を光学位置検出素子を用いて検出するこ
とにより、測定対象までの距離や測定対象の変位を算出
する。
定対象に投光し、これによって生じる対象表面上の光点
からの反射光を、投射光ビームの方向と異なる方向に位
置させた受光レンズで受光し、結像面上に集光スポット
として結像させる。測定対象上の光点が変位すると、結
像面上の集光スポットの位置も変位するため、この集光
スポットの位置を光学位置検出素子を用いて検出するこ
とにより、測定対象までの距離や測定対象の変位を算出
する。
【0003】図3は、従来のこの種の装置の一構成例を
示す図であり、投光部1から出射した出射光ビーム2
は、測定対象3の表面にあたり光点4を形成する。そし
て、光点4から反射する反射光の一部は、受光レンズ6
で集光され、位置検出器8上の所定の位置に集光スポッ
ト7を形成する。演算器9は位置検出器8の2つの出力
10(IA ),11(IB )に対して、 (IA −IB )/(IA +IB ) なる演算を行い、位置検出器8上の集光スポット7の重
心位置を求め、さらに補正回路12で光ビーム2に沿っ
た移動量と直線的な移動量となるような補正を施し、測
定対象3までの距離あるいは変位量を出力13で得てい
る。
示す図であり、投光部1から出射した出射光ビーム2
は、測定対象3の表面にあたり光点4を形成する。そし
て、光点4から反射する反射光の一部は、受光レンズ6
で集光され、位置検出器8上の所定の位置に集光スポッ
ト7を形成する。演算器9は位置検出器8の2つの出力
10(IA ),11(IB )に対して、 (IA −IB )/(IA +IB ) なる演算を行い、位置検出器8上の集光スポット7の重
心位置を求め、さらに補正回路12で光ビーム2に沿っ
た移動量と直線的な移動量となるような補正を施し、測
定対象3までの距離あるいは変位量を出力13で得てい
る。
【0004】図4は、図3に示す位置検出器8に半導体
位置検出器を用いた場合の構成を示す図である。高抵抗
の半導体基板111の表面にp層112,裏面にn層1
13を形成し、その両端に信号取り出し用の電極10,
11が設けられている。この半導***置検出器に反射光
が入射すると、その光強度に比例する電流が発生する。
この電流はp層112を通って両端の電極10,11か
ら取り出されるが、p層112は均一な抵抗層で形成さ
れているため、左右の電極10,11から取り出される
電流量は、集光スポット7の重心位置から各電極10,
11までの距離に逆比例することになる。従って、2つ
の出力10(IA ),11(IB )に対して、上述のよ
うな、(IA −IB )/(IA +IB )なる演算を行え
ば、位置検出器8上の集光スポットの重心位置が算出で
きる。なお、上式の分母(IA +IB )は全入射光強度
に対応しており、上式で算出される集光スポットの重心
位置は入射光強度に依存しなくなる。
位置検出器を用いた場合の構成を示す図である。高抵抗
の半導体基板111の表面にp層112,裏面にn層1
13を形成し、その両端に信号取り出し用の電極10,
11が設けられている。この半導***置検出器に反射光
が入射すると、その光強度に比例する電流が発生する。
この電流はp層112を通って両端の電極10,11か
ら取り出されるが、p層112は均一な抵抗層で形成さ
れているため、左右の電極10,11から取り出される
電流量は、集光スポット7の重心位置から各電極10,
11までの距離に逆比例することになる。従って、2つ
の出力10(IA ),11(IB )に対して、上述のよ
うな、(IA −IB )/(IA +IB )なる演算を行え
ば、位置検出器8上の集光スポットの重心位置が算出で
きる。なお、上式の分母(IA +IB )は全入射光強度
に対応しており、上式で算出される集光スポットの重心
位置は入射光強度に依存しなくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の変
位測定装置では、光点4の大きさや、測定対象3の材
質,表面処理等が起因して反射光パターンが変動し、測
定誤差が生じるという問題がある。図5は、従来の装置
における問題点を説明するための図であり、図に示すよ
うに光点4が有限の大きさを持つため、図5の測定対象
3上の点(M)は結像条件(シャイン・プルーク条件)
を満たし、位置検出器8上の点(M’)に集光するが、
点(N)は結像条件から外れ、従って位置検出器8から
離れた点(N’)に集光する。そして従来の装置では、
光学系に1枚の受光レンズ6が使われていているため、
この受光レンズ6を通った反射光の殆どは平行光でな
く、従って、点(N’)に集光した反射光が位置検出器
8の表面に投射される場合、不規則に拡がってしまう。
また、上述のような従来の装置の光学系では、測定対象
の材質,表面処理等により光点4がいわゆる乱反射する
場合、反射光パターンが変動するため、測定誤差が生じ
る等の問題点があった。
位測定装置では、光点4の大きさや、測定対象3の材
質,表面処理等が起因して反射光パターンが変動し、測
定誤差が生じるという問題がある。図5は、従来の装置
における問題点を説明するための図であり、図に示すよ
うに光点4が有限の大きさを持つため、図5の測定対象
3上の点(M)は結像条件(シャイン・プルーク条件)
を満たし、位置検出器8上の点(M’)に集光するが、
点(N)は結像条件から外れ、従って位置検出器8から
離れた点(N’)に集光する。そして従来の装置では、
光学系に1枚の受光レンズ6が使われていているため、
この受光レンズ6を通った反射光の殆どは平行光でな
く、従って、点(N’)に集光した反射光が位置検出器
8の表面に投射される場合、不規則に拡がってしまう。
また、上述のような従来の装置の光学系では、測定対象
の材質,表面処理等により光点4がいわゆる乱反射する
場合、反射光パターンが変動するため、測定誤差が生じ
る等の問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決するためになされたものであり、従来の装置の受光
レンズに換えて、2群のレンズを各レンズの焦点位置が
一致するように配置し、この焦点位置に光点の移動方向
からの反射光を制限する矩形絞りを挿入した光学系を用
いる構成とした。
解決するためになされたものであり、従来の装置の受光
レンズに換えて、2群のレンズを各レンズの焦点位置が
一致するように配置し、この焦点位置に光点の移動方向
からの反射光を制限する矩形絞りを挿入した光学系を用
いる構成とした。
【0007】
【作用】本発明においては、上述のような光学系を用い
ることにより、この光学系の光軸にほぼ平行な反射光だ
けを位置検出器に入射させることができ、光点の大きさ
や、測定対象の材質,表面処理等による反射光パターン
の変動があっても、測定誤差を大幅に軽減できる。
ることにより、この光学系の光軸にほぼ平行な反射光だ
けを位置検出器に入射させることができ、光点の大きさ
や、測定対象の材質,表面処理等による反射光パターン
の変動があっても、測定誤差を大幅に軽減できる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明にかかる変位測定装置の光学
系の一実施例を示す図である。図において、61は第1
のレンズ、62は第2のレンズ、63は矩形絞りであ
る。図1に示すように本実施例における光学系は、第1
のレンズ61と第2のレンズ62の各焦点位置が一致す
るように配置され、いわゆるテレセントリック光学系を
構成し、この焦点位置に矩形絞り63が設けられてい
る。図2は、矩形絞り63の構成を示す図で、図に示す
ように、この矩形絞り63は図面X方向からの光を制限
する構成となっている。
系の一実施例を示す図である。図において、61は第1
のレンズ、62は第2のレンズ、63は矩形絞りであ
る。図1に示すように本実施例における光学系は、第1
のレンズ61と第2のレンズ62の各焦点位置が一致す
るように配置され、いわゆるテレセントリック光学系を
構成し、この焦点位置に矩形絞り63が設けられてい
る。図2は、矩形絞り63の構成を示す図で、図に示す
ように、この矩形絞り63は図面X方向からの光を制限
する構成となっている。
【0009】図1に示すような光学系においても点
(N)は結像条件から外れるため、位置検出器8から離
れた点(N’)に集光する。然しながら図1に示す光学
系を通過する光の殆どは、この光学系の光軸と平行に進
むため、点(N’)を通過した後も位置的な広がりを持
たずに光軸と平行のまま位置検出器8へ入射する。ま
た、矩形絞り63を挿入することにより、光点4からの
反射パターンのうち、光学系の光軸に平行な成分のみを
取り出すため、これによって光点4の大きさや測定対象
3の材質,表面処理等により光点4の反射光パターンが
変動しても、測定誤差を大幅に軽減することができる。
(N)は結像条件から外れるため、位置検出器8から離
れた点(N’)に集光する。然しながら図1に示す光学
系を通過する光の殆どは、この光学系の光軸と平行に進
むため、点(N’)を通過した後も位置的な広がりを持
たずに光軸と平行のまま位置検出器8へ入射する。ま
た、矩形絞り63を挿入することにより、光点4からの
反射パターンのうち、光学系の光軸に平行な成分のみを
取り出すため、これによって光点4の大きさや測定対象
3の材質,表面処理等により光点4の反射光パターンが
変動しても、測定誤差を大幅に軽減することができる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明の変位測定装
置は、光点の大きさや、測定対象の材質,表面処理等が
起因して反射光パターンが変動するような場合であって
も測定誤差を大幅に軽減できるという効果がある。
置は、光点の大きさや、測定対象の材質,表面処理等が
起因して反射光パターンが変動するような場合であって
も測定誤差を大幅に軽減できるという効果がある。
【図1】本発明の変位測定装置の光学系の一実施例を示
す図である。
す図である。
【図2】図1に示す矩形絞りを説明するための図であ
る。
る。
【図3】従来の装置を説明するための図である。
【図4】位置検出器の構成例を示す図である。
【図5】従来の装置の問題点を説明するための図であ
る。
る。
1 投光部 2 光ビーム 3 測定対象 4 光点 8 位置検出器 9 演算器 12 補正回路 61 第1のレンズ 62 第2のレンズ 63 矩形絞り
Claims (1)
- 【請求項1】 細い光ビームを測定対象に投光し、これ
によって生じる上記測定対象上の光点からの反射光を光
学系を介して位置検出器上導き、この位置検出器上に集
光させ、三角測量の原理により上記測定対象までの距離
や変位を測定する変位測定装置において、 上記光学系として、2群のレンズを各レンズの焦点位置
が一致するように配置し、この焦点位置に光点の移動方
向からの反射光を制限する矩形絞りを挿入した光学系を
用いて装置を構成したことを特徴とする変位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11955692A JPH05288544A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11955692A JPH05288544A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 変位測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288544A true JPH05288544A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14764244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11955692A Pending JPH05288544A (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05288544A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005090923A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2008-05-22 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP11955692A patent/JPH05288544A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005090923A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2008-05-22 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ |
JP4838117B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2011-12-14 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ |
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