JP2008145160A - Optical displacement sensor and its adjusting method - Google Patents
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Description
本発明は、光学式変位センサに係り、更に詳しくは、対象物へ照射した光の反射光を受光し、その受光量に基づいて対象物の変位を検出する光学式変位センサ及びその調整方法に関する。 The present invention relates to an optical displacement sensor, and more particularly, to an optical displacement sensor that receives reflected light of light irradiated onto an object and detects the displacement of the object based on the amount of received light, and an adjustment method thereof. .
対象物に光を照射し、その照射方向に対して所定の角度で反射する反射光を受光することにより、いわゆる三角測量を用いて対象物の変位を検出することができる光学式変位センサが知られている(例えば、特許文献1)。この種の光学式変位センサは、対象物へ光を照射する投光部と、対象物からの反射光を受光面で受光する受光部と、対象物からの反射光を上記受光面に結像させる受光レンズとを備えている。この種の光学式変位センサを設置する際には、通常、シャインプルーフの法則と呼ばれる関係に従うように、投光部、受光部及び受光レンズが配置される。 An optical displacement sensor that can detect the displacement of an object using so-called triangulation by irradiating the object with light and receiving reflected light reflected at a predetermined angle with respect to the irradiation direction is known. (For example, Patent Document 1). This type of optical displacement sensor includes a light projecting unit that irradiates light on an object, a light receiving unit that receives reflected light from the object on a light receiving surface, and images the reflected light from the object on the light receiving surface. And a light receiving lens. When installing this type of optical displacement sensor, the light projecting unit, the light receiving unit, and the light receiving lens are usually arranged so as to follow a relationship called Scheinproof's law.
図6は、シャインプルーフの法則に従って光学式変位センサの調整を行う際の態様について説明するための模式図である。光学式変位センサに備えられた受光部の受光面122Aは、所定の幅を有しており、その受光面122Aに入射した光だけが光電変換される。したがって、投光部121からの光軸L上に配置される対象物からの反射光のうち、反射光が受光面122Aに入射する範囲内からの反射光のみを受光面122Aで受光し、その範囲内でのみ対象物の変位を検出することができる。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an aspect when adjusting the optical displacement sensor in accordance with Scheinproof's law. The
図6の模式図では、受光面122Aの幅が線分A1−A2で表されており、この幅の受光面122Aに反射光が入射する光軸L上の範囲は、線分B1−B2で表される。受光レンズ123は、その中心軸Xが、線分A1−B1と線分A2−B2の交点Cを通るように配置される。このとき、中心軸Xに直交するレンズ主面Fと投光部121からの光軸Lとの交点Dが、受光面122Aの延長線上、すなわち線分A1−A2の延長線E上に位置するように調整する。これにより、線分B1−B2の範囲内のいずれの点で対象物から反射した光であっても、受光レンズ123を通過した反射光が線分A1−A2で表した受光面122A上で良好に結像するように、結像位置を調整することができる。
In the schematic diagram of FIG. 6, the width of the
従来、光学式変位センサの結像位置の調整を行う際には、投光部、受光部及び受光レンズの位置を適宜にずらすことにより、それらの各部が図6に示したようなシャインプルーフの法則に従った光学配置となるように調整を行っていた。
しかしながら、従来のように投光部、受光部及び受光レンズの位置を適宜にずらして調整を行う場合には、いずれかの部分の位置をずらすと、他の部分についても位置をずらす必要が生じるなど、調整作業が煩雑になる場合があった。そのような理由により、従来から、結像位置の調整作業を容易に行うことができるような構成が望まれていた。 However, when adjustment is performed by appropriately shifting the positions of the light projecting unit, the light receiving unit, and the light receiving lens as in the prior art, if the position of any part is shifted, it is necessary to shift the position of other parts as well. In some cases, the adjustment work becomes complicated. For such reasons, there has been a demand for a configuration that can easily adjust the imaging position.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、結像位置の調整作業を容易に行うことができる光学式変位センサ及びその調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical displacement sensor and an adjustment method thereof that can easily perform an adjustment operation of an imaging position.
第1の本発明による光学式変位センサは、対象物に向けて光を照射し、その照射方向において異なる位置にある第1検出位置及び第2検出位置の間で上記対象物の変位を検出可能な光学式変位センサであって、一定の照射方向へ光を照射する投光部と、上記対象物からの反射光を集光させる受光レンズと、一定方向に長い受光面を有し、上記対象物からの反射光を上記受光レンズを介して当該受光面で受光し、受光した当該反射光の上記受光面上における長手方向の位置に応じた信号を出力する受光部と、上記受光部を保持するとともに、上記第1検出位置及び第2検出位置からの各反射光の光軸に平行な側面を有し、上記受光面の長手方向に沿った長軸に直交する短軸方向の幅が上記長軸に沿って一定の長孔が、上記側面内であって上記受光面の近傍に形成された保持部と、上記側面に対向するベース面を有し、上記長孔の幅と実質的に同一の直径からなり、上記長孔に挿入されてスライド機構及び回転機構を形成する円柱形状の突部が上記ベース面に設けられたベース部と、上記保持部及び上記ベース部を固定する固定手段とを備えて構成される。 The optical displacement sensor according to the first aspect of the present invention irradiates light toward an object, and can detect displacement of the object between a first detection position and a second detection position at different positions in the irradiation direction. An optical displacement sensor having a light projecting unit that irradiates light in a certain irradiation direction, a light receiving lens that collects reflected light from the object, and a light receiving surface that is long in a certain direction. A light receiving unit that receives reflected light from an object on the light receiving surface via the light receiving lens, and outputs a signal corresponding to a position in the longitudinal direction of the received reflected light on the light receiving surface, and holds the light receiving unit And having a side surface parallel to the optical axis of each reflected light from the first detection position and the second detection position, the width in the minor axis direction perpendicular to the major axis along the longitudinal direction of the light receiving surface is A constant slot along the long axis is located in the side surface and A holding portion formed in the vicinity of the surface and a base surface facing the side surface, and having a diameter substantially the same as the width of the long hole, and is inserted into the long hole so that a slide mechanism and a rotation mechanism are provided. A cylindrical projection to be formed includes a base portion provided on the base surface, and a fixing means for fixing the holding portion and the base portion.
このような構成によれば、受光部を保持する保持部における第1検出位置及び第2検出位置からの各反射光の光軸に平行な側面に長孔を形成し、その長孔にベース部材に設けられた突部を挿入することにより、スライド機構及び回転機構を形成することができる。上記長孔及び当該長孔に挿入された突部が上記受光面の近傍に位置しているので、第1検出位置からの反射光が受光面に結像するように調整すれば、その後に受光部をスライド又は回転させた場合であっても、第1検出位置からの反射光の結像位置の変化量を小さくすることができる。したがって、この状態で第2検出位置からの反射光が受光面に結像するように受光部をスライド又は回転させれば、第1検出位置及び第2検出位置からの反射光の結像位置を迅速に調整し、シャインプルーフの法則に従った光学配置とすることができるので、結像位置の調整作業を容易に行うことができる。 According to such a structure, a long hole is formed in the side surface parallel to the optical axis of each reflected light from the 1st detection position and the 2nd detection position in the holding | maintenance part holding a light-receiving part, and a base member is formed in the long hole By inserting a protrusion provided on the slide mechanism, a slide mechanism and a rotation mechanism can be formed. Since the long hole and the protrusion inserted into the long hole are located in the vicinity of the light receiving surface, if the reflected light from the first detection position is adjusted so as to form an image on the light receiving surface, the light is received thereafter. Even when the part is slid or rotated, the amount of change in the imaging position of the reflected light from the first detection position can be reduced. Therefore, if the light receiving unit is slid or rotated so that the reflected light from the second detection position forms an image on the light receiving surface in this state, the imaging positions of the reflected light from the first detection position and the second detection position are determined. Since the optical arrangement according to the Scheinproof law can be made quickly, the image forming position can be easily adjusted.
また、受光面の長手方向に沿って形成された長孔に突部を挿入しただけの簡単な構成で、スライド機構及び回転機構を形成することができる。したがって、結像位置の調整作業を容易に行うことができるような機構を簡単な構成で実現することができる。また、受光部のスライド及び回転を同時に行うことができるので、結像位置の調整作業をより容易にすることができる。 Further, the slide mechanism and the rotation mechanism can be formed with a simple configuration in which the protrusion is inserted into the long hole formed along the longitudinal direction of the light receiving surface. Therefore, a mechanism that can easily adjust the imaging position can be realized with a simple configuration. Further, since the light receiving unit can be slid and rotated simultaneously, the image forming position can be adjusted more easily.
第2の本発明による光学式変位センサの調整方法は、一定の照射方向へ光を照射し、対象物からの反射光を受光レンズを介して受光面で受光することにより、上記照射方向において異なる位置にある第1検出位置及び第2検出位置の間で上記対象物の変位を検出可能であり、上記受光面を平行方向にスライドさせるスライド機構と、上記対象物からの反射光の光軸及び上記受光面のスライド方向に直交する回転軸を中心に上記受光面を回転させる回転機構とを有し、上記第1検出位置からの反射光の光軸と上記回転軸とが交差する光学式変位センサの調整方法であって、上記第1検出位置からの反射光が上記受光面に結像するように上記受光レンズの位置を調整するステップと、上記第2検出位置からの反射光が上記受光面に結像するように上記受光面をスライド又は回転させるステップとを備えて構成される。 The adjustment method of the optical displacement sensor according to the second aspect of the invention differs in the irradiation direction by irradiating light in a certain irradiation direction and receiving reflected light from the object on the light receiving surface via the light receiving lens. The displacement of the object can be detected between a first detection position and a second detection position, and a slide mechanism that slides the light receiving surface in a parallel direction, an optical axis of reflected light from the object, and An optical displacement having a rotation mechanism for rotating the light receiving surface about a rotation axis orthogonal to the sliding direction of the light receiving surface, and the optical axis of the reflected light from the first detection position intersects the rotation axis A method for adjusting a sensor, the step of adjusting the position of the light receiving lens so that the reflected light from the first detection position forms an image on the light receiving surface; and the reflected light from the second detection position To form an image on the surface Configured the serial light-receiving surface and a step of sliding or rotating.
このような構成によれば、第1検出位置からの反射光が受光面に結像するように調整した後、受光面をスライド又は回転させることにより、第2検出位置からの反射光を受光面に結像させることができる。このとき、第1検出位置からの反射光の光軸と回転軸とが交差しているので、受光面をスライド又は回転させた場合であっても、第1検出位置からの反射光の結像位置の変化量を小さくすることができる。したがって、第1検出位置及び第2検出位置からの反射光の結像位置を迅速に調整し、シャインプルーフの法則に従った光学配置とすることができるので、結像位置の調整作業を容易に行うことができる。 According to such a configuration, after adjusting the reflected light from the first detection position to form an image on the light receiving surface, the reflected light from the second detection position is received by sliding or rotating the light receiving surface. Can be imaged. At this time, since the optical axis of the reflected light from the first detection position intersects with the rotation axis, the reflected light from the first detection position is imaged even when the light receiving surface is slid or rotated. The amount of change in position can be reduced. Therefore, the imaging position of the reflected light from the first detection position and the second detection position can be quickly adjusted, and an optical arrangement in accordance with the Scheinproof law can be achieved. It can be carried out.
本発明によれば、第1検出位置からの反射光が受光面に結像するように調整した後、第2検出位置からの反射光が受光面に結像するように受光部をスライド又は回転させることにより、第1検出位置及び第2検出位置からの反射光の結像位置を迅速に調整することができるので、結像位置の調整作業を容易に行うことができる。 According to the present invention, after adjusting the reflected light from the first detection position to form an image on the light receiving surface, the light receiving unit is slid or rotated so that the reflected light from the second detection position forms an image on the light receiving surface. By doing so, the imaging position of the reflected light from the first detection position and the second detection position can be quickly adjusted, so that the adjustment operation of the imaging position can be easily performed.
図1は、本発明の実施の形態による光学式変位センサ1の一構成例を示した分解斜視図である。この光学式変位センサ1は、対象物に対して一定の照射方向に光を照射し、その照射方向に対して所定の角度で反射する反射光を受光することにより、いわゆる三角測量を用いて対象物の変位を検出することができる。より具体的には、対象物の検出面に対して直交方向に照射した光の反射光のうち、上記直交方向に対して交差する方向に反射する散乱光を受光することにより、その受光量に基づいて対象物との距離を検出することができるようになっている。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration example of an optical displacement sensor 1 according to an embodiment of the present invention. This optical displacement sensor 1 emits light in a certain irradiation direction to an object and receives reflected light reflected at a predetermined angle with respect to the irradiation direction, thereby using a so-called triangulation. The displacement of an object can be detected. More specifically, by receiving scattered light reflected in a direction intersecting the orthogonal direction out of the reflected light irradiated in the orthogonal direction with respect to the detection surface of the object, the received light amount is reduced. Based on this, the distance to the object can be detected.
この光学式変位センサ1は、ケーシング2内に光学系3及び各種基板4を収容した後、ケーシング2の前面開口2Aにパッキン5を挟んで前面蓋6を配置し、さらに前面蓋6の前面にパッキン7及びカバーガラス8を挟んでカバー部材9を配置して、前面蓋6及びカバー部材9をケーシング2に対してねじ10で固定することにより形成される。前面蓋6及びカバー部材9には、それぞれ対象物への照射光を通過させるための照射光用開口6A,9Aが形成されるとともに、対象物からの反射光を通過させるための反射光用開口6B,9Bが形成されている。前面蓋6と光学系3の間における反射光用開口6Bに対向する位置には、外乱光除去フィルタ11が配置され、対象物からの反射光以外の外乱光が光学系3に入射するのを防止している。
In this optical displacement sensor 1, after the
この光学式変位センサ1を設置する際には、カバー部材9の前面が対象物に対向し、光学系3からの照射光が対象物の検出面に対して直交方向に照射されるように設置される。前面蓋6の反射光用開口6B及びカバー部材9の反射光用開口9Bは、照射光の光軸に対してずれた位置に配置されており、対象物からの反射光のうち、検出面に対して直交方向に反射する直接反射光は反射光用開口6B,9Bを通過せず、上記直交方向に対して所定の角度で反射する散乱光が反射光用開口6B,9Bを通過して光学系3で受光されるようになっている。
When the optical displacement sensor 1 is installed, the cover member 9 is installed so that the front surface of the cover member 9 faces the object and the irradiation light from the
図2は、光学系3の一構成例を示した斜視図である。図3は、図2に示した光学系3の平面図である。図4は、図2に示した光学系3の分解斜視図である。以下では、図2〜図4を用いて、光学系3の一構成例を具体的に説明する。光学系3は、レーザダイオード21、CCD(Charge Coupled Device)22及び受光レンズ23を含む各種光学部品が、ベース部材20に取り付けられることにより一体的に形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the
レーザダイオード21は、対象物へ光を照射する投光部であり、ベース部材20に直接取り付けられることにより、光学式変位センサ1が固定された状態では一定の照射方向へ光を照射する。レーザダイオード21からの照射光の光軸L1上には、コリメータレンズ24及びスリット板25が、照射方向に沿ってこの順序で配置されている。なお、図2及び図3ではスリット板25を省略して示している。
The
コリメータレンズ24は、レーザダイオード21からの照射光を集光する集光レンズであり、スペーサ26を挟んでベース部材20に取り付けることができるようになっている。したがって、スペーサ26の厚みを変更することにより、レーザダイオード21に対するコリメータレンズ24の距離を調整し、対象物の検出面上における照射光のスポット径を調整することができる。スリット板25には、円形のスリットが形成されており、このスリットに対してレーザダイオード21からの照射光を通過させることにより照射光が絞られるようになっている。
The
CCD22は、一直線状に並べられた複数の受光素子からなる受光部であり、受光面22Aに入射する光を各受光素子で受光して光電変換することにより、各受光素子から受光量に応じた信号を出力する。レーザダイオード21からの照射光の光軸L1及び対象物からの反射光の光軸L2は一定の光路面に沿って延びており、CCD22の各受光素子は上記光路面に対して平行方向に並べられている。すなわち、照射光の光軸L1、反射光の光軸L2及びCCD22の各受光素子は、共通の上記光路面上に位置している。受光面22Aは、上記光路面上で複数の受光素子に対向する長方形状の領域からなり、その長手方向における任意の領域で対象物からの反射光を受光し、その領域に対向する受光素子から受光量に応じた信号を出力することにより、受光した反射光の受光面22A上における長手方向の位置に応じた信号が出力される。
The
受光レンズ23は、対象物からの反射光を集光してCCD22の受光面22Aに結像させる結像レンズである。受光レンズ23は、スリット板27及び外乱光除去フィルタ28を挟んで受光レンズ保持部29に取り付けられ、この受光レンズ保持部29がベース部材20に固定される。スリット板27には、円形のスリットが形成されており、受光レンズ23を通過した対象物からの反射光がスリットで絞られた後、外乱光除去フィルタ28において反射光以外の外乱光が除去され、CCD22の受光面22Aに入射するようになっている。受光レンズ23とスリット板27の間にはスペーサ30を挟むことができるようになっており、このスペーサ30の厚みを変更することにより、CCD22の受光面22Aに対する受光レンズ23の距離を調整することができる。
The
CCD22は、受光基板22Bに実装され、この受光基板22Bが、ベース部材20に対して変位可能に取り付けられたCCD保持部31に固定される。ベース部材20の上面は、CCD保持部31に対向するベース面を形成しており、当該上面には回転軸を構成する円柱形状の突部としてのピン32が固定されている。このピン32がCCD保持部31に形成された長孔33に挿入されることにより、ピン32を中心にCCD保持部31を回転可能に保持することができるとともに、長孔33内でピン32をスライドさせるようにしてCCD保持部31をスライド可能に保持することができる。すなわち、ピン32及び長孔33は、CCD保持部31をスライド可能に保持するスライド機構及び回転可能に保持する回転機構を構成している。CCD保持部31は、スペーサ34を挟んでベース部材20に取り付けることができるようになっており、このスペーサ34の厚みを変更することにより、CCD22の受光面22Aにおける反射光の入射位置を受光面22Aの長手方向に対して直交方向に調整することができる。
The
CCD保持部31は、CCD22が取り付けられる取付板35と、取付板35を支持する支持板36とが一体的に形成されることにより、側面視において略L字状に形成されている。取付板35には、CCD22が対向するように取り付けられ、CCD22の受光面22Aに対向する位置に長方形状の開口35Aが形成されている。これにより、対象物からの反射光は、開口35Aを通ってCCD22の受光面22Aに入射するようになっている。支持板36は、取付板35の端部からCCD22が取り付けられている側と反対側に突出しており、その下面がベース部材20の上面に対向する側面を形成している。この側面は、上述の光路面に平行な平面により形成されている。
The
支持板36における取付板35との結合位置の近傍には、CCD22の受光面22Aに対して平行方向に延びるように上記長孔33が形成されている。長孔33は、受光面22Aの長手方向に沿った長軸を有しており、当該長軸に直交する短軸方向の幅が長軸に沿って一定である。この長孔33に挿入されるピン32の直径は、当該長孔33の上記短軸方向の幅と実質的に同一であり、長孔33にピン32が挿入された状態で上記短軸方向にがたつきが生じない程度の直径とされている。この長孔33内にピン32を挿入させて、CCD保持部31をベース部材20に取り付けることにより、長孔33及びピン32をCCD22の受光面22Aの近傍に配置することができる。
In the vicinity of the coupling position of the
このようにしてベース部材20に取り付けられたCCD保持部31は、CCD22の受光面22Aに対して平行方向にスライド可能であり、かつ、そのスライド方向及び対象物からの反射光の光軸L2に直交するピン32を中心に回転可能である。したがって、ピン32を中心にCCD保持部31を回転させることにより、対象物からの反射光に対するCCD22の受光面22Aの距離を調整し、その反射光を受光面22Aに結像させることができる。また、CCD22の受光面22Aに対して平行方向にCCD保持部31をスライドさせることにより、受光面22Aの長手方向における反射光の結像位置を調整することができる。なお、本実施の形態において、結像位置とは対象物からの反射光が最も絞られる位置を意味しており、当該結像位置では反射光の光軸L2方向における他の位置よりも単位面積当たりの光量が多い。
The
本実施の形態のように、対象物からの反射光として散乱光を受光して対象物の変位を検出するような構成の場合には、対象物からの直接反射光を受光する場合と比べて受光量の最大値が小さい。したがって、対象物の変位を良好に検出するためには、CCD22の受光面22Aに対して反射光の結像位置を精度よく調整することにより、受光量の最大値をできるだけ大きくする必要があり、そのためには各光学部品をシャインプルーフの法則に従って配置することが好ましい。
As in this embodiment, in the case of a configuration in which scattered light is received as reflected light from an object and displacement of the object is detected, compared to a case in which direct reflected light from the object is received. The maximum amount of light received is small. Therefore, in order to detect the displacement of the object satisfactorily, it is necessary to adjust the imaging position of the reflected light with respect to the
図5は、この光学式変位センサ1をシャインプルーフの法則に従って調整する方法について説明するための概略図である。なお、図5では、ピン32よりも受光レンズ23側にCCD22の受光面22Aが位置している場合を例にとって説明するが、図2〜図4で説明したように、ピン32に対して受光レンズ23と反対側に受光面22Aが位置しているような構成であってもよい。すなわち、ピン32が受光面22Aの近傍に配置された構成であれば、ピン32と受光面22Aのいずれが受光レンズ23側に配置されていてもよい。また、ピン32により構成される回転軸がCCD22の受光面22A上に位置するような構成であってもよい。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of adjusting the optical displacement sensor 1 according to the Scheinproof law. In FIG. 5, the case where the
この光学式変位センサ1は、レーザダイオード21から照射される光の照射方向において異なる位置にある第1検出位置P1及び第2検出位置P2の間で対象物の変位を検出することができる。すなわち、図5(c)に示すように、照射光の光軸L1上におけるレーザダイオード21からの距離が遠い第1検出位置P1と、レーザダイオード21からの距離が近い第2検出位置P2との間の範囲が、検出範囲として予め設定され、その範囲内にある対象物の検出面Wからの反射光をCCD22の受光面22Aで受光することができるようになっている。第1検出位置P1及び第2検出位置P2からの各反射光の光軸L2は、上述の光路面に沿って延びている。
The optical displacement sensor 1 can detect the displacement of the object between the first detection position P1 and the second detection position P2 that are at different positions in the irradiation direction of the light emitted from the
図5(a)に示すように、この光学式変位センサ1では、第1検出位置P1からの反射光の光軸L2がCCD保持部31を回転可能に支持するピン32の延長線上で交差するように、ピン32の位置が予め設定されている。したがって、この図5(a)の状態から、図5(b)に矢印で示すように反射光の光軸L2に対して平行方向に受光レンズ23の位置をずらすことにより、第1検出位置P1からの反射光がCCD22の受光面22Aに結像するように調整することができる。
As shown in FIG. 5A, in this optical displacement sensor 1, the optical axis L2 of the reflected light from the first detection position P1 intersects on the extension line of the
このようにして、第1検出位置P1からの反射光がCCD22の受光面22Aに結像するように調整した状態では、その後にCCD保持部31をスライド又は回転させた場合であっても、第1検出位置P1からの反射光の結像位置の変化量を小さくすることができる。すなわち、CCD保持部31を受光面22Aに対して平行にスライドさせたとしても、受光面22Aにおける反射光の入射位置と受光レンズ23との距離は変化しない。また、第1検出位置P1からの反射光の光軸L2とピン32により構成される回転軸とが交差しているので、ピン32を中心にCCD保持部31を回転させたとしても、受光面22Aにおける反射光の入射位置と受光レンズ23との距離の変化量は、入射位置以外の部分と受光レンズ23との距離の変化量に比べて小さい。特に、長孔33及び当該長孔33に挿入されたピン32が受光面22Aの近傍に配置されているので、第1検出位置P1からの反射光の結像位置の変化量をより小さくすることができる。
Thus, in a state in which the reflected light from the first detection position P1 is adjusted to form an image on the
上記のように第1検出位置P1からの反射光がCCD22の受光面22Aに結像するように調整した後、図5(c)に矢印で示すようにCCD保持部31をスライド又は回転させることにより、第2検出位置P2からの反射光が受光面22Aに結像するように調整することができる。すなわち、第1検出位置P1からの反射光とは異なる角度で受光レンズ23を通過する第2検出位置P2からの反射光に対して、CCD保持部31をスライドさせることにより、その第2検出位置P2からの反射光が受光面22Aに入射するように調整することができる。また、CCD保持部31を回転させることにより、受光面22Aにおける第2検出位置P2からの反射光の入射位置と受光レンズ23との距離を変化させ、第2検出位置P2からの反射光が受光面22Aに結像するように調整することができる。そして、上記のようにして結像位置の調整を行った後、固定手段としての固定ねじ37(図3参照)を用いてCCD保持部31をベース部材20に固定することにより、調整作業が終了する。
After adjusting the reflected light from the first detection position P1 to form an image on the
このように、本実施の形態では、第1検出位置P1からの反射光が受光面22Aに結像するように調整した後、受光面22Aをスライド又は回転させることにより、第2検出位置P2からの反射光を受光面22Aに結像させることができる。このとき、上述の通り、第1検出位置P1からの反射光の光軸L2とピン32により構成される回転軸とが交差しており、長孔33及びピン32が受光面22Aの近傍に配置されているので、受光面22Aをスライド又は回転させた場合であっても、第1検出位置P1からの反射光の結像位置の変化量を小さくすることができる。したがって、第1検出位置P1及び第2検出位置P2からの反射光の結像位置を迅速に調整し、シャインプルーフの法則に従った光学配置とすることができるので、結像位置の調整作業を容易に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, after adjusting the reflected light from the first detection position P1 to form an image on the
特に、受光面22Aの長手方向に沿って形成された長孔33にピン32をスライド可能に挿入しただけの簡単な構成で、スライド機構及び回転機構を形成することができる。したがって、結像位置の調整作業を容易に行うことができるような機構を簡単な構成で実現することができる。また、受光面22Aのスライド及び回転を同時に行うことができるので、結像位置の調整作業をより容易にすることができる。
In particular, the slide mechanism and the rotation mechanism can be formed with a simple configuration in which the
上記の説明では、レーザダイオード21からの照射光が対象物の検出面Wに対して直交方向に照射されるような場合について説明したが、図5(c)に破線で示すように、レーザダイオード21からの照射光の光軸L1が上記直交方向に対してずれる場合もある。このような場合であっても、対象物の検査面Wと受光レンズ23との距離に比べて、CCD22の受光面22Aと受光レンズ23との距離が非常に短いため、図5(c)からも明らかなように、照射光の光軸L1のずれに対する受光面22A上での反射光の入射位置のずれは非常に小さい。したがって、レーザダイオード21からの照射光の光軸L1が若干ずれている場合であっても、図5において説明したような調整方法で結像位置の調整を行うことにより、シャインプルーフの法則にほぼ従った状態で各光学部品を配置することができる。
In the above description, the case where the irradiation light from the
なお、図には表れていないが、本実施形態において、受光レンズ23を保持する受光レンズ保持部29は、対象物からの反射光の光軸L2上において異なる複数の位置でベース部材20に固定することができるようになっている。したがって、受光レンズ保持部29の取付位置を変更することにより、CCD22の受光面22Aに対する受光レンズ23の距離を変更し、受光面22Aに反射光が結像される対象物の位置を変更することができる。このようにして受光面22Aに反射光が結像される対象物の位置を変更した場合であっても、本実施の形態では、図5において説明したような調整方法を用いて同様に結像位置の調整を行うことができる。したがって、受光レンズ保持部29の取付位置を変更することにより、第1検出位置P1を容易に変更することができるとともに、当該変更後においても同様の調整方法で結像位置を調整することができるので、種々の検出範囲において使用可能な光学式変位センサ1を構成することができる。
Although not shown in the drawing, in the present embodiment, the light receiving
上記実施の形態では、光学式変位センサ1の検出範囲が、照射光の光軸L1上におけるレーザダイオード21からの距離が遠い第1検出位置P1と、レーザダイオード21からの距離が近い第2検出位置P2との間の範囲である場合について説明した。しかし、このような構成に限らず、照射光の光軸L1上におけるレーザダイオード21からの距離が近い方の検出位置を第1検出位置とし、レーザダイオード21からの距離が遠い方の検出位置を第2検出位置としてもよい。
In the above embodiment, the detection range of the optical displacement sensor 1 includes the first detection position P1 that is far from the
すなわち、検出範囲内でレーザダイオード21に対する距離が最も遠い検出位置からの反射光の光軸とピン32により構成される回転軸とが交差するような構成に限らず、検出範囲内でレーザダイオード21に対する距離が最も近い検出位置からの反射光の光軸と回転軸とが交差するような構成であってもよい。この場合、反射光の光軸に対して平行方向に受光レンズ23の位置をずらすことにより、検出範囲内でレーザダイオード21に対する距離が最も近い検出位置からの反射光が受光面22Aに結像するように調整した後、受光面22Aをスライド又は回転させて、検出範囲内でレーザダイオードに対する距離が最も遠い検出位置からの反射光を受光面22Aに結像させることにより、シャインプルーフの法則に従った光学配置とすることができる。
That is, the
また、第1検出位置及び第2検出位置は、予め定められた構成に限らず、受光レンズ23の角度を調整するなどして任意の検出位置からの反射光の光軸とピン32により構成される回転軸とが交差するように設定できるような構成であってもよい。
Further, the first detection position and the second detection position are not limited to a predetermined configuration, and are configured by an optical axis of reflected light from an arbitrary detection position and a
また、上記実施の形態では、ベース部材20に形成されたピン32が、CCD保持部31に形成された長孔33に挿入されるような構成について説明したが、このような構成に限らず、CCD22をスライドさせるスライド機構及び回転させる回転機構は、ピン32及び長孔33以外の他の機構を用いて実現されるものであってもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
1 光学式変位センサ
3 光学系
20 ベース部材
21 レーザダイオード
22 CCD
22A 受光面
23 受光レンズ
24 コリメータレンズ
31 CCD保持部
32 ピン
33 長孔
37 固定ねじ
P1 第1検出位置
P2 第2検出位置
W 検出面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22A Light-receiving
Claims (2)
一定の照射方向へ光を照射する投光部と、
上記対象物からの反射光を集光させる受光レンズと、
一定方向に長い受光面を有し、上記対象物からの反射光を上記受光レンズを介して当該受光面で受光し、受光した当該反射光の上記受光面上における長手方向の位置に応じた信号を出力する受光部と、
上記受光部を保持するとともに、上記第1検出位置及び第2検出位置からの各反射光の光軸に平行な側面を有し、上記受光面の長手方向に沿った長軸に直交する短軸方向の幅が上記長軸に沿って一定の長孔が、上記側面内であって上記受光面の近傍に形成された保持部と、
上記側面に対向するベース面を有し、上記長孔の幅と実質的に同一の直径からなり、上記長孔に挿入されてスライド機構及び回転機構を形成する円柱形状の突部が上記ベース面に設けられたベース部と、
上記保持部及び上記ベース部を固定する固定手段とを備えたことを特徴とする光学式変位センサ。 An optical displacement sensor capable of irradiating light toward an object and detecting displacement of the object between a first detection position and a second detection position at different positions in the irradiation direction,
A light projecting unit that emits light in a certain irradiation direction;
A light receiving lens for collecting the reflected light from the object;
A light receiving surface having a long light receiving surface in a certain direction, light reflected from the object is received by the light receiving surface via the light receiving lens, and a signal corresponding to a position in the longitudinal direction of the received reflected light on the light receiving surface A light receiving unit that outputs
A short axis that holds the light receiving unit and has a side surface parallel to the optical axis of each reflected light from the first detection position and the second detection position and is orthogonal to the long axis along the longitudinal direction of the light receiving surface A long hole having a constant width along the major axis is formed in the side surface and in the vicinity of the light receiving surface; and
A cylindrical projection having a base surface facing the side surface and having a diameter substantially the same as the width of the long hole and inserted into the long hole to form a slide mechanism and a rotation mechanism is the base surface. A base portion provided in
An optical displacement sensor, comprising: a holding unit that fixes the holding unit and the base unit.
上記第1検出位置からの反射光が上記受光面に結像するように上記受光レンズの位置を調整するステップと、
上記第2検出位置からの反射光が上記受光面に結像するように上記受光面をスライド又は回転させるステップとを備えたことを特徴とする光学式変位センサの調整方法。 By irradiating light in a certain irradiation direction and receiving reflected light from the object on the light receiving surface via the light receiving lens, between the first detection position and the second detection position at different positions in the irradiation direction. Displacement of the object can be detected, and a slide mechanism that slides the light receiving surface in a parallel direction, an optical axis of reflected light from the object, and a rotation axis orthogonal to the slide direction of the light receiving surface A method of adjusting an optical displacement sensor, wherein the optical axis of the reflected light from the first detection position intersects with the rotation axis.
Adjusting the position of the light receiving lens so that the reflected light from the first detection position forms an image on the light receiving surface;
And a step of sliding or rotating the light receiving surface so that reflected light from the second detection position forms an image on the light receiving surface.
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