JP2975743B2 - Optical touch probe - Google Patents

Optical touch probe

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JP2975743B2
JP2975743B2 JP3292478A JP29247891A JP2975743B2 JP 2975743 B2 JP2975743 B2 JP 2975743B2 JP 3292478 A JP3292478 A JP 3292478A JP 29247891 A JP29247891 A JP 29247891A JP 2975743 B2 JP2975743 B2 JP 2975743B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、合焦点方式の光学式タ
ッチプローブに係り、特に、三次元測定機等に取付けて
非接触プローブとして使用するのに好適な、穴や溝の側
面を検出したり、対物レンズの作動距離を変えることが
可能な光学式タッチプローブに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-focus type optical touch probe, and more particularly, to detecting a side surface of a hole or a groove suitable for use as a non-contact probe when attached to a coordinate measuring machine or the like. The present invention relates to an optical touch probe capable of changing the working distance of an objective lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、三次元測定機のタッチプローブ
として、接触式及び非接触式プローブが知られている。
2. Description of the Related Art For example, a contact type probe and a non-contact type probe are known as a touch probe of a coordinate measuring machine.

【0003】このうち接触式プローブが主流があるが、
柔らかいものや、鏡面で疵を付けたくない被測定物に対
しては、不利である。
[0003] Among them, the contact type probe is mainly used,
It is disadvantageous for a soft object or an object to be measured which is not desired to be scratched with a mirror surface.

【0004】一方、非接触式プローブとしては、三角測
量法を利用した光学式プローブがあるが、鏡面の被測定
物は検出不能、一方向しか検出できない、プローブが大
きい、タッチ信号を出力する接触式プローブ用の測定ソ
フトウエアが使えず、ソフトウエアが専用になる等の問
題点を有していた。
On the other hand, as a non-contact type probe, there is an optical type probe using a triangulation method, but an object to be measured having a mirror surface cannot be detected, only one direction can be detected, the probe is large, and a contact which outputs a touch signal is provided. There was a problem that the measurement software for the probe was not usable and the software became dedicated.

【0005】一方、合焦点方式の光学式タッチプローブ
としては、従来、非点収差法、臨界角法、フーコー法等
が知られている。
On the other hand, as an in-focus type optical touch probe, an astigmatism method, a critical angle method, a Foucault method and the like are conventionally known.

【0006】又、出願人は合焦点方式の光学式タッチプ
ローブとして、特願平2−130961(特開平4−2
5711)で、ピンホール2個を使用したピンホール法
の光学式タッチプローブを提案している。
[0006] Further, the applicant has filed a Japanese Patent Application No. Hei.
5711) proposes an optical touch probe of the pinhole method using two pinholes.

【0007】これは、図4に示す如く、光源としての半
導体レーザ(LD)10と、該半導体レーザ10から放
射された光を測定面12に向けて反射するための偏光ビ
ームスプリッタ14と、該偏光ビームスプリッタ14に
より進行方向を変えられた光を平行ビームとするための
コリメータレンズ16と、該コリメータレンズ16によ
って平行光線化された光ビーム18を測定面12に集光
して光スポット22を形成するための対物レンズ20
と、測定面12による散乱反射光が半導体レーザ10に
戻らないようにすると共に、偏光ビームスプリッタ14
との組合わせで、ハーフミラーを用いた場合よりも効率
を高めるための1/4波長板24と、前記偏光ビームス
プリッタ14を通過した反射光を結像するための結像レ
ンズ26と、該結像レンズ26を通過した光を分割する
ためのビームスプリッタ28と、該ビームスプリッタ2
8により分割された各反射光の合焦位置よりも前及び後
にそれぞれ配置された、2つの絞り(ピンホール)30
A、30Bと、各絞り30A、30Bを通過した反射光
の光量をそれぞれ検出するための、2つの受光素子(例
えばホトダイオード)32A、32Bと、各受光素子3
2A、32Bの出力電流を電圧に変換するための電流−
電圧(I−V)変換器40A、40Bと、各I−V変換
器40A、40Bの出力電圧を増幅するための増幅器4
2A、42Bと、該増幅器42Aと42Bの出力の差を
演算する差演算器44と、前記増幅器42Aと42Bの
出力の和を演算する和演算器46と、前記差演算器44
の出力を和演算器46の出力で割ってSカーブ状の変位
信号とするための除算器48と、を備えている。
As shown in FIG. 4, a semiconductor laser (LD) 10 as a light source, a polarization beam splitter 14 for reflecting light emitted from the semiconductor laser 10 toward a measurement surface 12, A collimator lens 16 for converting the light whose traveling direction has been changed by the polarization beam splitter 14 into a parallel beam, and a light beam 18 parallelized by the collimator lens 16 are condensed on the measurement surface 12 to form a light spot 22. Objective lens 20 for forming
To prevent the scattered and reflected light from the measurement surface 12 from returning to the semiconductor laser 10 and the polarization beam splitter 14
In combination with the above, a quarter-wave plate 24 for increasing the efficiency compared to the case where a half mirror is used, an imaging lens 26 for forming an image of the reflected light passing through the polarizing beam splitter 14, A beam splitter 28 for splitting the light passing through the imaging lens 26, and the beam splitter 2
8, two apertures (pinholes) 30 arranged before and after the in-focus position of each reflected light divided by 8
A, 30B, two light receiving elements (for example, photodiodes) 32A, 32B for detecting the amount of reflected light passing through the apertures 30A, 30B, respectively, and each light receiving element 3
Current for converting the output currents of 2A and 32B into voltages-
Voltage (IV) converters 40A and 40B and an amplifier 4 for amplifying the output voltage of each of the IV converters 40A and 40B
2A and 42B, a difference calculator 44 for calculating the difference between the outputs of the amplifiers 42A and 42B, a sum calculator 46 for calculating the sum of the outputs of the amplifiers 42A and 42B, and the difference calculator 44
Is divided by the output of the sum calculator 46 to generate an S-curve displacement signal.

【0008】今、反射光量をQ0 とすると、ビームスプ
リッタ28の透過側(前ピン側)及び反射側(後ピン
側)には、それぞれ(1/2)Q0 の光量が向う。
Assuming that the reflected light amount is Q0, the light amount of (1/2) Q0 is directed to the transmission side (front pin side) and the reflection side (rear pin side) of the beam splitter 28, respectively.

【0009】図5に示す如く、前ピン側の絞り30Aの
位置におけるレーザビームの半径をw a 、後ピン側の絞
り30Bの位置でのレーザビームの半径をw b とし(但
しレーザビームの半径は、強度分布の1/e 2とす
る)、絞りの半径をr とすると、絞りを通過する光量Q
a (前ピン側)、Qb (後ピン側)は、それぞれ次式で
表わされる。
As shown in FIG. 5, the radius of the laser beam at the position of the stop 30A on the front pin side is defined as wa, and the radius of the laser beam at the position of the stop 30B on the rear focus side is defined as wb. Where 1 / e 2 of the intensity distribution) and the radius of the stop is r, the light quantity Q passing through the stop
a (front pin side) and Qb (rear pin side) are respectively expressed by the following equations.

【0010】 Qa =(1/2)Q0 ×[1− exp{−2(r /wa)2 }] …(1) Qb =(1/2)Q0 ×[1− exp{−2(r /wb)2 }] …(2)Qa = (1/2) Q0 × [1-exp {-2 (r / wa) 2 }] (1) Qb = (1/2) Q0 × [1-exp {-2 (r / wa) wb) 2 }]… (2)

【0011】従って、変位信号Sは、次式で表わされ
る。
Therefore, the displacement signal S is expressed by the following equation.

【0012】 S=(Qb −Qa )/(Qb +Qa ) =[ exp{−2(r /wa)2 }− exp{−2(r /wb)2 }] /[2− exp{−2(r /wa)2 }− exp{−2(r /wb)2 )}] …(3)S = (Qb−Qa) / (Qb + Qa) = [exp {−2 (r / wa) 2 } −exp {−2 (r / wb) 2 }] / [2-exp} −2 ( r / wa) 2 {-exp {-2 (r / wb) 2 )}] (3)

【0013】この(3)式から明らかなように、変位信
号Sは反射光量Q0 と無関係となる。
As is apparent from the equation (3), the displacement signal S has no relation to the amount of reflected light Q0.

【0014】今、各受光素子32A、32Bの出力が、
それぞれ図6に示す如くであったとすると、その時に得
られる変位信号Sは、図7に示す如く、従来とほぼ同様
のS字状カーブとなり、測定面12の変位に応じた変位
信号を得ることができる。
Now, the output of each light receiving element 32A, 32B is
As shown in FIG. 6, the displacement signal S obtained at that time becomes an S-shaped curve substantially similar to the conventional one, as shown in FIG. 7, and a displacement signal corresponding to the displacement of the measurement surface 12 is obtained. Can be.

【0015】従って、変位信号の零クロス点を捉えて、
対物レンズ20の焦点位置に測定面12が来たことを示
すトリガー出力を発生するトリガー出力回路50を設け
れば接触式プローブの場合と同様に、タッチ信号を得る
ことができる。よって、例えば三次元測定機において
は、このタッチ信号によりスケールの値を読み取れば、
測定面の変位を検出することができる。
Therefore, the zero cross point of the displacement signal is captured,
If a trigger output circuit 50 for generating a trigger output indicating that the measurement surface 12 has come to the focal position of the objective lens 20 is provided, a touch signal can be obtained as in the case of the contact probe. Therefore, for example, in a coordinate measuring machine, if the value of the scale is read by this touch signal,
The displacement of the measurement surface can be detected.

【0016】このような合焦点方式の光学式タッチプロ
ーブによれば、従来の接触式タッチプローブと同様のタ
イミングでタッチ信号が出力されるので、三次元測定機
用のソフトウエアは、接触式プローブ用のソフトウエア
がそのまま利用できる。
According to such an in-focus type optical touch probe, a touch signal is output at the same timing as that of a conventional contact type touch probe. Software can be used as is.

【0017】又、合焦点方式であるため、鏡面、散乱面
のいずれでも非接触測定が可能である。
Further, since the focusing system is used, non-contact measurement can be performed on any of a mirror surface and a scattering surface.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出願人
が特願平2−130961(特開平4−25711)
提案した光学式タッチプローブは、一方向の測定面しか
検出することはできず、又、タッチ信号が出力される時
の対物レンズと測定面間の距離(対物レンズの作動距離
と称する)を変えることもできなかった。
However, the optical touch probe proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. Hei 2-130961 (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-25711) can only detect a measurement surface in one direction. Also, the distance between the objective lens and the measurement surface when the touch signal is output (referred to as the working distance of the objective lens) cannot be changed.

【0019】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、複数方向の測定面を、方向毎に区別
して検出することが可能な光学式タッチプローブを提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an optical touch probe capable of detecting a measurement surface in a plurality of directions separately for each direction. I do.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、光ビームを照
射するプローブの対物レンズの焦点位置に測定面が来た
時にタッチ信号を発生する、合焦点方式の光学式タッチ
プローブにおいて、前記光ビームを複数の方向に分岐す
るための光ビーム分岐手段と、該光ビーム分岐手段によ
り分岐された複数の光ビームを、その分岐方向毎に測定
面に照射するための複数の対物レンズと、前記光ビーム
を、その分岐方向毎に異なる偏光状態とするための偏光
手段とを備え、前記複数の方向の測定面を、方向毎に区
別して検出可能として、前記目的を達成したものであ
る。
According to the present invention, there is provided an optical touch probe of a focusing system, wherein a touch signal is generated when a measurement surface comes to a focal position of an objective lens of a probe for irradiating a light beam. Light beam splitting means for splitting a beam in a plurality of directions, a plurality of light beams split by the light beam splitting means, a plurality of objective lenses for irradiating a measurement surface in each of the split directions, A polarizing means for changing a light beam into a different polarization state for each branching direction is provided, and the measurement surface in the plurality of directions can be distinguished and detected for each direction to achieve the above object.

【0021】更に、前記光ビームを、その分岐方向毎に
異なるタイミングで測定面に照射するようにしたもので
ある。
Further, the light beam is applied to the measurement surface at a different timing for each branch direction.

【0022】[0022]

【作用】本発明においては、測定面に照射される光ビー
ムを複数の方向に分岐するための光ビーム分岐手段と、
該光ビーム分岐手段により分岐された複数の光ビーム
を、その分岐方向毎に測定面に照射するための複数の対
物レンズと、前記光ビームを、その分岐方向毎に異なる
偏光状態とするための偏光手段とを備えたので、前記複
数の方向の測定面を、方向毎に区別して検出することが
できる。
According to the present invention, a light beam splitting means for splitting a light beam applied to a measurement surface into a plurality of directions,
A plurality of objective lenses for irradiating a plurality of light beams branched by the light beam branching means to a measurement surface in each branch direction, and a plurality of objective lenses for setting the light beam to a different polarization state in each branch direction. Since the polarizing means is provided, the measurement surfaces in the plurality of directions can be detected separately for each direction.

【0023】又、前記光ビームを、その分岐方向毎に異
なるタイミングで測定面に照射するようにした場合に
は、前記複数の方向の測定面を略同時に検出することが
可能となる。
Further, when the light beam is applied to the measurement surface at different timings for each branching direction, the measurement surfaces in the plurality of directions can be detected substantially simultaneously.

【0024】[0024]

【実施例】以下図面を参照して、出願人が特願平2−1
30961(特開平4−25711)で提案したピンホ
ール法による光学式タッチプローブに適用した、本発明
の実施例を詳細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention applied to an optical touch probe according to the pinhole method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 30961/1992 will be described in detail.

【0025】本発明の第1実施例は、図1に示す如く、
コリメータレンズ16と、結像レンズ26と、ビームス
プリッタ28と、絞り30A、30Bと、受光素子32
A、32Bと、I−V変換器40A、40Bと、増幅器
42A、42Bと、差演算器44と、和演算器46と、
除算器48と、トリガー出力回路50とを備えた、図4
と同様の光学式タッチプローブにおいて、前記コリメー
タレンズ16によって平行光線化された光ビーム18
を、その分岐方向毎に異なる偏光状態(例えば透過方向
がS偏光、反射方向がP偏光)で分岐するための偏光ビ
ームスプリッタ60と、該偏光ビームスプリッタ60に
より分岐された複数の光ビーム18Z、18Yを、その
分岐方向毎に測定面12Z、12Yに照射するための複
数の対物レンズ12Z、12Yと、前記光ビーム18
Z、18Yを、その分岐方向毎に異なる偏光状態とする
ための、S偏光の光を発生するZ方向用半導体レーザ1
0Z、P偏光の光を発生するY方向用半導体レーザ10
Y、前記半導体レーザ10Zと10Yの光を合成するた
めの、S偏光を透過し、P偏光を反射する偏光ビームス
プリッタ62、及び、Z方向用1/4波長板24Z、Y
方向用1/4波長板24Yからなる偏光手段と、前記偏
光ビームスプリッタ60により合成された、Z方向測定
面12Z及びY方向測定面12Yからの反射ビームを結
像レンズ26の方向に反射するためのミラー64とを備
えたものである。
The first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
Collimator lens 16, imaging lens 26, beam splitter 28, diaphragms 30A and 30B, light receiving element 32
A, 32B, IV converters 40A, 40B, amplifiers 42A, 42B, difference operator 44, sum operator 46,
FIG. 4 includes a divider 48 and a trigger output circuit 50.
In an optical touch probe similar to the above, a light beam 18 converted into a parallel light beam by the collimator lens 16 is used.
Are split in different polarization states (for example, the transmission direction is S-polarization and the reflection direction is P-polarization) for each of the splitting directions, and a plurality of light beams 18Z split by the polarizing beam splitter 60. A plurality of objective lenses 12Z and 12Y for irradiating the measurement surfaces 12Z and 12Y with the light beam
Z-direction semiconductor laser 1 for generating S-polarized light for causing Z and 18Y to have different polarization states for each branch direction.
Semiconductor laser 10 for Y direction that generates 0Z, P polarized light
Y, a polarizing beam splitter 62 that transmits S-polarized light and reflects P-polarized light for combining the light of the semiconductor lasers 10Z and 10Y, and a quarter-wave plate 24Z, Y for Z direction.
To reflect the reflected beams from the Z-direction measurement surface 12Z and the Y-direction measurement surface 12Y, which are combined by the polarization means including the directional quarter-wave plate 24Y and the polarization beam splitter 60, in the direction of the imaging lens 26. Mirror 64.

【0026】又、前記コリメータレンズ16の位置は、
図4のプローブと異なり、偏光ビームスプリッタ62と
60の間に設けられている。
The position of the collimator lens 16 is
Unlike the probe of FIG. 4, it is provided between the polarization beam splitters 62 and 60.

【0027】他の構成及び基本的な作用については、図
4に示したプローブと同様であるので、詳細な説明は省
略する。
The other configuration and the basic operation are the same as those of the probe shown in FIG. 4, so that the detailed description will be omitted.

【0028】本実施例において、被測定物の穴の内径や
溝幅等、内側を測定する際には、図1に示す如く、Z方
向及びY方向に光ビーム12Z、12Yが照射されるの
で、Z方向の測定面12Zだけでなく、Y方向の測定面
12Yも測定でき、測定を効率良く行うことができる。
更に、この二方向用プローブを、回転可能なプローブヘ
ッドに取付ければ、穴の内径や溝幅等を測定することが
できる。これに対して従来は、Z方向の測定のみであ
り、Y方向の測定を行う場合には、プローブの姿勢を9
0°変更する必要があった。又、プローブが被測定物の
穴等に横に入らない場合には、Y方向の測定は困難であ
った。
In this embodiment, when measuring the inside such as the inside diameter and the groove width of the hole of the object to be measured, as shown in FIG. 1, the light beams 12Z and 12Y are irradiated in the Z direction and the Y direction. , Not only the measurement surface 12Z in the Z direction, but also the measurement surface 12Y in the Y direction, so that the measurement can be performed efficiently.
Further, if the two-way probe is mounted on a rotatable probe head, the inner diameter and groove width of the hole can be measured. On the other hand, conventionally, only the measurement in the Z direction is performed.
It was necessary to change 0 °. Further, when the probe does not enter the hole or the like of the object to be measured, it is difficult to measure in the Y direction.

【0029】なお、光ビームを複数の方向に分岐して、
分岐された複数の光ビームを、その分岐方向毎に測定面
に照射するための複数の対物レンズのみを設けた場合で
も、二方向について被測定面を検出することが可能とな
る。しかしながら、光ビームが識別できない場合には、
どの方向について測定面を検出したのかわからないた
め、穴の内径や溝幅等を測定した場合に、穴や溝の底面
付近では、側面を測定したいにもかかわらず、誤って底
面を検出してタッチ信号を出力する可能性がある。又、
細い穴や溝では、その逆もあり得る。
The light beam is split into a plurality of directions,
Even when only a plurality of objective lenses for irradiating the measurement surface with the plurality of branched light beams for each branch direction are provided, the surface to be measured can be detected in two directions. However, if the light beam cannot be identified,
Since it is not known in which direction the measurement surface was detected, when measuring the inner diameter of the hole or groove width, etc., near the bottom surface of the hole or groove, even if you want to measure the side surface, the bottom surface is detected incorrectly and touched. May output a signal. or,
For narrow holes and grooves, the reverse is also possible.

【0030】これに対して、本実施例では、半導体レー
ザ10Z、10Yを2個使用し、偏光方向をそれぞれS
偏光とP偏光になるように取付け、偏光ビームスプリッ
タ62、60、1/4波長板24Z、24Yを組合わせ
ているので、分岐方向毎に異なる偏光状態の光ビーム1
8Z、18Yを発生することができる。
On the other hand, in the present embodiment, two semiconductor lasers 10Z and 10Y are used, and the polarization directions are S, respectively.
Since the polarization beam splitters 62 and 60 and the quarter-wave plates 24Z and 24Y are combined so as to be polarized light and P-polarized light, the light beam 1 having a different polarization state for each branching direction is provided.
8Z and 18Y can be generated.

【0031】従って、例えばZ方向だけ検出したいとき
には、Z方向用半導体レーザ10Zのみ点灯して、S偏
光の光ビーム18ZがZ方向測定面12Zに照射される
ようにし、Y方向用半導体レーザ10Yは消灯すること
によって、Z方向だけを正確に検出することができる。
Therefore, for example, when it is desired to detect only in the Z direction, only the semiconductor laser 10Z for the Z direction is turned on so that the S-polarized light beam 18Z is irradiated on the measurement surface 12Z in the Z direction. By turning off the light, only the Z direction can be accurately detected.

【0032】逆に、Y方向だけ検出したいときは、Y方
向半導体レーザ10Yのみ点灯して、P偏光の光ビーム
18YがY方向測定面12Yに照射されるようにし、Z
方向半導体レーザ10Zは消灯する。
Conversely, when it is desired to detect only in the Y direction, only the Y direction semiconductor laser 10Y is turned on so that the P-polarized light beam 18Y is irradiated on the Y direction measurement surface 12Y.
The direction semiconductor laser 10Z is turned off.

【0033】次に、本発明の第2実施例を詳細に説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.

【0034】この第2実施例は、図2に示す如く、前記
第1実施例と同様の、Z方向半導体レーザ10Zと、Y
方向半導体レーザ10Yと、偏光ビームスプリッタ62
と、コリメータレンズ16と、偏光ビームスプリッタ6
0と、Z方向用1/4波長板24Zと、Y方向用1/4
波長板24Yと、Z方向用対物レンズ20Zと、Y方向
用対物レンズ20Yと、ミラー64と、結像レンズ26
と、ビームスプリッタ28と、絞り30A、30Bと、
受光素子32A、32Bと、I−V変換器40A、40
Bと、差演算器44と、和演算器46と、除算器48
と、トリガー出力回路50とを備えた光学式タッチプロ
ーブにおいて、更に発振器70と、該発振器70の出力
に応じて必要なタイミング信号を発生するタイミング回
路72と、該タイミング回路72の出力に応じて、前記
Z方向用半導体レーザ10Z及びY方向用半導体レーザ
10Yを異なるタイミングで交互にオンとするためのレ
ーザ駆動回路74と、前記タイミング回路72出力のタ
イミング信号と同期して前記I−V変換器40A、40
Bの出力をそれぞれ検波して、前記差演算器44及び和
演算器46に出力するための同期検波器76A、76B
と、前記和演算器46出力及びタイミング回路72出力
に応じて、光量信号があるのはどちらの光ビームが照射
されているタイミングか判別し、その結果(Z方向か、
Y方向か)を示す識別信号を出力する光量判別回路78
とを備えたものである。
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, the same Z-direction semiconductor laser 10Z and Y
Direction semiconductor laser 10Y and polarization beam splitter 62
, A collimator lens 16 and a polarizing beam splitter 6
0, a quarter-wave plate 24Z for the Z direction, and a quarter for the Y direction
Wave plate 24Y, Z-direction objective lens 20Z, Y-direction objective lens 20Y, mirror 64, imaging lens 26
, A beam splitter 28, apertures 30A and 30B,
Light receiving elements 32A, 32B and IV converters 40A, 40
B, a difference operator 44, a sum operator 46, and a divider 48
And an optical touch probe including a trigger output circuit 50, an oscillator 70, a timing circuit 72 for generating a necessary timing signal in accordance with an output of the oscillator 70, and a timing circuit 72 in accordance with an output of the timing circuit 72. A laser drive circuit 74 for alternately turning on the Z-direction semiconductor laser 10Z and the Y-direction semiconductor laser 10Y at different timings, and the IV converter in synchronization with a timing signal output from the timing circuit 72. 40A, 40
B, respectively, for detecting the outputs of B and outputting them to the difference calculator 44 and the sum calculator 46, respectively.
In accordance with the output of the sum calculator 46 and the output of the timing circuit 72, it is determined which of the light beams is illuminated when there is a light amount signal, and as a result (Z direction,
A light amount discriminating circuit 78 for outputting an identification signal indicating the Y direction)
It is provided with.

【0035】他の構成及び基本的な作用については、前
記第1実施例と同様であるので詳細な説明は省略する。
The other structure and basic operation are the same as those of the first embodiment, so that detailed description will be omitted.

【0036】本実施例においては、2つの半導体レーザ
10Z、10Yの照射タイミングがずらされ、図3に示
す如く、異なるタイミングで照射されるので、受光側信
号処理回路で、どちらの方向からの光を受光しているか
判断して、識別することができる。
In the present embodiment, the irradiation timings of the two semiconductor lasers 10Z and 10Y are shifted, and irradiation is performed at different timings as shown in FIG. It can be determined by determining whether or not light is received.

【0037】前記実施例においては、いずれも、2個の
レーザが、2つの方向に1対1で対応しているので、パ
ワーの損失が少なく、反射率の低い測定面の測定にも、
十分対応可能である。
In each of the above embodiments, since the two lasers correspond one-to-one in the two directions, the power loss is small and the measurement on the measurement surface with a low reflectance can be performed.
It is enough.

【0038】なお、前記実施例においては、いずれも、
合焦点方式として、ピンホールを2個使用したピンホー
ル法が使用されていたが、検出方式はこれに限定され
ず、非点収差法、臨界角法、フーコー法等他の合焦点方
式であってもよい。
In each of the above embodiments,
Although the pinhole method using two pinholes was used as the focusing method, the detection method is not limited to this, and other focusing methods such as the astigmatism method, the critical angle method, and the Foucault method are used. You may.

【0039】又、前記実施例においては、いずれも、ビ
ームスプリッタ28が、結像レンズ26と絞り30A、
30Bの間に配設されていたが、ビームスプリッタ28
の配設位置はこれに限定されず、結像レンズ26(2枚
必要となる)と偏光ビームスプリッタ14の間に設けて
もよい。
In each of the above embodiments, the beam splitter 28 includes the imaging lens 26 and the diaphragm 30A,
30B, the beam splitter 28
Is not limited to this, and it may be provided between the imaging lens 26 (which requires two lenses) and the polarization beam splitter 14.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、複
数の方向の測定面を、方向毎に区別して検出することが
でき、穴の内径や溝幅など内側の測定が可能となる。
As described above, according to the present invention, measurement surfaces in a plurality of directions can be separately detected for each direction, and the inside of a hole, such as an inner diameter and a groove width, can be measured.

【0041】又、前記光ビームを、その分岐方向毎に異
なるタイミングで測定面に照射するようにした場合に
は、前記複数の方向の測定面が略同時に検出可能とな
る。
In the case where the light beam is applied to the measurement surface at different timings for each branching direction, the measurement surfaces in the plurality of directions can be detected substantially simultaneously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明に係る光学式タッチプローブの
第1実施例の構成を示す、一部ブロック線図を含む光路
図である。
FIG. 1 is an optical path diagram including a partial block diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical touch probe according to the present invention.

【図2】図2は、第2実施例の構成を示す、一部ブロッ
ク線図を含む光路図である。
FIG. 2 is an optical path diagram including a partial block diagram showing the configuration of a second embodiment.

【図3】図3は、第2実施例における半導体レーザの照
射タイミングの例を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of irradiation timing of a semiconductor laser in a second embodiment.

【図4】図4は、出願人が特願平2−130961(特
開平4−25711)で提案したピンホール法による光
学式タッチプローブの作動原理を説明するための、一部
ブロック線図を含む光路図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the applicant filed Japanese Patent Application No. 2-130961.
FIG. 4 is an optical path diagram including a partial block diagram for explaining the operation principle of the optical touch probe according to the pinhole method proposed in Unexamined Japanese Patent Publication No. 4-25711) .

【図5】図5は、同じく、前記光学式タッチプローブに
おける絞りを通過する光ビームの光量を示す線図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a light amount of a light beam passing through a diaphragm in the optical touch probe.

【図6】図6は、同じく受光素子の出力の例を示す線図
である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an output of the light receiving element in the same manner.

【図7】図7は、同じく測定面の変位と変位信号の関係
の例を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the displacement of the measurement surface and the displacement signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10Z、10Y…半導体レーザ、 12Z、12Y…測定面、 16…コリメータレンズ、 18Z、18Y…光ビーム、 20Z、20Y…対物レンズ、 26…結像レンズ、 28…ビームスプリッタ、 30A、30B…絞り、 32A、32B…受光素子、 60、62…偏光ビームスプリッタ、 64…ミラー、 70…発振器、 72…タイミング回路、 74…レーザ駆動回路、 76A、76B…同期検波器、 78…光量判別回路。 10Z, 10Y: semiconductor laser, 12Z, 12Y: measuring surface, 16: collimator lens, 18Z, 18Y: light beam, 20Z, 20Y: objective lens, 26: imaging lens, 28: beam splitter, 30A, 30B: stop, 32A, 32B: light receiving element, 60, 62: polarizing beam splitter, 64: mirror, 70: oscillator, 72: timing circuit, 74: laser driving circuit, 76A, 76B: synchronous detector, 78: light quantity discriminating circuit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ビームを照射するプローブの対物レンズ
の焦点位置に測定面が来た時にタッチ信号を発生する、
合焦点方式の光学式タッチプローブにおいて、 前記光ビームを複数の方向に分岐するための光ビーム分
岐手段と、 該光ビーム分岐手段により分岐された複数の光ビーム
を、その分岐方向毎に測定面に照射するための複数の対
物レンズと、 前記光ビームを、その分岐方向毎に異なる偏光状態とす
るための偏光手段とを備え、 前記複数の方向の測定面が、方向毎に区別して検出可能
であることを特徴とする光学式タッチプローブ。
1. A touch signal is generated when a measurement surface comes to a focal position of an objective lens of a probe that irradiates a light beam.
In a focusing type optical touch probe, a light beam branching unit for branching the light beam in a plurality of directions, and a plurality of light beams branched by the light beam branching unit are measured for each of the branching directions. A plurality of objective lenses for irradiating the light beam, and a polarizing unit for changing the light beam into a different polarization state for each branch direction, and the measurement surfaces in the plurality of directions can be detected separately for each direction. An optical touch probe, characterized in that:
【請求項2】請求項1において、前記光ビームが、その
分岐方向毎に異なるタイミングで測定面に照射されるこ
とを特徴とする光学式タッチプローブ。
2. The optical touch probe according to claim 1, wherein the light beam is applied to the measurement surface at different timings in each of the branch directions.
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