JP2997826B2 - マルチヘッド型光学式変位計 - Google Patents
マルチヘッド型光学式変位計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の光学ヘッドを用
いたマルチヘッド型光学式変位計に関する。
いたマルチヘッド型光学式変位計に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学ヘッドから出力されたレーザービー
ムなどの鋭い光束を対象物に照射し、対象物からの反射
光を位置検出素子で受光して、基準位置からの変位量を
求めるようにした光学式変位計が開発され使用されるよ
うになってきた。
ムなどの鋭い光束を対象物に照射し、対象物からの反射
光を位置検出素子で受光して、基準位置からの変位量を
求めるようにした光学式変位計が開発され使用されるよ
うになってきた。
【０００３】図４は、このような光学式変位計を２台組
み込んで、対象物の段差などを測定するようにした変位
計１００の要部構成例を示したもので、基本的な動作
は、従来の光学式変位計と同一である。すなわち、光学
ヘッドＨ１において、投光レンズＬ１から放射され、基
準距離Ｒｃよりもａだけ離れた点で反射したレーザービ
ームが受光レンズＬ２を通じて位置検出素子ＰＳＤで受
光される点と、基準距離Ｒｃの点で反射して位置検出素
子ＰＳＤで受光される点との変位をΔＸとすると、ΔＸ
は次式で示される。 ΔＸ＝Ａ×ａ／（Ｂ＋ａ）・・・・（１） 但し、Ａ＝ｆ×ｔａｎθ Ｂ＝Ｒｃ／（ｃｏｓθ）２ ｆは、受光レンズＬ２と位置検出素子ＰＳＤとの距離 θは、受光レンズＬ２の投光レンズＬ１に対する傾きである。 一方、位置検出素子ＰＳＤ両端の出力電流値をＩ１，Ｉ
２とすると、ΔＸは次式で示される。 ΔＸ＝（（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２））×（Ｌ／２）・・・・・（２） 従って、（２）式を（１）式に代入した演算処理を信号
処理部１０１ａで実行すれば、測定対象物の基準距離Ｒ
ｃからの変位量ａを算出することができる。尚、１０１
ｂは、レーザービームに変調を施すための発振回路であ
り、位置検出素子ＰＳＤから受信出力される変調信号を
復調処理することによって、外部からの妨害光の影響を
除去するようになっている。また、上記（１），（２）
式より導かれる次式、 （Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）＝（２Ａ×ａ／（Ｌ×（Ｂ＋ａ））） において、右辺の変位量ａに対する左辺の測距信号値
（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）が非線形の関係にある
ので、実際の変位測定に際しては、下記（２）'式に示
したように、補正定数ｋを含ませた補正式による演算処
理を施すことによって、三角測距に基づく非直線性を補
償した信号を取り出せるようにされている。 △Ｘ＝（（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋ｋＩ２））×（Ｌ／２）・・・・（２）'
み込んで、対象物の段差などを測定するようにした変位
計１００の要部構成例を示したもので、基本的な動作
は、従来の光学式変位計と同一である。すなわち、光学
ヘッドＨ１において、投光レンズＬ１から放射され、基
準距離Ｒｃよりもａだけ離れた点で反射したレーザービ
ームが受光レンズＬ２を通じて位置検出素子ＰＳＤで受
光される点と、基準距離Ｒｃの点で反射して位置検出素
子ＰＳＤで受光される点との変位をΔＸとすると、ΔＸ
は次式で示される。 ΔＸ＝Ａ×ａ／（Ｂ＋ａ）・・・・（１） 但し、Ａ＝ｆ×ｔａｎθ Ｂ＝Ｒｃ／（ｃｏｓθ）２ ｆは、受光レンズＬ２と位置検出素子ＰＳＤとの距離 θは、受光レンズＬ２の投光レンズＬ１に対する傾きである。 一方、位置検出素子ＰＳＤ両端の出力電流値をＩ１，Ｉ
２とすると、ΔＸは次式で示される。 ΔＸ＝（（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２））×（Ｌ／２）・・・・・（２） 従って、（２）式を（１）式に代入した演算処理を信号
処理部１０１ａで実行すれば、測定対象物の基準距離Ｒ
ｃからの変位量ａを算出することができる。尚、１０１
ｂは、レーザービームに変調を施すための発振回路であ
り、位置検出素子ＰＳＤから受信出力される変調信号を
復調処理することによって、外部からの妨害光の影響を
除去するようになっている。また、上記（１），（２）
式より導かれる次式、 （Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）＝（２Ａ×ａ／（Ｌ×（Ｂ＋ａ））） において、右辺の変位量ａに対する左辺の測距信号値
（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）が非線形の関係にある
ので、実際の変位測定に際しては、下記（２）'式に示
したように、補正定数ｋを含ませた補正式による演算処
理を施すことによって、三角測距に基づく非直線性を補
償した信号を取り出せるようにされている。 △Ｘ＝（（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋ｋＩ２））×（Ｌ／２）・・・・（２）'
【０００４】ところで、図４に示したような変位計１０
０によれば、変位測定部１０１および１０１'によっ
て、基準距離Ｒｃからの変位量ａおよびｂを個別に求
め、求めた変位量ａ，ｂの差分（ａ−ｂ）を演算回路１
０２で算出して、対象物の段差Ｄなどを求めることも可
能である。
０によれば、変位測定部１０１および１０１'によっ
て、基準距離Ｒｃからの変位量ａおよびｂを個別に求
め、求めた変位量ａ，ｂの差分（ａ−ｂ）を演算回路１
０２で算出して、対象物の段差Ｄなどを求めることも可
能である。
【０００５】ところが、このような変位計１００では、
光学ヘッドＨ１，Ｈ１'を近接させて変位測定を行う
と、光学ヘッドＨ１から出力されたレーザービームが対
象物で反射して光学ヘッドＨ１'側の位置検出素子ＰＳ
Ｄに誤って入射したり（図６の破線参照）、逆に、光学
ヘッドＨ１'側から出力されたレーザービームが対象物
で反射して光学ヘッドＨ１側の位置検出素子ＰＳＤに誤
って入射するため（図６の破線参照）、位置検出素子Ｐ
ＳＤから出力される位置検知信号が対象物の変位量に対
応した値からずれてしまい正確な測定ができなかった。
光学ヘッドＨ１，Ｈ１'を近接させて変位測定を行う
と、光学ヘッドＨ１から出力されたレーザービームが対
象物で反射して光学ヘッドＨ１'側の位置検出素子ＰＳ
Ｄに誤って入射したり（図６の破線参照）、逆に、光学
ヘッドＨ１'側から出力されたレーザービームが対象物
で反射して光学ヘッドＨ１側の位置検出素子ＰＳＤに誤
って入射するため（図６の破線参照）、位置検出素子Ｐ
ＳＤから出力される位置検知信号が対象物の変位量に対
応した値からずれてしまい正確な測定ができなかった。
【０００６】また、対象物の厚みを計測する場合には、
図５に示したように、変位計１００の光学ヘッドＨ１お
よびＨ１'を、基準位置（図では、対象物の中央にとっ
ている）を一致させるようにして対象物を挟むように対
向配置させ、各々の変位測定部１０１，１０１'で測定
した変位量ａ，ｂを演算回路１０２で加算処理して厚み
（ａ＋ｂ）を求めるような測定が行なわれるが、対象物
が薄くてレーザービームが透過したり、対象物が透過性
を有する場合には、光学ヘッドＨ１から出力されたレー
ザービームが他方の光学ヘッドＨ１'の位置検出素子Ｐ
ＳＤに誤って入射してしまうため、変位量に対応した位
置検知信号を得ることができず、正確な測定を阻害する
要因となっていた。
図５に示したように、変位計１００の光学ヘッドＨ１お
よびＨ１'を、基準位置（図では、対象物の中央にとっ
ている）を一致させるようにして対象物を挟むように対
向配置させ、各々の変位測定部１０１，１０１'で測定
した変位量ａ，ｂを演算回路１０２で加算処理して厚み
（ａ＋ｂ）を求めるような測定が行なわれるが、対象物
が薄くてレーザービームが透過したり、対象物が透過性
を有する場合には、光学ヘッドＨ１から出力されたレー
ザービームが他方の光学ヘッドＨ１'の位置検出素子Ｐ
ＳＤに誤って入射してしまうため、変位量に対応した位
置検知信号を得ることができず、正確な測定を阻害する
要因となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて提案されるもので、複数の光学ヘッドを近接させて
測定を行う場合でも、互いの光ビームの干渉を防止して
測定誤差を低減させ、精度の高い変位測定を行うことの
できるマルチヘッド型光学式変位計を提供することを目
的としている。
みて提案されるもので、複数の光学ヘッドを近接させて
測定を行う場合でも、互いの光ビームの干渉を防止して
測定誤差を低減させ、精度の高い変位測定を行うことの
できるマルチヘッド型光学式変位計を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本発明の光学式変位計は、対象物に変調さ
れた光ビームを照射し、反射光を位置検出素子で受光検
知して位置検知信号を出力する複数の光学ヘッドと、上
記各光学ヘッド毎に対応した発振回路を有し、各光学ヘ
ッド毎に割り当てられた互いに異なる固有周波数の変調
信号を生成出力する発振回路部と、上記各光学ヘッドを
順次選択指定して、変調された位置検知信号を順次取り
出す切換制御部と、上記複数の光学ヘッドを同時に駆動
しながら、切換制御部によって選択された光学ヘッド側
から順次取り出される位置検知信号より、各々の光学ヘ
ッドに割り当てられた固有周波数に対応した位置検知信
号を順次取り出し、取り出された位置検知信号を演算処
理して上記各光学ヘッド毎に所定の基準位置からの変位
量を算出し、算出された各変位量を更に演算処理して測
距を行う共通の信号処理部とを備えた構成とされてい
る。
に提案される本発明の光学式変位計は、対象物に変調さ
れた光ビームを照射し、反射光を位置検出素子で受光検
知して位置検知信号を出力する複数の光学ヘッドと、上
記各光学ヘッド毎に対応した発振回路を有し、各光学ヘ
ッド毎に割り当てられた互いに異なる固有周波数の変調
信号を生成出力する発振回路部と、上記各光学ヘッドを
順次選択指定して、変調された位置検知信号を順次取り
出す切換制御部と、上記複数の光学ヘッドを同時に駆動
しながら、切換制御部によって選択された光学ヘッド側
から順次取り出される位置検知信号より、各々の光学ヘ
ッドに割り当てられた固有周波数に対応した位置検知信
号を順次取り出し、取り出された位置検知信号を演算処
理して上記各光学ヘッド毎に所定の基準位置からの変位
量を算出し、算出された各変位量を更に演算処理して測
距を行う共通の信号処理部とを備えた構成とされてい
る。
【０００９】
【作用】本発明によれば、複数の光学ヘッドを互いに異
なる固有周波数で変調駆動させながら、対象物から帰っ
てくる反射光は、切換制御部によって光学ヘッドを択一
的に選択し、取り出された位置検知信号を演算処理し、
各光学ヘッド毎に所定の基準位置に対する変位量を算出
し、算出された各変位量を更に演算処理して測距を行う
ようにされている。このため、他の光学ヘッドから出力
された光ビームや外乱光が誤って入射しても、各々の光
学ヘッド毎に割り当てられた固有周波数以外の信号を除
去し、光学ヘッド間の光の干渉が防止されるので、複数
の光学ヘッドを近接配置して測定を行っても、干渉によ
る誤差を低減した正確な変位測定ができる。
なる固有周波数で変調駆動させながら、対象物から帰っ
てくる反射光は、切換制御部によって光学ヘッドを択一
的に選択し、取り出された位置検知信号を演算処理し、
各光学ヘッド毎に所定の基準位置に対する変位量を算出
し、算出された各変位量を更に演算処理して測距を行う
ようにされている。このため、他の光学ヘッドから出力
された光ビームや外乱光が誤って入射しても、各々の光
学ヘッド毎に割り当てられた固有周波数以外の信号を除
去し、光学ヘッド間の光の干渉が防止されるので、複数
の光学ヘッドを近接配置して測定を行っても、干渉によ
る誤差を低減した正確な変位測定ができる。
【００１０】また、複数の光学ヘッド側で検知された位
置検知信号は、切換制御部によって選択的に順次取り出
され、共通の信号処理部で処理されているので、温度変
化や経時変化による誤差の影響のない高精度の測距がで
きる。
置検知信号は、切換制御部によって選択的に順次取り出
され、共通の信号処理部で処理されているので、温度変
化や経時変化による誤差の影響のない高精度の測距がで
きる。
【００１１】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の光学式変位計Ａの基本構成例
を示したもので、図において、２は光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'に対応して共通に設けられ、各光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'から出力される位置検知信号Ｉ１，Ｉ２あるいはＩ
１'，Ｉ２'（位置検出素子ＰＳＤから出力される光電流
に応じた電圧信号）を受けて、基準位置からの変位量を
各々演算出力する信号処理部である。また、１１は光学
ヘッドＨ１，Ｈ１'のレーザー発光素子ＬＡから出力さ
れるレーザービームに固有周波数の変調を施すための変
調信号を発振する発振回路部であり、光学ヘッドＨ１に
対して固有周波数ｆ１の変調信号を出力する発振回路１
１ａと、光学ヘッドＨ１'に対して固有周波数ｆ２の変
調信号を出力する発振回路１１ｂとを有している。
明する。図１は、本発明の光学式変位計Ａの基本構成例
を示したもので、図において、２は光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'に対応して共通に設けられ、各光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'から出力される位置検知信号Ｉ１，Ｉ２あるいはＩ
１'，Ｉ２'（位置検出素子ＰＳＤから出力される光電流
に応じた電圧信号）を受けて、基準位置からの変位量を
各々演算出力する信号処理部である。また、１１は光学
ヘッドＨ１，Ｈ１'のレーザー発光素子ＬＡから出力さ
れるレーザービームに固有周波数の変調を施すための変
調信号を発振する発振回路部であり、光学ヘッドＨ１に
対して固有周波数ｆ１の変調信号を出力する発振回路１
１ａと、光学ヘッドＨ１'に対して固有周波数ｆ２の変
調信号を出力する発振回路１１ｂとを有している。
【００１２】この光学式変位計Ａでは、光学ヘッドＨ
１，Ｈ１'を順次選択するために、連動動作する切換接
点ＳＷａ，ＳＷｂを有した切換制御部１２を備えてお
り、切換接点ＳＷａは、選択された光学ヘッドに割り当
てられた固有周波数の変調信号を、発振回路部１１から
信号処理部１０の同期検波回路１０ｃに加えるようにさ
れており、他方の切換接点ＳＷｂは、選択された光学ヘ
ッドから出力される変調された位置検知信号を信号処理
部１０側に伝送させるようになっている。また、切換制
御部１２から出力される切換制御信号を周波数可変フィ
ルタ回路１０ｂに伝送させて、選択された光学ヘッドＨ
１，Ｈ１'の固有周波数のみを通過させるようになって
いる。信号処理部２について説明すると、この信号処理
部２は、切換接点ＳＷａ，ＳＷｂの切換によって、光学
ヘッドＨ１、Ｈ２から選択的に出力される変調された位
置検知信号（光電流に応じた電圧信号）のうち、固有周
波数ｆ１、ｆ２の成分のみを通過させて外乱雑音を除去
する周波数可変フィルタ回路１０ｂと、この周波数可変
フィルタ回路１０ｂから出力される変調された位置検知
信号を、それぞれの発振回路１１の変調信号ｆ１，ｆ２
に同期して検波復調する同期検波回路１０ｃと、復調さ
れた位置検知信号Ｉ１，Ｉ２をデジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換回路１０ｄと、デジタルデータに変換され
た位置検知信号Ｉ１，Ｉ２をメモリ部１０ｆに記憶させ
るとともに、記憶されたデータから変位量ａや変位量の
差分を算出するＣＰＵ１０ａと、算出された差分に対応
したアナログデータを変換出力するＤ／Ａ変換回路１０
ｅとを有した構成となっている。
１，Ｈ１'を順次選択するために、連動動作する切換接
点ＳＷａ，ＳＷｂを有した切換制御部１２を備えてお
り、切換接点ＳＷａは、選択された光学ヘッドに割り当
てられた固有周波数の変調信号を、発振回路部１１から
信号処理部１０の同期検波回路１０ｃに加えるようにさ
れており、他方の切換接点ＳＷｂは、選択された光学ヘ
ッドから出力される変調された位置検知信号を信号処理
部１０側に伝送させるようになっている。また、切換制
御部１２から出力される切換制御信号を周波数可変フィ
ルタ回路１０ｂに伝送させて、選択された光学ヘッドＨ
１，Ｈ１'の固有周波数のみを通過させるようになって
いる。信号処理部２について説明すると、この信号処理
部２は、切換接点ＳＷａ，ＳＷｂの切換によって、光学
ヘッドＨ１、Ｈ２から選択的に出力される変調された位
置検知信号（光電流に応じた電圧信号）のうち、固有周
波数ｆ１、ｆ２の成分のみを通過させて外乱雑音を除去
する周波数可変フィルタ回路１０ｂと、この周波数可変
フィルタ回路１０ｂから出力される変調された位置検知
信号を、それぞれの発振回路１１の変調信号ｆ１，ｆ２
に同期して検波復調する同期検波回路１０ｃと、復調さ
れた位置検知信号Ｉ１，Ｉ２をデジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換回路１０ｄと、デジタルデータに変換され
た位置検知信号Ｉ１，Ｉ２をメモリ部１０ｆに記憶させ
るとともに、記憶されたデータから変位量ａや変位量の
差分を算出するＣＰＵ１０ａと、算出された差分に対応
したアナログデータを変換出力するＤ／Ａ変換回路１０
ｅとを有した構成となっている。
【００１３】図２の（ａ）は、周波数可変フィルタ回路
の周波数特性を示したもので、光学ヘッドＨ１、Ｈ２の
固有周波数ｆ１、ｆ２に合わせて、中心周波数ｆ１，ｆ
２の上下の所定帯域幅の信号のみを通過させるバンドパ
スフィルタ特性を有している。
の周波数特性を示したもので、光学ヘッドＨ１、Ｈ２の
固有周波数ｆ１、ｆ２に合わせて、中心周波数ｆ１，ｆ
２の上下の所定帯域幅の信号のみを通過させるバンドパ
スフィルタ特性を有している。
【００１４】このような周波数可変フィルタ回路によれ
ば、図２の（ｂ）に示したように、光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'から放射された光ビームのうち、それぞれの光学ヘ
ッドＨ１、Ｈ１'に応じた周波数のみが分別されて検知
されるので、妨害光による測定誤差の発生を除去するこ
とができる。
ば、図２の（ｂ）に示したように、光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'から放射された光ビームのうち、それぞれの光学ヘ
ッドＨ１、Ｈ１'に応じた周波数のみが分別されて検知
されるので、妨害光による測定誤差の発生を除去するこ
とができる。
【００１５】図３は、位置検出素子ＰＳＤを模式的に示
したもので、図に示したように、受光すべき周波数ｆ１
の変調光が位置Ｐ１に入射し、周波数ｆ２の妨害光が位
置Ｐ２に入射したときには、位置検出素子ＰＳＤの出力
電流信号Ｉ１，Ｉ２は、次式で示される値となる。 Ｉ１＝Ｉ１（ｆ１）＋Ｉ１（ｆ２）・・・・・（３） Ｉ２＝Ｉ２（ｆ１）＋Ｉ２（ｆ２）・・・・・（４） この（３），（４）式で示される出力電流に比例した電
圧信号がフィルタ回路１０ｂおよび同期検波回路１０ｃ
に伝送されて、周波数ｆ２の成分が除去されるので、Ｉ
１＝Ｉ１（ｆ１）、Ｉ２＝Ｉ２（ｆ１）となり、これら
の式を上記（２）式に代入することによって、下記
（５）式に示したように妨害波成分を除去した正確な変
位量測定を行うことができる。 ΔＸ＝（（Ｉ１（ｆ１）−Ｉ２（ｆ２）） ÷（Ｉ１（ｆ１）＋Ｉ２（ｆ２）））×（Ｌ／２）・・・（５）
したもので、図に示したように、受光すべき周波数ｆ１
の変調光が位置Ｐ１に入射し、周波数ｆ２の妨害光が位
置Ｐ２に入射したときには、位置検出素子ＰＳＤの出力
電流信号Ｉ１，Ｉ２は、次式で示される値となる。 Ｉ１＝Ｉ１（ｆ１）＋Ｉ１（ｆ２）・・・・・（３） Ｉ２＝Ｉ２（ｆ１）＋Ｉ２（ｆ２）・・・・・（４） この（３），（４）式で示される出力電流に比例した電
圧信号がフィルタ回路１０ｂおよび同期検波回路１０ｃ
に伝送されて、周波数ｆ２の成分が除去されるので、Ｉ
１＝Ｉ１（ｆ１）、Ｉ２＝Ｉ２（ｆ１）となり、これら
の式を上記（２）式に代入することによって、下記
（５）式に示したように妨害波成分を除去した正確な変
位量測定を行うことができる。 ΔＸ＝（（Ｉ１（ｆ１）−Ｉ２（ｆ２）） ÷（Ｉ１（ｆ１）＋Ｉ２（ｆ２）））×（Ｌ／２）・・・（５）
【００１６】このような構成であれば、光学ヘッド毎に
複数の信号処理部を設ける必要がないので回路構成を簡
略化させることができる上に、各光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'について信号処理部１０を共用しているので、温度
変化や経時変化の要因によって、算出された各変位量に
含まれるオフセット誤差が同一値となり、また、特定の
点を中心にして傾きが増減するような誤差については、
変位量の差が減少するに連れて低減させることができる
ため、高精度の変位測定を行うことが可能となる。
複数の信号処理部を設ける必要がないので回路構成を簡
略化させることができる上に、各光学ヘッドＨ１，Ｈ
１'について信号処理部１０を共用しているので、温度
変化や経時変化の要因によって、算出された各変位量に
含まれるオフセット誤差が同一値となり、また、特定の
点を中心にして傾きが増減するような誤差については、
変位量の差が減少するに連れて低減させることができる
ため、高精度の変位測定を行うことが可能となる。
【００１７】尚、上記説明では、対象物の段差を測定す
る図を例にあげて述べているが、光学ヘッドを対象物の
両側に対向させて配置させて対象物の厚み測定を行った
り、あるいは、多数の光学ヘッドを近接配置させて対象
物の湾曲状態の測定などを行うことも可能であり、この
ような測定時にも、光学ヘッド相互間の干渉を防止した
高精度の測定を行うことができる。
る図を例にあげて述べているが、光学ヘッドを対象物の
両側に対向させて配置させて対象物の厚み測定を行った
り、あるいは、多数の光学ヘッドを近接配置させて対象
物の湾曲状態の測定などを行うことも可能であり、この
ような測定時にも、光学ヘッド相互間の干渉を防止した
高精度の測定を行うことができる。
【００１８】また、上記説明では、光学式変位計の具体
的な形状については言及していないが、信号処理部や発
振回路部などの回路を一体的に内蔵させたコントローラ
に複数のコネクタを設けておき、必要数の光学ヘッドを
着脱自在に取り付けするような構造とすることも可能で
ある。
的な形状については言及していないが、信号処理部や発
振回路部などの回路を一体的に内蔵させたコントローラ
に複数のコネクタを設けておき、必要数の光学ヘッドを
着脱自在に取り付けするような構造とすることも可能で
ある。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明方法によれば、各光学ヘッドから光ビームを放射して
も、切換制御部によって、複数の光学ヘッドを互いに異
なる固有周波数で変調駆動し、各光学ヘッドより出力さ
れる変調信号のみを、それぞれの光学ヘッドに割り当て
られた固有周波数について復調して位置検知信号を求め
るので、他の光学ヘッドによる干渉がなくなる。このた
め、複数の光学ヘッドを近接配置して変位測定を行って
も、干渉による測定誤差が生じないので、高精度の測定
を行うことができる。また、各光学ヘッド側から得られ
た位置検知信号を順次切り換えて演算処理することによ
って、温度変化や経時変化によって信号処理部で生じる
誤差も効果的に除去でき、高精度の変位測定を行うこと
ができる。
明方法によれば、各光学ヘッドから光ビームを放射して
も、切換制御部によって、複数の光学ヘッドを互いに異
なる固有周波数で変調駆動し、各光学ヘッドより出力さ
れる変調信号のみを、それぞれの光学ヘッドに割り当て
られた固有周波数について復調して位置検知信号を求め
るので、他の光学ヘッドによる干渉がなくなる。このた
め、複数の光学ヘッドを近接配置して変位測定を行って
も、干渉による測定誤差が生じないので、高精度の測定
を行うことができる。また、各光学ヘッド側から得られ
た位置検知信号を順次切り換えて演算処理することによ
って、温度変化や経時変化によって信号処理部で生じる
誤差も効果的に除去でき、高精度の変位測定を行うこと
ができる。
【図１】本発明の光学式変位計の構成例図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１に示した光学式変位計
のフィルタ回路の特性例図である。
のフィルタ回路の特性例図である。
【図３】位置検出素子の構造を説明する模式図である。
【図４】段差を測定する場合に、光学ヘッド間で生じる
干渉の説明図である。
干渉の説明図である。
【図５】厚みを測定する場合に、光学ヘッド間で生じる
干渉の説明図である。
干渉の説明図である。
Ａ・・・本発明の光学変位計 １０・・・信号処理部 １１・・・発振回路部 １２・・・切換制御部 ａ，ｂ・・・変位量 ｆ１，ｆ２・・・固有周波数 Ｈ１，Ｈ１'・・・光学ヘッド
フロントページの続き (72)発明者 杉本 義彦 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−222202（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−194414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−97821（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (1)
- 【請求項１】対象物に変調された光ビームを照射し、そ
の反射光を位置検出素子で受光検知して位置検知信号を
出力する複数の光学ヘッドと、 上記各光学ヘッド毎に対応した発振回路を有し、各光学
ヘッド毎に割り当てられた互いに異なる固有周波数の変
調信号を生成出力する発振回路部と、 上記各光学ヘッドを順次選択指定して、変調された位置
検知信号を順次取り出す切換制御部と、 この切換制御部によって選択された光学ヘッド側から順
次取り出される位置検知信号より、各々の光学ヘッドに
割り当てられた固有周波数に対応した位置検知信号を順
次取り出し、取り出された位置検知信号を演算処理して
上記各光学ヘッド毎に所定の基準位置からの変位量を算
出し、かくして、算出された各変位量を更に演算処理し
て測距を行う共通の信号処理部とを備えたことを特徴と
するマルチヘッド型光学式変位計。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3339041A JP2997826B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | マルチヘッド型光学式変位計 |
| US07/967,601 US5351126A (en) | 1991-10-31 | 1992-10-28 | Optical measurement system for determination of an object's profile or thickness |
| DE69208421T DE69208421T2 (de) | 1991-10-31 | 1992-10-30 | Optisches Messsystem zur Ermittlung des Profils eines Gegenstandes |
| EP92309944A EP0540343B1 (en) | 1991-10-31 | 1992-10-30 | Optical measurement system for determination of an object's profile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3339041A JP2997826B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | マルチヘッド型光学式変位計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172517A JPH05172517A (ja) | 1993-07-09 |
| JP2997826B2 true JP2997826B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=18323714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3339041A Expired - Fee Related JP2997826B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-12-20 | マルチヘッド型光学式変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997826B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035534A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 距離センサ、距離センサアレイ |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3339041A patent/JP2997826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05172517A (ja) | 1993-07-09 |
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