JP3058298B2 - Displacement sensor - Google Patents

Displacement sensor

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JP3058298B2
JP3058298B2 JP04040246A JP4024692A JP3058298B2 JP 3058298 B2 JP3058298 B2 JP 3058298B2 JP 04040246 A JP04040246 A JP 04040246A JP 4024692 A JP4024692 A JP 4024692A JP 3058298 B2 JP3058298 B2 JP 3058298B2
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light
reflected
detection
displacement sensor
optical axis
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宏 関井
正広 江原
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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、被測定物の変位を検出
する変位センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement sensor for detecting a displacement of an object to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定物の変位を検出する従来の変位セ
ンサの一例の構成を図12および図13に示す。図12
において、基台1上には第1の支持部材2を介して発光
手段であるレーザダイオードLD3と、そのLD3から
発する光を平行光として被測定物4をほぼ垂直に照射す
るフレネルレンズで構成された投光用レンズ5とが設け
られている。また基台1上には第2の支持部材6を介し
て、位置検出手段である位置検出素子(PSD)7がそ
の受光面をLD3の光軸と平行にして設けられている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional displacement sensor for detecting a displacement of an object to be measured is shown in FIGS. FIG.
, A laser diode LD3, which is a light emitting means, is provided on a base 1 via a first support member 2, and a Fresnel lens which irradiates the object 4 almost vertically with the light emitted from the LD3 as parallel light. And a light projecting lens 5. A position detecting element (PSD) 7 as a position detecting means is provided on the base 1 via a second support member 6 with its light receiving surface parallel to the optical axis of the LD 3.

【0003】そして被測定物4から反射された散乱光は
投光用レンズ5と一体にフレネルレンズで構成された受
光用レンズ8により集光されてPSD7の受光面に入射
するようになっている。また、前述の各部材は基台1上
に設けられたケース9内に収納されており、ケース9の
上面には入射光および反射光が透過する透明ガラス10
が設けられている。
The scattered light reflected from the object to be measured 4 is condensed by a light receiving lens 8 formed of a Fresnel lens integrally with the light projecting lens 5, and is incident on a light receiving surface of a PSD 7. . Each of the above-described members is housed in a case 9 provided on the base 1. A transparent glass 10 through which incident light and reflected light are transmitted is provided on the upper surface of the case 9.
Is provided.

【0004】このように構成された従来の変位センサに
おいて、図13に示すように受光用レンズ8の中心をC
としたとき、被測定物4が記号Bの位置から記号Aの位
置まで変位したとすると、反射光はPSD7上で記号b
の位置から記号aの位置に移動する。このときLD3の
光軸とPSD7の受光面とは平行であるので、三角形A
BCと三角形abcとは相似形となる。従ってAB/a
bは常に一定となり、PSD7からの出力は被測定物4
の変位に対して線形となる。この結果、線形補正回路は
不要となる。
In the conventional displacement sensor having the above-described structure, the center of the light receiving lens 8 is set to C as shown in FIG.
If the device under test 4 is displaced from the position of the symbol B to the position of the symbol A, the reflected light is reflected on the PSD 7 by the symbol b
Is moved from the position to the position of the symbol a. At this time, since the optical axis of the LD 3 and the light receiving surface of the PSD 7 are parallel, the triangle A
BC and triangle abc have similar shapes. Therefore AB / a
b is always constant, and the output from PSD 7 is
Is linear with respect to the displacement of As a result, the linear correction circuit becomes unnecessary.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
変位センサによると、LD3から発する光は被測定物4
に対してほぼ垂直に投光するため、被測定物4が鏡面の
場合に反射光は再びLD3に戻り、PSD7に入射せ
ず、被測定物4の変位を検出することができないという
問題がある。
However, according to the displacement sensor described above, the light emitted from the LD 3 is not reflected by the object 4 to be measured.
, The reflected light returns to the LD 3 again when the DUT 4 has a mirror surface, does not enter the PSD 7, and the displacement of the DUT 4 cannot be detected. .

【0006】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
のもので、鏡面を有する被測定物の変位でも線形出力で
検出するようにするものである。
The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to detect even a displacement of an object having a mirror surface with a linear output.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の変位セ
ンサは、被測定物4の表面に対して斜めに検出光を投射
させるための発光素子としてのLD3と、被測定物4の
表面で反射された反射光を、そのビーム径を制限して
過させるためのビーム径制限部としてのピンホール11
と、受光面が前記検出光の光軸と平行となるように配置
され、ピンホール11を通過した反射光を受光する光位
置検出器としてのPSD7とで構成したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a displacement sensor, comprising: an LD as a light emitting element for projecting detection light obliquely onto a surface of the object to be measured; The pinhole 11 as a beam diameter limiting unit for transmitting the reflected light reflected by the beam with limiting its beam diameter.
And a PSD 7 serving as a light position detector that receives the reflected light passing through the pinhole 11 and whose light receiving surface is parallel to the optical axis of the detection light.

【0008】請求項2に記載の変位センサは、被測定物
4の表面に対して斜めに検出光を投射させるためのLD
3と、被測定物4の表面で反射された反射光を、そのビ
ーム径を制限して通過させるためのビーム径制限部とし
てのピンホール11と、受光面が被測定物4の表面の法
線軸と平行に配置され、ピンホール11を通過した反射
光を受光するPSD7とで構成したものである。
The displacement sensor according to claim 2 is an LD for projecting detection light obliquely to the surface of the object 4 to be measured.
3, the light reflected by the surface of the object 4, the bi
A beam diameter limiting section for the passage to restrict the over beam diameter
The light receiving surface is arranged in parallel with the normal axis of the surface of the device under test 4, and the PSD 7 receives reflected light passing through the pinhole 11.

【0009】請求項3に記載の変位センサは、被測定物
4の表面に対して斜めに検出光を投射させるためのLD
3と、被測定物4の表面で反射された反射光を通過させ
る集光素子としての受光用レンズ8と、被測定物4の表
面の法線軸と平行に配置され受光用レンズ8によって集
光された反射光を受光するPSD7とで構成したもので
ある。
The displacement sensor according to claim 3 is an LD for projecting detection light obliquely to the surface of the object 4 to be measured.
3, a light-receiving lens 8 as a light-collecting element for passing the light reflected on the surface of the object 4 and a light-receiving lens 8 arranged parallel to the normal axis of the surface of the object 4 And a PSD 7 for receiving the reflected light.

【0010】請求項4に記載の変位センサは、請求項3
に記載の変位センサにおいて、集光素子としての受光用
レンズ8をその光軸が検出光の光軸と垂直となるように
配設したものである。
[0010] The displacement sensor according to the fourth aspect is the third aspect.
In the displacement sensor described in (1), a light receiving lens 8 as a light collecting element is disposed so that its optical axis is perpendicular to the optical axis of the detection light.

【0011】請求項5に記載の変位センサは、請求項1
乃至請求項4に記載した変位センサにおいて、アクチュ
エータ42に連動する平板41を設け、その平板41を
LD3から投射された光を反射させる反射板とすること
を特徴とする。
The displacement sensor according to the fifth aspect is the first aspect.
In the displacement sensor according to any one of the first to fourth aspects, a flat plate 41 interlocking with the actuator 42 is provided, and the flat plate 41 is a reflector that reflects light projected from the LD 3.

【0012】[0012]

【作用】請求項1に記載の変位センサは、LD3から被
検出物4の表面に対して斜めに検出光(投射光)を投射
させ、その被検出物4の表面で反射され、ピンホール1
1を通過した反射光が、受光面を検出光の光軸と平行な
状態で配設されたPSD7で検出される。
According to the first aspect of the present invention, the displacement sensor projects detection light (projection light) obliquely from the LD to the surface of the object to be detected.
The reflected light that has passed through 1 is detected by the PSD 7 provided with the light receiving surface parallel to the optical axis of the detection light.

【0013】請求項2に記載の変位センサは、LD3か
ら被検出物4の表面に対して斜めに検出光を投射させ、
その被検出物4の表面で反射されピンホール11を通過
した反射光が、受光面を被測定物4の表面の法線軸と平
行に配設されたPSD7で検出される。
In the displacement sensor according to the second aspect, the detection light is projected obliquely from the LD 3 onto the surface of the object 4 to be detected.
The reflected light reflected by the surface of the object 4 and passing through the pinhole 11 is detected by the PSD 7 whose light receiving surface is arranged in parallel with the normal axis of the surface of the object 4.

【0014】請求項3に記載の変位センサは、LD3か
ら被検出物4の表面に対して斜めに検出光を投射させ、
その被検出物4の表面で反射され受光用レンズ8を通過
した反射光が、受光面を被測定物4の表面の法線軸と平
行に配設されたPSD7で検出される。
According to a third aspect of the present invention, the displacement sensor causes the detection light to project obliquely from the LD to the surface of the object to be detected.
The reflected light reflected by the surface of the object 4 and passing through the light receiving lens 8 is detected by the PSD 7 whose light receiving surface is arranged in parallel with the normal axis of the surface of the object 4.

【0015】請求項4に記載の変位センサは、LD3か
ら被検出物4の表面に対して斜めに検出光を投射させ、
その被検出物4の表面で反射されその光軸が検出光の光
軸と垂直となるように配設された受光用レンズ8を通過
した反射光が、受光面を被測定物4の表面の法線軸と平
行に配設されたPSD7で検出される。
In the displacement sensor according to the fourth aspect, the detection light is projected obliquely from the LD 3 onto the surface of the object 4 to be detected.
The reflected light reflected by the surface of the object 4 and passing through the light-receiving lens 8 arranged so that the optical axis thereof is perpendicular to the optical axis of the detection light passes through the light-receiving surface to the surface of the object 4 to be measured. It is detected by the PSD 7 arranged in parallel with the normal axis.

【0016】請求項5に記載の変位センサは、請求項1
乃至請求項4に記載した変位センサにおいて、アクチュ
エータ42に連動する平板41で反射された反射光がセ
ンサ37で検出され、スイッチ44を駆動する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a displacement sensor.
In the displacement sensor according to any one of the fourth to fourth aspects, the reflected light reflected by the flat plate 41 interlocked with the actuator 42 is detected by the sensor 37 and the switch 44 is driven.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の変位センサの一実施例の構成
を示す側面図である。図1において、従来例の部分と対
応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適
宜省略する。本実施例の特徴は、LD3の光軸に対して
被測定物4を傾斜させ、かつPSD7の受光面に対向し
て反射光のビームを制限するビーム径制限手段である
ピンホール11を設けたことである。
FIG. 1 is a side view showing the structure of one embodiment of a displacement sensor according to the present invention. In FIG. 1, portions corresponding to those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. This embodiment is characterized in the pin hole 11 is the beam diameter limiting means for limiting the beam diameter of tilting the workpiece 4, and the reflected light so as to face the light receiving surface of PSD7 provided to the optical axis of the LD3 That is.

【0018】次に図1及び図2を参照して本実施例の作
用を説明する。被測定物4はその変位によって表面が記
号L,M,Nで示す位置に平行移動するとものとする。
LD3から発する光は投光用レンズ5により投光ビーム
21、22で表されるような異なる角度で被測定物4を
照射し、記号Mの位置にある被測定物4の表面4M上に
合焦する。そして投光ビーム21、22がそれぞれ被測
定物4が変位したとき、被測定物4の表面4L,4M,
4Nで反射し、反射ビーム21L,21M,21Nおよ
び、22L,22M,22Nとなる。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. It is assumed that the surface of the DUT 4 moves parallel to the positions indicated by the symbols L, M, and N due to the displacement.
The light emitted from the LD 3 irradiates the DUT 4 at different angles as represented by the projection beams 21 and 22 by the projection lens 5 and is focused on the surface 4M of the DUT 4 at the position of the symbol M. I will be scorched. Then, when the measurement object 4 is displaced by the projection beams 21 and 22, respectively, the surfaces 4L, 4M,
The light is reflected by 4N, and becomes reflected beams 21L, 21M, 21N and 22L, 22M, 22N.

【0019】ここで、斜線で示す反射ビーム21Lと2
2Nとで囲まれた部分は、被測定物4がL,M,Nのど
の位置にあっても反射光が存在する領域である。この領
域内にピンホール11が設けてあり、ピンホール11を
介して反射光は細いビームとなってPSD7に入射す
る。
Here, the reflected beams 21L and 2L indicated by oblique lines
The portion surrounded by 2N is a region where reflected light exists regardless of the position of the DUT 4 in any of L, M, and N. A pinhole 11 is provided in this area, and the reflected light enters the PSD 7 via the pinhole 11 as a thin beam.

【0020】PSD7は入射ビームの重心を測定するの
で、ビームがある程度広がっていても高精度に入射ビー
ムの位置を検出することができる。従って受光用レンズ
を必要とせず、適当な大きさのピンホール11を設ける
だけでよい。なお、PSD7の受光面はLD3の光軸と
平行なので、図12、図13に示す従来例の場合と同様
に線形補正回路なしで線形出力が可能となる。
Since the PSD 7 measures the center of gravity of the incident beam, the position of the incident beam can be detected with high accuracy even if the beam is spread to some extent. Therefore, a light receiving lens is not required, and only the pinhole 11 having an appropriate size may be provided. Since the light receiving surface of the PSD 7 is parallel to the optical axis of the LD 3, linear output is possible without a linear correction circuit as in the case of the conventional example shown in FIGS.

【0021】本実施例の変位センサによれば、被測定物
4の表面がLD3の光軸に対して傾斜しているので、被
測定物4の表面が鏡面であっても反射光をPSD7に入
射することができ、しかも検出光の光軸とPSD7の受
光面がほぼ平行であるので、被測定部の変位を線形出力
で検出することができる。また、従来必要であった受光
用レンズが不要となるので、部品点数を削減し、アライ
メントを不要とすることができるためコストの低減をは
かることができる。
According to the displacement sensor of this embodiment, since the surface of the object 4 is inclined with respect to the optical axis of the LD 3, the reflected light is transmitted to the PSD 7 even if the surface of the object 4 is a mirror surface. Since the light can be incident and the optical axis of the detection light and the light receiving surface of the PSD 7 are substantially parallel to each other, the displacement of the measured portion can be detected with a linear output. Further, since a light receiving lens which has been conventionally required becomes unnecessary, the number of components can be reduced, and alignment can be made unnecessary, so that cost can be reduced.

【0022】図3に本発明の変位センサの第2の実施例
の構成を示す。図3において、図1に示す実施例の部分
と対応する部分には同記号を付してあり、その説明は適
宜省略する。本実施例はLD3の発光面に設けられた投
光用のレンズ5の前面にマスク31を設け、マスク31
の中心でLD3の光軸上に位置する部分にピンホール3
2を形成したものである。またPSD7の受光面に対向
する位置におけるケース9には、被測定物4からの反射
光が入射する開口部33が設けられている。
FIG. 3 shows the structure of a displacement sensor according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, portions corresponding to those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. In this embodiment, a mask 31 is provided on the front surface of the light projecting lens 5 provided on the light emitting surface of the LD 3, and the mask 31 is provided.
The pinhole 3 is located at the center of the LD3 located on the optical axis of the LD3.
2 is formed. Further, the case 9 at a position facing the light receiving surface of the PSD 7 is provided with an opening 33 into which the reflected light from the device under test 4 is incident.

【0023】次に本実施例の作用を図3及び図4を参照
して説明する。PD3から発する光はピンホール32に
よってビーム径の小さい平行光の投光ビーム34となっ
て被測定物4を照射する。このとき被測定物4がL,
M,Nで示す位置に変位するとそれぞれの反射ビームは
34L,34M,34Nで示す位置に反射される。これ
らのビーム位置をPSD7で検出する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The light emitted from the PD 3 becomes a parallel light projection beam 34 having a small beam diameter by the pinhole 32 and irradiates the DUT 4. At this time, the DUT 4 is L,
When displaced to the positions indicated by M and N, the respective reflected beams are reflected to the positions indicated by 34L, 34M and 34N. These beam positions are detected by the PSD 7.

【0024】上記実施例によっても図1に示す実施例と
同様の効果を得ることができる。なお、ピンホール1
1、32の形状は特に限定されない。
According to the above embodiment, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. In addition, pinhole 1
The shapes of 1, 32 are not particularly limited.

【0025】図6に本発明の変位センサの第3の実施例
の構成を示す。本実施例はLD3が被測定物4を斜めに
照射しその反射光が受光用レンズ8を介して法線35と
平行に配設されたPSD7に受光されるようになってい
る。
FIG. 6 shows the structure of a displacement sensor according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the LD 3 irradiates the DUT 4 obliquely, and the reflected light is received by the PSD 7 disposed in parallel with the normal 35 through the light receiving lens 8.

【0026】図5に示すように、投射光ビームは記号2
1、22で示す有限の大きさを持っており記号Mで示す
基準位置に焦点を結び、被測定物4が記号LあるいはN
の位置に変位したときでも反射光は点線で示す法線35
上の記号a,bで示す位置で交差している。図からわか
るように被測定物4の位置は法線軸上で変位していると
見なすことができる。
As shown in FIG. 5, the projected light beam
It has a finite size indicated by reference numerals 1 and 22 and focuses on a reference position indicated by symbol M.
Is reflected by the dotted line normal 35
They cross at the positions indicated by the symbols a and b above. As can be seen from the figure, the position of the DUT 4 can be regarded as being displaced on the normal axis.

【0027】したがって、図6(a)に示すようにPS
D7の受光面を法線35と平行にすれば△ABOと△a
boとは相似になり、線形補正回路なしに線形出力が可
能になる。
Therefore, as shown in FIG.
If the light receiving surface of D7 is made parallel to the normal 35, then ABO and Δa
Bo is similar to that of bo, and linear output is possible without a linear correction circuit.

【0028】図6(b)は他の実施例であり、レンズの
位置を(a)のように水平ではなく垂直にしたものであ
り、図6(c)は受光用レンズ8をピンホール11に変
えたものであり、被測定物4の距離が近い場合は受光用
レンズ8の代わりにピンホール11でも同等の性能を得
ることができる。
FIG. 6B shows another embodiment in which the position of the lens is not vertical but vertical as shown in FIG. 6A, and FIG. When the distance of the DUT 4 is short, the same performance can be obtained with the pinhole 11 instead of the light receiving lens 8.

【0029】以上のものはLD3等によって集光あるい
はコリメートした光を被測定物4に投光し、その反射光
をPSD7によって検出しているが、前述したようにP
SD7は入射光ビームの重心を測定するので、投射光ビ
ームに強度分布があるとその影響を受け、感度特性の直
線性が悪くなる。
In the above, the light condensed or collimated by the LD 3 or the like is projected on the object 4 and the reflected light is detected by the PSD 7.
Since the SD 7 measures the center of gravity of the incident light beam, if the projected light beam has an intensity distribution, it is affected by the intensity distribution, and the linearity of the sensitivity characteristic deteriorates.

【0030】これを解決するには図7に示すように、透
明樹脂板の表面を荒らす等した拡散板36を介してLD
3から発し、投光用レンズ5を通過した投射光を拡散す
ればよい。このようにすれば拡散板36によって投射光
のビーム強度分布は均等になり、ビームの重心を測定し
ても安定した感度特性が得られる。図8(a)は拡散板
35を使用しない場合であり、記号Aで示す部分は波打
っており、線形領域は狭くなっているが、拡散板36を
使用した例では(b)に示すように波打った部分がな
く、線形領域が広くなっている。
To solve this problem, as shown in FIG. 7, the LD is passed through a diffusion plate 36 having a roughened surface of a transparent resin plate.
The projection light emitted from 3 and passed through the projection lens 5 may be diffused. With this arrangement, the beam intensity distribution of the projected light is made uniform by the diffusion plate 36, and stable sensitivity characteristics can be obtained even when the center of gravity of the beam is measured. FIG. 8A shows a case where the diffusion plate 35 is not used. The portion indicated by the symbol A is wavy, and the linear region is narrow. However, in the example where the diffusion plate 36 is used, as shown in FIG. There is no wavy portion and the linear region is wide.

【0031】以上の例は被測定物4に斜めに投射光を照
射するためLD3の取り付け位置を工夫していた。この
ことによって被測定物4の表面が鏡面であっても位置測
定が可能になった。しかし、鏡面用のセンサと拡散面用
のセンサの双方を用意することは経済性がよくない。そ
こで図9に示すものは拡散面用のセンサをそのまま鏡面
用に流用できるように工夫したものである。このため拡
散面用のセンサ37にアダプタ38を取り付け、そのア
ダプタ38の上面が測定基準面となるように取り付ける
ものである。このアダプタ38はLD3用の穴38aと
ピンホール11用の穴38bが穿設されており、投射光
および反射光はそれらの穴を通過するようなっている。
In the above example, the mounting position of the LD 3 has been devised in order to irradiate the object 4 with the projection light obliquely. This makes it possible to perform position measurement even when the surface of the DUT 4 is a mirror surface. However, it is not economical to prepare both the sensor for the mirror surface and the sensor for the diffusion surface. Therefore, the device shown in FIG. 9 is designed so that the sensor for the diffusion surface can be used as it is for the mirror surface. Therefore, the adapter 38 is attached to the sensor 37 for the diffusion surface, and the adapter 38 is attached so that the upper surface of the adapter 38 becomes the measurement reference plane. The adapter 38 has a hole 38a for the LD 3 and a hole 38b for the pinhole 11, so that the projection light and the reflected light pass through those holes.

【0032】図9(c)はこのようにして鏡面であるシ
リコンウェーハの位置変位を測定したものであり、良好
な線形信号が得られている。
FIG. 9 (c) shows the result of measuring the position displacement of the silicon wafer which is a mirror surface in this way, and a good linear signal is obtained.

【0033】図10は更に他の実施例であり、検出光で
ある投射光39の光軸に対して受光用レンズ8の光軸4
0を垂直に配置したものである。このように構成するこ
とによって、被測定物4からの反射光が常にそのPSD
7の受光面で焦点を結ばせるようにそのPSDの配設位
置を決めることができ、PSD7の分解能が向上し、高
精度を得ることができる。
FIG. 10 shows still another embodiment, in which the optical axis 4 of the light-receiving lens 8 is shifted with respect to the optical axis of the projection light 39 which is the detection light.
0 is arranged vertically. With this configuration, the reflected light from the device under test 4 always has its PSD
7, the position of the PSD can be determined so that the light is focused on the light receiving surface of the PSD 7, and the resolution of the PSD 7 is improved, and high accuracy can be obtained.

【0034】図11は以上の構造の変位センサを応用し
たもので、例えばドリル、バイト等の刃先摩耗検測に用
いられるものである。これは拡散面を有する平板41の
取り付けられたアクチュエータ42が図示しないドリル
あるいはバイト等の検出対象に直接触れることで太く記
載した矢印のように変位し、その結果アクチュエータ4
2がバネ43の力に抗して可動するものである。
FIG. 11 shows an application of the displacement sensor having the above-described structure, which is used, for example, for measuring the wear of the cutting edge of a drill, a cutting tool or the like. This is because the actuator 42 to which the flat plate 41 having the diffusion surface is attached is displaced as shown by a thick arrow by directly touching a detection target such as a drill or a cutting tool (not shown).
Numeral 2 moves against the force of the spring 43.

【0035】アクチュエータ42が可動する事によって
前述の構造を有するセンサ37から図11(b)に示す
特性の信号が得られる。変位量と出力信号は図11
(b)に示すように線形関係にあるので、ある出力信号
に対する変位量は一定になり、この出力信号のある値、
例えばV0を決めると、決まった変位量d0となり、こ
の値によってスイッチ44をオン/オフすることができ
る。図11(c)は変位センサの検出方向を示す模式図
である。
When the actuator 42 moves, a signal having the characteristic shown in FIG. 11B is obtained from the sensor 37 having the above-described structure. Figure 11 shows the displacement and output signal.
As shown in (b), the displacement is constant with respect to a certain output signal because of the linear relationship, and a certain value of this output signal,
For example, when V0 is determined, the displacement amount becomes the determined displacement amount d0, and the switch 44 can be turned on / off based on this value. FIG. 11C is a schematic diagram illustrating the detection direction of the displacement sensor.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
変位センサによれば、発光手段の光軸を被測定物の表面
に対して傾斜させ、反射光をビーム径制限部を介して受
光し、また受光面を検出光の光軸と平行に配置したの
で、簡単な構成で被測定物の表面が鏡面であってもその
変位を線形出力で検出することができる。
As described above, according to the displacement sensor of the first aspect, the optical axis of the light emitting means is inclined with respect to the surface of the object to be measured, and the reflected light is transmitted through the beam diameter limiting section. Since the light is received and the light receiving surface is arranged in parallel with the optical axis of the detection light, even if the surface of the object to be measured is a mirror surface, the displacement can be detected by a linear output with a simple configuration.

【0037】請求項2に記載の変位センサは、発光手段
の光軸を被測定物の表面に対して傾斜させ、反射光を
ーム径制限部を介して受光し、また受光面を被検出物の
表面の法線と平行に配置したので、簡単な構成で被測定
物の表面が鏡面であってもその変位を線形出力で、位置
精度よく検出することができる。
The displacement sensor according to claim 2, the optical axis of the light emitting means is inclined with respect to the surface of the object to be measured, bi reflected light
Light is received via the beam diameter limiter , and the light receiving surface is arranged parallel to the normal to the surface of the object. Thus, the position can be detected with high accuracy.

【0038】請求項3に記載の変位センサは、発光手段
の光軸を被測定物の表面に対して傾斜させ、反射光を集
光する集光素子を介して受光し、また受光面を被検出物
の表面の法線と平行に配置したので、検出感度がよくな
り、また被測定物の表面が鏡面であってもその変位を線
形出力で検出することができ、位置精度もよい検出が行
える。
In the displacement sensor according to the third aspect, the optical axis of the light emitting means is tilted with respect to the surface of the object to be measured, the light is received via a light-collecting element for collecting reflected light, and the light-receiving surface is covered. Since it is arranged parallel to the normal line of the surface of the object, the detection sensitivity is improved, and even if the surface of the object to be measured is a mirror surface, its displacement can be detected with a linear output, and detection with good position accuracy is achieved. I can do it.

【0039】請求項4に記載の変位センサは、請求項3
に記載の集光素子を検出光の光軸と垂直になるように配
設したので、被測定物からの反射光が常に受光素子上に
集光され、かつ線形な出力が得られる。
The displacement sensor according to the fourth aspect is the third aspect.
Is arranged so as to be perpendicular to the optical axis of the detection light, the reflected light from the object to be measured is always focused on the light receiving element, and a linear output is obtained.

【0040】請求項5に記載の変位センサは、アクチュ
エータに連動する平板によって発光素子から投射された
光を反射させるようにしたので、アクチュエータの移動
量を検出することができる。
In the displacement sensor according to the fifth aspect, the light projected from the light emitting element is reflected by the flat plate linked to the actuator, so that the displacement of the actuator can be detected.

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

【図1】本発明の変位センサの一実施例の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a displacement sensor according to the present invention.

【図2】図1に示す変位センサのビームを示す図FIG. 2 is a diagram showing a beam of the displacement sensor shown in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施例の構成を示す図FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す変位センサのビームを示す図FIG. 4 is a diagram showing a beam of the displacement sensor shown in FIG. 3;

【図5】図1に示す装置の問題点を示す図FIG. 5 shows a problem of the device shown in FIG.

【図6】本発明の第3の実施例の構成を示す図FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例の構成を示す図FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7の装置の特性を示す図FIG. 8 is a diagram showing characteristics of the apparatus of FIG. 7;

【図9】本発明の第5の実施例の構成を示す図FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施例の構成を示す図FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7の実施例の構成を説明する図FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a seventh embodiment of the present invention.

【図12】従来の変位センサの一例を示す図FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional displacement sensor.

【図13】図11に示す装置の動作を説明するための図FIG. 13 is a view for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基台 2、6 指示部材 3 LD(レーザダイオード) 4 被測定物 5 投光用レンズ 7 PSD(位置検出素子) 8 受光用レンズ 9 ケース 10 透明ガラス 11、32 ピンホール 21、22 投光ビーム 31 マスク 33 開口部 35 法線 36 拡散板 37 センサ 38 アダプタ 39 投射光 40 光軸 41 平板 42 アクチュエータ 43 バネ 44 スイッチ Reference Signs List 1 base 2, 6 indicating member 3 LD (laser diode) 4 object to be measured 5 light projecting lens 7 PSD (position detecting element) 8 light receiving lens 9 case 10 transparent glass 11, 32 pinhole 21, 22 light beam 31 Mask 33 Opening 35 Normal 36 Diffusion Plate 37 Sensor 38 Adapter 39 Projection Light 40 Optical Axis 41 Flat Plate 42 Actuator 43 Spring 44 Switch

フロントページの続き (56)参考文献 実開 平4−113008(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 H01H 35/00 Continuation of the front page (56) References JP-U 4-113008 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01C 3/00- 3/32 H01H 35/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 検出対象物の表面に対して斜めに検出光
を投射させるための発光素子と、 検出対象物の表面で反射された反射光を、そのビーム径
を制限して通過させるためのビーム径制限部と、 受光面が前記検出光の光軸と平行となるように配置さ
れ、前記ビーム径制限部を通過した前記反射光を受光す
る光位置検出器とからなる変位センサ。
1. A light emitting element for projecting detection light obliquely to a surface of a detection target, and a light diameter of a light reflected by the surface of the detection target.
A beam diameter limiting section for the passage to limit the are arranged so as the light-receiving surface is parallel to the optical axis of the detection light, the light position detector for receiving the reflected light passing through the beam diameter limiting section And a displacement sensor.
【請求項2】 検出対象物の表面に対して斜めに検出光
を投射させるための発光素子と、 検出対象物の表面で反射された反射光を、そのビーム径
を制限して通過させるためのビーム径制限部と、 受光面が前記検出対象物の表面の法線軸と平行に配置さ
れ、前記ビーム径制限部を通過した前記反射光を受光す
る光位置検出器とからなる変位センサ。
2. A light-emitting element for projecting detection light obliquely to the surface of a detection object, and a light beam reflected by the surface of the detection object having a beam diameter of
A beam diameter limiting section for the passage to limit the arranged parallel to the normal axis of the surface of the light-receiving surface is the detection object, an optical position detector for receiving the reflected light passing through the beam diameter limiting section And a displacement sensor.
【請求項3】 検出対象物の表面に対して斜めに検出光
を投射させるための発光素子と、 検出対象物の表面で反射された反射光を集光させるため
の集光素子と、 受光面が前記検出対象物の表面の法線軸と平行に配置さ
れ、前記集光素子によって集光された前記反射光を受光
する光位置検出器とからなる変位センサ。
3. A light-emitting element for projecting detection light obliquely to the surface of the detection target, a light-collecting element for collecting light reflected on the surface of the detection target, and a light-receiving surface. And a light position detector disposed parallel to a normal axis of the surface of the detection target and receiving the reflected light condensed by the light condensing element.
【請求項4】 請求項3において、前記集光素子をその
光軸が前記検出光の光軸と垂直となるように配置したこ
とを特徴とする変位センサ。
4. The displacement sensor according to claim 3, wherein the light-collecting element is arranged so that its optical axis is perpendicular to the optical axis of the detection light.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4において、アクチ
ュエータに連動する平板を設け、前記平板を前記発光素
子から投射された光を反射させる反射板とすることを特
徴とする変位センサ。
5. The displacement sensor according to claim 1, wherein a flat plate is provided in conjunction with the actuator, and the flat plate is a reflection plate for reflecting light projected from the light emitting element.
JP04040246A 1991-08-30 1992-01-30 Displacement sensor Expired - Lifetime JP3058298B2 (en)

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JP3-244756 1991-08-30

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Publication Number Publication Date
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200476878Y1 (en) 2014-05-12 2015-04-16 손정훈 Assistanat device for book reading
KR102489844B1 (en) * 2020-10-14 2023-01-17 이재부 pad supporting board for poulticing waist and side

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