JP3605942B2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三角測距法によって測定物体までの距離や変位を測定するための光学式変位測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から図5に示すような光学式変位測定装置が知られている。図5に示す光学式変位測定装置は、レーザダイオードなどの発光源1、光を測定物体に投光する投光レンズ6などを持つ投光光学系、測定物体からの反射、散乱光を受光する受光レンズ11を備えた受光光学系、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置によって電流出力が変化するようになったPSDのような位置検出センサ3で構成してある。
【0003】
ここで、レーザダイオードなどの投光源1から射出された光(投光ビーム)は投光レンズ6を介して測定物体に照射される。測定物体からの反射光は受光レンズ11を介して受光素子である位置検出センサ3(PSD)に受光される。測定物体の位置が変化すると、PSDに形成される光スポットの位置が変化し、PSDはその受光位置に応じて両端の電流が変化するので、この両端の電流の出力をI/V変換器にそれぞれ入力し、電流電圧変換、適当な増幅を行ったのち、検波回路にてそれぞれの同期検波を行って信号成分のみを検出し、平滑化のために積分回路にて積分された後、その出力を演算部で処理して測距情報を得るようになっている。
【0004】
上記のような従来の変位測定装置において、位置検出センサ3であるPSDを固定するに当たっては、回路基板51′にPSDを半田付けし、それを受光光学系の光学筒11にねじ61により固定していた。
また、PSDは微弱な信号を扱いノイズが侵入しやすいものであり、このため、従来にあっては、ノイズの侵入を防ぐため、フレキシブルな材料で形成されたシールド板60をPSDの回りに取付けていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、PSDはその受光位置に応じて変化する電流を出力するが、取付け誤差を調整するため、PSDは受光スポットの移動方向に平行に移動させて位置調整をする必要があるが、従来例にあっては、位置調整がしにくいという問題があった。
【0006】
また、PSDからの電流出力は非常に微弱で、ノイズ侵入防止のために、PSDの回りにフレキシブルな材料で形成されたシールド板60を取付ける必要があるが、部品点数が増え、コストが高くなり、また、構造が複雑になって製作しにくいという問題がある。
また、シールド板60を用いる場合に、グランドに落とす手段としては、シールド板60に半田付けされたリード線を回路基板のグランドに半田するか、ケースや光学筒9にねじを切って、リード線をねじにより固定する方法が取られているが、部品点数が増え、コストが高くなり、また、構造が複雑になるという問題がある。
【0007】
更に、ケースや光学筒9にグランドを落とす場合、ねじを切ってから時間が経過していると、酸化や腐食により金属表面に被膜ができ、ねじで固定しても導通がとれないことがある。
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、簡単な構成で位置検出センサの調整ができ且つ簡単な構成でシールド効果を持たせることができる光学式変位測定装置を提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光学式変位測定装置は、光ビームを発生する投光源1と、光ビームを測定物体2に照射する投光光学系と、光ビームの測定物体2での反射光を集光する受光光学系と、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置を検出する位置検出センサ3と、受光光学系を組み込む光学筒9に位置検出センサ3を取付ける支持部材7とを備えた三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒9を金属製とすると共に、支持部材7を中央縦片13の両端部から支持横片14を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサ3に対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片14に長孔16を設け、光学筒9の外面部に突設した突起31に支持横片14に設けた長孔16を長孔16の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材7を光学筒9に取付けると共に中央縦片13に設けた板ばね15により位置検出センサ3を光学筒9の端部に押し付け、支持部材7を長孔16の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサ3を移動自在とし、支持部材7を金属製のねじ32により光学筒9に固定して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、支持部材7を長孔16に沿って移動することで、簡単に支持部材7により光学筒9の端部に押し当てている位置検出センサ3を受光スポットの移動方向に移動させることができるうえに、位置検出センサ3を光学筒9に位置調整自在に保持するための支持部材7と光学筒9とで電気的シールドができて、高いシールド効果を得ることができる。
【0009】
また、位置検出センサ3が受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであることも好ましい。このような構成とすることで、簡単な構成で位置検出センサ3を構成することができることになる。
【0010】
また、光学筒9に支持部材7を固定するためにねじ込むねじ32よりも小径のタッピング用の孔17を形成することも好ましい。このような構成とすることで、ねじ32により固定する際に、小径のタッピング用の孔17の表面の被膜を削り取って、新鮮な金属表面を露出させてねじ32と電気的に接続できることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明を以下添付図面に示す実施形態に基づいて詳述する。図1乃至図4に本発明の実施形態を示す。光学式変位測定装置は、レーザダイオードなどの発光源1、光を測定物体2に集光する投光レンズ6などをもつ投光光学系、測定物体2からの反射、散乱光を受光する受光レンズ11を備えた受光光学系、受光光学系の結像面に配置されたPSDなどの位置検出センサ3を備えており、更に、位置検出センサ3の位置を調節することができる位置検出センサ3の支持部材7、投光光学系、受光光学系を保持するための光学筒8、9を備えている。ここで、光学筒8と光学筒9とは連結部材10により連結してあり、投光光学系側の光学筒8にはレーザダイオードなどの発光源1、投光レンズ6が装着してある。受光光学系側の光学筒9には受光レンズ11が装着してあり、更に、受光光学系側の光学筒9の後端開口部12の後面部には位置検出センサ3であるPSD(以下PSDとして説明する)が当接してあって、支持部材7によりPSDを受光光学系側の光学筒9の後端開口部12の後面部に押し当てて取付けてある。
【0012】
支持部材7は中央縦片13の両端部から支持横片14を連出した略コ字状をしており、中央縦片13に弾性を有する板ばね15を切り起こしにより形成してある。また、中央縦片13にはPSDの端子40を挿入する孔(図示せず)が設けてあり、端子40は孔に挿入してあってPSDを支持部材7に支持している。支持横片14には長孔16が設けてある。受光光学系側の光学筒9の後端部の上下面には複数(実施形態では2個)の突起31が突設してあり、更にねじ孔やタッピング用の孔などの孔17が設けてある。そして、PSDに支持部材7を被せて取付けた状態で、PSDを受光光学系側の光学筒9の後端開口部12の後面部に押し当てると共に支持部材7の支持横片14bに設けた長孔16を受光光学系側の光学筒9の外面部に突設した突起31にはめ込むことで支持部材7を光学筒9に取付け、支持部材7の板ばね15によりPSDを受光光学系側の光学筒9の後端開口部12の後面部に弾性的に押し当てるのである。そして、長孔14を突起31にはめ込んだ状態で長孔14に沿って支持部材7を移動することで、支持部材7により保持しているPSDを横方向に移動調整することができるようになっており、調整後、長孔14にねじ32を挿入して孔17に螺合することで、支持部材7を受光光学系側の光学筒9に固定し、PSDを固定するようになっている。ここで、支持部材7へのPSDの取付けに当たっては、PSDの端子がない場合であっても、接着剤などにより支持部材7の板ばね15とPSDとを固定してもよいものである。
【0013】
ところで、本発明において、従来のシールド板を省略するするため、支持部材7を金属製として、該支持部材7によりPSDを覆うことで、PSDを受光光学系側の光学筒9に取付けるための部材を電気的シールドをするための部材として兼用させるものである。ここで、PSDに端子40を設けて上記のように支持部材7に設けた孔に挿入して取付ける場合、端子40が金属製の支持部材14と接触しないように端子40を孔の縁に接触しないように遊嵌するか、あるいは、少なくとも孔の縁部分に絶縁部を設けてあって、端子40と金属製の支持部材14とが電気的に接触しないようにするものである。金属製の支持部材14をグランドに落とすため、リード線50を支持部材14に直接半田付けにより固定し、更に、リード線50を回路基板51のグランドやケース52や金属製の光学筒9に接続するようにしている。
【0014】
また、ねじ32は金属製であり、光学筒9も金属製とすることで、ねじ32を介して金属製の支持部材14と金属製の光学筒9とを導通して同電位とし、この支持部材14及び光学筒9によりPSDの電気的シールドを行うことができ、このことでよりPSDの電気的シールド性を高めることができるものである。この場合、ねじ32を確実に光学筒9と導通させるために、新鮮な金属表面を露出させる必要がある。例えば、光学筒9をクロメートなどの表面処理をした場合には、表面処理後にねじ切りをして新鮮な金属表面を露出させた孔17を形成する必要がある。
【0015】
また、上記光学筒9に設ける孔17としてねじ32よりも小径のタッピング用の孔を設け、ねじ32で支持部材7を光学筒9に取付ける場合、ねじ32でタッピング用の孔17にタップを切るようにしてタッピング用の孔17にねじ込むことで、新鮮な金属表面を露出させることができて、確実に金属製のねじ32を光学筒9に導通させ、支持部材14及び光学筒9によりPSDの電気的シールドを行うことができるものである。例えば、セルフタップにより常に新鮮な金属表面を露出させることができるので、前述の孔17としてねじ孔を形成するもののように、表面処理後にねじを切ってねじ孔を形成するなどの配慮が必要でなく、確実に電気的シールドができるものである。
【0016】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載の発明にあっては、上記のように、三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒を金属製とすると共に、支持部材を中央縦片の両端部から支持横片を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサに対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片に長孔を設け、光学筒の外面部に突設した突起に支持横片に設けた長孔を長孔の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材を光学筒に取付けると共に中央縦片に設けた板ばねにより位置検出センサを光学筒の端部に押し付け、支持部材を長孔の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動自在とし、支持部材を金属製のねじにより光学筒に固定してあるので、簡単な構成で受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動させることができて、位置検出センサの位置調整が簡単に行えるうえに、位置検出センサを光学筒に取付けるための支持部材をそのまま位置検出センサの電気的シールド部材として兼用することができて、従来のように、別部材のシールド板を設ける必要がなく、簡単な構成で高い電気的シールド効果を持たせることができ、コストダウンを図ることができるものである。
【0017】
また、請求項2記載の発明にあっては、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、位置検出センサが受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであるから、簡単な構成で位置検出センサを構成することができるものである。
【0019】
また、請求項記載の発明にあっては、上記請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、光学筒に支持部材を固定するためにねじ込むねじよりも小径のタッピング用の孔を形成してあるので、ねじの雄ねじ部によるセルフタップにより光学筒に新鮮な金属表面を露出させることができ、表面処理の手順などを考慮することなく、確実に電気的シールドをとることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平面図である。
【図2】同上の分解斜視図である。
【図3】同上の支持部材の板ばねにより位置検出センサを押圧して位置検出センサを光学筒に取付けている状態の概略平断面図である。
【図4】同上の支持部材の板ばねにより位置検出センサを押圧して位置検出センサを光学筒に取付けている状態の概略側面図である。
【図5】従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1 投光源
2 測定物体
3 位置検出センサ
7 支持部材
9 光学筒
13 中央縦片
14 支持横片
16 長孔
17 孔
31 突起
32 ねじ

Claims (3)

  1. 光ビームを発生する投光源と、光ビームを測定物体に照射する投光光学系と、光ビームの測定物体での反射光を集光する受光光学系と、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置を検出する位置検出センサと、受光光学系を組み込む光学筒に位置検出センサを取付ける保持部材とを備えた三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒を金属製とすると共に、支持部材を中央縦片の両端部から支持横片を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサに対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片に長孔を設け、光学筒の外面部に突設した突起に支持横片に設けた長孔を長孔の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材を光学筒に取付けると共に中央縦片に設けた板ばねにより位置検出センサを光学筒の端部に押し付け、支持部材を長孔の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動自在とし、支持部材を金属製のねじにより光学筒に固定して成ることを特徴とする光学式変位測定装置。
  2. 位置検出センサが受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであることを特徴とする請求項1記載の光学式変位測定装置。
  3. 光学筒に支持部材を固定するためにねじ込むねじよりも小径のタッピング用の孔を形成して成ることを特徴とする請求項1又は2記載の光学式変位測定装置。
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