JP5108324B2 - 光学式変位測定器 - Google Patents
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Description
本発明は、測定面に焦点位置を合わせるようにフォーカシングレンズを移動させ、このフォーカシングレンズの移動量から測定面の形状を測定する光学式変位測定器に関する。
測定面に焦点位置を合わせるようにフォーカシングレンズを移動させ、このフォーカシングレンズの移動量から測定面の形状を測定する光学式変位測定器が知られている（特許文献１参照）。
従来、このような光学式変位測定器は、光源と、この光源からの光を平行光とするコリメータレンズと、コリメータレンズを通過した平行光を測定面に向けて照射するとともに測定面からの反射光を受けるフォーカシングレンズと、フォーカシングレンズを光軸に沿って移動させる移動手段と、フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段と、ピンホール法等によってフォーカシングレンズと測定面との位置関係を認識してフォーカシングレンズと測定面との距離をフォーカシングレンズの焦点距離に保つように移動手段を制御する焦点合わせ手段とを備えて構成されている。
従来、このような光学式変位測定器は、光源と、この光源からの光を平行光とするコリメータレンズと、コリメータレンズを通過した平行光を測定面に向けて照射するとともに測定面からの反射光を受けるフォーカシングレンズと、フォーカシングレンズを光軸に沿って移動させる移動手段と、フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段と、ピンホール法等によってフォーカシングレンズと測定面との位置関係を認識してフォーカシングレンズと測定面との距離をフォーカシングレンズの焦点距離に保つように移動手段を制御する焦点合わせ手段とを備えて構成されている。
このような構成において、光源から発射された光は、コリメータレンズによって平行光となってフォーカシングレンズに入射されたのち、測定面に照射される。測定面で反射されフォーカシングレンズを通過した光がピンホール法等で受光されると、測定面とフォーカシングレンズとの距離がフォーカシングレンズの焦点距離となるように、移動手段によってフォーカシングレンズが移動される。すると、測定面とフォーカシングレンズとの距離を一定に保ちつつ、測定面の形状に応じてフォーカシングレンズが移動されるので、このフォーカシングレンズの位置を位置検出手段によって読み取れば、測定面の形状が測定される。
しかしながら、光学式変位測定器では、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定すると、フォーカシングレンズの移動速度が過大になり、次のような課題が生じる。
（ａ）フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段は、フォーカシングレンズに一体的に取り付けられたスケールと、これと対向して静止部材に固定された検出ヘッドから構成されるが、フォーカシングレンズの移動速度が過大になると、これと一体のスケールの移動速度も過大となるため、検出ヘッドの読み取り可能な許容スピードを超え、誤計数を生じる。
（ｂ）フォーカシングレンズの移動が急激になるため、そのときの衝撃力がフォーカシングレンズやこれの案内部分に加えられる結果、フォーカシングレンズ案内軸のずれが生じやすい。
（ａ）フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段は、フォーカシングレンズに一体的に取り付けられたスケールと、これと対向して静止部材に固定された検出ヘッドから構成されるが、フォーカシングレンズの移動速度が過大になると、これと一体のスケールの移動速度も過大となるため、検出ヘッドの読み取り可能な許容スピードを超え、誤計数を生じる。
（ｂ）フォーカシングレンズの移動が急激になるため、そのときの衝撃力がフォーカシングレンズやこれの案内部分に加えられる結果、フォーカシングレンズ案内軸のずれが生じやすい。
本発明の目的は、これら従来の問題を解消し、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定しても、位置検出手段の誤検出を防止できる光学式変位測定器を提供することにある。
本発明の他の目的は、フォーカシングレンズの移動端への衝突を緩和することにより、フォーカシングレンズ案内軸のずれが発生するのを防ぐことができる光学式変位測定器を提供することにある。
本発明の他の目的は、フォーカシングレンズの移動端への衝突を緩和することにより、フォーカシングレンズ案内軸のずれが発生するのを防ぐことができる光学式変位測定器を提供することにある。
本発明の光学式変位測定器は、コリメータレンズによって平行光とされた光源からの光を測定面に向けて照射するとともに前記測定面からの反射光を受けるフォーカシングレンズと、前記フォーカシングレンズを光軸に沿って移動させる移動手段と、前記フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記測定面から反射され前記フォーカシングレンズを通過した光の焦点位置に基づいて、前記フォーカシングレンズの焦点位置と前記測定面との位置ずれを認識するとともに、前記フォーカシングレンズの焦点位置が前記測定面に一致するように前記移動手段を制御する光学式変位測定器において、前記フォーカシングレンズの移動時の速さを検出する速さ検出手段と、前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことを検出する移動端近接判定手段と、前記速さ検出手段によって検出された前記フォーカシングレンズの速さが予め設定された第１制限速さ以上であるか否か、および、前記第１制限速さを大きさとする第１制限速度よりも低速な第２制限速度以上であるか否かを判定するオーバースピード判定手段と、前記オーバースピード判定手段によって判定された前記フォーカシングレンズの速さに応じて、前記移動手段を制御して前記フォーカシングレンズの速さを減速する速度制限手段とを備え、前記速度制限手段は、前記フォーカシングレンズの焦点位置と前記測定面との位置ずれに基づくデフォーカス信号を、前記移動手段の制御器に与える経路に直列に挿入された第１スイッチと、前記第１スイッチの出力端に接続された第１レートリミッタと、前記第１スイッチの出力端および前記第１レートリミッタの出力端のいずれかを選択的に前記制御器に接続する第２スイッチと、前記第２スイッチと前記制御器との間の経路に接続されたブレーキ用電圧印加回路とを備え、前記ブレーキ用電圧印加回路は、ブレーキ用電圧および０Ｖのいずれかを選択的に前記制御器に接続する第３スイッチと、前記第３スイッチの出力端と前記制御器との間に並列に接続された第２レートリミッタとを含んで構成され、前記第１スイッチは、前記移動端近接判定手段によって前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したと判定された際には、オフされ、前記第２スイッチは、前記オーバースピード判定手段によって前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度以上と判定された際には、前記第１レートリミッタの出力端を前記制御器に接続し、前記第３スイッチは、前記オーバースピード判定手段によって前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度および第２制限速度のいずれか以上と判定された際には、前記ブレーキ用電圧を前記制御器に接続する、ことを特徴とする。
ここで、第１制限速さは、位置検出手段が誤計数を生じる速度に対して、マージンを見込んで低速とした速度、つまり、位置検出手段が誤計数を生じない速度に設定されている。
ここで、第１制限速さは、位置検出手段が誤計数を生じる速度に対して、マージンを見込んで低速とした速度、つまり、位置検出手段が誤計数を生じない速度に設定されている。
このような構成によれば、光源から発射された光はコリメータレンズによって平行光となり、フォーカシングレンズに入射され、測定面に照射される。測定面で反射された光は、フォーカシングレンズを通過して結像される。すると、そのフォーカシングレンズを通過した光の焦点位置に基づいて、フォーカシングレンズの焦点位置が測定面に一致するように、つまり、測定面とフォーカシングレンズとの距離がフォーカシングレンズの焦点距離となるように、移動手段によってフォーカシングレンズが移動される。そのため、測定面とフォーカシングレンズとの距離を一定に保ちつつ、測定面の形状に応じてフォーカシングレンズが移動されるので、このフォーカシングレンズの位置を位置検出手段によって読み取れば、測定面の形状が測定される。
この際、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定すると、フォーカシングレンズの移動速度が過大になる。すると、フォーカシングレンズの速さが速さ検出手段によって検出されたのち、オーバースピード判定手段によって、フォーカシングレンズの速さが予め設定された第１制限速さ以上であるか否かが判定される。フォーカシングレンズの速さが第１制限速さ以上と判定されると、速度制限手段によって、移動手段が制御されフォーカシングレンズの移動速度が減速される。
従って、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定しても、位置検出手段の誤検出を防止できる。
また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接すると、移動端近接判定手段によって、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことが検出される。すると、速度制限手段によって、移動手段が制御されフォーカシングレンズの移動速度が減速される。また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接した状態において、フォーカシングレンズの移動速度が第１制限速度よりも低速な第２制限速度以上と判定されると、移動手段を制御してフォーカシングレンズの移動速度が更に低速に減速される。
従って、フォーカシングレンズの移動端への衝突を緩和できるため、フォーカシングレンズ案内軸のずれが発生するのを防ぐことができる。
具体的には、フォーカシングレンズの移動速度が予め設定された第１制限速度以上になると、第２スイッチによって、第１レートリミッタが制御器に接続される。すると、デフォーカス信号が第１レートリミッタによって制限されて制御器に伝達される。同時に、第３スイッチによって、ブレーキ用電圧が制御器に接続される。すると、ブレーキ用電圧が制御器に印加されるから、フォーカシングレンズの移動速度が減速される。
また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接すると、第１スイッチがオフされる。すると、デフォーカス信号が遮断されるので、フォーカシングレンズの移動速度の急加速を抑制できる。更に、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接し、かつ、フォーカシングレンズの移動速度が第２制限速度以上になると、第３スイッチによって、ブレーキ用電圧が制御器に印加される。すると、ブレーキ用電圧が制御器に印加されるから、フォーカシングレンズの移動速度は減速される。
この際、ブレーキ用電圧印加回路は、第３スイッチの出力端と制御器との間に並列に接続された第２レートリミッタを含んで構成されているから、つまり、ブレーキ用電圧が第２レートリミッタによってＰＩ動作に近い形で動作して制御器に印加されるから、オン／オフの断続的な動作があっても円滑に制御を行うことができる。
なお、フォーカシングレンズの移動方向が上下方向の場合、フォーカシングレンズが移動範囲上端に近接したときにブレーキ用電圧を加えるブレーキ用電圧印加回路と、フォーカシングレンズが移動範囲下端に近接したときにブレーキ用電圧を加えるブレーキ用電圧印加回路を別々に設け、移動方向に応じて切り換えるようにすれば、より好ましい。
従って、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定しても、位置検出手段の誤検出を防止できる。
また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接すると、移動端近接判定手段によって、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことが検出される。すると、速度制限手段によって、移動手段が制御されフォーカシングレンズの移動速度が減速される。また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接した状態において、フォーカシングレンズの移動速度が第１制限速度よりも低速な第２制限速度以上と判定されると、移動手段を制御してフォーカシングレンズの移動速度が更に低速に減速される。
従って、フォーカシングレンズの移動端への衝突を緩和できるため、フォーカシングレンズ案内軸のずれが発生するのを防ぐことができる。
具体的には、フォーカシングレンズの移動速度が予め設定された第１制限速度以上になると、第２スイッチによって、第１レートリミッタが制御器に接続される。すると、デフォーカス信号が第１レートリミッタによって制限されて制御器に伝達される。同時に、第３スイッチによって、ブレーキ用電圧が制御器に接続される。すると、ブレーキ用電圧が制御器に印加されるから、フォーカシングレンズの移動速度が減速される。
また、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接すると、第１スイッチがオフされる。すると、デフォーカス信号が遮断されるので、フォーカシングレンズの移動速度の急加速を抑制できる。更に、フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接し、かつ、フォーカシングレンズの移動速度が第２制限速度以上になると、第３スイッチによって、ブレーキ用電圧が制御器に印加される。すると、ブレーキ用電圧が制御器に印加されるから、フォーカシングレンズの移動速度は減速される。
この際、ブレーキ用電圧印加回路は、第３スイッチの出力端と制御器との間に並列に接続された第２レートリミッタを含んで構成されているから、つまり、ブレーキ用電圧が第２レートリミッタによってＰＩ動作に近い形で動作して制御器に印加されるから、オン／オフの断続的な動作があっても円滑に制御を行うことができる。
なお、フォーカシングレンズの移動方向が上下方向の場合、フォーカシングレンズが移動範囲上端に近接したときにブレーキ用電圧を加えるブレーキ用電圧印加回路と、フォーカシングレンズが移動範囲下端に近接したときにブレーキ用電圧を加えるブレーキ用電圧印加回路を別々に設け、移動方向に応じて切り換えるようにすれば、より好ましい。
本発明の光学式変位検出器において、前記フォーカシングレンズの移動方向を検出する移動方向検出手段を更に備え、前記オーバースピード判定手段は、前記移動方向検出手段によって検出された前記フォーカシングレンズの移動方向毎に、前記フォーカシングレンズの速さを判定する、ことが好ましい。
このような構成によれば、フォーカシングレンズの移動方向によって第１制限速さを異なる値に設定しておけば、適切なタイミングでフォーカシングレンズに減速を掛けることができる。例えば、フォーカシングレンズが上下に移動する機構の場合、フォーカシングレンズが下方へ移動するときと、フォーカシングレンズが上方へ移動するときとで、第１制限速さを異なる値に設定しておけば、フォーカシングレンズの上方移動時や下方移動時でも適切なタイミングでフォーカシングレンズに減速を掛けることができる。
このような構成によれば、フォーカシングレンズの移動方向によって第１制限速さを異なる値に設定しておけば、適切なタイミングでフォーカシングレンズに減速を掛けることができる。例えば、フォーカシングレンズが上下に移動する機構の場合、フォーカシングレンズが下方へ移動するときと、フォーカシングレンズが上方へ移動するときとで、第１制限速さを異なる値に設定しておけば、フォーカシングレンズの上方移動時や下方移動時でも適切なタイミングでフォーカシングレンズに減速を掛けることができる。
本発明の光学式変位測定器において、前記オーバースピード判定手段は、前記位置検出手段の出力から生成された前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度以上であるか否かを判定する第１コンパレータと、前記第１コンパレータの出力を入力としその第１コンパレータの出力上昇時はダイレクトに出力するとともに出力下降時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する第１片方向性ローパスフィルタと、前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第２制限速度以上であるか否かを判定する第２のコンパレータと、前記第２コンパレータの出力を入力としその第２コンパレータの出力上昇時はダイレクトに出力するとともに出力下降時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する第２片方向性ローパスフィルタとを備え、前記第１片方向性ローパスフィルタを通して出力される前記第１コンパレータの出力によって前記第２スイッチおよび第３スイッチを切り替え、 前記第２片方向性ローパスフィルタを通して出力される前記第２コンパレータの出力によって前記第３スイッチを切り替える、ことが好ましい。
このような構成によれば、２つのコンパレータ、つまり、第１コンパレータと第２コンパレータとによってオーバースピード判定手段を構成することができる。とくに、第１コンパレータおよび第２コンパレータの後段に、片方向性ローパスフィルタを挿入したので、コンパレータ出力が上昇時にはダイレクトに出力され、下降時にはローパスフィルタ特性を通して出力されるので、コンパレータ出力のハイレベルの時間を引き延ばすことができる。
本発明の光学式変位測定器において、前記移動端近接判定手段は、前記位置検出手段の位置情報の絶対値を得る絶対値回路と、前記絶対値回路で得られた絶対値が予め設定した設定値を超えたか否かを判定し前記絶対値が設定値を超えたとき、前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことを表す信号を出力する第３コンパレータとを含んで構成され、前記第３コンパレータの出力によって前記第１スイッチをオフする、ことが好ましい。
このような構成によれば、絶対値回路とコンパレータとで移動端近接判定手段を構成できるから、簡易な構成にできるとともに、経済的に構成できる。
このような構成によれば、絶対値回路とコンパレータとで移動端近接判定手段を構成できるから、簡易な構成にできるとともに、経済的に構成できる。
本発明の光学式変位測定器において、前記速さ検出手段は、前記位置検出手段からの９０度位相の異なる２相正弦波信号の一方を微分演算する微分器と、前記微分器の出力を半波整流する第１半波整流回路と、前記２相正弦波信号の他方を全波整流する全波整流回路と、この全波整流回路の出力にマイナスオフセット加算をするオフセット加算回路と、このオフセット加算回路の出力を半波整流する第２半波整流回路と、この第２半波整流回路の出力にマイナスオフセット減算をするオフセット減算回路と、前記第１半波整流回路の出力を前記オフセット減算回路の出力で割算する割算器とを含んで構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、位置検出手段からの出力を利用してフォーカシングレンズの移動速度を検出する速さ検出手段を構成できるから、速さ検出手段も経済的に構成できる。
このような構成によれば、位置検出手段からの出力を利用してフォーカシングレンズの移動速度を検出する速さ検出手段を構成できるから、速さ検出手段も経済的に構成できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
＜全体構成：図１の説明＞
本発明にかかる光学式変位検出器は、図１に示されるように、光源１と、この光源１からの光を平行光とするコリメータレンズ２と、このコリメータレンズ２によって平行光とされた光源１からの光をテーブル３に載置された被測定物４の測定面４Ａに向けて照射するとともに測定面４Ａからの反射光を受けるフォーカシングレンズ５と、フォーカシングレンズ５を光軸に沿って移動させる移動手段としてのアクチュエータ６と、フォーカシングレンズ５の位置を検出する位置検出手段としてのリニアエンコーダ７と、測定面４Ａから反射されフォーカシングレンズ５を通過した光を受光して受光信号を出力する受光部８と、この受光部８からの受光信号を処理してフォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離に関する信号を生成する信号処理回路９と、信号処理回路９からの信号をもとにアクチュエータ６を制御しフォーカシングレンズ５の焦点位置を測定面４Ａに一致させるサーボ回路１０とを含んで構成されている。
＜全体構成：図１の説明＞
本発明にかかる光学式変位検出器は、図１に示されるように、光源１と、この光源１からの光を平行光とするコリメータレンズ２と、このコリメータレンズ２によって平行光とされた光源１からの光をテーブル３に載置された被測定物４の測定面４Ａに向けて照射するとともに測定面４Ａからの反射光を受けるフォーカシングレンズ５と、フォーカシングレンズ５を光軸に沿って移動させる移動手段としてのアクチュエータ６と、フォーカシングレンズ５の位置を検出する位置検出手段としてのリニアエンコーダ７と、測定面４Ａから反射されフォーカシングレンズ５を通過した光を受光して受光信号を出力する受光部８と、この受光部８からの受光信号を処理してフォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離に関する信号を生成する信号処理回路９と、信号処理回路９からの信号をもとにアクチュエータ６を制御しフォーカシングレンズ５の焦点位置を測定面４Ａに一致させるサーボ回路１０とを含んで構成されている。
光源１としては、例えばレーザ素子等を使用することができる。
光源１とコリメータレンズ２は、コリメータレンズ２の焦点距離を隔てて配置されている。
アクチュエータ６は、例えば、ボイスコイルなどによって構成されているが、これに限られない。
リニアエンコーダ７は、フォーカシングレンズ５の外縁部においてフォーカシングレンズ５の移動方向と平行に付設されたスケール７Ａと、このスケール７Ａの変位を検出して変位に対応した２相正弦波信号を出力する検出ヘッド部７Ｂとを含んで構成されている。
光源１とコリメータレンズ２は、コリメータレンズ２の焦点距離を隔てて配置されている。
アクチュエータ６は、例えば、ボイスコイルなどによって構成されているが、これに限られない。
リニアエンコーダ７は、フォーカシングレンズ５の外縁部においてフォーカシングレンズ５の移動方向と平行に付設されたスケール７Ａと、このスケール７Ａの変位を検出して変位に対応した２相正弦波信号を出力する検出ヘッド部７Ｂとを含んで構成されている。
受光部８は、光源１とコリメータレンズ２の間に配置されコリメータレンズ２からの光を分割する第１ビームスプリッタ８Ａと、この第１ビームスプリッタ８Ａからの光を二方向に分割する第２ビームスプリッタ８Ｂと、第２ビームスプリッタ８Ｂにより分割された各光の合焦位置よりも前および後にそれぞれ配置された二つのピンホール８Ｃ，８Ｄと、このピンホール８Ｃ，８Ｄを通過した光の光量をそれぞれ検出する例えばフォトダイオードなどの受光素子８Ｅ，８Ｆとを備えて構成されている。
二つのピンホール８Ｃ，８Ｄは、第２ビームスプリッタ８Ｂにより分割された一方の光に対しては焦点前に配置され、他方の光に対しては焦点後に配置されている。測定面４Ａからの反射光は、フォーカシングレンズ５およびコリメータレンズ２を照射光とは逆に進んで受光部８に入射する。測定面４Ａがフォーカシングレンズ５の焦点位置よりも遠くなった場合には測定面４Ａからの反射光が焦点の手前で結像し、測定面４Ａがフォーカシングレンズ５の焦点位置よりも近くなった場合には測定面４Ａからの反射光が焦点よりも後ろ側で結像する。従って、焦点の前後に配置されたピンホール８Ｃ，８Ｄを通過する光量が、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離に応じてそれぞれ変化される。
二つのピンホール８Ｃ，８Ｄは、第２ビームスプリッタ８Ｂにより分割された一方の光に対しては焦点前に配置され、他方の光に対しては焦点後に配置されている。測定面４Ａからの反射光は、フォーカシングレンズ５およびコリメータレンズ２を照射光とは逆に進んで受光部８に入射する。測定面４Ａがフォーカシングレンズ５の焦点位置よりも遠くなった場合には測定面４Ａからの反射光が焦点の手前で結像し、測定面４Ａがフォーカシングレンズ５の焦点位置よりも近くなった場合には測定面４Ａからの反射光が焦点よりも後ろ側で結像する。従って、焦点の前後に配置されたピンホール８Ｃ，８Ｄを通過する光量が、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離に応じてそれぞれ変化される。
信号処理回路９は、受光素子８Ｅ，８Ｆから出力される受光信号に基づいて、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離に応じてＳ字状に変化するデフォーカス信号を生成する。
具体的には、受光素子８Ｅ，８Ｆから出力される受光信号に対し、これらの差と和とを生成したのち、その差を和で除算することによりＳ字状のデフォーカス信号を生成する。デフォーカス信号は、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離が焦点距離に等しいときにゼロクロス値を示し、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離が焦点距離からずれるに従って急峻に変化してＳ字状のカーブを描く。
具体的には、受光素子８Ｅ，８Ｆから出力される受光信号に対し、これらの差と和とを生成したのち、その差を和で除算することによりＳ字状のデフォーカス信号を生成する。デフォーカス信号は、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離が焦点距離に等しいときにゼロクロス値を示し、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離が焦点距離からずれるに従って急峻に変化してＳ字状のカーブを描く。
図１の構成において、光源１から発射された光は、コリメータレンズ２によって平行光とされる。コリメータレンズ２を通過した光は、フォーカシングレンズ５に入射され、測定面４Ａに照射される。測定面４Ａから反射された光は、フォーカシングレンズ５を通過し、コリメータレンズ２を通過する。コリメータレンズ２を通過した光は、第１ビームスプリッタ８Ａによって光路分割され、この分割された光のうち一方は、さらに第２ビームスプリッタ８Ｂによって分割される。第２ビームスプリッタ８Ｂによって分割された光はそれぞれピンホール８Ｃ，８Ｄを通過した後、受光素子８Ｅ，８Ｆに入射される。受光素子８Ｅ，８Ｆからの受光信号に基づき、信号処理回路９、サーボ回路１０およびアクチュエータ６を介して、フォーカシングレンズ５を通過した光が測定面４Ａで結像するようにフォーカシングレンズ５の位置が制御される。
コリメータレンズ２からフォーカシングレンズ５に入射される光が平行光であることから、フォーカシングレンズ５を通過した光が測定面４Ａで結像するとき、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離はフォーカシングレンズ５の焦点距離で一定となる。よって、測定面４Ａの形状に応じて変位するフォーカシングレンズ５の位置変化をリニアエンコーダ７によって測定すれば、測定面４Ａの形状を知ることができる。
コリメータレンズ２からフォーカシングレンズ５に入射される光が平行光であることから、フォーカシングレンズ５を通過した光が測定面４Ａで結像するとき、フォーカシングレンズ５と測定面４Ａとの距離はフォーカシングレンズ５の焦点距離で一定となる。よって、測定面４Ａの形状に応じて変位するフォーカシングレンズ５の位置変化をリニアエンコーダ７によって測定すれば、測定面４Ａの形状を知ることができる。
＜サーボ回路１０の構成：図２の説明＞
サーボ回路１０は、図２に示すように、信号処理回路９からのデフォーカス信号を入力とする速度制限手段としてのブレーキ用電圧印加部１１と、制御器１２と、アクチュエータ６を作動させるアクチュエータドライバ１３と、リニアエンコーダ７からの変位信号をアナログ演算し、フォーカシングレンズ５の速さ信号を生成する速さ検出手段としての速さ検出部１４と、リニアエンコーダ７からの変位信号を計数して出力するための演算部１５と、この演算部１５からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１６と、このＤ／Ａコンバータ１６からのアナログ信号をアナログ微分演算して速度出力を求め、この速度出力の符号からフォーカシングレンズ５の移動方向判定を行う移動方向検出手段としての移動方向検出部１７と、Ｄ／Ａコンバータ１６からのアナログ信号の絶対値を取り移動端接近判定を行う移動端近接判定手段としての移動端近接判定部１９と、速さ検出部１４で生成された速さ信号と移動方向判別部１７で得られた速度の符号からフォーカシングレンズ５の移動速度が、予め設定した制限速度以上であるか否かを、移動方向別に判定するオーバースピード判定手段としてのオーバースピード判定部１８とから構成されている。
サーボ回路１０は、図２に示すように、信号処理回路９からのデフォーカス信号を入力とする速度制限手段としてのブレーキ用電圧印加部１１と、制御器１２と、アクチュエータ６を作動させるアクチュエータドライバ１３と、リニアエンコーダ７からの変位信号をアナログ演算し、フォーカシングレンズ５の速さ信号を生成する速さ検出手段としての速さ検出部１４と、リニアエンコーダ７からの変位信号を計数して出力するための演算部１５と、この演算部１５からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１６と、このＤ／Ａコンバータ１６からのアナログ信号をアナログ微分演算して速度出力を求め、この速度出力の符号からフォーカシングレンズ５の移動方向判定を行う移動方向検出手段としての移動方向検出部１７と、Ｄ／Ａコンバータ１６からのアナログ信号の絶対値を取り移動端接近判定を行う移動端近接判定手段としての移動端近接判定部１９と、速さ検出部１４で生成された速さ信号と移動方向判別部１７で得られた速度の符号からフォーカシングレンズ５の移動速度が、予め設定した制限速度以上であるか否かを、移動方向別に判定するオーバースピード判定手段としてのオーバースピード判定部１８とから構成されている。
本実施形態のサーボ回路１０では、速度制限を行うために、ブレーキ用電圧印加部１１、速さ検出部１４、移動方向検出部１７、移動端近接判定部１９、および、オーバースピード判定部１８が、従来のサーボ回路に対して新たに付加されている点に特徴がある。
以下、これらのブレーキ用電圧印加部１１、速さ検出部１４、移動方向検出部１７、移動端近接判定部１９、オーバースピード判定部１８の具体的な回路構成について、詳述する。
以下、これらのブレーキ用電圧印加部１１、速さ検出部１４、移動方向検出部１７、移動端近接判定部１９、オーバースピード判定部１８の具体的な回路構成について、詳述する。
＜ブレーキ用電圧印加部１１の構成：図３の説明＞
ブレーキ用電圧印加部１１は、図３に示すように、４つのアナログスイッチ２１，２２，２３，２４（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４と記載する場合もある）と、３つのレートリミッタ２５，２６，２７と、２つのゲインアンプ２８，２９と、４つの加算器３０，３１，３２，３３とを含んで構成されている。
デフォーカス信号を制御器１２へ伝達する経路に、スイッチ２１，２２および加算器３０，３１が順次直列に接続されている。
スイッチ２１の出力端子とスイッチ２２の他方の入力端子ｂとの間には、レートリミッタ２５が並列に挿入されている。
加算器３０の他方の入力端子には、加算器３２が接続されている。加算器３２の一方の入力端子には、スイッチ２３を介してブレーキ用電源（図示省略）からのプラス側オーバースピードブレーキ用電圧（フォーカシングレンズが移動範囲上端に近接したときに加えるブレーキ用電圧）が与えれている。スイッチ２３の他方の入力端子ｂには、０Ｖが与えられている。加算器３２の他方の入力端子には、レートリミッタ２６およびゲインアンプ２８を介してスイッチ２３の出力端子が接続されている。
加算器３１の他方の入力端子には、加算器３３が接続されている。加算器３３の一方の入力端子には、スイッチ２４を介してマイナス側オーバースピードブレーキ用電圧（フォーカシングレンズが移動範囲下端に近接したときに加えるブレーキ用電圧）が与えられている。スイッチ２４の他方の入力端子には、０Ｖが与えられている。加算器３３の他方の入力端子には、レートリミッタ２７およびゲインアンプ２９を介してスイッチ２４の出力端子が接続されている。
ブレーキ用電圧印加部１１は、図３に示すように、４つのアナログスイッチ２１，２２，２３，２４（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４と記載する場合もある）と、３つのレートリミッタ２５，２６，２７と、２つのゲインアンプ２８，２９と、４つの加算器３０，３１，３２，３３とを含んで構成されている。
デフォーカス信号を制御器１２へ伝達する経路に、スイッチ２１，２２および加算器３０，３１が順次直列に接続されている。
スイッチ２１の出力端子とスイッチ２２の他方の入力端子ｂとの間には、レートリミッタ２５が並列に挿入されている。
加算器３０の他方の入力端子には、加算器３２が接続されている。加算器３２の一方の入力端子には、スイッチ２３を介してブレーキ用電源（図示省略）からのプラス側オーバースピードブレーキ用電圧（フォーカシングレンズが移動範囲上端に近接したときに加えるブレーキ用電圧）が与えれている。スイッチ２３の他方の入力端子ｂには、０Ｖが与えられている。加算器３２の他方の入力端子には、レートリミッタ２６およびゲインアンプ２８を介してスイッチ２３の出力端子が接続されている。
加算器３１の他方の入力端子には、加算器３３が接続されている。加算器３３の一方の入力端子には、スイッチ２４を介してマイナス側オーバースピードブレーキ用電圧（フォーカシングレンズが移動範囲下端に近接したときに加えるブレーキ用電圧）が与えられている。スイッチ２４の他方の入力端子には、０Ｖが与えられている。加算器３３の他方の入力端子には、レートリミッタ２７およびゲインアンプ２９を介してスイッチ２４の出力端子が接続されている。
なお、レートリミッタ２５，２６，２７は、単位時間あたりの電圧変化率がある値以下とする制限回路である。
また、以下の説明において、Ｖ，ＶＥ，ＶＬ１，ＶＬ２は、次の内容を意味する。
Ｖ ：フォーカシングレンズの移動速度、
ＶＥ ：リニアエンコーダ誤計数速度、
ＶＬ１：リニアエンコーダ誤計数速度にマージンを見込んだ第１制限速度、
ＶＬ２：リニアエンコーダ誤計数速度にマージンを見込んだ第２制限速度
（移動端での衝突衝撃を緩和できる速度）、
である。
また、これらは、次の関係に設定されている。
ＶＬ２＜ＶＬ１＜ＶＥ
また、以下の説明において、Ｖ，ＶＥ，ＶＬ１，ＶＬ２は、次の内容を意味する。
Ｖ ：フォーカシングレンズの移動速度、
ＶＥ ：リニアエンコーダ誤計数速度、
ＶＬ１：リニアエンコーダ誤計数速度にマージンを見込んだ第１制限速度、
ＶＬ２：リニアエンコーダ誤計数速度にマージンを見込んだ第２制限速度
（移動端での衝突衝撃を緩和できる速度）、
である。
また、これらは、次の関係に設定されている。
ＶＬ２＜ＶＬ１＜ＶＥ
（１）フォーカシングレンズが移動端に近接していないとき
(1-1)Ｖ＜ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
(1-2) Ｖ≧ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替
（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して接続）
また、ブレーキを掛けている間に、デフォーカス信号が急変化し、ブレー
キ用電圧を打ち消してしまうのを防ぐために、ブレーキオン中のみ、デフ
ォーカス信号に制限を設けている。ブレーキ動作時のみ、（レートリミッ
タ２５の制限値）＜レートリミッタ２６，２７の制限値）という、２水準
のレートリミッタが動作するようにし、確実に、ブレーキ用電圧がデフォ
ーカス信号に勝るようにされている。
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替（プラス側オーバース
ピードブレーキ用電圧オン：印加）
ＳＷ４：入力端子ｂに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替（プラス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ＳＷ４：入力端子ａに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オン）
ブレーキ用電圧は、速度の向きに応じて逆符号の固定電圧をＰＩ（正しく
は、Ｉではなくレートリミッタ）である。ＰＩ動作に近い形で動作させる
ことにより、オン／オフの断続的な動作があっても円滑に制御を行うこと
ができる。
(1-1)Ｖ＜ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
(1-2) Ｖ≧ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替
（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して接続）
また、ブレーキを掛けている間に、デフォーカス信号が急変化し、ブレー
キ用電圧を打ち消してしまうのを防ぐために、ブレーキオン中のみ、デフ
ォーカス信号に制限を設けている。ブレーキ動作時のみ、（レートリミッ
タ２５の制限値）＜レートリミッタ２６，２７の制限値）という、２水準
のレートリミッタが動作するようにし、確実に、ブレーキ用電圧がデフォ
ーカス信号に勝るようにされている。
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替（プラス側オーバース
ピードブレーキ用電圧オン：印加）
ＳＷ４：入力端子ｂに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替（プラス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ＳＷ４：入力端子ａに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オン）
ブレーキ用電圧は、速度の向きに応じて逆符号の固定電圧をＰＩ（正しく
は、Ｉではなくレートリミッタ）である。ＰＩ動作に近い形で動作させる
ことにより、オン／オフの断続的な動作があっても円滑に制御を行うこと
ができる。
（２）フォーカシングレンズが移動端に近接しているとき
(2-1)Ｖ＜ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
(2-2) Ｖ≧ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して
接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替（プラス側オーバース
ピードブレーキ用電圧オン：印加）
ＳＷ４：入力端子ｂに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替（プラス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ＳＷ４：入力端子ａに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オン）
(2-1)Ｖ＜ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
(2-2) Ｖ≧ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して
接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替（プラス側オーバース
ピードブレーキ用電圧オン：印加）
ＳＷ４：入力端子ｂに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替（プラス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オフ）
ＳＷ４：入力端子ａに切替（マイナス側オーバー
スピードブレーキ用電圧オン）
＜速さ検出部１４の構成：図４の説明＞
リニアエンコーダ７からの出力（変位に応じてリニアエンコーダから出力される９０度位相差をもった２相正弦波信号：Ａ相信号およびＢ相信号）が速さ検出部１４に入力される。
速さ検出部１４、図４に示すように、オフセット調整回路４１Ａ，４１Ｂと、微分器４２Ａと、ローパスフィルタ４３Ａ，４３Ｂと、半波整流回路４４Ａと、全波整流回路４５Ｂ，オフセット加算回路４６Ｂ，半波整流回路４７Ｂおよびオフセット減算回路４８Ｂと、割算器４９とを含んで構成されている。
リニアエンコーダ７からの出力（変位に応じてリニアエンコーダから出力される９０度位相差をもった２相正弦波信号：Ａ相信号およびＢ相信号）が速さ検出部１４に入力される。
速さ検出部１４、図４に示すように、オフセット調整回路４１Ａ，４１Ｂと、微分器４２Ａと、ローパスフィルタ４３Ａ，４３Ｂと、半波整流回路４４Ａと、全波整流回路４５Ｂ，オフセット加算回路４６Ｂ，半波整流回路４７Ｂおよびオフセット減算回路４８Ｂと、割算器４９とを含んで構成されている。
ここで、速さ検出部１４に入力されるＡ相信号を正弦波（移動する向きによって位相は反転する）、相対的に９０度の位相差をもったＢ相信号を余弦波とする。
（11）Ａ相信号およびＢ相信号ともに、オフセット電圧を調整して０Ｖにする（オフセッ
ト調整回路４１Ａ，４１Ｂ）。
（12）Ａ相信号をアナログ演算で微分する（微分器４２Ａ）。すると、
ｉ）Ａ相信号の位相は、Ｂ相信号と同相または逆相の余弦波になる（三角関数の
特性による）。
ii）Ａ相信号の振幅は、スケールの移動速度に比例して増幅される。
（正弦波周波数∝スケール移動速度、微分器のゲインは周波数に比例から）
（11）Ａ相信号およびＢ相信号ともに、オフセット電圧を調整して０Ｖにする（オフセッ
ト調整回路４１Ａ，４１Ｂ）。
（12）Ａ相信号をアナログ演算で微分する（微分器４２Ａ）。すると、
ｉ）Ａ相信号の位相は、Ｂ相信号と同相または逆相の余弦波になる（三角関数の
特性による）。
ii）Ａ相信号の振幅は、スケールの移動速度に比例して増幅される。
（正弦波周波数∝スケール移動速度、微分器のゲインは周波数に比例から）
（13）微分器４２Ａの出力の高周波ノイズ（高周波でハイゲインゆえ）除去のために、Ａ
相信号微分出力側にローパスフィルタ４３Ａが挿入されている。また、Ｂ相信号の
位相をＡ相信号と精密に合わせ込むために、Ｂ相信号側にもローパスフィルタ４３
Ｂが挿入されている。こちらのローパスフィルタ４３Ｂについては、カットオフ周
波数がＡ相信号側と同一になるように、可変抵抗器でチューニングできるようにな
っている。
相信号微分出力側にローパスフィルタ４３Ａが挿入されている。また、Ｂ相信号の
位相をＡ相信号と精密に合わせ込むために、Ｂ相信号側にもローパスフィルタ４３
Ｂが挿入されている。こちらのローパスフィルタ４３Ｂについては、カットオフ周
波数がＡ相信号側と同一になるように、可変抵抗器でチューニングできるようにな
っている。
（14）前記（12）（13）が終わった段階で、Ａ相信号電圧をＢ相信号電圧で割算（割算器
４９）すると、
ｉ）互いのもともとの正弦波信号の振幅が分母、分子で相殺される。
（Ａ，Ｂ相共通の振幅変動も相殺）
ii）三角関数（余弦波）が分母、分子で相殺される。
となり、スケール移動速度に比例したゲインに相当する電圧のみを抽出できる（プ
ラス・マイナスの符号付）。
しかし、実際は、割算器４９では「ゼロ割」ができないため、このままでは、正し
い演算出力は得られない。そこで、ゼロ割を回避できるように、次の信号処理で対
応している。
４９）すると、
ｉ）互いのもともとの正弦波信号の振幅が分母、分子で相殺される。
（Ａ，Ｂ相共通の振幅変動も相殺）
ii）三角関数（余弦波）が分母、分子で相殺される。
となり、スケール移動速度に比例したゲインに相当する電圧のみを抽出できる（プ
ラス・マイナスの符号付）。
しかし、実際は、割算器４９では「ゼロ割」ができないため、このままでは、正し
い演算出力は得られない。そこで、ゼロ割を回避できるように、次の信号処理で対
応している。
（15）割算の分子となるＡ相信号は、半波整流（半波整流回路４４Ａ）する。
割算の分母となるＢ相信号は、全波整流（全波整流回路４５Ｂ）→マイナスオフセ
ット加算（オフセット加算回路４６Ｂ）→半波整流（半波整流回路４７Ｂ）→マイ
ナスオフセット減算（オフセット減算回路４８Ｂ）の処理を行う。
このように処理したＡ相信号をＢ相信号で割算すると、割算器４９の出力は、
ｉ）正弦波の半周期に相当する時間は、スケール移動速度に比例したゲインに相
当する電圧
ii）正弦波の残りの半周期に相当する時間が０Ｖ
となる。これは、ゼロ割した場合に比べ、ａ）速度の向きはわからない、ｂ）半周
期分は０Ｖになってしまう、という問題が生じるが、本実施形態では、後段の信号
処理部で対応している。
こうして得られた速度信号は、実際のスケールの動きに対して、ある程度のスピー
ド以上の場合、（スケール信号が高周波の場合）、即時性が高い（応答性が高い）
のが特徴である。１００ｋＨｚ以上での応答周波数で速さ信号を得ることができる
。
ちなみに、他の方法で、スケールから速さ信号を得ようとすると、例えば、Ｆ／
Ｖコンバータ（周波数／速度コンバータ）による方法の場合、リプル平滑化用のロ
ーパスフィルタの影響で応答性が遅くなる、また、ＣＰＵ等でサンプリングして演
算結果を出力する場合、応答性が遅い、あるいは、高価な高速ＣＰＵが必要、とい
った欠点があるが、本実施形態では、これらの欠点もない。
割算の分母となるＢ相信号は、全波整流（全波整流回路４５Ｂ）→マイナスオフセ
ット加算（オフセット加算回路４６Ｂ）→半波整流（半波整流回路４７Ｂ）→マイ
ナスオフセット減算（オフセット減算回路４８Ｂ）の処理を行う。
このように処理したＡ相信号をＢ相信号で割算すると、割算器４９の出力は、
ｉ）正弦波の半周期に相当する時間は、スケール移動速度に比例したゲインに相
当する電圧
ii）正弦波の残りの半周期に相当する時間が０Ｖ
となる。これは、ゼロ割した場合に比べ、ａ）速度の向きはわからない、ｂ）半周
期分は０Ｖになってしまう、という問題が生じるが、本実施形態では、後段の信号
処理部で対応している。
こうして得られた速度信号は、実際のスケールの動きに対して、ある程度のスピー
ド以上の場合、（スケール信号が高周波の場合）、即時性が高い（応答性が高い）
のが特徴である。１００ｋＨｚ以上での応答周波数で速さ信号を得ることができる
。
ちなみに、他の方法で、スケールから速さ信号を得ようとすると、例えば、Ｆ／
Ｖコンバータ（周波数／速度コンバータ）による方法の場合、リプル平滑化用のロ
ーパスフィルタの影響で応答性が遅くなる、また、ＣＰＵ等でサンプリングして演
算結果を出力する場合、応答性が遅い、あるいは、高価な高速ＣＰＵが必要、とい
った欠点があるが、本実施形態では、これらの欠点もない。
＜移動方向検出部１７および移動端近接判定部１９の構成：図５の説明＞
Ｄ／Ａコンバータ１６からのアナログ変位出力（位置に比例したアナログ電圧）が、移動方向検出部１７および移動端近接判定部１９に入力される。
移動端近接判定部１９は、図５に示すように、絶対値回路５１と、コンパレータ５２とを含んで構成されている。移動方向検出部１７は、図５に示すように、バンドエリミネートフィルタ５３と、微分器５４と、コンパレータ５５とを含んで構成されている。
Ｄ／Ａコンバータ１６からのアナログ変位出力（位置に比例したアナログ電圧）が、移動方向検出部１７および移動端近接判定部１９に入力される。
移動端近接判定部１９は、図５に示すように、絶対値回路５１と、コンパレータ５２とを含んで構成されている。移動方向検出部１７は、図５に示すように、バンドエリミネートフィルタ５３と、微分器５４と、コンパレータ５５とを含んで構成されている。
（21）フォーカシングレンズの移動端近接判定
アナログ変位出力（電圧）の大きさ（絶対値回路５１）からの出力が、設定した値
を超えると、つまり、アナログ変位出力（電圧）の大きさが、測定範囲中央（０Ｖ
）から＋または−どちらかへ設定した距離以上離れると、移動端に近接した状態と
判定し（コンパレータ５２で判定し）、移動端近接判定フラグを立てる。
このフラグの状態によって、ブレーキ用電圧印加部１１のＳＷ１、および、オーバ
ースピード判定部１８のＳＷ５が切り替えられる。
アナログ変位出力（電圧）の大きさ（絶対値回路５１）からの出力が、設定した値
を超えると、つまり、アナログ変位出力（電圧）の大きさが、測定範囲中央（０Ｖ
）から＋または−どちらかへ設定した距離以上離れると、移動端に近接した状態と
判定し（コンパレータ５２で判定し）、移動端近接判定フラグを立てる。
このフラグの状態によって、ブレーキ用電圧印加部１１のＳＷ１、および、オーバ
ースピード判定部１８のＳＷ５が切り替えられる。
（22）フォーカシングレンズの移動方向判定
アナログ変位出力をアナログ微分演算（微分器５４で微分演算）し、速度に比例し
たアナログ電圧、つまり、アナログ速度出力を得る。
ここで、アナログ変位出力は、Ｄ／Ａコンバータ１６の出力であるため、サンプリ
ングによる零次ホールド特性を有している。この零次ホールドを、このまま微分す
ると、非常に大きなインパルス状のノイズに変換されてしまう。
そこで、零次ホールド特性のみを、バンドエリミネートフィルタ５３で除去してか
ら、微分演算するようにし、この問題に対処している。
速度信号からは、速度の向きを判定している（プラス速度かマイナス速度かを、コ
ンパレータ５５で判定）。この信号は、後段のオーバースピード判定部１８で使用
される。
アナログ変位出力をアナログ微分演算（微分器５４で微分演算）し、速度に比例し
たアナログ電圧、つまり、アナログ速度出力を得る。
ここで、アナログ変位出力は、Ｄ／Ａコンバータ１６の出力であるため、サンプリ
ングによる零次ホールド特性を有している。この零次ホールドを、このまま微分す
ると、非常に大きなインパルス状のノイズに変換されてしまう。
そこで、零次ホールド特性のみを、バンドエリミネートフィルタ５３で除去してか
ら、微分演算するようにし、この問題に対処している。
速度信号からは、速度の向きを判定している（プラス速度かマイナス速度かを、コ
ンパレータ５５で判定）。この信号は、後段のオーバースピード判定部１８で使用
される。
＜オーバースピード判定部１８の構成：図６の説明＞
速さ検出部１４からの出力（速さ信号）と、移動方向検出部１７からの出力（速度の符号：移動方向）とが、オーバースピード判定部１８に入力されている。
オーバースピード判定部１８は、３つのコンパレータ６１，６２，６５と、２つの片方向性ローパスフィルタ６３，６４と、ＡＮＤ回路６６と、ＯＲ回路６７と、減算回路６８と、プラス電圧抽出回路６９とを含んで構成されている。
速さ検出部１４からの出力（速さ信号）と、移動方向検出部１７からの出力（速度の符号：移動方向）とが、オーバースピード判定部１８に入力されている。
オーバースピード判定部１８は、３つのコンパレータ６１，６２，６５と、２つの片方向性ローパスフィルタ６３，６４と、ＡＮＤ回路６６と、ＯＲ回路６７と、減算回路６８と、プラス電圧抽出回路６９とを含んで構成されている。
（31）スケール信号から生成した速度信号に対して、矩形波の電圧高さ（速度に比例）が
、制限速度を超えているかどうかを、コンパレータ６１，６２で判定する。
コンパレータ６１は、矩形波の電圧高さが、フォーカシングレンズが移動端に近接
していない場合の第１制限速度ＶＬ１以上であるか否かを判定する。
コンパレータ６２は、矩形波の電圧高さが、フォーカシングレンズが移動端に近接
している場合の第２制限速度ＶＬ２以上であるか否かを判定する。
、制限速度を超えているかどうかを、コンパレータ６１，６２で判定する。
コンパレータ６１は、矩形波の電圧高さが、フォーカシングレンズが移動端に近接
していない場合の第１制限速度ＶＬ１以上であるか否かを判定する。
コンパレータ６２は、矩形波の電圧高さが、フォーカシングレンズが移動端に近接
している場合の第２制限速度ＶＬ２以上であるか否かを判定する。
（32）片方向性ローパスフィルタ６３，６４は、ＣＲ１次ローパスフィルタのＲに並列に
ダイオードを接続したものである。入力電圧上昇時はダイレクトに電圧を出力し、
電圧降下時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する。コンパレータ６１，
６２のハイレベルの時間を引き延ばす役割を与えている。
ダイオードを接続したものである。入力電圧上昇時はダイレクトに電圧を出力し、
電圧降下時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する。コンパレータ６１，
６２のハイレベルの時間を引き延ばす役割を与えている。
（33）どちらのコンパレータ６１，６２を使うかは、スイッチＳＷ５で選択される。スイ
ッチＳＷ５は、移動端近接判定部１９の移動端近接判定フラグの状態によって切り
替えられる。
（34）コンパレータ６５は、スイッチＳＷ５より前段のコンパレータ６１，６２からの出
力を波形整形する目的で設けられている。
ッチＳＷ５は、移動端近接判定部１９の移動端近接判定フラグの状態によって切り
替えられる。
（34）コンパレータ６５は、スイッチＳＷ５より前段のコンパレータ６１，６２からの出
力を波形整形する目的で設けられている。
（35）ＡＮＤ回路６６、ＯＲ回路６７、減算回路６８、プラス電圧抽出回路６９は、３種
類のオーバースピードフラグを生成するために設けられている。つまり、ＡＮＤ回
路前段のコンパレータ６５の出力を（Ａ）、ＡＮＤ回路６６からの出力を（Ｂ）、
プラス電圧抽出回路６９からの出力を（Ｃ）としている。
（Ａ）：±ＶＬ１または±ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ２の切替用信号である。
（Ｂ）：＋ＶＬ１または＋ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ３の切替用信号である。
（Ｃ）：−ＶＬ１または−ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ４の切替用信号である。
類のオーバースピードフラグを生成するために設けられている。つまり、ＡＮＤ回
路前段のコンパレータ６５の出力を（Ａ）、ＡＮＤ回路６６からの出力を（Ｂ）、
プラス電圧抽出回路６９からの出力を（Ｃ）としている。
（Ａ）：±ＶＬ１または±ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ２の切替用信号である。
（Ｂ）：＋ＶＬ１または＋ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ３の切替用信号である。
（Ｃ）：−ＶＬ１または−ＶＬ２のオーバースピードフラグ。
ブレーキ用電圧印加部１１のスイッチＳＷ４の切替用信号である。
＜本実施形態の光学式変位測定器の基本動作説明＞
被測定物４の測定面４Ａの追従測定において、段差や急傾斜面などの測定面４Ａを追従測定すると、フォーカシングレンズ５の移動速度が過大になる。すると、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが速さ検出部１４によって検出されたのち、オーバースピード判定部１８によって、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが予め設定された第１制限速度ＶＬ１、第２制限速度ＶＬ２を超えているか否か、および、その制限速度を超えている移動速度Ｖの移動方向が上端側か下端側かが判定される。
また、移動端近接判定部１９において、フォーカシングレンズ５が移動範囲の移動端、つまり、上端または下端に近接しているか否かが判定される。
ブレーキ用電圧印加部１１では、これらのオーバースピード判定部１８の判定結果、および、移動端近接判定部１９の判定結果に基づいて、スイッチ２１（ＳＷ１），２２（ＳＷ２），２３（ＳＷ３），２４（ＳＷ４）が切り替えられる。
被測定物４の測定面４Ａの追従測定において、段差や急傾斜面などの測定面４Ａを追従測定すると、フォーカシングレンズ５の移動速度が過大になる。すると、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが速さ検出部１４によって検出されたのち、オーバースピード判定部１８によって、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが予め設定された第１制限速度ＶＬ１、第２制限速度ＶＬ２を超えているか否か、および、その制限速度を超えている移動速度Ｖの移動方向が上端側か下端側かが判定される。
また、移動端近接判定部１９において、フォーカシングレンズ５が移動範囲の移動端、つまり、上端または下端に近接しているか否かが判定される。
ブレーキ用電圧印加部１１では、これらのオーバースピード判定部１８の判定結果、および、移動端近接判定部１９の判定結果に基づいて、スイッチ２１（ＳＷ１），２２（ＳＷ２），２３（ＳＷ３），２４（ＳＷ４）が切り替えられる。
（１）フォーカシングレンズが移動端に近接していないとき
(1-1)Ｖ＜ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
となる。これにより、デフォーカス信号がダイレクトに制御器１２に伝達されるとと
もに、ブレーキ用電圧が制御器１２には印加されないため、通常のサーボ機構の動作
が実行される。
(1-1)Ｖ＜ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ａに切替（デフォーカス信号をダイレクトに接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：入力端子ｂに切替（ブレーキ用電圧不印加＝０Ｖ加算）
となる。これにより、デフォーカス信号がダイレクトに制御器１２に伝達されるとと
もに、ブレーキ用電圧が制御器１２には印加されないため、通常のサーボ機構の動作
が実行される。
(1-2) Ｖ≧ＶＬ１であれば、
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替
（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替
ＳＷ４：入力端子ｂに切替
となる。これにより、デフォーカス信号がレートリミッタ２５によって制限されて制
御器１２に伝達されるとともに、制御器１２にはプラス側オーバースピードブレーキ
用電圧が印加されるため、フォーカシングレンズ５の移動速度が減速される。
やがて、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが第１制限速度ＶＬ１未満になり、 これがオーバースピード判定部１８において判定されると、ＳＷ２：入力端子ａ、Ｓ
Ｗ３：入力端子ｂにそれぞれ切替られる。すると、デフォーカス信号がダイレクトに
制御器１２に伝達されるとともに、制御器１２に印加されていたブレーキ用電圧がオ
フされる。また、
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替
ＳＷ４：入力端子ａに切替
となるから、上端への移動と同様な動作が実行される。
ＳＷ１：オン（デフォーカス信号を伝達）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替
（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ１超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替
ＳＷ４：入力端子ｂに切替
となる。これにより、デフォーカス信号がレートリミッタ２５によって制限されて制
御器１２に伝達されるとともに、制御器１２にはプラス側オーバースピードブレーキ
用電圧が印加されるため、フォーカシングレンズ５の移動速度が減速される。
やがて、フォーカシングレンズ５の移動速度Ｖが第１制限速度ＶＬ１未満になり、 これがオーバースピード判定部１８において判定されると、ＳＷ２：入力端子ａ、Ｓ
Ｗ３：入力端子ｂにそれぞれ切替られる。すると、デフォーカス信号がダイレクトに
制御器１２に伝達されるとともに、制御器１２に印加されていたブレーキ用電圧がオ
フされる。また、
ii）マイナス側ＶＬ１超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替
ＳＷ４：入力端子ａに切替
となるから、上端への移動と同様な動作が実行される。
従って、段差や急傾斜面などの測定面を追従測定しても、フォーカシングレンズ５の移動速度が予め設定された第１制限速度以上になると、速度制限手段によって、アクチュエータ６が制御されフォーカシングレンズ５の移動速度が減速されるから、位置検出手段の誤検出を防止できる。
更に、速度制限にあたって、サーボの応答性が１ｋHz以上の応答性であっても、測定面の変位がランダムであっても、狭いデフォーカス範囲しか存在しないデフォーカス信号の内外に偏差が出入りするような状況があっても、速度制限を実現することができる。
更に、速度制限にあたって、サーボの応答性が１ｋHz以上の応答性であっても、測定面の変位がランダムであっても、狭いデフォーカス範囲しか存在しないデフォーカス信号の内外に偏差が出入りするような状況があっても、速度制限を実現することができる。
（２）フォーカシングレンズが移動端に近接しているとき
(2-1)Ｖ＜ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
となる。すると、デフォーカス信号の伝達が遮断される結果、フォーカシングレンズ
５の移動速度の急加速を抑制できる。
(2-1)Ｖ＜ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
となる。すると、デフォーカス信号の伝達が遮断される結果、フォーカシングレンズ
５の移動速度の急加速を抑制できる。
(2-2) Ｖ≧ＶＬ２であれば、
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して
接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ２超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替
ＳＷ４：入力端子ｂに切替
となる。これにより、デフォーカス信号の伝達が遮断された状態において、プラス側
オーバースピードブレーキ用電圧が制御器１２に印加されるため、フォーカシングレ
ンズの移動速度は減速される。また、
ii）マイナス側ＶＬ２超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替
ＳＷ４：入力端子ａに切替
となるから、上端への移動と同様な動作が実行される。
ＳＷ１：オフ（デフォーカス信号を断つ）
ＳＷ２：入力端子ｂに切替（デフォーカス信号をレートリミッタ２５を通して
接続）
ＳＷ３，ＳＷ４：
ｉ）プラス側ＶＬ２超過時 →ＳＷ３：入力端子ａに切替
ＳＷ４：入力端子ｂに切替
となる。これにより、デフォーカス信号の伝達が遮断された状態において、プラス側
オーバースピードブレーキ用電圧が制御器１２に印加されるため、フォーカシングレ
ンズの移動速度は減速される。また、
ii）マイナス側ＶＬ２超過時→ＳＷ３：入力端子ｂに切替
ＳＷ４：入力端子ａに切替
となるから、上端への移動と同様な動作が実行される。
従って、フォーカシングレンズ５が移動範囲の上下端に近接すると、ブレーキ用電圧印加部１１によって、アクチュエータ６が制御されフォーカシングレンズ５の移動速度が減速される。また、フォーカシングレンズ５が移動範囲の上下端に近接した状態において、フォーカシングレンズ５の移動速度が第２制限速度ＶＬ２以上と判定されると、アクチュエータ６が制御されてフォーカシングレンズ５の移動速度が更に低速に減速されるから、フォーカシングレンズ５の上下端への衝突を緩和できる。そのため、フォーカシングレンズ案内軸のずれが発生するのを防ぐことができる。
＜変形例＞
本発明の光学式変位測定器は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
上記実施形態では、リニアエンコーダ７の位置情報を利用してフォーカシングレンズ５の速さ情報を検出するようにしたが、フォーカシングレンズ５の速さを検出する速さ検出手段を別に設けるようにしてもよい。
上記実施形態では、フォーカシングレンズ５が上下方向へ移動する構造であったが、水平方向、あるは、斜め方向へ移動するタイプであっても適用可能である。
本発明の光学式変位測定器は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
上記実施形態では、リニアエンコーダ７の位置情報を利用してフォーカシングレンズ５の速さ情報を検出するようにしたが、フォーカシングレンズ５の速さを検出する速さ検出手段を別に設けるようにしてもよい。
上記実施形態では、フォーカシングレンズ５が上下方向へ移動する構造であったが、水平方向、あるは、斜め方向へ移動するタイプであっても適用可能である。
上記実施形態では、オーバースピード判定部１８を、３つのコンパレータ６１，６２，６５と、２つの片方向性ローパスフィルタ６３，６４と、ＡＮＤ回路６６と、ＯＲ回路６７と、減算回路６８と、プラス電圧抽出回路６９とを含んで構成したが、これに限らず、他の構成であってもよい。例えば、フォーカシングレンズ５の移動方向別に判定することなく、単に、フォーカシングレンズ５の移動速さが予め設定された第１、第２制限速さ以上であるか否かを判定する構成であってもよい。
上記実施形態では、ブレーキ用電圧印加部１１を、４つのアナログスイッチ２１，２２，２３，２４と、３つのレートリミッタ２５，２６，２７と、２つのゲインアンプ２８，２９と、４つの加算器３０，３１，３２，３３とを含んで構成したが、これに限らず、他の構成であってもよい。例えば、フォーカシングレンズ５の移動手段に機械的なブレーキ機構を付加して、フォーカシングレンズ５の移動速度を減速するような構成であってもよい。
上記実施形態において、受光部８は、ピンホール法以外にも採用できる。例えば、本出願人による特願２００１−１７５７５１において提案されるように、光軸を挟んで対向配置された二つのフォトダイオードの受光信号に基づく方法などが考えられる。
上記実施形態では、受光部８の第１ビームスプリッタ８Ａを、光源１とコリメータレンズ２との間の光路上に配置したが、これに限らず、第１ビームスプリッタ８Ａをコリメータレンズ２とフォーカシングレンズ５との間の光路上に配置しても同様な効果が期待できる。
上記実施形態では、受光部８の第１ビームスプリッタ８Ａを、光源１とコリメータレンズ２との間の光路上に配置したが、これに限らず、第１ビームスプリッタ８Ａをコリメータレンズ２とフォーカシングレンズ５との間の光路上に配置しても同様な効果が期待できる。
本発明は、被測定物の寸法や形状を測定する表面形状測定装置などに利用できる。
１…光源、
２…コリメータレンズ、
４…被測定物、
４Ａ…測定面、
５…フォーカシングレンズ
６…アクチュエータ（移動手段）、
７…リニアエンコーダ（位置検出手段）
１１…ブレーキ用電圧印加部（速度制限手段）
１２…制御器、
１４…速さ検出部（速さ検出手段）、
１７…移動方向検出部（移動方向検出手段）、
１８…オーバースピード判定部（オーバースピード判定手段）、
１９…移動端近接判定部（移動端近接判定手段）
２１…アナログスイッチ（第１スイッチ）、
２２…アナログスイッチ（第２スイッチ）、
２３，２４…アナログスイッチ（第３スイッチ）、
２５…レートリミッタ（第１レートリミッタ）、
２６，２７…レートリミッタ（第２レートリミッタ）、
４２Ａ…微分器、
４４Ａ…半波整流回路、
４５Ｂ…全波整流回路、
４７Ｂ…半波整流回路、
４９…割算器、
５１…絶対値回路、
５２…コンパレータ、
６１…第１コンパレータ、
６２…第２コンパレータ、
６３…第１片方向性ローパスフィルタ、
６４…第２片方向性ローパスフィルタ、
Ｖ…フォーカシングレンズの移動速度、
ＶＬ１…第１制限速度、
ＶＬ２…第２制限速度。
２…コリメータレンズ、
４…被測定物、
４Ａ…測定面、
５…フォーカシングレンズ
６…アクチュエータ（移動手段）、
７…リニアエンコーダ（位置検出手段）
１１…ブレーキ用電圧印加部（速度制限手段）
１２…制御器、
１４…速さ検出部（速さ検出手段）、
１７…移動方向検出部（移動方向検出手段）、
１８…オーバースピード判定部（オーバースピード判定手段）、
１９…移動端近接判定部（移動端近接判定手段）
２１…アナログスイッチ（第１スイッチ）、
２２…アナログスイッチ（第２スイッチ）、
２３，２４…アナログスイッチ（第３スイッチ）、
２５…レートリミッタ（第１レートリミッタ）、
２６，２７…レートリミッタ（第２レートリミッタ）、
４２Ａ…微分器、
４４Ａ…半波整流回路、
４５Ｂ…全波整流回路、
４７Ｂ…半波整流回路、
４９…割算器、
５１…絶対値回路、
５２…コンパレータ、
６１…第１コンパレータ、
６２…第２コンパレータ、
６３…第１片方向性ローパスフィルタ、
６４…第２片方向性ローパスフィルタ、
Ｖ…フォーカシングレンズの移動速度、
ＶＬ１…第１制限速度、
ＶＬ２…第２制限速度。
Claims (5)
- コリメータレンズによって平行光とされた光源からの光を測定面に向けて照射するとともに前記測定面からの反射光を受けるフォーカシングレンズと、前記フォーカシングレンズを光軸に沿って移動させる移動手段と、前記フォーカシングレンズの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記測定面から反射され前記フォーカシングレンズを通過した光の焦点位置に基づいて、前記フォーカシングレンズの焦点位置と前記測定面との位置ずれを認識するとともに、前記フォーカシングレンズの焦点位置が前記測定面に一致するように前記移動手段を制御する光学式変位測定器において、
前記フォーカシングレンズの移動時の速さを検出する速さ検出手段と、
前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことを検出する移動端近接判定手段と、
前記速さ検出手段によって検出された前記フォーカシングレンズの速さが予め設定された第１制限速さ以上であるか否か、および、前記第１制限速さを大きさとする第１制限速度よりも低速な第２制限速度以上であるか否かを判定するオーバースピード判定手段と、
前記オーバースピード判定手段によって判定された前記フォーカシングレンズの速さに応じて、前記移動手段を制御して前記フォーカシングレンズの速さを減速する速度制限手段とを備え、
前記速度制限手段は、前記フォーカシングレンズの焦点位置と前記測定面との位置ずれに基づくデフォーカス信号を、前記移動手段の制御器に与える経路に直列に挿入された第１スイッチと、前記第１スイッチの出力端に接続された第１レートリミッタと、前記第１スイッチの出力端および前記第１レートリミッタの出力端のいずれかを選択的に前記制御器に接続する第２スイッチと、前記第２スイッチと前記制御器との間の経路に接続されたブレーキ用電圧印加回路とを備え、
前記ブレーキ用電圧印加回路は、ブレーキ用電圧および０Ｖのいずれかを選択的に前記制御器に接続する第３スイッチと、前記第３スイッチの出力端と前記制御器との間に並列に接続された第２レートリミッタとを含んで構成され、
前記第１スイッチは、前記移動端近接判定手段によって前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したと判定された際には、オフされ、
前記第２スイッチは、前記オーバースピード判定手段によって前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度以上と判定された際には、前記第１レートリミッタの出力端を前記制御器に接続し、
前記第３スイッチは、前記オーバースピード判定手段によって前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度および第２制限速度のいずれか以上と判定された際には、前記ブレーキ用電圧を前記制御器に接続する、
ことを特徴とする光学式変位測定器。 - 請求項１に記載の光学式変位測定器において、
前記フォーカシングレンズの移動方向を検出する移動方向検出手段を更に備え、
前記オーバースピード判定手段は、前記移動方向検出手段によって検出された前記フォーカシングレンズの移動方向毎に、前記フォーカシングレンズの速さを判定する、
ことを特徴とする光学式変位測定器。 - 請求項１または請求項２に記載の光学式変位測定器において、
前記オーバースピード判定手段は、前記位置検出手段の出力から生成された前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第１制限速度以上であるか否かを判定する第１コンパレータと、前記第１コンパレータの出力を入力としその第１コンパレータの出力上昇時はダイレクトに出力するとともに出力下降時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する第１片方向性ローパスフィルタと、前記フォーカシングレンズの移動速度が前記第２制限速度以上であるか否かを判定する第２のコンパレータと、前記第２コンパレータの出力を入力としその第２コンパレータの出力上昇時はダイレクトに出力するとともに出力下降時はローパスフィルタ特性を通過させて出力する第２片方向性ローパスフィルタとを備え、
前記第１片方向性ローパスフィルタを通して出力される前記第１コンパレータの出力によって前記第２スイッチおよび第３スイッチを切り替え、
前記第２片方向性ローパスフィルタを通して出力される前記第２コンパレータの出力によって前記第３スイッチを切り替える、
ことを特徴とする光学式変位測定器。 - 請求項１または請求項２に記載の光学式変位測定器において、
前記移動端近接判定手段は、前記位置検出手段の位置情報の絶対値を得る絶対値回路と、前記絶対値回路で得られた絶対値が予め設定した設定値を超えたか否かを判定し前記絶対値が設定値を超えたとき、前記フォーカシングレンズが移動範囲の移動端に近接したことを表す信号を出力する第３コンパレータとを含んで構成され、
前記第３コンパレータの出力によって前記第１スイッチをオフする、
ことを特徴とする光学式変位測定器。 - 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学式変位測定器において、
前記速さ検出手段は、前記位置検出手段からの９０度位相の異なる２相正弦波信号の一方を微分演算する微分器と、前記微分器の出力を半波整流する第１半波整流回路と、前記２相正弦波信号の他方を全波整流する全波整流回路と、この全波整流回路の出力にマイナスオフセット加算をするオフセット加算回路と、このオフセット加算回路の出力を半波整流する第２半波整流回路と、この第２半波整流回路の出力にマイナスオフセット減算をするオフセット減算回路と、前記第１半波整流回路の出力を前記オフセット減算回路の出力で割算する割算器とを含んで構成されている、
ことを特徴とする光学式変位測定器。
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| JP2007034089A JP5108324B2 (ja) | 2007-02-14 | 2007-02-14 | 光学式変位測定器 |
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Family Applications (1)
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| JP2007034089A Expired - Fee Related JP5108324B2 (ja) | 2007-02-14 | 2007-02-14 | 光学式変位測定器 |
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| JP2006215285A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Fujinon Corp | オートフォーカスシステム |
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