JPH01105104A - 光学式変位測定装置 - Google Patents
光学式変位測定装置Info
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- JPH01105104A JPH01105104A JP26310487A JP26310487A JPH01105104A JP H01105104 A JPH01105104 A JP H01105104A JP 26310487 A JP26310487 A JP 26310487A JP 26310487 A JP26310487 A JP 26310487A JP H01105104 A JPH01105104 A JP H01105104A
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- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 1
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- FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N virginiamycin-S1 Natural products CC1OC(=O)C(C=2C=CC=CC=2)NC(=O)C2CC(=O)CCN2C(=O)C(CC=2C=CC=CC=2)N(C)C(=O)C2CCCN2C(=O)C(CC)NC(=O)C1NC(=O)C1=NC=CC=C1O FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レー砂光などの光を使用してターゲットの変
位量を測定する光学式変位測定装置に□関するものであ
る。
位量を測定する光学式変位測定装置に□関するものであ
る。
この種の光学式変位測定装置の一例としては、第５図に
示す如き装置が実用化されている。図において、ＴＧは
Ｘ、Ｙの二方向（以下、これを変位軸という）に変位す
るターゲット、１はレーザ光などの光を出射する光源、
２１．２７１はハーフミラ−１３１、３２はレンズ、
４は絞り、Ｓ、、 Ｓｙはフォトダイオードアレイより
なるイメージセンサ、６はイメージセンサｓ、、’ ｓ
ｖの出力からターゲットＴＧの変位量に応じた出力信号
を発生する信号処理回路である。また、ターゲットＴＧ
の表面には、変位量の検出を容易にするために、格子模
様の書かれた再帰反射性のテープが貼られている。この
テープは格子模様の房向がそれぞれターゲットＴＧの変
位軸Ｘ。
示す如き装置が実用化されている。図において、ＴＧは
Ｘ、Ｙの二方向（以下、これを変位軸という）に変位す
るターゲット、１はレーザ光などの光を出射する光源、
２１．２７１はハーフミラ−１３１、３２はレンズ、
４は絞り、Ｓ、、 Ｓｙはフォトダイオードアレイより
なるイメージセンサ、６はイメージセンサｓ、、’ ｓ
ｖの出力からターゲットＴＧの変位量に応じた出力信号
を発生する信号処理回路である。また、ターゲットＴＧ
の表面には、変位量の検出を容易にするために、格子模
様の書かれた再帰反射性のテープが貼られている。この
テープは格子模様の房向がそれぞれターゲットＴＧの変
位軸Ｘ。
Ｙと一致するように位置決めされている０図に示す装置
は、イメージセンサｓ、、 ５ｖ上にターゲットＴＧの
像を結ばせ、その像の動きをイメージセンサｓ、、 Ｓ
ｖにより直接検出するようにしたものである。
は、イメージセンサｓ、、 ５ｖ上にターゲットＴＧの
像を結ばせ、その像の動きをイメージセンサｓ、、 Ｓ
ｖにより直接検出するようにしたものである。
イメージセンサｓ、、 Ｓｖはそれぞれ像の変位軸Ｘ方
向または変位軸Ｙ方向の動きに対して感度を持つように
配置されている。以下、イメージセンサ５重。
向または変位軸Ｙ方向の動きに対して感度を持つように
配置されている。以下、イメージセンサ５重。
５ｖにおいて、感度を持つ方向を検出軸という、すなわ
ち、光源１から出射された光は、ハーフミラ−１１を介
してターゲットＴＧに照射され、ターゲットＴＧにより
反射された光は、ハーフミラ−２１を通過した後、レン
ズ３１、絞り４およびレンズ１２を通り、ハーフミラ−
＝２で２つに分けられ、それぞれイメージセンサ５ｘ、
ＳＶ上にターゲットＴＧの像（格子像）を結ぶ。
ち、光源１から出射された光は、ハーフミラ−１１を介
してターゲットＴＧに照射され、ターゲットＴＧにより
反射された光は、ハーフミラ−２１を通過した後、レン
ズ３１、絞り４およびレンズ１２を通り、ハーフミラ−
＝２で２つに分けられ、それぞれイメージセンサ５ｘ、
ＳＶ上にターゲットＴＧの像（格子像）を結ぶ。
５３６図はイメージセンサ５ヨ、５ｖ上に結像する格子
像における光強度の分布状態と、イメージセンサＳ、、
ＳＹを構成するフォトダイオードアレイとの関係を示
したものである０図は、８素子のフォトダイオード（Ｆ
Ｄ＋ −ＰＤａ ）によりフォトダイオードアレイの１
ピツチを構成する場合を例示している。フォトダイオー
ドアレイをこのように接続すると、フォトダイオードの
配列ピッチＰに応じた空間フィルタ特性を持たせること
ができる。
像における光強度の分布状態と、イメージセンサＳ、、
ＳＹを構成するフォトダイオードアレイとの関係を示
したものである０図は、８素子のフォトダイオード（Ｆ
Ｄ＋ −ＰＤａ ）によりフォトダイオードアレイの１
ピツチを構成する場合を例示している。フォトダイオー
ドアレイをこのように接続すると、フォトダイオードの
配列ピッチＰに応じた空間フィルタ特性を持たせること
ができる。
したがって、フォトダイオード（ＦＤ、 −ｐｕｓ ）
を順次走査すると、光強度の分布（格子像）に応じた信
号波形を得ることができる。ここで、格子像はターゲッ
トＴＧの変位に応じて矢印の方向に移動するので、この
信号波形の位相変化を検出すれば、ターゲットＴＧの変
位量を知る゛ことができる。
を順次走査すると、光強度の分布（格子像）に応じた信
号波形を得ることができる。ここで、格子像はターゲッ
トＴＧの変位に応じて矢印の方向に移動するので、この
信号波形の位相変化を検出すれば、ターゲットＴＧの変
位量を知る゛ことができる。
また、このような光学式変位測定装置では、格子像のピ
ッチをフォトダイオードアレイのピッチと一致させるこ
とにより、空間フィルタの検出信号レベルを高くして、
Ｓ／Ｎを向上させることができる。
ッチをフォトダイオードアレイのピッチと一致させるこ
とにより、空間フィルタの検出信号レベルを高くして、
Ｓ／Ｎを向上させることができる。
しかしながら、このような光学式変位測定装置において
は、イメージセンサＳ、、 ＳＶにおける検出軸の方向
と格子像における変位軸ｘ、Ｙの方向とがそれぞれ一致
していないと、例えば第７図に示す如く、フォトダイオ
ードアレイの配列パターンと格子像の縞とが斜めに交差
するようになり、Ｓ／Ｎが低下したり、変位軸ｘ、Ｙの
分離（クロストーク）が悪くなり、測定誤差を生じてし
まう。
は、イメージセンサＳ、、 ＳＶにおける検出軸の方向
と格子像における変位軸ｘ、Ｙの方向とがそれぞれ一致
していないと、例えば第７図に示す如く、フォトダイオ
ードアレイの配列パターンと格子像の縞とが斜めに交差
するようになり、Ｓ／Ｎが低下したり、変位軸ｘ、Ｙの
分離（クロストーク）が悪くなり、測定誤差を生じてし
まう。
従来、このような格子像の変位軸ｘ、Ｙとイメージセン
サＳ、、 ＳＶの検出軸との関係を知る有効な方法はな
く、この種の開窓誤差を完全に無くすことはできなかっ
た。
サＳ、、 ＳＶの検出軸との関係を知る有効な方法はな
く、この種の開窓誤差を完全に無くすことはできなかっ
た。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、格子
像の変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定１
表示し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光
学式変位測定装置を簡単な構成により実現することを目
的としたものである。
像の変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定１
表示し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光
学式変位測定装置を簡単な構成により実現することを目
的としたものである。
本発明の光学式変位測定装置は、格子模様の書かれた再
帰反射性のテープが貼られたターゲットに光を照射する
とともにその反射光を利用してイメージセンサ上にター
ゲットの像を結ばせターゲットの変位に応じた結像の動
きをイメージセンサにより検出するようにした光学式変
位測定装置において、空間フィルタ特性を持つように複
数のフォトダイオードを一列に配置したイメージセンサ
と、このイメージセンサに入射する反射光の光路中に挿
入された像回転プリズムと、前記複数のフォトダイオー
ドの出力にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて正
弦波状に変化する乗率を乗じて加算する第１の演算手段
と、前記複数のフォトダイオードの出力にその素子の空
間フィルタ上の位置に応じて余弦波状に変化する乗率を
乗じて加算する第２の演算手段と、これら第１の演算手
段の出力ｖ重と第２の演算手段の出力Ｖ、どの比のアー
’） 夕：／ シｘ ：／ トＬ＊＋＋−’ （Ｖ＋／
Ｖｓ） ｔｔ求メロ１１３１７）演算手段と、前記第１
および第２の演算手段の出力からッ「Ｌ］ＴＴ２−の演
算を行なう第４の演算手段と。
帰反射性のテープが貼られたターゲットに光を照射する
とともにその反射光を利用してイメージセンサ上にター
ゲットの像を結ばせターゲットの変位に応じた結像の動
きをイメージセンサにより検出するようにした光学式変
位測定装置において、空間フィルタ特性を持つように複
数のフォトダイオードを一列に配置したイメージセンサ
と、このイメージセンサに入射する反射光の光路中に挿
入された像回転プリズムと、前記複数のフォトダイオー
ドの出力にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて正
弦波状に変化する乗率を乗じて加算する第１の演算手段
と、前記複数のフォトダイオードの出力にその素子の空
間フィルタ上の位置に応じて余弦波状に変化する乗率を
乗じて加算する第２の演算手段と、これら第１の演算手
段の出力ｖ重と第２の演算手段の出力Ｖ、どの比のアー
’） 夕：／ シｘ ：／ トＬ＊＋＋−’ （Ｖ＋／
Ｖｓ） ｔｔ求メロ１１３１７）演算手段と、前記第１
および第２の演算手段の出力からッ「Ｌ］ＴＴ２−の演
算を行なう第４の演算手段と。
この第４の演算手段により得られる出力の大きさを表示
する表示手段とを具備し、前記第３の演算手段の出力か
ら前記ターゲットの変位量を求めることを特徴としたも
のである。
する表示手段とを具備し、前記第３の演算手段の出力か
ら前記ターゲットの変位量を求めることを特徴としたも
のである。
このように、イメージセンサを構成する複数のフォトダ
イオードの出力を、それぞれその位置に応じた乗数を乗
じて加算し、この出力を利用してターゲットの変位量を
算出するようにすると、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなくなり、スイッチング
ノイズなどの影響を受けない光学式変位測定装置を実現
することができる。また、第４の演算手段により得られ
る出力、ｒ［１ＴＴ２−はイメージセンサに入射する光
の強度に対応しており、格子像における変位軸の方向と
イメージセンサにおける検出軸の方向とが一致した時に
最大となるので、この出力から変位軸と検出軸とのずれ
を測定することができ、この大きさを表示手段によりモ
ニタしながら像回転プリズムの角度を変化させれば、イ
メージセンサ上に結像する格子像の変位軸を回転させる
ことができ、検出軸の軸合せを容易に行なうことができ
る。
イオードの出力を、それぞれその位置に応じた乗数を乗
じて加算し、この出力を利用してターゲットの変位量を
算出するようにすると、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなくなり、スイッチング
ノイズなどの影響を受けない光学式変位測定装置を実現
することができる。また、第４の演算手段により得られ
る出力、ｒ［１ＴＴ２−はイメージセンサに入射する光
の強度に対応しており、格子像における変位軸の方向と
イメージセンサにおける検出軸の方向とが一致した時に
最大となるので、この出力から変位軸と検出軸とのずれ
を測定することができ、この大きさを表示手段によりモ
ニタしながら像回転プリズムの角度を変化させれば、イ
メージセンサ上に結像する格子像の変位軸を回転させる
ことができ、検出軸の軸合せを容易に行なうことができ
る。
１１１図は本発明の光学式変位測定装置の一実施例を示
す構成図である。図において、前記第５図と同様のもの
は同一符号を付して示す。５０はイメージセンサ５ｘ、
５ｖに入射する反射光の光路中に採入された像回転プリ
ズムである。また、第２図はこの像回転プリズム５０の
一例を示す構成図である。
す構成図である。図において、前記第５図と同様のもの
は同一符号を付して示す。５０はイメージセンサ５ｘ、
５ｖに入射する反射光の光路中に採入された像回転プリ
ズムである。また、第２図はこの像回転プリズム５０の
一例を示す構成図である。
像回転プリズム５０は光軸を中心として回転させること
により、通過する像（格子像）を任意に回転させること
ができるものである。なお、イメージセンサｓ、、 ｓ
Ｖはその検出軸が光学的に直交するように配置されてい
る。
により、通過する像（格子像）を任意に回転させること
ができるものである。なお、イメージセンサｓ、、 ｓ
Ｖはその検出軸が光学的に直交するように配置されてい
る。
したがって、この像回転プリズム５Ｉｌをその光軸を中
心として回転させると、イメージセンサ５Ｘ。
心として回転させると、イメージセンサ５Ｘ。
５ｖに入射する格子像における変位軸Ｘ、Ｙの向きをイ
メージセンサＳ、、 、Ｓｖにおける検出軸の向きに合
すせることができ、検出軸の軸合せを容易に行なうこと
ができる。
メージセンサＳ、、 、Ｓｖにおける検出軸の向きに合
すせることができ、検出軸の軸合せを容易に行なうこと
ができる。
第３図は本発明の光学式変位測定装置における信号処理
回路の一実施例を示す構成図であり、ターゲットＴＧに
おける２つの変位軸ｘ、Ｙのうち。
回路の一実施例を示す構成図であり、ターゲットＴＧに
おける２つの変位軸ｘ、Ｙのうち。
Ｘ軸方向の変位量に対する測定回路を例示したものであ
る。図において、前記第５図および第６図と同様のもの
は同一符号を付して示す、イメージセンサ５には４つの
フォトダイオード（ＰＤ、〜ＦＤ、 ）を空間フィルタ
の１ピツチとするように接続されている。７Ｉは加算点
であり、フォトダイオード（ＰＤ、〜ＰＤ、 ）の出力
にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に
変化する乗率Ｓｉを乗じて加算する第１の演算手段を構
成している。同様に、加算点７．は、フォトダイオード
（ＦＤ、〜ＰＤ、 ）の出力にその素子の空間フィルタ
上の位置に応じて余弦波状に変化する乗率Ｃｉを乗じて
加算する第２の演算手段を構成している。ここで、４つ
のフォトダイオード（ＰＤ、〜ｌ’Ｄ、 ）における空
間フィルタ上の位Ｗ（位相）およびこれに応じた乗率Ｓ
：、 Ｃｉは、下表のように定められている。
る。図において、前記第５図および第６図と同様のもの
は同一符号を付して示す、イメージセンサ５には４つの
フォトダイオード（ＰＤ、〜ＦＤ、 ）を空間フィルタ
の１ピツチとするように接続されている。７Ｉは加算点
であり、フォトダイオード（ＰＤ、〜ＰＤ、 ）の出力
にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に
変化する乗率Ｓｉを乗じて加算する第１の演算手段を構
成している。同様に、加算点７．は、フォトダイオード
（ＦＤ、〜ＰＤ、 ）の出力にその素子の空間フィルタ
上の位置に応じて余弦波状に変化する乗率Ｃｉを乗じて
加算する第２の演算手段を構成している。ここで、４つ
のフォトダイオード（ＰＤ、〜ｌ’Ｄ、 ）における空
間フィルタ上の位Ｗ（位相）およびこれに応じた乗率Ｓ
：、 Ｃｉは、下表のように定められている。
したがって、第１の演算手段７１はフォトダイオードＰ
Ｄ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗率１および−１を乗
じて加算しており、同様に、第２の演算手段７．はフォ
トダイオードＰＤ、の出力とｐＨ，の出力とを１乗率１
および−１を乗じて加算している。
Ｄ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗率１および−１を乗
じて加算しており、同様に、第２の演算手段７．はフォ
トダイオードＰＤ、の出力とｐＨ，の出力とを１乗率１
および−１を乗じて加算している。
なお、正弦波状の乗率Ｓ１と余弦波状の乗率Ｃ＋におけ
る一般式は、次式のように表わされる。
る一般式は、次式のように表わされる。
５ｉ＝ｓｉｎ （２πｋｉ／ｍ）
Ｃｉ ＝ｃｏｇ （２πｋｉ／ｍ）
ｍ：１ピツチ中のフォトダイオードの数に：１≦ｋ ＜
ｍ ／ ２を満たす任意整数ｉ：フォトダイオードの
配列順 また、第１および第２の演算手段ｙ、、 ７ｔから得ら
れる出力Ｖ、、 Ｖ、は。
ｍ ／ ２を満たす任意整数ｉ：フォトダイオードの
配列順 また、第１および第２の演算手段ｙ、、 ７ｔから得ら
れる出力Ｖ、、 Ｖ、は。
ｖｉ：ｉ番目のフォトダイオードの出力電流に対応する
電流 に：定数 となる。
電流 に：定数 となる。
７１．およびｙｓ＋は増幅器、１１．および７８．はア
ナログ・ディジタル変換器である。
ナログ・ディジタル変換器である。
８は演算回路であり、第１の演算手段１１の出力ｖ１と
第２の演算手段７諺の出力ｖ３との比のアークタンジェ
ントＬ■−’（Ｖ、／Ｖ、）を求める第３の演算手段と
、第１および第２の演算手段７．、７．の出力ｖｌ。
第２の演算手段７諺の出力ｖ３との比のアークタンジェ
ントＬ■−’（Ｖ、／Ｖ、）を求める第３の演算手段と
、第１および第２の演算手段７．、７．の出力ｖｌ。
Ｖ、からＪ１τ”ＴＴ；’−の演算を行なう第４の演算
手段とを有している。８．はメモリ、ｌ、はディジタル
・アナログ変換器である。メモリ１．には、アナログ・
ディジタル変換器７１１９ ｔｓ＊を介して演算回路８
に供給される出力Ｖ、、 Ｖ、をアドレス情報として、
１１ ＝ ｊａｎ−’ （Ｖ、／Ｖ、）ｒ ＝ＪτＴ”
Ｔ１τ７ なる演算データが予め記憶されており、演算回路８はＶ
ｔ、 Ｖ鵞を基にしてこのデータを読み出し、出力する
。
手段とを有している。８．はメモリ、ｌ、はディジタル
・アナログ変換器である。メモリ１．には、アナログ・
ディジタル変換器７１１９ ｔｓ＊を介して演算回路８
に供給される出力Ｖ、、 Ｖ、をアドレス情報として、
１１ ＝ ｊａｎ−’ （Ｖ、／Ｖ、）ｒ ＝ＪτＴ”
Ｔ１τ７ なる演算データが予め記憶されており、演算回路８はＶ
ｔ、 Ｖ鵞を基にしてこのデータを読み出し、出力する
。
ここで、θはイメージセンサ５ｘに形成される空間フィ
ルタのピッチを基本波長とするパターンのＷＩｋ次高調
高調波相であり、この値からパターンの位相、すなわち
ターゲットＴＧ（格子像）の変位量を知ることができる
。また、ｒはイメージセンサ５ｘに入射する光の強度に
対応して変化するもので、格子像における変位軸の方向
とイメージセンサ５ｘにおける検出軸の方向とが一致し
た時に最大となる。このため、格子のピッチと空間フィ
ルタのピッチとを一致させておけば、この演算値ｒから
変位軸と検出軸とのずれを測定することができる。
ルタのピッチを基本波長とするパターンのＷＩｋ次高調
高調波相であり、この値からパターンの位相、すなわち
ターゲットＴＧ（格子像）の変位量を知ることができる
。また、ｒはイメージセンサ５ｘに入射する光の強度に
対応して変化するもので、格子像における変位軸の方向
とイメージセンサ５ｘにおける検出軸の方向とが一致し
た時に最大となる。このため、格子のピッチと空間フィ
ルタのピッチとを一致させておけば、この演算値ｒから
変位軸と検出軸とのずれを測定することができる。
第４図はｊｌｌおよび第２の演算手段ｔ、、 ｙ、の出
力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値ｒとの関係を示す
概念図である０図に示すように、Ｖ１とＶ、とは１０位
相の異なるベクトルとなり、その合成ベクトルＶ・の位
相θが格子像の位相となる。また、ベクトルＶ・の長さ
ｒがイメージセンサ５１１に入射する光の強度を表すし
ている。したがって、空間フィルタのピッチなＰとすれ
ば、ターゲットＴＧの変位量Ｘは。
力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値ｒとの関係を示す
概念図である０図に示すように、Ｖ１とＶ、とは１０位
相の異なるベクトルとなり、その合成ベクトルＶ・の位
相θが格子像の位相となる。また、ベクトルＶ・の長さ
ｒがイメージセンサ５１１に入射する光の強度を表すし
ている。したがって、空間フィルタのピッチなＰとすれ
ば、ターゲットＴＧの変位量Ｘは。
ｘ＝（Ｐ／２π）０
として求められる。この変位量Ｘはディジタル・アナミ
グ変換！８．を介して出力される。
グ変換！８．を介して出力される。
９は演算回路８から得られる演算値ｒの大きさを表示す
る表示手段である。すなｈち、表示手段９によりｒの大
きさをモニタしながら、この表示が最大となるように像
回転プリズム５・の角度を調整すれば、イメージセンサ
Ｓ、、 Ｓ、に入射する格子像の変位軸Ｘ、Ｙをその検
出軸に合すせることができ、検出軸の軸合せを容易に行
なうことができる。
る表示手段である。すなｈち、表示手段９によりｒの大
きさをモニタしながら、この表示が最大となるように像
回転プリズム５・の角度を調整すれば、イメージセンサ
Ｓ、、 Ｓ、に入射する格子像の変位軸Ｘ、Ｙをその検
出軸に合すせることができ、検出軸の軸合せを容易に行
なうことができる。
なお、上記の説明においては、演算回路８としてメモリ
＄１を使用したテーブルを例示したが、演算回路８の形
式はこれに限られるものではない。
＄１を使用したテーブルを例示したが、演算回路８の形
式はこれに限られるものではない。
また、第３図においては、Ｘ軸方向の変位を測定する回
路のみを例示したが、Ｙ軸方向の変位を測定する回路も
同様の構成を有するものである。
路のみを例示したが、Ｙ軸方向の変位を測定する回路も
同様の構成を有するものである。
以上説明したように１本発明の光学式変位測定装置では
、格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたタ
ーゲットに光を照射するとともにその反射光を利用して
イメージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲット
の変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出
するようにした光学式変位測定装置において、空間フィ
ルタ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に
配置したイメージセンサと、このイメージセンサに入射
する反射光の光路中に挿入された像回転プリズムと、前
記複数のフォトダイオードの出力にその素子の空間フィ
ルタ上の位置に応じて正弦波状に変化する乗率な乗じて
加算する第１の演算手段と、前記複数のフォトダイオー
ドの出力にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて余
弦波状に変化する乗率後染じて加算する第２の演算手段
と、これら第１の演算手段の出力Ｖ１と第２の演算手段
の出力Ｖ、との比のアークタンジェントｔｅｎ−’ （
Ｖ＋／Ｌ） ＆求メル第３の演算手段と、前記第１およ
び第２の演算手段の出力からハフ’ＴＶ７の演算を行な
う第４の演算手段と、この第４の演算手段により得られ
る出力の大きさを表示する表示手段とを具備し、前記第
３の演算手段の出力から前記ターゲットの変位量を求め
るようにしているので、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなく、スイッチングノイ
ズなどの影響を受けることなくターゲットの変位量を測
定することができる。また、第４の演算手段の出力はイ
メージセンサに入射する光の強度に対応しているので、
この出力を利用すれば、格子像の変位軸とイメージセン
サの検出軸とのずれを測定、表示し、検出軸の軸合せを
容易に行なうことのできる光学式変位測定装置を簡単な
構成により実現することができる。
、格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたタ
ーゲットに光を照射するとともにその反射光を利用して
イメージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲット
の変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出
するようにした光学式変位測定装置において、空間フィ
ルタ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に
配置したイメージセンサと、このイメージセンサに入射
する反射光の光路中に挿入された像回転プリズムと、前
記複数のフォトダイオードの出力にその素子の空間フィ
ルタ上の位置に応じて正弦波状に変化する乗率な乗じて
加算する第１の演算手段と、前記複数のフォトダイオー
ドの出力にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて余
弦波状に変化する乗率後染じて加算する第２の演算手段
と、これら第１の演算手段の出力Ｖ１と第２の演算手段
の出力Ｖ、との比のアークタンジェントｔｅｎ−’ （
Ｖ＋／Ｌ） ＆求メル第３の演算手段と、前記第１およ
び第２の演算手段の出力からハフ’ＴＶ７の演算を行な
う第４の演算手段と、この第４の演算手段により得られ
る出力の大きさを表示する表示手段とを具備し、前記第
３の演算手段の出力から前記ターゲットの変位量を求め
るようにしているので、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなく、スイッチングノイ
ズなどの影響を受けることなくターゲットの変位量を測
定することができる。また、第４の演算手段の出力はイ
メージセンサに入射する光の強度に対応しているので、
この出力を利用すれば、格子像の変位軸とイメージセン
サの検出軸とのずれを測定、表示し、検出軸の軸合せを
容易に行なうことのできる光学式変位測定装置を簡単な
構成により実現することができる。
第１図〜第３図は本発明の光学式変位測定装置の一実施
例を示す構成図、第４ｒｇｉは第１および第２の演算手
段７．、７．の出力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値
ｒとの関係を示す概念図、第５図〜第７図は従来の光学
式変位測定装置の一例を示す構成図およびその動作説明
図である。 ＴＧ・・・・・・ターゲット、１・・・・・・光源、２
１．２２−・・・・・ハーフミラ−１３１，３２・・・
・・・レンズ、４・・・・・・絞り、５ｘ。 ５Ｖ・・・・・・イメージセンサ、６・・・・・・信号
処理回路、ＰＤ、〜ＰＤ、・・・・・・フォトダイオー
ド、 ５０・・・・・・像回転プリズム、７．、 ？、
・・・・・・第１および第２の演算手段。 ７１＋９ｙ＊＋・・・・・・増幅器、７゜、７３ｍ・・
・・・・アナログ・ディジタル変換器、８・・・・・・
演算回路、８１・・・・・・メモリ、８．・・・・・・
ディジタル・アナログ変換器、９・・・・・・表示手段
。 第１図 Ｔ（ｒ 第３図 デ 第４図
例を示す構成図、第４ｒｇｉは第１および第２の演算手
段７．、７．の出力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値
ｒとの関係を示す概念図、第５図〜第７図は従来の光学
式変位測定装置の一例を示す構成図およびその動作説明
図である。 ＴＧ・・・・・・ターゲット、１・・・・・・光源、２
１．２２−・・・・・ハーフミラ−１３１，３２・・・
・・・レンズ、４・・・・・・絞り、５ｘ。 ５Ｖ・・・・・・イメージセンサ、６・・・・・・信号
処理回路、ＰＤ、〜ＰＤ、・・・・・・フォトダイオー
ド、 ５０・・・・・・像回転プリズム、７．、 ？、
・・・・・・第１および第２の演算手段。 ７１＋９ｙ＊＋・・・・・・増幅器、７゜、７３ｍ・・
・・・・アナログ・ディジタル変換器、８・・・・・・
演算回路、８１・・・・・・メモリ、８．・・・・・・
ディジタル・アナログ変換器、９・・・・・・表示手段
。 第１図 Ｔ（ｒ 第３図 デ 第４図
Claims (1)
- 格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたター
ゲットに光を照射するとともにその反射光を利用してイ
メージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲットの
変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出す
るようにした光学式変位測定装置において、空間フィル
タ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に配
置したイメージセンサと、このイメージセンサに入射す
る反射光の光路中に挿入された像回転プリズムと、前記
複数のフォトダイオードの出力にその素子の空間フィル
タ上の位置に応じて正弦波状に変化する乗率を乗じて加
算する第１の演算手段と、前記複数のフォトダイオード
の出力にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて余弦
波状に変化する乗率を乗じて加算する第２の演算手段と
、これら第１の演算手段の出力Ｖ＿１と第２の演算手段
の出力Ｖ＿２との比のアークタンジェントｔａｎ＾−＾
１（Ｖ＿１／Ｖ＿２）を求める第３の演算手段と、前記
第１および第２の演算手段の出力から√Ｖ＿１＾２＋Ｖ
＿２＾２の演算を行なう第４の演算手段と、この第４の
演算手段により得られる出力の大きさを表示する表示手
段とを具備し、前記第３の演算手段の出力から前記ター
ゲットの変位量を求めることを特徴とする光学式変位測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26310487A JPH0629691B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26310487A JPH0629691B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105104A true JPH01105104A (ja) | 1989-04-21 |
| JPH0629691B2 JPH0629691B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=17384880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26310487A Expired - Lifetime JPH0629691B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629691B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112129319A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 星载双光栅调制型成像仪器的入射光轴标定方法 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP26310487A patent/JPH0629691B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112129319A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 星载双光栅调制型成像仪器的入射光轴标定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629691B2 (ja) | 1994-04-20 |
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