JPH01233312A - 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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- JPH01233312A JPH01233312A JP6143588A JP6143588A JPH01233312A JP H01233312 A JPH01233312 A JP H01233312A JP 6143588 A JP6143588 A JP 6143588A JP 6143588 A JP6143588 A JP 6143588A JP H01233312 A JPH01233312 A JP H01233312A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、光ビームを被測定物体へ向けて照射しこの
被測定物体からの反射光を一次元位置検出素子(P S
D: Po5ftion 5ensitive De
tector)にて検出して被測定物体までの距離もし
くは被測定物体の変位を非接触にて測定する光学式変位
測定装置に関するものである。
被測定物体からの反射光を一次元位置検出素子(P S
D: Po5ftion 5ensitive De
tector)にて検出して被測定物体までの距離もし
くは被測定物体の変位を非接触にて測定する光学式変位
測定装置に関するものである。
[従来の技術]
第2図は例えばro Plus E、 Na82(19
86年9月):レーザ距離センシング」に示された従来
の光学式変位測定装置を示す回路構成図であり、図にお
いて、1は被測定物体(図示せず)にて反射された光ビ
ームからの正反射光および散乱光の光信号を電気信号に
変換する一次元位置検出素子(以下PSDという)、2
,2はPSDIの両端から得られる電流信号I0. I
、をそれぞれ電圧変換して増幅するプリアンプ(電流/
電圧変換器)、3はプリアンプ2,2の2系統の電圧信
号V、、 V2を時分割にて出力し1系統の出力信号と
するためのアナログスイッチ、4はアナログスイッチ3
からの信号を受けるバッファアンプ、5はサンプルホー
ルド、6はアナログ信号をディジタル信号に変換するA
/Dコンバータ、7は以上の回路機器類を通過してきた
PSDIからの信号に基づいて被測定物体の位置や変位
を測定・演算するためのCPUである。
86年9月):レーザ距離センシング」に示された従来
の光学式変位測定装置を示す回路構成図であり、図にお
いて、1は被測定物体(図示せず)にて反射された光ビ
ームからの正反射光および散乱光の光信号を電気信号に
変換する一次元位置検出素子(以下PSDという)、2
,2はPSDIの両端から得られる電流信号I0. I
、をそれぞれ電圧変換して増幅するプリアンプ(電流/
電圧変換器)、3はプリアンプ2,2の2系統の電圧信
号V、、 V2を時分割にて出力し1系統の出力信号と
するためのアナログスイッチ、4はアナログスイッチ3
からの信号を受けるバッファアンプ、5はサンプルホー
ルド、6はアナログ信号をディジタル信号に変換するA
/Dコンバータ、7は以上の回路機器類を通過してきた
PSDIからの信号に基づいて被測定物体の位置や変位
を測定・演算するためのCPUである。
次に動作について説明する。レーザダイオード(LD)
もしくはLED等の光源から被測定物体へ向けて照射さ
れた光ビームは、被測定物体表面にて正反射または散乱
され、図示しないレンズによって集光されて小さい光ビ
ームとされてから、変位に対応したPSDI上の1点に
結像される。
もしくはLED等の光源から被測定物体へ向けて照射さ
れた光ビームは、被測定物体表面にて正反射または散乱
され、図示しないレンズによって集光されて小さい光ビ
ームとされてから、変位に対応したPSDI上の1点に
結像される。
PSDIに結像された光ビームは、その強度に応じて電
流信号工に変換される。そして、PSDI上の結像位置
に対応してPSDIの両端からそれぞれ電流信号I0.
I、(I、+l2=I)が出力される1例えば、第3,
4図に示すように、光ビームが、PSDIの有効面9上
の点10(PSDIの一端電極1aから距mΩ□でPS
DIの他端電極1bから距離Q2の位置; n、+ n
2= u、)に結像したとすると、PSDIの両端電極
1a、lbから取り出される電流信号I、、I2は、次
式(1)。
流信号工に変換される。そして、PSDI上の結像位置
に対応してPSDIの両端からそれぞれ電流信号I0.
I、(I、+l2=I)が出力される1例えば、第3,
4図に示すように、光ビームが、PSDIの有効面9上
の点10(PSDIの一端電極1aから距mΩ□でPS
DIの他端電極1bから距離Q2の位置; n、+ n
2= u、)に結像したとすると、PSDIの両端電極
1a、lbから取り出される電流信号I、、I2は、次
式(1)。
(2)のようになる。
l1=(L/(lo)・工 ・・・(1)
Iz = ((l L / n * )・I
・・・(2)ただし、O≦エエt l2=工であ
る。
Iz = ((l L / n * )・I
・・・(2)ただし、O≦エエt l2=工であ
る。
PSDIにより得られた電流信号I、、I2は、プリア
ンプ2,2てそれぞれ電圧信号V□、■2に変換されて
増幅された後、アナログスイッチ3で時分割で1系統化
され、サンプルホールド5でA/Dコンバータ6のコン
バージョンの間ホールドされてから、A/Dコンバータ
6によりアナログ信号V0. V、に対応したディジタ
ル信号り、、 D2が得られる。
ンプ2,2てそれぞれ電圧信号V□、■2に変換されて
増幅された後、アナログスイッチ3で時分割で1系統化
され、サンプルホールド5でA/Dコンバータ6のコン
バージョンの間ホールドされてから、A/Dコンバータ
6によりアナログ信号V0. V、に対応したディジタ
ル信号り、、 D2が得られる。
そして、これらのディジタル化された値D□。
D2をCPU7へ取り込んで、(D□−D 2 ) /
(Dよ+D2)の値を演算して求め、その演算値を補
正したものを変位測定信号として出力する。
(Dよ+D2)の値を演算して求め、その演算値を補
正したものを変位測定信号として出力する。
なお、第2図において、A/Dコンバータ6の取込みを
、PSDIがらの出力信号0〜工の範囲に対応させて設
定しておけば、A/Dコンバータ6のダイナミックレン
ジは全範囲使用できる。
、PSDIがらの出力信号0〜工の範囲に対応させて設
定しておけば、A/Dコンバータ6のダイナミックレン
ジは全範囲使用できる。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、第2図に示すような従来の光学式変位測
定装置を実際に使用する場合においては、PSDI上に
結像する光ビームの強度は一定ではなく、且つ、PSD
Iの有効面9を全て使用することは希有であり1例えば
、第4図に示すように、光ビームの結像点が、点10a
のように両端電極la、lbからの距m Q3よりも内
側のみを使用する場合が多い。このような場合、電流信
号工□。
定装置を実際に使用する場合においては、PSDI上に
結像する光ビームの強度は一定ではなく、且つ、PSD
Iの有効面9を全て使用することは希有であり1例えば
、第4図に示すように、光ビームの結像点が、点10a
のように両端電極la、lbからの距m Q3よりも内
側のみを使用する場合が多い。このような場合、電流信
号工□。
I2の出力範囲は、O≦I8.I、≦■ではなく、(m
s/no)・I≦I□t I、≦((L−L)/fl
、)・工になってしまう。
s/no)・I≦I□t I、≦((L−L)/fl
、)・工になってしまう。
従って、従来の装置では、上述のような条件(光ビーム
の強度変動やPSDIの使用範囲)では。
の強度変動やPSDIの使用範囲)では。
A/Dコンバータ6のダイナミックレンジが狭まつてし
まうなどの問題点があった。
まうなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、結像する光ビームの強度が変動した場合や、
PSDの有効面上を全て使用できない場合でも、A/D
コンバータのダイナミックレンジを損なうことなく信号
を取り込めるようにした光学式変位測定装置を得ること
を目的とする。
たもので、結像する光ビームの強度が変動した場合や、
PSDの有効面上を全て使用できない場合でも、A/D
コンバータのダイナミックレンジを損なうことなく信号
を取り込めるようにした光学式変位測定装置を得ること
を目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明に係る光学式変位測定装置は、電流/電圧変換
器からの2系統の電圧信号をアナログ加算する加算器と
、同加算器からの出力に基づき前記電流/電圧変換器か
らの2系統の電圧信号をそれぞれ差動増幅してA/Dコ
ンバータへ出力する差動増幅器とをそなえ、前記加算器
からの出力に基づいて前記A/Dコンバータのレファレ
ンス入力電圧を制御するものである。
器からの2系統の電圧信号をアナログ加算する加算器と
、同加算器からの出力に基づき前記電流/電圧変換器か
らの2系統の電圧信号をそれぞれ差動増幅してA/Dコ
ンバータへ出力する差動増幅器とをそなえ、前記加算器
からの出力に基づいて前記A/Dコンバータのレファレ
ンス入力電圧を制御するものである。
[作 用]
この発明における光学式変位測定装置では、一次元位置
検出素子両端からの2系統の電流信号をそれぞれ電流/
f!!圧変換器により電圧信号に変換した後、これらの
電圧信号を加算器によりアナログ加算する。そして、こ
の2系統の電圧信号の加算値に基づいて、前記ffi流
/流圧電圧変換器の2系統の電圧信号をそれぞれ差動増
幅器により差動増幅してA/Dコンバータへ出力するこ
とで、一次元位置検出素子の有効面上を全て使用できな
い場合でも、前記A/Dコンバータのダイナミックレン
ジを損なうことなく信号がCPUに取り込まれる。一方
、前記加算値に基づいて、前記A/Dコンバータのレフ
ァレンス入力電圧を制御することで、前記一次元位置検
出素子上に結像する光ビームの強度が変動した場合でも
、前記A/Dコンバータのダイナミックレンジを損なう
ことなく信号が前記CPUに取り込まれる。
検出素子両端からの2系統の電流信号をそれぞれ電流/
f!!圧変換器により電圧信号に変換した後、これらの
電圧信号を加算器によりアナログ加算する。そして、こ
の2系統の電圧信号の加算値に基づいて、前記ffi流
/流圧電圧変換器の2系統の電圧信号をそれぞれ差動増
幅器により差動増幅してA/Dコンバータへ出力するこ
とで、一次元位置検出素子の有効面上を全て使用できな
い場合でも、前記A/Dコンバータのダイナミックレン
ジを損なうことなく信号がCPUに取り込まれる。一方
、前記加算値に基づいて、前記A/Dコンバータのレフ
ァレンス入力電圧を制御することで、前記一次元位置検
出素子上に結像する光ビームの強度が変動した場合でも
、前記A/Dコンバータのダイナミックレンジを損なう
ことなく信号が前記CPUに取り込まれる。
[発明の実施例]
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は被測定物体(図示せず)にて反射され
た光ビームからの正反射光および散乱光の光信号を電気
信号に変換する一次元位置検出素子(以下PSDという
)であり、結像した前記光ビームの強度および結像位置
に応じて両端電極(第3図のla、lb参照)から2系
統の電流信号I、、I2を出力するものである。また、
7は下記の回路機器類にて処理されたPSDIからの信
号に基づいて被測定物体の位置や変位を測定・演算する
ためのCPU、8,8はPSDIからの2系統の電流信
号I0. I、をそれぞれ電圧信号Vllvつに変換す
る電流/電圧変換器、11は電流/電圧変換器8,8か
らの2系統の電圧信号V工。
図において、1は被測定物体(図示せず)にて反射され
た光ビームからの正反射光および散乱光の光信号を電気
信号に変換する一次元位置検出素子(以下PSDという
)であり、結像した前記光ビームの強度および結像位置
に応じて両端電極(第3図のla、lb参照)から2系
統の電流信号I、、I2を出力するものである。また、
7は下記の回路機器類にて処理されたPSDIからの信
号に基づいて被測定物体の位置や変位を測定・演算する
ためのCPU、8,8はPSDIからの2系統の電流信
号I0. I、をそれぞれ電圧信号Vllvつに変換す
る電流/電圧変換器、11は電流/電圧変換器8,8か
らの2系統の電圧信号V工。
v2をアナログ加算し電圧信号V□+v2として出力す
る加算器、12.12は加算器11からの出力V、 +
V、に基づき各電流/電圧変換器8,8からの電圧信
号V工、v2をそれぞれ適当なゲインにより差動増幅す
る差動増幅器、13.13は差動増幅器12.12から
の信号をそれぞれディジタル変換するA/Dコンバータ
で、それぞれ加算器11からの出力V工+v2に基づい
てレファレンス入力電圧を制御されるようになっている
。
る加算器、12.12は加算器11からの出力V、 +
V、に基づき各電流/電圧変換器8,8からの電圧信
号V工、v2をそれぞれ適当なゲインにより差動増幅す
る差動増幅器、13.13は差動増幅器12.12から
の信号をそれぞれディジタル変換するA/Dコンバータ
で、それぞれ加算器11からの出力V工+v2に基づい
てレファレンス入力電圧を制御されるようになっている
。
次に上記実施例の装置の動作について説明する。
例えば、第4図に示したものと同様に、PSDlを両端
電極1a、lbから距離Q3を残した範囲で使用する場
合、前述したように1両端電極1a、lbから出力され
る電流信号I0.I、は、(Q 3 / Q O)・工
≦11. I、≦((u、−g、)/i、)・■の範囲
で出力されることになる。
電極1a、lbから距離Q3を残した範囲で使用する場
合、前述したように1両端電極1a、lbから出力され
る電流信号I0.I、は、(Q 3 / Q O)・工
≦11. I、≦((u、−g、)/i、)・■の範囲
で出力されることになる。
このとき、第1図に示す本実施例の装置では、差動増幅
器12.12において、それぞれ電流/電圧変換器8,
8からの2系統の電圧信号Vよ。
器12.12において、それぞれ電流/電圧変換器8,
8からの2系統の電圧信号Vよ。
v2のうち、(L/l。)・Iに対応する電圧分との差
動増幅が加算器11からの出力V工+V、に基づいて行
なわれ、そのゲインを適当に選択することにより、各差
動増幅器12.12からの出力は。
動増幅が加算器11からの出力V工+V、に基づいて行
なわれ、そのゲインを適当に選択することにより、各差
動増幅器12.12からの出力は。
0≦I、、I、≦Iの範囲に対応するようになる。
また、PSDl上に結像される光ビームの強度が変動し
た場合でも1本実施例の装置では、光ビームの強度に対
応する加算器11からの出力V工+V、に基づイテ、各
A/D=lンバータ13,13のレファレンス入力電圧
を制御することで、A/Dコンバータ13,13は常に
最高の分解能を得ることができ、光強度が低い場合でも
演算精度を落すことなく処理できる。
た場合でも1本実施例の装置では、光ビームの強度に対
応する加算器11からの出力V工+V、に基づイテ、各
A/D=lンバータ13,13のレファレンス入力電圧
を制御することで、A/Dコンバータ13,13は常に
最高の分解能を得ることができ、光強度が低い場合でも
演算精度を落すことなく処理できる。
なお、従来と同様に、PSDIにより得られた電流信号
I、、Iよは、最終的には、ディジタル信号Dユ、D2
となり、CPU7において、(Dよ−D、)/< o
t + o z )の値を演算して求めることで、その
演算値を補正したものが変位測定信号として出力される
。
I、、Iよは、最終的には、ディジタル信号Dユ、D2
となり、CPU7において、(Dよ−D、)/< o
t + o z )の値を演算して求めることで、その
演算値を補正したものが変位測定信号として出力される
。
このように、本実施例の装置によれば、PSDlの有効
面上を全て使用できない場合でも、また。
面上を全て使用できない場合でも、また。
PSDl上に結像する光ビームの強度が変動した場合で
も、A/Dコンバータ13.13のダイナミックレンジ
を損なうことなく信号がCPU7に取り込まれるのであ
る。
も、A/Dコンバータ13.13のダイナミックレンジ
を損なうことなく信号がCPU7に取り込まれるのであ
る。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、一次元位置検出素子
から得られる2系統の電圧信号の加算値をパラメータと
して、差動増幅およびA/Dコンバータのレファレンス
入力電圧の制御を行なうことで、A/Dコンバータのダ
イナミックレンジを、一次元位置検出素子の使用範囲や
結像ビームの強度変動に対して狭めることなく使用でき
る効果がある。
から得られる2系統の電圧信号の加算値をパラメータと
して、差動増幅およびA/Dコンバータのレファレンス
入力電圧の制御を行なうことで、A/Dコンバータのダ
イナミックレンジを、一次元位置検出素子の使用範囲や
結像ビームの強度変動に対して狭めることなく使用でき
る効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による光学式変位測定装置
を示す回路構成図、第2図は従来の光学式変位測定装置
を示す回路構成図、第3,4図はいずれも一次元位置検
出素子の動作を説明するための平面図である。 図において、1−一次元位置検出素子(PSD)。 la、1b=−両端電極、7−CPU、8−・・電流/
電圧変換器、11・・−加算器、12−差動増幅器。 13・・〜A/Dコンバータ。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。
を示す回路構成図、第2図は従来の光学式変位測定装置
を示す回路構成図、第3,4図はいずれも一次元位置検
出素子の動作を説明するための平面図である。 図において、1−一次元位置検出素子(PSD)。 la、1b=−両端電極、7−CPU、8−・・電流/
電圧変換器、11・・−加算器、12−差動増幅器。 13・・〜A/Dコンバータ。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。
Claims (1)
- 光ビームを被測定物体へ向けて照射し、前記被測定物体
からの反射光を一次元位置検出素子上に結像させ、結像
した前記光ビームの強度および結像位置に応じて前記一
次元位置検出素子の両端電極から出力される2系統の電
流信号を、それぞれ電流/電圧変換器により電圧信号に
変換しA/Dコンバータによりディジタル信号に変換し
てから、得られたディジタル信号に基づきCPUにより
前記被測定物体の変位に対応した値を求める光学式変位
測定装置において、前記電流/電圧変換器からの2系統
の電圧信号をアナログ加算する加算器と、同加算器から
の出力に基づき前記電流/電圧変換器からの2系統の電
圧信号をそれぞれ差動増幅して前記A/Dコンバータへ
出力する差動増幅器とがそなえられ、前記加算器からの
出力に基づいて前記A/Dコンバータのレファレンス入
力電圧が制御され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 |
---|---|---|---|
JP6143588A JPH01233312A (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光学式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6143588A JPH01233312A (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光学式変位測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01233312A true JPH01233312A (ja) | 1989-09-19 |
Family
ID=13170987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6143588A Pending JPH01233312A (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光学式変位測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01233312A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01265108A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学式変位測定装置 |
JPH0462403A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 実装部品の高さ測定装置 |
-
1988
- 1988-03-14 JP JP6143588A patent/JPH01233312A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01265108A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学式変位測定装置 |
JPH0462403A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 実装部品の高さ測定装置 |
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