JPH01297504A - 光走査型変位センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、光ビームを対象物体の表面で一方向に走査し
、対象物体の表面の二次元形状を光学的な三角測量方式
を用いて計測するようにした光走査型変位センサに関す
るものである。

［従来の技術］ 一般にこの種の光走査型変位センサは、第９図お上びＰ
ＩＩ１１０図に示すように、光ビームを対象物体１の表
面に照射する投光系１５と、対象物体１の表面での拡散
反射光を受光する受光系２０とを備えている。

投光系１５は、半導体レーザや発光ダイオード等の赤外
線を発光する発光素子、発光素子の光を平行光線にする
投光レンズ、適宜駆動系により首振りするように駆動さ
れて発光素子からの光を対來物体１の表面で走査する走
査ミラーなどを備えている。しかるに、光ビームは、走
査ミラーの首振りに応じて対象物体１の表面で一方向に
走査されるのである。また、受光Ｐ、２０は、対象物体
１の表面で拡散反射された拡散反射光を集光する受光レ
ンズ２１と、受光レンズ２１の結像面に配設された一次
元の位置検出センサ２２とを備えている。位置検出セン
サ２２はＰＳＤ等で形成されており、受光レンｒ２１の
結像面に形成される受光スポットの位置に対応した電気
信号が得られるようになっている。この電気信号に基づ
いて対象物体２までの距離が三角測量方式により演算さ
れるのである。投光系１５（亀、対象物体１の表面で光
ビームを一方向に走査するから、光ビームの繰作方向に
対して位置検出センサ２２の検出方向が直交するように
配置しておけば、対象物体１の表面における光ビームの
走査線上で凹凸があるときには、位置検出センサ２２の
検出面での集光スポットの位置が移動するのであり、対
象物体１の表面の凹凸形状を検出することができるので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記構成においては、第１１図に示すよ
うに、光ビームの走査方向Ｓと位置検出センサ２２の検
出方向りとが完全に直交していないときには、対象物体
の表面を理想的な平面としても、光ビームの走査に伴な
って検出方向りにおける集光スポラ）Ｐの位置が移動す
ることになり、正確な計測が行なえないという問題が生
じる。つまり、対象物体１との距離が変化していないに
もかかわらず、光ビームの走査に伴なって、第１２図（
ａ）に示すように対象物体１が接近するような出力が得
られたり、第１２図（ｂ）に示すように対象物体１が遠
ざかるような出力が得られたりすることになるのである
。

本発明は上述の問題点を解決することを目的とするもの
であり、光ビームの走査方向と位置検出センサの検出方
向との角度が調節自在となるようにしだ光走査型変位セ
ンサを提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、光軸に直交する平面内で光ビームの走査方
向に対する位置検出センサの検出方向の傾斜角度を調節
自在とする調節手段を、受光系に設けているのである。

［作用］ 上記構成によれば、光ビームの走査方向と位置検出セン
サの検出方向とが直交するように調節することが可能に
なるから、測定精度を向上させることができるのである
。

［実施例］ 本実施例の基本構成は第９図に示した従来例と同様であ
って、投光系１５と受光系２０とが筺体１０に納装され
ている。筐体１０の一面には、投光系１５からの光を取
り出す投光窓１１と、受光系２０に光を導入する受光窓
１２とが開口している。投光系１５については従来の技
術で説明したとおりであるから、以下の説明では受光系
２０についてのみ説明する。

受光系２０は、第１図および第３図に示すように、対象
物体１の表面で拡散反射された拡散反射光を集光する受
光レンズ２１と、受光レンズ２１の結像面に配設された
一次元の位置検出センサ２２とを、受光ホルダ２３に装
着して構成される。

ここに、受光レンズ２１は、複数枚のレンズカラなる組
み合わせレンズでもよい。位置検出センサ２２は、第４
図に示すように、センサホルダ２４に装着されており、
センサホルダ２４の周部には切欠２４ａが形成されてい
る。この切欠２４ａには、受光ホルダ２３に対して操作
部２５ａが回動自在に装着された調節軸２５の軸ピン２
５ｂが挿入されている。また、受光ホルダ２３には、第
５図に示すように、センサホルダ２４を位置検出センサ
２２の検出方向においてスライド自在とするように保持
する〃イド溝２６が形成されている。調節軸２５の軸ビ
ン２５ｂは掻作ｕ２５ａに対して偏心しているから、操
作部２５ａを回動させると位置検出センサ２２が〃イド
＠２６に沿ってスライドすることになり、受光レンズ２
１の光軸方向に直交する面内で位置検出センサ２２の検
出方向に、位置検出センサ２２を移動させることができ
るのである。ところで、受光ホルダ２３において調節軸
２５の操作部２５ａｙ５’露出する面とは反対側の面は
、第２図に示すように、位置検出センサ２２の検知面に
平行な断面において、中央部が突出する略■形に形成さ
れたエツジ２７を有し、筐体１０の内周面には第６図に
示すように、断面路Ｖ形の溝１３が形成されている。溝
１３の頂角は受光ホルダ２３の頂角よりも若干大きく設
定されており、受光ホルダ２３が筐体１０に対して揺動
できるようになっている。この揺動範囲は±３゛程度に
設定される。また、受光ホルダ２３は一対の調節ねじ２
８により筐体１０に固定されており、両側面ねじ２８は
位置検出センサ２２のエツジ２７を挟んで両側に配設さ
れている。したがって、両側面ねじ２８の筐体１０に対
する螺合量を調節すれば、筐体１０に対する受光ホルダ
２３の傾き量を調節することができるのである。これに
より、光ビームの走査方向に対する位置検出センサ２２
の検出方向の傾斜角度を調節することができるわけであ
る。

以上のように、揉作紬２５と調節ねじ２８とを同じ側か
ら操作できるようにしているから、位置検出センサ２２
の位置調節を行なうのが容易になるものである。

受光ホルダ２３を筺体１０に取り付ける際には、＃ＩＪ
７図（ａ）に示すように、調節ねじ２８にばね３１を装
着し、筐体１０と受光ホルダ２３との間にばね３１を挟
装する上うにしてもよく、また、第７図（ｂ）に示すよ
うに、調節ねじ２８の頭部と受光ホルダ２３との間にゴ
ム等の弾性材料よりなるワッシャ３２を装着するように
してもよい。さらに、受光ホルダ２３の筐体１０への当
接面を、第８図に示すような弧状の摺接面２９とし、筐
体１０にも弧状の溝１４を形成するようにしてもよい。

この場合、受光ホルダ２３の両側面に取付片３０を延設
し、各取付片３０にそれぞれ挿通した１ｉ１１節ねじ２
８を筐体１０に螺合させるようにする。この構成によれ
ば、受光ホルダ２３と筺体１０とが面接触となり、受光
ホルダ２３を安定した状態で固定することができるので
ある。また、この構成でも調節ねじ２８に、第７図の構
成例と同様に、ばねやワッシャを装着するようにしても
よい。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、光軸に直交する平面内で光ビー
ムの走査方向に対する位置検出センサの検出方向の傾斜
角度を１ｌｌＷ１自在とする１ｌｌＮ節手段を、受光系
に設けでいるので、光ビームの走査方向と位置検出セン
サの検出方向とが直交するように調節することが可能に
なるから、測定精度を向上させることができるという利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略構成図、第２図は同
上の要部正面図、第３図は同上に用いる受光ホルダの斜
視図、第４図は同上の要部分解斜視図、ＰＩＳ５図（ａ
）（ｂ）はそれぞれ同上に用いる受光ホルダの平面図と
断面図、第６図（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の要部側面
図と要部断面図、第７図（ａ）（ｂ）および第８図はそ
れぞれ同上の他の実施例を示す要部断面図、第９図は従
来例を示す斜視図、第１０図は同上の動作説明図、第１
１図および第１２図は従来の問題点を示す動作説明図で
ある。 １・・・対象物体、１０・・・筐体、１５・・・投光系
、２０・・・受光系、２２・・・位置検出センサ、２３
・・・受光ホルダ、２７・・・エツジ、２８・・・ｉｉ
！！節ねじ。 代理人　弁理士　石　１）長　七 石３Ａ 瀉４図 １６図 第９図 第１１囚 ビ 用１２図 （ａ）　　　　　　　（ｂ） Ｌ省　　　　　　　　　と３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物体の表面に光ビームを一方向に走査するよ
   うに照射する投光系と、上記光ビームの対象物体による
   拡散反射光を集光した結像面に配置される位置検出セン
   サを有した受光系とを具備し、位置検出センサは、受光
   系の光軸に直交する平面内で光ビームの走査方向に直交
   する方向において対象物体との距離に応じて移動する集
   光スポットの位置に呼応した電気信号を出力するように
   配設され、受光系は、光軸に直交する平面内で光ビーム
   の走査方向に対する位置検出センサの検出方向の傾斜角
   度を調節自在とする調節手段を備えて成ることを特徴と
   する光走査型変位センサ。
2. （２）投光系および受光系は筐体内に納装され、受光系
   は、受光レンズと位置検出センサとを保持する受光ホル
   ダを有し、上記調節手段は、位置検出センサの検出方向
   における受光ホルダの一端面を筐体に対して揺動自在に
   枢支する枢支部と、枢支部の両側で受光ホルダに配設さ
   れ筐体に螺合する一対の調節ねじとで構成されて成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の光走査型変位センサ。