JPH07301512A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JPH07301512A JPH07301512A JP11760394A JP11760394A JPH07301512A JP H07301512 A JPH07301512 A JP H07301512A JP 11760394 A JP11760394 A JP 11760394A JP 11760394 A JP11760394 A JP 11760394A JP H07301512 A JPH07301512 A JP H07301512A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２系統の利得可変増幅器の利得差をなくして
高精度の変位測定を可能とした変位測定装置を提供す
る。 【構成】 レーザダイオード１の出力光ビームを被測定
面に照射し、その反射光ビームを光位置検出器２により
検出して三角測量法により変位測定を行う装置であっ
て、位置検出器２の二つの出力Ｉａ，Ｉｂに対して共通
に一つの利得可変増幅器９が用いられ、これが入出力選
択回路８、１０により時分割で二つの出力Ｉａ，Ｉｂの
処理に供される。利得可変増幅器９から得られる二つの
出力はそれぞれコンデンサ１２ａ，１２ｂに保持され、
これらが減算器１４、加算器１５及び除算器１６により
演算処理されて変位出力が得られる。
高精度の変位測定を可能とした変位測定装置を提供す
る。 【構成】 レーザダイオード１の出力光ビームを被測定
面に照射し、その反射光ビームを光位置検出器２により
検出して三角測量法により変位測定を行う装置であっ
て、位置検出器２の二つの出力Ｉａ，Ｉｂに対して共通
に一つの利得可変増幅器９が用いられ、これが入出力選
択回路８、１０により時分割で二つの出力Ｉａ，Ｉｂの
処理に供される。利得可変増幅器９から得られる二つの
出力はそれぞれコンデンサ１２ａ，１２ｂに保持され、
これらが減算器１４、加算器１５及び除算器１６により
演算処理されて変位出力が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定面に光ビームを
照射しその反射光ビームを受光して被測定面の変位測定
を行う光学式の変位測定装置に関する。
照射しその反射光ビームを受光して被測定面の変位測定
を行う光学式の変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学式の位置検出器（ＰＳＤ）を用いた
三角測量測定においては、位置検出器は被測定面からの
反射光ビームの集光スポットの位置、即ち被測定面の変
位に応じて相補的に増減する二つの出力信号を出す。こ
れら二つの出力信号は、それぞれ利得可変増幅器により
増幅され、その後加減算及び除算処理がなされて変位に
対応する出力が得られる。
三角測量測定においては、位置検出器は被測定面からの
反射光ビームの集光スポットの位置、即ち被測定面の変
位に応じて相補的に増減する二つの出力信号を出す。こ
れら二つの出力信号は、それぞれ利得可変増幅器により
増幅され、その後加減算及び除算処理がなされて変位に
対応する出力が得られる。
【０００３】位置検出器出力に対して利得可変増幅器を
用いるのは、第１に、測定しようとするワークの材質、
表面粗さ、傾き等によって反射率が大きく変化するた
め、反射率に応じて信号レベルを調整する必要があるか
らである。第２には、演算処理部の除算器の精度が入力
信号レベルに大きく依存するため、その入力信号レベル
を入力限度（通常±１０Ｖmax ）の近くで且つ大きく変
動しないように設定することが必要だからである。そこ
で、利得可変増幅器の利得は、位置検出器の二つの出力
信号レベルの和に応じて切替えられるように構成され
る。
用いるのは、第１に、測定しようとするワークの材質、
表面粗さ、傾き等によって反射率が大きく変化するた
め、反射率に応じて信号レベルを調整する必要があるか
らである。第２には、演算処理部の除算器の精度が入力
信号レベルに大きく依存するため、その入力信号レベル
を入力限度（通常±１０Ｖmax ）の近くで且つ大きく変
動しないように設定することが必要だからである。そこ
で、利得可変増幅器の利得は、位置検出器の二つの出力
信号レベルの和に応じて切替えられるように構成され
る。
【０００４】上述のような位置検出器を用いた変位測定
装置における二つの利得可変増幅器の利得差は、直ちに
測定誤差となる。具体的に例えば二つの利得可変増幅器
の利得差が２％あると、約１％の測定誤差が生じる。例
えば、位置検出器の二つの出力をそれぞれ利得可変増幅
器を通した後の信号Ａ，Ｂが本来、Ａ＝１，Ｂ＝１であ
るべきところ、利得誤差によりＡ＝１．０２，Ｂ＝１．
００になったとする。このとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）なる加減算と除算により得られる変位量は、本来０
となるべきところ、 （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） ＝０．０２／２．０２ 〜０．０１ となる。
装置における二つの利得可変増幅器の利得差は、直ちに
測定誤差となる。具体的に例えば二つの利得可変増幅器
の利得差が２％あると、約１％の測定誤差が生じる。例
えば、位置検出器の二つの出力をそれぞれ利得可変増幅
器を通した後の信号Ａ，Ｂが本来、Ａ＝１，Ｂ＝１であ
るべきところ、利得誤差によりＡ＝１．０２，Ｂ＝１．
００になったとする。このとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）なる加減算と除算により得られる変位量は、本来０
となるべきところ、 （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） ＝０．０２／２．０２ 〜０．０１ となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、２系統の利得
可変増幅器の利得差をなくすことは、高精密抵抗を用い
たとしても調整が非常に難しい。例えば、１４ビット〜
１６ビットといった高精度の変位測定が要求される場合
には、２系統の利得可変増幅器の利得差は１／１６００
０以下に調整することが必要になるが、これを実現する
ことは極めて困難である。また、２系統の利得可変増幅
器の温度係数の差や経年変化の影響も避けられない。
可変増幅器の利得差をなくすことは、高精密抵抗を用い
たとしても調整が非常に難しい。例えば、１４ビット〜
１６ビットといった高精度の変位測定が要求される場合
には、２系統の利得可変増幅器の利得差は１／１６００
０以下に調整することが必要になるが、これを実現する
ことは極めて困難である。また、２系統の利得可変増幅
器の温度係数の差や経年変化の影響も避けられない。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、２系統の利得可変増幅器の利得差をなくして高精
度の変位測定を可能とした変位測定装置を提供すること
を目的としている。
ので、２系統の利得可変増幅器の利得差をなくして高精
度の変位測定を可能とした変位測定装置を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る変位測定装
置は、第１に、被測定面に光ビームを照射する光ビーム
照射手段と、前記被測定面からの反射光ビームを受光し
て被測定面の変位に応じて一方が大きいときに他方が小
さいという相補関係を持つ二つの出力信号を出す受光手
段と、この受光手段の二つの出力信号に対して共通に設
けられた利得可変増幅器と、この利得可変増幅器に対し
て前記二つの出力信号を時分割で切替えて入力する入力
選択手段と、この入力選択手段と同期して前記二つの出
力信号に対応する前記利得可変増幅器の出力信号を切替
えて取り出す出力選択手段と、この出力選択手段の出力
をそれぞれ保持する保持手段と、この保持手段に保持さ
れた出力を演算処理して前記被測定面の変位に対応する
出力を得る演算処理手段とを有することを特徴としてい
る。
置は、第１に、被測定面に光ビームを照射する光ビーム
照射手段と、前記被測定面からの反射光ビームを受光し
て被測定面の変位に応じて一方が大きいときに他方が小
さいという相補関係を持つ二つの出力信号を出す受光手
段と、この受光手段の二つの出力信号に対して共通に設
けられた利得可変増幅器と、この利得可変増幅器に対し
て前記二つの出力信号を時分割で切替えて入力する入力
選択手段と、この入力選択手段と同期して前記二つの出
力信号に対応する前記利得可変増幅器の出力信号を切替
えて取り出す出力選択手段と、この出力選択手段の出力
をそれぞれ保持する保持手段と、この保持手段に保持さ
れた出力を演算処理して前記被測定面の変位に対応する
出力を得る演算処理手段とを有することを特徴としてい
る。
【０００８】本発明に係る変位測定装置は、第２に、被
測定面に光ビームを所定周期でオンオフして照射する光
ビーム照射手段と、前記被測定面からの反射光ビームを
受光して被測定面の変位に応じて一方が大きいときに他
方が小さいという相補関係を持つ二つの出力信号を出す
受光手段と、この受光手段の二つの出力信号に対して共
通に設けられた利得可変増幅器と、この利得可変増幅器
に対して前記二つの出力信号を前記光ビーム照射手段の
オンオフ周期に同期してそのオン期間内に時分割で切替
えて入力する入力選択手段と、この入力選択手段と同期
して前記二つの出力信号に対応する前記利得可変増幅器
の出力信号を切替えて取り出す出力選択手段と、この出
力選択手段の出力をそれぞれ保持する保持手段と、この
保持手段に保持された出力を演算処理して前記被測定面
の変位に対応する出力を得る演算処理手段とを有するこ
とを特徴としている。
測定面に光ビームを所定周期でオンオフして照射する光
ビーム照射手段と、前記被測定面からの反射光ビームを
受光して被測定面の変位に応じて一方が大きいときに他
方が小さいという相補関係を持つ二つの出力信号を出す
受光手段と、この受光手段の二つの出力信号に対して共
通に設けられた利得可変増幅器と、この利得可変増幅器
に対して前記二つの出力信号を前記光ビーム照射手段の
オンオフ周期に同期してそのオン期間内に時分割で切替
えて入力する入力選択手段と、この入力選択手段と同期
して前記二つの出力信号に対応する前記利得可変増幅器
の出力信号を切替えて取り出す出力選択手段と、この出
力選択手段の出力をそれぞれ保持する保持手段と、この
保持手段に保持された出力を演算処理して前記被測定面
の変位に対応する出力を得る演算処理手段とを有するこ
とを特徴としている。
【０００９】
【作用】本発明においては、光学式変位測定装置の位置
検出器等からの出力信号を処理する２系統の信号処理系
において、一つの利得可変増幅器を共用して、これを入
力選択手段と出力選択手段により切替えて、時分割で動
作させている。従って従来のような２系統の利得可変増
幅器の利得差という問題が完全になくなり、極めて高精
度の変位測定が可能になる。
検出器等からの出力信号を処理する２系統の信号処理系
において、一つの利得可変増幅器を共用して、これを入
力選択手段と出力選択手段により切替えて、時分割で動
作させている。従って従来のような２系統の利得可変増
幅器の利得差という問題が完全になくなり、極めて高精
度の変位測定が可能になる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は一実施例に係る三角測量法による変位測
定装置の処理回路部を示し、図２は光学系の構成を示し
ている。光学系は図２に示すように、レーザダイオード
１、その出力光ビームを変調して被測定面に照射するた
めの非線形光学結晶３やレンズ４、被測定面からの反射
光ビームがレンズ５により集光される光位置検出器２等
を有する。被測定面位置が図に示すように、Ｓ１からＳ
２に変化することにより、反射光ビームの光位置検出器
２上の集光点位置が変化する。光位置検出器２は、この
集光点位置の変化に対応して、一方が増加するとき他方
が減少するという相補的に増減する二つの出力信号を出
す。
明する。図１は一実施例に係る三角測量法による変位測
定装置の処理回路部を示し、図２は光学系の構成を示し
ている。光学系は図２に示すように、レーザダイオード
１、その出力光ビームを変調して被測定面に照射するた
めの非線形光学結晶３やレンズ４、被測定面からの反射
光ビームがレンズ５により集光される光位置検出器２等
を有する。被測定面位置が図に示すように、Ｓ１からＳ
２に変化することにより、反射光ビームの光位置検出器
２上の集光点位置が変化する。光位置検出器２は、この
集光点位置の変化に対応して、一方が増加するとき他方
が減少するという相補的に増減する二つの出力信号を出
す。
【００１１】光位置検出器２の二つの出力電流Ｉａ，Ｉ
ｂは、それぞれ電流電圧変換器６ａ，６ｂにより電圧値
Ｖａ，Ｖｂに変換される。これらの電圧値Ｖａ，Ｖｂを
それらのトータル値に応じて利得可変して増幅するため
に、一つの利得可変増幅器９が設けられている。この利
得可変増幅器９に、電圧値Ｖａ，Ｖｂを時分割で切替え
て入力するために入力選択回路８が設けられ、利得可変
増幅器９の出力側にも入力選択回路８と同期してオンオ
フされる出力選択回路１０が設けられている。利得可変
増幅器９の利得制御は、位置検出器２のトータルの受光
光量に対応する電圧値を加算器７により得て、これに応
じてゲイン選択回路１１により切替えスイッチ１９を制
御して帰還抵抗を選択することにより行われる。
ｂは、それぞれ電流電圧変換器６ａ，６ｂにより電圧値
Ｖａ，Ｖｂに変換される。これらの電圧値Ｖａ，Ｖｂを
それらのトータル値に応じて利得可変して増幅するため
に、一つの利得可変増幅器９が設けられている。この利
得可変増幅器９に、電圧値Ｖａ，Ｖｂを時分割で切替え
て入力するために入力選択回路８が設けられ、利得可変
増幅器９の出力側にも入力選択回路８と同期してオンオ
フされる出力選択回路１０が設けられている。利得可変
増幅器９の利得制御は、位置検出器２のトータルの受光
光量に対応する電圧値を加算器７により得て、これに応
じてゲイン選択回路１１により切替えスイッチ１９を制
御して帰還抵抗を選択することにより行われる。
【００１２】出力選択回路１０により交互に出力される
２系統の出力値Ａ，Ｂは、それぞれ電圧保持回路として
のコンデンサ１２ａ，１２ｂに保持される。これらコン
デンサ１２ａ，１２ｂに保持された出力値Ａ，Ｂは、そ
れぞれバッファ１３ａ，１３ｂを介して、減算器１４、
加算器１５及び除算器１６からなる演算処理部に送られ
る。減算器１４でＡ−Ｂが、加算器１５でＡ＋Ｂが求め
られ、除算器１６でこれらの比即ち、（Ａ−Ｂ）／（Ａ
＋Ｂ）が求められる。Ａ＝Ｂとなるときの被測定面位置
を基準位置として、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が求める被
測定面の変位に相当する出力となる。
２系統の出力値Ａ，Ｂは、それぞれ電圧保持回路として
のコンデンサ１２ａ，１２ｂに保持される。これらコン
デンサ１２ａ，１２ｂに保持された出力値Ａ，Ｂは、そ
れぞれバッファ１３ａ，１３ｂを介して、減算器１４、
加算器１５及び除算器１６からなる演算処理部に送られ
る。減算器１４でＡ−Ｂが、加算器１５でＡ＋Ｂが求め
られ、除算器１６でこれらの比即ち、（Ａ−Ｂ）／（Ａ
＋Ｂ）が求められる。Ａ＝Ｂとなるときの被測定面位置
を基準位置として、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が求める被
測定面の変位に相当する出力となる。
【００１３】除算器１６の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１
７によりディジタルデータに変換され、バス１８を介し
てディジタルデータ処理装置に送られ、記録、表示その
他必要な処理がなされる。
７によりディジタルデータに変換され、バス１８を介し
てディジタルデータ処理装置に送られ、記録、表示その
他必要な処理がなされる。
【００１４】この実施例においては、レーザダイオード
１はクロック発生器２２からの基本クロックにより制御
されたＬＤドライバ２１により、高速のオンオフ制御が
なされる。これは外乱光の影響を除き、利得可変増幅器
９のオフセット電圧を除去するためである。従って、図
では示さないが、レーザダイオードのオン，オフ時の演
算回路が必要になる。そして、利得可変増幅器９の入出
力選択回路８、１０を制御するタイミング信号発生器２
３は、やはりクロック発生器２２からの基本クロックに
基づいて、レーザダイオード駆動と同期して入出力選択
回路８、１０をオンオフ制御するように構成されてい
る。
１はクロック発生器２２からの基本クロックにより制御
されたＬＤドライバ２１により、高速のオンオフ制御が
なされる。これは外乱光の影響を除き、利得可変増幅器
９のオフセット電圧を除去するためである。従って、図
では示さないが、レーザダイオードのオン，オフ時の演
算回路が必要になる。そして、利得可変増幅器９の入出
力選択回路８、１０を制御するタイミング信号発生器２
３は、やはりクロック発生器２２からの基本クロックに
基づいて、レーザダイオード駆動と同期して入出力選択
回路８、１０をオンオフ制御するように構成されてい
る。
【００１５】図３は、この実施例の変位測定装置の動作
波形である。レーザダイオード１は図示のように所定周
期でオンオフ駆動される。そして、これに同期して駆動
される入出力選択回路８，１０により、レーザダイオー
ド１のオン期間内で利得可変増幅器９が二つの出力電圧
値Ｖａ，Ｖｂを順次選択して増幅するという動作を繰り
返す。図３に示すように、電圧値Ｖａの選択動作の立上
がりは、レーザダイオード１の立上がりに対して僅かの
遅延時間τ１を持たせ、電圧値Ｖｂの選択動作の立下が
りレーザダイオード１のそれよりτ２だけ早くなるよう
に設定されている。この様に電圧値Ｖａ，Ｖｂの選択動
作を、レーザダイオードのオン期間の立上がり及び立下
がりエッジより所定時間だけ内部で行うという制御は、
タイミング信号発生回路２３によりなされる。これによ
り、レーザダイオード１のしきい値のばらつき等に起因
する測定誤差の発生を避けることができる。
波形である。レーザダイオード１は図示のように所定周
期でオンオフ駆動される。そして、これに同期して駆動
される入出力選択回路８，１０により、レーザダイオー
ド１のオン期間内で利得可変増幅器９が二つの出力電圧
値Ｖａ，Ｖｂを順次選択して増幅するという動作を繰り
返す。図３に示すように、電圧値Ｖａの選択動作の立上
がりは、レーザダイオード１の立上がりに対して僅かの
遅延時間τ１を持たせ、電圧値Ｖｂの選択動作の立下が
りレーザダイオード１のそれよりτ２だけ早くなるよう
に設定されている。この様に電圧値Ｖａ，Ｖｂの選択動
作を、レーザダイオードのオン期間の立上がり及び立下
がりエッジより所定時間だけ内部で行うという制御は、
タイミング信号発生回路２３によりなされる。これによ
り、レーザダイオード１のしきい値のばらつき等に起因
する測定誤差の発生を避けることができる。
【００１６】以上のようにこの実施例によれば、一つの
利得可変増幅器９を光位置検出器２の２系統の出力信号
に対して時分割動作するように共用させているから、従
来のような２系統の利得可変増幅器の利得差に起因する
測定誤差がなくなり、非常に高精度の変位測定が可能に
なる。二つの利得可変増幅器を用いた場合の温度係数の
差や経年変化の影響もなくなる。
利得可変増幅器９を光位置検出器２の２系統の出力信号
に対して時分割動作するように共用させているから、従
来のような２系統の利得可変増幅器の利得差に起因する
測定誤差がなくなり、非常に高精度の変位測定が可能に
なる。二つの利得可変増幅器を用いた場合の温度係数の
差や経年変化の影響もなくなる。
【００１７】本発明は、合焦点型変位測定装置、より具
体的にはそのフォーカス制御部に適用することが可能で
ある。その実施例を以下に説明する。図４は、合焦点型
変位測定装置の概略構成を示している。レーザダイオー
ド３１の出力光ビームは、偏光ビームスプリッタ３２、
１／４波長板３３、コリメータレンズ３４を介し、対物
レンズ３５を介して被測定面Ｓに照射される。その反射
光ビームは、結像レンズ３６を介しビームスプリッタ３
７で２分割されて受光ダイオード３８ａ，３８ｂに集光
される。対物レンズ３５と一体に設けられたコイル４２
と、機器本体に取り付けられたマグネット４３により、
対物レンズ３５を駆動するボイスコイルが構成されてい
る。
体的にはそのフォーカス制御部に適用することが可能で
ある。その実施例を以下に説明する。図４は、合焦点型
変位測定装置の概略構成を示している。レーザダイオー
ド３１の出力光ビームは、偏光ビームスプリッタ３２、
１／４波長板３３、コリメータレンズ３４を介し、対物
レンズ３５を介して被測定面Ｓに照射される。その反射
光ビームは、結像レンズ３６を介しビームスプリッタ３
７で２分割されて受光ダイオード３８ａ，３８ｂに集光
される。対物レンズ３５と一体に設けられたコイル４２
と、機器本体に取り付けられたマグネット４３により、
対物レンズ３５を駆動するボイスコイルが構成されてい
る。
【００１８】二つの受光ダイオード３８ａ，３８ｂの出
力電流Ｉａ，Ｉｂは、フォーカスエラー信号発生回路４
０に入力されて、フォーカスエラー信号（Ｓカーブ信
号）が得られる。このフォーカスエラー信号がサーボ制
御回路４１に入力されて、合焦点制御がなされる。そし
て対物レンズ３５と連動するスケール４４と、これに対
向する固定のエンコーダ４５とにより、被測定面の変位
測定が行われる。
力電流Ｉａ，Ｉｂは、フォーカスエラー信号発生回路４
０に入力されて、フォーカスエラー信号（Ｓカーブ信
号）が得られる。このフォーカスエラー信号がサーボ制
御回路４１に入力されて、合焦点制御がなされる。そし
て対物レンズ３５と連動するスケール４４と、これに対
向する固定のエンコーダ４５とにより、被測定面の変位
測定が行われる。
【００１９】フォーカスエラー信号発生回４０では、二
つの受光ダイオード３８ａ，３８ｂの出力電流Ｉａ，Ｉ
ｂについて、先の実施例の光位置検出器２の出力電流処
理と同様の処理が行われる。即ち二つの出力電流値は、
合焦点位置からのズレの方向に応じて一方が大きいとき
に他方が小さいという相補関係にあり、これらを電流電
圧変換し、利得可変増幅器で増幅した後、加減算及び除
算処理することによりフォーカスエラー信号が得られ
る。そこでこの実施例においても、フォーカスエラー信
号発生回路４０では、図１の実施例で示した位置検出器
２から除算器１６までの回路構成と同様の回路構成を用
いて、一つの利得可変増幅器を２系統で共用して、これ
らを時分割で切替えて動作させる。
つの受光ダイオード３８ａ，３８ｂの出力電流Ｉａ，Ｉ
ｂについて、先の実施例の光位置検出器２の出力電流処
理と同様の処理が行われる。即ち二つの出力電流値は、
合焦点位置からのズレの方向に応じて一方が大きいとき
に他方が小さいという相補関係にあり、これらを電流電
圧変換し、利得可変増幅器で増幅した後、加減算及び除
算処理することによりフォーカスエラー信号が得られ
る。そこでこの実施例においても、フォーカスエラー信
号発生回路４０では、図１の実施例で示した位置検出器
２から除算器１６までの回路構成と同様の回路構成を用
いて、一つの利得可変増幅器を２系統で共用して、これ
らを時分割で切替えて動作させる。
【００２０】以上によりこの実施例でも、高精度の合焦
点制御が可能になる。フォーカスエラー信号発生回路４
０はこの実施例の場合、最終的に求める変位量を出力す
るものではないが、フォーカスエラー信号も基準位置か
らの被測定面の変位に対応する出力を出すので、これも
一種の変位測定装置ということができる。
点制御が可能になる。フォーカスエラー信号発生回路４
０はこの実施例の場合、最終的に求める変位量を出力す
るものではないが、フォーカスエラー信号も基準位置か
らの被測定面の変位に対応する出力を出すので、これも
一種の変位測定装置ということができる。
【００２１】本発明は、図５に示すように４個のフォト
ダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を配置した４分割フォトダイ
オードを位置検出器として用いる変位測定装置にも同様
に適用できる。被測定面からの反射光ビームスポットを
この４分割フォトダイオードで受光して、ＰＤ１とＰＤ
３、またはＰＤ２とＰＤ４の出力間で、先の実施例と同
様の加減算及び除算処理を行うことにより、集光スポッ
トの移動を検出し、もって測定対象物の変位を測定する
変位測定装置がある。このような変位測定装置において
も、先の実施例と同様に信号処理部の利得可変増幅器を
２系統で共有として、やはり同様の効果が得られる。
ダイオードＰＤ１〜ＰＤ４を配置した４分割フォトダイ
オードを位置検出器として用いる変位測定装置にも同様
に適用できる。被測定面からの反射光ビームスポットを
この４分割フォトダイオードで受光して、ＰＤ１とＰＤ
３、またはＰＤ２とＰＤ４の出力間で、先の実施例と同
様の加減算及び除算処理を行うことにより、集光スポッ
トの移動を検出し、もって測定対象物の変位を測定する
変位測定装置がある。このような変位測定装置において
も、先の実施例と同様に信号処理部の利得可変増幅器を
２系統で共有として、やはり同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、２系
統の位置検出出力を処理する利得可変増幅器を共用して
これを時分割で切替えて動作させることにより、高精度
の変位測定を可能とした光学式の変位測定装置を得るこ
とができる。
統の位置検出出力を処理する利得可変増幅器を共用して
これを時分割で切替えて動作させることにより、高精度
の変位測定を可能とした光学式の変位測定装置を得るこ
とができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る変位測定装置の出力
信号処理系の構成を示す。
信号処理系の構成を示す。
【図２】 同実施例の光学系の構成を示す。
【図３】 同実施例の動作波形を示す。
【図４】 他の実施例の変位測定装置の構成を示す。
【図５】 他の実施例の変位測定装置における位置検出
器を示す。
器を示す。
１…レーザダイオード、２…光位置検出器、６ａ，６ｂ
…電流電圧変換器、７…加算器、８…入力選択回路、９
…利得可変増幅器、１０…出力選択回路、１１…ゲイン
選択回路、１２ａ，１２ｂ…コンデンサ、１３ａ，１３
ｂ…バッファ、１４…減算器、１５…加算器、１６…除
算器、１７…Ａ／Ｄコンバータ、２１…ＬＤドライバ、
２２…クロック発生器、２３…タイミング信号発生回
路。
…電流電圧変換器、７…加算器、８…入力選択回路、９
…利得可変増幅器、１０…出力選択回路、１１…ゲイン
選択回路、１２ａ，１２ｂ…コンデンサ、１３ａ，１３
ｂ…バッファ、１４…減算器、１５…加算器、１６…除
算器、１７…Ａ／Ｄコンバータ、２１…ＬＤドライバ、
２２…クロック発生器、２３…タイミング信号発生回
路。
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定面に光ビームを照射する光ビーム
照射手段と、 前記被測定面からの反射光ビームを受光して、被測定面
の変位に応じて一方が大きいときに他方が小さいという
相補関係を持つ二つの出力信号を出す受光手段と、 この受光手段の二つの出力信号に対して共通に設けられ
た利得可変増幅器と、 この利得可変増幅器に対して前記二つの出力信号を時分
割で切替えて入力する入力選択手段と、 この入力選択手段と同期して前記二つの出力信号に対応
する前記利得可変増幅器の出力信号を切替えて取り出す
出力選択手段と、 この出力選択手段の出力をそれぞれ保持する保持手段
と、 この保持手段に保持された出力を演算処理して前記被測
定面の変位に対応する出力を得る演算処理手段とを有す
ることを特徴とする変位測定装置。 - 【請求項２】 被測定面に光ビームを所定周期でオンオ
フして照射する光ビーム照射手段と、 前記被測定面からの反射光ビームを受光して、被測定面
の変位に応じて一方が大きいときに他方が小さいという
相補関係を持つ二つの出力信号を出す受光手段と、 この受光手段の二つの出力信号に対して共通に設けられ
た利得可変増幅器と、 この利得可変増幅器に対して前記二つの出力信号を前記
光ビーム照射手段のオンオフ周期に同期してそのオン期
間内に時分割で切替えて入力する入力選択手段と、 この入力選択手段と同期して前記二つの出力信号に対応
する前記利得可変増幅器の出力信号を切替えて取り出す
出力選択手段と、 この出力切替え手段の出力をそれぞれ保持する保持手段
と、 この保持手段に保持された出力を演算処理して前記被測
定面の変位に対応する出力を得る演算処理手段とを有す
ることを特徴とする変位測定装置。 - 【請求項３】 請求項２において、前記二つの出力信号
の選択動作を、前記光ビーム照射手段のオン期間のエッ
ジより所定時間だけ内部で行うためのタイミング制御手
段を有することを特徴とする変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11760394A JPH07301512A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11760394A JPH07301512A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301512A true JPH07301512A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14715881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11760394A Pending JPH07301512A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07301512A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102620756A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 天津大学 | 一种基于调制激光的psd信号单通道处理方法及处理电路 |
-
1994
- 1994-05-06 JP JP11760394A patent/JPH07301512A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102620756A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 天津大学 | 一种基于调制激光的psd信号单通道处理方法及处理电路 |
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