JPH1163917A - Optical system displacement sensor and optical system displacement measuring equipment using the same - Google Patents

Optical system displacement sensor and optical system displacement measuring equipment using the same

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JPH1163917A
JPH1163917A JP9226830A JP22683097A JPH1163917A JP H1163917 A JPH1163917 A JP H1163917A JP 9226830 A JP9226830 A JP 9226830A JP 22683097 A JP22683097 A JP 22683097A JP H1163917 A JPH1163917 A JP H1163917A
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displacement
sensor
displacement sensor
optical system
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JP9226830A
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Japanese (ja)
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Norio Tsuburaya
寛夫 圓谷
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system displacement sensor having high resolution and a wide measuring range, and an optical system displacement measuring equipment using the sensor. SOLUTION: In this equipment, the image of a light spot cast on an object 5 to be measured from a light source 1 is formed on a displacement sensor 2 by an imagery lens 4, and displacement of the object 5 is measured by using the position of the light spot image formed on the displacement sensor 2. In this case, the displacement sensor 2 has three or more photoelectric transducers which are adjacently arranged, and a signal processing part which adds specific offset to the difference signal of the two adjacent photoelectric transducers and performs adding process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光点位置の変位か
ら被測定物の変位を検出する変位センサ及びそれを用い
た光学式変位測定器に関し、特に、広いレンジを高分解
能で検出する変位センサ及び光学式変位測定器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement sensor for detecting a displacement of an object to be measured from a displacement of a light spot position and an optical displacement measuring instrument using the same, and more particularly to a displacement sensor for detecting a wide range with high resolution. The present invention relates to a sensor and an optical displacement measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光源からの光を投光レンズにより被測定
物上に光スポットとして投光し、その光スポットを結像
レンズにより変位センサ上に光結像スポットとして結像
させ、変位センサ上の光結像スポットの変位により被測
定物の変位を検出する三角測量法を用いた変位測定器が
知られている。
2. Description of the Related Art Light from a light source is projected as a light spot on an object to be measured by a light projecting lens, and the light spot is formed as an optical image spot on a displacement sensor by an imaging lens. 2. Description of the Related Art A displacement measuring device using a triangulation method for detecting a displacement of an object to be measured based on a displacement of an optical imaging spot is known.

【0003】三角測量法の変位センサは2分割の光電変
換素子が使用され、各光電変換素子の差動信号からその
ゼロクロス点を所定の位置として検出する。または、各
光電変換素子の差動信号のほぼ線形に近い部分、即ち、
変位−電圧特性が線形に近い部分を使用して被測定物の
変位を検出する。
A displacement sensor of the triangulation method uses a two-part photoelectric conversion element, and detects a zero cross point as a predetermined position from a differential signal of each photoelectric conversion element. Or, a nearly linear portion of the differential signal of each photoelectric conversion element, ie,
The displacement of the object to be measured is detected using a portion where the displacement-voltage characteristic is nearly linear.

【0004】図5は、従来例の変位センサの光結像スポ
ットの動きと、この時の変位センサの変位検出処理波形
を示す。
FIG. 5 shows the movement of a light imaging spot of a conventional displacement sensor and the waveform of a displacement detection process performed by the displacement sensor at this time.

【0005】図5(1)は、変位センサ100上の光結
像スポット(光結像)103が、変位方向104の方向
にx1からx5まで変位する様子を同時に示す。光結像
103は、図示しない光学系により被測定物の変位に対
応して、変位方向104の方向に変位する。変位センサ
100は、センサ101とセンサ102に2分割され、
センサ101とセンサ102はそれぞれ独立に受光量に
比例した信号を出力する。
FIG. 5A simultaneously shows a state in which an optical imaging spot (optical imaging) 103 on the displacement sensor 100 is displaced from x1 to x5 in the direction of displacement 104. The optical image 103 is displaced in a displacement direction 104 by an optical system (not shown) in accordance with the displacement of the measured object. The displacement sensor 100 is divided into a sensor 101 and a sensor 102,
Each of the sensors 101 and 102 independently outputs a signal proportional to the amount of received light.

【0006】光結像103の位置の検出は、センサ10
1とセンサ102の出力の差分をとることにより次の式
1にて求められる。
The position of the light image 103 is detected by the sensor 10
1 and the output of the sensor 102 is obtained by the following equation (1).

【0007】[式1] S=(b−a)/(b+a) 但し、aはセンサ101の出力、bはセンサ102の出
力である。また、式1の分母の(b+a)は光量変化の
影響を少なくするための正規化用であり、省略すること
ができる。
[Equation 1] S = (ba) / (b + a) where a is the output of the sensor 101 and b is the output of the sensor 102. In addition, the denominator (b + a) in Equation 1 is for normalization for reducing the influence of the light amount change, and can be omitted.

【0008】図5(2)は、図5(1)のセンサ101
の出力とセンサ102の出力及びセンサ102とセンサ
101の出力の差分を示す。センサ101の出力aは、
三角でプロットした波形105に示す。波形105は、
センサ101の中央部分に光結像103が結像する変位
x1付近の時にピークレベルとなり、その前後で光結像
103が中央部分から離れるに従ってなだらかに減衰す
る。センサ102の出力bは、四角でプロットした波形
106に示す。波形106は、変位x5付近でピークレ
ベルとなる。
FIG. 5B shows the sensor 101 of FIG.
And the difference between the output of the sensor 102 and the output of the sensor 102 and the output of the sensor 101. The output a of the sensor 101 is
The waveform 105 is plotted as a triangle. The waveform 105 is
The peak level is at a position near the displacement x1 at which the optical image 103 is formed on the central portion of the sensor 101, and before and after the displacement, the optical image 103 attenuates gradually as the distance from the central portion increases. The output b of the sensor 102 is shown in a waveform 106 plotted by a square. The waveform 106 has a peak level near the displacement x5.

【0009】また、波形Sは、センサ102の出力とセ
ンサ101の出力の差分(b−a)であり、上記の式1
に対応する。波形Sのゼロクロスポイントは、センサ1
02とセンサ101の受光量が等しい変位x3の位置に
対応する。また、波形Sのゼロクロスポイントの前後は
ほぼ直線となっており、この線形部分を使用することに
より被測定物の変位を検出することができる。
The waveform S is the difference (ba) between the output of the sensor 102 and the output of the sensor 101.
Corresponding to The zero cross point of waveform S is
02 corresponds to the position of the displacement x3 where the amount of light received by the sensor 101 is equal. In addition, the waveform S has a substantially straight line before and after the zero cross point, and the displacement of the measured object can be detected by using this linear portion.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】使い易さ、測定精度の
観点からは、測定レンジが広く、分解能が高い変位セン
サが望まれる。しかしながら、上記の従来技術におい
て、光結像103の変位検出の分解能を高めるには、光
結像103に対し変位センサ100を微小なものにしな
ければならない。そうすれば、図5(2)においてセン
サ101の出力波形105とセンサ102の出力波形1
06のピークポイントが横軸方向に接近し、センサ10
2の出力とセンサ101の出力の差分である波形Sの線
形部分の傾きが大きくなり、光結像103の変位検出の
分解能を高めることができる。
From the viewpoints of ease of use and measurement accuracy, a displacement sensor having a wide measurement range and high resolution is desired. However, in the above-described related art, in order to increase the resolution of displacement detection of the optical image 103, the displacement sensor 100 must be minute relative to the optical image 103. Then, the output waveform 105 of the sensor 101 and the output waveform 1 of the sensor 102 in FIG.
06 peak point approaches in the horizontal axis direction and the sensor 10
2, the slope of the linear portion of the waveform S, which is the difference between the output of the sensor 101 and the output of the sensor 101, increases, and the resolution of displacement detection of the light image 103 can be increased.

【0011】しかし、変位センサ100を微小なものと
し変位検出の分解能を高めると、光結像103のわずか
な変位でセンサ出力のピークポイントを越えてしまう。
即ち、図5(2)の波形Sの負のピークポイントと正の
ピークポイントの横軸方向の間隔が小さくなり、光結像
103の変位の測定レンジが狭められてしまう。
However, if the displacement sensor 100 is made minute and the resolution of displacement detection is increased, a slight displacement of the optical image 103 will exceed the sensor output peak point.
That is, the interval between the negative peak point and the positive peak point of the waveform S in FIG. 5B in the horizontal axis direction becomes small, and the measurement range of the displacement of the optical image 103 is narrowed.

【0012】このため、分解能を高めた場合は、図5
(1)の光結像103が変位センサ100の測定レンジ
に入るように、変位測定器を被測定物の高さに合わせて
上下に駆動し、何度も調整し直さなければならなかっ
た。
For this reason, when the resolution is increased, FIG.
The displacement measuring device has to be driven up and down in accordance with the height of the object to be measured so that the optical image 103 of (1) falls within the measurement range of the displacement sensor 100, and has to be adjusted again and again.

【0013】逆に光結像103の変位の測定レンジを広
げるために、図5(2)の波形Sの線形部分の傾きを小
さくすると、変位検出の分解能が低くなってしまう。
Conversely, if the inclination of the linear portion of the waveform S in FIG. 5B is reduced in order to widen the measurement range of the displacement of the optical image 103, the resolution of displacement detection is reduced.

【0014】本発明はこのような従来の問題点を解決
し、高分解能でかつ広い測定レンジを有する光学式変位
センサ、及びそれを用いた光学式変位測定器を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide an optical displacement sensor having a high resolution and a wide measurement range, and an optical displacement measuring device using the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、光電変換素子上に投光された光点の位置の変位
を求める光学式変位センサにおいて、隣接して配置され
た3個以上の前記光電変換素子と、互いに隣接する2個
の前記光電変換素子の差信号を、所定のオフセットを加
えて加算する信号処理部とを有することを特徴とする光
学式変位センサを提供することにより達成される。
According to the present invention, there is provided an optical displacement sensor for determining a displacement of a position of a light spot projected on a photoelectric conversion element. An optical displacement sensor comprising: at least two photoelectric conversion elements; and a signal processing unit that adds a difference signal between two adjacent photoelectric conversion elements by adding a predetermined offset to each other. This is achieved by:

【0016】即ち、本発明の変位センサよれば、隣接す
る微小な光電変換素子により高分解能が得られ、かつ、
隣接するすべて光電変換素子の差動信号を連続的につな
げることにより、広い測定レンジの変位検出が可能とな
る。
That is, according to the displacement sensor of the present invention, high resolution can be obtained by the adjacent minute photoelectric conversion elements, and
By continuously connecting the differential signals of all the adjacent photoelectric conversion elements, displacement detection in a wide measurement range becomes possible.

【0017】また、上記の目的は、光源から被測定物上
に投光した光点を結像レンズにより変位センサ上に結像
させ、前記変位センサ上に結像した光点の位置により前
記被測定物の変位を測定する光学式変位測定器におい
て、前記変位センサは、隣接して配置された3個以上の
光電変換素子と、互いに隣接する2個の前記光電変換素
子の差信号を所定のオフセットを加えて加算する信号処
理部とを有することを特徴とする光学式変位測定器を提
供することによっても達成される。
The above object is also achieved by forming an image of a light spot projected from a light source on an object to be measured on a displacement sensor by an image forming lens, and determining the position of the light spot formed on the displacement sensor by the position of the light spot. In an optical displacement measuring device for measuring a displacement of a measured object, the displacement sensor is configured to determine a difference signal between three or more photoelectric conversion elements arranged adjacent to each other and two photoelectric conversion elements adjacent to each other in a predetermined manner. This is also achieved by providing an optical displacement measuring device having a signal processing unit for adding and adding an offset.

【0018】即ち、本発明の変位測定器によれば、高分
解能で広い測定レンジの変位検出が可能となる。このた
め、例えば被測定物の高さ測定等では変位検出領域が広
くなり、変位測定器を被測定物の高さに合わせて上下に
駆動することなく、高分解能の測定を高速に行うことが
できる。
That is, according to the displacement measuring device of the present invention, it is possible to detect displacement in a wide measurement range with high resolution. For this reason, for example, when measuring the height of the object to be measured, the displacement detection area becomes wide, and high-resolution measurement can be performed at high speed without driving the displacement measuring device up and down in accordance with the height of the object to be measured. it can.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, such embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

【0020】図1は、本発明の実施の形態の変位検出方
式の構成例を示す。レーザダイオード等の光源1からの
光9は投光レンズ3を介して被測定物5上に光スポット
を結ぶ。被測定物5は変位方向13の方向に変位し、こ
の変位を変位センサ2で検出する。被測定物5の位置を
6、7、8で示す。
FIG. 1 shows a configuration example of a displacement detection system according to an embodiment of the present invention. Light 9 from the light source 1 such as a laser diode forms a light spot on the DUT 5 via the light projecting lens 3. The device under test 5 is displaced in the direction of displacement 13, and this displacement is detected by the displacement sensor 2. The positions of the DUT 5 are indicated by 6, 7, and 8.

【0021】被測定物上に投光された光スポットは、結
像レンズ4を介して変位センサ2上に結像する。変位セ
ンサ2は、センサ20からセンサ26まで7分割され、
各センサはそれぞれ独立に受光量に比例した信号を出力
する。
The light spot projected on the object to be measured forms an image on the displacement sensor 2 via the imaging lens 4. The displacement sensor 2 is divided into seven from the sensor 20 to the sensor 26,
Each sensor independently outputs a signal proportional to the amount of received light.

【0022】被測定物5が位置6にあるときは、被測定
物5で反射された光10は、結像レンズ4を通りセンサ
24とセンサ25の間に結像する。また、被測定物5が
位置7にあるときは、反射光11はセンサ23とセンサ
24の間に結像し、被測定物5が位置8にあるときは、
反射光12はセンサ22とセンサ23の間に結像する。
When the object 5 is located at the position 6, the light 10 reflected by the object 5 passes through the imaging lens 4 and forms an image between the sensors 24 and 25. When the DUT 5 is at the position 7, the reflected light 11 forms an image between the sensor 23 and the sensor 24. When the DUT 5 is at the position 8,
The reflected light 12 forms an image between the sensor 22 and the sensor 23.

【0023】このように、本実施の形態の変位センサ2
は、被測定物5の変位に対する測定レンジが広い。即
ち、従来の変位センサは2分割センサであったため、例
えば図1のセンサ23とセンサ24に対応する測定レン
ジしかなく、被測定物5の位置6から8を検出できるだ
けであった。そして、更に大きな変位を測定するために
は、変位測定器を被測定物の高さ等に合わせて上下に駆
動し、光結像がセンサ23とセンサ24の測定レンジに
入るように調整し直して測定しなければならなかった。
As described above, the displacement sensor 2 of the present embodiment
Has a wide measurement range for the displacement of the DUT 5. That is, since the conventional displacement sensor is a two-divided sensor, it has only a measurement range corresponding to, for example, the sensors 23 and 24 in FIG. 1 and can only detect the positions 6 to 8 of the measured object 5. In order to measure a larger displacement, the displacement measuring device is driven up and down in accordance with the height of the object to be measured or the like, and readjusted so that the optical image enters the measurement range of the sensors 23 and 24. Had to be measured.

【0024】これに対し、本実施の形態の変位センサ2
は、図1に示すように多数のセンサにより光結像の変位
範囲が大きくとれるので、変位測定器と被対象物5の相
対的位置を固定したままでも、図1に示す被測定物5の
位置6から8を越えて更に大きい変位を測定できる。従
って、従来のように、被測定物5の変位に合わせて変位
測定器を上下に駆動して焦点をとり直すことない。しか
も、高分解能を確保するための微小なセンサを多数使用
しているので、高分解能で、かつ広いレンジの測定を高
速に行うことができる。
On the other hand, the displacement sensor 2 of the present embodiment
Since the displacement range of optical imaging can be made large by a large number of sensors as shown in FIG. 1, even if the relative position between the displacement measuring device and the object 5 is fixed, the position of the object 5 shown in FIG. Larger displacements beyond positions 6 to 8 can be measured. Therefore, unlike the related art, the displacement measuring device is not driven up and down to refocus according to the displacement of the object 5. In addition, since a large number of small sensors for securing high resolution are used, high-resolution and wide-range measurement can be performed at high speed.

【0025】図2は、本発明の実施の形態の光学式変位
センサの構成を示す。変位センサ2は、上述のように、
センサ20からセンサ26まで7分割され、各センサは
それぞれ独立に受光量に応じた信号を出力する。
FIG. 2 shows a configuration of an optical displacement sensor according to an embodiment of the present invention. The displacement sensor 2 is, as described above,
The sensor 20 is divided into seven from the sensor 26, and each sensor independently outputs a signal corresponding to the amount of received light.

【0026】センサ20の出力S20は、差動増幅器5
0の負の入力端子に入力され、センサ21の出力S21
は、差動増幅器50の正の入力端子に入力される。従っ
て、差動増幅器50の出力S50は、センサ21の出力
S21とセンサ20の出力S20の差分となる。
The output S20 of the sensor 20 is
0 is input to the negative input terminal, and the output S21 of the sensor 21
Is input to the positive input terminal of the differential amplifier 50. Therefore, the output S50 of the differential amplifier 50 is the difference between the output S21 of the sensor 21 and the output S20 of the sensor 20.

【0027】また、センサ21からセンサ26の各隣接
するセンサの出力は、同様に差動増幅器51から55に
入力され、それぞれの差分出力S51からS55が出力
される。差分出力S50からS55を式2に示す。
The outputs of the adjacent sensors from the sensor 21 to the sensor 26 are similarly input to the differential amplifiers 51 to 55, and the respective differential outputs S51 to S55 are output. Expression 2 shows the difference outputs S50 to S55.

【0028】 [式2] S50=(S21−S20),S51=(S22−S21) S52=(S23−S22),S53=(S24−S23) S54=(S25−S24),S55=(S26−S25) 差分出力S50からS55は、それぞれ線形部分選択手
段60から65に入力される。各差分出力は、図5
(2)の波形Sに示した様に、正と負のピークを持つS
字カーブの特性を持つ。従って、線形部分選択手段60
から65は、差分出力S50からS55のゼロクロスポ
イントを中心とした所定範囲の線形部分だけを選択し、
線形出力S60からS65を出力する。線形部分を選択
するには、例えば、隣接する2つセンサの受光量和があ
る値以上であることを検出し、その範囲だけの信号を通
過させる。
[Equation 2] S50 = (S21-S20), S51 = (S22-S21) S52 = (S23-S22), S53 = (S24-S23) S54 = (S25-S24), S55 = (S26- S25) The difference outputs S50 to S55 are input to the linear part selecting means 60 to 65, respectively. Each difference output is shown in FIG.
As shown in the waveform S of (2), S having positive and negative peaks
It has the characteristic of a character curve. Therefore, the linear part selecting means 60
To 65 select only a linear part of a predetermined range around the zero cross point of the difference outputs S50 to S55,
The linear outputs S60 to S65 are output. In order to select a linear portion, for example, it is detected that the sum of the received light amounts of two adjacent sensors is equal to or more than a certain value, and signals within that range are passed.

【0029】次に、本実施の形態では、線形部分を選択
された差動信号を連続的につなげる。これにより高分解
能で、かつ広い測定レンジの変位検出を可能とする。
Next, in this embodiment, the differential signals whose linear portions are selected are continuously connected. This enables displacement detection with high resolution and a wide measurement range.

【0030】線形出力S60からS65は、それぞれオ
フセット加算手段70から75に入力される。線形出力
S60からS65の電圧変化範囲は、各センサの光電変
換出力に対応し、ほぼ同一範囲である。そこで、線形出
力S60からS65に所定のオフセットを加算し、電圧
変化範囲が連続的に変化するようにする。
The linear outputs S60 to S65 are input to offset adding means 70 to 75, respectively. The voltage change range of the linear outputs S60 to S65 corresponds to the photoelectric conversion output of each sensor and is almost the same range. Therefore, a predetermined offset is added to the linear outputs S60 to S65 so that the voltage change range changes continuously.

【0031】そして、オフセット加算手段70から75
の出力S70からS75は、加算手段80に入力され、
隣接したセンサの差動出力が連続的につながった変位検
出出力S80として出力される。
The offset adding means 70 to 75
Are output to the adding means 80,
The differential output of the adjacent sensor is output as a continuously connected displacement detection output S80.

【0032】図3は、本発明の実施の形態における変位
センサの光結像の動きと、その時の変位センサによる変
位検出波形を示す。
FIG. 3 shows the movement of the optical imaging of the displacement sensor according to the embodiment of the present invention and the waveform of the displacement detected by the displacement sensor at that time.

【0033】図3(1)は、光結像30が、変位方向3
1の方向にx1からx11に変位するのに対応して、変
位センサ2上で光結像30が変位する様子を同時に示
す。光結像30の位置の検出は、隣り合った2つのセン
サの間では、従来と同様に2つのセンサ出力の差分によ
り求められる。
FIG. 3A shows that the light image 30 is shifted in the displacement direction 3.
A state where the optical imaging 30 is displaced on the displacement sensor 2 in response to the displacement from x1 to x11 in the direction of 1 is also shown. The position of the light image 30 is detected between two adjacent sensors based on the difference between the outputs of the two sensors as in the related art.

【0034】隣り合った各センサの差分は、上記の式2
に示すS50からS55となる。各センサの差分出力S
50からS55は、上述のように図2に示した線形部分
選択手段60から65に入力される。
The difference between adjacent sensors is given by the above equation (2).
From S50 to S55. Differential output S of each sensor
50 to S55 are input to the linear part selecting means 60 to 65 shown in FIG. 2 as described above.

【0035】図3(2)は、線形部分選択手段60から
65の出力S60からS65の波形を示す。尚、線形部
分の選択は、求められる線形精度に応じて、各波形のゼ
ロクロスポイントを中心とした所定の範囲が選択され
る。
FIG. 3B shows the waveforms of the outputs S60 to S65 of the linear portion selecting means 60 to 65. In the selection of the linear portion, a predetermined range around the zero cross point of each waveform is selected according to the required linear accuracy.

【0036】図3(2)のS60は、センサ21とセン
サ20の差分であり、そのゼロクロスポイントは、図3
(1)の光結像30が変位x1にある場合を示す。ま
た、図3(2)のS61、S62、S63、S64、S
65のゼロクロスポイントは、図3(1)の光結像30
がx3、x5、x7、x9、x11にある場合を示す。
S60 in FIG. 3 (2) is the difference between the sensor 21 and the sensor 20, and its zero cross point is
The case where the optical image 30 of (1) is at the displacement x1 is shown. In addition, S61, S62, S63, S64, S61 in FIG.
The zero crossing point of 65 corresponds to the light image 30 of FIG.
Are located at x3, x5, x7, x9, and x11.

【0037】線形部分を選択された出力S60からS6
5は、オフセット加算手段70から75に入力される。
各センサの差動出力を連続的なものにするオフセットの
与え方には、例えば次のようなものがある。
Outputs S60 to S6 with the linear part selected
5 is input to the offset adding means 70 to 75.
For example, the following methods are available for giving an offset that makes the differential output of each sensor continuous.

【0038】図3(2)の線形出力S62を中心にする
場合は、図2のオフセット加算手段72のオフセット量
をゼロにする。そして、センサ出力の線形範囲、即ち図
3(2)の縦軸の変化範囲である「40」をオフセット
量(offset)とする。そして、S61にはオフセ
ット量「40」を減算し、S60にはオフセット量「8
0」を減算する。また、S63にはオフセット量「4
0」を加算し、S64、S65にはそれぞれオフセット
量「80」、「120」を加算する。
When centering on the linear output S62 in FIG. 3B, the offset amount of the offset adding means 72 in FIG. 2 is set to zero. Then, a linear range of the sensor output, that is, “40” which is a change range of the vertical axis in FIG. 3B is set as an offset amount (offset). Then, the offset amount “40” is subtracted in S61, and the offset amount “8” is subtracted in S60.
"0" is subtracted. In S63, the offset amount “4” is set.
"0" is added, and offset amounts "80" and "120" are added to S64 and S65, respectively.

【0039】そして、オフセット加算手段70から75
の出力S70からS75は、加算手段80ですべて加算
され、連続的な変位検出出力S80となる。変位検出出
力S80を式3に示す。
The offset adding means 70 to 75
The outputs S70 to S75 are all added by the adding means 80 to form a continuous displacement detection output S80. Equation 3 shows the displacement detection output S80.

【0040】 [式3] S80=(S60−2*offset)+(S61−offset) +S62+(S63+offset) +(S64+2*offset)+(S65+3*offset) 図4は、加算手段80の出力である変位検出出力S80
の信号波形を示す。このように、本実施の形態では、変
位センサ2による変位検出は連続的につながり、高分解
能で、かつ広い測定レンジの変位検出が可能となる。
[Equation 3] S80 = (S60−2 * offset) + (S61−offset) + S62 + (S63 + offset) + (S64 + 2 * offset) + (S65 + 3 * offset) FIG. Detection output S80
3 shows the signal waveforms of FIG. As described above, in the present embodiment, the displacement detection by the displacement sensor 2 is continuously connected, and the displacement can be detected with a high resolution and a wide measurement range.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の変位センサ
よれば、隣接する微小な光電変換素子により高分解能が
得られ、かつ、隣接するすべて光電変換素子の差動信号
の線形部分を選択し、その線形部分を連続的につなげる
ことにより、広い測定レンジの変位検出が可能となる。
As described above, according to the displacement sensor of the present invention, high resolution can be obtained by the adjacent minute photoelectric conversion elements, and the linear part of the differential signal of all adjacent photoelectric conversion elements can be selected. By connecting the linear portions continuously, it is possible to detect displacement in a wide measurement range.

【0042】また、本発明の変位測定器によれば、高分
解能で、かつ広い測定レンジの変位検出が可能となるた
め、例えば被測定物の高さ測定等では変位検出領域が広
くなり、変位測定器を被測定物の高さに合わせて上下に
駆動することなく、高分解能の測定を高速に行うことが
できる。
According to the displacement measuring device of the present invention, it is possible to detect a displacement with a high resolution and a wide measurement range. High-resolution measurement can be performed at high speed without driving the measuring device up and down in accordance with the height of the object to be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による変位検出方式の構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a displacement detection method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による光学式変位センサの
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態における変位センサの光結
像スポットと変位検出波形である。
FIG. 3 shows a light imaging spot and a displacement detection waveform of the displacement sensor according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態における変位センサの変位
検出処理波形である。
FIG. 4 is a displacement detection processing waveform of the displacement sensor according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来例の変位センサの光結像スポットと変位検
出処理波形である。
FIG. 5 shows a light imaging spot and a displacement detection processing waveform of a conventional displacement sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 変位センサ 3 投光レンズ 4 結像レンズ 5 被測定物 50〜55 差動増幅器 60〜65 線形部分選択手段 70〜75 オフセット加算手段 80 加算手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Displacement sensor 3 Projection lens 4 Imaging lens 5 DUT 50-55 Differential amplifier 60-65 Linear part selection means 70-75 Offset addition means 80 Addition means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光電変換素子上に投光された光点の位置の
変位を求める光学式変位センサにおいて、 隣接して配置された3個以上の前記光電変換素子と、 互いに隣接する2個の前記光電変換素子の差信号を、所
定のオフセットを加えて加算する信号処理部とを有する
ことを特徴とする光学式変位センサ。
1. An optical displacement sensor for determining the displacement of the position of a light spot projected on a photoelectric conversion element, comprising: three or more adjacent photoelectric conversion elements; and two adjacent photoelectric conversion elements. An optical displacement sensor, comprising: a signal processing unit that adds a predetermined offset to the difference signal of the photoelectric conversion element and adds the signal.
【請求項2】光源から被測定物上に投光した光点を結像
レンズにより変位センサ上に結像させ、前記変位センサ
上に結像した光点の位置により前記被測定物の変位を測
定する光学式変位測定器において、 前記変位センサは、隣接して配置された3個以上の光電
変換素子と、互いに隣接する2個の前記光電変換素子の
差信号を所定のオフセットを加えて加算する信号処理部
とを有することを特徴とする光学式変位測定器。
2. A light spot projected from a light source onto an object to be measured is imaged on a displacement sensor by an imaging lens, and a displacement of the object to be measured is determined by a position of the light spot imaged on the displacement sensor. In an optical displacement measuring device for measuring, the displacement sensor adds a difference signal between three or more photoelectric conversion elements arranged adjacent to each other and two photoelectric conversion elements adjacent to each other by adding a predetermined offset. An optical displacement measuring device, comprising:
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