JPS59210305A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
- Publication number
- JPS59210305A JPS59210305A JP8613983A JP8613983A JPS59210305A JP S59210305 A JPS59210305 A JP S59210305A JP 8613983 A JP8613983 A JP 8613983A JP 8613983 A JP8613983 A JP 8613983A JP S59210305 A JPS59210305 A JP S59210305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outputs
- measured
- optical axis
- light beam
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
- G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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。
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、レーザ光等の光ビームを用いて、被測定面の
変位量および面形状を測定する変位測定装置に関するも
のでろる。
変位量および面形状を測定する変位測定装置に関するも
のでろる。
従来例の構成とその問題点
レーザ光を用いた光学機器は温湿度変化、外部振動等の
原因により光軸が変動しやすい。特に被測定物の変位量
、面形状等を高精度で測定する測定装置においてに、こ
の光軸変動が測定精度に大きな影響を与える原因となる
。
原因により光軸が変動しやすい。特に被測定物の変位量
、面形状等を高精度で測定する測定装置においてに、こ
の光軸変動が測定精度に大きな影響を与える原因となる
。
このため光学測定機器は恒温室内にて測定環境を一定に
すると共に防振台上に設置する必要がある。このような
手段では光学測定機器の使用場所が限定され、設置には
相当の費用を要する。
すると共に防振台上に設置する必要がある。このような
手段では光学測定機器の使用場所が限定され、設置には
相当の費用を要する。
さらに、防振台で数Ｉ上置下の低周波成分を除去するこ
とは困難であり、また光学測定機器の温度が一定になる
までの時間がかかり効率が豊いという欠点があった。
とは困難であり、また光学測定機器の温度が一定になる
までの時間がかかり効率が豊いという欠点があった。
一方光軸の変動が生じた場合、とｆＬ、 ｆｆ光学的に
補正して元の状態に戻す方法が考えら扛ている。
補正して元の状態に戻す方法が考えら扛ている。
例えば光路の一部に互いに平行な面を有するガラス板を
設け、このガラス板の角度を変えることにより光軸を平
行移動する方法がある。しかしこの方法ではガラス板を
動かすための駆動装置と光軸の変動を検出するための検
出装置が必要になり、しかもこの光軸補正装置は２軸必
要であるため装置が高価なものになるという□欠点が８
った。
設け、このガラス板の角度を変えることにより光軸を平
行移動する方法がある。しかしこの方法ではガラス板を
動かすための駆動装置と光軸の変動を検出するための検
出装置が必要になり、しかもこの光軸補正装置は２軸必
要であるため装置が高価なものになるという□欠点が８
った。
発明の目的
本発明は、前記欠点を除去し、光路上に補正装置を付加
することなく光軸変動を補正することができる変位測定
装置を得ること全目的とする。
することなく光軸変動を補正することができる変位測定
装置を得ること全目的とする。
発明の構成
本発明は、被測定面からの反射光ビームを略に半分に波
面分割して光スポットに集光し、２分割光検出素子でこ
の光スポットを受光する構成をもち、２分割光検出素子
の差動出力によって焦点位置を検出し前記被測定面の変
位量全測定する変位検出器全２個設ける。この２個の変
位検出器の出力が変位量に対しては同相に光軸変動量に
対しては逆相になるよう光学系を構成することにより、
前記２個の変位検出器の出力を加算すれば、変位量は感
度が２倍になり光軸変動は打ち消し合って除去きれる。
面分割して光スポットに集光し、２分割光検出素子でこ
の光スポットを受光する構成をもち、２分割光検出素子
の差動出力によって焦点位置を検出し前記被測定面の変
位量全測定する変位検出器全２個設ける。この２個の変
位検出器の出力が変位量に対しては同相に光軸変動量に
対しては逆相になるよう光学系を構成することにより、
前記２個の変位検出器の出力を加算すれば、変位量は感
度が２倍になり光軸変動は打ち消し合って除去きれる。
このような構成にすることにより前記目的を達成するも
のでらる。
のでらる。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面全参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例金示すものである。第１図に
おいて１にレーザ光源、２はレーザ光源１より発した光
ビームで、３は光ビーム２の光径を任意に変える光学系
である。４はビームスプリノブ−で、光ビーム２はλ／
４板５の方向に通過し、集光レンズ６により集光され被
測定物子の測定面８に照射する。測定面８で反則した反
則光ビームは再び集光レンズ６及びλ／４板５を通りビ
ームスブリック−４で１３．１４の変位検出器の方向に
反則して９の反射光ビームとなる。
おいて１にレーザ光源、２はレーザ光源１より発した光
ビームで、３は光ビーム２の光径を任意に変える光学系
である。４はビームスプリノブ−で、光ビーム２はλ／
４板５の方向に通過し、集光レンズ６により集光され被
測定物子の測定面８に照射する。測定面８で反則した反
則光ビームは再び集光レンズ６及びλ／４板５を通りビ
ームスブリック−４で１３．１４の変位検出器の方向に
反則して９の反射光ビームとなる。
反則光ビーム９は波面分割用の全反則ミラー１０により
２分割され、各々集光レンズ１１．１２によって変位検
出器１３．１４上に光スポット全形成する。変位検出器
１３，１４ｉｄ共に２分割の光検出素子１３ａ、１ｓｂ
、１４ａ、１４ｂで構成され、その出力は各々減算器１
５ 、１６Ｖ？Ｃ入り差動成分が検出される。１７は加
算器で減算器１６゜１６の差動出力を加算するよう（構
成で扛でいる。
２分割され、各々集光レンズ１１．１２によって変位検
出器１３．１４上に光スポット全形成する。変位検出器
１３，１４ｉｄ共に２分割の光検出素子１３ａ、１ｓｂ
、１４ａ、１４ｂで構成され、その出力は各々減算器１
５ 、１６Ｖ？Ｃ入り差動成分が検出される。１７は加
算器で減算器１６゜１６の差動出力を加算するよう（構
成で扛でいる。
以下１ず変位量の測定について説明する。
測定面８が集光レンズ６の焦点にある場合、反射光ビー
ム９は平行にな９第２図の実線で示す光路を通って変位
検出器１３．１４上でｒｒＪ第３図の実線で示す円形の
光ヌポソトヲ形成する。従って２分割の光検出素子１３
ａ 、 １３ｂ及び１４２Ｌ。
ム９は平行にな９第２図の実線で示す光路を通って変位
検出器１３．１４上でｒｒＪ第３図の実線で示す円形の
光ヌポソトヲ形成する。従って２分割の光検出素子１３
ａ 、 １３ｂ及び１４２Ｌ。
１４ｂの分割線と光スポットの中心線を一致させておけ
ば、光量が等しくなり減算器の差動出力は０で加算器の
加算出力も０となる。
ば、光量が等しくなり減算器の差動出力は０で加算器の
加算出力も０となる。
次に被測定物γが第１図で十方向にＸ移動すれば測定面
８からの反則光ビーム９は第２図の点線で示す光路を通
り光検出素子１３ａ、１３ｂ及び１４２Ｌ、１４１）上
では第３図の点線で示す形状になる。この結果、光検出
素子１３ａ 、 １４ａの受光量が増えその出方が増加
するため減算器１５゜１６の差動出力は＋方向に増加し
、加算′？Ｊ？ｉ１７の加算出力も十方向に差動出力の
２倍増加する。
８からの反則光ビーム９は第２図の点線で示す光路を通
り光検出素子１３ａ、１３ｂ及び１４２Ｌ、１４１）上
では第３図の点線で示す形状になる。この結果、光検出
素子１３ａ 、 １４ａの受光量が増えその出方が増加
するため減算器１５゜１６の差動出力は＋方向に増加し
、加算′？Ｊ？ｉ１７の加算出力も十方向に差動出力の
２倍増加する。
逆に被測定物７が第１図の一方向にＸ移動すれば反射光
ビーム９に第２図の一点鎖線の光路を通り光検出素子１
３２Ｌ 、 １３ｂ及び１４Ｂ、、１４ｂ上では第３図
の一点鎖線の形状になる。この結果、光検出素子１３ｂ
、１４ｂの受光量が増えその出力が増加するため減算器
１５．１６の差動量カ及゛ び加算器１７の加算出力は
上記とは逆に一方向に増加する。
ビーム９に第２図の一点鎖線の光路を通り光検出素子１
３２Ｌ 、 １３ｂ及び１４Ｂ、、１４ｂ上では第３図
の一点鎖線の形状になる。この結果、光検出素子１３ｂ
、１４ｂの受光量が増えその出力が増加するため減算器
１５．１６の差動量カ及゛ び加算器１７の加算出力は
上記とは逆に一方向に増加する。
従って被測定物子の変位に対して変位検出器１３．１４
の差動出力は第６図の（？Ｌ）に示すような同一の特性
をもつことになるため加算器１７の加算出力は同図（ｂ
）となり、この％姓より被測定物７の変位量を測定する
ことができる訳である。
の差動出力は第６図の（？Ｌ）に示すような同一の特性
をもつことになるため加算器１７の加算出力は同図（ｂ
）となり、この％姓より被測定物７の変位量を測定する
ことができる訳である。
次に光軸が変動した場合の補正動作について説明する。
第４図は光軸が動いた時の検出部の詳細図で、図の実線
は第２図の実線同様測定面８が集光レンズ６の焦点に位
置した場合の反射光ビームの光路で、集光レンズ１１．
１２により集光さｎた光ヌボットは前記同様に光検出素
子１３ａ、１３ｂ及び１４２Ｌ 、 １４ｂ上に第６図
の実線のような形状を形成する。
は第２図の実線同様測定面８が集光レンズ６の焦点に位
置した場合の反射光ビームの光路で、集光レンズ１１．
１２により集光さｎた光ヌボットは前記同様に光検出素
子１３ａ、１３ｂ及び１４２Ｌ 、 １４ｂ上に第６図
の実線のような形状を形成する。
光軸が＋θ変動すると、反則光ビーム９は点線の光路を
通って変位検出器１３では光検出素子１３ｂ側に光スポ
ットか動き、変位検出器１４でに光検出素子１４ａ９１
１１に光スポットが動く。従って光検出素子１３ａ、１
３ｂ、１４ａ、１４１）上では光スポットは第６図の点
線のような位置に移動し変位検出器１３の差動出力は一
方向に、変位検出器１４の差動出力は子方向に絶対値が
等しく増加する。このため加算器１７の加算出力に変化
はない。同様に光軸が一〇変動すると、光路光スポット
は各々第４図、第５図の一点鎖線のようになり、光検出
素子１３２Ｌ、１４ａ側の光量が増えるため、変位検出
器１３の差動出力に子方向に変位検出器１４の差動出力
は一方向に増加し同様に加算器１７の加算出力に変化は
起こらない。結局、光軸が変動した場合の変位検出器１
３の差動出力は第７図（２Ｌ）に示す特性になり、変位
検出器１４の差動出力は同図（ｂ）に示す特性となるた
め、加算器１７により合成される出力はお互に打ち消さ
れてＯになる。従って光軸がθ方向に変動しても最終出
力には変動が生じない。
通って変位検出器１３では光検出素子１３ｂ側に光スポ
ットか動き、変位検出器１４でに光検出素子１４ａ９１
１１に光スポットが動く。従って光検出素子１３ａ、１
３ｂ、１４ａ、１４１）上では光スポットは第６図の点
線のような位置に移動し変位検出器１３の差動出力は一
方向に、変位検出器１４の差動出力は子方向に絶対値が
等しく増加する。このため加算器１７の加算出力に変化
はない。同様に光軸が一〇変動すると、光路光スポット
は各々第４図、第５図の一点鎖線のようになり、光検出
素子１３２Ｌ、１４ａ側の光量が増えるため、変位検出
器１３の差動出力に子方向に変位検出器１４の差動出力
は一方向に増加し同様に加算器１７の加算出力に変化は
起こらない。結局、光軸が変動した場合の変位検出器１
３の差動出力は第７図（２Ｌ）に示す特性になり、変位
検出器１４の差動出力は同図（ｂ）に示す特性となるた
め、加算器１７により合成される出力はお互に打ち消さ
れてＯになる。従って光軸がθ方向に変動しても最終出
力には変動が生じない。
一方光軸が前記θと直交方向つまり第１図の図面に垂直
方向に変動した場合は、光検出素子１３ａ、１３ｂ及び
１４Δ、１４ｂの分割線と平行方向に光スポットが移動
することになるため変位検出器１３．１４の出力には全
く変化が起こらない。
方向に変動した場合は、光検出素子１３ａ、１３ｂ及び
１４Δ、１４ｂの分割線と平行方向に光スポットが移動
することになるため変位検出器１３．１４の出力には全
く変化が起こらない。
次にその他の実施例を第８図に示す。この構成は変位検
出器１３．１４上に反射光ビームを集光する集光レンズ
１８を波面分割用の全反則ミラー１０の手前に配置した
もので、第１図の集光レンズ１１及び１２を１個に簡略
化できる。又その動作は前記第１図と同様であり説明は
省略する。
出器１３．１４上に反射光ビームを集光する集光レンズ
１８を波面分割用の全反則ミラー１０の手前に配置した
もので、第１図の集光レンズ１１及び１２を１個に簡略
化できる。又その動作は前記第１図と同様であり説明は
省略する。
発明の効果
以上のように本発明は、光ビームの光軸変動を２つの光
検出器で逆相に検出しお互に打ち消し９合うことにより
除去でき、安価な光軸補正が可能になるものである。
検出器で逆相に検出しお互に打ち消し９合うことにより
除去でき、安価な光軸補正が可能になるものである。
第１図に本発明の一実施例における変位測定装置の原理
図、第２図および第４図は第１図の要部の拡大図、第３
図ａ、ｂお工び第５図ａ、ｂは同装置説明のための検出
状態を示す図、第６図ａ。 ｂおよび第７図ａ、ｂに同装置の変位検出信号の特性を
示す特性図、第８図は本発明の他の実施例における変位
測定装置の原理図でろる。 １・・・・・・レーザ光源、２・・・・・・光ビーム、
４・・・・・・ビームスプリッタ−１７・・・・・・被
測定物、８・・・・・・測定面、１０・・・・・・全反
射ミラー、１１．１２・・・・・・集光レンズ、１３．
１４・・・・・・変位検出器、１５．１６・・・・・・
減算器、１７・・・・・・加算器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｚ 第１図 ／？ ｌｌ 第２図 第３図 ａ′ｂ 第４図 ａ Ｂ ２ 涯 一
図、第２図および第４図は第１図の要部の拡大図、第３
図ａ、ｂお工び第５図ａ、ｂは同装置説明のための検出
状態を示す図、第６図ａ。 ｂおよび第７図ａ、ｂに同装置の変位検出信号の特性を
示す特性図、第８図は本発明の他の実施例における変位
測定装置の原理図でろる。 １・・・・・・レーザ光源、２・・・・・・光ビーム、
４・・・・・・ビームスプリッタ−１７・・・・・・被
測定物、８・・・・・・測定面、１０・・・・・・全反
射ミラー、１１．１２・・・・・・集光レンズ、１３．
１４・・・・・・変位検出器、１５．１６・・・・・・
減算器、１７・・・・・・加算器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｚ 第１図 ／？ ｌｌ 第２図 第３図 ａ′ｂ 第４図 ａ Ｂ ２ 涯 一
Claims (1)
- 光ビームを集光し被測定面に照射する手段と、この被測
定面で反、射した反射光ビームを波面分割して２つの光
スポットに集光させる手段と、この２つの光ヌボットを
各々２分割の光検出素子に照射しその差動出力全検出す
る２つの検出手段と、この２つの検出手段の差動出力を
加算して光軸変動を補正する手段とｔ備えた変位測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8613983A JPS59210305A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8613983A JPS59210305A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59210305A true JPS59210305A (ja) | 1984-11-29 |
Family
ID=13878386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8613983A Pending JPS59210305A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59210305A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008309532A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Lasertec Corp | ３次元測定装置及び検査装置 |
| JP2017223633A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友金属鉱山株式会社 | コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP8613983A patent/JPS59210305A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008309532A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Lasertec Corp | ３次元測定装置及び検査装置 |
| JP2017223633A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友金属鉱山株式会社 | コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 |
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