JPS6114512A - 非接触変位検出装置 - Google Patents

非接触変位検出装置

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JPS6114512A
JPS6114512A JP13408684A JP13408684A JPS6114512A JP S6114512 A JPS6114512 A JP S6114512A JP 13408684 A JP13408684 A JP 13408684A JP 13408684 A JP13408684 A JP 13408684A JP S6114512 A JPS6114512 A JP S6114512A
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修 小池
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    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/10Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば変形しやすい工業製品、生体、文化財
等の物体の形状測定や、生産ラインでの物体の厚さ測定
、あるいは物体に生じた傷等の大きさや位置の測定など
に用いられるレーザ利用の非接触変位検出装置に関する
〔従来技術〕
従来この種の非接触変位検出装置として、レーザ装置か
ら発するレーザ光を被検出物に照射し、被検出物で反射
・散乱された光を集光レンズで一次元光位置検出器の受
光面上に集光し、その位置から、被検出物の位置を測定
するものがちる。
しかしながら、とのような構成では、検出装置から被検
出物までの距離の違いによって、被検出物上のレーザ光
照射点から一定面積の集光レンズを見る角(立体角)が
異なるために、被検出物で反射・散乱された光のうち上
記受光面に入射する光の強度が変化してしまい、特に対
象とする検出範囲が広い場合に検出精度が低下する問題
があった。
〔発明の目的および構成〕
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、被検出物の位置が変化しても光位置検出器上に
集光される光の強度をほぼ一定として高精度の検出が行
なえる非接触変位検出装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、光位置検
出器の受光面に、集光点の位置によって生ずる光強度の
ばらつきを補イfする光透過率分布を備えた光学フィル
タを挿入したものである。
〔実施例〕
次に、実施例を用いて本発明の詳細な説明するが、はじ
めに本発明の原理について図を用いて説明する。
例えば第2図に示すように、レーザ光の出射口1から距
離r1離れた位置から、r 離れた位置までの被検出物
2を検出対象とする装置の場合、集光レンズ3によって
一次元光位置検出器4の受光面上に集光される光の強度
は、上記検出範囲の下限(最小距離?+  )の場合の
強度11  と上限(最大距離rz)の場合の強度工2
  とで異なる。これは、集光レンズ3の面積Kが一定
であるのに対し、被検出物2上の照射点から当該集光レ
ンズ3を見る角(立体角)の大きさが距離r1の場合の
とで異なることによシ(ここでr、0、”!Or!ツレ
ぞれ距離rI+r!の被検出物2の光照射点から集光レ
ンズ3の中心までの距離)、両強度の比11/I2は、
集光レンズ中心から、出射口1からのレーザ光出射光軸
へおろした垂線の長さをr0、りを挿入し、その透過率
が、距離r、の被検出物で反射・散乱した光の集光点R
2前面での透過率をto  とした場合に距離r1の被
検出物で反射・to  となるように構成すれば、距離
r(r1≦r≦rz)の如何にかかわらず、光位置検出
器4には常に一定の光強度が得られる。透過率をこのよ
うに変化させるためには、例えば−次元光位置検出器4
の一次元方向に沿った透光部を設け、その透光部の幅を
上記透過率に応じて変化させる手法々どを用いることが
できる0 なお、上記r3は、第2図に示したようにrllr2 
と同一方向となる場合を正とし、逆の方向となる場合、
つまり垂線の足Pが出射口1と被検出物2との間に位置
する場合(ただしIr、 l<I rll)は負とする
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図である。本装
置は、検出用光を発する半導体レーザ(波長830nm
、出力5mW)11、半導体レーザ11を変調駆動する
変調駆動回路12、コリメート用レンズ13、被検出物
14からの反射・散乱光(および背景光の一部を集光す
る集光レンズ15、−次元位置検出用PSD−8135
2(浜松ホトニクス族、有効受光面積34 X 2.5
 mm )から々る光半導体装置検出器16、この光半
導体装置検出器16の前面に挿入した、光透過率が上記
−次元方向に連続的に変化している光学フィルタ17お
よび演算回路18を含んでいる。ガお、光位置検出器は
、少々くとも一次元方向の集光点の変位を検出できるも
のでおればよく、二次元位置検出用の検出器を用い、そ
の任意の一次元方向を利用して検出を行たってもよいこ
とは言うまでも々い。
上記構成において、被検出物14が出射口19からrA
の距離にある場合、半導体レーザ1から変調周波数2K
Hzで変調されて出射したレーザ光20は、コリメート
用レンズ13によってほぼ平行光21となり、出射口1
9から外部へ出射され被検出物14の光照射点22に照
射される。ここで反射・散乱した光(および背景光の一
部)23A社、集光レンズ15によって、光学フィルタ
17を介して光半導体装置検出器16の受光面上の集光
点24Aに集光され、光半導体装置検出器16はこの集
光点24Aの位置を電気信号として出力する。演算回路
1Bはこの電気信号を検出して被検出物14の位置を算
出し、その結果はプロッタやCRTiどの表示部25に
表示される。なお、との場合被検出物14による反射O
散乱光、すなわち信号光による電気信号と背景光による
雑音との/N比を向上させるため演算回路1Bにおける
信号検出は半導体レーザ11の変調と同期して行たり。
一方、被検出物14が出射口19からrIIの距離にあ
る場合には、光照射点22で反射・散乱した光23B 
Fi集光点24Bに集光され、同様に被検出物の位置が
求められる。
ここで、本実施例では集光レンズ15の中心26から出
射光軸におろした垂線の足が出射口19の位置に一致す
るように(rs=O)集光レンズ15を配置し、当該垂
線の長で、つまり集光レンズ、15の中心から出射光軸
までの距離をr、=0.2mとしである。また、対象と
する検出範囲は、出射口19から被検出物14の光照射
点22″!!での距離で最小r、==0.5mから最大
r z =0.6 mである。
そζで、本実施例では、光学フィルタ1Tの透過率が、
距離r、の位置で反射・散乱した光の集光点前面での透
過率t0=0.95に対し、距離r0の位置で反射・散
乱した光の集光点前面での透過(r1≦r≦rs)の如
何にかかわらず光位置検出器4には常に一定の光強度が
得られるようにしである。
以上、検出用光源として波長830nm、出力5mWの
半導体レーザを用いた例について説明したが、他の波長
および出力の半導体レーザを用いても、また他のレーザ
、例えばH,−N、ガスレーザ等を用いてもよい。畜ら
に、検出用光源として上述したような半導体レーザな用
いるとともに、可視域のレーザ光を発する上EH・−N
・ガスレーザを目視用レーザとして併用すれば、発熱量
等の制限を受けずに高出力化が容易に行表える一方、上
記可視域のレーザ光によ)、光照射点の目視による確認
が容易となる利点を有する。
また、特に検出用光に対して雑音光が強く、雑音光のみ
で、光位置検出器を構成する光電変換素子の出力が飽和
に達してしまうおそれがあるような場合には、光位置検
出器の前R1c検出用光の波長を含む所定波長帯の光の
み透過するフィルタを挿入することによシ、上述したよ
うな事態の発生を防止することが可能でおる。
さらに、被検出物に直接に光を照射しまたは反射・散乱
光を検出する部分、例えば上述した実施例ではコリメー
ト用レンズ13や集光レンズ15および光半導体装置検
出器16などを含む部分をその他の構成要素、例えば光
源や演算回路等を含む部分から分離し、後者の光源から
の光は光ファイバによって前者に導くようKすれば、移
動が容易となる利点を有し、特に光源としてHe −N
 eガスレーザを用いる場合には寸法・重量が大きくな
る仁とから有用である。また、との場合には発熱量が大
きいことから、光源と検出系を分離することは、検出精
度の向上という点でも望ましい。
なお、光学フィルタ1Tの光透過率の分布をも好ましい
ことは言うまでもないが、上式に近似的に沿った分布と
しても、それに応じた補償効果が得られる。例えば教区
間に分割し、各区間内では直線的な分布あるいは一定の
値にするなどの近似をすれば、光学フィルタの製造自体
は容易となる利点が得られ、使用目的等に応じて必要外
補償の程度との関係で適宜設計すればよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、元光位置検出器
の受光面前面に、集光点の位置により生ずる光強度のば
らつきを補償する光透過率分布を備えた光学フィルタを
挿入したことにより、被検出物の位置が変化しても光位
置検出器にははff −定の光強度が得られ、高精度の
検出が行かえる。
【図面の簡単な説明】
第4図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の詳細な説明するための図である。 139・・・・出射口、2,14・・書曝被検出物、3
.15・・・・集光レンズ、4・・・・−次元、光位置
検出器、11・・・・半導体レーザ、12・・・―変調
駆動回路、131・・・コリメート用レンズ、16・・
・・光半導体装置検出器、17@・・−光学フィルタ。 特許出願人 株式会社 保 谷 硝 子代 理 人  
山 川 政 樹(ほか2名)図面の浄書(内容に変更な
し) 手続補正書Q人つ 特許庁長官殿       11  ζ9.9.59 
。 1、事件の表示 昭和59年特性 許願第15’(−0gg号2、尭旧目
の名称 事件との関係    特許出願人 名称(氏名)株式会社イ呆谷硝子 5、 Wの日付 昭和59年 9 月25日と、補正の
対象 ((ン明細書 手続補正書(睦) 1.事件の表示 昭和59年脣  許願第134086号2、発明の名称 非接触変位検出装置 3、補正をする者 事件との関係     特  許 出願人名称(氏名)
 ホーヤ株式会社 6、補正の内容 通υ補正する。 「そこで、被検出物の位置が変化しても光位置検出器4
上に集光される光の強度が#1ぼ一定になるようにする
ために、」 (2)同書同頁同行〜第19行の「光学フィルタ」を「
光学フィルタ(図示せず)」と補正する。 (3)同誉同頁第19行の「その」を[この光学フィル
タの」と、また「被検出物」を「被検出物2」とそれぞ
れ補正する。 +47  同書第5頁第1行の「被検出物で」を「被検
出物2で」と補正する。 (5)同書同頁第6行の「透過率は」を「透過率を」と
補正する。 (6)同曹同頁第7行の「なるように構成すれば」を[
するように光学フィルタを構成すればJと補正する。 (7)同書第6頁第4行の「一部を」を「一部)を」 
       。 と補正する。 (8)  同書同頁第17行のrKHzJを「kH2」
と補正する。 (9)同書第8頁第13〜14行の「光位置検出器4」
を「光半導体装置検出器16」と補正する。 翰 同書第10頁第16行の「元」を削除する。 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)検出用レーザ光を発するレーザ装置と、そのレー
    ザ光を被検出物に照射する手段と、被検出物で反射・散
    乱された光を同一受光面上に集光する集光レンズおよび
    この受光面上における集光点の一次元方向の変位を検出
    する光位置検出器を含みレーザ出射口から被検出物まで
    の距離を上記集光点の位置として検出する検出手段とを
    備えた非接触変位検出装置において、上記受光面の前面
    に、集光点の位置によつて生ずる光強度のばらつきを補
    償する光透過率分布を備えた光学フィルタを挿入したこ
    とを特徴とする非接触変位検出装置。
  2. (2)レーザ光の出射口から被検出物までの距離の検出
    範囲をr_1ないしr_2(r_1<r_2)とし、か
    つ上記レーザ光の出射光軸に集光レンズ中心からおろし
    た垂線の長さをr_0、当該垂線の足から出射口までの
    距離をr_3として、光学フィルタの光透過率が、ほぼ
    集光点が変位する一次元方向にt_0から[(r_1+
    r_3)^2+r_0^2]/[(r_2+r_3)^
    2+r_0^2](t_0)へ連続的に変化する分布を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非
    接触変位検出装置。
JP13408684A 1984-06-30 1984-06-30 非接触変位検出装置 Granted JPS6114512A (ja)

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JPS6114512A true JPS6114512A (ja) 1986-01-22
JPH0338526B2 JPH0338526B2 (ja) 1991-06-11

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JPS6361110A (ja) * 1986-05-27 1988-03-17 シンセテイツク ヴイジヨン システムズ インコ−ポレ−テツド 高速三次元測定方法及び装置

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