JPS62156515A - 変位測定装置 - 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〕 この発明は光ビームを被測定物体に照射し、その反射光
を用いて被測定物体上での距離またはその変位を測定す
るようにした変位測定装置（こ関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特公昭５６−１０５６１　号公報及び特
公昭５９−７６２　号公報に示された従来の光変位装置
を示すブロック図である。

図において、（１）は光源で、レーザあるいはピンホー
ルやスリットを用いて指向性をよくした発光ダイオード
等が用いられる。（２）は照射レンズで光源（１）から
の光ビームを細い照射光ビーム（３）にする。

（４）は被測定物体で矢印Ａ、Ｈの方向に変位する。

（６）は集光レンズで反射した反射光（５）を収束させ
る。

（７）は位置検出素子、（８）は位置検出素子（７）か
らの電流信号を回圧信号に変換する電流−胃圧変換器、
（９）は電流−冑圧変換器（８）より出力された電気信
号を増幅する増幅器、００は２つの増幅器（９）の出力
の差を計算する減算回路、ｏｎは２つの増幅器の出力の
和を計算する加算回路、■は詩算回路０ｏの出力と丁算
回路αＢの出力の比を求める除算器、０３は除算６ａ２
の出力を補正してやる補正回路、Ｑ４１は表示回路であ
る。

次に動作について説明する。第４図において、光源（１
）から出た光ビームは照射レンズｆ２）で収束されて細
い照射光ビーム（３）となって被測定物体（４）に泪１
１定しようとする変位と平行にして膜剤される。

理、１的な鏡面以外の一般の物体表面では散乱を起し種
々の角度から明るい光のスポットすなわち光点が観測で
きる。指向性のよい光量を用いれば細い光ビームが得ら
れるので、被測定体（４）が矢印Ａ、Ｂの方向に変位し
ても光点の大きさはあまり変化せず、測定範囲の中を一
様な精団で測定することができる。照射光ビーム（３）
と異なる方向に反射する反射光（５）を集光レンズｒ６
１で受け、位置検出素子（７）上に光点の佇を形成させ
る。このとき光点の像の軌跡と受光面とが一致するよう
に位置検出素子（７）を設置する。位置検出素子（力は
受光面上の光点の像の位置によって光苛流ｉ１．ｉ２の
’Ｒ％像号で出力され、電流−甲圧変換器（８）によっ
て、ｉ】、ｉ２の大きさに比例しｔ：電圧信号に変換さ
れ、増幅４（９）で増幅される。増幅器（９）で増幅さ
れた後、減算回路αＯおよび加算回路αＤによって（ｉ
ｌ−ｉ２）　、　（ｉ＋＋１２）に比例した電圧を得、
除算器（２）により（１１−ｉ２　）　／　（ｉｌ＋　
ｉ２　）の計算が行なわれ、補正回路０により補正され
て、位置検出素子（７）上のスポット光の変位量に比例
した値が表示される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光変位装置は以上のように１成されているので以
下のような問題点があった。

（１）光点の像の軌跡と受光面とが一致するまりに位置
検出素子を設置するため、集光レンズと位置検出素子と
が平行に「かれていない。このため、下記の実験例のよ
うに、位置検出素子の表面での入射光の反射が大きくな
り、素子の中に入いる光量が減少し感度が態くなる。特
に、作動距畔が短かいなどにより、集光レンズとの平行
位置に対して位置検出素子の傾きが大きい場合は、この
光量減少が顕著になる。次に実験例について説明する。

第３図において、ＬＥＤ光源より出射された光は焦点距
離２０朋、レンズ径１ＯＮＭの照射レンズを通って被測
定物に照射され反射・散乱される。散乱光の一部は焦点
距離１０ｆｌ、レンズ！１０ｆｌの集光レンズで収束さ
れ受光素子に光点を形成する。この時、第３図（ａ）の
ように受光素子とレンズが平行に設置しである場合の光
量がｏ、２３μＷであったのに対し、第３図（ｂ）ノよ
うにレンズと受光素子を設置した場合の光量が０．１４
　Ｆになる結果を得た。このときの被測定物は、シリコ
ンコーティングした白紙である。

（２）光点の像の軌跡と受光面とが一致するように位置
検出素子を設置しなければならず、設計とりｊ（作が面
倒である。

（３）信号処理回路において、割算器の他に、加算回路
および減算回路が必要なため、回路構成が複雑になる。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、感度が向上するとともに、回路構成が部用な
変位測定装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る変位測定装置は信号処理回路において、
減算回路もしくは減算回路、加算回路の双方を省くとと
もに、集光レンズと位置検出素子を平行に配置したもの
である。

〔作用〕

この発明においては、減算回路もしくは減算回路、加算
回路の双方を省くことＣζより、回路構成を簡単化する
とともに、集光レンズと位置検出素子を平行に配置する
ことにより、感度が向上する口〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）
、（６）、（８）、（９）、０１Ｊ、α４は従来と同様
である。（力は集光レンズ（６）と平行に配置した位４
検出素子、（２）は増幅器（９）で増郡された１２に比
例した電圧と、加算回路α９で加算された（ｉｌ＋ｉ２
）に比例した電圧との比をとる除算器、（至）は除算器
（至）より出力づれた１２／（ｉｌ＋ｉ２）に比例した
電圧を？１！］正する補正回路を示す。

次に動作について説明する。第１図において、集光レン
ズ（６）により収束された反射光（５）は集光レンズ（
６）と平行におかれた位置検出素子（７）に被測定面（
４）の変位に応じた位置にビームスポットを形成する。

この場合、レーザのような収束性の強い光源を用い１ｔ
ば、集光レンズ（６）と位置検出素子（７）を平行に設
置しても、十分少さなスポット径を得ることができる。

受光向上の光点の像の位置によって位置検出素子（７）
から出力される光電流ｉ＋　、　ｉｚは電流−で圧変換
器（８）によって、ｉｌ、ｉｚの大きさに比例しな電圧
信号に変換され、１曽巾皇）恨（９）で増か皇される。

増巾Ｒ：熔（９）で増幅された後、加算回路αＢに入力
をれ（１１＋ｉ２）に比例した電圧を得、除算器（２）
により、１２／（ｉｌ＋ｉ２）の計算が行なわれ、補正
回路ａ１により補正されて、位置検出素子（７）上のス
ポット光の変位量に比例した値が得られる。

なお、上記実施例では、除算器（２）に１２）で比例し
た１圧と（ｉｌ＋　ｉｚ）に比例した重圧を入力し、１
２／（ｉｌ＋ｉ２）に比例した電圧を得る構成図を示し
たが、除算＠（２）に１１に比例した電圧と（！＋＋ｉ
２）に比例した電圧を入力し、ｉｌ／　（ｉｔ　＋　ｉ
ｚ　）に比例した電圧を得る構成でもよい。

また、上記実施例は減算回路が不要な構成図を示したが
、第２図のように、減算回路と加算回路の両方の回路を
省き、除算器の出力としてｉｌ／　ｉｚまたは！２／　
ｉ】に比例した１気出力を得る構成でも上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、集光レンズと位置検
出素子を平行に配置するように描成しであるので、感度
が向上するとともに設計および製作も容易になり、また
、減算回路が不要な又は加算、減算の両回路が不要な回
路構成としたので、装置が安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す構成図、第２図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第３図は実験例を
示す構成図、第４図は、従来の変位測定装色を示す構成
図である。図において、（２）は照射レンズ、（４）は
被測定物体、（６）は集光レンズ、（７）は位置検出素
子、（８）は回流−電圧変換器、（９）は増惇器、００
は減算回路、αＢは加算回路、０２は除算器、αＪは補
正回路、α４は表示回路を示す。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを照射して被測定物体までの距離または
   前記被測定物体の変位を非接触に測定する装置において
   、収束性のある光ビームを出す光源と、この光源の像を
   前記被測定物体上に投射し光点を形成させる照射レンズ
   と、この照射レンズの光軸と異なる方向から前記光点か
   らの反射光を集光する集光レンズと、この集光レンズと
   平行に配置され、前記集光レンズによって集光された光
   点の位置出力を得る位置検出素子と、前記位置検出素子
   の両端より出された電気信号を演算手段に入力して上記
   被測定物体の変位を算出することを特徴とする変位測定
   装置。
2. （２）演算手段は、位置検出素子の両端より出力された
   ２つの電気信号を各々増幅器によって増幅して加算回路
   で加算し、さらに上記加算回路の出力と前記両増幅器か
   らの電気信号のうちの一方との比をとる除算器と、除算
   器の出力を補正する補正回路とを備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の変位測定装置。
3. （３）演算手段は、位置検出素子の両端より出力された
   ２つの電気信号を増幅器によって増幅して除算器によっ
   て比をとり、上記除算器の出力を補正する補正回路を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位
   測定装置。