JPS62245110A - Displacement measuring apparatus - Google Patents

Displacement measuring apparatus

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JPS62245110A
JPS62245110A JP61086113A JP8611386A JPS62245110A JP S62245110 A JPS62245110 A JP S62245110A JP 61086113 A JP61086113 A JP 61086113A JP 8611386 A JP8611386 A JP 8611386A JP S62245110 A JPS62245110 A JP S62245110A
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JP
Japan
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light
measured
sensor
signal
position sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP61086113A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ichikawa
市川 敏夫
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately measure the positional change of a matter to be measured and to enhance the response speed of measurement, by preliminarily storing the signal of a position sensor at the time of non-irradiation of laser beam and subtracting the value at said time from the value at the time of the irradiation of laser beam. CONSTITUTION:The laser beam 12 emitted from a laser beam source 11 forms a beam spot on an article 14 to be measured through an irradiation lens 13 and the reflected beam 17 thereof forms the image of a beam spot by a condensing lens 16 to be received by a position sensor 18 and the output signal of the sensor 18 on the basis of the reception of beam is inputted to the positive side of a substraction means 21. The output signal of the sensor 18 at the non-output time of the beam source 11, that is, the signal caused by ambient light and the signal caused by the dark current of the sensor 18 are stored in a memory means 20 and inputted to the negative side of the subtraction means 21. Therefore, the signal obtained by subtracting the stored signal of ambient light from the output signal of the sensor 18 due to the laser beam 12 is outputted from the subtraction means 21 to be inputted to a position detection means 22. By this method, the beam receiving position on the sensor 18 is calculated to be converted to the positional displacement of the matter 14 and, therefore, displacement can be measured with high accuracy and high speed response.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、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までの距離又はその変位を非接触状
態で測定するようにした変位測定装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention irradiates a measured object with a light beam and uses the reflected light to measure the distance to the measured object or its displacement in a non-contact manner. The present invention relates to a displacement measuring device.

[従来の技術] 被測定物体までの距離又はその被測定物体の変位を被接
触で測定する変位測定装置のなかには、光ビームを被測
定物体に照射し、照射光ビームの方向とは異なる方向か
らこの被測定物体を観測したとき、被測定物体の位置変
位を光の反射点の移動として検出し、その検出された反
射点の移動から被測定物体の位置変位を算出するものが
ある。
[Prior Art] Some displacement measuring devices that measure the distance to an object to be measured or the displacement of the object to be measured by a device that irradiates the object to be measured with a light beam and then emit light from a direction different from the direction of the irradiated light beam. When observing this measured object, there is a method that detects the positional displacement of the measured object as a movement of a light reflection point, and calculates the positional displacement of the measured object from the movement of the detected reflection point.

このような光ビームを用いた変位測定装置は例えば第5
図に示すように構成されている(特公昭59−762)
。すなわち、図中1はレーザ光線等の指向性のよい光ビ
ームを出力する光源であり、この光源1から出力された
光ビーム2は照射レンズ3を介して被測定物体4に照射
される。この被測定物体4は光ビーム2の照射方向と同
じく矢印方向に変位する。5は集光レンズであり、被測
定物体4の反射光6を集光させる。そして、この集光レ
ンズ5の結像面(焦点位置)にポジションセンサ7が配
設されている。このポジションセンサ7は、例えば受光
面側にP型半導体領域7aが形成され、反受光面側にn
型半導体領域7bが形成されている。反受光面側の中心
位置に所定の直流電圧VDが印加され、受光面側のp型
半導体領域7aの両端に負荷抵抗が接続されている。そ
して、受光面上の受光位置が変化すると各負荷抵抗に流
れる各電流11+12の値が変化する。そして、この電
流’L+’2の値を用いて中心位置からの照射位置yを
次段の演算器8で演算する。さらに、演算器8で求めら
れたポジションセンサ7の受光面上の照射位置yを補正
回路9にて被測定物体4の矢印方向の変位Xに変換する
A displacement measuring device using such a light beam is, for example, the fifth
It is constructed as shown in the figure (Special Publication Publication No. 59-762).
. That is, numeral 1 in the figure is a light source that outputs a light beam with good directionality, such as a laser beam, and a light beam 2 output from this light source 1 is irradiated onto an object to be measured 4 via an irradiation lens 3. The object to be measured 4 is displaced in the direction of the arrow, which is the same as the irradiation direction of the light beam 2. Reference numeral 5 denotes a condensing lens, which condenses reflected light 6 from the object 4 to be measured. A position sensor 7 is disposed on the imaging plane (focal position) of the condensing lens 5. This position sensor 7 has, for example, a P-type semiconductor region 7a formed on the light-receiving surface side, and an n-type semiconductor region 7a on the side opposite to the light-receiving surface.
A type semiconductor region 7b is formed. A predetermined DC voltage VD is applied to the center position on the side opposite to the light-receiving surface, and a load resistor is connected to both ends of the p-type semiconductor region 7a on the light-receiving surface side. When the light receiving position on the light receiving surface changes, the value of each current 11+12 flowing through each load resistor changes. Then, using the value of this current 'L+'2, the irradiation position y from the center position is calculated by the calculation unit 8 at the next stage. Further, the irradiation position y on the light receiving surface of the position sensor 7 determined by the calculator 8 is converted into a displacement X of the object to be measured 4 in the direction of the arrow by the correction circuit 9.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら上記のように構成された変位A11l定装
置においても次のような問題があった。すなわち、この
測定装置によると、部屋の電灯等の変位測定に直接関係
のない周囲の光もポジションセンサ7の受光面で受光さ
れる。その結果、ポジションセンサ7のp型半導体領域
7aの両端から取出される電流tl、t2に常にこの周
囲光による電流及び暗電流が含まれることになる。その
結果、演算器8にて得られる照射位置yに含まれる誤差
成分が増加する。したがって、最終的にこの装置全体の
測定精度が低下する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the displacement A11l fixing device configured as described above also has the following problems. That is, according to this measuring device, ambient light such as a light in the room that is not directly related to displacement measurement is also received by the light receiving surface of the position sensor 7. As a result, the currents tl and t2 taken out from both ends of the p-type semiconductor region 7a of the position sensor 7 always include the current and dark current due to this ambient light. As a result, the error component included in the irradiation position y obtained by the calculator 8 increases. Therefore, the measurement accuracy of the entire device ultimately decreases.

この問題を解消するためには、前述の特開昭59−76
2に提案されているように、光源1から出力される光ビ
ーム2を一定周波数で変調して、変調した光ビームを被
測定物体4へ照射する。そして、ポジションセンサ7に
て得られる前記一定周波数で変調された電流11+12
を復調して直流値に戻す。このように変調光を用いるこ
とによっで測定用の光ビームを周囲光から完全に分離し
て取出すことが可能であるので、測定精度を大幅に改善
できる。
In order to solve this problem, it is necessary to
2, a light beam 2 output from a light source 1 is modulated at a constant frequency, and the modulated light beam is irradiated onto an object 4 to be measured. Then, the current 11+12 modulated at the constant frequency obtained by the position sensor 7
demodulates and returns it to a DC value. By using modulated light in this manner, it is possible to completely separate the measurement light beam from the surrounding light and extract it, thereby significantly improving measurement accuracy.

しかし、このように光ビームを一旦変調して、光ビーム
に応じて変調された検出電流を復調して直流値に戻す方
法であると、被測定物体の変位速度に対する測定の応答
速度は光ビームの変調周波数に制限されるので、被測定
物体が高速で変動する場合等においては、測定が上記変
動に追従できない問題が生じる。
However, if the light beam is once modulated in this way and the detection current modulated according to the light beam is demodulated and returned to a DC value, the response speed of measurement to the displacement speed of the object to be measured is Since the modulation frequency is limited to the modulation frequency, when the object to be measured fluctuates at high speed, a problem arises in that the measurement cannot follow the fluctuations.

また、変調・復調するための回路が必要になり、測定装
置全体が大型、複雑化するのみならず、製造費も増大す
る。
Furthermore, a circuit for modulation and demodulation is required, which not only increases the size and complexity of the entire measuring device, but also increases manufacturing costs.

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、光ビームが照射されていな
い時のポジションセンサの出力信号を記憶しておくこと
により、光ビーム照射時における受光位置を正確に求め
られ、被測定物体の位置変化を正確に測定できるととも
に、測定の応答速度を向上できる変位測定装置を提供す
ることにある。
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to store the output signal of the position sensor when the light beam is not being irradiated, so that it can be used when the light beam is irradiated. It is an object of the present invention to provide a displacement measuring device that can accurately determine a light receiving position, can accurately measure changes in the position of an object to be measured, and can improve measurement response speed.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、第1図に示すように、光源11から出力され
た光ビーム12を照射レンズ13でもって被測定物体1
4に集光してこの被測定物体14上に光点15を形成さ
せ、光軸が照射レンズ13の光軸と平行しないように配
置された集光レンズ16でもって、被測定物体14から
の反射光17を集光して光点を結像し、ポジションセン
サ18の受光面にて集光レンズ16にて結像された光点
を受光し、さらにこのポジションセンサ18にて被測定
物体14の位置変化に応動して変化する受光面上におけ
る前記光点の受光位置を検出し、演算手段19によって
ポジションセンサ18にて検出された光点の受光位置の
変化から被測定物体の位置変化を算出するようにした変
位測定装置において、演算手段19を、光源11の非出
力時におけるポジションセンサ18から出力された信号
を記憶する記憶手段20と、光源11の出力時における
ポジションセンサ18から出力された受光位置から記憶
手段20にて記憶された信号を減算する減算手段21と
、この減算手段21にて得られた受光位置から被測定物
体14の位置を算出する位置算出手段22とで構成した
ものである。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG.
4 to form a light spot 15 on the object to be measured 14, and a condenser lens 16 disposed so that the optical axis is not parallel to the optical axis of the irradiation lens 13, The reflected light 17 is focused to form an image of a light spot, the light spot imaged by the condenser lens 16 is received on the light receiving surface of the position sensor 18, and the position sensor 18 further focuses on the object to be measured 14. The light-receiving position of the light spot on the light-receiving surface, which changes in response to a change in the position of In the displacement measuring device configured to calculate the displacement, the calculating means 19 is combined with a storage means 20 for storing a signal output from the position sensor 18 when the light source 11 is not outputting, and a signal output from the position sensor 18 when the light source 11 is outputting. The subtraction means 21 subtracts the signal stored in the storage means 20 from the light reception position obtained by the subtraction means 21, and the position calculation means 22 calculates the position of the object to be measured 14 from the light reception position obtained by the subtraction means 21. It is something.

[作用] このように構成された変位測定装置であれば、最初に光
源から光ビームを出力しない状態におけるポジションセ
ンサから出力される信号、すなわち周囲光に起因する信
号及びポジションセンサの暗電流に起因する信号は一旦
記憶される。そして、光源から正規に光ビームが出力さ
れた時にポジションセンサから出力される信号から先に
記憶された周囲光の信号が減算される。したがって、周
囲光の影響を排除した光ビームのみによる正しい受光位
置が得られる。そして、この正しい受光位置から被測定
物体の正しい位置が算出される。
[Function] With the displacement measuring device configured in this way, the signal output from the position sensor in a state in which the light source does not output a light beam, that is, the signal caused by ambient light and the dark current of the position sensor. The signal to be used is temporarily stored. Then, the previously stored ambient light signal is subtracted from the signal output from the position sensor when a light beam is normally output from the light source. Therefore, a correct light receiving position can be obtained using only the light beam that excludes the influence of ambient light. Then, the correct position of the object to be measured is calculated from this correct light receiving position.

[実施例コ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Example code] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は実施例の変位測定装置を示すブロック図である
。図中31はレーザ光線の光ビームを出力するレーザ光
源であり、このレーザ光源31から出力された光ビーム
32は照射レンズ33を介して被測定物体34に照射さ
れる。被測定物体34は光ビーム32の照射方向と同じ
矢印方向に変位する。35は集光レンズであり、被測定
物体34の反射光36を集光させる。そして、この集光
レンズ35の結像面(焦点位置)にポジションセンサ3
7が配設されている。このポジションセンサ37は、第
5図に示したポジションセンサと同一構成を有しており
、受光面側にP型半導体領域37aが形成され、反受光
面側にn型半導体領域37bが形成されている。反受光
面側の中心位置に所定の直流電圧VDが印加され、受光
面側のp型半導体領域37aの両端に図示しない負荷抵
抗が接続されている。そして、受光面上の受光位置が変
化すると各負荷抵抗に流れる各電流i!。
FIG. 2 is a block diagram showing the displacement measuring device of the embodiment. In the figure, reference numeral 31 denotes a laser light source that outputs a light beam of a laser beam, and a light beam 32 output from this laser light source 31 is irradiated onto an object to be measured 34 via an irradiation lens 33. The object to be measured 34 is displaced in the same arrow direction as the irradiation direction of the light beam 32. A condensing lens 35 condenses reflected light 36 from the object to be measured 34. A position sensor 3 is placed on the imaging plane (focal position) of this condensing lens 35.
7 are arranged. This position sensor 37 has the same configuration as the position sensor shown in FIG. 5, with a P-type semiconductor region 37a formed on the light-receiving surface side and an N-type semiconductor region 37b formed on the side opposite to the light-receiving surface. There is. A predetermined DC voltage VD is applied to the center position on the side opposite to the light-receiving surface, and a load resistor (not shown) is connected to both ends of the p-type semiconductor region 37a on the light-receiving surface side. Then, when the light receiving position on the light receiving surface changes, each current i! flows through each load resistor! .

12の値が変化する。12 values change.

そして、これ等各型流11+  12はそれぞれ電流電
圧変換器38a、38bへ入力されて電圧値Vl+  
v2へ変換される。各電流電圧変換器38a、38bか
ら出力された各電圧v1+  v2は減算器39および
加算器40へ入力される。減算器39の出力信号(VI
  V2)は次段の減算器41aの(+)個入力端子へ
入力されるとともに、A/D変換器42aへ入力されて
デジタル値に変換される。さらに、このA/D変換器4
2aでデジタル値に変換されたデータはD/A変換器4
3aで再びアナログ信号に変換されて前記減算器41a
の(−)個入力端子へ入力される。
Then, each of these type currents 11+12 is input to current-voltage converters 38a and 38b, and the voltage value Vl+
Converted to v2. Each voltage v1+v2 output from each current-voltage converter 38a, 38b is input to a subtracter 39 and an adder 40. The output signal of the subtracter 39 (VI
V2) is input to the (+) input terminals of the subtracter 41a at the next stage, and is also input to the A/D converter 42a where it is converted into a digital value. Furthermore, this A/D converter 4
The data converted into digital values at 2a is sent to the D/A converter 4.
3a, it is converted back into an analog signal and sent to the subtracter 41a.
is input to the (-) input terminals.

同様に加算器40の出力信号(vl +V2 )は次段
の減算器41bの(+)個入力端子へ入力されるととも
に、A/D変換器42bへ入力されてデジタル値に変換
される。さらに、このA/D変換器42bでデジタル値
に変換されたデータはD/A変換器43bで再びアナロ
グ信号に変換されて前記減算器41bの(−)個入力端
子へ入力される。
Similarly, the output signal (vl +V2) of the adder 40 is input to the (+) input terminals of the subtracter 41b at the next stage, and is also input to the A/D converter 42b where it is converted into a digital value. Further, the data converted into a digital value by the A/D converter 42b is again converted into an analog signal by a D/A converter 43b, and is inputted to the (-) input terminals of the subtracter 41b.

前記A/D変換器42a、42bは遅延回路44を介し
て操作部45からデータの記憶指令信号46が入力され
ると、それぞれ減算器39および加算器40から入力さ
れている電圧(vl−v2 ) 、  (Vl +V2
 )をデジタル値に変換して各D/A変換器43a、4
3bへ出力する。その後、新たに記憶指令信号46が入
力するまでその出力値を保持する。したがって、上記A
/D変換器42a、42bはポジションセンサ37から
出力された受光位置を記憶する記憶手段を構成する。
When the A/D converters 42a and 42b receive the data storage command signal 46 from the operation unit 45 via the delay circuit 44, they convert the voltage (vl-v2) input from the subtracter 39 and adder 40, respectively. ), (Vl +V2
) into digital values and converts them into digital values and converts them into digital values.
Output to 3b. Thereafter, the output value is held until a new storage command signal 46 is input. Therefore, the above A
The /D converters 42a and 42b constitute storage means for storing the light receiving position output from the position sensor 37.

前記操作部45から出力された記憶指令信号46は遅延
回路44を介して各A/D変換器42a、42bへ入力
されるとともにレーザ光源31を駆動するレーザ駆動回
路47へ入力される。さらに、操作部45からレーザ駆
動回路47へ測定指令信号48を出力する。レーザ駆動
回路47は記憶指令信号46が入力されるとレーザ光源
31からの光ビーム32出力を停止し、測定指令信号4
8が入力するとレーザ光源31から光ビーム32を出力
させる。
A storage command signal 46 outputted from the operation section 45 is inputted to each A/D converter 42a, 42b via a delay circuit 44, and is also inputted to a laser drive circuit 47 that drives the laser light source 31. Furthermore, a measurement command signal 48 is outputted from the operation section 45 to the laser drive circuit 47 . When the storage command signal 46 is input, the laser drive circuit 47 stops outputting the light beam 32 from the laser light source 31 and outputs the measurement command signal 4.
When 8 is input, a light beam 32 is output from the laser light source 31.

前記各減算器41a、41bから出力されたアナログ信
号は除算器49へ入力される。除算器49は減算器41
aの出力信号を他方の減算器41bの出力信号で除算し
て、その商に所定の定数に1を除算して、ポジションセ
ンサ37の受光面上の反射光36の受光位置yを算出す
る。除算器49で算出された受光位置yは次段の補正回
路50にて被測定物体34の位置変位Xに変換される。
The analog signals output from each of the subtracters 41a and 41b are input to a divider 49. The divider 49 is the subtracter 41
The light receiving position y of the reflected light 36 on the light receiving surface of the position sensor 37 is calculated by dividing the output signal of the signal a by the output signal of the other subtractor 41b, and dividing the quotient by 1 by a predetermined constant. The light receiving position y calculated by the divider 49 is converted into a positional displacement X of the object to be measured 34 by a correction circuit 50 at the next stage.

しかして、除算器49および補正回路50は位置算出手
段を構成する。
Thus, the divider 49 and the correction circuit 50 constitute a position calculation means.

このように構成された変位測定装置において、操作部4
5から記憶指令信号46を出力するとレーザ光源31か
ら光ビーム32が出力されていた場合、光ビーム32は
直ちに出力停止される。そして、記憶指令信号46が出
力されてから遅延回路44で所定時間Δtだけ遅延され
た後、各A/D変換器42a、42bが動作する。この
遅延時間Δtは、レーザ光源31を消灯し、光ビーム3
2が完全に消滅したのち、ポジションセンサ37および
電流電圧変換器38a、38bから先の光ビーム32の
残像による影響が完全に消えるまでの時間に設定されて
いる。
In the displacement measuring device configured in this way, the operating section 4
When the storage command signal 46 is output from 5, if the light beam 32 is being output from the laser light source 31, the output of the light beam 32 is immediately stopped. Then, after the storage command signal 46 is output and is delayed by a predetermined time Δt in the delay circuit 44, each A/D converter 42a, 42b operates. This delay time Δt turns off the laser light source 31 and the light beam 3
2 completely disappears until the influence of the afterimage of the light beam 32 from the position sensor 37 and the current-voltage converters 38a, 38b completely disappears.

レーザ光源31が消灯して前記遅延時間Δtが経過した
時点で、ポジションセンサ37のp型半導体領域37a
の受光面には、測定には同等関与しない周囲光による像
が形成される。そして、この周囲光を受光したことによ
る電流t、、tz、すなわち暗電流が電流電圧変換回路
38a、38bに人力されて、対応する電圧値V1.V
2へ変換される。そして、減算器39および加算器40
にて電圧値(Vt −v2 ) 、  (VL +V2
 )が算出されて、それぞれA/D変換器42a、42
bへ人力“される。
When the laser light source 31 is turned off and the delay time Δt has elapsed, the p-type semiconductor region 37a of the position sensor 37
An image is formed on the light-receiving surface of the sensor due to ambient light, which is not equally involved in the measurement. Then, currents t,, tz, that is, dark currents due to reception of this ambient light are input to the current-voltage conversion circuits 38a, 38b, and the corresponding voltage values V1. V
Converted to 2. Then, a subtracter 39 and an adder 40
The voltage value (Vt −v2), (VL +V2
) are calculated, and the A/D converters 42a, 42
Human power is applied to b.

したがって、この時点でA/D変換器42a。Therefore, at this point, the A/D converter 42a.

42bに記憶指令信号46が入力すると、光ビーム32
が出力されていない場合の、ポジションセンサ37にお
ける受光位置を示す情報の電圧値(Vl−V2 )、(
v1+v2 )がデジタル値に変換されて記憶される。
When the storage command signal 46 is input to 42b, the light beam 32
is not output, the voltage value (Vl-V2) of the information indicating the light receiving position in the position sensor 37, (
v1+v2) is converted into a digital value and stored.

このデジタル値(VI  V2)l  (Vl +V2
)はそれぞれD/A変換器43a、43bにて元のアナ
ログ値に変換されて減算器41a、41bの(−)個入
力端子へ入力されるが、この状態においては、(+)個
入力端子に入力されている値と(−)個入力端子へ入力
されている値が等しいので、各減算器41a、41bの
出力値は零である。
This digital value (VI V2)l (Vl +V2
) are respectively converted to the original analog values by the D/A converters 43a and 43b and input to the (-) input terminals of the subtracters 41a and 41b, but in this state, the (+) input terminals are Since the value input to the subtracters 41a and 41b is equal to the value input to the (-) input terminals, the output value of each subtractor 41a, 41b is zero.

次に、操作部45から測定指令信号48を出力すると、
レーザ光源31が点灯して、光ビーム32が出力される
。そして、この光ビーム32は照射レンズ33によって
被測定物体34上で光点に結像する。被測定物体34の
反射光36は集光レンズ35によって、ポジションセン
サ37の受光面上に集光される。すなわち、被測定物体
34上の光ビーム32にて形成された光点の像がポジシ
ョンセンサ37上に結像される。
Next, when the measurement command signal 48 is output from the operation unit 45,
The laser light source 31 is turned on and a light beam 32 is output. This light beam 32 is then imaged into a light spot on the object to be measured 34 by the irradiation lens 33. The reflected light 36 from the object to be measured 34 is focused onto the light receiving surface of the position sensor 37 by the condensing lens 35 . That is, an image of a light spot formed by the light beam 32 on the object to be measured 34 is formed on the position sensor 37.

したがって、ポジションセンサ37上における光点の受
光位置に対応した電流’l+12が検出され、電流電圧
変換回路38a、38bで電圧値Vl、V2へ変換され
る。そして、前述と同様に減算器39および加算器40
にて電圧値(vl−V2 )+  (v1+v2 )へ
変換される。これ等の値は各減算器41a、41bの(
+)個入力端子へ入力される。なお、上記多値はA/D
変換器42 a、  42 bへも入力されるが、新た
な記憶指令信号46が入力されていないので、これ等の
値がA/D変換されることはない。各減算器41a24
1bの(−)個入力端子には光ビーム32消灯時におけ
る周囲光における多値が入力されているので、光ビーム
32照射時における値から周囲光による値を減算するこ
とによって、周囲光による影響を除去できる。したがっ
て、各減算器41a。
Therefore, the current 'l+12 corresponding to the light receiving position of the light spot on the position sensor 37 is detected and converted into voltage values Vl and V2 by the current-voltage conversion circuits 38a and 38b. Then, as described above, the subtracter 39 and the adder 40
It is converted into a voltage value (vl-V2)+(v1+v2) at . These values are (
+) input terminals. In addition, the above multi-value is A/D
These values are also input to the converters 42a and 42b, but since no new storage command signal 46 is input, these values are not A/D converted. Each subtractor 41a24
Since the multiple values of the ambient light when the light beam 32 is turned off are input to the (-) input terminals of 1b, the influence of the ambient light can be calculated by subtracting the value due to the ambient light from the value when the light beam 32 is irradiated. can be removed. Therefore, each subtractor 41a.

41bから被測定物体34の位置変位に起因する各電圧
値(vt  V2 )+  (v、+v2 )が出力さ
れ、除算器49にてポジションセンサ37上の受光位置
yが次式で算出される。
Each voltage value (vt V2 ) + (v, +v2 ) resulting from the positional displacement of the object to be measured 34 is output from 41b, and the light receiving position y on the position sensor 37 is calculated by the divider 49 using the following equation.

Y−Kx  (VI  V2 )/ (Ml +V2 
)そして、次段の補正回路50にて、求められた受光位
置yは被測定物体34の位置変位Xに変換される。
Y-Kx (VI V2)/ (Ml +V2
) Then, the determined light receiving position y is converted into a positional displacement X of the object to be measured 34 in the next stage correction circuit 50.

このように構成された変位測定装置であれば、一旦操作
部45から記憶指令信号46を出力すると、光ビーム3
2消灯時における周囲光によるポジションセンサ37上
の受光位置の情報は記憶手段としてのA/D変換器42
a、42bへ一旦記憶される。そして、光ビーム32を
照射して正規の測定時におけるポジションセンサ37の
受光位置の情報から減算される。したがって、周囲光の
影響を除去でき、被測定物体34の変位測定の精度を向
上できる。
With the displacement measuring device configured in this way, once the storage command signal 46 is output from the operation unit 45, the light beam 3
2. Information on the light receiving position on the position sensor 37 due to ambient light when the lights are off is stored in the A/D converter 42 as a storage means.
a, 42b. Then, the information is subtracted from the information on the light receiving position of the position sensor 37 at the time of regular measurement by irradiating the light beam 32. Therefore, the influence of ambient light can be removed, and the accuracy of displacement measurement of the object to be measured 34 can be improved.

さらに、周囲光による受光位置の情報は常時A/D変換
器42a、42bから各減算器41a。
Further, information on the light receiving position due to ambient light is always obtained from the A/D converters 42a and 42b to each subtractor 41a.

41bの(−)入力端子へ入力されているので、測定の
応答特性はポジションセンサ37の応答特性等のみに影
響されれ、従来装置のように変調・復調に起因する制限
を受けることはない。したがって、高い測定精度を維持
したまま被測定物体34の高速変化に応答できる。
Since the signal is input to the (-) input terminal of 41b, the measurement response characteristics are affected only by the response characteristics of the position sensor 37, etc., and are not subject to limitations due to modulation and demodulation as in conventional devices. Therefore, it is possible to respond to high-speed changes in the object to be measured 34 while maintaining high measurement accuracy.

また、光ビームの変調や信号の復調等の複雑な回路構成
を用いる必要ない。したがって、装置全体の製造費を低
減できる。
Further, there is no need to use complicated circuit configurations such as modulation of light beams and demodulation of signals. Therefore, the manufacturing cost of the entire device can be reduced.

さらに、操作部45から一定時間おきに記憶指令信号4
6を送出することによって、電流電圧変換器32a、3
2b、減算器39および加算器40の零点変動による測
定誤差を最小限に抑制できる。
Furthermore, the storage command signal 4 is sent from the operation unit 45 at regular intervals.
6, the current-voltage converter 32a, 3
2b, measurement errors due to zero point fluctuations of the subtracter 39 and adder 40 can be suppressed to a minimum.

第3図は本発明の他の実施例に係わる変位測定装置を示
すブロック図である。第2図と同一部分には同一符号を
付しである。この実施例においては、光ビーム32消灯
時における周囲光による各電流電圧変換器38 a、 
 38 bの出力電圧v1 +v2が電圧記憶手段とし
ての各A/D変換器51a、51bへ入力され、各A/
D変換器51a。
FIG. 3 is a block diagram showing a displacement measuring device according to another embodiment of the present invention. The same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals. In this embodiment, each current-voltage converter 38 a, due to the ambient light when the light beam 32 is turned off,
The output voltage v1 +v2 of 38b is input to each A/D converter 51a, 51b as a voltage storage means, and each A/D converter 51a, 51b is
D converter 51a.

51bでデジタル値へ変換されて記憶保持される。51b, it is converted into a digital value and stored.

そして、D/A変換器52a、52bを介して各減算器
53a、53bの(−)個入力端子へ入力される。各減
算器53a、53bの(+)個入力端子には光ビーム3
1照射時における各電流電圧変換器38a、38bから
出力された測定時におけ各電圧値Vl、V2が入力され
る。そして各減算器53a、53bの後段に第2図に示
した減算器30.加算器40が接続されている。
The signals are then input to (-) input terminals of each subtractor 53a, 53b via D/A converters 52a, 52b. The (+) input terminals of each subtractor 53a, 53b are connected to the light beam 3.
The voltage values Vl and V2 outputted from the current-voltage converters 38a and 38b during measurement during one irradiation are input. A subtracter 30 shown in FIG. 2 is provided after each subtractor 53a, 53b. An adder 40 is connected.

このように構成された変位測定装置であっても、各減算
器53 a、  53 bにて周囲光及びポジションセ
ンサの暗電流による影響は除去され、次段の減算器39
および加算器40からは周囲光及びポジションセンサの
暗電流の影響を除去した正しい電圧値(V+ −V2 
)、(vl +V2 )が得られる。したがって前述の
実施例とほぼ同様の効果を得ることが可能である。
Even with the displacement measuring device configured in this way, the influence of ambient light and dark current of the position sensor is removed by each subtractor 53a, 53b, and the influence of the dark current of the position sensor is removed by the subtractor 39 of the next stage.
And from the adder 40, the correct voltage value (V+ -V2
), (vl +V2) are obtained. Therefore, it is possible to obtain substantially the same effects as in the previous embodiment.

第4図は本発明のさらに別の実施例に係わる変位測定装
置を示すブロック図である。第2図の実施例と同一部分
には同一符号が付しである。この実施例においては、記
憶手段としてサンプルホールド回路61a、61bを減
算器39および加算器40に接続している。すなわち、
制御部45から記憶指令信号46が入力されると、各サ
ンプルホールド回路61a、61bは周囲光による減算
器39および加算器40から出力されるアナログの電圧
値(vl −V2 ) 、  (Vt +v2 )を保
持する。そして、この多値は各減算器41a、41bの
(−)個入力端子へ入力される。
FIG. 4 is a block diagram showing a displacement measuring device according to yet another embodiment of the present invention. The same parts as in the embodiment of FIG. 2 are given the same reference numerals. In this embodiment, sample and hold circuits 61a and 61b are connected to a subtracter 39 and an adder 40 as storage means. That is,
When the storage command signal 46 is input from the control unit 45, each sample-hold circuit 61a, 61b receives analog voltage values (vl - V2), (Vt +v2) output from the subtracter 39 and adder 40 due to ambient light. hold. Then, this multi-value is input to (-) input terminals of each subtractor 41a, 41b.

このように構成された変位測定装置であっても、周囲光
及びポジションセンサの暗電流による影響は各減算器4
1a、41bで除去されるので、第2図の実施例とほぼ
同様の効果を得ることが可能である。
Even with a displacement measuring device configured in this way, the influence of ambient light and dark current of the position sensor is limited to each subtractor 4.
1a and 41b, it is possible to obtain substantially the same effect as the embodiment shown in FIG.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、光ビームが照射さ
れていない時の周囲光及びポジションセンサの暗電流に
よる信号を記憶しておき、この信号の値を光ビーム照射
時の値から減算するようにしている。したがって、光ビ
ーム照射時における受光位置を正確に求められ、被測定
物体の位置変化を正確に測定できるとともに、測定の応
答速度を向上できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, signals caused by the ambient light and the dark current of the position sensor when the light beam is not irradiated are stored, and the value of this signal is used when the light beam is irradiated. I am trying to subtract it from the value of . Therefore, the light receiving position at the time of irradiation with the light beam can be accurately determined, and changes in the position of the object to be measured can be accurately measured, and the response speed of measurement can be improved.

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

第1図は本発明の変位測定装置を示す図、第2図は本発
明の一実施例の変位測定装置を示すブロック図、第3図
は本発明の他の実施例の変位測定装置を示すブロック図
、第4図は本発明のさらに別の実施例の変位測定装置を
示すブロック図、第5図は従来の変位測定装置を示すブ
ロック図である。 31・・・レーザ光源、32・・・光ビーム、33・・
・照射レンズ、34・・・被測定物体、35・・・集光
レンズ、37・・・ポジションセンサ、38a、38b
・・・電流電圧変換器、39・・・減算器、40・・・
加算器、41a、41b、53a、53b−−−減算器
、42a。 42 b、  51 a、  5 l b・A/D変換
器、43a。 43 b、  52 a、  52 b−D/A変換器
、44 ・・・遅延回路、45・・・操作部、49・・
・除算器、5o・・・補正回路、61a、61b・・・
サンプルホールド回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図
FIG. 1 is a diagram showing a displacement measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a displacement measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a displacement measuring device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a displacement measuring device according to yet another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing a conventional displacement measuring device. 31... Laser light source, 32... Light beam, 33...
- Irradiation lens, 34... Object to be measured, 35... Condensing lens, 37... Position sensor, 38a, 38b
...Current voltage converter, 39...Subtractor, 40...
Adders, 41a, 41b, 53a, 53b---Subtractor, 42a. 42 b, 51 a, 5 l b/A/D converter, 43a. 43 b, 52 a, 52 b-D/A converter, 44...delay circuit, 45... operating unit, 49...
- Divider, 5o... Correction circuit, 61a, 61b...
Sample and hold circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光ビームを照射する光源と、この光ビームを被測定物体
に投射してこの被測定物体上に光点を形成させる照射レ
ンズと、光軸が前記照射レンズの光軸と平行しないよう
に配置され、前記被測定物体からの反射光を集光して前
記光点像を形成する集光レンズと、受光面にて前記集光
レンズにて結像された光点を受光し、前記被測定物体の
位置変化に応動して変化する前記受光面上における前記
光点の受光位置を検出するポジションセンサと、このポ
ジションセンサにて検出された前記光点の受光位置の変
化から前記被測定物体の位置変化を算出する演算手段と
を備えた変位測定装置において、前記演算手段は、前記
光源の非出力時における前記ポジションセンサから出力
された信号を記憶する記憶手段と、前記光源の出力時に
おける前記ポジションセンサから出力された信号から前
記記憶手段にて記憶された信号を減算する減算手段と、
この減算手段にて得られた受光位置から前記被測定物体
の位置を算出する位置算出手段とを備えたことを特徴と
する変位測定装置。
A light source that irradiates a light beam, an irradiation lens that projects the light beam onto an object to be measured to form a light spot on the object, and is arranged so that its optical axis is not parallel to the optical axis of the irradiation lens. a condenser lens that condenses reflected light from the object to be measured to form the light spot image; and a condenser lens that receives the light spot imaged by the condenser lens on a light receiving surface, and a position sensor that detects the light receiving position of the light spot on the light receiving surface that changes in response to a change in the position of the object; and a position sensor that detects the light receiving position of the light spot on the light receiving surface, which changes in response to a change in the position of the object. A displacement measuring device comprising a calculation means for calculating a change, wherein the calculation means includes a storage means for storing a signal output from the position sensor when the light source is not outputting, and a storage means for storing a signal output from the position sensor when the light source is not outputting, subtraction means for subtracting the signal stored in the storage means from the signal output from the sensor;
A displacement measuring device comprising: position calculating means for calculating the position of the object to be measured from the light receiving position obtained by the subtracting means.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54154351A (en) * 1978-05-25 1979-12-05 Canon Inc Distance measuring device
JPS5835410A (en) * 1981-08-27 1983-03-02 Canon Inc Distance detecting device
JPS59183324A (en) * 1983-04-01 1984-10-18 Canon Inc Differential type sensor
JPS59204785A (en) * 1983-05-09 1984-11-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd Optical detection
JPS6123910A (en) * 1984-07-12 1986-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical range measuring device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54154351A (en) * 1978-05-25 1979-12-05 Canon Inc Distance measuring device
JPS5835410A (en) * 1981-08-27 1983-03-02 Canon Inc Distance detecting device
JPS59183324A (en) * 1983-04-01 1984-10-18 Canon Inc Differential type sensor
JPS59204785A (en) * 1983-05-09 1984-11-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd Optical detection
JPS6123910A (en) * 1984-07-12 1986-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical range measuring device

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