JPS62288512A - 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】 ３、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までの距離または被測定物体の変
位を測定する変位測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は１例えば特公昭５６−１０５６１号公報に示さ
れた従来の光変位測定装置を示すブロック図である。図
において、（１）はパルス発生器で、後述する光源を駆
動すると＼もに後述するサンプルホールド回路のための
サンプリングパルスを発生する。（２）は光源で、この
光源（２）としては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。（３）は照射レンズで、光源（２）からの光ビー
ムを細い照射光ビームにする。（４）は被測定物体で矢
印Ａ、Ｂの方向ζこ変位する。（６）は集光レンズで、
細い照射光ビームが被測定物体（４）に当って反射され
た反射光（５）を収束させる。（７）は位置検出素子、
（８）及び（９）は位置検出素子（７）からの電気信号
を増幅する増幅器、（１０）はこれら増幅器（８）及び
（９）の出力の差を計算する減算回路、　（＋１）は２
個の増幅器（８）及び（９）の出力の和を計算する加算
回路、　（１２）及び（１３）はサンプルホールド回路
、（１りはパルス発生器（１）によって発生されたサン
プリングパルス、そして（１５）は減算回路（１０）の
出力と加算回路（１１）の出力の比を求める除算器であ
る。

従来の光変位測定装置は上述したように構成され、パル
ス発生器（１）によって駆動された光源（２）から出た
光ビームは照射レンズ（３）で収束されて細い一照射光
ビームとなり、被測定物体（４）の測定しようとする変
位と平行に被測定物体（４）へ投射される。

理想的な鏡面以外の一般の物体表面では光の散乱が起き
１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。指向性のよい光源を用いれば細い光ビームが
得られるので、被測定物体（４）が矢印Ａ、Ｂの方向ｌ
こ変位しても光点の大きさはあまり変化せず、測定範囲
内でほぼ同じ精度の測定をすることができる。照射光ビ
ームと異なる方向に反射する反射光（５）を集光レンズ
（６）で受け１位置検出素子（７）上に光点の像を形成
させる。位置検出素子（７）はその受光面上の光点の像
の位置によって光電流１＋、１２で表わされる電気信号
を出力し、増幅器（８）及び（９）はこれら電気信号を
１１．ｉｚの大きさに比例した電気信号に変換、増幅す
る。減算回路（１０）、加算回路（１１）は増幅された
両電気信号からそれぞれ（１＋　−１ｚ　）　、　（ｉ
ｔ＋１２）に比例した電気信号を作ってサンプルホール
ド回路（１２）、（１りに入力させる。ここで、パルス
発生器（１）が発生したパルスと同期したサンプリング
パルス（１４）　Ｉこ従ってパルス変調された電気信号
は直流信号に変換される。そして除算器（１５）により
（１＋−１２）／（１１＋１２　）の計算が行なわれ、
位置検出素子（７）上のスポット光の位置に相当した値
が出力される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光変位測定装置では、電気信号が除算器（１５）
Ｊこ直流レベルで入力されるため、除算器（１５）の温
度ドリフトが大きくなって測定精度に及ぼす影響が大き
くなり、特に加算回路（１１）への入力が小さい場合に
この温度ドリフトが極めて大きくなり、そのために高性
能の除算器を使用することが考えられるが、そうすると
光変位測定装置が高価なものになってしまうという問題
点があった。

この発明はこのような問題点を解決し、除算器が温度ド
リフトの影響を受けることなく、測定精度が高くかつ安
価な変位測定装置を提供するこ己を目的とする。

〔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、互に同期しない２種類
のタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、他方
のタイミングパルスを信号反転した電気信号を発生する
反転回路と、増幅器出力の他に反転回路出力も加算する
加算回路と、除算後の信号からその直流ドリフト成分を
除くバイパスフィルタとを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、パルス信号のまま除算を行い、除
算出力からその直流成分をカットしたため、除算器が温
度ドリフトによって影響されることがなくなった。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例をブロック図で示す第１図に
ついて説明する。この第１図において、（２）〜（１０
）及び（１５）は従来装置ζこおけるものと同様である
。（２０）はＡ、Ｂ　２つのタイミングパルスを発生す
るパルス発生回路、　（２１）はこのパルス発生回路（
２０）の一方の出力端子と光源（２）の間に設けられた
駆動回路、（２２）はパルス発生回路（２０）の他方の
出力端子に接続されて電圧を反転させる反転回路。

（２６）は増幅器例えばプリアンプ（８）　、　（９）
及び反転回路（２２）の出力電圧を加える加算回路、（
２りは除算器（１５）の出力側に接続されて直流成分を
カットするバイパスフィルタ、そして（２５）はこのバ
イパスフィルタ（２４）の出力側に接続されると＼もに
パルス発生回路（２０）の他方の出力端子に接続された
サンプルホールド回路である。なお、減算回路（１０）
及び加算回路（２３）の出力側は除算器（１５）に接続
されている。

上述したように構成された変位測定装置においては、パ
ルス発生回路（２０）が発生する２つのタイミングパル
スＡ、Ｂは、第２図にそれぞれ波形（、）、（ｄ）で示
すようにタイミングパルスＢの方がタイミングパルスＡ
よりもデユティ比の小さいパルス幅になっている。これ
は、減算回路（１０）の出力波形〔第２図（Ｃ）〕が示
すように、信号の立上りと立下りで信号波形がくずれる
部分を避け、パルス波形の中央部分の安定した部分をタ
イミングパルスＢとして用いてサンプルホールドするよ
うにすれば。

安定した直流出力が得られるためである。また。

タイミングパルスＡは、光源（２）の駆動パルスとして
利用される〔第２図（ｂ）参照〕。

一方、除算器（１５）の分母がＯになれば、出力が大き
くなったり不安定になったりするなどの障害が発生する
。そこで１反転回路（２２）は、タイミングパルスＢを
信号反転させることにより、第２図・（、）に示すよう
な、タイミングパルスＢと同期したリファレンス電圧を
発生する。このリファレンス電圧を加算回路（２３）に
加えることにより、加算回路（２６）は第２図（ｆ）で
示す波形の出力を生じ、そのために除算器（１５）の分
母が０になることはない。

こうして第２図（ｇ）に示すような出力信号が除算器（
１５）から得られる。この信号の直流ドリフト成分をバ
イパスフィルタ（２りで除いた後の信号を、サンプルホ
ールド回路（２５）においてタイミングパルスＢでサン
プルホールドする。こうして、サンプルホールド回路（
２５）から第２図（ｈ）に示す安定した直流信号が得ら
れ、この直流信号は被測定物体（４）の変位量に比例し
ている。

〔発明の効果〕

この発明は以上詳述したように、互に同期しない２種類
のタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、他方
のタイミングパルスを信号反転した電気信号を発生する
反転回路と、増幅器出力の他に反転回路出力も加算する
加算回路と、除算後の信号からその直流ドリフト成分を
除くバイパスフィルタとを設けたので、たとえ除算器に
温度ドリフトが発生しても温度ドリフトは測定精度に影
響を及ぼさず、またバイパスフィルタを通した後の徐算
器出力信号を他方のタイミングパルスＢでサンプリング
するサンプルホールド回路を設けたので、除算器の出力
の立上りのなまりによる影響がなく、サンプリングされ
た徐算器出力信号は所望の変位出力となる効果がある。

また、除算器の前でサンプルホールドする方法では、ど
うしてもサンプルホールド回路が２個必要になるが、こ
の発明ではサンプルホールド回路が１個だけでよいため
回路構成が簡単になる効果もある。このように、この発
明は、高性能の除算器を使用しなくても測定精度が高く
かつ安価な変位測定装置が得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図。 第２図は第１図中の各部に発生する信号のタイムチャー
ト図、第３図は従来の光変位測定装置を示すブロック図
である。図において、（２）は光源、（３）は照射レン
ズ、（４）は被測定物体、（５）は反射光、（６）は集
光レンズ、（７）は位置検出素子、（８）と（９）は増
幅器、（１０）は減算回路、（１５）は除算器、　（２
０）はパルス発生回路、　（２１）は駆動回路、　　（
２２）は反転回路。 （２すはバイパスフィルタ、　　（２５）はサンプルホ
ールド回路である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第２図 の出力 第３図 手続補正書（自発） 晧５ｔｊｓ、’１ｇ　”

Claims (2)

【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
   、互に同期しない２種類のタイミングパルスを発生する
   パルス発生回路と、このパルス発生回路からの一方のタ
   イミングパルスによって駆動され、収束性のある光ビー
   ムを出す光源手段と、この光源手段の光像を前記被測定
   物体上に投射して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に在って前記光点からの
   反射光を集光する集光レンズと、この集光レンズによっ
   て集光された光点の位置を得る位置検出素子と、この位
   置検出素子の両端より出された電気信号を増幅する２個
   の増幅器と、増幅された２つの電気信号を減算する減算
   回路と、前記パルス発生回路からの他方のタイミングパ
   ルスを信号反転する反転回路と、前記増幅された２つの
   電気信号及び前記反転回路から出力された電気信号を加
   算する加算回路と、前記減算回路の出力信号を前記加算
   回路の出力信号で除算することによって前記位置検出素
   子上の光点の変位量を変換出力する除算器と、この除算
   器からバイパスフィルタを通して受けた出力信号を前記
   他方のタイミングパルスでサンプルホールドするサンプ
   ルホールド回路とを備えたことを特徴とする変位測定装
   置。
2. （２）他方のタイミングパルスは、一方のタイミングパ
   ルスの立上り部分及び立下り部分を除く中央部分に相当
   する特許請求の範囲第１項記載の変位測定装置。