JPS6283612A - Displacement transducer - Google Patents

Displacement transducer

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JPS6283612A
JPS6283612A JP22584985A JP22584985A JPS6283612A JP S6283612 A JPS6283612 A JP S6283612A JP 22584985 A JP22584985 A JP 22584985A JP 22584985 A JP22584985 A JP 22584985A JP S6283612 A JPS6283612 A JP S6283612A
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lens
measured
optical sensor
light source
displacement
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Kenta Mikuriya
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To automatically measure the quantity of the displacement of the surface to be measured by using a point light source, arranging a photosensor with a dead zone in equivalently the same position as that of the point light source and utilizing the output of the photosensor as the feedback signal of an autofocus mechanism. CONSTITUTION:Since a photosensor 8 is provided with a dead zone, when the spot diameter of reflected light is decreased when in focus, most part of the reflected light falls on the dead zone and the output of the photosensor is minimized. Since the output of the photosensor 8 is thus changed in accordance with the position of the surface 3 to be measured when the photosensor 8 having the dead zone in part of a light receiving surface is positioned in equivalently the same position as that of a point light source 7, an in-focus condition can be known from the output of the photosensor 8. When an autofocus mechanism having the output of the photosensor 8 as a feedback signal is constituted, a lens 2 or the like can be displaced such that the light beam emitted from the point light source 7 is always focused on the surface 3 to be measured and the quantity of the displacement of the surface 3 can be automatically measured from the quantity of the displacement of the lens 2 or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式の変位変換器に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an optical displacement transducer.

更に詳しくは、レンズを介して測定対象面に光を照射す
るとともに、測定対象面上に常に熱点が合うようにレン
ズの位置を移動させ、この時のレンズの移動量から前記
゛測定対象面の変位量を測定するようにした変位変換器
に関するものである。
More specifically, light is irradiated onto the surface to be measured through a lens, and the position of the lens is moved so that the hot spot is always on the surface to be measured, and the amount of movement of the lens at this time is used to determine the surface to be measured. This invention relates to a displacement transducer that measures the amount of displacement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、光学式の変位変換器の一例としては、第7図に示
す如き装置が実用化されている。図に示す変位変換器は
、光源1から出射された平行光線を、レンズ2を介して
測定対象面3に照射するとともに、この光束が測定対象
面3上に常に焦点を結ぶようにレンズ2の位置を動かし
、この時のレンズ2の移動量から測定対象面3の変位量
を測定するようにしたものである。ここで、測定対象面
3上に焦点が合っているか否かの検出には、しリントリ
カルレンズ4および4分割センサ5が使用され、測定対
象面3からの反射光をレンズ2の後方に配置したハーフ
ミラ−6によりシリンドリカルレンズ4に導くとともに
、シリンドリカルレンズ4により得られる光スポットの
形状変化を4分割センサ5によって検出している。
Conventionally, as an example of an optical displacement converter, a device as shown in FIG. 7 has been put into practical use. The displacement converter shown in the figure irradiates parallel light beams emitted from a light source 1 onto a surface to be measured 3 via a lens 2, and also irradiates a parallel light beam emitted from a light source 1 to a surface to be measured 3 through a lens 2. The position is moved, and the amount of displacement of the surface to be measured 3 is measured from the amount of movement of the lens 2 at this time. Here, a phosphorescent lens 4 and a four-part sensor 5 are used to detect whether or not the focus is on the measurement target surface 3, and the reflected light from the measurement target surface 3 is placed behind the lens 2. The half mirror 6 guides the light to the cylindrical lens 4, and a four-division sensor 5 detects changes in the shape of the light spot obtained by the cylindrical lens 4.

すなわち、4分割センサ5上に投影される光スポットの
形状は第8図に示すようなもので、測定対象面3上に焦
点が合っている時(以下、これを合焦状態という)には
、シリンドリカルレンズ4に入射する光束は平行光線と
なっているので、4分割センサ5上の光スポットの形状
は、図中に実線aで示す如く、円バ1となっている。ま
た、焦点が合っていない時には、シリンドリカルレンズ
4に入射する光束が平行光線ではなくなるので、光スポ
ットは破線すおよびCで示ず如く、焦点のずれに応じて
傾きの方向が異なる楕円形となる。したがって、4分割
センサ5における出力51〜S4を、例えば、(S1+
S3) −(S2+S4)の如く演算処理することによ
り、光スポットの形状を検出して、焦点の位置を知るこ
とができる。なお、この4分割センサ5の出力(プニ、
レンズ2を移動させて、常に測定対象面3上に焦点を合
わせる自動焦点機構の帰還信号として利用されている。
That is, the shape of the light spot projected onto the four-part sensor 5 is as shown in FIG. 8, and when it is focused on the measurement target surface 3 (hereinafter referred to as the focused state), Since the light beam incident on the cylindrical lens 4 is a parallel light beam, the shape of the light spot on the four-split sensor 5 is a circular bar 1, as shown by the solid line a in the figure. In addition, when the focus is out of focus, the light beam that enters the cylindrical lens 4 is no longer parallel, so the light spot becomes an ellipse whose inclination direction changes depending on the focus shift, as shown by broken lines and C. . Therefore, the outputs 51 to S4 in the 4-split sensor 5 are, for example, (S1+
By performing arithmetic processing such as S3) -(S2+S4), the shape of the light spot can be detected and the position of the focal point can be determined. Note that the output of this four-part sensor 5 (puni,
This signal is used as a feedback signal for an automatic focusing mechanism that moves the lens 2 to always focus on the surface 3 to be measured.

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記のようなシリンドリカルレンズ4お
よび4分割センサ5を使用した変位変換器においでは、
測定対象面3に@きがあると、第9図に示す如く、4分
割センサ5上に投影される光スポットの位置が中心から
ずれたものとなるので、合焦状■においても、4分割セ
ンサ5の出力S1〜S4がバランスせず、正確な自動焦
点動作を行なうことができなくなってしまう。このため
、測定対象面3の傾きは±1“以内に抑えなければなら
ない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the displacement transducer using the cylindrical lens 4 and the four-part sensor 5 as described above,
If there is an @ mark on the measurement target surface 3, the position of the light spot projected onto the 4-split sensor 5 will be shifted from the center, as shown in Fig. 9, so even in the focused state The outputs S1 to S4 of the sensor 5 are not balanced, making it impossible to perform accurate autofocusing. For this reason, the inclination of the surface 3 to be measured must be suppressed within ±1".

本発明は、上記のような従来装Fの欠点をなくし、測定
対象面に比較的大きな傾きがあった場合にも、その変位
量を正確に測定することのできる変位変換器を簡単な構
成により実現することを目的としたものである。
The present invention eliminates the drawbacks of the conventional device F as described above, and provides a displacement transducer with a simple configuration that can accurately measure the amount of displacement even when the surface to be measured has a relatively large inclination. The purpose is to achieve this goal.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の変位変換器は、レンズを介して測定対象面に光
を照射するとともに、測定対象面上に富に焦点が合うよ
うに1メンズの位置を移動させ、この時のレンズの移動
量から前記測定対象面の変位量を測定するようにした変
位変換器において、点光源から出射される光束を1/ン
ズを介して測定対象面上に照射するとともに、受光面の
一部に不感帯を有するとともに入射する光の光量に比例
した出力を発生する光センサを等価的に点光源と同じ位
置に配置して、この光センサの出力をレンズおよび点光
源等の位置を移動させる自動焦点機構の帰17信号とし
て利用するようにしたものであり。
The displacement transducer of the present invention irradiates the surface to be measured with light through the lens, and moves the position of the lens so that the surface is focused on the surface to be measured, and from the amount of movement of the lens at this time. In the displacement converter configured to measure the amount of displacement of the surface to be measured, a light beam emitted from a point light source is irradiated onto the surface to be measured through a 1/lens, and a dead zone is provided in a part of the light receiving surface. At the same time, an optical sensor that generates an output proportional to the amount of incident light is placed equivalently at the same position as the point light source, and the output of this optical sensor is reflected by an automatic focusing mechanism that moves the position of the lens and point light source. It is designed to be used as a 17 signal.

〔作 用〕[For production]

このように、光源として点光源を使用するとともに、不
感帯を有する光センサを等価的に点光源と同じ位置に配
置するようにすると、合焦状態においては、測定対象面
からの反射光が光センサ」二の一定位置(不感帯の位置
)で実像を結ぶことになり、光センサの出力が最小の値
となるので、光センサの出力状態から測定対象面上に焦
点が合っているか否かを検出することができ、光センサ
の出力を自動焦点機構の帰還信号として利用する二とに
より、測定対象面の変位量を自動的に測定することがで
きる。また、合焦状態における反・射光の入射位置は、
光束のff路にかかわらず一定であるので、測定対象面
が傾いでいた場合にも、合焦状態では、光センサの出力
が最小となり、変位量の測定を正確に行なうことができ
る。
In this way, if a point light source is used as a light source and an optical sensor with a dead zone is placed equivalently at the same position as the point light source, in the focused state, the reflected light from the surface to be measured will be transmitted to the optical sensor. A real image is formed at the second fixed position (dead zone position), and the output of the optical sensor becomes the minimum value, so it is detected from the output state of the optical sensor whether or not it is focused on the surface to be measured. By using the output of the optical sensor as a feedback signal of the automatic focusing mechanism, the amount of displacement of the surface to be measured can be automatically measured. In addition, the incident position of reflected and reflected light in the focused state is
Since it is constant regardless of the ff path of the light beam, even if the surface to be measured is tilted, the output of the optical sensor becomes minimum in the focused state, and the amount of displacement can be accurately measured.

〔実施例1 第1図は本発明の変位変換器の一実施例を示す構成図で
ある。図において、IIi前記第7図と同様のものは同
一符号を付して示す67は例えばレンズ2の軸上に配置
された点光源、8はハーフミラ−6を介して等価的に焦
光1原7と同じ位置に配置された光センサである。焦光
57から出射された光束は、レンズ2の径と同程度の広
がりを有しており、lノノズ2を介して測定対優面3に
照射されている。また、測定対象面3により反射された
光は、レンズ2およびハーフミラ−6を介して光センサ
8に入射している。さらに、レンズ2.ハーフミラ−6
、点光源7および光センサ8は−・体に支持されるとと
もに、自動焦点機構(図示せず)によって移動さ゛せら
れ、測定対象面3との距離を任意に訓諭されている。こ
こで、光センサ8は、例えば、フォトダイオードのよう
な受光素子の前面に十字線や部分的なマスクなどを設け
て、受光面の一部に不感帯を形成したもので、この不感
帯の位置は、合焦状態における反射光の入射位置に合わ
せられている。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a displacement transducer of the present invention. In the figure, IIi, the same components as in FIG. This is an optical sensor placed at the same position as 7. The light beam emitted from the focused beam 57 has a spread comparable to the diameter of the lens 2, and is irradiated onto the measurement surface 3 via the nozzle 2. Further, the light reflected by the measurement target surface 3 enters the optical sensor 8 via the lens 2 and the half mirror 6. Furthermore, lens 2. Half mirror 6
, the point light source 7 and the optical sensor 8 are supported by the body and are moved by an automatic focusing mechanism (not shown), and the distance to the measurement target surface 3 is arbitrarily determined. Here, the optical sensor 8 is, for example, a crosshair or a partial mask provided on the front surface of a light-receiving element such as a photodiode to form a dead zone in a part of the light-receiving surface, and the position of this dead zone is , is adjusted to the incident position of the reflected light in the focused state.

さて、上記のように構成された本発明の変位変換器にお
いて、測定対象面3上に焦点が合っている場合(合焦状
態)には、点光源7とレンズ2との距離をQl、レンズ
2と測定対象面3との距離をQ2.レンズ2の焦点距離
をfとすれば、1/Qi +1/+12−1/f の関係式が成り立ち、測定対貧面3からの反射光はレン
ズ2を通った後、点光源7の位置で実像を結ぶように返
ってくることになる。この時、点光源7の位Nには等価
的に光センサ8が配置されているので、反射光は光セン
サ8に入射し、しかも光センサ8上に投射されるスポッ
ト径は最小となる。
Now, in the displacement converter of the present invention configured as described above, when the focus is on the measurement target surface 3 (in-focus state), the distance between the point light source 7 and the lens 2 is Ql, and the distance between the point light source 7 and the lens 2 is Ql. 2 and the measurement target surface 3 as Q2. If the focal length of the lens 2 is f, then the relational expression 1/Qi +1/+12-1/f holds true, and after the reflected light from the poor measurement surface 3 passes through the lens 2, it is reflected at the position of the point light source 7. It will come back like a real image. At this time, since the optical sensor 8 is placed equivalently at the position N of the point light source 7, the reflected light enters the optical sensor 8, and the spot diameter projected onto the optical sensor 8 is minimized.

また、測定対象面3が変位して、照射される光束の焦点
位置から外れたとすると、反射光の結像位置が光センサ
8上からずれることになるので、光センサ8にはff1
ll定り#像面3の変位量に応じである程度法がりを持
ったスポットが投射されるようになる。
Furthermore, if the measurement target surface 3 is displaced and deviates from the focal position of the irradiated light beam, the imaging position of the reflected light will shift from above the optical sensor 8, so the optical sensor 8 has ff1
A spot with a certain degree of curvature is projected depending on the amount of displacement of the image plane 3.

第2図は光センサ8に入射する反射光において、測定対
象面3の変位に応じて変化するスポット径の様子を示し
たものである。図において、合焦状態における反射光の
スポット径をPOとすれば、二の時のスポット径が殻も
小さく、測定対象面3が焦点位置からずれるにつれて、
スポット径もPOからPi 、 P3およびP2.F’
4へとしだいに大きくなってゆく。ここで、第2図は、
!ltI!定対象面3に傾きがなく、照射される光束の
軸が面と垂直な場合を例示したもので、このような時に
は、測定対象面3が変位し2でも、反射光の光軸は変化
しないので、その入射位置も変化せず、光センサ8に入
射する反射光は、スポット径のみが変化する二とになる
FIG. 2 shows how the spot diameter of the reflected light incident on the optical sensor 8 changes depending on the displacement of the surface 3 to be measured. In the figure, if the spot diameter of the reflected light in the focused state is PO, then the spot diameter at the second time is also smaller, and as the measurement target surface 3 deviates from the focal position,
The spot diameter also varies from PO to Pi, P3 and P2. F'
It gradually increases to 4. Here, Figure 2 is
! ltI! This is an example of a case where the measurement target surface 3 has no inclination and the axis of the irradiated light beam is perpendicular to the surface. In such a case, even if the measurement target surface 3 is displaced 2, the optical axis of the reflected light does not change. Therefore, the incident position does not change, and only the spot diameter of the reflected light incident on the optical sensor 8 changes.

したがって、測定対象面3が焦点位置より近い位置から
遠い位置へと変位したとすると、光センサ8上に投射さ
れる反射光のスポット径は、測定対象面3が焦点位置に
近づくにつれてP2からPlへと減少し、焦点位置でP
Oとなった筏に、測定り4象而3が焦点位置より遠ざか
るにつれてP3からP4へと増大することになる。
Therefore, if the measurement target surface 3 is displaced from a position closer to the focal position to a farther position, the spot diameter of the reflected light projected onto the optical sensor 8 will change from P2 to Pl as the measurement target surface 3 approaches the focal position. and P at the focal position.
On the raft, which has become O, the measured value 4 and 3 will increase from P3 to P4 as it moves away from the focal position.

この時、光センサ8には不感帯が設けられているので、
合焦状態において、反射光のスポット径が小さくなると
、反射光の大半が不感帯にかかり、光センサ8の出力は
最小となる。また、測定対象面3の位置が合焦状態から
はずれると、反射光のスポット径が大きくなり、不感帯
以外の部分にも光が入射するようになるので、光センサ
8の出力はスポットの広がりに応じて増加する。ように
なる。
At this time, since the optical sensor 8 is provided with a dead zone,
In the focused state, when the spot diameter of the reflected light becomes small, most of the reflected light falls on the dead zone, and the output of the optical sensor 8 becomes minimum. Furthermore, when the position of the measurement target surface 3 deviates from the focused state, the spot diameter of the reflected light increases and the light enters areas other than the dead zone, so the output of the optical sensor 8 changes depending on the spread of the spot. Increase accordingly. It becomes like this.

このため、光センサ8における検出特性は、第3図に示
す如く、合焦状態(Q2−QO)の時に最小値をとるこ
とになる。
Therefore, the detection characteristic of the optical sensor 8 takes a minimum value in the focused state (Q2-QO), as shown in FIG.

このように、受光面の一部に不感帯を有する光センサ8
を等価的に点光源7と同じ位置に置いておくと、測定対
象面3の位置に応じて光センサ8の出力が変化するので
、光センサ8の出力から合焦状態を知ることができ、こ
の出力を帰還信号として自動焦点機構を構成すれば、点
光源7から出射された光束が常に測定対象面3上に焦点
を結ぶように、レンズ2等を移動させることができ、こ
の時の移動旦から測定対象面3の変(つ量を自動的に測
定することができる。なお、上記自動焦点機構の−・例
として、1ノンズ2停の1動回路にディザ(11ワ−を
重畳する二とのできるザーボ系を使用すれば、光センサ
8の分醒能を上まわる測定精度を得る二とができる。
In this way, the optical sensor 8 has a dead zone in a part of the light receiving surface.
If it is equivalently placed at the same position as the point light source 7, the output of the optical sensor 8 will change depending on the position of the measurement target surface 3, so the in-focus state can be known from the output of the optical sensor 8. If an automatic focusing mechanism is configured using this output as a feedback signal, the lens 2 etc. can be moved so that the light flux emitted from the point light source 7 is always focused on the measurement target surface 3, and the movement at this time It is possible to automatically measure the amount of change in the surface to be measured 3 from the beginning. As an example of the automatic focusing mechanism described above, a dither (11 watts is superimposed on a 1-noise, 2-stop, 1-movement circuit) is used. By using a servo system that can achieve the following two functions, it is possible to obtain measurement accuracy that exceeds the resolution capability of the optical sensor 8.

次に、測定対象面3に傾きがあった場合を考えてみる。Next, consider a case where the measurement target surface 3 has an inclination.

この場合には、測定対象面3から反射される光の経路が
第1図の1凸合と異なることになるが、レンズ2の性質
上、焦点位置が測定対象面3上にあれば、その反射光が
結像する位置は変化しないので、反射光における光セン
サ8上の入射位置およびスポット径も変化せず、上記の
場合と同様に、光センサ8の出力から合焦状態を正確に
検出することができる。なお、測定対象面3が傾いてい
る時には、その変位に応じて反射光の光軸が変化するの
で、光センサ8上に投射される反射光のスポット径およ
び入射位置は、例えば第4図の如く、測定対象面3の変
位とともに変化する。図において、測定対象面3が焦点
位置より近くなった時に、入射位置がP1’、P2’の
方向へ移動したとすると、測定対象面3が焦点位置より
遠くなった時には、入射位置は逆にP3’、P4’の方
向へと移動する。ここで、スポット形状が楕円となって
いるのは、測定対象面3の傾きにより、反射光の一部が
レンズ2から外れるためである。
In this case, the path of the light reflected from the measurement target surface 3 will be different from the one-convex case shown in FIG. 1, but due to the nature of the lens 2, if the focal position is on the measurement target surface 3, Since the position where the reflected light forms an image does not change, the incident position and spot diameter of the reflected light on the optical sensor 8 do not change either, and the in-focus state can be accurately detected from the output of the optical sensor 8, as in the case above. can do. Note that when the measurement target surface 3 is tilted, the optical axis of the reflected light changes depending on its displacement, so the spot diameter and the incident position of the reflected light projected onto the optical sensor 8 are, for example, as shown in FIG. As such, it changes with the displacement of the surface 3 to be measured. In the figure, if the incident position moves in the directions P1' and P2' when the measurement target surface 3 becomes closer than the focal position, then when the measurement target surface 3 becomes further away from the focal position, the incidence position moves in the opposite direction. It moves in the direction of P3' and P4'. Here, the reason why the spot shape is elliptical is that a part of the reflected light is deviated from the lens 2 due to the inclination of the surface 3 to be measured.

第5図は本発明の変位変換器の他の実施例を示す構成図
で、光源および光センサの部分を抜き出したものである
。図において、前記第1図と同様のものは同一符号を付
して示す、、9は第2の光センサ、10はハーフミラ−
である。図に示す変位変換器は、2つの光センサ8.9
を反射光における結像位置の曲技に配置するとともに、
これらの光センサ8.9における出力の差から、合焦状
態を検出するようにしたものである。すなわち、第1の
光センサ8を結像位置の前に置き、第2の光センサ9を
ハーフミラ−10を介して結像位置の後に置くと、両者
の検出特性は第6図に示す如く、レンズ2等の移動に対
して一定のずれを持ったものとなるので、これらの出力
の差を求め、これが零となるように自動焦点機構を動作
させるとこにより、前記第1図の変位変換器と同様の測
定動作を行なわせることができる。
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the displacement converter of the present invention, in which the light source and optical sensor are extracted. In the figure, the same parts as in FIG.
It is. The displacement transducer shown in the figure consists of two optical sensors 8.9
is placed in the aerobatics of the imaging position in the reflected light, and
The in-focus state is detected from the difference in the outputs of these optical sensors 8.9. That is, when the first optical sensor 8 is placed in front of the imaging position and the second optical sensor 9 is placed after the imaging position via the half mirror 10, the detection characteristics of both are as shown in FIG. Since there is a constant deviation with respect to the movement of the lens 2, etc., by finding the difference between these outputs and operating the automatic focusing mechanism so that this becomes zero, the displacement converter shown in FIG. A similar measurement operation can be performed.

なお、上記の説明においては、点光源7をレンズ2の軸
上に配置するとともに、光センサ8をハーフミラ−6を
使用して等価的に点光源7と同じ位置に配置した場合を
例示したが、焦光Ti7と光センサ8との耐直関係はこ
れに限られる毛のではない。また、点光源7から出射さ
れた光および測定対象面3からの反射光の経路を変更す
る手段はハーフミラ−6に限られるものではなく、例え
ば、プリズムや偏光ビームスプリッタのようなものであ
ってもよい。さらに、光源は点光源7に限られるもので
はなく、平行光線を使用することも可能である。この場
合には、ハーフミラ−6の後に第2のレンズが挿入され
、この第2のレンズにおける焦点位置に光センサ8が配
置される。このように、平行光線を使用すると、レンズ
2のみを移動させるだけで自動焦点動作を行なうことが
でき、レンズ2″gの支持、駆動機構を簡単に構成する
ことができる。
In addition, in the above description, the case where the point light source 7 is arranged on the axis of the lens 2 and the optical sensor 8 is arranged equivalently at the same position as the point light source 7 using the half mirror 6 is illustrated. The directivity relationship between the focal light Ti 7 and the optical sensor 8 is not limited to this. Further, the means for changing the path of the light emitted from the point light source 7 and the reflected light from the measurement target surface 3 is not limited to the half mirror 6, but may be, for example, a prism or a polarizing beam splitter. Good too. Furthermore, the light source is not limited to the point light source 7, and parallel light rays may also be used. In this case, a second lens is inserted after the half mirror 6, and the optical sensor 8 is placed at the focal point of this second lens. In this way, when parallel light beams are used, automatic focusing can be performed by simply moving only the lens 2, and the supporting and driving mechanism for the lens 2''g can be easily configured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の変位変換器では、レンズ
を介して測定対象面に光を照射するとともに、測定対象
面上に常に黒点が合うようにレンズの位置を移動させ、
この時のレンズの移動量から前記測定対象面の変位量を
測定するようにした変位変換器において、点光源から出
射されろ光束をレンズを介して測定対象面上に照射する
とともに、受光面の一部に不感帯を有するとともに入射
する光の光量に比例した出力を発生する光センサを等価
的に点光源と同じ位置に配置して、この光センサの出力
をレンズおよび点光源等の位置を8動させる自動焦点機
構の帰還信号として利用するようにしているので、合焦
状態においては、測定対象面からの反射光が光センサ上
の一定位置(不感帯の位置)で実像を結ぶことになり、
光センサの出力が最小の値となるので、光センサの出力
状態から測定対象面上に焦点が合っているか否かを検出
することができ、測定対象面に比較的大きな傾きがあっ
た場合にも、その変位量を正確に測定することのできる
変位変換器を簡単な構成により実現することができる。
As explained above, in the displacement converter of the present invention, light is irradiated onto the surface to be measured through the lens, and the position of the lens is moved so that the black point is always aligned with the surface to be measured.
In a displacement converter that measures the amount of displacement of the surface to be measured from the amount of movement of the lens at this time, the beam emitted from the point light source is irradiated onto the surface to be measured through the lens, and the light receiving surface is An optical sensor that has a dead zone in part and generates an output proportional to the amount of incident light is equivalently placed at the same position as the point light source, and the output of this optical sensor is transferred to the position of the lens, point light source, etc. Since it is used as a feedback signal for the automatic focusing mechanism that moves, in the focused state, the reflected light from the measurement target surface forms a real image at a certain position (dead zone position) on the optical sensor.
Since the output of the optical sensor becomes the minimum value, it is possible to detect whether or not the surface to be measured is in focus from the output state of the optical sensor. However, a displacement transducer that can accurately measure the amount of displacement can be realized with a simple configuration.

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

第1図は本発明の変位変換器の一実施例を示す構成図、
第2図および第4図は光センサ上における反射光のスポ
ット径およびその入射位置の打子を示す説明図、第3図
は第1図における光センサの検出特性を示す図、第5図
は本発明の変位変換器の他の実施例を示す構成図、第6
図は第5図における光センサの検出特性を示す図、第7
図は従来の変位変換器の一例を示す構成図、第8図およ
び第9図は第7図に示す変位変換器に使用される4分割
センサにおける入射光のスポット形状を示す説明図であ
る。 1・・・光源、2・・・レンズ、3・・・測定対象面、
4・・・シリンドリカルレンズ、5 ・・・4分割セン
サ、6,10・・・ハーフミラ−17・・・点光源、8
゜9・・・光センサ。 第1図 第2区  第4図 第31図 2512! 第7図 第8図 CQ 第 9 図
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the displacement transducer of the present invention,
FIGS. 2 and 4 are explanatory diagrams showing the spot diameter of the reflected light on the optical sensor and its incident position, FIG. 3 is a diagram showing the detection characteristics of the optical sensor in FIG. 1, and FIG. Block diagram showing another embodiment of the displacement transducer of the present invention, No. 6
The figure shows the detection characteristics of the optical sensor in Figure 5, and Figure 7 shows the detection characteristics of the optical sensor in Figure 5.
This figure is a block diagram showing an example of a conventional displacement converter, and FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams showing the spot shape of incident light on a four-split sensor used in the displacement converter shown in FIG. 7. 1...Light source, 2...Lens, 3...Measurement target surface,
4... Cylindrical lens, 5... 4-split sensor, 6, 10... Half mirror 17... Point light source, 8
゜9... Optical sensor. Figure 1 Section 2 Figure 4 Figure 31 2512! Figure 7 Figure 8 CQ Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] レンズを介して測定対象面に光を照射するとともにこの
測定対象面上に常に焦点が合うように前記レンズの位置
を移動させこの時のレンズの移動量から前記測定対象面
の変位量を測定するようにした変位変換器において、前
記レンズとともに移動する点光源と、受光面の一部に不
感帯を有するとともに等価的に前記点光源と同一位置に
配置され前記レンズとともに移動する光センサと、この
光センサの出力を受けこの出力が最小の値となるように
前記レンズの位置を移動させる自動焦点機構とを具備し
てなる変位変換器。
Light is irradiated onto the surface to be measured through a lens, and the position of the lens is moved so that it is always focused on the surface to be measured, and the amount of displacement of the surface to be measured is measured from the amount of movement of the lens at this time. In the displacement converter, a point light source that moves together with the lens, an optical sensor that has a dead zone on a part of its light receiving surface and is equivalently placed at the same position as the point light source and moves together with the lens, and a light sensor that moves together with the lens, and A displacement converter comprising an automatic focusing mechanism that receives an output from a sensor and moves the position of the lens so that the output becomes a minimum value.
JP22584985A 1985-10-09 1985-10-09 Displacement transducer Granted JPS6283612A (en)

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JPH0558483B2 JPH0558483B2 (en) 1993-08-26

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JP (1) JPS6283612A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0331714A (en) * 1989-06-28 1991-02-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Position detector
US6313915B1 (en) * 1998-08-27 2001-11-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Displacement measuring method and apparatus

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US6313915B1 (en) * 1998-08-27 2001-11-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Displacement measuring method and apparatus

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