JPS6318202A - 電子光学式変位測定装置 - 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】 本発明は、非接触で変位測定を行う電子光学式変位測定
装置に関するものである。

電子光学式変位測定装置は、変位する被測定体を光学系
によって捕捉し、この光学像をイメージディセクタ管の
フォトカソード上に結像させる。

フォトカソードにより光学像を電子像に変換し、この電
子像の変位を電気的に補償して静止させるために必要な
偏向電流の周波数および振幅から被測定体の変位を測定
するものである。かかる変位測定は、被測定体に対して
非接触で実施し得るため被測定体自体に影響を与えない
。したがって、光学的に捕捉可能であれば、雰囲気その
他の測定条件に左右されることなく測定することができ
、条件さえ整えば比較的簡易に正確な変位測定が可能で
ある。

しかし、ここで測定できるのは、絶対変位ではなく、イ
メージディセクタ管のフォトカソード上における光学像
の変位である。したがって、被測定体と電子光学式変位
測定装置との間の距離によって測定される変位の大きさ
が異なる。

本発明の目的は、電子光学式変位測定においてその視野
内の絶対変位を測定することができる電子光学式変位測
定装置を提供することを目的とする。

この目的は、特許請求の範囲に記載の構成を有する電子
光学式変位測定装置、すなわち、変位測定の際に、被測
定体装置における像倍率を電気信号として取り出す像倍
率測定部を有し、該像倍率測定部の出力を変位測定部に
フィードバックすることにより被測定体の絶対変位測定
を行う電子光学式変位測定装置によって達成される。

本発明にかかる電子光学式変位測定装置によれば、任意
視野内における被測定体像の倍率を加味している。した
がって、格別のスケール等を使用することなしに、容易
に被測定体の絶対変位を測定することが可能となる。

以下実施例を示す添付図を参照しつつ本発明にかかる電
子光学式変位測定装置を説明する。

第１図は、本発明にかかる電子光学式変位測定装置の基
本構成を示すブロック図である０図において、被測定体
自体またはこれに付されたターゲット１をレンズ系２に
よって光学的に捕捉し、イメージディセクタ管３のフォ
トカソード面３ａ上に結像させる。イメージデーイセフ
タ管３のフォトカソードでは、光学像を電子像に変換し
、管内のアパーチャ３ｂを通過させる。通過した電子ビ
ームを光電子増倍部（フォトマル）３ｃにおいて増倍し
、アノード３ｄから取り出す。この場合、被測定体のタ
ーゲット１が変動しているにもかかわらず、アノード３
ｄから得られる信号が常に一定であるように、水平軸偏
向コイル４および垂直軸偏向コイル５に必要な信号を印
加すれば、この場合の各偏向信号の周波数及び振幅から
被測定体の変位を測定することができる。各偏向コイル
４及び５への信号は、それぞれ偏向回路６及び７から供
給される。

イメージディセクタ管３のアノード３ｄからの出力は、
プリアンプ８によって適宜レベルに増幅された後、デー
タサンプリング回路９に供給される。このデータサンプ
リング回路９の出力は、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ
）変換器１０を介して処理部１１に供給される。また、
処理部１１からディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部
１２を介して水平軸偏向回路６及び垂直軸偏向回路７に
必要な信号を供給する。この場合の信号を出力装置１３
によって表示・印字等として出力することにより、被測
定体１の変位を測定することができるものである。

被測定体１の近くには像倍率測定装置１４が配設され、
その出力は処理部１１に接続される。像倍率測定センサ
１４は、後述するように電子光学式変位測定装置側から
照射される所定像を受けて信号を処理部１１に伝えると
共に、電子光学式変位測定装置からの照射光線による像
を、適正状態で受は取るように状態制御を行うサーボ系
を内蔵している。このサーボ系に対する制御信号は、処
理部１１から与えられ、受光面が正しく光軸と垂直をな
し、かつ有効測定部の中央付近で受光し得るように制御
される。

第２図は、像倍率測定装置の基本構成を示すもので、レ
ンズ系２を備えたイメージセンサカメラＩＳＯと像倍率
測定センサ１４とから構成される。

イメージセンサカメラＩＳＯは、レンズ系２の光軸上に
適当な構成のイメージセンサ３が配設される。このイメ
ージセンサ３は、第１図における構成では、イメージデ
ィセクタ管３に相当する。またレンズ系２とイメージセ
ンサ３との間には、レンズ系２からの光束を少なくとも
部分的に反射させるための反射部材２１が配設される。

この反射部材２１は点２２を支点とする可動ミラーまた
は固定のビームスプリフタとすることができる。

レンズ系２の光軸に沿った光束が反射部材２１によって
反射される装置にはピュアマット２３が配設され、さら
にその上部には像倍率測定用マークを投光するための光
源２４が配設される。

一方、像倍率測定センサ１４は、レンズ系２の光軸を中
心として光源２４からの光束を受ける面状光センサとし
て構成される。したがって、この像倍率測定センサ１４
は、投影される光学像に相当する電気信号を発生するも
のである。なお、この面状光センサ部分は、前述の処理
部１１からの制御信号に応じてその中心光軸方向が変更
可能であるサーボ系として構成される。このサーボ系は
周知技術をもって構成することができる。制御にあたっ
ては、電子光学式変位測定装置側から照射される光束に
よる像が歪なく正確に形成される方向に指向させる。そ
の結果、像倍率センサ１４の受光面は常に正確に電子光
学式変位測定装置側に指向し、正確な像倍率を測定する
ことが可能となる。

第３図は、本発明にかかる電子光学式変位測定装置の作
用を説明するための光学線図である。ピュアマット２３
上に適宜形状、例えば図示のような四周にわたり等間隔
の多重枠が描かれたマットマーク２５を載置し、光源２
４を点灯する。したがって、マットマーク２５の像がレ
ンズ系２からの距離ｄ、、ｄ２．ｄ、等に応じて２６の
ように形成される。この像を第２図の像倍率センサ１４
で受け、これを電気信号に変換することにより、像倍率
を測定することができる。この場合、像倍率センサ１４
の内蔵するサーボ系により、マットマーク２５の多重枠
像が正確な形状となるように制御することによって、正
確な状態で像倍率を測定することができる。すなわち、
多重枠線が四周にわたり正確な間隔で結像されるように
制御することによって、受光面を光軸に対し正確な垂直
状態に装置づけることができる。このようなサーボ系の
制御は、第１図に示した処理部１１からのｉｌｌ　ｊＴ
’Ｊによって行われる。

なお、像倍率センサ１４による像コントラストを考慮し
、かつ像大きさが最小で明るい装置となるようにレンズ
系２を自動的にまたは手動で調節することにより、レン
ズ系のピン日周整を実施することができる。

このように構成された電子光学式変位測定装置によって
絶対変位を測定するには、以下のように行えばよい。す
なわち、像倍率を示す電気信号を第１図に示した電子光
学式変位測定装置の処理部１１にフィードバックしなが
ら、通常の手法により変位測定を行う。本発明にかかる
電子光学式変位測定装置の処理部１１では、前述のよう
に被測定体１とレンズ系２との間の距離、したがって像
倍率を表すこのフィードバック信号を加味して測定に必
要な信号処理が行われる。その結果、容易に絶対変位の
測定が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる電子光学式変位測定装置の基
本構成を示すブロック図である。 第２図は、本発明にかかる電子光学式変位測定装置の像
倍率測定部の構成図である。 第３図は、像倍率測定原理を示す光学線図である。 図中の主な参照符号の対応は以下の通り。 １：ターゲット　　　２：レンズ系 ３：イメージディセクタ管 ４：水平偏向コイル　５：垂直偏向コイル６：水平偏量
回路　　７：垂直偏向回路８：プリアンプ ９；データサンプリング １１：処理部　　　　１３：出力装置 １４：像倍率測定センサ ２１：反射部材 ２３：ピュアマント

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学的に捕捉した変位被測定体像を電子像に変換し、電
   気的に処理して、被測定体の変位を測定する電子光学式
   変位測定装置において、 変位測定の際に、被測定体装置における像倍率を電気信
   号として取り出す像倍率測定部を有し、該像倍率測定部
   の出力を変位測定部にフィードバックすることにより被
   測定体の絶対変位測定を行うことを特徴とする電子光学
   式変位測定装置。