JPH01105103A - 光学式変位測定装置 - Google Patents
光学式変位測定装置Info
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- JPH01105103A JPH01105103A JP62263103A JP26310387A JPH01105103A JP H01105103 A JPH01105103 A JP H01105103A JP 62263103 A JP62263103 A JP 62263103A JP 26310387 A JP26310387 A JP 26310387A JP H01105103 A JPH01105103 A JP H01105103A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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〕
本発明は、レーザ光などの光を使用してターゲットの変
位量を測定する光学式変位測定装置に関するものである
。
位量を測定する光学式変位測定装置に関するものである
。
この種の光学式変位測定装置の一例としては、ｍ５図に
示す如き装置が実用化されている。図において、ＴＧは
Ｘ、Ｙの二方向（以下、これを変位軸という）に変位す
るターゲット、１はレーザ光などの光を出射する光源、
Ｈ，２２はハーフミラ−１３１、３２はレンズ、４は絞
り、 ５．、５Ｙはフォトダイオードアレイよりなるイ
メージセンサ、６はイメージセンサＳＸ、 Ｓｖの出力
からターゲット丁Ｇの変位量に応じた出力信号を発生す
る信号処理回路である。また、ターゲットＴＧの表面に
は、変位量の検出を容易にするために、格子模様の書か
れた再帰反射性のテープが貼られている。このテープは
格子模様の方向がそれぞれターゲットＴＧの変位軸Ｘ。
示す如き装置が実用化されている。図において、ＴＧは
Ｘ、Ｙの二方向（以下、これを変位軸という）に変位す
るターゲット、１はレーザ光などの光を出射する光源、
Ｈ，２２はハーフミラ−１３１、３２はレンズ、４は絞
り、 ５．、５Ｙはフォトダイオードアレイよりなるイ
メージセンサ、６はイメージセンサＳＸ、 Ｓｖの出力
からターゲット丁Ｇの変位量に応じた出力信号を発生す
る信号処理回路である。また、ターゲットＴＧの表面に
は、変位量の検出を容易にするために、格子模様の書か
れた再帰反射性のテープが貼られている。このテープは
格子模様の方向がそれぞれターゲットＴＧの変位軸Ｘ。
Ｙと一致するように位置決めされている０図に示す装置
は、イメージセンサＳ、、 ＳＹ上にターゲットＴＧの
像を結ばせ、その像の動きをイメージセンサｓＸ、 Ｓ
Ｙにより直接検出するようにしたものである゛。
は、イメージセンサＳ、、 ＳＹ上にターゲットＴＧの
像を結ばせ、その像の動きをイメージセンサｓＸ、 Ｓ
Ｙにより直接検出するようにしたものである゛。
イメージセンサｓ、、 ’ Ｓｖはそれぞれ像の変位軸
Ｘ方向または変位軸Ｙ方向の動きに対して感度を持つよ
うに配置されている。以下、イメージセンサ５翼。
Ｘ方向または変位軸Ｙ方向の動きに対して感度を持つよ
うに配置されている。以下、イメージセンサ５翼。
５Ｖにおいて、感度を持つ方向を検出軸という、すなお
ち、光ａｌｌから出射された光は、ハーフミラ−２１を
介してターゲットＴＧに照射され、ターゲットＴＧによ
り反射された光は、ハーフミラ−２１を通過した後、レ
ンズ３！、絞り４およびレンズ３２を通り、ハーフミラ
−２２で２つに分けられ、それぞれイメージセンサＳＸ
、 ＳＹ上にターゲットτＧの像（格子像）を結ぶ。
ち、光ａｌｌから出射された光は、ハーフミラ−２１を
介してターゲットＴＧに照射され、ターゲットＴＧによ
り反射された光は、ハーフミラ−２１を通過した後、レ
ンズ３！、絞り４およびレンズ３２を通り、ハーフミラ
−２２で２つに分けられ、それぞれイメージセンサＳＸ
、 ＳＹ上にターゲットτＧの像（格子像）を結ぶ。
第６図はイメージセンサＳ、、 ＳＹ上に結像する格子
像における光強度の分布状態と、イメージセンサ５ｘ、
Ｓｖを構成するフォトダイオードアレイとの関係を示
したものである６図は、８素子のフォトダイオード（Ｆ
Ｄ＋ ＝ＰＤｓ ）によりフォトダイオードアレイの１
ピツチを構成する場合を例示している。フォトダイオー
ドアレイをこのように接続すると、フォトダイオードの
配列ピッチＰに応じた空間フィルタ特性を持たせること
ができる。
像における光強度の分布状態と、イメージセンサ５ｘ、
Ｓｖを構成するフォトダイオードアレイとの関係を示
したものである６図は、８素子のフォトダイオード（Ｆ
Ｄ＋ ＝ＰＤｓ ）によりフォトダイオードアレイの１
ピツチを構成する場合を例示している。フォトダイオー
ドアレイをこのように接続すると、フォトダイオードの
配列ピッチＰに応じた空間フィルタ特性を持たせること
ができる。
したがって、フォトダイオード（ＦＤ、 −ＰＤ、 ）
を順次走査すると、光強度の分布（格子像）に応じた信
号波形を得ることができる。ここで、格子像はターゲッ
トＴＧの変位に応じて矢印の方向に移動するので、この
信号波形の位相変化を検出すれば、ターゲットＴＧの変
位量を知ることができる。
を順次走査すると、光強度の分布（格子像）に応じた信
号波形を得ることができる。ここで、格子像はターゲッ
トＴＧの変位に応じて矢印の方向に移動するので、この
信号波形の位相変化を検出すれば、ターゲットＴＧの変
位量を知ることができる。
また、このような光学式変位測定装置では、格子像のピ
ッチをフォトダイオードアレイのピッチと一致させるこ
とにより、空間フィルタの検出信号レベルを高くして、
Ｓ／Ｎを向上させることができる。
ッチをフォトダイオードアレイのピッチと一致させるこ
とにより、空間フィルタの検出信号レベルを高くして、
Ｓ／Ｎを向上させることができる。
しかしながら、このような光学式変位測定装置において
は、イメージセンサＳｘ、 Ｓｖにおける検出軸の方向
と格子像における変位軸ｘ、Ｙの方向とがそれぞれ一致
していないと、例えば第７図に示す如く、フォトダイオ
ードアレイの配列パターンと格子像の縞とが斜めに交差
するようになり、Ｓ／Ｎが低下したり、変位軸Ｘ、Ｙの
分離（クロストーク）が悪くなり、１ｇ定定差差生じて
しまう。
は、イメージセンサＳｘ、 Ｓｖにおける検出軸の方向
と格子像における変位軸ｘ、Ｙの方向とがそれぞれ一致
していないと、例えば第７図に示す如く、フォトダイオ
ードアレイの配列パターンと格子像の縞とが斜めに交差
するようになり、Ｓ／Ｎが低下したり、変位軸Ｘ、Ｙの
分離（クロストーク）が悪くなり、１ｇ定定差差生じて
しまう。
従来、このような格子像の変位軸Ｘ、Ｙとイメージセン
サｓ、、 Ｓｖの検出軸との関係を知る有効な方法はな
く、この種の測定誤差を完全に無くすことはできなかっ
た。
サｓ、、 Ｓｖの検出軸との関係を知る有効な方法はな
く、この種の測定誤差を完全に無くすことはできなかっ
た。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、格子
像の変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定、
表示し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光
学式変位測定装置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。
像の変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定、
表示し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光
学式変位測定装置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。
ＣＨＭ点を解決するための手段〕
本発明の光学式変位測定装置は、格子模様の書かれた再
帰反射性のテープが貼られたターゲットに光を照射する
とともにその反射光を利用してイメージセンサ上にター
ゲットの像を結ばせターゲットの変位に応じた結像の動
きをイメージセンサにより検出するようにした光学式変
位測定装置において、空間フィルタ特性を持つように複
数のフォトダイオードを一列に配置したイメージセンサ
と、このイメージセンサを含む検出光学系をその光軸を
中心として回転可能に支持する支持機構と、前記複数の
フォトダイオードの出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて正弦波状に変化する乗率を乗じて加算する
第１の演算手段と、前記複数のフォトダイオードの出力
にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて余弦波状に
変化する乗率を乗じて加算する第２の演算手段と、これ
ら第１の演算手段の出力ｖ１と第２の演算手段の出力ｖ
寓との比のアークタンジェントｔａｎ−’（Ｖ＋／Ｌ）
を求める第３の演算手段と、前記ｊ１１および第２の演
算手段の出力から〜ｒ石１ＴＴＰ−の演算を行なう第４
の演算手段と、このｆＪ１４の演算手段により得られる
出力の大きさを表示する表示手段とを具備し、前記第３
の演算手段の出力から前記ターゲットの変位量を求める
ことを特徴としたものである。
帰反射性のテープが貼られたターゲットに光を照射する
とともにその反射光を利用してイメージセンサ上にター
ゲットの像を結ばせターゲットの変位に応じた結像の動
きをイメージセンサにより検出するようにした光学式変
位測定装置において、空間フィルタ特性を持つように複
数のフォトダイオードを一列に配置したイメージセンサ
と、このイメージセンサを含む検出光学系をその光軸を
中心として回転可能に支持する支持機構と、前記複数の
フォトダイオードの出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて正弦波状に変化する乗率を乗じて加算する
第１の演算手段と、前記複数のフォトダイオードの出力
にその素子の空間フィルタ上の位置に応じて余弦波状に
変化する乗率を乗じて加算する第２の演算手段と、これ
ら第１の演算手段の出力ｖ１と第２の演算手段の出力ｖ
寓との比のアークタンジェントｔａｎ−’（Ｖ＋／Ｌ）
を求める第３の演算手段と、前記ｊ１１および第２の演
算手段の出力から〜ｒ石１ＴＴＰ−の演算を行なう第４
の演算手段と、このｆＪ１４の演算手段により得られる
出力の大きさを表示する表示手段とを具備し、前記第３
の演算手段の出力から前記ターゲットの変位量を求める
ことを特徴としたものである。
〔作 用ゴ
このように、イメージセンサを構成する複数のフォトダ
イオードの出力を、それぞれその位置に応じた乗数を乗
じて加算し、この出力を利用してターゲットの変位量を
算出するようにすると、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなくなり、スイッチング
ノイズなどの影響を受けない光学式変位測定装置を実現
することができる。また、第４の演算手段により得られ
る出力、ｒＬ７ＴＴ２−はイメージセンサに入射する光
の強度に対応しており、格子像における変位軸の方向と
イメージセンサにおける検出軸の方向とが一致した時に
最大となるので、この出力から変位軸と検出軸とのずれ
を測定することができ、この大きさを表示手段によりモ
ニタしながらイメージセンサを含む検出光学系をその光
軸を中心として回転させれば、検出軸の軸合せを容易に
行なうことができる。
イオードの出力を、それぞれその位置に応じた乗数を乗
じて加算し、この出力を利用してターゲットの変位量を
算出するようにすると、フォトダイオードの出力をスイ
ッチなどにより走査する必要がなくなり、スイッチング
ノイズなどの影響を受けない光学式変位測定装置を実現
することができる。また、第４の演算手段により得られ
る出力、ｒＬ７ＴＴ２−はイメージセンサに入射する光
の強度に対応しており、格子像における変位軸の方向と
イメージセンサにおける検出軸の方向とが一致した時に
最大となるので、この出力から変位軸と検出軸とのずれ
を測定することができ、この大きさを表示手段によりモ
ニタしながらイメージセンサを含む検出光学系をその光
軸を中心として回転させれば、検出軸の軸合せを容易に
行なうことができる。
第１図は本発明の光学式変位測定装置の一実施例を示す
構ｌｊｔ、図である。図において、前記第５図と同様の
ものは同一符号を付して示す、５０はイメージセンサＳ
ｘ、 Ｓｖを含む検出光学系をその光軸を中心として回
転可能に支持する支持機構である。
構ｌｊｔ、図である。図において、前記第５図と同様の
ものは同一符号を付して示す、５０はイメージセンサＳ
ｘ、 Ｓｖを含む検出光学系をその光軸を中心として回
転可能に支持する支持機構である。
また、第２図はこの支持機構５８の一実施例を示す構成
図である０図において、５１は検出光学系が組み込まれ
た筐体、５２はこの筐体５１に取り付けられた回転リン
グ、５３はこの回転リング５ｚを介して筺体５１を回転
可能に支持するガイドである。なお、イメージセンサＳ
、、 ＳＶはその検出軸が光学的に直交するように配置
されている。
図である０図において、５１は検出光学系が組み込まれ
た筐体、５２はこの筐体５１に取り付けられた回転リン
グ、５３はこの回転リング５ｚを介して筺体５１を回転
可能に支持するガイドである。なお、イメージセンサＳ
、、 ＳＶはその検出軸が光学的に直交するように配置
されている。
したがって、この検出光学系をその光軸を中心として回
転させると、イメージセンサ５Ｘ−Ｓｖにおける検出軸
の向きを、同時に格子像における変位軸Ｘ、Ｙの向きに
合おせることができ、検出軸の継合せを容易に行なうこ
とができる。
転させると、イメージセンサ５Ｘ−Ｓｖにおける検出軸
の向きを、同時に格子像における変位軸Ｘ、Ｙの向きに
合おせることができ、検出軸の継合せを容易に行なうこ
とができる。
第３図は本発明の光学式変位測定装置における信号処理
回路の一実施例を示す構成図であり、ターゲットＴＧに
おける２つの変位軸ｘ、Ｙのうち。
回路の一実施例を示す構成図であり、ターゲットＴＧに
おける２つの変位軸ｘ、Ｙのうち。
Ｘ軸方向の変位量に対する測定回路を例示したものであ
る。図において、前記第５図および第６図と同様のもの
は同一符号を付して示す、イメージセンサ５には４つの
フォトダイオード（ＦＤ、〜ＦＤ、 ）を空間フィルタ
の１ピツチとするように接続されている。７Ｉは加算点
であり、フォトダイオード（ＰＤ、〜ＰＤ４）の出力に
その素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に変
化する乗率Ｓｉを乗じて加算する第１の演算手段を構成
している。同様に、加算点７．は、フォトダイオード（
ＰＤ、〜ＰＤ４）の出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて余弦波状に変化する乗率Ｃ１を乗じて加算
する第２の演算手段を構成している。ここで、４つのフ
ォトダイオード（ＰＤ、 −ＦＤ、 ）における空間フ
ィルタ上の位置（位相）およびこれに応じた乗率Ｓｔ、
Ｃｉは、下表のように定められている。
る。図において、前記第５図および第６図と同様のもの
は同一符号を付して示す、イメージセンサ５には４つの
フォトダイオード（ＦＤ、〜ＦＤ、 ）を空間フィルタ
の１ピツチとするように接続されている。７Ｉは加算点
であり、フォトダイオード（ＰＤ、〜ＰＤ４）の出力に
その素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に変
化する乗率Ｓｉを乗じて加算する第１の演算手段を構成
している。同様に、加算点７．は、フォトダイオード（
ＰＤ、〜ＰＤ４）の出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて余弦波状に変化する乗率Ｃ１を乗じて加算
する第２の演算手段を構成している。ここで、４つのフ
ォトダイオード（ＰＤ、 −ＦＤ、 ）における空間フ
ィルタ上の位置（位相）およびこれに応じた乗率Ｓｔ、
Ｃｉは、下表のように定められている。
したがって、ｔｌｌｌの演算手段７１はフォトダイオー
ドＰＤ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗率１および−１
を乗じて加算しており、同様に、第２の演算手段７りは
フォトダイオードＰＤ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗
率１および−１を乗じて加算している。
ドＰＤ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗率１および−１
を乗じて加算しており、同様に、第２の演算手段７りは
フォトダイオードＰＤ、の出力とＦＤ、の出力とを、乗
率１および−１を乗じて加算している。
なお、正弦波状の乗率Ｓｉと余弦波状の乗率Ｃ１におけ
る一般式は１次式のように表わされる。
る一般式は１次式のように表わされる。
５ｉ＝ｓｉｎ （２ｘｋｉ／ｍ）
Ｃｉ＝ｃｏｇ （２ｇｋｉ／ｍ）
ｍ：１ピツチ中のフォトダイオードの数に＝１≦ｋ ＜
ｍ ／ ２を満たす任意整数ｉ：フォトダイオードの
配列順 また、第１および第２の演算手段Ｌ−７ｍから得られる
出力ｖ、、 ｙ、は、 Ｖ＋＝Ｋ ＜’ｚ ｖｉ ｓｉｎ （２ｔｃ ｋ ｉ
／ｍ））Ｖｉ：ｉ番目のフォトダイオードの出力電流
に対応する電流 に：定数 となる。
ｍ ／ ２を満たす任意整数ｉ：フォトダイオードの
配列順 また、第１および第２の演算手段Ｌ−７ｍから得られる
出力ｖ、、 ｙ、は、 Ｖ＋＝Ｋ ＜’ｚ ｖｉ ｓｉｎ （２ｔｃ ｋ ｉ
／ｍ））Ｖｉ：ｉ番目のフォトダイオードの出力電流
に対応する電流 に：定数 となる。
ア。および１□は増幅器、ア。および７゜はアナログ・
ディジタル変換器である。
ディジタル変換器である。
８は演算回路であり、１！１の演算手段ＩＩの出力ｖ１
と第２の演算手段７婁の出力Ｖ、との比のアークタンジ
ェントｔｅａ−’（Ｖ、／Ｖ、）を求める第３の演算手
段と、第１および第２の演算手段７．、 ？、の出力り
。
と第２の演算手段７婁の出力Ｖ、との比のアークタンジ
ェントｔｅａ−’（Ｖ、／Ｖ、）を求める第３の演算手
段と、第１および第２の演算手段７．、 ？、の出力り
。
■、からρ７■７の演算を行なう第４の演算手段とを有
している。ＩＩはメモリ、１３はディジタル・アナログ
変換量である。メモリｌＩには、アナログ・ディジタル
変換器１１，７□を介して演算回路８に供給される出力
Ｖ、、 Ｖ、をアドレス情報として。
している。ＩＩはメモリ、１３はディジタル・アナログ
変換量である。メモリｌＩには、アナログ・ディジタル
変換器１１，７□を介して演算回路８に供給される出力
Ｖ、、 Ｖ、をアドレス情報として。
９ ＝ ｔｓａ−’ （Ｌ／Ｖｓ）
ｒ ” ｏｒ’ｒＴ”ゴｖ７
なる演算データが予め記憶されており、演算回路８はＶ
Ｉ、ｖｓを基にしてこのデータを読み出し、出力する。
Ｉ、ｖｓを基にしてこのデータを読み出し、出力する。
ここで、０はイメージセンサ５Ｋに形成される空間フィ
ルタのピッチを基本波長とするパターンのｊＩｋ次高調
高調波相であり、この値からパターンの位相、すなわち
ターゲットＴＧ （格子像）の変位量を知ることができ
る。また、ｒはイメージセンサ５Ｋに入射する光の強度
に対応して変化するもので、格子像における変位軸の方
向とイメージセンサ５８における検出軸の方向とが一致
した時に最大となる。このため、格子のピッチと空間フ
ィルタのピッチとを一致させておけば、この演算値ｒか
ら変位軸と検出軸とのずれを測定することができる。
ルタのピッチを基本波長とするパターンのｊＩｋ次高調
高調波相であり、この値からパターンの位相、すなわち
ターゲットＴＧ （格子像）の変位量を知ることができ
る。また、ｒはイメージセンサ５Ｋに入射する光の強度
に対応して変化するもので、格子像における変位軸の方
向とイメージセンサ５８における検出軸の方向とが一致
した時に最大となる。このため、格子のピッチと空間フ
ィルタのピッチとを一致させておけば、この演算値ｒか
ら変位軸と検出軸とのずれを測定することができる。
第４図は第１および第２の演算手段７．、７．の出力Ｖ
ｌ、 Ｖｓと位相θおよび演算値ｒとの関係を示す概念
図である０図に示すように、■、とＶ、とは１０位相の
具なるベクトルとなり、その合成ベクトルＶ、の位相θ
が格子像の位相となる。また、ベクトルＶ、の長さｒが
イメージセンサＳ８に入射する光の強度を表すしている
。したがって、空間フィルタのピッチなＰとすれば、タ
ーゲットＴＧの変位量Ｘは、 ｘ＝（Ｐ／２π）θ として求められる。この変位量Ｘはディジタル・アナロ
グ変換器８．を介して出力される。
ｌ、 Ｖｓと位相θおよび演算値ｒとの関係を示す概念
図である０図に示すように、■、とＶ、とは１０位相の
具なるベクトルとなり、その合成ベクトルＶ、の位相θ
が格子像の位相となる。また、ベクトルＶ、の長さｒが
イメージセンサＳ８に入射する光の強度を表すしている
。したがって、空間フィルタのピッチなＰとすれば、タ
ーゲットＴＧの変位量Ｘは、 ｘ＝（Ｐ／２π）θ として求められる。この変位量Ｘはディジタル・アナロ
グ変換器８．を介して出力される。
９は演算回路８から得られる演算値ｒの大きさを表示す
る表示手段である。すなおち、表示手段９によりｒの大
きさをモニタしながら、この表示が最大となるように検
出光学系（支持機構５０の角度を調整すれば、イメージ
センサｓ、、 Ｓｖにおける検出軸の方向を格子像にお
ける変位軸ｘ、Ｙの方向に合わせることができ、検出軸
の軸合せを容易に行なうことができる。
る表示手段である。すなおち、表示手段９によりｒの大
きさをモニタしながら、この表示が最大となるように検
出光学系（支持機構５０の角度を調整すれば、イメージ
センサｓ、、 Ｓｖにおける検出軸の方向を格子像にお
ける変位軸ｘ、Ｙの方向に合わせることができ、検出軸
の軸合せを容易に行なうことができる。
なお、上記の説明においては、演算回路８としてメモリ
８Ｉを使用したテーブルを例示したが、演算回路８の形
式はこれに限られるものではない。
８Ｉを使用したテーブルを例示したが、演算回路８の形
式はこれに限られるものではない。
また、第１図においては、イメージセンサＳ、、 Ｓ。
を含む検出光学系を回転させる場合を例示したが。
測定装置全体を回転させるようにしても良い、さらに、
第３図においては、Ｘ軸方向の変位を測定する回路のみ
を例示したが、Ｙ軸方向の変位を測定する回路も同様の
構成を有するものである。
第３図においては、Ｘ軸方向の変位を測定する回路のみ
を例示したが、Ｙ軸方向の変位を測定する回路も同様の
構成を有するものである。
以上説明したように１本発明の光学式変位測定装置では
、格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたタ
ーゲットに光を照射するとともにその反射光を利用して
イメージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲット
の変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出
するようにした光学式変位測定装置において、空間フィ
ルタ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に
配置したイメージセンサと、このイメージセンサを含む
検出光学系をその光軸を中心として回転可能に支持する
支持機構と、前記複数のフォトダイオードの出力にその
素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に変化す
る乗率を乗じて加算する第１の演算手段と、前記複数の
フォトダイオードの出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて余弦波状に変化する乗率を乗じて加算する
第２の演算手段と、これら第１の演算手段の出力Ｖ。
、格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたタ
ーゲットに光を照射するとともにその反射光を利用して
イメージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲット
の変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出
するようにした光学式変位測定装置において、空間フィ
ルタ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に
配置したイメージセンサと、このイメージセンサを含む
検出光学系をその光軸を中心として回転可能に支持する
支持機構と、前記複数のフォトダイオードの出力にその
素子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に変化す
る乗率を乗じて加算する第１の演算手段と、前記複数の
フォトダイオードの出力にその素子の空間フィルタ上の
位置に応じて余弦波状に変化する乗率を乗じて加算する
第２の演算手段と、これら第１の演算手段の出力Ｖ。
と第２の演算手段の出力ｖｓとの比のアークタンジェン
トｔｅａ−’ （Ｖｔ／Ｖｔ）を求める第３の演算手段
と、前記第１および第２の演算手段の出力から、ｒＬ１
ＴＴ２−の演算を行なう第４の演算手段と、この第４の
演算手段により得られる出力の大きさを表示する表示手
段とを具備し、前記第３の演算手段の出力から前記ター
ゲットの変位量を求めるようにしているので、フォトダ
イオードの出力をスイッチなどにより走査する必要がな
く、スイッチングノイズなどの影響を受けることなくタ
ーゲットの変位量を測定することができる。また、第４
の演算手段の出力はイメージセンサに入射する光の強度
に対応しているので、この出力を利用すれば、格子像の
変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定、表示
し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光学式
変位測定装置を簡単な構成により実現することができる
。
トｔｅａ−’ （Ｖｔ／Ｖｔ）を求める第３の演算手段
と、前記第１および第２の演算手段の出力から、ｒＬ１
ＴＴ２−の演算を行なう第４の演算手段と、この第４の
演算手段により得られる出力の大きさを表示する表示手
段とを具備し、前記第３の演算手段の出力から前記ター
ゲットの変位量を求めるようにしているので、フォトダ
イオードの出力をスイッチなどにより走査する必要がな
く、スイッチングノイズなどの影響を受けることなくタ
ーゲットの変位量を測定することができる。また、第４
の演算手段の出力はイメージセンサに入射する光の強度
に対応しているので、この出力を利用すれば、格子像の
変位軸とイメージセンサの検出軸とのずれを測定、表示
し、検出軸の軸合せを容易に行なうことのできる光学式
変位測定装置を簡単な構成により実現することができる
。
第１図〜第３図は本発明の光学式変位測定装置の一実施
例を示す構成図、第４図は第１および第２の演算手段ｙ
、、 ７−の出力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値ｒ
との関係を示す概念図、１１５図〜第７図は従来の光学
式変位測定装置の一例を示す構成図およびその動作説明
図である。 ＴＧ・・・・・・ターゲット、１・・・・・・光源、２
１．２２・・・・・・ハーフミラ−１３１，３ト・・・
・・レンズ、４・・・・・・絞り、５ｘ。 ５Ｖ・・・・・・イメージセンサ、６・・・・・・信号
処理回路、ＰＤ、〜ＰＤ、・・・・・・フォトダイオー
ド、５０・・・・・・支持機構、５１・・・・・・置体
、５２・・・・・・回転リング、５３・・・・・・ガイ
ド、７．、 ？、・・・・・・第１および第２の演算手
段、７目。 ７□・・・・・・増幅器、７゜１７ｓｔ・・・・・・ア
ナログ・ディジタル変換器、８・・・・・・演算回路、
８Ｉ・・・・・・メモリ、８１・・・・・ディジタル・
アナログ変換器、９・・・・・・表示手段。 第１図 アθ 箔 ２ 図 第３図 第４図
例を示す構成図、第４図は第１および第２の演算手段ｙ
、、 ７−の出力Ｖ、、 Ｖ、と位相θおよび演算値ｒ
との関係を示す概念図、１１５図〜第７図は従来の光学
式変位測定装置の一例を示す構成図およびその動作説明
図である。 ＴＧ・・・・・・ターゲット、１・・・・・・光源、２
１．２２・・・・・・ハーフミラ−１３１，３ト・・・
・・レンズ、４・・・・・・絞り、５ｘ。 ５Ｖ・・・・・・イメージセンサ、６・・・・・・信号
処理回路、ＰＤ、〜ＰＤ、・・・・・・フォトダイオー
ド、５０・・・・・・支持機構、５１・・・・・・置体
、５２・・・・・・回転リング、５３・・・・・・ガイ
ド、７．、 ？、・・・・・・第１および第２の演算手
段、７目。 ７□・・・・・・増幅器、７゜１７ｓｔ・・・・・・ア
ナログ・ディジタル変換器、８・・・・・・演算回路、
８Ｉ・・・・・・メモリ、８１・・・・・ディジタル・
アナログ変換器、９・・・・・・表示手段。 第１図 アθ 箔 ２ 図 第３図 第４図
Claims (1)
- 格子模様の書かれた再帰反射性のテープが貼られたター
ゲットに光を照射するとともにその反射光を利用してイ
メージセンサ上にターゲットの像を結ばせターゲットの
変位に応じた結像の動きをイメージセンサにより検出す
るようにした光学式変位測定装置において、空間フィル
タ特性を持つように複数のフォトダイオードを一列に配
置したイメージセンサと、このイメージセンサを含む検
出光学系をその光軸を中心として回転可能に支持する支
持機構と、前記複数のフォトダイオードの出力にその素
子の空間フィルタ上の位置に応じて正弦波状に変化する
乗率を乗じて加算する第１の演算手段と、前記複数のフ
ォトダイオードの出力にその素子の空間フィルタ上の位
置に応じて余弦波状に変化する乗率を乗じて加算する第
２の演算手段と、これら第１の演算手段の出力Ｖ＿１と
第２の演算手段の出力Ｖ＿２との比のアークタンジェン
トｔａｎ＾−＾１（Ｖ＿１／Ｖ＿２）を求める第３の演
算手段と、前記第１および第２の演算手段の出力から√
Ｖ＿１＾２＋Ｖ＿２＾２の演算を行なう第４の演算手段
と、この第４の演算手段により得られる出力の大きさを
表示する表示手段とを具備し、前記第３の演算手段の出
力から前記ターゲットの変位量を求めることを特徴とす
る光学式変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263103A JPH01105103A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263103A JPH01105103A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105103A true JPH01105103A (ja) | 1989-04-21 |
| JPH0575328B2 JPH0575328B2 (ja) | 1993-10-20 |
Family
ID=17384865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263103A Granted JPH01105103A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 光学式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01105103A (ja) |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62263103A patent/JPH01105103A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575328B2 (ja) | 1993-10-20 |
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