JPH01320430A - 光学式変位検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象物の表面に検出光を集中的に照射し、対
象物表面からの反射光の到達位置の変位に基づいて、対
象物が検出光の進行方向において移動したか否か、対象
物表面が傾いたか否か、あるいは移動もしくは傾きの量
等、対象物の変位を検出する光学式変位検出装置に関す
るものであり、特に、対象物の変位の検出精度を向上さ
せる技術に関するものである。

〔従来の技術］ 上記光学式変位検出装置は一般に、（ａ）検出光を発す
る光源と、ｂ）その検出光が対象物表面で反射された反
射光を受け、その反射光の入射位置を検出する光検出素
子と、（Ｃ）その素子からの検出信号に基づいて反射光
の入射位置変位を求め、その入射位置変位に基づいて対
象物の変位を検出する変位検出手段とを含むように構成
される。

光学式変位検出装置の一つとして第４図に示す光学式変
位計が既に知られている。これは、（ａ）各々が共同し
て検出光たるレーザ光りを対象物０の表面に照射するレ
ーザ駆動回路１００．半導体レーザ１０２および投光レ
ンズ１０４と、（ｂ）レーザ光りが対象物表面で乱反射
された乱反射光Ｒを集光する受光レンズ１０６と、（Ｃ
）その受光レンズ１０６によって集光された乱反射光Ｒ
を受光する受光面を有し、受光面上における乱反射光Ｒ
の入射位置を検出する光検出素子１１０と、（ｄ）その
光検出素子１１０からの検出信号に基づいて入射位置変
位量を算出し、その入射位置変位量に応じて対象物Ｏの
レーザ光りの進行方向における移動１ｓを算出する移動
量算出手段１１２を含み、かつ、半導体レーザ１０２．
投光レンズ１０４．受光レンズ１０６および光検出素子
１１０が一定の相対位置関係で当該変位計のフレーム１
１４に固定されたものである。すなわち、本従来例にお
いては、レーザ駆動回路１００および半導体レーザ１０
２が光源であり、移動量算出手段１１２が変位検出手段
なのである。

この種の光学式変位計（以下、乱反射光型変位計という
。）は測定に先立って、対象物Ｏから一定の基準距離Ｄ
０だけ離れた基準位置Ｐ０に位置決めされ、半導体レー
ザ１０２から対象物表面に照射されたレーザ光りのうち
、対象物表面からの乱反射光Ｒが光検出素子１１０の受
光面に垂直に入射し、その乱反射光Ｒが受光面上の予め
定められた基準入射位置に到達するようにされる。

対象物０が基準位置Ｐ０からレーザ光りの進行方向にお
いて移動した場合には、乱反射光Ｒの入射位置が、レー
ザ光りの光軸と乱反射光Ｒの進行方向との双方を含む平
面内において、基準入射位置から対象物Ｏの移動量Ｓに
対応する量だけ変位する。したがって、乱反射光Ｒの基
準入射位置からの入射位置変位量が判れば、その値から
対象物０の移動ＩＳ、ひいては当該変位計との現在距離
りを算出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記乱反射光型変位計においては、光検出素子に達する
光が対象物表面での乱反射光であるから、光検出素子に
よって検出される光は強度が弱くてＳＮ比が低いものと
なり、対象物の移動量の測定精度を十分に高めることが
できない。

これに対して、対象物表面からの正反射光を利用して対
象物の移動量を検出すれば、光検出素子によって検出さ
れる光のＳＮ比が向上して測定精度が向上する。しかし
、この場合、正反射光の到達位置は対象物表面の傾きに
よって大きな影響を受けるから、移動量測定時に対象物
表面に傾きが発生した場合には検出精度に誤差が含まれ
るという事態が生ずる。

そこで、本発明は、対象物表面からの正反射光を利用し
て対象物の変位を、移動に係る変位と傾きに係る変位と
に分けて検出し得る光学式変位検出装置を提供すること
を課題として為されたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、前記光源、光検出素子および変位検出
手段を含む光学式変位検出装置に、前記検出光を一基準
平面内で互いに一定角度を成して進行する第１および第
２検出光に分割し、両検出光をそれぞれ対象物表面にほ
ぼ等しい角度で斜めにかつ集中的に照射する光分割器を
設けるとともに、光検出素子を、第１および第２検出光
が対象物表面で正反射された第１および第２正反射光を
それぞれ受け、各正反射光の入射位置を検出する第１お
よび第２光検出素子から成るものとし、さらに、変位検
出手段を、第１および第２光検出素子からの検出信号に
基づいて第１および第２正反射光の入射位置変位を求め
、それら両入射位置変位に基づいて対象物の変位を検出
するものとしたことにある。

また、互いに直角な２つの基準平面内での傾きをそれぞ
れ検出する必要がある場合には、上記光分割器を、検出
光を第１および第２検出光に加えて、第１基準平面とし
ての上記一基準平面と直交する第２基準平面内で互いに
一定角度を成して進行する第３および第４検出光にも分
割し、それら第３および第４検出光をそれぞれ対象物表
面にほぼ等しい角度で斜めにかつ集中的に照射するもの
とするとともに、それら第３および第４検出光が対象物
表面で正反射された第３および第４正反射光を受け、各
正反射光の入射位置を検出する第３および第４光検出素
子を含むものとし、さらに、上記変位検出手段を、第３
および第４光検出素子からの検出信号に基づいて第３お
よび第４正反射光の入射位置変位をも求め、第１および
第２正反射光の入射位置変位に基づいて第１基準平面内
での対象物表面の傾きを検出するとともに、第３および
第４正反射光の入射位置変位に基づいて第２基準平面内
での対象物表面の傾きを検出する傾き検出手段を含むも
のとすることが望ましい。

〔作用］ 本発明に係る光学式変位検出装置においては、第１およ
び第２検出光がそれぞれ対象物表面の第１および第２照
射位置に互いにほぼ等しい入射角で斜めに照射され、そ
れら両検出光の対象物表面での第１および第２正反射光
がそれぞれ第１および第２光検出素子に入射する。

したがって、当該検出装置と対象物表面とが互いに傾く
ことなく、すなわち、第１および第２検出光の対象物表
面への入射角が互いに完全に等しく保たれつつ、対象物
と検出装置とが接近・離間する単純移動状態では、それ
に伴って、第１および第２正反射光が互いに逆方向に等
しい距離ずつ移動する結果、第１正反射光の第１光検出
素子への入射位置（第１入射位置）および第２正反射光
の第２光検出素子への入射位置（第２入射位置）も互い
に逆方向に等しい距離ずつ変位することとなる。このと
きの各入射位置の変位量は対象物の移動量に対応する。

これに対して、対象物が移動することなく、第１および
第２検出光の光軸を含む基準平面内での対象物表面の角
度が小角度変化する単純傾き状態、すなわち、対象物表
面が第１および第２照射位置の中央となる基準位置を回
転中心として上記基準平面内で小角度回転する状態（説
明上、対象物表面は基準平面内においてのみ回転し、そ
れと直角な平面内においては回転しないものとする。）
では、第１および第２正反射光がそれぞれ第１および第
２照射位置を回転中心として互いに同方向に等しい角度
で回転する結果、第１および第２入射位置が共に同じ方
向にほぼ等しい距離変位することとなる。

このときの第１および第２入射位置変位量は、対象物表
面の角度変化量に対応する真正の入射位置変位量、すな
わち、対象物表面の前記基準位置を照射位置として第１
および第２検出光とそれぞれ平行な検出光を照射した状
態で、対象物表面を、基準位置を一定に保ちつつその基
準位置を回転中心として小角度回転させた場合に得られ
るはずの入射位置変位量とは厳密には一致しない。これ
は、対象物表面の傾きによって、第１および第２照射位
置の一方がそれに対応する光検出素子に近づくのに対し
て、他方がそれに対応する光検出素子から遠ざかってし
まうことや、例えば、第１および第２光検出素子の入射
面が、検出装置と正対する平面と平行に配置されている
場合には、対象物表面の傾きによって、第１および第２
正反射光の−方とそれに対応する光検出素子の入射面と
の成す角度が、傾き発生前の状態より傾き発生後のほう
が大きくなるのに対して、第１および第２正反射光の他
方とそれに対応する光検出素子の入射面との成す角度が
、小さくなってしまうことが原因である。しかし、傾き
変化量が小さい場合には、第１および第２入射位置変位
量が共に真正の人、射位置変位量と等しいとみなすこと
ができる。

したがって、対象物が測定開始位置から測定終了位置ま
で移動するとともに、対象物表面の傾きが測定開始時と
測定終了時とで互いに異なった場合には、移動と傾きと
が重なって発生したと考えることができ、第１および第
２入射位置変位量（測定開始時から測定終了時までに第
１および第２入射位置がそれぞれ変位したＮ）のいずれ
か一方が、対象物の移動量に対応する入射位置変位量（
以下、移動に係る変位量という。）と対象物表面の傾き
変化量に対応する入射位置変位量（以下、傾きに係る変
位量という。）との和となるのに対して、他方が、移動
に係る変位量と傾きに係る変位量との差となる。

以下、これらの変位量に基づいて、対象物の移動の有無
および移動量と、対象物表面の傾き発生の有無とをそれ
ぞれ検出する場合に好適な本発明の詳細な説明する。

まず、対象物の移動の有無および移動量、正確には、当
該対象物の前記基準位置と変位計との距離変化の有無お
よび変化量を測定したい場合には、変位検出手段を、第
１および第２入射位置変位量の平均値を算出し、その平
均値の変化の有無から移動の有無を検出する移動有無検
出手段と、平均値の変化量から移動量を算出する移動量
算出手段とを含むものとする。両変位量の平均を取れば
、第１入射位置の傾きに係る変位量と、第２入射位置の
傾きに係る変位量とが互いに打ち消し合う結果、移動に
係る変位量のみを取り出すことができるのである。

また、対象物表面の角度が変わったか否か、すなわち、
対象物表面に傾きが発生したか否かを検出したい場合に
は、変位検出手段を、第１および第２入射位置変位量の
差を算出し、その値が０であれば傾きが発生しなかった
と判定し、０でなければ傾きが発生したと判定する傾き
検出手段を含むものとする。第１および第２入射位置変
位量の差を取れば、第１入射位置の移動に係る変位量と
第２入射位置の移動に係る変位量とが互いに打ち消し合
う結果、傾き角度の変化に対応する入射位置変位量（傾
きに係る変位量）のみを取り出すことができるのである
。

〔発明の効果〕

このように、本発明に従えば、対象物表面からの第１お
よび第２正反射光の、第１および第２光検出素子への入
射位置の変位量に基づいて、対象物の移動と傾きとを分
けて検出し得るから、対象物の変位の検出精度が向上す
るという効果が得られる。

例えば、前述の、変位検出手段が移動量算出手段を含む
態様においては、対象物の移動量を対象物表面からの正
反射光を利用して測定するのにも関わらず、対象物表面
の角度変化とはほぼ無関係に、対象物の移動量を正確に
測定することができ、測定時に対象物表面に傾きが生じ
ても移動量の測定精度が良好に維持されるという効果も
得られる。

なお、今までの説明は、対象物表面の角度変化量が小さ
く、対象物表面が傾くことによって発生する第１および
第２入射位置の変位量が前記傾きに係る変位量と等しい
とみなし得るとの前提の下に為されているが、角度変化
量がそれより大きい場合であっても、対象物表面に１つ
の検出光を照射することにより、対象物表面での正反射
光の変位量に基づいて対象物の移動量を測定する場合に
比べれば、対象物表面の角度変動によって生ずる検出誤
差が小さく抑えられるという効果が得られる。

また、前述の、変位検出手段が傾き検出手段を含む態様
においては、１個の検出装置で対象物表面の傾きを検出
することが可能となり、測定費用が少なくて済むととも
に、測定作業が容易となる効果が得られる。

さらに、本態様においては、対象物表面の傾きを検出す
る際、対象物が移動しても傾きの検出に支障を来すこと
はないという効果も得られる。

なお、変位検出手段が移動量算出手段を含む態様の説明
において、対象物表面が前記基準平面内においてのみ回
転し、それとは直角な平面内においては回転しないもの
としたが、その直角な平面内においても回転する結果、
第１および第２入射位置が基準平面と交差する方向に変
位する場合には、各入射位置が基準平面と平行な方向に
変位した長さを入射位置変位量として取り扱うようにす
ればよい。このようにすれば、第１および第２入射位置
変位量が、対象物表面の基準平面内での傾きに係る変位
量となる。

また、前記第３および第４光検出素子を含む態様によれ
ば、一基準平面内での１頃きのみならず、その基準平面
と直交する別の基準平面内での傾きをも検出することが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例である光学式変位計を示す。図
において１０が、波長λのレーザ光を回折格子１２へ照
射するレーザ発生装置である。回折格子１２は多数のス
リットが一直線方向に一定の格子ピッチＰで並ぶ１次元
のものであり、この回折格子１２によりレーザ光の回折
光が発生させられ、それら回折光のうち±１次回折光が
それぞれレーザ光り、、Ｌ、とされて測定対象たる対象
物０の平らな表面に到達するようになっている。

±１次回折光の出射角φは、５ｉｎ−’（λ／Ｐ）で表
されるから、回折格子１２の格子ピッチＰおよびレーザ
光の波長λが、出射角φが所定角度となるように選定さ
れている。なお、１４は、回折格子１２からの０次回折
光が対象物表面に到達することを防止するトラップであ
る。すなわち、本実施例においては、レーザ発生装置１
０が検出光たるレーザ光を発する光源であり、回折格子
１２が光分割器であり、レーザＬ、、Ｌ２がそれぞれ第
１および第２検出光なのである。

光学式変位計には、レーザ光り、、Ｌ、の進行方向との
成すそれぞれの角度が共に一定角度αとなる仮想の測定
基準平面が定められており、光学式変位計は測定に先立
って、対象物表面がその測定基準平面とほぼ平行となる
ように位置決めされる。つまり、光学式変位計は測定に
先立って、レーザＬ、、Ｌ、が対象物表面に共にほぼ入
射角αで入射するように位置決めされるのである。

回折格子１２の両側にそれぞれ光検出素子１６と１８と
が配置され、レーザ光Ｌ１０対象物表面での正反射光Ｒ
，が光検出素子１６の受光面に、レーザ光Ｌ２の対象物
表面での正反射光Ｒ２が光検出素子１８の受光面に入射
するようになっている。両光検出素子１６．１８の受光
面は測定基準平面と平行、かつ、測定基準平面から等距
離とされている。

各光検出素子１６．１８は、受光面に各正反射光Ｒ，，
Ｒ，が入射すると、それら正反射光Ｒ＋。

Ｒｚの光点の、レーザ光し＋、Ｌｚ双方の光軸を含むレ
ーザ光基準平面と平行な方向における受光面上の位置を
表す位置信号を出力するようになっている。位置信号の
大きさは、光点位置が回折格子１２に向かうにつれて増
大するように定められている。つまり、本実施例におい
ては、対象物表面がレーザ光基準平面内で傾くのに併せ
て、その平面とは直角な平面内で傾くことがあっても、
傾き発生前と傾き発生後とでそれぞれ得られる２つの位
置信号の差は、対象物表面がレーザ光基準子　　　　゛
面内でのみ傾いたと仮定した場合に得られるべき位置信
号の差とほぼ一致するようにされているのである。

対象物Ｏが位置Ｐゆに位置し、そこでの対象物表面が測
定基準平面と一致している場合には、正反射光Ｒ３の光
検出素子１６上における第１光点が点Ａ０に位置し、正
反射光Ｒ２の光検出素子１８上における第２光点が点Ｂ
０に位置する。この状態から、対象物Ｏが変位計に移動
１ｓで接近して位置Ｐ１に達し、そこでの対象物表面も
測定基準平面と一致している場合には、第１光点が点Ａ
０から図において左方向に離れた点Ａ、に、第２光点が
点Ｂ０から右方向に離れた点Ｂ、＜変位する。

このとき、対象物表面の移動量Ｓは図の三角形ＩＪＫの
高さと等しく、また、三角形ＩＪＫの底辺ＩＪの長さは
点Ａ０と点Ａ、との距離（以下、（Ａｏ　ＡＩ　：ｌで
表す。他の距離についても同じとする。）とも（Ｂａ　
Ｂ＋　）とも等しいから、移動量Ｓは出射角φを用いて
（Ａｏ　ＡＩ　）　／　（２ｔ　ａｎφ）あるいは（Ｂ
ＯＢ＋　）／　（２ｔａｎφ）と表すことができる。

対象物表面は一般には基準測定平面と正確に平行とはな
らない。そこで、第１図に示すように、位置Ｐ０におい
ては対象物表面がそれとレーザ光ＬＩ、Ｌｚの二等分線
ＬＤとの交点を中心に図において反時計方向に小角度Δ
θ。回転した状態にあり、位置Ｐ１においては時計方向
に小角度Δθ１回転した状態となったと仮定する。

この場合、まず、位置Ｐ０においては、正反射光ＲＩ、
Ｒｚがそれぞれ対象物表面における第１および第２照射
位置を回転中心として互いに同方向に等しい角度で回転
する結果、第１光点が点Ａ０から図において左方向に離
れた点Ａ。′に変位し、一方、第２光点も点Ｂ。から上
記と同じ左方向に離れた点８０　“に変位する。このと
き、第１照射位置が光検出素子１６の位置信号が増大す
る方向にずれるのに対し、第２照射位置は光検出素子１
６の位置信号が減少する方向にずれ、かつ、正反射光Ｒ
Ｉと光検出素子１６の受光面との成す角度（回折格子１
２の側の角度）は、対象物表面が測定基準平面と一致し
て変位計に正対する正対状態より、対象物表面がΔθ。

回転した傾き状態のほうが大きくなるのに対し、正反射
光Ｒ２と光検出素子１８の入射面との成す角度（回折格
子１２の側の角度）は、正対状態の場合より傾き状態の
場合のほうが小さくなるため、（ＡｏＡｏ　　°〕とＣ
ＢｏＢｅ　　ｔｌとは厳密には一致しない。しかし、傾
き角度Δθ。が小さく、しかも、レーザ光Ｌ１゜Ｌ２の
対象物表面への入射角αが９０度に近いことから、（Ａ
ＯＡＯ’　）と（Ｂ、Ｂ、　　−とが互いに等しく、共
に対象物表面の傾き変化量に対応する光点変位量とみな
すことができる。

したがって、点Ａ。′および点Ｂ。′の位置はそれぞれ
次式（１）および（２）で表される。

ＡＯ’＝Ａ、　十Ｃ（Δθ。）・・・・・（１）Ｂ、’
＝Ｂ、−Ｃ（Δθ。）・・・・・（２）ただし、Ｃ（Δ
θ。）は、位置Ｐ０において、対象物表面が角度Δθ。

たけ回転することに対応する光点変位量を表す。

位置Ｐ１においても位置Ｐ０におけると同様に考えられ
、点Ａｌ　ｌおよび点Ｂ、＋の位置はそれぞれ次式（３
）および（４）で表される。

Ａ、’＝Ａ、−Ｄ　（Δθ、）　　　・・・・・（３）
Ｂ、’＝Ｂ、＋Ｄ　（Δθ、）　　　・・・・・（４）
ただし、Ｄ（Δθ１）は、位置Ｐ１において、対象物表
面が角度Δθ、だけ回転することに対応する光点変位量
を表す。

光検出素子１６．１８には移動量算出装置２゜が接続さ
れている。この移動量算出装置２ｏは、■各光検出素子
１６．１８の、位置Ｐ１における位置信号から位置Ｐ０
における位置信号を差し引くことによって第１および第
２光点の変位量をそれぞれ算出し、■両変位量の平均値
を算出し、さらに、■その平均値に応じて移動１ｓを算
出する。

平均値には対象物表面の傾き変化に応じて発生した変位
量Ｃ（Δθ。）およびＤ（Δθ１）が含まれず、平均値
が移動−１ｓにのみ対応する真正の光点変位量、すなわ
ち、（Ａｌｌ　ＡＩ　３または（Ｂ。

ＢＩ３となる。このように、本実施例においては、対象
物表面に傾きが発生したか否かに関わらず、真正の光点
変位量が得られるのである。すなわち、本実施例におい
ては、移動量算出装置２０が対象物の移動量Ｓを算出す
る変位検出手段なのである。

なお、以上の説明は、対象物Ｏが当該変位計に接近する
場合についてであるが、変位計から離間する場合につい
ても同様である。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
対象物Ｏの移動量Ｓが対象物表面での正反射光Ｒ＋、Ｒ
ｚを利用して測定されるから、光検出素子１６．１８の
正反射光Ｒ，，Ｒ２の第１および第２光点の位置検出精
度が向上し、ひいては対象物０の移動１ｓの測定精度が
向上する効果が得られる。

また、本実施例においては、移動量Ｓを測定するに当た
って、変位計を、対象物Ｏが変位計から一定距離Ｄ０離
れた測定基準位置に位置し、かつ、変位計と正対するよ
うに位置決めすることは不可欠でなくなり、測定が容易
である。ただし、変位計を測定に先立って、対象物が測
定基準位置となるように位置決めすれば、変位計と測定
基準位置との距離Ｄ０と、移動制御装置２０によって算
出された移動量Ｓとから、変位計と対象物０との現在距
離を算出することが可能となる。なお、この場合、上記
位置決め時に変位計を対象物表面に正対させることは不
可欠ではない。

また、本実施例においては、第１および第２光点の変位
量さえ取り出されればよいから、第１および第２光点が
それぞれ光検出素子１６．１８の受光面上において、回
折格子１２の中心から等距離に位置する場合に、光検出
素子１６．１８の位置信号の大きさが互いに等しくなる
ように、両光検出素子１６．１８と回折格子１２との相
対位置を定める必要はなく、それら光検出素子１６，１
８等の配設が容易である。

ただし、両光検出素子１６．１８を回折格子１２の中心
から所定のかつ互いに等しい距離の位置に高い精度で配
置することにより、位置信号の大きさが変位計と対象物
との距離に応じた所定の大きさとなるようにし、その上
で、第１光点の位置信号と第２光点の位置信号との平均
値を算出すれば、変位計と対象物Ｏとの現在距離を算出
するために、測定開始時に変位計を測定基準平面から所
定の距離の位置に位置決めすることが不要となる。

さらに、本実施例においては、レーザ発生装置１０から
のレーザ光を、互いに出射角φおよび強度が等しくなる
状態で分割するために回折格子１２が用いられており、
それによって、光分割器の構造が簡素化されるとともに
装置コストが低減する効果が得られる。

なお、以上詳記した実施例においては、光検出素子１６
．１８の受光面が測定基準平面と平行とされているが、
両受光面を、対象物表面が測定基準平面と平行である場
合に得られるはずの正反射光Ｒ，，Ｒ，が垂直に入射す
る角度で配置することができる。このようにすれば、対
象物表面に傾きが発生した場合の光点変位量が第１光点
と第２光点とで互いに高い精度で等しくなり、測定精度
が向上する効果が得られる。なお、この態様は、対象物
表面の傾き変化量が比較的大きい場合に特に有意義であ
る。

第２図は、本発明を、対象物表面の傾きを高い精度で防
止しつつ対象物を移動させる平行移動装置に適用した場
合の実施例を示す。

図において３０が、対象物Ｏをそれの表面に直角な方向
に移動させる移動機構、３２がその移動機構３０の作動
状態を制御する移動制御装置である。また、３４．３６
がそれぞれ対象物表面のＸ方向とＸ方向とにおける傾き
角度を修正するＸ方向およびＸ方向角度修正機構であり
、それらは移動機構３０と一体的に移動可能に設けられ
ている。

なお、Ｘ方向およびＸ方向は対象物表面に平行であり、
かつ互いに直交する方向である。各角度修正機構３４．
３６はそれぞれＸ方向およびＸ方向角度修正制御装置４
０．４２によって制御され、各制御装置４０．４２はそ
れに供給される修正信号に応じて各角度修正機構３４．
３６を作動させる。移動機構３０および角度修正機構３
４．３６はいずれも圧電素子を駆動源とするものである
。

対象物表面には前記実施例と同様にレーザ発生装置１０
が発したレーザ光が照射される。レーザ発生装置ｌＯと
対象物表面との間に光分割器としての回折格子４４が設
けられているが、これは前記実施例の回折格子１２とは
異なり、第３図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ−例を示
すように、Ｘ方向およびＸ方向にそれぞれ多数のスリッ
トが並ぶ２次元のものとされている。この回折格子４４
により、レーザ発生装置１０が発したレーザ光がレーザ
光り、、Ｌ、に加えてレーザ光り、、Ｌ、にも分割され
る。このとき、レーザ光り、、Ｌ、の対象物表面への照
射位置がＸ方向に、し＝ザ光Ｌ３．Ｌ４の対象物表面へ
の照射位置がＸ方向に並ぶ。レーザ光り、、Ｌ、の対象
物表面での正反射光Ｒ３゜Ｒ２は前記実施例と同様に光
検出素子１６．１８に入射し、一方、レーザ光Ｌ３．Ｌ
、の対象物表面での正反射光Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ光検
出素子４６．４８に入射する。それら光検出素子４６゜
４８の受光面は光検出素子１６．１８と同一平面上に位
置するようにされている。

それら光検出素子１６．１Ｂ、４６．４８に修正信号出
力装置５０が接続されている。この装置５０は、各光検
出素子１６．１８，４６．４８の位置信号から、第１な
いし第４光点の位置の変位量である第１ないし第４光点
変位量を算出する。

そして、光点変位量が第１光点と第２光点とで一致する
場合には、Ｘ方向における傾き（レーザ光り、、Ｌ２双
方の光軸を含むレーザ基準平面内での傾き）が発生しな
いと判定し、Ｘ方向角度修正制御装置４０に修正信号を
出力しないが、−敗しない場合には、Ｘ方向における傾
きが発生したと判定し、修正信号を出力する。修正信号
出力装置５０はまた、光点変位量が第３光点と第４光点
とで一致する場合には、Ｘ方向における傾き（レーザ光
Ｌ３．Ｌ４双方の光軸を含むレーザ基準平面内での傾き
）が発生しないと判定し、Ｘ方向角度修正制御装置４２
に修正信号を出力しないが、−致しない場合には、Ｘ方
向における傾きが発生したと判定し、修正信号を出力す
る。すなわち、本実施例においては、修正信号出力装置
５０の、第１および第２光点変位量からＸ方向における
傾き発生の有無を検出する部分と、第３および第４光点
変位量からＸ方向における傾き発生の有無を検出する部
分とが傾き検出手段を構成するのである。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
移動時における対象物０の表面の傾きが高い精度で検出
され、対象物表面の傾きが高い精度で防止されるという
効果が得られる。さらに、レーザ発生装置１０が発した
レーザ光のレーザ光り、、Ｌ、、Ｌ３．Ｌ、への分割が
１つの回折格子４４で行われており、光分割器の装置コ
ストが節減できるという効果も得られる。

以上２実施例の他、当業者の知識に基づいて、種々の変
更、改良等を施した態様で本発明を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である光学式変位計の系統図で
ある。第２図は上記実施例とは異なる実施例の系統図で
あり、第３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、その実施
例で用いられた回折格子の一例を模型的に示す正面図で
ある。第４図は従来の光学式変位計の系統図である。 １０：レーザ発生装置 １２．４４：回折格子 １６．１Ｂ、４６．４８：光検出素子 ２０：移動量算出装置 ５０：修正信号出力装置 出願人　株式会社　豊田自動織機製作所第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物の表面に光源が発した検出光を集中的に照
   射し、対象物表面からの反射光の到達位置の変位に基づ
   いて対象物の変位を検出する装置であって、 前記検出光を一基準平面内で互いに一定角度を成して進
   行する第１および第２検出光に分割し、両検出光をそれ
   ぞれ前記対象物表面にほぼ等しい角度で斜めにかつ集中
   的に照射する光分割器と、前記第１および第２検出光が
   前記対象物表面で正反射された第１および第２正反射光
   をそれぞれ受け、各正反射光の入射位置を検出する第１
   および第２光検出素子と、 それら画素子からの検出信号に基づいて前記両正反射光
   の入射位置変位を求め、それら両入射位置変位に基づい
   て前記対象物の表面の傾きと前記第１および第２検出光
   の進行方向における移動とを分けて検出する変位検出手
   段と を含む光学式変位検出装置。
2. （２）前記光分割器が、前記検出光を前記第１および第
   ２検出光に加えて、第１基準平面としての前記一基準平
   面と直交する第２基準平面内で互いに一定角度を成して
   進行する第３および第４検出光にも分割し、それら第３
   および第４検出光をそれぞれ前記対象物表面にほぼ等し
   い角度で斜めにかつ集中的に照射するものであるととも
   に、それら第３および第４検出光が前記対象物表面で正
   反射された第３および第４正反射光をそれぞれ受け、各
   正反射光の入射位置を検出する第３および第４光検出素
   子を含み、さらに、前記変位検出手段が、前記第３およ
   び第４光検出素子からの検出信号に基づいて前記第３お
   よび第４正反射光の入射位置変位をも求め、前記第１お
   よび第２正反射光の入射位置変位に基づいて前記第１基
   準平面内での前記対象物表面の傾きを検出するとともに
   、前記第３および第４正反射光の入射位置変位に基づい
   て前記第２基準平面内での対象物表面の傾きを検出する
   傾き検出手段を含んでいる請求項１記載の光学式変位検
   出装置。