JPH0436609A - Displacement detector - Google Patents

Displacement detector

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Publication number
JPH0436609A
JPH0436609A JP14401690A JP14401690A JPH0436609A JP H0436609 A JPH0436609 A JP H0436609A JP 14401690 A JP14401690 A JP 14401690A JP 14401690 A JP14401690 A JP 14401690A JP H0436609 A JPH0436609 A JP H0436609A
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JP
Japan
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receiving element
light
output
light receiving
difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP14401690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromasa Doi
土井 博雅
Yuuji Yuzunaka
柚中 裕士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP14401690A priority Critical patent/JPH0436609A/en
Publication of JPH0436609A publication Critical patent/JPH0436609A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect displacement such as the position and inclination of an object with small-sized constitution without being limited with an object by outputting a signal corresponding to the difference between the outputs of the inside and outside photodetectors of a sensor. CONSTITUTION:When the object 6 is irradiated with light from a light source, the light is received by the sensor 14 through an image forming lens 15. The signal corresponding to the difference between the output of the inside photodetector 21 of the sensor 14 and the output of the photodetector 22 is adjusted to a reference value. In this state, when the object 6 is farther than a focus position, the light receiving quantity of the outside photodetector 22 is increased and when the object 6 is in front of the focus position, on the other hand, the light receiving quantity of the outside photodetector 22 is decreased, so a displacement detecting circuit 31 finds the difference between the outputs of both and outputs the signal corresponding to the difference, so that the position of the object 6 can be detected. When the object 6 slants to an optical system, the outputs of one divided photodetecting element and the other divided photodetector become different, so the inclination of the object 6 can be detected from the signal corresponding to the difference.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象物の位置や傾きなどの変位を非接触で検
出する変位検出装置に関する。詳しくは、対象物に光を
照射し、その光を受光素子からなるセンサで受光して電
気信号に変換し、この信号に基づき、対象物の変位、例
えば位置や傾きなどを検出する変位検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a displacement detection device that detects displacements such as the position and inclination of an object in a non-contact manner. Specifically, a displacement detection device that irradiates light onto an object, receives the light with a sensor consisting of a light-receiving element, converts it into an electrical signal, and detects the displacement of the object, such as its position or inclination, based on this signal. Regarding.

〔背景技術〕[Background technology]

成る対象物の位置などを非接触で検出する装置としては
、カメラのオートフォーカス機構に用いられている三角
測距式の電子距離計や、マイケルソン干渉計などが知ら
れている。
As a device for non-contact detecting the position of an object, such as a triangular distance measuring electronic distance meter used in the autofocus mechanism of a camera, and a Michelson interferometer, there are known devices.

前者の電子距離計は、一対の測距用対物レンズを基線長
さだけ離して配置するとともに、各レンズに対応して受
光素子を配置し、両受光素子の出力が一致するようにい
ずれか一方のレンズを移動させ、両出力が一致したとき
のレンズの位置から対象物の距離(位置)を検出するも
のである。
The former type of electronic rangefinder has a pair of distance-measuring objective lenses placed a baseline length apart, and a light-receiving element corresponding to each lens. The distance (position) of the object is detected from the position of the lens when both outputs match.

後者のマイケルソン干渉計は、レーザ源から出射された
レーザ光をビームスプリッタで2つの光路に分岐し、そ
れぞれの光を第11第2の反射鏡で反射させて再び同じ
光路へ戻し、ビームスプリッタを介して光検出器に入射
させるようにしたものである。ここで、予め、両度射鏡
からの反射光が光検出器に入るとき、両便射光の波面が
完全に一致するように調整されている。従って、例えば
第2の反射鏡が対象物とともに移動すれば、その移動距
離に応じて干渉縞が生じるので、その縞の数から対象物
の位置を検出することができる。
The latter Michelson interferometer splits the laser light emitted from the laser source into two optical paths with a beam splitter, reflects each light with an 11th and 2nd reflecting mirror, and returns them to the same optical path again. The light is made incident on the photodetector through the . Here, adjustment is made in advance so that when the reflected light from both mirrors enters the photodetector, the wavefronts of the reflected light from both mirrors coincide completely. Therefore, for example, if the second reflecting mirror moves together with the object, interference fringes are generated depending on the distance of movement, and the position of the object can be detected from the number of the fringes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、前者の電子距離計では、一対の測距用対物レ
ンズを基線長さだけ離して配置しなければならないため
、装置が大型化するという欠点かある。
However, the former type of electronic distance meter has the disadvantage that the device becomes larger because the pair of distance measuring objective lenses must be placed apart by the base line length.

また、後者のマイケルソン干渉・計は、一方の反射鏡を
対象物に直接または間接的に取り付けなければならない
ので、対象物が制限される。例えば、ワークの曲面にお
ける各部位を検出するようなことは不可能である。
Furthermore, in the latter Michelson interferometer, one of the reflecting mirrors must be attached directly or indirectly to the target object, so the target objects are limited. For example, it is impossible to detect each part on the curved surface of the workpiece.

ここに、本発明の目的は、このような従来の問題を全て
解消し、小型で、しかも、対象物に制限されることなく
対象物の位置や傾きなどの変位を検出することが可能な
変位検出装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve all of these conventional problems and to provide a displacement sensor that is compact and capable of detecting displacements such as the position and inclination of an object without being limited by the object. The object of the present invention is to provide a detection device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そのため、本発明では、光源およびこの光源からの光を
対象物に照射するレンズを有する光学系と、外周が円形
の内側受光素子およびこの内側受光素子と同心状に配置
された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、これら内側
受光素子および外側受光素子のいずれか一方が円周方向
に少なくとも4個以上に等分割された分割受光素子によ
って構成されたセンサと、このセンサに前記対象物に照
射された光を結像させる結像レンズと、前記センサの内
側受光素子の出力と外側受光素子の出力との差に対応し
た信号を出力する変位検出回路と、前記センサの分割受
光素子のうち、センサの甲心を通りかつ互いに直交する
軸線をそれぞれ境として区画される一方側分割受光素子
の出力と他方側分割受光素子の出力との差に対応した信
号を出力する傾き検出回路と、を具備したことを特徴と
する。
Therefore, in the present invention, an optical system including a light source and a lens for irradiating light from the light source onto an object, an inner light receiving element having a circular outer periphery, and an annular outer light receiving element arranged concentrically with the inner light receiving element are provided. and a sensor constituted by divided light receiving elements in which either the inner light receiving element or the outer light receiving element is equally divided into at least four pieces in the circumferential direction; an imaging lens that forms an image of the irradiated light; a displacement detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the inner light receiving element and the output of the outer light receiving element of the sensor; and one of the divided light receiving elements of the sensor. , a tilt detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the divided light receiving element on one side and the output of the divided light receiving element on the other side, which are divided by the axes that pass through the core of the sensor and are orthogonal to each other. It is characterized by the following:

また、光源およびこの光源からの光を対象物に照射する
レンズを有する光学系と、外周が円形の内側受光素子お
よびこの内側受光素子と同心状に配置された輪帯状の外
側受光素子を有し、かつ、これら内(III’受光素子
および外側受光素子が円周方向に少なくとも2個以上に
等分割された内側分割受光素子および外側受光素子によ
って構成されたセンサと、このセンサに前記対象物に照
射された光を結像させる結像レンズと、前記センサの内
側受光素子の出力と外側受光素子の出力との差に対応し
た信号を出力する変位検出回路と、前記センサの内側分
割受光素子および外側受光素子のうち、同一側でかつセ
ンサの中心を通る互いに直交する軸線をそれぞれ境とし
て区画される一方側分割受光素子の出力と他方側分割受
光素子の出力との差に対応した信号を出力する傾き検出
回路と、を具備したことを特徴とする。
The optical system includes a light source and a lens that irradiates the object with light from the light source, an inner light-receiving element having a circular outer periphery, and an annular outer light-receiving element arranged concentrically with the inner light-receiving element. , and among these (III') a sensor constituted by an inner divided light receiving element and an outer light receiving element in which the light receiving element and the outer light receiving element are divided into at least two equal parts in the circumferential direction; an imaging lens that forms an image of the irradiated light; a displacement detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the inner light-receiving element and the output of the outer light-receiving element of the sensor; and an inner divided light-receiving element of the sensor; Outputs a signal corresponding to the difference between the output of the split light receiving element on one side and the output of the split light receiving element on the other side, which are divided by the mutually orthogonal axes passing through the center of the sensor on the same side among the outer light receiving elements. The present invention is characterized by comprising a tilt detection circuit.

〔作 用〕[For production]

光源からの光をレンズを介して対象物に照射すると、そ
の光は結像レンズを介してセンサで受光される。
When light from a light source is irradiated onto an object through a lens, the light is received by a sensor through an imaging lens.

ここで、例えば、光学系のレンズのフォーカス位置に対
象物が位置した状態において、センサの内側受光素子の
出力と外側受光素子の出力との差に対応した信号が基準
値になるように、予め、内側受光素子と外側受光素子と
の面積を設定、あるいは、一方側の出力に係数を乗じて
両出力を電気的に調整しておく。
Here, for example, in a state where the object is located at the focus position of the lens of the optical system, the signal corresponding to the difference between the output of the inner light-receiving element and the output of the outer light-receiving element of the sensor becomes the reference value. , the areas of the inner light receiving element and the outer light receiving element are set, or the output of one side is multiplied by a coefficient to electrically adjust both outputs.

この状態において、対象物がフォーカス位置より遠方に
あれば外側受光素子の受光量が増加し、逆に、対象物が
フォーカス位置より手前にあれば外側受光素子の受光量
が減少するので、両出力の差は基準値に対して変動する
から、その変動量から対象物の位置を検出することがで
きる。
In this state, if the object is far from the focus position, the amount of light received by the outer light receiving element increases, and conversely, if the object is in front of the focus position, the amount of light received by the outer light receiving element decreases, so both outputs Since the difference varies with respect to the reference value, the position of the object can be detected from the amount of variation.

また、対象物が光学系に対して傾いていると、互いに直
交する軸線をそれぞれ境として区画される一方側分割受
光素子の出力と他方側分割受光素子の出力とに差が生じ
るので、その差に対応する信号から対象物の傾きを検出
することができる。
Additionally, if the object is tilted with respect to the optical system, there will be a difference between the output of the split light-receiving element on one side and the output of the split light-receiving element on the other side, which are divided by the axes that are orthogonal to each other. The inclination of the object can be detected from the signal corresponding to .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の変位検出装置を顕微鏡に適用した実施例
について図面を参照しながら説明する。
Embodiments in which the displacement detection device of the present invention is applied to a microscope will be described below with reference to the drawings.

夏土皇籏l 第1実施例を第1図〜第6図に示す。第6図は本実施例
の顕微鏡の概略構成を示している。同顕微鏡は、ハロゲ
ンランプからなる第1の光源1からの光を、コンデンサ
レンズ2、ハーフミラ−3および対物レンズ4を介して
載物台5上に載置された測定対象物6に照射し、その反
射光をハーフミラ−7および接眼レンズ8を介して観察
する構造である。ここに、光源1、レンズ2,4.8お
よびハーフミラ−3,7により、本実施例の光学系9が
構成されている。
The first embodiment of the Natsudo-no-Ban is shown in FIGS. 1 to 6. FIG. 6 shows the schematic configuration of the microscope of this embodiment. The microscope irradiates light from a first light source 1 consisting of a halogen lamp onto an object to be measured 6 placed on a stage 5 through a condenser lens 2, a half mirror 3, and an objective lens 4. The structure is such that the reflected light is observed through a half mirror 7 and an eyepiece 8. Here, the light source 1, lenses 2, 4.8, and half mirrors 3, 7 constitute an optical system 9 of this embodiment.

前記対物レンズ4の光軸上には、ハーフミラ−11が配
置されている。ハーフミラ−11を通る光軸に対して直
交する位置には、コリメートレンズ12を介してレーザ
ダイオードからなる第2の光源13が配置されている。
A half mirror 11 is arranged on the optical axis of the objective lens 4. A second light source 13 consisting of a laser diode is arranged at a position perpendicular to the optical axis passing through the half mirror 11 via a collimating lens 12.

また、前記対物レンズ4の光軸上には、センサ14およ
びこのセンサ14に前記反射光を結像させる結像レンズ
15が配置されている。なお、センサ14と結像レンズ
15との間には、マスク16が配置されている。
Further, on the optical axis of the objective lens 4, a sensor 14 and an imaging lens 15 for forming an image of the reflected light on the sensor 14 are arranged. Note that a mask 16 is arranged between the sensor 14 and the imaging lens 15.

前記センサ14は、第1図に示す如く、前記対物レンズ
4の光軸を中心として同心状に配置された内側受光素子
21および外側受光素子22とを備える。内側受光素子
21は、外周が円形の心円形状に形成されている。外側
受光素子22は、輪帯状に形成され、かつ、互いに直行
するXおよびY軸線を分割線として、円周方向に4個に
等分割された分割受光素子22、〜224によって構成
されている。これらの内側受光素子21からの出力信号
および外側受光素子22を構成する分割受光素子22.
〜224からの出力信号は、アンプ23.24+〜24
4を介して増幅された後、信号処理回路25へ与えられ
ている。
As shown in FIG. 1, the sensor 14 includes an inner light-receiving element 21 and an outer light-receiving element 22 that are arranged concentrically about the optical axis of the objective lens 4. The inner light receiving element 21 is formed in a circular shape with a circular outer periphery. The outer light-receiving element 22 is formed into an annular shape and is composed of divided light-receiving elements 22, to 224, which are equally divided into four pieces in the circumferential direction using the X and Y axes that are perpendicular to each other as dividing lines. The output signals from these inner light receiving elements 21 and the divided light receiving elements 22 configuring the outer light receiving element 22.
The output signal from ~224 is the amplifier 23.24+~24
After being amplified via the signal processing circuit 4, the signal is supplied to the signal processing circuit 25.

信号処理回路25は、前記センサ14の内側受光素子2
1の出力信号と外側受光素子22の出力信号との差に対
応した信号を出力する変位検出回路31と、前記Xおよ
びY軸線をそれぞれ境として区画される一方側分割受光
素子の出方と他方側分割受光素子の出力との差に対応す
る信号つまり測定対象物6の傾きに対応した信号を出力
する傾き検出回路41と、前記外側受光素子22を構成
する分割受光素子221〜224のうち直径方向に対向
する2つの分割受光素子の出力の差が所定値を越えたと
きに領域信号を出力する領域信号発生回路51と、この
領域信号発生回路51から領域信号が出力されているこ
とを条件として前記変位検出回路31からの出力信号が
基準値に達したときにエツジ信号を出力するエツジ信号
発生回路としてのアンドゲート61とから構成されてい
る。
The signal processing circuit 25 is connected to the inner light receiving element 2 of the sensor 14.
The displacement detection circuit 31 outputs a signal corresponding to the difference between the output signal of the outer light-receiving element 22 and the output signal of the outer light-receiving element 22. A tilt detection circuit 41 outputs a signal corresponding to the difference between the output of the side split light receiving element, that is, a signal corresponding to the inclination of the measuring object 6, and a diameter of the split light receiving elements 221 to 224 constituting the outer light receiving element 22. A region signal generation circuit 51 that outputs a region signal when the difference between the outputs of two divided light-receiving elements facing each other in the direction exceeds a predetermined value, and a region signal being output from the region signal generation circuit 51. and an AND gate 61 as an edge signal generation circuit which outputs an edge signal when the output signal from the displacement detection circuit 31 reaches a reference value.

前記変位検出回路31は、前記各アンプ24゜〜24.
を通じて入力される分割受光素子22゜〜22.からの
出力信号の和を演算する和演算器32と、この和演算器
32の出力信号に係数αを乗算する乗算器33と、この
乗算器33の出力信号と前記アンプ23を通じて入力さ
れる内側受光素子21からの出力信号との差を演算する
差演算器34と、この差演算器34の出力信号とOの基
準レベルの信号とを比較し、出力信号が基準レベル信号
より小さいとき子信号を、出力信号が基準レベル信号よ
り大きいとき一信号を、両者が一致したとき一致信号を
それぞれ出力するコンパレータ35とから構成されてい
る。
The displacement detection circuit 31 connects each of the amplifiers 24° to 24.
The split light-receiving elements 22° to 22. a sum calculator 32 that calculates the sum of the output signals from the sum calculator 32; a multiplier 33 that multiplies the output signal of the sum calculator 32 by a coefficient α; A difference calculator 34 calculates the difference between the output signal from the light receiving element 21, and compares the output signal of this difference calculator 34 with the reference level signal of O, and when the output signal is smaller than the reference level signal, a child signal is generated. and a comparator 35 which outputs one signal when the output signal is larger than the reference level signal and outputs a matching signal when both match.

コンパレータ3゛5の出力は、焦点位置調整装置36へ
入力されている。焦点位置調整装置36は、前記載物台
5を対物レンズ4の光軸線方向へ移動させるモータM 
zと、このモータM zの駆動を制御するモータ駆動制
御回路37とから構成されている。モータ駆動制御回路
37は、前記コンパレータ35からの信号に応じた方向
ヘモータMzを駆動させるとともに、一致信号か与えら
れたときその駆動を停止させる。つまり、変位検出回路
31からの出力に基づき前記測定対象物6と光学系9と
を光学系9の焦点深度方向へ相対移動させるとともに、
変位検出回路31からの出力が基準値に達したときに前
記相対移動を停止させる前記傾き検出回路41は、アン
プ24+、242を通じて入力される分割受光素子22
+、222からの出力信号の和を演算する和演算器42
と、アンプ24a、244を通じて入力される分割受光
素子22a、224からの出力信号の和を演算する和演
算器43と、アンプ24..24.を通じて入力される
分割受光素子221,224からの出力信号の和を演算
する和演算器44と、アンプ24□、24.を通じて入
力される分割受光素子22□、223からの出力信号の
和を演算する和演算器45と、前記和演算器42.43
の出力信号の差つまり測定対象物6のX軸方向の傾きを
演算する差演算器46と、前記和演算器44,45の出
力信号の差つまり測定対象物6のY軸方向の傾きを演算
する差演算器47とから構成されている。
The output of the comparator 3-5 is input to a focus position adjustment device 36. The focal position adjustment device 36 includes a motor M that moves the document table 5 in the optical axis direction of the objective lens 4.
z, and a motor drive control circuit 37 that controls the drive of this motor Mz. The motor drive control circuit 37 drives the motor Mz in a direction according to the signal from the comparator 35, and stops the drive when a matching signal is applied. That is, based on the output from the displacement detection circuit 31, the measurement object 6 and the optical system 9 are moved relative to each other in the direction of the focal depth of the optical system 9, and
The inclination detection circuit 41, which stops the relative movement when the output from the displacement detection circuit 31 reaches a reference value, has a split light receiving element 22 inputted through the amplifiers 24+ and 242.
+, a sum calculator 42 that calculates the sum of the output signals from 222;
, a sum calculator 43 that calculates the sum of the output signals from the divided light receiving elements 22a and 224 inputted through the amplifiers 24a and 244, and the amplifier 24. .. 24. A sum calculator 44 that calculates the sum of output signals from the divided light receiving elements 221, 224 inputted through the amplifiers 24□, 24. a summation unit 45 that calculates the sum of the output signals from the divided light receiving elements 22□, 223 input through the summation unit 42, 43;
A difference calculator 46 calculates the difference between the output signals of , that is, the inclination of the object to be measured 6 in the X-axis direction, and a difference between the output signals of the sum calculators 44 and 45, that is, the inclination of the object to be measured 6 in the Y-axis direction. and a difference calculator 47.

ここで、各差演算器46.47からの出力信号は、前記
載物台5を対物レンズ4の光軸線に対してXおよびY軸
方向へ傾斜させるモータMx、Myの駆動を制御するモ
ータ駆動制御回路48へ入力されている。モータ駆動制
御回路48は、前記差演算器46.47からの出力に基
づきモータMx、Myをその方向へ駆動させる。
Here, the output signals from each of the difference calculators 46 and 47 are used to drive the motors Mx and My that tilt the document table 5 in the X and Y axis directions with respect to the optical axis of the objective lens 4. It is input to the control circuit 48. The motor drive control circuit 48 drives the motors Mx and My in that direction based on the output from the difference calculator 46, 47.

前記領域信号発生回路5Iは、アンプ241゜24sを
通じて入力される分割受光素子221゜223からの出
力信号の差を演算する差演算器52と、アンプ24!、
244を通じて入力される分割受光素子22..224
からの出力信号の差を演算する差演算器53と、各差演
算器52,53からの出力信号を基準レベルの信号Vr
ef(+)。
The area signal generation circuit 5I includes a difference calculator 52 that calculates the difference between the output signals from the divided light receiving elements 221 and 223 that are input through the amplifiers 241 and 24s, and an amplifier 24! ,
244, the divided light receiving element 22. .. 224
A difference calculator 53 calculates the difference between the output signals from the difference calculator 53, and output signals from each difference calculator 52 and 53 are converted into a reference level signal Vr.
ef(+).

Vref(−)と比較し出力信号か基準レベルの信号範
囲内にないときに領域信号を出力するウィンドコンパレ
ータ54,55と、いずれかのウィンドコンパレータ5
4.55から領域信号が出力された際その信号を前記ア
ントゲート61へ出力するオアーゲート56とから構成
されている。
Window comparators 54 and 55 that compare with Vref(-) and output a region signal when the output signal is not within the reference level signal range, and one of the window comparators 5
4.55 and an OR gate 56 which outputs the signal to the ant gate 61 when the area signal is output.

前記エツジ信号発生回路を構成するアンドケート61は
、前記オアーゲート56を通じて前記いずれかのウィン
ドコンパレータ54,55から領域信号が出力されてい
る間において、前記コンパレータ35から一致信号が出
力されたときのみ、エツジ信号を出力する。
The ANDCATE 61 constituting the edge signal generation circuit performs the following operations only when a coincidence signal is output from the comparator 35 while a region signal is being output from either of the window comparators 54 and 55 through the OR gate 56. Outputs an edge signal.

ここで、アンドゲート61から出力されるエツジ信号は
、載物台5の移動に連動する変位検出装置71に入力さ
れている。変位検出装置71は、載物台5の移動量に応
じてパルス信号を発生するエンコーダ72と、このエン
コーダ72かう出力されるパルス信号を計数するカウン
タ73と、このカウンタ73の値を前記エツジ信号が与
えられたときにラッチするラッチ回路74とから構成さ
れている。
Here, the edge signal output from the AND gate 61 is input to a displacement detection device 71 that is linked to the movement of the stage 5. The displacement detection device 71 includes an encoder 72 that generates a pulse signal according to the amount of movement of the workpiece table 5, a counter 73 that counts the pulse signal output from the encoder 72, and a value of the counter 73 that is used as the edge signal. It is comprised of a latch circuit 74 that latches when .

次に、本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

まず、センサ14の内側受光素子21から得られる信号
をA、外側受光素子22を構成する各分割受光素子22
、〜22.から得られる信号をB、〜B4とすると、変
位検出回路31の差演算器34の出力信号Sは、 5=A−α(B+ +B2 +B3 +B4 )となる
。ここで、第2図(A)に示す如く、対物レンズ4の焦
点位置に測定対象物6が位置したとき、つまりフォーカ
スが合ったとき、出力信号Sが基準値、ここでは0にな
るように、内側受光素子21と外側受光素子22を構成
する各分割受光素子22、〜22.との面積、あるいは
、乗算器33の係数αを選択しておく。
First, the signal A obtained from the inner light receiving element 21 of the sensor 14 is
, ~22. Assuming that the signals obtained from are B and ~B4, the output signal S of the difference calculator 34 of the displacement detection circuit 31 becomes 5=A-α(B+ +B2 +B3 +B4). Here, as shown in FIG. 2(A), when the object to be measured 6 is located at the focal position of the objective lens 4, that is, when it is in focus, the output signal S becomes the reference value, in this case 0. , each divided light-receiving element 22, which constitutes the inner light-receiving element 21 and the outer light-receiving element 22, -22. The area of , or the coefficient α of the multiplier 33 is selected in advance.

また、ここで、外側受光素子22を構成する分割受光素
子22□〜22.からの信号B1〜B4が互いに等しく
なるように、センサ14の配置位置を調整し、センサ1
4の中心を光軸に一致させる。
In addition, here, the divided light receiving elements 22□ to 22. which constitute the outer light receiving element 22 are shown. The arrangement position of the sensor 14 is adjusted so that the signals B1 to B4 from the sensor 1 are equal to each other.
Align the center of 4 with the optical axis.

(オートフォーカス動作) いま、第2図(B)に示す如く、対物レンズ4の焦点位
置に対して測定対象物6が遠方にあれば、外側受光素子
22の受光量が増加するので、差演算器34からは出力
信号SくOかコンパレータ35に与えられる。すると、
コンパレータ35からは子信号がモータ駆動制御回路3
7へ与えられるので、そのモータ駆動制御回路37を介
して載物台5が焦点位置に接近する方向ヘモータM z
が駆動される。これにより、対物レンズ4の焦点位置に
測定対象物6が達すると、つまりフォーカスが合うと、
出力信号Sが0になるので、モータMzの駆動が停止さ
れる。つまり、フォーカスが自動的に調整される。
(Autofocus operation) Now, as shown in FIG. 2(B), if the measurement object 6 is far away from the focal position of the objective lens 4, the amount of light received by the outer light receiving element 22 increases, so the difference calculation is performed. The output signal SO from the device 34 is given to a comparator 35. Then,
A child signal from the comparator 35 is sent to the motor drive control circuit 3.
7, the direction in which the stage 5 approaches the focal position via the motor drive control circuit 37 is
is driven. As a result, when the object to be measured 6 reaches the focal position of the objective lens 4, that is, when the object is in focus,
Since the output signal S becomes 0, driving of the motor Mz is stopped. In other words, focus is automatically adjusted.

逆に、第2図(C)に示す如く、対物レンズ4の焦点位
置に対して測定対象物6が手前にあれば、外側受光素子
22の受光量が減少するので、差演算器34からは出力
信号S〉0がコンパレータ35に与えられる。すると、
コンパレータ35からは一信号がモータ駆動制御回路3
7へ与えられるので、そのモータ駆動制御回路37を介
して載物台5が焦点位置に接近する方向ヘモータMzか
駆動される。これにより、対物レンズ4の焦点位置に測
定対象物6が達すると、つまりフォーカスか合うと、出
力信号Sが0になるので、モータM zの駆動が停止さ
れる。つまり、フォーカスが自動的に調整される。
Conversely, as shown in FIG. 2(C), if the object to be measured 6 is in front of the focal position of the objective lens 4, the amount of light received by the outer light receiving element 22 decreases, so that the difference calculator 34 The output signal S>0 is given to the comparator 35. Then,
One signal from the comparator 35 is sent to the motor drive control circuit 3.
7, the motor Mz is driven via the motor drive control circuit 37 in a direction in which the stage 5 approaches the focal position. As a result, when the object to be measured 6 reaches the focal position of the objective lens 4, that is, when it is in focus, the output signal S becomes 0, and the driving of the motor Mz is stopped. In other words, focus is automatically adjusted.

(エツジ検出動作) いま、載物台5のX、 Y軸方向への移動に伴って測定
対象物6のエツジ(例えば、暗部のエツジ)が、第3図
に示す如く、上方(第1図でY軸方向)へ移動する場合
を考えてみる。この場合、内側受光素子21から得られ
る信号Aは、第4図(A)に示すように変化する。また
、外側受光素子22を構成する各分割受光素子22.〜
224から得られる信号B l−84は、第4図(B)
に示すように変化する。
(Edge Detection Operation) Now, as the stage 5 moves in the X and Y axis directions, the edges of the object to be measured 6 (for example, edges in dark areas) are moved upward (as shown in Fig. 1), as shown in Fig. 3. Let us consider the case of moving in the Y-axis direction). In this case, the signal A obtained from the inner light receiving element 21 changes as shown in FIG. 4(A). Furthermore, each divided light receiving element 22 . ~
The signal B l-84 obtained from 224 is shown in FIG.
Changes as shown in .

すると、これらの分割受光素子22□〜224から得ら
れた信号B1〜B4は、変位検出回路31の和演算器3
2で加算され、続いて、乗算器33で係数αが乗算され
た後、差演算器34の一方の入力端子へ入力される。つ
まり、差演算器34の一方の入力端子には、第4図(C
)に示す信号が入力される。その結果、差演算器34は
、第4図(A)に示す信号Aと第4図(C)に示す信号
との差を演算し、その差を出力信号Sとして出力する。
Then, the signals B1 to B4 obtained from these divided light receiving elements 22□ to 224 are sent to the summation unit 3 of the displacement detection circuit 31.
2, and then multiplied by a coefficient α in a multiplier 33, and then input to one input terminal of a difference calculator 34. In other words, one input terminal of the difference calculator 34 is connected to the
) is input. As a result, the difference calculator 34 calculates the difference between the signal A shown in FIG. 4(A) and the signal shown in FIG. 4(C), and outputs the difference as an output signal S.

つまり、第4図(D)に示す信号を出力する。That is, the signal shown in FIG. 4(D) is output.

また、分割受光素子22□、223から得られた信号B
l、B3は差演算器52に、分割受光素子22t 、 
 224から得られた信号B2.B4は差演算器53に
それぞれ入力される。その結果、差演算器52からは信
号B+、Bsの差が出力信号G1としてウィンドコンパ
レータ54に与えられる。また、差演算器53からは信
号B2.B4の差が出力信号G2としてウィンドコンパ
レータ55に与えられる。
In addition, the signal B obtained from the divided light receiving elements 22□, 223
l, B3 are connected to the difference calculator 52, divided light receiving elements 22t,
The signal obtained from B2.224. B4 are respectively input to the difference calculator 53. As a result, the difference calculator 52 provides the difference between the signals B+ and Bs to the window comparator 54 as an output signal G1. Further, from the difference calculator 53, a signal B2. The difference between B4 and B4 is provided to the window comparator 55 as an output signal G2.

ここでは、測定対象物、6のエツジが例えば第1図中Y
軸方向へ移動しているので、差演算器52゜53からの
出力信号Gl、G2は、第4図(E)(F)に示すよう
に変化する。すると、各ウィンドコンパレータ54,5
5は、差演算器52,53から与えられる出力信号G1
.G2と基準信号V ref(+)、 V ref(−
)とを比較し、出力信号G + +G2が基準信号V 
ref(+)、 V ref(−)を越えている間だけ
Hレベルの出力信号R1,R2を出力する。
Here, the edge 6 of the object to be measured is, for example, Y in FIG.
Since it is moving in the axial direction, the output signals Gl and G2 from the difference calculators 52 and 53 change as shown in FIGS. 4(E) and 4(F). Then, each window comparator 54,5
5 is the output signal G1 given from the difference calculators 52 and 53.
.. G2 and the reference signal V ref (+), V ref (-
), the output signal G + +G2 is the reference signal V
H-level output signals R1 and R2 are output only while exceeding ref(+) and V ref(-).

これらの信号R1,R2は、オアーゲート56を通じて
アンドゲート61の一方の入力端子に与えられる。従っ
て、アントゲート61の一方の入力端子には、第4図(
G)に示す領域信号Rが入力される。
These signals R1 and R2 are applied to one input terminal of AND gate 61 through OR gate 56. Therefore, one input terminal of the ant gate 61 is connected to the input terminal shown in FIG.
A region signal R shown in G) is input.

一方、前記差演算器34から出力された出力信号Sは、
コンパレータ35へ入力される。コンパレータ35は、
差演算器34からの出力信号Sが0の基準レベル信号に
対してクロスするときに、第4図(H’)に示すパルス
信号Pをアンドゲート61の他方の入力端子に与える。
On the other hand, the output signal S output from the difference calculator 34 is
The signal is input to the comparator 35. The comparator 35 is
When the output signal S from the difference calculator 34 crosses the reference level signal of 0, a pulse signal P shown in FIG. 4 (H') is applied to the other input terminal of the AND gate 61.

アンドゲート61は、両入力端子に与えられる信号がと
もにHレベルのときに、第4図(I)に示すような、例
えばlOμsecのエツジ信号Eを出力する。これによ
り、カウンタ73の計数値かラッチ回路74にラッチさ
れる。つまり、測定対象物6のエツジか検出されたとき
のカウンタ73の値がラッチされる。
The AND gate 61 outputs an edge signal E of, for example, 10 μsec as shown in FIG. 4(I) when the signals applied to both input terminals are both at H level. As a result, the count value of the counter 73 is latched into the latch circuit 74. That is, the value of the counter 73 when the edge of the object to be measured 6 is detected is latched.

(傾き補正動作) 例えば、第5図に示す如く、測定対象物6に傾きがあっ
た場合、分割受光素子221〜224における受光量が
互いに異なるので、これらの受光量の差から測定対象物
6の傾きを求めることができる。従って、その傾きを補
正すれば、測定対象物6の傾きを補正することができる
。
(Tilt correction operation) For example, as shown in FIG. 5, when the measurement target 6 is tilted, the amounts of light received by the divided light receiving elements 221 to 224 are different from each other, so that the measurement target 6 is determined based on the difference in the received light amounts. The slope of can be found. Therefore, by correcting the inclination, the inclination of the measurement object 6 can be corrected.

そこで、傾き検出回路41では、和演算器42において
分割受光素子22..22□から得られた信号Bl、B
2の和を、和演算器43において分割受光素子223,
224から得られた信号B3、B4の和を、和演算器4
4において分割受光素子221,224から得られた信
号Bl、B4の和を、和演算器45において分割受光素
子221!、223から得られた信号B2.B3の和を
、それぞれ演算する。
Therefore, in the tilt detection circuit 41, the summation unit 42 uses the divided light receiving elements 22. .. Signals Bl and B obtained from 22□
The sum of 2 is divided into divided light receiving elements 223,
224, the sum of signals B3 and B4 obtained from
4, the sum of the signals Bl and B4 obtained from the divided light receiving elements 221 and 224 is calculated by the summation unit 45. , 223, the signal B2. The sum of B3 is calculated respectively.

差演算器46は、和演算器42.43の出力信号の差を
求め、その差ΔXをモータ駆動制御回路48へ与える。
The difference calculator 46 calculates the difference between the output signals of the sum calculators 42 and 43, and provides the difference ΔX to the motor drive control circuit 48.

また、差演算器47は、和演算器44.45の出力信号
の差を求め、その差Δyをモータ駆動制御回路48へ与
える。これにより、モータ駆動制御回路48は、その差
ΔX、Δyに基ついて各モータMx、Myを駆動させ、
その差ΔX、Δyがなくなった時点でモータMx、My
の駆動を停止させる。
Further, the difference calculator 47 calculates the difference between the output signals of the sum calculators 44 and 45, and provides the difference Δy to the motor drive control circuit 48. Thereby, the motor drive control circuit 48 drives each motor Mx, My based on the difference ΔX, Δy,
When the difference ΔX, Δy disappears, the motors Mx, My
Stops driving.

従って、本実施例によれば、光源1,13からの光を対
物レンズ4を介して測定対象物6に照射するとともに、
その反射光をセンサ14を構成する内側受光素子21と
外側受光素子22とで受光し、これら内側受光素子21
の出力と外側受光素子22の出力との差に対応した信号
を変位検出回路31から出力するようにしたので、その
出力信号から測定対象物6の位置を検出することができ
る。よって、従来の電子距離計のように一対の測距用対
物レンズを配置しなくてもよく、また、マイケルソン干
渉計のように一方の反射鏡を対象物に間接または間接的
に取り付けなくてもよいので、小型で、しかも、対象物
に制限されることなく対象物の変位を検出することがで
きる。
Therefore, according to this embodiment, the light from the light sources 1 and 13 is irradiated onto the measurement object 6 via the objective lens 4, and
The reflected light is received by the inner light receiving element 21 and the outer light receiving element 22 that constitute the sensor 14, and these inner light receiving elements 21
Since the displacement detection circuit 31 outputs a signal corresponding to the difference between the output of the outer light receiving element 22 and the output of the outer light receiving element 22, the position of the object to be measured 6 can be detected from the output signal. Therefore, there is no need to arrange a pair of distance-measuring objective lenses as in conventional electronic distance meters, and there is no need to attach one reflecting mirror indirectly or indirectly to the target object as in Michelson interferometers. Since it is small in size, it is possible to detect the displacement of an object without being limited by the object.

また、1つのセンサ14を利用して、フォーカスを自動
的に調整することができるとともに、測定対象物6のエ
ツジも検出することかできるので、従来の光学機器のよ
うにオートフォーカス機構とエツジ検出機構とを別々に
構成する場合に比へ、構造を簡素化できるとともに、部
品点数を削減することができる。このことは、コストダ
ンウかはかれるとともに、装置の小型化をはかることか
できる。また、組み立て調整か容易で、かつ、装置とし
ての信頼性を向上させることができる。
Furthermore, by using one sensor 14, the focus can be automatically adjusted and the edges of the measurement target 6 can also be detected. When the mechanism is configured separately, the structure can be simplified and the number of parts can be reduced. This not only reduces costs but also allows the device to be made more compact. Furthermore, assembly and adjustment are easy, and reliability as a device can be improved.

特に、オートフォーカス機構を、センサ14と、変位検
出回路31と、焦点位置調整装置36とから構成したの
で、従来の投影機などのように投影レンズを挟んだ両側
に一対の測距用対物レンズを配置しなくてもよいので、
視野が制限されることがない上、測定対象物の脱着操作
にも支障が生じることもない。
In particular, since the autofocus mechanism is composed of the sensor 14, the displacement detection circuit 31, and the focal position adjustment device 36, a pair of distance measuring objective lenses are placed on both sides of the projection lens, unlike a conventional projector. Since there is no need to place
The field of view is not restricted, and there is no problem in attaching and detaching the object to be measured.

また、外側受光素子22を4個に等分割した分割受光素
子221〜224によって構成したので、これら分割受
光素子22、〜224の出力信号の差から測定対象物6
の傾きを検出することができ、かつ、モータMx、My
によってその傾きを補正することができる。
In addition, since the outer light receiving element 22 is constituted by four divided light receiving elements 221 to 224, the difference between the output signals of these divided light receiving elements 22 and 224 can be determined from the difference in the output signals of the divided light receiving elements 22 and 224.
can detect the inclination of motors Mx, My
The inclination can be corrected by

しかも、分割受光素子221〜224の出力信号が互い
に等しくなるように、センサ14を配置すれば、センサ
14の中心を光軸に一致させることができる。よって、
センサ14の取り付は調整も簡単にできる。
Moreover, if the sensor 14 is arranged so that the output signals of the divided light receiving elements 221 to 224 are equal to each other, the center of the sensor 14 can be aligned with the optical axis. Therefore,
The attachment of the sensor 14 can be easily adjusted.

なお、上記実施例では、測定対象物6の工・ソジが第1
図でY軸方向へ移動する場合について説明したが、測定
対象物6が第1図で−X軸方向へ移動する場合、あるい
は、斜めに移動する場合であっても、前記と同様にして
測定対象物6のエツジを検出することができる。
In addition, in the above embodiment, the machining/sodging of the measurement target 6 is performed in the first
Although the case where the object to be measured 6 moves in the Y-axis direction in FIG. Edges of the object 6 can be detected.

寒1大息■ 第2実施例を第7図に示す。なお、同図の説明に当たっ
て、第1実施例と同一構成要件については、同一符号を
付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
A second example is shown in FIG. 7. In the explanation of the figure, the same components as in the first embodiment are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted or simplified.

本実施例では、第1実施例におけるセンサ14、変位検
出回路31、傾き検出回路41および領域信号発生回路
51を、センサ14A、変位検出回路131、傾き検出
回路141および領域信号発生回路151に変更した点
を除き、第1実施例と同一である。
In this embodiment, the sensor 14, displacement detection circuit 31, tilt detection circuit 41, and area signal generation circuit 51 in the first embodiment are changed to a sensor 14A, displacement detection circuit 131, tilt detection circuit 141, and area signal generation circuit 151. This embodiment is the same as the first embodiment except for the following points.

前記センサ14Aは、第1実施例と同様に、前記対物レ
ンズ4の光軸を中心として同心状に配置された内側受光
素子21および外側受光素子22とを備える。内側受光
素子21は、外周が円形で、かつ、Y軸線を分割線とし
て、2個に等分割された半円状の内側分割受光素子21
1,212によって構成されている。外側受光素子22
は、輪帯状に形成され、かつ、X軸線を分割線として、
円周方向に2個に等分割された外側分割受光素子221
.222によって構成されている。
The sensor 14A includes an inner light receiving element 21 and an outer light receiving element 22 that are arranged concentrically about the optical axis of the objective lens 4, as in the first embodiment. The inner light-receiving element 21 is a semicircular inner divided light-receiving element 21 that has a circular outer periphery and is equally divided into two pieces with the Y-axis as a dividing line.
1,212. Outer light receiving element 22
is formed in an annular shape, and the X-axis is the dividing line,
Outer divided light receiving element 221 equally divided into two in the circumferential direction
.. 222.

前記変位検出回路131は、アンプ231,232を通
じて入力される分割受光素子21□、212からの出力
信号の和を演算する和演算器132と、アンプ241.
24□を通じて入力される分割受光素子22□、22□
からの出力信号の和を演算する和演算器133と、この
和演算器133の出力信号に係数αを乗算する乗算器1
34と、この乗算器134の出力信号と前記和演算器1
32の出力信号との差を演算する差演算器135と、こ
の差演算器135の出力信号と0の基準レベル信号とを
比較し、出力信号が基準レベル信号より小さいとき子信
号を、出力信号が基準レベル信号より大きいとき一信号
を、両者が一致したとき一致信号をそれぞれ出力するコ
ンパレータ136とから構成されている。
The displacement detection circuit 131 includes a sum calculator 132 that calculates the sum of output signals from the divided light receiving elements 21□ and 212 that are input through amplifiers 231 and 232, and an amplifier 241.
Divided light receiving elements 22□, 22□ input through 24□
a sum calculator 133 that calculates the sum of the output signals from the sum calculator 133, and a multiplier 1 that multiplies the output signal of the sum calculator 133 by a coefficient α.
34, the output signal of this multiplier 134 and the sum operator 1
A difference calculator 135 calculates the difference between the output signal of 32 and the output signal of 0, and compares the output signal of this difference calculator 135 with a reference level signal of 0, and when the output signal is smaller than the reference level signal, the child signal is calculated as the output signal. The comparator 136 outputs one signal when the signal is larger than the reference level signal, and outputs a match signal when the two match.

前記傾き検出回路141は、アンプ231,232を通
じて入力される分割受光素子21□、21□からの出力
信号の差を演算する差演算器142と、アンプ24+、
24gを通じて入力される分割受光素子221,222
からの出力信号の差を演算する差演算器143とから構
成されている。
The tilt detection circuit 141 includes a difference calculator 142 that calculates the difference between the output signals from the divided light receiving elements 21□ and 21□ that are input through amplifiers 231 and 232, an amplifier 24+,
Divided light receiving elements 221 and 222 input through 24g
and a difference calculator 143 that calculates the difference between the output signals.

前記領域信号発生回路151は、前記傾き検出回路14
1と、この傾き検出回路141の差演算器142,14
3からの出力信号を基準レベルの信号V ref(+)
、 V ref(−)と比較し出力信号か基準レベルの
信号範囲内にないときに領域言号を出力するウィンドコ
ンパレータ152.153と、いずれかのウィンドコン
パレータ152,153から領域信号が出力された際そ
の信号を前記アントゲ−1−61へ出力するオアーゲー
ト154とから構成されている。
The area signal generation circuit 151 is connected to the slope detection circuit 14.
1 and the difference calculators 142 and 14 of this slope detection circuit 141.
The output signal from 3 is the reference level signal V ref (+)
, window comparators 152 and 153 that compare with V ref (-) and output a region signal when the output signal is not within the signal range of the reference level, and either of the window comparators 152 and 153 output a region signal. and an OR gate 154 which outputs the signal to the game 1-61.

従って、この場合には、センサ14Aの内側分割受光素
子211,212から得られる信号をA11A2、外側
分割受光素子22□、222から得られる信号をBl、
B2とすると、変位検出回路131の差演算器135の
出力信号Sは、S= (A1+A2 )−α(Bl 十
B2 )となる。ここで、第2図(A)に示す如く、対
物レンズ4の焦点位置に測定対象物6が位置したとき、
つまりフォーカスが合ったとき、出力信号Sが基準値、
ここでは0になるように、内側分割受光素子21□、2
12と外側分割受光素子221、222との面積、ある
いは、乗算器134の係数αを選択しておく。
Therefore, in this case, the signals obtained from the inner divided light receiving elements 211 and 212 of the sensor 14A are A11A2, and the signals obtained from the outer divided light receiving elements 22□ and 222 are Bl,
B2, the output signal S of the difference calculator 135 of the displacement detection circuit 131 becomes S=(A1+A2)-α(Bl + B2). Here, as shown in FIG. 2(A), when the measurement object 6 is located at the focal position of the objective lens 4,
In other words, when the focus is achieved, the output signal S is the reference value,
Here, the inner divided light receiving elements 21□, 2
12 and the outer divided light receiving elements 221 and 222, or the coefficient α of the multiplier 134 is selected in advance.

(オートフォーカス動作) この実施例の場合でも、対物レンズ4の焦点位置に対し
て測定対象物6か遠方にあれば、外側受光素子22の受
光量が増加するので、差演算器135からは出力信号S
〈0が、逆に、対物レンズ4の焦点位置に対して測定対
象物6が手前にあれば、外側受光素子22の受光量が減
少するので、差演算器135からは出力信号S〉0が、
それぞれコンパレータ136に与えられる。従って、第
1実施例と同様にして、モータ駆動制御回路37を介し
て載物台5が焦点位置に達したときにモータMzの駆動
が停止される。つまり、フォーカスが自動的に調整され
る。
(Autofocus operation) Even in the case of this embodiment, if the measurement target 6 is far away from the focal position of the objective lens 4, the amount of light received by the outer light receiving element 22 increases, so the difference calculator 135 outputs Signal S
Conversely, if the object to be measured 6 is located in front of the focal position of the objective lens 4, the amount of light received by the outer light receiving element 22 will decrease, so the output signal S>0 from the difference calculator 135 will be ,
Each is provided to a comparator 136. Therefore, similarly to the first embodiment, the drive of the motor Mz is stopped via the motor drive control circuit 37 when the stage 5 reaches the focal position. In other words, focus is automatically adjusted.

(傾き補正動作・エツジ検出動作) 内側分割受光素子21+、21□からの出力信号At、
A2の差ΔXが差演算器142によって、外側分割受光
素子22..22□からの出力信号Bl、B2の差Δy
が差演算器143によって、それぞれ演算されるから、
これらの差ΔX、Δyを基に測定対象物6の傾きを補正
することができる。
(Tilt correction operation/edge detection operation) Output signals At from the inner divided light receiving elements 21+ and 21□,
The difference ΔX of A2 is calculated by the difference calculator 142, and the difference ΔX between the outer split light receiving elements 22. .. Difference Δy between output signals Bl and B2 from 22□
are calculated by the difference calculator 143, so
The inclination of the measurement object 6 can be corrected based on these differences ΔX and Δy.

同時に、これらの差ΔX、Δyがウィンドコンパレータ
152,153に入力されているから、第1実施例と同
様にして、測定対象物6のエツジを検出することかでき
る。
At the same time, since these differences ΔX and Δy are input to the window comparators 152 and 153, the edges of the measurement object 6 can be detected in the same manner as in the first embodiment.

従って、第2実施例でも、第1実施例で述べた効果を奏
することができほかに、信号処理回路25を簡略化でき
る利点がある。
Therefore, the second embodiment also has the advantage of being able to achieve the effects described in the first embodiment and of simplifying the signal processing circuit 25.

なお、上記第1および第2実施例では、センサ14.1
4Aを構成する外側受光素子22のみを輪帯状としたか
、内側受光素子21および外側受光素子22を共に輪帯
状としてもよい。
In addition, in the above first and second embodiments, the sensor 14.1
Only the outer light-receiving element 22 constituting 4A may have an annular shape, or both the inner light-receiving element 21 and the outer light-receiving element 22 may have an annular shape.

また、上記第1実施例では、外側受光素子22を4個に
等分割したが、内側分割受光素子21を4個に等分割し
てもよい。その際、分割数についても、4個以上であれ
ばよい。更に、上記第2実施例では、内側受光素子21
および外側受光素子22を共に2個に等分割したが、分
割数は2個以上であればよい。
Further, in the first embodiment, the outer light-receiving element 22 is equally divided into four pieces, but the inner divided light-receiving element 21 may be equally divided into four pieces. At this time, the number of divisions may be four or more. Furthermore, in the second embodiment, the inner light receiving element 21
Although both the outer light receiving element 22 and the outer light receiving element 22 are equally divided into two parts, the number of divisions may be two or more.

また、上記各実施例において、変位検出回路31.1.
31の差演算器34,135からの出力信号をデジタル
信号に変換し、これをデジタル表示させることもできる
。このようにすれば、光学系9の焦点位置を基準として
、現在の測定部位までを距離を表示させることができる
。つまり、Z軸方向の変位を検出することかできる。更
に、傾き検出回路41,141の差演算器46.47.
142.143からの出力をデジタル信号に変換し、こ
れをデジタル表示させれば、測定対象物6のXおよびY
軸方向の傾きも表示させることができる。
Furthermore, in each of the above embodiments, the displacement detection circuit 31.1.
It is also possible to convert the output signals from the difference calculators 34 and 135 of 31 into digital signals and display them digitally. In this way, the distance to the current measurement site can be displayed using the focal position of the optical system 9 as a reference. In other words, displacement in the Z-axis direction can be detected. Furthermore, the difference calculators 46, 47 .
By converting the output from 142 and 143 into a digital signal and displaying it digitally, the X and Y of the measurement object 6 can be
The axial tilt can also be displayed.

また、上記各実施例では、測定対象物6からの反射光を
利用したが、透過光を利用するようにしてもよい。更に
、上記各実施例は、顕微鏡に適用した例であるか、本発
明は、これに限られるものでなく、対象物の変位を非接
触で検出する装置−般に利用することかできる。
Further, in each of the above embodiments, reflected light from the measurement object 6 is used, but transmitted light may also be used. Further, each of the above-mentioned embodiments is an example in which the present invention is applied to a microscope, and the present invention is not limited thereto, but can be used in general as a device for detecting displacement of an object in a non-contact manner.

例えば、これを三次元測定機などのプローブとして用い
、変位検出回路31,131からの出力信号か常に基準
値になるように、測定対象物と光学系9とを相対移動さ
せれば、プローブをワークの測定曲面などに対して一定
の距離を隔てて非接触で移動させることができる、いわ
ゆる倣い測定が可能である。
For example, if this is used as a probe for a three-dimensional measuring machine, and the object to be measured and the optical system 9 are moved relative to each other so that the output signal from the displacement detection circuits 31, 131 always becomes the reference value, the probe can be moved. It is possible to perform so-called scanning measurement, in which the measurement surface of the workpiece can be moved at a fixed distance without contact.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り、本発明によれば、光源からの光をレンズを
介して対象物に照射するとともに、その光をセンサを構
成する内側受光素子と外側受光素子とで受光し、これら
内側受光素子の出力と外側受光素子の出力との差に対応
した信号を出力するように七だので、その出力信号から
対象物の位置を検出することができる。よって、従来の
電子距離計のように一対の測距用対物レンズを配置しな
まくもよく、また、マイケルソン干渉計のように一方の
反射鏡を対象物に間接または間接的に取り付けなくても
よいので、小型で、しかも、対象物に制限されることな
く対象物の変位を検出することができる。また、内側受
光素子および外側受光素子のうち、互いに直交する軸線
をそれぞれ境として区画される一方側分割受光素子の出
力と他方側分割受光素子の出力との差に対応する信号を
出力するようにしたので、その出力信号から対象物の傾
きを検出することができる。
As described above, according to the present invention, light from a light source is irradiated onto an object through a lens, and the light is received by an inner light receiving element and an outer light receiving element that constitute a sensor. Since the sensor outputs a signal corresponding to the difference between the output and the output of the outer light receiving element, the position of the object can be detected from the output signal. Therefore, there is no need to dispose a pair of distance measuring objective lenses as in a conventional electronic distance meter, and there is no need to attach one reflecting mirror indirectly or indirectly to the target object as in a Michelson interferometer. Since it is small in size, it is possible to detect the displacement of an object without being limited by the object. Also, of the inner light receiving element and the outer light receiving element, a signal corresponding to the difference between the output of the split light receiving element on one side and the output of the split light receiving element on the other side, which are divided by the axes perpendicular to each other as boundaries, is outputted. Therefore, the inclination of the object can be detected from the output signal.

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

第1図〜第6図は本発明の第1実施例を示す図で、第1
図は主に電気的構成を示す回路図、第2図はオートフォ
ーカス動作を説明するための図、第3図はエツジ検出動
作を説明するための図、第4図はそのときの信号の流れ
を示すタイミングチャート、第5図は測定対象物が傾い
たときの状態を示す図、第6図は顕微鏡の概略構成を示
す図である。第7図は本発明の第2実施例を示す回路図
である。 6・・・測定対象物、9・・・光学系、14.14A・
・・センサ、15・・・結像レンズ、2I・−・内側受
光素子、2 i+ 、  2 It・・・内側分割受光
素子、22・・・外側受光素子、22..22□、22
3,224・・・外側分割受光素子、31,131・・
・変位検出回路、41.141・・・傾き検出回路。
1 to 6 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.
The figure is a circuit diagram mainly showing the electrical configuration, Figure 2 is a diagram to explain the autofocus operation, Figure 3 is a diagram to explain the edge detection operation, and Figure 4 is the signal flow at that time. FIG. 5 is a diagram showing the state when the object to be measured is tilted, and FIG. 6 is a diagram showing the schematic configuration of the microscope. FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. 6...Measurement object, 9...Optical system, 14.14A.
...Sensor, 15...Imaging lens, 2I...Inner light receiving element, 2i+, 2It...Inner divided light receiving element, 22...Outer light receiving element, 22. .. 22□, 22
3,224...Outer divided light receiving element, 31,131...
・Displacement detection circuit, 41.141...Inclination detection circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光源およびこの光源からの光を対象物に照射する
レンズを有する光学系と、 外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素子と同
心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、
これら内側受光素子および外側受光素子のいずれか一方
が円周方向に少なくとも4個以上に等分割された分割受
光素子によって構成されたセンサと、 このセンサに前記対象物に照射された光を結像させる結
像レンズと、 前記センサの内側受光素子の出力と外側受光素子の出力
との差に対応した信号を出力する変位検出回路と、 前記センサの分割受光素子のうち、センサの中心を通り
かつ互いに直交する軸線をそれぞれ境として区画される
一方側分割受光素子の出力と他方側分割受光素子の出力
との差に対応した信号を出力する傾き検出回路と、 を具備したことを特徴とする変位検出装置。
(1) An optical system that includes a light source and a lens that irradiates the object with light from the light source, an inner light-receiving element with a circular outer periphery, and an annular outer light-receiving element that is arranged concentrically with the inner light-receiving element. And,
Either one of the inner light receiving element and the outer light receiving element is constituted by divided light receiving elements divided into at least four equal parts in the circumferential direction, and the sensor forms an image of the light irradiated on the object. a displacement detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the inner light-receiving element and the output of the outer light-receiving element of the sensor; a tilt detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the divided light receiving element on one side and the output of the divided light receiving element on the other side, which are divided by axes that are orthogonal to each other as boundaries; Detection device.
(2)光源およびこの光源からの光を対象物に照射する
レンズを有する光学系と、 外周が円形の内側受光素子およびこの内側受光素子と同
心状に配置された輪帯状の外側受光素子を有し、かつ、
これら内側受光素子および外側受光素子が円周方向に少
なくとも2個以上に等分割された内側分割受光素子およ
び外側受光素子によって構成されたセンサと、 このセンサに前記対象物に照射された光を結像させる結
像レンズと、 前記センサの内側受光素子の出力と外側受光素子の出力
との差に対応した信号を出力する変位検出回路と、 前記センサの内側分割受光素子および外側受光素子のう
ち、同一側でかつセンサの中心を通る互いに直交する軸
線をそれぞれ境として区画される一方側分割受光素子の
出力と他方側分割受光素子の出力との差に対応した信号
を出力する傾き検出回路と、 を具備したことを特徴とする変位検出装置。
(2) An optical system including a light source and a lens that irradiates the object with light from the light source, an inner light-receiving element with a circular outer periphery, and an annular outer light-receiving element arranged concentrically with the inner light-receiving element. And,
A sensor configured by an inner divided light receiving element and an outer light receiving element in which the inner light receiving element and the outer light receiving element are equally divided into at least two parts in the circumferential direction; an imaging lens for imaging; a displacement detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the inner light-receiving element and the output of the outer light-receiving element of the sensor; a tilt detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the output of the divided light receiving element on one side and the output of the divided light receiving element on the other side, which are partitioned by mutually orthogonal axes passing through the center of the sensor on the same side; A displacement detection device characterized by comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020068341A (en) * 2018-10-26 2020-04-30 京セラ株式会社 Light receiving and emitting sensor and sensor device using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61213608A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Mitsutoyo Mfg Co Ltd Photoelectric measuring instrument
JPS6363910A (en) * 1986-09-04 1988-03-22 Canon Inc Distance measuring apparatus
JPH0275906A (en) * 1988-09-12 1990-03-15 Hitachi Ltd Image formation type displacement gauge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61213608A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Mitsutoyo Mfg Co Ltd Photoelectric measuring instrument
JPS6363910A (en) * 1986-09-04 1988-03-22 Canon Inc Distance measuring apparatus
JPH0275906A (en) * 1988-09-12 1990-03-15 Hitachi Ltd Image formation type displacement gauge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020068341A (en) * 2018-10-26 2020-04-30 京セラ株式会社 Light receiving and emitting sensor and sensor device using the same

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