JPS60162901A - 非接触変位測定装置 - Google Patents
非接触変位測定装置Info
- Publication number
- JPS60162901A JPS60162901A JP1777884A JP1777884A JPS60162901A JP S60162901 A JPS60162901 A JP S60162901A JP 1777884 A JP1777884 A JP 1777884A JP 1777884 A JP1777884 A JP 1777884A JP S60162901 A JPS60162901 A JP S60162901A
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- Japan
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- pulse
- light
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- receiving element
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、外光の影響を少なくして測定対象物までの距
離又はその変位を測定する非接触変位測定装置に係り、
特に除算器での温度ドリフトの影響を受けることなく高
い測定精度が得られる非接触変位測定装置に関する。
離又はその変位を測定する非接触変位測定装置に係り、
特に除算器での温度ドリフトの影響を受けることなく高
い測定精度が得られる非接触変位測定装置に関する。
（ロ）従来技術
従来、この種非接触変位測定装置は第１図にブロック図
で示すように、まず、パルス発生器１でパルスを発生し
、半導体レーザ２を所定のパルス幅で駆動し発光させる
。ここで発光した光は送光レンズ３により測定対象物４
の表面上に光スポット５を結像するが、この先スポット
５は受光レンズ６を通して受光素子７上に結像する。
で示すように、まず、パルス発生器１でパルスを発生し
、半導体レーザ２を所定のパルス幅で駆動し発光させる
。ここで発光した光は送光レンズ３により測定対象物４
の表面上に光スポット５を結像するが、この先スポット
５は受光レンズ６を通して受光素子７上に結像する。
次いで、受光素子７からの出力電流をプリアンプ８．９
によって増幅した後、減算回路１ｏ及び加算回路１１に
よって所定の電圧を得、この電圧はサンプルホールド回
路１２．１３に入力される。ここで、パルス発生器１で
発生したパルスと同期したサンプリンタパルス１４に従
って、電圧のピーク値がサンプルホールドされる。
によって増幅した後、減算回路１ｏ及び加算回路１１に
よって所定の電圧を得、この電圧はサンプルホールド回
路１２．１３に入力される。ここで、パルス発生器１で
発生したパルスと同期したサンプリンタパルス１４に従
って、電圧のピーク値がサンプルホールドされる。
そして、除算器１５により受光素子７」−のスポット光
の変位計に比例した信号が得られる。このようにして、
測定対象物４の変位量を半導体レーザ２の光を媒介とし
て非接触で測定か行われる。
の変位計に比例した信号が得られる。このようにして、
測定対象物４の変位量を半導体レーザ２の光を媒介とし
て非接触で測定か行われる。
とこ７）が、前記除算器１５には直流レヘルで入力され
るため、除算器１５の温度ドリフトが大きくなって測定
精度に及はず影響か人であった。特に、加算回路への入
力が小さい場合にこの温度ドリフトが極めて大きくなる
という問題かあり、そのために高性能の除算器を使用す
ることが考えられるが、測定装置が高価なものになって
しまうという問題があった。
るため、除算器１５の温度ドリフトが大きくなって測定
精度に及はず影響か人であった。特に、加算回路への入
力が小さい場合にこの温度ドリフトが極めて大きくなる
という問題かあり、そのために高性能の除算器を使用す
ることが考えられるが、測定装置が高価なものになって
しまうという問題があった。
（ハ）目的
本発明はこのような問題点をＩＷ決し、除算器の温度ド
リフ１の影響を受りることなく、測定ｉｆｆ度が高くか
つ安価な非接触変位測定装置を提供することを目ｒ白と
する。
リフ１の影響を受りることなく、測定ｉｆｆ度が高くか
つ安価な非接触変位測定装置を提供することを目ｒ白と
する。
（ニ）構成
そごで、本発明の特徴とする処は、発光素子を駆動する
駆動パルスと、この駆動パルスと同一に設定されたパル
スを有するサンプリングパルス八と、このサンプリング
パルス八よりパルス開始時点か遅れると共にパルス終了
時点が同時か又はそれよりも早く終了するサンプリング
パルスＢとをそれぞれ同期して出力するパルス発生器と
、前記駆動パルスを入力してパルス状に光を発生する発
光素子と、前記パルス状の光を測定対象物の表面上に結
像させる送光レンズと、測定対象物の表面上の光像を受
光素子Ｑこ結像させる受光レンズと、受光素子上に結像
された光像の位置が電気信号として出力される受光素子
と、前記受光素子から出力された電気信号を増幅する増
幅器と、増幅された前記受光素子から出力された電気信
号を減算する減算回路及び加算する加算回路と、前記加
算回路で加算された電気信号を前記サンプリングパルス
Ａによりサンプリングするサンプルホールド回路と、前
記減算回路で減算された電気信号を、加算された電気信
号で除算して、前記受光素子」−の光像の変位量を変換
出力する除算器と、この除算器からの出力信号をバイパ
スフィルターを通した）多、前記サンプリングパルスＢ
でサンプリングするサンプルホールド回路とからなる点
にある。
駆動パルスと、この駆動パルスと同一に設定されたパル
スを有するサンプリングパルス八と、このサンプリング
パルス八よりパルス開始時点か遅れると共にパルス終了
時点が同時か又はそれよりも早く終了するサンプリング
パルスＢとをそれぞれ同期して出力するパルス発生器と
、前記駆動パルスを入力してパルス状に光を発生する発
光素子と、前記パルス状の光を測定対象物の表面上に結
像させる送光レンズと、測定対象物の表面上の光像を受
光素子Ｑこ結像させる受光レンズと、受光素子上に結像
された光像の位置が電気信号として出力される受光素子
と、前記受光素子から出力された電気信号を増幅する増
幅器と、増幅された前記受光素子から出力された電気信
号を減算する減算回路及び加算する加算回路と、前記加
算回路で加算された電気信号を前記サンプリングパルス
Ａによりサンプリングするサンプルホールド回路と、前
記減算回路で減算された電気信号を、加算された電気信
号で除算して、前記受光素子」−の光像の変位量を変換
出力する除算器と、この除算器からの出力信号をバイパ
スフィルターを通した）多、前記サンプリングパルスＢ
でサンプリングするサンプルホールド回路とからなる点
にある。
（ボ）実施例
第２図は本発明に係る非接触変位測定装置の一実施例を
説明するブロック図である。図に於いて、２０はパルス
発生器であり、このパルス発生器２０により半導体レー
ザ・発光ダイオード等の発光素子２２を駆動するタイミ
ングが決定されると共に、サンプルホールド回路３２．
３５のサンプリングタイムが決定される。
説明するブロック図である。図に於いて、２０はパルス
発生器であり、このパルス発生器２０により半導体レー
ザ・発光ダイオード等の発光素子２２を駆動するタイミ
ングが決定されると共に、サンプルホールド回路３２．
３５のサンプリングタイムが決定される。
２１は、パルス発生器２０のパルスムこ基づいて前記発
光素子２２を駆動する駆動回路であり、この駆動回路２
】の出力パルスを入力して発光素子２２１Ｊ、例えばパ
ルス幅１ μｓ〜１００ μｓ、周期Ｑ、］ ＋ｎｓ〜
］ ｍａ程度で繰り返されるパルス状の光を発生ずる。
光素子２２を駆動する駆動回路であり、この駆動回路２
】の出力パルスを入力して発光素子２２１Ｊ、例えばパ
ルス幅１ μｓ〜１００ μｓ、周期Ｑ、］ ＋ｎｓ〜
］ ｍａ程度で繰り返されるパルス状の光を発生ずる。
２３は発光素子２２の光を集光し、測定り１象物２４の
表面上に光スボソ１２５を結像させる送光レンズである
。
表面上に光スボソ１２５を結像させる送光レンズである
。
２６は、測定対象物２４の表面上の光スポット２５を受
光素子２７に結像させる受光レンズであり、この受光レ
ンズ２６によって結像された光スポット２５の光像の位
置が、受光素子２７により電気信号に変換される。なお
、ここで受光素子２７とは、両端から電気信号が出力さ
れ、その２つの電気信号の差を２つの電気信号の和で除
算すれば光スボソｈ２５の光像の位置の電気信号が得ら
れる位置検出用素子をいう。以下、受光素子２７とはこ
のことを指ず。
光素子２７に結像させる受光レンズであり、この受光レ
ンズ２６によって結像された光スポット２５の光像の位
置が、受光素子２７により電気信号に変換される。なお
、ここで受光素子２７とは、両端から電気信号が出力さ
れ、その２つの電気信号の差を２つの電気信号の和で除
算すれば光スボソｈ２５の光像の位置の電気信号が得ら
れる位置検出用素子をいう。以下、受光素子２７とはこ
のことを指ず。
２８．２９は受光素子２７からの電気信号を増幅するプ
リアンプであり、３０はプリアンプ２８．２９の出力の
差を計算する減算回路、３１はプリアンプ２８．２９の
出力の和を計算する加算回路である。
リアンプであり、３０はプリアンプ２８．２９の出力の
差を計算する減算回路、３１はプリアンプ２８．２９の
出力の和を計算する加算回路である。
３２は、前記加算１ｕ路３１で加算された電気信号をパ
ルスＱ’−ＩＥ器２０からのサンプリングパルス八によ
りサンプリングするサンプルホールド回路であり、この
サンプリングパルスＡは前記駆動パルスと同一に設定さ
れる。
ルスＱ’−ＩＥ器２０からのサンプリングパルス八によ
りサンプリングするサンプルホールド回路であり、この
サンプリングパルスＡは前記駆動パルスと同一に設定さ
れる。
３３は、前記減算回路３０で減算された電気信号を、前
記サンプルボールド回路３２から出力された電気信号で
除算して、前記受光素子２７」−の光像の変位量を変換
出力する除算器である。
記サンプルボールド回路３２から出力された電気信号で
除算して、前記受光素子２７」−の光像の変位量を変換
出力する除算器である。
３４ば発光素子２２のパルス光から変位した信号のみを
純化して取り出ずバイパスフィルタ、３５は前記除算器
３３からの出力信号〜をバイパスフィルタ３４を通した
後サンプリングパルスＢてサンプリングするサンプルボ
ールド回路である。
純化して取り出ずバイパスフィルタ、３５は前記除算器
３３からの出力信号〜をバイパスフィルタ３４を通した
後サンプリングパルスＢてサンプリングするサンプルボ
ールド回路である。
このサンプリングパルスＢば前記サンプリングパルス八
よりパルス開始時点が遅れると共に、パルス終了時点が
同時か又はそれよりも早く終了するように設定されてい
る。そして、前記駆動パルスとサンプリングパルスＡ、
、Ｂとは発生器２０からそれぞれ同期して出力される。
よりパルス開始時点が遅れると共に、パルス終了時点が
同時か又はそれよりも早く終了するように設定されてい
る。そして、前記駆動パルスとサンプリングパルスＡ、
、Ｂとは発生器２０からそれぞれ同期して出力される。
なお図示省略したが、受光素子２７と、減算回路３０及
び加算回路３１との間には適宜バイパスフィルタ３４が
挿入される。
び加算回路３１との間には適宜バイパスフィルタ３４が
挿入される。
次に、第２図のブロック図に示したシステムの動作の時
間的な関係を第３図のタイミングチャー１〜に基づき説
明する。
間的な関係を第３図のタイミングチャー１〜に基づき説
明する。
パルス発生器２０から減算回路３０及び加算回路３］ま
ての動作は、前述の実施例と同様であるから説明は省ｌ
１ｌｌ！する。しかして、加算回路３１の出力信号を前
記サンプリングパルスＡてサンプルホールドすると、破
線にて示すようなステップの短い波形となる。ここでサ
ンプルホールドするのは、発光素子２２の次の発光期間
で速やかに復帰する必要があるからであり、サンプルボ
ールドしない場合は発光素子２２が発光しない期間では
加算出力ばＯｖとなり、実線のようにステップの長い波
形となって除算器３３の出力が飽和若しくは不定となる
。従って、復帰時間が長くなってしまう結果となる。
ての動作は、前述の実施例と同様であるから説明は省ｌ
１ｌｌ！する。しかして、加算回路３１の出力信号を前
記サンプリングパルスＡてサンプルホールドすると、破
線にて示すようなステップの短い波形となる。ここでサ
ンプルホールドするのは、発光素子２２の次の発光期間
で速やかに復帰する必要があるからであり、サンプルボ
ールドしない場合は発光素子２２が発光しない期間では
加算出力ばＯｖとなり、実線のようにステップの長い波
形となって除算器３３の出力が飽和若しくは不定となる
。従って、復帰時間が長くなってしまう結果となる。
このサンプリングパルスＡにてサンプルボールドされた
加算出力で減算出力を除算する除算器３３からの出力信
号は、一般に図のように立ち上がりがなまった波形とな
る。
加算出力で減算出力を除算する除算器３３からの出力信
号は、一般に図のように立ち上がりがなまった波形とな
る。
この出力信号をバイパスフィルタ３４を通してサンプリ
ングパルスＢによってサンプリングすると、バイパスフ
ィルタ３４の出力信号のピーク値が保持されて連続的な
信号に変換され、前記受光素子２２上の光像の変位量に
比例した信号が出力される。
ングパルスＢによってサンプリングすると、バイパスフ
ィルタ３４の出力信号のピーク値が保持されて連続的な
信号に変換され、前記受光素子２２上の光像の変位量に
比例した信号が出力される。
（へ）効果
本発明は以」−詳述した構成にて所期の目的を有効に達
成した。特に、除算器に温度ドリフトが発生しても除算
器からの出力信号をバイパスフィルタに通ずため、温度
ドリフトは測定精度に影響を及ぼさない。かつ、バイパ
スフィルタを通した後サンプリングパルスＢでサンプリ
ングするザンブルホールド回路を設けたから、除算器の
出力の立ち上がりのなまりによる影響がｔζく、サンプ
リングされた除算器の出力は所望の変位出力となる。
成した。特に、除算器に温度ドリフトが発生しても除算
器からの出力信号をバイパスフィルタに通ずため、温度
ドリフトは測定精度に影響を及ぼさない。かつ、バイパ
スフィルタを通した後サンプリングパルスＢでサンプリ
ングするザンブルホールド回路を設けたから、除算器の
出力の立ち上がりのなまりによる影響がｔζく、サンプ
リングされた除算器の出力は所望の変位出力となる。
また、除算器の出力にはオフセットがあり、これを調整
するためにトリマを必要とするが、上述のように除算器
の出力をバイパスフィルタに通した後、サンプルホール
ド回路に入力するため、オフセットによる影響がなく
ｌ−リマを省略出来て除算器の調整が容易となる。この
ように、高性能の除算器を使用しなくても測定精度が高
くかつ安価な非接触変位測定装置が得られる。
するためにトリマを必要とするが、上述のように除算器
の出力をバイパスフィルタに通した後、サンプルホール
ド回路に入力するため、オフセットによる影響がなく
ｌ−リマを省略出来て除算器の調整が容易となる。この
ように、高性能の除算器を使用しなくても測定精度が高
くかつ安価な非接触変位測定装置が得られる。
第１図は従来例を示す非接触変位測定装置を説明するブ
ロック図、第２図は本発明に係る非接触変位測定装置の
一実施例を説明するブロック図、第３図は第２図のブロ
ック図に示したシステムの動作の時間的な関係を説明す
るタイミングチャートである。 ２０・・・パルス発生器、２２・・・発光素子、２３・
・・送光レンズ、２４・・・測定対象物、２６・・０ ・受光レンズ、２７・・・受光素子、２８．２９・・・
増幅器、３０・・・減算回路、３１・・・加算回路、３
２．３５・・・ザンプルホールド回路、３３・・・除算
器、３４・・・バイパスフィルタ、Ａ、Ｂ・・・サンプ
リングパルス。 特許出願人 リード電機株式会社 代理人 弁理士 大 西 孝 治 １
ロック図、第２図は本発明に係る非接触変位測定装置の
一実施例を説明するブロック図、第３図は第２図のブロ
ック図に示したシステムの動作の時間的な関係を説明す
るタイミングチャートである。 ２０・・・パルス発生器、２２・・・発光素子、２３・
・・送光レンズ、２４・・・測定対象物、２６・・０ ・受光レンズ、２７・・・受光素子、２８．２９・・・
増幅器、３０・・・減算回路、３１・・・加算回路、３
２．３５・・・ザンプルホールド回路、３３・・・除算
器、３４・・・バイパスフィルタ、Ａ、Ｂ・・・サンプ
リングパルス。 特許出願人 リード電機株式会社 代理人 弁理士 大 西 孝 治 １
Claims (1)
- （１）発光素子を駆動する駆動パルスと、この駆動パル
スと同一に設定されたパルスを有するサンプリングパル
ス八と、このサンプリングパルス八よりパルス開始時点
が遅れると共にパルス終了時点が同時か又はそれよりも
早く終了するサンプリングパルスＢとをそれぞれ同期し
て出力するパルス発生器と、 前記駆動パルスを入力してパルス状に光を発生ずる発光
素子と、 前記パルス状の光を測定対象物の表面上に結像させる送
光レンズと、 測定対象物の表面上の光像を受光素子に結像させる受光
レンズと、 受光素子上に結像された光像の位置が電気信号として出
力される受光素子と、 前記受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅器
と、 増幅された前記受光素子から出力された電気信号を減算
する減算回路及び加算する加算回路と、前記加算回路で
加算された電気信号を前記サンプリングパルス八により
サンプリングするーリ・ンプルホールド回路と、 前記減算回路で減算された電気信号を、加算された電気
信号で除算して、前記受光素子」−の光像の変位量を変
換出力する除算器と、 この除算器からの出力信号をバイパスフィルターを通し
た後、前記サンプリングパルスＩ３でサンプリングする
ザンプルポールト回路とからなることを特徴とする非接
触変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1777884A JPS60162901A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | 非接触変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1777884A JPS60162901A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | 非接触変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162901A true JPS60162901A (ja) | 1985-08-24 |
| JPH0437925B2 JPH0437925B2 (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=11953173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1777884A Granted JPS60162901A (ja) | 1984-02-02 | 1984-02-02 | 非接触変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162901A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250602A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-05 | Toshiba Corp | 試料面位置測定装置 |
| JPH06221853A (ja) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 位置検出装置 |
| JPH06288764A (ja) * | 1992-08-13 | 1994-10-18 | Seikosha Co Ltd | 測距装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503447U (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-14 | ||
| JPS5023247A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-12 | ||
| JPS50110553A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-30 |
-
1984
- 1984-02-02 JP JP1777884A patent/JPS60162901A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503447U (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-14 | ||
| JPS5023247A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-12 | ||
| JPS50110553A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-30 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250602A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-05 | Toshiba Corp | 試料面位置測定装置 |
| JPH06288764A (ja) * | 1992-08-13 | 1994-10-18 | Seikosha Co Ltd | 測距装置 |
| JPH06221853A (ja) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 位置検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437925B2 (ja) | 1992-06-22 |
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