JPS60205303A - 光変位計測装置 - Google Patents
光変位計測装置Info
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- JPS60205303A JPS60205303A JP6457884A JP6457884A JPS60205303A JP S60205303 A JPS60205303 A JP S60205303A JP 6457884 A JP6457884 A JP 6457884A JP 6457884 A JP6457884 A JP 6457884A JP S60205303 A JPS60205303 A JP S60205303A
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- peak
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、被測定物の形状を非接触で測定する光変位
計測値+111こ関するも4/′)である。
計測値+111こ関するも4/′)である。
従来、この種の装置として、第1図に示すものがあった
。第1図において、fll i4光源の駆動回路、+2
1は光源と【7ての半導体レーザー、(3)は半導体し
−ザ(2)の光を集光して、照射する投光レンズ、(4
)は、被測定物、(5)は被測定物(4)に投射さnた
光スポフト、(6)は光スポット(5)からの散乱光を
位置検出素子上に結像させる受光レンズ、(7)は、受
光素子たる半導体装置検出素子(以下PSDと略す)、
(8a )(8b)は前置増幅器、(9a)(9b)は
増幅器、(10a)(10b)は整流回路、(11a)
は出力信号Va、(llb)は出力信号Vb、(2)は
減算回路、(2)は加算回路、04は減算出力信号Va
−Vb 、(至)は加算出力信号Va+Vb 。
。第1図において、fll i4光源の駆動回路、+2
1は光源と【7ての半導体レーザー、(3)は半導体し
−ザ(2)の光を集光して、照射する投光レンズ、(4
)は、被測定物、(5)は被測定物(4)に投射さnた
光スポフト、(6)は光スポット(5)からの散乱光を
位置検出素子上に結像させる受光レンズ、(7)は、受
光素子たる半導体装置検出素子(以下PSDと略す)、
(8a )(8b)は前置増幅器、(9a)(9b)は
増幅器、(10a)(10b)は整流回路、(11a)
は出力信号Va、(llb)は出力信号Vb、(2)は
減算回路、(2)は加算回路、04は減算出力信号Va
−Vb 、(至)は加算出力信号Va+Vb 。
019は除算回路、Oηは除算出力信号(Va −Vb
)/ffa + Vb)、(至)はA/D変換器、0埴
はデジタル化された変位測定結果の出力信号である。
)/ffa + Vb)、(至)はA/D変換器、0埴
はデジタル化された変位測定結果の出力信号である。
第2図(a)(b)は、第1図に示した装置に用いる制
御信号の1例を示すタイミング図で、(a)は、半導体
レーザー(21の駆動信号(イ)、(b)は、その時間
軸を拡大して表示したものである。
御信号の1例を示すタイミング図で、(a)は、半導体
レーザー(21の駆動信号(イ)、(b)は、その時間
軸を拡大して表示したものである。
次に動作について説明する。第1図において、光源の駆
動回路illで駆動された半導体レーザー(2)から出
た光は、投光レンズ(3)により集光され、被測定物(
4)上に光スポット(5)を投射する。半導体レ−サ1
21、投光レンズ(3)、受光レンズ+61 及ヒPS
D(71から構成される光学系は、投光レンズ(3)か
ら光スポット(5)までの距離が、三角測量の原理を利
用して、P S D (7)上に結像される光スポット
(6)の受光像の位置を検出することにまり、測定でき
るように配置されている。このとき、P S D (7
)上での、光スポット(6)の受光像の位置が、PSD
f7)Jり出力される1対の出力電流信号を各々、増幅
回路(8a)。
動回路illで駆動された半導体レーザー(2)から出
た光は、投光レンズ(3)により集光され、被測定物(
4)上に光スポット(5)を投射する。半導体レ−サ1
21、投光レンズ(3)、受光レンズ+61 及ヒPS
D(71から構成される光学系は、投光レンズ(3)か
ら光スポット(5)までの距離が、三角測量の原理を利
用して、P S D (7)上に結像される光スポット
(6)の受光像の位置を検出することにまり、測定でき
るように配置されている。このとき、P S D (7
)上での、光スポット(6)の受光像の位置が、PSD
f7)Jり出力される1対の出力電流信号を各々、増幅
回路(8a)。
(sb ) 、 (9a )及び(9b)で、電圧に変
換、増幅し、整流回路(10a)、(10b) lこま
り、整流して、1対の電圧信号Va(lla)及びVb
(llb)としたとき、次式で与えられるから、 但し、l : PSD(7)の中心から端までの距離で
既知の値 X : pSD(7)−f:での受光像の位置被測定物
(4)の変位、即ち投光レンズ(3)から、光スポット
(5)までの距離は、J)らがしめ定められた光学系の
配置に基Cき、2信号、VauJ、VbQθがら、減算
信号(Va −Vb )04 と、加算信号(Va+V
b )O12をめて、(Va −Vb )/(Va十V
b )の除算を行なえば、除算出力信号Oηとしてめら
れる。最後にQηをA/D変換器(至)によりデジタル
化して測定結果01を得るものであった。
換、増幅し、整流回路(10a)、(10b) lこま
り、整流して、1対の電圧信号Va(lla)及びVb
(llb)としたとき、次式で与えられるから、 但し、l : PSD(7)の中心から端までの距離で
既知の値 X : pSD(7)−f:での受光像の位置被測定物
(4)の変位、即ち投光レンズ(3)から、光スポット
(5)までの距離は、J)らがしめ定められた光学系の
配置に基Cき、2信号、VauJ、VbQθがら、減算
信号(Va −Vb )04 と、加算信号(Va+V
b )O12をめて、(Va −Vb )/(Va十V
b )の除算を行なえば、除算出力信号Oηとしてめら
れる。最後にQηをA/D変換器(至)によりデジタル
化して測定結果01を得るものであった。
従来の光変位計は、以上のように構成されているので被
測定物(4)までの距離の情報を持つ、PSD(7)の
出力信号を、整流しなければならず、回路素子のオフセ
ット電圧、温変ドリフトあるいは、雑音等の悪影蕾を受
けやすく、さらに、アナログの除算回路による演算を必
要とするため、S/Nの確保が難しく、測定結果が安定
しない等の欠点があった。
測定物(4)までの距離の情報を持つ、PSD(7)の
出力信号を、整流しなければならず、回路素子のオフセ
ット電圧、温変ドリフトあるいは、雑音等の悪影蕾を受
けやすく、さらに、アナログの除算回路による演算を必
要とするため、S/Nの確保が難しく、測定結果が安定
しない等の欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、受光素子の出力信号増幅に交流増
幅器を使用し、演算プロセッサによりPSDの各々の出
力信号のピークツーピーク値をデジタル演算し、これら
のピークツーピーク値を用いて、変位量の検出演算を行
なうことにより増幅回路などlこ生じろオフセット電圧
、湿度ドリフトの影響を受けにくい、安定で、精変よい
変位量測定のできる光変位計を提供することを目的とし
ている。
めになされたもので、受光素子の出力信号増幅に交流増
幅器を使用し、演算プロセッサによりPSDの各々の出
力信号のピークツーピーク値をデジタル演算し、これら
のピークツーピーク値を用いて、変位量の検出演算を行
なうことにより増幅回路などlこ生じろオフセット電圧
、湿度ドリフトの影響を受けにくい、安定で、精変よい
変位量測定のできる光変位計を提供することを目的とし
ている。
以下、この発明の一実施例を図についで説明する。第8
図において、第1図と同符号は同一物を示し、(22a
)、(22b)は交流増幅回路、に)は信号切換器、■
はサンプルホールド回路、(2)はA/D変換器、(ホ
)は演算プロセッサー、(ハ)は演算プロセッサー(ホ
)の出力、に)はタイミングパルス発生回路、(2)は
半導体レーザー(2)の点燈タイミング信号、(至)は
信号切換器(至)の制御信号、0乃はサンプルホールド
回路(ハ)の制御信号、(2)は、A/D変換器(ホ)
の制御信号、(至)は交流増幅回路(22a)の出力信
号■、■は交流増幅回路(22b)の出力信号が、轡は
信号切換器骨の出力信号、(至)はサンプルホールド回
路(ハ)の出力信号である。
図において、第1図と同符号は同一物を示し、(22a
)、(22b)は交流増幅回路、に)は信号切換器、■
はサンプルホールド回路、(2)はA/D変換器、(ホ
)は演算プロセッサー、(ハ)は演算プロセッサー(ホ
)の出力、に)はタイミングパルス発生回路、(2)は
半導体レーザー(2)の点燈タイミング信号、(至)は
信号切換器(至)の制御信号、0乃はサンプルホールド
回路(ハ)の制御信号、(2)は、A/D変換器(ホ)
の制御信号、(至)は交流増幅回路(22a)の出力信
号■、■は交流増幅回路(22b)の出力信号が、轡は
信号切換器骨の出力信号、(至)はサンプルホールド回
路(ハ)の出力信号である。
第4図(a)〜(h)は第8図に示した装置の各部分の
時間的な動作の1例を示すタイミング図である。
時間的な動作の1例を示すタイミング図である。
同図(a)の半導体レーザー+21の点燈タイミング信
号四で0は消燈、1は点燈を示す。同図(d)は信号切
換器に)の制御信号(7)で、0はvI(至)への切換
、1はV2[有]への切換制御を示す。同図(f)は、
サンプルホールド■の制御信号OI)で、0はサンプル
、1はホールドを示す。なお、同図の他のものは第8図
各部の符号に対応する符号を用いてその出力を示してい
る。
号四で0は消燈、1は点燈を示す。同図(d)は信号切
換器に)の制御信号(7)で、0はvI(至)への切換
、1はV2[有]への切換制御を示す。同図(f)は、
サンプルホールド■の制御信号OI)で、0はサンプル
、1はホールドを示す。なお、同図の他のものは第8図
各部の符号に対応する符号を用いてその出力を示してい
る。
次に動作lこついて説明する。第8図において、半導体
レーザーの点燈タイミング信号−に同期して点燈された
半導体レーザー(2)から出た光は投光レンズ(3)を
経て、被測定物(4)上に光スポット(5)として投射
され、その散乱光の一部は受光レンズ(6)によりPS
D(7)上に結像し、PSD(7)から出力される1対
の電流信号は、eJTII!を増幅器(8a)(8b)
により電圧変換、増幅され、さらに交流増幅器(22a
) 、 (22b)により交流増幅された信号Mn、
V2弼となる。2信号vl(1,vI鰯は信号切換器−
によって、半導体レーザの点燈タイミング信号翰の1周
期ごとに、交互に切換られて、サンプルホールド■ニ入
力すれる。まず、サンプルホールド■の入力が41 j
t V+aに切換オられているときについて動作を述べ
れば、サンプルホールド■は、その制’lNl1@aη
にまり、半導体レーザーがその点燈タイミング信号(2
)に同期して点燈し、信号V、(至)が十分安定収束し
たところでサンプルホールドする。A/D変換器(ハ)
は、このサンプルホールドされた信号e A/D変換し
演算処理装置に)に送る。半導体レーザー(2)が消燈
したときも同様にして、信号vl曽が十分安定収束した
ところで、サンプルホールド後、A/D変換して、演算
プロセッサに送る。演算プロセンサー(ホ)では、半導
体レーザ12)が点燈、消燈した時1こ各々得た2つデ
ジタル信号の差を演算し、信号V1(至)のピークツー
ピーク値VI/ を値する。次に、サンプルホールド(
財)の入力を信号v2[有]に切換えて、上述したと同
様にして、信号v204のピークツーピーク(ti V
2’を値する。このまうにしてめた2信号のピークツー
ピーク値から(vl”h ’ )/(V+ ’十■′)
の演算を演算プロセッサに)で行なうことにより、被測
定物(4)上の光スポット(5)までの距離を得る。
レーザーの点燈タイミング信号−に同期して点燈された
半導体レーザー(2)から出た光は投光レンズ(3)を
経て、被測定物(4)上に光スポット(5)として投射
され、その散乱光の一部は受光レンズ(6)によりPS
D(7)上に結像し、PSD(7)から出力される1対
の電流信号は、eJTII!を増幅器(8a)(8b)
により電圧変換、増幅され、さらに交流増幅器(22a
) 、 (22b)により交流増幅された信号Mn、
V2弼となる。2信号vl(1,vI鰯は信号切換器−
によって、半導体レーザの点燈タイミング信号翰の1周
期ごとに、交互に切換られて、サンプルホールド■ニ入
力すれる。まず、サンプルホールド■の入力が41 j
t V+aに切換オられているときについて動作を述べ
れば、サンプルホールド■は、その制’lNl1@aη
にまり、半導体レーザーがその点燈タイミング信号(2
)に同期して点燈し、信号V、(至)が十分安定収束し
たところでサンプルホールドする。A/D変換器(ハ)
は、このサンプルホールドされた信号e A/D変換し
演算処理装置に)に送る。半導体レーザー(2)が消燈
したときも同様にして、信号vl曽が十分安定収束した
ところで、サンプルホールド後、A/D変換して、演算
プロセッサに送る。演算プロセンサー(ホ)では、半導
体レーザ12)が点燈、消燈した時1こ各々得た2つデ
ジタル信号の差を演算し、信号V1(至)のピークツー
ピーク値VI/ を値する。次に、サンプルホールド(
財)の入力を信号v2[有]に切換えて、上述したと同
様にして、信号v204のピークツーピーク(ti V
2’を値する。このまうにしてめた2信号のピークツー
ピーク値から(vl”h ’ )/(V+ ’十■′)
の演算を演算プロセッサに)で行なうことにより、被測
定物(4)上の光スポット(5)までの距離を得る。
なお、紀実施例では、サンプルホールド回路ぐ◆、及r
1: A/D変換器に)を1個ずつ設けたものを示した
が、これらを複数個設けてもよい。この場合には、サン
プリングの高速化、サンプリングの同時化、信号切換器
の省略などの効果も得られる。
1: A/D変換器に)を1個ずつ設けたものを示した
が、これらを複数個設けてもよい。この場合には、サン
プリングの高速化、サンプリングの同時化、信号切換器
の省略などの効果も得られる。
また上記実施例では、光源としての半導体レーザー(2
)の点燈タイミング信号四として矩形波を示(7、点燈
、消燈のオンオフ制御の例を示したが、光源としての半
導体レーザー(2〉の出力強度を変化させ、半導体レー
ザー(2)の出力強度のある一定の変化のタイミングに
合わせて、P S D (7)の出力信号の増幅出力の
サンプリングを行ない、各々のタイミングで得たサンプ
リングデータの差を演算して、ピークツーピークの値と
みなし、上記実施例と同様の処理を行なっても上記実施
例と同様の効果を奏する。
)の点燈タイミング信号四として矩形波を示(7、点燈
、消燈のオンオフ制御の例を示したが、光源としての半
導体レーザー(2〉の出力強度を変化させ、半導体レー
ザー(2)の出力強度のある一定の変化のタイミングに
合わせて、P S D (7)の出力信号の増幅出力の
サンプリングを行ない、各々のタイミングで得たサンプ
リングデータの差を演算して、ピークツーピークの値と
みなし、上記実施例と同様の処理を行なっても上記実施
例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば半導体装置検出素子(
・PSD)の出力信号をA/D変換器にまりデジタル化
して、演算プロセッサにより、それらのピークツーピー
ク値を演算し、これらの値をいて変位量検出演算を行な
ったので、PSDの出力信号増幅回路その他に発生する
オフセット電圧、温度ドリフトの影響を受けにくい安定
で、精度Jい変位量測定のできる効果がある。
・PSD)の出力信号をA/D変換器にまりデジタル化
して、演算プロセッサにより、それらのピークツーピー
ク値を演算し、これらの値をいて変位量検出演算を行な
ったので、PSDの出力信号増幅回路その他に発生する
オフセット電圧、温度ドリフトの影響を受けにくい安定
で、精度Jい変位量測定のできる効果がある。
第1図は従来の非接触変位測定装置を示すブロック図、
第2図fa) (b)は第1図の装置に用いられる半導
体レーザーの駆動信号の一例を示す図、第8図はこの発
明の一実施例の非接触変位測定装置を示すブロック図、
第4図は第8図の装置に用いられる制御信号の一例を示
すタイミング図である。 図において、(2)は光源としての半導体レーザー、(
3)は投光レンズ、(4)は被測定物、(6;は受光レ
ンズ、(7)ハ位置検出素子、(8a)、(8b)は前
81a幅器、(22a)(22b)は交流増幅器、■は
信号切換器、(財)はサンプルホールド回路、(2)は
A/D変換器、に)は演算プロセッサー、(ハ)はタイ
ミングパルス発生回路である。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
第2図fa) (b)は第1図の装置に用いられる半導
体レーザーの駆動信号の一例を示す図、第8図はこの発
明の一実施例の非接触変位測定装置を示すブロック図、
第4図は第8図の装置に用いられる制御信号の一例を示
すタイミング図である。 図において、(2)は光源としての半導体レーザー、(
3)は投光レンズ、(4)は被測定物、(6;は受光レ
ンズ、(7)ハ位置検出素子、(8a)、(8b)は前
81a幅器、(22a)(22b)は交流増幅器、■は
信号切換器、(財)はサンプルホールド回路、(2)は
A/D変換器、に)は演算プロセッサー、(ハ)はタイ
ミングパルス発生回路である。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人 大岩増雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ill三角測量の原理を利用し、被測定物までの距離を
測定するように配置された光学系と、光源、位置検出素
子としての受光素子と、この受光素子の位置検出信号を
増幅する交流増幅器と、この交流増幅器の出力信号を切
換えてサンプルホールド回路に入力する信号切換器と、
上記サンプルホールド回路の出力をA/D変換するA/
D変換器と、デジタル化された信号を演算処理する演算
プロセッサ、及び上記光源の駆動タイミングパルス、信
号切換器、サンプルホールド回路、A/D変換器に制御
i11ハルスを供給する、タイミングパルス発生回路か
らなることを特徴とする光変位計測装置。 121受光素子は半導体装置検出素子であり、該検出素
子の2つの位置情報を含む出力信号を交流増幅し、光源
の出力変化のタイミングに応じてデータサンプリング及
びA/D変換を行ない、これらのデジタル化した複数個
のサンプリングデータから、演算プロセンサにより、2
つの出力信号のピークツーピーク値V/、 %//、を
各々デジタル演算して、求値することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の光変位計測装置。 (3)デジタル化してめた上記半導体装置検出素子の2
つの出力信号の、ピークツーピーク値V’l。 V/、 ノ差(V’+ −V’! )及び和(V’、
十V’2)及び(V’+ −V’! )/(V’l +
V’2 )を演算プロセッサにまり、デジクル演算して
、被測定物に対する距離の変化量請求めることを特徴と
する特許請求の箇囲第1項記載の光変位計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064578A JPH0690007B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 光変位計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064578A JPH0690007B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 光変位計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205303A true JPS60205303A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0690007B2 JPH0690007B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13262253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59064578A Expired - Lifetime JPH0690007B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 光変位計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690007B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62245103A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-26 | Nippon Steel Corp | 信号処理回路 |
| JPH01500926A (ja) * | 1986-07-29 | 1989-03-30 | プリューフテヒニーク ディーテル ブッシュ ウント パルトネル ゲーエムベーハー ウント コムパニー | 2個の機械もしくは機械部品の相互の空間位置を永続監視するための光電装置 |
| JPH03135715A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 測距装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610561A (en) * | 1979-06-28 | 1981-02-03 | Basf Ag | Novel brown vat dye and its production |
| JPS5810609A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Rion Co Ltd | 光学的測定方法 |
| JPS5817311A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-02-01 | Canon Inc | 測距装置及びこれを用いた自動焦点調整装置 |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59064578A patent/JPH0690007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610561A (en) * | 1979-06-28 | 1981-02-03 | Basf Ag | Novel brown vat dye and its production |
| JPS5810609A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Rion Co Ltd | 光学的測定方法 |
| JPS5817311A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-02-01 | Canon Inc | 測距装置及びこれを用いた自動焦点調整装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS62245103A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-26 | Nippon Steel Corp | 信号処理回路 |
| JPH01500926A (ja) * | 1986-07-29 | 1989-03-30 | プリューフテヒニーク ディーテル ブッシュ ウント パルトネル ゲーエムベーハー ウント コムパニー | 2個の機械もしくは機械部品の相互の空間位置を永続監視するための光電装置 |
| JPH03135715A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 測距装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690007B2 (ja) | 1994-11-14 |
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