JPS61281905A - 角度・変位測定装置 - Google Patents
角度・変位測定装置Info
- Publication number
- JPS61281905A JPS61281905A JP12350085A JP12350085A JPS61281905A JP S61281905 A JPS61281905 A JP S61281905A JP 12350085 A JP12350085 A JP 12350085A JP 12350085 A JP12350085 A JP 12350085A JP S61281905 A JPS61281905 A JP S61281905A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- angle
- psd
- displacement measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (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、光学装置の制御、機械工具の取付けおよび制
御、物体の歪や振動の解析および監視、レーザー装置の
光軸合わせ、医療機器など各分野で利用される角度・変
位測定装置に関し、特に、光位置検出器（以下、ＰＳＤ
と略称する）を使用した角度・変位測定装置に関する。
御、物体の歪や振動の解析および監視、レーザー装置の
光軸合わせ、医療機器など各分野で利用される角度・変
位測定装置に関し、特に、光位置検出器（以下、ＰＳＤ
と略称する）を使用した角度・変位測定装置に関する。
［従来の技術］
従来より、ｐｓｎが有する高い位置分解能や直線性、再
現性は、光学装置のみならず、各種多方面への応用が考
えられて来た。
現性は、光学装置のみならず、各種多方面への応用が考
えられて来た。
第６図は、１次元ＰＳＤの構造例を示す縦断面図である
。第６図において、１次元ＰＳＤは、平板状シリコン６
１の表面にＰ層の均一な抵抗層８２を構成し、両辺にそ
れぞれ電極ｘｉ、ｘ２が配設され、裏面のＮ層抵抗層８
３には共通電極Ｘ【が配設されている。
。第６図において、１次元ＰＳＤは、平板状シリコン６
１の表面にＰ層の均一な抵抗層８２を構成し、両辺にそ
れぞれ電極ｘｉ、ｘ２が配設され、裏面のＮ層抵抗層８
３には共通電極Ｘ【が配設されている。
第７図は、その動作原理を示す模式図である。
光Ｑの入射位置に対応させた光生成電荷は、そのエネル
ギーに相当する光電流として前記抵抗層８２に達し、そ
の位置Ｐと両端の取出し電極ｘｌ 。
ギーに相当する光電流として前記抵抗層８２に達し、そ
の位置Ｐと両端の取出し電極ｘｌ 。
ｘ２との距離に逆比例して分割され、各電極から出力さ
れる。入射光による光電流をＩ［とすると、電極ＸＩ、
Ｘ２から出力される電流Ｉ ＸＩ 。
れる。入射光による光電流をＩ［とすると、電極ＸＩ、
Ｘ２から出力される電流Ｉ ＸＩ 。
ＩＸ２は、
Ｉｘ＋＝ Ｉ＋ ゛ ＲＸ２／ （ＲＸｌ＋ＲＸ
２）Ｉｘ２＝ Ｉｔ ° ＲＸＩ／ （ＲＸＩ＋
ＲＸ））となり、ざらにＸｌ−Ｘ２間の抵抗は均一の分
布を保っているので、Ｘｌ−Ｘ７間の抵抗と長さしとの
間に次の各式が成立する。
２）Ｉｘ２＝ Ｉｔ ° ＲＸＩ／ （ＲＸＩ＋
ＲＸ））となり、ざらにＸｌ−Ｘ２間の抵抗は均一の分
布を保っているので、Ｘｌ−Ｘ７間の抵抗と長さしとの
間に次の各式が成立する。
ＲＸｌ＋ＲＸ７＝Ｌ
ＲＸＩ＝Ｘ
ＲＸ２＝Ｌ−ｘ
このため、各電極から取り出される信号はＬとＸで表わ
され、 Ｉｘ＋＝Ｉｔ ・（Ｌ ｘ）／Ｌ ＩＸ２＝Ｉｌ ・ｘ／Ｌ のようになる、即ち、光の入射位置と光強度の情報がＸ
Ｉ、Ｘ２の電極に得られることになる。ざらにＩＸＩと
ＩＸ７の和と差をとり、これを位置信号Ｐの算出データ
として、 が得られ、Ｘ＝ＯからＬに対応させて、ｘ＝Ｏ，Ｐ＝１ Ｘ＝局 。 Ｐ＝Ｏ ｘ＝Ｌ、Ｐ＝ −１ のように、光強度の変化に無関係な位置信号が連続的に
得ることができる。
され、 Ｉｘ＋＝Ｉｔ ・（Ｌ ｘ）／Ｌ ＩＸ２＝Ｉｌ ・ｘ／Ｌ のようになる、即ち、光の入射位置と光強度の情報がＸ
Ｉ、Ｘ２の電極に得られることになる。ざらにＩＸＩと
ＩＸ７の和と差をとり、これを位置信号Ｐの算出データ
として、 が得られ、Ｘ＝ＯからＬに対応させて、ｘ＝Ｏ，Ｐ＝１ Ｘ＝局 。 Ｐ＝Ｏ ｘ＝Ｌ、Ｐ＝ −１ のように、光強度の変化に無関係な位置信号が連続的に
得ることができる。
以上は１次元の場合であるが、２次元の位置検出器につ
いても同様に考えることができ、第８図のブロック図に
示される動作回路により、位置信号が求められる。ここ
で、 ＰＳＤの動作原理から、２点以との光入射がある
場合は、それぞれの光強度に比例して重み付けをされた
位置信号が得られる。また、光束が広がっている場合も
、光強度の重心的な位置信号が得られる。
いても同様に考えることができ、第８図のブロック図に
示される動作回路により、位置信号が求められる。ここ
で、 ＰＳＤの動作原理から、２点以との光入射がある
場合は、それぞれの光強度に比例して重み付けをされた
位置信号が得られる。また、光束が広がっている場合も
、光強度の重心的な位置信号が得られる。
第９図は、上記のＰＳＤを応用した従来の遠隔角度・変
位測定装置の一例を示す構成図である。同図において、
測定装置は、レーザー光源９１からのビーム光９２が被
験物体８３で反射されるのを、レンズ９４によりＰＳＤ
９５の検出素子面に焦点を結び、そのスポット位置の
相対位置変化により被験物体９３の角度および変位を測
定するものである。
位測定装置の一例を示す構成図である。同図において、
測定装置は、レーザー光源９１からのビーム光９２が被
験物体８３で反射されるのを、レンズ９４によりＰＳＤ
９５の検出素子面に焦点を結び、そのスポット位置の
相対位置変化により被験物体９３の角度および変位を測
定するものである。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このようなＰＳＤを使用した測定による
と、光源自体の出射角の変動が測定精度に大きく影響を
手元、特に、ガスレーザーを用いた測定では、高精度に
位置検出を行うことが不可能であった・ 本発明は、このような光源自体の変動の影響を除去し、
ＰＳＩｌｌｌの分解能の限界まで測定精度を向上させる
角度・変位測定装置を提供することを目的とする。
と、光源自体の出射角の変動が測定精度に大きく影響を
手元、特に、ガスレーザーを用いた測定では、高精度に
位置検出を行うことが不可能であった・ 本発明は、このような光源自体の変動の影響を除去し、
ＰＳＩｌｌｌの分解能の限界まで測定精度を向上させる
角度・変位測定装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、第９図に示す光源から出射されたビーム光を
被計測物体へ導き、反射光を光位置検出器で検出するこ
とにより被計測物体の角度および変位のいずれか、又は
双方を測定する角度・変位測定装置において、光源から
出射された光ビームを２分割する手段と、光源変動によ
るビーム変動のうち補償すべき方向成分が互いに対称と
なるような２木のビームを構成する手段と、光位置検出
器の受光面上でそれぞれの平均的ビームスポットを一致
させる手段とを備えることを特徴とするものである。
被計測物体へ導き、反射光を光位置検出器で検出するこ
とにより被計測物体の角度および変位のいずれか、又は
双方を測定する角度・変位測定装置において、光源から
出射された光ビームを２分割する手段と、光源変動によ
るビーム変動のうち補償すべき方向成分が互いに対称と
なるような２木のビームを構成する手段と、光位置検出
器の受光面上でそれぞれの平均的ビームスポットを一致
させる手段とを備えることを特徴とするものである。
上記の各手段中、光ビームを２分割する手段としては、
ビームスプリフタやハーフミラ−が挙げられ、光ビーム
を所望のコースに導く手段としては、ミラーとハーフミ
ラ−の組合わせなどが挙げられる。
ビームスプリフタやハーフミラ−が挙げられ、光ビーム
を所望のコースに導く手段としては、ミラーとハーフミ
ラ−の組合わせなどが挙げられる。
［作 用］
本発明においては、光源から出射された光ビームを２分
割し、光源が変動した場合に２本の分割光それぞれに現
われる変動量が、２木の分割光の平均的ビームスポット
を受光面上で一致させた場合、互いに補償してゼロとな
るように構成したもので、ＰＳＤ法の原理として、ＰＳ
Ｄ出力は最終的に光強度分布の重心的位置の信号を得る
という点に着目したものである。
割し、光源が変動した場合に２本の分割光それぞれに現
われる変動量が、２木の分割光の平均的ビームスポット
を受光面上で一致させた場合、互いに補償してゼロとな
るように構成したもので、ＰＳＤ法の原理として、ＰＳ
Ｄ出力は最終的に光強度分布の重心的位置の信号を得る
という点に着目したものである。
第３図は、本発明による補償方法の原理を説明する座標
図である。第３図（ａ）は、光源から出射される光ビー
ムの平均出射方向に垂直な平面上に、互いに直交するＸ
−Ｙ座標軸を設定したもので、出射光の偏向量が矢印３
１で示されている。仮に、所要の光学系により、上記の
座標軸を反転させたとすると、その投影は第３図（ｂ）
のようにｘ′−ｙ’となり、出射光の偏向量も矢印３２
で示される如くになる。これらの互いに反転した光ビー
ムが目標照射面に照射されると、その座標は第３図（Ｃ
）に示されるように原点０に対して点対称となり、両方
の光ビーム強度が等しいとすれ１ｆ、光ビーム・エネル
ギーの重心位置は常に原点０と一致する。従って、上記
の条件を満足する光学系を使用すれば、光源の変動が生
じても、照射ビームの強度中心は影響されず、ＰＳＤの
原理によりＰＳＤ出力も影響されない。
図である。第３図（ａ）は、光源から出射される光ビー
ムの平均出射方向に垂直な平面上に、互いに直交するＸ
−Ｙ座標軸を設定したもので、出射光の偏向量が矢印３
１で示されている。仮に、所要の光学系により、上記の
座標軸を反転させたとすると、その投影は第３図（ｂ）
のようにｘ′−ｙ’となり、出射光の偏向量も矢印３２
で示される如くになる。これらの互いに反転した光ビー
ムが目標照射面に照射されると、その座標は第３図（Ｃ
）に示されるように原点０に対して点対称となり、両方
の光ビーム強度が等しいとすれ１ｆ、光ビーム・エネル
ギーの重心位置は常に原点０と一致する。従って、上記
の条件を満足する光学系を使用すれば、光源の変動が生
じても、照射ビームの強度中心は影響されず、ＰＳＤの
原理によりＰＳＤ出力も影響されない。
第４ＵｇＪは、上記の原理に基づく効果を一次元的に検
証する基本的装置の概略構成図で、Ｈｅ−Ｍｅレーザー
光源４１からの光ビーム４２をハーフミラ−４３によっ
て振幅分割し、分割された光ビームをそれぞれミラー４
４ａおよび４４ｂによりＰＳＩＩ ４５へ照射させ、前
記光源４１の変動を記録するものである第５図は、その
検証結果を示すグラフで あり、縦軸は光ビームの検出器ＩＰを示し、横軸は時間
ｔを示す、第４図において、ハーフミラ−４３およびミ
ラー４４ａ、４４ｂを介さずに、直接ＰＳＤへ光ビーム
を照射した場合は、（ａ）の如く変動が記録されるのに
対し、本発明の原理により補償が行われた場合は（ｂ）
のようになり、光源変動が除去されていることが確認さ
れる。
証する基本的装置の概略構成図で、Ｈｅ−Ｍｅレーザー
光源４１からの光ビーム４２をハーフミラ−４３によっ
て振幅分割し、分割された光ビームをそれぞれミラー４
４ａおよび４４ｂによりＰＳＩＩ ４５へ照射させ、前
記光源４１の変動を記録するものである第５図は、その
検証結果を示すグラフで あり、縦軸は光ビームの検出器ＩＰを示し、横軸は時間
ｔを示す、第４図において、ハーフミラ−４３およびミ
ラー４４ａ、４４ｂを介さずに、直接ＰＳＤへ光ビーム
を照射した場合は、（ａ）の如く変動が記録されるのに
対し、本発明の原理により補償が行われた場合は（ｂ）
のようになり、光源変動が除去されていることが確認さ
れる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を、図面と共に詳細に説明する。
第１図は１本発明を実施した角度・変位測定装置の一例
を示す構成図である。第１図において、測定装置は、光
源１から出射されたビーム光２が被験物体３で反射され
るのを、レンズ４により検出器５の検出素子面に焦点を
結び、被験物体３の紙面内における回転又は移動等を測
定するものである。
を示す構成図である。第１図において、測定装置は、光
源１から出射されたビーム光２が被験物体３で反射され
るのを、レンズ４により検出器５の検出素子面に焦点を
結び、被験物体３の紙面内における回転又は移動等を測
定するものである。
光源１から出射された光ビーム２は、ビームスプリッタ
６により２木の光ビーム２ａおよび２ｂに分割され、ミ
ラー７とハーフミラ−８とで近接する２本の光ビームに
されたのち、被験物体３へ照射される。このとき、光源
１の変動により光ビーム２が変動したとすると、第２図
の部分拡大図に示される如く、光ビーム２は変動光ビー
ム２′へ移動し、被験物体３へ照射される光ビームは、
その基準となるコースを中心として対称的なビーム光２
ａ’および２ｂ’へと移動する。従って、ＰＳＤ ５の
受光面においても、光源変動のない場合の位置を中心と
して互いに対称な方向へそれぞれ移動し、ＰＳＤの測定
原理から、出力は変動せず、光源変動の影響を除去した
測定が可能となる。
６により２木の光ビーム２ａおよび２ｂに分割され、ミ
ラー７とハーフミラ−８とで近接する２本の光ビームに
されたのち、被験物体３へ照射される。このとき、光源
１の変動により光ビーム２が変動したとすると、第２図
の部分拡大図に示される如く、光ビーム２は変動光ビー
ム２′へ移動し、被験物体３へ照射される光ビームは、
その基準となるコースを中心として対称的なビーム光２
ａ’および２ｂ’へと移動する。従って、ＰＳＤ ５の
受光面においても、光源変動のない場合の位置を中心と
して互いに対称な方向へそれぞれ移動し、ＰＳＤの測定
原理から、出力は変動せず、光源変動の影響を除去した
測定が可能となる。
［発明の効果］
以上、説明したとおり１本発明によれば、光源自体の変
動に起因する光ビームの出射方向ずれの影響を除去する
ことが可能で、ＰＳＤ本来の分解能の限界まで測定精度
を向上させる角度・変位測定装置を提供することができ
る。
動に起因する光ビームの出射方向ずれの影響を除去する
ことが可能で、ＰＳＤ本来の分解能の限界まで測定精度
を向上させる角度・変位測定装置を提供することができ
る。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
部分拡大図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は
その原理の検証機構の構成図、第５図は検証結果のグラ
フ、第６図〜第８図はＰＳＤの説明図、第９図は従来例
の構成図である。 １．４１．９１・・・光源、 ２．４２．９２・・・光ビーム、 ３．９３・・・被験物体、 ４．９４・・・レンズ、 ５．４５．９５・・・ＰＳＤ （位置検出器）６・・
・ビームスプリッタ、 ７．４４・・・ミラー、 ８．４３・・・ハーフミラ−０
部分拡大図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は
その原理の検証機構の構成図、第５図は検証結果のグラ
フ、第６図〜第８図はＰＳＤの説明図、第９図は従来例
の構成図である。 １．４１．９１・・・光源、 ２．４２．９２・・・光ビーム、 ３．９３・・・被験物体、 ４．９４・・・レンズ、 ５．４５．９５・・・ＰＳＤ （位置検出器）６・・
・ビームスプリッタ、 ７．４４・・・ミラー、 ８．４３・・・ハーフミラ−０
Claims (1)
- （１）光源と、被計測物体と、光位置検出器から構成さ
れる角度・変位測定装置において、光源から出射された
光ビームを２分割する手段と、光源変動によるビーム変
動のうち補償すべき方向成分が互いに対称となるような
２本のビームを構成する手段と、光位置検出器の受光面
上でそれぞれの平均的ビームスポットを一致させる手段
とを備えることを特徴とする角度・変位測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12350085A JPS61281905A (ja) | 1985-06-08 | 1985-06-08 | 角度・変位測定装置 |
| US07/296,028 US4952027A (en) | 1985-06-05 | 1989-01-11 | Device for measuring light absorption characteristics of a thin film spread on a liquid surface, including an optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12350085A JPS61281905A (ja) | 1985-06-08 | 1985-06-08 | 角度・変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281905A true JPS61281905A (ja) | 1986-12-12 |
Family
ID=14862156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12350085A Pending JPS61281905A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-08 | 角度・変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281905A (ja) |
-
1985
- 1985-06-08 JP JP12350085A patent/JPS61281905A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0279347B1 (en) | Optical axis displacement sensor | |
| JPH0314124B2 (ja) | ||
| CN113639665B (zh) | 基于漂移量反馈的高稳定性纳弧度量级角度测量方法与装置 | |
| JPH0652170B2 (ja) | 光結像式非接触位置測定装置 | |
| JPS58191907A (ja) | 移動量測定方法 | |
| JPS59762B2 (ja) | 変位測定装置 | |
| JPH02278103A (ja) | 印刷回路基板の三次元検査方法及び装置 | |
| US20240353346A1 (en) | System and method for three-dimensional laser scanning with optical position sensing | |
| JPS61281905A (ja) | 角度・変位測定装置 | |
| JPH0226164B2 (ja) | ||
| JPS63108981A (ja) | 距離計測装置 | |
| JPS61281908A (ja) | 光計測方法 | |
| JPS61112905A (ja) | 光応用計測装置 | |
| JPS61281907A (ja) | 光計測方法 | |
| JPS61281906A (ja) | 角度・変位測定装置 | |
| JPS61281909A (ja) | 光計測方法 | |
| JP3232340B2 (ja) | 大口径平面の干渉測定法 | |
| JP3384097B2 (ja) | 定点検出装置 | |
| JPS61281947A (ja) | 光物性測定装置 | |
| JPS6149601B2 (ja) | ||
| JPS62503049A (ja) | 二次元的な対象物を整向、検査及び／または測定するための方法及び装置 | |
| JP2675051B2 (ja) | 光学式非接触位置測定装置 | |
| SU670804A2 (ru) | Автоколлиматор | |
| JP3146530B2 (ja) | 非接触高さ計測装置 | |
| JPH0781841B2 (ja) | 厚み測定装置 |