JPS63127103A - 位置測定装置 - 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、半導体光位置検出器を用いて位置測定を行な
う位置測定装置に関する。

（従来の技術） この種の装置に関しては浜松フォトニクス株式会社のカ
タログに示されたポジションセンサシステムや１９８１
年３月号のＱ　　Ｐｌｕｓ　　Ｅ　（愈沢−夫、山本晃
永）に示された非走査形ポジションセンサが知られてお
り、第２図にはその一例が示されている。

同図において、位置測定の対象物１０に発光ダイオード
等の光源１２が取り付けられており、その出力光１００
は凸レンズ１４により半導体光位置検出器（ＰＳＤ）１
６の受光面上で収束されている。

半導体光位置検出器１６ではその受光面のＸ軸方向にお
ける出力光１００の収束位置に応じた検出電流が両側面
から各々引出された信号線１８に得られており、またｙ
軸における出力光１００の収束位置に応じた検出電流が
上下面から各々、引出された信号線２０に得られている
。

それらＸ軸方向とｙ軸方向の検出電流は演算回路２２．
２４へ各々供給されており、ｘｙ座標平面における光源
１２のＸ座標とｙ座標とを示す値がそれら演算回路２２
と演算回路２４で各々求められている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、測定条件や環境によっては位置測定の対
象物１０に光源１２を取り付けることが不可能となる場
合が生じ、このため従来においては装置の利用範囲が狭
いという問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、対象物に光源を取り付けられない場合であ
ってもその位置測定が可能となるこの種の位置測定装置
を提供することにある。

（問題点を解決しようとするための手段）上記目的を達
成するために、本発明は、位置測定の対象物から光源を
離し、その光源の出力光を位置測定の対象物へ照射し、
この対象物で反射しまたはこれを透過した光源の出力光
を光学系で収束させ、その収束光を半導体光位置検出器
で受光する、 ことを特徴としている。

（作用） 本発明では、位置測定の対象物へ光源の出力光が照射さ
れ、位置測定の対象物で反射しまたはこれを透過した光
源の出力光が半導体光位置検出器の受光面に収束する。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明に係る装置の好適な実施例
を説明する。

第１図には第１の実施例が示されており、位置測定の対
象物１０には透明なガラス球が使用され′ている。

そして光源１２は位置測定対象物１０と別体とされてお
り、その光源にはレーザダイオードが使用されている。

ざらに光源１２の出力光１００は位置測定対象物１０の
透明ガラス球に照射されており、その透明ガラス球（１
０）で反射し又はこれを透過した光源１２の出力光は凸
レンズ１４を介し半導体光位置検出器１６の受光面に収
束されている。

また演粋回路２２．２４では半導体光位置検出器１６の
検出電流に基づいてＸ座標値、Ｘ座標値の演算が各々行
なわれており、それら演算回路２２．２４の演算座標値
は補正回路２６．２８に各々与えられている。

そして補正回路２６．２８ではＸ座標値、Ｘ座標値の補
正が各々行なわれている。

本実施例は以上の構成からなり、以下その作用を説明す
る。

第１図から理解されるように光源１２の出力光１００は
所定の広がりを有しており、その照射範囲で位置測定対
象物１０（透明ガラス球）が運動する。

その際に半導体光位置検出器１６の受光面にとって出力
光１００による透明ガラス球（１０）の輝点Ｐ（第３図
参照）となる位置は、透明ガラス球１０の位置に応じて
変化している。

そしてその輝点ＰのＸ座標値、Ｘ座標値が演算回路２２
．２４で求められ、従ってそれら座標値には透明ガラス
球１０の径の分だけ誤差が含まれている。

これら演算回路２２．２４で求められた座標値が透明ガ
ラス球（１０）の中心Ｏ（第３図参照）を示すＸ座標値
、Ｘ座標値へ補正回路２６．２８で各々補正されており
、これにより常に正確な位置測定結果が１ｑられている
。

次に補正回路２６．２８による座標値の補正作用につい
て説明する。

例えば第４図のように半導体光位置検出器１６の受光面
が９つの方形領域に分割される。

そして同図のように輝点Ｐの中心が方形領域のコーナに
合わせられる。

その際に輝点Ｐの中心と透明ガラス球（１０）の中心Ｏ
との差が測定され、同様の測定が各方形領域のコーナに
ついて繰り返される。

ざらにそれら測定結果のＸ座標成分とＸ座標成分とが補
正回路２６．２８に各々予め教示される。

これら補正回路２６．２８では位置測定中に演算回路２
２．２４から与えられたＸ座標値、Ｘ座標値が教示内容
に基づいて中心Ｏの座標値へ各々補正される。

その補正は輝点Ｐが属する方形領域の各コーナについて
予め与えられた教示値を用いた加重平均演算を行ない、
これにより輝点Ｐの中心と透明ガラス球（１０）の中心
Ｏとの位置差を求め、その位置差から透明ガラス球（１
０）の中心Ｏを示すＸ座標値、ｙ座標値が求められるこ
とにより行なわれる。

第５図は透明ガラス球（１０）の中心Ｏに対する輝点Ｐ
のＸ方向における位置偏差Δｘｐを求める作用を説明す
るもので、方形領域ＳのコーナＡ。

Ｂ、Ｃ，ＤについてＸ方向の教示値ΔＸＡ、ΔＸＢ、Δ
ＸＣ，ΔＸｏが補正回路２６に予め与えられている。

そしてその方形領域Ｓ内に輝点Ｐが含まれており、輝点
Ｐは辺ＡＢをに：ｌに内分し辺ＡＤに並行な第１の直線
と辺ＡＤをｍ：ｎに内分し辺ＡＢに並行な第２の直線と
の交点に位置している。

その場合にはコーナＡ、Ｂについての教示値ΔＸＡ、Δ
Ｘａ、そしてコーナＣ，Ｏの教示値ΔＸＣ１ΔＸＯのに
：！とされた加重平均が最初に各々求められ、次にそれ
ら演算値のｍ：ｎとされた加重平均が求められる。

このようにして最終的に求められた加重平均値が輝点Ｐ
の中心０に対するＸ方向における位置偏差Ｘｐとされて
おり、その演算内容は次式で示され、ｙ方向の偏差も同
様にして求められる。

Δｘｐ＝（ｎ６−ΔｘＡ＋ｎｋ−ΔＸ８＋ｍｋ・Δｘｃ
＋ｍｌ−Δｘｏ＞／（（ｋ＋　Ｉ　）−（ｍ十ｎ）） 以上説明したように本実施例によれば、位置測定の対象
物１０と光源１２とが別体とされたので、苛酷な測定条
件、環境下でも位置測定を行なうことが可能となる。

また本実施例によれば、位置測定の対象物１０に光源用
の配線が不要となるので、装置構成の簡略化、その組立
ての容易化、信頼性の向上を同時に図ることが可能とな
る。

ざらに本実施例によれば、位置測定対象物１０に透明な
ガラス球が使用されたので、その姿勢にもかかわらず常
に位置測定を行なうことが可能となる。

そして本実施例によれば、補正回路２６．２８が設けら
れたので、対象物１０を常に高精度で位置測定すること
が可能となる。

第６図には第２の実施例が示されており、位置測定対象
物１０には表面が光沢性を有する金属球が使用されてい
る。

そして出力光１００は位置測定側から照射されており、
金属球（１０）で反射した出力光を用いて前記第１実施
例と同様に位置測定が行なわれている。

このように、対象物１０の反射光によりその位置測定を
行なうように装置を構成することも可能である。

なお、第１および第２の実施例では対象物１０の位置測
定が２次元で行なわれていたが、ガラス球または金属球
（１０）を２個使用して３次元の位置測定を行なうよう
に装置を構成することも好適である。

（効果） 本発明によれば、位置測定の対象物から光源が分離して
配置されたので、測定条件や環境に拘らず位置測定を行
なえ、このため装置の利用範囲を拡げることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の好適な第１実施例を示す全
体構成図、第２図は従来装置を示す全体構成図、第３図
は第１実施例の作用説明図、第４図および第５図は第１
実施例における座標値補正作用説明図、第６図は本発明
に係る装置の好適な第２実施例を示す要部構成図である
。 １０・・・位置測定の対象物 １２・・・光源 １４・・・凸レンズ １６・・・半導体光位置検出器 ２２．２４・・・演算回路 ２６．２８・・・補正回路 １００・・・光源の出力光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置測定の対象物へ出力光を照射する光源と、 位置測定の対象物で反射しまたはこれを透過した光源の
   出力光を収束させる光学系と、 光学系により収束した光源の出力光を受光する半導体光
   位置検出器と、 を有する、ことを特徴とする位置測定装置。