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JP3261332B2 - Optical displacement measuring device - Google Patents

Optical displacement measuring device

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Publication number
JP3261332B2
JP3261332B2 JP10156697A JP10156697A JP3261332B2 JP 3261332 B2 JP3261332 B2 JP 3261332B2 JP 10156697 A JP10156697 A JP 10156697A JP 10156697 A JP10156697 A JP 10156697A JP 3261332 B2 JP3261332 B2 JP 3261332B2
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JP
Japan
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objective lens
displacement
optical
coil
holder
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JP10156697A
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Inventor
正 岩本
一浩 神戸
章 佐藤
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Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式変位測定装
置に関する。詳しくは、測定面に光を投射する対物レン
ズを含み、その対物レンズの焦点位置から測定面までの
ずれ量に応じた信号を出力する変位センサを備えた光学
式変位測定装置に係り、たとえば、非接触式の形状測定
機などに利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement measuring device. Specifically, the present invention relates to an optical displacement measurement device including an objective lens that projects light on a measurement surface, and a displacement sensor that outputs a signal corresponding to a shift amount from a focal position of the objective lens to the measurement surface. It can be used for non-contact type shape measuring machines.

【0002】[0002]

【背景技術】変位測定装置として、測定面に光を投射す
る対物レンズを含み、その対物レンズの焦点位置から測
定面までのずれ量に応じた信号を出力する変位センサを
備えた光学式変位測定装置が知られいる。たとえば、特
開平4−366711号公報には、被測定面に対してレ
ーザ光を集光する対物レンズと、被測定面から反射した
反射光により対物レンズと被測定面との間の距離の焦点
距離からのずれ量を検出する検出光学系と、この検出光
学系の出力に基づいて対物レンズと被測定面との間の距
離が焦点距離となるように対物レンズを光軸方向へ移動
させるアクチュエータと、このアクチュエータと一体的
に取り付けられ対物レンズの光軸と同軸上に配置された
リニアスケールとを備えた変位検出装置が示されてい
る。
2. Description of the Related Art As a displacement measuring device, an optical displacement measuring device including an objective lens for projecting light onto a measuring surface and a displacement sensor for outputting a signal corresponding to the amount of displacement from the focal position of the objective lens to the measuring surface. Devices are known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-366711 discloses an objective lens that focuses a laser beam on a surface to be measured, and a focal point at a distance between the objective lens and the surface to be measured by reflected light reflected from the surface to be measured. A detection optical system that detects the amount of deviation from the distance, and an actuator that moves the objective lens in the optical axis direction based on the output of the detection optical system so that the distance between the objective lens and the surface to be measured becomes the focal length A displacement detection device including a linear scale mounted integrally with the actuator and disposed coaxially with the optical axis of the objective lens is shown.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した変
位検出装置の場合、対物レンズの光軸上に沿って検出光
学系、リニアスケール、アクチュエータを順に配置した
構造であるため、リニアスケールがアクチュエータの近
傍に配置される。通常、アクチュエータは、コイルとマ
グネットとから構成されているため、コイルからの発熱
によってリニアスケールが熱的影響を受けやすく、その
結果、高精度な測定が期待できないという問題が考えら
れる。
However, the above-described displacement detecting device has a structure in which a detecting optical system, a linear scale, and an actuator are sequentially arranged along the optical axis of an objective lens. It is arranged near. Usually, since the actuator is composed of the coil and the magnet, the linear scale is easily affected by the heat generated by the coil, and as a result, there is a problem that high-accuracy measurement cannot be expected.

【0004】本発明の目的は、このような従来の問題を
解消し、光学スケールに対する熱的影響を防止して、高
精度測定が可能な光学式変位測定装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide an optical displacement measuring device capable of preventing a thermal influence on an optical scale and capable of performing high-accuracy measurement.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の光学式測定装置
は、測定面に光を投射する対物レンズを含み、その対物
レンズの焦点位置から測定面までのずれ量に応じた信号
を出力する変位センサと、この変位センサからの出力信
号を基に前記対物レンズの焦点位置に測定面が一致する
ように前記対物レンズを前記測定面に追従移動させる駆
動手段と、この駆動手段による前記対物レンズの移動量
を検出する変位検出手段とを備えた光学式変位測定装置
において、前記駆動手段は、前記対物レンズを保持した
ホルダと、このホルダを前記変位センサのセンサ本体に
対して対物レンズの光軸方向へ変位可能に支持する一対
の平行板ばねと、コイルおよびマグネットからなるアク
チュエータとを含んで構成され、かつ、前記ホルダは、
前記コイルを保持した第1プレートと、前記対物レンズ
および光学スケールを保持した第2プレートと、この両
プレートを所定間隔離れて保持する連結軸とを含んで構
成され、前記変位検出手段は光学スケールを含んで構成
され、前記光学スケールは、前記対物レンズの近傍でか
つ前記アクチュエータから離れた位置に配置されている
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical measuring apparatus according to the present invention includes an objective lens for projecting light on a measurement surface, and outputs a signal corresponding to a shift amount from a focal position of the objective lens to the measurement surface. A displacement sensor; driving means for moving the objective lens to follow the measurement surface such that the measurement surface coincides with the focal position of the objective lens based on an output signal from the displacement sensor; and the objective lens by the driving means. An optical displacement measuring device provided with a displacement detecting means for detecting a moving amount of the objective lens , wherein the driving means holds the objective lens
Holder and this holder on the sensor body of the displacement sensor
A pair that supports the objective lens so that it can be displaced in the optical axis direction.
Parallel leaf spring and an actuator consisting of a coil and a magnet.
And a tutor, and the holder is:
A first plate holding the coil, and the objective lens
And a second plate holding the optical scale,
A connection shaft for holding the plate at a predetermined distance.
The displacement detecting means is configured to include an optical scale, and the optical scale is arranged near the objective lens and at a position away from the actuator.

【0006】このような構成によれば、アクチュエータ
を構成するコイルから発熱があっても、変位検出手段を
構成する光学スケールは、コイルおよびマグネットから
なるアクチュエータから離れた位置に配置されているか
ら、コイルからの発熱に対する影響を少なくできる。し
かも、光学スケールは、対物レンズの近傍に配置されて
いるから、対物レンズの変位を高精度に測定できる。
According to such a configuration, even if heat is generated from the coil constituting the actuator, the optical scale constituting the displacement detecting means is disposed at a position distant from the actuator comprising the coil and the magnet. The influence on heat generation from the coil can be reduced. Moreover, since the optical scale is arranged near the objective lens, the displacement of the objective lens can be measured with high accuracy.

【0007】[0007]

【0008】また、コイルを保持した第1プレートと、
対物レンズおよび光学スケールを保持した第2プレート
とが、連結軸によって所定間隔離れて保持されているか
ら、簡単な構造で対物レンズおよび光学スケールをコイ
ルに対して離すことができる。
Further, a first plate which holds the coil,
Since the objective lens and the second plate holding the optical scale are held at a predetermined interval by the connecting shaft, the objective lens and the optical scale can be separated from the coil with a simple structure.

【0009】また、前記コイルおよびマグネットの間に
は磁性流体が充填されていることが望ましい。このよう
にすれば、コイルからの熱を、磁性流体およびマグネッ
トを通じて、そのマグネットが取り付けられるセンサ本
体に逃がすことができるから、光学スケールに対する熱
的影響をより少なくできる。
Preferably, a magnetic fluid is filled between the coil and the magnet. With this configuration, heat from the coil can be released to the sensor body to which the magnet is attached through the magnetic fluid and the magnet, so that the thermal effect on the optical scale can be further reduced.

【0010】また、前記変位センサ、駆動手段および変
位検出手段を収納したケースには、前記ホルダが当接す
るストッパが設けられていることが望ましい。このよう
にすれば、最初にホルダを変位させてストッパに当接さ
せ、この状態で変位検出手段の値を所定値に設定すれ
ば、つまり、板ばねが中立位置に復帰したときに変位検
出手段の値が0になるように設定すれば、測定範囲の中
間位置に変位検出手段の原点を設定できる。
Further, it is desirable that a stopper accommodating the holder is provided in the case housing the displacement sensor, the driving means and the displacement detecting means. With this configuration, first, the holder is displaced and brought into contact with the stopper, and in this state, the value of the displacement detection means is set to a predetermined value, that is, when the leaf spring returns to the neutral position, the displacement detection means Is set to be 0, the origin of the displacement detecting means can be set at an intermediate position in the measurement range.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本実施形態の光学式変位測
定装置の分解斜視図である。同光学式変位測定装置は、
箱状のケース1と、このケース1内に収納配置される光
学ユニット5とから構成されている。前記本体ケース1
の底壁には、貫通孔2が形成されているとともに、その
近傍に硬球からなるストッパ3が設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of the optical displacement measuring device of the present embodiment. The optical displacement measuring device is
It comprises a box-shaped case 1 and an optical unit 5 housed and arranged in the case 1. The main body case 1
A through hole 2 is formed in the bottom wall, and a stopper 3 made of a hard sphere is provided in the vicinity of the through hole 2.

【0012】前記光学ユニット5は、被測定物の測定面
に光を投射する対物レンズ19を含み、その対物レンズ
19の焦点位置から測定面までのずれ量に応じた信号を
出力する変位センサ10と、この変位センサ10からの
出力信号を基に前記対物レンズ19の焦点位置に測定面
が一致するように対物レンズ19を測定面に追従移動さ
せる駆動手段30と、この駆動手段30による対物レン
ズ19の移動量を検出するインクリメンタル式の変位検
出手段50とを含む。
The optical unit 5 includes an objective lens 19 for projecting light on the measurement surface of the object to be measured, and a displacement sensor 10 for outputting a signal corresponding to a shift amount from the focal position of the objective lens 19 to the measurement surface. A driving means 30 for moving the objective lens 19 on the measurement surface so that the measurement surface coincides with the focal position of the objective lens 19 based on the output signal from the displacement sensor 10; 19 and an incremental displacement detecting means 50 for detecting the movement amount of the moving object.

【0013】前記変位センサ10は、図2に示すよう
に、半導体レーザ11と、この半導体レーザ11から放
射された光を平行光線とするコリメートレンズ12と、
これらの間に配置されたビームスプリッタ13および1
/4波長板14と、前記コリメートレンズ12によって
平行光線化された光ビームを直角に反射するハーフミラ
ー15と、このハーフミラー15によって進行方向を変
えられた光ビームを測定面32に向けて反射するミラー
16と、このミラー16からの反射光を被測定物17の
測定面18に集光して光スポットを形成する対物レンズ
19と、前記ビームスプリッタ13により分割された光
をさらに2つに分けるエッジミラー20と、このエッジ
ミラー20で分割された各光を電気信号として検出する
2分割受光素子21,22と、この各2分割受光素子2
1,22からの出力信号を基に対物レンズ19の焦点位
置から測定面18までのずれ量に応じた信号を出力する
検出回路23とを含んで構成されている。なお、検出回
路23を除く各構成要件は、センサ本体24(図1参
照)に取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the displacement sensor 10 includes a semiconductor laser 11, a collimator lens 12 for converting light emitted from the semiconductor laser 11 into parallel rays,
Beam splitters 13 and 1 disposed between them
A quarter-wave plate 14, a half mirror 15 for reflecting the light beam collimated by the collimating lens 12 at right angles, and a light beam whose traveling direction has been changed by the half mirror 15 is reflected toward the measurement surface 32. A mirror 16 to form a light spot by condensing the reflected light from the mirror 16 on the measurement surface 18 of the device 17 to be measured, and further divide the light split by the beam splitter 13 into two. An edge mirror 20 for splitting, two split light receiving elements 21 and 22 for detecting each light split by the edge mirror 20 as an electric signal, and two split light receiving elements 2
And a detection circuit 23 that outputs a signal corresponding to the amount of displacement from the focal position of the objective lens 19 to the measurement surface 18 based on the output signals from the first and second 22. The components except for the detection circuit 23 are attached to the sensor main body 24 (see FIG. 1).

【0014】前記駆動手段30は、図3および図4に示
すように、前記対物レンズ19を保持したホルダ31
と、このホルダ31を前記センサ本体24の凸部24A
に対して上下方向(対物レンズ19の光軸方向)へ変位
可能に支持する一対の平行板ばね36,37と、前記検
出回路23からの出力信号に基づいて前記ホルダ31を
変位させるアクチュエータ38とから構成されている。
前記ホルダ31は、第1プレート32と、前記対物レン
ズ19を保持しかつ下面が前記ストッパ3に当接可能な
第2プレート33と、この両プレート32,33を所定
間隔離れて保持する複数本(3本)の連結軸34とから
構成されている。第2プレート33の中央部には、前記
ミラー16からの光を対物レンズ19に入射させるため
の透孔35が形成されている。なお、これらのプレート
32,33および連結軸34は、アルミニウムなどの軽
量金属によって形成されている。前記アクチュエータ3
8は、前記第1プレート32の下面に設けられたコイル
39と、このコイル39の両側に配置されたマグネット
40と、このマグネット40を前記センサ本体24に固
定するマグネットホルダ41とから構成されている。コ
イル39およびマグネット40の間には磁性粉体を混入
した磁性流体42が充填されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the driving means 30 includes a holder 31 holding the objective lens 19.
And the holder 31 is attached to the projection 24A of the sensor body 24.
A pair of parallel leaf springs 36 and 37 that are supported to be displaceable in the vertical direction (the optical axis direction of the objective lens 19), an actuator 38 that displaces the holder 31 based on an output signal from the detection circuit 23, It is composed of
The holder 31 includes a first plate 32, a second plate 33 that holds the objective lens 19, and a lower surface of which can contact the stopper 3, and a plurality of holders that hold the two plates 32, 33 at predetermined intervals. (Three) connecting shafts 34. In the center of the second plate 33, a through hole 35 for allowing light from the mirror 16 to enter the objective lens 19 is formed. The plates 32 and 33 and the connecting shaft 34 are formed of a lightweight metal such as aluminum. The actuator 3
8 includes a coil 39 provided on the lower surface of the first plate 32, magnets 40 arranged on both sides of the coil 39, and a magnet holder 41 for fixing the magnet 40 to the sensor main body 24. I have. The space between the coil 39 and the magnet 40 is filled with a magnetic fluid 42 mixed with magnetic powder.

【0015】前記変位検出手段50は、前記対物レンズ
19の近傍でかつ前記アクチュエータ38から離れた位
置、ここでは、前記第2プレート33に固定された光学
スケール51と、前記センサ本体24に固定され前記光
学スケール51の目盛を読み取る検出ヘッド(図示省
略)と、この検出ヘッドからの信号を処理し前記対物レ
ンズ19の変位量を計数するカウンタ(図示省略)とを
含むインクリメンタル式の構造である。
The displacement detecting means 50 is located near the objective lens 19 and away from the actuator 38, here, an optical scale 51 fixed to the second plate 33, and fixed to the sensor body 24. This is an incremental structure including a detection head (not shown) for reading the scale of the optical scale 51 and a counter (not shown) for processing a signal from the detection head and counting the displacement of the objective lens 19.

【0016】次に、本実施形態の作用を説明する。測定
にあたっては、まず、変位検出手段50の原点を設定す
る。これには、アクチュエータ38のコイル39に通電
し、ホルダ31を板ばね36,37の弾性変形によって
図3、図4中下方へ変位させる。すると、第2プレート
33の下面がストッパ3に当接する。このとき、板ばね
36,37が元の中立位置に復帰したときにカウンタの
値が「0」になるように、カウンタの値を所定値(たと
えば、−0.7mm)にセットしておく。このようにす
ると、図5に示すように、測定範囲(1mm)の中間位
置に原点を設定することができる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. In measurement, first, the origin of the displacement detecting means 50 is set. To this end, the coil 39 of the actuator 38 is energized, and the holder 31 is displaced downward in FIGS. 3 and 4 by the elastic deformation of the leaf springs 36 and 37. Then, the lower surface of the second plate 33 contacts the stopper 3. At this time, the value of the counter is set to a predetermined value (for example, -0.7 mm) so that the value of the counter becomes "0" when the leaf springs 36 and 37 return to the original neutral positions. In this way, as shown in FIG. 5, the origin can be set at an intermediate position of the measurement range (1 mm).

【0017】このようにして、原点を設定したのち、半
導体レーザ11から光を放射する。すると、その光は、
ビームスプリッタ13および1/4波長板14を通り、
コリメートレンズ12によって平行光線とされ、続い
て、ミラー15,16で反射されたのち、対物レンズ1
9によって被測定物17の測定面18に集光される。被
測定物17の測定面18からの反射光は、対物レンズ1
9、ミラー16,15、コリメートレンズ12、1/4
波長板14を経てビームスプリッタ13に達する。ビー
ムスプリッタ13で反射されされた光は、エッジミラー
20で分割されたのち、2分割受光素子21,22で電
気信号として検出される。
After the origin is set in this way, the semiconductor laser 11 emits light. Then the light
After passing through the beam splitter 13 and the quarter-wave plate 14,
After being collimated by the collimator lens 12 and subsequently reflected by mirrors 15 and 16, the objective lens 1
The light is condensed on the measurement surface 18 of the DUT 17 by 9. The reflected light from the measurement surface 18 of the device 17 is
9, mirrors 16 and 15, collimating lens 12, 1/4
The light reaches the beam splitter 13 via the wave plate 14. The light reflected by the beam splitter 13 is split by the edge mirror 20 and then detected as an electric signal by the two-division light receiving elements 21 and 22.

【0018】いま、対物レンズ19の焦点位置と測定面
18とが一致していれば、2分割受光素子21,22で
受光される光量が同じであるが、対物レンズ19の焦点
位置と測定面18とが一致していなければ、2分割受光
素子21,22で受光される光量に差が出る。その結
果、対物レンズ19の焦点位置から測定面18までのず
れ量に応じた信号が検出回路23から出力されるから、
その出力に基づいて、対物レンズ19が光軸方向へ移動
される。つまり、2分割受光素子21,22で受光され
る光量が同じになるように、対物レンズ19が光軸方向
へ移動される。このようにして、本測定装置と被測定物
17とを相対移動させながら、対物レンズ19の移動量
を変位検出手段50によって検出していけば、被測定物
17の測定面18の形状を測定することができる。
If the focal position of the objective lens 19 and the measurement surface 18 match, the amount of light received by the two-divided light receiving elements 21 and 22 is the same, but the focal position of the objective lens 19 and the measurement surface If 18 does not match, there is a difference in the amount of light received by the two-divided light receiving elements 21 and 22. As a result, a signal corresponding to the amount of deviation from the focal position of the objective lens 19 to the measurement surface 18 is output from the detection circuit 23.
The objective lens 19 is moved in the optical axis direction based on the output. That is, the objective lens 19 is moved in the optical axis direction so that the amounts of light received by the two-divided light receiving elements 21 and 22 are the same. In this way, if the amount of movement of the objective lens 19 is detected by the displacement detecting means 50 while the measuring apparatus and the object 17 are relatively moved, the shape of the measurement surface 18 of the object 17 can be measured. can do.

【0019】本実施形態の光学式変位測定装置によれ
ば、変位検出手段50を構成する光学スケール51は、
コイル39およびマグネット40からなるアクチュエー
タ38から離れた位置に配置されているから、コイル3
9からの発熱に対する影響を少なくできる。しかも、光
学スケール51は、対物レンズ19の近傍に配置されて
いるから、対物レンズ19の変位を高精度に測定でき
る。
According to the optical displacement measuring device of the present embodiment, the optical scale 51 constituting the displacement detecting means 50 is
Since the coil 39 and the magnet 40 are arranged at a position distant from the actuator 38, the coil 3
9 can be less affected. Moreover, since the optical scale 51 is disposed near the objective lens 19, the displacement of the objective lens 19 can be measured with high accuracy.

【0020】また、駆動手段30を、対物レンズ19を
保持したホルダ31と、このホルダ31をセンサ本体2
4に対して対物レンズ19の光軸方向へ変位可能に支持
する一対の平行板ばね36,37と、コイル39および
マグネット40からなるアクチュエータ38とを含み構
成したので、つまり、ホルダ31が一対の平行な板ばね
36,37で支持されているから、板対物レンズ19を
その光軸方向へ平行変位させることができる。
The driving means 30 comprises a holder 31 holding the objective lens 19 and this holder 31 is connected to the sensor body 2.
4 includes a pair of parallel leaf springs 36 and 37 that are supported so as to be displaceable in the optical axis direction of the objective lens 19, and an actuator 38 that includes a coil 39 and a magnet 40. Since the plate objective lens 19 is supported by the parallel plate springs 36 and 37, the plate objective lens 19 can be displaced in parallel in the optical axis direction.

【0021】また、ホルダ31を、コイル39を保持し
た第1プレート32と、対物レンズ19および光学スケ
ール51を保持した第2プレート33と、この両プレー
ト31,32を所定間隔離れて保持する連結軸34とを
含んで構成したので、簡単な構造で対物レンズ19およ
び光学スケール51をコイル39に対して離して配置す
ることができる。しかも、これらのプレート32,33
および連結軸34を軽量なアルミニウムで形成するとと
もに、アクチュエータ38を構成するコイル39とマグ
ネット40とのうち、重量の軽いコイル39をホルダ3
1の第1プレート32に取り付けたので、つまり、可動
側であるホルダ31全体を軽量化したので、ホルダ31
を応答性よく移動させることができる。
The holder 31 is connected to a first plate 32 holding the coil 39, a second plate 33 holding the objective lens 19 and the optical scale 51, and is connected to hold both the plates 31, 32 at a predetermined interval. Since the configuration includes the shaft 34, the objective lens 19 and the optical scale 51 can be arranged away from the coil 39 with a simple structure. Moreover, these plates 32, 33
And the connecting shaft 34 is made of lightweight aluminum, and the coil 39 having the light weight among the coil 39 and the magnet 40 constituting the actuator 38 is attached to the holder 3.
Since the holder 31 is attached to the first plate 32, that is, the entire holder 31 on the movable side is reduced in weight.
Can be moved with good responsiveness.

【0022】また、コイル39とマグネット40との間
には磁性流体42を充填したので、この磁性流体42が
振動の発生を抑えるダンパとして機能するので、応答性
の向上が期待できる。そのうえ、コイル39からの熱
を、磁性流体42およびマグネット40を通じて、セン
サ本体24に逃がすことができるから、光学スケール5
1に対する熱的影響をより少なくできる。
Since the magnetic fluid 42 is filled between the coil 39 and the magnet 40, the magnetic fluid 42 functions as a damper for suppressing the generation of vibration, so that an improvement in responsiveness can be expected. In addition, since heat from the coil 39 can be released to the sensor main body 24 through the magnetic fluid 42 and the magnet 40, the optical scale 5
1 can be less affected by heat.

【0023】また、ケース1の底壁にストッパ3を設
け、このストッパ3にホルダ31が当接したときの変位
検出手段50の値を所定値に設定したので、板ばね3
6,37が中立位置に復帰したときの変位検出手段50
の値を0に設定することができる。つまり、測定範囲の
中間位置に変位検出手段50の原点を設定することがで
きる。従って、原点と中心として、プラス側とマイナス
側との測定範囲を等しく設定することができる。
Since the stopper 3 is provided on the bottom wall of the case 1 and the value of the displacement detecting means 50 when the holder 31 abuts on the stopper 3 is set to a predetermined value, the leaf spring 3
6 and 37 when the displacement detecting means 50 returns to the neutral position.
Can be set to 0. That is, the origin of the displacement detection unit 50 can be set at an intermediate position in the measurement range. Therefore, the measurement ranges on the plus side and the minus side can be set equal to each other with respect to the origin and the center.

【0024】なお、上記実施形態では、対物レンズ19
を保持したホルダ31を平行な一対の板ばね36,37
によって対物レンズ19の光軸方向へ平行変位させた
が、これに限られるものでない。対物レンズ19を平行
なまま光軸方向へ変位させることができるものであれば
いずれでもよい。また、対物レンズ19をプラスチック
レンズとすれば、可動するホルダ31全体をより軽量化
することができるから、より応答性を向上させることが
できる。また、ハーフミラー15を透過した被測定面1
8からの反射光をビデオカメラに入射させるようにすれ
ば、測定面18の測定個所を画像で確認しながら測定す
ることができる。
In the above embodiment, the objective lens 19
A pair of parallel plate springs 36 and 37
Parallel displacement in the direction of the optical axis of the objective lens 19, but is not limited to this. Any object can be used as long as the objective lens 19 can be displaced in the optical axis direction while being parallel. Also, if the objective lens 19 is a plastic lens, the entire movable holder 31 can be made lighter, so that the responsiveness can be further improved. Also, the measured surface 1 that has passed through the half mirror 15
If the reflected light from 8 is incident on the video camera, the measurement can be performed while confirming the measurement location on the measurement surface 18 with an image.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明の光学式変位測定装置によれば、
光学スケールに対する熱的影響を防止して、高精度測定
が可能である。
According to the optical displacement measuring device of the present invention,
High-precision measurement is possible by preventing thermal effects on the optical scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光学式変位測定装置の一実施形態
を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of an optical displacement measuring device according to the present invention.

【図2】同上実施形態の変位センサの構成を示す図であ
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a displacement sensor according to the embodiment.

【図3】図1のIII方向から見た図である。FIG. 3 is a view as seen from a direction III in FIG. 1;

【図4】図1のIV方向から見た図である。FIG. 4 is a view as seen from a direction IV in FIG. 1;

【図5】同上実施形態における原点設定を説明するため
の図である。
FIG. 5 is a view for explaining origin setting in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 3 ストッパ 10 変位センサ 17 被測定物 18 測定面 19 対物レンズ 24 センサ本体 30 駆動手段 31 ホルダ 32 第1プレート 33 第2プレート 34 連結軸 36,37 板ばね 38 アクチュエータ 39 コイル 40 マグネット 42 磁性流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 3 Stopper 10 Displacement sensor 17 Object to be measured 18 Measurement surface 19 Objective lens 24 Sensor body 30 Driving means 31 Holder 32 First plate 33 Second plate 34 Connecting shaft 36, 37 Leaf spring 38 Actuator 39 Coil 40 Magnet 42 Magnetic fluid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−26105(JP,A) 特開 昭63−21504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-64-26105 (JP, A) JP-A-63-21504 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 測定面に光を投射する対物レンズを含
み、その対物レンズの焦点位置から測定面までのずれ量
に応じた信号を出力する変位センサと、この変位センサ
からの出力信号を基に前記対物レンズの焦点位置に測定
面が一致するように前記対物レンズを前記測定面に追従
移動させる駆動手段と、この駆動手段による前記対物レ
ンズの移動量を検出する変位検出手段とを備えた光学式
変位測定装置において、 前記駆動手段は、前記対物レンズを保持したホルダと、
このホルダを前記変位センサのセンサ本体に対して対物
レンズの光軸方向へ変位可能に支持する一対の平行板ば
ねと、コイルおよびマグネットからなるアクチュエータ
とを含んで構成され、かつ、前記ホルダは、前記コイル
を保持した第1プレートと、前記対物レンズおよび光学
スケールを保持した第2プレートと、この両プレートを
所定間隔離れて保持する連結軸とを含んで構成され、 前記変位検出手段は光学スケールを含んで構成され、 前記光学スケールは、前記対物レンズの近傍でかつ前記
アクチュエータから離れた位置に配置されていることを
特徴とする光学式変位測定装置。
1. A displacement sensor that includes an objective lens that projects light onto a measurement surface, and outputs a signal corresponding to the amount of displacement from the focal position of the objective lens to the measurement surface, and outputs a signal based on an output signal from the displacement sensor. Drive means for moving the objective lens to follow the measurement surface so that the measurement surface coincides with the focal position of the objective lens; and displacement detection means for detecting the amount of movement of the objective lens by the drive means. In the optical displacement measuring device, the driving unit includes : a holder holding the objective lens;
This holder is used as an object for the sensor body of the displacement sensor.
A pair of parallel plates supporting the lens so that it can be displaced in the optical axis direction
Actuator consisting of wire, coil and magnet
And the holder comprises the coil
A first plate holding the objective lens and the optics
The second plate holding the scale and both plates
A connection shaft that is held at a predetermined distance, and the displacement detection unit is configured to include an optical scale. The optical scale is disposed near the objective lens and at a position away from the actuator. An optical displacement measuring device.
【請求項2】 請求項に記載の光学式変位測定装置に
おいて、 前記コイルおよびマグネットの間には磁性流体が充填さ
れていることを特徴とする光学式変位測定装置。
2. The optical displacement measuring device according to claim 1 , wherein a magnetic fluid is filled between the coil and the magnet.
【請求項3】 請求項または請求項に記載の光学式
変位測定装置において、 前記変位センサ、駆動手段および変位検出手段を収納し
たケースには、前記ホルダが当接するストッパが設けら
れていることを特徴とする光学式変位測定装置。
3. The optical displacement measuring apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the displacement sensor, the case containing the drive means and the displacement detecting means, the holder is in contact with the stopper is provided An optical displacement measuring device, characterized in that:
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