(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生する投光源と、光ビームを測定物体に照射する投光光学系と、光ビームの測定物体での反射光を集光する受光光学系と、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置を検出する位置検出センサと、受光光学系を組み込む光学筒に位置検出センサを取付ける保持部材とを備えた三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒を金属製とすると共に、支持部材を中央縦片の両端部から支持横片を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサに対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片に長孔を設け、光学筒の外面部に突設した突起に支持横片に設けた長孔を長孔の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材を光学筒に取付けると共に中央縦片に設けた板ばねにより位置検出センサを光学筒の端部に押し付け、支持部材を長孔の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動自在とし、支持部材を金属製のねじにより光学筒に固定して成ることを特徴とする光学式変位測定装置。
【請求項２】
位置検出センサが受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであることを特徴とする請求項１記載の光学式変位測定装置。
【請求項３】
光学筒に支持部材を固定するためにねじ込むねじよりも小径のタッピング用の孔を形成して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の光学式変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三角測距法によって測定物体までの距離や変位を測定するための光学式変位測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から図５に示すような光学式変位測定装置が知られている。図５に示す光学式変位測定装置は、レーザダイオードなどの発光源１、光を測定物体に投光する投光レンズ６などを持つ投光光学系、測定物体からの反射、散乱光を受光する受光レンズ１１を備えた受光光学系、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置によって電流出力が変化するようになったＰＳＤのような位置検出センサ３で構成してある。
【０００３】
ここで、レーザダイオードなどの投光源１から射出された光（投光ビーム）は投光レンズ６を介して測定物体に照射される。測定物体からの反射光は受光レンズ１１を介して受光素子である位置検出センサ３（ＰＳＤ）に受光される。測定物体の位置が変化すると、ＰＳＤに形成される光スポットの位置が変化し、ＰＳＤはその受光位置に応じて両端の電流が変化するので、この両端の電流の出力をＩ／Ｖ変換器にそれぞれ入力し、電流電圧変換、適当な増幅を行ったのち、検波回路にてそれぞれの同期検波を行って信号成分のみを検出し、平滑化のために積分回路にて積分された後、その出力を演算部で処理して測距情報を得るようになっている。
【０００４】
上記のような従来の変位測定装置において、位置検出センサ３であるＰＳＤを固定するに当たっては、回路基板５１′にＰＳＤを半田付けし、それを受光光学系の光学筒１１にねじ６１により固定していた。
また、ＰＳＤは微弱な信号を扱いノイズが侵入しやすいものであり、このため、従来にあっては、ノイズの侵入を防ぐため、フレキシブルな材料で形成されたシールド板６０をＰＳＤの回りに取付けていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＰＳＤはその受光位置に応じて変化する電流を出力するが、取付け誤差を調整するため、ＰＳＤは受光スポットの移動方向に平行に移動させて位置調整をする必要があるが、従来例にあっては、位置調整がしにくいという問題があった。
【０００６】
また、ＰＳＤからの電流出力は非常に微弱で、ノイズ侵入防止のために、ＰＳＤの回りにフレキシブルな材料で形成されたシールド板６０を取付ける必要があるが、部品点数が増え、コストが高くなり、また、構造が複雑になって製作しにくいという問題がある。
また、シールド板６０を用いる場合に、グランドに落とす手段としては、シールド板６０に半田付けされたリード線を回路基板のグランドに半田するか、ケースや光学筒９にねじを切って、リード線をねじにより固定する方法が取られているが、部品点数が増え、コストが高くなり、また、構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
更に、ケースや光学筒９にグランドを落とす場合、ねじを切ってから時間が経過していると、酸化や腐食により金属表面に被膜ができ、ねじで固定しても導通がとれないことがある。
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、簡単な構成で位置検出センサの調整ができ且つ簡単な構成でシールド効果を持たせることができる光学式変位測定装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光学式変位測定装置は、光ビームを発生する投光源１と、光ビームを測定物体２に照射する投光光学系と、光ビームの測定物体２での反射光を集光する受光光学系と、受光光学系の結像面に配置されて受光スポットの位置を検出する位置検出センサ３と、受光光学系を組み込む光学筒９に位置検出センサ３を取付ける支持部材７とを備えた三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒９を金属製とすると共に、支持部材７を中央縦片１３の両端部から支持横片１４を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサ３に対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片１４に長孔１６を設け、光学筒９の外面部に突設した突起３１に支持横片１４に設けた長孔１６を長孔１６の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材７を光学筒９に取付けると共に中央縦片１３に設けた板ばね１５により位置検出センサ３を光学筒９の端部に押し付け、支持部材７を長孔１６の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサ３を移動自在とし、支持部材７を金属製のねじ３２により光学筒９に固定して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、支持部材７を長孔１６に沿って移動することで、簡単に支持部材７により光学筒９の端部に押し当てている位置検出センサ３を受光スポットの移動方向に移動させることができるうえに、位置検出センサ３を光学筒９に位置調整自在に保持するための支持部材７と光学筒９とで電気的シールドができて、高いシールド効果を得ることができる。
【０００９】
また、位置検出センサ３が受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであることも好ましい。このような構成とすることで、簡単な構成で位置検出センサ３を構成することができることになる。
【００１０】
また、光学筒９に支持部材７を固定するためにねじ込むねじ３２よりも小径のタッピング用の孔１７を形成することも好ましい。このような構成とすることで、ねじ３２により固定する際に、小径のタッピング用の孔１７の表面の被膜を削り取って、新鮮な金属表面を露出させてねじ３２と電気的に接続できることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を以下添付図面に示す実施形態に基づいて詳述する。図１乃至図４に本発明の実施形態を示す。光学式変位測定装置は、レーザダイオードなどの発光源１、光を測定物体２に集光する投光レンズ６などをもつ投光光学系、測定物体２からの反射、散乱光を受光する受光レンズ１１を備えた受光光学系、受光光学系の結像面に配置されたＰＳＤなどの位置検出センサ３を備えており、更に、位置検出センサ３の位置を調節することができる位置検出センサ３の支持部材７、投光光学系、受光光学系を保持するための光学筒８、９を備えている。ここで、光学筒８と光学筒９とは連結部材１０により連結してあり、投光光学系側の光学筒８にはレーザダイオードなどの発光源１、投光レンズ６が装着してある。受光光学系側の光学筒９には受光レンズ１１が装着してあり、更に、受光光学系側の光学筒９の後端開口部１２の後面部には位置検出センサ３であるＰＳＤ（以下ＰＳＤとして説明する）が当接してあって、支持部材７によりＰＳＤを受光光学系側の光学筒９の後端開口部１２の後面部に押し当てて取付けてある。
【００１２】
支持部材７は中央縦片１３の両端部から支持横片１４を連出した略コ字状をしており、中央縦片１３に弾性を有する板ばね１５を切り起こしにより形成してある。また、中央縦片１３にはＰＳＤの端子４０を挿入する孔（図示せず）が設けてあり、端子４０は孔に挿入してあってＰＳＤを支持部材７に支持している。支持横片１４には長孔１６が設けてある。受光光学系側の光学筒９の後端部の上下面には複数（実施形態では２個）の突起３１が突設してあり、更にねじ孔やタッピング用の孔などの孔１７が設けてある。そして、ＰＳＤに支持部材７を被せて取付けた状態で、ＰＳＤを受光光学系側の光学筒９の後端開口部１２の後面部に押し当てると共に支持部材７の支持横片１４ｂに設けた長孔１６を受光光学系側の光学筒９の外面部に突設した突起３１にはめ込むことで支持部材７を光学筒９に取付け、支持部材７の板ばね１５によりＰＳＤを受光光学系側の光学筒９の後端開口部１２の後面部に弾性的に押し当てるのである。そして、長孔１４を突起３１にはめ込んだ状態で長孔１４に沿って支持部材７を移動することで、支持部材７により保持しているＰＳＤを横方向に移動調整することができるようになっており、調整後、長孔１４にねじ３２を挿入して孔１７に螺合することで、支持部材７を受光光学系側の光学筒９に固定し、ＰＳＤを固定するようになっている。ここで、支持部材７へのＰＳＤの取付けに当たっては、ＰＳＤの端子がない場合であっても、接着剤などにより支持部材７の板ばね１５とＰＳＤとを固定してもよいものである。
【００１３】
ところで、本発明において、従来のシールド板を省略するするため、支持部材７を金属製として、該支持部材７によりＰＳＤを覆うことで、ＰＳＤを受光光学系側の光学筒９に取付けるための部材を電気的シールドをするための部材として兼用させるものである。ここで、ＰＳＤに端子４０を設けて上記のように支持部材７に設けた孔に挿入して取付ける場合、端子４０が金属製の支持部材１４と接触しないように端子４０を孔の縁に接触しないように遊嵌するか、あるいは、少なくとも孔の縁部分に絶縁部を設けてあって、端子４０と金属製の支持部材１４とが電気的に接触しないようにするものである。金属製の支持部材１４をグランドに落とすため、リード線５０を支持部材１４に直接半田付けにより固定し、更に、リード線５０を回路基板５１のグランドやケース５２や金属製の光学筒９に接続するようにしている。
【００１４】
また、ねじ３２は金属製であり、光学筒９も金属製とすることで、ねじ３２を介して金属製の支持部材１４と金属製の光学筒９とを導通して同電位とし、この支持部材１４及び光学筒９によりＰＳＤの電気的シールドを行うことができ、このことでよりＰＳＤの電気的シールド性を高めることができるものである。この場合、ねじ３２を確実に光学筒９と導通させるために、新鮮な金属表面を露出させる必要がある。例えば、光学筒９をクロメートなどの表面処理をした場合には、表面処理後にねじ切りをして新鮮な金属表面を露出させた孔１７を形成する必要がある。
【００１５】
また、上記光学筒９に設ける孔１７としてねじ３２よりも小径のタッピング用の孔を設け、ねじ３２で支持部材７を光学筒９に取付ける場合、ねじ３２でタッピング用の孔１７にタップを切るようにしてタッピング用の孔１７にねじ込むことで、新鮮な金属表面を露出させることができて、確実に金属製のねじ３２を光学筒９に導通させ、支持部材１４及び光学筒９によりＰＳＤの電気的シールドを行うことができるものである。例えば、セルフタップにより常に新鮮な金属表面を露出させることができるので、前述の孔１７としてねじ孔を形成するもののように、表面処理後にねじを切ってねじ孔を形成するなどの配慮が必要でなく、確実に電気的シールドができるものである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、上記のように、三角測距原理による光学式変位測定装置において、光学筒を金属製とすると共に、支持部材を中央縦片の両端部から支持横片を連出した略コ字状をした金属製として位置検出センサに対して電気的シールド効果を持つように形成し、支持横片に長孔を設け、光学筒の外面部に突設した突起に支持横片に設けた長孔を長孔の長手方向に移動自在に嵌め込んで支持部材を光学筒に取付けると共に中央縦片に設けた板ばねにより位置検出センサを光学筒の端部に押し付け、支持部材を長孔の長手方向に沿って移動することで受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動自在とし、支持部材を金属製のねじにより光学筒に固定してあるので、簡単な構成で受光スポットの移動方向に位置検出センサを移動させることができて、位置検出センサの位置調整が簡単に行えるうえに、位置検出センサを光学筒に取付けるための支持部材をそのまま位置検出センサの電気的シールド部材として兼用することができて、従来のように、別部材のシールド板を設ける必要がなく、簡単な構成で高い電気的シールド効果を持たせることができ、コストダウンを図ることができるものである。
【００１７】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、位置検出センサが受光スポットの位置によって電流出力が変化するものであるから、簡単な構成で位置検出センサを構成することができるものである。
【００１９】
また、請求項３記載の発明にあっては、上記請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、光学筒に支持部材を固定するためにねじ込むねじよりも小径のタッピング用の孔を形成してあるので、ねじの雄ねじ部によるセルフタップにより光学筒に新鮮な金属表面を露出させることができ、表面処理の手順などを考慮することなく、確実に電気的シールドをとることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上の支持部材の板ばねにより位置検出センサを押圧して位置検出センサを光学筒に取付けている状態の概略平断面図である。
【図４】同上の支持部材の板ばねにより位置検出センサを押圧して位置検出センサを光学筒に取付けている状態の概略側面図である。
【図５】従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  投光源
２  測定物体
３  位置検出センサ
７  支持部材
９  光学筒
１３  中央縦片
１４  支持横片
１６  長孔
１７  孔
３１  突起
３２  ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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