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Europäisches Patentamt

Versetzungssensor | Displacement sensor

Patentnummer:DE10305645B4
IPC Hauptklasse:G01B001100
Anmelder:Omron Corp. (0)
Kyoto-shi, JP
Erfinder:Suga, Takahiro (0)
Kyoto, JP
Takimasa, Hiroaki (0)
Kyoto, JP
Anmeldung:11.02.03
Offenlegung:15.02.02
Patenterteilung:25.06.20

Abstract / Hauptanspruch
Versetzungssensor, welcher aufweist:
eine Lichteinstrahleinheit (34);
eine Lichtempfangseinheit (9) mit einer Abschirmmaske (901a) und einem Lichtempfangselement (902a);
eine erste Lichtbündelungsanordnung (3,5,7), welche von der Lichteinstrahleinheit (34) abgegebene Lichtströme auf ein Messobjekt (8) bündelt;
eine zweite Lichtbündelungsanordnung (3,5,7), welche von dem Messobjekt (8) reflektierte Lichtströme auf die Lichtempfangseinheit (9) bündelt;
ein erstes Lichtwegsteuerelement (2), welches in einem Einstrahlungslichtweg, welcher sich von der Lichteinstrahleinheit (34) zu dem Messobjekt (8) erstreckt und in einem Empfangslichtweg, der sich von dem Messobjekt (8) zu der Lichtempfangseinheit (9) erstreckt, angeordnet ist und welches erlaubt, dass eine Einstrahlungslicht-Lichtachse, die durch die erste Lichtbündelungsanordnung (3,5,7) und die Lichteinstrahleinheit (34) spezifiziert ist, und eine Empfangslicht-Lichtachse, die durch die zweite Lichtbündelungsanordnung (3,5,7) und die Lichtempfangseinheit (9) spezifiziert ist, koaxial auf der Messobjektseite des ersten Lichtwegsteuerelements (2) eingestellt werden; und
einen Lichtweglängen-Durchfahrmechanismus (36), welcher in einem Lichtweg, in welchem die Einstrahllicht-Lichtachse und die Empfangslicht-Lichtachse koaxial eingestellt sind und an einer Stelle, an welcher die Lichtströme in dem Einstrahllichtweg und die Lichtströme in dem Empfangslichtweg nicht-kollimiert eingestellt sind, angeordnet ist und kontinuierlich eine Lichtweglänge von der Lichteinstrahleinheit (34) zu dem Messobjekt (8) und eine Lichtweglänge von dem Messobjekt (8) zu der Lichtempfangseinheit (9) ändert,
wobei die Lichtabschirmmaske (901a) in einem Lichtweg von der zweiten Lichtbündelungsanordnung (3, 5, 7) zu dem Lichtempfangselement (902a) angeordnet ist, so dass, wenn die Lage, an welcher von dem Messobjekt (8) reflektierte Lichtströme durch die zweite Lichtbündelungsanordnung (3,5,7) gebündelt werden, durch den Lichtweglängen-Durchfahrmechanismus (36) geändert wird, das Verhältnis, in dem ein Teil der reflektierten Lichtströme durch die Lichtabschirmmaske (901a) abgeschirmt wird, geändert wird, wobei das Lichtempfangselement (902a) Lichtströme empfangen kann, die von der Lichtabschirmmaske (901a) durchgelassen worden sind, so dass eine Information in Bezug auf einen Abstand zu dem Messobjekt (8) beruhend auf dem Ausgabesignal des Lichtempfangselements (902a), das durch den Lichtweglängen-Durchfahrmechanismus (36) geändert wird, gewonnen wird, und
wobei der Lichtweglängen-Durchfahrmechanismus (36) aufweist:
eine Reflexionsfläche (3602), die senkrecht zur Lichtachse angeordnet ist und sich längs der Lichtachsenrichtung, die koaxial eingestellt worden ist, verschieben kann,
wobei der Versetzungssensor weiterhin aufweist:
ein zweites Lichtwegsteuerelement (4b), welches von der Lichteinstrahleinheit (34) abgegebene Lichtströme auf die Reflexionsfläche (3602) richtet, von der Reflexionsfläche (3602) reflektierte Lichtströme auf das Messobjekt (8) richtet und von dem Messobjekt (8) reflektierte Lichtströme in deren umgekehrten Richtung längs des gleichen Lichtwegs wie der Lichtweg, durch welchen die Lichtströme auf das Messobjekt (8) gerichtet worden sind, richtet;
eine Reflexionsflächenverwendungs-Lichteinstrahleinheit (30), welche Lichtströme zu der Reflexionsfläche (3602) in einer anderen Richtung als der Richtung senkrecht zur Reflexionsfläche (3602) abgibt; und
ein Lagenachweiselement (33), welches Lichtströme nach Reflexion durch die Reflexionsfläche (3602) empfängt, die von der Reflexionsflächenverwendungs-Lichteinstrahleinheit (30) abgegeben werden, wobei eine Information in Bezug auf einen Abstand zu dem Messobjekt (8) beruhend auf einem Ausgangssignal des Lagenachweiselements (33) und einem Ausgangssignal der Lichtempfangseinheit (9) gewonnen wird.

Displacement sensor, which has:
a light irradiation unit (34);
a light receiving unit (9) with a shielding mask (901a) and a light receiving element (902a);
a first light bundling arrangement (3, 5, 7) which bundles light flows emitted by the light irradiation unit (34) onto a measurement object (8);
a second light bundle arrangement (3, 5, 7) which bundles light streams reflected by the measurement object (8) onto the light receiving unit (9);
a first light path control element (2) which is arranged in an irradiation light path which extends from the light irradiation unit (34) to the measurement object (8) and in a reception light path which extends from the measurement object (8) to the light receiving unit (9) and which allows an incident light light axis specified by the first light bundling arrangement (3, 5, 7) and the light incident unit (34) and a received light light axis, which is specified by the second light bundle arrangement (3, 5, 7) and the light receiving unit (9), are set coaxially on the measurement object side of the first light path control element (2); and
a light path length drive-through mechanism (36) which is set in a light path in which the incident light light axis and the received light axis are coaxially set and at a position where the light fluxes in the incident light path and the luminous fluxes in the received light path are set non-collimated , is arranged and continuously changes a light path length from the light irradiation unit (34) to the measurement object (8) and a light path length from the measurement object (8) to the light receiving unit (9),
wherein the light shielding mask (901a) is arranged in a light path from the second light bundle arrangement (3, 5, 7) to the light receiving element (902a), so that, if the position at which light flows reflected by the measurement object (8) through the second light bundle arrangement (3,5,7) are changed by the light path length passage mechanism (36) is changed, the ratio in which a part of the reflected luminous flux is shielded by the light shielding mask (901a), is changed, whereby the light receiving element (902a) can receive luminous fluxes that have been transmitted through the light shielding mask (901a) so that information relating to a distance to the measurement object (8) is based on the output signal of the light receiving element (902a) is changed by the light path length drive-through mechanism (36), is obtained, and
the light path length drive-through mechanism (36) comprising:
a reflection surface (3602) which is arranged perpendicular to the light axis and can move along the light axis direction which has been set coaxially,
the displacement sensor further comprising:
a second light path control element (4b) which directs light fluxes emitted by the light irradiation unit (34) onto the reflection surface (3602), directs light fluxes reflected from the reflection surface (3602) onto the measurement object (8) and light fluxes reflected from the measurement object (8) therein directs the opposite direction along the same light path as the light path through which the light fluxes have been directed onto the measurement object (8);
a reflective surface use light irradiating unit (30) that outputs luminous fluxes to the reflective surface (3602) in a direction other than the direction perpendicular to the reflective surface (3602); and
a position detection element (33) which receives luminous fluxes after reflection by the reflection surface (3602), which are emitted from the reflection surface use light irradiation unit (30), wherein information relating to a distance to the measurement object (8) based on an output signal of the position detection element (33) and an output signal of the light receiving unit (9) is obtained.

DE10305645B4


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