JP2523975B2 - Displacement detection device - Google Patents

Displacement detection device

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JP2523975B2
JP2523975B2 JP2245229A JP24522990A JP2523975B2 JP 2523975 B2 JP2523975 B2 JP 2523975B2 JP 2245229 A JP2245229 A JP 2245229A JP 24522990 A JP24522990 A JP 24522990A JP 2523975 B2 JP2523975 B2 JP 2523975B2
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修 松本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転又は移動を検出する変位検出装置に関
する。
The present invention relates to a displacement detection device that detects rotation or movement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、物体の回転又は移動等の変位を検出する装置と
して、多くの変位検出装置が考えられている。また、物
体の回転量即ち角変位を検出する変位検出装置として、
羅針盤その他のジャイロ装置が開発されている。殊に機
械ジャイロ、レーザージャイロ等のジャイロ装置につい
ては、それぞれ種々の方式若しくは機構が検討されてい
る。更に、物体の移動量を検出する変位検出装置とし
て、干渉測長器等の光学装置も開発されている。
Conventionally, many displacement detection devices have been considered as devices for detecting displacement such as rotation or movement of an object. Also, as a displacement detection device that detects the amount of rotation of the object, that is, the angular displacement
Compass and other gyro devices have been developed. In particular, various methods or mechanisms have been studied for gyro devices such as mechanical gyros and laser gyros. Further, an optical device such as an interferometric length measuring device has been developed as a displacement detecting device for detecting the amount of movement of an object.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、回転又は移動を検出する従来の変位検出装置
では、簡易でかつ比較的高精度のものが存在しなかっ
た。
However, no conventional displacement detection device that detects rotation or movement is simple and has relatively high accuracy.

一方、物体の角変位を検出する変位検出装置として、
例えば従来の羅針盤等では、小型で高精度のものが存在
しなかった。また、従来のジャイロ装置では、精度が高
いものの機構・構造が複雑で、調整等が容易でなく、取
扱いに注意を要した。さらに、ジャイロ装置自体が大型
で、取扱いにくく用途が限定され、しかも非常に高価で
あった。物体の移動量を検出する変位検出装置について
も、同様の事情があった。
On the other hand, as a displacement detection device that detects the angular displacement of an object,
For example, there is no conventional compass or the like that is small and highly accurate. Further, in the conventional gyro device, although the accuracy is high, the mechanism and structure are complicated, adjustment is not easy, and the gyro device requires careful handling. Further, the gyro device itself is large in size, difficult to handle, has limited uses, and is very expensive. The same situation occurs in the displacement detection device that detects the amount of movement of an object.

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、構造が極めて
簡単で、小型・軽量で、なおかつ高い精度を有する変位
検出装置を提供することを目的としている。
Therefore, in view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a displacement detection device having an extremely simple structure, a small size, a light weight, and high accuracy.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上述の目的を達成するため、本発明に係る第1の変位
検出装置にあっては、(a)所定領域に存在する変位が
検出されるべき蛍光体に励起光を照射する励起光源と、
(b)上記所定領域を所定の方向の前後の一方又は両方
に変位させた領域に対応する検出領域に存在する蛍光体
からの蛍光を検出する蛍光検出手段と、(c)蛍光検出
手段の出力に基づいて、蛍光体が変位したことと、その
変位方向が上記所定の方向に沿った前後いずれの方向で
あるかとを検出する変位検出手段とを備える構成となっ
ている。
In order to achieve the above-mentioned object, in the first displacement detection device according to the present invention, (a) an excitation light source for irradiating excitation light to a phosphor whose displacement existing in a predetermined region is to be detected,
(B) Fluorescence detection means for detecting fluorescence from a fluorescent substance existing in a detection area corresponding to an area obtained by displacing the predetermined area in one or both of front and rear in a predetermined direction, and (c) output of the fluorescence detection means On the basis of the above, there is provided a displacement detecting means for detecting that the phosphor is displaced and whether the displacement direction is the front or back direction along the predetermined direction.

上述の目的を達成するため、本発明に係る第2の変位
検出装置にあっては、(a)所定の方向に沿って往復動
可能である支持部材と、(b)支持部材側に設けられる
と共に、この支持部材に対し所定領域に存在する変位が
検出されるべき蛍光体に励起光を照射する励起光源と、
(c)支持部材側に設けられると共に、上記所定領域を
上記所定の方向の前後の一方又は両方に変位させた領域
に対応する検出領域に存在する蛍光体からの蛍光を検出
する蛍光検出手段と、(d)蛍光検出手段の出力に基づ
いて、蛍光体が支持部材に対して変位したことと、その
変位方向が上記所定の方向に沿った前後いずれの方向で
あるかとを検出する変位検出手段と、(c)変位検出手
段が蛍光体の変位を検出した場合に、支持部材を蛍光体
の変位方向に変位させる駆動手段と、(f)支持部材の
変位量を検出する変位検出手段とを備える構成となって
いる。
In order to achieve the above-mentioned object, in the second displacement detecting device according to the present invention, (a) a support member that can reciprocate along a predetermined direction, and (b) a support member is provided on the support member side. Together with an excitation light source for irradiating excitation light to the phosphor whose displacement existing in a predetermined region with respect to this support member is to be detected,
(C) Fluorescence detection means that is provided on the support member side and that detects fluorescence from a fluorescent substance that is present in a detection region corresponding to a region in which the predetermined region is displaced to one or both of the front and rear in the predetermined direction. , (D) displacement detecting means for detecting, based on the output of the fluorescence detecting means, that the phosphor is displaced with respect to the support member and whether the displacement direction is before or after the predetermined direction. And (c) a drive unit that displaces the support member in the displacement direction of the phosphor when the displacement detection unit detects the displacement of the phosphor, and (f) a displacement detection unit that detects the displacement amount of the support member. It is configured to be equipped.

上述の目的を達成するため、本発明に係る第3の変位
検出装置にあっては、(a)変位が検出されるべき変位
被検出部材に設けられた所定の回転軸のまわりに回動自
在に支持されると共に、表面に蛍光体を有する可動部材
と、(b)可動部材を収容すると共に、上記所定の回転
軸のまわりに回転可能である容器と、(c)容器側に設
けられると共に、この容器内の所定領域に存在する蛍光
体に励起光を照射する励起光源と、(d)容器側に設け
られると共に、上記所定領域を上記所定の回転軸のまわ
りで一方向又は両方向に変位させた領域に対応する検出
領域に存在する蛍光体からの蛍光を検出する蛍光検出手
段と、(e)蛍光検出手段の出力に基づいて、可動部材
が容器に対して回転変位したことと、その変位方向が上
記所定の回転軸のまわりのいずれの方向であるかとを検
出する変位検出手段と、(f)変位検出手段が可動部材
の回転変位を検出した場合に、容器を可動部材の変位方
向に回転させる駆動手段と、(g)変位被検出部材に対
する容器の回転変位量を検出する変位量検出手段とを備
える構成となっている。
In order to achieve the above-mentioned object, in the third displacement detecting device according to the present invention, (a) it is rotatable about a predetermined rotation axis provided on a displacement detection target member whose displacement is to be detected. A movable member having a phosphor on its surface, (b) a container that accommodates the movable member and is rotatable about the predetermined rotation axis, and (c) is provided on the container side. An excitation light source for irradiating a phosphor existing in a predetermined region in the container with excitation light, and (d) being provided on the container side and displacing the predetermined region in one or both directions around the predetermined rotation axis. Fluorescence detecting means for detecting fluorescence from the phosphor existing in the detection area corresponding to the made area, and (e) the movable member is rotationally displaced with respect to the container based on the output of the fluorescence detecting means, and The direction of displacement is within the specified rotation axis. (F) drive means for rotating the container in the displacement direction of the movable member when the displacement detection means detects the rotational displacement of the movable member, and (g) ) Displacement amount detecting means for detecting the rotational displacement amount of the container with respect to the displacement detection target member.

〔作用〕[Action]

本発明に係る第1の変位検出装置によれば、変位が検
出されるべき物体(以下、被検物体と呼ぶものとす
る。)の表面に固定された蛍光体に、励起光源からの励
起光が照射される。この場合、上記所定領域に限って励
起光が照射されるので、蛍光体上の所定の被照射部位の
みが励起される。この後、被検物体の変位に伴って蛍光
体が変位した場合、蛍光体上の上記被照射部位もこれに
伴って変位する。蛍光体上の被照射部位が所定量以上変
位して上記検出領域まで達した場合、この検出領域から
の蛍光の増減が蛍光検出手段によって検出される。変位
検出手段は、検出された蛍光の増減に基づいて、被照射
部位すなわち被検物体が変位したこととその変位方向と
を検出する。
According to the first displacement detection device of the present invention, the excitation light from the excitation light source is applied to the phosphor fixed on the surface of the object whose displacement is to be detected (hereinafter, referred to as “inspection object”). Is irradiated. In this case, since the excitation light is irradiated only in the predetermined region, only the predetermined irradiation site on the phosphor is excited. After that, when the phosphor is displaced along with the displacement of the object to be inspected, the above-mentioned irradiation site on the phosphor is also displaced accordingly. When the irradiated area on the phosphor is displaced by a predetermined amount or more and reaches the detection area, an increase or decrease in fluorescence from this detection area is detected by the fluorescence detection means. The displacement detecting means detects displacement of the irradiated portion, that is, the object to be inspected, and the displacement direction based on the detected increase / decrease in fluorescence.

本発明に係る第2の変位検出装置によれば、被検物体
に固定された蛍光体の被照射部位に励起光が照射され
る。被検物体の変位に伴って蛍光体が変位した場合、蛍
光体上の被照射部位も変位する。蛍光検出手段は、被照
射部位がもとあった上記所定領域を上記所定の方向の前
後の一方又は両方に変位させた領域に対応する上記検出
領域からの蛍光を検出する。変位検出手段は、この蛍光
検出手段の検出する光量の増減を監視することにより、
蛍光体すなわち被検物体が上記所定の方向に沿って変位
したことと、その変位の方向とを検出する。駆動手段
は、励起光源及び蛍光検出手段を支持する支持部材をた
だちに蛍光体が変位した方向に追従するように変位させ
て、支持部材等と蛍光体との位置関係をずれが発生する
以前の状態に戻す。変位量検出手段は、支持部材の変位
量を検出し、支持部材の変位量に対応する蛍光体(した
がって被検物体)の変位量を検出する。
According to the second displacement detecting device of the present invention, the excitation light is applied to the irradiation target portion of the phosphor fixed to the test object. When the phosphor is displaced along with the displacement of the object to be inspected, the irradiation site on the phosphor is also displaced. The fluorescence detecting means detects fluorescence from the detection area corresponding to an area obtained by displacing the predetermined area where the irradiation site originally existed in one or both of the front and rear in the predetermined direction. The displacement detection means, by monitoring the increase or decrease in the amount of light detected by this fluorescence detection means,
It is detected that the phosphor, that is, the object to be inspected is displaced along the predetermined direction and the direction of the displacement. The driving means immediately displaces the support member supporting the excitation light source and the fluorescence detection means so as to follow the direction in which the phosphor is displaced, and the state before the positional relationship between the support member and the phosphor is deviated Return to. The displacement amount detecting means detects the amount of displacement of the support member, and detects the amount of displacement of the phosphor (that is, the object to be inspected) corresponding to the amount of displacement of the support member.

本発明に係る第3の変位検出装置によれば、可動部材
上の蛍光体の被照射部位に励起光が照射される。可動部
材とともに蛍光体が回転した場合、蛍光体上の被照射部
位も回転する。蛍光検出手段は、上記所定領域を上記所
定の方向にそって変位させた上記検出領域からの蛍光を
検出している。したがって、蛍光体上の被照射部位が所
定量以上変位して上記検出領域まで達した場合、この検
出領域からの蛍光の増減が蛍光検出手段によって検出さ
れる。変位検出手段は、この蛍光検出手段の検出する光
量の増減を監視することにより、可動部材が上記所定の
回転軸に沿って回転したこと及びその向きを検出する。
駆動手段は、励起光源及び蛍光検出手段を支持する容器
をただちに蛍光体すなわち可動部材が回転した方向に追
従するように回転させて、容器と可動部材との位置関係
をずれが発生する以前の状態に戻す。変位量検出手段
は、変位被検出部材に対する容器の相対的回転量を検出
し、変位被検出装置すなわち変位検出装置自体の変位量
を検出する。
According to the third displacement detecting device of the present invention, the excitation light is irradiated to the irradiated portion of the phosphor on the movable member. When the phosphor rotates together with the movable member, the irradiated portion on the phosphor also rotates. The fluorescence detecting means detects the fluorescence from the detection area obtained by displacing the predetermined area along the predetermined direction. Therefore, when the irradiated area on the phosphor is displaced by a predetermined amount or more and reaches the detection area, the increase or decrease in the fluorescence from the detection area is detected by the fluorescence detection means. The displacement detecting means detects that the movable member has rotated along the predetermined rotation axis and its direction by monitoring the increase or decrease in the amount of light detected by the fluorescence detecting means.
The driving means immediately rotates the container supporting the excitation light source and the fluorescence detecting means so as to follow the direction in which the phosphor, that is, the movable member, is rotated, and the state before the positional relationship between the container and the movable member is displaced is generated. Return to. The displacement amount detecting means detects the relative rotation amount of the container with respect to the displacement detection member, and detects the displacement amount of the displacement detection device, that is, the displacement detection device itself.

〔実施例〕〔Example〕

実施例の説明に入る前に、蛍光体からの蛍光発光量を
検出することによって蛍光体の移動を検出する原理につ
いて、2、3の例をあげて簡単に説明する。
Before starting the description of the embodiments, the principle of detecting the movement of the fluorescent substance by detecting the amount of fluorescent light emitted from the fluorescent substance will be briefly described with a few examples.

まず、蛍光体からの蛍光が検出されるべき検出領域が
蛍光体に励起光を照射すべき所定領域を所定の方向の前
方にわずかに変位させた領域になっている場合について
考える。
First, consider a case where the detection region in which fluorescence from the phosphor is to be detected is a region in which a predetermined region to which the phosphor is to be irradiated with excitation light is slightly displaced forward in a predetermined direction.

例えば、上記所定領域に存在する蛍光体に対し、励起
光源からの励起光がパルス的に照射されたと仮定する。
この場合、この蛍光体の被照射部位は蛍光を発生する
が、その後徐々に蛍光量が減少する。励起光の照射のの
ち被検物体が上記所定の方向にそった前方にわずかに変
位し、この被検物体がもとあった位置からわずかにずれ
たと更に仮定する。この場合、蛍光体上の被照射部位
も、上記所定の方向にそった前方にわずかに変位し上記
検出領域に到達する。この検出領域に到達した被照射部
位は、その蛍光発光量が徐々に減少する。従って、上記
検出領域を適当な光センサ等で検出すれば、蛍光が急増
した後徐々に減少することが観測されるはずである。他
方、被検物体が上記と反対の方向にわずかに変位する
と、蛍光体上の被照射部位は、上記所定領域を所定の方
向にそった後方にわずかに変位させた領域に移動する。
従って、上記検出領域で検出される蛍光は急減する。こ
のことを利用すれば、例えば上記検出領域で検出される
蛍光量の変化から蛍光体が移動したことを検出すること
ができ、さらに蛍光量が急増したか急減したかを判断す
ることによってその移動方向を検出することができる。
For example, assume that the excitation light from the excitation light source is pulse-wise irradiated to the phosphor existing in the predetermined region.
In this case, the irradiated portion of this phosphor emits fluorescence, but the amount of fluorescence gradually decreases thereafter. It is further assumed that the object to be inspected is slightly displaced forward along the predetermined direction after being irradiated with the excitation light, and the object to be inspected is slightly displaced from its original position. In this case, the irradiation site on the phosphor also slightly moves forward along the predetermined direction and reaches the detection region. The amount of fluorescence emitted from the irradiated portion reaching the detection region gradually decreases. Therefore, it should be observed that when the above-mentioned detection region is detected by an appropriate optical sensor or the like, fluorescence rapidly increases and then gradually decreases. On the other hand, when the object to be inspected is slightly displaced in the direction opposite to the above, the irradiation site on the phosphor moves to a region in which the predetermined region is slightly displaced rearward along the predetermined direction.
Therefore, the fluorescence detected in the detection area is rapidly reduced. If this is utilized, it is possible to detect that the phosphor has moved, for example, from the change in the fluorescence amount detected in the detection region, and further move by determining whether the fluorescence amount has sharply increased or decreased. The direction can be detected.

検出領域が上記所定領域を上記所定の方向の前後両方
にわずかに変位させた2つの領域に対応する場合も同様
である。ただしこの場合、2つの検出領域からの蛍光量
を別々にモニタすることとなる。蛍光体の振る舞いにつ
いては単一の検出領域を利用する場合の説明がそのまま
成り立つので、蛍光体すなわち被検物体が元の位置から
ずれた場合、2つの検出領域で検出される蛍光量は相補
的に増減することとなる。この蛍光量の相補的増減か
ら、蛍光体が上記所定の方向の前後いずれかの方向に変
位したことと、その変位方向とを検出することができ
る。例えば、2つの検出領域で検出される蛍光量の差動
出力を求めて変位の発生及びその方向を検出してもよ
い。
The same applies when the detection region corresponds to two regions obtained by slightly displacing the predetermined region both in the front and back in the predetermined direction. However, in this case, the fluorescence amounts from the two detection areas are monitored separately. Regarding the behavior of the fluorescent substance, the description in the case of using a single detection region is valid as it is. Therefore, when the fluorescent substance, that is, the object to be inspected is displaced from the original position, the fluorescence amounts detected in the two detection regions are complementary. It will increase or decrease. From this complementary increase / decrease in the amount of fluorescence, it is possible to detect the displacement of the phosphor in either the front or rear direction of the predetermined direction and the displacement direction thereof. For example, the occurrence and the direction of the displacement may be detected by obtaining the differential output of the fluorescence amount detected in the two detection areas.

検出領域が上記所定領域を上記所定の方向の前後方向
に所定距離だけ変位させた2つの領域に対応する場合
は、少し事情が異なる。
The situation is slightly different when the detection region corresponds to two regions obtained by displacing the predetermined region in the front-back direction of the predetermined direction by a predetermined distance.

この場合、励起光によってパルス的に照射された蛍光
体上の被照射部位が蛍光検出手段により検出されるのは
所定時間後である。従って、この所定時間の間は蛍光体
すなわち被検物体の変位を検出することができない。た
たし、この所定時間(蛍光体上の被照射部位が励起光パ
ルスの照射を受けたのち蛍光検出手段により検出される
までの時間)と、上記所定領域及び検出領域の間の所定
距離とに基づいて、蛍光体すなわち被検物体の平均の変
位速度が検出できる。
In this case, it is only after a predetermined time that the irradiated portion on the phosphor that is pulsed with the excitation light is detected by the fluorescence detecting means. Therefore, the displacement of the phosphor, that is, the object to be inspected cannot be detected during this predetermined time. However, the predetermined time (the time from the irradiation of the irradiated portion on the phosphor to the detection of the fluorescence by the excitation light pulse) and the predetermined distance between the predetermined area and the detection area, Based on, the average displacement speed of the fluorescent substance, that is, the object to be inspected can be detected.

例えば励起光が周期的に発生されるパルスである場
合、蛍光検出手段によって検出された被照射部位がどの
時刻に励起されたものかが問題となる。この問題は、蛍
光検出手段が検出した蛍光量のピーク値を求めることで
解決する。すなわち、蛍光体の蛍光量の減衰曲線に基づ
いて、上記所定時間とこれから励起光パルスの周期の整
数倍だけ加減した時間とにおける蛍光体上の被照射部位
の蛍光量の予測値を求める。得られた予測値と蛍光検出
手段が検出した蛍光量のピーク値と比較することで、被
照射部位がどの時刻に励起されたものかが分かる。
For example, in the case where the excitation light is a pulse that is periodically generated, there is a problem as to at what time the irradiation site detected by the fluorescence detecting means is excited. This problem is solved by obtaining the peak value of the fluorescence amount detected by the fluorescence detecting means. That is, based on the decay curve of the fluorescence amount of the phosphor, the predicted value of the fluorescence amount of the irradiated portion on the phosphor at the predetermined time and the time obtained by adding or subtracting an integer multiple of the period of the excitation light pulse from this is obtained. By comparing the obtained predicted value with the peak value of the fluorescence amount detected by the fluorescence detecting means, it is possible to know at what time the irradiation site is excited.

以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照し
つつ、説明する。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係る第1の変位検出装置の一実施
例である。
FIG. 1 is an embodiment of the first displacement detecting device according to the present invention.

励起光源であるキセノンランプ12aは、制御回路16か
らの制御信号に基づいてパルス状の励起光を発生する。
このパルス状の励起光は、集光レンズ12bを経て励起光
ビーム22となり、被検物体50に張り付けられた蛍光テー
プ28に入射する。蛍光テープ28は蛍光体部分28aとシー
ル部28bからなる。励起光ビーム22が照射される所定領
域24にある蛍光体は励起されて強い蛍光を発生する。
The xenon lamp 12a, which is an excitation light source, generates pulsed excitation light based on a control signal from the control circuit 16.
The pulsed excitation light becomes the excitation light beam 22 through the condenser lens 12b and is incident on the fluorescent tape 28 attached to the object 50 to be inspected. The fluorescent tape 28 includes a phosphor portion 28a and a seal portion 28b. The phosphor in the predetermined region 24 irradiated with the excitation light beam 22 is excited to generate strong fluorescence.

キセノンランプ12aの両側には、蛍光検出手段とし
て、一対の光ディテクタ14a、14bが配置されている。こ
れらの光ディテクタ14a、14bは、それぞれ第1及び第2
の検出領域34a、34bからの蛍光発光量を検出し制御回路
16に出力する。ここで、第1検出領域34aは、上記所定
領域24を被検物体50の変位方向の前後いずれか一方(図
面上は左側)に所定距離dだけ移動した領域に対応す
る。また、第2検出領域34bは、上記所定領域24を上記
第1検出領域34aの反対方向(図面上は右側)に所定距
離dだけ移動した領域に対応する。
On both sides of the xenon lamp 12a, a pair of photodetectors 14a and 14b are arranged as fluorescence detecting means. These photodetectors 14a and 14b are respectively the first and second photodetectors.
Control circuit for detecting the amount of fluorescence emitted from the detection regions 34a, 34b of
Output to 16. Here, the first detection area 34a corresponds to an area in which the predetermined area 24 has been moved by a predetermined distance d to either the front or the rear (the left side in the drawing) of the displacement direction of the object 50 to be inspected. The second detection area 34b corresponds to an area obtained by moving the predetermined area 24 by a predetermined distance d in the direction opposite to the first detection area 34a (right side in the drawing).

制御回路16は、ランプ駆動回路、ピークホールド回
路、メモリ、CPU等を内蔵し、一対の光ディテクタ14a、
14bの検出出力に基づいて被検物体50の移動速度等を検
出する。具体的には、ランプ駆動回路がキセノンランプ
12aに周期的な励起光を発生させる。ピークホールド回
路が一対の光ディテクタ14a、14bからの蛍光検出出力の
ピーク値及びその検出時刻を検出する。CPUが蛍光検出
出力のピーク値及びその検出時刻からこの蛍光に対応す
る励起光が発生された時刻を特定し、励起光照射から蛍
光検出までの時間tを算出し、この時間t及び上記所定
距離dから被検物体50の平均の移動速度を与える。ま
た、被検物体50の移動速度は光ディテクタ14a、14bのい
ずれか一方からの蛍光検出出力に基づいて算出される。
従って、いずれの光ディテクタから蛍光検出出力が得ら
れたかを判別することによって被検物体50の移動方向が
検出できる。なお、メモリには、蛍光体部分28aの蛍光
発光量の減衰曲線等のデータが保存されている。
The control circuit 16 includes a lamp drive circuit, a peak hold circuit, a memory, a CPU, etc., and a pair of photodetectors 14a,
The moving speed and the like of the object 50 to be inspected is detected based on the detection output of 14b. Specifically, the lamp drive circuit is a xenon lamp.
12a generates periodic excitation light. The peak hold circuit detects the peak value of the fluorescence detection output from the pair of photodetectors 14a and 14b and the detection time thereof. The CPU identifies the time when the excitation light corresponding to this fluorescence is generated from the peak value of the fluorescence detection output and its detection time, calculates the time t from the irradiation of the excitation light to the fluorescence detection, and this time t and the predetermined distance The average moving speed of the object 50 to be inspected is given from d. Further, the moving speed of the test object 50 is calculated based on the fluorescence detection output from either one of the photodetectors 14a and 14b.
Therefore, the moving direction of the test object 50 can be detected by determining which photodetector the fluorescence detection output is obtained from. The memory stores data such as the decay curve of the fluorescence emission amount of the phosphor portion 28a.

表示部17は、CPUの算出結果に基づいて、被検物体50
の移動速度とその移動方向を表示する。
The display unit 17 displays the object 50 to be inspected based on the calculation result of the CPU.
Displays the moving speed and the moving direction of.

以下に、第1図の変位検出装置の動作を説明する。 The operation of the displacement detector of FIG. 1 will be described below.

被検物体50が図示の状態から図面上を左右に移動した
場合について考察する。例えば、キセノンランプ12aの
パルス発光後に、第1図の被検物体50及び蛍光テーブル
28が図面上で左方向に所定距離d以上移動したと仮定す
る。この場合、パルス発光の直後に所定領域24で蛍光を
発生していた蛍光テープの部分は、第1の検出領域34a
を通過することとなる。このため、光ディテクタ14aの
検出光量は一旦増大しその後減少する。制御回路16は、
光ディテクタ14aからの蛍光検出出力のピーク値から、
励起光の照射から蛍光が光ディテクタ14aで検出される
までの時間tを算出する。また、所定領域24と検出領域
34aとの間の所定距離dは予め与えられているので、こ
の時間tから被検物体50の平均移動速度が求まる。
Consider a case where the object 50 to be inspected moves left and right on the drawing from the illustrated state. For example, after the pulse emission of the xenon lamp 12a, the test object 50 and the fluorescent table of FIG.
It is assumed that 28 has moved to the left on the drawing by a predetermined distance d or more. In this case, the portion of the fluorescent tape that was emitting fluorescence in the predetermined area 24 immediately after the pulsed light emission is the first detection area 34a.
Will pass through. Therefore, the amount of light detected by the photodetector 14a once increases and then decreases. The control circuit 16 is
From the peak value of the fluorescence detection output from the photodetector 14a,
The time t from the irradiation of the excitation light to the detection of fluorescence by the photodetector 14a is calculated. In addition, the predetermined area 24 and the detection area
Since the predetermined distance d with respect to 34a is given in advance, the average moving speed of the object 50 to be inspected can be obtained from this time t.

以上は、第1図の被検物体50が図面上で左方向に移動
した場合について述べたが、被検物体50が図面上で右方
向に移動した場合も同様である、この場合、光ディテク
タ14bから蛍光検出出力が得られるので被検物体50の移
動方向が図面上の右側であることが検出される。
The above has described the case where the object 50 to be inspected in FIG. 1 moves to the left in the drawing, but the same applies when the object 50 to be inspected moves to the right in the drawing. In this case, the optical detector Since the fluorescence detection output is obtained from 14b, it is detected that the moving direction of the test object 50 is on the right side in the drawing.

表示部17は、被検物体50の移動速度及び移動方向を制
御回路16の出力に基づいて表示する。つまり、光ディテ
クタ14a、14bから蛍光検出出力が得られるごとに表示が
更新されることとなる。
The display unit 17 displays the moving speed and moving direction of the test object 50 based on the output of the control circuit 16. That is, the display is updated each time the fluorescence detection output is obtained from the photodetectors 14a and 14b.

第2図は、本発明に係る第2の変位検出装置の一実施
例である。
FIG. 2 is an embodiment of the second displacement detecting device according to the present invention.

固定台11上には、図面左右の方向に移動可能な支持部
材4が載置されている。この支持部材の移動は、移動制
限21a、21bによって回転可能に支持されたねじ3とこれ
に接続されたサーボモータ2によって制御されている。
A support member 4 is mounted on the fixed base 11 so as to be movable in the left and right directions in the drawing. The movement of the support member is controlled by the screw 3 rotatably supported by the movement limits 21a and 21b and the servo motor 2 connected thereto.

支持部材4の内部には、励起光源として、キセノンラ
ンプ12aと集光レンズ12bとが固定されている。キセノン
ランプ12aからのパルス状の励起光は、集光レンズ12bを
経て励起光ビーム22となり、被検物体50に張り付けられ
た蛍光テープ28に入射する。励起光ビーム22が照射され
る所定領域24にある蛍光体は励起されて強い蛍光を発生
する。キセノンランプ12aの両側には、蛍光検出手段と
して、一対の光ディテクタ14a、14bが固定されている。
これらの光ディテクタ14a、14bは第1及び第2の検出領
域34a、34bからの蛍光を検出することができる。ここ
で、第1検出領域34aは、支持部材4と共に移動する領
域であって、上記所定領域24を支持部材の移動方向の前
後いずれか一方(図面上は左側)にわずかに移動した領
域に対応する。また、第2検出領域34bは、支持部材4
と共に移動する領域であって、上記所定領域24を上記第
1検出領域34aの反対方向(図面上は右側)にわずかに
移動した領域に対応する。
Inside the support member 4, a xenon lamp 12a and a condenser lens 12b are fixed as an excitation light source. The pulsed excitation light from the xenon lamp 12a becomes the excitation light beam 22 through the condenser lens 12b and enters the fluorescent tape 28 attached to the object 50 to be inspected. The phosphor in the predetermined region 24 irradiated with the excitation light beam 22 is excited to generate strong fluorescence. A pair of photodetectors 14a and 14b are fixed as fluorescence detecting means on both sides of the xenon lamp 12a.
These photodetectors 14a and 14b can detect the fluorescence from the first and second detection regions 34a and 34b. Here, the first detection region 34a is a region that moves together with the support member 4, and corresponds to a region in which the predetermined region 24 is slightly moved to either one of the front side and the back side (left side in the drawing) in the movement direction of the support member. To do. In addition, the second detection area 34b is the support member 4
A region that moves together with the predetermined detection region 24 corresponds to a region that is slightly moved in the opposite direction of the first detection region 34a (on the right side in the drawing).

第3図は、第2図に示す制御回路16等の回路構成を示
したものである。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the control circuit 16 etc. shown in FIG.

キセノンランプ12aは、制御回路16内のランプ駆動回
路16bによって駆動され、パルス状の励起光を発生す
る。この励起光は、第2図の集光レンズ12bを介して蛍
光テープ28に照射される。また、光ディテクタ14a、14b
は、蛍光テープ28からの蛍光に応答し、電圧又は電流を
発生する。制御回路16内の差動回路16aは、光ディテク
タ14a、14bからの電流又は電圧信号の差動出力を検出
し、サーボモータ2を駆動する。つまり、両光ディテク
タに入射する光量がほぼ等しくなったとき、出力端子A
の電圧が零となるように調整されており、両光ディテク
タに入射する光量がアンバランストなったときは、出力
端子Aに電圧が発生するようになっている。
The xenon lamp 12a is driven by a lamp driving circuit 16b in the control circuit 16 and generates pulsed excitation light. This excitation light is applied to the fluorescent tape 28 via the condenser lens 12b shown in FIG. Also, the photodetectors 14a and 14b
Generates a voltage or current in response to the fluorescence from the fluorescent tape 28. The differential circuit 16a in the control circuit 16 detects the differential output of the current or voltage signal from the photodetectors 14a and 14b, and drives the servomotor 2. That is, when the amounts of light incident on both photodetectors become almost equal, the output terminal A
Is adjusted to be zero, and a voltage is generated at the output terminal A when the amounts of light incident on both photodetectors are unbalanced.

サーボモータ2は、出力端子Aに発生した正又は負の
電圧によって駆動され、支持部材4を移動させる。この
場合の支持部材4の移動方向は両光ディテクタからの出
力のアンバランスを打ち消す方向としている。
The servo motor 2 is driven by the positive or negative voltage generated at the output terminal A and moves the support member 4. In this case, the support member 4 is moved in the direction in which the imbalance of the outputs from both photodetectors is canceled.

サーボモータ2に付属させた回転エンコーダ18は、サ
ーボモータ2の回転をモニタすることで間接的に支持部
材4の移動量を検出する。回転エンコーダ18からの出力
は、支持部材の移動量、即ち被検物体50の移動量に換算
されて、表示部17に表示される。この場合、回転エンコ
ーダ18は、変位検出手段になっている。
The rotary encoder 18 attached to the servomotor 2 indirectly detects the movement amount of the support member 4 by monitoring the rotation of the servomotor 2. The output from the rotary encoder 18 is converted into the movement amount of the support member, that is, the movement amount of the object 50 to be inspected, and displayed on the display unit 17. In this case, the rotary encoder 18 serves as displacement detecting means.

なお、制御回路16中のタイミング回路16cは、シーケ
ンス動作のタイミング制御を行っている。ここで、シー
ケンス動作とは、キセノンランプ12aにパルス発光を行
わせ、その後に蛍光テープ28からの蛍光を検出し、これ
に応じて支持部材4を所定方向に移動させ、支持部材4
と蛍光テープ28との位置関係を元の状態に戻すまでの一
連の動作のことをいうものとする。つまり、タイミング
回路16cは、最初にランプ駆動回路16bに信号を送り、キ
セノンランプ12aに所定時間のパルス発光を行わせる。
次に、差動回路16a内のリレーを制御して、サーボモー
タ2を駆動可能な状態とする。所定時間経過後、両光デ
ィテクタの検出する光量がバランスしていれば、サーボ
モータ2の駆動を禁止すると共に、キセノンランプ12a
に所定時間のパルス発光を行わせる。この様なシーケン
ス動作は、制御回路16即ち変位検出装置の動作中連続的
に繰り返される。
The timing circuit 16c in the control circuit 16 controls the timing of the sequence operation. Here, the sequence operation is to cause the xenon lamp 12a to perform pulsed light emission, detect the fluorescence from the fluorescent tape 28 after that, and move the support member 4 in a predetermined direction in response to this, to move the support member 4
Is a series of operations until the positional relationship between the fluorescent tape 28 and the fluorescent tape 28 is returned to the original state. In other words, the timing circuit 16c first sends a signal to the lamp driving circuit 16b to cause the xenon lamp 12a to perform pulsed light emission for a predetermined time.
Next, the relay in the differential circuit 16a is controlled so that the servo motor 2 can be driven. If the light amounts detected by both photodetectors are balanced after a lapse of a predetermined time, the drive of the servomotor 2 is prohibited and the xenon lamp 12a
Pulse light emission for a predetermined time. Such a sequence operation is continuously repeated during the operation of the control circuit 16 or the displacement detecting device.

以下に、第2図の変位検出装置の動作を説明する。 The operation of the displacement detecting device shown in FIG. 2 will be described below.

被検物体50が図示の状態から図面上を左右に移動した
場合について考察する。被検物体50の移動にともない、
蛍光テープ28も移動する。蛍光テープ28が予め支持部材
4に対して保っていた相対的位置を便宜上基準位置と呼
ぶもとのすると、蛍光テープ28は基準位置からずれる。
Consider a case where the object 50 to be inspected moves left and right on the drawing from the illustrated state. With the movement of the object 50 to be inspected,
The fluorescent tape 28 also moves. If the relative position of the fluorescent tape 28 held in advance with respect to the support member 4 is called a reference position for convenience, the fluorescent tape 28 is displaced from the reference position.

以上の現象が、シーケンス動作中においてキセノンラ
ンプのパルス発光後に生じたとする。例えば、第2図の
物体50及び蛍光テープ28が図面上で左方向に移動したと
すると、パルス発光の直後に所定領域24で蛍光を発生し
ていた蛍光テープの部分は、第1の検出領域34a側に移
動する。このため、光ディテクタ14aの検出光量は増大
し、光ディテクタ14bの検出光量は減少する。これら光
ディテクタからの出力は差動回路16aでモニタされ、差
動回路16aはその差動出力にもとづいてサーボモータ2
を回転させる。
It is assumed that the above phenomenon occurs after the pulse emission of the xenon lamp during the sequence operation. For example, if the object 50 and the fluorescent tape 28 in FIG. 2 move to the left in the drawing, the portion of the fluorescent tape that was emitting fluorescence in the predetermined area 24 immediately after the pulse emission is the first detection area. Move to the 34a side. Therefore, the amount of light detected by the photodetector 14a increases, and the amount of light detected by the photodetector 14b decreases. The outputs from these photodetectors are monitored by the differential circuit 16a, and the differential circuit 16a outputs the servomotor 2 based on the differential output.
To rotate.

具体的には、両光ディテクタからの出力差が所定値以
上になると、蛍光テープ28が基準位置からずれたものと
判断され、その出力差が正か負かで蛍光テープ28が基準
位置からずれた方向を判定できる。この結果に応じて、
差動回路16aはサーボモータ2を駆動し、支持部材4を
蛍光テープ28のずれた方向(第2図の左方向)に移動さ
せる。両光ディテクタからの出力差が所定値以下になる
と、制御回路16はサーボモータ2を停止し支持部材4の
回転を止める。この結果、蛍光テープ28は基準位置に戻
る。その後、蛍光テープ28が再び基準位置からずれたと
しても、差動回路16aが動作している限り、蛍光テープ2
8は基準位置に戻る。
Specifically, when the output difference from both photodetectors exceeds a predetermined value, it is determined that the fluorescent tape 28 has deviated from the reference position, and the fluorescent tape 28 deviates from the reference position depending on whether the output difference is positive or negative. You can determine the direction. Depending on this result,
The differential circuit 16a drives the servomotor 2 to move the support member 4 in the direction in which the fluorescent tape 28 is displaced (to the left in FIG. 2). When the output difference from both photodetectors falls below a predetermined value, the control circuit 16 stops the servomotor 2 and stops the rotation of the support member 4. As a result, the fluorescent tape 28 returns to the reference position. After that, even if the fluorescent tape 28 is displaced from the reference position again, as long as the differential circuit 16a is operating, the fluorescent tape 2
8 returns to the reference position.

キセノンランプ12aのパルス発光ののち所定の期間が
経過したとき、両光ディテクタからの出力差が所定値以
下であれば、物体50及び蛍光テープ28は支持部材4に対
して基準位置に戻っていることになり、このシーケンス
動作は終了する。したがって、再びキセノンランプ12a
のパルス発光が行なわれ、新たなシーケンス動作が開始
される。
When a predetermined time period has elapsed after the pulse emission of the xenon lamp 12a and the output difference from both photodetectors is less than or equal to a predetermined value, the object 50 and the fluorescent tape 28 have returned to the reference position with respect to the support member 4. Thus, this sequence operation ends. Therefore, again the xenon lamp 12a
Pulse light emission is performed, and a new sequence operation is started.

ここで、キセノンランプ12aのパルス発光の時間は短
いほうが望ましい。パルス発光中に蛍光テープが支持部
材4に対して移動することは、測定精度上望ましくない
からである。また、サーボモータ2を駆動可能な状態に
する時間は、蛍光テープの蛍光部28aの蛍光時間より長
くてはならないが、サーボモータ2の応答時間より短く
てもならない。
Here, it is desirable that the pulse emission time of the xenon lamp 12a be short. This is because movement of the fluorescent tape with respect to the support member 4 during pulsed light emission is not desirable in terms of measurement accuracy. Further, the time during which the servo motor 2 can be driven must not be longer than the fluorescent time of the fluorescent portion 28a of the fluorescent tape, but it cannot be shorter than the response time of the servo motor 2.

以上の動作は物体50及び蛍光テープ28が支持部材4に
対して左方向に移動した場合についてのものであるが、
蛍光テープ28が右方向に移動した場合についても同様の
ことが成り立し、物体50及び蛍光テープ28は基準位置に
維持される。ここで、支持部材4の移動量を回転エンコ
ーダ18でモニタしておけば、蛍光テープ28すなわち物体
50の移動量が検出できる。
The above operation is performed when the object 50 and the fluorescent tape 28 move to the left with respect to the support member 4,
The same applies when the fluorescent tape 28 moves to the right, and the object 50 and the fluorescent tape 28 are maintained at the reference position. Here, if the movement amount of the support member 4 is monitored by the rotary encoder 18, the fluorescent tape 28, that is, the object
50 movements can be detected.

第4図は、本発明に係る第3の変位検出装置の第1実
施例である。
FIG. 4 is a first embodiment of the third displacement detecting device according to the present invention.

変位被検出部材である外箱1の内部には、円筒状の容
器104と駆動手段であるサーボモータ2とが収容され
る。サーボモータ2は外箱1の一端に設けられた固定点
3固定されている。他方、容器104は軸5のまわりで回
転できるようにベアリング6等で外箱1の上端に支持さ
れている。また、容器104は軸7を介してサーボモータ
2に接続され、このサーボモータ2によって回転を制御
されている。
A cylindrical container 104 and a servomotor 2 which is a driving means are housed inside an outer box 1 which is a member to be detected for displacement. The servomotor 2 is fixed to a fixed point 3 provided at one end of the outer case 1. On the other hand, the container 104 is supported on the upper end of the outer box 1 by a bearing 6 or the like so as to be rotatable around the shaft 5. Further, the container 104 is connected to the servomotor 2 via the shaft 7, and its rotation is controlled by the servomotor 2.

容器104の内部には、仮想線で示すように、可動部材
である円筒状のフロート128が収容されている。このフ
ロート128は、軸受け9、10によって容器104の回転軸と
同一の回転軸のまわりに回動自在に支持されている。ま
た、容器104の内部は水で満たされていて、フロート128
の重さとその浮力がほぼ等しくなっている。このため、
軸受け9、10にかかる負荷が減少しフロート128自体は
慣性力に応じて外界に対して正確に一定方向を維持す
る。このフロート128の側面には、蛍光体が塗布されて
いる。
Inside the container 104, as shown by an imaginary line, a cylindrical float 128 that is a movable member is housed. The float 128 is rotatably supported by bearings 9 and 10 about the same rotation axis as the rotation axis of the container 104. Also, the interior of the container 104 is filled with water and the float 128
And the buoyancy are almost equal. For this reason,
The load applied to the bearings 9 and 10 is reduced, and the float 128 itself maintains an accurate constant direction with respect to the external environment according to the inertial force. A phosphor is applied to the side surface of the float 128.

容器104の外側の側面には、フロート128側面の蛍光体
を励起するためのキセノン光源12が固定されている。キ
セノン光源12の左右には、蛍光液体28の蛍光発光量を検
出する蛍光検出手段として、一対の光ディテクタ114a、
114bが設けられている。キセノン光源12からのパルス状
の励起光は、励起光ビームとなり、フロート128側面の
蛍光体に入射する。励起光ビームが照射される容器104
内の所定領域にある蛍光体は励起されて強い蛍光を発生
する。キセノンランプ12aの両側の光ディテクタ114a、1
14bは、それぞれ所定領域を容器104のまわりで両側にわ
ずかに回転した検出領域からの蛍光を検出することがで
きる。
A xenon light source 12 for exciting the phosphor on the side surface of the float 128 is fixed to the outer side surface of the container 104. On the left and right of the xenon light source 12, a pair of photodetectors 114a, as a fluorescence detecting means for detecting the fluorescence emission amount of the fluorescent liquid 28,
114b is provided. The pulsed excitation light from the xenon light source 12 becomes an excitation light beam and enters the phosphor on the side surface of the float 128. Container 104 irradiated with excitation light beam
A fluorescent substance in a predetermined area therein is excited to generate strong fluorescence. Light detectors 114a, 1 on both sides of the xenon lamp 12a
Each of 14b can detect fluorescence from a detection region in which a predetermined region is slightly rotated on both sides around the container 104.

制御回路16、表示部17等の構成は第3図のものと同様
である。
The configurations of the control circuit 16, the display unit 17, etc. are the same as those in FIG.

光ディテクタ114a、114bは、キセノン光源12によって
励起されたフロート128側面の蛍光体からの蛍光に応答
し、電圧又は電流を発生する。制御回路16は、光ディテ
クタ114a、114bからの電流又は電圧信号の差動出力を検
出し、サーボモータ2を駆動する。つまり、両光ディテ
クタに入射する光量がほぼ等しくなたとき、サーボモー
タ2の回転を停止する。また、両光ディテクタに入射す
る光量がアンバランスとなったときは、両光ディテクタ
からの出力のアンバランスを打ち消す方向にサーボモー
タ2を回転させる。サーボモータ2に付属させた回転エ
ンコーダ18は容器104の回転量を検出する。回転エンコ
ーダ18からの出力は、容器の回転量として角度表示器17
に表示される。
The photodetectors 114a and 114b generate a voltage or a current in response to the fluorescence from the phosphor on the side surface of the float 128 excited by the xenon light source 12. The control circuit 16 detects the differential output of the current or voltage signal from the photodetectors 114a and 114b, and drives the servomotor 2. That is, the rotation of the servomotor 2 is stopped when the amounts of light incident on both photodetectors become substantially equal. Further, when the amount of light incident on both photodetectors becomes unbalanced, the servomotor 2 is rotated in a direction to cancel the unbalance of the outputs from both photodetectors. A rotary encoder 18 attached to the servomotor 2 detects the rotation amount of the container 104. The output from the rotary encoder 18 is the angle indicator 17 as the rotation amount of the container.
Is displayed in.

以下に、第4図の変位検出装置の動作を説明する。 The operation of the displacement detector of FIG. 4 will be described below.

図示の変位検出装置は、変位検出装置を搭載すべき物
体、例えば垂直からの角変位が検出されるべき車両等そ
の他の装置に取り付けられる。
The illustrated displacement detection device is attached to an object on which the displacement detection device is to be mounted, for example, a vehicle or other device in which an angular displacement from vertical is to be detected.

変位検出装置を搭載した物体が回転し、変位検出装置
がその軸5に平行な任意の軸のまわりに回転した場合に
ついて考察する。この場合、容器104の回転はサーボモ
ータ2によってのみ制御されているため、容器104は外
箱1に体して回転せず、またこれら容器104及び外箱1
の位置関係に変化は生じない。一方、フロート128はそ
の慣性によって元の方位又は位置を保つ。この結果、フ
ロート128は容器104及び外箱1に対して相対的に回転す
る。フロート128が予め容器に対して保っていた相対的
位置を基準位置と呼ぶものとすると、フロート128は基
準位置からずれることとなる。
Consider a case in which an object equipped with a displacement detection device rotates, and the displacement detection device rotates about an arbitrary axis parallel to its axis 5. In this case, since the rotation of the container 104 is controlled only by the servomotor 2, the container 104 does not rotate in the outer box 1, and the container 104 and the outer box 1 do not rotate.
The positional relationship of does not change. On the other hand, the float 128 maintains its original orientation or position due to its inertia. As a result, the float 128 rotates relative to the container 104 and the outer case 1. If the relative position of the float 128 held in advance with respect to the container is referred to as a reference position, the float 128 is displaced from the reference position.

以上の現象が、シーケンス動作中においてキセノンラ
ンプのパルス発光後に生じたとする。例えば、第4図の
フロート128が時計方向に回転したとすると(現実に
は、外箱1及び容器104が反時計方向に回転したことに
なる。)、パルス発光の直後に所定領域24で蛍光を発生
していたフロート128上の蛍光体は、光ディテクタ114a
側に移動する。このため、光ディテクタ114aの検出光量
は増大し、光ディテクタ114bの検出光量は減少する。こ
れら光ディテクタからの出力は制御回路16でモニタさ
れ、制御回路16はその差動出力にもとづいてサーボモー
タ2を回転させる。
It is assumed that the above phenomenon occurs after the pulse emission of the xenon lamp during the sequence operation. For example, if the float 128 shown in FIG. 4 rotates clockwise (actually, the outer box 1 and the container 104 rotate counterclockwise), fluorescence is emitted in the predetermined region 24 immediately after the pulse emission. The fluorescent substance on the float 128 that was generating the photodetector 114a
Move to the side. Therefore, the amount of light detected by the photodetector 114a increases, and the amount of light detected by the photodetector 114b decreases. The outputs from these photodetectors are monitored by the control circuit 16, and the control circuit 16 rotates the servomotor 2 based on the differential output.

具体的には、両光ディテクタからの出力差が所定値以
上になると、フロート128が基準位置から回転変位した
ものと判断され、その出力差が正か負かでフロート128
が基準位置から回転した方向を判定できる。この結果に
応じて、差動回路はサーボモータ2を駆動し、容器104
をフロート128のずれた方向(第4図の時計方向)に回
転させる。両光ディテクタからの出力差が所定値以下に
なると、制御回路16はサーボモータ2を停止し容器104
の回転を止める。この結果、フロート128は基準位置に
戻る。キセノン光源12のパルス発光ののち所定の期間が
経過したとき、両光ディテクタからの出力差が所定値以
下であれば、フロート128は容器104に対して基準位置に
戻っていることになり、このシーケンス動作は終了す
る。従って、再びキセノンランプ12のパルス発光が行な
われ、新たなシーケンス動作が開始される。以上の動作
により、フロート128が基準位置から任意の方向に任意
の量だけずれたとしても、制御回路16が動作している限
り、フロート128は基準位置に戻る。ここで、容器104の
回転量を回転エンコーダ18でモニタしておけば、変位検
出装置全体の回転量、即ち角変位が検出できる。
Specifically, when the output difference from both photodetectors exceeds a predetermined value, it is determined that the float 128 has been rotationally displaced from the reference position, and the float 128 is determined by whether the output difference is positive or negative.
The direction of rotation from the reference position can be determined. In response to this result, the differential circuit drives the servomotor 2 and the container 104
Is rotated in the direction in which the float 128 is displaced (clockwise in FIG. 4). When the output difference from both photodetectors falls below a predetermined value, the control circuit 16 stops the servomotor 2 and the container 104
Stop rotating. As a result, the float 128 returns to the reference position. When a predetermined period of time has elapsed after the pulse emission of the xenon light source 12 and the output difference from both photodetectors is less than or equal to a predetermined value, the float 128 has returned to the reference position with respect to the container 104. The sequence operation ends. Therefore, the pulse emission of the xenon lamp 12 is performed again, and a new sequence operation is started. By the above operation, even if the float 128 deviates from the reference position in any direction by any amount, the float 128 returns to the reference position as long as the control circuit 16 is operating. Here, if the rotation encoder 18 monitors the rotation amount of the container 104, the rotation amount of the entire displacement detection device, that is, the angular displacement can be detected.

なおこの場合、容器104及びフロート128位置関係は、
基準位置の近傍で微視的には振動を繰り返すものの、巨
視的には一定に保たれる。したがって、容器104とフロ
ート128との間の摩擦抵抗を正及び負の方向に常に相殺
しつつ容器104を駆動していることになり、この様な摩
擦抵抗に起因する誤差を最小限に押さえることができ
る。
In this case, the positional relationship between the container 104 and the float 128 is
Although vibration is microscopically repeated near the reference position, it is kept constant macroscopically. Therefore, the container 104 is driven while always canceling the frictional resistance between the container 104 and the float 128 in the positive and negative directions, and the error caused by such frictional resistance can be minimized. You can

第5図は、第3図の変位検出装置の第2実施例を説明
した図である。この場合、変位検出装置は水平面内での
回転変位を検出する構成となっているが、第4図の第1
実施例と共通する部分が多いので、その部分については
省略してある。
FIG. 5 is a diagram for explaining a second embodiment of the displacement detecting device of FIG. In this case, the displacement detecting device is configured to detect the rotational displacement in the horizontal plane.
Since many parts are common to the embodiment, those parts are omitted.

図示の変位検出装置の場合、容器104は、サーボモー
タ2によって垂直な回転軸7のまわりに回転する。容器
104に収容されたフロート128は円板状に形成され、その
側面には蛍光体128aが塗布されている。容器104の外側
の側面には、フロート8側面の蛍光対128aに励起光をパ
ルス照射するキセノン光源12と、この蛍光体128aからの
蛍光を検出する一対の光ディテクタ114a、114bとが設け
られている。フロート128は軸129を介して軸受け9から
吊されている。この軸129には磁針129aが固定されてお
り、フロート128は磁場に応じた所定の方向に力を受け
る。また、容器104は、水で満たされており、フロート1
28と磁針129aとを合わせた状態で水の比重にほぼ等しく
なるようにしている。
In the case of the displacement detection device shown, the container 104 is rotated by the servomotor 2 about a vertical axis of rotation 7. container
The float 128 accommodated in 104 is formed in a disk shape, and the side surface thereof is coated with the phosphor 128a. On the outer side surface of the container 104, a xenon light source 12 for irradiating the fluorescence pair 128a on the side surface of the float 8 with excitation light in a pulsed manner, and a pair of photodetectors 114a, 114b for detecting fluorescence from the phosphor 128a are provided. There is. The float 128 is suspended from the bearing 9 via a shaft 129. A magnetic needle 129a is fixed to the shaft 129, and the float 128 receives a force in a predetermined direction according to the magnetic field. Also, the container 104 is filled with water and the float 1
The specific gravity of water is set to be approximately equal to that of the magnetic needle 28 and the magnetic needle 129a.

フロート128は、磁針129aと共に外界に体して一定方
向を維持する。キセノン光源12による励起光の照射、光
ディテクタ114a、114bによる蛍光の検出、サーボモータ
2による容器104の駆動等のシーケンスは第4図の実施
例の場合と同様である。一対の光ディテクタ114a、114b
の検出する光量が等しくなるように容器104を回転させ
この量を積算するならば、変位検出装置の角変位を容易
に検出することができる。
The float 128, together with the magnetic needle 129a, is in the outside world and maintains a constant direction. The sequence of irradiation of excitation light by the xenon light source 12, detection of fluorescence by the photodetectors 114a and 114b, driving of the container 104 by the servomotor 2 and the like is the same as in the embodiment of FIG. A pair of photodetectors 114a, 114b
If the container 104 is rotated so that the amounts of light detected by and are integrated, the angular displacement of the displacement detection device can be easily detected.

本発明は上記実施例に限られるものではなく様々な変
形が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made.

例えば、第2図及び第4図の実施例で、キセノンラン
ブ12aの発光を連続的なものとしてもよい。この場合、
サーボモータの動作中も蛍光液体が励起されるため、蛍
光液体の蛍光発光量の立上がりが問題となる。蛍光発光
量の立上がりが早いと、蛍光液体が基準位置に戻る前に
十分に励起され、光の発光部位からずれた部位が蛍光発
光し始める。この結果、蛍光発光を生じさせる部位が徐
々に変動し、測定誤差を生む要因にもなる。ただし、こ
のような誤差は、蛍光発光量の立上がり時間と、サーボ
モータ等の応答時間との相対的関係によって生じるの
で、いずれかの時間を調整すれば測定誤差を減少させる
ことができる。
For example, in the embodiment of FIGS. 2 and 4, the xenon lamp 12a may emit light continuously. in this case,
Since the fluorescent liquid is excited even during the operation of the servomotor, the rise of the fluorescence emission amount of the fluorescent liquid becomes a problem. When the amount of fluorescent light emission rises quickly, the fluorescent liquid is sufficiently excited before returning to the reference position, and the portion deviated from the light emitting portion begins to emit fluorescent light. As a result, the site that causes fluorescence emission gradually fluctuates, which also causes a measurement error. However, since such an error occurs due to the relative relationship between the rise time of the fluorescence emission amount and the response time of the servomotor or the like, the measurement error can be reduced by adjusting any time.

また、第4図及び第5図の実施例で、容器104の形状
は完全に軸対称な形状でなくてもよい。動作中、容器10
4とフロート128との位置関係がほどんど変化しないから
である。ただし、容器104の形状は軸対称に近いことが
望ましい。容器10の形状が軸対称でなくなると、微小な
乱流が生じ、誤差の原因となるからである。
Further, in the embodiment of FIGS. 4 and 5, the shape of the container 104 does not have to be completely axisymmetric. Container 10 in operation
This is because the positional relationship between 4 and the float 128 does not change much. However, it is desirable that the shape of the container 104 is nearly axisymmetric. This is because if the shape of the container 10 is not axisymmetric, a minute turbulent flow will occur, which will cause an error.

更に、容器104の内部には、フロート128との摩擦抵抗
を小さくするため、テフロン等のコーティングを施して
も良い。
Furthermore, in order to reduce the frictional resistance with the float 128, the inside of the container 104 may be coated with Teflon or the like.

更に、容器104側面の内部に中空のチューブからなる
バッファを設けても良い。このバッファは、容器内の液
体の圧力に応じて膨張・収縮するので、温度変化による
水の体積変化を吸収でき、また気泡の発生を防止でき
る。
Further, a buffer made of a hollow tube may be provided inside the side surface of the container 104. Since this buffer expands and contracts in accordance with the pressure of the liquid in the container, it can absorb the volume change of water due to the temperature change and can prevent the generation of bubbles.

更に、容器104を真空容器とし、その内部を減圧して
もよい。容器内の流体からの摩擦抵抗等をほとんど無視
できる量にすることができる。
Furthermore, the container 104 may be a vacuum container, and the pressure inside may be reduced. It is possible to make the frictional resistance from the fluid in the container almost negligible.

更に、第2図、第4図及び第5図の実施例で使用する
励起光源として、蛍光体の励起波長に対応する光を発生
するものであれば、LED、LD等の光源を使用することが
できる。
Further, as the excitation light source used in the embodiments of FIGS. 2, 4 and 5, use a light source such as LED or LD as long as it generates light corresponding to the excitation wavelength of the phosphor. You can

更に、第2図及び第4図の本実施例の場合、蛍光検出
手段として一対の光ディテクタを使用したが、単一の光
ディテクタを使用してもよい。この場合、第2図及び第
4図に示した光ディテクタの一方14bを省略すればよ
い。この場合、光ディテクタ34(aが所定領域24からの
蛍光発光を部分的に検出できるようにしておく。光ディ
テクタ34aの検出する蛍光発光量がその残光の減少曲線
に従って指数的に減少するとき、蛍光液体の位置は基準
位置にあるものと考えられる。従って、光ディテクタに
よって検出される蛍光発光量が上記減少曲線に従って指
数的に減少しないとき、即ち、蛍光発光量が急増又は急
減するときは、蛍光液体が基準位置からずれたものと考
えられる。また、検出された蛍光発光量が急増したか急
減したかで、蛍光発光量が基準位置からずれた方向がい
ずれであるかが定まる。
Furthermore, in the case of this embodiment shown in FIGS. 2 and 4, a pair of photodetectors is used as the fluorescence detecting means, but a single photodetector may be used. In this case, one of the photodetectors 14b shown in FIGS. 2 and 4 may be omitted. In this case, the photodetector 34 (a is allowed to partially detect the fluorescence emission from the predetermined region 24. When the fluorescence emission amount detected by the photodetector 34a decreases exponentially according to the decay curve of the afterglow. Therefore, it is considered that the position of the fluorescent liquid is at the reference position.Therefore, when the fluorescence emission amount detected by the photodetector does not decrease exponentially according to the above-mentioned decrease curve, that is, when the fluorescence emission amount sharply increases or decreases sharply. It is considered that the fluorescent liquid has deviated from the reference position, and the direction in which the fluorescence emission amount deviates from the reference position is determined by whether the detected fluorescence emission amount sharply increases or decreases.

更に、第4図及び第5図の実施例で、容器104の外箱
1に対する回転は、抵抗体によって測定してもよい。例
えば、抵抗体の可変の抵抗値をサーボモータ2の回転量
及び方向に応じて増減させる方法がある。抵抗体の抵抗
値をモニタすることにより、サーボモータ2の駆動量及
び方向を検出することができ、更に、容器104の回転量
も測定できる。
Further, in the embodiment of FIGS. 4 and 5, the rotation of the container 104 with respect to the outer box 1 may be measured by a resistor. For example, there is a method of increasing or decreasing the variable resistance value of the resistor according to the rotation amount and direction of the servo motor 2. By monitoring the resistance value of the resistor, the drive amount and direction of the servo motor 2 can be detected, and the rotation amount of the container 104 can be measured.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、第1、第2及び第3の変位検出
装置によれば、構造が極めて簡単で、かつ、小型で軽量
の変位検出装置を提供することができる。
As described above, according to the first, second, and third displacement detection devices, it is possible to provide a displacement detection device that has an extremely simple structure and is small and lightweight.

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

第1図は本発明に係る第1の変位検出装置の一実施例の
構成を示した図、第2図は本発明に係る第2の変位検出
装置の一実施例の構成を示した図、第3図は第2図の変
位検出装置の回路図、第4図は本発明に係る第3の変位
検出装置の第1実施例の構成を示した図、第5図は本発
明に係る第3の変位検出装置の第2実施例の構成を示し
た図である。 4……支持部材、104……容器、12……励起光源、14a、
14b、114a、114b……蛍光検出手段、2……駆動手段、1
6……変位検出手段、18……変位量検出手段、28……蛍
光体。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a first displacement detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a second displacement detection device according to the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of the displacement detecting device of FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a third displacement detecting device according to the present invention, and FIG. It is the figure which showed the structure of 2nd Example of the displacement detection apparatus of 3. 4 ... Support member, 104 ... Container, 12 ... Excitation light source, 14a,
14b, 114a, 114b ... fluorescence detecting means, 2 ... driving means, 1
6 ... Displacement detecting means, 18 ... Displacement amount detecting means, 28 ... Phosphor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 祐二 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 藤田 勝吉 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Kobayashi 1 1126, Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1126 Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Within

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定領域に存在する変位が検出されるべき
蛍光体に励起光を照射する励起光源と、 前記所定領域を所定の方向の前後の一方又は両方に変位
させた領域に対応する検出領域に存在する前記蛍光体か
らの蛍光を検出する蛍光検出手段と、 前記蛍光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光体が変位
したことと、その変位方向が前記所定の方向に沿った前
後いずれの方向であるかとを検出する変位検出手段と、 を備えたことを特徴とする変位検出装置。
1. An excitation light source for irradiating a phosphor existing in a predetermined region, the displacement of which is to be detected, with excitation light, and a detection corresponding to a region obtained by displacing the predetermined region forward or backward or both in a predetermined direction. Fluorescence detection means for detecting the fluorescence from the fluorescent material present in the region, based on the output of the fluorescence detection means, that the fluorescent material is displaced, the displacement direction before and after along the predetermined direction Displacement detecting means for detecting whether or not the direction of the displacement is detected.
【請求項2】所定の方向に沿って往復動可能である支持
部材と、 前記支持部材側に設けられると共に、該支持部材に対し
所定領域に存在する変位が検出されるべき蛍光体に励起
光を照射する励起光源と、 前記支持部材側に設けられると共に、前記所定領域を前
記所定の方向の前後の一方又は両方に変位させた領域に
対応する検出領域に存在する前記蛍光体からの蛍光を検
出する蛍光検出手段と、 前記蛍光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光体が前記
支持部材に対して変位したことを、その変位方向が前記
所定の方向に沿った前後いずれの方向であるかとを検出
する変位検出手段と、 前記変位検出手段が前記蛍光体の変位を検出した場合
に、前記支持部材を前記蛍光体の変位方向に変位させる
駆動手段と、 前記支持部材の変位量を検出する変位量検出手段と、 を備えることを特徴とする変位検出装置。
2. A support member capable of reciprocating along a predetermined direction, and excitation light for a phosphor which is provided on the support member side and whose displacement existing in a predetermined region with respect to the support member is to be detected. And an excitation light source for irradiating the fluorescent material, which is provided on the side of the supporting member, and emits fluorescence from the phosphor existing in a detection region corresponding to a region obtained by displacing the predetermined region to one or both of the front and rear in the predetermined direction. Fluorescence detection means for detecting, based on the output of the fluorescence detection means, that the phosphor is displaced with respect to the support member, the displacement direction is either the front or back direction along the predetermined direction, Displacement detecting means for detecting the displacement of the fluorescent material, drive means for displacing the supporting member in the displacement direction of the fluorescent material when the displacement detecting means detects displacement of the fluorescent material, and detecting the displacement amount of the supporting member. Displacement detecting device, characterized in that it comprises a displacement detecting means.
【請求項3】変位が検出されるべき変位被検出部材に設
けられた所定の回転軸のまわりに回動自在に支持される
と共に、表面に蛍光体を有する可動部材と、 前記可動部材を収容すると共に、前記所定の回転軸のま
わりに回転可能である容器と、 前記容器側に設けられると共に、前記容器内の所定領域
に存在する前記蛍光体に励起光を照射する励起光源と、 前記容器側に設けられると共に、前記所定領域を前記所
定の回転軸のまわりで一方又は両方に変位させた領域に
対応する検出領域に存在する前記蛍光体からの蛍光を検
出する蛍光検出手段と、 前記蛍光検出手段の出力に基づいて、前記可動部材が前
記容器に対して回転変位したことと、その変位方向が前
記所定の回転軸のまわりのいずれの方向であるかとを検
出する変位検出手段と、 前記変位検出手段が前記可動部材の回転変位を検出した
場合に、前記容器を前記可動部材の変位方向に回転させ
る駆動手段と、 前記変位被検出部材に対する前記容器の回転変位量を検
出する変位量検出手段と、 を備えることを特徴とする変位検出装置。
3. A movable member, which is rotatably supported around a predetermined rotation shaft provided on a displacement detection member whose displacement is to be detected, and which has a phosphor on the surface, and which houses the movable member. In addition, a container that is rotatable around the predetermined rotation axis, and an excitation light source that is provided on the container side and irradiates the phosphor existing in a predetermined region in the container with excitation light, and the container Fluorescence detection means that is provided on the side and that detects fluorescence from the phosphor existing in a detection region corresponding to a region in which the predetermined region is displaced to one or both around the predetermined rotation axis, and the fluorescence Displacement detecting means for detecting, based on the output of the detecting means, that the movable member is rotationally displaced with respect to the container, and which displacement direction is around the predetermined rotation axis. When the displacement detection means detects the rotational displacement of the movable member, the drive means for rotating the container in the displacement direction of the movable member, and the displacement amount for detecting the rotational displacement amount of the container with respect to the displacement detection member. A displacement detection device comprising: a detection unit.
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