JPH0423203B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0423203B2 JPH0423203B2 JP56141335A JP14133581A JPH0423203B2 JP H0423203 B2 JPH0423203 B2 JP H0423203B2 JP 56141335 A JP56141335 A JP 56141335A JP 14133581 A JP14133581 A JP 14133581A JP H0423203 B2 JPH0423203 B2 JP H0423203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- scanning
- light
- chart
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比較的微小な距離を測定する測長装
置に関する。
置に関する。
従来、この種の装置として例えば工具顕微鏡が
知られている。
知られている。
しかしこれは、測定値が機械系を経て変位量の
形で出力されるので測定値を電気信号の形で得る
には変位量を電気信号に変換する手段が必要であ
つた。また機械系に厳密な工作精度が要求され
た。
形で出力されるので測定値を電気信号の形で得る
には変位量を電気信号に変換する手段が必要であ
つた。また機械系に厳密な工作精度が要求され
た。
本発明は、測定値を機械系を経ることなく直接
電気信号の形で得られる光電式測長装置を提供す
ることにある。
電気信号の形で得られる光電式測長装置を提供す
ることにある。
以下、本発明の原理を第１図から第３図によつ
て説明する。
て説明する。
第１図においで第１と第２の測定点ａ，ｂから
発せられた互いに平行な第１と第２の光線La，
Lbは、それぞれ走査チヤート１、集光レンズ２
を通過し、第２図にその正面を示した受光器３の
第１と第２の受光素子３ａと３ｂに入射する。走
査チヤート１は、測定点ａ，ｂの距離方向に透過
率が一定周期で変化するパターンを有する。図中
点模様の所は光が透過不可能な部分であり、模様
のない所は光が透過可能の部分である。またこの
走査チヤート１は、不図示の駆動装置により測定
点ａ，ｂの距離方向（図中矢印方向）に一定速度
で変位させられる。
発せられた互いに平行な第１と第２の光線La，
Lbは、それぞれ走査チヤート１、集光レンズ２
を通過し、第２図にその正面を示した受光器３の
第１と第２の受光素子３ａと３ｂに入射する。走
査チヤート１は、測定点ａ，ｂの距離方向に透過
率が一定周期で変化するパターンを有する。図中
点模様の所は光が透過不可能な部分であり、模様
のない所は光が透過可能の部分である。またこの
走査チヤート１は、不図示の駆動装置により測定
点ａ，ｂの距離方向（図中矢印方向）に一定速度
で変位させられる。
従つてこの走査チヤート１を透過した光線La，
Lbに対する第１と第２の受光素子３ａ，３ｂの
光電出力は、互いに位相がずれた矩形波となる。
Lbに対する第１と第２の受光素子３ａ，３ｂの
光電出力は、互いに位相がずれた矩形波となる。
第３図において両矩形波出力と走査チヤート１
とを照合して見ることができる。同図ａにおい
て、走査チヤート１の光透過部分と不透過部分と
の境界は、走査方向（矢印図示）に対してある傾
き角を成している。光線La，Lbは、走査方向
に距離Ｄを隔てた２点Pa，Pbでこのチヤート１
を通過する。受光素子３ａ，３ｂからは同図ｂ，
ｃに示す矩形波信号が得られる。両信号の位相差
は、２点間１、２の距離Ｄに比例し、K1D（K1：
比例定数）で表わされる。
とを照合して見ることができる。同図ａにおい
て、走査チヤート１の光透過部分と不透過部分と
の境界は、走査方向（矢印図示）に対してある傾
き角を成している。光線La，Lbは、走査方向
に距離Ｄを隔てた２点Pa，Pbでこのチヤート１
を通過する。受光素子３ａ，３ｂからは同図ｂ，
ｃに示す矩形波信号が得られる。両信号の位相差
は、２点間１、２の距離Ｄに比例し、K1D（K1：
比例定数）で表わされる。
第１図には、第１と第２の測定点ａ，ｂを集光
レンズ２の光軸を中心に90゜回転させたところに
位置する第３、第４の測定点α，βも示されてい
る。両点から発せられた第３、第４の光線Lα，
Lβは、第３図ａに示す２点Pα，Pβでチヤート１
を通過し、第１図、第２図に示した受光器３の第
３、第４の受光素子３α，３βに入射する。第３
図ｄ，ｅには、２点Pα，Pβ間の距離がPa，Pb
間の距離Ｄと等しく、かつ上記パターンの境界の
傾き角が45゜である時の受光素子３α，３βの
出力が示されている。この場合第３図ａ〜ｄでよ
く分るように受光素子３ａ，３ｂの出力の位相差
K1Dと受光素子3α，3βの出力の位相差K2Dは等
しくなる。
レンズ２の光軸を中心に90゜回転させたところに
位置する第３、第４の測定点α，βも示されてい
る。両点から発せられた第３、第４の光線Lα，
Lβは、第３図ａに示す２点Pα，Pβでチヤート１
を通過し、第１図、第２図に示した受光器３の第
３、第４の受光素子３α，３βに入射する。第３
図ｄ，ｅには、２点Pα，Pβ間の距離がPa，Pb
間の距離Ｄと等しく、かつ上記パターンの境界の
傾き角が45゜である時の受光素子３α，３βの
出力が示されている。この場合第３図ａ〜ｄでよ
く分るように受光素子３ａ，３ｂの出力の位相差
K1Dと受光素子3α，3βの出力の位相差K2Dは等
しくなる。
次に、本発明の実施例を第４図と第５図によつ
て説明する。第４図において、円周をｍ等分する
と光透過部、不透過部一対の中心角θ0は2π／ｍとな る。ここでチヤート１′のパターンの傾きdy／dx
を１（すなわち傾き角45゜）となるようにする。
て説明する。第４図において、円周をｍ等分する
と光透過部、不透過部一対の中心角θ0は2π／ｍとな る。ここでチヤート１′のパターンの傾きdy／dx
を１（すなわち傾き角45゜）となるようにする。
dy／dx＝dr／dx＝１（ｒ：境界と半径線との交点
から中心までの距離） ここでdx＝rdθであるので前式は次式のように
書ける。
から中心までの距離） ここでdx＝rdθであるので前式は次式のように
書ける。
dr／rdθ＝１
これを次式のように書き換え、両辺を積分す
る。
る。
dr／ｒ＝dθ
∫dr／ｒ＝∫dθ
logr＝θ＋Ｃ
ｒ＝Aeθ
θ＝０の時ｒ＝Ｒ（Ｒ：円板内周円の直径）で
あるから上式は次式となる。
あるから上式は次式となる。
ｒ＝Reθ
従つてチヤート１０のパターンの境界をReθの
曲線で等間隔にパターニングすれば先の傾き角
45゜のチヤート１と同等のものが得られる。この
円板状走査チヤート１′は、モータにより回転さ
せれば良いのでチヤートの駆動装置が簡単な構成
にできる。
曲線で等間隔にパターニングすれば先の傾き角
45゜のチヤート１と同等のものが得られる。この
円板状走査チヤート１′は、モータにより回転さ
せれば良いのでチヤートの駆動装置が簡単な構成
にできる。
次に本発明を眼球の曲率半径を測定するオフサ
ルモメータに適用した実施例を説明する。第５図
において、第１と第２の光入射系１０，１１から
出た光線Ｌ１０とＬ１１は互いに角度を成して眼
球１２に入射する。光線Ｌ１０とＬ１１を共に眼
球の半径の1/2の点１２ａに集まるように調定す
ると、眼球１２の表面の２点ａ，ｂで反射した光
線La，Lbは眼球の中心１２ｂと点１２ａを通る
軸０に対して平行となる。この時入射光線Ｌ１０
と軸０とが成す角をθ′とすると、反射光線Laの
軸０からのずれ量ｄは次式で表わされる。
ルモメータに適用した実施例を説明する。第５図
において、第１と第２の光入射系１０，１１から
出た光線Ｌ１０とＬ１１は互いに角度を成して眼
球１２に入射する。光線Ｌ１０とＬ１１を共に眼
球の半径の1/2の点１２ａに集まるように調定す
ると、眼球１２の表面の２点ａ，ｂで反射した光
線La，Lbは眼球の中心１２ｂと点１２ａを通る
軸０に対して平行となる。この時入射光線Ｌ１０
と軸０とが成す角をθ′とすると、反射光線Laの
軸０からのずれ量ｄは次式で表わされる。
ｄ＝r12Sinθ′／２（r12：眼球の曲率半径）
故に２点ａ，ｂ間の距離Ｄは以下のようにな
る。
る。
Ｄ＝2d＝2r12Sinθ′／２
従つてこの距離Ｄが分れば眼球の曲率半径r12
を求めることができる。
を求めることができる。
互いに平行な反射光線La，Lbは軸０を光軸と
する集光レンズ１３を通過し、ハーフミラー１４
で反射されて、モータＭにより一定速度で回転す
る走査チヤート１′に向かう。そして両光線La，
Lbはチヤート１′を透過して、それぞれ受光素子
３ａ，３ｂに至る。位相差検出回路１５は、両素
子の出力の位相差を検出する。演算回路１６は、
回路１５の検出結果から２点間の距離Ｄ、さらに
は眼球の曲率半径r12を算出し、表示回路１７に
その結果を表示させる。
する集光レンズ１３を通過し、ハーフミラー１４
で反射されて、モータＭにより一定速度で回転す
る走査チヤート１′に向かう。そして両光線La，
Lbはチヤート１′を透過して、それぞれ受光素子
３ａ，３ｂに至る。位相差検出回路１５は、両素
子の出力の位相差を検出する。演算回路１６は、
回路１５の検出結果から２点間の距離Ｄ、さらに
は眼球の曲率半径r12を算出し、表示回路１７に
その結果を表示させる。
ハーフミラーを透過した光線La，Lbは、光軸
０と平行であるならば集光レンズ１３の焦点fpで
交わる。両光線が光軸０に平行でない場合は、焦
点が光軸０の上下いずれかにずれてしまう。従つ
て接眼レンズ１８を介して観察しながら焦点fpが
光軸上に来るようにオフサルモメータと眼球とを
光軸０方向に相対変位させれば、反射光La，Lb
は光軸０に対して平行にすることができる。
０と平行であるならば集光レンズ１３の焦点fpで
交わる。両光線が光軸０に平行でない場合は、焦
点が光軸０の上下いずれかにずれてしまう。従つ
て接眼レンズ１８を介して観察しながら焦点fpが
光軸上に来るようにオフサルモメータと眼球とを
光軸０方向に相対変位させれば、反射光La，Lb
は光軸０に対して平行にすることができる。
また、本実施例を利用して光軸０が眼球の中心
１２ｂを通るようにする軸合わせの調節を電気的
に行なうことができる。そのためにはまず光軸０
を通る光線を受ける受光素子の出力もしくはそれ
と等しい基準信号（第６図ａ）を作成する。そし
てこの信号と上記第１の受光素子３ａの出力（第
６図ｂ）及び第２の受光素子３ｂの出力（第６図
ｃ）との位相差φ1、φ2を検出し、両位相差が等
しくなるように眼球とオフサルモメータとを光軸
０と直角な方向に相対変位させれば良い。
１２ｂを通るようにする軸合わせの調節を電気的
に行なうことができる。そのためにはまず光軸０
を通る光線を受ける受光素子の出力もしくはそれ
と等しい基準信号（第６図ａ）を作成する。そし
てこの信号と上記第１の受光素子３ａの出力（第
６図ｂ）及び第２の受光素子３ｂの出力（第６図
ｃ）との位相差φ1、φ2を検出し、両位相差が等
しくなるように眼球とオフサルモメータとを光軸
０と直角な方向に相対変位させれば良い。
この調節は、上述の反射光La，Lbを光軸０に
対して平行にする調節に先だつて行なわれる。な
お、本実施例では簡単化のためにａ，ｂ両点間の
距離を測定する場合のみを図示したが、第１図に
示したようにab両点を90゜回転させたαβ両点間の
距離も同時に測定できるように構成することが望
ましい。これにより眼球の直交する２方向の曲率
半径が検出でき、乱視の原因である眼球表面の非
球面性が分かる。
対して平行にする調節に先だつて行なわれる。な
お、本実施例では簡単化のためにａ，ｂ両点間の
距離を測定する場合のみを図示したが、第１図に
示したようにab両点を90゜回転させたαβ両点間の
距離も同時に測定できるように構成することが望
ましい。これにより眼球の直交する２方向の曲率
半径が検出でき、乱視の原因である眼球表面の非
球面性が分かる。
走査チヤート１、１′は、反射率が周期的に変
化するパターンが付された反射型のものでも良
い。この場合受光素子３ａ，３ｂは、両測定点か
ら発せられ、該走査チヤートで反射された光を受
ける。
化するパターンが付された反射型のものでも良
い。この場合受光素子３ａ，３ｂは、両測定点か
ら発せられ、該走査チヤートで反射された光を受
ける。
以上説明したように本発明の光電式測長装置に
よれば２点間の距離を非接触で測定でき、しかも
測定結果を機械系を経ることなく直接電気信号の
形で検出するので機械系の寸法誤差等に影響され
ない正確な測定結果を簡単な構成で得ることがで
きる。
よれば２点間の距離を非接触で測定でき、しかも
測定結果を機械系を経ることなく直接電気信号の
形で検出するので機械系の寸法誤差等に影響され
ない正確な測定結果を簡単な構成で得ることがで
きる。
第１図、第２図は本発明の原理を示す図、第３
図は走査チヤートと光電出力の関係を示す図、第
４図は本発明の一実施例の走査チヤートを示す
図、第５図は第４図の走査チヤートをオフサルモ
メータに適用した例を示す図、第６図は位相差検
出の様子を示す図である。 〈主要部分の符号の説明〉、第１の受光素子…
…３ａ、第２の受光素子……３ｂ、走査チヤート
……１，１′、駆動手段……Ｍ、距離検出回路…
…１５。
図は走査チヤートと光電出力の関係を示す図、第
４図は本発明の一実施例の走査チヤートを示す
図、第５図は第４図の走査チヤートをオフサルモ
メータに適用した例を示す図、第６図は位相差検
出の様子を示す図である。 〈主要部分の符号の説明〉、第１の受光素子…
…３ａ、第２の受光素子……３ｂ、走査チヤート
……１，１′、駆動手段……Ｍ、距離検出回路…
…１５。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つの光スポツトを、該光スポツ
トの各々に対応させて配設した受光素子の受光面
に入射させるように光学系を設けると共に、前記
受光面の前方に該受光面を所定の方向へ走査する
走査チヤートを配設し、前記走査チヤートの走査
速度と前記受光素子の出力とを入力して、前記２
つの光スポツトの間隔に対応した信号を出力する
演算手段を設けてなる光電式測長装置において、 円周方向へ等間隔にパターンを形成してなるリ
ング状走査領域を有する基板にて、前記走査チヤ
ートを構成し、 前記パターンの境界をｒ＝Re〓（ｒ；リング状
走査領域を形成するリングの中心から各パターン
の境界までの距離、Ｒ；リング状走査領域の内周
円の半径、θ；各パターン毎にその端部を０度と
して円周方向へ測つた角度）の曲率となしたこと
を特徴とする光電式測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56141335A JPS58108403A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 光電式測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56141335A JPS58108403A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 光電式測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108403A JPS58108403A (ja) | 1983-06-28 |
| JPH0423203B2 true JPH0423203B2 (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=15289551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56141335A Granted JPS58108403A (ja) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | 光電式測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108403A (ja) |
-
1981
- 1981-09-08 JP JP56141335A patent/JPS58108403A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58108403A (ja) | 1983-06-28 |
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