JPH10339620A - 軸ぶれ計測装置 - Google Patents

軸ぶれ計測装置

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JPH10339620A
JPH10339620A JP9149063A JP14906397A JPH10339620A JP H10339620 A JPH10339620 A JP H10339620A JP 9149063 A JP9149063 A JP 9149063A JP 14906397 A JP14906397 A JP 14906397A JP H10339620 A JPH10339620 A JP H10339620A
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reflecting mirror
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順一 石垣
Tomonori Nishimura
知典 西村
Hiroshi Murofushi
洋 室伏
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NEC Corp
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Japan Steel Works Ltd
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で光学系に係る調整及び設計が簡
単であると共に、軸ぶれ計測精度を容易に向上し得る軸
ぶれ計測装置を提供すること。 【解決手段】 この軸ぶれ計測装置は、回転軸ＰＯを中
心として回転又は動揺する回転機器１と、直角に折り返
された隣り合う反射面を挟角側に有すると共に、その折
り返し線が回転軸ＰＯと一致して回転機器１に設けられ
た反射鏡３と、反射鏡に任意の入射方向から光ビームを
照射する検出用照射器２と、光ビームにおける反射面か
ら反射された反射光ビームを検出する検出素子４とを備
え、反射鏡３の大きさは検出用照射器２及び検出素子４
の間隔よりも大きくなっており、検出素子４は回転機器
１の回転軸と同軸平行状態となるように配置されて反射
光ビームを一次元的に検出するようになっている。反射
鏡３は光ビームの入射角に対する依存性を２枚の反射面
で打ち消して入射角と反射角とを平行にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として電子機器
や光学機器等に用いられる回転又は動揺する回転機器に
おける回転軸の軸ぶれを計測する軸ぶれ計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の回転機器では回転多面
鏡，ガルバノミラー，バイモルフミラー等の回転又は揺
動する反射面を設けて機械的に走査用光ビームを偏光す
る構成のものが汎用的となっている。
【０００３】これらの回転機器は回転軸を中心として反
射面を回軸又は揺動させるが、回転機器と反射面の軸が
ずれていると軸ぶれとなって反射光から得られる情報に
歪みが生じてしまう。
【０００４】そこで、このような軸ぶれを計測する装置
が種々提案されている。例えば、特開昭６１−２０９４
１７号公報に開示された光走査装置の軸ぶれ検出方法で
は、回転軸に直交する面に検出用の光ビームを入射し、
その反射光を位置検出器で受けて軸ぶれによる変位を計
測している。又、特開昭６２−１３３４１６号公報に開
示された光走査装置の軸ぶれ検出方法および軸ぶれ検出
装置では、反射面と同じ回転軸を持つ回転面鏡を用いて
これに光学系によって回転軸方向に広がりを持った検出
用の光ビームを入射し、その反射光を位置検出器で受け
て入射角のずれに依存しないで軸ぶれを計測可能にして
いる。
【０００５】因みに、このような光走査及びその軸ぶれ
に関連する他の周知技術としては、特開昭６１−７８１
８号公報に開示された光走査装置，特開平２−２２６１
１１号公報に開示された光偏向装置，特開平２−２５４
４１１号公報に開示された光学走査装置，特開平３−６
８９１４号公報に開示されたレーザデイスプレイ装置等
が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭６１−
２０９４１７号公報における軸ぶれ検出の場合、検出用
の光ビームの反射面への入射角によって各構成部の位置
関係が変わるため、光ビーム及び反射面と光学系及び位
置検出器との光軸を合わせる必要があるが、光ビームの
入射角が設定からずれると反射角がずれて位置検出器の
位置も設定し直さなければならず、こうした光学系に係
る設計及び調整が困難であると共に、構成が複雑である
という問題がある。
【０００７】又、特開昭６２−１３３４１６号公報によ
る軸ぶれ検出の場合、回転面鏡を使用して広がりを持っ
た検出用の光ビームを作る光学系が必要となるため、構
成が複雑であるという問題がある他、変位の計測を高精
度化するためには光ビームの微細化を計ると共に、高性
能な部品を選択して位置検出器の高分解能化を行わなけ
ればならないため、こうした場合には軸ぶれの計測精度
を簡易に向上し得ず、しかも高価になり易いという問題
がある。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、簡素な構成で光学
系に係る設計及び調整が簡単であると共に、軸ぶれ計測
精度を容易に向上し得る軸ぶれ計測装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記軸
ぶれ計測装置において、回転軸を中心として回転又は動
揺する回転機器と、直角に折り返された隣り合う反射面
を挟角側に有すると共に、該折り返し線が回転軸と同軸
平行状態となるように回転機器に設けられた反射鏡と、
反射鏡に任意の入射方向から光ビームを照射する検出用
照射器と、光ビームにおける反射面から反射された反射
光ビームを検出する検出素子とを備えた軸ぶれ計測装置
が得られる。
【００１０】又、本発明によれば、反射鏡は折り返し線
が回転軸に一致するように設けられた軸ぶれ計測装置が
得られる。
【００１１】更に、本発明によれば、上記何れかの軸ぶ
れ計測装置において、反射鏡の大きさは、検出用照射器
及び検出素子の間隔よりも大である軸ぶれ計測装置が得
られる。
【００１２】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の軸ぶれ計測装置において、反射鏡は折り返し線より折
り返されて成る一方の反射面と他方の反射面とを有し、
検出用照射器は光ビームを一方の反射面及び他方の反射
面で２回反射して反射光ビームを光ビームと平行に得る
ものであり、検出素子は回転軸と同軸平行状態で配置さ
れて反射光ビームを一次元的に検出する軸ぶれ計測装置
が得られる。
【００１３】
【作用】本発明の軸ぶれ計測装置では、検出用照射器に
より反射鏡へ照射する光ビームとその反射鏡から光ビー
ムが反射して得られる反射光ビームとが回転機器の回転
角に拘らず常に平行となるため、従来のように検出用照
射器による光ビームの入射角を考慮しながら位置検出器
を配置させた状態での調整が不要となり、光ビームの入
射角に依存せずに各構成部の位置関係が決まって調整が
容易になる。又、直角に折り返した反射鏡で光ビームを
２回反射して反射光ビームを得ており、これにより反射
光ビームは回転機器の軸ぶれ角度に対して２倍の反射角
で射出されるため、軸ぶれ計測精度を容易に２倍にでき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の軸
ぶれ計測装置について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１５】図１は本発明の一実施例に係る軸ぶれ計測
装置の要部構成を示した上面図であり、図２はその側面
図である。
【００１６】この軸ぶれ計測装置は、回転軸ＰＯを中心
として回転又は動揺する回転機器１と、直角に折り返さ
れた隣り合う反射面を挟角側に有すると共に、その折り
返し線が回転軸ＰＯと同軸平行状態となるように（ここ
では回転軸ＰＯに一致している）回転機器１に設けられ
た反射鏡３と、反射鏡に任意の入射方向から光ビームを
照射する検出用照射器２と、光ビームにおける反射面か
ら反射された反射光ビームを検出する検出素子４とを備
えている。
【００１７】ここで、９０度の折り返し角度をつけた反
射鏡３の大きさは、検出用照射器２及び検出素子４の間
隔よりも大きくなっており、検出素子４は回転機器１の
回転軸と同軸平行状態となるように配置されて反射光ビ
ームを一次元的に検出するようになっている。このた
め、検出素子４としては一次元ラインセンサを用いるも
のとする。
【００１８】この軸ぶれ計測装置では、回転機器１が回
転又は動揺して例えば図２に示されるような軸ぶれ角θ
を生じたとすると、この状態で検出用照射器２から照射
した光ビームが反射鏡３で反射された反射光ビームを検
出素子４で検出して計測角４θ［反射鏡３における光ビ
ーム及び反射光ビーム（即ち、入射光及び出射光）の挟
角］を得ることができる。
【００１９】図３は、この軸ぶれ計測装置における反射
鏡３での動的反射光学系（動作原理）を説明するために
示した上面図である。
【００２０】ここでは、反射鏡３が折り返し線より折り
返されて成る一方の反射面３ａと他方の反射面３ｂとを
有し、検出用照射器２が光ビームを一方の反射面３ａ及
び他方の反射面３ｂでの２回反射により反射光ビームを
光ビームと平行に得ること、並びに回転軸ＰＯと同軸平
行状態で配置された検出素子４が光ビームと平行な反射
光ビームを一次元的に検出することを示している。
【００２１】ところで、図示のように、回転機器１が特
定の回転角にある状態とその回転角から数度θＸ回転し
た状態とでは、反射鏡３と検出用照射器２及び検出素子
４とにおける光路が変化する。
【００２２】具体的に云えば、検出用照射器２から照射
される光ビームが反射鏡３の一方の反射面３ａに入射角
度φで入射したとすると、その反射角度は（１８０度−
２φ）となる。又、一方の反射面３ａで反射された光ビ
ームは他方の反射面３ｂに（９０度−φ）の角度で入射
されるため、他方の反射面３ｂでの反射角は（２φ）と
なる。従って、一方の反射面３ａ，他方の反射面３ｂで
の総合的な反射角は、（１８０度−２φ）＋（２φ）＝
１８０度となる。
【００２３】これは検出用照射器２により照射する光ビ
ームの反射鏡３への入射角φに依存せずにその反射光ビ
ームは入射光（光ビーム）に対して１８０度の角度で出
射されること，即ち、反射鏡３における入射光及び反射
光（光ビーム及び反射光ビーム）は平行となることを意
味している。
【００２４】図４は、回転機器１が軸ぶれを起こしたと
きの反射鏡３での動的反射光学系（動作原理）を説明す
るために示した側面図であり、同図（ａ）は一方の反射
面３ａに関するもの，同図（ｂ）は他方の反射面３ｂに
関するものである。
【００２５】ここでは、回転装置１の軸ぶれ角θで軸ぶ
れを起こすと、回転機器１の回転軸ＰＯ上にある反射鏡
３における一方の反射面３ａ，他方の反射面３ｂも軸ぶ
れ角θ分だけ面倒れし、検出用照射器２からの光ビーム
の光路が変化することを示している。
【００２６】具体的に云えば、この反射鏡３において、
光検出用照射器２からの光ビームが入射すると、反射の
定理により一方の反射面３ａで２θの角度で反射する。
又、他方の反射面３ｂは一方の反射面３ａと同じ方向に
面倒れしているので、一方の反射面３ａで反射された角
度２θの光はその角度を保持したまま他方の反射面３ｂ
に入射され、ここで同様に反射の定理により入射角に対
して４θの角度で反射する。従って、回転装置１が軸ぶ
れによりその角度がθ分倒れると反射鏡３もθ分面倒れ
が起き、検出用照射器２からの光ビームは４θの角度を
もって反射される。
【００２７】図５は、上述した一実施例に係る軸ぶれ計
測装置の基本構成を例示した斜視図である。
【００２８】この軸ぶれ計測装置では、反射鏡３及び検
出素子４の間隔（距離）を７０ｍｍ，検出素子４の分解
能を７μｍピッチとし、検出用照射器２から照射する光
ビーム径を７μｍ以下で形成している。又、検出用照射
器２及び検出素子４の間隔は反射鏡３の寸法未満とする
が、この条件下で任意に決めることができる。
【００２９】このような構成の軸ぶれ計測装置により、
計測可能な回転機器１の軸ぶれ精度は、回転機器１の軸
ぶれ量をθとすると、４θ＝ｔａｎ-1（７×１０
-6［ｍ］／７０×１０-3［ｍ］）＝ｔａｎ-1（０．００
０１）なる関係により、θ＝２５μｒａｄとなる。
【００３０】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の軸ぶれ計測
装置によれば、９０度の折り返し角度をつけた反射鏡を
用いて検出用の光ビームを２回反射させ、光ビームの入
射角と反射角が打ち消し合って常に入射光と反射光とを
１８０度の角度にして反射鏡で反射される反射光ビーム
と光ビームとが反射鏡における光ビームの入射角に依存
せずに常に平行となるようにしているため、各構成部の
位置関係が容易に決まって簡易な構成で設計及び調整が
簡単に行い得るようになる。又、９０度の折り返し角度
をつけた反射鏡で検出用の光ビームを２回反射させて反
射角度を２倍にしているため、回転機器の軸ぶれ角に対
して光ビームの反射鏡で反射された反射光ビームの反射
角度を４倍（従来の２倍）として得られることにより、
簡易に計測精度を従来のものに比べて２倍向上できるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る軸ぶれ計測装置の要部
構成を示した上面図である。
【図２】図１に示す軸ぶれ計測装置の要部構成を動的に
示した側面図である。
【図３】図１に示す軸ぶれ計測装置における反射鏡での
動的反射光学系を説明するために示した上面図である。
【図４】図１に示す軸ぶれ計測装置における回転機器が
軸ぶれを起こしたときの反射鏡での動的反射光学系を説
明するために示した側面図であり、（ａ）は一方の反射
面に関するもの，（ｂ）は他方の反射面に関するもので
ある。
【図５】図１に示す軸ぶれ計測装置の基本構成を例示し
た斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転機器 ２ 検出用照射器 ３ 反射鏡 ４ 検出素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室伏 洋 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転軸を中心として回転又は動揺する回
    転機器と、直角に折り返された隣り合う反射面を挟角側
    に有すると共に、該折り返し線が前記回転軸と同軸平行
    状態となるように前記回転機器に設けられた反射鏡と、
    前記反射鏡に任意の入射方向から光ビームを照射する検
    出用照射器と、前記光ビームにおける前記反射面から反
    射された反射光ビームを検出する検出素子とを備えたこ
    とを特徴とする軸ぶれ計測装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の軸ぶれ計測装置におい
    て、前記反射鏡は前記折り返し線が前記回転軸に一致す
    るように設けられたことを特徴とする軸ぶれ計測装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の軸ぶれ計測装置に
    おいて、前記反射鏡の大きさは、前記検出用照射器及び
    前記検出素子の間隔よりも大であることを特徴とする軸
    ぶれ計測装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一つに記載の軸ぶ
    れ計測装置において、前記反射鏡は前記折り返し線より
    折り返されて成る一方の反射面と他方の反射面とを有
    し、前記検出用照射器は前記光ビームを前記一方の反射
    面及び前記他方の反射面で２回反射して前記反射光ビー
    ムを該光ビームと平行に得るものであり、前記検出素子
    は前記回転軸と同軸平行状態で配置されて前記反射光ビ
    ームを一次元的に検出することを特徴とする軸ぶれ計測
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102597708A (zh) * 2009-11-09 2012-07-18 独立行政法人产业技术综合研究所 轴抖动测量方法以及具备轴抖动测量功能的带自校正功能的角度检测器
WO2017152363A1 (zh) * 2016-03-08 2017-09-14 马翼 一种基于物联网的用于振动检测的报警装置
CN107505475A (zh) * 2017-10-13 2017-12-22 河海大学 一种基于激光的转轴瞬时转速及摆度的测量装置和方法
CN111854646A (zh) * 2020-06-30 2020-10-30 维沃移动通信有限公司 电子设备

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CN111854646B (zh) * 2020-06-30 2022-02-22 维沃移动通信有限公司 电子设备

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