JPS58118906A - 縦方向移動距離測定方法 - Google Patents
縦方向移動距離測定方法Info
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- JPS58118906A JPS58118906A JP176082A JP176082A JPS58118906A JP S58118906 A JPS58118906 A JP S58118906A JP 176082 A JP176082 A JP 176082A JP 176082 A JP176082 A JP 176082A JP S58118906 A JPS58118906 A JP S58118906A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
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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
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、縦方向移動距離を光学的に精密且つ簡単に測
定する方法に関する。
定する方法に関する。
一般に横方向に移動する部材の横方向移動量を精密に測
定することは容易であるが、縦方向の移動量の測定は、
横方向の場合に較べ可成り困難であり、従ってまた測定
精度も悪かった。
定することは容易であるが、縦方向の移動量の測定は、
横方向の場合に較べ可成り困難であり、従ってまた測定
精度も悪かった。
本発明は、光を透過する部分と光ｆ：迩断する部分とを
交互に規則的に配設した、回折格子の如き１枚の縦方向
に移動可能な光パルス発生部材と、骸光パルス発生部材
と微少距離離隔して平行に位置する固定ミラ一部材との
組合せを設け、該組合せに向けて斜め方向から照射され
た光ビームの反射光が該光パルス発生部材の縦方向移動
に対応してパルス光にされることを利用し、この反射光
パルスを計数することにより、眩光パルス発生部材のミ
ラ一部材に対する相対的移動量を測定する方法を提案す
るものである。
交互に規則的に配設した、回折格子の如き１枚の縦方向
に移動可能な光パルス発生部材と、骸光パルス発生部材
と微少距離離隔して平行に位置する固定ミラ一部材との
組合せを設け、該組合せに向けて斜め方向から照射され
た光ビームの反射光が該光パルス発生部材の縦方向移動
に対応してパルス光にされることを利用し、この反射光
パルスを計数することにより、眩光パルス発生部材のミ
ラ一部材に対する相対的移動量を測定する方法を提案す
るものである。
以下、本発明の一実施例を示し九図面を参照して本発明
を詳述する。！１図において１０Ｆ′ｉ、光学系全体に
対して固定されるようにミラ一部材１２を支持する支持
台である。ただし、支持台１０の表面が十分に鏡面であ
るならば、ｉラ一部材１２として支持台１０の表Ｗｉｔ
利用してもよい。該ミラ一部材１２に平行に、光を透過
する部分１４ａ（以下「光透過部」という。）と光ｔａ
断する部分１４ｂ（以下「連光部」という。）とを交互
に規則的に配設した、光パルス発生部材としての光学的
格子１４が位置する。該光学的格子１４Ｖｉ、ミラ一部
材１２の反射面の法一方向にのみ、即ち骸格子自体の法
線方向にのみ移動可能であり、従って該格子１４＃′ｉ
、、どの移動位置において４ミラ一部材１２と平行な状
態にある。即ち、第１図に示した構成では、光学的格子
１４は、透明な支持台１６に固定され、該支持台ｔ６は
、支持台ｌＯ１即ちンラ一部材１２の法線方向に移動可
能である。また支持台１６としては、光学的格子１４の
中央に相当する部分に開口を有し、該光学的格子１４の
周縁で該光学的格子１４ヲ支持するものであって本よい
。
を詳述する。！１図において１０Ｆ′ｉ、光学系全体に
対して固定されるようにミラ一部材１２を支持する支持
台である。ただし、支持台１０の表面が十分に鏡面であ
るならば、ｉラ一部材１２として支持台１０の表Ｗｉｔ
利用してもよい。該ミラ一部材１２に平行に、光を透過
する部分１４ａ（以下「光透過部」という。）と光ｔａ
断する部分１４ｂ（以下「連光部」という。）とを交互
に規則的に配設した、光パルス発生部材としての光学的
格子１４が位置する。該光学的格子１４Ｖｉ、ミラ一部
材１２の反射面の法一方向にのみ、即ち骸格子自体の法
線方向にのみ移動可能であり、従って該格子１４＃′ｉ
、、どの移動位置において４ミラ一部材１２と平行な状
態にある。即ち、第１図に示した構成では、光学的格子
１４は、透明な支持台１６に固定され、該支持台ｔ６は
、支持台ｌＯ１即ちンラ一部材１２の法線方向に移動可
能である。また支持台１６としては、光学的格子１４の
中央に相当する部分に開口を有し、該光学的格子１４の
周縁で該光学的格子１４ヲ支持するものであって本よい
。
１８は、ミラ一部材１２及び光学的格子１４に対し煩い
九人射角ＩｆｌＩで細いビーム光を照射するためのビー
ム光照射部材であり、発光ダイオード、半導体レーザー
等の発光素子かと、該発光素子加からの光音所定入射角
度Ｉに設定する、光導波部材としての光円筒ファイバｎ
とからなる０発光素子加からのビーム光か十分細く且つ
平行であるならば、光円筒ファイバ２２は、取除いても
よい。
九人射角ＩｆｌＩで細いビーム光を照射するためのビー
ム光照射部材であり、発光ダイオード、半導体レーザー
等の発光素子かと、該発光素子加からの光音所定入射角
度Ｉに設定する、光導波部材としての光円筒ファイバｎ
とからなる０発光素子加からのビーム光か十分細く且つ
平行であるならば、光円筒ファイバ２２は、取除いても
よい。
２４Ｖｉ、ミラ一部材１２によって角度σで反射された
ビーム光照射部材１８からの光を受ける、ミラ一部材１
２の法線に対して該ビーム光照射部材１８とは対称の位
置に設置され九反射光検矧部材である。
ビーム光照射部材１８からの光を受ける、ミラ一部材１
２の法線に対して該ビーム光照射部材１８とは対称の位
置に設置され九反射光検矧部材である。
該反射光検知部材別は、受光素子がと、反射角Ｉの反射
光のみを骸受光素子加に導く、光導波部材としての光円
筒ファイバ四とからなる。受光素子部の受光面積が小さ
く、該受光素子がか反射角Ｉの反射光を直接受光できる
位置に設置でき、更に、光から電気への変換利得が十分
に大きいならば、光円筒ファイバ公は、必ずしも必贅と
されない。
光のみを骸受光素子加に導く、光導波部材としての光円
筒ファイバ四とからなる。受光素子部の受光面積が小さ
く、該受光素子がか反射角Ｉの反射光を直接受光できる
位置に設置でき、更に、光から電気への変換利得が十分
に大きいならば、光円筒ファイバ公は、必ずしも必贅と
されない。
一般に光円筒７アイパは、可撓性を具備するので、光の
進行方向を自由に且つ微細に調節することができ、この
点で、平面的な光導波部材（例えば、所謂スラブ形光導
波路）に比べ有利である。
進行方向を自由に且つ微細に調節することができ、この
点で、平面的な光導波部材（例えば、所謂スラブ形光導
波路）に比べ有利である。
以上の構成において、光学的格子１４がミラ一部材１２
の法巌方向に移動する場合のその移動量をどのように測
定するかについて、第２図及び第３図會参照して説明す
る。
の法巌方向に移動する場合のその移動量をどのように測
定するかについて、第２図及び第３図會参照して説明す
る。
第２図は、ビーム光照射部材１８から照射された光が、
光学的格子１４の光透過部１４ａを通ってミラ一部材１
２で反射され、更に別の光透過部１４ａ’ ｔ−通って
反射光検知部材別に至る場合を示し次ものである。つ首
り、第２図は、幾何光学的に最も反射光量の多くなり得
る状態の一つを例示するものである。
光学的格子１４の光透過部１４ａを通ってミラ一部材１
２で反射され、更に別の光透過部１４ａ’ ｔ−通って
反射光検知部材別に至る場合を示し次ものである。つ首
り、第２図は、幾何光学的に最も反射光量の多くなり得
る状態の一つを例示するものである。
第３図は、固定ミラ一部材１２に対して法線方向に１つ
骸ミラ一部材１２と平行な状態を保って光学的格子１４
を移動させた場合に、反射光検知部材Ｕ（具体的には受
光素子２６）で検知される反射光量がその移動量に対し
てどのように変化するかを示す。次だし第３図は幾何光
学的な解析の結果であり、物理光学の震析によれば定量
的には幾分異なる特性となる点に注意すべきである。
骸ミラ一部材１２と平行な状態を保って光学的格子１４
を移動させた場合に、反射光検知部材Ｕ（具体的には受
光素子２６）で検知される反射光量がその移動量に対し
てどのように変化するかを示す。次だし第３図は幾何光
学的な解析の結果であり、物理光学の震析によれば定量
的には幾分異なる特性となる点に注意すべきである。
ｍ３図において縦軸は、反射光量の到達率を示し、その
最大値２１００ ’Ｊに規格化し良形で示している。即
ち、ミラ一部材１２の反射面がその上面である場合には
、光学的格子１４が該ミラ一部材１２の上ｏｋ＋に＠着
したときに到達率が１００囁となる。第３図の横軸は、
ミラ一部材１２と光学的格９−１４との間の距離δを■
の単位で示す。
最大値２１００ ’Ｊに規格化し良形で示している。即
ち、ミラ一部材１２の反射面がその上面である場合には
、光学的格子１４が該ミラ一部材１２の上ｏｋ＋に＠着
したときに到達率が１００囁となる。第３図の横軸は、
ミラ一部材１２と光学的格９−１４との間の距離δを■
の単位で示す。
第３図において、実−で示す波形ａは、光透過部１４ａ
の幅ｐと連光部１４ｂＬ：ｒ）幅ｑとが等しい場合を示
し、一点鎖線で示す波形ｂＦｉ、光透過部１４ａの幅ｐ
が連光部の幅ｑより広い場合管示し、破岩で示す波形ｏ
Ｖｉ、光透過部ｔ４ａの幅ｐが連光部１４ｂの幅ｑより
狭い場合を示す。ただし、光透過部１４１Ｌの幅ｐと連
光部１４ｂの幅ｑとの和は、どの場合も等しくしである
。波形すの場合には、到達率の最低値が０−となること
はなく、波形Ｃの場合には、到達率が０チとなる状態が
検定の間続く。
の幅ｐと連光部１４ｂＬ：ｒ）幅ｑとが等しい場合を示
し、一点鎖線で示す波形ｂＦｉ、光透過部１４ａの幅ｐ
が連光部の幅ｑより広い場合管示し、破岩で示す波形ｏ
Ｖｉ、光透過部ｔ４ａの幅ｐが連光部１４ｂの幅ｑより
狭い場合を示す。ただし、光透過部１４１Ｌの幅ｐと連
光部１４ｂの幅ｑとの和は、どの場合も等しくしである
。波形すの場合には、到達率の最低値が０−となること
はなく、波形Ｃの場合には、到達率が０チとなる状態が
検定の間続く。
光学的格子１４の光透過部１４！Ｌと遮光部１４１）と
は、交互に一定の周期で配設されており、且つ、該光学
的格子１４は固定ミラ一部材１２に対しその法線方向に
のみ移動可能であることから、上記波形ａ。
は、交互に一定の周期で配設されており、且つ、該光学
的格子１４は固定ミラ一部材１２に対しその法線方向に
のみ移動可能であることから、上記波形ａ。
ｂ、ｃは、光透過部１４ａの幅と連光部１４の幅との和
（ｐ＋ｑ ）、及び入射角ｌによって決足される周期を
具備する周期波形である。仰って、幾何光学的には、各
波形ａ、ｂ、ｅの各ピーク間距ｌｉＩは、どこも等しい
。
（ｐ＋ｑ ）、及び入射角ｌによって決足される周期を
具備する周期波形である。仰って、幾何光学的には、各
波形ａ、ｂ、ｅの各ピーク間距ｌｉＩは、どこも等しい
。
また、第２図に示すような、受光素子がで検知される反
射光量（即ち、第３図の縦軸に示す到達率）が最大とな
る場合の、きラ一部材１２と光学的格子１４との間の距
離δ工は、光透過部１４ａの幅ｐ１遮光部１４ｂの幅ｑ
、及び入射角Ｉに対し次式で与えられる。
射光量（即ち、第３図の縦軸に示す到達率）が最大とな
る場合の、きラ一部材１２と光学的格子１４との間の距
離δ工は、光透過部１４ａの幅ｐ１遮光部１４ｂの幅ｑ
、及び入射角Ｉに対し次式で与えられる。
しかるに、波形のピークは距離δに対して一定周期で現
われ、隣接するピークの間の間隔は一定であることから
、光学的格子１４が固定ミラ一部材１２に対し法線方向
に移動することＫよって発生するピークの数ｎ１に測定
すれば、その数ｎを＋１１式のａｍに乗することによっ
て、光学的格子１４の移動量を知ることが出来る。また
、ピークとその隣接するピークとの間の中間地点につい
ては、該中間地点における受光素子部の検知光量が、隣
接するピークにおける受光素チェの検知光量に対し占め
る割合全演算すれば、第２図の特性臼ＩＩＩｔ参照する
ことによって、該中間地点とその隣接するピークとの間
の距離を知ることができる。従って、ピーク間の中間地
点に対しても光学的格子１４の移動距離を容易に知るこ
とができる。
われ、隣接するピークの間の間隔は一定であることから
、光学的格子１４が固定ミラ一部材１２に対し法線方向
に移動することＫよって発生するピークの数ｎ１に測定
すれば、その数ｎを＋１１式のａｍに乗することによっ
て、光学的格子１４の移動量を知ることが出来る。また
、ピークとその隣接するピークとの間の中間地点につい
ては、該中間地点における受光素子部の検知光量が、隣
接するピークにおける受光素チェの検知光量に対し占め
る割合全演算すれば、第２図の特性臼ＩＩＩｔ参照する
ことによって、該中間地点とその隣接するピークとの間
の距離を知ることができる。従って、ピーク間の中間地
点に対しても光学的格子１４の移動距離を容易に知るこ
とができる。
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば
、今まで測定が困難であった縦方向の移動距離が、簡単
な光学的手段を用いた測定方法によシ容易に測定できる
ものであり、その利用度は極めて大きい。
、今まで測定が困難であった縦方向の移動距離が、簡単
な光学的手段を用いた測定方法によシ容易に測定できる
ものであり、その利用度は極めて大きい。
第１図は、本発明によって縦方向移動距離を測定するた
めの光学系を示し、第２図は、反射光量が最大となる場
合の光学的格子とミラ一部材との間の関係を示し、第３
図は、ミラ一部材１２と光学的格子１４との間の距離δ
の変化に対し受光素チェの検知する光量がどのように変
化するかを示すグラフ図である。 １０・・・支持台 １２・・・ミラ一部材 １４・・・
光学的格子１４ａ・・・光透過部 １４１）・・・遮光
部 １６・・・支持台１８・・・ビーム光照射部材 加
・・・発光素子 ｎ・・・光円筒ファイバ 別・・・反
射光検知部材 が・・・受光素子列・・・光円筒ファイ
バ 特許出願人 旭 光学工業株式会社 第１図
めの光学系を示し、第２図は、反射光量が最大となる場
合の光学的格子とミラ一部材との間の関係を示し、第３
図は、ミラ一部材１２と光学的格子１４との間の距離δ
の変化に対し受光素チェの検知する光量がどのように変
化するかを示すグラフ図である。 １０・・・支持台 １２・・・ミラ一部材 １４・・・
光学的格子１４ａ・・・光透過部 １４１）・・・遮光
部 １６・・・支持台１８・・・ビーム光照射部材 加
・・・発光素子 ｎ・・・光円筒ファイバ 別・・・反
射光検知部材 が・・・受光素子列・・・光円筒ファイ
バ 特許出願人 旭 光学工業株式会社 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 固定側の一面にミラ一部材を、移動量の該固定＠に対向
する面に、所定の幅を持った光透過部と１光部とを交互
に設けた光パルス発生部材を該ミラ一部材と平行に取付
け、眩光パルス発生部材を介して該ミラ一部材に斜め方
向から光を照射し、移動側を＃ミラ一部材の法線方向に
該固定＠に対して移動させて行くときに、該ミラ一部材
によって反射され眩光パルス発生部材を介して形成され
る光パルスの数をカウントし、核カウント数によって縦
方向の移動距＊１算出することｔ％徴とす −Ｊ・す る縦方向移動距１ｌｌＩ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP176082A JPS58118906A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 縦方向移動距離測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP176082A JPS58118906A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 縦方向移動距離測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118906A true JPS58118906A (ja) | 1983-07-15 |
| JPS6341482B2 JPS6341482B2 (ja) | 1988-08-17 |
Family
ID=11510528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP176082A Granted JPS58118906A (ja) | 1982-01-11 | 1982-01-11 | 縦方向移動距離測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58118906A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0357277A2 (en) * | 1988-09-02 | 1990-03-07 | Renishaw plc | Optical scale-reading apparatus |
| JPH02502398A (ja) * | 1987-01-13 | 1990-08-02 | デヴイット，トマス | 回折による距離測定 |
| EP0389093A2 (en) * | 1989-02-09 | 1990-09-26 | Simmonds Precision Products Inc. | Radiation responsive methods and sensors |
-
1982
- 1982-01-11 JP JP176082A patent/JPS58118906A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02502398A (ja) * | 1987-01-13 | 1990-08-02 | デヴイット，トマス | 回折による距離測定 |
| EP0357277A2 (en) * | 1988-09-02 | 1990-03-07 | Renishaw plc | Optical scale-reading apparatus |
| EP0389093A2 (en) * | 1989-02-09 | 1990-09-26 | Simmonds Precision Products Inc. | Radiation responsive methods and sensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6341482B2 (ja) | 1988-08-17 |
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