JPS5827847B2 - 角度測定用の光学配列 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学像影系によって光学マイクロメータを通
って少くとも一つの光電検知器上に結像されるところの
少くとも一つの読取り位置を有する目盛り円を有してい
るところの特にセオドライトに使用するための角度測定
用の配列に関するものである。

従来の角度測定装置は小さい角度値を読取るために線区
分目盛り円およびマイクロメータを備えている。

このマイクロメータにはその各区分線が設けられそして
その位置がマイクロメータ目盛りと一致するように区分
線の一読取り位置と協働するところのラインマークが設
けられている。

目盛り円およびマイクロメータは異る位置に配置されて
いるために、その区分線およびラインマークを像影する
ために存する光学装置が、測定誤差をまねくところの機
械的応力のような種々の外部影響を受けてしまう。

又、角度値の読取りに光電検知器を使用しても、測定誤
差は減少しない。

他の公知のゴニオメークは、直径方向に対向する読取り
位置が相互にその上に結像するようなダイアルを採用し
、目盛り円の偏心誤差を減小させているが、このような
配列は読取り操作を二重同じようにあるいは異るように
行わねばならない。

又この場合九電求値を有利にするための異る態様の二重
動作をさせるために、エレクトロニクスに高い費用がか
かつてしまう。

マイクロメータの有効領域における読取り位置に連関さ
せるためには多くの可能性が存するために、電子論理は
正確な連関を見つけ出さねばならない。

同様な二重動作読取りにおいては円が偏心しやすい場合
には、区分線が全目盛り田土での線の幅に関して変化し
てしまう。

このような区分線はマイクロメータのラインマークによ
って獲えられそしてこの通過した間隔が正確な角度値と
して読取られる。

しかしながら目盛り円の像影された二つの対向読取り位
置の異る対比は不利である。

そこで本発明はかへる従来の欠点を除くことおよび目盛
り円の像平面への角度位置の像影課程で生じそしてそれ
固有の不安定を除去する角度読取り用の配列を提供する
ことを目的とするものである。

さらに又、本発明は複雑且つ高価な光電求値装置を必要
としない角度読取り用の配列を提供することを目的とす
る。

これらの目的を達成させるために目盛り円の区分線およ
びラインマークが共通光学系で結像され共通光電マイク
ロメータによって測定されるようになっている角度読取
り用の配列が威されている。

本発明によれば像影系の均平面にインデックスマークが
配置され、このインデックスマークと読取り位置は共に
同一光源によって照明されている。

直径方向に対向する二つの読取り位置を有する目盛り円
が採用される場合は、インデックスマークは対向する二
つの読取り位置のどちらか一方に近接して置かれる。

この関係で注意しておかねばならないのは、像影系の均
平面でのインデックスマークの配列が、次のような場合
を含んでいることです。

それは読取り位置およびインデックスマークが均平面の
近辺あるいは像影系の二つの共役物平面における像影系
の焦点深度以内に存している場合である。

インデックスマークは直径方向に対向する位置が結像さ
れる読取り位置の近辺に置かれているのが有利である。

さらに有利なものとしては、インデックスマークとして
ラスタが読取り位置の近辺に置かれているのが良い。

このラスタはその虚像が読取り位置の平面に存するよう
に配置される。

又インデックスマークは近接した平行線の列から戒って
いるのも有利なものである。

次に図面に示す三つの実施例に従って本発明を説明して
いく。

第１図において、光源１が第１光学系２を介して目盛り
円５の第１読取り位置４を照明しておりこの第１読取り
位置は次にプリズム６と第２光学系７と別のプリズム８
とを通って第２読取り位置９の平面に結像される。

読取り位置４と９との像は、インデックスマーク１１を
有するプレート１０を通過し、さらにプリズム１２、光
学像影系１３および光学マイクロメーク１５の不動機素
である光学クサビ１４とを通る光路の後に二つの光電検
知器１７，１８上に投影される。

光学クサビ１６とこれに対応するスケール１９と図示し
てない照明システムにより照明されている目盛り線とが
サーボモーター２０の操作によりガイド２１に沿って一
緒に動かされる。

スケール１９には読取り機素として使用される光電検知
器２２が構成されている。

次に読取り動作について述べていく。

目盛り田土の位置の読取り課程においては、光源１によ
って照明される読取り位置４が、目盛り円において直径
方向に反対の読取り位置９上に結像される。

目盛り円の読取りは同様な二重動作で行われるので、い
かなる円離心も消去される。

両方の読取り位置４と９とによって形成される目盛り線
は光電検知器１７の平面に結像されそしてそのインデッ
クスマーク１１が光電検知器１８の平面に結像される。

目盛り線イメージおよびインデックスマークイメージが
不動クサビ１４およびサーボモーター２０の操作により
移動するマイクロメーククサビ１６の装置によって光電
検知器１７，１８の感光部を掃引する。

目盛り線とインデックスマーク１１とのスペースがスケ
ール１９と協同して光電検知器２２によって測定される
。

この際スケール１９の変位がクサビ１６の変位に対応す
る。

このスペースの測定が読取り操作の課程での精密読取り
を意味する。

二つのマイクロメータ１５絞り（図示せず）での自動的
な方向逆転はコントロール論理（図示せず）がサーボモ
ーター２０の回転を逆にするような方法で行われる。

マイクロメータはもちろん平面板マイクロメータのよう
にしても良い。

プレート１０には多数のインデックスマークが設けられ
ておりそしてマイクロメータ平面に対し垂直又は平行に
調整できるようになっている。

可動操作においてはありきたりの光電検知器でも良いが
、固定操作においての高精密性が要求される場合には、
異る光電検知器が採用されねばならない。

第２図において、光電検知器１７．１８の感光面２６，
２７が軸Ｆ−Ｆに沿って位置するように配置されている
。

２３．２４は二つの目盛り線のイメージであり、２５は
インデックスマーク１１のイメージである。

マイクロメータ１５の操作によって、目盛り線４のイメ
ージ２３と２４およびインデックスマーク１１のイメー
ジ２５が矢印にて示す方向に感光面２６．２７を掃引す
る。

イメージ２３が光電検知器１７の感光面２６を掃引する
と、光電検知器１７が電気信号を発生する。

この信号は光電検知器２２をトリガしスケール１９から
誘導された光パルスをカウントする。

光電検知器２２で生じた電気パルスは図示してない前進
（一方向）カウンタでカウントされる。

イメージ２５が光電検知器１８の感光面２７に達すると
後者がカウント操作を止める電気パルスを発生する。

カウント操作はインデックスマーク１１のイメージ２５
から誘導されたパルスによってスタートされ、後続する
目盛り線のイメージ２４が感光面２６を掃引するときス
トップされる。

この際、光パルスが逆方向で光電検知器２２によってカ
ウントされる。

光電検知器１７の感光面２６，２７は共通軸に沿って配
列されている必要はない。

なんとなればいかに偏っても一定量の求値を与えるから
である。

もし希望ならば、この一定量を、インデックスマーク１
１を有するプレート１０を目盛り円５に関して調整する
ことによって補正してもよい。

光電検知器１８の感光面２７の掃引がインデックスマー
ク１１のイメージ２５によって絶対又は増大方法に基づ
く粗の角度読取りに組合わされる。

第３図において、光源３６が光学系３７およびプリズム
３８とによってインデックスマーク４０を有するプレー
ト３９を照明する。

目盛り円４２の読取り位置４１がプレート３９のインデ
ックスマーク４０と同一の光源３６から発した光路中に
位置している。

このインデックスマーク４０および読取り位置４１は第
１図同様に光学マイクロメータによって光電検知器上に
結像される（第３図においては簡単にするために省略し
である）。

角度値の読取りも第２図と同様に行われる。

第４図においては、第１図と対応する機素は同一符号に
て示しである。

光源１は光学系２およびプリズム３とにより読取り位置
４を照明する。

面３３の半分に反射層３４を有するプリズム３１および
プリズム３２が目盛り円５の上方に配置されている。

光源１はプリズム２８とコンデンサレンズ２９とによっ
てプリズム３１上配置されているインデックスマーク３
０を照明する。

インデックスマーク３０と読取り位置４は第１図に関し
て述べたと同様な方法でプリズム６と光学像影系７とに
よって結合されて像影される。

インデックスマーク３０と読取り位置４とは点３５から
等距離にそれぞれ位置している。

この方法でインデックスマーク２５と読取り位置４の両
方が読取り位置９（第１図）の平面に存するように成る
。

それ故光電検知器１７．１８を共通平面に配置するよう
にできる。

これはまたプリズム３１．３２の配列の後に各読取りシ
ステムを有する第３図による像影系４３を後に続けるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直径方向に対向して読取り位置を有する光電
目盛り円の概略図。 第２図は、目盛り円の読取り原理図。 第３図は、一つの読取り位置を有する光電目盛り円の概
略図。 第４図は、第２の配列例のインデックスマークを有する
光電目盛り円の一部を示す概略図。 １・・・・・・光源、４・・・・・・第１読取り位置、
９・・・・・・第２読取り位置、１０・・・・・・プレ
ート、１１・・・・・・インデックスマーク、１４・・
・・・・光学クサビ、１５・・・・・・マイクロメータ
、１６・・・・・・光学クサビ、１７，１Ｂ・・・・・
・光電検知器、１９・・・・・・スケール、２０・・・
・・・サーボモーター、２１・・・・・・ガイド、２２
・・・・・・光電検知器、２３，２４・・・・・・目盛
り線のイメージ、２５・・・・・・インデックスマーク
のイメージ、２６，２７・・・・・・感光面、３０・・
・・・・インデックスマーク、３４・・・・・・反射層
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも一つの読取り位置を有する目盛り円、この
   位置を照明する光源、光学像影系、インデックスマーク
   、一方が調整できる二つの光学クサビを有する光学マイ
   クロメータ、このクサビの変位を測定する装置、像影系
   のイメージ面に配置されている第１、第２光電検知器と
   から構成されており、読取り位置とインデックスマーク
   が光学像影系の均平面に配列され、第１光電検知器が読
   取り位置のイメージを第２光電検知器がインデックスマ
   ークのイメージをそれぞれ掃引するところの角度測定用
   の光学配列。 ２ 目盛り円に第１と第２の読取り位置とが設けられて
   おり、第２読取り位置とインデックスマークとが光学系
   の均平面に配置されており、第１読取り位置と第２読取
   り位置との間に前者を後者の上に像影するための第２光
   学系が配置されているところの請求の範囲１に請求の光
   学配列。 ３ インデックスマークが部分反射プリズム上のライン
   マークであるところの請求の範囲１に請求の光学配夕Ｉ
   ち