JPS586125B2 - ザヒヨウイチソクテイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平面上の一点の座標位置を同位置に光線反射用
丸棒状あるいは球体を置くことによって瞬時に測定し得
る新規な座標位置測定装置を提供するものであって、其
の実施例を図面に依拠して説明するに、 図中１はレーザ又はこれに類する平行細光束を発生する
光源、２はこの光束を後述する反射体５側に反射し且つ
固定反射鏡６側に透過せしめて分割するための平面可動
半透鏡であって、測定平面１１に直交し且つ自身の反射
面上を通る軸線３を中心として駆動系４によって回転す
る。

即ち、光源１より発して可動反射鏡２で反射する光束は
同可動反射鏡２の回転駆動に伴って測定平面１１上を移
動することになる。

５は適切な屈折率と高い透過率をもった物質（例えば光
学ガラス等）より成る丸棒または球状反射体であって、
上記の可動反射鏡２に対面しない半面に反射膜５′を被
着する。

７．７’，８．８’，９．９’，１０．１０’は入射し
た光量に応じた電気信号を得ることのできる光電変換素
子等より構成された受光体群であって、上記の光源より
発する光軸の中心をはさんで対称且つ測定平面の延長平
面上に適切な距離をおいて配置する。

次に、反射体５に入射した光束の挙動を第２図に依拠し
て説明するに、 反射体５の中心点Ｏを指して表面に直角（こ入射する光
イは、Ａ点より入射してＯ点を通り、Ａ点の対称点Ｂに
至って反射し同じ経路を経て再びＡ点から表面に直角｝
こ出射し、またイと平行であって、Ａ点と離れた点Ｃよ
り入射する光口はＣ点で反射体５の屈折率ｎによって定
まる角度β（周知る。

）をなして屈折し、Ｂ′点に至って反射し（ｎ−２なる
ときＢ′点はＢ点と一致するが、本通って表面の点Ｅに
至り、再び屈折してＡＯＢに対してθの角度と成してハ
として出射し、更に口とイをへだてた反対側から同じく
イと平行に入射した光二はＦ点より入射してＢ”で反射
し、同様にＤ点を通ってＧ点よりＡＯＢに対して角θ′
をなしてホとして出射するのである。

上述の如く太さのある平行光束イ，ロ，ニとして入射し
た光は反射体５で反射してやゝ発散傾向となって可動半
透鏡２にもどって行くことになる。

このとき可動半透鏡２から見ると光線ロ〜ハと二〜ホの
空気中に換算した光路長差Δｌは下式で表わされる。

Δｌ＝〔ＣＣ’＋ｎ（ＣＢ’＋Ｂ’Ｅ）＋ＥＥ’）−〔
Ｆ．Ｆ’＋ｎ（ｆ’Ｂ”＋Ｂ／′Ｇ）＋ＧＧ’）・・・
・・・式（イ） 勿論ＡＣ＝ＡＦのときはΔｌ＝０となる。

さて、第１図に於で前述の如く可動半透鏡２で反射して
反射体５で再び反射した光束は、僅に発散する傾向を伴
って同可動半透鏡２に帰り再び反射し光源１のある方向
にもどる。

一方光源１より発して可動半透鏡２で反射せずに透過し
た光束は光軸に直角に設置された固定反射鏡６によって
反射し同可動半透鏡２を再び透過して反射体５から可動
半透鏡２を経て光源１に向いて来る前述の光束と併合し
て受光体群７． ７’，乃至１０．１０’に至る。

続いて、反射体５の位置の極座標（Ｒ，θ）系による座
標値を知る方法を説明するに、 １）角度値 第１図に於て受光体７及び８は光源１より発する光軸の
中心をはさんで対称且つ測定平面１１の延長平面上に適
切な距離をはさんで配置されており、故に受光体７は第
２図における光束ホと固定反射鏡６より至った光の相互
干渉光波を、同様に受光体８は光束ハと固定反射鏡６よ
り至った光の相互干渉光波を受光する。

また、受光体７，８は共に固定反射鏡６から距離が等し
く設置されており、一方反射体５から受光体７及び８に
至る空気中に換算した光路長には上記の式（イ）で表わ
される差Δｌがあるから受光体７及び８で受光する光の
干渉縞による明暗の状態は上式で示される光路長差Δｌ
によって変動しΔｌ＝０又は光波長の整数倍のときは同
状態となる。

故にΔｌが波長より短い程度の範囲内で受光体７，８の
受光状態を監視し乍ら駆動系４によって反射体５の移動
より充分速く可動半透鏡２を移動させΔｌを零とする如
く制御すれば同可動半透鏡２は常に反射体５の中心線に
直交する如く追尾することになり、その結果可動半透鏡
２の角度値を検出することによって「軸３を原点とする
平面１１上の反射体５の位置の極座標系座標値のうちの
角度値（θ）」を知ることができる。

２）ベクトル長さ値 前記１）項に述べた如く反射体５の移動に対して可動半
透鏡２は充分速く追尾しているから同可動半透鏡２は殆
ど常に反射体５の中心を指していると考えることができ
、従って受光体７又は８並に７と８の平均値等の受光量
は受光体７又は８から可動半透鏡２を経て反射体５に至
る距離の変動に伴って（受光体７又は８から固定反射鏡
６に至る距離は不変であるからこの二系統の光の相互干
渉による干渉縞によって）明暗を繰り返すことになる。

更に受光体７又は８の近傍に可動半透鏡２に対して受光
体７又は８より波長の（整数＋１／４）倍だけ近づき、
又は遠ざかった位置に第二の受光体７′又は８′を設け
て同様に明暗の繰返しを観測すれば、両者の位相関係に
よって反射体５に至る距離が増大傾向であるか、減少傾
向であるかを知ることができる。

明暗の繰返し信号とこの増加若くは減少傾向の情報を加
減算カウンタ回路（図示せず）に印加し、そこで当初に
反射体５を軸３の近傍にこが原点となる）において同カ
ウンタ回路を零返ししておけば反射体５の移動に伴って
このカウンタ回路の示す値は常に原点から反射体５に至
る直線距離を光の波長で除した値となり「前記極座標系
座標値のうちのベクトル長さ値（Ｒ）」を知ることがで
きる。

尚、第１図において反射体５を球体とし、半透鏡移動系
を図示せる１軸３のみでなく当該軸３と直交し且つ平面
１１の延長面に含まれる如き軸を中心としても回転駆動
し得る構造にの部分は繁雑を防ぐために図示を省略する
）とし、且つ７，７’，８．８’と同じ関係にある受光
体群９． ９’，１０．１０’等を、光源１より発する
光軸を中心として７，８′列を９０度回転させた如き位
置に設置すれば反射体５が平面１１内のみでなく同平面
１１を上下方向に移動せしめて得られる三次元空間内の
適描な範囲内にあるときは常に、前記１），２）項と同
様の手法によってＲ，θ（平面角度座標値）θ′（迎角
座標値）を知ることができる。

従来、この種の座標位置測定装置に於で、縦横に動くレ
ール機構によるもの、若くは鉄筆状のポインタによるも
の等はいずれも電線によって他の部分と接続されている
ので操作が軽快でなく、また精度に機械的な限界がある
等の弊があった。

本発明は斯る欠陥を解消するものであって、即ち叙上の
如く、操作者が電線を接続していない反射体のみを持っ
て操作すればよいのであって座標測定操作を極めて簡単
且つ軽快に為し得る卓効があるのみならず従来の方式に
於ける如く支持機構、電線等によって視野が防害される
ことが無い等の優れた諸効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明座標位置測定装置の実施例を示すものであっ
て、第１図は全体の概念斜視図、第２図は反射体に於け
る光束の挙動説明図、第３図は三次元空間の座標位置測
定法の説明図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・可動半透鏡、３・
・・・・・軸、４・・・・・・駆動系、５・・・・・・
反射体、５′・・・・・・反射膜、６・・・・・・固定
反射鏡、７．７’，８．８’，９．９’，１０．１０’
・・・・・・受光体群、１１・・・・・・測定平面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行細光束を発する光源と、同光束を反射する球若
   くは丸棒状の反射体と、この間の光路を形成する可動半
   透鏡若くは類似の機能を有するものと、尚該光束と干渉
   する光波を形成するための光路系と、光路周辺に配置さ
   れた受光体群と、ζの受光量より得られる情報に従って
   可動半透鏡若くは類似のものを駆動して光束が常に反射
   体の中心を追尾する如くする駆動系とより構成すること
   を特徴とする座標位置測定装置。