JPS59182312A - モアレ縞を用いた測長装置 - Google Patents
モアレ縞を用いた測長装置Info
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- JPS59182312A JPS59182312A JP5750483A JP5750483A JPS59182312A JP S59182312 A JPS59182312 A JP S59182312A JP 5750483 A JP5750483 A JP 5750483A JP 5750483 A JP5750483 A JP 5750483A JP S59182312 A JPS59182312 A JP S59182312A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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-
- 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
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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】
この発明はモアレ縞を用いた測長装置に関するものであ
シ、特に、スケールとして、表面上にインデックス格子
が形成された唯一のスケールを備えた測長装置に係わる
ものである。
シ、特に、スケールとして、表面上にインデックス格子
が形成された唯一のスケールを備えた測長装置に係わる
ものである。
従来、二点間の距離、例えば、静止部制に対する可動部
材の距離又は位置を測定する場合、モアレ縞を用いた測
長装置が多用されており、その−例としてプランジャー
形測長器がある。
材の距離又は位置を測定する場合、モアレ縞を用いた測
長装置が多用されており、その−例としてプランジャー
形測長器がある。
第１図にプランジャー形測長器の概略が示されており、
密閉形のケース１内には、表面に光学格子が目盛られた
スケール２が取付けられておシ、該スケール２に沿ｐて
検出ヘッド３が移動自在に設けられていて、該検出ヘッ
ド３内には、前記スケール２とこれに対して相対移動可
能に対向配置されたインテックススケール１０とを挾ん
で、投光部と受光部か史に該スケール１０と一体的に対
向配置されている。舵検出ヘッド３には、連結ロッド４
を介して計Ｉ１１プランジャー５が連結されており、該
プランジャー５はケース１の一端より摺動自在に突出し
その先端５ａは測定対象たる可動部材に取付けられる。
密閉形のケース１内には、表面に光学格子が目盛られた
スケール２が取付けられておシ、該スケール２に沿ｐて
検出ヘッド３が移動自在に設けられていて、該検出ヘッ
ド３内には、前記スケール２とこれに対して相対移動可
能に対向配置されたインテックススケール１０とを挾ん
で、投光部と受光部か史に該スケール１０と一体的に対
向配置されている。舵検出ヘッド３には、連結ロッド４
を介して計Ｉ１１プランジャー５が連結されており、該
プランジャー５はケース１の一端より摺動自在に突出し
その先端５ａは測定対象たる可動部材に取付けられる。
計測プランジャー５の他端には、支持駒６を介してケー
ブルクランプ１が装着されていて、可撓性の信号ケーブ
ル８が連結されている。該信号ケーブル８の他端は計数
部９に連結されるものである。
ブルクランプ１が装着されていて、可撓性の信号ケーブ
ル８が連結されている。該信号ケーブル８の他端は計数
部９に連結されるものである。
上記構成において、計測プランジャー５の先端５ａを測
定対象である町動部制に取付けると、可動部材の移動に
伴って計測プランジャー５が出没自在に移動し、該プシ
ンジャー５と一体に検出ヘッド３がスケール２上を移動
する。このとき、計測パルスが生成され、該計測パルス
は信号ケーブル８を経て計数部９に送られて、ここで計
数されて可動部相の移動量が測定されるものである。
定対象である町動部制に取付けると、可動部材の移動に
伴って計測プランジャー５が出没自在に移動し、該プシ
ンジャー５と一体に検出ヘッド３がスケール２上を移動
する。このとき、計測パルスが生成され、該計測パルス
は信号ケーブル８を経て計数部９に送られて、ここで計
数されて可動部相の移動量が測定されるものである。
上記検出ヘッド３の構成を抽出して示す第２図に基づい
てその測長原理をよシ詳しく説明すれば、以下の通９で
ある。メインスケール２上には、メイン格子（光学格子
） ２ａが形成されておシ、該メインスケール２と微小
間隔をおいてインデックススケール１０が対向配置され
る。該インデックススケール１０上には、同様にインデ
ックス格子（光学格子）１０ａが形成されていて、両ス
ケール２．１０のメイン格子２ａ、 ’ｆ ７テツクス
格子１０’ａは微小角度θだけ傾斜するように配置され
ている。そして、これら両スケール２．１０を挟んで、
投光部１１と受光部１２とが対向して配置されている。
てその測長原理をよシ詳しく説明すれば、以下の通９で
ある。メインスケール２上には、メイン格子（光学格子
） ２ａが形成されておシ、該メインスケール２と微小
間隔をおいてインデックススケール１０が対向配置され
る。該インデックススケール１０上には、同様にインデ
ックス格子（光学格子）１０ａが形成されていて、両ス
ケール２．１０のメイン格子２ａ、 ’ｆ ７テツクス
格子１０’ａは微小角度θだけ傾斜するように配置され
ている。そして、これら両スケール２．１０を挟んで、
投光部１１と受光部１２とが対向して配置されている。
かかる構成において、両スケール２．１０の相対的な移
動に伴って、メイン格子とインデックス格子の光学的干
渉に起因するモアレ縞が形成されるので、これを光の明
暗として受光部１２にて検出して、計測パルスに変換し
、その数を計数部９にて計数することによって、該モア
レ縞の移動個数を計測し、これにより測長動作を行うも
のである。
動に伴って、メイン格子とインデックス格子の光学的干
渉に起因するモアレ縞が形成されるので、これを光の明
暗として受光部１２にて検出して、計測パルスに変換し
、その数を計数部９にて計数することによって、該モア
レ縞の移動個数を計測し、これにより測長動作を行うも
のである。
ところで、上記従来技術において、受光部に投影される
モアレ縞について十分なコントラストを確保するために
は、メインスケールとインデックススケールの間隔をで
きるだけ狭くすることが必要であった。そして、その間
隔が微小であるが故に、温度変化や□荷重によってスケ
ールに歪が生じたとき、両スケールの接触が頻釦し、１
ｌｌｌＪ定誤差の原因となるばかりか、スケールの損傷
をもたらし、更には、粉塵等の異物が両スケール間の間
隙に混入して噛込みを生じたとき、スケールが摩耗する
という欠点があった。
モアレ縞について十分なコントラストを確保するために
は、メインスケールとインデックススケールの間隔をで
きるだけ狭くすることが必要であった。そして、その間
隔が微小であるが故に、温度変化や□荷重によってスケ
ールに歪が生じたとき、両スケールの接触が頻釦し、１
ｌｌｌＪ定誤差の原因となるばかりか、スケールの損傷
をもたらし、更には、粉塵等の異物が両スケール間の間
隙に混入して噛込みを生じたとき、スケールが摩耗する
という欠点があった。
又、前記間隙を適正な距離に維持するための調整機構が
必要であるので、その構造が複雑なものとなり、しかも
、微小間隙の調整が困難であるという難点があった。
必要であるので、その構造が複雑なものとなり、しかも
、微小間隙の調整が困難であるという難点があった。
この発明の目的は、上記従来技術に基づく測長装置の構
造上の制約によるメインスケールとインデックススケー
ルの微小間隙の調整管理における困難性等の問題点に鑑
み、表面にインデックス格子が形成された唯一のスケー
ルと凹面鏡とを相対移動可能に対向配置する構成とする
ことにより、上記欠点を除去し、難点を解消して調整管
理が容易で分解能の高い優れた測長装置を提供せんとす
るものである。
造上の制約によるメインスケールとインデックススケー
ルの微小間隙の調整管理における困難性等の問題点に鑑
み、表面にインデックス格子が形成された唯一のスケー
ルと凹面鏡とを相対移動可能に対向配置する構成とする
ことにより、上記欠点を除去し、難点を解消して調整管
理が容易で分解能の高い優れた測長装置を提供せんとす
るものである。
上記目的に沿うこの発明の構成は、唯一のスケール上の
インデックス格子に撮像光を投光し、該スケールに対し
て相対移動可能に対向配置された凹面鏡によってこれを
反射して、スケール上の別の位置に格子像を結像させ、
その位置にある他のインデックス格子と該格子像とによ
ってモアレ縞を生ぜしめ、これを受光部で検出するよう
にしたことを要旨とするものである。
インデックス格子に撮像光を投光し、該スケールに対し
て相対移動可能に対向配置された凹面鏡によってこれを
反射して、スケール上の別の位置に格子像を結像させ、
その位置にある他のインデックス格子と該格子像とによ
ってモアレ縞を生ぜしめ、これを受光部で検出するよう
にしたことを要旨とするものである。
次に、この発明の実施例を第３図以下の図面に・基づい
て説明すれば以下の通りである。
て説明すれば以下の通りである。
第３図において、可動スケール１５の表面には、インデ
ックス格子たる光学格子１５ａが形成されている。該可
動スケール１５の上方には、適宜の間隔を隔てて、例え
ば、曲率半径位置に、凹面鏡１６が対向配設されている
。そして、同様に可動スケール１５の上方の適所には、
投光部１７と受光部１８とが設けられており、投光部１
７からはスケール１５上の一点であるインデックス格子
撮像点１９に撮像光が投光され、一方、受光部１８は、
前記撮像光が凹面鏡１６によって反射されてスケ−ル１
５上に結像するインデックス格子結像点、即ち、モアレ
縞合成点２０に向けられているものである。尚、２１は
モアレ縞計数手段で前記受光部１８に接続されている。
ックス格子たる光学格子１５ａが形成されている。該可
動スケール１５の上方には、適宜の間隔を隔てて、例え
ば、曲率半径位置に、凹面鏡１６が対向配設されている
。そして、同様に可動スケール１５の上方の適所には、
投光部１７と受光部１８とが設けられており、投光部１
７からはスケール１５上の一点であるインデックス格子
撮像点１９に撮像光が投光され、一方、受光部１８は、
前記撮像光が凹面鏡１６によって反射されてスケ−ル１
５上に結像するインデックス格子結像点、即ち、モアレ
縞合成点２０に向けられているものである。尚、２１は
モアレ縞計数手段で前記受光部１８に接続されている。
続いて、かかる構成において、モアレ縞を生成させる作
用について第４図に基づいて説明すれば以下の通りであ
る。
用について第４図に基づいて説明すれば以下の通りであ
る。
第４図（Ａ）において、可動スケール１５上の成るイン
デックス格子１５ａ１に撮像光が投光されると、該撮像
光は焦点Ｆを通って凹面鏡１６により反射されて、スケ
ール１５上の他の位置に格子像１５ａ＋’として結像す
る。そして、スケール１５の矢印入方向への移動に伴っ
て、第４図ｔＢ）に示されるように、インデックス格子
１５ａｉが入方向に進むとき、格子像１５ ａ ｌ’は
入方向とは反対のＢ方向に進むことになる。つまり、ス
ケール１５上の実体のインデックス格子１５ａと格子像
１５３′とは、スケール１５の移動に伴って互いに反対
方向に移動することになり、その間に相対移動が起こり
、モアレ縞が形成されるものである。
デックス格子１５ａ１に撮像光が投光されると、該撮像
光は焦点Ｆを通って凹面鏡１６により反射されて、スケ
ール１５上の他の位置に格子像１５ａ＋’として結像す
る。そして、スケール１５の矢印入方向への移動に伴っ
て、第４図ｔＢ）に示されるように、インデックス格子
１５ａｉが入方向に進むとき、格子像１５ ａ ｌ’は
入方向とは反対のＢ方向に進むことになる。つまり、ス
ケール１５上の実体のインデックス格子１５ａと格子像
１５３′とは、スケール１５の移動に伴って互いに反対
方向に移動することになり、その間に相対移動が起こり
、モアレ縞が形成されるものである。
このようにして、第３図に示すように、投光部１７から
インデックス格子撮像点１９に投光された撮像光は凹面
鏡１６で反射されて、インデックス格子結像点、即ち、
モアレ縞合成点２０に格子像を結像するので、ここにモ
アレ縞が形成され、これを受光部１８によって検出し、
モアレ縞計数手段２１によって計数して測長動作を行う
ものである。
インデックス格子撮像点１９に投光された撮像光は凹面
鏡１６で反射されて、インデックス格子結像点、即ち、
モアレ縞合成点２０に格子像を結像するので、ここにモ
アレ縞が形成され、これを受光部１８によって検出し、
モアレ縞計数手段２１によって計数して測長動作を行う
ものである。
尚、上記実施例においては、投光部１７と受光部１８が
スケール１５に関して凹面鏡１６側に設けられた反射形
について説明したが、これに限られるものではなく、第
５図に示すような透過形であっても良いことは勿論であ
る。
スケール１５に関して凹面鏡１６側に設けられた反射形
について説明したが、これに限られるものではなく、第
５図に示すような透過形であっても良いことは勿論であ
る。
即ち、第５図において、投光部１Ｔ及び受光部１Ｂは共
に、スケール１５に関して凹面鏡１６の反対側に配設さ
れている。そして、この場合、上記スケール１５が透光
性材料からなるものであることは当然のことである。
に、スケール１５に関して凹面鏡１６の反対側に配設さ
れている。そして、この場合、上記スケール１５が透光
性材料からなるものであることは当然のことである。
なお、上記実施例では、投光部１７をスケール１５の進
行方向側に、受光部１８を後方側に配置するものとして
説明したが、これらの配置は逆であっても差し支えない
ことは自明のことである。
行方向側に、受光部１８を後方側に配置するものとして
説明したが、これらの配置は逆であっても差し支えない
ことは自明のことである。
更には、可動スケール１５が凹面鏡１６等に対して移動
するように構成されているが、これに限られるものでは
なく、スケール１５と凹面鏡１６等とが相対的に移動す
れば足りるので、凹面鏡１６、投光部１７、受光部１８
が、固定されたスケール１５に対して移動する構成とし
てもよい。
するように構成されているが、これに限られるものでは
なく、スケール１５と凹面鏡１６等とが相対的に移動す
れば足りるので、凹面鏡１６、投光部１７、受光部１８
が、固定されたスケール１５に対して移動する構成とし
てもよい。
上記のように、この発明によれば、唯一のスケールと凹
面鏡とを相対移動可能に対向配置し、投光部と受光部を
設ける構成としたことにより、投光部よりのスケール上
のインデックス格子への撮像光を凹面鏡によって反射し
、これをスケール上の他の位置に結像し、該格子像がス
ケールの移動に伴って実体のインデックス格子とは逆方
向に移動することを利用してモアレ縞を形成せしめ、該
モアレ縞を受光部によって検出することができるので、
従来必要とされてきたインデックススケールが不用とな
り、インデックススケールとメインスケールとの間隙の
管理という煩られしい作業及びそのための付帯的な機構
が不用になるという優れた効果がある。
面鏡とを相対移動可能に対向配置し、投光部と受光部を
設ける構成としたことにより、投光部よりのスケール上
のインデックス格子への撮像光を凹面鏡によって反射し
、これをスケール上の他の位置に結像し、該格子像がス
ケールの移動に伴って実体のインデックス格子とは逆方
向に移動することを利用してモアレ縞を形成せしめ、該
モアレ縞を受光部によって検出することができるので、
従来必要とされてきたインデックススケールが不用とな
り、インデックススケールとメインスケールとの間隙の
管理という煩られしい作業及びそのための付帯的な機構
が不用になるという優れた効果がある。
しかも、唯一のスケールを有するのみであるので、メイ
ンスケールがインデックススケールによって擦られるこ
とがな（、スケールの寿命が大幅に延長される。
ンスケールがインデックススケールによって擦られるこ
とがな（、スケールの寿命が大幅に延長される。
その上、凹面鏡によってスケール上に結像される格子像
と実体のインデックス格子とは、互いに同速度で反対方
向に移動するので、スケールの移動に伴う両路子の相対
移動量が２倍になり、分解能が従来技術に比べて２倍に
なるという効果もある。
と実体のインデックス格子とは、互いに同速度で反対方
向に移動するので、スケールの移動に伴う両路子の相対
移動量が２倍になり、分解能が従来技術に比べて２倍に
なるという効果もある。
更に、機種を多様化する際にも、唯一のスケールを交換
するのみでよく、容易に機種変更が可能であるという効
果もある。
するのみでよく、容易に機種変更が可能であるという効
果もある。
第１丙はプランジャー形副長器の断面図、第２図は従来
の測長原理説明図、第３図以下はこの発明の実施例を示
すものであり、第３図は−実施例の説明図、第４図（Ａ
）、（Ｂ）は作動説明図、第５図は他の実施例の説明図
である。 １５・・・・・・スケール １５ａ・・・・・・イン
デックス格子１５ａ′・・・・・・格子像 １６・・
・・・・凹面鏡ＩＴ・・・・・・投光部 １Ｂ・・
・・・・受光部１９・・・・・・インデックス格子撮像
点２０・・・・・・インデックス格子結像点（モアレ縞
合成点）特許出願人 双葉電子工業株式会社 第２図 第３図
の測長原理説明図、第３図以下はこの発明の実施例を示
すものであり、第３図は−実施例の説明図、第４図（Ａ
）、（Ｂ）は作動説明図、第５図は他の実施例の説明図
である。 １５・・・・・・スケール １５ａ・・・・・・イン
デックス格子１５ａ′・・・・・・格子像 １６・・
・・・・凹面鏡ＩＴ・・・・・・投光部 １Ｂ・・
・・・・受光部１９・・・・・・インデックス格子撮像
点２０・・・・・・インデックス格子結像点（モアレ縞
合成点）特許出願人 双葉電子工業株式会社 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）表面にインデックス格子が形成されたスケールと
、該スケールの表面に対して相対移動可能に対向配置さ
れた凹面鏡と、前記スケール上の一点のインデックス格
子撮像点に光を投光する投光部と、前記スケール上の一
点のインデックス格子結像点からの光を受光する受光部
とを有することを特徴とするモアレ縞を用いた測長装置
置。 - （２）前記投光部及び受光部がスケールに対して凹面鏡
側に配設されて成る特許請求の範囲第１項記載の測長装
置。 - （３）前記投光部及び受光部がスケールに対して凹面鏡
の反対側に配設されて成る特許請求の範囲第１項記載の
測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5750483A JPS59182312A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | モアレ縞を用いた測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5750483A JPS59182312A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | モアレ縞を用いた測長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59182312A true JPS59182312A (ja) | 1984-10-17 |
Family
ID=13057555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5750483A Pending JPS59182312A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | モアレ縞を用いた測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59182312A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0209340A2 (en) * | 1985-07-19 | 1987-01-21 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Datum sensing using optical grating |
| US5498870A (en) * | 1992-09-25 | 1996-03-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotation information detection apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52142539A (en) * | 1976-05-08 | 1977-11-28 | Ferranti Ltd | Displacement measuring device |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP5750483A patent/JPS59182312A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52142539A (en) * | 1976-05-08 | 1977-11-28 | Ferranti Ltd | Displacement measuring device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0209340A2 (en) * | 1985-07-19 | 1987-01-21 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Datum sensing using optical grating |
| US4733968A (en) * | 1985-07-19 | 1988-03-29 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Datum sensing using optical grating |
| US5498870A (en) * | 1992-09-25 | 1996-03-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotation information detection apparatus |
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