JPS593306A - 物体の角変位測定装置 - Google Patents

物体の角変位測定装置

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JPS593306A
JPS593306A JP58098799A JP9879983A JPS593306A JP S593306 A JPS593306 A JP S593306A JP 58098799 A JP58098799 A JP 58098799A JP 9879983 A JP9879983 A JP 9879983A JP S593306 A JPS593306 A JP S593306A
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    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 格子を具え、該測定格子を照射するための光源と格子状
エレメントよりなる光感応検出システムとを有し、前記
測定格子により前記物体の角変位を測定するようにした
装置に関するものである。
米国特許第8, 978, 119号明細書に記載のこ
の2、1種装置では、検出システムを線状ホトダイオー
ド列よりなる多重光電池で構成し、これらホトダイオー
ドを順次電気スイッチを介して電子回路に接続し、該電
子回路によりホトダイオードで発生した信号を処理する
。上記米国特許明細書に記載されているように、物体、
例えば工具部分の変位は、物体に連結した第1格子の像
を多重光電池により形成した基準格子上に投影すること
により測定することができる。基準格子が多重光電池の
面上で見かけ上移動するのは電気スイッチにより達成さ
れる。これによって周囲の条件にほとんど左右されずに
動的な検出が可能になり、変位方向も測定することがで
きる。かかる動的な検出は、別の基準格子を用いたり、
前記格子に一定運動を与えるための駆動部品を用いたり
することなしに得られ、・従って変位変成器が構造の簡
単なものになると共に、耐振性の高いものになる。実際
上、米国特許第8,978,119号明細書に記載の装
置は極めて信頼性が高く、作動が正確である。
多重光電池の線状ホトダイオード及び中間ス) IJツ
ブは平行な格子線を構成し、これを以後「平行格子」と
呼ぶ。かかる格子は直線変位を測定する時のみ好適であ
る。物体の角変位を測定するためKは、該物体を円板に
機械的に連結し、この円板に半径方向へ延在する格子線
を具えた格子を設ける必要がある。これを以後「径方向
格子」と呼ぶ。
径方向格子が多重光電池上に投影される時、1本の径方
向格子線が複数個のホトダイオードを覆い、従ってホト
ダイオードの一部が照射不能となる。
従って、かかる径方向格子の動きは直線格子によって十
分正確に測定し得ない。
本発明は上記型式の装置がもつと融通性に富むものとな
るよう改良することを目的とする。従って本発明装置は
前記測定格子を、円板上に設けた半径方向へ延在する格
子ストリップで構成し、2個の制御面よりなる光学系を
測定格子及び光感応検出システム間に介在させたことを
特徴とする。
上記2個の制御面は、半径方向格子が直線格子のように
多重光電池上に投影され得るようにする。
ここで制御面と称するは、直線(母線)の特殊な運動に
よって生ずる面を意味するものとする。かかる制御面と
しては例えば円筒面、円錐面等がある。
本発明装置は、反射格子を用いるか透過格子を用いるか
に応じ、又円板に対する多重光電池の相対位置に応じ種
々に構成することができる。
第1の好適例では、8個の面を夫々屈折面及び反射面と
する。そして好ましくは、屈折面を円筒レンズとし、反
射面を円錐反射器とするのが良い。
第2の例では、2個の面を共に反射面とする。
この代りに2個の面を共に屈折面にしても良い。
好ましくは2個の面を単一ユニットに構成するのが良い
以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。
第1a図及び第1b図において1は中心がMの円板を示
し、これを図示せざる回転計測物体に連結する。円板l
上に測定用格子2を設け、これを複数個等間隔に設けた
光反射ストリップBと光吸収ストリップ4との交互配列
により構成する。この光格子を光源5、例えば発光ダイ
オード(r、ED)からのビーム6により照射する。光
源5を対物レンズ7の焦点面内に配置し、該対物レンズ
によりビーム6を平行光線にする。反射エレメント9は
対物レンズ7かものビームを光格子2に向は反射させる
。この光格子により反射された光はエレメント9、対物
レンズ7、半透鏡12及び対物レンズ1Bを経て多重光
電池14上に入射される。
第2図は多重光電池14の正面を信号処理回路のブロッ
クと共に示す。光電池14は多数のホトダイオードのよ
うな光感応ニレメン)15で構成し、これらを比較的少
数のグループに分ける。各グループは比較的多数のホト
ダイオードにより構成する。光格子20単位周期当りの
ホトダイオードの数をできるだけ多くして光信号をうま
く電気的に再生し得るようにする。他方、光格子2の走
査部分は例えばその全周に亘り720格子周期にしてで
きるだけ大きくする必要がある。
多重光電池においてはホトダイオードの数を220とし
、各ホトダイオードの長さを1.8m7FLと・する。
各ホトダイオードの幅は10μmとし、ホトダイオード
間の間隔も10μmとする。光格子20単位周期当りの
ホトダイオード数を10として、視野が22格子周期を
カバーするようKする。
10個の連続したホトダイオードよりなる各組のホトダ
イオードを対応するもの同士相互に接続し、これKより
各々22個のホトダイオードよりなる10組のホトダイ
オード組を生ぜしめる。
多重光電池14の表面における黒白比が1:lの固定格
子は、5個の順次の組のホトダイオードを作動させるこ
とKよりシュミレートする。5組のホトダイオードが1
組のホトダイオードにより繰返し進められる場合、移動
格子が得られる。
第2図にブロックで示す信号処理回路において、クロッ
クパルス発生器2oがらのクロックパルスはデイバイダ
22.28に供給される。ディバイダ22はリングカウ
ンタ86を制御するためのパルス24を供給する。多重
光電池14はリングカウンタ25により作動され、測定
信号26を発生する。ディバイダ2Bは、ディパイダ2
2からの制御パルスと一般に異なる中継比のパルス87
を供給し、このパルスは基準信号を形成する。バッファ
カウンタ28内においては測定信号26と基準信号27
とが比較される。バッファカウンタ28の出力パルスは
例えば指示器に供給する。
リングカウンタ25は多重光電池14のホトダイオード
組を順次作動させ、これKより格子を見かけ上光電池1
4の表面上において定速で移動させる。この格子の周期
は光電池14に対する計測用格子20投影周期に同じと
する。格子2を光電池14に対し固定する場合、測定信
号は一定周波数を持つ。測定用格子の投影がリングカウ
ンタ25により作動される見かけ上の格子と同方向に移
動する場合、測定信号26の周波数は低下し、逆方向に
移動する場合、測定信号の周波数は上昇する。従って、
測定用格子2の変位方向及び変位量、つまり物体の変位
方向及び変位量を決定することができる。
測定用格子2の1周期範囲内において、格子2に対する
多重光電池14の位置を決定するに当りては、測定信号
26及びリングカウンタ・25のリセット信号間におけ
る位相差を測定することにより、この決定を絶対的に行
なうことができる。リングカウンタ25は各測定の開始
時にリセットして、初期位置からカウントを始めるよう
にすべきである。
しかし、リングカウンタ25を各周期後にリセットする
場合、回路は一層簡単且つ信頼性の高いものとなる。リ
セット信号は、パルス24をディバイダ29内において
分割することにより造る。
リセットパルスの周波数は測定信号26の公称周波数と
等しくなるよう選択する。
本発明によれば、測定用格子2及び対物レンズ7間にお
ける光路中に光学エレメントを配置し、これらKより格
子2が平行格子として多重光電池14上に投影されるよ
うにする。これらエレメントは第1a図及び第1b図に
示すよ5に円筒レンズ10及び円錐反射器9で構成する
ことができる。
これらエレメントの作用は、光源5からの光ビーム6が
直る光路を後述する時に説明する。
ビーム6は対物レンズ7により平行ビームにされた後、
円筒レンズIOK達する。このレンズは第1b図の面内
においてのみ集光作用を有するものとし、かくて円板l
の軸線a −a’に平行な面内における光線は第1b図
に破線で示したように軸線a −a’を通る面内に反射
される。その後、ビームは反射円錐面9上に衝突し、該
円錐面の円錐軸線を円板軸線a −a’と一致させる。
円板軸線a−a′を通る平面内圧位置する光線は円錐面
9により同じ面内圧反射される。図示例では円錐の半頂
角が45°であるから、光は90’の角度で反射され、
円板l上に直角に入射される。これら光線は測定用格子
2のス) IJツブに一致する線を形成する。
同様にして、円板軸線a −a’を通る他の平面内に位
置する光線は測定用格子の他のストリップに向かう。か
くて、角度格子のセグメントは照射され、該セグメント
を例えば長さ15 mm、幅rfr mmとする。測定
用格子により反射された光ビームは円錐反射器9及び円
筒レンズ1oを経て逆方向に前記光路を通り、この光学
エレメントは対物レンズ7v。
半透鏡12及び対物レンズ1Bを介し光格子を平行格子
として多重光電池14上に投影する。
円錐反射器9及び円筒レンズlOは物体エレメントとし
て構成するのが良く、その理由は両者を個々に装置の他
のニレメン)K対し整列させる必要がなくなるからであ
る。エレメント8は、光源5、半透鏡12、対物レンズ
?、18及び光電池14を収納した外匣16に機械的に
取付けることができる。
第1a図及び第1b図に示す本発明の実施例では、格子
周期が720の測定用格子を用いることにより、角変位
を測定することができる。
本発明は光感応検知システムを多重光電池に限られるも
のではない。第4図及び第5図に示すように、検知シス
テムをこの代りに平行格子81で構成して、その背後に
単−次出器82を設けることができる。所要に応じ、別
のレンズ88を格子及び検出器間に設け、これ罠より格
子を通る最大量の光を検出器上に集光させるようにする
ことができる。
第8図は本発明の別の例を示し、本例では反射及び屈折
エレメントを用いる。光源5からのビームを円筒凹面鏡
17上に入射し、その母線を円板lの軸m a −a’
に平行とする。鏡17により反射された光線は軸線a 
−a’を通る面内に位置する。
ニレメン)18を屈折円錐体とし、その軸線を軸線a 
−a’と一致させる。円錐体18は全ての光を円板l上
に直角に入射させると共K、格子2のストリップ8.4
と同方向の線に削って配置する。
第4図は本発明の更に別の例を側面から見て示し、本例
では制御面を反射面とする。図中l?は円筒鏡で、その
母線を円板lの軸線a −a’に平行とする。円筒鏡は
第1a図及び第1b図の円筒レンズlOと同様入射光線
を軸線a−a’に向は指向させる。円錐面9は第1a図
及び第1b図における面9と同様に作用する。
反射型測定格子の代りに透過型測定格子を用いることが
できる。第5図はかかる格子を具えた本発明の他の例を
示す。光源6及び対物レンズ7を円板lの一側、例えば
下側に配置し、他側に反射円錐面9、円筒レンズ10.
第2対物レンズ80゜対物レンズ18及び検出システム
81,82.88を配置する。
第5図の装置で用いた対物レンズ7を通る光の代りに、
対物レンズの位置に拡散板を設けて拡散光を用いること
ができる。
第6図は本発明の更に他の例で、本例では2個の反射制
御面を用いる。円筒鏡17及び円錐反射器90作用は第
4図における対応エレメントの作用と同じである。
円板の支持構造に厳密な要求をしなくても、物体及び円
板の横変位によって大きく変化する信号を得られるよう
にするために、第1図、第8図、第4図、第5図又は第
6図に示すような2個の角度変成システムを用いること
ができる。これらの変成システムは相互に直径方向に対
向配置し、2個の多重光電池により供給される信号を1
個の信号に合成する。
前述したように反射面及び屈折面を具えたり、2個の反
射面を具えたりする例の他に、2個の屈折面を具えた構
成にすることができるうこれらの面は例えば円筒レンズ
及び円錐体で形成することができる。
前述した面は理想的には正確に制御された面にすべきで
ある。しかし、反射面及び屈折面の形状が僅かに理想的
な面形状からずれていても、本発明の実施は可能である
【図面の簡単な説明】
第1a図及び第1b図は夫々本発明の第1実施例を示す
側面図及び平面図、 第2図は本発明装置における回路のブロック線図、 第8図乃至第6図は夫々本発明の他の例を示す側面図で
ある。 1・・・円板       M・・・同中心2・・・測
定用格子    8・・・光反射ストリップ4・・・光
吸収ストリップ 5・・・光源6・・・光ビーム   
  7・・・対物レンズ9・・・円錐反射器(反射エレ
メント)lO・・・円筒し/ズ    12・・・半透
鏡・1B・・・対物レンズ    14・・・多重光電
池15・・・ホトダイオード(光感応エレメント)16
・・・外匣       17・・・円筒凹面鏡18・
・・屈折円錐体(屈折エレメント)20・・・クロック
パルス発生! 22 、2[・・・デイバイダ 25・・・リングカウ
ンタ26・・・測定信号    2?・・・基準信号2
8・・・バッファカウンタ 81・・・平行格子82・
・・検出器      8B・・・レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 被測定物体に機械的に連結された測定格子を具え、
    該測定格子を照射するための光源と、格子状エレメント
    よりなる光感応検出システムとを有し、前記測定格子に
    より前記物体の角変位を測定するようにした装置におい
    て、前記測定格子を、円板状に設けた半径方向へ延在す
    る格子ストリップで構成し、2個の制御面よりなる光学
    系を測定格子及び光感応検出システム間に介在させたこ
    とを特徴とする物体の角変位測定装置。 λ 2個の面を反射面及び屈折面とした特許請求の範囲
    第1項記載の物体の角変位測定装置d& 屈折面を円筒
    レンズとし、反射面を円錐反射器とした特許請求の範囲
    第2項記載の物体の角変位測定装置。 42個の面を共に反射面とした特許請求の範囲第1項記
    載の物体の角変位測定装置。 五 一方の面を円筒鏡とし、他方の面を円錐反射器とし
    た特許請求の範囲第4項記載の物体の角変位測定装置。 a 光感応検出システムを線状ホトダイオード列で構成
    した多重光電池とし、該ホトダイオードを順次電気スイ
    ッチを介し電子回路に接続し、該電子回路によりホトダ
    イオードからの信号を処理して移動格子をシュミレート
    するよう圧した特許請求の範囲第1項乃至第6項のいず
    れかに記載の物体の角変位測定装置。、。 7.2個の面を一体ユニツ)Kした特許請求の範囲第1
    項乃至第6項のいずれかに記載の物体の角変位測定装置
JP58098799A 1982-06-08 1983-06-04 物体の角変位測定装置 Granted JPS593306A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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NL8202300A NL8202300A (nl) 1982-06-08 1982-06-08 Inrichting voor het bepalen van hoekverplaatsingen van een voorwerp.
NL8202300 1982-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS593306A true JPS593306A (ja) 1984-01-10
JPH0331371B2 JPH0331371B2 (ja) 1991-05-02

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JP58098799A Granted JPS593306A (ja) 1982-06-08 1983-06-04 物体の角変位測定装置

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US (1) US4577101A (ja)
EP (1) EP0096448B1 (ja)
JP (1) JPS593306A (ja)
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