JPS6136884Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、被測定物の角度変化を光学的に測
定するための角度測定器に関する。

従来、光源に照らされたターゲツトを無限遠点
に結像させる第１のレンズ系と、被測定物に取付
けられ前記結像を反射する反射鏡と、前記反射鏡
で反射される前記結像の角度偏位量を検出する偏
位量検出器とを備え、前記第１のレンズ系の光軸
に対して直交方向の被測定物の角度偏位量を光学
的に測定する角度測定器は知られている。

この種の角度測定器では、測定し得る角度測定
範囲が前記第１のレンズ系の口径に左右され、そ
の角度測定範囲が比較的狭い。そのため、測定範
囲を拡大すべき場合において、比較的大きな測定
角度については、全ての反射光が第１のレンズ系
に入射しなくなり、入射光の光量不足により測定
精度が低下するという欠点があつた。

この考案は、これらの欠点を除去するためにな
されたものであつて、角度測定範囲の拡大または
縮少が行なえ、しかも第１のレンズ系に入る入射
光の光量の減少を防止する角度測定器を提供する
ことを目的とする。

この目的を達成するため、この発明は、角度測
定範囲の増減を行なうための少なくとも二つの第
２のレンズ系を備えたコンバータを、反射鏡から
の反射光がこの第２のレンズ系の一方のレンズ系
に全て入射するように、このコンバータを従来の
角度測定器の第１のレンズ系に取付けるようにす
る。

以下、添付図面に基づいてこの考案の一実施例
を説明する。

第１図はこの実施例に係る角度測定器の概略構
成図である。この角度測定器は、ターゲツトの明
暗像を作るアダプタ１と、この明暗像を無限遠点
に結像させる第１のレンズ系２と、被測定物Ａに
取付けられた反射鏡３で反射される前記結像の角
度偏位量を検出する偏位量検出器４と、前記第１
のレンズ系２の先端部に取付けられたコンバータ
５とを備えている。

アダプタ１は、ターゲツト１０を照らす光源１
１と、このターゲツト１０の明暗像を第１のレン
ズ系２へ反射する半透過鏡１２とを具えている。

第１のレンズ系２は、平行光線を作るレンズ系
からなり、前記明暗像を反射鏡３に向けて無限遠
点に結像させる。

偏位量検出器４は、反射鏡（例えば、平面鏡）
３で反射された光線を前記第１のレンズ系２及び
半透過鏡１２を介して受光し、反射鏡３の角度偏
位にともなう明暗像の偏位量を電気信号（デジタ
ル信号またはアナログ信号）に変換し、この電気
信号から前記反射鏡３の角度偏位量を検出する。

第２図は電子ビームを用いた公知の偏位量検出
器４の構成図、第３図イ，ロ，ハは第２図の回路
各部の信号波形図である。この偏位量検出器１４
は、次のような構成からなる。反射鏡３で反射さ
れた明暗のコントラスト１５ａ，１５ｂを有する
明暗像１５が第１のレンズ系２を介して電子増倍
管１６の陰極１７上に結像されて電子像に変換さ
れる。この電子像が、発振回路２０の出力信号
（第３図イの曲線２３）で駆動される偏向ヨーク
１９の電界によつて、ピンホール１８ａを有する
陽極１８上で走査される。この走査によつて、多
量・少量の電子が交互にピンホールを通過して電
子増倍管１６に送られることによつて矩形波信号
出力S₁（第３図ハ）を得ることができる。一方、
発振回路２０により１：１のパルス幅を有する標
準矩形波信号S₂（第３図ロ）を別に作り、信号S₁
との間に１振動（第３図イの曲線２４）によつて
生ずる位相差ｄを位相検出回路２１によつて検出
する。検出されたアナログ電圧は後段回路２２等
で処理されて所望の出力として読取られ、これに
より明暗像１５の角度変位量（第２図では上下変
動量）に比例したデーターを得ることができる。

第４図は、前記第１図中のコンバータの拡大構
成図である。このコンバータ５は少なくとも二つ
のレンズ系３１，３２を具え、前記第１のレンズ
系２の先端に取外し自在に取付けられ、しかも光
路方向について反転して角度測定範囲の拡大また
は縮少を行ない得るようになつている。さらに、
コンバータ５の二つのレンズ系３１，３１におけ
る各焦点距離、レンズ間隔および各レンズ口径
は、次のような比率に設定される。即ち、反射鏡
３で反射した光線が最初のレンズ系３１に到達
し、従つて角度変化または測定経過にもかかわら
ず、測定用光線の強度が一定に保持されつつ、反
射鏡３と最初のレンズ系３１との間隔は最大値に
設定される。

このように構成される角度測定器では、アダプ
タ１の光源１１から放射された光線は第１のレン
ズ系２により平行光線に変換されコンバータ５を
介して反射鏡３に向けて照射される。反射鏡３が
第１のレンズ系２及びコンバータ５の光軸に対し
て直交位置にあるときは、反射鏡３で反射された
反射光はコンバータ５、第１のレンズ系２及び半
透過鏡１２を介して偏位量検出器４に入射され、
この偏位量検出器４で偏位量零が検出される。と
ころが、反射鏡３が第１図のように一定角度だけ
傾斜している場合には、第１のレンズ系２の光軸
に平行な光線は、反射鏡３の回転角度の２倍の傾
斜角をもつて反射されコンバータ５に入射され
る。ここで、コンバータ５を取付けず、直接第１
のレンズ系２へ入射させた場合、第１のレンズ系
２の口径、反射鏡３と第１のレンズ系２との測定
間隔にもよるが、角度測定範囲の最大値はほぼ２
度位である。

ところが例えば、コンバータ５のレンズ系３
１，３２を凸レンズで構成し、一方のレンズ系３
１の焦点距離F₁を25mm、他方のレンズ系３２の
焦点距離F₂を250mmとし、両レンズ系３１，３２
の間隔を275mmとした場合、このコンバータ５が
もつ拡大率は、 F₂／F₁＝250／25＝10 式から明らかなように10倍となる。そのため、反
射鏡３からの反射光をコンバータ５を介して第１
のレンズ系２に入射させれば、第１のレンズ系２
によつて決定される角度測定範囲が10倍拡がるこ
とになり、最大角度測定範囲がほぼ17度位まで拡
大される。また、レンズ系３１と３２を前後交換
すると、角度測定範囲の縮少となる。このよう
に、コンバータ５により、より大きな角度変化を
測定する方向、あるいは、より小さい角度変化を
測定する方向のいずれにも、角度測定範囲を拡大
し得ることになる。

また、検出用反射光の強さは、立体角、各レン
ズ系３１，３２の口系、レンズ系３１に入射した
平行光線の直径、コンバータ５の拡大率、レンズ
系３１，３２の焦点距離と口径との関係、レンズ
系３１の断面幅、反射鏡３の口径、および反射鏡
３とレンズ系３１との間隔によつて決定される。
そのため、これらの値を適宜に選定することによ
り、あらゆる測定が最適条件によつて行なわれ、
反射鏡３を取付けた被測定物Ａに二方向軸の角度
変化、即ち揺動が生じたときにも、反射光の強さ
（光量）は変化しない。このように、反射光の光
路は、三次元的な角度変化が生じたときにもさえ
ぎられることがないので、反射鏡３に入射した全
ての光線が反射され、反射された光線は確実に第
１のレンズ系２を通過する。そのため、第１のレ
ンズ系２への入射光の光量不足が生ぜず、偏位検
出器４での角度検出が精度よく行なわれることに
なる。なお、反射鏡３が一つの角度平面内で角度
変化をするときに比較して、二方向軸の角度変化
をするときの測定範囲は、係数√２に比例して増
大する。

この考案では、偏位量検出器４の構成を前記第
２図に示すものに限定するものではなく、反射鏡
３の角度に応じて戻つてきた明暗像の位置偏位を
検出できる構成であれば、他の構成のものでもよ
い。

この考案による角度測定器では、少なくとも二
つの第２のレンズ系を具えたコンバータの第１の
レンズ系に取外し自在に取付けたので、反射鏡か
らの反射光の角度偏位量が大きくなつても、反射
光を第２のレンズ系に全て入射させ、第１のレン
ズ系に伝達するので、角度測定範囲を簡易に拡大
または縮小でき、しかも反射鏡の角度偏位量の増
大にともなう第１のレンズ系に入る入射光の光量
減少を防止でき、測定精度の低下を防止できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る角度測定器
の概略構成図、第２図は第１図中の偏位量検出器
の構成図、第３図は第２図中の回路各部の信号波
形図、第４図は第１図中のコンバータの拡大構成
図である。 １……アダプタ、２……第１のレンズ系、３…
…反射鏡、４……偏位量検出器、５……コンバー
タ、１０……ターゲツト、１１……光源、３１，
３２……第２のレンズ系。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 光源に照らされたターゲツトを無限遠点に結像
   させる第１のレンズ系と、 被測定物に取付けられ前記結像を反射する反射
   鏡と、 前記第１のレンズ系の光軸に対する直交方向に
   おける被測定物の角度偏位にともない、前記反射
   鏡で反射される前記結像の角度偏位量を検出する
   偏位量検出器とを備えた角度測定器において、 角度測定範囲の増減を行なうための少なくとも
   二つの第２のレンズ系を具えたコンバータを、前
   記反射鏡からの反射光がこの第２のレンズ系の一
   方のレンズ系に全て入射するように、このコンバ
   ータを前記第１のレンズ系に取外し自在に取付け
   てなる角度測定器。