JPS626109A - 微小変位測定装置 - Google Patents
微小変位測定装置Info
- Publication number
- JPS626109A JPS626109A JP14517185A JP14517185A JPS626109A JP S626109 A JPS626109 A JP S626109A JP 14517185 A JP14517185 A JP 14517185A JP 14517185 A JP14517185 A JP 14517185A JP S626109 A JPS626109 A JP S626109A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass plate
- reflected light
- light
- half mirror
- minute
- Prior art date
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- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は微小角度を持って対向配置された２枚の平行面
ガラス板の微小角度変化を、光の干渉を利用して検出す
る微小変位測定装置に関する。
ガラス板の微小角度変化を、光の干渉を利用して検出す
る微小変位測定装置に関する。
〈従来技術〉
干渉性の回折光の干渉縞を利用してスケールの移動距離
を測定するとともに、ハーフミラ−での反射による光の
位相遅れを利用してスケールの移動方向をもとめる物体
の微小移動量測定装置は、出願人の提案になる特願昭５
８−３９９５１号「光学式スケール読み取り装置」等で
知られている。
を測定するとともに、ハーフミラ−での反射による光の
位相遅れを利用してスケールの移動方向をもとめる物体
の微小移動量測定装置は、出願人の提案になる特願昭５
８−３９９５１号「光学式スケール読み取り装置」等で
知られている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
このようなスケール読み取り方式は、スケールがガラス
で構成されているので周囲の温度変化の彰胃を受けて誤
差が生じやすく、また光学要素の数が多く構成が？１１
！雑であり、調整も煩雑である。
で構成されているので周囲の温度変化の彰胃を受けて誤
差が生じやすく、また光学要素の数が多く構成が？１１
！雑であり、調整も煩雑である。
４□、よ、。＄、アア１５、。□、ヶい １微小変
位測定装置の提供を目的とする。
位測定装置の提供を目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
本発明の構成上の特徴は、第１平行面ガラス板と、この
ガラス板に微仕様距離を隔てて対向配置された第２平行
面ガラス板と、これら両ガラス板の対向角度を入力信号
に基づいて微小変化させる手段と、上記第１ガラス板に
直交し上記第２ガラス板を通過する平行光線を照射する
光源手段と、上記第１．第２ガラス板よりの反射光を分
離するハーフミラー手段と、上記反射光における干渉縞
のＩｌａ線間の間隔変化を検出する間隔測定手段とを具
備せしめた点にある。
ガラス板に微仕様距離を隔てて対向配置された第２平行
面ガラス板と、これら両ガラス板の対向角度を入力信号
に基づいて微小変化させる手段と、上記第１ガラス板に
直交し上記第２ガラス板を通過する平行光線を照射する
光源手段と、上記第１．第２ガラス板よりの反射光を分
離するハーフミラー手段と、上記反射光における干渉縞
のＩｌａ線間の間隔変化を検出する間隔測定手段とを具
備せしめた点にある。
〈実施例〉
第１図により本発明の一実施例を説明する。この実施例
は本発明を応用した力測定装置である。
は本発明を応用した力測定装置である。
１は落射照明用単光源ナトリウムランプであり、出力ビ
ームＢはレンズ２により収束され、平行ビームＢ、とな
る。１１はこのビームの途中に設けられたハーフミラ−
で、透過光対反射光が等しく全光量の１／２の８＋ −
が通過してｍ１ガラス板面４０１は微小角度θを有し内
向配置されており、従ってビームＢ＋”はこの第２ガラ
ス板４を通過して第１ガラス板３に照射され、その上面
３０１で反射するするとともに第２ガラス板４の下面４
０１でも反射する。Ｂ２は３０１よりの反射ビーム、Ｂ
３は４０１よりの反射ビームを示す。
ームＢはレンズ２により収束され、平行ビームＢ、とな
る。１１はこのビームの途中に設けられたハーフミラ−
で、透過光対反射光が等しく全光量の１／２の８＋ −
が通過してｍ１ガラス板面４０１は微小角度θを有し内
向配置されており、従ってビームＢ＋”はこの第２ガラ
ス板４を通過して第１ガラス板３に照射され、その上面
３０１で反射するするとともに第２ガラス板４の下面４
０１でも反射する。Ｂ２は３０１よりの反射ビーム、Ｂ
３は４０１よりの反射ビームを示す。
第１．第２ガラス板３．４は、上下面が正確に平行であ
り、精密に研磨されているものものを使用する。これら
ガラス板の左端部は適当なヒンジ機構５により結合され
ており、第２ガラス板４は５０１を支点にして第１ガラ
ス板３に対してその対向角度θを微小変化させる事が出
来る。
り、精密に研磨されているものものを使用する。これら
ガラス板の左端部は適当なヒンジ機構５により結合され
ており、第２ガラス板４は５０１を支点にして第１ガラ
ス板３に対してその対向角度θを微小変化させる事が出
来る。
６は第２ガラス板４の右端に固定された逆り型フックで
あり、第１ガラス板３との間に形成されたネジ手段７に
より微小な対向角度θを調節し、３．４＠に簿い空気層
が形成されるようにする。
あり、第１ガラス板３との間に形成されたネジ手段７に
より微小な対向角度θを調節し、３．４＠に簿い空気層
が形成されるようにする。
８はフックとガラス板３との間に取付けられた、バネ定
数が既知のバネ、Ｆはフック６の上面６０１に印加され
る被測定力でありψバネの反発力と平衡する位置に第２
ガラス板４を回転変位せしめ、対向角度θを微小変化さ
せる。
数が既知のバネ、Ｆはフック６の上面６０１に印加され
る被測定力でありψバネの反発力と平衡する位置に第２
ガラス板４を回転変位せしめ、対向角度θを微小変化さ
せる。
第１ガラス板３の上面３０１よりの反射光８２とガラス
板４の下面４０１よりの反射光Ｂコは相互に干渉し、干
渉光Ｂ４はハーフミラ−１１で反射してイメージセンサ
９（入力され、干渉縞が枯―される。イメージセンサ９
よりの出力はモニタースコープ等の測定手段１０に導か
れ、干渉縞が画面に表示されるとともに干渉縞の暗線間
の距離変化が測定される。
板４の下面４０１よりの反射光Ｂコは相互に干渉し、干
渉光Ｂ４はハーフミラ−１１で反射してイメージセンサ
９（入力され、干渉縞が枯―される。イメージセンサ９
よりの出力はモニタースコープ等の測定手段１０に導か
れ、干渉縞が画面に表示されるとともに干渉縞の暗線間
の距離変化が測定される。
第２図により本発明の一動作原理を説明する。
第１．第２ガラス板３と４の間隙は右に行く程厚くなっ
ており、３０１における反射波は屈折率が大より小への
反射のために位相がπだけずれるので、２つの反射光の
光路差が半波長の偶数値、又は奇数倍になったりして強
めあい弱めあいが交互に発生して干渉縞が生じる。干渉
縞の暗い翰の間隔はビームの波長とθの関数であるから
間隔変化を知ることによりθの変化を検出する事が出来
る。
ており、３０１における反射波は屈折率が大より小への
反射のために位相がπだけずれるので、２つの反射光の
光路差が半波長の偶数値、又は奇数倍になったりして強
めあい弱めあいが交互に発生して干渉縞が生じる。干渉
縞の暗い翰の間隔はビームの波長とθの関数であるから
間隔変化を知ることによりθの変化を検出する事が出来
る。
今暗梓間の距離をａとし、左側暗線の第１．第２ガラス
板３．４間のギャップをｄｌ、右側＠線のギャップをｄ
２とするとき、 ２ｄｌ ＝ｍλ （１）２ｄ２
−（ｍ＋１）λ （２）が成立する。個
々でλは波長、ｍは整数である。
板３．４間のギャップをｄｌ、右側＠線のギャップをｄ
２とするとき、 ２ｄｌ ＝ｍλ （１）２ｄ２
−（ｍ＋１）λ （２）が成立する。個
々でλは波長、ｍは整数である。
このとき、対向角度θは次の式で表すことが出来る。
ｔａｎθ−（ｄａ−ｄｌ）／ａ−λ／２ａ （３）
ここで第３図に示すようにフック６の上面６゜１に力Δ
Ｆが矢印方向に印加された場合、バネ８はフックの法則
に従ってΔＸだけ縮み、θはΔθだけ小さくなる。この
ときの暗線間隔をａ′とすれば、（３）式と同様に ｔａｎ （θ＋Δθ）−２／２ａ’ （４）
が成立する。
ここで第３図に示すようにフック６の上面６゜１に力Δ
Ｆが矢印方向に印加された場合、バネ８はフックの法則
に従ってΔＸだけ縮み、θはΔθだけ小さくなる。この
ときの暗線間隔をａ′とすれば、（３）式と同様に ｔａｎ （θ＋Δθ）−２／２ａ’ （４）
が成立する。
（４）式の左辺を変形しｔａｎΔθをもとめ、ｔａｎθ
の値を（３）式を代入してΔθを計算すると、 Δθ−ｔａｎ’２λ（ａ−ａ′）／（４ａａ’＋λり）
（５）支点５０
１よりガラス板４の右端までの距離をｌとすると、！）
ΔＸであるから、ΔＸを直線と見なすと、 Δｘ＝１−２４ （ａ′−ａ＞／２ａａ′ （６）
であられされる。
の値を（３）式を代入してΔθを計算すると、 Δθ−ｔａｎ’２λ（ａ−ａ′）／（４ａａ’＋λり）
（５）支点５０
１よりガラス板４の右端までの距離をｌとすると、！）
ΔＸであるから、ΔＸを直線と見なすと、 Δｘ＝１−２４ （ａ′−ａ＞／２ａａ′ （６）
であられされる。
なお、変位Δ×を与えた力ΔＦは、フックの法則よりバ
ネ８の弾性（１敗をｋとすればΔＸが弾性限界内であれ
ば、 ΔＦ−−にΔＸ −−ｋｉλ（ａ−−ａ）／２ａａ−（７）ここで、λ−
０，６μｒｇ 、 １−１０ ｃ＋ｇ 、 ａ −１，
００ａｍ 、 ａ ′−１，０５ｍｓ であったと
すると、（６）式よりΔｘ−１，４μ■の変位量をもと
める事が出来る。
ネ８の弾性（１敗をｋとすればΔＸが弾性限界内であれ
ば、 ΔＦ−−にΔＸ −−ｋｉλ（ａ−−ａ）／２ａａ−（７）ここで、λ−
０，６μｒｇ 、 １−１０ ｃ＋ｇ 、 ａ −１，
００ａｍ 、 ａ ′−１，０５ｍｓ であったと
すると、（６）式よりΔｘ−１，４μ■の変位量をもと
める事が出来る。
また、８としてに＝１０− のバネを用いたとすると（
７）式よりΔＦ −’ １，４ ｄｙｎ の力を検出
する事が出来る。
７）式よりΔＦ −’ １，４ ｄｙｎ の力を検出
する事が出来る。
間隔測定手段１０はモニタースコープ等の目視手段でも
良いが、マイクロコンピュータ−等を利用した演算手段
で間隔を自動測定し、（６）式や（７）式を演算する手
段と組合せたＭｌ［とするこしも出来る。
良いが、マイクロコンピュータ−等を利用した演算手段
で間隔を自動測定し、（６）式や（７）式を演算する手
段と組合せたＭｌ［とするこしも出来る。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、光学的手段を用
いて干渉縞の暗線間距離から微小角度変化量を検出して
いるので、簡単な装置により温度変化の影響をうけるこ
となく、高精度の測定を実現することが出来る。また光
源の波長λや！の値を変えｐ事によって測定精度を変更
する事が容易である。
いて干渉縞の暗線間距離から微小角度変化量を検出して
いるので、簡単な装置により温度変化の影響をうけるこ
となく、高精度の測定を実現することが出来る。また光
源の波長λや！の値を変えｐ事によって測定精度を変更
する事が容易である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の詳細な説明図、第３図は実施例の動作説明図である
。
明の詳細な説明図、第３図は実施例の動作説明図である
。
Claims (1)
- 第１平行面ガラス板と、このガラス板に微小距離を隔て
て対向配置された第２平行面ガラス板と、これら両ガラ
ス板の対向角度を入力信号に基づいて微小変化させる手
段と、上記第１ガラス板に直交し上記第２ガラス板を通
過する平行光線を照射する光源手段と、上記第１、第２
ガラス板よりの反射光を分離するハーフミラー手段と、
上記反射光における干渉縞の暗線間の間隔変化を検出す
る間隔測定手段とを具備した微小変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14517185A JPS626109A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 微小変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14517185A JPS626109A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 微小変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS626109A true JPS626109A (ja) | 1987-01-13 |
Family
ID=15379074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14517185A Pending JPS626109A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 微小変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS626109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461197B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2004-12-13 | (주)세기엔지니어링 | 광섬유 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 장치 |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14517185A patent/JPS626109A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461197B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2004-12-13 | (주)세기엔지니어링 | 광섬유 변위 측정 센서 및 이를 이용한 변위 측정 장치 |
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