JPS6267410A - 変位変換器 - Google Patents
変位変換器Info
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- JPS6267410A JPS6267410A JP20796885A JP20796885A JPS6267410A JP S6267410 A JPS6267410 A JP S6267410A JP 20796885 A JP20796885 A JP 20796885A JP 20796885 A JP20796885 A JP 20796885A JP S6267410 A JPS6267410 A JP S6267410A
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- Japan
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- acousto
- light
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- optical element
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、分解能の高い光学式変位変換器に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
従来の光学式変位変換器は光の明暗を出すための基準器
として、金属板、金属１１躾１回折格子などを採用し、
明暗の移動から変位計測を行ってきた（［知りたい測定
の自動化」ジャパンマシニスト社、１９７１）。
として、金属板、金属１１躾１回折格子などを採用し、
明暗の移動から変位計測を行ってきた（［知りたい測定
の自動化」ジャパンマシニスト社、１９７１）。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このような基準格子はエツチングや機械
加工により製作するため、分解能の問題や、一度作り一
ヒげたものの変更が不可能という欠点がある。
加工により製作するため、分解能の問題や、一度作り一
ヒげたものの変更が不可能という欠点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたちので
、分解能が優れ、格子ピッチの任意の書換えが可能な光
学式変位変換器を実現することを目的とする。
、分解能が優れ、格子ピッチの任意の書換えが可能な光
学式変位変換器を実現することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明の変位変換器は可干渉光源と、この光源の光を回
折する音響光学素子と、この音響光学素子を励振する信
号源と、前記音響光学素子から出力された異なる次数の
回折光同志の干渉光を検出する光検出器と、この光検出
器の出力と前記信号源出力との周波数の差を積算する積
算手段とを有し、前記音響光学素子と前記光検出器との
間の相対変位を測定することを特徴とする。
折する音響光学素子と、この音響光学素子を励振する信
号源と、前記音響光学素子から出力された異なる次数の
回折光同志の干渉光を検出する光検出器と、この光検出
器の出力と前記信号源出力との周波数の差を積算する積
算手段とを有し、前記音響光学素子と前記光検出器との
間の相対変位を測定することを特徴とする。
（作用）
上記のような構成の装置によれば、音響光学素子におい
て超音波の伝搬により生じる媒質の屈折率の周期的な変
動を回折格子として、媒質と光検出器の間の相対的な変
位を測定できる。
て超音波の伝搬により生じる媒質の屈折率の周期的な変
動を回折格子として、媒質と光検出器の間の相対的な変
位を測定できる。
〈実施例）
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
ＩＮ図は本発明に係わる変位変換器の一実施例を示す構
成説明図である。１は検出部、１１はレーザからなる可
干渉光源、１２はこのレーザ光源の出力光を集光させる
レンズ、２は音響光学素子、２１はこの音響光学素子２
の一端に設けられたトランスジューナ、２２は前記音響
光学索子２の媒質、２３は前記音響光学素子２の他端に
設けられた吸音材、３は前記音響光学素子２を高周波で
励振する信号源、１３は前記レンズ１２の出力光が前記
媒質２２を通る除重じた回折光の内不要のものを除去す
る絞り、１４はこの較り１３を通過した複数の回折光を
干渉させるための集光レンズ、１５はこの干渉光を検出
する光検出器、１６はこの光検出器１５の出力を増幅す
るアンプ、４はこのアンプ１６の出力をそのｕｐカウン
ト入力とし前記信号源３の出力をそのｄｏｗｎカウント
入力とする可逆カウンタで積算手段を構成するもの、５
はこの可逆カウンタ４の出力をスケーリングするスケー
ラ、６はこのスケーラ５の出力が接＃１する表示部であ
る。超音波媒体２２としては、ｐｂＭＯＯ４（モリブデ
ン１ｍ＞、ＴｅＯ２（二酸化テルル）、ＬｉＮｂＯ５（
ニオブ酸リチウム）。
成説明図である。１は検出部、１１はレーザからなる可
干渉光源、１２はこのレーザ光源の出力光を集光させる
レンズ、２は音響光学素子、２１はこの音響光学素子２
の一端に設けられたトランスジューナ、２２は前記音響
光学索子２の媒質、２３は前記音響光学素子２の他端に
設けられた吸音材、３は前記音響光学素子２を高周波で
励振する信号源、１３は前記レンズ１２の出力光が前記
媒質２２を通る除重じた回折光の内不要のものを除去す
る絞り、１４はこの較り１３を通過した複数の回折光を
干渉させるための集光レンズ、１５はこの干渉光を検出
する光検出器、１６はこの光検出器１５の出力を増幅す
るアンプ、４はこのアンプ１６の出力をそのｕｐカウン
ト入力とし前記信号源３の出力をそのｄｏｗｎカウント
入力とする可逆カウンタで積算手段を構成するもの、５
はこの可逆カウンタ４の出力をスケーリングするスケー
ラ、６はこのスケーラ５の出力が接＃１する表示部であ
る。超音波媒体２２としては、ｐｂＭＯＯ４（モリブデ
ン１ｍ＞、ＴｅＯ２（二酸化テルル）、ＬｉＮｂＯ５（
ニオブ酸リチウム）。
テルルライトガラス、！ｒ！フリントガラス、石英等を
用いることができる。
用いることができる。
このような構成の装置の動作を以下に説明する。
音響光学素子２が信号Ｒ３によりトランジュー丈２１を
介して励振されると、超音波（進行波）により媒質２２
には屈折率の周期的な変動（進行波）が生じる。レーザ
光１１１からの可干渉光がレンズ１２で集光あるいは平
行光に゛されビームとなって音響光学素子２に入射する
と、前述の屈折率の周期的な変動により回折光が生じる
。このときの回折光の強度は、Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈ回
折（ＩＱ ｐＩｕｓ ＥＪ１９８５年２月、ｐ８６
〜９２）の場合、次式で表される。
介して励振されると、超音波（進行波）により媒質２２
には屈折率の周期的な変動（進行波）が生じる。レーザ
光１１１からの可干渉光がレンズ１２で集光あるいは平
行光に゛されビームとなって音響光学素子２に入射する
と、前述の屈折率の周期的な変動により回折光が生じる
。このときの回折光の強度は、Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈ回
折（ＩＱ ｐＩｕｓ ＥＪ１９８５年２月、ｐ８６
〜９２）の場合、次式で表される。
ｓｉｎθｍ−ｍλ／ｄ −（１）ｄ−２
πＶ／Δω ・・・（２）ｅＴｌｌ−Ａｍ ｃ
ｏｓ （（（ＩＩり０ ＋ｍΔω）ｔ＋５１りｒｎ＋ｍ
−２＊ｘ／ｄ） ”・（３）ただし、 θｍ：ｍｍ：ｍ次回偏光角 ■：ｌＩ％を質２の音速 ｄ：超音波の波長 Δω：超音波の周波数 ｅＱ：ｍ次回偏光の電界の強さ Ａｍ：ｍ次回偏光の電界の振幅 ω０：レーザビームの角周波数 Ｘ：音響光学素子と検出部との間の相対的変位 ｍ：次数を表す整数（０，±１．±２・・・）λ：レー
ザビームの波長 Ｐｍ：変位Ｏの時のｍ次回偏光の電界の位相 これら複数の回折光のうち０次と１次の回折光のみが絞
り１３を通過し、レンズ１４を介してフォトダイオード
１５上で両回偏光が干渉する。この干渉光の強さｅｐは
０次と１次の回折光が同一の強さであるとすると、（３
〉式から ｅｐ −ｅｏ ＋８＋ −ＡＣＯ９（（ω０＋Δω／２＞ｔ＋（Ｐ＋＋（Ｐｏ
）／２）ｃｏｓ （Δωｔ／２＋−（９’、−Ｐｏ）／
２＋πｘ／ｄｌ ・・・（４） となる。フォトダイオード１５で検出される光強度Ｅは
（４）式の自乗に比例し、（４）式の第１項は周波数が
高いのでフォトダイオード１５で検出されないので、 Ｅ” （１＋ｃｏＳ（Δωｔ＋２πｘ／ｄ＋５ｏ＋ −
９５ｏ）） ・・・（５）
となる（ヘテロダイン検波）。（５）式において相対変
位の速度を■とするとｘ−Ｖｔなので、Ｅｏｃ ［１＋
ｃｏｓ （（Δω＋２πＶ／ｄ）ｔ＋９’ＩＦＯ）］
・・・（６）となる。リバーシ
ブルカウンタ４において、フォトダイオード１５の出力
周波数と信号ｍ３の励振周波数との差を積算することに
より、次のように変位Ｘを得ることができる。
πＶ／Δω ・・・（２）ｅＴｌｌ−Ａｍ ｃ
ｏｓ （（（ＩＩり０ ＋ｍΔω）ｔ＋５１りｒｎ＋ｍ
−２＊ｘ／ｄ） ”・（３）ただし、 θｍ：ｍｍ：ｍ次回偏光角 ■：ｌＩ％を質２の音速 ｄ：超音波の波長 Δω：超音波の周波数 ｅＱ：ｍ次回偏光の電界の強さ Ａｍ：ｍ次回偏光の電界の振幅 ω０：レーザビームの角周波数 Ｘ：音響光学素子と検出部との間の相対的変位 ｍ：次数を表す整数（０，±１．±２・・・）λ：レー
ザビームの波長 Ｐｍ：変位Ｏの時のｍ次回偏光の電界の位相 これら複数の回折光のうち０次と１次の回折光のみが絞
り１３を通過し、レンズ１４を介してフォトダイオード
１５上で両回偏光が干渉する。この干渉光の強さｅｐは
０次と１次の回折光が同一の強さであるとすると、（３
〉式から ｅｐ −ｅｏ ＋８＋ −ＡＣＯ９（（ω０＋Δω／２＞ｔ＋（Ｐ＋＋（Ｐｏ
）／２）ｃｏｓ （Δωｔ／２＋−（９’、−Ｐｏ）／
２＋πｘ／ｄｌ ・・・（４） となる。フォトダイオード１５で検出される光強度Ｅは
（４）式の自乗に比例し、（４）式の第１項は周波数が
高いのでフォトダイオード１５で検出されないので、 Ｅ” （１＋ｃｏＳ（Δωｔ＋２πｘ／ｄ＋５ｏ＋ −
９５ｏ）） ・・・（５）
となる（ヘテロダイン検波）。（５）式において相対変
位の速度を■とするとｘ−Ｖｔなので、Ｅｏｃ ［１＋
ｃｏｓ （（Δω＋２πＶ／ｄ）ｔ＋９’ＩＦＯ）］
・・・（６）となる。リバーシ
ブルカウンタ４において、フォトダイオード１５の出力
周波数と信号ｍ３の励振周波数との差を積算することに
より、次のように変位Ｘを得ることができる。
（ｄ／２π）、４’（（Δω＋２πＶ／ｄ ）−Δω）
ｄ ｔ ＝ 、（Ｖ ｄ ｔ −Ｘ
・（７）リバーシブルカウンタ４の出力はスケーラ５で
スケーリングされた後表示部６に出力される。
ｄ ｔ ＝ 、（Ｖ ｄ ｔ −Ｘ
・（７）リバーシブルカウンタ４の出力はスケーラ５で
スケーリングされた後表示部６に出力される。
上記のような構成の変位変換器において、例えば超音波
媒体の駆動周波数を１００ＭＨｚとすれば格子ピッチは
数十μｍとなり、さらに１μｍ以下とすることもできる
高い分解能を有する変位計を実現できる。
媒体の駆動周波数を１００ＭＨｚとすれば格子ピッチは
数十μｍとなり、さらに１μｍ以下とすることもできる
高い分解能を有する変位計を実現できる。
また格子は超音波により形成されているので任意に書換
えることができる。したがって測定対象に合せて分解能
を変えることもできる。
えることができる。したがって測定対象に合せて分解能
を変えることもできる。
なお上記の実施例ではＲａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折を用い
ているが、これに限らずＢｒａＱＱ回折を利用してもよ
い。
ているが、これに限らずＢｒａＱＱ回折を利用してもよ
い。
また上記の実施例では０次と１次の回折光を干渉させて
いるが、これに限定する必要はなく、例えば感度は変る
が、１次と一１次の回折光を利用してもよい。
いるが、これに限定する必要はなく、例えば感度は変る
が、１次と一１次の回折光を利用してもよい。
また上記の実施例において、２本づつの回折光を２組干
渉させ、ヘテロダイン検波して得られる各周波数（両者
の周波数が異なる場合は分周また逓倍して同一にする）
の差を積算・スケーリングすることにより、感度を向上
させるとともに（キャンセル効果等で）特性を改善する
ことができる。
渉させ、ヘテロダイン検波して得られる各周波数（両者
の周波数が異なる場合は分周また逓倍して同一にする）
の差を積算・スケーリングすることにより、感度を向上
させるとともに（キャンセル効果等で）特性を改善する
ことができる。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、分解能が優れ、格子
の任意の書換えが可能な光学式変位変換器を簡単な構成
で実現することができる。
の任意の書換えが可能な光学式変位変換器を簡単な構成
で実現することができる。
第１図は本発明に係る変位変換器の一実施例を示す構成
説明図である。 ２・・・音饗光学素子、３・・・信号源、４・・・積算
手段、１１・・・可干渉光源、１５・・・光検出器、Ｘ
・・・相対変位。
説明図である。 ２・・・音饗光学素子、３・・・信号源、４・・・積算
手段、１１・・・可干渉光源、１５・・・光検出器、Ｘ
・・・相対変位。
Claims (2)
- （１）可干渉光源と、この光源の光を回折する音響光学
素子と、この音響光学素子を励振する信号源と、前記音
響光学素子から出力された異なる次数の回折光同志の干
渉光を検出する光検出器と、この光検出器の出力と前記
信号源出力との周波数の差を積算する積算手段とを有し
、前記音響光学素子と前記光検出器との間の相対変位を
測定することを特徴とする変位変換器。 - （２）積算手段が光検出器の出力に関連する出力をその
一方の入力とし信号源出力をその他方の入力とする可逆
計数器からなる特許請求の範囲第１項記載の変位変換器
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20796885A JPS6267410A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 変位変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20796885A JPS6267410A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 変位変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6267410A true JPS6267410A (ja) | 1987-03-27 |
| JPH0444212B2 JPH0444212B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=16548497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20796885A Granted JPS6267410A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 変位変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6267410A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012023055A (ja) * | 2005-05-23 | 2012-02-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | 高輝度放電ランプ |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP20796885A patent/JPS6267410A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012023055A (ja) * | 2005-05-23 | 2012-02-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | 高輝度放電ランプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0444212B2 (ja) | 1992-07-21 |
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