JPS6281527A

JPS6281527A - 光学式多点計測装置

Info

Publication number: JPS6281527A
Application number: JP22196885A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Imai; 康雅今井; Toshio Fukahori; 敏夫深堀
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1985-10-07
Filing date: 1985-10-07
Publication date: 1987-04-15

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】［産業上の利用分野］本発明は台形プリズムを利用した光スキャナに光学的に
回転角を検出する機能を持たせた光学式多点計測装置に
関する。

［従来の技術１第５図に、台形プリズムを光スキャナとして用いた本出
願人の提案となる光学式多点計測装置（特願昭６０−１
１６４９８号）を示す。

図示する如く、各計測点には入射された光を計測対象物
理５７４に応じて変調するセンサ部１がそれぞれ設けら
れており、センサ部１には二本の送・受光ファイバ２，
２が結合されている。また、計測系は、光源３と受光素
子４を有し、光源３にはこれを駆動する駆動回路５と光
源３からの出射光を伝送する送光ファイバ６とが接続さ
れると共に、受光素子４にはこれに光を入射するための
受光ファイバ７と受光素子４からの信号を処理する信号
処理回路８とが接続されている。レンサ側と計測系側と
の間には、これらを光学的に順次接続するための光スキ
ャナが設けられている。

光スキャナは、台形プリズム９と、台形プリズム９をそ
の光軸（光学的中心軸＞１０のまわりに回転駆動する駆
動モータ１１と、送光ファイバ６゜受光ファイバ７およ
び送・受光ファイバ２の端部にそれぞれ結合されるロッ
ド状の光学レンズ１２゜１３．１４とを有する。光学レ
ンズ１２．１３は、台形プリズム９の一方の側面９ａに
光軸１０に沿って臨ませると共に、光軸１０を中心とす
る円周１５上であって光軸１０に関して対称な１対の位
置にそれぞれ設置される。また、光学レンズ１４は、側
面９ａに対向する台形プリズム９のもう一方の側面９ｂ
に対し光軸１０に沿って臨ませると共に、台形プリズム
９に関し側面９ａ側の円周１５に対して光学的に対応す
る側面９ｂ側の円周１６に、且つ光軸１０に関して対称
な１対の位置に設置される。光学レンズ１４はセンサ部
１と等しい数の複数のベアからなり、これらベアとなる
光学レンズ１４．１４は各センサ部１の二本の送・受光
ファイバ２，２に結合されている。また、光スキャナに
は、台形プリズム９の回転角度を機械的に検出する回転
角検出器１７が設けられている。台形プリズム９は、光
軸１０に対して入射像と出射像との間に鏡映倒立（左右
の位置関係はそのままで上下の位置関係を反転させる）
の関係を生じさせる。

光源３からの出射光は送光ファイバ６を通り光学レンズ
１２により平行光線とされて台形プリズム９の側面９ａ
から入射し、側面９ａの入射点に対し鏡映倒立の関係に
ある側面９ｂの点から出射する。一方、台形プリズム９
は駆動装置１１により光軸１０のまわりに回転駆動され
る。この回転により光学レンズ１２の台形プリズム９の
鏡映倒立の位置に光学レンズ１４・・・のいずれかが位
置すると、側面９ｂからの出射光は、当該光学レンズ１
４よりその送・受光ファイバ２に入射し、送・受光ファ
イバ２を通って計測点のセンサ部１に送られ、センサ部
１で計測対象物理量に応じた変調を受ける。変調光は、
センサ部１に結合されたもう一方の送・受光ファイバ２
に入射しこれに導かれ光学レンズ１４により平行光とさ
れて台形プリズム９の側面９ｂに入射し、側面９ａから
出射する。出射光は光学レンズ１３により集光されて受
光ファイバ７に入射し、受光素子４へと導かれて光電変
換される。光電変換された信号は信号処理回路８に入力
され、この信号に基づぎセンサ部１の物理量が求められ
る。また、回転角検出器１７から台形プリズム９の回転
角度の検出信号が信号処理回路８に入力され、この検出
信号より光源３および受光素子４がどのセンサ部１と接
続されているかがわかる。台形プリズム９が回転すると
、光学レンズ１２．１３は順次他の隣接する光学レンズ
１４．１４のベアに接続され、これにより光源３および
受光素子４と各センサ部１との逐次切換がなされる。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、上記のように台形プリズム９の回転角度を回
転角検出器１７により機械的に検出する方式では、光ス
キャナの角度原点と回転角検出器１７の角度原点とが正
確に対応するように調整する必要があり、その際、要求
される高い精度で調整することが困難である。また、回
転角検出器１７を回転系に組み込むため、回転部分が複
雑で大型となると共に、組立の作業性および長期信頼性
が悪いという欠点がある。

［発明の目的］本発明は以上の従来技術の問題点を解演ずべく創案され
たものであり、本発明の目的は、角度調整が容易で、長
期信頼性が高く、しかも構造簡単な光学式多点計測装置
を提供することにある。

［発明の概要］本発明は、台形プリズムをその先軸のまわりに回転駆動
することにより複数の計測点と計測系とを順次光学的に
接続させて削測を行なう光学式多点計測装置においで、
台形プリズムの一側面に角度検出用の光゛ビームを入射
し、他側面から出射される光ビームを受光するようにし
て、台形プリズムの回転角度を光学的に検出する機能を
持たせたものである。

［実施例］以下に本発明の実施例を添付図面に従って詳述する。

本実施例にあっても、光源３および受光素子４と各セン
サ部１とを台形プリズム９の回転により順次光学的に接
続する構成に関しては上述した第５図の装置と同一であ
り、以下には主として台形プリズム９の回転角度を検出
する機構に関連するところを説明する。

第１図に示すように、側面９ｂ側の光学レンズ１４が配
設される円周１６の内側には光学レンズ１８が設けられ
る。光学レンズ１８は円周１６と同心円の円周１９上に
光軸１０に沿って設けられる。第２図は側面９ｂから光
学レンズ１８側を見た図である。光学レンズ１８には送
光ファイバ２０を介して台形プリズム９の回転角検出用
の光源２１が結合されており、光源２丁には駆動回路２
２が接続されている。一方、側面９ａ側の光学レンズ１
２．１３が配設される円周１５の内側には受光用の光学
レンズ２３が設けられる。光学レンズ２３は、台形プリ
ズム９に関し側面９ｂ側の円周１９に対して光学的に対
応する側面９ａ側の円周２４上に光軸１０に沿って設け
られる。図示例では、光学レンズ１８．２３は互いに台
形プリズム９の鏡映倒立の関係にある。第３図は側面９
ａから光学レンズ２３側を見た図である。光学レンズ２
３には受光ファイバ２５を介して受光素子２６が結合さ
れ、受光素子２６は信号処理回路８に接続されている。

次に作用について述べる。位置検出用の光源２１から出
射された光は、送光ファイバ２０を通り光学レンズ１８
から駆動モータ１１により回転駆動される台形プリズム
９に入射される。光学レンズ１８からの位置基準信号用
の光が光学レンズ２３に入射する台形プリズム９の回転
角度においては、センサ用の光源３からの光は光学レン
ズ１２から光学レンズ１４ａに入射し、更にセンサ部１
からの信号光は光学レンズ１４ｂから光学レンズ１３へ
と伝えられ、受光索子４に到達する。

従って、受光素子２６から信号処理回路８に入力される
受光した旨の信号より、台形プリズム９の光学的走査に
よって現在接続されているセンサ部１を特定することが
できる。一旦、センサ部１を特定できれば、その後、受
光素子４からの信号はとのセンサ部１からのものかを決
定するのは容易である。例えば、駆動モータ１１にステ
ップモータを使用している場合には駆動パルスの個数か
ら、また台形プリズム９を一定速度で連続回転している
場合には台形プリズム９の回転速度および位置基準用の
信号が信号処理回路８に入力されてからの経過時間から
、それぞれ台形プリズム９の角度を算出できるので、ど
のセンサ部１を計測しているのかを決定できる。

このように、受光素子２６が位置基準信号光を受光した
ときに、どのセンサ部１が光源３および受光素子４と光
学的に接続されているかの対応づけは、光学レンズ１２
，１３，１４．１８．２３の位置関係のみに依存する。

このため、本装置組立後における上記センサ部１との対
応づけのための調整は容易である。また使用する部品の
精度を高めた場合には、その調整作業を省略することも
可能である。更に、静止している部品のみの調整で済み
、回転部品を調整する必要がないので、長期的にも回転
角度の検出精度を維持することができる。また、光スキ
ヤナ自身に回転角度を光学的に検出する機能を持たせて
いるので、回転部分に検出手段を組み込む必要がなく、
回転部分の小型・簡素化が図れる。

なお、上記実施例において、側面９ｂ側の円周１６の外
側に、更に第４図に示すように光軸１０を中心とする円
周２７上に小型のロッド形の光学レンズ２８を等間隔に
多数配設し、これら光学レンズ２８に光源２１から光フ
ァイバで光を導くと共に、側面９ａ側の円周２７と対向
する円周上に、受光素子に光ファイバを介して結合され
た受光用の光学レンズを設けるようにすれば、上述した
台形プリズム９の角度１２％信号のみならず、回転した
角度の情報も得ることができる。また、センサ用の光源
３と、角度検出用の光源２１とを１つの光源で共用する
ようにしてもよい。また、光源３と光源２１との光学的
特性を異ならせて、光源２１からの光に対するセンサ用
の受光素子４の感度を低下させ、光源２１からの漏光に
よる検出物理囮の測定誤差を低減させるように構成して
もよい。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような優れた効果を発揮する。

（１）　　光スキャナとして用いられている台形プリズ
ムを利用して光学的に回転角度を検出しているため、回
転角検出系が固定側にあり、装置組立後であっても容易
に光スキャナと回転角検出系との基準角度の調整ができ
る。

■　更に、回転角検出系が固定側にあり回転部分に組み
込まなくてよいので、回転部分の小型・簡素化が図、れ
ると共に、装置の組立性や長期信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学式多点計測装置の一実施例を
示す構成図、第２図、第３図は同装置の台形プリズムの
左側側面、右側側面に臨む光学レンズ系をそれぞれ示す
正面図、第４図は本発明の他の実施例における光学レン
ズ系を示す正面図、第５図は従来の光学式多点計測装置
を示す構成図である。図中、１はセンナ部、２は送・受光ファイバ、３は光源
、４は受光素子、５は駆動回路、６は送光ファイバ、７
は受光ファイバ、８は信号処理回路、９は台形プリズム
、１０は光軸、１１は駆動モータ、１２．１３．１４は
光学レンズ、１５゜１６は円周、１７は回転角検出器、
１８．２３゜２８は光学レンズ、１９．２４．２７は円
周、２０は送光ファイバ、２１は光源、２２は駆動回路
、２５は受光ファイバ、２６は受光素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

台形プリズムをその光軸のまわりに回転駆動することに
より複数の計測点と計測系とを順次光学的に接続させて
計測を行なう光学式多点計測装置において、上記台形プ
リズムの一側面に光学的に臨ませて設けられた光源と、
光源から上記一側面に入射され台形プリズムの回転によ
り一側面に対向する台形プリズムの他側面から出射され
回転走査される出射光が描く円筒面上にこれを受光すべ
く光学的に臨ませて設けられた受光素子と、受光素子か
らの信号に基づき台形プリズムの回転角度を求める信号
処理回路とを備えたことを特徴とする光学式多点計測装
置。