JPH05126533A - 長さの光学測定装置 - Google Patents
長さの光学測定装置Info
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- JPH05126533A JPH05126533A JP17493091A JP17493091A JPH05126533A JP H05126533 A JPH05126533 A JP H05126533A JP 17493091 A JP17493091 A JP 17493091A JP 17493091 A JP17493091 A JP 17493091A JP H05126533 A JPH05126533 A JP H05126533A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02049—Interferometers characterised by particular mechanical design details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02075—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration of particular errors
- G01B9/02078—Caused by ambiguity
- G01B9/02079—Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサと移動可能な測定リフレクタとの間の
長さを光学的に測定する装置を提供することである。 【構成】 センサ１は、球面レンズ３と、該球面レンズ
の一方の部分透明鏡の後方に配設されておりかつ光を前
記部分透明鏡を介して前記球面レンズに投射するレーザ
２と、前記球面レンズから射出された光を捕捉しかつ相
応の電気信号に変換する第１のホト検出器５とを有し、
移動可能な測定リフレクタ９は、前記レーザとは反対の
側に配設されておりかつそこから射出される光を捕捉し
かつ球面レンズに反射し、かつ前記部分透明鏡間の間隔
は、それらの間に定在波が形成されるように選定されて
おり、第１のホト検出器５は、前記球面レンズ３に隣接
して配設されておりかつ光軸８に対して角度をもって前
記球面レンズ３から射出される光を捕捉する、センサと
測定リフレクタ間の長さ光学測定装置である。
長さを光学的に測定する装置を提供することである。 【構成】 センサ１は、球面レンズ３と、該球面レンズ
の一方の部分透明鏡の後方に配設されておりかつ光を前
記部分透明鏡を介して前記球面レンズに投射するレーザ
２と、前記球面レンズから射出された光を捕捉しかつ相
応の電気信号に変換する第１のホト検出器５とを有し、
移動可能な測定リフレクタ９は、前記レーザとは反対の
側に配設されておりかつそこから射出される光を捕捉し
かつ球面レンズに反射し、かつ前記部分透明鏡間の間隔
は、それらの間に定在波が形成されるように選定されて
おり、第１のホト検出器５は、前記球面レンズ３に隣接
して配設されておりかつ光軸８に対して角度をもって前
記球面レンズ３から射出される光を捕捉する、センサと
測定リフレクタ間の長さ光学測定装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
記載の形式の、センサと移動可能な測定リフレクタとの
間の長さを光学的に測定する装置に関する。
記載の形式の、センサと移動可能な測定リフレクタとの
間の長さを光学的に測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】西独国特許出願公開第３６１２２２１号
公報から、単色レーザビーム源と、光学的な複屈折およ
び反射素子と、光伝送体であってかつその平行な端面に
部分的に透明かつ光電能動層を備えている走査エタロン
とから成る、上記形式の装置が公知である。すなわち端
面は、部分透明鏡と同時にホトダイオードを形成する。
走査エタロンの端面間の間隔は、レーザビーム源の波長
との関係において、定在波が生じるように選定されてい
る。測定リフレクタからの反射光は、走査エタロン中の
定在波に重畳されかつこれら両方の波の和ないし差が光
電能動層によって検出される。測定リフレクタの間隔が
変化すると、光電能動層における光、ひいては該能動層
から送出される電圧が変化し、それがセンサと測定リフ
レクタとの間の長さ変化に対する尺度である。
公報から、単色レーザビーム源と、光学的な複屈折およ
び反射素子と、光伝送体であってかつその平行な端面に
部分的に透明かつ光電能動層を備えている走査エタロン
とから成る、上記形式の装置が公知である。すなわち端
面は、部分透明鏡と同時にホトダイオードを形成する。
走査エタロンの端面間の間隔は、レーザビーム源の波長
との関係において、定在波が生じるように選定されてい
る。測定リフレクタからの反射光は、走査エタロン中の
定在波に重畳されかつこれら両方の波の和ないし差が光
電能動層によって検出される。測定リフレクタの間隔が
変化すると、光電能動層における光、ひいては該能動層
から送出される電圧が変化し、それがセンサと測定リフ
レクタとの間の長さ変化に対する尺度である。
【０００３】この公知の装置は、部分透明鏡上に光電能
動層を配設するために比較的コスト高である。更にこの
装置は、上述の範囲では、センサと測定リフレクタとの
間の間隔の変化の方向を測定することはできない。
動層を配設するために比較的コスト高である。更にこの
装置は、上述の範囲では、センサと測定リフレクタとの
間の間隔の変化の方向を測定することはできない。
【０００４】IEEE Journal of Quantum Electronics, V
ol.QE-18, Nr.10, １９８２年１０月、第１６４７−１
６５２頁、から、干渉計において、９０°位相がずれて
おりかつ測定値に依存している交流電圧を形成して、測
定値の変化の際生じる輝度の変化を可逆計数することが
公知である。この目的のために、ダイオードレーザの電
流源が周波数によって変調される。これにより変調周波
数を用いた干渉計の出力ホトダイオードにおける光も変
化する。ホトダイオードの出力交流電圧は一方において
変調周波数によって位相に依存して復調されかつ一方に
おいて２倍の変調周波数によって位相に依存して復調さ
れる。このようにして、相互に９０°だけずれた、２つ
の出力電圧が生じ、これにより、干渉計の内部または外
部における光路変化に依存する周波数を正方向／逆方向
に可逆計数することが可能になる。このようにして変調
周波数は測定周波数に対する搬送周波数として作用す
る。しかし干渉計の使用により著しくコスト高になる。
というのは、光導波体の結合箇所、ビームスプリッター
およびビーム結合器、移相器、変調器等のような比較的
複雑な構成部品が必要であるからである。数多くの光学
部品のため、この種の干渉計の小型化は制限されてい
る。
ol.QE-18, Nr.10, １９８２年１０月、第１６４７−１
６５２頁、から、干渉計において、９０°位相がずれて
おりかつ測定値に依存している交流電圧を形成して、測
定値の変化の際生じる輝度の変化を可逆計数することが
公知である。この目的のために、ダイオードレーザの電
流源が周波数によって変調される。これにより変調周波
数を用いた干渉計の出力ホトダイオードにおける光も変
化する。ホトダイオードの出力交流電圧は一方において
変調周波数によって位相に依存して復調されかつ一方に
おいて２倍の変調周波数によって位相に依存して復調さ
れる。このようにして、相互に９０°だけずれた、２つ
の出力電圧が生じ、これにより、干渉計の内部または外
部における光路変化に依存する周波数を正方向／逆方向
に可逆計数することが可能になる。このようにして変調
周波数は測定周波数に対する搬送周波数として作用す
る。しかし干渉計の使用により著しくコスト高になる。
というのは、光導波体の結合箇所、ビームスプリッター
およびビーム結合器、移相器、変調器等のような比較的
複雑な構成部品が必要であるからである。数多くの光学
部品のため、この種の干渉計の小型化は制限されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、非常
に簡単な構造であって、しかも非常に小さく製造され
る、センサと移動可能な測定リフレクタとの間の長さの
光学測定装置を提供することである。
に簡単な構造であって、しかも非常に小さく製造され
る、センサと移動可能な測定リフレクタとの間の長さの
光学測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、請求項
１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
【０００７】本発明の基本思想は、定在波の発生のため
に必要な反射面をもはや平行な平面としではなくて、非
常に簡単かつ正確に製造される球面レンズの外面として
形成することにある。しかも球面レンズの使用により同
時に、次のような大きな利点が得られる。すなわち定在
波と測定リフレクタから反射する波との間の干渉光は干
渉区間の終端面、従って測定リフレクタから反射する光
の光路においてもはや検出する必要がなく、むしろ球面
レンズの表面またはその近傍における任意の箇所におい
て検出することができる。すなわち定在波と測定リフレ
クタから反射する波との重畳によって、球面レンズのガ
ラスと空気との境界層における球面レンズへの多重反射
によって干渉パターンが生じ、この干渉パターンは、測
定リフレクタの移動の際、レーザから球面レンズを通っ
て走行する光に対して平行に延在する直径平面において
球面レンズの表面に沿って移動する。本発明によれば、
球面レンズの表面にないしその近傍においてホト検出器
が設けられているので、測定検出器は干渉パターンの通
過走行の際測定リフレクタの間隔に変化があると交番電
圧を送出し、その交番数が移動可能な測定リフレクタが
通過走行した区間に対する尺度である。
に必要な反射面をもはや平行な平面としではなくて、非
常に簡単かつ正確に製造される球面レンズの外面として
形成することにある。しかも球面レンズの使用により同
時に、次のような大きな利点が得られる。すなわち定在
波と測定リフレクタから反射する波との間の干渉光は干
渉区間の終端面、従って測定リフレクタから反射する光
の光路においてもはや検出する必要がなく、むしろ球面
レンズの表面またはその近傍における任意の箇所におい
て検出することができる。すなわち定在波と測定リフレ
クタから反射する波との重畳によって、球面レンズのガ
ラスと空気との境界層における球面レンズへの多重反射
によって干渉パターンが生じ、この干渉パターンは、測
定リフレクタの移動の際、レーザから球面レンズを通っ
て走行する光に対して平行に延在する直径平面において
球面レンズの表面に沿って移動する。本発明によれば、
球面レンズの表面にないしその近傍においてホト検出器
が設けられているので、測定検出器は干渉パターンの通
過走行の際測定リフレクタの間隔に変化があると交番電
圧を送出し、その交番数が移動可能な測定リフレクタが
通過走行した区間に対する尺度である。
【０００８】その際球面レンズの表面に沿った暗点の間
隔はレーザ光の波長と直接的な関係になく、また球面レ
ンズの表面に沿って一定でない。
隔はレーザ光の波長と直接的な関係になく、また球面レ
ンズの表面に沿って一定でない。
【０００９】更に、球面レンズの使用により、球面レン
ズがレーザ光を集束するという利用価値の多い利点が得
られる。それ故に本発明に実施例によれば、球面レンズ
と測定リフレクタとの間に集光レンズが設けられてい
る。しかしその際、球面レンズから測定リフレクタへの
測定ビームの集束位置によって規定されて、数ミリメー
タの領域における測定路しか実現可能でない。それ故に
本発明の実施例によれば、球面レンズと測定リフレクタ
との間に、光が測定リフレクタの方向において光軸に対
して平行に延在するように選定されている集光レンズが
設けられている。このようにすれば装置は、測定リフレ
クタの移動の著しく大きな距離の測定に適している。集
光レンズは勿論、球面レンズの焦点の、球面レンズとは
反対の側にある。
ズがレーザ光を集束するという利用価値の多い利点が得
られる。それ故に本発明に実施例によれば、球面レンズ
と測定リフレクタとの間に集光レンズが設けられてい
る。しかしその際、球面レンズから測定リフレクタへの
測定ビームの集束位置によって規定されて、数ミリメー
タの領域における測定路しか実現可能でない。それ故に
本発明の実施例によれば、球面レンズと測定リフレクタ
との間に、光が測定リフレクタの方向において光軸に対
して平行に延在するように選定されている集光レンズが
設けられている。このようにすれば装置は、測定リフレ
クタの移動の著しく大きな距離の測定に適している。集
光レンズは勿論、球面レンズの焦点の、球面レンズとは
反対の側にある。
【００１０】測定リフレクタとして平面鏡を使用すると
き、球面上を移動する所望の光パターンが生じるよう
に、平面鏡の角度位置は正確に調整されかつ保持されな
ければならない。この条件を簡単にするために、本発明
の実施例によれば、球面レンズの、レーザと反対の側
に、球面レンズの方の側の光が球面レンズの焦点にある
単一モード光ファイバを配設すると有利であり、その際
単一モード光ファイバの、球面レンズとは反対側の端部
に、光ファイバから到来する光を、再帰反射球として形
成されている測定リフレクタに入射する平行光に変換す
る屈折率分布形レンズが配設されている。再帰反射球で
は、特別な配向条件の厳守は必要でない。屈折率分布形
レンズは、材料が屈折率分布形であるレンズである。こ
の種のレンズは例えば、書籍“Optics Guide”（１９８
８年、Melles Griot著、18-48, 1770Kettering Street,
Irvine, California 92714, United States of Americ
a）から公知である。定在波によって動作するセンサで
は、測定リフレクタの移動の方向を検出することはただ
ちにはできない。しかし本発明の装置では、冒頭に述べ
た文献“IEEE Journal of Quantum Electronics"に記載
されている手段も使用することができる。すなわち、半
導体レーザとして形成されているレーザをその電流供給
部の変調によって変調しかつ上記公知の手段によって相
互に９０°位相がずれている出力電圧を形成することが
ただちにでき、この出力電圧によって、測定リフレクタ
までの光路変化に依存している周波数を可逆計数を行う
ことができる。本発明の装置は、球面レンズの使用のた
め、可逆計数を可能にする、相互に９０°ずれている電
圧の著しく簡単な形成を可能にする。すなわち球面レン
ズの表面の現われる干渉パターンは、測定リフレクタの
移動に依存して、しかも測定リフレクタの移動の方向に
依存した異なった方向において球面レンズの表面に沿っ
て移動する。第２のホト検出器を干渉パターンの移動方
向において第１の検出器の前または後に配設することに
よって、ホト検出器の相応の相互間隔においてホト検出
器によって相互にｓｉｎおよびｃｏｓのように経過する
２つの電圧が発生される。第２のホト検出器の使用およ
びその正確な配設の他に、ｓｉｎ／ｃｏｓ電圧を発生す
るために付加的な手段は必要でない。このために、公知
の装置に比べて、著しい簡単化が実現される。
き、球面上を移動する所望の光パターンが生じるよう
に、平面鏡の角度位置は正確に調整されかつ保持されな
ければならない。この条件を簡単にするために、本発明
の実施例によれば、球面レンズの、レーザと反対の側
に、球面レンズの方の側の光が球面レンズの焦点にある
単一モード光ファイバを配設すると有利であり、その際
単一モード光ファイバの、球面レンズとは反対側の端部
に、光ファイバから到来する光を、再帰反射球として形
成されている測定リフレクタに入射する平行光に変換す
る屈折率分布形レンズが配設されている。再帰反射球で
は、特別な配向条件の厳守は必要でない。屈折率分布形
レンズは、材料が屈折率分布形であるレンズである。こ
の種のレンズは例えば、書籍“Optics Guide”（１９８
８年、Melles Griot著、18-48, 1770Kettering Street,
Irvine, California 92714, United States of Americ
a）から公知である。定在波によって動作するセンサで
は、測定リフレクタの移動の方向を検出することはただ
ちにはできない。しかし本発明の装置では、冒頭に述べ
た文献“IEEE Journal of Quantum Electronics"に記載
されている手段も使用することができる。すなわち、半
導体レーザとして形成されているレーザをその電流供給
部の変調によって変調しかつ上記公知の手段によって相
互に９０°位相がずれている出力電圧を形成することが
ただちにでき、この出力電圧によって、測定リフレクタ
までの光路変化に依存している周波数を可逆計数を行う
ことができる。本発明の装置は、球面レンズの使用のた
め、可逆計数を可能にする、相互に９０°ずれている電
圧の著しく簡単な形成を可能にする。すなわち球面レン
ズの表面の現われる干渉パターンは、測定リフレクタの
移動に依存して、しかも測定リフレクタの移動の方向に
依存した異なった方向において球面レンズの表面に沿っ
て移動する。第２のホト検出器を干渉パターンの移動方
向において第１の検出器の前または後に配設することに
よって、ホト検出器の相応の相互間隔においてホト検出
器によって相互にｓｉｎおよびｃｏｓのように経過する
２つの電圧が発生される。第２のホト検出器の使用およ
びその正確な配設の他に、ｓｉｎ／ｃｏｓ電圧を発生す
るために付加的な手段は必要でない。このために、公知
の装置に比べて、著しい簡単化が実現される。
【００１１】２つのホト検出器の出力電圧が相互にｓｉ
ｎおよびｃｏｓのように正確に経過するようにするため
に、両方のホト検出器の相互の正確な位置および干渉パ
ターンとの関係における正確な位置が重要である。請求
項５の構成によれば、第１および第２のホト検出器間の
間隔は調整可能であり、その結果ｓｉｎ／ｃｏｓ位置が
形成可能である。しかしホト検出器の２つの出力電圧間
の９０°の位相のずれは、ホト検出器の相互間隔を固定
にしておいて、球面レンズの周囲に沿って２つのホト検
出器の位置を調整することによっても実現される。それ
は、干渉パターンが球面レンズの表面に沿って伸長ない
し縮小し、その結果２つの相互に固定的に配設されたホ
ト検出器をずらして、９０°位相差が生ずる場所へ調整
可能であることによる。
ｎおよびｃｏｓのように正確に経過するようにするため
に、両方のホト検出器の相互の正確な位置および干渉パ
ターンとの関係における正確な位置が重要である。請求
項５の構成によれば、第１および第２のホト検出器間の
間隔は調整可能であり、その結果ｓｉｎ／ｃｏｓ位置が
形成可能である。しかしホト検出器の２つの出力電圧間
の９０°の位相のずれは、ホト検出器の相互間隔を固定
にしておいて、球面レンズの周囲に沿って２つのホト検
出器の位置を調整することによっても実現される。それ
は、干渉パターンが球面レンズの表面に沿って伸長ない
し縮小し、その結果２つの相互に固定的に配設されたホ
ト検出器をずらして、９０°位相差が生ずる場所へ調整
可能であることによる。
【００１２】また、２つのホト検出器をそれ自体公知の
方法において可逆計数器に接続して、測定リフレクタの
移動の方向に依存した検出を実施することができる。
方法において可逆計数器に接続して、測定リフレクタの
移動の方向に依存した検出を実施することができる。
【００１３】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】図１には、センサ１が示されており、セン
サにまたはセンサ上にレーザダイオード２、球面レンズ
３および集光レンズ４並びに２つのホト検出器５および
６が配設されている。ホト検出器は共通のプレート７に
固定されている。
サにまたはセンサ上にレーザダイオード２、球面レンズ
３および集光レンズ４並びに２つのホト検出器５および
６が配設されている。ホト検出器は共通のプレート７に
固定されている。
【００１５】光軸８に沿って、センサ１に対して間隔を
おいて平面鏡の形の測定リフレクタ９が配設されてい
る。この鏡は、センサ１に対してその間隔を測定しよう
とする、図示されていない物体に固定するかまたはこの
物体に接触している。すなわちこの鏡は、２重矢印の方
向において前後に移動可能である。ホト検出器５および
６の電気的な出力側は線１１および１２を介して増幅器
１３および１４に接続されており、増幅器の出力線１５
および１６は可逆計数器１７の２つの入力側に接続され
ている。
おいて平面鏡の形の測定リフレクタ９が配設されてい
る。この鏡は、センサ１に対してその間隔を測定しよう
とする、図示されていない物体に固定するかまたはこの
物体に接触している。すなわちこの鏡は、２重矢印の方
向において前後に移動可能である。ホト検出器５および
６の電気的な出力側は線１１および１２を介して増幅器
１３および１４に接続されており、増幅器の出力線１５
および１６は可逆計数器１７の２つの入力側に接続され
ている。
【００１６】レーザダイオード２の光はは球面レンズ３
に達する。このことは光線１８，１９および３３によっ
て示されている。屈折率２を有する球面レンズ３の内部
で、光線２０，２１および３４は、半透明の鏡であっ
て、相対向する、ガラスと空気の境界面２２，２３での
フレネル反射によって反射される。このことは２重矢印
３４によって示されている。従って境界面２２，２３の
間に定在波が生じる。
に達する。このことは光線１８，１９および３３によっ
て示されている。屈折率２を有する球面レンズ３の内部
で、光線２０，２１および３４は、半透明の鏡であっ
て、相対向する、ガラスと空気の境界面２２，２３での
フレネル反射によって反射される。このことは２重矢印
３４によって示されている。従って境界面２２，２３の
間に定在波が生じる。
【００１７】境界面２２を介して光の一部が射出され
る。これは光線２６，２７および８によって示されてお
り、これら光線は焦点２８に集束されかつそれから集光
レンズ４に達し、そこでこれらは平行光線２９，３０お
よび８に変換される。これらは平担な測定リフレクタ９
の表面に達しかつ２重矢印３１，３２および８によって
示されているように、それ自体が反射される。反射され
たビームは同じ光路において球面レンズ３に達し、そこ
で境界面２２および２３の間の定在波に重畳される。
る。これは光線２６，２７および８によって示されてお
り、これら光線は焦点２８に集束されかつそれから集光
レンズ４に達し、そこでこれらは平行光線２９，３０お
よび８に変換される。これらは平担な測定リフレクタ９
の表面に達しかつ２重矢印３１，３２および８によって
示されているように、それ自体が反射される。反射され
たビームは同じ光路において球面レンズ３に達し、そこ
で境界面２２および２３の間の定在波に重畳される。
【００１８】図２ないし図４に基づいて後述するよう
に、球面レンズ３の表面における上記重畳によって、ホ
トダイオード５および６によって検出される干渉パター
ンがどのように生じるかについて説明する。ホトダイオ
ード５および６は、それらが干渉パターンを９０°の位
相のずれで検出し、従って相互に９０°の位相角度だけ
異なっている出力信号も送出するような相互位置を有し
ている。このことは出力線１５および１６における表示
ｓｉｎおよびｃｏｓによって示されている。この９０°
のずれに基づいて、可逆計数器１７は正方向および逆方
向両方の方向において計数し、ひいては２重矢印の両方
向１０における測定リフレクタ９の移動を再現すること
ができる。
に、球面レンズ３の表面における上記重畳によって、ホ
トダイオード５および６によって検出される干渉パター
ンがどのように生じるかについて説明する。ホトダイオ
ード５および６は、それらが干渉パターンを９０°の位
相のずれで検出し、従って相互に９０°の位相角度だけ
異なっている出力信号も送出するような相互位置を有し
ている。このことは出力線１５および１６における表示
ｓｉｎおよびｃｏｓによって示されている。この９０°
のずれに基づいて、可逆計数器１７は正方向および逆方
向両方の方向において計数し、ひいては２重矢印の両方
向１０における測定リフレクタ９の移動を再現すること
ができる。
【００１９】以下に図２ないし４に基づいて、球面レン
ズ３の表面における干渉パターンの発生について説明す
る。
ズ３の表面における干渉パターンの発生について説明す
る。
【００２０】図２には、光軸８に対して小さな角度α1
で光線が出ている、図３における角度α2を有する光線
とは異なった光路をとることが示されている。これら光
線ないし波の、測定リフレクタ９によって反射される波
（光線２９および３０）の重畳の結果は、位相位置が球
面における幾何学位置に依存している所謂干渉パターン
を来す。図２および図３において球面レンズ３に示され
た光線路の比較によって、走行路の差異が容易にわか
る。
で光線が出ている、図３における角度α2を有する光線
とは異なった光路をとることが示されている。これら光
線ないし波の、測定リフレクタ９によって反射される波
（光線２９および３０）の重畳の結果は、位相位置が球
面における幾何学位置に依存している所謂干渉パターン
を来す。図２および図３において球面レンズ３に示され
た光線路の比較によって、走行路の差異が容易にわか
る。
【００２１】図４には、光線３３が光軸８に沿って球面
レンズ３に入射しかつ境界面２２および２３において反
射され、その結果定在波が生じることが示されている。
このことは２重矢印３４によって表されている。光軸８
に沿ったこの光線のうち一部は光軸８に戻るように反射
されず、その結果同様球面レンズ３の表面の側方におい
て現われかつ従って干渉パターンを形成することになる
部分ビーム３５が形成されている。
レンズ３に入射しかつ境界面２２および２３において反
射され、その結果定在波が生じることが示されている。
このことは２重矢印３４によって表されている。光軸８
に沿ったこの光線のうち一部は光軸８に戻るように反射
されず、その結果同様球面レンズ３の表面の側方におい
て現われかつ従って干渉パターンを形成することになる
部分ビーム３５が形成されている。
【００２２】図５には、実質的に図２ないし図４の装置
が示されておりかつ、ホトダイオード５および６を球面
レンズ３の表面に沿って矢印３６または３７の方向にず
らすことによって、２つのホト検出器５および６の信号
間の所望の９０°のずれが調整可能であることを説明す
るものである。しかしホト検出器の一方、例えば５のみ
を固定とし、これに対して他方のホト検出器、例えば６
をシフト可能として、このように９０°の位相位置を調
整することもできる。
が示されておりかつ、ホトダイオード５および６を球面
レンズ３の表面に沿って矢印３６または３７の方向にず
らすことによって、２つのホト検出器５および６の信号
間の所望の９０°のずれが調整可能であることを説明す
るものである。しかしホト検出器の一方、例えば５のみ
を固定とし、これに対して他方のホト検出器、例えば６
をシフト可能として、このように９０°の位相位置を調
整することもできる。
【００２３】図６には、本発明の第２の実施例が示され
ている。同じまたは相応する部材には同じ参照番号が付
されている。集光レンズ４は省略されかつこれに代わっ
て単一モード光ファイバ３８が設けられている点で相違
している。単一モード光ファイバの一端は焦点２８に存
在し、一方他端４０には、材料がラジアル屈折率分布形
であるレンズ４１が配設されているので、このレンズか
ら光は平行ビーム４２および４３として射出される。こ
の平行性に基づいて、平面鏡に代わって測定リフレクタ
として再帰反射球４４を設けることができる。
ている。同じまたは相応する部材には同じ参照番号が付
されている。集光レンズ４は省略されかつこれに代わっ
て単一モード光ファイバ３８が設けられている点で相違
している。単一モード光ファイバの一端は焦点２８に存
在し、一方他端４０には、材料がラジアル屈折率分布形
であるレンズ４１が配設されているので、このレンズか
ら光は平行ビーム４２および４３として射出される。こ
の平行性に基づいて、平面鏡に代わって測定リフレクタ
として再帰反射球４４を設けることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、非常に簡単な構造でし
かも非常に小さく製造される、センサと移動可能な測定
リフレクタとの間の長さ測定装置が提供される。
かも非常に小さく製造される、センサと移動可能な測定
リフレクタとの間の長さ測定装置が提供される。
【図１】本発明の第１実施例を示す略図である。
【図２】図１の装置の機能を説明するための略図であ
る。
る。
【図３】図１の装置の機能を説明するための略図であ
る。
る。
【図４】図１の装置の機能を説明するための略図であ
る。
る。
【図５】図２ないし図４に相応する、２つのホト検出器
の調整を説明する略図である。
の調整を説明する略図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す略図である。
１ センサ、 ２ レーザダイオード、 ３ 球面レン
ズ、 ４ 集光レンズ、５，６ ホト検出器、 ８ 光
軸、 ９ 測定リフレクタ、 １７ 可逆計数器、 ３
８ 単一−モード光ファイバ、 ４１ 屈折率分布形レ
ンズ、 ４４再帰反射球
ズ、 ４ 集光レンズ、５，６ ホト検出器、 ８ 光
軸、 ９ 測定リフレクタ、 １７ 可逆計数器、 ３
８ 単一−モード光ファイバ、 ４１ 屈折率分布形レ
ンズ、 ４４再帰反射球
Claims (8)
- 【請求項１】 センサは、２つの対向する面に部分透明
鏡が配設されている光伝送体と、該光伝送体の一方の部
分透明鏡の後方に配設されておりかつ光を前記部分透明
鏡を介して前記光伝送体に投射するレーザと、前記光伝
送体から射出された光を捕捉しかつ相応の電気信号に変
換する第１のホト検出器とを有し、移動可能な測定リフ
レクタは、前記レーザとは反対の側に配設されておりか
つそこから射出される光を捕捉しかつ光伝送体に反射
し、かつ前記部分透明鏡間の間隔は、それらの間に定在
波が形成されるように選定されている、前記センサと移
動可能な測定リフレクタとの間の長さを光学的に測定す
る装置において、前記光伝送体は球面レンズ（３）であ
り、該球面レンズの外面は２つの、直径をはさんで相対
向する個所において部分透明鏡を形成し、かつ第１のホ
ト検出器（５）は、前記球面レンズ（３）に隣接して配
設されておりかつ光軸（８）に対して角度をもって前記
球面レンズ（３）から射出される光を捕捉することを特
徴とする長さの光学測定装置。 - 【請求項２】 球面レンズ（３）と測定リフレクタ
（９）との間において該球面レンズの焦点（２８）の、
該球面レンズとは反対の側に、集光レンズ（４）が配設
されており、該集光レンズは、測定リフレクタ（９）へ
の光が平行になるように選定されている請求項１記載の
長さの光学測定装置。 - 【請求項３】 球面レンズ（３）の、レーザ（２）とは
反対の側に、単一モード光ファイバ（３８）が配設され
ており、該単一モード光ファイバの、球面レンズの方の
端部（３９）は球面レンズの（３）の焦点にあり、かつ
単一モード光ファイバ（３８）の、球面レンズ（３）と
は反対側の端部（４０）に、屈折率分布形レンズ（４
１）または集光レンズ（４）が配設されており、該レン
ズは、前記光ファイバ（３８）から到来する光を平行な
光に変換し、該光は、再帰反射球（４４）として形成さ
れている測定リフレクタに入射する請求項１記載の長さ
の光学測定装置。 - 【請求項４】 レーザ（２）から球面レンズ（３）を通
って進行する光に対して平行に延在する直径面に、第１
のホト検出器（５）と並んで第２のホト検出器（６）
が、センサ（１）と測定リフレクタ（９，４４）との間
の間隔が変化した際に、前記２つのホト検出器（５，
６）の出力電圧が相互にｓｉｎおよびｃｏｓのような特
性を有するような間隔をおいて配設されている請求項１
記載の長さの光学測定装置。 - 【請求項５】 第１のホト検出器（５）と第２のホト検
出器（６）との間の間隔は調整可能である請求項４記載
の長さの光学測定装置。 - 【請求項６】 ２つのホト検出器（５，６）の、球面レ
ンズ（３）の周面に沿った位置は調整可能である請求項
４または５記載の長さの光学測定装置。 - 【請求項７】 ２つのホト検出器（５，６）に、正方向
および逆方向に計数する可逆計数器（１７）の２つの入
力側が接続されている請求項４記載の長さの光学測定装
置。 - 【請求項８】 球面レンズ（３）は約２の屈折率、理想
的には２に等しい屈折率を有している請求項１記載の長
さの光学測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4022601.8 | 1990-07-16 | ||
| DE19904022601 DE4022601A1 (de) | 1989-09-29 | 1990-07-16 | Einrichtung zur optischen messung von laengen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126533A true JPH05126533A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=6410384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17493091A Pending JPH05126533A (ja) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | 長さの光学測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0468302A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05126533A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2207591C1 (ru) * | 2002-09-06 | 2003-06-27 | Атнашев Виталий Борисович | Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки и устройство для его осуществления (варианты) |
| WO2004018983A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-03-04 | Vitaliy Atnashev | Spectrometry method and device for carrying out said method |
| DE102016112557B4 (de) | 2016-07-08 | 2019-08-22 | Jenoptik Advanced Systems Gmbh | Optische Stahlformungseinheit und Entfernungsmessvorrichtung |
-
1991
- 1991-07-12 EP EP19910111596 patent/EP0468302A3/de not_active Withdrawn
- 1991-07-16 JP JP17493091A patent/JPH05126533A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0468302A2 (de) | 1992-01-29 |
| EP0468302A3 (en) | 1992-09-09 |
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