JPH06294608A - 細線状反射型微小変位検出器 - Google Patents
細線状反射型微小変位検出器Info
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- JPH06294608A JPH06294608A JP8092893A JP8092893A JPH06294608A JP H06294608 A JPH06294608 A JP H06294608A JP 8092893 A JP8092893 A JP 8092893A JP 8092893 A JP8092893 A JP 8092893A JP H06294608 A JPH06294608 A JP H06294608A
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- displacement
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的拡大率を極めて大きくし、更に微小変
位に対する出力信号の直線域を拡張して超精密座標測定
を可能にする。 【構成】 金属の細線、光学回折格子などの溝の曲率面
等を反射鏡として用い、集光レンズで細線状反射鏡に光
を入射させる際、円筒反射鏡の中心位置を僅かにずらし
て反射光線がその集光レンズに再び入射しないような狭
い直線域をして拡大率を大きくする。
位に対する出力信号の直線域を拡張して超精密座標測定
を可能にする。 【構成】 金属の細線、光学回折格子などの溝の曲率面
等を反射鏡として用い、集光レンズで細線状反射鏡に光
を入射させる際、円筒反射鏡の中心位置を僅かにずらし
て反射光線がその集光レンズに再び入射しないような狭
い直線域をして拡大率を大きくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定面の微小変位に
伴う散乱光の光強度重心点変位を検出する方式におい
て、細線状反射鏡を用いた光学系により、被測定面から
の光重心点検出素子までの光路長は極めて短いものの、
光学的拡大率を極めて大きくし、系の振動による光学的
変位の雑音が小さく、ナノメーターオーダーの分解能で
微小変位を検出可能にし、 ・微小変位の検出 ・精密位置制御 ・回転軸中心ぶれや真円度の測定 ・精密座標計 ・平面または曲面の粗さの測定 などの機能を実現し得る細線状反射鏡型微小変位検出器
に関する。
伴う散乱光の光強度重心点変位を検出する方式におい
て、細線状反射鏡を用いた光学系により、被測定面から
の光重心点検出素子までの光路長は極めて短いものの、
光学的拡大率を極めて大きくし、系の振動による光学的
変位の雑音が小さく、ナノメーターオーダーの分解能で
微小変位を検出可能にし、 ・微小変位の検出 ・精密位置制御 ・回転軸中心ぶれや真円度の測定 ・精密座標計 ・平面または曲面の粗さの測定 などの機能を実現し得る細線状反射鏡型微小変位検出器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学的手法で微小変位を検出する方式
は、（ａ）ビームウエイスト法、（ｂ）臨界角法、
（ｃ）非点収差法、（ｄ）ナイフエッジ法、（ｅ）光点
変位法等があるが、実効的な光学的拡大率を得るため
に、数十ミリ以上の光路長を必要としているので、測定
系が大きくなるばかりでなく、機械的振動による雑音も
軽減できない。また、その他（ｆ）光干渉法、（ｇ）ヘ
テロダイン検波法等もあるが、いずれも光路長が（セン
チメートルのオーダーで）比較的長く、光学系が大きく
なるために、製造工程への組み込みが困難である。ま
た、次世代の光ディスクに代表されるような超精密機器
のクオーターサブミクロンやナノメータの精度での精密
位置制御のセンサとしての組み込みも不可能である。
は、（ａ）ビームウエイスト法、（ｂ）臨界角法、
（ｃ）非点収差法、（ｄ）ナイフエッジ法、（ｅ）光点
変位法等があるが、実効的な光学的拡大率を得るため
に、数十ミリ以上の光路長を必要としているので、測定
系が大きくなるばかりでなく、機械的振動による雑音も
軽減できない。また、その他（ｆ）光干渉法、（ｇ）ヘ
テロダイン検波法等もあるが、いずれも光路長が（セン
チメートルのオーダーで）比較的長く、光学系が大きく
なるために、製造工程への組み込みが困難である。ま
た、次世代の光ディスクに代表されるような超精密機器
のクオーターサブミクロンやナノメータの精度での精密
位置制御のセンサとしての組み込みも不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたもので、光路長を短く、ミリメートルの
オーダーで光学的拡大率を極めて大きくすることによ
り、機械的振動による外乱の影響を小さくし、ナノメー
ターからクオーターサブミクロン（０．００１μｍ〜
０．０２５μｍ）の精度での位置制御への組み込みや、
精密機械への組み込みが可能な変位、振動などの精密測
定装置を開発すること、更にはその微小変位に対する出
力信号の直線域を拡張して超精密座標測定器の実現等を
図ることができる細線状反射型微小変位検出器を提供す
ることを目的とする。
鑑みてなされたもので、光路長を短く、ミリメートルの
オーダーで光学的拡大率を極めて大きくすることによ
り、機械的振動による外乱の影響を小さくし、ナノメー
ターからクオーターサブミクロン（０．００１μｍ〜
０．０２５μｍ）の精度での位置制御への組み込みや、
精密機械への組み込みが可能な変位、振動などの精密測
定装置を開発すること、更にはその微小変位に対する出
力信号の直線域を拡張して超精密座標測定器の実現等を
図ることができる細線状反射型微小変位検出器を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の細線状反射鏡型
微小変位検出器は、集光レンズと、集光レンズで集光し
た光ビームが照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線
状反射鏡からの反射光が入射する光重心点変位検出素子
とからなり、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線
状反射鏡の円形断面中心を通らない位置に、且つ細線状
反射鏡の長さ方向に対して垂直方向に照射され、細線状
反射鏡からの反射光の光重心点変位を、光重心点位置検
出素子で検出することを特徴とする。また、本発明の細
線状反射鏡は、基板に設けた細線状溝、あるいは基板に
開けた微細な孔の側面を反射面とする反射鏡からなるこ
とを特徴とする。
微小変位検出器は、集光レンズと、集光レンズで集光し
た光ビームが照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線
状反射鏡からの反射光が入射する光重心点変位検出素子
とからなり、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線
状反射鏡の円形断面中心を通らない位置に、且つ細線状
反射鏡の長さ方向に対して垂直方向に照射され、細線状
反射鏡からの反射光の光重心点変位を、光重心点位置検
出素子で検出することを特徴とする。また、本発明の細
線状反射鏡は、基板に設けた細線状溝、あるいは基板に
開けた微細な孔の側面を反射面とする反射鏡からなるこ
とを特徴とする。
【０００５】また、本発明の細線状反射鏡型微小変位検
出器は、集光レンズと、集光レンズで集光した光ビーム
が照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線状反射鏡か
らの反射光が入射する光重心点変位検出素子とからな
り、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線状反射鏡
の円形断面中心を通る位置に、且つ細線状反射鏡の長さ
方向に対しては斜角方向に照射され、細線状反射鏡から
の反射光の光重心点変位を、光重心点位置検出素子で検
出することを特徴とする。また、本発明は、複数の集光
レンズと、各集光レンズに対応して設けられた複数の光
重心点位置検出素子を備え、各集光レンズからの光ビー
ムは細線状反射鏡面の異なる位置に照射され、各光重心
点位置検出素子により、直線域を拡張して異なる変位領
域を検出可能にしたことを特徴とする。
出器は、集光レンズと、集光レンズで集光した光ビーム
が照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線状反射鏡か
らの反射光が入射する光重心点変位検出素子とからな
り、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線状反射鏡
の円形断面中心を通る位置に、且つ細線状反射鏡の長さ
方向に対しては斜角方向に照射され、細線状反射鏡から
の反射光の光重心点変位を、光重心点位置検出素子で検
出することを特徴とする。また、本発明は、複数の集光
レンズと、各集光レンズに対応して設けられた複数の光
重心点位置検出素子を備え、各集光レンズからの光ビー
ムは細線状反射鏡面の異なる位置に照射され、各光重心
点位置検出素子により、直線域を拡張して異なる変位領
域を検出可能にしたことを特徴とする。
【０００６】また、本発明は、細線状反射鏡が固定配置
され、集光レンズからの光ビームを被測定体へ照射し、
被測定体からの反射光を細線状反射鏡に入射させ、被測
定体の微小変位又は粗さによる細線状反射鏡からの反射
光の光重心点変位を、光重心点位置検出素子で検出する
ことを特徴とする。また、本発明は、被測定体が細線状
反射鏡に比して大きい円筒状回転体であることを特徴と
する。
され、集光レンズからの光ビームを被測定体へ照射し、
被測定体からの反射光を細線状反射鏡に入射させ、被測
定体の微小変位又は粗さによる細線状反射鏡からの反射
光の光重心点変位を、光重心点位置検出素子で検出する
ことを特徴とする。また、本発明は、被測定体が細線状
反射鏡に比して大きい円筒状回転体であることを特徴と
する。
【０００７】また、本発明の円筒状回転体は回転軸であ
り、細線状反射鏡及び光重心点位置検出素子２系統を備
え、一方の細線状反射鏡に被測定体からの反射光を、他
方の細線状反射鏡に基準光を照射し、各細線状反射鏡か
らの反射光を各光重心点位置検出素子で検出することを
特徴とする。また、本発明は、回転軸の中心に球レンズ
を配置し、回転する球レンズに固定位置から光線を照射
し、球レンズの出射光の焦点の位置近傍に、細線反射鏡
と光重心点変位検出素子とを一体に配置固定することを
特徴とする。
り、細線状反射鏡及び光重心点位置検出素子２系統を備
え、一方の細線状反射鏡に被測定体からの反射光を、他
方の細線状反射鏡に基準光を照射し、各細線状反射鏡か
らの反射光を各光重心点位置検出素子で検出することを
特徴とする。また、本発明は、回転軸の中心に球レンズ
を配置し、回転する球レンズに固定位置から光線を照射
し、球レンズの出射光の焦点の位置近傍に、細線反射鏡
と光重心点変位検出素子とを一体に配置固定することを
特徴とする。
【０００８】また、本発明は、細線状反射鏡及び光重心
点変位検出素子２系統を一体に配置し、一方を回転する
球レンズを通して、他方を固定された別光源でそれぞれ
細線状反射鏡を照射し、２つの光重心点検出素子の出力
の差を取ることを特徴とする。また、本発明は、細線状
反射鏡の長さ方向をＺ軸、円形断面の中心を原点として
Ｘ−Ｙ面とし、細線状反射鏡がＸ軸の原点を中心に±Ｘ
軸方向に変位する系であって、細線状反射鏡の中心軸よ
りそれぞれ＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向にずれた位置に２
つの光ビームを照射し、各光ビームの反射光の光重心点
変位を検出することにより、Ｘ軸上の原点位置を検出す
るようにしたことを特徴とする。また、本発明は、集光
レンズ、円筒形の細線状反射鏡、光重心点位置検出素子
の組からなる検出系が、細線状反射鏡の長さ方向に所定
間隔で複数配置されて、複数の光ビーム列が照射される
ようにしたことを特徴とする。また、本発明は、所定間
隔で照射される光スポット列は、細線状反射鏡の長さ方
向をＺ軸、円形断面の中心を原点としてＸ−Ｙ面とした
とき、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対しては、細線状反射鏡
のＸ軸方向またはＹ軸方向の微小変位に対する１つの光
ビームによる反射光の光重心点変位の検出が直線性を持
つ距離であることを特徴とする。
点変位検出素子２系統を一体に配置し、一方を回転する
球レンズを通して、他方を固定された別光源でそれぞれ
細線状反射鏡を照射し、２つの光重心点検出素子の出力
の差を取ることを特徴とする。また、本発明は、細線状
反射鏡の長さ方向をＺ軸、円形断面の中心を原点として
Ｘ−Ｙ面とし、細線状反射鏡がＸ軸の原点を中心に±Ｘ
軸方向に変位する系であって、細線状反射鏡の中心軸よ
りそれぞれ＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向にずれた位置に２
つの光ビームを照射し、各光ビームの反射光の光重心点
変位を検出することにより、Ｘ軸上の原点位置を検出す
るようにしたことを特徴とする。また、本発明は、集光
レンズ、円筒形の細線状反射鏡、光重心点位置検出素子
の組からなる検出系が、細線状反射鏡の長さ方向に所定
間隔で複数配置されて、複数の光ビーム列が照射される
ようにしたことを特徴とする。また、本発明は、所定間
隔で照射される光スポット列は、細線状反射鏡の長さ方
向をＺ軸、円形断面の中心を原点としてＸ−Ｙ面とした
とき、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対しては、細線状反射鏡
のＸ軸方向またはＹ軸方向の微小変位に対する１つの光
ビームによる反射光の光重心点変位の検出が直線性を持
つ距離であることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の細線状反射型微小変位検出器は、金、
アルミ、その他光を反射する材料からなる細線や、光学
回折格子などの溝の曲率面などを反射鏡として用いるも
のであり、細線状反射鏡の曲率半径をＲとすれば、その
円筒反射鏡が入射光に対して横方向に変位すると、反射
光の出射角変量はその曲率半径Ｒに反比例して大きくな
る。従って、出射散乱光の光重心点変位は、その出射角
変化量と光重心点検出素子までの距離の光路長との積で
与えられる。光重心点検出素子としては、光スポットの
強度分布が検出できるようなものであれば任意のもので
よい。円筒反射鏡の径を数μｍ〜数１００μｍ程度とす
ることにより大きな拡大倍率を得ることができ、超精密
測定が可能である。なお、集光レンズで光を絞って細線
状反射鏡に入射させるが、その反射光が再び集光レンズ
に入射しないような光学系とする。反射光が再び集光レ
ンズ入射するのは円筒反射鏡の中心位置に光が入射する
場合であり、直線性はよいものの出射光重心点変位量の
拡大率は、集光レンズの光学定数で制限されてしまう。
本発明では集光レンズで細線状反射鏡に光を入射させる
際、円筒反射鏡の中心位置を僅かにずらして反射光線が
その集光レンズに再び入射しないようにし、狭い直線域
ではあるものの、拡大率を大きくして微小変位を検出可
能にする。なお、複数の検出系を用いることにより、直
線域の拡大化を図ることも可能である。
アルミ、その他光を反射する材料からなる細線や、光学
回折格子などの溝の曲率面などを反射鏡として用いるも
のであり、細線状反射鏡の曲率半径をＲとすれば、その
円筒反射鏡が入射光に対して横方向に変位すると、反射
光の出射角変量はその曲率半径Ｒに反比例して大きくな
る。従って、出射散乱光の光重心点変位は、その出射角
変化量と光重心点検出素子までの距離の光路長との積で
与えられる。光重心点検出素子としては、光スポットの
強度分布が検出できるようなものであれば任意のもので
よい。円筒反射鏡の径を数μｍ〜数１００μｍ程度とす
ることにより大きな拡大倍率を得ることができ、超精密
測定が可能である。なお、集光レンズで光を絞って細線
状反射鏡に入射させるが、その反射光が再び集光レンズ
に入射しないような光学系とする。反射光が再び集光レ
ンズ入射するのは円筒反射鏡の中心位置に光が入射する
場合であり、直線性はよいものの出射光重心点変位量の
拡大率は、集光レンズの光学定数で制限されてしまう。
本発明では集光レンズで細線状反射鏡に光を入射させる
際、円筒反射鏡の中心位置を僅かにずらして反射光線が
その集光レンズに再び入射しないようにし、狭い直線域
ではあるものの、拡大率を大きくして微小変位を検出可
能にする。なお、複数の検出系を用いることにより、直
線域の拡大化を図ることも可能である。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の基本原理を説明する円筒反射
鏡断面を示す図であり、円筒反射鏡の面に入射した光線
の、円筒反射鏡微小変位に対する反射角の変化割合を数
値的に示したものである。図示するように、円筒反射鏡
１の中心Ｏを原点としたＸーＹ座標系において、点Ａ
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）に光線２が入射したとする。円筒中心Ｏ
と点Ａを結ぶ線の延長を法線Ｎとし、法線ＮとＸ軸との
なす角をαとする。入射光線２は法線Ｎとのなす角度に
等しい角度で反射し、反射光線３は光重心点位置検出素
子の受光面４の点Ｃに入射する。いま、円筒反射鏡が−
ΔＸだけ変位すると、円筒中心はＯ’（−ΔＸ，０）と
なり、光線１は、円筒１’の点Ｂ（Ｘ0 ，Ｙ0 −ΔＹ）
に入射する。点Ｂと中心点Ｏ’とを結ぶ法線をＮ’と
し、法線Ｎ’とＸ軸とのなす角をα＋Δαとおくと、反
射光線３’の反射角変化は２Δαとなり、光重心点位置
検出素子の受光面４の点Ｄに入射する。いま円筒１の半
径をＲとし、入射点Ａと受光面４との距離をＬおくと、 Ｒ・ｃｏｓ（α＋Δα）＝（Ｘ0 ＋ΔＸ） ……（１） α＝ｃｏｓ-1（Ｘ0 ／Ｒ） ……（２） と示される。
鏡断面を示す図であり、円筒反射鏡の面に入射した光線
の、円筒反射鏡微小変位に対する反射角の変化割合を数
値的に示したものである。図示するように、円筒反射鏡
１の中心Ｏを原点としたＸーＹ座標系において、点Ａ
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）に光線２が入射したとする。円筒中心Ｏ
と点Ａを結ぶ線の延長を法線Ｎとし、法線ＮとＸ軸との
なす角をαとする。入射光線２は法線Ｎとのなす角度に
等しい角度で反射し、反射光線３は光重心点位置検出素
子の受光面４の点Ｃに入射する。いま、円筒反射鏡が−
ΔＸだけ変位すると、円筒中心はＯ’（−ΔＸ，０）と
なり、光線１は、円筒１’の点Ｂ（Ｘ0 ，Ｙ0 −ΔＹ）
に入射する。点Ｂと中心点Ｏ’とを結ぶ法線をＮ’と
し、法線Ｎ’とＸ軸とのなす角をα＋Δαとおくと、反
射光線３’の反射角変化は２Δαとなり、光重心点位置
検出素子の受光面４の点Ｄに入射する。いま円筒１の半
径をＲとし、入射点Ａと受光面４との距離をＬおくと、 Ｒ・ｃｏｓ（α＋Δα）＝（Ｘ0 ＋ΔＸ） ……（１） α＝ｃｏｓ-1（Ｘ0 ／Ｒ） ……（２） と示される。
【００１１】ここで、Δαを（ΔＸ／Ｒ）に関する２次
までの近似式として表し、 Δα＝ｇ（ΔＸ／Ｒ）＋ｈ（ΔＸ／Ｒ）2 ……（３） とおくと ｇ＝−１／｛−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝1/2 ……（４） ｈ＝（Ｘ0 ／２Ｒ）・１／｛１−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝3/2 ……（５） と与えられる。入射点が円筒１の中心軸の場合、即ちＡ
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）が、Ｘ0＝０，（α＝π／２）点Ａ（Ｘ
0 ＝０，Ｙ0 ＝Ｒ）の場合は、式（５）で与えられるｈ
はｈ＝０となるので、式（３）における（ΔＸ／Ｒ）に
関する２次の項は零となる。従って、点ＡのＸ0 の値は
できるだけ零に近い方が直線性がよい。
までの近似式として表し、 Δα＝ｇ（ΔＸ／Ｒ）＋ｈ（ΔＸ／Ｒ）2 ……（３） とおくと ｇ＝−１／｛−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝1/2 ……（４） ｈ＝（Ｘ0 ／２Ｒ）・１／｛１−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝3/2 ……（５） と与えられる。入射点が円筒１の中心軸の場合、即ちＡ
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）が、Ｘ0＝０，（α＝π／２）点Ａ（Ｘ
0 ＝０，Ｙ0 ＝Ｒ）の場合は、式（５）で与えられるｈ
はｈ＝０となるので、式（３）における（ΔＸ／Ｒ）に
関する２次の項は零となる。従って、点ＡのＸ0 の値は
できるだけ零に近い方が直線性がよい。
【００１２】いま、円筒反射鏡１の入射光線の位置及び
入射角をそれぞれΔＸ1 ，ΔＸ1 ’とおき、反射光線の
位置及び反射角をそれぞれΔＸ2 ，ΔＸ2 ’とおくとと
もに、（ΔＸ／Ｒ）2 の項を無視すると、次の光線マト
リクスにより と近似できる。ここで、Ｒ，ΔＸ1 ’，ΔＸ2 ’の単位
はラジアンである。
入射角をそれぞれΔＸ1 ，ΔＸ1 ’とおき、反射光線の
位置及び反射角をそれぞれΔＸ2 ，ΔＸ2 ’とおくとと
もに、（ΔＸ／Ｒ）2 の項を無視すると、次の光線マト
リクスにより と近似できる。ここで、Ｒ，ΔＸ1 ’，ΔＸ2 ’の単位
はラジアンである。
【００１３】なお、図１に示す円筒レンズに対して、回
折格子などのダイヤモンドカッタで溝を切る場合に、こ
の溝をそのまま反射面として利用することも可能であ
る。図２に示すように基板５に曲率半径Ｒの半円形状溝
６を設けて反射鏡として入射光線９を溝に入射させ、反
射光９’が出射する場合、あるいは図３に示すように基
板７に小さな孔８をあけ、入射光線９を孔８の側円部に
入射させ、反射光９’が出射する場合等は凹面鏡となる
ので、式（６）のＲの符号を負にすれば、同様にして入
射光線の位置及び入射角と反射光線の位置及び反射角と
関係付けることができる。
折格子などのダイヤモンドカッタで溝を切る場合に、こ
の溝をそのまま反射面として利用することも可能であ
る。図２に示すように基板５に曲率半径Ｒの半円形状溝
６を設けて反射鏡として入射光線９を溝に入射させ、反
射光９’が出射する場合、あるいは図３に示すように基
板７に小さな孔８をあけ、入射光線９を孔８の側円部に
入射させ、反射光９’が出射する場合等は凹面鏡となる
ので、式（６）のＲの符号を負にすれば、同様にして入
射光線の位置及び入射角と反射光線の位置及び反射角と
関係付けることができる。
【００１４】なお、図１に示すように円筒反射鏡がＸ軸
方向にΔＸだけずれた際、入射光点ＢはＹ軸方向に対し
てもΔＹだけ変化している。従って、受光素子面４の上
では光点はｄ＋ΔＹだけ変位している。しかしながら、
変位ｄは出射角変化と光路長Ｌとの積に比例して変化す
るが、ΔＹは光路長に無関係であるので、光路長Ｌを適
当な長さに設定すると、この変位ΔＹは変位ｄに比して
無視できるようにすることができる。また、図１には示
していないが、円筒反射鏡１がＹ軸方向にΔＹ’だけ変
化した場合、円筒鏡の中心と入射点とを結ぶ法線とＸ軸
とのなす角は変化せず、図１に示す角度αと等しいの
で、反射光の出射角も変化しない。従って、Ｙ軸方向の
微小変位ΔＹ’も光路長Ｌより拡大されないので、この
光学系では、円筒反射鏡のＸ軸方向の変位のみを拡大し
ていることになる。
方向にΔＸだけずれた際、入射光点ＢはＹ軸方向に対し
てもΔＹだけ変化している。従って、受光素子面４の上
では光点はｄ＋ΔＹだけ変位している。しかしながら、
変位ｄは出射角変化と光路長Ｌとの積に比例して変化す
るが、ΔＹは光路長に無関係であるので、光路長Ｌを適
当な長さに設定すると、この変位ΔＹは変位ｄに比して
無視できるようにすることができる。また、図１には示
していないが、円筒反射鏡１がＹ軸方向にΔＹ’だけ変
化した場合、円筒鏡の中心と入射点とを結ぶ法線とＸ軸
とのなす角は変化せず、図１に示す角度αと等しいの
で、反射光の出射角も変化しない。従って、Ｙ軸方向の
微小変位ΔＹ’も光路長Ｌより拡大されないので、この
光学系では、円筒反射鏡のＸ軸方向の変位のみを拡大し
ていることになる。
【００１５】具体的数値例を示すと、Ｒ＝１０μｍ、Ｘ
0 ＝０として、入射角ΔＸ1 ’＝０とし、円筒鏡１の反
射点Ｘ0 と受光面との距離をＬ＝１０ｍｍとおくと微小
変位ΔＸ1 に対する光重心点変位ｄの倍率Ｍは Ｍ≒｜ΔＸ2 ’・Ｌ／ΔＸ1 ｜ ＝（２／Ｒ）・［Ｌ／｛１−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝1/2 ］ ……（７） となり、わずか１０ｍｍの光路長で２０００倍となる。
0 ＝０として、入射角ΔＸ1 ’＝０とし、円筒鏡１の反
射点Ｘ0 と受光面との距離をＬ＝１０ｍｍとおくと微小
変位ΔＸ1 に対する光重心点変位ｄの倍率Ｍは Ｍ≒｜ΔＸ2 ’・Ｌ／ΔＸ1 ｜ ＝（２／Ｒ）・［Ｌ／｛１−（Ｘ0 ／Ｒ）2 ｝1/2 ］ ……（７） となり、わずか１０ｍｍの光路長で２０００倍となる。
【００１６】図４及び図５は具体的な光学系を示してい
る。図４において、円筒反射鏡１１にレンズ１５で集光
した光線１２を投光し、その反射光１３が光重心点位置
検出素子１４の点Ａ0 に入射している。円筒鏡１１が１
１’へと微小変位すると、反射光１３’は光重心点位置
検出素子１４の点Ａ1 に入射する。この場合は垂直入射
であるから、図１における中心軸からずれた位置（Ｘ0
≠０）に入射させている。しかしＸ0 が零でないと、
（ΔＸ／Ｒ）2の項が影響するために、ΔＸの変化に対
する光重心点変位ｄの直線域が狭くなってしまう。
る。図４において、円筒反射鏡１１にレンズ１５で集光
した光線１２を投光し、その反射光１３が光重心点位置
検出素子１４の点Ａ0 に入射している。円筒鏡１１が１
１’へと微小変位すると、反射光１３’は光重心点位置
検出素子１４の点Ａ1 に入射する。この場合は垂直入射
であるから、図１における中心軸からずれた位置（Ｘ0
≠０）に入射させている。しかしＸ0 が零でないと、
（ΔＸ／Ｒ）2の項が影響するために、ΔＸの変化に対
する光重心点変位ｄの直線域が狭くなってしまう。
【００１７】そこで、図５に示すように、円筒反射鏡２
４の長さ方向をＺ軸、これと垂直方向をＹ軸としたと
き、Ｙ−Ｚ面に平行でＹ軸とのなす角がβとなるように
して、円筒反射鏡２４の中心軸に入射させる。すなわ
ち、集光レンズ２１で、光線２２を集光して円筒反射鏡
２４に入射させ、その反射光２３を光重心点位置検出素
子の受光面２５の点Ｃに入射させる。いま、その円筒反
射鏡２４がΔＸだけ変位して２４’の位置になると、反
射光２３’は受光素子２５の点Ｄに入射する。この場合
の入射点は、図１に対応させると、Ｘ0 ＝０の中心点に
入射していることになるから（ΔＸ／Ｒ）2 の項は零と
なるので、円筒レンズの変位ΔＸに対する反射光重心点
変位の直線域を広くすることができる。
４の長さ方向をＺ軸、これと垂直方向をＹ軸としたと
き、Ｙ−Ｚ面に平行でＹ軸とのなす角がβとなるように
して、円筒反射鏡２４の中心軸に入射させる。すなわ
ち、集光レンズ２１で、光線２２を集光して円筒反射鏡
２４に入射させ、その反射光２３を光重心点位置検出素
子の受光面２５の点Ｃに入射させる。いま、その円筒反
射鏡２４がΔＸだけ変位して２４’の位置になると、反
射光２３’は受光素子２５の点Ｄに入射する。この場合
の入射点は、図１に対応させると、Ｘ0 ＝０の中心点に
入射していることになるから（ΔＸ／Ｒ）2 の項は零と
なるので、円筒レンズの変位ΔＸに対する反射光重心点
変位の直線域を広くすることができる。
【００１８】図６は、細線状円筒反射鏡４３の長さ方向
がＺ軸である図示のような座標系としたとき、円筒反射
鏡４３に対してレンズ４１及び４２により二つの光線４
６，４７をＹ軸に対して、それぞれ角度β1 、β2 をつ
け、且つＸ−Ｙ面においてＸ軸方向にずれた位置に入射
させて１つの光重心点位置検出素子の直線域となる長さ
がＸ1 となるようにし、反射光はそれぞれ光重心点位置
検出素子４４及び４５に入射させている。いま反射鏡４
３の円の中心がＸ軸の原点（Ｘ＝０）にある場合、光線
４６の反射光は光重心点位置検出素子４４の点Ａ0 に入
射している。いま反射鏡４３の中心がＸ軸上でＸ＝０か
らＸ1 だけ負方向へ変位すると反射鏡４３’からの光線
４６の反射光は、位置検出器４４の点Ａ0 から移動して
点Ａ1 に入射する。位置検出器４４は、点Ａ0 から点Ａ
1 までを直線域とする。
がＺ軸である図示のような座標系としたとき、円筒反射
鏡４３に対してレンズ４１及び４２により二つの光線４
６，４７をＹ軸に対して、それぞれ角度β1 、β2 をつ
け、且つＸ−Ｙ面においてＸ軸方向にずれた位置に入射
させて１つの光重心点位置検出素子の直線域となる長さ
がＸ1 となるようにし、反射光はそれぞれ光重心点位置
検出素子４４及び４５に入射させている。いま反射鏡４
３の円の中心がＸ軸の原点（Ｘ＝０）にある場合、光線
４６の反射光は光重心点位置検出素子４４の点Ａ0 に入
射している。いま反射鏡４３の中心がＸ軸上でＸ＝０か
らＸ1 だけ負方向へ変位すると反射鏡４３’からの光線
４６の反射光は、位置検出器４４の点Ａ0 から移動して
点Ａ1 に入射する。位置検出器４４は、点Ａ0 から点Ａ
1 までを直線域とする。
【００１９】一方、光線４７は、反射鏡の入射光線が中
心軸に一致している場合は、反射光線は光重心点位置検
出素子４５の点Ｂ1 に入射しているが、その位置から反
射鏡４３がＸ1 だけ負方向へ変位すると、反射鏡４３’
からの反射光は光重心点位置検出素子４５の点Ｂ0 に入
射する。そこで、光重心点位置検出素子４４の点Ａ0と
光重心点位置検出素子４５の点Ｂ0 とを一致させておく
と、反射鏡４３の原点から−Ｘ1 までの変位に対しては
光重心点位置検出素子４４の出力を用い、さらに反射鏡
の点−Ｘ1 から−２Ｘ1 までの変位に対しては、光重心
点位置検出素子４５の出力を用いることにより、０〜−
２Ｘ1 まで直線域とすることができ、全体として位置検
出の直線域を拡張することができる。もちろん、入射光
線、検出器をさらに増やして直線域を一層拡張するよう
にしてもよい。
心軸に一致している場合は、反射光線は光重心点位置検
出素子４５の点Ｂ1 に入射しているが、その位置から反
射鏡４３がＸ1 だけ負方向へ変位すると、反射鏡４３’
からの反射光は光重心点位置検出素子４５の点Ｂ0 に入
射する。そこで、光重心点位置検出素子４４の点Ａ0と
光重心点位置検出素子４５の点Ｂ0 とを一致させておく
と、反射鏡４３の原点から−Ｘ1 までの変位に対しては
光重心点位置検出素子４４の出力を用い、さらに反射鏡
の点−Ｘ1 から−２Ｘ1 までの変位に対しては、光重心
点位置検出素子４５の出力を用いることにより、０〜−
２Ｘ1 まで直線域とすることができ、全体として位置検
出の直線域を拡張することができる。もちろん、入射光
線、検出器をさらに増やして直線域を一層拡張するよう
にしてもよい。
【００２０】図７は細線状円筒反射鏡５３のＹ−Ｘ面上
で、Ｘ軸上で±Ｘ0 の点Ａ（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、点Ａ’（−
Ｘ0 ，Ｙ0 ）に光線５１及び５２を入射させ、それらの
反射光を光重心点位置検出素子５４、５５の点Ｃ及び
Ｃ’に入射させておき、それぞれの点Ｃ，Ｃ’の光重心
点の位置を基準点（原点）に設定する。いま反射鏡５３
が５３’へΔＸだけ変位すると、光線５１の反射光５
１’は光重心点位置検出素子５４の点Ｄへ入射し、これ
を負方向への変位とすると、光線５２の反射光５２’
は、光重心点位置検出素子５５の点Ｄ’へ入射するが、
これは正方向の変位となる。一方、反射鏡５３がＸ軸正
方向に変位すると、それぞれ反対方向に変位する。従っ
て、二つの光重心点位置検出素子５４と５５の出力が等
しくなる点（零点）を基準に設定することにより、Ｘ軸
上の原点位置を精密に検出し、精密な位置制御装置のた
めの変位検出器を構成することができる。
で、Ｘ軸上で±Ｘ0 の点Ａ（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、点Ａ’（−
Ｘ0 ，Ｙ0 ）に光線５１及び５２を入射させ、それらの
反射光を光重心点位置検出素子５４、５５の点Ｃ及び
Ｃ’に入射させておき、それぞれの点Ｃ，Ｃ’の光重心
点の位置を基準点（原点）に設定する。いま反射鏡５３
が５３’へΔＸだけ変位すると、光線５１の反射光５
１’は光重心点位置検出素子５４の点Ｄへ入射し、これ
を負方向への変位とすると、光線５２の反射光５２’
は、光重心点位置検出素子５５の点Ｄ’へ入射するが、
これは正方向の変位となる。一方、反射鏡５３がＸ軸正
方向に変位すると、それぞれ反対方向に変位する。従っ
て、二つの光重心点位置検出素子５４と５５の出力が等
しくなる点（零点）を基準に設定することにより、Ｘ軸
上の原点位置を精密に検出し、精密な位置制御装置のた
めの変位検出器を構成することができる。
【００２１】図８は鏡面状の被測定面からの反射光を細
線微小変位検出器に入射させて表面粗さを測定する場合
の図である。集光レンズ６７で集光した光６４を被測定
面６２に入射させ、そこから反射した光線６５を細線状
円筒反射鏡６１の点Ｒ0 に入射させる。被測定面は鏡面
状であるので、細線状円筒反射鏡６１からの反射光６６
が被測定面６２を経て、再び集光レンズ６７の方向へ入
射しないように入射光のＸ軸方向に対して円筒反射鏡６
１の長さ方向の軸となす角をβ3 だけ付けておく。従っ
て、反射鏡６１の点Ｒ0 からの反射光６６は光重心点位
置検出素子６３の点Ｓ0 に入射する。いま被測定面６２
が６２’へとΔＺだけ変位すると、光線６４の反射光６
５’は円筒反射鏡６１のＲ1 から反射光は光線６６’と
して光重心点位置検出素子６３の点Ｓ1に入射する。従
って、被測定面６２のＺ軸方向の変位を検出できるの
で、被測定面の粗さ等の検出を行うことができる。
線微小変位検出器に入射させて表面粗さを測定する場合
の図である。集光レンズ６７で集光した光６４を被測定
面６２に入射させ、そこから反射した光線６５を細線状
円筒反射鏡６１の点Ｒ0 に入射させる。被測定面は鏡面
状であるので、細線状円筒反射鏡６１からの反射光６６
が被測定面６２を経て、再び集光レンズ６７の方向へ入
射しないように入射光のＸ軸方向に対して円筒反射鏡６
１の長さ方向の軸となす角をβ3 だけ付けておく。従っ
て、反射鏡６１の点Ｒ0 からの反射光６６は光重心点位
置検出素子６３の点Ｓ0 に入射する。いま被測定面６２
が６２’へとΔＺだけ変位すると、光線６４の反射光６
５’は円筒反射鏡６１のＲ1 から反射光は光線６６’と
して光重心点位置検出素子６３の点Ｓ1に入射する。従
って、被測定面６２のＺ軸方向の変位を検出できるの
で、被測定面の粗さ等の検出を行うことができる。
【００２２】図９は旋盤等の回転軸の軸ぶれを精密に検
出するようにした本発明の適用例を説明する図で、図９
（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図である。ＣＮを中
心に回転する回転軸７１の軸ぶれを検出する際、保持器
７２を介して球レンズ７３を配置する。従って回転軸７
１、保持器７２及び球レンズ７３は一緒に回転する。こ
れに対して、図９（ａ）に示すように、光線束７７を球
レンズ７３に投光し、その焦点の位置に細線からなる円
筒反射鏡７４を配置し、そこからの散乱光７７’を光重
心点位置検出素子７５で受光することにより、回転軸７
１のＺ軸方向のぶれが検出される。しかし、回転軸７１
が高速回転している場合、円筒反射鏡７４および光重心
点位置検出素子７５は静止しているため、回転軸７１の
回転に伴い、風圧を受けたり、振動したりするので、そ
のような外乱を除去する必要がある。そのため、レンズ
７６を介して光線束７８を円筒型反射鏡７４’に投光
し、そこからの散乱光７８’を光重心点位置検出素子７
５’で受光するようにする。反射光束７８’及び反射鏡
７４及び７４’等の静止物を一体に取り込みかつ光路長
を極力小さくして風圧や振動等の外乱による振動や揺ら
ぎも一体となって変位する構造にしておき、位置検出素
子７５及び７５’濃度出力の差を取ることにより風圧や
振動等により外乱の影響を除去し、回転軸ぶれを精密に
検出することができる。
出するようにした本発明の適用例を説明する図で、図９
（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図である。ＣＮを中
心に回転する回転軸７１の軸ぶれを検出する際、保持器
７２を介して球レンズ７３を配置する。従って回転軸７
１、保持器７２及び球レンズ７３は一緒に回転する。こ
れに対して、図９（ａ）に示すように、光線束７７を球
レンズ７３に投光し、その焦点の位置に細線からなる円
筒反射鏡７４を配置し、そこからの散乱光７７’を光重
心点位置検出素子７５で受光することにより、回転軸７
１のＺ軸方向のぶれが検出される。しかし、回転軸７１
が高速回転している場合、円筒反射鏡７４および光重心
点位置検出素子７５は静止しているため、回転軸７１の
回転に伴い、風圧を受けたり、振動したりするので、そ
のような外乱を除去する必要がある。そのため、レンズ
７６を介して光線束７８を円筒型反射鏡７４’に投光
し、そこからの散乱光７８’を光重心点位置検出素子７
５’で受光するようにする。反射光束７８’及び反射鏡
７４及び７４’等の静止物を一体に取り込みかつ光路長
を極力小さくして風圧や振動等の外乱による振動や揺ら
ぎも一体となって変位する構造にしておき、位置検出素
子７５及び７５’濃度出力の差を取ることにより風圧や
振動等により外乱の影響を除去し、回転軸ぶれを精密に
検出することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明の細線状反射型微小
変位検出器によれば、以下のような効果を得ることがで
きる。 ・極めて短い光路長（ミリメートルオーダー）で光学的
に高倍率が得られるるので、位置の精密制御（クオータ
ーサブミクロンからナミメーターオーダー）のセンサに
用いることができる。 ・光集積回路との混成光学系を容易に構成することがで
きる。 ・ナノメーターからオングストロームの分解能を持った
精密な鏡面検査装置が設計可能である。 ・円筒反射鏡が比較的長い（ミリメートルオーダー）の
で、複数の光線を同一の反射鏡に投光することにより風
圧や振動などの影響を打ち消す光学系が構成でき、また
直線域を拡張することができる。 ・精密な座標系（座標測定機）を構成することができ
る。 ・精密機器そのものに曲率半径数十ミクロンの反射鏡を
設ける（削り込む）ことができる。
変位検出器によれば、以下のような効果を得ることがで
きる。 ・極めて短い光路長（ミリメートルオーダー）で光学的
に高倍率が得られるるので、位置の精密制御（クオータ
ーサブミクロンからナミメーターオーダー）のセンサに
用いることができる。 ・光集積回路との混成光学系を容易に構成することがで
きる。 ・ナノメーターからオングストロームの分解能を持った
精密な鏡面検査装置が設計可能である。 ・円筒反射鏡が比較的長い（ミリメートルオーダー）の
で、複数の光線を同一の反射鏡に投光することにより風
圧や振動などの影響を打ち消す光学系が構成でき、また
直線域を拡張することができる。 ・精密な座標系（座標測定機）を構成することができ
る。 ・精密機器そのものに曲率半径数十ミクロンの反射鏡を
設ける（削り込む）ことができる。
【図１】 円筒反射鏡に光線が入射し、円筒反射鏡の微
小変位によりその反射光の出射角が変化する様子を示し
た図である。
小変位によりその反射光の出射角が変化する様子を示し
た図である。
【図２】 基板に半円形状の溝を設けて凹面円筒形反射
鏡とした説明図である。
鏡とした説明図である。
【図３】 基板に微小な円形の孔をあけ、その側面を凹
面円筒反射鏡とした説明図である。
面円筒反射鏡とした説明図である。
【図４】 集光レンズ、円筒反射鏡および光重心点位置
検出素子からなる光学系を示す図である。
検出素子からなる光学系を示す図である。
【図５】 入射光線が円筒反射鏡の長さ方向に対して鉛
直でなく、傾きをもって円筒の中心軸に入射させ、そこ
からの反射光を光重心点位置検出素子で受光する光学系
を示す図である。
直でなく、傾きをもって円筒の中心軸に入射させ、そこ
からの反射光を光重心点位置検出素子で受光する光学系
を示す図である。
【図６】 反射鏡の変位に対する出力信号の直線域を拡
張するための、複数の入射光線とそれらの反射光を受光
する光重心点位置検出素子からなる光学系を示す図であ
る。
張するための、複数の入射光線とそれらの反射光を受光
する光重心点位置検出素子からなる光学系を示す図であ
る。
【図７】 基準位置の精密設定を可能にするための、円
筒反射鏡の中心軸を中心にして、左右に光線を入射させ
て反射光を光重心点位置検出素子で受光する光学系を示
す図である。
筒反射鏡の中心軸を中心にして、左右に光線を入射させ
て反射光を光重心点位置検出素子で受光する光学系を示
す図である。
【図８】 被測定物からの反射光を円筒反射鏡に入射さ
せ、そこからの反射光を光重心点位置検出素子で検出す
る光学系を示す図である。
せ、そこからの反射光を光重心点位置検出素子で検出す
る光学系を示す図である。
【図９】 回転軸ぶれの検出を説明するための構成図で
ある。
ある。
１，１’ ：円筒反射鏡 ２ ：入射光線 ３，３’ ：反射光線 ４ ：光重心点位置検出素子 Ｘ，Ｙ ：座標軸 Ｏ，Ｏ’ ：円筒反射鏡の中心点 Ａ，Ｂ，Ｅ ：入射光線の入射点 Ｃ，Ｄ ：光重心点位置検出素子への
入射点 Ｘ0 ，Ｙ0 ：点Ａの座標 Ｌ ：円筒反射鏡の入射点から光
重心点検出素子までの光路長 ΔＸ ：円筒反射鏡の微小変位 α，Δα ：円筒の中心と入射点とを結
ぶ線の延長Ｎ−Ｎ’がＸ軸となす角 ５，７ ：基板 ６ ：凹面円筒レンズ Ｒ ：円筒レンズの曲率半径 ９，９’ ：光線 １０ ：集光レンズ １１ ：入射光線 １１−１ ：入射光線の中心 １１−１’，１１−１’’：反射光線の中心 １２，１２’ 円筒反射鏡 １３ ：光重心点位置検出素子 ２１ ：集光レンズ ２２ 入射光線 ２３，２３’ ：反射光線 ２４，２４’ ：円筒レンズ ２５ ：光重心点位置検出素子 β1 ：円筒レンズの長さ方向に対
する鉛直方向と入射光：線とのなす角 Ｃ，Ｄ ：光重心点位置検出素子への
反射光の入射点 ４１，４２’ ：集光レンズ ４３，４３’ ：円筒レンズ ４４，４５ ：光重心点位置検出素子 ４６，４７ ：入射光線
入射点 Ｘ0 ，Ｙ0 ：点Ａの座標 Ｌ ：円筒反射鏡の入射点から光
重心点検出素子までの光路長 ΔＸ ：円筒反射鏡の微小変位 α，Δα ：円筒の中心と入射点とを結
ぶ線の延長Ｎ−Ｎ’がＸ軸となす角 ５，７ ：基板 ６ ：凹面円筒レンズ Ｒ ：円筒レンズの曲率半径 ９，９’ ：光線 １０ ：集光レンズ １１ ：入射光線 １１−１ ：入射光線の中心 １１−１’，１１−１’’：反射光線の中心 １２，１２’ 円筒反射鏡 １３ ：光重心点位置検出素子 ２１ ：集光レンズ ２２ 入射光線 ２３，２３’ ：反射光線 ２４，２４’ ：円筒レンズ ２５ ：光重心点位置検出素子 β1 ：円筒レンズの長さ方向に対
する鉛直方向と入射光：線とのなす角 Ｃ，Ｄ ：光重心点位置検出素子への
反射光の入射点 ４１，４２’ ：集光レンズ ４３，４３’ ：円筒レンズ ４４，４５ ：光重心点位置検出素子 ４６，４７ ：入射光線
Claims (12)
- 【請求項１】 集光レンズと、集光レンズで集光した光
ビームが照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線状反
射鏡からの反射光が入射する光重心点変位検出素子とか
らなり、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線状反
射鏡の円形断面中心を通らない位置に、且つ細線状反射
鏡の長さ方向に対して垂直方向に照射され、細線状反射
鏡からの反射光の光重心点変位を、光重心点位置検出素
子で検出することを特徴とする細線状反射鏡型微小変位
検出器。 - 【請求項２】 請求項１記載の検出器において、前記細
線状反射鏡は、基板に設けた細線状溝、あるいは基板に
開けた微細な孔の側面を反射面とする反射鏡からなるこ
とを特徴とする細線状反射型微小変位検出器。 - 【請求項３】 集光レンズと、集光レンズで集光した光
ビームが照射される円筒形の細線状反射鏡と、細線状反
射鏡からの反射光が入射する光重心点変位検出素子とか
らなり、前記光ビームは、その光軸の延長線が細線状反
射鏡の円形断面中心を通る位置に、且つ細線状反射鏡の
長さ方向に対しては斜角方向に照射され、細線状反射鏡
からの反射光の光重心点変位を、光重心点位置検出素子
で検出することを特徴とする細線状反射鏡型微小変位検
出器。 - 【請求項４】 請求項３記載の検出器において、複数の
集光レンズと、各集光レンズに対応して設けられた複数
の光重心点位置検出素子を備え、各集光レンズからの光
ビームは細線状反射鏡面の異なる位置に照射され、各光
重心点位置検出素子により、直線域を拡張して異なる変
位領域を検出可能にしたことを特徴とする細線状反射型
微小変位検出器。 - 【請求項５】 請求項１〜３のうち何れか１項記載の検
出器において、細線状反射鏡は固定配置され、集光レン
ズからの光ビームを被測定体へ照射し、被測定体からの
反射光を細線状反射鏡に入射させ、被測定体の微小変位
又は粗さによる細線状反射鏡からの反射光の光重心点変
位を、光重心点位置検出素子で検出することを特徴とす
る細線状反射鏡型微小変位検出器。 - 【請求項６】 請求項５記載の検出器において、被測定
体が細線状反射鏡に比して大きい円筒状回転体であるこ
とを特徴とする細線状反射鏡型微小変位検出器。 - 【請求項７】 請求項６記載の装置において、前記回転
体は回転軸であり、細線状反射鏡及び光重心点位置検出
素子２系統を備え、一方の細線状反射鏡に被測定体から
の反射光を、他方の細線状反射鏡に基準光を照射し、各
細線状反射鏡からの反射光を各光重心点位置検出素子で
検出するようにしたことを特徴とする細線状反射型微小
変位検出器。 - 【請求項８】 請求項７記載の検出器において、前記回
転軸の中心に球レンズを配置し、回転する球レンズに固
定位置から光線を照射し、球レンズの出射光の焦点の位
置近傍に、細線反射鏡と光重心点変位検出素子とを一体
に固定配置するようにしたことを特徴とする細線状反射
鏡型微小変位検出器。 - 【請求項９】 請求項７記載の検出器において、前記細
線状反射鏡及び光重心点変位検出素子２系統を一体に配
置し、一方を回転する球レンズを通して、他方を固定さ
れた別光源でそれぞれ細線状反射鏡を照射し、２つの光
重心点検出素子の出力の差をとるようにしたことを特徴
とする細線状反射鏡型微小変位検出器。 - 【請求項１０】 請求項１記載の検出器において、細線
状反射鏡の長さ方向をＺ軸、円形断面の中心を原点とし
てＸ−Ｙ面とし、細線状反射鏡がＸ軸の原点を中心に±
Ｘ軸方向に変位する系であって、細線状反射鏡の中心軸
よりそれぞれ＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向にずれた位置に
２つの光ビームを照射し、各光ビームの反射光の光重心
点変位を検出することにより、Ｘ軸上の原点位置を検出
するようにしたことを特徴とする細線状反射鏡型微小変
位検出器。 - 【請求項１１】 請求項４または１０記載の検出器にお
いて、集光レンズ、円筒形の細線状反射鏡、光重心点位
置検出素子の組からなる検出系が、細線状反射鏡の長さ
方向に所定間隔で複数配置されて、複数の光ビーム列が
照射されるようにしたことを特徴とする細線状反射型微
小変位検出器。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の検出器において、所
定間隔で照射される光ビーム列は、細線状反射鏡の長さ
方向をＺ軸、円形断面の中心を原点としてＸ−Ｙ面とし
たとき、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対しては、細線状反射
鏡のＸ軸方向またはＹ軸方向の微小変位に対する１つの
光ビームによる反射光の光重心点変位の検出値が直線性
を持つ距離であることを特徴とする細線状反射鏡型微小
変位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8092893A JPH06294608A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 細線状反射型微小変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8092893A JPH06294608A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 細線状反射型微小変位検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294608A true JPH06294608A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13732104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8092893A Pending JPH06294608A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 細線状反射型微小変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294608A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6515754B2 (en) | 2000-06-02 | 2003-02-04 | Nec Corporation | Object-displacement detector and object-displacement controller |
| CN115560682A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-01-03 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
-
1993
- 1993-04-07 JP JP8092893A patent/JPH06294608A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6515754B2 (en) | 2000-06-02 | 2003-02-04 | Nec Corporation | Object-displacement detector and object-displacement controller |
| CN115560682A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-01-03 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
| CN115560682B (zh) * | 2022-12-05 | 2023-02-03 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
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