JPH0692980B2 - 振動測定装置 - Google Patents
振動測定装置Info
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- JPH0692980B2 JPH0692980B2 JP1072831A JP7283189A JPH0692980B2 JP H0692980 B2 JPH0692980 B2 JP H0692980B2 JP 1072831 A JP1072831 A JP 1072831A JP 7283189 A JP7283189 A JP 7283189A JP H0692980 B2 JPH0692980 B2 JP H0692980B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は振動測定装置に関し、特に物理量の変化、例え
ば振動を光学的検出手段によつて検出し得るようにした
ものである。
ば振動を光学的検出手段によつて検出し得るようにした
ものである。
本発明は、振動測定装置において、測定すべき物理量に
応じて集光レンズを保持する可動体を光源光に対して直
交する方向に変位させるように配設すると共に、当該変
位に応じて光電変換素子上に生ずる光スポツトの変位に
基づいて物理量を測定するようにしたことにより、実用
上簡易な構成によつて一段と高性能の振動測定装置を実
現できる。
応じて集光レンズを保持する可動体を光源光に対して直
交する方向に変位させるように配設すると共に、当該変
位に応じて光電変換素子上に生ずる光スポツトの変位に
基づいて物理量を測定するようにしたことにより、実用
上簡易な構成によつて一段と高性能の振動測定装置を実
現できる。
従来振動測定装置として振子の変位を光学的に検出する
ようにした構成のものが提案されている。
ようにした構成のものが提案されている。
例えば第18図に示すように、光源光LA1を棒状振子１に
照射し、その影像２を一対の受光素子3A及び3B上に跨が
るように投影するようになされ、かくして棒状振子１が
矢印ａで示すように光源光LA1と直交する方向に変位し
たとき、それに応じて一対の受光素子3A及び3Bから当該
棒状振子１の変位量に応じて変化する光検出出力を得る
ことができる（特開昭60-205370号公報）。
照射し、その影像２を一対の受光素子3A及び3B上に跨が
るように投影するようになされ、かくして棒状振子１が
矢印ａで示すように光源光LA1と直交する方向に変位し
たとき、それに応じて一対の受光素子3A及び3Bから当該
棒状振子１の変位量に応じて変化する光検出出力を得る
ことができる（特開昭60-205370号公報）。
また第19図に示すように、中空パイプ11の途中に直径方
向に貫通孔12を穿設することによりヒンジ部13を形成
し、固定部14に固定された端部11Aに中空パイプ11の中
心軸方向に光源光LA2を射出する光源15を設けた構成の
ものが提案されている（特開昭62-233770号公報）。
向に貫通孔12を穿設することによりヒンジ部13を形成
し、固定部14に固定された端部11Aに中空パイプ11の中
心軸方向に光源光LA2を射出する光源15を設けた構成の
ものが提案されている（特開昭62-233770号公報）。
かくして中空パイプ11のヒンジ部13より先端側の遊端部
11Bが矢印ｂの方向に振動し得るようになされ、光源光L
A2が遊端部11Bの同軸上に設けられた集光レンズ15を通
つて一対の受光素子16A及び16B上に集光させる。
11Bが矢印ｂの方向に振動し得るようになされ、光源光L
A2が遊端部11Bの同軸上に設けられた集光レンズ15を通
つて一対の受光素子16A及び16B上に集光させる。
第19図の構成において、遊端部11Bがヒンジ部13を中心
として矢印ｂの方向に振動すると、受光素子16A及び16B
に対する照射光束LA3の位置が当該振動に応じて変化す
ることにより受光素子16A及び16Bの光電変換出力が変化
し、かくして遊端部11Bの振動を検出することができ
る。
として矢印ｂの方向に振動すると、受光素子16A及び16B
に対する照射光束LA3の位置が当該振動に応じて変化す
ることにより受光素子16A及び16Bの光電変換出力が変化
し、かくして遊端部11Bの振動を検出することができ
る。
ところが第18図の従来の構成によると、受光素子3A及び
3B上に投影する影の像の大きさを実用上必要なだけ小さ
くすることができないために、検出感度を高くできない
問題がある。
3B上に投影する影の像の大きさを実用上必要なだけ小さ
くすることができないために、検出感度を高くできない
問題がある。
因に棒状振子１の変位に対して一対の受光素子3A及び3B
に生ずる照射面積の変化は受光素子3A及び3B上に形成さ
れる影像２の大きさが小さくなればこれに応じて鋭くな
ることにより検出感度を向上させることができると考え
られるが、実際上第18図の構成によれば影像２の大きさ
は棒状振子１の大きさに依存しているために任意に小さ
くすることはできない。
に生ずる照射面積の変化は受光素子3A及び3B上に形成さ
れる影像２の大きさが小さくなればこれに応じて鋭くな
ることにより検出感度を向上させることができると考え
られるが、実際上第18図の構成によれば影像２の大きさ
は棒状振子１の大きさに依存しているために任意に小さ
くすることはできない。
これに対して第19図の従来の構成によれば、受光素子16
A及び16Bに照射される照射光束LA3を集光レンズ15によ
つて実用上十分に集束させることができ、その分検出感
度を向上させることができる。
A及び16Bに照射される照射光束LA3を集光レンズ15によ
つて実用上十分に集束させることができ、その分検出感
度を向上させることができる。
しかしこの構成によると、集光レンズ15が設けられてい
る遊端部11Bが振動に応じてヒンジ部13を中心として回
動するために、第20図に示すように集光レンズ15の光軸
L0が光源15と一致しない位置に回転する欠点がある。
る遊端部11Bが振動に応じてヒンジ部13を中心として回
動するために、第20図に示すように集光レンズ15の光軸
L0が光源15と一致しない位置に回転する欠点がある。
因に集光レンズ15の焦点位置に光源15及び受光素子16
A、16Bが配設されている場合、光軸L0が回転して集光レ
ンズ15が光軸L0から直交する方向にδx0だけ変位したと
き、受光素子16A及び16Bの受光面における光軸L0の変位
量は２δx0になる。しかし集光レンズ15が光軸L0を傾け
るように回転したとき焦点位置に生ずる照射光束LA3の
光スポツトは光軸L0が傾いた分光軸L0からの内側に距離
δx1だけ戻るように変位し、結局照射光束LA3の光スポ
ツトは光源15を通る光軸L0からδx2だけ移動することに
なる。
A、16Bが配設されている場合、光軸L0が回転して集光レ
ンズ15が光軸L0から直交する方向にδx0だけ変位したと
き、受光素子16A及び16Bの受光面における光軸L0の変位
量は２δx0になる。しかし集光レンズ15が光軸L0を傾け
るように回転したとき焦点位置に生ずる照射光束LA3の
光スポツトは光軸L0が傾いた分光軸L0からの内側に距離
δx1だけ戻るように変位し、結局照射光束LA3の光スポ
ツトは光源15を通る光軸L0からδx2だけ移動することに
なる。
このように集光レンズ15の光軸L0が傾くことにより照射
光束LA3に生ずる変位量が距離δx1の分だけ少なくな
り、この分検出感度が劣化する問題がある。
光束LA3に生ずる変位量が距離δx1の分だけ少なくな
り、この分検出感度が劣化する問題がある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、集光レン
ズの変位に基づいて振動量に対応する電気的な検出出力
を得るにつき、一段と検出感度が高く、しかも全体とし
ての構成をできるだけ簡易かつ小型化し得るようにした
振動測定装置を提案しようとするものである。
ズの変位に基づいて振動量に対応する電気的な検出出力
を得るにつき、一段と検出感度が高く、しかも全体とし
ての構成をできるだけ簡易かつ小型化し得るようにした
振動測定装置を提案しようとするものである。
かかる問題点を解決するため本発明においては、測定す
べき振動量に応動して第１の方向Ｘに変位するようにな
され、この第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに光軸
を有する集光レンズ2Bを保持する可動体２と、第１及び
第２の方向Ｘ及びＹと直交する第３の方向Ｚに延長する
ように配設され、可動体２を第１の方向Ｘに変位できる
ように弾性的に支持する支持体４と、集光レンズ2Bの光
軸L01上に当該集光レンズ2Bと対向するように配設され
た光源５と、一対の光電変換素子6A、6Bを有し、光源５
から射出される光源光LA11を集光レンズ2Bによつて集束
することによつて得られる照射光束LA12を一対の光電変
換素子6A及び6Bに受光し、照射光束LA12が可動体２の変
位に応じて照射位置を変位させたとき一対の光電変換素
子6A、6Bから当該変位量に相当する光検出信号を送出す
る光電変換部６と、この光電変換部６から送出される光
検出信号の偏差に基づいて振動量測定出力を送出する振
動量検出回路部７と、光検出信号の偏差に基づいて可動
体２に対して電磁力でなる変位抑制力を発生する変位サ
ーボ手段43とを具え、一対の光電変換素子6A、6Bの受光
面間の間隔Ｌに対して、照射光束LA12の直径Ｄを、ほぼ Ｌ＝0.8D の関係を満足する値に選定するようにする。
べき振動量に応動して第１の方向Ｘに変位するようにな
され、この第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに光軸
を有する集光レンズ2Bを保持する可動体２と、第１及び
第２の方向Ｘ及びＹと直交する第３の方向Ｚに延長する
ように配設され、可動体２を第１の方向Ｘに変位できる
ように弾性的に支持する支持体４と、集光レンズ2Bの光
軸L01上に当該集光レンズ2Bと対向するように配設され
た光源５と、一対の光電変換素子6A、6Bを有し、光源５
から射出される光源光LA11を集光レンズ2Bによつて集束
することによつて得られる照射光束LA12を一対の光電変
換素子6A及び6Bに受光し、照射光束LA12が可動体２の変
位に応じて照射位置を変位させたとき一対の光電変換素
子6A、6Bから当該変位量に相当する光検出信号を送出す
る光電変換部６と、この光電変換部６から送出される光
検出信号の偏差に基づいて振動量測定出力を送出する振
動量検出回路部７と、光検出信号の偏差に基づいて可動
体２に対して電磁力でなる変位抑制力を発生する変位サ
ーボ手段43とを具え、一対の光電変換素子6A、6Bの受光
面間の間隔Ｌに対して、照射光束LA12の直径Ｄを、ほぼ Ｌ＝0.8D の関係を満足する値に選定するようにする。
可動体２には第３の方向Ｚの方向に配設された支持体４
によつて第１の方向Ｘの方向に測定すべき振動量に応動
して変位するようになされ、当該可動体２の変位によつ
て光源５から射出される光源光LA11に基づいて一対の光
電変換素子6A、6B上に集光レンズ2Bによつて集束された
照射光束LA12の照射位置が第１の方向Ｘに沿うように変
位する。
によつて第１の方向Ｘの方向に測定すべき振動量に応動
して変位するようになされ、当該可動体２の変位によつ
て光源５から射出される光源光LA11に基づいて一対の光
電変換素子6A、6B上に集光レンズ2Bによつて集束された
照射光束LA12の照射位置が第１の方向Ｘに沿うように変
位する。
その結果一対の光電変換素子6A、6Bから高い精度の光検
出信号を得ることができ、その偏差に基づいて振動量検
出回路において振動測定出力を形成することができる。
出信号を得ることができ、その偏差に基づいて振動量検
出回路において振動測定出力を形成することができる。
このように構成することにより、全体として簡易な構成
で高性能の物理量測定装置を構成することができる。
で高性能の物理量測定装置を構成することができる。
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
〔１〕原理的構成 第１図は振動測定装置の光学的検出部１の原理的構成を
示すもので、可動体２がXYZ直交座標系によつて表され
る空間内を原点位置において矢印ｃで示すようにＸ軸方
向に振動できるように配設されている。
示すもので、可動体２がXYZ直交座標系によつて表され
る空間内を原点位置において矢印ｃで示すようにＸ軸方
向に振動できるように配設されている。
可動体２は集光レンズ2Bを保持した鏡筒2Aを板ばねでな
る支持体４を介して固定部３から吊り下げられるように
支持されている。集光レンズ2Bは光軸L01がＹ軸方向に
一致するように配設され、支持体４は集光レンズ2Bの光
軸L01の方向を変更させずに可動体２をＸ軸に沿う方向
に変位させることができるようにＺ軸方向に配設されて
いる。
る支持体４を介して固定部３から吊り下げられるように
支持されている。集光レンズ2Bは光軸L01がＹ軸方向に
一致するように配設され、支持体４は集光レンズ2Bの光
軸L01の方向を変更させずに可動体２をＸ軸に沿う方向
に変位させることができるようにＺ軸方向に配設されて
いる。
集光レンズ2Bの焦点位置には当該集光レンズ2Bを挟むよ
うに、半導体レーザでなる光源５及び一対の光電変換素
子としてフオトダイオード6A及び6Bを有する光電変換部
６が配設され、フオトダイオード6A及び6Bの光電変換出
力が光検出信号SDETとして振動量検出回路部７に送出さ
れ、その偏差に基づいて振動量測定出力SOUTを送出す
る。
うに、半導体レーザでなる光源５及び一対の光電変換素
子としてフオトダイオード6A及び6Bを有する光電変換部
６が配設され、フオトダイオード6A及び6Bの光電変換出
力が光検出信号SDETとして振動量検出回路部７に送出さ
れ、その偏差に基づいて振動量測定出力SOUTを送出す
る。
ここで、光源５を構成する半導体レーザはLED発光領域
で発光駆動され（レーザ発振領域で駆動せずに）、これ
により微小点光源を形成するようになされている。
で発光駆動され（レーザ発振領域で駆動せずに）、これ
により微小点光源を形成するようになされている。
フオトダイオード6A及び6BはＸ軸に沿う方向に互いに隣
接するように配設され、光源５から射出された光源光LA
11が集光レンズ2Bによつてフオトダイオード6A及び6Bの
境界位置に照射光束LA12として集束され、かくして光源
５の光像でなる光スポツトSPTが集光レンズ2B、従つて
可動体２のＸ軸方向への変位量に応じた変位量だけＸ軸
に沿う方向に変位するようになされている。
接するように配設され、光源５から射出された光源光LA
11が集光レンズ2Bによつてフオトダイオード6A及び6Bの
境界位置に照射光束LA12として集束され、かくして光源
５の光像でなる光スポツトSPTが集光レンズ2B、従つて
可動体２のＸ軸方向への変位量に応じた変位量だけＸ軸
に沿う方向に変位するようになされている。
かくして集光レンズ2Bが第２図において実線で示すよう
に、照射光束LA12によつてフオトダイオード6A及び6Bの
境界位置P1に光スポツトSPTを形成している状態から、
破線で示すようにＸ軸方向にδx0だけ変位したとき、集
光レンズ2Bから射出される照射光束LA12は境界位置P1に
あつた焦点が集光レンズ2Bの変位量δx0に相当する距離
δｘだけＸ軸方向に変位した偏位位置P2に移動する。
に、照射光束LA12によつてフオトダイオード6A及び6Bの
境界位置P1に光スポツトSPTを形成している状態から、
破線で示すようにＸ軸方向にδx0だけ変位したとき、集
光レンズ2Bから射出される照射光束LA12は境界位置P1に
あつた焦点が集光レンズ2Bの変位量δx0に相当する距離
δｘだけＸ軸方向に変位した偏位位置P2に移動する。
ところでこのときの変位量P2〜P1＝δｘは集光レンズ2
B、従つて可動体２の位置に依存し、第３図に示すよう
に幾何光学の原理に従つて次式 によつて求めることができる。（１）式においてａは光
源５から集光レンズ2Bまでの距離、ｂは集光レンズ2Bか
らフオトダイオード6A及び6Bの表面までの距離である。
B、従つて可動体２の位置に依存し、第３図に示すよう
に幾何光学の原理に従つて次式 によつて求めることができる。（１）式においてａは光
源５から集光レンズ2Bまでの距離、ｂは集光レンズ2Bか
らフオトダイオード6A及び6Bの表面までの距離である。
ここで光源５及びフオトダイオード6A及び6Bは集光レン
ズ2Bの焦点位置に配設され、従つて、距離ａ及びｂは ａ＝ｂ ……（２） のように互いに等しい値になり、この条件の下ではフオ
トダイオード6A及び6B上の変位量δｘは δｘ＝２δx0 ……（３） となる。
ズ2Bの焦点位置に配設され、従つて、距離ａ及びｂは ａ＝ｂ ……（２） のように互いに等しい値になり、この条件の下ではフオ
トダイオード6A及び6B上の変位量δｘは δｘ＝２δx0 ……（３） となる。
従つて第１図の構成によれば、第20図について上述した
ように、検出感度が劣化するような問題を生じさせるお
それなく、高い検出感度で変位量の検出をなし得る。
ように、検出感度が劣化するような問題を生じさせるお
それなく、高い検出感度で変位量の検出をなし得る。
〔２〕変位量検出特性の直線性の改善 ところで実装される一対のフオトダイオード6A及び6B間
の境界位置には第４図に示すように、光電変換動作をし
ない間隔Ｌ（10〜100〔μｍ〕程度）の非光電変換領域
８が介在していると共に、 実際上光源５が有限の大きさをもちかつ集光レンズ2Bが
収差等の光学的特性をもつているためフオトダイオード
6A及び6B上に結像される光スポツトSPTが所定のスポツ
ト径Ｄをもち、この光スポツトSPTのスポツト径Ｄと非
光電変換領域８の間隔Ｌとの間の相対的な大小関係によ
つてフオトダイオード6A及び6Bから得られる光電変換出
力が決まることになる。
の境界位置には第４図に示すように、光電変換動作をし
ない間隔Ｌ（10〜100〔μｍ〕程度）の非光電変換領域
８が介在していると共に、 実際上光源５が有限の大きさをもちかつ集光レンズ2Bが
収差等の光学的特性をもつているためフオトダイオード
6A及び6B上に結像される光スポツトSPTが所定のスポツ
ト径Ｄをもち、この光スポツトSPTのスポツト径Ｄと非
光電変換領域８の間隔Ｌとの間の相対的な大小関係によ
つてフオトダイオード6A及び6Bから得られる光電変換出
力が決まることになる。
すなわち光スポツトSPTが第４図に示すように、非光電
変換領域８の中心位置に中心をもつような基準位置にあ
る状態から集光レンズ2Bが変位したことにより第５図に
示すように距離δｘだけフオトダイオード6A側に移動し
たとき、フオトダイオード6A及び6Bが受ける照射光束LA
12の光量の変化は、光スポツトSPTがフオトダイオード6
A及び6B上に重なつている面積の増減率に比例する。
変換領域８の中心位置に中心をもつような基準位置にあ
る状態から集光レンズ2Bが変位したことにより第５図に
示すように距離δｘだけフオトダイオード6A側に移動し
たとき、フオトダイオード6A及び6Bが受ける照射光束LA
12の光量の変化は、光スポツトSPTがフオトダイオード6
A及び6B上に重なつている面積の増減率に比例する。
すなわち第６図に示すように、光スポツトSPTが実線図
示の位置から変位量δｘだけＸ軸に沿う方向にフオトダ
イオード6B側へ変位したとき、フオトダイオード6Bで受
ける光量変化率dEB/d（δｘ）は になる。また他方のフオトダイオード6Aにおいて生ずる
光量変化率dEA/d（δｘ）は のように求めることができる。
示の位置から変位量δｘだけＸ軸に沿う方向にフオトダ
イオード6B側へ変位したとき、フオトダイオード6Bで受
ける光量変化率dEB/d（δｘ）は になる。また他方のフオトダイオード6Aにおいて生ずる
光量変化率dEA/d（δｘ）は のように求めることができる。
そこで（４）式及び（５）式によつて表される光量変化
率dE/d（δｘ）を第７図（Ａ）に示すように変位量δｘ
を横軸にとつて曲線図として表せば、基準位置（すなわ
ちδｘ＝０の位置）から光スポツトSPTがフオトダイオ
ード6B（又は6A）方向に変位したときフオトダイオード
6B及び6Aに生ずる光電変換出力の相対的変化を読み取る
ことができる。
率dE/d（δｘ）を第７図（Ａ）に示すように変位量δｘ
を横軸にとつて曲線図として表せば、基準位置（すなわ
ちδｘ＝０の位置）から光スポツトSPTがフオトダイオ
ード6B（又は6A）方向に変位したときフオトダイオード
6B及び6Aに生ずる光電変換出力の相対的変化を読み取る
ことができる。
第７図（Ａ）においてフオトダイオード6Bの光量変化率
dEB/d（δｘ）は、光スポツトSPTの中心点CTの変位量δ
ｘが の範囲にあるとき、光スポツトSPTは非光電変換領域８
を照射する状態にあるので、（４）式で表されるように
半円を描くような変化を呈する。
dEB/d（δｘ）は、光スポツトSPTの中心点CTの変位量δ
ｘが の範囲にあるとき、光スポツトSPTは非光電変換領域８
を照射する状態にあるので、（４）式で表されるように
半円を描くような変化を呈する。
これに対して変位量δｘが の大きさになると、光スポツトSPTはフオトダイオード6
Bを照射できなくなるような位置にまでフオトダイオー
ド6Aの方向に位置ずれしたことを意味しており、このと
き光量変化率dEB/d（δｘ）は になる。
Bを照射できなくなるような位置にまでフオトダイオー
ド6Aの方向に位置ずれしたことを意味しており、このと
き光量変化率dEB/d（δｘ）は になる。
また光スポツトSPTの中心点CTが になるまで変位した場合には、光スポツトSPTが非光電
変換領域８を離れてフオトダイオード6B上を変位して行
く状態になり、このとき光量変化率dEB/（δｘ）は のように０になる。
変換領域８を離れてフオトダイオード6B上を変位して行
く状態になり、このとき光量変化率dEB/（δｘ）は のように０になる。
同様にしてフオトダイオード6Aに対する光量変化率dEA/
d（δｘ）を検討すれば、変位量δｘが の範囲にあるときには、光スポツトSPTが非光電変換領
域８上を照射している状態にあるので、光量変化率dEA/
d（δｘ）は（５）式で表されるように半円を描くよう
に変化する。
d（δｘ）を検討すれば、変位量δｘが の範囲にあるときには、光スポツトSPTが非光電変換領
域８上を照射している状態にあるので、光量変化率dEA/
d（δｘ）は（５）式で表されるように半円を描くよう
に変化する。
また変位量δｘが になると、光スポツトSPTが非光電変換領域８を照射し
ない位置までフオトダイオード6Aの方向に変位した状態
になり、このとき光量変化率dEA/d（δｘ）は になる。
ない位置までフオトダイオード6Aの方向に変位した状態
になり、このとき光量変化率dEA/d（δｘ）は になる。
また光スポツトSPTの変位量δｘがフオトダイオード6B
の方向に の領域まで変位すると、光スポツトSPTはフオトダイオ
ード6Aを照射できない位置にまで変位した状態になり、
このとき光量変化率dEA/d（δｘ）は になる。
の方向に の領域まで変位すると、光スポツトSPTはフオトダイオ
ード6Aを照射できない位置にまで変位した状態になり、
このとき光量変化率dEA/d（δｘ）は になる。
第７図（Ａ）の結果から、変位量δｘが の領域ARABにあるときには光スポツトSPTがフオトダイ
オード6A及び6Bの両方を照射している状態にあり、従つ
て光電変換素子６全体として見たときの光量変化率dE/d
（δｘ）の総合特性は第７図（Ｂ）に示すように、フオ
トダイオード6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びd
EB/d（δｘ）の和として表すことかできる。
オード6A及び6Bの両方を照射している状態にあり、従つ
て光電変換素子６全体として見たときの光量変化率dE/d
（δｘ）の総合特性は第７図（Ｂ）に示すように、フオ
トダイオード6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びd
EB/d（δｘ）の和として表すことかできる。
これに対して変位量δｘが の領域ARA及びARBに生ずる光量変化率dE/d（δｘ）はそ
れぞれフオトダイオード6A及び6Bだけに生ずる光量変化
率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）によつて表すことが
できる。
れぞれフオトダイオード6A及び6Bだけに生ずる光量変化
率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）によつて表すことが
できる。
第７図（Ｂ）の関係から、フオトダイオード6A及び6Bに
おける検出特性としてできるだけ良好な直線性を実現す
るためには、第７図（Ｂ）に示す光量変化率の総合特性
〔dE/d（δｘ）〕SUM＝dEA/d（δｘ）＋dEB/d（δｘ）
が、変位量δｘの実効的変位範囲において、実用上ほぼ
一定値を維持できるようにすることが望ましく、このよ
うな条件を満足させるためには非光電変換領域８の間隔
Ｌに対して光スポツトSPTの直径Ｄを必要に応じて最適
な値に選定すれば良い。
おける検出特性としてできるだけ良好な直線性を実現す
るためには、第７図（Ｂ）に示す光量変化率の総合特性
〔dE/d（δｘ）〕SUM＝dEA/d（δｘ）＋dEB/d（δｘ）
が、変位量δｘの実効的変位範囲において、実用上ほぼ
一定値を維持できるようにすることが望ましく、このよ
うな条件を満足させるためには非光電変換領域８の間隔
Ｌに対して光スポツトSPTの直径Ｄを必要に応じて最適
な値に選定すれば良い。
因に非光電変換領域８の間隔Ｌ及び光スポツトSPTの直
径Ｄとの関係を Ｌ＜Ｄ ……（19） に選定した条件の下に、第８図（Ａ）に示すように直径
Ｄを間隔Ｌに近づけて行けば、第８図（Ｂ）に示すよう
にフオトダイオード6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δ
ｘ）及びdEB/d（δｘ）が重なり合う領域ARABが狭くな
り、その結果第８図（Ｃ）に示すように総合光量変化率
〔dE/d（δｘ）〕SUMにおいて領域ARABに相当する部分
の値が小さくなつて行くような傾向がある。
径Ｄとの関係を Ｌ＜Ｄ ……（19） に選定した条件の下に、第８図（Ａ）に示すように直径
Ｄを間隔Ｌに近づけて行けば、第８図（Ｂ）に示すよう
にフオトダイオード6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δ
ｘ）及びdEB/d（δｘ）が重なり合う領域ARABが狭くな
り、その結果第８図（Ｃ）に示すように総合光量変化率
〔dE/d（δｘ）〕SUMにおいて領域ARABに相当する部分
の値が小さくなつて行くような傾向がある。
これに加えて第９図（Ａ）に示すように直径Ｄを間隔Ｌ
とほぼ等しい値にまで小さくすると、光量変化率dE/d
（δｘ）は第９図（Ｂ）に示すようにフオトダイオード
6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）
が重なり合う領域ARABが消えて領域ARA及びARB直接隣接
するような光学的特性の状態が得られ、このときの総合
光量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMは第９図（Ｃ）に示す
ように光量変化率dE/d（δｘ）（第９図（Ｂ））と同じ
特性を呈する。
とほぼ等しい値にまで小さくすると、光量変化率dE/d
（δｘ）は第９図（Ｂ）に示すようにフオトダイオード
6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）
が重なり合う領域ARABが消えて領域ARA及びARB直接隣接
するような光学的特性の状態が得られ、このときの総合
光量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMは第９図（Ｃ）に示す
ように光量変化率dE/d（δｘ）（第９図（Ｂ））と同じ
特性を呈する。
さらに光スポツトSPTの直径Ｄを小さくして第10図
（Ａ）に示すように直径Ｄを間隔Ｌより小さい値に選定
すると、光量変化率dE/d（δｘ）の特性は第10図（Ｂ）
に示すようにフオトダイオード6A及び6Bの光量変化率dE
A/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）の領域ARA及びARB間に光
量変化率dE/d（δｘ）が０の領域、すなわち不感帯領域
AR0が発生し、これが第10図（Ｃ）に示すように総合光
量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMに不感帯領域を生じさせ
る結果になる。
（Ａ）に示すように直径Ｄを間隔Ｌより小さい値に選定
すると、光量変化率dE/d（δｘ）の特性は第10図（Ｂ）
に示すようにフオトダイオード6A及び6Bの光量変化率dE
A/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）の領域ARA及びARB間に光
量変化率dE/d（δｘ）が０の領域、すなわち不感帯領域
AR0が発生し、これが第10図（Ｃ）に示すように総合光
量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMに不感帯領域を生じさせ
る結果になる。
第８図〜第10図の検討から、フオトダイオード6A及び6B
の光量変化率を実用上できるだけ平坦にするためには、
（19）式について上述したように直径Ｄを間隔Ｌより大
きい値に選定しかつ変位量δｘがδｘ＝０のとき光量変
化率dE/d（δｘ）を所定の値、すなわちフオトダイオー
ド6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δ
ｘ）のほぼ60％程度の値にすれば実用上直線性が良い測
定結果が得られると考えられ、実験によりこれを確認し
得た。
の光量変化率を実用上できるだけ平坦にするためには、
（19）式について上述したように直径Ｄを間隔Ｌより大
きい値に選定しかつ変位量δｘがδｘ＝０のとき光量変
化率dE/d（δｘ）を所定の値、すなわちフオトダイオー
ド6A及び6Bの光量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δ
ｘ）のほぼ60％程度の値にすれば実用上直線性が良い測
定結果が得られると考えられ、実験によりこれを確認し
得た。
因に変位量δｘにおける光量変化率は（４）式及び
（５）式においてδｘ＝０とおくと になるから、これに60％の条件を当てはめることにより
次式 の関係が成り立つ。
（５）式においてδｘ＝０とおくと になるから、これに60％の条件を当てはめることにより
次式 の関係が成り立つ。
そこで（21）式を間隔Ｌについて解けば、 Ｌ＝0.8D ……（22） のように、直径Ｄの0.8倍に間隔Ｌを選定すれば、第11
図（Ａ）に示すように、フオトダイオード6A及び6Bの光
量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）が重なり合わ
ない領域ARA及びARB間に不感帯領域AR0を発生させるこ
となく重複した領域ARABを形成し、第11図（Ｂ）に示す
ように当該重複領域ARABにおける総合光量変化率〔dE/d
（δｘ）〕SUMの値を他の領域ARA及びARBの値とほぼ同
程度の値を呈するような結果を得ることかでき、かくし
て変位量δｘの有効領域において直線性が良好な検出光
学系を実現できる。
図（Ａ）に示すように、フオトダイオード6A及び6Bの光
量変化率dEA/d（δｘ）及びdEB/d（δｘ）が重なり合わ
ない領域ARA及びARB間に不感帯領域AR0を発生させるこ
となく重複した領域ARABを形成し、第11図（Ｂ）に示す
ように当該重複領域ARABにおける総合光量変化率〔dE/d
（δｘ）〕SUMの値を他の領域ARA及びARBの値とほぼ同
程度の値を呈するような結果を得ることかでき、かくし
て変位量δｘの有効領域において直線性が良好な検出光
学系を実現できる。
なお実際上製造されている光電変換素子として、フオト
ダイオード6A及び6Bの間隔ＬがＬ＝10〜100〔μｍ〕程
度のものが得られるので、光スポツトSPTの直径Ｄを13
〜130〔μｍ〕程度に照射光束LA12を集束できるような
光源５及び集光レンズ2Bを設けるようにする。
ダイオード6A及び6Bの間隔ＬがＬ＝10〜100〔μｍ〕程
度のものが得られるので、光スポツトSPTの直径Ｄを13
〜130〔μｍ〕程度に照射光束LA12を集束できるような
光源５及び集光レンズ2Bを設けるようにする。
〔３〕振動測定装置の構成 第12及び第13図は本発明を加速度検出型の振動測定装置
を適用した場合の実施例を示すもので、第１図との対応
部分に同一符号を付して示すように、振動測定装置21は
第４図及び第５図について上述した動作原理に基づいて
ケース22に与えられる振動加速度に基づいて振動を検出
するようになされている。
を適用した場合の実施例を示すもので、第１図との対応
部分に同一符号を付して示すように、振動測定装置21は
第４図及び第５図について上述した動作原理に基づいて
ケース22に与えられる振動加速度に基づいて振動を検出
するようになされている。
ケース22には、円板状ベース部の中央部に円柱状突出部
を形成してなる第１の磁気回路部材24が固定され、その
円板状ベース部に円環状リングでなる第２及び第３の磁
気回路部材25及び26を順次前方に積み重ねるように固着
し、磁気回路部材26の上部前面から前方に突出する一対
の取付部材27及び28によつて例えば板ばねでなる支持体
４を下方に垂下させるように片持ち保持している。
を形成してなる第１の磁気回路部材24が固定され、その
円板状ベース部に円環状リングでなる第２及び第３の磁
気回路部材25及び26を順次前方に積み重ねるように固着
し、磁気回路部材26の上部前面から前方に突出する一対
の取付部材27及び28によつて例えば板ばねでなる支持体
４を下方に垂下させるように片持ち保持している。
支持体４の下端部には、円柱状ブロツク構成の可動体２
が取付部材31によつて取り付けられ、かくして可動体２
がケース22の振動に応じて矢印ｅで示す方向、すなわち
ケース２の中心軸CENTの方向に振動変位し得るようにな
されている。
が取付部材31によつて取り付けられ、かくして可動体２
がケース22の振動に応じて矢印ｅで示す方向、すなわち
ケース２の中心軸CENTの方向に振動変位し得るようにな
されている。
可動体２には中心軸CENTと直交するように断面円形の貫
通孔35が穿設され、貫通孔35の長さ方向のほぼ中央位置
（例えば中心軸CENTと交差する位置）に非球面レンズで
構成された集光レンズ2Bがその光軸L02を貫通孔35の中
心と一致させるように固着されている。
通孔35が穿設され、貫通孔35の長さ方向のほぼ中央位置
（例えば中心軸CENTと交差する位置）に非球面レンズで
構成された集光レンズ2Bがその光軸L02を貫通孔35の中
心と一致させるように固着されている。
第12図に示すように、貫通孔35の左側開口に対向するよ
うに、半導体レーザでなる光源５が取付部材38によつて
磁気回路部材26の正面側表面に取り付けられると共に、
貫通孔35の右側端面に対向するように一対のフオトダイ
オード6A及び6Bを有する光電変換部６が取付部材40によ
つて磁気回路部材26の正面側表面に固定されている。
うに、半導体レーザでなる光源５が取付部材38によつて
磁気回路部材26の正面側表面に取り付けられると共に、
貫通孔35の右側端面に対向するように一対のフオトダイ
オード6A及び6Bを有する光電変換部６が取付部材40によ
つて磁気回路部材26の正面側表面に固定されている。
かくして光源５から射出された光源光LA21が集光レンズ
2Bによつて集光されて照射光束LA22として光電変換部６
の光電変換素子を構成するフオトダイオード6A及び6B上
に集束される。
2Bによつて集光されて照射光束LA22として光電変換部６
の光電変換素子を構成するフオトダイオード6A及び6B上
に集束される。
可動体２の後方周面には、環状の電磁コイル42を固着し
てなる取付リング43が後方に延長するように固着され、
かくして電磁コイル42が第１の磁気回路部材24の中央突
出部及び第３の磁気回路部材26間のギヤツプ内に可動体
２の変位に応じて変位できるように設けられ、これによ
り電磁コイル42は励磁電流が流れたとき磁気回路部材2
4、25及び26でなる磁気回路に磁気結合することによ
り、可動体２の変位を抑制するような電磁力を発生する
ようになされている。
てなる取付リング43が後方に延長するように固着され、
かくして電磁コイル42が第１の磁気回路部材24の中央突
出部及び第３の磁気回路部材26間のギヤツプ内に可動体
２の変位に応じて変位できるように設けられ、これによ
り電磁コイル42は励磁電流が流れたとき磁気回路部材2
4、25及び26でなる磁気回路に磁気結合することによ
り、可動体２の変位を抑制するような電磁力を発生する
ようになされている。
この実施例の場合取付部材38及び40の前面にはスペーサ
51及び52を介して配線基板53が取り付けられ、当該配線
基板53に第14図に示す構成の振動量検出回路部７が設け
られている。
51及び52を介して配線基板53が取り付けられ、当該配線
基板53に第14図に示す構成の振動量検出回路部７が設け
られている。
振動量検出回路部７は光源５を駆動する光源駆動回路56
からコード57を介して光源５を構成する半導体レーザか
ら光源光LA21を射出させると共に、当該光源光LA21を集
光レンズ2Bによつて集光させることにより得られる照射
光束LA22を振動量検出回路部７の一部を構成するフオト
ダイオード6A及び6Bに、集束させる。
からコード57を介して光源５を構成する半導体レーザか
ら光源光LA21を射出させると共に、当該光源光LA21を集
光レンズ2Bによつて集光させることにより得られる照射
光束LA22を振動量検出回路部７の一部を構成するフオト
ダイオード6A及び6Bに、集束させる。
ここでフオトダイオード6A及び6Bは例えばカソードを互
いに背中合わせに接続されると共に、フオトダイオード
6A及び6Bのカソード及びアノード間にそれぞれ側路用抵
抗61A及び61Bが接続されている。
いに背中合わせに接続されると共に、フオトダイオード
6A及び6Bのカソード及びアノード間にそれぞれ側路用抵
抗61A及び61Bが接続されている。
かくしてアノードをアースしてなる一方のフオトダイオ
ード6Aから光電変換出力として得られる光検出電流IAが
側路用抵抗61Bを通じて光検出回路59に引き出されると
共に、非アース側の他方のフオトダイオード6Bから得ら
れる。
ード6Aから光電変換出力として得られる光検出電流IAが
側路用抵抗61Bを通じて光検出回路59に引き出されると
共に、非アース側の他方のフオトダイオード6Bから得ら
れる。
光検出電流IBが側路用抵抗61Aを通じてアースに引き出
されるようになされ、その結果演算増幅回路62の反転入
力端にフオトダイオード6A及び6Bの光検出電流IA及びIB
の差を表す検出電流IA−IBが光電変換出力として演算増
幅回路62の反転入力端に供給され、この演算増幅回路62
によつて増幅されて偏差検出信号S1として微分回路63に
供給される。
されるようになされ、その結果演算増幅回路62の反転入
力端にフオトダイオード6A及び6Bの光検出電流IA及びIB
の差を表す検出電流IA−IBが光電変換出力として演算増
幅回路62の反転入力端に供給され、この演算増幅回路62
によつて増幅されて偏差検出信号S1として微分回路63に
供給される。
かくして偏差検出信号S1はフオトダイオード6A及び6B上
に照射される照射光束LA22の変位位置、従つてケース22
に与えられる振動に応じて変化し、これが微分回路63に
おいて位相調整を受けた後出力電流IOUTとして電磁コイ
ル42及び出力抵抗64に供給される。
に照射される照射光束LA22の変位位置、従つてケース22
に与えられる振動に応じて変化し、これが微分回路63に
おいて位相調整を受けた後出力電流IOUTとして電磁コイ
ル42及び出力抵抗64に供給される。
ここで電磁コイル42は磁気回路部材24、25、26に磁気結
合されていることにより、出力電流IOUTの変化、従つて
可動体２の変位量に相当する電磁力を発生し、かくして
可動体２の変位を抑制するような変位サーボループを形
成する。
合されていることにより、出力電流IOUTの変化、従つて
可動体２の変位量に相当する電磁力を発生し、かくして
可動体２の変位を抑制するような変位サーボループを形
成する。
これと共に出力電流IOUTが出力抵抗64を流れることによ
り、その降下電圧が振動検出出力SOUTとして振動量検出
回路７から送出される。
り、その降下電圧が振動検出出力SOUTとして振動量検出
回路７から送出される。
以上の構成によれば、可動体２はケース22の振動に応じ
て変位したとき、その変位量が光電変換素子を構成する
フオトダイオード6A及び6Bに対する照射光束LA22の照射
位置の変位として光検出回路59において検出されて電磁
コイル42を含んで構成されるサーボループを介して可動
体２を微少変位に抑制することにより、実用上可動体２
を直線性が良好な可動範囲、すなわち第11図について上
述したように、フオトダイオード6A及び6Bに対する総合
光量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMの直線性が良好な範囲
（すなわち変位量δｘ＝０近傍の範囲）において可動体
２の変位を高い精度で検出することができる。
て変位したとき、その変位量が光電変換素子を構成する
フオトダイオード6A及び6Bに対する照射光束LA22の照射
位置の変位として光検出回路59において検出されて電磁
コイル42を含んで構成されるサーボループを介して可動
体２を微少変位に抑制することにより、実用上可動体２
を直線性が良好な可動範囲、すなわち第11図について上
述したように、フオトダイオード6A及び6Bに対する総合
光量変化率〔dE/d（δｘ）〕SUMの直線性が良好な範囲
（すなわち変位量δｘ＝０近傍の範囲）において可動体
２の変位を高い精度で検出することができる。
かくするにつき第14図の構成によれば、フオトダイオー
ド6A及び6Bを背中合わせに接続すると共に、各フオトダ
イオード6A及び6Bに並列に側路用抵抗61A及び61Bを接続
するようにしたことにより、一対のフオトダイオード6A
及び6Bを実用上十分に大きなレベル検出として得ること
ができる。
ド6A及び6Bを背中合わせに接続すると共に、各フオトダ
イオード6A及び6Bに並列に側路用抵抗61A及び61Bを接続
するようにしたことにより、一対のフオトダイオード6A
及び6Bを実用上十分に大きなレベル検出として得ること
ができる。
因に照射光束LA22を受ける一対のフオトダイオード6A及
び6Bを同一平面上に形成する場合、背中合わせの接続構
造にすれば、フオトダイオード6A及び6Bの製造工程を一
段と簡易化し得ると共に、フオトダイオード6A及び6Bに
共通に１つの端子を導出するだけですむので、全体とし
ての構成を簡易化し得る。
び6Bを同一平面上に形成する場合、背中合わせの接続構
造にすれば、フオトダイオード6A及び6Bの製造工程を一
段と簡易化し得ると共に、フオトダイオード6A及び6Bに
共通に１つの端子を導出するだけですむので、全体とし
ての構成を簡易化し得る。
またフオトダイオード6A及び6Bの抵抗値は通常は数〔Ｍ
Ω〕程度の高い抵抗値をもつのに対して、側路用抵抗61
A及び61Bを設けたことにより、フオトダイオード6A及び
6Bから送出される光電変換電流を側路用抵抗61A及び61B
を介して効率良く取り出すことができる。
Ω〕程度の高い抵抗値をもつのに対して、側路用抵抗61
A及び61Bを設けたことにより、フオトダイオード6A及び
6Bから送出される光電変換電流を側路用抵抗61A及び61B
を介して効率良く取り出すことができる。
さらに第14図の構成において光源駆動回路56は、レーザ
ダイオードでなる光源５を駆動するにつき、第15図に示
すように、駆動電流ＩをLED発光領域EMLEDとレーザ発振
領域EMLSRとの境界値ITMより小さい電流に抑制すること
により、レーザダイオードLETとして発光させるように
なされ、これにより実質上光源５の光源光LA21を低出力
の点光源から射出できるようにし得る。
ダイオードでなる光源５を駆動するにつき、第15図に示
すように、駆動電流ＩをLED発光領域EMLEDとレーザ発振
領域EMLSRとの境界値ITMより小さい電流に抑制すること
により、レーザダイオードLETとして発光させるように
なされ、これにより実質上光源５の光源光LA21を低出力
の点光源から射出できるようにし得る。
その結果フオトダイオード6A及び6B上に照射光束LA12を
照射する際に、照射光束LA12の光スポツトSPTの直径Ｄ
を実用上十分に小さい直径にまで絞り込むことができ、
これにより照射光束LA22の光電変換部６上に変位量を一
段と高い精度かつ高率で安定に検出できる。
照射する際に、照射光束LA12の光スポツトSPTの直径Ｄ
を実用上十分に小さい直径にまで絞り込むことができ、
これにより照射光束LA22の光電変換部６上に変位量を一
段と高い精度かつ高率で安定に検出できる。
因に光源５として半導体レーザを用いた場合、当該半導
体レーザをレーザ発振領域EMLSRで発振駆動すると、光
源光LA11及び照射光束LA12のコヒーレンシがよくなるた
め、例えば光源５及びフオトダイオード6A及び6Bの窓部
のガラス体や、集光レンズ2Bにおいて干渉による光変動
が生ずることを避け得ない。
体レーザをレーザ発振領域EMLSRで発振駆動すると、光
源光LA11及び照射光束LA12のコヒーレンシがよくなるた
め、例えば光源５及びフオトダイオード6A及び6Bの窓部
のガラス体や、集光レンズ2Bにおいて干渉による光変動
が生ずることを避け得ない。
また光源５を光電流で駆動するため光源５の発熱量が大
きくなるために振動測定装置21全体に熱膨張の影響を生
じさせることを避け得ない。
きくなるために振動測定装置21全体に熱膨張の影響を生
じさせることを避け得ない。
この点について上述のように光源５を低い駆動電流のLE
D発光領域EMLEDで駆動するようにすれば、かかる問題を
有効に回避し得る。
D発光領域EMLEDで駆動するようにすれば、かかる問題を
有効に回避し得る。
例えば0.75〔μｍ〕の波長の射出光束を発振する半導体
レーザを用いた場合、数〔mA〕程度の駆動電流を供給す
れば良く、これにより熱の発生及び光干渉により生ずる
おそれがある雑音を有効に抑制することができる。
レーザを用いた場合、数〔mA〕程度の駆動電流を供給す
れば良く、これにより熱の発生及び光干渉により生ずる
おそれがある雑音を有効に抑制することができる。
さらに上述の構成によれば集光レンズ2Bを非球面レンズ
で構成したことにより、照射光束LA12として直径が小さ
い光スポツトを効率よく収束させることができ、その結
果照射光束LA12の変位量の検出精度を一段と高めること
ができる。
で構成したことにより、照射光束LA12として直径が小さ
い光スポツトを効率よく収束させることができ、その結
果照射光束LA12の変位量の検出精度を一段と高めること
ができる。
因に非球面レンズに代えて一般的なコンデンサレンズを
用いた場合には形状及び厚さが大型になるため収差が大
きくかつ重量バランスが変化する（感振方向以外の方向
についても感度をもつ）が、上述の実施例によればこの
問題を有効に解決し得る。
用いた場合には形状及び厚さが大型になるため収差が大
きくかつ重量バランスが変化する（感振方向以外の方向
についても感度をもつ）が、上述の実施例によればこの
問題を有効に解決し得る。
〔４〕他の実施例 （１） 第14図の場合には光電変換部６の光電変換素子
として互いに背中合わせに接続された一対のフオトダイ
オード6A及び6Bを用いた場合について述べたが、フオト
ダイオード6A及び6Bのアノード及びカソードを両方共に
外部に導出し得るような構成のものを適用する場合に
は、第16図に示すように、一対のフオトダイオード6A及
び6Bの光電変換電流をそれぞれ前置増幅回路71A及び71B
を構成する演算増幅回路71A1及び71B1に入力し、その出
力を減算回路72を構成する演算増幅回路72Aに供給し、
当該演算増幅回路72Aの出力端に偏差検出信号S1を得る
ように構成しても良い。
として互いに背中合わせに接続された一対のフオトダイ
オード6A及び6Bを用いた場合について述べたが、フオト
ダイオード6A及び6Bのアノード及びカソードを両方共に
外部に導出し得るような構成のものを適用する場合に
は、第16図に示すように、一対のフオトダイオード6A及
び6Bの光電変換電流をそれぞれ前置増幅回路71A及び71B
を構成する演算増幅回路71A1及び71B1に入力し、その出
力を減算回路72を構成する演算増幅回路72Aに供給し、
当該演算増幅回路72Aの出力端に偏差検出信号S1を得る
ように構成しても良い。
第16図の構成によれば、第14図の場合の構成の簡易化の
効果を得ることはできないが、これに代え引算演算精度
を一段と高めることができる。
効果を得ることはできないが、これに代え引算演算精度
を一段と高めることができる。
（２） 第16図について上述したと同様にして、光電変
換部６の光電変換素子を構成するとしてフオトダイオー
ド6A及び6Bからそれぞれアノード及びカソードを導出し
得るような構成のものを用いる場合には、第17図に示す
ように、フオトダイオード6Aのアノード及びカソードに
並列にフオトダイオード6Bのカソード及びアノードを接
続して当該接続端から光電変換電流を得て前置増幅回路
75を構成する演算増幅回路75Aに入力するようにし、演
算増幅回路75Aの出力を偏差検出信号S1として送出する
構成の光検出回路59を用いるようにしても良い。
換部６の光電変換素子を構成するとしてフオトダイオー
ド6A及び6Bからそれぞれアノード及びカソードを導出し
得るような構成のものを用いる場合には、第17図に示す
ように、フオトダイオード6Aのアノード及びカソードに
並列にフオトダイオード6Bのカソード及びアノードを接
続して当該接続端から光電変換電流を得て前置増幅回路
75を構成する演算増幅回路75Aに入力するようにし、演
算増幅回路75Aの出力を偏差検出信号S1として送出する
構成の光検出回路59を用いるようにしても良い。
第17図の構成において、フオトダイオード6A及び6Bから
それぞれ得られる光電変換電流は、逆方向の電流として
前置増幅回路75Aに流れ込むことにより、演算増幅回路7
5Aにフオトダイオード6A及び6Bの検出出力の差を表す偏
差信号を入力したと等価な機能を実現し得、その結果偏
差検出信号S1を得るにつき、光検出回路59を簡易な構成
によつて実現し得る。
それぞれ得られる光電変換電流は、逆方向の電流として
前置増幅回路75Aに流れ込むことにより、演算増幅回路7
5Aにフオトダイオード6A及び6Bの検出出力の差を表す偏
差信号を入力したと等価な機能を実現し得、その結果偏
差検出信号S1を得るにつき、光検出回路59を簡易な構成
によつて実現し得る。
因にフオトダイオード6A及び6Bはそれぞれ高インピーダ
ンス（数〔ＭΩ〕程度）を有するのに対して、演算増幅
回路75Aの入力インピーダンスは実用上ほぼ０〔Ω〕と
考えてよいので、フオトダイオード6A及び6Bを演算増幅
回路75Aに直結しても実用上相互に悪影響を及ぼし合う
おそれを有効に回避し得、これにより前置増幅回路75と
の間に何ら入力回路を設けることなくフオトダイオード
を直結できる分、簡易な構成を実現し得る。
ンス（数〔ＭΩ〕程度）を有するのに対して、演算増幅
回路75Aの入力インピーダンスは実用上ほぼ０〔Ω〕と
考えてよいので、フオトダイオード6A及び6Bを演算増幅
回路75Aに直結しても実用上相互に悪影響を及ぼし合う
おそれを有効に回避し得、これにより前置増幅回路75と
の間に何ら入力回路を設けることなくフオトダイオード
を直結できる分、簡易な構成を実現し得る。
（３） 上述の実施例においては、集光レンズ2Bとして
非球面レンズを用いるようにしたがこれに代え、ロツト
レンズを適用しても良い。
非球面レンズを用いるようにしたがこれに代え、ロツト
レンズを適用しても良い。
ここでロツトレンズは円柱形状を有し、その中心軸を光
軸とし、かつ当該光軸と直交する断面において中心に行
くに従つて屈折率が大きくなつて行く屈折率分布をもた
せるようにした光学的構成を有する。
軸とし、かつ当該光軸と直交する断面において中心に行
くに従つて屈折率が大きくなつて行く屈折率分布をもた
せるようにした光学的構成を有する。
このように構成すれば、照射光束LA12として実用上十分
に小さな光スポツト径に収束させるにつき、十分に長い
光軸に沿つて生ずる屈折作用によつて実用上十分に大き
な収束効果を得ることができ、従つてロツトレンズの直
径を十分に小さな値に選定し得る。
に小さな光スポツト径に収束させるにつき、十分に長い
光軸に沿つて生ずる屈折作用によつて実用上十分に大き
な収束効果を得ることができ、従つてロツトレンズの直
径を十分に小さな値に選定し得る。
かくして実用上可動体２の振動方向の厚みを十分に薄く
できることにより、この分可動体２の振動特性上、バラ
ンス及び感度特性を一段と改善できる。
できることにより、この分可動体２の振動特性上、バラ
ンス及び感度特性を一段と改善できる。
（４） 第12図及び第13図の構成においては、可動体２
の変位を抑制する変位サーボ手段として、可動体２側に
電磁コイル42を設けるようにしたが、変位サーボ手段と
してはこれに限らず例えば固定部側に電磁力発生手段を
設けるなど、要は可動体２に対してその変位を抑制する
ような抑制力を電磁力によつて得るように構成すればよ
い。
の変位を抑制する変位サーボ手段として、可動体２側に
電磁コイル42を設けるようにしたが、変位サーボ手段と
してはこれに限らず例えば固定部側に電磁力発生手段を
設けるなど、要は可動体２に対してその変位を抑制する
ような抑制力を電磁力によつて得るように構成すればよ
い。
（５） 第14図に示す構成の場合、一対のフオトダイオ
ード6A及び6Bをカソードを互いに背中合せ接続するよう
にした場合について述べたが、これに代えアノードを互
いに背中合せ接続するように構成しても上述の場合と同
様の効果を得ることができる。
ード6A及び6Bをカソードを互いに背中合せ接続するよう
にした場合について述べたが、これに代えアノードを互
いに背中合せ接続するように構成しても上述の場合と同
様の効果を得ることができる。
（６） 第17図の構成の場合、一対のフオトダイオード
6A及び6Bを並列に接続するにつき、一方のフオトダイオ
ード6Aのカソードを他方のフオトダイオード6Bのアノー
ドに接続するようにしたが、これとは逆に一方のフオト
ダイオード6Aのアノードを他方のフオトダイオード6Bの
カソードに接続するようにしても上述の場合と同様の効
果を得ることができる。
6A及び6Bを並列に接続するにつき、一方のフオトダイオ
ード6Aのカソードを他方のフオトダイオード6Bのアノー
ドに接続するようにしたが、これとは逆に一方のフオト
ダイオード6Aのアノードを他方のフオトダイオード6Bの
カソードに接続するようにしても上述の場合と同様の効
果を得ることができる。
上述のように本発明によれば、測定すべき振動量によつ
て変位される可動体が保持する集光レンズを介して、光
電変換素子上に収束した照射光束の光スポツトを変位さ
せるように構成したことにより、実用上全体として簡易
な構成によつて一段と性能よく振動量の測定をなし得る
振動測定装置を容易に実現し得る。
て変位される可動体が保持する集光レンズを介して、光
電変換素子上に収束した照射光束の光スポツトを変位さ
せるように構成したことにより、実用上全体として簡易
な構成によつて一段と性能よく振動量の測定をなし得る
振動測定装置を容易に実現し得る。
第１図は本発明による振動測定装置の光学的検出部の原
理的構成を示す略線的斜視図、第２図及び第３図はその
光学的検出動作の説明に供する光学的光路を示す略線
図、第４図ないし第11図は光電変換部上に収束される照
射光束とフオトダイオードとの間の最適条件の説明に供
する略線図及び特性曲線図、第12図は本発明の振動測定
装置の実施例を示す横断面図、第13図は第12図のXIII−
XIII線上にとつて示す縦断面図、第14図は振動量検出回
路部を示すブロツク図、第15図は光源の発光条件の説明
に供する特性曲線図、第16図及び第17図は光検出回路の
他の実施例を示す接続図、第18図ないし第20図は従来の
構成を示す斜視図、断面図、光路略線図である。 １……光学的検出部、２……可動体、2A……鏡筒、2B…
…集光レンズ、５……光源、６……光電変換部、6A、6B
……フオトダイオード、７……振動量検出回路部、21…
…振動測定装置、22……ケース、24〜26……磁気回路
部、42……電磁コイル、56……光源駆動回路、59……光
検出回路、。
理的構成を示す略線的斜視図、第２図及び第３図はその
光学的検出動作の説明に供する光学的光路を示す略線
図、第４図ないし第11図は光電変換部上に収束される照
射光束とフオトダイオードとの間の最適条件の説明に供
する略線図及び特性曲線図、第12図は本発明の振動測定
装置の実施例を示す横断面図、第13図は第12図のXIII−
XIII線上にとつて示す縦断面図、第14図は振動量検出回
路部を示すブロツク図、第15図は光源の発光条件の説明
に供する特性曲線図、第16図及び第17図は光検出回路の
他の実施例を示す接続図、第18図ないし第20図は従来の
構成を示す斜視図、断面図、光路略線図である。 １……光学的検出部、２……可動体、2A……鏡筒、2B…
…集光レンズ、５……光源、６……光電変換部、6A、6B
……フオトダイオード、７……振動量検出回路部、21…
…振動測定装置、22……ケース、24〜26……磁気回路
部、42……電磁コイル、56……光源駆動回路、59……光
検出回路、。
Claims (5)
- 【請求項１】測定すべき振動量に応動して第１の方向に
変位するようになされ、上記第１の方向と直交する第２
の方向に光軸を有する集光レンズを保持する可動体と、 上記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に延長す
るように配設され、上記可動体を上記第１の方向に変位
できるように弾性的に支持する支持体と、 上記集光レンズの光軸上に当該集光レンズと対向するよ
うに配設された光源と、 一対の光電変換素子を有し、上記光源から射出される光
源光を上記集光レンズによつて集束することによつて得
られる照射光束を上記一対の光電変換素子に受光し、上
記照射光束が上記可動体の変位に応じて照射位置を変位
させたとき上記一対の光電変換素子から当該変位量に相
当する光検出信号を送出する光電変換部と、 上記光電変換部から送出される光検出信号の偏差に基づ
いて振動量測定出力を送出する振動量検出回路部と 上記光検出信号の偏差に基づいて上記可動体に対して電
磁力でなる変位抑制力を発生する変位サーボ手段と を具え、 上記一対の光電変換素子の受光面間の間隔Ｌに対して、
上記照射光束の直径Ｄを、ほぼ Ｌ＝0.8D の関係を満足する値に選定することを特徴とする振動測
定装置。 - 【請求項２】上記集光レンズは非球面レンズで構成され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の振動
測定装置。 - 【請求項３】上記集光レンズは、円柱状形状を有し、か
つ当該円柱状形状の中心軸と直交する断面において中心
に行くに従つて屈折率分布をもつロツドレンズで構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の振動測定装置。 - 【請求項４】上記第１及び第２の光電変換素子はカソー
ド又はアノードを互いに背中合せに接続してなるフオト
ダイオードで構成され、上記振動量検出回路部は、上記
第１及び第２の光電変換素子にそれぞれ並列に第１及び
第２の側路用抵抗を接続することにより上記第１及び第
２の側路用抵抗を通じて上記第１及び第２の光電変換素
子から得られる光電変換出力の差出力を得、上記差出力
を演算増幅回路を介して偏差検出信号として送出するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
項に記載の振動測定装置。 - 【請求項５】上記第１及び第２の光電変換素子はそれぞ
れフオトダイオードで構成され、上記振動量検出回路部
は、上記第１の光電変換素子のアノード及びカソードを
上記第２の光電変換素子のカソード及びアノードに互い
に並列に接続することにより当該接続点を通じて上記第
１及び第２の光電変換素子から得られる光電変換出力の
差出力を得、上記差出力を演算増幅回路を介して偏差検
出信号として送出することを特徴とする特許請求の範囲
第１項、第２項、又は第３項に記載の振動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072831A JPH0692980B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 振動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072831A JPH0692980B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 振動測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249974A JPH02249974A (ja) | 1990-10-05 |
| JPH0692980B2 true JPH0692980B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=13500756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072831A Expired - Lifetime JPH0692980B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 振動測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692980B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05215764A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-24 | Canon Inc | 光学式加速度計及び光学式角加速度計 |
| WO2020158677A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 株式会社メトロール | 位置検出装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0664084B2 (ja) * | 1985-04-16 | 1994-08-22 | シュルンベルジェ オーバーシーズ エス．エイ． | 光感震器 |
| JPS6247969U (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-24 | ||
| JPS63167276A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 | Jeco Co Ltd | サ−ボ型加速度計 |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1072831A patent/JPH0692980B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02249974A (ja) | 1990-10-05 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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