JPS5992305A - 光を利用する測定装置 - Google Patents

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】 本発明は光を利用する測定装置に関し、そのような装置
がそれぞれ軸のまわりに回転または振動できる少なくと
も一つの平らな鏡面反射器と、光線の固定点光源と、そ
のような光の少なくとも一つの固定検出器と全含み、前
記光線が前記回転可能な反射器に入射できるように配置
され、かつ前記検出器が前記反射器によって反射された
のちの光を受けることのできるように配置されている装
置に関するものである。

便宜上、本明細書及び特許請求の範囲においては、反射
器の回転のみについて述べているが、そのような叙述は
適当な場所で反射器の振動に関するものを含んでいると
考えるものとする。

そのような装置のすべての構成について、点検出器が設
けられるか、または点検出器があると考えられ、そして
反射器の回転軸に直交すると共に点光源と上記のような
点検出器との間に伸びる線を含む平面が存在する。その
ような平面に点検出器が設けられていなければ、その装
置の構成は。

点検出器がそのような平面内に次のようないくつかのや
り方の一つで存在すると考え得るようなものである。そ
の点検出器は、与えられた点検出器のその平面への垂直
射影であると考えることができる。有限の感光面積をも
ち、前記平面と交さする検出器が設けられれば、考えて
いる点検出器は、ｎ１１記検出器の１）１１記平面内の
点すなわち検出器の対称の点である。理想的には、この
検出器は、実施できる範囲内で小さい必要がある。もう
一つのやり方では、有限の感光面積の検出器が平面と交
さしようとしまいと、考えている点検出器は、前記設け
た検出器が最大の光強度全検出する点の前記平面への垂
直射影であってもよく、そのとき光源および考えている
点検出器を含む線の反射器への射影は、前記線に平行で
ある。二つ以上の検出器を設けてもよく、その構成ば５
どんな瞬間にも一つの点検出器からなる（または一つの
点検出器であると考えられる）唯一の検出器しか動作で
きないか、または設けられた幾つかの検出器の対称の中
心になっている前記平面内の点もしくは設けられた幾つ
かの検出器の対称点の前記平面への垂直射影が、その平
面内の点検出器であると考え得るかのいずれかである。

さらに、反射器の回転に関しては、反射器の回転軸に直
角になっていると共に光源と検出器との間に伸ひる線を
含む平面内の反射器の断面だけを考えればよく、これに
関しては、反射器が反射器の回転軸に対して傾いている
かどうかは重要でないＯ 光源と検出器との組合せは、反射器の回転軸に直交する
と共に光源と検出器との間に伸びる線を含む平面内に光
学軸をもち、この光学軸は、光源と検出器との間に伸び
る線に直交し、かつ光源と検出器から等距離に伸ひてい
る。便宜上、以後本明細書においては、この光学軸を装
置の光学軸という。反射器の回転に関しては、装置の光
学軸は、回転の実際の実際の軸がそのような点に一致す
るかどうかに関係なく、反射器の回転の軸であると考え
得るもののところで反射器と交さする。

本発明に従って改造されない装置においては５回転可能
々反射器は、回転軸に直角で、かつ光源と検出器とを含
む平面内にあると考えられる軸の周りに動揺しやすく構
成されているか、！、たは動揺するように構成されてい
る。例えば、この動揺は、反射器に入射した光線の反射
された部分が光源と検出器とを含む線にほぼ平行にラス
ク走査作用で掃引するようにするために、複数の構成反
射器が回転軸の周シに分布し、異なる反射器が回転軸に
対して異なる角度で傾いている回転可能な部材を装置が
含むことが原因とする場合がある・そのような反射器の
動揺に関しては、上記のような複数の反射器の結合体は
単一の反射器であると考えられる。それは、回転可能な
部材の回転軸の周りの角度的位置がどうなっていても、
一つの構成反射器しか検出器によって受けられるはずの
光源からの光を反射できないからである。従って、本明
細書においては、以後１反射器の回転または動揺に関連
して１反射器についての叙述が虚数の構成反射器を備え
た上記のような回転可能な部材についての叙述を含む。

装置の光学軸は、動揺の実際の軸がそのような点と一致
するかどうかにかかわりなく、動揺の軸であると考え得
るもののところで反射器と交さする。反射器の動揺に関
しては、上述の平面内の反射器の断面だけを考えればよ
く。

これに関しては反射器が動揺の軸に対して傾いているか
どうかは重要でない。

本発明に従って構成された装置は、所望の機能を果すた
めに必要な操作装置を含んでいてもよいし、またはそれ
が必要とする機能を果すことのできるようにされる前に
、初期校正モードに備えて改造された操作装置を備えて
いてもよい。

この装置によって行われることが必要な測定は、回転軸
の周シのあらかじめ定めだ角度位置および基準角度位置
に対してあらかじめ定めた角度位置に回転可能な反射器
がある時を示すことを含み。

そのようなあらかじめ定められた角度位置は、反射光の
（多分変動する検出可能な強度）の最大の強度を検出器
が検出する時である。

上に指摘したように、このような測定を校正のだめに行
うことを必要とすることがある。このほかに、装置が未
改造の操作装置を含むとき、一つのそのような構成にお
いては、反射器の回転軸の周りのあらかじめ定めた角度
位置を次々に決定することが反射器の回転速度を定める
ために用Ｖ）られ、その場合、多分、この装置は、ジャ
イロスコープを有する装置の中に入れられ、反射器は、
そのジャイロスコープに取付けられ、そしてジャイロス
コープの回転速度が求められる。

反射器には何らかの動揺があるために、それによって反
射光が少なくとも一部分検出器からはずれれば、この装
置によって行われることが必要な測定に関連する精度が
減少する。

本発明の目的は、上述の装置に関して改造した光を利用
する測定装置を提供し５その結果この装置によって行わ
れる必要のある測定に関連する精度に、改造をほどこさ
ない場合に、反射器の動揺によって生ずる悪い影響を取
除くことである。

本発明によれば、軸の周りに回転できる平らな鏡面反射
器と、光線の固定光源と、固定点検出器とを備え、その
配置は光線が回転可能な反射器に入射でき、検出器が反
射器によって反射したのちの光を受けることができるよ
うになっており、反射器の回転軸に直角であると共に光
源と検出器とを含む平面が存在し、その平面はまた光源
と検出器との間に等距離に伸びる装置の光学軸を含み、
そして反射器の回転軸と前記光学軸とを含む平面が存在
する光音利用する測定装置において、この装置が装置の
光学軸と一致する光学軸をもった屈折装置を備え、前記
屈折装置は、少なくとも回転軸に直角であると共に光源
と検出器とを含む平面内で倍率がゼロの薄い屈折要素（
またはそれの同等品）を含み、前記測定装置は、反射要
素の光源からの距離の逆数足す反射要素の反射器からの
距離の逆数が回転軸と光学軸とを含む平面内の反射要素
の焦点距離の逆数に等しく、後者の平面内で反射要素の
倍率が正であるように構成されていること全９寺徴とす
る。

点光源は、細い平行にされた光線を出してもよく、例え
ば、レーザから成る光源であってもよく。

または照光＃は、発散光線５例えば、ｌＩ？より小さい
頂角をもった断面を有する円錐状にひろがった光線、を
出してもよい。屈折装置が前節で述べたような要素だけ
でできているとき、光源からの光は、それぞれ、スポッ
トの形まだは回転軸に直交する線の形で反射器に集束さ
れ、反射器から反射された光は、それぞれ、スポットま
たは光源と検出器とを含む線と少なくとも事実上一致し
た線の形で集束され、それらが回転軸に直角であると共
に光源と検出器を含む平面内にあると考えられる軸の周
りの反射器の動揺に関係なくできる。従って、ある測定
装置によって行われる必要があり。

このような反射装置を含まない測定に関連した精度が本
発明によらない場合に反射器の動揺のために低くなるの
を防止する。

薄い屈折要素は、反射器の動揺の軸に平行な部分円柱レ
ンズの表面の湾曲の軸をもった平−円柱（−！、たけ両
円柱）レンズから成る（またはに相当する）。

点光源が円錐状にひろがる光線を出すとき、装置が適当
に変更されていなければ、反射器が回転し１円錐状の光
線が光源から反射器に入射すると、光線の反射された部
分が少なくとも光源と検出器とを含む線にほぼ沿って掃
引して、光線の反射した部分の軸が検出器から線に沿っ
て離れるようになる。円錐状にひろがっている光線の断
面の頂角が小さく、この測定装置によってなされる必要
のある回転軸の周シの測定に関連する精度がそれによっ
て小さくなるときでさえ５円錐状の反射された光線部分
は、光源と検出器とを含む線において事実上有限の長さ
をもっている。

都合のよいのは、点光源が円錐状にひろがる光線を出す
とき、屈折装置はまた光源と検出器とを含む線に沿って
有限の長さを有する光線の反射部分全回転軸と光学軸を
含む平面内の倍率がゼロの薄い屈折要素、捷たはその等
価品、をやはり含む屈折装置によって補償し、またこの
測定装置は、光源が回転軸に直交すると共に光源と検出
器とを含む平面内の屈折要素の焦点距離に等し、い距離
だけ屈折要素から離されるように配置され、この後者の
平面では屈折要素は正の倍率をもっていることである。

屈折装置がそのような要素だけしか含まない場合、円錐
状光線は、それによって回転軸に直交し、かつ光源と検
出器とを含む平面内で平行にされる。平行にされた光は
、反射器に入射すると共にそれから反射され、光線の反
射された部分は、屈折要素によって集束されて、光源と
検出器とを含む線に〔角な線にされ、その線状焦点は。

検出器と一致することができる。反射器が回転すると、
線状焦点は、少なくとも光源と検出器とを含む線にほぼ
沿って動く。その線状焦点の回転の有効点は、屈折要素
の中心である。従って、上述の屈折要素を含まない場合
に光源と検出器とを含む線に沿って有限の長さを有する
光線の反射された部分のために、上記のような屈折装置
を含まない装置によってなされる必要のある測定に関連
する精度を低くさせる効果が取除かれる。薄い屈折要素
は、反射器の回転軸に平行な部分円柱レンズの表面の湾
曲の軸をもった平−円柱（または両円柱）レンズを備え
ている。しかしこの屈折装置は、少なくとも二つの屈折
要素と等何カものである必要がある。この屈折装置は、
光線の反射された部分を集束して、光源と検出器とを含
む線に少々くともほぼ沿って掃引するスポットにする。

例えば、この屈折装置は、二つの平−円柱レンズ（また
は両円柱レンズ）からカシ、その二つのレンズヲ構成す
る部分円柱面の湾曲の軸が互いに直角になっている。そ
のような二つのレンズは、結合できるので、屈折装置は
二つの部分円柱面をもった単一の薄いレンズの形（また
はそれに相当するもの）になっており、前記二つの表面
の湾曲の軸は互いに直角になっている。

さらに、屈折装置は、一つの平−円柱（または両円柱）
レンズと結合した平−球面（−またけ画体面）レンズか
ら成るか、またはそれに同等のものであってもよく１回
転軸に直角で光源と検出器とを含む平面内の前記レンズ
の倍率の和および回転軸と光学軸とを含む平面内の前記
レンズの倍率の和の両方は、必要な値をもっており１円
柱レンズは多分負の倍率をもっている。都合のよいのは
、屈折装置が一つの部分球面と一つの部分円柱面とをも
った単一の薄いレンズから成ることである。

二つの別々の薄い屈折要素の組合せから成る（またはそ
のような組合せに相当する）屈折装置をもったすべての
形式の装置において、回転軸と光学軸との両方を含む平
面内の屈折要素（ｉ！たけそれと等価なもの）の焦点距
離は、回転軸に直角であると共に光源と検出器とを含む
平面内の屈折要素（またはそれと等側力もの）の焦点距
離の半分であってもよく、屈折装置は光源および検出器
と反射器との中間に置かれる。従って、装置は、最大限
に小形である。

設けられた一つまたは複数の屈折要素の面積は、一つの
装置内の光源によって与えられると考えられる円錐状に
ひろがる光線の断面の頂角の大きさを決める。従って、
装置はか力すの立体角にわたって光を放射する点光源を
備えてもよいが、例えば一つまたは複数の屈折要素によ
って両方向に送られる光だけを与えると考える。

次に本発明を例として添付図面に関して説明するＯ 添付図面に示される各装置は、軸の周りに回転できる平
らな鏡面反射器、平行にされた細い光線の固定点光源、
址たけ例えばｌＩ５°より小さい頂角をもった断面をも
つ円錐状にひろがる光線の固定点光源（そのような円錐
光線だけが図示されている）を備えた光を利用する測定
装置であり、装置はまたそのような光の固定検出器を備
え、その検出器は反射器によって反射されたのちの光を
受けることのできるように配置されている。

各装置は、必要な機能を果すことができるようにされる
前の初期校正モード用に変更された操作装置、例えば、
光スキャナを備えている。初期校正モードにおいては５
回転軸の周りおよび基準角度位置に対する反射器のあら
かじめ定めた角度位置を決定できる。

さらに、そのような装置の既知の形においては。

回転軸に直角であると共に光源と検出器とを含む平面内
にあると考えられる軸の周りに動揺しそうであるか、ま
たは動揺するように構成されている。

第１図には複数の構成反射器１０を有する回転可能部材
の断面正面図が示されている。この部材は各構成反射器
１０の回転軸を含む軸１２の周りに回転する。異なる反
射器１０は円錐状の光線が光源Ｉｌｌ及び検出器１５（
共に第４図に示されている）を含む線１３（これも第４
図に示されている）にほぼ平行にラスク走査作用で掃引
するように回転軸１２に対して異なる角度で傾いている
。

複数の反射器のこのような組合せは、回転軸１２０周υ
の回転可能部材のすべての角度位置に対して一つの構成
反射器だけが検出器によって受けられる光源からの光を
反射できるにすぎないから。

単一の反射器とみなすことができる。なお、回転可能部
材が回転するとき、単一反射器１０カニ回転して、回転
軸１２に直交し、かつ光源と検出器とを含む平面内の軸
の周９に動揺すると考えることができる、このような動
揺は、複数の構成反射器の異なる反射器の回転軸１２に
対する伸斜の角度が異っているために起る。

代りに１回転軸に直角であると共に光源と検出器とを含
む平面内にあると考えられる軸の周９の反射器の動揺は
、その反射器の回転のために起るのが当然であることが
ある。

便宜上、既知のシステムであって少なくとも単一の反射
器であると考えることのできるもの全備えた装置を反射
器の動揺に関連して説明する。

第２図は、回転軸１２（第２図には示されていない）を
含む平面内の装置の配置を示している。

この図は、また点光源１ヰを含む線１３を示しているが
、この光源は図示の平面からはずれていて、この光源は
一直線に並べられた点検出器を隠しており、その検出器
もまた図示の平面からはずれている。反射器１０の動揺
の軸は、１６に示されている。動揺軸１６は、反射器１
０の平面内に伸びていないで、回転軸１２を含む図示の
平面のところで反射器と交さする。反射器１０の動揺に
関しては、第２図に示した平面内の反射器の断面だけを
考えれば工く、この点では反射器が動揺軸１６に対して
傾いているかどう力・は重要でない。

光学軸が破線１７で示されており、それは図示の平面内
の動揺の軸１６からの法線であり、光源１１Ｂおよび検
出器から等距離にある。これを装置の光学軸と考える。

反射器の動揺軸１６は１反射器１０と交さするが、回転
軸と光学軸１７を含む平面において反射器と交さする必
要はなく、とにかく、具体的には。

装置の光学軸の反射器と交さする点で反射器と交さする
ように考えることができる。

なお、反射器の動揺軸１６は５反射器の平面内に伸びて
いてもよい。

第２図に示す平面内にあって反射器１ｏに入射する円錐
状光線部分の図に示した境界は、１８と１９にそれぞれ
一つ矢印と二つ矢印で示されている。

第２ａ図には、反射器１０の動揺がないときの装置が示
されておジ、第２ｂ及び２０図には反射器が第２ａ図の
反射器の位置に対して両方向に動揺しているときを示し
ており１反射器のこの位置は、第２ｂおよび２ｃ図の両
方で破線１０′によって示されている。反射器１０に入
射する同じ円錐状光線部分が繍２ａ、２ｂおよび２０図
の各々に示されているが、反射器から反射された対応す
る光線部分の図示の平面内の境界はそれぞれ１１Ｊ’、
ｉ９；ｘｇ、ｉｃ＋；および１８と１９にそれぞれ示さ
れている。第２ａ図においては反射器から反射された光
線部分の境界１８および１つは、線１３にある検出器か
ら等距離にある。反射器が動揺するとき、第２ａ図に示
した位置からいずれかの方向に第２ｂおよび２０図に示
したように反射した光は、検出器からそらされる。さら
に、第２ｂおよび２０図に示した位置に反射器がある場
合１反射した光は検出器によって検出されない。

この装置によって行われる必要のある測定は回転可能な
反射器が回転軸の周りに基準角度位置に対してあらかじ
め定めた角度位置にあるときを示′すことを含んでいる
。

詳しくいえば、回転軸１２の周りのあらかじめ定めた角
度位置は、線１３の反射器１０への射影が線１３と平行
なときおよび検出器が反射光の最大の強度を検出できる
ときである。このあらかじめ定めた角度位置は、点光源
および点検出器の一定の位置に対して決められ、かつ回
転軸の周りの基準角度位置を定めると考えられる。あら
かじめ定めた角度位置は、測定装置によってなされる測
定から任意の既知の方法で定められる。

本装置によってなされる必要のある測定に関連した精度
は、反射器の動揺が反射光の少なくとも一部分全検出器
からそらす場合、反射器の動揺のために低くなる。本発
明に従う実施ｆｉｌと含みかつ屈折装置を備えている算
つ図に示した装置の構成は、本装置によってなされる必
要のある測定に関連した精度に反射器の動揺が与える影
響を相殺するためのものである。第う図は、第２図に対
応し。

図示の平面が回転軸１２（第う図に示されていない）お
よび光学軸ＩＹを含んでいる。屈折装置を含んでいるこ
とを除けば、第３図に示した装置は第２図に示したもの
と同じである。第３ａ図においては、装置の配置は１反
射器１０が動揺しなしへときを示している。第３ｂおよ
び５ｃ図は、反射器が第３ａ図に示した位置から両方向
に動揺しているときのものである。反射器の動揺がない
ときの反射器の位置は、第３ｂおよび３Ｃ図の両方にお
いて破線１０’によって示されている。

設けられた屈折装置は１両円柱レンズ２０の形をした単
一の薄い屈折要素から成り、そのレンズの二つの部分円
柱面の湾曲の軸（図示なし）は、反射器の動揺軸１６に
平行に伸びており、レンズの光学軸は、装置の光学軸１
７と一致している。

レンズ２０の光源ｉｌｌからの距離の逆数足すレンズ２
０の反射器１０からの距離の逆数は１図示の平面内のレ
ンズ２０の焦点距離の逆数に等しく、前記平面内でレン
ズ２０は正の倍率をもっている。

従って、光源１ヰからの光は、反射器上にあって回転軸
に直交する線の形に焦束され；反射器から反射した光は
、反射器の動揺に関係なく、光源と検出器を含む線１３
と少なくとも事実上一致する腺の形に焦束される。

第う図に示した平面内にあって光源１４から送られた円
錐状光線部分の図示の境界は、１８及び１９においてそ
れぞれ一つ矢印および二つ矢印によって示されている。

同じそのような円錐状光線部分は、第５ａ、３ｂおよび
３ｃ図の各々に示されている。レンズ２０を通シ２反射
器上で線状焦点にされる対応する光線部分の図示の平面
内の境界は、それぞれ２１と２２に示されている。第３
ａ、３ｂおよび３ｃ図において、反射器から反射した対
応する光線部分の境界は、それぞれ２１′、２２′；２
１．２２；および２１．２２に示されている。

光線の反射された部分は、反射器の動揺に関係なく、レ
ンズ２０によって集束されて、光源１４と検出器ヲ含む
線１３と少なくとも事実上一致する線になる。第３ａ図
において、これらの光線部分の図示の平面内の境界は、
２５′、２１Ｉ′に示されている。第３ｂおよび〉６図
に示した位置に反射器がある場合には、光が検出器によ
ってやっと検出されるように反射器の動揺が極点に達し
ている。

第３ｂ図においては、光線境界２２″に対応する光線境
界２１４が示されているが、光線境界２１“はレンズ２
０を通らないので、それに対応する光線境界は示されて
いない。同様に第３ｃ図においては光線境界２１に対応
する光線境界２うが示されているが、光線境界２２は、
レンズ２０を通らないので、それに対応する光線境界は
、示されていない。

反射した光は、光源１１４と検出器との間に伸びる線１
うと少なくとも事実上一致する線の形に集束されるので
、反射器の動揺の影響は除かれる。

さらに、反射した光は、光源１１１ｉ検出器との間に伸
びる線１３と少なくとも事実上一致する線の形に集束さ
れるので、測定装置はまた第２図に示したように線１つ
に直角な有限の長さを有する反射光線部分の対応する既
知の装置における影響が除かれ、それによって、反射し
た光の最大の強さが検出器によって検出できるとき、回
転の軸１２のまわりの反射器１０のあらかじめ定めた角
度位置の正確な決定が容易になる。

点検出器が反射器の回転軸に直角で光源と検出器とを含
む平面内に設けられていることが不可欠なのではなく、
そのような点検出器であると考え得るものが設けられて
いることだけが不可欠である。従って、その点検出器は
、設けられた点検出器のその平面への垂直射影であると
みなすことができる。有限の感光面積の検出器が設けら
れ、その検出器が前記平面と交さしていれば、考えられ
た点検出器は、それぞれ、その検出器の前記平面内（に
ある点（または対称の点）である。理想的には、その検
出器は、実施できる範囲内で小さいことである。その代
ジとして、そして有限の感光面積の検出器が平面と交さ
しようとしまいと、考えている点検出器は、前記設けた
検出器が最大の光強度全検出する点の前記平面への垂直
射影であってもよく、そのとき光源および考えている点
検出器を含む線の反射器への射影は、前記線に平行であ
る。二つ以上の検出器を設けてもよく、その構成は、ど
んな瞬間にも一つの点検出器から成る（または一つの点
検出器であると考えられる）唯一の検出器しか動作でき
ないか、捷りは設けられた幾つかの検出器の対称の中心
になっている平面内の点もしくは設けられた幾つかの点
検出器の対称点のｉＦｉ記平面への垂直射影がその平面
内の点検出器であると考え得るかのいずれかである。

従って、第う図の一つの特定な配置に２いて、単一の点
検出器を設ける代υに、二つの検出器全点光源と点検出
器であると考えられるものとを含む線に沿って離して設
ける。この場合、考えられた点検出器は、二つの設けた
検出器の間の中間の点を構成する。反射器の回転軸の周
りのあらかじめ定めた角度位置は５反射器がそのあらか
じめ定めた角度位置にあるときは、両方の設けられた検
出器が入射光を同時に検出するだけかまたは同じ強さの
入射光を同時に検出するたけであるような構成によって
検出される。

代りのものとして、点光源１ヰは、細い平行にした光線
を出してもよく、例えば、光源１１１は、レーザから成
っていてもよく、レンズ２０は、スポットｌ緋１３に作
る。従って、都合がよいのは、点検出器を緋１うの上に
設けることができることである。

第４図もまた第２図の光を利用する装置の既知の形を示
しており、光源１４は円錐状にひろがる光線を出し、こ
の装置は軸１２の周りに回転できる平らな反射器１０を
もっている。しかし、第４図は、回転軸１２に直角で固
定点光源Ｉｌｌと固定点検出器１５との間に伸びる線１
３を含む平面内における装置の配置を示している。回転
軸１２は、反射器１０の平面内に伸びていないで、光源
１４と検出器１５を含む図示の平面で反射器と交さする
とろ・なされている。反射器１ｏの回転にっ・ハては、
第１１図に示した平面内の反射器の断面だけを考えれば
よく、この点で反射器が反射器の回転軸１２に対して傾
いているがどうかは重要でない。

反射器のそれの回転軸に対する傾きがどうであっても、
反射器の回・転軸は回転軸に直角でかつ光源と検出器を
含む平面で反射器と交さする必要はなく、とにかく、具
体的には、装置の光学軸が反射器と交さする点で反射器
と交さするとみなすことができる。

さらに、反射器の回転軸は１反射器の平面内で坤びてい
てもよいし、またはその平面に平行に伸びていてもよい
。

第４図に示した平面内にあって反射器１ｏに入射する円
錐状の光線部分の図示の境界（σ、う２および３うにそ
れぞれ−っ矢印および二つ矢印によって示されている。

第４ａ図においては、線１うの反射器１ｏへの射影が線
１３と平行であるときの装置を示しており、第１Ｉｂお
よびＩｔＣ図は、第１１　ａ図に示しだ角度位置から両
方向に反射器が回転したときのものである。第１ｅａ図
における反射器の角度位置は、回転軸１２０周りのあら
がじめ定めた角度位置になってお見第４ｂおよびｌＩｃ
図の両方においては破線１０″によって示されている。

反射器に入射する同じ円錐状の光線部分が第１Ｊａ、　
　ｌｌｂ、　　ｌｌｃ図の各々に示されているが、反射
器から反射された対応する光線部分の図示の平面内の境
界は、それぞれう２′、５５′；３２“、３負および３
２、ＩＩ／ う５で示されている。第１ｉａ図においては２反射器か
ら反射した光線部分の境界３２′および３３’Ｂ。

光源と検出器を含む線１３において検出器１５がら等距
離にある。円錐状光線の反射した部分の軸は、反射光の
点検出器１５によって受けられる部分の経路であム破線
３５によって示されている。

反射器１０が第１Ｉａ図に示したあらがじめ定めた角度
位置からどちらかの方向に回転すると１反射光は、少な
くとも光源１１１と検出器１５を含む線１３にほぼ沿っ
て掃引し、第ｉ＋ｂおよび４０図に示すように検出器１
５から離れる。さらに１反射器が第４ｂ及びｌＩｃ図に
示した角度位置にある場合、反射光は検出器によって検
出さ−れない。

第４図に示されているように、反射光線部分が修正され
ないとき回転軸の周りで装置によって行イつれなければ
ならない測定に関連した精度は５円錐状の反射光線部分
が光源と検出器とを含む線に沿って事実上有限の長さを
もっているので、小さくなり、円錐状にひろがった光線
の断面の頂角が小さいときでもそうである。

し力）シ、第４図に関して上に述べた装置は、屈折装置
を備えることによって改造ｆき、それによってそうしな
い場合に光源１１１と検出器１５とを含む線１３に少な
くともほぼ沿って掃引する有限長さの光線の反射部分が
この装置によって行われる必要のある測定に関する精度
に及ぼす悪い影響を相殺できる。

そのような屈折装置を備えた装置の配置が第５図に示さ
れている。第５図は、第４図に対応し、図示の平面は、
回転軸１２に直角で光源１ヰと検出器１５を含む。屈折
装置を含んでいることを除けば、第５図に示した装置は
、第４図に示した装置と同じである。第５ａ図において
は、装置の配置は、反射器が回転軸の周シのあらかじめ
定めた角度位置１０にある場合を示しており、第５ｂお
よび５ｃ図においては反射器がそのあらかじめ定めた角
度位置に対して両方向に回転したときの配置を示してい
る。

設けられた屈折装置は、両円柱レンズ４０の彫金した単
一の薄い屈折要素からｒｙｖ、そのレンズの二つの部分
円柱面の湾曲の軸（図示なし）は、回転軸１２に平行に
伸びており５レンズの光学軸は、装置の光学軸１７と一
致している。光源１４は、図示の平面内のレンズの焦点
距離に等しい距ｊｉｊｌだけレンズｌＩＯから離れてお
り、この平面内ではレンズ１ＩＯｉｌ−を正の倍率をも
っている。従って、平行にされた光が図示の平面内の反
射器１０に入射すると共にそれから反射される。

第５図に示した平面内にあって光源１ヰから送られる円
錐状光線部分の図示の境界は、う２及び３３にそれぞれ
一つ矢印及び二つ矢印によって示されている。同じその
ような円錐状光線部分が第５ａ、５ｂ及び５０図の各々
に示されている。反射器に入射する対応する平行になっ
た光線部分の図示の平面内の境界は、それぞれ４１およ
び４２に示されている。第５ａ、５ｂおよび５ｅ図にお
いては、反射器から反射された対応する平行になった光
線部分の境界は、それぞれ１４１．１＋２；１１１．４
２；および４１，４２に示されている。

光線の反射された部分は、光＃、１４と検出器１５を含
む線１５に直角な線の形にレンズ４０によって集束され
、第５ａ、５ｂおよび５０図においては、これらの光線
部分の図示の平面内の境界は、それぞれ４３′、ヰ４；
ヰう、１１４；およびヰう、ＵＵに示されている。反射
器が第５ａ図に示すように、そのあらかじめ定めた角度
位置にあるとき。

反射した光は、集束されて検出器１５と一致する線にな
る。そうでない場合は、反射した光は、集束されて光源
ｉｌｌと検出器１５との間に伸びる線１５に少なくとも
事実上沿って動くことのできる線の形になるが、線状焦
点は検出器１５から離れている。この線状焦点の回転の
有効点はレンズキ０の中上・である。

反射した光が光１１１１と検出器１５との間に伸びる線
１うのところで一本の線に集束されるので２装置はそう
でない場合に線１３に沿って事実上有限の長さを有する
円錐状反射光線部分の影響を取除く。

さらに、本発明の別の実施例に従い、点光源ｉｌｌが円
錐状にひろがる光線全力えるとき、反射器の動揺が反射
器の回転に重なるので、第うおよび５図に示した装置の
配置は、本発明によるもう一つの実施例において、反射
器の動揺によって生ずる効果および光源と検出器を含む
線に沿って（およびその線に直角に）有限の長さを有す
る円錐状反射光線部分によって生ずる影響を取除くよう
に結合される。この測定装置によってなされる必要のあ
る測定は１回転可能な反射器が回転軸の周りにあらかじ
め定めた角度位置にあり、かつ基準角度位置に対してあ
らかじめ定めた角度にあるときを示すことである。具体
的にいえば、光源１４と検出器１５全含む線１５の反射
器１０への射影が第４ａ図に示すように線１３と平行で
あるとき、第１１ｂおよびｌＩＣ図に示した回転軸１２
の周りのあらかじめ定めた角度位置１０″は、検出器が
反射光の最大強度を検出するときである。

第６ａ、６ｂおよび６０図には回転軸１２と光学軸１７
とを含む平面内にこのような装置がある配置を示してい
る。第６ａ図においては１反射器１０の動揺がないとき
の装置の配置金示している。

第６ｂおよび６０図は反射器が第６ａ図に示した位置か
ら両方向て動揺したときのものである。反射器の動揺が
ないときの反射器の位置は、第６ｂおよび６０図の両方
で破線１０′によって示されている。レンズ４０は、図
示の平面内では効果が々く、この平面内で倍率がゼロで
ある。ほかの点では、これらの図は第３ａ、３ｂおよび
３０図に対応し、図示の平面内において装置は、第う図
の装置と同じようにして動作する。

第６ｄ、６ｅおよび６ｆ図には回転軸１２に直角である
と共に光源１１１ｉ検出器１５を含む平面内における装
置の配置が示されている。第６ｄ図においては、反射器
１０が回転軸の周りにあらかじめ定めた角度位置にある
ときの装置が示されており、第６０および６ｆ図におい
ては反射器１０があらかじめ定めた角度位置１０“から
一方向に動揺したときの配置が示されている。レンズ２
０は、図示の平面内で効果がなく、この平面内での倍率
がゼロである。ほかの点では、これらの図は第５ａ。

５ｂ及び５０図に対応し、図示の平面内において（の装
置は、第５図の装置と同様にして動作する。

構成光線部分の境界は、第６図において対応する第ろ図
および第５図におけると同じ参照数字によって示されて
いる。しかし、第６図の装置の配置の場合は、反射光は
、光源１ヰと検出器１５との間に伸びる線１３と少なく
とも事実上一致するスポットの形に集束され、そのスポ
ットは、線１ろに沿って変位できる。従って、この装置
は１反射光の最大強度が検出器によって検出されるとき
。

第６ｄ図に示すように反射器１０の回転軸１２０周シの
あらかじめ定めた角度位置全正確に求めることができる
っ 第５図のレンズ２０または第５図のレンズ４０ハ、平−
円柱レンズから成っていてもよい。

第５図の装置または第６図の装置のいずれの場合にも、
設けられたレンズは、光源によって与えられると考えら
れる円錐状にひろがった光線の断面の頂角の寸法を決め
る。従って、この装置は光がかなりの立体角にわたって
放射される点光源を備えていてもよいが、例えば、レン
ズによって両方向に送られる光だけが与えられるものと
考える。

さらに、与えられた光線は、反射器がそのあらかじめ定
めた角度位置にあるときレンズの一部分だけによって送
られる光線であるとみなすことができるが、そうみなさ
れた部分は、装置があらかじめ定めだ角度位置を検出で
きるのに十分である。

レンズを通らない光源からの光および反射光は無視して
もよい。反射器の動揺が非常に大きい可能性がある場合
、大きな直径のレンズ２０が必要であったシ、またはレ
ンズ２０を反射器に近付ける必要があり、そうでないと
必要な測定を行うべきとき反射光を検出器に集束するこ
とができないことがある。

第７図に示すように、第６図の二つのレンズ２０および
ｕｏｙ、（結合して単一の薄い屈折要素にし。

二つの部分円柱面５１および５２を有するレンズ５０を
構成してもよく、これらの表面の湾曲の軸は、互いに直
角になっている。

便宜上であるが必須のものではなく、レンズ２０まだは
、例えば、第７図に示したようなそれの等価品の焦点距
離は、レンズ１１０−！たはそれの等価品の焦点距離の
半分である。従って、レンズ２０またはレンズ５０が光
源１１Ｉおよび反射器１ｏからレンズ２０またはそれの
等価品の焦点距離の２倍に等しい距離だけ離れていると
き５装置は最大限に小形である。

レンズ２０まだは、例えば、第７図に示したようなそれ
の等価品の焦点距離は、通常、レンズ４０またはそれの
等価品の焦点距離と異るので、第６図の屈折装置は、平
−球面または画体面レンズと平−円柱レンズまたは両円
柱レンズを組合せたものから成っていてもよく（等価で
あってもよい）。

そのレンズの回転軸１２に直角で光源１４と検出器１５
とを含む平面内の倍率の和および回転軸１２と光学軸１
７を含む平面内のそれらのレンズの倍率の和との両方が
必要な値をもっており５円柱レンズが、多分負の値であ
る。そのよう々屈折装置は、第７図に示したようなもの
であるが、一つの部分球面と一つの部分円柱面をもった
単一の薄いレンズからなるのが都合がよい。

初期校正モードのために改造された操作装置を含む装置
の代りに、この装置が改造されない操作装置であっても
よい。一つのそのような構成においては２反射器の回転
軸の周りのあらかじめ定めた角度位置を次々に求めるこ
とが反射器の回転の速度を求めるのに用いられ、その場
合にはおそらくこの装置は、ジャイロスコープを備えた
装置内に入れられ、反射器はそのジャイロスコープに取
付けられ、ジャイロスコープの回転速度が求められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転軸に対して異なる角度で傾いた複数の構成
反射器を有する回転可能部材に対する既知の形の断面立
面図であシ、この回転部材は、光線の反射された部分が
ラスク走査作用で掃引するように配置され、それは回転
可能部材が回転するとき、反射器の動揺が回転軸に対し
て直角な軸の寸わジに起ると考えられている。 第２図は、回転可能な反射器を有する既知の光音利用す
る測定装置についてのものであジ、この図は回転軸を含
む平面内の装置の配置を示し、図示の平面はまた装置の
光学軸を含み、光源と検出器との間に等距離に伸びてお
り例えば第１図の部材の動揺の軸に対して直角になって
いる。 第う図は本発明による装置の実施例１における第２図の
改良構造全話し、この装置は、反射器と光源及び検出器
との間にあって反射器の回転軸と光学軸とを含む平面内
で有限の正の倍率をもった両円柱レンズを備えている。 第４図は、第２図に対応しているが、回転軸に直角であ
ると共に光源と検出器とを含む平面内における既知の装
置の配置を示している。 第５図は反射器と光源及び検出器との間にあってかつ回
転軸に直角であると共に光源と検出器とを含む平面内で
有限の正の倍率をもつ両円柱レンズを含むことによって
改造された第４図の配置を示している。 第６図は本発明によるもう一つの実施例を構成し、第う
図および第５図の改造を含む装置に関するものであり、
回転軸および装置の光学軸を含む平面内および反射器の
回転軸に直角であると共に光源と検出器とを含む平面内
における配置を示している。 第７図は第６図の両円柱レンズの組合せに等価な薄い屈
折要素の斜視図である。 １０−一反射器、１２−一反射器の回転軸、１ｌｌ−一
点光源、１５−一検出器、１６−−動揺の軸、２０．キ
ｏ−−両円柱レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　軸の周りに回転できる平らな鏡面反射器と。 光線の固定光源ど固定点検出器とを含み、それらの配置
   は、光線が前記回転可能な反射器に入射でき、前記検出
   器が前記反射器によって反射された後の光を受けること
   ができ、前記反射器の回転軸に直交するとともに前記光
   源および前記検出器を含む平面が存在し、前記平面はま
   た、前記光源と前記検出器との間にそれらから等距離に
   伸びている装置の光学軸を含み、さらに前記反射器の回
   転軸および前記光学軸を含む平面が存在するようになっ
   ている光を利用する測定装置であって、前記装置が装置
   の光学軸と一致した光学軸をもった屈折装置を有し、前
   記屈折装置が前記反射器の回転軸に直交するとともに光
   源および検出器を含む平面内での倍率がゼロの薄い屈折
   要素を備え、前記測定装置は、屈折要素の光源からの距
   離の逆数足す屈折要素の反射器からの距離の逆数が前記
   反射器の回転軸と光学軸を含む平面内の屈折要素の焦点
   距離の逆数に等しいように配置され、後者の平面内で、
   屈折要素が正の倍率を有することを特徴とする測定装置
   。 ２　円錐状にひろがる光線を出すように構成された点光
   源を備え、前記屈折装置が前記反射器の回転軸と光学軸
   を含む平面内の倍率がゼロである薄い屈折要素全台み、
   前記測定装置は光源が前記反射器の回転軸に直交し、か
   つ光源と検出器とを含む平面内の前記反射要素の焦点距
   離に等しい距離だけ屈折要素から離れ、後者の平面内で
   は屈折要素の倍率が正であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の測定装置。 う　二つの別々の薄い屈折要素の組合せと等価なものを
   含み、前記組合せが二つの部分円柱面をもち、これらの
   面の湾曲の軸が互いに直交する単一の薄いレンズの形で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の測
   定装置。 ヰ　二つの別々の薄い屈折要素の組合せと等価なものを
   含み、前記組合せが一つの部分球面と一つ部分円柱面を
   もった単一の薄いレンズの形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の測定装置。 ５、　前記反射器の回転軸と装置の光学軸の両方を含む
   平面内の屈折要素の焦点距離が前記反射器の回転軸に直
   交するとともに光源と検出器とを含む平面内の屈折要素
   の焦点距離の半分であり、前記屈折装置が光源および検
   出器と反射器との中間に置かれていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項、第う項または第４項のいずれか
   に記載の測定装置。