JPS6095322A - 物体の変位を測定する光学的測定方法およびその感知器 - Google Patents
物体の変位を測定する光学的測定方法およびその感知器Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（υ 発明の技術分野
本発明は物体の変位を測定する光学的方法および感知器
に関するものである。
に関するものである。
（２）技術の背景と問題点
物体の変位を測定する周知の光学的方法において、感知
器は、光源からの感知器で受光した光を測定するように
構成されておシ、前記物体は光源と感知器間の光路と横
断する方向におけるその移動によって前記感知器によっ
て測定された光量の変化を生じさせ、よって前記感知器
によシ測定された光量の変化がその物体の変位を表わす
。しかし、前記の如き方法は下記の如き欠点を生じる。
器は、光源からの感知器で受光した光を測定するように
構成されておシ、前記物体は光源と感知器間の光路と横
断する方向におけるその移動によって前記感知器によっ
て測定された光量の変化を生じさせ、よって前記感知器
によシ測定された光量の変化がその物体の変位を表わす
。しかし、前記の如き方法は下記の如き欠点を生じる。
すなわち感知器によって測定される光量も感知器の感度
、光源の光出力およ゛び光路内の他の変化にしたがって
変化してしまい、これらはすべて時間と共に変化するフ
ァクタとなる。感知器の感度の変化および光源の出力の
変化は、規準ビームの使用によって一部、補償すること
ができる。
、光源の光出力およ゛び光路内の他の変化にしたがって
変化してしまい、これらはすべて時間と共に変化するフ
ァクタとなる。感知器の感度の変化および光源の出力の
変化は、規準ビームの使用によって一部、補償すること
ができる。
（３） 発明の目的と構成
本発明の目的は物体の変位を測定する光学的方法を提供
することにあり、上記欠点は本発明の方法を利用する感
知器によシ解消される。
することにあり、上記欠点は本発明の方法を利用する感
知器によシ解消される。
本発明によれば、物体の変位を測定する光学的測定方法
は、少なくとも２つの離散波長帯のそれぞれ内において
光透過または光反射特性を有する第１の部材と第２の部
材とを含む光路に沿って光を感知器に導く段階であって
、前記第１の部材および第２の部材の特性は前記光路に
対して横断する少なくとも１つの方向で各前記波長帯内
で光に対して同じ態様および異なる態様で空間的にそれ
ぞれ変化し、かつ前記第１および第２の部材は前記物体
の変位によって該２つの部材が前記光路に対して横断す
る方向で互に変位させられるようになっている上記段階
と、前記感知器の出力を利用して前記光路に沿って前記
波長帯のそれぞれ内で透過した光量を測定する段階と、
および前記物体の変位から住する前記光量の比率の変化
を判定する段階とからなることを特徴としている。
は、少なくとも２つの離散波長帯のそれぞれ内において
光透過または光反射特性を有する第１の部材と第２の部
材とを含む光路に沿って光を感知器に導く段階であって
、前記第１の部材および第２の部材の特性は前記光路に
対して横断する少なくとも１つの方向で各前記波長帯内
で光に対して同じ態様および異なる態様で空間的にそれ
ぞれ変化し、かつ前記第１および第２の部材は前記物体
の変位によって該２つの部材が前記光路に対して横断す
る方向で互に変位させられるようになっている上記段階
と、前記感知器の出力を利用して前記光路に沿って前記
波長帯のそれぞれ内で透過した光量を測定する段階と、
および前記物体の変位から住する前記光量の比率の変化
を判定する段階とからなることを特徴としている。
また、本発明によれば物体の変位を測定する感知装置は
、光案内部と、凹状光反射素子であって該光案内部の一
端が該光反射素子の曲率のほぼ中心の位置から前記反射
素子に向って導ひかれるように位置ぎめされている前記
光反射素子と、前記光案内部の一端と前記反射素子間に
挿入された光透過部材とを備え、前記部材の一方と前記
反射素子は場合に応じて透過または反射特性を有し、少
なくとも２つの異なる波長帯のそれぞれ内の光に対して
前記波長帯内の光に対して異なる態様で前記反射素子の
光学軸に対して少なくとも１つの横断する方向で空間的
に変化すると共に、前記部材の他方と前記反射素子は場
合に応じて透過または反射特性を有し、″前記波長帯内
の光に対して同じ態様で空間的に変化し、前記部材と前
記反射素子は前記物体の変位によって前記１つの方向で
互に対して両者が変位可能に支持されていることを特徴
としている。
、光案内部と、凹状光反射素子であって該光案内部の一
端が該光反射素子の曲率のほぼ中心の位置から前記反射
素子に向って導ひかれるように位置ぎめされている前記
光反射素子と、前記光案内部の一端と前記反射素子間に
挿入された光透過部材とを備え、前記部材の一方と前記
反射素子は場合に応じて透過または反射特性を有し、少
なくとも２つの異なる波長帯のそれぞれ内の光に対して
前記波長帯内の光に対して異なる態様で前記反射素子の
光学軸に対して少なくとも１つの横断する方向で空間的
に変化すると共に、前記部材の他方と前記反射素子は場
合に応じて透過または反射特性を有し、″前記波長帯内
の光に対して同じ態様で空間的に変化し、前記部材と前
記反射素子は前記物体の変位によって前記１つの方向で
互に対して両者が変位可能に支持されていることを特徴
としている。
（４） 発明の実施例
次に本発明の実施例について添付図面を参照して説明す
る。
る。
まず、第１図において、本発明による感知器るのに特に
適合する。前記感知器は、光フアイバ単フイラメント形
式の光案内部５′ｔ−備えておシ、前記光案内部の一方
の開放端７は平凹反射素子９の曲率の中心にある。さて
第２図および第３図に関して説明すると、前記素子９の
反射面には第３図の１および２で示した二つの異なる反
射被覆の交番パターンとなっている。第１の被覆１は、
帯域幅７９０−８４０ ｎｍの光の８０チ以上を反射し
、帯域幅８８０−９５０ ｎｍの光の１％以下を反射す
るように設計されている。第２の被覆２は、帯域幅８８
０−９３０ｎｍの光の８０−以上を反射し、帯域幅７９
０−８４０ｎｍの光の１％以下を反射するように設計さ
れている。
適合する。前記感知器は、光フアイバ単フイラメント形
式の光案内部５′ｔ−備えておシ、前記光案内部の一方
の開放端７は平凹反射素子９の曲率の中心にある。さて
第２図および第３図に関して説明すると、前記素子９の
反射面には第３図の１および２で示した二つの異なる反
射被覆の交番パターンとなっている。第１の被覆１は、
帯域幅７９０−８４０ ｎｍの光の８０チ以上を反射し
、帯域幅８８０−９５０ ｎｍの光の１％以下を反射す
るように設計されている。第２の被覆２は、帯域幅８８
０−９３０ｎｍの光の８０−以上を反射し、帯域幅７９
０−８４０ｎｍの光の１％以下を反射するように設計さ
れている。
特に第１図を再度参照するに、反射素子９は、ハウジン
グの二つの部分１１．１３によって支持されておシ、前
記反射素子の平らな裏面は、前記部分１３にねじ２１で
止め付けられた保持板１７に「０」リング１５を介して
装着されておシ、前記反射素子の凹形前面の周囲は前記
部分１１の適当な勾配を有する前方端によって保持され
ている。前記部分１１は、前記部分１３内でねじ嵌合と
なっており、「０」リング２３は前記二つの部分間でト
ラップされている。光案内部５の端部７は、前記部分１
１内の円錐形の空洞の突端にある。前記光案内部はフラ
ンジ２７、前記部分１１を通って光案内延長部２５のそ
の端部７から開口へと延びているが、前記フランジ２７
は、中間座部２９とｒＯＪリング３１によって前記部分
１１にねじ３３でしつかシ締め、つけられている。
グの二つの部分１１．１３によって支持されておシ、前
記反射素子の平らな裏面は、前記部分１３にねじ２１で
止め付けられた保持板１７に「０」リング１５を介して
装着されておシ、前記反射素子の凹形前面の周囲は前記
部分１１の適当な勾配を有する前方端によって保持され
ている。前記部分１１は、前記部分１３内でねじ嵌合と
なっており、「０」リング２３は前記二つの部分間でト
ラップされている。光案内部５の端部７は、前記部分１
１内の円錐形の空洞の突端にある。前記光案内部はフラ
ンジ２７、前記部分１１を通って光案内延長部２５のそ
の端部７から開口へと延びているが、前記フランジ２７
は、中間座部２９とｒＯＪリング３１によって前記部分
１１にねじ３３でしつかシ締め、つけられている。
前記シャフトの延長部分３旦は、端板を介してねじ５７
で前記部分１３にしつかシ止めつけられており、前記部
分１３内の空洞へと延長して、そこで「ハート型」シー
ル３９のシーリング要部によって接続されている。前記
シャフトの更に奥の延長部は、前記部分１３によって更
に奥の空洞へと入シ込み、そこで内部スペーサ４５およ
び外部スペーサ４７によって分離されたベアリング４１
．４３によって回転可能に支持されている。次いで、前
記シャフト３は先端部６！：、で終わるが、前記先端部
３旦は、反射素子９の開口を通って前記部分１１内の円
錐形の空洞に続いている。前記空洞は、ねじ４９によっ
て前記先端部３旦に取り付けられて光案内部５の端部７
との間にあり、前記反射素子９は、その最もよい例が第
２図に示されているが、光らない黒で塗装されたマルタ
クロス形式の金属シャッタ５１となっている。
で前記部分１３にしつかシ止めつけられており、前記部
分１３内の空洞へと延長して、そこで「ハート型」シー
ル３９のシーリング要部によって接続されている。前記
シャフトの更に奥の延長部は、前記部分１３によって更
に奥の空洞へと入シ込み、そこで内部スペーサ４５およ
び外部スペーサ４７によって分離されたベアリング４１
．４３によって回転可能に支持されている。次いで、前
記シャフト３は先端部６！：、で終わるが、前記先端部
３旦は、反射素子９の開口を通って前記部分１１内の円
錐形の空洞に続いている。前記空洞は、ねじ４９によっ
て前記先端部３旦に取り付けられて光案内部５の端部７
との間にあり、前記反射素子９は、その最もよい例が第
２図に示されているが、光らない黒で塗装されたマルタ
クロス形式の金属シャッタ５１となっている。
使用に際し、光案内部５は、電子的、電気光学的、およ
び光学的構成要素を備える装置（図示せず）に接続され
る。二つの帯域幅７９〇−８４０ ｎｍお工び８８０−
９３０ｎｙｎの光が光案内部５を伝わってゆき、反射素
子９によって反射され、前記光案内５へと戻ってゆくが
、前記反射素子９の一部はシャッタ５１によっておおわ
れている。次いで、光を戻す二つの異なる帯域幅の光量
が測定できる。しかしながら、シャフト３の何らかの角
変位（角度変位）があった場合、シャッタ５１は反射素
子９に対して回転し、従って反射素子９の別の部分がお
おわれる。従って、測定された二つの帯域幅の光量が変
化する。
び光学的構成要素を備える装置（図示せず）に接続され
る。二つの帯域幅７９〇−８４０ ｎｍお工び８８０−
９３０ｎｙｎの光が光案内部５を伝わってゆき、反射素
子９によって反射され、前記光案内５へと戻ってゆくが
、前記反射素子９の一部はシャッタ５１によっておおわ
れている。次いで、光を戻す二つの異なる帯域幅の光量
が測定できる。しかしながら、シャフト３の何らかの角
変位（角度変位）があった場合、シャッタ５１は反射素
子９に対して回転し、従って反射素子９の別の部分がお
おわれる。従って、測定された二つの帯域幅の光量が変
化する。
次いで、シャフト３の角変位表示が、前記角変位に基づ
いて測定された光量の比率変化を判定することによって
、行々われる。
いて測定された光量の比率変化を判定することによって
、行々われる。
光路に添う二つの帯域幅の各帯域幅の光に対する光学的
透過効率が計算され、測定された光量の比率変化ではな
く、前記光学的透過効率の比率変化が判定される場合、
本発明による方法では光源ならびに感知器応答の出力の
差、および−光路内の時間による変化量を感知できない
のが判る。
透過効率が計算され、測定された光量の比率変化ではな
く、前記光学的透過効率の比率変化が判定される場合、
本発明による方法では光源ならびに感知器応答の出力の
差、および−光路内の時間による変化量を感知できない
のが判る。
（５） 発明の効果
例として上述した感知器では、シャッタ５１は反射素子
９に対して変位するが、本発明による感知器は逆の場合
に使用できるのが判る。すなわち、シャフト３０角変位
はシャッタ５１に対して反射素子９を変位させる。従っ
て、本発明による感知器の形式ではわずかな修正で足り
る。
９に対して変位するが、本発明による感知器は逆の場合
に使用できるのが判る。すなわち、シャフト３０角変位
はシャッタ５１に対して反射素子９を変位させる。従っ
て、本発明による感知器の形式ではわずかな修正で足り
る。
シャッタ５１は、他の形式、例えば、その上に半透明の
「アーム」を光学的に設けたガラス製ディスクでもよい
ことが判る。
「アーム」を光学的に設けたガラス製ディスクでもよい
ことが判る。
また、例として上げた本発明による感知器の別の形式と
して、反射素子９がある領域のみの両波長帯の光を反射
し、その他の領域では反射しない凹面反射素子と置換す
ることもできる。
して、反射素子９がある領域のみの両波長帯の光を反射
し、その他の領域では反射しない凹面反射素子と置換す
ることもできる。
次いで、シャッタ５１は、ある領域では一つの波長帯の
みの光を透過し、他の領域では他の波長帯のみの光を透
過するフィルタ部材と置換することもできるのが判る。
みの光を透過し、他の領域では他の波長帯のみの光を透
過するフィルタ部材と置換することもできるのが判る。
更に、例として上述した本発明による測定方法および感
知器では、一つの光反射素子と一つの光透過部材、例え
ばシャッタが用いられているが、本発明による別の方法
では、感知器に向けられた光路に一方は各波長帯の光に
対して異なる態様で空間的に変化する光透過特性を与え
、もう一方は二つの波長帯の光に対して同じ態様で空間
的に変化する光透過特性を有する二つの光透過部材を用
いることができる。
知器では、一つの光反射素子と一つの光透過部材、例え
ばシャッタが用いられているが、本発明による別の方法
では、感知器に向けられた光路に一方は各波長帯の光に
対して異なる態様で空間的に変化する光透過特性を与え
、もう一方は二つの波長帯の光に対して同じ態様で空間
的に変化する光透過特性を有する二つの光透過部材を用
いることができる。
本発明は、その良好な実施例をもって説明されてきたが
、使用された用語は説明のための用語であって何ら制限
するものではなく、その広い観点において本発明の真の
範囲および精神から逸脱せずに添付の特許請求の範囲内
で変更がなされうるものと理解されたい。
、使用された用語は説明のための用語であって何ら制限
するものではなく、その広い観点において本発明の真の
範囲および精神から逸脱せずに添付の特許請求の範囲内
で変更がなされうるものと理解されたい。
４、簡単な図面の説明
第１図は、本発明による感知器の縦の断面を示し、第２
図は第１図の線ｘ−Ｘの断面を示し、かつ第３図は前記
感知器の前記部材の一つを拡・大して示したものである
。
図は第１図の線ｘ−Ｘの断面を示し、かつ第３図は前記
感知器の前記部材の一つを拡・大して示したものである
。
図中、３はシャフト、５は光案内部、７は反射素子９の
自由端、９は平凹反射部材、１１および１５Ｆｉハウジ
ングの部分、１５は「０」リング、１７は保持板、２１
．５５はねじ、２５は光案内延長部、２７はフランジ、
２９は中間座部、３９はシール、４１．４３は軸受け、
４５は内部スペーサ、４７は外部スペーサ、５１はシャ
ッタを夫々示す。
自由端、９は平凹反射部材、１１および１５Ｆｉハウジ
ングの部分、１５は「０」リング、１７は保持板、２１
．５５はねじ、２５は光案内延長部、２７はフランジ、
２９は中間座部、３９はシール、４１．４３は軸受け、
４５は内部スペーサ、４７は外部スペーサ、５１はシャ
ッタを夫々示す。
特許出願人 ジ−イージー アビニョニクスリミテッド
手続補正書 （自発）
昭和５９年１０月バ日
特許庁長官 志 賀 手段
２、発明の名称
物体の変位を測定する光学的測定方法
およびその感知器
３ 補正をする者
事件との関係 特許出願人
名称 ジ−イージー アピニョニクス リミテッド４、
代 理 人 住所 〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号丸
ノ内ピルヂング ７５２区
代 理 人 住所 〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号丸
ノ内ピルヂング ７５２区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 月 物体の変位を測定する光学的方法において、少なく
とも２つの離散波長帯のそれぞれ内において光透過また
は光反射特性を有する第１の部材（５１）と第２の部材
（９）とを含む光路に沿って光を感知器に導く段階であ
って、前記第１の部材および第２の部材の特性は前記光
路に対して横断する少なくとも１つの方向で各前記波長
帯内で光に対して同じ態様および異なる態様で空間的に
それぞれ変化し、かつ前記第１および第２の部材（５１
，９）は前記物体（句の変位によって該２つの部材が前
記光路に対して横断する方向で互に変位させられるよう
になっている上記段階と、前記感知器の出力を利用して
前記光路に沿って前記波長帯のそれぞれ内で透過した光
量を測定する段階と、および前記物体の変位から生ずる
前記光量の比率の変化を判定する段階と、からなること
を特徴とする上記測定方法。 ２）物体の変位を測定する感知器において、光案内部（
５）と、凹状光反射素子（９）であって該光案内部（５
）の一端（７）が該光反射素子の曲率のほぼ中心の位置
から前記反射素子に向って導ひかれるように位置ぎめさ
れている前記光反射素子（９）と、前記光案内部の一端
と前記反射素子間に挿入された光透過部材（５１）とを
備え、前記部材の一方と前記反射素子は場合に応じて透
過または反射特性を有し、少なくとも２つの異なる波長
帯のそれぞれ内の光に対して前記波長帯内の光に対して
異なる態様で前記反射素子（９）の光学軸に対して少な
くとも１つの横断する方向で空間的に変化すると共に、
前記部材の他方と前記反射素子は場合に応じて透過また
は反射特性を有し、前記波長帯内の光に対して同じ態様
で空間的に変化し、前記部材および前記反射素子は前記
物体の変位によって前記１つの方向で互に対して両者が
変位可能に支持されていることを特徴とする上記感知器
。 ３） 特許請求の範囲第２項記載の感知器において、前
記反射素子（９）は前記光案内部の前記一端に対して定
位置に支持されておシ、前記部材は前記物体と共に変位
に適合していることを特徴とする上記感知器。 ４）特許請求の範囲第２項または第６項記載の感知器に
おいて、前記部材（５１）および反射素子（９）は前記
物体（３）の変位との相対的回転変位を行なうよう構成
されていることを特徴とする上記感知器。 ５）特許請求の範囲第４項記載の感知器において、前記
部材（５１）は前記光案内部（５）から離れた前記反射
素子（９）側から前記反射素子（９）の開口中心部全通
って延びるシャフト（３）の端部に回転可能に取シ付け
られていることを特徴とする上記感知器。 ６）特許請求の範囲第４項または第５項記載の一感知器
において、前記部材（５１）の前記一方および前記反射
素子（９）は２つの領域を有し夫々が前記二つの離散波
長帯の各波長帯内のみで光を透過または反射すると共に
、前記部材価１）の他方お工び前記反射素子（９）は前
記部材（５１）の前記一方および前記反射素子（９）の
前記二つの領域（１２）の一方の領域とほぼ同じ形状を
有する領域でのみ、光を透過または反射することを特徴
とする上記感知器。 ７） 特許請求の範囲第２項から第６項のいずれか１項
に記載の感知器におりて、前記部材（５１）の前記一方
および前記反射素子（９）は前記反射素子（９）となっ
ておシ、かつ前記部材（５１）は前記光案内部（５）の
前記一端（７）および前記反射素子（９）間の光路を部
分的にさえぎる素子から構成されていることを特徴とす
る上記感知器。 ８）特許請求の範囲第７項に記載の感知器において、前
記部材（５１）は前記反射素子（９）の光軸にある前記
部材の一部から放射状に延びる半透明物質の少くとも一
つのアームを備えていることを特徴とする上記感知器。 ９）特許請求の範囲第９項に記載の感知器において、前
記シャッタ（５１）はマルチスフロス形式となるように
四つの放射状アームを有していることを特徴とする上記
感知器。
Applications Claiming Priority (2)
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| GB8325921 | 1983-09-28 | ||
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Family
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Family Applications (1)
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