JPS6189536A - 信号の送・受信特性パタ−ン計測装置 - Google Patents

信号の送・受信特性パタ−ン計測装置

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JPS6189536A
JPS6189536A JP21168384A JP21168384A JPS6189536A JP S6189536 A JPS6189536 A JP S6189536A JP 21168384 A JP21168384 A JP 21168384A JP 21168384 A JP21168384 A JP 21168384A JP S6189536 A JPS6189536 A JP S6189536A
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signal
axis
light
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

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】 (発明の技術分野) 本発明は、信号を投射し、又は信号が入射される素子又
は装置、特に光学的素子又は装置の光の投射又は入射特
性を計測し、投射ビームパターン又は入射ビームパター
ンを表示し又は/及び記録する計測装置に関する。
ここで、光学的素子又は装置とは、各種半導体発光素子
、各種レーデ−素子及び各種ランプ等の発光体、各種半
導体受光素子及び各種太陽電池等の受光体、光学的レン
ズ及び光学的フィルタ等、及びこれ等を使用した各種機
器等、光を媒体として作用する素子又は装置をいう。
(従来技術) 従来、光学的素子又は装置(以下、光学的素子等という
。)のビームパターンを計測する際には一般的に第8図
に示す方法が採用される。
すなわち、例えば発光ダイオード等の被測定物11から
光学的拡散板12に光を投射し、該拡散板12に写った
映像13をテレビカメラ14で撮影してモニタテレビ1
5で解析する方法である。
この従来の方法によると、テレビカメラ14に使用され
る影像管やCOD等のイメージセンサの撮影可能な影像
レベル範囲(ダイナミックレンジ)は通常40 dB程
度であるので、被測定物11が例えばレーデ−ダイオー
ド等、発光レベルのダイナミックレンジの極めて広いも
のである場合には、テレビカメラ14の絞り又はフィル
ター等を便用する必要があシ、これKよってモニタテレ
ビ15に写し出される像16は被測定物110投光レベ
ルを直接に表わす像ではなくなるため、その像16を解
析する際に上記絞シ又はフィルター等による減衰分を考
慮する必要があシ、計測方法が複雑なばかシでなく、正
確なビームパターンを得ることが困難であシ、更に計測
値を定量的に求めることは極めて困難である。
また、上記従来の方法の最大の欠点は、映像の撮影によ
ることから、受光素子の受光特性・(ターン(受光ビー
ムパターン)を計測することは全く不可能である。
(発明の目的) 本発明は、以上の従来の欠点を解決すべく、新たな機構
による信号の送・受信特性パターン計測装置、特に光学
的素子等のビームパターン計測装置を提供するもので、
被測定物が発光体である場合は言うに及ばず、受光体で
あっても正確なビームパターンが得られるような計測装
置を得ることを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、以上の目的のために、被測定物と、該被測定
物に投光しく被測定物が受光用光学的素子等の場合)、
又は該被測定物からの投射光を受光する(被測定物が発
光用光学的素子等の場合)ための光学的ダイナミックレ
ンジの高い光素子とを対向して配置し、被測定物又は光
素子の支持体の一方又は双方をそれらの相対的位置関係
が変化するように2次元又は3次元空間で移動せしめて
被測定物のビームパターンを2次元又は3次元空間中で
走査し、データ処理装置(例えば、)臂−ソナルコンビ
ーータ等)によシ各走査点での受光又は発光強度(ダイ
ン)を解析してこれを上記走査動作に沿って表示し、及
び/又は記録するようにしたものである。
(発明の実施例) 第1図は本発明の実施例の機器構成を示す図であシ、1
は被測定物又は被測定物と対向配置される元素子(以下
、被測定物を例とする。)、2は被測定物又は光素子と
対向配置される光素子又は被測定物(以下、光素子を例
とする。)、3は定記機構、4は被測定物1又は光素子
2のうち、発光体である側のものに発光電力を供給する
発光体、駆動部、及び受光体である側のものからの受光
信号を検出する信号検出部を有する機器(以下、ボ動・
演出器という。)、5は/4−ンナルコンピュータ(以
下、)やンコンという。)、6はプロッタ、プリンタ等
、記録器である。
走盆機傳3は、基体31と、該基体31に設けられた溝
32に沿ってZ軸方向に移動するZ軸廻光体33と、該
2他走査体33に設けられた1簿34に沿ってX軸方向
に移動するX、111走丘体35と、該X軸走査体35
に設けられた溝36に沿ってY軸方向に移動し、かつ光
素子2の支持体でもあるY@走査体37と、基体31に
固定され、被測定物1を元素子2と対向して支持する支
持体38でなシ、図には示さないが、この他に上記3個
の走査体33.35及び37を駆動するステップモータ
ー、及び核ステップモーターの作動を制御する制御装置
(CPU 、メモリー等でなる。)等を有する。
尚、光素子2を支持している側でX軸、Ytlll及び
Z軸の3a全ての方向に移動制御する代りに1軸又は2
軸方向を被測定物1を支持している側、すなわち支持体
38の移動によって走査するようにすることもできる。
また、場合によっては2軸方向の走査だけでよいことも
あり、このような場合には不必要な軸方向を固定的に制
御すればよい。
また、走査機構30機能を記録器6に担わせることもで
き、この場合の機器溝底を第6図に示す。
第6図に於いて、7は光素子、8は記録用ペン、9は記
録紙、10はプロッタ6を載置し、かつ被測定物1を支
持するだめの支持台であり、他の記号については第1図
と同じである。
支持台10はプロッタ6を載置する合体101と、該合
体101の面に対して垂直に固定された柱体102と、
該柱体102から水平方向に突出して固定され、被測定
物1を挟持して支持する支持体103で溝底されている
第6図に示す実施例では、記録器6として2軸方向に移
動する走査機構を有するプロッタを使用する。すなわち
、当該プロッタ6はペン支持体61、該ペン支持体61
のY軸方向移動案内用のシャフト62及びペン支持体6
1のX軸方向移動案内用の溝63等によるX軸、 Y 
傭の2軸方向走に機構を有し、ペンストッカ64に置か
れた記録用ペン8(色違いの゛複数個が置かれている。
)を適宜に選択し、ペン支持体61を選択された記録用
ペン8の座標まで移動させて当該ペン支持体61によっ
て取シ上げて保持し、記録紙9に当該保持した記録用4
ン8によってデータを記録するものでおる。
以上のゾロツタ6の説明から解かるように、シャフト6
2は溝63に沿ってX軸方向に移動し、かつペン支持体
61はシャフト62に沿ってY軸方向に移動するので、
当該ペン支持体61はX軸。
Y@の双方向に移動制御ができることとなる。このプロ
ッタ6のXY走査機購を前記走査機構30代わシに使用
すれば本発明を実施できることとなる。尚、測定に際し
て3軸方向への走査データを必要とする場合には、支持
台10の柱体102上を支持体103が上下方向に(す
なわちZ軸方向に)移動制御できるように当該支持台1
0を溝底すればよい。
更に、被測定物l又は光素子2の移動制御は、上記直交
2軸又は3@座標に基いて行なう方法の他、垂直軸及び
水平軸を中心に転回制御する所JAZ−EL転回制御に
よる方法がある。
すなわち、第7図に示すようなAZ−EL機構11をY
@走査体37又は支持体38(第6図の場合103)に
固定し、支持体111をAZ軸112を中心として方位
角方向に、及び/又はEL軸113を中心として府1ル
角方向に転回8動させる方法である。また、このAZ−
EL転回制御と前記直交3軸方向の移動制御を組み合せ
れば多彩な走査・セターンが得られる。
(実施例の作用) 第2図はノクンコン5での制御を、走査機構3の作動制
御を中心に示したフローチャート、第3図(4)、(B
)は走査機構3での走査態様例を示す図、第4図(4)
、(B)及び第5図(4)、(B)はそれぞれ測定例と
計測・やターン表示例を示す図である。
被測定物1が発光素子(例えば半導体レーザーダイオー
ド)、光素子2が受光素子(例えば)すトトランノスタ
)であって、上記発光素子lの投射光ビーム・やターン
を得る動作を列にして以下に実施例の作用を説明する。
尚、以下の説明では、特に断らない限り第1図の実施例
を説明し、廿だ第7図のAZ−EL機構は用いていない
ものとするO 測定しようとする発光素子1を走奔機そ;43の支持体
38に、受光素子2を走査機構3のY・:1B走介体3
7にそれぞれ固定し、上記発光素子1を駆動・検出器4
0発光体駆動部出力端子に、上記受光素子2を駆動・検
出器40信号俣出部入力端子にそれぞれ接続する(第1
図で■はとび越し接続記号である。)。
また、パソコン5と走査機構3とは相互に接続されてい
て、パソコン5から走査機構3に移動コマンドが、走査
機構3から・4ソコン5に移動完了信号がそれぞれ送出
され、ノ9ソコン5と駆動・検出器4とは相互に接続さ
れていて駆動・検出器4での検出信号が/4ンコン5に
読み取られ、更にパソコン5と記録器6とは相互に接続
されていてノヤソコン5から記録器6に計測データが送
出される。
第3図(4)は走査機構3の走査可能領域の全碩域にわ
たって走査する場合の走査態様(以下、全領域走査とい
う。)を示しておシ、また、第3図(B)は走査機構3
0走食可能領域の一部の領域で走査する場合の走査態様
(以下、一部領域走査という。)を示している。すなわ
ち、点0.A、B、C,D、E。
F、Gで囲まれる空間が走査可能領域で、かつ全領域走
査の走査ノ姫囲であり、点H,J、に、I、、M。
N、R,Sで囲まれる空間が一部領域走査の走査範囲で
ある。また、点Pは一部領域走査に於ける走査範囲の中
心点である。尚、座標は第3図囚。
(B)中に示す通)であるものとし、点Oを原点とする
O 計測はパソコン5のキー?−ド51から計測開始を指令
することによってスタートする。
計測がスタートすると、まず、走査範囲をキーボード5
1の操作で入力する。走査範囲の入力方法は、走査範囲
境界点(全領域走査の場合には例えば点Oと点F1一部
領域走査の場合には例えば点Hと点R)の座標を入力す
る方法(但し、この方法は、第3図(B)に示す点Pを
設定してから走査範囲を設定する場合には使用できない
。)、走査の種類(全領域走査か一部領域走査か、一部
項域走査の場合、どの範囲のa類のものか)を予め決め
ておいて、当該′4類を示す符号を入力する方法、又は
、X軸、Y軸及びZ軸方向の走査回数を入力する方法等
種々の方法がある。
走査範囲が入力されると、・ぐソコン5は入力された走
査範囲が全領域走査か一部・領域走査であるかを判断し
、前者の場合は走査範囲の設定動作に進み、後者の場合
にはキーダート51からの走査範囲の予測中心点の座標
(第3図(B)に示す点Pを予測した座標)の入力を待
つ。予測中心点の入力は、走査機構3の各軸走査体33
,35.37を入力した座標まで移動し、移動点での受
光素子2の受光レベルを74ンコン5の表示面52に表
示するようにすれば、予測中心点の入力を繰シ返すこ′
とによって当該予測中心点を走査範囲中心点Pにより近
ずけることができる。走査範囲の予測中心点が入力され
ると走査範囲中心点Pの検出制御に進む。
走査範囲中心点Pの検出は、例えば次のようなルーチン
で行なわれる。すなわち、予測中心点の座標を中心にし
て予め設定された範囲内の複数の2インドについて受光
素子2の受光レベルを測定して記憶し、りlえば受光レ
ベルの最大のポイントを点Pとする。尚、このルーチン
に於ける測定動作は、第2図に示し、後で説明する「移
動コマンrの走査機構への送付」制御以降と同様の制御
で行なわれる。
また、場合によっては上記予測中心点をそのまま走査範
囲中心点Pとみなしてよいこともあり、このようなとき
には上記走査範囲中心点の検出ルーチンを省いてもよい
次に、パソコン5の制御は走査範囲の設定に入る。この
走査範囲の設定は、全領域走査の場合には例えば第3図
(4)に示す点0(原点)の座標(0゜0.0)(前か
ら順にX軸、Y軸及びZ軸の座標を示す。以下同じ)及
び点Fの座標(trm、n)を走査機構3の制御のため
に設定されたメモリエリアに格納することにより行なわ
れ、一部領域走査の場合には、第3図(B)に示す点P
の座標(Xo。
Y6  + Z6 )がキーダート51よシ入力された
走査範囲の中心に来るように例えば点Hの座標(11。
jt+kt)及び点Rの座標(iz 、jz lk2 
)を演算して求め、当該座標(is * It r k
t )+(t。
jz+に2)を上記メモリエリアに格納することにより
行なわれる。
以上の制御は、点Pが浮動点であることにより行なわれ
る制御であるが、このような点Pを必要としない場合に
は、キーデート51から座標によって走査範囲を入力し
、これをいきなシ上記メモリエリアに格納して走査範囲
の設定を行なえばよい。また、走査範囲の設定に於いて
、以上の制御では全領域走査は第3図囚に示すように3
軸全ての方向に全範囲にわたって走査するものとし、一
部領域走査は第3図(B)に示すように3軸全ての方向
に一部分の範囲を走査するものとしたが、3軸のうち1
軸又は2軸について全範囲にわたる走査をし、残余の2
軸又は1軸について一部分の範囲を走査するようにして
もよい。
また、2次元走査の場合には必要としない方向の軸の座
標を固定して設定すればよい。すなわち第3図(4)に
於いて、走査範囲入力操作で例えば座[(0,0,0)
、(t* In r O)を入力すれば(即ち、Z座標
をOに固定すれば)、走査は平面0ABC’についての
み行なわれ、また第3図(B)に於いて、走査範囲入力
操作で例えば座標(lx +jz l<x)+(lt 
、」1 +に2)を入力すれば(即ち、X座標をjlに
固定すれば)、走査は平面HLSMについてのみ行なわ
れる。
走査範囲の設定が終ると、パソコン5は当該走査範囲内
で走査の始点となる座標を設定する制御、すなわち、初
期位置座標の設定を行なう。初期位置座標は全領域走査
の場合は原点0(0,0,0)を、一部領域走査の場合
は原点Oに最も近い点、183図(B)に示す例では点
)i(11、jt  +kt)を選ぶ。
次にパソコン 5 は移動コマンドを走査機構3に送付
する。
最初の移動コマンドは初期位置座標、すなわち、全領域
走査の場合には原点Oの座標(0,0,0)であり、一
部領域走査の場合には点Hの座標(11゜jt、kx)
である。この移動コマンドを受信すると走査機構3は独
自の制御動作で各軸の走査体33.35及び37を、駆
動して元素子2を原点O又は点Hの座標と対応する位置
に移動させる。パソコン5は走査機構3の動作中は待合
せの状態となる。すなわち、走査機構3は光素子2の走
査始点までq移動が完了するとノ!ソコン5に移動完了
1言号を送り、これを受けてパソコン5は駆動・検出器
4から、走査始点での受光素子2の受光レベル、すなわ
ち測定値を読み込んで記憶する。
測定値の記憶が完了すると、・やンコン5は未送付の移
動コマンドの有無を判断し、今の場合、原点0又は点H
(走査始点)での測定が終っただけであるので、未送付
の移動コマンドが有り、新たな移動コマンドを走査機構
3に送付する。新たな移動コマンドは(前の測定ポイン
ト)(今の場合、走査始点)の次の測定ポイントを示す
座標で、例えばX軸方向の走査では(1,0,0)又は
(11+11jltkt)である。新たな移動コマンド
を受けると、走査機構3は各軸の走査体33.35及び
37を再び4小動して受光素子2を当該移動コマンドに
対応する新たな測定ポイントに移動させる。
以下、上記と同様にして測定値の読込み及び記憶、未送
付移動コマンドの有無の判断及び移動コマンドの走査機
構3への送付、移動完了信号の受信及びそれまでの待合
せを繰り返し、キーボード51よシ入力された走査範囲
内の全測定ポイントについて測定動作を繰シ返す。
未送付移動コマンドの有無の判断から新たな移動コマン
ドの送付までの制御は、例えば次のようにして行なわれ
る。
すなわち、・ンソコン5は入力された走査範囲から各軸
方向の測定ポイント数を算出して例えば各軸方向に設定
されたカウンタ(通常、ソフトウェアにより設定される
。)の値を上記測定ポイント数にプリセットし、測定値
の記憶毎に上記カウンタの値を1ずつ減算していき、当
該カウンタの値が全てOになるまで測定を繰返すように
していく。
また、これと同時に走査する方向の座標の(fiに1ず
つ加算していくことによシ移動コマンドの更新を行って
更新後の移動コマンドを走査機構3に送付していくよう
にする。
1多動コマンドが全て送出され、走査範囲中の全ての測
定ポイントについて測定が完了すると、・ヤンコン5は
各測定点での測定値を計測データとして記憶保持し、次
のルーチンに進む。ここで次のルーチンとは、上記計測
データを表示面52に表示するルーチン及び/又は上記
計測データを記録器6に送付して記録する記録ルーチン
等で1、これ等のルーチンは適宜公知のmlJ#方法で
行うことができる。
次に、第6図に示す実施例の作用を説明する。
第6図に示す実施例では、元素子2及び7は、一方が発
光素子、他方が受光素子である。この元素子2又は7の
選択は、被測定物1が発光素子であれば受光素子側が、
被測定物1が受光素子であれば発光x子側がそれぞれ選
択されるように制御される。そして、ペン支持体61を
経た光素子2の外部への接続は、例えばプロツタ6自体
の制御装置で当該元素子2が発光素子であれば駆動・検
出器4に、受光素子であれば/4′ンコン5にそれぞれ
設定される。
この実施例では、計測をスタートさせ、キーが一ド51
によってまず、記録作動か計測作動かを指令するデータ
、及び計測作動を4H令した場合には上記元素子2又は
7の選択データを走査範囲データの入力とともに入力す
る。
計測作動のとき、プロッタ6は上記入力されたデータに
基いて元素子2又は7(受光素子又は発光素子)を選択
して、ペン支持体61をインストツカ640当該選択し
た光素子2又は7の位置に移動制御してペン支持体61
に選択した元素子2又は7を取シ上げ保持する。
上記制御の後、ノ臂ンコン5とゾロツタ6との間で第2
図に示すのと同様の制御で測定動作が行なわれる。
測定動作が終了し、記録作動(記録ルーチン)に入ると
、ペン支持体61は元素子2に代えて記録用ペン8を適
宜選択して保持し、パソコン5に記憶された測定値を順
次読み出して記録紙9上に記録する。
第4図(B)は、第4図囚に示すように被測定物を発光
素子1とVンズ12との組み合せ体とし、走査方向をX
軸、Y軸の2軸方向(2次元走査)として計測データを
3次元で表示し、又は記録した例を示してお9、また、
第5図(B)は、第5図囚に示すように上記と同様の組
み合せ体をX軸、Y軸及びz +1Q03軸方向(3次
元走査)で測定して得た計測データを3次元で表示し、
又は記録した例を示している。このようにして表示し、
又は記録した計測データから、レンズ12を通った光の
放射ビーム特性、受光面と投光点との間の距離と受光強
度(レベル)の関係等が正確に把握できる。
また、第7図に示すAL−EZ機構11を用いた場合に
は、プログラムを若干変更し、移動コマンドを直交座標
に代え、又は直交座標と同時に極座標で投入できるよう
にすれば上記実施例と同様にして方位角及び府仰角方向
の走査による計測データが得られる。
以上の実施例は本発明を光学的素子又は装置の特性の計
測に実施した例であるが、例えば、電磁誘導結合によっ
て情報を授受する機器の送信コイルと受信コイル間の結
合特性を計測する場合、スピーカ、マイクロホン等の音
声機器の例えば指向特性を計測する場合に於いても本発
明を実施することができ、被測定物の違いが本発明の要
旨を変更するものではない。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明は被測定物又はこ
れと対向の素子を2次元又は3次元空間で走査して各測
定ポイントの測定値を記憶保持するようにしたものであ
シ、被測定物が発光体であるか受光体であるかにかかわ
らず計測データが得られ、しかも計測データを定量的に
正確に把握することができ、計測に必要な時間も極めて
短かくて良いという効果が得られる。
また、記録器(プロ、り)のXY走査機構を利用するよ
うにすれば、ソフトウェアの設定で本発明が実施でき、
ハードウェアとしては、被測定物を支持するための簡単
な構造のものを用いるだけでよいという効果も得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の機器構成を示す斜況図、第2
図は第1図に示す実施例の動作を説明するフローチャー
ト、第3図囚、(B)は走査態様例を示す図、第4図(
4)、(B)及び第5図(4)、(B)は測定形態と計
測パターン表示例を示す図、第6図及び第7図は他の実
施例について要部を示す斜視図、第8図は従来の計測方
法例を示す斜視図である。 (主な記号) 1:被測定物(発光素子)、 2;光素子(受光素子)、 3二走査機構、    31:基体、 33:Z@走査体、   35:X軸走査体、37:Y
軸走査体、   4:駆動・検出器、5:ノぐソコン、
     6:記録器、61:ベン支持体、 62:Y軸移動案内用シャフト、 63:X相移動案内用溝、 7:光素子、     10:支持台、11 : AZ
 −EL機構。 τS3図 (A) 第4図 (A) (F5) 第6図 第7図 □ ニア1 采8図 ん4 手続補正書 昭((1zθjト 7月//日 昭fll <; ? ’l” Ilf  +iV !1
1 第一’ // 11!’ g 3 ”74代理人 (L 所  東);一部千代1u区丸の内2丁目6番2
号九の内へ重洲ビル3301 、: 1 1 苓ηI 補     IF′: 本C,!i +−!11+tid 3中下記’、IL 
Jjll f ni +1E イy’c−L ? ス。 記 1、ff’210゛10行目に 「厄−EZ h嬌信Jとあるを r AZ−EL機信」と訂正する。 −−vζ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定物と、該被測定物に信号を投射し、又は該被
    測定物からの信号が入射される素子とを対向して配置す
    る一対の支持体と、該一対の支持体の一方又は双方を2
    次元又は3次元空間で移動せしめる走査機構と、上記被
    測定物又は上記素子で信号の入射側となる物からの入射
    信号を検出する信号検出部と、該信号検出部からの検出
    信号の受信と上記走査機構への駆動指令信号の送出とを
    交互に行なって上記被測定物の信号の送・受信特性パタ
    ーンを演算して記憶し、該記憶したデータを表示し及び
    /又は記録する信号処理部でなる信号の送・受信特性パ
    ターン計測装置。 2 一対の支持体の一方を固定し、他方を直交座標の2
    軸又は3軸方向に移動せしめるように走査機構を構成し
    た特許請求の範囲第1項に記載の送・受信特性パターン
    計測装置。 3 一対の支持体の一方を直交座標の1軸又は2軸方向
    に移動せしめ、他方を上記一方の支持体の移動方向と異
    った方向の1軸又は2軸方向に移動せしめるように走査
    機構を構成した特許請求の範囲第1項に記載の信号の送
    ・受信特性パターン計測装置。 4 一対の支持体の一方を固定し、他方をAZ軸及び/
    又はEL軸を中心に転回移動せしめるように走査機構を
    構成した特許請求の範囲第1項に記載の信号の送・受信
    特性パターン計測装置。 5 一対の支持体の一方をAZ軸及び/又はEL軸を中
    心に転回移動せしめ、いずれか一方を直交座標の少くと
    も1軸方向に移動せしめるように走査機構を構成した特
    許請求の範囲第1項に記載の信号の送・受信特性パター
    ン計測装置。 6 信号処理部の記録部として2軸方向に走査するプロ
    ッタを使用し、該プロッタの走査機構により被測定物又
    は該被測定物と対向配置される素子を走査駆動するよう
    にした特許請求の範囲第1項に記載の信号の送・受信特
    性パターン計測装置。
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