JPH03216511A - 光電式オートコリメータ - Google Patents
光電式オートコリメータInfo
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- JPH03216511A JPH03216511A JP2012323A JP1232390A JPH03216511A JP H03216511 A JPH03216511 A JP H03216511A JP 2012323 A JP2012323 A JP 2012323A JP 1232390 A JP1232390 A JP 1232390A JP H03216511 A JPH03216511 A JP H03216511A
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- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野1
本発明は光電式オートコリメータに関するものである。
[従来の技術]
従来のこの種の装置は2軸光電式オートコリメータ(特
開昭6’2−157508号公報)の如くの構造であっ
た。その構成を第5図(A)(B)(C)に基づいて説
明する.第5図(A)(B)(C)において光源1、コ
ンデンサレンズ2よりなる照明系はターゲット坂13に
形成された互いにL字状に直交するターゲソ}13a、
13bを照明する。このターゲット13a、13bを透
過した光はハーフプリズム4で反射され、コリメータレ
ンズ5によって平行光束となり、外部ミラー6に向う。
開昭6’2−157508号公報)の如くの構造であっ
た。その構成を第5図(A)(B)(C)に基づいて説
明する.第5図(A)(B)(C)において光源1、コ
ンデンサレンズ2よりなる照明系はターゲット坂13に
形成された互いにL字状に直交するターゲソ}13a、
13bを照明する。このターゲット13a、13bを透
過した光はハーフプリズム4で反射され、コリメータレ
ンズ5によって平行光束となり、外部ミラー6に向う。
外部ミラー6で反射された平行光束は再びコリメータレ
ンズ5に入射して収束光となり、ハーフプリズム4を透
過した後、光電変換素子14上にターゲット13a,1
3bの像13a13b゜を結像する。光電変換素子14
はターゲット像13a’、13b”に対して各々45度
で交叉するように配置されている.この像の結像位置は
、外部ミラー6の傾きに従って結像面上を移動する。ま
た、その移動量Aはコリメータレンズ5の焦点距離をr
、外部ミラー6の{頃き角をθとしたとき、Δ−2fθ
の関係が成り立つ。
ンズ5に入射して収束光となり、ハーフプリズム4を透
過した後、光電変換素子14上にターゲット13a,1
3bの像13a13b゜を結像する。光電変換素子14
はターゲット像13a’、13b”に対して各々45度
で交叉するように配置されている.この像の結像位置は
、外部ミラー6の傾きに従って結像面上を移動する。ま
た、その移動量Aはコリメータレンズ5の焦点距離をr
、外部ミラー6の{頃き角をθとしたとき、Δ−2fθ
の関係が成り立つ。
いま外部ミラー6に水平面内での角変位すなわちヨーイ
ング量θHを与えたときを考える第5図(C)において
点線13a ,13b’ は外部ミラー6にヨーイン
グ量θHを与える前のターゲット像、実線13a ,
13b’はヨーイング量θ■]を与えた後のターゲット
像であり、各々の像の移動量はΔ−2fθHである。
ング量θHを与えたときを考える第5図(C)において
点線13a ,13b’ は外部ミラー6にヨーイン
グ量θHを与える前のターゲット像、実線13a ,
13b’はヨーイング量θ■]を与えた後のターゲット
像であり、各々の像の移動量はΔ−2fθHである。
ここでビノチング検出用のターゲット像13a” と1
3a”に注目すると、ターゲット像は移動しているにも
拘らず光電変換素子I4の受光位置は変わらない。これ
に対してヨーイング検出用ターゲット像13b゜と13
b”によって光電変換素子14の受光位置が変化する。
3a”に注目すると、ターゲット像は移動しているにも
拘らず光電変換素子I4の受光位置は変わらない。これ
に対してヨーイング検出用ターゲット像13b゜と13
b”によって光電変換素子14の受光位置が変化する。
これとは逆に外部ミラーに垂直面内での角変位すなわち
ピ,チング量θ■を与えた場合にはピッチング検出用タ
ーゲット像による光電変換素子l4の受光位置は変化し
、ヨーイング検出用ターゲット像による光電変換素子1
4の受光位置は変化しない。従って光電変換素子14の
出力信号から各々独立にヨーイング量θH 、ビンチン
グ置θVの情報が得られる。
ピ,チング量θ■を与えた場合にはピッチング検出用タ
ーゲット像による光電変換素子l4の受光位置は変化し
、ヨーイング検出用ターゲット像による光電変換素子1
4の受光位置は変化しない。従って光電変換素子14の
出力信号から各々独立にヨーイング量θH 、ビンチン
グ置θVの情報が得られる。
なお説明はヨーイングとピ,チングの角変位に関して個
別に行ったが、ヨーイング量θHビンチング量θ■を同
時に変化させてももちろん差支えない。光電変換素子1
4の出力信号は公知の技術による演算回路32により処
理され、表示器42にはヨーイング量θH,ピソチング
量θ■が表示される。
別に行ったが、ヨーイング量θHビンチング量θ■を同
時に変化させてももちろん差支えない。光電変換素子1
4の出力信号は公知の技術による演算回路32により処
理され、表示器42にはヨーイング量θH,ピソチング
量θ■が表示される。
[発明が解決しようとする課題]
上記の従来技術においてはピノチングとヨーイングを分
離するのに、L字形のターゲット13a113bと光電
変換素子14を1個使用していた。
離するのに、L字形のターゲット13a113bと光電
変換素子14を1個使用していた。
このため比較的簡素な構成で2軸光電式オートコリメー
タが実現できる反面、1個のセンサでピノチング、ヨー
イングの2現象を検出するために、測定範囲が視野の1
/2以下に制限されるという問題があった。また、オー
トコリメータにおいては、−fluにコリメータレンズ
5と外部ミラー6との距離いわゆるワーキングディスタ
ンスが長くなるにつれて、視野の外部より廃した光ほど
コリメークレンズ5に戻り難くなるという現象が知られ
ているが、従来のL字形ターゲット方弐ではタ−ゲット
13a,13bが視野中心より離れた位置に配置されて
いるため、大きなワーキングディスタンスを得難いとい
う問題があった. 本発明は上記の問題を改善すべく為されたものであり、
測定範囲が広くなおかつワーキングディスタンスの大き
な光電式オートコリメータを提供することを第1の目的
とする。
タが実現できる反面、1個のセンサでピノチング、ヨー
イングの2現象を検出するために、測定範囲が視野の1
/2以下に制限されるという問題があった。また、オー
トコリメータにおいては、−fluにコリメータレンズ
5と外部ミラー6との距離いわゆるワーキングディスタ
ンスが長くなるにつれて、視野の外部より廃した光ほど
コリメークレンズ5に戻り難くなるという現象が知られ
ているが、従来のL字形ターゲット方弐ではタ−ゲット
13a,13bが視野中心より離れた位置に配置されて
いるため、大きなワーキングディスタンスを得難いとい
う問題があった. 本発明は上記の問題を改善すべく為されたものであり、
測定範囲が広くなおかつワーキングディスタンスの大き
な光電式オートコリメータを提供することを第1の目的
とする。
また、さらに上記の第1の目的に加えて光電式オートコ
リメータの測定能力範囲を拡張し、従来の光電式オート
コリメータでは不可能であった同軸上、あるいは直交2
軸上の2箇所の相対的な角度変化を同時にリアルタイム
で測定することのできる光学ユニットを有する光電式オ
ートコリメータを提供することを第2の目的とする.〔
課題を解決する為の手段〕 上記目的のために本発明では コリメータレンズと、該コリメータレンズの背後に設置
された第1光路分岐手段と、該第1光路分岐手段により
分岐された一方の光路上であって、前記コリメータレン
ズの光束焦点位置に配置されたターゲットと、前記第1
光路分岐手段により分岐された他方の光路上であって、
前記コリメータレンズの後側焦点位置に配置された前記
ターゲットの像位置検出用光電変換装置とを有し、前記
光電変換装置の出力による前記ターゲット像の位置から
前記コリメータレンズ前方の反射部材の傾きを検出する
光電式オートコリメータにおいて、前記ターゲットをX
方向とY方向とのターゲットからなる十字状ターゲット
とし、 前記光電変換装置を、 前記第1光路分岐手段の他方の光路上に配置した第2光
路分岐手段と、該第2光路分岐手段により分岐された一
方の光路上に配設した第1光電変換素子と、前記X方向
のターゲットのみを前記第1光電変換素子上に結像する
第1トーリックレンズと、前記第2光路分岐手段により
分岐された他方の光路上に配設した第2光電変換素子と
、前記Y方向のターゲットのみを前記第2光電変換素子
上に結像する第2トーリックレンズとにより構成し、前
記反射部材の傾きを前記X方向、Y方向にて検出するこ
とを第1の諜ツ解決の手段とするものであり、更に第2
の課題解決のために、前記ターゲットからの光は少なく
とも2つの波長を含み、 前記コリメータレンズの前方に波長分離により2つの光
路に分岐する第3光路分岐手段を設けると共に、前記波
長分離により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置さ
れた反射部材による反射光を、前記第3光路分岐手段に
入射させて合成した後、前記コリメータレンズに入射さ
せる合成光学部材とを設け、 前記光電変換装置はさらに、前記第1光路分岐手段と前
記第2光路分岐手段との間に設けられた波長分離により
2つの光路に分岐する第4光路分岐手段と、前記第4光
路分岐手段で分岐された光路のうち前記第2光路分岐手
段の配置されていない方の光路に配置した第5光路分岐
手段と、該第5光路分岐手段により分岐された一方の光
路上に配設した第3光電変換素子と、前記X方向のター
ゲットのみを前記第3光電変換素子上に結像する第3ト
ーリックレンズと、前記第5光路分岐手段により分岐さ
れた他方の光路上に配設した第4光電変換素子と、前記
Y方向のターゲットのみを前記第4光電変換素子上に結
像する第4トーリックレンズと、を有し、前記2つの光
路上にそれぞれ配置された反射部材の傾きを、前記X方
間、Y方向にて検出することを課題解決の手段とするも
のである. 〔作用〕 本発明においては前記第1の目的を解決させるために十
字状ターゲットの互いに直交するX方向ターゲット及び
Y方向ターゲットにそれぞれ直交する方向を母線又は最
大主径線とする円柱レンズ又はトーリックレンズを採用
している。
リメータの測定能力範囲を拡張し、従来の光電式オート
コリメータでは不可能であった同軸上、あるいは直交2
軸上の2箇所の相対的な角度変化を同時にリアルタイム
で測定することのできる光学ユニットを有する光電式オ
ートコリメータを提供することを第2の目的とする.〔
課題を解決する為の手段〕 上記目的のために本発明では コリメータレンズと、該コリメータレンズの背後に設置
された第1光路分岐手段と、該第1光路分岐手段により
分岐された一方の光路上であって、前記コリメータレン
ズの光束焦点位置に配置されたターゲットと、前記第1
光路分岐手段により分岐された他方の光路上であって、
前記コリメータレンズの後側焦点位置に配置された前記
ターゲットの像位置検出用光電変換装置とを有し、前記
光電変換装置の出力による前記ターゲット像の位置から
前記コリメータレンズ前方の反射部材の傾きを検出する
光電式オートコリメータにおいて、前記ターゲットをX
方向とY方向とのターゲットからなる十字状ターゲット
とし、 前記光電変換装置を、 前記第1光路分岐手段の他方の光路上に配置した第2光
路分岐手段と、該第2光路分岐手段により分岐された一
方の光路上に配設した第1光電変換素子と、前記X方向
のターゲットのみを前記第1光電変換素子上に結像する
第1トーリックレンズと、前記第2光路分岐手段により
分岐された他方の光路上に配設した第2光電変換素子と
、前記Y方向のターゲットのみを前記第2光電変換素子
上に結像する第2トーリックレンズとにより構成し、前
記反射部材の傾きを前記X方向、Y方向にて検出するこ
とを第1の諜ツ解決の手段とするものであり、更に第2
の課題解決のために、前記ターゲットからの光は少なく
とも2つの波長を含み、 前記コリメータレンズの前方に波長分離により2つの光
路に分岐する第3光路分岐手段を設けると共に、前記波
長分離により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置さ
れた反射部材による反射光を、前記第3光路分岐手段に
入射させて合成した後、前記コリメータレンズに入射さ
せる合成光学部材とを設け、 前記光電変換装置はさらに、前記第1光路分岐手段と前
記第2光路分岐手段との間に設けられた波長分離により
2つの光路に分岐する第4光路分岐手段と、前記第4光
路分岐手段で分岐された光路のうち前記第2光路分岐手
段の配置されていない方の光路に配置した第5光路分岐
手段と、該第5光路分岐手段により分岐された一方の光
路上に配設した第3光電変換素子と、前記X方向のター
ゲットのみを前記第3光電変換素子上に結像する第3ト
ーリックレンズと、前記第5光路分岐手段により分岐さ
れた他方の光路上に配設した第4光電変換素子と、前記
Y方向のターゲットのみを前記第4光電変換素子上に結
像する第4トーリックレンズと、を有し、前記2つの光
路上にそれぞれ配置された反射部材の傾きを、前記X方
間、Y方向にて検出することを課題解決の手段とするも
のである. 〔作用〕 本発明においては前記第1の目的を解決させるために十
字状ターゲットの互いに直交するX方向ターゲット及び
Y方向ターゲットにそれぞれ直交する方向を母線又は最
大主径線とする円柱レンズ又はトーリックレンズを採用
している。
まず、第1図(C)に基づき、十字状ターゲ一・}3a
、円柱レンズ8、および光電変換素子10の作用を説明
する。ただし第1図(C)は視覚的に解り易くするため
に途中の光学系を省略し、ターゲット側の光学系をコリ
メータレンズ5の前方に配置した。
、円柱レンズ8、および光電変換素子10の作用を説明
する。ただし第1図(C)は視覚的に解り易くするため
に途中の光学系を省略し、ターゲット側の光学系をコリ
メータレンズ5の前方に配置した。
ターゲット板3上の十字状ターゲット3aからの光は不
図示の反射部材を介して2度コリメータレンズ5を透過
し、円柱レンズ8に導かれる。円柱レンズ8の母線はY
方向になしてあるので円柱レンズの持つ母線と直交する
方向に発散する特性により光電変換素子10上ではX方
向のターゲソ1−3a” ■のみが結像される。いまこ
こで反射部材が傾いたとすると、光電変換素子10上で
はX方向のターゲット3a″■が結像される。よって光
電変換素子10の受光エレメント列10’ はピッチン
グすなわちY方向の像移動量δ■を検知される。しかし
ながらヨーイングすなわちX方向の像移動量δHは検知
されない. 次に第1図(D)に基づき十字状ターゲット3a、円柱
レンズ9、および光電変換素子11の作用を説明する。
図示の反射部材を介して2度コリメータレンズ5を透過
し、円柱レンズ8に導かれる。円柱レンズ8の母線はY
方向になしてあるので円柱レンズの持つ母線と直交する
方向に発散する特性により光電変換素子10上ではX方
向のターゲソ1−3a” ■のみが結像される。いまこ
こで反射部材が傾いたとすると、光電変換素子10上で
はX方向のターゲット3a″■が結像される。よって光
電変換素子10の受光エレメント列10’ はピッチン
グすなわちY方向の像移動量δ■を検知される。しかし
ながらヨーイングすなわちX方向の像移動量δHは検知
されない. 次に第1図(D)に基づき十字状ターゲット3a、円柱
レンズ9、および光電変換素子11の作用を説明する。
但し第1図(D)は第1図(C)と同様に説明のため主
要部のみ抽出した図である。
要部のみ抽出した図である。
ターゲット板3上の十字状ターゲット3aからの光は不
図示の反射部材を介して2度コリメータレンズ5を透過
し、円柱レンズ9に導かれる。円柱レンズ9の母線はX
方向になしてあるので円柱レンズの持つ母線と直交する
方向に発散する特性により、光電変換素子ll上でぱY
方向のターゲット3a’Hのみが結像される。いまここ
で反射部材が傾いたとすると光電変換素子11上ではX
方向のターゲット3a″Hが結像される。よって光電変
換素子1lの受光エレメント列11 はヨーイングすな
わちX方間の像移動量δHを検知する。しかしながらビ
ソチングすなわちY方向の像移動量δVは検知されない
。
図示の反射部材を介して2度コリメータレンズ5を透過
し、円柱レンズ9に導かれる。円柱レンズ9の母線はX
方向になしてあるので円柱レンズの持つ母線と直交する
方向に発散する特性により、光電変換素子ll上でぱY
方向のターゲット3a’Hのみが結像される。いまここ
で反射部材が傾いたとすると光電変換素子11上ではX
方向のターゲット3a″Hが結像される。よって光電変
換素子1lの受光エレメント列11 はヨーイングすな
わちX方間の像移動量δHを検知する。しかしながらビ
ソチングすなわちY方向の像移動量δVは検知されない
。
上記の如く本発明においては十字状ターゲットをX方向
のターゲットとY方向のターゲットに分離してそれぞれ
検出するように構成したので従来の如く測定範囲が視野
の1/2以下に制限される不都合はない。
のターゲットとY方向のターゲットに分離してそれぞれ
検出するように構成したので従来の如く測定範囲が視野
の1/2以下に制限される不都合はない。
また十字状ターゲットを使用したので視野中心で測定が
可能となるのでワーキングデイスタンスを大きくするこ
とが出来る. 更に本発明では第2の目的を解決させるために、グイク
ロインクフ゜リズムおよび少なくとも2つの異った波長
を含む分光特性を持った光源を採用している。第2図、
第3図、第4図に基づいてその作用を説明する。
可能となるのでワーキングデイスタンスを大きくするこ
とが出来る. 更に本発明では第2の目的を解決させるために、グイク
ロインクフ゜リズムおよび少なくとも2つの異った波長
を含む分光特性を持った光源を採用している。第2図、
第3図、第4図に基づいてその作用を説明する。
第3図において、光電式オートコリメータ本体101か
ら出た2つの異った波長を持つ平行光束は光学ユニット
300のグイクロイノク膜300Cで波長分離によって
分岐され一方は光学ユニット300内部のミラー面30
0dに進み、他方は外部ミラー6に進む。ミラー面30
0dおよび外部ミラー6で反射された平行光束(測定光
)は再び光学ユニント300を介して合成され光電式オ
ートコリメータ本体101に導かれる。
ら出た2つの異った波長を持つ平行光束は光学ユニット
300のグイクロイノク膜300Cで波長分離によって
分岐され一方は光学ユニット300内部のミラー面30
0dに進み、他方は外部ミラー6に進む。ミラー面30
0dおよび外部ミラー6で反射された平行光束(測定光
)は再び光学ユニント300を介して合成され光電式オ
ートコリメータ本体101に導かれる。
第4図において、光電式オートコリメータ本体101か
ら出た2つの異った波長を持つ平行光束は光学ユニット
400のダイクロイック膜400Cで波長分離によって
分岐されベンタプリズム400aによって互いに直交す
る方向に進みそれぞれが外部ミラー6A、6Bに到る。
ら出た2つの異った波長を持つ平行光束は光学ユニット
400のダイクロイック膜400Cで波長分離によって
分岐されベンタプリズム400aによって互いに直交す
る方向に進みそれぞれが外部ミラー6A、6Bに到る。
外部ミラー6A、6Bで反射された平行光束(測定光)
は光学ユニノト400を介して再び合成され光電式オー
トコリメータ本体101に導かれる. 第2図において前記の測定光はダイクロイックプリズム
12によって再び波長分離により分岐されそれぞれの分
岐光は更にハーフプリズム7A,7Bによって分光され
、それぞれに対して配置された円柱レンズ8A、9A及
び8B、9Bによって前記第1の目的解決の作用で説明
の通り2つの分岐光のそれぞれのピッチング、ヨーイン
グが測定される。
は光学ユニノト400を介して再び合成され光電式オー
トコリメータ本体101に導かれる. 第2図において前記の測定光はダイクロイックプリズム
12によって再び波長分離により分岐されそれぞれの分
岐光は更にハーフプリズム7A,7Bによって分光され
、それぞれに対して配置された円柱レンズ8A、9A及
び8B、9Bによって前記第1の目的解決の作用で説明
の通り2つの分岐光のそれぞれのピッチング、ヨーイン
グが測定される。
上記の如くの構成であるので従来の光電式オートコリメ
ーターでは不可能であった、同軸上あるいは直交する2
軸上の複数の相対的な角度又はその角度変化を同時にリ
アルタイムに測定することが出来る。
ーターでは不可能であった、同軸上あるいは直交する2
軸上の複数の相対的な角度又はその角度変化を同時にリ
アルタイムに測定することが出来る。
第1図(A)(B)(C)CD)は本発明の第1実施例
であって光源1、コンデンサレンズ2を備えた照明系は
ターゲット板3に形成された十字状ターゲッ}3aを照
明する。この照明によって十字状ターゲノl−3aを透
過した光はハーフプリズム4で反射されコリメータレン
ズ5によって平行光束にされ、外部ミラー6に導かれる
.外部ミラー6で反射した平行光束は再びコリメータレ
ンズ5に入射して収束光にされ、ハーフプリズム4を透
過した後、ハーフプリズム7に向い、ハーフプリズム7
によって透過および反射をさせられ円柱レンズ8および
9に向う。
であって光源1、コンデンサレンズ2を備えた照明系は
ターゲット板3に形成された十字状ターゲッ}3aを照
明する。この照明によって十字状ターゲノl−3aを透
過した光はハーフプリズム4で反射されコリメータレン
ズ5によって平行光束にされ、外部ミラー6に導かれる
.外部ミラー6で反射した平行光束は再びコリメータレ
ンズ5に入射して収束光にされ、ハーフプリズム4を透
過した後、ハーフプリズム7に向い、ハーフプリズム7
によって透過および反射をさせられ円柱レンズ8および
9に向う。
ここではまず第1図(C)によりハーフプリズム7を透
過した光、すなわち円柱レンズ8に向う光について説明
する。
過した光、すなわち円柱レンズ8に向う光について説明
する。
円柱レンズ8は垂直(Y)方向を母線とした凹レンズで
ある。従ってこの円柱レンズ8を透過した光は水平(X
)方向のみに発散する。しかるに垂直方向の光と結像位
置が異るので結果として光電変換素子10の受光面上に
は、水平方向に長手力向を持った一文字形ターゲット像
3a’Vのみが結像される。この一文字形ターゲット像
3aVは外部ミラー6の傾きに従って光電変換素子10
上の受光面に設けられた受光エレメント列10′上を移
動する。外部ミラー6の水平面内での傾き、すなわちヨ
ーイング量θH、垂直面内での傾きすなわちピッチング
量をθv1コリメータレンズ5の焦点距離をfとすると
き、光電変換素子10上での一文字型スリット像の移動
量は、ビンチング方向δV=2 fθVヨーイング方向
δH=2 fθHで表わされる。第1図(C)より明ら
かな様に光電変換素子IOはピッチング方向の像移動量
δVのみ検知する。なお一文字ターゲット像3a■、3
a”■は円柱レンズ8の水平方向のパワーによって長手
方向に引伸ばされる。この場合、文字ターゲットの左右
の端部の光量は減少するが、測定範囲を適当に設定すれ
ば問題はない。
ある。従ってこの円柱レンズ8を透過した光は水平(X
)方向のみに発散する。しかるに垂直方向の光と結像位
置が異るので結果として光電変換素子10の受光面上に
は、水平方向に長手力向を持った一文字形ターゲット像
3a’Vのみが結像される。この一文字形ターゲット像
3aVは外部ミラー6の傾きに従って光電変換素子10
上の受光面に設けられた受光エレメント列10′上を移
動する。外部ミラー6の水平面内での傾き、すなわちヨ
ーイング量θH、垂直面内での傾きすなわちピッチング
量をθv1コリメータレンズ5の焦点距離をfとすると
き、光電変換素子10上での一文字型スリット像の移動
量は、ビンチング方向δV=2 fθVヨーイング方向
δH=2 fθHで表わされる。第1図(C)より明ら
かな様に光電変換素子IOはピッチング方向の像移動量
δVのみ検知する。なお一文字ターゲット像3a■、3
a”■は円柱レンズ8の水平方向のパワーによって長手
方向に引伸ばされる。この場合、文字ターゲットの左右
の端部の光量は減少するが、測定範囲を適当に設定すれ
ば問題はない。
次に第1図(D)によりハーフプリズム7を反射した光
、すなわち円柱レンズ9に向う光について説明する。円
柱レンズ9は水平方向を母線とした凹レンズである。従
ってこの円柱レンズ9を透過した光は垂直方向のみ発散
される。結果として光電変換素子11の受光面上には、
垂直方向に長手方向を持った一文字形ターゲット像3a
’Hが結像される。ターゲット像3a’ Hは外部ミラ
ー6の傾きに従って光電変換素子ll上の受光面に設け
られた受光エレメント列11′上を移動するが、光電変
換素子11はヨーイング方向の像移動量δHのみ検知す
る。この様にして光電変換素子10で得られたピッチン
グ方向の像移動量δ■および光電変換素子11で得られ
たヨーイング方向の像移動量δHはコントローラ200
に伝達され公知の技術による演算回路30の演算により
外部ミラー6のピッチング量θ■およびヨーイング量θ
Hに変換され、表示器40に表示される。
、すなわち円柱レンズ9に向う光について説明する。円
柱レンズ9は水平方向を母線とした凹レンズである。従
ってこの円柱レンズ9を透過した光は垂直方向のみ発散
される。結果として光電変換素子11の受光面上には、
垂直方向に長手方向を持った一文字形ターゲット像3a
’Hが結像される。ターゲット像3a’ Hは外部ミラ
ー6の傾きに従って光電変換素子ll上の受光面に設け
られた受光エレメント列11′上を移動するが、光電変
換素子11はヨーイング方向の像移動量δHのみ検知す
る。この様にして光電変換素子10で得られたピッチン
グ方向の像移動量δ■および光電変換素子11で得られ
たヨーイング方向の像移動量δHはコントローラ200
に伝達され公知の技術による演算回路30の演算により
外部ミラー6のピッチング量θ■およびヨーイング量θ
Hに変換され、表示器40に表示される。
第2図は本発明の第2の実施例であって、少なくとも2
つの波長を含んだ分光特性を持つ光源1、コンデンサレ
ンズ2を備えた照明系はターゲット板3上に形成された
十字状ターゲット3aを照明する.この照明によって十
字形ターゲット3aを透過した光は、第1の実施例と同
様にハーフプリズム4、コリメータレンズ5を経由して
外部ミラー6に至り、外部ミラー6で反射された後、再
びコリメータレンズ5に入射し、ハーフプリズム4を透
過してグイクロイックプリズム12に向い、ダイクロイ
ックプリズム12によって2つの波長に分割される.い
ま便宜的にダイクロインクプリズム12の透過光の波長
をλ1反射光の波長をλ2とする。ダイクロイックプリ
ズムl2の透過光はセンサユニット2OAに向い、反射
光はセンサユ−’−冫} 2 0 Bニ同ウ。センサユ
ニ7}2OA、20B内のハーフプリズム7A、7B、
円柱レンズ8A,8B,円柱レンズ9A、9B,光電変
換素子10A,IOB,光電変換素子11A、11Bは
使用波長がλ1およびλ2であることを除き、第1の実
施例におけるセンサユニソト20内のハーフプリズム7
、円柱レンズ8、円柱レンズ9、光電変換素子10、光
電変換素子11と同じ働きをする。結局、光電変換素子
10Aはピッチング検出素子で使用波長はλ1光電変換
素子1lAはヨーイング検出素子で使用波長はλ1光電
変換素子10Bはピッチング検出素子で使用波長はλ2
光電変換素子11Bはヨーイング検出素子で使用波長は
λ2となる。
つの波長を含んだ分光特性を持つ光源1、コンデンサレ
ンズ2を備えた照明系はターゲット板3上に形成された
十字状ターゲット3aを照明する.この照明によって十
字形ターゲット3aを透過した光は、第1の実施例と同
様にハーフプリズム4、コリメータレンズ5を経由して
外部ミラー6に至り、外部ミラー6で反射された後、再
びコリメータレンズ5に入射し、ハーフプリズム4を透
過してグイクロイックプリズム12に向い、ダイクロイ
ックプリズム12によって2つの波長に分割される.い
ま便宜的にダイクロインクプリズム12の透過光の波長
をλ1反射光の波長をλ2とする。ダイクロイックプリ
ズムl2の透過光はセンサユニット2OAに向い、反射
光はセンサユ−’−冫} 2 0 Bニ同ウ。センサユ
ニ7}2OA、20B内のハーフプリズム7A、7B、
円柱レンズ8A,8B,円柱レンズ9A、9B,光電変
換素子10A,IOB,光電変換素子11A、11Bは
使用波長がλ1およびλ2であることを除き、第1の実
施例におけるセンサユニソト20内のハーフプリズム7
、円柱レンズ8、円柱レンズ9、光電変換素子10、光
電変換素子11と同じ働きをする。結局、光電変換素子
10Aはピッチング検出素子で使用波長はλ1光電変換
素子1lAはヨーイング検出素子で使用波長はλ1光電
変換素子10Bはピッチング検出素子で使用波長はλ2
光電変換素子11Bはヨーイング検出素子で使用波長は
λ2となる。
光!変換素子1 0A,.1 1A,I OBS l
1.Bの出力信号は公知の技術による演算回路31によ
り2mのピッチング量、ヨーイング量に換算され、表示
器4lに4現象表示される。
1.Bの出力信号は公知の技術による演算回路31によ
り2mのピッチング量、ヨーイング量に換算され、表示
器4lに4現象表示される。
第3図は本発明の第3の実施例であって、第2の実施例
による光電式オートコリメータ本体101のコリメータ
レンズ5からは波長がλ,およびλ2を含む平行光束が
射出され光学ユニッ}300に向う。光学ユニット30
0は菱形プリズム300a、456プリズム300bよ
り構成され、ダイクロインク膜300cおよびミラー面
300dを有している。光学ユニット300に入射した
平行光束はグイクロイック膜300cにより波長分離さ
れ、分岐された一方の波長λ,の平行光束はグイクロイ
ソクM3QOcを透過して外部ミラー6に向い、他方の
波長λ2の平行光束はグイクロイック膜で反射されミラ
ー面300dに向う。
による光電式オートコリメータ本体101のコリメータ
レンズ5からは波長がλ,およびλ2を含む平行光束が
射出され光学ユニッ}300に向う。光学ユニット30
0は菱形プリズム300a、456プリズム300bよ
り構成され、ダイクロインク膜300cおよびミラー面
300dを有している。光学ユニット300に入射した
平行光束はグイクロイック膜300cにより波長分離さ
れ、分岐された一方の波長λ,の平行光束はグイクロイ
ソクM3QOcを透過して外部ミラー6に向い、他方の
波長λ2の平行光束はグイクロイック膜で反射されミラ
ー面300dに向う。
ミラー面300dで反射された平行光束は再びダイクロ
イック膜300cで反射され光電式オートコリメータ本
体101に戻る。一方、外部ミラー6に向った波長λ,
の平行光束は外部ミラー6で反射され、再びグイクロイ
ソク膜300cを透過して光電式オートコリメータ本体
101に戻る。
イック膜300cで反射され光電式オートコリメータ本
体101に戻る。一方、外部ミラー6に向った波長λ,
の平行光束は外部ミラー6で反射され、再びグイクロイ
ソク膜300cを透過して光電式オートコリメータ本体
101に戻る。
光電式オートコリメータ本体lO1に戻った光は、第2
の実施例による手順で波長λ1のピッチング量、波長λ
1のヨーイング量、波長λ2のピッチング量、波長λ2
のヨーイング量に分離され、コントローラ201の表示
器41に外部ミラー6のピソチングおよびヨーイング、
光学ユニット300のミラー面300dのビンチングお
よびヨーイングとして表示される。この様に本実施例で
は外部ミラー6および光学ユニット300のミラー面3
00dの相対的な角度変化を同時にリアルタイムで測定
できる。なお、外部ミラー6の反射光は光学ユニッ}3
00を透過するが、光学ユニット300の角度変化によ
る影響はない. 第4図は本発明の第4の実施例であって、第2の実施例
による光電式オートコリメータ本体lO1のコリメータ
レンズ5からは波長λ.およびλ:を含む平行光束が射
出され光学ユニット400に向う.光学ユニノト400
はペンタプリズム400a,22.5@プリズム400
bより構成され接合により一体となっている。その接合
面にはダイクロイック膜400cを有している。光学ユ
ニット400に入射した平行光束はダイクロイック膜で
波長分離され、分岐された一方の波長λ1の平行光束は
外部ミラー6Aに向い、他方の波長λ2の平行光束は外
部ミラー6Bに向う。外部ミラー6A、6Bで反射され
た平行光束シよ逆経路で光学ユニット400を経て充電
式オートコリメータ本体101に戻る。光電式オートコ
リメータ本体101に戻った光は第2の実施例による手
順で処理され、コントローラ201の表示器41に外部
ミラー6Aのピッチングおよびヨーイング、外部ミラー
6Bのピッチングおよびヨーイングを同時にリアルタイ
ムで表示する。
の実施例による手順で波長λ1のピッチング量、波長λ
1のヨーイング量、波長λ2のピッチング量、波長λ2
のヨーイング量に分離され、コントローラ201の表示
器41に外部ミラー6のピソチングおよびヨーイング、
光学ユニット300のミラー面300dのビンチングお
よびヨーイングとして表示される。この様に本実施例で
は外部ミラー6および光学ユニット300のミラー面3
00dの相対的な角度変化を同時にリアルタイムで測定
できる。なお、外部ミラー6の反射光は光学ユニッ}3
00を透過するが、光学ユニット300の角度変化によ
る影響はない. 第4図は本発明の第4の実施例であって、第2の実施例
による光電式オートコリメータ本体lO1のコリメータ
レンズ5からは波長λ.およびλ:を含む平行光束が射
出され光学ユニット400に向う.光学ユニノト400
はペンタプリズム400a,22.5@プリズム400
bより構成され接合により一体となっている。その接合
面にはダイクロイック膜400cを有している。光学ユ
ニット400に入射した平行光束はダイクロイック膜で
波長分離され、分岐された一方の波長λ1の平行光束は
外部ミラー6Aに向い、他方の波長λ2の平行光束は外
部ミラー6Bに向う。外部ミラー6A、6Bで反射され
た平行光束シよ逆経路で光学ユニット400を経て充電
式オートコリメータ本体101に戻る。光電式オートコ
リメータ本体101に戻った光は第2の実施例による手
順で処理され、コントローラ201の表示器41に外部
ミラー6Aのピッチングおよびヨーイング、外部ミラー
6Bのピッチングおよびヨーイングを同時にリアルタイ
ムで表示する。
尚使用する充電変換素子としてはCCDラインセンサー
が望ましい。
が望ましい。
〔発明の効果]
本発明の第1の実施例によれば測定範囲およびワーキン
グディスタンスが拡大されたことから、より大型の被検
物を測定することが出来る効果がある。本発明の第2の
実施例によれば2組のピッチング量、ヨーイング量を測
定する光電式オートコリメータを実現できる.この第2
の実施例による光電式オートコリメータと第3の実施例
による光学ユニットを組合せることにより、離れた同軸
上2地点の相対的な角度変化を同時にリアルタイムで測
定できると共に第4の実施例による光学ユニットと組合
せることにより、離れた直交2軸上の2地点の相対的な
角度変化を同時にリアルタイムで測定することが可能と
なった。上記の機能は従来のオートコリメータでは実現
できなかったものであり、本発明により被検物の角度挙
動たとえばたわみ量等に関してより多彩な測定を行うこ
とが出来る利点がある。なお第1、および第2の実施例
ではターゲットとして十字状ターゲットを使用している
が、一Jlに、光電的なセンサを持たず、視野内ターゲ
ットの位置を視野目盛で読み取るいわゆる光学読取式の
オートコリメータでは、夕一ゲットに十字状ターゲット
を使用する例が多いため、部品を共通化できるという利
点もある.また部品共通化により、光学読取式のオート
コリメータを光電式オートコリメータに改造するいわゆ
るレトロフィソト対応がより容易になるという利点もあ
る.
グディスタンスが拡大されたことから、より大型の被検
物を測定することが出来る効果がある。本発明の第2の
実施例によれば2組のピッチング量、ヨーイング量を測
定する光電式オートコリメータを実現できる.この第2
の実施例による光電式オートコリメータと第3の実施例
による光学ユニットを組合せることにより、離れた同軸
上2地点の相対的な角度変化を同時にリアルタイムで測
定できると共に第4の実施例による光学ユニットと組合
せることにより、離れた直交2軸上の2地点の相対的な
角度変化を同時にリアルタイムで測定することが可能と
なった。上記の機能は従来のオートコリメータでは実現
できなかったものであり、本発明により被検物の角度挙
動たとえばたわみ量等に関してより多彩な測定を行うこ
とが出来る利点がある。なお第1、および第2の実施例
ではターゲットとして十字状ターゲットを使用している
が、一Jlに、光電的なセンサを持たず、視野内ターゲ
ットの位置を視野目盛で読み取るいわゆる光学読取式の
オートコリメータでは、夕一ゲットに十字状ターゲット
を使用する例が多いため、部品を共通化できるという利
点もある.また部品共通化により、光学読取式のオート
コリメータを光電式オートコリメータに改造するいわゆ
るレトロフィソト対応がより容易になるという利点もあ
る.
第1図(A)は本発明による装置の第1実施例を示す構
成図、 第1図(B)は本発明に使用される十字状ターゲットを
示す図、 第1図(C)は本発明の主要部でピッチング測定の原理
を説明する図、 第1図(D)は本発明の主要部でヨーイング測定の原理
を説明する図、 第2図は本発明による装置の第2実施例を示す構成図、 第3図は本発明による装置の第2実施例と組合せ、同軸
上の2地点の測定を行う第3実施例を示す構成図、 第4図は本発明による装置の第2実施例と組合せ、直交
2軸上2地点の測定を行う第4実施例を示す構成図、 第5図(A)は従来の充電式オートコリメータの構成図
、 第5図(B)は従来光電式オートコリメータに使用され
ているターゲットの形状を示す図、第5図(C)は従来
の光電式オートコリメータのターゲット像と充電変換素
子との関係を示す説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 3a・・・・・・十字状ターゲット 7、7A,7B・・・・・・ハーフプリズム8、8A,
8B,9、9A、9B・・・・・・円柱レンズIO、I
OA,IOB,1 1,1 1A,1 1B・・・・・
・光電変換素子 l2・・・・・・グイクロイックプリズム300・・・
・・・複合グイクロイックプリズム400・・・・・・
複合ダイクロイックペンタプリズム。
成図、 第1図(B)は本発明に使用される十字状ターゲットを
示す図、 第1図(C)は本発明の主要部でピッチング測定の原理
を説明する図、 第1図(D)は本発明の主要部でヨーイング測定の原理
を説明する図、 第2図は本発明による装置の第2実施例を示す構成図、 第3図は本発明による装置の第2実施例と組合せ、同軸
上の2地点の測定を行う第3実施例を示す構成図、 第4図は本発明による装置の第2実施例と組合せ、直交
2軸上2地点の測定を行う第4実施例を示す構成図、 第5図(A)は従来の充電式オートコリメータの構成図
、 第5図(B)は従来光電式オートコリメータに使用され
ているターゲットの形状を示す図、第5図(C)は従来
の光電式オートコリメータのターゲット像と充電変換素
子との関係を示す説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 3a・・・・・・十字状ターゲット 7、7A,7B・・・・・・ハーフプリズム8、8A,
8B,9、9A、9B・・・・・・円柱レンズIO、I
OA,IOB,1 1,1 1A,1 1B・・・・・
・光電変換素子 l2・・・・・・グイクロイックプリズム300・・・
・・・複合グイクロイックプリズム400・・・・・・
複合ダイクロイックペンタプリズム。
Claims (4)
- (1)コリメータレンズと、該コリメータレンズの背後
に設置された第1光路分岐手段と、該第1光路分岐手段
により分岐された一方の光路上であって、前記コリメー
タレンズの光束焦点位置に配置されたターゲットと、前
記第1光路分岐手段により分岐された他方の光路上であ
って、前記コリメータレンズの後側焦点位置に配置され
た前記ターゲットの像位置検出用光電変換装置とを有し
、該光電変換装置の出力による前記ターゲット像の位置
から前記コリメータレンズ前方の反射部材の傾きを検出
する光電式オートコリメータにおいて、前記ターゲット
をX方向とY方向とのターゲットからなる十字状ターゲ
ットとし、 前記光電変換装置を、 前記第1光路分岐手段の他方の光路上に配置した第2光
路分岐手段と、該第2光路分岐手段により分岐された一
方の光路上に配設した第1光電変換素子と、前記X方向
のターゲットのみを前記第1光電変換素子上に結像する
第1トーリックレンズと、前記第2光路分岐手段により
分岐された他方の光路上に配設した第2光電変換素子と
、前記Y方向のターゲットのみを前記第2光電変換素子
上に結像する第2トーリックレンズとにより構成し、前
記反射部材の傾きをX方向、Y方向にて検出することを
特徴とする光電式オートコリメータ。 - (2)請求項(1)記載の光電式オートコリメータにお
いて、 前記ターゲットからの光は少なくとも2つの波長を含み
、 前記コリメータレンズの前方に波長分離により2つの光
路に分岐する第3光路分岐手段を設けると共に、前記波
長分離により分岐された2つの光路上にそれぞれ配置さ
れた反射部材による反射光を、前記第3光路分岐手段に
入射させて合成した後、前記コリメータレンズに入射さ
せる合成光学部材とを設け、 前記光電変換装置はさらに、前記第1光路分岐手段と前
記第2光路分岐手段との間に設けられた波長分離により
2つの光路に分岐する第4光路分岐手段と、該第4光路
分岐手段で分岐された光路のうち前記第2光路分岐手段
の配置されていない方の光路に配置した第5光路分岐手
段と、該第5光路分岐手段により分岐された一方の光路
上に配設した第3光電変換素子と、前記X方向のターゲ
ットのみを前記第3光電変換素子上に結像する第3トー
リックレンズと、前記第5光路分岐手段により分岐され
た他方の光路上に配設した第4光電変換素子と、前記Y
方向のターゲットのみを前記第4光電変換素子上に結像
する第4トーリックレンズと、を有し、前記2つの光路
上にそれぞれ配置された反射部材の傾きを、X方向、Y
方向にて検出することを特徴とする光電式オートコリメ
ータ。 - (3)請求項(1)または(2)記載の光電式オートコ
リメータにおいて、 前記第1トーリックレンズまたは前記第3トーリックレ
ンズは、前記X方向にのみパワーを有する円柱レンズで
あり、前記第2トーリックレンズまたは前記第4トーリ
ックレンズは、前記Y方向にのみパワーを有する円柱レ
ンズであることを特徴とするオートコリメータ。 - (4)請求項(2)記載の光電式オートコリメータにお
いて、 前記合成光学部材はその光束入射面の1つを前記第3光
路分岐手段として兼用してなる複合ダイクロイックプリ
ズムもしくは複合ダイクロイックペンタプリズムである
ことを特徴とする光電式オートコリメータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1232390A JP2754415B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 光電式オートコリメータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1232390A JP2754415B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 光電式オートコリメータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03216511A true JPH03216511A (ja) | 1991-09-24 |
JP2754415B2 JP2754415B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=11802107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1232390A Expired - Fee Related JP2754415B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 光電式オートコリメータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2754415B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007078485A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Mitsutoyo Corp | オートコリメータ及びそれを用いた角度測定装置 |
WO2016157291A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | オリンパス株式会社 | 測定ヘッド及びそれを備えた偏心測定装置 |
CN106403909A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种新型双头光电自准直仪 |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP1232390A patent/JP2754415B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007078485A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Mitsutoyo Corp | オートコリメータ及びそれを用いた角度測定装置 |
WO2016157291A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | オリンパス株式会社 | 測定ヘッド及びそれを備えた偏心測定装置 |
JPWO2016157291A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2018-01-18 | オリンパス株式会社 | 測定ヘッド及びそれを備えた偏心測定装置 |
US10175041B2 (en) | 2015-03-27 | 2019-01-08 | Olympus Corporation | Measuring head and eccentricity measuring device including the same |
CN106403909A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种新型双头光电自准直仪 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2754415B2 (ja) | 1998-05-20 |
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