JPS58225303A - Optical type mechanical quantity measuring apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To achieve a three-dimensional measurement by measuring a two- dimensional mechanical quantity utilizing a specle pattern while the mechanical quantity in the axial direction perpendicular to the two-dimensional axis is measured using the specle pattern and light as reference from a light source. CONSTITUTION:Light from the light source 1 enters a polarized beam splitter 21. The light reflected here irradiates a target 4. The light reflected on the target 4 passes through the first PBS1 and enters an x axis light receiver 71 and a y axis light receiver 72. Then, the x-axis displacement and the y-axis displacement of the target 4 are measured from a specle pattern formed on the light receiving surface of these receivers. Light passing through the first PBS from the light source 1 enters the fifth PBS25 as reference light. An interference fringe is created on a Z-axis light receiver 73 by a reflected light from the target 4 whose plane of polarization differs by 90 deg. from each other and the Z-axis displacement of the target 4 is measured.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明拡、光の干渉を利用して変位量、変位速度、振動
数等の機械量を知るようＫした光°学式機械量測定装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical mechanical quantity measuring device that uses optical interference to determine mechanical quantities such as displacement amount, displacement speed, and vibration frequency.

本発明の目的は、被測定物体とは非接触でその３次元の
各種機械量を高精度で、かつ高分解能で測定する仁との
できる構造簡単な、この種の装置を実現しようとする亀
のである。The purpose of the present invention is to realize a device of this type with a simple structure that can measure various three-dimensional mechanical quantities of an object to be measured with high accuracy and high resolution without contacting the object. It is.

本発明に係る装置は、光源からの可干渉な光を被測定機
械量が与えられている可動拡散面に照射し、そζから得
られるスペックルパターンを利用して２次元の機械量を
測定するとともに、とのスペックルパターンに光源から
の光を参照光として照射し、その結果得られゐパターン
を利用して可動拡散板の前記２次元の軸と直交する軸方
向の変位等の機械量を測定するようＫした点に構成上の
特徴がある。The device according to the present invention irradiates coherent light from a light source onto a movable diffusing surface on which a mechanical quantity to be measured is given, and measures a two-dimensional mechanical quantity using the speckle pattern obtained from the surface. At the same time, light from a light source is irradiated as a reference light onto the speckle pattern, and the resulting pattern is used to determine mechanical quantities such as the displacement of the movable diffuser plate in the axial direction perpendicular to the two-dimensional axis. There is a structural feature in the point where K is set to measure .

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成説明図であ
る。図において、１は光源で、例えばＨｅＮｅレーザ光
源が使用され、ここから可干渉な光力出射される。１１
．１２はレンズで、光源１から出射した光を拡げて平行
光とするビームエクスノ（ンダＢＸを構成している。２
１は第１の偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢ８と略す）
、２２は第２のＰＢＳ　、　２３は第３のｐＢＸ　、　
２４は第４のＰＢＳ　、　２５は第５のＰＢＳであゐ。FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an example of a device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a light source, for example, a HeNe laser light source is used, from which coherent light is emitted. 11
．． Reference numeral 12 denotes a lens, which constitutes a beam exonder BX that spreads the light emitted from the light source 1 into parallel light. 2
1 is the first polarizing beam splitter (hereinafter abbreviated as PB8)
, 22 is the second PBS, 23 is the third pBX,
24 is the fourth PBS, and 25 is the fifth PBS.

第１．第２．第１のＰＢＳ　、　２１．２２．２３は、
入射する光ビームを２方向に分割する役目をし、第４の
ＰＢＳ　２４は２方向から来るビームを１方向ビームに
する一段目をしている。を九、第５のＰＢＳ　２５は、
第４のＰＢＳに対して４５°回転した位置関係となるよ
うに設置されており、２種の光を干渉させて縞を作る役
目をしている。３１．３２はそれぞれ焦点距離がｆｌ、
ｆ２のレンズ、３０はレンズ３１と３２との間でありて
、レンズ３１からｆｌ、レンズ３２カーらｆ２の距離に
設置した紋り板で、これには、径Ｉｔ４の透孔が設けら
れている。４は拡散面４０を有するターゲットで、レン
ズ３２から１（１は０〜２ｆ２程度が好ましい）だけ離
れて設置され、これには例えば、図示するようにＸ、Ｖ
ｓ　Ｚ方向の３次元の測定機械量が与えられる。５１は
レンズ３２とターゲット４との間に設置し九＾／４板、
６１．６２はミラーで、第１のＰＢＳ　２１で分割され
た光源１からの光が、第４のＰＢＳ　２４に入射すゐよ
うに設置されている。1st. Second. 1st PBS, 21.22.23,
The fourth PBS 24 serves to split the incident light beam into two directions, and the fourth PBS 24 serves as the first stage to convert the beams coming from the two directions into a one-way beam. 9, 5th PBS 25,
It is installed so as to have a positional relationship rotated by 45 degrees with respect to the fourth PBS, and has the role of causing two types of light to interfere and creating stripes. 31 and 32 have focal lengths fl,
The f2 lens 30 is a crest plate installed between the lenses 31 and 32 at a distance fl from the lens 31 and f2 from the lens 32, and is provided with a through hole having a diameter It4. There is. 4 is a target having a diffusing surface 40, which is installed at a distance of 1 (preferably 1 is about 0 to 2 f2) from the lens 32, and includes, for example, X, V as shown in the figure.
s A three-dimensional measured mechanical quantity in the Z direction is given. 51 is a 9^/4 plate installed between the lens 32 and the target 4,
Mirrors 61 and 62 are installed so that the light from the light source 1 divided by the first PBS 21 enters the fourth PBS 24.

ここで々シー６１はその光軸Ｃｅに対してθ、Ｍ４５°
だけ傾斜しているのに対し、ミラー６２は光軸ｃｅに対
して０□−４５°十−ΔＯだけ傾斜しである。５２はミ
ラー６１と第１のＰＢＳ　２１との間に設置した　λ／
２板、５３は第１のＰＢＳ　２１と第２のＰＢ１３との
間に設けたＡ７／４板、５４は第２、のＰＢＳ　２２と
第３のＰＢＳ　２３との間に設ゆた入／４板である。Here, the optical axis 61 is θ, M45° with respect to the optical axis Ce.
On the other hand, the mirror 62 is tilted by 0□-45°10-ΔO with respect to the optical axis ce. 52 is installed between the mirror 61 and the first PBS 21.
2 boards, 53 is an A7/4 board installed between the first PBS 21 and the second PB13, 54 is the A7/4 board installed between the second PBS 22 and the third PBS 23; It is a board.

７１は第５のＰＢＳ　２３で分割された一方の光を受光
するＸ軸受光器、７２社第５のＴ’ＢＳで分割された他
方の光を受光するｙ軸受光器で、これらには多数個の受
光素子を７レイ状に配列して構成されるＣＣＤ′などの
イメージセンサが使用される。なお、各受光器７１．７
２において、その受光素子の配列方向は互いに直交する
ように設置されているものとする。７３は第５のＰＢＳ
から出た光を受光する受光器である。この受光器７３と
しては、ＣＣＤなどのイメージセンサが用いられる。71 is an X-axis receiver that receives one of the lights divided by the fifth PBS 23, and 72 is a Y-axis receiver that receives the other light that is split by the fifth T'BS. An image sensor such as a CCD' is used, which is constructed by arranging 7 light receiving elements in a 7-ray pattern. In addition, each light receiver 71.7
In No. 2, it is assumed that the arrangement directions of the light-receiving elements are orthogonal to each other. 73 is the 5th PBS
It is a light receiver that receives the light emitted from the As this light receiver 73, an image sensor such as a CCD is used.

第２図は第１図装置において、電気的な回路を示す構成
ブロック図である。この図において、７０は、例えばＣ
ＯＤで構成された各受光器７１．．７２．７３を駆動す
るクロック発振器で、例えば周波数ｆｏのクロック信号
を各受光器に印加している。８１．８２゜８３は各受光
器７１．．７２．７３からの出力周波数信号ｆｘ。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical circuit in the apparatus shown in FIG. In this figure, 70 is, for example, C
Each light receiver 71 configured with an OD. ．． A clock oscillator that drives 72 and 73 applies a clock signal having a frequency fo, for example, to each light receiver. 81.82°83 is each light receiver 71. ．． Output frequency signal fx from 72.73.

ｆｙ、　ｆｚを入力し、これと参照周波数信号ｆＲとを
ミキシングするミキサ、９１．９２．９３はそれぞれ対
応するミキサからの出力信号のなかの特定な周波数信号
を通過させるローパスフィルタ、４１．４２．４３はそ
れぞれローパスフィルタ９１．９２．９３からの周波数
信号を計数するカウンタ、６は各カウンタ４１゜４２、
４３からの計数信号ｆｏＸ＊　’Ｏｈ　ｆｏ＃を入力す
る演算回路で、この演算回路としては、例えばマイクロ
プロセッサが使用される。６０は表示装置で、例えばＣ
ＲＴが使用され、演算回路６での演算結果を表示する。91.92.93 is a mixer that inputs fy, fz and mixes it with a reference frequency signal fR; 91.92.93 is a low-pass filter that passes a specific frequency signal among the output signals from the corresponding mixer; 41.42. 43 are counters that count the frequency signals from the low-pass filters 91, 92, and 93, respectively; 6 is each counter 41, 42,
This is an arithmetic circuit which inputs the count signal foX* 'Oh fo# from 43, and a microprocessor is used as this arithmetic circuit, for example. 60 is a display device, for example C
RT is used to display the calculation results of the calculation circuit 6.

このように構成した装置の動作は次の通シである。光源
ｔから出射された波長λの光は、ビームエクヌパンダＢ
Ｘで拡げられ、平行光となって１ｉＸ１のＰＢＳ　２１
に入射する。ここで、入射光線と入射面にたてた法線が
作る入射面に垂直方向に振動する光成分（Ｓ波）は反射
し、レンズ３１．絞り板３０の透孔、レンズ３２及びλ
／４板５板金１て、ターゲット４の拡散面４０に平行光
となって照射される。ターゲット４の拡散ｍｈｏに照射
された平行光は、この拡散面の凹凸によってランダム々
位相変調を受けて反射し、この反射光は、再びλ／４板
５１．レンズ３２．絞り、板３０の透孔、レンズ３１を
通って戻り、第１のＰＢＳ　２１に入射する。ここで、
レンズ３１．絞り板、。、Ｖ７八、：ｘ、＜ｙｌｌｓｐ
。８５．つ、ヤ。The operation of the device configured as described above is as follows. The light of wavelength λ emitted from the light source t is the beam Eknu Panda B
Expanded by X, becomes parallel light and becomes 1iX1 PBS 21
incident on . Here, the light component (S wave) that vibrates in the direction perpendicular to the incident plane created by the incident light ray and the normal line to the incident plane is reflected and the lens 31. The through hole of the aperture plate 30, the lens 32 and λ
/4 plate 5 sheet metal 1 is irradiated with parallel light onto the diffusing surface 40 of the target 4. The parallel light irradiated onto the diffused mho of the target 4 undergoes random phase modulation due to the unevenness of this diffused surface and is reflected, and this reflected light is reflected again by the λ/4 plate 51. Lens 32. It returns through the aperture, the through hole in the plate 30 and the lens 31 and enters the first PBS 21 . here,
Lens 31. Aperture plate. , V78, :x, <yllsp
. 85. T-ya.

現しここを通過する光の空間周波数を下げるローパスフ
ィルタとして機能する４のである。第１のＰＢ１９２１
に再入射する光は入射面に対して、振動方向が平行な光
成分（Ｐ波）となっており、第１のＰＢＩ９２１を通過
する。ζζを通過したターゲット４の拡散面４０からの
反射光は、λ／４板５３を通過して円偏光とがり、第２
のＰＨ１２２で２っに分かれ、一方はλ／４板５４を通
って円偏光となり、第３のＰＨ１２３で分かれて、Ｘ軸
受光器７１及びｙ軸受光器７２にそれぞれ入射する。そ
して、これらの受光面にスペックルパターンをつくる。4, which functions as a low-pass filter that lowers the spatial frequency of the light that passes through it. 1st PB1921
The light that enters again becomes a light component (P wave) whose vibration direction is parallel to the incident surface, and passes through the first PBI 921. The reflected light from the diffusing surface 40 of the target 4 that has passed through ζζ passes through the λ/4 plate 53, becomes circularly polarized, and becomes a second circularly polarized light.
The light is split into two at the third PH 122, one passes through the λ/4 plate 54 and becomes circularly polarized, and the light is split at the third PH 123 and enters the X-axis light receiver 71 and the Y-axis light receiver 72, respectively. A speckle pattern is then created on these light-receiving surfaces.

第３図は、Ｘ軸受光器７１及びｙ軸受光器７２上に得ら
れるスペックルパターンの一例を示す図である。この図
において、スペックルパターンは、ターゲット４が矢印
Ｘ方向に移動したときは、Ｘ軸方向に移動し、ターゲッ
ト４が矢印ｙ方向に移動したときは、ｙ軸方向に移動す
る。Ｘ軸受光器７１は、この受光面に照射された第３図
に示すようなスペックルパターンのＸ軸方向変位を把え
る。また、ｙ軸受光器７２は、この受光面に照射された
第３図に示すようなスペックルパターンのｙ軸方向変位
を把える。FIG. 3 is a diagram showing an example of a speckle pattern obtained on the X-axis light receiver 71 and the Y-axis light receiver 72. In this figure, the speckle pattern moves in the X-axis direction when the target 4 moves in the arrow X direction, and moves in the y-axis direction when the target 4 moves in the arrow y direction. The X-axis light receiver 71 detects the displacement in the X-axis direction of the speckle pattern shown in FIG. 3, which is irradiated onto the light-receiving surface. Further, the y-axis light receiver 72 detects the displacement in the y-axis direction of the speckle pattern as shown in FIG. 3 irradiated onto this light-receiving surface.

一方、第４のＰＨ１２４へ入射した拡散面４ｏからの反
射光は、そのまま通過し、第５のＰＨ１２５に入射する
。また、光源１から第１のＰＨ１２１に入射した光の中
で、Ｐ波成分はここを透過し、λ／２板５２を通過して
９０°偏波面が回転され、ミラー６１．６２を経て、第
４のＰＢｉ９２４に入射し、ことで反射して第５のＰＨ
１２５に参照光として入射する。第５のＰＨ１２５は、
第４のＰＨ１２４に対して４５°回転して置かれており
、ここで、互いに偏波面が９０°異なるターゲット４か
らの反射光と、光源１からの参照光とのうち、第５図に
示すように４５６成分のものが透過し、！軸受光器７３
上に干渉縞がつくられる。On the other hand, the reflected light from the diffusion surface 4o that has entered the fourth PH 124 passes through as it is and enters the fifth PH 125. Also, in the light that enters the first PH 121 from the light source 1, the P wave component is transmitted through this, passes through the λ/2 plate 52, the polarization plane is rotated by 90 degrees, and passes through the mirrors 61 and 62. enters the fourth PBi924, is reflected by the fifth PH
125 as a reference light. The fifth PH125 is
It is placed rotated by 45 degrees with respect to the fourth PH 124, and here, among the reflected light from the target 4 whose polarization planes differ from each other by 90 degrees, and the reference light from the light source 1, as shown in FIG. As shown, 456 components pass through! Bearing light receiver 73
Interference fringes are created on top.

なお、第５のＰＨ１２５は偏光板を用いてもよい。Note that a polarizing plate may be used for the fifth PH 125.

第４図は、２軸受光器７３上に得られたパターンの一例
を示す図であって、スペックルパターンにマイケルソン
、干渉縞が重畳したようなものとなる。FIG. 4 is a diagram showing an example of a pattern obtained on the two-axis photoreceiver 73, in which Michelson and interference fringes are superimposed on a speckle pattern.

このパターンは、ターゲット４が矢印２方向に移動する
と、２方向に移動する。２軸受光器７３は、この受光面
に照射された第４図に示すようなパターンの２軸方向変
位を把える。This pattern moves in two directions when the target 4 moves in the two directions of the arrows. The two-axis light receiver 73 detects the displacement in the two-axis direction of the pattern shown in FIG. 4, which is irradiated onto the light-receiving surface.

とζで、レンズ３１．３２の距離がｆ１＋ｆ２であるこ
　　　　゛とと、ターゲット４に平面波が照射されるよ
うにすれば、所謂純移動状態となり、仁の状態では、各
受光器の受光面に得られるスペックルパターンの、平均
的スペックル径は、（ｆ１λ）／（πｄ）で与えられる
。したがって、レンズ３１から各受光器までの距離や、
レンズ３２とターゲット４との間の距離ｔは、純移動状
態とスペックル径には無関係となる。and ζ, and the distance of the lenses 31 and 32 is f1 + f2.If the target 4 is irradiated with a plane wave, it will be in a so-called pure moving state, and in the solid state, there will be a light beam on the light receiving surface of each light receiver. The average speckle diameter of the speckle pattern is given by (f1λ)/(πd). Therefore, the distance from the lens 31 to each light receiver,
The distance t between the lens 32 and the target 4 is independent of the pure movement state and the speckle diameter.

各受光器７１．７２．７３は、一端にクロック発振器７
０から周波数ｆｃのクロック信号が印加されて駆動され
ており、各受光器７１．７２．７３からｆｃ日ｆｃ／Ｎ
　（ただしＮは受光器７１．７２．７３のビット数）を
基本周波数とする周波数信号ｆｘ、　ｆｙ、　ｆｚが出
力される。Each receiver 71, 72, 73 has a clock oscillator 7 at one end.
It is driven by applying a clock signal of frequency fc from 0 to fc/N to each photoreceiver 71, 72, 73.
Frequency signals fx, fy, and fz whose fundamental frequency is (N is the number of bits of the photoreceiver 71, 72, and 73) are output.

第６図は、各受光器？１．７２．７３から得られる周波
数信号ｆｘ、　ｆｙ、　ｆｚの周波数スペクトルを示す
説明図である。この信号の周波数スペクトルは、基本周
波数ｆＯの整数倍の点でピークがあり、かつそのピーク
は、各受光器の全幅の１／（整数）と、干渉縞の間隔が
等しいところが一番大きくなり、ターゲット４の移動と
ともに、移動する。例えば、ターゲット４がＸ方向ＫＸ
だけ移動すれば、受光器７１からの周波数信号ｆｘの例
えばｍ次高調波に相当するピークＰｍは、その移動速度
ｄＸ　／　ｄｔに比例したΔｆｍＸだけ周波数シフトす
る。同じように、ターゲット４がｙ方向にＹだけ移動す
れば、受光器７２からの周波数信号１７０ｍ次高調波に
相当するピークＰｍ　庁、その移動速度ｄＹ　／　ｄｔ
に比例したｆｍｙだけ周波数シフトする。受光器７３か
らの周波数信号についても同様である。つまり、Δ、ｆ
ｍｘ　、Δｆｍｙ　、Δｆｍｚの位相を測定すればｘ、
　ｙ、　ｚの変位量を測定できる。Figure 6 shows each photoreceiver? 1.72.73 is an explanatory diagram showing frequency spectra of frequency signals fx, fy, and fz obtained from 1.72.73. The frequency spectrum of this signal has a peak at a point that is an integer multiple of the fundamental frequency fO, and the peak is greatest where the interval between interference fringes is equal to 1/(integer) of the total width of each photoreceiver, It moves as the target 4 moves. For example, target 4 is
If the light receiver 71 moves by a certain amount, the peak Pm corresponding to, for example, the m-th harmonic of the frequency signal fx from the light receiver 71 shifts in frequency by ΔfmX that is proportional to the moving speed dX/dt. Similarly, if the target 4 moves by Y in the y direction, the frequency signal from the light receiver 72 will have a peak Pm corresponding to the 170m harmonic, and its moving speed dY / dt
The frequency is shifted by fmy proportional to . The same applies to the frequency signal from the light receiver 73. That is, Δ, f
If the phases of mx, Δfmy, and Δfmz are measured, x,
The amount of displacement in y and z can be measured.

例えば第２図の回路において、ミキサ８１．８２゜８３
は、各受光器から出方されるｍ次高調波ｐｍと、その近
傍周波数ｆＲとをミキシング、すなわちヘテロダイン検
波し、各出力をローパスフィルタ９１゜９２、９３を介
することによって、その出方端に次式に示すような同波
数信号ｆａｘ、　ｆｏｙ、　ｆｏｚをそれぞれ得る。For example, in the circuit shown in Figure 2, the mixer 81.82°83
mixes the m-th harmonic pm emitted from each photoreceiver and its neighboring frequency fR, that is, performs heterodyne detection, and passes each output through low-pass filters 91, 92, 93, and outputs it to the output end. The same wave number signals fax, foy, and foz as shown in the following equations are obtained, respectively.

ｆｏｘ　ｍ　ｍｆｏ　−ｆＲ±Δｆｍｘｆｏｙ　ｗ　ｍ
ｆｏ　−ｆＲ±Δｆｍｙｆｏｚ　ｗ　ｍｆｏ　−ｆＲ±
Δｆｍｚ各カウンタ４１．４２．４讃とれらの周波数信
号をそれぞれ計数する。演算回路６は、各カウンタ４１
゜４２、４３からの信号ｆａｘ、　ｆｏｙ、　ｆｏｚを
入力し、所定の演算、例えば積分を含む演算をすること
によって、ターゲット４の各矢印ｘ＊　’ｊｅ　ｚ方向
の変位量ｘ、　ｙ、　ｚを知ることができる。またΔｆ
ｍｘ、Δｆｍｙ　、Δｆｍｚは、ターゲット４の移動方
向に応じて、正、負に極性が変ることから、移動方向の
判別も同時にできる。fox m mfo -fR±Δfmxfoy w m
fo −fR±Δfmyfoz w mfo −fR±
Δfmz counters 41, 42, and 4 count their frequency signals, respectively. The arithmetic circuit 6 has each counter 41
By inputting the signals fax, foy, and foz from ゜42 and 43 and performing predetermined calculations, such as calculations including integration, the displacement x, y, z of the target 4 in each arrow x*'jez direction is calculated. You can know. Also Δf
Since the polarities of mx, Δfmy, and Δfmz change between positive and negative depending on the moving direction of the target 4, the moving direction can also be determined at the same time.

このように構成される装置は、ひとつの光源からのビー
ムによって３次元の変位が同時に測定できるもので、全
体構成を簡単にできる。また、各受光器から得られる信
号は周波数信号であることから、演算処理が容易であり
、高分解能で、各種成説明図である。この実施例におい
ては、第１図装置において、第５の１’Ｂ８２３及びλ
／４板５板金４略し、第２のＰＨ１２２から分かれた光
を受光器７０で受光するようにしたものである。この受
光器７０の受光面は、第８図に示すように、２個の受光
器７１゜７２を互いに直交するように配列して構成しで
ある。The device configured in this way can simultaneously measure three-dimensional displacement using a beam from one light source, and the overall configuration can be simplified. In addition, since the signals obtained from each light receiver are frequency signals, calculation processing is easy and high resolution is provided. In this embodiment, in the apparatus shown in FIG.
/4 plate 5 sheet metal 4 is omitted, and the light separated from the second PH 122 is received by the light receiver 70. As shown in FIG. 8, the light receiving surface of this light receiver 70 is constructed by arranging two light receivers 71 and 72 orthogonally to each other.

この実施例装置によれば、受光器７０の受光面に第５図
に示すようなスペックルパターンがつくられ、このスペ
ックルパターンのＩ方向の移動を受光器７１が検出し、
ｙ方向の移動を受光器７２が検出する。According to this embodiment device, a speckle pattern as shown in FIG. 5 is created on the light receiving surface of the light receiver 70, and the light receiver 71 detects the movement of this speckle pattern in the I direction.
The light receiver 72 detects movement in the y direction.

なお、上記の各実施例において、光源１の光パワーに余
裕のある場合は、第２のＰＨ１２２、第５のＰＢＩ９２
３　、　　λ／４板ｆｓ３．５４等をハーフミラ−にし
てもよい。また、ミラー６１．６２はプリズムやキき−
プコーナーを用いてもよい。また、ターゲット４の拡散
面４０に、再帰性反射物を貼布するようにし検出感度を
増大させるようにして本よい。また、ことでは、各受光
器として、ＣＯＤのようなイメージセンサを用、いるこ
とを想定したが、空間フィルタを組合せたよう表パター
ン検出器を用いてもよい。また、ここではターゲット４
０）ｊ＋　’！ｔ　ｚ方向の変位量や移動速度を測定す
る場合を説明したが、ターゲット４の振動数や回転数、
あるいは形状変化等、各種の３次元の機械量を測定する
ことができる。In each of the above embodiments, if the light source 1 has sufficient optical power, the second PH122 and the fifth PBI92
3. The λ/4 plate fs3.54 or the like may be used as a half mirror. In addition, the mirrors 61 and 62 are used for prisms and keys.
A corner may also be used. Furthermore, it is preferable to attach a retroreflective material to the diffusion surface 40 of the target 4 to increase the detection sensitivity. Furthermore, although it is assumed that an image sensor such as a COD is used as each light receiver, a surface pattern detector combined with a spatial filter may be used. Also, here target 4
0)j+'! Although we have explained the case of measuring the displacement amount and moving speed in the tz direction, the vibration frequency and rotation speed of the target 4,
Alternatively, various three-dimensional mechanical quantities such as changes in shape can be measured.

以上説明したように、本発明に係る装置によれば、被測
定機械量が与えられるターゲットとは非接触で、このタ
ーゲットの３次元の変位量など各種機械量を高分解能で
測定することができる。As explained above, according to the device according to the present invention, various mechanical quantities such as three-dimensional displacement of the target can be measured with high resolution without contacting the target to which the mechanical quantity to be measured is given. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成説明図、第
２図は電気的な回路を示す構成プｐツク図、第３図及び
第４図は第１図装置においてＸ軸受光器（γ軸受光器）
及び２軸受光器の受光面につくられるスペックルパター
ンの一例を示す説明図、第５図は受光器７３付近の光の
偏波面の説明図、第６図は各受光器から得られる信号の
周波数スペクトルを示す説明図、第７図は本発明に係る
装置の他の実施例を示す構成説明図、第８図は第７図装
置に用いられている受光器の受光面の構成説明図である
。 １・・・光源、２１．２２．２３．２４．２５・・・偏
光ビームスプリッタｓ　１１．１２．３１．３２・・レ
ンズ、３０・・・絞り板、４・・・ターゲット、４ｏ・
・・拡散面、５１．５３．５４・・・λ／４板％５２・
・・λ／２板、６１．６２・・・ミラー、７１．７２．
７３・・・受光器。 箪３図 一一× 第４図 −〉ｚ 篤５図 第６図FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an example of the device according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing an electrical circuit, and FIGS. 3 and 4 are X-axis light receivers in the device shown in FIG. (γ-axis receiver)
5 is an explanatory diagram showing an example of a speckle pattern created on the light receiving surface of a dual-axis optical receiver, FIG. 5 is an explanatory diagram of the polarization plane of light near the optical receiver 73, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of another embodiment of the device according to the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of the light receiving surface of the light receiver used in the device shown in FIG. 7. be. 1...Light source, 21.22.23.24.25...Polarizing beam splitter s 11.12.31.32...Lens, 30...Aperture plate, 4...Target, 4o...
...Diffusion surface, 51.53.54...λ/4 plate%52.
...λ/2 plate, 61.62...Mirror, 71.72.
73... Light receiver. 3 Figure 11 × Figure 4-〉z Atsushi Figure 5 Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　　光源からの可干渉な光を、被測定機械量が与
えられるターゲットの拡散面に照射し、そとからの反射
光がつくるパターンの移動を検出して前記ターゲットの
１次元あるいは２次元方向の機械量をそれぞれ測定する
とともに、前記反射光を分割したものに前記光源からの
可干渉光を分割した参照光を照射してつくられるパター
ンの移動を検出して前記１次元又は２次元方向の軸と直
交する軸方向の機械量を測定するようにした光学式機械
量測定装置。(1) Coherent light from a light source is irradiated onto the diffusive surface of the target, which is given the mechanical quantity to be measured, and the movement of the pattern created by the reflected light is detected to determine whether the target is one-dimensional or two-dimensional. In addition to measuring the mechanical quantities in each direction, the movement of the pattern created by irradiating the divided reflected light with a reference light obtained by dividing the coherent light from the light source is detected, and the movement of the pattern is detected in the one-dimensional or two-dimensional direction. Optical mechanical quantity measuring device designed to measure mechanical quantities in the axial direction perpendicular to the axis of （２）パターンの移動を検出する手段としてイメージセ
ンサ、２オドダイオードアレイ、空間フィルタのいずれ
かを使用し、これらのセンナからの信号を利用して所定
の演算を行ないターゲットに与えられている機械量を測
定する特許請求の範囲第１項記載の光学式機械量測定装
置。(2) Use an image sensor, a two-odd diode array, or a spatial filter as a means to detect movement of the pattern, and use the signals from these sensors to perform predetermined calculations to detect the machine being applied to the target. An optical mechanical quantity measuring device according to claim 1, which measures a quantity. （３）拡散面として再帰ｔ’ｆｌｆ、反射のある拡散面
を使用した特許請求の範囲第１項記載の光学式機械量測
定装置。(3) The optical mechanical quantity measuring device according to claim 1, which uses a reflexive t'flf and reflective diffusing surface as the diffusing surface.