(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発射された光をコリメータレンズにより平行光とし、
該平行光を、その光軸上に配置された回折格子まで進行させ、
前記回折格子により、前記平行光を、該平行光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光（ｎは１以上の自然数）とに分け、
前記回折格子に対して同一光軸上で相対的に位置変化可能に配置された反射ミラーまで、前記回折格子で回折した０次光と±ｎ次光とをそれぞれ進行させ、
前記反射ミラーにより、前記回折格子で回折された０次光を反射させて、前記回折格子まで戻る第１の反射光とし、前記回折格子により、該第１の反射光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光とに分けて進行させ、
前記反射ミラーにより、前記回折格子で回折された±ｎ次光を反射させて、該回折格子まで戻る第２の反射光とし、前記回折格子により、該第２の反射光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光に分けて進行させ、
前記回折格子によって回折された前記第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、前記第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を、前記光源側に配置された光センサで受光して光量検出し、
前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な移動量に対応する干渉光もしくはその信号から、前記平行光の光軸方向における前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な変位量を測定することを特徴とする変位計測方法。
【請求項２】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の変位計測方法。
【請求項３】
光源と、
該光源から発射された光を平行光にするためのコリメータレンズと、
前記平行光の光軸上に配置されており、入射した平行光を、同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光（ｎは１以上の自然数）とに分けて進行させる回折格子と、
前記回折格子に対して、同一光軸上で相対的に位置変化可能に配置されており、回折格子を通過した０次光を反射して前記回折格子まで戻って再入射する第１の反射光とし、前記回折格子を通過した±ｎ次光を反射して前記回折格子まで戻って再入射する第２の反射光とする反射ミラーと、
前記光源側に配置されており、前記回折格子によって回折された前記第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を受光して光量検出する光センサと、
を備えており、
前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な移動量に対応する干渉光もしくはその信号から、前記平行光の光軸方向における前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な変位量を測定することを特徴とする変位計測装置。
【請求項４】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項３記載の変位計測装置。
【請求項５】
可動部と固定部がバネ部で連結された基本筐体が、透明樹脂成型体により形成されており、
前記光源，コリメータレンズ，回折格子，光センサを前記固定部に設け、
前記反射ミラーを、前記回折格子と対向するように前記可動部に設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉を利用した変位計測方法及び変位計測装置に関し、更に具体的には、取り扱い性の改善及び装置の小型化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境保護と健康上の観点から、乗用車で移動していた人たちが、電動アシスト付き自転車に着目するようになってきた。販売台数も増加の傾向にあり、注目される商品である。電動アシスト付き自転車にはいくつかのセンサが使われている。例えば、ペダルを踏み込むことで、踏み込みの力を検出し、モータでのアシスト量を調整するためのトルクセンサなどがある。また、重量を計測するはかりでも、精密な重量を計測するために歪センサが使われており、重量をたわみに変換し、計測を行っている。更には、自動車のハンドル制御などにも、ステアリングセンサ等が使用され、ハンドルを回す力を検出して、モータによりアシストを行う機構が一般化されている。
【０００３】
以上のような各種センサとしては、歪センサ等が一般的に用いられている。歪センサは、力がかかることにより、半導体の歪による抵抗変化を利用して検出する方式で、小型で低コストである。しかし、その分解能は、一般的に数μｍが限界であり、サブμｍオーダとしては感度不足である。サブμｍオーダの計測には、光の干渉を利用した光学干渉計が知られている。しかし、光学干渉計では、各光学素子の精度，取り付け精度として、波長の１／１０以下の精度が必要とされること，組み立て調整したものも、外部振動，感度変化，経年変化で変化し、検出信号のずれや、究極は計測不能となってしまうといった課題がある。このような取り扱いの難しさゆえに、広く普及するにはいたっていない。
【０００４】
光学干渉計としては、例えば、下記特許文献１に示す回折格子の回折光を用いる方式がある。図４(A)に示すように、前記特許文献１の測長装置１００は、回折格子１０６を稼動部分に固定し、反射ミラー１０８，１１０，１１２を、稼動部以外の部分に固定する。光源１０２の平行ビームは、回折格子１０６で０次と±ｐ次の回折光となり、反射ミラー１０８，１１０，１１２により反射して再び回折格子１０６に入射干渉する。この干渉光は、ハーフミラー１０４で取り出され、受光素子１１４により光電変換され、干渉信号は、処理部で処理される構成となっている。
【０００５】
また、本願の出願人は、光の干渉を利用した軸方向の移動量の測定に関し、干渉計の部品精度，取り付け精度を軽減させた民生機器用にも利用可能な技術として、下記特許文献２の変位計測方法及び変位計測装置を出願した。図４(B)には、特許文献２の変位計測装置１５０の一部が開示されている。変位計測装置１５０では、光源１５６からの光１５８をコリメータレンズ１６０を通過させて平行光１６２とし、該平行光１６２の光軸上に所定の間隔で対向配置された回折格子１６４，１６６に入射させる。入射光は、回折格子１６４で直進光１６９と回折光１７０に分かれ、それぞれが回折格子１６６に入射する。前記直進光１６９は前記回折格子１６６で更に回折する。固定側１５２で回折した回折光１７０と、可動側１５４で回折した回折光１７２が干渉し、その干渉光１７４を光センサ１６８で光量検出する構成となっている。特許文献２では、回折格子の透過回折光の、入射光に対して回折格子のチルトの影響を受けづらいという特性を用いて、２枚の回折格子１６４，１６６の２つの回折光１７０と１７２を干渉させることで、光学素子の取り付け精度の影響を受けづらい、干渉計測センサを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５６５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１５００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術には次のような課題がある。まず、特許文献１に記載の技術では、回折次数ごとに反射して回折格子１０６に戻すため、角度の異なる反射ミラー１０８，１１０，１１２を複数用いる必要がある。このため、各々の反射ミラー１０８，１１０，１１２の角度、位置調整精度が問題となる。さらに、コヒーレントな光源を想定しているため、例えば、ＬＥＤのように可干渉距離の短い光源に置き換えるとなると、３本の光束の行路差を数μｍレベルに押さえ込む必要があり、構造的に、大量生産に適していない。また、構成要素として、光源１０２，受光素子１１４，ハーフミラー１０４，回折格子１０６，３つの反射ミラー１０８，１１０，１１２が必要であり、測長装置１００が大掛かりになってしまう。そのため、一般民生機器等に適した小型のものを製作するのは困難である。
【０００８】
一方、前記特許文献２に記載の技術では、光源１５６が固定側１５２に取り付けられ、光センサ１６８が可動側１５４に取り付けられているため、可動側１５４にフレキシブル基板などでの配線が必要で、これにより回路基板が２枚必要になり、可動側１５４の動きの制約になる。また、２枚の回折格子１６４，１６６の格子の平行度を合わせる必要があり、平行度がずれると、変位していないのに、変位信号として検出されることがあり、可動側１５４側が回転する系には適用が困難になるという課題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような点に着目したもので、簡単な構成で取扱いが容易であり、小型化にも適しており、サブμｍオーダでの高精度な変位計測が可能な、変位計測方法及び変位計測装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の変位計測方法は、光源から発射された光をコリメータレンズにより平行光とし、該平行光を、その光軸上に配置された回折格子まで進行させ、前記回折格子により、前記平行光を、該平行光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光（ｎは１以上の自然数）とに分け、前記回折格子に対して同一光軸上で相対的に位置変化可能に配置された反射ミラーまで、前記回折格子で回折した０次光と±ｎ次光とをそれぞれ進行させ、前記反射ミラーにより、前記回折格子で回折された０次光を反射させて、前記回折格子まで戻る第１の反射光とし、前記回折格子により、該第１の反射光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光とに分けて進行させ、前記反射ミラーにより、前記回折格子で回折された±ｎ次光を反射させて、該回折格子まで戻る第２の反射光とし、前記回折格子により、該第２の反射光と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光に分けて進行させ、前記回折格子によって回折された前記第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、前記第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を、前記光源側に配置された光センサで受光して光量検出し、前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な移動量に対応する干渉光もしくはその信号から、前記平行光の光軸方向における前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な変位量を測定することを特徴とする。主要な形態の一つは、前記光源がＬＥＤであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の変位計測装置は、光源と、該光源から発射された光を平行光にするためのコリメータレンズと、前記平行光の光軸上に配置されており、入射した平行光を、同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光（ｎは１以上の自然数）とに分けて進行させる回折格子と、前記回折格子に対して、同一光軸上で相対的に位置変化可能に配置されており、回折格子を通過した０次光を反射して前記回折格子まで戻って再入射する第１の反射光とし、前記回折格子を通過した±ｎ次光を反射して前記回折格子まで戻って再入射する第２の反射光とする反射ミラーと、前記光源側に配置されており、前記回折格子によって回折された前記第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を受光して光量検出する光センサと、を備えており、前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な移動量に対応する干渉光もしくはその信号から、前記平行光の光軸方向における前記回折格子に対する前記反射ミラーの相対的な変位量を測定することを特徴とする。主要な形態の一つは、前記光源がＬＥＤであることを特徴とする。
【００１２】
他の形態は、可動部と固定部がバネ部で連結された基本筐体が、透明樹脂成型体により形成されており、前記光源，コリメータレンズ，回折格子，光センサを前記固定部に設け、前記反射ミラーを、前記回折格子と対向するように前記可動部に設けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光源から発生した光をコリメータレンズにより平行光とし、該平行光の光軸上に配置された回折格子に入射させる。該回折格子を透過した０次光と回折された±ｎ次光のそれぞれを、前記回折格子に対して相対移動が可能に配置された反射ミラーにより反射して、第１の反射光と第２の反射光とする。そして、前記回折格子によって回折された第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、前記第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を、光源側に配置した光センサで受光して光量検出することとした。
【００１４】
このため、前記回折格子に対する反射ミラーの相対移動により、変位計測を行うことができる。また、回折格子を一枚構成としたため、回折格子の平行度の調整が省略可能となり、経年変化等によるセンサの特性変化を抑制するとともに、取り扱いが容易となり製造コストの削減も可能となる。更に、構成が簡単で小型化が可能でありながら、サブμｍオーダでの高精度の変位計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は変位計測装置の基本構造を示す概略図，(B)は行路Ｌ１を示す図，(C)は行路Ｌ２を示す図である。
【図２】前記実施例１による変位計測の原理を示す説明図であり、(A)は反射ミラーの移動前，(B)は反射ミラーの移動後の状態を示す。
【図３】前記実施例１の変位計測装置の具体例を示す図である。
【図４】背景技術の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
最初に、図１〜図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は本実施例の変位計測装置の基本構造を示す概略図，図１(B)は行路Ｌ１を示す図，図１(C)は行路Ｌ２を示す図である。図２は、本実施例による変位計測の原理を示す説明図であり、(A)は反射ミラーの移動前の状態を示す図，(B)は反射ミラーの移動後の状態を示す図である。図３は、本実施例の変位計測装置の具体例を示す図である。
【００１８】
まず、図１(A)を参照して、本実施例の基本構造を説明する。変位計測装置１０は、光源１２，コリメータレンズ１６，回折格子２０，反射ミラー２２，光検出器２４により構成される。本実施例では、前記光源１２としてＬＥＤ光源を用いている。前記コリメータレンズ１６は、前記光源１２から照射されたＬＥＤ光１４を直進する平行光１８にするものである。前記平行光１８の光軸上に、前記回折格子２０と反射ミラー２２が対向配置されている。ここで、反射ミラー２２以外の構成要素は、例えば、後述する図３に示すように、変位計測ユニット５０の固定部５２に配置され、前記反射ミラー２２のみが可動部５４に配置される。前記反射ミラー２２としては、金属皮膜をコートした公知の全反射ミラーが用いられる。
【００１９】
次に、本実施例による変位計測の原理を定性的に説明する。なお、回折格子２０を経由した平行光１８は、厳密には、前記平行光１８と同方向に進行する０次光（０次回折光）と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光（又は±ｎ次回折光と表現し、ｎは１以上の自然数とする）に分かれて進行するが、ここでは、便宜上、回折格子２０を経由した後に、前記平行光１８と同方向に進行する０次光を直進光２６と表現している。
【００２０】
前記光源１２で発生したＬＥＤ光１４は、コリメータレンズ１６を通過して平行光１８となり、回折格子２０に入射する。該回折格子２０は、該回折格子２０を通過した平行光１８を、図１(A)及び(B)に示す直進光２６と、図１(A)及び(C)に示す回折光２８に分けて進行させるものである。より具体的には、前記直進光２６は、前記回折格子２０を透過した０次光であり、前記回折光２８は、前記回折格子２０で回折された±ｎ次光のうちの所定次数の回折光である。本実施例では、±ｎ次光のうち１次光を利用して変位計測を行うこととしているので、前記回折光２８は、回折格子２０で回折された１次光である。なお、本実施例１では、１次光を利用することとしたが、他の所定次数の回折光を利用して、以下に説明する変位量の計測を行うようにしてもよい。ただし、光量を考慮すると、±３次光までの使用が好ましい。
【００２１】
前記反射ミラー２２は、前記平行光１８の光軸上に、前記回折格子２０に対して相対移動可能に配設されており、前記直進光２６及び回折光２８をそれぞれ反射して、前記回折格子２０に再入射させるものである。具体的には、前記反射ミラー２２により、前記回折格子２０を透過した０次光（直進光２６）を反射させて、前記回折格子２０まで戻る第１の反射光２６´とする（図１(B)参照）。該第１の反射光２６´は、回折格子２０に入射し、該第１の反射光２６´と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光に分かれて進行する。本実施例では、ここで生じた第１の反射光２６´の±ｎ次光のうち、１次光を変位計測に利用する。該第１の反射光２６´の１次光は、図１(B)に回折光３０として示されている。
【００２２】
また、前記反射ミラー２２により、前記回折格子２０で回折された１次光（回折光２８）を反射させて、前記回折格子２０まで戻る第２の反射光２８´とする（図１(C)参照）。該第２の反射光２８´は、回折格子２０に入射し、前記第２の反射光２８´と同方向に進行する０次光と、該０次光に対して回折角を有する±ｎ次光に分かれて進行する。本実施例では、説明を容易にするために、図１(C)には、第２の反射光２８´の０次光のみを回折光３２として示し、他の次数の回折光の図示は省略している。
【００２３】
前記光検出器２４としては、フォトダイオードなどが利用される。該光検出器２４は、前記第１の反射光２６´及び第２の反射光２８´がそれぞれ回折格子２０に入射して生成した０次光及び±ｎ次光のうち、前記第１の反射光２６´の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光の光量を一括して、前記光源１２側で検出する。本実施例では、上述の通り、第１の反射光２６´の１次回折光である回折光３０を変位計測に利用するため、該回折光３０と、その光軸に沿う回折光である第２の反射光２８´の０次光（回折光３２）を前記光検出器２４で受光する。前記回折光３０と回折光３２は、互いに干渉し、この干渉光３４を、光検出器２４で光量検出する。
【００２４】
前記反射ミラー２２が、図２(A)に示す位置から、図２(B)に実線で示す位置まで光軸方向に移動すると、回折光２８が反射ミラー２２によって反射する位置が移動し、前記干渉光３４に位相差が発生する。従って、前記移動量に比例した干渉縞が明暗を繰り返す明暗信号となり、この明暗信号は光検出器２４に入射し、変位信号に変換される。
【００２５】
次に、本実施例による変位計測の原理を定量的に説明する。図２(B)に示すように、反射ミラー２２を、同図に点線で示す位置から実線で示す位置までΔｄ１移動させたとすると、行路Ｌ１の行路長は、Δｄ１の往復分である２×Δｄ１増加する。これに対し、行路Ｌ２の往路又は復路の行路長の増加分をΔｄ２とすると、
Δｄ２＝（Δｄ１／cosθ）（θは回折角）
で表される。従って、反射ミラー２２の移動による行路Ｌ２の行路長の増加分は、
２×Δｄ２＝２（Δｄ１／cosθ）
となる。そうすると、反射ミラー２２の移動による行路差Δは、
Δ＝２Δｄ１−２Δｄ２＝２Δｄ１−２（Δｄ１／cosθ）＝２Δｄ１×（１−１／cosθ）
となる。このことは、干渉の１波長が拡大されたことになる。即ち、１以上の任意の数値倍になり、この方式を活用することにより、数十倍、数百倍の検出範囲にできる。
【００２６】
以上のように、本実施例では、一つの反射ミラー２２で干渉する２つのビームの光量を検出する。このため、干渉する２つのビームの光軸が、反射ミラー２２の移動によりずれ、重なり部分が少なくなり、信号検出がしにくくなるのを防止するため、検出ビームに対して、照射ビームの幅を２倍以上としている。また、ＬＥＤ光源を用いる場合は、光強度分布特性などを調整する。このような照射条件等の調整により、回折格子２０を移動させることなく、反射ミラー２２を移動して変位計測を行うことができる。
【００２７】
次に、図３を参照して、本実施例の具体例を説明する。図３は、変位計測ユニット５０を示す図であって、(A)は主要断面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ３方向から見た平面図である。変位計測ユニット５０は、固定部５２と可動部５４が、バネ部５６で連結された基本筐体５１内に、前記変位計測装置１０の各構成要素を配置した構成となっている。前記基本筐体５１は、例えば、透明樹脂成型体により形成されている。前記固定部５２側には、前記光源１２，コリメータレンズ１６，回折格子２０，光検出器２４が配置されている。前記反射ミラー２２は、前記回折格子２０と対向するように、可動部５４に配置されている。
【００２８】
前記光源１２及びコリメータレンズ１６は、固定部５２に形成されたスペース７０内に配置され、前記回折格子２０は、可動部５２と固定部５４の間に形成されたスペース７２内の固定部５２側に固定されている。前記反射ミラー２２は、前記スペース７２の可動部５４側に固定されている。更に、前記基本筐体５１には、光の通路用のスペース７４，７６が設けられている。
【００２９】
前記光源１２としては、チップＬＥＤを使用し、光検出器２４としては、フォトダイオードが使用される。前記光源１２は回路基板５８の表面側、すなわち固定部５２の内側に、スペース７０に位置を合わせて埋め込まれており、前記光検出器２４は、回路基板５８の裏面側、即ち、固定部５２の表面側であって、スペース７６に位置を合わせて埋め込まれており、該回路基板５８を、基本筐体５１の端面に取り付けネジ６０Ａ，６０Ｂにより取り付けられている。また、前記バネ部５６は、基本筐体５１に設けられた複数のスリット５６Ａ〜５６Ｃにより形成されている。そして、可動部５４が、前記バネ部５６の矢印Ｆ４方向の伸びによって、固定部５２に対して平行を保ちながら移動することで、回折格子２０に対する反射ミラー２２の位置が移動する。すると、反射ミラー２２で反射した反射光２６´及び２８´の回折光３０，３２が干渉して検出信号となり、変位検出が可能となる。なお、図示はしていないが、固定部５２側を基準となる測定部位側に取り付け、可動部５４を可変する測定部位側に取り付けることにより測定装置として機能するようになる。
【００３０】
このように、実施例１によれば、光源１２から発生した光１４をコリメータレンズ１６により平行光１８とし、該平行光１８の光軸上に配置された回折格子２０に入射させる。そして、回折格子２０を透過した０次光（直進光２６）と１次回折光（回折光２８）のそれぞれを、前記回折格子２０に対して相対移動に配置された反射ミラー２２により反射する。前記直進光２６の反射光２６´が回折格子２０を通過する際に生成した１次光である回折光３０と、前記回折光２８の反射光２８´が回折格子２０を透過した０次光（回折光３２）を、光検出器２４で光量検出することとしたので、次のような効果がある。
【００３１】
(1)回折格子２０のみの一枚構成としたため、２枚の回折格子を平行に配置した構成の背景技術と比べ、回折格子の平行度の調整が不要で取扱いが容易となると同時に、サブμｍオーダでの高精度の変位計測も可能である。また、経年変化等によるセンサの特性変化の抑制や、製造コストの削減も可能である。
(2)変位計測装置１０の構成部品が少ないため、装置が大掛かりになることがなく、小型化が可能となる。特に、一般民生機器用に用いられる小型装置としても利用できる。
(3)トルクセンサやブレーキセンサなどの機械系の歪みや変位を計測するシステムでは、意図した方向の変位以外の信号は、なるべく検出しないものが望ましい。本実施例の変位計測装置では、センサのねじれ方向の信号が発生しないため、余計な外乱信号を検出しないセンサとして利用可能である。
(4)光源１２と光検出器２４を固定側に配置できるため、光検出器２４を可動側に配置する場合に必要となるワイヤ結線をなくすことができ、可動側をワイヤなしで分離することができる。このような構成は、ｍｍオーダの変位センサとして特に有効である。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、同様の効果を奏するものであれば、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、前記実施例１の変位計測ユニット５０では、基本筐体５１のバネ部５６を、複数のスリット５６Ａ〜５６Ｃにより形成することとしたが、これも一例であり、同様の効果を奏する範囲内で、適宜設計変更可能である。
(2)前記実施例１では、０次回折光と１次回折光を利用して変位計測を行うこととしたが、これも一例であり、１次回折光以外の任意の次数の回折光（光量を考慮すると、２次光及び３次光までが好ましい）を利用してもよい。
(3)前記実施例１では、光源１２としてＬＥＤ光源を利用したこれも一例であり、レーザ光源等を用いることを妨げるものではない。
(4)前記実施例では基本筐体５１を一体の透明樹脂を使用した例を使用したが、可動部５４側を固定部５２側から切り離し、固定部５２側から突き出た一対の金属棒上を可動部５４側がスライドできるようにし、その間をバネで連結してもよい。
【００３３】
(5)本発明による変位計測は、例えば、電動アシスト付き自転車で回生ブレーキを効率よくかけるためにブレーキワイヤの伸び量や移動量を検出する場合に利用できる。このほか、本発明は、機械系の歪測定などのように、微小変位の計測全般や、微小長さの計測器の構成などにも適用可能である。例えば、カメラのズームやフォーカス機能は、現状では、メカスイッチアレーで位置検出を行っているが、本発明を適用することにより、位置検出装置の小型化と基板をフレキシブル基板にしたもので、要求に応えることが可能となる。また、検出範囲の拡大により、波長以上の移動に対してリニアな検出が可能となることから、光マイクロホンなどへの応用も可能である。更に、微小振動などの検出も可能であり、振動センサなどでの応用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、光源から発生した光をコリメータレンズにより平行光とし、該平行光の光軸上に配置された回折格子に入射させる。該回折格子を透過した０次光と回折された±ｎ次光のそれぞれを、前記回折格子に対して相対移動可能に配置された反射ミラーにより反射して、第１の反射光と第２の反射光とする。そして、前記回折格子によって回折された第１及び第２の反射光の０次光及び±ｎ次光のうち、前記第１の反射光の所定次数の回折光の光軸に沿う回折光を、光源側に配置した光センサで受光して光量検出することとした。このため、前記回折格子に対する反射ミラーの相対移動によって変位計測を行うことができるため、変位計測装置の用途に適用できる。特に、超小型化が可能であることから、一般民生機器用の変位計測装置として好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：変位計測装置
１２：光源（ＬＥＤ）
１４：ＬＥＤ光
１６：コリメータレンズ
１８：平行光
２０：回折格子
２２：反射ミラー
２４：光検出器
２６：直進光
２６´：第１の反射光
２８，３０，３２：回折光
２８´：第２の反射光
３４：干渉光
５０：変位計測ユニット
５１：基本筐体
５２：固定部
５４：可動部
５６：バネ部
５６Ａ〜５６Ｃ：スリット
５８：回路基板
６０Ａ，６０Ｂ：取り付けネジ
７０〜７６：スペース
１００：測長装置
１０２：光源
１０４：ハーフミラー
１０６：回折格子
１０８，１１０，１１２：反射ミラー
１１４：受光素子
１５０：変位計測装置
１５２：固定側
１５４：可動側
１５６：光源
１５８：光
１６０：コリメータレンズ
１６２：平行光
１６４，１６６：回折格子
１６８：光センサ
１６９：直進光
１７０，１７２：回折光
１７４：干渉光
Ｌ１，Ｌ２：光路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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