(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光回折体が配列されてなる光回折部と、
前記光回折部に光を照射する光源と、
前記光回折部の光回折体で回折した光が照射される表示部とを備え、
前記光回折部が、被測定物の測定対象の物理量に応じて、前記光源に対し相対的に変位するものであって、かつ、該光回折部が変位したときに該光回折部からの回折光が、前記表示部上で所定の軌跡を描くように配列された複数の光回折体を備えたものであり、
前記表示部が、該表示部に照射された光の照射位置により、被測定物の測定対象の物理量を表すものである光学式ゲージにおいて、
前記光回折部が、該光回折部の、前記光源に対する相対的な変位方向に配列された、配列ピッチが順次変化するとともに該変位方向に対する傾きが順次変化する複数の光回折体を備えたものであることを特徴とする光学式ゲージ。
【請求項２】
前記光回折部が、該光回折部の、前記光源に対する相対的な変位方向に配列された、配列ピッチが順次変化する複数の光回折体を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の光学式ゲージ。
【請求項３】
前記複数の光回折体が、前記変位方向に対する傾きが正弦的に変化するものであることを特徴とする請求項１記載の光学式ゲージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の物理量を測定するための光学式ゲージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、光学式のリニアゲージが出現し、被測定物の測定対象の物理量、例えば、平面の凹凸や偏芯などを数値で正確に表示することができるようになり広く用いられている。
【０００３】
図６は、従来の光学式リニアゲージの一例を示す概要図である。
【０００４】
図６（ａ）に示すように、この光学式リニアゲージは、先端を被測定物６１に接触させて被測定物６１の平面凹凸などの物理量を検出する接触子６２と、接触子６２に固定された、複数の透孔６３が配列された透孔板６４と、透光板６４に対して所定方向から光を照射する光源６５と、透孔６３を通過した光を受光する受光素子６６と、接触子６２のＡ方向への変位、すなわち透光板６４のＡ方向への変位に応じて光が透孔６３を通過する回数を検出するカウンタ６７と、カウンタ６７からの出力を表示する表示器６８とを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この光学式リニアゲージでは、被測定物の物理量の変位をディジタル値で正確に表示することができる反面、測定結果を直感的に把握しやすい形で表示することが難しいという問題がある。
【０００６】
一方、従来からの機械式ダイヤルゲージやピックゲージでは、被測定物の物理量が、ダイヤルに表示される針の角度の変化としてアナログ的に表示され物理量の変化を直感的に把握することができるため、光学式のリニアゲージが出現した現在でも、依然として根強い需要がある。
【０００７】
光学式のリニアゲージにおいて、機械式ダイヤルゲージと同じように、物理量の測定結果を直感的に把握しやすい形で表示できるようにするには、例えば、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示した光学式リニアゲージの表示器６８の代わりに、複数のＬＥＤ７１をリング状に配列した表示装置７２と、表示装置７２上のＬＥＤ７１を駆動するＬＥＤドライバ７３とを付加するなどの必要があり極めて高価なゲージとなる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑み、簡単な構成で、しかも測定結果を直感的に把握しやすい形で表示することのできる光学式ゲージを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の光学式ゲージは、
複数の光回折体が配列されてなる光回折部と、
上記光回折部に光を照射する光源と、
上記光回折部の光回折体で回折した光が照射される表示部とを備え、
上記光回折部が、被測定物の測定対象の物理量に応じて、上記光源に対し相対的に変位するものであって、かつ、上記光回折部が変位したときに光回折部からの回折光が、上記表示部上で所定の軌跡を描くように配列された複数の光回折体を備えたものであり、
上記表示部が、その表示部に照射された光の照射位置により、被測定物の測定対象の物理量を表すものであることを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記の「光回折体」は、光を回折させるための要素をいい、具体的には、スリットや凹凸や屈折率変化等を意味する。
【００１１】
上記本発明の光学式ゲージにおいて、上記光回折部は、その光回折部の、上記光源に対する相対的な変位方向に配列された、配列ピッチが順次変化する複数の光回折体を備えたものであってもよく、さらに、上記光回折部は、その光回折部の、上記光源に対する相対的な変位方向に配列された、配列ピッチが順次変化するとともにその変位方向に対する傾きが順次変化する複数の光回折体を備えたものであってもよい。
【００１２】
また、上記複数の光回折体は、配列ピッチが正弦的に変化するものであってもよく、さらに、上記複数の光回折体は、上記変位方向に対する傾きが正弦的に変化するものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の光学式ゲージの一実施形態を示す模式図である。
【００１５】
図１には、複数のスリット１２が配列されてなるスリット部１１と、スリット部１１に光１８を照射する光源１３と、スリット部１１のスリット１２で回折した光１９が照射される表示部１４とを備えた光学式ゲージ１０が示されている。なお、スリット部１１と表示部１４との間には回折光１９を表示部１４に伝えるレンズ１７が配置されている。
【００１６】
本実施形態では、光源１３として半導体レーザが用いられている。光源１３は半導体レーザに限られるものではないが、レーザ光のようなコヒーレント光を用いた場合は、回折光が明瞭に現れるので好ましい。
【００１７】
スリット部１１は、先端に接触子１６を有するスピンドル１５に固定されており、接触子１６を被測定物に接触させることにより、スリット部１１は、被測定物の測定対象の物理量、例えば長さや厚さなどに応じて光源１３に対し相対的にｘ方向に変位するように構成されている。
【００１８】
スリット部１１上の複数のスリット１２は、被測定物の測定対象の物理量に応じてスリット部１１がｘ方向に変位したときに、スリット部１１からの回折光１９が、表示部１４上で円の軌跡を描くようなスリットパターンで配列されている。
【００１９】
表示部１４は、スリット部１１により回折され表示部１４上に照射された回折光１９の照射位置により、被測定物の測定対象の物理量を表示する。
【００２０】
図２は、コヒーレント光をスリットに照射した際に生じる回折光の模式図である。
【００２１】
図２に示すように、複数のスリット１２が配列されたスリット部１１をｘ方向に変位させながら入射光１８をスリット部１１に照射すると、スリット１２の長手方向、すなわちｙ方向に直交するｘ方向に回折光１９が出射される。
【００２２】
いま、入射光１８の波長をλ、スリットのピッチをＰとすると、回折光１９の回折角θｍ（ｍは回折光の次数を表す）は、
Ｓｉｎθｍ＝ｍ・λ／Ｐ
として表すことができる。
【００２３】
ここで、スリット１２のピッチＰを順次変化させたスリット部を用いることにより、回折光の出射方向をｘ方向に変化させることができる。
【００２４】
図３は、スリットのピッチを順次変化させたスリットパターンを示す図である。
【００２５】
図３に示すような、スリット１２のピッチを順次変化させたスリットパターンを有するスリット部１１ａをｘ方向に変位させると、回折角θｍ（図２参照）はｘ方向にＳｉｎｘの角度変化を受ける。
【００２６】
また、スリット１２の変位方向ｘに対する傾きを順次変化させたスリット部を用いることにより、回折光の出射方向をｙ方向に変化させることができる。
【００２７】
図４は、スリットの傾きを順次変化させたスリットパターンを示す図である。
【００２８】
図４に示すような、スリット１２のｘ方向に対する傾きを順次変化させたスリットパターンを有するスリット部１１ｂをｘ方向に変位させると、回折角θｍ（図２参照）はｙ方向にＣｏｓｘの角度変化を受ける。
【００２９】
従って、図３に示すスリットパターンと図４に示すスリットパターンを合成したスリットパターンを有するスリット部を用いることにより、回折光の出射方向は、Ｓｉｎｘの角度変化とＣｏｓｘの角度変化とが合成されて、表示部１４（図１参照）に、回折光による円を描かせることができる。
【００３０】
図５は、スリットのピッチとスリットのｘ方向に対する傾きとを順次変化させスリットパターン（ａ）、スリットのピッチの変化による回折光の角度変化（ｂ）、およびスリットのｘ方向に対する傾きの変化による回折光の角度変化（ｃ）を示す図である。
【００３１】
図５（ａ）に示すような、スリット１２のピッチＰと、スリット１２のｘ方向に対する傾きとを順次変化させたスリットパターンを有するスリット部１１ｃを用いることにより、図５（ｂ）に示すように、回折光はＳｉｎｘの角度変化を受けるとともに、図５（ｃ）に示すように、回折光はＣｏｓｘの角度変化を受ける。
【００３２】
従って、被測定物の測定対象の物理量に応じたスリット部１１（図１参照）の変位により、表示部１４には、Ｓｉｎｘの角度変化とＣｏｓｘの角度変化とが合成された円の軌跡を描く回折光１９が照射され、従来のダイヤルゲージと同様、直感的に把握しやすい形で物理量が表示される。
【００３３】
以上説明した実施形態では、スリット１２の配列ピッチＰが順次変化するとともに、その変位方向に対する傾きが順次変化するスリット部１１を用いた構成となっているが、スリット１２の配列ピッチＰが順次変化するだけのスリット部を用いた構成としてもよい。ただし、その場合は、スリット部の変位により表示部に描かれる回折光の軌跡は直線となる。
【００３４】
また、上記の実施形態では、複数のスリットが、配列ピッチが正弦的に変化するものであり、かつ、複数のスリットが、変位方向に対する傾きが正弦的に変化するスリット部を用いた構成となっているが、配列ピッチの変化、および変位方向に対する傾きの変化は必ずしも正弦的でなくてもよく、表示部に描かれる回折光１９の軌跡を様々にデザインすることが可能である。
【００３５】
なお、上記各実施形態は、回折を生じさせる要素としてスリット１２が採用されているが、本発明にいう光回折部に備えられる光回折体はスリットである必要はなく、鋸刃状、矩形状などの凹凸であってもよく、あるいは光回折部基体内部の光屈折率変化により回折を生じさせる要素を構成してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学式ゲージによれば、簡単な構成で、しかも物理量の測定結果を直感的に把握しやすい形で表示することのできる光学式ゲージを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式ゲージの一実施形態を示す模式図である。
【図２】コヒーレント光をスリットに照射した際に生じる回折光の模式図である。
【図３】スリットのピッチを順次変化させたスリットパターンを示す図である。
【図４】スリットの傾きを順次変化させたスリットパターンを示す図である。
【図５】スリットのピッチとスリットのｘ方向に対する傾きとを順次変化させスリットパターン（ａ）、スリットのピッチの変化による回折光の角度変化（ｂ）、およびスリットのｘ方向に対する傾きの変化による回折光の角度変化（ｃ）を示す図である。
【図６】従来の光学式リニアゲージの例を示す概要図である。
【符号の説明】
１０    光学式ゲージ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    スリット部
１２    スリット
１３    光源
１４    表示部
１５    スピンドル
１６    接触子
１７    レンズ
１８    入射光
１９    回折光
６１    被測定物
６２    接触子
６３    透孔
６４    透孔板
６５    光源
６６    受光素子
６７    カウンタ
６８    表示器
７１    ＬＥＤ
７２    表示装置
７３    ＬＥＤドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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