JPH04265814A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JPH04265814A JPH04265814A JP2632091A JP2632091A JPH04265814A JP H04265814 A JPH04265814 A JP H04265814A JP 2632091 A JP2632091 A JP 2632091A JP 2632091 A JP2632091 A JP 2632091A JP H04265814 A JPH04265814 A JP H04265814A
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の変位を測定
する変位測定装置に関するものである。
する変位測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、ガス絶縁開閉装置で生じ
た事故点を検出する場合には、事故点を含む区間のガス
圧が上昇するので、これを圧力・変位変換部で検出する
ことにより行っていた。
た事故点を検出する場合には、事故点を含む区間のガス
圧が上昇するので、これを圧力・変位変換部で検出する
ことにより行っていた。
【０００３】図４（ａ）（ｂ）及び図５は、従来の圧力
・変位変換型の変位測定装置の例を示したものである。
・変位変換型の変位測定装置の例を示したものである。
【０００４】これらの図において、１はガス圧力が伝達
される圧力・変位変換部であって、ほとんど変形をしな
い圧力容器２の開口部に円盤状のダイヤフラム３が気密
に取付けられ、該ダイヤフラム３の表面に径方向に位置
を異にして歪みゲージ４ａ，４ｂが取付けらた構造にな
っている。
される圧力・変位変換部であって、ほとんど変形をしな
い圧力容器２の開口部に円盤状のダイヤフラム３が気密
に取付けられ、該ダイヤフラム３の表面に径方向に位置
を異にして歪みゲージ４ａ，４ｂが取付けらた構造にな
っている。
【０００５】５はこれら歪みゲージ４ａ，４ｂと抵抗Ｒ
１，Ｒ２とで構成されているブリッジ回路、６は該ブリ
ッジ回路５の入力端間に接続されている直流電源、７は
該ブリッジ回路５の出力端間に接続されていてその出力
を増幅する高入力インピーダンスの増幅器である。
１，Ｒ２とで構成されているブリッジ回路、６は該ブリ
ッジ回路５の入力端間に接続されている直流電源、７は
該ブリッジ回路５の出力端間に接続されていてその出力
を増幅する高入力インピーダンスの増幅器である。
【０００６】このような装置では、ガス圧力の変化をダ
イヤフラム３で機械的位置の変化に変換する。該ダイヤ
フラム３の変位を歪みゲージ４ａ，４ｂの抵抗値変化と
して検出する。これら歪みゲージ４ａ，４ｂの抵抗値変
化に基づくブリッジ回路５の出力信号を増幅し、その出
力信号からダイヤフラム３の変位、即ち圧力変化を測定
する。
イヤフラム３で機械的位置の変化に変換する。該ダイヤ
フラム３の変位を歪みゲージ４ａ，４ｂの抵抗値変化と
して検出する。これら歪みゲージ４ａ，４ｂの抵抗値変
化に基づくブリッジ回路５の出力信号を増幅し、その出
力信号からダイヤフラム３の変位、即ち圧力変化を測定
する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置で高電圧電気機器の事故点標定を行う場
合には、雷サージや事故サージ等により増幅器７等が破
損され易い問題点あった。
うな従来の装置で高電圧電気機器の事故点標定を行う場
合には、雷サージや事故サージ等により増幅器７等が破
損され易い問題点あった。
【０００８】また、電磁波やサージ性ノイズにより誤動
作をすることがある問題点があった。
作をすることがある問題点があった。
【０００９】本発明の目的は、耐ノイズ性、耐サージ性
のある変位測定装置を提供することにある。
のある変位測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成を説明すると、本発明に係る変位測定
装置は、測定範囲において所定レベル以上の発光量を有
する光を出す光源と、前記光源からの前記光をその各波
長に応じた位置で焦点を結ばせる色収差付レンズと、こ
れらの焦点が並ぶ線上で被測定物の変位に応じて変位し
て反射面上で焦点を結んだ波長の光を反射戻り光として
反射させる反射鏡と、前記反射鏡からの反射戻り光のス
ペクトラム分布の変化を検出するスペクトラム分布測定
部と、前記スペクトラム分布の測定結果をもとに前記被
測定物の変位を測定する変位測定部とを備えて構成され
ていることを特徴とする。
めの本発明の構成を説明すると、本発明に係る変位測定
装置は、測定範囲において所定レベル以上の発光量を有
する光を出す光源と、前記光源からの前記光をその各波
長に応じた位置で焦点を結ばせる色収差付レンズと、こ
れらの焦点が並ぶ線上で被測定物の変位に応じて変位し
て反射面上で焦点を結んだ波長の光を反射戻り光として
反射させる反射鏡と、前記反射鏡からの反射戻り光のス
ペクトラム分布の変化を検出するスペクトラム分布測定
部と、前記スペクトラム分布の測定結果をもとに前記被
測定物の変位を測定する変位測定部とを備えて構成され
ていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】色収差付レンズは、光の波長によって屈折率が
変化する特性を持っている。このような色収差付レンズ
を経て光源からの光を、被測定物の変位につれて変位す
る反射鏡に当てると、焦点と反射鏡が一致している波長
の光のみ反射戻り光として戻ってくることになる。この
反射戻り光のスペクトラム分布の変化を検出すると、該
スペクトラム分布の変化から被測定物の変位を測定する
ことができる。
変化する特性を持っている。このような色収差付レンズ
を経て光源からの光を、被測定物の変位につれて変位す
る反射鏡に当てると、焦点と反射鏡が一致している波長
の光のみ反射戻り光として戻ってくることになる。この
反射戻り光のスペクトラム分布の変化を検出すると、該
スペクトラム分布の変化から被測定物の変位を測定する
ことができる。
【００１２】この装置では、光学的に検出を行っている
ので、雷サージや事故サージにより誤動作しなくなる。
ので、雷サージや事故サージにより誤動作しなくなる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１４】図１は、本発明に係る変位測定装置の第１
実施例を示したものである。
実施例を示したものである。
【００１５】図において、８は測定範囲において所定レ
ベル以上の発光量を有する光、好ましくは図２・（ａ）
に示す如きほぼフラットなスペクトラム分布を有する光
を出す光源、９は光源８からの光を集光するレンズより
なる集光器、１０は集光器９で集光された光を伝送する
光ファイバ、１１は光ファイバ１０の先端に配置された
分岐器である。光源８としては、例えば波長が７００ｎ
ｍ〜９００ｎｍの範囲でほぼフラットなスペクトラム分
布を有するものを用いる。光源８の具体例を示せば、発
光ダイオード、キセノンランプ、白色ランプ等である。
ベル以上の発光量を有する光、好ましくは図２・（ａ）
に示す如きほぼフラットなスペクトラム分布を有する光
を出す光源、９は光源８からの光を集光するレンズより
なる集光器、１０は集光器９で集光された光を伝送する
光ファイバ、１１は光ファイバ１０の先端に配置された
分岐器である。光源８としては、例えば波長が７００ｎ
ｍ〜９００ｎｍの範囲でほぼフラットなスペクトラム分
布を有するものを用いる。光源８の具体例を示せば、発
光ダイオード、キセノンランプ、白色ランプ等である。
【００１６】１２は分岐器１１を経た光を伝送する光フ
ァイバ、１３は光ファイバ１２から出る光を通すマイク
ロ凸レンズ、１４はマイクロ凸レンズ１３を経た光を通
す凸レンズよりなる色収差付レンズ、１５は被測定物に
その変位につれて変位するように支持されていて色収差
付レンズ１４を経た光が投光される反射鏡である。色収
差付レンズ１４としては、色収差の補正をしていないレ
ンズを用いる。
ァイバ、１３は光ファイバ１２から出る光を通すマイク
ロ凸レンズ、１４はマイクロ凸レンズ１３を経た光を通
す凸レンズよりなる色収差付レンズ、１５は被測定物に
その変位につれて変位するように支持されていて色収差
付レンズ１４を経た光が投光される反射鏡である。色収
差付レンズ１４としては、色収差の補正をしていないレ
ンズを用いる。
【００１７】１６は反射鏡１５からの反射戻り光を分岐
器１１を経て取り出す光ファイバ、１７は光ファイバ１
６から出力される反射戻り光を平行光束とするファイバ
コリメートレンズ、１８はファイバコリメートレンズ１
７から出力される平行光束の反射戻り光を波長に応じて
回折させる回折格子、１９は回折格子１８を経て波長の
順に並んだ反射戻り光を集光する集光レンズ、２０は集
光レンズ１９を経て波長に応じて位置を異にして集光さ
れた反射戻り光を波長に応じた電気信号に変換するアレ
イセンサである。該アレイセンサ２０としては、例えば
フォトダイオードアレイやＣＣＤ等の光受光センサアレ
イ等を用いる。
器１１を経て取り出す光ファイバ、１７は光ファイバ１
６から出力される反射戻り光を平行光束とするファイバ
コリメートレンズ、１８はファイバコリメートレンズ１
７から出力される平行光束の反射戻り光を波長に応じて
回折させる回折格子、１９は回折格子１８を経て波長の
順に並んだ反射戻り光を集光する集光レンズ、２０は集
光レンズ１９を経て波長に応じて位置を異にして集光さ
れた反射戻り光を波長に応じた電気信号に変換するアレ
イセンサである。該アレイセンサ２０としては、例えば
フォトダイオードアレイやＣＣＤ等の光受光センサアレ
イ等を用いる。
【００１８】これら光ファイバ１６，ファイバコリメー
トレンズ１７，回折格子１８，集光レンズ１９，アレイ
センサ２０にて、反射鏡１５からの反射戻り光のスペク
トラム分布の変化を検出するスペクトラム分布測定部２
１を構成している。
トレンズ１７，回折格子１８，集光レンズ１９，アレイ
センサ２０にて、反射鏡１５からの反射戻り光のスペク
トラム分布の変化を検出するスペクトラム分布測定部２
１を構成している。
【００１９】２２はスペクトラム分布測定部２１からの
スペクトラム分布の測定結果を元に被測定物の変位を測
定する中央処理部（ＣＰＵ）からなる変位測定部である
。
スペクトラム分布の測定結果を元に被測定物の変位を測
定する中央処理部（ＣＰＵ）からなる変位測定部である
。
【００２０】このような変位測定装置においては、光源
８から図２・（ａ）に示すようなほぼフラットなスペク
トラム分布を有する光を集光器９，光ファイバ１０，分
岐器１１，光ファイバ１２，マイクロ凸レンズ１３を介
して色収差付レンズ１４に投光すると、該光中の各波長
に応じて該色収差付レンズ１４の焦点距離が数μｍ 〜
数ｍｍ変化する。
８から図２・（ａ）に示すようなほぼフラットなスペク
トラム分布を有する光を集光器９，光ファイバ１０，分
岐器１１，光ファイバ１２，マイクロ凸レンズ１３を介
して色収差付レンズ１４に投光すると、該光中の各波長
に応じて該色収差付レンズ１４の焦点距離が数μｍ 〜
数ｍｍ変化する。
【００２１】一方、反射鏡１５は被測定物の変位に応じ
て位置が変位している。この反射鏡１５の変位位置に焦
点が存在する特定波長の光のみが反射戻り光として反射
し、逆のルートを通って光ファイバ１２に戻り、分岐器
１１で光ファイバ１６側に分岐される。
て位置が変位している。この反射鏡１５の変位位置に焦
点が存在する特定波長の光のみが反射戻り光として反射
し、逆のルートを通って光ファイバ１２に戻り、分岐器
１１で光ファイバ１６側に分岐される。
【００２２】このとき、反射鏡１５上に焦点を結ばない
光は、拡散して光ファイバ１２には戻らない。
光は、拡散して光ファイバ１２には戻らない。
【００２３】分岐器１１で光ファイバ１６側に分岐され
た反射戻り光りは、ファイバコリメートレンズ１９で平
行光束に変換され、回折格子１８でその波長に応じた方
向に回折され、集光レンズ１９でアレイセンサ２０上の
特定の位置に集光される。該アレイセンサ２０は、その
表面に集光された反射戻り光の波長に応じた電気信号を
図２・（ｂ）のように出力する。
た反射戻り光りは、ファイバコリメートレンズ１９で平
行光束に変換され、回折格子１８でその波長に応じた方
向に回折され、集光レンズ１９でアレイセンサ２０上の
特定の位置に集光される。該アレイセンサ２０は、その
表面に集光された反射戻り光の波長に応じた電気信号を
図２・（ｂ）のように出力する。
【００２４】この電気信号が変位測定部２２で回折され
、反射鏡１５の位置に対応する被測定物の変位が算出さ
れる。
、反射鏡１５の位置に対応する被測定物の変位が算出さ
れる。
【００２５】図３は、本発明に係る変位測定装置の第２
実施例を示したものである。本実施例では、色収差付レ
ンズ１４として凸レンズの代りにグリンレンズを用いた
例を示したものである。グリレンズは、径方向に屈折率
分布が変化する特性を有する円筒形のレンズであり、こ
のようなレンズを用いても第１実施例と同様の変位検出
動作を行わせることができる。
実施例を示したものである。本実施例では、色収差付レ
ンズ１４として凸レンズの代りにグリンレンズを用いた
例を示したものである。グリレンズは、径方向に屈折率
分布が変化する特性を有する円筒形のレンズであり、こ
のようなレンズを用いても第１実施例と同様の変位検出
動作を行わせることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る変位測
定装置は、色収差付レンズが光の波長により焦点を結ぶ
位置が変化する特性を有することを利用し、測定範囲に
おいて所定レベル以上の発光量を有する光を出す光源か
らの該光を該色収差付レンズに通し、各波長に応じた位
置で焦点を結ばせるようにし、被測定物の変位に応じて
変位する反射鏡がこれら焦点が並ぶ線上で変位するよう
にし、該反射鏡の反射面上で焦点を結んだ特定波長の反
射戻り光を検出し、この反射戻り光のスペクトラム分布
上の位置から被測定物の変位を検出するようにしたので
、被測定物の変位を光学的に検出することができる。
定装置は、色収差付レンズが光の波長により焦点を結ぶ
位置が変化する特性を有することを利用し、測定範囲に
おいて所定レベル以上の発光量を有する光を出す光源か
らの該光を該色収差付レンズに通し、各波長に応じた位
置で焦点を結ばせるようにし、被測定物の変位に応じて
変位する反射鏡がこれら焦点が並ぶ線上で変位するよう
にし、該反射鏡の反射面上で焦点を結んだ特定波長の反
射戻り光を検出し、この反射戻り光のスペクトラム分布
上の位置から被測定物の変位を検出するようにしたので
、被測定物の変位を光学的に検出することができる。
【００２７】このように機械的変位を光の波長に変換し
て検出すると、雷サージや事故サージ等により電子回路
が破損されたり、誤動作したりするのを防止することが
できる。
て検出すると、雷サージや事故サージ等により電子回路
が破損されたり、誤動作したりするのを防止することが
できる。
【図１】本発明に係る変位測定装置の第１実施例の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】（ａ）は光源の波長分布、（ｂ）は反射鏡が存
在する位置で焦点を結んだ波長の出力波形図である。
在する位置で焦点を結んだ波長の出力波形図である。
【図３】本発明に係る変位測定装置の第２実施例の概略
構成図である。
構成図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は従来の圧力・変位変換型変位測
定装置の平面図及び断面図である。
定装置の平面図及び断面図である。
【図５】図４に示す従来の変位測定装置の電気回路図で
ある。
ある。
８ 光源
９ 集光レンズ
１０ 光ファイバ
１１ 分岐器
１２ 光ファイバ
１３ マイクロ凸レンズ
１４ 色収差付レンズ
１５ 反射鏡
１６ 光ファイバ
１７ ファイバコリメートレンズ１８ 回
折格子 １９ 集光レンズ ２０ アレイセンサ ２１ スペクトラム分布測定部 ２２ 変位測定部
折格子 １９ 集光レンズ ２０ アレイセンサ ２１ スペクトラム分布測定部 ２２ 変位測定部
Claims (1)
- 【請求項１】 測定範囲において所定レベル以上の発
光量を有する光を出す光源と、前記光源からの前記光を
その各波長に応じた位置で焦点を結ばせる色収差付レン
ズと、これらの焦点が並ぶ線上で被測定物の変位に応じ
て変位して反射面上で焦点を結んだ波長の光を反射戻り
光として反射させる反射鏡と、前記反射鏡からの反射戻
り光のスペクトラム分布の変化を検出するスペクトラム
分布測定部と、前記スペクトラム分布の測定結果をもと
に前記被測定物の変位を測定する変位測定部とを備えて
構成されていることを特徴とする変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2632091A JPH04265814A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2632091A JPH04265814A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04265814A true JPH04265814A (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=12190106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2632091A Withdrawn JPH04265814A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04265814A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005134384A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Minebea Co Ltd | 液体充填レベルの光学的測定方法 |
| JP2007526468A (ja) * | 2004-03-04 | 2007-09-13 | カール マール ホールディング ゲーエムベーハー | 光学測定ヘッド |
| JP2008541101A (ja) * | 2005-05-17 | 2008-11-20 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 物体の表面測定装置およびその表面測定方法 |
| US7847943B2 (en) | 2007-08-31 | 2010-12-07 | Abb Ltd. | Web measurement device |
| US8749490B2 (en) | 2008-06-30 | 2014-06-10 | Nintendo Co., Ltd. | Orientation calculation apparatus, storage medium having orientation calculation program stored therein, game apparatus, and storage medium having game program stored therein |
| US9079102B2 (en) | 2008-06-30 | 2015-07-14 | Nintendo Co., Ltd. | Calculation of coordinates indicated by a handheld pointing device |
| US9393494B2 (en) | 2011-09-09 | 2016-07-19 | Nintendo Co., Ltd. | Input device, computer-readable storage medium having input processing program stored therein, input processing method, and input processing system |
| US9772694B2 (en) | 2009-03-09 | 2017-09-26 | Nintendo Co., Ltd. | Coordinate calculation apparatus and storage medium having coordinate calculation program stored therein |
-
1991
- 1991-02-20 JP JP2632091A patent/JPH04265814A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005134384A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Minebea Co Ltd | 液体充填レベルの光学的測定方法 |
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| US8749490B2 (en) | 2008-06-30 | 2014-06-10 | Nintendo Co., Ltd. | Orientation calculation apparatus, storage medium having orientation calculation program stored therein, game apparatus, and storage medium having game program stored therein |
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| US9772694B2 (en) | 2009-03-09 | 2017-09-26 | Nintendo Co., Ltd. | Coordinate calculation apparatus and storage medium having coordinate calculation program stored therein |
| US9393494B2 (en) | 2011-09-09 | 2016-07-19 | Nintendo Co., Ltd. | Input device, computer-readable storage medium having input processing program stored therein, input processing method, and input processing system |
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