本发明专利技术提供一种位移测量方法和位移测量装置，不受光学元件倾斜精度的影响，构成简单且能小型化，受到衍射光栅的平面方向的位置偏移的影响较小，进行光学分辨率调整的位移测量。利用准直透镜(14)将来自激光光源(12)的激光(13)变成平行光15，使平行光通过第一衍射光栅(16)行进到半透射半反射镜(22)，使一部分反射，作为通过第一衍射光栅(16)的第一返回光(L?rev1)。使平行光(15)的剩余的光行进到全反射镜(24)并被反射，作为通过半透射半反射镜(22)和第一衍射光栅(16)的第二返回光(L?rev2)。用第一光传感器(28)对利用第一衍射光栅(16)衍射的第一、第二返回光(L?rev1、L?rev2)的规定级数的衍射光进行光量检测，根据与全反射镜(24)的相对于半透射半反射镜(22)的轴向的相对移动量相对应的干涉光带或其信号得出位移量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用了光干涉的位移测量方法和位移测量装置，更具体地，涉及测量范围的扩大。
技术介绍
近年来，由于环境保护和健康方面的观点，利用小汽车出行的人们对带电动助力的自行车变得感兴趣。尤其是带电动助力的自行车，采用一次充电能行驶更远的距离、并能进行能量的再生充电的自行车受到了人们的重视。在这样的背景下，在制动时的再生充电时，一般在施加制动后才开始对应。然而，仅在施加制动后才利用再生充电则利用效率低，因此若能从将要制动而开始拉动制动杆的制动前的状态开始就利用再生充电是很合适的。所以，需要如下的装置检测开始拉动制动杆的制动前的状态、即制动钢丝绳的施加了张力的状态，并测量与上述制动钢丝绳的张力成比例的很小的移动量(位移量)。 在图16的(A)和(B)中，示出了电动助力车辆的制动杆操作量与制动力的关系。在上述的带电动助力的自行车等之中，在开始握动制动杆时，需要测量与在图16的(A)中示出的在间隙区间的制动钢丝绳(brake wire)的移动量相对应的制动杆的操作量。接着，需要以制动钢丝绳的延伸来感知制动衬垫将要阻碍车轮的转动、开始施加制动的时间(机械制动动作点Pl)。这是由于在施加制动的前后，若在再生制动与机械制动之间的控制没有顺畅地进行，则包含搭乘者在内的驾驶员会感到施加了紧急制动这样的不适感、制动力的不足感。特别是在电动助力自行车等的制动中，因驾驶员更换钢丝绳、调整钢丝绳的张力而导致间隙区间被调整，并如图16的(B)所示，可能容易产生在机械制动发生之前的制动杆操作量从上述机械制动动作点Pl偏移到P2这样的情况。在以往，仅检测制动杆的操作量，并在达到预先设定的机械制动开始的操作量时，判断为机械制动开始。因此，不能对应上述的由用户调整后的机械制动动作点P2，存在再生制动与机械制动之间的控制不能顺畅地进行这样的缺陷。因此，为了最大限度地提高再生充电的效率，优选的是，利用同时或按时序测量制动钢丝绳的移动量和制动钢丝绳的延伸量这两者，能直接检测机械制动的开始时间点的构造。以往，作为上述的测量制动钢丝绳的移动量、延伸量等微小位移的方法，使用了光干涉仪。在图17的(A)中示出的迈克耳孙干涉仪200包括激光光源202 ;将激光矫正成平行光的准直透镜204 ;分离器206,将光柱(boom)分割成两方,一方照射到固定镜208而另一方照射到可动镜210、并使这两方的反射光干涉；以及光传感器212。在迈克耳孙干涉仪200中，若可动镜210相对于固定侧单兀214在光柱方向上移动一个波长,贝U在检测器上产生两次光的明暗。如图17的(B)所示,该光的明暗作为干涉光带(interference band) 216而被观察。这时的一个波长以下的位移可以依靠读取该明暗的倾斜的电压值来检测。此夕卜，对于一个波长以上的位移，可以依靠测量该明暗(干涉光带)发生了几次而测量位移。即，如图17的(C)所示，由于相对于镜的移动产生往返2倍的路径差，可以利用位移(移动距离)=一个波长X明暗数X2来计算(此外，另外需要检测向哪一个方向移动的检测装置)。作为这样的利用了光干涉的技术，例如有如下述专利文献I所示的相位差检测器和相位差检测方法。在先专利文献专利文献I :日本特开2007-271624号公报
技术实现思路
然而，若使用以上的光干涉仪，有如下的不良。(I)测量范围由光的波长决定，当要测量光的波长以上的范围时，需要计算通过的光的波长，不能得到光的波长以下的分辨率。(2)对光学部件的位置精度要求非常严格，有时因角度偏移(O. 01度数量级)、位置偏移(ym数量级以下)而变得无法测量。因此，需要用于防止因温度变化、湿度变化、夕卜 部振动、以及经过的时间这样的使用环境导致的误检测的对策。(3)由于必须有准直透镜与镜的组合、分离器，小型化很困难。(4)不能同时或按时序地测量不同的检测灵敏度、在不同的检测位置的位移(例如上述的电动助力自行车的制动钢丝绳的移动量和延伸量等)。本专利技术着眼于以上各点，其目的在于，提供一种不受光学元件的倾斜精度的影响，结构简单且能小型化，对于位置偏移也能进行良好的光学分辨率的调整的位移测量方法和位移测量装置。本专利技术其他的目的在于，提供能同时或按时序地进行不同的检测灵敏度、在不同的检测位置的位移测量的位移测量方法和位移测量装置。本专利技术将以下的构成作为主旨。首先，专利技术的第一观点为一种方法专利技术或装置专利技术，其要旨为利用准直透镜将从光源发射的光变成平行光，并使该平行光通过配置在其光轴上的第一衍射光栅。接着，使平行光行进到在上述光轴上与上述第一衍射光栅相对配置的半透射半反射镜。利用上述半透射半反射镜，使上述平行光的一部分反射而作为返回到上述第一衍射光栅的第一返回光，使上述平行光的剩余的光行进到配置成能够相对于上述半透射半反射镜在同一光轴上变化相对位置的全反射镜。利用上述第一衍射光栅，将上述第一返回光分为与上述第一返回光在相同方向上行进的O级光、以及相对于该O级光具有衍射角的±η级光(η为I以上的自然数)，使该O级光和该±η级光行进。用第一光传感器接受该±η级光内的规定级数的衍射光，进行光量检测，并且使平行光通过上述半透射半反射镜。使行进到上述全反射镜的平行光用该全反射镜反射后在上述半透射半反射镜通过，从而作为返回到上述第一衍射光栅的光的第二返回光，利用上述第一衍射光栅，将到达上述第一衍射光栅的第二返回光分为O级光和±η级光，使O级光和±η级光行进。接着，用上述第一光传感器接受该±η级光内的上述规定级数的衍射光，进行光量检测，根据上述全反射镜的相对于半透射半反射镜的相对移动量所对应的干涉光带或其信号，测量上述平行光的轴向第一位移量。专利技术的第二观点为一种方法专利技术或装置专利技术，其要旨为利用在上述第一衍射光栅与上述半透射半反射镜之间、且在上述平行光的光轴上配置的第二衍射光栅，将通过上述第一衍射光栅的平行光分为与该平行光在相同方向上行进的O级光和±η级光,使O级光和±η级光行进。利用配置在上述第二衍射光栅与上述半透射半反射镜之间、且与上述第二衍射光栅相对、能在同一光轴上移动的、并具有与上述第二衍射光栅相同的光栅节距的第三衍射光栅，将经过上述第二衍射光栅的O级光进一步分为在相同方向上行进的O级光和±n级光，使O级光和±n级光行进。接着，用第二光传感器接受经过上述第二和第三衍射光栅的±n级光内的、沿着由上述第二衍射光栅衍射的规定级数的衍射光的光轴的衍射光，进行光量检测。与此同时，根据上述第三衍射光栅的相对于上述第二衍射光栅的移动量所对应的干涉光 带或其信号，测量上述平行光的轴向第二位移量。本专利技术的上述及其他目的、特征、优点将通过以下的详细说明和附图变得明确。根据本专利技术，能提供一种位移测量方法和位移测量装置，其不受光学元件倾斜精度的影响，受到衍射光栅的平面方向的位置偏移的影响较小，构成简单且能小型化，并能够调整光学分辨率。另外，能够用一个光源在不同位置进行位移检测。附图说明图I是表示本专利技术实施例I的位移测量装置的基本构造的概略图。图2的各图是表示上述实施例I的概略图，⑷是表示钢丝绳延伸量检测部的基本构造的概略图，(B-1)和(B-2)是表不光路4和光路5的图，(C)和(D)是表不光路4与光路5的干涉情况的图。图3是表示利用上述钢丝绳延伸量检测部进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.31 JP 2010-0835371.一种位移测量方法， 利用准直透镜将从光源发射出的光变成平行光， 使该平行光通过配置在其光轴上的第一衍射光栅，进一步行进到在上述光轴上与上述第一衍射光栅相对配置的半透射半反射镜， 使上述平行光的一部分利用上述半透射半反射镜反射而作为返回到上述第一衍射光栅的第一返回光，使上述平行光的剩余的光行进到全反射镜，该全反射镜配置成能相对于上述半透射半反射镜在同一光轴上相对地进行位置变化， 利用上述第一衍射光栅，将上述第一返回光分为与上述第一返回光在相同方向上行进的O级光、以及相对于该O级光具有衍射角的±n级光，使O级光和±n级光行进，将该±n级光内的规定级数的衍射光用第一光传感器受光，进行光量检测，其中η为I以上的自然数，并且， 使通过上述半透射半反射镜并行进到上述全反射镜的平行光由该全反射镜反射后在上述半透射半反射镜中通过，从而作为返回到上述第一衍射光栅的第二返回光， 利用上述第一衍射光栅，将到达上述第一衍射光栅的第二返回光分为O级光和±η级光，使该O级光和该±η级光行进,并用上述第一光传感器接受该±η级光内的上述规定级数的衍射光，进行光量检测， 根据上述全反射镜的相对于半透射半反射镜的相对移动量所对应的干涉光带或其信号，测量上述平行光的轴向第一位移量。2.根据权利要求I所述的位移测量方法， 利用在上述第一衍射光栅与上述半透射半反射镜之间、在上述平行光的光轴上配置的第二衍射光栅，将通过上述第一衍射光栅的平行光分为与该平行光在相同方向上行进的O级光和±η级光，使该O级光和该±η级光行进， 利用配置成在上述第二衍射光栅与上述半透射半反射镜之间、且与上述第二衍射光栅相对、能在同一光轴上移动，并具有与上述第二衍射光栅相同的光栅节距的第三衍射光栅，将经过上述第二衍射光栅的O级光进一步分为在相同方向上行进的O级光和±η级光，使O级光和±η级光行进， 用第二光传感器接受经过上述第二衍射光栅和上述第三衍射光栅的±η级光内的、沿着由上述第二衍射光栅衍射的规定级数的衍射光的光轴的衍射光，进行光量检测，并且， 根据第三衍射光栅的相对于上述第二衍射光栅的移动量所对应的干涉光带或其信号，测量上述平行光的轴向第二位移量。3.一种位移测量装置，包括 光源； 用于将从上述光源发射出的光变成平行光的准直透镜； 第一衍射光栅，其配置在上述平行光的光轴上，并将上述平行光分为在相同方向上行进O级光和±η级光，使该O级光和该±η级光行进； 半透射半反射镜，其在上述平行光的光轴上与上述第一衍射光栅相对配置，使通过上述第一衍射光栅的平行光的一部分反射而作为返回到上述第一衍射光栅的第一返回光，并使上述平行光的...
【专利技术属性】
技术研发人员：小山胜弘，池田正人，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：
国别省市：
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