JP2581555B2 - 光ファイバを利用した受光位置検出方法 - Google Patents
光ファイバを利用した受光位置検出方法Info
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- JP2581555B2 JP2581555B2 JP62082442A JP8244287A JP2581555B2 JP 2581555 B2 JP2581555 B2 JP 2581555B2 JP 62082442 A JP62082442 A JP 62082442A JP 8244287 A JP8244287 A JP 8244287A JP 2581555 B2 JP2581555 B2 JP 2581555B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、レーザ光によって長さや高さ、距離その
他各種の計測を行う場合、投射されたレーザ光の位置を
検出する、いわゆる受光位置検出方法に関するものであ
る。
他各種の計測を行う場合、投射されたレーザ光の位置を
検出する、いわゆる受光位置検出方法に関するものであ
る。
特にレベル測量に用いるスタップ(箱尺)に組み込ん
で使用する受光位置検出方法に関するものである。
で使用する受光位置検出方法に関するものである。
(従来の技術) レーザの直進性を利用して長さや距離その他精密測定
を行う技術は公知である。例えば、第5図で示すよう
に、レーザ発振器11より、ある距離をおいて受光板12を
設定し、これにレーザ光13を照射し、レーザ発振器11と
受光板12との相対位置を計測することや、レベル測量に
みられるように基準線を設定し、この基準線に基づく計
測を行うことや、さらに第6図で示すように受光板12に
代わる照射板14に、レーザ光13を照射し、X軸,Y軸位置
の変位を計測し、例えばトンネル堀削工事における自動
堀削機の姿勢制御を行うことなどがそれである。
を行う技術は公知である。例えば、第5図で示すよう
に、レーザ発振器11より、ある距離をおいて受光板12を
設定し、これにレーザ光13を照射し、レーザ発振器11と
受光板12との相対位置を計測することや、レベル測量に
みられるように基準線を設定し、この基準線に基づく計
測を行うことや、さらに第6図で示すように受光板12に
代わる照射板14に、レーザ光13を照射し、X軸,Y軸位置
の変位を計測し、例えばトンネル堀削工事における自動
堀削機の姿勢制御を行うことなどがそれである。
ところで、レベル測量に用いるスタッフには、レーザ
光およびその受光装置を利用したものはない。また、レ
ーザ光を利用した計測手段に受光板ないし照射板もある
が、在来の受光板ないし照射板は、計測領域が数cm以内
の比較的短い、しかも狭い領域を対象としたものに限ら
れている。
光およびその受光装置を利用したものはない。また、レ
ーザ光を利用した計測手段に受光板ないし照射板もある
が、在来の受光板ないし照射板は、計測領域が数cm以内
の比較的短い、しかも狭い領域を対象としたものに限ら
れている。
ちなみに第7図は、レベル測量に使用される受光セン
サを例示するものであるが、この受光センサは、受光面
12aに分割型と呼ばれる受光検出素子を、ミリメートル
オーダで垂直に配列したもので、計測範囲がきわめて限
られたものである。
サを例示するものであるが、この受光センサは、受光面
12aに分割型と呼ばれる受光検出素子を、ミリメートル
オーダで垂直に配列したもので、計測範囲がきわめて限
られたものである。
また、前記第6図に例示した二次元のX軸,Y軸方向の
変位を検出するための照射板14の場合は、X軸,Y軸方向
マトリックスに受光検出素子を配列して受光面を形成し
たもので、その受光範囲は前記第7図の場合と同様数cm
程度の限られた領域を対象とするものである。
変位を検出するための照射板14の場合は、X軸,Y軸方向
マトリックスに受光検出素子を配列して受光面を形成し
たもので、その受光範囲は前記第7図の場合と同様数cm
程度の限られた領域を対象とするものである。
(発明が解決しようとする問題点) 前記したように、従来の受光板ないし照射板において
は、それが一次元の計測、二次元の計測のいずれの計測
に利用するにしろ、計測のスパンやX,Y軸のより大きな
領域の計測を対象とするには、必然的に受光検出素子の
配列数を多くとることを余儀なくされていた。
は、それが一次元の計測、二次元の計測のいずれの計測
に利用するにしろ、計測のスパンやX,Y軸のより大きな
領域の計測を対象とするには、必然的に受光検出素子の
配列数を多くとることを余儀なくされていた。
例えば、10mの長さのある測標に、光レーザを照射
し、そのレーザ光の位置を、1mmの精度で検出しようと
すれば、10,000個に分割した受光検出素子を組み込んだ
受光板としなければならない。また二次元の場合におい
ても同様である。
し、そのレーザ光の位置を、1mmの精度で検出しようと
すれば、10,000個に分割した受光検出素子を組み込んだ
受光板としなければならない。また二次元の場合におい
ても同様である。
そこで、受光検出素子の数を抑制する手段としてレー
ザ光の入射位置によって、変化する抵抗の違いを検出す
る非分割型の受光検出素子を利用することも考えられて
いるが、、これはレーザ光の強度や輝点にバラツキがあ
って、キャリブレーションが繁雑となる難点があった。
特に附帯する処理回路が複雑となり、しかもアナログ処
理回路となるため高精度を期待することができない欠点
があった。
ザ光の入射位置によって、変化する抵抗の違いを検出す
る非分割型の受光検出素子を利用することも考えられて
いるが、、これはレーザ光の強度や輝点にバラツキがあ
って、キャリブレーションが繁雑となる難点があった。
特に附帯する処理回路が複雑となり、しかもアナログ処
理回路となるため高精度を期待することができない欠点
があった。
さらに非分割型の受光検出素子一個の形状サイズは数
cmであるのが普通で、そのため、長スパンの計測となる
と、この非分割型受光検出素子を数多く結合して使用し
なければならず、形状寸法が大きくなり、コスト的にも
高価なものとなる欠点があった。
cmであるのが普通で、そのため、長スパンの計測となる
と、この非分割型受光検出素子を数多く結合して使用し
なければならず、形状寸法が大きくなり、コスト的にも
高価なものとなる欠点があった。
いずれにしても、従来の受光位置検出手段によって一
次元、二次元の計測範囲を拡大しようとすれば、それに
要する受光検出素子数が増大し、その結果、受光板ない
し照射板としてきわめて高価なものとなり、しかも処理
回路が複雑化してしまうという欠点があった。
次元、二次元の計測範囲を拡大しようとすれば、それに
要する受光検出素子数が増大し、その結果、受光板ない
し照射板としてきわめて高価なものとなり、しかも処理
回路が複雑化してしまうという欠点があった。
本発明は、このような欠点の無いレーザ光の受光位置
を検出することのできる光位置検出方法を提供すること
を目的とするものである。
を検出することのできる光位置検出方法を提供すること
を目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の方法は、受光面の各受光位置に多数の受光検
出素子を配置するという従来の方法に代えて、複数本か
らなる光ファイバの端面を直線状に配列して受光面を形
成し、各光ファイバの反対側の端部に複数の出力ポート
を有する光分岐デバイスを接続すると共に、各分岐デバ
イスの出力ポートの出口側に光ファイバを介して複数個
の受光検出素子を接続し、これ等の受光検出素子の受光
状態にもとづいて受光面に入射した光の受光位置を検出
するようにしたもので、各分岐デバイスの出力ポートは
次の要領で受光検出素子に接続される。
出素子を配置するという従来の方法に代えて、複数本か
らなる光ファイバの端面を直線状に配列して受光面を形
成し、各光ファイバの反対側の端部に複数の出力ポート
を有する光分岐デバイスを接続すると共に、各分岐デバ
イスの出力ポートの出口側に光ファイバを介して複数個
の受光検出素子を接続し、これ等の受光検出素子の受光
状態にもとづいて受光面に入射した光の受光位置を検出
するようにしたもので、各分岐デバイスの出力ポートは
次の要領で受光検出素子に接続される。
いま、分岐デバイスの出力ポートの数をnとし、各分
岐デバイスの1本目の出力ポートの出口側に接続される
光ファイバを上から順にM個の群に群分けするものと
し、更に、光ファイバの総数をMn本と設定する。
岐デバイスの1本目の出力ポートの出口側に接続される
光ファイバを上から順にM個の群に群分けするものと
し、更に、光ファイバの総数をMn本と設定する。
この光ファイバの総数は必要とする測標、例えばスタ
ッフの全長に対応するものであるから、この点を考慮し
てM、nの値を設定する。
ッフの全長に対応するものであるから、この点を考慮し
てM、nの値を設定する。
このように設定すると、各分岐デバイスの1本目の出
力ポートの出口側は、Mn-1本の光ファイバからなるM個
の群に群分けされるので、各群ごとにそれぞれ単一の受
光検出素子に接続する。
力ポートの出口側は、Mn-1本の光ファイバからなるM個
の群に群分けされるので、各群ごとにそれぞれ単一の受
光検出素子に接続する。
以上のように接続したM個の受光検出素子の受光状態
を判断すると、受光面をM分の1に細分した領域のうち
のどの領域に光が入射したかを判別することができる。
を判断すると、受光面をM分の1に細分した領域のうち
のどの領域に光が入射したかを判別することができる。
各分岐デバイスの二本目の出力ポートの出口側は、一
本目のそれと同様にM個の群に群分けされるが、各群の
中から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごとにM
n-2本づつ上から順にM回分けて取り出されて、各回ご
とにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイバが
それぞれ単一の受光検出素子に接続される。
本目のそれと同様にM個の群に群分けされるが、各群の
中から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごとにM
n-2本づつ上から順にM回分けて取り出されて、各回ご
とにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイバが
それぞれ単一の受光検出素子に接続される。
以上のように2本目の出力ポートの出口側に接続した
M個の受光検出素子の受光状態と、すでに述べた1本目
の出力ポートの出口側に接続したM個の受光検出素子の
受光状態の両者を考え合わせると、受光面をM2分の1に
細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを判別
したかを判別することができる。
M個の受光検出素子の受光状態と、すでに述べた1本目
の出力ポートの出口側に接続したM個の受光検出素子の
受光状態の両者を考え合わせると、受光面をM2分の1に
細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを判別
したかを判別することができる。
更に、各分岐デバイスの3本目の出力ポートの出口側
は、上から順にM2個の群に群分けされると共に、各群の
中の上から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごと
にMn-3本づつ上から順にM回に分けて取り出されて、各
回ごとにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイ
バがそれぞれ単一の受光検出素子に接続される。
は、上から順にM2個の群に群分けされると共に、各群の
中の上から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごと
にMn-3本づつ上から順にM回に分けて取り出されて、各
回ごとにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイ
バがそれぞれ単一の受光検出素子に接続される。
以上のように3本目の出力ポートの出口側に接続した
M個の受光検出素子の受光状態と、1本目および2本目
のそれの受光状態とを考え合わせると、受光面をM3分の
1に細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを
反別することができる。
M個の受光検出素子の受光状態と、1本目および2本目
のそれの受光状態とを考え合わせると、受光面をM3分の
1に細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを
反別することができる。
また更に、各分岐デバイスの4本目以降の出力ポート
の出口側は、上から順に、かつ順次、M倍に増大した個
数の群に群分けされると共に、各群から取り出される光
ファイバの本数が順次、M分の1に減少する態様で、各
群からM回に分けて光ファイバが取り出されてそれぞれ
単一の受光検出素子に接続される。
の出口側は、上から順に、かつ順次、M倍に増大した個
数の群に群分けされると共に、各群から取り出される光
ファイバの本数が順次、M分の1に減少する態様で、各
群からM回に分けて光ファイバが取り出されてそれぞれ
単一の受光検出素子に接続される。
従って、n本目の出力ポートの出口側は、上から順に
Mn-1個の群に群分けされると共に、各群の中の上から数
えて同順位にある光ファイバが1本づつ上から順にM回
に分けて取り出されて各回ごとにすべての群から取り出
されたMn-1本の光ファイバがそれぞれ単一の受光検出素
子に接続される。
Mn-1個の群に群分けされると共に、各群の中の上から数
えて同順位にある光ファイバが1本づつ上から順にM回
に分けて取り出されて各回ごとにすべての群から取り出
されたMn-1本の光ファイバがそれぞれ単一の受光検出素
子に接続される。
以上のようにn本目の出力ポートの出口側に接続した
M個の受光検出素子の受光状態と、先行する出力ポート
のそれの受光状態とを考え合わせると、Mn分の1に細分
した受光面の領域、すなわち受光面を構成するすべての
光ファイバの中のどの光ファイバに光が入射したかを判
別することができる。
M個の受光検出素子の受光状態と、先行する出力ポート
のそれの受光状態とを考え合わせると、Mn分の1に細分
した受光面の領域、すなわち受光面を構成するすべての
光ファイバの中のどの光ファイバに光が入射したかを判
別することができる。
(作 用) (1) すでに述べたように、各出力ポートの出口側に
接続した複数組の受光検出素子の受光状態を考え合わせ
ると、あたかも篩の目を細かくしてゆくように検出の網
の目が順次、細分化されていって、最終的に光ファイバ
を1本ごとに判別する。従って、従来のように受光位置
に対して1対1に受光検出素子を設ける必要がなくなっ
た。
接続した複数組の受光検出素子の受光状態を考え合わせ
ると、あたかも篩の目を細かくしてゆくように検出の網
の目が順次、細分化されていって、最終的に光ファイバ
を1本ごとに判別する。従って、従来のように受光位置
に対して1対1に受光検出素子を設ける必要がなくなっ
た。
(2) すなわち、本発明によれば、受光面を構成する
光ファイバの総数Mnに対して受光検出素子の総数はM×
n個で済むので、従来に比べて受光検出素子の数を大幅
に削減することができる。
光ファイバの総数Mnに対して受光検出素子の総数はM×
n個で済むので、従来に比べて受光検出素子の数を大幅
に削減することができる。
(3) 前(1)項の結果、受光面を構成する複数本の
光ファイバに光ビームが同時に入射した場合、ビームの
径の両端に位置する光ファイバの中心位置を求めること
によってビームの中心位置を算出することができる。
光ファイバに光ビームが同時に入射した場合、ビームの
径の両端に位置する光ファイバの中心位置を求めること
によってビームの中心位置を算出することができる。
(4) 前(1)項の結果、受光面に多数の光ファイバ
をミリメートル単位で配置することが可能になり、計測
精度の向上と計測スパンの増大を図ることができる。
をミリメートル単位で配置することが可能になり、計測
精度の向上と計測スパンの増大を図ることができる。
(5) 各受光検出素子の受光の有無を識別すればよい
ので、複雑な電気回路を設ける必要がなく、高速処理が
可能である。
ので、複雑な電気回路を設ける必要がなく、高速処理が
可能である。
(実施例) さらに本発明方法を実施例に基づいて具体的に説明す
る。
る。
まず、第1図は16本の光ファイバをその一方端面を垂
直方向に揃え、直線状に配列して受光面17を形成し、レ
ーザ光によるレベル計測用の受光板、すなわちスタッフ
に使用する目的で構成した受光板の原理構成図である。
直方向に揃え、直線状に配列して受光面17を形成し、レ
ーザ光によるレベル計測用の受光板、すなわちスタッフ
に使用する目的で構成した受光板の原理構成図である。
まず、16本の光ファイバ1,2,3,4,…16の一方の端面を
1mmのピッチで垂直方向に、かつ直線状に配列して受光
面17を構成し、この受光面17を形成する光ファイバ1,2,
3,4,…16のそれぞれに、二つの出力ポート1a,1b,2a,2b,
…16a,16bを有する光分岐デバイス1A,2A,3A,…16Aを接
続した。ついで、それぞれの光分岐デバイス1A,2A,…16
Aを上から4個づつ群に群分けした。そして各群におけ
る1a,…16aの出力ポートを上から4個づつ、つまり4ポ
ートを一組みとして4群に群分けした。そして、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dの4個の受光センサを接
続した。
1mmのピッチで垂直方向に、かつ直線状に配列して受光
面17を構成し、この受光面17を形成する光ファイバ1,2,
3,4,…16のそれぞれに、二つの出力ポート1a,1b,2a,2b,
…16a,16bを有する光分岐デバイス1A,2A,3A,…16Aを接
続した。ついで、それぞれの光分岐デバイス1A,2A,…16
Aを上から4個づつ群に群分けした。そして各群におけ
る1a,…16aの出力ポートを上から4個づつ、つまり4ポ
ートを一組みとして4群に群分けした。そして、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dの4個の受光センサを接
続した。
次に、もう一方の出力ポート1b,2b…16b側は、上から
5ポートとびに、4群に群分けし、つまり4群の中から
1本づつ引き出して数群に群分け、実施例では図示のよ
うに4群に群分けした。そして各群に受光検出素子イ,
ロ,ハ,ニをそれぞれ接続して受光板に構成した。この
構成によると、以下に述べるように直径3mmのレーザ光
が複数本の光ファイバに入射した場合でも、そのレーザ
光の正確な中心位置を判別することが可能となった。
5ポートとびに、4群に群分けし、つまり4群の中から
1本づつ引き出して数群に群分け、実施例では図示のよ
うに4群に群分けした。そして各群に受光検出素子イ,
ロ,ハ,ニをそれぞれ接続して受光板に構成した。この
構成によると、以下に述べるように直径3mmのレーザ光
が複数本の光ファイバに入射した場合でも、そのレーザ
光の正確な中心位置を判別することが可能となった。
次に、この方法の作用について説明する。いま、受光
面17を形成する上方から12番目の光ファイバでレーザ光
を受光したとすると、そのレーザ光は分岐デバイス12A
を介して受光センサCおよびニで検出されることにな
る。
面17を形成する上方から12番目の光ファイバでレーザ光
を受光したとすると、そのレーザ光は分岐デバイス12A
を介して受光センサCおよびニで検出されることにな
る。
すなわちこの実施例では、1本の光ファイバに、それ
ぞれ2つの出力ポートを有する光分岐デバイスを接続
し、さらに、その出力側を4本づつに群分けし、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dおよびイ,ロ,ハ,ニを
接続した。そのため1本の光ファイバに入力した光は、
A列およびイ列の2個の受光検出素子で検出される、ま
た、1番目および2番目の2本の光ファイバの端面でレ
ーザ光が受光された場合、つまりレーザ光の径が大きい
場合は、A,イ,ロの3個の光検出素子で検出される。そ
の結果、レーザ光の中心は、1番目と2番目の光ファイ
バの中間1.5に位置することが判別できるようになっ
た。さらに、1,2,3番目の光ファイバで受光された場合
は、A,イ,ロ,ハの4個の光検出素子で検出され、光の
中心は2番目の光ファイバにあることが判別でき、その
ため精度の高い位置検出ができるようになった。しか
も、従来は16個の受光検出素子を必要としていたのが、
総数8個の受光検出素子でレーザ光を検出することが可
能となった。
ぞれ2つの出力ポートを有する光分岐デバイスを接続
し、さらに、その出力側を4本づつに群分けし、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dおよびイ,ロ,ハ,ニを
接続した。そのため1本の光ファイバに入力した光は、
A列およびイ列の2個の受光検出素子で検出される、ま
た、1番目および2番目の2本の光ファイバの端面でレ
ーザ光が受光された場合、つまりレーザ光の径が大きい
場合は、A,イ,ロの3個の光検出素子で検出される。そ
の結果、レーザ光の中心は、1番目と2番目の光ファイ
バの中間1.5に位置することが判別できるようになっ
た。さらに、1,2,3番目の光ファイバで受光された場合
は、A,イ,ロ,ハの4個の光検出素子で検出され、光の
中心は2番目の光ファイバにあることが判別でき、その
ため精度の高い位置検出ができるようになった。しか
も、従来は16個の受光検出素子を必要としていたのが、
総数8個の受光検出素子でレーザ光を検出することが可
能となった。
第2図は垂直方向(水平方向でも可)に10,000本の光
ファイバを1mmのピッチで直接状に配列して受光面17を
形成し、箱尺用の受光板を構成するとともに、光ファイ
バに第3図で示すような二つの出力ポート1a,1bを有す
る光分岐デバイス1Aを接続し、そと二つの出力ポート1
a,1bの片側1aを上から順に100本づつ束ねて100個の群に
群分けし、各群に1つの受光検出素子A,B…を接続し、
同じく、他方の出力ポート1b側の光ファイバを100本お
きに1本づつ取り出して、取り出した100本ごとに1個
当ての受光検出素子イ,ロ…を接続した実施例を示す。
この場合は、受光検出素子の総数は200個で良く、ま
た、この場合は、99mm以下のレーザ光の直径に対して、
その中心位置を判別することができるようになった。
ファイバを1mmのピッチで直接状に配列して受光面17を
形成し、箱尺用の受光板を構成するとともに、光ファイ
バに第3図で示すような二つの出力ポート1a,1bを有す
る光分岐デバイス1Aを接続し、そと二つの出力ポート1
a,1bの片側1aを上から順に100本づつ束ねて100個の群に
群分けし、各群に1つの受光検出素子A,B…を接続し、
同じく、他方の出力ポート1b側の光ファイバを100本お
きに1本づつ取り出して、取り出した100本ごとに1個
当ての受光検出素子イ,ロ…を接続した実施例を示す。
この場合は、受光検出素子の総数は200個で良く、ま
た、この場合は、99mm以下のレーザ光の直径に対して、
その中心位置を判別することができるようになった。
すなわちA,B…で表示した受光検出素子に接続した1
列目と、イ,ロ…で表示さされた受光検出素子に接続し
た2列目とそれぞれの受光検出素子の総数200個で構成
される。入力光は1列目と2列目との複数の受光検出素
子で多重的に検出されることになり、かつ、光の中心を
判別することができるようになった。
列目と、イ,ロ…で表示さされた受光検出素子に接続し
た2列目とそれぞれの受光検出素子の総数200個で構成
される。入力光は1列目と2列目との複数の受光検出素
子で多重的に検出されることになり、かつ、光の中心を
判別することができるようになった。
さらに、例えば第4図で示すように、10,000本の光フ
ァイバに、それぞれ四つの出力ポート18a,18b,18c,18d
を有する光分岐デバイス18を接続し、各分岐デバイスの
最上位の出力ポート18a側の光ファイバを上から順に1,0
00本づつ束ねて、群分けし、それぞれの群毎に1個の受
光検出素子を接続する。すると受光検出素子は10個で構
成される。これにより、10mの中のどこのm単位で受光
しているかが検出可能である。
ァイバに、それぞれ四つの出力ポート18a,18b,18c,18d
を有する光分岐デバイス18を接続し、各分岐デバイスの
最上位の出力ポート18a側の光ファイバを上から順に1,0
00本づつ束ねて、群分けし、それぞれの群毎に1個の受
光検出素子を接続する。すると受光検出素子は10個で構
成される。これにより、10mの中のどこのm単位で受光
しているかが検出可能である。
次に、2番目の出力ポート18b側の光ファイバを、上
から100本束ね、900本おいて100本束ね、順に繰り返し
て、それぞれ100本づつに束ねた光ファイバに1個当て
の受光検出素子を接続すると、前記同様10個の受光検出
素子で接続できる。この場合、mは単位の中のどこの10
0mm単位で受光しているかが検出される。
から100本束ね、900本おいて100本束ね、順に繰り返し
て、それぞれ100本づつに束ねた光ファイバに1個当て
の受光検出素子を接続すると、前記同様10個の受光検出
素子で接続できる。この場合、mは単位の中のどこの10
0mm単位で受光しているかが検出される。
さらに、3番目の出力ポート18C側の光ファイバを10
本束ねて、90本おいて10本束ね、以下、前記同様順に繰
り返して、それぞれ10本づつに束ねたものに1個当ての
受光検出素子を接続すると10個の受光検出素子で結ぶこ
とができ、また100mm単位の中のどこの10mm単位で受光
しているかが検出できる。
本束ねて、90本おいて10本束ね、以下、前記同様順に繰
り返して、それぞれ10本づつに束ねたものに1個当ての
受光検出素子を接続すると10個の受光検出素子で結ぶこ
とができ、また100mm単位の中のどこの10mm単位で受光
しているかが検出できる。
そして最後に4番目の出力ポート18d側の光ファイバ
を10本おきに1本づつ取り出して、取り出した1000本の
光ファイバに1個当ての受光検出素子を接続すれば同じ
く10個の受光検出素子で接続でき、これにより、10mmの
単位の中のどこの1mm単位で検出しているかが検出され
る。すなわち、10,000本という、きわめて膨大な光ファ
イバからなる受光板ないし照射板であっても、直径9mm
以下の投射レーザ光に対し、総計40個の受光検出素子で
充分に対応でき、しかも複数の受光素子で検出されるた
め、光の中心が判別でき精度の高い位置検出が可能であ
る。
を10本おきに1本づつ取り出して、取り出した1000本の
光ファイバに1個当ての受光検出素子を接続すれば同じ
く10個の受光検出素子で接続でき、これにより、10mmの
単位の中のどこの1mm単位で検出しているかが検出され
る。すなわち、10,000本という、きわめて膨大な光ファ
イバからなる受光板ないし照射板であっても、直径9mm
以下の投射レーザ光に対し、総計40個の受光検出素子で
充分に対応でき、しかも複数の受光素子で検出されるた
め、光の中心が判別でき精度の高い位置検出が可能であ
る。
(発明の効果) 本発明による光ファイバを利用した受光位置検出方法
は、複数本の光ファイバの端面を直線状に配列して、受
光面を形成するとともに、各光ファイバに複数の出力ポ
ートを有する光分岐デバイスを接続し、分岐した出力ポ
ート側をさらに多段的に複数の群に群分けして、この群
毎に単一の光検出素子を接続したので受光面で捕捉した
レーザ光は、複数の受光検出素子により多重的に検出さ
れることになり、従来の検出方法と比較して次のような
利点がある。
は、複数本の光ファイバの端面を直線状に配列して、受
光面を形成するとともに、各光ファイバに複数の出力ポ
ートを有する光分岐デバイスを接続し、分岐した出力ポ
ート側をさらに多段的に複数の群に群分けして、この群
毎に単一の光検出素子を接続したので受光面で捕捉した
レーザ光は、複数の受光検出素子により多重的に検出さ
れることになり、従来の検出方法と比較して次のような
利点がある。
(1)計測をスパンを大きくとっても、受光検出素子の
個数は従来に比較して著るしく少なくて済む。
個数は従来に比較して著るしく少なくて済む。
(2)受光検出素子が少なくてすむので、付帯する電子
回路も簡略化され、かつ処理時間も短縮され、高速の計
測処理が可能である。
回路も簡略化され、かつ処理時間も短縮され、高速の計
測処理が可能である。
(3)常に、複数の受光検出素子で入力光を多重的に捕
捉するため、レーザ光の中心位置を判別することがで
き、その結果、精度の高い受光位置の検出が可能であ
る。
捉するため、レーザ光の中心位置を判別することがで
き、その結果、精度の高い受光位置の検出が可能であ
る。
(4)また、レーザ光の直径が大きく、複数本の光ファ
イバ端面で入力光が捕捉されるような場合でも、レーザ
光の中心位置を判別することができ、精度の高い受光位
置の検出ができる。
イバ端面で入力光が捕捉されるような場合でも、レーザ
光の中心位置を判別することができ、精度の高い受光位
置の検出ができる。
(5)受光面から光分岐デバイスを介して出力側の受光
検出素子に至るまでの光導路の長さ、つまり光ファイバ
を長くとる必要がなく、比較的短かくて充分である。し
たがってコストの安いプラッチックファイバを利用して
も機能的に支障のない検出方法となる。
検出素子に至るまでの光導路の長さ、つまり光ファイバ
を長くとる必要がなく、比較的短かくて充分である。し
たがってコストの安いプラッチックファイバを利用して
も機能的に支障のない検出方法となる。
以上説明したように本発明による光位置検出方法は、
受光検出素子が少なくてすむこと、しかも複数の受光検
出素子で位置検出ができること、その結果電子回路が簡
略化されるとともに、これらの相乗効果により従来にな
い、きわめて精度の高い経済的な光位置検出方法とし
て、この効用を発揮することが可能となった。
受光検出素子が少なくてすむこと、しかも複数の受光検
出素子で位置検出ができること、その結果電子回路が簡
略化されるとともに、これらの相乗効果により従来にな
い、きわめて精度の高い経済的な光位置検出方法とし
て、この効用を発揮することが可能となった。
第1図は、本発明方法を一次元の計測用受光板に適用し
た場合の実施例を示す原理構成図、第2図は、同じく一
次元の計測用として垂直方向に10,000本の光ファイバを
配列して受光位置を検出する場合の原理構成図、第3図
は二つの出力ポートを有する光分岐デバイスの構造略示
図、第4図は、10,000本の光ファイバを四つの出力ポー
トを備えた光分岐デバイスにそれぞれ接続し、各出力ポ
ート側の光ファイバを群分けし、受光検出素子に接続し
た場合の必要受光検出素子の個数を例示するものであ
る。第5図は、レーザ光を利用して基準線に基づく計測
をする場合の一般例を示す側面図、第6図は、同じくX
軸,Y軸方向の変位を検出するための従来の光位置検出の
基本構成図、第7図は、分割型受光センサを組み込んだ
従来レベルの測量用のスタッフの外観斜視図である。 1,2,3,…16……光ファイバ 1A,2A,3A,…16A……光分岐デバイス 1a,1b,2a,2b……出力ポート A,B,C,D……受光検出素子 イ,ロ,ハ,ニ……受光検出素子 17……受光面 18……光分岐デバイス 18a,18b,18c,18d……出力ポート
た場合の実施例を示す原理構成図、第2図は、同じく一
次元の計測用として垂直方向に10,000本の光ファイバを
配列して受光位置を検出する場合の原理構成図、第3図
は二つの出力ポートを有する光分岐デバイスの構造略示
図、第4図は、10,000本の光ファイバを四つの出力ポー
トを備えた光分岐デバイスにそれぞれ接続し、各出力ポ
ート側の光ファイバを群分けし、受光検出素子に接続し
た場合の必要受光検出素子の個数を例示するものであ
る。第5図は、レーザ光を利用して基準線に基づく計測
をする場合の一般例を示す側面図、第6図は、同じくX
軸,Y軸方向の変位を検出するための従来の光位置検出の
基本構成図、第7図は、分割型受光センサを組み込んだ
従来レベルの測量用のスタッフの外観斜視図である。 1,2,3,…16……光ファイバ 1A,2A,3A,…16A……光分岐デバイス 1a,1b,2a,2b……出力ポート A,B,C,D……受光検出素子 イ,ロ,ハ,ニ……受光検出素子 17……受光面 18……光分岐デバイス 18a,18b,18c,18d……出力ポート
Claims (1)
- 【請求項1】複数本からなる光ファイバの端面を直線状
に配列して受光面を形成し、前記光ファイバの反対側の
端部にn本の出力ポート1a,1b,1c……1nを有す光分岐デ
バイスをそれぞれ接続すると共に、前記光分岐デバイス
の各出力ポートの出口側に光ファイバを介して受光検出
素子を接続し、前記受光検出素子の受光状態にもとづい
て前記受光面に入射した光の受光位置を検出する光ファ
イバを利用した受光検出方法であって、 各分岐デバイスの1本目の出力ポート1aの出口側は、相
互に隣り合う同数の光ファイバからなるM個の群に群分
けされていて、各群を構成するMn-1本の光ファイバが群
ごとに単一の受光検出素子に接続されており、 各分岐デバイスの2本目の出力ポート1bの出口側は、1
本目の出口側と同数の、かつ相互に隣り合うMn-1本の光
ファイバからなるM個の群に群分けされると共に、各群
の中の上から数えて同順位にある光ファイバが、各群ご
とにMn-2本づつ上から順にM回に分けて取り出されてい
て、各回ごとにすべての群から取り出されたMn-1本の光
ファイバがそれぞれ端一の受光検出素子に接続されてお
り、 各分岐デバイスの3本目の出力ポート1cの出口側は、相
互に隣り合うMn-2本の光ファイバからなるM2個の群に群
分けさせると共に、各群の中の上から数えて同順位にあ
る光ファイバが、各群ごとにMn-3本づつ上から順にM回
に分けて取り出されていて、各回ごとにすべての群から
取り出されたMn-1本の光ファイバがそれぞれ単一の受光
検出素子に接続されており、 各分岐デバイスの4本目以降の出力ポートの出口側は、
いずれも相互に隣り合う同数の光ファイバからなりかつ
先行する出力ポートに比べて順次M倍に増大した個数の
群に群分けされると共に、各群から各回ごとに取り出さ
れる光ファイバの本数が順次M分の1に減少する態様
で、各群からM回に分けて光ファイバが取り出されてそ
れぞれ単一の受光検出素子に接続されており、n本目の
出力ポートの出口側では、群分けする群の数がMn-1個で
あって各群から各回ごとに取り出す光ファイバの本数が
1本であることを特徴とする光ファイバを利用した受光
位置検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62082442A JP2581555B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光ファイバを利用した受光位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62082442A JP2581555B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光ファイバを利用した受光位置検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63249003A JPS63249003A (ja) | 1988-10-17 |
JP2581555B2 true JP2581555B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=13774649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62082442A Expired - Lifetime JP2581555B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 光ファイバを利用した受光位置検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2581555B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02186213A (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 形状検出装置 |
JPH04218707A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 形状検出装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5521283A (en) * | 1978-08-03 | 1980-02-15 | Sumitomo Chemical Co | Blade made of compound material in alumina fiber strengthening resin |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082442A patent/JP2581555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63249003A (ja) | 1988-10-17 |
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