JP2743493B2 - 受光位置検出装置 - Google Patents
受光位置検出装置Info
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- JP2743493B2 JP2743493B2 JP1177789A JP17778989A JP2743493B2 JP 2743493 B2 JP2743493 B2 JP 2743493B2 JP 1177789 A JP1177789 A JP 1177789A JP 17778989 A JP17778989 A JP 17778989A JP 2743493 B2 JP2743493 B2 JP 2743493B2
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- Japan
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- light
- receiving element
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C15/002—Active optical surveying means
- G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
- G01C15/006—Detectors therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受光位置検出装置に関するものである。
従来、この種の装置の一例として第３図に示す様な構
成のものが提案されている。第３図に於いて、16本の光
ファイバー51から66の一方端面を、直線状に配列して受
光面を形成し、光ファイバー51から66の他方端面を16個
の光分岐デバイス51A〜66Aにそれぞれ接続し、各光分岐
デバイス51A〜66Aより２本の光ファイバーによる光路に
分岐し、受光素子Ａに光分岐デバイス51A、52A、53A、5
4Aで分岐された一方の光ファイバー51bから54bを接続
し、受光素子Ｂには光分岐デバイス55A、56A、57A、58A
で分岐された一方の光ファイバー55bから58bを接続し、
受光素子Ｃ、Ｄには同じように光分岐デバイス59Aから6
2Aで分岐された一方の光ファイバー59bから62b、光分岐
デバイス63Aから66Aで分岐した一方の光ファイバー63b
から66bを接続し、更に受光素子Ｅには光分岐デバイス5
1A、55A、59A、63Aで分岐された他方の光ファイバー51
a、55a、59a、63aを接続し、受光素子Ｆには光分岐デバ
イス52A、56A、60A、64Aで分岐された他方の光ファイバ
ー52a、56a、60a、64aを接続し、受光素子Ｇには光分岐
デバイス53A、57A、61A、65Aで分岐された他方の光ファ
イバー53a、57a、61a、65aを接続し、受光素子Ｈには光
分岐デバイス54A、58A、62A、66Aで分岐された他方の光
ファイバー54a、58a、62a、66aを接続し、それぞれの受
光素子ＡからＨを検出回路70に接続し、更にCPU71、表
示器72に接続することにより、光ファイバー51か66の一
方端面の配列方向へ移動するビーム光が光ファイバー51
から61の任意の位置にあるとき、受光素子ＡからＤ、Ｅ
からＨの２系列のデジタル情報により、ビーム光が光フ
ァイバー51から66のどこの位置にあるかを少ない数の受
光素子で検出し、表示器72に表示することができる。
成のものが提案されている。第３図に於いて、16本の光
ファイバー51から66の一方端面を、直線状に配列して受
光面を形成し、光ファイバー51から66の他方端面を16個
の光分岐デバイス51A〜66Aにそれぞれ接続し、各光分岐
デバイス51A〜66Aより２本の光ファイバーによる光路に
分岐し、受光素子Ａに光分岐デバイス51A、52A、53A、5
4Aで分岐された一方の光ファイバー51bから54bを接続
し、受光素子Ｂには光分岐デバイス55A、56A、57A、58A
で分岐された一方の光ファイバー55bから58bを接続し、
受光素子Ｃ、Ｄには同じように光分岐デバイス59Aから6
2Aで分岐された一方の光ファイバー59bから62b、光分岐
デバイス63Aから66Aで分岐した一方の光ファイバー63b
から66bを接続し、更に受光素子Ｅには光分岐デバイス5
1A、55A、59A、63Aで分岐された他方の光ファイバー51
a、55a、59a、63aを接続し、受光素子Ｆには光分岐デバ
イス52A、56A、60A、64Aで分岐された他方の光ファイバ
ー52a、56a、60a、64aを接続し、受光素子Ｇには光分岐
デバイス53A、57A、61A、65Aで分岐された他方の光ファ
イバー53a、57a、61a、65aを接続し、受光素子Ｈには光
分岐デバイス54A、58A、62A、66Aで分岐された他方の光
ファイバー54a、58a、62a、66aを接続し、それぞれの受
光素子ＡからＨを検出回路70に接続し、更にCPU71、表
示器72に接続することにより、光ファイバー51か66の一
方端面の配列方向へ移動するビーム光が光ファイバー51
から61の任意の位置にあるとき、受光素子ＡからＤ、Ｅ
からＨの２系列のデジタル情報により、ビーム光が光フ
ァイバー51から66のどこの位置にあるかを少ない数の受
光素子で検出し、表示器72に表示することができる。
すなわち、例えばビーム光が光ファイバー53の一方端
面の位置にあるとすれば、受光素子Ａからビーム光を受
光した信号が出力されるが、受光素子Ａには光ファイバ
ー51から54が接続されているため、受光素子Ａの出力信
号のみでは光ファイバー51から54のどの一方端面にビー
ム光があるのか判別できない。そこで、この判別を受光
素子ＥからＨの出力信号により行なっている。つまり、
光ファイバー53の一端面の位置にビーム光があること
は、受光素子Ａと受光素子Ｇとから出力信号が生じてい
ることにより知ることができる。
面の位置にあるとすれば、受光素子Ａからビーム光を受
光した信号が出力されるが、受光素子Ａには光ファイバ
ー51から54が接続されているため、受光素子Ａの出力信
号のみでは光ファイバー51から54のどの一方端面にビー
ム光があるのか判別できない。そこで、この判別を受光
素子ＥからＨの出力信号により行なっている。つまり、
光ファイバー53の一端面の位置にビーム光があること
は、受光素子Ａと受光素子Ｇとから出力信号が生じてい
ることにより知ることができる。
上記の如き従来の技術に於いては光ファイバーの配列
ピッチ以下の位置を読み取れないという問題点があっ
た。又、光ファイバーによってビーム光を受光している
ので、光ファイバーの配列、接続は複雑になり組立作業
性が悪いという問題点もあった。
ピッチ以下の位置を読み取れないという問題点があっ
た。又、光ファイバーによってビーム光を受光している
ので、光ファイバーの配列、接続は複雑になり組立作業
性が悪いという問題点もあった。
本発明は受光部に光ファイバーを使用せず、高分解能
な受光位置検出装置を提供することを目的とする。
な受光位置検出装置を提供することを目的とする。
そこで本発明は、Ｍ×Ｎ個の受光素子を所定間隔で一
直線上に並べた受光部と、前記Ｍ×Ｎ個の受光素子が順
次Ｎ個づつ接続され、前記受光素子から入力信号の加算
レベルが所定のレベルを越えたことにより検出信号を出
力するＭ個のデジタル回路と、前記Ｍ個のデジタル回路
に順次Ｎ個づつ接続された前記受光素子が各Ｎ個につい
て１つづつ順次接続され、前記受光素子からの入力信号
の加算レベルを出力するＮ個のアナログ回路と、前記Ｍ
個のデジタル回路と前記Ｎ個のアナログ回路とに接続さ
れ、前記デジタル回路と前記アナログ回路の出力に基づ
いて、前記受光部に入射するビーム光の受光位置を演算
する演算手段とを有することを特徴とする受光位置検出
装置により、上記目的を達成した。
直線上に並べた受光部と、前記Ｍ×Ｎ個の受光素子が順
次Ｎ個づつ接続され、前記受光素子から入力信号の加算
レベルが所定のレベルを越えたことにより検出信号を出
力するＭ個のデジタル回路と、前記Ｍ個のデジタル回路
に順次Ｎ個づつ接続された前記受光素子が各Ｎ個につい
て１つづつ順次接続され、前記受光素子からの入力信号
の加算レベルを出力するＮ個のアナログ回路と、前記Ｍ
個のデジタル回路と前記Ｎ個のアナログ回路とに接続さ
れ、前記デジタル回路と前記アナログ回路の出力に基づ
いて、前記受光部に入射するビーム光の受光位置を演算
する演算手段とを有することを特徴とする受光位置検出
装置により、上記目的を達成した。
本発明では受光素子の配列間隔の粗い読み取りはデジ
タル回路により行ない、隣接する受光素子の間の精密な
読み取りはアナログ回路により行なえるので、受光素子
のピッチ（所定間隔）以下の高分解能検出が可能であ
る。又、受光部の構成は受光素子の単純配列なので組立
作業性も良くなる。
タル回路により行ない、隣接する受光素子の間の精密な
読み取りはアナログ回路により行なえるので、受光素子
のピッチ（所定間隔）以下の高分解能検出が可能であ
る。又、受光部の構成は受光素子の単純配列なので組立
作業性も良くなる。
第１図は本発明の実施例であって原理構成を示す受光
面が長方形の同一形状である平面受光素子１から12は一
直線上に連続して並べられて受光部を形成している。受
光素子１から４の出力はデジタル回路13Aに接続されて
おり、同じく受光素子５から８の出力はデジタル回路13
B、受光素子９から12の出力はデジタル回路13Cにそれぞ
れ接続されている。また受光素子１、５、９はアナログ
回路14Aにも接続されており、同じく受光素子２、６、1
0はアナログ回路14Bに、受光素子３、７、11はアナログ
回路14Cに、受光素子４、８、12はアナログ回路14Dにそ
れぞれ接続されている。受光部の両端にそれぞれ配設さ
れた受光素子1A、12Aはデジタル回路15に接続されてい
る。
面が長方形の同一形状である平面受光素子１から12は一
直線上に連続して並べられて受光部を形成している。受
光素子１から４の出力はデジタル回路13Aに接続されて
おり、同じく受光素子５から８の出力はデジタル回路13
B、受光素子９から12の出力はデジタル回路13Cにそれぞ
れ接続されている。また受光素子１、５、９はアナログ
回路14Aにも接続されており、同じく受光素子２、６、1
0はアナログ回路14Bに、受光素子３、７、11はアナログ
回路14Cに、受光素子４、８、12はアナログ回路14Dにそ
れぞれ接続されている。受光部の両端にそれぞれ配設さ
れた受光素子1A、12Aはデジタル回路15に接続されてい
る。
前記デジタル回路13A、13B、13C、15は加算器とコン
パーレータなどを有し、入力信号の加算レベルが所定値
を越えると出力を反転するように構成されており、デジ
タル回路13A、13B、13C、15のそれぞれの出力はCPU（中
央演算処理装置）16に入力されている。又、前記アナロ
グ回路14Aから14Dは加算器とピークホールド回路などを
有し、入力信号の加算レベルを測定時点でホールドする
ように構成され、アナログ回路14Aから14Dのそれぞれの
出力も、CPU16に入力されている。CPU16で処理されたデ
ータは出力回路17に入力され、外部に通信回線を通して
データが送れるよう構成されている。また、CPU16で処
理された処理データは表示器18に入力されている。
パーレータなどを有し、入力信号の加算レベルが所定値
を越えると出力を反転するように構成されており、デジ
タル回路13A、13B、13C、15のそれぞれの出力はCPU（中
央演算処理装置）16に入力されている。又、前記アナロ
グ回路14Aから14Dは加算器とピークホールド回路などを
有し、入力信号の加算レベルを測定時点でホールドする
ように構成され、アナログ回路14Aから14Dのそれぞれの
出力も、CPU16に入力されている。CPU16で処理されたデ
ータは出力回路17に入力され、外部に通信回線を通して
データが送れるよう構成されている。また、CPU16で処
理された処理データは表示器18に入力されている。
次に第１図の動作について説明する。受光部に入射す
るビーム光の直径Ｒと各受光素子との関係は、第２図の
動作詳細図のように、円形のビーム光の直径が受光素子
の長さ（ピッチに等しい）Ｌよりも大きく、ほぼ2Lより
も小さくなるように設定されており（正確には隣接する
受光素子の遠い側の角部に接する円形のビーム光の直径
が最大である）このような大きさのビーム光が受光素子
１と受光素子２の両方に当たっている場合を考えると、
受光素子１と受光素子２の出力は第１図に示すようにデ
ジタル回路13Aに入力される。デジタル回路13Aは、受光
素子１から受光素子４の出力信号の加算レベルが所定値
を越えていると判断し、その出力が例えばＨレベルにな
る。この所定値は、ビーム光が受光素子１から受光素子
４、受光素子５から受光素子８、受光素子９から受光素
子12のいずれのグループにあるかを判断するために設定
されるもので、ビーム光が各グループの境界位置にある
ことを識別することも考慮して、全くビーム光がない場
合との識別ができ、かつ雑音の影響のない程度の低レベ
ルに設定される。CPU16はビーム光の位置が大まかにど
このグループにあるかを判断するので、第２図の場合、
受光素子１から４の範囲にビーム光があると判断する。
ところで、受光素子１と受光素子２の他方の出力はアナ
ログ回路14Aとアナログ回路14Bにそれぞれ入力されてい
る。そして、アナログ回路14Aとアナログ回路14Bでは、
受光素子１に当たっているビーム光の光量と受光素子２
に当たっているビーム光の光量とはそれぞれアナログ電
気量に変換され、CPU16に入力される。従って、CPU16で
はアナログ回路14Aから14Dの出力の最大値を検出するこ
とにより、ビーム光が受光素子１から４のどこにあるか
を判断する。その結果、第２図の場合には、受光素子２
の位置にあることがわかる。更に受光素子の長さ（１ピ
ッチ）以下読み取るため、CPU16は出力が最大となるア
ナログ回路と出力が次に大きいアナログ回路とのそれぞ
れのアナログ値を比較する。
るビーム光の直径Ｒと各受光素子との関係は、第２図の
動作詳細図のように、円形のビーム光の直径が受光素子
の長さ（ピッチに等しい）Ｌよりも大きく、ほぼ2Lより
も小さくなるように設定されており（正確には隣接する
受光素子の遠い側の角部に接する円形のビーム光の直径
が最大である）このような大きさのビーム光が受光素子
１と受光素子２の両方に当たっている場合を考えると、
受光素子１と受光素子２の出力は第１図に示すようにデ
ジタル回路13Aに入力される。デジタル回路13Aは、受光
素子１から受光素子４の出力信号の加算レベルが所定値
を越えていると判断し、その出力が例えばＨレベルにな
る。この所定値は、ビーム光が受光素子１から受光素子
４、受光素子５から受光素子８、受光素子９から受光素
子12のいずれのグループにあるかを判断するために設定
されるもので、ビーム光が各グループの境界位置にある
ことを識別することも考慮して、全くビーム光がない場
合との識別ができ、かつ雑音の影響のない程度の低レベ
ルに設定される。CPU16はビーム光の位置が大まかにど
このグループにあるかを判断するので、第２図の場合、
受光素子１から４の範囲にビーム光があると判断する。
ところで、受光素子１と受光素子２の他方の出力はアナ
ログ回路14Aとアナログ回路14Bにそれぞれ入力されてい
る。そして、アナログ回路14Aとアナログ回路14Bでは、
受光素子１に当たっているビーム光の光量と受光素子２
に当たっているビーム光の光量とはそれぞれアナログ電
気量に変換され、CPU16に入力される。従って、CPU16で
はアナログ回路14Aから14Dの出力の最大値を検出するこ
とにより、ビーム光が受光素子１から４のどこにあるか
を判断する。その結果、第２図の場合には、受光素子２
の位置にあることがわかる。更に受光素子の長さ（１ピ
ッチ）以下読み取るため、CPU16は出力が最大となるア
ナログ回路と出力が次に大きいアナログ回路とのそれぞ
れのアナログ値を比較する。
第２図の場合において、受光素子１のアナログ量をＡ
とし、受光素子２のアナログ量をＢとすると、CPU16は
（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の式で比較量ｙを求める。すな
わち、各受光素子に当たるビーム光の位置のずれによる
光量（アナログ値）の増減はほぼリニアに変化するた
め、比較量ｙにもリニアに変化する。CPU16は、比較量
ｙに対応した位置座標をテーブル表にして求め、これを
デジタル回路13Aで求めたグループ情報に加味すること
でビーム位置Ｙを求める。ビーム位置Ｙは表示器18によ
りデジタル表示される。又、出力回路17によりビーム位
置ＹのデータはRS232Cで出力され外部のパソコン等の処
理機によりデータ処理される。第１図に示すように受光
素子1A、12Aはビームが受光素子１より受光素子12の測
定範囲の端に当たった場合を検出するもので、検出結果
は、デジタル回路15によりCPU16に入力される。そし
て、CPU16は、受光素子１もしくは受光素子12を外れた
ビーム光はその位置が不明確になってしまうので、誤差
検出しないように不図示の警報装置にアラームを発生さ
せる指令を行なうものである。
とし、受光素子２のアナログ量をＢとすると、CPU16は
（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の式で比較量ｙを求める。すな
わち、各受光素子に当たるビーム光の位置のずれによる
光量（アナログ値）の増減はほぼリニアに変化するた
め、比較量ｙにもリニアに変化する。CPU16は、比較量
ｙに対応した位置座標をテーブル表にして求め、これを
デジタル回路13Aで求めたグループ情報に加味すること
でビーム位置Ｙを求める。ビーム位置Ｙは表示器18によ
りデジタル表示される。又、出力回路17によりビーム位
置ＹのデータはRS232Cで出力され外部のパソコン等の処
理機によりデータ処理される。第１図に示すように受光
素子1A、12Aはビームが受光素子１より受光素子12の測
定範囲の端に当たった場合を検出するもので、検出結果
は、デジタル回路15によりCPU16に入力される。そし
て、CPU16は、受光素子１もしくは受光素子12を外れた
ビーム光はその位置が不明確になってしまうので、誤差
検出しないように不図示の警報装置にアラームを発生さ
せる指令を行なうものである。
従って、測定者は、表示器18の表示を見るのみで、ビ
ーム光の位置を知ることができる。表示器18の表示は、
受光素子１から12の各長さを最小分解能とするのではな
く、受光素子１から12の各長さを内挿した値となるの
で、ビーム光の位置を高分解能に知ることができる。
ーム光の位置を知ることができる。表示器18の表示は、
受光素子１から12の各長さを最小分解能とするのではな
く、受光素子１から12の各長さを内挿した値となるの
で、ビーム光の位置を高分解能に知ることができる。
なお、以上の実施例の受光部は、第２図のように、受
光面が長方形の同一形状である平面受光素子を一直線上
に連続して並べて構成したが、受光素子の形状は円形で
もよく、また連続して並べずに離散的に一定のピッチで
並べてもよい。ただし、この場合でも各受光素子のピッ
チＰとビーム光の直径Ｒとの間には、Ｐ≦Ｒ≦2Rの関係
が必要である。
光面が長方形の同一形状である平面受光素子を一直線上
に連続して並べて構成したが、受光素子の形状は円形で
もよく、また連続して並べずに離散的に一定のピッチで
並べてもよい。ただし、この場合でも各受光素子のピッ
チＰとビーム光の直径Ｒとの間には、Ｐ≦Ｒ≦2Rの関係
が必要である。
この場合でも、受光素子の数をＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自
然数）とすれば、順次Ｎ個の受光素子をグループとし、
これらグループに対応したＭ個のデジタル回路を設け、
同じグループの各受光素子に順次接続されるアナログ回
路を設ければよい。この場合のデジタル回路及びアナロ
グ回路は第１図と同じものを用いることができる。
然数）とすれば、順次Ｎ個の受光素子をグループとし、
これらグループに対応したＭ個のデジタル回路を設け、
同じグループの各受光素子に順次接続されるアナログ回
路を設ければよい。この場合のデジタル回路及びアナロ
グ回路は第１図と同じものを用いることができる。
なお、第１図の場合、上述の説明に対応させれば、Ｍ
＝３、Ｎ＝４である。
＝３、Ｎ＝４である。
また、ビーム光が受光素子４と５の間にある場合に
は、デジタル回路13Aと13Bが共にＨレベルになるので、
CPU16はそれによってビーム光が受光素子４と５の間に
あることを知ることができる。この場合、アナログ回路
14Dと14Aの出力がビーム光の位置を演算するために用い
られる。
は、デジタル回路13Aと13Bが共にＨレベルになるので、
CPU16はそれによってビーム光が受光素子４と５の間に
あることを知ることができる。この場合、アナログ回路
14Dと14Aの出力がビーム光の位置を演算するために用い
られる。
以上のように本発明によれば複雑な構成になってしま
う光ファイバーを使用していないので受光部の簡単化が
計れると共に、デジタル量とアナログ量を検出に併用し
ているので高分解能にできるという利点がある。
う光ファイバーを使用していないので受光部の簡単化が
計れると共に、デジタル量とアナログ量を検出に併用し
ているので高分解能にできるという利点がある。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図はビーム
光と受光素子との関係を示す説明図、第３図は従来装置
の原理を示すブロック図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １〜12……フォトダイオード、 13A、13B、13C……デジタル回路、 14A、14B、14C、14D……アナログ回路、 16……CPU、 18……表示器。
光と受光素子との関係を示す説明図、第３図は従来装置
の原理を示すブロック図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １〜12……フォトダイオード、 13A、13B、13C……デジタル回路、 14A、14B、14C、14D……アナログ回路、 16……CPU、 18……表示器。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｍ×Ｎ個の受光素子を所定間隔で一直線上
に並べた受光部と、 前記Ｍ×Ｎ個の受光素子が順次Ｎ個づつ接続され、前記
受光素子からの入力信号の加算レベルが所定のレベルを
越えたことにより検出信号を出力するＭ個のデジタル回
路と、 前記Ｍ個のデジタル回路に順次Ｎ個づつ接続された前記
受光素子が各Ｎ個について１つづつ順次接続され、前記
受光素子からの入力信号の加算レベルを出力するＮ個の
アナログ回路と、 前記Ｍ個のデジタル回路と前記Ｎ個のアナログ回路とに
接続され、前記デジタル回路と前記アナログ回路の出力
に基づいて、前記受光部に入射するビーム光の受光位置
を演算する演算手段とを有することを特徴とする受光位
置検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177789A JP2743493B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 受光位置検出装置 |
| US07/549,417 US5049735A (en) | 1989-07-10 | 1990-07-06 | Apparatus for detecting light receiving position |
| DE4021911A DE4021911A1 (de) | 1989-07-10 | 1990-07-10 | Vorrichtung zur erfassung einer lichtempfangsposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177789A JP2743493B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 受光位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342504A JPH0342504A (ja) | 1991-02-22 |
| JP2743493B2 true JP2743493B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=16037134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1177789A Expired - Lifetime JP2743493B2 (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 受光位置検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5049735A (ja) |
| JP (1) | JP2743493B2 (ja) |
| DE (1) | DE4021911A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2583094B2 (ja) * | 1988-03-07 | 1997-02-19 | 鐘淵化学工業株式会社 | 半導体光位置検出器 |
| JP3015059B2 (ja) * | 1989-12-20 | 2000-02-28 | 株式会社トプコン | 光検出方法およびそのための装置 |
| JP2834521B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1998-12-09 | 株式会社日立製作所 | Ｌｅｄアレイの診断装置 |
| US5896487A (en) * | 1996-03-05 | 1999-04-20 | Masten; Billy Reese | Opto-electrically controlled direct current motor speed control circuit |
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