JPH06221853A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH06221853A JPH06221853A JP2851593A JP2851593A JPH06221853A JP H06221853 A JPH06221853 A JP H06221853A JP 2851593 A JP2851593 A JP 2851593A JP 2851593 A JP2851593 A JP 2851593A JP H06221853 A JPH06221853 A JP H06221853A
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- Japan
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- light
- reflector
- signal
- beam splitter
- polarization beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡便な構成の反射体の位置を、非接触かつ高
速で検出する。 【構成】 半導体レーザ10からの光が広がり角を持って
一定の領域を照射しているとき、その照射された領域内
に置かれた反射体35からの戻り光を集光レンズ40により
光位置検出素子50上の一点に集光し、その出力を位置信
号処理回路60により処理して反射体35の方位角を検出す
る。このとき反射体35からの光のみを集光するため、偏
光ビームスプリッタ20、及び、４分の１波長板30によっ
て特定の偏光方向の光のみを、また、単色フィルタ41に
よって特定の波長の光のみを選別する。
速で検出する。 【構成】 半導体レーザ10からの光が広がり角を持って
一定の領域を照射しているとき、その照射された領域内
に置かれた反射体35からの戻り光を集光レンズ40により
光位置検出素子50上の一点に集光し、その出力を位置信
号処理回路60により処理して反射体35の方位角を検出す
る。このとき反射体35からの光のみを集光するため、偏
光ビームスプリッタ20、及び、４分の１波長板30によっ
て特定の偏光方向の光のみを、また、単色フィルタ41に
よって特定の波長の光のみを選別する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】工作、建設等において対象物の特
定の位置、または移動物体の位置を非接触で検出する場
合にはすべて応用が可能である。
定の位置、または移動物体の位置を非接触で検出する場
合にはすべて応用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームをコーナーキューブプリズ
ム、または広角のキャッツアイにむけて照射し、コーナ
ーキューブプリズムからの反射光を検出し、常にレーザ
ビームがコーナーキューブプリズムの方向を向くように
制御し、この制御信号からコーナーキューブの位置を検
出する装置が開発されている。
ム、または広角のキャッツアイにむけて照射し、コーナ
ーキューブプリズムからの反射光を検出し、常にレーザ
ビームがコーナーキューブプリズムの方向を向くように
制御し、この制御信号からコーナーキューブの位置を検
出する装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、装置
自体が高価なものとなり、測定対象がコーナーキューブ
またはキャッツアイを取付けられるものに限定される。
また、移動する測定対象である場合、レーザビームの出
射方向を制御する機構の応答速度により測定できる対象
の最大速度が限定される。
自体が高価なものとなり、測定対象がコーナーキューブ
またはキャッツアイを取付けられるものに限定される。
また、移動する測定対象である場合、レーザビームの出
射方向を制御する機構の応答速度により測定できる対象
の最大速度が限定される。
【０００４】本発明は、ある物体のまたはその物体上の
特定の点の移動を、簡単に、低価格の光学素子のみを用
いて、かつ速い応答速度で検出しようとするものであ
る。
特定の点の移動を、簡単に、低価格の光学素子のみを用
いて、かつ速い応答速度で検出しようとするものであ
る。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】請求項１に記載の位置
検出装置は、 1)光を照射できる光源（例えば図１の半導体レーザ10）
と、 2)前記光源からの光のうち特定の偏光成分の信号光を透
過させる偏光ビームスプリッタ（例えば図１の偏光ビー
ムスプリッタ20）と、 3)前記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異
常分散軸を有し、前記信号光を透過させる４分の１波長
板（例えば図１の４分の１波長板30）と、 4)微小コーナーキューブプリズム等の配列からなる入射
方向に光を集中的に反射する反射シートの一片からなる
反射体（例えば図１の反射体35）と、 5)前記反射体より反射した光が再び前記波長板を逆方向
に透過し、前記偏光ビームスプリッタに再入射して反射
された光を集光するレンズ（例えば図１の集光レンズ4
0）と、 6)前記レンズにより集光された光の位置を検出する光位
置検出素子（例えば図１の光位置検出素子50）とにより
構成され、前記光位置検出素子が出力する光電信号によ
り前記反射体の位置を検出することを特徴とする。
検出装置は、 1)光を照射できる光源（例えば図１の半導体レーザ10）
と、 2)前記光源からの光のうち特定の偏光成分の信号光を透
過させる偏光ビームスプリッタ（例えば図１の偏光ビー
ムスプリッタ20）と、 3)前記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異
常分散軸を有し、前記信号光を透過させる４分の１波長
板（例えば図１の４分の１波長板30）と、 4)微小コーナーキューブプリズム等の配列からなる入射
方向に光を集中的に反射する反射シートの一片からなる
反射体（例えば図１の反射体35）と、 5)前記反射体より反射した光が再び前記波長板を逆方向
に透過し、前記偏光ビームスプリッタに再入射して反射
された光を集光するレンズ（例えば図１の集光レンズ4
0）と、 6)前記レンズにより集光された光の位置を検出する光位
置検出素子（例えば図１の光位置検出素子50）とにより
構成され、前記光位置検出素子が出力する光電信号によ
り前記反射体の位置を検出することを特徴とする。
【０００６】請求項２に記載の位置検出装置は A)コリメートされたレーザ光等のビーム性光源（例えば
図２の半導体レーザ10とコリメートレンズ12からなる光
源）と、 B)前記光源からの光のうち特定の偏光成分の信号光を透
過させる偏光ビームスプリッタ（例えば図２の偏光ビー
ムスプリッタ20）と、 C)前記偏光ビームスプリッタを透過した前記光源からの
光ビームの方向を制御する偏向機構（例えば図４の方向
制御回路80と回転ミラー90）と、 D)前記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異
常分散軸を有し、前記信号光を透過させる４分の１波長
板（例えば図２の４分の１波長板30）と、 E)微小コーナーキューブプリズム等の配列からなる入射
方向に光を集中的に反射する反射シートの一片からなる
反射体（例えば図２の反射体35）と、 F)前記反射体より反射した光が再び前記波長板を逆方向
に透過し、前記偏光ビームスプリッタに再入射して反射
された光を集光するレンズ（例えば図２の集光レンズ4
0）と、 G)前記レンズにより集光された光の位置を検出する光位
置検出素子（例えば図２の光位置検出素子50）と、 H)前記光位置検出素子の出力が一定となるよう前記偏向
機構を制御する制御装置（例えば図２の方向制御回路8
0）とにより構成され、常に前記光ビームに反射体を追
尾させ、前記偏向機構の制御信号から前記反射体の位置
を検出することを特徴とする。
図２の半導体レーザ10とコリメートレンズ12からなる光
源）と、 B)前記光源からの光のうち特定の偏光成分の信号光を透
過させる偏光ビームスプリッタ（例えば図２の偏光ビー
ムスプリッタ20）と、 C)前記偏光ビームスプリッタを透過した前記光源からの
光ビームの方向を制御する偏向機構（例えば図４の方向
制御回路80と回転ミラー90）と、 D)前記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異
常分散軸を有し、前記信号光を透過させる４分の１波長
板（例えば図２の４分の１波長板30）と、 E)微小コーナーキューブプリズム等の配列からなる入射
方向に光を集中的に反射する反射シートの一片からなる
反射体（例えば図２の反射体35）と、 F)前記反射体より反射した光が再び前記波長板を逆方向
に透過し、前記偏光ビームスプリッタに再入射して反射
された光を集光するレンズ（例えば図２の集光レンズ4
0）と、 G)前記レンズにより集光された光の位置を検出する光位
置検出素子（例えば図２の光位置検出素子50）と、 H)前記光位置検出素子の出力が一定となるよう前記偏向
機構を制御する制御装置（例えば図２の方向制御回路8
0）とにより構成され、常に前記光ビームに反射体を追
尾させ、前記偏向機構の制御信号から前記反射体の位置
を検出することを特徴とする。
【０００７】請求項３に記載の位置検出装置は a)反射体の直前に配置した４分の１波長板（例えば図３
の４分の１波長板30）を備え、前記反射体からの反射光
のみを検出することを特徴とする。
の４分の１波長板30）を備え、前記反射体からの反射光
のみを検出することを特徴とする。
【０００８】請求項４に記載の位置検出装置は、 b)円筒または球の表面に配置された反射シートからなる
反射体（例えば図３の反射体35）を備え、前記円筒の軸
位置または前記球の中心位置を正確に測定することを特
徴とする。
反射体（例えば図３の反射体35）を備え、前記円筒の軸
位置または前記球の中心位置を正確に測定することを特
徴とする。
【０００９】請求項５に記載の位置検出装置は c)光源として特定の周波数で変調された光源（例えば図
４の半導体レーザ10）と d)光位置検出素子からの光電信号を光強度信号の段階に
おいて前記特定の周波数で同期検出する装置（例えば図
４の前置処理回路61、62、変調信号源63、位相調整器6
4、乗算器65、66、ローパスフィルタ67、68からなる電
気回路）とを備え、同期検出された信号の強度により反
射体の位置を演算することを特徴とする。
４の半導体レーザ10）と d)光位置検出素子からの光電信号を光強度信号の段階に
おいて前記特定の周波数で同期検出する装置（例えば図
４の前置処理回路61、62、変調信号源63、位相調整器6
4、乗算器65、66、ローパスフィルタ67、68からなる電
気回路）とを備え、同期検出された信号の強度により反
射体の位置を演算することを特徴とする。
【００１０】
【作用】請求項１に記載の位置検出装置においては、光
源からの光を偏光ビームスプリッタを透過させた後、前
記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異常分
散軸を有する４分の１波長板を透過させ、微小コーナー
キューブプリズム等の配列からなる入射方向に光を集中
的に反射する反射シートの一片からなる反射体で反射さ
せた後、再び前記波長板を逆方向に透過させ、前記偏光
ビームスプリッタに再入射して反射された光をレンズに
より光位置検出素子上に結像し、その像の位置を示す光
電信号により前記反射体の位置を検出する位置検出装置
に関するもので、どこにでも容易に張り付けられる反射
シートにより位置の検出を可能にしている。
源からの光を偏光ビームスプリッタを透過させた後、前
記偏光ビームスプリッタの透過軸から45゜傾いた異常分
散軸を有する４分の１波長板を透過させ、微小コーナー
キューブプリズム等の配列からなる入射方向に光を集中
的に反射する反射シートの一片からなる反射体で反射さ
せた後、再び前記波長板を逆方向に透過させ、前記偏光
ビームスプリッタに再入射して反射された光をレンズに
より光位置検出素子上に結像し、その像の位置を示す光
電信号により前記反射体の位置を検出する位置検出装置
に関するもので、どこにでも容易に張り付けられる反射
シートにより位置の検出を可能にしている。
【００１１】また、測定対象が光を照射した範囲にある
ならば、光位置検出素子の電気的な応答速度の範囲内
で、高速で移動する測定対象の位置を追跡できる。
ならば、光位置検出素子の電気的な応答速度の範囲内
で、高速で移動する測定対象の位置を追跡できる。
【００１２】反射シートからの反射光は、前記のコーナ
ーキューブプリズムを使用した場合と異なり、光ビーム
としては戻らず、ほぼ入射方向へ集中的に戻るものの、
幾分拡がり角をもつ散乱光である。そこで集光レンズを
用い、反射シートからの反射光の像を光位置検出素子上
に投影して反射体の位置検出を行うことを特徴としてい
る。実際の使用においては反射体までの距離が変化する
ため、常に位置検出素子状に正確に像を結ばせることは
できない。しかしこの場合でも、幾分ぼやけた像が光位
置検出素子50の表面に投影され、その光強度で平均され
た中央の位置が出力される。
ーキューブプリズムを使用した場合と異なり、光ビーム
としては戻らず、ほぼ入射方向へ集中的に戻るものの、
幾分拡がり角をもつ散乱光である。そこで集光レンズを
用い、反射シートからの反射光の像を光位置検出素子上
に投影して反射体の位置検出を行うことを特徴としてい
る。実際の使用においては反射体までの距離が変化する
ため、常に位置検出素子状に正確に像を結ばせることは
できない。しかしこの場合でも、幾分ぼやけた像が光位
置検出素子50の表面に投影され、その光強度で平均され
た中央の位置が出力される。
【００１３】比較的大きな距離で使用する場合には、光
を照射する範囲を大きくすることは難しい。そこで請求
項２に記載の様に、前記偏光ビームスプリッタにコリメ
ートされたレーザ光等のビーム光源からの光を入射さ
せ、この光ビームの出射方向を偏向機構により制御し、
常に前記反射体からの反射光が一定位置に結像するよう
制御することで前記光ビームに前記反射体を追尾させ、
前記偏向機構の制御信号から前記反射体の位置を検出す
る手法が有効となる。
を照射する範囲を大きくすることは難しい。そこで請求
項２に記載の様に、前記偏光ビームスプリッタにコリメ
ートされたレーザ光等のビーム光源からの光を入射さ
せ、この光ビームの出射方向を偏向機構により制御し、
常に前記反射体からの反射光が一定位置に結像するよう
制御することで前記光ビームに前記反射体を追尾させ、
前記偏向機構の制御信号から前記反射体の位置を検出す
る手法が有効となる。
【００１４】一般に反射シートからの反射光は従来技術
のコーナーキューブプリズムやキャッツアイを使用した
場合に比べて弱く、雑音光に対する配慮が必要となる。
光源としてレーザの様な単色性のものを使用し、単色性
フィルタを用いて背景光を除去した場合でも、反射シー
ト以外の箇所からの反射光も考慮にいれる必要がある。
そこで請求項３に示した発明のように、４分の１波長板
を反射シートの直前に配置し、偏光方向を回転させる機
能を有した反射体を使用することにより特に反射体から
の光のみを検出することが可能となる。
のコーナーキューブプリズムやキャッツアイを使用した
場合に比べて弱く、雑音光に対する配慮が必要となる。
光源としてレーザの様な単色性のものを使用し、単色性
フィルタを用いて背景光を除去した場合でも、反射シー
ト以外の箇所からの反射光も考慮にいれる必要がある。
そこで請求項３に示した発明のように、４分の１波長板
を反射シートの直前に配置し、偏光方向を回転させる機
能を有した反射体を使用することにより特に反射体から
の光のみを検出することが可能となる。
【００１５】反射シートの一片からなる反射体は有限の
大きさが必要であるため、反射体の姿勢が大きく変化し
た時に、反射体の中心位置を正確に検出することは困難
である。そこで請求項４に示した様に、前記反射シート
を円筒または球の表面に配置させることにより、前記円
筒の軸方向または前記球の中心方向に対しては常に光源
からの光が垂直に入射するよう構成する。これにより前
記円筒の軸位置、または、前記球の中心位置を正確に測
定することで精度の向上を図ることができる。
大きさが必要であるため、反射体の姿勢が大きく変化し
た時に、反射体の中心位置を正確に検出することは困難
である。そこで請求項４に示した様に、前記反射シート
を円筒または球の表面に配置させることにより、前記円
筒の軸方向または前記球の中心方向に対しては常に光源
からの光が垂直に入射するよう構成する。これにより前
記円筒の軸位置、または、前記球の中心位置を正確に測
定することで精度の向上を図ることができる。
【００１６】屋外のように背景光が強い条件の下でも、
背景光に妨げられることなく更に高感度な測定を実現す
るためには、請求項５に記載の前記光源として特定の周
波数で変調された光源を用い、前記光位置検出素子から
の光電信号を光強度信号の段階において前記特定の周波
数で同期検出し、同期検出された信号の強度により位置
を演算することを特徴とする位置検出装置が有効であ
る。
背景光に妨げられることなく更に高感度な測定を実現す
るためには、請求項５に記載の前記光源として特定の周
波数で変調された光源を用い、前記光位置検出素子から
の光電信号を光強度信号の段階において前記特定の周波
数で同期検出し、同期検出された信号の強度により位置
を演算することを特徴とする位置検出装置が有効であ
る。
【００１７】
【実施例】請求項１に記載された装置の一実施例の構成
を図１に示す。半導体レーザ10からの光ビームは、10゜
〜30゜程度の角度で拡がる。このビームの偏光状態は一
般にほとんど方向のそろった直線偏光であるが、僅かに
異なった偏光方向の成分も含んでいる。透過成分がこの
ビームの主偏光成分と同じ方向である偏光ビームスプリ
ッタ20を透過すると、この光ビームの偏光方向はほぼ完
全にそろっている。４分の１波長板30を透過した光ビー
ムの一部が、反射体35で反射される。この反射光は４分
の１波長板30を再び透過することにより偏光方向が90゜
回転され、偏光ビームスプリッタ20まで戻って反射され
る。この反射光は集光レンズ40によって集光され、光源
レーザ光と同一波長の光のみ透過する単色フィルタ41を
経て光位置検出素子50の表面へ結像される。光位置検出
素子50からの出力信号は位置信号処理回路60により処理
され、簡単な演算で反射体35の位置を求めることができ
る。半導体レーザ10以外の光源からの光は、進行方向、
偏光方向共にランダムであるからそもそも偏光ビームス
プリッタを経て光位置検出素子50に向かう光量が少な
く、さらに単色フィルタ41によりその大半が反射され
る。装置から反射体35までの距離が変化する場合には、
反射体35からの反射光は光位置検出素子50の表面には正
確には結像しない。しかしこの場合でも幾分ぼやけた像
が光位置検出素子50の表面に投影され、その光強度で平
均された中央の位置が出力される。この信号を位置信号
処理回路60で適宜処理することにより、反射体35の位置
を知ることができる。
を図１に示す。半導体レーザ10からの光ビームは、10゜
〜30゜程度の角度で拡がる。このビームの偏光状態は一
般にほとんど方向のそろった直線偏光であるが、僅かに
異なった偏光方向の成分も含んでいる。透過成分がこの
ビームの主偏光成分と同じ方向である偏光ビームスプリ
ッタ20を透過すると、この光ビームの偏光方向はほぼ完
全にそろっている。４分の１波長板30を透過した光ビー
ムの一部が、反射体35で反射される。この反射光は４分
の１波長板30を再び透過することにより偏光方向が90゜
回転され、偏光ビームスプリッタ20まで戻って反射され
る。この反射光は集光レンズ40によって集光され、光源
レーザ光と同一波長の光のみ透過する単色フィルタ41を
経て光位置検出素子50の表面へ結像される。光位置検出
素子50からの出力信号は位置信号処理回路60により処理
され、簡単な演算で反射体35の位置を求めることができ
る。半導体レーザ10以外の光源からの光は、進行方向、
偏光方向共にランダムであるからそもそも偏光ビームス
プリッタを経て光位置検出素子50に向かう光量が少な
く、さらに単色フィルタ41によりその大半が反射され
る。装置から反射体35までの距離が変化する場合には、
反射体35からの反射光は光位置検出素子50の表面には正
確には結像しない。しかしこの場合でも幾分ぼやけた像
が光位置検出素子50の表面に投影され、その光強度で平
均された中央の位置が出力される。この信号を位置信号
処理回路60で適宜処理することにより、反射体35の位置
を知ることができる。
【００１８】図２に、請求項２に記載の反射体を追尾す
る機能を備えた位置検出装置の一構成例を示す。半導体
レーザ10から発射された光はコリメータレンズ12により
平行ビーム光となり、偏光ビームスプリッタ20を透過し
て回転ミラー90で反射された後４分の１波長板30を経て
反射体35により反射され、反射光の一部は偏光ビームス
プリッタまで戻って反射される。この反射光が結像レン
ズ40によって光位置検出素子50上へ集光され、位置信号
処理回路60によって光位置検出素子50上の集光位置を表
す信号となり、方向制御回路80へ入力される。方向制御
回路80においては光位置検出素子50上の集光位置が常に
その中心であるように回転ミラー90の回転角を制御す
る。この回転角から前記反射体の位置を知ることができ
る。この場合には光位置検出素子50は、光集光位置の中
心からの偏差を出力する機能があれば充分であり、図２
に示した１次元の位置検出であれば２分割の、２次元の
位置検出であれば４分割の光ダイオードが使用できる。
る機能を備えた位置検出装置の一構成例を示す。半導体
レーザ10から発射された光はコリメータレンズ12により
平行ビーム光となり、偏光ビームスプリッタ20を透過し
て回転ミラー90で反射された後４分の１波長板30を経て
反射体35により反射され、反射光の一部は偏光ビームス
プリッタまで戻って反射される。この反射光が結像レン
ズ40によって光位置検出素子50上へ集光され、位置信号
処理回路60によって光位置検出素子50上の集光位置を表
す信号となり、方向制御回路80へ入力される。方向制御
回路80においては光位置検出素子50上の集光位置が常に
その中心であるように回転ミラー90の回転角を制御す
る。この回転角から前記反射体の位置を知ることができ
る。この場合には光位置検出素子50は、光集光位置の中
心からの偏差を出力する機能があれば充分であり、図２
に示した１次元の位置検出であれば２分割の、２次元の
位置検出であれば４分割の光ダイオードが使用できる。
【００１９】反射体35からの反射光のみを偏光ビームス
プリッタ20により反射して位置検出器に入射させるため
に有効な、請求項３に記載の４分の１波長板30と反射体
35の配置例を図２に示す。反射体35の直前に４分の１波
長板30を置くことにより反射体35からの反射光のみがそ
の偏光方向を90゜回転される。半導体レーザ10からの光
で反射体35以外の物体からの反射光は、物体に垂直入射
した光の一次反射光がその大半と考えてよい。この場合
その反射光の偏光方向は入射光と同一であることから、
偏光ビームスプリッタ20まで戻ってそのまま半導体レー
ザ10の側に透過し、光位置検出素子50には入射しない。
プリッタ20により反射して位置検出器に入射させるため
に有効な、請求項３に記載の４分の１波長板30と反射体
35の配置例を図２に示す。反射体35の直前に４分の１波
長板30を置くことにより反射体35からの反射光のみがそ
の偏光方向を90゜回転される。半導体レーザ10からの光
で反射体35以外の物体からの反射光は、物体に垂直入射
した光の一次反射光がその大半と考えてよい。この場合
その反射光の偏光方向は入射光と同一であることから、
偏光ビームスプリッタ20まで戻ってそのまま半導体レー
ザ10の側に透過し、光位置検出素子50には入射しない。
【００２０】請求項４に記載の様に反射シートを円筒、
または、球の表面に配置した反射体を使用することによ
り、円筒の軸方向、または、球の中心方向からの反射光
とすることができ、精度の向上を計ることができる。円
筒表面への配置の断面を図３に示す。反射体35を円筒表
面に配置することにより、円筒の軸36に向かう光は常に
円筒表面の反射体に垂直入射し、円筒軸の位置を正確に
検出することができる。
または、球の表面に配置した反射体を使用することによ
り、円筒の軸方向、または、球の中心方向からの反射光
とすることができ、精度の向上を計ることができる。円
筒表面への配置の断面を図３に示す。反射体35を円筒表
面に配置することにより、円筒の軸36に向かう光は常に
円筒表面の反射体に垂直入射し、円筒軸の位置を正確に
検出することができる。
【００２１】処理回路として、請求項５に記載した同期
検出を利用した方法の一例を図４に示す。光位置検出素
子50として、最も簡単な一次元リニアセンサを考える。
光が結像位置51へ入射しているとき、両端の電極52、53
からは入射光量に比例し、それぞれの電極から光の入射
位置までの距離に反比例した光電流が出力される。この
光電流を前置処理回路61、62により適当なレベルの電圧
信号とする。同時に前置処理回路61、62は、変調信号源
63が発生する変調信号の周波数f を中心とした帯域での
バンドパスフィルタとしても働くよう設定され、その出
力は乗算器65、66へ入力される。変調信号源63からの信
号は２つに分岐し、一方は半導体レーザ10を駆動するた
めの電源回路11の出力電流を周波数f で変調するために
使用される。もう一方は位相調整器64を経て乗算器65、
66へ入力する。乗算器65、66においては、入力された２
つの信号が掛け合わされ、周波数2fの信号が出力されて
ローパスフィルタ67、68へ入力する。ローパスフィルタ
67、68においては、周波数2fの信号が平滑化される。こ
のときのローパスフィルタ67、68からの出力が最大とな
るよう位相調整器64における位相の変化量を調整する。
ローパスフィルタ67、68の出力はそれぞれが２つに分岐
されて加算器69、および、減算器70へ入力する。減算器
70の出力は、除算器71において加算器69の出力によって
除せられ、除算器71の出力として光の入射位置に対応し
た信号が得られる。通常の位置検出演算回路では、前置
処理回路にバンドパスフィルタの機能はなく、その出力
が直接、加算器、および減算器へ入力する。同期検出の
機能を加えることにより、光源半導体レーザ以外の光源
からの迷光が光位置検出素子へ入射してもその影響が除
去できるほか、主に低周波領域で大きな電気的な雑音も
除去できるため、微弱な信号光に対しても高感度な計測
が可能となる。
検出を利用した方法の一例を図４に示す。光位置検出素
子50として、最も簡単な一次元リニアセンサを考える。
光が結像位置51へ入射しているとき、両端の電極52、53
からは入射光量に比例し、それぞれの電極から光の入射
位置までの距離に反比例した光電流が出力される。この
光電流を前置処理回路61、62により適当なレベルの電圧
信号とする。同時に前置処理回路61、62は、変調信号源
63が発生する変調信号の周波数f を中心とした帯域での
バンドパスフィルタとしても働くよう設定され、その出
力は乗算器65、66へ入力される。変調信号源63からの信
号は２つに分岐し、一方は半導体レーザ10を駆動するた
めの電源回路11の出力電流を周波数f で変調するために
使用される。もう一方は位相調整器64を経て乗算器65、
66へ入力する。乗算器65、66においては、入力された２
つの信号が掛け合わされ、周波数2fの信号が出力されて
ローパスフィルタ67、68へ入力する。ローパスフィルタ
67、68においては、周波数2fの信号が平滑化される。こ
のときのローパスフィルタ67、68からの出力が最大とな
るよう位相調整器64における位相の変化量を調整する。
ローパスフィルタ67、68の出力はそれぞれが２つに分岐
されて加算器69、および、減算器70へ入力する。減算器
70の出力は、除算器71において加算器69の出力によって
除せられ、除算器71の出力として光の入射位置に対応し
た信号が得られる。通常の位置検出演算回路では、前置
処理回路にバンドパスフィルタの機能はなく、その出力
が直接、加算器、および減算器へ入力する。同期検出の
機能を加えることにより、光源半導体レーザ以外の光源
からの迷光が光位置検出素子へ入射してもその影響が除
去できるほか、主に低周波領域で大きな電気的な雑音も
除去できるため、微弱な信号光に対しても高感度な計測
が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】本発明により簡便な反射体シートの一片
より成る反射体の方位角が検出でき、この反射体を貼り
付けた任意の測定対象の光の進行方向に垂直な面内での
位置が容易に高速で検出できるようになった。これを距
離計と組み合わせることにより三次元空間での位置測定
も可能である。これらの結果、種々の工作機械の特定の
個所の位置、移動を高速に、かつ高い精度で非接触測定
をすることが可能となり、工作精度の向上や、測定の簡
易化に寄与することができる。
より成る反射体の方位角が検出でき、この反射体を貼り
付けた任意の測定対象の光の進行方向に垂直な面内での
位置が容易に高速で検出できるようになった。これを距
離計と組み合わせることにより三次元空間での位置測定
も可能である。これらの結果、種々の工作機械の特定の
個所の位置、移動を高速に、かつ高い精度で非接触測定
をすることが可能となり、工作精度の向上や、測定の簡
易化に寄与することができる。
【図１】本発明請求項１の位置検出装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】本発明請求項２の位置検出装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】本発明請求項３、及び、請求項４の反射体と４
分の１波長板の配置の一実施例を示すブロック図であ
る。
分の１波長板の配置の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図４】本発明請求項５の位置検出装置の同期検出回路
の一実施例の構成を示すブロック図である。
の一実施例の構成を示すブロック図である。
１０ 半導体レーザ １１ 半導体レーザ電源回路 １２ コリメートレンズ ２０ 偏光ビームスプリッタ ３０ ４分の１波長板 ３５ 反射体 ３６ 反射体の中心位置 ４０ 集光レンズ ４１ 単色フィルタ ５０ 光位置検出素子 ５１ 光集光位置 ５２，５３ 光位置検出素子出力電極 ６０ 位置信号処理回路 ６１，６２ 前置処理回路 ６３ 変調信号源 ６４ 位相調整器 ６５，６６ 乗算器 ６７，６８ ローパスフィルタ ６９ 加算器 ７０ 乗算器 ７１ 除算器 ８０ 方向制御回路 ９０ 回転ミラー
Claims (5)
- 【請求項１】 光を照射できる光源と、前記光源からの
光のうち特定の偏光成分の信号光を透過させる偏光ビー
ムスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの透過軸か
ら45゜傾いた異常分散軸を有し、前記信号光を透過させ
る４分の１波長板と、微小コーナーキューブプリズム等
の配列からなる入射方向に光を集中的に反射する反射シ
ートの一片からなる反射体と、前記反射体より反射した
光が再び前記波長板を逆方向に透過し、前記偏光ビーム
スプリッタに再入射して反射された光を集光するレンズ
と、前記レンズにより集光された光の位置を検出する光
位置検出素子とにより構成され、前記光位置検出素子が
出力する光電信号により前記反射体の位置を検出するこ
とを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 コリメートされたレーザ光等のビーム性
光源と、前記光源からの光のうち特定の偏光成分の信号
光を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビー
ムスプリッタを透過した前記光源からの光ビームの方向
を制御する偏向機構と、前記偏光ビームスプリッタの透
過軸から45゜傾いた異常分散軸を有し、前記信号光を透
過させる４分の１波長板と、微小コーナーキューブプリ
ズム等の配列からなる入射方向に光を集中的に反射する
反射シートの一片からなる反射体と、前記反射体より反
射した光が再び前記波長板を逆方向に透過し、前記偏光
ビームスプリッタに再入射して反射された光を集光する
レンズと、前記レンズにより集光された光の位置を検出
する光位置検出素子と、前記光位置検出素子の出力が一
定となるよう前記偏向機構を制御する制御装置とにより
構成され、前記光ビームに前記反射体を追尾させ、前記
偏向機構の制御信号から前記反射体の位置を検出するこ
とを特徴とする位置検出装置 - 【請求項３】 反射体の直前に配置した４分の１波長板
を備え、前記反射体からの反射光のみを検出することを
特徴とする請求項１、及び、請求項２の位置検出装置。 - 【請求項４】 円筒または球の表面に配置された反射シ
ートからなる反射体を備え、前記円筒の軸位置または前
記球の中心位置を正確に測定することを特徴とする請求
項 1、及び、請求項2 の位置検出装置。 - 【請求項５】 特定の周波数で変調された光源と、光位
置検出素子からの光電信号を光強度信号の段階において
前記特定の周波数で同期検出する装置とを備え、同期検
出された信号の強度により反射体の位置を演算すること
を特徴とする請求項１、及び、請求項２の位置検出装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2851593A JPH06221853A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2851593A JPH06221853A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06221853A true JPH06221853A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12250827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2851593A Pending JPH06221853A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06221853A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999022201A1 (fr) * | 1997-10-29 | 1999-05-06 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Dispositif de mesure de position et dispositif de mesure optique de l'angle de deflexion pour excavatrices souterraines |
| JP2005140510A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Toyonaka Kenkyusho:Kk | 遠距離対象物の変位測定方法と遠距離対象物の変位測定装置 |
| WO2008004400A1 (fr) * | 2006-06-09 | 2008-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Détecteur de position, dispositif de mesure de caractéristique d'opération d'ouverture/fermeture et disjoncteur |
Citations (9)
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| JP3081511B2 (ja) * | 1994-07-25 | 2000-08-28 | 電気化学工業株式会社 | 押出成形品 |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP2851593A patent/JPH06221853A/ja active Pending
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