JPH0792386B2 - 位置検出用光ファイバセンサ - Google Patents

位置検出用光ファイバセンサ

Info

Publication number
JPH0792386B2
JPH0792386B2 JP2034244A JP3424490A JPH0792386B2 JP H0792386 B2 JPH0792386 B2 JP H0792386B2 JP 2034244 A JP2034244 A JP 2034244A JP 3424490 A JP3424490 A JP 3424490A JP H0792386 B2 JPH0792386 B2 JP H0792386B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
spot
light
light beam
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2034244A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03238311A (ja
Inventor
国法 中村
一成 吉村
紳二 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2034244A priority Critical patent/JPH0792386B2/ja
Publication of JPH03238311A publication Critical patent/JPH03238311A/ja
Publication of JPH0792386B2 publication Critical patent/JPH0792386B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Optical Distance (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、三角測量により物体との距離を測定するのに
用いる位置検出用光ファイバセンサに関するものであ
る。
【従来の技術】
従来より、第6図に示すように、レーザ光源等から光ビ
ームPを物体に照射して物体Y上に光スポットを形成
し、その光スポットを受光レンズ1で集光することによ
り得られる結像スポットの位置を位置検出用光ファイバ
センサで検出することにより、物体Yまでの距離を測定
する三角測量が知られている。位置検出用光ファイバセ
ンサは、複数本の光ファイバ2の一端面を結像スポット
の移動方向に列説し、各光ファイバ2の他端面にそれぞ
れ光結合された受光素子3の出力に基づいて、検出処理
部4で結像スポットの位置を求め、物体Yまでの距離を
測定するのである。ここに、光ファイバ2は等間隔で配
列されている。 上述したような三角測量を行う場合に、結像スポットが
形成される像面I上で結像スポットのピントが合うよう
にするには、いわゆるシャインプルーク(Scheimpflu
g)条件を満たす必要がある。すなわち、第7図に示す
ように、光ビームPの照射方向と、受光レンズ1の光軸
に直交して受光レンズ1の中心点を含む面(以下、レン
ズ面と略称する)Lと、像面Iとが1点で交わるように
配置しなければならない。
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成によれば、シャインプルーク条件を満たす
ために、第7図に示すように、像面Iがレンズ面Lに対
して所定のあおり角度αをもつことになる。したがっ
て、物体Yが光ビームPの照射方向に対して単位距離だ
け移動したときに、像面上の各位置に応じて結像スポッ
トの移動距離が変化する。すなわち、第7図において、
Z1=Z2=Z3=Z4=Z5とすると、P1<P2<P3<P4<P5とな
るのである。このように、物体Yが光ビームPの照射方
向に単位距離だけ移動するにもかかわらず、結像スポッ
トの位置に応じて結像スポットの移動距離が変化するの
であって、測定距離に応じて分解能が変化するという問
題が生じる。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、物
体までの距離が変化しても分解能が変化しないようにし
た位置検出用光ファイバセンサを提供しようとするもの
である。
【課題を解決するための手段】
請求項1の構成では、上記目的を達成するために、各光
ファイバを、一端面がシャインプルーク条件を満たす位
置に配設するとともに、光ビームの照射方向に光スポッ
トが単位距離だけ移動したときに各光ファイバの上記一
端面で結像スポットが移動する距離にほぼ等しい直径に
設定しているのである。 請求項2の構成では、各光ファイバを、一端面がシャイ
ンプルーク条件を満たす位置に配設するとともに、光ビ
ームの照射方向に光スポットが単位距離だけ移動したと
きに各光ファイバの上記一端面で結像スポットが移動す
る距離にほぼ等しい間隔で配列しているのである。 請求項3の構成では、各光ファイバを、上記一端面がほ
ぼ等間隔となるように配列するとともに、光ビームの照
射方向に光スポットが単位距離だけ移動したときに各光
ファイバの上記一端面で結像スポットが形成されるよう
に光ファイバの上記一端面を曲面上に配列しているので
ある。
【作用】
上記構成によれば、請求項1ないし請求項3のいずれの
構成についても、光ビームの照射方向において光スポッ
トが単位距離だけ移動したときに、結像スポットが移動
する位置だけに対応して光ファイバの位置を設定してい
るので、物体までの距離が変化しても分解能が変化しな
いのである。
【実施例1】 基本的な構成は、第6図に示した従来構成と同様である
から、以下の説明では、従来構成と異なる点についての
み説明する。 第1図に示すように、本実施例では、光ファイバ2の直
径を像面上の位置に応じて変化させるものであって、受
光レンズ1の光軸Aに対して光ビームPから離れるほど
光ファイバ2の直径を大きくしているのである。また、
光ファイバ2は中心軸が互いに平行になるように配置さ
れる。各光ファイバ2の直径は、以下の条件で設定され
る。光ビームPと受光レンズ1の光軸Aとのなす角度を
θ、光ビームPと光軸Aとの交点M0までのレンズ面Lか
らの距離をL1、像面Iと光軸Aとの交点N0までのレンズ
面Lからの距離をL2とし、受光レンズ1の中心と各光ス
ポットとを結ぶ直線が光軸Aに対してなす角度をβn
すれば、 が成立する。ただし、Z1=Z2=……=Zとしている。ま
た、像面Iと光軸Aとの交点N0から結像スポットまでの
距離をXnとすれば、 である。ただし、αはシャインプルーク条件を満たすた
めの、レンズ面Lと像面Iとの角度である。したがっ
て、単位距離Zに対して光ファイバ2の直径Φnを設定
するには、光ファイバ2の中心軸と像面Iとのなす角度
をεとして、 とすればよい。このような条件で、各光ファイバ2の直
径Φnを決定すれば、分解能を一定にすることができる
のである。ここにおいて、各光ファイバ2の端面は、像
面Iに沿うように、中心軸に対して斜めにカットされて
いる。
【実施例2】 本実施例では、第2図に示すように、各光ファイバ2の
直径は等しいものとし、光ビームPの照射方向において
物体が単位距離だけ移動したときに像面Iにおいて結像
スポットが移動する距離に対応して光ファイバ2の中心
軸間の距離Pnを設定しているのである。すなわち、距離
Pnは、 となるのである。要するに、実施例1の各光ファイバ2
の境界にそれぞれ同じ直径を有する光ファイバ2を配列
したことに相当する。他の構成は実施例1と同じであ
る。
【実施例3】 本実施例では、第3図に示すように、像面を平面とせず
に曲面としている。ただし、光ファイバ2の端面を清ら
かな曲面とするのは困難であるから、平面状の複数の像
面I0〜Inを連接して曲面に近似してある。したがって、
各光ファイバ2の端面を各像面I0〜In上に配置するよう
にすれば、光ファイバ2の端面を平面にすることができ
る。 各像面I0〜Inは光ビームPの照射方向に対する傾斜角度
ε1〜ε(n+1)と、受光レンズ1の中心から各像面I0〜In
までの距離とによって規定される。各像面I0〜Inの幅は
等しいものとする。また、像面I0の一端と光軸Aとの交
点をN0とし、各位置の像面Iiは点N1と点Ni+1との間に形
成されるものとする。ここに、各像面I0〜Inのうちのい
ずれか1つはシャインプルーク条件を満たすように設定
されるのであって、実施例では像面I0がシャインプルー
ク条件を満たすように配置されている。 以上の前提条件のもとで、光ビームPの照射方向に対す
る各像面I0〜Inの傾斜角度をε0〜εn、受光レンズ1の
中心Oから各像面I0〜Inの端点N0〜Nnまでの距離をL20
〜L2n、受光レンズ1の中心Oと各像面I1〜Inとを結ぶ
直線が像面I0〜Inとなす角度をγ1〜γn-1、各像面I0
Inの幅をXとし、他のパラメータは実施例1と同じに設
定されているものとすると、以下の関係式が成立する
(第3図および第4図参照)。ただし、β0=0とす
る。 ε(i+1)=γ(i+1)+(θ+β(i+1)) …… L21・sin(β(i+1)−β1)=X・sinγ(i+1) …… L2(i+1)=L2i・cos(β(i+1)−β1)+X・cosγ(i+1)
…… β(i+1)−β1=β(i+1)とし、式よりγ(i+1)を求めて
式に代入すると、 また、式に式を適用して、γ(i+1)を消去し、さら
に、その結果に式を代入してε(i+1)を消去すれば、 一方、受光レンズ1の中心Oと各点N0〜Nnとの延長線と
光ビームPとの交点をそれぞれM0〜Mnとし、受光レンズ
1の中心Oと各点M0〜Mnとの距離をL10〜L1nとすると、
第5図より明らかなように、 {L1i−Z・cos(θ+β1)}・tanB(i+1)=Z・sin
(θ+β1) …… が成立する。式よりB(i+1)を求めると、 となる。しかるに、式によって分解能Zに対するB
(i+1)の値を求めれば、式に代入して光ビームPに対
する像面I0〜Inの傾斜角度ε0〜εnを決定し、また式
を用いて受光レンズ1の中心Oから像面I0〜Inまでの距
離L2(i+1)を決定することができる。この条件で光ファ
イバ2を配置すれば、物体との距離にかかわらず分解能
が一定になるのである。また、本実施例では、シャイン
プルーク条件が満たされないことになるが、光ファイバ
2の端面から反射光による結像スポットの像がはみ出さ
ない範囲であれば、結像スポットのぼやけは無視でき
る。
【発明の効果】
上述のように、請求項1の構成では、各光ファイバを、
一端面がシャインプルーク条件を満たす位置に配設する
とともに、光ビームの照射方向に光スポットが単位距離
だけ移動したときに各光ファイバの上記一端面で結像ス
ポットが移動する距離にほぼ等しい直径に設定し、請求
項2の構成では、各光ファイバを、一端面がシャインプ
ルーク条件を満たす位置に配設するとともに、光ビーム
の照射方向に光スポットが単位距離だけ移動したときに
各光ファイバの上記一端面で結像スポットが移動する距
離にほぼ等しい間隔で配列し、請求項3の構成では、各
光ファイバを、上記一端面がほぼ等間隔となるように配
列するとともに、光ビームの照射方向に光スポットが単
位距離だけ移動したときに各光ファイバの上記一端面で
結像スポットが形成されるように光ファイバの上記一端
面を曲面上に配列しているものであり、いずれの構成に
おいても、光ビームの照射方向において光スポットが単
位距離だけ移動したときに、結像スポットが移動する位
置に対応して光ファイバの位置を設定しているので、物
体までの距離が変化しても分解能が変化しないという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1を示す概略構成図、第2図は
本発明の実施例2を示す概略構成図、第3図は本発明の
実施例3を示す概略構成図、第4図および第5図は同上
の要部拡大図、第6図は本発明に係る位置検出用光ファ
イバセンサを示す概略構成図、第7図は従来例の問題点
を示す動作説明図である。 1……受光レンズ、2……光ファイバ、3……受光素
子、4……検出処理部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−235808(JP,A) 特開 昭58−55813(JP,A) 実開 昭62−176710(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体に光ビームを照射して物体上に形成さ
    れる光スポットを受光レンズで集光することにより得ら
    れる結像スポットの移動方向に複数個の光ファイバの一
    端部を列設し、各光ファイバの他端部にそれぞれ配設さ
    れた受光素子の出力に基づいて結像スポットの位置を検
    出する位置検出用光ファイバセンサにおいて、各光ファ
    イバは、上記一端部の端面が中心軸に対して所定角度で
    傾斜するように形成されていてシャインプルーク条件を
    満たす位置に配設されるとともに、光ビームの照射方向
    に光スポットが単位距離だけ移動したときに各光ファイ
    バの上記端面で結像スポットが移動する距離にほぼ等し
    い直径を有して成ることを特徴とする位置検出用光ファ
    イバセンサ。
  2. 【請求項2】物体に光ビームを照射して物体上に形成さ
    れる光スポットを受光レンズで集光することにより得ら
    れる結像スポットの移動方向に複数個の光ファイバの一
    端部を列設し、各光ファイバの他端部にそれぞれ配設さ
    れた受光素子の出力に基づいて結像スポットの位置を検
    出する位置検出用光ファイバセンサにおいて、各光ファ
    イバは、上記一端部の端面が中心軸に対して所定角度で
    傾斜するように形成されていてシャインプルーク条件を
    満たす位置に配設されるとともに、光ビームの照射方向
    に光スポットが単位距離だけ移動したときに各光ファイ
    バの上記端面で結像スポットが移動する距離にほぼ等し
    い間隔で配列されて成ることを特徴とする位置検出用光
    ファイバセンサ。
  3. 【請求項3】物体に光ビームを照射して物体上に形成さ
    れる光スポットを受光レンズで集光することにより得ら
    れる結像スポットの移動方向に複数個の光ファイバの一
    端部を列設し、各光ファイバの他端部にそれぞれ配設さ
    れた受光素子の出力に基づいて結像スポットの位置を検
    出する位置検出用光ファイバセンサにおいて、各光ファ
    イバは、上記一端部の端面が中心軸に対して所定角度で
    傾斜するように形成されていてほぼ等間隔で配列される
    とともに、光ビームの照射方向に光スポットが単位距離
    だけ移動したときに各光ファイバの上記端面で結像スポ
    ットが形成されるように光ファイバの上記端面を曲面上
    に配列して成ることを特徴とする位置検出用光ファイバ
    センサ。
JP2034244A 1990-02-15 1990-02-15 位置検出用光ファイバセンサ Expired - Lifetime JPH0792386B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2034244A JPH0792386B2 (ja) 1990-02-15 1990-02-15 位置検出用光ファイバセンサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2034244A JPH0792386B2 (ja) 1990-02-15 1990-02-15 位置検出用光ファイバセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03238311A JPH03238311A (ja) 1991-10-24
JPH0792386B2 true JPH0792386B2 (ja) 1995-10-09

Family

ID=12408752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2034244A Expired - Lifetime JPH0792386B2 (ja) 1990-02-15 1990-02-15 位置検出用光ファイバセンサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0792386B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020039086A1 (en) 2018-08-24 2020-02-27 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855813A (ja) * 1981-09-30 1983-04-02 Shin Meiwa Ind Co Ltd 光学式距離計
JPS62176710U (ja) * 1986-04-28 1987-11-10
JPH0715382B2 (ja) * 1988-03-15 1995-02-22 松下電工株式会社 位置検出用光ファイバセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03238311A (ja) 1991-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2510786B2 (ja) 物体の形状検出方法及びその装置
KR0125442B1 (ko) 표면 거칠기 광탐지 방법 및 장치
JP2582118B2 (ja) 同期式光学走査装置
EP0110937A1 (en) APPARATUS FOR MEASURING THE DIMENSIONS OF CYLINDRICAL OBJECTS BY MEANS OF A FLOATING LASER BEAM.
JPH0792386B2 (ja) 位置検出用光ファイバセンサ
JPS60117102A (ja) 溶接線倣い検出装置
JPH0615972B2 (ja) 距離測定方法及びその装置
KR100240259B1 (ko) 원통 렌즈와 레이저 스캐너를 이용한 3차원 측정장치
JPH0758167B2 (ja) レ−ザによるピンの外径測定方法
JPS59231403A (ja) 非接触型3次元測定器
JP3326682B2 (ja) 変位測定装置
JPS59137805A (ja) 倣いのための光学式距離計
JP2675051B2 (ja) 光学式非接触位置測定装置
JPS63191010A (ja) 表面粗さ計測方法
JPH0495847A (ja) 光フアイバ母材の屈折率分布測定方法
JPH0444201B2 (ja)
JPS6136884Y2 (ja)
JPH0348525Y2 (ja)
JPH0334563B2 (ja)
JPS62287107A (ja) 中心位置測定装置
JP2661001B2 (ja) 屈折率分布の測定方法及び測定装置
JPH0829134A (ja) 三次元形状計測装置
JP2005043203A (ja) 回転軸の回転精度測定装置
JPS5826325Y2 (ja) 位置検出装置
JPS62291509A (ja) 距離測定装置