JPS59606A - Discriminating method of distance, shape or the like using fiber grating - Google Patents
Discriminating method of distance, shape or the like using fiber gratingInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光スポット・アレイを放射状に対象物体に照
射し、肉眼又は光検出器によりスポットを認識すること
により、対象物体までの距離や対象物体の形状、大きさ
等の特徴を抽出するファイバ・グレーティングを用いた
距離・形状等の識別方法に関するものである。Detailed Description of the Invention The present invention radially illuminates a target object with a light spot array and recognizes the spots with the naked eye or a photodetector, thereby determining the distance to the target object and the shape and size of the target object. The present invention relates to a method for identifying distance, shape, etc. using a fiber grating to extract features such as.
例えば、医療におけるこれまでの内視鏡診断においては
、患部までの距離や起伏などの立体的形状を識別するこ
とは困難とされている。また、一般の産業分野等におい
ては、これまでの産業用ロボットの多くが物体を識別す
る眼の機能を有していないため、高機能化−高信頼化の
実現がなかなか難しい。ロボット以外の産業分野におい
ても、距離・形状・大きさを簡便に三次元的に識別する
手段が強く要望されているのが現状である。For example, in conventional endoscopic diagnosis in the medical field, it has been difficult to identify three-dimensional shapes such as the distance to an affected area and undulations. Furthermore, in the general industrial field, most industrial robots to date do not have an eye function for identifying objects, so it is difficult to achieve high functionality and high reliability. Even in industrial fields other than robots, there is currently a strong demand for a means to easily identify distance, shape, and size in three dimensions.
本発明の目的は、上述の要求に応えるべくなされたもの
であり、ファイバ・グレーティングが何10次もの回折
スポットを同じ明るさで投影することが可能であり、多
数の放射状のレーザービームにより空間座標を立体的に
描く機能を有すること“を利用して、対象物体の座標を
検知したり、スポット・アレイの配列から対象物体の形
状等の特徴を抽出する新たな手法であるファイバ・グレ
ーティングを用いた距離・形状等の識別方法を提供する
ことにあり、その要旨は、同一径の光ファイバをそれぞ
れ密に並列すると共に互いに直交するように重合した2
組のファイバ番グレーティングの一方の面に、レーザー
ビームを投光し、他面から等間隔で放射状に射出された
回折スポットを対象物体の表面に投影し、その回折スポ
ットの配列分布状態から対象物体の距離、形状、大きさ
のうち少なくとも一つを識別することを特徴とするもの
である。The purpose of the present invention was to meet the above-mentioned requirements, and the fiber grating is capable of projecting diffraction spots of tens of orders with the same brightness, and the spatial coordinates can be adjusted using a large number of radial laser beams. Fiber grating is a new method that detects the coordinates of a target object and extracts features such as the shape of the target object from the arrangement of spot arrays. The purpose is to provide a method for identifying the distance, shape, etc. of optical fibers that have the same diameter.
A laser beam is projected onto one surface of a set of fiber gratings, and diffraction spots emitted radially from the other surface at equal intervals are projected onto the surface of the target object, and the target object is determined from the array and distribution state of the diffraction spots. The feature is that at least one of the distance, shape, and size of the object is identified.
以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。The present invention will be explained in detail below based on illustrated embodiments.
先ず、本発明で使用するファイバ・グレーティングにつ
いて説明する。第1図に示すように、従来用いられてい
るスリット番アレイで構成した透過型回折格子lを用い
て、1本の光ビームを光強度の等しい多数のビームに分
岐するには、スリットの幅を光の波長程度に狭くする必
要がある。しかし、これでは入射光は遮光帯のために殆
ど遮光されてしまい、回折効率は極めて低い、また、ス
リットの幅を広げると、0次の回折次数に光が集中し、
1次、2次と高次になるにつれ急速に各次数の強度は減
少する傾向がある。First, the fiber grating used in the present invention will be explained. As shown in Figure 1, in order to split a single light beam into a number of beams with equal light intensity using a transmission type diffraction grating l configured with a conventionally used slit array, the width of the slit must be needs to be narrowed to about the wavelength of light. However, in this case, most of the incident light is blocked by the shading band, and the diffraction efficiency is extremely low.Also, when the width of the slit is widened, the light is concentrated on the 0th diffraction order,
The intensity of each order tends to decrease rapidly as the order increases from the first order to the second order.
そこで、近年では高い回折効率を得るために位相格子を
用いたり、或いは各次数の強度を一様にするためにホロ
グラフィック的な手法を用いることが検討されている。Therefore, in recent years, consideration has been given to using a phase grating to obtain high diffraction efficiency, or to using a holographic method to make the intensity of each order uniform.
しかし、これらはガラス表面に様々な大きさの四角形や
三角形の溝を多数本形成するために、ケミカルエツチン
グのプロセスを使用することになるが、細かなパターン
を高精度に造りあげるには高度な技術を要しかつ高価と
なる。However, these methods use a chemical etching process to form many rectangular or triangular grooves of various sizes on the glass surface, but it requires a sophisticated process to create fine patterns with high precision. It requires technology and is expensive.
ファイバ・グレーティング2とは第2図に示すように、
外径の仰った光ファイバ3を多数本隙間なく配列した一
屑のファイバ・アレイである。このファイバ・グレーテ
ィング2の一面に単一波長の平面波である例えばレーザ
ービームLを入射すると、各光ファイバ3は球レンズと
して作用し、レーザービームLは各光ファイバ3の極め
て近傍Fに集光された後に、広い角度に球面波L′とし
て伝帳していく。即ち、各焦点Fは位相の互いに異なっ
た球面波L′をほぼ同じ強度で広い領域に放射する点光
源の7レイとして作用する。この個々の球面波L′の干
渉により、はぼ強度の等しい回折スポット・アレイが形
成される。光の波長を入、格子定数をd、回折次数をm
とすると、このときの回折角θは。The fiber grating 2 is as shown in Figure 2.
It is a single fiber array in which a large number of optical fibers 3 having the same outer diameter are arranged without gaps. When a plane wave of a single wavelength, for example, a laser beam L, is incident on one surface of the fiber grating 2, each optical fiber 3 acts as a spherical lens, and the laser beam L is focused onto a point F very close to each optical fiber 3. After that, it is transmitted as a spherical wave L' at a wide angle. That is, each focal point F acts as seven rays of a point light source that radiates spherical waves L' of mutually different phases with substantially the same intensity over a wide area. This interference of the individual spherical waves L' forms an array of diffraction spots of equal intensity. Input the wavelength of light, d the lattice constant, and m the diffraction order.
Then, the diffraction angle θ at this time is.
θ= sin’ (mλ/d) で表されることは従来の回折格子lと同じである。θ=sin’ (mλ/d) It is the same as the conventional diffraction grating l.
第2図に示す回折はフラウンホーファ回折であるので、
フーリエ変換像を得るには十分な距離を必要とする。そ
こで、短い距離で理想的なフーリエ変換像としての回折
スポット・アレイを得るためには、第3図に示すように
点Fに焦点を置く正のパワーを有する焦点距離fのコリ
メータレンズ4を利用すればよい。即ち、コリメータレ
ンズ4の前焦点面に一致させてファイバ・グレーティン
グ2の焦点Fを置くようにすると、コリメータレンズ4
の後焦点面に一様な明るさの回折スポット・アレイが得
られる。ファイバ・グレーティング2の後方の点光源ア
レイをコム関数comb(x/d)で表したとき、この
スポット・アレイとして観察される回折像は、そのフー
リエ変換としてコム関数comb(dξ/入f)で表さ
れ、スポット・アレイの間隔は入/dとなる。Since the diffraction shown in Figure 2 is Fraunhofer diffraction,
A sufficient distance is required to obtain a Fourier transform image. Therefore, in order to obtain a diffraction spot array as an ideal Fourier transform image over a short distance, a collimator lens 4 with a focal length f and a positive power that focuses on a point F is used as shown in Fig. 3. do it. That is, if the focal point F of the fiber grating 2 is placed to coincide with the front focal plane of the collimator lens 4, the collimator lens 4
An array of diffraction spots of uniform brightness is obtained at the back focal plane. When the point light source array behind the fiber grating 2 is expressed by the comb function comb(x/d), the diffraction image observed as this spot array is expressed by the comb function comb(dξ/input f) as its Fourier transform. where the spacing of the spot array is in/d.
1個のファイバ・グレーティング2で得られる回折像は
一次元アレイであるが、第4図に示すように2個のファ
イバ・グレーティング2a、2bを密接・直交して、ス
ポラ)−7レイ投影部5を配置し、ここにレーザービー
ムLを照射すると。The diffraction image obtained with one fiber grating 2 is a one-dimensional array, but as shown in FIG. 5 and irradiate it with the laser beam L.
二次元スポット・アレイAが得られる。なお、コリメー
タレンズ4を用いない二次元スポット・アレイAは、第
5図に示すように平面上に形成されずに球面上に形成さ
れることになる。A two-dimensional spot array A is obtained. Note that the two-dimensional spot array A that does not use the collimator lens 4 is not formed on a flat surface but on a spherical surface as shown in FIG.
第6図は本発明に係る方法の一実施例を示し、レーザー
光源6からコリメートされた光を、直交して配置された
ファイ/へ・グレーティング2a、2bから成るスポッ
ト・“アレイ投影部5に照射すると、スポット・アレイ
投影部5からは多数の一様な強度の光ビームLbを広い
領域に放射される。FIG. 6 shows an embodiment of the method according to the invention, in which collimated light from a laser light source 6 is directed onto a spot array projection section 5 consisting of orthogonally arranged fiber gratings 2a, 2b. When irradiated, the spot array projection section 5 emits a large number of light beams Lb of uniform intensity over a wide area.
個々のビームLbはそれぞれの回折次数mを有し。Each beam Lb has a respective diffraction order m.
後述する手法によりそれぞれのビームLbの次数mを知
ることができる。このことは、多数の放射状のビームL
bにより空間座標を描いていることに相当し、この空間
に対象物体7が位置すると、スポット・アレイAのうち
遠距離では1〜数個の少数の回折スポットPが対象物体
7の表面に投影され、近距離では多数の回折スポットP
が投影されることになる。The order m of each beam Lb can be found by a method described later. This means that a large number of radial beams L
This corresponds to drawing spatial coordinates by b, and when the target object 7 is located in this space, one to several small diffraction spots P are projected onto the surface of the target object 7 at a long distance among the spot array A. At close range, many diffraction spots P
will be projected.
投影された回折スポットPの分布を肉眼で観察すれば、
対象物体7の方向とか形状を概略認識することができる
し、光検出器8を使用すれば回折スポラ)Pの次数mか
ら対象物体7の方向が、また回折スポラ)Pの個数を計
数したり後述する方法から距離が判り、対象物体7の座
標を知ることかできる。更に、−列に配列した回折スポ
ラ)Pの個数からその方向の長さ−を検出することがで
き、スポット・アレイ投影部5と光検出器8の光軸を傾
けておくと、対象物体7の立体的形状を識別することが
可能である。例えば、対象物体7が立方体であれば、光
検出器8で観測したパターンは立方体の面ごとに、回折
スポットPの配列方向が異なるためその形状を把握する
ことができる。If the distribution of the projected diffraction spot P is observed with the naked eye,
The direction and shape of the target object 7 can be roughly recognized, and if the photodetector 8 is used, the direction of the target object 7 can be determined from the order m of the diffraction spora) P, and the number of diffraction spora) P can be counted. The distance can be determined by the method described later, and the coordinates of the target object 7 can be determined. Furthermore, the length in that direction can be detected from the number of diffractive sporae P arranged in a row, and if the optical axes of the spot array projection unit 5 and the photodetector 8 are tilted, the target object 7 can be detected. It is possible to identify the three-dimensional shape of For example, if the target object 7 is a cube, the shape of the pattern observed by the photodetector 8 can be determined because the direction in which the diffraction spots P are arranged differs for each face of the cube.
第7図の実施例は、レーザー光源6とスポット・アレイ
゛投影部5との間にレンズ9、光ファイバlOを介在し
、レーザービームLを光ファイバ10を介してスポラI
・・アレイ投影部5に導光し、また先の光検出器8に回
折像を導くためにレンズ11、ファイバスコープ12が
用いられている。In the embodiment shown in FIG. 7, a lens 9 and an optical fiber 10 are interposed between the laser light source 6 and the spot array projection unit 5, and the laser beam L is passed through the optical fiber 10 to the spora I.
...A lens 11 and a fiber scope 12 are used to guide light to the array projection section 5 and to guide a diffraction image to the photodetector 8.
この実施例は医療、における内視鏡のように、直接1こ
観察が困難な臓器内部の立体的形状の識別に効果的に利
用できる。即ち、光ファイバIOやファイバスコープ1
2.小型化した光学系を直径約lCmはどの自在に屈曲
できる管体内に納め1食道、胃などの複雑な臓器内にこ
れらを挿入していくことができる。This embodiment can be effectively used to identify three-dimensional shapes inside organs that are difficult to directly observe, such as with medical endoscopes. That is, optical fiber IO or fiber scope 1
2. The miniaturized optical system is housed in a freely bendable tube with a diameter of about 1 cm, and can be inserted into complex organs such as the esophagus and stomach.
第8図(a)〜(c)は、検出部における簡単な演q処
理によって対象物体7の形状を特徴抽出し認識する場合
の説明図である。即ち、スポット・アレイ投影部5と光
検出器8を対象物体7に徐々に接近させてゆくと、最初
は(a)に示すように回折スポラl−Pが投影されてい
るものが、接近につれて(b)に示すように、対象物体
7に投影されている回折スポットPの数が増加する。こ
のとき、光検出器8に内蔵された演算回路によって新た
に発生したスポラ)Pだけを選択することは容易である
。この新たな回折スポットpの配列は(C)に示すよう
に対象物体7の輪郭に対応するので、この輪郭の本数、
交わり方等により、立方体、正四面体、・・・等々のよ
うに対象物体7の形状を認識することができる。FIGS. 8(a) to 8(c) are explanatory diagrams when features of the shape of the target object 7 are extracted and recognized by simple arithmetic processing in the detection unit. That is, when the spot array projection unit 5 and the photodetector 8 are gradually brought closer to the target object 7, the diffraction spora l-P is initially projected as shown in (a), but as it approaches, As shown in (b), the number of diffraction spots P projected onto the target object 7 increases. At this time, it is easy to select only the newly generated spoiler) P by the arithmetic circuit built into the photodetector 8. Since this new array of diffraction spots p corresponds to the outline of the target object 7 as shown in (C), the number of these outlines is
Depending on the way they intersect, the shape of the target object 7 can be recognized as a cube, a regular tetrahedron, etc.
なお、演算部における立体認識は以下の順序で実施する
ことができる。Note that stereoscopic recognition in the calculation unit can be performed in the following order.
(1)線分方程式の決定
緑画素の集合に直線を当てはめ、最も合致した線分を輪
郭の方程式とする。(1) Determination of line segment equation A straight line is applied to the set of green pixels, and the line segment that best matches is determined as the contour equation.
(2)交点座標の決定 線分方程式より交点を求め、交点座標を得る。(2) Determination of intersection coordinates Find the intersection point using the line segment equation and obtain the coordinates of the intersection point.
(3)面素の決定
線分方程式、交点座標より対象立体を構成する面素を求
める。(3) Determination of surface elements Find the surface elements that constitute the target solid from the line segment equation and the intersection coordinates.
(4)線素、面素、交点の分類
対象立体を構成する線素、面素、交点の数、角度、座標
を分類する。(4) Classification of line elements, surface elements, and intersections The number, angle, and coordinates of line elements, surface elements, and intersections that make up the target solid are classified.
(5)参照立体特徴との照合
記憶装置内の参照立体の特徴の分類表と上記分類とを照
合し、最も近い特徴を持つ立体を選ぶ。(5) Matching with reference solid features The classification table of the features of the reference solid in the storage device is compared with the above classification, and the solid with the closest features is selected.
(8)認識
第9図〜第12図の実施例は、第6図、第7図において
スポット・アレイ投影部5から射出される放射状のビー
ムLbに回折次数mをラベリングする変調部を示してい
る。第9図の実施例は、固有振動数か個々に異なる長さ
の柄14を持つ遮光板15を各ビームLbことに配置し
、外部から誘起される振動によって個々の遮光板15の
振動を変えて各ビームLbを振幅変調し、その振動数を
知ることによりビームLbの次数mを識別することがで
きる。(8) Recognition The embodiments shown in FIGS. 9 to 12 show a modulation section that labels the diffraction order m on the radial beam Lb emitted from the spot array projection section 5 in FIGS. 6 and 7. There is. In the embodiment shown in FIG. 9, a light shielding plate 15 having a handle 14 having a different natural frequency or length is arranged in each beam Lb, and the vibration of each light shielding plate 15 is changed by externally induced vibration. By amplitude modulating each beam Lb and knowing its frequency, the order m of the beam Lb can be identified.
第10図の実施例は、厚さ等により固有振動数を変える
ファブリ・ペロー型共振器16を各ビームLbごとに配
置し、外部から振動子17により振動を与えると、それ
ぞれ固有の振動数で共振器16の対向ミラー18が振動
し、共振、反共振の繰り返しとして、各ビームLbを振
幅変調するものである。In the embodiment shown in FIG. 10, a Fabry-Perot type resonator 16 whose natural frequency changes depending on the thickness etc. is arranged for each beam Lb, and when vibration is applied from the outside by a vibrator 17, each beam has its own natural frequency. The opposing mirror 18 of the resonator 16 vibrates, and the amplitude of each beam Lb is modulated by repeating resonance and anti-resonance.
Ml1図の実施例は、偏光方向の異なる偏光板、複屈折
板、電気光学効果素子などの偏光素子19を各ビームL
bごとに配置することにより、各ビームLbを偏光方向
でラベリングするものである。In the embodiment shown in Fig. Ml1, each beam L is
By arranging the beams Lb for each beam Lb, each beam Lb is labeled by the polarization direction.
第12図の実施例は、光を異なる波長に変換する変換素
子20を各ビームLbを透過させことにより、各ビーム
Lbをf+ΔfO1f+Δf1、・・・等の波長の違い
でラベリングするものである。このような変換素子20
としては、間隔を徐々に変花させた2枚の板、又は内径
を徐々に変化させた管の中に矢印の方向に流体を流し、
場所により流速を変化させ、これによりドツプラーシフ
トを変化させるものである。In the embodiment shown in FIG. 12, each beam Lb is transmitted through a conversion element 20 that converts light into different wavelengths, thereby labeling each beam Lb with different wavelengths such as f+ΔfO1f+Δf1, . . . . Such a conversion element 20
In this method, fluid is flowed in the direction of the arrow through two plates whose distance is gradually changed, or through a tube whose inner diameter is gradually changed.
The flow velocity changes depending on the location, thereby changing the Doppler shift.
第13図の実施例では、第6図、第7図の実施例に放射
状の各ビームLbに回折次数mをラベリングするために
、入車、入、なる2つの波長のレーザービームL1、L
2をスポット・アレイ投影部5に照射する光学系を用い
ている。各波長入1、入2に対する回折角を01、θ2
とすると、両者には、
θ=θ五 −02= sin−1(m入1/d)−s
in−I(m入210)
なる角度差θが生じ、θは回折次数mごとに異なる値と
なる。この角度の相違を光検出器により検出すれば1、
個々のビームLbの回折次数mを識別することができる
。また、第9図〜第12図に示した手法により、既に各
ビームLbの回折次数mがラー・リンクされていれば、
対象物体に照射された各波長の回折スポットの間隔によ
り、スポット・アレイ投影部5から対象物体までの距離
を識別することができる。In the embodiment shown in FIG. 13, in order to label each radial beam Lb with the diffraction order m in the embodiment shown in FIGS.
An optical system is used that irradiates the spot array projection section 5 with the light beam 2. The diffraction angle for each wavelength input 1 and input 2 is 01, θ2
Then, for both, θ=θ5 −02= sin−1(m in 1/d)−s
An angular difference θ of in-I (m in 210) is generated, and θ takes a different value for each diffraction order m. If this difference in angle is detected by a photodetector, 1,
The diffraction order m of each beam Lb can be identified. Moreover, if the diffraction order m of each beam Lb has already been linked by the method shown in FIGS. 9 to 12,
The distance from the spot array projection unit 5 to the target object can be identified by the interval between the diffraction spots of each wavelength irradiated onto the target object.
第14図の実施例は、第6図、第7図の実施例において
、レーザ・−光源6a、6b、スポットΦアレイ投影部
5a、5bと光検出器8a、8bとを1個ずつ組合せ、
対象物体7の位置座標を識別する方法である。即ち、対
象物体7に第1.第2のスポット・アレイ投影部5a、
5bによる回折光として、それぞれ回折次数がm、nの
回折スポットPm、Pnが投影されて−いるとすれば、
波長を入、第1のスポット・アレイ投影部5aと第2の
スポット・アレイ投影部5bの間隔をDとすると、対象
物体7の位置座標は、
x = (D/ 2 )(m (d2− n 2 人
2 ) L’2+n(d2−m2 入2)L′2)
/(m(d2−n2 入2)′2
− n(d2−m2 人2) 吟1
y = (D/入)(m (d2− n ’、 入2
)L′2・n(d2−m2 人2)’−)
/(m(d2−n2 人2)2
−n(d2−m2 人2)L′2)
として表わされることになる。The embodiment shown in FIG. 14 is a combination of the embodiments shown in FIGS. 6 and 7 with one laser light source 6a, 6b, one spot Φ array projection unit 5a, 5b, and one photodetector 8a, 8b.
This is a method of identifying the position coordinates of the target object 7. That is, the target object 7 has the first . a second spot array projection section 5a;
Assuming that diffraction spots Pm and Pn with diffraction orders m and n are projected as the diffracted light by 5b,
When the wavelength is input and the distance between the first spot array projection section 5a and the second spot array projection section 5b is D, the position coordinates of the target object 7 are x = (D/2) (m (d2- n 2 people 2) L'2 + n (d2 - m2 input 2) L'2) / (m (d2 - n2 input 2) '2 - n (d2 - m2 people 2) gin1 y = (D / input) ( m (d2- n', input 2
)L'2·n(d2-m2 people2)'-)/(m(d2-n2 people2)2-n(d2-m2 people2)L'2).
以上詳細に説明したように本発明に係るファイバ・グレ
ーティングを用いた距離・形状等の識別方法は、レーザ
ー光源からのコリメート光をファイバφグレーティング
に照射し、ファイバ・グレーティングから射出される多
数の一様な強度の回折スポットを対象物体に投影して、
その投影された回折スポットの分布状態により対象物体
までの距離、座標、形状を識別するようにするものであ
り、対象物体の情報を容易に認識できる点で極めて効果
的である。また、その方法は簡明であるために小型化が
容易であって、狭い領域においても適用が可能である。As explained in detail above, the method for identifying distance, shape, etc. using the fiber grating according to the present invention involves irradiating collimated light from a laser light source onto the fiber φ grating, and then emitting a large number of light beams emitted from the fiber grating. By projecting diffraction spots of various intensities onto the target object,
The distance, coordinates, and shape of the target object are identified based on the distribution state of the projected diffraction spots, and it is extremely effective in that information about the target object can be easily recognized. In addition, since the method is simple, it can be easily miniaturized and can be applied even in a narrow area.
特に、本発明は、内視鏡診断等において、これまで困難
とされていた患部の大きさ、立体的な形状などの情報を
容易に得ることができ、また産業用ロボットの眼などの
産業応用面においても、安価で簡便な対象物体の特徴識
別方法として極めて効果的に利用し得る。In particular, the present invention makes it possible to easily obtain information such as the size and three-dimensional shape of an affected area, which has been difficult until now, in endoscopic diagnosis, etc., and can also be applied to industrial applications such as the eyes of industrial robots. It can also be used very effectively as a cheap and simple method for identifying features of target objects.
第1図は従来の回折格子の説明図、第2図以下は本発明
に係るファイバ・グレーティングを用いた距離・形状等
の識別方法の実施例を示し、第2図は本発明で使用する
ファイバ・グレーティングの説明図、第3図はファイバ
・グレーティングと対象物体の間にコリメータレンズを
挿入した状態の説明図、第4図は2個のファイバ・グレ
ーティングを直交したスポット・アレイ投影部と対象物
体の間にコリメータレンズを挿入した状態のスポット・
アレイの投影説明図、第5図は第4図のコリメータレン
ズを使用しない状態のスポット・アレイの投影説明図、
第6図、第7図はそれぞれ本測定方法の説明図、第8図
(a)〜(c)は立体認識の説明図、第9図〜第14図
はそれぞれ放射されたビームの次数を識別する手法の説
明図である。
符号2.2a、2bはファイバ・グレーティング、3は
ファイバ、4はコリメータレンズ、5はスポット・アレ
イ投影部、6はレーザー光源、7は対象物体、8は光検
出器、lOは光ファイ/へ、12はファイバスコープで
ある。
特許出願人 有限会社マチダオプト技研第1図
![51!1
謔8図
(0)
第8図
(b)Figure 1 is an explanatory diagram of a conventional diffraction grating, Figure 2 and the following diagrams show an example of the method for identifying distances, shapes, etc. using the fiber grating according to the present invention, and Figure 2 shows the fiber grating used in the present invention.・Explanatory diagram of the grating. Figure 3 is an explanatory diagram of the state in which the collimator lens is inserted between the fiber grating and the target object. Figure 4 is the spot array projection part and the target object where two fiber gratings are orthogonally crossed. Spot with collimator lens inserted between
An explanatory diagram of the projection of the array; FIG. 5 is an explanatory diagram of the projection of the spot array in a state in which the collimator lens of FIG. 4 is not used;
Figures 6 and 7 are illustrations of this measurement method, Figures 8 (a) to (c) are illustrations of three-dimensional recognition, and Figures 9 to 14 identify the order of the emitted beam, respectively. FIG. 2.2a, 2b are fiber gratings, 3 is a fiber, 4 is a collimator lens, 5 is a spot array projection unit, 6 is a laser light source, 7 is a target object, 8 is a photodetector, 1O is an optical fiber/to , 12 is a fiber scope. Patent applicant Machida Opto Giken Co., Ltd. Figure 1! [51!1 Figure 8 (0) Figure 8 (b)
Claims (1)
に互いに直交するように重合した2組のファイバ・グレ
ーティングの一方の面に、レーザービームを投光し、他
面から等間隔で放射状に射出された回折スポットを対象
物体の表面に投影し、その回折スポットの配列分布状態
から対象物体の距離、形状、大きさのうち少なくとも一
つを識別することを特徴とするファイバ・グレーティン
グを用いた距#:Φ形状等の識別方法。 2、前記ファイバーグレーティングと対象物体の間に正
のパワーを有するレンズを挿入し、回折スポットを平行
光束として射出するようにする特許請求の範囲第1項記
載のファイバ・グレーティングを用いた距離・形状等の
識別方法。 3、前記ファイバ・グレーティングに投光するレーザー
ビームを、光ファイバを用いて導光するようにする特許
請求の範囲第1項記載のファイバ令グレーティングを用
いた距離・形状等の識別方法。 4、 前記対象物体表面の回折スポットの配列分布状態
を、光検出器を用いて対象物体の距離等を識別するよう
にする特許請求の範囲第1項記載のファイバ・グレーテ
ィングを用いた距離・形状等の識別方法。 5、 前記対象物体の表面の回折スポットの配列分布状
態を光ファイバを用いて光検出器に導光するようにする
特許請求の範囲第5項記載のファイバ・グレーティング
を用いた距離・形状等の識別方法。 6、 前記射出する回折スポットの回折次数ごとに振動
数を変えて、回折次数ごとに回折スポ、ントを識別する
ようにした特許請求の範囲第5項記載のファイバ・グレ
ーティングを用いた距離・形状等の識別方法。 ?、 前記射出する回折スポットの回折次数ごとに偏光
状態を変えて、回折次数ごとに回折スボッI・を識別す
るようにした特許請求の範囲第5項記載のファイバ・グ
レーティングを用いた距離・形状等の識別方法。 8、 前記射出する回折スポットの回折次数ごとに波長
を変えて1回折次数ごとに回折スポットを識別するよう
にした特許請求の範囲第5項記載のファイバ・グレーテ
ィングを用いた距離・形状等の識別方法。 9、 異なる2つの波長のレーザービームの回折次数ご
とに回折角を変えて、回折次数ごとに回折スポットを識
別するようにした特許請求の範囲第5項記載のファイバ
・グレーティングを用いた距離・形状等の識別方法。 10、前記回折スポットを射出するファイバ・グレーテ
ィング及び光検出器を2組用いて、対象物体表面上の回
折スポットの位置座標を求める特許請求の範囲第5項記
載のファイバ・グレーティングを用いた距離・形状等の
識別方法。[Claims] 1. A laser beam is projected onto one surface of two sets of fiber gratings in which optical fibers of the same diameter are arranged closely in parallel and superimposed orthogonally to each other, and an equal beam is emitted from the other surface. A fiber that projects diffraction spots emitted radially at intervals onto the surface of a target object, and identifies at least one of the distance, shape, and size of the target object from the array distribution state of the diffraction spots. A method for identifying distance #: Φ shape, etc. using gratings. 2. Distance and shape using the fiber grating according to claim 1, in which a lens having positive power is inserted between the fiber grating and the target object, and the diffraction spot is emitted as a parallel beam. etc. identification method. 3. A method for identifying distance, shape, etc. using a fiber grating according to claim 1, wherein the laser beam projected onto the fiber grating is guided using an optical fiber. 4. Distance/shape using the fiber grating according to claim 1, wherein the array distribution state of the diffraction spots on the surface of the target object is used to identify the distance to the target object using a photodetector. etc. identification method. 5. Adjusting the distance, shape, etc. using the fiber grating according to claim 5, which guides the array distribution state of the diffraction spots on the surface of the target object to a photodetector using an optical fiber. Identification method. 6. Distance and shape using a fiber grating according to claim 5, wherein the frequency of the emitted diffraction spot is changed for each diffraction order, and the diffraction spots are identified for each diffraction order. etc. identification method. ? The distance, shape, etc. using the fiber grating according to claim 5, wherein the polarization state of the emitted diffraction spot is changed for each diffraction order, and the diffraction spot I is identified for each diffraction order. How to identify. 8. Identification of distance, shape, etc. using the fiber grating according to claim 5, wherein the wavelength of the emitted diffraction spot is changed for each diffraction order, and the diffraction spot is identified for each diffraction order. Method. 9. Distance and shape using the fiber grating according to claim 5, in which the diffraction angle is changed for each diffraction order of laser beams of two different wavelengths, and diffraction spots are identified for each diffraction order. etc. identification method. 10. Distance measurement using a fiber grating according to claim 5, which uses two sets of a fiber grating that emits the diffraction spot and a photodetector to determine the position coordinates of the diffraction spot on the surface of the target object. How to identify shapes etc.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11048982A JPS59606A (en) | 1982-06-26 | 1982-06-26 | Discriminating method of distance, shape or the like using fiber grating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11048982A JPS59606A (en) | 1982-06-26 | 1982-06-26 | Discriminating method of distance, shape or the like using fiber grating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59606A true JPS59606A (en) | 1984-01-05 |
Family
ID=14537033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11048982A Pending JPS59606A (en) | 1982-06-26 | 1982-06-26 | Discriminating method of distance, shape or the like using fiber grating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59606A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61147101A (en) * | 1984-12-21 | 1986-07-04 | Machida Seisakusho:Kk | Measuring method of surface shape and distance of object |
JPS6260075A (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Hitachi Ltd | Shape recognizing device |
JPS649307A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Canon Kk | Object recognition equipment |
JPH01232497A (en) * | 1988-03-14 | 1989-09-18 | Sogo Keibi Hoshiyou Kk | Intruder sensor using fiber grating |
JPH0355510A (en) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Sumitomo Cement Co Ltd | Cofocal type optical microscope |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51139355A (en) * | 1975-04-05 | 1976-12-01 | Opto Produkte Ag | Method of and apparatus for optically exploring object and comparing shape with position thereof |
JPS55110208A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-25 | Machida Seisakusho:Kk | Optical splitting device |
-
1982
- 1982-06-26 JP JP11048982A patent/JPS59606A/en active Pending
Patent Citations (2)
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