JPS597926B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPS597926B2 JPS597926B2 JP16590579A JP16590579A JPS597926B2 JP S597926 B2 JPS597926 B2 JP S597926B2 JP 16590579 A JP16590579 A JP 16590579A JP 16590579 A JP16590579 A JP 16590579A JP S597926 B2 JPS597926 B2 JP S597926B2
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- light
- receiving surface
- bright spot
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被測定対象物の位置を非接触で光学的に検出す
る装置に関する。
る装置に関する。
従来、この種の光学的装置として、三角測量法の技術を
応用せる装置が実用されている。
応用せる装置が実用されている。
第１図ａはこの方式の装置の原理説明図である。図にお
いて、１は光源から放射される例えばレーザ光の平行光
束である。この光束１は第１レンズＬ１に入射し、Ｌ０
によつて集束され対象物３の表面上におけるＬ１の光軸
Ｘ１と交わる点を含む微小面積部分に発光領域ｐを形成
する。以下、この発光領域ｐを輝点ｐと名付ける。レン
ズＬ２はその光軸Ｘ２がＬ１の焦点４においてＬ１の光
軸Ｘ１と一定の角度θで交わるように配置される。また
、Ｌ２の焦点５の近傍においてＬ２の光軸Ｘ２と直角に
交わる受光面６を有する受光板（図示せず）を設ける。
このように構成された光学装置において、主面Ｔから輝
点ｐまでの距離ＸがＬ１の焦点距離ｆｌと合致する場合
はＬ１によつて集束された光束によつて対象物３の表面
３’に形成される輝点ｐから放射される散乱光の一部は
レンズＬ２によつて集束され、受光平面６がＬ２の光軸
Ｘ２と交わる点５を囲み輝点ｐの像を結像する。この像
を輝点像ｐ’と名付ける。図は対象物３の表面上の輝点
ｐがＬ，の焦点４と合致せる場合を示す。対象物３の表
面が図示の位置から光束１の入射方向（矢印Ｘａで示す
）に移動すれば表面上の輝点もＸ方向に移動しこの輝点
νＸに対応して受光平面６上に結ばれる輝点像ｔ）Ｘ′
も原輝点像ｔ′の位置から矢印ｙに示されている方向に
移動する。また、輝点がＸａと反対方向に移動すればこ
れに対応する受光平面上の輝点像Ｐｘ′はｙと反対方向
に移動する。したがつて、受光平面６の面上に例えば差
動型光電変換素子の受光面を置きこの光電変換素子によ
つて輝点像ｐ′の偏位の方向と偏位量とに対応する出力
信号を検出すれば出力信号の大きさと極性によつて対象
物３の表面とレンズＬ２の主面との間の相対距離Ｘを検
出することができる。第１図ｂは受光面６上の差動型光
電変換素子の受光面８をレンズＬ２の方向から見た拡大
図である。
いて、１は光源から放射される例えばレーザ光の平行光
束である。この光束１は第１レンズＬ１に入射し、Ｌ０
によつて集束され対象物３の表面上におけるＬ１の光軸
Ｘ１と交わる点を含む微小面積部分に発光領域ｐを形成
する。以下、この発光領域ｐを輝点ｐと名付ける。レン
ズＬ２はその光軸Ｘ２がＬ１の焦点４においてＬ１の光
軸Ｘ１と一定の角度θで交わるように配置される。また
、Ｌ２の焦点５の近傍においてＬ２の光軸Ｘ２と直角に
交わる受光面６を有する受光板（図示せず）を設ける。
このように構成された光学装置において、主面Ｔから輝
点ｐまでの距離ＸがＬ１の焦点距離ｆｌと合致する場合
はＬ１によつて集束された光束によつて対象物３の表面
３’に形成される輝点ｐから放射される散乱光の一部は
レンズＬ２によつて集束され、受光平面６がＬ２の光軸
Ｘ２と交わる点５を囲み輝点ｐの像を結像する。この像
を輝点像ｐ’と名付ける。図は対象物３の表面上の輝点
ｐがＬ，の焦点４と合致せる場合を示す。対象物３の表
面が図示の位置から光束１の入射方向（矢印Ｘａで示す
）に移動すれば表面上の輝点もＸ方向に移動しこの輝点
νＸに対応して受光平面６上に結ばれる輝点像ｔ）Ｘ′
も原輝点像ｔ′の位置から矢印ｙに示されている方向に
移動する。また、輝点がＸａと反対方向に移動すればこ
れに対応する受光平面上の輝点像Ｐｘ′はｙと反対方向
に移動する。したがつて、受光平面６の面上に例えば差
動型光電変換素子の受光面を置きこの光電変換素子によ
つて輝点像ｐ′の偏位の方向と偏位量とに対応する出力
信号を検出すれば出力信号の大きさと極性によつて対象
物３の表面とレンズＬ２の主面との間の相対距離Ｘを検
出することができる。第１図ｂは受光面６上の差動型光
電変換素子の受光面８をレンズＬ２の方向から見た拡大
図である。
差動型光電変換素子の詳細な説明はこＸでは省略する。
この三角測量法を利用した従来の光学的位置検出装置は
光学系の構成は簡単であるが、レンズＬ２の光軸Ｘ２が
一定の角度θでＬ１の光軸上の焦点４に正確に交わるよ
うにＬ１とＬ２の相対位置を正確に配置しなければなら
ない点に問題がある。本発明は上記の三角測量法を利用
せる光学的位置検出装置における光学系の構成を改良し
、光源からの光を対象物表面に集束する手段の構成要素
である光源、および入射レンズ系、および対象物表面に
形成される輝点を受光し受光面に輝点に対応する輝点像
を結像するための受光レンズ系の配置等を簡単に精度よ
く組立ることのできる装置を提供せんとするものである
。
この三角測量法を利用した従来の光学的位置検出装置は
光学系の構成は簡単であるが、レンズＬ２の光軸Ｘ２が
一定の角度θでＬ１の光軸上の焦点４に正確に交わるよ
うにＬ１とＬ２の相対位置を正確に配置しなければなら
ない点に問題がある。本発明は上記の三角測量法を利用
せる光学的位置検出装置における光学系の構成を改良し
、光源からの光を対象物表面に集束する手段の構成要素
である光源、および入射レンズ系、および対象物表面に
形成される輝点を受光し受光面に輝点に対応する輝点像
を結像するための受光レンズ系の配置等を簡単に精度よ
く組立ることのできる装置を提供せんとするものである
。
以下、図面によシ本発明を説明する。第２図は本発明を
実施せる位置検出装置の主要部である位置検出器の概略
の構成を示す。
実施せる位置検出装置の主要部である位置検出器の概略
の構成を示す。
ａはその前面図、ｂは側面図でａ図のＹ−Ｙ面で切断せ
る断面を示す。図において、容器１は前面が開放されて
おシ、内部に発光素子を保持する発光部品２、第１レン
ズＬ，、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および受光素
子を保持する受光部品４を内臓する。図においてＬ，，
Ｌ２，Ｌ３の各レンズの光軸をそれぞれＸｌ，Ｘ２，Ｘ
３で示す。各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３は互に平行しており
、図示の場合は、Ｘ１とＸ２の間隔ｙ１はＸ２とＸ３の
間隔Ｙ２に等しく、各光軸Ｘ，，Ｘ２，Ｘ３は同一平面
Ｙ−Ｙに含まれるように各レンズＬ，，Ｌ２，Ｌ３が配
置されている。発光部品２のレンズＬ１に対向する前面
には例えばレーザ光の点光源３が配置されている。この
点光源３はレンズＬ１のＬ２と反対側の焦点Ｒ，に置か
れる。受光部品４はレンズＬ３に対向する前面に受光面
６を備える。受光面６はＬ３の焦点Ｒ３またはその近傍
に｝いてＬ３の光軸Ｘ３と直角に交わる。受光面６と光
軸Ｘ３との交点５は受光面６のほぼ中央部に位置する。
受光面６の表面は例えばフオトダイオードの感光面のよ
うな感光物質でおおわれて｝ｂ感光面６を形成する。な
お受光面６と感光面とは実質的に同一平面であるから、
以下両者を統一して受光面６と記載する。受光面６は光
軸Ｘ３との交点５を通Ｖ）Ｌ１の光軸Ｘ１とＬ３の光軸
Ｘ３とを含む平面と直角に交わる直線に沿つて延びてい
る線状の微小間隙７によつて分割され間隙７の両側に第
１受光面部分と第２受光面部分とが配置される。第４図
は受光面６の前面を拡大して示した透視図である。図は
受光面６はＸ３との交点５を通シ前述せる特定の方向に
延びている線状の微小間隙７によつて第１受光面部分Ａ
と第２受光面部分Ｂとに分離されていることを示す。各
部分Ａ，Ｂの表面をおＸつている感光物質は各部分に入
射される光束に感応し光束の光量に対応する電気的出力
信号を発生し、各部分の出力信号はＡ，Ｂに接続する第
１、第２の出力端８，９から別々に外部に導き出すこと
ができる。第３図は本発明を実施せる位置検出装置の構
成および動作原理の説明図である。
る断面を示す。図において、容器１は前面が開放されて
おシ、内部に発光素子を保持する発光部品２、第１レン
ズＬ，、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および受光素
子を保持する受光部品４を内臓する。図においてＬ，，
Ｌ２，Ｌ３の各レンズの光軸をそれぞれＸｌ，Ｘ２，Ｘ
３で示す。各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３は互に平行しており
、図示の場合は、Ｘ１とＸ２の間隔ｙ１はＸ２とＸ３の
間隔Ｙ２に等しく、各光軸Ｘ，，Ｘ２，Ｘ３は同一平面
Ｙ−Ｙに含まれるように各レンズＬ，，Ｌ２，Ｌ３が配
置されている。発光部品２のレンズＬ１に対向する前面
には例えばレーザ光の点光源３が配置されている。この
点光源３はレンズＬ１のＬ２と反対側の焦点Ｒ，に置か
れる。受光部品４はレンズＬ３に対向する前面に受光面
６を備える。受光面６はＬ３の焦点Ｒ３またはその近傍
に｝いてＬ３の光軸Ｘ３と直角に交わる。受光面６と光
軸Ｘ３との交点５は受光面６のほぼ中央部に位置する。
受光面６の表面は例えばフオトダイオードの感光面のよ
うな感光物質でおおわれて｝ｂ感光面６を形成する。な
お受光面６と感光面とは実質的に同一平面であるから、
以下両者を統一して受光面６と記載する。受光面６は光
軸Ｘ３との交点５を通Ｖ）Ｌ１の光軸Ｘ１とＬ３の光軸
Ｘ３とを含む平面と直角に交わる直線に沿つて延びてい
る線状の微小間隙７によつて分割され間隙７の両側に第
１受光面部分と第２受光面部分とが配置される。第４図
は受光面６の前面を拡大して示した透視図である。図は
受光面６はＸ３との交点５を通シ前述せる特定の方向に
延びている線状の微小間隙７によつて第１受光面部分Ａ
と第２受光面部分Ｂとに分離されていることを示す。各
部分Ａ，Ｂの表面をおＸつている感光物質は各部分に入
射される光束に感応し光束の光量に対応する電気的出力
信号を発生し、各部分の出力信号はＡ，Ｂに接続する第
１、第２の出力端８，９から別々に外部に導き出すこと
ができる。第３図は本発明を実施せる位置検出装置の構
成および動作原理の説明図である。
図において、ＰＤは第２図で説明せる位置検出器部分を
示す。ＰＤに含まれている構成部品の構成および部品相
互の配置は第２図と同様であるからこＸではその説明を
省略する。図において、１０は位置検出器ＰＤ内にある
点光源３を１駆動する電力を供給する光源駆動回路であ
る。点光源３から放射される光束は第１レンズＬ１に入
射しＬ１によつて平行光束に変換される。レンズＬ１を
通過する平行光束は第２レンズＬ２によつて集束されＬ
２を通過した後Ｌ２の集点１１に集中する。いま、測定
しようとする対象物１２の表面１２′がＬ２の集点１１
の近傍にあればＬ２を通過する光束は対象物１２の表面
の微小面積部分を照射し表面１２′の照射部分に輝点ｐ
を形成する。対象物表面に形成される輝点ｐはレンズＬ
２に向つて散乱する光束を放射する。輝点ｐから放射さ
れる光束の一部分は第２レンズＬ２と第３レンズＬ３を
順次に通過しレン丸．によつて集束され受光面６の微小
面積部分を照射し照射部分に対象物表面の輝点ｐに対応
する輝点像ｐ′を形成する。第４図に示す受光面の拡大
図（透視図）を参照して受光面上に結像される輝点像ｐ
′と対象物表面上の輝点ｐとの対応関係を説明すれば次
の通勺である。いま、対象物表面に形成される輝点ｐが
第２レンズＬ２の焦点１１と合致する場合はこれに対応
する輝点像は第４図に示すように受光面６の中央部分に
おけるＬ３の光軸Ｘ３との交点５を含む微小面積部分ｐ
′に結像される。また、対象物１２の表面１２′が図示
の位置からＬ２の光軸Ｘ２と平行に矢印Ｘａ方向に移動
し輝点ｐもこれにともなつて入射光の中心軸Ｓ１方向に
移動すれば受光面上６に形成される輝点像はｐ′の位置
から矢印ｙで示す方向に移動する。対象物１２の表面が
矢印Ｘと反対方向Ｘ′に移動すれば輝点像もｙ方向と反
対方向に移動する。第２図について説明したように受光
面６が第１受光面部分Ａと第２受光面部分Ｂとに分離さ
れており、各部分は感光物質でおＸわれている場合は、
Ａ，Ｂ各部分はその表面に輝点像が結像されれば輝点像
部分に照射される輝点ｐからの光束の光量を検出し検出
光量に対応する電気的出力信号Ｅｌ，Ｅ２を各別の出力
端８，９から出力する。第５図は位置検出器ＰＤの第２
レンズＬ２の主面Ｙ２と対象物表面１２′の間の間隔Ｘ
と第１出力信号Ｅ１と第２出力信号Ｅ２との関係を示す
。
示す。ＰＤに含まれている構成部品の構成および部品相
互の配置は第２図と同様であるからこＸではその説明を
省略する。図において、１０は位置検出器ＰＤ内にある
点光源３を１駆動する電力を供給する光源駆動回路であ
る。点光源３から放射される光束は第１レンズＬ１に入
射しＬ１によつて平行光束に変換される。レンズＬ１を
通過する平行光束は第２レンズＬ２によつて集束されＬ
２を通過した後Ｌ２の集点１１に集中する。いま、測定
しようとする対象物１２の表面１２′がＬ２の集点１１
の近傍にあればＬ２を通過する光束は対象物１２の表面
の微小面積部分を照射し表面１２′の照射部分に輝点ｐ
を形成する。対象物表面に形成される輝点ｐはレンズＬ
２に向つて散乱する光束を放射する。輝点ｐから放射さ
れる光束の一部分は第２レンズＬ２と第３レンズＬ３を
順次に通過しレン丸．によつて集束され受光面６の微小
面積部分を照射し照射部分に対象物表面の輝点ｐに対応
する輝点像ｐ′を形成する。第４図に示す受光面の拡大
図（透視図）を参照して受光面上に結像される輝点像ｐ
′と対象物表面上の輝点ｐとの対応関係を説明すれば次
の通勺である。いま、対象物表面に形成される輝点ｐが
第２レンズＬ２の焦点１１と合致する場合はこれに対応
する輝点像は第４図に示すように受光面６の中央部分に
おけるＬ３の光軸Ｘ３との交点５を含む微小面積部分ｐ
′に結像される。また、対象物１２の表面１２′が図示
の位置からＬ２の光軸Ｘ２と平行に矢印Ｘａ方向に移動
し輝点ｐもこれにともなつて入射光の中心軸Ｓ１方向に
移動すれば受光面上６に形成される輝点像はｐ′の位置
から矢印ｙで示す方向に移動する。対象物１２の表面が
矢印Ｘと反対方向Ｘ′に移動すれば輝点像もｙ方向と反
対方向に移動する。第２図について説明したように受光
面６が第１受光面部分Ａと第２受光面部分Ｂとに分離さ
れており、各部分は感光物質でおＸわれている場合は、
Ａ，Ｂ各部分はその表面に輝点像が結像されれば輝点像
部分に照射される輝点ｐからの光束の光量を検出し検出
光量に対応する電気的出力信号Ｅｌ，Ｅ２を各別の出力
端８，９から出力する。第５図は位置検出器ＰＤの第２
レンズＬ２の主面Ｙ２と対象物表面１２′の間の間隔Ｘ
と第１出力信号Ｅ１と第２出力信号Ｅ２との関係を示す
。
図に示す如く、一方の出力信号例えばＥ１はＸの増加す
るに従つて増加し、他方の出力信号例えばＥ２はＸの増
加するに従つて減少する。距離Ｘが第２レンズＬ２の焦
点距離Ｆ２と一致するとき両信号の差すなわちＥ４＝（
Ｅ，−Ｅ２）は零になる。第５図において曲線Ｅ４は（
Ｅ１−Ｅ２）の特性曲線である。第３図において、１３
はＥ１｝よびＥ２を入力信号とし、Ｅ１とＥ２の和Ｅ３
およびＥ１とＥ２の差Ｅ４を出力する演算回路である。
るに従つて増加し、他方の出力信号例えばＥ２はＸの増
加するに従つて減少する。距離Ｘが第２レンズＬ２の焦
点距離Ｆ２と一致するとき両信号の差すなわちＥ４＝（
Ｅ，−Ｅ２）は零になる。第５図において曲線Ｅ４は（
Ｅ１−Ｅ２）の特性曲線である。第３図において、１３
はＥ１｝よびＥ２を入力信号とし、Ｅ１とＥ２の和Ｅ３
およびＥ１とＥ２の差Ｅ４を出力する演算回路である。
図に訃いて１４は（Ｅ，＋Ｅ２）を出力する出力端、１
５は（Ｅ１一Ｅ２）を出力する出力端である。第５図に
ついて説明したように、演算器出力Ｅ４はＬ２の主面Ｙ
２と対象物表面１２′との距離ＸがＬ２の焦点距離Ｆ２
に合致するとき零になるから、距離ＸがＦ２に一致する
点を演算器出力Ｅ４によつて高精度で検出することがで
きる。また、距離Ｘが焦点距離Ｆ２に合致する点を中心
としてその前後の一定の範囲＋△Ｘにおいて出力信号Ｅ
４の大きさと極性から距離Ｘを高精度で検出することが
できる。また、動作信号に応じて位置検出器ＰＤを矢印
Ｘ６方向または−Ｘ６方向に駆動する７駆動装置１６を
設け演算器出力Ｅ４を装置１６の動作信号として供給し
装置１６によつてＥ４が零になるように位置検出器ＰＤ
を１駆動すれば対象物１２と検出器ＰＤとの距離Ｘを正
確にＬ２の焦点距離Ｆ２に保持することができる。また
、Ｅ１とＥ２との和（Ｅ１＋Ｅ２）に相当する出力信号
Ｅ３を光源，駆動回路１０に加え、Ｅ３が一定になるよ
うに光源１駆動回路１０の出力電力を調節し光源３の輝
度を制御すれぱ、対象物１２の表面の反射率に関係なく
、光源３からの光束によつて対象物表面に形成される輝
点の輝度を一定に保つことができる。第２図および第３
図に示す実施例では第１、第２、第３の各レンズＬｌ，
Ｌ２，Ｌ３によつて構成されている光学系においてレン
ズＬ１の光軸Ｘ１とレンズＬ２の光軸Ｘ２との距離ｙ１
とレンズＬ２，Ｌ３の光軸間距離Ｙ２とは等しく配置さ
れているが本発明におけるＬｌ，Ｌ２，Ｌ３から成る光
学系の構成はこれに限定するものではない。
５は（Ｅ１一Ｅ２）を出力する出力端である。第５図に
ついて説明したように、演算器出力Ｅ４はＬ２の主面Ｙ
２と対象物表面１２′との距離ＸがＬ２の焦点距離Ｆ２
に合致するとき零になるから、距離ＸがＦ２に一致する
点を演算器出力Ｅ４によつて高精度で検出することがで
きる。また、距離Ｘが焦点距離Ｆ２に合致する点を中心
としてその前後の一定の範囲＋△Ｘにおいて出力信号Ｅ
４の大きさと極性から距離Ｘを高精度で検出することが
できる。また、動作信号に応じて位置検出器ＰＤを矢印
Ｘ６方向または−Ｘ６方向に駆動する７駆動装置１６を
設け演算器出力Ｅ４を装置１６の動作信号として供給し
装置１６によつてＥ４が零になるように位置検出器ＰＤ
を１駆動すれば対象物１２と検出器ＰＤとの距離Ｘを正
確にＬ２の焦点距離Ｆ２に保持することができる。また
、Ｅ１とＥ２との和（Ｅ１＋Ｅ２）に相当する出力信号
Ｅ３を光源，駆動回路１０に加え、Ｅ３が一定になるよ
うに光源１駆動回路１０の出力電力を調節し光源３の輝
度を制御すれぱ、対象物１２の表面の反射率に関係なく
、光源３からの光束によつて対象物表面に形成される輝
点の輝度を一定に保つことができる。第２図および第３
図に示す実施例では第１、第２、第３の各レンズＬｌ，
Ｌ２，Ｌ３によつて構成されている光学系においてレン
ズＬ１の光軸Ｘ１とレンズＬ２の光軸Ｘ２との距離ｙ１
とレンズＬ２，Ｌ３の光軸間距離Ｙ２とは等しく配置さ
れているが本発明におけるＬｌ，Ｌ２，Ｌ３から成る光
学系の構成はこれに限定するものではない。
光学系の構成に関する必要条件は、各レンズＬｌ，Ｌ２
，Ｌ３の各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３が互に平行であること
、およびＬ１の光軸Ｘ１とＬ３の光軸Ｘ３とが合致せず
に一定の間隔を置いて配置されていることの２つの条件
だけである。したがつて各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３は同一
平面に含まれる必要もない。また、第２図に示されてい
る点光源３を第６図ａに示すごとく構成してもよい。
，Ｌ３の各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３が互に平行であること
、およびＬ１の光軸Ｘ１とＬ３の光軸Ｘ３とが合致せず
に一定の間隔を置いて配置されていることの２つの条件
だけである。したがつて各光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３は同一
平面に含まれる必要もない。また、第２図に示されてい
る点光源３を第６図ａに示すごとく構成してもよい。
すなわち、光線を透過する集束フアイバ一群１７を使用
し、フアイバ一群の端面１８をレンズＬ１の焦点位置Ｒ
１に配置し器外にある光源（図示せず）の光束をフアイ
バ一群１７を介して端面１８まで導びき端面８からの光
束をＬ１に入射してもよい。また、第１、第２の受光面
部分に分離されている受光面６を直接光電変換物質で被
覆するかわりに、第６図ｂに示すごとく、第１、第２の
受光面部分Ａ，Ｂにそれぞれ集束フアイバ一群１９，２
０の端面２１，２２を配置し、これら２本のフアイバ一
群１９，２０の他端にそれぞれ第１、第２の光電変換素
子（図示せず）を配置し、対象物表面の輝点からの光束
によつて受光面に形成される輝点像の入射光束を受光面
上の輝点像の位置に応じ前記フアイバ一群１９または２
０のどちらか一方または両方のフアイバ一群によつて第
１、第２の光電変換素子に導びき両光電変換素子によつ
て電気出力信号Ｅｌ，Ｅ２に変換してもよい。本発明の
主要部である位置検出器ＰＤにおいて、光源３からの光
束の一部を対象物表面に集束する第１集束手段の光学系
と第１集束手段からの入射光によつて対象物表面に形成
される輝点からの散乱光を光電変換器の受光面に集束す
る第２集束手段の光学系とに含まれる第１、第２、第３
のレンズはその光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３が互に平行するよ
うに配列されている。
し、フアイバ一群の端面１８をレンズＬ１の焦点位置Ｒ
１に配置し器外にある光源（図示せず）の光束をフアイ
バ一群１７を介して端面１８まで導びき端面８からの光
束をＬ１に入射してもよい。また、第１、第２の受光面
部分に分離されている受光面６を直接光電変換物質で被
覆するかわりに、第６図ｂに示すごとく、第１、第２の
受光面部分Ａ，Ｂにそれぞれ集束フアイバ一群１９，２
０の端面２１，２２を配置し、これら２本のフアイバ一
群１９，２０の他端にそれぞれ第１、第２の光電変換素
子（図示せず）を配置し、対象物表面の輝点からの光束
によつて受光面に形成される輝点像の入射光束を受光面
上の輝点像の位置に応じ前記フアイバ一群１９または２
０のどちらか一方または両方のフアイバ一群によつて第
１、第２の光電変換素子に導びき両光電変換素子によつ
て電気出力信号Ｅｌ，Ｅ２に変換してもよい。本発明の
主要部である位置検出器ＰＤにおいて、光源３からの光
束の一部を対象物表面に集束する第１集束手段の光学系
と第１集束手段からの入射光によつて対象物表面に形成
される輝点からの散乱光を光電変換器の受光面に集束す
る第２集束手段の光学系とに含まれる第１、第２、第３
のレンズはその光軸Ｘｌ，Ｘ２，Ｘ３が互に平行するよ
うに配列されている。
したがつてこれら３個のレンズを含む光学系は簡単に精
度よく組立てることができる。その結果、従来の三角測
量法を応用せる位置検出装置に比し検出精度の高い装置
を実現することができる。また、本発明の位置検出器に
おいては対象物と位置検出器との間の検出距離Ｘおよび
検出距離測定範囲は第２レンズＬ２の焦点距離Ｆ２のみ
によつて定まる。したがつて第２レンズＬ２を交換する
だけで検出距離および測定範囲を変えることができる。
度よく組立てることができる。その結果、従来の三角測
量法を応用せる位置検出装置に比し検出精度の高い装置
を実現することができる。また、本発明の位置検出器に
おいては対象物と位置検出器との間の検出距離Ｘおよび
検出距離測定範囲は第２レンズＬ２の焦点距離Ｆ２のみ
によつて定まる。したがつて第２レンズＬ２を交換する
だけで検出距離および測定範囲を変えることができる。
第１図ａは従来公知の位置検出装置の原理的説明図、同
図ｂはこの装置の１部である受光面の拡大図を示す。 第２１図は本発明実施例の主要部をなす位置検出器の概
略の構成を示し、同図ａは前面図、ｂは側面の断面図で
ある。第３図は本発明実施例の構成卦よび動作原理の説
明図である。第４図は本発明実施例の位置検出器に含ま
れる光電変換器の受光面の拡大図である。第５図は前記
光電変換器の出力特性を例示せる特性線図である。第６
図は本発明実施例に含まれる部品の実施例の説明図で、
ａは光源部分の説明図、ｂは光電変換器の一部分の説明
図である。第２図、第３図、および第４図において、Ｐ
Ｄ・・・・・・位置検出器、３・・・・・・点光源、Ｌ
１・・・・・・第１レンズ、Ｌ２ｌ第２レンズ、Ｌ３ｌ
ｌｌ第３レンズ、６・・・・・・受光面、Ａ・・・・・
・第１受光面部分、Ｂ・・・・・・第２受光面部分、１
０・・・・・・光源１駆動回路、１３・・・・・・演算
回路。
図ｂはこの装置の１部である受光面の拡大図を示す。 第２１図は本発明実施例の主要部をなす位置検出器の概
略の構成を示し、同図ａは前面図、ｂは側面の断面図で
ある。第３図は本発明実施例の構成卦よび動作原理の説
明図である。第４図は本発明実施例の位置検出器に含ま
れる光電変換器の受光面の拡大図である。第５図は前記
光電変換器の出力特性を例示せる特性線図である。第６
図は本発明実施例に含まれる部品の実施例の説明図で、
ａは光源部分の説明図、ｂは光電変換器の一部分の説明
図である。第２図、第３図、および第４図において、Ｐ
Ｄ・・・・・・位置検出器、３・・・・・・点光源、Ｌ
１・・・・・・第１レンズ、Ｌ２ｌ第２レンズ、Ｌ３ｌ
ｌｌ第３レンズ、６・・・・・・受光面、Ａ・・・・・
・第１受光面部分、Ｂ・・・・・・第２受光面部分、１
０・・・・・・光源１駆動回路、１３・・・・・・演算
回路。
Claims (1)
- １ 第１集束手段と第２集束手段と光電変換器とを具備
する位置検出器および演算回路より成り、前記第１集束
手段は点光源と第１レンズＬ＿１と第２レンズＬ＿２と
を具備し前記第１、第２両レンズの光軸Ｘ＿１、Ｘ＿２
は平行に配列し前記点光源は前記第１レンズの第２レン
ズＬ＿２と反対側の焦点の位置に配置され前記第１レン
ズＬ＿１と第２レンズＬ＿２とを順次通過せる前記点光
源からの光は前記第１レンズＬ＿１と反対側の前記第２
レンズＬ＿２の焦点に集束し対象物表面が前記第２レン
ズＬ＿２の焦点または該焦点の近傍にあるとき該対象物
表面上の微小面積部分に輝点を形成し、前記第２集束手
段は前記第２レンズＬ＿２と第３レンズＬ＿３と前記光
電変換器の受光面とで構成され前記第３レンズＬ＿３の
光軸Ｘ＿３の光軸Ｘ＿３は前記第１レンズＬ＿１の光軸
Ｘ＿１と一定の間隔を置き該光軸Ｘ＿１と平行に配列し
前記受光面は前記第３レンズＬ＿３の光軸Ｘ＿３と第３
レンズの焦点近傍の点で前記光軸Ｘ＿３とほぼ直角に交
叉し前記輝点から散乱する光の一部が前記第２レンズＬ
＿２と第３レンズＬ＿３とを順次通過して該受光面上の
一部に前記輝点に対応する輝点像を結像するように配置
されており、前記光電変換器は前記受光面と光電変換素
子とを具備し該受光面は前記第３レンズＬ＿３の光軸Ｘ
＿３との交点を通り第１、第２レンズの両光軸Ｘ＿１、
Ｘ＿２を含む平面と直交する直線状の微小間隙によつて
分離されている第１受光面部分と第２受光面部分とを備
え前記光電変換素子は前記第１、第２の受光面に集束さ
れる前記輝点からの光束の光量に応じた第１出力信号と
第２出力信号とを別々に発生し、前記演算回路は前記第
１出力信号と第２出力信号とを比較し第１出力信号と第
２出力信号との差に相当する出力信号を生ずる比較手段
を有し、前記演算回路の出力信号により前記対象物と前
記位置検出器との相対的な位置を検出することを特徴と
する位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16590579A JPS597926B2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16590579A JPS597926B2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5689005A JPS5689005A (en) | 1981-07-20 |
| JPS597926B2 true JPS597926B2 (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=15821217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16590579A Expired JPS597926B2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597926B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6374536U (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2122835B (en) * | 1982-06-30 | 1986-08-06 | Eastman Kodak Co | Rangefinder |
| US4630927A (en) * | 1983-02-15 | 1986-12-23 | General Electric Company | Optical projector |
| FR2572191B1 (fr) * | 1984-10-22 | 1987-02-20 | Regie Autonome Transports | Dispositif de localisation et de reperage d'un objet lumineux |
| JPH0697163B2 (ja) * | 1985-09-26 | 1994-11-30 | 横河電機株式会社 | 変位変換器 |
| JPH0619244B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1994-03-16 | 横河電機株式会社 | 変位変換器 |
| JPS62215815A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Takaya Eng:Kk | 測距方法及び測距装置 |
| JPS63149516A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | Tadashi Iizuka | 船台測量システム |
| JPS63167315A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-11 | Tsubosaka Denki Kk | レンズ変位量検出装置 |
| JP3424847B2 (ja) * | 1994-01-26 | 2003-07-07 | 三菱レイヨン株式会社 | 限定反射型光ファイバセンサヘッド |
-
1979
- 1979-12-20 JP JP16590579A patent/JPS597926B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6374536U (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5689005A (en) | 1981-07-20 |
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