JPS6281510A - 位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光学系を利用した距離測定装置に適用して有
効な位置検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図はこの棟の位置検出器を適用する従来の非接触式
の距離測定装置の構成図を示すものであり、図において
、第４図において、１は光源、２は光源１より放射され
る光束を集束し、測定しようとする対象物体３に投射す
る投光レンズである。

上記光源１、投光レンズ２、対象物体３が軸線固止に位
置し、光源１から放射されｆｃ光は投光レンズ２によっ
て対象物体３上に照射され、光束の光スポット４を形成
する。

５は光スポット４の像を結像する受光レンズ、６は受光
レンズ５によって結像される光スポット４の像の結像位
置Ｐに対応し７′ｉｃ′ｇＬ気信号を発生する受光素子
で、上記光スポット４、受光レンズ５、受光素子６は軸
線■上に位置し、この場合この軸線０は前記軸線回とθ
の角度をなす。

そして、受光素子６の出力する２つの電気信号ＩＡ、Ｉ
Ｂは、それぞれ加算器７、減算器８に入力され、加算器
７において両信号の和（ｉＡ＋ｉＢ）が求められ、減算
器８において両信号の差（ｉ□ＩＢ）が求められる。９
は加算器７の出力で減算器８の出力を除する除算器、１
０は除算器９の位置出力Ｐ−ｉ距離出力ｔに変換する変
換器である。

上記において、光源１、投光レンズ２、受光しンズ５、
受光素子６によって検出ヘッド１１が構成される。

次に動作について説明する。光源１より放射される光束
は、投光レンズ２によって適当な大きさの光スポット４
で対象物体３に照射される。この元スポット４を受光レ
ンズ５が撮像し、受光素子６の受光面の上に光スポット
４の信金結像する。

斯かる受光素子６は、たとえば、スポット像の結像位置
に比例した光信号全両端部に向って出力する光位置検出
器と、この光位置検出器の両端部に配設された受光面上
に入射する光信号に応じ几電気信号ｔＡ、ｔＢｔ−発生
する光検出器とで構成されている。従って、上記電気信
号ＩＡ、ＩＢの値によって、光スポット像の結像位置Ｐ
は、 として求めることができる。ところで、受光素子６の出
力は光スポツト像の結像位置Ｐとその強度とに比例した
出力信号を生じる。そのため、上記（１）式においては
、光スポツト像の強度変化に比例して変化する信号であ
る（　ｉＡ＋ｉｎ）の頂金分母に導入し、光スポツト像
の結像位置のみに比例する信号を得るようにしている。

前記加算器７と減算器８と除算器９は、受光素子６の出
方信号ｉＡｔ　’Ｂに基づいて上記（１）式に示される
演算を実施するための回路であり、このようにして除算
器９の出力には光スポット像の結像位置に対応する出力
値Ｐが得られる。

一方、対象物体３までの距離をｔとし、投光レンズ２と
受光レンズ５の設置間隔’ｋＬとすると、ｔは、 として求めることができる。ここで、θは受光レンズ５
の設置位置及び焦点距離、受光素子６と受光レンズ５の
設置間隔、光スポツト像の結像位置に係る出力Ｐによっ
て求まるものである。これらの中で位置出力Ｐ以外は固
定値として定めることかできるので、結局、対象物体３
までの距離ｔは、ｔ＝に・Ｐ　　　　　　　　　　・・
・・・・（３）として得られる。この場合、Ｋは上記各
固定値によって決まる定数であり、事前の計算又は実験
等により設定される。変換器１０は上記（３）式を実施
し、位置出力Ｐを入力して距離出力ｔｆ出力するもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の非接触式の距離測定装置に適用される位置検出器
は、上記の如く電気回路部を有する受光素子であるので
、防爆が必要な場所で使用するには対策が必要となり、
更にこの対策のために距離測定装置が全体的に大形とな
るという問題点があった。

この発明は、このような問題点全解消するためにな嘔れ
たものであり、光ファイバと容易にリンクでき、距離測
定装置の防爆構造を不要とするに適する位置検出器を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段］ この発明に係る位置検出器は、入射光信号の結像位置に
比例しｆｃ複数個の元信号を出射するようにしたもので
ある。

〔作用〕

この発明における位置検出器の入射光は、混入され友散
乱吸収物質にエリ散乱され、複数個の出射部から出射す
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１２はガラス材料１２ａと散乱吸収物質友
とえは金属粉末１２ｂとからなる位置検出器、１３ａ、
１３ｂは位置検出器１２の端面から出射する光を所望位
置に伝送する元ファイバである。

いま、図に示すように元位置検出器１２にＰ。

なる強度の入射光があるとすると、内部に混入された散
乱物質によって入射光が散乱を受ける。この結果、一部
の光は図中、左右の伝送方向に進行し、散乱、吸収全党
けながら両端面よりＰＡ、ＰＢの強度の出力光を得る。

ここで、元位置検出器１２における伝送方向への散乱係
数をα、入射位置の両端面からの距離をｔＡ　＊　ｔＢ
　ｓ混入物質による散乱・吸収係数をβとすると、各端
面から元ファイバ１３ａ、１３ｂ１介して得られる出力
光の強度ＰＡ、ＰＢはそれぞれ次式で求められる。

Ｐ　　＝Ｐ　　ＥＸＰ［−αβｔ〕　　　・・・・・・
（４）Ａ　　　　　Ｏ人 ＰＲ＝Ｐｏ　ＥＸＰ　ＣａβｔＢ〕・・・・・・（５）
２つの出力光の強度の比を求めると、 となり、この比の値は１Ａと６８の差にのみ比例するこ
とになる。すなわち、ＰＡとＰＢの比が元スポット像の
結像位置に比例するのである。

第２図はこの発明の他の実施例を示す側面図であり、１
４は位置検出器１２全その光信号の入出射部（図示例は
上面が入射部、両端面が出射部）以外を囲んだ光反射体
（ミラー）である。この構成により、位置検出器１２の
周囲より出射した元Ｃは光反射体１４で反射し、点線示
のように再び位置検出器１２側に戻ることになり、入射
光が有効に効率よく使用てれる。

第３図はこの発明の位置検出器を適用して構成した非接
触式の距離測定装置の構成図を示すものであり、１〜５
，９〜１１は上記従来装置と同一のものである。１５は
結合レンズ、１６は検出ヘッド１１の外部に配設され九
光源１と該検出ヘッド１６内の投光レンズ２との間を上
記結合レンズ１５を介して光学的に結合するので、一端
側を受光端１６ａとじ他部側を出光端１６ｂとする投光
用光ファイバ、１７．１８は検出ヘッド１１内に配設嘔
れた位置検出器１２の両端面と該検出ヘッド１６の外部
に配設され次光検出器１９．２０との開音光学的に結合
する受光用光ファイバである。

上記構成を有する距離測定装置は次のように動作する。

光源ｌから放射さｎた光束は、前述した通り結合レンズ
１５及び光フアイバ１６勿介して投光レンズ２へ伝送き
れ、対象物体３ンこ光スポット４として照射ちれる。−
万、受元レンズ５は、この元スポット４を撮像し、位置
検出器１２の受光面の上に結塚する。

位置検出器１２は入射光があると、内部に混入式ｒした
散乱物質によって入射光が散乱を受け、前記したように
両端面から光信号を出射する。

この出射光は光ファイバ１７．１８によって光検出器１
９．２０に伝送され、この光検出器１９゜２０で出力光
の強度ＰＡ、ＰＢに比例した電気信号ｉＡ、　ｉＢに変
換される。次いで、前記第２図の場合と同様に上記電気
信号ＩＡ、ｔｎに基づいて、前記第４図における加算器
、減算器、除算器などからなる演算回路２１で演算処理
を行ない、測定すべき距離に係る距離出力ｔを得るもの
である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、入射光は内部に混入
された散乱物質によって散乱金堂け、入射光信号の結像
位置に比例した複数個の光信号を出射するので、この出
射光信号を光ファイバによって離れ友処理部まで伝送す
ることができるとともに全て光のみを用いる全党式であ
るため、防爆構造を必要とぜず構成が簡単である。また
、この発明の位置検出器は光信号の入出射部以外を光反
射体で囲んであるので、入射光信号が無駄に消費される
ことが少なく効率がよいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す位置検出器の正面図
、第２図はその他の実施例を示す側面図、第３図は上記
位置検出器を適用し九距離測定装置の構成図、第４図は
受光素子を用いた距離測定装置の構成図である。 １２は位置検出器、１２ａはガラス材料、１２ｂは散乱
吸収物質。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分金示す。 特許出願人　三菱′Ｂ機株式会社 代理人　弁理士　１）澤　博　昭 （外２名） 第３図 第４図 手続補韮書（自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光信号の結像位置に比例した複数個の光信号
   を出射するように、ガラス材料の中に光の散乱吸収物質
   を混入して、所定の形状に構成したことを特徴とする位
   置検出器。
2. （２）入射光信号の結像位置に比例した複数個の光信号
   を出射するように、ガラス材料の中に光の散乱吸収物質
   を混入して、所定の形状に構成し、光信号の入出射部以
   外を光反射体で囲んだことを特徴とする位置検出器。