JPS6340805A - Inclination detector - Google Patents

Inclination detector

Info

Publication number
JPS6340805A
JPS6340805A JP18341886A JP18341886A JPS6340805A JP S6340805 A JPS6340805 A JP S6340805A JP 18341886 A JP18341886 A JP 18341886A JP 18341886 A JP18341886 A JP 18341886A JP S6340805 A JPS6340805 A JP S6340805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
inclination
mirror surface
emitting element
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.)
Pending
Application number
JP18341886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Ogata
司郎 緒方
Shigeru Aoyama
茂 青山
Nobuo Nakatsuka
中塚 信雄
Maki Yamashita
山下 牧
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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 Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP18341886A priority Critical patent/JPS6340805A/en
Publication of JPS6340805A publication Critical patent/JPS6340805A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enable measurement of an inclination with a desired surface as reference, by a method wherein the light from a light emitting element is projected on a mirror surface fixed on an object to be detected and the reflected light thereof is focused on a position detecting element by a light receiving optical system to detect a signal. CONSTITUTION:Light emitted from a light emitting element 1 is turned to a parallel light by a collimation optical system 3 to be incident into a mirror surface 41 inclined by an angle theta1. The reflected light thereof forms a spot at a point P1 on a light receiving surface of a detecting element 2a by a focusing optical system 3. The reflected light of the light incident into a mirror surface 42 inclined by an angle theta2 forms a spot at the point P2 on a light receiving surface of a detecting element 2b. Distances l1 and l2 are detected from the center of the light emitting element 1 to the points P1 and P2 thereby enabling measurement of the inclination of an object to be detected with the mirror surfaces 41 and 42 fixed thereon.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は傾き検出装置に関する。[Detailed description of the invention] Background of the invention The present invention relates to a tilt detection device.

従来の傾き検出装置は、電力の方向に対する傾きを検知
するもの、すなわち傾斜センサであった。これらの傾斜
センサには、静電容量方式のもの、遮蔽板方式(光電方
式)のもの、磁性流体方式のもの、泡水準器(光検出方
式)などがある。
A conventional tilt detection device is a tilt sensor that detects the tilt with respect to the direction of electric power. These tilt sensors include capacitance type, shield plate type (photoelectric type), magnetic fluid type, and bubble level (photo detection type).

これらのうちで磁性流体方式のものは加速度センサとし
ても使用可能である。
Among these, the magnetic fluid type can also be used as an acceleration sensor.

上記のいずれのものにおいても従来の傾斜センサは1重
力を利用するものであるから、傾き面(彼険出面)の水
平面からのずれ(傾き)しか測定できないという問題が
あった。また2重力を利用しているから、必ず慣性力の
影響を受は応答速度の高速化には限界があった。
In any of the above-mentioned methods, the conventional tilt sensor utilizes 1 gravity, so there is a problem in that it can only measure the deviation (inclination) of the tilted surface (the upward facing surface) from the horizontal plane. Also, since it uses two gravity forces, it is always affected by inertial force, so there is a limit to how fast the response speed can be increased.

発明の概要 この発明は、光学的手法のみを用いることによって任意
の面を基弗とする傾きを測定することのできる装置を提
供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus that can measure tilt based on any plane by using only optical techniques.

この発明による傾き検出装置は2発光素子1発光素子の
出力を好ましくは平行光に変換して投射するための投射
光学系、傾きの被検出物に連動し、投射光を反射するた
めの鏡im、Wt面からの反射光を集光する受光光学系
、および集光された光を受けその位置に応じた信号を出
力する位置検出素子を備えていることを特徴とする。
The tilt detection device according to the present invention includes two light emitting elements, a projection optical system for converting the output of one light emitting element into parallel light, and a mirror im for reflecting the projected light in conjunction with a tilted object. , a light receiving optical system that collects reflected light from the Wt surface, and a position detection element that receives the focused light and outputs a signal according to its position.

上記の構成において、鏡面の傾きに応じて投射光の反射
方向が変化し1反射光の位置検出素子上における集束位
置が変わる。反射光の集束位置は鏡[alの傾き角度と
一定の関係にあるので、この集束位置を検出することに
よって鏡面の傾き、すなわち鏡面と連動する被検出物の
傾きを検知することができる。
In the above configuration, the direction of reflection of the projected light changes depending on the inclination of the mirror surface, and the convergence position of one reflected light on the position detection element changes. Since the convergence position of the reflected light has a certain relationship with the inclination angle of the mirror [al, by detecting this convergence position, the inclination of the mirror surface, that is, the inclination of the object to be detected in conjunction with the mirror surface can be detected.

この発明によると、被検出物の傾きを光学的および電気
的に検出しているので1重力や慣性力の影響を受ける二
となく傾き検出が可能となる。したがって7水平面に対
する傾きのみならず、任意の基準面に対する傾きを検出
することができるとともに、応答速度も向上する。さら
に、光学系をI’ll用しているので、装置をコンパク
トにまとめることができるとともに、軽量化を図ること
が可能となる。位置検出素子を用いると1次方向の位置
のみならず2次元方向の位置をも検出することができる
ので、被検出物の2方向の傾きを測定することも可能と
なる。
According to this invention, since the inclination of the object to be detected is detected optically and electrically, it is possible to detect the inclination without being influenced by gravity or inertial force. Therefore, it is possible to detect not only the inclination with respect to the seven horizontal planes, but also the inclination with respect to any reference plane, and the response speed is improved. Furthermore, since the optical system is used for I'll, the apparatus can be made compact and lightweight. By using a position detection element, it is possible to detect not only the position in the primary direction but also the position in the two-dimensional direction, so it is also possible to measure the inclination of the object to be detected in two directions.

実施例の説明 第1図および第2図は、1方向の傾きを検出する装置を
示している。発光素子1は、半導体レーザ、ガス・レー
ザ、発光ダイオードなどでH,7成される。この発光素
子1の第1図における上下位置には位置検出素子2a、
2bが配置されている。位置検出素子としては、後述す
るようなPSD (ポジションψセンシティブ・デイバ
イス: Po5ition 5ensitive De
vice )やフォトダイオード(PD)アレイが用い
られよう。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 show an apparatus for detecting tilt in one direction. The light emitting element 1 is composed of a semiconductor laser, a gas laser, a light emitting diode, or the like. At the upper and lower positions of this light emitting element 1 in FIG.
2b is placed. As a position detection element, a PSD (Position ψ sensitive device: Po5ition 5 sensitive device) as described later is used.
vice) or a photodiode (PD) array.

これらの発光索子lおよび位置検出索子2a。These light-emitting cords 1 and position-detecting cords 2a.

2bの前面には光学系3が配置されている。光学系3に
は1発光索子1の出射光を平行化して鏡面41(または
42等)に投射するためのコリメート光学系と、鏡面か
らの反射光を集光して位置検出索子2aまたは2b上に
スポットを形成するためのフォーカシング光学系とから
構成される。コリメート光学系としては、1次元(1方
向)の傾き検出の場合にはシリンドリカル・レンズなど
が。
An optical system 3 is placed in front of the lens 2b. The optical system 3 includes a collimating optical system for collimating the light emitted from the light emitting element 1 and projecting it onto a mirror surface 41 (or 42, etc.), and a position detecting element 2a or 2a for condensing the reflected light from the mirror surface. and a focusing optical system for forming a spot on 2b. For one-dimensional (one direction) tilt detection, a cylindrical lens is used as a collimating optical system.

2次元(2方向)の傾き検出の場合にはフレネル・レン
ズ、通学のガラス・レンズなどがそれぞれ用いられよう
。発光素子1からの出射光がコリメート先であればこの
光学系は必ずしも8認ではない。第1図に図示されてい
るようにコリメート光学系とフォーカシング光学系とを
1つの光学系で兼ねることもできるし、これらを別個に
設けてもよい。
In the case of two-dimensional (two-direction) tilt detection, a Fresnel lens, a school glass lens, or the like may be used. If the light emitted from the light emitting element 1 is collimated, this optical system is not necessarily 8-dimensional. As shown in FIG. 1, one optical system can serve as both the collimating optical system and the focusing optical system, or they can be provided separately.

鏡面は傾きを検出すべき被検出物に固定されているかま
たは適当な機構を介して設けられ、被検出物の傾きに連
動するように構成されている。鏡面の傾き無しの位置(
基準面)が鎖線Mで示されており、上部が前方に(光学
系3の方向に)傾いた位置が符号42で、後方に傾いた
位置が符号41でそれぞれ示されている。この鏡面の傾
きの中心(回転中心)Oは発光素子1からの投射光の光
軸上にあることが好ましい。
The mirror surface is fixed to the object whose inclination is to be detected, or is provided via a suitable mechanism, and is configured to move in conjunction with the inclination of the object. Position of mirror without tilt (
The reference plane) is indicated by a chain line M, the position where the upper part is tilted forward (in the direction of the optical system 3) is indicated by reference numeral 42, and the position where the upper part is inclined backward is indicated by reference numeral 41. It is preferable that the center of inclination (rotation center) O of this mirror surface is on the optical axis of the projected light from the light emitting element 1.

発光素子1からの出射光はコリメート光学系3で平行光
に変換されて鏡面の回転中心Oの位置に投射される。鏡
面が符号41で示すように、その上部が後方に角度θ1
だけ傾いているとその反射光は入射光に対して2θ1だ
けずれ(傾き)。
The light emitted from the light emitting element 1 is converted into parallel light by the collimating optical system 3 and projected onto the rotation center O of the mirror surface. As shown by the reference numeral 41, the upper part of the mirror surface faces backward at an angle θ1.
If the reflected light is tilted by 2θ1, the reflected light is shifted (tilted) by 2θ1 relative to the incident light.

フォーカシング光学系3で集光され、上部の位置検出素
子2aの受光面上の点P1にスポットを形成する。符号
42で示すように鏡面のL部が前方にθ2だけ傾くと2
反射光は下部の位置検出素子2 b−1=の点P2に集
光する。発光素子1の中心から各点P 、P までの距
離に 1℃2は鏡面の傾き角θ 、θ の関数である。
The light is focused by the focusing optical system 3 and forms a spot at a point P1 on the light receiving surface of the upper position detection element 2a. As shown by reference numeral 42, when the L portion of the mirror surface is tilted forward by θ2, 2
The reflected light is focused on a point P2 of the lower position detection element 2b-1=. The distance 1° C.2 from the center of the light emitting element 1 to each point P 2 is a function of the inclination angles θ 2 , θ 2 of the mirror surface.

また、鏡面の傾き方向は位置検出素子2a、2bのどち
らに反射光が検出されたかによって判断される。したか
って、距離で 、12を検出することによって傾き角θ
 、θ 等を測定することができる。
Further, the direction of inclination of the mirror surface is determined depending on which of the position detection elements 2a and 2b the reflected light is detected. Therefore, by detecting the distance , 12, the inclination angle θ
, θ, etc. can be measured.

鏡面の傾きが前方または後方に制限されているときには
1位置検出素子2a、2bのいずれかのみを設ければよ
い。
When the inclination of the mirror surface is limited to the front or the rear, only one of the one position detection elements 2a and 2b may be provided.

第3図は位置検出素子としてPSDを用いた場合の位置
検出原理および検出回路を示している。
FIG. 3 shows the position detection principle and detection circuit when a PSD is used as the position detection element.

PSDそれ自体はよく知られているように、半導体表面
におけるLateral Photo Erf’cct
を利用したもので、受光面の対向する2辺にそって電極
を設けた1次元二1゛測用のものと、4辺に電極を設け
た2次元計t11’l用のものとがある。いずれにして
も各電極から得られる光電流を相互に演算(加算。
As PSD itself is well known, Lateral Photo Erf'cct on a semiconductor surface
There are two types: one for one-dimensional 21' measurement, which has electrodes along two opposing sides of the light-receiving surface, and one for two-dimensional meter t11'l, which has electrodes on four sides. . In any case, the photocurrents obtained from each electrode are mutually calculated (added).

減算等)することによって1次元計測(たとえばPSD
上に集光した光のY方向の位置を得ること)または2次
元計測(PSD上に集光した光のXおよびY方向の位置
を得ること)がiiJ能となる。
One-dimensional measurement (for example, PSD
(obtaining the position in the Y direction of the light focused on the PSD) or two-dimensional measurement (obtaining the position in the X and Y directions of the light focused on the PSD).

第3図において、1次元計測用のPSD2aに設けられ
た1対の電極11から得られる光電流Y1.Y2は、増
幅器12でそれぞれ増幅されたのち、減算回路13.加
算回路14でそれらの差および和がそれぞれ演算される
。さらに除算回路15において、減算結果が加算結果に
よって割算されることによって、スポットP1のY軸方
向の位置を表わす信号が得られる。
In FIG. 3, photocurrent Y1. obtained from a pair of electrodes 11 provided on PSD 2a for one-dimensional measurement. Y2 is amplified by the amplifier 12, and then sent to the subtraction circuit 13. An adder circuit 14 calculates their difference and sum, respectively. Further, in the division circuit 15, the subtraction result is divided by the addition result to obtain a signal representing the position of the spot P1 in the Y-axis direction.

第4図は他の位置検出素子の例を示している。FIG. 4 shows an example of another position detection element.

この位置検出素子21はPDアレイであって、多数のP
D21aが同心円状かつ放射状に配列されて構成されて
いる。どのPD21aが反射光の集光スポットを検出し
たかによってスポットの位置が分る。PDの配置は基盤
の目のようにすることもできるし、他の任意の配置gと
することが可能である。
This position detection element 21 is a PD array, and has a large number of P
D21a are arranged concentrically and radially. The position of the spot can be determined by which PD 21a detects the focused spot of the reflected light. The PDs may be arranged like the eyes of the base, or may be arranged in any other arbitrary arrangement.

第5図は1発光素子1の周囲に2次元測定用のPSD 
(電極は図示略)22a〜22dを4個配列してなる位
置検出装置を示している。第4図および第5図に示され
た位置検出素子を用いると2次元(,2方向)の傾き検
出が可能となる。
Figure 5 shows a PSD for two-dimensional measurement around one light emitting element 1.
(Electrodes are not shown) A position detection device is shown in which four electrodes 22a to 22d are arranged. When the position detection elements shown in FIGS. 4 and 5 are used, two-dimensional (two-direction) inclination detection becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はこの発明の実施例を示すもので、
第1図は全体の構成図、第2図は発光素子および位置検
出素子の正面図である。 第3図は、1次元計測用のPSDの構成および位置検出
回路を示すブロック図、第4図および第5図は2次元位
置検出素子の構成例を示す正面図である。 1・・・発光素子。 2a、 2b、 22a 〜22d−P S D (ポ
ジション・センシティブやデイバイス)。 3・・・光学系、    41.42. M・・・鏡面
。 21・・・PDアレイ位置検出素子。 21a−PDo 以  上 特許出願人  立石電機株式会社 代 理 人  弁理士 牛久 健司 (外1名)第1図 第3図
FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of this invention.
FIG. 1 is an overall configuration diagram, and FIG. 2 is a front view of a light emitting element and a position detecting element. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a PSD for one-dimensional measurement and a position detection circuit, and FIGS. 4 and 5 are front views showing examples of the configuration of a two-dimensional position detection element. 1... Light emitting element. 2a, 2b, 22a to 22d-PSD (position sensitive and devices). 3...Optical system, 41.42. M...Mirror surface. 21...PD array position detection element. 21a-PDo Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Agent Patent attorney Kenji Ushiku (1 other person) Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 発光素子、 発光素子の出力を投射するための投射光学系、傾きの被
検出物に連動し、投射光を反射するための鏡面、 鏡面からの反射光を集光する受光光学系、および 集光された光を受けその位置に応じた信号を出力する位
置検出素子、 を備えている傾き検出装置。
[Scope of Claims] A light emitting element, a projection optical system for projecting the output of the light emitting element, a mirror surface for reflecting the projected light in conjunction with an inclined object to be detected, and a light receiving device for condensing the reflected light from the mirror surface. A tilt detection device comprising: an optical system; and a position detection element that receives focused light and outputs a signal according to its position.
JP18341886A 1986-08-06 1986-08-06 Inclination detector Pending JPS6340805A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18341886A JPS6340805A (en) 1986-08-06 1986-08-06 Inclination detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18341886A JPS6340805A (en) 1986-08-06 1986-08-06 Inclination detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6340805A true JPS6340805A (en) 1988-02-22

Family

ID=16135430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18341886A Pending JPS6340805A (en) 1986-08-06 1986-08-06 Inclination detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6340805A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190146065A1 (en) Compact laser sensor
JPH10239051A (en) Tilt angle measuring device
JPH0660811B2 (en) Reflective tilt detector
JPS6340805A (en) Inclination detector
JP3227849B2 (en) Position detection device
US4888491A (en) Device for measuring angular deviation of flat plate
JP3479914B1 (en) Tilt detector
JPS62133416A (en) Method and apparatus for detecting axial deviation of optical scanner
JPH07182666A (en) Light pickup system
JP2003097924A (en) Shape measuring system and method using the same
JPH02210209A (en) Tilt sensor
JPS63210709A (en) Tilt angle detector
JPH0520989A (en) Photoelectric sensor
JPH05203447A (en) Inclinometer
JPH032512A (en) Three-dimensional position recognition device
JP2500651B2 (en) Angle detector
JP3270800B2 (en) Distance sensor
JP2513148B2 (en) Optical beam position detector
JPH03123812A (en) Surface wavy sensor
JPH01267848A (en) Objective lens driving device
JP2011242292A (en) Thickness tilt sensor
JPH10176927A (en) Inclination sensor
JPS63279114A (en) Angle-of-inclination detector
JP3159828B2 (en) Photoelectric sensor
JPH04220505A (en) Displacement detector