JP2581555B2 - Light receiving position detection method using optical fiber - Google Patents
Light receiving position detection method using optical fiberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、レーザ光によって長さや高さ、距離その
他各種の計測を行う場合、投射されたレーザ光の位置を
検出する、いわゆる受光位置検出方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a so-called light receiving position detection for detecting a position of a projected laser beam when measuring a length, a height, a distance, and other various types by using a laser beam. It is about the method.
特にレベル測量に用いるスタップ（箱尺）に組み込ん
で使用する受光位置検出方法に関するものである。In particular, the present invention relates to a method for detecting a light receiving position which is used by being incorporated into a stap (box scale) used for level measurement.
（従来の技術） レーザの直進性を利用して長さや距離その他精密測定
を行う技術は公知である。例えば、第５図で示すよう
に、レーザ発振器11より、ある距離をおいて受光板12を
設定し、これにレーザ光13を照射し、レーザ発振器11と
受光板12との相対位置を計測することや、レベル測量に
みられるように基準線を設定し、この基準線に基づく計
測を行うことや、さらに第６図で示すように受光板12に
代わる照射板14に、レーザ光13を照射し、Ｘ軸,Y軸位置
の変位を計測し、例えばトンネル堀削工事における自動
堀削機の姿勢制御を行うことなどがそれである。(Prior Art) Techniques for making precise measurements of length, distance, and the like using the straightness of a laser are known. For example, as shown in FIG. 5, a light receiving plate 12 is set at a certain distance from a laser oscillator 11, a laser beam 13 is irradiated on the light receiving plate 12, and the relative position between the laser oscillator 11 and the light receiving plate 12 is measured. In addition, a reference line is set as shown in level measurement, and measurement is performed based on the reference line. Further, as shown in FIG. 6, a laser beam 13 is irradiated on an irradiation plate 14 instead of the light receiving plate 12. Then, the displacement of the X-axis and Y-axis positions is measured, and for example, posture control of an automatic excavator in tunnel excavation work is performed.
ところで、レベル測量に用いるスタッフには、レーザ
光およびその受光装置を利用したものはない。また、レ
ーザ光を利用した計測手段に受光板ないし照射板もある
が、在来の受光板ないし照射板は、計測領域が数cm以内
の比較的短い、しかも狭い領域を対象としたものに限ら
れている。By the way, no staff used for level measurement uses a laser beam and its light receiving device. In addition, there is a light receiving plate or irradiation plate as a measuring means using laser light, but the conventional light receiving plate or irradiation plate is limited to a measurement region for a relatively short and narrow region within several cm. Have been.
ちなみに第７図は、レベル測量に使用される受光セン
サを例示するものであるが、この受光センサは、受光面
12aに分割型と呼ばれる受光検出素子を、ミリメートル
オーダで垂直に配列したもので、計測範囲がきわめて限
られたものである。FIG. 7 shows an example of a light receiving sensor used for level measurement. This light receiving sensor has a light receiving surface.
In Fig. 12a, a light receiving detection element called a split type is vertically arranged on the order of millimeters, and the measurement range is extremely limited.
また、前記第６図に例示した二次元のＸ軸,Y軸方向の
変位を検出するための照射板14の場合は、Ｘ軸,Y軸方向
マトリックスに受光検出素子を配列して受光面を形成し
たもので、その受光範囲は前記第７図の場合と同様数cm
程度の限られた領域を対象とするものである。In the case of the irradiation plate 14 for detecting the displacement in the two-dimensional X-axis and Y-axis directions illustrated in FIG. 6, the light-receiving surface is arranged by arranging the light-receiving elements in the X-axis and Y-axis directions. The light receiving range is several cm as in the case of FIG.
It is intended for a limited area.
（発明が解決しようとする問題点） 前記したように、従来の受光板ないし照射板において
は、それが一次元の計測、二次元の計測のいずれの計測
に利用するにしろ、計測のスパンやX,Y軸のより大きな
領域の計測を対象とするには、必然的に受光検出素子の
配列数を多くとることを余儀なくされていた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional light receiving plate or irradiation plate, regardless of whether it is used for one-dimensional measurement or two-dimensional measurement, the measurement span or In order to measure a larger area in the X and Y axes, it is inevitable to increase the number of light receiving and detecting elements.
例えば、10mの長さのある測標に、光レーザを照射
し、そのレーザ光の位置を、1mmの精度で検出しようと
すれば、10,000個に分割した受光検出素子を組み込んだ
受光板としなければならない。また二次元の場合におい
ても同様である。For example, if a laser beam is applied to a 10-meter-long measuring target and the position of the laser beam is to be detected with an accuracy of 1 mm, a light-receiving plate incorporating a 10,000-piece light-receiving detection element must be used. Must. The same applies to a two-dimensional case.
そこで、受光検出素子の数を抑制する手段としてレー
ザ光の入射位置によって、変化する抵抗の違いを検出す
る非分割型の受光検出素子を利用することも考えられて
いるが、、これはレーザ光の強度や輝点にバラツキがあ
って、キャリブレーションが繁雑となる難点があった。
特に附帯する処理回路が複雑となり、しかもアナログ処
理回路となるため高精度を期待することができない欠点
があった。Therefore, as a means for suppressing the number of light receiving and detecting elements, it is considered to use a non-divided light receiving and detecting element that detects a change in resistance that changes depending on the incident position of the laser light. There were variations in the intensity and luminescent spots of the samples, making calibration difficult.
In particular, there is a disadvantage that the accompanying processing circuit becomes complicated, and since it becomes an analog processing circuit, high accuracy cannot be expected.
さらに非分割型の受光検出素子一個の形状サイズは数
cmであるのが普通で、そのため、長スパンの計測となる
と、この非分割型受光検出素子を数多く結合して使用し
なければならず、形状寸法が大きくなり、コスト的にも
高価なものとなる欠点があった。In addition, the shape and size of one non-divided light-receiving detector
In general, when measuring long spans, a large number of these non-segmented light receiving and detecting elements must be used in combination, resulting in large dimensions and high cost. There were disadvantages.
いずれにしても、従来の受光位置検出手段によって一
次元、二次元の計測範囲を拡大しようとすれば、それに
要する受光検出素子数が増大し、その結果、受光板ない
し照射板としてきわめて高価なものとなり、しかも処理
回路が複雑化してしまうという欠点があった。In any case, if the one-dimensional or two-dimensional measurement range is to be expanded by the conventional light-receiving position detecting means, the number of light-receiving and detecting elements required increases, and as a result, a very expensive light-receiving plate or irradiation plate is required. And the processing circuit becomes complicated.
本発明は、このような欠点の無いレーザ光の受光位置
を検出することのできる光位置検出方法を提供すること
を目的とするものである。It is an object of the present invention to provide a light position detecting method capable of detecting a light receiving position of a laser beam without such a defect.
（問題点を解決するための手段） 本発明の方法は、受光面の各受光位置に多数の受光検
出素子を配置するという従来の方法に代えて、複数本か
らなる光ファイバの端面を直線状に配列して受光面を形
成し、各光ファイバの反対側の端部に複数の出力ポート
を有する光分岐デバイスを接続すると共に、各分岐デバ
イスの出力ポートの出口側に光ファイバを介して複数個
の受光検出素子を接続し、これ等の受光検出素子の受光
状態にもとづいて受光面に入射した光の受光位置を検出
するようにしたもので、各分岐デバイスの出力ポートは
次の要領で受光検出素子に接続される。(Means for Solving the Problems) According to the method of the present invention, instead of the conventional method of arranging a large number of light-receiving elements at each light-receiving position on the light-receiving surface, the end face of a plurality of optical fibers is straightened. To form a light receiving surface, connect an optical branching device having a plurality of output ports to the opposite end of each optical fiber, and connect a plurality of optical branching devices to the exit side of the output port of each branching device via an optical fiber. The light receiving position of the light incident on the light receiving surface is detected based on the light receiving state of these light receiving detecting elements, and the output port of each branch device is as follows. Connected to the light receiving detection element.
いま、分岐デバイスの出力ポートの数をｎとし、各分
岐デバイスの１本目の出力ポートの出口側に接続される
光ファイバを上から順にＭ個の群に群分けするものと
し、更に、光ファイバの総数をMn本と設定する。Now, it is assumed that the number of output ports of the branching device is n, and the optical fibers connected to the outlet side of the first output port of each branching device are grouped into M groups in order from the top. Is set to M n .
この光ファイバの総数は必要とする測標、例えばスタ
ッフの全長に対応するものであるから、この点を考慮し
てＭ、ｎの値を設定する。Since the total number of optical fibers corresponds to a required measurement target, for example, the total length of the staff, the values of M and n are set in consideration of this point.
このように設定すると、各分岐デバイスの１本目の出
力ポートの出口側は、Mn-1本の光ファイバからなるＭ個
の群に群分けされるので、各群ごとにそれぞれ単一の受
光検出素子に接続する。With this setting, the exit side of the first output port of each branching device is divided into M groups each composed of M n-1 optical fibers. Connect to detection element.
以上のように接続したＭ個の受光検出素子の受光状態
を判断すると、受光面をＭ分の１に細分した領域のうち
のどの領域に光が入射したかを判別することができる。By judging the light receiving state of the M light receiving detecting elements connected as described above, it is possible to determine which of the regions where the light receiving surface is subdivided into 1 / M, the light has entered.
各分岐デバイスの二本目の出力ポートの出口側は、一
本目のそれと同様にＭ個の群に群分けされるが、各群の
中から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごとにM
n-2本づつ上から順にＭ回分けて取り出されて、各回ご
とにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイバが
それぞれ単一の受光検出素子に接続される。The exit side of the second output port of each branching device is grouped into M groups similarly to the first output port, but optical fibers having the same rank counted from each group are provided for each group. M
from the n-2 present at a time is taken out separately M times sequentially, M n-1 optical fibers taken from all groups in each time are connected to a single photodetectors respectively.
以上のように２本目の出力ポートの出口側に接続した
Ｍ個の受光検出素子の受光状態と、すでに述べた１本目
の出力ポートの出口側に接続したＭ個の受光検出素子の
受光状態の両者を考え合わせると、受光面をM2分の１に
細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを判別
したかを判別することができる。As described above, the light receiving states of the M light receiving / detecting elements connected to the outlet side of the second output port and the light receiving states of the M light receiving / detecting elements connected to the outlet side of the first output port are already described. When both are considered, it is possible to determine which of the regions where the light receiving surface has been subdivided into M 1/2 has been determined to have incident light.
更に、各分岐デバイスの３本目の出力ポートの出口側
は、上から順にM2個の群に群分けされると共に、各群の
中の上から数えて同順位にある光ファイバが、各群ごと
にMn-3本づつ上から順にＭ回に分けて取り出されて、各
回ごとにすべての群から取り出されたMn-1本の光ファイ
バがそれぞれ単一の受光検出素子に接続される。Furthermore, the outlet side of the output ports of the three eyes of the diversion device from top to bottom while being grouped into M 2 pieces groups, the optical fiber in the same order as counted from the top in each group, each group Mn-3 pieces are taken out M times in order from the top, and each time, Mn-1 pieces of optical fibers taken out from all groups are connected to a single light-receiving element. .
以上のように３本目の出力ポートの出口側に接続した
Ｍ個の受光検出素子の受光状態と、１本目および２本目
のそれの受光状態とを考え合わせると、受光面をM3分の
１に細分した領域のうちのどの領域に光が入射したかを
反別することができる。A light receiving state of the M photodetectors connected to the outlet side of the output port of the 3 knots as described above, Taken together with its light receiving state of the first run and two eyes, 1 to the light receiving surface of the M 3 minutes In which of the subdivided regions the light has entered can be discriminated.
また更に、各分岐デバイスの４本目以降の出力ポート
の出口側は、上から順に、かつ順次、Ｍ倍に増大した個
数の群に群分けされると共に、各群から取り出される光
ファイバの本数が順次、Ｍ分の１に減少する態様で、各
群からＭ回に分けて光ファイバが取り出されてそれぞれ
単一の受光検出素子に接続される。Furthermore, the outlet sides of the fourth and subsequent output ports of each branch device are grouped into groups whose number has been increased by M times in order from the top, and the number of optical fibers taken out from each group is reduced. The optical fibers are sequentially taken out of each group M times in such a manner as to be reduced by a factor of M, and connected to a single light receiving and detecting element.
従って、ｎ本目の出力ポートの出口側は、上から順に
Mn-1個の群に群分けされると共に、各群の中の上から数
えて同順位にある光ファイバが１本づつ上から順にＭ回
に分けて取り出されて各回ごとにすべての群から取り出
されたMn-1本の光ファイバがそれぞれ単一の受光検出素
子に接続される。Therefore, the exit side of the n-th output port is
M n-1 groups are grouped, and the optical fibers having the same rank counted from the top of each group are taken out one by one in order from the top and divided into M times. Mn-1 optical fibers taken out of the above are connected to a single light receiving and detecting element, respectively.
以上のようにｎ本目の出力ポートの出口側に接続した
Ｍ個の受光検出素子の受光状態と、先行する出力ポート
のそれの受光状態とを考え合わせると、Mn分の１に細分
した受光面の領域、すなわち受光面を構成するすべての
光ファイバの中のどの光ファイバに光が入射したかを判
別することができる。Considering the light receiving state of the M light receiving and detecting elements connected to the outlet side of the n-th output port and the light receiving state of the preceding output port as described above, the light receiving state divided into 1 / Mn is considered. The area of the surface, that is, which optical fiber among all the optical fibers constituting the light receiving surface, can be determined.
（作 用） （１） すでに述べたように、各出力ポートの出口側に
接続した複数組の受光検出素子の受光状態を考え合わせ
ると、あたかも篩の目を細かくしてゆくように検出の網
の目が順次、細分化されていって、最終的に光ファイバ
を１本ごとに判別する。従って、従来のように受光位置
に対して１対１に受光検出素子を設ける必要がなくなっ
た。(Operation) (1) As described above, when considering the light receiving state of a plurality of light receiving and detecting elements connected to the outlet side of each output port, a detection network is formed as if the mesh of the sieve is made finer. Are sequentially subdivided, and finally, the optical fibers are discriminated one by one. Therefore, it is no longer necessary to provide a light receiving detection element one-to-one with respect to the light receiving position as in the related art.
（２） すなわち、本発明によれば、受光面を構成する
光ファイバの総数Mnに対して受光検出素子の総数はＭ×
ｎ個で済むので、従来に比べて受光検出素子の数を大幅
に削減することができる。(2) That is, according to the present invention, the total number of light receiving detection elements is M × the total number Mn of optical fibers constituting the light receiving surface.
Since n is sufficient, the number of light receiving and detecting elements can be significantly reduced as compared with the related art.
（３） 前（１）項の結果、受光面を構成する複数本の
光ファイバに光ビームが同時に入射した場合、ビームの
径の両端に位置する光ファイバの中心位置を求めること
によってビームの中心位置を算出することができる。(3) As a result of the above item (1), when a light beam is simultaneously incident on a plurality of optical fibers constituting the light receiving surface, the center positions of the optical fibers located at both ends of the beam diameter are obtained. The position can be calculated.
（４） 前（１）項の結果、受光面に多数の光ファイバ
をミリメートル単位で配置することが可能になり、計測
精度の向上と計測スパンの増大を図ることができる。(4) As a result of the above (1), it becomes possible to arrange a large number of optical fibers on the light receiving surface in units of millimeters, and it is possible to improve the measurement accuracy and increase the measurement span.
（５） 各受光検出素子の受光の有無を識別すればよい
ので、複雑な電気回路を設ける必要がなく、高速処理が
可能である。(5) Since it is only necessary to identify the presence or absence of light reception of each light receiving detection element, it is not necessary to provide a complicated electric circuit, and high-speed processing is possible.
（実施例） さらに本発明方法を実施例に基づいて具体的に説明す
る。(Examples) Further, the method of the present invention will be specifically described based on examples.
まず、第１図は16本の光ファイバをその一方端面を垂
直方向に揃え、直線状に配列して受光面17を形成し、レ
ーザ光によるレベル計測用の受光板、すなわちスタッフ
に使用する目的で構成した受光板の原理構成図である。First, Fig. 1 shows the purpose of using 16 optical fibers as a light receiving plate for level measurement by laser light, that is, a staff, by aligning one end face of the optical fiber in the vertical direction and arranging it in a straight line to form a light receiving surface 17. FIG. 3 is a principle configuration diagram of a light receiving plate constituted by.
まず、16本の光ファイバ1,2,3,4,…16の一方の端面を
1mmのピッチで垂直方向に、かつ直線状に配列して受光
面17を構成し、この受光面17を形成する光ファイバ1,2,
3,4,…16のそれぞれに、二つの出力ポート1a,1b,2a,2b,
…16a,16bを有する光分岐デバイス1A,2A,3A,…16Aを接
続した。ついで、それぞれの光分岐デバイス1A,2A,…16
Aを上から４個づつ群に群分けした。そして各群におけ
る1a,…16aの出力ポートを上から４個づつ、つまり４ポ
ートを一組みとして４群に群分けした。そして、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dの４個の受光センサを接
続した。First, one end face of the 16 optical fibers 1, 2, 3, 4,.
The light receiving surface 17 is arranged vertically and linearly at a pitch of 1 mm, and the optical fibers 1, 2,
Each of the three output ports 1a, 1b, 2a, 2b,
, 16A and 16b were connected. Next, each of the optical branching devices 1A, 2A, ... 16
A was divided into groups of four from the top. The output ports of 1a,... 16a in each group were divided into four groups by four from the top, that is, four ports as one set. Then, four light receiving sensors A, B, C and D were connected to each group.
次に、もう一方の出力ポート1b,2b…16b側は、上から
５ポートとびに、４群に群分けし、つまり４群の中から
１本づつ引き出して数群に群分け、実施例では図示のよ
うに４群に群分けした。そして各群に受光検出素子イ，
ロ，ハ，ニをそれぞれ接続して受光板に構成した。この
構成によると、以下に述べるように直径3mmのレーザ光
が複数本の光ファイバに入射した場合でも、そのレーザ
光の正確な中心位置を判別することが可能となった。Next, the other output ports 1b, 2b... 16b are grouped into four groups at intervals of five ports from the top, that is, one group is drawn out of the four groups and grouped into several groups. They were divided into four groups as shown. Each group has a light receiving detector
(B), (c) and (d) were connected to each other to form a light receiving plate. According to this configuration, even when a laser beam having a diameter of 3 mm is incident on a plurality of optical fibers as described below, it is possible to determine an accurate center position of the laser beam.
次に、この方法の作用について説明する。いま、受光
面17を形成する上方から12番目の光ファイバでレーザ光
を受光したとすると、そのレーザ光は分岐デバイス12A
を介して受光センサＣおよびニで検出されることにな
る。Next, the operation of this method will be described. Now, assuming that the laser light is received by the twelfth optical fiber from above forming the light receiving surface 17, the laser light is transmitted to the branching device 12A.
Are detected by the light receiving sensors C and d.
すなわちこの実施例では、１本の光ファイバに、それ
ぞれ２つの出力ポートを有する光分岐デバイスを接続
し、さらに、その出力側を４本づつに群分けし、それぞ
れの群に受光検出素子A,B,C,Dおよびイ，ロ，ハ，ニを
接続した。そのため１本の光ファイバに入力した光は、
Ａ列およびイ列の２個の受光検出素子で検出される、ま
た、１番目および２番目の２本の光ファイバの端面でレ
ーザ光が受光された場合、つまりレーザ光の径が大きい
場合は、A,イ，ロの３個の光検出素子で検出される。そ
の結果、レーザ光の中心は、１番目と２番目の光ファイ
バの中間1.5に位置することが判別できるようになっ
た。さらに、1,2,3番目の光ファイバで受光された場合
は、A,イ，ロ，ハの４個の光検出素子で検出され、光の
中心は２番目の光ファイバにあることが判別でき、その
ため精度の高い位置検出ができるようになった。しか
も、従来は16個の受光検出素子を必要としていたのが、
総数８個の受光検出素子でレーザ光を検出することが可
能となった。That is, in this embodiment, an optical branching device having two output ports is connected to one optical fiber, and the output side is further divided into four groups, and the light receiving detection elements A, B, C, D and A, B, C, D were connected. Therefore, the light input to one optical fiber is
When the laser light is detected at the end faces of the first and second two optical fibers, that is, when the diameter of the laser light is large, , A, A, and B are detected by three photodetectors. As a result, it has become possible to determine that the center of the laser light is located at an intermediate position 1.5 between the first and second optical fibers. Furthermore, when the light is received by the first, second and third optical fibers, it is detected by the four photodetectors A, A, B and C, and it is determined that the center of the light is in the second optical fiber. This makes it possible to perform highly accurate position detection. In addition, 16 light receiving detection elements were conventionally required,
Laser light can be detected by a total of eight light receiving detection elements.
第２図は垂直方向（水平方向でも可）に10,000本の光
ファイバを1mmのピッチで直接状に配列して受光面17を
形成し、箱尺用の受光板を構成するとともに、光ファイ
バに第３図で示すような二つの出力ポート1a,1bを有す
る光分岐デバイス1Aを接続し、そと二つの出力ポート1
a,1bの片側1aを上から順に100本づつ束ねて100個の群に
群分けし、各群に１つの受光検出素子A,B…を接続し、
同じく、他方の出力ポート1b側の光ファイバを100本お
きに１本づつ取り出して、取り出した100本ごとに１個
当ての受光検出素子イ，ロ…を接続した実施例を示す。
この場合は、受光検出素子の総数は200個で良く、ま
た、この場合は、99mm以下のレーザ光の直径に対して、
その中心位置を判別することができるようになった。Fig. 2 shows a light receiving surface 17 formed by directly arranging 10,000 optical fibers in a vertical direction (possibly in a horizontal direction) at a pitch of 1 mm to form a light receiving plate for a box scale and to form an optical fiber. An optical branching device 1A having two output ports 1a and 1b as shown in FIG.
a, 1b, one side 1a is bundled into 100 groups in order from the top and grouped into 100 groups, and each group is connected to one photodetector A, B ...
Similarly, an embodiment is shown in which the optical fiber on the other output port 1b side is taken out one by one every 100 fibers, and one light receiving detection element A, B,.
In this case, the total number of the light receiving detection elements may be 200, and in this case, for a laser beam diameter of 99 mm or less,
The center position can be determined.
すなわちA,B…で表示した受光検出素子に接続した１
列目と、イ，ロ…で表示さされた受光検出素子に接続し
た２列目とそれぞれの受光検出素子の総数200個で構成
される。入力光は１列目と２列目との複数の受光検出素
子で多重的に検出されることになり、かつ、光の中心を
判別することができるようになった。That is, 1 connected to the light receiving detection element indicated by A, B ...
It is composed of a column, a second column connected to the light receiving detection elements indicated by a, b,... And a total of 200 light receiving detection elements. The input light is detected in a multiplex manner by the plurality of light receiving and detecting elements in the first and second rows, and the center of the light can be determined.
さらに、例えば第４図で示すように、10,000本の光フ
ァイバに、それぞれ四つの出力ポート18a,18b,18c,18d
を有する光分岐デバイス18を接続し、各分岐デバイスの
最上位の出力ポート18a側の光ファイバを上から順に1,0
00本づつ束ねて、群分けし、それぞれの群毎に１個の受
光検出素子を接続する。すると受光検出素子は10個で構
成される。これにより、10mの中のどこのｍ単位で受光
しているかが検出可能である。Further, as shown in FIG. 4, for example, four output ports 18a, 18b, 18c, and 18d are respectively connected to 10,000 optical fibers.
Are connected, and the optical fibers on the side of the highest output port 18a of each branching device are connected in order from the top to
00 are bundled and divided into groups, and one light-receiving element is connected to each group. Then, ten light receiving detection elements are formed. As a result, it is possible to detect which m unit of the 10 m light is received.
次に、２番目の出力ポート18b側の光ファイバを、上
から100本束ね、900本おいて100本束ね、順に繰り返し
て、それぞれ100本づつに束ねた光ファイバに１個当て
の受光検出素子を接続すると、前記同様10個の受光検出
素子で接続できる。この場合、ｍは単位の中のどこの10
0mm単位で受光しているかが検出される。Next, 100 optical fibers on the side of the second output port 18b are bundled from the top, 100 fibers are bundled after 900, and the light receiving detection element is applied to each of the optical fibers bundled into 100 bundles. Are connected, the connection can be made with ten light receiving and detecting elements as described above. In this case, m is anywhere in the unit 10
It is detected whether light is received in units of 0 mm.
さらに、３番目の出力ポート18C側の光ファイバを10
本束ねて、90本おいて10本束ね、以下、前記同様順に繰
り返して、それぞれ10本づつに束ねたものに１個当ての
受光検出素子を接続すると10個の受光検出素子で結ぶこ
とができ、また100mm単位の中のどこの10mm単位で受光
しているかが検出できる。In addition, connect the third output port 18C side optical fiber to 10
Bundling, 90 bundles, 10 bundles, and then repeat in the same order as described above, and if 10 bundles are connected to 10 bundles, 10 bundles can be connected. Also, it is possible to detect which 10 mm unit of the 100 mm unit is receiving light.
そして最後に４番目の出力ポート18d側の光ファイバ
を10本おきに１本づつ取り出して、取り出した1000本の
光ファイバに１個当ての受光検出素子を接続すれば同じ
く10個の受光検出素子で接続でき、これにより、10mmの
単位の中のどこの1mm単位で検出しているかが検出され
る。すなわち、10,000本という、きわめて膨大な光ファ
イバからなる受光板ないし照射板であっても、直径9mm
以下の投射レーザ光に対し、総計40個の受光検出素子で
充分に対応でき、しかも複数の受光素子で検出されるた
め、光の中心が判別でき精度の高い位置検出が可能であ
る。Finally, the fourth optical fiber on the output port 18d side is taken out every tenth fiber one by one, and one light receiving / detecting element is connected to the 1000 taken out optical fibers. With this, it is possible to detect which 1 mm unit of the 10 mm unit is being detected. In other words, even a light receiving plate or irradiation plate consisting of an extremely large number of 10,000 optical fibers, a diameter of 9 mm
The following projection laser light can be adequately dealt with by a total of 40 light receiving and detecting elements, and is detected by a plurality of light receiving elements, so that the center of light can be determined and highly accurate position detection is possible.
（発明の効果） 本発明による光ファイバを利用した受光位置検出方法
は、複数本の光ファイバの端面を直線状に配列して、受
光面を形成するとともに、各光ファイバに複数の出力ポ
ートを有する光分岐デバイスを接続し、分岐した出力ポ
ート側をさらに多段的に複数の群に群分けして、この群
毎に単一の光検出素子を接続したので受光面で捕捉した
レーザ光は、複数の受光検出素子により多重的に検出さ
れることになり、従来の検出方法と比較して次のような
利点がある。(Effect of the Invention) In the light receiving position detecting method using an optical fiber according to the present invention, the end faces of a plurality of optical fibers are linearly arranged to form a light receiving surface, and a plurality of output ports are provided for each optical fiber. By connecting the optical branching device having, the branched output port side is further divided into a plurality of groups in multiple stages, and since a single photodetector is connected to each group, the laser light captured on the light receiving surface is Multiple detection is performed by a plurality of light receiving detection elements, and there are the following advantages as compared with the conventional detection method.
（１）計測をスパンを大きくとっても、受光検出素子の
個数は従来に比較して著るしく少なくて済む。(1) Even if the measurement is performed with a large span, the number of light receiving and detecting elements can be significantly reduced as compared with the related art.
（２）受光検出素子が少なくてすむので、付帯する電子
回路も簡略化され、かつ処理時間も短縮され、高速の計
測処理が可能である。(2) Since the number of light receiving detection elements is small, the accompanying electronic circuit is simplified, the processing time is shortened, and high-speed measurement processing is possible.
（３）常に、複数の受光検出素子で入力光を多重的に捕
捉するため、レーザ光の中心位置を判別することがで
き、その結果、精度の高い受光位置の検出が可能であ
る。(3) Since the input light is always multiplexed by a plurality of light receiving detection elements, the center position of the laser light can be determined, and as a result, the light receiving position can be detected with high accuracy.
（４）また、レーザ光の直径が大きく、複数本の光ファ
イバ端面で入力光が捕捉されるような場合でも、レーザ
光の中心位置を判別することができ、精度の高い受光位
置の検出ができる。(4) Further, even when the diameter of the laser light is large and the input light is captured by the end faces of a plurality of optical fibers, the center position of the laser light can be determined, and the detection of the light receiving position with high accuracy can be performed. it can.
（５）受光面から光分岐デバイスを介して出力側の受光
検出素子に至るまでの光導路の長さ、つまり光ファイバ
を長くとる必要がなく、比較的短かくて充分である。し
たがってコストの安いプラッチックファイバを利用して
も機能的に支障のない検出方法となる。(5) The length of the light guide path from the light receiving surface to the light receiving and detecting element on the output side via the light branching device, that is, the optical fiber does not need to be long, and is relatively short. Accordingly, a detection method that does not hinder the function even if a cheap latchable fiber is used.
以上説明したように本発明による光位置検出方法は、
受光検出素子が少なくてすむこと、しかも複数の受光検
出素子で位置検出ができること、その結果電子回路が簡
略化されるとともに、これらの相乗効果により従来にな
い、きわめて精度の高い経済的な光位置検出方法とし
て、この効用を発揮することが可能となった。As described above, the light position detection method according to the present invention is:
The number of light receiving and detecting elements is small, and the position can be detected by a plurality of light receiving and detecting elements. As a result, the electronic circuit is simplified, and the synergistic effects of these elements make it possible to obtain an extremely accurate and economical light position that has never been achieved before. As a detection method, it became possible to exhibit this effect.
第１図は、本発明方法を一次元の計測用受光板に適用し
た場合の実施例を示す原理構成図、第２図は、同じく一
次元の計測用として垂直方向に10,000本の光ファイバを
配列して受光位置を検出する場合の原理構成図、第３図
は二つの出力ポートを有する光分岐デバイスの構造略示
図、第４図は、10,000本の光ファイバを四つの出力ポー
トを備えた光分岐デバイスにそれぞれ接続し、各出力ポ
ート側の光ファイバを群分けし、受光検出素子に接続し
た場合の必要受光検出素子の個数を例示するものであ
る。第５図は、レーザ光を利用して基準線に基づく計測
をする場合の一般例を示す側面図、第６図は、同じくＸ
軸,Y軸方向の変位を検出するための従来の光位置検出の
基本構成図、第７図は、分割型受光センサを組み込んだ
従来レベルの測量用のスタッフの外観斜視図である。 1,2,3,…16……光ファイバ 1A,2A,3A,…16A……光分岐デバイス 1a,1b,2a,2b……出力ポート A,B,C,D……受光検出素子 イ，ロ，ハ，ニ……受光検出素子 17……受光面 18……光分岐デバイス 18a,18b,18c,18d……出力ポートFIG. 1 is a principle configuration diagram showing an embodiment in which the method of the present invention is applied to a one-dimensional measurement light-receiving plate, and FIG. 2 is a diagram showing 10,000 optical fibers in the vertical direction for one-dimensional measurement. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of an optical branching device having two output ports, and FIG. 4 is a diagram showing 10,000 optical fibers having four output ports. FIG. 3 illustrates the required number of light receiving and detecting elements when the optical fibers on each output port side are grouped and connected to the light receiving and detecting elements, respectively. FIG. 5 is a side view showing a general example of measurement based on a reference line using laser light, and FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing the appearance of a conventional level-measuring staff incorporating a split-type light receiving sensor, in which the conventional optical position detection for detecting displacements in the axial and Y-axis directions is performed. 1,2,3,16 Optical fiber 1A, 2A, 3A, 16A Optical branching device 1a, 1b, 2a, 2b Output port A, B, C, D B, c, d ... light receiving detector 17 ... light receiving surface 18 ... light branching device 18a, 18b, 18c, 18d ... output port
Claims (1)
に配列して受光面を形成し、前記光ファイバの反対側の
端部にｎ本の出力ポート1a,1b,1c……1nを有す光分岐デ
バイスをそれぞれ接続すると共に、前記光分岐デバイス
の各出力ポートの出口側に光ファイバを介して受光検出
素子を接続し、前記受光検出素子の受光状態にもとづい
て前記受光面に入射した光の受光位置を検出する光ファ
イバを利用した受光検出方法であって、 各分岐デバイスの１本目の出力ポート1aの出口側は、相
互に隣り合う同数の光ファイバからなるＭ個の群に群分
けされていて、各群を構成するMn-1本の光ファイバが群
ごとに単一の受光検出素子に接続されており、 各分岐デバイスの２本目の出力ポート1bの出口側は、１
本目の出口側と同数の、かつ相互に隣り合うMn-1本の光
ファイバからなるＭ個の群に群分けされると共に、各群
の中の上から数えて同順位にある光ファイバが、各群ご
とにMn-2本づつ上から順にＭ回に分けて取り出されてい
て、各回ごとにすべての群から取り出されたMn-1本の光
ファイバがそれぞれ端一の受光検出素子に接続されてお
り、 各分岐デバイスの３本目の出力ポート1cの出口側は、相
互に隣り合うMn-2本の光ファイバからなるM2個の群に群
分けさせると共に、各群の中の上から数えて同順位にあ
る光ファイバが、各群ごとにMn-3本づつ上から順にＭ回
に分けて取り出されていて、各回ごとにすべての群から
取り出されたMn-1本の光ファイバがそれぞれ単一の受光
検出素子に接続されており、 各分岐デバイスの４本目以降の出力ポートの出口側は、
いずれも相互に隣り合う同数の光ファイバからなりかつ
先行する出力ポートに比べて順次Ｍ倍に増大した個数の
群に群分けされると共に、各群から各回ごとに取り出さ
れる光ファイバの本数が順次Ｍ分の１に減少する態様
で、各群からＭ回に分けて光ファイバが取り出されてそ
れぞれ単一の受光検出素子に接続されており、ｎ本目の
出力ポートの出口側では、群分けする群の数がMn-1個で
あって各群から各回ごとに取り出す光ファイバの本数が
１本であることを特徴とする光ファイバを利用した受光
位置検出方法。1. An end face of a plurality of optical fibers is linearly arranged to form a light receiving surface, and n output ports 1a, 1b, 1c... 1n are provided at opposite ends of the optical fiber. The optical branching devices are connected to each other, and a light receiving and detecting element is connected to the outlet side of each output port of the optical branching device via an optical fiber, and the light is incident on the light receiving surface based on the light receiving state of the light receiving and detecting element. A light receiving detection method using an optical fiber for detecting a light receiving position of the divided light, wherein the exit side of the first output port 1a of each branching device is formed into M groups of the same number of optical fibers adjacent to each other. M n-1 optical fibers constituting each group are connected to a single light receiving and detecting element for each group, and the exit side of the second output port 1b of each branch device is 1
The same number of optical fibers as the exit side of the first and M n-1 optical fibers adjacent to each other are grouped into M groups, and the optical fibers in the same order counted from the top of each group are , M n-2 pieces of each group are taken out M times in order from the top, and each time M n-1 pieces of optical fibers taken out of all the groups are the end-to-end light-receiving elements. It is connected to the outlet side of the output port 1c of the three eyes of each branch device, causes grouped in M 2 or a group of consisting of M n-2 optical fibers adjacent one another, in each group of the optical fiber in the same order as counted from the top are, have been taken out by dividing into M times from the M n-3 present one by sequentially for each group, M n-1 taken from all groups in each time Each optical fiber is connected to a single light receiving and detecting element, and the fourth and subsequent output ports of each branch device The exit side is
All of them are composed of the same number of optical fibers adjacent to each other and are grouped into groups whose number is increased by M times as compared with the preceding output port, and the number of optical fibers taken out of each group at each time is sequentially reduced. The optical fibers are taken out of each group M times in such a manner as to be reduced to 1 / M and connected to a single light receiving / detecting element, respectively. At the exit side of the n-th output port, the groups are divided. A method for detecting a light receiving position using an optical fiber, wherein the number of groups is M n-1 and the number of optical fibers taken out of each group each time is one.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082442A JP2581555B2 (en) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | Light receiving position detection method using optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082442A JP2581555B2 (en) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | Light receiving position detection method using optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249003A JPS63249003A (en) | 1988-10-17 |
| JP2581555B2 true JP2581555B2 (en) | 1997-02-12 |
Family
ID=13774649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH02186213A (en) * | 1989-01-12 | 1990-07-20 | Matsushita Electric Works Ltd | Shape detection apparatus |
| JPH04218707A (en) * | 1991-04-24 | 1992-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Shape detection device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5521283A (en) * | 1978-08-03 | 1980-02-15 | Sumitomo Chemical Co | Blade made of compound material in alumina fiber strengthening resin |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082442A patent/JP2581555B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63249003A (en) | 1988-10-17 |
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