JPH0763512A - 光位置検出装置 - Google Patents
光位置検出装置Info
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- JPH0763512A JPH0763512A JP20965193A JP20965193A JPH0763512A JP H0763512 A JPH0763512 A JP H0763512A JP 20965193 A JP20965193 A JP 20965193A JP 20965193 A JP20965193 A JP 20965193A JP H0763512 A JPH0763512 A JP H0763512A
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Abstract
た光位置検出ができる光位置検出装置を提供する。 【構成】 受光素子1の光ビームの入射側にはガラス4
が設けられ、このガラス4の表面には、微細な凹凸加工
が施されており、この部分が光拡散部4aを構成してい
る。
Description
た光ビームの位置を検出する光位置検出装置に係り、各
種方向制御装置に適用して好適である。
各種方向制御装置には、光位置検出装置が用いられてい
る。従来の光位置検出装置としては、以下に示すものが
あった。 (1)単一の受光素子に入射された光ビームによってそ
の受光素子に発生する光起電力を利用して光ビームの位
置(以下、光位置という)を検出する(特開平5−52
566号公報参照)。 (2)単一の受光素子に入射された光ビームによってそ
の受光素子に発生する光導電効果を利用して光位置を検
出する。 (3)マトリックス状に配置された複数の受光素子に入
射された光ビームによってその受光素子に発生する光導
電効果を利用して光位置を検出する(特開平5−525
65号公報参照)。 (4)反射板又は透過板に照射された光ビームスポット
像をCCD(電荷結合素子)等の撮像素子によって撮像
し、得られた画像を処理することにより、光位置を検出
する(特開平5−59884号公報参照)。
光位置検出装置においては、いずれの場合も、受光面に
入射される光ビーム径が小さすぎると、光位置検出精度
が低下したり、場合によっては光位置検出ができなくな
ってしまう。したがって、光ビーム径をある程度大きく
して用いる必要がある。以下にその理由を説明する。 受光素子の出力は、一般に、入射される光ビームのパ
ワー密度が所定値以上になると飽和する。そのため、光
ビームの出力が一定であっても、光ビーム径を小さくし
ていくと、受光素子の出力は飽和し、さらに光ビーム径
を小さくすると、受光素子の出力が低下してしまう。 受光素子の感度は、一般に、受光面全体に亙って均一
ではないため、入射される光ビーム径が小さいほど、感
度のばらつきによる影響を受けやすい。
ては、マトリックス状に配置された複数の受光素子間に
不感帯があるため、光ビーム径を少なくとも不感帯の幅
以上にする必要がある。また、高精度化、高分解能化の
ためには、光ビームが常に複数の受光素子に入射されて
いることが望ましく、そのためには、光ビーム径を各受
光素子の大きさ以上にする必要がある。 上記した(4)の光位置検出装置においては、光ビー
ムスポット像が小さくなると、画像処理過程において、
画像信号と、それに含まれるノイズ成分との判別が困難
となり、光位置検出ができなくなってしまう。
大きくしてしまうと、以下に示すような不都合がある。
例えば、光ビーム源として、測量等で一般的に用いられ
るレーザセオドライドを用いると仮定する。通常、測量
時には、光ビーム径を最小に絞る必要があり、また、こ
の状態で測量用のスコープ(望遠鏡)の像は合焦する。
このため、光ビーム径をある程度以上大きくするという
ことは、スコープの像がぼやけることを意味し、目視に
よる光ビームスポット像の確認も難しくなる。その結
果、光位置検出結果の信頼性が低下してしまう。
もので、光ビーム径が小さい場合でも、正確に安定した
光位置検出ができる光位置検出装置を提供することを目
的としている。
に、請求項1記載の光位置検出装置は、受光素子又はタ
ーゲットに入射された光ビームの位置を検出する光位置
検出装置において、上記受光素子又はターゲットの上記
光ビームの入射側に、上記受光素子又はターゲットに入
射される上記光ビームの径を拡大する光拡散部材を設け
ることを特徴としている。
請求項1記載の発明において、上記光拡散部材の上記光
ビームの入射方向の厚さは、上記受光素子又はターゲッ
トに入射される上記光ビームの最小径と、上記受光素子
又はターゲットの有効最小光ビームスポット径と、上記
光拡散部材内における上記光ビームの拡散角とによって
決定されることを特徴としている。
は、請求項1又は2記載の光位置検出装置において、上
記光拡散部材は、上記光ビームの入射側の面に微細な凹
凸加工が施されていることを特徴としている。
部材によって拡大された後、受光素子又はターゲットに
入射されるので、光位置検出装置は、径が拡大された光
ビームの位置を検出する。
ついて説明する。図1は、この発明の第1実施例である
光位置検出装置に用いられる光位置検出器の構成を示す
断面図である。この光位置検出器は、入射された光ビー
ムによって発生する光起電力を利用して光位置を検出す
るものであり、受光部1は、例えば、アモルファス太陽
電池型受光センサによって構成されている。また、受光
部1は、表面のP層1aと、裏面のN層1bと、中間に
あるI層1cとの3層から構成されており、P層1aの
表面には、均一の抵抗を得るために、SnO2等の導電
性のある材料からなる透明電極2が形成されている。一
方、N層1bの裏面には、保護コート3が施されてい
る。また、透明電極2の表面には、ガラス4が設けられ
ている。このガラス4の表面には、微細な凹凸加工が施
されており、この部分が光拡散部4aを構成している。
光拡散部4aと受光部1のP層1aの表面(受光面)と
の距離は、dである。
器に図1中右方向から入射された光ビームは、図2に示
すように、光拡散部4aにおいて拡散角θで拡散されつ
つ、ガラス4内を伝搬され、受光素子1の受光面に到達
する。ここで、図3に示すように、図示せぬ光ビーム源
から放射される光ビームの光ビーム径(以下、入射光ビ
ーム径という)をL、受光素子1の受光面における光ビ
ームスポット径をLaとすると、Laは(1)式で表さ
れる。 La=L+2d×tanθ・・・(1)
Lminとすると、受光面における光ビームスポット径
は、(2)式を満足すれば良い。 La≧Lmin・・・(2) すなわち、光拡散部4aと受光部1の受光面との距離d
は、(3)式を満足するように設計すれば良いことにな
る。 d≧(Lmin−L)/(2tanθ)・・・(3)
径Lがほぼ0に等しいとすれば、(4)式が得られる。 d≧Lmin/(2tanθ)・・・(4) すなわち、この例の構成によれば、入射光ビーム径Lの
大きさに関わらず、安定した光位置検出を行うことがで
きる。また、光拡散部4aは、光ビームがその入射面か
ら正反射するのを防止するので、光ビーム入射側から光
位置検出器上の光ビームを観測する観測者の目を保護す
ることもできる。
する。図4は、この発明の第2実施例である光位置検出
装置の構成を示す断面図である。この図において、ター
ゲット板5は、その受光面5aに、図示せぬ光ビーム源
から放射され、図4中右方向から入射された光ビームを
受光する。また、ターゲット板5の表面には、ガラス6
が設けられている。このガラス6の表面には、微細な凹
凸加工が施されており、この部分が光拡散部6aを構成
している。また、カメラ7は、ターゲット板5に近接し
て設けられ、ターゲット板5が受光した光ビームスポッ
ト像を撮影する。カメラ7は、レンズ8、及びCCD等
の固体撮像素子9等から構成されている。
4中右方向から入射された光ビームは、光拡散部6aに
おいて所定の拡散角で拡散されつつ、ガラス6内を伝搬
され、ターゲット板5の受光面5aに到達するので、カ
メラ7は、光拡散部6aによって拡大され、ターゲット
板5の受光面5aにおいて受光された光ビームスポット
像を撮影する。上記構成によれば、図示せぬ光ビーム源
から放射された光ビームの光ビーム径が小さい場合で
も、安定した光位置検出を行うことができる。また、光
拡散部6aは、光ビームがその入射面から正反射するの
を防止するので、光ビーム入射側からターゲット板5上
の光ビームを観測する観測者の目を保護することもでき
る。
する。図5は、この発明の第3実施例である光位置検出
装置の構成を示す断面図である。この図において、図4
の各部に対応した部分には同一の符号を付け、その説明
を省略する。図5に示す光位置検出装置が図4のものと
異なる点は、反射型のターゲット板5に代えて、透光性
のあるターゲット板10が新たに設けられている点と、
ターゲット板10の裏面側からターゲット板10の受光
面10aにおいて受光された光ビームスポット像をカメ
ラ7によって撮影する点とである。なお、その他の構成
及び動作については、上述の第2実施例と同様であるの
で、その説明を省略する。この例の構成の構成によれ
ば、上述した第2実施例と同様の効果を得ることができ
る。
する。図6はこの発明の第4実施例である光位置検出装
置の構成を示す断面図である。この図において、図5の
各部に対応した部分には同一の符号を付け、その説明を
省略する。図6に示す光位置検出装置が図5のものと異
なる点は、ガラス6及びターゲット板10に代えて、表
面及び裏面に微細な凹凸加工が施され、光拡散部11
a,11bが形成されたガラス11が新たに設けられて
いる点である。これは、ガラス11の光拡散部11a,
11bは、ターゲット板の役割をも果たすことができる
からである。なお、その他の構成及び動作については、
上述の第2実施例と同様であるので、その説明を省略す
る。この例の構成の構成によっても、上述した第2実施
例と同様の効果を得ることができる。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の第1実施例においては、光位置検出器として、入射さ
れた光ビームによって発生する光起電力を利用して光位
置を検出するものを用いた例を示したが、これに限定さ
れず、入射された光ビームによって発生する光導電効果
を利用して光位置を検出する、単一の受光素子や、マト
リックス状に配置された複数の受光素子を用いても良
い。
て、透明電極2の表面、ターゲット板5の受光面5a、
ターゲット板10の受光面10a、ガラス11の光拡散
部11a,11bに、図7に示すように、遮光性のマー
クや目盛り等(以下、単に、マークという)12を設け
ても良い。このマーク12は、例えば、第1実施例の場
合、図8(a)に示すように、受光素子1を枠体13に
取り付けると共に、ガラス4の裏面4b側に透明な接着
剤14によってマーク12を貼付し、そのガラス4を枠
体13に接着する。図8(b)は、ガラス4のaの部分
の拡大断面図である。
位置を確認することができる。この場合、マーク12
が、光ビームが受光素子1等に入射されるのを遮ること
になるので、従来のように光ビーム径が小さい場合に
は、その影響を無視できない。特に、光ビーム径がマー
ク12の幅より小さい場合には、受光素子1等には光ビ
ームが全く入射されないことになる。しかしながら、こ
の発明によれば、光拡散部4a等によって受光素子1等
に入射される光ビーム径を拡大しているので、そのよう
な問題は発生しない。なお、マーク12は、遮光性を有
していなくても良い。さらに、上述の第1ないし第4実
施例においては、光拡散部としてガラスの表面に微細な
凹凸加工を施した例を示したが、これに限定されず、例
えば、ガラス等の透明な部材の表面近傍、あるいは全体
に屈折率の異なる拡散粒子を混入させても良い。要する
に、入射光ビーム径を拡大できれば良い。
検出装置によれば、光ビーム径が小さい場合でも、正確
に安定した光位置検出ができる。また、光拡散部材は、
光ビームがその入射面から正反射するのを防止するの
で、光ビーム入射側から光位置検出装置やターゲット上
の光ビームを観測する観測者の目を保護することもでき
る。
用いられる光検出器の構成を示す断面図である。
ための図である。
を説明するための図である。
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 受光素子又はターゲットに入射された光
ビームの位置を検出する光位置検出装置において、 前記受光素子又はターゲットの前記光ビームの入射側
に、前記受光素子又はターゲットに入射される前記光ビ
ームの径を拡大する光拡散部材を設けることを特徴とす
る光位置検出装置。 - 【請求項2】 前記光拡散部材の前記光ビームの入射方
向の厚さは、前記受光素子又はターゲットに入射される
前記光ビームの最小径と、前記受光素子又はターゲット
の有効最小光ビームスポット径と、前記光拡散部材内に
おける前記光ビームの拡散角とによって決定されること
を特徴とする請求項1記載の光位置検出装置。 - 【請求項3】 前記光拡散部材は、前記光ビームの入射
側の面に微細な凹凸加工が施されていることを特徴とす
る請求項1又は2記載の光位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20965193A JP3231152B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 光位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20965193A JP3231152B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 光位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763512A true JPH0763512A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3231152B2 JP3231152B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16576339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20965193A Expired - Fee Related JP3231152B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 光位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231152B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002090883A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Tokimec Construction Systems Inc. | Detecteur de position |
| JP2005222023A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-08-18 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 放射線画像読取方法及び放射線画像読取装置並びに輝尽性蛍光体プレート |
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| US10627493B2 (en) | 2016-01-08 | 2020-04-21 | Fujitsu Limited | Apparatus, method for laser distance measurement, and non-transitory computer-readable storage medium |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20965193A patent/JP3231152B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP3231152B2 (ja) | 2001-11-19 |
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