JPS5946324B2 - ホログラムを用いた姿勢検出装置 - Google Patents

ホログラムを用いた姿勢検出装置

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JPS5946324B2
JPS5946324B2 JP15306376A JP15306376A JPS5946324B2 JP S5946324 B2 JPS5946324 B2 JP S5946324B2 JP 15306376 A JP15306376 A JP 15306376A JP 15306376 A JP15306376 A JP 15306376A JP S5946324 B2 JPS5946324 B2 JP S5946324B2
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JP
Japan
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hologram
angle
laser beam
dimensional hologram
detection device
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JP15306376A
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JPS5376855A (en
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幸一 後藤
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホログラムを用いて姿勢角を検出するようにし
た装置に関する。
小口径管埋設器或はトンネル掘削機等の姿勢角を検出す
る装置として従前の「姿勢検出装置」がある。
これは第1図に示すように所定位置に設置したレーザト
ランシツト1から照射されたレーザビームLを検出装置
2のレンズ3で集光してポジションセンサ4上に結像さ
せ、検出装置2のレーザ光Lに対する姿勢角の変化によ
りポジションセンサ4の中心位置4aからの光点Pの位
置変化に応じた出力信号に基いて当該検出装置2の方位
角、ピッチ角を検出するようにしている。しかしながら
、上記従前の検出装置においては集光レンズの収差に厳
しい制限があり、且つ装置の平行移動をカバーするため
に大口径のレンズが必要である。
かかる大口径レンズは製作上技術的に困難な問題が多く
、且つ相当な重量となる。しかも、価格的にも非常に高
価である。また、ポジションセンサも出力の線形性が悪
く、且つアナログ素子であるためにドリフト等の問題が
ある。本発明は上述の点に鑑みて新規になされたもので
上記従前の検出装置と検出原理を全く異にし、レンズの
替りにホログラムを用い、レーザトランシツト等から放
射された可干渉波を検知し、そのレーザビームに対する
姿勢角を検出するようにしたホログラムによる姿勢検出
装置を提供するものである。以下本発明を添附図面の一
実施例に基いて詳述する。
先ず、本発明の原理を簡単に説明する。
第2図に示すように立体ホログラム5の手前所定位置に
ピンホールPHを設け、このピンホールPHに平面波の
レーザ光Lpoを照射すると、このピンホールPHを介
したレーザ光Lpoは球面波Lsとなつて立体ホログテ
ム5に照射される。固、この立体ホログラム5は極めて
高感度の写真用フィルムである。一方、この立体ホログ
ラム5の手前から所定の姿勢角(方位角θ、ピッチ角φ
)の平面波のレーザ光Lpを照射し、球面波Lsと、こ
の平面波Lpとを同時に露光焼付けした後、現像処理す
る。このようにしてホログラムを作成する。次に、上述
のようにして作成した立体ホログラム5に第3図に示す
ように前と同じ姿勢角(方位角θ、ピッチ角φ)から平
面波レーザ光Lpを照射すると、このレーザ光Lpは立
体ホログラム5に対して前記ピンホールPHと面対称位
置yに集束される。すなわち、立体ホログラム5はレン
ズと同じ様な作用をする。このようにしてホログラムを
再生することができる。このように或る角度で入射する
レーザ光に対して1つの光点(実像)が対応する。
従つて、この光点位置にセンサを配設すれば、入射角度
を検出することができる。従つて、前述のようなホログ
ラムの作成操作を繰返して行う(多重露光)ことにより
、多くの角度に対して多数の光点を任意の位置に対応さ
せることができ、これらの各光点位置に小ざなフオトセ
ル等の受光素子を配設すれば、入射するレーザ光の入射
角度の変化を検出することが可能である。
本発明は上述の原理に基いてなされたものである。先ず
、第4図に示すように本発明装置の姿勢角の検出範囲を
方位角θ,〜θ,01ピツチ角φ,〜φ,oとする。
さて、第5図はホログラムの作成を示す図で、立体ホロ
グラム5は例えば写真用高感度フイルムであり、この立
体ホログラム5の手前所定位置には方位角θ用、ピツチ
角ψ用のピンホールPHθ,PHψが所定の間隔で配さ
れている。
方位角θ、ピツチ角ψのように2次元の角度のホログラ
ムを作成する場合には、方位角θ或はピツチ角φのいず
れか一方をパラメータとすることが必要であり、本実施
例ではピツチ角ψをパラメータとして取扱うものである
。立体ホログラム5の手前側から方位角θ,、ピツチ角
φ,の角度から平面波レーザ光Lpをこの立体ホログラ
ム5に照射する。
周、このレーザ光Lpのビーム径は立体ホログラム5よ
りも大きい寸法に設定されている。一方、ピンホールP
Hθ,PHφを夫々所定の位置P,,Q,に配設し、こ
れら両ピンホールPHθ,PHψに平面波レーザ光Lp
Oを照射し、該ピンホールPHθ,PHφを介して球面
波レーザ光L8として立体ホログラム5に照射させる。
そして、レーザ光Lp(5Lsとを同時に露光する。次
に、レーザ光Lpのピツチ角をφ,のまま、方位角のみ
をθ2の方向に変える。
また、ピンホールPHθを下方(矢印A方向)に所定距
離d下げて位置P2に移行させる。ピンホールPHφは
位置Q,に固定しておく。そして、この位置関係でレー
ザ光Lp,Lsを同時に立体ホログラム5に露光する。
このようにしてレーザ光Lpのピツチ角φ,を変えずに
、方位角のみを順次θ3〜θ,oへと変化させ、且つピ
ンホールPHφを位置Q,に固定したままでピンホール
PHθのみを位置P3〜P,Oへと前記方位角の変化に
応じて矢印A方向へ所定の距離づつ移行させる。そして
、前述したようにレーザ光Lpの入射方向θ3,φ,〜
θ,0,φ,及びピンホールPHθの位置P3〜P,O
毎に立体ホログラム5に露光する。次に、ピンホールP
Hφをド方(矢印B方向)に所定距離d下げて位置Q2
に移行させて固定する。
そして、前述したようにレーザ光Lpの入射角をθ,,
φ2〜θ,0,ψ2まで順次変化させ、且つピンホール
PHθの位置をP,〜P,Oまでレーザ光Lpの方位角
の変化に応じて順次移行させながら、各位置P1〜P,
O毎にレーザ光Lp,Lsを同時に露光する。このよう
にしてピンホールPHφを位置Q3〜Q,。まで順次移
行させながら上述のようにして各位置毎にレーザビーム
Lp,L8を同時に露光する。従つて、本実施例の場合
には100回の多重露光となる。そして、全過程終了後
立体ホログラム5を現像処理してホログラムを作成する
。周、現像処理後の立体ホログラムの符号を5′とする
。さて、この立体ホログラム5′に第6図に示すように
レーザ光Lpを例えば方位角θ4、ピツチ角θ6の入射
角で照射させたとする。
このレーザ光Lpは前述したように、立体ホログラム5
/に対してピンホールPHθ,PHφの前記位置P4,
Q,と面対称な位置Pl,P6に夫々集光される。すな
わち、方位角θ1〜θ,01ピツチ角ψ,〜ψ,oの範
囲内で入射するビームLpは入射角(θ,φ)に対応し
たピンホールPHθ,PHφの位置名〜PlO,ql〜
Q,Oのいずれかの位置P,qに集光される。しかして
、方位角θ1〜θ,o、ピツチ角φ,〜φ,oの10×
10=100通りの情報を集光点P,〜刊。,Q,〜Q
,Oの10+10=20通りの点で表わすことができる
。すなわち、(MXn)の情報を(m+n)の点で表わ
すことができる。このようにして、ホログラムを再成す
ることができる。検出部6は第7図に示すように立体ホ
ログラム5′の後方に該立体ホログラム5′の各集光位
置P/〜P,O,α〜CX,Oを含む平面位置に配設さ
れており、各集光点P,〜P]。
,Q1〜Q,Oには受光素子例えばフオトセルP8,〜
PS2Oが固設されている。集光点P,〜Y,Oに配さ
れたフオトセルPSl〜P8lOは方位角θを、集光点
Q′1〜Q′10に配されたフオトセルPSll〜PS
2Oはピツチ角ψ伯寅出する。これらのフオトセルPS
l〜PS2Oは受光すると電気信号e1〜E2Oを出力
する。そして、これらの信号E,〜E2Oは表示回路(
図示せず)或は他の制御回路(図示せず)等に加えられ
る。このようにして本発明の検出装置7が構成されてい
る。さて、今、第7図に示すようにレーザ光Lpが方位
角θ4、ピツチ角θ6の入射角で立体ホログラムyに照
射されたとする。
このレーザ光Lpは前述したように立体ホログラムyに
より2つの点P4,グ。に集光され、フオトセルPS4
,PS,6を照射する。従つて、このフオトセルPS4
,PS,6が信号E4,e,6を出力する。従つて、こ
の信号E4,e6に基いてレーザ光Lpの入射角を検出
することができる。従つて、逆に基準の方向に照射され
たレーザ光Lpに対する当該検出装置7の姿勢角を検出
することができる。肯、本実施例では集光点P1〜P,
。
,q,,〜Cl.,Oを縦に2列となるようにホログラ
ムを作成した場合について記述したが、これに限るもの
ではなく、例えば横に2列としてもよく或は十字状に作
成してもよいことは勿論である。また、センサは例示し
たフオトセルに限らず、市販のリニア型センサやマトリ
ツクス形センサを用いても本質的に同じである。
以上説明したように本発明によれば、レンズのような収
差がなく従つて、照射場所による視差が生じることがな
く、且つ汚れに強く、また、レーザ光のビーム径に全く
関係せず、ホログラムの一部が破損等により無くなつて
も検出できる。
更に、MXn個の情報をm+n個のセンサで検知するこ
とができ、しかも、デジタル測定であるためにドリフト
等の心配がない。また、アナログ形のセンサを用いた場
合も光点の間隔を任意にとることができるためセンサの
分解能を実際上問題とならない程度にすることができる
。更に、構成が簡単であり軽量且つ大口径の装置を安価
に提供することができる等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従前の姿勢検出装置の概略を示す図、第2〜3
図は本発明の原理を示す図、第4〜5図は本発明装置に
使用する立体ホログラムの作成を示す図、第6図は第5
図に示す立体ホログラムによるホログラムの再成を示す
図、第7図は本発明に係るホログラムを用いた姿勢検出
装置の一実施例を示す概略図である。 5・・・・・・立体ホログラム、6・・・・・・受光部
、Ps,〜PS2O・・・・・・フオトセル、PHθ,
PHφ・・・・・・ピンホール、Lp・・・・・・平面
波レーザ光、Ls・・・・・・球面波レーザ光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 所定の角度毎に方位角θ_1〜θm、ピッチ角ψ_
    1〜ψ_1_1のm×n個の範囲内の方向θi、ψjか
    ら入射する平面波レーザ光を対応するP_1〜Pm、Q
    _1〜Qnのm+n個の内のPi、Qjの2点に集光す
    べく予め多重露光焼付けした立体ホログラムと、該立体
    ホログラムの後方集光点位置に配され集光点Pi、Qj
    に応じた信号ei、ejを出力する受光素子とを具え、
    前記信号ei、ejに基いて入射光の入射角を検出する
    ようにしたホログラムを用いた姿勢検出装置。
JP15306376A 1976-12-20 1976-12-20 ホログラムを用いた姿勢検出装置 Expired JPS5946324B2 (ja)

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JPS5376855A JPS5376855A (en) 1978-07-07
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6268122U (ja) * 1985-10-18 1987-04-28
JPH0295014U (ja) * 1989-01-05 1990-07-27
JPH0354914U (ja) * 1989-10-03 1991-05-28
JPH0687924U (ja) * 1993-05-28 1994-12-22 オージーケー販売株式会社 眼 鏡

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