JPS6032123B2 - 位置指示装置 - Google Patents
位置指示装置Info
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- JPS6032123B2 JPS6032123B2 JP50159701A JP15970175A JPS6032123B2 JP S6032123 B2 JPS6032123 B2 JP S6032123B2 JP 50159701 A JP50159701 A JP 50159701A JP 15970175 A JP15970175 A JP 15970175A JP S6032123 B2 JPS6032123 B2 JP S6032123B2
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- JP
- Japan
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- photoelectric element
- light
- element array
- light source
- pointing device
- 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.)
- Expired
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位置指示装置に関するもので、これは、与え
られた方向に沿うか、あるいは2つの直交座標Xおよび
Yによるか、あるいは後者を更に進めて、2つの相互直
交座標とある軸と光東がなす角の少くとも一成分(例え
ば水平成分)により光東の位置を指示するものである。
られた方向に沿うか、あるいは2つの直交座標Xおよび
Yによるか、あるいは後者を更に進めて、2つの相互直
交座標とある軸と光東がなす角の少くとも一成分(例え
ば水平成分)により光東の位置を指示するものである。
採鉱、削岩、およびトンネルボーIJングのような多く
の分野では、採鉱、鏡孔、ボーリング機械のオペレータ
ーは、これらの機械が進路上にあるかどうかをモニタ−
し、進路上になければ迅速正確に修正をすることが大切
である。特に、トンネルボーリング作業中、現在する配
管を妨害したり、損傷したりしないようにすることは非
常に重要なことである。
の分野では、採鉱、鏡孔、ボーリング機械のオペレータ
ーは、これらの機械が進路上にあるかどうかをモニタ−
し、進路上になければ迅速正確に修正をすることが大切
である。特に、トンネルボーリング作業中、現在する配
管を妨害したり、損傷したりしないようにすることは非
常に重要なことである。
この作業は機械自身が水平面に対してある角度で傾斜し
た地面にあるところでは、非常に複雑になる。さらに、
ロータリータレットあるいは水平、垂直両面を回動自在
のブームに装着された切削工具を利用するカッターが知
られている。このようなカッターを使用すると、正確な
位置決めがさらに複雑になる。位置監視目的にためには
、作業面に照射されるように配置されたレーザー光線を
利用することが知られている。現在実施されている一つ
の方法は、オペレーターが、必要な場合、光東のスポッ
トに注視して修正を実行することである。しかし、この
ような修正は非常に正確なものではなく、よくても、準
定量であるに過ぎない。もう一つの現在実施されている
方法は、機械に標的、例えば紙カードを取付けることで
あって、その上にレーザー光線を入射させ、オペレータ
ーはこのレーザー光線によるスポットを観察するもので
ある。上述の問題に加えて、機械の移動問題が更に起る
ことがある。機械の移動に際して、例えばローリング運
動すると、この標的もまた動き、標的と光束の間に起こ
る相対運動によって、レーザー光線がカードから消える
おそれがある。明らかに、現今の方法は充分に正確でな
く機械のオペレーターに余分の負担をかけるばかりでな
く、オベレ−ターがあやまちを犯しやすい。
た地面にあるところでは、非常に複雑になる。さらに、
ロータリータレットあるいは水平、垂直両面を回動自在
のブームに装着された切削工具を利用するカッターが知
られている。このようなカッターを使用すると、正確な
位置決めがさらに複雑になる。位置監視目的にためには
、作業面に照射されるように配置されたレーザー光線を
利用することが知られている。現在実施されている一つ
の方法は、オペレーターが、必要な場合、光東のスポッ
トに注視して修正を実行することである。しかし、この
ような修正は非常に正確なものではなく、よくても、準
定量であるに過ぎない。もう一つの現在実施されている
方法は、機械に標的、例えば紙カードを取付けることで
あって、その上にレーザー光線を入射させ、オペレータ
ーはこのレーザー光線によるスポットを観察するもので
ある。上述の問題に加えて、機械の移動問題が更に起る
ことがある。機械の移動に際して、例えばローリング運
動すると、この標的もまた動き、標的と光束の間に起こ
る相対運動によって、レーザー光線がカードから消える
おそれがある。明らかに、現今の方法は充分に正確でな
く機械のオペレーターに余分の負担をかけるばかりでな
く、オベレ−ターがあやまちを犯しやすい。
更に問題なのは、地下においてばかりでなく、地上作業
現場におても、人員管理、遠隔管理、自動管理、受領デ
ータ処理のためしーザー光線の正確なデータあるいは情
報を提供することが望ましい。本発明は、少くとも上述
の欠点を除去または少くとも軽減し、光東の位置を、標
的に対して一方向または二座標によって示すことができ
る指示法、位置付け法を提供し、また要すれば、光東の
角度によって表現する位置に関する情報もまた提供する
ことを目的とする。従って、本発明は、標的に対する光
東の位置を指示するための装置によって構成され、上記
装置は、光学システム(光学的素子からなるシステム)
、すくなくとも線状に配列されたビデオ信号を発生する
ための光電素子列、および少なくとも1個の光電素子か
らの該ビデオ信号を処理するための電子回路から成って
いる。
現場におても、人員管理、遠隔管理、自動管理、受領デ
ータ処理のためしーザー光線の正確なデータあるいは情
報を提供することが望ましい。本発明は、少くとも上述
の欠点を除去または少くとも軽減し、光東の位置を、標
的に対して一方向または二座標によって示すことができ
る指示法、位置付け法を提供し、また要すれば、光東の
角度によって表現する位置に関する情報もまた提供する
ことを目的とする。従って、本発明は、標的に対する光
東の位置を指示するための装置によって構成され、上記
装置は、光学システム(光学的素子からなるシステム)
、すくなくとも線状に配列されたビデオ信号を発生する
ための光電素子列、および少なくとも1個の光電素子か
らの該ビデオ信号を処理するための電子回路から成って
いる。
上記光学システムは該光東の事実上の光源を作る機構、
およびすくなくとも1個の光電素子列上に、前記事実上
の孔源の、狭い全体的に帯状の像を作るための映像機構
を有し、上記電子回路はビデオ信号の分布中心を検出す
る手段を有する。少くとも2つの座標によって標的に対
する光東の位置を示す本発明の好ましい実施例では、装
置は少くとも間隔をおいて分離した、2列の線状に配列
された光電素子列から成り、この映像機構は各像が目的
の相互傾斜に応じて互に額斜し、しかも、各光電素子列
の各々の光源の狭い帯状の像が上記各光電素子列上に結
ぶように作られている。
およびすくなくとも1個の光電素子列上に、前記事実上
の孔源の、狭い全体的に帯状の像を作るための映像機構
を有し、上記電子回路はビデオ信号の分布中心を検出す
る手段を有する。少くとも2つの座標によって標的に対
する光東の位置を示す本発明の好ましい実施例では、装
置は少くとも間隔をおいて分離した、2列の線状に配列
された光電素子列から成り、この映像機構は各像が目的
の相互傾斜に応じて互に額斜し、しかも、各光電素子列
の各々の光源の狭い帯状の像が上記各光電素子列上に結
ぶように作られている。
上記各光電素子列は、それぞれのビデオ信号を互に独立
して発生するように設けられ、かつ相当する相対傾斜に
合うように配列されている。しかし、本発明に係る装置
が1個の光電素子列を用いて距離測定を行う場合、例え
ば、光学システムに適当な改良を加えて使用される場合
でも電子回路はし、ぜんとして変らない。更に、1個の
光電子列は、例えば単一列によって測定したものに対し
て例えば900傾斜した軸により光東の位置に無関係な
ビデオ信号を提供する。本発明をさらに説明すれば、こ
の光学システムは、最初に述べたような方法とは独立し
た。
して発生するように設けられ、かつ相当する相対傾斜に
合うように配列されている。しかし、本発明に係る装置
が1個の光電素子列を用いて距離測定を行う場合、例え
ば、光学システムに適当な改良を加えて使用される場合
でも電子回路はし、ぜんとして変らない。更に、1個の
光電子列は、例えば単一列によって測定したものに対し
て例えば900傾斜した軸により光東の位置に無関係な
ビデオ信号を提供する。本発明をさらに説明すれば、こ
の光学システムは、最初に述べたような方法とは独立し
た。
上記光東の第2の事実上の光源を作る機構、少なくとも
もう一段進んだ線形配列の光電素子列および、各上記の
一段進んだ線形列に、第2光源の狭い帯状の像を作る映
像方法を含む、そしてこの像の位置は、入射光東が装置
の髄と作る角度にのみ左右される。最初に述べた上記光
東の事実上の光源を作る手段は、拡散面を有する拡散ス
クリーンあるいはコンデンサーレンズであり、拡散スリ
クーンとフレネルレンズを重ねたものから成る副装置で
あることが望ましい。
もう一段進んだ線形配列の光電素子列および、各上記の
一段進んだ線形列に、第2光源の狭い帯状の像を作る映
像方法を含む、そしてこの像の位置は、入射光東が装置
の髄と作る角度にのみ左右される。最初に述べた上記光
東の事実上の光源を作る手段は、拡散面を有する拡散ス
クリーンあるいはコンデンサーレンズであり、拡散スリ
クーンとフレネルレンズを重ねたものから成る副装置で
あることが望ましい。
光東の煩斜角を測定する実施例の場合、スクリーンは一
列の貫通孔か、あるいは拡散領域と出射領域とのパター
ンを備えたスクリーンであればよい。
列の貫通孔か、あるいは拡散領域と出射領域とのパター
ンを備えたスクリーンであればよい。
そして後者の場合、有孔部の無孔部(あるいは拡散領域
の出射領域)に対する比は必要に応じて予め定められる
。しかし、与えられた光東の直径については、少くとも
二つの孔あるいは出射領域がなくてはならないことが、
確認されている。映像機構は、各光電素子列に接続され
、近傍に鯨設された円筒レンズ、または平面円筒レンズ
により構成されている。好ましい実施例の場合、光電素
子列はフオトダィオードであって、各光電素子列はコン
デンサーレンズの中心麹からはなれた位置に配設されて
いる。
の出射領域)に対する比は必要に応じて予め定められる
。しかし、与えられた光東の直径については、少くとも
二つの孔あるいは出射領域がなくてはならないことが、
確認されている。映像機構は、各光電素子列に接続され
、近傍に鯨設された円筒レンズ、または平面円筒レンズ
により構成されている。好ましい実施例の場合、光電素
子列はフオトダィオードであって、各光電素子列はコン
デンサーレンズの中心麹からはなれた位置に配設されて
いる。
好ましくは、2列と交じわる二つの直交座標の測定の場
合、上記の列が事実上同一平面上に配置されることであ
る。
合、上記の列が事実上同一平面上に配置されることであ
る。
更に、頭斜角を測定する場合は、第3の光電素子列は上
記の同一平面上にある光電素子列より、光源から更には
なれた平面内にあることである。そして、第3と第4の
光電素子列を配設する場合、例えば第3と第4の光電素
子列で光東のその装置の鞠に対する鏡きをその二つの相
互に直交する方向において測定する場合、第3と第4の
光電素子列は、同一平面上にあり、しかも互いになす角
が直角をなすことがのぞましL、。電子回路は、1個の
光電素子列のビデオ信号を分析する手段を有するか、あ
るいは複数の光電素子からの各々のビデオ信号を順次検
出するための検出手段を有し、更に全照度の測定すなわ
ちビデオ信号中のあるピーク値の測定、および連続パル
ス中の正確なパルスの中心を検出するための検出手段と
してのイソテグレータを存している。
記の同一平面上にある光電素子列より、光源から更には
なれた平面内にあることである。そして、第3と第4の
光電素子列を配設する場合、例えば第3と第4の光電素
子列で光東のその装置の鞠に対する鏡きをその二つの相
互に直交する方向において測定する場合、第3と第4の
光電素子列は、同一平面上にあり、しかも互いになす角
が直角をなすことがのぞましL、。電子回路は、1個の
光電素子列のビデオ信号を分析する手段を有するか、あ
るいは複数の光電素子からの各々のビデオ信号を順次検
出するための検出手段を有し、更に全照度の測定すなわ
ちビデオ信号中のあるピーク値の測定、および連続パル
ス中の正確なパルスの中心を検出するための検出手段と
してのイソテグレータを存している。
ィンテグレ−夕には、事実上同じレベルで、積分を開始
および停止する手段が設けられている。ィンテグレータ
は次の連続ピークの中心に達した時に停止し、移動され
た時、それに従うように接続されている。そして、それ
は更にコンデンサー用の伝流源を構成するトランジスタ
回路を有し、このコンデンサの片側は回路の共通ライン
に接続されている。好ましくは、表示、記録、および/
またはデータ処理装置は上記の回路に接続するのが望ま
しい。
および停止する手段が設けられている。ィンテグレータ
は次の連続ピークの中心に達した時に停止し、移動され
た時、それに従うように接続されている。そして、それ
は更にコンデンサー用の伝流源を構成するトランジスタ
回路を有し、このコンデンサの片側は回路の共通ライン
に接続されている。好ましくは、表示、記録、および/
またはデータ処理装置は上記の回路に接続するのが望ま
しい。
表示装置は、ディジタルの表示板でもよい。この表示板
は勿論、各座標に対して±偏差表示をするようになって
いる。光東が異常に妨げられるか、または光学システム
外へ動く場合は、表示ロックするための回路設けてもよ
い。
は勿論、各座標に対して±偏差表示をするようになって
いる。光東が異常に妨げられるか、または光学システム
外へ動く場合は、表示ロックするための回路設けてもよ
い。
あるいは予じめ設定された時間経過後、音響または目視
警報を出すようにすることもできる。次に本発明の実施
例を添付図面を参照しながら説明する。
警報を出すようにすることもできる。次に本発明の実施
例を添付図面を参照しながら説明する。
まず、第1図および第2図を参照しながら説明する。
第1図において、トンネル1川ま、例えば図示されてい
ないボーリング機を用いて作業を行なう作業面11を有
する。
ないボーリング機を用いて作業を行なう作業面11を有
する。
作業面からある距離をおいて、連続可視光東を出射する
レーザー12が配設されている。レーザー光束により方
向、すなわちボーリング機の適切な進路を決定している
。
レーザー12が配設されている。レーザー光束により方
向、すなわちボーリング機の適切な進路を決定している
。
この実施例では、後述するが、直交する2方向において
指示を行なう位置検出指示装置13がレーザー光東の通
路に配設されている。
指示を行なう位置検出指示装置13がレーザー光東の通
路に配設されている。
位置検出指示装置13は、ケーブルにより、地下ディス
プレー装置14と地上ディスプレー装置15に接続され
、前者は、トンネル10内の作業員16により、使用中
、監視される。これらのディスプレー14と15は、一
般に同等で、後者は、一部に電源装置が収納されている
。
プレー装置14と地上ディスプレー装置15に接続され
、前者は、トンネル10内の作業員16により、使用中
、監視される。これらのディスプレー14と15は、一
般に同等で、後者は、一部に電源装置が収納されている
。
各装置14,15は第2図に示すように4つの窓17が
設けられた金属製の箱体に収納され、この4つの窓は、
それぞれ士Xおよび±Yの指示に対応する。窓1 7の
後側には、発光ダイオード(LED)等の、ディジタル
指示装置が設けられている。
設けられた金属製の箱体に収納され、この4つの窓は、
それぞれ士Xおよび±Yの指示に対応する。窓1 7の
後側には、発光ダイオード(LED)等の、ディジタル
指示装置が設けられている。
箱体の中央には、ランプ18があり、点灯して「エラー
がない」ことを示す。光東がさえざられるか、あるいは
標的から全くはずれるかすると、ディスプレーは予め定
められた時間の経過後、ディスプレーは一瞬光って最後
の読みがディスプレー上に表示されたままになる。この
目視警報に付加するか目視警報に替えてブザ−やクラク
ションのような可聡警報を用いてもよい。第3図におい
て、位置検出指示装置13は、拡散面21を設けた円形
平凸コンデンサーレンズ20を有し、コンデンサーレン
ズ20と、装置の中心線すなわち軸は、破線で示され、
符号22が付されている。
がない」ことを示す。光東がさえざられるか、あるいは
標的から全くはずれるかすると、ディスプレーは予め定
められた時間の経過後、ディスプレーは一瞬光って最後
の読みがディスプレー上に表示されたままになる。この
目視警報に付加するか目視警報に替えてブザ−やクラク
ションのような可聡警報を用いてもよい。第3図におい
て、位置検出指示装置13は、拡散面21を設けた円形
平凸コンデンサーレンズ20を有し、コンデンサーレン
ズ20と、装置の中心線すなわち軸は、破線で示され、
符号22が付されている。
コンデンサーレンズ20はしーザー光東の直経より大き
い直経を有するが、これは厳密なものではない。拡散面
21を有するコンデンサーレンズ20は実像のレーザー
スポット(事実上の光源)を形成し、標的全域の光の分
布を改善している。事実上の光源は、レーザー光束の移
動に従って移動する。
い直経を有するが、これは厳密なものではない。拡散面
21を有するコンデンサーレンズ20は実像のレーザー
スポット(事実上の光源)を形成し、標的全域の光の分
布を改善している。事実上の光源は、レーザー光束の移
動に従って移動する。
普通市販のレーザーの光東の直径は、時間的に変動があ
るが、直径の平均値は一定である。更にレーザー光東の
直径はしーザー光源からの距離の数であることをここで
理解すべきである。従って、本発明に係る位置指示装置
は、これらのことを考慮に入れて、常に正確な指示を行
うようにしている。2個のディスクリート光電素子列2
4,25は、コンデンサレンズおよび光軸22から離間
して配設され、この光電素子列24,25は、近傍に設
けたシフトレジスタにロジック信号が入力される毎にこ
のシフトレジスタがそれぞれのフオトダイオードにアク
セスしてこのフオトダイオードからビデオ情報信号を得
るようにするために、アドレス回路とともに集積化され
た半導体フオトダィオードにより構成されることが望ま
しい。
るが、直径の平均値は一定である。更にレーザー光東の
直径はしーザー光源からの距離の数であることをここで
理解すべきである。従って、本発明に係る位置指示装置
は、これらのことを考慮に入れて、常に正確な指示を行
うようにしている。2個のディスクリート光電素子列2
4,25は、コンデンサレンズおよび光軸22から離間
して配設され、この光電素子列24,25は、近傍に設
けたシフトレジスタにロジック信号が入力される毎にこ
のシフトレジスタがそれぞれのフオトダイオードにアク
セスしてこのフオトダイオードからビデオ情報信号を得
るようにするために、アドレス回路とともに集積化され
た半導体フオトダィオードにより構成されることが望ま
しい。
前記光電素子列は、知られており、英国、ドーセ ツト
のlntegTaにd Photomatrix Li
mited ofDorchesterは、光電素子列
を16から数100のダ/「オードで構成して種々の長
さにし、市販している。その作動態様は、例えば、「C
ontrolandlnstmmenねtion,se
ptem戊rl973」に述べられており、ここでは詳
述しない。一つの光電素子列24と25は、同一平面上
にあり、光電素子列24,25の方向は、光電素子列の
長さ方向、すなわち線28,29のなす角が測定すべき
光東直交座標と一致するように、直交している。
のlntegTaにd Photomatrix Li
mited ofDorchesterは、光電素子列
を16から数100のダ/「オードで構成して種々の長
さにし、市販している。その作動態様は、例えば、「C
ontrolandlnstmmenねtion,se
ptem戊rl973」に述べられており、ここでは詳
述しない。一つの光電素子列24と25は、同一平面上
にあり、光電素子列24,25の方向は、光電素子列の
長さ方向、すなわち線28,29のなす角が測定すべき
光東直交座標と一致するように、直交している。
各光電素子列24,25のコンデンサレンズ201こ面
する側には、それぞれ円筒レンズ26,27があり、レ
ンズ上のスポットの像が対応する光電素子列24,25
の上に結ぶようになっている。
する側には、それぞれ円筒レンズ26,27があり、レ
ンズ上のスポットの像が対応する光電素子列24,25
の上に結ぶようになっている。
さらに、各円筒レンズは、その像を、対応する光電素子
列25あるいは24のそれぞれ線29または28に夫々
直交する比較的狭いストリップ状またはバンド状の像に
変換している。各円筒レンズ26と27は、また互に直
角に配設されている。
列25あるいは24のそれぞれ線29または28に夫々
直交する比較的狭いストリップ状またはバンド状の像に
変換している。各円筒レンズ26と27は、また互に直
角に配設されている。
上記ディスクリート光電素子列とこれに対応する円筒レ
ンズはコンデンサレンズ20上の実像を2つの像に分解
している。
ンズはコンデンサレンズ20上の実像を2つの像に分解
している。
これらの像はお互に独立したものであって、二つの直交
座標中の実像の安置に対応する。コンデソサレンズ20
を通るX,Y軸が第3図に示すような場合は、光電素子
列24はX位置のみを記録し、一方「光電素子例25は
、該光電素子列24に無関係に、Y位置のみを記録する
。
座標中の実像の安置に対応する。コンデソサレンズ20
を通るX,Y軸が第3図に示すような場合は、光電素子
列24はX位置のみを記録し、一方「光電素子例25は
、該光電素子列24に無関係に、Y位置のみを記録する
。
その結果、光電素子列24,25は軸22上に存在する
必要がない。光電素子列24,25のビデオ信号を処理
するための電子回路のブロック図が第4図に、電子回路
の各部の電圧波形が第5図に示されている。
必要がない。光電素子列24,25のビデオ信号を処理
するための電子回路のブロック図が第4図に、電子回路
の各部の電圧波形が第5図に示されている。
この電子回路は、タイミングおよびコントロールロジッ
クのモジュール30、電子スイッチ31(但し、光電素
子列が1つのときは不要である)、フェイズフ。リツタ
32、ゲート装置33,34、インテグレータ35、ス
レツシユホールドコンパレータ36等より構成され、第
4図に示すように接続されている。前記モジュール3川
ま、上述の集積化されたホトダィオード‘こ関連した電
気回路、すなわち、2つの、重ならないクロックパルス
を発生させるためのクロックパルス発生器(図示せず)
を備え、上記クロツクパルスはしジスター(図示せず)
をシフトするとともに、各光電素子列24,25を順次
ビデオラインに接続するためにMOSスィッチをON,
OFFする。
クのモジュール30、電子スイッチ31(但し、光電素
子列が1つのときは不要である)、フェイズフ。リツタ
32、ゲート装置33,34、インテグレータ35、ス
レツシユホールドコンパレータ36等より構成され、第
4図に示すように接続されている。前記モジュール3川
ま、上述の集積化されたホトダィオード‘こ関連した電
気回路、すなわち、2つの、重ならないクロックパルス
を発生させるためのクロックパルス発生器(図示せず)
を備え、上記クロツクパルスはしジスター(図示せず)
をシフトするとともに、各光電素子列24,25を順次
ビデオラインに接続するためにMOSスィッチをON,
OFFする。
また、前記モジュール30はスタートスキャンパルス1
を発生するスタートスキャンパルス発生器を備えている
。前記シフトレジスタに入力されたクロックパルスによ
り、光電素子列24,25のホトダィオードはネガチブ
サプライポテンシヤルにチャージされ、ついで回路が開
かれる。
を発生するスタートスキャンパルス発生器を備えている
。前記シフトレジスタに入力されたクロックパルスによ
り、光電素子列24,25のホトダィオードはネガチブ
サプライポテンシヤルにチャージされ、ついで回路が開
かれる。
次のパルス1の到達する前に前記各ホトダィオード‘こ
よって失われる電荷は、ホトダィオード上に入射された
全光量に比例する、次のパルス1はダイオードをライン
電位に再びチャージしてビデオラインに放出した電荷を
アクセスする。スイッチ31は光電素子列24,25を
交互に順次切換え接続している。
よって失われる電荷は、ホトダィオード上に入射された
全光量に比例する、次のパルス1はダイオードをライン
電位に再びチャージしてビデオラインに放出した電荷を
アクセスする。スイッチ31は光電素子列24,25を
交互に順次切換え接続している。
スイッチ31は、各光電素子列4,25に対して1秒間
開かれ、その間に多数のパルスが(2〜3ミリ秒の間隔
をおいて)通過する。
開かれ、その間に多数のパルスが(2〜3ミリ秒の間隔
をおいて)通過する。
通過したパルス数は、バイナリーカウンタ(図示せず)
により一秒毎に平均される。光電素子列24の電圧波形
Aはスムーズな曲線として示されているが、実際は、非
常に多くの段階波によりなっている。
により一秒毎に平均される。光電素子列24の電圧波形
Aはスムーズな曲線として示されているが、実際は、非
常に多くの段階波によりなっている。
最初のピークは、後述するように、入射光の全光量を測
定するために、一方、第2番目ピークは、光分布の正確
な中心を検出するために用いられる。光電素子列24,
25からの信号は、切換え接続され、フェーズスプリッ
ター32に入力され、、このスプリッター32は2つの
信号B,Cを出力する。
定するために、一方、第2番目ピークは、光分布の正確
な中心を検出するために用いられる。光電素子列24,
25からの信号は、切換え接続され、フェーズスプリッ
ター32に入力され、、このスプリッター32は2つの
信号B,Cを出力する。
光力信号Bは振幅が減少し、一方、出力信号Cは反転さ
れ、振幅が2倍になる。これは、光電素子列24,25
に沿った光の分布を表わす、2つの連続して到達する1
パルス間の全波形にわたって積分し、一方、2番目のス
キャンで、ピークのみについて頂点までの積分をするこ
とが望まれるからである。そうして、ポジティブレベル
でピークの半分のごを見つけるよりは、ゼロレベルで見
付けるためにネガチブ方向で2倍の割合でそうする方が
より一層便利である。信号BおよびCは、後述するモジ
ュール30からのパルスGおよび日により制御される。
れ、振幅が2倍になる。これは、光電素子列24,25
に沿った光の分布を表わす、2つの連続して到達する1
パルス間の全波形にわたって積分し、一方、2番目のス
キャンで、ピークのみについて頂点までの積分をするこ
とが望まれるからである。そうして、ポジティブレベル
でピークの半分のごを見つけるよりは、ゼロレベルで見
付けるためにネガチブ方向で2倍の割合でそうする方が
より一層便利である。信号BおよびCは、後述するモジ
ュール30からのパルスGおよび日により制御される。
それぞれロジックゲートユニット33および34に供給
される。ゲートユニット33および34からの出力信号
Dはインテグレーター35に入力される。本発明は、高
周波を扱うため、通常の演算増幅器は積分を行うのに適
しないことがわかっている。その代りに、トランジスタ
で構成された電流源を有する回路(詳細に示していない
)が使用される。前記電流源からの電流は、片側がグラ
ウンド、すなわち回路の共通ラインに接続されたコンデ
ンサに供給される。ィンテグレータ35の出力波形Eの
基準レベルは点線で示されている。
される。ゲートユニット33および34からの出力信号
Dはインテグレーター35に入力される。本発明は、高
周波を扱うため、通常の演算増幅器は積分を行うのに適
しないことがわかっている。その代りに、トランジスタ
で構成された電流源を有する回路(詳細に示していない
)が使用される。前記電流源からの電流は、片側がグラ
ウンド、すなわち回路の共通ラインに接続されたコンデ
ンサに供給される。ィンテグレータ35の出力波形Eの
基準レベルは点線で示されている。
信号Eは、ノイズのピークより高いヒステリシスを有す
るシュミットトリガを有するスレッシュホールドコンパ
レーター36に供給され、このコンパレーター36には
任意の基準電圧が供給されている。イングレーター35
は、同じレベルにおいて停止するよう設定され、そのレ
ベルが2番目のパルスAの波形中の転移に一致するかど
うかと無関係にスタートするということに注意を要する
。
るシュミットトリガを有するスレッシュホールドコンパ
レーター36に供給され、このコンパレーター36には
任意の基準電圧が供給されている。イングレーター35
は、同じレベルにおいて停止するよう設定され、そのレ
ベルが2番目のパルスAの波形中の転移に一致するかど
うかと無関係にスタートするということに注意を要する
。
換言すれば、波形Eの立下り部分は2番目のパルスAの
ピークに時間的に一致し、パルスFをトリガーする。こ
こで、パルスFはスレツシュホールドコンパレータ36
の出力である。モジュール30はアンドゲート40とイ
ンバータ41を有し、パルスFは、このアンドゲート4
0の一方の入力端に入力され、一方、モンジュール30
の主力ウンタ(図示せず)からのパルスGは、ィンバー
タ41で反転された後、アンドゲート40の他方の入力
端に入力される。
ピークに時間的に一致し、パルスFをトリガーする。こ
こで、パルスFはスレツシュホールドコンパレータ36
の出力である。モジュール30はアンドゲート40とイ
ンバータ41を有し、パルスFは、このアンドゲート4
0の一方の入力端に入力され、一方、モンジュール30
の主力ウンタ(図示せず)からのパルスGは、ィンバー
タ41で反転された後、アンドゲート40の他方の入力
端に入力される。
このようにして、パルス日‘ま、レベルを反転したパル
スGおよびパルスFのの論理(H=F・G)として得ら
れる。以上の回路の出力は、パルス日としてカウンタ(
図示せず)に入力され、最終的に各ディスプレー装置1
4,15にデジタル表示される。パルス日のパルス幅は
このようにして、2番目のパルスAの中心と2番目のパ
ルス1との間の時間あるいは連れ時間に比例する。回路
がアナログ信号として光ダイオードから出力されること
は上述のことから評価されよう。
スGおよびパルスFのの論理(H=F・G)として得ら
れる。以上の回路の出力は、パルス日としてカウンタ(
図示せず)に入力され、最終的に各ディスプレー装置1
4,15にデジタル表示される。パルス日のパルス幅は
このようにして、2番目のパルスAの中心と2番目のパ
ルス1との間の時間あるいは連れ時間に比例する。回路
がアナログ信号として光ダイオードから出力されること
は上述のことから評価されよう。
採用された積分方法はパルスに有りうる貧弱な形とその
パルスの不連続性に関係なく、パルスAの中心を検出す
る方法を提供する。従って、装置の解像度は、典型的な
しーザー光東直径より約10倍良く、上記光東直径のゆ
らぎ、または不定性によるェェラーを除去くる。この解
像度は発光ダイオードを単に教えることによって達成出
来るものより良い。ここに述べた本発明の好ましい実施
例はこのようにして、これまで到達できると考えられて
いたよりも高度の解像度で、二つの一次元列により2つ
の直交座標のための位置感知を達成する。それは、この
ことを行うにあたって、2次元の光電素子マトリックス
によらないで達成されるこのマトリックスは2nの代り
に〆の光ダイオードを必要とする。
パルスの不連続性に関係なく、パルスAの中心を検出す
る方法を提供する。従って、装置の解像度は、典型的な
しーザー光東直径より約10倍良く、上記光東直径のゆ
らぎ、または不定性によるェェラーを除去くる。この解
像度は発光ダイオードを単に教えることによって達成出
来るものより良い。ここに述べた本発明の好ましい実施
例はこのようにして、これまで到達できると考えられて
いたよりも高度の解像度で、二つの一次元列により2つ
の直交座標のための位置感知を達成する。それは、この
ことを行うにあたって、2次元の光電素子マトリックス
によらないで達成されるこのマトリックスは2nの代り
に〆の光ダイオードを必要とする。
なお、nはここで使われる一つの線型列におけるホトダ
ィオードの数である。更に、本発明を実施するに当って
は、機械的または熱イオンスキャンニング装置は必要と
しない。さて、第6図と第7図は第1図から第5図まで
に示された実施例の位置表示装置の内部を示す展開図で
あって、×およびYのような2つの直交座標に加えて、
第3番の測定用ホトダィオードの線形列を利用している
が、これは装置の軸に対する光東の角傾斜の−要素であ
る。
ィオードの数である。更に、本発明を実施するに当って
は、機械的または熱イオンスキャンニング装置は必要と
しない。さて、第6図と第7図は第1図から第5図まで
に示された実施例の位置表示装置の内部を示す展開図で
あって、×およびYのような2つの直交座標に加えて、
第3番の測定用ホトダィオードの線形列を利用している
が、これは装置の軸に対する光東の角傾斜の−要素であ
る。
同符号は同等または機能的に等しい部品に対し付されて
いる。第6図と第7図において、該装置はケーシング5
0に納められ、それには向って右側にレーザー光東また
はコリメートされた光東が入るための窓51がある。光
東はフレネルレンズ52と拡散スクリーン53を通じて
通過する。
いる。第6図と第7図において、該装置はケーシング5
0に納められ、それには向って右側にレーザー光東また
はコリメートされた光東が入るための窓51がある。光
東はフレネルレンズ52と拡散スクリーン53を通じて
通過する。
それには、予め定めた寸法の貫通孔を持つパターンか、
または、出射領域のパターンのいずれかを装備している
。列の全面積が、伝達面積のスクリーン53の無孔面積
または拡散面積に対する比は予め使用目的によって設定
される。前述のように、フレネルレンズ52とスクリー
ン53の無孔部分は協働して光源を提供し、そこから、
拡散光はケーシング50の内部55に通過する。
または、出射領域のパターンのいずれかを装備している
。列の全面積が、伝達面積のスクリーン53の無孔面積
または拡散面積に対する比は予め使用目的によって設定
される。前述のように、フレネルレンズ52とスクリー
ン53の無孔部分は協働して光源を提供し、そこから、
拡散光はケーシング50の内部55に通過する。
図に示すように、二つの不連続ホトダィオード光電素子
列24と25は装置の有効軸の外に配設される。上述の
ように、光電素子列24と25は、同一平面上にあり、
それらのラインに互に直角に方向を定められる。各列の
前面に、夫々円筒レンズ26と27があって、光東を帯
状の像に結びまた歪曲させる。装置のこの部分はこれ以
上詳述する必要はないと思う。
列24と25は装置の有効軸の外に配設される。上述の
ように、光電素子列24と25は、同一平面上にあり、
それらのラインに互に直角に方向を定められる。各列の
前面に、夫々円筒レンズ26と27があって、光東を帯
状の像に結びまた歪曲させる。装置のこの部分はこれ以
上詳述する必要はないと思う。
光電素子列24と25のすぐ後に、拡散スクリーン60
があって、そこで拡散した光は勿論、スクリーン53の
有孔部または伝達部を通過した光を受ける。レンズ52
はスクリーン60で受けた光の強度分布を均等にしてい
る。スクリーン60は平らなスクリーンで、例えばポリ
スチレンフイルムで出釆であり。レンズ‐スクリーン装
置52,6川ま潜望鏡の役目をし、スクリーン60上の
事実上の光源の位置は光東が装置の軸となす角によって
のみ左右される。実施例で、スクリーン60からの入射
光東は円筒レンズ61を通って、第3番目の光電素子列
62、円筒レンズ61の方向に進む。
があって、そこで拡散した光は勿論、スクリーン53の
有孔部または伝達部を通過した光を受ける。レンズ52
はスクリーン60で受けた光の強度分布を均等にしてい
る。スクリーン60は平らなスクリーンで、例えばポリ
スチレンフイルムで出釆であり。レンズ‐スクリーン装
置52,6川ま潜望鏡の役目をし、スクリーン60上の
事実上の光源の位置は光東が装置の軸となす角によって
のみ左右される。実施例で、スクリーン60からの入射
光東は円筒レンズ61を通って、第3番目の光電素子列
62、円筒レンズ61の方向に進む。
そして、光電素子列62は入射角の水平成分を測定する
ようになっている。もちろん光電素子列24,25を下
方に2倍すると、入射角の垂直成分の測定をすることが
できる。この回路は第4図で一点鎖線いより示されてい
る。ケーシング川ま更に、第4図に示す回路のための回
路ボード65を指示する機構を含む。回路は第6図〜第
7図のように殆ど修正を要しない。光電素子列62のよ
うな追加した光電素子列もスイッチ31の適切な端子に
接続され、光電素子列24,25,62・・・…・・・
は順次切換え接続される。逆に、上述したように、光電
素子列を追加しても、回路の機能に本質に影響しない小
さな変更しか要しない、すなわち、パルスAの中心の検
出には積分を要し、更に、他の光電素子列とともに、電
子回路の解像度を向上させ、独立した他の方向での測定
値の成分を有する。第6図および第7図の実施例はさら
に情報が得られる点で有益であり、それが簡単で経済的
な方法を用いてできることが有益であることは評価され
よう。装置の物理的寸法はコンパクトである。
ようになっている。もちろん光電素子列24,25を下
方に2倍すると、入射角の垂直成分の測定をすることが
できる。この回路は第4図で一点鎖線いより示されてい
る。ケーシング川ま更に、第4図に示す回路のための回
路ボード65を指示する機構を含む。回路は第6図〜第
7図のように殆ど修正を要しない。光電素子列62のよ
うな追加した光電素子列もスイッチ31の適切な端子に
接続され、光電素子列24,25,62・・・…・・・
は順次切換え接続される。逆に、上述したように、光電
素子列を追加しても、回路の機能に本質に影響しない小
さな変更しか要しない、すなわち、パルスAの中心の検
出には積分を要し、更に、他の光電素子列とともに、電
子回路の解像度を向上させ、独立した他の方向での測定
値の成分を有する。第6図および第7図の実施例はさら
に情報が得られる点で有益であり、それが簡単で経済的
な方法を用いてできることが有益であることは評価され
よう。装置の物理的寸法はコンパクトである。
多孔スクリーンは、例えば数多くの部品を整え、かつ整
えた状態で維持する必要がある光東スプリッターを用い
るよりはるかに好ましい。本発明の範囲にある限り、本
発明に係る装置は種々変更可能である。
えた状態で維持する必要がある光東スプリッターを用い
るよりはるかに好ましい。本発明の範囲にある限り、本
発明に係る装置は種々変更可能である。
それ故、コンデンサレンズ2川ま拡散スクリーンによっ
て置き替えることが出来る。円筒レンズ26,27はこ
れらと同等の焦点、歪曲効果を持つ他の光学素子によっ
て層換えることが出来る。
て置き替えることが出来る。円筒レンズ26,27はこ
れらと同等の焦点、歪曲効果を持つ他の光学素子によっ
て層換えることが出来る。
光電素子列24,25は集積化されている必要はないが
、光電素子列24,25は各々独立している。光電素子
列が同一平面上にあるようにすることは望ましいが、光
学素子26,27により同一平面上にないことを相殺す
るよう、調整することが出来る。但し、光のスポットを
持つ各列に対する角がスポットの全レンズにわたる働き
に対して依然妨害されない場合である。光源は勿論レー
ザーである必要はない。回路は各列のビデオ信号を連続
的によりはむしろ分離して、同時に処理するため2重機
造とされよう。実際、そう望むなら、ビデオ信号はディ
ジタルで処理できるが、望ましくはない。この発明は単
なる表示よりは自動リモートコントロールおよび修正装
置に出力を提供するのに適合され、そして閉鎖ループシ
ステムの一部を形成してもよい。
、光電素子列24,25は各々独立している。光電素子
列が同一平面上にあるようにすることは望ましいが、光
学素子26,27により同一平面上にないことを相殺す
るよう、調整することが出来る。但し、光のスポットを
持つ各列に対する角がスポットの全レンズにわたる働き
に対して依然妨害されない場合である。光源は勿論レー
ザーである必要はない。回路は各列のビデオ信号を連続
的によりはむしろ分離して、同時に処理するため2重機
造とされよう。実際、そう望むなら、ビデオ信号はディ
ジタルで処理できるが、望ましくはない。この発明は単
なる表示よりは自動リモートコントロールおよび修正装
置に出力を提供するのに適合され、そして閉鎖ループシ
ステムの一部を形成してもよい。
勿論、光電素子列の間に直交性を持つことは緊要ではな
いが、その時には、例えば二つの座標が測定され、結果
が求められる座標軸の相互額斜は自由に選ばれる。
いが、その時には、例えば二つの座標が測定され、結果
が求められる座標軸の相互額斜は自由に選ばれる。
本発明は2座標軸に限定されない。
ある発明の出願では、3つの同一平面上にある光電素子
列が角間隔800,1200および1200で使われて
いた。パターン認識の問題で使用する本発明の他の面に
ついて言えば、本発明に係る位置表示装置は上述した通
り、光学システム、光電素子列及び回路装置から成る。
コリメートされた光東が用いられることがあり、“識別
さる”べき対象は光東を遮るために置かれる。装置はそ
れから、対象の影のアウトラインを“競る”ために使わ
れる。そして回路配置は闇から光への転移を検出するた
め用いられる。この発明によれば、電子回路装置によっ
て、光電素子列からのビデオ信号をロジック的に操作す
るから光東のゆらぎ、ノイズ、信号波形のくずれ等によ
る誤差がなく、また光電素子列上に狭い帯状の像を作る
ための映像機構およびその光源を作る機構を具えた光学
システムとによって、マトリックスのような多数の光電
素子列を使用せずに最小限の光電素子列によって精度の
高い結果を得ることができる。
列が角間隔800,1200および1200で使われて
いた。パターン認識の問題で使用する本発明の他の面に
ついて言えば、本発明に係る位置表示装置は上述した通
り、光学システム、光電素子列及び回路装置から成る。
コリメートされた光東が用いられることがあり、“識別
さる”べき対象は光東を遮るために置かれる。装置はそ
れから、対象の影のアウトラインを“競る”ために使わ
れる。そして回路配置は闇から光への転移を検出するた
め用いられる。この発明によれば、電子回路装置によっ
て、光電素子列からのビデオ信号をロジック的に操作す
るから光東のゆらぎ、ノイズ、信号波形のくずれ等によ
る誤差がなく、また光電素子列上に狭い帯状の像を作る
ための映像機構およびその光源を作る機構を具えた光学
システムとによって、マトリックスのような多数の光電
素子列を使用せずに最小限の光電素子列によって精度の
高い結果を得ることができる。
第1図は本発明に係る位置指示装置の使用状態を示す説
明図、第2図は位置指示装置に於けるディスプレー装置
の正面斜視図、第3図は位置指示装置に於ける位置感知
表示装置の全体斜視図、第4図は電子回路装置のブロッ
ク図、第5図は同上回路のタイムチャート、第6図は3
配列の光電素子を用いた本発明に係る位置指示装置の内
部側面図、第7図は第6図に示す位置指示装置の部分省
略正面図である。 10・・・・・・・・・トンネル、11・・・・・・・
・・作業面、12・・・…・・・レーザー、13……・
・・位置感知−表示装暦、14・・・・・・・・・地下
ディスプレー装置、15・・・・・・…地上ディスプレ
ー装置、16・・・・・・・・・作業員、17・・・・
・・・・・窓、20,21,52,53・・・・・・・
・・拡散機構、22・・・・・・・・・藤、24,25
・・……・光電素子列、26,27・・・・・・…映像
機構、35・・…・・・・ィンテグレー夕(検出手段)
。 F′G.’ F/G.2 F/6.3 ‘′G.4 F/6.5 F′6.6 F/6・フ
明図、第2図は位置指示装置に於けるディスプレー装置
の正面斜視図、第3図は位置指示装置に於ける位置感知
表示装置の全体斜視図、第4図は電子回路装置のブロッ
ク図、第5図は同上回路のタイムチャート、第6図は3
配列の光電素子を用いた本発明に係る位置指示装置の内
部側面図、第7図は第6図に示す位置指示装置の部分省
略正面図である。 10・・・・・・・・・トンネル、11・・・・・・・
・・作業面、12・・・…・・・レーザー、13……・
・・位置感知−表示装暦、14・・・・・・・・・地下
ディスプレー装置、15・・・・・・…地上ディスプレ
ー装置、16・・・・・・・・・作業員、17・・・・
・・・・・窓、20,21,52,53・・・・・・・
・・拡散機構、22・・・・・・・・・藤、24,25
・・……・光電素子列、26,27・・・・・・…映像
機構、35・・…・・・・ィンテグレー夕(検出手段)
。 F′G.’ F/G.2 F/6.3 ‘′G.4 F/6.5 F′6.6 F/6・フ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 事実上の光源を作る光の拡散機構と、前記光源から
の光束により狭い帯状の像を形成するための映像機構と
、前記像を照射して電気信号に変換するための光電素子
列と、前記光電素子列に照射された前記光源からの光の
全照射量を測定するとともに前記光電素子列に照射され
た光の分布の中心を検出するため検出手段とを備えてな
る標的に対する光束の位置指示装置。 2 前記光電素子列は、少なくとも2つの座標軸上にそ
れそれ配設するようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の位置指示装置。 3 前記2個の光電素子列は、同一平面上でしかも位置
指示装置の中心軸外に配設したとを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の位置指示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50159701A JPS6032123B2 (ja) | 1975-12-30 | 1975-12-30 | 位置指示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50159701A JPS6032123B2 (ja) | 1975-12-30 | 1975-12-30 | 位置指示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5283095A JPS5283095A (en) | 1977-07-11 |
| JPS6032123B2 true JPS6032123B2 (ja) | 1985-07-26 |
Family
ID=15699413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50159701A Expired JPS6032123B2 (ja) | 1975-12-30 | 1975-12-30 | 位置指示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032123B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04101004U (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | しげる工業株式会社 | 部材の固定構造 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49110370A (ja) * | 1973-02-20 | 1974-10-21 | ||
| JPS50113451U (ja) * | 1974-02-26 | 1975-09-16 |
-
1975
- 1975-12-30 JP JP50159701A patent/JPS6032123B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04101004U (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | しげる工業株式会社 | 部材の固定構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5283095A (en) | 1977-07-11 |
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