JPS6279309A - 光ビ−ムの位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は光ビームの位置検出装置に係る。

（従来の技術） 先にこの発明人は特公昭６０−１０２４２号公報で示す
ようなレー°ザ・ビーム等の光ビームの位置検出装置を
提案した。その概略を第４図の構成図、第５図の筒路線
図、第６図、第７図の動作説明図で証明する。８は液晶
板で表面に適宜間隔をもって縞状の透明電極９，９Ｉを
コーティングしたネサガラス１０．１０をそれぞれ９０
’ずらしスペーサ１１で間隔を保って透明電極９，９１
間に液晶１２を充填し、更にシールしたものでその他１
３は光電変換器１４は制御回路であり６は光ビームとす
る。

次にその動作について説明すると、位置を横変換器１３
に至り電気信号に変換される。制御回路１４は第６図に
示すように縞状の透明電極９及び９Ｉノ素子Ｘ、　Ｘ２
Ｘ、　、、、−Ｘｌ−、、ＸｎとＹ。

ＹＹ・・・・Ｙｌ・・・・Ｙｎ間に電界を選択的に加え
ること、たとえば素子Ｙ、　Ｙ２Ｙ、・・・・Ｙｌ・・
・・Ｙｎとｘｉ間に電界を加えることにより液晶１２の
特定部分Ｘ１を不透明にし光ビーム６の透過率を低下さ
せるので、光電変換器１３から出る電気信号が変化し、
光ビーム６の入射する素子ｘ１が検出される。次いで第
７図に示すように制御回路１４が素子Ｙ１とＸ、　Ｘ２
Ｘ、・・・・Ｘｌ・・・・Ｘｎ間に電界を加えることに
より液晶１２の特Ａｙ１を不透明にし光ビーム６の透過
率を低下させるので、光電変換器１３から出る電気信号
が変化し光ビーム６の入射する素子Ｙ１が検出される。

このようにして制御回路１４により電界を加える電極９
．９Ｉを順次選択し、光電変換器１５から出る電気信号
の変化の有無を調べれば、光ビーム６の入射位置（Ｘｎ
、Ｙｌ）を求めることができる。

この種の位置検出装置の使用例として、トンネル掘進機
のトンネル基準線からのずれの測定があり、通常は掘進
機の後方より基準用の光ビーム、例えばレーザ・ビーム
を投光し、掘進機に取り付けられた位置検出装置で光ビ
ームに対する位置を検出して、もって、測量の省力化に
効果を上げている。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように特公昭６０−１０２４２号に記載された光
ビーム位置検出装置は液晶板を使用しているので光ビー
ムの位置検出装置の主な使用例としてトンネル掘進機の
トンネル中心から離れた場所に位置するために必要な大
きさ２０α×２０１程度にしようとすれば、液晶をはさ
むためのガラス板の表面精度数ミクロンを広い面積につ
いて得なければならず、このため大型の工作機械の新規
な設計、製作が必要で、また透明電極のコーティングの
ための液晶用としては一般に使われていない大型の槽が
必要であり、更に液晶自体が紫外線により徐々に機能低
下を起こすので耐久性が低いなどの問題点があった。

（問題点を解決するための手段） このような点を考慮してこの発明では液晶を用いること
なく光ビームの断面積より大きい入射面をもちかつ入射
する光ビームを散乱させて通過個所を光らせる光の散乱
手段をもつ光学的手段とこの光の散乱部分（以下光性）
の周囲に光性の光を同時に受けられるように円周方向に
互に離れて設置され光性から出る光を集束させる光学系
と、光性の方向を電気出力として取り出す少くとも２つ
の光電位置検出器と、これら光電位置検出器よりえられ
る電気的出力から計算により前記光学的手段に対する光
ビームの位置をつる手段とを備えたものである。

（作　用） 従ってこの発明によれば光の散乱を用いて光ビームの入
射位置を検出するように構成して複雑な手段を用いるこ
となく、極めて簡単な構成により製造が容易であるばか
りでなく長期間にわたり容易にかつ確実に光ビームの位
置を測定できるものであり、各種の測量機械たとえばト
ンネル掘進の際のセンタ測量に用いて顕著な効果を発揮
するのである。

（実施例） 次にこの発明を図の実施例について説明すると第１図は
この発明の一実施例による光ビームの位置検出装置の断
面図、第２図は第１図に示した実施例の正面図、第３図
は第１図及び第２図で示した光ビームの位置検出装置の
光ビームの入射位置の求め方の説明図である。図におい
て１は箱体で光の散乱手段２、光の方向検出用のレンズ
３、カバー４、及び光電位置検出器５を収納する。光の
散乱手段２としては、光の散乱媒体を含む透明な物質例
えば微粉の浮遊する気体を用いる。勿論、箱体１は光ビ
ームの入射面が透明となっている。入射する光ヒーム６
による散乱光７（以下光性と称す）による光はレンズ乙
により光電位置検出器５上に集光される。

光電位置検出器５は入射光の位置に対応した電気信号を
出すもので、２個所のレンズ３に対する先住７の方向に
対応した光電位置検出器５の電気信号が計算手段（図示
せず）に入り光ビーム６の入射位置が計算される。

次にこの発明装置を具体的な測定例について述べる。第
５図は第２図の光電位置検出器５の電気信号から光ビー
ム６の入射位置（ｘｐ、Ｙｐ）の求め方を示す。

今、光ビーム６が第６図に示すように座標的な位置を透
過し、先住７を生じたとしてこの場合の位置（Ｘｐ、Ｙ
ｐ）は第３図の幾何学的配置に鑑み次式から求められる
。

式（１）、（２）は２個所の光電位置検出器の電気信号
を処理する計算手段（図示せず）によって計算する。

尚、上述の実施例においてはレンズ３と光電位置検出器
５を２組平面上の辺の中央付近に設置する構成の場合に
ついて説明したが、先住の位置が計算できる場所であれ
ばよく、たとえば平面のコーナーに設けてもよい。また
さらにレンズ３と光電位置検出器５を１組以上光柱の周
囲に上述の２組とは離して設置することにより、入射位
置の検出範囲および精度を上げ得ることはもちろんであ
る。また上述の実施例においては光の散乱手段として微
粉の浮遊する気体を使用する場合について述べたが、透
明な液体にコロイド状の微粉を含むもの、あるいは透明
なプラスチック又はガラスに微粉を含むもの等を用いる
こともできる。いずれにしてもこの発明に係る光ビーム
位置検出装置は光の散乱手段を用いて入射する光ビーム
の通過部分に散乱光（以下、先住）を生じさせ、先住の
周囲に円周方向に互に離して設けた２か所以上の集光す
るレンズとこの集光した光の位置を電気信号に変換する
光電位置検出器を用いて先住の方向を検出し、これらの
２か所以上の光電位置検出器の電気信号から計算の上、
光ビームの入射位置を求めるようにしたものである。

以上この発明をおもに一実施例について説明したが、こ
の記載はこの発明の範囲を限定するものではなく、要旨
を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿
論である。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば光の散乱を用いて光ビ
ームの入射位置を検出するように構成したので液晶のよ
うな複雑な手段を用いることなく極めて簡単な構成によ
り製造が容易であるばかりでなく、耐久性があって長期
間にわたって容易にかつ確実に光ヒームの位置を測定で
き、各種の測量機械たとえばＩ・ンネル掘進の際のセン
タ測量に用いて顕著な効果を発揮することができる。又
、この発明における光ビームの散乱手段は光ビームの入
射位置の検出を光ビームの進行方向の直角方向において
可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光ビームの位置検出
装置の断面図、第２図は第１図に示した実施例の正面図
、第３図は第１図及び第２図で示した光ビームの位置検
出装置の光ビームの入射位置の求め方の説明線図、第４
図は従来の光ビームの位置検出装置の構成図、第５図は
第４図の簡略構成図、第６図及び第７図は第４図の動作
説明図である。 １は箱体、２は光の散乱手段、３はレンズ、４はカバー
、５は光電位置検出器、６は光ビーム、７は先住。 相Ｉ粁漱睡、ムー　　己１ゴレ＝／ジョブ壬ｔ−ｇｈ矛
シ罵１図　　　　　　健２図 ％３図 ９９’　＋３ ＋０　　８　　　９’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビームの断面積より大きい入射面をもち、入射す
   る光ビームを散乱させて通過個所を光らせる光の散乱手
   段をもつ光学的手段と、この光の散乱部分の周囲に散乱
   部分の光を同時に受けられるように円周方向に互に離れ
   て設置され散乱部分からでる光を集束させる光学系をも
   ち、光の散乱部分の方向を電気出力として取り出せる少
   くとも２つの光電位置検出器と、そしてこれらの光電位
   置検出器よりえられる電気的出力から計算して前記光学
   的手段に対する光ビームの位置をうる手段とを備えるこ
   とを特徴とする光ビームの位置検出装置。 ２、光の散乱手段として微粉の浮遊する気体のように光
   の散乱媒体を含む透明物質を使用したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光ビームの位置検出装置。 ３、光の散乱手段として透明な液体にコロイド状微粉を
   含むものを使用したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光ビームの位置検出装置。 ４、光の散乱手段として透明なプラスチック又はガラス
   に微粉を含むものを使用したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光ビームの位置検出装置。