(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光エリアを直線状に配置した受光エリア群と、各受光エリアに光ファイバ素線の端面を配置し各受光エリア毎の光ファイバ素線を束ねた光ファイバと、この各光ファイバに接続された光電変換器とを備えた光位置検出装置において、
各受光エリアの光ファイバ素線の端面の配置密度をほぼ同一とし、各受光エリアの面積に偏差を設け、位置解像度に変化を付けたことを特徴とする光位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光エリアを直線状に配置し各受光エリアへ位置を検出する光位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鉱石を溶解する高炉では、通常、炉の上部からコークスと鉄鉱石を交互に装入し、その後攪拌機により炉頂面のプロファイルが断面Ｖ字形となるように設定する。炉頂プロファイルを所望のＶ字形にすることは高炉の燃費を節約する上で非常に重要な意味をもっており、従って炉頂プロファイルを正確に測定する手段が要求される。
【０００３】
この要求を満たすために、図２に示すような高炉プロファイル検出装置が用いられる。本装置はレーザを発生するレーザ発生器と、この発生したレーザを反射して高炉炉頂面を走査する第１スキャニングミラーと、炉頂面を走査するレーザの反射光を捕捉し反射する第２スキャニングミラーと、この第２スキャニングミラーの反射光を受光して炉頂面のプロファイルを検出する光位置検出機から構成されている。
【０００４】
光位置検出機には光位置を受光して電気信号に変換する光位置検出装置が設けられている。図３はこの光位置検出装置を示す。光位置検出装置は、炉頂面から反射してくる微弱な光を受光する受光エリア４を直線状に配列した受光エリア群１と、この各受光エリア４に接続する光ファイバ２と、光ファイバ２からの光を電気信号に変換する光電変換器３より構成されている。各受光エリア４は同一の面積を有し、同数の光ファイバ素子の端面が均一に配置されており、この各受光エリア４の光ファイバ素子を束ねて光ファイバ２が構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第１スキャニングミラーが炉頂面に沿ってレーザを走査してゆき、この反射光を第２スキャニングミラーが追跡し反射して光を受光エリア群１に当ててゆく。定常状態になれば第１スキャニングミラーに追従して第２スキャニングミラーが動くので受光エリア群１のある特定位置に反射光が集中するが、不連続な段差等があった場合、反射光は前記の位置より外れた位置に当たる。このため受光エリア群１の長さが長ければ反射光を見失う可能性は少なくなる。このことは図２に示す見込み視野角が大きいことを意味する。従来見込み視野角を大きくとるため受光エリア群１が長くなり、受光エリア４と光ファイバ２と光電変換器３で構成されるチャンネル数が多くなり、装置全体のコストが高くなっていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決すために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、見込み視野角を大きくしてしかもチャンネル数を少なくした光位置検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、受光エリアを直線状に配置した受光エリア群と、各受光エリアに光ファイバ素線の端面を配置し各受光エリア毎の光ファイバ素線を束ねた光ファイバと、この各光ファイバに接続された光電変換器とを備えた光位置検出装置において、
各受光エリアの光ファイバ素線の端面の配置密度をほぼ同一とし、各受光エリアの面積に偏差を設け、位置解像度に変化を与える。
【０００８】
受光エリア群の長さは見込み視野角に比例するので、この長さは従来のものと同一にし、かつ各受光エリアの光ファイバ素線の端面の配置密度はほぼ同一にして感度も従来のものと同一にするが、位置解像度を厳密に必要としない部分の受光エリアの面積を厳密に必要とする部分より大きくすることにより受光エリアの数は減少する。これによりチャンネル数が減少するので、コストの安い光位置検出装置とすることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による光位置検出装置の模式図である。この図において、本発明の光位置検出装置は、受光エリア４を直線状に配置した受光エリア群１と、各受光エリア４に接続された光ファイバ２と、各光ファイバ２に接続された光電変換器３より構成される。
【００１０】
各受光エリア４には光ファイバ素線の端面が同一の密度で配置されている。各受光エリア４の光ファイバ素線はそれぞれ束ねられてそれぞれの光ファイバ２となり各々の光電変換器３に接続されている。位置解像度を厳密に必要とする部分の受光エリア４の受光面の寸法を幅ａ×高さｂとすると、厳密に必要としない部分は幅ａ×高さ（＞ｂ）となっている。これにより、受光エリア群１の幅、高さを図３に示す従来の光位置検出装置と同じとすると、見込み視野角と感度は同じで、チャンネル数を大幅に減らすことができる。なお、位置解像度を厳密に必要としない部分の受光エリア４は大きくなるので解像度は落ちるが、この部分は炉頂プロファイル検出開始時の始点の検出および、段差等の大きな位置変動の検出に使用されるだけであるので、概略の位置を捕捉できればよい。各受光エリア４内の光ファイバ素線端面の配置密度は同一なので感度は解像度を必要とする部分と必要としない部分とも同一である。このため解像度が落ちても光位置の捕捉の支障とはならない。
【００１１】
受光エリア群１の寸法の一例を説明する。使用する光ファイバ素線の直径をＤｍｍとすると、図１に示す受光エリア４は位置解像度を厳密に必要とする所で、幅ａ＝１６Ｄｍｍ，高さｂ＝２Ｄｍｍである。１段１６本が２段に配置されている。これにより３２本の光ファイバ素線が詰まっている。故に位置解像度を厳密に必要とする中央部では１チャンネルの光ファイバ２は３２本の素線から構成されることになる。中央部の受光エリア４は１６個よりなり、１６チャンネルを構成する。中央部の両側に高さｂ＝２Ｄ×２の受光エリア４が一つづづあり、２チャンネルを構成し、その両外側に高さｂ＝２Ｄ×３の受光エリア４が二つづつあり４チャンネルを構成する。合計受光エリア４は中央部の１６個と端部の６個の合計２２個となり、チャンネル数も２２となる。受光エリア群１の高さを同じにし、従来のように受光エリア４の大きさを全て同じとすると、端部の６個は１６個となり全チャンネル数は３２個になる。本発明により同一の見込み視野角と感度を有して１０チャンネル減少することができ、光電変換器３の数も１０個減少でき、これ以降の回路も簡単になるので光位置検出装置のコストを低減することができる。なお図１とこの実例とは異なっている。
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は各受光エリアの光ファイバ素線端面の配置密度を一定として、各受光エリアの面積に偏差を付けることにより、見込み視野角と感度を変えることなくチャンネル数を減少することができるので構成部品を少なくすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光位置検出装置の模式図である。
【図２】炉頂プロファイル装置の構成を示す図である。
【図３】従来の光位置検出装置の模式図である。
【符号の説明】
１  受光エリア群
２  光ファイバ
３  光電変換器
４  受光エリア
【図１】
0003661902.tif 000002
【図２】
0003661902.tif 000003
【図３】
0003661902.tif 000004