JP6839335B2 - Optical scanning device - Google Patents
Optical scanning device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6839335B2 JP6839335B2 JP2016014900A JP2016014900A JP6839335B2 JP 6839335 B2 JP6839335 B2 JP 6839335B2 JP 2016014900 A JP2016014900 A JP 2016014900A JP 2016014900 A JP2016014900 A JP 2016014900A JP 6839335 B2 JP6839335 B2 JP 6839335B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflector
- reflected
- reflecting surface
- axis
- light
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
本発明は、光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device.
三次元距離測定を行うためにレーザ光を用いた光走査装置が従来より提案されており、例えば特許文献１及び特許文献２のような構成が開示されている。 An optical scanning device using a laser beam for performing three-dimensional distance measurement has been conventionally proposed, and configurations such as Patent Document 1 and Patent Document 2 are disclosed.
特許文献１及び特許文献２に開示されている光走査装置の概略構成図を図７に示す。
光走査装置２は、平板反射鏡１０が、鉛直回転軸Ｚを中心に回転可能であり、且つ水平回転軸Ｙを中心に回転可能に設けられている。
光走査装置２には、平板反射鏡１０を鉛直回転軸Ｚ及び水平回転軸Ｙを中心に回転させるための、電動機（図示せず）が設けられている。電動機は、平板反射鏡１０の下方に配置されており、その電動機の中心は中空軸３となっている。
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of the optical scanning apparatus disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
In the optical scanning device 2, the flat plate reflector 10 is provided so as to be rotatable about the vertical rotation axis Z and rotatable about the horizontal rotation axis Y.
The optical scanning device 2 is provided with an electric motor (not shown) for rotating the flat plate reflector 10 around the vertical rotation axis Z and the horizontal rotation axis Y. The electric motor is arranged below the flat plate reflector 10, and the center of the electric motor is a hollow shaft 3.
電動機の中空軸３の下方には、ミラー５が配置されている。また、ミラー５に走査光を入射させるレーザ発光装置６が、中空軸３の下方から外れた位置に配置されている。
さらに、ミラー５の下方には、受光光学系７が設けられており、受光光学系７の下方にはレーザ受光装置８が設けられている。
A mirror 5 is arranged below the hollow shaft 3 of the electric motor. Further, a laser light emitting device 6 for incident scanning light on the mirror 5 is arranged at a position deviated from below the hollow shaft 3.
Further, a light receiving optical system 7 is provided below the mirror 5, and a laser light receiving device 8 is provided below the light receiving optical system 7.
レーザ発光装置６から水平方向に向けて出射した走査光は、ミラー５で反射して上方へ向かう。ミラー５で反射した走査光は、中空軸３内を通過し、平板反射鏡１０で反射する。
平板反射鏡１０で反射した走査光は、対象物１１へ照射される。
The scanning light emitted from the laser light emitting device 6 in the horizontal direction is reflected by the mirror 5 and heads upward. The scanning light reflected by the mirror 5 passes through the hollow shaft 3 and is reflected by the flat plate reflector 10.
The scanning light reflected by the flat plate reflector 10 irradiates the object 11.
対象物１１で反射した反射光は、散乱光として平板反射鏡１０に戻る。このとき反射光は対象物１１で反射する際に散乱しているので、平板反射鏡１０全体で反射光を受光することとなる。
反射光は、平板反射鏡１０で反射して下方に向かう。平板反射鏡１０で反射した反射光は、中空軸３内を通過して受光光学系７に入射する。そして反射光は受光光学系７を経てレーザ受光装置８に入射する。レーザ受光装置８には、図示しないデータ処理装置が接続されている。このデータ処理装置へ、レーザ発光装置６及びレーザ受光装置８から走査光に関する情報が入力され、さらに図示しないロータリーエンコーダ等から平板反射鏡１０の反射面が正対している方向に関する情報が入力される。これによりデータ処理装置が反射光を三次元座標データとして算出することが可能となる。この三次元座標データを複数取得して得られる点群データを処理し、対象物１１の形状を測定する。
The reflected light reflected by the object 11 returns to the flat plate reflector 10 as scattered light. At this time, since the reflected light is scattered when reflected by the object 11, the reflected light is received by the entire flat plate reflecting mirror 10.
The reflected light is reflected by the flat plate reflector 10 and heads downward. The reflected light reflected by the flat plate reflector 10 passes through the hollow shaft 3 and is incident on the light receiving optical system 7. Then, the reflected light enters the laser light receiving device 8 via the light receiving optical system 7. A data processing device (not shown) is connected to the laser light receiving device 8. Information on scanning light is input to this data processing device from the laser light emitting device 6 and the laser receiving device 8, and information on the direction in which the reflecting surface of the flat plate reflecting mirror 10 faces is input from a rotary encoder or the like (not shown). .. This allows the data processing device to calculate the reflected light as three-dimensional coordinate data. The shape of the object 11 is measured by processing the point cloud data obtained by acquiring a plurality of the three-dimensional coordinate data.
図８に、図７で示した従来の光走査装置において平板反射鏡１０が水平回転軸Ｙを中心に回転し、平板反射鏡１０の反射面の角度が変化したところを示す。
図８の状態は、図７の状態と比較すると、平板反射鏡１０の反射面が鉛直面に近い角度になっている。この状態では、対象物１１の反射点から見た平板反射鏡１０の投影面積が減少することにより、受光できる面積が小さくなる。
FIG. 8 shows a place where the flat plate reflector 10 rotates about the horizontal rotation axis Y in the conventional optical scanning apparatus shown in FIG. 7, and the angle of the reflecting surface of the flat plate reflector 10 changes.
Compared with the state of FIG. 7, the state of FIG. 8 shows that the reflecting surface of the flat plate reflector 10 has an angle closer to the vertical plane. In this state, the projected area of the flat plate reflector 10 as seen from the reflection point of the object 11 is reduced, so that the area that can receive light is reduced.
平板反射鏡１０による反射光の受光面積が小さくなると、受光できる反射光の光量が減少するので対象物１１の計測精度が低くなったり、計測そのものができなくなるという課題がある。言い換えると、平板反射鏡の長さによって計測可能な範囲が決まるということである。
また、計測可能な範囲を増加させるためには、平板反射鏡の水平回転軸と直角方向の長さを大きくすることも考えられるが、水平回転軸と直角方向に長い平板反射鏡を回転させるためには、軸受等の負荷が大きくなるため構造的に高コスト化し、空気抵抗も大きくなるため高速回転が困難であり、騒音や振動の発生が懸念されるという課題がある。
When the light receiving area of the reflected light by the flat plate reflecting mirror 10 becomes small, the amount of reflected light that can be received decreases, so that there is a problem that the measurement accuracy of the object 11 becomes low or the measurement itself cannot be performed. In other words, the measurable range is determined by the length of the flat plate reflector.
Further, in order to increase the measurable range, it is conceivable to increase the length of the flat plate reflector in the direction perpendicular to the horizontal rotation axis, but in order to rotate the flat plate reflector which is long in the direction perpendicular to the horizontal rotation axis. However, there is a problem that the load on the bearing or the like is increased, which increases the structural cost, and the air resistance is also increased, which makes it difficult to rotate at high speed, and there is a concern that noise or vibration may occur.
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、水平回転軸と直角方向に長く面積の大きい反射鏡を用いずに、回転角度によって対象物からの反射光の受光面積が変化しないようにすることで、計測可能範囲が狭くならないようにできる光走査装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to determine the light receiving area of the reflected light from the object depending on the rotation angle without using a reflector that is long in the direction perpendicular to the horizontal rotation axis and has a large area. An object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of preventing the measurable range from being narrowed by preventing the change.
本発明にかかる光走査装置は、
基台（４０）と、
前記基台（４０）に固定されており、鉛直軸（Ｚ）に沿って伸びる中空筒（３６）を備えた電動機（３２）と、
前記中空筒（３６）の上端部に固定された回転部（３８）と、
水平軸（Ｙ）を中心に回転可能に前記回転部（３８）に支持されており、水平軸（Ｙ）に対して斜めに向けられた反射面を有する反射鏡（３４）と、
中空筒（３６）の中を前記鉛直軸（Ｚ）に沿って進行する走査光を前記水平軸（Ｙ）に沿って前記反射鏡（３４）の反射面に入射することにより該反射面で反射した走査光を対象物に向けて投射する一方、前記反射面で反射された前記対象物からの反射光を前記水平軸（Ｙ）から前記鉛直軸（Ｚ）に案内するミラー群（４８，４９，５０）と、
前記電動機（３２）の回転を前記中空筒（３６）と前記反射鏡（３４）に伝達する駆動伝達部（５２）を備えており、
前記反射鏡（３４）の反射面において前記鉛直軸（Ｚ）と前記水平軸（Ｙ）が交差し、
前記反射鏡（３４）の反射面は前記鉛直軸（Ｚ）と前記水平軸（Ｙ）に対して４５°傾斜していることを特徴とする。
The optical scanning apparatus according to the present invention is
Base (40) and
An electric motor (32) fixed to the base (40) and provided with a hollow cylinder (36) extending along a vertical shaft (Z).
A rotating portion (38) fixed to the upper end portion of the hollow cylinder (36) and
A reflector (34) that is rotatably supported by the rotating portion (38) about the horizontal axis (Y) and has a reflecting surface that is obliquely oriented with respect to the horizontal axis (Y).
The scanning light traveling along the vertical axis (Z) in the hollow cylinder (36) is reflected by the reflecting surface by incident on the reflecting surface of the reflecting mirror (34) along the horizontal axis (Y). A group of mirrors (48, 49) that guide the reflected light from the object reflected by the reflecting surface from the horizontal axis (Y) to the vertical axis (Z) while projecting the scanned light toward the object. , 50) and
A drive transmission unit (52) that transmits the rotation of the electric motor (32) to the hollow cylinder (36) and the reflector (34) is provided.
The vertical axis (Z) and the horizontal axis (Y) intersect at the reflecting surface of the reflecting mirror (34).
The reflecting surface of the reflecting mirror (34) is inclined by 45 ° with respect to the vertical axis (Z) and the horizontal axis (Y).
本発明によれば、水平回転軸を中心に回転する反射鏡として、水平回転軸と直角方向に長く面積の大きい反射鏡を用いなくても、計測可能範囲が狭くならないようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the measurable range from being narrowed without using a reflector that is long in the direction perpendicular to the horizontal rotation axis and has a large area as the reflector that rotates about the horizontal rotation axis.
図１に、本実施形態の光走査装置の概略構成を示し、最初に主として光学系について説明する。
光走査装置３０は、走査光を光走査装置３０の周囲の対象物に照射し、周囲からの反射光によって周囲の空間の形状を点群データとして取得し、対象物の形状を計測するものである。走査光としては、一般的にはレーザ光が用いられる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the optical scanning apparatus of this embodiment, and first mainly describes an optical system.
The optical scanning device 30 irradiates an object around the optical scanning device 30 with scanning light, acquires the shape of the surrounding space as point group data by the reflected light from the surroundings, and measures the shape of the object. is there. Laser light is generally used as the scanning light.
光走査装置３０は、電動機３２と、電動機３２の上部に配置される反射鏡３４とを備えている。反射鏡３４は、対象物（図示せず）に走査光を照射し、且つ対象物からの反射光を受光する。この反射鏡３４は、水平回転軸Ｙを中心に回転可能であり、且つ後述する回転部３８と一体となって鉛直回転軸Ｚを中心に回転可能に設けられている。また、水平回転軸Ｙは、反射鏡３４の反射面の中心を通るように設けられており、また鉛直回転軸Ｚも反射鏡３４の反射面の中心を通るように設けられている。このため、周囲の空間に対して照射される走査光は、反射鏡３４を中心とした一定半径の球体の表面を仮想した際に、走査光の軌跡が球体表面に網目状の模様を描く。 The optical scanning device 30 includes an electric motor 32 and a reflector 34 arranged above the electric motor 32. The reflector 34 irradiates an object (not shown) with scanning light and receives the reflected light from the object. The reflector 34 is rotatable about the horizontal rotation axis Y, and is provided so as to be rotatable about the vertical rotation axis Z integrally with the rotation portion 38 described later. Further, the horizontal rotation axis Y is provided so as to pass through the center of the reflection surface of the reflector 34, and the vertical rotation axis Z is also provided so as to pass through the center of the reflection surface of the reflector 34. Therefore, when the scanning light emitted to the surrounding space virtualizes the surface of a sphere having a constant radius centered on the reflector 34, the trajectory of the scanning light draws a mesh pattern on the surface of the sphere.
電動機３２の回転軸は、中心が中空である中空筒３６である。中空筒３６の上端部には、中空筒３６と一体になって水平面上で回転する回転部３８（図２、図３参照）が固定されている。この回転部３８に反射鏡３４が取り付けられている。 The rotating shaft of the electric motor 32 is a hollow cylinder 36 having a hollow center. The upper end of the hollow cylinder 36, rotating unit 38 (see FIGS. 2 and 3) which rotates in a horizontal plane is integral with the hollow cylinder 36 is fixed. A reflector 34 is attached to the rotating portion 38.
電動機３２の中空筒３６の下方には、下部反射鏡４５が配置されている。下部反射鏡４
５は、中空筒３６へ走査光を導入し、且つ中空筒３６内を通過した反射光を横方向へ反射させる機能を有する。
走査光を出力するレーザ発光装置２６は、電動機３２の直下ではなく、横方向にずれた位置に設けられている。レーザ発光装置２６は、複数のミラー２５を介して下部反射鏡４５に走査光を入射する。
A lower reflector 45 is arranged below the hollow cylinder 36 of the electric motor 32. Lower reflector 4
Reference numeral 5 denotes a function of introducing scanning light into the hollow cylinder 36 and reflecting the reflected light passing through the hollow cylinder 36 in the lateral direction.
The laser light emitting device 26 that outputs the scanning light is provided at a position shifted in the lateral direction, not directly under the electric motor 32. The laser light emitting device 26 incidents scanning light on the lower reflector 45 through a plurality of mirrors 25.
また、中空筒３６内を鉛直下向きに通過した反射光は、下部反射鏡４５によって反射され、受光光学系２７を介してレーザ受光装置２８に入射される。レーザ受光装置２８にはデータ処理装置（図示せず）が接続されており、レーザ受光装置２８で受光した反射光から測定対象までの距離が算出でき、また、図示していないロータリーエンコーダ等により各回転軸の角度を検出することにより、走査光が照射された方向が算出できる。これらの距離と方向の情報に基づいて三次元座標データを算出することが可能となる。
データ処理装置としては通常のパーソナルコンピュータ等であってもよいし、データ処理用の専用機であってもよい。
Further, the reflected light that has passed vertically downward through the hollow cylinder 36 is reflected by the lower reflector 45 and is incident on the laser light receiving device 28 via the light receiving optical system 27. A data processing device (not shown) is connected to the laser light receiving device 28, and the distance from the reflected light received by the laser light receiving device 28 to the measurement target can be calculated, and each is calculated by a rotary encoder (not shown) or the like. By detecting the angle of the rotation axis, the direction in which the scanning light is irradiated can be calculated. It is possible to calculate three-dimensional coordinate data based on these distance and direction information.
The data processing device may be an ordinary personal computer or the like, or may be a dedicated machine for data processing.
中空筒３６の上端部から出た走査光は、複数の反射鏡を有する光路を経て反射鏡３４の反射面に入射される。走査光は、反射鏡３４に対して、水平方向に沿った回転軸である水平回転軸Ｙと平行に入射される。
このとき、走査光は水平回転軸Ｙに対して同一直線上に入射すること、すなわち反射鏡３４の反射面の中心に入射することが好ましい。走査光を反射鏡３４の反射面の中心に入射することにより、反射鏡３４の回転による反射面の位置が水平回転軸Ｙのどの角度であっても同一の面積の反射面を対象物の方向へ向けさせることができ、常に一定の光量を受光することが可能となる。
The scanning light emitted from the upper end of the hollow cylinder 36 is incident on the reflecting surface of the reflecting mirror 34 through an optical path having a plurality of reflecting mirrors. The scanning light is incident on the reflector 34 in parallel with the horizontal rotation axis Y, which is a rotation axis along the horizontal direction.
At this time, it is preferable that the scanning light is incident on the same straight line with respect to the horizontal rotation axis Y, that is, is incident on the center of the reflecting surface of the reflecting mirror 34. By incidenting the scanning light into the center of the reflecting surface of the reflecting mirror 34, the reflecting surface having the same area is directed to the object regardless of the position of the reflecting surface due to the rotation of the reflecting mirror 34 at any angle of the horizontal rotation axis Y. It can be directed toward, and can always receive a constant amount of light.
以下、上述した複数の反射鏡を有する光路について説明する。
中空筒３６の直上に第１反射鏡４８が配置されている。第１反射鏡４８は、その反射面が中空筒３６の鉛直方向に延びる軸線に対して４５度下向きに傾斜した角度となるように配置されている。中空筒３６を通って下方から入射された走査光は、第１反射鏡４８によって水平方向に反射される。
Hereinafter, the optical path having the plurality of reflectors described above will be described.
The first reflector 48 is arranged directly above the hollow cylinder 36. The first reflecting mirror 48 is arranged so that its reflecting surface is inclined downward by 45 degrees with respect to the axis extending in the vertical direction of the hollow cylinder 36. The scanning light incident from below through the hollow cylinder 36 is reflected in the horizontal direction by the first reflector 48.
走査光が第１反射鏡４８によって水平方向に反射された後に鉛直方向に反射させる第２反射鏡４９が設けられている。第２反射鏡４９の反射面は、水平方向に対して４５度上向きに傾斜した角度となるように配置されている。第２反射鏡４９は、第１反射鏡４８から反射されて水平方向に入射する走査光を鉛直上向きに反射する。 A second reflecting mirror 49 is provided, in which the scanning light is reflected in the horizontal direction by the first reflecting mirror 48 and then reflected in the vertical direction. The reflecting surface of the second reflecting mirror 49 is arranged so as to be inclined upward by 45 degrees with respect to the horizontal direction. The second reflector 49 reflects the scanning light reflected from the first reflector 48 and incident in the horizontal direction vertically upward.
第２反射鏡４９の上方には、第３反射鏡５０が配置されている。第３反射鏡５０は、第２反射鏡４９で反射されて鉛直上向きに入射してくる走査光を水平方向に反射する。第３反射鏡５０の反射面は、鉛直方向に延びる軸線に対して４５度下向きに傾斜した角度となるように配置されている。
第３反射鏡５０で反射された走査光は、反射鏡３４の水平回転軸の軸線と同一線上にあり、反射鏡３４の反射面に入射される。
A third reflector 50 is arranged above the second reflector 49. The third reflecting mirror 50 reflects the scanning light reflected by the second reflecting mirror 49 and incident vertically upward in the horizontal direction. The reflecting surface of the third reflecting mirror 50 is arranged so as to be inclined downward by 45 degrees with respect to the axis extending in the vertical direction.
The scanning light reflected by the third reflecting mirror 50 is on the same line as the axis of the horizontal rotation axis of the reflecting mirror 34, and is incident on the reflecting surface of the reflecting mirror 34.
これらの第１反射鏡４８、第２反射鏡４９、第３反射鏡５０は、回転部３８に固定されており、回転部３８と一体となって鉛直回転軸Ｚを中心に回転する。 These first reflector 48, second reflector 49, and third reflector 50 are fixed to the rotating portion 38, and rotate about the vertical rotation axis Z integrally with the rotating portion 38.
対象物で反射した反射光の光路について説明する。
走査光が対象物に入射されると走査光は対象物で散乱して反射される。この反射光は、反射鏡３４の反射面で反射して第３反射鏡５０に入射する。第３反射鏡５０は、反射光を鉛直下向きに反射する。第３反射鏡５０で反射した反射光は、第２反射鏡４９で水平方向に反射されて第１反射鏡４８に入射する。第１反射鏡４８は、反射光を鉛直下向きに反射
する。第１反射鏡４８で反射した反射光は、中空筒３６内を通過して受光光学系２７を通過し、集光されてレーザ受光装置２８に入射する。受光光学系２７は、反射光を集光する凸レンズ等から構成される。
The optical path of the reflected light reflected by the object will be described.
When the scanning light is incident on the object, the scanning light is scattered and reflected by the object. This reflected light is reflected by the reflecting surface of the reflecting mirror 34 and is incident on the third reflecting mirror 50. The third reflector 50 reflects the reflected light vertically downward. The reflected light reflected by the third reflecting mirror 50 is reflected in the horizontal direction by the second reflecting mirror 49 and is incident on the first reflecting mirror 48. The first reflector 48 reflects the reflected light vertically downward. The reflected light reflected by the first reflecting mirror 48 passes through the hollow cylinder 36, passes through the light receiving optical system 27, is collected, and is incident on the laser light receiving device 28. The light receiving optical system 27 is composed of a convex lens or the like that collects reflected light.
次に、図２に本実施形態にかかる光走査装置の斜視図を、図３に側面図を示し、本実施形態にかかる光走査装置の機械的構成について説明する。
上述したように反射鏡３４は、水平方向を向く回転軸である水平回転軸Ｙを中心に回転し、走査光を上下方向に走査する。
また、反射鏡３４は回転部３８と一体になって、鉛直方向を向く回転軸である鉛直回転軸Ｚを中心に回転し、走査光を水平方向に走査する。
Next, a perspective view of the optical scanning device according to the present embodiment is shown in FIG. 2, and a side view is shown in FIG. 3, and the mechanical configuration of the optical scanning device according to the present embodiment will be described.
As described above, the reflector 34 rotates about the horizontal rotation axis Y, which is a rotation axis facing the horizontal direction, and scans the scanning light in the vertical direction.
The reflection mirror 34 is integral with the rotating part 38 rotates around a vertical rotation axis Z is the rotation axis oriented in the vertical direction, you scan the scanning beam in the horizontal direction.
光走査装置３０は、最下部に土台部３９が設けられ、土台部３９が地面又は床面等への設置面として構成されている。
電動機３２は、土台部３９から所定距離離れた上方に設けられた基台４０に配置されている。土台部３９の上面の四隅には、基台４０を支持するための支持柱４１がそれぞれ配置されている。
The optical scanning device 30 is provided with a base portion 39 at the lowermost portion, and the base portion 39 is configured as an installation surface on the ground, a floor surface, or the like.
The electric motor 32 is arranged on a base 40 provided above a predetermined distance from the base portion 39. Support columns 41 for supporting the base 40 are arranged at the four corners of the upper surface of the base portion 39, respectively.
光走査装置３０には、１つの電動機３２の回転駆動を回転部３８及び反射鏡３４の双方に伝達する駆動伝達部５２が設けられている。
駆動伝達部５２は、固定歯車５４と、回転歯車５５とを有している。固定歯車５４と回転歯車５５は双方が噛み合う傘歯車である。固定歯車５４は、リング状の傘歯車であり中空筒３６の周囲に配置されている。固定歯車５４は、電動機３２の上面に固定されており、回転しない。
なお、図面において、固定歯車５４を透明な部材として図示しているが、実際には透明である必要はない。
The optical scanning device 30 is provided with a drive transmission unit 52 that transmits the rotation drive of one electric motor 32 to both the rotation unit 38 and the reflector 34.
The drive transmission unit 52 has a fixed gear 54 and a rotary gear 55. The fixed gear 54 and the rotary gear 55 are bevel gears that mesh with each other. The fixed gear 54 is a ring-shaped bevel gear and is arranged around the hollow cylinder 36. The fixed gear 54 is fixed to the upper surface of the electric motor 32 and does not rotate.
Although the fixed gear 54 is shown as a transparent member in the drawing, it does not have to be transparent in practice.
回転歯車５５は、固定歯車５４の歯の上方において、軸５７によって回転自在となるように回転部３８に取り付けられている。回転歯車５５の軸５７の軸線が水平回転軸Ｙと一致する。
回転歯車５５は固定歯車５４と噛合して、鉛直面内で回転する。
The rotary gear 55 is attached to the rotating portion 38 so as to be rotatable by the shaft 57 above the teeth of the fixed gear 54. The axis of the axis 57 of the rotary gear 55 coincides with the horizontal rotation axis Y.
The rotary gear 55 meshes with the fixed gear 54 and rotates in a vertical plane.
回転部３８は、中空筒３６に固定されており、電動機３２が駆動して中空筒３６を回転させることによって中空筒３６とともに、鉛直軸Ｚを中心に回転する。
回転部３８が鉛直軸Ｚを中心に回転すると、固定歯車５４に噛合している回転歯車５５は、水平回転軸Ｙを中心に回転する。
Rotation unit 38 is fixed to the hollow cylinder 36, with the hollow cylinder 36 by the electric motor 32 rotates the hollow cylinder 36 is driven to rotate about a vertical axis Z.
When the rotating portion 38 rotates about the vertical axis Z, the rotating gear 55 meshing with the fixed gear 54 rotates about the horizontal rotating axis Y.
軸５７は、反射鏡３４の反射面が形成されている側と反対側の端部と連結している。このため、反射鏡３４は、回転歯車５５の回転に伴って水平回転軸Ｙを軸心とする軸５７を中心に回転する。 The shaft 57 is connected to an end portion of the reflecting mirror 34 on the side opposite to the side on which the reflecting surface is formed. Therefore, the reflector 34 rotates about the axis 57 about the horizontal rotation axis Y as the rotary gear 55 rotates.
なお、回転部３８は、中空筒３６を挟んで対向する位置に配置されてそれぞれ上方に向けて突出する２本の柱部５８，５９と、２本の柱部５８，５９の上端部を連結している梁部６０とを有している。
柱部５９には、上述したように、回転歯車５５が軸５７を回転させるように取り付けられている。
The rotating portion 38 connects two pillar portions 58, 59, which are arranged at positions facing each other with the hollow cylinder 36 interposed therebetween and project upward, and the upper end portions of the two pillar portions 58, 59. It has a beam portion 60 and a beam portion 60.
As described above, the rotary gear 55 is attached to the pillar portion 59 so as to rotate the shaft 57.
上述した第１反射鏡４８は柱部５９の下部側に取り付けられており、第２反射鏡４９は、柱部５８の第１反射鏡４８と水平方向に対向する位置に取り付けられている。
また、第３反射鏡５０は、柱部５８における軸５７の軸線上すなわち反射鏡３４の回転軸線上であって、第２反射鏡４９の上方に取り付けられている。
The first reflecting mirror 48 described above is attached to the lower side of the pillar portion 59, and the second reflecting mirror 49 is attached to a position facing the first reflecting mirror 48 of the pillar portion 58 in the horizontal direction.
Further, the third reflecting mirror 50 is on the axis of the axis 57 in the pillar portion 58, that is, on the rotation axis of the reflecting mirror 34, and is attached above the second reflecting mirror 49.
また梁部６０における、反射鏡３４の直上位置では、他の部位よりもその幅が狭くなっている幅狭部６２として形成されている。これは、梁部６０によるケラレを小さくするためである。 Further, at the position directly above the reflector 34 in the beam portion 60, it is formed as a narrow portion 62 whose width is narrower than that of other portions. This is to reduce the eclipse caused by the beam portion 60.
図４及び図５に反射鏡３４の拡大図を示す。
本実施形態の反射鏡３４は、円柱状のロッドの先端をロッドの軸線方向（水平回転軸Ｙ）に対して垂直又は平行以外の角度である所定角度に傾斜させた反射面を有するロッドミラーを採用している。ロッドミラーとは、ガラス等で形成されたロッドの先端を所定角度に切断し、この切断面に金属等の反射膜を蒸着させるなどして形成することで反射面としたものである。
本実施形態では、所定角度として４５°となるようにしているが、所定角度としては４５°に限定するものではない。
4 and 5 show enlarged views of the reflector 34.
The reflector 34 of the present embodiment is a rod mirror having a reflecting surface in which the tip of a columnar rod is inclined at a predetermined angle which is an angle other than perpendicular or parallel to the axial direction of the rod (horizontal rotation axis Y). It is adopted. The rod mirror is formed by cutting the tip of a rod made of glass or the like at a predetermined angle and depositing a reflective film such as metal on the cut surface to form a reflective surface.
In the present embodiment, the predetermined angle is set to 45 °, but the predetermined angle is not limited to 45 °.
反射鏡３４の水平回転軸Ｙは、ロッドの軸線と同一軸線となるように一致させ、且つ反射面の中心を通るように設けられている。
反射鏡３４を、水平回転軸Ｙ（ロッドの中心軸線）を中心に回転させることによって、水平回転軸Ｙと平行に入射する走査光は、その水平回転軸Ｙの回転角度に拘わらず、真下を除いて均等に走査できる。特に天頂方向付近については、従来技術で説明した構成では測定できなかったが、本発明では天頂方向についても測定が可能である。
The horizontal rotation axis Y of the reflector 34 is provided so as to be aligned with the axis of the rod and to pass through the center of the reflection surface.
By rotating the reflector 34 around the horizontal rotation axis Y (the central axis of the rod), the scanning light incident parallel to the horizontal rotation axis Y is directly below regardless of the rotation angle of the horizontal rotation axis Y. Except, it can be scanned evenly. In particular, the vicinity of the zenith direction could not be measured by the configuration described in the prior art, but the present invention can also measure the zenith direction.
そして、本実施形態の反射鏡３４によれば、対象物から反射された反射光は、反射鏡３４が水平回転軸Ｙを中心に回転しても角度によって反射光の受光面積が変動しないようにできる。このため、反射光に基づく点群データを確実に取得できる。
また、反射鏡の反射面の面積を大きくしなくても、回転角度によって受光面積が変動せず一定となるようにできるので、構造的に低コストで実現可能であり、空気抵抗を大きくしないようにでき、騒音や振動の発生を防止できる。
Then, according to the reflector 34 of the present embodiment, the reflected light reflected from the object does not change the light receiving area of the reflected light depending on the angle even if the reflector 34 rotates about the horizontal rotation axis Y. it can. Therefore, the point cloud data based on the reflected light can be reliably acquired.
Further, since the light receiving area can be made constant without changing depending on the rotation angle without increasing the area of the reflecting surface of the reflector, it can be realized structurally at low cost and the air resistance is not increased. It can prevent the generation of noise and vibration.
なお、上述した実施形態では、反射鏡としてロッドミラーを採用した場合について説明したが、反射鏡としてはロッドミラーに限定されない。
例えば図６に示すように、水平方向に向かう水平回転軸に対して所定の角度の反射面を有する平板反射鏡６４に、水平回転軸と同一直線上に配置された回転軸６６が取り付けられた構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the rod mirror is used as the reflector has been described, but the reflector is not limited to the rod mirror.
For example, as shown in FIG. 6, a rotating shaft 66 arranged on the same straight line as the horizontal rotating axis is attached to a flat plate reflecting mirror 64 having a reflecting surface at a predetermined angle with respect to the horizontal rotating axis facing the horizontal direction. It may be a configuration.
また、本発明の光走査装置としては、その走査光としてレーザ光に限定するものではなく、他の発光素子によって発光した光を採用してもよい。 Further, the optical scanning device of the present invention is not limited to laser light as the scanning light, and light emitted by another light emitting element may be adopted.
２５ ミラー
２６ レーザ発光装置
２７ 受光光学系
２８ レーザ受光装置
３０ 光走査装置
３２ 電動機
３４ 反射鏡
３６ 中空筒
３８ 回転部
３９ 土台部
４０ 基台
４１ 支持柱
４５ 下部反射鏡
４８ 第１反射鏡
４９ 第２反射鏡
５０ 第３反射鏡
５２ 駆動伝達部
５４ 固定歯車
５５ 回転歯車
５７ 軸
５８，５９ 柱部
６０ 梁部
６２ 幅狭部
６４ 平板反射鏡
６６ 回転軸
Ｙ 水平回転軸
Ｚ 鉛直回転軸
25 Mirror 26 Laser light emitting device 27 Light receiving optical system 28 Laser light receiving device 30 Optical scanning device 32 Electric motor 34 Reflector 36 Hollow cylinder 38 Rotating part 39 Base part 40 Base 41 Support column 45 Lower reflector 48 First reflector 49 Second Reflector 50 Third reflector 52 Drive transmission 54 Fixed gear 55 Rotating gear 57 Shaft 58, 59 Pillar 60 Beam 62 Narrow 64 Flat mirror 66 Rotating axis Y Horizontal rotating axis Z Vertical rotating shaft
Claims (1)
前記基台（４０）に固定されており、鉛直軸（Ｚ）に沿って伸びる中空筒（３６）を備えた電動機（３２）と、
前記中空筒（３６）の上端部に固定された回転部（３８）と、
水平軸（Ｙ）を中心に回転可能に前記回転部（３８）に支持されており、水平軸（Ｙ）に対して斜めに向けられた反射面を有する反射鏡（３４）と、
中空筒（３６）の中を前記鉛直軸（Ｚ）に沿って進行する走査光を前記水平軸（Ｙ）に沿って前記反射鏡（３４）の反射面に入射することにより該反射面で反射した走査光を対象物に向けて投射する一方、前記反射面で反射された前記対象物からの反射光を前記水平軸（Ｙ）から前記鉛直軸（Ｚ）に案内するミラー群（４８，４９，５０）と、
前記電動機（３２）の回転を前記中空筒（３６）と前記反射鏡（３４）に伝達する駆動伝達部（５２）を備えており、
前記反射鏡（３４）の反射面において前記鉛直軸（Ｚ）と前記水平軸（Ｙ）が交差し、
前記反射鏡（３４）の反射面は前記鉛直軸（Ｚ）と前記水平軸（Ｙ）に対して４５°傾斜していることを特徴とする光走査装置。 Base (40) and
An electric motor (32) fixed to the base (40) and provided with a hollow cylinder (36) extending along a vertical shaft (Z).
A rotating portion (38) fixed to the upper end portion of the hollow cylinder (36) and
A reflector (34) that is rotatably supported by the rotating portion (38) about the horizontal axis (Y) and has a reflecting surface that is obliquely oriented with respect to the horizontal axis (Y).
The scanning light traveling along the vertical axis (Z) in the hollow cylinder (36) is reflected by the reflecting surface by incident on the reflecting surface of the reflecting mirror (34) along the horizontal axis (Y). A group of mirrors (48, 49) that guide the reflected light from the object reflected by the reflecting surface from the horizontal axis (Y) to the vertical axis (Z) while projecting the scanned light toward the object. , 50) and
A drive transmission unit (52) that transmits the rotation of the electric motor (32) to the hollow cylinder (36) and the reflector (34) is provided.
The vertical axis (Z) and the horizontal axis (Y) intersect at the reflecting surface of the reflecting mirror (34).
An optical scanning apparatus characterized in that the reflecting surface of the reflecting mirror (34) is inclined by 45 ° with respect to the vertical axis (Z) and the horizontal axis (Y).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016014900A JP6839335B2 (en) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | Optical scanning device |
| PCT/JP2017/002292 WO2017130942A1 (en) | 2016-01-28 | 2017-01-24 | Optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016014900A JP6839335B2 (en) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | Optical scanning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017134293A JP2017134293A (en) | 2017-08-03 |
| JP6839335B2 true JP6839335B2 (en) | 2021-03-10 |
Family
ID=59397860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016014900A Active JP6839335B2 (en) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | Optical scanning device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6839335B2 (en) |
| WO (1) | WO2017130942A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6709471B2 (en) | 2018-08-02 | 2020-06-17 | クモノスコーポレーション株式会社 | Three-dimensional laser light scanning device |
| CN112213736B (en) * | 2020-07-17 | 2022-09-20 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | Three-dimensional target imaging laser radar device and target detection method |
| CN113124774B (en) * | 2021-04-08 | 2023-03-28 | 西安应用光学研究所 | Curved surface mirror surface shape error direct measurement and three-dimensional surface shape scanning system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009057101A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Faro Technologies, Inc., Lake Mary | Device for optically scanning and measuring an environment |
| JP2015143620A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 株式会社デンソーウェーブ | laser radar device |
| JP5620603B1 (en) * | 2014-03-31 | 2014-11-05 | 中西 健 | Helical scanning mechanism and three-dimensional positioning device |
-
2016
- 2016-01-28 JP JP2016014900A patent/JP6839335B2/en active Active
-
2017
- 2017-01-24 WO PCT/JP2017/002292 patent/WO2017130942A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017130942A1 (en) | 2017-08-03 |
| JP2017134293A (en) | 2017-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6032416B2 (en) | Laser radar | |
| EP2304489B1 (en) | Rotating prism scanning device and method for scanning | |
| JP5150329B2 (en) | Surveying device and surveying system | |
| WO2016056545A1 (en) | Scanning optical system and light projection and reception device | |
| US8643828B2 (en) | Laser surveying instrument | |
| JP6839335B2 (en) | Optical scanning device | |
| JP6807628B2 (en) | Measuring device and measuring method | |
| JP6173067B2 (en) | Laser surveyor | |
| JP2010071725A (en) | Laser radar and boundary monitoring method by the same | |
| JP6259664B2 (en) | Scanning optical system, optical scanning device, and distance measuring device | |
| WO2017135225A1 (en) | Object detection device of optical scanning type | |
| JP2012225821A (en) | Laser sensor device | |
| JP5533759B2 (en) | Laser radar equipment | |
| JP6883738B2 (en) | Optical scanning device | |
| JP2017156141A (en) | Optical scanner | |
| JP4846302B2 (en) | Rotating laser device and rotating blur detecting device using the same | |
| JP2011191076A (en) | Device for measuring deflection, and device for measuring deflection and axial torsion | |
| JP6437424B2 (en) | Optical scanning device, optical scanning method, and surface inspection device | |
| JPS581120A (en) | Telecentric beam generator and measurement of dimensions and position of object | |
| KR20070015267A (en) | Light displacement measuring apparatus | |
| WO2017065049A1 (en) | Optical-scanning-type object detection device | |
| JP6286895B2 (en) | Optical scanning device | |
| JPH0566114A (en) | Thickness measuring device for transparent material | |
| JP2011191077A (en) | Device for measuring axial deflection | |
| JP6812776B2 (en) | Distance measurement sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191029 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20191030 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191030 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20191126 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191226 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200428 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200623 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201204 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6839335 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |