JP2005055226A - スキャニング型レンジセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スキャニング型レンジセンサにおいて、水平環状の透明窓を形成したアウターカバー1と、アウターカバー1の内側の円筒状回転体10と、円筒状回転体10の光学レンズ12付き受光窓11と、アウターカバー1と円筒状回転体10との間の投光器3と、円筒状回転体10の内面のミラー5,6で投光器3からの光を円筒状回転体10の回転軸線方向に導く光学系と、円筒状回転体10の内側領域で円筒状回転体10の回転軸線に一致させて円筒状回転体10とは別体に固定配置すると共に距離演算回路27に接続した受光器25と、円筒状回転体10の回転軸線上の受光ミラー31及び投光ミラー30とを配設する。
【選択図】図1
Description
1)投光ミラー53と受光ミラー54との間にモータ52が入るため、投光と受光の光軸間距離が必然的に大きくなる。従って、近距離では反射光が受光器56に入らず死角が発生する。
2)光学系の中心がセンサの中心となり、かつ縦方向に長いため取り付けに制約が出る。特に背の低い装置に取り付ける場合、外に張出す部分が大きくなる欠点がある。
1)投受光の光軸を一致させるためにハーフミラー61を使用するが、ハーフミラー61は光を分離するとき光量が1/2に低下する。そのため投光器55のレーザのパワーや受光器56のアンプ特性を図5の分離型に比べて全体で約4倍に引上げる必要がある。
2)投受光兼用ミラー59を使用するため、投射光が投受光窓63内面からの表面反射や投受光窓63についたごみなどの反射光が投受光兼用ミラー59とハーフミラー61を経由して受光器56に入るため、受光感度を高くすることができない。
光軸間距離を短くして近距離でも死角が発生しないようにすること、(II)投受
光ミラーを分離型にして投受光窓からの表面反射や投受光窓についたごみなどの反射光によるノイズを防止し受光感度を高めることである。
周壁の一部に水平環状の透明窓を形成した固定式のアウターカバーと、前記アウターカバーの内側に配設されモータで回転する円筒状回転体と、前記透明窓と同じ高さで前記円筒状回転体の周壁の一部に形成され、被投射体からの反射光を前記透明窓を通して前記円筒状回転体内に導入する光学レンズ付き受光窓と、前記アウターカバーと前記円筒状回転体との間に配設したレーザやLEDなどを光源とする投光器と、前記円筒状回転体に回転駆動力を与えるステータおよび静止軸と、前記円筒状回転体の回転位置を検出する回転位置検出器と、前記円筒状回転体の内面に配設したミラーで構成され前記投光器からの光を前記円筒状回転体の回転軸線方向に導く光学系と、前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の外面に固定された投光ミラーと、前記円筒状回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置されかつ信号線により距離演算回路に接続された受光器と、前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の内面に固定された受光ミラーとを備え、前記投光器から出た光を前記光学系によって前記回転軸の回転軸線上に導いて前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記透明窓を通して前記円筒状回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記透明窓及び光学レンズ付き受光窓を通して前記円筒状回転体内に導入し、さらに前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサである。
投光器から被投射体に向けてスキャニング投射した光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、回転体、静止軸およびステータにより構成されるモータと、前記回転体に連結固定された円筒状回転体と、前記円筒状回転体の周壁の一部に形成され、被投射体からの反射光を前記円筒状回転体内に導入する光学レンズ付き受光窓と、前記円筒状回転体の内側領域で円筒状回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置しかつ信号線により距離演算回路に接続された受光器と、前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の内方壁面に固定された受光ミラーと、前記静止軸の一端近傍に配置固定された、レーザやLEDなどを光源とする投光器と、前記投光器からの光を前記円筒状回転体の回転軸線上に導くハーフミラーと、前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の外方壁面に固定された投光ミラーと、前記ハーフミラーで反射した光を前記円筒状回転体の回転軸線に沿って前記投光ミラーまで導くために前記円筒状回転体と受光ミラーにそれぞれ形成された光透過孔とを備え、前記投光器から出た光を前記ハーフミラーによって前記円筒状回転体の回転軸線上に導いて前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記円筒状回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記光学レンズ付き受光窓を通して前記円筒状回転体内に導入し、さらに前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。
また投光器は円筒状回転体の内部に配設できるのでレンジセンサをさらにコンパクトなものにすることができる。さらに、アウターカバーの内側にミラーを取付けずに済むのでレンジセンサの高さをいっそう低くできる。
投光器から被投射体に向けてスキャニングした光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、回転駆動される回転体と、前記回転体に回転駆動力を与えるステータおよび静止軸と、前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出器と、レーザやLEDなどを光源とし、前記回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置された投光器と、前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の一方壁面に固定された投光ミラーと、前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の他方壁面に固定された受光ミラーと、前記回転体とは別体に配設され信号線により距離演算回路に接続された受光器と、前記受光ミラーからの反射光を前記受光器に導く光学系とを備え、前記投光器から出た光を前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。
1a 天板
2 透明窓
3 投光器
4 光学レンズ
5 第1ミラー(光学系)
6 第2ミラー(光学系)
10 縦型円筒状回転体
10a 天板部
10b 回転体下端部
11 受光窓
12 光学レンズ
15 モータ
15a ステータ
16 円筒部
17 底板部
18 中空貫通孔
19 モータ静止軸
20 円板部
21 軸受
22 マグネット
25 受光器
26 信号線
27 距離演算回路
28 レゾルバ
28a 磁性体凹凸面
28b レゾルバステータ
30 投光ミラー
31 受光ミラー
35 ハーフミラー
36 投光ミラー
37 光透過孔
38 光透過孔
51a,51b,51c 回転軸
52 モータ
53 投光ミラー
54 受光ミラー
55 投光器
56 受光器
59 投受光兼用ミラー
60,62 レンズ
61 ハーフミラー
63 投受光窓
Claims (13)
- 投光器から被投射体に向けてスキャニングした光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、
レーザやLEDなどを光源とする投光器と、
前記投光器とは別体であって回転駆動される回転体と、
前記回転体に回転駆動力を与えるステータおよび静止軸と、
前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出器と、
前記投光器からの光を前記回転体の回転軸線上に導く光学系と、
前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の一方壁面に固定された投光ミラーと、
前記回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置され、かつ、信号線により距離演算回路に接続された受光器と、
前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の他方壁面に固定された受光ミラーとを備え、
前記投光器から出た光を前記光学系によって前記回転軸の回転軸線上に導いて前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。 - 前記回転体を一方向に連続的に回転させることを特徴とする請求項1記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 前記回転体を所定角度範囲で往復回動させることを特徴とする請求項1記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 前記回転位置検出器が、回転角検出用レゾルバであることを特徴とする請求項1に記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 前記静止軸の外周面には前記回転体を回転自在に支持する軸受を有し、前記回転体の外周面の一部には円環状にマグネットが固定配置され、該マグネットの外周側に対向配置されたステータとによりモータ部が構成されると共に、
前記静止軸には中空貫通孔が設けられ、前記受光器および前記回転位置検出器から出力された信号線が該中空貫通孔を通って前記距離演算回路に接続されたことを特徴とする請求項1に記載のスキャニング型レンジセンサ。 - 投光器から被投射体に向けてスキャニング投射した光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、
周壁の一部に水平環状の透明窓を形成した固定式のアウターカバーと、前記アウターカバーの内側に配設されモータで回転する円筒状回転体と、前記透明窓と同じ高さで前記円筒状回転体の周壁の一部に形成され、被投射体からの反射光を前記透明窓を通して前記円筒状回転体内に導入する光学レンズ付き受光窓と、
前記アウターカバーと前記円筒状回転体との間に配設したレーザやLEDなどを光源とする投光器と、
前記円筒状回転体に回転駆動力を与えるステータおよび静止軸と、
前記円筒状回転体の回転位置を検出する回転位置検出器と、
前記円筒状回転体の内面に配設したミラーで構成され、前記投光器からの光を前記円筒状回転体の回転軸線上に導く光学系と、
前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の外面に固定された投光ミラーと、
前記円筒状回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置され、かつ
、信号線により距離演算回路に接続された受光器と、
前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の内面に固定された受光ミラーとを備え、
前記投光器から出た光を前記光学系によって前記回転軸の回転軸線上に導いて前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記透明窓を通して前記円筒状回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記透明窓及び光学レンズ付き受光窓を通して前記円筒状回転体内に導入し、さらに前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。 - 前記円筒状回転体を一方向に連続的に回転させることを特徴とする請求項6記載のスキ
ャニング型レンジセンサ。 - 前記円筒状回転体を所定角度範囲で往復回動させることを特徴とする請求項6記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 前記回転位置検出器が、回転角検出用レゾルバであることを特徴とする請求項6に記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 前記静止軸の外周面には前記回転体を回転自在に支持する軸受を有し、前記回転体の外周面の一部には円環状にマグネットが固定配置され、該マグネットの外周側に対向配置されたステータとによりモータ部が構成されると共に、前記静止軸には中空貫通孔が設けられ、前記受光器および前記回転位置検出器から出力された信号線が該中空貫通孔を通って前記距離演算回路に接続されたことを特徴とする請求項6に記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 投光器から被投射体に向けてスキャニング投射した光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、
回転体、静止軸およびステータにより構成されるモータと、
前記回転体に連結固定された円筒状回転体と、
前記円筒状回転体の周壁の一部に形成され、被投射体からの反射光を前記円筒状回転体内に導入する光学レンズ付き受光窓と、
前記円筒状回転体の内側領域で円筒状回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置され、かつ、信号線により距離演算回路に接続された受光器と、
前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の内方壁面に固定された受光ミラーと、
前記静止軸の一端近傍に配置固定された、レーザやLEDなどを光源とする投光器と、
前記投光器からの光を前記円筒状回転体の回転軸線上に導くハーフミラーと、
前記円筒状回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の外方壁面に固定された投光ミラーと、
前記ハーフミラーで反射した光を前記円筒状回転体の回転軸線に沿って前記投光ミラーまで導くために前記円筒状回転体と受光ミラーにそれぞれ形成された光透過孔とを備え、
前記投光器から出た光を前記ハーフミラーによって前記円筒状回転体の回転軸線上に導いて前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記円筒状回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記光学レンズ付き受光窓を通して前記円筒状回転体内に導入し、さらに前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。 - 前記静止軸には中空貫通孔が設けられ、前記受光器および前記回転位置検出器から出力された信号線が該中空貫通孔を通って前記距離演算回路に接続されたことを特徴とする請求項11に記載のスキャニング型レンジセンサ。
- 投光器から被投射体に向けてスキャニングした光の反射光を距離演算回路に接続した受光器で受光して前記被投射体までの距離を演算するようにしたスキャニング型レンジセンサにおいて、
回転駆動される回転体と、
前記回転体に回転駆動力を与えるステータおよび静止軸と、
前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出器と、
レーザやLEDなどを光源とし、前記回転体の回転軸線に一致させて前記静止軸の一端近傍に固定配置された投光器と、
前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の一方壁面に固定された投光ミラーと、
前記回転体の回転軸線上に所定角度で傾斜して前記回転体の他方壁面に固定された受光ミラーと、
前記回転体とは別体に配設され信号線により距離演算回路に接続された受光器と、
前記受光ミラーからの反射光を前記受光器に導く光学系とを備え、
前記投光器から出た光を前記投光ミラーに入射させ、前記投光ミラーで反射した光を前記回転体の半径方向外方空間に向けて投射し、前記半径方向外方空間の被投射体からの反射光を前記受光ミラーで反射させて前記受光器に導入し、前記距離演算回路で前記被投射体までの距離を演算するようにしたことを特徴とするスキャニング型レンジセンサ。
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