JP2015215292A - Measurement device and measurement method - Google Patents

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敏之 中尾
Toshiyuki Nakao
敏之 中尾
啓晃 笠井
Hiroaki Kasai
啓晃 笠井
渡辺 正浩
Masahiro Watanabe
正浩 渡辺
達雄 針山
Tatsuo Hariyama
達雄 針山
吉武 康裕
Yasuhiro Yoshitake
康裕 吉武
勇一 下田
Yuichi Shimoda
勇一 下田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct the fluctuation of measurement results due to reflected light at a lens boundary, etc., or the crosstalk of an electrical signal.SOLUTION: A light source 44 emits a laser beam. A photodetector 57 detects light and converts it to an electrical signal. A scanning unit 58 throws back the laser beam outputted from the light source 44 and emits it so as to scan an object 21 to be measured, and accepts the reflected light of the laser beam having scanned the object 21 to be measured and throws back the reflected light so that it is received by the photodetector 57. A non-incident member throws back the reflected light of the laser beam of the light source 44 that is emitted from the scanning unit 58 so that it does not enter the scanning unit 58 for a prescribed period, and prevents the reflected light from being received by the photodetector 57.

Description

本発明は、計測装置および計測方法に関するものである。   The present invention relates to a measuring device and a measuring method.

特許文献1には、別の場所にあるターゲットへと光の第1ビームを出射し、そのターゲットが第1ビームの一部を第2ビームとして遡行させるよう構成した次元計測装置が開示されている。この装置は、第1光源、ファイバカプラアセンブリ、並びに第1状態または第2状態を有する第1電気信号の供給を受けその信号が第1状態ならスイッチ側計測ポート、第2状態ならスイッチ側基準ポートから第2部分を出射する光ファイバスイッチを備える。この装置は、さらに、光学系、基準用再帰反射器、第1状態または第2状態を有する第1電気信号を発生させる一方第3部分を第1基準値に変換し、第1電気信号が第1状態なら第5部分を第1計測値に、第2状態なら第7部分を第2基準値に変換する第1電気回路、並びに第1計測値、第1基準値及び第2基準値に少なくとも部分的に依拠しつつ次元計測装置からターゲットまでの第1距離を導出するプロセッサを備える。   Patent Document 1 discloses a dimension measuring apparatus configured to emit a first beam of light to a target at another location, and the target causes a part of the first beam to travel backward as a second beam. . The apparatus receives a first light source, a fiber coupler assembly, and a first electrical signal having a first state or a second state, when the signal is in the first state, a switch side measurement port, and when the signal is in the second state, a switch side reference port The optical fiber switch which radiates | emits a 2nd part from is provided. The apparatus further generates an optical system, a reference retroreflector, a first electrical signal having a first state or a second state, while converting a third portion to a first reference value, wherein the first electrical signal is The first electric circuit that converts the fifth portion into the first measurement value in the first state, the seventh portion into the second reference value in the second state, and at least the first measurement value, the first reference value, and the second reference value. A processor is provided for deriving a first distance from the dimension measuring device to the target while partially relying on.

特表2013−538331号公報Special table 2013-538331 gazette

しかし、特許文献1では、熱ドリフトによる計測結果の変動を補正することはできるが、レンズ界面などでの反射光や電気信号のクロストークによる計測結果の変動を補正することはできないという問題がある。   However, Patent Document 1 has a problem that the variation in the measurement result due to the thermal drift can be corrected, but the variation in the measurement result due to the reflected light at the lens interface or the crosstalk of the electric signal cannot be corrected. .

そこで本発明は、レンズ界面などでの反射光や電気信号のクロストークによる計測結果の変動を補正することができる技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique that can correct fluctuations in measurement results due to reflected light at a lens interface or the like and crosstalk of electrical signals.

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。上記課題を解決すべく、本発明に係る計測装置は、レーザ光を射出する光源と、光を検出し電気信号に変換する光検出器と、被計測対象物を走査するように前記光源から出力される前記レーザ光を反射して射出し、前記被計測対象物を走査した前記レーザ光の反射光を入射して前記光検出器に受光されるように反射する走査部と、前記走査部から射出される前記光源の前記レーザ光の反射光が、所定期間前記走査部に入射されないように反射して、前記光検出器に受光されないようにする非入射部材と、を有する。   The present application includes a plurality of means for solving at least a part of the above-described problems. Examples of the means are as follows. In order to solve the above-described problems, a measurement apparatus according to the present invention includes a light source that emits laser light, a photodetector that detects light and converts it into an electrical signal, and an output from the light source so as to scan an object to be measured. The laser beam reflected and emitted, the reflected light of the laser beam that has scanned the object to be measured is incident and reflected so as to be received by the photodetector, and from the scanning unit A non-incident member that reflects the reflected light of the laser light emitted from the light source so as not to be incident on the scanning unit for a predetermined period and prevents the light from being received by the photodetector.

本発明によれば、レンズ界面などでの反射光や電気信号のクロストークによる計測結果の変動を補正することができる。   According to the present invention, it is possible to correct variations in measurement results due to crosstalk of reflected light or electrical signals at the lens interface or the like.

上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の第1の実施形態に係る計測装置の適用例を説明する図である。It is a figure explaining the example of application of the measuring device concerning a 1st embodiment of the present invention. トンネルの形状測定を説明する図である。It is a figure explaining the shape measurement of a tunnel. プロファイルデータの取得を説明する図である。It is a figure explaining acquisition of profile data. 計測装置のブロック構成例を示した図である。It is the figure which showed the block structural example of the measuring device. 走査部の詳細な例を示した図である。It is the figure which showed the detailed example of the scanning part. 計測装置の動作例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation example of the measuring device. 本発明の第2の実施の形態に係る走査部の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the scanning part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る計測装置のブロック構成例を示した図である。It is the figure which showed the block structural example of the measuring device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. チョッパの詳細な例を示した図である。It is the figure which showed the detailed example of the chopper. 本発明の第4の実施形態に係る計測装置の適用例を説明する図である。It is a figure explaining the example of application of the measuring device concerning a 4th embodiment of the present invention.

以下、本発明に係る計測装置について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
高速道路、トンネル、または橋梁など、社会インフラが建造されてから50年以上が経過し、設備の補修やメンテナンスの重要性が高まっている。高速道路や鉄道では、トンネルの崩落や落下物による事故も懸念されており、自動モニタリング技術のニーズが高い。レーザを用いた形状計測装置が広く普及しており、今後も需要は高まると予想される。レーザ計測装置に用いられる手法として、タイムオブフライト、周波数挿引法、フェイズシフト法が、代表的なものとして挙げられるが、トンネルを走行しながら変位を測定するためには、高密度にデータを取得する必要があり、フェイズシフト法が適している。フェイズシフト法では、レーザを照射した対象からの反射光(散乱光)の位相により、計測装置から被計測対象物までの距離を算出する。
[First Embodiment]
Over 50 years have passed since the construction of social infrastructure such as highways, tunnels, and bridges, and the importance of repair and maintenance of facilities has increased. On highways and railways, there are concerns about accidents caused by tunnel collapse and falling objects, and there is a great need for automatic monitoring technology. Laser shape measuring devices are widely used, and demand is expected to increase in the future. Typical techniques used in laser measurement equipment include time-of-flight, frequency insertion, and phase shift methods. To measure displacement while traveling through a tunnel, data must be collected at high density. The phase shift method is suitable. In the phase shift method, the distance from the measuring device to the object to be measured is calculated based on the phase of the reflected light (scattered light) from the object irradiated with the laser.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る計測装置の適用例を説明する図である。図1には、計測装置10と、被計測対象物21と、車両22と、路面23とが示してある。計測装置10は、車両22に搭載されている。計測装置10は、図1に示すように、制御ユニット11と、レーザ走査ユニット12と、GPS(Global Positioning System)13と、慣性計測ユニット14と、走行距離センサ15とを有している。   FIG. 1 is a diagram for explaining an application example of the measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a measuring device 10, a measurement target object 21, a vehicle 22, and a road surface 23 are shown. The measuring device 10 is mounted on the vehicle 22. As shown in FIG. 1, the measurement device 10 includes a control unit 11, a laser scanning unit 12, a GPS (Global Positioning System) 13, an inertial measurement unit 14, and a travel distance sensor 15.

図1に示す被計測対象物21は、計測装置10によって計測される対象物である。被計測対象物21は、例えば、トンネルであり、計測装置10は、レーザ光を用いて、例えば、トンネルの壁面の形状(例えば、ひびや割れ)を計測する。   A measurement target object 21 illustrated in FIG. 1 is an object measured by the measurement apparatus 10. The measurement target object 21 is, for example, a tunnel, and the measurement apparatus 10 measures, for example, the shape (for example, cracks or cracks) of the tunnel wall surface using laser light.

車両22は、例えば、自動車である。車両22は、図1において、路面23を+Z軸方向に走行しているとする。車両22に搭載された計測装置10は、レーザ走査ユニット12から、レーザ光L1を被計測対象物21に照射し、その反射光をレーザ走査ユニット12で受光して、被計測対象物21との距離を計測する。計測装置10は、被計測対象物21との距離を計測することによって、被計測対象物21の壁面の形状を計測する。   The vehicle 22 is, for example, an automobile. It is assumed that the vehicle 22 is traveling on the road surface 23 in the + Z-axis direction in FIG. The measuring device 10 mounted on the vehicle 22 irradiates the measurement target object 21 with the laser light L1 from the laser scanning unit 12, receives the reflected light with the laser scanning unit 12, and Measure distance. The measuring device 10 measures the shape of the wall surface of the measurement target object 21 by measuring the distance to the measurement target object 21.

レーザ走査ユニット12は、以下で説明するように、回転ローラ(走査部)が搭載されており、レーザ光L1をXY平面内で回転走査する構成となっている。計測装置10は、車両22がZ軸方向に走行し、レーザ走査ユニット12がレーザ光L1をXY平面内で回転走査することによって、被計測対象物21の壁面形状を計測することができる。   As will be described below, the laser scanning unit 12 is equipped with a rotating roller (scanning unit), and is configured to rotationally scan the laser light L1 within the XY plane. The measuring apparatus 10 can measure the shape of the wall surface of the measurement target object 21 when the vehicle 22 travels in the Z-axis direction and the laser scanning unit 12 rotationally scans the laser light L1 in the XY plane.

制御ユニット11は、被計測対象物21の壁面までの距離と、GPS13および走行距離センサ15から求めた車両22(レーザ走査ユニット12)の座標データとを有する、被計測対象物21のプロファイルデータを生成する。制御ユニット11は、トンネル内など、GPS13の電波が届かないところでは、GPS13の電波が届いていたところで算出した座標データに、慣性計測ユニット14で測定された加速度から算出した車両22の変位を加え、GPS13の電波が届かないところでの座標データを算出する。例えば、制御ユニット11は、慣性計測ユニット14が測定した3軸方向の加速度を2回積分することによって、車両22の変位を算出できる。   The control unit 11 obtains profile data of the measurement target object 21 having the distance to the wall surface of the measurement target object 21 and the coordinate data of the vehicle 22 (laser scanning unit 12) obtained from the GPS 13 and the travel distance sensor 15. Generate. The control unit 11 adds the displacement of the vehicle 22 calculated from the acceleration measured by the inertial measurement unit 14 to the coordinate data calculated when the GPS 13 radio wave arrives, such as in a tunnel, where the GPS 13 radio wave does not reach. The coordinate data where the GPS 13 radio wave does not reach is calculated. For example, the control unit 11 can calculate the displacement of the vehicle 22 by integrating the acceleration in the triaxial direction measured by the inertial measurement unit 14 twice.

GPS13は、トンネルを出れば再び電波を受信することができる。制御ユニット11は、トンネルから出る直前の慣性計測ユニット14に基づく座標データと、トンネルから出た直後のGPS13および走行距離センサ15に基づく座標データとを比較し、トンネル内部で算出したプロファイルデータの座標データを補正してもよい。なお、走行距離センサ15は、例えば、車両22の車輪の回転数を計測し、制御ユニット11は、車輪の回転数に基づいて、車両の走行距離を算出する。   The GPS 13 can receive radio waves again after leaving the tunnel. The control unit 11 compares the coordinate data based on the inertial measurement unit 14 immediately before exiting the tunnel with the coordinate data based on the GPS 13 and the mileage sensor 15 immediately after exiting the tunnel, and the coordinates of the profile data calculated inside the tunnel Data may be corrected. Note that the travel distance sensor 15 measures, for example, the rotational speed of the wheel of the vehicle 22, and the control unit 11 calculates the travel distance of the vehicle based on the rotational speed of the wheel.

図2は、トンネルの形状測定を説明する図である。図2において、図1と同じものには同じ符号が付してある。図2では、被計測対象物21は、トンネルであるとする。図2は、車両22の後方から見た様子を示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining tunnel shape measurement. In FIG. 2, the same components as those in FIG. In FIG. 2, it is assumed that the measurement target 21 is a tunnel. FIG. 2 shows a state seen from the rear of the vehicle 22.

レーザ走査ユニット12は、XY平面内において、レーザ光を回転走査する。図2の例の場合、レーザ光は、反時計回りに回転走査する。   The laser scanning unit 12 rotationally scans the laser light in the XY plane. In the case of the example in FIG. 2, the laser beam scans counterclockwise.

図2のレーザ光L11は、照射角度が「θ=θ(例えば、鉛直下向きを0度とする)」のときのレーザ光を示している。レーザ光L12は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L13は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L14は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。 The laser beam L11 in FIG. 2 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 0 (for example, the vertical downward direction is 0 degree)”. The laser beam L12 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 1 ”. The laser beam L13 indicates a laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 2 ”. The laser beam L14 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 3 ”.

計測装置10は、例えば、図2のポイント21a〜21dに示すように、トンネル壁面にレーザ光L11〜L14を照射し、照射した各地点からの反射光を検出して、各地点との距離(レーザ走査ユニット12とトンネル壁面との距離)を算出する。   For example, as shown at points 21a to 21d in FIG. 2, the measuring device 10 irradiates the tunnel wall surface with laser beams L11 to L14, detects reflected light from each irradiated point, and detects the distance ( The distance between the laser scanning unit 12 and the tunnel wall surface is calculated.

図3は、プロファイルデータの取得を説明する図である。図3において、図1および図2と同じものには同じ符号が付してある。   FIG. 3 is a diagram for explaining the acquisition of profile data. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図1および図2で説明したように、車両22は、+Z軸方向に走行し、計測装置10は、レーザ光をXY平面内で回転走査する。そのため、計測装置10が得るプロファイルデータは、図3のプロファイルデータ31〜33に示すように螺旋状になる。計測装置10は、螺旋状に得た被計測対象物21のプロファイルデータ31〜33を、例えば、図示していないデータベースに保存し、過去のプロファイルデータと比較する。そして、計測装置10は、例えば、トンネルの内壁形状に異常があるか否か判定する。ユーザは、計測装置10によって、トンネルの内壁形状に異常があると判定された場合、例えば、人による直接検査を行う。   As described with reference to FIGS. 1 and 2, the vehicle 22 travels in the + Z-axis direction, and the measurement device 10 rotates and scans the laser beam in the XY plane. Therefore, the profile data obtained by the measuring apparatus 10 is spiral as shown in profile data 31 to 33 in FIG. The measuring apparatus 10 stores the profile data 31 to 33 of the measurement target object 21 obtained in a spiral shape, for example, in a database (not shown) and compares it with past profile data. And the measuring device 10 determines whether there is abnormality in the inner wall shape of a tunnel, for example. When the measuring device 10 determines that there is an abnormality in the shape of the inner wall of the tunnel, the user performs, for example, a direct inspection by a person.

図4は、計測装置のブロック構成例を示した図である。図4には、図1に示した計測装置10および被計測対象物21が示してある。計測装置10は、図1でも示したように、制御ユニット11と、レーザ走査ユニット12と、GPS13と、慣性計測ユニット14と、走行距離センサ15とを有している。   FIG. 4 is a diagram illustrating a block configuration example of the measurement apparatus. FIG. 4 shows the measuring device 10 and the measurement target object 21 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the measurement device 10 includes a control unit 11, a laser scanning unit 12, a GPS 13, an inertia measurement unit 14, and a travel distance sensor 15.

制御ユニット11は、発振器41と、低周波変調器42と、高周波変調器43と、光源44と、光アンプ45と、位相比較器46と、回転制御部47と、データ処理部48とを有している。   The control unit 11 includes an oscillator 41, a low-frequency modulator 42, a high-frequency modulator 43, a light source 44, an optical amplifier 45, a phase comparator 46, a rotation control unit 47, and a data processing unit 48. doing.

発振器41は、基準信号を低周波変調器42および高周波変調器43に出力する。発振器41から出力される基準信号は、例えば、10MHzの正弦波である。発振器41は、例えば、GPS13が受信した信号に基づいて、常時精度の高い基準信号を出力することができる。   The oscillator 41 outputs the reference signal to the low frequency modulator 42 and the high frequency modulator 43. The reference signal output from the oscillator 41 is, for example, a 10 MHz sine wave. For example, the oscillator 41 can output a highly accurate reference signal based on a signal received by the GPS 13.

低周波変調器42は、発振器41から出力される基準信号を変調し、基準信号より低い周波数の信号を出力する。例えば、低周波変調器42は、7.5MHzの正弦波の信号を出力する。   The low frequency modulator 42 modulates the reference signal output from the oscillator 41 and outputs a signal having a frequency lower than that of the reference signal. For example, the low frequency modulator 42 outputs a 7.5 MHz sine wave signal.

高周波変調器43は、発振器41から出力される基準信号を変調し、基準信号より高い周波数の信号を出力する。例えば、高周波変調器43は、125MHzの正弦波の信号を出力する。   The high frequency modulator 43 modulates the reference signal output from the oscillator 41 and outputs a signal having a higher frequency than the reference signal. For example, the high frequency modulator 43 outputs a 125 MHz sine wave signal.

低周波変調器42および高周波変調器43から出力される信号は重ね合わせられ、光源44に入力される。   Signals output from the low frequency modulator 42 and the high frequency modulator 43 are superimposed and input to the light source 44.

光源44は、例えば、レーザ光を射出するLD(Laser Diode)である。光源44は、低周波変調器42および高周波変調器43の重ね合わせられた信号に基づいて、出力するレーザ光を強度変調する。光源44から出力されるレーザ光の波長は、例えば、1550nmである。また、光源44から出力されるレーザ光の平均出力は、例えば、50mWである。光源44から出力されるレーザ光は、光ファイバを介して、光アンプ45に出力される。   The light source 44 is, for example, an LD (Laser Diode) that emits laser light. The light source 44 modulates the intensity of the laser beam to be output based on the superimposed signal of the low frequency modulator 42 and the high frequency modulator 43. The wavelength of the laser beam output from the light source 44 is 1550 nm, for example. Moreover, the average output of the laser beam output from the light source 44 is 50 mW, for example. The laser beam output from the light source 44 is output to the optical amplifier 45 via the optical fiber.

光アンプ45は、光源44から出力されるレーザ光を増幅し、光ファイバを介して、レーザ走査ユニット12に出力する。光アンプ45のゲインは、例えば、最大で100倍であり、任意に調節することができる。   The optical amplifier 45 amplifies the laser light output from the light source 44 and outputs the amplified laser light to the laser scanning unit 12 via an optical fiber. The gain of the optical amplifier 45 is, for example, a maximum of 100 times and can be arbitrarily adjusted.

ここで、レーザ走査ユニット12について説明する。図4に示すように、レーザ走査ユニット12は、1/4波長板51,54と、1/2波長板52と、PBS(Polarizing Beam Splitter)53と、集光レンズ55と、光検出器56,57と、走査部58とを有している。   Here, the laser scanning unit 12 will be described. As shown in FIG. 4, the laser scanning unit 12 includes quarter-wave plates 51 and 54, a half-wave plate 52, a PBS (Polarizing Beam Splitter) 53, a condenser lens 55, and a photodetector 56. , 57 and a scanning unit 58.

1/4波長板51には、光アンプ45で増幅されたレーザ光が入力される。光アンプ45から出力されるレーザ光は、光ファイバを伝播する際、偏光状態が楕円になり、その長軸も回転する。そこで、1/4波長板51は、光アンプ45から出力されたレーザ光を概ね直線偏光にし、1/2波長板52に出力する。   Laser light amplified by the optical amplifier 45 is input to the quarter wavelength plate 51. When the laser light output from the optical amplifier 45 propagates through the optical fiber, the polarization state becomes an ellipse, and the major axis of the laser light also rotates. Therefore, the ¼ wavelength plate 51 makes the laser beam output from the optical amplifier 45 substantially linearly polarized light and outputs it to the ½ wavelength plate 52.

1/2波長板52は、1/4波長板51から出力されるレーザ光を、所望の偏光方向の直線偏光に調整する。   The half-wave plate 52 adjusts the laser light output from the quarter-wave plate 51 to linearly polarized light having a desired polarization direction.

PBS53は、1/2波長板52から出力されるレーザ光を1/4波長板54に出力するとともに、1/2波長板52から出力されるレーザ光の一部を光検出器56に出力する。また、以下でも説明するが、被計測対象物21に照射されたレーザ光の反射光は、走査部58、集光レンズ55、および1/4波長板54を経由して、PBS53に入力される。PBS53は、1/4波長板54から出力される反射光を、光検出器57へ出力する。   The PBS 53 outputs the laser light output from the half-wave plate 52 to the quarter-wave plate 54 and outputs a part of the laser light output from the half-wave plate 52 to the photodetector 56. . Further, as will be described below, the reflected light of the laser light irradiated on the measurement target object 21 is input to the PBS 53 via the scanning unit 58, the condensing lens 55, and the ¼ wavelength plate 54. . The PBS 53 outputs the reflected light output from the quarter wavelength plate 54 to the photodetector 57.

1/4波長板54は、PBS53から出力されるレーザ光を直線偏光から円偏光に変換し、集光レンズ55に出力する。これにより、被計測対象物21には、円偏光のレーザ光が照射される。   The quarter-wave plate 54 converts the laser beam output from the PBS 53 from linearly polarized light to circularly polarized light and outputs it to the condenser lens 55. As a result, the measurement target object 21 is irradiated with circularly polarized laser light.

集光レンズ55は、1/4波長板54から出力されるレーザ光を集光し、走査部58に出力する。   The condensing lens 55 condenses the laser light output from the quarter wavelength plate 54 and outputs it to the scanning unit 58.

走査部58は、ミラー58aと、スピンドルモータ58bとを有している。走査部58のミラー58aは、スピンドルモータ58bの回転軸に接続されており、回転する。集光レンズ55から出力されるレーザ光は、ミラー58aの反射によって、被計測対象物21に射出される。また、集光レンズ55から出力されるレーザ光は、ミラー58aの回転によって、被計測対象物21を走査するように、被計測対象物21に射出される。図4の例の場合、ミラー58aは、+Z軸方向に進むレーザ光を、XY平面上において回転するように反射して、被計測対象物21に射出する。なお、走査部58は、以下で説明するが、遮蔽板を有している。   The scanning unit 58 includes a mirror 58a and a spindle motor 58b. The mirror 58a of the scanning unit 58 is connected to the rotation shaft of the spindle motor 58b and rotates. The laser beam output from the condenser lens 55 is emitted to the measurement target object 21 by the reflection of the mirror 58a. The laser light output from the condenser lens 55 is emitted to the measurement target object 21 so as to scan the measurement target object 21 by the rotation of the mirror 58a. In the case of the example in FIG. 4, the mirror 58 a reflects the laser light traveling in the + Z-axis direction so as to rotate on the XY plane, and emits it to the measurement target object 21. The scanning unit 58 has a shielding plate as will be described below.

スピンドルモータ58bは、回転制御部47によって回転数などが制御される。スピンドルモータ58bの回転速度は、例えば、10000rpmである。   The rotation speed of the spindle motor 58b is controlled by the rotation control unit 47. The rotation speed of the spindle motor 58b is, for example, 10,000 rpm.

ミラー58aから被計測対象物21に射出されたレーザ光は、被計測対象物21によって反射(散乱)し、その反射光(散乱光)は、ミラー58aから被計測対象物21に射出されたレーザ光の光路と同じ光路をたどる。すなわち、被計測対象物21に射出されたレーザ光の反射光は、ミラー58aに入射され、ミラー58aは、入射された反射光を、集光レンズ55に射出するように反射する。   The laser light emitted from the mirror 58a to the measurement target object 21 is reflected (scattered) by the measurement target object 21, and the reflected light (scattered light) is emitted from the mirror 58a to the measurement target object 21. Follow the same light path as the light. That is, the reflected light of the laser light emitted to the measurement target object 21 is incident on the mirror 58a, and the mirror 58a reflects the incident reflected light so as to be emitted to the condenser lens 55.

集光レンズ55は、ミラー58aによって反射された反射光を1/4波長板54に出力する。1/4波長板54は、集光レンズ55から出力された反射光を、PBS53に出力する。レーザ光の反射光は、1/4波長板54を再び通過することによって、円偏光から再び直線偏光に変換される。また、レーザ光の反射光は、その偏光方向が、光源44からミラー58aに向かうレーザ光に対して90度傾いているため、大部分はPBS53で反射し、光検出器57に出力される。   The condensing lens 55 outputs the reflected light reflected by the mirror 58 a to the quarter-wave plate 54. The quarter wavelength plate 54 outputs the reflected light output from the condenser lens 55 to the PBS 53. The reflected light of the laser beam is converted from circularly polarized light to linearly polarized light again by passing through the quarter wavelength plate 54 again. Further, since the polarization direction of the reflected light of the laser beam is inclined by 90 degrees with respect to the laser beam directed from the light source 44 toward the mirror 58a, most of the reflected light is reflected by the PBS 53 and output to the photodetector 57.

光源44から射出されたレーザ光の一部は、光アンプ45、1/4波長板51、1/2波長板52、およびPBS53を経由して、光検出器56に受光される。光検出器56は、受光したレーザ光を電気信号に変換し、位相比較器46に出力する。光検出器56は、例えば、PD(Photo Diode)である。   Part of the laser light emitted from the light source 44 is received by the photodetector 56 via the optical amplifier 45, the quarter wavelength plate 51, the half wavelength plate 52, and the PBS 53. The photodetector 56 converts the received laser light into an electrical signal and outputs it to the phase comparator 46. The photodetector 56 is, for example, a PD (Photo Diode).

被計測対象物21によって反射した反射光は、ミラー58a、集光レンズ55、1/4波長板54、およびPBS53を経由して、光検出器57に受光される。光検出器57は、受光した反射光を電気信号に変換し、位相比較器46に出力する。光検出器57は、例えば、PDである。   The reflected light reflected by the measurement target 21 is received by the photodetector 57 via the mirror 58 a, the condenser lens 55, the quarter wavelength plate 54, and the PBS 53. The photodetector 57 converts the received reflected light into an electrical signal and outputs it to the phase comparator 46. The photodetector 57 is, for example, a PD.

すなわち、上記したミラー58aは、光源44から出力されるレーザ光を、被計測対象物21を走査するように反射して射出する。そして、ミラー58aは、被計測対象物21を走査したレーザ光の反射光を再び入射し、光検出器57に受光されるように集光レンズ55へ反射する。   That is, the above-described mirror 58 a reflects and emits the laser light output from the light source 44 so as to scan the measurement target 21. Then, the mirror 58 a re-enters the reflected light of the laser beam that has scanned the measurement target object 21, and reflects it to the condenser lens 55 so as to be received by the photodetector 57.

光検出器56,57の受光面素子は、例えば、InGaAs(Indium Gallium Arsenide)であり、周波数帯域は、例えば、最大で150MHzである。光検出器56,57は、同じ仕様のものを用いることができる。以下では、光検出器56から出力される電気信号を参照信号と呼び、光検出器57から出力される電気信号を検出信号と呼ぶことがある。   The light receiving surface elements of the photodetectors 56 and 57 are, for example, InGaAs (Indium Gallium Arsenide), and the frequency band is, for example, 150 MHz at the maximum. The same detectors 56 and 57 can be used. Hereinafter, the electrical signal output from the photodetector 56 may be referred to as a reference signal, and the electrical signal output from the photodetector 57 may be referred to as a detection signal.

光検出器56から出力される参照信号および光検出器57から出力される検出信号には、低周波変調器42による低周波の周波数成分と、高周波変調器43による高周波の周波数成分が含まれている。例えば、光検出器56から出力される参照信号および光検出器57から出力される検出信号には、7.5MHzと125MHzの周波数成分が含まれている。低周波および高周波の周波数成分を有する参照信号および検出信号は、制御ユニット11の位相比較器46に出力される。   The reference signal output from the optical detector 56 and the detection signal output from the optical detector 57 include a low frequency component by the low frequency modulator 42 and a high frequency component by the high frequency modulator 43. Yes. For example, the reference signal output from the light detector 56 and the detection signal output from the light detector 57 include frequency components of 7.5 MHz and 125 MHz. The reference signal and the detection signal having low frequency and high frequency components are output to the phase comparator 46 of the control unit 11.

制御ユニット11の説明に戻る。位相比較器46には、光検出器56から出力される参照信号と、光検出器57から出力される検出信号とが入力される。位相比較器46は、入力された信号をフィルタリング処理によって、低周波と高周波の周波数成分(例えば、7.5MHzと125MHzの周波数成分)に分離し、それぞれの周波数の成分ごとに、検出信号と参照信号との位相差を算出する。位相比較器46は、算出した位相差(位相情報)をデータ処理部48に出力する。なお、低周波と高周波の2つの周波数成分の位相差を算出するのは、位相が2nπずれたときの位相差を算出できるようにするためである。例えば、正弦波は、位相が2nπずれると、位相がずれる前の波形と重なり、位相がずれたか否か識別できなくなるためである。   Returning to the description of the control unit 11. The reference signal output from the photodetector 56 and the detection signal output from the photodetector 57 are input to the phase comparator 46. The phase comparator 46 separates the input signal into a low frequency component and a high frequency component (for example, 7.5 MHz component and 125 MHz component) by a filtering process, and detects a reference signal and a reference for each frequency component. The phase difference from the signal is calculated. The phase comparator 46 outputs the calculated phase difference (phase information) to the data processing unit 48. The reason why the phase difference between the two frequency components of the low frequency and the high frequency is calculated is to allow the phase difference when the phase is shifted by 2nπ to be calculated. For example, if the phase shifts by 2nπ, the sine wave overlaps with the waveform before the phase shift, and it becomes impossible to identify whether the phase is shifted.

回転制御部47は、データ処理部48から出力される回転制御データに基づいて、走査部58のスピンドルモータ58bを制御する。   The rotation control unit 47 controls the spindle motor 58 b of the scanning unit 58 based on the rotation control data output from the data processing unit 48.

データ処理部48には、発振器41の基準信号が入力される。データ処理部48は、基準信号に同期して、以下のデータ処理を行う。   A reference signal of the oscillator 41 is input to the data processing unit 48. The data processing unit 48 performs the following data processing in synchronization with the reference signal.

データ処理部48は、GPS13、慣性計測ユニット14、および走行距離センサ15と接続されている。データ処理部48は、GPS13の電波の届くところでは、GPS13および走行距離センサ15によって車両22の座標データ(レーザを射出するレーザ走査ユニット12の座標データ、例えば、ミラー58aの座標データ)を算出する。また、データ処理部48は、トンネル内など、GPS13の電波が届かないところでは、GPS13の電波が届いていたところで算出した座標データに、慣性計測ユニット14で測定された加速度から算出した車両22の変位を加え、GPS13の電波が届かないところでの座標データを算出する。   The data processing unit 48 is connected to the GPS 13, the inertial measurement unit 14, and the travel distance sensor 15. The data processing unit 48 calculates coordinate data of the vehicle 22 (coordinate data of the laser scanning unit 12 that emits a laser, for example, coordinate data of the mirror 58a) by the GPS 13 and the travel distance sensor 15 where the radio waves of the GPS 13 reach. . In addition, the data processing unit 48, such as in a tunnel, where the GPS 13 radio wave does not reach, the coordinate data calculated when the GPS 13 radio wave arrives is added to the coordinates of the vehicle 22 calculated from the acceleration measured by the inertial measurement unit 14. Displacement is added, and coordinate data where GPS 13 radio waves do not reach is calculated.

また、データ処理部48には、位相比較器46から出力される検出信号と参照信号との位相差が入力される。データ処理部48は、検出信号と参照信号との位相差に基づいて、レーザ走査ユニット12と、被計測対象物21の各地点との距離を算出する。すなわち、データ処理部48は、被計測対象物21に反射する前のレーザ光の位相に対する、被計測対象物21で反射したレーザ光の位相のずれに基づいて、レーザ走査ユニット12と、被計測対象物21の各地点との距離を算出する。なお、データ処理部48は、以下で説明する、スピンドルモータ58bから出力されるエンコーダ情報によって、レーザ光が照射された被計測対象物21の各地点(例えば、図2に示したポイント21a〜21d)を検知することができる。   In addition, the data processor 48 receives the phase difference between the detection signal output from the phase comparator 46 and the reference signal. The data processing unit 48 calculates the distance between the laser scanning unit 12 and each point of the measurement target object 21 based on the phase difference between the detection signal and the reference signal. That is, the data processing unit 48 determines whether the laser scanning unit 12 and the measurement target are based on the phase shift of the laser beam reflected by the measurement target object 21 with respect to the phase of the laser light before being reflected by the measurement target object 21. The distance from each point of the object 21 is calculated. The data processing unit 48 uses the encoder information output from the spindle motor 58b, which will be described below, to detect each point of the measurement target object 21 irradiated with the laser light (for example, the points 21a to 21d shown in FIG. 2). ) Can be detected.

また、データ処理部48は、算出した被計測対象物21の壁面までの距離(形状)と、車両22の座標データとを有する被計測対象物21のプロファイルデータを生成する。データ処理部48は、生成したプロファイルデータを、図4に示していないデータベースに保存し、過去のプロファイルデータと比較する。そして、データ処理部48は、被計測対象物21の壁面形状に異常があるか否か判定する。例えば、データ処理部48は、生成したプロファイルデータに基づく被計測対象物21の形状が、過去のプロファイルデータに基づく被計測対象物21の形状と大きく異なっている場合、被計測対象物21の壁面形状に異常があると判定する。より具体的には、データ処理部48は、同じ座標データおよび被計測対象物21の同じ地点における、被計測対象物21までの距離が、所定の閾値以上異なっている場合、被計測対象物21の壁面形状に異常があると判定する。   Further, the data processing unit 48 generates profile data of the measurement target object 21 having the calculated distance (shape) to the wall surface of the measurement target object 21 and the coordinate data of the vehicle 22. The data processing unit 48 stores the generated profile data in a database not shown in FIG. 4 and compares it with past profile data. Then, the data processing unit 48 determines whether or not the wall surface shape of the measurement target object 21 is abnormal. For example, when the shape of the measurement target object 21 based on the generated profile data is significantly different from the shape of the measurement target object 21 based on past profile data, the data processing unit 48 determines the wall surface of the measurement target object 21. It is determined that the shape is abnormal. More specifically, the data processing unit 48 determines that when the distance to the measurement target object 21 at the same point of the same coordinate data and the measurement target object 21 is different by a predetermined threshold or more, the measurement target object 21. It is determined that there is an abnormality in the wall shape.

なお、レーザ走査ユニット12は、焦点可変機構を備えていてもよい。被計測対象物21の壁面との距離は、レーザ光の照射角度に応じて変わるため、照射角度に応じて焦点位置を調整することで、検出する反射光の強度を増加させることが可能になり、測定精度向上を図ることができる。焦点可変機構としては、例えば、レンズ位置をステージや圧電素子で調整する機構や、液体レンズ、超音波レンズを用いることができる。   Note that the laser scanning unit 12 may include a variable focus mechanism. Since the distance from the wall surface of the measurement target object 21 changes according to the irradiation angle of the laser beam, the intensity of reflected light to be detected can be increased by adjusting the focal position according to the irradiation angle. Measurement accuracy can be improved. As the variable focus mechanism, for example, a mechanism for adjusting the lens position with a stage or a piezoelectric element, a liquid lens, or an ultrasonic lens can be used.

また、位相比較器46は、125MHzの周波数成分に対して、ビートダウンした後に位相比較を行っても構わない。例えば、位相比較器46は、120MHzの信号とミキシングすることで、5MHzの周波数にビートダウンできる。回路は、一般的に遮断周波数が高周波になるほど、コスト増となるため、低周波にビートダウンして処理することで、回路コストを抑制することができる。   Further, the phase comparator 46 may perform phase comparison after beat-down for the frequency component of 125 MHz. For example, the phase comparator 46 can beat down to a frequency of 5 MHz by mixing with a 120 MHz signal. Since the circuit generally increases in cost as the cutoff frequency becomes higher, the circuit cost can be suppressed by processing by beating down to a lower frequency.

また、上記では、7.5MHzと125MHzの周波数で強度変調を行う例を説明したが、これに限定されることはない。また、変調周波数は、被計測対象物21との距離に応じて変化させてもよい。これにより、測定精度を最適化することが可能になる。   Moreover, although the example which performed intensity modulation with the frequency of 7.5 MHz and 125 MHz was demonstrated above, it is not limited to this. Further, the modulation frequency may be changed according to the distance from the measurement target object 21. This makes it possible to optimize the measurement accuracy.

また、データ処理部48は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、各種データ等の一時記憶に用いられるRAM(Random Access Memory)と、CPUが実行するプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)と、等を備えていてもよい。データ処理部48は、例えば、CPUがROMに記憶されているプログラムに従って動作することにより、上記の機能を実現することができる。   The data processing unit 48 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) used for temporary storage of various data, and a ROM (Read Only Memory) storing a program executed by the CPU. , Etc. may be provided. For example, the data processing unit 48 can realize the above functions by the CPU operating according to a program stored in the ROM.

図5は、走査部の詳細な例を示した図である。図5に示すように、走査部58は、遮蔽板61と、入射部材62と、非入射部材63とを有している。ミラー58aは、図5において、時計回りに回転する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed example of the scanning unit. As shown in FIG. 5, the scanning unit 58 includes a shielding plate 61, an incident member 62, and a non-incident member 63. The mirror 58a rotates clockwise in FIG.

被計測対象物21へ照射されるレーザ光は、例えば、車両22の+Z軸方向への移動によって、+Z軸方向を走査するとともに、ミラー58aの回転によって、XY平面内を走査する。計測装置10は、例えば、図1に示した路面23との距離を計測する必要がないため、走査部58は、路面23にレーザ光が照射される角度範囲に、遮蔽板61を有している。   For example, the laser beam irradiated to the measurement target object 21 scans in the + Z-axis direction by the movement of the vehicle 22 in the + Z-axis direction, and scans in the XY plane by the rotation of the mirror 58a. For example, since the measuring device 10 does not need to measure the distance to the road surface 23 illustrated in FIG. 1, the scanning unit 58 includes a shielding plate 61 in an angle range in which the road surface 23 is irradiated with laser light. Yes.

遮蔽板61は、ミラー58aの下側(路面23側)に配置され、ミラー58aの下側を一部覆うように凹状形状を有している。例えば、遮蔽板61は、鉢形状を有している。   The shielding plate 61 is disposed on the lower side (the road surface 23 side) of the mirror 58a and has a concave shape so as to partially cover the lower side of the mirror 58a. For example, the shielding plate 61 has a bowl shape.

光源44から射出されたレーザ光は、ミラー58aによって反射され、ミラー58aの回転角度によって、所定の照射角度で射出される。図5に示すレーザ光L21は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L22は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L23は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L24は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L25は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L26は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。 The laser light emitted from the light source 44 is reflected by the mirror 58a and emitted at a predetermined irradiation angle depending on the rotation angle of the mirror 58a. A laser beam L21 illustrated in FIG. 5 indicates a laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 0 ”. The laser beam L22 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 1 ”. The laser beam L23 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 2 ”. The laser beam L24 indicates a laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 3 ”. The laser beam L25 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 4 ”. The laser beam L26 indicates a laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 5 ”.

照射角度「θ=θ〜θ」のレーザ光L21〜L24は、被計測対象物21に照射される。一方、路面23を照射する照射角度「θ=θ,θ」のレーザ光L25,L26は、遮蔽板61によって、外部への射出が遮られる。すなわち、遮蔽板61は、ミラー58aが所定の回転角度の範囲にあるとき(レーザ光が遮蔽板61に射出される回転角度の範囲にあるとき)、光源44から射出されるレーザ光が、外部に射出されないようにする。 Laser light L21 to L24 having an irradiation angle “θ = θ 0 to θ 3 ” is applied to the measurement target object 21. On the other hand, the laser beams L25 and L26 having the irradiation angles “θ = θ 4 , θ 5 ” for irradiating the road surface 23 are blocked from being emitted to the outside by the shielding plate 61. That is, when the mirror 58a is in a predetermined rotation angle range (when the laser beam is in a rotation angle range where the laser beam is emitted to the shielding plate 61), the laser beam emitted from the light source 44 is So that it is not injected.

遮蔽板61は、凹状形状の内側に、入射部材62を有している。入射部材62は、入射されたレーザ光を反射する部材であり、例えば、ミラーである。   The shielding plate 61 has an incident member 62 inside the concave shape. The incident member 62 is a member that reflects incident laser light, and is, for example, a mirror.

入射部材62は、ミラー58aによって反射されたレーザ光を、そのレーザ光が進行してきた方向に正反射する角度で配置する。すなわち、入射部材62は、ミラー58aから射出されるレーザ光が、再びミラー58aに入射されるように配置する。図5の例の場合、入射部材62は、遮蔽板61の、照射角度「θ=θ」の位置に、正反射する角度で配置されている。これにより、例えば、ミラー58aから射出されたレーザ光L25は、再びミラー58aに入射される。そして、入射部材62によって反射されたレーザ光は、光検出器57によって、検出信号として検出される。つまり、入射部材62は、ミラー58aから射出されるレーザ光の反射光を、所定期間(レーザ光が入射部材62に照射されている間)、ミラー58aに入射されるように反射し、光検出器57に受光されるようする。 The incident member 62 arranges the laser beam reflected by the mirror 58a at an angle at which the laser beam is regularly reflected in the direction in which the laser beam has traveled. That is, the incident member 62 is arranged so that the laser light emitted from the mirror 58a is incident on the mirror 58a again. In the case of the example of FIG. 5, the incident member 62 is disposed at the angle of the regular reflection at the irradiation angle “θ = θ 4 ” of the shielding plate 61. Thereby, for example, the laser beam L25 emitted from the mirror 58a is incident on the mirror 58a again. The laser beam reflected by the incident member 62 is detected as a detection signal by the photodetector 57. That is, the incident member 62 reflects the reflected light of the laser light emitted from the mirror 58a so as to be incident on the mirror 58a for a predetermined period (while the laser light is irradiated on the incident member 62). The device 57 receives the light.

ミラー58aと入射部材62との距離は一定であり、既知である。従って、データ処理部48は、レーザ光が入射部材62に照射されたときの、位相比較器46から出力される位相情報を、基準距離(既知の距離、すなわち、ミラー58aと入射部材62との距離)とすることができる。例えば、データ処理部48は、照射角度「θ=θ」のレーザ光L25が出力されたときの、位相比較器46から出力される位相情報を、基準距離とすることができる。 The distance between the mirror 58a and the incident member 62 is constant and known. Accordingly, the data processing unit 48 uses the phase information output from the phase comparator 46 when the laser beam is irradiated to the incident member 62 as a reference distance (a known distance, that is, between the mirror 58a and the incident member 62). Distance). For example, the data processing unit 48 can set the phase information output from the phase comparator 46 when the laser beam L25 with the irradiation angle “θ = θ 4 ” is output as the reference distance.

これにより、例えば、熱の影響で、位相比較器46から出力される位相情報がドリフトしても、データ処理部48は、基準距離によって、熱ドリフトによって変動した位相情報を補正することができる(以下では、この機能を原点補正と呼ぶことがある)。例えば、データ処理部48は、基準距離のずれを検出することにより、熱ドリフトによって変動した位相情報を補正することができる。   Thereby, for example, even if the phase information output from the phase comparator 46 drifts due to the influence of heat, the data processing unit 48 can correct the phase information that has fluctuated due to the thermal drift according to the reference distance ( Hereinafter, this function is sometimes referred to as origin correction). For example, the data processing unit 48 can correct phase information that has fluctuated due to thermal drift by detecting a deviation in the reference distance.

また、遮蔽板61は、凹状形状の内側に、非入射部材63を有している。非入射部材63は、入射されたレーザ光を減衰する部材であり、例えば、ND(Neutral Density)フィルタである。   The shielding plate 61 has a non-incident member 63 inside the concave shape. The non-incident member 63 is a member that attenuates incident laser light, and is, for example, an ND (Neutral Density) filter.

非入射部材63は、ミラー58aによって反射されたレーザ光を、そのレーザ光が進行してきた方向以外に反射する角度で配置する。すなわち、非入射部材63は、ミラー58aから射出されるレーザ光が、ミラー58aに入射されないように反射するよう、遮蔽板61に配置する。図5の例の場合、非入射部材63は、遮蔽板61の、照射角度「θ=θ」の位置に、レーザ光が進行してきた方向以外に反射する角度で配置されている。これにより、例えば、ミラー58aから射出されたレーザ光L26は、ミラー58aに入射されない。そして、レーザ光L26の反射光は、光検出器57によって、受光されない。つまり、非入射部材63は、ミラー58aから射出されるレーザ光の反射光を、所定期間(レーザ光が非入射部材63に照射されている間)、ミラー58aに入射されないように反射し、光検出器57に受光されないようにする。 The non-incident member 63 arranges the laser beam reflected by the mirror 58a at an angle that reflects the direction other than the direction in which the laser beam has traveled. That is, the non-incident member 63 is disposed on the shielding plate 61 so that the laser light emitted from the mirror 58a is reflected so as not to enter the mirror 58a. In the case of the example of FIG. 5, the non-incident member 63 is arranged at an irradiation angle “θ = θ 5 ” of the shielding plate 61 at an angle that reflects in a direction other than the direction in which the laser light travels. Thereby, for example, the laser beam L26 emitted from the mirror 58a is not incident on the mirror 58a. The reflected light of the laser beam L26 is not received by the photodetector 57. That is, the non-incident member 63 reflects the reflected light of the laser light emitted from the mirror 58a so as not to be incident on the mirror 58a for a predetermined period (while the laser light is irradiated on the non-incident member 63). The detector 57 is prevented from receiving light.

非入射部材63にレーザ光が照射されている間、ミラー58aには、反射光が返ってこない。例えば、レーザ光の照射角度が「θ=θ」のとき、ミラー58aには、反射光が返ってこない。従って、このとき、光検出器57では、本来、光(反射光)が検出されない。 While the non-incident member 63 is irradiated with the laser light, the reflected light does not return to the mirror 58a. For example, when the laser beam irradiation angle is “θ = θ 5 ”, no reflected light returns to the mirror 58a. Accordingly, at this time, the light detector 57 originally does not detect light (reflected light).

しかし、1/4波長板54または集光レンズ55のレンズ界面での裏面反射光によって、光が光検出器57によって検出されることがある。また、位相比較器46は、回路内の電気信号クロストークによって、位相情報を出力することがある。   However, the light may be detected by the photodetector 57 due to the back surface reflected light at the lens interface of the quarter wavelength plate 54 or the condenser lens 55. The phase comparator 46 may output phase information due to electrical signal crosstalk in the circuit.

そこで、データ処理部48は、レーザ光が非入射部材63に照射されているときの、位相比較器46から出力される位相情報を用いて、裏面反射光やクロストークによる距離の変動を補正する(以下では、この機能をサイクリックエラー補正と呼ぶことがある)。例えば、データ処理部48は、レーザ光の照射角度が「θ=θ」のときの位相情報をノイズ成分とし、被計測対象物21にレーザ光が照射されているときの位相情報から、ノイズ成分を除去する。 Therefore, the data processing unit 48 corrects variation in distance due to back surface reflected light and crosstalk using the phase information output from the phase comparator 46 when the non-incident member 63 is irradiated with laser light. (Hereinafter, this function may be referred to as cyclic error correction). For example, the data processing unit 48 uses the phase information when the laser beam irradiation angle is “θ = θ 5 ” as a noise component, and calculates noise from the phase information when the measurement target 21 is irradiated with the laser beam. Remove ingredients.

なお、スピンドルモータ58bは、回転軸の角度情報を示すエンコーダ情報を回転制御部47に出力する。そして、回転制御部47は、スピンドルモータ58bから出力されたエンコーダ情報を、データ処理部48に出力する。これにより、データ処理部48は、ミラー58aの回転角度を検知することができる。すなわち、データ処理部48は、エンコーダ情報によって、レーザ光がいつ入射部材62に射出され、いつ非入射部材63に射出されたか検知することができる。つまり、データ処理部48は、入射部材62にレーザ光が射出されたときの位相情報と、非入射部材63にレーザ光が射出されたときの位相情報とを取得することができる。また、データ処理部48は、被計測対象物21のレーザ光が照射された地点を取得することができる。   The spindle motor 58b outputs encoder information indicating angle information of the rotation shaft to the rotation control unit 47. Then, the rotation control unit 47 outputs the encoder information output from the spindle motor 58b to the data processing unit 48. Thereby, the data processing part 48 can detect the rotation angle of the mirror 58a. That is, the data processing unit 48 can detect when the laser light is emitted to the incident member 62 and when it is emitted to the non-incident member 63 based on the encoder information. That is, the data processing unit 48 can acquire the phase information when the laser beam is emitted to the incident member 62 and the phase information when the laser beam is emitted to the non-incident member 63. In addition, the data processing unit 48 can acquire a point where the laser beam of the measurement target object 21 is irradiated.

また、上記では、原点補正用データを取得するために、入射部材62にレーザ光を照射する例で説明を行ったが、ミラー58aから射出されるレーザ光を、再びミラー58aに反射する位置が固定であれば、これに限定される必要はない。例えば、入射部材62に、表面の荒れた金属などを用いても構わない。一般に、被計測対象物21からの反射光は大きく減衰するため、照射するレーザ光のパワーを大きくする必要がある。そのような状態で近距離に設置された入射部材62にレーザを照射すると、レーザがほとんど減衰することなく反射して、これを検出する光検出器57が飽和してしまう。これを回避するため、反射率の小さい対象にレーザ光を照射しても構わない。また、入射部材62を設置しなくても、遮蔽板61の面自体をミラーまたは表面の荒れた金属で製造すれば、原点補正用のデータは取得可能である。   In the above description, the example in which the incident member 62 is irradiated with laser light to obtain the origin correction data has been described. However, the position where the laser light emitted from the mirror 58a is reflected again to the mirror 58a is described. If fixed, it is not necessary to be limited to this. For example, the incident member 62 may be made of a metal with a rough surface. In general, the reflected light from the object to be measured 21 is greatly attenuated, so that it is necessary to increase the power of the irradiated laser light. In such a state, when the incident member 62 installed at a short distance is irradiated with a laser, the laser is reflected with almost no attenuation, and the photodetector 57 for detecting this is saturated. In order to avoid this, laser light may be irradiated to an object having a low reflectance. Further, even if the incident member 62 is not installed, the data for correcting the origin can be acquired if the surface of the shielding plate 61 is made of a mirror or a metal having a rough surface.

また、上記では、非入射部材63として、NDフィルタを例に挙げたが、例えば、ディフューザのようなレーザ光を散乱または減衰させ、反射光が発生しない光学素子を用いても構わない。   In the above description, the ND filter is exemplified as the non-incident member 63. However, for example, an optical element such as a diffuser that scatters or attenuates laser light and does not generate reflected light may be used.

図6は、計測装置の動作例を示したフローチャートである。図6のフローチャートは、例えば、計測装置10の電源を投入したときに実行される。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation example of the measurement apparatus. The flowchart in FIG. 6 is executed, for example, when the measurement apparatus 10 is turned on.

まず、データ処理部48は、被計測対象物21の形状計測の前に、原点補正用データの初期値を取得する(ステップS1)。例えば、データ処理部48は、図5の照射角度「θ=θ」に示すように、レーザ光L25が入射部材62に射出されるようミラー58aを回転し、位相比較器46から、原点補正用データの初期値を取得する。 First, the data processing unit 48 acquires the initial value of the origin correction data before measuring the shape of the measurement target object 21 (step S1). For example, the data processing unit 48 rotates the mirror 58a so that the laser beam L25 is emitted to the incident member 62 as indicated by the irradiation angle “θ = θ 4 ” in FIG. Get initial value of data.

次に、データ処理部48は、サイクリックエラー補正用データを取得する(ステップS2)。例えば、データ処理部48は、図5の照射角度「θ=θ」に示すように、レーザ光L26が非入射部材63に射出されるようミラー58aを回転し、位相比較器46から、サイクリックエラー補正用データの初期値を取得する。 Next, the data processing unit 48 acquires cyclic error correction data (step S2). For example, the data processing unit 48 rotates the mirror 58a so that the laser light L26 is emitted to the non-incident member 63 as indicated by the irradiation angle “θ = θ 5 ” in FIG. Get the initial value of click error correction data.

次に、データ処理部48は、レーザ光の被計測対象物21への照射を開始し、被計測対象物21の形状計測を開始する(ステップS3)。例えば、データ処理部48は、光源44からレーザ光を射出し、ミラー58aが「10000rpm」の回転速度で回転するように、回転制御データを回転制御部47に出力する。   Next, the data processing unit 48 starts irradiation of the measurement target object 21 with laser light and starts measuring the shape of the measurement target object 21 (step S3). For example, the data processing unit 48 emits laser light from the light source 44 and outputs rotation control data to the rotation control unit 47 so that the mirror 58a rotates at a rotation speed of “10000 rpm”.

次に、データ処理部48は、被計測対象物21の各地点の位相情報を、位相比較器46から取得する(ステップS4)。データ処理部48は、位相比較器46から取得した位相情報を、位相比較器46から取得した時刻と結び付けて取得する。なお、データ処理部48は、スピンドルモータ58bから出力されるエンコーダ情報によって、被計測対象物21のレーザ光を照射した地点を検知することができる。   Next, the data processing unit 48 acquires phase information of each point of the measurement target object 21 from the phase comparator 46 (step S4). The data processing unit 48 acquires the phase information acquired from the phase comparator 46 in association with the time acquired from the phase comparator 46. Note that the data processing unit 48 can detect the spot where the laser beam of the measurement target 21 is irradiated based on the encoder information output from the spindle motor 58b.

次に、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であるか否か判定する(ステップS5)。すなわち、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光が、入射部材62に射出されているか否か判定する。データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であると判定した場合(ステップS5にて「yes」の場合)、ステップS6の処理へ移行する。データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」でないと判定した場合(ステップS5にて「No」の場合)、ステップS7の処理へ移行する。 Next, the data processing unit 48 determines whether or not the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is “θ = θ 4 ” (step S5). That is, the data processing unit 48 determines whether or not the laser light emitted from the mirror 58a is emitted to the incident member 62. If the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is “θ = θ 4 ” (in the case of “yes” in step S5), the data processing unit 48 proceeds to the processing of step S6. If the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is not “θ = θ 4 ” (“No” in step S5), the data processing unit 48 proceeds to the processing in step S7.

ステップS5にて、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であると判定した場合(ステップS5にて「yes」の場合)、位相比較器46から出力される位相情報を、新たな原点補正用データとして書き換える(ステップS6)。データ処理部48は、原点補正用データを書き換えると、ステップS4の処理へ移行する。 In step S5, when the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is “θ = θ 4 ” (in the case of “yes” in step S5), the phase comparator The phase information output from 46 is rewritten as new origin correction data (step S6). When the data processing unit 48 rewrites the origin correction data, the data processing unit 48 proceeds to the process of step S4.

ステップS5にて、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」でないと判定した場合(ステップS5にて「No」の場合)、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であるか否か判定する(ステップS7)。すなわち、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光が、非入射部材63に射出されているか否か判定する。データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であると判定した場合(ステップS7にて「yes」の場合)、ステップS8の処理へ移行する。データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」でないと判定した場合(ステップS7にて「No」の場合)、ステップS9の処理へ移行する。 In step S5, when the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser beam emitted from the mirror 58a is not “θ = θ 4 ” (in the case of “No” in step S5), the data processing unit 48 emits from the mirror 58a. It is determined whether or not the irradiation angle of the laser beam is “θ = θ 5 ” (step S7). That is, the data processing unit 48 determines whether or not the laser beam emitted from the mirror 58a is emitted to the non-incident member 63. When the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is “θ = θ 5 ” (in the case of “yes” in step S7), the data processing unit 48 proceeds to the process of step S8. If the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is not “θ = θ 5 ” (in the case of “No” in step S7), the data processing unit 48 proceeds to the processing of step S9.

ステップS7にて、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」であると判定した場合(ステップS7にて「yes」の場合)、位相比較器46から出力される位相情報を、新たなサイクリックエラー補正用データとして書き換える(ステップS8)。データ処理部48は、サイクリックエラー補正用データを書き換えると、ステップS4の処理へ移行する。 When the data processing unit 48 determines in step S7 that the irradiation angle of the laser light emitted from the mirror 58a is “θ = θ 5 ” (in the case of “yes” in step S7), the phase comparator The phase information output from 46 is rewritten as new cyclic error correction data (step S8). After rewriting the cyclic error correction data, the data processing unit 48 proceeds to the process of step S4.

ステップS7にて、データ処理部48は、ミラー58aから射出されたレーザ光の照射角度が「θ=θ」でないと判定した場合、ステップS4で取得した位相情報の原点補正およびサイクリックエラー補正を行う(ステップS9)。例えば、データ処理部48は、ステップS1およびステップS2で取得した原点補正用データおよびサイクリックエラー補正用データによって、位相情報の原点補正およびサイクリックエラー補正を行う。また、データ処理部48は、ステップS6およびステップS8で更新された原点補正用データおよびサイクリックエラー補正用データによって、位相情報の原点補正およびサイクリックエラー補正を行う。 In step S7, when the data processing unit 48 determines that the irradiation angle of the laser beam emitted from the mirror 58a is not “θ = θ 5 ”, the origin correction and the cyclic error correction of the phase information acquired in step S4 are performed. Is performed (step S9). For example, the data processing unit 48 performs origin correction and cyclic error correction of the phase information based on the origin correction data and the cyclic error correction data acquired in steps S1 and S2. Further, the data processing unit 48 performs origin correction and cyclic error correction of the phase information based on the origin correction data and the cyclic error correction data updated in steps S6 and S8.

次に、データ処理部48は、被計測対象物21の計測が終了したか否か判定する(ステップS10)。例えば、データ処理部48は、ユーザの被計測対象物21の計測終了の指示があるか否かによって、被計測対象物21の計測が終了したか否か判定する。データ処理部48は、被計測対象物21の計測が終了していないと判定した場合(ステップS10にて「No」の場合)、ステップS4の処理へ移行する。データ処理部48は、被計測対象物21の計測が終了していると判定した場合(ステップS10にて「Yes」の場合)、ステップS11の処理へ移行する。   Next, the data processing unit 48 determines whether or not the measurement of the measurement target object 21 is completed (step S10). For example, the data processing unit 48 determines whether or not the measurement of the measurement target object 21 is completed depending on whether or not there is an instruction to end the measurement of the measurement target object 21 by the user. If the data processing unit 48 determines that the measurement of the measurement target 21 has not been completed (“No” in step S10), the data processing unit 48 proceeds to the process of step S4. If the data processing unit 48 determines that the measurement of the measurement target object 21 has been completed (“Yes” in step S10), the data processing unit 48 proceeds to the process of step S11.

ステップS10にて、データ処理部48は、被計測対象物21の計測が終了していると判定した場合(ステップS10にて「Yes」の場合)、統合処理を行う(ステップS11)。例えば、データ処理部48は、図6のフローチャートには示していないが、GPS13、慣性計測ユニット14、および走行距離センサ15によって、車両22の各時刻における座標データを算出している。また、データ処理部48は、ステップS9にて補正した各時刻における位相情報に基づいて、被計測対象物21の各地点における距離を算出する。データ処理部48は、各時刻における車両22の座標データと、各時刻における被計測対象物21の各地点における距離とを統合し、被計測対象物21のプロファイルデータ(例えば、被計測対象物21の壁面の3次元データ)を生成する。   In step S10, when the data processing unit 48 determines that the measurement of the measurement target object 21 is completed (“Yes” in step S10), the data processing unit 48 performs integration processing (step S11). For example, although not shown in the flowchart of FIG. 6, the data processing unit 48 calculates coordinate data of the vehicle 22 at each time by the GPS 13, the inertial measurement unit 14, and the travel distance sensor 15. Further, the data processing unit 48 calculates the distance at each point of the measurement target object 21 based on the phase information at each time corrected in step S9. The data processing unit 48 integrates the coordinate data of the vehicle 22 at each time and the distance at each point of the measurement target object 21 at each time, and profile data of the measurement target object 21 (for example, the measurement target object 21). 3D data of the wall surface).

次に、データ処理部48は、ステップS10で生成したプロファイルデータを、データベースに保存し、過去のプロファイルデータと比較する(ステップS12)。   Next, the data processing unit 48 stores the profile data generated in step S10 in a database and compares it with past profile data (step S12).

次に、データ処理部48は、ステップS12の比較結果を、例えば、ケーブルで接続されたパーソナルコンピュータなどの端末装置に出力する(ステップS13)。   Next, the data processing unit 48 outputs the comparison result of step S12 to, for example, a terminal device such as a personal computer connected by a cable (step S13).

このように、計測装置10の走査部58は、光源44から出力されるレーザ光を、被計測対象物21を走査するように反射して射出し、被計測対象物21を走査したレーザ光の反射光を入射して、光検出器57に受光されるように集光レンズ55に反射する。また、計測装置10の非入射部材63は、走査部58から射出される光源44のレーザ光の反射光を、所定期間(例えば、レーザ光が非入射部材63に射出されている間)、走査部58に入射されないように反射し、光検出器57に受光されないようにする。これにより、位相比較器46からは、レンズ界面などでの反射光や電気信号のクロストークによる位相情報(サイクリックエラー補正用データ)が出力され、データ処理部48は、その位相情報に基づいて、レンズ界面での反射光や電気信号のクロストークによる計測結果の変動を補正することができるようになる。   As described above, the scanning unit 58 of the measuring device 10 reflects and emits the laser light output from the light source 44 so as to scan the measurement target object 21, and scans the measurement target object 21. The reflected light is incident and reflected by the condenser lens 55 so as to be received by the photodetector 57. Further, the non-incident member 63 of the measuring device 10 scans the reflected light of the laser light emitted from the light source 44 from the scanning unit 58 for a predetermined period (for example, while the laser light is emitted to the non-incident member 63). The light is reflected so as not to be incident on the part 58 and is not received by the photodetector 57. Thereby, the phase comparator 46 outputs phase information (cyclic error correction data) due to crosstalk of reflected light and electrical signals at the lens interface and the like, and the data processing unit 48 is based on the phase information. Then, it becomes possible to correct the variation in the measurement result due to the reflected light at the lens interface and the crosstalk of the electric signal.

また、計測装置10の入射部材62は、既知の距離に配置され、走査部58から射出される光源44のレーザ光の反射光を、所定期間(例えば、レーザ光が入射部材62に射出されている間)、走査部58に入射されように反射し、光検出器57に受光されるようにする。これにより、計測装置10は、位相比較器46から出力される位相情報が熱ドリフトで変動しても、既知の距離(基準距離)に対するずれによって、補正することができるようになる。   In addition, the incident member 62 of the measuring apparatus 10 is disposed at a known distance, and the reflected light of the laser light from the light source 44 emitted from the scanning unit 58 is reflected for a predetermined period (for example, the laser light is emitted to the incident member 62). In the meantime, the light is reflected so as to be incident on the scanning unit 58 and received by the photodetector 57. Thereby, even if the phase information output from the phase comparator 46 fluctuates due to thermal drift, the measurement apparatus 10 can correct the deviation by a deviation from a known distance (reference distance).

なお、図6のフローチャートでは、原点補正とサイクリックエラー補正は、レーザ光の照射角度が規定の角度になったら、毎回書き換えると説明したが、これに限定されることはない。データ処理部48は、例えば10回転するたびに書き換えるようにしてもよい。これにより、データ処理時間が短縮され、消費電力を低減することができる。   In the flowchart of FIG. 6, the origin correction and the cyclic error correction are described as being rewritten every time the laser beam irradiation angle reaches a specified angle, but the present invention is not limited to this. The data processing unit 48 may be rewritten every 10 rotations, for example. Thereby, the data processing time can be shortened and the power consumption can be reduced.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、走査部のミラーがポリゴンミラーの場合について説明する。以下では、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、第1の実施の形態と同じ部分については、第1の実施の形態の符号を用いて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a case where the mirror of the scanning unit is a polygon mirror will be described. Below, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated, and the part same as 1st Embodiment is demonstrated using the code | symbol of 1st Embodiment.

図7は、本発明の第2の実施の形態に係る走査部の例を示した図である。図7に示すように、走査部70は、遮蔽板71と、ポリゴンミラー72と、入射部材73と、非入射部材74とを有している。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a scanning unit according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the scanning unit 70 includes a shielding plate 71, a polygon mirror 72, an incident member 73, and a non-incident member 74.

走査部70は、図5で説明した走査部58と同様に、路面23にレーザ光を射出する必要はない。従って、走査部70は、路面23にレーザ光を照射する角度範囲に、遮蔽板71を有している。   Similarly to the scanning unit 58 described with reference to FIG. 5, the scanning unit 70 does not need to emit laser light to the road surface 23. Therefore, the scanning unit 70 has a shielding plate 71 in an angle range in which the road surface 23 is irradiated with laser light.

ポリゴンミラー72の面数は、例えば、6面である。ポリゴンミラー72の面数が6面の場合、レーザ光のXY平面内での走査範囲は60度程度となる。よって、遮蔽板71は、例えば、60度程度の角度範囲の開口を設ける。   The number of faces of the polygon mirror 72 is, for example, six. When the number of faces of the polygon mirror 72 is 6, the scanning range of the laser light in the XY plane is about 60 degrees. Therefore, the shielding plate 71 is provided with an opening having an angle range of about 60 degrees, for example.

遮蔽板71は、ポリゴンミラー72の下側(路面23側)に設置され、ミラー58aの下側を一部覆うように凹状形状を有している。例えば、遮蔽板71は、鉢形状を有している。   The shielding plate 71 is installed on the lower side (road surface 23 side) of the polygon mirror 72 and has a concave shape so as to partially cover the lower side of the mirror 58a. For example, the shielding plate 71 has a bowl shape.

ポリゴンミラー72は、スピンドルモータ58bの回転軸に接続されている。ポリゴンミラー72の回転速度は、例えば、10000rpmである。ポリゴンミラー72は、図7において、反時計回りに回転する。   The polygon mirror 72 is connected to the rotation shaft of the spindle motor 58b. The rotational speed of the polygon mirror 72 is, for example, 10,000 rpm. The polygon mirror 72 rotates counterclockwise in FIG.

図7に示すレーザ光L31は、ポリゴンミラー72に入射される、光源44のレーザ光を示している。光源44から射出されたレーザ光L31は、ポリゴンミラー72によって反射され、ポリゴンミラー72の回転角度によって、所定の照射角度で射出される。   A laser beam L31 illustrated in FIG. 7 indicates the laser beam of the light source 44 that is incident on the polygon mirror 72. The laser beam L31 emitted from the light source 44 is reflected by the polygon mirror 72 and emitted at a predetermined irradiation angle depending on the rotation angle of the polygon mirror 72.

図7に示すレーザ光L32は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L33は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L34は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。レーザ光L35は、照射角度が「θ=θ」のときのレーザ光を示している。 A laser beam L32 illustrated in FIG. 7 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 0 ”. The laser beam L33 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 1 ”. The laser beam L34 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 2 ”. The laser beam L35 indicates the laser beam when the irradiation angle is “θ = θ 3 ”.

照射角度「θ=θ,θ」のレーザ光L32,L33は、被計測対象物21に照射される。一方、路面23を照射する照射角度「θ=θ,θ」のレーザ光L34,L35は、遮蔽板71によって、射出が遮られる。すなわち、遮蔽板71は、ポリゴンミラー72が所定の回転角度の範囲にあるとき(レーザ光が遮蔽板71に射出される回転角度の範囲にあるとき)、光源44から射出されるレーザ光が、外部に射出されないようにする。 Laser light L32 and L33 with irradiation angles “θ = θ 0 , θ 1 ” are applied to the measurement target object 21. On the other hand, the laser beams L34 and L35 having the irradiation angles “θ = θ 2 , θ 3 ” for irradiating the road surface 23 are blocked by the shielding plate 71. That is, the shielding plate 71 is configured such that when the polygon mirror 72 is in a predetermined rotation angle range (when the laser beam is in a rotation angle range where the laser beam is emitted to the shielding plate 71), the laser beam emitted from the light source 44 is Do not inject outside.

遮蔽板71は、凹状形状の内側に、入射部材73を有している。入射部材73は、入射されたレーザ光を反射する部材であり、例えば、ミラーである。   The shielding plate 71 has an incident member 73 inside the concave shape. The incident member 73 is a member that reflects incident laser light, and is, for example, a mirror.

入射部材73は、ポリゴンミラー72によって反射されたレーザ光を、そのレーザ光が進行してきた方向に正反射する角度で配置する。すなわち、入射部材73は、ポリゴンミラー72から射出されるレーザ光が、再びポリゴンミラー72に入射されるように配置する。図7の例の場合、入射部材73は、遮蔽板71の、照射角度「θ=θ」の位置に、正反射する角度で配置されている。これにより、ポリゴンミラー72から射出されたレーザ光L34は、再びポリゴンミラー72に入射される。そして、入射部材73によって反射されたレーザ光は、光検出器57によって、検出信号として検出される。つまり、入射部材73は、ポリゴンミラー72から射出されるレーザ光の反射光を、所定期間(レーザ光が入射部材73に照射されている間)、ポリゴンミラー72に入射されるように反射し、光検出器57に受光されるようする。 The incident member 73 arranges the laser beam reflected by the polygon mirror 72 at an angle at which the laser beam is regularly reflected in the direction in which the laser beam has traveled. That is, the incident member 73 is arranged so that the laser light emitted from the polygon mirror 72 is incident on the polygon mirror 72 again. In the case of the example of FIG. 7, the incident member 73 is disposed at the position of the irradiation angle “θ = θ 2 ” of the shielding plate 71 at a regular reflection angle. Thereby, the laser beam L34 emitted from the polygon mirror 72 is incident on the polygon mirror 72 again. The laser light reflected by the incident member 73 is detected as a detection signal by the photodetector 57. That is, the incident member 73 reflects the reflected light of the laser light emitted from the polygon mirror 72 so as to be incident on the polygon mirror 72 for a predetermined period (while the laser light is irradiated on the incident member 73). The light is received by the photodetector 57.

また、遮蔽板71は、凹状形状の内側に、非入射部材74を有している。非入射部材74は、入射されたレーザ光を減衰する部材であり、例えば、NDフィルタである。   The shielding plate 71 has a non-incident member 74 inside the concave shape. The non-incident member 74 is a member that attenuates incident laser light, and is, for example, an ND filter.

非入射部材74は、ポリゴンミラー72によって反射されたレーザ光を、そのレーザ光が進行してきた方向以外に反射する角度で配置する。すなわち、非入射部材74は、ポリゴンミラー72から射出されるレーザ光が、ポリゴンミラー72に入射されないように反射するよう、遮蔽板71に配置する。図7の例の場合、非入射部材74は、遮蔽板71の、照射角度「θ=θ」の位置に、レーザ光が進行してきた方向以外に反射する角度で配置されている。これにより、例えば、ポリゴンミラー72から射出されたレーザ光L35は、ポリゴンミラー72に入射されない。そして、レーザ光L35の反射光は、光検出器57によって、受光されない。つまり、非入射部材74は、ポリゴンミラー72から射出されるレーザ光の反射光を、所定期間(レーザ光が非入射部材74に照射されている間)、ポリゴンミラー72に入射されないように反射し、光検出器57に受光されないようにする。 The non-incident member 74 is disposed at an angle that reflects the laser beam reflected by the polygon mirror 72 in a direction other than the direction in which the laser beam has traveled. That is, the non-incident member 74 is disposed on the shielding plate 71 so that the laser light emitted from the polygon mirror 72 is reflected so as not to enter the polygon mirror 72. In the case of the example of FIG. 7, the non-incident member 74 is disposed at an irradiation angle “θ = θ 3 ” of the shielding plate 71 at an angle that reflects in a direction other than the direction in which the laser light travels. Thereby, for example, the laser light L <b> 35 emitted from the polygon mirror 72 is not incident on the polygon mirror 72. The reflected light of the laser beam L35 is not received by the photodetector 57. That is, the non-incident member 74 reflects the reflected light of the laser light emitted from the polygon mirror 72 so that it is not incident on the polygon mirror 72 for a predetermined period (while the non-incident member 74 is irradiated with the laser light). The light detector 57 is configured not to receive light.

ポリゴンミラー72を用いると、例えば、ある面に対して射出された光源44のレーザ光L31は、さらにポリゴンミラー72が反時計回りに回転すると、その右隣の面に対して射出されるようになる。すなわち、ポリゴンミラー72を用いることによって、レーザ光の走査範囲は限定されるが、レーザの走査密度を増加させることができる。   When the polygon mirror 72 is used, for example, the laser light L31 of the light source 44 emitted to a certain surface is emitted to the right adjacent surface when the polygon mirror 72 further rotates counterclockwise. Become. That is, by using the polygon mirror 72, the scanning range of the laser light is limited, but the scanning density of the laser can be increased.

このように、走査部70にポリゴンミラー72を用いることによっても、データ処理部48は、原点補正およびサイクリックエラー補正を行うことができる。   As described above, the data processing unit 48 can perform origin correction and cyclic error correction also by using the polygon mirror 72 in the scanning unit 70.

なお、上記では、ポリゴンミラー72の面数や回転速度は、上記例に限定されることはない。被計測対象物21の測定したい角度範囲や点群取得密度に応じて、面数、回転速度を自由に設定することができる。   In the above, the number of surfaces and the rotation speed of the polygon mirror 72 are not limited to the above example. The number of surfaces and the rotation speed can be freely set according to the angle range to be measured of the measurement target object 21 and the point group acquisition density.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。第1の実施の形態および第2の実施の形態では、回転するミラーおよびポリゴンミラーによって、レーザ光を走査するとしたが、第3の実施の形態では、チョッパおよび二次元走査ミラーを用いて、レーザ光を走査する。以下では、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、第1の実施の形態と同じ部分については、第1の実施の形態の符号を用いて説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the first embodiment and the second embodiment, the laser beam is scanned by the rotating mirror and the polygon mirror. However, in the third embodiment, a laser is obtained by using a chopper and a two-dimensional scanning mirror. Scan the light. Below, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated, and the part same as 1st Embodiment is demonstrated using the code | symbol of 1st Embodiment.

図8は、本発明の第3の実施の形態に係る計測装置のブロック構成例を示した図である。図8に示すように、レーザ走査ユニット12は、チョッパ81と、二次元走査部82とを有している。チョッパ81は、1/4波長板54と集光レンズ55との間に設けられている。   FIG. 8 is a diagram showing a block configuration example of a measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the laser scanning unit 12 includes a chopper 81 and a two-dimensional scanning unit 82. The chopper 81 is provided between the quarter wavelength plate 54 and the condenser lens 55.

図9は、チョッパの詳細な例を示した図である。図8に示すように、チョッパ81は、円形状を有している。チョッパ81の直径は、例えば、50mmである。   FIG. 9 is a diagram showing a detailed example of the chopper. As shown in FIG. 8, the chopper 81 has a circular shape. The diameter of the chopper 81 is, for example, 50 mm.

チョッパ81は、入射部材81aと、非入射部材81bとを有している。入射部材81aは、例えば、ミラーであり、非入射部材81bは、例えば、NDフィルタである。   The chopper 81 has an incident member 81a and a non-incident member 81b. The incident member 81a is, for example, a mirror, and the non-incident member 81b is, for example, an ND filter.

入射部材81aおよび非入射部材81bは、チョッパの中心を中心として、φ方向(図9において反時計回り)に回転する。入射部材81aおよび非入射部材81bの回転速度は、例えば、100rpmである。   The incident member 81a and the non-incident member 81b rotate about the center of the chopper in the φ direction (counterclockwise in FIG. 9). The rotation speed of the incident member 81a and the non-incident member 81b is, for example, 100 rpm.

入射部材81aおよび非入射部材81bは、例えば、中心角が10度の扇状の形状を有している。入射部材81aの法線は、1/4波長板54から射出されるレーザ光の進行方向と平行となっている。入射部材81aは、1/4波長板54から射出されるレーザ光を反射して、再び1/4波長板54に射出する。   The incident member 81a and the non-incident member 81b have, for example, a fan shape with a central angle of 10 degrees. The normal line of the incident member 81 a is parallel to the traveling direction of the laser light emitted from the quarter-wave plate 54. The incident member 81 a reflects the laser light emitted from the quarter wavelength plate 54 and emits the light again to the quarter wavelength plate 54.

非入射部材81bの法線は、1/4波長板54から射出されるレーザ光の進行方向に対し、例えば、10度程度傾いている。非入射部材81bは、1/4波長板54から射出されるレーザ光が、再び1/4波長板54に入射されないように反射する。   The normal line of the non-incident member 81b is inclined, for example, about 10 degrees with respect to the traveling direction of the laser light emitted from the quarter-wave plate 54. The non-incident member 81 b reflects the laser light emitted from the quarter wavelength plate 54 so that it is not incident on the quarter wavelength plate 54 again.

図9に示すレーザ光L41は、1/4波長板54から集光レンズ55に射出されるレーザ光を示している。レーザ光L41は、レーザ光L41は、チョッパ81の円内を通り、例えば、「φ=45度」の部分を通過している。   A laser beam L41 shown in FIG. 9 indicates a laser beam emitted from the quarter-wave plate 54 to the condenser lens 55. The laser beam L41 passes through the circle of the chopper 81 and passes, for example, a portion of “φ = 45 degrees”.

入射部材81aが回転により、レーザ光L41が通過する部分に位置すると、レーザ光L41は、1/4波長板54へ反射される。例えば、入射部材81aが「φ=45度」の位置になると、レーザ光L41は、1/4波長板54へ反射される。すなわち、入射部材81aは、光源44から出力されたレーザ光を、1/4波長板54およびPBS53を介して光検出器57に受光されるように反射する。   When the incident member 81a is positioned at a portion through which the laser beam L41 passes due to the rotation, the laser beam L41 is reflected to the quarter-wave plate 54. For example, when the incident member 81 a is at the position “φ = 45 degrees”, the laser beam L 41 is reflected to the quarter-wave plate 54. In other words, the incident member 81 a reflects the laser light output from the light source 44 so that it is received by the photodetector 57 via the quarter-wave plate 54 and the PBS 53.

非入射部材81bが回転により、レーザ光L41が通過する部分に位置すると、レーザ光L41は、1/4波長板54以外の方向(レーザ光が本来通過すべき光路以外の方向)へ反射される。例えば、非入射部材81bが「φ=45度」の位置になると、レーザ光L41は、1/4波長板54以外へ反射される。すなわち、非入射部材81bは、光源44から出力されたレーザ光を、1/4波長板54およびPBS53を介して光検出器57に受光されないようにする。   When the non-incident member 81b is rotated and positioned at a portion through which the laser light L41 passes, the laser light L41 is reflected in a direction other than the quarter-wave plate 54 (a direction other than the optical path through which the laser light should originally pass). . For example, when the non-incident member 81 b is at the position “φ = 45 degrees”, the laser light L 41 is reflected to other than the quarter-wave plate 54. That is, the non-incident member 81 b prevents the laser light output from the light source 44 from being received by the photodetector 57 via the quarter-wave plate 54 and the PBS 53.

データ処理部48は、例えば、入射部材81aの位置が「φ=45度」になると、レーザ光L41が入射部材81aに照射されるため、このタイミングで原点補正用データを取得する。また、データ処理部48は、例えば、非入射部材81bの位置が「φ=45度」(入射部材81aが「φ=255度」)になると、レーザ光L41が非入射部材81bに照射されるため、このタイミングでサイクリックエラー補正用データを取得する。なお、データ処理部48は、チョッパ81からエンコーダ情報を受信することにより、入射部材81aおよび非入射部材81bの角度情報を取得することができる。   For example, when the position of the incident member 81a reaches “φ = 45 degrees”, the data processing unit 48 irradiates the incident member 81a with the laser beam L41, and acquires the origin correction data at this timing. For example, when the position of the non-incident member 81b is “φ = 45 degrees” (the incident member 81a is “φ = 255 degrees”), the data processing unit 48 irradiates the non-incident member 81b with the laser light L41. Therefore, cyclic error correction data is acquired at this timing. The data processing unit 48 can obtain angle information of the incident member 81a and the non-incident member 81b by receiving the encoder information from the chopper 81.

図8の説明に戻る。二次元走査部82は、二次元走査ミラー82aを有している。二次元走査ミラー82aは、被計測対象物21を二次元走査するようにレーザ光を射出する。例えば、二次元走査ミラー82aは、XY平面内およびYZ平面内においてレーザ光を走査するように射出する。二次元走査ミラー82aは、例えば、ガルバノミラーであり、走査速度は5kHzである。   Returning to the description of FIG. The two-dimensional scanning unit 82 has a two-dimensional scanning mirror 82a. The two-dimensional scanning mirror 82a emits laser light so as to scan the measurement target 21 two-dimensionally. For example, the two-dimensional scanning mirror 82a emits laser light so as to scan in the XY plane and the YZ plane. The two-dimensional scanning mirror 82a is a galvanometer mirror, for example, and the scanning speed is 5 kHz.

計測装置10は、二次元走査ミラー82aにより、被計測対象物21の所望の領域を、所望のシーケンスで計測することができる。第1の実施の形態および第2の実施の形態では、計測装置10は、車両22によって移動しながら被計測対象物21の形状を測定したが、二次元走査ミラー82aを用いると、移動しないで所定の領域を高密度に計測することができる。   The measuring apparatus 10 can measure a desired region of the measurement target object 21 in a desired sequence by the two-dimensional scanning mirror 82a. In the first embodiment and the second embodiment, the measuring apparatus 10 measures the shape of the measurement target object 21 while moving by the vehicle 22, but when the two-dimensional scanning mirror 82a is used, the measuring apparatus 10 does not move. A predetermined region can be measured with high density.

このように、光源44から出力されるレーザ光が、光検出器57に受光されるようにする入射部材81aと、光源44から出力されるレーザ光が、光検出器57に受光されないようにする非入射部材81bとを有するチョッパ81を、光源44と二次元走査部82との間に備えることによっても、レンズ界面での反射光や電気信号のクロストークによる計測結果の変動を補正することができる。   In this way, the incident member 81a that causes the light detector 44 to receive the laser light output from the light source 44 and the laser light that is output from the light source 44 are prevented from being received by the light detector 57. By providing the chopper 81 having the non-incident member 81b between the light source 44 and the two-dimensional scanning unit 82, it is possible to correct fluctuations in measurement results due to reflected light at the lens interface and crosstalk of electrical signals. it can.

なお、上記では、入射部材81aと非入射部材81bとが配置されている角度関係が、180度ずれているが、これに限定されることはない。また、入射部材81aおよび非入射部材81bの数も限定されることはない。   In the above description, the angular relationship between the incident member 81a and the non-incident member 81b is shifted by 180 degrees, but the present invention is not limited to this. Further, the number of incident members 81a and non-incident members 81b is not limited.

また、二次元走査部82の代わりに、図5で説明した走査部58を用いてもよい。この場合、走査部58の入射部材62および非入射部材63は不要である。また、二次元走査部82の代わりに、図7で説明した走査部70を用いてもよい。この場合、走査部70の入射部材73および非入射部材74は不要である。   Further, instead of the two-dimensional scanning unit 82, the scanning unit 58 described with reference to FIG. In this case, the incident member 62 and the non-incident member 63 of the scanning unit 58 are not necessary. Further, instead of the two-dimensional scanning unit 82, the scanning unit 70 described with reference to FIG. In this case, the incident member 73 and the non-incident member 74 of the scanning unit 70 are unnecessary.

[第4の実施の形態]
第4の実施の形態では、鉄道車両に計測装置を搭載する例について説明する。第1の実施の形態と同じ部分については、第1の実施の形態の符号を用いて説明する。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, an example in which a measuring device is mounted on a railway vehicle will be described. About the same part as 1st Embodiment, it demonstrates using the code | symbol of 1st Embodiment.

図10は、本発明の第4の実施形態に係る計測装置の適用例を説明する図である。図10に示すように、レーザ走査ユニット12は、鉄道車両91の先端に搭載されている。レーザ走査ユニット12は、レーザ光をトンネル92の壁面に照射し、その反射光を入射する。図10では、計測装置10の制御ユニット11、GPS13、慣性計測ユニット14、および走行距離センサ15の図示を省略している。   FIG. 10 is a diagram for explaining an application example of the measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the laser scanning unit 12 is mounted at the tip of the railway vehicle 91. The laser scanning unit 12 irradiates the wall surface of the tunnel 92 with laser light and makes the reflected light incident. In FIG. 10, the control unit 11, the GPS 13, the inertial measurement unit 14, and the travel distance sensor 15 of the measurement device 10 are not shown.

図示していない制御ユニット11は、レーザ走査ユニット12とトンネル92の壁面との距離を計測する。走行しながらレーザ光を走査するため、得られるプロファイルデータは、プロファイルデータ93a〜93cのように螺旋状になる。   The control unit 11 (not shown) measures the distance between the laser scanning unit 12 and the wall surface of the tunnel 92. Since the laser beam is scanned while traveling, the obtained profile data is spiral like profile data 93a to 93c.

このように、計測装置10を鉄道車両91に搭載し、鉄道のトンネル92の壁面の形状を計測することもできる。   In this way, the measuring device 10 can be mounted on the railway vehicle 91 and the shape of the wall surface of the railway tunnel 92 can be measured.

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、計測装置10の構成は、計測装置10の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。計測装置10の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。   As described above, the present invention has been described using the embodiment. However, the configuration of the measurement device 10 is classified according to the main processing contents in order to facilitate understanding of the configuration of the measurement device 10. The present invention is not limited by the way of classification and names of the constituent elements. The configuration of the measuring device 10 can be classified into more components depending on the processing content. Moreover, it can also classify | categorize so that one component may perform more processes. Further, the processing of each component may be executed by one hardware or may be executed by a plurality of hardware.

また、上述したフローチャートの各処理単位は、計測装置10の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。計測装置10の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、1つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。   In addition, each processing unit in the flowchart described above is divided according to main processing contents in order to facilitate understanding of the processing of the measuring apparatus 10. The present invention is not limited by the way of dividing the processing unit or the name. The processing of the measuring device 10 can be divided into more processing units according to the processing content. Moreover, it can also divide | segment so that one process unit may contain many processes.

また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。   Further, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above embodiment.

例えば、上記では、フェイズシフト法を利用した計測手法を例に説明を行ったが、これに限定されることはない。例えば、光コムレーザのモード間のビート信号を利用した距離計測手法を用いても構わない。これを用いた場合には、フェイズシフト法よりも高精度な距離計測が可能になる。   For example, in the above description, the measurement method using the phase shift method has been described as an example, but the measurement method is not limited thereto. For example, a distance measurement method using a beat signal between modes of the optical comb laser may be used. When this is used, it becomes possible to measure the distance with higher accuracy than the phase shift method.

また、上記では、2つの異なる周波数(例えば、7.5MHzと125MHz)の強度変調を利用して距離計測を行ったが、周波数の種類はこれに限定されることはない。さらに低周波の周波数変調を併用した場合には、より遠距離の対象物との距離を計測することが可能になる。また、さらに高周波の周波数変調を併用した場合には、より高精度な距離計測を行うことが可能になる。   In the above description, distance measurement is performed using intensity modulation of two different frequencies (for example, 7.5 MHz and 125 MHz), but the type of frequency is not limited to this. Further, when the low frequency modulation is used together, it is possible to measure the distance to the object at a longer distance. In addition, when a higher frequency modulation is used together, it becomes possible to perform distance measurement with higher accuracy.

また、上記では、低周波と高周波の強度変調信号を生成する2つの発振器を同期させる例で説明を行ったが、これに限定されることはない。例えば、2つの発振器を同期せずに強度変調信号を生成しても構わない。これにより、装置構成をより簡易にすることが可能になる。   In the above description, an example in which two oscillators that generate low-frequency and high-frequency intensity modulation signals are synchronized has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the intensity modulation signal may be generated without synchronizing the two oscillators. This makes it possible to simplify the apparatus configuration.

また、上記では、被計測対象物の壁面からの反射光を光検出器で直接受光する例で説明を行ったが、これに限定されることはない。例えば、反射光を一度光ファイバに導光し、光増幅を行った後に、光検出器で受光しても構わない。これにより、より微弱な光でも検出することが可能になり、変位測定精度向上や測定可能距離の拡大が可能になる。   In the above description, the example in which the reflected light from the wall surface of the measurement target is directly received by the photodetector has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the reflected light may be once guided to an optical fiber, and after light amplification, the light may be received by a photodetector. As a result, even weaker light can be detected, and displacement measurement accuracy can be improved and a measurable distance can be increased.

また、上記では、自動車や鉄道車両に計測装置を搭載する例で説明したが、これに限定されることはない。例えば、航空機に搭載して、形状計測を行っても構わない。   In the above description, the measurement device is mounted on an automobile or a railway vehicle. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be mounted on an aircraft to perform shape measurement.

また、上記した変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、計測装置10による計測方法として提供することもできる。   Further, it is apparent from the scope of the claims that embodiments to which the above changes or improvements are added can also be included in the technical scope of the present invention. The present invention can also be provided as a measuring method by the measuring device 10.

10:計測装置
11:制御ユニット
12:レーザ走査ユニット
13:GPS
14:慣性計測ユニット
15:走行距離センサ
21:被計測対象物
21a〜21d:ポイント
22:車両
23:路面
L11〜L14,L21〜L24,L31〜L34,L41:レーザ光
31〜33,93a〜93c:プロファイルデータ
41:発振器
42:低周波変調器
43:高周波変調器
44:光源
45:光アンプ
46:位相比較器
47:回転制御部
48:データ処理部
51,54:1/4波長板
52:1/2波長板
53:PBS
55:集光レンズ
56,57:光検出器
58:走査部
58a:ミラー
58b:スピンドルモータ
61,71:遮蔽板
62,73,81a:入射部材
63,74,81b:非入射部材
72:ポリゴンミラー
81:チョッパ
82:二次元走査部
91:鉄道車両
92:トンネル
10: Measuring device 11: Control unit 12: Laser scanning unit 13: GPS
14: Inertial measurement unit 15: Travel distance sensor 21: Object to be measured 21a to 21d: Point 22: Vehicle 23: Road surface L11 to L14, L21 to L24, L31 to L34, L41: Laser light 31 to 33, 93a to 93c : Profile data 41: Oscillator 42: Low frequency modulator 43: High frequency modulator 44: Light source 45: Optical amplifier 46: Phase comparator 47: Rotation control unit 48: Data processing unit 51, 54: 1/4 wavelength plate 52: 1/2 wavelength plate 53: PBS
55: condenser lens 56, 57: photodetector 58: scanning unit 58a: mirror 58b: spindle motor 61, 71: shielding plate 62, 73, 81a: incident member 63, 74, 81b: non-incident member 72: polygon mirror 81: Chopper 82: Two-dimensional scanning part 91: Railway vehicle 92: Tunnel

Claims (12)

レーザ光を射出する光源と、
光を検出し電気信号に変換する光検出器と、
被計測対象物を走査するように前記光源から出力される前記レーザ光を反射して射出し、前記被計測対象物を走査した前記レーザ光の反射光を入射して前記光検出器に受光されるように反射する走査部と、
前記走査部から射出される前記光源の前記レーザ光の反射光が、所定期間前記走査部に入射されないように反射して、前記光検出器に受光されないようにする非入射部材と、
を有することを特徴とする計測装置。
A light source that emits laser light;
A photodetector that detects light and converts it into an electrical signal;
The laser light output from the light source is reflected and emitted so as to scan the measurement object, and the reflected light of the laser light scanned on the measurement object is incident and received by the photodetector. A scanning unit that reflects so that
A non-incident member that reflects the reflected light of the laser light emitted from the light source from the scanning unit so as not to be incident on the scanning unit for a predetermined period and is not received by the photodetector;
A measuring apparatus comprising:
請求項1に記載の計測装置であって、
前記走査部から射出される前記光源の前記レーザ光の反射光を、所定期間前記走査部に入射されるように反射して、前記光検出器に受光されるようする入射部材をさらに有することを特徴とする計測装置。
The measuring device according to claim 1,
An incident member configured to reflect the reflected light of the laser light emitted from the light source emitted from the scanning unit so as to be incident on the scanning unit for a predetermined period and to be received by the photodetector; A characteristic measuring device.
請求項1に記載の計測装置であって、
前記走査部は、
回転によって、前記被計測対象物を走査するように前記光源から出力される前記レーザ光を反射して射出し、前記被計測対象物を走査した前記レーザ光の反射光を入射して前記光検出器に受光されるように反射するミラーと、
前記ミラーが所定の回転角度の範囲にあるとき、前記光源から出力される前記レーザ光が外部に射出されないようにする遮蔽板と、
を有することを特徴とする計測装置。
The measuring device according to claim 1,
The scanning unit
The laser beam output from the light source is reflected and emitted so as to scan the object to be measured by rotation, and the reflected light of the laser beam that has scanned the object to be measured is incident to detect the light. A mirror that reflects so as to be received by the instrument,
A shielding plate for preventing the laser light output from the light source from being emitted to the outside when the mirror is within a predetermined rotation angle range;
A measuring apparatus comprising:
請求項3に記載の計測装置であって、
前記非入射部材は、前記ミラーから射出される前記光源の前記レーザ光が、前記ミラーに入射されないように反射するよう前記遮蔽板に配置されていることを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 3, Comprising:
The non-incident member is arranged on the shielding plate so as to reflect the laser light of the light source emitted from the mirror so as not to be incident on the mirror.
請求項4に記載の計測装置であって、
前記遮蔽板は、前記ミラーの一部を覆うように凹状形状を有し、
前記非入射部材は、凹状形状の前記遮蔽板の内側に配置されることを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 4, Comprising:
The shielding plate has a concave shape so as to cover a part of the mirror,
The non-incident member is disposed inside the shielding plate having a concave shape.
請求項3に記載の計測装置であって、
前記ミラーから射出される前記光源の前記レーザ光が、前記ミラーに入射されるように反射して、前記光検出器によって受光されるようにする、前記遮蔽板に配置された入射部材をさらに有することを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 3, Comprising:
An incident member disposed on the shielding plate further reflects the laser light emitted from the light source emitted from the mirror so as to be incident on the mirror and received by the photodetector. A measuring device characterized by that.
請求項6に記載の計測装置であって、
前記遮蔽板は、前記ミラーの一部を覆うように凹状形状を有し、
前記入射部材は、凹状形状の前記遮蔽板の内側に配置されることを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 6, Comprising:
The shielding plate has a concave shape so as to cover a part of the mirror,
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the incident member is disposed inside the shielding plate having a concave shape.
請求項3に記載の計測装置であって、
前記ミラーは、ポリゴンミラーであることを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 3, Comprising:
The measuring device, wherein the mirror is a polygon mirror.
請求項1に記載の計測装置であって、
前記光源と前記走査部との間に設けられたチョッパをさらに有し、
前記非入射部材は、前記チョッパに設けられ、前記光源から出力される前記レーザ光が前記光検出器に受光されないようにすることを特徴とする計測装置。
The measuring device according to claim 1,
A chopper provided between the light source and the scanning unit;
The non-incident member is provided in the chopper, and prevents the laser light output from the light source from being received by the photodetector.
請求項9に記載の計測装置であって、
前記光源から出力される前記レーザ光が前記光検出器に受光されるように反射する、前記チョッパに設けられる入射部材をさらに有することを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 9, Comprising:
The measuring apparatus further comprising an incident member provided on the chopper that reflects the laser light output from the light source so as to be received by the photodetector.
請求項9に記載の計測装置であって、
前記走査部は、前記レーザ光を二次元走査するガルバノミラーを有することを特徴とする計測装置。
It is a measuring device of Claim 9, Comprising:
The scanning device includes a galvanometer mirror that two-dimensionally scans the laser beam.
計測装置の計測方法であって、
走査部によって、被計測対象物を走査するように光源から出力されるレーザ光を反射して射出し、前記被計測対象物を走査した前記レーザ光の反射光を入射して光検出器に受光されるように反射する走査ステップと、
非入射部材によって、前記走査部から射出される前記光源の前記レーザ光の反射光が、所定期間前記走査部に入射されないように反射して、前記光検出器に受光されないようにする非入射ステップと、
を有することを特徴とする計測方法。
A measuring method of a measuring device,
The scanning unit reflects and emits the laser beam output from the light source so as to scan the object to be measured, and the reflected light of the laser beam that has scanned the object to be measured is incident and received by the photodetector. A scanning step that reflects as
A non-incident step for reflecting the reflected light of the laser light emitted from the light source emitted from the scanning unit by a non-incident member so as not to be incident on the scanning unit for a predetermined period and not to be received by the photodetector. When,
A measurement method characterized by comprising:
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