JP2565748B2 - 自動追尾方式の光波距離計測装置 - Google Patents

自動追尾方式の光波距離計測装置

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JP2565748B2
JP2565748B2 JP63201736A JP20173688A JP2565748B2 JP 2565748 B2 JP2565748 B2 JP 2565748B2 JP 63201736 A JP63201736 A JP 63201736A JP 20173688 A JP20173688 A JP 20173688A JP 2565748 B2 JP2565748 B2 JP 2565748B2
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KITSUTAKA KOGAKU KENKYUSHO KK
TEKUNIKARU SHISUTEMU KK
Japan Industrial Land Development Co Ltd
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KITSUTAKA KOGAKU KENKYUSHO KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は海上における作業船台の位置を計測設定する
ために使用する自動追尾方式の光波距離計測装置に関す
るものである。
(従来の技術) 一般に、海上作業船における船台の位置決めは、うね
り、潮流、風等の自然外乱及び操船等の環境条件により
目標基準点が常に移動していることから、前記環境条件
下において、短時間で省力的かつ高い精度で計測し設定
することが必要である。
このような計測装置として、自動追尾方式の光波距離
計測装置が提案されており、例えば、常に目標位置での
断面積が目標より広い自動追尾用ビームを照射し、この
範囲内に目標とする反射鏡があれば、反射光がズーム機
能を具備した撮影用テレビカメラに捉えられることがで
き、その位置を検出してモーター駆動信号としてサーボ
モーターに送るようにした特開昭57−172266号公報記載
の発明が公知である。
また、目標位置での断面が目標より広い自動追尾用ビ
ームと、目標より小さい測距用ビームとを用い、目標の
位置を確認するため、目標より断面積の広い自動追尾用
ビームの目標反射鏡からの反射光の撮像用センサ上に結
像した位置が、センサの中心よりどれだけ離れているか
を測定するようにした特開昭58−20018号公報に記載の
発明等が公知である。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、前者の発明のように、撮影用テレビカメラ
にズームカメラを用いても、その視野角以上に広がりを
もつビームを用いなければ、視野内に反射鏡が存在して
も反射光を得ることができない。従ってこの発明では、
目標反射鏡より広い自動追尾用ビームを用いている。
しかし、目標反射鏡より広い自動追尾用ビームを用い
ると、到達距離が短く、また、ズーム光学系により撮影
範囲の狭いものとした場合でも、投光している自動追尾
用ビームは広がり角が大きく、到達距離が短いことか
ら、この発明では、広い自動追尾範囲と、遠い到達距離
を同時に満足させることは不可能である。
さらに前者の発明は、受光素子に撮影素子を用いてい
るため、自然光と目標からの反射光を弁別する手段が輝
度の違いだけとなり、遠距離からの微弱反射光を認識す
ることが困難である等の問題点がある。
また後者の発明においては、目標反射鏡より広い自動
追尾用ビームを用いているため到達距離が短くなるだけ
でなく、ズーム光学系により自動追尾用ビームを広がり
角の狭いものとした場合、模索範囲が狭く目標を捉えに
くいものとなり、しかも、目標反射鏡との間の光を遮る
障害物が横切った場合、遠距離においては自動視準再開
が困難となり、広い自動追尾範囲と遠い到達距離の追尾
を同時に満足させることは不可能となる。そして、追尾
範囲が狭いということは、自動追尾可能速度を遅くする
ことにもつながる。
これは、多少目標が光軸中心よりずれるような速い速
度でも、自動追尾可能範囲が広ければ修正可能である
が、目標が狭い自動追尾用ビームの広がり範囲を逸脱し
た場合には修正が不可能となり、自動追尾可能速度が低
くなる。
さらに後者の発明は、前者の発明と同様、受光素子に
撮影素子を用いていることから、自然光と目標からの反
射光を弁別する手段が、輝度の違いだけとなり、遠距離
からの微弱反射光を認識することが困難となる等の問題
点がある。
(発明の目的) 本発明は上記従来装置の問題点を解消し、船台設置の
装置が陸上設置の装置に対し遠くに離間していても、広
い範囲で確実に追尾して、船台の位置決め計測を正確に
行なうことができる追尾方式の光波距離計測装置を提供
することを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明の追尾方式の光波距離計測装置は、追尾用スキ
ャニング本体と光波距離系本体とを、垂直上下に所定間
隔を有し、かつそれぞれの光軸を平行として配設すると
ともに、これらがモーター等を用いた駆動手段によっ
て、一体的に水平方向に回転自在となり且つ垂直方向に
揺動自在に制御するように結合された追尾計測装置と、
垂直上下に前記所定間隔に一致させて二個のコーナーキ
ューブプリズムを、それぞれの光軸を平行として支持し
た反射鏡装置とからなる自動追尾方式の光波距離計測装
置において、 前記追尾計測装置の追尾用スキャニング本体に、 (1)半導体レーザーにより自然光との弁別を容易にす
るために変調した赤外線レーザー光を照射する半導体受
光素子からなる発光手段と、 (2)光点を所定のスキャニング信号により面照射する
垂直及び水平スキャナーからなるスキャナー手段と、 (3)前記反射鏡装置で反射した反射光を集光手段によ
り集光感知して、前記駆動手段を制御するための駆動信
号に変換する受光感知手段と、 を具備させ、 上記駆動手段を制御するための駆動信号は、照射した
レーザー光が光波距離計本体の光軸と平行になるように
垂直及び水平スキャナーを制御するスキャニング電圧
を、それぞれ垂直基準電圧及び水平基準電圧とし、これ
を、面照射した赤外線レーザー光のコーナーキューブプ
リズムからの反射光を半導体受光素子に感知した時点の
垂直及び水平スキャナーの駆動を制御しているスキャニ
ング電圧と比較してその差を零とするものであることを
特徴とするものである。
(発明の作用) 上記構成の追尾方式の光波距離計測装置は、沿岸陸上
の所定位置に所定間隔で、しかも反射面を海上設定位置
の方位として二台の反射鏡装置を配設するとともに、海
上設定位置近傍に浮遊させた船台上に、追尾用スキャニ
ング本体と光波距離計本体とからなる追尾計測装置の二
台を、所定間隔でしかも光照射方向を前記反射鏡装置の
方位として配設する。
次に船台上の各追尾計測装置の光波距離計本体に装備
されている視準望遠鏡から、陸上に設置したそれぞれに
対応する反射鏡装置を捕えると、光波距離計本体から照
射した光の反射光が光波距離計本体に戻る状態となるか
ら、この時のスキャナーを制御するスキャニング電圧
を、それぞれ垂直基準電圧及び水平基準電圧として設定
するとともに、自動追尾のために各追尾用スキャニング
本体の発光手段により、自然光との弁別を容易にするた
めの変調した赤外線レーザー光を照射すると、外赤外線
レーザー光はスキャナー手段により面照射に変更されて
前記反射鏡装置の方向に照射されるようになる。
このように照射された赤外線レーザー光は、その照射
域内で各反射鏡装置を捕えるとコーナーキューブプリズ
ムにより入射光と同一方向に反射され、この反射光を集
光手段により集光して受光感知手段により受光し、駆動
信号に変換する。
そして、垂直基準電圧及び水平基準電圧とした、照射
したレーザー光が光波距離計本体の光軸と平行になるよ
うに垂直及び水平スキャナーを制御したスキャニング電
圧と、面照射した赤外線レーザー光のコーナーキューブ
プリズムからの反射光を半導体受光素子により光波距離
計測本体の基準方位に対する水平及び垂直方向のずれを
感知した時点の垂直及び水平スキャナーを制御している
スキャニング電圧との比較によってその差が零になるよ
うに前記受光感知手段で変換された駆動信号により、前
記自動追従装置の水平回転及び垂直揺動の駆動手段が制
御され、光波距離計測本体の方位を反射鏡装置のコーナ
ーキューブプリズムと正確に対峙する方位に一致させる
ようになり、自動追尾が開始されるようになる。
このような動作が自動連続的に行なわれて、常に光波
距離計測本体と反射鏡装置とが相対向し、それぞれの距
離が連続的に計測され、これに基いて船台位置を移動さ
せ、その位置決めを行なうものである。
(実施例) 次に本発明の追尾方式の光波距離計測装置の実施例を
図面に基づいて詳説すると以下の通りである。
第1図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測装置の
全体を示す構成説明図、第2図は第1図の追尾用スキャ
ニング本体内に装備される赤外線レーザー光の照射及び
反射受光手段を示す説明図であり、図においてAは追尾
計測装置、Bは反射鏡装置である。
Aの追尾計測装置は、追尾用スキャニング本体1と、
該追尾用スキャニング本体1の垂直下方に所定間隔Dを
有しかつそれぞれの光軸a、bを平行として前記追尾用
スキャニング本体1と一体的に固定されかつ垂直回動歯
車4が水平軸5で固定された光波距離計本体2と、前記
垂直回動歯車4と噛合され垂直駆動モーター3により駆
動されるウォーム3aを有し前記水平軸5を支持するとと
もに、水平駆動モーター6により駆動される小歯車6aと
噛合する水平回転歯車7を固定した垂直軸8を固定して
なる架台9と、クランプ10aにより固定できるように前
記垂直軸8を枢支し船台上に水平調節固定される調節台
10bとからなり、垂直駆動モーター3と水平駆動モータ
ー6を、駆動信号により制御して、前記追尾用スキャニ
ング本体1と前記光波距離型本体2とを一体として、垂
直軸8周りに回転させ、かつ水平軸5周りに揺動回動さ
せるようになっている。
追尾用スキャニング本体1は、第2図に示すように、
半導体レーザーにより自然光との弁別を容易にするため
に、一般的に実施されている周波数変化又は振幅変化等
により変調された赤外線レーザー光を照射する半導体発
光素子、例えばLDからなる発光源11と、抗原の広がりを
改善するためのコリメートレンズ12と、光点を垂直方向
にスキャニングする垂直方向スキャナー15と、光点を水
平方向にスキャニングする水平方向スキャナー16と、反
射鏡装置Bにより反射した反射光を集光する集光手段で
ある対物レンズ13と、反射光を感知して水平方向及び垂
直方向の駆動手段を制御するための駆動信号に変換する
受光感知手段である半導体受光素子14が配設された構成
であって、発光源11よりの赤外線レーザー光を、コリメ
ートレンズ12に通過させて、垂直及び水平スキャナー1
5、16により面照射に変更して前記反射鏡装置Bの方向
に照射し、また反射鏡装置Bから反射した反射光は、集
光手段である対物レンズ13で光束を集め、半導体受光素
子14に感知させるようになっている。
尚、上記実施例では、レーザー光の面照射位置と反射
光の集光位置が異なる軸上となっているが、両位置を同
一とするため第3図、第4図に示す構成としてもよい。
即ち、第3図は集光手段として照射用孔を開設した放
物面鏡13bを採用した場合であって、垂直及び水平スキ
ャナー15、16により面照射に変更されたレーザー光を、
放物面鏡13bの照射用孔から照射するとともに、反射光
を集光し半導体受光素子14に感知させるようになってい
る。
また第4図は集光手段として中心に照射用孔を開設し
た対物レンズ13aを採用した場合であって、垂直及び水
平スキャナー15、16により面照射に変更されたレーザー
光を、プリズム17、18を用いて対物レンズ13aの照射用
孔から照射するとともに、反射光を集光し半導体受光素
子14に感知させるようになっている。
なお光波距離計本体2は、一般的に市販されているも
のを使用するためその詳細については説明を省略する。
反射鏡装置Bは、陸上に水平調節固定される調節台21
に、クランプ21aにより支柱22を調節固定するようにし
た支持架台23を支持させるとともに、二個のコーナーキ
ューブプリズム24、25を、それぞれの光軸c、dを所定
間隔Dで平行となるように支柱22に固定させた構成とな
っている。
上記構成の追尾方式の光波距離計測装置は、船台上の
各追尾計測装置Aの光波距離計本体2に装備されている
視準望遠鏡(図示せず)から、陸上に設置したそれぞれ
に対応する反射鏡装置Bのコーナーキューブプリズム24
を視準し、光波距離計本体2から照射した光の反射光が
光波距離計本体2に戻る状態とした後、自動的に反射鏡
装置Bを追尾し、連続的に反射鏡装置Bに対する船台の
距離が計測されるようになる。
すなわち、光波距離計本体2から照射した光の反射光
が光波距離計本体2に戻る状態とした時には、垂直及び
水平スキャナー15、16によって面照射された赤外線レー
ザー光もある点においてコーナーキューブプリズム25に
反射され、その反斜光が半導体受光素子14に感知される
から、この時点の垂直及び水平スキャナー15、16を制御
しているスキャニング電圧を、水平基準電圧V10、垂直
基準電圧V20として制御装置(図示せず)に設定する。
そして自然外乱等によって船台が揺動若しくは移動等
した状態において、半導体受光素子14が反射光を感知し
た時の垂直及び水平スキャナー15、16のスキャニング電
圧V1、V2を検知し、これを前記水平基準電圧V10、垂直
基準電圧V20と比較し、その差が零になるように受光感
知手段で変換された駆動信号により、垂直駆動モーター
3と水平駆動モーター6の駆動を制御して、追尾用スキ
ャニング本体1と光波距離計本体2とを一体して垂直軸
8周りに回転させ、かつ水平軸5周りに揺動させ、光波
距離計本体2を反射鏡装置Bのコーナーキューブプリズ
ム24に対峙させるようになる。
このような動作が自動連続的に行なわれて、常に光波
距離計本体2と反射鏡装置Bとが相対向し、距離が連続
的に計測され、これに基づいて船台位置を移動させ、そ
の位置決めが行なわれるのである。
(発明の効果) 以上説明した本発明の追尾方式の光波距離計測装置
は、船台上に設置される追尾計測装置の追尾用スキャニ
ング本体に、半導体レーザーにより自然光との弁別を目
的として変調された赤外線レーザー光を照射する半導体
発光素子からのなる発光手段と、光点を面照射するスキ
ャナー手段と、水平方向及び垂直方向の駆動信号に変換
する受光感知手段とを内蔵し、自動追尾用の赤外線レー
ザー光に、可能な限り狭い、平行度の高い半導体発光素
子を用いて、この赤外線レーザー光を広い範囲にスキャ
ニングしているため、遠方の目標反射鏡を広い範囲で捕
捉することが容易となり、また自動追尾用の赤外線レー
ザー光は変調を行い、これを、撮像素子と比較して応答
の速い受光素子によって受光しているため、自然光との
弁別を比較的容易に行うことができる。
従って本発明によれば、光束を広げず、しかも二次元
的広範囲でかつ連続的に光をスキャニングして、遠方の
反射鏡を広い範囲で確実に捕捉することができるから、
広い自動追尾範囲と遠い到達距離の追尾が、速い自動追
尾速度で行えるようになり、操作者によって頻繁に視準
をすることなく能率的且つ自動的に追尾させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測装置の全
体を示す構成説明図、第2図乃至第4図は第1図の追尾
用スキャニング本体内に装備される赤外線レーザ光の照
射及び反射受光手段の実施例を示す説明図である。 A……追尾計測装置、B……反射鏡装置 D……所定間隔 1……追尾用スキャニング本体、2……光波距離計測本
体 3……垂直駆動モーター、6……水平駆動モーター 11……発光源、12……コリメートレンズ 13、13a……対物レンズ、13b……方物面鏡 14……半導体受光素子、15……垂直方向スキャナー 16……水平方向スキャナー 17、18……プリズム 24、25……コーナーキューブプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橘高 耕治 奈良県北葛城郡河合町星和台1丁目10番 21号 (56)参考文献 特開 昭58−200182(JP,A) 特開 昭57−172266(JP,A) 特公 平5−47794(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】追尾用スキャニング本体と光波距離計本体
    とを、垂直上下に所定間隔を有し、かつそれぞれの光軸
    を平行として配設するとともに、これらがモーター等を
    用いた駆動手段によって、一体的に水平方向に回転自在
    となり且つ垂直方向に揺動自在に制御するように結合さ
    れた追尾計測装置と、垂直上下に前記所定間隔に一致さ
    せて二個のコーナーキューブプリズムを、それぞれの光
    軸を平行として支持した反射鏡装置とからなる自動追尾
    方式の光波距離計測装置において、 前記追尾計測装置の追尾用スキャニング本体に、 (1)半導体レーザーにより自然光との弁別を容易にす
    るために変調した赤外線レーザー光を照射する半導体発
    光素子からなる発光手段と、 (2)光点を所定のスキャニング信号により面照射する
    垂直及び水平スキャナーからなるスキャナー手段と、 (3)前記反射鏡装置で反射した反射光を集光手段によ
    り集光感知して、前記駆動手段を制御するための駆動信
    号に変換する受光感知手段と、 を具備させ、 上記駆動手段を制御するための駆動信号は、照射したレ
    ーザー光が光波距離計本体の光軸と平行になるように垂
    直及び水平スキャナーを制御するスキャニング電圧を、
    それぞれ垂直基準電圧及び水平基準電圧とし、これを、
    面照射した赤外線レーザー光のコーナーキューブプリズ
    ムからの反射光を半導体受光素子に感知した時点の垂直
    及び水平スキャナーの駆動を制御しているスキャニング
    電圧と比較してその差を零とするものであることを特徴
    とする自動追尾方式の光波距離計測装置。
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