JP3330917B2 - 回転レーザ装置 - Google Patents
回転レーザ装置Info
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- JP3330917B2 JP3330917B2 JP37369299A JP37369299A JP3330917B2 JP 3330917 B2 JP3330917 B2 JP 3330917B2 JP 37369299 A JP37369299 A JP 37369299A JP 37369299 A JP37369299 A JP 37369299A JP 3330917 B2 JP3330917 B2 JP 3330917B2
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- laser beam
- laser
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光束を対象物に
投射し、該レーザ光束の投射位置を基準として使用する
墨出し用レーザ回転機器又はその他の回転照射型レーザ
機器に用いられる回転レーザ装置に関する。
投射し、該レーザ光束の投射位置を基準として使用する
墨出し用レーザ回転機器又はその他の回転照射型レーザ
機器に用いられる回転レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転照射型レーザ機器は、特開昭
６２ー９５４１９号公報や特開昭６３ー１７９２０８号
公報等に開示されている。これらの機器においては、レ
ーザ光源として、He-Ne ガスレーザやレーザダイオード
等が使用されている。
６２ー９５４１９号公報や特開昭６３ー１７９２０８号
公報等に開示されている。これらの機器においては、レ
ーザ光源として、He-Ne ガスレーザやレーザダイオード
等が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】従来の回転照射式レ
ーザ機器では、投射されるレーザが赤外光等の不可視光
の場合、対象物に専用のセンサを配置する必要があり、
構造も複雑になる。又、センサには電源を必要とするた
め、時間的制約も生じる。一方、最近He-Ne ガスレーザ
の波長に近い可視波長のレーザを発振するレーザダイオ
ードが出現したが、照射されたレーザ光を直接目視する
ため、該機器本体から対象物までの距離が長い場合等状
態に応じて、高い輝度のレーザ光を使用しなければなら
ない。そのため、簡単な構造の反射部材を、回転照射さ
れているレーザ光上に配置するだけで、必要な場所での
専用のセンサを使用せず、しかも、視認性の高いレーザ
光照射を低輝度のレーザ光で得ることのできるスキャニ
ング機能が望まれている。
ーザ機器では、投射されるレーザが赤外光等の不可視光
の場合、対象物に専用のセンサを配置する必要があり、
構造も複雑になる。又、センサには電源を必要とするた
め、時間的制約も生じる。一方、最近He-Ne ガスレーザ
の波長に近い可視波長のレーザを発振するレーザダイオ
ードが出現したが、照射されたレーザ光を直接目視する
ため、該機器本体から対象物までの距離が長い場合等状
態に応じて、高い輝度のレーザ光を使用しなければなら
ない。そのため、簡単な構造の反射部材を、回転照射さ
れているレーザ光上に配置するだけで、必要な場所での
専用のセンサを使用せず、しかも、視認性の高いレーザ
光照射を低輝度のレーザ光で得ることのできるスキャニ
ング機能が望まれている。
【０００４】本発明は、前記問題点に鑑み、簡単な構造
の反射部材を、回転照射されているレーザ光路上に配置
するだけで、機器本体から反射部材までの距離を測定し
てフォーカスし、必要な場所で専用のセンサを使用せず
に視認性の高いレーザ光照射を低輝度のレーザ光で得る
ことのできる回転レーザ装置を提供することを課題とす
る。
の反射部材を、回転照射されているレーザ光路上に配置
するだけで、機器本体から反射部材までの距離を測定し
てフォーカスし、必要な場所で専用のセンサを使用せず
に視認性の高いレーザ光照射を低輝度のレーザ光で得る
ことのできる回転レーザ装置を提供することを課題とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本第１発明は、レーザ光
束を回転装置により回転走査させる回転レーザ装置にお
いて、少なくとも２つの離間した反射面を有する反射物
体からの戻り光を検出する戻り光検出手段と、戻り光検
出手段の出力を受けてその出力信号のパルス間隔を測定
し、該出力信号のパルス間隔の測定に基づいて反射物体
までの距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手
段の算出結果に基づく距離に応じた位置に前記レーザ光
束をフォーカスするフォーカス手段とを有することを特
徴とする回転レーザ装置である。本第２発明は、レーザ
光束を回転装置により回転走査させる回転レーザ装置に
おいて、前記レーザー光束の走査方向に対し垂直に延び
離間して配置された反射面を有する反射物体からの戻り
光を検出する戻り光検出手段と、前記戻り光検出手段の
検出した反射物体の両端の位置に基づいて反射物体まで
の距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手段の
算出結果に基づく距離に応じた位置に前記レーザ光束を
フォーカスするフォ一カス手段とを有することを特徴と
する回転レーザ装置である。
束を回転装置により回転走査させる回転レーザ装置にお
いて、少なくとも２つの離間した反射面を有する反射物
体からの戻り光を検出する戻り光検出手段と、戻り光検
出手段の出力を受けてその出力信号のパルス間隔を測定
し、該出力信号のパルス間隔の測定に基づいて反射物体
までの距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手
段の算出結果に基づく距離に応じた位置に前記レーザ光
束をフォーカスするフォーカス手段とを有することを特
徴とする回転レーザ装置である。本第２発明は、レーザ
光束を回転装置により回転走査させる回転レーザ装置に
おいて、前記レーザー光束の走査方向に対し垂直に延び
離間して配置された反射面を有する反射物体からの戻り
光を検出する戻り光検出手段と、前記戻り光検出手段の
検出した反射物体の両端の位置に基づいて反射物体まで
の距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手段の
算出結果に基づく距離に応じた位置に前記レーザ光束を
フォーカスするフォ一カス手段とを有することを特徴と
する回転レーザ装置である。
【０００６】本発明の実施形態は以下のとおりである。
前記レーザ装置は、レーザ光束を回転制御するための回
転制御手段を有し、該回転制御手段は戻り光検出手段の
出力信号により回転方向を変えることを特徴とする。前
記回転レーザ装置は、投光されるレーザ光束の鉛直方向
角度を補正する傾斜角補正手段を有し、前記フォーカス
手段は傾斜角補正手段から射出される平行光束の光路に
設けられたことを特徴とする。前記レーザ光束は、変調
されたレーザ光線からなり、その変調周波数は前記反射
物体の反射面を走査したとき少なくとも２以上のパルス
が戻ることを特徴とする。前記フォーカス手段は、フォ
ーカスするための光学系を有し、該光学系はビームエキ
スパンダを構成し、その少なくとも１つはフォーカスレ
ンズであり、該フォーカスレンズは前記傾斜角補正手段
との組み合わせで傾斜補正誤差を生じない条件を満たす
ことを特徴とする。
前記レーザ装置は、レーザ光束を回転制御するための回
転制御手段を有し、該回転制御手段は戻り光検出手段の
出力信号により回転方向を変えることを特徴とする。前
記回転レーザ装置は、投光されるレーザ光束の鉛直方向
角度を補正する傾斜角補正手段を有し、前記フォーカス
手段は傾斜角補正手段から射出される平行光束の光路に
設けられたことを特徴とする。前記レーザ光束は、変調
されたレーザ光線からなり、その変調周波数は前記反射
物体の反射面を走査したとき少なくとも２以上のパルス
が戻ることを特徴とする。前記フォーカス手段は、フォ
ーカスするための光学系を有し、該光学系はビームエキ
スパンダを構成し、その少なくとも１つはフォーカスレ
ンズであり、該フォーカスレンズは前記傾斜角補正手段
との組み合わせで傾斜補正誤差を生じない条件を満たす
ことを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例のレーザ回転装置を図
面に基づいて説明する。図１はレーザ回転装置の機構図
を示す。レーザ回転装置は、図１に示すように、可視半
導体レーザからなる発光部３から放射されるレーザ光束
の光軸Ｏ上に、コリメータレンズ２と、傾斜角補正系
１，反射鏡４，ビームエキスパンダ６から成る傾斜角補
正手段８と、光軸Ｏが通過する孔を有する孔開きミラー
７と、ビーム回転手段（回転モータ）１０とを配置して
なる。
面に基づいて説明する。図１はレーザ回転装置の機構図
を示す。レーザ回転装置は、図１に示すように、可視半
導体レーザからなる発光部３から放射されるレーザ光束
の光軸Ｏ上に、コリメータレンズ２と、傾斜角補正系
１，反射鏡４，ビームエキスパンダ６から成る傾斜角補
正手段８と、光軸Ｏが通過する孔を有する孔開きミラー
７と、ビーム回転手段（回転モータ）１０とを配置して
なる。
【０００８】傾斜角補正系１は、本体（図示せず）の傾
斜にかかわらず発光部３から放射されるレーザ光束を常
に鉛直に持つように反射する光学手段の１部であって、
封入ガラス１ａと、液体裏面の反射面１ｂを有するオイ
ルバス１ｃと、封入ガラス１ｄと、一対のプリズム部材
３０、３２からなり光軸Ｏを偏光させる。ビームエキス
パンダ６は、異なった焦点距離を有する一対のレンズ３
６、３８を所定間隔をおいて配置することによって構成
され、傾斜角補正系１と反射鏡４，ビームエキスパンダ
６との組合せの傾斜角補正手段により光軸を角度補償す
る。ビームエキスパンダ６の一方のレンズ３８は、フォ
ーカス用駆動モータ２００により上下自在及び回動自在
に移動できる。なお、このレーザ回転装置は、傾斜角補
正手段の傾斜角補正系１と反射鏡４を有することなく構
成してもよく、また、構成全体が傾斜角補正されて常に
任意の角度または水平のレーザ光照射を与えてもよい。
ビーム回転手段１０は、垂直上向きに入射したレーザ光
束を水平面内で回転走査するように反射する光学手段で
あって、回転支持台４０に９０°偏光プリズム４２を配
置してなる。回転支持台４０の中間部には、回転支持台
４０の回転方向を検出するためのエンコーダ４４が取付
けられている。回転支持台４０の下部には、歯車４６が
取付けられ、回転支持台４０の回転駆動源となるモータ
４８の出力歯車５０が歯車４６に噛み合っている。モー
タ４８の回転駆動は制御手段（制御系）１００によって
制御され、制御手段１００はエンコーダ４４及び後述の
戻り光検出手段８０の受光部（光電変換素子）８６に接
続されている。
斜にかかわらず発光部３から放射されるレーザ光束を常
に鉛直に持つように反射する光学手段の１部であって、
封入ガラス１ａと、液体裏面の反射面１ｂを有するオイ
ルバス１ｃと、封入ガラス１ｄと、一対のプリズム部材
３０、３２からなり光軸Ｏを偏光させる。ビームエキス
パンダ６は、異なった焦点距離を有する一対のレンズ３
６、３８を所定間隔をおいて配置することによって構成
され、傾斜角補正系１と反射鏡４，ビームエキスパンダ
６との組合せの傾斜角補正手段により光軸を角度補償す
る。ビームエキスパンダ６の一方のレンズ３８は、フォ
ーカス用駆動モータ２００により上下自在及び回動自在
に移動できる。なお、このレーザ回転装置は、傾斜角補
正手段の傾斜角補正系１と反射鏡４を有することなく構
成してもよく、また、構成全体が傾斜角補正されて常に
任意の角度または水平のレーザ光照射を与えてもよい。
ビーム回転手段１０は、垂直上向きに入射したレーザ光
束を水平面内で回転走査するように反射する光学手段で
あって、回転支持台４０に９０°偏光プリズム４２を配
置してなる。回転支持台４０の中間部には、回転支持台
４０の回転方向を検出するためのエンコーダ４４が取付
けられている。回転支持台４０の下部には、歯車４６が
取付けられ、回転支持台４０の回転駆動源となるモータ
４８の出力歯車５０が歯車４６に噛み合っている。モー
タ４８の回転駆動は制御手段（制御系）１００によって
制御され、制御手段１００はエンコーダ４４及び後述の
戻り光検出手段８０の受光部（光電変換素子）８６に接
続されている。
【０００９】被測定物すなわち対象物に配置されてレー
ザ光束を反射する反射物体６０は、図２に示すように、
垂直に延びた２つの反射ゾーン６２、６４を間隔をおい
て配置した第１反射部材６６のように構成されている。
また、反射ゾーン６２、６４を、図３（Ａ）に示すよう
に、裏面に複数のコーナキュウブ７０を設けるか、ある
いは、図３（Ｂ）に示すように、複数の球反射体７２を
配置して構成され、指向性の強い部材を使用する。
ザ光束を反射する反射物体６０は、図２に示すように、
垂直に延びた２つの反射ゾーン６２、６４を間隔をおい
て配置した第１反射部材６６のように構成されている。
また、反射ゾーン６２、６４を、図３（Ａ）に示すよう
に、裏面に複数のコーナキュウブ７０を設けるか、ある
いは、図３（Ｂ）に示すように、複数の球反射体７２を
配置して構成され、指向性の強い部材を使用する。
【００１０】戻り光検出手段８０は、孔開きミラー７の
反射光軸00上に、戻り光集光レンズ８２と、ピンホール
板８４と、光電変換素子（受光部）８６とを適当な間隔
をおいて配置している。任意の反射物体６０を回転照射
された全周上の要求箇所へ位置させると、そこからの戻
り光は、射主光軸と同様の光路を経過して戻り光検出手
段により検知される。反射物体６０が単一の場合は、ま
た、検出された光がなくなり、検出信号が消えた時に、
反射物体６０が複数の場合は複数の最後の戻り光が検出
されなくなった時に回転を反転するように制御すること
により、常に反射物体６０のある部分で光束が往復する
（スキャンニング）。反射物体６０が単一の場合にはそ
の幅、複数である場合ではその間隔の信号を戻り光検出
手段８０により検出し、エンコーダ４４からの出力信号
と比較して回転角度を求め、予め機器に設定されている
回転角度から距離を算出する。そして、ビームエキスパ
ンダ６の一方のレンズ３８がフォーカス用駆動モータ２
００によって移動され、先に算出された距離に相当する
位置にレンズ３８を移動し、反射部材位置で常にフォー
カスされるように構成されている。
反射光軸00上に、戻り光集光レンズ８２と、ピンホール
板８４と、光電変換素子（受光部）８６とを適当な間隔
をおいて配置している。任意の反射物体６０を回転照射
された全周上の要求箇所へ位置させると、そこからの戻
り光は、射主光軸と同様の光路を経過して戻り光検出手
段により検知される。反射物体６０が単一の場合は、ま
た、検出された光がなくなり、検出信号が消えた時に、
反射物体６０が複数の場合は複数の最後の戻り光が検出
されなくなった時に回転を反転するように制御すること
により、常に反射物体６０のある部分で光束が往復する
（スキャンニング）。反射物体６０が単一の場合にはそ
の幅、複数である場合ではその間隔の信号を戻り光検出
手段８０により検出し、エンコーダ４４からの出力信号
と比較して回転角度を求め、予め機器に設定されている
回転角度から距離を算出する。そして、ビームエキスパ
ンダ６の一方のレンズ３８がフォーカス用駆動モータ２
００によって移動され、先に算出された距離に相当する
位置にレンズ３８を移動し、反射部材位置で常にフォー
カスされるように構成されている。
【００１１】この場合、傾斜補正手段とフォーカス手段
を組み合せると、実際の補正角度はフォーカスによって
エキスパンダー倍率が変化することから補正角度誤差を
生じる。図４に基づいて説明すると、この補正角度誤差
が実用上問題にならない条件式は、装置の最大補正範囲
をαmax とするとこの時の結像の大きさｙとすると、 ｙ＝f2・tan αmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） で表される。（１）においてαmax が微小角であれば、
tan αmax ≒αmax であるから ｙ＝f2・αmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） αmax ＝ｙ／f2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） 合焦距離Ｌと、合焦時のレンズＬ２（焦点距離f2）の移
動量△Ｌの関係は、 １／f2＝１／（f2＋△Ｌ）＋１／Ｌ Ｌ＝（f22 ／△Ｌ）＋f2＝f2／△Ｌ・（f2＋△Ｌ）・・・・ （４） 補正角度誤差△αは、 △α＝tan -1（ｙ／（f2＋△Ｌ））−αmax ・・・・・・・・・・・（５） ｙ／（f2＋△Ｌ）が微小角であるから、tan -1（ｙ／
（f2＋△Ｌ））≒ｙ／（f2＋△Ｌ）となり、また（３）
から △α＝ｙ／（f2＋△Ｌ）−ｙ／f2 ＝（ｙ・f2−ｙ（f2＋△Ｌ））／（（f2＋△Ｌ）・f2） ＝−△Ｌ／（f2＋△Ｌ）・ｙ／f2・・・・・・・・・・・・・・（６） （３）を（６）に代入すると、 △α＝−｛△Ｌ／（f2＋△Ｌ）｝・αmax ・・・・・・・・・・・（７） 合焦面における結像の高さ誤差△Ｈは、△αが微小角で
あるから、△Ｈ＝Ｌ・tan △α＝Ｌ・△αとなる。
を組み合せると、実際の補正角度はフォーカスによって
エキスパンダー倍率が変化することから補正角度誤差を
生じる。図４に基づいて説明すると、この補正角度誤差
が実用上問題にならない条件式は、装置の最大補正範囲
をαmax とするとこの時の結像の大きさｙとすると、 ｙ＝f2・tan αmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） で表される。（１）においてαmax が微小角であれば、
tan αmax ≒αmax であるから ｙ＝f2・αmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） αmax ＝ｙ／f2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） 合焦距離Ｌと、合焦時のレンズＬ２（焦点距離f2）の移
動量△Ｌの関係は、 １／f2＝１／（f2＋△Ｌ）＋１／Ｌ Ｌ＝（f22 ／△Ｌ）＋f2＝f2／△Ｌ・（f2＋△Ｌ）・・・・ （４） 補正角度誤差△αは、 △α＝tan -1（ｙ／（f2＋△Ｌ））−αmax ・・・・・・・・・・・（５） ｙ／（f2＋△Ｌ）が微小角であるから、tan -1（ｙ／
（f2＋△Ｌ））≒ｙ／（f2＋△Ｌ）となり、また（３）
から △α＝ｙ／（f2＋△Ｌ）−ｙ／f2 ＝（ｙ・f2−ｙ（f2＋△Ｌ））／（（f2＋△Ｌ）・f2） ＝−△Ｌ／（f2＋△Ｌ）・ｙ／f2・・・・・・・・・・・・・・（６） （３）を（６）に代入すると、 △α＝−｛△Ｌ／（f2＋△Ｌ）｝・αmax ・・・・・・・・・・・（７） 合焦面における結像の高さ誤差△Ｈは、△αが微小角で
あるから、△Ｈ＝Ｌ・tan △α＝Ｌ・△αとなる。
【００１２】（４）（６）から △Ｈ＝f2（f2＋△Ｌ）／△Ｌ・−△Ｌ／（f2＋△Ｌ）・αmax ＝−f2・αmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８） と表される。前記（８）式で表した高さ誤差｜△Ｈ｜
は、許容高さ誤差｜Ｈt ｜以下でなければならず、その
条件式は ｜△Ｈ｜≦｜Ｈt ｜・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９） ｜αmax ・f2｜≦｜Ｈt ｜・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０） の条件を満たさなければならない。
は、許容高さ誤差｜Ｈt ｜以下でなければならず、その
条件式は ｜△Ｈ｜≦｜Ｈt ｜・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９） ｜αmax ・f2｜≦｜Ｈt ｜・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０） の条件を満たさなければならない。
【００１３】また、従来一般的に示されていた精度は角
度表示であり、この場合のＨt は、許容補正角誤差をα
t ，最大使用距離をＬmax とすると Ｈt ＝Ｌmax tan αt ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１） で表される。ここでαｔは微小なので（１１）式は Ｈｔ＝Ｌmax ・αｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２） と表される。したがって（１０）式は、 ｜αmax ・ｆ2 ｜≦｜Ｌmax ・αｔ｜・・・・・・・・・・・・・（１３） となり、条件式は、 ｜ｆ2 ｜≦｜（Ｌmax ・αｔ）｜／αmax ｜・・・・・・・・・・（１４） となる。以上から、（１０）式あるいは（１４）式を満
たすようにビームエキスパンダーレンズＬ２を選ぶこと
で、要求される精度を維持したフォーカス機能を有する
回転照射型レーザレベルを提供することができる。
度表示であり、この場合のＨt は、許容補正角誤差をα
t ，最大使用距離をＬmax とすると Ｈt ＝Ｌmax tan αt ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１） で表される。ここでαｔは微小なので（１１）式は Ｈｔ＝Ｌmax ・αｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２） と表される。したがって（１０）式は、 ｜αmax ・ｆ2 ｜≦｜Ｌmax ・αｔ｜・・・・・・・・・・・・・（１３） となり、条件式は、 ｜ｆ2 ｜≦｜（Ｌmax ・αｔ）｜／αmax ｜・・・・・・・・・・（１４） となる。以上から、（１０）式あるいは（１４）式を満
たすようにビームエキスパンダーレンズＬ２を選ぶこと
で、要求される精度を維持したフォーカス機能を有する
回転照射型レーザレベルを提供することができる。
【００１４】なお、図１に示すように、ピンホール板８
４を略共役位置に設けているので、射出光に対して正対
しない光は戻り光集光レンズ８２通過後、ピンホール板
８４によって遮られるので、乱反射するノイズ光の受光
を防止することができる。また、集光レンズ８２の中心
部をマスキングして、戻り光以外の反射光の集光レンズ
８２への侵入を防止することができる。
４を略共役位置に設けているので、射出光に対して正対
しない光は戻り光集光レンズ８２通過後、ピンホール板
８４によって遮られるので、乱反射するノイズ光の受光
を防止することができる。また、集光レンズ８２の中心
部をマスキングして、戻り光以外の反射光の集光レンズ
８２への侵入を防止することができる。
【００１５】反射物体６０から戻ってくる光は、本装置
と反射物体６０との距離が離れると非常に微弱になるた
め、これを外乱光と区別するために変調光を用いる。こ
の変調周波数は、サーチ時の回転数と反射部材の幅によ
り決定され、遠距離時に変調光が反射部材を通過する間
に、２ケ以上のパルスが戻ってくる変調周波数としてい
る。
と反射物体６０との距離が離れると非常に微弱になるた
め、これを外乱光と区別するために変調光を用いる。こ
の変調周波数は、サーチ時の回転数と反射部材の幅によ
り決定され、遠距離時に変調光が反射部材を通過する間
に、２ケ以上のパルスが戻ってくる変調周波数としてい
る。
【００１６】図７はレーザ回転装置のブロック図を示
す。図４に示すように、本発明の電気系は矩形波を作る
発振器１０２と、発振器１０２の出力が入力するＬＤ駆
動回路１０４と、ＬＤ駆動回路１０４の出力が入力する
ＬＤ発光部３と、反射物体６０から反射されたレーザ光
束を受光する光電変換素子すなわち受光部８６と、モー
タ４８と、制御部１００とを有する。エンコーダ４４の
出力は制御部１００に入力する。
す。図４に示すように、本発明の電気系は矩形波を作る
発振器１０２と、発振器１０２の出力が入力するＬＤ駆
動回路１０４と、ＬＤ駆動回路１０４の出力が入力する
ＬＤ発光部３と、反射物体６０から反射されたレーザ光
束を受光する光電変換素子すなわち受光部８６と、モー
タ４８と、制御部１００とを有する。エンコーダ４４の
出力は制御部１００に入力する。
【００１７】制御部１００は、受光部８６の出力が接続
され入力信号を増幅する変調信号検出部１１２と、変調
信号検出部１１２の出力が接続されたチャタリング防止
回路部１１４とを有する。チャタリング防止回路部１１
４は、ＲＣフィルター回路の時定数を調節することよっ
てチャタリングの発生を防止するためのものである。チ
ャタリング防止回路部１１４は、反射物体６０間を走査
するスキャン時において、本体（図示せず）と対象物の
距離が短い場合は、検出信号が長くチャタリングの時間
も長くなるので、ＲＣフィルター回路の時定数を長くす
る。逆に、走査時に本体（図示せず）と対象物の距離が
長い場合は、検出信号が短くチャタリングの時間も短く
なるので、ＲＣフィルター回路の時定数を短くする。一
方、反射物体６０上を走査するサーチ時においては、レ
ーザ光束が反射物体６０を横切る時間が短く、戻りレー
ザ光束がチャタリングを発生するおそれが少ないため、
入力信号がＲＣフィルター回路をバイパスするようにア
ナログスイッチを操作する。
され入力信号を増幅する変調信号検出部１１２と、変調
信号検出部１１２の出力が接続されたチャタリング防止
回路部１１４とを有する。チャタリング防止回路部１１
４は、ＲＣフィルター回路の時定数を調節することよっ
てチャタリングの発生を防止するためのものである。チ
ャタリング防止回路部１１４は、反射物体６０間を走査
するスキャン時において、本体（図示せず）と対象物の
距離が短い場合は、検出信号が長くチャタリングの時間
も長くなるので、ＲＣフィルター回路の時定数を長くす
る。逆に、走査時に本体（図示せず）と対象物の距離が
長い場合は、検出信号が短くチャタリングの時間も短く
なるので、ＲＣフィルター回路の時定数を短くする。一
方、反射物体６０上を走査するサーチ時においては、レ
ーザ光束が反射物体６０を横切る時間が短く、戻りレー
ザ光束がチャタリングを発生するおそれが少ないため、
入力信号がＲＣフィルター回路をバイパスするようにア
ナログスイッチを操作する。
【００１８】チャタリング防止回路部１１４の出力は、
マイコン１１６に入力される。マイコン１１６では反射
物体６０によるダブルパルスのパルス間隔を判別し、そ
れを基にチャタリング防止フィルターの時定数を選択す
る。マイコン１１６の出力はモータ駆動回路１３４及び
フォーカス用駆動モータ２００を駆動させるフォーカス
用駆動モータ駆動回路２０２に入力される。モータ駆動
回路１３４は、マイコン１１６からの正転信号と反転信
号によってモータ４８の回転方向を制御し、また、回転
速度を制御し、すなわちサーチ時の回転速度をスキャン
時の回転速度よりも速くなるように制御する。
マイコン１１６に入力される。マイコン１１６では反射
物体６０によるダブルパルスのパルス間隔を判別し、そ
れを基にチャタリング防止フィルターの時定数を選択す
る。マイコン１１６の出力はモータ駆動回路１３４及び
フォーカス用駆動モータ２００を駆動させるフォーカス
用駆動モータ駆動回路２０２に入力される。モータ駆動
回路１３４は、マイコン１１６からの正転信号と反転信
号によってモータ４８の回転方向を制御し、また、回転
速度を制御し、すなわちサーチ時の回転速度をスキャン
時の回転速度よりも速くなるように制御する。
【００１９】図５は、本発明の第１実施例のマイコン１
１６の作動を示すフローチャートである。まず、サーチ
モードに入ると、回転ヘッドを６０rpm 程度のサーチ速
度にする。次に、ダブルパルス判別を行い、反射物体か
らのダブルパルスと判断した場合はスキャンモードに移
行する。スキャンモードでは、サーチ速度より遅いスキ
ャン速度でスキャンを行い、反射物体の両端の位置をエ
ンコーダで読み取り、これにより角度を算出し、この角
度と反射物体６０の幅により距離を算出する。この算出
結果を基にフォーカス用駆動モータ２００を駆動し、オ
ートフォーカスを行う。
１６の作動を示すフローチャートである。まず、サーチ
モードに入ると、回転ヘッドを６０rpm 程度のサーチ速
度にする。次に、ダブルパルス判別を行い、反射物体か
らのダブルパルスと判断した場合はスキャンモードに移
行する。スキャンモードでは、サーチ速度より遅いスキ
ャン速度でスキャンを行い、反射物体の両端の位置をエ
ンコーダで読み取り、これにより角度を算出し、この角
度と反射物体６０の幅により距離を算出する。この算出
結果を基にフォーカス用駆動モータ２００を駆動し、オ
ートフォーカスを行う。
【００２０】なお、ここで反射部材の間隔とサーチ時の
回転数が明確ならば、エンコーダ４４を用いないで、ダ
ブルパルスの間隔を測定して、本機器と反射物体６０と
の距離を算出することもできる。このフローチャートを
図６に示す。
回転数が明確ならば、エンコーダ４４を用いないで、ダ
ブルパルスの間隔を測定して、本機器と反射物体６０と
の距離を算出することもできる。このフローチャートを
図６に示す。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成される
から、全周回転の照射を任意の必要な幅（角度）でのみ
往復運動をさせ、信号数を増やしてなおかつ角速度を落
とす。このスキャン動作により、回転照射式レーザ機器
の「視認性」を向上することができる。
から、全周回転の照射を任意の必要な幅（角度）でのみ
往復運動をさせ、信号数を増やしてなおかつ角速度を落
とす。このスキャン動作により、回転照射式レーザ機器
の「視認性」を向上することができる。
【００２２】また、本発明は、前記スキャン動作時、機
器から反射部材までの距離を測定する機能を備え、オー
トフォーカスする事で高い照度のレーザ照射により、よ
り視認性の高いスキャニング状態を得る事ができる。さ
らに、このスキャン機能を要求される位置で簡単に行う
為、電源を必要としない極めて簡単な構造で反射部材を
光路上に配置させるだけで、常にスキャン機能を動作さ
せることができる。
器から反射部材までの距離を測定する機能を備え、オー
トフォーカスする事で高い照度のレーザ照射により、よ
り視認性の高いスキャニング状態を得る事ができる。さ
らに、このスキャン機能を要求される位置で簡単に行う
為、電源を必要としない極めて簡単な構造で反射部材を
光路上に配置させるだけで、常にスキャン機能を動作さ
せることができる。
【図１】本発明の実施例のレーザ回転装置の構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の反射物体の正面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例の反射物体の側
面図である。
面図である。
【図４】ビームエキスパンダーレンズに要求される条件
を説明するための説明ずである。
を説明するための説明ずである。
【図５】本発明の実施例の制御手段のマイコンのフロー
チャート図である。
チャート図である。
【図６】本発明の実施例の他の実施例の制御手段のマイ
コンのフローチャート図である。
コンのフローチャート図である。
【図７】本発明の実施例のブロック図である。
Ｏ、OO 光軸 １ 傾斜角補正系 ２ コリメータレンズ ３ 可視半導体レーザ（発光部） ４ 反射鏡 ６ ビームエキスパンダ ７ 孔開きミラー １０ ビーム回転手段 ３６，３８ レンズ ４０ 回転支持台 ４２ ９０°偏光プリズム ４４ エンコーダ ４８ 回転モータ ８０ 戻り光検出手段 １００ 制御系（手段） １０２ 発振器 ２００ フォーカス用駆動モータ ２０２ フォーカス用駆動モータの駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 福田 裕司 (56)参考文献 特開 昭62−254007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−123788（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−137870（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 15/00 G01B 11/00 G01C 5/00
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ光束を回転装置により回転走査さ
せる回転レーザ装置において、少なくとも２つの離間し
た反射面を有する反射物体からの戻り光を検出する戻り
光検出手段と、戻り光検出手段の出力を受けてその出力
信号のパルス間隔を測定し、該出力信号のパルス間隔の
測定に基づいて反射物体までの距離を算出する距離算出
手段と、この距離算出手段の算出結果に基づく距離に応
じた位置に前記レーザ光束をフォーカスするフォーカス
手段とを有することを特徴とする回転レーザ装置。 - 【請求項２】 レーザ光束を回転装置により回転走査さ
せる回転レーザ装置において、前記レーザー光束の走査
方向に対し垂直に延び離間して配置された反射面を有す
る反射物体からの戻り光を検出する戻り光検出手段と、
前記戻り光検出手段の検出した反射物体の両端の位置に
基づいて反射物体までの距離を算出する距離算出手段
と、この距離算出手段の算出結果に基づく距離に応じた
位置に前記レーザ光束をフォーカスするフォ一カス手段
とを有することを特徴とする回転レーザ装置。 - 【請求項３】 前記レーザ装置は、レーザ光束を回転制
御するための回転制御手段を有し、該回転制御手段は戻
り光検出手段の出力信号により回転方向を変えることを
特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の回
転レーザ装置。 - 【請求項４】 前記回転レーザ装置は、投光されるレー
ザ光束の鉛直方向角度を補正する傾斜角補正手段を有
し、前記フォーカス手段は傾斜角補正手段から射出され
る平行光束の光路に設けられたことを特徴とする請求項
１又は請求項２のいずれかに記載の回転レーザ装置。 - 【請求項５】 前記レーザ光束は、変調されたレーザ光
線からなり、その変調周波数は前記反射物体の反射面を
走査したとき少なくとも２以上のパルスが戻ることを特
徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の回転
レーザ装置。 - 【請求項６】 前記フォーカス手段は、フォーカスする
ための光学系を有し、該光学系はビームエキスパンダを
構成し、その少なくとも１つはフォーカスレンズであ
り、該フォーカスレンズは前記傾斜角補正手段との組み
合わせで傾斜補正誤差を生じない条件を満たすことを特
徴とする請求項４に記載の回転レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37369299A JP3330917B2 (ja) | 1993-01-16 | 1999-12-28 | 回転レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37369299A JP3330917B2 (ja) | 1993-01-16 | 1999-12-28 | 回転レーザ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00081093A Division JP3288454B2 (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 回転レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161961A JP2000161961A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3330917B2 true JP3330917B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=18502600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37369299A Expired - Lifetime JP3330917B2 (ja) | 1993-01-16 | 1999-12-28 | 回転レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330917B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002048545A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Topcon Corp | 距離測定手段付きパイプレーザー装置 |
| JP4731710B2 (ja) * | 2001-04-02 | 2011-07-27 | 株式会社 ソキア・トプコン | レーザ測量機 |
| JP2003090723A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Sokkia Co Ltd | レーザプレーナ |
| KR101884781B1 (ko) * | 2015-12-02 | 2018-08-03 | 한국생산기술연구원 | 3차원 스캐닝 시스템 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37369299A patent/JP3330917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000161961A (ja) | 2000-06-16 |
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