JP3417278B2 - レーザ式測距装置 - Google Patents
レーザ式測距装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から発
したレーザ光を対象物に向けてスキャニングしてその反
射レーザ光をとらえることにより、対象物までの距離を
測定するレーザ式測距装置に関する。
したレーザ光を対象物に向けてスキャニングしてその反
射レーザ光をとらえることにより、対象物までの距離を
測定するレーザ式測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザ式測距装置として特開平
７−７２２３９号公報に記載されているものがある。
７−７２２３９号公報に記載されているものがある。
【０００３】この従来の測距装置では、レーザダイオー
ド等のレーザ光源から発せられたレーザ光を反射させつ
つこれを対象物に向けてスキャニングする回転式のポリ
ゴンミラーと、このポリゴンミラーを、その軸心に対し
て直交する軸線を回転中心として回転移動させる機構
と、対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーからの
反射光として受ける集光手段と、この集光手段を通過し
たレーザ光を光電変換するセンサとを備えていて、実質
的に投射レーザ光を二次元方向にスキャニングしつつ、
対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーのうちの隣
合う二つの鏡面で受けた上でこれを別々の集光手段で集
光して、最終的に共通のセンサの受光面に投射するよう
になっている。
ド等のレーザ光源から発せられたレーザ光を反射させつ
つこれを対象物に向けてスキャニングする回転式のポリ
ゴンミラーと、このポリゴンミラーを、その軸心に対し
て直交する軸線を回転中心として回転移動させる機構
と、対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーからの
反射光として受ける集光手段と、この集光手段を通過し
たレーザ光を光電変換するセンサとを備えていて、実質
的に投射レーザ光を二次元方向にスキャニングしつつ、
対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーのうちの隣
合う二つの鏡面で受けた上でこれを別々の集光手段で集
光して、最終的に共通のセンサの受光面に投射するよう
になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ式測距装置では、対象物からの反射レーザ光の集光
系路を二系統に分けることにより、得られる全体の受光
量を減らすことなくポリゴンミラーのひとつひとつの鏡
面の面積を小さくして、装置全体の小型化と軽量化とを
達成できるものの、光学系のうちポリゴンミラーが可動
式のものであるのに対して、それ以外の集光手段やセン
サ等の各要素が固定式のものとなっているため、実用化
の上でなおも問題を残している。
ーザ式測距装置では、対象物からの反射レーザ光の集光
系路を二系統に分けることにより、得られる全体の受光
量を減らすことなくポリゴンミラーのひとつひとつの鏡
面の面積を小さくして、装置全体の小型化と軽量化とを
達成できるものの、光学系のうちポリゴンミラーが可動
式のものであるのに対して、それ以外の集光手段やセン
サ等の各要素が固定式のものとなっているため、実用化
の上でなおも問題を残している。
【０００５】すなわち、従来のレーザ式測距装置では、
定位置固定式の集光手段が複数の折り返しミラーと集光
レンズとで構成されているのに加えて、その集光手段が
二次元方向のスキャニング時のいずれの場合にもポリゴ
ンミラーとの間で相対回転することから、ポリゴンミラ
ーおよびセンサを含む装置全体の光軸調整に多大な工数
と時間を要するという問題がある。その上、上記のよう
に集光手段がポリゴンミラーとの間で相対回転する故
に、使用によって両者の間に光軸ずれが生じやすく、受
光センサの受光面積を大きくしないかぎり測距精度の向
上に限界がある。
定位置固定式の集光手段が複数の折り返しミラーと集光
レンズとで構成されているのに加えて、その集光手段が
二次元方向のスキャニング時のいずれの場合にもポリゴ
ンミラーとの間で相対回転することから、ポリゴンミラ
ーおよびセンサを含む装置全体の光軸調整に多大な工数
と時間を要するという問題がある。その上、上記のよう
に集光手段がポリゴンミラーとの間で相対回転する故
に、使用によって両者の間に光軸ずれが生じやすく、受
光センサの受光面積を大きくしないかぎり測距精度の向
上に限界がある。
【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、装置全体のより一層の小型化と軽量化とを
図りつつ、光軸調整のための工数を削減し、併せて測距
精度の向上を図ったレーザ式測距装置を提供しようとす
るものである。
れたもので、装置全体のより一層の小型化と軽量化とを
図りつつ、光軸調整のための工数を削減し、併せて測距
精度の向上を図ったレーザ式測距装置を提供しようとす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レーザ光源と、このレーザ光源から照射されたレー
ザ光を反射させて対象物に向けて投射する一方、前記対
象物からの反射レーザ光を隣合う二つの鏡面でとらえる
ポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーをその軸心を回
転中心として回転駆動させて該ポリゴンミラーで反射す
る投射レーザ光をそのポリゴンミラーの回転方向にスキ
ャニングするポリゴンミラー駆動手段と、前記ポリゴン
ミラーの軸心をはさんでそのポリゴンミラーの両側に配
置され、ポリゴンミラーの二つの鏡面で反射する反射レ
ーザ光を個別に集光する一対の集光手段と、前記一対の
集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれを光電変換
する受光センサと、前記レーザ光源、ポリゴンミラー、
ポリゴンミラー駆動手段、集光手段および受光センサの
それぞれが搭載された共通のジンバルアームと、このジ
ンバルアームをポリゴンミラーの軸心と直交する軸線を
回転中心として回転駆動させるジンバルアーム駆動手段
と、前記ジンバルアームとそのジンバルアーム上に搭載
された各要素およびジンバルアーム駆動手段をそれぞれ
収容していて、一部に円筒状のウインドウ部を有するケ
ースとを備えている。そして、前記ジンバルアームをそ
の回転中心方向から見た場合に、ウインドウ部よりもわ
ずかに小径の仮想円内にジンバルアームとそのジンバル
アーム上に搭載された各要素がおさまるように配置され
ているとともに、前記各集光手段は、放物面ミラーと、
この放物面ミラーの焦点よりも放物面ミラー側に配置さ
れて該放物面ミラーで集光されたレーザ光を受光センサ
の受光面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成
されていて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの
受光面に合致させたものであることを特徴としている。
は、レーザ光源と、このレーザ光源から照射されたレー
ザ光を反射させて対象物に向けて投射する一方、前記対
象物からの反射レーザ光を隣合う二つの鏡面でとらえる
ポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーをその軸心を回
転中心として回転駆動させて該ポリゴンミラーで反射す
る投射レーザ光をそのポリゴンミラーの回転方向にスキ
ャニングするポリゴンミラー駆動手段と、前記ポリゴン
ミラーの軸心をはさんでそのポリゴンミラーの両側に配
置され、ポリゴンミラーの二つの鏡面で反射する反射レ
ーザ光を個別に集光する一対の集光手段と、前記一対の
集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれを光電変換
する受光センサと、前記レーザ光源、ポリゴンミラー、
ポリゴンミラー駆動手段、集光手段および受光センサの
それぞれが搭載された共通のジンバルアームと、このジ
ンバルアームをポリゴンミラーの軸心と直交する軸線を
回転中心として回転駆動させるジンバルアーム駆動手段
と、前記ジンバルアームとそのジンバルアーム上に搭載
された各要素およびジンバルアーム駆動手段をそれぞれ
収容していて、一部に円筒状のウインドウ部を有するケ
ースとを備えている。そして、前記ジンバルアームをそ
の回転中心方向から見た場合に、ウインドウ部よりもわ
ずかに小径の仮想円内にジンバルアームとそのジンバル
アーム上に搭載された各要素がおさまるように配置され
ているとともに、前記各集光手段は、放物面ミラーと、
この放物面ミラーの焦点よりも放物面ミラー側に配置さ
れて該放物面ミラーで集光されたレーザ光を受光センサ
の受光面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成
されていて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの
受光面に合致させたものであることを特徴としている。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明におけるウインドウ部の軸心と仮想円の中心およ
びジンバルアームの回転中心が相互に一致していること
を特徴としている。
の発明におけるウインドウ部の軸心と仮想円の中心およ
びジンバルアームの回転中心が相互に一致していること
を特徴としている。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明におけるジンバルアーム駆動手段が、該
ジンバルアームの回転中心の延長軸線上にモータ軸心を
一致させて配置したモータであることを特徴としてい
る。
２に記載の発明におけるジンバルアーム駆動手段が、該
ジンバルアームの回転中心の延長軸線上にモータ軸心を
一致させて配置したモータであることを特徴としてい
る。
【００１０】したがって、請求項１，２に記載の発明で
は、レーザ光源から発せられたレーザ光はポリゴンミラ
ーで反射して対象物に向けて投射される。この際、ポリ
ゴンミラーで反射したレーザ光は、ポリゴンミラー自体
の回転によってその回転方向にスキャニングされ、同時
にポリゴンミラー等が搭載されているジンバルアームの
回転運動によってポリゴンミラーの軸心と直交方向にも
スキャニングされ、結果的に投射レーザ光は二次元方向
にスキャニングされる。
は、レーザ光源から発せられたレーザ光はポリゴンミラ
ーで反射して対象物に向けて投射される。この際、ポリ
ゴンミラーで反射したレーザ光は、ポリゴンミラー自体
の回転によってその回転方向にスキャニングされ、同時
にポリゴンミラー等が搭載されているジンバルアームの
回転運動によってポリゴンミラーの軸心と直交方向にも
スキャニングされ、結果的に投射レーザ光は二次元方向
にスキャニングされる。
【００１１】一方、対象物で反射したレーザ光は、ポリ
ゴンミラーで反射した上で集光手段で集光され、最終的
にセンサの受光面に投射されて光電変換され、レーザ光
を最初に投射してからセンサが反射レーザ光を受光する
までに要した時間の関数として対象物までの距離が測定
される。
ゴンミラーで反射した上で集光手段で集光され、最終的
にセンサの受光面に投射されて光電変換され、レーザ光
を最初に投射してからセンサが反射レーザ光を受光する
までに要した時間の関数として対象物までの距離が測定
される。
【００１２】この場合、対象物で反射したレーザ光は、
ポリゴンミラーのうちの隣合う二つの鏡面で反射し、そ
れぞれに独立した集光手段で集光された上で共通のセン
サの受光面に投射される。
ポリゴンミラーのうちの隣合う二つの鏡面で反射し、そ
れぞれに独立した集光手段で集光された上で共通のセン
サの受光面に投射される。
【００１３】そして、対象物に向けて投射されるレーザ
光は、ポリゴンミラー自体の回転運動とジンバルアーム
の回転運動とによって二次元方向にスキャニングされる
ことになるが、ポリゴンミラーや集光センサ等の全ての
光学系が共通のジンバルアームに支持されているため
に、ポリゴンミラー自体の軸心と光学系の相対位置関係
は何ら変化しない。そのために、光学系の光軸調整を容
易に行うことができ、また各要素をジンバルアーム上に
一旦支持させてしまえば上記の光軸がずれることもなく
なる。
光は、ポリゴンミラー自体の回転運動とジンバルアーム
の回転運動とによって二次元方向にスキャニングされる
ことになるが、ポリゴンミラーや集光センサ等の全ての
光学系が共通のジンバルアームに支持されているため
に、ポリゴンミラー自体の軸心と光学系の相対位置関係
は何ら変化しない。そのために、光学系の光軸調整を容
易に行うことができ、また各要素をジンバルアーム上に
一旦支持させてしまえば上記の光軸がずれることもなく
なる。
【００１４】その上、光学手段を形成している放物面ミ
ラーの焦点を直接的に受光センサの受光面に合致させる
ことなく、放物面ミラーで集光されたレーザ光を折り返
しミラーで一旦折り返してその折り返しミラーの焦点を
受光センサの受光面に合致させているため、ジンバルア
ームおよびそのジンバルアーム上の全ての要素をそのジ
ンバルアームの回転中心を中心とするサークル内におさ
めた場合に上記のサークル半径を可及的に小さくするこ
とが可能となり、結果的に装置全体の小型化に貢献でき
ることになる。
ラーの焦点を直接的に受光センサの受光面に合致させる
ことなく、放物面ミラーで集光されたレーザ光を折り返
しミラーで一旦折り返してその折り返しミラーの焦点を
受光センサの受光面に合致させているため、ジンバルア
ームおよびそのジンバルアーム上の全ての要素をそのジ
ンバルアームの回転中心を中心とするサークル内におさ
めた場合に上記のサークル半径を可及的に小さくするこ
とが可能となり、結果的に装置全体の小型化に貢献でき
ることになる。
【００１５】請求項３に記載の発明では、ジンバルアー
ムの駆動手段であるモータをそのジンバルアームの回転
中心上に配置することにより、両者を限られたスペース
内に無理なく配置でき、これによってもまた装置全体の
小型化に寄与できる。
ムの駆動手段であるモータをそのジンバルアームの回転
中心上に配置することにより、両者を限られたスペース
内に無理なく配置でき、これによってもまた装置全体の
小型化に寄与できる。
【００１６】
【発明の効果】請求項１，２に記載の発明によれば、回
転式のポリゴンミラーのほか必要な全ての要素をジンバ
ルアーム上に搭載したので、ポリゴンミラーが二次元方
向にスキャニング動作したとしてもポリゴンミラーの軸
心（回転中心）と集光手段や受光センサの光学系におけ
る光軸との相対位置関係は不変であるため、光軸調整を
きわめて容易に行えることはもちろんのこと、一旦光軸
調整を行えばその相対位置関係がずれることがなく、装
置本来の測距精度を長期にわたって維持できるようにな
って測距精度が向上する。しかも、ケースにおけるウイ
ンドウ部よりもわずかに小径の仮想円内にジンバルアー
ムとそのジンバルアーム上に搭載された各要素がおさま
るように配置してあるため、可動部分のみならず装置全
体の大幅な小型化を図ることができる。
転式のポリゴンミラーのほか必要な全ての要素をジンバ
ルアーム上に搭載したので、ポリゴンミラーが二次元方
向にスキャニング動作したとしてもポリゴンミラーの軸
心（回転中心）と集光手段や受光センサの光学系におけ
る光軸との相対位置関係は不変であるため、光軸調整を
きわめて容易に行えることはもちろんのこと、一旦光軸
調整を行えばその相対位置関係がずれることがなく、装
置本来の測距精度を長期にわたって維持できるようにな
って測距精度が向上する。しかも、ケースにおけるウイ
ンドウ部よりもわずかに小径の仮想円内にジンバルアー
ムとそのジンバルアーム上に搭載された各要素がおさま
るように配置してあるため、可動部分のみならず装置全
体の大幅な小型化を図ることができる。
【００１７】その上、集光手段を放物面ミラーと折り返
しミラーとで構成して、放物面ミラーの焦点を直接受光
センサに合致させることなく、放物面ミラーからの反射
レーザ光を受ける折り返しミラーの焦点を受光センサに
合致させるようにしたので、ジンバルアームを母体とす
る可動部分全体の回転半径を小さくすることができ、結
果的に装置全体の小型化に寄与できる利点がある。
しミラーとで構成して、放物面ミラーの焦点を直接受光
センサに合致させることなく、放物面ミラーからの反射
レーザ光を受ける折り返しミラーの焦点を受光センサに
合致させるようにしたので、ジンバルアームを母体とす
る可動部分全体の回転半径を小さくすることができ、結
果的に装置全体の小型化に寄与できる利点がある。
【００１８】また、請求項３に記載の発明によれば、ジ
ンバルアームを回転させるためのモータを、そのジンバ
ルアームの回転中心軸線に配置したため、これによって
もまた請求項１，２に記載の発明と同様に装置全体の小
型化に寄与できる。
ンバルアームを回転させるためのモータを、そのジンバ
ルアームの回転中心軸線に配置したため、これによって
もまた請求項１，２に記載の発明と同様に装置全体の小
型化に寄与できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１〜４は本発明の代表的な実施
の形態を示す図で、特に図１はその平面説明図、図２は
右側面説明図、図３，４は縦断面説明図である。
の形態を示す図で、特に図１はその平面説明図、図２は
右側面説明図、図３，４は縦断面説明図である。
【００２０】同図に示すように、このレーザ式測距装置
１は、ウインドウ部２を有する箱型のケース３内に回転
式のジンバルアーム４を備えていて、このジンバルアー
ム４を母体として、レーザ光源であるコリメータ付きの
レーザダイオード（半導体レーザ）５と、ポリゴンミラ
ー６、集光手段７，８および受光センサとしてのフォト
ダイオード９等がそれぞれ組み付けられている。
１は、ウインドウ部２を有する箱型のケース３内に回転
式のジンバルアーム４を備えていて、このジンバルアー
ム４を母体として、レーザ光源であるコリメータ付きの
レーザダイオード（半導体レーザ）５と、ポリゴンミラ
ー６、集光手段７，８および受光センサとしてのフォト
ダイオード９等がそれぞれ組み付けられている。
【００２１】より詳しくは、ケース３内にはジンバルア
ーム４が横架されていて、このジンバルアーム４はベア
リング１０を介してその両端がケース３に回転可能に軸
受支持されているとともに、このジンバルアーム４の回
転中心Ｐ1上に隣接配置したジンバルアーム駆動手段と
しての中空型のトルクモータ１１によって回転駆動され
るようになっている。
ーム４が横架されていて、このジンバルアーム４はベア
リング１０を介してその両端がケース３に回転可能に軸
受支持されているとともに、このジンバルアーム４の回
転中心Ｐ1上に隣接配置したジンバルアーム駆動手段と
しての中空型のトルクモータ１１によって回転駆動され
るようになっている。
【００２２】前記ジンバルアーム４の側部には上記レー
ザダイオード５が配置されているとともに、ジンバルア
ーム４の上面中央部には四角柱状のポリゴンミラー６が
回転可能に支持されている。そして、レーザダイオード
５から平行光として発せられたレーザ光Ｌ1は上記ポリ
ゴンミラー６で反射されることになる。また、上記のポ
リゴンミラー６はその軸心Ｐ2を回転中心としてポリゴ
ンミラー駆動手段である偏平状のモータ１２によって回
転駆動されるようになっており、したがって、レーザダ
イオード５から発せられたレーザ光Ｌ1はポリゴンミラ
ー６のうちのいずれかの鏡面（図１では鏡面６ａ）で反
射して図示外の対象物に向けて照射され、同時にそのポ
リゴンミラー６からの反射レーザ光Ｌ2はポリゴンミラ
ー６自体の回転運動によってその回転方向にスキャニン
グされることになる。
ザダイオード５が配置されているとともに、ジンバルア
ーム４の上面中央部には四角柱状のポリゴンミラー６が
回転可能に支持されている。そして、レーザダイオード
５から平行光として発せられたレーザ光Ｌ1は上記ポリ
ゴンミラー６で反射されることになる。また、上記のポ
リゴンミラー６はその軸心Ｐ2を回転中心としてポリゴ
ンミラー駆動手段である偏平状のモータ１２によって回
転駆動されるようになっており、したがって、レーザダ
イオード５から発せられたレーザ光Ｌ1はポリゴンミラ
ー６のうちのいずれかの鏡面（図１では鏡面６ａ）で反
射して図示外の対象物に向けて照射され、同時にそのポ
リゴンミラー６からの反射レーザ光Ｌ2はポリゴンミラ
ー６自体の回転運動によってその回転方向にスキャニン
グされることになる。
【００２３】ジンバルアーム４の両端上面には集光ミラ
ーであるところの放物面ミラー１３ａまたは１３ｂがそ
れぞれに配置されているとともに、ジンバルアーム４の
中央部には各放物面ミラー１３ａ，１３ｂに対応すると
ころの一対の折り返しミラー１４ａ，１４ｂが配置され
ていて、一方の放物面ミラー１３ａと折り返しミラー１
４ａ、および他方の放物面ミラー１３ｂと折り返しミラ
ー１４ｂとにより左右で独立した集光手段７，８が形成
されている。
ーであるところの放物面ミラー１３ａまたは１３ｂがそ
れぞれに配置されているとともに、ジンバルアーム４の
中央部には各放物面ミラー１３ａ，１３ｂに対応すると
ころの一対の折り返しミラー１４ａ，１４ｂが配置され
ていて、一方の放物面ミラー１３ａと折り返しミラー１
４ａ、および他方の放物面ミラー１３ｂと折り返しミラ
ー１４ｂとにより左右で独立した集光手段７，８が形成
されている。
【００２４】また、ジンバルアーム４の中央部には、双
方の折り返しミラー１４ａ，１４ｂに近接するようにし
て上記フォトダイオード９が配置されている。このフォ
トダイオード９はピンホール状の受光面９ａが上向きと
なるように設定されているとともに、その受光面９ａの
上側にバンドパスフィルタ１５が装着されている。な
お、上記の折り返しミラー１４ａ，１４ｂおよびフォト
ダイオード９は、図２から明らかなようにジンバルアー
ム４から延設した光学系プレート１６に支持されてい
る。
方の折り返しミラー１４ａ，１４ｂに近接するようにし
て上記フォトダイオード９が配置されている。このフォ
トダイオード９はピンホール状の受光面９ａが上向きと
なるように設定されているとともに、その受光面９ａの
上側にバンドパスフィルタ１５が装着されている。な
お、上記の折り返しミラー１４ａ，１４ｂおよびフォト
ダイオード９は、図２から明らかなようにジンバルアー
ム４から延設した光学系プレート１６に支持されてい
る。
【００２５】そして、上記のように、ポリゴンミラー６
から対象物に向けて照射したレーザ光Ｌ2は、その対象
物で反射して再びポリゴンミラー６でとらえられるよう
になっており、対象物からの反射レーザ光Ｌ3はポリゴ
ンミラー６のうちの隣合う二つの鏡面６ａ，６ｂで反射
した上で双方の放物面ミラー１３ａ，１３ｂで反射，集
光され、さらに各放物面ミラー１３ａ，１３ｂからの反
射レーザ光Ｌ4は各折り返しミラー１４ａ，１４ｂで反
射，集光されて最終的には共有するフォトダイオード９
の中央部の受光面９ａでとらえられることになる。
から対象物に向けて照射したレーザ光Ｌ2は、その対象
物で反射して再びポリゴンミラー６でとらえられるよう
になっており、対象物からの反射レーザ光Ｌ3はポリゴ
ンミラー６のうちの隣合う二つの鏡面６ａ，６ｂで反射
した上で双方の放物面ミラー１３ａ，１３ｂで反射，集
光され、さらに各放物面ミラー１３ａ，１３ｂからの反
射レーザ光Ｌ4は各折り返しミラー１４ａ，１４ｂで反
射，集光されて最終的には共有するフォトダイオード９
の中央部の受光面９ａでとらえられることになる。
【００２６】ここで、各放物面ミラー１３ａ，１３ｂの
焦点はＰａ，Ｐｂであるのに対して、それよりも前側
（各放物面ミラー１３ａまたは１３ｂ側）に折り返しミ
ラー１４ａ，１４ｂを配置して、この折り返しミラー１
４ａ，１４ｂの焦点をフォトダイオード９の受光面９ａ
に合致させることにより、放物面ミラー１３ａ，１３ｂ
からフォトダイオード９までの光学系に必要とされる距
離の短縮化を図っている。
焦点はＰａ，Ｐｂであるのに対して、それよりも前側
（各放物面ミラー１３ａまたは１３ｂ側）に折り返しミ
ラー１４ａ，１４ｂを配置して、この折り返しミラー１
４ａ，１４ｂの焦点をフォトダイオード９の受光面９ａ
に合致させることにより、放物面ミラー１３ａ，１３ｂ
からフォトダイオード９までの光学系に必要とされる距
離の短縮化を図っている。
【００２７】ジンバルアーム４を回転させるためのトル
クモータ１１は、このジンバルアーム４と一体のリム１
７を出力軸としてロータ１８およびステータ１９等によ
り構成されており、内部には回転検出器であるレゾルバ
２０が収容されている。したがって、前述したようにモ
ータ１２によるポリゴンミラー６の回転運動に同期し
て、そのポリゴンミラー６の回転中心Ｐ2と直交するジ
ンバルアーム４の軸心Ｐ1を回転中心として該ジンバル
アーム４をトルクモータ１１により回転運動させること
により、ポリゴンミラー６で反射して対象物に向けて照
射されるレーザ光Ｌ2は、ポリゴンミラー６自体の回転
方向（矢印Ａ方向）とジンバルアーム４自体の回転方向
（矢印Ｂ方向）との二方向にスキャニングされることに
なる。
クモータ１１は、このジンバルアーム４と一体のリム１
７を出力軸としてロータ１８およびステータ１９等によ
り構成されており、内部には回転検出器であるレゾルバ
２０が収容されている。したがって、前述したようにモ
ータ１２によるポリゴンミラー６の回転運動に同期し
て、そのポリゴンミラー６の回転中心Ｐ2と直交するジ
ンバルアーム４の軸心Ｐ1を回転中心として該ジンバル
アーム４をトルクモータ１１により回転運動させること
により、ポリゴンミラー６で反射して対象物に向けて照
射されるレーザ光Ｌ2は、ポリゴンミラー６自体の回転
方向（矢印Ａ方向）とジンバルアーム４自体の回転方向
（矢印Ｂ方向）との二方向にスキャニングされることに
なる。
【００２８】なお、２１はレーザダイオード５の上面を
覆っている遮光板である。また、ポリゴンミラー６自体
の１スキャニング動作ごとの最大回転角は例えば９０度
に設定されるとともに、ジンバルアーム４の回転角は例
えば最大１２０度（図２の状態から反時計回り方向に８
０度、同じく時計回り方向に４０度）に設定される。
覆っている遮光板である。また、ポリゴンミラー６自体
の１スキャニング動作ごとの最大回転角は例えば９０度
に設定されるとともに、ジンバルアーム４の回転角は例
えば最大１２０度（図２の状態から反時計回り方向に８
０度、同じく時計回り方向に４０度）に設定される。
【００２９】したがって、以上のように構成されたレー
ザ式測距装置によれば、図示外の目標対象物までの距離
を測定する場合、レーザダイオード５から平行に発せら
れた照射レーザ光Ｌ1はポリゴンミラー６のいずれかの
鏡面例えば鏡面６ａで反射して対象物に向けて投射され
る。
ザ式測距装置によれば、図示外の目標対象物までの距離
を測定する場合、レーザダイオード５から平行に発せら
れた照射レーザ光Ｌ1はポリゴンミラー６のいずれかの
鏡面例えば鏡面６ａで反射して対象物に向けて投射され
る。
【００３０】この時、ポリゴンミラー６自体がモータ１
２によって回転駆動されるとともに、そのポリゴンミラ
ー６や集光手段７，８およびフォトダイオード５等が搭
載されたジンバルアーム４がトルクモータ１１によって
回転駆動されることから、上記のように対象物に向けて
照射されたレーザ光Ｌ2は矢印Ａ方向およびＢ方向にそ
れぞれスキャニングされる。
２によって回転駆動されるとともに、そのポリゴンミラ
ー６や集光手段７，８およびフォトダイオード５等が搭
載されたジンバルアーム４がトルクモータ１１によって
回転駆動されることから、上記のように対象物に向けて
照射されたレーザ光Ｌ2は矢印Ａ方向およびＢ方向にそ
れぞれスキャニングされる。
【００３１】そして、対象物に向けて照射されたレーザ
光Ｌ2は、再びその対象物で反射した上で再びポリゴン
ミラー６でとらえられるかたちとなる。すなわち、対象
物で反射したレーザ光Ｌ3は、図１に示すようにポリゴ
ンミラー６のうち隣合う二つの鏡面６ａ，６ｂにおいて
それぞれに反射し、互いに平行でかつ逆向きの二つの光
束に分かれた上、各鏡面６ａ，６ｂに個別に対応すると
ころの放物面ミラー１３ａ，１３ｂで反射，集光され、
さらに各折り返しミラー１４ａ，１４ｂで反射してフォ
トダイオード９でとらえられて所定の電気信号に変換さ
れる。つまり、レーザダイオード５からレーザ光Ｌ1が
照射されてから反射レーザ光Ｌ4がフォトダイオード９
に入射するまでに要した時間の関数として目標対象物ま
での距離が測定される。
光Ｌ2は、再びその対象物で反射した上で再びポリゴン
ミラー６でとらえられるかたちとなる。すなわち、対象
物で反射したレーザ光Ｌ3は、図１に示すようにポリゴ
ンミラー６のうち隣合う二つの鏡面６ａ，６ｂにおいて
それぞれに反射し、互いに平行でかつ逆向きの二つの光
束に分かれた上、各鏡面６ａ，６ｂに個別に対応すると
ころの放物面ミラー１３ａ，１３ｂで反射，集光され、
さらに各折り返しミラー１４ａ，１４ｂで反射してフォ
トダイオード９でとらえられて所定の電気信号に変換さ
れる。つまり、レーザダイオード５からレーザ光Ｌ1が
照射されてから反射レーザ光Ｌ4がフォトダイオード９
に入射するまでに要した時間の関数として目標対象物ま
での距離が測定される。
【００３２】この場合、上記のように目標対象物からの
反射レーザ光Ｌ3をポリゴンミラー６のうちの隣合う二
つの鏡面６ａ，６ｂに分けてとらえているので、得られ
る総受光量を減らすことなく、そのポリゴンミラー６の
個々の鏡面の面積を小さくでき、結果的にポリゴンミラ
ー６の小型化によって装置全体の小型軽量化が図れるこ
とになる。
反射レーザ光Ｌ3をポリゴンミラー６のうちの隣合う二
つの鏡面６ａ，６ｂに分けてとらえているので、得られ
る総受光量を減らすことなく、そのポリゴンミラー６の
個々の鏡面の面積を小さくでき、結果的にポリゴンミラ
ー６の小型化によって装置全体の小型軽量化が図れるこ
とになる。
【００３３】しかも、図２に示すように、ケース３のウ
インドウ部２と同芯状で且つウインドウ部２よりもわず
かに小径の円Ｑを想定して、この円Ｑの中心にジンバル
アーム４の回転中心Ｐ1を一致させる一方、その円Ｑ内
にジンバルアーム４上に搭載された全ての要素がおさま
るようにレイアウトしてあるため、これによってもまた
装置全体の小型化が図れることになる。
インドウ部２と同芯状で且つウインドウ部２よりもわず
かに小径の円Ｑを想定して、この円Ｑの中心にジンバル
アーム４の回転中心Ｐ1を一致させる一方、その円Ｑ内
にジンバルアーム４上に搭載された全ての要素がおさま
るようにレイアウトしてあるため、これによってもまた
装置全体の小型化が図れることになる。
【００３４】また、ポリゴンミラー６とその駆動系のほ
か、集光手段７，８を形成している放物面ミラー１３
ａ，１３ｂや折り返しミラー１４ａ，１４ｂおよびフォ
トダイオード９等の光学系の全ての要素がジンバルアー
ム４上に搭載されていることから、光学系の各要素の光
軸調整を一旦行ってしまえば、従来のように光軸間での
相対移動がないために後から光軸のずれが生ずることが
なく、光軸調整作業そのものが容易となるとともに、上
記の光軸ずれの解消によって計測精度も向上することに
なる。
か、集光手段７，８を形成している放物面ミラー１３
ａ，１３ｂや折り返しミラー１４ａ，１４ｂおよびフォ
トダイオード９等の光学系の全ての要素がジンバルアー
ム４上に搭載されていることから、光学系の各要素の光
軸調整を一旦行ってしまえば、従来のように光軸間での
相対移動がないために後から光軸のずれが生ずることが
なく、光軸調整作業そのものが容易となるとともに、上
記の光軸ずれの解消によって計測精度も向上することに
なる。
【図１】本発明に係るレーザ式測距装置の代表的な実施
の形態を示す平面説明図。
の形態を示す平面説明図。
【図２】上記レーザ式測距装置の右側面断面説明図。
【図３】上記レーザ式測距装置の縦断面説明図。
【図４】図３からポリゴンミラーおよびその駆動系を除
外した縦断面説明図。
外した縦断面説明図。
１…レーザ式測距装置２…ウインドウ部
３…ケース
４…ジンバルアーム
５…コリメータ付きレーザダイオード（レーザ光源）
６…ポリゴンミラー
６ａ，６ｂ…鏡面
７，８…集光手段
９…フォトダイオード（受光センサ）
１１…トルクモータ（ジンバルアーム駆動手段）
１２…モータ（ポリゴンミラー駆動手段）
１３ａ，１３ｂ…放物面ミラー（集光ミラー）
１４ａ，１４ｂ…折り返しミラー
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4…レーザ光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/48 - 7/51
G01S 17/00 - 17/95
G01B 11/00 - 11/30
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 このレーザ光源から照射されたレーザ光を反射させて対
象物に向けて投射する一方、前記対象物からの反射レー
ザ光を隣合う二つの鏡面でとらえるポリゴンミラーと、 前記ポリゴンミラーをその軸心を回転中心として回転駆
動させて該ポリゴンミラーで反射する投射レーザ光をそ
のポリゴンミラーの回転方向にスキャニングするポリゴ
ンミラー駆動手段と、 前記ポリゴンミラーの軸心をはさんでそのポリゴンミラ
ーの両側に配置され、ポリゴンミラーの二つの鏡面で反
射する反射レーザ光を個別に集光する一対の集光手段
と、 前記一対の集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれ
を光電変換する受光センサと、 前記レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動
手段、集光手段および受光センサのそれぞれが搭載され
た共通のジンバルアームと、 このジンバルアームをポリゴンミラーの軸心と直交する
軸線を回転中心として回転駆動させるジンバルアーム駆
動手段と、 前記ジンバルアームとそのジンバルアーム上に搭載され
た各要素およびジンバルアーム駆動手段をそれぞれ収容
していて、一部に円筒状のウインドウ部を有するケース
と、 を備えてなり、 前記ジンバルアームをその回転中心方向から見た場合
に、ウインドウ部よりもわずかに小径の仮想円内にジン
バルアームとそのジンバルアーム上に搭載された各要素
がおさまるように配置されているとともに、 前記各集光手段は、放物面ミラーと、この放物面ミラー
の焦点よりも放物面ミラー側に配置されて該放物面ミラ
ーで集光されたレーザ光を受光センサの受光面に向けて
反射させる折り返しミラーとから構成されていて、前記
折り返しミラーの焦点を受光センサの受光面に合致させ
たものである ことを特徴とするレーザ式測距装置。 - 【請求項２】 前記ウインドウ部の軸心と仮想円の中心
およびジンバルアームの回転中心が相互に一致している
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ式測距装置。 - 【請求項３】 前記ジンバルアーム駆動手段は、該ジン
バルアームの回転中心の延長軸線上にモータ軸心を一致
させて配置したモータであることを特徴とする請求項１
または２に記載のレーザ式測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33396897A JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33396897A JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166969A JPH11166969A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3417278B2 true JP3417278B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=18272013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33396897A Expired - Lifetime JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417278B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100568019C (zh) * | 2004-11-30 | 2009-12-09 | 亚洲光学股份有限公司 | 雷射尺的光轴调整机构 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3875665B2 (ja) | 2003-07-31 | 2007-01-31 | 北陽電機株式会社 | スキャニング型レンジセンサ |
| JP3908226B2 (ja) | 2004-02-04 | 2007-04-25 | 日本電産株式会社 | スキャニング型レンジセンサ |
| US9360680B1 (en) | 2012-08-10 | 2016-06-07 | Ilias Syrgabaev | Electromagnetic beam or image stabilization system |
| JP6032416B2 (ja) * | 2012-12-10 | 2016-11-30 | コニカミノルタ株式会社 | レーザレーダ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3052686B2 (ja) * | 1993-09-02 | 2000-06-19 | 日産自動車株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| JP2823112B2 (ja) * | 1994-06-07 | 1998-11-11 | 工業技術院長 | 測距儀 |
| JP3333054B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2002-10-07 | オリンパス光学工業株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| JP3401777B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2003-04-28 | 日産自動車株式会社 | レーザ距離測定装置 |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP33396897A patent/JP3417278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100568019C (zh) * | 2004-11-30 | 2009-12-09 | 亚洲光学股份有限公司 | 雷射尺的光轴调整机构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11166969A (ja) | 1999-06-22 |
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