JP5701686B2 - レーザ変位計 - Google Patents
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Description
このような構成により、ハーフミラーやプリズムを用いないで出射光と反射光とを分離することができ、中心領域と外側領域との比を適切に設定することによって、レーザ光の減衰を少なくすることができる。また、プリズムを用いた場合よりも、簡易な構成とすることができうる。
このような構成により、光束径変更部の中心領域による反射光の減衰割合をより低減させることができる。
また、本発明によるレーザ変位計では、反射部は、中心領域に出射光が通過する孔を有し、外側領域に鏡面が設けられてもよい。
また、本発明によるレーザ変位計では、反射部は、光源部からの出射光を、中心領域を介して光束径変更部に反射させ、光束径変更部からの反射光を、外側領域を介して受光部に透過させてもよい。
また、本発明によるレーザ変位計では、反射部は、中心領域に出射光を反射する鏡面が設けられ、外側領域が光束径変更部からの反射光を透過させる透過部材で構成されていてもよい。
本発明の実施の形態1によるレーザ変位計について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態によるレーザ変位計は、出射光と反射光とが同じ光学系を通過するものであり、反射部によって、出射光と反射光との一方を透過させ、他方を反射させるものである。
文献:納谷宏、溝上雅宏、浅利晋一郎、増成友宏、清水則一、前田寛之、「拡散レーザ変位計の開発とその実用性の検証」、日本地すべり学会誌、Vol.44、No.6、p339−348、2008年
記憶部20では、算出部18によって算出された距離が記憶される。その距離は、前述のように、蓄積部19によって蓄積される。記憶部20は、所定の記録媒体(例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど)によって実現されうる。また、記憶部20での記憶は、RAM等における一時的な記憶でもよく、あるいは、長期的な記憶でもよい。
(ステップS101)算出部18は、距離を算出するタイミングであるかどうか判断する。そして、距離を算出するタイミングである場合には、ステップS102に進み、そうでない場合には、距離を算出するタイミングとなるまでステップS101の処理を繰り返す。なお、算出部18は、前述のように、例えば、定期的に距離を算出するタイミングであると判断してもよく、あるいは、その他のイベントの発生等に応じて、距離を算出するタイミングであると判断してもよい。
なお、図3のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。また、図3のフローチャートにおいて、距離の測定を繰り返さない場合には、ステップS103からステップS105に進んでもよい。
この具体例では、レーザ変位計1と、反射手段30とが、河川を挟んだ両岸に設置されており、特に反射手段30が山の上の方に設置されているものとする。なお、反射手段30が設置される場所は、通常、山崩れなどが予測される場所である。したがって、レーザ変位計1により、山崩れの前兆として発生する少量の地滑りを検出することができ、防災に役立てることができる。また、この具体例において、変位出力部22は、変位に関する情報を、あらかじめ決められた防災拠点のサーバに送信するものとする。また、この具体例において、1時間ごと(正時ごと)に距離の測定が行われ、1回の測定で4回の距離の算出が行われ、それらが平均されるものとする。
(r2 2−r1 2)/r2 2>1/4 ・・・(式1)
であれば、本実施の形態によるレーザ変位計1の場合の方が、特許文献1の場合よりもレーザ光の減衰が少ないことになる。上記(式1)は、
r1<(31/2/2)×r2≒0.866×r2
となる。したがって、孔31の直径が反射光の直径に対して0.8倍程度といったように大きいものであっても、ハーフミラーを用いた従来例に対してレーザ光の減衰をより少ないものとすることができることになる。
拡大される出射光の倍率M1=f12/f11=d2/d1
縮小される反射光の倍率M2=f22/f21=d3/d4
d1 2/d4 2=(d2/M1)2/(d3/M2)2
=(M2/M1)2×(d2/d3)2
となる。但し、孔31の光軸から見た直径がd1であると近似している。上記の式から、出射光の倍率M1が、反射光の倍率M2よりも大きくなるほど、反射光が孔31で失われる割合が少なくなることが分かる。また、光束径変更部14を出射する出射光の直径(d2)に対して、反射光が入射する光束径変更部14の光学有効口径(d3)が大きいほど、反射光が孔31で失われる割合が少なくなることが分かる。具体的には、M1=M2であり、反射光が入射する光束径変更部14の光学有効口径(d3)が、光束径変更部14を出射する出射光の直径(d2)の2倍以上であるとすると、反射光が孔31で失われる割合が1/4以下となる。したがって、その場合には、受光量の損失割合を、ハーフミラーを用いた従来例における受光光量の損失割合「3/4」よりも格段に少なくすることができる。(M2/M1)が1未満である場合には、さらに、受光光量の損失が少なくなる。なお、レンズ12の中心部(焦点距離が−f11の領域)を通過した出射光は、レンズ13の中心部(焦点距離がf12の領域)を通過し、レンズ13の外周部(焦点距離がf22の領域)を通過した反射光は、レンズ12の外周部(焦点距離が−f21の領域)を通過するように、レンズ12,13が設計、配置されることが好適である。また、図7では、反射部17aを用いた場合について説明したが、反射部17bの場合にも同様である。
11 光源部
12、13、15 レンズ
14 光束径変更部
16 受光部
17a、17b 反射部
18 算出部
19 蓄積部
20 記憶部
21 変位検出部
22 変位出力部
30 反射手段
51 ハーフミラー
52 出射光用受光部
Claims (5)
- レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部から出射されたレーザ光である出射光の光束径を拡張し、当該拡張後の出射光が反射手段で反射された反射光を集光する光束径変更部と、
前記反射光を受光する受光部と、
前記出射光と前記反射光とを用いて、前記反射手段までの距離を算出する算出部と、
前記算出部が算出した距離を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部が蓄積した距離を用いて、前記反射手段までの距離の変位を検出する変位検出部と、
前記変位検出部が検出した変位に関する出力を行う変位出力部と、
前記光源部から出射された拡張前の出射光と、前記光束径変更部からの反射光との一方を透過させ、他方を反射させることによって、前記光源部からの出射光を、中心領域を介して前記光束径変更部に透過または反射させ、前記光束径変更部からの反射光を、前記中心領域の外側の領域である外側領域を介して前記受光部に反射または透過させる反射部と、を備え、
前記光束径変更部は、前記反射光に対する有効口径が前記出射光の光束径より大きいものであり、
前記光束径変更部は、
拡張前の出射光を発散させる発散レンズと、
前記発散レンズを通過した出射光を収束させる収束レンズと、を有し、
前記発散レンズ及び前記収束レンズは、焦点距離の異なる2個のレンズが同心に形成された輪帯レンズであり、
前記発散レンズ及び前記収束レンズの中心部を通過する出射光の光束径の前記発散レンズ側から見た倍率は、前記発散レンズ及び前記収束レンズの外周部を通過する反射光の光束径の前記発散レンズ側から見た倍率よりも大きい、レーザ変位計。 - 前記反射部は、前記光源部からの出射光を、前記中心領域を介して前記光束径変更部に透過させ、前記光束径変更部からの反射光を、前記外側領域を介して前記受光部に反射させる、請求項1記載のレーザ変位計。
- 前記反射部は、前記中心領域に前記出射光が通過する孔を有し、前記外側領域に鏡面が設けられている、請求項2記載のレーザ変位計。
- 前記反射部は、前記光源部からの出射光を、前記中心領域を介して前記光束径変更部に反射させ、前記光束径変更部からの反射光を、前記外側領域を介して前記受光部に透過させる、請求項1記載のレーザ変位計。
- 前記反射部は、前記中心領域に前記出射光を反射する鏡面が設けられ、前記外側領域が前記光束径変更部からの反射光を透過させる透過部材で構成されている、請求項4記載のレーザ変位計。
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