JP7345407B2

JP7345407B2 - レーザ測距装置

Info

Publication number: JP7345407B2
Application number: JP2020010472A
Authority: JP
Inventors: 裕希子曽根; 一信浜津; 政光石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2023-09-15
Anticipated expiration: 2040-01-27
Also published as: JP2021117102A

Description

本開示は、レーザ光を用いて測定対象物との距離を測定するレーザ測距装置に関する。

レーザ測距装置は、測定領域へレーザ光を照射し、測定領域へ照射されたレーザ光の測定対象物からの反射光を利用することにより、測定対象物までの距離を測定する。また、レーザ測距装置には、レーザ光の照射と反射光の受光を行う光学機構が収容された回転部と、回転部を回転可能に保持する固定部とを備えるものがある。回転部を回転させた状態でレーザ光の照射と反射光の受光を行うことにより、レーザ測距装置周辺の広範囲な測定が可能である。

また、例えば、特許文献１には、レーザ光の照射と反射光の受光を行う光学機構が収容された透明なフードと、フードに付着した汚れを除去する汚れ自動除去装置を備えたレーザ測距装置が記載されている。特許文献１に記載されたレーザ測距装置では、光学機構を回転させる回転駆動部がフードの内側に収容されており、光学機構をフードの内側で回転させながら、レーザ光の照射とその反射光の受光が行われる。

汚れ自動除去装置は、周囲の空気を圧縮するエアコンプレッサ、圧縮空気を蓄えるためのタンクおよび圧縮空気をフードの表面へ吹き付ける複数のノズルを有する。レーザ測距装置によってフードに対する汚れの付着が検出されると、汚れ自動除去装置は、エアコンプレッサによって生成された圧縮空気をタンクに蓄え、タンクに蓄えられた高圧の圧縮空気をノズルによって一定のタイミングでフードの表面に吹き付ける。これにより、フードの汚れが除去される。

特開２０１７－６７５５９号公報

従来のレーザ測距装置は、照射したレーザ光とその反射光とが通過する窓部（例えば、フード）に付着した、塵、埃または泥といった異物を除去するための専用の装置が必要であり、この装置を動かすための新たな動力源が必要であるという課題があった。

本開示は上記課題を解決するものであり、新たな動力源を用いずに、照射したレーザ光とその反射光とが通過する窓部に異物が付着することを防止できるレーザ測距装置を得ることを目的とする。

本開示に係るレーザ測距装置は、レーザ光を照射し、照射したレーザ光の測定対象物からの反射光を受光する光学機構を収容し、窓部を介してレーザ光の照射と反射光の受光を行う回転部と、回転部を回転可能に支持する固定部と、回転部が回転している状態で窓部に接触するワイパー部材と、ワイパー部材が窓部の表面のみに接触するように、回転部の回転によってワイパー部材を回転部に近づく方向と遠のく方向に移動させるカム機構とを備える。

本開示によれば、カム機構によって移動されたワイパー部材が、回転部が回転している状態で窓部の表面のみを掃くので、窓部の表面近傍に存在する異物が除去される。これにより、本開示のレーザ測距装置は、回転部に設けられた窓部に異物が付着することを防止できる。

実施の形態１に係るレーザ測距装置を示す斜視図である。図２Ａは、実施の形態１に係るレーザ測距装置を示す上面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ方向から見たレーザ測距装置を示す側面図であり、図２Ｃは、図２ＡのＢ方向から見たレーザ測距装置を示す側面図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、回転部の回転に応じたブラシの動きを概略的に示す概略図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ測距装置１を示す斜視図である。図２Ａは、レーザ測距装置１を示す上面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ方向から見たレーザ測距装置１を示す側面図であり、図２Ｃは、図２ＡのＢ方向から見たレーザ測距装置１を示す側面図である。レーザ測距装置１は、レーザ光を用いて測定対象物までの距離を測定する装置であり、図１に示すように、回転部２および固定部３を備える。

回転部２は、回転軸部４を中心として、例えば、図１に示す矢印方向に回転する。回転部２の筐体の一部には窓部５が設けられ、当該筐体の内部には、光学機構６が収容されている。回転部２の筐体は、遮光性の材料によって構成され、外部の環境光を遮光する遮光フードとして機能する。

固定部３は、回転部２を回転可能に支持する。固定部３の筐体には、例えば、回転部２を回転させる回転力を発生するモータを含む回転駆動部、回転駆動部を制御する駆動制御回路、光学機構６によるレーザ光の照射と反射光の受光を制御する測定制御回路、および遠隔操作装置などの外部装置との間で通信を行う通信回路が収容されている。レーザ測距装置１は、固定部３を介して取付箇所に取り付けられる。例えば、測定領域が天井の下側である場合、固定部３は、天井に取り付けられる。

窓部５は、レーザ光を透過し環境光を遮断する硬質な材料によって構成された平板状の部材である。光学機構６は、窓部５を介してレーザ光の照射および反射光の受光を行う。光学機構６は、回転部２の外部へレーザ光を照射し、照射したレーザ光の測定対象物からの反射光を受光する。例えば、光学機構６には、レーザ光を発光する発光素子、反射光を受光する受光素子、ミラーおよびレンズを含む光学部材、発光素子および受光素子を動作させる回路基板が含まれる。

固定部３には、支柱７が設けられる。支柱７は、図１および図２Ｂ示すように、Ｌ字状の部材であり、一方の端部が固定部３に固定され、他方の端部にガイド部７Ａが設けられている。ガイド部７Ａは、貫通穴を有した部材である。アーム８は、図１および図２Ｂ示すように、Ｌ字状の部材であり、一方の端部にブラシ１０が取り付けられ、他方の端部に摺動軸部８Ａが設けられている。摺動軸部８Ａは、ガイド部７Ａの貫通穴を通っており、貫通穴の内周面を矢印Ｃ方向に沿って摺動可能である。

また、摺動軸部８Ａにおけるアーム８と接続した端部とは反対側の端部にローラ８Ｂが接続されている。ローラ８Ｂは、カム９の外周面に接触している。カム９は、回転軸部４と同軸に設けられ、回転部２とともに回転する。カム９は、図２Ｃに示すように、円周の一部が欠けた円板状の部材であり、カム９の外周は、欠けた部分に対応する外周部９Ａと欠けてない部分に対応する外周部９Ｂから構成される。カム機構１１は、支柱７、ガイド部７Ａ、アーム８、摺動軸部８Ａ、ローラ８Ｂおよびカム９から構成される。

回転部２とともにカム９が回転することにより、ローラ８Ｂがカム９の外周面に沿って動く。外周部９Ａに沿ってローラ８Ｂが動くと、アーム８の端部に取り付けられたブラシ１０は、回転部２に近づく方向に移動する。また、外周部９Ｂに沿ってローラ８Ｂが動くと、ブラシ１０は、回転部２から遠のく方向に移動する。なお、ブラシ１０は、弾性変形可能な多数のブラシ毛材を有したブラシ部材である。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、回転部２の回転に応じたブラシ１０の動きを概略的に示す概略図である。ローラ８Ｂが、外周部９Ａにおける、回転軸部４に最も近い位置に移動すると、図３Ａに示すように、ブラシ１０は、窓部５の表面の中央部分に接触した状態となる。矢印方向に回転部２がさらに回転すると、ローラ８Ｂが、外周部９Ａに沿って回転軸部４から離れる方向に移動する。この移動に伴って、アーム８も回転軸部４から離れる方向に移動するので、ブラシ１０は、図３Ｂに示すように、窓部５の表面の中央部分から離れる方向に摺動する。

さらに回転部２が回転すると、ローラ８Ｂは、カム９における外周部９Ｂに沿って移動する。外周部９Ｂに沿って移動しているローラ８Ｂは、回転軸部４から最も離れており、図３Ｃに示すように、ブラシ１０は、回転部２の外周面に接触しない状態となる。さらに回転部２が回転すると、ローラ８Ｂは、再び、外周部９Ａに沿って移動するようになり、これに伴ってアーム８も回転軸部４に近づく方向に移動するので、ブラシ１０は、図３Ｄに示すように、窓部５の表面の中央部分に近づく方向に摺動する。これにより、ブラシ１０は、回転部２が回転している状態で窓部５の表面のみを掃くので、窓部５の表面近傍に存在する異物が除去される。

これまでの説明では弾性変形可能な多数のブラシ毛材を有したブラシ１０を示したが、窓部５の表面を掃くことができる形状であれば、実施の形態１におけるワイパー部材は、ブラシ１０以外であってもよい。例えば、ワイパー部材は、弾性変形可能な材料によって構成された短冊状の複数の片部を有した部材であってもよい。

なお、回転部２は、通常、高速回転（例えば、１ｒｐｓ（ｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｒｓｅｃｏｎｄ））しながら、レーザ光の照射と反射光の受光を行う。しかしながら、このように回転部２が高速に回転すると、ブラシ１０の移動が回転部２の回転に追従できなくなる虞がある。そこで、ブラシ１０によって窓部５の表面を掃く場合には、ブラシ１０の移動が回転部２の回転に追従できるように、回転部２の回転速度を下げてもよい。

以上のように、実施の形態１に係るレーザ測距装置１は、窓部５を介してレーザ光の照射と反射光の受光を行う回転部２と、回転部２を回転可能に支持する固定部３と、回転部２が回転している状態で窓部５に接触するブラシ１０と、ブラシ１０が窓部５の表面のみに接触するように、回転部２の回転によってブラシ１０を回転部２に近づく方向と遠のく方向に移動させるカム機構１１とを備える。カム機構１１によって移動されたブラシ１０が、回転部２が回転している状態で窓部５の表面のみを掃くので、窓部５の表面近傍に存在する異物が除去される。これにより、レーザ測距装置１は、窓部５に異物が付着することを防止できる。

なお、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１レーザ測距装置、２回転部、３固定部、４回転軸部、５窓部、６光学機構、７支柱、７Ａガイド部、８アーム、８Ａ摺動軸部、８Ｂローラ、９カム、９Ａ，９Ｂ外周部、１０ブラシ、１１カム機構。

Claims

レーザ光を照射し、照射したレーザ光の測定対象物からの反射光を受光する光学機構を収容し、窓部を介してレーザ光の照射と反射光の受光を行う回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
前記回転部が回転している状態で前記窓部に接触するワイパー部材と、
前記ワイパー部材が前記窓部の表面のみに接触するように、前記回転部の回転によって前記ワイパー部材を前記回転部に近づく方向と遠のく方向に移動させるカム機構と、
を備えたことを特徴とするレーザ測距装置。