JPH01162998A - 光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光検出装置に関し、特に検出光を送光しその反
射光を受光して反射物体を検出するものに用いて好適な
ものである。

〔発明の概要〕

検出光を送光する受光素子及び検出対象からの上記検出
光の反射光を受光する受光素子を設け、上記検出光及び
反射光の光軸を反射器で折曲げて検出対象に導くと共に
、上記反射器を回転させて、折曲げられた光軸を折曲げ
点から放射状に広がる一平面に沿って移動させることに
より、一対の送光素子及び受光素子を用いて二次元（面
状）の光検出を行うことができるようにした光検出装置
である。

〔従来の技術〕

建築現場においては、建物の近くや作業員が作業してい
る近くでクレーン等の建設用重機を使用している。これ
らの重機が建物や作業員が働いている空間に近づくと危
険なので、重機が接近したときにはブザーを鳴らすよう
な安全対策がとられている。−船釣には見張り要員を配
置して人間が重機の接近を監視しているが、検出装置を
設けて無人で行うこともある。

このような建設機械を非接触で検出するために光検出装
置が用いられている。光検出装置は検出光を送光する送
光器と、検出光を受光して光検出を行う受光器とから成
っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光検出装置を用いて長距離の光検出を行うために、検出
光を対物レンズでビーム状に収束して送光している。従
って検出可能な範囲が一本の光線上に限られてしまうの
で、一対の発光素子及び受光素子を用いただけでは広い
範囲にわたって検出できなかった。このため、成る程度
広い範囲を光検出する場合には多数対の発光受光素子を
設けなければならなかった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、一対の発光素子及び
受光素子を用いて広範囲にわたって光検出を行うことが
できるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光検出装置は、検出光１０を送光する発光素子
１１及び検出対象からの上記検出光１０の反射光１２を
受光する受光素子１３と、上記検出光１０及び反射光１
２の光軸を折曲げて検出対象に導く反射器１Ｇと、折曲
げられた光軸を折曲げ点から放射状に広がる一平面に沿
って移動させるために上記反射器１６を回転させる回転
機構（電動機１７）とを具備している。

〔作用〕

検出光１０の光軸を一平面に沿って放射状に移動させて
いるので、一対の発光／受光素子を用いた一次元の検出
が、二次元（面）の検出となり、簡単な構成で広範囲を
カバーし得る。検出光１０及び反射光１２の光軸を折曲
げる反射器１６を回転させるので、発光源及び受光源は
固定であってよい。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す光検出装置の構成図、
第２図は斜視図である。この検出装置は、光検出を行う
ための検出光を送光すると共に、反射光を受光する送受
光ユニット３を備えていて、この送受光ユニット３は基
台２上に取り付けられている。基台２は架台１でその中
心が支持されていて、長方形の板状に形成されている。

送受光ユニット３はユニットケーシング５内に一体的に
組み込まれでいて、ユニットケーシング５の前面５ａに
設けられている対物レンズ４を基台２の中心に向けて、
その−側に取り付けられている。対物レンズ４を送受光
兼用として使用し、第１図に示すように下側半分を送光
用に使用すると共に、上側半分を受光用に使用している
。

対物レンズ４を送受光兼用で使用するために、ユニット
ケーシング５の下部に投光器６が配設されていると共に
、上部に受光器７が配設されている。投光器６には検出
光１０を放射する発光ダイオード１１のような発光素子
が設けられており、また受光器７には反射光１２を受光
する受光ダイオード１３のような受光素子が設けられて
いる。

これらの発光ダイオード１１及び受光ダイオード１３は
、対物レンズ４の光軸中心から等距離に設けられている
。またこれらのダイオード１１．１３の中心、即ち対物
レンズ４の光軸中心にプリズム１４が設けられている。

プリズム１４は入射光を９０度屈折させるようになって
いて、発光ダイオードＩＩからプリズム１４に向けて放
射された検出光１０は対物レンズ４の下側半分に向けら
れる。また対物レンズ４の上側半分を通って入光した反
射光１２がプリズム１４によって受光ダイオード１３に
結像される。

これらのダイオード１１．１３が対物レンズ４の焦点に
位置するように、対物レンズ４の焦点距離が定められて
いる。またユニットケーシング５の後面５ｂに規準孔１
５が設けられていて、光検出を行う空間を、プリズム１
４及び対物レンズ４の中心を通して規準できるようにな
っている。

第２図に示すように、基台２の他側に電動機１７が取り
付けられている。電動機１７はその出力軸１８を送受光
ユニット３の方向に向け、且つ出力軸１８と対物レンズ
４の光軸中心とが一致するように取り付けられている。

この出力軸１８の先端に、反射面を対物レンズ４に向は
且つ対物レンズ４に対して４５度傾斜させて円形の反射
鏡１６が取り付けられている。

従って、対物レンズ４を通して送受光ユニット３の前方
に放射された検出光１０は、反射Ｓ！Ｌ１６のような反
射器で反射して対物レンズ４の光軸と直交する方向に折
曲げられる。また電動機１７が動作して出力軸１８が回
転すると、反射鏡１６が例えば１秒間に１回転程度の速
度で回転する。このため、検出光ＩＯが送光される方向
は第２図中細線で示すように、対物レンズ４の光軸と直
交する平面内において放射状に３６０度変化して行き、
検出光１０による光の検出面２４が形成される。

従って第１図及び第２図に示すように、反射テープ２５
が貼られている移動物体２６が検出面２４を１ｌｌｌ過
すると、検出光１０が反射テープ２５に当たる。反射テ
ープ２５は入射光を散乱させて良好に反射するので、反
射テープ２５に当たった検出光１０は反射光１２として
光検出装置に戻ってくる。この反射光１２は反射鏡１６
により対物レンズ４に向けて折曲げられ、受光ダイオー
ド１３に結像されて電気信号に変換される。

発光ダイオード１１から放射した検出光１０の反射光１
２以外の光が受光ダイオード１３に入光しても誤動作し
ないようにしである。即ち、第３図に示すように、発振
器２２で１５ｋＨｚの正弦波を発振してトランジスタ２
３のベースに与え、発光ダイオード１１から放射する検
出光１０を振幅変調している。

一方、受光回路においては受光ダイオード１３で電気信
号に変換した受光出力を帯域増幅器２７で増幅して検波
器２８に与え、１５ｋＨｚで同期検波して検出光１０の
反射光１２のみを取り出している。そしてこの検波出力
をアンプ３０で増幅し、例えば警報音発生回路（図示せ
ず）に供給して警報音を発生させている。

第４図に実施例の光検出装置の具体的な使用例を示す。

この例では建物２０の壁面２０ａから所定距離だけ離れ
た地上に光検出装置を設置し、壁面２０ａの前面に検出
面２４を形成している。−方、建物２０の近くで作業し
ているクレーン車２１の先端部２１ａの下部に反射テー
プ２５を貼り付けである。従って、先端部２１ａが建物
２０に近づいたときには反射テープ２５によって検出光
１０が反射され、その反射光１２が受光ダイオード１３
に入射するので、先端部２１ａが建物２０に接近したこ
とを検出できる。そして上記したようにこの検出出力で
警報回路を動作させれば、先端部２１ａが建物２０に接
近したことをクレーンのオペレータに知らせることがで
きる。なお反射テープ２５として方向性を軽減した乱反
射形を用いるのがよい。

このように反射鏡１６を回転させて検出光１０の送光方
向を変化させているので、例えば送受光ユニット３の全
体を回転させて送光方向を変える場合と比較して回転機
構を簡素化できると共に、回転速度を早くすることがで
きる。なお回転速度に関しては、検出距離が短くなるほ
ど回転速度を上げることができる。また移動物体２６に
貼る反射テープ２５の幅に比例させて回転速度を上げる
ことができる。例えば検出距離が１００ｍ程度に長い場
合でも、３ＯｃｌＴ１幅程度の反射テープを移動物体に
貼っておけば、１回／１秒の回転速度で良好に検出する
ことができる。

なお反射鏡１６を回転させると、検出光１０が下方の基
台２に向けても送光される。この反射光を受光すると誤
動作するので、基台２の反射面を無反射面として、基台
２に向けて送光された検出光１０が受光されないように
しである。またこのようにすることなく、移動物体２６
の検出範囲内、例えば第４図の例では水平方向より上側
の１８０度の範囲内だけ反射ｖ１１６を回転させるよう
にしてもよい。

なお検出距離が短い場合は、反射テープ２５を貼らなく
ても光検出を行うことができる。また送受光ユニットと
して光波距離計装置を用いれば、反射物体塩の距離を測
定することができる。

第５図は光波距離計３１を用いて距離検出を行うことが
できるようにした光検出装置の構成図、第６図は距離検
出を行うための要部回路図である。

第６図に示すように発光ダイオード１１の駆動回路３２
に、発振器３３から出力された１５ＭＨｚの正弦波出力
が供給されている。これにより、ＡＭ変調された検出光
１０が発光ダイオード１１から放射される。この検出光
１０は、第５図に示すようにグイクロイックミラー３４
により対物レンズ４に向けて反射され、前記したように
検出空間に送光される。

また反射物体に当って戻ってきた反射光１２は、グイク
ロイックミラー３５で反射されて受光ダイオードＩ３に
入射し、１５ＭＨｚの電気信号に変換される。この電気
信号、即ち受光出力がアンプ３６で増幅されてから混合
器３７に供給される。

一方、発振器３３の発振出力１５ＭＨｚと、この発振出
力１５ＭＩＩｚを分周器３８に与えて１／１０００に分
周した１５ｋＨｚの発振出力とをＰＬＬ回路４０に入力
し、１５ＭＩＩｚ　＋　１５ｋＨｚの局部発振周波数Ｌ
　０ＣＡＬを形成して混合器３７に供給している。従っ
て、混合器３７に供給された１５Ｍ）Ｉｚの受光出力は
、１５ｋ）Ｉｚの中間周波数ＩＦに変換されてアンプ４
１に導出される。アンプ４１で増幅された受光出力は、
次に波形整形回路４２で１５ｋＨｚの矩形波に整形され
てから位相検出回路４３に与えられる。

位相検出回路４３には分周器３８で１５ｋｔｌｚに分周
された発振器３３の発振出力が供給されていて、ここで
検出光１０と反射光１２との位相差が検出される。この
検出出力はカウントイネーブル信号としてカウント回路
４４に与えられ、カウント回路４４が上記出力が与えら
れている期間だけクロック信号ＣＬＫのパルス数をカウ
ントし、そのカウント値に基づいて反射物体塩の距離を
算出している。

第５図に示すように、出力軸１８の回転角を検出するた
めのロータリーエンコーダ４５を電動機１７に取り付け
である。従ってロータリーエンコーダ４５の角度データ
と、距離計の距離データとから反射物体塩の距離及び方
位を測定することができる。

第７図は距離検出装置をトンネル４６内に設置した例を
示している。この距離検出装置は上記の如く、反射物体
塩の距離及び方位を３６０度方向にわたって測定するこ
とができるので、トンネルの形状及び大きさを非接触で
測定できる。トンネル内壁には乱反射テープを貼付ける
。或いは検出光１００強度が十分であれば、トンネル内
壁を直接反射面とすることもできる。

なお基台２をその面方向に沿って回転させることにより
、三次元的な検出を行うことができる。

また反射鏡１６を傾斜させる角度は４５度以外でもよく
、対物レンズは送光用及び受光用として別個に設けても
よい。

〔発明の効果〕

本発明は上述した如く、発光素子から検出光を送光し、
この検出光の反射光を受光して光検出を行うようにする
と共に、上記検出光の光軸を一平面に沿って放射状に移
動させるようにしたので、一対の発光素子及び受光素子
だけで広範囲にわたフて面状の光検出を行うことができ
る。従って広範囲にわたって光検出を行うシステムを簡
素化でき、システムを安価に構成できると共に設置や保
守等の取扱いが容易となる。

また検出光及び反射光を折曲げる反射器を設け、この反
射器を回転させることによって検出光を放射状に移動さ
せるようにしたので、回転系を簡素化できると共に、簡
単な回転機構で検出光の高速移動が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光検出装置の構成図、
第２図は光検出装置の斜視図、第３図は検出回路の要部
回路図、第４図は使用状態を示す側面図、第５図は距離
検出を行うことができるようにした光検出装置の構成図
、第６図は距離検出を行う回路の要部回路図、第７図は
使用状態を示す斜視図である。 なお図面に用いた符号において、 １０・−・−−−−−−−−−−−−・−検出光１１−
・・−−−一一一−・・−・・・・発光ダイオード１２
−・−・・−・・−一一−−−−反射光１３〜・−・−
・・・−・−・受光ダイオード１６−・−・−・・−・
・−・反射鏡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出光を送光する発光素子及び検出対象からの上記
   検出光の反射光を受光する受光素子と、上記検出光及び
   反射光の光軸を折曲げて検出対象に導く反射器と、 折曲げられた光軸を折曲げ点から放射状に広がる一平面
   に沿って移動させるために上記反射器を回転させる回転
   機構とを具備する光検出装置。 ２、上記発光素子及び上記受光素子を使用して光波距離
   計装置の光学系を構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の光検出装置。 ３、上記回転機構に反射器の回転角を検出する角度計を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   光検出装置。