JPH0547794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は海上における作業船台の位置を計測設
定する場合に使用される自動追尾方式の光波距離
計測装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に海上作業船における船台の位置決めは、
うねり、潮流、風等の自然外乱及び操船により、
目標基準点が常に移動しているために、このよう
な条件下において高精度、短時間、かつ省力的に
計測する必要がある。

このような計測装置として、自動追尾方式の光
波距離計測装置が提案されている。

この自動追尾方式の光波距離計測装置として
は、例えば、常に目標位置での断面積が目標より
広い自動追尾用ビームを照射し、この範囲内に目
標反射鏡があれば、反射光が撮影用テレビカメラ
に捉えられ、その位置を検出して制御信号として
サーボモーターに送るようにした特開昭57−
172266号公報記載の発明、或は、目標位置での断
面が目標より広い自動追尾用ビームと、目標より
小さい測距用ビームを用い、目標の位置を確認す
るため、目標より断面積の広い自動追尾用ビーム
の目標反射鏡からの反射光が、撮像用センサ上に
結像した位置がセンサの中心よりどれだけ離れて
いるかを測定する特開昭58−20018号公報に記載
の発明等が公知である。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前者の発明のように、撮影用テレビ
カメラにズームカメラを用いていても、その視野
角以上の広がりをもつビームを用いなければ、視
野内に反射鏡が存在しても反射鏡が得られない。
従つて、この発明では、目標反射鏡より広い自動
追尾用ビームを用いているため、到達距離が短
く、また、ズーム光学系により撮影範囲を狭いも
のとした場合でも、投光している自動追尾用ビー
ムは広がり角が大きく、到達距離は短い。このた
めこの発明では、広い自動追尾範囲と、遠い到達
距離を同時に満足させることは不可能である。さ
らに、この発明は、受光素子に撮影素子を用いて
いるため、自然光と目標からの反射光を弁別する
手段が、輝度の違いだけとなり、遠距離からの微
弱反射光を認識することが困難である等の不都合
がある。

また後者の発明においては、目標反射鏡より広
い自動追尾用ビームを用いているため、到達距離
が短くなり、ズーム光学系により自動追尾用ビー
ムを広がり角の狭いものとした場合、模索範囲が
狭く、目標を捉えにくい。またそのためには、一
旦、目標反射鏡との間に光を遮る障害物が横切つ
た場合、遠距離においては自動視準再開が困難と
なり、広い自動追尾範囲と、遠い到達距離の追尾
を同時に満足させることは不可能である。そし
て、追尾範囲が狭いということは、自動追尾可能
速度が遅いことにもつながり、これは、多少目標
が光軸中心よりずれるような速い速度でも、自動
追尾可能範囲が広ければ、修正可能であるが、目
標が狭い自動追尾用ビームの広がり範囲を逸脱し
た場合には、修正が不可能となり、自動追尾可能
速度が低くなる不都合がある。さらに、この発明
は、前者の発明と同様、受光素子に撮影素子を用
いているため、自然光と目標からの反射光を弁別
する手段が、輝度の違いだけとなり、遠距離から
の微弱反射光を認識することが困難となる。

本発明は上記従来装置の問題点を解決し、船台
設置の装置が陸上設置の装置に対し遠くに離間し
ていても、広い範囲で確実に追尾して、船台の位
置決め計測を正確に行なうことができる追尾方式
の光波距離計測装置を提供することを目的として
いる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の追尾方式の光波距離計測装置は、追尾
用スキヤニング本体と光波距離計本体とを、垂直
上下に所定間隔を有し、追尾用スキヤニング本体
の基準軸と光波距離計本体の光軸を平行として配
設するとともに、これらを一体的に水平回転及び
垂直回動させる駆動手段を具備した追尾計測装置
と、垂直上下に前記所定間隔に一致させて二個の
コーナーキユーブプリズムを、それぞれの光軸を
平行として支持した反射鏡装置とからなる自動追
尾方式の光波距離計測装置において、 前記追尾計測装置の追尾用スキヤニング本体に (1) レーザーにより変調された赤外線レーザー光
を照射する半導体発光素子からなる発光手段
と、 (2) この発光手段から照射された赤外線レーザー
光の光束を円偏光させる偏光手段と、 (3) 円偏光された光点を面照射するための垂直及
び水平スキヤナーに対して鋸波状の制御電圧を
加えることにより垂直及び水平走査をするスキ
ヤナー手段と、 (4) スキヤナーから照射されたビームの反射光を
弁別する反射光弁別手段と、 (5) 弁別された反射光を半導体受光素子で感知す
る受光感知手段とを具備させ、 照射されるレーザー光が測距離装置の光軸と平
行になるように垂直及び水平スキヤナーを制御す
る制御電圧をそれぞれ垂直基準電圧、水平基準電
圧として設定し、これと面照射された赤外線レー
ザー光が前記受光感知手段で感知された時点の垂
直及び水平スキヤナーを制御している制御電圧と
を比較し、差が零となるように、前記追尾計測装
置の水平回転及び垂直回動の駆動手段を制御する
ようにしたことを特徴とするものである。

（作 用） 本発明の追尾方式の光波距離計測装置は、沿岸
陸上の所定位置に所定間隔で、しかも反射面を海
上設定位置の方位として２台の反射鏡装置を配設
するとともに、海上設定位置近傍に浮遊させた船
台上に、追尾用スキヤニング本体と光波距離計本
体とからなる追尾計測装置の２台を、所定間隔で
しかも光照射方向を前記反射鏡装置の方位として
配設する。

次に船台上の各追尾計測装置の光波距離計本体
に装備されている視準望遠鏡から、陸上に設置し
たそれぞれに対応する反射鏡装置を捕えると、光
波距離計本体から照射した光の反射光が光波距離
計本体に戻る状態となる。この時のスキヤナー手
段制御信号を基準として設定した後、自動追尾が
開始される。

自動追尾のために各追尾用スキヤニング本体の
発光手段により赤外線レーザー光を照射すると、
該レーザー光は偏光手段により円偏光されるとと
もに、円偏光された光点がスキヤナー手段により
面照射に変更されて前記反射鏡装置に方向に照射
される。

このように照射された赤外線レーザー光が、そ
の照射域内で各反射鏡装置を捕えるとコーナーキ
ユーブプリズムにより入射光を同一方向に反射さ
れ、反射光弁別手段で反射光が弁別される。

弁別された反射光は受光感知手段により受光し
て水平方向及び垂直方向の制御信号に変換され、
スキヤナー手段制御信号の基準との比較によつて
光波距離計測本体の基準方位に対する水平及び垂
直方向のずれを検知し、これによつて前記追尾計
測装置の水平回転及び垂直回動の駆動手段を制御
し、光波距離計測本体の方位を反射鏡装置のコー
ナーキユーブプリズムと正確に対峙する方位に一
致させるようになる。

このような動作が自動連続的に行なわれて、常
に光波距離計測本体と反射鏡装置とが相対向し、
それぞれの距離が連続的に計測され、これに基づ
いて船台位置を移動させ、その位置決めを行なう
のである。

（実施例） 次に本発明の追尾方式の光波距離計測装置の実
施例を図面に基づいて詳説すると以下の通りであ
る。

第１図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測
装置の全体を示す構成説明図、第２図は第１図の
追尾用スキヤニング本体内に装備される赤外線レ
ーザー光の照射及び反射受光手段を示す説明図で
ある。

図においてＡは追尾計測装置、Ｂは反射鏡装置
である。

Ａの追尾計測装置は、追尾用スキヤニング本体
１と、該追尾用スキヤニング本体１の垂直下方に
所定間隔Ｄを有し、追尾用スキヤニング本体１の
水平走査の中心点及び垂直走査の中心点を基準軸
とする光軸ａ、光波距離計本体２の光軸ｂを平行
として追尾用スキヤニング本体１と一体的に固定
された光波距離計本体２と、該光波距離計本体２
を、垂直駆動モーター３により駆動されるウオー
ム３ａと噛合する垂直回動歯車４が固定された水
平軸５で回動自在に支持し、水平駆動モーター６
により駆動される小歯車６ａと噛合する水平回転
歯車７を固定した垂直軸８が固定されてなる架台
９と、クランプ１０ａにより固定できるように前
記垂直軸８を枢支し船台上に水平調節固定される
調節台１０ｂとからなり、垂直駆動モーター３と
水平駆動モーター６を、追尾制御信号により制御
して、追尾用スキヤニング本体１と光波距離計本
体２とを一体とし、これを垂直軸８周りに回転さ
せ、かつ水平軸５周りに回動させるようになつて
いる。

追尾用スキヤニング本体１は、第２図に示すよ
うに、半導体レーザーにより変調された赤外線レ
ーザー光を照射する半導体発光素子、例えばLD
からなる発光源１１と対物レンズ１２との間に、
反射鏡装置Ｂにより反射した反射光を弁別する反
射光弁別手段としての偏光ビームスプリツター１
３と、弁別された反射光を感知して水平方向及び
垂直方向の制御信号に変換する受光感知手段であ
る半導体受光素子１４と、発光源１１から照射さ
れた赤外線レーザー光の光束を円偏光させるλ／
４偏光板１５と、円偏光された光点を垂直方向に
走査する垂直方向スキヤナー１６と、プリズム１
７，１８を介し、円偏光された光点を水平方向に
走査する水平方向スキヤナー１９と、光源の広が
りを改善するためのコリメートレンズ２０とが配
設された構成であつて、発光源１１よりの赤外線
レーザー光が偏光ビームスプリツター１３を通過
してλ〒４偏光板１５により円偏光され、この円
偏光された光点が垂直及び水平スキヤナー１６，
１９により面照射に変更されて、コリメートレン
ズ２０と対物レンズ１２を通して前記反射鏡装置
Ｂの方向に照射され、また反射鏡装置Ｂに反射し
た反射光は、前記とは逆方向に進んで偏光ビーム
スプリツター１３で弁別され、半導体受光素子１
４に感知されるようになつている。

なお光波距離計本体２は、一般的に市販されて
いるものを使用するから、その詳細については説
明を省略する。

反射鏡装置Ｂは、陸上に水平調節固定される調
節台２１に、クランプ２１ａにより支柱２２を調
節固定するようにした支持架台２３を支持させる
とともに、二個のコーナーキユーブプリズム２
４，２５を、それぞれの光軸ｃ，ｄを所定間隔Ｄ
で平行となるように支柱２２に固定させた構成と
なつている。

上記構成の追尾方式の光波距離計測装置は、船
台上の各追尾計測装置Ａの光波距離計本体２に装
備されている視準望遠鏡（図示せず）から、陸上
に設置したそれぞれに対応する反射鏡装置Ｂのコ
ーナーキユーブプリズム２４を視準し、光波距離
計本体２から照射した光の反射光が光波距離計本
体２に戻る状態とした後、自動的に反射鏡装置Ｂ
を追尾し、連続的に反射鏡装置Ｂに対する船台の
距離が計測されるようになる。

すなわち、光波距離計本体２から照射した光の
反射光が光波距離計本体２に戻る状態とした時に
は、垂直及び水平スキヤナー１６，１９によつて
面照射された赤外線レーザー光もある点において
コーナーキユーブプリズム２５に反射され、その
反射光が半導体受光素子１４に感知されるから、
その時点の垂直及び水平スキヤナー１６，１９を
制御している制御電圧を、水平基準電圧V1₀、垂
直基準電圧Ｖ２₀として制御装置（図示せず）に
設定する。

そして自然外乱等によつて船台が揺動若しくは
移動した状態において、半導体受光素子１４が反
射光を感知した時の垂直及び水平スキヤナー１
６，１９の制御電圧Ｖ１，Ｖ２を検知し、前記水
平基準電圧Ｖ１₀、垂直基準電圧Ｖ２₀と比較し、
この差をコーナーキユーブプリズムの方位角とし
て差が零になるように垂直駆動モーター３と水平
駆動モーター６を制御して、追尾用スキヤニング
本体１と光波距離計本体２とを一体として、垂直
軸８周りに回転させ、かつ水平軸５周りに回動さ
せ、光波距離計本体２を反射鏡装置Ｂのコーナー
キユーブプリズム２４に対峙させるようになる。

このような動作が自動連続的に行なわれて、常
に光波距離計本体２と反射鏡装置Ｂとが相対向
し、距離が連続的に計測され、これに基づいて船
台位置を移動させ、その位置決めが行なわれるの
である。

（発明の効果） 以上説明した本発明の追尾方式の光波距離計測
装置は、船台上に設置される追尾計測装置の追尾
用スキヤニング本体に、半導体レーザーにより変
調された赤外線レーザー光を照射する半導体発光
素子からなる発光手段と、この発光手段から照射
された赤外線レーザー光の光束を円偏光させる偏
光手段と、円偏光された光点を面照射するスキヤ
ナー手段と、反射鏡装置により反射した反射光を
弁別する反射光弁別手段とを内蔵し、自動追尾用
の赤外線レーザー光に、可能な限り狭い、平行度
の高い半導体受光素子を用いており、この赤外線
レーザー光を広い範囲にスキヤニングしているた
め、遠方の目標反射鏡を広い範囲で捕捉すること
が容易であり、また自動追尾用の赤外線レーザー
光は変調を行い、これを、撮像素子と比較して応
答の速に受光素子によつて受光しているため、自
然光との弁別を比較的容易に行うことができる。

従つて、本発明によれば、光束を広げず、しか
も２次元的広範囲にかつ連続的に光を走査して、
遠方の反射鏡を広い範囲で確実に捕捉することが
でき、広い自動追尾範囲と遠い到達距離の追尾
が、速い自動追尾速度で行えるようになり、操作
者によつて頻繁に視準をすることなく自動的に追
尾させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測
装置の全体を示す構成説明図、第２図は第１図の
追尾用スキヤニング本体内に装備される赤外線レ
ーザー光の照射及び反射受光手段を示す説明図で
ある。 Ａ…追尾計測装置、Ｂ…反射鏡装置、Ｄ…所定
間隔、１…追尾用スキヤニング本体、２…光波距
離計本体、３…垂直駆動モーター、３ａ…ウオー
ム、４…垂直回動歯車、６…水平駆動モーター、
１１…発光源、１２…対物レンズ、１３…偏光ビ
ームスプリツター、１４…半導体受光素子、１５
…λ／４偏光板、１６…垂直方向スキヤナー、１
７，１８…プリズム、１９…水平方向スキヤナ
ー、２０…コリメートレンズ、２１…調節台、２
１ａ…クランプ、２２…支柱、２３…支持架台、
２４，２５…コーナーキユーブプリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 追尾用スキヤニング本体と光波距離計本体と
   を、垂直上下に所定間隔を有し、追尾用スキヤニ
   ング本体の基準軸と光波距離計本体の光軸を平行
   として配設するとともに、これらを一体的に水平
   回転及び垂直回動させ駆動手段を具備した追尾計
   測装置と、垂直上下に前記所定間隔に一致させて
   二個のコーナーキユーブプリズムを、それぞれの
   光軸を平行として支持した反射鏡装置とからなる
   自動追尾方式の光波距離計測装置において、 前記追尾計測装置の追尾用スキヤニング本体
   に、 (1) レーザーにより変調された赤外線レーザー光
   を照射する半導体発光素子からなる発光手段
   と、 (2) この発光手段から照射された赤外線レーザー
   光の光束を円偏光させる偏光手段と、 (3) 円偏光された光点を面照射するための垂直及
   び水平スキヤナーに対して鋸波状の制御電圧を
   加えることにより垂直及び水平走査をするスキ
   ヤナー手段と、 (4) スキヤナーから照射されたビームの反射光を
   弁別する反射光弁別手段と、 (5) 弁別された反射光を半導体受光素子で感知す
   る受光感知手段とを具備させ、 照射されるレーザー光が測距装置の光軸と平行
   になるように垂直及び水平スキヤナーを制御する
   制御電圧をそれぞれ垂直基準電圧、水平基準電圧
   として設定し、これと面照射された赤外線レーザ
   ー光が前記受光感知手段で感知された時点の垂直
   及び水平スキヤナーを制御している制御電圧とを
   比較し、差が零となるように、前記追尾計測装置
   の水平回転及び垂直回動の駆動手段を制御するよ
   うにしたことを特徴とする自動追尾方式の光波距
   離計測装置。