JPH0551864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は光学検出装置に係り、例えば、光信号
を利用して基準位置から測定点までの距離や角度
などを測定する測量装置に関する。

「従来の技術」 従来の測量装置としては、第８図に示されるも
のが知られている。この測量装置は測量機１にフ
アインダを有し、測定点に設けられたキユービツ
クコーナープリズム２へ向けて光信号を投光し、
キユービツクコーナープリズム２からの光信号を
受光し、光信号を投光したときの時点から光信号
がプリズム２で反射して戻つて来るまでの時間を
求め、この時間をもとに基準位置から測定点まで
の距離を測定し、また、フアインダによつて基準
からの角度を視認して角度を測定することができ
るようになつている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の測量機１では、測定点ま
での機機や角度を測ろうとする場合には、測量機
１に設けられたフアインダを覗いて測定点を合わ
せなければならず、人間の視覚によつて測定点を
確認する必要がある。そこで、測定点の位置をフ
アインダで確認することなく行なうために、測量
機１から光ビームを連続的に放射すると共に、測
量機１を360°回転させ、測量機１を回転させたと
きの光信号をもとに基準位置から測量点までの距
離や角度など測定する方法が提案されている。

ところが、この方法では、測量機１の近くに壁
３などがあるときには、壁３からの反射光とプリ
ズム２からの反射光との区別がつかず、測定点が
判明しないから、距離や角度を確認することがで
きない。

本発明の主な目的は、基準位置から測定点まで
の距離や角度等を自動測定することができる測量
装置などにして利用することができる光学検出装
置を開発することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明では、第１
の発明として、波長の異なる２系統の光を同一方
向へ投光する投光手段と、測定点に設けられ、上
記投光手段からの光のうち１系統の光のみを反射
させる反射手段と、上記投光手段によつて投光す
る２系統の光の反射光を系統別に分離する分離手
段を持ち、上記投光手段による投光の反射光を系
統別に受光する受光手段と、上記受光手段の出力
から上記分離手段によつて分離された２系統の光
の有無を検出し、１系統の光を検出したとき、測
定点を検出した信号を、２系統の光を検出したと
き、測定点でないことの信号を出力する回路手段
とより構成したことを特徴とする光学検出装置を
提案する。

また、第２の発明として、波長の異なる２系統
の光のパルス光に位相差を持たせて同一方向に投
光する投光手段と、測定点に設けられ、上記投光
手段からの光のうち１系統の光のみを反射させる
反射手段と、上記投光手段が投光したパルス光の
反射光を受光素子によつて受光する受光手段と、
この受光手段が、上記投光手段によつて投光する
２系統の光のうち１系統の光の反射パルス光を受
光し、このパルス光に応じた信号を出力したとき
測定点を検出した信号を、上記投光手段によつて
投光する２系統の光の反射パルス光を受光し、こ
の２系統の光の反射パルス光に応じた信号を出力
したとき測定点でないことの信号を出力する回路
手段とより構成したことを特徴とする光学検出装
置を提案する。

「作用」 第１の発明の光学検出装置の場合、投光手段の
光が測定点以外に向けて投光されているときは、
２系統の光が反射手段以外の反射物体によつて反
射され、これら光が共に受光手段によつて受光さ
れる。

この受光手段では、２系統の光を分離して受光
する。このときの受光別の各出力信号に応動して
回路手段が測定点の非検出信号を出力する。

投光手段の光が測定点に向けて投光されたとき
は、１系統の光のみが反射手段によつて反射さ
れ、この１系統の光が受光手段によつて受光され
る。

このときの受光手段の出力信号に応動した回路
手段が測定点の検出信号を出力する。

第２の発明の光学検出装置の場合は、投光手段
の光が測定点に向かつて投光されれば、１系統の
パルス光のみが反射手段によつて反射され、測定
点以外に向かつて投光されておれば、反射手段以
外の反射物体によつて２系統のパルス光が反射さ
れる。

そして、受光手段が反射手段によつて反射され
た１系統のパルス光を受光したとき、その出力信
号に応動する回路手段が測定点を検出した信号を
出力し、また、受光手段が２系統のパルス光を共
に受光にしたとき、その出力信号に応動した回路
手段が測定点でないことの信号を出力する。

「実施例」 以下、本発明を測量装置として実施した一例に
ついて図面に沿つて説明する。

第１図において、測量機１０は、発光手段とし
ての発光素子１１，１２、分光ミラー１３、投光
レンズ１４，受光レンズ１５、分光ミラー１６、
PINフオトダイオードあるいはアバランシユなど
で構成される受光素子１７，１８、角度測定のた
めのロータリーエンコーダ（図示省略）などから
構成されており、回転軸を中心として回転可能に
なつている。

そして、測定点側には光学フイルタ１９を備え
たキユービツクコーナープリズム２０が配置され
ている。

発光素子１１，１２は赤外LEDで構成されて
おり、発光素子１１は波長850nｍのパルス光を
出力し、発光素子１２は波長950nｍのパルス光
を、発光素子１１からのパルス光と同一位相で発
光するようなつており、これら各パルス光が分光
ミラー１３側へ投光される。

分光ミラー１３は、第２図に示すように、発光
素子１２からのパルス光のみを透過し、発光素子
１１からの光信号を反射し、各パルス光を同一方
向へ投光するようになつている。

各パルス光は投光レンズ１４によつてビーム光
に集光され、光学フイルタ１９側へ伝送される。

すなわち、分光ミラー１３、投光レンズ１４は
投光手段として構成されている。

光学フイルタ１９は、第３図に示すように、発
光素子１１からのパルス光を遮断し、発光素子１
２からの光のみを透過するように構成されてい
る。

光学フイルタ１９を透過したパルス光はプリズ
ム２０で反射され、入射方向と逆方向へ反射さ
れ、光学フイルタ１９を介して測量機１０側へ伝
送される。

すなわち、光学フイルタ１９とキユービツクコ
ーナープリズム２０によつて反射手段が構成され
ている。そして光学フイルタ１９を透過したパル
ス光は測量機１０の受光レンズ１５を介して分光
ミラー１６へ入射される。

分光ミラー１６は、分光ミラー１３と同様、第
２図に示すような特性を有し、発光素子１２から
のパルス光のみを透過し、透過したパルス光を受
光素子１７側へ伝送し、発光素子１１からのパル
ス光がプリズム２０以外の反射物で反射して分光
ミラー１６へ入射したときには、このパルス光を
受光素子１８側へ反射させるように構成されてい
る。

すなわち、分光ミラー１６が光の分離手段を構
成している。

受光素子１７，１８は各々のパルス光を電気信
号に変換するもので、第４図に示す如く、各々イ
ンピーダンス素子２１，２２に接続され、また、
各受光素子１７，１８の出力信号はプリアンプ２
３，２４で増幅してレベル調整した後、増幅され
た出力信号が演算増幅器２５へ入力されるように
なつている。

演算増幅器２５の出力は端子２６を介して演算
器に供給される。

以上の構成において、測量機１０を回転させな
がら発光素子１１，１２から各々パルス光を発光
し、各パルス光が測定点以外に投光されたときに
は、第５図の時間T₁で示したように、各発光素
子１１，１２からのパルス光がキユービツクコー
ナープリズム２０以外の反射物によつて反射され
各受光素子１７，１８によつて受光されるため、
演算増幅器２５が同レベルの出力信号を入力し、
端子２６からは検出信号が出力されない。

このため、このときには端子２６に接続される
演算器のの作動は停止される。

一方、測量機１０からのパルス光が測定点に向
けて投光されたときは、時間T₂で示すように、
発光素子１２からのパルス光のみがキユービツク
コーナープリズム２０によつて反射され受光素子
１７で受光され、この受光素子１７の出力信号が
演算増幅器２５にすると共に、受光素子１８の信
号出力が出ていないことにより端子２６から検出
信号が出力する。この検出信号に基づいて基準位
置から測定点までの距離または角度を演算すれ
ば、正確な測定を自動的に行なうことができる。

なお、演算器の具体的構成は省略してあるが、
この演算器としては、マイクロコンピユータを用
いることも可能である。

また、測定点にキユービツクコーナープリズム
２０を用いることによつて測定点以外の物または
場所からの反射光に比べて強いパルスを受光素子
１７へ伝送することができる。（第５図の点線参
照） また、発光素子１１，１２から出力される波長
の異なつたパルス光として、互いに位相の180°ず
れたパルス光を出力させれば、受光側には受光レ
ンズ１５、受光素子１７を設けることによつて、
基準位置から測定点までの距離や角度を測定する
ことができる。

この場合には、第６図に示すように、プリアン
プ２３の出力にFM検波器２７を設け、FM検波
器２７の出力を端子２６を介して演算器へ出力す
るようにする。

本実施例においては、第７図ａ，ｂに示すよう
に、発光素子１１，１２から各々位相が180°ずれ
たパルス光を出力し、測量機１０からの光が測定
点以外のところに向けて投光されたときには、ｃ
の時間T₁で示すように、各発光素子１１，１２
からのパルス光が交互に受光素子１７によつて受
光され、この信号が電気信号に変換される。

そして、この電気信号の検波出力がFM検波器
２７から比較出信号として出力される。

このときには、測量機１０からの光が各々測定
点以外のところに投光されたとして、演算器の作
動は停止されている。

一方、第７図ｃの時間T₂で示すように、発光
素子１２からのパルス光に基づいた検波出力が発
生したときには、測量機１０からの光が測定点に
向けて投光されたとして、FM検波器２７の検波
出力が検出信号として出力される。この検出信号
をもとに演算器において基準位置から測定点まで
の距離や角度を演算する。

このように、上記各実施例においては、測量機
１０により測定点付近を細かくスキヤンニングす
るか、測量機１０を360°回転させれば、人間の視
覚に頼らなくとも測定点を検出することができ、
目標位置から測定点までの距離、角度を自動に測
定することができる。

以上、一実施例について説明したが、本発明は
走行ロボツトの目標検出装置などとして用いる光
学検出装置として実施することも可能である。

また、分光ミラー１３，１６、光学フイルタ１
９として、予め定めた基準波長より長波長のパル
ス光、すなわち950nｍのパルス光を透過するも
のについて述べたが、基準波長より短波長の光を
透過し、基準波長より長波長の光を反射させるも
ので構成することも可能である。

なお、キユービツクコーナープリズム２０は光
の入射光と反射光とが同一方向となるプリズムで
あり、図面では２次元的に示したが、実施例には
３次元的な構成となつている。

また、このプリズム２０には光学フイルタ１９
と同等の機能を持たせ、光学フイルタ１９を省略
するようにしてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、波長の
異なる２系統の光を測定点及びそれ以外のところ
投光し、測定点に設けた反射手段によつて反射さ
れた１系統の光を、この反射手段以外の反射物体
から反射された２系統の光と識別して測定点を検
出するため、検出精度の高い自動化された光学検
出装置となる。

また、波長の異なる複数の光を同一方向に投光
する手段及び光学手段は各々独立した光学手段を
用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を測量装置とし実施した一例を
示す簡略構成図、第２図は波長に対する透過率と
反射率との関係を示す分光ミラーの特性図、第３
図は波長と透過率との関係を示す光学フイルタの
特性図、第４図は上記測量装置に設けた受光部の
構成図、第５図は第４図に示す受光部の動作を説
明するための波形図、第６図は本発明の他の実施
例に使用する受光部の構成図、第７図は第６図に
示す受光部を説明するための波形図、第８図は従
来の測量装置を示す簡略構成図である。 １０……測量機、１１，１２……発光素子、１
３，１６……分光ミラー、１４……投光レンズ、
１５……受光レンズ、１７，１８……受光素子、
１９……光学フイルタ、２０……キユービツクコ
ーナープリズム、２３，２４……プリアンプ、２
５……演算増幅器、２７……FM検波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 波長の異なる２系統の光を同一方向へ投光す
   る投光手段と、測定点に設けられ、上記投光手段
   からの光のうち１系統の光のみを反射させる反射
   手段と、上記投光手段によつて投光する２系統の
   光の反射光を系統別に分離する分離手段を持ち、
   上記投光手段による投光の反射光を系統別に受光
   する受光手段と、上記受光手段の出力から上記分
   離手段によつて分離された２系統の光の有無を検
   出し、１系統の光を検出したとき、測定点を検出
   した信号を、２系統の光を検出したとき、測定点
   でないことの信号を出力する回路手段とより構成
   したことを特徴とする光学検出装置。 ２ 波長の異なる２系統の光のパルス光に位相差
   を持たせて同一方向に投光する投光手段と、測定
   点に設けられ、上記投光手段からの光のうち１系
   統の光のみを反射させる反射手段と、上記投光手
   段が投光したパルス光の反射光を受光素子によつ
   て受光する受光手段と、この受光手段が、上記投
   光手段によつて投光する２系統の光のうち１系統
   の光の反射パルス光を受光し、このパルス光に応
   じた信号を出力したとき測定点を検出した信号
   を、上記投光手段によつて投光する２系統の光の
   反射パルス光を受光し、この２系統の光の反射パ
   ルス光に応じた信号を出力したとき測定点でない
   ことの信号を出力する回路手段とより構成したこ
   とを特徴とする光学検出装置。