JPH0694825A - 回転レーザ光出力装置 - Google Patents

回転レーザ光出力装置

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JPH0694825A
JPH0694825A JP12236591A JP12236591A JPH0694825A JP H0694825 A JPH0694825 A JP H0694825A JP 12236591 A JP12236591 A JP 12236591A JP 12236591 A JP12236591 A JP 12236591A JP H0694825 A JPH0694825 A JP H0694825A
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laser
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light
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Hideji Matsuzawa
秀司 松沢
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Tokimec Inc
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Kajima Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続して測定し得る範囲を広げること。 【構成】 レーザビームを中心軸Sに直交する方向に反
射送出する第1の光学系と、この第1の光学系1を支持
し該第1の光学系1からの出力光を一方の回転光CCW
に変換する回転台3と、前記レーザビームの一部をビー
ムスプリッタ11を介して分離出力し前記一方の回転光
CCWとは等速でかつ逆方向に回転する他方の回転光C
Wに変換する第2の光学系2および固定鏡4とを備え、
これら二つの回転光の回転動作時の対称軸Jを,固定鏡
4の法線に対して所定角度ずらした位置に設定したこ
と。 【効果】 連続計測範囲における死角を無くすことがで
き、従って連続して計測できる範囲を広くとることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転レーザ光出力装置
に係り、とくに、複数のレーザ燈台を用いて計測地点の
座標位置を求める場合又はレーザ光を利用して角度を検
出する場合のレーザ燈台として好適な回転レーザ光出力
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複数のレーザ燈台を用いて計測地点の座
標位置を求める方法は、例えば特開昭62ー12768
2号公報に見られるごとく、既にいくつかの技術内容が
公表されている。この特開昭62ー127682号公報
にみられる従来例は、三角測量の原理によって計測地点
の座標を求めるに際し、二箇所の基準点に,逆方向にむ
らなく等速旋回する二つのレーザ光を出力するレーザ燈
台を備えている。
【0003】この各レーザ燈台の対称軸は、それぞれ他
方の基準点の方向に合わされている。また、計測地点に
は、レーザ光を検知するセンサと正確な時間測定装置と
が設けられている。そして、この時間測定装置によって
それぞれのレーザ燈台から出力される二つのレーザ光の
検知時間の差が計測され、その計測データが演算手段に
て計測点とレーザ光の線対称軸とのなす角度に変換さ
れ、その変換された角度と予め計測されている基準点間
の距離とから、計測地点の座標が算出されるようになっ
ている。
【0004】任意の地点におけるレーザ光CCWとCW
との受光時間間隔からレーザ燈台とのなす角度を求める
ことができる。図16及び図17にこれを示す。この図
16と図17は、任意の地点におけるレーザ燈台からの
角度とレーザ光受光時間との関係を示した図である。こ
こで角度は固定鏡の法線方向を0°にとっている。この
図16及び図17において、レーザ光CCWとCWの受
光時間間隔をt1,受光時間間隔をt2とすると、角度θ
は、θ=[(t1−t2)/|t1−t2|]・[t1
(t1+t2)]×180°で表わされる。
【0005】図10乃至図11に、この従来例に開示さ
れているレーザ燈台を示す。この図10乃至図11に示
すレーザ燈台は、一方と他方の二つのレーザ光を水平面
内にて逆方向に等速に回転出力するもので、そのための
レーザ光を出力するレーザビーム発振器51と、このレ
ーザビーム発振器51からのレーザ光を線対称な2光線
CCW,CWとして出力する回転ミラー52および固定
ミラー53と、回転ミラー52を装備すると共にこれを
等速回転させることによって回転ミラー52および固定
ミラー53から出力され逆方向に等速回転する線対称の
二つのレーザ光線CCW,CWを形成せしめる回転台5
4とを備えている。符号55は反射ミラーを示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、線対称の二つのレーザ光線CCW,C
Wがその対称軸上で重なることから、その付近では角度
計測が困難となり、その分,測定範囲が限定されるとい
う不都合があった。これを更に詳述すると、連続して計
測し得る範囲が対称軸上の一定幅領域によって分けられ
るという事態が生じる。すなわち、固定ミラー53の法
線方向に対し「−90°〜0°」と「0〜+90°」に
分けられ、実用上の計測可能範囲はいずれか一方に限ら
れており、計測範囲が90°を越えることが出来ないと
いう不都合があった。
【0007】また、上記従来例においては、「−90
°」または「+90°」付近の計測を行う場合、図12
乃至図13に示すように、レーザ光が固定ミラー53に
入反射する際の入射角および反射角がその法線に対して
大きくなり、このため入射レーザ光が固定ミラー53の
面に沿って入射することから、固定ミラー53を大きく
する必要が生じ、しかもその面精度を充分に高くしなけ
ればならない、という不都合があった。
【0008】そのため図16において計測可能領域は0
°よりある程度大きく(小さく)、90°よりある程度
小さい(大きい)限られた範囲となっていた。従って、
例えば図14に示すような方形の計測領域Aを計測する
場合、角a,bの位置に2つのレーザ燈台を配置しても
領域A全体にわたる計測は困難となっていた。即ち、図
15に示すように回転レーザ光CCWとCWが対称軸上
で重なるために生じる計測不能領域G1と固定ミラーへ
の入射角が大きくなることにより生じる計測不能領域G
2が存在してしまうという不都合があった。
【0009】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、連続して計測し得る範囲を広く採るこ
とのできる回転レーザ光出力装置を提供することを、そ
の目的する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、中心軸上に
配設されたレーザビーム発振器と、このレーザビーム発
振器から出力されるレーザビームを当該中心軸に直交す
る方向に反射送出する第1の光学系と、この第1の光学
系を支持すると共に当該第1の光学系から出力されるレ
ーザビームを一方の回転光CCWに変換する回転台と、
この回転台上に装備され前記第1の光学系から出力され
るレーザビームをビームスプリッタを介して分離出力す
る第2の光学系と、この第2の光学系から出力されるレ
ーザビームを前記一方の回転光とは等速でかつ逆方向に
回転する他方の回転光CWに変換する固定鏡とを備えて
いる。そして、これら一方と他方の回転光の回転動作時
の対称軸が,前記固定鏡の水平面内に於ける法線に対し
て所定角度ずらされた位置に設定されるように,前記第
2の光学系およびビームスプリッタが回転台上に装備さ
れる、という構成を採っている。これによって、前述し
た目的を達成しようとするものである。
【0011】
【作用】固定鏡に入射する他方の回転光CWと,ビーム
スプリッタを介して出力される一方の回転光CCWとに
より形成される対称軸が、第2の光学系の作用により固
定鏡の水平面内に於ける法線に対して所定角度ずらされ
た位置に設定されることから、このずらされた角度の範
囲分だけ連続測定範囲が広げられる。また、測定範囲を
例えば「0〜+90°(又は−90°〜0°)」の範囲
に設定すると、一方と他方の回転光の回転動作時の対称
軸を、この測定範囲からずらした位置に設定することが
可能となり、従って、固定鏡に入射する他方の回転光C
Wの法線に対する入射角を小さくすることができ、同様
に固定鏡の大きさを小さく設定することもできる。この
ため、入射する他方の回転光CWを有効に反射すること
ができ、従って面精度も高く設定する必要がなくなる。
【0012】
【第1実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図
4に基づいて説明する。この図1ないし図4に示す実施
例は、中心軸S上に配設されたレーザビーム発振器10
を備えている。また、このレーザビーム発振器10から
出力されるレーザビームを当該中心軸Sに直交する方向
に反射送出する第1の光学系1と、この第1の光学系1
を支持すると共に当該第1の光学系1から出力されるレ
ーザビームを一方の回転光CCWに変換する回転台3
と、この回転台3上に装備され第1の光学系1から出力
されるレーザビームをビームスプリッタ11を介して分
離出力する第2の光学系2と、この第2の光学系2から
出力されるレーザビームを一方の回転光とは等速でかつ
逆方向に回転する他方の回転光CWに変換する固定鏡4
とを備えている。
【0013】そして、これら一方と他方の回転光の回転
動作時の対称軸Jが,固定鏡4の水平面内に於ける法線
Kに対して所定角度Θ/2だけずらされた位置に設定さ
れるように,前述した第2の光学系2およびビームスプ
リッタ11が回転台3上に装備されている。
【0014】この内、第1の光学系1は、図1でも明ら
かのように、一個の反射ミラーからなり、レーザビーム
発振器10から出力されるレーザビームを中心軸Sに直
交する方向に反射送出する機能を有している。また、ビ
ームスプリッタ11は、第1の光学系1から送出される
レーザビームの送出進路を遮るようにして固定鏡4に装
備されている。更に、第2の光学系2は、ビームスプリ
ッタ11により分離出力されるレーザビームを固定鏡4
にむけて案内する中継反射ミラー21,22,23から
成る。
【0015】この場合、第2の光学系2は、前述した第
1の光学系1から送出されるレーザビームの送出方向に
対し、半時計方向にΘ°(但し、Θ°>90°)離れた
位置から固定鏡4に入射するようにレーザビームを案内
するようになっている。従って、固定鏡4の法線Kから
時計方向にΘ°/2ずれた位置に、二つの回転光CC
W,CWの対称軸Jが設定されることとなる。ここで、
固定鏡4をはじめ、ビームスプリッタ11や中継反射ミ
ラー21,22,23等の部材は、従来例のものがその
まま使用されている。その他の構成は、前述した従来例
と同一となっている。
【0016】次に、上記実施例の作用を説明する。第1
乃至第2の光学系1,2およびビームスプリッタ11
は、回転台3の回転と共に回転する。一方、固定鏡4は
図示しないハウジングに固定されており、回転台3の回
転があっても回転しない。レーザビーム発振器10から
発射されたレーザ光は、反射鏡である第1の光学系1で
直角に反射し、ビームスプリッタ11に当たる。ここ
で、レーザ光は二分され、一方は直進して、回転台3の
回転と共に回転光CCWとなる。
【0017】また、ビームスプリッタ11から出力され
る他方のレーザ光は、中継反射ミラー21,22,23
に案内されて前述した回転光CCWの出力方向とは反対
方向の側から固定鏡4に入射し、当該固定鏡4に反射さ
れて回転台3の回転と共に回転光CWとして出力され
る。ここで、ビームスプリッタ11の入射光(CW)と
反射ミラー23から固定鏡4に入る入射光とのなす角を
θ°とすると、二つの回転光CCW,CWの対称軸は、
前述したごとく固定鏡4の法線方向Kに対してΘ°/2
だけずれる。
【0018】ここで、中継反射ミラー22は、同じ中継
反射ミラー21,23の角度を適当に調整することによ
り省略することができる。また、回転光CCW,CW
は、単一のレーザビーム発振器10から発射された単一
のレーザ光をビームスプリッタ11を使用して二分して
使用する場合を例示したが、レーザ光の光源は予め別々
に装備したものを使用してもよい。
【0019】図18に、本実施例のθ°=90°とした
ときの任意の地点におけるレーザ燈台からの角度とレー
ザ光受光時間との関係を示す。ここで、角度は固定鏡の
法線方向を0°にとっている。回転レーザ光CCWとC
Wの対称軸が「−θ/2=−45°」だけずれるため、
計測可能領域は従来例に比べ連続的に広く(90°以上
に)採ることができる。
【0020】
【第2実施例】次に、第2実施例を図5乃至図9に基づ
いて説明する。この図5乃至図9に示す第2実施例は、
第1の光学系1をなす一個の反射ミラーが、ビームスプ
リッタ11を透過したレーザ光側,即ち第1実施例側に
おける第2の光学系2のレーザ光入力段に装備されてい
る。このため、ビームスプリッタ11は、中心軸S上に
配設され、二分するレーザ光の内の一方のレーザ光を、
中心軸Sに直交する方向に送出する(図6参照)。そし
て、このビームスプリッタ11から送出された一方のレ
ーザ光は、前述した第1実施例の場合と同様に、回転台
3の回転と共に回転光CCWとなる。
【0021】これに対し、ビームスプリッタ11から出
力される他方のレーザ光は、ビームスプリッタ11を直
進した後,前述したごとく第1の光学系1および第2の
光学系2に案内されて固定鏡4に送り込まれ、図7に示
すように中心軸Sに直交する方向に反射送出される。そ
して、この他方のレーザ光は、前述した第1実施例の場
合と同様に、回転台3の回転と共に回転光CWとなる。
このとき、回転光CCWと固定鏡4に入射する入射光と
の成す角をθ°とすると、回転光CCWとCWとの対称
軸は固定鏡4に対して「θ/2」ずれる。その他の構成
は、前述した従来例と同一となっている。
【0022】このようにしても前述した従来例と同一の
作用効果を有するほか、特に図7に示す如くビームスプ
リッタ11をはじめ第1の光学系1および第2の光学系
2を近接装備することが可能となり、これがため、第1
の光学系1および第2の光学系2に組み込まれている中
継反射ミラー21,22,23等をより高精度に設定す
ることが可能となり、また装置全体の小型化が可能とな
るという利点がある。
【0023】図8は、図5乃至図7における固定鏡4の
法線方向Kと二つの回転光CCW,CWの対称軸との関
係を示す説明図である。又図9は、図8に於ける「Θ°
/2」を「45°」とした場合の例で、二つの回転光C
CW,CWの方向の変化を示す説明図である。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、連続して計測できる範囲を広く
とることができ、しかも、この連続計測範囲における死
角を無くすことができ、また、従来例特徴と同様に90
°程度の計測範囲で使用する場合には、固定鏡の法線方
向の中心領域を有効に使用することができるので、固定
鏡を小さくすることができ、これがため、装置全体の小
型化およびに中継反射ミラー21,22,23等の設定
精度の向上を図り得るという従来にない優れた回転レー
ザ光出力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す概略平面図
【図2】図1中の一方の回転光CCWの伝播経路(符号
AーA部分)を示す説明図
【図3】図1中の他方の回転光CWの伝播経路(符号B
ーB部分)を示す説明図
【図4】図1の実施例における概略斜視図
【図5】本発明の第2実施例を示す概略平面図
【図6】図5中の一方の回転光CCWの伝播経路(符号
AーA部分)を示す説明図
【図7】図5中の他方の回転光CWの伝播経路(符号B
ーB部分)を示す説明図
【図8】図5中における固定鏡4の法線方向Kと二つの
回転光CCW,CWの対称軸との関係を示す説明図
【図9】図8における「Θ°/2」を「45°」とした
場合の二つの回転光CCW,CWの方向の変化を示す説
明図
【図10】従来例を示す概略断面図
【図11】図10の概略平面図
【図12乃至13】各々図10に於ける固定ミラーの作
用を示す説明図
【図14乃至図17】各々図10の従来例に於ける使用
状況の一例を示す説明図
【図18】第1実施例におけるθ=90°の場合の受光
点における受光角度と時間との関係を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 第1の光学系 2 第2の光学系 3 回転台 4 固定鏡 10 レーザビーム発振器 11 ビームスプリッタ J 対称軸 K 中心軸

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心軸上に配設されたレーザビーム発振
    器と、このレーザビーム発振器から出力されるレーザビ
    ームを当該中心軸に直交する方向に反射送出する第1の
    光学系と、この第1の光学系を支持すると共に当該第1
    の光学系から出力されるレーザビームを一方の回転光C
    CWに変換する回転台と、この回転台上に装備され前記
    第1の光学系から出力されるレーザビームをビームスプ
    リッタを介して分離出力する第2の光学系と、この第2
    の光学系から出力されるレーザビームを前記一方の回転
    光とは等速でかつ逆方向に回転する他方の回転光CWに
    変換する固定鏡とを備え、これら一方と他方の回転光の
    回転動作時の対称軸が,前記固定鏡の水平面内に於ける
    法線に対して所定角度ずらされた位置に設定されるよう
    に,前記第2の光学系およびビームスプリッタが回転台
    上に装備されていることを特徴とした回転レーザ光出力
    装置。
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