JPH0756450B2 - 反射光の方位検知装置 - Google Patents

反射光の方位検知装置

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JPH0756450B2
JPH0756450B2 JP60029942A JP2994285A JPH0756450B2 JP H0756450 B2 JPH0756450 B2 JP H0756450B2 JP 60029942 A JP60029942 A JP 60029942A JP 2994285 A JP2994285 A JP 2994285A JP H0756450 B2 JPH0756450 B2 JP H0756450B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、反射光検知装置に関し、特にたとえば特定
の方向から入射してくる反射光のみを受光し得るような
反射光検知装置に関する。
[従来の技術] 本願出願人は、自動車等の移動体の現在位置や進行方位
の計測に、あるいは自動誘導のために利用し得る投受光
システムを種々提案している(特開昭59-15881号公報,
特開昭59-67476号公報、その他種々あり)これらの投受
光システムは、入射した光を同一方向に反射する光反射
手段を所定の位置に設けておき、移動体からこの光反射
手段に向けて光ビームを発射し、光反射手段によって反
射された光を移動体で検知することによって種々の処理
や制御に利用するようなシステムである。
第2図は上述のような投受光システムの原理の一例を示
す図である。図において、予め所定の位置には、光反射
手段1が設けられる。この光反射手段1は、第3図に示
すように、入射した光を同一方向に反射するという特異
な光学的性質を有する。このような光反射手段として
は、たとえば複数の反射面を立体的に組合わせて構成さ
れたいわゆるコーナキューブ等が用いられる。一方、移
動体2の上部には、レーザ光などの指向性の鋭い光ビー
ムを光反射手段1に向けて回動走査するためのビームス
キャナ3が設けられる。このビームスキャナ3に関連し
て、反射光を検知するための受光素子(図示せず)が設
けられる。
今、ビームスキャナ3から出た光が光反射手段1の光反
射面に当たると、光反射手段1はその受けた光を同一方
向すなわちビームスキャナ3の方向に反射する。この光
反射手段1からの反射光は、前記受光素子によって検知
される。そして、この検知出力に基づいて、そのときの
レーザ光の回動角度αが検出される。この回動角度αに
基づいて、移動体の現在位置や方位などを演算すること
ができる。
[発明が解決しようとする問題点] 上述のごとく、本願出願人が提案した投受光システムで
は、ビームスキャナ3から指向性の鋭い光ビームを発射
する必要がある。そのため、ビームスキャナには、ガス
レーザや固体レーザ等の指向性の鋭い光ビームを発射す
るための光源を設ける必要があるが、これらの光源は一
般的に高価であり、また短波長のため光ビームが遠方ま
で届きにくいという問題点があった。
この発明は上述のような問題点を解消するためになされ
たもので、投受光システムの光源として指向性の良くな
い光源を用いても、正確に光反射手段からの反射光を受
光し得るような反射光検知装置を提供することを目的と
する。
[問題点を解決するための手段] この発明は、入射した光を同一方向に反射するコーナー
キューブを所定の位置に設けておき、移動体からこのコ
ーナーキューブに向けて光を発射し、コーナーキューブ
にて反射された光の方位を移動体で検知することによっ
て移動体の方位、位置、または姿勢の計測に利用するよ
うな投受光システムに用いられる反射光の方位検知装置
であって、指向性の高くない光を発射する光源と、受光
した光に応じた電気信号を導出する光電変換手段と、所
定の方向に存在するコーナーキューブからの反射光のみ
をこの光電変換手段に導くためのスリット手段とを備え
る。スリット手段は前記所定の方向に存在するコーナー
キューブからの反射光の入射口と出射口とを有し、これ
ら入射口と出射口は相似形状となるように形成されてお
り、かつ入射口は出射口に対してある開き角で開いて形
成されている。光源は、入射口と出射口とを結ぶ線上
の、スリット手段の出射口側であって、かつ光源から発
射される光がスリット手段を通して直接光電変換手段に
入射しない位置に配置されている。スリット手段は、光
源から発射された光を遮らないように、光源から発射さ
れた光の進行方向に対して交わる方向の断面積が小さい
板形の形状の部材により形成されている。
[作用] この発明においては、スリット手段によって所定の方向
に存在するコーナーキューブからの反射光のみを光電変
換手段に導くようにしているので、実質的に反射光に指
向性を持たせることができ、光源として指向性の鋭いも
のを設けなくても、コーナーキューブからの反射光の方
向を正確に測定することができる。
[実施例] 第4図はこの発明の一実施例の反射光の方位検知装置を
用いたビームスキャナの一例を示す外観図である。図に
おいて、円筒形のハウジング4の内部には、後述するよ
うに光源を含む反射光の方位検知装置などが収納され
る。このハウジング4の外周面の一部には円形の透孔5
が形成される。この透孔5から円形に拡がる光ビーム6
が出射される。ハウジング4の一方側面にはモータM1が
連結され、その他方側面にはロータリエンコーダEC1が
連結される。モータM1はハウジング4を垂直面内で回動
させて光ビーム6を垂直方向に回動走査させるためのも
のである。ロータリエンコーダEC1は光ビーム6の垂直
方向の回動角度を検出するためのものである。モータM1
およびロータリエンコーダEC1の外周面の下部には保持
部材7が固着される。この保持部材7にはモータ2およ
びロータリエンコーダEC2が連結される。モータM2はハ
ウジング4を水平面内で回動させて光ビーム6を水平方
向に回動走査させるためのものである。ロータリエンコ
ーダEC2は光ビーム6の水平方向の回動角度を検出する
ためのものである。この第4図に示すビームスキャナ
は、たとえば第2図に示すように移動体2に設けられ
る。そして、光ビーム6はコーナーキューブからなる光
反射手段1に向けて回動走査される。
第5図は第4図に示すハウジング4の内部構造を示す図
である。図において、ハウジングの内部には、光源8と
反射光検知部9とからなる、この発明の一実施例の反射
光の方位検知装置が収納される。なお、これら光源8お
よび反射光検知部9は適宜ハウジング4によって支持さ
れている。光源8は指向性の鋭いものを用いる必要はな
く、たとえば半導体レーザやキセノンランプや赤外線ラ
ンプなどを用いる。反射光検知部9は、十字形スリット
91と、受光器92とから構成される。十字形スリット91
は、第1図に示すように、その断面が十字形状に形成さ
れており、またその一方端面が他方端面に対してある開
き角で広がって形成されている。受光器92は十字形スリ
ット91の他方端面に装着されている。
第6図は十字形スリット91に装着された受光器92を示す
正面図である。図において、受光器92は十字形状に形成
されており、その中央部には光導電膜92aおよび92bが形
成されている。これら光導電膜92aおよび92bは、光が当
たったことに応じてその抵抗値あるいはその他の電気的
特性が変化するような材質(たとえばCd S)によって構
成されている。なお、光導電膜92および92bは十字形状
の中央で重なっているが、この部分は互いに絶縁されて
いる。
なお、反射光検知部9は光源8の前方に配置されるの
で、光源8の光を遮ることになるが、第7図に示すよう
に光源8の光が遮られる部分はほんの少しであり大部分
は透光5を通過して外部へ出射される。したがって、光
源8の前方に反射光検知部9を設けても光ビーム6が遮
られてしまう問題はない。この場合、光反射手段1とし
てコーナーキューブを用いているために、コーナーキュ
ーブで反射された光は、コーナーキューブに入射した光
の光軸と平行ではあるが、多少ずれた光軸を有する光と
して反射光検知部9に戻ってくることに注意すべきであ
る。これにより、光源8の前方に反射光検知部9を設け
ても、光ビーム6の少なくとも一部は反射光検知部9に
入射する。なお、第7図では説明の便宜上十字形スリッ
ト91の幅を太く示してあるが、実際はもっと幅の狭いも
のを用いることができる。
次に、第8図を参照して、本発明の一実施例に係る反射
光の方位検知装置の作用について説明する。第8図は、
第4図に示すビームスキャナから発射された光ビーム6
を垂直な壁に当てた場合に生じる光の円を示す図であ
る。ここで、光の円60の中心点Oを通る2本の直交する
線分10および11を考える。線分10は垂直方向に延びる線
分であり、これに対し線分11は水平方向に延びる線分で
ある。今、第2図に示すような光反射手段1が線分10上
に位置していたとすると、この光反射手段1の反射光
は、光源8の方向へと反射され、反射光検知部9の十字
形スリット91の中の垂直スリット部分91aを通って受光
器92の光導電膜92aへと導かれる。一方、線分11上に光
反射手段1が位置していたとすると、その反射光は十字
形スリット91の水平スリット部分91bを通って受光器92
の光導電膜92bへと導かれる。次に、光反射手段1が線
分10および11以外の部分に位置していたとしても、その
反射光は光源8の方向へは戻るが十字形スリット91の内
部を通らず受光器92には受光されない。したがって、十
字形スリット91は、線分10あるいは11上に位置する光反
射手段1からの光のみを受光器92へと導く作用を果た
す。この作用により、受光器92へ導かれる反射光は実質
的に指向性を持つことになる。したがって、光源8から
出射される光には指向性を持たせる必要がない。
第9図は第4図に示すビームスキャナに基づいて所定の
演算や制御を行なうための電気回路の一例を示すブロッ
ク図である。図において、ロータリエンコーダEC1の出
力はレジスタR1に与えられる。レジスタR1には、光導電
膜92bの受光出力が読取タイミング信号として与えられ
る。同様に、ロータリエンコーダEC2の出力はレジスタR
2に与えられ、このレジスタR2には、光導電膜92aの受光
出力が読取タイミング信号として与えられる。レジスタ
R1およびR2の出力は、演算装置61に与えられる。この演
算装置61は、移動体2の現在位置や移動方位などを演算
するための装置である。この演算装置91の演算結果は、
移動体2の自動操舵に用いたり、またCRTディスプレイ
などに表示することもできる。その目的で、演算装置61
の出力は、操舵装置62や表示装置63に与えられる。
第10A図および第10B図は第4図に示すビームスキャナを
用いた投受光システムの動作状態を示す図である。以
下、第1図〜第10B図を参照してこの発明の一実施例の
投受光システムの動作を説明する。
まず、モータM1によって光ビーム6が垂直方向に回動走
査される。このとき、第8図に示す光の円60の中の線分
11に相当する部分が光反射手段1に当たると(第10A図
参照)、光反射手段1からの反射光は十字形スリット91
の水平スリット部分91bを通って光受光器92の光導電膜9
2bに入射する。したがって、光導電膜92bから検知出力
が導出され、応じてレジスタR1はそのときのロータリエ
ンコーダEC1の出力すなわち光ビームの回動角度θ1を
ストアする。次に、モータM2によって光ビーム6が水平
方向に回動走査される。このとき、第8図に示す光の円
60の中の線分10に相当する部分が光反射手段1に当たる
と(第10B図参照)、光反射手段1からの反射光が十字
形スリット91の垂直スリット部分91aを通って受光器92
の光導電膜92aに入射する。したがって、光導電膜92aか
ら検知出力が導出され、応じてレジスタR2はそのときの
ロータリエンコーダEC2の出力すなわち光ビームの回動
角度θ2をストアする。演算装置61はレジスタR1にスト
アされた回動角度θ1とレジスタR2にストアされた回動
角度θ2とに基づいて、移動体の現在位置や進行方位な
どの演算を行なう。この演算結果は、操舵装置62や表示
装置63に与えられ、自動操舵や位置表示などに利用され
る。
なお、この発明の反射光の方位検知装置は、上述のよう
な投受光システムに限らず、移動体からコーナーキュー
ブからなる光反射手段に向けて光ビームを発射し光反射
手段によって反射された光を移動体で検知することによ
って種々の制御に利用するような投受光システムであれ
ばどのようなものにも用いることができる。
なお、上述の実施例では、十字形状のスリットを用いる
ようにしたが、第11図に示すような直線形状のスリット
93を用いるようにしてもよい。この場合、直線形スリッ
ト93に適合するような直線形状の受光器94が装着され
る。
また、上述の実施例では、スリットに直接受光器を装着
するようにしたが、スリットに入射した反射光をハーフ
ミラーで反射しそのハーフミラーの反射光を受光器で検
知するようにしてもよい。たとえば、第12図に示すよう
に、十字形スリット91の垂直スリット部分91aよび水平
スリット部分91bに入射した光を、それぞれ、ハーフミ
ラー95aおよび95bで反射し、それぞれの反射光を受光器
96aおよび96bで受光するようにしてもよい。また、第13
図に示すように直線形スリット93に入射した反射光をハ
ーフミラー97で反射しその反射光を受光器98で検知する
ようにしてもよい。これら第12図および第13図の実施例
では、光源8からの光がハーフミラー95a,95bおよび97
を透過してスリットの内部を通り外部へ出射するので、
スリットによって遮断される光量が少なくなるという利
点がある。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、所定の方向に存在す
るコーナーキューブにて反射されて戻ってきた光のみを
スリット手段で光電変換手段に導くようにしたので、指
向性の鋭い光源を用いずとも指向性の鋭い光源を用いた
のと同様の効果をもってコーナーキューブの方向を知る
ことができる。したがって、高価な光源を設ける必要が
なく装置が安価となる。また、遠方まで光が届く長波長
の光源を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す外観斜視図である。
第2図はこの発明が適用され得る投受光システムの一例
を示す図である。第3図は第2図に示す投受光システム
で用いられる光反射手段の光学的性質を説明するための
図である。第4図はこの発明の一実施例を用いたビーム
スキャナを示す図である。第5図は第4図に示すビーム
スキャナのハウジング4の内部構造を示す断面図であ
る。第6図は反射光検知部9に装着される受光器92の正
面図である。第7図は光源8および反射光検知部9の正
面図である。第8図は第4図に示す光ビーム6が形成す
る光の円の中で反射光検知部9が検知可能な領域を示す
図である。第9図は第4図に示すビームスキャナを用い
た投受光システムの電気回路部分を示すブロック図であ
る。第10A図および第10B図は第4図に示すビームスキャ
ナを用いた投受光システムの動作を説明するための図で
ある。第11図〜第13図は、それぞれこの発明の他の実施
例を示す図である。 図において、1は光反射手段、2は移動体、3はビーム
スキャナ、8は光源、9は反射光検知部、91は十字形ス
リット、92,94,96a,96bおよび98は受光器、93は直線形
スリット、95a,95bおよび97はハーフミラーを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−224504(JP,A) 特開 昭60−307(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射した光を同一方向に反射するコーナー
    キューブを所定の位置に設けておき、移動体からこのコ
    ーナーキューブに向けて光を発射し、コーナーキューブ
    にて反射された光の方位を移動体で検知することによっ
    て移動体の方位、位置、または姿勢の計測に利用するよ
    うな投受光システムに用いられる反射光の方位検知装置
    であって、 指向性の高くない光を発射する光源と、 受光した光に応じた電気信号を導出する光電変換手段
    と、 所定の方向に存在するコーナーキューブからの反射光の
    みを前記光電変換手段に導くためのスリット手段とを備
    え、 前記スリット手段は前記所定の方向に存在するコーナー
    キューブからの反射光の入射口と出射口とを有し、これ
    ら入射口と出射口は相似形状となるように形成されてお
    り、かつ入射口は出射口に対してある開き角で開いて形
    成されており、 前記光源は、前記入射口と出射口とを結ぶ線上の、前記
    スリット手段の前記出射口側であって、かつ前記光源か
    ら発射される光が前記スリット手段を通して直接前記光
    電変換手段に入射しない位置に配置されており、 前記スリット手段は、前記光源から発射された光を遮ら
    ないように、前記光源から発射された光の進行方向に対
    して交わる方向の断面積が小さい板形の形状の部材によ
    り形成されている、反射光の方位検知装置。
  2. 【請求項2】前記スリット手段の入射口および出射口は
    直線状に形成されている、特許請求の範囲第1項記載の
    反射光の方位検知装置。
  3. 【請求項3】前記スリット手段の入射口および出射口は
    十字形状に形成されている、特許請求の範囲第1項記載
    の反射光の方位検知装置。
  4. 【請求項4】前記光電変換手段は、前記スリット手段の
    出射口に装着される、特許請求の範囲第1項ないし第3
    項のいずれかに記載の反射光の方位検知装置。
  5. 【請求項5】前記スリット手段の出射口には反射鏡が設
    けられ、前記スリット手段の出射口から出射し、かつ前
    記コーナーキューブによって反射された光を受光し得る
    位置に前記光電変換手段が設けられる、特許請求の範囲
    第1項ないし第3項のいずれかに記載の反射光の方位検
    知装置。
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