JPH09243369A - 移動物体の位置検出方法およびそれに用いる装置 - Google Patents
移動物体の位置検出方法およびそれに用いる装置Info
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- JPH09243369A JPH09243369A JP8083293A JP8329396A JPH09243369A JP H09243369 A JPH09243369 A JP H09243369A JP 8083293 A JP8083293 A JP 8083293A JP 8329396 A JP8329396 A JP 8329396A JP H09243369 A JPH09243369 A JP H09243369A
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便な装置により精度よく移動物体の位置を
検出する方法およびそれに用いる装置を提供する。 【解決手段】 （1）レーザービームをビームスプリッ
タ２で分岐させ、（2）一方のビームを高速回転するポ
リゴンミラー３に入射して１次方向のスキャニングビー
ムを形成させ、（3）上記ビームを揺動スキャナミラー
４に入射して、１次方向と直交する２次方向にスキャニ
ングさせ、（4）スキャニングビームが移動物体に配設
したコーナーキューブプリズム５により反射されて復帰
する光をビームスプリッタ２まで戻し、（5）結像光学
素子７および光検出素子８により検出し、（6）信号処
理回路で解析して上記移動物体の空間的位置座標を計算
することからなる移動物体の位置検出方法およびそれに
用いる装置。
検出する方法およびそれに用いる装置を提供する。 【解決手段】 （1）レーザービームをビームスプリッ
タ２で分岐させ、（2）一方のビームを高速回転するポ
リゴンミラー３に入射して１次方向のスキャニングビー
ムを形成させ、（3）上記ビームを揺動スキャナミラー
４に入射して、１次方向と直交する２次方向にスキャニ
ングさせ、（4）スキャニングビームが移動物体に配設
したコーナーキューブプリズム５により反射されて復帰
する光をビームスプリッタ２まで戻し、（5）結像光学
素子７および光検出素子８により検出し、（6）信号処
理回路で解析して上記移動物体の空間的位置座標を計算
することからなる移動物体の位置検出方法およびそれに
用いる装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動物体の位置を
検出し、自動追尾する方法および装置に関し、詳しくは
コーナーキューブプリズムを含む光学系を用いて移動物
体を追尾し物体の空間的座標を算出することにより、移
動物体の位置を監視する方法およびそれに用いる装置に
関するものである。
検出し、自動追尾する方法および装置に関し、詳しくは
コーナーキューブプリズムを含む光学系を用いて移動物
体を追尾し物体の空間的座標を算出することにより、移
動物体の位置を監視する方法およびそれに用いる装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】移動する物体を追尾して、これに照明そ
の他の操作を行うことが必要とされる場合がある。例え
ば劇場の舞台、結婚式場、宴会場等において演技者など
にスポットライトを照射する場合などである。移動物体
を検出するためには、人間の視覚によるほかに、電波源
や赤外線源を移動物体に設置してそれが発振する電波や
赤外線を検出器により検出する方法が知られている。し
かし人間の視覚により検出した場合には、人間が照明器
具などを移動させて追尾し、照射を行わなければならな
いため、操作に多大の労力と熟練を要するのみならず、
広い場所においては複数の人間を必要とする場合もあ
る。また、電波等を用いる場合には、検出器による出力
を利用して自動追尾する方法があるが、発振用の部材が
大型となる上に、検出精度や壁面反射の影響等に問題が
あり、満足すべき実用性能は得られていない。
の他の操作を行うことが必要とされる場合がある。例え
ば劇場の舞台、結婚式場、宴会場等において演技者など
にスポットライトを照射する場合などである。移動物体
を検出するためには、人間の視覚によるほかに、電波源
や赤外線源を移動物体に設置してそれが発振する電波や
赤外線を検出器により検出する方法が知られている。し
かし人間の視覚により検出した場合には、人間が照明器
具などを移動させて追尾し、照射を行わなければならな
いため、操作に多大の労力と熟練を要するのみならず、
広い場所においては複数の人間を必要とする場合もあ
る。また、電波等を用いる場合には、検出器による出力
を利用して自動追尾する方法があるが、発振用の部材が
大型となる上に、検出精度や壁面反射の影響等に問題が
あり、満足すべき実用性能は得られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情に鑑み、簡便な装置により精度よく移動物体の位
置を検出する方法およびそれに用いる装置を提供するこ
とを目的とする。
な事情に鑑み、簡便な装置により精度よく移動物体の位
置を検出する方法およびそれに用いる装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的に沿って鋭意検討した結果、入射光を同一の光路に反
射する光学部材であるコーナーキューブプリズムを移動
する物体上に取り付け、特定の光学系を用いることによ
り、その物体の空間的座標を算出し得ることを見出して
本発明を完成した。すなわち、本発明第１は、以下の工
程（１）から（８）よりなる移動物体の位置検出方法に
関するものである。（１）レーザー光源からのレーザー
光をコリメートしたレーザービームをビームスプリッタ
で２つのビームに分岐させ、（２）上記ビームスプリッ
タで分岐された２つのレーザービームのいずれか一方
を、高速で回転するポリゴンミラーに入射させ、該ポリ
ゴンミラーの各反射面で被位置検出移動物体の縦または
横方向（以下「１次方向」という）の位置座標をスキャ
ニングするビームを形成させ、（３）上記ポリゴンミラ
ーから反射された１次方向のスキャニングビームを、揺
動スキャナミラーに入射させ、上記１次方向と直交する
座標方向（以下「２次方向」という）に反射ビームをス
キャニングさせ、（４）上記ポリゴンミラーのスキャニ
ング範囲の一方の端で上記レーザービームを受け、該ポ
リゴンミラーの反射面ごとに受光信号を座標演算回路に
送るポリゴンミラーの基準位置設定用光センサを配置
し、（５）上記スキャナミラーの回転軸上にスキャニン
グ駆動用ステッピングモータと、一部に原点設定用の切
り欠きを設けた円盤と、該円盤の切り欠きを検出する切
り欠き検出センサとを配置し、上記スキャナミラーのス
キャニング原点を設定させ、（６）反射ビームを入射ビ
ームと同一の光路に戻すコーナーキューブプリズムをあ
らかじめ被位置検出移動物体に配設しておき、上記スキ
ャナミラーからのスキャニングビームが上記コーナーキ
ューブプリズムを捕らえたときに、該コーナーキューブ
プリズムで反射された上記スキャニングビームを、復帰
ビームとして同一の光路を経て上記スキャナミラーおよ
びポリゴンミラーを介してビームスプリッタまで戻し、
（７）上記復帰ビームを前記ビームスプリッタで透過ま
たは反射させ、必要に応じて迷光排除を目的とした偏光
ビームスプリッタを介し、結像光学素子および光検出素
子により検出し、（８）上記光検出素子で検出されたレ
ーザービーム信号を信号処理回路で解析することによ
り、前記被位置検出移動物体の空間的位置座標を計算す
る。本発明の第２は、以下の各部材（１）レーザー光
源、（２）レーザー光の光路上に設置されたビームスプ
リッタ、（３）ビームスプリッタで分岐された２つのビ
ームのいずれか一方を受光し、１次方向のスキャニング
ビームを作る高速回転ポリゴンミラー、（４）ポリゴン
ミラーで反射されたスキャニングビームを受光し、該ビ
ームを上記１次方向のスキャニングビームのスキャン方
向と直交する座標方向にスキャンするように反射する揺
動スキャナミラー、（５）被位置検出移動物体上に設置
され、スキャナミラーで反射された光を受光してその光
路と同一の光路に反射するコーナーキューブプリズム、
（６）コーナーキューブプリズムからの光を、偏光ビー
ムスプリッタを経て、あるいは経ずして集光する結像レ
ンズおよび光検出素子、ならびに（７）座標計算回路か
らなることを特徴とする移動物体の位置検出装置に関す
るものである。
的に沿って鋭意検討した結果、入射光を同一の光路に反
射する光学部材であるコーナーキューブプリズムを移動
する物体上に取り付け、特定の光学系を用いることによ
り、その物体の空間的座標を算出し得ることを見出して
本発明を完成した。すなわち、本発明第１は、以下の工
程（１）から（８）よりなる移動物体の位置検出方法に
関するものである。（１）レーザー光源からのレーザー
光をコリメートしたレーザービームをビームスプリッタ
で２つのビームに分岐させ、（２）上記ビームスプリッ
タで分岐された２つのレーザービームのいずれか一方
を、高速で回転するポリゴンミラーに入射させ、該ポリ
ゴンミラーの各反射面で被位置検出移動物体の縦または
横方向（以下「１次方向」という）の位置座標をスキャ
ニングするビームを形成させ、（３）上記ポリゴンミラ
ーから反射された１次方向のスキャニングビームを、揺
動スキャナミラーに入射させ、上記１次方向と直交する
座標方向（以下「２次方向」という）に反射ビームをス
キャニングさせ、（４）上記ポリゴンミラーのスキャニ
ング範囲の一方の端で上記レーザービームを受け、該ポ
リゴンミラーの反射面ごとに受光信号を座標演算回路に
送るポリゴンミラーの基準位置設定用光センサを配置
し、（５）上記スキャナミラーの回転軸上にスキャニン
グ駆動用ステッピングモータと、一部に原点設定用の切
り欠きを設けた円盤と、該円盤の切り欠きを検出する切
り欠き検出センサとを配置し、上記スキャナミラーのス
キャニング原点を設定させ、（６）反射ビームを入射ビ
ームと同一の光路に戻すコーナーキューブプリズムをあ
らかじめ被位置検出移動物体に配設しておき、上記スキ
ャナミラーからのスキャニングビームが上記コーナーキ
ューブプリズムを捕らえたときに、該コーナーキューブ
プリズムで反射された上記スキャニングビームを、復帰
ビームとして同一の光路を経て上記スキャナミラーおよ
びポリゴンミラーを介してビームスプリッタまで戻し、
（７）上記復帰ビームを前記ビームスプリッタで透過ま
たは反射させ、必要に応じて迷光排除を目的とした偏光
ビームスプリッタを介し、結像光学素子および光検出素
子により検出し、（８）上記光検出素子で検出されたレ
ーザービーム信号を信号処理回路で解析することによ
り、前記被位置検出移動物体の空間的位置座標を計算す
る。本発明の第２は、以下の各部材（１）レーザー光
源、（２）レーザー光の光路上に設置されたビームスプ
リッタ、（３）ビームスプリッタで分岐された２つのビ
ームのいずれか一方を受光し、１次方向のスキャニング
ビームを作る高速回転ポリゴンミラー、（４）ポリゴン
ミラーで反射されたスキャニングビームを受光し、該ビ
ームを上記１次方向のスキャニングビームのスキャン方
向と直交する座標方向にスキャンするように反射する揺
動スキャナミラー、（５）被位置検出移動物体上に設置
され、スキャナミラーで反射された光を受光してその光
路と同一の光路に反射するコーナーキューブプリズム、
（６）コーナーキューブプリズムからの光を、偏光ビー
ムスプリッタを経て、あるいは経ずして集光する結像レ
ンズおよび光検出素子、ならびに（７）座標計算回路か
らなることを特徴とする移動物体の位置検出装置に関す
るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の方法および
装置の原理を示す部分斜視図である。半導体レーザー光
源１から発振されたレーザー光は、光学系によりコリメ
ートされてビームとなり、光路Ｉ1を通り、ビームスプ
リッタ２（ハーフミラー）により光路Ｉ2に反射される
ビームと光路Ｉ2′に透過されるビームに分かれる。次
に、光路Ｉ2を経たビームは、ポリゴンミラー３（ある
いはガルバノメータ等のスキャニングデバイス）の面で
反射されて光路Ｉ3を通り、スキャナミラー４（全反射
ミラー）の軸４ａに対応する表面上で反射されて光路Ｉ
4に至る。このとき、光路Ｉ4上に入射光をその光路と同
一の光路に反射させることのできる光学部材、例えばコ
ーナーキューブプリズム５が存在すると、半導体レーザ
ー光源１からのレーザービームはコーナーキューブプリ
ズム５で反射されて、光路Ｉ4、Ｉ3およびＩ2の順に戻
り、ビームスプリッタ２を通過して光路Ｉ5を通り、偏
光ビームスプリッタ６を経て、結像レンズ７により結像
され、光検出素子８により検出される。光路Ｉ3は、ポ
リゴンミラー３を矢印３ａの方向に回転させることによ
り、スキャナミラー４の軸４ａに対応する表面を下から
上へ移動する。更に、光路Ｉ3から入射した光は、マイ
クロステップモータ１０によりスキャナミラー４を軸４
ａを中心に４ｂ−４ｂ′方向に往復運動させることによ
り、反射角を変化させながら反射される。これにより、
レーザービームによる縦横のスキャニングが可能とな
り、空間に存在するコーナーキューブプリズム５をスキ
ャニングビームで探知することができる。
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の方法および
装置の原理を示す部分斜視図である。半導体レーザー光
源１から発振されたレーザー光は、光学系によりコリメ
ートされてビームとなり、光路Ｉ1を通り、ビームスプ
リッタ２（ハーフミラー）により光路Ｉ2に反射される
ビームと光路Ｉ2′に透過されるビームに分かれる。次
に、光路Ｉ2を経たビームは、ポリゴンミラー３（ある
いはガルバノメータ等のスキャニングデバイス）の面で
反射されて光路Ｉ3を通り、スキャナミラー４（全反射
ミラー）の軸４ａに対応する表面上で反射されて光路Ｉ
4に至る。このとき、光路Ｉ4上に入射光をその光路と同
一の光路に反射させることのできる光学部材、例えばコ
ーナーキューブプリズム５が存在すると、半導体レーザ
ー光源１からのレーザービームはコーナーキューブプリ
ズム５で反射されて、光路Ｉ4、Ｉ3およびＩ2の順に戻
り、ビームスプリッタ２を通過して光路Ｉ5を通り、偏
光ビームスプリッタ６を経て、結像レンズ７により結像
され、光検出素子８により検出される。光路Ｉ3は、ポ
リゴンミラー３を矢印３ａの方向に回転させることによ
り、スキャナミラー４の軸４ａに対応する表面を下から
上へ移動する。更に、光路Ｉ3から入射した光は、マイ
クロステップモータ１０によりスキャナミラー４を軸４
ａを中心に４ｂ−４ｂ′方向に往復運動させることによ
り、反射角を変化させながら反射される。これにより、
レーザービームによる縦横のスキャニングが可能とな
り、空間に存在するコーナーキューブプリズム５をスキ
ャニングビームで探知することができる。
【０００６】基準位置設定用センサ９は、ポリゴンミラ
ー３の各面におけるスキャニングビームの基準位置を検
出するためのものであり、空間に存在するコーナーキュ
ーブプリズム５に光が入射したとき（光検出素子８によ
りその存在が検出されたとき）のポリゴンミラー３の原
点を設定する。同様に、スキャナミラー４の回転と同期
して回転するスリット盤１２の縁に設けた切り欠き検出
センサ１１は、光検出素子８がコーナーキューブプリズ
ム５の存在を検出したときに、スキャニング角度の原点
を設定する。このように、２つのスキャニング用ミラー
の原点設定用センサを設けることにより、光検出素子８
がコーナーキューブプリズム５を捕らえたときに、その
空間的座標を算出することが可能である。
ー３の各面におけるスキャニングビームの基準位置を検
出するためのものであり、空間に存在するコーナーキュ
ーブプリズム５に光が入射したとき（光検出素子８によ
りその存在が検出されたとき）のポリゴンミラー３の原
点を設定する。同様に、スキャナミラー４の回転と同期
して回転するスリット盤１２の縁に設けた切り欠き検出
センサ１１は、光検出素子８がコーナーキューブプリズ
ム５の存在を検出したときに、スキャニング角度の原点
を設定する。このように、２つのスキャニング用ミラー
の原点設定用センサを設けることにより、光検出素子８
がコーナーキューブプリズム５を捕らえたときに、その
空間的座標を算出することが可能である。
【０００７】またこれらの光学系を複数個使用する場
合、異なる系のレーザー光が光検出素子８に入射するこ
とによる誤検出を防ぐ方法として、半導体レーザー光の
直線偏光性と偏光ビームスプリッタ６の特性を利用す
る。例えば、レーザー光の１ａ−１ａ′方向がＰ偏光と
なるように半導体レーザー光源１をセットした時に、コ
ーナーキューブプリズム５から復帰した光が偏光ビーム
スプリッタ６を通り光路Ｉ6を通るようにすれば、レー
ザー光の１ｂ−１ｂ′方向をＰ偏光となるように半導体
レーザー光源１をセットした時は、コーナーキューブプ
リズム５からの復帰光は光路Ｉ6′側へ反射される。こ
の時にコーナーキューブプリズム５からの反射を検出す
る手段としては、光路Ｉ6′側に結像レンズ７および光
検出素子８をセットすればよい。
合、異なる系のレーザー光が光検出素子８に入射するこ
とによる誤検出を防ぐ方法として、半導体レーザー光の
直線偏光性と偏光ビームスプリッタ６の特性を利用す
る。例えば、レーザー光の１ａ−１ａ′方向がＰ偏光と
なるように半導体レーザー光源１をセットした時に、コ
ーナーキューブプリズム５から復帰した光が偏光ビーム
スプリッタ６を通り光路Ｉ6を通るようにすれば、レー
ザー光の１ｂ−１ｂ′方向をＰ偏光となるように半導体
レーザー光源１をセットした時は、コーナーキューブプ
リズム５からの復帰光は光路Ｉ6′側へ反射される。こ
の時にコーナーキューブプリズム５からの反射を検出す
る手段としては、光路Ｉ6′側に結像レンズ７および光
検出素子８をセットすればよい。
【０００８】図２は、本発明の移動物体の位置検出装置
において使用する信号処理の回路図である。図１の光検
出素子８は、逆バイアスされた PIN フォトダイオード
であり、図１において半導体レーザー光源１から発振さ
れコリメートされたレーザービームが、最終的に光路Ｉ
4を通りコーナーキューブプリズム５に入射した場合
に、その反射による復帰光を検出する。光検出素子８が
光信号を受けることにより発生した電流は、図２の交流
アンプ２１によって増幅され、波形整形アンプ２２によ
って負のトリガパルスに変換され、フリップフロップ回
路２３の入力２３ａに入力される。以後このパルスを S
TOP パルスと呼ぶ。図１の基準位置設定用光センサ９も
上記と同様の PIN フォトダイオードであり、光を検出
すると、その出力電流は交流アンプ２７および波形整形
アンプ２８で処理され、負のトリガパルスとなる。以後
このパルスを START パルスと呼ぶ。図１のポリゴンミ
ラー３は、矢印３ａの方向へ毎分２５０００回転の速度
で回転しており、ポリゴンの面数は６面であるから、レ
ーザー光が出力されている限り、 ０.４msec ごとに１
つの負のトリガパルスを出力する。図１の切り欠き検出
センサ１１は、スキャナミラー４の原点センサであり、
フォトダイオードとフォトトランジスタが内蔵されてお
り、両者の間にスリットがあり、スリット中の遮光物の
有無によりフォトトランジスタの ON/OFF 制御を行い、
これによってスリット盤１２の切り欠きの有無によって
原点を検出する。
において使用する信号処理の回路図である。図１の光検
出素子８は、逆バイアスされた PIN フォトダイオード
であり、図１において半導体レーザー光源１から発振さ
れコリメートされたレーザービームが、最終的に光路Ｉ
4を通りコーナーキューブプリズム５に入射した場合
に、その反射による復帰光を検出する。光検出素子８が
光信号を受けることにより発生した電流は、図２の交流
アンプ２１によって増幅され、波形整形アンプ２２によ
って負のトリガパルスに変換され、フリップフロップ回
路２３の入力２３ａに入力される。以後このパルスを S
TOP パルスと呼ぶ。図１の基準位置設定用光センサ９も
上記と同様の PIN フォトダイオードであり、光を検出
すると、その出力電流は交流アンプ２７および波形整形
アンプ２８で処理され、負のトリガパルスとなる。以後
このパルスを START パルスと呼ぶ。図１のポリゴンミ
ラー３は、矢印３ａの方向へ毎分２５０００回転の速度
で回転しており、ポリゴンの面数は６面であるから、レ
ーザー光が出力されている限り、 ０.４msec ごとに１
つの負のトリガパルスを出力する。図１の切り欠き検出
センサ１１は、スキャナミラー４の原点センサであり、
フォトダイオードとフォトトランジスタが内蔵されてお
り、両者の間にスリットがあり、スリット中の遮光物の
有無によりフォトトランジスタの ON/OFF 制御を行い、
これによってスリット盤１２の切り欠きの有無によって
原点を検出する。
【０００９】次に検出機構について説明する。マイクロ
コンピュータ（以下「マイコン」という）３１は、入力
３１ｂ（HP）が LOW の時、出力３１ｃ（CW）よりマイ
クロステップモータコントロール用ドライバ３０へパル
スを送り、図１のマイクロステップモータ１０を矢印４
ｂ′の方向へ回転させ、入力３１ｂが LOW から HIGH
になったときにその位置をスキャナミラー４の原点を決
定するスタート位置とする。また、マイコン３１は、入
力３１ｂ（HP）が HIGH のとき、出力３１ｄ（CCW）よ
りマイクロステップモータコントロール用ドライバ３０
へパルスを送り、マイクロステップモータ１０を矢印４
ｂの方向へ回転させ、入力３１ｂが HIGH からLOW にな
ったときにその位置をスキャナミラー４の原点を決定す
るスタート位置とする。スキャナミラー４は、以後原点
から矢印４ｂおよび４ｂ′の方向へ各４５°以上の範囲
を往復運動する。
コンピュータ（以下「マイコン」という）３１は、入力
３１ｂ（HP）が LOW の時、出力３１ｃ（CW）よりマイ
クロステップモータコントロール用ドライバ３０へパル
スを送り、図１のマイクロステップモータ１０を矢印４
ｂ′の方向へ回転させ、入力３１ｂが LOW から HIGH
になったときにその位置をスキャナミラー４の原点を決
定するスタート位置とする。また、マイコン３１は、入
力３１ｂ（HP）が HIGH のとき、出力３１ｄ（CCW）よ
りマイクロステップモータコントロール用ドライバ３０
へパルスを送り、マイクロステップモータ１０を矢印４
ｂの方向へ回転させ、入力３１ｂが HIGH からLOW にな
ったときにその位置をスキャナミラー４の原点を決定す
るスタート位置とする。スキャナミラー４は、以後原点
から矢印４ｂおよび４ｂ′の方向へ各４５°以上の範囲
を往復運動する。
【００１０】次に、マイコン３１の出力３１ａ（S.RE
S）からは、光検出素子８が光信号を捕らえて入力２３
ａに STOP パルスが現れない限り、負のトリガが出力さ
れており、フリップフロップ回路２３の出力２３ｃを H
IGH にする。これによりアンド回路２５の入力２５ａが
HIGH になり、発振器２４の出力２４ａから発振されて
いるクロックパルス（４.９１５２MHz）が、アンド回路
２５の入力２５ｂおよび出力２５ｃを通り、クロックカ
ウンタ２６の入力２６ａに入力される。また、フリップ
フロップ回路２３の出力２３ｃが HIGH であるので、ア
ンド回路２９の入力 ２９ａも HIGH になり、クロック
カウンタ２６の入力２６ｂ（CLR）に０.４msecごとに正
のトリガが入力され、クロックカウンタ２６は、このト
リガが入ったときに出力２６ｃの出力を０にクリアする
と同時にカウントを再開する。以後０.４msec ごとにク
リアとカウントを繰り返す。
S）からは、光検出素子８が光信号を捕らえて入力２３
ａに STOP パルスが現れない限り、負のトリガが出力さ
れており、フリップフロップ回路２３の出力２３ｃを H
IGH にする。これによりアンド回路２５の入力２５ａが
HIGH になり、発振器２４の出力２４ａから発振されて
いるクロックパルス（４.９１５２MHz）が、アンド回路
２５の入力２５ｂおよび出力２５ｃを通り、クロックカ
ウンタ２６の入力２６ａに入力される。また、フリップ
フロップ回路２３の出力２３ｃが HIGH であるので、ア
ンド回路２９の入力 ２９ａも HIGH になり、クロック
カウンタ２６の入力２６ｂ（CLR）に０.４msecごとに正
のトリガが入力され、クロックカウンタ２６は、このト
リガが入ったときに出力２６ｃの出力を０にクリアする
と同時にカウントを再開する。以後０.４msec ごとにク
リアとカウントを繰り返す。
【００１１】もし、図１において、スキャナミラー４の
往復運動中にコーナーキューブプリズム５がレーザービ
ームを捕らえ、光検出素子８により検出されて STOP パ
ルスが発生すれば、フリップフロップ回路２３の出力２
３ｃは LOW となり、アンド回路２５の入力２５ａは LO
W となって、クロックカウンタ２６へのクロックパルス
の入力が停止する。更にアンド回路２９の入力２９ａも
LOW になるので、クロックカウンタ２６の入力２６ｂ
に正のトリガが入らなくなり、クロックカウンタのクリ
アが停止され、ポリゴンミラー３の原点からの時間的デ
ータが保持される。次いで、入力３１ｅが LOW である
ことをマイコン３１が検出すると、クロックカウンタ２
６の出力２６ｃから、２進法で示された１１ビットのデ
ータＤ0〜Ｄ10 がマイコン３１に入力される（ポリゴ
ン角データ）。また、図１において、スキャナミラー４
のミラーの原点から STOP パルスが発生したときまでに
振られたスキャニング角度は、マイコン３１の出力３１
ｃまたは３１ｄのパルス数によってデータとする（スキ
ャナミラー角データ）。上記のポリゴン角データとスキ
ャナミラー角データとを、マイコン３１の通信入出力３
１ｆからホスト側であるパーソナルコンピュータ（以下
「パソコン」という）３２へ入力３２ａから入力し、パ
ソコン３２の内部で図１のコーナーキューブプリズム５
の空間的位置座標を計算する。
往復運動中にコーナーキューブプリズム５がレーザービ
ームを捕らえ、光検出素子８により検出されて STOP パ
ルスが発生すれば、フリップフロップ回路２３の出力２
３ｃは LOW となり、アンド回路２５の入力２５ａは LO
W となって、クロックカウンタ２６へのクロックパルス
の入力が停止する。更にアンド回路２９の入力２９ａも
LOW になるので、クロックカウンタ２６の入力２６ｂ
に正のトリガが入らなくなり、クロックカウンタのクリ
アが停止され、ポリゴンミラー３の原点からの時間的デ
ータが保持される。次いで、入力３１ｅが LOW である
ことをマイコン３１が検出すると、クロックカウンタ２
６の出力２６ｃから、２進法で示された１１ビットのデ
ータＤ0〜Ｄ10 がマイコン３１に入力される（ポリゴ
ン角データ）。また、図１において、スキャナミラー４
のミラーの原点から STOP パルスが発生したときまでに
振られたスキャニング角度は、マイコン３１の出力３１
ｃまたは３１ｄのパルス数によってデータとする（スキ
ャナミラー角データ）。上記のポリゴン角データとスキ
ャナミラー角データとを、マイコン３１の通信入出力３
１ｆからホスト側であるパーソナルコンピュータ（以下
「パソコン」という）３２へ入力３２ａから入力し、パ
ソコン３２の内部で図１のコーナーキューブプリズム５
の空間的位置座標を計算する。
【００１２】
【発明の効果】本発明の装置によれば、従来製品化され
ている超音波方式のように、移動する物体に超音波を発
振させるための電子回路および電池などの電源を取り付
ける必要がないので、大幅に小型化することができる。
また、超音波方式においては、物体が発振する超音波が
各センサに届くまでの時間を計測することにより位置座
標を計算するため、少なくとも３個のセンサを必要とす
る。これに対し本考案においては、コーナーキューブプ
リズムに光が入射可能である限り、１個のセンサで検出
することが可能である。なお、本発明の場合には、セン
サを複数個使用し、それぞれのデータから計算した物体
の位置座標を比較することにより、誤検出の防止を強化
することが可能である。
ている超音波方式のように、移動する物体に超音波を発
振させるための電子回路および電池などの電源を取り付
ける必要がないので、大幅に小型化することができる。
また、超音波方式においては、物体が発振する超音波が
各センサに届くまでの時間を計測することにより位置座
標を計算するため、少なくとも３個のセンサを必要とす
る。これに対し本考案においては、コーナーキューブプ
リズムに光が入射可能である限り、１個のセンサで検出
することが可能である。なお、本発明の場合には、セン
サを複数個使用し、それぞれのデータから計算した物体
の位置座標を比較することにより、誤検出の防止を強化
することが可能である。
【図１】本発明の装置の原理を示す部分斜視図である。
【図２】本発明に使用する信号処理の回路図である。
１ 半導体レーザー光源 ２ ビームスプリッタ ３ ポリゴンミラー ４ スキャナミラー ５ コーナーキューブプリズム ６ 偏光ビームスプリッタ ７ 結像レンズ ８ 光検出素子 ９ 基準位置設定用光センサ １０ マイクロステップモータ １１ 切り欠き検出センサ １２ スリット盤 ２１、２７ 交流アンプ ２２、２８ 波形整形アンプ ２３ フリップフロップ回路 ２４ 発振器 ２５、２９ アンド回路 ２６ クロックカウンタ ３０ マイクロステップモータコントロール用ドライバ ３１ マイクロコンピュータ（マイコン） ３２ パーソナルコンピュータ（パソコン）
Claims (2)
- 【請求項１】 以下の工程（１）から（８）よりなる移
動物体の位置検出方法、（１）レーザー光源からのレー
ザー光をコリメートしたレーザービームをビームスプリ
ッタで２つのビームに分岐させ、（２）上記ビームスプ
リッタで分岐された２つのレーザービームのいずれか一
方を、高速で回転するポリゴンミラーに入射させ、該ポ
リゴンミラーの各反射面で被位置検出移動物体の縦また
は横方向（以下「１次方向」という）の位置座標をスキ
ャニングするビームを形成させ、（３）上記ポリゴンミ
ラーから反射された１次方向のスキャニングビームを、
揺動スキャナミラーに入射させ、上記１次方向と直交す
る座標方向（以下「２次方向」という）に反射ビームを
スキャニングさせ、（４）上記ポリゴンミラーのスキャ
ニング範囲の一方の端で上記レーザービームを受け、該
ポリゴンミラーの反射面ごとに受光信号を座標演算回路
に送るポリゴンミラーの基準位置設定用光センサを配置
し、（５）上記スキャナミラーの回転軸上にスキャニン
グ駆動用ステッピングモータと、一部に原点設定用の切
り欠きを設けた円盤と、該円盤の切り欠きを検出する切
り欠き検出センサとを配置し、上記スキャナミラーのス
キャニング原点を設定させ、（６）反射ビームを入射ビ
ームと同一の光路に戻すコーナーキューブプリズムをあ
らかじめ被位置検出移動物体に配設しておき、上記スキ
ャナミラーからのスキャニングビームが上記コーナーキ
ューブプリズムを捕らえたときに、該コーナーキューブ
プリズムで反射された上記スキャニングビームを、復帰
ビームとして同一の光路を経て上記スキャナミラーおよ
びポリゴンミラーを介してビームスプリッタまで戻し、
（７）上記復帰ビームを前記ビームスプリッタで透過ま
たは反射させ、必要に応じて迷光排除を目的とした偏光
ビームスプリッタを介し、結像光学素子および光検出素
子により検出し、（８）上記光検出素子で検出されたレ
ーザービーム信号を信号処理回路で解析することによ
り、前記被位置検出移動物体の空間的位置座標を計算す
る。 - 【請求項２】 以下の各部材（１）レーザー光源、
（２）レーザー光の光路上に設置されたビームスプリッ
タ、（３）ビームスプリッタで分岐された２つのビーム
のいずれか一方を受光し、１次方向のスキャニングビー
ムを作る高速回転ポリゴンミラー、（４）ポリゴンミラ
ーで反射されたスキャニングビームを受光し、該ビーム
を上記１次方向のスキャニングビームのスキャン方向と
直交する座標方向にスキャンするように反射する揺動ス
キャナミラー、（５）被位置検出移動物体上に設置さ
れ、スキャナミラーで反射された光を受光してその光路
と同一の光路に反射するコーナーキューブプリズム、
（６）コーナーキューブプリズムからの光を、偏光ビー
ムスプリッタを経て、あるいは経ずして集光する結像レ
ンズおよび光検出素子、ならびに（７）座標計算回路か
らなることを特徴とする移動物体の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8083293A JPH09243369A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 移動物体の位置検出方法およびそれに用いる装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8083293A JPH09243369A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 移動物体の位置検出方法およびそれに用いる装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243369A true JPH09243369A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13798356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8083293A Pending JPH09243369A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 移動物体の位置検出方法およびそれに用いる装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243369A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226881A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Sokkia Co Ltd | 測量機の自動視準装置 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8083293A patent/JPH09243369A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226881A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Sokkia Co Ltd | 測量機の自動視準装置 |
| JP4697776B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-06-08 | 株式会社 ソキア・トプコン | 測量機の自動視準装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050301 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050802 |