JPH11166969A - レーザ式測距装置 - Google Patents
レーザ式測距装置Info
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- JPH11166969A JPH11166969A JP9333968A JP33396897A JPH11166969A JP H11166969 A JPH11166969 A JP H11166969A JP 9333968 A JP9333968 A JP 9333968A JP 33396897 A JP33396897 A JP 33396897A JP H11166969 A JPH11166969 A JP H11166969A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
度を高める。 【解決手段】 回転するポリゴンミラー6をさらにジン
バルアーム4ごと回転させ、レーザダイオード5から発
せられたレーザ光L1をポリゴンミラー6で反射させる
ことにより対象物に照射しつつ二次元方向にスキャニン
グする。対象物からの反射レーザ光L3をポリゴンミラ
ー6で受け、放物面ミラー13a,13bおよび折り返
しミラー14a,14bで反射させてフォトダイオード
9でとらえて光電変換する。レーザダイオード5、ポリ
ゴンミラー6とその駆動系、放物面ミラー13a,13
b、折り返しミラー14a,14bおよびフォトダイオ
ード9の全ての要素をジンバルアーム4上に搭載する。
Description
したレーザ光を対象物に向けてスキャニングしてその反
射レーザ光をとらえることにより、対象物までの距離を
測定するレーザ式測距装置に関する。
7−72239号公報に記載されているものがある。
ド等のレーザ光源から発せられたレーザ光を反射させつ
つこれを対象物に向けてスキャニングする回転式のポリ
ゴンミラーと、このポリゴンミラーを、その軸心に対し
て直交する軸線を回転中心として回転移動させる機構
と、対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーからの
反射光として受ける集光手段と、この集光手段を通過し
たレーザ光を光電変換するセンサとを備えていて、実質
的に投射レーザ光を二次元方向にスキャニングしつつ、
対象物からの反射レーザ光をポリゴンミラーのうちの隣
合う二つの鏡面で受けた上でこれを別々の集光手段で集
光して、最終的に共通のセンサの受光面に投射するよう
になっている。
ーザ式測距装置では、対象物からの反射レーザ光の集光
系路を二系統に分けることにより、得られる全体の受光
量を減らすことなくポリゴンミラーのひとつひとつの鏡
面の面積を小さくして、装置全体の小型化と軽量化とを
達成できるものの、光学系のうちポリゴンミラーが可動
式のものであるのに対して、それ以外の集光手段やセン
サ等の各要素が固定式のものとなっているため、実用化
の上でなおも問題を残している。
定位置固定式の集光手段が複数の折り返しミラーと集光
レンズとで構成されているのに加えて、その集光手段が
二次元方向のスキャニング時のいずれの場合にもポリゴ
ンミラーとの間で相対回転することから、ポリゴンミラ
ーおよびセンサを含む装置全体の光軸調整に多大な工数
と時間を要するという問題がある。その上、上記のよう
に集光手段がポリゴンミラーとの間で相対回転する故
に、使用によって両者の間に光軸ずれが生じやすく、受
光センサの受光面積を大きくしないかぎり測距精度の向
上に限界がある。
れたもので、装置全体のより一層の小型化と軽量化とを
図りつつ、光軸調整のための工数を削減し、併せて測距
精度の向上を図ったレーザ式測距装置を提供しようとす
るものである。
は、レーザ光源と、このレーザ光源から照射されたレー
ザ光を反射させて対象物に向けて投射する一方、前記対
象物からの反射レーザ光を隣合う二つの鏡面でとらえる
ポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーをその軸心を回
転中心として回転駆動させて該ポリゴンミラーで反射す
る投射レーザ光をそのポリゴンミラーの回転方向にスキ
ャニングするポリゴンミラー駆動手段と、前記ポリゴン
ミラーの軸心をはさんでそのポリゴンミラーの両側に配
置され、ポリゴンミラーの二つの鏡面で反射する反射レ
ーザ光を個別に集光する一対の集光手段と、前記一対の
集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれを光電変換
する受光センサとを備えていて、前記レーザ光源、ポリ
ゴンミラー、ポリゴンミラー駆動手段、集光手段および
受光センサのそれぞれが共通のジンバルアームに搭載さ
れていて、このジンバルアームがジンバルアーム駆動手
段によってポリゴンミラーの軸心と直交する軸線を回転
中心として回転駆動されるように構成されていることを
特徴としている。
の発明における各集光手段が、放物面ミラーと、この放
物面ミラーの焦点よりも放物面ミラー側に配置されて該
放物面ミラーで集光されたレーザ光を受光センサの受光
面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成されて
いて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの受光面
に合致させたものであることを特徴としている。
2に記載の発明におけるジンバルアーム駆動手段が、該
ジンバルアームの回転中心の延長軸線上にモータ軸心を
一致させて配置したモータであることを特徴としてい
る。
レーザ光源から発せられたレーザ光はポリゴンミラーで
反射して対象物に向けて投射される。この際、ポリゴン
ミラーで反射したレーザ光は、ポリゴンミラー自体の回
転によってその回転方向にスキャニングされ、同時にポ
リゴンミラー等が搭載されているジンバルアームの回転
運動によってポリゴンミラーの軸心と直交方向にもスキ
ャニングされ、結果的に投射レーザ光は二次元方向にス
キャニングされる。
ゴンミラーで反射した上で集光手段で集光され、最終的
にセンサの受光面に投射されて光電変換され、レーザ光
を最初に投射してからセンサが反射レーザ光を受光する
までに要した時間の関数として対象物までの距離が測定
される。
ポリゴンミラーのうちの隣合う二つの鏡面で反射し、そ
れぞれに独立した集光手段で集光された上で共通のセン
サの受光面に投射される。
光は、ポリゴンミラー自体の回転運動とジンバルアーム
の回転運動とによって二次元方向にスキャニングされる
ことになるが、ポリゴンミラーや集光センサ等の全ての
光学系が共通のジンバルアームに支持されているため
に、ポリゴンミラー自体の軸心と光学系の相対位置関係
は何ら変化しない。そのために、光学系の光軸調整を容
易に行うことができ、また各要素をジンバルアーム上に
一旦支持させてしまえば上記の光軸がずれることもなく
なる。
成している放物面ミラーの焦点を直接的に受光センサの
受光面に合致させることなく、放物面ミラーで集光され
たレーザ光を折り返しミラーで一旦折り返してその折り
返しミラーの焦点を受光センサの受光面に合致させてい
るため、例えばジンバルアームおよびそのジンバルアー
ム上の全ての要素をそのジンバルアームの回転中心を中
心とするサークル内におさめようとする場合に上記のサ
ークル半径を可及的に小さくすることが可能となり、結
果的に装置全体の小型化に貢献できることになる。
ムの駆動手段であるモータをそのジンバルアームの回転
中心上に配置することにより、両者を限られたスペース
内に無理なく配置でき、これによってもまた装置全体の
小型化に寄与できる。
のポリゴンミラーのほか必要な全ての要素をジンバルア
ーム上に搭載したので、ポリゴンミラーが二次元方向に
スキャニング動作したとしてもポリゴンミラーの軸心
(回転中心)と集光手段や受光センサの光学系における
光軸との相対位置関係は不変であるため、光軸調整をき
わめて容易に行えることはもちろんのこと、一旦光軸調
整を行えばその相対位置関係がずれることがなく、装置
本来の測距精度を長期にわたって維持できるようになっ
て測距精度が向上する。
光手段を放物面ミラーと折り返しミラーとで構成して、
放物面ミラーの焦点を直接受光センサに合致させること
なく、放物面ミラーからの反射レーザ光を受ける折り返
しミラーの焦点を受光センサに合致させるようにしたの
で、ジンバルアームを母体とする可動部分全体の回転半
径を小さくすることができ、結果的に請求項1に記載の
発明と同様の効果に加えて、装置全体の小型化に寄与で
きる利点がある。
ンバルアームを回転させるためのモータを、そのジンバ
ルアームの回転中心軸線に配置したため、これによって
もまた請求項2に記載の発明と同様に装置全体の小型化
に寄与できる。
の形態を示す図で、特に図1はその平面説明図、図2は
右側面説明図、図3,4は縦断面説明図である。
1は、ウインドウ部2を有する箱型のケース3内に回転
式のジンバルアーム4を備えていて、このジンバルアー
ム4を母体として、レーザ光源であるコリメータ付きの
レーザダイオード(半導体レーザ)5と、ポリゴンミラ
ー6、集光手段7,8および受光センサとしてのフォト
ダイオード9等がそれぞれ組み付けられている。
ーム4が横架されていて、このジンバルアーム4はベア
リング10を介してその両端がケース3に回転可能に軸
受支持されているとともに、このジンバルアーム4の回
転中心P1上に隣接配置したジンバルアーム駆動手段と
しての中空型のトルクモータ11によって回転駆動され
るようになっている。
ザダイオード5が配置されているとともに、ジンバルア
ーム4の上面中央部には四角柱状のポリゴンミラー6が
回転可能に支持されている。そして、レーザダイオード
5から平行光として発せられたレーザ光L1は上記ポリ
ゴンミラー6で反射されることになる。また、上記のポ
リゴンミラー6はその軸心P2を回転中心としてポリゴ
ンミラー駆動手段である偏平状のモータ12によって回
転駆動されるようになっており、したがって、レーザダ
イオード5から発せられたレーザ光L1はポリゴンミラ
ー6のうちのいずれかの鏡面(図1では鏡面6a)で反
射して図示外の対象物に向けて照射され、同時にそのポ
リゴンミラー6からの反射レーザ光L2はポリゴンミラ
ー6自体の回転運動によってその回転方向にスキャニン
グされることになる。
ーであるところの放物面ミラー13aまたは13bがそ
れぞれに配置されているとともに、ジンバルアーム4の
中央部には各放物面ミラー13a,13bに対応すると
ころの一対の折り返しミラー14a,14bが配置され
ていて、一方の放物面ミラー13aと折り返しミラー1
4a、および他方の放物面ミラー13bと折り返しミラ
ー14bとにより左右で独立した集光手段7,8が形成
されている。
方の折り返しミラー14a,14bに近接するようにし
て上記フォトダイオード9が配置されている。このフォ
トダイオード9はピンホール状の受光面9aが上向きと
なるように設定されているとともに、その受光面9aの
上側にバンドパスフィルタ15が装着されている。な
お、上記の折り返しミラー14a,14bおよびフォト
ダイオード9は、図2から明らかなようにジンバルアー
ム4から延設した光学系プレート16に支持されてい
る。
から対象物に向けて照射したレーザ光L2は、その対象
物で反射して再びポリゴンミラー6でとらえられるよう
になっており、対象物からの反射レーザ光L3はポリゴ
ンミラー6のうちの隣合う二つの鏡面6a,6bで反射
した上で双方の放物面ミラー13a,13bで反射,集
光され、さらに各放物面ミラー13a,13bからの反
射レーザ光L4は各折り返しミラー14a,14bで反
射,集光されて最終的には共有するフォトダイオード9
の中央部の受光面9aでとらえられることになる。
焦点はPa,Pbであるのに対して、それよりも前側
(各放物面ミラー13aまたは13b側)に折り返しミ
ラー14a,14bを配置して、この折り返しミラー1
4a,14bの焦点をフォトダイオード9の受光面9a
に合致させることにより、放物面ミラー13a,13b
からフォトダイオード9までの光学系に必要とされる距
離の短縮化を図っている。
クモータ11は、このジンバルアーム4と一体のリム1
7を出力軸としてロータ18およびステータ19等によ
り構成されており、内部には回転検出器であるレゾルバ
20が収容されている。したがって、前述したようにモ
ータ12によるポリゴンミラー6の回転運動に同期し
て、そのポリゴンミラー6の回転中心P2と直交するジ
ンバルアーム4の軸心P1を回転中心として該ジンバル
アーム4をトルクモータ11により回転運動させること
により、ポリゴンミラー6で反射して対象物に向けて照
射されるレーザ光L2は、ポリゴンミラー6自体の回転
方向(矢印A方向)とジンバルアーム4自体の回転方向
(矢印B方向)との二方向にスキャニングされることに
なる。
覆っている遮光板である。また、ポリゴンミラー6自体
の1スキャニング動作ごとの最大回転角は例えば90度
に設定されるとともに、ジンバルアーム4の回転角は例
えば最大120度(図2の状態から反時計回り方向に8
0度、同じく時計回り方向に40度)に設定される。
ザ式測距装置によれば、図示外の目標対象物までの距離
を測定する場合、レーザダイオード5から平行に発せら
れた照射レーザ光L1はポリゴンミラー6のいずれかの
鏡面例えば鏡面6aで反射して対象物に向けて投射され
る。
2によって回転駆動されるとともに、そのポリゴンミラ
ー6や集光手段7,8およびフォトダイオード5等が搭
載されたジンバルアーム4がトルクモータ11によって
回転駆動されることから、上記のように対象物に向けて
照射されたレーザ光L2は矢印A方向およびB方向にそ
れぞれスキャニングされる。
光L2は、再びその対象物で反射した上で再びポリゴン
ミラー6でとらえられるかたちとなる。すなわち、対象
物で反射したレーザ光L3は、図1に示すようにポリゴ
ンミラー6のうち隣合う二つの鏡面6a,6bにおいて
それぞれに反射し、互いに平行でかつ逆向きの二つの光
束に分かれた上、各鏡面6a,6bに個別に対応すると
ころの放物面ミラー13a,13bで反射,集光され、
さらに各折り返しミラー14a,14bで反射してフォ
トダイオード9でとらえられて所定の電気信号に変換さ
れる。つまり、レーザダイオード5からレーザ光L1が
照射されてから反射レーザ光L4がフォトダイオード9
に入射するまでに要した時間の関数として目標対象物ま
での距離が測定される。
反射レーザ光L3をポリゴンミラー6のうちの隣合う二
つの鏡面6a,6bに分けてとらえているので、得られ
る総受光量を減らすことなく、そのポリゴンミラー6の
個々の鏡面の面積を小さくでき、結果的にポリゴンミラ
ー6の小型化によって装置全体の小型軽量化が図れるこ
とになる。
インドウ部2と同芯状で且つウインドウ部2よりもわず
かに小径の円Qを想定して、この円Qの中心にジンバル
アーム4の回転中心P1を一致させる一方、その円Q内
にジンバルアーム4上に搭載された全ての要素がおさま
るようにレイアウトしてあるため、これによってもまた
装置全体の小型化が図れることになる。
か、集光手段7,8を形成している放物面ミラー13
a,13bや折り返しミラー14a,14bおよびフォ
トダイオード9等の光学系の全ての要素がジンバルアー
ム4上に搭載されていることから、光学系の各要素の光
軸調整を一旦行ってしまえば、従来のように光軸間での
相対移動がないために後から光軸のずれが生ずることが
なく、光軸調整作業そのものが容易となるとともに、上
記の光軸ずれの解消によって計測精度も向上することに
なる。
の形態を示す平面説明図。
外した縦断面説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 レーザ光源と、 このレーザ光源から照射されたレーザ光を反射させて対
象物に向けて投射する一方、前記対象物からの反射レー
ザ光を隣合う二つの鏡面でとらえるポリゴンミラーと、 前記ポリゴンミラーをその軸心を回転中心として回転駆
動させて該ポリゴンミラーで反射する投射レーザ光をそ
のポリゴンミラーの回転方向にスキャニングするポリゴ
ンミラー駆動手段と、 前記ポリゴンミラーの軸心をはさんでそのポリゴンミラ
ーの両側に配置され、ポリゴンミラーの二つの鏡面で反
射する反射レーザ光を個別に集光する一対の集光手段
と、 前記一対の集光手段で集光されたレーザ光を受けてこれ
を光電変換する受光センサと、 を備えてなり、 前記レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動
手段、集光手段および受光センサのそれぞれが共通のジ
ンバルアームに搭載されていて、このジンバルアームが
ジンバルアーム駆動手段によってポリゴンミラーの軸心
と直交する軸線を回転中心として回転駆動されるように
構成されていることを特徴とするレーザ式測距装置。 - 【請求項2】 前記各集光手段は、放物面ミラーと、こ
の放物面ミラーの焦点よりも放物面ミラー側に配置され
て該放物面ミラーで集光されたレーザ光を受光センサの
受光面に向けて反射させる折り返しミラーとから構成さ
れていて、前記折り返しミラーの焦点を受光センサの受
光面に合致させたものであることを特徴とする請求項1
記載のレーザ式測距装置。 - 【請求項3】 前記ジンバルアーム駆動手段は、該ジン
バルアームの回転中心の延長軸線上にモータ軸心を一致
させて配置したモータであることを特徴とする請求項1
または2記載のレーザ式測距装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33396897A JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33396897A JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Publications (2)
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JPH11166969A true JPH11166969A (ja) | 1999-06-22 |
JP3417278B2 JP3417278B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=18272013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33396897A Expired - Lifetime JP3417278B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | レーザ式測距装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3417278B2 (ja) |
Cited By (4)
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US7136153B2 (en) | 2003-07-31 | 2006-11-14 | Nidec Corporation | Scanning range sensor |
US7403269B2 (en) | 2004-02-04 | 2008-07-22 | Nidec Corporation | Scanning rangefinder |
JP2014115182A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Konica Minolta Inc | レーザレーダ |
US9360680B1 (en) | 2012-08-10 | 2016-06-07 | Ilias Syrgabaev | Electromagnetic beam or image stabilization system |
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CN100568019C (zh) * | 2004-11-30 | 2009-12-09 | 亚洲光学股份有限公司 | 雷射尺的光轴调整机构 |
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1997
- 1997-12-04 JP JP33396897A patent/JP3417278B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
JP3417278B2 (ja) | 2003-06-16 |
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