JPS59195176A - 光ビ−ムの投受光装置 - Google Patents

光ビ−ムの投受光装置

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JPS59195176A
JPS59195176A JP7076183A JP7076183A JPS59195176A JP S59195176 A JPS59195176 A JP S59195176A JP 7076183 A JP7076183 A JP 7076183A JP 7076183 A JP7076183 A JP 7076183A JP S59195176 A JPS59195176 A JP S59195176A
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JP
Japan
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light
light beam
angle
corner cube
reflecting means
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Pending
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JP7076183A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Tsumura
俊弘 津村
Takeshi Tsumura
津村 豪
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Individual
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発射は、光ビームの投受光装置に門し、特にたとえ
ば移動体の位置検知装置に用(入られる光ビームの投受
光装置に関する。
先行技術の説明 従来、自動車や飛行機等の移動体の現在位置を検知した
り、移動方向を誘導したりする装置として、電波を利用
して行なうようなものがあった。
しかしながら、このような装置では、装置が高価になる
とともに、雑音などの影響を受けやすいという欠点があ
った。そこで、本願出願人は、レーザ光などの指向性の
鋭い光ビームを利用して前記位置検知や移動方向の誘導
などを行なう装置を提案した(たとえば特願昭56−1
77335号。
特願昭57−90836号)。この提案した装置によれ
ば、前述のような電波を利用する装置に比べて、安価な
装置が得られ、また雑音などの影響を受けないという優
れた効果が秦される。ざらに、電波法などによって使用
周波数が制限されるというような問題もない。
第1図は光ビームを利用した移動体の位置検知装置の原
理を説明するための図である。図において、予め所定の
位置には、光反射手段の一例のコーナキューブ1が設け
られる。このコーナキューブ1は、後攻の反射面が立体
的に組合わされて欄成される。そして、コーナキューブ
1は、第2図に示されるように、入射した光を同一方向
に反射するという特異な光学的悦貿を有する。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
ムをコープキューブ1に同門プて回動走査するためのビ
ームスキPす3が設番ブられる。このビームスキャナ3
に関連して、受光素子(図示ゼず)が設けられる。
吟、ビームスキャナ3から出た光が」−ナキューブ1の
光反射面に当たると、コーナキューブ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方向に反射する。
このコーナキューブ1からの反射光IJ1.90記受光
素子によつ−(゛検知される。
そし℃、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とを演算することができる
ところで、上述のような光ビームを利用した装置では、
コーナキューブ1とビームスキャナ3との間の距離か遠
くなるにつれて、光ビームをコーナキューブ1に当てる
ことが難しくなる。
それゆえに、この発明の主たる目的は、光反射手段との
間の距離が遠くなっても、確実に光ビームを光反射手段
に当てることのできる光ビームの投受光装置を提供する
ことである。
この発明は、要約すれば、光源から出た光を所定の拡が
り角を有する平面状の光ビームにし、その平面状の光ビ
ームを第1の方向に回動走査して光反射手段からの反射
光を受光したときの回動角度を検出し、さらに第2の方
向に回動走査して光反射手段からの反射光を受光したと
きの回動角度を検出し、検出された2つの角度に基づい
て光反射手段との間の相対位置関係に関する演算を行な
うようにしたものである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかと
なろう。
第3図はこの発明の一実施例を示す外観斜視図である。
図において、この実施例は2つのビームスキャナBS1
およびBS2を含む。ビームスキャナBS1は、所定の
拡がり角を有する平面状の光ビームを発生するためのビ
ーム発生器BG1と、このビーム発生器BGiを回動さ
せて光ビームを回動走査させるためのモータlv11と
、ビーム発生器BG1の回動角度を検出するためのロー
タリエンコーダECIとを含む。なお、ビーム発生器B
G1には、光ビームを外部に出射するだめのスリットS
1が形成され、またこのスリット1の両側に、受光素子
5aおよ′D″5bが設けられる。また、ビームスキャ
ナBS1は、保持部材48および4bによって移動体■
に対して固定される。
一方、ビームスキャナBS2は、ビームス1−1・す8
81と同様に、ビーム発生器BG2と、コシータM2と
、ロータリエンコータEC2とをSむ。
そして、ビーム発生器BG2には、スリンi−32が形
成され、このスリットS2の両側に受光素子6aおよび
6bが設けられる。なお、ビームスキャナBS2は、保
持部材7によって移動体Vに対して固定される。
ここで、この実施例では、ビームスキャナBS1による
光ビームの回動走査方向と、ビームスキャナBS2によ
る光ビームの回動定歪方向とが互いに直交するように各
ビームスキャナBS1およびBS2が移動体V上に固定
されている。
第4図はご−ムスキVすBS2の一91! li面図で
ある。なお、以下に(Jl、このビームスキャナBS2
の特にビーム発生器BG2の内部構造について説明する
が、ビームスキ17すBSiについても(まは同様の構
成であり、その説明を省略する。
ビーム発生器BG2は、その一端がモータM2に連結さ
れ、その細端がロータリエンコーダEC2に連結される
。そして、その内部に1ユ、レーナ光源L1が設けられ
る。なお、光源としては他の光源(す[・リウムランブ
など)が用いられてうにい。このレーザ光源L1がら出
1cレー(f光は、複数枚のレンズ゛が収納された鏡筒
8に入射する。この鏡筒8は、1本のレーザ光を所定の
拡かり角を有する平面状の光ビームに変化させる。この
光ビームは、スリットs2がら外部へ出射される。
上述のような構成において、モータ八=11 !、ニー
よりビーム発生器B G 1を回動させ、モータへ42
によりビーム発生器BQ2を回動ざぜると、非常に広い
走査面が19られる。そのため、コーナキューブが8勤
1ホVとがなり雅1tた位置にあっでも、確実に光ご一
ムをコーナキューブ;こ当てることかできる。
第5図1、J第3図および第4図に示す実施例の電気回
路を示゛グブロック図である。図9二(13いて、ロー
クリエンコーダE C1の出力はレジスタR1に与えら
れる。レジスタR1には、受光素子5aおよび5bの受
光出力が謄取υ1境号として与えられる3、同様に、ロ
ータリエンコーダEC2の出力はレジスタR2に5えら
れ、このレジスタR2には、受光素子6aお上び6bの
受光出力が読取制御11号として一句えられる。レジス
タR1およびR2の出〕〕は、演n装置61に与えられ
る。この演算装置61は、移動体■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61
の演算情実は、移動体Vの自動操舵に用いたり、まγこ
CRTディス゛Iレイなどlこ表示することもできる。
その目的で、演算装置61の出力は、抛舵装臂62″X
j表示装置63に与えられる。
第6A図jJよび第6B図は、それぞ4″′F、ビーム
ス王ヤナBS1およびBS2によって回動走査される光
ど−ムど光反射手段の一例のコーナキューブ10との【
口係を示す図である。以下、第6A図d5よび第68図
を参照し−(第5図の実施例の動作に゛ついて説明J−
る。
まず、第6A図に示すように、ビームスキャナBS1に
J:って回動走査される光ビームが、:コーナキューブ
10に当たると、コーナキューブ10からの反射光が受
光素子5aあるいは51)によって1ざ知される。そし
て、レジスタR1は、そのときのロータリエンコーダE
C1の出力すなわち光ビームの回動角度θ1がス1〜ア
される、一方、第6B図に示すように、ビームスキ17
すBS2によって回動走査される光ビームがコーナキュ
ーブ10に当たると、その反射光が受光素子6aあるい
は6bによって倹知され、レジスタR2にそのときの光
ビームの回動角度θ2がストアされる8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
V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。
第7図はこの発明の他の実施例を示す外観斜視図である
。図において、ビームスキャナBS3は、第3図の実施
例と同様に、光ビーム発生器BG3と、ロータリエンコ
ーダEC3とモータM3とが連結されて構成される。そ
して、ビーム発生器BG3およびモータM3は保持部材
70によって保持される。特に、ビーム発生器BG3は
保持部材5によって回動自在に保持され、モータM3は
固定的に保持される。この保持部材70には、ロータリ
エンコーダEC4およびモータM4が連結される。モー
タM4は保持部材70を回動させるが、これによってビ
ーム発生器BG3.0−タリエンコーダEC3およびモ
ータM3はモータM3による回動面とは直交する面上で
回動される。また、ロータリエンコーダEC4はモータ
M4の回動角度を検出する。
上述のような構成において、ビーム発生器BG3によっ
て回動走査される光ビームは、モータM4の回動角度に
よって異なる方向に回動走査されることになる。したが
って、この実施例では、光ビームの回動方向を360度
任意に選ぶことができる。
なお、以上説明した実施例では、コーナキューブ10を
固定位置に設ける場合を説明したが、コーナキューブ1
0も移動体に設けるようにしてもよい。たとえば、宇宙
船のように宇宙空間でドツキングを行なう場合、一方の
宇宙船にコーナキューブを設け、他方の宇宙船にビーム
スキャナを設けるようにしてもよい。
以上のように、この発明によれば、所定の拡がり角を有
する平面状の光ビームを1方向のみならず異なった方向
にも回動走査するようにしたので、たとえ光反射手段が
離れた位置にあっても確実に光反射手段に光ビームを当
てることができる。また、この発明では、2つの回動角
度に基づいて位置演算を行なっているため、従来のよう
な2次元的に行なっていた位置演算を3次元的に行なう
ことができ、さらに詳細な位置演算を行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は光ど一部を用いた移動体の位置検知装置を説明
するための図解図であ7る。第2図はコーナキューブ1
の光学的性質を説明するための図解図である。第3図は
この発明の一実施例を示す外観斜視図である。第4図は
ビームスキャナBS2の一部断面図である。第5図は第
3図および第4図に示す実施例の電気回路を示すブロッ
ク図である。第6A図および第6B図は、それぞれ、ビ
ームスキャナBSIおよびBS2によって回動走査され
る光ビームと、コーナキューブ10との関係を説明する
ための図解図である。第7図はこの発明の他の実施例を
示す外観斜視図である。 図において、BSl、BS2および883はビームスキ
ャナ、M 1 、 M 2およびM3およびM4はモー
タ、ECI、EC2,EC3およびEC4はロータリエ
ンコーダ、BGl、BO2およびBO2はビーム発生器
、Lル−ザ光源、8はレンズを収納した鏡体、1oはコ
ーナキューブ、61は演算装置を示す。 特許出願人 津 村 俊 弘 躬1図 躬2図 \ 心j図 心4図 \

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 予め所定の位置に設けられかつ入射した光を同一方向に
    反射する光反射手段に向けて光ビームを回動走査し、こ
    の光反射手段によって反射された光を受光するような光
    ビームの投受光装置であって、 光源、 前記光源から出た光を所定の拡がり角を有する平面状の
    光ビームにして出射する光学系、前記光ビームを前記光
    反射手段に向けて第1の方向に回動走査する第1の回動
    走査手段、前記第1の回動走査手段に関連して設けられ
    、前記光反射手段からの反射光を受光する第1の受光手
    段、 前記第1の受光手段出力に応答して、そのとぎの前記第
    1の回動走査手段における光ビームの回動角度を検出す
    る第1の角度検出手段、前記光ビームを前記光反射手段
    に向けて$2の方向に回動走査する第2の回動走査手段
    、前記第2の回動走査手段に関連して設けられ、前記光
    反射手段からの反射光を受光する第2の受光手段、 前記第2の受光手段出力に応答して、そのときの前記第
    2の回動走査手段における光ビー11の回動角度を検出
    する第2の角度検出手段、J)よび前記第1の角度検出
    手段の検出角匹と前記第2の角度検出手段の検出角度と
    に基づいて、前記光反射手段との間の相対位置関係に関
    する演算を行なう演算手段を備える、光ビームの投受光
    装置。
JP7076183A 1983-04-20 1983-04-20 光ビ−ムの投受光装置 Pending JPS59195176A (ja)

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