JPS63218886A - レ−ザビ−ムスキヤナ - Google Patents

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】 産業上皇■且分亘 本発明はレーザビームスキャナに係り、特にレーザビー
ムを用いた移動体の追尾用に好適なレーザビームスキャ
ナに関する 従】旺υ九逝 従来のレーザビームスキャナで、例えばレーザビームを
用いた移動体の追尾装置に関連したものとして、特願昭
６１−００７３５６号公報に記載されているものがある
。

これを使用させるレーザビームスキャナは、レーザビー
ム発生手段で発生したレーザビームをコリメータレンズ
とビームスプリッタを通過させた後、回転ミラーによっ
て空間へ向け発射し走査せしめるものである。移動体の
追尾用として用いるには、移動体にコーナキューブ等の
再帰反射手段を設けておき、前記走査されたレーザビー
ムがこの再帰反射手段によって反射されて帰還される。

しかして、この帰還レーザビームを前記ミラーで反射さ
せ、さらに前記ビームスプリッタにより光路を変更させ
た後、象限別４分割レンズで集光し複数個の受光検知器
に照射させるように構成されている。そして、この受光
検知器への入射光量により前記帰還レーザビームのＸ軸
、Ｙ軸方向の位置ずれを検出し、このずれ量を角度に変
換し、この角度を検出し回動せしめるロータリエンコー
ダとこれに直結した駆動モータの作動により受光検知器
への入射光量が等しくなるように前記ミラーを回転せし
め、再帰反射手段を追尾することにより移動体の追尾を
行うようになされている。

しかして、前記の如き構成のレーザビームスキャナでは
、レーザビーム発生器とミラーとの間の光軸が一直線状
に配列されているので、装置全体としての寸法が大きく
なり、したがって設置スペースが広くなるほか、前記の
設置間隔が長いため取付調整に多くの手間を要する。

このため、レーザビーム発生器から発生したレーザビー
ムの径路をプリズムやミラーを利用して光軸を屈折させ
、装置全体をコンパクト化するように改良されたものが
ある。

Ｈ＜η・°　よ゛と　る□　占 しかしなから、上記の従来例による場合は、レーザビー
ム径路を構成するプリスムやミラー等の光学部品の光軸
を一致させるため、これらの部品を精度よく取付は調整
するのが難しく多くの手間を要する。

またレーザビームスキャナをコンパクト化するために、
これらの光学部品の光軸を何回も屈曲させる配置とする
場合は、レーザビームスキャナのコンパクト化は達せら
れるものの、一方レーザビームスキャナ全体の組立調整
は一層困難となり、多大な時間を要することになる。特
に、使用中に光軸が狂った場合においては、その調整が
さらに困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなささたもので、構成を簡単
にしてコンパクト化を図るとともに、調整を容易にし得
るレーザビームスキャナを提供することを目的とする。

□　占を　ゞ　るための この発明は、レーザビーム発生器から発生したレーザビ
ームの光軸と、このレーザビームの進行径路の最終端に
設けられてあり、レーザビームを空間へ向けて発射し走
査させる光学部品の光軸とを平行に且つレーザビームの
進行方向が相反するようにするとともに、前記レーザビ
ーム発生器と前記光学部品との間を光ファイバで連結し
たことを特徴とするレーザビームスキャナである。

立置 しかるときは、レーザビーム発生器から発生したレーザ
ビームは、光ファイバを通り光軸を変更されてレーザビ
ーム径路の最終端に設けられた光学部品に到達し、この
光学部品によって、レーザビームは空間へ発射し走査さ
れる。

実施班 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第１
図は、本発明に係るレーザビームスキャナで、これを移
動体の追尾用として用いる実施例を示す模式的斜視図で
ある。

本レーザビームスキャナ１０は、レーザビームＬＢを発
生するレーザビーム発生器１１と、レーザビーム発生器
１１に一端をコネクタ１３を介して連結された光ファイ
バ１２と、光ファイバ１２の他端にコネクタ１４を介し
て連結したコリメータレンズ１５と、コリメータレンズ
１５の光路前方に設けられてあり、前記レーザビームＬ
Ｂを空間へ向け発射し走査させるミラー等の光学部品１
６（以下ミラーという）と、ミラー１６をＸ軸方向およ
びＹ軸方向に回転させるＸ軸パルスモータ１７、Ｙ軸パ
ルスモータ１８およびミラー回転機構１９とによって構
成されている。

しかして、前記レーザビーム発生器１１の光軸と、コリ
メータレンズ１５からミラー１６に至る間の光軸とが、
互いに平行で且つレーザビームＬＢの進行方向がそれぞ
れ相反するように、レーザビーム発生器１１とコリメー
タレンズ１５とが光ファイバ１２によって連結されてい
る。なお、光ファイバ１２は、レーザビームＬＢの拡散
を押さえるためのコヒーレンス性の良いものを使用する
ことが望ましい。

第１図には前記の如く、本レーザビームスキャナ１０を
移動体の追尾用として用いるための象限別４分割レンズ
２０と受光検知器２１をも図示している。

しかして、前記レーザビーム発生器１１から受光検知器
２１までの各器具は、一体のケース内に収納されており
、前記ミラー１６の路外径部位には防塵ガラス板２２で
、その他の部分はカバー２３でもって内部を保護してい
る。

本レーザビームスキャナＩＯを移動体の追尾用として用
いない場合には、前記象限別４分割レンズ２０および受
光検知器２１を省略してもよく、さらに−軸方向のみを
走査するのであれば、前記Ｘ軸方向或いはＹ軸方向のい
ずれかを適宜省略してもよいことは勿論である。

以下本発明のレーザビームスキャナ１０の使用状態の一
例として、移動体の追尾用として用いる場合における象
限別４分割レンズ２０と受光検知器２１とよりなる光集
照射手段の構成について説明する。

これにより、本発明に係るレーザビームスキャナ１０を
コンパクト化したことが一層はっきりすることになろう
。

本発明のレーザビームスキャナ１０の追尾目標とする移
動体１にはコーナキューブ等の再帰反射手段２　（以下
単にコーナキューブという）が設けられており、前記走
査されたレーザビームＬＢが入射すると入射方向と同一
方向に再帰する帰還レーザビームＲＢを反射するように
なされている。

光集照射手段は、前記ミラー１６の上方に設けられ、こ
のミラーＩ６によって反射された前記帰還レーザビーム
ＲＢ　（矢印で図示）を集光して受光検知器２Ｉの受光
素子を一点照射或いは分散照射させる象限別４分割レン
ズ２０と前記照射された帰還レーザビームＲＢの位置ず
れを検出・比較する受光検知器２１とによって構成され
ている。

光集照射手段としての象限別４分割レンズ２０はそれぞ
れ４個のプラスチックフレネルレンズからなり、前記フ
レネルレンズ２０１．２０２．２０３．２０４を象限別
に分担配設されており、またこの象限別４分割レンズ２
０の中心部分には所用寸法の通過孔２０５が開けられて
おり、後記する追尾動作が完全に行われる場合に帰還レ
ーザビームＲＢが前記レンズを介せず前記通過孔２０５
内を通過し得るようになっている。なお、レーザビーム
ＬＢが前記ミラー１６に達する間の光路は前記通過孔２
０５を通過するように予め設定されている。

また、受光検知器２１は前記光集照射手段と対向した位
置に配設されており、受光面２１５には前記フレネルレ
ンズ２０１．２０２．２０３．２０４の各焦点で帰還レ
ーザビームＲＢを受光するよう４個の受光素子２１１．
２１２．２１３．２１４が配設されている。

この受光素子２１１．２１２．２１３．２１４は例えば
応答速度を高めたフォトダイオードが使用されている。

例えば、有限の径を有する光束である帰還レーザビーム
ＲＢが象限別４分割レンズ２０のフレネルレンズ２０２
に入射した場合、このフレネルレンズ２０２で集光され
て受光検知器２１の受光素子２１２のみを照射する。

一方、象限別４分割レンズ２０の中心部分に帰還レーザ
ビームＲＢが入射した場合には、レーザビームは分散せ
ず、象限別４分割レンズ２０の通過孔２０５を通過して
各受光素子２１１．２１２．２１３．２１４のいずれを
も照射せず、したがって各受光素子はレーザビームを検
出することが出来ない。なお、象限別に配設されている
各フレネルレンズ２０１．２０２．２０３．２０４のい
ずれかに帰還レーザビームＲＢが入射しても、その入射
したレンズの焦点にある受光素子のみを照射する。

なお、前記帰還レーザビームＲＢが象限別４分割レンズ
２０の中心部分に入射し、分散される場合には、図示を
省略したスリットによりレーザビームＬＢの径を適宜調
整して帰還レーザビームＲＢの分散を無くするか、又は
受光面２１５の各受光素子への入射量が平均している場
合における位置ずれを零とするように予め設定してもよ
い。

次に本レーザビームスキャナ１０を移動体の追尾用に使
用した場合の動作について以下説明する。

レーザビーム発生器１１から発生したレーザビームＬＢ
は、レーザビーム発生器１１に連結されたコネクタ１３
を介して光ファイバ１２を通り、この光ファイバ１２の
先端に連結されたコネクタ１４を介してコリメータレン
ズ１５に到達する。このコリメータレンズ１５によって
レーザビームＬＢを平行とし拡散されることな（象限別
４分割レンズ２０の中心部分の通過孔２０５を通過し、
ミラー１６で反射して空間に発射され空間を走査する。

なお、これらの走査はＸ軸パルスモータ１７およびＹ軸
パルスモータ１８によってミラー回転機構１９を介して
それぞれの軸の回りに回転する前記ミラー１６によって
行われる。

前記走査されたレーザビームＬＢは、移動体１に設けた
コーナキューブ２に入射すると、入射方向と同じ方向に
反射して帰還レーザビームＲＢとなり、レーザビームＬ
Ｂと同一径路を経て再帰する。

部ち、前記帰還レーザビームＲＢは前記ミラー１６に送
り返され、このミラー１６で再び反射され、象限別４分
割レンズ２０の中心部分の通過孔２０５を通過直進し、
受光面を照射する。しかし、受光面２１５の位置には受
光素子が設けられていす、また受光素子２１１．２１２
．２１３．２１４はいずれも受光検知せず、したがって
ミラー１６はその回転を停止し、レーザビームＬＢは移
動体１のコーナキューブ２に当接した状態のままになり
移動体を追尾することになる。

移動体１が前記の状態から移動しはじめると、前記コー
ナキューブ２によって再帰する帰還レーザビームＲＢは
、前記ミラー１６で再び反射され、象限別４分割レンズ
２０のいずれかの象限面（フレネルレンズ２０１．２０
２．２０３．２０４　）に入射して、帰還レーザビーム
ＲＢが分散され受光検知器２１の受光面を照射すること
になる。ここで、前記象限別４分割レンズ２０に入射し
た帰還レーザビームＲＢのフレネルレンズ２０１．２０
２．２０３．２０４のいずれかへの入射光量が前記フレ
ネルレンズ２０１．２０２．２０３．２０４に対応する
各受光素子２１１．２１２．２１３．２１４のいずれか
によって検知・比較されて帰還レーザビームＲＢの位置
ずれを検出し、前記各受光素子２１１．２１２．２１３
．２１４への入射光量が零になる如く、制御装置を介し
てＸ軸パルスモータ１７、Ｙ軸パルスモータ１８を制御
してミラー１６を動かすことにより、移動体１のコーナ
キューブ２を追尾する。

ミラー１６の回転角度は、Ｘ軸方向の回転角度について
は、Ｘ軸パルスモータ１７に出力するパルスをカウント
することにより、又Ｙ軸方向の回転角度については、Ｙ
軸パルスモータ１８に出力するパルスをカウントするこ
とにより、予め設定されたパルスカウントと比較するこ
とによってそれぞれ検出される。

溌１Ｂ鉱亦果 以上説明したように本発明によれば、レーザビーム発生
器から発生したレーザビームの光軸と、このレーザビー
ムの進行径路の最終端に設けられてあり、レーザビーム
を空間へ向けて発射し走査する光学部品の光軸とを平行
且つレーザビームの進行方向が相反するようにするとと
もに前記レーザビーム発生器と前記光学部品との間をそ
れぞれコネクタを介して光ファイバで連結しであるので
、レーザビーム発生器と前記光学部品との光軸合ゎせは
容易となり、光軸調整に要する時間が不要となる。

また、レーザビーム径路を屈曲させるために必要なプリ
ズムやミラーが不要となり、レーザビーム径路形成用の
光学部品が減少することになる。

さらに、レーザビームの屈曲径路構成を光ファイバとし
たので、径路構成が簡単となり、径路構成の自由度を増
すことができ、レーザビームスキャナを小型軽量化する
ことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザビームスキャナを移動体の追尾
に用いた実施例を示す模式的斜視図である。 １１・・・レーザビーム発生器、 １２・・・光ファイバ、１３．１４・・・コネクタ、１
５・・・コリメータレンズ、 １６・・・ミラー、 １７・・・Ｘ軸パルスモータ、 １８・・・Ｙ軸パルスモータ、 １９・・・ミラー回転機構、 ２０・・・象限別４分割レンズ、 ２１・・・受光検知器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビーム発生器から発生したレーザビームを
   空間へ向け発射し走査させるレーザビームスキャナであ
   って、レーザビーム発生器から発生したレーザビームの
   光軸と、このレーザビームの進行径路の最終端に設けら
   れてあり、レーザビームを空間へ向けて発射し走査させ
   る光学部品の光軸とを平行に且つレーザビームの進行方
   向が相反するようにするとともに、前記レーザビーム発
   生器と前記光学部品との間を光ファイバで連結したこと
   を特徴とするレーザビームスキャナ。