JP2002181533A - レーザ測距装置 - Google Patents

レーザ測距装置

Info

Publication number
JP2002181533A
JP2002181533A JP2000388190A JP2000388190A JP2002181533A JP 2002181533 A JP2002181533 A JP 2002181533A JP 2000388190 A JP2000388190 A JP 2000388190A JP 2000388190 A JP2000388190 A JP 2000388190A JP 2002181533 A JP2002181533 A JP 2002181533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
transmitting
optical system
photodetector
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000388190A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukiaki Aikawa
幸昭 相河
Shigenori Morishima
成憲 森島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2000388190A priority Critical patent/JP2002181533A/ja
Publication of JP2002181533A publication Critical patent/JP2002181533A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、レーザ測距装置送受信光学系
視野より、視野全体を駆動することなく計測対象の3次
元情報を取得することである。 【解決手段】本発明は、レーザ発信器1より発射したレ
ーザ光を移動マウント7上に設置したビームスプリッタ
4により対物レンズ18に対して垂直に入射し、入射位
置を移動マウント7の移動により移動することで、計測
対象19に対する送信方向23を走査てきるように構成
し、さらに受信光学系においても移動マウント7に設置
したストップ検出器6を送信光学系に同期して移動する
ことで、送信方向23の計測対象19からの反射光を受
信するように構成したことである。 【効果】本発明によれば、光学架台などの駆動装置を要
せず計測視野から容易に3次元画像情報取得を実現でき
る効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ測距装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ測距装置において一定範囲
の目標を計測する場合には、例えば、レーザー学会
編: レーザーハンドブック, 27章P538, オーム社(198
8) のように、高度、方位2軸の駆動装置上にレーザ測
距装置を設置し、装置全体を機械回転駆動、若しくは送
受信光学系で構成する視野全体を走査し、高度、方位2
軸の駆動機構を有する複数の平面鏡を組み合わせた光学
系を設置するなどして一定範囲の計測を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、受信
光学系で設定した1画角に対して1つの距離情報しか得
ることができず、2点以上もしくはある一定範囲から複
数の計測情報を取得するには、例えば、高度、方位型の
光学マウント上に設置し光学系全体を駆動するなどの機
構を要し、装置の小型化を図る上で支障となっていた。
【0004】また、従来技術によれば、装置全体を駆動
する必要から、駆動部の小型化が難しく、複数点を高速
に計測する上でも問題となっていた。
【0005】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決する為になされたもので、装置光学系内部に走
査機構を組み込むことにより、装置の小型化を実現する
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
本発明は、対向関係に配置されたレーザ発信器を含む送
信手段と光検出器を含む受信手段とを同期して、光軸に
対し垂直方向に移動可能構成とした。
【0007】また、本発明では、光検出器を多素子型と
し、受信手段側を移動可能構成とし、該移動に対応した
光検出器の出力を選択する構成とした。
【0008】その一例として、例えば図3に示すように
焦点距離fを有する対物レンズ16のような対物光学系
とストップ検出器6で構成する光学系において、焦点面
19上での移動量Δdの移動により同光学系の有する視
野角内の視野角が走査量Δθ分移動するという原理と、
図4に示すような焦点距離fを有する対物レンズ16の
ような対物光学系に垂直に入射する入射光21の入射位
置をΔd移動することにより、対物光学系透過後の入射
光束が焦点距離fとΔdの関係により、Δdだけその出
射角を移動するという原理に基づき、レーザ光の送信光
学系と受信光学系に同上原理に基づく移動機構を組み込
んだレーザ測距装置である。
【0009】かかるレーザ測距においては、レーザ発振
装置より発射されたレーザ光はコリメータ、送信光学系
移動光学部を経て、受信光学系画角内の任意の方向に所
定の拡がり角を付与されて送信される。この時の送信拡
がり角や送信方向は計測対象迄の距離、反射率等に基づ
き設定される。しかしながら、従来計測装置では、送受
信光学系の有する画角より一つの計測情報しか取得する
ことができない構造となっている。この為、一定の拡が
りを持つ範囲から複数の計測情報を取得する為には送受
信光学系の画角全体を走査駆動し順次計測する必要があ
った。本装置では送受信光学系内に組み込む移動光学機
構を利用して送受信光学系全体を駆動することなく、受
信視野の任意の位置を計測することができる。このよう
に、視野から複数の計測データを取得することができる
為、撮像装置などと組み合わせることで、容易に3次元
画像データを生成できる装置を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本実施例は送受同軸型パルスレーザ測
距装置に本発明を適用したものである。パルスレーザ測
距装置とはパルス状のレーザ光を計測対象に向かって送
信し、計測対象からの反射光を受信することによりパル
スレーザ光の往復時間間隔を計測し、計測対象までの距
離を計測するレーザレーダ装置の一種である。
【0011】図1は本発明を適用した単素子検出器型レ
ーザ測距装置の構成図である。図2において、1はパル
スレーザ光を出力するためレーザ発信器、2はレーザ発
信器1を制御するためのレーザドライバ、3はパルスレー
ザ光を平行光にするためのコリメータ、4はレーザ光を
分離するためのビームスプリッタ、5は光信号を電気信
号に変換するためのスタート検出器(光検出器)、6は
光信号を電気信号に変換するためのストップ検出器(光
検出器)、7はレーザ発信器1、コリメータ3、ビーム
すスプリッタ4、スタート検出器5、ストップ検出器6
を一体的に移動可能とし、それぞれを同期して移動する
ための移動マウント、8は移動マウント7を機械駆動する
ためのモータ、9はモータ8を制御するモータドライバ、
10は移動マウント7の移動量を計測するための直動エン
コーダ、11は直動エンコーダ10から変位量を読み取るた
めのエンコーダドライバ、12はスタート検出器5からの
信号を増幅するための増幅器、13はストップ検出器6か
らの信号を増幅するための増幅器、14はパルスレーザ光
の往復時間を計測するための時間間隔計測器、15は装置
を制御又はデータを演算又は記録するための計算機、16
は焦点距離fの対物レンズ、17は計測対象、18は光学
軸、19は対物レンズの焦点面、20は対物レンズの焦点
面、21は送信方向、22は受信方向、23は対物レンズ16の
焦点、24は対物レンズ面、25は光信号を電気信号に変換
するための多素子ストップ検出器、26は多素子ストップ
検出器の有効受光面、27は多素子増幅器、28は多素子ス
トップ検出器25を制御する多素子ストップ検出器ドライ
バである。
【0012】同図において、レーザ発信器1により発せ
られたパルスレーザ光はコリメータ3により平行光に変
換される。次にビームスプリッタ4により2方向に分割さ
れ、一方はスタート検出器5にもう一方は対物レンズ16
に向かう。スタート検出器5に入射されたパルスレーザ
光は電気信号に変換される。変換された電気信号は増幅
器12にて増幅後にスタート信号に変換される。対物レン
ズ16に向かった送信レーザ光は対物レンズ16により所定
の拡がり角とビーム径に変換されて大気中に出射され
る。大気中に出射された送信レーザ光は大気中を伝搬し
て計測対象17に到達する、計測対象17においてレーザ光
は拡散反射し、反射光の一部が大気中を伝搬後に再び対
物レンズ16により集光される。対物レンズ16により集光
された受信レーザ光はストップ検出器6に入射する。ス
トップ検出器6に入射した受信レーザ光は電気信号に変
換される。変換された電気信号は増幅器 13にて増幅後
にストップ信号に変換される。スタート信号とストップ
信号の時間間隔Δtは時間間隔計測器14により計測さ
れ、計算機15により測距値Rへ距離換算処理後にデータ
記録を行う。測距値Rは数1で表わされる。ここでcは光
速である。
【0013】
【数1】
【0014】ストップ検出器6はその受光面が対物レン
ズ16の焦点面19にそって平行移動するように移動マウン
ト7上に実装されている。モータドライバ9により機械駆
動されるモータ8上に実装された移動マウント7上にはレ
ーザ発信器1とコリメータ3が実装されているため、レー
ザ発信器1はストップ検出器6と機械的に同期して移動す
る。移動マウント7の初期位置からの変位量Δdは直動エ
ンコーダ10から読み取られ、直動エンコーダドライバ11
を介して計算機15にデータ記録される。
【0015】焦点面19内でストップ検出器6の受光面が
Δd移動することにより、受光面上には対物レンズ16の
光学軸18とΔθの傾きを持つ受信方向22からの反射光が
結像する。つまり受信方向22は対物レンズ16の光学軸18
に対してΔθだけ走査されることになる。受信方向22の
走査量Δθは数2で表わされる。ここでΔdは移動マウ
ント7の初期位置からの変位量、fは対物レンズの焦点距
離である。
【0016】
【数2】
【0017】例えば、焦点距離f=100 (mm)とした場
合、移動マウント量Δd = 0.5 (mm)に対応する送受信軸の走
査角度Δθ(度)は0.286 (度)と計算される。
【0018】レーザ発信器1はストップ検出器6と機械的
に同期し、焦点面19に対して平行にΔd移動する。レー
ザ発信器1から発せられたパルスレーザ光は対物レンズ
面24に対して常に垂直に入射するように調整されるた
め、対物レンズ16を通過したパルスレーザ光は対物レン
ズ16の焦点23を常に通過する。移動マウント7を移動す
ることにより、対物レンズ16への送信レーザ光の入射位
置が平行移動することになり、対物レンズ16から出射さ
れたパルスレーザ光は焦点23を常に通過するので走査角
Δθは数2と同一になる。この性質から送信方向21と受
信方向22とが同期したレーザ光走査が実現可能となり、
測距値Rと走査角Δθが計測される。移動マウント7をさ
らにxおよびy方向に移動させることにより、3次元的
な走査を行うことが可能となる。
【0019】図2は本発明を適用した多素子検出器型レ
ーザ測距装置の構成図である。図1の実施例とは、スト
ップ検出器として多素子ストップ検出器27を用いている
点がにおいて異なる。多素子ストップ検出器27を用いる
ことにより、図1のストップ検出器6の機械駆動部分を
電気回路切替で置き換えた方式である。図2の方式では
機械駆動部が図1で示した方式と比較してさらに小型化
するため、測距装置のさらなる小型軽量化が実現可能な
方式である。
【0020】多素子ストップ検出素子27はその全受光面
が対物レンズ18の焦点面1 21に一致させるように実装
されている。受信方向24の走査は多素子ストップ検出素
子27の有効受光面28を多素子ストップ検出器ドライバ30
で電気的に切り替えて多素子プレアンプ29で増幅後にス
トップ信号に変換されることにより実現される。従って
受信方向24の走査量Δθは数2で表わされる。
【0021】送信方向21の走査は図1で説明した方式と
同様の方式により、対物レンズ16の光学軸18に対してΔ
θだけ走査され、走査量Δθは数2で表わされる。
【0022】この性質から送信方向21と受信方向22とが
同期したレーザ光走査が実現可能となり、測距値Rと走
査角Δθが計測される。移動マウント7をさらにxおよ
びy方向に移動させることにより、3次元的な走査を行
うことが可能となる。
【0023】以上述べたように、従来の技術では、装置
全体を機械回転駆動もしくは走査鏡の機械回転駆動によ
りレーザ送受信光の同期走査を行っていたため装置重量
が重く、装置寸法も大きくなりがちであった。しかし、
本発明は大がかりな機械駆動することなくレーザ送受信
光を同期走査する手段であり、本発明により小型軽量の
走査型レーザ測距装置を提供することが可能となる。
【0024】また走査軸X、Yの一方、例えばX軸の走
査は本発明を適用し、他方の走査は従来の技術である装
置全体の機械駆動もしくは回転鏡の併用による折衷方式
も可能である。
【0025】また前記実施例は送信系と受信系を同一光
学系によって行う送受同軸型のパルスレーザ測距装置に
対し本発明を適用したもので説明したが、本発明は送信
系と受信系を別個の光学系によって行う送受別軸型のパ
ルスレーザ測距装置にも適用可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、地形や構造物の形状測
定、特定空間の侵入監視などの用途において、光学架台
などの駆動装置を要せず監視視野から容易に3次元画像
情報取得を実現できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明請求項1に係わるレーザ測距装置の説明
図。
【図2】本発明請求項2に係わるレーザ測距装置の説明
図。
【図3】本発明に係わる受信検出器走査の原理説明図。
【図4】本発明に係わる送信光走査の原理説明図。
【符号の説明】
1 ・・・・・・ レーザ発信器 2 ・・・・・・ レーザドライバ 3 ・・・・・・ コリメータ 4 ・・・・・・ ビームスプリッタ 5 ・・・・・・ スタート検出器(光検出器) 6 ・・・・・・ ストップ検出器(光検出器) 7 ・・・・・・ 移動マウント 8 ・・・・・・ モータ 9 ・・・・・・ モータドライバ 10 ・・・・・・ 直動エンコーダ 11 ・・・・・・ 直動エンコーダドライバ 12 ・・・・・・ 増幅器 13 ・・・・・・ 増幅器 14 ・・・・・・ 時間間隔計測器 15 ・・・・・・ 計算機 16 ・・・・・・ 対物レンズ 17 ・・・・・・ 計測対象 18 ・・・・・・ 光学軸 19 ・・・・・・ 焦点面 20 ・・・・・・ 焦点面 21 ・・・・・・ 送信方向 22 ・・・・・・ 受信方向 23 ・・・・・・ 焦点 24 ・・・・・・ 対物レンズ面 25 ・・・・・・ 多素子ストップ検出器 26 ・・・・・・ 有効受光面 27 ・・・・・・ 多素子増幅器 28 ・・・・・・ 多素子ストップ検出器ドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F112 AD01 BA03 BA10 CA12 DA28 DA40 EA05 FA12 5J084 AA05 AD01 BA03 BA11 BA38 BA48 BB02 BB04 CA03 DA01 DA07 EA07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光を発信するレーザ発信器を含む発
    信装置と、該レーザ発信装置から発信されたレーザ光を
    計測目標に対して送信する送信手段と、前記計測目標か
    らの反射光を集光する対物光学系及び集光を検出する光
    検出器を含む受信手段を備えたレーザ測距装置であっ
    て、前記対物光学系の焦点面に前記光検出器を設け、該
    光検出器を焦点面沿って移動可能とする光検出器移動手
    段と、前記発信器を、前記光検出器と同方向に移動し、
    前記対物光学系に垂直に入射した送信用レーザ光が焦点
    面に沿って移動可能とする送信光移動手段を備え、前記
    発信器を含む送信手段と前記光検出器を含む受信手段と
    を同期して移動するように構成したレーザ測距装置。
  2. 【請求項2】レーザ光を発信するレーザ発信器を含む発
    信装置と、該レーザ発信装置から発信されたレーザ光を
    計測目標に対して送信する送信手段と、前記計測目標か
    らの反射光を集光する対物光学系及び集光を検出する光
    検出器を含む受信手段を備えたレーザ測距装置であっ
    て、前記対物光学系の焦点面に多素子型の光検出器を配
    置し、前記発信器を前記光検出器と平行に移動可能と
    し、前記対物光学系に垂直に入射した送信光が前記焦点
    面に沿って移動可能となる送信光移動手段を設け、前記
    発信器を含む送信手段の移動に同期して、前記多素子型
    の光検出器からの受信信号を選択し、測距信号として処
    理する回路手段を有するレーザ測距装置。
JP2000388190A 2000-12-18 2000-12-18 レーザ測距装置 Pending JP2002181533A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000388190A JP2002181533A (ja) 2000-12-18 2000-12-18 レーザ測距装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000388190A JP2002181533A (ja) 2000-12-18 2000-12-18 レーザ測距装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002181533A true JP2002181533A (ja) 2002-06-26

Family

ID=18854977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000388190A Pending JP2002181533A (ja) 2000-12-18 2000-12-18 レーザ測距装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002181533A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7022971B2 (en) 2003-05-19 2006-04-04 Soatec Inc. Laser measurement apparatus
US7196795B2 (en) 2003-05-19 2007-03-27 Soatec Inc. Laser measurement apparatus
CN105866132A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 中国铁道科学研究院 一种车载信号机外观检测系统及方法
WO2017189185A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Cepton Technologies, Inc. Three-dimensional imaging systems
JP2021530687A (ja) * 2018-07-10 2021-11-11 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド 移動レンズアセンブリを有するスキャニングライダ(LiDAR)システム
CN114930191A (zh) * 2020-12-25 2022-08-19 深圳市大疆创新科技有限公司 激光测量装置及可移动平台
US12079673B2 (en) 2021-02-12 2024-09-03 Scandit Ag Optical pattern decoding in a real scene using overlay functionality
US12175327B1 (en) 2020-12-04 2024-12-24 Scandit Ag Camera start optimization for optical pattern decoding

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7196795B2 (en) 2003-05-19 2007-03-27 Soatec Inc. Laser measurement apparatus
US7022971B2 (en) 2003-05-19 2006-04-04 Soatec Inc. Laser measurement apparatus
JP7108308B2 (ja) 2016-04-26 2022-07-28 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド 3次元イメージングシステム
WO2017189185A1 (en) 2016-04-26 2017-11-02 Cepton Technologies, Inc. Three-dimensional imaging systems
JP2019521314A (ja) * 2016-04-26 2019-07-25 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド 3次元イメージングシステム
EP3449274A4 (en) * 2016-04-26 2019-12-25 Cepton Technologies, Inc. THREE-DIMENSIONAL IMAGING SYSTEMS
US10754036B2 (en) 2016-04-26 2020-08-25 Cepton Technologies, Inc. Scanning illuminated three-dimensional imaging systems
US11300684B2 (en) 2016-04-26 2022-04-12 Cepton Technologies, Inc. Scanning lidar systems for three-dimensional sensing
CN105866132A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 中国铁道科学研究院 一种车载信号机外观检测系统及方法
CN105866132B (zh) * 2016-05-27 2018-08-24 中国铁道科学研究院 一种车载信号机外观检测系统及方法
JP2021530687A (ja) * 2018-07-10 2021-11-11 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド 移動レンズアセンブリを有するスキャニングライダ(LiDAR)システム
JP7356737B2 (ja) 2018-07-10 2023-10-05 セプトン テクノロジーズ,インコーポレイテッド 移動レンズアセンブリを有するスキャニングライダ(LiDAR)システム
US11822020B2 (en) 2018-07-10 2023-11-21 Cepton Technologies, Inc. Scanning lidar systems with moving lens assembly
US12175327B1 (en) 2020-12-04 2024-12-24 Scandit Ag Camera start optimization for optical pattern decoding
CN114930191A (zh) * 2020-12-25 2022-08-19 深圳市大疆创新科技有限公司 激光测量装置及可移动平台
US12079673B2 (en) 2021-02-12 2024-09-03 Scandit Ag Optical pattern decoding in a real scene using overlay functionality

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7332210B2 (ja) 3次元イメージングシステム
CN110133618B (zh) 激光雷达及探测方法
CN103975250B (zh) 在图像平面中利用动态掩模的空间选择性探测
US7190465B2 (en) Laser measurement system
US7978312B2 (en) Three-dimensional range imaging apparatus and method
EP1519146B1 (en) Position detector
CN106066475A (zh) 一种三维激光雷达测距系统
EP2824418A1 (en) Surround sensing system
US7940444B2 (en) Method and apparatus for synchronous laser beam scanning
CN205941886U (zh) 一种三维激光雷达测距系统
JP2664399B2 (ja) コヒーレント光検出法を用いた3次元ビジョンシステム
JP2000180168A (ja) 測量機の受光装置
NL8802289A (nl) Rondzoeksensor.
RU2006121991A (ru) Устройство для съемки пространства предметов
US4234241A (en) Stereo line scanner
CN111007527B (zh) 一种红外激光复合快速成像跟踪装置
US20160131745A1 (en) Distance measurement instrument with scanning function
WO2022217564A1 (zh) 激光雷达系统、空间测量设备及方法
CN109116322A (zh) 一种位移和距离激光雷达系统的回光消除方法
CN114415189A (zh) 一种激光雷达系统及其校准方法
CN119846651A (zh) 一种双轴扫描式激光雷达装置
CN108885260B (zh) 具有单轴扫描的渡越时间探测器
JP2023020552A (ja) 測量装置
KR20210152197A (ko) 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량
RU2263931C1 (ru) Устройство для наблюдения объектов