JP2823112B2 - 測距儀 - Google Patents
測距儀Info
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- JP2823112B2 JP2823112B2 JP6125442A JP12544294A JP2823112B2 JP 2823112 B2 JP2823112 B2 JP 2823112B2 JP 6125442 A JP6125442 A JP 6125442A JP 12544294 A JP12544294 A JP 12544294A JP 2823112 B2 JP2823112 B2 JP 2823112B2
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- reflected
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 24
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測距儀に係り、特にパル
ス状の光ビームを発振してから測定物で反射して戻って
くるまでの時間に基づいて測定物の距離を測定する測距
儀に関する。
ス状の光ビームを発振してから測定物で反射して戻って
くるまでの時間に基づいて測定物の距離を測定する測距
儀に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、任意の位置にある測定物にレーザ
ビームを照射して測定物の変位や位置等を測定する装置
として、図３に示すのもがある（U.S.P.No.4,790,651)
。同図に示すように、この装置は、最終段の反射ミラ
ー１０がＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動できるよう
に構成され、これにより測定物に設けらている逆反射体
（図示せず）にレーザビームを照射できるようになって
いる。即ち、反射ミラー１０を支持する回転体１４は、
回転体１６に対して軸受け１４、１４を介してＸ軸の回
りに回動自在に支持され、回転体１６は固定台１８に対
して軸受け２０、２０を介してＹ軸の回りに回動自在に
支持れている。
ビームを照射して測定物の変位や位置等を測定する装置
として、図３に示すのもがある（U.S.P.No.4,790,651)
。同図に示すように、この装置は、最終段の反射ミラ
ー１０がＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動できるよう
に構成され、これにより測定物に設けらている逆反射体
（図示せず）にレーザビームを照射できるようになって
いる。即ち、反射ミラー１０を支持する回転体１４は、
回転体１６に対して軸受け１４、１４を介してＸ軸の回
りに回動自在に支持され、回転体１６は固定台１８に対
して軸受け２０、２０を介してＹ軸の回りに回動自在に
支持れている。
【０００３】そして、図示しないレーザ光源から発振さ
れたレーザビームは、固定台１８に固定された偏光ビー
ムスプリッタ２２によって分割され、分割された一方の
レーザビームはコーナー・キューブ２４に入射し、その
反射光は参照光として偏光ビームスプリッタ２２を介し
て検出部２６に入射する。一方、分割された他方のレー
ザビームは、プリズム２８によってＹ軸と同軸上に折り
曲げられ、その後、回転体１６に支持されたプリズム３
０、３２を介してＸ軸と同軸上に折り曲げられ、最終段
の反射ミラー１０に入射される。
れたレーザビームは、固定台１８に固定された偏光ビー
ムスプリッタ２２によって分割され、分割された一方の
レーザビームはコーナー・キューブ２４に入射し、その
反射光は参照光として偏光ビームスプリッタ２２を介し
て検出部２６に入射する。一方、分割された他方のレー
ザビームは、プリズム２８によってＹ軸と同軸上に折り
曲げられ、その後、回転体１６に支持されたプリズム３
０、３２を介してＸ軸と同軸上に折り曲げられ、最終段
の反射ミラー１０に入射される。
【０００４】従って、反射ミラー１０から出射されるレ
ーザビームは、回転体１６がＹ軸の回りに回動すると旋
回し、回転体１４がＸ軸の回りに回動すると上下方向に
移動するため、回転体１４及び１６の回動をそれぞれ制
御することにより測定物に設けらている逆反射体に向け
てレーザビームを出射することができる。測定物に設け
らている逆反射体からの反射光は、物体光として前記反
射ミラー１０、プリズム３２、３０、２８及び偏光ビー
ムスプリッタ２２を介して検出部２６に入射する。
ーザビームは、回転体１６がＹ軸の回りに回動すると旋
回し、回転体１４がＸ軸の回りに回動すると上下方向に
移動するため、回転体１４及び１６の回動をそれぞれ制
御することにより測定物に設けらている逆反射体に向け
てレーザビームを出射することができる。測定物に設け
らている逆反射体からの反射光は、物体光として前記反
射ミラー１０、プリズム３２、３０、２８及び偏光ビー
ムスプリッタ２２を介して検出部２６に入射する。
【０００５】検出部２６では、コーナー・キューブ２４
によって反射された参照光と、測定物に設けらている逆
反射体によって反射された物体光との干渉に基づい測定
物の移動を測定する。即ち、測定物の移動に伴って物体
光の光路長が変化すると、物体光と参照光との間で干渉
縞が発生するが、この干渉縞をカウントすることによ
り、測定物の変位を測定することができる。
によって反射された参照光と、測定物に設けらている逆
反射体によって反射された物体光との干渉に基づい測定
物の移動を測定する。即ち、測定物の移動に伴って物体
光の光路長が変化すると、物体光と参照光との間で干渉
縞が発生するが、この干渉縞をカウントすることによ
り、測定物の変位を測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の装置は、測定物
の移動に伴うレーザビームの干渉を利用するため、測定
物の変位しか測定できず、例えば静止した測定物の基準
点からの距離を測定することができない。一方、レーザ
光源からパルス状のレーザビームを発振し、コーナー・
キューブ２４からの反射光と測定物に設けらている逆反
射体からの反射光とを受光して、これらの反射光の時間
差を測定し、その時間差と光速とを乗算することによ
り、又はこの乗算値に測定の基準点に対応した初期値を
加算することにより、測定物の絶対距離を測定すること
ができる。
の移動に伴うレーザビームの干渉を利用するため、測定
物の変位しか測定できず、例えば静止した測定物の基準
点からの距離を測定することができない。一方、レーザ
光源からパルス状のレーザビームを発振し、コーナー・
キューブ２４からの反射光と測定物に設けらている逆反
射体からの反射光とを受光して、これらの反射光の時間
差を測定し、その時間差と光速とを乗算することによ
り、又はこの乗算値に測定の基準点に対応した初期値を
加算することにより、測定物の絶対距離を測定すること
ができる。
【０００７】しかしながら、上記装置は、軸受け１２、
２０の精度等が測定精度に影響し、高精度の測定ができ
ないという問題がある。即ち、測定物にレーザビームを
照射する場合には、回転体１４は軸受け１２、１２を介
して回動され、回転体１６は軸受け２０、２０を介して
回動されるが、これらの回転体１４、１６の回動中心の
ブレが測定物までの光路長の変化として現れる。また、
回転体１４、１６等の熱膨張によっても測定物までの光
路長が変化し、測定精度に影響する。
２０の精度等が測定精度に影響し、高精度の測定ができ
ないという問題がある。即ち、測定物にレーザビームを
照射する場合には、回転体１４は軸受け１２、１２を介
して回動され、回転体１６は軸受け２０、２０を介して
回動されるが、これらの回転体１４、１６の回動中心の
ブレが測定物までの光路長の変化として現れる。また、
回転体１４、１６等の熱膨張によっても測定物までの光
路長が変化し、測定精度に影響する。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、回転体の回動中心がブレても測定誤差が生じな
いように構成し、これにより任意の位置にある測定物の
距離を高精度に測定することができる測距儀を提供する
ことを目的とする。
もので、回転体の回動中心がブレても測定誤差が生じな
いように構成し、これにより任意の位置にある測定物の
距離を高精度に測定することができる測距儀を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、固定位置に配設された第１の逆反射体と、
測定物に配設された第２の逆反射体と、前記第１の逆反
射体を中心に直交するＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回
動自在な回転部と、前記回転部に固定配設され、測距時
にパルス状の光ビームを発光する光源と、前記光源から
発光された光ビームを前記回転部の回動にかかわらず該
回転部に導く手段と、前記回転部に固定配設された複数
の光学部品からなる光学系であって、前記光源から発光
されたパルス状の光ビームを受入して該光ビームを分割
し、分割した一方の光ビームを前記Ｘ軸と直交する光路
を経由して前記第１の逆反射体に入射させるとともに、
他方の光ビームを前記光路の延長上に出射して前記第２
の逆反射体に入射させ、前記第１及び第２の逆反射体か
らの反射光をそれぞれ得る光学系と、前記第１及び第２
の逆反射体からの反射光をそれぞれ受光して電気信号に
変換する光電変換手段と、前記光電変換手段からの電気
信号に基づいて第１の逆反射体からの反射光の受光時点
から前記第２の逆反射体からの反射光の受光時点までの
時間差を測定し、その測定した時間差から前記測定物ま
での距離を算出する演算部とを備えたことを特徴として
いる。
するために、固定位置に配設された第１の逆反射体と、
測定物に配設された第２の逆反射体と、前記第１の逆反
射体を中心に直交するＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回
動自在な回転部と、前記回転部に固定配設され、測距時
にパルス状の光ビームを発光する光源と、前記光源から
発光された光ビームを前記回転部の回動にかかわらず該
回転部に導く手段と、前記回転部に固定配設された複数
の光学部品からなる光学系であって、前記光源から発光
されたパルス状の光ビームを受入して該光ビームを分割
し、分割した一方の光ビームを前記Ｘ軸と直交する光路
を経由して前記第１の逆反射体に入射させるとともに、
他方の光ビームを前記光路の延長上に出射して前記第２
の逆反射体に入射させ、前記第１及び第２の逆反射体か
らの反射光をそれぞれ得る光学系と、前記第１及び第２
の逆反射体からの反射光をそれぞれ受光して電気信号に
変換する光電変換手段と、前記光電変換手段からの電気
信号に基づいて第１の逆反射体からの反射光の受光時点
から前記第２の逆反射体からの反射光の受光時点までの
時間差を測定し、その測定した時間差から前記測定物ま
での距離を算出する演算部とを備えたことを特徴として
いる。
【００１０】また、前記回転部に固定配設され、前記第
２の逆反射体からの反射光の一部が入射され、前記第２
の逆反射体に入射する光ビームのずれ量に応じた位置信
号を出力する位置検出手段と、前記位置検出手段からの
位置信号に基づいて前記ずれ量がゼロになるように前記
回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回動位置を制御する制御手
段とを備えたことを特徴としている。
２の逆反射体からの反射光の一部が入射され、前記第２
の逆反射体に入射する光ビームのずれ量に応じた位置信
号を出力する位置検出手段と、前記位置検出手段からの
位置信号に基づいて前記ずれ量がゼロになるように前記
回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回動位置を制御する制御手
段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明によれば、Ｘ軸とＹ軸とが交差する位置
に第１の逆反射体を固定配設し、この第１の逆反射体を
中心にＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動自在な回転部
を設ける。この回転部には、複数の光学部品からなる光
学系が固定されており、この光学系は、光源から出射さ
れた光ビームを分割し、分割した一方の光ビームを前記
Ｘ軸と直交する光路を経由して前記第１の逆反射体に入
射させるとともに、他方の光ビームを前記光路の延長上
に出射し、測定物に配設される第２の逆反射体に入射さ
せる。そして、前記第１及び第２の逆反射体からの反射
光の時間差に基づいて第２の逆反射体の距離を算出する
ようにしている。上記測定物の測距に際し、回転部と第
１の逆反射体との間に相対的な位置ずれが生じた場合で
も、第１の逆反射体に入射する光ビームと、第２の逆反
射体に入射する光ビームとは同一直線上にあるため、測
定誤差として現れなることがない。
に第１の逆反射体を固定配設し、この第１の逆反射体を
中心にＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動自在な回転部
を設ける。この回転部には、複数の光学部品からなる光
学系が固定されており、この光学系は、光源から出射さ
れた光ビームを分割し、分割した一方の光ビームを前記
Ｘ軸と直交する光路を経由して前記第１の逆反射体に入
射させるとともに、他方の光ビームを前記光路の延長上
に出射し、測定物に配設される第２の逆反射体に入射さ
せる。そして、前記第１及び第２の逆反射体からの反射
光の時間差に基づいて第２の逆反射体の距離を算出する
ようにしている。上記測定物の測距に際し、回転部と第
１の逆反射体との間に相対的な位置ずれが生じた場合で
も、第１の逆反射体に入射する光ビームと、第２の逆反
射体に入射する光ビームとは同一直線上にあるため、測
定誤差として現れなることがない。
【００１２】また、回転部には、第２の逆反射体からの
反射光の一部が入射する位置検出手段が設けられてお
り、この位置検出手段は第２の逆反射体に入射する光ビ
ームのずれ量に応じた位置信号を出力する。従って、こ
の位置検出手段からの位置信号に基づいて前記ずれ量が
ゼロになるように回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回動位置
を制御すれば、測定物が移動しても常時光ビームを測定
物に照射することができる。
反射光の一部が入射する位置検出手段が設けられてお
り、この位置検出手段は第２の逆反射体に入射する光ビ
ームのずれ量に応じた位置信号を出力する。従って、こ
の位置検出手段からの位置信号に基づいて前記ずれ量が
ゼロになるように回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回動位置
を制御すれば、測定物が移動しても常時光ビームを測定
物に照射することができる。
【００１３】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る測距儀の
好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に係る測距儀
の一実施例を示す斜視図である。同図に示すように、こ
の測距儀は、主として固定台１００に配設されたキャッ
ツアイ１０６と、回転部１０８と、測定物に配設される
キャッツアイ１１０と、前記キャッツアイ１０６、１１
０からの反射光の時間差に基づいて測定物の距離を演算
する演算部（図示せず）と、４分割のフォトダイオード
１１２、モータＭX , ＭY 及び制御装置１１４からなる
追尾制御部とから構成されている。
好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に係る測距儀
の一実施例を示す斜視図である。同図に示すように、こ
の測距儀は、主として固定台１００に配設されたキャッ
ツアイ１０６と、回転部１０８と、測定物に配設される
キャッツアイ１１０と、前記キャッツアイ１０６、１１
０からの反射光の時間差に基づいて測定物の距離を演算
する演算部（図示せず）と、４分割のフォトダイオード
１１２、モータＭX , ＭY 及び制御装置１１４からなる
追尾制御部とから構成されている。
【００１４】上記回転部１０８は、支持枠１２０との間
に設けられた軸受け１２２、１２４を介してＸ軸の回り
に回動自在に支持され、支持枠１２０は、固定台１００
との間に設けられた軸受け１２６を介してＹ軸の回りに
回動自在に支持されている。従って、回転部１０８は固
定台１００に対してＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動
自在に支持される。
に設けられた軸受け１２２、１２４を介してＸ軸の回り
に回動自在に支持され、支持枠１２０は、固定台１００
との間に設けられた軸受け１２６を介してＹ軸の回りに
回動自在に支持されている。従って、回転部１０８は固
定台１００に対してＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動
自在に支持される。
【００１５】制御装置１１４は、４分割のフォトダイオ
ード１１２からの出力信号（この信号の詳細については
後述する）に基づいて、レーザビームが物体光用のキャ
ッツアイ１１０に入射するように回転部１０８を回動さ
せるモータＭX 及び支持枠１２０を回動させるモータＭ
Y を駆動制御する。前記回転部１０８には、レーザダイ
オード１０２、フォトダイオード２０５及び各種の光学
部材が配置されている。レーザダイオード１０２は、測
定物を測定する毎にパルス状のレーザビームを出射し、
このレーザビームは、レンズ２０１によって平行光にさ
れる。
ード１１２からの出力信号（この信号の詳細については
後述する）に基づいて、レーザビームが物体光用のキャ
ッツアイ１１０に入射するように回転部１０８を回動さ
せるモータＭX 及び支持枠１２０を回動させるモータＭ
Y を駆動制御する。前記回転部１０８には、レーザダイ
オード１０２、フォトダイオード２０５及び各種の光学
部材が配置されている。レーザダイオード１０２は、測
定物を測定する毎にパルス状のレーザビームを出射し、
このレーザビームは、レンズ２０１によって平行光にさ
れる。
【００１６】上記平行光にされたレーザビームは、プリ
ズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５４に入射
し、互いに垂直な２本の直線偏光に分割される。偏光ビ
ームスプリッタ１５４を透過するレーザビームは、プリ
ズム１７２、１／４波長板２０２、レンズ１５６を介し
てキャッツアイ１０６に入射される。キャッツアイ１０
６は、例えば屈折率２の真球で、その半球面に反射鏡が
形成されて成り、所定の入射範囲で入射するレーザビー
ムを入射方向と同方向に反射することができる。尚、レ
ンズ群１５６によってレーザビームを収束させるように
すれば、キャッツアイ１０６の屈折率を２よりも小さく
することができる。
ズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５４に入射
し、互いに垂直な２本の直線偏光に分割される。偏光ビ
ームスプリッタ１５４を透過するレーザビームは、プリ
ズム１７２、１／４波長板２０２、レンズ１５６を介し
てキャッツアイ１０６に入射される。キャッツアイ１０
６は、例えば屈折率２の真球で、その半球面に反射鏡が
形成されて成り、所定の入射範囲で入射するレーザビー
ムを入射方向と同方向に反射することができる。尚、レ
ンズ群１５６によってレーザビームを収束させるように
すれば、キャッツアイ１０６の屈折率を２よりも小さく
することができる。
【００１７】上記キャッツアイ１０６によって反射した
反射光は、参照光としてその入射光路と逆方向に戻され
る。この反射光は、１／４波長板２０２を往復すること
によって、偏光方向が９０°変化する。このため、偏光
プリズム１５４に入射したレーザビームは、偏光プリズ
ム１５４によって反射され、集光レンズ２０６を介して
フォトダイオード２０７によって検出される。
反射光は、参照光としてその入射光路と逆方向に戻され
る。この反射光は、１／４波長板２０２を往復すること
によって、偏光方向が９０°変化する。このため、偏光
プリズム１５４に入射したレーザビームは、偏光プリズ
ム１５４によって反射され、集光レンズ２０６を介して
フォトダイオード２０７によって検出される。
【００１８】一方、偏光ビームスプリッタ１５４で反射
された直線偏光は、無偏光ビームスプリッタ２０８、プ
リズム１６０、１６２、１／４波長板１６４を介して、
測定物に配設されたキャッツアイ１１０に出射される。
キャッツアイ１１０によって反射した反射光は、物体光
としてその入射光路と逆方向に戻される。この反射光
は、まず無偏光ビームスプリッタ２０８によって分割さ
れる。
された直線偏光は、無偏光ビームスプリッタ２０８、プ
リズム１６０、１６２、１／４波長板１６４を介して、
測定物に配設されたキャッツアイ１１０に出射される。
キャッツアイ１１０によって反射した反射光は、物体光
としてその入射光路と逆方向に戻される。この反射光
は、まず無偏光ビームスプリッタ２０８によって分割さ
れる。
【００１９】無偏光ビ─ムスプリッタ２０８によって反
射されたレーザビームは、追尾制御用として用いられ
る。この反射されたレ─ザビームは、レンズ１６６をに
よって集光され、４分割のフォトダイオ─ド１１２に結
像される。尚、レーザビームがキャッツアイ１１０の球
心に向かって入射している場合には、その反射光はフォ
トダイオード１１２の受光面の中心に入射するようにな
っている。
射されたレーザビームは、追尾制御用として用いられ
る。この反射されたレ─ザビームは、レンズ１６６をに
よって集光され、４分割のフォトダイオ─ド１１２に結
像される。尚、レーザビームがキャッツアイ１１０の球
心に向かって入射している場合には、その反射光はフォ
トダイオード１１２の受光面の中心に入射するようにな
っている。
【００２０】ここで、測定物の移動に伴ってレーザビー
ムがキャッツアイ１１０の球心からずれてキャッツアイ
１１０に入射すると、その反射光はそのずれ方向及びず
れ量に応じてフォトダイオード１１２の受光面の中心か
らずれて入射することになる。４分割のフォトダイオー
ド１１２は、その受光面が上下左右に４分割されてお
り、各分割面に入射するレーザビームの光量に応じた４
つの電気信号を制御装置１１４に出力する。制御装置１
１４は、入力する４つの電気信号のうち、上下の分割面
に対応する電気信号のレベルが一致するようにモータＭ
X を駆動するとともに、左右の分割面に対応する電気信
号のレベルが一致するようにモータＭY を駆動する。こ
れにより回転部１０８は、Ｘ軸及びＹ軸の回りに回動制
御され、その結果、レーザビームは常時キャッツアイ１
１０に入射するようにその出射方向が制御される。尚、
この追尾制御部による測定物の追尾を行うためには、測
定物の移動速度に対して測定物の測定周期（レーザビー
ムのパルスの周期）を短くする必要がある。
ムがキャッツアイ１１０の球心からずれてキャッツアイ
１１０に入射すると、その反射光はそのずれ方向及びず
れ量に応じてフォトダイオード１１２の受光面の中心か
らずれて入射することになる。４分割のフォトダイオー
ド１１２は、その受光面が上下左右に４分割されてお
り、各分割面に入射するレーザビームの光量に応じた４
つの電気信号を制御装置１１４に出力する。制御装置１
１４は、入力する４つの電気信号のうち、上下の分割面
に対応する電気信号のレベルが一致するようにモータＭ
X を駆動するとともに、左右の分割面に対応する電気信
号のレベルが一致するようにモータＭY を駆動する。こ
れにより回転部１０８は、Ｘ軸及びＹ軸の回りに回動制
御され、その結果、レーザビームは常時キャッツアイ１
１０に入射するようにその出射方向が制御される。尚、
この追尾制御部による測定物の追尾を行うためには、測
定物の移動速度に対して測定物の測定周期（レーザビー
ムのパルスの周期）を短くする必要がある。
【００２１】一方、無偏光ビームスプリッタ２０８を透
過したレーザビームは、偏光ビームスプリッタ１５４に
入射する。このレーザビームは、１／４波長板１６４に
よって、偏光方向が変化されているため、偏光ビームス
プリッタを透過する。さらに透過したレーザビームは、
偏光ビームスプリッタ２０３を透過し、集光レンズ２０
６を介してフォトダイオード２０５によって検出され
る。
過したレーザビームは、偏光ビームスプリッタ１５４に
入射する。このレーザビームは、１／４波長板１６４に
よって、偏光方向が変化されているため、偏光ビームス
プリッタを透過する。さらに透過したレーザビームは、
偏光ビームスプリッタ２０３を透過し、集光レンズ２０
６を介してフォトダイオード２０５によって検出され
る。
【００２２】上記手順の後フォトダイオード２０５と２
０７によって検出されたレーザビームは、光電変換され
たのち、電気信号として図示しない演算部に伝送され
る。演算部では、周知のように参照光を示す電気信号と
物体光を示す各電気信号の入射時刻の時間差に光速を乗
算し、この乗算値に既知の光路差や、フォトダイオード
２０５、２０７の応答性の違い等を加味した初期値を加
算することにより、測定物の基準点からの距離を算出す
る。
０７によって検出されたレーザビームは、光電変換され
たのち、電気信号として図示しない演算部に伝送され
る。演算部では、周知のように参照光を示す電気信号と
物体光を示す各電気信号の入射時刻の時間差に光速を乗
算し、この乗算値に既知の光路差や、フォトダイオード
２０５、２０７の応答性の違い等を加味した初期値を加
算することにより、測定物の基準点からの距離を算出す
る。
【００２３】次に、上記測距儀による測定精度について
説明する。図２は図１の回転部１０８の内部構成を示す
要部平面図である。同図に示すように、レーザダイオー
ド１０２から出射されたレーザビームは、レンズ２０
１、プリズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５
４に入射する。この偏光ビームスプリッタ１５４を透過
するレーザビームは、プリズム１７２、１／４波長板２
０２、集光レンズ１５６を介してキャッツアイ１０６の
球心に向かって入射する。一方、偏光ビームスプリッタ
１５４によって反射されるレーザビームは、無偏光ビー
ムスプリッタ２０８、プリズム１６０、１６２、及び１
／４波長板１６４を介して測定物に配設されるキャッツ
アイ１１０に入射する。このとき１／４波長板１６４か
らキャッツアイ１１０に出射されるレーザビームは、キ
ャッツアイ１０６に出射されるレーザビームの光路の延
長上に出射される。
説明する。図２は図１の回転部１０８の内部構成を示す
要部平面図である。同図に示すように、レーザダイオー
ド１０２から出射されたレーザビームは、レンズ２０
１、プリズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５
４に入射する。この偏光ビームスプリッタ１５４を透過
するレーザビームは、プリズム１７２、１／４波長板２
０２、集光レンズ１５６を介してキャッツアイ１０６の
球心に向かって入射する。一方、偏光ビームスプリッタ
１５４によって反射されるレーザビームは、無偏光ビー
ムスプリッタ２０８、プリズム１６０、１６２、及び１
／４波長板１６４を介して測定物に配設されるキャッツ
アイ１１０に入射する。このとき１／４波長板１６４か
らキャッツアイ１１０に出射されるレーザビームは、キ
ャッツアイ１０６に出射されるレーザビームの光路の延
長上に出射される。
【００２４】さて、測定物の測距に関連する光路は、偏
光ビームスプリッタ１５４によって分離される位置から
各キャッツアイ１０６、１１０までの距離の差であり、
他の光路は共通している。しかしながら、上記構成の測
距儀によれば、回転部１０８は固定配置されているキャ
ッツアイ１０６を中心にしてＸ軸及びＹ軸（図２上で
は、キャッツアイ１０６の中心を通る紙面に直交する
軸）の回りに回動するため、この回動時にキャッツアイ
１０６の中心と、Ｘ軸とＹ軸の交点とが一致しなくなる
場合でも、上記偏光ビームスプリッタ１５４によって分
離される位置から各キャッツアイ１０６、１１０までの
距離の差は変化しない。即ち、上記構成の測距儀によれ
ば、回転部１０８の回動中心にブレが生じてもそのブレ
が測定精度に影響せず、高精度な測定ができる。また、
回転部１０８が熱膨張しても、偏光ビームスプリッタ１
５４によって分離される位置から各キャッツアイ１０
６、１１０までの距離の差は変化せず、デッドパスエラ
ーがない。
光ビームスプリッタ１５４によって分離される位置から
各キャッツアイ１０６、１１０までの距離の差であり、
他の光路は共通している。しかしながら、上記構成の測
距儀によれば、回転部１０８は固定配置されているキャ
ッツアイ１０６を中心にしてＸ軸及びＹ軸（図２上で
は、キャッツアイ１０６の中心を通る紙面に直交する
軸）の回りに回動するため、この回動時にキャッツアイ
１０６の中心と、Ｘ軸とＹ軸の交点とが一致しなくなる
場合でも、上記偏光ビームスプリッタ１５４によって分
離される位置から各キャッツアイ１０６、１１０までの
距離の差は変化しない。即ち、上記構成の測距儀によれ
ば、回転部１０８の回動中心にブレが生じてもそのブレ
が測定精度に影響せず、高精度な測定ができる。また、
回転部１０８が熱膨張しても、偏光ビームスプリッタ１
５４によって分離される位置から各キャッツアイ１０
６、１１０までの距離の差は変化せず、デッドパスエラ
ーがない。
【００２５】尚、本実施例ではパルス状のレーザビーム
を発振するようにしているため、反射光を光電変換して
得られる各電気信号もパルス状となる。これらの電気信
号の立ち上がり時点を比較する場合には、波形整形する
段階で誤差が生じるおそれがる。そこで、高精度の測距
を行うためには、前記パルス状のレーザビームを変調さ
せるのが好ましい。また、本実施例の測距儀は、測定物
を追尾する追尾制御部を有しているが、測定物を測距す
る上では追尾制御部は必須のものではない。
を発振するようにしているため、反射光を光電変換して
得られる各電気信号もパルス状となる。これらの電気信
号の立ち上がり時点を比較する場合には、波形整形する
段階で誤差が生じるおそれがる。そこで、高精度の測距
を行うためには、前記パルス状のレーザビームを変調さ
せるのが好ましい。また、本実施例の測距儀は、測定物
を追尾する追尾制御部を有しているが、測定物を測距す
る上では追尾制御部は必須のものではない。
【００２６】また、本実施例では、光源にレーザダイオ
ードを使用したが、他の種類のレーザや発光ダイオード
等を適用することができる。更に、本実施例のようなパ
ルス状の光ビームに限らず、強度変調された光ビームを
使用することもできる。但し、この場合には、演算部で
キャッツアイ１０６と１１０からの反射光の位相差を測
定し、その測定した位相差から測定物までの距離を算出
する。
ードを使用したが、他の種類のレーザや発光ダイオード
等を適用することができる。更に、本実施例のようなパ
ルス状の光ビームに限らず、強度変調された光ビームを
使用することもできる。但し、この場合には、演算部で
キャッツアイ１０６と１１０からの反射光の位相差を測
定し、その測定した位相差から測定物までの距離を算出
する。
【００２７】更に、本実施例では、逆反射体としてキャ
ッツアイを使用するようにしたが、これに限らず、例え
ば、コーナー・キューブ、直角三面鏡、表面が鏡面とな
っている球体等を使用するようにしてもよい。また、回
転部はジンバル機構によってＸ軸及びＹ軸の回りに回動
自在になっているが、これに限らず、例えばＬ字ブラケ
ットをモータによって回動させるとともに、Ｌ字ブラケ
ットに固定したモータに回転部を固定して回転部を回動
させるようにしてもよい。
ッツアイを使用するようにしたが、これに限らず、例え
ば、コーナー・キューブ、直角三面鏡、表面が鏡面とな
っている球体等を使用するようにしてもよい。また、回
転部はジンバル機構によってＸ軸及びＹ軸の回りに回動
自在になっているが、これに限らず、例えばＬ字ブラケ
ットをモータによって回動させるとともに、Ｌ字ブラケ
ットに固定したモータに回転部を固定して回転部を回動
させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る測距儀
によれば、回転体の回動中心がブレても、ビームスプリ
ッタから参照用の逆反射体までの距離と、測定用の逆反
射体までの距離との差が変化しないように構成したた
め、測定物までの距離を高精度に測定することができ
る。
によれば、回転体の回動中心がブレても、ビームスプリ
ッタから参照用の逆反射体までの距離と、測定用の逆反
射体までの距離との差が変化しないように構成したた
め、測定物までの距離を高精度に測定することができ
る。
【図１】図１は本発明に係る測距儀の一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図２は図１の回転部の内部構成を含む要部平面
図である。
図である。
【図３】図３は従来の測定物にレーザビームを照射する
装置の一例を示す斜視図である。
装置の一例を示す斜視図である。
１００…固定台 １０２…レーザダイオード １０６、１１０…キャッツアイ １０８…回転部 １１２…４分割フォトダイオード １１４…制御装置 １２０…支持枠 １２２、１２４、１２６…軸受け １５４、２０３…偏光ビームスプリッタ ２０５、２０７…フォトダイオード ＭX , ＭY …モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 幸司 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 谷村 吉久 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 中俣 透 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 (72)発明者 黒沢 俊郎 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 (72)発明者 高井 望 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 審査官 有家 秀郎 (56)参考文献 特開 昭59−95404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 3/00 - 3/32 G01B 11/00 - 11/30 G01C 1/02 G01S 7/00 - 7/66 G01S 17/00 - 17/95
Claims (4)
- 【請求項１】 固定位置に配設された第１の逆反射体
と、 測定物に配設された第２の逆反射体と、 前記第１の逆反射体を中心に直交するＸ軸及びＹ軸の回
りにそれぞれ回動自在な回転部と、 前記回転部に固定配設され，測距時にパルス状の光ビー
ムを発光する光源と、 前記回転部に固定配設された複数の光学部品からなる光
学系であって、前記光源から発光されたパルス状の光ビ
ームを受入して該光ビームを分割し、分割した一方の光
ビームを前記Ｘ軸と直交する光路を経由して前記第１の
逆反射体に入射させるとともに、他方の光ビームを前記
光路の延長上に出射して前記第２の逆反射体に入射さ
せ、前記第１及び第２の逆反射体からの反射光をそれぞ
れ得る光学系と、 前記第１及び第２の逆反射体からの反射光をそれぞれ受
光して電気信号に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段からの電気信号に基づいて前記第１の
逆反射体からの反射光の受光時点から前記第２の逆反射
体からの反射光の受光時点までの時間差を測定し、その
測定した時間差から前記測定物までの距離を算出する演
算部と、 を備えたことを特徴とする測距儀。 - 【請求項２】 前期回転部に固定配設され、周期的にパ
ルス状の光ビームを発光する光源と、 前記回転部に固定配設され、前記第２の逆反射体からの
反射光の一部が入射され、前記第２の逆反射体に入射す
る光ビームのずれ量に応じた位置信号を出力する位置検
出手段と、 前記位置検出手段からの位置信号に基づいて前記ずれ量
がゼロになるように前記回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回
動位置を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１の測距儀。 - 【請求項３】 固定位置に配設された第１の逆反射体
と、 測定物に配設された第２の逆反射体と、 前記第１の逆反射体を中心に直交するＸ軸及びＹ軸の回
りにそれぞれ回動自在な回転部と、 前記回転部に固定配設され、強度変調された光ビームを
発光する光源と、 前記回転部に固定配設された複数の光学部品からなる光
学系であって、前記光源から発振され強度変調された光
ビームを受入して該光ビームを分割し、分割した一方の
光ビームを前記Ｘ軸と直交する光路を経由して前記第１
の逆反射体に入射させるとともに、他方の光ビームを前
記光路の延長上に出射して前記第２の逆反射体に入射さ
せ、前記第１及び第２の逆反射体からの反射光をそれぞ
れ得る光学系と、 前記光電変換手段からの電気信号に基づいて第１の逆反
射体からの反射光と前記第２の逆反射体からの反射光の
位相差を測定し、その測定した位相差から前記測定物ま
での距離を算出する演算部と、 を備えたことを特徴とする測距儀。 - 【請求項４】 前記回転部に固定配設され、前記第２の
逆反射体からの反射光の一部が入射され、前記第２の逆
反射体に入射する光ビームのずれ量に応じた位置信号を
出力する位置検出手段と、 前記位置検出手段からの位置信号に基づいて前記ずれ量
がゼロになるように前記回転部のＸ軸及びＹ軸回りの回
動位置を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項３の測距儀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125442A JP2823112B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 測距儀 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125442A JP2823112B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 測距儀 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332971A JPH07332971A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2823112B2 true JP2823112B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=14910195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6125442A Expired - Lifetime JP2823112B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 測距儀 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2823112B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3417278B2 (ja) * | 1997-12-04 | 2003-06-16 | 日産自動車株式会社 | レーザ式測距装置 |
| JP4994991B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2012-08-08 | 株式会社ミツトヨ | 微細形状測定装置 |
| CN105352473B (zh) * | 2015-12-02 | 2017-07-14 | 四川红光汽车机电有限公司 | 一种具有激光通信功能的数字式测角装置 |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP6125442A patent/JP2823112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07332971A (ja) | 1995-12-22 |
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