JPH0249184A - 自動追尾方式の光波距離計測装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は海上における作業船台の位置を計測設定する場
合に使用される自動追尾方式の光波距離計測装置に関す
るものである。

（従来の技術） 一般に海上作業船における船台の位置決めは、うねり、
潮流、風等の自然外乱及び操船により、目標基準点が常
に移動しているために、このような条件下において高精
度、短時間、かつ省力的に計測する必要がある。

このような計測装置として、自動追尾方式の光波距離計
測装置が提案されている。

この自動追尾方式の光波距離計測装置としては、例えば
、実公昭５９−８２２１号公報に記載されているように
、水平方向に回転自在に、垂直方向に回動自在に支持し
た光波距離計本体の中心上部または下部に規準望遠鏡を
、その光軸を該光波距離計の光軸と平行にして取付け、
前記望遠鏡の対物レンズの焦点近傍に４分割受光素子を
固定し、陸上に配設した発光源からの光を前記４分割受
光素子の中心に結像せしめ、規準のずれによる受光像を
前記４分割受光素子の水平および垂直方向に直交して相
対向する２組の受光素子の差動出力を増幅して前記光波
距離計支持機構の水平および垂直回転駆動モータに供給
して受光源方向に自動追尾せしめるとしてなる船台など
の動揺体上に配置される規準光波距離計と、光束利用率
を増大せしめ、かつ水平広域を照射するための発光源の
前面に対物レンズまたはシリンドリカルレンズを単体ま
たは複合して装着し、さらに発光源の信号光束を発光源
前面に設けたチョッパにより点滅光として自然光と弁別
してなる陸上の発光源として配設のコーナープリズム光
軸と平行に該コーナープリズムの上部又は下部に該光波
距離計本体と規準望遠鏡との離隔に合わせて固定の基準
光源装置との組合せからなる自動追尾方式の光波距離計
測装置の構造が公知となっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の自動追尾方式の光波距離計測装置
は、規準光波距離計を船台上に配設するとともに、発光
源の、信号光束を自然光と弁別するためのチョッパを有
する基準発光源装置を陸上に配設する構成であるために
、基準発光源装置の電源となるバッテリーが必要となり
、バッテリー発光源、チョッパーの保守点検を定期的に
実施しなければならず、また発光源の前面に対物レンズ
またはシリンドリカルレンズを単体または複合して水平
広域を照射するようにしているために、光束の強度低下
が生じて遠距離の場合には追尾が不可能となる等の問題
点があった。

さらに、陸上に配設した発光源からの光を４分割受光素
子の中心に結像せしめ、規準のずれによる受光像を前記
４分割受光素子の水平および垂直方向に直交して相対向
する２組の受光素子の差動出力を増幅するようにしてい
るから、発光源からの光の結像が４分割受光素子の中心
から外れない狭い範囲においては連続的な追尾が可能で
あるが、外れた場合にはもはや自動追尾ができないため
に１．自然外乱の程度によっては、操作者によって頻繁
に規準をしなければならないといった問題もあった。

本発明は上記従来装置の問題点を解消し、陸上に設置さ
れる装置の保守、点検とバッテリーの設置及び自然光と
の弁別のためのチョッパー手段を不要とするとともに、
船台設置の装置が陸上設置の装置に対し遠くに離間して
いても広い範囲で確実に追尾して、船台の位置決め計測
を正確に行なうことができる追尾方式の光波距離計測装
置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明の追尾方式の光波距離計測装置は、追尾用スキャ
ニング本体と光波距離計本体とを、垂直上下に所定間隔
を有し、かつそれぞれの光軸を平行として配設するとと
もに、これらが一体的に水平方向に回転自在で垂直方向
に回動自在に支持してなる追尾計測装置と、垂直上下に
前記所定間隔に一致させて二個のコーナーキューブプリ
ズムを、それぞれの光軸を平行として支持した反射鏡装
置とからなり、前記追尾計測装置の追尾用スキャニング
本体は、半導体レーザーにより変調された赤外線レーザ
ー光を照射する半導体発光素子からなる発光手段と、所
定の制御信号により制御した光点を面照射するスキャナ
ー手段と、前記反射鏡装置により反射した反射光を集光
手段により集光して感知し、水平方向及び垂直方向の制
御信号に変換する受光感知手段とを具備しており、前記
スキャナー手段の制御信号と前記受光感知手段からの制
御信号との比較による信号によって、前記追尾計測装置
の水平回転及び垂直回動の駆動手段を制御するようにし
たことを特徴としている。

（作　　用） 上記構成の追尾方式の光波距離計測装置は、沿岸陸上の
所定位置に所定間隔で、しかも反射面を海上設定位置の
方位として２台の反射鏡装置を配設するとともに、海上
設定位置近傍に浮遊させた船台上に、追尾用スキャニン
グ本体と光波距離計本体とからなる追尾計測装置の２台
を、所定間隔でしかも光照射方向を前記反射鏡装置の方
位として配設する。

次に船台上の各追尾計測装置の光波距離計本体に装備さ
れている規準望遠鏡から、陸上に設置したそれぞれに対
応する反射鏡装置を捕えると、光波距離計本体から照射
した光の反射光が光波距離計本体に戻る状態となる。こ
の時のスキャナー手段制御信号を基準として設定した後
、自動追尾が開始される。

自動追尾のために各追尾用スキャニング本体の発光手段
により赤外線レーザー光を照射すると。

該レーザー光はスキャナー手段により面照射に変更され
て前記反射鏡装置に方向に照射される。

このように照射された赤外線レーザー光が、その照射域
内で各反射鏡装置を捕えるとコーナーキューブプリズム
により入射光と同一方向に反射される。

この反射光を集光手段により集光して受光感知手段によ
り受光し、水平方向及び垂直方向の制御信号に変換され
、スキャナー手段制ｍ信号の基準との比較によって光波
距離計測本体の基準方位に対する水平及び垂直方向のず
れを検知し、これによって前記追尾計測装置の水平回転
及び垂直回動の駆動手段を制御し、光波距離計測本体の
方位を反射鏡装置のコーナーキューブプリズムと正確に
対峙する方位に一致させるようになる。

このような動作が自動連続的に行なわれて、常に光波距
離計測本体と反射鏡装置とが相対向し、それぞれの距離
が連続的に計測され、これに基すいて船台位置を移動さ
せ、その位置決めを行なうのである。

（実施例） 次に本発明の追尾方式の光波距離計測装置の実施例を図
面に基づいて詳説すると以下の通りである。

第１図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測装置の全
体を示す構成説明図、第２図は第１図の追尾用スキャニ
ング本体内に装備される赤外線レーザー光の照射及び反
射受光手段を示す説明図である。

図においてＡは追尾計測装置、Ｂは反射鏡装置である。

Ａの追尾計測装置は、追尾用スキャニング本体１と、該
追尾用スキャニング本体１の垂直下方に所定間隔りを有
しかつそれぞれの光軸ａ、　　ｂを平行として追尾用ス
キャニング本体１と一体的に固定された光波距離計本体
２と、該光波距離計本体２を、垂直駆動モーター３によ
り駆動されるウオーム３ａと噛合する垂直回動歯車４が
固定された水平軸５で回動自在に支持し、水平駆動モー
ター６により駆動される小歯車６ａと噛合する水平回転
歯車７を固定した垂直軸８が固定されてなる架台９と、
クランプｌＯａにより固定できるように前記垂直軸８を
枢支し船台上に水平調節固定される調節台１０ｂとから
なり、垂直駆動モーター３と水平駆動モーター６を、追
尾制御信号により制御して、追尾用スキャニング本体ｌ
と光波距離計本体２とを一体として、垂直！＆８周りに
回転させ、かつ水平軸５周りに回動させるようになって
いる。

追尾用スキャニング本体１は、第２図に示すように、半
導体レーザーにより変調された赤外線レーザー光を照射
する半導体発光素子、例えばＬＤからなる発光源１１と
、光源の広がりを改善するためのコリメートレンズ１２
と、光点を垂直方向に走査する垂直方向スキャナー１５
と、光点を水平方向に走査する水平方向スキャナー１６
と１反射鏡装置Ｂにより反射した反射光を集光する集光
手段である対物レンズ１３と１反射光を感知して水平方
向及び垂直方向の制御信号に変換する受光感知手段であ
る半導体受光素子１４が配設された構成であって、発光
源１１よりの赤外線レーザー光が、コリメートレンズ１
２を通過して、垂直及び水平スキャナー１５、工６によ
り面照射に変更されて、前記反射鏡装置Ｂに方向に照射
され、また反射鏡装置Ｂに反射した反射光は、集光手段
である対物レンズ１３で光束を集め、半導体受光素子１
４に感知させるようになっている。

晶、上記実施例では、レーザー光の面照射位置と反射光
の集光位置が異なる軸上となっているが、両位置を同一
とするため第３図、第４図に示す構成としてもよい。

即ち、第３図は集光手段として照射用孔を開設した放物
面鏡１３ｂを採用した場合であって、垂直及び水平スキ
ャナー１５．１６により面照射に変更されたレーザー光
を、放物面鏡１３ｂの照射用孔から照射するとともに、
反射光を集光し半導体受光素子１４に感知させるように
なっている。

また第４図は集光手段として中心に照射用孔を開設した
対物レンズ１３ａを採用した場合であって、垂直及び水
平スキャナー１５．１６により面照射に変更されたレー
ザー光を、プリズム１７．１８を用いて対物レンズ１３
ａの照射用孔から照射するとともに、反射光を集光し半
導体受光素子１４に感知させるようになっている。

なお光波距離計本体２は、一般的に市販されているもの
を使用するためその詳細については説明を省略する。

反射鏡装置Ｂは、陸上に水平調節固定される調節台２１
に、クランプ２１ａにより支柱２２を調節固定するよう
にした支持架台２３を支持させるとともに、二個のコー
ナーキューブプリズム２４２５を、それぞれの光軸ｃ、
ｄを所定間隔りで平行となるように支柱２２に固定させ
た構成となっている。

上記構成の追尾方式の光波距離計測装置は、船台上の各
追尾計測装置Ａの光波距離計本体２に装備されている規
準望遠鏡（図示せず）から、陸上に設置したそれぞれに
対応する反射鏡装置Ｂのコーナーキューブプリズム２４
を規準し、光波距離計本体ｌから照射した光の反射光が
光波距離計本体Ｉに戻る状態とした後、自動的に反射鏡
装置Ｂを追尾し、連続的に反射鏡装置Ｂに対する船台の
距離が計測されるようになる。

すなわち、光波距離計本体１から照射した光の反射光が
光波距離計本体１に戻る状態とした時には、垂直及び水
平スキャナー１５．１６によって面照射された赤外線レ
ーザー光もある点においてコーナーキューブプリズム２
５に反射され、その反射光が半導体受光素子１４に感知
されるから、この時点の垂直及び水、平スキャナー１５
．１６を制御している制御電圧を、水平基準電圧Ｖｉａ
、垂直基準電圧Ｖ２ｏとして制御装置（図示せず）に設
定する。

そして自然外乱等によって船台が揺動若しくは移動した
状態において、半導体受光素子１４が反射光を感知した
時の垂直及び水平スキャナー１５１６の制御電圧ｖ１、
Ｖ２を検知し、前記水平基準電圧Ｖｉａ、垂直基準電圧
Ｖ２ｏと比較し、差が零になるように垂直駆動モーター
３と水平駆動モーター６を制御して、追尾用スキャニン
グ本体１と光波距離計本体２とを一体として、垂直軸８
周りに回転させ、かつ水平軸５周りに回動させ、光波距
離計測本体ｌを反射鏡装置Ｂのコーナーキューブプリズ
ム２４に対峙させるようになる。

このような動作が自動連続的に行なわれて、常に光波距
離計測本体ｌと反射鏡装置Ｂとが相対向１２、距離が連
続的に計測され、これに基ずいて船台位置を移動させ、
その位置決めが行なわれるのである。

（発明の効果） 以上説明した本発明の追尾方式の光波距離計測装置は、
船台上に設置される追尾計測装置を、追尾用の発光手段
を有する追尾用スキャニング本体と光波距離計本体とで
構成するとともに、陸上に設置される反射鏡装置が、垂
直上下に前記所定間隔で２個のコーナーキューブプリズ
ムを配役支持させた構成であるから、陸上側の反射鏡装
置に発光手段は装備させる必要がない。

また船台上に設置される追尾計測装置の追尾用スキャニ
ング本体に、半導体レーザーにより変調された赤外線レ
ーザー光を照射する半導体発光素子からなる発光手段と
、光点を面照射するスキャナー手段とを内蔵したから、
従来のようにチョッパーで光を点滅させる必要がないと
ともに、光束を広げず、しかも２次元的広範囲にかつ連
続的に光を走査して確実に反射光を捕捉することができ
、操作者によって頻繁に規準をすることなく自動的に追
尾させることができる。

以上のように本発明によれば、陸上に設置される装置に
バッテリー等の電源を装備させる必要がなく、また自然
光との弁別のためのチゴッパー手段を必要としないので
、装置構造が簡単で安価となり、さらにバッテリー等の
電源や発光手段の保守点検のために反射鏡装置設置場所
へ行く手間が解消されるとともに、船台設置の装置が陸
上設置の装置に対し遠くに離間していても確実に追尾し
さらに水平方向において作業船の行動範囲を広くとりな
がら船台の位置決め計測を正確に行なうことができる追
尾方式の光波距離計測装置を提供し得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る追尾方式の光波距離計測装置の全
体を示す構成説明図、第２図乃至第４図は第１図の追尾
用スキャニング本体内に装備される赤外線レーザー光の
照射及び反射受光手段の実施例を示す説明図である。 Ａ・・・・追尾計測装置　　Ｂ・・・・反射鏡装置Ｄ・
・・・所定間隔　　　　ａ、ｂ・・・・光　　軸ｃ、ｄ
・・・・光　　軸 １・・・・追尾用スキャニング本体 ２・・・・光波距離計本体　３・・垂直駆動モーター３
ａ・・・・ウオーム　　　４・・・・垂直回動歯車５・
・・・水平軸　　　　　６・・・・水平駆動モーター６
ａ・・・・小歯車　　　　７・・・・水平回転歯車８・
・・・垂直軸　　　　　９・・・・架　　台Ｏａ・・・
・クランプ　　１０ｂ・・・・調節台１・・・・発光［
１２・・・・コリメートレンズ３．１３ａ・・・・対物
レンズ ３ｂ・・・・放物面鏡　　１４・・・・半導体受光素子
５・・・・垂直方向スキャナー ６・・・・水平方向スキャナー ７．１８・・・・プリズム ト・・・調節台　　　　２１ａ・・・・クランプ２・・
・・支　　柱　　　２３・・・・支持架台４．２５・・
・・コーナーキューブプリズム第　１ 第 図 第 図 イ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、追尾用スキャニング本体と光波距離計本体とを、垂
   直上下に所定間隔を有し、かつそれぞれの光軸を平行と
   して配設するとともに、これらが一体的に水平方向に回
   転自在で垂直方向に回動自在に支持してなる追尾計測装
   置と、垂直上下に前記所定間隔に一致させて二個のコー
   ナーキューブプリズムを、それぞれの光軸を平行として
   支持した反射鏡装置とからなり、前記追尾計測装置の追
   尾用スキャニング本体は、半導体レーザーにより変調さ
   れた赤外線レーザー光を照射する半導体発光素子からな
   る発光手段と、所定の制御信号により制御した光点を面
   照射するスキャナー手段と、前記反射鏡装置により反射
   した反射光を集光手段により集光して感知し、水平方向
   及び垂直方向の制御信号に変換する受光感知手段とを具
   備しており、前記スキャナー手段の制御信号と前記受光
   感知手段からの制御信号との比較による信号によって、
   前記追尾計測装置の水平回転及び垂直回動の駆動手段を
   制御するようにしたことを特徴とする自動追尾方式の光
   波距離計測装置。