JPS61189410A

JPS61189410A - 反射光検知装置

Info

Publication number: JPS61189410A
Application number: JP2994285A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tsumura; 俊弘津村; Takeshi Tsumura; 津村　豪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-02-18
Publication date: 1986-08-23
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0756450B2

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］この発明は、反射光検知装置に関し、特にたとえば特定
の方向から入射してくる反射光のみを受光し得るような
反射光検知装置に関する。

［従来の技術］本願出願人は、自動車等の移動体の現在位置や進行方位
の計測に、あるいは自動誘導のために利用し得る投受光
システムを種々提案している〈特開昭５９−１５８８１
号公報、特開昭５９−６７４７６号公報、その他種々あ
り）これらの投受光システムは、入射した光を同一方向
に反射する光反射手段を所定の位置に設けておき、移動
体からこの光反射手段に向けて光ビームを発射し、光反
射手段によって反射された光を移動体で検知することに
よって種々の処理や制御に利用するようなシステムであ
る。

第２図は上述のような投受光システムの原理の一例を示
す図である。図において、予め所定の位置には、光反射
手段１が設けられる。この光反射手段１は、第３図に示
すように、入射した光を同一方向に反射するという特異
な光学的性質を有する。このような光反射手段としては
、たとえば複数の反射面を立体的に組合わせて構成され
たいわゆるコーナキューブ等が用いられる。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
を光反射手段１に向けて回動走査するためのビームスキ
ャナ３が設けられる。このビームスキャナ３に関連して
、反射光を検知するための受光素子（図示せず）が設け
られる。

今、ビームスキャナ３から出た光が光反射手段１の光反
射面に当たると、光反射手段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の方向に反射する。この光
反射手段１からの反射光は、前記受光素子によって検知
される。そして、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どを演算すること
ができる。

［発明が解決しようとする問題点］上述のごとく、本願出願人が提案した投受光システムで
は、ビームスキャナ３から指向性の鋭い光ビームを発射
する必要がある。そのため、ビームスキャナには、ガス
レーザや固体レーザ等の指向性の鋭い光ビームを発射す
るための光源を設ける必要があるが、これらの光源は一
般的に高価であり、また短波長のため光ビームが遠方ま
で届きにくいという問題点があった。

この発明は上述のような問題点を解消するためになされ
たもので、投受光システムの光源として指向性の良くな
い光源を用いても、正確に光反射手段からの反射光を受
光し得るような反射光検知装置を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］この発明は、入射した光を同一方向に反射する光反射手
段を所定の位置に設けておき、移動体からこの光反射手
段に向けて光ビームを発射し、光反射手段によって反射
された光を移動体へ検知することによって種々の制御に
利用するような投受光システムに用いられる反射光検知
装置であって、光反射手段からの反射光を検知する光電
変換手段と、この光電変換手段に光反射手段からの反射
光のうち所定の方向から入射してくる反射光のみを与え
るようにするためのスリット手段とを設けるようにした
ものである。

［作用］この発明においては、スリット手段によって光反射手段
からの反射光のうち所定の方向から入射してくる反射光
のみを光電変換手段に導くようにしているので、実質的
に反射光に指向性を持たせることができ、光源としては
指向性の鋭いものを設ける必要がない。

［実施例］第４図はこの発明の一実施例の反射光検知装置を用いた
ビームスキャナの一例を示す外観図である。図において
、円筒形のハウジング４の内部には、後述するように光
源や反射光検知装置などが収納される。このハウジング
４の外周面の一部には円形の透孔５が形成される。この
透孔５から円形に拡がる光ビーム６が出射される。ハウ
ジング４の一方側面にはモータＭ１が連結され、その他
方側面にはロータリエンコーダＥＣ１が連結される。モ
ータＭ１はハウジング４を垂直面内で回動させて光ビー
ム６を垂直方向に回動走査させるためのものである。ロ
ータリエンコーダＥＣＩは光ビーム６の垂直方向の回動
角度を検出するためのものである。モータＭ１およびロ
ータリエンコーダＥＣ１の外周面の下部には保持部材７
が固着される。この保持部材７にはモータ２およびロー
タリエンコーダＥＣ２が連結される。モータＭ２はハウ
ジング４を水平面内で回動させて光ビーム６を水平方向
に回動走査させるためのものである。

ロータリエンコーダＥＣ２は光ビーム６の水平方向の回
動角度を検出するためのものである。この第４図に示す
ビームスキャナは、たとえば第２図に示すように移動体
２に設けられる。そして、光ビーム６は光反射手段１に
向けて回動走査される。

第５図は第４図に示すハウジング４の内部構造を示ず図
である。図において、ハウジングの内部には、光源８と
、この発明の一実施例の反射光検知装置９とが収納され
る。なお、これら光源８および反射光検知装置９は適宜
ハウジング４によって支持されている。光源８は指向性
の鋭いものを用いる必要はなく、たとえば、半導体レー
ザやキセノンランプや赤外線ランプ等を用いる。反射光
検知装置９は、十字形スリ、ット９１と、受光器９２と
から構成される。十字形スリット９１は、第１図に示す
ように、その断面が十字形状に形成されており、またそ
の一方端面が他方端面に対して或る開き角で拡がって形
成されている。受光器９２は十字形スリット９１の他方
端面に装着されている。

第６図は十字形スリット９１に装着された受光器９２を
示す正面図である８図において、受光器９２は十字形状
に形成されており、その中央部には光導電膜９２ａおよ
び９２ｂが形成されている。

これら光ＩＰ電膜９２ａおよび９２ｂは、光が当たった
ことに応じてその抵抗値あるいはその池の電気的特性が
変化するような材質（たとえばＣｄ５）によって構成さ
れている。なお、光導電膜９２および９２１）は十字形
状の中央で重なっているが、この部分は互いに絶縁され
ている。

なお、反射光検知装置９は光源８の前方に配置されるの
で、光源８の光を遮ることになるが、第７図に示すよう
に光源８の光が遮られる部分はほんの少しであり大部分
は透孔５を通過して外部へ出射される。したがって、光
源８の前方に反射光検知装置９を設けても光ビーム６が
遮られてしまう問題はない。なお、第７図では説明の便
宜上十字形スリット９１の幅を太く示しであるが、実際
はもっと幅の狭いものを用いることができる。

次に、第８図を参照して、反射光検知装置９の作用につ
いて説明する。第８図は、第４図に示すビームスキャナ
から発射された光ビーム６を垂直な壁に当てた場合に生
じる光の円を示す図である。

ここで、光の円６０の中心点Ｏを通る２本の直交する線
分１０および１１を考える。線分１０は垂直方向に延び
る線分であり、これに対し線分１１は水平方向に延びる
線分である。今、第２図に示すような光反射手段１が線
分１０上に位置していたとすると、この光反射手段１の
反射光は、光源８の方向へと反射され、反射光検知装置
９の十字形スリット９１の中の垂直スリット部分９１ａ
を通って受光器９２の光導１！膜９２ａへと導かれる。

一方、線分１１上に光反射手段１が位置していたとする
と、その反射光は十字形スリット９１の水平スリット部
分９１ｂを通って受光器９２の光導Ｍ膜９２ｂへと導か
れる。次に、光反射手段１が線分１ｏおよび１１以外の
部分に位置していたとしても、その反射光は光源８の方
向へは戻るが十字形スリット９１の内部を通らず受光器
９２には受光されない。したがって、十字形スリット９
１は、線分１０あるいは１１上に位置する光反射手段１
からの光のみを受光器９２へと導、く作用を果たす。こ
の作用により、受光器９２へ導かれる反射光は実質的に
指向性を持つことになる。したがって、光源８から出射
される光には指向性を持たせる必要がない。

第９図は第４図に示すビームスキャナに基づいて所定の
演算や制御を行なうための電気回路の一例を示すブロッ
ク図である。図において、ロータリエンコーダＥＣ１の
出力はレジスタＲ１に与えられる。レジスタＲ１には、
光導？！膜９２ｂの受光出力が読取タイミング信号とし
て与えられる。

同様に、ロータリエンコーダＥＣ２の出力はレジスタＲ
２に与えられ、このレジスタＲ２には、光導電膜９２ａ
の受光出力が読取タイミング信号として与えられる。レ
ジスタＲ１およびＲ２の出力は、演ＩＩ装Ｗ１６１に与
えられる。この演算装置６１は、移動体２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９１の演痺結果は、移動体２の自動操舵に用いたり、
またＣＲＴディスプレイなどに表示することもできる。

その目的で、演算装置６１の出力は、操舵装置６２や表
示装置６３に与えられる。

第１０Ａ図および第１０Ｂ図は第４図に示すビームスキ
ャナを用いた投受光システムの動作状態を示す図である
。以下、第１図〜第１０８図を参照してこの発明の一実
施例の投受光システムの動作を説明する。

まず、モータＭ１によって光ビーム６が垂直方向に回動
走査される。このとき、第８図に示す光の円６０の中の
線分１１に相当する部分が光反射手段１に当たると（第
１０Ａ図参照）、光反射手段１からの反射光は十字形ス
リット９１の水平スリット部分９１ｂを通って光受光器
９２の光導電膜９２ｂに入射する。したがって、光導電
１１１９２ｂから検知出力が導出され、応じてレジスタ
Ｒ１はそのときのロータリエンコーダＥＣＩの出力すな
わち光ビームの回動角度θ１をストアする。次に、モー
タＭ２によって光ビーム６が水平方向に回動走査される
。このとき、第８図に示す光の円６０の中の線分１０に
相当する部分が光反射手段１に当たるとく第１０Ｂ図参
照）、光反射手段１からの反射光が十字形スリット９１
の垂直スリット部分９１ａを通って受光器９２の光導電
膜９２ａに入射する。したがって、光導電膜９２ａから
検知出力が導出され、応じてレジスタＲ２はそのときの
ロータリエンコーダＥＣ２の出力すなわち光ビームの回
動角度θ２をストアする。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１６３に与えられ、自動操舵や位置表示
などに利用される。

なお、この発明の反射光検知装置は、上述のような投受
光システムに限らず、移動体から光反射手段に向けて光
ビームを発射し光反射手段によって反射された光を移動
体で検知することによって種々の制御に利用するような
投受光システムであればどのようなものにも用いること
ができる。

なお、上述の実施例では、十字形状のスリットを用いる
ようにしたが、第１１図に示すような直線形状のスリッ
ト９３を用いるようにしてもよい。

この場合、直線形スリット９３に適合するような直線形
状の受光器９４が装着される。

また、上述の実施例では、スリットに直接受光器を装着
するようにしたが、スリットに入射した゛反射光をハー
フミラ−で反射しそのハーフミラ−の反射光を受光器で
検知するようにしてもよい。

たとえば、第１２図に示すように、十字形スリット９１
の垂直スリット部分９１ａよび水平スリット部分９１ｂ
に入射した光を、それぞれ、ハーフミラ−９５ａおよび
９５ｂで反射し、それぞれの反射光を受光器９６ａおよ
び９６ｂで受光するようにしてもよい。また、第１３図
に示すように直線形スリット９３に入射した反射光をハ
ーフミラ−９７で反射しその反射光を受光器９８で検知
するようにしてもよい。これら第１２図および第１３図
の実施例では、光源８からの光がハーフミラ−９５ａ　
、９５ｂおよび９７を・透過してスリットの内部を通り
外部へ出射するので、スリットによって遮断される光量
が少なくなるという利点がある。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、光反射手段で反射さ
れて戻ってきた光をスリット手段で絞るようにしたので
、指向性の鋭い光源を用いずとも指向性の鋭い光源を用
いたのと同様の効果を持たせることができる。したがっ
て、高価な光源を設ける必要がなく装置が安価となる。

また、遠方まで光が届く長波長の光源を用いることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す外観斜視図である゛
。第２図はこの発明が適用され得る投受光システムの一
例を示す図である。第３図は第２図に示す投受光システ
ムで用いられる光反射手段の光学的性質を説明するため
の図である。第４図はこの発明の一実施例を用いたビー
ムスキャナを示す図である。第５図は第４図に示すビー
ムスキャナのハウジング４の内部構造を示す断面図であ
る。第６図は反射光検知装置９に装着される受光器９２の正
面図である。第７図は光源８および反射光検知装置９の
正面図である。第８図は第４図に示す光ビーム６が形成
する光の円の中で反射光検知装置９が検知可能な領域を
示す図である。第９図は第４図に示すビームスキャナを
用いた投受光システムの電気回路部分を示すブロック図
である。第１０Ａ図および第１０Ｂ図は第４図に示すビームスキ
ャナを用いた投受光システムの動作を説明するための図
である。第１１図〜第１３図は、それぞれこの発明の他
の実施例を示す図である。図において、１は光反射手段、２は移動体、３はビーム
スキャナ、８は光源、９は反射光検知装置、９１は十字
形スリット、９２．９４，９６ａ　。９６ｂおよび９８は受光器、９３は直線形スリット、９
５ａ　、９５ｂおよび９７はハーフミラ−を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射した光を同一方向に反射する光反射手段を所
定の位置に設けておき、移動体からこの光反射手段に向
けて光ビームを発射し、光反射手段によって反射された
光を移動体で検知することによって種々の制御に利用す
るような投受光システムに用いられる反射光検知装置で
あって、受光した光に応じた電気信号を導出する光電変
換手段と、前記光反射手段からの反射光のうち所定の方向から入射
してくる反射光のみを前記光電変換手段に導くためのス
リット手段とを備える、反射光検知装置。
（２）前記スリット手段は前記光反射手段からの反射光
の入射口と出射口とを有し、これら入射口と出射口は相
似形状となるように形成されており、かつ入射口は出射
口に対して或る開き角で開いて形成されている、特許請
求の範囲第１項記載の反射光検知装置。
（３）前記スリット手段の入射口および出射口は直線状
に形成されている、特許請求の範囲第２項記載の反射光
検知装置。
（４）前記スリット手段の入射口および出射口は十字形
状に形成されている、特許請求の範囲第２項記載の反射
光検知装置。
（５）前記光電変換手段は、前記スリット手段の出射口
に装着される、特許請求の範囲第２項ないし第４項のい
ずれかに記載の反射光検知装置。
（６）前記スリット手段の出射口には反射鏡が設けられ
、前記スリット手段の出射口から出射し、かつ前記反射
鏡によって反射された光を受光し得る位置に前記光電変
換手段が設けられる、特許請求の範囲第２項ないし第４
項のいずれかに記載の反射光検知装置。