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JP3408767B2 - Laser angle measuring device - Google Patents
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JP3408767B2 - Laser angle measuring device - Google Patents

Laser angle measuring device

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JP3408767B2
JP3408767B2 JP37183198A JP37183198A JP3408767B2 JP 3408767 B2 JP3408767 B2 JP 3408767B2 JP 37183198 A JP37183198 A JP 37183198A JP 37183198 A JP37183198 A JP 37183198A JP 3408767 B2 JP3408767 B2 JP 3408767B2
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mirror
reflection
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projection optical
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陽一郎 中村
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一成 大吉
久俊 楢崎
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動走行車両や移
動装置などにおける誘導や位置計測、自然物や大型構造
物の測量や異常計測などに使用されるレーザー測角装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser angle measuring device used for guidance and position measurement in an autonomous vehicle, a moving device, etc., and for measuring and abnormalities of natural objects and large structures.

【0002】[0002]

【従来の技術】フィールドの複数個所に設置されたラン
ドマークである再帰反射体に、車両からレーザー光を投
射し、その反射光を受光して、車両の位置(車両の角度
や座標)を測定する測定装置がある。この測定装置のレ
ーザー光投受光装置では、投光位置と受光位置とを同一
位置に設定するため、投射レーザー光と反射レーザー光
とを分離する反射ミラーが設置されている。この従来の
反射ミラーは、中心位置に投射レーザー光を通過させる
ための透孔が形成された穴明きミラー式により構成され
たり、あるいは反射ミラー全体をハーフミラー式により
形成したものが採用されていた。
2. Description of the Related Art A laser beam is projected from a vehicle onto a retroreflector, which is a landmark installed at a plurality of places in a field, and the reflected light is received to measure the position of the vehicle (angle and coordinates of the vehicle). There is a measuring device that does. In the laser light projecting / receiving device of this measuring device, a reflecting mirror for separating the projected laser light and the reflected laser light is installed in order to set the light projecting position and the light receiving position at the same position. This conventional reflection mirror is configured by a perforated mirror type in which a through hole for passing the projection laser light is formed at the center position, or the whole reflection mirror is formed by a half mirror type. It was

【0003】なお、ここでいう再帰反射体とは、入射光
全てを入射光と平行に反射するものに限らず、測角装置
からの光を測角装置へ反射するために意図的に設置した
反射体をさす。また全て入射光を入射光と平行に反射す
る反射体には、コーナーキューブがあり、一部を反射す
るものとして円柱状の半車体やビーズ(球)状の半車
体、あるいはビーズ状の半車体を埋め込んだものがあ
る。
The retroreflector referred to here is not limited to one that reflects all the incident light in parallel with the incident light, but is intentionally installed to reflect the light from the angle measuring device to the angle measuring device. Point to the reflector. There is a corner cube in the reflector that reflects all the incident light in parallel with the incident light. As a part of the reflector, a cylindrical semi-body, a bead (sphere) semi-body, or a bead-shaped semi-body There is something embedded.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両の行動範
囲が広い場合、再帰反射体からの微弱な反射レーザー光
を正確に検出する必要があることから、穴明きミラー式
や、反射時の反射損失があるハーフミラー式では、反射
レーザー光の減衰があり、集光能力が低いという問題が
あった。
However, when the vehicle has a wide range of motion, it is necessary to accurately detect the weak reflected laser light from the retroreflector. The half mirror type with reflection loss has a problem that the reflected laser light is attenuated and the light collecting ability is low.

【0005】本発明は上記問題点を解決して、より効果
的に再帰レーザー光を集光できて微弱な反射レーザー光
を正確に検出し、位置を正確に検出できるレーザー測角
装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems and provides a laser angle measuring device capable of more effectively converging a retroreflected laser beam, accurately detecting a weak reflected laser beam, and accurately detecting a position. The purpose is to

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーザー発振器から投射された投射レーザ
ー光の投射光軸上に所定角度傾斜して配置された反射ミ
ラーと、前記反射ミラーからの投射光軸に対して所定角
度傾斜されるとともに投射光軸周りに回転自在に配置さ
れた全反射回転ミラーと、この全反射回転ミラーの回転
角を検出するロータリーエンコーダと、再帰反射体に反
射して戻る再帰レーザー光が全反射回転ミラーを介して
前記反射ミラーに反射される反射光軸上に配置された受
光素子と、受光素子と前記ロータリーエンコーダからの
信号により、再帰反射体の角度位置を検出する角度測定
部とを具備し、前記反射ミラーに、透過率が高いハーフ
ミラー部を中心部に設けるとともに、その外周部に透過
率が低い全反射ミラー部を形成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a reflection mirror which is arranged on the projection optical axis of a projection laser beam projected from a laser oscillator at a predetermined angle, and the reflection mirror. To the retro-reflector, a total reflection rotary mirror that is tilted at a predetermined angle with respect to the projection optical axis from and is rotatably arranged around the projection optical axis, a rotary encoder that detects the rotation angle of the total reflection rotary mirror, The angle of the retroreflector is determined by the light receiving element arranged on the reflection optical axis where the retroreflected laser light reflected and returned is reflected by the reflection mirror through the total reflection rotating mirror, and the signal from the light receiving element and the rotary encoder. An angle measuring section for detecting a position is provided, and a half mirror section having a high transmittance is provided in the central portion of the reflection mirror, and a total reflection mirror having a low transmittance is provided on an outer peripheral portion thereof. It is obtained by forming a chromatography unit.

【0007】上記構成によれば、装置外への投射レーザ
ー光の出力は規制により制限されるが、装置内でのレー
ザー光は出力の制限がないことから、レーザー発振器の
出力を上げることで装置外へのレーザー光は一定の出力
を確保することができる。したがって、受光素子に集光
される再帰レーザー光は、従来の穴明きミラー式に比べ
て透孔部がハーフミラーに反射される分、多く集光する
ことができ、また従来のハーフミラー式に比べて、反射
時の損失が少ない分、集光能力が高く、遠距離の再帰反
射体に反射された微弱な反射レーザー光であっても、高
精度で検出することができ、遠距離にある再帰反射体に
対する角度を高精度で測定することができる。また、こ
のレーザー測角装置を移動体に搭載した場合には、一定
範囲のフィールドにある再帰反射体の数を減らすことが
できる。
According to the above construction, the output of the projected laser light to the outside of the device is limited by the regulation, but the output of the laser light inside the device is not limited. Therefore, by increasing the output of the laser oscillator, A constant output can be secured for the laser light to the outside. Therefore, as compared with the conventional perforated mirror type, the recursive laser beam condensed by the light receiving element can be condensed more because the through-hole is reflected by the half mirror. Compared with, the loss at the time of reflection is small, so the light collection ability is high, and even the weak reflected laser light reflected by the retroreflector at a long distance can be detected with high accuracy, and it can be detected at a long distance. The angle with respect to a certain retroreflector can be measured with high accuracy. Moreover, when this laser angle measuring device is mounted on a moving body, the number of retroreflectors in a certain range of field can be reduced.

【0008】また請求項2記載の構成によれば、レーザ
ー発振器から投射光軸に沿って投射された投射レーザー
光を反射投射光軸上に反射するハーフミラーと、このハ
ーフミラーの反射投射光軸に対して所定角度傾斜される
とともに反射投射光軸周りに回転自在に配置され、投射
レーザー光を再帰反射体に投射する全反射回転ミラー
と、この全反射回転ミラーの回転角を検出するロータリ
ーエンコーダと、前記再帰反射体に反射されて戻る再帰
レーザー光が全反射回転ミラーから反射投射光軸に沿っ
て入射されハーフミラーとその周囲を通過して受光され
る反射投射光軸上に配置された受光素子と、この受光素
子と前記ロータリーエンコーダからの信号により、再帰
反射体の角度位置を検出する角度測定部とを具備し、前
記ハーフミラーの大きさを、投射レーザー光の光径に対
応して形成したものである。
According to a second aspect of the present invention, a half mirror for reflecting the projection laser light projected from the laser oscillator along the projection optical axis onto the reflection projection optical axis, and the reflection projection optical axis of the half mirror. A total reflection rotary mirror that is tilted at a predetermined angle with respect to and is rotatably arranged around a reflection projection optical axis and projects the projected laser light onto a retroreflector; and a rotary encoder that detects the rotation angle of the total reflection rotary mirror. And the retro-reflecting laser light reflected back to the retro-reflector is incident from the total reflection rotating mirror along the reflection projection optical axis and passes through the half-mirror and its periphery and is received on the reflection projection optical axis. The light receiving element and an angle measuring unit for detecting the angular position of the retroreflector based on signals from the light receiving element and the rotary encoder are provided. Of the, and is formed to correspond to the optical diameter of the projected laser beam.

【0009】上記構成によれば、装置外への投射レーザ
ー光の出力は規制により制限されるが、装置内でのレー
ザー光は出力の制限がないことから、レーザー発振器の
出力を上げることで装置外へのレーザー光は一定の出力
を確保することができる。したがって、受光素子に集光
される再帰レーザー光は、従来の穴明きミラー式に比べ
て、ハーフミラーを透過する分、多く集光することがで
き、また従来のハーフミラー式に比べて、透過損失が少
ない分、集光能力が高く、遠距離の再帰反射体に反射さ
れた微弱な反射レーザー光であっても、高精度で検出す
ることができ、遠距離にある再帰反射体に対する角度を
高精度で測定することができる。また、このレーザー測
角装置を移動体に搭載した場合には、一定範囲のフィー
ルドにある再帰反射体の数を減らすことができる。
According to the above structure, the output of the projected laser light to the outside of the device is limited by the regulation, but the output of the laser light inside the device is not limited. Therefore, the output of the laser oscillator is increased. A constant output can be secured for the laser light to the outside. Therefore, the retroreflected laser beam focused on the light receiving element can be focused more as much as it passes through the half mirror than the conventional perforated mirror type, and compared with the conventional half mirror type. Since the transmission loss is small, the light collection ability is high, and even the weak reflected laser light reflected by the retroreflector at a long distance can be detected with high accuracy, and the angle to the retroreflector at a long distance can be detected. Can be measured with high accuracy. Moreover, when this laser angle measuring device is mounted on a moving body, the number of retroreflectors in a certain range of field can be reduced.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係るレーザー測
角装置の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, an embodiment of a laser angle measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0011】この測角装置は、図1に示すように、たと
えばフィールドの所定経路に沿って自動走行される移動
体1から全周にわたってレーザー光を投射させ、フィー
ルドの複数個所にランドマークとして設置された再帰反
射体Rで反射された再帰レーザー光を検出することによ
り、移動体1の有する基準(たとえば進行方向)から見
た再帰反射体Rの角度を測定して、移動体1の位置を検
出するためのものである。
As shown in FIG. 1, this angle measuring device projects laser light over the entire circumference from a moving body 1 which automatically travels along a predetermined path of a field, and is installed as a landmark at a plurality of places of the field. By detecting the retro-reflected laser light reflected by the reflected retro-reflector R, the angle of the retro-reflector R seen from the reference (for example, the traveling direction) of the moving body 1 is measured to determine the position of the moving body 1. It is for detection.

【0012】すなわち、移動体1に配置されたレーザー
光投受光装置2から全反射回転ミラー3を介して全角度
方向に投射レーザー光(ビーム)を投射し、ランドマー
クとして設置された再帰反射体Rにより同一方向に反射
させ、この再帰レーザー光を回転ミラー3を介して投受
光装置2で検出する。そして、設置位置が既知の少なく
とも3つの再帰反射体Rから再帰レーザー光を検出し、
連続して検出した3つの再帰レーザー光の検出角の差か
らこの測角装置の位置を検出し、結果として測角装置を
搭載した移動体1の位置と進行方向を検出するものであ
る。
That is, a retroreflector installed as a landmark by projecting a projection laser beam (beam) from a laser light projecting / receiving device 2 arranged on a moving body 1 through a total reflection rotary mirror 3 in all angular directions. The light is reflected by R in the same direction, and the retroreflected laser light is detected by the light projecting / receiving device 2 via the rotating mirror 3. Then, the retro laser light is detected from at least three retroreflectors R whose installation positions are known,
The position of this angle measuring device is detected from the difference between the detection angles of the three recursive laser beams detected continuously, and as a result, the position and traveling direction of the moving body 1 equipped with the angle measuring device are detected.

【0013】すなわち、筐体1a内に設置されたレーザ
ー光投受光装置2は、上方に向ってレーザー光Lsを投
射するレーザー発振器4と、この投射レーザー光Lsの
投射光軸Os上にたとえば45度傾斜して配置されレー
ザー発振器4からの投射レーザー光を通過させるととも
に、再帰レーザー光Lrを反射する反射ミラー5と、こ
の反射ミラー5に反射された再帰レーザー光Lrの反射
光軸Or上に配置された集光レンズ6および受光素子7
とを具備している。そして反射ミラー5は、投射レーザ
ー光Lsを中心部のハーフミラー部5aで透過させると
ともに、再帰レーザー光Lrをハーフミラー部5aとそ
の周囲の全反射ミラー部5bとにより反射光軸Or方向
に反射させるように構成される。
That is, the laser light projecting / receiving device 2 installed in the housing 1a has a laser oscillator 4 for projecting the laser light Ls upward and a projection optical axis Os of the projected laser light Ls, for example, 45. On the reflecting mirror 5 which is arranged with a tilt angle and allows the projected laser light from the laser oscillator 4 to pass therethrough, and which reflects the recursive laser light Lr, and the reflecting optical axis Or of the recursive laser light Lr reflected by the reflecting mirror 5. Condensing lens 6 and light receiving element 7 arranged
It has and. Then, the reflection mirror 5 transmits the projection laser light Ls at the central half mirror portion 5a, and reflects the retroreflected laser light Lr in the direction of the reflection optical axis Or by the half mirror portion 5a and the total reflection mirror portion 5b around it. Configured to let.

【0014】また筐体1aには、投射光軸Os上に投射
光軸Osを中心に回転自在な転がり軸受12が設けられ
ており、転がり軸受12の回転部11の外端に投射光軸
Osに対して45度傾斜された全反射の回転ミラー3が
取付けられている。またこの回転部11には受動タイミ
ングギヤ13が形成され、この受動タイミングギヤ13
と回転モータ14に回転駆動される駆動タイミングギヤ
15との間にタイミングベルト16が巻張されて連動さ
れている。さらに、この回転導管11には、回転角を検
出するロータリーエンコーダ17が設けられている。
The housing 1a is provided with a rolling bearing 12 rotatable on the projection optical axis Os about the projection optical axis Os, and the projection optical axis Os is provided at the outer end of the rotating portion 11 of the rolling bearing 12. A total-reflection rotary mirror 3 tilted at 45 degrees with respect to is attached. Further, a passive timing gear 13 is formed on the rotating portion 11, and the passive timing gear 13 is formed.
A timing belt 16 is wound around and interlocked with a drive timing gear 15 which is rotationally driven by the rotary motor 14. Further, the rotary conduit 11 is provided with a rotary encoder 17 for detecting a rotation angle.

【0015】前記受光素子7の検出信号が増幅器8を介
して角度測定部である処理装置9に入力されるととも
に、ロータリーエンコーダ17からの回転角信号が処理
装置9のカウンター部に入力され、処理装置9では受光
素子7が検出された時のカウンター部の出力が再帰反射
体Rの検出角度として演算するように構成される。
The detection signal of the light receiving element 7 is input to the processing unit 9 which is an angle measuring unit via the amplifier 8, and the rotation angle signal from the rotary encoder 17 is input to the counter unit of the processing unit 9 for processing. In the device 9, the output of the counter unit when the light receiving element 7 is detected is calculated as the detection angle of the retroreflector R.

【0016】前記反射ミラー5は、1例として、図2に
示すように、中心部に直径8〜10mmの貫通孔21a
が形成された穴明きミラー21により全反射ミラー部5
bが形成され、この貫通孔21aに取付けられたハーフ
ミラー板22によりハーフミラー部5aが形成される。
As an example of the reflection mirror 5, as shown in FIG. 2, a through hole 21a having a diameter of 8 to 10 mm is formed at the center.
The total reflection mirror portion 5 is formed by the perforated mirror 21 in which the
b is formed, and the half mirror portion 5a is formed by the half mirror plate 22 attached to the through hole 21a.

【0017】またこの反射ミラー5の他の例として、図
3,4に示すように、1枚のガラス母材31の表面全体
に非金属鏡面材料32を所定の膜厚で、または金属鏡面
材料33を所定の密度で蒸着して透過率T.R.50%
(T:R=5:5)のハーフミラーを形成し、さらにこ
のハーフミラーのハーフミラー部5a対応位置をマスク
して、同種または異種の非金属鏡面材料32または金属
鏡面材料33を蒸着して、全反射の全反射ミラー部5b
を形成する。これにより、1枚のガラス母材31の表面
に、直径8〜10mmのハーフミラー部5bとその周囲
の全反射ミラー部5bとを一体に形成することができ
る。
As another example of the reflection mirror 5, as shown in FIGS. 3 and 4, a non-metallic mirror surface material 32 is formed on the entire surface of one glass base material 31 with a predetermined film thickness or a metal mirror surface material. 33 is vapor-deposited at a predetermined density to obtain a transmittance T. R. 50%
A half mirror of (T: R = 5: 5) is formed, and the half mirror portion 5a corresponding position of this half mirror is masked, and the same or different non-metallic mirror surface material 32 or metal mirror surface material 33 is vapor-deposited. , Total reflection mirror section 5b for total reflection
To form. Accordingly, the half mirror portion 5b having a diameter of 8 to 10 mm and the total reflection mirror portion 5b around the half mirror portion 5b can be integrally formed on the surface of one glass base material 31.

【0018】さらに他の例として、1枚のガラス母材3
1の全反射ミラー部5bの対応部をマスクして、非金属
鏡面材料32を所定の膜厚で、または金属鏡面材料33
を所定の密度で蒸着して透過率T.R.50%(T:R
=5:5)のハーフミラー部5aを形成し、さらにハー
フミラー部5aをマスクして同種または異種の非金属鏡
面材料32または金属鏡面材料33を蒸着して全反射の
全反射ミラー部5bを一体に形成する。この逆の手順で
全反射ミラー部5bを形成後、ハーフミラー部5aを形
成してもよい。
As still another example, one glass base material 3
The corresponding portion of the total reflection mirror portion 5b of No. 1 is masked, and the non-metal specular material 32 is given a predetermined thickness or the metal specular material 33
Is vapor-deposited at a predetermined density and the transmittance T. R. 50% (T: R
= 5: 5) half mirror portion 5a is formed, and the half mirror portion 5a is masked to vapor-deposit the same or different non-metallic mirror surface material 32 or metal mirror surface material 33 to form a total reflection mirror portion 5b for total reflection. Form integrally. The half mirror portion 5a may be formed after the total reflection mirror portion 5b is formed by the reverse procedure.

【0019】なお、ハーフミラー部5aをガラス母材3
1の裏面に、全反射ミラー部5aを表面にそれぞれ形成
することもできる。
The half mirror portion 5a is formed on the glass base material 3
It is also possible to form the total reflection mirror portion 5a on the back surface of No. 1 and on the front surface, respectively.

【0020】ここで、ハーフミラー部5aおよび全反射
ミラー部5bを形成する非金属鏡面材料32には、Zn
S,CeO2,TiO2などが使用され、また金属鏡面材
料33には、Al,Ag,Cr,Auなどが使用され
る。また、非金属鏡面材料32を使用した場合、反射ミ
ラー5に使用するレーザー光の波長の反射率が高く、他
の波長の反射率の低い材料あるいは付着方法を選択し
て、すなわち材質の屈折率と膜厚で波長に対する反射率
が決定されるが、この屈折率に合わせて材質を選択して
鏡面を形成することにより、他の余分な光(ノイズ)を
排除できるフィルタ機能を発揮させることもできる。
Here, the non-metallic mirror surface material 32 forming the half mirror portion 5a and the total reflection mirror portion 5b is Zn.
S, CeO 2 , TiO 2 or the like is used, and Al, Ag, Cr, Au or the like is used for the metal mirror surface material 33. Further, when the non-metallic mirror surface material 32 is used, a material having a high reflectance at the wavelength of the laser light used for the reflection mirror 5 and a low reflectance at other wavelengths or an adhesion method is selected, that is, the refractive index of the material. The reflectance with respect to wavelength is determined by the film thickness and the film thickness. By selecting a material according to this refractive index and forming a mirror surface, it is possible to exert a filter function that can eliminate other extra light (noise). it can.

【0021】上記実施の形態によれば、屋内外へ放射さ
れるレーザー光の出力は規制により制限されており、装
置内での出力の制限がないことから、レーザー発振器4
の出力を上げることにより、ハーフミラー部5aを透過
した投射レーザー光Lsの出力は制限値の出力を確保す
ることができる。このため、再帰レーザー光Lrは、従
来の穴明きミラー式に比べて透孔部分がハーフミラー部
5aに反射される分の再帰レーザー光Lr′を多く集光
することができる。また従来のハーフミラー式に比べ
て、反射時の損失分だけ集光能力を高くすることができ
る。したがって、遠距離の目的反射体1aに反射された
微弱な再帰レーザー光Lrであっても、高精度で認識す
ることができる。このため、このレーザー測角装置で
は、移動体1の走行範囲が広くなっても、再帰反射体R
からの微弱な再帰レーザー光Lrを高精度に検出して再
帰反射体Rに対する移動体1の座標角度をより正確に検
出することができる。したがって、一定の広さのフィー
ルドに設置する再帰反射体Rの設置数を削減することが
でき、設備コストを低減できるという効果もある。
According to the above embodiment, the output of the laser light emitted indoors and outdoors is restricted by regulation, and there is no restriction on the output inside the device. Therefore, the laser oscillator 4
By increasing the output of, the output of the projection laser light Ls that has passed through the half mirror portion 5a can ensure the output of the limit value. Therefore, as compared with the conventional perforated mirror type, the recursive laser beam Lr can collect a large amount of the recursive laser beam Lr 'whose reflection portion is reflected by the half mirror portion 5a. Further, as compared with the conventional half mirror type, the light collecting ability can be increased by the loss at the time of reflection. Therefore, even the weak retroreflected laser light Lr reflected by the long-distance target reflector 1a can be recognized with high accuracy. Therefore, in this laser angle measuring device, even if the traveling range of the moving body 1 is widened, the retroreflector R
It is possible to detect the feeble retro-laser light Lr from the object with high accuracy and to detect the coordinate angle of the moving body 1 with respect to the retro-reflector R more accurately. Therefore, it is possible to reduce the number of retroreflectors R to be installed in a field having a certain size, and it is also possible to reduce the facility cost.

【0022】図5は測角装置の他の実施の形態を示す。
この実施の形態は先の実施の形態のレーザー発振器4
と、集光レンズ6および受光器7の位置を入れ替えたも
ので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 shows another embodiment of the angle measuring device.
This embodiment is the laser oscillator 4 of the previous embodiment.
And the positions of the condenser lens 6 and the light receiver 7 are interchanged, the same members are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0023】すなわち、レーザー発振器4から投射され
た投射レーザー光Lsは、投射光軸Os1上のハーフミ
ラー41に反射されて反射投射光軸Os2に沿って全反
射回転ミラー3に投射される。このハーフミラー41
は、投射光軸Os1上にたとえば45°傾斜して配置さ
れ、投射レーザー光Lsの光径と同等程度の径が望まし
い。この理由としては、ハーフミラー41が光径より小
さい場合には、投光の段階で光量が減少されるからであ
り、反対に光径より大きい場合には、受光する光量のロ
スが大きくなるからである。ただし、ハーフミラー41
の大きさは、計測範囲やレーザー光の出力との兼ね合い
により決定される。
That is, the projected laser light Ls projected from the laser oscillator 4 is reflected by the half mirror 41 on the projection optical axis Os1 and projected on the total reflection rotary mirror 3 along the reflection projection optical axis Os2. This half mirror 41
Is arranged on the projection optical axis Os1 at an angle of, for example, 45 °, and it is desirable that the diameter be approximately the same as the diameter of the projection laser light Ls. The reason is that when the half mirror 41 is smaller than the light diameter, the light amount is reduced at the stage of light projection, and conversely, when it is larger than the light diameter, the loss of the received light amount is large. Is. However, the half mirror 41
The size of is determined by the balance with the measurement range and the output of laser light.

【0024】また再帰反射体Rに反射して戻る再帰レー
ザー光Lrは、全反射回転ミラー3に反射されて反射投
射光軸Os2に沿って直進し、ハーフミラー41および
その周囲を通って集光レンズ6から受光素子7に検出さ
れるように構成されている。
The retroreflected laser beam Lr reflected back to the retroreflector R is reflected by the total reflection rotary mirror 3 and goes straight along the reflection projection optical axis Os2, and is condensed through the half mirror 41 and its periphery. It is configured to be detected by the light receiving element 7 from the lens 6.

【0025】この実施の形態によれば、従来の穴明きミ
ラーなどに比較して、再帰レーザー光Lrがハーフミラ
ー41を透過する分だけ多く受光素子7に検出すること
ができ、再帰反射体Rからの微弱な再帰レーザー光Lr
を高精度に検出して再帰反射体Rに対する移動体1の座
標角度をより正確に検出することができて、先の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。
According to this embodiment, as compared with the conventional perforated mirror or the like, the retro-reflecting laser beam Lr can be detected by the light-receiving element 7 as much as it passes through the half mirror 41, and the retro-reflector can be detected. Weak recursive laser beam Lr from R
Can be detected with high accuracy, and the coordinate angle of the moving body 1 with respect to the retroreflector R can be detected more accurately, and the same effect as that of the previous embodiment can be obtained.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、装
置外への投射レーザー光の出力は規制により制限される
が、装置内でのレーザー光は出力の制限がないことか
ら、レーザー発振器の出力を上げることで装置外へのレ
ーザー光は一定の出力を確保することができる。したが
って、受光素子に集光される再帰レーザー光は、従来の
穴明きミラー式に比べて透孔部がハーフミラーに反射さ
れる分、多く集光することができ、また従来のハーフミ
ラー式に比べて、反射時の損失が少ない分、集光能力が
高く、遠距離の再帰反射体に反射された微弱な反射レー
ザー光であっても、高精度で検出することができ、遠距
離にある再帰反射体に対する角度を高精度で測定するこ
とができる。また、このレーザー測角装置を移動体に搭
載した場合には、一定範囲のフィールドにある再帰反射
体の数を減らすことができる。
As described above, according to the present invention, the output of the projected laser light to the outside of the device is limited by the regulation, but the output of the laser light inside the device is not limited. By increasing the output of the laser light, a constant output can be secured for the laser light outside the device. Therefore, as compared with the conventional perforated mirror type, the recursive laser beam condensed by the light receiving element can be condensed more because the through-hole is reflected by the half mirror. Compared with, the loss at the time of reflection is small, so the light collection ability is high, and even the weak reflected laser light reflected by the retroreflector at a long distance can be detected with high accuracy, and it can be detected at a long distance. The angle with respect to a certain retroreflector can be measured with high accuracy. Moreover, when this laser angle measuring device is mounted on a moving body, the number of retroreflectors in a certain range of field can be reduced.

【0027】また請求項2記載の発明によれば、装置外
への投射レーザー光の出力は規制により制限されるが、
装置内でのレーザー光は出力の制限がないことから、レ
ーザー発振器の出力を上げることで装置外へのレーザー
光は一定の出力を確保することができる。したがって、
受光素子に集光される再帰レーザー光は、従来の穴明き
ミラー式に比べて、ハーフミラーを透過する分、多く集
光することができ、また従来のハーフミラー式に比べ
て、透過損失が少ない分、集光能力が高く、遠距離の再
帰反射体に反射された微弱な反射レーザー光であって
も、高精度で検出することができ、遠距離にある再帰反
射体に対する角度を高精度で測定することができる。ま
た、このレーザー測角装置を移動体に搭載した場合に
は、一定範囲のフィールドにある再帰反射体の数を減ら
すことができる。
According to the second aspect of the invention, the output of the projected laser beam to the outside of the apparatus is limited by the regulation,
Since the output of the laser light inside the device is not limited, a constant output of the laser light outside the device can be secured by increasing the output of the laser oscillator. Therefore,
Compared to the conventional perforated mirror type, the recursive laser light that is focused on the light receiving element can be condensed more because it passes through the half mirror, and also has a transmission loss compared to the conventional half mirror type. As the amount of light is small, even the weak reflected laser light reflected by the retroreflector at a long distance can be detected with high accuracy because of its high light collecting ability, and the angle to the retroreflector at a long distance can be increased. It can be measured with accuracy. Moreover, when this laser angle measuring device is mounted on a moving body, the number of retroreflectors in a certain range of field can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るレーザー測角装置の実施の形態を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser angle measuring device according to the present invention.

【図2】同反射ミラーの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the reflection mirror.

【図3】同反射ミラーの他の実施の形態を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the reflection mirror.

【図4】同反射ミラーの他の実施の形態を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the reflection mirror.

【図5】本発明に係るレーザー測角装置の他の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another embodiment of the laser angle measuring device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動体 2 レーザー光投受光装置 3 回転ミラー 4 レーザー発振器 5 反射ミラー 5a ハーフミラー部 5b 全反射ミラー部 7 受光素子 9 カウンター 14 回転駆動モータ 17 ロータリーエンコーダ 21 穴明きミラー 21a 貫通孔 22 ハーフミラー板 31 ガラス母材 32 非金属材料 33 金属材料 41 ハーフミラー R 再帰反射体 Ls 投射レーザー光 Lr 再帰レーザー光 Os 投射鏡面光軸 Or 反射鏡面光軸 1 moving body 2 Laser light projector / receiver 3 rotating mirror 4 laser oscillator 5 reflection mirror 5a Half mirror part 5b Total reflection mirror section 7 Light receiving element 9 counter 14 Rotary drive motor 17 Rotary encoder 21 perforated mirror 21a through hole 22 Half mirror plate 31 glass base material 32 Non-metallic materials 33 metal materials 41 Half mirror R retroreflector Ls projection laser light Lr Recursive laser light Os Projection mirror optical axis Or reflective mirror optical axis

フロントページの続き (72)発明者 下田 洋敏 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番 89号 日立造船株式会社内 (72)発明者 大吉 一成 大阪府大阪市西区京町掘1丁目15番10号 東洋運搬機株式会社内 (72)発明者 楢崎 久俊 大阪府大阪市西区京町掘1丁目15番10号 東洋運搬機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−254806(JP,A) 特開 平7−134026(JP,A) 特開 平7−318648(JP,A) 特開 昭63−317706(JP,A) 特開2000−249816(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 1/00 G01C 15/00 Front page continuation (72) Inventor Hirotoshi Shimoda 1-7 89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. No. Toyo Transporter Co., Ltd. (72) Inventor Hisatoshi Narasaki 1-15-10 Kyomachibori, Nishi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Toyo Transporter Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-254806 (JP, A) Kaihei 7-134026 (JP, A) JP 7-318648 (JP, A) JP 63-317706 (JP, A) JP 2000-249816 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) G01C 1/00 G01C 15/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザー発振器から投射された投射レーザ
ー光の投射光軸上に所定角度傾斜して配置された反射ミ
ラーと、 前記反射ミラーからの投射光軸に対して所定角度傾斜さ
れるとともに投射光軸周りに回転自在に配置された全反
射回転ミラーと、 この全反射回転ミラーの回転角を検出するロータリーエ
ンコーダと、 再帰反射体に反射して戻る再帰レーザー光が全反射回転
ミラーを介して前記反射ミラーに反射される反射光軸上
に配置された受光素子と、 この受光素子と前記ロータリーエンコーダからの信号に
より、再帰反射体の角度位置を検出する角度測定部とを
具備し、 前記反射ミラーに、透過率が高いハーフミラー部を中心
部に設けるとともに、その外周部に透過率が低い全反射
ミラー部を形成したことを特徴とするレーザー測角装
置。
1. A reflection mirror, which is arranged on the projection optical axis of a projection laser beam projected from a laser oscillator, at a predetermined angle, and at the same time is tilted at a predetermined angle with respect to the projection optical axis from the reflection mirror. A total reflection rotary mirror that is rotatably arranged around the optical axis, a rotary encoder that detects the rotation angle of the total reflection rotary mirror, and a retroreflected laser beam that is reflected back to the retroreflector through the total reflection rotary mirror. A light receiving element disposed on the reflection optical axis reflected by the reflection mirror; and an angle measuring unit for detecting an angular position of the retroreflector based on a signal from the light receiving element and the rotary encoder. The laser measurement is characterized in that the mirror is provided with a half-mirror portion having high transmittance in the central portion and a total reflection mirror portion having low transmittance is formed on the outer peripheral portion thereof. Apparatus.
【請求項2】レーザー発振器から投射光軸に沿って投射
された投射レーザー光を反射投射光軸上に反射するハー
フミラーと、 このハーフミラーの反射投射光軸に対して所定角度傾斜
されるとともに反射投射光軸周りに回転自在に配置さ
れ、投射レーザー光を再帰反射体に投射する全反射回転
ミラーと、 この全反射回転ミラーの回転角を検出するロータリーエ
ンコーダと、 前記再帰反射体に反射されて戻る再帰レーザー光が全反
射回転ミラーから反射投射光軸に沿って入射されハーフ
ミラーとその周囲を通過して受光される反射投射光軸上
に配置された受光素子と、 この受光素子と前記ロータリーエンコーダからの信号に
より、再帰反射体の角度位置を検出する角度測定部とを
具備し、 前記ハーフミラーの大きさを、投射レーザー光の光径に
対応して形成したことを特徴とするレーザー測角装置。
2. A half mirror for reflecting projection laser light projected from a laser oscillator along a projection optical axis onto a reflection projection optical axis, and being inclined at a predetermined angle with respect to the reflection projection optical axis of the half mirror. A total reflection rotary mirror that is rotatably arranged around a reflection projection optical axis and projects the projected laser light onto a retroreflector; a rotary encoder that detects a rotation angle of the total reflection rotary mirror; A light receiving element disposed on the reflection projection optical axis where the recursive laser light is returned from the total reflection rotating mirror along the reflection projection optical axis and is received by passing through the half mirror and its periphery, and the light receiving element and the above-mentioned light receiving element. And an angle measuring unit for detecting the angular position of the retroreflector according to a signal from the rotary encoder, wherein the size of the half mirror is the optical diameter of the projected laser beam. Laser angle measuring apparatus being characterized in that formed correspondingly.
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