JP3204289B2 - レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 - Google Patents
レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法Info
- Publication number
- JP3204289B2 JP3204289B2 JP25547194A JP25547194A JP3204289B2 JP 3204289 B2 JP3204289 B2 JP 3204289B2 JP 25547194 A JP25547194 A JP 25547194A JP 25547194 A JP25547194 A JP 25547194A JP 3204289 B2 JP3204289 B2 JP 3204289B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser light
- distance measuring
- distance
- laser beam
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
レーザ光を目標に対して走査させて距離を測定するレー
ザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法に関するもの
である。
光源から発した送信レーザ光を回転多面鏡を用いて走査
し、目標で反射した受信レーザ光を受けることにより、
送信レーザ光と受信レーザ光の時間的なずれに基づいて
目標までの距離を測定する。
回路図である。距離検出器は、レーザ出力回路101に
接続された出力部102から送信レーザ光LTの一部を
参照光L1として受ける送信側センサ103と、目標で
反射した受信レーザ光LRを受ける受信側センサ104
を備えると共に、各センサ103,104を各々のアン
プ105,106を介して検波回路107に接続した構
成になっている。
受信レーザ光LRおよび参照光L1を電気信号に変換
し、双方の時間的なずれに基づいてオン・オフを繰り返
す検波信号を得る。このときの、図中におけるオン状態
の幅(時間)tが目標までの距離に比例することとな
り、これを距離データRDとして出力する。
しては、例えば、1990年12月10日に原書房が発
行した「ミサイル工学事典」の第406頁〜第408頁
に若干の記載がある。
レーザ距離測定装置にあっては、環境温度や自己発熱に
より、出力される距離データRDに誤差が生じることが
あった。その主な原因としては、反射光である受信レー
ザ光LRに較べてほぼ直接的に入力される参照光L1を
電気信号に変換する際に、温度影響によって参照光L1
の信号に図4中の点線で示すような相対的なずれが生じ
ることが挙げられる。これにより検波信号のオン状態の
幅(t)がずれを含んだ幅teとなり、距離データRD
に誤差が生じる結果となっていた。
っては、測定距離の精度を高めるうえでの改善が必要で
あった。
着目して成されたもので、温度影響に左右されることな
く、正確な距離データを得ることができるレーザ距離測
定装置およびレーザ距離測定方法を提供することを目的
としている。
離測定装置は、請求項1として、レーザ光源と、レーザ
光源から発せられた送信レーザ光を目標に向けて反射さ
せて走査するための回転多面鏡と、目標で反射された受
信レーザ光を受ける集光手段と、送信レーザ光および集
光手段を通過した受信レーザ光を電気信号に変換して比
較する距離検出器と、送信レーザ光を受けて距離検出器
に送る光学的経路を備え、回転多面鏡は、所定の回転角
位置になったときにレーザ光源からの送信レーザ光を通
過させて光学的経路に向けて直進させる配置である構成
とし、請求項2として、光学的経路が光ファイバーであ
る構成としており、上記の構成を課題を解決するための
手段としている。
は、回転多面鏡により送信レーザ光を目標に向けて反射
させて走査し、送信レーザ光と目標で反射した受信レー
ザ光の時間的なずれに基づいて目標までの距離を測定す
るレーザ距離測定方法において、回転多面鏡が所定の回
転角位置になったときに送信レーザ光を一定の長さの光
学的経路に通してこれを基準レーザ光とし、送信レーザ
光と基準レーザ光との時間的なずれに基づいて光学的経
路の長さを測定し、その測定結果に基づいて目標までの
測定距離を補正する構成としており、上記の構成を課題
を解決するための手段としている。
定装置では、送信レーザ光と目標で反射した受信レーザ
光との時間的なずれに基づいて目標までの距離を測定す
ると共に、送信レーザ光と請求項2に記載した光ファイ
バーのような一定の長さを有する光学的経路を通過させ
た送信レーザ光との時間的なずれに基づいて同光学的経
路の長さを測定する。
検出器において、温度影響により送信レーザ光の信号に
ずれが生じていると、一定の長さであるはずの光学的経
路の測定結果にずれの分に相当する誤差が生じているこ
とを検知し、その誤差に基づいて目標の測定距離を補正
し得ることとなる。
離測定方法では、送信レーザ光を走査する回転多面鏡が
所定の回転角位置になったときに、送信レーザ光を一定
の長さの光学的経路に通してこれを基準レーザ光とし、
送信レーザ光と基準レーザ光との時間的なずれに基づい
て光学的経路の長さを測定することで、温度影響により
送信レーザ光の信号にずれが生じている場合には、一定
の長さであるはずの光学的経路の測定結果にずれの分に
相当する誤差が生じていることを検知し得ることとな
り、その測定結果(誤差)に基づいて目標までの測定距
離を補正することにより正確な距離データが得られる。
ザ距離測定装置の一実施例およびレーザ距離測定方法を
説明する。
装置1は、レーザ光源としてのコリメータ付きレーザダ
イオード2と、レーザダイオード2から平行光として発
せられた送信レーザ光LTを図1(b)に示すように、
目標Tに向けて反射しかつモータ4の出力により回転軸
3aを中心に回転してその回転方向(図1(b)X方
向)に送信レーザ光LTを移動させる回転多面鏡3と、
回転多面鏡3の中心を通過する軸Pまわりに回転軸3a
を回動させて回転方向に移動する送信レーザ光LTを回
転多面鏡3の回転方向と直交する方向(図1(a)上下
方向、図1(b)Y方向)に移動させるノッディング機
構10と、目標Tで反射された受信レーザ光LRを回転
多面鏡3を介して受ける集光手段5と、送信レーザ光L
Tと集光手段5を通過した受信レーザ光LRを電気信号
に変換して比較する距離検出器8を備えている。
置してあって、受光部であるフォトダイオード6を備え
ると共に、従来技術の項で図3を用いて説明したよう
に、送信レーザ光LTの一部を参照光(L1)として受
けるようになっている。
源であるレーザダイオード2からの送信レーザ光LTを
受ける光学的経路としての光ファイバー20を備えてい
る。回転多面鏡3は、図1に示すようにレーザダイオー
ド2と光ファイバー20の間に配置され、且つ、図中仮
想線で示す如く所定の回転角位置になったときに、レー
ザダイオード2からの送信レーザ光LTを矢印Aで示す
ように正面側で通過させて光ファイバー20に向けて直
進させる配置になっている。光ファイバー20は、送信
レーザ光(参照光)LTに対して適当な時間差が得られ
る程度の長さ有し、受けた送信レーザ光LTを基準レー
ザ光LSとして距離検出器8のフォトダイオード6に送
る。
7bに対向して設けた一対のスタンド11,11と、こ
れらのスタンド11,11間に回動可能に設けたベース
12と、ベース12を回動させるトルカ13と、ベース
12の回動方向を切換えるレゾルバ14とからなってお
り、回転多面鏡3の中心を通過する軸Pとベース12の
回動中心とが合致するようにして回転多面鏡3およびモ
ータ4をベース12上に載置することにより、送信レー
ザ光LTを図1(a)上下方向に移動させるようにして
いる。
た第1折返しミラー5aと、第1折返しミラー5aの上
方に設けた第2折返しミラー5bと、第2折返しミラー
5bとフォトダイオード6との間に設けた干渉フィルタ
付き集光レンズ5cとからなっており、この実施例では
集光手段5を回転多面鏡3の両側に設けている。
する回転多面鏡3の反射領域Rを当該回転多面鏡3の回
転方向における2つの象限に分けて設定する。すなわ
ち、2つの反射領域Ra,Rbを設定すると共に、2組
の集光手段5,5の各第1折返しミラー5a,5aが2
つの反射領域Ra,Rbにそれぞれ対向するようになす
ことにより、受光量を減少させることなく回転多面鏡3
における各鏡面の面積の縮小化を図ることができるよう
にしている。
の目標Tまでの距離を斜め上方から測定する場合、ま
ず、レーザダイオード2から平行に発せられた送信レー
ザ光LTは、回転多面鏡3から目標Tに向けて反射され
る。この際、送信レーザ光LTは、回転多面鏡3の回転
により、その回転方向(図1(b)X方向)に移動する
と共に、ノッディング機構10のトルカ13の作動によ
り、回転多面鏡3の回転方向と直交する方向(図1
(b)Y方向)にも移動することから、図1(b)に示
すように、目標Tおよびその近傍における略扇形平面の
走査がなされることとなる。
回転多面鏡3の回転方向における2つの象限に分けて設
定された反射領域Ra,Rbで反射して、各反射領域R
a,Rbに対応する集光手段5,5を通過し、距離測定
器8のフォトダイオード6に到達する。そして、距離測
定器8において、送信レーザ光(参照光)LTと受信レ
ーザ光LRを電気信号に変換して比較することにより、
両レーザ光LT,LRの信号の時間的なずれに基づいて
目標Tまでの距離を測定する。
は、従来技術の項で図4を用いて説明したように、環境
温度や自己発熱により、距離測定器8に直接的に入力さ
れる送信レーザ光(参照光L1)の信号にずれが生じる
ことがある。この場合、図2において実線で示す本来の
測定データに対して、点線で示すずれを含んだ距離デー
タが得られることとなり、所定の距離RTに対応する出
力信号V2が相対的なずれの分だけ異なる出力信号V1
となる。
述の如く目標Tまでの距離を測定する一方で、回転多面
鏡3が所定の回転角位置になったときに送信レーザ光L
Tを回転多面鏡3で反射させずに図1中の矢印Aで示す
ように直進させてこれを光ファイバー20で受け、その
送信レーザ光LTを基準レーザ光LSとして距離測定器
8のフォトダイオード6に送ることにより、距離測定器
8において、送信レーザ光(参照光)LTの信号と基準
レーザ光LSの信号との時間的なずれに基づいて同光フ
ァイバー20の長さを測定する。
度影響によって送信レーザ光(参照光)LTの信号にず
れが生じていると、一定の長さであるはずの光ファイバ
ー20の測定結果にずれの分に相当する誤差が生じてい
ることを検知し、その誤差に基づいて目標Tの測定距離
を補正し得ることとなる。
の長さRFに対応した基準の出力信号VSは予め設定さ
れているので、その出力信号VSと同光ファイバー20
の長さRFを測定したときの出力信号VFとから温度影
響による誤差eが生じていることを検知することができ
る。したがって、目標までの距離RTを測定したときの
出力信号V1を先の誤差eに基づいて補正することによ
り、実際の距離RTに対応した出力信号V2が得られる
こととなる。
離測定装置を入力源とする画像認識装置において、画像
処理の際に行うようにしてもよい。
項1に係わるレーザ距離測定装置によれば、送信レーザ
光を回転多面鏡で走査するレーザ距離測定装置におい
て、基準の距離データを得るための光学的経路を採用し
たことから、温度影響によって測定した距離データに誤
差が生じるような場合においても、これを補正すること
ができ、測定精度を高めることができる。
離測定装置によれば、請求項1と同様の効果を得ること
ができるうえに、光ファイバーを採用したことにより、
温度影響を受けにくい光学的経路を構成することができ
ると共に、構造を簡略化することができるなどの効果が
ある。
距離測定方法によれば、送信レーザ光を回転多面鏡で走
査するレーザ距離測定装置において、温度影響によって
測定した距離データに誤差が生じるような場合において
も、これを補正して正確な距離データを得ることができ
る。
を示すケースを破断した状態の斜視説明図(a)および
走査パターン説明図(b)である。
号との関係を説明するグラフである。
よび両信号から得た検波信号を説明する図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 レーザ光源と、レーザ光源から発せられ
た送信レーザ光を目標に向けて反射させて走査するため
の回転多面鏡と、目標で反射された受信レーザ光を受け
る集光手段と、送信レーザ光および集光手段を通過した
受信レーザ光を電気信号に変換して比較する距離検出器
と、送信レーザ光を受けて距離検出器に送る光学的経路
を備え、回転多面鏡は、所定の回転角位置になったとき
にレーザ光源からの送信レーザ光を通過させて光学的経
路に向けて直進させる配置であることを特徴とするレー
ザ距離測定装置。 - 【請求項2】 光学的経路が光ファイバーであることを
特徴とする請求項1に記載のレーザ距離測定装置。 - 【請求項3】 回転多面鏡により送信レーザ光を目標に
向けて反射させて走査し、送信レーザ光と目標で反射し
た受信レーザ光の時間的なずれに基づいて目標までの距
離を測定するレーザ距離測定方法において、回転多面鏡
が所定の回転角位置になったときに送信レーザ光を一定
の長さの光学的経路に通してこれを基準レーザ光とし、
送信レーザ光と基準レーザ光との時間的なずれに基づい
て光学的経路の長さを測定し、その測定結果に基づいて
目標までの測定距離を補正することを特徴とするレーザ
距離測定方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25547194A JP3204289B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 |
US09/066,885 US6023323A (en) | 1994-10-20 | 1998-04-28 | Laser beam type distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25547194A JP3204289B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08122426A JPH08122426A (ja) | 1996-05-17 |
JP3204289B2 true JP3204289B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=17279232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25547194A Expired - Lifetime JP3204289B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3204289B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6023323A (en) * | 1994-10-20 | 2000-02-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Laser beam type distance measuring device |
JP2005069975A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザ距離測定装置 |
JP4862300B2 (ja) * | 2005-07-04 | 2012-01-25 | 日本電気株式会社 | レーザ測距装置 |
JP5472572B2 (ja) * | 2009-01-27 | 2014-04-16 | 株式会社Ihi | レーザ距離測定装置 |
CN106646365B (zh) * | 2016-11-25 | 2024-02-20 | 北京凌宇智控科技有限公司 | 一种定位基站、定位***及定位方法 |
-
1994
- 1994-10-20 JP JP25547194A patent/JP3204289B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08122426A (ja) | 1996-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3052686B2 (ja) | レーザ距離測定装置 | |
US4924086A (en) | Optical scanning apparatus for detecting faults on a surface | |
JP3333054B2 (ja) | レーザ距離測定装置 | |
JPS6036908A (ja) | 三角測量原理に基づく測定法を用いる、物体表面上の点と基準レベルとの間の距離を非接触的に測定するための測量方法 | |
JP2510786B2 (ja) | 物体の形状検出方法及びその装置 | |
JP3204289B2 (ja) | レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 | |
EP0110937B1 (en) | Apparatus for measuring the dimensions of cylindrical objects by means of a scanning laser beam | |
US5243367A (en) | Optical system for measuring the human cornea | |
US5033845A (en) | Multi-direction distance measuring method and apparatus | |
JP2002090681A (ja) | 光学走査装置および3次元測定装置 | |
JP3250627B2 (ja) | 距離測定装置 | |
US4933568A (en) | Device for testing web-like planar structures moving at high speed | |
JPS63225117A (ja) | 光走査型変位測定装置 | |
JPH0610615B2 (ja) | 多方向距離測定装置 | |
JPH08105721A (ja) | 距離測定方法および装置 | |
JPH0735988B2 (ja) | 動的面出入り測定装置 | |
JPH0642930A (ja) | リード高さ測定方法および装置 | |
JPH10111107A (ja) | 距離測定方法および距離測定装置 | |
JP2533694B2 (ja) | 光ビ―ム走査型距離測定方法 | |
JPS6136884Y2 (ja) | ||
JPS633212A (ja) | 計測装置 | |
JPH02247509A (ja) | 高さ検出光学系 | |
JP2753717B2 (ja) | 光走査装置 | |
JPS63202713A (ja) | 光ビ−ム走査装置 | |
JPH1073397A (ja) | 円柱状物体の設置角度検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010612 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080629 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080629 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080629 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090629 Year of fee payment: 8 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090629 Year of fee payment: 8 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120629 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120629 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130629 Year of fee payment: 12 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |