JPH0814891A - 対象反射体検出装置 - Google Patents
対象反射体検出装置Info
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- JPH0814891A JPH0814891A JP16610594A JP16610594A JPH0814891A JP H0814891 A JPH0814891 A JP H0814891A JP 16610594 A JP16610594 A JP 16610594A JP 16610594 A JP16610594 A JP 16610594A JP H0814891 A JPH0814891 A JP H0814891A
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Abstract
射体の有無を検知する対象反射体検出装置に於いて、対
象反射体からの反射光束であるか否かを確実に判別す
る。 【構成】本体部が、対象反射体2からの偏光反射光束を
検出する第1検出手段と、対象反射体2からの偏光反射
光束と異なった偏光光束を検出する第2検出手段と、第
1検出手段の出力と第2検出手段の出力の比較から対象
反射体を識別する反射光束検出回路とを具備し、前記対
象反射体の反射面は少なくとも2分割され、少なくとも
1面は前記偏光照射光束の偏光方向を保存した偏光反射
光束として反射する反射部であり、少なくとも1面は前
記偏光照射光束の偏光方向を変換した偏光反射光束とし
て反射する偏光変換反射部であり、対象反射体から反射
される2種の偏光反射光束を受光することで対象反射体
の有無を判別する。
Description
り対象反射体に向けて照射し、該対象反射体よって反射
された偏光反射光束を検出することで対象反射体を検出
する対象反射体検出装置に関するものである。
る為に、偏光照射光束を水平面内で回転走査するレーザ
回転照射装置が使用される様になっている。
可視半導体レーザを使用したレーザ回転照射装置も出現
し、目視による作業ができる様になった。斯かるレーザ
回転照射装置では作業者の安全性を確保するという観点
から、レーザ出力が制限されている。この為、偏光照射
光束の反射の目視確認を要する作業、測定では作業距離
が比較的短くなっている。
反射光束の見掛上の輝度を上げ、作業距離を長くしたレ
ーザ回転照射装置が実用化されている。適正な範囲を往
復走査する為には走査位置を知る必要があり、この為作
業地点に対象反射体を設置し、該対象反射体からの偏光
反射光束を検知して対象反射体の位置を検知する対象反
射体検出装置がある。
反射体であることを識別する為に、出射光は偏光とし、
対象反射体からの反射光の偏光は出射光の偏光方向とは
変化する様にしておく。ガラス面等の不要反射体は偏光
方向を保存した状態で反射する性質がある為、それと識
別する為である。
射装置に於いては、対象反射体からの偏光に対応する検
出手段によって反射光を検出しているが、土木・建築等
の現場には多くの不要反射物体が存在し、反射の態様が
一定でなく、色々な偏光成分を含むことがある。
が、光沢面を有する不要反射物体に直角に当たった場合
の様な強い反射光が本体検出部に入射した時、或は光学
的に対象反射体に類似する反射物体により反射された反
射光が本体検出部に入射した時等、誤って対象反射体で
あると検知され、間違った位置で往復走査を起こすこと
があった。
らの反射光束と対象反射体に光学的に類似した非対象反
射体からの反射光束を確実に識別することができる対象
反射体検出装置を提供しようとするものである。
を本体部より対象反射体に向けて照射し、該対象反射体
によって反射された偏光反射光束を上記本体部で受光し
て、対象反射体を検出する対象反射体検出装置に於い
て、前記本体部が、対象反射体からの偏光反射光束を検
出する第1検出手段と、対象反射体からの偏光反射光束
と異なった偏光光束を検出する第2検出手段と、第1検
出手段の出力と第2検出手段の出力の比較から対象反射
体を識別する反射光束検出回路とを具備し、前記対象反
射体の反射面は少なくとも2分割され、少なくとも1面
は前記偏光照射光束の偏光方向を保存した偏光反射光束
として反射する反射部であり、少なくとも1面は前記偏
光照射光束の偏光方向を変換した偏光反射光束として反
射する偏光変換反射部である対象反射体検出装置に係
り、或は対象反射体の幅を反射光束検出回路からの出力
より受光時間を検出する手段を具備した対象反射体検出
装置に係り、或は対象反射体の偏光変換反射部と反射部
の幅を検出する検出部と、偏光変換反射部と反射部の幅
比から偏光照射光束が対象反射体に当たっている位置を
判別する判別部を具備し、該判別部からの照射位置信号
を基に偏光照射光束の射出方向を制御する様構成した対
象反射体検出装置に係り、或は更に対象反射体の偏光変
換反射部と反射部の幅を検出する検出部と、検出部の出
力に基づいて対象反射体の距離を算出し距離信号を得、
該距離信号に基づいてフォーカス機構を作動させるフォ
ーカス制御部とを具備した対象反射体検出装置に係るも
のである。
し、両反射部からの反射光束をそれぞれ検出し、比較す
ることで不要反射体からの反射光束と対象反射体からの
反射光束とを区別し、対象反射体の誤認を防止し、該対
象反射体を中心として所要角度で往復走査し、又対象反
射体の幅を検出して対象反射体の中心に対して正確に偏
光照射光束射出し、更に対象反射体の幅を基にオートフ
ォーカスを行う。
説明する。
具備したレーザ回転照射装置を示している。該レーザ回
転照射装置は回転照射装置本体1と該回転照射装置本体
1から離れて配置される対象反射体2から構成される。
4、反射光検出部5、回動制御部6、発光素子駆動部7
から構成される。
ダイオード10の光軸上に、該レーザダイオード10側
からコリメータレンズ11、第1λ/4複屈折部材1
2、孔開きミラー13が順次配設され、前記レーザダイ
オード10から射出される直線偏光の偏光照射光束は前
記コリメータレンズ11により平行光束とされ、前記第
1λ/4複屈折部材12で円偏光に変換される。円偏光
の偏光照射光束は前記孔開きミラー13を通って回動部
4へと射出される。
た偏光照射光束を水平方向に射出走査するものであり、
発光部3からの偏光照射光束の光軸を90°変向するペ
ンタプリズム14が前記偏光照射光束の光軸を中心に回
転する回転支持台15に設けられ、該回転支持台15は
従動ギア16、駆動ギア17を介して走査モータ18に
連結されている。
の偏光反射光束が入射する様になっており、前記ペンタ
プリズム14に入射した偏光反射光束は前記孔開きミラ
ー13に向けて変向され、該孔開きミラー13は反射光
検出部5に偏光反射光束を入射させる。
る。
デンサレンズ20、第2λ/4複屈折部材21、ピンホ
ール22、偏光ビームスプリッタ23、フォトダイオー
ド等から成る第1受光器24を前記孔開きミラー13側
から順次配設し、前記偏光ビームスプリッタ23の反射
光軸上にフォトダイオード等から成る第2受光器25を
配設する。前記第1受光器24、前記第2受光器25か
らの出力は反射光束検出回路26に入力される。
出部5に入射する偏光反射光束を分割して前記第1受光
器24、第2受光器25に入射させるが、前記発光部3
から射出された偏光照射光束がλ/4複屈折部材を2回
透過し本体に戻ってきた偏光反射光束の偏光方向と一致
する光束が前記第1受光器24に、又前記発光部3より
射出された偏光照射光束と同方向の偏光方向で本体に戻
ってきた偏光反射光束が前記第2受光器25に入射する
様、前記第2λ/4複屈折部材21、前記偏光ビームス
プリッタ23を配置する。
2により説明する。
力はアンプ31、アンプ35を介して差動アンプ32に
入力され、又該差動アンプ32の出力は同期検波部33
を介して差動アンプ34に入力される。又、前記第1受
光器24、第2受光器25の出力は前記アンプ31、ア
ンプ35を介して加算アンプ36に入力され、該加算ア
ンプ36の出力は同期検波部38を介して差動アンプ3
9に入力される。該差動アンプ39、及び前記差動アン
プ34の出力は回動制御部6に入力される様になってい
る。
回路40を具備し、該発振回路40は前記同期検波部3
3、同期検波部38に同期検波の為のクロック信号を出
力すると共に前記発光素子駆動部7にパルス変調に必要
なクロック信号を発する。
らの信号を基に前記走査モータ18を回転制御し、前記
発光部3から射出される偏光照射光束を対象反射体2を
中心に往復走査させる。
検出回路26からのクロック信号を基に前記レーザダイ
オード10から射出される偏光照射光束をパルス変調す
る。
る。
半分にλ/4複屈折部材29を貼設し、反射層28露出
部分を入射光束の偏光方向を保存して反射する反射部、
前記λ/4複屈折部材29部分を入射光束に対して偏光
方向を変換して反射する偏光変換反射部として構成す
る。前記反射層28は再帰反射材からなり、複数の微小
なコーナキューブ、又は球反射体等を配置したものであ
る。又、前記λ/4複屈折部材29は入射光束に対して
偏光反射光束がλ/4の位相差を生じさせる作用を有す
る。
ーザダイオード10が発する偏光照射光束は、前記発振
回路40からのクロック信号を基に変調されている。前
記レーザダイオード10からの射出された直線偏光の偏
光照射光束は、前記コリメータレンズ11で平行光束に
され、更に前記第1λ/4複屈折部材12を透過するこ
とで円偏光の偏光照射光束となる。円偏光照射光束は前
記孔開きミラー13を透過し、前記ペンタプリズム14
により水平方向に変向され射出される。
8により駆動ギア17、従動ギア16を介して回転され
る。前記ペンタプリズム14の回転範囲は最初は全周回
転であり、ペンタプリズム14から射出される偏光照射
光束は全周走査する。
射体2を通過する。通過した際に前記対象反射体2によ
り偏光照射光束が反射され、該偏光反射光束が前記ペン
タプリズム14に入射する。
反射層28であり、又他の半面はλ/4複屈折部材29
が貼設されている。従って、前記反射層28露出部分で
反射された偏光反射光束は入射偏光照射光束の偏光状態
が保存された円偏光であり、前記λ/4複屈折部材29
を透過して前記反射層28で反射され、更に前記λ/4
複屈折部材29を透過した偏光反射光束は、入射偏光照
射光束の偏光状態に対してλ/2位相がずれた円偏光と
なっている。
束は、前記ペンタプリズム14により90°変向され孔
開きミラー13に入射し、該孔開きミラー13は反射光
束をコンデンサレンズ20に向けて反射する。前記コン
デンサレンズ20は反射光束を収束光として第2λ/4
複屈折部材21に入射する。円偏光で戻ってきた反射光
束は第2λ/4複屈折部材21により直線偏光に変換さ
れ、ピンホール22に入射する。前記した様に反射層2
8露出部分で反射された反射光束とλ/4複屈折部材2
9で反射された反射光束とでは位相がλ/2異なってい
る為、前記第2λ/4複屈折部材21により直線偏光に
変換された2つの反射光束では偏光面が90°異なって
いる。
光照射光束に対して光軸のずれた正対しない反射光束を
受光器24,25に入射しない様にする作用を有し、該
ピンホール22を通過した反射光束は前記偏光ビームス
プリッタ23に入射する。
部3から射出した偏光照射光束と180°偏光方向が異
なる偏光の光束を透過し、発光部3から射出した偏光照
射光束と90°偏光方向が異なる偏光の光束を反射する
作用を有し、偏光ビームスプリッタ23を透過した反射
光束は、該偏光ビームスプリッタ23によって直交する
偏光成分に分割され、前記受光器24,25は分割され
た反射光束をそれぞれ受光する。
状態は、本体の外でλ/4複屈折部材を2回透過した偏
光反射光束、即ち前記対象反射体2のλ/4複屈折部材
29部分で反射された偏光反射光束が前記反射光検出部
5に入光すると、前記した第2λ/4複屈折部材21と
偏光ビームスプリッタ23の関係から、前記第1受光器
24に入射する光量の方が前記第2受光器25に入射す
る光量よりも多くなり、又λ/4複屈折部材を透過して
いない偏光反射光束、即ち対象反射体2の反射層28露
出部分、或はその他の不要反射体で反射された偏光反射
光束が入光すると前記第2受光器25に入射する光量の
方が前記第1受光器24に入射する光量よりも多くな
る。
25への偏光反射光束の入射光量の差をとることで、入
射した偏光反射光束が前記対象反射体2の前記反射層2
8露出部で反射されたものか、前記λ/4複屈折部材2
9部分で反射されたものかを識別することができる。
光束の場合、前記反射光検出部5の第1受光器24に入
射する光量の方が第2受光器25に入射する光量より多
くなる。その信号を図4中a,bに示す。それぞれの受
光器24,25からの信号を前記アンプ31、前記アン
プ35で増幅し、差動アンプ32にて差をとる。その信
号を図4中cに示す。差動アンプ32の出力信号を発振
回路40からのクロック1で同期検波すると、バイアス
電圧に対し正の電圧(図4中dで示す)、クロック2で
同期検波すると、バイアス電圧に対し負の電圧(図4中
eで示す)が得られる。同期検波で得られた電圧の差を
とると(d−e)、差動アンプ34の出力はバイアス電
圧に対し正の電圧(図4中fで示す)が得られる。
射光束の場合、前記反射光検出部の第2受光器25に入
射する光量の方が第1受光器24に入射する光量より多
くなる。その信号を図4中h,iに示す。それぞれの受
光器24,25からの信号をアンプ31、アンプ35で
増幅し、差動アンプ32にて差をとる。その信号を図4
中jで示す。差動アンプ32の出力信号を発振回路40
からのクロック1で同期検波すると、バイアス電圧に対
し負の電圧(図4中kで示す)、クロック2で同期検波
すると、バイアス電圧に対し正の電圧(図4中lで3示
す)が得られる。同期検波で得られた電圧の差をとると
(k−l)、差動アンプ34の出力はバイアス電圧に対
し負の電圧(図4中mで示す)が得られる。
走査した場合、反射光検出回路26の差動アンプ34の
出力は図5(B)に示す波形となる。該差動アンプ34
の出力に正の信号が出て、正の信号の立下がりから所定
時間以内に負の信号の立下がりが有った場合、対象反射
体2であると識別し前記回動制御部6により前記走査モ
ータ18を制御駆動し、前記ペンタプリズム14を往復
回転させ、回転照射本体1から射出する偏光照射光束を
対象反射体2を中心に往復走査する。
光束の回転方向が逆転すると反射光検出回路26の差動
アンプ34の出力信号の正負が逆の順番になる。
束が、鏡等で1回反射し対象反射体2に入射して反射し
てきた場合、差動アンプ34の出力信号の正負の順番
が、反射光束を受光した時の偏光照射光束の回転方向と
は逆の回転方向の時の順番となる為、1回対象反射体2
以外で反射して戻ってきた反射光束か、対象反射体2以
外で反射した反射光束かを識別することができる。
尚、図6中、図1中で示したものと同一のものには同符
号を付し、その説明を省略する。
ト表示部41を具備している。
2と、表示器43を有し、前記位置判別部42には前記
反射光束検出回路26からの第1受光器24、第2受光
器25の受光状態を示す信号が入力されると共に前記回
動部4に設けられたペンタプリズム14の回転位置を検
出するエンコーダ44からの信号が入力される。
り、前記回動部4を停止させ、偏光照射光束の照射点を
前記対象反射体2の反射層28露出部、λ/4複屈折部
材29部分との境界に正しく容易に合わせることができ
る。
が当たった場合の、前記反射光検出回路26の差動アン
プ34の出力信号は、図4、図5の様になる。該差動ア
ンプ34の出力信号がバイアス電圧に対し正の電圧の場
合は、偏光照射光束が左、差動アンプ34の出力信号が
バイアス電圧に対し負の電圧の場合は、偏光照射光束が
右、差動アンプ34の出力信号がバイアス電圧であり反
射光の有無を検出する差動アンプ39の出力信号がバイ
アス電圧に対し正の電圧の場合は、偏光照射光束が対象
反射体2の中心にあるという3種類の状態を前記位置判
別部42が判別し、判別結果を表示器43に入力し、偏
光照射光束が中心にない場合は移動の方向を示す矢印4
3a,43cにより、中心にある場合は中央の表示部4
3bにて表示する。
り、表示器43により偏光照射光束のアライメント調整
を1人で容易に且精度良く行うことができる。
を有するものであり、回転照射装置本体1と対象反射体
2間の距離を計測し、計測結果に基づき射出する偏光照
射光束の焦点位置をオートフォーカス機構で調整するも
のである。
には同符号を付してある。
11と第1λ/4複屈折部材12との間にオートフォー
カス機構45を設ける。該オートフォーカス機構45は
フォーカス制御部46により駆動され、該フォーカス制
御部46には前記反射光束検出回路26から前記第1受
光器24、第2受光器25の受光状態、エンコーダ44
から位置信号が入力される。
2間の距離は該対象反射体2のλ/4複屈折部材29部
分の幅、反射層28の露出部分の幅を偏光照射光束が通
過した際の角度を検出することで、角度と前記対象反射
体2の幅寸法から距離を逆算することができる。
走査した場合の該対象反射体2により反射された偏光反
射光束の前記第1受光器24、前記第2受光器25の受
光状態は図5の通りであり、前記反射光束検出回路26
から出力の正の信号の立上がりから負の信号の立上がり
の間の前記エンコーダ44からのパルス数をカウントす
ることで対象反射体2の幅に対応するペンタプリズム1
4の回転中心に対する中心角を求めることができる。前
記対象反射体2の幅は既知の寸法であり、従って、回転
照射装置本体1と対象反射体2間の距離が演算により求
まる。この演算の結果は、前記オートフォーカス機構4
5に入力され、計測された距離に適正に対応する様オー
トフォーカス機構45が作動される。
負の信号の立上がりの間の走査角度を求めたが、正の信
号の立上がりから負の信号の立上がりの間の時間を測定
し、走査速度との関連から距離を求めることもできる。
但し、この場合走査速度の設定値に対する誤差が、距離
測定誤差となるので、測定に走査速度の設定値に対する
誤差の影響を受けない角度検出による距離測定の方が正
確、確実である。
る。
射光束の照射位置を調整制御する機能を有するものであ
る。
鉛直軸心を中心に回転される様に、前記図1で示した姿
勢から90°倒した姿勢で設けられ、前記回転照射装置
本体1は水平軸心を中心に前記回動部4を回転する構成
となっている。従って、該回動部4から射出される偏光
照射光束は鉛直方向に走査する様になっている。
対象反射体2′について説明する。
面を1つの対角線(分割線)で分割して、分割された一
方にλ/4複屈折部材29を貼設して構成されている。
ず、偏光照射光束が対象反射体2′を横切って走査した
場合に、分割線により分割される対象反射体2′上の走
査線線分比が、前記偏光照射光束が走査方向に対して直
交する方向に移動した場合に所定の関係で漸次変化する
分割方法であればよい。
る。
射位置を検出するには、走査位置の反射層28露出部、
λ/4複屈折部材29部の幅から検出するが、上記した
様に幅を検出するには偏光照射光束回動時に前記第1受
光器24、前記第2受光器25に於ける反射光束の受光
時間により検出する方法と、回動部4と同軸上に設けた
エンコーダ44により角度から検出する方法が有るが、
回動部4の回転速度により誤差を生じないエンコーダ4
4を用いる方法を説明する。
を鉛直方向に走査する。偏光照射光束が対象反射体2′
を通過することで、該対象反射体2′で反射された偏光
反射光束が前記回動部4を介して前記反射光検出部5に
入射し、前記第1受光器24、第2受光器25によりそ
れぞれ受光される。前記第1受光器24、第2受光器2
5の受光状態は前記偏光反射光束検出回路26により検
出される。
出力信号がバイアス電圧に対し正の電圧が得られている
回動部4の回転角と、バイアス電圧に対し負の電圧が得
られている回動部4の前記エンコーダ44により検出す
る。得られた2つの回転角の比は前記線分比に対応し、
回転角の比を求めることで、対象反射体2′の偏光照射
光束走査位置が判別できる。2つの回転角の比から対象
反射体2′のどの位置に偏光照射光束が照射されている
かを位置判別部(図示せず)で判別し、この判別結果に
より本体回動装置47により回転照射本体1を回動さ
せ、偏光照射光束の照射位置を対象反射体2′の所望の
位置に変化させる。
ず、固定的な基準線を形成するレーザ基準レベル設定装
置等に実施可能であることは言う迄もない。
射体を確実に識別できる為、走査動作の誤認が防止さ
れ、作業効率の向上が図れる。
ック図てある。
図である。
示す説明図である。
及び対象反射体からの出力信号の関係を示す説明図であ
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 偏光照射光束を本体部より対象反射体に
向けて照射し、該対象反射体によって反射された偏光反
射光束を上記本体部で受光して、対象反射体を検出する
対象反射体検出装置に於いて、前記本体部が、対象反射
体からの偏光反射光束を検出する第1検出手段と、対象
反射体からの偏光反射光束と異なった偏光光束を検出す
る第2検出手段と、第1検出手段の出力と第2検出手段
の出力の比較から対象反射体を識別する反射光束検出回
路とを具備し、前記対象反射体の反射面は少なくとも2
分割され、少なくとも1面は前記偏光照射光束の偏光方
向を保存した偏光反射光束として反射する反射部であ
り、少なくとも1面は前記偏光照射光束の偏光方向を変
換した偏光反射光束として反射する偏光変換反射部であ
ることを特徴とする対象反射体検出装置。 - 【請求項2】 対象反射体の分割された反射面の少なく
とも1面は反射層のみから構成され、偏光照射光束の偏
光方向を保存した偏光反射光束として反射する反射部で
あり、少なくとも1面は複屈折層と反射層から構成さ
れ、偏光照射光束の偏光方向を変換した偏光反射光束と
して反射する偏光変換反射部である請求項1の対象反射
体検出装置。 - 【請求項3】 偏光変換反射部と反射部の境界を検出す
ることで対象反射体の中心を検出する請求項1の対象反
射体検出装置。 - 【請求項4】 反射光束検出回路からの出力を表示する
表示器を具備した請求項1の対象反射体検出装置。 - 【請求項5】 本体部が偏光照射光束の射出部を回転可
能とする回動部を具備した請求項1の対象反射体検出装
置。 - 【請求項6】 回動部にエンコーダを設けた請求項5の
対象反射体検出装置。 - 【請求項7】 対象反射体の幅を反射光束検出回路から
の出力と回動部に設けたエンコーダを基に検出する手段
を具備した請求項5の対象反射体検出装置。 - 【請求項8】 対象反射体の幅を反射光束検出回路から
の出力と偏光反射光束の受光時間を基に検出する手段を
具備した請求項5の対象反射体検出装置。 - 【請求項9】 対象反射体を偏光変換反射部と反射部と
の幅比が位置により変化する様分割した請求項1〜請求
項8の対象反射体検出装置。 - 【請求項10】 対象反射体の偏光変換反射部と反射部
の幅を検出する検出部と、偏光変換反射部と反射部の幅
比から偏光照射光束が対象反射体に当たっている位置を
判別する判別部を具備し、該判別部からの照射位置信号
を基に偏光照射光束の射出方向を制御する様構成した請
求項9の対象反射体検出装置。 - 【請求項11】 対象反射体の偏光変換反射部と反射部
の幅を検出する検出部と、検出部の出力に基づいて対象
反射体の距離を算出し距離信号を得、該距離信号に基づ
いてフォーカス機構を作動させるフォーカス制御部とを
具備した請求項8の対象反射体検出装置。 - 【請求項12】 対象反射体の偏光変換反射部と反射部
の幅を検出する検出部と、検出部の出力に基づいて対象
反射体の距離を算出し距離信号を得、該距離信号に基づ
いてフォーカス機構を作動させるフォーカス制御部を具
備した請求項10の対象反射体検出装置。
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1994
- 1994-06-24 JP JP16610594A patent/JP3582853B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1997016703A1 (fr) * | 1995-10-30 | 1997-05-09 | Kabushiki Kaisha Topcon | Systeme laser rotatif |
US5894123A (en) * | 1995-10-30 | 1999-04-13 | Kabushiki Kaisha Topcon | Laser rotary irradiating system for irradiating a laser beam |
JP2002296031A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sokkia Co Ltd | レーザ測量機 |
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