JPH10274527A - レーザ距離測定装置 - Google Patents

レーザ距離測定装置

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JPH10274527A
JPH10274527A JP7823597A JP7823597A JPH10274527A JP H10274527 A JPH10274527 A JP H10274527A JP 7823597 A JP7823597 A JP 7823597A JP 7823597 A JP7823597 A JP 7823597A JP H10274527 A JPH10274527 A JP H10274527A
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Tadashi Adachi
立 忠 司 足
Yasuhiko Iijima
島 恭 彦 飯
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地表面などの所定範囲を目標とするレーザ距
離測定装置において、検知精度の向上、および小型軽量
化が望まれていた。 【解決手段】 リング状の回転体6と、回転体6の回転
軸上にレーザ光を送信するレーザ光送信手段4と、回転
体6の回転軸上に配置した受光センサ3を備えると共
に、回転体6に、その回転軸上に配置され且つレーザ光
送信手段4からのレーザ光を回転軸に対して傾斜した方
向に反射する送信用ミラー10と、目標で反射したレー
ザ光を受けて受光センサ3に反射する集光手段としての
集光ミラー11を備えたレーザ距離測定装置L1とし、
コニカルスキャンを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
目標までの距離を測定するレーザ距離測定装置に関し、
とくに、地表面などの所定の範囲を目標とする場合に好
適なレーザ距離測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ距離測定装置は、目標に向けてレ
ーザ光を照射して目標からの反射光を受け、照射光と反
射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。また、地表面の所定の範囲を目標とするレーザ距離
測定装置としては、例えば、惑星に着陸する探査機に搭
載されるものがあり、この場合、単に高度を測定するの
ではなく、着陸に適した地形を検知するために用いられ
る。
【0003】そして、上記のような惑星探査機用のレー
ザ距離測定装置としては、所定の高度から地表面側の3
方向にレーザ光を照射し、3地点までの距離を測定する
ことにより、その3地点を結んだ三角形の範囲における
勾配などの地形を検知するようにしたものがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、地表面の所
定範囲を目標とする場合、上記したような3方向にレー
ザ光を照射するレーザ距離測定装置にあっては、例えば
3地点のうちの1つにおいて地表面の凹凸が激しい場
合、三角形の範囲に対する検知結果と実際の地形との誤
差が大きくなるため、検知精度を向上させることが難し
く、また、3方向に対してそれぞれのレーザ光の発光器
と受光器が必要であることから、装置の大型化や重量の
増大をまねくという問題があり、このような問題を解決
することが課題であった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、地表面などの所定範囲を目標とする場合
に好適なレーザ距離測定装置であって、検知精度を向上
させることができると共に、小型で且つ軽量であるレー
ザ距離測定装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ距
離測定装置は、請求項1として、円周方向に回転するリ
ング状の回転体と、回転体の回転軸上にレーザ光を送信
するレーザ光送信手段と、回転体の回転軸上に配置した
受光センサを備えると共に、回転体に、その回転軸上に
配置され且つレーザ光送信手段からのレーザ光を回転軸
に対して傾斜した方向に反射する送信用ミラーと、目標
で反射したレーザ光を受けて受光センサに反射する集光
手段を備えた構成とし、請求項2として、下側に開放さ
れた円筒形のケースの下端部に、その円周方向に沿って
リング状の回転体を同軸状に設け、ケースの上壁部の中
心に受光センサを設けると共に、回転体と受光センサの
間に回転体の回転軸上にレーザ光を送信するレーザ光送
信手段を配置し、回転体の内側に、その回転軸上に配置
され且つレーザ光送信手段からのレーザ光を回転軸に対
して傾斜した方向に反射する送信用ミラーと、目標で反
射したレーザ光を受けて受光センサに反射する集光手段
を備えた構成とし、請求項3として、集光手段が、放物
面を成す集光ミラーである構成とし、請求項4として、
集光手段が、集光レンズと、集光ミラーを備えており、
集光レンズの中心に送信用ミラーで反射したレーザ光を
通過させる通し孔を設けた構成としており、上記の構成
を課題を解決するための手段としている。
【0007】
【発明の作用】本発明の請求項1に係わるレーザ距離測
定装置では、レーザ光送信手段から回転体の回転軸上に
レーザ光を送信し、このレーザ光を回転体とともにその
回転軸上で回転する送信用ミラーに入射し、送信用ミラ
ーでレーザ光を回転軸に対して傾斜した方向に反射させ
ることにより、レーザ光を回転させる走査すなわちコニ
カルスキャンを行う。また、目標で反射したレーザ光を
回転体とともに回転する集光手段で受けて、回転体の回
転軸上に配置した受光センサに入力する。このように、
上記レーザ距離測定装置では、レーザ光を円形に連続し
て走査するので、目標における凹凸の詳細な測定が可能
となり、それぞれ1つのレーザ光送信手段および受光セ
ンサを用いた簡単な構造となる。
【0008】本発明の請求項2に係わるレーザ距離測定
装置では、ケースに、レーザ光送信手段、受光センサお
よび回転体が設けてあると共に、回転体に送信用ミラー
および集光手段が設けてあって、全体としてコンパクト
であり、請求項1と同様にコニカルスキャンを行う。
【0009】本発明の請求項3に係わるレーザ距離測定
装置では、集光手段として放物面を成す集光ミラーを用
いているので、目標で反射したレーザ光を集光ミラーだ
けで受光センサに向けて集光し得ることとなる。
【0010】本発明の請求項4に係わるレーザ距離測定
装置では、レーザ光送信手段から送信したレーザ光を送
信用ミラーで反射させて、集光手段を構成する集光レン
ズの通し孔に通して目標側に送信し、反射したレーザ光
を集光手段である集光レンズおよび集光ミラーで2段階
に集光して受光センサに入力する。
【0011】
【発明の効果】本発明の請求項1に係わるレーザ距離測
定装置によれば、地表面などの所定範囲を目標とするレ
ーザ距離測定装置として、送信レーザ光を円形走査(コ
ニカルスキャン)して連続的な測定を行うことができる
ので、目標における凹凸の詳細な測定が可能となって検
知精度を向上させることができ、しかも、それぞれ1つ
のレーザ光送信手段および受光センサを用いた簡単な構
造で上記の測定を行うことができ、装置の小型化および
軽量化を実現することができる。また、上記レーザ距離
測定装置は、検知精度の向上および小型軽量化により、
惑星探査機用としてきわめて好適であり、惑星表面に対
する探査機の姿勢判定にも利用することができ、正確な
判定を行うことが可能となり、システム全体の安全性を
も増すことができる。
【0012】本発明の請求項2に係わるレーザ距離測定
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、レーザ光送信手段、受光センサおよび回転体
の大半がケース内に収容されるので、全体をコンパクト
なものにすることができ、小型化および軽量化に貢献し
得る。
【0013】本発明の請求項3に係わるレーザ距離測定
装置によれば、請求項1および2と同様の効果を得るこ
とができるうえに、集光手段として放物面を成す集光ミ
ラーを採用したことにより、集光手段の構造をきわめて
簡単なものにすることができ、さらなる小型化および軽
量化を実現することができる。
【0014】本発明の請求項4に係わるレーザ距離測定
装置によれば、請求項1および2と同様の効果を得るこ
とができるうえに、集光手段として集光レンズおよび集
光ミラーを採用したことにより、反射したレーザ光を集
光レンズおよび集光ミラーで2段階に集光するので、と
くに集光ミラーの小型化および軽量化を図ることができ
ると共に、例えば請求項2のようなケース内への収容性
が高められる。また、集光ミラーの小型化とともに集光
レンズが回転体の回転軸上に配置されるので、集光手段
の重心が回転体の回転軸上に近くなり、回転体のより良
好な回転動作を実現することができる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の請求項1〜3に係わるレー
ザ距離測定装置の一実施例を説明する図である。
【0016】図1(a)に示すレーザ距離測定装置L1
は、例えば惑星探査機に搭載されるものであって、下側
に開放された円筒形のケース1の下端部内側に、リング
状の中空モータ2を備えると共に、ケース1の上壁部1
aの中心に、中空モータ2の回転軸と同軸状の配置で受
光センサ3が下向きに取付けてあり、ケース1の側壁部
1bには、中空モータ2の回転軸上にレーザ光を送信す
るレーザ光送信手段4が設けてある。
【0017】中空モータ2は、ケース1に対して同軸状
態に取付けてあって、ケース1に固定される外側の固定
体(ステータ)5と、内側の回転体(ロータ)6で構成
してある。
【0018】レーザ光送信手段4は、中空モータ2と受
光センサ3の間に設けてあって、ケース1の側壁部1b
に取付けたレーザダイオード7と、同側壁部1bに基端
部を固定したアーム8と、アーム8の先端部に取付けた
反射ミラー9を備えており、アーム8によって反射ミラ
ー9を回転体6の回転軸上に保持している。このレーザ
光送信手段4は、レーザダイオード7から発振したレー
ザ光を反射ミラー9で下向きに反射させて回転体6の軸
線上に送信する。
【0019】また、中空モータ2の回転体6には、その
回転軸上に配置され且つレーザ光送信手段4からのレー
ザ光を回転軸に対して傾斜した方向に反射する送信用ミ
ラー10と、目標で反射したレーザ光を受けて受光セン
サ3に反射する集光手段としての集光ミラー11が設け
てある。
【0020】送信用ミラー10は、図1(b)にも示す
ように、120度間隔で設けた3本のステー12により
回転体6の回転軸上に保持してあり、レーザ光送信手段
4からのレーザ光を斜め下方向に反射する。他方、集光
ミラー11は、その反射面が放物面になっており、目標
で反射したレーザ光の進行方向に対して送信用ミラー1
0の背後に位置し、回転体6の内周面に固定してある。
【0021】なお、レーザ距離測定装置L1は、上記の
構成のほか、送信レーザ光と受信レーザ光の時間的なず
れを検出するために、レーザ光送信手段4からのレーザ
光の一部を参照光として受光センサ3に入力する手段を
備えると共に、距離測定のための信号処理や、中空モー
タ2およびレーザ光送信手段4の駆動などを行う制御器
を備えている。また、ケース1の下側開放部分にレーザ
光が透過可能な材質から成るドームを設け、開放部分を
閉塞するようにしてもよい。
【0022】上記の構成を備えたレーザ距離測定装置L
1は、中空モータ2を駆動することにより、回転体6と
ともに送信用ミラー10および集光ミラー11を回転さ
せており、図中において実線の矢印で示すように、レー
ザ光送信手段4から回転体6の回転軸上に送信レーザ光
LTを送信し、この送信レーザ光LTを回転体6ととも
にその回転軸上で回転する送信用ミラー10に入射し、
送信用ミラー10で送信レーザ光LTを回転軸に対して
傾斜した下方向に反射させることにより、送信レーザ光
LTを回転させる走査すなわちコニカルスキャンを行
う。
【0023】そして、図中において点線の矢印で示すよ
うに、図外の目標で反射した受信レーザ光LRを回転体
6とともに回転する集光ミラー11で受けて、回転体6
の回転軸上に配置した受光センサ3に入力する。
【0024】このように、上記レーザ距離測定装置L1
では、ケース1内に、レーザ光送信手段4、受光センサ
3および回転体6の大半が収容され、全体としてコンパ
クトであって、しかも、それぞれ1つのレーザ光送信手
段4および受光センサ3を用いた簡単な構造であり、送
信レーザ光LTを円形に連続して走査することによっ
て、目標における凹凸の詳細な測定が可能となる。ま
た、集光手段として放物面を成す集光ミラー11を用い
ているので、目標で反射した受信レーザ光LRを集光ミ
ラー11だけで回転体6の回転軸上に確実に反射させ、
その回転軸上に位置する受光センサ3に入力し得ること
となる。
【0025】図2は、本発明の請求項1,2および4に
係わるレーザ距離測定装置の一実施例を説明する図であ
る。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を
付して詳細な説明を省略する。
【0026】図示のレーザ距離測定装置L2は、回転体
6の内側に、集光手段としての集光レンズ15および集
光ミラー16を備えている。集光レンズ15は、回転体
6に設けた複数本のステー12により、送信用ミラー1
0とともに回転体6の回転軸上に保持してあって、送信
用ミラー10による送信レーザ光LTの送信方向に向け
てあり、その中心には、送信用ミラー10で反射した送
信レーザ光LTを通過させる通し孔17が設けてある。
集光ミラー16は、回転体6の内周面に取付けてあり、
趣向レンズ15で集光された受信レーザ光LRを受光セ
ンサ3に向けてさらに集光させる。
【0027】上記のレーザ距離測定装置L2では、回転
体6とともに送信用ミラー10、集光レンズ15および
集光ミラー16が回転しており、レーザ光送信手段4か
ら送信した送信レーザ光LTを送信用ミラー10で反射
させて、集光レンズ15の通し孔17に通して目標側に
送信すると共に、回転体6の回転に伴って送信レーザ光
LTを回転走査させ、反射した受信レーザ光LRを集光
レンズ15および集光ミラー16で2段階に集光して受
光センサ3に入力する。
【0028】このようなレーザ距離測定装置L2では、
集光手段として集光レンズ15および集光ミラー16を
採用したことにより、先に実施例に比べて集光ミラー1
6が小型で且つ軽量なものとなっており、ケース1内へ
の収容性が良好であり、しかも、集光ミラー16の小型
化とともに集光レンズ15が回転体6の回転軸上に配置
されるので、集光手段の重心が回転体6の回転軸上に近
くなり、回転体6の振動の発生防止などにも貢献し得
る。
【0029】なお、上記各実施例では、レーザ光送信手
段4として、レーザダイオード7、アーム8および反射
ミラー9を備えたものとしたが、ステーを用いてレーザ
ダイオード7を回転体6の回転軸上に保持し、このレー
ザダイオード7からの送信レーザ光を送信用ミラー10
に直接送信するようにしても良い。
【0030】また、各図の状態に比べて集光手段(1
1,15,16)を回転体6の下側に出す構成とすれ
ば、回転体6の内側開口部分に対して、これを通過する
受信レーザ光の領域が小さくなって集光ミラー(11,
16)側に偏るので、例えば、内部構造の保護を目的と
して回転体6の内側を部分的に閉塞するカバーを設ける
ことが可能であり、あるいは、中空モータ2の小型化を
図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1〜3に係わるレーザ距離測定
装置の一実施例を説明する断面図(a)および回転体の
平面図(b)である。
【図2】本発明の請求項1,2および4に係わるレーザ
距離測定装置の一実施例を説明する断面図である。
【符号の説明】
L1 L2 レーザ距離測定装置 1 ケース 3 受光センサ 4 レーザ光送信手段 6 回転体 10 送信用ミラー 11 集光ミラー(集光手段) 15 集光レンズ(集光手段) 16 集光ミラー(集光手段) 17 通し孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円周方向に回転するリング状の回転体
    と、回転体の回転軸上にレーザ光を送信するレーザ光送
    信手段と、回転体の回転軸上に配置した受光センサを備
    えると共に、回転体に、その回転軸上に配置され且つレ
    ーザ光送信手段からのレーザ光を回転軸に対して傾斜し
    た方向に反射する送信用ミラーと、目標で反射したレー
    ザ光を受けて受光センサに反射する集光手段を備えたこ
    とを特徴とするレーザ距離測定装置。
  2. 【請求項2】 下側に開放された円筒形のケースの下端
    部に、その円周方向に沿ってリング状の回転体を同軸状
    に設け、ケースの上壁部の中心に受光センサを設けると
    共に、回転体と受光センサの間に回転体の回転軸上にレ
    ーザ光を送信するレーザ光送信手段を配置し、回転体の
    内側に、その回転軸上に配置され且つレーザ光送信手段
    からのレーザ光を回転軸に対して傾斜した方向に反射す
    る送信用ミラーと、目標で反射したレーザ光を受けて受
    光センサに反射する集光手段を備えたことを特徴とする
    レーザ距離測定装置。
  3. 【請求項3】 集光手段が、放物面を成す集光ミラーで
    あることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ
    距離測定装置。
  4. 【請求項4】 集光手段が、集光レンズと、集光ミラー
    を備えており、集光レンズの中心に送信用ミラーで反射
    したレーザ光を通過させる通し孔を設けたことを特徴と
    する請求項1または2に記載のレーザ距離測定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010048897A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Seiko Epson Corp 光走査装置および画像形成装置
WO2014010107A1 (ja) * 2012-07-11 2014-01-16 北陽電機株式会社 走査式測距装置
JP2016035411A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 船井電機株式会社 レーザレンジファインダ
US10067222B2 (en) 2014-08-01 2018-09-04 Funai Electric Co., Ltd. Laser rangefinder

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