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技術 光走査装置

出願人 クモノスコーポレーション株式会社
発明者 篠塚幸男田島正晴
出願日 2016年1月28日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2016-014901
公開日 2017年8月3日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2017-134294
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 光レーダ方式及びその細部
主要キーワード レーザ受光装置 上下移動体 レーザ距離測定装置 三次元距離 空間密度 ミラーマウント 計測用光 水平回転軸
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

電動機の大型化をせず、且つ計測精度を上げることができる光走査装置を提供する。

解決手段

第1の電動機32と、第1の電動機32の回転駆動力によって鉛直方向を軸線として回転可能な回転部38と、回転部38に取り付けられ、回転部38とともに鉛直方向を軸線として回転し、走査光対象物へ向けて照射するとともに対象物からの反射光受光する主反射鏡34と、回転部38に取り付けられ、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線として主反射鏡34を回転させる第2の電動機48とを具備する。

概要

背景

三次元距離測定を行うためにレーザ光を用いた光走査装置が従来より提案されており、例えば特許文献1及び特許文献2のような構成が開示されている。

特許文献1に開示されている光走査装置は、水平回転軸及び鉛直回転軸の双方を中心に回転する平板反射鏡を設けている。
この平板反射鏡は、発光素子から放出された光を測定空間正反射させ、その後測定空間の物体反射されて戻ってくる反射光を再び正反射させて、受光素子に送る。
平板反射鏡は、水平回転軸を中心に回転するようにミラーマウントによって支持されている。ミラーマウントには、上下移動体内壁面に形成されたガイドレール内に挿入される回転ガイド軸が設けられている。
また、平板反射鏡は、モータ電動機)の回転力が加えられる回転部材によって鉛直回転軸を中心に回転するように設けられている。
このため、単一のモータの回転駆動によって、平板反射鏡は、水平回転軸を中心に搖動すると同時に鉛直回転軸を中心として回転する。

また、特許文献2に開示されている光走査装置は、単一のモータで平板反射鏡を鉛直回転軸及び水平回転軸を中心に回転させる機構を備えている。このモータの回転駆動力は、ギアボックスを回転させる平ギアに伝達され、ギアボックスは鉛直回転軸を中心に回転する。
鉛直回転軸の中心には回転しない中空ウォームギアが配置されている。
この中空のウォームギアに螺合するウォームホイールは、ギアボックス内に設けられており、ギアボックスの回転に伴ってウォームギアと螺合して回転する。
ウォームホイールの回転軸には平板反射鏡の水平回転軸に連結された平ギアが取り付けられている。ギアボックスと一体となって鉛直回転する水平回転軸を中心に平板反射鏡が回転する。
すなわち、単一のモータの回転駆動によって、平板反射鏡は、水平回転軸及び鉛直回転軸を中心として回転する。

さらに特許文献3では、単一のモータの駆動力をギアによって鉛直回転軸と水平回転軸の2つの回転軸が駆動するよう分配して平板反射鏡を回転させる機構においての、鉛直回転速度と水平回転速度の比率の設定について記載している。この比率を適切な比率とすることで光走査空間密度精細にすることが可能である。

概要

電動機の大型化をせず、且つ計測精度を上げることができる光走査装置を提供する。 第1の電動機32と、第1の電動機32の回転駆動力によって鉛直方向を軸線として回転可能な回転部38と、回転部38に取り付けられ、回転部38とともに鉛直方向を軸線として回転し、走査光対象物へ向けて照射するとともに対象物からの反射光を受光する主反射鏡34と、回転部38に取り付けられ、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線として主反射鏡34を回転させる第2の電動機48とを具備する。

目的

本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、電動機の大型化をせず、且つ走査線の角度と間隔を自由且つ容易に設定することができる光走査装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の電動機と、該第1の電動機の回転駆動力によって鉛直方向を軸線として回転可能な回転部と、該回転部に取り付けられ、前記回転部とともに鉛直方向を軸線として回転し、走査光対象物へ向けて照射するとともに対象物からの反射光受光する主反射鏡と、前記回転部に取り付けられ、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線として前記主反射鏡を回転させる第2の電動機と、を具備することを特徴とする光走査装置

請求項2

前記主反射鏡の反射面は、前記第2の電動機による回転軸に対して直角又は平行な角度以外の所定角度を有し、前記主反射鏡の反射面には、前記第2の電動機による回転軸に対して平行に走査光が入射されることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。

請求項3

前記主反射鏡は、前記第2の電動機による回転軸に沿って延びる円柱状のロッドの先端が、前記第2の電動機による回転軸に対して直角又は平行な角度以外の所定角度で形成された反射面を有するロッドミラーであることを特徴とする請求項2記載の光走査装置。

請求項4

前記第2の電動機による回転軸は、前記主反射鏡の反射面の中心を通り、前記走査光は、前記反射鏡の反射面の中心に入射することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の光走査装置。

請求項5

前記主反射鏡の水平面に対する所定角度を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項記載の光走査装置。

請求項6

前記第1の電動機の回転軸は、内部が中空中空回転軸であって、該中空回転軸内を通過して下方から照射された走査光を前記反射鏡に向けて反射させるように該中空回転軸の直上に従反射鏡を具備することを特徴とする請求項1〜請求項5のうちのいずれか1項記載の光走査装置。

請求項7

前記従反射鏡は、前記回転部に取り付けられて前記回転部とともに鉛直方向を軸線として回転することを特徴とする請求項6記載の光走査装置。

技術分野

0001

本発明は、光走査装置に関する。

背景技術

0002

三次元距離測定を行うためにレーザ光を用いた光走査装置が従来より提案されており、例えば特許文献1及び特許文献2のような構成が開示されている。

0003

特許文献1に開示されている光走査装置は、水平回転軸及び鉛直回転軸の双方を中心に回転する平板反射鏡を設けている。
この平板反射鏡は、発光素子から放出された光を測定空間正反射させ、その後測定空間の物体反射されて戻ってくる反射光を再び正反射させて、受光素子に送る。
平板反射鏡は、水平回転軸を中心に回転するようにミラーマウントによって支持されている。ミラーマウントには、上下移動体内壁面に形成されたガイドレール内に挿入される回転ガイド軸が設けられている。
また、平板反射鏡は、モータ電動機)の回転力が加えられる回転部材によって鉛直回転軸を中心に回転するように設けられている。
このため、単一のモータの回転駆動によって、平板反射鏡は、水平回転軸を中心に搖動すると同時に鉛直回転軸を中心として回転する。

0004

また、特許文献2に開示されている光走査装置は、単一のモータで平板反射鏡を鉛直回転軸及び水平回転軸を中心に回転させる機構を備えている。このモータの回転駆動力は、ギアボックスを回転させる平ギアに伝達され、ギアボックスは鉛直回転軸を中心に回転する。
鉛直回転軸の中心には回転しない中空ウォームギアが配置されている。
この中空のウォームギアに螺合するウォームホイールは、ギアボックス内に設けられており、ギアボックスの回転に伴ってウォームギアと螺合して回転する。
ウォームホイールの回転軸には平板反射鏡の水平回転軸に連結された平ギアが取り付けられている。ギアボックスと一体となって鉛直回転する水平回転軸を中心に平板反射鏡が回転する。
すなわち、単一のモータの回転駆動によって、平板反射鏡は、水平回転軸及び鉛直回転軸を中心として回転する。

0005

さらに特許文献3では、単一のモータの駆動力をギアによって鉛直回転軸と水平回転軸の2つの回転軸が駆動するよう分配して平板反射鏡を回転させる機構においての、鉛直回転速度と水平回転速度の比率の設定について記載している。この比率を適切な比率とすることで光走査空間密度精細にすることが可能である。

先行技術

0006

特開2010−527024号公報
特許第5620603号公報
特願2015−008133号

発明が解決しようとする課題

0007

上述したように従来の光走査装置によれば、1つの電動機によって平板反射鏡を水平回転軸及び鉛直回転軸の双方の回転軸を中心にして回転又は揺動させ、走査光対象空間照射している。
特に特許文献3の装置では、光走査装置による走査線は、上下左右走査されるため対象空間に対して斜めに形成され、この斜めの走査線が平板反射鏡を中心として全ての方向に形成される。このように、走査線が斜めに形成されることで、特に計測対象物人工物の場合には鉛直方向及び水平方向に延びる直線が多くなるため、このような人工物の計測に対して検出精度が向上する。

0008

ところで、従来の光走査装置において、さらに走査線の間隔を小さくしたり、あるいは一周期の計測にかかる時間を短くするためには、高速走査を実現する必要がある。
高速走査を実現するには、鉛直回転軸を中心とした回転速度を上昇させる必要があるが、これには電動機を大型化する必要がある。しかしながら電動機を大型化すると他の構成の大型化や耐久性等も検討しなくてはならず高コスト化してしまうという課題がある。
また、鉛直回転軸と水平回転軸を変速機構等を介して高速で回転させる場合、変速機構等の騒音が大きくなる課題がある。

0009

また、鉛直回転軸と水平回転軸の回転速度の比率を適正なバランスに設定しないと、走査線の間隔を小さくすることができず、小さな形状の検出ができなくなる。
例えば、水平回転軸を中心とした回転速度の方が鉛直回転軸を中心とした回転速度よりも数十倍速くなっているような状態では、走査線は鉛直に近くなってしまい、鉛直方向に延びる構造物の検出が困難になる。
このように、電動機を大型化して鉛直回転軸を中心とした回転速度を上げようとしても、水平回転軸を中心とした回転速度とのバランスを調整するための変速機等の必要な構造も大型化・複雑化しなくてはならなくなってしまう。

0010

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、電動機の大型化をせず、且つ走査線の角度と間隔を自由且つ容易に設定することができる光走査装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明にかかる光走査装置によれば、第1の電動機と、該第1の電動機の回転駆動力によって鉛直方向を軸線として回転可能な回転部と、該回転部に取り付けられ、前記回転部とともに鉛直方向を軸線として回転し、走査光を対象物へ向けて照射するとともに対象物からの反射光を受光する主反射鏡と、前記回転部に取り付けられ、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線として前記主反射鏡を回転させる第2の電動機と、を具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、主反射鏡の鉛直方向を軸線とした回転(公転)と、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線とした回転(自転)のそれぞれの回転数別個に設定することが可能である。このため、高速走査を行う場合においても変速機等の構造を備えなくてもよく、装置全体を大型化しなくても高速走査が可能であり走査線の間隔と計測にかかる時間を柔軟に設定することができる。また、主反射鏡の自転は水平方向を軸線としておらず、水平面に対して所定角度を有する方向を軸線としている。このため、主反射鏡の自転速度と比較して、公転速度垂直方向の回転速度)が低い設定であってもこの角度を変更することで走査線の角度を適切に設定することが可能である。

0012

また、前記主反射鏡の反射面は、前記第2の電動機による回転軸に対して直角又は平行な角度以外の所定角度を有し、前記主反射鏡の反射面には、前記第2の電動機による回転軸に対して平行に走査光が入射されることを特徴としてもよい。
この構成によれば、第2の電動機による回転軸を中心に回転する主反射鏡の反射面の反射光が受光できる範囲が主反射鏡の回転位置によらず同じ面積になるため、主反射鏡の受光量を回転角度によらず一定の条件にできる。

0013

また、前記主反射鏡は、前記第2の電動機による回転軸に沿って延びる円柱状のロッドの先端が、前記第2の電動機による回転軸に対して直角又は平行な角度以外の所定角度で形成された反射面を有するロッドミラーであることを特徴としてもよい。
この構成によれば、反射面と回転軸が1本のロッドで構成されているので、第2の電動機の回転軸を中心に回転させた場合、空気抵抗を小さくすることができ、また風切り音の発生などを低減することができる。

0014

また、前記第2の電動機による回転軸は、前記主反射鏡の反射面の中心を通り、前記走査光は、前記反射鏡の反射面の中心に入射することを特徴としてもよい。
この構成によれば、主反射鏡を回転させたときに回転軸線方向から見た主反射鏡の形状の変化が無くなるので、走査光が対象物に照射されて乱反射し主反射鏡に戻ってきた光である反射光を、主反射鏡の回転位置によって光量を変動させること無く、安定して反射させることができる。

0015

また、前記主反射鏡の水平面に対する所定角度を調整可能に設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、主反射鏡の水平面に対する所定角度を調整することで、特に走査したい範囲に対して集中して走査線を集めるようにし、特に走査したい範囲の走査線の間隔を小さくすることができる。

0016

また、前記第1の電動機の回転軸は、内部が中空の中空回転軸であって、該中空回転軸内を通過して下方から照射された走査光を前記反射鏡に向けて反射させるように 該中空回転軸の直上に従反射鏡を具備することを特徴としてもよい。

0017

また、前記従反射鏡は、前記回転部に取り付けられて前記回転部とともに鉛直方向を軸線として回転することを特徴としてもよい。

発明の効果

0018

本発明によれば、電動機の大型化をせず、高速走査をした場合の変速機構の騒音問題等を回避しながら、走査線の角度と間隔を自由且つ容易に設定することができる。

図面の簡単な説明

0019

光走査装置の概略構成を示す説明図である。
光走査装置の斜視図である。
光走査装置の側面図である。
主反射鏡の説明図である。
図4に示した主反射鏡を、回転軸を中心に180°回転させたところを示す説明図である。
回転軸の水平面に対する角度を45°とした場合の球体内を操作した場合に発生する走査線の説明図である。
回転軸の水平面に対する角度を60°とした場合の球体内を操作した場合に発生する走査線の説明図である。
回転軸の水平面に対する角度を30°とした場合の球体内を操作した場合に発生する走査線の説明図である。
主反射鏡の他の実施形態を示す説明図である。
小型のレーザ距離測定装置を採用した場合の実施形態を示す側面図である。

実施例

0020

図1に、本実施形態の光走査装置の概略構成を示し、最初に主として光学系について説明する。
光走査装置30は、走査光を光走査装置30の周囲の対象物に照射し、周囲からの反射光によって周囲の空間の形状を点群データとして取得し、対象物の形状を計測するものである。光としては、一般的にはレーザ光が用いられる。

0021

光走査装置30は、第1の電動機32と、第2の電動機48と、第1の電動機32の上方であって第1の電動機32の回転軸線上からは横方向に偏移した位置に配置され、対象物(図示せず)に走査光を照射し、且つ対象物からの反射光を受光するための主反射鏡34とを備えている。

0022

主反射鏡34は、第2の電動機48に接続されており、水平面に対して所定角度傾斜した方向に軸線を有する回転軸A(第2の電動機48の回転軸)を中心に回転可能であり、且つ後述する回転部38と一体となって鉛直回転軸Zを中心に回転可能に設けられている。なお、回転軸Aは、主反射鏡34の反射面の中心を通るように設けられている。

0023

第1の電動機32の回転軸は、中心が中空である中空軸36である。中空軸36の上端部には、中空軸36と一体になって鉛直回転軸Zを中心に回転する回転部38(図2図3参照)が固定されている。この回転部38に主反射鏡34及び従反射鏡50が取り付けられている。
従反射鏡50は、中空軸36の直上に、その反射面を主反射鏡34に向けて配置されている。従反射鏡50は、中空軸36内を下方から通過してきた走査光を主反射鏡34に向けて反射し、且つ主反射鏡34からの反射光が中空軸36内を通過するように反射する。

0024

また、従反射鏡50から主反射鏡34に入射される走査光は回転軸Aに対して同一直線上に入射すること、すなわち主反射鏡34の反射面の中心に入射することが好ましい。
主反射鏡34の反射面は、自転の回転軸を中心とした点対称の形状であり、主反射鏡34の自転の回転軸の回転位置による回転軸線方向から見た外観形状の変化が無いため、走査光を主反射鏡34の反射面の中心に入射させることにより、対象物へ入射した走査光が乱反射して主反射鏡34へ戻ってくる光である反射光を、主反射鏡34の自転の回転軸の回転位置による反射光量の変動をきたすこと無く、後述の従反射鏡50へ安定して反射させることができる。

0025

第1の電動機32の中空軸36の下方には、下部反射鏡45が配置されている。下部反射鏡45は、中空軸36へ走査光を導入し、且つ中空軸36内を通過した反射光を横方向へ反射させる機能を有する。
走査光を出力するレーザ発光装置26は、第1の電動機32の直下ではなく、横方向にずれた位置に設けられている。レーザ発光装置26は、複数のミラー25を介して下部反射鏡45に走査光を入射する。

0026

なお、走査光が対象物に入射されると走査光は対象物で散乱して反射される。この反射光は、主反射鏡34の反射面で反射して従反射鏡50に入射する。従反射鏡50は、反射光を鉛直下向きに反射する。従反射鏡50で反射した反射光は、中空軸36内を鉛直下向きに通過する。
中空軸36内を鉛直下向きに通過した反射光は、下部反射鏡45によって反射され反射光を集光する凸レンズ等から構成される受光光学系27を介してレーザ受光装置28に入射される。レーザ受光装置28にはデータ処理装置(図示せず)が接続されており、レーザ受光装置28で受光した反射光から測定対象までの距離が算出でき、また図示しないロータリーエンコーダ等により各回転軸の角度を検出することにより、走査光が照射された方向が算出できる。これらの距離と方向の情報に基づいて三次元座標データを算出することが可能となる。
データ処理装置としては通常のパーソナルコンピュータ等であってもよいし、データ処理用専用機であってもよい。

0027

次に、図2に本実施形態にかかる光走査装置の斜視図を、図3に側面図を示し、本実施形態にかかる光走査装置の機械的構成について説明する。
上述したように主反射鏡34は、水平面に対して所定角度を有する方向を向く回転軸Aを中心に回転し、走査光を上下方向に走査する。
また、主反射鏡34は回転部38と一体になって、鉛直方向を向く回転軸である鉛直回転軸Zを中心に回転し、走査光を水平方向に走査する。本実施形態の鉛直回転軸は中空軸36である。

0028

中空軸36に固定されている回転部38は、中空軸36に固定される箇所である基部54と、基部54から上方に向けて延び従反射鏡50を取り付けている柱部55と、基部54から斜め上方に向けて延びる主反射鏡取付部57とを具備している。

0029

主反射鏡取付部57には、主反射鏡34と、これを回転させる第2の電動機48とが配置されている。
本実施形態の主反射鏡34は、円柱状のロッドの先端をロッドの軸線方向(回転軸A)に対して垂直又は平行以外の角度である所定角度に傾斜させた反射面を有するロッドミラーを採用している。ロッドミラーとは、ガラス等で形成されたロッドの先端を所定角度に切断し、この切断面に金属等の反射膜蒸着させるなどして形成することで反射面としたものである。
本実施形態では、所定角度として45°となるようにしているが、所定角度としては45°に限定するものではない。

0030

また、第2の電動機48は、主反射鏡34の回転軸Aが水平面に対して45°の角度を有するよう、主反射鏡34に取り付けられている。
すなわち、主反射鏡取付部57も水平方向に配置された基部54に対して45°傾斜して設けられている。

0031

なお、主反射鏡取付部57と基部54との間にヒンジ部(図示せず)等を設け、主反射鏡取付部57の水平面に対する角度を調整可能に設けてもよい。このような構成により、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を調整することができる。なお、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度の調整は、主反射鏡取付部57の基部54に対する角度調整ではなく、主反射鏡34及び第2の電動機48の主反射鏡取付部57への取付け角度を調整可能としてもよい。
なお、このように主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を調整した場合、従反射鏡50の角度調整も行う必要がある。このため、従反射鏡50にもヒンジ等(図示せず)の調整手段を設ける必要がある。

0032

このように、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を調整することで、走査線の集中する範囲を上下方向で調整することでき、特に走査したい範囲の走査線の間隔を小さくすることができる。この点については図6図8に基づいて後述する。

0033

光走査装置30は、最下部土台部39が設けられ、土台部39が地面又は床面等への設置面として構成されている。
第1の電動機32は、土台部39から所定距離離れた上方に設けられた基台40に配置されている。土台部39の上面の四隅には、基台40を支持するための支持柱41がそれぞれ配置されている。

0034

基台40から、回転部38の上端部に向けて延びる支柱33が設けられている。支柱33の上端には水平方向に延びる水平部35が設けられている。水平部35の先端は、中空軸36の直上にまで延びる。
水平部35の先端部下面には、無線送受信部44が設けられている。
また、この無線送受信部44と対向する位置であって、回転部38の上面には、無線送受信部44と無線通信可能な無線送受信部46が設けられている。このため、回転部38と回転しない部分との間での通信を行うことが可能である。

0035

回転部38には、第2の電動機48の回転制御部(図示せず)、回転駆動部(図示せず)、電源(図示せず)が搭載されている。また、回転制御部からは回転部38の外部へ回転角度情報を出力する必要がある。
そこで、回転制御部から図示しない配線を通じて無線送受信部46へ回転角度信号が出力され、水平部35に設けられた無線送受信部44が回転角度信号を受信する。無線送受信部46及び無線送受信部44をそれぞれ鉛直回転軸Z上に配置することにより、回転部38が回転したとしても回転中に無線データ送受信を良好に行うことができる。また、無線通信としては、Bluetooth(登録商標)、無線LAN、ZigBee(登録商標)等の近距離無線通信赤外線光通信などの通信手段を採用することができる。なお本実施例では近接タイプの通信装置を用いたため計測用光ケラレによる測定不能範囲が存在するが、異なるタイプの通信装置を使用することでケラレの無い測定が可能となる。

0036

図4及び図5に主反射鏡34の拡大図を示す。
本実施形態の主反射鏡34は、円柱状のロッドの先端をロッドの軸線方向(水平面に対して所定角度を有する回転軸A)に対して垂直又は平行以外の角度である所定角度に傾斜させた反射面を有するロッドミラーを採用している。ロッドミラーとは、ガラス等で形成されたロッドの先端を所定角度に切断し、この切断面に金属等の反射膜を蒸着させるなどして形成することで反射面としたものである。
本実施形態では、ロッドの軸線方向に対する傾斜角度として45°となるようにしているが、この角度としては45°に限定するものではない。

0037

また、本実施形態の図4図5では、回転軸Aの軸線方向を、水平面に対して45°となるように設定しているが、回転軸Aの軸線方向の角度は45°に限定するものではない。
回転軸Aの軸線方向の角度は、水平面に対して10°〜80°の範囲で設定することが好ましい。

0038

また、主反射鏡34の回転軸Aは、ロッドミラーの軸線と同一軸線となるように一致させ、且つ反射面の中心を通るように設けられている。
主反射鏡34を、回転軸Aを中心に回転させることによって、回転軸Aと平行に入射する走査光は、その回転軸Aの回転角度に拘わらず、走査光の反射方向に対して常に同一の面積の反射面を向けることができるため、対象物からの反射光を常に同一のレベルで受光することが可能となり、回転軸Aの回転角度に拘わらず測距が安定する。

0039

そして、本実施形態の主反射鏡34によれば、対象物から反射された反射光は、主反射鏡34が回転軸Aを中心に回転しても角度によって反射光の受光面積を小さくならないようにすることができる。このため、反射光に基づく点群データを確実に取得できる。
また、従来の技術の走査装置のように反射鏡の反射面の面積を大きくしなくても、回転角度によって受光面積が小さくならないようにできるので、構造的低コストで実現可能であり、空気抵抗を大きくしないようにでき、騒音や振動の発生を低減できる。

0040

図6に、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を45°とし、鉛直回転軸Zを中心とした回転数を300rpm、回転軸Aを中心とした回転数を10000rpmとした場合の走査光の様子を示す。
これによると、走査光は水平面より仰角45°及び俯角45°の範囲内が走査されることになる。
この場合、上部及び下部の計測は行われないが、その分走査線が水平方向に集中するので、計測対象の水平方向の情報が重要な場合などにおいて、計測対象の水平方向へ走査光を高密度で照射させることができ、より解像度の高い走査が可能となる。

0041

図7に、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を30°とし、鉛直回転軸Zを中心とした回転数を300rpm、回転軸Aを中心とした回転数を10000rpmとした場合の走査光の様子を示す。
これによると、走査光は水平面より仰角60°及び俯角60°の範囲内が走査されることになる。
この場合、図6の状態よりも計測可能範囲が上側及び下側ともに拡張される。

0042

図8に、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を60°とし、鉛直回転軸Zを中心とした回転数を300rpm、回転軸Aを中心とした回転数を10000rpmとした場合の走査光の様子を示す。
これによると、走査光は水平面より仰角30°及び俯角30°の範囲内が走査されることになる。
この場合、水平方向の上下60°の範囲しか計測が行われないが、その分走査線がこの範囲に集中するので、図6の状態よりも計測対象の水平方向の情報の重要性が高く、この範囲の計測を特に精密に実施したい場合などにおいて有効である。

0043

図6図8に示したように、主反射鏡34の回転軸Aの水平面に対する角度を変更することにより、走査光の走査個所を選択することができ、より精密に計測を行いたい場所に対して走査線の密度を増やして計測することができる。

0044

なお、上述した実施形態では、主反射鏡としてロッドミラーを採用した場合について説明したが、反射鏡としてはロッドミラーに限定されない。
例えば図9に示すように、水平方向に向かう水平回転軸に対して所定の角度の反射面を有する平板反射鏡64に、水平回転軸と同一直線上に配置された回転軸66が取り付けられた構成であってもよい。

0045

また、上述した実施形態においては、レーザ発光装置26及びレーザ受光装置28(以下、これらをまとめてレーザ測距装置と称する)を第1の電動機32の下方であって且つ横方向に偏移させた位置に配置させる例について説明した。これは、測距精度が高い大型のレーザ測距装置を、第1の電動機32の直下に配置することはスペース的な問題から困難であるためである。

0046

一方、本発明によれば、主反射鏡34を第2の電動機48によって回転駆動させるため、主反射鏡34を第1の電動機32の回転軸線上に配置させなくてもよく、主反射鏡34は第1の電動機32の回転軸線から横方向に偏移した位置に配置されている。このため、第1の電動機32の直上には空間が生じる。

0047

したがって、測距精度より省スペース優先した設計の小型のレーザ測距装置であれば、レーザ測距装置を第1の電動機32の直上の空間に配置することが可能となる。
例えば、図10に示すように、小型のレーザ測距装置68を、回転部38の基部54に配置することにより、レーザ測距装置を含めた光走査装置30全体の構成を小型化することが可能である。
また、上述のような省スペースを優先した設計の小型のレーザ測距装置68を採用したとしても、本発明のように高速走査可能な構成で測距精度を安定化させることが可能となっているので、実用上全体的な精度が悪くなるということはない。

0048

また、本発明の光走査装置としては、その走査光としてレーザ光に限定するものではなく、他の発光素子によって発光した光を採用してもよい。

0049

25ミラー
26レーザ発光装置
27受光光学系
28レーザ受光装置
30光走査装置
32 第1の電動機
33支柱
34主反射鏡
35水平部
36中空軸
38 回転部
39土台部
40基台
41支持柱
44無線送受信部
45 下部反射鏡
46 無線送受信部
48 第2の電動機
50 従反射鏡
54 基部
55 柱部
57 主反射鏡取付部
64平板反射鏡
66回転軸
68 レーザ測距装置

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