(57)【要約】【課題】  入射光の入射方向に入射光を確実に反射できるようにすること。【解決手段】  光リフレクタ１０１は、ステンレス等の帯状の金属によって環状に形成された本体部１０２と、本体部１０２の周方向にそって一体的にプレス加工によって環状に連続して配設された複数の光反射部１０３とを備えている。各光反射部１０３はコーナーキューブによって構成されており、各光反射部１０３はレーザ光等の入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成された本体部と、前記本体部と一体的に、前記本体部の周方向にそって環状に連続して配設された複数の光反射部とを備えて成り、前記各光反射部は受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射するように構成されて成ることを特徴とする光リフレクタ。
【請求項２】
前記本体部は金属によって構成され、前記各光反射部は、前記本体部をプレス加工することによって形成されたコーナーキューブであることを特徴とする請求項１記載の光リフレクタ。
【請求項３】
前記本体部は樹脂によって構成され、前記各光反射部はコーナーミラーであることを特徴とする請求項１記載の光リフレクタ。
【請求項４】
測定位置を指示するために使用され、受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する測定プローブにおいて、
円錐形状の円錐形状部を有する本体部と、前記本体部に一体的に設けられた水準器と、前記本体部に一体的に設けられた光リフレクタとを備えて成り、
前記光リフレクタとして請求項１乃至３のいずれか一に記載の光リフレクタを用いたことを特徴とする測定プローブ。
【請求項５】
測定位置を指示するために使用され、受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する測定プローブにおいて、
円柱形状の円柱部と、前記円柱部の軸方向の一端側に一体的に設けられた円錐形状の円錐状部と、前記円柱部の軸方向の他端側に一体的に設けられた水準器と、前記円柱状部の円周方向にそって一体的に設けられた光リフレクタとを備えて成り、
前記光リフレクタとして請求項１乃至３のいずれか一に記載の光リフレクタを用いたことを特徴とする測定プローブ。
【請求項６】
前記円錐状部の円錐先端に一体的に設けられた鋼球を備えて成ることを特徴とする請求項４又は５記載の測定プローブ。
【請求項７】
測定対象に装着され光を反射する光リフレクタ又は測定対象における測定位置を指示するための測定プローブと、前記光リフレクタ又は前記測定プローブにレーザ光を照射すると共に前記光リフレクタ又は前記測定プローブで反射した前記レーザ光を検出することによって測定を行うレーザ測定装置とを備えたレーザ測定システムにおいて、
前記光リフレクタ又は前記測定プローブとして、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の光リフレクタ又は請求項４乃至請求項６のいずれか一に記載の測定プローブを用いたことを特徴とするレーザ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光等の光を反射するための光リフレクタ、前記光リフレクタを利用した測定プローブ、及び、測定対象に装着された光リフレクタ又は測定対象における測定位置を指示するための測定プローブと、前記光リフレクタ又は前記測定プローブにレーザ光を照射すると共に前記光リフレクタ又は前記測定プローブで反射した前記レーザ光を検出することによって測定対象の位置や移動速度等の特性を測定するレーザ測定装置とを備えたレーザ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象に装着され光を反射する光リフレクタと、前記光リフレクタにレーザ光を照射すると共に前記光リフレクタで反射した前記レーザ光を検出することによって、前記測定対象の位置、移動速度等の特性を測定するレーザ測定装置とを備えたレーザ測定システムが開発されている（特許文献１、特許文献２参照）。
前記レーザ測定装置は、レーザ測定装置に内蔵したレーザ光発生部から、測定対象に向けてレーザ光を出力して、光リフレクタに前記レーザ光を照射する。また、レーザ測定装置は、前記測定対象側の光リフレクタで反射されたレーザ光を検出することによって、前記測定対象までの距離、前記測定対象の移動速度等の測定対象の特性を測定する。
【０００３】
一般に、前記レーザ測定システムでは、前記測定対象で反射したレーザ光が確実にレーザ測定装置側へ戻るように、前記光リフレクタは、レーザ光である入射光を前記入射光が入射してきた方向（入射方向）に、即ち、前記レーザ測定装置側に反射するように構成されている。
図８は、従来から使用されている光リフレクタの斜視図である。図８において、円筒状の測定対象８０１（例えばパイプ）には、複数の光リフレクタ８０２が取り付けられている。
【０００４】
レーザ測定装置（図示せず）からのレーザ光は、前記レーザ光が当たった光リフレクタ８０２によって、前記レーザ光の入射方向に反射される。レーザ測定装置は、前記光リフレクタ８０２で反射した反射レーザ光を検出して演算処理を行うことにより、前記測定対象８０１の位置、移動速度等の測定対象の特性を測定する。
このように、測定対象の表面が円筒形状等の曲面形状の場合にも、測定対象に複数の光リフレクタ８０２を取り付けることによって、測定対象の各種特性の測定を確実に行うことが可能になる。
【０００５】
しかしながら、従来使用している各光リフレクタ８０２は、長方形や三角等の平面形状を有しており、複数の光リフレクタ８０２を平面形状のまま、円筒表面上に配設して、ネジ固定、接着固定などの機械的方法によって装着していた。
この方法では、複数の光リフレクタ８０２間の境界部分にレーザ光が入射した場合、前記レーザ光を入射方向に反射することができない恐れがあるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−８２０４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、入射光の入射方向に入射光を確実に反射できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、環状に形成された本体部と、前記本体部と一体的に、前記本体部の周方向にそって環状に連続して配設された複数の光反射部とを備えて成り、前記各光反射部は受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射するように構成されて成ることを特徴とする光リフレクタが提供される。各光反射部は、入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する。
ここで、前記本体部は金属によって構成され、前記各光反射部は、前記本体部をプレス加工することによって形成されたコーナーキューブであるように構成してもよい。
また、前記本体部は樹脂によって構成され、前記各光反射部はコーナーミラーであるように構成してもよい。
【０００８】
また、本発明によれば、測定位置を指示するために使用され、受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する測定プローブにおいて、円錐形状の円錐形状部を有する本体部と、前記本体部に一体的に設けられた水準器と、前記本体部に一体的に設けられた光リフレクタとを備えて成り、前記光リフレクタとして前記のいずれか一に記載の光リフレクタを用いたことを特徴とする測定プローブが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、測定位置を指示するために使用され、受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する測定プローブにおいて、円柱形状の円柱部と、前記円柱部の軸方向の一端側に一体的に設けられた円錐形状の円錐状部と、前記円柱部の軸方向の他端側に一体的に設けられた水準器と、前記円柱状部の円周方向にそって一体的に設けられた光リフレクタとを備えて成り、前記光リフレクタとして前記のいずれか一に記載の光リフレクタを用いたことを特徴とする測定プローブが提供される。
ここで、前記円錐状部の円錐先端に一体的に設けられた鋼球を備えて成るように構成してもよい。
【００１０】
また、本発明によれば、測定対象に装着され光を反射する光リフレクタ又は測定対象における測定位置を指示するための測定プローブと、前記光リフレクタ又は前記測定プローブにレーザ光を照射すると共に前記光リフレクタ又は前記測定プローブで反射した前記レーザ光を検出することによって測定を行うレーザ測定装置とを備えたレーザ測定システムにおいて、前記光リフレクタ又は前記測定プローブとして、前記のいずれか一に記載の光リフレクタ又は前記のいずれか一に記載の測定プローブを用いたことを特徴とするレーザ測定システムが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光リフレクタによれば、レーザ光等の入射光の入射方向に該入射光を確実に反射することができる。また、複数の光反射部を曲面にそって密に配置することができる。
また、本発明のレーザ測定システムによれば、レーザ測定装置からのレーザ光は光リフレクタで確実に前記レーザ測定装置側に反射されるので、測定対象の特性を確実に測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る光リフレクタ、及び、前記光リフレクタを用いたレーザ測定システムについて説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は本発明の実施の形態に係る光リフレクタの斜視図、図２は図１の光リフレクタの部分拡大図、図３は図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【００１３】
図１〜図３において、光リフレクタ１０１は、複数の光反射部１０３が設けられた環状の本体部１０２を有している。本体部１０２は、その表面の長さ方向（幅方向に直交する方向）の全域にわたって複数の光反射部１０３が設けられた帯状の部材を、つなぎ目１０４で環状に接続した構成となっている。これにより、光リフレクタ１０１は環状に形成されると共に、その外面（表面）の周方向（幅方向に直交する方向）の全域にわたって複数の光反射部１０３が設けられた構成、即ち、複数の光反射部１０３が本体部１０２の周方向にそって環状に連続して形成された構成となっている。
【００１４】
また、複数の光反射部１０３は、環状の本体部１０２の表面側の幅方向の略全域にわたって形成されている。但し、図１では、図の簡略化のために、一部の光反射部１０３のみを示している。
本体部１０２は金属によって構成されている。各光反射部１０３は、本体部１０２をプレス加工することによって形成したコーナーキューブによって構成されている。本体部１０２を金属で形成する場合、ステンレスは反射率が高く好ましい。
【００１５】
尚、本体部１０２は樹脂あるいは無機材料によっても構成することができる。特に、特殊処理を施した樹脂材や無機材料、あるいは、透過損失の少ない樹脂や無機材料で構成するようにしてもよい。この場合、各光反射部はコーナーミラーによって構成することができる。また、本体部１０２は帯状の樹脂あるいは帯状の無機材料を環状に形成した構成とすることができる。
【００１６】
このように、各光反射部１０３は、コーナーキューブやコーナーミラーのように、互いに直交する３つの反射面を有しているため、各光反射部１０３に入射したレーザ光等の入射光３０１は角光反射部１０３の各面で各々１回反射する。各面での反射は反射の法則から入射角と反射角が等しいために光反射部１０３への入射角度と光反射部１０３から出力される反射光の反射角は等しい。すなわち、光反射部１０３は、受光した光が入射してきた方向に反射光を戻す機能を持っており、光反射部１０３を環状の本体部１０２表面の円周面上に敷詰めているため、光リフレクタ１０１の全周方向から入射光３０１が入射してきた場合でも、入射光３０１が入射してきた方向に、反射光３０２として反射することができる。したがって、レーザ測定装置と光リフレクタ１０１との間に相対的な位置変位等が生じても、光リフレクタ１０１で反射した光はレーザ測定装置側に戻るため、レーザ測定装置は確実に測定対象の追尾動作などを行うことができる。
【００１７】
図４は、本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムを示す図で、燃料製造装置の監視を行う監視装置の例である。
回転テーブル４０１には、燃料の原料が入った複数の円筒状の容器（測定対象）４０２が配設されている。各容器４０２の円筒部分の周囲には、図１に示した光リフレクタ１０１が取り付けられている。回転テーブル４０１の中心部には、レーザ光を用いて、測定対象である容器４０２の位置等の測定対象の特性を測定するためのレーザ測定装置４０３が設けられている。
【００１８】
回転テーブル４０１はＡ方向に回転（公転）し、各容器４０２はＢ方向に回転（自転）する。レーザ測定装置４０３が各容器４０２に照射したレーザ光は、各容器４０２に取り付けられた光リフレクタ１０１で反射されてレーザ測定装置４０３に戻る。レーザ測定装置４０３は、戻ってきたレーザ光を検出して演算処理することにより、各容器４０２が所定位置に設置されているか否か等の測定対象の特性を検出する。このように、光リフレクタが装着された測定対象である容器４０２が、自転や公転した場合でも、レーザ測定装置は容器４０２に追尾して測定することが可能になる。
【００１９】
図５は、本発明の他の実施の形態に係るレーザ測定装置を示す図で、測定対象がプラント等における配管（パイプ）の例である。
円筒状の配管５０２の外周には、図１に示した複数の光リフレクタ１０１が取り付けられている。レーザ測定装置５０１が各光リフレクタ１０１に照射したレーザ光は、各光リフレクタ１０１で反射されてレーザ測定装置５０１に戻る。
【００２０】
レーザ測定装置５０１は、戻ってきたレーザ光を検出して所定の演算処理を行うことにより、配管５０２における光リフレクタ１０１を取り付けた部位が正常な位置にあるか否か、配管５０２が変位していないか等の測定対象の特性を測定する。このとき、光リフレクタ１０１は図１に示すように環状に構成されているため、レーザ測定装置５０１がどの位置にあっても、各光リフレクタ１０１から反射レーザ光を受光することが可能となり、どの位置からもレーザ測定装置５０１で配管５０２の位置ずれ等の測定対象の特性を検査することが可能になる。
【００２１】
以上述べたように、本実施の形態に係る光リフレクタ１０１は、環状に形成された本体部１０２と、本体部１０２と一体的に本体部１０２の表面側に、本体部１０２の周方向（幅方向に直交する方向）にそって環状に連続して配設された複数の光反射部１０３とを備えて成り、前記各光反射部１０３は受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射するように構成されて成ることを特徴としている。
光反射部１０３に設けられた複数の光反射部１０３は、本体部１０２の周方向の表面全域に一体的に配設されている。本体部１０２は金属によって構成され、各光反射部１０３は、本体部１０２をプレス加工することによって形成されたコーナーキューブである。また、本体部１０２は帯状の金属を環状に接続することによって構成され、各光反射部１０３は、本体部１０２をプレス加工することによって形成されたコーナーキューブである。尚、光反射部１０３は、必ずしも１００パーセントの入射光を該入射光の入射方向に反射する必要はない場合が多く、この場合、光反射部１０３を微細な複数の半球状体によって形成したり、微細な球体を複数含むスプレーを環状部材に吹きかけて乾燥させるようにして形成してもよい。尚、本実施の形態では、環状の本体部１０２の例として円形のものを挙げたが、楕円等他の形状の環状部材でもよい。
【００２２】
本実施の形態に係る光リフレクタ１０１は以上のように構成されているため、レーザ光等の入射光が光リフレクタ１０１の周囲いずれの方向から入射した場合でも、該入射光を入射方向に確実に反射することが可能になる。また、複数の光反射部を曲面にそって密に配置することができるという効果を奏する。また、複数の光反射部を曲面にそって配置することが可能になるため、表面が曲面で構成された小さな測定対象にも適切な取り付けが可能であり、微少な測定対象の測定が可能になる。
【００２３】
また、三次元空間を移動する物体に光リフレクタを装着することにより、レーザ測定装置を用いて前記物体の追尾、測定等を行うことが可能になる。また、高温物体や光を吸収しやすい物体等にも装着して、レーザ測定装置による測定が可能である。
尚、本体部１０２は樹脂によって構成され、各光反射部１０３はコーナーミラーであるように構成してもよい。また、本体部１０２は帯状の樹脂を環状に接続することによって構成され、各光反射部１０３はコーナーミラーであるように構成してもよい。
【００２４】
また、本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムは、測定対象に装着され光を反射する光リフレクタと、前記光リフレクタにレーザ光を照射するとともに、前記光リフレクタで反射した前記レーザ光を検出することによって前記測定対象の特性を測定するレーザ測定装置とを備えたレーザ測定システムにおいて、前記光リフレクタとして、前記いずれかの光リフレクタ１０１を用いたことを特徴としている。したがって、レーザ測定装置４０３、５０１からのレーザ光は光リフレクタ１０１で確実にレーザ測定装置４０３、５０１側に反射されるので、測定対象の特性を確実に測定することが可能になるという効果を奏する。
【００２５】
図６は本発明の実施の形態に係る測定プローブの斜視図であり、図１〜図５と同一部分には同一符号を付している。
図６において、本実施の形態に係る測定プローブ６００は、前記光リフレクタ１０１を応用した器具であり又、測定位置を指示するために使用され、受光した入射光を、該入射光が入射してきた方向に反射する器具である。
【００２６】
測定プローブ６００は、円柱状の円柱状部６０１、円柱状部６０１の軸方向の一端側に一体的に形成された円錐状の円錐状部６０２を有している。また、測定プローブ６００は、円柱状部６０１の円周方向にそって一体的に設けられた環状の光リフレクタ１０１を有し又、円柱状部６０１の軸方向の他端側（円柱状部６０１における円錐状部６０２の反対側）に一体的に形成された水準器６０４を有している。光リフレクタ１０１は、前述した環状の光リフレクタであり、その円周方向の表面全域にわたって環状の光反射部が設けられており又、光リフレクタ１０１において光反射部１０３を形成している領域の幅αは、使用するレーザ測定装置のレーザ光のスポット直径と略同じ幅に形成されている。
【００２７】
円柱状部６０１及び円錐状部６０２は本体部を構成しており又、円柱状部６０１及び円錐状部６０２は金属（例えば鉄）によって形成されている。円錐状部６０２の円錐先端部には、鋼球６０３が打ち込まれており、これにより、円錐状部６０２の先端部には鋼球６０３が一体的に設けられている。測定プローブ６００を用いて複数の穴間の距離を測定するような使用方法の場合、測定プローブ６００の前記穴への挿入長さを簡単に算出できるように、円錐状部６０２の円錐角βは９０度又は６０度に形成されている。
【００２８】
図７は、測定プローブ６００の使用態様の例を示す説明図である。図７において、測定対象（例えば車）７０１に形成された複数の穴７０２、７０３間の距離を測定する場合を説明する。尚、穴７０２、７０３の直径は円柱部６０１の直径よりも小さいものとする。
先ず、使用者は、測定プローブ６００を用いて測定位置を指示するために、測定プローブ６００の円錐状部６０２を一方の穴７０２に挿入し、この状態で水準器６０４を用いて、円柱状部６０１が測定対象７０１に対して垂直になるように測定プローブ６００の傾きを調整する。
【００２９】
これにより、測定プローブ６００は、円錐状部６０２の一部が穴７０２の中に挿入され、残りの円錐状部６０２及び円柱状部６０１が穴７０２から垂直に突出した状態に保持され、測定プローブ６００による測定位置の指示が行われる。この状態で、レーザ測定装置から測定プローブ６００における環状の光リフレクタ１０１にレーザ光を照射し、光リフレクタ１０１から反射したレーザ光を検出することによってレーザ測定装置から穴７０２までの距離を測定する。
【００３０】
次に、測定プローブ６００の円錐状部６０２を他方の穴７０３に挿入し前記同様にして測定位置を指示する。この状態で、レーザ測定装置から測定プローブ６００における環状の光リフレクタ１０１にレーザ光を照射し、光リフレクタ１０１から反射したレーザ光を検出することによってレーザ測定装置から穴７０３までの距離を測定する。
次に、レーザ測定装置は、レーザ測定装置と穴７０２、７０３間の距離に基づいて、穴７０２、７０３間の距離を算出する。このようにして、穴７０２、７０３間の距離（穴ピッチ）が測定される。円錐状部６０２先端の円錐角（頂角）βを９０度又は６０度としているため、測定プローブ６００の穴７０２、７０３への挿入長さを簡単に算出することが可能になり、レーザ測定装置における測定処理を迅速化することが可能になる。
【００３１】
測定対象の測定位置が穴ではなく、板部材上における点等の場合には、円錐状部６０２先端の鋼球６０３を板部材上の測定点に当接させた状態で水準器６０４により測定プローブ６００を垂直に立てて、測定位置を指示する。その後、前記同様にしてレーザ測定装置により複数点間の距離を測定する。尚、この場合、鋼球６０３の先端部（円錐状部６０２とは逆側の端部）を測定の基準点とすることができる。
このように、測定プローブ６００は、円錐状部６０２の先端に鋼球６０３を埋設している。これは、円錐状部６０２を穴ではなく平板鉄板等の硬質部材に円錐状部６０２の先端を当接させた状態で測定する場合等を考慮して、円錐状部６０２の先端が摩耗するのを抑制するために設けられている。鋼球６０３を設けているため、円錐状部６０２、ひいては、測定プローブ６００の長寿命化が可能になる。また、円錐状部６０２の鋼球６０３が測定対象と点で接することになるため、測定位置を正確に指示することが可能になる。
【００３２】
また、本実施の形態では、光リフレクタ１０１において光反射部１０３を形成している領域の幅αを、使用するレーザ測定装置のレーザ光のスポット直径と実質的に同じ幅に形成している。レーザ測定装置から光りリフレクタ１０１に照射されたレーザ光は光リフレクタ１０１の位置（高さ）で反射されるため、測定プローブ６００における光リフレクタ１０１の位置を予め定めておくことにより、反射レーザ光がどの高さ位置で反射された光であるのかを判別することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
クレーンの吊り荷までの作業半径をレーザ光を用いて測定するレーザ測定システム、トンネル内壁面の変化をレーザ光を用いて測定・監視する監視システム、食品の製造工程でレーザ光を用いて検査を行う検査システム、レーザ光を用いて寸法等の検査や監視を行うシステム、クレーンの自動運転制御装置における標的等にも利用可能である。また、地崩れや雪崩モニタの標的、海上の標的にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る光リフレクタの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光リフレクタの部分拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光リフレクタの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る他のレーザ測定システムを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る測定プローブの斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る測定プローブの使用態様を示す説明図である。
【図８】従来の光リフレクタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１・・・光リフレクタ
１０２・・・本体部
１０３・・・光反射部
１０４・・・つなぎ目
４０１・・・回転テーブル
４０２・・・測定対象としての容器
４０３、５０１・・・レーザ測定装置
５０２・・・測定対象としての配管
６００・・・測定プローブ
６０１・・・本体部を構成する円柱状部
６０２・・・本体部を構成する円錐状部
６０３・・・鋼球
６０４・・・水準器
７０１・・・測定対象
７０２、７０３・・・穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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